JP4169933B2

JP4169933B2 - 移動通信システムにおける信号対干渉比の推定

Info

Publication number: JP4169933B2
Application number: JP2000610144A
Authority: JP
Inventors: カリシピラ
Original assignee: Nokia Oyj
Current assignee: Nokia Oyj
Priority date: 1999-03-30
Filing date: 1999-03-30
Publication date: 2008-10-22
Anticipated expiration: 2019-03-30
Also published as: EP1082823B1; CN1302487A; US6816717B1; NO321052B1; JP2002541715A; CN1108028C; WO2000060763A1; DE69903027T2; EP1082823A1; NO20006040D0; AU3705599A; DE69903027D1; ATE224616T1; NO20006040L

Description

【０００１】
【技術分野】
本発明は、移動通信システムにおいて、特に、第１ステーションから複数の多経路に沿って第２ステーションにＲＦ信号が受信される場合に信号対干渉比（ＳＩＲ）を推定することに係る。
より詳細には、本発明は、各チャンネルごとに独特の拡散コードを用いて送信されるべきデータ記号を変調することにより送信のために情報信号がエンコードされるＷＣＤＭＡ（広帯域コード分割多重化）通信システムに係るが、これに限定されるものではない。
【０００２】
【背景技術】
ベースステーションからダウンリンクに送信される拡散コードは、複数の異なる移動ステーションに送られる信号間の干渉を減少するために互いに直交するのが好ましい。その効果として、特定の移動ステーションに受信される信号は、その移動ステーション自体を行先とする情報を含むだけでなく、ネットワークの他の移動ステーションを行先とする信号によって生じる干渉も含む。この干渉は、当該移動ステーションと同じセル内の通信チャンネルＩ_ORを含むだけでなく、そのセル以外からの干渉Ｉ_OCも含み得る。更に、信号は、ベースステーションから移動ステーションへ進行する際に、セルラー通信システムが位置する環境に基づいて複数の多経路に沿って伝播する。即ち、多経路は、ベースステーションと当該移動ステーションとの間の障害物、反射等に依存する。既知の広帯域ＣＤＭＡターミナルでは、いわゆる広帯域信号（即ち、ベースステーションと移動ステーションとの間に送信されて、互いに上下に重なり合った多数の通信チャンネルを含む信号）が複数のレーキフィンガへ供給され、各レーキフィンガは、その特定の通信チャンネルに対する独特の拡散コードを使用して信号に含まれた情報を拡散解除することにより狭帯域信号を発生する。複数の多経路の各々に沿って受信された信号を表わす複数の狭帯域信号が発生される。もちろん、ベースステーションと移動ステーションとの間の情報信号が進行する多経路の特性を正確に決定することはできず、従って、レーキフィンガの数は、当該経路のおおよその数を推定するための試みにおいて特定の環境に基づいて選択される。同期ユニットは、信号の受信時に、経路の数と、経路間の位相差とを決定するように試み、この情報を各レーキフィンガに供給する。
【０００３】
又、既知の広帯域ＣＤＭＡターミナルは、高速閉ループ電力制御器（ＴＰＣ）も備え、これにより発生される電力制御ビットは、移動ステーションからベースステーションへと送信されて、ダウンリンクの送信電力を制御し、情報の適切なデコードを確保するレベルでダウンリンク信号が受信されるようにする。この高速閉ループ電力制御器は、ＳＩＲ推定値を使用して、ＴＰＣビットをいかにセットすべきか決定する。
高速閉ループ電力制御器の目的は、信号のクオリティ、即ちノイズレベルに対する所要情報信号レベルの比をできるだけ安定に維持する一方、ベースステーションの送信電力を最小にする。これは、他のセル又は同じセル内の他のチャンネルから受信した干渉に対する所要情報信号レベルの正確な推定を必要とする。
【０００４】
ＳＩＲ推定値を発生するためになされている１つの試みは、広帯域信号を使用して（拡散解除の前に）、ＳＩＲの干渉部分を推定することである。しかしながら、ダウンリンクでは、これは、各セル内に複数の直交する拡散コードを与える作用を考慮するものではない。例えば、単一経路チャンネルがあり、そして移動ターミナルがサービスベースステーションに接近している場合には、サービスベースステーションからの全ての干渉が広帯域干渉推定値に含まれるので、信号対干渉比が悪く過少推定されるが、実際には、これは、拡散解除動作の後に信号から打ち消される。というのは、独特の拡散コードはさておき、全ての直交コードが、発生された狭帯域信号から除去されるからである。
