JP4236375B2 - 可変レート通信システムにて受信データのレートを決定する方法及び装置 - Google Patents

Description

【０００１】
背景技術
１．技術分野
本発明は、可変レート通信システムにて受信データのレートを決定する方法及び装置に関する。
２．関連技術の記載
符合分割多元接続（ＣＤＭＡ）変調技術は、多くのシステムユーザが利用する通信技術の一つである。時分割多元接続（ＴＤＭＡ）や周波数分割（ＦＤＭＡ）や、単側帯のみの振幅の振幅変調構成が知られており、ＣＤＭＡは、多元接続通信システムでのＣＤＭＡ技術の使用は、“衛星又はテレストリアルリピータを使用する拡張スペクトラム多元接続通信システム”と題され、引例として本発明へ合体された米国パテントＮｏ．４，９０１，３０７に開示されている。
【０００２】
ＣＤＭＡは、その広帯域信号に基づく成り立ちにより、信号エネルギを広帯域に渡って拡張することで、多様な周波数のフォームを提供する。従って、周波数の選択的な減衰は、ＣＤＭＡ信号帯幅の小さい部分のみに作用する。空間又は通路の多様性は、移動ユーザから同時リンクを介して、二つ以上のセルサイトを通じ、マルチプル信号パスが供給されることにより得られる。更にその上、通路の多様性は、異なる伝搬遅延を伴って到着し、処理される拡張スペクトラム処理を経由するマルチパス環境を利用することにより、得ることができる。パス多様性の例は、“ＣＤＭＡ携帯電話システムのソフトハンドオフを提供する方法及び装置”というタイトルの、引例として本発明へ合体された米国パテントＮｏ．５，１０１，５０１と、“ＣＤＭＡ携帯電話システムの多様な受信機”というタイトルの引例として本発明へ合体された米国パテントＮｏ．５，１０９，３９０とに示されている。
【０００３】
ＣＤＭＡシステムは、しばしば、可変レートボコーダを使用してデータをエンコードし、これにより、データレートが一つのデータフレームからもう一つへと変換することができる。可変レートボコーダの模範的な実施形態は、“可変レートボコーダ”というタイトルの引例として本発明へ合体された米国パテントＮｏ．５，４１４，７９６に示されている。可変レート通信チャンネルの使用により、転送されるべき役に立つ会話がないときに不必要な転送を最小限にすることにより、相互干渉を減少させることができる。会話動作での変動に応じて各フレーム内の情報の番号が変化するビットを供給するボコーダにおいて、アルゴリズムが利用される。例えば、４つのレートセットをもつボコーダは、スピーカの動作に応じて、２０，４０，８０，１６０ビットを含んでいる２０ミリセコンドデータフレームを供給する。通信の転送レートを変化させることにより、固定時間量において各データフレームを転送することが望まれている。ボコーダデータをデータフレームへフォーマットする際の追加の詳細は、“転送のためのデータフォーマッティングの方法及び装置”というタイトルの引例として本発明へ合体された米国パテントＮｏ．５，５１１，０７３に示されている。
【０００４】
受信されたデータフレームのデータレートを決定する受信機の一つの技術が、“通信レシーバの転送された可変レートデータのデータレートを決定する方法及び装置”というタイトルの１９９４年４月２６日にファイルされた引例として本発明へ合体された米国パテントＮｏ．０８／２３３，５７０に示されている。他の技術が、“符合分割多元接続システムのアプリケーションのためのマルチレート・シリアル・ビタビ（viterbi）デコーダ”というタイトルの１９９３年９月２４日にファイルされ、引例として本発明へ合体された米国パテントＮｏ．０８／１２６，４７７に示されている。更に他の技術が、“可変レート通信システムの受信データレートを決定する方法及び装置”というタイトルの１９９６年８月１８日にファイルされ引例として本発明へ合体された米国パテントＮｏ．０８／７３０，８６３に示されている。これらの技術に従って、各受信データフレームを、各可能なレートにおいてデコードする。各レートにてデコードされた各フレームのためのデコードされたシンボルの質を記述するエラーメトリクス（metrics）が、プロセッサへ供給される。エラーメトリクスは、周期的な余剰チェック結果（ＣＲＣ）と、ヤマモト品質メトリクス、シンボルエラーシステムを含んでいる。これらのエラーメトリクスは、通信システムにおいてよく知られている。プロセッサはエラーメトリクスを分析し、入ってきたシンボルが転送されるために最も適当なレートを決定する。
【０００５】
発明の概要
本発明は、可変レート通信システムの受信データのデータレートを決定する新規で改善された方法と装置を提供することを目的とする。
【０００６】
本発明の一例は、可変レート通信システムでの受信信号のデータレートを決定する受信システムを提供するものであり、このシステムは、復調されたソフトフレームシンボルを受信し、デコードされたフレームとソフトシンボルエラーレートを供給するデコーダ；と、前記デコーダに接続され、前記ソフトシンボルエラーレートを受信し前記ソフトシンボルエラーレートに応じて前記受信信号のデータレートの指示を供給するレートセレクタとを有している。
【０００７】
発明の他の面として、可変レート通信システムでの受信信号のデータレートを決定する受信システムを提供するものであり、このシステムは、復調されたソフトフレームシンボルを受信し、デコードされたフレームとソフトシンボルエラーレートを供給するデコーダ；と、デコーダに接続され前記デコーダされたフレームを受信しＣＲＣビットを供給するＣＲＣチェックエレメント；と、前記デコーダに接続され前記デコードされたフレームを受信し再度エンコードされたフレームを供給するリエンコーダ；と、前記復調されたソフトフレームシンボルを受信し遅延されたフレームを供給するディレイ素子；と、前記ディレイ素子とリエンコーダとに接続され前記遅延フレームと前記リエンコーダフレームとをそれぞれ受信し、相関値を供給するコレレータ（correlator）；と、前記コレレータと前記ＣＲＣチェックエレメントとに接続され前記相関値と前記ＣＲＣビットをそれぞれ受信し、前記相関値と前記ＣＲＣビットとに応じて、前記受信信号の前記データレートの指示を供給するレートセレクタ；とを有している。
【０００８】
