JP4282996B2

JP4282996B2 - 時間ずれ補償を備えたｃｄｍａサーチャ

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Publication number: JP4282996B2
Application number: JP2002590527A
Authority: JP
Inventors: ブラック、ピーター・ジェイ; ヒンダーリング、ジューグ
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Filing date: 2002-05-17
Publication date: 2009-06-24
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Description

本発明は、概ね、通信、とくに、パイロット信号の収集のための新規で向上した方法および装置に関する。

無線通信システムは、音声、データ、等のような種々のタイプの通信を提供するように、一般的に採用されている。これらのシステムは、符号分割多重アクセス（code division multiple access, CDMA）、時分割多重アクセス（time division multiple access, TDMA）、または他の変調技術に基づいている。ＣＤＭＡシステムは、他のタイプのシステムよりも、システム容量が大きいことを含めて、一定の長所を有する。

ＣＤＭＡシステムは、（１）“TIA/EIA-95-B Mobile Station-Base Station Compatibility Standard for Dual-Mode Wideband Spread Spectrum Cellular System”（ＩＳ−９５標準規格）、（２）“TIA/EIA-98-C Recommended Minimum Standard for Dual-Mode Wideband Spread Spectrum Cellular Mobile Station”（ＩＳ−９８標準規格）、（３）“3rd Generation Partnership Project”(3GPP)という名称のコンソーシアムによって提供され、かつ第3G TS 25.211号、第3G TS 25.212号、第3G TS 25.213号、および第3G TS 25.214号を含む１組の文献において具体化されている標準規格（Ｗ−ＣＤＭＡ標準規格）、（４）“3rd Generation Partnership Project 2”(3GPP2)という名称のコンソーシアムによって提供され、“TR-45.5 Physical Layer Standard for cdma2000 Spread Spectrum Systems”、“C.S0005-A Upper Layer (Layer 3) Signaling Standard for cdma2000 Spread Spectrum Systems”、および“C.S0024 cdma2000 High Rate Packet Data Air Interface Specification”を含む１組の文献において具体化されている標準規格（ｃｄｍａ２０００標準規格）、および（５）他の標準規格のようなＣＤＭＡの標準規格を、１つ以上支援するように設計されている。これらの標準規格は、ここでは参考文献として取り上げている。本明細書では、ｃｄｍａ２０００の高レートパケットデータの仕様を実行するシステムを高データレート（high data rate, HDR）システムと呼ぶ。ＨＤＲシステムは、TIA/EIA-IS-856、“CDMA2000 High Rate Packet Data Air Interface Specification”に記載されており、ここでは参考文献として取り上げている。提案されている無線システムでは、単一のエアーインターフェイスを使用して、ＨＤＲと低データレートサービス（例えば、音声およびファックスサービス）とを組み合わせたものも提供している。

ＣＤＭＡシステムでは、伝送パイロット信号を含む伝送データを拡散するために、疑似雑音（Pseudorandom noise, PN）系列を一般に使用している。ＣＤＭＡ受信機には、一般にレーキ受信機が用いられており、米国特許第5,109,390号（“DIVERSITY RECEIVER IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM”）に記載されており、この文献は、本発明の譲受人に譲渡され、本明細書では参考文献として取り上げられている。レーキ受信機は、一般に、隣り合う基地局からの直接のパイロットとマルチパスのパイロットとを探し当てるための１つ以上のサーチャと、これらの基地局からの情報信号を受信して、組合せるための２つ以上のマルチパス復調器（フィンガー）とから構成されている。サーチャーは、1994年9月30日に出願され、現在審査中の米国特許出願第08/316,177号（“MULTIPATH SEARCH PROCESSOR FOR SPREAD SPECTRUM MULTIPLE ACCESS COMMUNICATION SYSTEMS”）と、1999年3月31日に出願され、現在審査中の米国特許出願第09/283,010号（“PROGRAMMABLE MATCHED FILTER SEARCHER”）とに記載されており、これらの文献は、本発明の譲受人に譲渡され、本明細書では参考文献として取り上げられている。

直接系列のＣＤＭＡシステムの設計においては、本質的に、受信機は、自分のＰＮ系列を基地局のＰＮ系列へ整列させなければならない。ＰＮ系列の単一の値を伝送するのに必要な時間は、１チップとして、また、チップが変化するレートは、チップレートとして知られている。例えば、ＩＳ−９５では、各基地局および加入者ユニットは、全く同じＰＮ系列を使用する。基地局は、ＰＮ系列の生成において、固有の時間ずれを挿入することによって、自分と他の基地局とを区別する。ＩＳ−９５のシステムでは、全ての基地局は、６４チップの整数倍分ずれている。加入者ユニットは、少なくとも１つのフィンガーを基地局へ割り当てることによって、その基地局と通信する。割り当てられたフィンガーは、その基地局と通信するために、適切なずれをＰＮ系列へ挿入しなければならない。同じＰＮ系列のずれではなく、各基地局ごとに固有のＰＮ系列を使用することによって、基地局を区別することもできる。この場合に、フィンガーはＰＮ生成器を調節して、そのフィンガーが割り当てられている基地局に対して適切なＰＮ系列を生成する。

サーチャの設計では、入力信号のサンプリングレートが高くなると、時間分解能の精度が高くなり、したがってＰＮ空間のサーチの精度において、よりよい結果が得られる。しかしながら、一般に、計算時間が長くなったり、または複雑さが増したり、あるいはこの両者の場合は、これらのよりよい結果は相殺される。既成のやり方では、チップレートの２倍の分解能で、入力受信信号のサンプルをサーチャへ供給する。したがって、サーチの計算をして、パイロットの位置を判断するとき、受信機において生成されるＰＮ系列と、受信信号内に埋め込まれているＰＮ系列との整列には、２分の１チップの不確実性が常に存在する。