別の試みによれば、平均狭帯域干渉が干渉推定値として使用される。これは、広帯域信号の使用に対する改善であるが、同等の強さの多経路の場合には平均的な直交性しか考慮しない。複数の多経路に沿って受信される信号電力レベルが大幅に異なり勝ちなより実際的な状態では、ＳＩＲが過少推定される。
【０００５】
【発明の開示】
本発明の目的は、セルラー通信システム内の多経路環境において直交する拡散コードの使用を正しく考慮するＳＩＲの改善された推定を与えることである。
本発明の１つの特徴によれば、信号が複数の異なる経路に沿って第１ステーションから第２ステーションへ送信されるセルラー通信システムにおける信号対干渉比の推定方法において、各経路に沿って受信された信号の電力レベルを推定し、各経路に沿って受信された信号の干渉を推定し、全ての経路に対して受信された電力レベルの推定値を加算することによって合成電力推定値を発生し、そして信号対干渉比（ＳＩＲ）を合成干渉推定値による合成電力推定値の比として発生し、上記合成干渉推定値は、各経路に対する干渉推定値をその経路に対する各推定電力レベルで重み付けした、全ての経路についての和を、合成電力推定値で除算したものである方法が提供される。
【０００６】
上記ＳＩＲの発生は、各経路に対する干渉推定値をその経路に対する推定電力レベルで重み付けし、その重み付けされた干渉推定値を全ての経路にわたって加算し、そしてそれにより得られた和を合成電力推定値で除算することにより合成干渉推定値を発生することを含む。
コード分割マルチプレクシングに加えて、信号は、ＴＤＭＡシステムの場合と同様に、タイムスロットのシーケンスで送信することができる。信号対干渉比を第２ステーションに使用して、第１ステーションへ送信するための電力制御ビットを発生し、第１ステーションから第２ステーションへ送信される電力を制御する場合には、信号対干渉比は第１タイムスロットにおいて計算することができ、そしてダウンリンクの送信電力を制御するのに使用される電力制御ビットはその後のタイムスロットにおいて計算することができる。
【０００７】
本発明の別の特徴によれば、信号が複数の異なる経路に沿って第１ステーションから第２ステーションへ送信されるセルラー通信システムにおける信号対干渉比の推定回路において、各経路に沿って受信された信号の電力レベル及び干渉を推定する手段と、各経路に対して受信された電力レベルの推定値を加算することにより合成電力推定値を発生する手段と、信号対干渉比（ＳＩＲ）を合成干渉推定値による合成電力推定値の比として発生するための信号対干渉比発生器とを備え、上記合成干渉推定値は、各経路に対する干渉推定値をその経路に対する各推定電力レベルで重み付けした、全ての経路についての和を、合成電力推定値で除算したものである回路が提供される。
上記信号対干渉比発生器は、各経路に対する干渉推定値をその経路に対する推定電力レベルで重み付けし、その重み付けされた干渉推定値を全ての経路にわたって加算し、そしてそれにより得られた和を合成電力推定値で除算することにより合成干渉推定値を発生する手段を含むことができる。
【０００８】
本発明の更に別の特徴によれば、信号が複数の異なる経路に沿って第１ステーションから第２ステーションへ送信されるセルラー通信システムにおける信号対干渉比の推定回路を備えた移動ステーションにおいて、上記回路は、各経路に沿って受信された信号の電力レベル及び干渉を推定する手段と、各経路に対して受信された電力レベルの推定値を加算することにより合成電力推定値を発生する手段と、信号対干渉比を合成干渉推定値による合成電力推定値の比として発生するための信号対干渉比発生器とを備え、上記合成干渉推定値は、各経路に対する干渉推定値をその経路に対する各推定電力レベルで重み付けした、全ての経路についての和を、合成電力推定値で除算したものである移動ステーションが提供される。
ここに開示する実施形態は、移動通信システムのダウンリンクのケースについて説明する。即ち、図３に示す受信回路は、ベースステーションからの信号を受信するために移動ステーション内に配置される。しかしながら、ＳＩＲ推定のためのここに開示する技術は、アップリンク、即ちベースステーションの受信側にも使用することができる。
【０００９】
【発明を実施するための最良の形態】
本発明、及び本発明をいかに実施するかを良く理解するために、添付図面を参照して以下に詳細に説明する。