更に本発明の他面において、変動レート通信システムでの受信信号のデータレートを決定する方法を供給するものであり、この方法は、復調されたソフトフレームシンボルをデコードしてデコードされたフレームとソフトシンボルエラーレートを供給する工程；と、標準化された相関メトリクスを前記ソフトシンボルエラーレートに応じて計算する工程；と、前記標準化された相関メトリクスに基づいて前記受信信号の前記データレートを指示する工程とを有している。
【０００９】
本発明は、変動レート通信システムでの受信信号のデータレートを決定する方法を供給するものであり、この方法は、復調されたソフトフレームシンボルをデコードしてフレームを供給する工程；と、前記デコードされたフレームをＣＲＣチェックしてＣＲＣビットを供給する工程；と、前記でコードされたフレームをリエンコードしてリエンコードされたフレームを供給する工程；と、前記デコードされたフレームをリエンコードしてリエンコードフレームを供給する工程；と、前記復調されたソフトフレームシンボルを遅延して遅延フレームを供給する遅延工程；と、前記遅延フレームと前記リエンコードされたフレームとを関係づけて相関値を供給するコレレーティング工程；と、前記相関値と定数とに応じて標準化した相関メトリクスを計算する工程；と、前記受信信号を前記標準化した相関メトリクスと前記ＣＲＣビットを示す工程とを有することを特徴とする。
【００１０】
本発明は、転送システムと受信システムとを有する通信システム内で実現されるものであり、各データレートで転送システムから転送された信号内の個々のフレームを決定するものである。例えば、転送システムが４つのデータレートを使用すると、受信システムは、４つのレートに基づいて受信信号の各フレームをデコードし、４つの標準化相関メトリクスと、４つの周期的余剰チェック（ＣＲＣ）ビットと、ゼロ又はそれ以上のヤマモト品質メトリクスとを出力する。本発明において、高い標準化相関メトリクスは、最初に選択され、このデータレートのためのＣＲＣビットをチェックする。ＣＲＣチェックがなされる場合、このデータレートは、受信データレートとして表示される。さもなくば、次の最も高い標準化された相関メトリクスが選択され、処理が続くことになる。もし、ＣＲＣチェックがなければ、抹消が表示される。
【００１１】
典型的な状況において、最も高い標準化相関メトリクスに応じてデータレートだけが検討される。このフレームは、ＣＲＣチェック及び又はヤマモト品質メトリックに応じて、受け入れるか削除することができる。いくつかのアプリケーションにおいて、ＣＲＣエンコードは、全てのデータレートで行われるわけではない。これが発生するとき、ヤマモト品質メトリックをＣＲＣチェックの代わりに使用することができ、又は、他のメトリックを使用することができ、又はデータレート決定処理を標準相関メトリックのみに基づいて行うことができる。
【００１２】
本発明は、受信データレートの信頼性の高い決定処理を提供するものである。標準化相関メトリックは、計算される相関値とそれらのデータレートのために計算される相関定数とに基づいて、各可能なデータレートのために計算される。相関値は、復調ソフトフレームシンボルとリエンコードされたフレームとの相互関係に基づいて決定される。ソフトシンボルの使用は、従来の他のメトリクスを越える標準化相関メトリクスの質を高めるものであり、例えばそれは、復調ソフトフレームシンボルのサインビットのみを利用するシンボルエラーレート（ＳＥＲ）である。相関定数は、理論的な値が使用されて計算され、シュミレートされ、経験的に測定されて、堅牢な処理がなされる。更に、標準化相関メトリクスは、広範囲のビット毎エネルギ対全ノイズ・レシオＥ_ｂ／Ｎ_ｔに渡って機能するものである。
【００１３】
本発明は、フレームエラーとなる誤ったデータレート表示を削減することを目的としている。いくつかの通信システム例えばＣＤＭＡ通信システムにおいて、フレームエラーは、削除以上に大きなダメージとなる。このように、本発明を体現したシステムは、僅かに高い抹消レートを使用して、標準化相関メトリクスを相関閾値と比較することにより、フレームエラーレートを減衰させることに利用することができる。閾値以下となった標準化した相関メトリックは、破棄される。更に、二つの高い標準化相関メトリクス間の相違を決定し閾値格差を比較することができる。格差が閾値以下であれば、両方の標準化相関メトリクスは、破棄される。
【００１４】
本発明は、ヤマモト品質メトリクスを利用することで、データレート決定処理を改善することができる。各デコードされたデータレートのためのヤマモト品質メトリックは、デコードプロセスの際に決定することができる。最高の標準化相関メトリックが選択されＣＲＣチェックがなされた後には、このデータレートのためのヤマモト品質メトリックを、ヤマモト閾値と比較することができる。ヤマモト品質メトリックが閾値以下ならば、このデータレートは破棄される。
【００１５】
良好な実施形態の詳細な説明
図１乃至図２が示すように、転送システム１００はデータを受信システム２００へデータを転送する。良好な実施形態において、本発明は、拡張スペクトラム変調信号を使用するワイヤレス通信システムの中で構造化される。拡張スペクトラム通信システムを使用する通信は、上述した米国パテントＮｏ．４，９０１，３０７と５，１０３，４５９に詳細に説明される。
【００１６】
本発明の転送システム１００の良好なブロックダイアグラムは、図１に示されている。可変レートデータソース１１０は、可変レートにおいて、データフレームを周期的なリダンダンシ（redundancy）チェック（ＣＲＣ）と末尾ビットジェネレータ１１２へ供給される。良好な実施形態において、データソース１１０は、上述した米国パテントＮｏ．５，４１４，７９６に詳細に説明しているように、４つの可変レートにおいて会話情報をエンコードする可変レートボコーダである。４つのデータレートは、全、半、１／４、１／８レートであり、それぞれ、全、半、１／４、１／８レートに対応するものである。例えば、携帯電話環境に使用される際に、（例えばユーザが会話中）信号は全レートで会話を転送し、（例えばユーザの会話が中断中）信号は１／８レートで沈黙を転送する。１／８レートは、転送されたビット番号上で節約を行ない、これによって、出力節約を行っている。良好な実施形態として、転送システム１００により受信システム２００へ転送された信号の９０％は、全レート又は１／８レートで転送される。半レートや１／４レートは、全レートと１／８レートとの間の過渡的なレートを意味している。