パイロット収集におけるこの不整列のために、所与の仮説のずれでエネルギーの計算値を試験しても、実際には、そのずれの真のエネルギーよりも、より少なく報告されることになる。例えば、受信したＰＮ系列と、それと相関するように生成されたＰＮ系列とのタイミングに、４分の１チップの差異があっても、エネルギーは依然として検出されるが、このエネルギーは、そのずれにおいて信号を受信する実際のエネルギーよりも相当に小さい。その結果、有効パイロットは、プログラムされた閾値を越える十分なエネルギーを示さないので、無視される。したがって、ずれの誤差の相対的な大きさに依存して、部分最適マルチパス信号を選択する。システムの情況において、エネルギーが、より小さく報告されると、サーチ収集の平均時間が長くなり、その結果、データレートが下がり、容量は小さくなる。これらの悪い影響を取り除くために、システムを、非常に適切に設計する必要がある。したがって、この技術において、パイロット信号をより正確に検出して、収集性能を高めるための、向上したパイロットエネルギー計算技術が求められている。

本明細書において開示されている実施形態は、パイロット検出精度の向上の必要に対処している。１つの態様では、局所的なパイロットのエネルギーの最大値のＰＮずれを取り囲んでいるＰＮずれに対応するパイロットエネルギーの計算値を、局所的なパイロットのエネルギーの最大値と組合せて、補償された、より正確なパイロットのエネルギーの最大値を求める。別の態様では、予め計算された補償係数の関数によって、近傍のエネルギーの計算値の組合せを、局所的なパイロットのエネルギーの最大値と組合せる。予め計算された補償係数を判断すると、結果の補償された局所的なパイロットのエネルギーの最大値における平均平方誤差を最小化することができる。これらの係数は、開示されている実施形態に関係して使用される整合フィルターに基づいて計算することができる。これらの態様には、パイロットサーチングの精度が高まると、収集速度が高まり、データレートが高まり、電力が低減し、全システム容量が向上するといった長所がある。本明細書に記載されている技術は、アクセスポイントおよびアクセス端末の両者に等しく適用される。本発明の種々の他の態様も提示される。

開示されている方法および装置は、別途詳しく記載するように、本発明の種々の態様、実施形態、および特徴を構成する方法およびシステムの要素を提供する。
本発明の特徴、性質、および長所は、図面と共に、別途記載されている詳細な説明を参照することにより、同じ参照符号によって全体的に対応して同定され、より明らかになるであろう。

図１は、無線通信システム100の図であり、無線通信システム100は、多数のユーザを支援し、かつ本発明の種々の実施形態を実行することができる。システム100は、ＣＤＭＡの標準規格または設計、あるいはこの両者（例えば、ＩＳ−９５標準規格、ｃｄｍａ２０００標準規格、ＨＤＲ標準規格）を支援するように設計されている。簡潔にするために、システム100において、３つのアクセスポイント104（基地局とも呼ばれる）は、２つのアクセス端末106（遠隔局または移動局とも呼ばれる）と通信していることが示されている。多くの場合に、アクセスポイントとその受信可能領域とをひとまとめにして、“セル”と呼ぶ。

実行されているＣＤＭＡシステムに依存して、各アクセス端末106は、順方向リンク上では、所与の瞬間に、１つ（または、おそらくはそれ以上）のアクセスポイント104と通信し、逆方向リンク上では、アクセス端末106がソフトハンドオフされるか、どうかに依存して、１つ以上のアクセスポイント104と通信する。順方向リンク（すなわち、ダウンリンク）は、アクセスポイント104からアクセス端末106への伝送を指し、逆方向リンク（すなわち、アップリンク）は、アクセス端末106からアクセスポイント104への伝送を指す。

明らかにするために、本発明を記載するのに使用している例では、アクセスポイントを、パイロット信号の送信側として、アクセス端末を、これらのパイロット信号（すなわち、順方向リンク上のパイロット信号）の受信側および受入れ側として仮定している。当業者には、本明細書に記載されているように、アクセス端末およびアクセスポイントは、パイロット信号を使用してデータを伝送するように備えられていて、本発明の態様は、これらの情況に同様に適用できることが分かるであろう。本明細書では、“例示的”という用語を、専ら“例、事例、または例証として役立つ”ことを意味するために使用している。“例示的”に本明細書に記載されている実施形態は、他の実施形態においても、好ましい、または効果的であると解釈する必要はない。

図１の106ａおよび106ｂとして示されているアクセス端末によって実行される共通のタスクは、パイロット収集タスクである。アクセス端末106が最初にオンにされるときか、または他の理由のために、アクセスポイント104との通信を開始しなければならないときに、収集が行われる。収集は、アクセスポイントとのアクティブな通信中にも、正常に行われ、移動局106が、移動中に、自分が通信している基地局104をサーチしている場合か、または、基地局104から遠隔局106への信号が干渉されるときは、別の基地局104を探し出さなければならない。

収集中に、全ＰＮ空間、またはその部分空間がサーチされる。サーチされる仮説の組を、一般に、サーチウインドウと呼ぶ。アクセス端末106は、パイロット信号として使用されているＰＮ系列の全ＰＮ空間を探し出して、そのパイロットにおいて受信されるエネルギー量と、その位置（すなわち、内部で生成されたＰＮ参照からのずれとして定められる位置）とを判断することによって、収集を行う。この場合に、サーチウインドウは、全ＰＮ空間である。例えば、隣り合う基地局104をサーチするとき、サーチウインドウは、全ＰＮ系列の中の、相当に小さい部分空間であってもよい。

一般のサーチエンジンは、所与の統合長の予め設定されたサーチウインドウ内で、２分の１チップのＰＮの仮説を探し出す。いくつかの別々のサーチセグメントからの逆拡散された信号のエネルギーを非コヒーレントに累積して、妥当な範囲内のコヒーレントな統合長を維持する（その結果、例えば、周波数ずれによる損失を避ける）ことができる。通常のサーチアルゴリズムには、いくつかのステージが含まれる。例えば、粗のサーチ段階（サーチウインドウの幅がより広く、かつ全統合期間が比較的に短い）では、粗のプロファイルを設定し、一方で、１つまたはいくつかのその後のサーチの試みでは、第１の段階中に発見したピークを、（例えば、より長い統合間隔で、より狭いサーチウインドウを利用して）より細かい精度で探し出す。

