JP4504567B2 - コヒーレント・ワイヤレス通信システムにおいて信号サーチを実施するための装置および方法 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は、一般に、ワイヤレス通信システムに関し、さらに詳しくは、コヒーレント・ワイヤレス通信システムにおいて信号サーチ(signal search)を行うための方法と装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
符号化された通信信号を利用する通信システムは、技術上知られる。かかるシステムの1つが、米国電気通信工業会暫定標準95B(TIA IS−95B)(以下IS−95という)に記載されるような直接拡散型符号分割多元接続(DS−CDMA)セルラ通信システムである。IS−95Bによれば、DS−CDMAシステムで用いられる符号化された通信信号は、スペクトラム拡散信号によって構成され、これらは移動局と、ワイヤレス通信システムの基地局(base site)に位置する無線基地局(BTS)との間で、通常1.25MHz帯域幅のチャネルで送信される。無線周波数(RF)スペクトルの1.25MHz帯域幅部分、または1.25MHz帯域幅チャネルはそれぞれ、ある特定の搬送周波数を中心にしたスペクトラム拡散信号を搬送し、これは通常、狭帯域DS−CDMAチャネルと称する。BTSによるスペクトラム拡散信号の修復は、ノンコヒーレント復調技術使用によって可能となる。
【0003】
更に、コヒーレント広帯域CDMA伝送信号構成を提案する数多くの国際標準案が存在する。現在の狭帯域CDMA信号伝送構成(音声および低速のデータを搬送するように設計される)からの進化は、ワイヤレス通信環境において、より高速の回線およびパケット・データ・サービスを展開する必要性によって牽引されてきた。より高速のサービスに対応するため、コヒーレント復調方式が利用される広帯域CDMA信号伝送構成が提案された。このコヒーレント復調方式は、移動局からBTSへのアップリンク信号経路に付加されるパイロット信号の利用によって可能となる。このパイロット信号は、被送信移動局信号と、望ましくない雑音干渉との識別を可能にするために、BTS内の受信機マルチパス信号サーチャ(multipath signal searcher)によって用いられる。
【0004】
移動局からBTSに送信される移動体通信信号は、建物など近傍の散乱物に反射される可能性があり、それによって、被送信信号のマルチパスでの伝搬が生じる。これらの反射は、一般にマルチパス・レプリカ(multipath replica)という、元の被送信信号のレプリカを生じ、これらは種々の電力レベルで種々の時間に基地局の受信機に到来する。この電力レベルは、マルチパス・レプリカが伝わる伝搬距離によって決定される。BTSにより受信されると、元の被送信信号とそのマルチパス・レプリカとがフィルタリングされ、逆拡散され(despread)、再合成され、復号されて、所望の音声信号またはデータ信号を生じる。
【0005】
雑音干渉(通常、狭帯域干渉という)を受けにくいというスペクトラム拡散システムの能力は、一部にはシステムの処理利得によって決定される。広帯域CDMAシステム構成は本来、狭帯域CDMAシステムと比較した場合、より高い処理利得(占有帯域幅対情報速度比)を有する。処理利得が高いことは、広帯域CDMAシステムでは利用可能なマルチパス成分がさらに付加されるので、雑音耐性が高いとともに、信号解像度が高いという利点を有する。
【0006】
しかし残念ながら、マルチパス成分、または広帯域ワイヤレス通信システムにおける信号サーチは、狭帯域(IS−95)ワイヤレス通信システムのマルチパス成分サーチに比べた場合に効果が低い。第1に、IS−95ワイヤレス通信システムで通常分解される高エネルギーの単一信号は、広帯域ワイヤレス通信システムで分解されると、複数の低エネルギー信号となる。このため、広帯域ワイヤレス通信システムは、マルチパス信号当りの利用可能な信号エネルギーが低いので、マルチパス信号の検出確率が低い。第2に、広帯域ワイヤレス通信システムでは、所与のサーチ・ウィンドウのチップ期間が短いので、サーチするpnオフセットの数が多くなる。したがって、サーチ・ウィンドウ内のpnオフセットが誤って検出される確率が高まり、これにより、誤警告(false alarm)の全体的確率も高まる。そのため、BTSにおけるマルチパス信号検出の低下と誤警告の増加に関わる問題を克服するために、感度が実質的により高いマルチパス・サーチャが、広帯域ワイヤレス通信システムでは必要とされる。
【0007】
したがって、広帯域ワイヤレス通信システムにおいて信号サーチ機能を提供するための方法と装置であって、実現が容易であり、かつ先行技術の設計に固有の低いマルチパス信号検出と誤警告増加の問題を克服する方法および装置に対する必要性が存在する。
【0008】
【好適な実施例の説明】
コヒーレント符号分割多元接続ワイヤレス通信システムで動作する移動体通信信号を追跡するための改良策がもたらされる。この方式は、基地局のRAKE受信機との通信にマルチパス・サーチャ(multipath searcher)を使用する。本発明の好適な実施例によれば、マルチパス・サーチャは、基地局のRAKE受信機の追跡動作を調整するために、比較メトリック(comparison metric)またはシンボル・マッチ・カウント(symbol match count)と、既存のエネルギー・メトリック(energy metric)とを利用する。
