JP4742027B2 - レイク受信機のフィンガにマルチパスを割当てる無線通信方法およびシステム - Google Patents

Description

本発明は、一般には、レイク受信機（Ｒａｋｅ ｒｅｃｅｉｖｅｒ）のアーキテクチャに関し、より詳細には、レイク受信機のフィンガへのパイロットマルチパスの割当に関する。

従来の第３世代（３Ｇ）広帯域符号分割多重アクセス（Ｗ−ＣＤＭＡ）システムにおいて、１つまたは複数のディジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）に基づくレイク受信機のフィンガを使用して、基地局（ＢＳ）と複数の無線送受信ユニット（ＷＴＲＵ：ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｔｒａｎｓｍｉｔ／ｒｅｃｅｉｖｅ ｕｎｉｔ）との間で通信する場合に、信号の歪を最小化する。そのようなＷ−ＣＤＭＡシステムにおけるマルチパスのサーチを実行して、所望の電力レベルが維持されることを保証することにより受信特性を改善する。

複数のレイクフィンガが使用されるレイク受信機において、多様なフェージング条件の下、間違った警報（ｆａｌｓｅ ａｌａｒｍ）を低く／検出の確率を高く促進するために新たなマルチパスを迅速かつ確実に発見する必要がある。与えられたあらゆるＷＴＲＵに対して、与えられたあらゆる瞬間において間に合うように設定された優先順位に基づいて、最良のマルチパスをレイク受信機のフィンガに割当てることが望ましい。特に位相に関する測定の許容誤差および誤りを考慮しなくてはならない。

R. G. Gallager著「Discrete Stochastic Processes」, Kluwer Academic Publishers, 1996年, Boston, MA

従来のシステムにおいて使用されるよりも、より効率的であり、およびより少ないリソースを必要とするレイク受信機のフィンガ割当（ＦＡ：ｆｉｎｇｅｒ ａｓｓｉｇｎｍｅｎｔ）およびマルチパスのサーチプロセスを実装することが望ましい。

本発明にかかる無線通信方法およびシステムは、レイク受信機のフィンガにマルチパスを割当てる。レイクフィンガ割当のデータベースが設定されて、このデータベースでは、マルチパス信号が、検証済みグループと未検証グループとに分類される。検証済みグループは、２回以上検出されたマルチパス信号を含み、および未検証グループは、２回以上検出されていないマルチパス信号を含む。検証済みグループのマルチパス信号は、割当済みサブグループと未割当サブグループとにさらに分類される。割当済みサブグループのマルチパス信号の各々は、レイク受信機のフィンガに割当てられ、および未割当サブグループのマルチパス信号の各々は、レイク受信機のフィンガに割当てられない。

測定間隔中に、複数の新たに測定されたマルチパス信号の各々を、データベースのマルチパス信号と比較することができる。新たに測定されたマルチパス信号がデータベースにおいて発見されない場合には、新たに測定されたマルチパス信号をデータベースに追加することができる。

各々のマルチパス信号は、データベースにおいてそれぞれのビン（ｂｉｎ）を割当てることができる。ビンは、検証フラグデータフィールドを含んでいるデータ構造を含むことができ、検証フラグデータフィールドは、マルチパス信号が検証されていないことを示すように設定することができる。未割当サブグループに属する、データベースのマルチパス信号が、新たに測定されたマルチパス信号と一致する場合には、検証フラグデータフィールドは、マルチパス信号が検証されていることを示すように設定することができる。

データベースの各々のビンは、パイロット位相データフィールド、アンテナデータフィールド、符号データフィールド、平均信号強度データフィールド、割当フラグデータフィールド、検証フラグデータフィールド、更新フラグデータフィールド、割当済みレイクフィンガの数データフィールド、および割当時間カウンタデータフィールドを含むことができる。

本発明のより詳細な理解を、本明細書において添付の図面と合わせて、一例として与えられおよび理解される好ましい実施形態についての以下の説明から有することができるであろう。

本発明は、レイクフィンガプールのリソース管理のための方策、およびフレキシブルレイク受信機構造用のマルチパスサーチの実行を提供する。一例として、本発明は、Ｗ−ＣＤＭＡ基地局受信機の特定用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ）のノードＢプロセッサ（ＮＢＰ：ｎｏｄｅ Ｂ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）に使用することができ、周波数分割複信（ＦＤＤ：ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｄｕｐｌｅｘ）のシナリオにおけるレイヤ１に適用する。ＦＤＤのＮＢＰは、マイクロコントローラユニット（ＭＣＵ）とインターフェースで連結されているハードウエアパスサーチャー（ＰＳ：ｐａｔｈ ｓｅａｒｃｈｅｒ）を含む。本発明は、ＭＣＵにおいてフィンガ割当およびパス位置決定（ＰＤＤ：ｐａｔｈ ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ）の実装方法を提供する。

無線送受信ユニット（「ＷＴＲＵ」）は、限定しないが、ユーザ装置、移動局、固定または移動の加入者ユニット、ページャ、または無線環境において動作可能な他のあらゆる種類の装置を含む。「基地局」は、限定しないが、基地局、ノードＢ、サイトコントローラ、アクセスポイントまたは無線環境における他のインターフェース装置を含む。

図１は、本発明にかかる、構築されたＡＳＩＣのフィンガ割当アーキテクチャを有するＷ−ＣＤＭＡシステム１００のブロック図である。Ｗ−ＣＤＭＡシステム１００は、ＰＳ１０５、第１組のＭＣＵインターフェースレジスタ１１０、ＭＣＵ１１５、レイク受信機１２０、第２組のＭＣＵインターフェースレジスタ１２５、バスアービター１３０（ｂｕｓ ａｒｂｉｔｅｒ）、および共有ランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ：ｓｈａｒｅｄ ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ）１３５を含む。