アクセスポイント104からの伝送信号は、丘、建物、トラック、などのような多数の障害から反射した後で、アクセス端末106に到達する可能性が高い。結果の受信信号には、大抵は、元の信号の成分が含まれていて、各成分が移動する距離が異なるために、元の信号の成分は、相対的な時間ずれで到達するので、結果の受信信号は、マルチパス信号として知られている。マルチパス信号は、直接パス成分を含む必要はなく、全て反射信号から構成することができる。ソフトハンドオフの情況では、移動局106と、その移動局106が通信している各基地局104との距離は、等しくない可能性が高く、したがって各基地局からの入力信号は、時間整列しない可能性が高い。最終の結果は、アクセス端末が全てのアクセスポイントと正確に時間整列しても（なお、このようなことは、起こり難い）、マルチパス成分が移動するパスが不確定であるために、マルチパス成分のタイミングが整列しないことである。

一般のアクセスポイント送信機は、伝送フィルターを用いて、パルス成形をする。したがって、アクセス端末受信機は、一般に、整合フィルターを用いて、これらのパルスを最適に検出する。理想的なフィルターは、Rect関数である。しかしながら、このような時間制限フィルターが有する阻止帯の特徴は不十分であるので、ウインドウ付き正弦、二乗余弦、または他のインパルス応答を使用して、符号間干渉を最小化して、阻止帯の抑制を最大化するのが、より一般的である。一般に、対称インパルス応答は、送信および受信フィルターにおいて使用されるが、本発明の態様は、対称フィルターの使用に制限されない。

１つの実施形態にしたがうと、整合フィルターの自己相関の二乗を使用して、送信機と受信機との相対的な時間ずれの関数として、受信エネルギーを計算することができる。図２ａは、対称パルス成形フィルターの一般エネルギー関数、Ｅ（τ）を示している。受信機および送信機が完全に整列するとき（τ＝０）、サンプリングレートをチップレートの２倍と仮定すると、パイロット信号に対応するＰＮずれにおいて計算されるエネルギーを、エネルギーＥ_２として示し、Ｅ_２は最大値である。エネルギーＥ_１は、この最大ずれから２分の１チップ（Ｔ_ｃ／２）を減算したエネルギー（τ＝−Ｔ_ｃ／２）であり、エネルギーＥ_３は、この最大ずれに２分の１チップ（Ｔ_ｃ／２）を加算したエネルギー（τ＝Ｔ_ｃ／２）である。Ｅ（τ）は対称であるので、Ｅ_１＝Ｅ_３である。しかしながら、時間ずれτ＝τ_１を取入れると、パイロットのＰＮずれに対応して計算されるエネルギーは、Ｅ_５になる。Ｅ_５は、最大エネルギーを依然として正確に識別し、したがって入力パイロット信号を適切に識別するが、Ｅ_２によって与えられるずれにおける真の受信エネルギーよりも、明らかに小さい。さらに加えて、エネルギーＥ_５、Ｅ_４、およびＥ_６よりも２分の１のチップ間隔分、前および後において計算されるエネルギーは、最早等しくないことにも注意すべきである。この例では、Ｅ_４は、Ｅ_６よりも大きい。サーチの性能を最大化し、したがって、システムの容量および電力消費量を最適化するために、特定のＰＮずれで受信した真のエネルギーと、そのずれで計算されたエネルギーとの差異を最小化することが望ましく、ずれは、受信機と送信機とのタイミングが不整列であるために、より小さい。この誤差は、前のエネルギーと後のエネルギーとの関係を考慮することによって、低減することができる。この例では、タイミング整列が正しいとき、前のエネルギーＥ_１と後のエネルギーＥ_３が等しいならば、Ｅ_２（ずれのないエネルギー）がピークであることが示される。タイミング整列が正しくないとき、前のエネルギーＥ_４が、後のエネルギーＥ_６よりも大きいならば、記録されたエネルギーＥ_５が、真の受信エネルギー（もちろん、Ｅ_２に等しいエネルギー）よりも小さいことが示される。所与のパルス成形フィルターにおいて、パラメータを計算し、このパラメータを使用して、前、後、およびずれのないエネルギーを処理すると、計算された受信最大エネルギーにおける誤差を最小化することができる。この例では、エネルギーＥ_４とＥ_６との組み合わせをエネルギーＥ_２に加えて、エネルギーＥ_２に対応するＰＮずれにおけるエネルギーを、より正確に読み出すことができる。一般に、最大検出エネルギーに対する任意の数の付近のエネルギーを組合せて、最大検出エネルギーにおける誤差を低減することができる。このプロセスについては、さらに詳しく別途記載する。

図２ｂ、２ｃ、および２ｄは、他のフィルターの特徴を示している。インパルス応答、および時間不整列関数としてのフィルターのエネルギー出力のグラフを示している。当業者は、前または後の時間不整列を取入れると、対応するエネルギー出力が低減するので、これらの例が、上述と同じやり方の前、後、およびずれのないエネルギーの処理にも向いていることに注意すべきである。図２ｂは、長方形フィルターのインパルス応答と、時間不整列関数としての対応するエネルギー出力とを示している。図２ｃは、sin(x)/(x)のインパルス応答のフィルター、および時間不整列関数としての対応するエネルギー出力を示している。図２ｄは、三角形インパルス応答のフィルター、および時間不整列関数としての対応するエネルギーの出力を示している。これらのフィルターは、単に例であって、当業者は、これらの原理を、無限の数の異なるフィルターのタイプに適用することができる。ここでも、本明細書において開示されている種々の技術の恩恵を受けて、インパルス応答は、対称である必要はないことに注意すべきである。

