(57)【要約】      （修正有）【課題】モバイル端末と基地局の間の無線通信、およびアップリンクにおける干渉除去の使用に関する。【解決手段】ＣＤＭＡベースの無線ネットワークの性能を向上させる方法を提供する。干渉除去は、モバイル端末からの予約パケットなどのチャネル要求を使ってより早く効果的に行われ、既存のモバイルの送信タイミングと比べた新しいモバイルのチャネル要求の相対的送信タイミングを決定することによって、既存のモバイルユーザのモバイルからの干渉、および既存のモバイルユーザからモバイルの干渉を推定する。これは、基地局が、既存のユーザにすでに割り当てられている符号と、新しいユーザに割り振られる符号の間の相互相関を求めて干渉の大きさを決定することができるようにする。次いで、この干渉を、新しいモバイルのデータパケットが受け取られるときに新しいモバイルから除去することができる。【選択図】図１１
2006109430.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣＤＭＡベースの無線基地局であって、
モバイル端末からのチャネル要求を受信する手段と、
前記モバイル端末に割り当て符号を含む確認応答を送信する手段と、
前記モバイル端末の相対的送信タイミングを決定する手段と、
要求側モバイル端末の割り当て符号および送信タイミングと、前記基地局と通信を行い、別の符号および送信タイミングを有する別のモバイル端末とに関連付けられる相互相関パラメータを決定する手段と、
前記割り当て符号および送信タイミングを使って前記要求側モバイル端末からデータを受信する手段と、
前記相互相関パラメータを使って、前記他の符号および他の送信タイミングで前記他のモバイル端末から受け取られるデータによって引き起こされる前記受信データに対する干渉を除去する手段と、
を備える、基地局。
【請求項２】
前記確認応答は時間整合パラメータを含まない、請求項１に記載の基地局。
【請求項３】
前記割り当て符号はＯＶＳＦまたはＭシーケンス符号である、請求項１または２に記載の基地局。
【請求項４】
前記データを受信するための初期チャネル推定値が使用され、これが、前記チャネル要求から決定されるチャネル推定値に基づくものである、請求項１、２または３に記載の基地局。
【請求項５】
前記干渉除去の手段は、前記他のモバイル端末に関連付けられる干渉信号を計算する手段と、前記干渉信号を除去したデータ信号を回復するために前記受信データ信号から前記干渉信号を取り除く手段とを備える、請求項１から４のいずれか１項に記載の基地局。
【請求項６】
前記計算する手段は、前記要求側モバイルの前記割り当て符号の符号に従って前記受信データ信号を逆拡散する手段と、前記逆拡散信号に関連付けられるシンボルを推定する手段と、前記干渉信号を提供するために前記推定されるシンボルに前記相互相関パラメータを適用する手段とを備える、請求項５に記載の基地局。
【請求項７】
前記計算手段は、前記要求側モバイル端末からの信号によって得られるチャネル推定値に従って前記受信データ信号をチャネル等化する手段と、前記チャネル推定値および他のモバイルに関連付けられるチャネル推定値を前記推定されるシンボルに適用する手段とをさらに備える、請求項６に記載の基地局。
【請求項８】
前記逆拡散信号から前記干渉信号を差し引く手段により構成される除去手段と、結果として生じる信号に関連付けられるシンボルを推定する手段とをさらに備える、請求項６または７に記載の基地局。
【請求項９】
前記干渉信号に対して精度パラメータが計算され、前記精度パラメータに応じて、前記逆拡散信号から差し引く前の前記信号に重みが与えられる、請求項５から８のいずれか１項に記載の基地局。
【請求項１０】
前記重みは０または１である、請求項９に記載の基地局。
【請求項１１】
前記受信データに基づいてチャネル推定値を決定し、これを前記データに適用する手段をさらに備える、請求項１から１０のいずれか１項に記載の基地局。
【請求項１２】
ＣＤＭＡベースの無線基地局の動作方法であって、
モバイル端末からのチャネル要求を受信し、
前記モバイル端末に割り当て符号を含む確認応答を送信し、
前記モバイル端末の相対的送信タイミングを決定し、
要求側モバイル端末の割り当て符号および送信タイミングと、前記基地局と通信を行い、別の符号および送信タイミングを有する別のモバイル端末とに関連付けられる相互相関パラメータを決定し、
前記割り当て符号および送信タイミングを使って前記要求側モバイル端末からデータを受信し、
前記相互相関パラメータを使って、前記他の符号および他の送信タイミングで前記他のモバイル端末から受け取られるデータによって引き起こされる前記受信データに対する干渉を除去すること、
を含む、方法。
【請求項１３】
