JP4681180B2

JP4681180B2 - Ｃｄｍａ信号成分の処理方法

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Publication number: JP4681180B2
Application number: JP2001522686A
Authority: JP
Inventors: ジャーッコヴィーリエレ
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Current assignee: Nokia Oyj
Priority date: 1999-09-02
Filing date: 2000-09-01
Publication date: 2011-05-11
Anticipated expiration: 2020-09-01
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Description

【０００１】
【技術分野】
本発明は、無線システム及び多経路伝播信号成分の処理方法に係る。より詳細には、本発明は、拡散スペクトル技術で実施される無線システムのレーキ(RAKE)受信器に係る。
【０００２】
【背景技術】
移動システムのような無線システムでは、移動電話とベースステーションとの間の無線信号が、送信器と受信器との間の多数のルートに沿って伝播する。移動電話とベースステーションとの間に障害物がない場合には、信号が移動電話からベースステーションへ直接伝播する。都市環境では、ビルや車両や他の障害物が無線信号に対して反射や散乱を生じさせる。従って、信号の多経路伝播成分が無線経路に沿って種々の長さの距離を伝播し、その結果、それらの成分は、異なる時間に受信器に到着する。コード分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）を使用して拡散スペクトル技術によって実施される無線システムのようなある無線システムは、この多経路伝播を使用することができる。このような場合、受信器は、各多経路伝播信号成分を受信し、そしてそれら成分を増幅して合成することにより、送信された元の信号を良好に識別することができる。
【０００３】
ＣＤＭＡにおいては、各信号は、データ信号の周波数帯域を拡散しながら基本帯域を変調する個々の拡散コードを含む。多数のユーザのデータ信号が１つの同じ周波数帯域に同時に送信され、ユーザは拡散コードにより区別される。受信器の相関装置は、それら自体を、拡散コードで識別する所望の信号に同期させ、そしてその信号の周波数帯域を元のものに戻す。受信器に到達する別の拡散コードを含む信号は、理想的な状態では、相関しておらず、それらの広い周波数帯域を保持し、従って、受信器ではノイズとして受信される。その目的は、システムにより使用される拡散コードが互いに直交せず、即ち互いに相関しないようにそれら拡散コードを選択することである。１人のユーザが、必要な送信容量に基づいて１つ以上の拡散コードをもつことができる。
【０００４】
１つ以上のレーキフィンガー即ち相関装置で構成されたレーキ受信器は、一般に、ＣＤＭＡ受信器として使用される。レーキフィンガーは、独立した受信ユニットであって、そのタスクは、１つの受信した多経路伝播信号成分を拡散解除しそして復調することである。信号を受信するように意図されたレーキフィンガーに加えて、ＣＤＭＡ受信器は、通常、少なくとも１つの個別のサーチ装置を有し、そのタスクは、所望の拡散コードで送信された種々の信号成分をサーチし、それらの位相を識別し、そして信号成分をレーキフィンガーに割り当てることである。このサーチ装置は、公知技術では、例えば、整合フィルタ（ＭＦ）によって実施される。実際に、サーチ装置のフィンガーにおける整合フィルタの長さは、２５６個の拡散コードユニット即ちチップである。というのは、受信信号の位相が分からないからである。各レーキフィンガーは、異なるルートに沿って伝播した信号成分と相関するように指令され、各成分は、若干異なる状態で遅延されて受信器に到着する。レーキフィンガーは、所望の拡散コード及びその位相に関する相関情報を与えることにより指令される。
【０００５】
信号の受信を開始した後、公知技術によれば、レーキフィンガーは、例えば、既知の早−遅コード追跡ループを使用して、その拡散コードをフィンガーの到来信号と同期状態に保持する。従って、受信器は３つの相関装置を有し、１つは、それに厳密に同期された到来信号を追跡し、第２は、それ自身を、現在位相より半チップだけ先行する位相である拡散コードの早い位相に同期させ、そして第３は、それ自身を、現在位相より半チップだけ遅れた位相である遅い位相に同期させる。
【０００６】
各レーキフィンガーがそれ自身のコード位相の遅延変化を追跡する受信器解決策は、レーキフィンガーに関連した相関装置の実施及び遅延の追跡がフィンガーの実施の複雑さを著しく高めるために、大きな欠点がある。公知解決策における更に別の大きな欠点は、フィンガーが、異なる方向に伝播する信号成分を独立して追跡するときに、それら成分が合体する傾向があり、従って、２つの異なるフィンガーがそれら自体を同じ拡散コード位相に同期させる。１つの公知解決策、即ち比較的長いトラフィックチャンネルの整合フィルタは、必要とされる計算能力を考えるとサーチ装置の受信器の複雑さを高め、ひいては、装置に設定される要求も高める。