図３は、１つの実施形態にしたがうアクセス端末受信機300を示している。簡潔にするために、本発明の態様を表わしている受信機300の一部のみが示されている。アクセスポイント（図示されていない）からの受信信号は、アンテナ305において受信され、ＲＦダウンコンバートブロック310へ送られ、ベースバンドへダウンコンバートされる。ベースバンド信号は、整合フィルター320においてフィルターにかけられる。この整合フィルターは、一般に、上述の図２に関して記載されているように、アクセスポイントの送信機内のパルス成形フィルターに整合する。整合フィルターの出力は、サンプラー330においてサンプリングされ、相関器340へ送られる。上述の例では、サンプリングレートは２倍であるが、システムの設計者は、当然、自由にサンプリングレートを選択し、さらに、本発明の種々の態様に適用することができる。当業者には、これらの機能ブロックは、単に分かり易くするために示されており、処理の順番、および処理をディジタル形式で行うか、またはアナログ形式で行うかは、一般に知られている信号処理技術にしたがって変更できることが分かるであろう。相関器340は、受信パイロット信号と、その中で生成されたＰＮ系列におけるずれとの相関に対応するエネルギーを計算する。これらのエネルギー／ずれの対は、ブロック350へ送られ、ピーク検出と、ずれ／エネルギーの対の分類とが行われる。

通常は、対は分類され、最大エネルギーのずれは、これらのずれに割り当てられたレーキ受信機のフィンガー（図示されていない）か、または恐らくは、これらのずれにおいて、追加のサーチングを実行し、これらの結果の精度を高める。本発明の１つの実施形態では、ピーク検出およびずれ／エネルギーの対の分類ブロック350の後で、ずれ補償ブロック360を取入れる。ずれ補償ブロック360は、報告されたピークエネルギーにおける誤差を最小化し、したがって、最終的に記憶されるサーチ結果はより正確になり、サーチおよびシステムの効率を向上する。いくつかの例では、代わりに、ずれ補償ブロック360を、相関器340と、ずれ／エネルギーの対の分類ブロック350との間に挿入してもよい。この場合に、ずれの補償は、ピークのみに対してではなく、全てのずれ／エネルギーの対に対して行われる。便宜を図って、アクセス端末について記載したが、これらの技術は、アクセスポイント（すなわち、基地局）内の受信機へも同様に適用される。

図４は、１つの実施形態したがって構成されている一般のずれ補償ブロック400を示しており、図３を参照して上述で記載されているずれ補償ブロック350の１つの実施形態である。ずれ補償ブロック400の一般の実施形態には、Ｎ個の異なるずれに対応するＮ個の相関結果が含まれており、ブロックＥ_１ないしＥ_Ｎとして示されている。局所的なエネルギーの最大値は、ブロックＥ_Ｍとして示される。対称のインパルス応答において、一般的な実施形態では、ピークＥ_Ｍより前の（Ｎ−１）／２のエネルギーの計算値と、ピークより後の（Ｎ−１）／２の計算値とを用いる。これらの場合に、Ｎが奇数であることが最適であるが、当業者には、奇数であることは規定されていないことが分かるであろう。非対称のインパルス応答では、ピークエネルギーの計算値Ｅ_Ｍが、他のエネルギーの計算値Ｅ_１ないしＥ_Ｎに関係するずれの範囲内にあるかどうかとは無関係に、この実施形態の原理が成り立つ。結果のエネルギーの計算結果Ｅ_１ないしＥ_Ｎは、組合わせブロック430へ送られ、これらは、平均平方で、ピークエネルギー値における誤差を最小化するように組み合わされる。当業者には、誤差を最小化するための技術が使用されることが分かるであろう。平均平方誤差を最小化するために、技術を制限する必要はない。この補正されたエネルギー値は、次に示す式（１）においてＥとして与えられている：
E=f(E1,E2,…E_Ｎ; a_１,a_２,…a_Ｎ) （１）
この式では、関数ｆを変数ａ_１ないしａ_Ｎと共に選択し、Ｅにおいて平均平方誤差が最小化される。平均平方以外で誤差を最小化することが望ましいときは、代わりの関数ｆおよび値ａ_１ないしａ_Ｎの組を判断してもよい。

対称のインパルス応答のフィルターに用いることができる１つの一般関数ｆ、およびピークエネルギー値を取り囲むエネルギー値の対を、次に示す。ピークエネルギー値を、Ｅ_ＭＡＸとし、Ｅ_ＭＡＸを取り囲むＭ対のエネルギー値を、それぞれＥ_１,Ｅ_−１、ないしＥ_Ｍ,Ｅ_−Ｍとする。変数ａ_１ないしａ_Ｍを予め計算して、次に示す式（２）に与えられている関数にしたがって、誤差を最小化することができる：
E=E_ＭＡＸ+a_１｜E_１-E_−１｜+a₂｜E₂-E₋₂｜・・・+a_Ｍ｜E_Ｍ-E_−Ｍ｜（２）
使用される受信および送信フィルターのタイプに依存して、これらの変数を閉じた形で解いてもよい。その代りに、この技術において一般に知られている任意の数の反復方法を使用して解いてもよい。受信機のタイミングと、入力パイロット信号のタイミングとのずれは、ランダムプロセスである。送信および受信フィルターの相関と、チャンネルによって取入れられる時間ずれの統計的分散とを考慮に入れて、最小平均平方誤差を計算することができる。一般に、時間ずれは、均等に分散される。もちろん、不均等な分散も考慮に入れることができる。

図４のブロック430では、種々の一般的に知られている技術を使用して、組み合わせを実行することができる。マイクロプロセッサまたはＤＳＰを符号化して、タスクを実行することができたり、乗算器および加算器を実行するディスクリートな論理を使用することができたり、乗算器の代わりに、ルックアップテーブルまたはシフターを使用できたり、などである。