【００１７】
ジェネレータ１１２は、従来よく知られたように、ＣＲＣパリティビットのセットを受信システム２００へ供給する。ジェネレータ１１２は、末尾ビットのシーケンスをＣＲＣエンコードされたフレームに追加する。良好な実施形態として、ジェネレータ１１２は、ＣＲＣエンコードされたフレームのセットを供給する。良好な実施形態において、テレコミュニケーション・インダストリ・アソシエーションの"デュアルモード・ワイドバンド拡張スペクトラム移動電話システムのためのＴＩＡ／ＥＩＡ／ＩＳ−９５移動局基地局互換性標準"（以下、ＩＳ９５標準）に従って、ジェネレータ１１２は、ＣＲＣと末尾ビットのセットを供給する。ジェネレータ１１２は、エンコードされたデータフレームをエンコーダ１１４に供給し、ここでは、受信システム２００においてエラー補正と検出データをコードシンボルにエンコードしている。良好な実施形態において、エンコーダ１１４は、フォワードリンクのためのＩＳ−９５標準に定義されているように、半レート畳み込み型エンコーダが使用される。
【００１８】
エンコーダ１１４からのコードシンボルは、シンボルリピータ１１６へ供給され、ここでは、各シンボルＲ_ｔｘが繰り返され、Ｒ_ｔｘ＝１は全レート、Ｒ_ｔｘ＝２は半レート、Ｒ_ｔｘ＝４は１／４レート、Ｒ_ｔｘ＝８は１／８レートを繰り返す。シンボルの反復は、シンボルリピータ１１６の出力において、固定サイズのフレーム（例えば、フレームごとのシンボルと同じ数）に帰着するもので、シンボルリピータ１１６の入力でのシンボルレートとは関係しない。シンボルリピータ１１６は、シンボル破壊機構を含んでおり、ここでは、シンボルを他のコードレート、例えば３／４レートを入手するべく全レートＲ_ｒｘ＝１を破壊することができる。
【００１９】
シンボルリピータ１１６からのシンボルは、インタリーバ１１８へ供給されるものであり、ここでは、所定のインタリービング（interleaving）のフォーマットに応じてシンボルを記憶する。良好な実施形態において、インタリーバ１１８はブロックインタリーバであり、その設計と実施とは従来よく知られたものである。再度順序づけられたフレームは次に、モジュレータ１２０に供給され、ここでは、フレームを転送のために変調する。良好な実施形態において、モジュレータ１２０は、ＣＤＭＡモジュレータであり、その実施形態は、上述した米国パテントＮｏ．４，９０１，３０７と５，１０３，４５９とに詳細に記載されている。変調されたデータフレームは、トランスミッタ（ＴＭＴＲ）に供給され、ここでは変換しフィルタ処理し増幅してアンテナ１２４を介して転送処理を行う。
【００２０】
受信システム２００において、転送された信号は、アンテナ２００により受信されレシーバ（ＲＣＶＲ）２１２へ供給され、ここで、フィルタ処理し、増幅処理し、ダウンコンバータして受信信号を得る。信号は次にデモジュレータ（ＤＥＭＯＤ）２１４へ供給されて信号が復調される。良好な実施形態において、４つのソフト決定ビットは、それぞれの受信されたシンボルを意味することに使用される。
【００２１】
受信されたシンボルは、デインタリーバとバッファ２１６に供給される。バッファ２１６は、従来よく知られる方法で、所定の再度順序づけのフォーマットに応じて、フレーム中のシンボルに再度順序づけする。良好な実施形態において、バッファ２１６は、逆順序にて再度順序づけされ、これはインタリーバ１１８により実行される。再度順序づけられたシンボルは、シンボルリコンビナ２１８へ供給されここでは、シンボルＲ_ｒｘを統合するものであり、Ｒ_ｒｘは、受信システム２００によりデコードされるレートの仮定を意味している。良好な実施形態において、Ｒ_ｒｘ＝１は全レートを意味しており、Ｒ_ｒｘ＝２は半レートを意味しており、Ｒ_ｒｘ＝４は１／４を意味しており、Ｒ_ｒｘ＝８は１／８レートを意味している。シンボルリコンビナ２１８は、コードシンボルのエネルギを結合し、コードシンボルは、マルチシンボルを越えて転送され、転送されたシンボルのよりよい概算を供給する。良好な実施形態において、シンボルリコンビナ２１８からの復調されたソフトフレームシンボルは、全レートのための４ビットシンボル、半レートのための５ビットシンボル、１／４レートのための６ビットシンボル、１／８レートのための７ビットシンボルを有している。実施形態において、シンボルリピータ１１６は、シンボルパンクチャリング機構を有しており、シンボルリコンビナ２１８は、壊されたシンボルをゼロに置き換えるシンボル挿入機能を有している。
【００２２】
良好な実施形態において、シンボルリコンビナ２１８により復調されたソフトフレームシンボルがシンボルメトリックテーブル２２０へ供給され、ここでは、ビットの可変番号のシンボルをビットの固定番号のシンボルに変換している。良好な実施形態において、シンボルメトリックテーブル２２０からの出力は、４ビットシンボルを有しており、ビットの異なる番号を利用することができ、これは本発明の範囲に含まれるものである。デコーダ２３０に与えられるソフト決定シンボルのためのビットの固定番号は、デコーダ２３０の設計を簡略化する。さもなくば、シンボルメトリックテーブル２２０は除去され、各データレート（例えば、シンボルリコンビナ２１８により供給される全ビットを使用するデコーディング）のためのソフト決定レートの異なる番号を持っているシンボルをデコードするべく、デコーダ２３０は設計される。
【００２３】
良好な実施形態において、デコーダ２３０は、上述した米国パテント０８／１２６，４７７で詳述したように、マルチレート・ビタビ（Viterbi）・デコーダである。デコーダ２３０は、レート仮説の所定セットを使用するシンボルのフレーム上のエラー補正を供給する。良好な実施形態において、デコーダ２３０は、４つの可能なレートのそれぞれのためのシンボルをデコードし、４つに分離されデコードされたフレームを供給し、それぞれはＣＲＣチェックエレメント２４０へ供給される。ＣＲＣチェックエレメント２４０は、従来技術において、各フレームのＣＲＣパリティビットがデコードされたデータに対して正確かどうかを決定する。ＣＲＣチェック素子２４０は、最近受信したフレームが全レート、半レート、１／４レート、１／８レートのどれで送信されたかの決定を補助するべく、４つのデコードされたフレーム内のＣＲＣパリティビットのＣＲＣチェックを実行する。ＣＲＣチェック素子２４０は、４つのＣＲＣビットＣ_０，Ｃ_１，Ｃ_２，Ｃ_３がそれぞれ全レート、半レート、１／４レート、１／８レートのために供給される。良好な実施形態において、与えられたＣＲＣビットのバイナリデータ“１”は、ＣＲＣビットがマッチしているかチェックされたことを意味し、一方のバイナリデータ“０”は、ＣＲＣビットがチェックされていないことを意味している。
