JP2004500768A - 無線通信における逆リンク相関フィルター - Google Patents

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Abstract

様々なデータレートを伴う複数のチャンネルを有する符号分割多元接続(CDMA)通信システムにおいて、ユーザー独自の符号46を、チャンネル内で送信されている情報に印加する段階と、情報を変調する段階と、送信された情報を、1つの相関フィルター3において、時間多重化を用いて、基本逆拡散レートで相関させる段階と、相関された情報を逆多重化する段階と、相関された情報を復調する段階と、様々なデータレートのうちの他のデータレートで情報を得るために、復調された情報を基本逆拡散レート以上のレートで合計する段階とを具備することを特徴とする方法を提供する。

Description

【0001】
【関連出願】
本願は、2000年2月23日に出願された”REVERSE LINK CORRELATION FILTER IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEMS”という題目の米国特許仮出願第60/184,364号の優先権をここに主張するものである。2000年2月3日に出願された”PILOT SYMBOL ASSISTED MODULATION AND DEMODULATION IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEMS”という題目の同時係属中である米国特許出願第09/497,440号もまた、関連出願である。
【0002】
【発明の属する技術分野】
本発明は、符号分割多元接続(CDMA)通信システムに関し、より詳細には、このようなCDMA通信システムにおける相関フィルター(correlation filter)を有する受信器に関する。
【0003】
【従来の技術】
従来技術において公知の符号分割多元接続(CDMA)変調は、様々なユーザーからの信号が周波数および時間の両方において重複するマルチユーザーアクセス送信体系である。これは、従来技術においてやはり知られており、ユーザー信号が時間的には重複するが独自の周波数を割り当てられる周波数分割多元接続(FDMA)や、ユーザー信号が周波数的には重複するが独自のタイムスロットを割り当てられる時分割多元接続(TDMA)とは対照的である。CDMAシグナリングは、セル内の基地局(BS)と、セル内のユーザーが所有している複数の移動局(MS)との間のセルラー通信システムにおいて頻繁に用いられている。ユーザーの移動局(MS)から送られる各々のユーザーのためのCDMA送信信号は、当初のユーザー情報帯域幅よりも広い帯域幅にわたって拡散される。各々のユーザーの信号は、様々な拡散符号により拡散されて、広帯域拡散が生じる。様々なユーザーにより送信された全ての拡散広帯域信号は、基地局(BS)において受信され、かつ、合成受信信号を形成する。基地局(BS)内の受信器は、CDMAシステム内の移動局および基地局の両方にとって利用可能である拡散符号のローカルコピー(または、ローカル基準(local reference))を用いることにより、様々なユーザーを区別する。このような方法は、チャンネライゼーション(channelization)と称される。IS−95規格による、従来技術において十分に公知の例示的なCDMAシステムにおいて、逆リンクにおける(すなわち、システム内において、移動局(MS)が基地局(BS)へ送信している場合の)チャンネライゼーションは、疑似ランダム雑音(pseudorandom noise:PN)符号(これも、従来技術において公知である)と称される広帯域符号を用いて実現される。基地局(BS)内の受信器は、元の広帯域符号を伴う合成信号に対して相関を行う(すなわち、相関フィルター(CF)を用いる)ことにより、合成信号の中から特定のユーザーによる所望の信号を精選する。所望のユーザーの符号と整合しない符号を有する他の全ての信号は拒絶される。
【0004】
例示的なCDMA無線システムは、例えばアクセス/トラフィックチャンネルのような複数のデータチャンネル(および、CDMAシステムの設計に応じてさらに多くのチャンネル)を有する。逆リンクにおいてトラフィックチャンネルは、シグナリングメッセージの他に、ユーザーのデータ/音声を送信するために用いられる。アクセスチャンネルは、移動局(MS)(例えば、セルラー電話)にトラフィックチャンネルが割り当てられていない場合に無線システム内の基地局(BS)と制御情報を通信するために、移動局(MS)により用いられる。詳細には、移動局(MS)は、呼の発信を行うために、かつ、ページおよび命令に応答するために、アクセスチャンネルを用いる。CDMAシステムにおけるこれらのデータチャンネルは、様々な機能およびデータレートを有している。様々なチャンネル内でのデータ送信に適用するように設計された移動局(MS)内の受信器は、様々なデータレートのために、種々の形式の相関フィルター(CF)およびディジタル信号処理(DSP)の設計を必要とする。このような必要性は、受信器の設計の複雑さとコストの増加とに寄与してしまう。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、従来技術においては、柔軟性がありかつ複雑ではない設計を伴う無線システムが一般的に必要とされる。特に、全てのデータチャンネルにおけるデータ受信に用いることができる1つの相関フィルター(CF)を受信器内に設ける無線システムが必要とされる。全てのデータチャンネルのために働きしかつDSPによりプログラム可能(DSP programmable)である相関フィルターを備えることによりシステムの柔軟性を高める受信器の設計が、さらに必要とされる。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は、無線システムにおける逆リンク受信器と、該受信器の相関フィルターとに関する。送信器および受信器は、本発明による無線システムの逆リンク内に設けられる。受信器は、(1)疑似ランダム雑音(PN)符号生成器を具備するフィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)と、(2)パイロット後処理部と、(3)データ後処理部と、(4)相関フィルター(CF)と、(5)ディジタル信号処理部(DSP)のような外部プログラム可能プロセッサとを有する。フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)および相関フィルター(CF)は、送信器により送信された元のデータを回復するために、ディジタル信号処理部(DSP)とともに受信器内に備えられる。相関フィルター(CF)は、3つのチャンネル(すなわち、アクセス/メンテナンス/トラフィックチャンネル)内でデータを処理するためのCF(相関フィルター)コアを具備する。外部プログラム可能プロセッサは、フィールドプログラマブルゲートアレイFPGAの出力を制御しかつ後処理するために用いられる。外部プログラム可能プロセッサ内のモード制御部は、(アクセス/メンテナンス/トラフィックチャンネルからの)チャンネル選択と、チャンネルシンボルモード(データおよび/またはパイロット)とを制御する。外部プログラム可能プロセッサと関連した、FPGA内のパイロット後処理部およびデータ後処理部は、受信器により受信された3つまでのマルチパスのパイロットシンボル支援QPSK復調をもたらす。QPSK変調は、各々のシンボル期間内の2ビットの情報の送信を可能にする変調技術である。QPSK変調は、送信器から受信器へ送信されているフレーム内のシンボルの同相成分Iの他に、直角位相成分Qを利用する。I,Q成分は、一般的には、CDMAシステムのチャンネル内において送信されている複素信号の実数部および虚数部として見られる。QPSKにおいて、同相成分Iおよび直角位相成分Qについては、互いに干渉せずに結合させることができ(すなわち、これらの成分は、互いに直交的であり)、このことは、単にシンボル期間内の1ビットの情報を送信することと比較して、帯域幅の効率を二倍にする。時間多重化を用いて、CFコアは、3つのデータまたはチップレート(階層1,2,3)で、パイロットシンボル相関をもたらす。チップは、PN拡散符号の出力間隔に対応する時間の単位である。チップ時間は、CDMA波形の帯域幅を決定し、かつ、ユーザーシンボル時間により分割されたチップ時間は、システムの拡散因数(spreading factor)を決定する。例えば、従来技術において公知のCDMA規格IS−95におけるチップのためのサンプリング期間は、1/1,228,800秒である。(DSPのような)外部プログラム可能プロセッサ内のデータ後処理部およびパイロット後処理部と関連した、FPGA内のパイロット後処理およびデータ後処理は、3つのチャンネル全て(すなわち、アクセス/メンテナンス/トラフィックチャンネル)に対して送信器により送信された元のデータのQPSK復調および回復をもたらす。本発明によるCFコアは、64の相関ラグとの8チップ(すなわち、階層1レートまたは基本逆拡散レート)複素相関を行う一方で、64の相関ラグが処理されている際にいかなるデータ損失をも許容しない(ここで、ラグ(lag)とは、出力を生成できるようにPN符号(または、直交符号、ウォルシュ(Walsh)符号)が一定に保持される時間である)。基本逆拡散レートは、シンボル当たり4チップであってもよい。このことは、1つの時間多重化8チップ相関エンジン(すなわち、CFコア)によって好都合に実現される。8チップ相関エンジンであるCFコアは時間多重化され、これにより、多数の8チップ相関を同じ相関エンジンによって行うことが可能となる。さらに、本発明は、より大きな相関長さのために8チップ相関の整数倍(例えば、32チップ(階層2)または128チップ(階層3))を生成する能力を好都合にもたらす。本発明による、DSPと関連したCF構造は、CF出力を結合することにより、データ信号の時間ダイバーシティをもたらす。空間ダイバーシティもまた、本発明のCF構造による複数の相関フィルターを設けることにより実現される。