図５には、一次補間フィルター500であって、図３を参照して上述で記載したずれ補償ブロックの別の実施形態が示されている。この実施形態では、前のエネルギー、すなわちずれＸ−１におけるエネルギー505と、後のエネルギー、すなわちずれＸ＋１におけるエネルギー520との差を加算器560において計算する。ａｂｓ値550において、結果の差の絶対値を計算する。乗算器540において、絶対値を相関係数と乗算することによって、絶対値を基準化する。基準化された絶対値は、ずれＸにおける局所的なエネルギーの最大値（ボックス510で示されている）へ加えられる。この加算結果は、補正されたエネルギー値である。この実施形態では、２つのみの付近のエネルギーを使用して、ずれＸにおける局所的なエネルギーの最大値を補償する。使用する項を追加しても、ほんのごく僅かな向上しか得られないとき、この実施形態は有益である。

一次補間フィルター500の動作は、上述の図２ａに関係する記載の文脈において理解することができる。受信機が、入力パイロット信号と完全に時間整列するとき、最大エネルギーの右側または左側に記憶されるエネルギー、すなわちブロック505および520は、等しく、その差はゼロになる。したがって、基準化された絶対値もゼロになり、補正されたエネルギー値は、そのまま、ブロック510内に記憶されている計算された局所的なエネルギーの最大値になる。結果的にタイミングがずれているときは、加算器560において差が求められ、その差の大きさは、乗算器540において基準化され、局所的なエネルギーの最大値510へ加えられ、補正されたエネルギー値が生成され、平均平方で全体的な誤差が低減される。

現世代のＩＳ―９５およびＨＤＲシステムでは、サーチャーは、ハードウエアまたはソフトウエアの何れかにおいて、分類エンジンを用いて、（累積されたエネルギーに対して）最良の局所的な最大値およびＰＮずれのリストを作成する。図５に関連して既に記載した手続きにおいて、重み付けされたピークエネルギーの補正を使用して、実際の最適サーチエネルギーに相当により近いエネルギー値を報告することによって、タイミングのずれおよびその損失の影響を緩和することができる。最大値の１サンプリング期間内のずれにおいて、ピークの位置の真のエネルギーは補外される。

別の実施形態では、２ｘオーバーサンプルされた２４−タップのＦＩＲフィルターを使用する。これは、ＩＳ−９５およびＨＤＲの標準規格において用いられるフィルターに類似している。入力データのサンプリングレートは、チップレートの２倍である。多数のサーチ動作において、送信機のタイミングと受信機のタイミングとのずれは、ＰＮチップの半分の間隔で均等に分散していると仮定する。表１は、ずれが均等に分散されていると仮定して、４つの異なる補正係数に対する、計算されたエネルギー損失の結果（単位：デシベル）を示している。この例において調べられる補正係数は、２の冪であり、当業者には明らかであるように、補正係数と簡単なシフティング要素とを乗算する。当業者は、本明細書に記載されている技術を使用して、多数の他のフィルターの例を最適化できることが分かるであろう。

表１には、この例における最適な２の冪の補正係数は０．２５であり、タイミングずれの誤差による損失がほとんど無い（０．０９デシベルを加えることによって、エネルギー損失は僅かに過補償される）ことが示されている。表に示されているように、補正係数がないときは、平均エネルギー損失は０．３７デシベルである。０．１２５の補正係数は、エネルギー損失を０．１１デシベルへ低減するが、最適ではない。０．５の補正係数は、０．４９デシベル過補償する。

上述の全ての実施形態において、本発明の技術的範囲から逸脱しないならば、方法ステップを交換できることに注意すべきである。
当業者には、情報および信号が、種々の異なる技術および技能を使用して表現されることが分かるであろう。例えば、上述で全体的に参照したデータ、指令、命令、情報、信号、ビット、シンボル、およびチップは、電圧、電流、電磁波、磁界または磁粒、光の界または粒子、あるいはこの組合せによって表現される。

当業者には、本明細書において開示されている実施形態に関係して記載されている種々の例示的な論理ブロック、モジュール、回路、およびアルゴリズムのステップは、電子ハードウエア、コンピュータソフトウエア、またはこの両者の組合せとして構成されていることが分かるであろう。ハードウエアとソフトウエアとのこの互換性を明らかに示すために、種々の例示的な構成要素、ブロック、モジュール、回路、およびステップが、機能に関して上述で全体的に記載されている。このような機能が、ハードウエアとして構成されているか、またはソフトウエアとして構成されているかは、全体的なシステムに課された特定のアプリケーションおよび設計の制約に依存する。熟練した技能をもつ者は、各特定のアプリケーションに対して種々のやり方で、記述されている機能を実行するが、このような機能の実行を決定しても、本発明の技術的範囲から逸脱しないと解釈すべきである。

本明細書に開示されている実施形態と関係して記載されている種々の例示的な論理ブロック、モジュール、および回路は、汎用プロセッサ、ディジタル信号プロセッサ（digital signal processor, DSP）、特定要素向け集積回路（application specific integrated circuit, ASIC）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（field programmable gate array, FPGA）または他のプログラマブル論理デバイス、ディスクリートなゲートまたはトランジスタ論理、ディスクリートなハードウエア構成要素、あるいは本明細書に記載されている機能を実行するように設計されているものの組み合わせで構成または実行される。汎用プロセッサは、マイクロプロセッサであってもよいが、その代わりに、従来のプロセッサ、制御装置、マイクロ制御装置、または状態機械であってもよい。プロセッサは、計算器の組合せ、例えば１台のＤＳＰと１台のマイクロプロセッサ、複数のマイクロプロセッサ、１台のＤＳＰのコアと組合されている１台以上のマイクロプロセッサ、またはこのような構成をもつ他のものの組合せとしても構成される。