前記データを受信するための初期チャネル推定値が使用され、これが、前記チャネル要求から決定されるチャネル推定値に基づくものである、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記干渉除去は、前記他のモバイル端末に関連付けられる干渉信号を計算し、前記干渉信号なしのデータ信号を回復するために前記受信データ信号から前記干渉信号を差し引くことを含む、請求項１２または１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記計算は、前記要求側モバイルの前記割り当て符号の符号に従って前記受信データ信号を逆拡散し、前記逆拡散信号に関連付けられるシンボルを推定し、前記干渉信号を得るために前記推定されるシンボルに前記相互相関パラメータを適用することを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記計算は、前記要求側モバイルに関連付けられるチャネル推定値に従って前記受信データ信号をチャネル等化し、前記チャネル推定値および他のモバイルに関連付けられるチャネル推定値を前記チャネル推定値に適用することをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記逆拡散信号から前記干渉信号を差し引くことにより前記干渉信号を除去し、結果として生じる信号に関連付けられるシンボルを推定することをさらに含む、請求項１５または１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記干渉信号に対して精度パラメータが計算され、前記精度パラメータに応じて、前記逆拡散信号から差し引く前の前記信号に重みが与えられる、請求項１４から１７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１９】
前記重みは０または１である、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記受信データに基づいてチャネル推定値を決定し、これを前記データに適用することをさらに含む、請求項１２から１９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２１】
モバイル端末からのチャネル要求を受信する手段と、
前記モバイル端末に割り当てチャネルを含む確認応答を送信する手段と、
前記チャネル要求に基づいて前記モバイル端末での初期チャネル推定値を決定する手段と、
前記割り当て符号および前記初期チャネル推定値を使って前記要求側モバイル端末からデータを受信する手段と、
を備える、無線基地局。
【請求項２２】
前記モバイル端末の相対的送信タイミングを決定する手段と、
前記要求側モバイル端末の割り当て符号および送信タイミングと、前記基地局と通信を行い、別の符号および送信タイミングを有する別のモバイル端末とに関連付けられる相互相関パラメータを決定する手段と、
前記相互相関パラメータを使って、前記他の符号および他の送信タイミングで前記他のモバイル端末から受け取られるデータによって引き起こされる前記受信データに対する干渉を除去する手段と、
をさらに備える、請求項２１に記載の基地局。
【請求項２３】
請求項２１または２２に記載のＣＤＭＡベースの基地局。
【請求項２４】
モバイル端末からのチャネル要求を受信し、
前記モバイル端末に割り当てチャネルを含む確認応答を送信し、
前記チャネル要求に基づいて前記モバイル端末での初期チャネル推定値を決定し、
前記割り当て符号および前記初期チャネル推定値を使って前記要求側モバイル端末からデータを受信すること、
を含む、基地局の動作方法。
【請求項２５】
前記モバイル端末の前記相対的送信タイミングを決定し、
前記要求側モバイル端末の割り当て符号および送信タイミングと、前記基地局と通信を行い、別の符号および送信タイミングを有する別のモバイル端末とに関連付けられる相互相関パラメータを決定し、
前記相互相関パラメータを使って、前記他の符号および他の送信タイミングで前記他のモバイル端末から受け取られるデータによって引き起こされる前記受信データに対する干渉を除去することと、
をさらに含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
請求項１２から２０および２４から２５のいずれか１項に記載の方法を実施するコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モバイル端末と基地局の間の無線通信、およびアップリンクにおける干渉除去の使用に関する。本発明は、詳細には、それだけに限らないが、３ＧまたはＵＴＲＡＮの用途に関する。
【背景技術】
【０００２】
第３世代移動電話ネットワークは、移動局と基地局の間の無線インターフェースを越えて通信を行うのにＣＤＭＡ（符号分割多重接続）スペクトル拡散信号を使用する。これらの３Ｇネットワーク（およびいわゆる２．５Ｇネットワーク）は、国際移動通信ＩＭＴ−２０００規格（ｗｗｗ．ｉｔｕ．ｉｎｔ、参照してここに組み込まれる）に包含される。第３世代技術ではＣＤＭＡ（符号分割多重接続）を用い、ＩＭＴ−２０００規格では、３つの主要な動作モード、すなわち、欧州および日本におけるＷ−ＣＤＭＡ（広帯域ＣＤＭＡ）直接拡散ＦＤＤ（周波数分割双方向通信）、米国でのＣＤＭＡ−２０００マルチキャリアＦＤＤ、および中国でのＴＤ−ＣＤＭＡ（時分割双方向ＣＤＭＡ）およびＴＤ−ＳＣＤＭＡ（時分割同期ＣＤＭＡ）を企図している。
【０００３】