ＦＤＤのＮＢＰは、ＰＳ１０５を含み、ＰＳ１０５は、ハードウエアにおいて実装することが望ましく、ＭＣＵインターフェースレジスタ１１０を介してＭＣＵ１１５とインターフェースで連結されている。ＰＳ１０５は、その命令をＳＲＡＭ１３５から受信し、ＭＣＵ１１５により命令される。フィンガ割当に対するフレキシブルで最後に最適化された解を提供するために、レイクフィンガの割当プロセスの最終段階は、ＭＣＵ１１５において実装される。

Ｗ−ＣＤＭＡのＦＤＤ標準は、ＢＳに、ＷＴＲＵからの受信マルチパスの能動的な管理によって、すべてのＷＴＲＵとの同期を維持するよう要求している。フィンガ割当アルゴリズムの目的は、与えられたあらゆる瞬間において間に合うように最良のマルチパスのダイバーシチ組合せにより、ＢＳにおける最適復調を可能にすること、およびパイロットの損失または有用性のある新たな強いパイロットを高い信頼度で検出して、間違った警報の低い確率と検出の高い確率とを保証することである。

このタスクを効率的に実行するために、ＦＤＤのＮＢＰは、ＰＳの自由な使用を有し、ＰＳは、指定されたサーチウインドウ内でサーチすることによりパイロットマルチパスの検出を実行し、サーチウインドウは、予測されるパス遅延を扱うのに十分な広さがある。ＦＤＤのＮＢＰは、フレキシブルなベクトル相関器（ＶＣ；ｖｅｃｔｏｒ ｃｏｒｒｅｌａｔｏｒ）に基づくＰＳを利用する。

受信機の機能を取り除く場合に生ずる問題の１つは、特定の符号アンテナ組合せに対する符号位相（ｃｏｄｅ−ｐｈａｓｅ）面上の特定の位置にマルチパスが存在するかどうかについての最終決定に関する。さらなる問題は、パスが存在する場合に、パスをレイク受信機のフィンガに割当てるべきかどうかの問題である。この問題のために、レイク受信機のフィンガが、単一のアンテナと符号との組合せから単一のパスを処理することができる信号処理リソースであることを考慮に入れる。そのようなリソースの有限のプールがあり、リソースを、セルにおけるＷＴＲＵ間のリソース割当が最も効率的な方法で行われるように管理しなければならない。

図２は、実装するためのソフトウエアおよびハードウエアの少なくとも一方を使用して、パイロットマルチパス信号をレイク受信機のフィンガに割当てるプロセス２００を示すフロー図である。パスサーチスケジューラ２０５は、より上位のレイヤから信号を受信し、およびＳＲＡＭ１３５の第１の部分２１０にスケジューリングデータを提供する。ＳＲＡＭ１３５の第１の部分２１０からのデータは、パスサーチＶＣグリッド２１５により受信され、パスサーチＶＣグリッド２１５が、初期パイロット強度測定（ＰＳＭ：ｐａｔｈ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ）プロセス２２０として推定される出力を提供する。ＰＳＭプロセス２２０の結果は、ＳＲＡＭ１３５の第２の部分２２５に格納され、およびパス位置検出プロセス２３０による処理のために、ＭＣＵ１１５に供給される。フィンガ割当（ＦＡ）プロセス２３５は、パス位置検出と相互に関係させ、およびレイクフィンガプールに割当の出力を供給する。

図２に示すように、ＰＳスケジューラ２０５とＳＲＡＭ１３５との間のインターフェースは、最速フレームベースで使用される。ＳＲＡＭ１３５とＰＳのＶＣグリッド２１５との間のインターフェースは、スケジュールの読取りに使用される。インターフェースは、そのスロットの構成をスロットバイスロットベースで読み取るのに使用するか、または全スケジュールを一度に読み取って、ハードウエアの内部に予め格納することができる。ＰＳＭプロセス２２０とＳＲＡＭ１３５との間のインターフェースは、スロット速度またはタイムリーにデータを供給する他のあらゆる速度で使用される。ＳＲＡＭ１３５とＰＰＤ２３０との間のインターフェースは、１フレーム中に初期ＰＳＭプロセス２２０により書き込まれる全データを、１フレーム内で読み取ることを可能にする。しかしながら、リアルタイムの要件を、スロットクロックに結びつける必要はない。

ＰＳスケジューラ２０５の目的は、ＰＳがパイロットマルチパスをサーチすることに完全に占有されることを保証にすることである。スケジューラ２０５は、測定すべきＰＳに対するＷＴＲＵアンテナと符号サーチリストとをスケジュールする。スケジューラは、サーチリストが常にいっぱいであることを保証することによって、ＰＳが決してアイドル状態ではないことを保証しなくてはならない。サーチリストは、ＷＴＲＵのサーチセットから作成される。パスサーチャーハードウエア１０５によりサーチされる実際の符号とアンテナとは、スロットバイスロットベースで変化することが予期されるが、サーチスケジュール自体は、１つまたは複数の無線リンクが変わる場合のみ変更するべきである。したがって、スケジュールに対するあらゆる更新は、フレーム境界に発生する可能性がある。さらに、サーチスケジュール更新は、通常、システム構成における変化により生じるので、著しくより遅くなりそうである。

特定のあらゆるパイロットについてのサーチ速度は、サーチされることを必要とするパイロットの総数に依存する。ＰＳは、システムが最大サポート数のＷＴＲＵによりロードされる場合に、最小限に必要とされるサービス品質（ＱｏＳ：Ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ）がサポートされるような、十分な量のサーチＨＷを含むように設計される。システムがＷＴＲＵにより最大限にロードされない場合には、ＷＴＲＵは、最小限に必要とされるよりも、よりよいサーチのＱｏＳを受ける。スケジューリングがＭＣＵにより制御されるので、さらに、特定のＷＴＲＵに、より適したサーチスケジュールを割当てることが可能であり、よりよいＱｏＳに帰着する。選択基準は、限定しないが、オペレータにより特定のユーザに与えられるプリファレンスを含む、様々な因子に基づくことが可能である。

