JP4480889B2 - 周期的に挿入したパイロット記号を使用したマルチパス伝播遅延決定装置 - Google Patents
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Description
(発明の分野)
本発明は特に、信号ラジオフレームに周期的に含まれるパイロット記号が効率的パワー遅延プロファイル計算及び改良したパス選択、トラッキング及びセレクタ選択に対して使用されるCDMA基地局用のマルチパス伝播遅延決定装置に関する。
【0002】
特に、この発明は所謂レイク受信機(RAKE receiver)に関連して前述した諸機能を実行することに関する。
【0003】
(発明の背景)
直接シーケンス(DS:direct−sequence)スペクトル拡散(SS:apread−spectrum)技術に基づくコード分割多重アクセス(CDMA:code−division multiple access)は、(例えば、ユー・エム・ティー・エス(UMTS)において、引例[1]:ジェー・イー・パジェット他(J.E.Padgett et al):「無線個人通信のあらまし(Overview of Wireless Personal Communications)」、アイトリプルイー・通信雑誌(IEEE Communication Magazine)、1995年1月、第28頁から第41頁に説明されているアイ・エム・ティー−2000(IMT−2000)のように)第3世代の広帯域セルラー移動通信システムの将来の候補である。
【0004】
図1に示すように、幾つかの移動局MS1,MS2…MSが(固定された)基地局BSによってサーブされているエリアはCDMA通信システムのセルと見做すことができる。DD−SS CDMA技術が、例えばレース・コディット(RACE CODIT)プロジェクト内にて高伝送速度でデータ信号を送信できることは既に証明されてきた(引例[2]:I・バイエル他(A.Baier et al:「CDMAベース第3世代移動無線システムに対する設計研究(Design Study for the CDMA−based Third Generation Mobile Radio System)」、選択したエリア及び通信に関するアイトリプルイー・ジャーナル(IEEE Journal on Selected Areas and Communications)第12巻、1994年5月、第733頁から第743頁)。DS−SS CDMA技術の潜在的利点はまたエリクソン(Ericsson)広帯域テストベッド(WBTB:Wideband−Testbed)プロジェクトにおいてテストされてきた。DS−SS−CDMAはアイ・エス’95(IS’95)に基づくシステムの如き商業システムにおいて既に使用されてきた(ディー・ピー・ホワイプル(D.P.Whipple:「CDMA規格(The CDMA Standard)」、応用マイクロ波及び無線(Applied Microwave & Wireless)、1994年10月、第24頁から第37頁)。また、日本において、大きな重要性がDS−SS−CDMAにあるとされてきている。
【0005】
CDMA受信機及びCDMA電気通信システムの或る基本的特性はCDMA方法によって絶体的であるが、サーチャー(searcher)及びパス選択は今まで可成り詳細には研究されてはいない。何故ならば、W−CDMAに対する規格はこれまで確立されてこなかったからである。従って、本発明はCDMA受信機において必要な個々のユニットの特別な実現に関する。発明力のあるCDMA基地局、CDMA受信方法及びCDMAシステムは本質的にDS−SS CDMA技術に基づいているため、以下においてDS−SS CDMA伝送の基本技術について考察することとする(基本的引例[4]:エー・ジェー・ビタービ(A.J.Viterbi:「CDMA:スペクトル拡散通信の原理(CDMA:Principles of Spread Spectrum Communication)、読物、エム・エー(MA):アディソン−ウェスレイ(Adison−Wesley)、1995年も参照されたい)。
【0006】
ドイツ国未公開特許明細書第19506117C1号は、CDMA方法コード化情報が伝送される伝送チャンネルのインパルス応答を評価する方法について述べている。情報はスプレッドコードを有する送信機側でスプレッドされ、対応する相関コードを有する受信機側でデスプレッドされる。伝播パスの一時的変化は受信側で考慮される。
【0007】
ドイツ国特許出願公開明細書第19615257A1号は、サブチップ分解を含んだCDMAレイク受信機について述べている。この受信機はDS−CDMA−通信システムに使用することができるようになっている。これは単一チップ間隔よりも接近したマルチパス構成要素を分解することができるチャンネル推定装置を含んでいる。
【0008】
(基本的CDMA技術)
基本的に、CDMA技術において、制限した帯域幅(伝送速度)を有する入力信号Iは、図2aに示すように、はるかに高い帯域幅の所定のスプレッドシーケンス(PNシーケンス:predetermined spreading sequence)でスプレッドし、こうして入力信号Iに比してはるかに高い帯域幅を有する出力信号0が生成される。CDMA技術で考えられる全ての信号はデジタル信号であるので、「帯域幅(bandwidth)」という表現は実際にチップレート(chip rate)を意味している。
【0009】
図2bに示すように、デジタル信号の2つのビットはQPSK変調を使用したCDMA方法における1つの記号を構成する。この記号の各ビットはPNシーケンスでスプレッドすることとなり、スプレッドした信号(図2bの底部曲線)は複数の「チップ(chip)」から成り、これによってチップはデスプレッドした信号の0→1及び1→0(または1→0及び0→1)として定義される。
【0010】
図2aに示すように、チップレート対記号レートの比率に等しい所謂スプレッド利得(spreading gain)Mが定義される。Mは基本的にスプレッド因子、即ち、帯域幅がPNシーケンスを有するスプレッドに起因してどれ程広くなるかということを説明するものである。勿論、全ての信号はデジタルであるので、PNシーケンスは(多数のビットから成る)デジタルの信号である。
【0011】
最初の信号IがCDMA受信機において復元されなければならない場合、勿論、図2aに示すようにデスプレッド・プロセスはデスプレッダ(despreader)DSPにおいて行わなければならない。この際、最初の情報はスプレッドした信号(シーケンス0)とスプレッド・プロセスに対して使用した最初のPNシーケンスと乗算することによって得られる。
【0012】
しかしながら、図3に示すように、CDMAチャンネルの全ての情報は時計方向に、即ち、逐次的ラジオフレームRFnによって伝送される。このことはスプレッド及びデスプレッドはまたフレーム的に行わなければならないことを意味している。送信機においては、各フレームはフレームの始まりから開始するスプレッドシーケンス(PNシーケンス)にてスプレッドし、勿論、このことは受信機において時間同期式(即ち、時間合せ式)デスプレッドがなければならないこと、即ち、デスプレッドシーケンスは受信したフレームの始まりに合わせなければならないことを意味している。PNシーケンスは勿論、送信機及び受信機に対して既知のシーケンスであるが、ブロックワイズ(M)統合(デスプレッド)に対する時間合せは受信機において行われなければならない。
【0013】
基地局受信機の原理的全体像は図4に示されている。図4にて判かるように、デモジレータDEMODは(PNデスプレッドシーケンスを発生する)PN発生器PN−GEN及びタイミング制御ユニットTCUからの各入力を受信する。原理的に、種々のセクタ1…6から種々のアンテナAnt0,Ant1からの各信号は自動利得制御回路AGCに入力され、各サンプルは(パワー)遅延プロファイルを計算する(機能については以下において説明する)所謂サーチャ(searcher)Sに入力される。(以下においてより詳細に説明すべき所謂レイク受信機を備えた)デモジュレータDEMODはデモジュレートしデスプレッドしたビットシーケンスをデコーダDECに出力する。以下において判かるように、サーチャSは(図1、図12において示すようにセルの一部分である)全てのセクタからの入力信号に対して設けられるサーチ及びトラッキングユニットを実際に備えている。サーチャSからの出力は遅延値及び(セクタ)選択情報である。
【0014】
何故サーチャSもまたトラッキングユニットを備えているのかの理由は、任意の移動通信システムの固有の特性であるマルチパス伝播の問題に起因する。従って、以下において、CDMAシステムのトラッキング機能と関連するマルチパス伝播を説明する。
【0015】
(CDMAマルチパス伝播)
図5に示すように、移動局MS及び基地局BSの間には、例えば建物H、車Cまたは山Mでの反射に起因して直接パスP1だけでなく、間接パスP2,P3もある。直接及び間接パスのこの混和(即ち、マルチパス伝播)は、受信した信号エネルギー(即ち、伝送したシーケンスのサンプル当りのパワー)は(光の速度に対応する)一定の時間遅延を有することはない。このことは、t0で伝送したサンプル(ビット)は時間t1で基地局BSに達し、エネルギーの別の部分は間接パスP2またはP3に沿ったエネルギーの更なる伝播に起因して時間t2で基地局BSに達することを意味している。このことは図5に図示するようにサンプル当りの遅延プロファイルにつながる。即ち、各サンプルは、しばしば(フェージング)単一パスによって特徴付けられる、遅延プロファイルに渡ってスプレッドする。こうして、図5では、時間差t1−t0,t2−t0等が遅延d1,d2等として定義される。
【0016】
従来のDS−SS−CDMA技術において、マルチパス伝播の問題は通常、前述した引例[2]及び[3]に説明されているように、所謂レイク受信機によって処理される。レイク受信機の基礎は基本的に直接パスP1からだけでなく複数の間接パスP2,P3からの記号当りのエネルギーを収集することである。本質的に、レイク受信機は対応する信号の遅延プロファイルにおいて最も強い単一のパスに(即ち、最大に)「マーカ(marker)」(CDMAでは、この種のマーカは「フィンガ(finger)」と呼ばれる)を割り当てる。この後、各パスの収集したエネルギーまたは情報はパス当り(即ち、レイク・フィンガ当り)個々にデモジュレート/検出される。しかる後、デモジュレーション後の情報は、例えば最大比率技術(maximum−ratio−technique)と組み合わされる。
【0017】
基地局BSに関して移動局MSが静止していたならば、勿論、静止している反射物体H、Mに関する遅延プロファイルは予め推定し計算することができよう。しかしながら、移動通信網の本質的な特性の1つは、移動局MSまたは非静止物体Cの1つが移動するときの遅延プロファイルの「動的(dynamic)」変動である。従って、遅延プロファイルもまた動的特性を示す。こうして、レイク受信機のリソース割当て及び時間的同期は遅延プロファイルを連続的に推定し評価することによって行われなければならない。
【0018】
CDMA技術では、所謂サーチ及びトラッキングユニットが通常、遅延プロファイル内にて各パスを同定するのに使用される。
【0019】
(サーチ及びトラッキングユニット)
サーチ及びトラッキングユニットの主要なタスクは、例えば移動局MS及び基地局BS間の距離的変動の結果として、遅延プロファイル内にて各パスを同定し、変化する伝播条件のトラックを維持することである。基地局受信機では、デスプレッドシーケンスは複数のパスに沿って基地局BSに達するサンプル(エネルギー)に対して十分に時間合せしなければならないので、サーチ及びトラッキングユニットが遅延プロファイル内の各パスの相対的遅延d1,d2,…dpを知ることは非常に重要である。もしそうであれば、各レイクフィンガに対して要求される時間的同期は維持することができる。従って、サーチ及びトラッキングユニットは、各個々のパスによって達する部分的サンプルエネルギーの正確な到達時間に対してPNデスプレッドシーケンスを時間合せするために、一方では遅延プロファイルを推定し、他方ではレイクフィンガを割り当てなければならない。
【0020】
しばしば、情報信号(フレーム)及びスプレッドシーケンスの固定した位置合せを有する或るフレーム構造が応用され、従って時間同期はフレーム同期及びチップ同期に分割することができる。フェージング及び変化する伝播条件の結果として、サーチユニットによって行われる遅延プロファイルの推定は移動無線チャンネルの特定の必要性に従って更新されなければならない。
【0021】
従って、サーチャは2つの矛盾した要求を満たさなければならない。即ち、一方では、正確な遅延プロファイルを更新しまたは計算するのに必要な時間を最小化し、他方では、それぞれのフレームまたは記号の始まりに対してPNデスプレッドシーケンスを時間合せするための十分に細い時間分割をもたらさなければならない。即ち、PNシーケンスの自己ノイズを最小化しなければならない。
【0022】
(従来のサーチ及びトラッキングユニット)
通信アプリケーションにおける従来のサーチャアルゴリズム及び実施は、引例[4]及び引例[5]:ケー・イーストン(K.Easton)及び(ジェー・レビン(J.Levin):「スペクトル拡散多元軸通信システム用のマルチパス・サーチプロセッサ(Multipath Search Processor for a Spread Spectrum Multiple Axis Communication System)」、国際公開番号第96/10873,1996年4月11日に説明されているアップリンク(MS→BS)に対してか、或いは引例[6]:アール・ブラッケニー他(R.Blakeney et al)「複数信号を受信することが可能なシステムにおけるデモジュレーション要求位置合せ(Demodulation Element Assignment in a System Capable of Receiving Multiple Signals)、国際公開番号第95/12262号、1996年4月4日」におけるダウンリンク(BS→MS)に対して、アイ・エス−95(IS−95)(商業:Commercial)システムに関している。
【0023】