ダイバーシティは、フェージング(fading)や干渉という否定的効果を回避または緩和するために用いられる技術である。ダイバーシティは、概略的に、通信システムが幾つかの独立的フェージングチャンネルを介してデータまたは情報を受信する能力を指す。概略的には、ダイバーシティは、これらの独立的フェージングチャンネルから到着したデータ信号の結合または選択(または、結合および選択の両方)を行う受信器の能力を高め、これにより、データチャンネルの抽出を可能にする(または、容易にする)。特定の形式のダイバーシティは時間的または時間ダイバーシティであり、この場合に、異なるマルチパスにおいて送信されかつ異なる時点で受信器において受信された同じデータ信号は、データ信号を結合または選択するために必要なダイバーシティをもたらす。例示的なダイバーシティ技術は、従来技術において公知の最大比合成(MRC)である。MRCは、通信システム内の多数のデータチャンネルにおける重みのシーケンスを与える。別個の重みのシーケンスは、送信されているデータ信号のセグメントに割り当てられる。データ信号のコピーは、データ信号の送信において用いられるアンテナのために生成される。このことは、データ信号のコピーが受信される場合に、受信器において時間ダイバーシティを発生させる。1つの共通な相関フィルター構造によって、本発明は、異なるモードまたはチャンネルに対して異なる相関フィルターを用いることを必要とせずに、全てのデータチャンネルおよびモードのために時間ダイバーシティを好都合にもたらす。時間ダイバーシティは、異なるマルチパスから3つの出力を与えることにより、かつ、例えばMRCを用いて3つの出力を1つの形に結合することにより実現される。
【0007】
本発明の方法に関する実施形態によれば、1つの共通な相関フィルター(CF)の構造が、CDMAを用いる無線システムにおいて与えられる。様々なデータレートを伴う複数のチャンネルが、無線システムにおいて与えられる。無線システムにおいて与えられたチャンネルは、アクセスチャンネルと、メンテナンスチャンネルと、トラフィックチャンネルとを有し、この場合に、情報(例えば、パイロットシンボルまたはデータシンボル、または、これらの両方)は、階層1(基本逆拡散レート)レート、階層2レート、階層3レートにおいて送信される。情報を送信するためのデータレートは、外部プログラム可能プロセッサによりプログラム可能である。PN符号(または、直交符号、ウォルシュ符号)のようなユーザー独自の符号は、無線システムのチャンネル内で送信されている情報に印加される。情報は、任意の一つのチャンネル内で、任意のデータレートで、QPSK変調され、かつ、送信される。送信された情報は、無線システムの相関フィルター(CF)において時間多重化を用いて、基本逆拡散レート(すなわち、階層1レート)で相関される。基本逆拡散レートは、シンボル当たり4チップまたは8チップであってもよい。次に、相関された情報は、逆多重化され、かつ、QPSK復調される。復調された情報は、必要に応じて、階層2,3を実現するために、階層1レート(基本逆拡散レート)の適切な整数倍に合計される。(受信電力、信号対雑音比、または、マルチパス幅に関する)1つ以上の信号成分が、最適な情報の回復のために、ウィンドウまたは期間内で選択される。選択段階については、予めプログラムされたタイムアラインメントにしたがって実施することもできる。さらに、復調された情報からの3つの出力を、時間ダイバーシティのために与えかつ結合することができる。空間ダイバーシティは、無線システム内の複数の受信器における1つの共通な相関フィルター構造を与えることにより実現される。本明細書において説明される本発明の全処理段階は、多数のデータレートを有する受信情報を処理するためのさらなる相関器または相関フィルターを不要にする1つの共通な相関フィルター(CF)の構造を用いて、好都合に実現される。
【0008】
【発明の実施の形態】
本発明に関するこれらの特徴、様相、および利点については、添付図面と関連して読まれる場合に好ましいにも拘わらず例示的な実施形態に関する以下の詳細な説明を参照して、容易に明白となる。
【0009】
図1に移ると、本発明による例示的な無線システムにおいて、送信器10と受信器20とが、逆リンク(reverse link)を介して通信する。図1において、送信器10(Tx1)は、基地局(BS)の一部である受信器20(Rx2)と通信する移動局(MS)または移動セルラー電話の一部である。基本データレートによるディジタル情報は、送信器10において、送信データレート(またはチップレート)へ符号化または拡散(spread)される。ユーザー独自の(user−unique)ディジタル符号(署名または拡散シーケンス)は、送信されているディジタル情報へ印加され、これにより、帯域幅が増加する。疑似ランダム雑音(PN)符号のようなディジタル符号の印加は、一般的には、PN符号(または、直交符号、ウォルシュ(Walsh)符号)とともに送信されているディジタル情報に対する乗算または論理XOR(排他的OR)演算を必要とする。次に、結果的に生じた送信データシーケンスまたはチップは送信器10においてQPSK変調され、これにより、出力信号が生成される。出力信号は、通信媒体を介して受信器20へマルチチャンネル送信を行うために、同様に処理された他の出力信号に追加される。多数のユーザーの出力信号は、多数の信号が周波数領域および時間領域の両方において互いの上部に配置されているように見える状態で、1つの送信通信周波数を好都合に共有する。印加されたディジタル符号が直交的でありかつユーザー独自のものであるので、共有された通信周波数を介して送信される各々の出力信号については、同様に独自のものとなり、かつ、受信器20において適切な処理技術を適用することによって互いに区別することができる。
【0010】
前記受信器20は、フィールドプログラマブルゲートアレイ(field programmable gate array)FPGA5とディジタル信号処理部4とにより形成された相関フィルターCF3を具備する。受信器20において、受信信号はQPSK復調され、かつ、当該のユーザーに関する適切なディジタル符号が該信号に印加され(すなわち、該信号と乗算され)、これにより、所望の送信信号の符号化が逆拡散(despread)かつ除去され、かつ、該信号が基本データレートへ戻される。ディジタル符号(すなわち、PN符号、直交符号、または、ウォルシュ符号)が他の送信信号および受信信号に印加される場合には、これらの信号が自らのチップレートを維持するので、逆拡散は行われない。
【0011】
この逆拡散工程は、実際には、受信信号を適切なディジタル符号と比較する相関工程を具備する。QPSKにしたがって、送信されたデータシーケンスまたはチップは、同相成分(I)および直角位相成分(Q)を有し、これらの成分は、複素信号の実数部および虚数部である。受信器20により行われる逆拡散工程は、受信された複素信号のI,Q成分を、適切なディジタル符号または署名シーケンスと相関させる。このことは、無線システムのチャンネル内の全てのデータレートに対して、1つの相関フィルター構造(例えば、CF3)を用いて実現される。
【0012】
本発明の好ましい実施形態において、例示的な無線システムは、アクセス(access)チャンネル11と、メンテナンス(maintenance)チャンネル12と、トラフィック(traffic)チャンネル13とを、逆リンク内に設けている。相関フィルターCF3については、DSPによりプログラム可能(DSP programmable)であり(すなわち、DSP4により制御され)、かつ、3つのチャンネル11,12,13のいずれかから、全てのユーザーデータレートでデータを受信するために必要なディジタル信号処理を行うように構成することができる。相関フィルターCF3とディジタル信号処理部4とにおいて処理を行った後に、送信器10からの元のデータが回復される。以下に、本発明によるシステムおよび種々の実施形態について、さらに詳細に説明する。
【0013】
図2は、本発明の実施形態における、アクセス/メンテナンス/トラフィックチャンネル内で送信されているデータ/パイロットシンボルのフレーム構造を示している。この特定の実施形態において、アクセスチャンネル(例えば、図1のアクセスチャンネル11)は、トラフィックチャンネルが割り当てられていない場合に送信器10と通信するために、受信器20により用いられる。アクセスチャンネルは、ユーザーに、CDMAシステムへのアクセスを要求するための共有データチャンネルを与える。メンテナンスチャンネル(例えば、図1のメンテナンスチャンネル12)は、複数のパイロットシンボルを用いて、逆リンク内の送信器および受信器のタイミングを維持する。メンテナンスチャンネルにおいては、データシンボルは送信されない。メンテナンスチャンネルは、ユーザーに、非活動期間中にCDMAシステムとの同期を維持する能力を与える。送信器からのユーザーデータおよびシグナリングメッセージ(すなわち、パイロットシンボル)は、トラフィックチャンネル(例えば、図1のトラフィックチャンネル13)内で、受信器Rx2へ送信される。
【0014】
本発明による無線システムは、チャンネル(アクセスチャンネル11、メンテナンスチャンネル12、トラフィックチャンネル13)が用いるために、データレートに関する3つの階層(tier)を、すなわち、階層1(基本逆拡散レート(basic despreading rate))、階層2、階層3を設けている。階層1において、送信器は、シンボル当たり8チップ(8 chips per symbol)を受信器へ送信する。階層2において、送信器は、逆リンクにおいて、シンボル当たり32チップを受信器へ送信する。階層3において、送信器は、本発明による例示的な無線システムの逆リンクにおいて、シンボル当たり128チップを送信する。以下に、アクセス/メンテナンス/トラフィックチャンネルにおけるデータ送信について、さらに詳細に説明する。
【0015】