プロセス２００の機能は、ＷＴＲＵのセットにおけるすべてのＷＴＲＵが、受信されたマルチパスの位相および強度について測定されることを保証することである。発見されたあらゆるマルチパスは、データの信頼性を保証するために検証されて、およびフィンガ割当アルゴリズムに報告される。長い時間の間に監視されるマルチパスの検証は、受信信号をフィルタリングして、および最小信号強度のしきい値を越えることによって実行される。

ＰＳ１０５からサーチについての結果を受信すると、マルチパスは、レイクフィンガ割当のデータベースにおいて、現在のマルチパスのセットに関して分類される。現在のマルチパスのセットに関する分類は、ＢＳにより既知のＷＴＲＵのマルチパスセットから開始して実行される。分類プロセスは、新たなマルチパスがレイクフィンガ割当のデータベースの中の既存のマルチパスと一致するかどうかを識別することが含まれる。マルチパスがすでに存在する場合には、その信号強度および位相の推定値が更新される。マルチパスが新たなマルチパスである場合には、そのマルチパスは、さらに信号処理を行うために、レイクフィンガ割当のデータベースに追加される。

初期プロセスは、すべてのＶＣグリッド出力を現在のスロットについて検査することが必要である。各々のＷＴＲＵアンテナ組合せに対して、最上位候補が識別され、およびＳＲＡＭ１３５に書き込まれ、そして一方、残りの測定値は廃棄される。目的は、関係のある測定値を見逃す確率にほとんど影響を与えることなく、ＳＲＡＭへのインターフェース、およびＳＲＡＭ１３５からＰＰＤ２３０へのインターフェースへの負荷を制限することである。プロセス２００は、ラウンドロビンのサーチ順でＷＴＲＵのセットにおけるすべてのＷＴＲＵに対するすべてのマルチパスをサーチするＰＰＤプロセス２３０によって完了する。データベースのメンテナンスは、サーチセットに関して実行される。パイロット測定値に関してフィルタリングが実行されて、測定の高い信頼度を、例えば、間違った警報の低い確率および検出の高い確率を保証する。時間変化蓄積（ｔｉｍｅ−ｄｉｖｅｒｓｅ ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ）が、すべての候補について実行されて、フェージングに対する性能許容誤差を提供する。潜在的に強いマルチパスが見つかると、マルチパスの有用性をフィンガ割当アルゴリズムに告げる前に、そのマルチパスが検証されることを確実にする。パイロットセットの維持は、スロット毎に１回よりも早くない速度で実行される。

フィンガ割当は、レイク受信機上の変動可能な数のフィンガにより達成される。本来備わっている空間−時間ダイバーシチを利用するために、例示的実施形態のＦＤＤのＮＢＰチップセットは、好ましくは６４個までのＷＴＲＵに対して変動可能な数のフィンガを割当てる能力を有するレイク受信機のアーキテクチャを使用する。利用可能なレイク受信機のフィンガへの受信マルチパスの動的割当および維持を、フィンガ割当と呼ぶ。

本発明にかかるフィンガ割当は、ＷＴＲＵのセットにおけるすべてのパイロット信号に対する受信マルチパス強度および位相の推定により達成され、続いて最適な検出のための最良のマルチパスを識別する決定を行う。ＷＴＲＵのセットは、本発明の例示的実施形態において、好ましくは６４個までのＷＴＲＵおよび好ましくは６個までのアンテナの記録を含むことができる。フィンガ割当は、本質的には受信マルチパスのデータベースのメンテナンスタスクである。あらゆる割当を行う前に、マルチパスを、入手し、分解し、そして分類しなくてはならない。マルチパスを入手するプロセスは、プロセス２００についてすでに説明したように、ＷＴＲＵのセットにおけるパイロットについてのサーチを実行することに基づく、逐次サーチプロセスである。更新されたレイクフィンガ割当のデータベースをスキャンして、レイク受信機のフィンガに割当てるのに最良のマルチパスを決定する。マルチパスのいずれかが、すでに割当てられたものと異なる場合には、新たなマルチパスに対する割当が実行される。

フィンガ割当の上述の分類において、データベース管理は、フィンガ割当に導くデータを提供すると考えられるあらゆる信号処理から選択される。次いで、そのようなデータが適用されて、最適なフィンガ割当を得る。パスサーチャーによって検出される最良のマルチパスは、利用可能なフィンガに割当てられて、最適な復調器性能を可能にする。パイロットマルチパス測定は、割当前にマルチパスをフィルタリングしかつ検証することにより信頼できる性が高いことを、例えば、間違った警報の低い確率、検出の高い確率、およびレイク受信機に割当てることからの一時的なマルチパスの削除を保証する。マルチパスの割当およびレイク受信機へのからの除去は、フィンガ割当がフレーム毎に１回よりも速く実行されないように管理される。

パスサーチスケジューラ２０５を使用して、測定するためのＰＳに対するＷＴＲＵのアンテナおよび符号のサーチリストをスケジュールする。ＷＴＲＵがまわりを動くので、ＢＳにおいて受信される個々のマルチパス信号の強度および位相は、ＷＴＲＵの位置に依存して変わる可能性がある。ＢＳがフィンガ割当についての決定を行うための情報は、各々のＷＴＲＵに対するパイロット強度測定に基づく。

チャネル状態が変わるために、与えられたあらゆる瞬間において間に合うように行われる個々のパイロット強度測定は、それ自体について信頼できない。信号は、測定時間中にフェージングを受けているか、またはノイズにより過剰にシャドーイングがある可能性があり、したがって検出されないか、または一時的にマルチパスである可能性がある。あるいはまた、間違った警報がシステムの中を伝播する可能性がある。より信頼できる測定値を得るために、予測されるドップラーフェージング（Ｄｏｐｐｌｅｒ ｆａｄｅ）よりも長い時間にわたって行われるいくつかの測定の結果を考慮に入れる必要がある。さらに、測定の間の時間は、チャネル状態を考慮して、サンプルが統計的に独立であるような時間であるべきである。これによって、測定を、間違った警報の低い確率および検出の高い確率で行うことが可能となる。

