JP4512138B2 - デュアルモードアクティブタップマスク発生器およびパイロット基準信号振幅制御ユニットを有する適応等化器 - Google Patents

デュアルモードアクティブタップマスク発生器およびパイロット基準信号振幅制御ユニットを有する適応等化器 Download PDF

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Description

本発明は、正規化最小平均2乗(normalized least mean square)(NLMS)のチップレベルの等化(CLE)受信機で使用される適応等化器に関し、より詳細には、適応等化器の出力電力を制御するパイロット振幅基準ユニット、ならびに、静的フィルタタップマスキングモードまたは動的フィルタタップマスキングモードのどちらかが実施されるときに、アクティブタップマスクを生成するアクティブタップ基準ユニットに関する。
NLMSベースの受信機など適応等化器ベースの受信機は、周波数分割複信(FDD)ハイスピードダウンリンクパケットアクセス(HSDPA)、またはレイク受信機上の符号分割多重アクセス(CDMA)2000 evolution data voice(EV−DV)など、高速データ転送速度サービスに優れた性能をもたらす。典型的なNLMS受信機は、等化器フィルタおよびタップ係数発生器を有する等化器を備える。等化器フィルタは、通常は有限インパルス応答(FIR)フィルタである。等化器内のタップ係数発生器は、等化器フィルタに対する適切なタップ係数を生成し、適時に、タップ係数を適切にまた繰り返し更新するためのNLMSアルゴリズムを使用する。平均して、タップ係数の重みがMMSEの解に近づくように、タップ係数の重みを繰り返し更新することにより、NLMSアルゴリズムは、最小平均2乗誤差(MMSE)の解に収束しようとする。
通常、タップ係数を生成および更新するためには、誤り信号計算、ベクトルノルム計算およびリーキーインテグレーション(leaky integration)が必要となる。最適な等化器フィルタタップ係数が1つまたは複数のゼロ値を含むとき、NLMSアルゴリズムにタップ値をゼロにセットさせるのではなく、タップをマスクすることにより、等化器フィルタからタップのうちのいくつかを効果的に取り除くことが望ましいはずである。システムを乱す雑音が常にいくらか存在し、時間の経過とともに変化するチャネルにおいてはステップサイズを小さくすることができないので、NLMSアルゴリズムは、タップ値を小さくすることができるだけである。タップをマスクすることにより、特に、小さい遅延が広がっているチャネルまたは低密度なチャネルが発生したとき、適応等化器ベースの受信機の総合的な性能が改善されることになる。
本発明は、複数の受信信号から取り出されるサンプルデータストリームを処理するのに使用される等化器フィルタおよびタップ係数発生器を有する適応等化器を備える適応NLMS CLE受信機に関する。タップ係数発生器は、等化器タップ更新ユニット、ベクトルノルム2乗推定器、アクティブタップマスク発生器、スイッチ、および等化器フィルタのダイナミックレンジを最小限に抑えるために使用されるパイロット振幅基準ユニットを備える。等化器フィルタによって出力されるマスクされていない信号が、スイッチによって選択されて、等化器タップ更新ユニットに供給される誤り信号を生成するとき、動的マスクベクトルは、等化器タップ更新ユニットによって生成されるアクティブタップをマスクするために使用される。等化器フィルタによって出力されるマスクされた信号が、誤り信号を生成するのに使用されるとき、固定マスクベクトルは、等化器タップ更新ユニットによって生成されるアクティブタップをマスクするために使用される。
例として挙げられ、また添付の図面と一緒に理解されるべき以下の記述から、本発明はより詳細に理解され得る。
各図面を参照しながら好ましい各実施形態について説明する。全体を通して、同様の番号は同様の要素を表す。
この後に参照されるとき、専門用語「無線送受信ユニット」(WTRU)には、それだけには限定されないが、ユーザ装置(UE)、移動局、固定または移動の加入者ユニット、ページャ、または無線環境で動作することができる他のどんなタイプの装置も含まれる。
この後に参照されるとき、専門用語「送受信機」には、それだけには限定されないが、基地局、WTRU、ノードB、アクセスポイント(AP)、または他の送受信機との間で信号を送受信する他のどんな無線通信装置も含まれる。
この後に参照されるとき、専門用語「見かけ上のチャネル速度」および「チャネルの見かけ上の速度」には、それだけには限定されないが、第1の送受信機(例えば、WTRU、基地局、または同様のもの)と、少なくとも1つの他の送受信機との間に確立されるチャネルのインパルス応答の、観測および/または測定された変化率が含まれる。チャネルのインパルス応答の変化は、送受信機のうちの1つまたは複数の動き、送受信機のうちの少なくとも1つで発生する発振器の誤り、および送受信機のうちの少なくとも1つが動作する環境内にある対象物の動きに起因してもよい。
本発明の特徴は、集積回路(IC)に組み込まれてもよく、多数の相互接続構成部品を備える回路内に構成されてもよい。
NLMSアルゴリズムについての受信機ダイバーシチの方法を参照しながら、以下に本発明を説明する。しかし、NLMSアルゴリズムは一例として使用され、最小平均2乗(LMS)、グリフィスのアルゴリズム(Griffith’s algorithm)、チャネル推定ベースのNLMS(CE−NLMS)、および他の反復的または再帰的アルゴリズムなど、他のどんな適応等化またはフィルタリングのアルゴリズムを使用してもよい。
図1は、本発明に従って構成される例示的なNLMS CLE受信機100のハイレベルブロック図である。NLMS CLE受信機100は、単一の適応等化器フィルタ120を使用するジョイント処理型(joint processing)NLMS受信機である。NLMS CLE受信機100は、複数のアンテナ102A、102B、複数のサンプリング回路104A、104B、マルチプレクサ108、乗算器114、およびNLMS等化器118を備える。NLMS等化器118は、等化器フィルタ120およびタップ係数発生器122を備える。
図1に示されるように、アンテナ102A、102Bによって受信される信号は、チップレートの2倍(2×)でサンプリングされるサンプルデータストリーム106A、106Bをそれぞれ生成するためのサンプリング回路104A、104Bにそれぞれ入力される。サンプルデータストリーム106A、106Bは、マルチプレクサ108によって混合されて、乗算器114の第1の入力に供給される単一のサンプルデータストリーム110になる。サンプルデータストリーム106A、106Bの各々において、サンプルはチップレートの2倍で発生するので、サンプルデータストリーム110においては、サンプルはチップレートの4倍(4×)で発生することになる。サンプルデータストリーム110上で発生する各サンプルは、サンプルデータストリーム106Aまたは106Bのいずれかを起源とする。等化器フィルタ120の実効速度は、チップレートの4倍(4×)である。
図1は、2つのアンテナから受信される信号をチップレートの2倍(2×)でサンプリングすることができるものとして、NLMS CLE受信機100を示しているが、NLMS CLE受信機100は、どんな数のアンテナを備えてもよく、アンテナによって受信される信号は、所望のどんなレートでサンプリングされてもよいことに留意されたい。
NLMS等化器118の等化器フィルタ120は、フィルタ係数を有する複数のタップを備える。等化器フィルタ120として、FIRフィルタを使用してもよい。様々な電力遅延プロファイルおよび車速の特定のマルチパスチャネル向けに、等化器フィルタ120内のタップの数を最適化してもよい。タップ係数発生器122は、ベクトルノルム2乗推定器132、等化器タップ更新ユニット134、ステップサイズ推定器136、BFCユニット138、アクティブタップマスク発生器140、パイロット振幅基準ユニット142、スイッチ147、乗算器123、124、126、128、および加算器130を備える。
BFCユニットは、サンプルデータストリーム110の周波数を訂正するために乗算器114の第2の入力に供給される回転位相ベクトルを出力し、これについては、図2および3を参照しながら以下に詳細に説明する。乗算器114は、NLMS等化器118内の等化器フィルタ120の入力に供給される、周波数訂正されたサンプルデータストリーム116を生成する。
さらに図1を参照すると、等化器フィルタ120は、アクティブタップマスキングが実施されるときに供給されるマスクされた等化器出力(masked_eq_out)信号144、アクティブタップマスキングが実施されないときに供給されるマスクされない等化器出力、(unmasked_eq_out)、信号146、および常に供給される等化器タップ付き遅延線(TDL)、(TDL_joint_vec_out)、信号148を出力する。マスクされた等化器出力信号144は、乗算器124を用いてスクランブルコード共役、(scrambling_code_conj)、信号150で乗算されて、スイッチ147の第1の入力に供給される逆スクランブルされマスクされた等化器出力信号152、(すなわち、スクランブル解除された伝送されるチップの推定値)を生成する、チップレート信号である。マスクされていない等化器出力信号146は、乗算器123を用いてスクランブルコード共役信号150で乗算されて、スイッチ147の第2の入力に供給される逆スクランブルされマスクされていない等化器出力誤り信号154を生成する。