前記アクセスチャンネルを用いて、逆リンクにおいてデータおよび/またはパイロットシンボルのフレームを送信する場合に、該フレームはプリアンブル(preamble)を具備し、該プリアンブルの後には、データと他のプリアンブルとデータとが続く(図2)。このフレームは、従来技術において公知のQPSK(四位相偏移変調)を用いて変調され、かつ、疑似ランダム雑音(PN)符号(これも、従来技術において公知である)のような独自のディジタル符号を用いてチャンネライズ(拡散)される。
【0016】
前記変調されたフレームをアクセスチャンネル内で送信する場合に、アクセスチャンネルのための3つのアクセス動作モード(すなわち、プリアンブルモード、パイロットモード、データモード)が与えられている。PNエポック(epoch)は、あるフレームの終わりと他のフレームの始まりとをマーキングする。アクセスチャンネル内におけるフレームのプリアンブルは、階層2レート(すなわち、フレーム内において、シンボル当たり32チップ)で送信された複数のパイロットシンボルを具備する。プリアンブルモードにおいては、パイロットシンボルのみが送信され、データシンボルは送信されない。前記アクセスチャンネル内で送信されているフレーム内において、プリアンブルの後に続くデータは、階層2レート(すなわち、シンボル当たり32チップ)でインターリーブされた複数のデータシンボルおよびパイロットシンボルを具備する。DSP4内のモード制御部は、アクセスチャンネルの動作モードを制御し、かつ、プリアンブル/パイロット/データモード間のスイッチングを行う。
【0017】
前記メンテナンスチャンネル内でフレームを送信する場合に、該フレームは、P1,P2,P3,…,P128で示される多数のユーザーに関する情報を含み、かつ、一人のユーザー当たり2つのパイロットシンボルによって時分割多重化(TDM)されるデータは含まない。データレートは、階層3(シンボル当たり128チップ)である(図2)。メンテナンスチャンネルにおいては、1つの動作モード(すなわち、パイロットモード)のみが与えられる。
【0018】
前記トラフィックチャンネルの逆リンク内でフレームを送信する場合には、2つの送信モード(すなわち、パイロットモードおよびデータモード)が与えられる。フレームは、パイロット/データシンボルを具備し、この場合に、パイロットシンボルは、データシンボル間に、定期的な間隔で配される。データ/パイロットシンボルについては、階層1レート(シンボル当たり8チップ)、階層2レート(シンボル当たり32チップ)、階層3レート(シンボル当たり128チップ)のうち、どのデータレートでも送信することができる。データシンボルは、パイロットシンボルと同じレートで送信される。同様に、DSP4内のモード制御部は、トラフィックチャンネルの動作モードを制御し、かつ、パイロットモードとデータモードとの間のスイッチングを行う。
【0019】
図3は、本発明による、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA5)を備え、かつ、ディジタル信号処理部(DSP)4により制御される受信器を示す図である。FPGA5は、FPGAパイロット後処理部(pilot post processor)33と、FPGAデータ後処理部(data post processor)35と、疑似ランダム雑音(PN)符号生成器46と、CFコア31を有する相関フィルターCF3とを具備する。相関フィルターCF3を備えたフィールドプログラマブルゲートアレイFPGA5、および、ディジタル信号処理部4は、送信器10により送信された元のデータを回復するために、受信器20内に備えられる。CFコア31は、3つの(アクセス/メンテナンス/トラフィック)チャンネル11,12,13内で受信されたデータを逆拡散するために用いられる。ディジタル信号処理部DSP4は、フィールドプログラマブルゲートアレイFPGA5の出力を制御しかつ後処理するために用いられる。
【0020】
前記DSP4は、データシンボルおよび/またはパイロットシンボルを送信するための、(アクセス/メンテナンス/トラフィックチャンネルからの)チャンネル選択を指示するモード制御部41を有する。DSP4は、受信器20において受信されたマルチパス(multipath)のパイロットシンボル支援QPSK復調(pilot symbol−aided QPSK demodulation)をもたらすDSPパイロット後処理部34およびDSPデータ後処理部36を有する。パイロットシンボル支援復調については、”PILOT SYMBOL ASSISTED MODULATION AND DEMODULATION IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEMS”という題目の同時係属中である米国特許出願第09/497,440号に説明されており、この出願については、本明細書に参照として組み込まれている。
【0021】
図4は、本発明による無線システム内の全チャンネルのための相関フィルター(CF)コア31を備えた例示的なフィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)5を示す図である。本発明によるCFコアは、64の相関ラグ(correlation lags)との8チップ複素相関(complex correlation)を行う一方で、64の相関ラグが処理されている際にいかなるデータ損失をも許容しない。相関ラグとは、受信器20において受信されたデータがPN符号(または、直交符号、ウォルシュ符号)に基づいて相関され、対応する出力が生成されるように、PN符号(または、直交符号、ウォルシュ符号)が一定に保持される時間である。相関ラグは、チャンネル形式およびデータレートとは無関係に計算される。このことは、多数の8チップ相関を同じ相関エンジンによって行うことを可能にする1つの時間多重化8チップ相関エンジン(time−multiplexed 8−chip correlator engine)(すなわち、CFコア31)によって好都合に実現される。さらに、本発明は、より大きな相関長さのために8チップ相関の整数倍(例えば、32チップまたは128チップ)を生成する能力を好都合にもたらす。以下に、本発明によるCFコア31の動作について、さらに詳細に説明する。
【0022】
図4に見られるように、前記フィールドプログラマブルゲートアレイ5は、CFコア31を備えた相関フィルターCF3と、相関パターンバッファ401〜408を備えたPN(疑似ランダム雑音)符号生成器46と、多重化器(MUX)44と、ウィンドウプロセッサ43と、逆多重化器(DEMUX)45と、シンボルプロセッサ411〜418とを有する。CFコア31(図5を参照して、より詳細に説明する)は、全てのチャンネル(すなわち、アクセスチャンネル11、メンテナンスチャンネル12、トラフィックチャンネル13)のための逆拡散をもたらす1つの8チップ相関モジュールである相関エンジンである。CFコア31は、送信器10から受信されたデータシンボルおよび/またはパイロットシンボルのQPSK復調されたフレームの任意のxチップ相関(xは、8の因数である)を得るために用いることができる基本相関エンジンである。
【0023】
前記受信器20(Rx2)内のPN符号生成器46は、送信器10(Tx1)により用いられるPN符号(または、直交符号、ウォルシュ符号)のローカルPN基準(local PN reference)を生成する。PN符号生成器46は、DSPによりプログラム可能であり、かつ、DSP4(図3)により制御され、これにより、適切なPN符号位相が生成される。各々のユーザーにより用いられるPN符号(または、直交符号、ウォルシュ符号)位相は、送信器−受信器接続設定の間に確立され、かつ、ユーザーの呼が継続している間(すなわち、無線システムへの接続時間の間)は確定されたままである。
【0024】
前記PN符号生成器46からのPN符号位相は、それぞれの相関パターン401〜408に印加される。これらの出力、すなわち相関パターンは、選択的に、例えば順次的に、MUX44を介してCFコア31において処理される。各々の相関パターンの長さは、8チップである。詳細には、MUX44は、PN符号(または、直交符号、ウォルシュ符号)の8チップのPN基準データを、相関パターンの1つからバッファ内へロードし、これにより、時間多重化された(time multiplexed)CFコア31が適切な時間にPN基準を用いることができる。(それぞれの相関パターン401〜408からの)8チップのPN符号は、64チップ期間にわたってバッファ内に保持され、かつ、送信器10からの受信データを逆拡散するために用いられる。CFコア31は、MUX44から受信された波形の各々のシフト(shift)に関する相関値を、該波形がPN基準をパスした際に生成する。時間多重化されたCFコア31は、1つの相関エンジンによって多数の相関ラグを生成することを可能にする。
【0025】
前記送信器10から受信された変調フレームが、システムのために設定された通常のサンプリングレートの4倍だけオーバーサンプリングされたと仮定すると、256の相関ラグが、64チップ期間内にもたらされる。さらに、時間多重化によって、1つの8チップ相関エンジン(例えば、CFコア31)が、データを損失せずに多数の相関ラグをもたらすことが可能となる。この工程は、次の8チップPN符号(または、直交符号、ウォルシュ符号)に対しても反復される。
【0026】
前記CFコア31は、複素相関を行う。すなわち、CFコア31による各々の出力は、4つの実数相関値である。これらの相関値は、相関エンジンにおいて、4つの実数の8チップ相関値の形に分けられる8チップ複素相関の結果である。4つの実数相関の結果は、以下のような複素乗算における4つの実数乗算を表している:
(数式1) (a+jb)*(c+jd)=ac−bd+jbc+jad
ここで、ac=II、bd=QQ、bc=QI、ad=IQ である。
【0027】
