JP5349314B2 - デコーダ生成の信号メトリックを使用する不連続送信（ｄｔｘ）検出 - Google Patents

Description

本発明の実施形態例は、一般に、送信データ内の不連続送信フレームの検出に関し、ＤＴＸ検出において使用するための信号メトリックを生成する方法に関する。

第３世代ワイヤレス標準３ＧＰＰ２−ＣＤＭＡ２０００−１ｘは、音声とデータの両応用分野向けに設計されている。一般に、ワイヤレス通信システムにおける基地局から移動局への送信は、順方向リンクとして知られ、移動局から基地局への送信は、逆方向リンクとして知られる。システムがデータ応用分野に使用されるとき、この応用分野をサポートするために必要とされる逆方向リンク・チャネルは、通常、制御情報を送信するために使用される専用制御チャネル（Ｒ−ＤＣＣＨ）と、データを送信するために使用される補助チャネル（Ｒ−ＳＣＨ）とを含む。これらのチャネルは、常に送信される逆方向リンク・パイロット・チャネルに追加されるものである。

データ応用分野のバースト性により、送信器信号がデータ入力の期間中だけオンにされれば、移動局のデューティ・サイクルは、応用分野によっては、５０パーセント未満に短縮することができる。したがって、移動局のバッテリ寿命を延ばし、他のユーザに対する干渉を低減するために、不連続送信（ＤＴＸ）を使用することができる。ＤＴＸは、送信器へのデータ入力がないとき移動局を一時的に電源遮断する、またはミュートする方法である。移動局は、それ自体の自由裁量で、データのパケットを基地局に、フレームごとに送るかどうか判断する。移動局は、移動局バッテリ寿命を延ばし、無線環境内の干渉を低減するために、データのパケットを送らないと決める。ＤＴＸは、両チャネルで送信するデータがないとき使用される。換言すれば、特定のチャネルのＤＴＸフレームの間は、実際に信号が送信されない。

従来技術では、移動局（またはユーザ機器（ＵＥ））は、シンボル（データ）のないフレーム、すなわちＤＴＸフレームを送信したことを基地局に通知しない。基地局（またはノードＢ）は、それ自体でそれを判定する。

ＤＴＸ送信に伴う問題は、電力制御に対するその影響である。基地局は、通常、フレームの端部に含まれるチェックサム値を受け取る。事前定義されたフレーム誤り率（ＦＥＲ）を達成することができるように、基地局受信器における巡回冗長検査（ＣＲＣ）チェックサムが使用され、アウターループ電力制御を駆動する。上述のように、基地局は、移動局がデータのないフレームを送ったことを知らず、その結果、送信されたデータがある場合と同様にフレームを処理する。これは、そのフレーム内で信号が実際に送信されていないため、ＣＲＣ誤りを引き起こす可能性がある。この偽のＣＲＣ誤りは、アウターループ電力制御標的を押し上げ、これは他のユーザに対する干渉レベルを増大し、移動局送信器上で電力を浪費する。したがって、アウターループ電力制御でデータ・フレームＣＲＣレポートを無視することができ、または何らかの他のメトリックを使用するように、基地局受信器は、（パイロット・フレーム誤り検出など）ＤＴＸフレームが存在するかどうか検出し、アウターループ電力制御を駆動しなければならない。

不十分なチャネル条件により、送信中に送信フレームが歪むと、別のタイプのチェックサム誤りが発生することがある。ここで、基地局はフレームを送信するが、送信フレームは、基地局によって適正に受信されない。このタイプの誤りは、「消失（ｅｒａｓｕｒｅ）」として知られる。

図１Ａおよび図１Ｂは、従来のＤＴＸ検出器を使用する逆方向リンク専用制御チャネル（Ｒ−ＤＣＣＨ）または逆方向リンク補助チャネル（Ｒ−ＳＣＨ）処理を示すブロック図である。ＵＥにある送信器１００に関して示されているブロック、および基地局受信器１５０のところのブロックは、それぞれＵＥまたはノードＢにあるそれぞれのプロセッサによって反復されるソフトウェア・ルーチンによって実施される処理機能を表す。