等化器TDL信号148は、乗算器126を用いてスクランブルコード共役信号150で乗算されて、値がXのベクトル信号156、(すなわち、逆スクランブルされた等化器TDL信号)を生成する。ベクトル信号156は、ベクトルノルム2乗推定器132、および等化器タップ更新ユニット134の第1の入力に入力される。ベクトルノルム2乗推定器132は、ベクトル正規化信号(vector normalization signal)158を生成する。ベクトルノルム2乗推定器132は、ベクトル正規化信号158を、等化器タップ更新ユニット134の第2の入力、およびパイロット振幅基準ユニット142に供給する。
さらに図1を参照すると、アクティブタップマスク発生器140が動的フィルタタップマスキングモードにあるとき、ベクトルノルム2乗推定器132は、ベクトル信号156の値Xのノルムの2乗、‖X‖2、あるいは同じことであるが、等化器TDL信号148と同じ値を有するベクトル正規化信号158を生成する。アクティブタップマスク発生器140が静的フィルタタップマスキングモードにあるとき、ベクトルノルム2乗推定器132は、要素毎にMで乗算されるベクトル信号156の値Xのノルムの2乗、‖X×M‖2と同じ値を有するベクトル正規化信号158を生成する。Mは、アクティブタップマスクである。
マスキングモード信号164は、アクティブタップマスク発生器、スイッチ147、およびベクトルノルム2乗推定器132に供給される。マスキングモード信号164は、動的なフィルタタップマスキングモードが使用されているのか、または静的なフィルタタップマスキングモードが使用されているのかを示す。マスキングモード信号164が、静的フィルタタップマスキングモードが使用されていることを示すとき、スイッチ147は、加算器130の第1の入力に供給すべき選択された出力信号166として、信号152を選択する。マスキングモード信号164が、動的フィルタタップマスキングモードが使用されていることを示すとき、スイッチ147は、選択された出力信号166として、信号154を選択する。アクティブタップマスク発生器140の構成は、図5および6に関して、以下でさらに詳細に記述される。
パイロット振幅基準ユニット142によって生成されるパイロット基準振幅信号168は、パイロット基準振幅信号168を、スケーリングされたパイロット、(すなわち、共通パイロットチャネル(CPICH))、チャネル化コード170で乗算する乗算器128によって生成されるパイロット基準信号172の振幅を変更することにより、NLMS等化器118の平均出力電力を調整するために使用される。パイロット基準振幅信号168は、ベクトル正規化信号158、等化器フィルタタップ係数162、および電力ターゲット信号(power target signal)176に基づいて得られる。パイロット基準信号172は、加算器130の第2の入力に入力される。パイロット振幅基準ユニット142は、図7を参照しながら、下記でさらに詳細に記述する。
選択された出力信号166は、加算器130によりパイロット基準信号172から減算されて、等化器タップ更新ユニット134の第3の入力に入力される誤り信号174を生成する。外部信号150および170は、上位層から信号で送られる情報に基づいて、構成され生成される。
信号156、158、135、137、および174に基づいて、等化器タップ更新ユニット134は、等化器フィルタ120、ステップサイズ推定器136、BFCユニット138、アクティブタップマスク発生器140、およびパイロット振幅基準ユニット142に入力される等化器フィルタタップ係数162を生成する。
等化器フィルタタップ係数162に基づいて、アクティブタップマスク発生器140は、ベクトルノルム2乗推定器132および等化器フィルタ120に供給されるアクティブタップマスクベクトル160を生成する。
等化器フィルタタップ係数162は、等化器フィルタ120によって使用されるタップ値を表す。所与の時刻において、等化器フィルタタップ係数162は、等化器フィルタタップ係数162の現在値、ベクトル信号156、ベクトル正規化された信号158、誤り信号174、ならびに図4を参照しながら以下で詳細に説明するCPICH信号対雑音比(SNR)入力139に基づいてステップサイズ推定器136によって提供される、ステップサイズ、μ(「ミュー」)、パラメータ135およびフィルタタップ漏れ係数、α(「アルファ」)、パラメータ137に基づいて計算される。等化器フィルタタップ係数162の更新についてのより詳細な説明を以下に行う。
誤り信号174は、逆スクランブルされマスクされた等化器出力信号152、または逆スクランブルされマスクされていない等化器出力信号154のいずれかに基づく。アクティブタップマスク発生器140内のアクティブタップアルゴリズムが、アクティブタップマスクを動的に更新していないとき(すなわち、静的フィルタタップマスキングモード)、逆スクランブルされマスクされた等化器出力信号152が、選択された出力信号166として使用される。アクティブタップマスク発生器140内のアクティブタップアルゴリズムが、タップマスクを動的に更新しているとき、逆スクランブルされマスクされていない等化器出力信号154が、選択された出力信号166として使用される。動的フィルタタップマスキングモード動作時には、アクティブタップアルゴリズムは、各タップの値に基づいて、どのタップをマスクすべきか決定する。逆スクランブルされマスクされた等化器出力信号152が、逆スクランブルされマスクされていない信号154の代わりに使用されて誤り信号174を生成する場合には、マスクされたタップの値を適切に駆動するためのアクティブタップアルゴリズムにおいて、フィードバック機構はないはずである。したがって、アクティブタップアルゴリズムは、適切に機能しないはずである。逆に、静的フィルタタップマスキングモード動作時には、アクティブタップアルゴリズムはマスクに対して変更は行わず、したがって、マスクされたタップの挙動が正しいかどうかは重要ではない。したがって、等化器出力信号(すなわち、信号152)を提供するのに使用されるタップを生成するために、等化器フィルタタップ係数162は最適化されることになるので、マスクされた等化器出力信号154に基づく誤り信号174を使用することが望まれる。
等化器フィルタタップ係数162は、等化器タップ更新ユニット134により、以下のように更新される。
Figure 0004512138
上式で、
Figure 0004512138
は、等化器フィルタ120向けに定義される重みベクトルであり、nは、更新または時刻のインデックスであり、
Figure 0004512138
は、アンテナ102A、102Bから受け取ったサンプルに基づくベクトルであり、μ、α、εは、適応ステップサイズ、タップ漏れ(tap leakage)を制御し、それぞれゼロ(またはゼロ近く)の数で除算されることを防止するように選ばれるパラメータである。εは、ゼロで除算されることを防止するために使用される小さい数である。漏れパラメータ(leakage parameter)α(アルファ)は、重みパラメータであり、0<α≦1である。ステップサイズパラメータμは、誤り上のスケールファクタである。等化器フィルタ120は、単に、
Figure 0004512138
の内積
Figure 0004512138
を計算するFIR構造である。内積の結果は、マスクされていない等化器出力信号146である。アクティブタップマスク発生器140が、静的フィルタタップマスキングモードにあるとき、等化器フィルタ120は、マスクMを含む他のマスクされた等化器出力信号144をも生成する。まず、
Figure 0004512138
または
Figure 0004512138
のいずれかの要素毎の積を得、次いで内積、<w,X*M>を得ることにより、マスクされた等化器出力信号144が計算される。wは特定の重みであり、Xは特定の受取りサンプルであり、またMは、アクティブタップマスク発生器140によって生成されるアクティブタップマスクベクトル内に含まれるアクティブタップマスクである。本発明は、適応等化器と一緒に受信ダイバーシチを実施し、これにより受信機性能を大幅に改善する。本発明によるジョイント等化器フィルタ係数ベクトル適応スキームを以下に述べる。わかりやすくするために、ジョイント等化器は、act_tapsマスクなしの文脈で表されている。しかし、そのマスキングが、受信機ダイバーシチと組み合わせて含まれてもよい。
ジョイント重みベクトル
Figure 0004512138
が、複数の成分重みベクトルの和集合として、等化器フィルタ用に定義される。各成分重みベクトルは、互いに異なるアンテナによって集められるデータに対応する。成分ベクトルからの各要素のいかなる置換も、それがジョイントNLMS等化器にデータが入る順序を適切に反映する限り、ジョイント重みベクトルを含んでもよい。これらは数学的に同等であるので、置換は、表記上の都合で選ばれてもよい。例えば、2つのアンテナに対して、ジョイント重みベクトル
Figure 0004512138
は、次式の通り定義されてもよい。
Figure 0004512138
上式で、()Tは転置操作を表す。等化器フィルタのタップの合計数はLで表される。
Figure 0004512138
は列ベクトルである。
式(2)における選ばれた表記法に対して、ジョイント更新ベクトル
Figure 0004512138
についての表記法は次式で定義される。
Figure 0004512138
上式で、
Figure 0004512138