【０００７】
【発明の開示】
本発明の目的は、ＣＤＭＡ無線システムにおいて多経路伝播信号を処理するための改良された方法及び装置を提供することである。これは、通信システムの多経路伝播信号成分を処理する以下に述べる方法であって、通信システムの無線チャンネルに送信された信号をレーキ受信器で受信し、その受信信号に基づき受信信号を第１の整合フィルタと相関することにより、レーキ受信器の遅延推定器でインパルス応答を形成することを含む方法により達成される。この方法において、最も高い信号エネルギーを有する１つ以上のインパルス応答タップを配置し、１つ以上のタップを上記第１整合フィルタより短い整合フィルタに対して整合させ、この第２整合フィルタにおける１つ以上のタップに基づき統計学的方法を使用してインパルス応答に対する重み値を計算し、上記重み値と第２の整合フィルタの中心点との間のずれを、ずれに対して設定されたスレッシュホールド値と比較し、上記ずれが、そのずれを越えることについて設定されたスレッシュホールド値を越えるときには、第２整合フィルタを順方向に移動し、上記ずれが、そのずれに届かないことについて設定されたスレッシュホールド値に届かないときには、上記第２整合フィルタを逆方向に移動し、そして信号の受信中に上記最後の４つの段階を繰り返す。
【０００８】
又、本発明は、通信システムの無線チャンネルに送信された信号を受信するための手段と、その受信信号に基づいて受信信号を第１の整合フィルタと相関することにより無線チャンネルのインパルス応答を形成するための１つ以上の遅延推定器と、受信信号の多経路伝播成分を追跡するための１つ以上の相関装置とを備えた通信システムのレーキ受信器にも係る。このレーキ受信器は、最も高い信号エネルギーを有するインパルス応答の１つ以上のタップを配置するための手段と、上記１つ以上のタップを第１整合フィルタより短い第２整合フィルタに対して整合させる手段と、重み値と第２の整合フィルタの中心点との間のずれを、ずれに対して設定されたスレッシュホールド値と比較する手段と、上記ずれが、そのずれを越えることについて設定されたスレッシュホールド値を越えるときには、上記第２整合フィルタを順方向に移動する手段と、上記ずれが、そのずれに届かないことについて設定されたスレッシュホールド値に届かないときには、上記第２整合フィルタを逆方向に移動する手段と、信号の受信中に上記最後の４つの段階を繰り返す手段とを備えている。
【０００９】
本発明の目的は、拡散スペクトル技術により実施される無線受信器のトラフィックチャンネルの受信において長い整合フィルタの必要性に関連した問題を解消することである。本発明の更に別の目的は、受信器のフィンガー即ち相関装置の動作を、それら自身の拡散コードの位相を追跡する必要がない程度に簡単化することである。
コード分割多重アクセスを使用して拡散スペクトル技術により実施される無線システムでは、受信器は、多経路伝播信号成分を使用して、それら成分が異なる遅延で受信されて合成されるようにし、それにより、元の信号を増幅することができる。本発明は上記受信器に係るが、純粋なＣＤＭＡである多重アクセス方法に制限されるものではなく、多重アクセス方法は、ＣＤＭＡと組み合わされるＴＤＭＡ又はＦＤＭＡでもよい。
【００１０】
好ましい実施形態では、本発明は、１つ以上のサーチ装置、即ち遅延推定器、及び１つ以上のフィンガーを有するレーキ(RAKE)型受信器において実施することができる。サーチ装置のタスクは、多経路伝播信号成分及びそれらの遅延を見出し、そして当該信号成分を相関装置に割り当てることであり、相関装置は、それらに割り当てられた拡散コード位相を追跡する。多経路伝播成分を見出す際のサーチ装置の１つのタスクは、整合フィルタにより正しいコード位相を見出すことである。信号は、整合フィルタへの入力として受信され、そしてそこからサンプルが取り出される。サンプルは、拡散コードの一部分のような所定のデータと相関される。入力信号を拡散コードで乗算したものが整合フィルタから出力として得られる。整合フィルタに使用される拡散コードは、セルラー無線ネットワークのサービスエリア内にいるターミナルがネットワークに接続要求を送信するランダムアクセスチャンネル（ＲＡＣＨ）において、比較的長いものでなければならず、例えば、２５６個の拡散コードユニット又はチップでなければならない。ランダムアクセスチャンネルを経てコンタクトする結果として、受信器は、それ自体を信号に同期することができ、従って、拡散コードの短い区分を使用することができ、これは、トラフィックチャンネルを経て受信される情報の処理を加速する。更に、無線経路により信号に対して生じる干渉を推定するために、無線チャンネルのインパルス応答がサーチ装置において形成される。インパルス応答は、チャンネルに送信されるパイロット信号であって受信器が知っているパイロット信号により形成することができる。どの情報にいかに基づいてチャンネルのインパルス応答をサーチ装置で形成するかは、本発明にとって重要ではない。インパルス応答は、多経路伝播成分の信号エネルギー及び成分の遅延を表す。見出された遅延に基づき、インパルス応答により示される最良の信号成分が公知技術に基づいて割り当てられて相関装置で追跡され、それらは、好ましくは１ないし５であるが、それ以上を受信器にもつこともできる。
