JP4938780B2 - 無線通信システムにおける信号の急速検出 - Google Patents

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Description

本発明は通信に関する。より詳細には無線通信システムにおいて間欠的に送信される信号検出のための技術に関する。
無線通信システムの無線機器(例えば、携帯電話)は「動作」または「待機」のようないくつかのモードの1つで何時でも動作するように設計されるかもしれない。動作モードにおいて、無線機器はシステム内の1つ以上の基地局と、例えば音声またはデータの呼に対して、能動的にデータを交換することができる。待機モードにおいて、無線機器は機器に適合可能なメッセージのために、ページングチャネル(PCH)を監視するかもしれない。そのようなメッセージは到着呼の存在を無線機器に知らせるページングメッセージ、および無線機器のためのシステム情報と他の情報を搬送するオーバヘッドメッセージを含むかもしれない。
待機モードにおいて、無線機器はシステム内の基地局によって送信された信号を監視するために必要な回路を維持するための電力を消費し続ける。無線機器は、携帯用であり、内部電池によって電力供給されるかもしれない。待機モードにおける無線機器の電力消費により利用可能な電池電力は減少する。これは、電池再充電間隔のスタンバイ時間、および呼が設定されまたは受信される時の交信時間を短縮する。したがって、電池の寿命を増加させるために待機モードにおける電力消費量を最小にすることは極めて望ましい。
待機モードにおける電力消費量を抑えるための1つの一般的な技術において、ユーザ特有のメッセージは、あったとしても、指定された時にページングチャネルで無線機器へ送られる。ページングチャネルは番号付フレームに分割されるかもしれない。無線機器は、ユーザ特有のメッセージを受信するために用いられるかもしれない特定のフレームが割り当てられるかもしれない。そのようなページングチャネルによって、無線機器は不連続受信(DRX)動作に入ることができる。それによって無線機器は連続と言うより定期的に、メッセージ用ページングチャネルを監視する。DRX動作の間、無線機器は割り当てられたフレームに先立って「休止」状態から起動し、「受信可能」状態に入り、メッセージ用ページングチャネルを処理し、追加の通信が要求されなければ休止状態へ復帰する。無線機器は、休止状態の間電池電力を保存するために、できるだけ多くの回路をパワーダウンする。
待機モードにおける電力消費量をさらに抑えるための別の一般的な技術において、ページング指示子チャネル(PICH)は、ページングメッセージが無線機器に対してページングチャネルで送られるかもしれないか否かを示すために用いられる。PICHは2進のオン/オフ値として送信され、急速に検出されるかもしれないページング指示子を搬送する。無線機器はPCH上の各割り当てられたフレームの前に特定のページング指示子を割り当てられる。無線機器は割り当てられたページング指示子を検出する。ページング指示子が無線機器に対してページングチャネルでメッセージが送られないことを示す場合、その機器はページングチャネルを処理する必要はなく、直ちに休止に入るかもしれない。
通常、無線機器は割り当てられたページング指示子を検出するために、休止から起動の後に、特定のタスクを実行する必要がある。無線機器内のクロックがドリフトしたかもしれない、無線機器が移動したかもしれない、および/またはチャネル状態が休止中に変化したかもしれない。通常、無線機器は基地局によって送信される信号の周波数およびタイミングを再捕捉し、チャネル応答を推定する必要がある。通常、無線機器は必要なタスクの実行およびページング指示子を検出する準備をするために、割り当てられたページング指示子に先行する予め定めたウォームアップ期間に対して起動する。電池電力消費量を抑え、電池の寿命を伸ばすためにウォームアップ期間を最小することが望ましい。
したがって、当業者には、ページング指示子を検出する方法において電池電力消費量を抑えるための技術に対する要求がある。
発明の概要
無線通信システムにおいて間欠的に送信される信号(例えば、ページング指示子)を検出するための、急速周波数トラッキング(QFT)、急速時間トラッキング(QTT)、および非因果性パイロットフィルタリング(NCP)を実行するための技術がここに説明される。これらの技術は無線機器によって用いられ、(1)待機モードにおけるDRX動作中の受信可能期間ごとのウォームアップ時間を減少させ、(2)電池電力消費量を抑えて電池スタンバイ時間を拡大し、および(3)特定の操作シナリオのもとで向上した検出性能を提供するかもしれない。これらの技術は、送信ダイバーシチを行わない1つのアンテナから送られる信号に対して、および空間-時間送信ダイバーシチ(STTD)による2つのアンテナから送られる信号に対して用いられるかもしれない。3つの技術のいずれか1つ、任意の組合せ、またはすべてが信号検出のために用いられるかもしれない。
QFTにおいて、複数の回転信号を得るために複数の仮定した周波数誤差が入力信号(例えば、逆拡散パイロットシンボルまたはデスクランブルしたサンプル)に用いられる。回転信号のエネルギーは、例えば、コヒーレント累算を実行し、続いてエネルギー計算を実行することによって決定される。回転信号のエネルギーの中で最大のエネルギーが特定され、次に最大エネルギーを有する仮定周波数誤差が周波数誤差推定値として出力される。
QTTにおいて、時間オフセットの第1のセット(例えば前方、オンタイム、および後方)に対する入力信号にコヒーレント累算が実行される。コヒーレント累算の後で非コヒーレントな累算が実行される。信号検出に用いられるタイミング誤差推定値を得るために時間オフセットの第1のセットに内挿が実行される。内挿は、線形、放物線、その他であるかもしれない。またコヒーレント累算後または非コヒーレント累算後に実行されるかもしれない。
NCPにおいて、パイロットシンボルは、非STTDの1つのアンテナに対するパイロット推定値およびSTTDの2つのアンテナに対するパイロット推定値を得るために、非因果性フィルタでフィルタリングされる。パイロット推定値は信号検出のために用いられる。
詳細な説明
本発明の種々の態様および実施例は以下にさらに詳細に説明される。
本発明の特徴および本質は、以下に記載される詳細な説明から、同じ参照記号が全般にわたり同一として取り扱う図面に連係して参照されると、より明らかになるだろう。
「代表的」という言葉は、ここでは「例、実例、または例証として役立つこと」を意味するために用いられる。ここで「代表的」と説明されたいかなる実施例または設計も、必ずしも他の実施例より好ましいまたは有利であると解釈されるべきではない。
図1に複数の基地局110および複数の無線機器120を有する無線通信システム100を示す。基地局は一般に無線機器と交信する固定局であり、ノードB、送受信基地サブシステム(BTS)、アクセスポイントまたは他の用語でも呼ばれるかもしれない。無線機器120はシステム全体にわたって分散されるかもしれない。無線機器は固定、または移動であるかもしれない。また、移動局、ユーザ機器、端末、加入者ユニット、または他の用語でも呼ばれるかもしれない。無線機器はダウンリンクおよび/またはアップリンク上で0個、1個、または複数の基地局と何時でも交信するかもしれない。ダウンリンク(または順方向リンク)は基地局から無線機器への通信リンクを言い、アップリンク(または逆方向リンク)は無線機器から基地局への通信リンクを言う。無線機器は待機状態でもあるかもしれないし、ダウンリンクで1つ以上の基地局からパイロットおよび信号を受信するかもしれない。
ここに説明される信号検出技術は、例えば符号分割多元接続(CDMA)システム、時分割多元接続(TDMA)システム、周波数分割多元接続(FDMA)システム、および直交周波数分割多元接続(OFDM)システムのような種々の無線通信システムに用いられるかもしれない。CDMAシステムは広帯域CDMA(W−CDMA)、cdma2000などのような無線接続技術(RAT)を実施するかもしれない。RATは無線経由通信に用いられる技術をいう。TDMAシステムは移動通信のグローバルシステム(GSM)のようなRATを実施するかもしれない。ユニバーサル移動通信システム(UMTS)はW−CDMAおよびGSMを用いるシステムであり、「第3世代パートナーシッププロジェクト」(3GPP)という名のコンソーシアムからの文書に記載されている。cdma2000は「第3世代パートナーシッププロジェクト2」(3GPP2)という名のコンソーシアムからの文書に記載されている。3GPPおよび3GPP2の文書は公に利用可能である。明快さのために、信号検出技術はW−CDMAシステムについて以下に限定的に説明する。
図2にW−CDMAのフレーム構造を示す。送信タイムラインは複数のフレームに分割される。各フレームは10ミリ秒(ms)の長さを有し、0から14のインデックスを割り当てた15スロットに分割される。各スロットは0.667msの長さを有し、2560チップを有する。各チップはT=0.260μsの長さを有する。
図3にW−CDMAの共通パイロットチャネル(CPICH)を示す。CPICHは周波数および時間トラッキング、並びにチャネル推定のために、無線機器によって用いられるかもしれない予め定義された変調シンボルを搬送する。CPICHは(1)送信ダイバーシチのない、すなわち非STTD用の1つのアンテナから、または(2)STTD用の2つのアンテナから送信されるかもしれない。非STTDにおいて、アンテナ1に対するシンボルシーケンスは単一の基地局アンテナから送信される。「A」はすべて1+jの変調シンボルを表す。STTDにおいて、図3に示す2つのシンボルシーケンスが2つの基地局アンテナから送信される。無線機器は(1)変調シンボル「A」および「A」が2つのアンテナから送信される各シンボルの期間に和シンボル「S」を、並びに(2)変調シンボル「A」および「−A」が2つのアンテナから送信される各シンボルの期間に差シンボル「D」を受信する。信号検出のためのCPICHの利用を以下に説明する。