【0009】
詳しくは、移動体通信信号を追跡する基地局受信機アセンブリ400は、移動体通信信号を搬送するコヒーレント符号分割多元接続(CDMA)ワイヤレス通信システムで動作するものであって、このアセンブリについて説明する。基地局受信機アセンブリ400は、マルチパス信号サーチャ200,受信機300およびエネルギー調整生成器490(energy adjustment generator)を含む。エネルギー調整生成器490は、マルチパス信号サーチャ200から生じるエネルギー・メトリック241を、シンボル・マッチ・カウント447と合成するように動作して、信号448を生成する。信号448は、調整済みのエネルギー値からなり、この値は、マルチパス信号サーチャ200などの先行技術のマルチパス信号サーチャでとり得るエネルギー・メトリックと比較して、改良されたエネルギー・メトリックを表す。シンボル・マッチ・カウント447は、受信機フィンガ復調(finger demodulation)に用いられるpnオフセットの選択を実質的に指示する改良されたエネルギー・メトリックを提供するのに必要な追加情報を提供する。シンボル・マッチ・カウント447は、マルチパス信号サーチャ200からの出力と受信機300からの出力とが同一である回数について比較により得られた結果である。そのため、フィンガ・マネジャ260により選択された時間オフセットが、移動体通信信号107の適正な時間オフセットに相当する確度を表す。
【0010】
つぎに図面を参照して、同様の数字は同様の部材を表す。図1は、先行技術のコヒーレントCDMAワイヤレス通信システム100を示す。コヒーレントCDMAワイヤレス通信システム100は、直接拡散型符号分割多元接続(DS−CDMA)セルラ通信システムからなることが望ましいが、マルチキャリア(multi-carrier)CDMAセルラ通信システムでも適切であるかもしれない。
【0011】
コヒーレントCDMAワイヤレス通信システム100は、それぞれカバー・エリア122,124,126を提供する基地局101,106,105と、1つまたは複数の移動局とを含むが、図では1つの移動局103のみが示される。基地局101,105,106は、特にプロセッサ140およびメモリ150を含む。基地局101は、符号化された通信信号を、アンテナ102を介して、移動局103との間で送受信するトランシーバ(図示されず)を含む。
【0012】
受信機、好適には、トランシーバ付きのRAKE受信機が、移動局からの入力マルチパス符号化通信信号を追跡する機能を提供し、RAKE受信機の構成および動作については技術上周知である。同様に、移動局103は、カバー・エリア122内の基地局101との間で、符号化通信信号を送受信するトランシーバを含む。移動局103から送信される符号化通信信号は、パイロット信号とデータ信号からなる。パイロット信号は、基地局によるコヒーレント復調技術の使用を可能にする信号であり、+1で表されるビット・ストリームからなり、一方、音声,映像またはデータを表すデータ信号は、+1または−1によって表されるビット・ストリームからなる。
【0013】
基地局101,105,106は、基地局制御装置(BSC)130と結合され、これは、特にプロセッサ140およびメモリ150を含み、BSCはさらに移動体通信交換局(MSC)160と結合され、MSCもプロセッサ140とメモリ150とを含む。MSC160は、既知の技術を用いて、公衆交換電話網(PSTN)と結合される。
【0014】
移動体通信信号107は、無線周波数(RF)チャネルを介して、移動局103と基地局101との間で伝達される。RFチャネルは、リバース・リンク(移動局103から基地局101)とフォワード・リンク(基地局101から移動局103)とを含む。移動体通信信号107は、基地局101に関連し、これにより指定される擬似ランダム・ショートコード(図示されず)と、移動局に一意の擬似ランダム・ロングコード・マスク(図示されず)とを含む。これらの符号を含めた結果、移動局103に対して、移動局に一意の擬似ランダム干渉波(noise sequence)(PN系列)が生じ、これは、基地局101のRAKE受信機により識別可能である。
【0015】
信号119,113は、例えば、建物109などの散乱物からの移動体通信信号107の反射による、移動体送信信号107のマルチパス・レプリカである。移動体通信信号107のマルチパス・レプリカ119と、移動体通信信号107は、異なる時間で、すなわち基準時間からの時間オフセット(通常、pnオフセットという)で基地局101に到着する。pnオフセットが異なるのは、伝搬距離が一様でない結果である。
【0016】
図2は、移動体通信信号とマルチパス・レプリカに関わる時間オフセットを識別するのに用いられる先行技術のマルチパス信号サーチャ200のブロック図である。特定の時間オフセットに関連する信号エネルギー値は、受信機が復調するのに適切なマルチパス信号に関連するpnオフセットを選択するのにマルチパス信号サーチャ200によって用いられる。特定の移動局からの送信を復調するには、基地局の受信機は最初に、特定の移動局に関連するマルチパス信号を、他のマルチパス信号および他の近傍の送信機に関連する単純な雑音と区別しなければならない。ある時間オフセットまたはpnオフセットを基準にした位置を含めて、特定の移動局のマルチパス信号を識別するプロセスは、アンテナまたは信号サーチとして開始する。デジタル・ワイヤレス通信システムでは、pnオフセットは、擬似ランダム雑音(PN)チップという時間の増分で計測される。各PNチップは、占有帯域幅の逆数にほぼ等しい。例えば、1.2288MHzシステムの場合は8.14ナノ秒(ns)であり、3.866MHzシステムの場合は271nsとなる。