ＰＳは、ＷＴＲＵのセットにおける与えられたパイロットについてマルチパスを逐次的にサーチする。次いで、サーチャー結果は、１フレーム内で生成されるすべてのサーチャー結果をなるべく１フレーム内で処理するというさらなる制限をつけて、ＭＣＵによりスロット毎に１回の平均速度において処理される。サーチ順序は、予め定められたアルゴリズムに基づいて設定され、および高い優先順位のＷＴＲＵに対してより速くサーチして、ＷＴＲＵの優先順位についてより高いレイヤの情報を考慮することが可能である。

ＭＣＵは、共有メモリにおけるサーチ順序をプログラムし、およびパスサーチャーは、修正されたＷＴＲＵのセットによるかまたはサーチ順序を変更するために、サーチリストがＭＣＵにより修正されていない限り、ラウンドロビンの方法でサーチリストを連続的にサーチする。したがって、サーチリストを維持する場合のオーバヘッドは、サーチ順序またはＷＴＲＵのセットの内容における変更を反映することに基づいて増大する。

パイロット強度測定についてのデータベース管理は、スキャンされたパイロットマルチパス信号を分類かつ処理することにより実行される。各々のパイロットに対して、受信されたマルチパス信号の相対的な擬似雑音（ＰＮ）の位相に基づいて、ビンが生成される。分類は、類似のマルチパスを同一のビンにグループ化と、新たなマルチパスの新たなビンへの割当とのプロセスである。ビンは、レイクフィンガ割当のデータベースを形成する。

レイクフィンガ割当のデータベースにおいて、マルチパスは、２つのグループに、すなわち、検証済みグループと未検証グループとに分類される。検証済みおよび未検証のマルチパスを使用して、レイクフィンガ割当のデータベースを更新する。検証済みグループは、２回以上検出されており、したがってマルチパスが間違った警報である確率が低い一組のパイロットマルチパスを識別する。検証済みグループは、フィンガ割当に使用される。未検証グループは、２回以上検出されていない一組のパイロットマルチパスを識別する。未検証グループは、マルチパスが間違った警報であるか、または新たな強いマルチパスであるかどうかについては未決定である、潜在的なパイロットマルチパスを識別する。未検証グループ内の各々のマルチパス信号に対して、マルチパスが間違った警報であるという重要な確率は、マルチパスが新たな強いマルチパスであるという重要な確率があるという推定も同様に、推定される。

レイクフィンガ割当のデータベースにおいて、検証済みマルチパスは、さらに２つのサブグループに、すなわち、割当済みサブグループと未割当サブグループとに分類される。未割当サブグループは、フィンガに割当てられていない一組のマルチパスである。割当済みサブグループは、レイク受信機のフィンガに割当てられているマルチパスのサブセットである。結果として、割当済みサブグループにおけるマルチパスは、レイク受信機のフィンガから直接、更新データを受け取る。レイク受信機のフィンガからのデータは、（連続的に追跡されているロックされた信号から）より頻繁におよび高い信頼性において利用可能であるので、割当済みサブグループのデータは、平均マルチパス信号強度および相対位相のよりよい評価である。

図３は、本発明の一実施形態にかかるスキャンされたパイロットマルチパスを分類かつ処理するレイクフィンガ割当のデータベース３００の例示的構成を示す。各々のマルチパス信号に関連付けられたデータベースエントリは、パイロット位相のデータフィールド３１０、アンテナのデータフィールド３１５、符号のデータフィールド３２０、平均信号強度のデータフィールド３２５、割当済みフラグのデータフィールド３３０、検証（検証済み）フラグのデータフィールド３３５、更新フラグのデータフィールド３４０、割当済みレイクフィンガ数（ＡＲＦＮ：Ａｓｓｉｇｎｅｄ Ｒａｋｅ Ｆｉｎｇｅｒ Ｎｕｍｂｅｒ）のデータフィールド３４５および割当時間カウンタ（ＡＴＣ：Ａｓｓｉｇｎｅｄ ｔｉｍｅ ｃｏｕｎｔｅｒ）データフィールド３５０を含むデータ構造を有している、複数のビン３０５_１〜３０５_Ｎのそれぞれの１つにおいて配置される。

レイクフィンガ割当のデータベース３００において、パイロット位相のデータフィールド３１０、アンテナのデータフィールド３１５および符号のデータフィールド３２０は、各々のマルチパスを一意的に識別するのに役立つ。平均信号強度のデータフィールド３２５の内容は、フィンガ割当の意思決定に使用される測定規準（ｍｅｔｒｉｃ）である。検証フラグのデータフィールド３３５の内容は、マルチパスが２回以上検出されているか（ダイバーシチ検出によって検証されているか）どうかを示し、および割当済みフラグのデータフィールド３３０の内容は、マルチパスがレイク受信機のフィンガにすでに割当てられているかどうかを示す。更新フラグのデータフィールド３４０の内容は、ＷＴＲＵに対するデータが、フィンガ割当プロセスによるデータベース３００の最後の検査に続いて、更新されていることを示す。

以下では、データベース３００のパイロット位相のデータフィールド３１０および平均信号強度のデータフィールド３２５におけるエントリに対して、φ_ｄは、マルチパスの相対位相を表し、およびＳ_ｄは、信号強度を表す。