図１Ａを参照すると、ＵＥ送信器１００では、データ・パケットまたはフレーム（すなわち、ＤＣＣＨおよび／またはＳＣＨデータ）にＣＲＣ添付ユニット１０５でＣＲＣビットが添付され、順方向誤り符号（ＦＥＣ）がＦＥＣコーダ１１０で符号化され、レートがレート・マッチング・ユニット１１５で調整され、インターリーバ１２０でインターリーブされ、ある電力レベルを達成するように利得ユニット１３５で利得によって加重される。パイロット・チャネルもまた、ある電力レベルを達成するように利得ユニット１４０で利得によって加重され、次いで直交拡散ユニット１４０で、直交ウォルシュ符号によって拡散される。次いで、これらの２つのチャネルが、マルチプレクサ１４５で組み合わせられる（符号分割多重）。多重化信号は、ＲＦ（見やすくするために図示せず）に変調される前に、スクランブルし、波形整形フィルタ（図示せず）によって濾波し、伝播チャネル１４７を通って基地局（ノードＢ）受信器１５０に送ることができる。

ノードＢ受信器１５０では、受信信号１４８は、最初に整合フィルタ（見やすくするために図示せず）を通り、Ｒ−ＤＣＣＨ／Ｒ−ＳＣＨ逆拡散器／復調器に送られ、フレームから送信データを回復するためにデコーダ１７６など諸ブロックによってさらに処理するために、ソフト・シンボルを生成する。受信信号１４８は、パイロット・チャネル・プロセッサ１５５によってさらに受け取られ、パイロット・チャネル・プロセッサ１５５はパイロット・チャネルを、そのウォルシュ符号に基づいて他のチャネルから分離し、（１５７で示されている）チャネル推定値、および（１５８で示されている）ノイズ・エネルギーを生成する。チャネル推定値１５７は、Ｒ−ＤＣＣＨまたはＲ−ＳＣＨ逆拡散器／復調器１６０に送られ、Ｒ−ＤＣＣＨ／Ｒ−ＳＣＨポスト・プロセッサ１７０およびＤＴＸ検出器１８０内でさらに処理するために（１６５で示されている）ソフト・シンボルを生成する。ノイズ・エネルギー１５８は、ＤＴＸ検出器１８０によって、対応するデータ・フレーム上でのＤＴＸ検出に使用される。

Ｒ−ＤＣＣＨまたはＲ−ＳＣＨポスト・プロセッサ１７０によるＲ−ＤＣＣＨまたはＲ−ＳＣＨ後処理は、ＵＥ送信器側１００で実施された処理の逆処理とすることができる。Ｒ−ＤＣＣＨ／Ｒ−ＳＣＨ逆拡散器／復調器１６０から出力されたソフト・シンボル１６５は、デインターリーバ１７２でデインターリーブされ、レート・デマッチング・ユニット１７４でレート・デマッチングされ、デコーダ１７６で復号され、フレーム・データを出力するために、かつ／またはＣＲＣ合格／不合格を判定するために、ＣＲＣ検査ユニット１７８でＣＲＣ検査される。

ＤＴＸ検出器１８０は、アキュムレータ１８４内にＬ２ノルムを蓄積することによって、受信フレーム内の信号エネルギーを計算する。Ｌ２ノルムは、生成されたソフト・シンボル１６５に基づいて、Ｌ２ノルム計算ユニット１８２によって決定される。たとえば、複素出力信号がｚ＝ａ＋ｊ^＊ｂであると仮定すると、そのＬ２ノルムは、Ｌ２（ｚ）＝ａ^２＋ｂ^２によって与えられる。したがって、Ｌ２ノルムは、信号エネルギーを出力するために、フレーム間隔にわたってアキュムレータ１８４内に蓄積される。

次いで、検出器１８０は、ＳＮＲ計算ユニット１８６で、パイロット・チャネル・プロセッサ１５５から受け取られたノイズ・エネルギー１５８、およびアキュムレータ１８４からの、決定された信号エネルギーに基づいて信号対ノイズ・エネルギー比（ＳＮＲ）を計算する。次いで、ＳＮＲ値は、比較器１８８に送られる。ＳＮＲが何らかの事前定義された閾値未満であると比較器１８８が決定した場合、基地局受信器１５０は、フレームがそれぞれＤＴＸフレームであること（ＤＴＸオン）、またはＤＴＸフレームでないこと（ＤＴＸオフ）を決定する。