【００２４】
デコーダ２３０からのデコードされたフレームは、データをリエンコードするリエンコーダ２３６に供給される。良好な実施形態において、リエンコーダ２３６は、転送システム１００内のエンコーダ１１４と同等の動作を行う。リエンコーダ２３６により再度エンコードされたフレームｘ_ｉは、バイナリビット（これは、“１”と“０”又は“１”と“−１”で現すことができる）のシーケンスを有しており、ここではサブスクリプトのｉがデコードされるべきデータレートを意味している。良好な実施形態において、シンボルリコンバイナ２１８から復調されたソフトフレームシンボルがディレイ素子２３２へ供給され、ここではシンボルメトリックテーブル２２０やデコーダ２３０やリエンコーダ２３６により経験される同じ量のディレイが供給される。遅延素子２３２から遅延したフレームとリエンコーダ２３６からリエンコードされたフレームとがコレレータ２３４に供給される。各レートにおいて、コレレータ２３４が二つのフレームの相関関係を実行するのであり、これらは数学的に（１）式のように表現できる；
【数１】

【００２５】
ここで、ｘ_ｉは、リエンコーダ２３６からのフレームであり、ｙ_ｉは、遅延素子２３２からの遅延フレームであり、Ｎは復調されたフレーム内のシンボルの番号であり、Ｒ_ｉは、デコードされるべきデータレートであり、ｃｏｒｒ（ｘ_ｉ，ｙ_ｉ）は、リエンコードされたフレームと遅延されたフレームとの間の相関関係を意味している。フレーム内の各シンボルにおいて、コレレータ２３４は、再度エンコードされたシンボルを復調され遅延されたソフトフレームシンボルに掛け合わせ、そして結果の値を出力する。特に、遅延されたソフトフレームシンボルの大きさは、ソフトフレームシンボル値のための相関合計値に、再度エンコードされたシンボルのそれに応じた符合を伴って加えられ、再度エンコードされたシンボルのそれと符合が異なっているとき、相関合計値から引かれる。もし、再度エンコードされたフレームが復調されたソフトフレームと同等であれば、受信データフレームにエラーが存在していないことを示しており、ｃｏｒｒ（ｘ_ｉ，ｙ_ｉ）は、高い値をもっている。しかしながら、再度エンコードされたフレームが復調されたソフトフレームと関連がなければ（例えば、誤ったレートの仮定に原因がある）、ｃｏｒｒ（ｘ_ｉ，ｙ_ｉ）は、低い値をもっている。コレレータ２３４が４つの相関値を供給し、ｃｏｒｒ（ｘ_０，ｙ_０）、ｃｏｒｒ（ｘ_１，ｙ_１）、ｃｏｒｒ（ｘ_２，ｙ_２）、ｃｏｒｒ（ｘ_３，ｙ_３）がそれぞれ、受信データレートのために、全レート、半レート、１／４レート、１／８レートに対応している。ＣＲＣチェック素子２４０からのＣＲＣビットとコレレータ２３４からの相関値とがレートセレクタ２５０に供給される。レートセレクタ２５０は、受信されたフレームが送られた際のレートを決定する。
【００２６】
ＣＲＣチェック素子２４０は、保管のためのフレームバッファへ４つのデコードされたフレームを供給し、ここでは各フレームのそれぞれが異なるレート仮説（hypothesis）においてデコードされる。レートセレクタ２５０により決定されたレートに基づいて、コントロール信号がフレームバッファ２４６に供給され、それへ反応して、決定されたレートでデコードされたレートを出力するか、抹消が宣言されたのならフレームは出力されない。デコーダ２３０、遅延素子２３２、コレレータ２３４、リエンコーダ２３６、そして、レートセレクタ２５０が分離した素子として示され、これらの素子は単一のマルチレートデコーダを形成するべく合体することができる。
【００２７】
図１乃至２の通信システムにおいて、転送システム２００により受信システム２００へ転送された信号は、複数のレート間を高速に変更することができる。良好な実施形態において、転送システム１００は、転送された信号内に、信号が今転送されている転送レートに関する実際の指示を含んでいない。情報を転送するのに使用される追加のオーバーヘッドビットを必要とする。転送システム１００は、現在のレートにてフレームを転送し、典型的なＣＤＭＡ通信システムにおいては、４つの可能なレートの一つが可能である。レートセレクタ２５０は、現在受信したフレームが４つのレートのどれで転送されたか（例えば現在のフレームは全レート、半レート、１／４レート、１／８レートで転送された等）、又は抹消が宣言されたかどうか（例えば、レートセレクタ２５０は現在の転送されたフレームの転送レートを決定できない）を決定するタスクを有している。フレームバッファ２４６は、次に、４つのデコードされたフレームの正しいデータフレームを出力する。デコードされたデータフレームは、適切にデコードされた信号へ処理され、この信号は分割され、例えば、ボコーダ、アンプリファイア、又はスピーカ（図２に示されない）に供給することができる。
【００２８】
良好な実施形態において、レートセレクタ２５０は、図３のフローチャートにより示される方法で動作して、ユーザに出力され供給されるべく又は現在のフレームが抹消された状態にあることを宣言されるべく適切なデコードされたフレームを選択する。レートセレクタ２５０は、各デコードされたデータレートのための標準化された関連メトリックを計算する。この標準化された関連メトリックが多くの実施形態の一つを使用して計算することができ、その４つの実施形態が以下に説明される。標準化された相関メトリックは、Ｌ_ｍ（ｘ_ｉ，ｙ_ｉ）として表示され、サブスクリプトｍが計算に使用される具体化されたものを意味している。標準化された相関メトリックを計算する他の実施形態が考察することができ、これは本発明の範囲のものである。様々な実施形態を用いて計算され標準化された関連のメトリック、例えば以下に記述されたようなものは、一般に、Ｌ（ｘ_ｉ，ｙ）としたスペシフィケーションを通じて一般に示される。
【００２９】
第１実施形態において、標準化された関連メトリックＬ（ｘ_ｉ，ｙ）は、以下の式に応じて計算される；
【数２】

【００３０】