前記8チップ複素相関は、本発明による無線システムにおいて用いられる、階層1レート(基本逆拡散レート)に対して8チップである最も小さな逆拡散因数(despreading factor)に対応する。無線システムにおける他の全てのデータレートは8の倍数であり、したがって、これらのデータレートについては、多数の8チップ相関出力を合計することにより生成することができる。相関ラグの数が8チップよりも大きければ(すなわち、PN符号(または、直交符号、ウォルシュ符号)が8チップよりも長い間にわたって一定に保持されていれば)、次の8チップ期間がパスされ、かつ、後続のデータの相関が適切に計算されなくなる。この結果、1よりも大きなパターンが必要とされ、かつ、相関の数は、必要な相関ラグの数の関数となる。
【0028】
図5は、本発明による疑似ランダム雑音(PN)符号を伴う例示的な時間多重化8チップ複素相関を示すタイミング図である。本発明による無線システムにおける相関ラグの数が64チップで確立されるので、次の56チップを適切に相関させるために、タイムシフトと平行して相関を行うための方法論が与えられる。この結果、8チップの時間多重化された相関は、8チップだけ時間的に互い違いに交差される(staggered)。すなわち、以前の相関がなおも行われている一方で、新たな相関が8チップ毎に開始される。したがって、CFコア31における8チップ複素相関の相関出力が64の相関ラグを有していれば、8つの異なる8チップ相関パターン(例えば、図4の401〜408)が処理され、各々が8チップだけ離間され、これにより、図5に示されるように、いかなるデータも欠落させない。相関パターンの8つの位相の各々(例えば、相関位相1〜8)は8チップだけシフトされ、これについては、図5において、LDというロード表記により示されている。いったん、(例えば、PN符号生成器46からの)8チップのPN符号がロードされると、相関パターンの各々の位相は、図5にSTで示される貯蔵工程において、8つのPNチップからなるセットに対して、64チップの相関ラグを生成する。データ内の次の56チップの欠落を回避するために、相関パターンのうちの他の7位相が、次の56チップのPN符号とともに設定され、かつ、64チップの相関ラグが、8チップのPN符号に対して計算される。各々の相関位相(例えば、相関位相401〜408)の間に、CFコア31は、階層1シンボルに対して相関ラグを生成する。有効データの64の相関ラグの各々の位相は、潜在的に有効な位相1データ、潜在的に有効な位相2データ(Phase 1 Data Potentially Valid, Phase 2 Data Potentially Valid)として図5に示されているように、時間的にシフトされる。8チップの時間多重化された相関エンジン(例えば、CFコア31)は、階層1シンボルのための複素相関に関する4つの実数成分を生成し、各々の成分は、64チップの相関ラグを有している。CFコア31のための時間多重化サイクルは8シンボルの長さであり、この場合に、階層1データの8シンボルは、サイクル毎に生成される。
【0029】
図4のウィンドウプロセッサ43、逆多重化器(DEMUX)45、および、シンボルプロセッサ411〜418は、ともに、QPSK復調を用いて、送信器10から受信されたデータを復調する。例示的なQPSK復調については、本明細書と、2000年2月3日に出願された”PILOT SYMBOL ASSISTED MODULATION AND DEMODULATION IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEMS”という題目の同時係属中である米国特許出願第09/497,440号とに説明されている。ウィンドウプロセッサ43は、パイロット後処理(図3)からのチャンネル評価によって、受信信号の位相デローテーション(de−rotation)を行う。詳細には、ウィンドウプロセッサ43は、CFコアからの各々の階層1シンボルに対応する相関値の複素乗算を行い、かつ、チャンネルを評価するパイロット後処理部の信号を出力する。
【0030】
前記DEMUX45は、時間多重化されたCFコア31およびウィンドウプロセッサ43の出力を得て、かつ、各々の階層1シンボルに対して、64チップの相関ラグを生成し、かつ、64チップを、対応するシンボルプロセッサ(411〜418)へルーティングする。8つのシンボルプロセッサ(411〜418)が存在しており、それぞれが、8チップ複素相関の8つの位相の間に、CFコア31により生成される各々の階層1シンボルのためのものである。シンボルプロセッサ(411〜418)は、ウィンドウプロセッサ43の出力から適切なマルチパスを選択するように、DSP4によりプログラムされる。シンボルプロセッサは、3つまでのマルチパスと関連した相関ラグのDSPによりプログラム可能な番号を得て、かつ、相関ラグを合計し、これにより、3つの出力が形成される(図3および図4)。シンボルプロセッサからの出力は、常に階層1レート(基本逆拡散レート)によるものであり、このレートから、DSP4は、出力を累算して、階層2レートと階層3レートとを実現する。さらに、階層2レート(32チップ)のために、階層1レート(基本逆拡散レート)でのシンボルプロセッサからの4つの出力が合計される。階層3レート(128チップ)のために、階層1レートでのシンボルプロセッサからの16の出力が合計される。
【0031】
図6は、本発明による無線システムの任意のチャンネル(すなわち、アクセスチャンネル、トラフィックチャンネル、メンテナンスチャンネル)のパイロット後処理を示す図である。3つのチャンネル形式の各々において、送信されている情報の一部は、パイロットシンボルを有している。パイロットシンボルは、各々の受信されたマルチパスに関するチャンネル状態を評価するために受信器20が用いる既知の一定値である。DSP4のモード制御部41(図3)がアクセス/メンテナンス/トラフィックチャンネルにおけるパイロット処理を指示する際に、受信器20(Rx2)のFPGA5におけるパイロット後処理部33は、チャンネル内で送信されたパイロットシンボルの処理を開始する。(図6に示されている)単極(one−pole)無限インパルス応答(IIR)フィルターを有する2つの累算フィルタリングランダムアクセスメモリ(accumulating filtering random access memories:AFRAM)61,63は、チャンネル内で送信されているパイロットシンボルを統合するために、パイロット後処理部33内に設けられている。パイロットシンボルとこれらのIIRフィルタリングとに基づいて、パイロットシンボル支援QPSK復調を完了するためのチャンネルの評価が得られる。各々のAFRAMは、1チップ当たり4サンプルでIIRフィルタリングされたパイロットシンボルからなる64の相関ラグを有している。このことによって、受信器20が、受信されたマルチパスをチップ時間の1/4の解像度で検索するため、64チップの遅延拡散範囲(delay−spread range)を有することが可能となる。
【0032】
AFRAM61(およびAFRAM63)は、係数α,βを備えた単極IIRフィルターとして作用することができる。従来技術において公知のIIRフィルターは、サンプリングされたデータを再帰的な方法で線形的に処理するディジタルフィルターである。すなわち、IIRフィルターは、連続的時間のデータ信号を一定の周期性によってサンプリングし、かつ、これらのサンプルを線形的に操作しかつ変換する。単極IIRフィルターは、AFRAMの機能を制御する2つの係数α,βを有している。係数(α,β)は、DSPによりプログラム可能であり、かつ、DSP4により制御される。係数の選択に基づいて、AFRAM(61または63)は、3つの機能(すなわち、貯蔵(より詳細には、ランダムアクセスメモリ(RAM))、累算、フィルタリング)のために働くことができる。RAMとして、AFRAMは、階層1パイロットシンボルのためのデータに関する256の相関ラグを貯蔵する。アキュムレータとして、AFRAMは、階層2データまたは階層3データを生成するために、多数の階層1パイロットシンボルを介して、相関データを累算する。フィルターとして、AFRAMは、チャンネル内に雑音および干渉が存在する場合のパイロットシンボルの評価のために、階層1、階層2、または、階層3データレートでデータをフィルタリングする単極IIRフィルターである。IIRフィルターのβ係数がゼロに等しい場合に、IIRフィルターにおいて再帰的フィードバックは行われない。すなわち、フィルタリングは行われず、かつ、AFRAM61(およびAFRAM63)は、加算器621(または、AFRAM63のための加算器623)からの入力を貯蔵するためのサンプルRAMとして作用する。β係数が1に等しければ、AFRAM61(およびAFRAM63)は、加算器621(または、AFRAM63のための加算器623)からの入力を累算するためのサンプルアキュムレータとして作用する。β係数がゼロから1の間であれば、AFRAM61(およびAFRAM63)は、フィルターとして作用する。実際に、(例えば、DSP4によって)係数を制御することにより、AFRAM61(およびAFRAM63)は、データを貯蔵するための単なるRAMとして、データ入力を累算するためのアキュムレータとして、または、データ信号をフィルタリングするためのフィルターとして作用することができる。このことによって、システムが、階層1、階層2、階層3レートのいずれにおいてもデータ入力を処理することが可能となり、かつ、DSP4により指定された期間にわたってパイロットシンボル(すなわち、階層1、階層2、または、階層3での多階層パイロットシンボル)を統合することが可能となる。
【0033】
図6は、規模累算フィルタリングランダムアクセスメモリ(magnitude accumulating filtering random access memories(MAFRAM)であるMAFRAM65をさらに含む。MAFRAM65は、IIRフィルタリングされたパイロットシンボルからなる64の相関ラグを有する単極IIRフィルターをさらに有している。AFRAM61,63と同様に、MAFRAM65は、係数α,βと、メモリ、アキュムレータ、フィルターとしての機能とを有している。係数は、DSPによりプログラム可能であり、かつ、DSP4により制御される。MAFRAM65は、AFRAM(61または63)と同様に、しかし、AFRAMからの規模平方データ(magnitude squared data)上において、3つの機能のために働く。RAMとして、MAFRAM65は、1つのパイロットシンボルに対して256の相関ラグのデータを貯蔵する。