図１Ｂの従来のＤＴＸ検出器１８０では、短いデータ・フレーム（５ｍｓのＲ−ＤＣＣＨ、または低いデータ転送速度を有するＲ−ＳＣＨ）について、ＤＴＸ検出性能が十分でない。図１Ｂの従来の検出器では、エネルギーが、復号の前に推定される。したがって、信号エネルギーを生成するためにアキュムレータ１８４で蓄積する前に、変調を除去するために、（Ｌ２ノルム計算ユニット１８２で）ソフト・シンボルを２乗しなければならない、またはソフト・シンボルの絶対値を決定しなければならない。また、従来のＤＴＸ検出器１８０は、チェックサム誤りが消失によって引き起こされたのか、それともＤＴＸフレームによって引き起こされたのか正確に区別することができない。より大きなデータ・フレーム、たとえば非常に高いデータ転送速度を有するＲ−ＳＣＨについては、特に検出器１８０をデジタル信号処理器（ＤＳＰ）またはフィールドプログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）で実装しようとする場合、一般に、蓄積に非常に長い時間がかかる。

本発明の一実施形態例は、移動局からの送信データ・フレームが不連続送信（ＤＴＸ）フレームであるかどうか検出する方法を対象とする。この方法は、基地局受信器によって受信されるフレームを担持する信号から、フレームを復号するために使用される復号動作時に、送信データ・フレームに対応する信号メトリックを生成するステップを含む。送信データ・フレームの信号エネルギーが、その信号メトリックに基づいて決定され、送信データ・フレームがＤＴＸフレームであるかどうか判定するために使用される。

本発明の他の実施形態例は、移動局からの送信データ・フレームが不連続送信（ＤＴＸ）フレームであるかどうか検出する際に使用するための信号メトリックを生成する方法を対象とする。この方法では、ソフト・シンボルが、基地局受信器で、送信データ・フレームを担持する受信信号から生成され、そのソフト・シンボルは、ＤＴＸ検出に使用しようとする信号メトリックを生成するために、受信器のビタビ・デコーダ内で復号される。

本発明の他の実施形態例は、移動局からの送信データ・フレームが不連続送信（ＤＴＸ）フレームであるかどうか検出する際に使用するための信号メトリックを生成する方法を対象とする。この方法では、ソフト・シンボルが、基地局受信器で、送信データ・フレームを担持する受信信号から生成され、そのソフト・シンボルは、ＤＴＸ検出に使用しようとする信号メトリックを生成するために、受信器のターボ・デコーダ内で復号される。

本発明は、以下の詳細な説明、および同様の要素が同様の符号によって表される添付の図面から、より完全に理解されることになり、これらは例示として与えられているにすぎず、したがって本発明の実施形態例を限定するものではない。

従来のＤＴＸ検出器を用いたＲ−ＤＣＣＨまたはＲ−ＳＣＨ処理のブロック図である。 従来のＤＴＸ検出器を用いたＲ−ＤＣＣＨまたはＲ−ＳＣＨ処理のブロック図である。 一実施形態例による、畳み込み符号化データ・フレームのためのＤＴＸ検出を示すブロック図である。 他の実施形態例による、ターボ符号化データ・フレームのためのＤＴＸ検出を示すブロック図である。

図２は、一実施形態例による、畳み込み符号化データ・フレームのためのＤＴＸ検出を示すブロック図である。図１Ａの場合と同様に、ＵＥ送信器側での処理は同じであり、図２における対応する処理機能に関する要素番号は、別段示されていない限り、図１Ｂと同じである。