総称して、３Ｇネットワークの無線アクセス部分はＵＴＲＡＮ（ユニバーサル地上無線アクセスネットワーク）と呼ばれ、ＵＴＲＡＮアクセスネットワークを含むネットワークはＵＭＴＳ（ユニバーサル移動電話システム）ネットワークとして知られている。ＵＭＴＳシステムは、第３世代パートナーシッププロジェクト（３ＧＰＰ、３ＧＰＰ２）によって作成される規格の対象であり、このための技術仕様はｗｗｗ．３ｇｐｐ．ｏｒｇで入手することができる。これらの規格には、一般的なＵＭＴＳアーキテクチャを記載している技術仕様２３．１０１、ユーザおよび無線送信／受信（ＦＤＤ）バージョン４．０．０および３．２．２を記載している２５．１０１が含まれ、それぞれ、参照により本明細書に組み込まれる。
【０００４】
図１の１０に、第３世代ディジタル移動電話システムの一般的構造を示す。図１では、無線マスト１２が基地局１４に結合され、次に、基地局１４は基地局制御装置１６によって制御される。モバイル通信機器１８は、ＧＳＭ（広域移動通信システム）ネットワークおよびＧＰＲＳ（汎用パケット無線サービス）ネットワークにおけるＵｍインターフェース、ならびにＣＤＭＡ２０００およびＷ−ＣＤＭＡネットワークにおけるＵｕインターフェースとして知られている、無線またはエアインターフェースを介して基地局１４と双方向通信を行うものとして示されている。通常、任意のある時刻において、複数のモバイル機器１８が所定の基地局に接続され、基地局は、これらの機器にサービスを提供するための複数の無線送受信機を含む。
【０００５】
基地局制御装置１６は、複数の他の基地局制御装置（図示せず）と一緒に移動交換局（ＭＳＣ）２２に結合される。次に、複数のそのようなＭＳＣがゲートウェイＭＳＣ（ＧＭＳＣ）２４に結合され、これが移動電話ネットワークを公衆交換電話網（ＰＳＴＮ）２６に接続する。ホームロケーションレジスタ（ＨＬＲ）２８およびビジターロケーションレジスタ（ＶＬＲ）３０は、コールルーティング(call routing)およびローミング(roaming)を管理し、他のシステム（図示せず）が認証、課金を管理する。運用保守センタ（ＯＭＣ）２９は、基地局などのネットワークインフラストラクチャ要素から統計を収集し、ネットワークオペレータに、ネットワーク性能のハイレベルビューを与えるように切り換わる。ＯＭＣは、例えば、異なる時刻に、ネットワークまたはネットワークの一部の利用可能な容量のどれほどが使用されているか判定するのに使用できる。
【０００６】
前述のネットワークインフラストラクチャは、基本的に、モバイル通信機器１８と他のモバイル機器および／またはＰＳＴＮ２６の間の回路交換音声接続を管理する。ＧＰＲＳなどのいわゆる２．５Ｇネットワーク、および３Ｇネットワークは、回路交換音声サービスにパケットデータサービスを付加する。大まかにいえば、基地局制御装置１６にパケット制御ユニット（ＰＣＵ）３２が付加され、これが、階層的な一連のスイッチによってインターネット３８などのパケットデータネットワークに接続される。ＧＳＭベースのネットワークでは、これらには、サービングＧＰＲＳサポートノード（ＳＧＳＮ）３４およびゲートウェイＧＰＲＳサポートノード（ＧＧＳＮ）３６が含まれる。図１のシステムにおいても、以下で説明するシステムにおいても、ネットワーク内の諸要素の機能は、システムの単一の物理ノード上にも、別々の物理ノード上にも存在し得ることが理解されるであろう。
【０００７】
モバイル機器１８とネットワークインフラストラクチャの間の通信は、一般に、データと制御信号の両方を含む。データは、ディジタル符号化音声データで構成してもよく、あるいはモバイル機器に対して透過的にデータを交信するためにデータモデムを用いてもよい。ＧＳＭタイプのネットワークでは、ＧＳＭショートメッセージサービス（ＳＭＳ）を使ってテキストや他の低いデータレートのデータが送信されてもよい。
【０００８】
２．５Ｇまたは３Ｇネットワークでは、モバイル機器１８は、単に、別の電話への単なる音声接続以上のものを提供できる。例えば、モバイル機器１８は、さらに、または代替として、ビデオおよび／またはマルチメディアデータサービス、Ｗｅｂブラウジング、電子メールおよびその他のデータサービスへのアクセスを提供できる。論理的には、モバイル機器１８は、データプロセッサやパーソナルコンピュータなどの端末装置へのシリアル接続を備える（加入者識別情報モジュール（ＳＩＭ）カードを組み込んだ）モバイル端末により構成されると考えることができる。一般に、モバイル機器がネットワークに接続すると、これは、「常にオン」であり、ユーザデータは、例えば、モバイル端末／端末装置間インターフェースのところの標準ＡＴコマンドによって、この機器と外部データネットワークの間で透過的に転送できる。モバイル機器１８に従来の移動電話が用いられる場合、ＧＳＭデータカードなどの端末アダプタが必要となるかもしれない。
【０００９】
ＣＤＭＡ拡散スペクトル通信システムでは、ベースバンド信号は、ＲＦ搬送波を変調する前に、これを（チップ速度と呼ばれる）ずっと高いビット速度の擬似ランダム拡散シーケンスと混合することによって拡散される。受信機では、ベースバンド信号は、受信信号および擬似ランダム拡散シーケンスを相関器に供給し、タイミングのロックが得られるまで一方に他方を通過させることによって回復される。一度、タイミングのロックが得られると、それは、アーリーレートトラッキングループ(early-late tracking loop)のようなコードトラッキングループにより維持される。アーリーレートトラッキングループは入力信号が拡散シーケンスに対して早い、または遅いときに検知し、この変化を補償する、アーリーレート追跡ループなどの符号追跡ループによって維持される。
