JP4504567B2

JP4504567B2 - コヒーレント・ワイヤレス通信システムにおいて信号サーチを実施するための装置および方法

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Publication number: JP4504567B2
Application number: JP2000569736A
Authority: JP
Inventors: マイケル・マオ・ワング; タイラー・ブラウン
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Motorola Solutions Inc
Priority date: 1998-09-11
Filing date: 1999-09-10
Publication date: 2010-07-14
Anticipated expiration: 2019-09-10
Also published as: KR100369421B1; JP2002524997A; EP1121068A1; KR20010075048A; EP1121068A4; US6125137A; EP1121068B1; WO2000015150A1; DE69938974D1

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、一般に、ワイヤレス通信システムに関し、さらに詳しくは、コヒーレント・ワイヤレス通信システムにおいて信号サーチ（signal search）を行うための方法と装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
符号化された通信信号を利用する通信システムは、技術上知られる。かかるシステムの１つが、米国電気通信工業会暫定標準９５Ｂ（ＴＩＡＩＳ−９５Ｂ）（以下ＩＳ−９５という）に記載されるような直接拡散型符号分割多元接続（ＤＳ−ＣＤＭＡ）セルラ通信システムである。ＩＳ−９５Ｂによれば、ＤＳ−ＣＤＭＡシステムで用いられる符号化された通信信号は、スペクトラム拡散信号によって構成され、これらは移動局と、ワイヤレス通信システムの基地局（base site）に位置する無線基地局（ＢＴＳ）との間で、通常１．２５ＭＨｚ帯域幅のチャネルで送信される。無線周波数（ＲＦ）スペクトルの１．２５ＭＨｚ帯域幅部分、または１．２５ＭＨｚ帯域幅チャネルはそれぞれ、ある特定の搬送周波数を中心にしたスペクトラム拡散信号を搬送し、これは通常、狭帯域ＤＳ−ＣＤＭＡチャネルと称する。ＢＴＳによるスペクトラム拡散信号の修復は、ノンコヒーレント復調技術使用によって可能となる。
【０００３】
更に、コヒーレント広帯域ＣＤＭＡ伝送信号構成を提案する数多くの国際標準案が存在する。現在の狭帯域ＣＤＭＡ信号伝送構成（音声および低速のデータを搬送するように設計される）からの進化は、ワイヤレス通信環境において、より高速の回線およびパケット・データ・サービスを展開する必要性によって牽引されてきた。より高速のサービスに対応するため、コヒーレント復調方式が利用される広帯域ＣＤＭＡ信号伝送構成が提案された。このコヒーレント復調方式は、移動局からＢＴＳへのアップリンク信号経路に付加されるパイロット信号の利用によって可能となる。このパイロット信号は、被送信移動局信号と、望ましくない雑音干渉との識別を可能にするために、ＢＴＳ内の受信機マルチパス信号サーチャ（multipath signal searcher）によって用いられる。
【０００４】
移動局からＢＴＳに送信される移動体通信信号は、建物など近傍の散乱物に反射される可能性があり、それによって、被送信信号のマルチパスでの伝搬が生じる。これらの反射は、一般にマルチパス・レプリカ（multipath replica）という、元の被送信信号のレプリカを生じ、これらは種々の電力レベルで種々の時間に基地局の受信機に到来する。この電力レベルは、マルチパス・レプリカが伝わる伝搬距離によって決定される。ＢＴＳにより受信されると、元の被送信信号とそのマルチパス・レプリカとがフィルタリングされ、逆拡散され（despread）、再合成され、復号されて、所望の音声信号またはデータ信号を生じる。
【０００５】
雑音干渉（通常、狭帯域干渉という）を受けにくいというスペクトラム拡散システムの能力は、一部にはシステムの処理利得によって決定される。広帯域ＣＤＭＡシステム構成は本来、狭帯域ＣＤＭＡシステムと比較した場合、より高い処理利得（占有帯域幅対情報速度比）を有する。処理利得が高いことは、広帯域ＣＤＭＡシステムでは利用可能なマルチパス成分がさらに付加されるので、雑音耐性が高いとともに、信号解像度が高いという利点を有する。
【０００６】
しかし残念ながら、マルチパス成分、または広帯域ワイヤレス通信システムにおける信号サーチは、狭帯域（ＩＳ−９５）ワイヤレス通信システムのマルチパス成分サーチに比べた場合に効果が低い。第１に、ＩＳ−９５ワイヤレス通信システムで通常分解される高エネルギーの単一信号は、広帯域ワイヤレス通信システムで分解されると、複数の低エネルギー信号となる。このため、広帯域ワイヤレス通信システムは、マルチパス信号当りの利用可能な信号エネルギーが低いので、マルチパス信号の検出確率が低い。第２に、広帯域ワイヤレス通信システムでは、所与のサーチ・ウィンドウのチップ期間が短いので、サーチするｐｎオフセットの数が多くなる。したがって、サーチ・ウィンドウ内のｐｎオフセットが誤って検出される確率が高まり、これにより、誤警告（false alarm）の全体的確率も高まる。そのため、ＢＴＳにおけるマルチパス信号検出の低下と誤警告の増加に関わる問題を克服するために、感度が実質的により高いマルチパス・サーチャが、広帯域ワイヤレス通信システムでは必要とされる。