は、それぞれアンテナ1およびアンテナ2から受け取ったサンプルに基づくベクトルである。
Figure 0004512138
は行ベクトルである。
次いで、ジョイントNLMS等化器に対するフィルタ係数適応は、NLMS等化器に対する通常の方式で処理することができる。例えば、更新された係数ベクトルは、以下のように得ることができる。
Figure 0004512138
上式で、()Hは転置共役演算(transpose conjugate operation)を表し、d[n]はNLMS用の基準信号であり、εはゼロで除算されることを防止するために使用される小さい数である。パラメータαは重みパラメータであり、μは誤り信号のスケールファクタである。μは、チャネル速度ならびに信号対干渉および雑音比(SINR)に基づいて評価することができ、内挿して連続的な推定値を得ることができる。
パイロットに従うNLMSに対して、d[n]は、所定の逆拡散係数で逆拡散された、または逆拡散されていない、パイロット信号、トレーニング信号、または他の知られているパターンの信号とすることができる。同様に、データに従うNLMSに対して、d[n]は、完全に逆拡散された、部分的に逆拡散された、または逆拡散されていないデータシンボルとすることができる。タップ修正項
Figure 0004512138
は次式の通り計算される。
Figure 0004512138
上式で、係数en,jointはジョイント誤り信号であり、次式の通り、基準信号d[n]から等化器フィルタ出力を減算することによって計算される。
Figure 0004512138
次の繰返し処理についての新規のタップ係数は、タップ修正項
Figure 0004512138
を、以前の繰返し処理の(場合によっては、漏れを提供するために重み付けされる)タップ係数に加えることによって得られる。重み付け機構は、次式の通り公式化されるパラメータα(アルファ)によって特徴付けることができる。
Figure 0004512138
図2は、図1のNLMS CLE受信機100における自動周波数制御(AFC)の残余誤りを取り除くために使用されるBFCユニット138のブロック図である。BFCユニット138は、周波数誤差推定器206、制御装置208、および数値制御発振器(NCO)210を備える。図1のNLMS CLE受信機100のNLMS等化器118内の等化器フィルタ120は、乗算器114を用いてサンプルデータストリーム110を処理する。等化器フィルタ120によって使用される等化器フィルタタップ係数162は、周波数誤差推定器206への入力として提供される。周波数誤差推定器206は、推定された周波数誤差信号216を生成する。AFCの後の残余周波数誤差は、もっぱら、等化器フィルタ120内の少なくとも1つのタップ値、いくつかのタップ値の組合せ(例えば、合計)、あるいはレイク受信フィンガの複合重み推定値(Rake finger complex weight estimation)などの部分的なチャネル推定値からの観察に基づいて、BFCによって大きく低減させることができる。BFCは、等化器フィルタ120内の1つまたは複数のタップの観察に基づいて周波数誤差を推定すること、複素数正弦関数(または回転位相ベクトル)から成る訂正信号を生成すること、位相ベクトルによって乗算することにより、入力サンプルデータストリームを訂正すること、および周波数訂正されたサンプル116を等化器フィルタ120の入力に閉ループ方式で加えることによって達成される。
残余周波数誤差は、等化器フィルタ120の各タップ値のうちの1つまたは複数の位相変化(あるいは、部分的なチャネル推定値)を周期的に測定することによって推定される。等化器フィルタタップ係数162上で測定されるサンプルからサンプルへの位相変化の多くは、雑音およびフェージングに起因する。しかし、フェージングおよび雑音に起因する位相変化は、ゼロ平均(例えば、平均値がゼロ)である。したがって、総合的な位相変化から、位相変化のうちの雑音およびフェージングの成分を低減させるために、また周波数誤差(残余AFC誤り)に起因する穏やかに変化する位相変化を回復するために、フィルタリングを使用することができる。
周波数誤差推定器206により周波数誤差が推定されると、制御装置208は、推定された周波数誤差信号216を処理して、周波数調整信号220を生成する。制御装置208は、推定された周波数誤差信号216に対して単に利得を提供してもよく、また、より複雑なアルゴリズム(例えば、比例積分微分(PID))で、推定された周波数誤差信号216を処理してもよい。周波数調整信号220は、回転位相ベクトル112を生成するNCO 210に供給される。乗算器114は、サンプルデータストリーム110で回転位相ベクトル112を乗算して、等化器フィルタ120に入力される周波数訂正されたサンプル116を生成する。
残余AFC誤りは、ベースバンド信号内の増殖性誤り(multiplicative error)としてベースバンド内に現れ、g(t)*exp(j*2pi**t)など、複素数正弦関数の形式を有する。g(t)は、所望の破損していないベースバンド信号であり、exp(j*2pi**t)は、誤りを表す複素数正弦関数である。exp(−j*2pi**t)を乗算することにより、複素数正弦関数は相殺され、所望の信号g(t)だけが残る。推定された周波数誤差信号216は、制御装置208に入力され、次に制御装置208は、例えば、入力のスケーリングされた(すなわち、比例した)バージョン、例えば、推定された周波数誤差信号216の4倍の値である信号220を出力する。制御装置208の出力信号220には、推定された周波数誤差信号216の積分および/または微分に比例する項など、他の各項も含まれ得る。より一般的には、出力信号220は、ある範囲内になるように、またそれに適用されるこうした他の非線形関数を有するように、クリップすることもできる。NCO 210は、入力として周波数値をとり、入力の値に等しい瞬時周波数を有する一定振幅の複素信号、例えば、exp(j*2pi**t)を出力する。fは入力周波数である。
図3は、図2のBFCユニット内で使用される周波数誤差推定器206のブロック図である。周波数誤差推定器206は、タップ抽出ユニット302、遅延ユニット304、共役発生器306、乗算器308、310、アークタンジェントユニット312、振幅検出器314、平均化フィルタ316、位相変化フィルタ318、および比較器320を備える。NLMS等化器118内の等化器タップ更新ユニット134は、周波数誤差推定器206に供給される等化器フィルタタップ係数162を生成する。
周波数誤差推定器206において、周波数推定を実行するのに使用するために、タップ抽出ユニット302は、出力信号303への適切なタップ値またはタップ値の平均を、等化器フィルタタップ係数162から(あるいは、チャネル推定器から)抽出し出力する。例えば、特定のチャネル内の第1の重要な経路(FSP)に対応する少なくとも1つの適切なタップ値は、等化器フィルタタップ係数162から抽出されてもよい。タップ抽出ユニット302はまた、大きい値のタップの変動に追従してもよく、このタップを抽出されたタップ値として選択してもよい。
抽出されたタップ値303は、遅延ユニット304および共役ユニット206に送られる。遅延ユニット304は、遅延されたタップ値を305上に出力することにより、抽出されたタップ値303を所定の期間遅延する。共役発生器は、抽出されたタップ値303の共役307を生成するために使用される。乗算器308は、遅延されたタップ値305を共役タップ値307によって乗算する。乗算器308の出力309は、遅延されたタップ値305と共役タップ値307の間の位相差に等しい位相値を有する。この位相値は、信号303、したがってサンプルデータストリーム110の平均周波数に比例する。
アークタンジェントユニット312は、乗算器308の出力309の角度値313を測定する。角度値313は、信号305と信号307の間の位相差に等しい。したがって、角度値313を平均化することは、信号305と信号307の間の位相差を平均化することと同等である。角度値313は、角度値313を平均化するための位相変化フィルタ318によってフィルタリングされる。測定された平均位相差および知られている遅延は、推定された周波数誤差信号316を生成するために使用される。
例えば、遅延D(秒)、およびラジアンで測定される位相を使用する場合、周波数誤差推定器206の利得は、1/(2*PI*D)である。「利得」とは、(信号110で示されるような)正味の周波数誤差を有する信号を、推定された周波数誤差信号216の観測された値に変換することに関する。信号110の平均周波数が1Hzである場合、推定された周波数誤差信号216上の出力値は、1/(2*PI*D)になる。
振幅検出ユニット314は、乗算器308の出力309の振幅を計算し、平均化のために、計算された振幅値315を、比較器320の第1の入力、X、および平均化フィルタ316に送る。乗算器310は、平均化フィルタ316の出力信号317(すなわち、信号315の平均値)を、閾値係数値319(例えば、値がTのスケーリングファクタ(scaling factor))で乗算して、比較器320の第2の入力、Yに送られる閾値信号322を生成する。閾値信号322の値は、乗算器308の出力309の平均振幅の一部分に設定されてもよい。閾値係数値、Tは、例えば1/3に設定されてもよい。比較器320は、計算された振幅値315を閾値信号322の値と比較し、計算された振幅値315が閾値信号322の値を下回る場合には、保留信号321を位相変化フィルタ318に送る。