【００１０】
そのようなシステムは、符号分割多重化として説明される。というのは、ベースバンド信号は、初期の擬似ランダム拡散シーケンスが知られている場合にのみ回復され得るからである。スペクトル拡散通信システムは、異なる拡散シーケンスを有する多くの送信機がすべて、ＲＦスペクトルの同じ部分を使用でき、それにより、受信機は、適当な拡散シーケンスを選択することによって、所望の信号に「同調」する。
【００１１】
３Ｇ移動電話システムでは、ベースバンドデータは、直交可変拡散係数（ＯＶＳＦ）技術を使用する拡散またはチャネライゼーション符号を使って拡散される。ＯＶＳＦ符号は、異なる長さの符号間の直交性を維持しながら拡散係数が変更できる。システムの同時ユーザ数を増加するために、データは、ゴールド符号などのスクランブリング符号によってさらに拡散される。スクランブリング符号は、信号帯域幅を変更しないが、異なるユーザとの間の信号を相互に区別することを可能にする。というのは、この場合もやはり、拡散符号は、実質上相互に直交するからである。スクランブリングは、チャネライゼーション拡散に加えて使用される。すなわち、ＯＶＳＦ拡散後のチップ速度の信号にスクランブリング符号を掛けて、同じチップ速度のスクランブル符号が生成される。ゆえに、チップ速度は、チャネライゼーション符号によって決定され、このシステムでは、後続のスクランブリングによる影響を受けない。ゆえに、所定のチップ速度のシンボル速度も同様にスクランブリングによる影響を受けない。
【００１２】
３Ｇ移動電話システムでは、一般に、基地局から移動局へのダウンリンクと、移動局から基地局へのアップリンクには、異なる拡散係数およびスクランブリング符号リンクが用いられる。通常、チャネライゼーション符号は、４チップから２５６チップの長さ、言い換えると、４から２５６の拡散係数を有する（が、他の拡散係数も用いることができる）。アップリンクおよびダウンリンク無線フレームは、一般に、３８４００チップのスクランブリング符号長に対応して、１０ミリ秒存続するが、アップリンクでは、時々、より短いフレーム、例えば２５６チップのものも用いられる。典型的なチップ速度は、３．８４Ｍチップ毎秒（Ｍｃｐｓ）であり、チップ速度チャネルの最大ビット速度を決定する。例えば、拡散係数１６、すなわち１シンボル当たり１６チップの場合、２４０Ｋｂｐｓのデータレートを与える。前述の数字は、単に、例示のために提示するにすぎないことが理解されるであろう。移動局とのより高いビット速度の通信が必要とする場合、複数のそのようなチャネルを用いていわゆるマルチコード送信を作ることができる。マルチコード送信では、移動局に対するデータ送信の全体の速度を増加するために複数のデータチャネルが効果的に並列に用いられる。一般に、マルチコードデータチャネルは、好ましくは同じ拡散係数を有していたとしても、同じスクランブリング符号を有するが、異なるチャネライゼーション符号を有する。
【００１３】
３Ｇ移動電話システムでは、一般に、多数の異なるチャネルがあり、その幾つかは特定のユーザ専用であり、幾つかは所定のセルまたはセクタ内のユーザ全てのようなユーザグループに共通である。トラフィックは、専用物理制御チャネル（ＤＰＣＨ）上で、あるいは、前述のようにマルチコード送信の場合には、複数のそのようなチャネル上で行われる。共通チャネルは、一般に、信号伝達および制御情報を伝送し、システムの無線リンクの物理層にも利用できる。ゆえに、移動局受信機におけるチャネル推定および等化を可能にするためのセル特有のスクランブリング符号を用いてスクランブルされる非変調符号チャネルを備える、共通パイロットチャネル（ＣＰＩＣＨ）が設けられる。同様に、移動局がネットワークセルの位置特定に使用するための同期チャネル（ＳＣＨ）も設けられる。１次ＳＣＨチャネルは、変調されず、各セルで同じチャネライゼーション拡散シーケンスを使って送信され、セル特有のスクランブリング符号を用いない。類似の２次ＳＣＨチャネルも設けられるが、これは限られた数の拡散シーケンスだけしか有さない。制御情報を搬送するために、既知のチャネライゼーションおよび拡散符号を有する１次および２次共通制御物理チャネル（ＰＣＣＰＣＨ、ＳＣＣＰＣＨ）も設けられる。前述のシグナリングチャネル（ＣＰＩＣＨ、ＳＣＨ、ＣＣＰＣＨ）は、一般に、移動局すべてによって復号化されなければならず、ゆえに、拡散符号（チャネライゼーション符号および適切な場合にはスクランブリング符号）は、例えば、既知のネットワークの符号がユーザ側装置に格納されているので、一般に、移動局によって知られている。この場合、チャネルの参照は、一般に、物理チャネルの参照であり、そのような１つの物理チャネルに１以上のネットワーク伝送チャネルがマッピングできる。３Ｇ移動電話ネットワークの状況では、移動局またはモバイル機器は、しばしば、端末と呼ばれることがあり、本明細書では、これらの一般的用語の間の区別を行わない。
【００１４】