図１は、本発明に使用するための構成を示す概略図である。即ち、図１に破線で示されたセルより成るセルラーネットワークにＣＤＭＡ移動通信システムを使用することができる。図１ではセルが六角形で示されているが、セルはいかなる便利な形状でもよい。各セルは、ベースステーションＢＴＳのサービスを受け、図１の構成では１つのベースステーションが３つのセルにサービスする。ＣＤＭＡ移動通信システムでは、複数の移動ステーションＭＳ１、ＭＳ２、ＭＳ３が、各チャンネルＣＨ１、ＣＨ２、ＣＨ３を経て単一セルＣＥＬＬ１のベースステーションＢＴＳ１と通信することができる。これらのチャンネルは、良く知られたように、拡散コードの使用により互いに区別される。チャンネルＣＨ３を経てベースステーションＢＴＳ１と通信する移動ステーションＭＳ３を一例として取り上げると、この移動ステーションは、実際に、多数の信号を受信する。これは、図２に詳細に示されている。先ず、移動ステーションＭＳ１は、セル自体の中の障害物、反射物、構造物等により複数の異なる経路ｄ１、ｄ２、ｄ３を経てそれ自身の情報信号Ｓを受信する。１つの経路だけがあってもよいし、複数の経路があってもよいが、２つ以上の経路が存在する場合のその作用は、明らかに、信号Ｓが、経路長さに基づいて各々異なる位相差で移動ステーションに到達することである。更に、移動ステーションＭＳ３は、ベースステーションＢＴＳ１から送信される他の信号により構成される干渉Ｉ_ORを受信し、特に、図１の例では、この干渉Ｉ_ORは、セル内の他の移動ステーションＭＳ１、ＭＳ２との通信に意図されたチャンネルＣＨ１、ＣＨ２を含む。干渉の更なる原因は、図１及び図２にＩ_OCで示されたネットワーク内の他のセルからの信号である。更に、移動ステーションＭＳ３は、ノイズＮを受信する。
【００１０】
明らかなように、Ｉ_OC、Ｉ_ORは、通常、電力の単位で示され、この用語は、ここでは、干渉の特性を指示するのに使用され、それ故、必要に応じて信号レベル又は信号として考えることができる。
図３を参照して、移動ステーション内の受信回路について説明する。アンテナ３０に到来する信号は、ＲＦユニット２８により受信され、そしてアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）コンバータ３２へ供給される。既に述べたように、信号は、多経路を経て異なる伝播遅延ｄｎで移動ステーションに到達する。Ａ／Ｄコンバータ３２は、デジタル入力信号を同期ユニット３４に供給すると共に、多数のデスプレッダ（拡散解除器）３６ａ、３６ｂ、３６ｃの各々に供給する。これらデスプレッダの数は、信号がベースステーションから移動ステーションまでに経験する考えられる経路の数に依存し、従って、環境に依存する。同期ユニット３４は、電源がオンにされた後及びハンドオーバーの場合にベースステーションＢＴＳに対する移動ステーションの同期を取り扱う。これは、その移動ステーションに対して独特の拡散コードで送信された信号をサーチすることを含む。従って、同期ユニット３４は、コード発生器２２から独特のコードを受け取る。このコードは、送信の前に送信側でスプレッダ（拡散器）２０を使用して信号を拡散するのに使用される。サーチ機能を実行するために、同期ユニット３４は、コード発生器２２からの独特のコードを使用して、それを、強力な相関が検出されるまで、到来信号に相関させる。同期手順が完了した後に、専用のトラフィックチャンネルを確立することができる。又、同期ユニットは、各デスプレッダ３６ａ、３６ｂ、３６ｃに必要な拡散コード位相φを与えることができるようにするために、伝播遅延ｄｎの推定も取り扱う。最も強い相関の位相値が第１デスプレッダ３６ａに供給され、そして各位相値φを残りのデスプレッダ３６ｂ及び３６ｃに供給するようにプロセスが続けられる。各デスプレッダは、決定された位相差に基づいて信号を拡散解除する各コード発生器を備えている。更に、各デスプレッダ３６ａ−３６ｃは、振幅推定値ａ_iと、このａ_iの周りのバリアンスとして推定される干渉推定値σ_i ²とを各デスプレッダに対して発生するチャンネル推定器を備えている。各デスプレッダによって発生される拡散解除された狭帯域信号は、ｘ_iと称される。
【００１１】
次に、図４を参照して説明する。図４において、各デスプレッダは、レーキフィンガＲＡＫＥ１、ＲＡＫＥ２等と称され、そして考えられるＬ個のレーキフィンガが示されている。既に述べたように、各レーキフィンガは、狭帯域信号ｘ_i(t)を、振幅推定値ａ_i(t)と、このａ_iの周りのバリアンスとしての狭帯域干渉推定値σ_i ²と共に発生する。各レーキフィンガには、乗算器４０₁、４０₂等が関連され、これら乗算器は、各狭帯域信号ｘ_iにその推定振幅ａ_iを乗算する。それにより得られた積は、コヒレントな合成器５０へ供給され、この合成器は、合成信号を発生し、この信号は、その後、良く知られたように復調、ビット検出及びデコードされるが、これについては詳細に説明しない。又、各レーキフィンガには、更に別の乗算器４２₁、４２₂、・・４２_lが関連され、この乗算器は、各レーキフィンガに対する電力レベルを表す振幅推定値の平方に、そのレーキフィンガに対する狭帯域干渉推定値を乗算する。第１加算器４４は、乗算器４２の出力を加算することにより第１の値を発生する。第２の加算器４６は、振幅推定値ａ_iを平方することにより発生された各レーキフィンガの電力推定値を受け取る。これは、第２の値として平方された電力推定値の和を、ＳＩＲ推定器５２へ供給し、この推定器は、第１の値も受け取る。従って、本発明のこの実施形態によれば、次の式が成立する。
【数１】