図4AにW−CDMAのPICHのDRX受信を示す。PICHは10msのフレーム内で送られる。待機状態の無線機器は、無線機器がそのページング指示子およびページングメッセージを受信できる特定のフレームであるページング機会を割り当てられる。 無線機器に対するこのページング機会は、DRXサイクルと呼ばれる時間間隔だけ隔てられる。DRXサイクルは無線機器に対して設定可能であり、80msから5.12秒、すなわち8フレームから512フレームの範囲が可能である。W−CDMA用のDRXサイクルおよびフレームは、cdma2000におけるスロットサイクルおよびスロットにそれぞれ対応する。
図4BにPICH用の1つのフレームのフォーマットを示す。各PICHフレームはビットbからb299のラベルを貼られた300のビットを含む。最初の288ビットはNpi個のページング指示子(PI)に用いられ、最後の12ビットは他の用途のために確保される。各PICHフレーム内のページング指示子の数(Npi)はシステムによって設定可能であり、18、36、72または144の値を取ることができる。各ページング指示子はPICHフレーム内のN=288/Npi個の連続したビットで送られる。ここでNは16、8、4または2の値を取ることができる。各ページング指示子用のN個のビットはページング指示子が「1」に等しい場合は「1」に設定され、ページング指示子が「0」に等しい場合は「0」に設定される。Npi個のページング指示子は0からNpi−1の番号を付されたNpi個のPIの位置で送られる(図4Bには示さない)。
図4Cに非STTDおよびSTTD用のPICHの送信を示す。各PICHフレームにおいて、次式のように、150個の複素数シンボルsからs149を形成するために、300個の実数のビットbからb299が用いられる。s=b+jb、s=b+jb、・・・、s149=b298+jb299。非STTDにおいて、図4Cに示すように、長さ66.67μsの各シンボルによって150個のシンボルがアンテナ1から送信される。STTDにおいて、150個のシンボルがアンテナ1および2から送信される。アンテナ2に対するシンボルは、図4Cに示すように、時間的に並べ替えられ、共役「」を取られ、さらに反転されるかもしれない。
待機状態の無線機器は各ページング機会におけるページング指示子と関係づけられている。図4Aに示すようにPIの位置でページング指示子が送られる。このPIの位置は、ハッシュ関数で決定され、Npi個の取り得るPI位置の間でページング機会毎に変更できる。無線機器に対してページング指示子が「1」に設定される場合、機器は、無線機器に対して送られたメッセージを検査するために、副共通制御物理チャネル(S-CCPCH)を処理する。S-CCPCHはページングチャネル(PCH)を搬送する。これは高次レイヤーにおけるトランスポートチャネルである。
図5に基地局110および無線機器120のブロック図を示す。基地局110において、符号器510は制御器520からトラヒックデータ(例えば、音声およびパケットデータのための)並びにオーバヘッドデータ(例えば、ページングおよび他のメッセージのための)を入力する。符号器510は異なる形式のデータを処理(例えば、符号化、インタリーブ、およびシンボルマップ化)し、変調シンボルを生成する。変調器512はデータおよび信号(例えば、ページング指示子)の変調シンボルを入力し、種々の物理チャネル(例えば、PICH、CPICH、S−CCPCHなど)用に変調シンボルおよび信号にチャネル化およびスクランブリングを実行し、さらに各アンテナにデータチップストリームを出力する。送信機ユニット(TMTR)514は各データチップストリームを調整(例えば、アナログへ変換、増幅、および周波数アップコンバート)して、対応するダウンリンク信号を生成する。ダウンリンク信号は関連するアンテナ516から送信される。
無線機器120において、アンテナ552は、基地局110から(1つまたは複数の)ダウンリンク信号を受信し、受信信号を受信機ユニット(RCVR)554に出力する。受信機ユニット554は受信信号を調整(例えば、フィルタリング、増幅、および周波数ダウンコンバート)し、調整した信号をディジタル化し、入力サンプルを出力する。復調器(Demod)560は入力サンプルを処理し、シンボル推定値を出力する。復調器560は以下に説明するように、ページング指示子の検出をさらに実行する。復号器562はシンボル推定値を処理(例えばシンボルデマップ、デインターリーブ、および復号)し、復号データを出力する。
制御器520および570はそれぞれ基地局110および無線機器120における操作を指示する。メモリーユニット522および572はそれぞれ制御器520および570のためのデータおよびプログラムコードを格納する。タイマ574は時間情報を提供する。これはDRX動作中、制御器570によって用いられ、PICHを処理するためにいつ起動するかを決定する。
図6にレーク受信機560aのブロック図を示す。これは図5の復調器の一実施例である。レーク受信機560aは探索器608、R>1としてR個のフィンガプロセッサ610aから610r、およびシンボル結合器640を含む。探索器608は受信信号における強い信号のインスタンス(または、マルチパス)を探索し、1組の基準に合致する検出されたマルチパスの各々の強度およびタイミングを出力する。探索処理は当業者には既知であり、ここでは説明しない。
各フィンガプロセッサ610は異なる注目マルチパス(例えば十分な強度のマルチパス)を処理するように割り当てられるかもしれない。各フィンガプロセッサ610内において、サンプリングユニット612は受信機ユニットから入力サンプルを入力し、時間トラッキングユニット632からのタイミング誤差推定値に基づいて適切なタイミングで出力サンプルを出力する。例えば、サンプリングユニット612はチップレートの8倍(または、chipx8)で入力サンプルを入力し、図9に示すようにチップレートの2倍(または、chipx2)で出力サンプルを出力するかもしれない。オンタイム(OT)出力サンプルのタイミングはタイミング誤差推定値に基づいてchipx8の8個の取り得るタイムオフセットの1つから選択されるかもしれない。別の例として、サンプリングユニット612は、出力サンプルを生成するためにタイミング誤差推定値に基づいて入力サンプルについて再サンプリングを実行するかもしれない。回転器614は周波数トラッキングユニット636からの周波数誤差推定値に基づいて、サンプリングユニット612からの出力サンプルに位相回転を実行し、回転したサンプルを出力する。タイミングおよび周波数誤差推定値は、以下に説明するように休止から起動後のウォームアップの期間に求められる。時間トラッキングループ(TTL)および周波数トラッキングループ(FTL)は、それぞれタイミングおよび周波数誤差推定値で初期化され、ページング指示子検出の間、動作可能にされる。デスクランブラ616は回転したサンプルを受信される基地局用のデスクランブルシーケンスと乗算し、デスクランブルしたサンプルRを出力する。
パイロットをCPICHから再生するために、パイロット逆拡散器618は、デスクランブルされたサンプルをパイロットチャネル化符号Cpilotと乗算し、さらに受信パイロットシンボルまたは逆拡散パイロットシンボルとも呼ばれるパイロットシンボルPを得るために、得られたN個のサンプルを累算する。チャネル化符号はW-CDMAのOVSF符号である。Nはパイロットチャネル化符号の長さである。これは、W-CDMAでは256チップである。
Figure 0004938780
PICH上のページング指示子を検出するために、データ逆拡散器622は、デスクランブルされたサンプルをPICH用のチャネル化符号Cpichと乗算し、得られたサンプルをPICHチャネル化符号の長さ(W-CDMAでは256チップ)にわたって累算し、データシンボルDを出力する。データ復調器624はパイロット推定値によりデータシンボルの検出を実行し、シンボル推定値を出力する。シンボル結合器640はすべての割り当てられたフィンガプロセッサからのシンボル推定値を入力し、結合して、最終的なシンボル推定値を出力する。レーク受信機560a内の関連ブロックを以下に説明する。
待機モードにおけるDRX動作中、無線機器120はPCHを監視し、無線機器に対するページングがある場合、基地局へ応答を返すことを要求される。これを達成するために、無線機器は図4Aに示すように、DRXサイクルの基づいて正規の間隔で起動し、さらに、ページングメッセージを次のS−CCPCHフレームでS−CCPCH上で無線機器に送っても良いかを決定するためにPICH上のページング指示子を検出する。ページング指示子を信頼性を持って検出するために、無線機器は周波数誤差を推定し除去するための周波数トラッキング、およびタイミング誤差を推定し除去するための時間トラッキング、および十分な品質のパイロット推定値を得るためのパイロットフィルタリングを通常実行する。周波数および時間トラッキングは探索器およびフィンガプロセッサを現在のチャネル状態に保持し続けるために実行される。