【0034】
図6における例として、メンテナンスチャンネルにおいて、パイロットシンボルは、階層3レートのみで送信される。TDMメンテナンスチャンネルは、シンボル当たり128チップを備えた2つのパイロットシンボルを具備する。4つの実数相関出力、各々のユーザーの2つのパイロットシンボルの同相成分(I)および直角位相成分(Q)は、それぞれ、AFRAM61,63により貯蔵され、累算され、かつ、フィルタリングされる。4つの実数相関出力は、IrxIref,QrxIref,IrxQref,QrxQrefで示されている。AFRAM61,63は、それぞれ、階層3レート(シンボル当たり128チップ)で、2つのシンボルの2つのI,Qを処理する。詳細には、パイロットシンボルはメンテナンスチャンネル内で、階層1レート(基本逆拡散レート)よりも大きなレートにて送信されるので、AFRAM61(およびAFRAM63)は、フィルタリングによってパイロットシンボルを累算する。累算は、AFRAM61(およびAFRAM63)のβ係数を1に設定することにより行われる。フィルタリングは、AFRAM61(およびAFRAM63)のα,β係数をゼロから1の間に設定することにより行われる。いったん、フレームが処理されると、AFRAM61(およびAFRAM63)は、古いデータに上書きし、かつ、メンテナンスチャンネル内で送信されている次のユーザーに関するパイロットシンボルを貯蔵/累算する。
【0035】
前記AFRAM61,63における処理の後に、フィルタリングされたI,Q(それぞれ、Pcos,Psinで示されている)は、それぞれ、平方部(squarer)625,627において二乗される。二乗されたAFRAMフィルタリングI,Q成分は、加算器629において合計され、かつ、後処理信号である出力を有するMAFRAM65へ転送される。
【0036】
図6Aおよび図6Bは、階層1,2,3データレートに対する、MAFRAM65、および、AFRAM61,63のα,β係数の設定を示している。パイロットシンボル(データ形式(Data Type)行におけるPで示されている)は、データシンボル(Dで示されている)と並んで、対応するAFRAMおよびMAFRAMの係数の設定とともに示されている。α,β係数の設定は、例示的に、AFRAMをRAM、アキュムレータ、フィルターとして用い、かつ、MAFRAMをRAMとしてのみ用いることを示している。
【0037】
図6Cは、本発明による、基本的なIIRフィルターであるAFRAMまたはMAFRAMの実施形態(例えば、図6のAFRAM61,63、または、MAFRAM65)を示す、より低いレベルの図である。情報は乗算器631内へ入力され、該乗算器631においてα係数と乗算される。RAM635は、256の情報要素を貯蔵するランダムアクセスメモリである。RAM635からの貯蔵情報は、乗算器637においてβ係数と乗算される。利得係数α,βと乗算されたデータは、加算器633において合計され、次に、貯蔵および出力のために、RAM635へ転送される。
【0038】
図6へ戻ってこの図を参照すると、AFRAM61,63、および、MAFRAM65は、時間多重化された相関エンジン(例えば、CFコア31)とともに、64チップウィンドウにわたってパイロットシンボルを検索する能力をもたらす。パイロットシンボルの検索は、MAFRAMに貯蔵された受信マルチパスの電力プロファイルにおける(受信電力、信号対雑音比、または、マルチパス幅に関する)1つ以上の信号成分を検索するための、DSPによりプログラム可能な工程である。検索については、予めプログラムされたタイムアラインメント(time−alignment)にしたがって実施することもできる。AFRAMフィルタリングされたI,Q値は、本明細書と図7および図7Aとにおいて説明されるような、(受信電力、信号対雑音比、または、マルチパス幅に関する)1つ以上の信号成分を選択するためのマルチパス検索処理67のために、二乗され、かつ、合計される。選択段階については、予めプログラムされたタイムアラインメントにしたがって実施することもできる。DSP4のパイロット後処理部34は、どのマルチパスが最大比合成(maximum ratio combining)のために有用であるのかを決定し、これにより、ダイバーシティ(これについては、さらに詳細に後述する)が実現される。次に、DSP4は、パイロットシンボル支援QPSK復調およびデータシンボルの回復のために、最適なマルチパスを、データ後処理回路35(図3)内のシンボルプロセッサ411〜418(図4)へ転送する。
【0039】
図7は、本発明によるマルチパス電力プロファイルの検索処理を示す図である。3つのピーク1,2,3が、復調のために、64チップ検索ウィンドウから選択される。(受信電力、信号対雑音比、または、マルチパス幅に関する)1つ以上の信号成分は、MAFRAMデータの始めから終わりまでの一工程(pass)を連続的に処理することにより選択される。選択段階については、予めプログラムされたタイムアラインメントにしたがって実施することもできる。選択処理によって、DSP4が、データシンボルの復調および回復において用いるためのマルチパス応答を識別することが可能となる。このような選択処理において、送信器から受信されたデータのために復調された波形のマルチパス応答において最も強いピーク(すなわち、最も望ましい信号成分)が選択され、かつ、(時間または期間に関する)ウィンドウが該ピークに対して割り当てられる。マルチパス応答は再び検査され、最も強いピーク(ピーク1(すなわち、最も望ましい信号成分))に対するウィンドウが縦線で区画され、かつ、二番目に強いピーク(すなわち、二番目に望ましい信号成分))が選択され、ウィンドウが該ピークに対して割り当てられる。マルチパス応答はもう一度検査され、最も強いピーク(ピーク1(すなわち、最も望ましい信号成分))に対するウィンドウと、二番目に強いピーク(ピーク2(すなわち、二番目に望ましい信号成分))に対するウィンドウとが縦線で区画され、さらに、三番目に強いピーク(ピーク3(すなわち、三番目に望ましい信号成分))が選択され、ウィンドウが該ピークに対して割り当てられる。N番目に望ましい信号成分が選択されるまで、同じ工程を反復することができる。選択処理が完了するとすぐに、3つのピーク1,2,3(および/または、N番目までのピーク)が、ディジタル信号処理部DSP4へ供給される。
【0040】
図7Aは、本発明によるマルチパス応答ピークのマルチパス検索処理に関する実施形態を示す流れ図である。AFRAMフィルタリングされたI,Qの二乗の合計は、MAFRAM65(図6)に貯蔵される。MAFRAM65に貯蔵された情報は、図7に示されるような64チップウィンドウ内のマルチパス検索処理のために用いられる。図7Aの段階71において、マルチパス応答の受信電力に関する最も強いピーク(すなわち、最も望ましい信号成分)は、指数(index)1として貯蔵され、かつ、その大きさはmax_power1として貯蔵される。段階72において、空白(blank−out)領域が設定される。空白領域は、マルチパス応答に関する次の検査に関して無視される。詳細には、空白領域は、下限(lower limit)1と上限(upper limit)1とにより、以下のように定義される:
(数式2) 下限1=指数1−ウィンドウ
(数式3) 上限1=指数1+ウィンドウ
ここで、「ウィンドウ(window)」は、次の一工程において検索されるべきではないマルチパス応答の長さを示す。段階73において、マルチパス応答における最も強いピーク(すなわち、最も望ましい信号成分)は、空白領域1を無視しながらマルチパス応答を検査することにより選択される。実際に、マルチパス応答全体における二番目に強いピーク(すなわち、二番目に望ましい信号成分)が選択され、該ピークは、指数2として貯蔵され、かつ、その大きさはmax_power2として貯蔵される。段階74において、他の空白領域2が、下限2と上限2とにより、以下のように設定される:
(数式4) 下限2=指数2−ウィンドウ
(数式5) 上限2=指数2+ウィンドウ
【0041】
段階75において、マルチパス応答における受信電力(または、信号対雑音比、マルチパス幅)に関する最も強いピーク(すなわち、最も望ましい信号成分)は、空白領域1,2を無視しながらマルチパス応答を検査することにより選択される。選択段階については、予めプログラムされたタイムアラインメントにしたがって実施することもできる。実際に、マルチパス応答全体における三番目に強いピーク(すなわち、三番目に望ましい信号成分)が選択され、該ピークは、指数3として貯蔵され、かつ、その大きさはmax_power3として貯蔵される。段階76において、さらなる空白領域3が、下限3と上限3とにより、以下のように設定される:
(数式6) 下限3=指数3−ウィンドウ
(数式7) 上限3=指数3+ウィンドウ
【0042】
段階77において、マルチパス応答における雑音電力(noise power)が貯蔵される。雑音電力は、マルチパス応答における残りの電力全ての合計である。詳細には、雑音電力は、空白領域1,2,3を無視しながらウィンドウ内におけるマルチパス応答の全ての電力要素を合計することにより得られる。次に、雑音電力は、DSP4へ報告される。
【0043】
マルチパス応答における受信電力(または、信号対雑音比、マルチパス幅)に関する最も強いピーク(すなわち、最も望ましい信号成分)、および、MAFRAM65内の雑音電力情報は、各々のパイロットシンボルが処理された後に、DSP4にとって利用可能である。このような情報によって、DSP4のパイロット後処理部34は、どのマルチパスが最大比合成(maximum ratio combining)のために有用であるのかを決定し、これにより、ダイバーシティ(これについては、さらに詳細に後述する)が実現される。次に、DSP4は、パイロットシンボル支援QPSK復調およびデータシンボルの回復のために、最適なマルチパスを、データ後処理回路35(図3)内のシンボルプロセッサ411〜418(図4)へ転送する。