【０００７】
したがって、広帯域ワイヤレス通信システムにおいて信号サーチ機能を提供するための方法と装置であって、実現が容易であり、かつ先行技術の設計に固有の低いマルチパス信号検出と誤警告増加の問題を克服する方法および装置に対する必要性が存在する。
【０００８】
【好適な実施例の説明】
コヒーレント符号分割多元接続ワイヤレス通信システムで動作する移動体通信信号を追跡するための改良策がもたらされる。この方式は、基地局のＲＡＫＥ受信機との通信にマルチパス・サーチャ（multipath searcher）を使用する。本発明の好適な実施例によれば、マルチパス・サーチャは、基地局のＲＡＫＥ受信機の追跡動作を調整するために、比較メトリック（comparison metric）またはシンボル・マッチ・カウント（symbol match count）と、既存のエネルギー・メトリック（energy metric）とを利用する。
【０００９】
詳しくは、移動体通信信号を追跡する基地局受信機アセンブリ４００は、移動体通信信号を搬送するコヒーレント符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）ワイヤレス通信システムで動作するものであって、このアセンブリについて説明する。基地局受信機アセンブリ４００は、マルチパス信号サーチャ２００，受信機３００およびエネルギー調整生成器４９０（energy adjustment generator）を含む。エネルギー調整生成器４９０は、マルチパス信号サーチャ２００から生じるエネルギー・メトリック２４１を、シンボル・マッチ・カウント４４７と合成するように動作して、信号４４８を生成する。信号４４８は、調整済みのエネルギー値からなり、この値は、マルチパス信号サーチャ２００などの先行技術のマルチパス信号サーチャでとり得るエネルギー・メトリックと比較して、改良されたエネルギー・メトリックを表す。シンボル・マッチ・カウント４４７は、受信機フィンガ復調（finger demodulation）に用いられるｐｎオフセットの選択を実質的に指示する改良されたエネルギー・メトリックを提供するのに必要な追加情報を提供する。シンボル・マッチ・カウント４４７は、マルチパス信号サーチャ２００からの出力と受信機３００からの出力とが同一である回数について比較により得られた結果である。そのため、フィンガ・マネジャ２６０により選択された時間オフセットが、移動体通信信号１０７の適正な時間オフセットに相当する確度を表す。
【００１０】
つぎに図面を参照して、同様の数字は同様の部材を表す。図１は、先行技術のコヒーレントＣＤＭＡワイヤレス通信システム１００を示す。コヒーレントＣＤＭＡワイヤレス通信システム１００は、直接拡散型符号分割多元接続（ＤＳ−ＣＤＭＡ）セルラ通信システムからなることが望ましいが、マルチキャリア（multi-carrier）ＣＤＭＡセルラ通信システムでも適切であるかもしれない。
【００１１】
コヒーレントＣＤＭＡワイヤレス通信システム１００は、それぞれカバー・エリア１２２，１２４，１２６を提供する基地局１０１，１０６，１０５と、１つまたは複数の移動局とを含むが、図では１つの移動局１０３のみが示される。基地局１０１，１０５，１０６は、特にプロセッサ１４０およびメモリ１５０を含む。基地局１０１は、符号化された通信信号を、アンテナ１０２を介して、移動局１０３との間で送受信するトランシーバ（図示されず）を含む。
【００１２】
受信機、好適には、トランシーバ付きのＲＡＫＥ受信機が、移動局からの入力マルチパス符号化通信信号を追跡する機能を提供し、ＲＡＫＥ受信機の構成および動作については技術上周知である。同様に、移動局１０３は、カバー・エリア１２２内の基地局１０１との間で、符号化通信信号を送受信するトランシーバを含む。移動局１０３から送信される符号化通信信号は、パイロット信号とデータ信号からなる。パイロット信号は、基地局によるコヒーレント復調技術の使用を可能にする信号であり、＋１で表されるビット・ストリームからなり、一方、音声，映像またはデータを表すデータ信号は、＋１または−１によって表されるビット・ストリームからなる。
【００１３】
基地局１０１，１０５，１０６は、基地局制御装置（ＢＳＣ）１３０と結合され、これは、特にプロセッサ１４０およびメモリ１５０を含み、ＢＳＣはさらに移動体通信交換局（ＭＳＣ）１６０と結合され、ＭＳＣもプロセッサ１４０とメモリ１５０とを含む。ＭＳＣ１６０は、既知の技術を用いて、公衆交換電話網（ＰＳＴＮ）と結合される。
【００１４】
移動体通信信号１０７は、無線周波数（ＲＦ）チャネルを介して、移動局１０３と基地局１０１との間で伝達される。ＲＦチャネルは、リバース・リンク（移動局１０３から基地局１０１）とフォワード・リンク（基地局１０１から移動局１０３）とを含む。移動体通信信号１０７は、基地局１０１に関連し、これにより指定される擬似ランダム・ショートコード（図示されず）と、移動局に一意の擬似ランダム・ロングコード・マスク（図示されず）とを含む。これらの符号を含めた結果、移動局１０３に対して、移動局に一意の擬似ランダム干渉波（noise sequence）（ＰＮ系列）が生じ、これは、基地局１０１のＲＡＫＥ受信機により識別可能である。
【００１５】
信号１１９，１１３は、例えば、建物１０９などの散乱物からの移動体通信信号１０７の反射による、移動体送信信号１０７のマルチパス・レプリカである。移動体通信信号１０７のマルチパス・レプリカ１１９と、移動体通信信号１０７は、異なる時間で、すなわち基準時間からの時間オフセット（通常、ｐｎオフセットという）で基地局１０１に到着する。ｐｎオフセットが異なるのは、伝搬距離が一様でない結果である。