スペクトル拡散システムの一利点は、これらが、比較的マルチパスフェージングの影響を受けにくいことである。マルチパスフェージングは、送信機から受信機への信号が２つ以上の異なる経路を取り、したがって、この信号の２つ以上のバージョンが受信側で異なる時刻に到達し、相互に干渉し合うときに発生する。これは、通常、くし形の周波数応答を生じ、広帯域信号がマルチパスチャネルを介して受信されると、多重遅延により、受信信号の多重成分が熊手の歯の形態を呈する。マルチパスチャネルの数および位置は、一般に、時間の経過と共に変化し、特に送信機または受信機が移動しているときには変化する。しかしながら、当業者は理解するように、スペクトル拡散受信機の相関器は、マルチパス成分の１つ、通常は、最も強いダイレクト信号にロックしようとする。
【００１５】
当分野で知られているように、スペクトル拡散受信機を、受信信号の対応する複数の別々のマルチパス成分にロックさせるために、複数の相関器を設けることができる。そのようなスペクトル拡散受信機はレーク受信機と呼ばれ、相関器を備える受信機の素子は、しばしば、レーク受信機の「フィンガ」と呼ばれる。レーク受信機の各フィンガからの別々の出力は、一般に、各出力に等しく重み付けすることにより、または合成出力の信号対雑音比を最大にする重みを推定することにより、改善された信号対雑音比（またはビット誤り率）が提供するように合成される。この後者の技法は、最大比合成（ＭＲＣ）と呼ばれる。
【００１６】
３Ｇシステム、特に、多数のユーザを有する領域において可能であるより高いデータ転送速度を支援できるユーザ側端末を提供する一般的必要性がある。一般に、ＣＤＭＡシステムは、遠近効果（誤った符号を有する強い、近くの信号との相関は、正しい符号を有するより弱く、より遠い信号との相関より大きい場合）のために、アップリンクが制限されると考えられる。
【００１７】
よりデータ転送速度の高いサービスのサポートを円滑化するために、基地局で多重アクセス干渉（ＭＡＩ）抑圧を用いてアップリンクを向上させることが知られている。多重アクセス干渉が発生するのは、異なるユーザから受け取られる信号の拡散符号が、通常は、完全に直交しないからである。ゆえに、基地局における干渉除去（ＩＣ）受信機は、ユーザすべてにわたって並列に、または順次に、受信信号から取り去られる多重アクセス干渉成分を推定しようと試みる。除去される多重アクセス干渉は、２つの実質上直交する受信信号の同じマルチパス成分の間の干渉である。この技法は、Ｈ．Ｈｏｌｍａ、Ａ  Ｔｏｓｋａｌａ著、「ＵＭＴＳのためのＷＣＤＭＡ」、ジョン・ワイリー・アンド・サンズ社、２００１年の第１１．５．２項（ＩＳＢＮ０７４１４８６８７６）（Section 11.5.2 of 「WCDMA for UMTS by H Holma and A Toskala, John Wiley & Sons, 2001」 (ISBN0741 48687 6)）に、より詳細に記載されている。
【００１８】
また、単一のデータチャネルの異なるマルチパス成分間の干渉を抑圧する、すなわちパス間自己干渉（ＩＰＩ）を抑圧する技法も、３ＧＰＰのＷｅｂサイトｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．３ｇｐｐ．ｏｒｇ／ｆｔｐ／ｔｓｇ＿ｒａｎ／ｗｇ１＿ｒｌ１／ｔｓｇｒ１＿１８／ｄｏｃｓ／ｐｄｆｓ／ｒ１−０１−０１０２．ｐｄｆから入手可能な、ＮＴＴドコモによる論文、「ＨＳＤＰＡのためのマルチパス干渉キャンセラ（ＭＰＩＣ）および６４ＱＡＭデータ変調の効果」（ＴＳＧ  ＲＡＮ  ＷＧ）１ミーティング＃１８、文書（０１）０１０２（NTT Docomo, 「Multipath Interference Canceller (MPIC) for HSDPA and Effect of 64QAM Data Modulation」 (TSG RAN WG)1 Meeting #18, document (01)0102）に記載されている。
【００１９】
セル間干渉は、パス間干渉と、チャネライゼーション符号間の直交性喪失が原因で発生する。送信機と受信機の間に単一のパスを有する理想的な環境では、ＯＶＳＦチャネライゼーション符号は、異なる送信ストリームが（実質上）相互に直交することを保証する。しかしながら、マルチパス時間分散の存在下では、異なるマルチパス成分間の非ゼロ自己（または相互）空間相関がパス間干渉を生じさせる。
【００２０】
スペクトル拡散受信機が、第１の拡散符号１，−１，１，−１を有する第１の信号と、第２の拡散符号１，１，−１，−１を有する第２の信号の２つの信号を同時に受信する場合を考える。これら２つの拡散符号は、これらの和が−１になるため、１シンボル周期にわたって実質上直交する。しかしながら、第２の符号が第１の符号に対してわずかにずれると、非直交成分が増加する。そのようなオフセットは、通常、低減電力であっても、第１と第２両方の信号の遅延成分を効果的に誘引するマルチパスによって引き起こすことができる。例えば、第１の拡散符号を考えると、非直交性の要因は、符号の非理想的自己相関特性を原因として第１の符号の遅延バージョンから生じると共に、符号の非理想的相互相関特性と原因として第２の符号の遅延バージョンからも生じる。
【００２１】