【0044】
図8は、本発明による無線システムのチャンネルにおけるデータ後処理を、より詳細には、アクセスチャンネルとトラフィックチャンネルとにおけるデータ後処理を示す図である。アクセスチャンネルまたはトラフィックチャンネルのデータモードにおいて、データシンボルは、基本逆拡散レートである階層1データレートで処理される。基本逆拡散レートについては、シンボル当たり4チップまたは8チップであってもよい。メンテナンスチャンネルにおいては、データシンボルは送信されない。
【0045】
前記DSP4のモード制御部41(図3)がアクセスチャンネルにおけるデータモードを指示する際に、データシンボルは、階層1データレートで処理される。4つのPN基準相関値(すなわち、IrxIref,QrxIref,QrxQref,IrxQref)は、それぞれ、乗算器811,812,813,814を具備するウィンドウプロセッサ43(図8および図4)内に入力される。ウィンドウプロセッサ43は、AFRAM61,63とパイロット後処理部33とからのチャンネル評価によって、受信された相関値IrxIref,QrxIref,QrxQref,IrxQrefの複素デローテーションまたは乗算を行う。IrxIref,QrxQrefは、AFRAMフィルタリングされた同相成分I(例えば、AFRAM61からの出力Pcos81)と乗算され、かつ、QrxIref,IrxQrefは、AFRAMフィルタリングされた直角位相成分Q(例えば、AFRAM63からの出力Psin83)と乗算される。これらの成分のデローテーションまたは乗算の後に、これらの結果が、本明細書と図7および図7Aとに説明されるような64チップウィンドウにおけるパイロット検索処理に基づくマルチパス選択のために、ウィンドウ選択ユニット801,802,803,804へそれぞれ入力される。このパイロットシンボル支援復調工程は、QPSK信号コンステレーションに対して回転されるQPSK出力を生成する。ウィンドウプロセッサを備えたゲートアレイは、相関フィルターコアの出力を受信し、かつ、各々の8チップシンボルのための全相関ラグのために、複素乗算器を用いて位相補償(phase−compensated)出力を生成する。
【0046】
相関フィルターコアの時間多重化された構造に起因して、各々の階層1データシンボルと関連した64チップの相関値は、適切な順番になっていないので、適切に順番づけされたデータシンボルを生じさせるために時間多重化を必要とする。回路801,802,803,804におけるウィンドウの選択を完了するとすぐに、4つの実数相関が、加算器821,823においてI,Qの形に結合され、かつ、DEMUX45において逆多重化される。
【0047】
逆多重化の後に、DEMUX45は、各々の階層1データシンボルのための64チップの相関ラグを、回路831,833内の対応するシンボルプロセッサへ出力する。8つのシンボルプロセッサ(回路831,833内の411〜418)が存在しており、それぞれが、本明細書と図4および図5とにおいて説明される8チップ相関工程の8つの位相の間にCFコア31により生成された各々の階層1シンボルのためのものである。一方のユニット833のシンボルプロセッサ(411〜418)は、3つまでのマルチパスと関連した相関ラグの、DSPによりプログラム可能な番号を得て、かつ、相関ラグを合計し、これにより、3つの出力が形成される。3つの全マルチパスのための低い指数(下限1、2、および/または、3)および高い指数(上限1、2、および/または、3)は、3つの出力を形成するためにどの相関ラグが用いられるのかを決定する。DSP4は、階層2/階層3データシンボルを与えるために、階層1データシンボルのさらなる統合を行う。このことは、1つの階層2データシンボルを生じさせるために4つの階層1データシンボルを合計することにより、および、1つの階層3データシンボルを生じさせるために16の階層1データシンボルを合計することにより実現される。次に、DSP4は、信号ダイバーシティのための1つの出力の形に結合するために、3つの出力を用いる。
【0048】
再び図8を参照すると、DSP4は、電圧信号を生じさせるための絶対値の平方根を得ることによりシンボルプロセッサの出力を正規化(normalize)するために、(データ後処理部36における)データシンボルの後処理をさらに与える。この正規化は、複素デローテーションまたは乗算が信号電力ユニット内のパイロットシンボルの受信電力(または、信号対雑音比、マルチパス幅)に基づいて行われるので必要とされる。最大比合成(MRC)にしたがって3つの出力を結合する適切なダイバーシティを生成するために、電圧信号を生じさせるための正規化が必要とされる。(受信電力の大きさを表す)絶対値は、回路841,843において得られる。次に、絶対値回路841,843からの信号の平方根は、平方根回路851,853において生成される。次に、平方根回路851,853の出力は、除算器861,863においてスケーリングされる。本明細書において説明されたMRCを用いて、次に、3つの出力が加算回路871,873において結合され、これにより、I,Q成分の各々に対して1つの出力が得られる。
【0049】
他の形式のダイバーシティは空間ダイバーシティ(spatial diversity)であり、この場合に、多数のアンテナが、データ信号を結合または選択するために必要なダイバーシティをもたらす同じデータ信号を送信するための送信器または受信器内に設けられる。空間ダイバーシティは、本発明による同じ相関フィルター構造を無線システムにおける各々のアンテナ受信器内に設けることにより実現される。
【0050】
図9は、本発明による方法に関する実施形態を示す流れ図である。この方法は、1つの共通な相関フィルター(CF)を用いる無線CDMAシステムにおいて実行される。前記システムは、様々なデータレートを伴う複数のチャンネルを有しており、かつ、これらのチャンネルは、アクセスチャンネルと、メンテナンスチャンネルと、トラフィックチャンネルとを含み、これらのチャンネルにおいて、情報(例えば、パイロットシンボルまたはデータシンボル、または、これらの両方)が、本明細書において図2と関連して説明したように、階層1、階層2、階層3レートで送信される。情報を送信するためのデータレートは、ディジタル信号処理(DSP)によりプログラム可能である。前記方法を始めるために、PN符号(または、直交符号、ウォルシュ符号)のようなユーザー独自の符号は、無線システムのチャンネル内で送信されている情報に印加される(段階93)。段階94において、情報は、QPSK変調され、かつ、いずれか1つのチャンネル内で送信される。送信された情報は、無線システムの相関フィルター(CF)における時間多重化を用いて、基本逆拡散レート(すなわち、階層1レート)で相関される(段階95)。基本逆拡散レートについては、シンボル当たり4チップまたは8チップであってもよい。次に、相関された情報は、逆多重化され(段階96)、かつ、QPSK復調される(段階97)。復調された情報は、本明細書において図4と関連して説明したように、階層2、階層3レートを実現するために、階層1レートの適切な整数倍に合計される(段階98)。本明細書において図7および図7Aと関連して説明したように、情報のマルチパス応答の(受信電力、信号対雑音比、または、マルチパス幅に関する)1つ以上の信号成分が、最適な情報の回復のために、ウィンドウまたは期間内で選択される。選択段階については、予めプログラムされたタイムアラインメントにしたがって実施することもできる。さらに、段階99において、本明細書において図8と関連して説明したように、復調された情報からの3つの出力を、時間ダイバーシティ(temporal diversity)のために与えかつ結合することができる。本明細書において説明される本発明の全処理段階は、多数のデータレートを有する受信情報を処理するためのさらなる相関器または相関フィルターを不要にする1つの共通な相関フィルター(CF)を用いて、好都合に実現される。
【0051】
本発明について、その好ましい実施形態を参照して詳細に示しかつ説明してきたが、その一方で、これらの実施形態は、本発明を網羅するようにも、本明細書に開示した通りの形式に制限するようにも意図されていない。本発明の真意および範囲から逸脱することなく、形式や詳細部分における種々の変更がなされ得ることが、当業者には理解される。同様に、本明細書に説明したあらゆる処理段階については、実質的に同じ結果を実現するための他の段階と相互交換可能であり得る。このような全ての変更は、冒頭の請求項およびそれと均等な内容により規定される本発明の範囲内に包含されるように意図されている。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による逆リンクにおける送信器および受信器を概略的に示す図である。
【図2】本発明の実施形態における、種々のチャンネル内で送信されているデータ/パイロットシンボルのフレーム構造を示す図である。
【図3】本発明による相関フィルター(CF)を形成するフィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)を備えた受信器を示す図である。
【図4】本発明による無線システム内の全てのチャンネルのための相関フィルター(CF)コアを形成する例示的なフィールドプログラマブルゲートアレイを示す図である。
【図5】本発明による疑似ランダム雑音(PN)符号を伴う例示的な8チップ相関を示す図である。
【図6】本発明による無線システムに関する実施形態における、全てのチャンネルのパイロット後処理を示す図である。
【図6A】本発明の実施形態における、3つの異なるデータレートに関する累算フィルタリングランダムアクセスメモリ(AFRAM)および規模累算フィルタリングランダムアクセスメモリ(MAFRAM)の利得係数の設定を示す図である。
【図6B】図6Aと同様の図である。
【図6C】本発明によるAFRAMおよびMAFRAMに関する実施形態の基本構造を示す図である。