【0017】
セクタ分割形(sectorized)アンテナ・システムでは、一般に、各セクタごとに2つのアンテナが存在する。典型的な時間ダイバーシティ復調プロセスの場合,サーチャは、通常、サーチ・ウィンドウと称されるある範囲のPNオフセットにわたって、既知のPN系列を入ってくるマルチパス信号と相関させることによって、最も強力な被受信マルチパス信号を識別する。ついで、マルチパス信号サーチャ200は、アンテナ・セットに対して、pnオフセットの範囲にわたる被受信マルチパス受信エネルギーを、1/2PNチップ刻みで増分して計算するが、これらのオフセットで、情報を復調または復号しない。予め定められたエネルギー閾値を上回る被受信マルチパス信号エネルギーまたはエネルギー・メトリックは、適正な移動局の送信が、当該特定pnオフセットで捕捉されたことを示す可能性がある。
【0018】
マルチパス信号サーチャ200は、1つのセクタ内のアンテナが順次サーチされるように構成できる。すべてのアンテナがサーチされた後、サーチャは、関連するpnオフセットにおいて獲得したエネルギー・メトリックを出力する。ついで、結果として得られるpnオフセットが、フィンガ・マネジャ内で、以前選択されたpnオフセットと比較される。以前選択されたpnオフセットは、フィンガ指定アルゴリズムに依存して、結果として得られた1つまたは複数のpnオフセットに置き換えられる場合もあれば、置き換えられない場合もある。したがって、受信機フィンガ復調器の経路は、選択されたpnオフセットにおいてマルチパス信号を追跡し、復調するように指定される。
【0019】
一般に、広帯域CDMAワイヤレス通信システムでは、マルチパス信号サーチャ200は、アンテナ102において受信したマルチパス信号を逆拡散して、対応する時間オフセットにおけるエネルギー準位を評価する。マルチパス信号サーチャは、周知のコヒーレント復調技術を用いて、特定の時間オフセットにおける入力信号が、所望の移動体通信信号を表すか否かを決定する。マルチパス信号サーチャ200は、フロントエンド処理のためのRF受信機フロントエンド・ブロック204を含む。マルチパス信号サーチャ200はさらに、PN逆拡散器220,パイロット信号ウォルシュ符号逆拡散器232およびエネルギー累算器(energy accumulator)230を含む。対応する複数の時間オフセットにおける複数のサーチ経路のサーチから出力される複数のエネルギー・メトリックスは、ソータ250に入力を与える。ソータ250は、複数のエネルギー・メトリックスに基づき時間オフセットの最良のセット243を選択し、次に、時間オフセットの最良のセット243をフィンガ・マネジャ260に送出して、受信機フィンガの追跡および復調を指示する。
【0020】
マルチパス信号サーチャ200は、アンテナ102を介して、マルチパス・レプリカの形で、移動体通信信号107を受信する。移動体通信信号107の中間周波数復調,アナログ自動利得制御(AGC)およびアナログ-デジタル(A/D)変換などのフロントエンド処理は、RF受信機フロントエンド・ブロック204において、周知の方法および回路で実施される。アナログAGCは通常、アナログ-デジタル(A/D)コンバータより先に使用されて、A/Dコンバータのダイナミック・レンジを低減する。加えて、RF受信機フロントエンド・ブロック204はさらに、A/Dコンバータから出力されたデジタル信号を、利得調整された同相(I)成分と直交(Q)成分のセット219に変換する。
【0021】
利得調整された同相(I)成分と直交(Q)成分のセット219は、擬似ランダム雑音(PN)逆拡散器220によって逆拡散され、逆拡散器は、移動局から送信される前に、移動体通信信号に付加された擬似ランダム符号を除去する。利得調整された同相(I)成分と直交(Q)成分それぞれに対して、PN逆拡散器220は、対応する時間オフセットにおいて、対応する合成された逆拡散パイロットおよびデータの同相(I)成分と直交(Q)成分223を生じる。
【0022】
合成された逆拡散パイロットおよびデータの同相(I)成分と直交(Q)成分223はさらに、一連のウォルシュ符号ゼロを除去することによって、パイロット信号ウォルシュ符号逆拡散器232において逆拡散されて、逆拡散パイロット信号部分224を生成する。逆拡散パイロット信号部分224は、パイロットの同相(I)成分と直交(Q)成分およびデータの同相(I)成分と直交(Q)成分223を表す。逆拡散パイロット信号部分224は、エネルギー累算器230によって処理されて、対応する時間オフセットにおける移動体通信信号のエネルギー・メトリック241を生じる。
【0023】
エネルギー累算器230は、コヒーレント(または複素)累算器234,振幅スクエラ(magnitude squarer)236およびノンコヒーレント(または実演算)累算器238を含む。エネルギー累算器230により受信されると、逆拡散パイロット信号部分224は、コヒーレント累算器234に送られる。コヒーレント累算器234はついで、対応する時間オフセットにおいて、逆拡散パイロット信号部分224をコヒーレント(coherently)に加算して、S/N比が改良されたパイロット信号の同相(I)成分と直交(Q)成分を生じる。