時間的に整合されていないときのＯＶＳＦ符号の比較的不良な相関特性は既知であり、これが、Ｗ−ＣＤＭＡ  ３Ｇシステムで追加の拡散符号が適用される理由である。前述のように、３ＧＰＰの規定する、Ｗ−ＣＤＭＡで使用される符号は、２つの２進ｍ−シーケンスの３８，４００チップセグメントの総和に対する位置的モジュロから形成されるゴールド符号である。ｍシーケンスの自己相関特性を図３に示す。図中、相関関数はｙ軸３００上に示されている。非ゼロオフセットを用いると、最大相関出力は、−１／Ｓ（ｓは拡散長である）において拡散長の逆数に比例する。拡散長自体は、この符号を生成するのに使用されるシフトレジスタにおける要素ｎのメンバによって決定される。後続の自己相関ピーク間の遅延オフセットＴは、符号長Ｓにチップ周期ｔｃを掛けることによって得られる。大きい拡散係数１／Ｓを用いるとゼロに向かう傾向があり、ゆえに、この符号は、時間的に整合されないときに、ゼロ自己相関の理想的特性に接近する。しかしながら、より高いデータ転送速度に対応する低い拡散係数では、パス間干渉（ＩＰＩ）が重大となり得る。
【００２２】
ＣＤＭＡシステムの容量は、自己干渉により制限される。すなわち、容量とサービス品質両方の点での性能は、大体において、同じセル内、または隣接するセルのユーザから生じる干渉電力によって決定される。したがって、この干渉レベルを下げることによりＣＤＭＡシステムの性能を向上させることが可能であり、不連続送信およびセクタ化アンテナの使用を含めて、これを達成するための、いくつかの公知の、認められた技法がある。セル内干渉は、基地局から端末への信号が同期されるという認識に基づいてある程度まで緩和することができ、ゆえに、セル内ＭＡＩ（多重アクセス干渉）は、前述のＯＶＳＦ符号や、例えば、米国のＩＳ９５（暫定規格９５）ＣＤＭＡ電話網で使用されるウォルシュ符号など、１チップ周期内に整合されるときに直交する符号を使用することによって緩和できる。しかしながら、実際には、モバイル環境の時間分散性は、前述のように、直交性の著しい喪失、および結果としてのＭＡＩの増加を引き起こす。例えば、典型的な都市環境では、最大４０％までの直交性の喪失が観測できる。セル間多重アクセス干渉も観測できる。
【００２３】
基地局と通信を行う様々なモバイル端末が、時間的に整合されなくなるかもしれないので、干渉は、アップリンクでは一層大きくなり得、これが多重アクセス干渉の問題を悪化させることになる。この干渉のレベルを下げることにより、サービス品質または容量を向上させることが可能である。不連続送信やセクタ化アンテナなど、この干渉レベルを下げる、いくつかの公知の、広く認められた技法がある。
【００２４】
前述のように、１チップ周期に整合されるときに直交する拡散符号（ウォルシュ符号やＯＶＳＦ符号など）を用いることによって、セル内多重アクセス干渉（ＭＡＩ）を最低限に抑えることができる。しかしながら、これらの符号の理想的な直交性は、時間分散を示さないチャネルで、ユーザ同士が同期されている場合にのみ存在する。現実には、モバイル環境の時間分散性および（特にアップリンク構成における）非同期的マルチユーザ受信が、直交性の著しい低下およびＭＡＩの増加を引き起こす可能性がある。さらに、セル間多重アクセス干渉も観測されることになる。
【００２５】
アップリンク上では、基地局（ＢＳ）が所望のユーザとその他のユーザの信号を（非同期的に）受信するため、その他のユーザからの途方もないレベルの干渉が生じることになる。ダウンリンク（ＤＬ）構成とは異なり、アップリンクでは、ＢＳは、ユーザ拡散シーケンスすべての既知信号など事前に得られる情報を有することを利用して、干渉ユーザが生じさせる干渉を除去（または抑圧）することを可能にする。
【００２６】
そのような干渉除去（ＩＣ）は、例えば、米国特許出願公開第２００２／００２１６８２号に記載されており、これに関連付けられた（または逆拡散された）シンボルを決定するためにその符号（逆拡散）を用いて各チャネルをフィルタリングすることを含んでいる。次いで、このシンボルは、これを合成受信信号から差し引くために再符号化（再拡散）され、これにより合成信号からこのチャネルに関連付けられた干渉が除去される。この文献は、さらに、干渉キャンセラと共に、効果的にシステムキャパシティを増加でき、通信パス上での急変に耐えることができる電力制御方法も開示している。また、高速応答を用いた電力制御方法は、電力制御コマンド情報の生成に干渉除去後の信号対干渉電力比の値を反映させることによって、アップリンクの送信電力（および多重アクセス干渉）の不要な増加を防ぐこともできる。移動局からの受信信号に含まれる多重アクセス干渉信号が除去され、現在受信されている受信信号の干渉除去後の信号対干渉電力比が推定され、推定される干渉除去後の信号対干渉電力比と電力制御の目標値を比較することによって電力制御コマンドが生成され、この電力制御コマンドが移動局に送信されて、移動局の送信電力が制御される。
【００２７】