無線機器は種々の技術を用いて周波数トラッキング、時間トラッキング、およびパイロットフィルタリングを実行するかもしれない。受信機ユニット554内の無線周波数(RF)回路は通常これらのタスクの期間に対して電源を投入される。これらのタスクを実行するために必要な時間の長さは、そのタスクに用いられる特定の技術に依存し、各受信可能期間において全RF受信可能時間のかなり大きな部分をしめるかもしれない。RF受信可能時間は待機モードにおける電池電力消費量に大きな影響を与える。各受信可能期間におけるより長いRF受信可能期間は、結果的により大きな電力消費となり、従ってより短い電池のスタンバイ時間となる。電池のスタンバイ時間はその無線機器が受け入れられる可能性および商業上の成功に大きい影響を与える。したがって、これらのタスクをできるだけ最短時間で実行することは極めて望ましい。
表1に周波数トラッキング、時間トラッキング、およびパイロットフィルタリングに用いられるかもしれない3つの技術を記載する。
Figure 0004938780
QFT、QTT、およびNCPはデスクランブラ616からのデスクランブルされたサンプルまたはパイロット逆拡散器618からのパイロットシンボルに対して実行されるかもしれない。明快さのために、パイロットシンボルに基づくQFT、QTT、およびNCPを以下に説明する。以下の説明において、コヒーレント累算は複素値の累算を言い、複素値の位相は累算結果に影響する。非コヒーレント累算は例えばエネルギーのような実数値の累算を言う。
1.急速周波数トラッキング(QFT)
QFTは周波数誤差量およびチャネル状態にかかわらず一定の時間内で周波数誤差推定値を提供できる開ループ周波数推定技術である。これは周波数誤差が大きくなると、および/またはチャネル状態が劣化すると、より長い時間を要する閉ループ周波数推定技術と対照的である。QFTは各受信可能期間において短時間で1回で済む周波数誤差推定値を提供するために用いられるかもしれない。QFTにおいて、パイロットシンボルは異なる仮定周波数誤差で回転され、パイロットエネルギーが各仮定周波数誤差に対して計算され、最大のパイロットエネルギーを有する仮定周波数誤差が周波数誤差推定値として出力される。
パイロット逆拡散器618からの複素値パイロットシンボルは以下のように表されるかもしれない。
Figure 0004938780
ここでPはパイロットシンボル期間nのパイロットシンボル、
I,nおよびPQ,nはそれぞれ同相(I)および直交(Q)パイロット成分、
Figure 0004938780
/Iは1チップ当たりのパイロットエネルギー対全雑音比、
=I−I0rは全雑音−パイロットスクランブル符号の雑音、
Δfはパイロットシンボルにおける実際の周波数誤差、
=N・Tは1パイロットシンボルの期間、
θはパイロットシンボルの位相、
p Iおよびwp QはそれぞれIおよびQパイロット成分に対する平均0、単位分散のガウス雑音である。
位相項θは以下のように表される。
θ=2π・Δf・N・T+φ=Φ+φ 式(2)
ここで、φはパイロットシンボルのランダム位相、
Φは周波数誤差Δfに起因する1パイロットシンボル期間当たりの移相量である。
式(1)は周波数誤差Δfがある場合、パイロット逆拡散器618によるデスクランブルされたサンプルのコヒーレント累算が、IおよびQパイロット成分双方に現れるsinc(Δf・T)項となることを示している。このsinc(Δf・T)項は周波数誤差に起因するIおよびQパイロット成分の大きさの劣化を表す。
パイロットシンボルはコヒーレントに累算されるかもしれない。また、パイロットエネルギーEは以下の通り計算されるかもしれない。
Figure 0004938780
ここで、Nfcはパイロットシンボルの数で表したコヒーレント累算長である。パイロットエネルギーEは周波数誤差Δfに起因するピークパイロットエネルギーからの劣化を表すsinc(Δf・Nfc・T)項を含む。
図7は種々のNfcの値に対する劣化項sinc(Δf・Nfc・T)の曲線を周波数誤差の関数として示す。曲線710はNfc=8パイロットシンボルのコヒーレント累算長に対するものであり、曲線712はNfc=16に対するもので、曲線714はNfc=30に対するものである。与えられたNfcの値において、パイロットエネルギーは周波数誤差がない(Δf=0)時に最大であり、周波数誤差が増加するに従って、sinc関数に基づいて減少する。Nfcのより大きい値はsinc(Δf・Nfc・T)項のより狭い曲線に対応する。これは、パイロットエネルギーに基づいて零または小さい周波数誤差を容易に検出することを可能とする。sinc項は周波数誤差が大きくなると急激に下がるからである。Nfc値が大きくなると、周波数誤差の違いに対するパイロットエネルギー間のより大きな違いを生ずる。
図8Aに非STTD用のQFTユニット638aの一実施例のブロック図を示す。QFTユニット638aは図6に示すように1つのフィンガプロセッサ610の周波数トラッキングユニット636に用いられるかもしれない。QFTユニット638aは、K>1として810aから810kのK個のパイロットプロセッサおよび周波数誤差検出器820を含む。各パイロットプロセッサ810は異なる仮定周波数誤差に対する処理を実行する。
パイロット逆拡散器618からのパイロットシンボルは、810aから810kのすべてのK個のパイロットプロセッサ810aへ出力される。各プロセッサ810内において、乗算器812は各パイロットシンボルPとフェーザS(Δf)=exp(−j2π・Δf・n・T)を乗算し、回転したパイロットシンボルPk、nを出力する。ここでΔfはそのプロセッサ810に対する仮定周波数誤差である。仮定周波数誤差Δfによるパイロットシンボルの回転によって、回転パイロットシンボルの周波数誤差はΔf−Δfとなり、式(1)のsincの項は回転後sinc((Δf−Δf)・T)となる。コヒーレント累算器814は次式のようにNfc個の回転パイロットシンボルを累算する。
Figure 0004938780
ここで、Pk,n=PI,k,n+jPQ,k,nである。コヒーレント累算長Nf,cは固定値または予測チャネル状態に基づいて決定される設定可能な値であるかもしれない。エネルギー計算ユニット816は以下のようにパイロットエネルギーを計算する。
Figure 0004938780
exp(−j2π・Δf・n・T)だけ回転することにより、パイロットエネルギーに対する劣化項はsinc((Δf−Δf)・Nfc・T)となる。周波数誤差に起因するパイロットエネルギーの劣化は仮定周波数誤差Δfが実際の周波数誤差Δfに近づくにつれて減少する。周波数誤差検出器820は810aから810kまでのK個すべてのパイロットプロセッサからパイロットエネルギーを入力し、最大パイロットエネルギーを特定する。次に検出器820は、周波数誤差推定値、または
Figure 0004938780
として、実際の周波数誤差に最も近い仮定である最大パイロットエネルギーに対応する仮定周波数誤差Δfk,maxを出力する。
図8BにSTTD用のQFTユニット638bの一実施例のブロック図を示す。QFTユニット638bは850aから850kまでのK個のパイロットプロセッサおよび周波数誤差検出器860を含む。各パイロットプロセッサ850は異なる仮定周波数誤差に対する処理を実行する。パイロットシンボルは850aから850kまでのK個のすべてのパイロットプロセッサに出力される。各プロセッサ850内において、乗算器852は各パイロットシンボルPとフェーザS(Δf)を乗算し、回転パイロットシンボルを出力する。乗算器852からの回転パイロットシンボルは2つの基地局アンテナに対する2つのコヒーレント累算器854xおよび854yへ出力される。累算器854xは式(4)に示すようにNfc個の回転パイロットシンボルを累算する。累算器854yは次式で示すように、Nfc個の回転パイロットシンボルを累算する。
Figure 0004938780
ここで、Kは図3に示すように、「S」パイロットシンボルに対しては+1、「D」パイロットシンボルに対しては−1に等しい利得である。式(6)はCPICHに対するSTTD復号およびコヒーレント累算の双方を実行する。コヒーレント累算期間NfcはSTTDに対するパイロットシンボル数で、偶数である。
エネルギー計算ユニット856xおよび856yは式(5)に示すように、それぞれ累算器854xおよび854yの出力のパイロットエネルギーを計算する。結合器858はユニット856xおよび856yからのパイロットエネルギーの和をとり、仮定周波数誤差に対する総パイロットエネルギーを出力する。周波数誤差検出器860はすべてのK個の仮定周波数誤差に対する総パイロットエネルギーを入力し、最大の総パイロットエネルギーに対応する仮定周波数号差を周波数誤差推定値として出力する。
QFTのための複雑さおよび処理時間は3つのパラメータに依存している。すなわち、コヒーレント累算長(Nfc)、周波数誤差仮定の数(K)、および仮定周波数誤差の範囲である。周波数誤差範囲は1つの受信可能期間から次の受信可能期間の間で、予測される最悪の場合の周波数ドリフト(例えば、ドップラーおよび温度変化による)によって決定される。周波数誤差範囲はDRXサイクル、発振器設計などに基づいて決定される。DRXサイクルが長くなると、より大きい周波数誤差範囲が仮定される。逆もまた同様である。仮定の数(K)は周波数誤差範囲、周波数誤差推定値に対する所望精度、およびQFTのために割り当てる時間の長さに基づいて選択されるかもしれない。一般に、周波数誤差推定値におけるより高い精度およびより小さい標準偏差は、より多くの仮定数によって得られるかもしれない。K個の仮定は、(1)全周波数範囲にわたって均一に、または(2)実際の周波数誤差を含む尤度が高い任意の部分範囲においてはより狭い周波数誤差間隔を用いて不均一に、分配されるかもしれない。累算長を長くすると、(1)AWGNチャネルおよび(2)低速のレイリーフェージングチャネルの、ピーク残留周波数誤差および残留誤差の標準偏差の双方を減少させることができる。残留周波数誤差は実際の周波数誤差および周波数誤差推定値の間の差、すなわち、