既に図3に示したように、各スーパーフレームSRFはおのおのが多数のタイムスロットTSmから成る多数のラジオフレームから構成される。各タイムスロットTSmは、タイムスロットTSmの始まりを検出できるようにする多数のパイロット記号PS2を有している。従って、各パイロット記号は個々のタイムスロットの始まりに対するPNデスプレッドシーケンスの時間的位置合せを達成するために使用することができる。
【0024】
高いシステム容量を達成するために、IS−95システムによる従来技術はアップリンクチャンネルにおいてパイロット記号を使用することはない。各パイロット記号が含まれなければ、サーチャはランダムデータがこの種の推定に基づいて遅延プロファイル計算を生成し行うことができる全ての可能な信号変動を検査しなければならない。例えばエリクソンWBTBシステムのダウンリンクチャンネルにおいて、連続したパイロット信号が挿入される。アップリンク遅延推定は決定フィードバックに基づいている。
【0025】
(従来技術のサーチ及びトラッキングユニット)
前記国際公開番号第96/10873号に説明されているように、代表的受信機は高速サーチプロセスをもたらすべく並行に動作する複数のサーチャ要素を使用する。複数のサーチャSを備えたこの種のサーチ及びトラッキングユニットは図6に示されている。図6に示すように、複数のサーチャS1…SLは検査すべきである複数の信号ソース(セクタ1…6のおのおのからのアンテナ)の結果として並行に動作する。並行動作は「実時間(real time)」要求の結果でもある。即ち、実時間直列サーチが応用されれば、各新しいタイムオフセットに対して、(CDMA方法にて、各チャネルは同期パルスに対するそれぞれのタイムオフセットによって同定された以来のコードフェーズ増分)付加的相関(ドウェル:dwell)時間をかけなければならない。
【0026】
この「実時間スレーバリ(real−time slavery)」を回避するために、前記国際公開番号第96/10873号はサーチャに対して新しいハードウエア・アーキテクチャを示唆している。この新しいサーチャ・アーキテクチャの本質は、入力信号サンプル用のバッファ及びデスプレッドシーケンス用PNシーケンスバッファを取り入れることによって、実時間要求から(高速ハダマード変換−FHT(Fast Hadamard Transform)プロセッサに基づく)相関器の動作をデカップル(de−couple)することにある。この方法では、FHTプロセッサははるかに高速にランして、基準(同期)信号に関する多数のタイムオフセットを迅速に評価することができる。前記国際公開番号第96/10873号には、高速データストリームをFHTプロセッサに供給する効率的技術が含まれる。ハードウエア・アーキテクチャはエリクソンのCODIT及びWBTBテストプロジェクト内で実施されるものと同様である。WBWBアプローチは推定量の分散を低減するために、可干渉性累算と非可干渉性平均の組合せとして更に説明することができる。
【0027】
(パス選択ユニット)
図6にも示すように、従来のシステム(例えば、前記国際公開番号第96/10873を参照されたい)に対しては、並行動作サーチャS1…SLの他に、サーチャのセットによって決定するように計算したパワー遅延プロファイルから個個のパスを選択するパス選択ユニットPSUがある。図5において判かるように、遅延プロファイルは多数のピークを有し、パス選択は従来、或る数の最強ピークに対する計算した遅延プロファイルを走査することによって行われ、この後、これらのピークは遅延プロファイルの「ノイズフロア(noise floor)」と一定値を乗算することによって得られるしきい値と比較される。
【0028】
この種のパス選択における欠点は、特に、セクタに細分される各セルを使用するとき、及びセクタ(アンテナ・ダイバーシチ)当りの複数のアンテナを使用するときに極めて正確ではなくなるという点である。
【0029】
(発明の概要)
図3について前述したように、各タイムスロットは多数のパイロット記号を備え、逐次的タイムスロットに渡って、パイロット記号は(各0.625ms後に)周期的に挿入されるということが言える。各論理チャンネル(情報)は1つの音声またはパケットデータチャンネルに対応している。商業的に関心のあるシステムでは、基地局当り300までの音声チャンネルを同時に処理しなければならない。このことは各音声またはパケットデータチャンネルは遅延プロファイル推定を同時に受けなければならず、しかもPNデスプレッドシーケンスがそれぞれのタイムスロットの始まりに適切に時間合せされなければならない遅延プロファイルの更新を同時に受けなければならない。
【0030】
絶体遅延を推量する前述した解法は周期的に挿入するパイロット記号を有するCDMAシステムにとって最適ではない。一方、エリクソンWBTBプロジェクトにおいて示唆された別の解法は、セル内の全ての可能な遅延値を反映することができるロングバッファを使用することを提案している。この種のシステムにおけるハードウエアは、基地局当り300の音声チャンネルを処理する必要がある場合に極端に複雑である。何故ならば、本質的に300の並行動作するサーチャを設けなければならないからである。
【0031】
(発明の目的)
従って、この発明の第1のねらいは、特に、多数の音声チャンネルに対するパワー遅延の正確な推定を実時間で達成することを依然可能にしながらも、サーチャに対して何らの複雑なハードウエアも必要とされないDS−SS−CDMA基地局受信機用の、マルチパス伝播遅延決定装置を提供することにある。
【0032】
前述したように、最も重要な一般的問題の1つは遅延プロファイルから個々のパスを選択することである。何故ならば、遅延値の推定はマルチパス伝播の問題を解消する上で必要だからである。従来のパス選択ユニットでは、信号とノイズの間の識別に対してしきい値が設定されている。更に、引例[7]:イー・エス・ソーサ(E.S.Sousa)、ブイ・エム・ジョバンビッチ(V.M.Jovanvich)及びシー・ダイグニールト(C.Daigneault)、「デジタルセルラーチャンネル用の遅延スプレッド式測定於トロント(Delay Spread Measurements for the Digital Cellular Channel in Toronto)」、車両技術についてのアイトリプルイー会報(IEEE Transactions on Vehicular Technology)、第43巻、第4号、第837頁から第847頁、1994年11月は、所謂一定誤り検出レート技術(CFAR:constant false alarm rate)を使用するチャンネル遅延プロファイル推定用の修正したしきい値設定方法に関する説明を含んでいる。しかしながら、この方法は極端に複雑で、オフライン信号処理に対してより好適で、しかも商業的に関心のあるCDMA電気通信技術における実時間実施の各要求を満たしていない。
【0033】
従って、この発明の別のねらいは、特に、実時間アプリケーションにおける正確なパス選択推定を行うことができるDS−SS−CDMA基地局受信機用のマルチパス伝播遅延決定装置を提供することにある。
【0034】
更に、前述したように、CDMAシステムでは、各セルはセクタに細分できると共に、複数のアンテナをセクタ(アンテナ・ダイバーシチ)毎に使用することができる。こうして、遅延プロファイル推定及びソフタ(即ち、セクタワイズ)ハンドオーバの処置の精度をできる限り低い複雑さで以ってハードウエアの特殊な要求に関して特定し、最適化しなければならない。
【0035】
従って、この発明の更なる目的は、特に、DS−SS基地局受信機用のマルチパス伝播遅延決定装置を提供して、アンテナ・ダイバシチを使用するセクタに各セルが細分されるときに正確な遅延プロファイル推定及びソフタ・ハンドオーバを可能にすることにある。
【0036】
前記ねらいはこの発明の単一の目的、即ち特に、周期的に挿入されるパイロット記号を有する多数の音声またはパケットデータチャンネルが実時間に同時に正確なデスプレッド、正確な遅延プロファイル推定並びに正確なパス選択及び位置決定を受けることができる、DS−SS−CDMA基地局受信機用のマルチパス伝播遅延決定手段を提供することにまとめることができる。
【0037】
(目的の解法)
前記目的は、特に請求項1,24,26によるCDMA基地局受信機用のマルチパス伝播遅延決定装置によって解決される。
【0038】
本質的に、この発明の主要な態様として、改良したパワー遅延プロファイルが複数の逐次的タイムスロット及びクレームに渡って推定される遅延プロファイルを平均化することによってこの発明に従って計算される。この発明の更なる態様は従属の請求項に権利主張されている。
【0039】
この発明の1つの好ましい態様はどのようにして個々のパスに対応する極大に対して遅延プロファイルがサーチされるかである。ここでは、プロファイルの各ピークは除去されるかまたは等価的に0に設定され、ノイズフロアを得る。このノイズフロアは平均化されて単一の値になる。次いで、しきい値因子はこのノイズフロアレベルと乗算される。次いで、最初の未だモジュレートされていない遅延プロファイルが乗算した値と比較され、これらの最大は乗算した値のしきい値を上回る有益なパスとして選択される。
【0040】
この発明の別の態様は、アンテナ・ダイバーシチ、即ち、おのおのが遅延プロファイルをもたらす各セルまたはセクタの2つのアンテナの使用である。本願では、各アンテナからの2つの遅延プロファイルが加算され、この種のピークのみが乗算したしきい値を上回るこの加算したプロファイルにおいて選択される。次いで、2つの遅延プロファイルが組み合わされた遅延プロファイルに対して検出された乗算したしきい値と個別に比較され、この種のパスのみがそれぞれの単一の遅延プロファイル内のしきい値を上回る単一のアンテナ信号に対して選択される。2つの遅延プロファイルに同時に基づくパス選択に対する遅延プロファイルの相関評価は、各アンテナの遅延プロファイルに関する個々の考察とは完全に異なっている。
【0041】
この発明の別の態様によれば、各セルはおのおのがアンテナ・ダイバーシチを使用して2つのアンテナによってサーブされる幾つかのセクタに分割される。従来技術では、セクタが移動局を含むことに関する基地局に情報を転送しなければならないが、この発明の態様は、個々のパス選択及び高精度のソフタ・ハンドオーバと組み合わされる「セクタの動的サーチ(dynamic searching of the sectors)」を使用する。移動局MSの「位置(location)」決定はこのことに基づいて行うことができる。
【0042】
この発明の更に有益な実施例及び改良は特許請求の範囲から得ることができる。以下において、この発明を添付した図面と組み合せてその実施例について説明することとする。
【0043】
(この発明の基礎的原理)
図6を参照して既に説明したように、レイク受信機RR(RAKE receiver)はDS−CDMAシステムにおけるマルチパス伝播を処理するのに使用される。レイク受信機はアンテナから受信したマルチパス信号の選択された最も強い成分に多数の並列デモジュレータ(フィンガ)を割り当てることによって殆んどの受信した信号エネルギーを捕獲できなければならない。全てのフィンガ(デモジュレータ)の出力は対応する遅延補償後に組み合わされる。
【0044】
デモジュレータの割当て及び時間同期は推定されるチャンネル応答に基づいて行われる。マルチパス遅延サーチプロセッサ(以後、サーチャ(searcher)と呼ぶ)機能は、チャンネルパワー遅延プロファイルを推定し、遅延プロファイル内の各パスを同定し、かつ伝播条件を変えるトラックを維持することである。こうして、マルチパス遅延サーチプロセッサはPNシーケンス自己ノイズを最小化するために、サーチ時間を最小にする2つの矛盾した要求を満たさなければならず、かつ他方では、十分に細い時間分割を有さなければならない。
【0045】
チャンネルインパルス応答は、最大期待遅延スプレッドをカバーするのにサーチすべきスプレッドコード・フェーズの数によって定義される或るサーチウインドウ内で推定される。チャンネルインパルス応答推定は、更新時間と呼ぶ或る間隔内で繰り返される。
【0046】
更新時間は無線チャンネルの遅延変化を追跡できるように十分に小さくなければならない。サーチウインドウ内のチャネルインパルス応答の位置は、移動局の移動並びに送信機及び受信機におけるPNシーケンス発生器の間のクロック周波数の不一致に起因して変化している。従って、サーチウインドウの全体の位置は、チャネルインパルス応答をサーチウインドウの中間に維持するように調整しなければならない。マルチパス遅延サーチプロセッサ(サーチャ)が十分に細い分割を有する場合、通常レイク単一パスデモジュレータのおのおのにおいて実施される他のコードトラッキング装置は必要ではない。
【0047】
レイク受信機(図4参照)のサーチ及びトラッキングユニットSTU(添付の図6参照)は、レイク受信機に対してチップ及びフレーム同期を維持することである。従って、マルチパス伝播による受信信号の遅延プロファイルを推定しなければならない。フェージング(変化する伝播距離の結果、即ち、移動局MS及び基地局BS間の距離変化の結果として、この推定は移動局チャンネルの特定の必要性に従って更新しなければならない。
【0048】
以下において、遅延スプレッドに対応する或るサーチウインドウ内の優れた分割で以って受信した信号の遅延プロファイルが推定されるこの発明の実施例について説明する。遅延プロファイル推定は或る間隔内で、即ち、更新時間内で繰り返すことができる。更新時間は、無線チャンネルの遅延変化を追跡できるように十分小さく選定される。従って、何ら明快なトラッキングをもたらす必要はない。サーチウインドウの全体的位置のみを、移動局MS及び基地局BSの間の距離変化に適合(追跡)させなければならない。こうして、サーチ及びトラッキングユニットSTUはセクタ選択及びソフタ・ハンドオーバ(softer hand−over)をアシストするのに使用することができる。何故ならば、セクタ割当て式遅延プロファイルは殆んどの信号エネルギーをセクタ内のどこで捕獲することができるかを表わすのに使用することができる。
【0049】
以下において、任意の初期セクタ選択、初期フレーム及び初期チップ同期が(例えば、ランダムアクセス信号受信の際)既に確立されたものと仮定する。しかしながら、これらの制約はこの方法に対する原理的制限ではなく、この発明による方法は幾つかの適合によってこの目的に対して使用することもできる。
【0050】
(サーチ及びトラッキングユニットの実施例)