【００１６】
図２は、移動体通信信号とマルチパス・レプリカに関わる時間オフセットを識別するのに用いられる先行技術のマルチパス信号サーチャ２００のブロック図である。特定の時間オフセットに関連する信号エネルギー値は、受信機が復調するのに適切なマルチパス信号に関連するｐｎオフセットを選択するのにマルチパス信号サーチャ２００によって用いられる。特定の移動局からの送信を復調するには、基地局の受信機は最初に、特定の移動局に関連するマルチパス信号を、他のマルチパス信号および他の近傍の送信機に関連する単純な雑音と区別しなければならない。ある時間オフセットまたはｐｎオフセットを基準にした位置を含めて、特定の移動局のマルチパス信号を識別するプロセスは、アンテナまたは信号サーチとして開始する。デジタル・ワイヤレス通信システムでは、ｐｎオフセットは、擬似ランダム雑音（ＰＮ）チップという時間の増分で計測される。各ＰＮチップは、占有帯域幅の逆数にほぼ等しい。例えば、１．２２８８ＭＨｚシステムの場合は８．１４ナノ秒（ｎｓ）であり、３．８６６ＭＨｚシステムの場合は２７１ｎｓとなる。
【００１７】
セクタ分割形（sectorized）アンテナ・システムでは、一般に、各セクタごとに２つのアンテナが存在する。典型的な時間ダイバーシティ復調プロセスの場合，サーチャは、通常、サーチ・ウィンドウと称されるある範囲のＰＮオフセットにわたって、既知のPN系列を入ってくるマルチパス信号と相関させることによって、最も強力な被受信マルチパス信号を識別する。ついで、マルチパス信号サーチャ２００は、アンテナ・セットに対して、ｐｎオフセットの範囲にわたる被受信マルチパス受信エネルギーを、１／２ＰＮチップ刻みで増分して計算するが、これらのオフセットで、情報を復調または復号しない。予め定められたエネルギー閾値を上回る被受信マルチパス信号エネルギーまたはエネルギー・メトリックは、適正な移動局の送信が、当該特定ｐｎオフセットで捕捉されたことを示す可能性がある。
【００１８】
マルチパス信号サーチャ２００は、１つのセクタ内のアンテナが順次サーチされるように構成できる。すべてのアンテナがサーチされた後、サーチャは、関連するｐｎオフセットにおいて獲得したエネルギー・メトリックを出力する。ついで、結果として得られるｐｎオフセットが、フィンガ・マネジャ内で、以前選択されたｐｎオフセットと比較される。以前選択されたｐｎオフセットは、フィンガ指定アルゴリズムに依存して、結果として得られた１つまたは複数のｐｎオフセットに置き換えられる場合もあれば、置き換えられない場合もある。したがって、受信機フィンガ復調器の経路は、選択されたｐｎオフセットにおいてマルチパス信号を追跡し、復調するように指定される。
【００１９】
一般に、広帯域ＣＤＭＡワイヤレス通信システムでは、マルチパス信号サーチャ２００は、アンテナ１０２において受信したマルチパス信号を逆拡散して、対応する時間オフセットにおけるエネルギー準位を評価する。マルチパス信号サーチャは、周知のコヒーレント復調技術を用いて、特定の時間オフセットにおける入力信号が、所望の移動体通信信号を表すか否かを決定する。マルチパス信号サーチャ２００は、フロントエンド処理のためのＲＦ受信機フロントエンド・ブロック２０４を含む。マルチパス信号サーチャ２００はさらに、ＰＮ逆拡散器２２０，パイロット信号ウォルシュ符号逆拡散器２３２およびエネルギー累算器（energy accumulator）２３０を含む。対応する複数の時間オフセットにおける複数のサーチ経路のサーチから出力される複数のエネルギー・メトリックスは、ソータ２５０に入力を与える。ソータ２５０は、複数のエネルギー・メトリックスに基づき時間オフセットの最良のセット２４３を選択し、次に、時間オフセットの最良のセット２４３をフィンガ・マネジャ２６０に送出して、受信機フィンガの追跡および復調を指示する。
【００２０】
マルチパス信号サーチャ２００は、アンテナ１０２を介して、マルチパス・レプリカの形で、移動体通信信号１０７を受信する。移動体通信信号１０７の中間周波数復調，アナログ自動利得制御（ＡＧＣ）およびアナログ-デジタル（Ａ／Ｄ）変換などのフロントエンド処理は、ＲＦ受信機フロントエンド・ブロック２０４において、周知の方法および回路で実施される。アナログＡＧＣは通常、アナログ-デジタル（Ａ／Ｄ）コンバータより先に使用されて、Ａ／Ｄコンバータのダイナミック・レンジを低減する。加えて、ＲＦ受信機フロントエンド・ブロック２０４はさらに、Ａ／Ｄコンバータから出力されたデジタル信号を、利得調整された同相（Ｉ）成分と直交（Ｑ）成分のセット２１９に変換する。
【００２１】
利得調整された同相（Ｉ）成分と直交（Ｑ）成分のセット２１９は、擬似ランダム雑音（ＰＮ）逆拡散器２２０によって逆拡散され、逆拡散器は、移動局から送信される前に、移動体通信信号に付加された擬似ランダム符号を除去する。利得調整された同相（Ｉ）成分と直交（Ｑ）成分それぞれに対して、ＰＮ逆拡散器２２０は、対応する時間オフセットにおいて、対応する合成された逆拡散パイロットおよびデータの同相（Ｉ）成分と直交（Ｑ）成分２２３を生じる。
【００２２】
合成された逆拡散パイロットおよびデータの同相（Ｉ）成分と直交（Ｑ）成分２２３はさらに、一連のウォルシュ符号ゼロを除去することによって、パイロット信号ウォルシュ符号逆拡散器２３２において逆拡散されて、逆拡散パイロット信号部分２２４を生成する。逆拡散パイロット信号部分２２４は、パイロットの同相（Ｉ）成分と直交（Ｑ）成分およびデータの同相（Ｉ）成分と直交（Ｑ）成分２２３を表す。逆拡散パイロット信号部分２２４は、エネルギー累算器２３０によって処理されて、対応する時間オフセットにおける移動体通信信号のエネルギー・メトリック２４１を生じる。