ここで、ｃｏｎｓｔ（Ｒ_ｉ）は、定数であり、デコードされたデータレートと受信信号の推測されたエネルギに依存しており、ｃｏｒｒ（ｘ_ｉ，ｙ_ｉ）は、数式（１）から計算された計算値である。ｃｏｎｓｔ（Ｒ_ｉ）の計算は、以下に詳細に与えられる。
【００３１】
第２実施形態において、信号の圧縮（例えば、シンボルメトリックテーブル２２０）がない場合、標準化された相関メトリックＬ_２（ｘ_ｉ，ｙ_ｉ）が以下の式に応じて計算される；
【数３】

【００３２】
ており、ｃｏｎｓｔ（Ｒ_ｉ）は、デコードされるデータレートと受信信号の推定エネルギに依存する定数であり、（２）式で使用されている。ソフトＳＥＲは、フレーム中のソフトシンボルエラーの合計であり、ほとんどの有望なパスの全ての標準化されたメトリックとして計算することができる。良好な実施形態において、ソフトＳＥＲは、ビタビ（Viterbi）デコーディングプロセスから計算されることができる。ビタビ（Viterbi）デコーディングプロセスの間、格子（trellis）の各ステージにおいて、最高の状況メトリックに応じてステートメトリックが標準化される。ソフトＳＥＲは、格子中に行われる標準化（正規化）の合計と、格子（ trellis ）中の最終メトリックとから計算される。
【００３３】
第３実施形態において、シンボル圧縮処理がデコーディングプロセスの以前に存在するとき（例えばシンボルメトリックプロセス２２０が存在するとき）、ソフトＳＥＲは、圧縮を計算するスケールファクタにより測定することができる。標準化された相関メトリックＬ_３（ｘ_ｉ，ｙ）は、以下の式を使用して計算される；
【数４】

【００３４】
ここで、α_ｉは、レートＲ_ｉのための測定定数であり、シンボルメトリックテーブル２２０による圧縮を説明している。式（４）での定数ｃｏｎｓｔ_３（Ｒ_ｉ）が式（２）や（３）でのｃｏｎｓｔ（Ｒ_ｉ）から、シンボルメトリックテーブル２２０による圧縮を説明するために、変更される。
【００３５】
第４の実施形態において、標準化された相関メトリックＬ_４（ｘ_ｉ，ｙ）は、以下のように近似することができる；
【数５】

【００３６】
ートのための全ての受信したフレームのための定数にほぼ等しく、上述したように、部分的に、定数ｃｏｎｓｔ（Ｒ_ｉ）によるオフセットである。再び、スケール定数α_ｉがシンボルメトリックテーブル２２０により圧縮されたシンボルを保証するのに使用される。
【００３７】
本発明のデータレート決定プロセスの良好な実施形態のフローチャートが図３に示される。レート決定プロセスは、ステート３０２にてスタートする。第１工程において、ブロック３０４にて、レートセレクタ２４０は、標準化相関メトリックを計算し保存する；
Ｌ（ｘ_０，ｙ_０）、Ｌ（ｘ_１，ｙ_１）、Ｌ（ｘ_２，ｙ_２）、Ｌ（ｘ_３，ｙ_３）等の、全ての考慮されるレート予測。良好な実施形態でのＣＤＭＡ通信システムにおいて、４つの標準化された相関メトリクスは、４つのデータレートのために計算される。標準化された相関メトリックは、式（２），（３），（４），（５）に応じて計算することができる。ブロック３０６にて、レートセレクタ２５０は、ＣＲＣチェックエレメント２４０からの４つのレート仮定のための４つのＣＲＣビットを受信し保存する。良好な実施形態において、レートセレクタ２５０は、次に、４つのＣＲＣビットと４つの標準相関メトリックを使用して、受信信号のデータレートを決定する。
【００３８】
ブロック３０８にて、レートセレクタ２５０は、ブロック３１０にて保存領域内の最高に標準化された相関メトリックを選択し、この標準化された相関メトリックに応じてレートＲ_ｉを決定する。もし、ＣＲＣチェックを通過すると（例えばＣＲＣビット＝“１”）、レートセレクタ２５０は、ブロック３１４において、Ｒ_ｉが受信データレートであることの表示を出力する。もし、ＣＲＣチェックが失敗すると、標準化された相関メトリックと、このレート標準のＣＲＣビット（例えば、このレート仮説を無効にする）を除去する。ブロック３１８において、レートセレクタ３１８は、次に、全ての４つのレート仮説が処理されたかどうかを決定する（例えば記憶領域は空かどうか）。もし、全ての４つのレート仮説が処理されれば、レートセレクタ２５０は、ブロック３２０にて抹消表示を出力する。さもなくば、レートセレクタ２５０は、ブロック３０８に戻り、次の最も高い標準化された相関メトリックを処理する。プロセスは、適切なＣＲＣチェックが検出されるか全てのレート仮説が失敗するまで繰り返される。
【００３９】
本発明のデータレート決定処理が、３つの可能な表示の一つを出力するのであり、それは、正しいレート表示、抹消された表示、正しくないレート表示である。正しいレート表示は、典型的に、適切なデコードされたデータを供給するデコーダ２３０に帰着する。抹消表示は、正しいデータレートが決定できず、抹消フレームを操作する機構を起動する。抹消を操作する一つの方法は、データがフレームからフレームへ十分に変化していないという予測によって、最後に知られた正しいデコードされたフレームを繰り返すものである。抹消を操作する他の方法としては、抹消フレームの両側に基づく知られた正しいデコードされたフレームを推定することにより、抹消フレームをスムージングするものである。抹消を操作するこれらのメカニズムは、僅かばかり通信品質を落とすが、深刻なダメージを及ぼすものではない。しかし、レートセレクタ２５０による正しくないレート表示は、典型的に、デコーダ２３０からの誤ったデコードされたデータやフレームエラーとなる。フレームエラーが、通信システムの性能に深刻な劣化を引き起こすことになる。
【００４０】
模範的なＣＤＭＡ通信システムにおいて、フレームエラーレート（ＦＥＲ）のための設計された目的は、抹消レートよりも低い大きさのいくつかの順序（order）であり、これは、“ＴＩＡ／ＥＩＡ／ＩＳ−９８、二重モード広帯域拡張スペクトラム携帯電話移動局のための推奨される最小限の性能標準”により提案されている。従って、誤って検出する（例えば、他のレートで転送されていたとき、一つのレートでフレームが受信されたことを表示する）よりも、抹消（例えば、フレームが適切にデコードすることができないことの表示）を表示することのほうが非常に望ましい。上述されたデータレート決定プロセスの良好な実施例は、追加の抹消表示を行うことで、不確かなレート検出の発生を減少させることができる。もし、標準化された相関メトリックが閾値以下であれば、メトリックは処分される。第２の例において、最も高い標準化相関メトリックと次に高いものとの格差が閾値格差と比較される。もし、閾値以下の格差であれば、双方の標準化された相関メトリックは、処分され、抹消が表示される。双方の実施形態において、不適当のレート表示をより頻繁に発生させることで、低い閾値は低い抹消レートに帰着する。さもなくば、高い閾値は、不確かなレート表示の低い蓋然性の利益により、高い抹消レートに帰着する。様々な閾値の使用は、本発明の範囲に含まれるものである。