図6に示す本発明のサーチ及びトラッキングユニットSTUは、各セクタ1…6のアンテナAnt1,Ant2から受信した2つの信号S1,S2が入力されるセレクタSELを備えている。2つの信号S1,S2はセレクタSELに対して入力される。何故ならば、2つのアンテナAnt1,Ant2を使用するアンテナ・ダイバーシチ技術は各セクタにおいて使用されることが好ましいからである。しかしながら、この発明はそのより広い意味合いでアンテナ・ダイバーシチに制約されないということと、各セクタの1つのアンテナからセレクタSELへの1つの信号Sの入力を行うことも可能であることを了知すべきである。
【0051】
勿論、実際にアンテナから受信した信号はアナログ信号である。A/DコンバータA/DはSTU装置に配置されて、アナログCDMA信号をデジタルCDMA信号に変換するようになっている。図3、図11に示すように、このデジタルCDMA信号は、複素パイロット信号PSi及びデータ記号PDiが挿入される連続したタイムスロットTS1…TSmを含んだ連続したラジオフレームRF1…RFnを備えている。A/Dコンバータは、アナログ−デジタル変換、整合フィラリング(matched filering)等のような全ての通常の機能を実行することを表わすと共に、SEL及びセクタアンテナ間、或いはサーチャS1…SL前またはサーチャS1…SL内の、例えばセレクタSELにおけるSTU装置に位置することができる。
【0052】
送信機上では、複数のビットを含むデジタル送信信号が先ず、例えばレートr=1/3で以ってビット毎にたたみ込み式にコード化されるが、たたみ込み式にコード化したビットのうちの2つはQPSK記号(Q,I)として組み合わされ、次いで、この記号は送信機側PNシーケンス、受信機、例えばレイクを用いてスプレッドされ、各サーチャは同様に対応するデスプレッドシーケンスにおいて各記号をデスプレッドしなければならない。このことは、(即ち、QPSKモジュレーションを含んだ)直接シーケンスCDMAの基礎である。他のモジュレーション体系を使用してスプレッドすべき各記号を得ることができることに留意されたい。従って、この発明はQPSKモジュレーションの使用に制限されるものではない。
【0053】
セレクタSELは信号サンプルの各ブロックを抽出して、マルチパス遅延サーチプロセッサS1…SL(以後、サーチャS1…SLと呼ぶ)においてサーチを受けるように機能する。本質的に、それぞれのセレクタSELは、それぞれのアンテナから受信したデータストリームのうちパイロット記号プラス幾つかの付加的サンプル(論理チャンネル用記号)を抽出する。フレーム形式及びパイロット記号を図3に示す。パイロット記号プラス付加的サンプルの抽出は好ましくは1秒当り16.38メガサンプルのサンプルレートで、本質的には、例えば4のオーバーサンプリングレートで生じる。
【0054】
図6のサーチ及びトラッキングユニットSTUは多数のサーチャS1…SLを備えており、ここではLはセクタの数と同じ数であるかまたはそうでなくとも良い。
【0055】
本質的には、抽出されたパイロット記号プラス付加的サンプルは、特定されるもののフレキシブルなセクタ選択体系に従ってL個のサーチャのセットに分配される。セクタ選択体系において、サーチャの数はセクタの数と異なってもまたは同一であることもできる。好ましくは、6個のサーチャはサンプルレートで動作する。信号サンプルのブロックに基づいて、抽出されたパイロット記号プラス付加的サンプル(即ち、デマルチプレクサされバッファリングされたアンテナ信号)は各アンテナ信号に対する個別遅延プロファイルDPSをセクタ選択スケジュールに従ってパス選択ユニットPSUに引き渡す。
【0056】
この発明によれば、サーチャS1…SLは、図7におけるサーチャS1に関して更に説明することとなる任意のインタリービングと(パイロット記号ベースの)組み合わされた可干渉性及び非可干渉性サーチング(及びトラッキング)手続きによって基本的にチャンネル遅延推定(遅延プロファイルの決定)を行う。好ましくは、遅延プロファイルDPSは最小の更新時間で更新され、パイロット記号の所定数のサンプルを使用することが好ましい。
【0057】
パス選択ユニットPSUはサーチャS1…SLから遅延プロファイルDPSを受信すると共に、推定した遅延プロファイルDPSのうち、続くパス選択に対して使用される干渉推定(この干渉はマルチユーザ干渉並びに熱雑音パワー干渉を含む)を計算する。遅延プロファイルDPSから、本質的に、仮の数のN個(好ましくは8個)のパスd1′…dN′(即ち、遅延値)及び対応するセクタ選択情報s1′…sN′がパス選択ユニットPSUによって決定される。選択情報s1′…sN′はセクタ数(1…6)及びそれぞれのセクタにおけるアンテナ数(アンテナ・ダイバーシチが各セクタで使用されなければ、この数は省略できる)を示す。
【0058】
遅延値d1′…dN′は依然として仮の数のN個(例えば、8)のパスを示すが、トラッキング及び制御ユニットTRCUは最終的セクタ選択を行うと共に、最終的な数の(最大)P個(例えば、8個)の遅延パスと、最終的にレイク受信機RRに伝送される選択情報(即ち、遅延値及び対応する選択情報)とを発生する。こうして、図6において判かるように、トラッキング及び制御ユニットTRCUは最終的な数の遅延パスd1…dpと、レイク受信機においてデモジュレート及びデコードすべき最終数のパス、即ち、レーキがそのフィンガを割り当てるべきパスに対する最終的選択情報s1…spとを出力する。また、トラッキング及び制御ユニットTRCUはサーチウインドウ及びフレーム同期を維持するためのセルの数を追跡するための数々のクロック制御信号を発生する。
【0059】
こうして、アンテナ信号はセレクタSELに入力され、セレクタSELはそれぞれの信号をアンテナから多数のサーチャに加え、また多数のサーチャは加えられた入力信号のおのおのに対して遅延プロファイルを計算する。しかる後に、パス選択ユニットは多数の最も見込みのあるパスと、セクタ及びアンテナの番号に関する選択情報とを選択する。最終的なトラッキング及び制御ユニットは、レイク受信機RRにデモジュレーションに対して使用することができる選択情報及び遅延情報が供給されるように、適切な選択情報と一緒に最終的パスを決定する。
【0060】
以下、セレクタSEL(図7、図8)、サーチャS1…SL(図7)、パス選択ユニットPSU及びトラッキング及び制御ユニットTRCU(図10)に対するこの発明による特定の実施例並びにデスプレッダDESP及び可干渉性累算及び平均化ユニットACC−AV(図9)の特定の実施例について、図3、図1に示すフレーム形式に対して説明することとする。
【0061】
(セレクタユニットの実施例)
図7はセレクタSELの実施例を示す。セレクタは所謂パイロット・デマルチプレクサPI−DEMUXを備えている。図7は1つのアンテナ信号がパイロット・デマルチプレクサPI−DEMUXに入力される場合を示しているが、制御装置CNTRLから受信した各制御信号に従って、異なるセクタからの異なるアンテナ信号をセレクタSELに逐次的に加え得ることを理解すべきである。
【0062】
パイロット・デマルチプレクサPI−DEMUXの主要な機能は、複素値の入力データストリームによって構成されるアンテナ信号から(連続的な)パイロット記号の周期プラス付加的な数のサンプルを抽出しバッファリングすることである。例えば図11において、1つの遅延プロファイルDPSの計算(calc.1DPS)に対して、アンテナ信号のラジオフレームnを評価することを考察すれば、このフレームは多数の連続したタイムスロットk−1,k,k+1から構成される。
【0063】
既に図3において示したように、1つのタイムスロットから別のタイムスロットへの移行、例えばタイムスロットk−1からタイムスロットkへの移行において、前のタイムスロットk−1のパイロット記号及び現在のタイムスロットkのパイロット記号から構成されるパイロット記号PSiのセットがある。図3及び図11の間の差異は、図3では、パイロット記号はタイムスロットの始めにあるのみと仮定しているのに対し、図11では、パイロット記号は各タイムスロットの始めと終りにあるという点である。各タイムスロットはデスプレッダDESPにおいてPN発生によって発生されるPNシーケンスと既に時間合せされていることはどのようにしても保証することはできないので、サンプリング及び抽出が始めまたは終りのみにてパイロット記号を抽出するか否かは、PNデスプレッドシーケンスに関して評価することができる多数のパイロット記号及びデータ記号を抽出する限り問題ではない(これは規則に関する純粋な問題である)。パイロット記号のセットの間において、任意のデータ、例えば図3にて示されるように論理チャンネル等の記号が存在しても良い。
【0064】
ここで、パイロット記号の周期の抽出にて意味することは実際、パイロット記号(図11における影のついた領域)の抽出である。好ましくは、2Mチップ(2M×オーバーサンプリングレートサンプル、例えば、2×128=1024サンプル)がパイロット記号として抽出される。好ましくは、付加的な160サンプル(遅延スプレッド)がアンテナ信号(複素入力データストリーム)から抽出される。こうして、計算すべきDPSは最終的に160の実パワー遅延スペクトルサンプル値から構成されることとなる。
【0065】
従って、遅延プロファイル(サーチウインドウ)推定に対して、チップ当り4つのサンプルの分割が使用される。即ち、約10μs当り160/16.38メガサンプルの遅延スプレッドが評価される。好ましくは、最小更新時間は現在能動的なセクタ(即ち、現在最高の信号エネルギーが見い出される予め定義した数のセクタ)の遅延プロファイルを計算し直すのは10ms(即ち、1ラジオフレーム)であり、非能動的(即ち、他方の)セクタを走査すると共に、アンテナ信号を選択する(即ち、能動的及び非能動的セクタを再割り当てする)のに60msの更新時間を要することも仮定される。
【0066】
こうして、少なくとも10msのラジオフレーム毎において(図3参照)、遅延プロファイルはパイロット記号の数(1024サンプル)プラス付加的な160サンプルに基づいて、例えば2タイムスロットに基づき8個)計算し直される。付加的サンプルは任意の種類のデータ、即ち、制御データまたは音声データである。抽出の開始タイミングに応じて、勿論、最初のパイロット記号及びその次にデータ記号、(前のタイムスロットから)最初のデータ記号、次いでパイロット記号、次いで再度データ記号または最初のデータ記号のみ、次いでパイロット記号のみが抽出されるケースがある。
【0067】
図7において判かるように、フレームクロック制御FCCに応答して、制御装置CNTRLはセレクタSELのPI−DEMUXを制御して、それぞれのフレームnのタイムスロットk−1,k,k+1内の正確なタイミングでパイロット記号及び付加的記号の抽出を開始するようになる。
【0068】
図8はパイロットデマルチプレクサPI−DEMUXの実施例を示す。制御装置CNTRLからの制御信号はサンプルスイッチSSWを制御し、このサンプルスイッチSSWはアンテナ信号からバッファBUFまたはシンクSNKの何れかにデータを加える。こうして、フレームクロック制御信号FCCを介して、バッファBUFはそれぞれの数のパイロット記号プラス付加的サンプルを逐次的に含むこととなる。任意の他のデータはシンクSNKに加えられる。
【0069】
こうして、サンプルスイッチSSW(即ち、読出しポインタ)及び書込みポインタの位置決め、即ち、全体のプロファイル内にあってデータストリームに対するサンプルの挿入または除去と等価のサーチウインドウの位置決めがフレームクロック信号FCCを介して制御される。
【0070】
既に述べたように、トラッキング及び制御ユニットTRCUとの組合せの制御装置CNTRLは特定のセクタ選択スケジュールに従って各制御信号を能動的及び非能動的セクタのセクタ選択のためにセレクタSELに加えると共に、デマルチプレクスしたアンテナ信号に対するサーチャS1…SLの特定の割当てを制御する。この種のセクタ選択スケジュール手順は図13(以下にて説明する)に示すように構成されることが好ましい。
【0071】
図7及び図8について説明したように、セレクタSELの主要な機能は、各ラジオフレームRFn内の多数のパイロット記号プラス多数の付加的サンプルをそれぞれ抽出すると共に、これらの抽出したデータ値を後続のサーチャに連続的に加えて遅延プロファイルの計算を行うようにすることである(この際、デマルチプレクサPI−DEMUXによって幾つかのセクタにおける幾つかのアンテナから個々のサーチャにアンテナ信号を逐次的にもたらすセクタ選択及びアンテナ選択制御が行われる)。こうして、サーチャのセットにおける次の遅延プロファイル計算は、抽出したパイロット記号及び抽出した付加的記号に基づいている。
【0072】
パイロット・デマルチプレクサの数は加えられるアンテナ信号の可能な数と同じであり、例えば、図6の例に対しては、12個のパイロット・デマルチプレクサPI−DEMUXがあって良い。しかしながら、対応するインテリジェント制御とのタイムシェアリングが使用される場合、その数はセクタ選択制御に従って例えば能動的セクタの予め定義した数にまで低減することもできる。本質的には、少なくとも1つのパイロット・デマルチプレクサで十分であろう。
【0073】
(マルチパス遅延サーチプロセッサ(サーチャ)の実施例)
前述したように、セレクタからの出力データ(即ち、図8におけるバッファBUFの出力)は、制御装置CNTRLによって示すように1つの特別なアンテナ信号からの連続した複素パイロット記号プラス付加的サンプル(例えば、2*128チップ=1024サンプル+160サンプル)である。以下において、パイロット・デマルチプレクサPI−DEMUXによって出力されたデータ(即ち、複素パイロット記号プラス付加的サンプル)を「デマルチプレクサ出力データ(demultiplexer output data)」と称することとする。図9において判かるように、勿論、個々のデマルチプレクサ出力データ値は実部Rx_Re及び虚部Rx_Imを含んでいる。
【0074】
図7のサーチャS1に対する実施例において既に示したように、サーチャはそれぞれのデモジュレータ出力データをデスプレッドするデスプレッダDESPにおいて使用すべきデスプレッドシーケンスを発生するPN−コード発生器PN−GENを備えている。コード発生器PN−GEN及びデスプレッダDESP並びにマルチプレクサPI−DEMUXは、制御装置CNTRLによって処理したフレームクロック制御信号FCCに応じて制御される。この制御を通して、PN発生器デスプレッドシーケンスはそれぞれの抽出したデモジュレータ出力データに対して時間合せされ、また遅延プロファイルDPSの計算のためにシフトされることが保証される。前述したように、時間合せは必要である。何故ならば、さもなければ、誤ったデスプレッドとなるからである。というのは、(コード発生器PN−GENによって発生された)正確なデスプレッドシーケンスだけでなく、デモジュレータ出力データを正確にデスプレッドできるようにするには正確なタイミングも必要であるからである。