【００２３】
エネルギー累算器２３０は、コヒーレント（または複素）累算器２３４，振幅スクエラ（magnitude squarer）２３６およびノンコヒーレント（または実演算）累算器２３８を含む。エネルギー累算器２３０により受信されると、逆拡散パイロット信号部分２２４は、コヒーレント累算器２３４に送られる。コヒーレント累算器２３４はついで、対応する時間オフセットにおいて、逆拡散パイロット信号部分２２４をコヒーレント（coherently）に加算して、Ｓ／Ｎ比が改良されたパイロット信号の同相（Ｉ）成分と直交（Ｑ）成分を生じる。
【００２４】
つぎに、パイロット信号の同相（Ｉ）成分と直交（Ｑ）成分が、振幅スクエラ２３６に入力され、これは、パイロット信号の同相（Ｉ）成分と直交（Ｑ）成分のエネルギーを計算して、パイロット信号の強度を表す振幅を生成し、したがって、虚数成分はない。ついで、ノンコヒーレント累算器２３８が、対応する時間オフセットにおいて、エネルギー・メトリック２４１を生成するように動作する。ソータ２５０は、エネルギー・メトリック２４１を、他の時間オフセット経路から生じる他の複数のエネルギー・メトリックとともにソートし、ランク付けして、時間オフセットの最良のセット２４３を生成し、これは、移動体通信信号１０７の複数の時間オフセットに対応する可能性が実質的に大きい。したがって、時間オフセットの最良のセット２４３は、対応する複数の時間オフセットにおける逆拡散パイロット信号部分から生じるエネルギー・メトリックのみをベースにする。時間オフセットの最良のセット２４３はついで、フィンガ・マネジャ２６０内のフィンガ・マネジャ・アルゴリズムによって、複数の受信機フィンガ復調経路（図３について示される）に対し、被選択時間オフセットにおいて移動体通信信号１０７を復調するように指示するために用いられる。
【００２５】
マルチパス信号サーチャ２００は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）を用いるか、または他の適切な手段を用いて実現できる。
【００２６】
図３は、マルチパス信号サーチャ２００によって選択された時間オフセットにおいて、移動体通信信号１０７とそのマルチパス・レプリカを復調するのに用いられる先行技術のＲＡＫＥ受信機３００の部分ブロック図である。一般に、ＲＡＫＥ受信機３００は、指定された時間オフセットにおいて、移動局１０３からの被受信マルチパス信号を逆拡散し、復調する。ＲＡＫＥ受信機３００は、入力信号を受信するためのアンテナ１０２と、フロントエンド処理のためのＲＦ受信機フロントエンド・ブロック２０４とを含む。ＲＡＫＥ受信機３００はさらに、複数の受信機フィンガ復調器経路を含むが、１つのフィンガ復調器経路３５０のみが詳細に示される。ＲＡＫＥ受信機３００はまた、複数の受信機フィンガ復調器経路から生じる、複数の受信機フィンガ信号ストリーム、例えば、受信機フィンガ信号ストリーム３５６を合成するための合成器（combiner）３４２を含む。ＲＡＫＥ受信機３００はさらに、デインターリーバ（deinterleaver）３５８とデコーダ３５９とを含む。
【００２７】
ＲＡＫＥ受信機３００は、アンテナ１０２を介して移動体通信信号１０７を受信する。ＣＤＭＡ信号１０７の中間周波数復調，アナログ自動利得制御（ＡＧＣ）およびアナログ-デジタル（Ａ／Ｄ）変換などのフロントエンド処理は、ＲＦ受信機フロントエンド・ブロック２０４において、周知の方法および回路によって実施される。加えて、ＲＦ受信機フロントエンド・ブロック２０４はさらに、Ａ／Ｄコンバータから出力されるデジタル信号を、利得調整された同相（Ｉ）成分と直交（Ｑ）成分のセット２１９に変換する。
【００２８】
指定された時間オフセットにおける利得調整された同相（Ｉ）成分と直交（Ｑ）成分のセット２１９は、受信機フィンガ復調経路３５０に入力されて、受信機フィンガ信号ストリーム３５６に変換される。受信機フィンガ復調経路３５０は、フィンガＰＮ逆拡散器３５１，パイロット信号ウォルシュ符号逆拡散器３３２，データ信号ウォルシュ符号逆拡散器３６０およびフィンガ・データ信号復調器３５４を含む。受信機フィンガ復調器経路３５０によって受信される利得調整された同相（Ｉ）成分と直交（Ｑ）成分のセット２１９は、フィンガＰＮ逆拡散器３５１によって逆拡散されて、この逆拡散器は、移動局１０３から送信される前に、移動体通信信号１０７に付加された擬似ランダム符号を除去する。それぞれの利得調整された同相（Ｉ）成分と直交（Ｑ）成分のために、フィンガＰＮ逆拡散器３５１は、指定された時間オフセットにおいて、対応する合成されたフィンガ逆拡散パイロットおよびデータの同相（Ｉ）成分と直交（Ｑ）成分３５３を生じる。指定される時間オフセットの指定は、ソータ２５０によって選択された時間オフセットの最良のセットに基づき、フィンガ・マネジャ２６０が指示する。
【００２９】