【0024】
つぎに、パイロット信号の同相(I)成分と直交(Q)成分が、振幅スクエラ236に入力され、これは、パイロット信号の同相(I)成分と直交(Q)成分のエネルギーを計算して、パイロット信号の強度を表す振幅を生成し、したがって、虚数成分はない。ついで、ノンコヒーレント累算器238が、対応する時間オフセットにおいて、エネルギー・メトリック241を生成するように動作する。ソータ250は、エネルギー・メトリック241を、他の時間オフセット経路から生じる他の複数のエネルギー・メトリックとともにソートし、ランク付けして、時間オフセットの最良のセット243を生成し、これは、移動体通信信号107の複数の時間オフセットに対応する可能性が実質的に大きい。したがって、時間オフセットの最良のセット243は、対応する複数の時間オフセットにおける逆拡散パイロット信号部分から生じるエネルギー・メトリックのみをベースにする。時間オフセットの最良のセット243はついで、フィンガ・マネジャ260内のフィンガ・マネジャ・アルゴリズムによって、複数の受信機フィンガ復調経路(図3について示される)に対し、被選択時間オフセットにおいて移動体通信信号107を復調するように指示するために用いられる。
【0025】
マルチパス信号サーチャ200は、特定用途向け集積回路(ASIC)を用いるか、または他の適切な手段を用いて実現できる。
【0026】
図3は、マルチパス信号サーチャ200によって選択された時間オフセットにおいて、移動体通信信号107とそのマルチパス・レプリカを復調するのに用いられる先行技術のRAKE受信機300の部分ブロック図である。一般に、RAKE受信機300は、指定された時間オフセットにおいて、移動局103からの被受信マルチパス信号を逆拡散し、復調する。RAKE受信機300は、入力信号を受信するためのアンテナ102と、フロントエンド処理のためのRF受信機フロントエンド・ブロック204とを含む。RAKE受信機300はさらに、複数の受信機フィンガ復調器経路を含むが、1つのフィンガ復調器経路350のみが詳細に示される。RAKE受信機300はまた、複数の受信機フィンガ復調器経路から生じる、複数の受信機フィンガ信号ストリーム、例えば、受信機フィンガ信号ストリーム356を合成するための合成器(combiner)342を含む。RAKE受信機300はさらに、デインターリーバ(deinterleaver)358とデコーダ359とを含む。
【0027】
RAKE受信機300は、アンテナ102を介して移動体通信信号107を受信する。CDMA信号107の中間周波数復調,アナログ自動利得制御(AGC)およびアナログ-デジタル(A/D)変換などのフロントエンド処理は、RF受信機フロントエンド・ブロック204において、周知の方法および回路によって実施される。加えて、RF受信機フロントエンド・ブロック204はさらに、A/Dコンバータから出力されるデジタル信号を、利得調整された同相(I)成分と直交(Q)成分のセット219に変換する。
【0028】
指定された時間オフセットにおける利得調整された同相(I)成分と直交(Q)成分のセット219は、受信機フィンガ復調経路350に入力されて、受信機フィンガ信号ストリーム356に変換される。受信機フィンガ復調経路350は、フィンガPN逆拡散器351,パイロット信号ウォルシュ符号逆拡散器332,データ信号ウォルシュ符号逆拡散器360およびフィンガ・データ信号復調器354を含む。受信機フィンガ復調器経路350によって受信される利得調整された同相(I)成分と直交(Q)成分のセット219は、フィンガPN逆拡散器351によって逆拡散されて、この逆拡散器は、移動局103から送信される前に、移動体通信信号107に付加された擬似ランダム符号を除去する。それぞれの利得調整された同相(I)成分と直交(Q)成分のために、フィンガPN逆拡散器351は、指定された時間オフセットにおいて、対応する合成されたフィンガ逆拡散パイロットおよびデータの同相(I)成分と直交(Q)成分353を生じる。指定される時間オフセットの指定は、ソータ250によって選択された時間オフセットの最良のセットに基づき、フィンガ・マネジャ260が指示する。
【0029】
フィンガ逆拡散パイロットおよびデータの同相(I)成分と直交(Q)成分353は、パイロット信号ウォルシュ符号逆拡散器332に送られて逆拡散され、フィンガ逆拡散パイロット信号部分324を生成する。同様に、フィンガ逆拡散パイロットおよびデータの同相(I)成分と直交(Q)成分353は、データ信号ウォルシュ符号逆拡散器360に送られて逆拡散されて、フィンガ逆拡散データ信号部分361を生成する。ついで、フィンガ逆拡散パイロット信号部分324とフィンガ逆拡散データ信号部分361は、フィンガ・データ信号復調器354内で復調されて、指定された時間オフセットにおいて、受信機フィンガ信号ストリームを生成する。フィンガ・データ信号復調器354は、チャネル推定器362と、複素乗算器(complex multiplier)364とを含む。チャネル推定器362によって受信されるフィンガ逆拡散パイロット信号部分324は、フィンガ逆拡散パイロット信号部分324に関連する位相角363を推定するのに用いられる。この位相角は、移動体通信信号107に関わる伝搬遅延の結果生じる。結果として得られる位相角363の共役(conjugate)は、複素乗算器364内で、フィンガ逆拡散データ信号部分361と乗積されて、指定の時間オフセットにおける受信機フィンガ信号ストリーム356を生じる。