【0075】
図7に示すように、デスプレッダDESPからの出力データは制御装置CNTRLによって制御される遅延プロファイルDPSを計算する可干渉性累算/平均化装置ACC−AVに入力される。データプロファイルは本質的に、フレームクロック制御信号FCCに応答してデモジュレータ出力データ(抽出したパイロット記号プラス付加的サンプル)に基づいて発生される。本発明によるデスプレッダDESP及び可干渉性累算/平均化装置ACC−AVの実施例を図9に示す。
【0076】
デスプレッダDESPは乗算装置MM及び積分装置IMによって形成される相関装置CMを備えている。デモジュレータ出力データは実部及び虚部を備え、コード化発生器PN−GENによって発生されるデスプレッドシーケンスもまた実部及び虚部を備えなければならないので、相関器CMは複素相関器であり、乗算装置MMは複素乗算を行う。PN−シーケンスの開始点はフェーズ制御装置PH−CNTRLによって制御される。
【0077】
乗算装置MMはマルチプレクサM1,M2,M3,M4及び加算器ADD1,ADD2を備えている。積分装置IMは合算ユニットSUM1,SUM2を備えている。
【0078】
乗算器M1はデマルチプレクサ出力データの実部Rx_Reとスプレッドシーケンスの実部PN_Reを乗算し、乗算したデータ値を加算器ADD1に加える。乗算器M2はデマルチプレクサ出力データの虚部Rx_IMとPNシーケンスの実部PN_Reを乗算する。乗算器M2からの乗算した信号は加算器ADD2に入力される。乗算器M3はデマルチプレクサ出力データの虚部Rx_ImとPNシーケンスの虚部PN_Imを乗算し、乗算したデータを加算器ADD1に加える。乗算器M4はデマルチプレクサ出力データの実部Rx_ReとPNシーケンスの虚部PN_Imを乗算し、出力信号を加算器ADD2に加える。加算器ADD1は乗算器M1からの出力信号と加算器M3からの出力信号を加算し、加算した信号を積分装置IMの合算ユニットSUM1に加える。加算器ADD2は乗算器M2からの出力信号と乗算器M4からの反転した出力信号を加算し、加算した信号を積分装置IMの合算ユニットSUM2に供給する。
【0079】
乗算装置MMは各パイロットチップに対する加算器ADD1,ADD2からの結果を出力し、合算ユニットSUM1,SUM2はN_パイロット_チップ(例えば、2×128倍)に対する加算器ADD1,ADD2からの出力信号の加算を行う。完了したデータはデジタル信号であるので、合算ユニットSUM1,SUM2で行った合算は乗算装置MMからの各出力信号の積分に相当する。
【0080】
1つの好ましい実施例として、PN−発生器PN−GENはデモジュレータ出力データと乗算されるデスプレッドコードとして複素直交ショートウオルシュ・ハダマード(Walsh Hadamard)及び実ロングゴールド(ウオルシュ・ハダマード)を発生する。
【0081】
複素相関器装置CMがオーバーサンプリング・レートOSで駆動されれば、OS番目毎の複素乗算のみが非零の結果を生む。OQPSK−モジュレーション体系が応用される場合、注意を払わなければならない。好ましくは、この場合、乗算装置MMで行われる複素乗算はOS/2の距離を置いて2つの実乗算に分割することができる。全体のコードフェーズはチップ周期の1/OSの増分で調整される。各コードフェーズ位置(チップ周期の1/OS)で1つのパイロット記号周期の一定のドウエル時間(本願では、31.25μs)において時間不確定領域(遅延スプレッド)を通して行われる直列サーチを応用できることが好ましい。こうして、或る一定数のコードフェーズをスロット及びサーチャ毎に評価することができる。これらの動作はオフラインで行われるため、より高速の処理を応用することができる。
【0082】
評価可能なコードフェーズの数は、スロット当りのチップの総数とパイロット記号当りのチップ数掛けるこのオーバー処理因子OP(本願では、OP*2560/256=OP*10)との比率に等しい。一例は、オーバー処理因子OP=4での8個のサーチャのハードウエア実施である。別な例はOP=16での2つのサーチャである。
【0083】
可干渉性累算/平均化装置ACC−AVにおいて、可干渉性合算ユニットSUM3はパイロット記号(即ち、2つのスロットに対応する合計で4つのパイロット記号)の2つの連続した周期のデスプレッドした各値について可干渉性累算を行う。合計で、遅延ファイルの160個のサンプルを2/OPフレーム(=2*16/OPスロット)の際、即ち、20/OPmsの反復時間内でサーチャ毎に計算することができる。このことは1つの相関器及び1つのデスプレッダを有するサーチャに当てはまる。サーチャのセット内の多数の相関器及びデスプレッダをグループ分けすることによって(図6)、並行サーチャアーキテクチャを定義することができる。しかしながら、このことは本発明の一般的説明の制限を与えるものではない。
【0084】
可干渉性累算/平均化装置ACC−AVの複素出力、即ち、実部Re_Imp[フェーズ]及びIm_Imp[フェーズ]は次いで二乗ユニットSQに入力される。このユニットにおいて、SUM3の実部及び虚部はそれぞれ二乗され加算される(|(a+jb)|2=a2+b2)。ユニットSQの出力、即ち、部分的実遅延プロファイル値DPSiは、サンプルの非可干渉性累算を行う合算ユニットSUM4に入力される。合算ユニットSUM4からの出力は実際の実遅延プロファイルDPSである。こうして、合算ユニットSUM4は本質的に2つ以上の続くスロットからの2つの遅延プロファイルDPSiを平均化する。こうして、遅延プロファイル決定の基礎的原理は、各タイムスロットにて複素値チャンネル推定を行い、次いで少なくとも2つのタイムスロットの複素チャンネル推定量(複素サンプル)を非可干渉的に加算し、最終的に、それぞれ2つのタイムスロットからの(加算した)チャンネル推定量の遅延プロファイル(実数の値)を非可干渉的に加算することである。
【0085】
従って、デスプレッダDESPの主要な機能は時間合せしたPN−シーケンスとデモジュレータ出力データを乗算するものとして説明することができ、一方、可干渉性/非可干渉性累算/平均化装置ACC−AVは2つ以上の連続したスロットに渡る平均化を行う。出力は、デモジュレータ出力データ、即ち、可干渉性平均化に対する1つの使用した周期に渡るパイロット記号(+加算したサンプル)(図11)に基づく平均化した遅延プロファイルDPSである。こうして、計算した遅延プロファイルDPSははるかに正確である。何故ならば、これは次のスロット(またはフレーム)からのパイロット記号を使用するからである。
【0086】
以下の例はデスプレッダDESP及び可干渉性累算/平均化装置ACC−AVの機能を例示するものである。各セクタにおけるアンテナ・ダイバーシチを仮定すれば、相応じて6つのアンテナ信号を有するセル内の3つの(能動的)セクタはOP=1に対する2つのフレームの際に6つのサーチャを使用することによって処理することができる。別の例として、丁度1つのセクタが選択されれば(能動的(active))、6つのサーチャのうちの3つを各アンテナ信号に割り当てることができる。相応じて、遅延プロファイルのサンプル当りの相関の数は3の因子だけ増加させることができる。こうして、2つのフレームの際(図11参照)、3つの連続した遅延プロファイルは、低減したピーク及び干渉変化を有する推定量を平均化によって得ることができるOP=1に対して計算することができる。このことは改良した遅延プロファイルDPSにつながる。
【0087】
OP=16及び2つのサーチャにおいて、10msのフレーム周期及び16のタイムスロット内にて2*8の(連続した)遅延スペクトルを計算することが可能である。セクタ制御機構(セクタスケジューリングは以下において説明する)は能動的(active)及び非能動的(non−active)セクタに対してこの数を分配する、即ち、割り当てることができる。例えば、2つの能動的セクタ(2つのアンテナ信号)に対して3つの連続した遅延プロファイルを、また2つの非能動的セクタ(2つのアンテナ信号)に対しては1つの遅延プロファイルを計算することができる(図13参照)。こうして、能動的セクタに対する非可干渉的平均化を各フレームの際に応用することができる。60ms内において、非可干渉性セクタに対して3つの遅延スペクトルを計算することができ、この結果、非能動的セクタに対して非可干渉性平均化が可能となる。
【0088】
更新時間を増大することなく可干渉性累算/平均化装置における非可干渉性累算(平均化)の数を2の因子だけ増大するために、10msの更新時間に対するこの発明による「インタリーブした(interleaved)」平均化体系を用いることができる。本願では、最後の2つの連続した(恐らくは、既に非可干渉的に平均化した)遅延プロファイル、現在計算したプロファイル及び更新時間前のプロファイルは(更に)平均化されて、10msの未変化の更新レートで改良した遅延プロファイルを計算するようになっている。遅延プロファイルDPSを計算する1つの好ましいインタリービング体系は例えば以下の通りである。フレームn−1において、遅延プロファイルDPSn-1が計算される。次いで、現在のフレームnにおいて、更なる遅延プロファイルDPSnが計算される。フレームnにおいて、2つの遅延プロファイルが非可干渉的に累算(加算)され、加算した遅延プロファイルはフレームnに対する遅延プロファイルDPSn、即ち、DPSn′=DPSn-1+DPSnとして使用される。フレームnにおける実際に計算した遅延プロファイルDPSnは記憶され、次のフレームn+1における更なる累算のために使用される。重み因子を予め計算した遅延プロファイルDPSn-1に応用することも可能である。2つの遅延プロファイルDPSn-1,DPSnを正に累算する(非可干渉的に加算する)代わりに、複数の前の遅延プロファイルDPSを記憶し、次いで、複数のフレームを非可干渉的に加算して、フレームnに対する遅延プロファイルに帰着することも可能である。複数の遅延プロファイルを累算の前に重み付けすることもできる。こうして、それぞれの遅延プロファイルDPSの一種のFIRまたはIIRフィルタリング(または重み付け)を考慮に入れた異なる実施例もまた可能である。
【0089】
可干渉性累算/平均化装置の別の実施例によれば、2つの対応するセクタアンテナの遅延プロファイルを(パス選択ユニットPSU内で)加算することができ(図6及び図10参照)、この結果、アンテナ・ダイバーシチを活用する。この場合、可干渉性累算/平均化装置ACC−AVは2つの異なるアンテナからの2つの遅延プロファイルを加算できることが好ましい。
【0090】
合算ユニットSUM4によって出力された最終的遅延プロファイルDPSに基づいて、干渉(ノイズ)推定量がパス選択ユニットPSUにおいて計算される。デスプレッダDESP及び可干渉性累算/平均化装置ACC−AVは、相関並びに可干渉性及び非可干渉性累算プロセスをステア(stear)するデジタル信号プロセッサDSPによって制御される。
【0091】
何れにしろ、デスプレッダDSPはパイロット記号に基づいてデスプレッドを行い、可干渉性累算/平均化装置ACC−AVは各フレーム内のパイロット記号に基づいて計算した遅延プロファイルの平均化を行うことが判かる。パイロット記号に基づく部分遅延プロファイルDPSiの計算は、各遅延プロファイルを決定するのにランダムデータの使用よりも優れている。この発明の他方の態様は、2つの連続したフレームに少なくとも渡る連続した遅延プロファイルが平均化され、より正確な遅延プロファイルDPSにつながる。
【0092】
(パス選択ユニットの実施例)
前述したように、個々のサーチャS1…SLは、周期的パイロット記号に基づいて計算されると共に、2つの続くフレームから計算された平均化した遅延プロファイルであることが好ましい遅延プロファイルDPSを出力する。
【0093】
ここで、どのようにしてパス選択ユニットPSUが遅延プロファイルDPSに含まれる有力なパスを選択するかについて説明することとする。パス選択ユニットPSUの実施例を図10に示す。PSUの機能を同一のセクタ(図10では、セクタ1)に属する2つのアンテナAnt1,Ant2からの2つの遅延プロファイルの入力に対して説明することとする。しかしながら、サーチャ1…Lのおのおのは、それぞれのセクタにおける最も有力な(最も強い)パスをそれぞれ出力する等価装置を個別に備えていることを了知すべきである。この発明の例証目的のために、アンテナ・ダイバーシチは各セクタ内で使用されることをこの時点で仮定する。しかしながら、この発明はアンテナ・ダイバーシチに限定されるものではない。図14はパス選択ユニットPSUにおける遅延プロファイルの処理を示している。
【0094】
パス選択ユニットPSUは加算器ADD、ピーク検出及び除去装置PD−RV、パス推定装置P−EST、ノイズ推定装置NEST、パス検査装置P−VER1,PVER2及び最大検出装置MAXそれにしきい値設定装置THRS−SETを備えている。ノイズ推定装置NESTはしきい値設定装置THRS−SETからしきい値因子またはしきい値THRSを受信する。このパス選択ユニットPSUの主要な機能は、図6を参照して既に説明したように、干渉(ノイズ)推定量を考慮に入れることによってそれぞれの遅延プロファイルDPS1,DPS2からN個の最も強いパスd1′…dN′(即ち、遅延値)を抽出することである。また、選択情報s1′…sN′を発生して、選択された(能動的)セクタ(及びアンテナ信号)を示すようにする。入力遅延プロファイルに基づいて計算した遅延及び選択情報は図6に示すように最終的選択を行うトラッキング及び制御装置TRCUに渡される。
【0095】
パス選択ユニットPSUは更新時間(例えば、10ms)にて、即ち、フレーム周期毎に最大で、新しい最も強いパス及び新しい選択情報s1′…sN′を出力する。
【0096】
以下において、パス選択ユニットPSUの個々の装置の機能について図10及び図14を参照して説明する。
【0097】