フィンガ逆拡散パイロットおよびデータの同相（Ｉ）成分と直交（Ｑ）成分３５３は、パイロット信号ウォルシュ符号逆拡散器３３２に送られて逆拡散され、フィンガ逆拡散パイロット信号部分３２４を生成する。同様に、フィンガ逆拡散パイロットおよびデータの同相（Ｉ）成分と直交（Ｑ）成分３５３は、データ信号ウォルシュ符号逆拡散器３６０に送られて逆拡散されて、フィンガ逆拡散データ信号部分３６１を生成する。ついで、フィンガ逆拡散パイロット信号部分３２４とフィンガ逆拡散データ信号部分３６１は、フィンガ・データ信号復調器３５４内で復調されて、指定された時間オフセットにおいて、受信機フィンガ信号ストリームを生成する。フィンガ・データ信号復調器３５４は、チャネル推定器３６２と、複素乗算器（complex multiplier）３６４とを含む。チャネル推定器３６２によって受信されるフィンガ逆拡散パイロット信号部分３２４は、フィンガ逆拡散パイロット信号部分３２４に関連する位相角３６３を推定するのに用いられる。この位相角は、移動体通信信号１０７に関わる伝搬遅延の結果生じる。結果として得られる位相角３６３の共役（conjugate）は、複素乗算器３６４内で、フィンガ逆拡散データ信号部分３６１と乗積されて、指定の時間オフセットにおける受信機フィンガ信号ストリーム３５６を生じる。
【００３０】
合成器３４２はついで、受信機フィンガ信号ストリーム３５６を、受信機フィンガ復調器経路３７０など他の受信機フィンガ復調器経路から生じる他の受信機フィンガ信号ストリームと合成する。被送信チャネル・シンボルの推定からなる合成信号シンボル・ストリーム３４４は、デインタリーバ３５８によって受信される。デインタリーバ３５８は、合成信号シンボル・ストリーム３４４への命令を復元して、移動体通信信号１０７を表すデインターリーブ（deinterleave）された被送信チャネル・シンボル系列（sequence）を生じる。デインターリーブされた被送信チャネル・シンボル系列は、デコーダ３５９に入力されて、デコーダは、デインターリーブされた被送信チャネル・シンボル系列からの情報ビット系列を推定して、移動体通信信号１０７を表す被復号信号３８０を出力する。ＲＡＫＥ受信機３００は、特定用途向け回路（ＡＳＩＣ）を用いるか、または他の適切な手段を用いて実現できる。
【００３１】
図４は、本発明の好適な実施例により、マルチパス信号サーチャ２００，ＲＡＫＥ受信機３００およびエネルギー調整生成器４９０を含む基地局受信機アセンブリ４００のブロック図である。エネルギー調整生成器４９０は、エネルギー・メトリック２４１のエネルギー訂正を生成し、ソータ２５０に送られる信号４４８を形成する。そのため、エネルギー調整生成器４９０は、エネルギー・メトリックを単独で用いて実現される場合よりも、マルチパス検出確率を高める。本発明の好適な実施例により、エネルギー訂正は、マルチパス信号サーチャ２００からの出力を、ＲＡＫＥ受信機３００からの出力と比較した結果生じるシンボル・マッチ・カウント（ＳＭＣ）に基づく。
【００３２】
エネルギー調整生成器４９０は、データ・ウォルシュ逆拡散器４６０，データ信号復調器４７０，第１バイナリ・クリッパ（binary clipper）４７１，第２バイナリ・クリッパ４７２，比較器４７３，カウンタ４７４および機能ブロック４８０を含む。エネルギー調整生成器４９０は、任意の数の適切な方法を用いて実現することができ、マルチパス信号サーチャ２００およびＲＡＫＥ受信機３００と協調して動作し、以下のようにシンボル・マッチ・カウントを生成する。受信機フロントエンド２０４により移動体通信信号１０７を受信し、利得調整した結果生じる、利得調整済みの同相（Ｉ）成分と直交（Ｑ）成分のセット２１９が、ＰＮ逆拡散器２２０によって受信される。サーチ・ウィンドウ内で特定の時間オフセットにおいて逆拡散する複数のＰＮ逆拡散器か、またはサーチ・ウィンドウにわたって反復して逆拡散する１個のＰＮ逆拡散器を利用できることが意図される。図２について述べたように、特定のＰＮオフセットにおいて逆拡散するＰＮ逆拡散器２２０は、合成された逆拡散パイロットおよびデータの同相（Ｉ）成分と直交（Ｑ）成分２２３を、対応する時間オフセットにおいて生じる。合成された逆拡散パイロットおよびデータの同相（Ｉ）成分と直交（Ｑ）成分２２３は、データ・ウォルシュ符号逆拡散器４６０に入力され、この逆拡散器は、送信前に行われるデータ信号の拡散に関連したウォルシュ符号を除去し、これにより、逆拡散データ信号部分４６１を生じる。同様に、パイロット・ウォルシュ逆拡散器２３２から生じる逆拡散パイロット信号部分２２４は、データ信号復調器４７０によって受信される。データ信号復調器４７０はついで、逆拡散パイロット信号部分２２４を復調して、信号ストリーム４２６を生じる。
【００３３】
データ信号復調器４７０は、チャネル推定器４６２と複素乗算器４６４とを含む。データ信号復調器４７０に入力される逆拡散パイロット信号部分２２４は、チャネル推定器４６２によって受信される。チャネル推定器４６２は、逆拡散信号部分２２４に関連する位相角４６３を推定する。移動局１０３から送信されるマルチパス信号の位相角４６３は、移動体通信信号の遅延を示す。位相角４６３に相当する分、マルチパス光線を逆回転すると（derotate）、受信機フィンガから出力された被送信チャネル・シンボルを、マルチパス・サーチャ２００内で処理される被送信チャネル・シンボルと比較できる。位相角４６３の共役は、複素乗算器４６４内で逆拡散信号部分４６１と乗積されて、信号ストリーム４２６を生じる。したがって、信号ストリーム４２６は、予め定められた期間にわたって、被送信チャネル・シンボルを、合成受信機フィンガ信号ストリームと比較することが可能なように逆回転された被送信チャネル・シンボルを表す。
【００３４】
信号ストリーム４２６は、第１バイナリ・クリッパ４７１内で、第１バイナリ信号ストリーム４４５を生成するように変換される。同様に、複数の受信機フィンガ復調器経路から出力された合成信号シンボル・ストリーム３４４は、第２バイナリ・クリッパ４７２内で、第２バイナリ信号ストリーム４４６を生成するように変換される。第１バイナリ信号ストリーム４４５は、対応する時間オフセットにおいて、移動体通信信号１０７の推定を表すシンボルからなる。第２バイナリ信号ストリーム４４６は、フィンガ・マネジャ２６０により指定される時間オフセットにおいて、移動体通信信号１０７の推定を表すシンボルからなる。