各々の測定間隔に一回、ＰＳ１０５がスキャンされたＷＴＲＵリストの結果を伝える場合、各々の候補マルチパスに対して、リストは、レイクフィンガ割当のデータベース３００における同様のマルチパスの存在についてサーチされる。マルチパスが存在しない場合には、候補マルチパスはデータベース３００に追加され、および検証フラグのデータフィールド３３５が未検証に設定される。マルチパスの相対位相φ_ｄは、データベース３００におけるそれぞれのパイロット位相のデータフィールド３１０において更新され、およびマルチパスの検証フラグのデータフィールド３３５が検証済みに設定されている場合には、平均信号強度Ｓ_ｄは、以下の基準によりデータベース３００において更新される。
Ｓ_ｄ＝αＳ_ｄ＋（１−α）Ｓ_ｒ 式１

パスが、割当済みグループの要素である場合には、レイクフィンガにより報告される信号強度を、Ｓ_ｄの代わりに使用することができる。マルチパスの検証フラグのデータフィールド３３５が未検証に設定されている場合には、検証フラグのデータフィールド３３５が検証済みに設定され、および平均信号強度Ｓ_ｄは、以下の基準によりデータベース３００において更新される。

ここで、φ_ｒおよびＳ_ｒは、それぞれ、マルチパスの相対位相および信号強度を表し、およびαは、フィルタの時間定数を表す。

マルチパスが割当済みサブグループの要素である場合には、式１に示すのと同一の更新基準が適用される。ただし、φ_ｒおよびＳ_ｒは、それぞれ、レイクフィンガ追跡ループから直接抽出されたマルチパスの相対位相および信号強度情報を表し、並びにαはフィルタの時間定数を表す。

マルチパスがデータベース３００において存在するが、現在の受信リストの一部分ではない入来するＷＴＲＵに対して、信号強度は、以下のように更新される。
Ｓ_ｄ＝αＳ_ｄ 式３
最後に、更新された各々のマルチパスに対して、更新フラグは、「更新済み」に設定される。

マルチパスの相対位置が変わる可能性があるので、マルチパスは、同一位置から合流、または分岐することがある。結果として、データベース３００が更新されると、データベース３００の要素を一致させる必要がある。マルチパスが分岐する場合には、マルチパスは、新たなマルチパスとして識別される。したがって、マルチパスは、通常の処理手順の下で新たなパスとしてフラグ付けされる。

しかしながら、マルチパスが合流する場合には、合流プロセスをコールして、合流するマルチパスを単一マルチパスに結合する必要がある。合流する２つのマルチパスに対して、マルチパスは、同一のアンテナと符号との組合せを有さなくてはならず、およびこれらの間の相対位相は、好ましくは最大Ｋ_ｐｓｍチック（ｔｉｃｋ）である（８チックは１チップに等しい）。Ｋ_ｐｓｍは、プログラム可能パラメータである。上述の基準を用いて、最大で２つのマルチパスは、両方が検証されている場合にのみ、互いに合流することができる。両方のマルチパスが更新済みに設定されている更新フラグを有する場合、以下の手順を使用して、２つの合流するマルチパスの相対位相および信号強度を更新する。

および

ここで、ｊ＝１，２に対してＳ_ｄ（ｊ）およびφ_ｄ（ｊ）は、それぞれ、合流マルチパスの信号強度および相対位相を表す。最後のステップでは、データベースにおけるすべてのマルチパスは、ノイズフロア（ＮＦ：ｎｏｉｓｅ−ｆｌｏｏｒ）閾値に対して検査された更新信号強度を有する。信号強度がノイズフロア閾値以下になるマルチパスは、データベース３００から除去される。マルチパスを除去するプロセスは、データベースの大きさを制御すること、したがってデータベースストレージおよびデータベース処理に割当てられるメモリ量およびマイクロプロセッササイクル数を制御することにおいて決め手となる。割当済みマルチパスがデータベースから除去される場合には、割当済みマルチパスに割当てられたフィンガは、直ちに割当解除されて解放される。

いくつかのマルチパスを組み込んだ特別な「ファット（ｆａｔ）」パスを使用してもよく、よってパス位置は、単一の値とはまったく異なって、符号位相の範囲となる。パス信号位相は、測定が行われる位相が互いに正確に１チップ離れおよびパス位置範囲にすべて入るようなファットパスに対して利用可能な一組の信号強度測定値｛Ｓ_ｉ｝を割当てることにより計算される。次いで、パス信号強度は、以下の式により与えられる。

ファットパスが識別されると、フィンガ割当アルゴリズムを使用して、パスの受信に対してリソースを割当てるべきかどうかに関する決定を行う。決定に対する基準を定める必要がある。ファットパスを受信する決定が行われる場合には、レイク受信機のフィンガは、以下のようにファットパスに割当てられる。一組のレイクフィンガが選択され、および互いに１チップ間隔離れてファットパスに割当てられる。割当てられるレイク受信のフィンガ数は、パス位置範囲を含むのに十分大きくすべきである。フィンガにおける符号追跡ループは、使用不可能にされ、よってフィンガは位置を変えることができない。

フィンガ割当決定およびフィンガ再割当決定は、フレームレートにおいて行われる。フィンガ割当の目的は、最適なやり方で利用可能な多数のマルチパスをフィンガに割当てることである。少なくとも１つのフィンガは、各々のＷＴＲＵに割当てられ、および残りのマルチパスは、ＷＴＲＵ間の総電力（ａｇｇｒｅｇａｔｅ ｐｏｗｅｒ）と等しくすることにより他のフィンガに最適に割当てられる。１つのＷＴＲＵに対する最大強度のマルチパスは、別のＷＴＲＵに対する総マルチパスをはるかに超える可能性があることに留意されたい。

フィンガ割当の初期問題は、候補パス位置と関連する監視される電力との小さいリストによって提示される前にある程度の事前処理が実施されていることを仮定する。入力は、規則的に供給され、および監視される電力は、単一の監視間隔の持続期間に対してのみ測定される。