【0030】
合成器342はついで、受信機フィンガ信号ストリーム356を、受信機フィンガ復調器経路370など他の受信機フィンガ復調器経路から生じる他の受信機フィンガ信号ストリームと合成する。被送信チャネル・シンボルの推定からなる合成信号シンボル・ストリーム344は、デインタリーバ358によって受信される。デインタリーバ358は、合成信号シンボル・ストリーム344への命令を復元して、移動体通信信号107を表すデインターリーブ(deinterleave)された被送信チャネル・シンボル系列(sequence)を生じる。デインターリーブされた被送信チャネル・シンボル系列は、デコーダ359に入力されて、デコーダは、デインターリーブされた被送信チャネル・シンボル系列からの情報ビット系列を推定して、移動体通信信号107を表す被復号信号380を出力する。RAKE受信機300は、特定用途向け回路(ASIC)を用いるか、または他の適切な手段を用いて実現できる。
【0031】
図4は、本発明の好適な実施例により、マルチパス信号サーチャ200,RAKE受信機300およびエネルギー調整生成器490を含む基地局受信機アセンブリ400のブロック図である。エネルギー調整生成器490は、エネルギー・メトリック241のエネルギー訂正を生成し、ソータ250に送られる信号448を形成する。そのため、エネルギー調整生成器490は、エネルギー・メトリックを単独で用いて実現される場合よりも、マルチパス検出確率を高める。本発明の好適な実施例により、エネルギー訂正は、マルチパス信号サーチャ200からの出力を、RAKE受信機300からの出力と比較した結果生じるシンボル・マッチ・カウント(SMC)に基づく。
【0032】
エネルギー調整生成器490は、データ・ウォルシュ逆拡散器460,データ信号復調器470,第1バイナリ・クリッパ(binary clipper)471,第2バイナリ・クリッパ472,比較器473,カウンタ474および機能ブロック480を含む。エネルギー調整生成器490は、任意の数の適切な方法を用いて実現することができ、マルチパス信号サーチャ200およびRAKE受信機300と協調して動作し、以下のようにシンボル・マッチ・カウントを生成する。受信機フロントエンド204により移動体通信信号107を受信し、利得調整した結果生じる、利得調整済みの同相(I)成分と直交(Q)成分のセット219が、PN逆拡散器220によって受信される。サーチ・ウィンドウ内で特定の時間オフセットにおいて逆拡散する複数のPN逆拡散器か、またはサーチ・ウィンドウにわたって反復して逆拡散する1個のPN逆拡散器を利用できることが意図される。図2について述べたように、特定のPNオフセットにおいて逆拡散するPN逆拡散器220は、合成された逆拡散パイロットおよびデータの同相(I)成分と直交(Q)成分223を、対応する時間オフセットにおいて生じる。合成された逆拡散パイロットおよびデータの同相(I)成分と直交(Q)成分223は、データ・ウォルシュ符号逆拡散器460に入力され、この逆拡散器は、送信前に行われるデータ信号の拡散に関連したウォルシュ符号を除去し、これにより、逆拡散データ信号部分461を生じる。同様に、パイロット・ウォルシュ逆拡散器232から生じる逆拡散パイロット信号部分224は、データ信号復調器470によって受信される。データ信号復調器470はついで、逆拡散パイロット信号部分224を復調して、信号ストリーム426を生じる。
【0033】
データ信号復調器470は、チャネル推定器462と複素乗算器464とを含む。データ信号復調器470に入力される逆拡散パイロット信号部分224は、チャネル推定器462によって受信される。チャネル推定器462は、逆拡散信号部分224に関連する位相角463を推定する。移動局103から送信されるマルチパス信号の位相角463は、移動体通信信号の遅延を示す。位相角463に相当する分、マルチパス光線を逆回転すると(derotate)、受信機フィンガから出力された被送信チャネル・シンボルを、マルチパス・サーチャ200内で処理される被送信チャネル・シンボルと比較できる。位相角463の共役は、複素乗算器464内で逆拡散信号部分461と乗積されて、信号ストリーム426を生じる。したがって、信号ストリーム426は、予め定められた期間にわたって、被送信チャネル・シンボルを、合成受信機フィンガ信号ストリームと比較することが可能なように逆回転された被送信チャネル・シンボルを表す。
【0034】
信号ストリーム426は、第1バイナリ・クリッパ471内で、第1バイナリ信号ストリーム445を生成するように変換される。同様に、複数の受信機フィンガ復調器経路から出力された合成信号シンボル・ストリーム344は、第2バイナリ・クリッパ472内で、第2バイナリ信号ストリーム446を生成するように変換される。第1バイナリ信号ストリーム445は、対応する時間オフセットにおいて、移動体通信信号107の推定を表すシンボルからなる。第2バイナリ信号ストリーム446は、フィンガ・マネジャ260により指定される時間オフセットにおいて、移動体通信信号107の推定を表すシンボルからなる。
【0035】