【００４１】
データレート決定プロセスの他の実施形態として、レートセレクタ２５０は、受信データレートの決定の援助する複数のインジケータを利用することができる。この実施形態において、品質インジケータは、ヤマモト品質メトリクスＹ_ｉのセットを有することができ、この値は、米国特許出願シリアル番号、０８／７３０，８６３に上述された方法により、ビタビ（Viterbi）デコーディング工程の期間で計算することができる。ヤマモト品質メトリックは、格子（trellis）を経由した選択されたパスと格子（trellis）を経由した次のクローゼット（closet）のパスとの偏差に基づく信頼性のメトリクスである。従って、ヤマモト品質メトリックは、デコードシンボルが本当に正しいシンボルであるかどうかの信頼性の程度を示す良好な表示である。レートの決定におけるヤマモト品質メトリックの一つの使用は、上述した米国特許出願シリアル番号０８／７３０，８６３に開示されるものである。
【００４２】
ＣＲＣチェックは、４つのデコードされた各フレームに基づくものであり、ヤマモト品質メトリックは、受信システム２００をデコードする工程に基づいている。良好な実施形態において、ヤマモトデテクタ２４８は、ＣＲＣチェック素子２４０とコレレータ２３４とを伴って４つの可能なレートのためのヤマモト品質メトリックＹ_ｉ、つまり、それぞれ全レート、半レート、１／４レート、１／８レートのためのＹ０，Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３を供給するものである。ヤマモトデテクタ２４８は、分離素子として表示されているが、デコーダ２３０内に合体できるものである。
【００４３】
データレート決定プロセスの他の実施形態は図３に示すように進行される。しかしながら、受信データレートがブロック３１４で示されるようにＲ_ｉであることを表示する前に、レートセレクタ２５０は、レート推定のためのヤマモト品質メトリックＹｉと、所定のヤマモト閾値とを、波線により示されるブロック３２２において比較する。ヤマモト品質メトリックＹ_ｉが閾値以下であれば、ブロック３２４にて、レートセレクタ２５０は、Ｒ_ｉが受信データレートである表示を出力する。さもなくば、レートセレクタ２５０は、抹消（示されない）を出力するかこのレート仮定を処分するかして、波線で示されるようにブロック３１６に進む。
【００４４】
本発明において、他のインジケータやメトリックは、標準化された相関メトリック、ＣＲＣビット、ヤマモト品質メトリックへ合成が可能であり、データレート決定プロセスの正確性を向上させる。例えば、各レート仮定のためのシンボルエラーレート（ＳＥＲ）が、上述したデータレート決定プロセスに合成される米国出願のシリアル番号０８／７３０，８６３に詳細に説明されている方法で計算される。これらの上述した他のメトリクスが本発明の範囲に含まれる。
【００４５】
本発明は、全、半、１／４，１／８のレートを用いるＣＤＭＡ通信システムのコンテンツとして詳細に説明される。本発明は、複数のレートを有するシステムに適用される。更に、各データレートは、（例えばデータ転送がない場合の）ゼロ番レートを含むいくつかの値をもつものである。データレートの番号とレート値との使用は、本発明の範囲のものである。
【００４６】
データレートの良好な他の実施形態は、上述した工程を決定し、ＣＲＣエンコーディングが全ての転送されたデータフレーム上で実行されたと仮定する。いくつかの通信システムにおいて、この仮定は適切なものではない。システムにおいて、ＣＲＣエンコーディングは、選択されたデータレートのみにおいて実行され、データレート決定工程は、利用されるべく変更され、その利用対象は、１）利用可能なときＣＲＣチェック、２）標準化された関連メトリクスのみ、３）標準化された関連メトリクスとヤマモト品質メトリクス、４）標準化された関連メトリクスと他のメトリクスのどれかである。
【００４７】
データレート決定工程は、模範的なＣＤＭＡ通信システムのコンテンツ、特にフォワードリンク転送において記述されている。リバースリンクにおいて、異なる模範的なエンコーダが利用され（例えば、レート１／３）、シンボルの反復の代わりにシンボルゲートが使用される。しかしながら、リバースリンク転送からの復調されたソフトフレームシンボルは、フォワードリンク転送からの復調されたソフトフレームシンボルのそれと同等である。従って、データレート決定工程は、リバースリンク転送に適用することができ、これは本発明の範囲に含まれるものである。
１．相関定数からの誘導
この発明において、標準化された相関メトリクスＬ（ｘ_ｉ，ｙ_０）が抽出され、付加的なホワイトガシュウィン（Gaussian）ノイズ（ＡＷＧＮ）チャンネルと機知の受信された出力を推定する。これらの推定において、フォワードリンクの定数ｃｏｎｓｔ（Ｒ_ｉ）が以下のように計算され、
【数６】

【００４８】
ここで、Ｒは、デコード２３０によりデコードされる全レートフレーム（Ｒ_ｒｘ＝１）に関連したコードレート（例えば、レート１／２又はレート３／４）であり、Ｅ_ｂ／Ｎ_ｔは、受信データのビット毎エネルギ対ノイズの比率であり、ｉ＝０，１，２，３は、全レート、半レート、１／４レート、１／８レートにそれぞれ対応しており、Ｎがシンボル反復と破壊（puncturing）の後のエンコードされたシーケンス長（例えばデータフレーム長）であり、Ａ_Ｓは、転送されたシンボルの大きさ（全レートｉ＝０）である。
【００４９】
式（７）は、レートセレクタ２５０によるレートの決定以前に、受信されたＥ_ｂ／Ｎ_ｔを既知のアプリオリ（apriori）であると見なす。このように、Ａ_Ｓは、Ｅ_ｂ／Ｎ_ｔが未知のときには、正確に確認されない。特に、Ａ_Ｓは、減衰状態にある間、大きな値（例えば１０ｄＢ）の変化が可能である。しかしながら、本発明において、４つの定数ｃｏｎｓｔ（Ｒ_ｉ）の間の格差は、Ｅ_ｂ／Ｎ_ｔの広い幅に渡って小さい値をとる。このように、本発明は、Ｅ_ｂ／Ｎ_ｔのときもよく動作するものであり、受信信号のＡ_Ｓは、既知の（apriori）ではない。必要とされている全ては、受信されたＥ_ｂ／Ｎ_ｔの最初の推定である。