乗算器308の出力309の振幅は、測定され、乗算器308の出力309の平均振幅の一部分と比較されてもよく、それにより、乗算器308の出力309の振幅が閾値を下回って落ちるときはいつでも、位相変化フィルタ318は停止される。フィルタ318が停止されるとき、推定された周波数誤差信号216は変化せず(すなわち、信号216は更新されず)、入力313は使用されず、フィルタ318の内部状態は変化しない。信号309が相対的に小さいときはいつでも、保留信号321は真である。これには、雑音がもっとも大きいときにはいつでも、信号313上の角度値を廃棄し、チャネルが深くフェードしているとき、推定された周波数誤差信号216を改善する作用がある。
あるいは、電力検出器(図示せず)は、乗算器308の出力309の平均電力(すなわち、2乗振幅)を計算するために、振幅検出器314の代わりとしてもよく、それにより、出力309の瞬時電力は、平均電力のうちのある部分と比較される。他の変形形態も可能である。
本発明は、適応等化器の適応ステップサイズを制御する。適応ステップサイズの値μは、(WTRU速度に関係のあるドップラー拡散など)チャネル変化の速度、およびチャネルのSNRに依存する。高速のチャネルに対しては、より大きいステップサイズを使用して、適応等化器がチャネル変化に迅速に追従できるようにすることが好ましい。逆に、比較的低速のチャネルに対しては、誤調整の誤りを低減させ、したがって適応等化器の性能を改善するために、より小さいステップサイズが望まれる。
適応ステップサイズパラメータμのSNRへの依存性は、SNRが高いときには、適応ステップサイズパラメータμの値はより高くなる傾向にあり、SNRが低いときには、適応ステップサイズパラメータμは通常小さくなることである。必要に応じて、追加の入力を使用してもよい(例えば、遅延拡散および等化器フィルタ内のアクティブタップの数)。本発明は、見かけ上のチャネル速度の推定を用いて、収束速度と収束精度の間の理想的なバランスを維持するために使用される。
図4は、見かけ上のチャネル速度推定器401を備えるステップサイズ推定器136のブロック図である。ステップサイズ推定器136は、見かけ上のチャネル速度推定器401、ステップサイズマッピングユニット440、およびSNR平均化器445を備える。見かけ上のチャネル速度推定器401は、ステップサイズ推定器136を備える第1の送受信機と第2の送受信機との間で確立されるチャネルの速度を推定する。等化器フィルタタップ係数162は、図1に示される等化器タップ更新ユニット134によって、見かけ上のチャネル速度推定器401に入力される。等化器フィルタタップ係数162は、等化器118内の入力サンプルシーケンスで乗算される複素数値である。等化器タップ更新ユニット134によって出力される等化器フィルタタップ係数162の各々は、2つのベクトルの内積を見つけることによって生成される。一方のベクトルは、等化器タップ更新ユニット134内のタップ付き遅延線(TDL)の状態(出力)であり、他方のベクトルは、等化器タップ更新ユニット134によって使用される、等化器フィルタタップ係数162のベクトル(または、それらの共役)である。
図4を参照すると、見かけ上のチャネル速度推定器401は、タップ係数抽出器404、角度計算器408、TDL 416、位相差関数発生器420、平均化フィルタ424、基準化ユニット428、遅延計算器432、および速度マッピングユニット436を備える。
本発明によれば、速度情報は、等化器タップ更新ユニット134によって使用されるフィルタ係数の履歴から抽出される。等化器タップ更新ユニット134が、最小平均2乗誤差(MMSE)の解を適応的に推定して、パイロット信号などの基準信号を検出するので、この手順が可能である。その際、結果として生じる等化器タップ更新ユニット134は、チャネルの逆に近い。等化器タップ更新ユニット134によって使用され、チャネルの変化率(すなわち、チャネルの見かけ上の速度)を反映する、1つまたは複数のフィルタタップ値の変化率を追跡することによって、速度推定が実行されてもよい。
タップ係数抽出器404は、等化器タップ更新ユニット134から受け取る等化器フィルタタップ係数162から少なくとも1つのタップ係数を抽出し、抽出されたタップ係数406を角度計算器408に送る。
典型的なチャネルのインパルス応答は、通常、(独立の)遅延されスケーリングされた各インパルスの有限集合によって特徴付けることができる。これらのインパルスの各々の位置は、経路(すなわち、「マルチパス」チャネルの成分)と呼ばれている。FSPに対する経路の各々の位置および平均電力は、等化器タップ重みの位置および振幅を決定する。
抽出されたタップ係数406は、FSP、もっとも重要な経路(MSP)、いくつかのタップの平均、または他のどんな経路に対応する係数でもよい。抽出されたタップ係数406は複素数から成り、したがって、振幅および位相(すなわち、同じことであるが角度値)を有する。角度計算器408は、抽出されたタップ係数406の位相410を、TDL 416および位相差関数発生器420の両方に出力する。
TDL 416の全長は、Nよりも大きくてもよい(すなわち、必ずしもすべての遅延がタップを有する必要はない)。TDL 416の長さは、少なくともD(N)でなければならず、D(N)は、TDL 416の入力から遅延がもっとも長いタップに対応する。TDL 416の入力から出力n(0<n<N+1)への遅延は、D(n)となる。TDL 416は、入力からのデータを、第1の時間刻み上の次の遅延要素を介して、後続の時間刻み上の次の遅延要素にシフトする。TDL 416は、シフトレジスタと同様の方式で動作する。
N個の遅延値D(1)...D(N)を含む遅延のベクトル414、D(k)は、TDL 416に入力される。TDL 416は、遅延のベクトル414および抽出されたタップ係数406の位相410により、N個の遅延サンプル418、X(i−D(k))、k=1...Nを生成する。指標変数「i」は、時間インデックスとして使用され、その後に削除される。
位相差関数発生器420は、TDL 416によって出力されるN個の遅延サンプル418、および角度計算器408によって出力される位相410の各々に基づいて、自己相関的な位相差関数のうちのN個のサンプルを生成する。より具体的には、N個の位相差関数値422が生成され、それぞれ、遅延のベクトル414の各要素に対応する。好ましい関数は、|パイ−|位相(1)−位相(n)||であり、ここで|x|=xの絶対値であるが、他のこうした関数を使用することもできる。
平均化フィルタ424は、N個の位相差関数値422の振幅を平均化して、複数の要素、avg_phase_dif(k)、k=1...N、を有する平均位相差関数ベクトル426を生成する。平均化フィルタ424は、移動平均フィルタまたは簡略な無限インパルス応答(IIR)フィルタなど、本質的にひとそろいの固定低域通過フィルタである。
基準化ユニット428は、平均位相差関数ベクトル426の各要素を正規化して、複数の要素を有する正規化された位相差関数ベクトル430を生成する。各測定値は、小さい遅延で測定された関数値に正規化される。平均位相差関数ベクトル426における第1の要素を使用して、正規化プロセスを完了するために、平均位相差関数ベクトル426の各要素のすべてを分割する。平均位相差関数ベクトル426における第1の要素は、TDL 416におけるもっとも小さい遅延に対応する。具体的には、雑音に起因するランダムな位相変化を補償するために、位相410とN個の遅延サンプル418の第1の要素との間のどんな位相差も、雑音のみに起因し、チャネル内の変化には起因しないよう遅延が十分小さくなるように、第1の要素が選ばれる。
例えば、以下のように、平均位相差ベクトル426の各要素を第1の要素で割ることによって、正規化が実行される。norm_phase_dif(k)=avg_phase_dif(k)/avg_phase_dif(1)、k=1...N。ただし、avg_phase_difは、平均化された位相差関数値のベクトルである。
次いで、正規化された位相差関数ベクトル430の各要素は、遅延計算器432によって閾値と比較されて、閾値での遅延を生成する。正規化された位相差関数ベクトル430は、1.0からスタートし、やはり(少なくとも原点に近くで)減少する曲線の各サンプルに対応する減少する数、(少なくとも最初の2つ)、のベクトルである。
遅延計算器432の目標は、曲線が閾値と同じ値を横切る(時間/遅延における)距離を推定することである。閾値が正規化された位相差関数ベクトル430内のもっとも小さい値よりも大きい場合、推定は直線補間を使用して実行される。閾値が正規化された位相差関数ベクトル430内のもっとも小さい値よりも小さい場合、推定は線形外挿を使用して実行される。
閾値遅延434は、既定のマッピング機能に従って、速度マッピングユニット436により速度推定値438にマッピングされる。ステップサイズ推定器136内のSNR平均化器445は、CPICH_SNR入力139に基づいてCPICH SNR推定値446を生成し、CPICH SNR推定値446をステップサイズマッピングユニット440に送る。次いで、速度推定値438およびCPICH SNR推定値446は、ステップサイズマッピングユニット440により、等化器タップ更新ユニット134用に、ステップサイズ、μ、パラメータ135、およびフィルタタップ漏れ係数、α、パラメータ137にマッピングされる。