フィンガ割当アルゴリズムは、検証済みパスに基づいて実行される。あらゆる検証済みパスは、可能であればフィンガ割当を保証するのに十分な信号強度を有することを前提とする。割当意思決定プロセスは、以下の数量を使用する。

Ｋ_ｅｐは、「緊急プール（ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ ｐｏｏｌ）」として予約されるフィンガ数である。ＲＡＣＨ（ランダムアクセスチャネル）メッセージ受信に使用することができる小さい数のフィンガ、「緊急プール」を保持することが望ましい。Ｋ_Ｔは、利用可能なフィンガの合計数である。すべての検証済みマルチパスを収容するのに十分な利用可能なフィンガがある場合には、パスは、フィンガに割当てられる。そうでない場合には、フィンガ割当は、以下のように行われる。
（１）各々のＷＴＲＵに対して、検証済みマルチパスのすべてを、最大信号強度から最小信号強度への順で配置する。
（２）（Ｋ_Ｔ−Ｋ_ｅｐ）個のエントリのフィンガ割当表を作成し、および各々のＷＴＲＵに対する最大強度マルチパスの候補を、１つのレイクフィンガに割当てる。
（３）Ｎ_ｈｙｓｔ（プログラム可能な値）個よりも少ない個数のフレームに対して割当てられ、およびそれまで考慮されていない現在割当済みのすべてのマルチパスは、決定され、並びにフィンガ割当表におけるマルチパスを含む。レイク受信機のフィンガが、１フレーム程度の初期の同期時間（ｐｕｌｌ−ｉｎ ｔｉｍｅ）を伴うアルゴリズムを含むとすると、マルチパス割当が最近割当てられた場合には、マルチパス割当を変更することは望ましくない。したがって、フィンガ割当回数を追跡し、およびある程度のヒステレシスを与えるカウンタＮ_ｈｙｓｔを、維持する。この点において、マルチパス強度を推定して、割当が正しいことを保証すべきである。
（４）以下のプロセスを、すべてのフィンガを使い尽くすまで反復する。
（ａ）割当表における各々のＷＴＲＵに対して割当てられたすべてのマルチパスの全強度を計算する。
（ｂ）全強度により、いくつかの、好ましくは２つの最小強度のＷＴＲＵを見出し、最小強度のものをＷＴＲＵ_１、次に強度の低いものをＷＴＲＵ_２などとする。
（ｃ）最小強度のＷＴＲＵ_１の未割当パスに対して、全強度がＷＴＲＵ_２に対する全強度を超えるまで、次の最小強度のマルチパス割当を継続する。
（５）すでに割当てられたフィンガを乱さないことを確実にする、新たな割当表によって、フィンガを割当かつ割当解除する。
（６）すべてのマルチパスに対して割当済みフラグを更新して、割当状態を反映させる。

フィンガプールの大きさは、システム設計の役目である。各々１９２のフィンガ機能（ｆｉｎｇｅｒ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）の２つのグループに分割された、合計３８４のフィンガ機能を使用することが望ましい。あらゆるＷＴＲＵは、同一グループに割当てられたフィンガをすべて有さなければならない。したがって、各々ほぼ同数のＷＴＲＵのために、および各々それ自体の緊急プールを伴うなど、２つの別個のフィンガ管理ルーチンを維持することが望ましい。これは、上述の手順を２回実行する必要があることになるが、プール毎に管理すべきリソースの合計数が２分の１に減少するので、実際にはプロセスを簡略化することができる。

したがって、フィンガの割当には、受信信号を、検証済みサブグループと未検証サブグループとに分類することが必要となる。検証済みサブグループにおけるマルチパス信号は、それぞれの信号がレイク受信機のフィンガに割当てられるかどうかに応じて、割当済み信号と未割当信号とに分類され、および割当済み信号は、直接更新されて、平均マルチパス信号強度および相対位相の評価を提供する。次いで、フィンガは、割当済みフィンガから信号処理のために選択される。ＷＴＲＵからの信号は、受信可能な信号リソースのプール内で、最小強度の最大検証済み受信信号を有する信号リソースから順に並べられる。マルチパスは、最小強度の最大検証済み受信信号を有する信号リソースに対して割当てられる。最小強度の最大検証済み受信信号を有する信号リソースに対する割当に続いて、２番目に最小強度の最大検証済み受信信号を有する信号に対するマルチパスが、割当てられる。プロセスは、各々残りの信号リソースからのマルチパス信号について最大強度の逆順で継続される。

図４Ａおよび４Ｂは、合わせれば、本発明にかかる実装されたレイク受信機のフィンガプールおよびパスサーチのプロセス４００のフローチャートである。ステップ４０５において、レイクフィンガ割当のデータベース３００が設定される。ステップ４１０において、マルチパス信号は、検証済みグループおよび未検証グループにデータベース３００の中で分類される。ステップ４１５において、検証済みグループにおけるマルチパス信号は、割当済みサブグループと未割当サブグループとに分類される。データベース３００において、測定間隔の発生中にＰＳ１０５により伝えられる各々のマルチパスリスト（ステップ４２０）は、データベース３００中の同様なマルチパスの存在についてサーチされる（ステップ４２５、４３０）。がデータベース３００中に発見されない場合には、マルチパスは、データベース３００中のビンに追加されて（ステップ４３５）、およびビンの検証フラグのデータフィールド３３５が未検証に設定される（ステップ４４０）。マルチパスがデータベース３００中に発見される場合には、マルチパスが割当済みサブグループまたは未割当サブグループの要素であるかどうかの決定は、ビンの割当済みフラグのデータフィールド３３０を検査することによって行われる（ステップ４４５）。マルチパスが割当済みサブグループの要素でなく、およびマルチパスの検証フラグのデータフィールド３３５が検証済みに設定されている場合には、相対位相φ_ｄおよびマルチパスの平均信号強度Ｓ_ｄは、式１および式２に従って更新され（ステップ４５０）、およびマルチパスの更新フラグのデータフィールド３４０が更新済みに設定される（ステップ４５５）。マルチパスの検証フラグのデータフィールド３３５が未検証に設定されている場合には、検証フラグデータフィールド３３５が検証済みに設定され（４６５）、相対位相φ_ｄとマルチパスの平均信号強度Ｓ_ｄとが式３と式４とに従って更新され（ステップ４７０）、およびマルチパスの更新フラグデータフィールド３４０が更新済みに設定される（ステップ４７５）。