Figure 0004938780
である。
図8Aおよび図8Bに1つのフィンガプロセッサの周波数誤差推定値の導出を示す。複数のフィンガプロセッサが複数の信号のインスタンスまたはマルチパスを処理するように割り当てられるかもしれない。共通の周波数誤差推定値が種々の方法ですべての割り当てられたフィンガプロセッサに対して計算されるかもしれない。
一実施例において、周波数誤差推定値が図8Aに示すように、各割り当てられたフィンガプロセッサに対して決定される。次に共通周波数誤差推定値がすべての割り当てられたフィンガプロセッサに対する周波数誤差推定値に基づいて次式のように計算されるかもしれない。
Figure 0004938780
はフィンガプロセッサrの重み、
Δfcomはすべての割り当てられたフィンガプロセッサの共通周波数誤差推定値である。
各フィンガプロセッサのCはE/Iまたはそのフィンガプロセッサに対する他の品質尺度に等しいかもしれない。
別の実施例において、パイロットエネルギーは次式のように、各仮定周波数誤差に対して、割り当てられたすべてのフィンガプロセッサについて最初に累算される。
Figure 0004938780
ここで、Er、kは仮定周波数誤差Δfに対するフィンガプロセッサrのパイロットエネルギー、
k,totalはΔfを割り当てられたすべての割り当てられたフィンガプロセッサについての総パイロットエネルギーである。
共通周波数誤差推定値として、最も大きい総パイロットエネルギーに対応する仮定周波数誤差が出力される。
周波数トラッキングは種々の方法で実行されるかもしれない。一実施例において、共通周波数誤差推定値は周波数ダウンコンバージョンに用いられる局部発振器(LO)信号の周波数を決定する発振器に用いられる。各フィンガプロセッサはそのフィンガプロセッサに対して決定された残留周波数誤差に基づいて周波数トラッキングを実行する。別の実施例において、各フィンガプロセッサはそのフィンガプロセッサに対して導出された周波数誤差推定値に基づいて周波数トラッキングを実行する。さらに別の実施例において、周波数トラッキングは共通周波数誤差推定値に基づいてすべてフィンガプロセッサにわたって実行される。
2.急速時間トラッキング(QTT)
QTTはタイミング誤差量およびチャネル状態にかかわらず一定の時間内でタイミング誤差推定値を提供できる開ループタイミング推定技術である。これは、タイミング誤差が大きくなるとおよび/またはチャネル状態が劣化してくるとより長い時間を要する閉ループタイミング推定技術と対照的である。QTTは各受信可能期間におけて短時間で1回で済むタイミング誤差推定値を提供するために用いられるかもしれない。
図9に1個のフィンガプロセッサにおけるchipx2でデスクランブルされたサンプルを示す。各チップ期間iについて、オンタイム(OT)サンプルはそのチップタイミングにおいてデスクランブルされたサンプルであり、前方の(E)サンプルは1/2チップ早くデスクランブルされたサンプルであり、後方の(L)サンプルは1/2チップ遅れてデスクランブルされたサンプルである。このように前方、オンタイム、および後方のサンプルには1/2チップの間隔がある。また、チップ期間iに対する後方のサンプルはチップ期間i+1に対する前方のサンプルである。
デスクランブラ616はデスクランブルされたサンプルをchipx2で出力するかもしれない。パイロット逆拡散器618は、chipx2のデスクランブルされたサンプルについて逆拡散を実行し、前方(E)、オンタイム(OT)および後方(L)パイロットシンボルを出力するかもしれない。各パイロットシンボル期間において、パイロット逆拡散器618は、1つのオンタイムパイロットシンボルを得るためにN個のオンタイムサンプルを、1つの前方パイロットシンボルを得るためにN個の前方サンプルを、1つの後方パイロットシンボルを得るためにN個の後方サンプルを累算するかもしれない。前方、オンタイム、および後方パイロットシンボルは1/2チップの間隔があり、タイミング誤差を推定するために用いられるかもしれない。
図10に非STTD用のQTTユニット634aの一実施例のブロック図を示す。QTTユニット634aは図6に示す1つのフィンガプロセッサ610の時間トラッキングユニット632に用いられるかもしれない。QTTユニット634a内において、デマルチプレクサ1012はパイロット逆拡散器618から前方、オンタイム、および後方パイロットシンボルを入力し、コヒーレント累算器1014aへ前方パイロットシンボルを出力し、コヒーレント累算器1014bへオンタイムパイロットシンボルを出力し、およびコヒーレント累算器1014cへ後方パイロットシンボルを出力する。各累算器1014はパイロットシンボルをコヒーレント累算長Ntcにわたって累算し、その期間のパイロットの値を出力する。内挿器1016は前方パイロット値Y、オンタイムの値YOT、および後方パイロット値Yをそれぞれ各コヒーレント累算期間に累算器1014a、1014bおよび1014cから入力する。一実施例において、内挿器1016は前方、オンタイム、後方のパイロットの値を次式のように線形内挿する。
Figure 0004938780
式(9)において、重みは線形内挿に良好な特性を与えるように選択される。他の重みも用いられるかもしれない。
各コヒーレント累算期間において、内挿器1016は1チップ期間の8個の異なる時間オフセット、すなわちchipx8の時間オフセットに対して8個のパイロット値を出力する。エネルギー計算ユニット1018は内挿器1016から入力した各パイロットの値のエネルギーを各コヒーレント累算期間にわたって計算し、8個の異なる時間オフセットに対する8個のエネルギー値を出力する。非コヒーレント累算器1020は各時間オフセットに対するNtnc個のエネルギー値を累算し、その時間オフセットに対する累算エネルギー値を出力する。タイミング誤差検出器1022は、8個の時間オフセットに対する8個の累算エネルギー値を入力し、最大累積エネルギー値を特定し、その累算エネルギー値に対応する時間オフセットを決定し、この時間オフセットとオンタイムの位置との差をタイミング誤差推定値として出力する。
別の実施例において、QTTユニットはタイミング誤差推定値を得るために放物線内挿を実行する。この実施例において、累算器1014a、1014b、および1014cからの各パイロット値のエネルギーが計算される。前方パイロットシンボルに対するNtnc個のエネルギー値は前方エネルギー値Eを得るために累算され、オンタイムパイロットシンボルに対するNtnc個のエネルギー値は、オンタイムエネルギー値EOTを得るために累算され、後方パイロットシンボルに対するNtnc個のエネルギー値は、後方エネルギー値Eを得るために累算される。次にタイミング誤差推定値が以下のように計算される。
Figure 0004938780
放物線内挿は、E、EOTおよびEの3点を通る放物線を当てはめようとする。その放物線の最大点がタイミング誤差推定値として出力される。
線形、放物線の双方の内挿において、コヒーレント累積長Ntcおよび非コヒーレント累積長Ntncは所望の特性を提供するように選択されるかもしれない。QTTはQFTと並行して実行されるかもしれない。この場合、デスクランブルされたサンプルおよびパイロットサンプルにはトラッキングで除去されていない周波数誤差がおそらくあるだろう。したがって、コヒーレント累積長は限定されるべきである。QTTに必要な総時間はQFTに必要な総時間とほぼ同等であるように選択されるかもしれない。この場合、QTTのための総累算長はQFTのためのコヒーレント累算長とほぼ等しいかもしれない、すなわちNtc×Ntnc≒Nfc。種々のチャネル状態に対して(Ntc,Ntnc)の種々の組合せを評価した。(5,6)および(3,10)の組合せが試験したチャネル状態に対して優れた特性を示した。(Ntc、Ntnc)の他の組合せも用いられるかもしれない。これは本発明の範囲の内にある。
線形内挿によるSTTDにおいて、各アンテナに対して1組の前方、オンタイムおよび後方パイロット値を得るために、2つの基地局アンテナに対して、別々にコヒーレント累算が実行される。各アンテナに対する前方、オンタイムおよび後方パイロット値について、そのアンテナに対する8個の時間オフセットにおける1組の8個のパイロット値を得るために、線形内挿が実行される。各アンテナに対する8個のパイロット値の各々に対してエネルギーが計算される。2つのアンテナに対するパイロット値のエネルギーは、8個の時間オフセットの各々に対して非コヒーレントに累算される。次に、最大累算エネルギー値の時間オフセットに基づいて、タイミング誤差推定値を得る。
各アンテナのパイロット値は以下のように導出されるかもしれない。
Figure 0004938780
ここで「tos」は、前方(E)、オンタイム(OT)または後方(L)であるかもしれない時間オフセットを表し、
tos,nはパイロットシンボル期間n内の指定された時間オフセットにおけるパイロットシンボル、
は「S」パイロットシンボルに対しては+1、「D」パイロットシンボルに対しては−1、
1,tosおよびY2,tosはそれぞれアンテナ1およびアンテナ2に対する指定された時間オフセットにおけるパイロット値である。
式(11)はCPICHにおけるSTTD復号およびコヒーレント累算の双方を実行する。各コヒーレント累算期間において、式(11)はアンテナ1に対するパイロット値Y1,E、Y1,OTおよびY1,Lの第1のセットを、並びにアンテナ2に対するパイロット値Y2,E、Y2,OTおよびY2,Lの第2のセットを与える。