【００３５】
第１バイナリ信号ストリーム４４５と第２バイナリ信号ストリーム４４６は、比較器４７３において比較され、比較器は、第１と第２のバイナリ・ストリームからの対応する２つのシンボルが同一である場合に、値１を生じる。比較器４７３は、第１と第２のバイナリ・ストリームからの対応する２つのシンボルが同一でない場合には、値ゼロを生じる。時間オフセットの正確な選択が、マルチパス信号サーチャ２００によって前もってなされている場合には、第１バイナリ信号ストリーム４４５は、当該期間については、第２バイナリ信号ストリーム４４６と実質的に同一になる。
【００３６】
ついで、カウンタ４７４は、比較器４７３から出力４７５を受け取り、当該期間において比較器４７３が値１を生じた回数をカウントするように動作する。カウンタ４７４の動作の結果、シンボル・マッチ・カウント４４７が生成される。シンボル・マッチ・カウント４４７は、当該期間について、対応する時間オフセットが、移動体通信信号１０７を含む確度を表す。シンボル・マッチ・カウント４４７は、機能ブロック４８０において、エネルギー・メトリック２４１に付加されて、出力として信号４４８を出力として生じ、この信号はソータ２５０によって使用される。信号４４８は、調整済みのエネルギー値からなる。このため、シンボル・マッチ・カウント４４７は、ソータ２５０により受け取られる入力に重み付けする機能をもたらし、これにより、時間オフセットの最良のセット４４３を生じる。したがって、時間オフセットの最良のセット４４３は、先行技術の設計により提供される唯一のエネルギー・メトリック２４１の結果として生成される時間オフセットの最良のセット２４３よりも、実質的に正確である。
【００３７】
機能ブロック４８０は、ソフトウェア・アルゴリズムまたは特定用途向け集積回路など、任意の適切な方法を用いて実現できる。例えば、機能ブロック４８０は、以下のようなアルゴリズムの例を用いて、信号４４８を生成することができる。
【００３８】
調整済みエネルギー（ｍ）＝エネルギー（ｍ）＋ｆ（ＳＭＣ（ｍ）），ｍ＝１，２，…Ｍ
ここで、ｆは単調非減少関数、Ｍは、サーチする必要がある時間オフセットの総数である。
【００３９】
全オフセットＭは、信号４４８など、ソータ２５０に入力される信号の調整済みのエネルギー値に応じて、降順でソートされる。そのため、マルチパス信号サーチャ２００によって受信され、低いエネルギー値２４１を有するが、高いＳＭＣ４４７を有すると判断される信号は、フィンガ・マネジャ２６０による受信機フィンガ指定の候補として受け入れ可能となる。その結果、弱い移動体通信信号を検出する可能性が高くなり、うまく受信機復調を行うことができる対応する時間オフセットを選択するマルチパス信号サーチャ２００の機能が強化される。
【００４０】
ここでは特に、ｃｄｍａ２０００システムと、その広帯域ＣＤＭＡシステムへの適用について述べてきたが、本発明は、いずれのコヒーレントＣＤＭＡワイヤレス通信システムにも適用可能である。
【００４１】
セルラ・ベースのデジタル通信システムに適用される本発明の原理は、パーソナル通信システム，トランクド・システム（trunked system），衛星システムおよびデータ網を含むが、これらに限定されない。同様に、すべてのタイプのデジタル無線周波数チャネルに適用される本発明の原理は、無線周波数信号チャネル，電子データ・バス，固定回線チャネル，光ファイバー・リンクおよび衛星リンクなど、他のタイプの通信チャネルにも適用される。
【００４２】
さらに、本発明の他の形態および前述した特定の実施例以外の実施例も、添付請求の範囲およびそれらに相当するものの意図および範囲から逸脱せずに、考案できることは明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】一般的な先行技術の広帯域ＣＤＭＡ無線通信システム１００である。
【図２】移動体通信信号とそのマルチパス・レプリカに関わる時間オフセットを識別するのに用いられる先行技術のマルチパス信号サーチャ２００のブロック図である。
【図３】マルチパス信号サーチャ２００により選択される時間オフセットにおいて、移動体通信信号を復調するために用いられる先行技術のＲＡＫＥ受信機の部分ブロック図である。
【図４】本発明の好適な実施例によるマルチパス信号サーチャ２００, ＲＡＫＥ受信機３００およびエネルギー調整生成器４９０を含む基地局受信機アセンブリ４００のブロック図である。

Claims

移動体通信信号を搬送するコヒーレント符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）ワイヤレス通信システムにおいて使用するためのマルチパス・サーチャであって、対応する複数の時間オフセットにおいて、前記移動体通信信号をサーチする複数のサーチ経路を含むマルチパス・サーチャであって：
入力として、同相（Ｉ）成分と直交（Ｑ）成分のセットを有し、対応する時間オフセットにおいて、逆拡散パイロットとデータの同相（Ｉ）成分と直交（Ｑ）成分の合成セットを出力するＰＮ逆拡散器；
入力として、前記逆拡散パイロットとデータの同相（Ｉ）成分と直交（Ｑ）成分の合成セットを有し、パイロット信号部分を出力するパイロット信号ウォルシュ符号逆拡散器；
ある期間中に前記パイロット信号部分を受信し、前記対応する時間オフセットにおいて、対応するエネルギー・メトリックを出力するエネルギー累算器；および