Ｋ．Ｒｉｚｖｉ、Ｍ．Ｆｉｔｔｏｎ、Ｙ．Ｃｈｏｗ、Ｍ．Ｉｓｍａｉｌ、Ｙ．Ｂｉａｎ、「スペクトル拡散システムのための共通チャネル干渉除去」、ＩＥＥＥ  ＶＴＣ２００４春、２００４年５月（K. Rizvi, M. Fitton, Y. Chow, M. Ismail and Y. Bian, 「Common Channel Interference Cancellation for a Spread Spectrum system」, IEEE VTC 2004 Spring, May 2004）は、既存の、および将来の無線システムのための高度な信号処理アルゴリズムを研究している。この論文は、共通パイロットチャネルの干渉を除去することから生じる潜在的性能向上を、ダウンリンク用途でのビット誤り率性能の観点から評価することに焦点を当てている。異なる除去手段、すなわち、順次干渉除去（ＳＩＣ）および並列干渉除去（ＰＩＣ）の影響が、様々なデータ転送速度およびチャネルプロファイルについて提示される。３ＧＰＰによって規定されるＵＴＲＡＮのＦＤＤ要素に関連する研究分析によれば、干渉除去ユニットの性能は、主として、時間分散的無線条件を介した拡散符号の相互相関の除去に基づくものである。妥当なチャネル推定値を用い、この結果が、ほぼ干渉のない性能を達成することが示され、これらの干渉除去方式の潜在的可能性が強調される。これらの方式の多用性およびチャネル推定誤りに対する頑強性が、多様な範囲のデータ転送速度、パイロット対データ電力比およびチャネル条件での相対的性能比較によってさらに実証されている。
【００２８】
アップリンクでの一代替手法は、モバイル端末を時間的に整合させることにより性能を向上させようとする。Ｔ．Ｋａｗａｍｕｒａ、Ｈ．Ａｔａｒａｓｈｉ、Ｍ．Ｓａｗａｈａｓｈｉ、「ＤＳ−ＣＤＭＡ広帯域無線アクセスの逆方向リンクにおいて予約パケットを使用する適応送信タイミング制御」、ＩＥＩＣＥテクニカルレポート、ＲＣＳ２００３−１４１（２００３年１０月）（T. Kawamura, H. Atarashi, and M. Sawahashi, 「Adaptive Transmission Control Using Reservation Packet in Reserve Link for DS-CDMA Broadband Wireless Access」, Technical report of IEICE, RCS2003-141 (2003-10)）は、適応送信タイミング制御（ＡＴＴＣ）を提案し、マルチセル構成でのセルラシステムにおける１セル周波数再利用などの利点を維持しながらリンク容量を増加させるために、アップリンクにおけるＤＳ−ＣＤＭＡに予約パケットを利用する方法を記載している。この方法を図２に示す。伝搬遅延時間による受信予約パケットタイミングの差は、データの種類、すなわちリアルタイムかそれとも非リアルタイムか、パケットデータチャネルにおけるトラフィックビットのサイズなど、少量の情報を含む予約パケットを利用することによって測定される。連続するパケットデータチャネルの送信タイミングは、同時にアクセスするモバイル端末のパケットデータチャネルの最大信号電力パスの受信タイミングが整合されるように制御される。
【００２９】
欧州特許第１０３９６６２号には、スペクトル拡散シーケンスを用いて符号化され、モバイル端末が異なる電力を有するアップリンクおよびダウンリンク通信が記載されている。基地局側では、検出される最低電力信号に対する最高電力信号の干渉の影響を低減するために、干渉除去（ＩＣ）が実行される。この方法では、最も強力な干渉信号の少なくとも一部について、これらが中央局に到達するときに異なる干渉信号のシンボルグループが時間的に整合される。好ましくは、同期されるシンボルグループは、基地局で同期して検出され、検出される信号から差し引かれる前に一緒に処理される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３０】
以上の様々な方法は性能を向上させるが、依然として、特に広帯域チャネルでのさらなる改善が求められている。
【課題を解決するための手段】
【００３１】
一般に、本発明は、例えば３Ｇセルラネットワークなど、ＣＤＭＡベースの無線ネットワークの性能を向上させる方法を提供する。干渉除去は、事実上、モバイル端末からの予約パケットなどのチャネル要求を使って、既存のモバイルユーザに対するこのモバイルからの干渉、およびこのモバイルに対する既存のモバイルユーザからの干渉を推定し、既存のモバイルの送信タイミングと比べた新しいモバイルのチャネル要求の相対的送信タイミングを決定することによって、より早く実行される。これは、基地局が、既存のユーザにすでに割り当てられている符号と、新しいユーザに割り振られる符号の間の相互相関を求めて干渉の大きさを決定することができるようにする。次いで、この干渉を、新しいモバイルのデータパケットが受信されるときに新しいモバイルから除去することができる。
【００３２】
モバイルがこれの符号を知らされている間に相互相関を計算することにより、このモバイルからデータを受信するときに干渉推定値を計算する際の遅延が低減され、したがって、待ち時間が改善される。さらに、モバイルは、これらの送信タイミングを他のモバイルと整合させるよう強制させるのではなく、これら自体の相対的タイミングを使って送信することができるため、この時間整合に伴う遅延がなく、モバイルは、基地局から確認応答（およびこれに割り当てられる符号）を受信した直後に送信を行うことができる。これは、システムの待ち時間も短縮する。さらなる利点は、新しいモバイルに送信タイミングシフトコマンドを転送する必要がないため、シグナリングオーバーヘッドが低減されることである。
【００３３】
特に一態様では、本発明は、
モバイル端末からのチャネル要求を受信する手段と、
モバイル端末に割り当て符号を含む確認応答を送信する手段と、
モバイル端末の相対的送信タイミングを決定する手段と、