第1のセットにおける3個のパイロット値は式(9)に示すように、8個のパイロット値の第1のセットを得るために内挿される。また、第2のセットにおける3個のパイロット値は、8個のパイロット値の第2のセットを得るために内挿される。各セット内の8個のパイロット値のエネルギーは各アンテナに対して計算される。2つのアンテナに対する2つのセット内の8個のパイロット値のエネルギーは各時間オフセットについて結合される。次に非コヒーレント累算およびタイミング誤差検出が非STTD用に上で述べたように実行される。STTDにおいて、Ntcは偶数であり、(4,7)および(6,5)の組合せが試験チャネル状態に対して良好な特性を与える。
非STTDおよびSTTDの双方並びに線形および放物線内挿の双方において、コヒーレント累算長Ntcおよび非コヒーレント累算長Ntncは予測されたチャネル状態に基づいて選択されるかもしれない。好ましいチャネル状態においてはより短い累算長が用いられるかもしれない。その結果、QTTを実行するために必要な時間を短縮できる。
上の説明は1フィンガプロセッサ用のタイミング誤差推定値の導出に関するものである。複数のフィンガプロセッサが、複数の信号のインスタンスを処理するために割り当てられるかもしれない。タイミング誤差推定値は各フィンガプロセッサについて導出されるかもしれない。そのフィンガプロセンサのタイミングはこのタイミング誤差推定値に基づいて検出を実行する前に動かされるかもしれない。
3.非因果性パイロットフィルタリング(NCP)
非因果性パイロットフィルタリング(NCP)はページング指示子の検出に用いられるパイロット推定値を出力する。任意のパイロットシンボル期間のページング指示子(PI)伝送もPIシンボルと呼ばれる。ページング指示子は、1、2、4または8個のパイロットシンボルの期間に拡がるかもしれない。従って、1、2、4または8個のPIシンボルを含むかもしれない。NCPは、(1)非STTD用の各PIシンボルに対する1つのパイロット推定値、および(2)STTD用のPIシンボルの各ペアのための2つの基地局アンテナに対する2つのパイロット推定値を出力する。
図11Aに、非STTDにおける1つのPIシンボルに対してNCPを実行する一実施例を示す。PIシンボルに対するパイロット推定値を導出するためにPIシンボルを中心にしたL+1個のパイロットシンボルが用いられる。パイロット推定値はFIRフィルタを用いて、以下のように導出されるかもしれない。
Figure 0004938780
FIRフィルタの長さL+1および係数は種々のチャネル状態に対して良好な特性を提供するように選択されるかもしれない。5、7、および9のFIRフィルタ長は試験したチャネル状態に対して良好な特性を提供するが他のFIRフィルタ長も用いられるかもしれない。係数はすべて1となるように選択されるかもしれない。その場合、パイロット推定値はPIシンボルを中心とするL+1個のパイロットシンボルを累算することによって得られる。他の値も係数に用いられるかもしれない。
STTDにおいて、ページング指示子は1、2または4個のパイロットシンボルペアで2つのアンテナから送信されるかもしれない。各PIシンボルペアについては、図4Cに示すように、シンボルのsおよびsはアンテナ1から、並びにシンボル-s* bおよびs* aはアンテナ2から送信される。
図11BにSTTD用1PIシンボルペアに対してNCPを実行する一実施例を示す。PIシンボルペアは任意のパイロットシンボル期間において送信を開始するかもしれない。PIシンボルペアのSTTD復号を実行するために各アンテナに対するパイロット推定値が必要である。各アンテナに対するパイロット推定値は等しい数の「S」および「D」パイロットシンボルをフィルタリングすることによって得られるかもしれない。図3を参照して、アンテナ2に対するパイロットパターンはCPICHフレーム境界に不連続を有する。その結果(1)CPICHフレームの終わりにおいて単一の「−A」シンボルが2つの「A」シンボルの間で送信され、(2)CPICHフレームの始まりにおいて単一の「A」シンボルが2つの「−A」シンボルの間で送信される。したがって、図11Bに示すように、CPICHフレームとの相対的なPIシンボルペアの開始点に依存して異なるFIRフィルタ長が用いられ、PIシンボルペアのために等しい数の「S」および「D」パイロットシンボルがフィルタリングされることを確実にするかもしれない。各CPICHフレームの150個のパイロットシンボル期間は0から149のインデックスを付与されるかもしれない。FIRフィルタの長さLは(1)PIシンボルペアが偶数インデックスのパイロットシンボル期間に始まる場合、(図11Bには図示しない)L=2,6,10または他の値、および(2)PIシンボルペアが奇数インデックスのパイロットシンボル期間に始まる場合、(図11Bに図示するように)L=4,8または他の値であるように選択されるかもしれない。
2つのアンテナに対するパイロット推定値は、以下のようにFIRフィルタに基づいて導出されるかもしれない。
Figure 0004938780
重みWはすべて1または他の値になるように選択されるかもしれない。式(13)は2つのアンテナに用いられる2つの非因果性FIRフィルタを示す。各非因果性FIRフィルタは1組の重みWおよび1組の利得Kによって定義される。ここで、利得はアンテナおよびシンボル期間nに依存する。
図11CにSTTDにおける種々のPIシンボルペアに対してNCPを実行する別の一実施例を示す。この実施例において、各CPICHフレームの150個のパイロットシンボルはペア1からペア75として表される75のシンボルペアに配置される。与えられたPIシンボルペアはパイロットシンボルペアと時間的に合致されるかもしれない。または2つのパイロットシンボルペアに跨るかもしれない。例えば、図11CのPIシンボルペアXはパイロットシンボルペア1と時間的に合致され、図11CのPIシンボルペアYは先行するCPICHフレームのパイロットシンボルペア75と現在のCPICHフレームのパイロットシンボルペア1に跨る。
PIシンボルペアがパイロットシンボルペアと時間的に合致されている場合、例えば式(13)に示すように、2つのアンテナに対するパイロット推定値を得るために、このPIシンボルペアの周りのパイロットシンボルペアを用いてNCPが実行されるかもしれない。図11Cに示す一例において、パイロットシンボルペア74,75,1,2,3がPIシンボルペアXのパイロット推定値を得るために用いられるかもしれない。パイロット推定値を導出するために用いられるパイロットシンボルペアの数は設定可能である。
PIシンボルペアが2つのパイロットシンボルペアに跨っている場合、このPIシンボルペアの周りのパイロットシンボルペアの種々の組合せを用いてNCPが実行されるかもしれない。図11Cに示す一例において、PIシンボルペアYに対するパイロット推定値は、以下の方式のいずれか1つに基づいて得られるかもしれない。
1.式(13)に示すように2つのアンテナに対するパイロット推定値を得るためにパイロットシンボルペア74,75および1を用いる。
2.式(13)に示すように2つのアンテナに対するパイロット推定値を得るためにパイロットシンボルペア75,1および2を用いる。
3.2つのアンテナに対する2組のパイロット推定値を得るためにパイロットシンボルペア74,75および1を用い、2つのアンテナに対する別の2組のパイロット推定値を得るためにパイロットシンボルペア75,1および2を用い、さらにPIシンボルペアのSTTD復号を実行するために2つのアンテナに対するこれらの4組のパイロット推定値を共同的に用いる。
4.2つのアンテナに対する2組のパイロット推定値を得るためにパイロットシンボルペア74,75および1を用い、2つのアンテナに対する別の2組のパイロット推定値を得るためにパイロットシンボルペア75,1および2を用い、各アンテナの2組のパイロット推定値の平均を取って、そのアンテナに対する1組の平均パイロット推定値を得て、さらにPIシンボルペアのSTTD復号を実行するために2個のアンテナに対する2組の平均パイロット推定値を用いる。
上記の方式1および2において、2個のアンテナに対する非因果性FIRフィルタはPIシンボルペアに関して非対称であり、PIシンボルペアの等しくない数の左および右側のパイロットシンボルについて動作する。例えば、パイロットシンボルペア74,75および1が用いられる場合、PIシンボルペアの左側には2つのパイロットシンボルペア74および75が、PIシンボルペアの右側には1つのパイロットシンボルペア1がある。
上記の方式3および4において、2つの非因果性FIRフィルタが、2つのアンテナに対する2組のパイロット推定値を生成するために第1のパイロットシンボルのセット(例えばパイロットシンボルペア74,75および1)に対して動作する。さらに別の2つの非因果性FIRフィルタが、2つのアンテナに対する2組のパイロット推定値を生成するために第2のパイロットシンボルのセット(例えばパイロットシンボルペア75,1および2)に対して動作する。2つのアンテナに対して各組が1つ以上のパイロット推定値を有する4組のパイロット推定値が得られる。各アンテナに対する2組のパイロット推定値は平均されるかもしれない。また、2組の平均パイロット推定値は,以下に説明するようにSTTD復号に用いられるかもしれない。代替的に、2つのアンテナに対する4組のパイロット推定値は、以下に説明するように共同STTD復号に用いられるかもしれない。4.ページング指示子検出
図12Aに非STTD用のデータ復調器624aの一実施例のブロック図を示す。NCPパイロットフィルタ620は非因果性フィルタでパイロットシンボルPをフィルタリングし各PIシンボルに対するパイロット推定値