【００１１】
本発明の基本的な考え方は、チャンネルのインパルス応答に基づいてインパルス応答に対する重み値を計算することである。１つの実施形態によれば、重み値は、短い整合フィルタのインパルス応答の重み付けされた平均であって、重み付けされるべき値がインパルス応答タップの位置即ちインデックスであり、そして重みがタップの強度即ち信号強度となるようにされる。インパルス応答の重心は、短い整合フィルタの使用を可能にするように、重み付けされた平均値に基づいて定義することができる。１つの実施形態では、トラフィックチャンネルの受信に使用される整合フィルタの拡散コードは、３２ユニット即ちチップである。
【００１２】
本発明の１つの実施形態は、インパルス応答の重心に基づいてフィンガーのコード位相の遅延を制御することを含む。このような場合に、フィンガーは、それらの信号成分の遅延に生じる変化を独立して追跡せず、サーチ装置は、インパルス応答の重心の変化を全てのフィンガーに通知し、これにより、フィンガーは、それら自身のタイミングを適宜に変更することができる。
本発明は、多数の効果を発揮する。トラフィックチャンネルの受信の際にサーチ装置に短い整合フィルタを使用することにより、拡散コードに対して受信器をタイミングどりするのに必要な計算が著しく低減される。又、フィンガーの実施は、フィンガーがそれらの信号成分自体の遅延を追跡する必要がないときには、著しく簡単化される。
【００１３】
【発明を実施するための最良の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。
本発明は、拡散スペクトル技術によって実施される種々の移動電話システムに使用できるのが好ましく、そして本発明は、ワイドバンドコード分割多重アクセスを使用するユニバーサル移動電話システム（ＵＭＴＳ）について説明するが、これに限定されるものではない。本発明は、ＷＣＤＭＡシステムをベースとして一例として説明する。
【００１４】
図１及び２を参照してＵＭＴＳの構造を説明する。図１は、ＵＭＴＳの構造を大まかなレベルで示し、そして図２は、既知のＧＳＭシステムのどの部分がＵＭＴＳのどの部分にほぼ対応するかを示すことによりＵＭＴＳの構造を明確に示している。ここに示す比較は何ら拘束するものではなく、指針を与えるに過ぎないことを理解されたい。というのは、ＵＭＴＳの種々の部分の役割及び機能が依然設計中だからである。添付図面は、本発明を説明するのに重要なブロックしか含まないが、従来の移動電話システムは、ここに詳細に説明する必要のない他の機能及び構造も含むことが当業者に明らかであろう。
【００１５】
ＵＭＴＳは、図１に示すように構造上システム部分に分割され、主な分割は、ターミナルとインフラストラクチャーとの間でなされる。この点について、ターミナルとは、移動電話、ポータブルコンピュータ、又はテレコミュニケーションネットワークに適応される家庭用機器を指す。ターミナルは、更に、２つのサブ部分、即ち移動装置及びユーザサービス認識モジュールに分割され、それらの間のインターフェイスをＣｕと称する。移動装置は、無線インターフェイスのファシリティを遂行すると共に、移動装置をポータブルコンピュータに接続するといった多数の他のファシリティも含む。ユーザサービス認識モジュールは、無線システムにおいてユーザを識別するためのデータ及び機能を含む。又、ＵＳＩＭは、ＧＳＭシステムのＳＩＭカードから知られたように、ユーザが使用ターミナルを交換できるようにする。インフラストラクチャーのサブ区分は、アクセスネットワークドメイン及びコアネットワークドメインに分割され、それらの間のインターフェイスは、Ｉｕと称する。ＵＴＲＡＮ（ＵＭＴＳ地上無線ネットワーク）とも称するアクセスネットワークドメインは、ユーザがネットワークを使用できるようにする物理的装置及びメカニズムを備え、一方、コアネットワークドメインは、高いレベルでのネットワークマネージメント、例えば、ユーザ位置情報、データ送信及びシグナリングのマネージメントの役割を果たす。コアネットワークドメインは、３つのサブ区分、即ちサービスネットワーク、ホームネットワーク及びトランジットネットワークに分割される。サービスネットワークは、情報ソースと行先との間のコールルート指定及びユーザデータ送信を取り扱う。又、サービスネットワークは、ホームネットワーク及びトランジットネットワークにも接続される。ホームネットワークは、永久的な位置に基づくネットワーク機能を取り扱う。トランジットネットワークは、接続の他の当事者がＵＭＴＳネットワーク以外に存在する場合に、ＵＭＴＳネットワーク以外の接続を取り扱う。