速度およびSNRからのマッピングは、経験的に決定される。これは、様々な速度およびSNRに対する、ステップサイズ、μ(「ミュー」)、パラメータ135、およびフィルタタップ漏れ係数、α(「アルファ」)、パラメータ137の様々な値で受信機の性能をシミュレートすることによって実施される。各速度およびSNR値において、μおよびαの各値は、性能、(例えば、もっとも低いBERまたはもっとも高いスループット)を最適化する値を選択することによって決定される。シミュレートされた各点に対して{速度、SNR}と{μ、α}との間の関係が決定されると、従来の2次元(2−D)曲線の当てはめ技法により、より一般的な関数を見つけることができる。各式が確立されると、各式(または、それらの近似)を直接実施すること、参照表(LUT)を参照すること、またはその両方により、マッピング手順を実施してもよい。
フィルタタップ漏れ係数、α、は以下のように定義される。
0<α≦1 式(8)
上式で、α=1は、タップ漏れがないことを示す。フィルタタップ漏れ係数、αを計算することが求められないとき、(すなわち、αが「任意選択」であるとき)、αは単に1に設定される。速度推定値438およびCPICH SNR推定値446に基づいて、μパラメータ135およびαパラメータ137が選択される。
一般的なLMSアルゴリズムにおけるフィルタ係数の適応は、以下のように記述することができる。
Figure 0004512138
上式で、ベクトル
Figure 0004512138
は、等化器タップ更新ユニット134によって使用されるフィルタ係数の現在値を表し、
Figure 0004512138
は、等化器タップ更新ユニット134によって使用されるフィルタ係数の新規の値を表し、ベクトル
Figure 0004512138
は、等化器タップ更新ユニット134のLMSアルゴリズムの一部分として生成される誤り信号を表す。等化器タップ更新ユニット134は、等化器フィルタタップ係数162を生成し、それら係数の各々はL個の要素を有するベクトル信号であり、Lはタップの数に等しい。
図5は、NLMS CLE受信機100内でのアクティブタップマスク発生器140の統合を示すハイレベルブロック図である。等化器フィルタ120は、遅延線(例えば、TDL)502、および処理装置506を備える。周波数訂正されたサンプルデータストリーム116、(data_merge_rot)は、等化器フィルタ120の遅延線502に入る。遅延線502において所望のサンプリングレートでデータをサンプリングすることにより、データベクトル504、(data_vec)を作成する。処理装置506は、遅延線502の出力(data_vec)504と、等化器タップ更新ユニット134によって生成される(マスクされていない)等化器フィルタタップ係数162、
Figure 0004512138
または、アクティブタップマスク発生器140によって生成されるアクティブタップマスクベクトル160
Figure 0004512138
のいずれか1つとの間の内積を計算するために使用される。
図5は、等化器フィルタ120が、マスクされた等化器出力信号144およびマスクされていない等化器出力信号146を出力することを示す。マスクされた等化器出力信号144は、乗算器124を用いてスクランブルコード共役、(scrambling_code_conj)、信号150で乗算されて、スイッチ147の第1の入力に供給される逆スクランブルされマスクされた等化器出力信号152(すなわち、スクランブル解除された伝送されるチップの推定値)を生成するチップレート信号である。マスクされていない等化器出力信号146は、乗算器123を用いてスクランブルコード共役信号150で乗算されて、スイッチ147の第2の入力に供給される、逆スクランブルされマスクされていない等化器出力信号154を生成する。
アクティブタップマスク発生器140内でアクティブマスクアルゴリズムが走っているとき、逆スクランブルされマスクされていない等化器出力信号154は、選択された出力信号166として使用され、したがって、マスクがない場合と同様にすべてのタップは更新される。したがって、どのタップがマスクされ、またはマスクされないべきかを決定することができるように、アクティブタップアルゴリズムは、タップが更新されるときに、すべてのタップを検査することができる。アクティブマスクアルゴリズムが非能動状態にあるとき(例えば、ホールド状態にあるとき)、誤り信号174がアクティブタップのみを反映するように、等化器のマスクされた出力に対応する信号を使用することが好ましい。アクティブタップマスク発生器140のアクティブタップアルゴリズムが走っているとき、逆スクランブルされマスクされた等化器出力信号152が信号166として選択されるように、またアクティブタップマスク発生器140のアクティブタップアルゴリズムがホールドされているとき、逆スクランブルされマスクされていない等化器出力信号154が信号166として選択されるように、マスキングモード信号164はスイッチ147を制御する。
マスクされていない等化器出力信号146は、データベクトル504のベクトル−ベクトルの内積であり、タップ更新式(10)により以下のように表される。
Figure 0004512138
上式で、data_vecは、遅延線502によって生成されるデータベクトル504であり、
Figure 0004512138
は、等化器タップ更新ユニット134によって生成される等化器フィルタタップ係数162の値であり、(*)は、ベクトル−ベクトルの内積を示す。マスクされた等化器出力信号144はまた、データベクトル504のベクトル−ベクトルの内積であり、タップ更新式(11)により以下のように表される。
Figure 0004512138
上式で、act_tapsは、等化器フィルタタップ係数162の値をマスクするために使用されるベクトルであり、(*)は、ベクトル−ベクトルの内積を示し、(・)は、ベクトル−ベクトルの要素についての積を示す。使用された場合、出力の質に対してより有害であると信じられているタップ要素の寄与を除去または低減させるために、マスクベクトルが使用される。各タップは、使用されていない間、2つの別々の等化器出力信号144、146を生成する等化器フィルタ120によって監視されてもよい。
アクティブタップマスクベクトル160は、いくつかの方式で生成されてもよい。簡略な手法では、タップ重みの大きさは、閾値と比較される。その値が閾値よりも大きい場合、アクティブタップマスクベクトル160内の対応する要素は1に設定され、そうでない場合は0に設定される。マスクベクトル要素はまた、あるタップ要素を、完全にオフにするのではなく重点を置かないように設定されてもよい。その場合、アクティブタップマスクベクトル160は、0から1のいずれにもなり得る値をとる。値は、急激にではなく徐々に変化されてもよい。
SNR、ドップラー拡散または遅延拡散など、追加情報508もマスク値の設定に使用されてもよい。例えば、遅延拡散が小さいことが知られている場合、ゼロ以外の要素の合計数を制限することができる。
まずタップ振幅の時間平均(または他の距離計量(distance metric))を作成し、この情報を使用して各閾値を設定することにより、各閾値を定めまたは決定することができる。ヒステリシスが所望されない場合、1つの閾値だけが必要となる。ヒステリシスを使用する場合、少なくとも2つの閾値、上限および下限の閾値が必要となる。タップ要素が上限の閾値を超えるとき、対応するマスク要素は「1」に設定され、または「1」に向けて増大させることができる。タップ要素が下限の閾値を下回る場合、対応するマスク要素は「0」に設定され、または「0」に向けて減少させることができる。
各閾値も、ドップラー拡散などの追加情報に影響されることがある。例えば、ドップラー拡散が大きいことが知られている場合、適応等化器は、より大きいトラッキングおよび誤調整の誤りを有することになり、したがって、閾値を上げることが望ましくてもよい。
アクティブタップマスク発生器140は、マスキングモード信号164を設定するために使用される使用可能/使用不可能パラメータによって制御される。静的フィルタタップマスキングモードまたは動的フィルタタップマスキングモードのいずれかにおいて、アクティブタップマスク発生器140は、等化器フィルタ120内のアクティブタップの数および位置を制御する。したがって、静的フィルタタップマスキングモードでは、タップをマスクする(すなわち、各タップをゼロにする)ために、固定マスクベクトルが生成され使用される。動的フィルタタップマスキングモードでは、等化器フィルタタップ係数162を生成するために、マスクされた等化器出力信号144が使用される。動的フィルタタップマスキングモードでは、各タップをマスクするために、動的マスクベクトルが生成され使用される。静的フィルタタップマスキングモードでは、等化器フィルタタップ係数162を生成するために、マスクされていない等化器出力信号146が使用される。
図5を参照すると、静的フィルタタップマスキングモードと動的フィルタタップマスキングモードの間の選択は、スイッチ147の位置によって決定され、スイッチはマスキングモード信号164によって制御される。図1に関して前述した通り、マスキングモード信号164が、静的フィルタタップマスキングモードが使用されていることを示すとき、スイッチ147は、加算器130に供給される選択された出力信号166として、逆スクランブルされマスクされた等化器出力信号152を選択する。マスキングモード信号164が、動的フィルタタップマスキングモードが使用されていることを示すとき、スイッチ147は、選択された出力信号166として、逆スクランブルされマスクされていない等化器出力信号154を選択する。動的フィルタタップマスキングモードでは、フィルタタップは監視され、マスクされるべきタップが選択され、それにより、アクティブタップマスク発生器140によってアクティブタップマスクベクトル160が生成される。