Figure 0004938780
復調器624a内において、位相回転器1212は各パイロット推定値と1−j1を乗算し、対応するチャネル利得推定値Hを出力する。1−j1との乗算はパイロット推定値を−45°回転し、A=1+j1であるからパイロット変調を除去する。乗算器1214はデータ逆拡散器からのPIシンボルおよび回転器1212からのチャネル利得推定値を入力する。乗算器1214は各PIシンボルと関連するチャネル利得推定値を乗算し、複素復調シンボルを出力する。PICH上の各ビットはQPSK変調シンボルのIまたはQ成分のいずれかで送信される。結合器1216は、各復調されたシンボルの実部の和および虚部の和をとり、対応するPIシンボルに対する検出されたページング指示子を出力する。
シンボル結合器640は各PIシンボルに対して割り当てられたすべてのフィンガプロセッサから検出された値を入力し結合する。また、シンボル結合器640は検出された値をページング指示子に対するすべてのPIシンボルにわたって累算し、そのページング指示子に対する最終的な検出値を出力する。最終的な検出値は送信されたページング指示子が「1」に設定されたか、または「0」に設定されたかを決定するために、予め定めたしきい値と比較されるかもしれない。
図12BにSTTD用のデータ復調器624bの一実施例のブロック図を示す。NCPパイロットフィルタ620は非因果性フィルタでパイロットシンボルPをフィルタリングし、各PIシンボルペアに対してそれぞれアンテナ1およびアンテナ2に対するパイロット推定値
Figure 0004938780
STTDデコーダ1254はデータ逆拡散器622からのPIシンボルおよびチャネル利得推定値を入力し、以下のようにSTTD復号を実行する。
Figure 0004938780
ここで、DおよびDn+1はそれぞれPIシンボル期間nおよびn+1のPIシンボルであり、
Figure 0004938780
シンボル結合器640は、割り当てられたすべてのフィンガプロセッサからのおよびページング指示子に対するすべてのPIシンボルペアにわたる、検出された値を結合し、ページング指示子に対する最終的な検出値を出力する。
結合STTD復号は2個のアンテナに対する4組のパイロット推定値を用いて種々の方法で実行されるかもしれない。例えば、DのPIシンボルはパイロットシンボルの第1のセットから導出された2組のパイロット推定値から得られたチャネル利得推定値と乗算されるかもしれない。また、Dn+1のPIシンボルはパイロットシンボルの第2のセットから導出された他の2組のパイロット推定値から得られるチャネル利得推定値と乗算されるかもしれない。
図13にQFT、QTT、およびNCPによるPICH検出を実行するための処理1300を示す。前の受信可能期間において休止状態になる前に、現在の受信可能期間における周波数トラッキングを実行するために必要な時間の長さが、予測されるチャネル状態に基づいて決定される。QFTのためのコヒーレント累算長Nfc並びにQTTのためのコヒーレントおよび非コヒーレント累算長NtcおよびNtncは、好ましいチャネル状態(例えば、E/Iが予め定めたしきい値より上にある場合)においては、QFTおよびQTTに割り当てられた時間の長さを短縮するために、縮小されるかもしれない。いかなる場合も、無線機器は現在の受信可能期間におけるページング指示子に先立って前の受信可能期間において決定される時間の長さだけ起動する。
現在の受信可能期間において、無線機器は予め定めた時間に起動し、強い信号のインスタンスを探索し、および/または前の受信可能期間において特定された強い信号のインスタンスを再捕捉する(ブロック1310)。前の受信可能期間からの共通周波数誤差推定値が現在の受信可能期間内で探索/再捕捉のために用いられる。探索器は一組の基準を満たす検出した各信号のインスタンスの強度およびタイミング(例えばchipx2分解能)を出力する。フィンガプロセッサは、注目する各信号のインスタンスを処理するように割り当てられる。
周波数トラッキングにおいて、各割り当てられたフィンガプロセッサ内の回転器は前の受信可能期間からの共通周波数誤差推定値に設定される。(ブロック1312)。次に、各フィンガプロセッサの周波数誤差推定値を得るために、およびすべてのフィンガプロセッサの共通周波数誤差推定値を更新するために、QFTが実行される。(ブロック1314)。各フィンガプロセッサの周波数誤差推定値は、そのフィンガプロセッサにQFTによって提供された周波数誤差推定値から共通周波数誤差推定値を引算した値に等しく、そのフィンガプロセッサの残留周波数誤差である。発振器は共通周波数誤差推定値でゆっくり更新される。各フィンガプロセッサのフィードバックベースの周波数トラッキングループはそのフィンガプロセッサの周波数誤差推定値で初期化され、動作可能にされる。(ブロック1316)。各フィンガプロセッサの周波数トラッキングループはその後絶えずパイロットシンボルの位相を推定し、そのフィンガプロセッサの周波数誤差推定値を更新する。
時間トラッキングにおいて、各フィンガプロセッサのタイミング誤差推定値を得るためにQTTが実行される。(ブロック1322)。各フィンガプロセッサの時間トラッキングループは、タイミング誤差推定値で初期化され、動作可能にされる。(ブロック1324)。時間トラッキングループは、その後絶えずパイロットシンボルタイミングを推定し、タイミング誤差推定値を更新する。図13の周波数および時間トラッキングのための2つの経路によって示されるように、QTTは受信可能期間を短縮するためにQFTと並行して実行される。
ブロック1316および1324の後で、図6に示すように、各フィンガプロセッサに対し、周波数トラッキングループからの出力に基づいて回転器が操作され、さらに、サンプリングユニットが時間トラッキングループからの出力に基づいて操作される。ページング指示子の検出は各フィンガプロセッサ内で走っている周波数および時間トラッキングループで、およびNCPを用いて実行される。(ブロック1330)。休止に入る前に、共通周波数誤差推定値の最新の値が保存される。(ブロック1332)。次の受信可能期間における周波数および時間トラッキングを実行するために必要な時間の長さは予測チャネル状態に基づいて決定される。(ブロック1334)。タイマは適切に設定され、タイマが終了するまで、無線機器は休止にはいる。
NCPによる検出性能を評価し、因果性無限インパルス応答(IIR)フィルタによる検出特性と比較した。NCPにより高速を含む特定の動作シナリオに対する検出特性が向上することを示すことができる。また、NCPによる検出性能は周波数誤差に対して一層弾力的である。NCPはQFTからの潜在的に大きな残留誤差を効果的に扱うことができる。周波数誤差に対する弾力性は、周波数トラッキングに割り当てられた時間の長さを短縮するために、またはおそらく検出実行に先立つ周波数トラッキングを除去するために利用されるかもしれない。
待機モードにおけるDRX動作中、受信可能期間当たりのRF起動時間を短縮するためにQFT、QTT、およびNCPが無線機器によって用いられるかもしれない。QFT、QTT、およびNCPは、それぞれ従来の周波数トラッキング、時間トラッキング、およびパイロットフィルタリングの方法よりも実行時間が短く、かつ良好な特性を提供する。QFT、QTT、およびNCPの主要な利点は、電池電力消費量の減少および電池のスタンバイ時間の延長である。NCPを用いることによる他の利点は、大きい周波数変化の下での検出特性の向上、およびページング指示子検出後(前ではない)の周波数トラッキング実行のための自由度である。
明快さのために、QFT、QTT、およびNCPの特定の実施例を上で説明してきた。また、QFT、QTT、およびNCPは他の方法で実行されるかもしれない。これは本発明の範囲内にある。例えば、QFT、QTT、およびNCPはパイロットシンボルの代わりにデスクランブルされたサンプルに基づいて実行されるかもしれない。この場合、コヒーレント累算および非コヒーレント累算がサンプルに関して実行される。3つの技術のいずれか1つ、任意の組合せ、またはすべてがPICH検出に用いられるかもしれない。
明快さのために、QFT、QTT、およびNCPはW−CDMAにおけるページング指示子の検出に対して特定的に説明してきた。一般に、これらの技術は、指示子、ビット、シンボル、肯定応答、要求その他のような種々の形式の信号の検出に用いられるかもしれない。これらの技術はW−CDMAおよび他の無線通信システムに用いられるかもしれない。
図14に、無線通信システムにおいて間欠的に送信される信号(例えばページング指示子)を受信するためにQFTを実行するための処理1400を示す。初めに、無線機器はDRX動作の間に信号を受信するために休止状態から起動する(ブロック1412)。複数の仮定周波数誤差が、複数の回転信号を得るために入力信号(例えばパイロットシンボルまたはデスクランブルされたサンプル)に用いられる(ブロック1414)。回転信号のエネルギーは、例えばエネルギー計算に先行するコヒーレント累算を実行することによって決定される(ブロック1416)。周波数誤差推定値は、回転信号のエネルギーに基づいて決定され(ブロック1418)、信号の検出に用いられる(ブロック1420)。