本明細書に記載されている実施形態と関係して記載されている方法またはアルゴリズムのステップは、ハードウエア、プロセッサによって実行されるソフトウエアモジュール、またはこの２つの組合せで直接的に具現される。ソフトウエアモジュールは、ＲＡＭメモリ、フラッシュメモリ、ＲＯＭメモリ、ＥＰＲＯＭメモリ、ＥＥＰＲＯＭメモリ、レジスタ、ハードディスク、取り外し可能なディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、またはこの技術において知られている他の形態の記憶媒体内にあってもよい。例示的な記憶媒体はプロセッサに接続され、プロセッサは、記憶媒体から情報を読み出し、記憶媒体へ情報を書込むことができる。その代りに、記憶媒体はプロセッサと一体構成であってもよい。プロセッサおよび記憶媒体は、ＡＳＩＣ内にあってもよい。ＡＳＩＣは、ユーザ端末内にあってもよい。その代りに、プロセッサおよび記憶媒体は、ディスクリートな構成要素として、ユーザ端末内にあってもよい。

好ましい実施形態についてのこれまでの記載は、この技術に熟練した者が、本発明を作成または使用できるようにするために与えられている。当業者には、これらの実施形態に対する種々の変更が容易に分かり、かつ本明細書で定義されている全体的な原理を、本発明の意図または技術的範囲から逸脱することなく、他の実施形態に適用してもよいことが容易に分かるであろう。したがって、本発明は、本明細書に示されている実施形態に制限されるのではなく、本明細書に開示されている原理および新規な特徴に一致する最も幅広い範囲にしたがうことを意図されている。

多数のユーザを支援し、かつ本発明の種々の実施形態を実行することができる無線通信システムを示す図。受信エネルギーと、受信機のタイミングのずれとの関係とを示す一般エネルギー関数を示すグラフ。インパルス応答と長方形フィルターのエネルギーの出力とのグラフ。インパルス応答とsin(x)/xフィルターのエネルギーの出力とのグラフ。インパルス応答と三角形フィルターのエネルギーの出力とのグラフ。本発明の種々の実施形態にしたがう、アクセス端末受信機の１つの実施形態についてのブロック図。ずれ補償ブロックの一般的な実施形態を示す図。本発明の種々の実施形態にしたがう、ずれ補償ブロックの１つの実施形態についてのブロック図。

符号の説明

100・・・無線通信システム、104・・・アクセスポイント、106・・・アクセス端末、300・・・アクセス端末受信機、305・・・アンテナ、330・・・サンプラー、400・・・ずれ補償ブロック、500・・・一次補間フィルター。