【００１６】
図２によれば、ユーザ装置ＵＥから、公衆交換電話ネットワークＰＳＴＮ２０２に接続された加入者ターミナル２００へ回路交換接続を確立することができる。ベースステーション２２０は、マルチプレクサ２１４と、トランシーバ２１６と、これらトランシーバ２１６及びマルチプレクサ２１４の動作を制御する制御ユニット２１８とを有する。マルチプレクサ２１４により、多数のトランシーバ２１６により使用されるトラフィック及び制御チャンネルは、ベースステーションとサービス交換センターとの間のインターフェイスである送信リンクＩｕｂに配置される。ベースステーション２２０のトランシーバ２１６は、アンテナユニットに接続され、これにより、加入者ユニットＵｅへの両方向無線リンクＵｕが実施される。ベースステーションのアンテナユニットは、通常、少なくとも１つのダイバーシティアンテナで実施され、この場合に、例えば、アップリンクは、信号のダイバーシティを使用する２つのローカルの個別アンテナブランチを有している。
【００１７】
電話交換機、即ちグループスイッチ２１０は、制御ユニット２１２に接続され、この制御ユニットは、通常、無線リソース、セル間のハンドオーバーの制御、電力制御、タイミング及び同期、並びに加入者ターミナルのページング等を管理する。グループスイッチ２１０は、スピーチ及びデータを切り換え、そしてシグナリング回路を接続するのに使用される。又、ベースステーションシステム２２０は、通常、移動交換センター２０６にできるだけ接近して配置されるトランスコーダ２０８も備えている。というのは、移動交換センター２０６とグループスイッチ２１０との間に移動システムフォーマットでスピーチを送信することができ、従って、送信容量を節約できるからである。トランスコーダ２０８は、公衆電話ネットワークと無線電話ネットワークとの間で使用される異なるデジタルスピーチコードフォーマットを互いに適するように変換し、例えば、固定ネットワークの６４ｋビット／ｓフォーマットからセルラー無線ネットワークのフォーマット（例えば、１３ｋビット／ｓ）へそしてそれとは逆に変換する。図２において、コアネットワークドメインは、ＵＴＲＡＮに対して外部のインフラストラクチャーであって移動電話システムに属するインフラストラクチャーで形成される。コアネットワークドメインの装置のうち、図２は、移動交換センター２０６及びゲートウェイ移動交換センター２０４を示し、これは、移動電話システムと、外部テレコミュニケーションネットワーク、この場合は公衆電話ネットワーク２０２との接続を取り扱う。
【００１８】
ユーザ装置ＵｅとＵＴＲＡＮとの間の無線インターフェイスＵｕは、３層のプロトコルスタックであり、その層は、物理層Ｌ１、データリンク層Ｌ２及びネットワーク層Ｌ３である。Ｌ２は、更に、２つのサブ層、即ちリンクアクセス制御層ＬＡＣと、媒体アクセス制御層ＭＡＣとに分割される。ネットワーク層Ｌ３及びＬＡＣは、更に、制御層（ｃ）及びユーザ層（Ｕ）に分割される。物理層Ｌ１は、搬送チャンネル、ＭＳＣ及び上位層に対してデータ送信サービスを提供する。Ｌ２／ＭＡＣ層は、物理的搬送チャンネルと、プロトコルスタックにおいて上位の論理的チャンネルとの間に情報を送信する。ＵＭＴＳシステムには、他のデジタル無線システムと同様に、制御チャンネル及びトラフィックチャンネルのような異なる形式の論理的チャンネルがある。ある無線チャンネルは、ユーザ装置からセルラー無線システムへのアップリンク方向にあり、一方、ある無線チャンネルは、移動電話システムからユーザ装置へのダウンリンク方向にある。制御チャンネルでは、ユーザ装置に対して無線リソースが指定されないが、制御チャンネルは、共通のページングチャンネルＰＣＨにおけるユーザ装置のページングのようなシステムの使用に関連した事柄を取り扱う。アップリンク方向では、１つの制御チャンネルがランダムアクセスチャンネル（ＲＡＣＨ）として働き、このチャンネルにおいてユーザ装置はネットワークからの接続確立を要求する。無線リソースは、データ送信の必要性に基づいてユーザ装置の実際のトラフィックチャンネルに対して指定される。１つの論理的トラフィックチャンネルは、無線システムからユーザ装置へ情報が送信される専用チャンネルＤＣＨである。ＵＭＴＳ無線システムは、多数の他のチャンネルも含むが、それらの説明は、本発明にとって重要ではない。
【００１９】
物理的チャンネルで使用されるフレーム及びバースト構造は、それらがどの物理的チャンネルに送信されるかに基づいて互いに異なる。フレームとは、ここでは、多数のバーストを含むエンティティを指し、この場合に、各フレームの各第２タイムスロットは、例えば、バーストを送信するために１人のユーザに対して指定することができる。フレームは、例えば、ＵＭＴＳＴＤＤモードのＰＤＰＣＨ物理的チャンネルフレームであり、その長さは１０ミリ秒でありそしてフレームは、各々長さが０．６２５ミリ秒の１６個のタイムスロットに分割される。タイムスロットにおいて送信されるデータパケットは、バーストと称する。上記の１つのバーストは、２５６０個の情報チップを含むことができ、チップ０−１１０３はデータを含み、チップ１１０４−１３５９は中置部を含み、チップ１３６０−２４６３もデータを含み、そしてバーストの終わりには、９６チップ長さの保護周期がある。中置部のデータは、しばしば、トレーニングシーケンス又はパイロットとも称される。