図6は、本発明による例示的なアクティブタップマスク発生器140のブロック図である。等化器タップ更新ユニット134によって生成される等化器フィルタタップ係数162は、アクティブタップマスク発生器140に入力される。等化器フィルタタップ係数162の要素の各々(または、その部分集合)において、絶対値計算器602により、絶対値(または何らかの他の距離測定値)が計算される。絶対値計算器602は、タップ絶対値(ABS)のベクトル604を出力する。平均化は、タップABSのベクトル604の要素の各々について、平均化フィルタ606によって実行されて、タップ平均値のベクトル608を生成する。
上限の閾値(UT)612および下限の閾値(LT)614は、タップ平均値のベクトル608(それぞれUTおよびLT)に基づいて、閾値ユニット610によって生成される。UT 612およびLT 614は、タップ平均値608のベクトル内のすべての要素の平均の一部分、(すなわち、百分率)として、もっとも大きな要素の一部分として、または何らかの他の関数として設定されてもよい。(ステップサイズ、ドップラー拡散またはSNRなどの)追加の任意選択情報607は、LTおよびUTのうちの少なくとも1つを設定するために使用されてもよい。
UT 612は第1のマスクベクトル発生器620に供給され、LT 614は第2のマスクベクトル発生器624に供給される。タップABSのベクトル604も、第1のマスクベクトル発生器620、および第2のマスクベクトル発生器624に供給される。
メモリ626内に記憶されるマスクベクトルは、アクティブタップ推定に対して、開始マスクベクトル632になる。ベクトルイニシャライザ(vector initializer)628は、メモリ626内に記憶するために、等化器フィルタタップ係数162と同じ長さで、すべて「1」のベクトル630を生成する。開始マスクベクトル632は、直接に、あるいはベクトルトリマ(vector trimmer)616によってトリムされた後にトリムされたマスクベクトル618として、メモリ626から第1のマスクベクトル発生器620に転送される。
開始マスクベクトル632の各要素は、(チャネル推定またはチャネル遅延拡散などの)追加情報615に従って、一端または両端において、ベクトルトリマ616によってゼロにされてもよい。例えば、チャネル遅延拡散が小さい場合、開始マスクベクトル632の一端または両端をゼロ設定することにより、開始マスクベクトル632をトリムしてもよい。
タップABSのベクトル604内の対応する要素がUTを超える場合、第1のマスクベクトル発生器620は、開始マスクベクトル632(あるいは、トリムされたマスクベクトル618)内の要素を「1」に設定する。次いで、第1のマスクベクトル発生器620は、中間マスクベクトル622を出力する。
さらに図6を参照すると、アクティブタップマスクベクトル625を生成するために、タップABSのベクトル604内の対応する要素がLT 614を下回る場合、第2のマスクベクトル発生器624は、中間マスクベクトル622内の要素を「0」に設定する。アクティブタップマスクベクトル625は、次の繰返し処理のためにメモリ626内に記憶される。マスキングモード信号164によって制御されるラッチ650は、マスクMを等化器フィルタ120およびベクトルノルム2乗推定器132に対して使用可能にするように、静的フィルタタップマスキングモードを使用すべきか、または動的フィルタタップマスキングモードを使用すべきか決定する。マスキングモード信号164が、静的フィルタタップマスキングモードを実施すべきであると示すとき、ラッチ650は、アクティブタップマスクベクトル625の値を、マスキングモードが静的になったときに有していた値で一定にラッチ(すなわち、保持)する。マスキングモード信号164が、動的フィルタタップマスキングモードを実施すべきであると示すとき、アクティブタップマスクベクトル信号160を等化器フィルタ120およびベクトルノルム2乗推定器132に提供するために、アクティブタップマスクベクトル625はラッチ650を介して渡される。
図1に戻って参照すると、等化器フィルタタップ係数162は、選択された出力信号166をパイロット基準信号172と比較することによって導き出される。選択された出力信号166は、複数の重畳成分を含み、それらのうちの1つだけがパイロット信号に対応するので、NLMSアルゴリズムが等化器出力電力を直接に制御することはない。したがって、フェージングチャネルに関連する通常の問題を超えて要求の厳しい、フィルタおよび逆拡散器の実装についての固定小数点の設計要求を行うことに対して、いくつかの係数が寄与する。これらの中では、パイロット電力伝送から総合電力伝送までの大きいスパンが可能であり、コード毎のデータ電力伝送から総合電力伝送までの大きいスパンが可能である。パイロット基準信号172の振幅は、浮動小数点の環境では、いくらか任意に設定することができる。しかし、固定小数点問題を考慮するとき、振幅設定は重要となり得る。固定小数点問題は、等化器フィルタそれ自体、および後続の逆拡散器においても発生する。
本発明は、等化器フィルタ、逆拡散器、または両方の組合せの固定小数点要求を最小限に抑えるように、基準信号振幅を制御するための手段をも提供する。さらに、本発明は、直交振幅変調(QAM)が使用されるとき、コンステレーションスケーリング(constellation scaling)手順の必要性を排除するための手段をも提供する。
等化器フィルタ出力における平均電力は、パイロット電力と合計の伝送電力との比、およびパイロット基準振幅に依存する。NLMS等化器における副産物として、合計の入力電力とプロセスを介して局所的に生み出されたパイロット電力レベルとの間の関係は、合計の入力電力(Io)で除算されたチップ毎のCPICHエネルギー(Ec)、Ec/Ioを推定するために使用されてもよく、Ec/Ioは、サービングセル(serving cell)電力レベル用の強度指示器として使用することができる。前述の等化方法を使用するWTRUは、サービングセルCPICH SINRを推定するために、追加のハードウェア、ソフトウェア、および複雑さを必要としない。サービングセルCPICH SINRは、簡略な電力計算で利用可能なので、周期的な隣接セル測定は、部分的に簡略化されることになる。標準の配備状況では、信号のデータ部分と信号のパイロット部分との比は変化してもよい。したがって、等化器フィルタの出力での信号のフルダイナミックレンジも変化する。さらに、CDMAシステムでは、逆拡散器は、使用されるコードの数における変化に起因する変化に加えて、これらの変化にも対処しなければならない。本発明は、等化器フィルタ出力における信号のダイナミックレンジを低減させるための手段を提供する。
図1でのパイロット振幅基準ユニット142は、固定小数点要求を軽減するために、基準信号振幅、およびしたがって等化器フィルタ120の出力電力を制御する。本発明の一実施形態によれば、推定されたフィルタ入力電力およびタップ重みは、出力電力を推定するために使用される。推定された出力電力は、パイロット基準振幅信号168を調整するために使用され、その結果、NLMS CLE受信機100は、電力レベルを所望の範囲に収めるために、必然的にタップ重みを調整する。
図7は、本発明による等化器フィルタ120のダイナミックレンジを最小限に抑えるための、図1のNLMS CLE受信機100内のパイロット振幅基準ユニット142の統合を示す、ハイレベルブロック図である。パイロット振幅基準ユニット142は、ベクトル正規化信号158および等化器フィルタタップ係数162を受け取る。ベクトルノルム2乗ユニット702は、等化器フィルタタップ係数162に対してベクトルノルム2乗関数を実行し、その結果を乗算器704の第1の入力に出力する。ベクトル正規化信号158は、乗算器704の第2の入力に供給される。乗算器704は、ベクトルノルム2乗ユニットの出力をベクトル正規化信号158で乗算して、PEQの値を有する等化器出力電力信号706を生成する。
図7に示されるように、パイロット振幅基準ユニット142は、パイロット基準振幅信号168の振幅を閉ループ方式で制御するために使用される。ターゲット電力測定信号176の値PTARGETは、除算器708により、等化器出力電力信号706の値PEQで除算されて、値PTARGET/PEQを有する商結果測定信号(quotient result measurement signal)710を生成する。商結果測定信号710は、乗算器712および遅延ユニット714を備えるループフィルタによってフィルタリングされ、それにより、乗算器712は、遅延ユニット714の出力716を商結果測定信号710で乗算して、パイロット基準振幅信号168を生成する。
等化器120の出力ダイナミックレンジは、電力比測定に基づいて調整される。パイロット振幅基準ユニット142は、等化器フィルタ出力を受け取り、パイロット電力と総合電力の比、PilotPower/TotalPowerを計算する。次いで、パイロット振幅基準ユニット142は、乗算器128により、スケーリングされたパイロット、(すなわち、CPICH)、チャンネル化コード170を乗算されて、パイロット基準信号172を生成する比に基づいてパイロット基準振幅信号168を生成する。このようにして、等化器フィルタ120の出力のダイナミックレンジは最小限に抑えられる。図1を参照すると、パイロット振幅基準ユニット142は、乗算器128および加算器130を介して、等化器タップ更新ユニット134に信号を供給する。次いで、等化器タップ更新ユニット134は、等化器フィルタタップ係数162を等化器フィルタ120に提供する。等化器フィルタ120の出力電力が増大する場合、それはパイロット振幅基準ユニット142によって検出され、パイロット基準信号172の振幅を低減させることによって応答することになる。次に、これにより、タップ更新ユニット134は、より小さいタップを生成し、したがって等化器フィルタ120の出力電力を低減させることになる。