【００５０】
式（６）は、全ての４つのデータレートは等しい可能性（例えば、各データレートの０．２５の可能性）で転送されるとの仮定において導かれる。ＣＤＭＡ通信システムにおいて、全てのデータレートが均等の確率にて転送されるわけではない。実際は、全レートと１／４レートの可能性は、０．９０へ近づいている。更に、式（６）は、与えられたレートｉのデータシーケンスの可能性は２^{−ＮＲ／２’}に等しいという仮定の下に導かれている。式（６）は、更に変形され、一般（overhead）ビット（例えばＣＲＣビットとコード末尾ビット）を含むデータフレームを考慮し、４つのデータレートのデータシーケンスの実際の可能性を使用する。
【００５１】
上述したように、いくつかのシステムは、全てのデータレートでＣＲＣエンコーディングを供給するわけではない。これらのシステムにおいて、ＣＲＣチェックの不足を考慮して調整することができる。例えば、定数は、特殊なデータレートが受信データレートとして表示される以前に、信頼性のより高いレベルを必要として増加させることができる。式（６）と（７）への異なる調整が考慮され、これらは本発明の範囲のものである。
【００５２】
本発明において、式（６）と（７）は、定数ｃｏｎｓｔ（Ｒ_ｉ）を決定するためのガイドラインとして使用され、この定数ｃｏｎｓｔ（Ｒ_１）は、式（２）と（３）に使用される標準化相関メトリクスＬ（ｘ_ｉ，ｙ）の計算をするために使用される。定数ｃｏｎｓｔ（Ｒ_１）は、シュミレーションや経験的な測定や他の方法により得られる。様々な方法により得られた異なる定数ｃｏｎｓｔ（Ｒ_１）を使用することは、本発明の範囲に含まれるものである。
【００５３】
良好な実施形態の様々な記載により、当業者は本発明の作成と使用を実現することができるだろう。これらの実施形態の様々な変形例が当業者により容易に明かであり、開示された広い意味での原理を発明的な能力をもたなくとも様々な実施形態に適用することができるだろう。このように本発明は、開示された原理と新規な特徴に矛盾しない広範な範囲に及ぶものであり、上述した実施形態に限定されることはない。
【図面の簡単な説明】
本発明の特徴、目的、効果は、参照符号で関連づけられた図面と以下に示された詳細な説明から明らかになるものである。
【図１】 図１は、本発明の転送システムの模範的なブロックダイアグラム。
【図２】 図２は、本発明の受信システムの模範的なブロックダイアグラム。
【図３】 図３は、本発明のデータレート決定処理のフローダイアグラムである。

Claims (41)

1. 可変レート通信システムにおいて受信信号のデータレートを決定する受信システムであって、
   復調されたソフトフレームシンボルを受信し、受信し復調されたソフトフレームシンボルに基づいて、デコードされたフレームと、ソフトシンボルエラーレートと、標準化された相関メトリックを供給するデコーダと、
   前記標準化された相関メトリックを受信する前記デコーダに接続されるレートセレクタであって、前記標準化された相関メトリックに応じて前記受信信号の前記データレートの表示を供給するレートセレクタを備えており、
   ここにおいて、前記標準化された相関メトリックは、相関値と、前記データレートのために算定された定数から計算され、前記相関値は、復調されたソフトフレームシンボルとリエンコードされたフレームの相関から決定される受信システム。
2. 前記デコーダはビタビデコーダである、請求項１に記載の受信システム。
3. 前記デコードされたフレームを受信するための前記デコーダに接続され、ＣＲＣビットを供給するＣＲＣチェック素子をさらに備え、
   前記レートセレクタは、前記ＣＲＣビットを受信するための前記ＣＲＣチェック素子にも接続され、前記レートセレクタは、前記ソフトシンボルエラーレートと前記ＣＲＣビットに応じて前記受信信号の前記データレートの表示を供給する請求項１に記載の受信システム。
4. 前記デコーダはビタビデコーダである、請求項３に記載の受信システム。
5. 前記標準化された相関メトリックはソフトシンボルエラーレートに応じて計算される、請求項１に記載の受信システム。
6. 可変レート通信システムで受信信号のデータレートを決定する受信システムであって、
   復調されたソフトフレームシンボルを受信し、デコードされたフレームと標準化された相関メトリックを供給するデコーダと、
   前記デコードされたフレームを受信するための前記デコーダに接続され、ＣＲＣビットを供給するＣＲＣチェック素子と、
   前記デコードされたフレームを受信するための前記デコーダに接続され、リエンコードされたフレームを供給するリエンコーダと、
   前記復調されたソフトフレームシンボルを受信し、遅延フレームを供給する遅延素子と、
   前記遅延素子と、それぞれ前記遅延フレームと前記リエンコードされたフレームを受信するための前記リエンコーダとに接続され、相関値を供給するコレレータと、
   前記コレレータと、それぞれ前記コレレータ値と前記ＣＲＣビットを受信するための前記ＣＲＣチェック素子に接続され、前記コレレータ値と前記ＣＲＣビットに応じて前記受信信号の前記データレートの表示を供給するレートセレクタとを備え、
   ここにおいて、前記標準化された相関メトリックは、相関値と前記データレートのために算定された定数から計算され、前記相関値は、復調されたソフトフレームシンボルとリエンコードされたフレームの相関から決定される受信システム。
7. 前記デコーダはビタビデコーダである、請求項６に記載の受信システム。
8. 前記ビタビデコーダは１／２レート畳み込みデコーダである、請求項７に記載の受信システム。
9. 前記ビタビデコーダは３／４レート畳み込みデコーダである、請求項７に記載の受信システム。
10. 前記デコーダは、パンクチャリング（ｐｕｎｃｔｕｒｉｎｇ）により得たコードレートを有するビタビデコーダである、請求項６に記載の受信システム。
11. 前記デコーダは、シンボル反復により得たコードレートを有するビタビデコーダである、請求項６に記載の受信システム。