【００２０】
トレーニングシーケンスは、受信器に知られた多数の記号であり、これは、実際の接続確立の前に、ネットワークから例えば順方向アクセスチャンネルＦＡＣＨを経てユーザ装置へ送信される。ユーザ装置によって受信されるこのトレーニングシーケンスは、接続中にダウンリンク及びアップリンクの両方向に使用することができるが、異なる送信方向に異なるトレーニングシーケンスを使用することもできる。チャンネルを経てバーストを受信すると、ユーザ装置又は無線ネットワークベースステーションである受信器は、トレーニングシーケンスに基づいて、チャンネル推定即ちインパルス応答を形成する。チャンネル推定を形成することは、無線経路がバーストのデータ内容をいかに歪めたかを受信器が推定するよう試みることを意味する。受信した情報に基づいて、受信器は、既知の方法を使用して、バーストのデータ内容をチャンネル推定に従って修正するよう試みることができる。トレーニングシーケンス及びそこから形成されるインパルス応答により、Ｃ／Ｉ比（搬送波／干渉）、ＳＩＲ（信号／干渉比）、ビットエラー率のような既知の方法を使用するか、又はチップエネルギーと干渉電力密度との比Ｅ_ｃ／Ｉ_ｏを検査することにより、チャンネルのクオリティを推定することができる。
【００２１】
図３を参照して無線送信器−無線受信器対の動作を一般的レベルで説明する。無線送信器は、ベースステーション又はユーザ装置ＵＥに存在することができ、そして無線受信器も、ユーザ装置ＵＥ又はベースステーションに存在することができる。図３の上部は、無線送信器の本質的な機能を示し、制御チャンネルの処理段階が上にあり、そしてその下には、チャンネルを合成して無線リンクの物理チャンネルに送信する前のデータチャンネルの処理段階がある。バーストのトレーニングシーケンスを形成しそして受信器がチャンネル推定に使用するパイロットビットは、制御チャンネル３１４に配置される。ユーザデータ３００は、データチャンネルに配置される。これらチャンネルは、ブロック３０２Ａ及び３０２Ｂにおいてチャンネルコード化される。異なるブロックコードは、例えば、チャンネルコードであり、その一例は、繰り返し冗長度チェック（ＣＲＣ）である。更に、コンボリューションコードも通常使用され、その異なるバージョン、例えば、パンクチャードコンボリューションコード又はターボコードも使用される。しかしながら、パイロットビットはチャンネルコード化されない。というのは、チャンネルにより信号に対して生じる歪を見出すのが意図だからである。異なるチャンネルがチャンネルコード化されるときには、それらが、インターリーバー３０４Ａ、３０４Ｂにおいてインターリーブされる。インターリーブの目的は、エラー修正を容易にすることである。インターリーブ動作においては、異なるサービスのビットがあるやり方でスクランブルされ、無線経路上の瞬間的なフェージングが必ずしも送信情報を識別不能にしないようにする。インターリーブされたビットは、ブロック３０６Ａ、３０６Ｂにおいて拡散コードで拡散される。このようにして得られたチップがブロック３０８においてスクランブルコードでスクランブルされて変調され、そして異なるチャンネルから受信された個別の信号もブロック３０８において合成されて、同じ送信器を経て送信される。最終的に、合成された信号は、異なる電力増幅器及び帯域巾限定フィルタを備えた高周波部分３１０へ送られる。送信電力制御に使用される閉ループ制御は、通常、このブロックにおける送信電力制御増幅器を制御する。アナログ無線信号は、アンテナ３１２を経て無線経路Ｕｕに送信される。
【００２２】
図３の下部は、無線受信器の本質的な機能を示す。無線受信器は、通常、図４において本発明に関連してその動作を説明するレーキ受信器である。アナログ無線周波数信号は、無線経路Ｕｕからアンテナ３３２で受信される。信号は、所望の周波数帯域以外の周波数を防止するフィルタを含む高周波部分３３０へ送り込まれる。その後、信号は、ブロック３２８において中間周波に変換されるか又は基本帯域へ直接変換され、そして変換された信号は、サンプリングされ量子化される。これは多経路伝播信号であるので、異なるルートに沿って伝播した信号成分は、もしできれば、ブロック３２８において合成され、このブロックは、公知技術に基づき、受信器の実際のレーキフィンガーを含む。受信した物理的チャンネルのインターリーブ作用は、デインターリーブ手段３２６において解除され、そしてそのインターリーブ解除された物理的チャンネルは、デマルチプレクサ３２４において異なるチャンネルのデータ流へと分割される。チャンネルは、それ自身のチャンネルデコードブロック３２２Ａ、３２２Ｂへ各々向けられ、そこで、送信に使用されたチャンネルコード、例えば、ブロックコード及びコンボリューションコードがデコードされる。次いで、各指定チャンネル３２０Ａ、３２０Ｂは、必要な更なる処理を受けることができる。システム制御チャンネルは、無線受信器の制御部分３３６に送り込まれる。