図２を参照すると、受信信号１４８は、最初に、図１で述べられているように処理され、チャネル推定値が、ソフト・シンボルを出力するようにＲ−ＤＣＣＨ／Ｒ−ＳＣＨ逆拡散器／復調器１６０に入力され、ノイズ・エネルギーが、パイロット・チャネル・プロセッサ１５５で抽出され、ＳＮＲ計算ユニット１８６に送られる。しかし、Ｒ−ＤＣＣＨ／Ｒ−ＳＣＨ逆拡散器／復調器１６０からのソフト・シンボルがＤＴＸ検出器２８０（Ｌ２ノルム計算ユニット１８２）とＲ−ＤＣＣＨ／Ｒ−ＳＣＨポスト・プロセッサ２７０の両方に送られるのではなく、ソフト・シンボル２６５が、ポスト・プロセッサ２７０だけに入力される。ソフト・シンボルは、（１７２で）デインターリーブされ、（１７４で）レート・デマッチングされてから、ビタビ・デコーダ２７６によって復号される。ビタビ・デコーダ２７６が使用されるのは、送信器１００でデータ・フレームを符号化するために使用されるＦＥＣコーダが畳み込みコーダであり、したがって、送信用に畳み込み符号化データ・フレームを生成していたからである。

さらに、図２のブロック図に示されている構成は、ＤＴＸ検出器２８０内のアキュムレータ１８４の必要を排除する。すなわち、１８６でＳＮＲ計算に必要とされる信号エネルギーを生成するために、アキュムレータ１８４が必要とされない。

ビタビ・デコーダ２７６は、フレームから送信データを回復するためにソフト・シンボルを復号する。しかし、図１Ｂと異なり、ビタビ・デコーダ２７６は、最後のビタビ復号段で得られる信号エネルギー・メトリック２８５（信号メトリック）を生成し、このメトリックがＤＴＸ検出器２８０に送られる。ＤＴＸ検出器２８０では、Ｌ２ノルム計算ユニット１８２内で、この信号エネルギー・メトリックについてＬ２ノルムが計算される。

この信号エネルギー・メトリック２８５は、ビタビ・デコーダ２７６の「最終ウィニング経路メトリック（ｆｉｎａｌ ｗｉｎｎｉｎｇ ｐａｔｈ ｍｅｔｒｉｃ）」と呼ばれる。３ＧＰＰおよび３ＧＰＰ２では、ビタビ・デコーダ２７６内の復号工程の最後の段で０の最終状態を有する経路メトリックを表す。この最終ウィニング経路メトリック２８５は、Ｌ２ノルム計算ユニット１８２によって、受信データ・フレームに関する信号エネルギー値を決定するために使用される。

上述のように、ソフト・シンボルは、複素信号、すなわちｚ＝ａ＋ｊｂとすることができ、したがって、Ｌ２ノルムは、知られているように、Ｌ２（ｚ）＝ａ^２＋ｂ^２、最終ウィニング経路メトリック２８５の２乗振幅として表すことができる。パイロット・チャネル・プロセッサ１５５からのノイズ・エネルギー、および１８２からの信号エネルギーは、信号対雑音比（ＳＮＲ）を計算するために、ＳＮＲ計算ユニット１８６に入力される。比較器１８８は、そのＳＮＲ値を所与の閾値（ＤＴＸ閾値）と比較する。ＳＮＲが閾値未満である場合、受信フレームがＤＴＸフレームであると決定される。

したがって、ＤＴＸ検出器２８０に入力される信号は、ビタビ・デコーダ２７６の最後の段における最終ウィニング経路メトリックである。３ＧＰＰでも３ＧＰＰ２でも、ウィニング経路の最終状態は０である。というのは、３ＧＰＰおよび３ＧＰＰ２で規定される畳み込み符号が、すべてゼロの状態で始まり、かつ終わるからである。これは、テール・ビット（ゼロ）をデータ・ブロックに追加することによる。ビタビ・デコーダ２７６の最後の段では、状態０を最終状態として有する経路は、符号ブロック全体にわたるコヒーレント合成信号振幅を表すメトリックを有する。このメトリックを駆動するために追加の処理は必要とされない。というのは、このメトリックがビタビ復号工程の後で使用可能となるからである。換言すれば、フレームが不連続送信されているか否かにかかわらず、最終ウィニング経路メトリックを計算しなければならない。同様に、ノードＢ受信器１５０内のＤＴＸ検出があるか否かにかかわらず、最終ウィニング経路メトリックを計算しなければならない。