セクタ(アンテナ・ダイバーシチ)当りの省略時の2つのアンテナ信号またはそれらのそれぞれの遅延プロファイルDPS1,DPS2を処理すべきであれば、それぞれの遅延プロファイルDPS1,DPS2は先ず加算器ADDにおいて加算される。以下に説明する手続きは、アンテナ・ダイバーシチが使用されない場合にも当てはまる。この場合、加算器ADDは省略され、セクタ当り1つのアンテナからの計算された遅延プロファイルDPSは、パス検出及び除去装置PD−RVそれにパス推定装置PESTに直接入力される。従って、2つのアンテナにおけるアンテナ・ダイバーシチはこの発明の好ましい実施例に過ぎない。
【0098】
加算された遅延プロファイルDPS′(図14のステップST1参照)から、全体の最大MAX1がサーチされる(ステップST2)。最大MAX1及び最大(パルス速度)の各側での或る一定数(好ましくは、パルス速度に応じて3個)のサンプルは、ピーク検出及び除去装置PD−RVにおいて除去されるかまたはそれぞれ零に設定される。前述したように、各遅延プロファイルDPSに対して合計で多数の160のサンプルがあって、最大MAX及び左右に3つのサンプルの除去のみでは遅延プロファイルの完全な特性を破壊することはないようになっている。即ち、本質的には最大MAX1を除去すべきである。最大MAX1及び対応する遅延値dMAX1はピーク検出及び除去装置PD−RVに記憶される。
【0099】
DPS′からの最大の除去の手続きはN回繰り返され(ステップST4)、N個の候補遅延値dmax1,dmax2,…dmaxn及び対応するピーク値MAX1,MAX2…MAXNのセットを与えるようになっている。残りの平均化した遅延プロファイルDPS*(バー)は、ノイズ推定装置NESTにおいて平均値DPSが計算される干渉(ノイズ)として考えられる。即ち、加算された遅延プロファイルDPS*から関連最大が除去されているので、遅延プロファイルDPS*の残りは干渉またはノイズとして考えることができる。好ましくは、最大の数はレイクフィンガの数に比して小さいべきである。
【0100】
次いで、記憶した候補ピーク値MAX1,MAX2…MAXNは、或る適合可能な一定のしきい値因子THRSと乗算された有効ノイズレベルDPS*(バー)と比較される。THRSは最適化手続きから得られると共に、走査したセクタの数、信号対干渉比及び非可干渉性累算の数を反映することができよう。こうして、パス推定装置PESTは、それぞれの独立した直接的伝播パス及び必ずしも直接的ではない間接的伝播パスに対応する実遅延値として有効ノイズフロアを上回るこれらの値を考えるだけである。
【0101】
何らアンテナ・ダイバーシチが使用されなければ、即ち、1つのアンテナのプロファイルDPS(及び付加したプロファイルではない)のみが評価されれば、パス推定は終りになる。即ち、乗算されたしきい値を上回る選択した最大は(セクタ毎に)最大検出装置MAXに入力され、この最大検出装置MAXは全てのセクタのN個の最高の最大に対する遅延及び選択情報を出力する。
【0102】
好ましくは、アンテナ・ダイバーシチが使用されれば、最初に計算した遅延プロファイルDPS1,DPS2は、それぞれのパス検査装置PVER1,PVER2における更なる処理を受ける。PVER1,PVER2のステップST5において判かるように、2つの遅延プロファイルDPS1,DPS2は相互に独立してしきい値、即ち、DPS*(バー)×THRSに対して(再度)チェックされる。各DPSにおけるこれらの最大のみが、依然としてしきい値を超える規約ピークとして各アンテナに対して維持される(勿論、DPS1+DPS2が1/2によって正規化されていなければ、しきい値は2の除算によって適合しなければならない)。こうして、選択情報によって示されるアンテナ及びセクタ当りの最終的な被選択パスが決定される。
【0103】
この時点で、最大検出装置MAXの出力は、入力したN個の最大に関して評価した全てのセクタ(例えば、6個のセクタ)を有することによる、最も関連した遅延d1′…dN′並びにどのセクタからこれらの最も強い最大及びそれらの遅延が由来するかの選択情報の尺度である。こうして、最大検出装置MAXの出力、即ち、事実パス選択ユニットPSUの出力は、殆んどのエネルギー(即ち、殆んどの重要な遅延プラス(どのセクタで)これらの遅延が生じたかの指示)を搬送する伝播パスの尺度である。最大検出装置は(選択情報の対応する適合を用いて)、最も高い最大から最も低い最大の大きい順に最大を順序付ける。
【0104】
以下において説明するように、セクタ選択方法(セクタ選択スケジューリング)を応用すると共に、相関プロセスを調整することによって、能動的及び非能動的セクタの数、更新時間及び計算した遅延プロファイルの精度の間のトレードオフを行うことができる。即ち、個々のセクタを通して適切なサーチを行うと共に(図12参照)、能動的及び非能動的セクタを識別することによって、はるかに正確な遅延プロファイル、及びセクタ間の移動局の移動の決定を計算することができる。改良した遅延プロファイルの計算は別として、セクタ選択手続きはよりソフトなハンドオーバに対して、即ち、一般に移動体がどこに位置しているのか及び/又は移動体は2つのセクタ間のより幅の広いライン上に位置しているのか否かに関するより正確な決定に対して使用することもできる。
【0105】
以下において、パス選択ユニットPSUからの前述した出力を受信する、図6に示したトラッキング及び制御ユニットTRCUの機能について説明することとする。
【0106】
(トラッキング及び制御ユニットの実施例)
図6において判かるように、トラッキング及び制御ユニットTRCUはパス選択ユニットPSU(図10参照)からの出力、即ち、全てのセクタの全てのパス検査装置PVER1,PVER2から得た殆んどの関連最大値の遅延時間d1′…dN′並びにどのセクタのどのアンテナにそれぞれの遅延時間が属しているのかを示す特定の選択情報s1′…sN′を受信する。このユニットTRCUはユニットPSUの出力からP個(P=レイクフィンガの数)の最も強い最大、即ち、遅延値d1…dp及びそれぞれの選択情報s1…spを選択する。
【0107】
しかしながら、勿論、パス選択ユニットPSUそれ自体によって出力された各値は、移動局MS及び基地局BSの間の固定位置(及び距離)が維持される限り単に有効である。これは通常の場合であるが、位置が変化すれば、勿論、パワー遅延スペクトルDPS、即ち、遅延時間は変化し得る。ここで、勿論、各サーチ装置S1…SNはパワー遅延スペクトルを決定するのに所定のウインドウを使用し得る。即ち、パイロット逆乗算器によって各サンプルを反転または除去することによる(オーバサンプル式デスプレッドシーケンスを有する)コード発生器PN−GENのフェーズまたは信号シーケンスは所定数のスプレッド記号だけシフトされ、またこのシフトは所定の遅延時間を評価することに対応する。勿論、移動局MS及び基地局BSの間でセットアップされる最初の伝送の際、所定の平均遅延時間は直接パスP1に正に当てはまることとなる。この時間の際、シフト距離(遅延スプレッド)の所定のウインドウを決定することができる。しかしながら、移動局MSが周囲に移動する場合、遅延スプレッドウインドウの中心値は移動局MS及び基地局BSの間の距離的変化に対応してシフトしなければならない。異なるストラテジを考えることもできる。
【0108】
従って、トラッキング及び制御ユニットの第1の機能は、MS及びBS間の距離的変化に対して(遅延スプレッド)サーチウインドウを適合(追跡)させることである。これはそれ程連続的には行かないが、好ましくは10ms(ラジオフレームの長さ)の最小更新時間が十分であろう(インタリーブ無しでOP=16,2つのサーチャ、2つの能動的セクタ、3つの非干渉性平均化)。セクレタSELのパイロット・デマルチプレクサに含まれる各バッファは、パイロット・デマルチプレクサ内の読出し及び書込みポインタを調整することによる(パイロット記号及びデータ記号の)各サンプルの挿入または除去によって制御される。デマルチプレクサの読出し及び書込みポインタをシフトすることによって、パイロット記号プラス付加的サンプルの抽出の異なる開始及び終了タイミングが達成され、これは各値のシフトに相当し、サーチウインドウの変化に効果的に帰着する。別の可能性は前述したようにPN−発生器フェーズをシフトすることである。
【0109】
セクタ(ソフタ)ハンドオーバの際、同期を維持するために共通のサーチウインドウ・オフセットを隣接するセクタ双方に応用する。従って、この共通サーチウインドウ・オフセットは(実質的パワー遅延スペクトル、即ち検出可能なパスは何ら計算/期待することができない)(隣接する)非能動的セクタに対して使用することも可能である。サーチウインドウを(遅延変化に帰着する)移動体移動または距離的変化に適合させるアルゴリズムは、例えば時間に渡る最も高い最高MAX1の移動(遅延)を考えることによって当業者が容易に考案することができる。
【0110】
サーチャに用いられるサーチウインドウのシフト化は別として、トラッキング及び制御ユニットTRCUはサーチウインドウの調整に従って既に計算した遅延パスd1′…dN′を更新すると共に、或る一定数の最終遅延値d1…dp及び対応するアンテナ/セクタ情報d1…dp(p=レイクフィンガの数)を選択するという機能を有している。
【0111】
こうして、各PVERnユニットは「候補(candi−date)」ピークのセットを引き渡している。全てのピークは最大検出ユニットMAXによって大きい順に並べられ、P個の最も大きいものがユニットTRCUによって(それらがどんなセクタからきているのかには無関係に)維持される。
【0112】
この手続きは全ての能動的セクタの全てのアンテナに対して行われ、また全ての能動的セクタの全ての調査済みアンテナ信号の間の全ての「残存(survivor)」のうち、最大値のパワーに関して大きい順の予め定義した最大長さ(即ち、レイクフィンガの数、例えばp=8に適合した)シーケンスが並べられる。このシーケンスは全ての現在調査したアンテナ信号内で見い出せる最も強いパスを反映する(このことは通常、能動セクタを反映することとなるが、現在依然として非能動的セクタを含み得る)。新しい降順に従う新しい遅延値d1…dpの選択と同時に、勿論、選択情報を更新して、それぞれの遅延時間の場所、即ち、それぞれの遅延時間に属するそれぞれのセクタを示すことともなる。この選択情報は信号をデモジュレートしなければならないサーチ及びトラッキングユニットSTUの出力に接続したレイク受信機を知らせることとなる。この最大数未満のパスが同定されれば、レイク受信機は(例えば、それぞれの選択情報Sを負の値に設定することによって)幾つかのレイクフィンガをオフに切り換えなければならない情報を得る。
【0113】
遅延時間及びパス選択ユニットPSUによって出力された選択情報の前述した更新はアンテナ・ダイバーシチのケースに制限されないことに留意すべきである。セクタ当り単一のアンテナのみを使用すれば、1つの遅延プロファイルのみを検査する必要がある。
【0114】
既に前述したように、セクタの数及びサーチャの数は必ずしも同一ではない。好ましくは、サーチャのセットは合計で6つのサーチャから構成される。しかしながら、セクタの数はサーチャの数よりも大きいかまたは小さいか或いは等しくても良い。従って、図6の制御装置CNTRLはセレクタSELを制御し、(セクタ当り1つまたは2つの)個々のアンテナ信号を時分割式にそれぞれのサーチャに加えるようになっている。
【0115】
(セクタ選択スケジューリング)
前にも述べたように、本発明においては、サーチャは各フレーム内の少なくとも2つの連続したタイムスロットから抽出したパイロット記号に基づいて遅延プロファイルを計算することが好ましい。図11に示したように、しかしながら、各フレームは16個のタイムスロットから構成される。(単一の)アンテナ信号がセレクタSELによって10msの完全なフレーム周期に渡って1つの個別のサーチャに加えられる場合を仮定すると、明らかに、サーチャはこのアンテナ信号に対して、このアンテナ信号につき合計8回(16のタイムスロット)計算を行うことができることを除いて、2つの連続したタイムスロットを一旦評価することによってのみ最終的遅延プロファイルの計算を行い得るに過ぎない訳ではない。しかしながら、制御装置CTRLは本アンテナ信号に対するタイムスロット計算を行った後に2つの他のタイムスロットにて別のアンテナ信号に切り換えることができる(何故ならば、実際、2つのタイムスロットを使用する第1の計算の後に、14の他のタイムスロットに達する時間があるからである)。以下において、セクタスケジューリング、即ち、おのおのが2つの連続したタイムスロットにてデータの計算を行うサーチャのセットに対するアンテナ信号の付加がどのようにして行うことができるのが好ましいかについて説明する。しかしながら、ユニットTRCUは各セルの所定数のセクタに対してプリセットした(非最適の)セクタ走査ルールを使用することもできることに留意されたい。
【0116】
先ず、トラッキング及び制御ユニットTRCUはセクタのうちどれが能動的セクタで、かつセクタのうちどれが非能動的セクタであるかを決定する。遅延時間d1…dpに関連して選択情報s1…spは現在有効なセクタのうちどれが能動的または非能動的であるかを示す。即ち、能動的であるセクタが選択情報において示される。
【0117】
第2に、トラッキング及び制御ユニットTRCU(または制御装置CNTRL)はどれ程多くの可干渉性累算を1つのフレームにて行うことができるかを決める。前述したように、完全なフレームが例えば16個のタイムスロットを含めば、このことは(2つのスロット可干渉性チャンネル推定に基づいて)合計8つの独立した可干渉性累算をフレームにて行うことができることを示すこととなろう。即ち、原理的に1つのフレームにて行うことができる可干渉性累算の数は2で除算したタイムスロットの数である。
【0118】
次に、トラッキング及び制御ユニットTRCUは非可干渉性累算の数、即ち、(2つの連続したタイムスロットを考えることによってそれぞれ行われる)個別のDPSi計算の数を決定し、これらの計算は次いで非可干渉的に加算される(即ち、それらの絶体値が加算される)。
【0119】
次に、トラッキング及び制御ユニットTRCUはパワー遅延スペクトル更新(即ち、ウインドウ・シフト)に対する更新時間を決定する。更新時間は本質的に、その後に同一のDPSプロファイルを計算するための同一のセクタの同一の2つのタイムスロットを調べる必要がある周期を意味している。能動セクタに対する更新時間は必ずしも非能動的セクタと同一である必要はない。即ち、主要な変化(距離的変化)は能動的セクタで生じることとなるので、非能動的セクタはそれ程たびたび調べる必要はない。即ち、それらの更新時間はより長くて良い。しかしながら、遅延プロファイル計算に対して同一の精度を有するため、好ましくは、非可干渉性累算の数は能動的セクタ及び非能動的セクタにおいて同一でなければならない。