【００２３】
無線チャンネルへ送信されるべき情報は、拡散コードで乗算されて、比較的狭帯域の情報を広い周波数帯域に拡散する。各リンクＵｕはそれ自身の拡散コード（１つ又は複数）を有し、この拡散コードで、受信器は、それに意図された送信を識別する。通常は、最大２５６個の相互に直交する異なる拡散コードが同時に使用される。例えば、ＵＭＴＳがダウンリンク方向に４．０９６メガチップ／秒の速度で５ＭＨｚ搬送波を使用する場合には、拡散係数２５６が３２ｋビット／ｓの送信速度に対応し、そして各々、実際の最大の送信速度が拡散係数４で達成され、これにより、データ送信速度は２０４８ｋビット／ｓである。従って、チャンネル上の送信速度は、３２、６４、１２８、２５６、５１２、１０２４から２０４８ｋビット／ｓまで段階的に変化し、拡散係数は、各々、２５６、１２８、６４、３２、１６、８及び４である。ユーザの意図するデータ送信速度は、使用するチャンネルコードに依存する。例えば、１／３コンボリューションコードを使用する場合には、ユーザのデータ送信速度は、チャンネルのデータ送信速度の約１／３である。拡散係数は拡散コードの長さを指示する。例えば、拡散係数１に対応する拡散コードは、（１）である。拡散係数２は、２つの相互に直交する拡散コード（１、１）及び（１、−１）を有する。更に、拡散係数４は、４つの相互に直交する拡散コードを有し、即ち上位レベルの拡散コード（１、１）の下には、拡散コード（１、１、１、１）及び（１、１、−１、−１）があり、そして第２の上位レベル拡散コード（１、−１）の下には、拡散コード（１、−１、１、−１）及び（１、−１、−１、１）がある。拡散コードの形成は、コードツリーの下位レベルに移動するときにこのように続けられる。所与のレベルの拡散コードは、常に、相互に直交する。同様に、所与のレベルの拡散コードは、同じレベルの別の拡散コードから次のレベルへ導出される全ての拡散コードに直交する。送信に際し、１つの記号に拡散コードが乗算され、データは、使用周波数帯域へと拡散する。例えば、拡散コード２５６を使用するときには、２５６個のチップが１つの記号を表す。対応的に、拡散コード１６を使用するときには、１６個のチップが１つの記号を表す。
【００２４】
図４は、本発明にとって重要なレーキ受信器の一実施形態の一部分を示す。通常のＣＤＭＡ受信器は、一般に、受信信号の１つの多経路伝播成分を各々聴取する１ないし５個のレーキフィンガーを有する。無線電話の移動特性のために、ベースステーションと無線電話との間の伝播環境は常に変化し、そして多経路伝播信号の強度及び数は、無線電話の位置と共に変化する。図４を参照すれば、受信信号は、レーキ受信器において、アンテナ受信部４００及び高周波部分４０２の後に、Ａ／Ｄコンバータ４０４へ取り込まれる。受信信号の多経路伝播成分は、サーチ装置４０６において、チャンネルに対するインパルス応答を形成することにより見つけられる。サーチ装置は、インパルス応答から異なる信号成分の遅延を定義し、そしてそれら成分を追跡のためにレーキ受信器フィンガー４０８Ａ−４０８Ｄに割り当てる。インパルス応答の形成は、公知技術に基づいて行われ、本発明の要旨ではない。１つの実施形態では、サーチ装置４０６は、ビットエラー率（ＢＥＲ）のような既知のクオリティ評価方法に基づいて接続のクオリティを追跡し、そしてＢＥＲが所定のスレッシュホールド値より下がった場合にフィンガー４０８Ａ−４０８Ｄを再割り当てする。１つの別のやり方は、フィンガーを規則的に再割り当てすることである。接続の確立中に、サーチ装置４０６の相関装置は、それ自体を、拡散コードで拡散されたトレーニングシーケンスに同期させてインパルス応答を形成するよう試みる。例えば、ＲＡＣＨチャンネルを経て受信されたバーストについては、２５６チップ長さのフィルタのような比較的長い整合フィルタがサーチ装置に使用され、拡散コードの正しい位相ができるだけ迅速に見つけられるようにする。正しい位相に同期した後に、サーチ装置の整合フィルタは、トラフィックチャンネルの受信に対して、例えば、３２チップに短縮することができる。異なる相関装置から受信された信号は、合成装置４１０において合成され、その後、信号はデコード部分４１２に送信される。図４は、１つのアンテナブランチを有するアンテナ受信部の構造体の主要部分を示す。ベースステーションのアンテナ受信部にはアンテナダイバーシティを使用することができ、この場合、２つ以上のアンテナブランチがあることが明らかである。
【００２５】