図8は、本発明の他の実施形態に従って構成された例示的なNLMS CLE受信機800のハイレベルブロック図である。NLMS CLE受信機800は、単一の適応等化器フィルタ120を使用するジョイント処理型NLMS受信機である。NLMS CLE受信機800は、複数のアンテナ102A、102B、複数のサンプリング回路104A、104B、マルチプレクサ108、乗算器114、およびNLMS等化器818を備える。NLMS等化器818は、等化器フィルタ120およびタップ係数発生器822を備える。
正規化された信号158をベクトルノルム2乗推定器132から受け取るのではなく、マスクされた等化器出力信号144を等化器フィルタから直接受け取るパイロット振幅基準ユニット842を、受信機800が備えるという点で、図8のNLMS CLE受信機800は、図1のNLMS CLE受信機100と異なる。
図9は、図8のNLMS CLE受信機800内のパイロット振幅基準ユニット842の統合を示す詳細なブロック図である。電力または他の測定は、電力測定ユニット902により、パイロットトレーニングされた適応等化器であるマスクされた等化器出力信号144上で実行されて、PEQの値を有する等化器出力電力測定信号904を生成する。例えば、マスクされた等化器出力信号144の電力は、次式(12)に基づいて、電力測定ユニット902内で推定されてもよい。
EQ=(1−FP*|x|2+FP *EQ 式(12)
上式で、xはマスクされた等化器出力信号144の振幅であり、PEQは等化器出力電力測定信号904の値であり、FPは0.0から1.0の間のフィルタパラメータである。
図9に示されるように、パイロット振幅基準ユニット842は、パイロット基準振幅信号168の振幅を閉ループ方式で制御するために使用される。ターゲット電力測定信号176の値PTARGETは、除算器906により、等化器出力電力測定信号904の値PEQで除算されて、値PTARGET/PEQを有する商結果測定信号908を生成する。商結果測定信号908は、乗算器910および遅延ユニット912を備えるループフィルタによってフィルタリングされ、それにより、乗算器910は、遅延ユニット714の出力914を商結果測定信号908で乗算して、パイロット基準振幅信号168を生成する。
逆拡散器に関しては、各測定値に基づいて、逆拡散器のダイナミックレンジを最適化してもよい。対象とするWTRUについてのパイロット電力と総合電力の比が推定される。次いで、使用されるコードの数が、推定されまたは取得される。次いで、基準振幅は、これらのパラメータ(例えば、sqrt(NumCodes*PilotPower/TotalPower)/SF)に基づく係数によって調整される。SFは、拡散係数(すなわち、各シンボルを拡散するのに使用されるチップの数)であり、NumCodesは、等化器受信機によって受け取られるものであるHS−DSCHデータを拡散するために使用されるコードの数である。このようにして、ダイナミックレンジは、逆拡散器に対して最小限に抑えられ、(十分に正確である場合は)、コンステレーションスケーリングの必要性を排除することができる。
あるいは、逆拡散器のダイナミックレンジは、コンステレーションスケーリングフィードバックに基づいて最適化されてもよい。コンステレーションスケーリングによって生成されるスケーリングファクタは、基準振幅を制御し、指定された(例えば、ユニティ電力(unity power)の)シンボルコンステレーションを維持するために、フィードバックとして使用してもよい。
本発明の各特徴および各要素は、特定の組合せの中での好ましい各実施形態で記述されているが、各特徴または要素は、他の特徴および要素なしで単独に、あるいは、本発明の他の特徴および要素とともに、またはそれらなしで、他の様々な組合せにおいて使用することができる。
本発明の一実施形態に従って構成される、例示的なNLMS CLE受信機のハイレベルブロック図である。 図1のNLMS CLE受信機内の自動周波数制御(AFC)の残余誤りを取り除くために使用される周波数誤差推定器を備えるベースバンド周波数訂正(BFC)ユニットのブロック図である。 図2のBFCユニット内で使用される周波数誤差推定器の例示的なブロック図である。 図1の受信機内で使用される見かけ上のチャネル速度推定器を備えるステップサイズ推定器の例示的なブロック図である。 図1のNLMS CLE受信機内のアクティブタップマスク発生器の統合を示すハイレベルブロック図である。 図5のアクティブタップマスク発生器の詳細なブロック図である。 図1のNLMS CLE受信機内のパイロット振幅基準ユニットの統合を示す詳細なブロック図である。 本発明の他の実施形態に従って構成される例示的なNLMS CLE受信機のハイレベルブロック図である。 図8のNLMS CLE受信機内のパイロット振幅基準ユニットの統合を示す詳細なブロック図である。

Claims (28)

  1. スクされた等化器出力信号およびマスクされていない等化器出力信号を出力する等化器フィルタと、
    前記等化器フィルタの第1の入力に供給される等化器フィルタタップ係数を生成する等化器タップ更新ユニットと、
    前記等化器タップ更新ユニットおよび前記等化器フィルタと連通しているベクトルノルム2乗推定器と、
    前記等化器フィルタタップ係数を生成するための前記等化器タップ更新ユニットによって使用される誤り信号を生成するために、前記マスクされた、またはマスクされていない等化器出力信号のうちの1つを選択するスイッチと、
    前記等化器フィルタの第2の入力に供給されるアクティブタップマスクを生成するアクティブタップマスク発生器とを備え、前記誤り信号を生成するために前記マスクされていない等化器出力信号が使用される条件で、前記等化器タップ更新ユニットによって生成されるアクティブタップをマスクするために動的マスクベクトルが使用され、前記誤り信号を生成するために前記マスクされた等化器出力信号が使用される条件で、前記等化器タップ更新ユニットによって生成されるアクティブタップをマスクするために固定マスクベクトルが使用されることを特徴とする適応等化器。
  2. 記ベクトルノルム2乗推定器および前記等化器タップ更新ユニットと連通し、前記適応等化器の出力電力を調整するために使用される基準振幅信号を生成するように構成されたパイロット振幅基準ユニットと、
    イロット基準振幅信号をスケーリングされたパイロットチャンネル化コードで乗算して、パイロット基準信号を生成する第1の乗算器と、
    記スイッチによって出力される信号を前記パイロット基準信号から減算して、前記等化器タップ更新信号を生成する加算器とをさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の適応等化器。
  3. 前記スケーリングされたパイロットチャンネル化コード信号は、共通パイロットチャネル(CPICH)チャンネル化コード信号であることを特徴とする請求項2に記載の適応等化器。
  4. 前記等化器フィルタは、逆スクランブルされ、前記ベクトルノルム2乗推定器および前記等化器タップ更新ユニットに供給される等化器タップ付き遅延線(TDL)信号をさらに出力することを特徴とする請求項2に記載の適応等化器。
  5. 前記適応等化器タップ更新ユニットによって生成されるアクティブタップをマスクするために前記動的マスクベクトルが使用される条件で、前記ベクトルノルム2乗推定器は、等化器TDL信号に基づき正規化信号を生成し、前記等化器タップ更新ユニットによって生成されるアクティブタップをマスクするために前記固定マスクベクトルが使用される条件で、前記ベクトルノルム2乗推定器は、アクティブタップマスクに基づき正規化信号を生成することを特徴とする請求項4に記載の適応等化器。
  6. 前記正規化信号は、前記等化器タップ更新ユニットおよび前記パイロット振幅基準ユニットに供給されることを特徴とする請求項5に記載の適応等化器。
  7. 前記パイロット振幅基準ユニットは、
    クトルノルム2乗関数を前記等化器フィルタタップ係数に対して実行して、ベクトルノルム2乗出力信号を生成するように構成されたベクトルノルム2乗ユニットと、
    記ベクトルノルム2乗出力信号を前記正規化信号で乗算して、等化器出力電力信号を生成する第2の乗算器と、
    電力ターゲット測定信号を前記等化器出力電力信号の前記値で除算して、商結果測定信号を生成する電力除算器と、
    記電力除算器に結合され、前記商結果測定信号に基づいて前記基準振幅信号を生成するように構成されたループフィルタとを備えることを特徴とする請求項6に記載の適応等化器。
  8. 記等化器フィルタおよび前記等化器タップ更新ユニットと連通し、
    記マスクされた等化器出力信号を受け取り、前記マスクされた等化器出力信号の電力を測定し、等化器出力電力測定信号を生成する電力測定ユニットと、
    電力ターゲット測定信号を前記等化器出力電力信号の前記値で除算して、商結果測定信号を生成する除算器と、
    記商結果測定信号に基づいて、前記基準振幅信号を生成するように構成されたループフィルタとを備えるパイロット振幅基準ユニットをさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の適応等化器。