図15に、無線通信システムにおいて間欠的に送信される信号を受信するためにQTTを実行するための処理1500を示す。初めに、無線機器は信号を受信するために休止状態から起動する(ブロック1512)。時間オフセットの第1のセット(例えば前方、オンタイムおよび後方)に対する入力信号にコヒーレント累算が実行される(ブロック1514)。時間オフセットの第2のセットのための中間値を得るために、時間オフセットの第1のセットに対するコヒーレント累算の出力に内挿が実行されるかもしれない(例えばchipx8の分解能で)(ブロック1516)。中間値のエネルギーが計算されるかもしれない(ブロック1518)。さらに非コヒーレント累算が時間オフセットの第2のセットに対する中間値のエネルギーに実行されるかもしれない(ブロック1520)。タイミング誤差推定値は、非コヒーレント累算の出力に基づいて導出され(ブロック1522)、信号の検出に用いられる(ブロック1524)。
図16に、無線通信システムにおいて間欠的に送信される信号を受信するためにNCPを実行するための処理1600を示す。初めに、無線機器は信号を受信するために休止状態から起動する(ブロック1612)。パイロットシンボルは非STTD用の1アンテナに対するパイロット推定値を、およびSTTD用の2アンテナに対するパイロット推定値を得るために非因果性フィルタでフィルタリングされる(ブロック1614)。次に、上述したようなパイロット推定値に基づいて、信号の検出が実行される(ブロック1616)。
ここに説明された技術は種々の手段で実施されるかもしれない。例えば、これらの技術はハードウェア、ソフトウェア、またはそれらの組合せで実施されるかもしれない。ハードウェアの実施において、本技術のいずれか1つ、任意の組合せ、またはすべてを実行するための処理ユニット(例えば図6のパイロットフィルタ620、図8AのQFTユニット638a、図8BのQFTユニット638b、図10のQTTユニット634aなど)は、1つ以上の特定用途向IC(ASIC)、ディジタル信号プロセッサ(DSP)、ディジタル信号処理装置(DSPD)、プログラム可能論理回路(PLD)、プログラマブルゲートアレイ(FPGA)、プロセッサ、制御器、マイクロ制御器、マイクロプロセッサ、電子装置、ここに説明した機能を実行するように設計された他の電子ユニット、またはそれらの組合せの中で実施されるかもしれない。
ソフトウェアの実施において、ここに説明した機能を実行するモジュール(例えば、手順、機能など)を用いてここに説明した技術が実施されるかもしれない。ソフトウェアコードはメモリーユニット(例えば、図5のメモリーユニット572)に格納され、プロセッサ(例えば、コントローラ570)によって実行されるかもしれない。メモリーユニットはプロセッサの内部でまたは外部で実施されるかもしれない。
見出しは、参照のためおよび特定の節の場所を見つけることに役立つようにここに含まれる。これらの見出しはそこに説明される概念の範囲を限定するようには意図されず、これらの概念は明細書全体にわたって他の節においても適用性を有するかもしれない。
開示された実施例のこれまでの説明は、通常の当業者が本発明を製造しまたは使用することを可能にするように提供されている。これらの実施例への種々の変形は当業者に容易に明らかになるだろう。また、ここに定義した一般的原理は本発明の精神または範囲から逸脱することなく他の実施例に適用されるかもしれない。したがって、本発明はここに示した実施例に限定されることを意図されず、ここに開示した原理および新規な特徴と矛盾しない最も広い範囲に一致することである。
本発明の無線通信システムを示す図。 本発明のW−CDMAのフレーム構造を示す図。 本発明のW−CDMAの共通パイロットチャネル(CPICH)を示す図。 本発明のW−CDMAのPICHのDRX受信を示す図。 本発明のPICHの1つのフレームのフォーマットを示す図。 本発明の非STTDおよびSTTDにおけるPICHの送信を示す図。 本発明の基地局および無線機器のブロック図。 本発明の無線機器内のレーク受信機のブロック図。 本発明の周波数誤差に対するsinc関数のプロットを示す図。 本発明の非STTDにおけるQFTユニットを示す図。 本発明のSTTDにおけるQFTユニットを示す図。 本発明の2倍チップレート(またはchipx2)でデスクランブルされたサンプルを示す図。 本発明の非STTDにおけるQTTユニットを示す図。 本発明の非STTDおよびSTTDにおけるNCPの実行の実施例を示す図。 本発明の非STTDおよびSTTDにおけるNCPの実行の他の実施例を示す図。 本発明の非STTDおよびSTTDにおけるNCPの実行の他の実施例を示す図。 本発明の非STTDにおけるデータ復調器を示す図。 本発明のSTTDにおけるデータ復調器を示す図。 本発明のQFT、QTT、およびNCPによるPICH検出処理を示す図。 本発明のDRX動作中にQFTを実行するための処理を示す図。 本発明のDRX動作中にQTTを実行するための処理を示す図。 本発明のDRX動作中にNCPを実行するための処理を示す図。

Claims (33)

  1. 下記を備える装置:
    不連続受信(DRX)動作中に信号を受信するために休止状態から起動するように動作する制御器;
    少なくとも1つのフィンガプロセッサに関する少なくとも1つの周波数誤差推定値を得るために、複数の回転信号を得るために入力信号に複数の仮定周波数誤差を用い、前記複数の回転信号のエネルギーを決定、および前記複数の回転信号のエネルギーに基づいて周波数誤差推定値を決定することによりQFTを実行するように、動作するプロセッサ、なお、前記QFTは、開ループ周波数誤差推定技術を備えている;および、
    前記信号検出のために周波数誤差推定値を用いて前記入力信号に位相回転を実行して周波数誤差を除去するように、そして、パイロット推定値を得るためにパイロットシンボルを非因果性フィルタでフィルタリングするように、動作する復調器、なお、前記信号検出は、前記位相回転を実行した後の前記入力信号からの前記パイロット推定値によるデータシンボルの検出の実行さらに基づいている。
  2. 前記プロセッサが、前記回転信号の累算値を得るために、予め定めた期間にわたり各回転信号を累算するように、および前記累算値のエネルギーを計算するように動作する請求項1に記載の装置。
  3. 前記制御器が、予測されたチャネル状態に基づいて前記予め定めた期間を選択するように動作する請求項2に記載の装置。
  4. 前記プロセッサが、前記複数の回転信号のエネルギーの中から最大エネルギーを特定し、最大エネルギーに対応する仮定周波数誤差を前記周波数誤差推定値として出力するように動作する請求項1に記載の装置。
  5. 前記制御器が、前記複数の仮定周波数誤差を、取り得る周波数誤差の範囲にわたって均一に分配するように動作する請求項1に記載の装置。
  6. 前記制御器が、前記複数の仮定周波数誤差を、取り得る周波数誤差の範囲にわたって不均一に分配するように、および実際の周波数誤差を含むより高い尤度を有する少なくとも1つの周波数誤差の部分範囲に対してより狭い周波数誤差間隔を用いるように動作する請求項1に記載の装置。
  7. 前記制御器が、予測されたチャネル状態に基づいて取り得る周波数誤差の範囲を決定するように、および前記取り得る周波数誤差の範囲に基づいて前記複数の仮定周波数誤差を選択するように動作する請求項1に記載の装置。
  8. 前記復調器が、予め定めた時間間隔で送られるページング指示子の検出を実行するように動作する請求項1に記載の装置。
  9. 前記プロセッサが、前記入力信号としてパイロットシンボルを入力するように動作する請求項1に記載の装置。
  10. 前記プロセッサが、前記入力信号としてデスクランブルされたサンプルを入力するように動作する請求項1に記載の装置。
  11. 下記を備える方法:
    不連続受信(DRX)動作中に信号を受信するために休止状態から起動すること;
    少なくとも1つのフィンガプロセッサに関する少なくとも1つの周波数誤差推定値を得るためにQFTを実行すること、なお、前記QFTは、下記の手順を含む開ループ周波数誤差推定技術を備える:
    複数の回転信号を得るために、入力信号に複数の仮定周波数誤差を用いること;
    前記複数の回転信号のエネルギーを決定すること;
    前記複数の回転信号のエネルギーに基づいて周波数誤差推定値を決定すること;および、
    前記信号検出のために前記周波数誤差推定値を用いて前記入力信号に位相回転を実行して周波数誤差を除去すること;
    パイロット推定値を得るためにパイロットシンボルを非因果性フィルタでフィルタリングすること、なお、前記信号検出は、前記位相回転を実行した後の前記入力信号からの前記パイロット推定値によるデータシンボルの検出の実行さらに基づいている。
  12. 前記複数の回転信号のエネルギーを決定することが、
    前記回転信号の累算値を得るために、各回転信号を予め定めた期間にわたり累算することと、
    各回転信号に対する前記累算値のエネルギーを計算することとを含む請求項11に記載の方法。
  13. 前記周波数誤差推定値を決定することが、
    前記複数の回転信号のエネルギーの中から最大のエネルギーを特定することと、
    前記最大エネルギーに対応する仮定周波数誤差を前記周波数誤差推定値として出力することとを含む請求項11に記載の方法。
  14. 予め定めた時間間隔で送られるページング指示子の検出を実行することをさらに含む請求項11に記載の方法。
  15. 下記を備える装置:
    不連続受信(DRX)動作中に信号を受信するために休止状態から起動するための手段;
    少なくとも1つのフィンガプロセッサに対する少なくとも1つの周波数誤差推定値を得るためにQFTを実行するための手段、なお、前記QFTは、下記手順を含む開ループ周波数誤差推定技術を備える:
    複数の回転信号を得るために、入力信号に複数の仮定周波数誤差を用いるための手段;
    前記複数の回転信号のエネルギーを決定するための手段;