信号メトリック２８５は、ソフト・シンボルを使用することに比べて、改善されたＤＴＸ検出性能を生み出すことができる。というのは、データ・フレーム内のデータ・ビットの不確実性が、ビタビ復号後に除去されるからである。また、ＤＴＸ検出器２８０は、Ｌ２ノルムをデータ・フレームごとに１回計算しなければならないだけであり、一方、従来のＤＴＸ検出器１８０は、Ｒ−ＳＣＨフレームのデータ転送速度に応じて、５ｍｓのＲ−ＤＣＣＨフレームについて３８４回、２０ｍｓのＲ−ＤＣＣＨフレームについて１５３６回、Ｌ２ノルムを計算しなければならないため、ＤＴＸ検出のために信号メトリック２８５を使用することは望ましいものとすることができる。ＳＮＲ計算用に信号エネルギーを決定するために蓄積動作が必要でないため、追加的に複雑さが除かれる可能性がある。

図３は、他の実施形態例による、ターボ符号化データ・フレームのためのＤＴＸ検出を示すブロック図である。図１Ａの場合と同様に、ＵＥ送信器側での処理は同じであり、図２における対応する処理機能に関する要素番号は、別段示されていない限り、図１Ｂと同じである。図１Ｂおよび図２と異なり、図３におけるＤＴＸ検出器３８０は、Ｌ２ノルム計算ユニット１８２の前にアキュムレータ３８２を含み、ポスト・プロセッサ３７０は、ビタビ・デコーダ２７６ではなくターボ・デコーダ３７６を含む。ターボ・デコーダ３７６が使用されるのは、送信器１００でデータ・フレームを符号化するために使用されるＦＥＣコーダがターボ・エンコーダであり、したがって、送信用にターボ符号化データ・フレームを生成していたからである。ビタビ・デコーダ２７６と同様に、ターボ・デコーダ３７６もまた、ＤＴＸ検出器３８０に入力するために、異なる信号メトリックではあるが、信号メトリックを生成する。

ポスト・プロセッサ３７０からＤＴＸ検出器３８０に入力される信号メトリックは、ターボ・デコーダ３７６によって処理されるデータ・フレーム内のシステマティック・ビットすべてについての最終ターボ復号後の対数尤度比（ＬＬＲ）である。当技術分野で周知のように、ターボ符号はシステマティック符号であり、符号化シーケンスが、システマティック・ビットおよびパリティ・ビットからなる。ターボ・デコーダは、システマティック・ビットおよびパリティ・ビットを含めて符号化ビットすべてに対応する受信ソフト・シンボルからのシステマティック・ビットすべてについてＬＬＲを計算する。

ＤＴＸ検出器３８０は、和を出力するように、アキュムレータ３８２内に、データ・フレーム全体にわたるシステマティック・ビットすべてのＬＬＲ振幅を蓄積する。Ｌ２ノルム計算ユニット１８２は、その和を２乗し、ＳＮＲ計算で使用しようとする、送信データ・フレームに関する信号エネルギー値を出力する。比較器１８８の機能は上述のものと同じであり、したがって簡単にするために省略する。

１８２で決定された和の値は、ソフト・シンボルを使用することに比べて、改善されたＤＴＸ検出性能を生み出すことができる信号エネルギーを表す。複雑さの点から見ると、Ｌ２ノルム計算はデータ・フレームごとに１回必要とされるだけであり、一方、従来のＤＴＸ検出器は、Ｒ−ＳＣＨフレームのデータ転送速度に応じて、フレーム当たり１５３６回と１２２８８回の間でＬ２ノルム計算を行わなければならない。アキュムレータ３８２による蓄積動作の数は、従来のＤＴＸ検出器１８０のアキュムレータ１８４に比べて、（レート・マッチングによる反復を除いて）少なくとも７５％だけ削減され、（蓄積がシステマティック・ビットだけに対するため）１／４のコード・レートを有する。