第1バイナリ信号ストリーム445と第2バイナリ信号ストリーム446は、比較器473において比較され、比較器は、第1と第2のバイナリ・ストリームからの対応する2つのシンボルが同一である場合に、値1を生じる。比較器473は、第1と第2のバイナリ・ストリームからの対応する2つのシンボルが同一でない場合には、値ゼロを生じる。時間オフセットの正確な選択が、マルチパス信号サーチャ200によって前もってなされている場合には、第1バイナリ信号ストリーム445は、当該期間については、第2バイナリ信号ストリーム446と実質的に同一になる。
【0036】
ついで、カウンタ474は、比較器473から出力475を受け取り、当該期間において比較器473が値1を生じた回数をカウントするように動作する。カウンタ474の動作の結果、シンボル・マッチ・カウント447が生成される。シンボル・マッチ・カウント447は、当該期間について、対応する時間オフセットが、移動体通信信号107を含む確度を表す。シンボル・マッチ・カウント447は、機能ブロック480において、エネルギー・メトリック241に付加されて、出力として信号448を出力として生じ、この信号はソータ250によって使用される。信号448は、調整済みのエネルギー値からなる。このため、シンボル・マッチ・カウント447は、ソータ250により受け取られる入力に重み付けする機能をもたらし、これにより、時間オフセットの最良のセット443を生じる。したがって、時間オフセットの最良のセット443は、先行技術の設計により提供される唯一のエネルギー・メトリック241の結果として生成される時間オフセットの最良のセット243よりも、実質的に正確である。
【0037】
機能ブロック480は、ソフトウェア・アルゴリズムまたは特定用途向け集積回路など、任意の適切な方法を用いて実現できる。例えば、機能ブロック480は、以下のようなアルゴリズムの例を用いて、信号448を生成することができる。
【0038】
調整済みエネルギー(m)=エネルギー(m)+f(SMC(m)),m=1,2,…M
ここで、fは単調非減少関数、Mは、サーチする必要がある時間オフセットの総数である。
【0039】
全オフセットMは、信号448など、ソータ250に入力される信号の調整済みのエネルギー値に応じて、降順でソートされる。そのため、マルチパス信号サーチャ200によって受信され、低いエネルギー値241を有するが、高いSMC447を有すると判断される信号は、フィンガ・マネジャ260による受信機フィンガ指定の候補として受け入れ可能となる。その結果、弱い移動体通信信号を検出する可能性が高くなり、うまく受信機復調を行うことができる対応する時間オフセットを選択するマルチパス信号サーチャ200の機能が強化される。
【0040】
ここでは特に、cdma2000システムと、その広帯域CDMAシステムへの適用について述べてきたが、本発明は、いずれのコヒーレントCDMAワイヤレス通信システムにも適用可能である。
【0041】
セルラ・ベースのデジタル通信システムに適用される本発明の原理は、パーソナル通信システム,トランクド・システム(trunked system),衛星システムおよびデータ網を含むが、これらに限定されない。同様に、すべてのタイプのデジタル無線周波数チャネルに適用される本発明の原理は、無線周波数信号チャネル,電子データ・バス,固定回線チャネル,光ファイバー・リンクおよび衛星リンクなど、他のタイプの通信チャネルにも適用される。
【0042】
さらに、本発明の他の形態および前述した特定の実施例以外の実施例も、添付請求の範囲およびそれらに相当するものの意図および範囲から逸脱せずに、考案できることは明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【図1】 一般的な先行技術の広帯域CDMA無線通信システム100である。
【図2】 移動体通信信号とそのマルチパス・レプリカに関わる時間オフセットを識別するのに用いられる先行技術のマルチパス信号サーチャ200のブロック図である。
【図3】 マルチパス信号サーチャ200により選択される時間オフセットにおいて、移動体通信信号を復調するために用いられる先行技術のRAKE受信機の部分ブロック図である。
【図4】 本発明の好適な実施例によるマルチパス信号サーチャ200, RAKE受信機300およびエネルギー調整生成器490を含む基地局受信機アセンブリ400のブロック図である。
Claims (10)
- 移動体通信信号を搬送するコヒーレント符号分割多元接続(CDMA)ワイヤレス通信システムにおいて使用するためのマルチパス・サーチャであって、対応する複数の時間オフセットにおいて、前記移動体通信信号をサーチする複数のサーチ経路を含むマルチパス・サーチャであって:
入力として、同相(I)成分と直交(Q)成分のセットを有し、対応する時間オフセットにおいて、逆拡散パイロットとデータの同相(I)成分と直交(Q)成分の合成セットを出力するPN逆拡散器;
入力として、前記逆拡散パイロットとデータの同相(I)成分と直交(Q)成分の合成セットを有し、パイロット信号部分を出力するパイロット信号ウォルシュ符号逆拡散器;
ある期間中に前記パイロット信号部分を受信し、前記対応する時間オフセットにおいて、対応するエネルギー・メトリックを出力するエネルギー累算器;および
入力として、前記エネルギー・メトリック,前記パイロットとデータの同相(I)成分と直交(Q)成分の合成セット,前記パイロット信号部分およびRAKE受信機からの合成信号シンボル・ストリームを有し、前記パイロットとデータの同相(I)成分と直交(Q)成分の合成セットから求められた信号ストリームと前記合成信号シンボル・ストリームとを比較することにより、前記対応する時間オフセットが、前記移動体通信信号の適正な時間オフセットに相当する確度を表す信号を生成するためのエネルギー調整生成器;