即ち、信号電力Ｓは、レーキフィンガからの推定電力の和であり、そして干渉Ｉは、レーキフィンガの干渉推定値の重み付けされた平均値であり、重みは、信号電力推定値である。
【００１２】
図５は、ＳＩＲ推定器５２からのＳＩＲ推定値をいかに使用して、ベースステーションＢＴＳから移動ステーションＭＳへのダウンリンクにおける送信電力レベルを制御するかを示している。参照番号１００は、図３及び４を参照して上述した移動ステーションにおける受信回路であって、特に、ＳＩＲ推定器５２を含む受信回路を示している。ＳＩＲ推定器５２によって推定されたＳＩＲ値は、ＴＰＣビット発生器１０２へ供給され、これは、ＳＩＲ推定値を、外部ループ電力制御器から供給されるＳＩＲスレッシュホールドと比較する。ＳＩＲ推定値がＳＩＲスレッシュホールドより小さい場合には、電力制御ビットＴＰＣが１にセットされ、さもなくば、電力制御ビットＴＰＣは０にセットされる。電力制御ビットＴＰＣはマルチプレクサ１０６へ供給され、そこで、移動ステーションによりアップリンク伝播チャンネルに送信されるべきユーザデータとマルチプレクスされる。ＢＴＳにおいて受信信号が処理され、そして電力制御ビットＴＰＣがユーザデータから抽出される。ユーザデータは、デコード等のためにベースステーションＢＴＳの要素に供給される。電力制御ビットＴＰＣは、移動ステーションＭＳへのダウンリンクに送信される信号の電力を制御するために、ベースステーションＢＴＳに使用される。これは、電力制御ブロック１０８において実行される。送信電力は、ここでは、Ｐｔｘと称する。電力制御は、電力制御ビットＴＰＣが１に等しい場合に元の送信電力Ｐｔｘを増加し、さもなくば、それを減少する電力微分デルタ（ｄＢ）をセットすることにより確立される。従って、
ＴＰＣビット＝１の場合に、Ｐｔｘ＝ＰｔｘＯｌｄ＋デルタ（ｄＢ）
さもなくば、Ｐｔｘ＝ＰｔｘＯｌｄ−デルタ（ｄＢ）
となる。
【００１３】
元の送信電力ＰｔｘＯｌｄは、ブロック１１０で概略的に示された１スロット遅延の後に電力制御ブロック１０８に供給される。新たな送信電力Ｐｔｘは送信ブロック１１０へ供給され、これは、新たな送信電力を使用することにより移動ステーションへの送信信号を形成する。
ベースステーションＢＴＳにおける送信ブロック１１０内の要素は、当業者に良く知られており、それ故、ここでは詳細に説明しない。ブロック１１０は、ＢＴＳの１つのチャンネル用の送信回路を示していることが明らかである。又、ベースステーションＢＴＳから最終的に送信される信号は、ＢＴＳの他のチャンネルからの信号も含む。合成信号は、ダウンリンク伝播チャンネルを経て移動ステーションへ供給される。
【００１４】
図６は、好ましい実施形態で述べたＳＩＲ推定値と、以前に使用された次のようなＳＩＲ推定値との間の差を示すグラフである。
【数２】