したがって、ソフト・シンボルではなく、Ｒ−ＤＣＣＨまたはＲ−ＳＣＨ後処理デコーダ２７０／３７０からの、あるメトリックを使用すると、複雑さを低減して、任意のサイズ（短いもの、および長いもの）のデータ・フレームについてＤＴＸ検出性能を改善することができる。

本発明の実施形態例についてこのように述べれば、それらを多数のやり方で変えることができることが明らかになるであろう。変形形態は、本発明の実施形態例からの逸脱と見なすべきではなく、そのような修正すべてが、本発明の範囲内に含まれるものとする。

Claims (10)

1. 移動局からの送信データ・フレームが不連続送信（ＤＴＸ）フレームであるかどうか検出する方法であって、
   基地局受信器１５０によって受信される前記フレームを担持する信号１４８から、前記データ・フレームを復号するために使用されるデコーダ（２７６、３７６）時に、前記送信データ・フレームに対応する信号メトリック２８５、３８０を生成するステップと、
   前記基地局受信器によって受信される前記フレームを担持する前記信号に関連するパイロット・チャネルからノイズ・エネルギーを生成するステップと、
   前記信号メトリックに基づいて前記送信データ・フレームの信号エネルギーを前記デコーダによって決定するステップ（１８２）と、
   前記決定された信号エネルギー及び前記生成されたノイズ・エネルギーに基づいた信号対雑音比を使用して、前記送信データ・フレームがＤＴＸフレームであるかどうかを検出器（３８０）によって判定するステップ（１８８）と
   を含む方法。
2. 前記復号動作が、送信用に前記データ・フレームを符号化するために使用された順方向誤り訂正（ＦＥＣ）符号化のタイプに基づいて、前記受信器内の順方向誤り訂正デコーダによって実施される、請求項１に記載の方法。
3. 前記順方向誤り訂正（ＦＥＣ）デコーダが、ビタビ・デコーダ２７６またはターボ・デコーダ３７６である、請求項２に記載の方法。
4. 前記信号メトリックを生成するステップが、
   前記基地局受信器で、前記送信データ・フレームを担持する受信信号からソフト・シンボルを生成するステップと、
   前記送信データ・フレームに対応する前記信号メトリックを生成するように、ビタビ・デコーダ２７６内で前記ソフト・シンボルをビタビ復号にかけるステップと
   を含む、請求項１に記載の方法。
5. 前記信号メトリック２８５を生成するように、前記ソフト・シンボルをビタビ復号にかけるステップが、前記信号メトリック２８５を、前記ビタビ復号工程の最終ウィニング経路メトリックから得るステップをさらに含む、請求項４に記載の方法。
6. 前記最終ウィニング経路メトリックが、前記送信データ・フレームのコード・ブロック全体にわたるコヒーレント合成信号振幅を表す、請求項５に記載の方法。
7. 前記信号エネルギーを前記信号メトリックから決定するのに、蓄積動作が必要とされない、請求項１に記載の方法。
8. 前記信号メトリックを生成するステップが、
   前記基地局で、前記送信データ・フレームを担持する受信信号からソフト・シンボルを生成するステップと、
   ＤＴＸ検出に使用しようとする前記信号メトリックを生成するように、ターボ・デコーダ３７６内で前記ソフト・シンボルを復号するステップと
   を含む、請求項１に記載の方法。
9. 復号するステップが、
   前記送信データ・フレーム内のシステマティック・ビットすべてについての対数尤度比（ＬＬＲ）を計算するステップと、
   前記データ・フレーム内のシステマティック・ビットすべてについての最終ターボ復号後の対数尤度比を、ＤＴＸ検出用の前記信号メトリックとして決定するステップと
   を含む、請求項８に記載の方法。
10. 前記送信データ・フレームがＤＴＸフレームであるかどうか判定するステップが、
    前記送信データ・フレームからノイズ・エネルギー値を抽出するステップ（１５５）と、
    前記信号エネルギー値および前記抽出されたノイズ・エネルギー値から信号対雑音比を計算するステップ（１８６）と、
    前記送信データ・フレームがＤＴＸフレームであるかどうか判定するために、前記計算された信号対雑音比を所与の閾値に比較するステップ（１８８）と
    を含む、請求項１に記載の方法。

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