によって構成されることを特徴とするマルチパス・サーチャ。 - 前記エネルギー調整生成器は:
前記逆拡散パイロットとデータの同相(I)成分と直交(Q)成分の合成セットを受信し、データ信号部分を出力するためのデータ信号ウォルシュ符号逆拡散器;
前記パイロット信号部分を用いて、前記データ信号部分を復調して、信号ストリームを生成するためのデータ信号復調器であって、前記信号ストリームはシンボルからなるデータ信号復調器;
前記信号ストリームを、第1バイナリ信号ストリームに変換し、前記第1バイナリ信号ストリームは、前記対応する時間オフセットにおいて、前記移動体通信信号を表す第1の複数のシンボルからなる第1バイナリ・クリッパ;
前記合成信号シンボル・ストリームを、第2バイナリ・ストリームに変換し、前記第2バイナリ信号ストリームは、前記移動体通信信号を表す第2の複数のシンボルからなる第2バイナリ・クリッパ;
前記第1バイナリ信号ストリームを、前記第2バイナリ信号ストリームと比較して1つの値を生成するための比較器;
前記比較器が、前記期間において前記値を生じる回数をカウントし、シンボル・マッチ・カウントを出力するカウンタであって、前記シンボル・マッチ・カウントは、前記対応する時間オフセットが、前記期間に対する前記移動体通信信号の適正な時間オフセットに相当する確度を表すためのカウンタ;および
前記シンボル・マッチ・カウントを、前記エネルギー・メトリックに付加して、前記信号を生じるための機能ブロック;
によって構成されることを特徴とする請求項1記載のマルチパス・サーチャ。 - 前記比較器は、前記第1および第2バイナリ・ストリームからの2つの対応するシンボルが同一のときに、値1を生じ、前記第1および第2バイナリ・ストリームからの対応する2つのシンボルが同一でないときに値ゼロを生じることを特徴とする請求項2記載のマルチパス・サーチャ。
- 前記データ信号ウォルシュ符号逆拡散器はさらに、前記移動体通信信号の送信前に、前記データ信号部分を拡散することに関連するウォルシュ符号を除去する手段によって構成されることを特徴とする請求項2記載のマルチパス・サーチャ。
- 前記データ信号復調器は:
前記パイロット信号部分に関連する位相角を推定するためのチャネル推定器であって、前記位相角は、移動体通信信号の遅延の結果生じるチャネル推定器;および
前記データ信号部分に前記位相角の共役を乗積して、前記信号ストリームを生じるための複素乗算器;
によって構成されることを特徴とする請求項2記載のマルチパス・サーチャ。 - 前記CDMAワイヤレス通信システム受信機はさらに:
入力として、前記信号、および複数の時間オフセットにおいて対応する他の複数の信号を有するソータであって、前記複数の他の信号とともに前記信号をソートし、ランク付けして、前記移動体通信信号に関わる複数の適正な時間オフセットに対応する可能性が実質的に高い時間オフセットの最良のセットを生成するソータ;
複数の受信機フィンガ復調器経路に対し、前記時間オフセットの最良のセットに基づき、前記移動体通信信号を復調するように指示するためのフィンガ・マネジャ;
複数の他の時間オフセットにおいて、受信機フィンガ信号ストリームを、複数の他の受信機フィンガ信号ストリームと合成して、被送信チャネル・シンボルの推定からなる合成された信号シンボル・ストリームを生じるための合成器;
前記合成信号シンボル・ストリームへの命令を復元して、前記移動体通信信号を表すデインターリーブされた被送信チャネル・シンボル系列を出力するためのデインターリーバ;および
デインターリーブされた被送信チャネル・シンボルの前記系列から、情報ビット系列を推定して、前記移動体通信信号と実質的に同一の被復号信号を出力するためのデコーダ;
によって構成されることを特徴とする請求項2記載のマルチパス・サーチャ。 - 前記複数の受信機フィンガ復調器経路それぞれはさらに:
受信機のフロントエンドによって、前記移動体通信信号を受信し、利得調整することによって生じる同相(I)成分と直交(Q)成分の前記セットを、入力として有し、フィンガ逆拡散パイロットとデータの同相(I)成分と直交(Q)成分の合成セットを、複数の指定された時間オフセットの1つにおいて出力するフィンガPN逆拡散器であって、前記複数の指定された時間オフセットの1つの指定は、前記時間オフセットの最良のセットに基づき、前記フィンガ・マネジャによって指示されるフィンガPN逆拡散器;
フィンガ逆拡散パイロットとデータの同相(I)成分と直交(Q)成分の前記合成セットを逆拡散して、フィンガ・パイロット信号部分を生成するためのパイロット信号ウォルシュ符号逆拡散器;
フィンガ逆拡散パイロットとデータの同相(I)成分と直交(Q)成分の前記合成セットを逆拡散して、フィンガ・データ信号部分を生成するためのデータ信号ウォルシュ符号逆拡散器;および
前記フィンガ・パイロット信号部分および前記フィンガ・データ信号部分を受信し、前記複数の指定された時間オフセットの前記1つにおいて、受信機フィンガ信号ストリームを出力するためのフィンガ・データ信号復調器;
によって構成されることを特徴とする請求項6記載のマルチパス・サーチャ。 - 移動体通信信号を搬送するコヒーレント符号分割多元接続(CDMA)ワイヤレス通信システムにおいて使用するためのエネルギー調整生成器であって、前記コヒーレント符号CDMAワイヤレス通信システムは、マルチパス信号サーチャ、および移動体通信信号を受信するためのRAKE受信機を含み、前記エネルギー調整生成器は:
逆拡散パイロットとデータの同相(I)成分と直交(Q)成分の合成セットを、前記マルチパス信号サーチャから受信し、対応する時間オフセットにおいて、データ信号部分を出力するためのデータ信号ウォルシュ符号逆拡散器;
前記マルチパス信号サーチャから前記データ信号部分とパイロット信号部分とを受信し、信号ストリームを出力するためのデータ信号復調器;
前記信号ストリームを、第1バイナリ信号ストリームに変換するための第1バイナリ・クリッパであって、前記第1バイナリ信号ストリームは、前記対応する時間オフセットにおいて、前記移動体通信信号を表す第1の複数のシンボルからなる第1バイナリ・クリッパ;
複数の受信機フィンガ信号ストリームによって生じる合成された信号シンボル・ストリームを第2バイナリ・ストリームに変換する第2バイナリ・クリッパであって、前記第2バイナリ信号ストリームは、前記移動体通信信号を表す第2の複数のシンボルからなる第2バイナリ・クリッパ;
前記第1バイナリ信号ストリームを、前記第2バイナリ信号ストリームと比較して、1つの値を生成するための比較器;
前記比較器が、前記期間において前記値を生じる回数をカウントし、シンボル・マッチ・カウントを出力するためのカウンタであって、前記シンボル・マッチ・カウントは、前記対応する時間オフセットが、ある期間にわたって、前記移動体通信信号の適正な時間オフセットに相当する確度を表すカウンタ;および
前記シンボル・マッチ・カウントを、前記マルチパス信号サーチャによって生成されたエネルギー・メトリックに付加して、前記対応する時間オフセットが、前記移動体通信信号の適正な時間オフセットに相当する確度を表す信号を生じるための機能ブロック;
によって構成されることを特徴とするエネルギー調整生成器。 - コヒーレント符号分割多元接続(CDMA)ワイヤレス通信システムにおいて、マルチパス・サーチャを用いて移動体通信信号のサーチを実施する方法であって、前記マルチパス・サーチャは、対応する複数の時間オフセットにおいて、前記移動体通信信号をサーチする複数のサーチ経路を含み、前記方法は:
前記移動体通信信号を受信し、利得調整することから生じる同相(I)成分と直交(Q)成分のセットをPN逆拡散して、対応する時間オフセットにおいて、逆拡散パイロットとデータの同相(I)成分と直交(Q)成分の合成セットを生じる段階;
前記逆拡散パイロットとデータの同相(I)成分と直交(Q)成分の前記合成セットをウォルシュ逆拡散して、データ信号部分を生じる段階;
前記逆拡散パイロットとデータの同相(I)成分と直交(Q)成分の合成セットをウォルシュ逆拡散して、パイロット信号部分を生じる段階;
ある期間にわたって、前記パイロット信号部分を処理して、前記対応する時間オフセットにおいて、対応するエネルギー・メトリックを生成する段階;
前記パイロット信号部分を用いて、前記データ信号部分を復調して、信号ストリームを生成し、前記信号ストリームはシンボルからなる段階;
前記信号ストリームを、第1バイナリ・クリッパによって、第1バイナリ信号ストリームに変換する段階;
複数の受信機フィンガ信号ストリームの結果生じる合成された信号シンボル・ストリームを、第2バイナリ・クリッパによって、第2バイナリ信号に変換する段階;
前記第1バイナリ信号ストリームおよび前記第2バイナリ信号ストリームからの2つの対応するシンボルを、比較器によって比較して、前記比較器は、前記2つの対応するシンボルが同一のときに値1を生じ、前記2つの対応する値が同一でないときに値ゼロを生じる段階;
カウンタによって、前記比較器が前記期間において値1を生じる回数をカウンタし、シンボル・マッチ・カウントを出力し、前記シンボル・マッチ・カウントは、前記時間に対する前記対応する時間オフセットが、有意の(significant)移動体通信信号エネルギーを含む確度を表す段階;および
機能ブロックによって、前記マッチ・シンボル・カウントを前記エネルギー・メトリックに付加して、前記対応する時間オフセットが、有意の移動体通信信号エネルギーを含む確度を表す信号を生成し、前記信号は調整済みのエネルギー値からなる段階;
によって構成されることを特徴とする方法。 - ソータによって、前記信号を、他の時間オフセットにおけるサーチの結果生じた他の複数の信号とともに、ソートし、ランク付けして、時間オフセットの最良のセットを生成する段階;
前記複数の受信機フィンガ復調器経路に対し、前記時間オフセットの最良のセットに基づき、前記移動体通信信号を復調するように指示する段階;
前記対応する時間オフセットにおける受信機信号ストリームを、前記複数の受信機フィンガ信号ストリームと合成して、前記合成された信号シンボル・ストリームを生じ、前記合成された信号シンボル・ストリームは、被送信チャネル・シンボル系列からなる段階;
前記合成された信号シンボル・ストリームへの命令を復元して、デインターリーブされた被送信チャネル・シンボル系列を出力する段階;および
前記デインターリーブされた被送信チャネル・シンボルから複数の情報ビットを推定して、前記移動体通信信号と実質的に同一の被復号信号を出力する段階; によって構成されることを特徴とする請求項9記載の移動体通信信号サーチを実施する方法。
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