【0120】
最終的に、トラッキング及び制御ユニットTRCU及び制御装置CNTRLはスケジューリングを決定するために、どれ程多くのサーチャS1…SLが有効であるかを知らなければならない。即ち、並行に動作するより多くのサーチャがあれば、勿論、より多くのセクタを各フレーム内で走査することができる。
【0121】
こうして、トラッキング及び制御ユニットTRCUは、(選択情報によって示されるような)能動的及び非能動的セクタの数、(可能な可干渉性累算の数を決定する)フレーム当りのタイムスロットの数、能動的セクタ及び非能動的セクタに対して所望される非可干渉性累算の数、能動的及び非能動的セクタに対する所要の更新時間に基づくと共に、(固定した)セクタの数及び(同様に固定した)サーチャの数に基づいて、どれかの時間にセクタの走査スケジューリングを決定する。
【0122】
勿論、一旦走査スケジュールが決定されると、この特別な走査スケジュールを使用するセクタの走査は、(選択情報によって示される)セクタ状態が同一である限り意味をなすだけである。即ち、(移動局の移動に起因して)1つの非能動セクタは突然に能動的セクタとなれば、異なる走査スケジュールがトラッキング及び制御ユニットによって設定される。この種のスケジューリング体系において、勿論、セクタ境界を横切っての1つのセクタから別のセクタへの移動局の移動は「ソフトな(soft)」方法で決めることができる。即ち、移動局が1つの能動セクタから非能動セクタへ向う方向に移動すれば、或る段階で、非能動セクタの受信アンテナは信号の受信を開始することとなり、かつ移動局が境界に近づけば、前に非能動的であったセクタは、セクタが能動的になることを示すこととなる各最大を含む遅延プロファイルを表わすこととなる。しかしながら、この決定プロセスはハードな決定プロセスではない。何故ならば、本質的にセクタ走査において、移動局の連続的移動をモニタすることができる。
【0123】
2つのセクタを能動的なものとして宣言すると共に、他の4つのセクタを非能動的なものとして宣言することも可能である。能動的セクタ−非能動的セクタの数を除いて(同様:3つの能動的セクタ−3つの非能動的セクタ等)、各セクタを能動的または非能動的として指定することは変えることができる。
【0124】
図13、図15と関連して以下の表1はこの種のセクタスケジューリングの例を示している。この例では、全フレームが10ms長であり、16のタイムスロットを含み、8つの可干渉性累算を潜在的に処理することができることになるということが仮定された。
【0125】
1つの能動的セクタ/5つの非能動的セクタの場合に対して、非能動的セクタに対する更新時間にはそれぞれ50ms,10ms,20ms,30msが許容された。能動的セクタに対しては、各フレーム毎に10msの更新時間が要求される。
【0126】
2つの能動的セクタ/4つの非能動的セクタの場合において、非能動的セクタにはそれぞれ10ms,20ms,60msの更新時間を有することが許容される。
【0127】
3つの能動的セクタと3つの非能動的セクタの場合、非能動的セクタに対して30msの更新時間が要求される。括弧の中の各更新時間の前にある数は可干渉性累算の可能な数を示している。実際、表1では、各能動的セクタに対するOP=16のオーバサンプリングレート及び10msの要求される更新時間を有する2つのサーチャが使用されることが予め特定されていた。また、最小数の2つの非可干渉性累算が要求される。このための回路構成を図15に示す。制御信号CNTRLは、各セクタのそれぞれの第1及び第2のアンテナが第1及び第2のサーチャS1,S2に応用されるときのタイミングをセレクタに対して示すこととなる。図15では、第1のアンテナは常に第1のサーチャS1によって取り扱われると共に、第2のアンテナは常に第2のサーチャS2によって扱われることを仮定している。
【0128】
表1は非可干渉性累算の数が同一で、それらのそれぞれの更新時間が太字のフレーム内に示されている各場合である。例えば、2つの能動的セクタ/4つの非能動的セクタの場合に対して、非能動的セクタは6フレーム(60ms)後に更新する必要があるに過ぎず、この際、能動的セクタはフレーム毎(10ms)後に更新される。しかしながら、非可干渉性累算の同一数(3)が用いられる。明らかに、更新時間について異なる制約を課せば、例えば非能動的セクタに対する更新時間を増大することによってより多くの非可干渉性累算が許容されることとなる。
【0129】
【表1】
【0130】
(各セクタ及び2つのサーチャにおいてアンテナ・ダイバーシチを使用する)10ms,60msの更新時間及び3つの非可干渉性累算を有する2つの能動的セクタ/4つの非能動的セクタに関する前述の例は、どの様にしてセクタを走査するのかについて最も関連する情報を与える。各更新時間はどの程度の頻度でセクタを検査しなければならないかを決定するが、これは走査のシーケンスを正確に特定する訳ではない。図13a)、図13b)は2つの異なる走査シーケンスを示している。図13において、「A」は能動的セクタを表わし、「A」に続く数字は第1、第2及び第3の能動的セクタを示し、かつこの数字に続く添字はDPS計算(即ち、2つのタイムスロットに渡って行われた可干渉性累算)の数字を示している。「N」は非能動的セクタを表わしている。
【0131】
能動的セクタ1,A11,A12,A13に対する3つの可干渉性累算1,2,3及び第2の能動的セクタA21,A22,A33に対する3つのDPS計算が逐次的に行われる。非能動的セクタN11,N21における第1のDPS計算を行うのにそれぞれ使用されるフレーム1に残された4つのタイムスロットがある。能動的セクタに対する10msの更新時間はフレーム2において了知することができる。何故ならば、10ms毎の後、DPS計算の同一のシーケンスが各能動的セクタに対して使用されるからである。しかしながら、残りの4つのタイムスロットはそれぞれの第2のDPS計算N12,N22に対する非能動的セクタN1,N2の走査のためにそれぞれ使用することができる。能動的セクタの走査は、あらゆるフレームにおいて最後の4つのタイムスロットが非能動的セレクタの走査に対して使用されるあらゆるフレームにおいて維持される。非能動的セクタに対する更新周期は60msに選ばれたので、非能動的セクタに関するフレーム1における走査のシーケンスは実際にフレーム1と同一である第7番目のフレーム(図示せず)において繰り返されるに過ぎない。
【0132】
図13b)は表1における各パラメータによって規定されるようなスケジューリングの別の実現を示している。能動セクタ及び非能動セクタの走査のシーケンスは変わっていたが、一方、表1に挙げられるような制約は満たされている。従って、各セクタ内で走査を並べるのに或る程度の自由がある。
【0133】
第1、第2及び第3の可干渉性DPSに関する非能動的セクタの走査をどのように行うのかに応じて、第3のDPS計算毎の後に、非可干渉性累算が起こり得、かつ各遅延プロファイルは各変化に対してそれぞれ評価することができる。移動局が周囲を移動するとき、遅延プロファイルは(異なるマルチパス伝播によって)形状を変えることとなるが、遅延プロファイルが変化したとしても、パス選択ユニットは依然としてセクタが能動的であることを示すこととなる。1つ以上の隣接する能動的セクタにおける遅延プロファイルに関する1つの能動的セクタにおける遅延プロファイルを評価することによって、移動局が移動する方向に関する推定を与えることができる。非能動的である限り、非能動的セクタにおける遅延プロファイルが定義したしきい値レベルを超える任意の最大(パス)を含まないとしても、各非能動的セクタの遅延プロファイルはそれにも拘らず能動的セクタと一緒に評価することができる。何故ならば、移動局が非能動的セクタから能動的セクタの方向に移動すれば、非能動的セクタの遅延プロファイルさえ変化することとなるからである。
【0134】
こうして、全ての非可干渉性累算が全てのセクタにおいて行われるや否や(図13の例では60ms後)各遅延プロファイルを評価することによって、全ての遅延プロファイルを一緒に評価することができ、このことはセル内の移動局の位置及び移動局の移動方向の推定を与える。
【0135】
(発明力のあるCDMA基地局の性能)
以下において、OP=1での6つのサーチャを含むCDMA基地局について調査する。
【0136】
サーチ及びトラッキングアルゴリズムの性能は遅延プロファイルからのチャンネルパスの検出性によって特徴づけられる。各チャンネルパスは自己相関ピークである推定した遅延プロファイルにおいて可視的となる。推定アルゴリズムは干渉レベルを上回る正当な信号対干渉比率でこれらの自己相関ピークを示すことができなければならない。パス検出性はRF帯域における信号対干渉比率及びサーチアルゴリズムのデスプレッド利得並びにピーク及びノイズ変化に依存している。サーチアルゴリズムのデスプレッド利得は、パイロット記号当りのデスプレッド利得及びデスプレッドしたパイロット記号の可干渉性累算の数によって定義される。
【0137】
提案されたアルゴリズムに対して、このデスプレッド利得は、例えば10*log128*4=27dBに等しい。チャンネル推定(即ち、推定した遅延プロファイルにおける自己相関ピーク及びノイズフロアの間の距離)によって了知される信号対干渉比率Ech/l0はモジュレーション記号当りEsl0に比して例えば10*log512/M(dB単位)だけ高い(式中、M∈{16,32,64,128)}はモジュレーション記号スプレッド因子である)。レート1/3たたみ込みコード及び四次モジュレーション体系が応用されるので、Ech/l0は対応するEb/l0に比して10*log2*512/3M(dB単位)だけ大きい。ピーク及びノイズ変化は増大する数の非可干渉性平均化と共に減少する。即ち、検出確率は増大し、存在しないピークを検出するフォールスアラーム確率は減少する。
【0138】
図16、図17は2−パス、等しい強さ、独立したレイリーフェージングチャンネル、v=50km/h、M=64及びEb/l0=5dBに対する、存在するピークを検出する確率、逆に、存在しないピーク(「フォールスアラーム(false alarm)」を検出する確率の例を示している。基礎的更新時間は20ms(6つのサーチャ、OP=1)であった。アンテナ・ダイバーシチ及びインタリーブした平均化体系が応用された。曲線はピーク対干渉しきい値、即ちピーク及び対応するノイズ値の(正規化した)比率に対してプロットされている。非検出確率に対する異なる曲線が示されている。即ち、0,1及び2サンプルの検出範囲(DR)が調べられている。このことは全てのピークがピーク対ノイズレベルを超える場合及びそれらの対応する遅延値が間隔[correct_delay−DR correct_delay+DR]内にある場合、正確に検出されるように全てのピークがカウントされることを意味している。「任意のピーク(any peaks)」は、実際の遅延をチェックすることなくピーク対ノイズレベルを上回る全てのピークがカウントされたことを意味している。了知できるように、DR=0における厳密な評価は或る程度の性能損失につながる。しかしながら、DR=1及び特にDR=2に対して、非検出確立に関する重大な損失は何ら同定することができない。
【0139】
図18はEb/l0に渡るアルゴリズムの性能を示している。図17に図示したようなインターセプトポイントでの確率値がとられた。実用上の目的のために、しきい値因子は、僅かな性能劣化をもたらすフォールスアラームに対してより高い安全保護をもたらすのに僅かに増大しなければならない。
【0140】
図19は最適なしきい値因子がどのようにして信号対ノイズ比率、(走査した)セクタの数及び(可干渉的に)非可干渉性累算の数に依存するかについての印象を与えるものである。
【0141】
(産業上の利用可能性)
提案した発明は遅延プロファイル推定及びパス検出に対する任意の(周期的)パイロットベース伝送体系に使用することができる。この発明はハードウエア経費、プロファイルのフレキシビリティ及び精度、それにノイズ推定についての制約に関して非常に予期される候補である。即ち、可干渉性及び非可干渉性累算の提案された体系(OPインタリーブした平均化体系)との組合せでサーチャの数を適合することによって、精度及びハードウエア経費の間のほとんど任意のトレードオフを達成することができる。非可干渉性平均化はピーク及びノイズ変化を低減するために応用される。種々様々なセクタ選択体系(スケジューリング)を適用することができる。
【0142】
発明の最良の形態として現在認められるこの発明の説明、好ましい実施例及び諸例について述べてきた。しかしながら、この発明の種々の修正及び変形が前述の技術的教示から当業者にとって可能であることは明白である。従って、この発明は前述した各実施例及び各例に制限されるものとして了知すべきではなく、この発明の範囲は特許請求の範囲によって規定される。特許請求の範囲において、参照番号は説明のためのものであって、各請求項の範囲を制限するものではない。
上述した最良の形態として現在認められる発明を以下に示す。
(第1の発明) CDMA通信システムのセル(CL)内の複数の伝播パス(P1,P2)についてCDMA基地局(BS)及びCDMA移動局(MS)の間のCDMA信号伝送のパワー遅延スペクトルを決定するマルチパス伝播遅延決定装置(STU,図6,図7)において、
a)前記セル(CL)内の少なくとも1つのアンテナ(Ant1,Ant2)から受信したアナログCDMAマルチパス信号(S1,S2)を複素パイロット記号(PSi)及びデータ記号(PDi)を有する連続したタイムスロット(TS1…TSm)を含んだ連続したラジオフレーム(RF1…RFn)から成るデジタルCDMAマルチパス信号(S1,S2)に変換するA/D変換装置(A/D)と、
b)各ラジオフレーム(RFn)の少なくとも2つの連続したタイムスロット(TSk−1,TSk,TSk+1)から複素パイロット記号(PSi)及びデータ記号(PDi)を抽出すると共に、これらを連続的にメモリ装置(BUF)に記憶するデマルチプレクス装置(PI−DEMUX)と、
c)前記抽出し記憶した複素パイロット記号及び前記データ記号(PSi,PDi)に基づいて前記各アンテナ(Ant.1,Ant.2)のパワー遅延プロファイル(DPS,DPS1,DPS2,図14)を決定するサーチ装置(S1…SL)と、を具備したことを特徴とする前記装置。
(第2の発明) 第1の発明(STU,図6,図7)において、
c1)所定のデスプレッドシーケンス(DESP−SQ)を発生するデスプレッドシーケンス発生器(PN−GEN)と、