入力として、前記エネルギー・メトリック，前記パイロットとデータの同相（Ｉ）成分と直交（Ｑ）成分の合成セット，前記パイロット信号部分およびＲＡＫＥ受信機からの合成信号シンボル・ストリームを有し、前記パイロットとデータの同相（Ｉ）成分と直交（Ｑ）成分の合成セットから求められた信号ストリームと前記合成信号シンボル・ストリームとを比較することにより、前記対応する時間オフセットが、前記移動体通信信号の適正な時間オフセットに相当する確度を表す信号を生成するためのエネルギー調整生成器；
によって構成されることを特徴とするマルチパス・サーチャ。
前記エネルギー調整生成器は：
前記逆拡散パイロットとデータの同相（Ｉ）成分と直交（Ｑ）成分の合成セットを受信し、データ信号部分を出力するためのデータ信号ウォルシュ符号逆拡散器；
前記パイロット信号部分を用いて、前記データ信号部分を復調して、信号ストリームを生成するためのデータ信号復調器であって、前記信号ストリームはシンボルからなるデータ信号復調器；
前記信号ストリームを、第１バイナリ信号ストリームに変換し、前記第１バイナリ信号ストリームは、前記対応する時間オフセットにおいて、前記移動体通信信号を表す第１の複数のシンボルからなる第１バイナリ・クリッパ；
前記合成信号シンボル・ストリームを、第２バイナリ・ストリームに変換し、前記第２バイナリ信号ストリームは、前記移動体通信信号を表す第２の複数のシンボルからなる第２バイナリ・クリッパ；
前記第１バイナリ信号ストリームを、前記第２バイナリ信号ストリームと比較して１つの値を生成するための比較器；
前記比較器が、前記期間において前記値を生じる回数をカウントし、シンボル・マッチ・カウントを出力するカウンタであって、前記シンボル・マッチ・カウントは、前記対応する時間オフセットが、前記期間に対する前記移動体通信信号の適正な時間オフセットに相当する確度を表すためのカウンタ；および
前記シンボル・マッチ・カウントを、前記エネルギー・メトリックに付加して、前記信号を生じるための機能ブロック；
によって構成されることを特徴とする請求項１記載のマルチパス・サーチャ。
前記比較器は、前記第１および第２バイナリ・ストリームからの２つの対応するシンボルが同一のときに、値１を生じ、前記第１および第２バイナリ・ストリームからの対応する２つのシンボルが同一でないときに値ゼロを生じることを特徴とする請求項２記載のマルチパス・サーチャ。
前記データ信号ウォルシュ符号逆拡散器はさらに、前記移動体通信信号の送信前に、前記データ信号部分を拡散することに関連するウォルシュ符号を除去する手段によって構成されることを特徴とする請求項２記載のマルチパス・サーチャ。
前記データ信号復調器は：
前記パイロット信号部分に関連する位相角を推定するためのチャネル推定器であって、前記位相角は、移動体通信信号の遅延の結果生じるチャネル推定器；および
前記データ信号部分に前記位相角の共役を乗積して、前記信号ストリームを生じるための複素乗算器；
によって構成されることを特徴とする請求項２記載のマルチパス・サーチャ。
前記ＣＤＭＡワイヤレス通信システム受信機はさらに：
入力として、前記信号、および複数の時間オフセットにおいて対応する他の複数の信号を有するソータであって、前記複数の他の信号とともに前記信号をソートし、ランク付けして、前記移動体通信信号に関わる複数の適正な時間オフセットに対応する可能性が実質的に高い時間オフセットの最良のセットを生成するソータ；
複数の受信機フィンガ復調器経路に対し、前記時間オフセットの最良のセットに基づき、前記移動体通信信号を復調するように指示するためのフィンガ・マネジャ；
複数の他の時間オフセットにおいて、受信機フィンガ信号ストリームを、複数の他の受信機フィンガ信号ストリームと合成して、被送信チャネル・シンボルの推定からなる合成された信号シンボル・ストリームを生じるための合成器；
前記合成信号シンボル・ストリームへの命令を復元して、前記移動体通信信号を表すデインターリーブされた被送信チャネル・シンボル系列を出力するためのデインターリーバ；および
デインターリーブされた被送信チャネル・シンボルの前記系列から、情報ビット系列を推定して、前記移動体通信信号と実質的に同一の被復号信号を出力するためのデコーダ；
によって構成されることを特徴とする請求項２記載のマルチパス・サーチャ。
前記複数の受信機フィンガ復調器経路それぞれはさらに：
受信機のフロントエンドによって、前記移動体通信信号を受信し、利得調整することによって生じる同相（Ｉ）成分と直交（Ｑ）成分の前記セットを、入力として有し、フィンガ逆拡散パイロットとデータの同相（Ｉ）成分と直交（Ｑ）成分の合成セットを、複数の指定された時間オフセットの１つにおいて出力するフィンガＰＮ逆拡散器であって、前記複数の指定された時間オフセットの１つの指定は、前記時間オフセットの最良のセットに基づき、前記フィンガ・マネジャによって指示されるフィンガＰＮ逆拡散器；
フィンガ逆拡散パイロットとデータの同相（Ｉ）成分と直交（Ｑ）成分の前記合成セットを逆拡散して、フィンガ・パイロット信号部分を生成するためのパイロット信号ウォルシュ符号逆拡散器；
フィンガ逆拡散パイロットとデータの同相（Ｉ）成分と直交（Ｑ）成分の前記合成セットを逆拡散して、フィンガ・データ信号部分を生成するためのデータ信号ウォルシュ符号逆拡散器；および
前記フィンガ・パイロット信号部分および前記フィンガ・データ信号部分を受信し、前記複数の指定された時間オフセットの前記１つにおいて、受信機フィンガ信号ストリームを出力するためのフィンガ・データ信号復調器；
によって構成されることを特徴とする請求項６記載のマルチパス・サーチャ。