    前記複数の回転信号のエネルギーに基づいて周波数誤差推定値を決定するための手段;および、
    前記信号検出のために前記周波数誤差推定値を用いて前記入力信号に位相回転を実行して周波数誤差を除去するための手段、
    パイロット推定値を得るためにパイロットシンボルを非因果性フィルタでフィルタリングするための手段、なお、前記信号検出は、前記位相回転を実行した後の前記入力信号からの前記パイロット推定値によるデータシンボルの検出の実行さらに基づいている。
  16. 前記複数の回転信号のエネルギーを決定するための手段が、
    前記回転信号に対する累算値を得るために、各回転信号を予め定めた期間にわたり累算するための手段と、
    各回転信号の前記累算値のエネルギーを計算するための手段とを含む請求項15に記載の装置。
  17. 前記周波数誤差推定値を決定するための手段が、
    前記複数の回転信号のエネルギーの中から最大のエネルギーを特定するための手段と、
    前記最大エネルギーに対応する仮定周波数誤差を前記周波数誤差推定値として出力するための手段とを含む請求項15に記載の装置。
  18. 下記を備える方法:
    少なくとも1つのフィンガプロセッサに対する少なくとも1つの周波数誤差推定値を得るためにQFTを実行すること、なお、前記QFTは、下記手順を含む開ループ周波数誤差推定技術を備える:
    複数の回転信号を得るために、入力信号に複数の仮定周波数誤差を用いること;
    第1の送信アンテナに対する前記複数の回転信号のエネルギーを決定すること;
    第2の送信アンテナに対する前記複数の回転信号のエネルギーを決定すること;
    前記第1および第2のアンテナに対する前記複数の回転信号の総エネルギーを決定すること;および、
    前記複数の回転信号の総エネルギーに基づいて周波数誤差推定値を決定すること、
    パイロット推定値を得るためにパイロットシンボルを非因果性フィルタでフィルタリングすること、なお、前記周波数誤差推定値により位相回転が実行された後の前記入力信号からのデータシンボルの検出の実行は、前記パイロット推定値に基づいている。
  19. 前記第1の送信アンテナに対する前記複数の回転信号のエネルギーを決定するために用いられる第1の複数の累算値を得るために、予め定めた期間にわたり前記複数の回転信号を別々に累算することと、
    複数の基準化された信号を得るために前記第2の送信アンテナに対する基準化シーケンスで前記複数の回転信号を基準化することと、
    前記第2の送信アンテナに対する前記複数の回転信号のエネルギーを決定するために用いられる第2の複数の中間値を得るために、前記予め定めた期間にわたり前記複数の基準化された信号を別々に累算することとをさらに含む請求項18に記載の方法。
  20. 前記周波数誤差推定値を決定することが、
    前記複数の回転信号の総エネルギーの中から最大の総エネルギーを特定することと、
    前記最大総エネルギーに対応する仮定周波数誤差を前記周波数誤差推定値として出力することとを含む請求項19に記載の方法。
  21. 下記を備える装置:
    前記少なくとも1つのフィンガプロセッサに対する少なくとも1つの周波数誤差推定値を得るためにQFTを実行するように、および少なくとも1つのフィンガプロセッサに対する少なくとも1つのタイミング誤差推定値を得るためにQTTを実行するように動作するプロセッサ;
    前記少なくとも1つのフィンガプロセッサに対する前記少なくとも1つの周波数誤差推定値を用いて入力信号に位相回転を実行して周波数誤差を除去し、および前記少なくとも1つのタイミング誤差推定値を用いて前記入力信号を適切なタイミングで出力することにより信号の検出を実行するように動作する復調器、
    ここにおいて、前記QFTは、開ループ周波数誤差推定技術を備え、前記QTTは、開ループタイミング推定技術を備え、
    前記復調器は、パイロット推定値を得るためにパイロットシンボルを非因果性フィルタでフィルタリングするように、そして、前記適切なタイミングで出力され前記位相回転された後の前記入力信号からの前記パイロット推定値によるデータシンボルの検出の実行に基づいて前記信号の検出を実行するように、さらに動作する。
  22. 前記プロセッサが、各フィンガプロセッサにおいて、複数の仮定周波数誤差に対するエネルギーを得るためにコヒーレント累算を実行するように、および前記複数の仮定周波数誤差に対するエネルギーに基づいて前記フィンガプロセッサに対する周波数誤差推定値を決定するように動作する請求項21に記載の装置。
  23. 前記プロセッサが、各フィンガプロセッサにおいて、複数の時間オフセットに対するエネルギーを得るためにコヒーレント累算、内挿、および非コヒーレント累算を実行するように、および前記複数の時間オフセットに対するエネルギーに基づいて前記フィンガプロセッサに対する時間誤差推定値を決定するように動作する請求項21に記載の装置。
  24. 前記プロセッサが、QFTおよびQTTを並行して実行するように動作する請求項21に記載の装置。
  25. 前記制御器が、予測されたチャネル状態に基づいて次の受信可能期間においてQFTおよびQTTを実行するための時間の長さを決定するように、および前記次の受信可能期間におけるQFTおよびQTTを実行するための時間の長さに基づいて休止期間を決定するように動作する請求項21に記載の装置。
  26. 前記プロセッサが、予め定めた時間間隔で送られるページング指示子の検出を実行するように動作する請求項21に記載の装置。
  27. 下記を備える方法:
    少なくとも1つフィンガプロセッサに対する少なくとも1つの周波数誤差推定値を得るためにQFTを実行すること;
    少なくとも1つフィンガプロセッサに対する少なくとも1つのタイミング誤差推定値を得るためにQTTを実行すること;
    少なくとも1つフィンガプロセッサに対する前記少なくとも1つの周波数誤差推定値を用いて入力信号に位相回転を実行して周波数誤差を除去し、および前記少なくとも1つの時間誤差推定値を用いて前記入力信号を適切なタイミングで出力することにより信号の検出を実行すること、ここにおいて、前記QFTは、開ループ周波数誤差推定技術を備え、前記QTTは、開ループタイミング推定技術を備える;および、
    パイロット推定値を得るためにパイロットシンボルを非因果性フィルタでフィルタリングすること、なお、前記信号検出は、前記適切なタイミングで出力され前記位相回転された後の前記入力信号からの前記パイロット推定値によるデータシンボルの検出さらに基づいて実行される。
  28. 前記QFTを実行することが、各フィンガプロセッサにおいて、
    複数の仮定周波数誤差に対するエネルギーを得るためにコヒーレント累算を実行することと、
    前記複数の仮定周波数誤算に対するエネルギーに基づいて前記フィンガプロセッサに対する周波数誤差推定値を決定することとを含む、請求項27に記載の方法。
  29. 前記QTTを実行することが、各フィンガプロセッサにおいて、
    複数の時間オフセットに対するエネルギーを得るために、コヒーレント累算、内挿、および非コヒーレント累算を実行することと、
    前記複数の時間オフセットに対するエネルギーに基づいて前記フィンガプロセッサに対するタイミング誤差推定値を決定することとを含む、請求項27に記載の方法。
  30. 予測されたチャネル状態に基づいて次の受信可能期間におけるQFTおよびQTTを実行するための時間の長さを決定することと、
    前記次の受信可能期間におけるQFTおよびQTTを実行するための前記時間の長さに基づいて休止期間を決定することとをさらに含む、請求項27に記載の方法。
  31. 下記を備える装置:
    少なくとも1つのフィンガプロセッサに対する少なくとも1つの周波数誤差推定値を得るためにQFTを実行するための手段;
    前記少なくとも1つのフィンガプロセッサに対する少なくとも1つのタイミング誤差推定値を得るためにQTTを実行するための手段;
    前記少なくとも1つのフィンガプロセッサに対する前記少なくとも1つの周波数誤差推定値を用いて入力信号に位相回転を実行して周波数誤差を除去し、および前記少なくとも1つの時間誤差推定値を用いて前記入力信号を適切なタイミングで出力することにより信号の検出を実行するための手段、なお、前記QFTは、開ループ周波数誤差推定技術を備え、前記QTTは、開ループタイミング推定技術を備える;および、
    パイロット推定値を得るためにパイロットシンボルを非因果性フィルタでフィルタリングするための手段、なお、前記信号検出は、前記適切なタイミングで出力され前記位相回転された後の前記入力信号からの前記パイロット推定値によるデータシンボルの検出さらに基づいて実行される。
  32. 前記QFTを実行するための手段が、各フィンガプロセッサについて、
    複数の仮定周波数誤差に対するエネルギーを得るためにコヒーレント累算を実行するための手段と、
    前記複数の仮定周波数誤算に対するエネルギーに基づいて前記フィンガプロセッサに対する周波数誤差推定値を決定するための手段とを含む、請求項31に記載の装置。
  33. 前記QTTを実行するための手段が、各フィンガプロセッサについて、
    複数の時間オフセットに対するエネルギーを得るために、コヒーレント累算、内挿、および非コヒーレント累算を実行するための手段と、
    前記複数の時間オフセットに対するエネルギーに基づいて前記フィンガプロセッサに対するタイミング誤差推定値を決定するための手段とを含む、請求項31に記載の装置。
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