c2)前記デスプレッドシーケンス(DESP−SQ;PN_Re,PN_Im)を有する前記複素パイロット記号(PSi;Rx_Re,Rx_Im)のおのおのをデスプレッドして、各タイムスロット(TSk−1,TSk,TSk+1)の間にデスプレッドした複素パイロット値(PSi′,Rx_Re′,Rx_Im′)を出力するデスプレッド装置(DESP,CM,MM,IM)と、
c3)前記デスプレッドした複素パイロット値(PSi′,Rx_Re′,Rx_Im′)を平均化する平均化装置(ACC−AV)であって、
c31)少なくとも2つの連続したタイムスロット(TSk−1,TSk,TSk+1)の対応するデスプレッドした複素パイロット記号(PSi)の実部及び虚部(PSi,Rx_Re′,Rx_Im′)を1つの複素パワー遅延スペクトルサンプル値(DPSi(バー),Re_Imp(位相),Im_Imp(位相))に可干渉的に加算する干渉性累算装置(SUM3)と、
c32)前記1つの複素パワー遅延スペクトルサンプル値(DPSi(バー),Re_Imp(位相),Im_Imp(位相))を決定することによって、実パワー遅延スペクトルサンプル値(DPSi)を出力する絶体値決定装置と、
c33)前記デスプレッド発生器(PN−GEN)によって発生した前記デスプレッドシーケンス及び前記抽出し記憶したパイロット記号(PSi)それに前記データ記号(PDi)の間の位相を逐次的に所定回数シフトする制御装置(PN−CNTRL)であって、前記絶体値決定装置(SQ)が位相シフトに依存する所定数の実パワー遅延スペクトルサンプル値(DPSi)を実パワー遅延スペクトル(DPS)として出力してなる前記制御装置と、を備えてなる前記平均化装置と、を具備したことを特徴とする前記装置。
(第3の発明) 第1の発明(STU;図7,図9)において、前記装置がCDMA基地局(BS;図7,図9)またはCDMA移動局に組み込まれていることを特徴とする前記装置。
(第4の発明) 第2の発明(STU;図7,図9)において、前記デスプレッド装置(DESP,CM,MM,IM)、前記干渉性累算装置(SUM3)及び前記絶体値決定装置(ABS)は少なくとも2つのそれぞれの連続したタイムスロットにて、各値が対応するデスプレッド複素パイロット記号の干渉性付加に基づいている複数の実パワー遅延スペクトルサンプル値(DPSi)を各位相シフトで決定し、この際、1つの値に対して使用される少なくとも2つの連続したタイムスロットは別の値に対して使用されるタイムスロットとは異なり、
対応する実パワー遅延スペクトルサンプル値を非可干渉的に付加して、1つの実パワー遅延スペクトルサンプル値(DPS)を出力する非干渉性累算装置(SUM4)が設けられることを特徴とする前記装置。
(第5の発明) 第1の発明(STU;図5,図6)において、前記実パワー遅延スペクトル(DPS)から前記マルチパス伝送の所定数の伝播パス(P1,P2)の遅延時間を決定するパス選択ユニット(PSU)を更に具備したことを特徴とする前記装置。
(第6の発明) 第3及び第5の発明(STU;図6)において、少なくともサーチユニットにて使用されるサーチウインドウを応用すると共に、前記移動局(MS)及び前記基地局(BS)の間の位置及び/又は距離変化に従ってパワー遅延スペクトル(DPS)及び遅延時間(d 1 ′…d N ′)を更新するトラッキング及び制御ユニット(TRCU)を更に具備したことを特徴とする前記装置。
(第7の発明) 第3の発明(STU;図1,図6,図12)において、前記CDMA基地局(BS)によってサーブされる前記CDMAセル(CL)は、おのおのが少なくとも1つのアンテナ(Ant1,Ant2)を備えた所定数のセクタ(SECT1…SECT6)に細分され、前記A/D変換装置が全ての前記アンテナ信号を対応するデジタルCDMAマルチパス信号(S1,S2)に変換し、
所定数のサーチユニット(S1…SL)が設けられ、
制御装置(CNTRL)によって出力されたアプリケーション制御シーケンスに応答して前記デジタルCDMAマルチパス信号(S1,S2)を前記個々のサーチユニット(S1,SL)に加える選択装置(SEL)を設けたこと、を特徴とする前記装置。
(第8の発明) 第7の発明(STU;図6)において、各セクタ(SECT1…SECT6)は2つのアンテナ(Ant1,Ant2)を含み、前記選択装置(SEL)は各セクタ(SECT1…SECT6)からの変換したデジタルCDMAマルチパス信号(S1…S2)をそれぞれ1つのサーチユニット(S1…SL)に加えることを特徴とする前記装置。
(第9の発明) 第7または第8の発明(STU;図6,図12)において、セクタ(SECT1…SECT6)の数はサーチユニット(S1…SL)の数に等しいことを特徴とする前記装置。
(第10の発明) 第7または第8の発明(STU;図6,図12)において、セクタ(SECT1…SECT6)の数はサーチユニット(S1…SL)の数よりも小さいかまたは大きいことを特徴とする前記装置。
(第11の発明) 第1の発明(STU;図8)において、前記デマルチプレクス装置(PI−DEMUX)はスイッチ装置(SSW)、前記メモリ装置(BUF)及びシンク装置(SNK)を備え、制御装置(CNTRL)はフレームクロック制御信号(FFC)に応答して前記スイッチ装置(SSW)を制御して前記抽出した複素パイロット記号及びデータ記号を連続的に前記メモリ装置(BUF)に転送し、前記タイムスロットの他のデータ記号を前記シンク装置(SNK)に転送することを特徴とする前記装置。
(第12の発明) 第2の発明(STU;図9)において、前記デスプレッド装置(DESP)は乗算装置(MM)及び積分装置(IM)から成る複素相関器(CM)を備えていることを特徴とする前記装置。
(第13の発明) 第12の発明(STU;図9)において、前記乗算装置(MM)は第1、第2、第3及び第4の乗算器(M1,M2,M3,M4)それに第1及び第2の加算器(ADD1,ADD2)を備え、前記第1の乗算器(M1)は各パイロット記号の実部(Rx_Re)と前記デスプレッドシーケンスの記号の実部(PN_Re)を乗算し、前記第2の乗算器(M2)は前記パイロット記号の虚部(Rx_Im)と前記デスプレッドシーケンスからの記号の実部(PN_Re)を乗算し、前記第3の乗算器(M3)は各パイロット記号の虚部(Rx_Im)と前記デスプレッドシーケンスの前記記号の虚部(PN_Im)を乗算し、前記第4の乗算器(M4)は各パイロット記号の実部(Rx_Re)と前記デスプレッドシーケンスの前記記号の虚部(PN_Im)を乗算し、前記第1の加算器(ADD1)は前記第1及び第3の乗算器(M1,M3)からの出力を加算し、前記第2の加算器(ADD2)は前記第2及び第4の乗算器(M2,M4)の出力を加算し、前記積分装置(IM)は所定数のパイロットチップ(N_pilot_chips)に渡って前記第1及び第2の加算器(ADD1,ADD2)から出力した値をそれぞれ加算する第1及び第2の合計ユニット(SUM1,SUM2)を備え、前記第1及び第2の合計ユニット(SUM1,SUM2)は前記デスプレッドした複素パイロット値の実部及び虚部(PSi′,Rx_Re′,Rx_Im′)をそれぞれ出力することを特徴とする前記装置。
(第14の発明) 第5の発明(STU;図10,図14)において、前記パス選択ユニット(PSU)が、
前記パワー遅延スペクトル(DPS)での所定数のピーク(MAX1,MAX2,MAXn)を検出すると共に、零を設定するかまたは前記検出したピークに対応する前記実パワー遅延スペクトル(DPS)の少なくともこれらのサンプル及び前記最大の左右の所定数の付加的サンプルを除去するピーク検出/除去装置(PD−RV)と、
ピークサンプル及び零に設定されたかまたは除去された前記付加的サンプルを有する実パワー遅延スペクトル(DPS)を平均化して有効ノイズ値を決定するノイズ推定装置(NEST)と、
前記有効ノイズ値としきい値因子を乗算して形成されるしきい値(DPS * (バー)×THRS)を超える決定したピークの遅延時間(d 1 ′…d N ′;d max1 ,d max2 ,d maxN )を選択するパス推定装置(PEST)と、を備えたことを特徴とする前記装置。
(第15の発明) 第8の発明(STU;図10,図14)において、前記パス選択ユニット(PSU)が更に、
セクタ当り2つのアンテナ(Ant1,Ant2)の第1及び第2の実パワー遅延スペクトル(DPS1,DPS2)を合算する加算器(ADD)であって、前記ピーク検出及び除去装置(PD−RV)が前記加算した実パワー遅延スペクトル(DPS′)での各ピークを検出すると共に零にする前記加算器と、
前記パス推定装置(RESET)によって決定された乗算したしきい値(DPS * (バー)×THRS)と決定した遅延値(d max1 ,d max2 ,d maxN )での各アンテナの前記第1及び第2の実パワー遅延スペクトル(DPS1,DPS2)とをそれぞれ比較する第1及び第2のパス検査装置(PVER1,PVER2)であって、前記乗算したしきい値以上の前記第1及び第2のパワー遅延スペクトルでのこの種のピークのみが検出されてなる前記第1及び第2のパス検査装置と、を備えたことを特徴とする前記装置。
(第16の発明) 第15の発明(STU;図10)において、おのおのが1つ以上のセクタ(SECT1…SECT6)をサーブする複数のサーチ装置(S1,…SL)から前記それぞれのパス検査装置(PVER1,PVER2)からの候補ピークを受信し、所定数(N)の最高ピーク並びにそれぞれのサーチ装置(S1…SL)の前記パス検査装置(PVER1,PVER2)によって出力したそれらの遅延時間(d 1 ′…d N ′)を大きい順に順序付けし、どのセクタ(SECT1…SECT6)にそれぞれの遅延時間(d 1 ′…d N ′)が属しているかを示す各遅延時間(d 1 ′…d N ′)に対する選択情報(s 1 ′…s N ′)を決定する最大検出装置(MAX)を更に具備したことを特徴とする前記装置。
(第17の発明) 第2の発明(STU;図3,図11)において、前記無線フレーム(RFn)はおのおのが16のタイムスロットを備え、複数の実パワー遅延スペクトル(DPS)は非可干渉的に計算されることを特徴とする前記装置。
(第18の発明) 第6の発明(STU;図6,図13,図15)において、前記トラッキング及び制御ユニット(TRCU)は前記選択情報値(s 1 ′…s N ′)及び前記遅延時間(d 1 ′…d N ′)を受信すると共に、所定数(P)の遅延時間(d 1 …d p )及び対応する選択情報(s 1 …s p )を選択することを特徴とする前記装置。
(第19の発明) 第18の発明(STU;図6,図13,図15)において、前記トラッキング及び制御ユニット(TRCU)は前記選択情報(s 1 ′…s N ′,s 1 …s p )によって示されるように現在能動的及び非能動的セクタに対して所定のセクタ走査ルールを使用して、前記選択装置(SEL)に対してそれぞれのセクタ(SECT1…SECT6)からのそれぞれのアンテナ信号(Ant1,Ant2)を前記所定のセクタ走査ルールに従って前記数のサーチユニット(S1…SL)に加えるように命令することを特徴とする前記装置。
(第20の発明) 第19の発明(STU;図6,図13,図15)において、前記トラッキング及び制御ユニット(TRCU)は各ラジオフレーム(RFn)でのタイムスロット(TSi)の数に基づいて、セクタ(SECT1…SECT6)の総数、サーチ装置(S1…SL)の数、能動的セクタに対する所定の更新周期(10ms)及び前記選択情報(s 1 ′…s N ′,s 1 …s p )によって示される現在能動的及び非能動的セクタの数、実パワー遅延スペクトル(DPS)に関する所定数の可干渉性及び非可干渉性計算及び非能動的セクタ(SECT1…SECT6)に対する更新周期を決定し、この際、前記セクタ走査ルール(図13a,図13b)は各ラジオフレーム(RFn)の各それぞれのタイムスロット(TSi)にてどのセクタを走査すべきかを示してなることを特徴とする前記装置。
(第21の発明) 第19または第20の発明(STU;図6,図13,図15)において、移動方向及び前記移動局(MS)が移動するセル(CL)のセクタを決定するために、前記トラッキング及び制御ユニット(TRCU)は相互に関する各能動的及び非能動的セクタでの時間に渡るそれぞれの実パワー遅延スペクトル(DPS)の変化を評価することを特徴とする前記装置。
(第22の発明) 第19または第20の発明(STU;図6,図13,図15)において、前記トラッキング及び制御ユニット(TRCU)は、走査したセクタの状態が能動的から非能動的にまたはその逆に変化する毎に新しいセクタ走査ルールを選択することを特徴とする前記装置。
(第23の発明) 第3の発明(STU;図6)において、前記マルチパス伝播遅延決定装置(STU)は前記CDMA基地局(BS)または前記移動局(MS)のレイク受信機(RR)に接続していることを特徴とする前記装置。
(第24の発明) 2つのダイバーシチ受信アンテナ(Ant1,Ant2)を有する所定数のセクタ(SECT1…SECT6)にそれぞれ細分されたCDMAセル(CL)内の複数の伝播パス(P1,P2)についてCDMA基地局(BS)及びCDMA移動局(MS)間のCDMA信号伝送の実パワー遅延スペクトル(DPS1,DPS2)を決定するマルチパス伝播遅延決定装置(STU,図6,図10)において、
前記実パワー遅延スペクトル(DPS1,DPS2)から、前記マルチパス伝送の所定数の伝播パス(P1,P2)の遅延時間(d 1 ′…d N ′)を決定するパス選択ユニット(PSU)を具備し、該パス選択ユニット(PSU)が、
前記パワー遅延スペクトル(DPS)での所定数のピーク(MAX1,MAX2,MAXn)を検出すると共に、該検出したピークに対応する前記実パワー遅延スペクトル(DPS)のうちの少なくともそれらのサンプルを除去するかまたはこれらを零に設定するピーク検出/除去装置(PD−RV)と、
除去されたかまたは零に設定された前記ピークサンプルを有する前記実パワー遅延スペクトル(DPS)を平均化するノイズ推定装置(NEST)と、
有効ノイズ値としきい値因子(THRS)と乗算することによって形成したしきい値(DPS * (バー)×THRS)を超えた前記決定したピークの遅延時間(d 1 ′…d N ′;d max1 …d maxN )を選択するパス推定装置(PEST)と、
セクタ当り2つのアンテナ(Ant1,Ant2)の第1及び第2の実パワー遅延スペクトル(DPS1,DPS2)を合算する加算器(ADD)であって、前記ピーク検出及び除去装置(PD−RV)が前記加算した実パワー遅延スペクトル(DPS′)の各ピークを検出し及び零にするかまたは除去してなる前記加算器と、