【図7】本発明によるマルチパス応答ピークのマルチパス検索処理を示す図である。
【図7A】本発明によるマルチパス応答ピークのマルチパス検索処理の方法に関する実施形態を示す流れ図である。
【図8】本発明による無線システムのチャンネルにおけるデータ後処理を示す図である。
【図9】本発明によるQPSK変調の方法に関する実施形態を示す流れ図である。
【符号の説明】
BS 基地局
MS 移動局
3 相関フィルター
4 ディジタル信号処理部(DSP)
5 フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)
10 送信器
11 アクセスチャンネル
12 メンテナンスチャンネル
13 トラフィックチャンネル
20 受信器
31 相関フィルターコア
33 FPGAパイロット後処理部
34 DSPパイロット後処理部
35 FPGAデータ後処理部
36 DSPデータ後処理部
41 モード制御部
43 ウィンドウプロセッサ
44 多重化器(MUX)
45 逆多重化器(DEMUX)
46 疑似ランダム雑音(PN)符号生成器
401〜408 相関パターンバッファ
411〜418 シンボルプロセッサ
61,63 AFRAM
65 MAFRAM
621,623,629,633,821,823 加算器
625,627 平方部
631,637,811,812,813,814 乗算器
635 RAM
801,802,803,804 ウィンドウ選択ユニット
841,843 絶対値回路
851,853 平方根回路
861,863 除算器
871,873 加算回路

Claims (54)

  1. 様々なデータレートを伴う複数のチャンネルを有する符号分割多元接続(CDMA)通信システムにおいて、
    ユーザー独自の符号を、チャンネル内で送信されている情報に印加する段階と、
    情報を変調する段階と、
    送信された情報を、1つの相関フィルターにおいて、時間多重化を用いて、基本逆拡散レートで相関させる段階と、
    相関された情報を逆多重化する段階と、
    相関された情報を復調する段階と、
    様々なデータレートのうちの他のデータレートで情報を得るために、復調された情報を基本逆拡散レート以上のレートで合計する段階と
    を具備することを特徴とする方法。
  2. 前記ユーザー独自の符号は、疑似ランダム雑音(PN)符号であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  3. 前記ユーザー独自の符号は、直交符号であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  4. 前記ユーザー独自の符号は、ウォルシュ符号であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  5. 前記変調段階および復調段階は、QPSK(四位相偏移変調)を用いて行われることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  6. 前記チャンネルのいずれか1つにおける情報は、指定された既知の順番でインターリーブされたパイロットシンボルとデータシンボルとからなることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  7. 前記合計段階の後に、前記送信された情報の波形内に挿入されたパイロットシンボルからのチャンネル評価に基づいて、受信電力に関する1つ以上の信号成分を選択する段階をさらに具備することを特徴とする請求項1に記載の方法。
  8. 前記合計段階の後に、前記送信された情報の波形内に挿入されたパイロットシンボルからのチャンネル評価に基づいて、信号対雑音比に関する1つ以上の信号成分を選択する段階をさらに具備することを特徴とする請求項1に記載の方法。
  9. 前記合計段階の後に、前記送信された情報の波形内に挿入されたパイロットシンボルからのチャンネル評価に基づいて、マルチパス幅に関する1つ以上の信号成分を選択する段階をさらに具備することを特徴とする請求項1に記載の方法。
  10. 前記合計段階の後に、予めプログラムされたタイムアラインメントにしたがって、1つ以上の信号成分を選択する段階をさらに具備することを特徴とする請求項1に記載の方法。
  11. 復調された情報に関する2つ以上の出力を与えるように前記復調段階を生じさせ、かつ、該出力を1つの出力の形に結合することにより、時間ダイバーシティがもたらされることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  12. 前記出力は、最大比合成(MRC)を用いて、1つの出力の形に結合されることを特徴とする請求項11に記載の方法。
  13. 前記チャンネルは、アクセスチャンネルと、メンテナンスチャンネルと、トラフィックチャンネルとからなることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  14. 前記基本逆拡散レートは、シンボル当たり8チップであることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  15. 前記基本逆拡散レートは、シンボル当たり4チップであることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  16. 前記印加段階、相関段階、復調段階、合計段階のいずれか1つは、外部プログラム可能プロセッサによりプログラム可能であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  17. 前記印加段階、変調段階、送信段階、相関段階、復調段階、合計段階のいずれか1つは、トラフィックチャンネルにおいて行われることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  18. 前記印加段階、変調段階、送信段階、相関段階、復調段階、合計段階のいずれか1つは、アクセスチャンネルにおいて行われることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  19. 前記印加段階、変調段階、送信段階、相関段階、復調段階、合計段階のいずれか1つは、メンテナンスチャンネルにおいて行われることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  20. 多数のアンテナと多数の受信器とをある場所に設け、かつ、前記システムの複数の受信器の各々に同じ1つの相関フィルターを設けることにより、空間ダイバーシティがもたらされることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  21. (a)前記合計段階の後に、ある期間におけるマルチパス応答の受信電力に関する最も望ましい信号成分を選択する段階と、
    (b)最も望ましい信号成分の大きさを貯蔵する段階と、
    (c)第1上限と第1下限とにより定義される、最も望ましい信号成分の第1空白領域を設定する段階と、
    (d)第1空白領域を無視することにより、前記期間におけるマルチパス応答に関する二番目に望ましい信号成分を選択する段階と、
    (e)第2上限と第2下限とにより定義される、二番目に望ましい信号成分の第2空白領域を設定する段階と
    を具備し、
    前記(a)段階〜(e)段階は、N番目に望ましい信号成分が選択されるまで反復されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  22. 前記(a)段階および(d)段階における選択は、前記送信された情報の波形内に挿入されたパイロットシンボルからのチャンネル評価に基づいて、信号対雑音比に関して行われることを特徴とする請求項21に記載の方法。
  23. 前記(a)段階および(d)段階における選択は、前記送信された情報の波形内に挿入されたパイロットシンボルからのチャンネル評価に基づいて、信号対雑音比に関して行われることを特徴とする請求項21に記載の方法。
  24. 前記(a)段階および(d)段階における選択は、予めプログラムされたタイムアラインメントにしたがって行われることを特徴とする請求項21に記載の方法。
  25. 第1から第Nまでの上限と、第1から第Nまでの下限とによりそれぞれ定義される、第1から第Nまでの空白領域を設定する段階と、
    全ての空白領域を無視しながら、雑音電力評価のために、前記期間におけるマルチパス応答の全ての電力要素を合計する段階と
    をさらに具備することを特徴とする請求項21に記載の方法。
  26. 各々の信号成分の下限および上限は、外部プログラム可能プロセッサによりプログラムされることを特徴とする請求項21に記載の方法。
  27. 様々なデータレートを伴う複数のチャンネルを有する符号分割多元接続(CDMA)通信システムであって、
    ユーザー独自の符号を、チャンネル内で送信されているデータ/パイロット信号情報に印加し、かつ、該情報を変調する送信器と、
    ゲートアレイと、外部プログラム可能プロセッサとを具備する受信器と
    を具備し、
    前記ゲートアレイは、
    (a)ユーザー独自の符号を生成する符号生成器と、
    (b)様々なデータレートを伴う全てのチャンネルとともに動作可能な1つの共通な相関フィルターコアにして、送信された情報を基本逆拡散レートで相関させる相関フィルターコアを有する相関フィルターと、
    (c)位相を遅延させた形式によるユーザー独自の符号を、時間多重化に基づいて、相関フィルターへ向けるための多重化器と、
    (d)送信されたデータ信号を回復すべく、相関フィルターの出力を受信し、かつ、該出力を復調するためのゲートアレイ・データ後処理部と、
    (e)パイロット信号を回復すべく、相関フィルターの出力を受信し、かつ、該出力を処理するためのゲートアレイ・パイロット後処理部と
    をさらに具備し、
    前記外部プログラム可能プロセッサは、