本発明にとって重要な図４に示すレーキ受信器の動作の一部分を、図５及び６を参照して以下に説明する。図６の開始段階６００では、本発明の実施形態のベースステーション受信器は、ベースステーションのサービスエリア内に位置する移動電話からＲＡＣＨチャンネルを経てＲＡＣＨバーストを受信する準備ができる。段階６０２では、信号が受信器に到達し、そのサーチ装置は、長い整合フィルタにより信号との相関を行う。又、チャンネルのインパルス応答は、段階６０４において受信信号に基づいて受信器で形成される。最も高いエネルギーを有するタップが段階６０６においてインパルス応答パターンから見つけられ、このタップに基づいて、短い整合フィルタが段階６０８においてトラフィックチャンネル受信に適応される。図５は、３２チップ長さの短い整合フィルタ５００に対して整合されるインパルス応答パターンの一例を示す。Ｙ軸５０２は、値１が最大エネルギーを表す信号エネルギーを示す。Ｘ軸５０４は、整合フィルタの長さをチップ数で示し、この例では、３２チップである。従って、曲線５０６は、整合フィルタの位置（チップ数）に比例するインパルス応答のエネルギーを表す。この図は、インパルス応答パターンが２つの高いピークを有することを示し、その一方が５０８で示されている。本発明にとって重要なことは、図５の２つのピークを、例えば短い整合フィルタ５００の内部に保持することであり、この場合、短い整合フィルタをトラフィックチャンネル受信に使用することができる。短い整合フィルタの使用は、効果的である。というのは、フィルタが短いほど、信号の受信中に受信器に必要とされる相関の計算が少ないからである。本発明によれば、統計学的分析方法を使用し、短い整合フィルタにおけるインパルス応答パターンに基づいてインパルス応答の重み値が計算される。図６の段階６１０を参照すれば、上記統計学的分析方法は、本発明の好ましい実施形態によれば、式（１）に基づきインパルス応答の重み付けされた平均値を計算することを指す。
【数３】

【００２６】
但し、Ｃ_ｇは、インパルス応答の重心であり、Ｒ_ｋは、インパルス応答タップのエネルギーであり、ｋは、インパルス応答タップのインデックスであり、そしてＮ_ｉｒは、インパルス応答ウインドウの長さである。本発明の実施形態によれば、インパルス応答の重心は、例えば、１０ｍｓの間隔で計算することができ、その後、重心は、図５のように、整合フィルタの長さが３２チップであるときにインデックスポイント１６へ移動することができる。式（１）は、短い整合フィルタの全ての異なるインデックス値が重心の計算に使用され、これにより、低いタップ即ちノイズの影響が比較的高くなる。本発明の１つの好ましい実施形態によれば、最も高いエネルギーを有するタップのみが重心の計算に含まれ、図５では、例えば、２つのタップのみが計算に含まれる。１つの実施形態によれば、重心は、割り当てられたレーキフィンガーの遅延の平均値として計算することもできる。次いで、ある瞬間における信号の強度は計算に影響せず、信号成分に対しレーキフィンガーを割り当てるための判断がなされたかどうかだけが影響する。図６の段階６１２では、本発明の１つの実施形態において、第２の整合フィルタの位置が変更される前に越えねばならないスレッシュホールド値Ｎ_ｓが重み値の変化に対して設定される。重み値を計算した後に、重み値の変化がスレッシュホールド値Ｎ_ｓと比較され、そして

【００２７】
本発明の好ましい実施形態によれば、フィンガー相関装置は、レーキ受信器における重心の変化に基づいて制御される。短い整合フィルタにおけるインパルス応答パターンの重心が、例えば、１チップだけ逆方向に変化するときには、サーチ装置は、全てのフィンガーに、それらが追跡するコード位相を１チップだけ逆方向に変化させねばならないことを通知する。
本発明は、プログラムによって実施されるのが好ましく、この場合に、ベースステーション２２０はマイクロプロセッサであり、そして本発明の方法を実施する手段は、ソフトウェアとして実施される。本発明は、当然、必要な機能を与えるハードウェア、例えば、ＡＳＩＣ（アプリケーション特有の集積回路）、又は個別の論理部品を使用することにより実施することもできる。
以上、添付図面を参照して本発明を詳細に説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、特許請求の範囲内で種々の変更がなされ得ることが明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＵＭＴＳ移動電話システムの原理を示す図である。
【図２】ＧＳＭネットワークによって描かれたＵＭＴＳ移動電話システムを示す図である。
【図３】送信器−受信器対の動作を示す図である。
【図４】レーキ受信器の構造を示す図である。
【図５】短い整合フィルタに対して整合されるチャンネル推定を示す図である。
【図６】本発明の実施形態のフローチャートである。

Claims

通信システムの多経路伝播信号成分を処理するための方法であって、通信システムの無線チャンネルに送信された信号をレーキ受信器で受信し(602)、その受信信号に基づき、受信信号を第１の整合フィルタと相関することにより、ＲＡＫＥ受信器の遅延推定器で無線チャンネルのインパルス応答を形成する(604)ことを含む方法において、
最も高い信号エネルギーを有する１つ以上のタップをインパルス応答に配置し(606)、上記１つ以上のタップを上記第１整合フィルタより短い第２整合フィルタに対して整合させ(608)、
この第２整合フィルタにおける１つ以上のタップに基づき統計学的方法を使用してインパルス応答に対する重み値を計算し(610)、