移動体通信信号を搬送するコヒーレント符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）ワイヤレス通信システムにおいて使用するためのエネルギー調整生成器であって、前記コヒーレント符号ＣＤＭＡワイヤレス通信システムは、マルチパス信号サーチャ、および移動体通信信号を受信するためのＲＡＫＥ受信機を含み、前記エネルギー調整生成器は：
逆拡散パイロットとデータの同相（Ｉ）成分と直交（Ｑ）成分の合成セットを、前記マルチパス信号サーチャから受信し、対応する時間オフセットにおいて、データ信号部分を出力するためのデータ信号ウォルシュ符号逆拡散器；
前記マルチパス信号サーチャから前記データ信号部分とパイロット信号部分とを受信し、信号ストリームを出力するためのデータ信号復調器；
前記信号ストリームを、第１バイナリ信号ストリームに変換するための第１バイナリ・クリッパであって、前記第１バイナリ信号ストリームは、前記対応する時間オフセットにおいて、前記移動体通信信号を表す第１の複数のシンボルからなる第１バイナリ・クリッパ；
複数の受信機フィンガ信号ストリームによって生じる合成された信号シンボル・ストリームを第２バイナリ・ストリームに変換する第２バイナリ・クリッパであって、前記第２バイナリ信号ストリームは、前記移動体通信信号を表す第２の複数のシンボルからなる第２バイナリ・クリッパ；
前記第１バイナリ信号ストリームを、前記第２バイナリ信号ストリームと比較して、１つの値を生成するための比較器；
前記比較器が、前記期間において前記値を生じる回数をカウントし、シンボル・マッチ・カウントを出力するためのカウンタであって、前記シンボル・マッチ・カウントは、前記対応する時間オフセットが、ある期間にわたって、前記移動体通信信号の適正な時間オフセットに相当する確度を表すカウンタ；および
前記シンボル・マッチ・カウントを、前記マルチパス信号サーチャによって生成されたエネルギー・メトリックに付加して、前記対応する時間オフセットが、前記移動体通信信号の適正な時間オフセットに相当する確度を表す信号を生じるための機能ブロック；
によって構成されることを特徴とするエネルギー調整生成器。
コヒーレント符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）ワイヤレス通信システムにおいて、マルチパス・サーチャを用いて移動体通信信号のサーチを実施する方法であって、前記マルチパス・サーチャは、対応する複数の時間オフセットにおいて、前記移動体通信信号をサーチする複数のサーチ経路を含み、前記方法は：
前記移動体通信信号を受信し、利得調整することから生じる同相（Ｉ）成分と直交（Ｑ）成分のセットをＰＮ逆拡散して、対応する時間オフセットにおいて、逆拡散パイロットとデータの同相（Ｉ）成分と直交（Ｑ）成分の合成セットを生じる段階；
前記逆拡散パイロットとデータの同相（Ｉ）成分と直交（Ｑ）成分の前記合成セットをウォルシュ逆拡散して、データ信号部分を生じる段階；
前記逆拡散パイロットとデータの同相（Ｉ）成分と直交（Ｑ）成分の合成セットをウォルシュ逆拡散して、パイロット信号部分を生じる段階；
ある期間にわたって、前記パイロット信号部分を処理して、前記対応する時間オフセットにおいて、対応するエネルギー・メトリックを生成する段階；
前記パイロット信号部分を用いて、前記データ信号部分を復調して、信号ストリームを生成し、前記信号ストリームはシンボルからなる段階；
前記信号ストリームを、第１バイナリ・クリッパによって、第１バイナリ信号ストリームに変換する段階；
複数の受信機フィンガ信号ストリームの結果生じる合成された信号シンボル・ストリームを、第２バイナリ・クリッパによって、第２バイナリ信号に変換する段階；
前記第１バイナリ信号ストリームおよび前記第２バイナリ信号ストリームからの２つの対応するシンボルを、比較器によって比較して、前記比較器は、前記２つの対応するシンボルが同一のときに値１を生じ、前記２つの対応する値が同一でないときに値ゼロを生じる段階；
カウンタによって、前記比較器が前記期間において値１を生じる回数をカウンタし、シンボル・マッチ・カウントを出力し、前記シンボル・マッチ・カウントは、前記時間に対する前記対応する時間オフセットが、有意の（significant）移動体通信信号エネルギーを含む確度を表す段階；および
機能ブロックによって、前記マッチ・シンボル・カウントを前記エネルギー・メトリックに付加して、前記対応する時間オフセットが、有意の移動体通信信号エネルギーを含む確度を表す信号を生成し、前記信号は調整済みのエネルギー値からなる段階；
によって構成されることを特徴とする方法。
ソータによって、前記信号を、他の時間オフセットにおけるサーチの結果生じた他の複数の信号とともに、ソートし、ランク付けして、時間オフセットの最良のセットを生成する段階；
前記複数の受信機フィンガ復調器経路に対し、前記時間オフセットの最良のセットに基づき、前記移動体通信信号を復調するように指示する段階；
前記対応する時間オフセットにおける受信機信号ストリームを、前記複数の受信機フィンガ信号ストリームと合成して、前記合成された信号シンボル・ストリームを生じ、前記合成された信号シンボル・ストリームは、被送信チャネル・シンボル系列からなる段階；
前記合成された信号シンボル・ストリームへの命令を復元して、デインターリーブされた被送信チャネル・シンボル系列を出力する段階；および
前記デインターリーブされた被送信チャネル・シンボルから複数の情報ビットを推定して、前記移動体通信信号と実質的に同一の被復号信号を出力する段階；によって構成されることを特徴とする請求項９記載の移動体通信信号サーチを実施する方法。