    (a)前記システムにおけるチャンネル選択を制御するためのモード制御部にして、符号生成器と、相関フィルターと、多重化器と、データ後処理部と、パイロット後処理部とに接続されたモード制御部と、
    (b)ゲートアレイ・データ後処理部と外部プログラム可能データ後処理部とからの信号を受信し、かつ、処理するための外部プログラム可能データ後処理部と、
    (c)ゲートアレイ・パイロット後処理部からの信号を受信し、かつ、処理するための外部プログラム可能パイロット後処理部と
    をさらに具備し、
    前記外部プログラム可能データ後処理部、および、前記外部プログラム可能パイロット後処理部は、様々なデータレートのうちの他のデータレートで情報を得るために、復調された情報を基本逆拡散レートの倍数で合計することを特徴とするシステム。
  28. 前記ユーザー独自の符号は、疑似ランダム雑音(PN)符号であることを特徴とする請求項27に記載のシステム。
  29. 前記ユーザー独自の符号は、直交符号であることを特徴とする請求項27に記載のシステム。
  30. 前記ユーザー独自の符号は、ウォルシュ符号であることを特徴とする請求項27に記載のシステム。
  31. 前記チャンネルのいずれか1つにおける情報は、指定された既知の順番でインターリーブされたパイロットシンボルとデータシンボルとからなることを特徴とする請求項27に記載のシステム。
  32. 受信電力に関する1つ以上の望ましい信号成分は、データ処理のための外部プログラム可能プロセッサにおいて選択されることを特徴とする請求項27に記載のシステム。
  33. 前記相関フィルターからの復調された情報として2つ以上の出力を与えることにより、かつ、該出力を、最大比合成(MRC)を用いて、外部プログラム可能データ後処理部と外部プログラム可能パイロット後処理部とにおいて1つの出力の形に結合することにより、時間ダイバーシティが実現されることを特徴とする請求項27に記載のシステム。
  34. 前記チャンネルは、アクセスチャンネルと、メンテナンスチャンネルと、トラフィックチャンネルとからなることを特徴とする請求項27に記載のシステム。
  35. 前記基本逆拡散レートは、シンボル当たり8チップであることを特徴とする請求項27に記載のシステム。
  36. 前記基本逆拡散レートは、シンボル当たり4チップであることを特徴とする請求項27に記載のシステム。
  37. 前記相関フィルター(CF)コアは、外部プログラム可能プロセッサのモード制御部によりプログラム可能であることを特徴とする請求項27に記載のシステム。
  38. 前記送信された情報の相関は、外部プログラム可能プロセッサによりプログラム可能であることを特徴とする請求項27に記載のシステム。
  39. 多数のアンテナと多数の受信器とをある場所に設け、かつ、前記システムにおける受信器の複数のアンテナの各々に同じ1つの相関フィルターを設けることにより、空間ダイバーシティが実現されることを特徴とする請求項27に記載のシステム。
  40. アクセスチャンネルと、メンテナンスチャンネルと、トラフィックチャンネルとを含み、様々なデータレートを伴う複数のチャンネルを有する符号分割多元接続(CDMA)通信システムであって、
    ユーザー独自の符号を、データシンボル/パイロットシンボル情報に印加し、かつ、該情報を変調する送信器と、
    ゲートアレイと、外部プログラム可能プロセッサとを具備する受信器と
    を具備し、
    前記ゲートアレイは、
    (a)ユーザー独自の符号を生成する符号生成器と、
    (b)様々なデータレートを伴う全てのチャンネルとともに動作可能な1つの共通な相関フィルターコアにして、情報を基本逆拡散レートで相関させる相関フィルターコアを有する相関フィルターと、
    (c)位相を遅延させた形式によるユーザー独自の符号を、時間多重化に基づいて、相関フィルターへ向けるための多重化器と、
    (d)送信されたデータ信号を回復すべく、相関フィルターの出力を受信し、かつ、該出力を復調するためのゲートアレイ・データ後処理部と、
    (e)パイロット信号を回復すべく、相関フィルターの出力を受信し、かつ、該出力を処理するためのゲートアレイ・パイロット後処理部と
    をさらに具備し、
    ディジタル信号プロセッサは、
    (a)前記システムにおけるチャンネル選択を制御するためのモード制御部にして、符号生成器と、相関フィルターと、多重化器と、データ後処理部と、パイロット後処理部とに接続されたモード制御部と、
    (b)ゲートアレイ・データ後処理部と外部プログラム可能データ後処理部とからの信号を受信し、かつ、処理するための外部プログラム可能データ後処理部と、
    (c)ゲートアレイ・パイロット後処理部からの信号を受信し、かつ、処理するための外部プログラム可能パイロット後処理部と
    をさらに具備し、
    前記外部プログラム可能データ後処理部、および、前記外部プログラム可能パイロット後処理部は、様々なデータレートのうちの他のデータレートで情報を得るために、復調された情報を基本逆拡散レートの倍数で合計し、
    前記相関フィルターコアは、前記受信された信号において、データシンボルとパイロットシンボルとを、時間多重化を用いて、基本逆拡散レートで相関させ、
    前記ゲートアレイは、相関されたパイロットシンボルにしたがって、データシンボルを復調し、かつ、回復し、
    前記外部プログラム可能プロセッサは、所望のデータシンボルを得るために、復調された情報を基本逆拡散レート以上のレートで合計することを特徴とするシステム。
  41. 前記ゲートアレイは、ユーザー独自の符号を相関フィルターコアへ向けるための時間多重化器と、相関フィルターコアの出力を受信するための時間逆多重化器とをさらに具備することを特徴とする請求項40に記載のシステム。
  42. 前記相関フィルターコアは、シンボル当たり8チップの基本逆拡散レートを生成する8チップ複素相関エンジンであることを特徴とする請求項40に記載のシステム。
  43. 前記相関フィルターコアは、シンボル当たり4チップの基本逆拡散レートを生成する4チップ複素相関エンジンであることを特徴とする請求項40に記載のシステム。
  44. 前記ゲートアレイは、相関フィルターコアの出力を受信するための、かつ、各々の4チップシンボルのための全相関ラグのために、複素乗算器を用いて位相補償信号を生成するためのウィンドウプロセッサをさらに具備することを特徴とする請求項43に記載のシステム。
  45. 前記ゲートアレイは、相関フィルターコアの出力を受信するための、かつ、各々の8チップシンボルのための全相関ラグのために、複素乗算器を用いて位相補償信号を生成するためのウィンドウプロセッサをさらに具備することを特徴とする請求項42に記載のシステム。
  46. 前記ゲートアレイ・パイロット後処理部は、単極無限インパルス応答(IIR)フィルターを有する2つの累算フィルタリングランダムアクセスメモリ(AFRAM)をさらに具備し、
    前記AFRAMは、メモリ、アキュムレータ、および、フィルターとして機能的に働き、
    前記AFRAMのフィルター係数は、外部プログラム可能プロセッサによりプログラム可能であることを特徴とする請求項40に記載のシステム。
  47. 前記ゲートアレイ・パイロット後処理部は、累算フィルタリングランダムアクセスメモリ(AFRAM)からの規模平方データに対して、メモリ、アキュムレータ、および、フィルターとしてサーブする規模累算フィルタリングランダムアクセスメモリ(MAFRAM)をさらに具備し、
    前記MAFRAMのIIRフィルター係数は、外部プログラム可能プロセッサによりプログラム可能であることを特徴とする請求項40に記載のシステム。
  48. 前記ゲートアレイ・パイロット後処理部は、外部プログラム可能プロセッサによりプログラム可能であるマルチパス検索処理部をさらに具備し、
    前記マルチパス検索処理部は、ある期間における受信電力に関する1つ以上の信号成分を検索することを特徴とする請求項40に記載のシステム。
  49. 前記前記ゲートアレイ・パイロット後処理部は、外部プログラム可能プロセッサによりプログラム可能であるマルチパス検索処理部をさらに具備し、
    前記マルチパス検索処理部は、ある期間における信号対雑音比に関する1つ以上の信号成分を検索することを特徴とする請求項40に記載のシステム。
  50. 前記前記ゲートアレイ・パイロット後処理部は、外部プログラム可能プロセッサによりプログラム可能であるマルチパス検索処理部をさらに具備し、
    前記マルチパス検索処理部は、ある期間におけるマルチパス幅に関する1つ以上の信号成分を検索することを特徴とする請求項40に記載のシステム。
  51. 前記前記ゲートアレイ・パイロット後処理部は、外部プログラム可能プロセッサによりプログラム可能であるマルチパス検索処理部をさらに具備し、
    前記マルチパス検索処理部は、予めプログラムされたタイムアラインメントにしたがって、1つ以上の信号成分を検索することを特徴とする請求項40に記載のシステム。
  52. 前記外部プログラム可能データ後処理部は、前記ゲートアレイのマルチパス検索処理により見つけ出された2つ以上の信号成分にしたがって時間ダイバーシティを実現するために、最大比合成(MRC)を用いることを特徴とする請求項48に記載のシステム。
  53. 複数のアンテナと複数の受信器とをある場所に設け、かつ、前記システムの受信器の複数のアンテナの各々に同じ1つの相関フィルター構造を与えることにより、空間ダイバーシティが実現されることを特徴とする請求項40に記載のシステム。
  54. 前記ゲートアレイ・データ後処理部は、相関遅延のうちのプログラム可能な部分を合計しかつ2つ以上の出力を形成するシンボルプロセッサをさらに具備し、
    前記外部プログラム可能プロセッサは、時間ダイバーシティを実現するために、これらの出力を1つの出力の形に結合することを特徴とする請求項45に記載のシステム。
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