図５は、データベース３００の大きさを制御するのに使用される方法のステップを含むプロセス５００のフローチャートである。ステップ５０５において、データベース３００中のマルチパスの各々の更新済み信号強度が、予め定められたノイズフロア閾値（ＮＦ）と比較される。ステップ５１０において、マルチパスが予め定められたＮＦ閾値よりも低い信号強度を有することが決定される場合には、マルチパスは、データベース３００から除去される（ステップ５１５）。マルチパスを除去するプロセスは、データベースの大きさを制御することにおいて、したがってメモリ量およびデータベースストレージおよびデータベース処理に割当てられるマイクロプロセッササイクル数を制御することにおいて決め手となる。除去されたマルチパスが割当済みのマルチパスである場合には、マルチパスに割当てられたフィンガは、直ちに割当解除されかつ解放される（ステップ５２０）。

ＵＭＴＳノードＢのＦＤＤモードに対する本発明のパスサーチおよびフィンガ割当のアプローチを使用する受信機における、パスサーチおよびフィンガ管理の問題に対処するために、ＳＲＴ（ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌ ｒａｔｉｏ ｔｅｓｔ）と呼ばれるものを使用することができる。そうするためには、受信機機能の多くを取り除くことで十分である。一般に、ＳＲＴの処理は、刊行物（非特許文献１）に基づく。ロングターム「メモリ」を連続的なマルチパスの電力監視プロセスに導入することは、ＳＲＴにより達成されるタスクのうちの１つである。

本発明は、ＡＲＩＢ（Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ ｏｆ Ｒａｄｉｏ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ ａｎｄ Ｂｕｓｉｎｅｓｓ）、ＵＭＴＳ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｍｏｂｉｌｅ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｓｙｓｔｅｍ）、ＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）およびＣＤＭＡ２０００を含むシステムに適用可能であると考えられる。本発明を特に好ましい実施形態を参照して示しかつ説明したが、当事業者であれば、形態および詳細における様々な変更を行うことができることを理解するであろう。好ましい実施形態を、ＦＤＤモードを使用する第３世代パートナーシッププログラム（３ＧＰＰ）において使用されるようなＷ−ＣＤＭＡシステムに関して説明したが、本発明の実施形態は、あらゆるハイブリッドのＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）／ＴＤＭＡ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）通信システムに適用可能である。さらに、実施形態は、一般に、３ＧＰＰのＷ−ＣＤＭＡに属する提案された時分割複信（ＴＤＤ）モードなど、ビーム形式を使用するＣＤＭＡシステムに適用可能である。例えば、好ましい実施形態を、ＴＤＤシナリオにおけるレイヤ１の文脈において説明するが、本発明は、ＡＲＩＢ、ＵＭＴＳおよびＣＤＭＡ、ＣＤＭＡ２０００も同様に、適用可能である。

本発明を、特に好ましい実施形態を参照して示しかつ説明したが、当事業者であれば、本明細書において上述した本発明の範囲から逸脱することなく、その中で形態および詳細における様々な変形を行うことができることを理解するであろう。

本発明の一実施形態にかかるレイクフィンガ割当アーキテクチャを有するＷ−ＣＤＭＡシステムのブロック図である。 本発明の一実施形態にかかるレイクフィンガにマルチパスを割当てるプロセスを例示するフロー図である。 本発明の一実施形態にかかる、スキャンされたパイロットマルチパスを分類かつ処理する例示的レイクフィンガ割当のデータベース構成の図である。 リアルタイムベースについて図３のデータベースを維持するプロセスの一部分のフローチャートである。 リアルタイムベースについて図３のデータベースを維持するプロセスの一部分のフローチャートである。 図３の例示的レイクフィンガ割当のデータベースの大きさを制御するために使用される方法のステップを含むフローチャートである。

Claims (16)