前記パス推定装置(PEST)によって決定された前記乗算したしきい値(DPS * (バー)×THRS)を決定した遅延値(d max1 ,d max2 ,d maxN )にて各アンテナの前記第1及び第2の実パワー遅延スペクトル(DPS1,DPS2)とそれぞれ比較する第1及び第2のパス検査装置(PVER1,PVER2)であって、前記乗算したしきい値以上の前記第1及び第2のパワー遅延スペクトルのこの種のピークのみが検出されてなる前記第1及び第2のパス検査装置と、を備えたことを特徴とする前記装置。
(第25の発明) 第24の発明(STU;図10)において、前記パス選択装置(PSU)は更に、
おのおのが1つ以上のセクタ(SECT1…SECT6)をサーブする複数のサーチ装置(S1…SL)から前記それぞれのパス検査装置(PVER1,PVER2)からの候補ピークを受信し、所定数(N)の最高のピーク並びに前記それぞれのサーチ装置(S1…SL)の前記パス検査装置(PVER1,PVER2)によって出力されるそれらの遅延時間(d 1 ′…d N ′)を大きい順に順序付けすると共に、前記それぞれの遅延時間(d 1 ′…d N ′)がどのセクタ(SECT1…SECT6)に属しているかを示す各遅延時間(d 1 ′…d N ′)に対して選択情報(s 1 ′…s N ′)を決定する最大検出装置(MAX)を備えていることを特徴とする前記装置。
(第26の発明) 2つのダイバーシチ受信アンテナ(Ant1,Ant2)を有する所定数のセクタ(SECT1…SECT6)にそれぞれ細分されたCDMAセル(CL)内の複数の伝播パス(P1,P2)についてCDMA基地局(BS)及びCDMA移動局(MS)間のCDMA信号伝送の実パワー遅延スペクトル(DPS1,DPS2)を決定するマルチパス伝播遅延決定装置(STU)において、
各セクタでのマルチパス伝送の前記実パワー遅延スペクトル(DPS1,DPS2)を決定する複数のサーチ装置(S1…SL)と、
前記実パワー遅延スペクトル(DPS1,DPS2)から、前記マルチパス伝送の所定数の最も強い伝播パス(P1,P2)の各遅延時間(d 1 ′…d N ′)及び該遅延時間(d 1 ′…d N ′)が属する能動的セクタ(SECT1…SECT6)を示すそれぞれの選択情報(s 1 ′…s N ′)を決定するパス選択ユニット(PSU)と、
前記遅延時間、それに能動的及び非能動的セクタの前記選択情報(s 1 ′…s N ′)に基づいて、セクタ走査ルール(図13)を決定して、選択装置(SEL)に対してラジオフレーム(RFn)のそれぞれのタイムスロット(TSi)での特別のタイミングで特別のアンテナ信号を前記サーチ装置(S1…SL)に加えるように命令すると共に、特別のアンテナ信号を前記サーチ装置(S1…SL)に加えたときにそれぞれ得られる実パワー遅延スペクトル(DPS)を評価して、前記CDMAセル(CL)内の前記移動局(MS)の位置及び/又は移動方向を決定するトラッキング及び制御装置(TRCU)と、を具備したことを特徴とする前記装置。
(第27の発明) 第26の発明(STU;図6,図13,図15)において、前記トラッキング及び制御ユニット(TRCU)は前記選択情報値(s 1 ′…s N ′)及び前記遅延時間(d 1 ′…d N ′)を受信すると共に、所定数(P)の遅延時間(d 1 …d p )及び対応する選択情報(s 1 …s p )を選択することを特徴とする前記装置。
(第28の発明) 第26または第27の発明(STU;図6,図13,図15)において、前記トラッキング及び制御ユニット(TRCU)は各ラジオフレーム(RFn)でのタイムスロット(TSi)の数に基づいて、セクタ(SECT1…SECT6)の総数、サーチ装置(S1…SL)の数、能動的セクタに対する所定の更新周期(10ms)及び前記選択情報(s 1 ′…s N ′,s 1 …s p )によって示される現在能動的及び非能動的セクタの数、実パワー遅延スペクトル(DPS)に関する所定数の可干渉性及び非可干渉性計算及び非能動的セクタ(SECT1…SECT6)に対する更新周期を決定し、この際、前記セクタ走査ルール(図13a,図13b)は各ラジオフレーム(RFn)の各それぞれのタイムスロット(TSi)にてどのセクタを走査すべきかを示してなることを特徴とする前記装置。
(第29の発明) 第26から第28の発明の何れか(STU,図6,図13,図15)において、走査されたセクタの状態が能動的から非能動的にまたはその逆に変化する度に、前記トラッキング及び制御ユニット(TRCU)は新しいセクタ走査ルールを選択することを特徴とする前記装置。
【図面の簡単な説明】
【図1】 従来技術によるCDMAセル及び移動局MS並びに基地局BSの代表的配置を示す図である。
【図2a】 図2aはPNシーケンスを使用するDS−SS CDMAスプレッド及びデスプレッドの原理的観念を示す図である。
【図2b】 図2bはQPSKを使用するCDMA方法における記号、ビット及びチップの定義を示す図である。
【図3】 CDMA伝送チャンネルにおける周期的に挿入したパイロット記号を有するチャンネル形式を示す図である。
【図4】 従来の基地局受信機を示すブロック図である。
【図5】 マルチパス伝播の遅延プロファイルDPS及び問題を示す図である。
【図6】 この発明に使用されるサーチ及びトラッキングユニットSTUを示すブロック図である。
【図7】 この発明による、図6のサーチ及びトラッキングユニットSTUの一部分として示すセレクタSEL及びサーチャS1の実施例を示す図である。
【図8】 この発明による、図7に示したパイロット・デマルチプレクサPI−DEMUXの実施例を示す図である。
【図9】 この発明による、デスプレッダDESPの実施例及び図7に示したセレクタS1の可干渉性累算/平均化装置ACC−AVの実施例を示す図である。
【図10】 この発明による、セクタ1の2つのアンテナからパスを選択する例に対するパス選択ユニットPSUの実施例を示す図である。
【図11】 この発明による、パイロット記号及びフレームの使用並びに図7及び図9に示した可干渉性累算/平均化装置ACC−AVにて可干渉性平均化を行うための使用した時間周期を示す図である。
【図12】 おのおのが2つのアンテナAnt1,Ant2によってサービスされる個々のセクタへのセルの細分を示す図である。
【図13】 セルの各セクタがこの発明のサーチ方法によってどのように動的にサーチされるかを示す図である。
【図14】 この発明によるパス選択方法の実施例を示す図である。
【図15】 アンテナ・ダイバーシチを含む6つのセクタをサーチする2つのサーチャS1,S2を備えたサーチ及びトラッキングユニットの実施例を示す図である。
【図16】 3つのセクタの場合に対する非検出及びフォールスアラーム確率を示す図である。
【図17】 1つのセクタの場合に対する非検出及びフォールスアラーム確率を示す図である。
【図18】 ユーパス レイリーフェージングの交鎖確率を示す図である。
【図19】 M=64及びユーパス レイリーフェージングに対する交鎖確率でのピーク対ノイズレベルを示す図である。
Claims (8)
- CDMA通信システムのセル(CL)内の複数の伝播パス(P1,P2)についてCDMA基地局(BS)及びCDMA移動局(MS)の間のCDMA信号伝送のパワー遅延スペクトル(DPS)を決定するパワー遅延スペクトル決定装置であって、
a1)前記セル(CL)内の少なくとも1つのアンテナ(Ant1,Ant2)から受信したアナログCDMAマルチパス信号(S1,S2)をデジタルCDMAマルチパス信号(S1,S2)に変換するA/D変換装置(A/D)を備えた前記パワー遅延スペクトル決定装置において、
a2)スプレッドした複素パイロット記号(PSi)及びスプレッドしたデータ記号(PDi)を有する連続したタイムスロット(TS1…TSm)を含んだ連続したラジオフレーム(RF1…RFn)から成るデジタルCDMAマルチパス信号(S1,S2)に前記アナログCDMAマルチパス信号(S1,S2)を変換できるようになっている前記A/D変換装置(A/D)と、
b)各ラジオフレーム(RFn)の少なくとも2つの連続したタイムスロット(TSk−1,TSk,TSk+1)からスプレッドした複素パイロット記号(PSi)及びスプレッドしたデータ記号(PDi)を抽出すると共に、これらを連続的にメモリ装置(BUF)に記憶するデマルチプレクス装置(PI−DEMUX)と、
c)前記抽出し記憶したスプレッドした複素パイロット記号及び前記スプレッドしたデータ記号(PSi,PDi)に基づいて、前記各アンテナ(Ant.1,Ant.2)のパワー遅延スペクトル(DPS,DPS1,DPS2,図14)を決定するサーチ装置(S1…SL)と、を具備したことを特徴とする前記装置。 - 請求項1記載の装置(STU,図6,図7)において、
c1)所定のデスプレッドシーケンス(DESP−SQ)を発生するデスプレッドシーケンス発生器(PN−GEN)と、
c2)前記デスプレッドシーケンス(DESP−SQ;PN_Re,PN_Im)を有する前記複素パイロット記号(PSi;Rx_Re,Rx_Im)のおのおのをデスプレッドして、各タイムスロット(TSk−1,TSk,TSk+1)の間にデスプレッドした複素パイロット値(PSi′,Rx_Re′,Rx_Im′)を出力するデスプレッド装置(DESP,CM,MM,IM)と、
c3)前記デスプレッドした複素パイロット値(PSi′,Rx_Re′,Rx_Im′)を平均化する平均化装置(ACC−AV)であって、
c31)少なくとも2つの連続したタイムスロット(TSk−1,TSk,TSk+1)の対応するデスプレッドした複素パイロット記号(PSi)の実部及び虚部(PSi,Rx_Re′,Rx_Im′)を1つの複素パワー遅延スペクトルサンプル値(DPSi(バー),Re_Imp(位相),Im_Imp(位相))に可干渉的に加算する干渉性累算装置(SUM3)と、
c32)前記1つの複素パワー遅延スペクトルサンプル値(DPSi(バー),Re_Imp(位相),Im_Imp(位相))を決定することによって、実パワー遅延スペクトルサンプル値(DPSi)を出力する絶体値決定装置と、
c33)前記デスプレッド発生器(PN−GEN)によって発生した前記デスプレッドシーケンス及び前記抽出し記憶したパイロット記号(PSi)それに前記データ記号(PDi)の間の位相を逐次的に所定回数シフトする制御装置(PN−CNTRL)であって、前記絶体値決定装置(SQ)が位相シフトに依存する所定数の実パワー遅延スペクトルサンプル値(DPSi)を実パワー遅延スペクトル(DPS)として出力してなる前記制御装置と、を備えてなる前記平均化装置と、を具備したことを特徴とする前記装置。 - 請求項1、請求項2のうちの1つ以上の請求項に記載の決定装置を備えたCDMA基地局またはCDMA移動局(STU、図7、図9)。
- 請求項2記載の装置(STU;図7,図9)において、前記デスプレッド装置(DESP,CM,MM,IM)、前記干渉性累算装置(SUM3)及び前記絶体値決定装置(ABS)は少なくとも2つのそれぞれの連続したタイムスロットにて、各値が対応するデスプレッド複素パイロット記号の干渉性付加に基づいている複数の実パワー遅延スペクトルサンプル値(DPSi)を各位相シフトで決定し、この際、1つの値に対して使用される少なくとも2つの連続したタイムスロットは別の値に対して使用されるタイムスロットとは異なり、
対応する実パワー遅延スペクトルサンプル値を非可干渉的に付加して、1つの実パワー遅延スペクトルサンプル値(DPS)を出力する非干渉性累算装置(SUM4)が設けられることを特徴とする前記装置。 - 請求項3記載の装置(STU;図1,図6,図12)において、前記CDMA基地局(BS)によってサーブされる前記CDMAセル(CL)は、おのおのが少なくとも1つのアンテナ(Ant1,Ant2)を備えた所定数のセクタ(SECT1…SECT6)に細分され、前記A/D変換装置が全ての前記アンテナ信号を対応するデジタルCDMAマルチパス信号(S1,S2)に変換し、
所定数のサーチユニット(S1…SL)が設けられ、
制御装置(CNTRL)によって出力されたアプリケーション制御シーケンスに応答して前記デジタルCDMAマルチパス信号(S1,S2)を前記個々のサーチユニット(S1,SL)に加える選択装置(SEL)を設けたこと、を特徴とする前記装置。 - 請求項5記載の装置(STU;図6)において、各セクタ(SECT1…SECT6)は2つのアンテナ(Ant1,Ant2)を含み、前記選択装置(SEL)は各セクタ(SECT1…SECT6)からの変換したデジタルCDMAマルチパス信号(S1…S2)をそれぞれ1つのサーチユニット(S1…SL)に加えることを特徴とする前記装置。
- 請求項2記載の装置(STU;図9)において、前記デスプレッド装置(DESP)は乗算装置(MM)及び積分装置(IM)から成る複素相関器(CM)を備えていることを特徴とする前記装置。
- 請求項7記載の装置(STU;図9)において、前記乗算装置(MM)は第1、第2、第3及び第4の乗算器(M1,M2,M3,M4)それに第1及び第2の加算器(ADD1,ADD2)を備え、前記第1の乗算器(M1)は各パイロット記号の実部(Rx_Re)と前記デスプレッドシーケンスの記号の実部(PN_Re)を乗算し、前記第2の乗算器(M2)は前記パイロット記号の虚部(Rx_Im)と前記デスプレッドシーケンスからの記号の実部(PN_Re)を乗算し、前記第3の乗算器(M3)は各パイロット記号の虚部(Rx_Im)と前記デスプレッドシーケンスの前記記号の虚部(PN_Im)を乗算し、前記第4の乗算器(M4)は各パイロット記号の実部(Rx_Re)と前記デスプレッドシーケンスの前記記号の虚部(PN_Im)を乗算し、前記第1の加算器(ADD1)は前記第1及び第3の乗算器(M1,M3)からの出力を加算し、前記第2の加算器(ADD2)は前記第2及び第4の乗算器(M2,M4)の出力を加算し、前記積分装置(IM)は所定数のパイロットチップ(N_pilot_chips)に渡って前記第1及び第2の加算器(ADD1,ADD2)から出力した値をそれぞれ加算する第1及び第2の合計ユニット(SUM1,SUM2)を備え、前記第1及び第2の合計ユニット(SUM1,SUM2)は前記デスプレッドした複素パイロット値の実部及び虚部(PSi′,Rx_Re′,Rx_Im′)をそれぞれ出力することを特徴とする前記装置。
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