上記重み値と上記第２整合フィルタの中心点との間のずれを、ずれに対して設定されたスレッシュホールド値と比較し(612)、
上記ずれが、そのずれを越えることについて設定されたスレッシュホールド値を越えるときには、上記第２整合フィルタを順方向に移動し(614)、
上記ずれが、そのずれに届かないことについて設定されたスレッシュホールド値に届かないときには、上記第２整合フィルタを逆方向に移動し(616)、
信号の受信中に上記最後の４つの段階を繰り返す(618)、
ことを特徴とする方法。
各多経路伝播信号成分の遅延をインパルス応答に基づいて定義し、
少なくとも１つの多経路伝播成分を受け取るようにＲＡＫＥ受信器の相関装置を割り当てそして多経路伝播成分の遅延を相関装置に知らせ、
信号成分の上記遅延を考慮しながら相関装置で信号を受信し、
重み値が変化する場合に、上記１つ以上の相関装置に知らされた遅延を重み値の変化に基づいて変化させ、
重み値が計算されるときに常に、「重み値が変化する場合に、上記１つ以上の相関装置に知らされた遅延を重み値の変化に基づいて変化させる」という上記段階を繰り返す請求項１に記載の方法。
上記重み値は、割り当てられた相関装置の遅延の平均値として計算される請求項１又は２に記載の方法。
上記重み値は、重み付けされるべき値がインパルス応答タップの位置であり且つ重みがタップにおけるエネルギー量であるように、インパルス応答タップの重み付けされた平均値として計算され、即ち次の式を用いて計算が行われる、

請求項１又は２に記載の方法。
重み値のずれに対して、上記第２整合フィルタの中心点からの整合フィルタのコード位相の考えられる最小移動を指示する基準値Ｎ_sを設定し、

重み値が計算されるときに常に上記最後の２つの段階を繰り返す請求項１、２又は３に記載の方法。
上記通信システムは、コード分割多重アクセス(CDMA)を使用して拡散スペクトル技術により実施されるセルラー無線ネットワークである請求項１又は２に記載の方法。
通信システムの無線チャンネルに送信された信号を受信するための手段(400)と、その受信信号に基づいて受信信号を第１の整合フィルタと相関することにより無線チャンネルのインパルス応答を形成するための１つ以上の遅延推定器(406)と、受信信号の多経路伝播成分を追跡するための１つ以上の相関装置(408A-408D)とを備えた通信システムのＲＡＫＥ受信器において、
最も高い信号エネルギーを有する１つ以上のタップをインパルス応答に配置するための手段(406)と、
上記１つ以上のタップを上記第１整合フィルタより短い第２整合フィルタに対して整合させる手段(406)と、
前記第２整合フィルタにおける１つ以上のタップに基づき統計学的方法を使用してインパルス応答に対する重み値を計算する手段と、
重み値と上記第２整合フィルタの中心点との間のずれを、ずれに対して設定されたスレッシュホールド値と比較する手段(406)と、
上記ずれが、そのずれを越えることについて設定されたスレッシュホールド値を越えるときは、上記第２整合フィルタを順方向に移動する手段(406)と、
上記ずれが、そのずれに届かないことについて設定されたスレッシュホールド値に届かないときは、上記第２整合フィルタを逆方向に移動する手段(406)と、
信号の受信中に上記最後の４つの段階を繰り返す手段(406)と、
を備えたことを特徴とするＲＡＫＥ受信器。
上記ＲＡＫＥ受信器は、
各多経路伝播信号成分の遅延をインパルス応答に基づいて定義する手段と、
少なくとも１つの多経路伝播成分を受け取るようにＲＡＫＥ受信器の相関装置を割り当てそして多経路伝播成分の遅延を相関装置に知らせる手段と、
信号成分の上記遅延を考慮しながら相関装置で信号を受信する手段と、
重み値が変化する場合に、上記１つ以上の相関装置に知らされた遅延を重み値の変化に基づいて変化させる手段と、
重み値が計算されるときに常に、「重み値が変化する場合に、上記１つ以上の相関装置に知らされた遅延を重み値の変化に基づいて変化させる」という上記段階を繰り返す手段とを備えた請求項７に記載のＲＡＫＥ受信器。
上記ＲＡＫＥ受信器は、重み値を、割り当てられた相関装置の遅延の平均値として計算するための手段を備えた請求項７又は８に記載のＲＡＫＥ受信器。
上記ＲＡＫＥ受信器は、重み付けされるべき値がインパルス応答タップの位置であり且つ重みがタップにおけるエネルギー量であるように、重み値をインパルス応答タップの重み付けされた平均値として計算し、即ち次の式を用いて計算を行う手段を備えた、

請求項７又は８に記載のＲＡＫＥ受信器。
上記ＲＡＫＥ受信器は、
重み値の変化に対して、上記整合フィルタのコード位相の考えられる最小移動を指示する基準値Ｎ_sを設定する手段と、

重み値が計算されるときに常に上記最後の２つの段階を繰り返す手段と、
を備えた請求項７、８又は９に記載のＲＡＫＥ受信器。
上記通信システムは、コード分割多重アクセス(CDMA)を使用して拡散スペクトル技術により実施されるセルラー無線ネットワークである請求項７又は８に記載のＲＡＫＥ受信器。