Claims

無線通信システムにおいて、第１のエンティティによって第２のエンティティへ伝送されたパイロット信号をサーチするための方法であって、
第２のエンティティにおいて、第１のＰＮずれに対応する局所的なパイロットエネルギーの最大値を測定することと、
第２のエンティティにおいて、追加のＰＮずれにおける１つ以上のパイロットエネルギーを測定することと、
前記局所的なパイロットエネルギーの最大値および追加のＰＮずれにおける前記１つ以上のパイロットエネルギーから、前記第１のＰＮずれに対して補償されたパイロットエネルギーの最大値を計算することとが含まれ、
前記補償されたパイロットエネルギーの最大値が、
前記１つ以上のパイロットエネルギーの対の差の絶対値を計算することと、
複数の予め計算された補償係数を前記絶対値に乗算して、１つ以上の補償を考慮したパイロットエネルギーを生成することと、
前記１つ以上の補償を考慮したパイロットエネルギーを、前記局所的なパイロットエネルギーの最大値と加算することとによって計算される、方法。
前記複数の予め計算された補償係数は、タイミングのずれによる前記補償されたパイロットエネルギーの最大値における平均平方誤差を低減するように計算される請求項１記載の方法。
前記複数の予め計算された補償係数を２の冪に丸め、前記乗算をシフティングによって達成する請求項２記載の方法。
整合フィルターの特徴に基づいて、前記複数の予め計算された補償係数を判断する請求項１記載の方法。
無線通信システムにおいて、第１のエンティティによって第２のエンティティへ伝送されたパイロット信号をサーチするための方法であって、
第２のエンティティにおいて、第1のＰＮずれに対応する局所的なパイロットエネルギーの最大値を測定することと、
第２のエンティティにおいて、前記局所的なパイロットエネルギーの最大値付近のＰＮずれにおける複数の付近のパイロットエネルギーを測定することと、
前記局所的なパイロットエネルギーの最大値および前記複数の付近のパイロットエネルギーから、前記第1のＰＮずれに対する補償されたパイロットエネルギーの最大値を計算することとが含まれ、
前記補償されたパイロットエネルギーの最大値は、
前記付近のパイロットエネルギーの対の差の絶対値を計算することと、
前記絶対値を複数の予め計算された補償係数によって乗算して、１つ以上の補償を考慮したパイロットエネルギーを生成することと、
前記局所的なパイロットエネルギーの最大値と、前記１つ以上の補償を考慮したパイロットエネルギーとを加算することとによって計算される、方法。
前記複数の予め計算された補償係数は、タイミングずれによる前記補償された受信パイロットエネルギーの最大値における平均平方誤差を低減するように計算される請求項５記載の方法。
前記複数の予め計算された補償係数を２の冪に丸め、前記乗算をシフティングによって達成する請求項５記載の方法。
整合フィルターの特徴に基づいて、前記複数の予め計算された補償係数を判断する請求項５記載の方法。
ずれ補償の方法であって、
前のＰＮずれに対応するエネルギーと、後のＰＮずれに対応するエネルギーとの差を計算することと、
前記差の絶対値をとることと、
予め計算された補償係数と前記絶対値を乗算することと、
前記乗算結果と局所的なエネルギーの最大値とを加算して、補償された局所的なエネルギーの最大値を生成することとが含まれる方法。
前記予め計算された補償係数を２の冪に丸め、前記乗算をシフティングによって達成する請求項９記載の方法。
無線通信システムにおけるアクセス端末であって、
パイロット信号を受信し、かつ複数のＰＮずれに対応する複数の受信パイロットエネルギーを計算するための受信機と、
前記受信パイロットエネルギーに応答して、第1のＰＮずれに対応する局所的なパイロットエネルギーの最大値の測定値と追加のＰＮずれにおける１つ以上のパイロットエネルギーの測定値に基づいて、補償された受信パイロットエネルギーの最大値を計算するためのずれ補償ユニットとが含まれ、
前記ずれ補償ユニットは、
複数の予め計算された補償係数と、
前記複数の受信パイロットエネルギーの対における差の絶対値を求めるための複数の絶対値の計算器と、
前記絶対値と前記複数の予め計算された補償係数とを乗算して、複数の補償を考慮した受信パイロットエネルギーを生成するための複数の乗算器と、
前記複数の補償を考慮した受信パイロットエネルギーを前記局所的なパイロットエネルギーの最大値と加算して、前記補償された受信パイロットエネルギーの最大値を求めるための加算器とが構成されている、アクセス端末。
前記複数の予め計算された補償係数は、タイミングずれによる前記補償された受信パイロットエネルギーの最大値における平均平方誤差を低減するように計算される請求項１１記載のアクセス端末。
前記複数の予め計算された補償係数を２の冪に丸め、前記乗算器がシフターである請求項１２記載のアクセス端末。
ずれ補償ユニットであって、
局所的なエネルギーの最大値と、
複数の付近のエネルギーと、
前記複数の付近のエネルギーの対における差の絶対値を計算するための複数の絶対値の計算器と、
複数の予め計算された補償係数と、
前記複数の付近のエネルギーの対における差の絶対値と、前記複数の予め計算された補償係数とを乗算するための複数の乗算器と、
前記複数の乗算器の出力と、前記局所的なエネルギーの最大値とを加算して、補償された局所的なエネルギーの最大値を生成するための加算器とが構成されているずれ補償ユニット。
前記複数の予め計算された補償係数は、時間ずれによる前記補償された局所的なエネルギーの最大値における平均平方誤差を低減するように計算される請求項１４記載のずれ補償ユニット。
前記複数の予め計算された補償係数を２の冪に丸め、
前記乗算器がシフターである請求項１５記載のずれ補償ユニット。
請求項１４記載のずれ補償ユニットが構成されているＣＤＭＡシステムにおけるアクセス端末。
整合フィルターがさらに構成されているアクセス端末であって、前記整合フィルターの特徴に基づいて、前記予め計算された補償係数を判断する請求項１７記載のアクセス端末。
請求項１４記載のずれ補償ユニットがさらに構成されているＣＤＭＡシステムにおけるアクセスポイント。
整合フィルターがさらに構成されているアクセスポイントであって、前記整合フィルターの特徴に基づいて、前記予め計算された補償係数を判断する請求項１９記載のアクセスポイント。
ずれ補償ユニットであって、
ＰＮずれに対応する局所的なエネルギーの最大値と、
前のＰＮずれに対応するエネルギーと、
後のＰＮずれに対応するエネルギーと、
前のＰＮずれに対応する前記エネルギーと、後のＰＮずれに対応する前記エネルギーとの差を計算するための加算器と、
前記差の絶対値を求めるための絶対値計算器と、
予め計算された補償係数によって前記絶対値を乗算するための乗算器と、
前記乗算器の出力と前記局所的なエネルギーの最大値とを加算して、補償された局所的なエネルギーの最大値を生成するための加算器とが構成されているずれ補償ユニット。
前記予め計算された補償係数を２の冪に丸め、
前記乗算器がシフターである請求項２１記載のずれ補償ユニット。
無線通信システムにおいて伝送されたパイロット信号をサーチする受信機であって、
第1のＰＮずれに対応する局所的なパイロットエネルギーの最大値を測定する手段と、
追加のＰＮずれにおける１つ以上のパイロットエネルギーを測定する手段と、
前記局所的なパイロットエネルギーの最大値および追加のＰＮずれにおける前記１つ以上のパイロットエネルギーから、前記第１のＰＮずれに対して補償されたパイロットエネルギーの最大値を計算する手段とを含み、
前記補償されたパイロットエネルギーの最大値を計算する手段が、
前記１つ以上のパイロットエネルギーの対の差の絶対値を計算する手段と、