  9. 前記商結果測定信号は、サービングセルの信号強度を推定して、隣接セルの測定を助けるために使用されることを特徴とする請求項8に記載の適応等化器。
  10. 前記等化器フィルタは、逆スクランブルされ、前記ベクトルノルム2乗推定器および前記等化器タップ更新ユニットに供給される等化器タップ付き遅延線(TDL)信号をさらに出力することを特徴とする請求項8に記載の適応等化器。
  11. 前記等化器タップ更新ユニットによって生成されるアクティブタップをマスクするために前記動的マスクベクトルが使用される条件で、前記ベクトルノルム2乗推定器は、等化器TDL信号に基づき正規化信号を生成し、前記等化器タップ更新ユニットによって生成されるアクティブタップをマスクするために前記固定マスクベクトルが使用される条件で、前記ベクトルノルム2乗推定器は、アクティブタップマスクに基づき正規化信号を生成することを特徴とする請求項10に記載の適応等化器。
  12. 前記正規化信号は、前記等化器タップ更新ユニットに供給されることを特徴とする請求項11に記載の適応等化器。
  13. スクされた等化器出力信号およびマスクされていない等化器出力信号を出力する等化器フィルタと、
    記等化器フィルタの第1の入力に供給される等化器フィルタタップ係数を生成する等化器タップ更新ユニットと、
    記等化器タップ更新ユニットおよび前記等化器フィルタと連通しているベクトルノルム2乗推定器と、
    記等化器フィルタタップ係数を生成するための前記等化器タップ更新ユニットによって使用される誤り信号を生成するために、前記マスクされた、またはマスクされていない等化器出力信号のうちの1つを選択するスイッチと、
    記等化器フィルタの第2の入力に供給されるアクティブタップマスクを生成するアクティブタップマスク発生器とを備え、前記誤り信号を生成するために前記マスクされていない等化器出力信号が使用される条件で、前記等化器タップ更新ユニットによって生成されるアクティブタップをマスクするために動的マスクベクトルが使用され、前記誤り信号を生成するために前記マスクされた等化器出力信号が使用される条件で、前記等化器タップ更新ユニットによって生成されるアクティブタップをマスクするために固定マスクベクトルが使用されることを特徴とする集積回路(IC)。
  14. 記ベクトルノルム2乗推定器および前記等化器タップ更新ユニットと連通し、前記等化器フィルタの出力電力を調整するために使用される基準振幅信号を生成するパイロット振幅基準ユニットと、
    イロット基準信号を生成するために、パイロット基準振幅信号をスケーリングされたパイロットチャンネル化コードで乗算する第1の乗算器と、
    記スイッチによって出力される信号を、前記パイロット基準信号から減算して、前記等化器タップ更新信号を生成する加算器とをさらに備えることを特徴とする請求項13に記載のIC。
  15. 前記スケーリングされたパイロットチャンネル化コード信号は、共通パイロットチャネル(CPICH)チャンネル化コード信号であることを特徴とする請求項14に記載のIC。
  16. 前記等化器フィルタは、逆スクランブルされ、前記ベクトルノルム2乗推定器および前記等化器タップ更新ユニットに供給される等化器タップ付き遅延線(TDL)信号をさらに出力することを特徴とする請求項14に記載のIC。
  17. 前記等化器タップ更新ユニットによって生成されるアクティブタップをマスクするために前記動的マスクベクトルが使用される条件で、前記ベクトルノルム2乗推定器は、等化器TDL信号に基づき正規化信号を生成し、前記等化器タップ更新ユニットによって生成されるアクティブタップをマスクするために前記固定マスクベクトルが使用される条件で、前記ベクトルノルム2乗推定器は、アクティブタップマスクに基づき正規化信号を生成することを特徴とする請求項16に記載のIC。
  18. 前記正規化信号は、前記等化器タップ更新ユニットおよび前記パイロット振幅基準ユニットに供給されることを特徴とする請求項17に記載のIC。
  19. 前記パイロット振幅基準ユニットは、
    クトルノルム2乗関数を前記等化器フィルタタップ係数に対して実行して、ベクトルノルム2乗出力信号を生成するように構成されたベクトルノルム2乗ユニットと、
    記ベクトルノルム2乗出力信号を前記正規化信号で乗算して、等化器出力電力信号を生成する第2の乗算器と、
    電力ターゲット測定信号を前記等化器出力電力信号の前記値で除算して、商結果測定信号を生成する電力除算器と、
    記電力除算器に結合され、前記商結果測定信号に基づいて前記基準振幅信号を生成するように構成されたループフィルタとを備えることを特徴とする請求項18に記載のIC。
  20. 記等化器フィルタおよび前記等化器タップ更新ユニットと連通し、
    記マスクされた等化器出力信号を受け取り、前記マスクされた等化器出力信号の電力を測定し、等化器出力電力測定信号を生成する電力測定ユニットと、
    電力ターゲット測定信号を前記等化器出力電力信号の前記値で除算して、商結果測定信号を生成する除算器と、
    記商結果測定信号に基づいて、前記基準振幅信号を生成するように構成されたループフィルタとを備えるパイロット振幅基準ユニットをさらに備えることを特徴とする請求項13に記載のIC。
  21. 前記商結果測定信号は、サービングセルの信号強度を推定して、隣接セルの測定を助けるために使用されることを特徴とする請求項20に記載のIC。
  22. 前記等化器フィルタは、逆スクランブルされ、前記ベクトルノルム2乗推定器および前記等化器タップ更新ユニットに供給される等化器タップ付き遅延線(TDL)信号をさらに出力することを特徴とする請求項20に記載のIC。
  23. 前記等化器タップ更新ユニットによって生成されるアクティブタップをマスクするために前記動的マスクベクトルが使用される条件で、前記ベクトルノルム2乗推定器は、等化器TDL信号に基づき正規化信号を生成し、前記等化器タップ更新ユニットによって生成されるアクティブタップをマスクするために前記固定マスクベクトルが使用される条件で、前記ベクトルノルム2乗推定器は、アクティブタップマスクに基づき正規化信号を生成することを特徴とする請求項22に記載のIC。
  24. 前記正規化信号は、前記等化器タップ更新ユニットに供給されることを特徴とする請求項23に記載のIC。
  25. 記マスクされた等化器出力信号を受け取り、前記マスクされた等化器出力信号の電力を測定し、値PEQを有する等化器出力電力測定信号を生成する電力測定ユニットと、
    TARGETを有する電力ターゲット測定信号を前記等化器出力電力信号の前記値PEQで除算して、値PTARGET/PEQを有する商結果測定信号を生成する除算器と、
    記商結果測定信号に基づいて、前記等化器フィルタの出力ダイナミックレンジを制御する基準振幅信号を生成するように構成されたループフィルタとをさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の適応等化器。
  26. クトルノルム2乗推定器と、
    逆スクランブルされ、前記ベクトルノルム2乗推定器に供給される等化器タップ付き遅延線(TDL)信号を出力する等化器フィルタと、
    記等化器フィルタおよび前記ベクトルノルム2乗推定器と連通し、前記等化器フィルタに供給されるアクティブタップマスクを生成するように構成されたアクティブタップマスク発生器とをさらに備え、等化器タップ更新ユニットによって生成されるアクティブタップをマスクするために動的マスクベクトルが使用されるとき、前記ベクトルノルム2乗推定器は、等化器TDL信号に基づき正規化信号を生成し、前記等化器タップ更新ユニットによって生成されるアクティブタップをマスクするために固定マスクベクトルが使用されるとき、前記ベクトルノルム2乗推定器は、アクティブタップマスクに基づき正規化信号を生成することを特徴とする請求項25に記載の適応等化器。
  27. 記マスクされた等化器出力信号を受け取り、前記マスクされた等化器出力信号の電力を測定し、等化器出力電力測定信号を生成する電力測定ユニットと、
    電力ターゲット測定信号を前記等化器出力電力信号の値で除算して、商結果測定信号を生成する除算器と、
    記商結果測定信号に基づいて、前記等化器フィルタの出力ダイナミックレンジを制御する基準振幅信号を生成するように構成されたループフィルタとをさらに備えることを特徴とする請求項13に記載の集積回路(IC)。
  28. 逆スクランブルされ、前記ベクトルノルム2乗推定器に供給される等化器タップ付き遅延線(TDL)信号を出力する等化器フィルタと、
    記等化器フィルタおよび前記ベクトルノルム2乗推定器と連通し、前記等化器フィルタに供給されるアクティブタップマスクを生成するように構成されたアクティブタップマスク発生器とをさらに備え、等化器タップ更新ユニットによって生成されるアクティブタップをマスクするために動的マスクベクトルが使用されるとき、前記ベクトルノルム2乗推定器は、等化器TDL信号に基づき正規化信号を生成し、前記等化器タップ更新ユニットによって生成されるアクティブタップをマスクするために固定マスクベクトルが使用されるとき、前記ベクトルノルム2乗推定器は、アクティブタップマスクに基づき正規化信号を生成することを特徴とする請求項27に記載の集積回路(IC)。
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