図６では、２つの多経路があって、これら経路間に異なる電力レベル差Δがある場合を仮定している。
【図面の簡単な説明】
【図１】セルラー通信ネットワークの概略図である。
【図２】ベースステーションと移動ステーションとの間の多経路通信を示す概略図である。
【図３】移動ステーションの各側の到来成分を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施形態を示す図である。
【図５】高速電力制御閉ループを示すブロック図である。
【図６】本発明のＳＩＲ推定値と既知のＳＩＲ推定値との比較を示すグラフである。

Claims

信号が複数の異なる経路に沿って第１ステーションから第２ステーションへ送信されるセルラー通信システムにおける信号対干渉比の推定方法において、
各経路に沿って受信された信号の電力レベルを推定し、
各経路に沿って受信された信号の干渉を推定し、
全ての経路に対して受信された電力レベルの推定値を加算することにより合成電力推定値を発生し、そして
信号対干渉比（ＳＩＲ）を合成干渉推定値による合成電力推定値の比として発生し、上記合成干渉推定値は、各経路に対する干渉推定値をその経路に対する各推定電力レベルで重み付けした、全ての経路についての和を、合成電力推定値で除算したものであることを特徴とする方法。
上記信号対干渉比を第２ステーションに使用して、第１ステーションへ送信するための電力制御ビットを発生し、第１ステーションから第２ステーションへ送信される電力を制御する請求項１に記載の方法。
上記第１ステーションはベースステーションであり、そして上記第２ステーションは移動ステーションである請求項１又は２に記載の方法。
第１ステーションから第２ステーションへ送信される信号は、第２ステーションに対する独特の拡散コードにより定められた通信チャンネルに関する情報を含む請求項１ないし３のいずれかに記載の方法。
第１ステーションから第２ステーションへ送信される信号は、複数の通信チャンネルを備え、各チャンネルは、各拡散コードにより拡散された情報を含み、上記拡散コードは、干渉を減少するために互いに直交される請求項４に記載の方法。
各経路に沿った電力レベル及び干渉を推定する前に、第２ステーションに対する独特の拡散コードを使用して第２ステーションに意図された通信チャンネルを拡散解除する段階を含む請求項４又は５に記載の方法。
信号は、タイムスロットのシーケンスにおいて送信され、そして各タイムスロットごとに信号対干渉比が発生される請求項１ないし６のいずれかに記載の方法。
１つのタイムスロットで発生される電力制御ビットは、第１ステーションから第２ステーションへ送信される電力をその後のタイムスロットにおいて制御するのに使用される請求項２及び７に記載の方法。
信号が複数の異なる経路に沿って第１ステーションから第２ステーションへ送信されるセルラー通信システムにおける信号対干渉比の推定回路において、
各経路に沿って受信された信号の電力レベル及び干渉を推定する手段と、
各経路に対して受信された電力レベルの推定値を加算することにより合成電力推定値を発生する手段と、
信号対干渉比（ＳＩＲ）を合成干渉推定値による合成電力推定値の比として発生するための信号対干渉比発生器とを備え、上記合成干渉推定値は、各経路に対する干渉推定値をその経路に対する各推定電力レベルで重み付けした、全ての経路についての和を、合成電力推定値で除算したものであることを特徴とする回路。
各経路に沿って受信された信号の電力レベル及び干渉を推定する上記手段は、複数のレーキフィンガを含む請求項９に記載の回路。
第１ステーションから第２ステーションへ送信される電力を制御するために、上記信号対干渉比を使用して、第１ステーションへ送信するための電力制御ビットを発生する電力制御ビット発生器を備えた請求項９又は１０に記載の回路。
第２ステーションから第１ステーションへ送信される信号に含ませるために電力制御ビットをユーザデータでマルチプレクシングするためのマルチプレクサを備えた請求項１１に記載の回路。
信号が複数の異なる経路に沿って第１ステーションから第２ステーションへ送信されるセルラー通信システムにおける信号対干渉比の推定回路を備えた移動ステーションにおいて、上記回路は、
各経路に沿って受信された信号の電力レベル及び干渉を推定する手段と、
各経路に対して受信された電力レベルの推定値を加算することにより合成電力推定値を発生する手段と、
信号対干渉比を合成干渉推定値による合成電力推定値の比として発生するための信号対干渉比発生器とを備え、上記合成干渉推定値は、各経路に対する干渉推定値をその経路に対する各推定電力レベルで重み付けした、全ての経路についての和を、合成電力推定値で除算したものであることを特徴とする移動ステーション。