12. 前記デコーダは、シンボルゲート制御により得たコードレートを有するビタビデコーダである、請求項６に記載の受信システム。
13. 前記デコーダは、パンクチャリングとシンボル反復により得たコードレートを有するビタビデコーダである、請求項６に記載の受信システム。
14. 前記デコーダは、ＩＳ−９５に準拠するコードレートを有するビタビデコーダである、請求項６に記載の受信システム。
15. 前記ＣＲＣチェック素子はＩＳ−９５に準拠する、請求項６に記載の受信システム。
16. 前記デコードされたフレームを受信するための前記デコーダに接続され、ヤマモト品質メトリクスを供給するために前記レートセレクタにも接続されるヤマモトデテクタをさらに備え、
    前記レートセレクタは前記コレレータ値、前記ＣＲＣビット及び前記ヤマモト品質メトリクスに応じて、前記受信信号の前記データレートの表示を供給する、請求項７に記載の受信システム。
17. 可変レート通信システムにおいて受信信号のデータレートを決定する方法であって、
    復調されたソフトフレームシンボルをデコードすることで、デコードされたフレームとソフトシンボルエラーレートを供給する工程と、
    復調されたソフトフレームシンボルとリエンコードされたフレームの相関から決定される相関値と、前記データレートのために算定された定数を計算することで、前記標準化された相関メトリクスを算出する工程と、
    前記標準化された相関メトリクスに基づいて前記受信信号の前記データレートを表示する工程を備える方法。
18. 前記標準化された相関メトリクスに基づく抹消を表示する工程をさらに備える請求項１７に記載の方法。
19. 前記デコードする工程はビタビデコーダを用いて実行される畳み込みデコード工程である請求項１８に記載の方法。
20. ＣＲＣビットを供給するために前記デコードされたフレームをＣＲＣがチェックする工程をさらに備え、
    前記表示する工程はさらに前記ＣＲＣビットに基づく請求項１８に記載の方法。
21. 前記デコードする工程はビタビデコーダを用いて実行される畳み込みデコード工程である請求項２０に記載の方法。
22. 前記標準化された相関メトリクスは前記ソフトシンボルエラーレートに応じて計算される請求項１７に記載の方法。
23. 可変レート通信システムにおいて受信信号のデータレートを決定する方法であって、
    デコードされたフレームを供給するために復調されたソフトフレームシンボルをデコードする工程と、
    ＣＲＣビットを供給するために前記デコードされたフレームをＣＲＣがチェックする工程と、
    リエンコードされたフレームを供給するために前記デコードされたフレームをリエンコードする工程と、
    遅延フレームを供給するために前記復調されたソフトフレームシンボルを遅延させる工程と、
    相関値を供給するために前記遅延フレームと前記リエンコードされたフレームをコレレートする工程と、
    復調されたソフトフレームシンボルとリエンコードされたフレームの相関から決定される相関値と、前記データレートのために算定された定数を計算することで、前記標準化された相関メトリクスを前記相関値と定数のセットに応じて算出する工程と、
    前記標準化された相関メトリクスと前記ＣＲＣビットに基づいて、前記受信信号の前記データレートを表示する工程とを備える方法。
24. 前記標準化された相関メトリクスと前記ＣＲＣビットに基づく抹消を表示する工程をさらに備える請求項２３に記載の方法。
25. 前記デコードする工程はビタビデコーダを用いて実行される畳み込みデコード工程である請求項２４に記載の方法。
26. 前記畳み込みデコード工程は１／２レートビタビデコーダを用いて実行される請求項２５に記載の方法。
27. 前記デコード工程は、パンクチャリングにより得たコードレートを有するビタビデコーダを用いて実行される請求項２４に記載の方法。
28. 前記デコード工程は、シンボル反復により得たコードレートを有するビタビデコーダを用いて実行される請求項２４に記載の方法。
29. 前記デコード工程は、シンボルゲート制御により得たコードレートを有するビタビデコーダを用いて実行される請求項２４に記載の方法。
30. 前記デコード工程は、パンクチャリングとシンボル反復により得たコードレートを有するビタビデコーダを用いて実行される請求項２４に記載の方法。
31. 前記デコード工程はＩＳ−９５に準拠するコードレートを有するビタビデコーダを用いて実行される請求項２４に記載の方法。
32. 前記ＣＲＣチェック工程はＩＳ−９５に応じて実行される請求項２４に記載の方法。
33. 最も高い標準化された相関メトリックを選択する工程をさらに備え、
    前記データレートを前記表示する工程は、前記最も高い標準化された相関メトリックと、前記最も高い標準化された相関メトリックに対応する前記ＣＲＣビットとに基づく請求項２４に記載の方法。
34. 前記最も高い標準化された相関メトリクスを相関閾値と比較する工程をさらに備え、
    前記データレートを前記表示する工程は前記比較工程の結果にさらに基づく請求項３３に記載の方法。
35. 最も高い標準化された相関メトリックと、次の最も高い標準化された相関メトリックの差を計算し、差を求める工程と、
    前記差を差閾値と比較する工程とをさらに備え、
    前記データレートを前記表示するステップは、前記比較工程の結果にさらに基づく請求項２４に記載の方法。
36. 前記デコード工程に基づいてヤマモト品質メトリクスを計算する工程をさらに備え、
    前記表示する工程は前記ヤマモト品質メトリクスにさらに基づく請求項２４に記載の方法。
37. 前記ヤマモト品質メトリクスをヤマモト閾値と比較する工程をさらに備え、
    前記表示する工程は前記比較工程の結果にさらに基づく請求項３６に記載の方法。
38. 前記定数のセットは理論上の計算から与えられた請求項２４に記載の方法。
39. 前記定数のセットはシミュレーションから与えられた、請求項２４に記載の方法。
40. 前記定数のセットは実証的測定から与えられた請求項２４に記載の方法。
41. 前記定数のセットは、ＣＲＣエンコードを供給しないデータレートについて調整される請求項２４に記載の方法。

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