1. レイク受信機のフィンガにマルチパスを割当てる無線通信方法であって、
   レイク受信機割当データベースを確立することと、
   前記データベース中の複数のマルチパス信号を検証済みグループおよび未検証グループに分類することであって、前記検証済みグループは２回以上検出された複数のマルチパス信号を含み、前記未検証グループは２回以上検証されていない複数のマルチパス信号を含むことと、
   前記検証済みグループ中のマルチパス信号を割当済みサブグループおよび未割当サブグループに分類することであって、前記割当済みサブグループ中のマルチパス信号の各々はレイク受信機のフィンガに割当てられ、前記未割当サブグループ中のマルチパス信号の各々はレイク受信機のフィンガに割当てられず、各マルチパス信号は前記データベース中のそれぞれのビンを割当てられ、各ビンはパイロット位相データフィールドおよび検証フラグデータフィールドを含むデータ構造を有することと、
   測定間隔中に、複数の新たに測定されたマルチパス信号を受信することと、
   新たに測定された各マルチパス信号を前記データベース中のマルチパス信号と比較して、新たに測定された各マルチパス信号が前記データベースで見つかるかを判定することと、
   前記未割当サブグループに属する、前記データベース中のマルチパス信号が新たに測定されたマルチパス信号に一致する場合、前記マルチパス信号が検証されたことを示すように前記検証フラグデータフィールドを設定し、前記パイロット位相データフィールド中のマルチパス信号の相対位相を更新することと
   を備えることを特徴とする方法。
2. 請求項１に記載の方法であって、
   各マルチパス信号の信号強度を予め定められたノイズフロア閾値と比較することと、
   前記マルチパス信号の信号強度が前記ノイズフロア閾値より小さい場合、前記データベースから前記マルチパスを除去することと
   さらに備えることを特徴とする方法。
3. 請求項２に記載の方法であって、
   前記除去されたマルチパス信号が前記割当済みグループに分類される場合、前記レイク受信機のフィンガは、前記除去されたマルチパス信号にもはや割当てられないことを特徴とする方法。
4. 請求項１に記載の方法であって、
   新たに測定されたマルチパス信号が前記データベースで見つからない場合、前記新たに測定されたマルチパス信号を前記データベースに追加すること
   をさらに備えることを特徴とする方法。
5. 請求項１に記載の方法であって、
   各マルチパス信号は、前記データベース中のそれぞれのビンを割当てられ、前記ビンが前記マルチパス信号のパイロット位相を示すデータフィールドを含むデータ構造を含むことを特徴とする方法。
6. 請求項１に記載の方法であって、
   各マルチパス信号は、前記データベース中のそれぞれのビンを割当てられ、前記ビンが前記マルチパス信号の平均信号強度を示すデータフィールドを含むデータ構造を含むことを特徴とする方法。
7. 請求項１に記載の方法であって、
   各マルチパス信号は、前記データベース中のそれぞれのビンを割当てられ、前記ビンが割当済みレイク受信機のフィンガを示すデータフィールドを含むデータ構造を含むことを特徴とする方法。
8. レイク受信機のフィンガにマルチパスを割当てる無線通信装置であって、
   レイクフィンガ割当データベースであって、複数のマルチパス信号は前記データベースにおいて検証済みグループおよび未検証グループに分類され、前記検証済みグループが２回以上検出されたマルチパス信号を含み、前記未検証グループは２回以上検出されていないマルチパス信号を含み、前記マルチパス信号は前記検証済みグループにおいて割当済みサブグループおよび未割当サブグループに分類され、前記割当済みサブグループ中のマルチパス信号の各々はレイク受信機のフィンガに割当てられ、前記未割当サブグループ中のマルチパス信号の各々はレイク受信機のフィンガに割当てられず、各マルチパス信号は前記データベース中のそれぞれのビンを割当てられ、各ビンはパイロット位相データフィールドおよび検証フラグデータフィールドを含むデータ構造を有し、測定間隔中に、複数の新たに測定されたマルチパス信号が受信され、前記データベース中のマルチパス信号と比較されて新たに測定された各マルチパス信号が前記データベースで見つかるかを判定し、前記検証フラグデータフィールドは、前記未割当サブグループに属する、前記データベース中のマルチパス信号が新たに測定されたマルチパス信号に一致する場合、マルチパス信号が検証されたことを示すように前記検証フラグデータフィールドが設定され、前記パイロット位相データフィールド中のマルチパス信号の相対位相が更新される、レイクフィンガ割当データベース
   を備えたことを特徴とする装置。
9. 請求項８に記載の装置であって、
   各マルチパス信号の信号強度は、予め定められたノイズフロア閾値と比較され、前記マルチパス信号は、前記マルチパス信号が前記ノイズフロア閾値より小さい場合、前記データベースから除去されることを特徴とする装置。
10. 請求項９に記載の装置であって、
    前記除去されたマルチパス信号が前記割当済みグループに分類される場合、前記レイク受信機のフィンガは、前記除去されたマルチパス信号にもはや割当てられないことを特徴とする装置。
11. 請求項８に記載の装置であって、
    前記新たに測定されたマルチパス信号は、新たに測定されたマルチパス信号が前記データベースで見つからない場合、前記データベースに追加されることを特徴とする装置。
12. 請求項８に記載の装置であって、
    各マルチパス信号は、前記データベース中のそれぞれのビンを割当てられ、前記ビンが前記マルチパス信号のパイロット位相を示すデータフィールドを含むデータ構造を含むことを特徴とする装置。
13. 請求項８に記載の装置であって、
    各マルチパス信号は、前記データベース中のそれぞれのビンを割当てられ、前記ビンが前記マルチパス信号の平均信号強度を示すデータフィールドを含むデータ構造を含むことを特徴とする装置。
14. 請求項８に記載の装置であって、
    各マルチパス信号は、前記データベース中のそれぞれのビンを割当てられ、前記ビンが割当済みレイク受信機のフィンガを示すデータフィールドを含むデータ構造を含むことを特徴とする装置。
15. 請求項８に記載の装置であって、
    前記測定間隔は、フレームごとに生じることを特徴とする装置。
16. レイク受信機のフィンガにマルチパスを割当てる無線通信装置であって、
    上位のレイヤから信号を受信し、スケジューリングデータを発生するパスサーチスケジューラを含むプロセッサと、
    前記プロセッサと通信するメモリデバイスであって、前記メモリデバイスは前記スケジューリングデータを受信し、前記パスサーチスケジューラによって行われるパイロットパスサーチプロセスの結果を格納する第１の部分を有し、前記プロセッサで稼働するパイロット強度測定（ＰＳＭ）の結果を格納する第２の部分を有し、前記プロセッサはレイク受信機のフィンガプールに割当てを提供するパス位置検出プロセスおよびフィンガ割当プロセスを実装し、前記パス位置検出プロセスがすべてのマルチパスを複数の無線送受信ユニット（ＷＴＲＵ）についてラウンドロビンサーチ順でサーチする、メモリデバイスと、
    前記メモリデバイスの前記第１の部分からデータを受信し、前記ＰＳＭプロセスによって評価される出力を提供して、前記パス位置検出プロセスによるアクセスのために前記メモリデバイスの前記第２の部分に格納される評価結果を生成するパスサーチベクトル相関器（ＶＣ）グリッドと
    を備えたことを特徴とする装置。

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