複数の予め計算された補償係数を前記絶対値に乗算して、１つ以上の補償を考慮したパイロットエネルギーを生成する手段と、
前記１つ以上の補償を考慮したパイロットエネルギーを、前記局所的なパイロットエネルギーの最大値と加算する手段とを含む、受信機。
前記複数の予め計算された補償係数は、タイミングのずれによる前記補償されたパイロットエネルギーの最大値における平均平方誤差を低減するように計算される請求項２３記載の受信機。
前記複数の予め計算された補償係数を２の冪に丸め、前記乗算する手段は前記乗算をシフティングによって達成する請求項２４記載の受信機。
整合フィルターの特徴に基づいて、前記複数の予め計算された補償係数を判断する請求項２３記載の受信機。
前記補償された局所的なエネルギーの最大値と、それらに関係するＰＮずれとを分類する手段をさらに含む請求項２６記載の受信機。
パイロット信号を受信する受信機と、
受信機に連結されたプロセッサと、
を含む、無線通信システムにおけるアクセス端末であって、
プロセッサは、
第１のＰＮずれに対応する局所的なパイロットエネルギーの最大値を測定することと、
追加のＰＮずれにおける１つ以上のパイロットエネルギーを測定することと、
前記局所的なパイロットエネルギーの最大値および追加のＰＮずれにおける前記１つ以上のパイロットエネルギーから、前記第１のＰＮずれに対して補償されたパイロットエネルギーの最大値を計算することと、
を含むステップを実行するソフトウエア命令により構成され、
前記補償されたパイロットエネルギーの最大値が、
前記１つ以上のパイロットエネルギーの対の差の絶対値を計算することと、
複数の予め計算された補償係数を前記絶対値に乗算して、１つ以上の補償を考慮したパイロットエネルギーを生成することと、
前記１つ以上の補償を考慮したパイロットエネルギーを、前記局所的なパイロットエネルギーの最大値と加算することとによって計算される、アクセス端末。
プロセッサは、前記複数の予め計算された補償係数が、タイミングのずれによる前記補償されたパイロットエネルギーの最大値における平均平方誤差を低減するように計算されるステップを実行するソフトウエア命令により構成される請求項２８記載のアクセス端末。
プロセッサは、前記複数の予め計算された補償係数を２の冪に丸め、前記乗算をシフティングによって達成するステップを実行するソフトウエア命令により構成される請求項２８記載のアクセス端末。
プロセッサは、整合フィルターの特徴に基づいて、前記複数の予め計算された補償係数を判断するステップを実行するソフトウエア命令により構成される請求項２８記載のアクセス端末。
パイロット信号を受信する受信機と、
受信機に連結されたプロセッサと、
を含む、無線通信システムにおけるアクセス端末であって、
プロセッサは、
第１のＰＮずれに対応する局所的なパイロットエネルギーの最大値を測定することと、
前記局所的なパイロットエネルギーの最大値付近のＰＮずれにおける複数の付近のパイロットエネルギーを測定することと、
前記局所的なパイロットエネルギーの最大値および前記複数の付近のパイロットエネルギーから、前記第1のＰＮずれに対する補償されたパイロットエネルギーの最大値を計算することと、
を含むステップを実行するソフトウエア命令により構成され、
前記補償されたパイロットエネルギーの最大値は、
前記付近のパイロットエネルギーの対の差の絶対値を計算することと、
前記絶対値を複数の予め計算された補償係数によって乗算して、１つ以上の補償を考慮したパイロットエネルギーを生成することと、
前記１つ以上の補償を考慮したパイロットエネルギーを、前記局所的なパイロットエネルギーの最大値と加算することとによって計算される、アクセス端末。
プロセッサは、前記複数の予め計算された補償係数が、タイミングずれによる前記補償された受信パイロットエネルギーの最大値における平均平方誤差を低減するように計算されるステップを実行するソフトウエア命令により構成される請求項３２記載のアクセス端末。
プロセッサは、前記複数の予め計算された補償係数を２の冪に丸め、前記乗算をシフティングによって達成するステップを実行するソフトウエア命令により構成される請求項３２記載のアクセス端末。
プロセッサは、整合フィルターの特徴に基づいて、前記複数の予め計算された補償係数を判断するステップを実行するソフトウエア命令により構成される請求項３２記載のアクセス端末。
パイロット信号を受信する受信機と、
受信機に連結されたプロセッサと、
を含む、無線通信システムにおけるアクセス端末であって、
プロセッサは、
前のＰＮずれに対応するエネルギーと、後のＰＮずれに対応するエネルギーとの差を計算することと、
前記差の絶対値をとることと、
予め計算された補償係数と前記絶対値を乗算することと、
前記乗算結果と局所的なエネルギーの最大値とを加算して、補償された局所的なエネルギーの最大値を生成することと、
を含むステップを実行するソフトウエア命令により構成される、アクセス端末。
プロセッサは、前記予め計算された補償係数を２の冪に丸め、前記乗算をシフティングによって達成するステップを実行するソフトウエア命令により構成される、請求項３６記載のアクセス端末。
第１のＰＮずれに対応する局所的なパイロットエネルギーの最大値を測定することと、
追加のＰＮずれにおける１つ以上のパイロットエネルギーを測定することと、
前記局所的なパイロットエネルギーの最大値および追加のＰＮずれにおける前記１つ以上のパイロットエネルギーから、前記第１のＰＮずれに対して補償されたパイロットエネルギーの最大値を計算することと、
を含むステップをアクセス端末のプロセッサに実行させるように構成されたプロセッサ実行可能ソフトウエア命令を記憶した、プロセッサ読出し可能記憶媒体であって、
前記補償されたパイロットエネルギーの最大値が、
前記１つ以上のパイロットエネルギーの対の差の絶対値を計算することと、
複数の予め計算された補償係数を前記絶対値に乗算して、１つ以上の補償を考慮したパイロットエネルギーを生成することと、
前記１つ以上の補償を考慮したパイロットエネルギーを、前記局所的なパイロットエネルギーの最大値と加算することとによって計算される、プロセッサ読出し可能記憶媒体。
第1のＰＮずれに対応する局所的なパイロットエネルギーの最大値を測定することと、
前記局所的なパイロットエネルギーの最大値付近のＰＮずれにおける複数の付近のパイロットエネルギーを測定することと、
前記局所的なパイロットエネルギーの最大値および前記複数の付近のパイロットエネルギーから、前記第1のＰＮずれに対する補償されたパイロットエネルギーの最大値を計算することと、
を含むステップをアクセス端末のプロセッサに実行させるように構成されたプロセッサ実行可能ソフトウエア命令を記憶した、プロセッサ読出し可能記憶媒体であって、
前記補償されたパイロットエネルギーの最大値は、
前記付近のパイロットエネルギーの対の差の絶対値を計算することと、
前記絶対値を複数の予め計算された補償係数によって乗算して、１つ以上の補償を考慮したパイロットエネルギーを生成することと、
前記局所的なパイロットエネルギーの最大値と、前記１つ以上の補償を考慮したパイロットエネルギーとを加算することとによって計算される、プロセッサ読出し可能記憶媒体。
前のＰＮずれに対応するエネルギーと、後のＰＮずれに対応するエネルギーとの差を計算することと、
前記差の絶対値をとることと、
予め計算された補償係数と前記絶対値を乗算することと、
前記乗算結果と局所的なエネルギーの最大値とを加算して、補償された局所的なエネルギーの最大値を生成することと、
を含むステップをアクセス端末のプロセッサに実行させるように構成されたプロセッサ実行可能ソフトウエア命令を記憶した、プロセッサ読出し可能記憶媒体。