要求側モバイル端末符号および送信タイミングと、基地局と通信を行い、別の符号および送信タイミングを有する別のモバイル端末とに関連付けられる相互相関パラメータを決定する手段と、
割り当て符号および送信タイミングを使って要求側モバイル端末からデータを受信する手段と、
相互相関パラメータを使って、他の符号および他の送信タイミングで他のモバイル端末から受信されるデータによって引き起こされる受信データに対する干渉を除去する手段と、
を備える、ＣＤＭＡベースの無線基地局を提供する。
【００３４】
新しいモバイル端末からデータを受信する前に、２つのモバイル端末間の相互相関を、これらの相対的送信タイミングおよび割り当て符号に基づいて計算することによって、基地局における待ち時間が短縮される。典型的な適用例では、チャネル要求は予約パケットを備え、これを使って要求側端末の相対的送信タイミングが決定される。符号は、知られているように基地局によって割り当てられる。
【００３５】
知られているように、新しいモバイル端末からのデータを検出するために、割り当て符号を使ってモバイル端末の自己相関も決定される。
【００３６】
好ましくは、データの初期チャネル推定値は、予約パケットから決定されるチャネル推定値に基づくものである。これも、モバイル端末がこれの符号割り当てを知らされている間にチャネル推定計算を実行することによって、待ち時間を短縮する。このチャネル推定は、符号が割り振られた後で受け取られる実際のデータを利用することによって改善できる。
【００３７】
一般に、別の態様では、本発明は、例えば３Ｇセルラネットワークなど、無線ネットワークの性能を向上させる方法を提供する。チャネル推定は、事実上、モバイル端末からの予約パケットなどのチャネル要求を使ってこのモバイルからのチャネルを推定することによって、より早く実行される。ゆえに、このモバイルが、特定のチャネル上で送信を開始できることを知らされている間に、基地局は、チャネル推定や、チャネル等化関数の計算といった、事前のチャネル等化計算を実行することができる。
【００３８】
モバイルがこれの符号を知らされている間にチャネル推定（およびチャネル相関または等化関数）を計算することによって、そうでない場合、モバイルからデータを受信するときにこれらの関数を計算する際に生じるはずの遅延が低減され、したがって待ち時間が改善される。
【００３９】
モバイル端末の送信タイミングの時間整合も同期もないため、この時間整合に伴う遅延がなく、したがって、モバイルは、基地局から確認応答（およびこれの割り当てチャネル）を受信した直後に送信を行うことができる。これは、システムの待ち時間も短縮する。さらなる利点は、新しいモバイルに送信タイミングシフトコマンドを転送する必要がないため、シグナリングオーバーヘッドが低減されることである。
【００４０】
この方法の適用での好ましい無線通信システムはＣＤＭＡベースのものであるが、ＧＳＭなどＴＤＭＡベースのシステム、あるいはＦＤＭＡシステムにも適用可能である。
【００４１】
特に一態様では、本発明は、モバイル端末からチャネル要求を受信する手段と、モバイル端末に割り当てチャネルを含む確認応答を送信する手段と、チャネル要求に基づいてモバイル端末での初期チャネル推定値を決定する手段と、前記割り当て符号および前記初期チャネル推定値を使って要求側モバイル端末からのデータを受信する手段とを備える無線基地局を提供する。
【００４２】
好ましくは、基地局によるチャネル／符号割り振り、および予約パケットに基づいて基地局にアクセスするモバイル機器の相対的送信タイミングを使って、２つのＣＤＭＡベースのチャネル間の相互相関も決定される。これは、短縮待ち時間効果をさらに向上させる。
【００４３】
チャネル推定および相互相関パラメータ決定が、新しいモバイル端末の予約パケットまたはチャネル要求に基づいて別々に実行できると同時に、有利には、これらは両方とも、データパケットがモバイル端末によって受け取られるまでにはこれらのパラメータがすでに計算されているようにチャネル要求を使って実行される。
【００４４】
実施形態を添付の図面を参照して説明するが、これらは例にすぎず、限定するためのものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
前述のように、ＣＤＭＡを多重アクセス方式として使用するセルラ構成では、ユーザが、同時に同じ周波数スペクトルに存在し、一意の拡散符号によって記述される。結果として、ＣＤＭＡシステムの容量は、自己干渉により制限される、すなわち、この性能（容量とサービス品質両方）が、同じセル内、または隣接するセルのユーザから生じる干渉電力によって決定されるといわれる。
【００４６】
同期されたユーザ、および送信機と受信機の間の単一パスチャネルプロファイルを有する理想的な環境における直交可変拡散係数（ＯＶＳＦ）符号の使用は、図３に示すように、異なる送信ストリームが相互に直交し合うことを保証する。しかしながら、複数ユーザからの非同期受信がある場合、異なるユーザ間の非ゼロ相互相関が、直交性喪失による干渉を引き起こす。
【００４７】
図４、５、６に、長さ８のＯＶＳＦ符号の相互相関プロットを示す。以下のシーケンスのセットが利用できる。
【数１】
2006109430.tif 000003
【００４８】
図４では、シーケンス３が、これの自己相関関数での複数のピークを有し、これのシーケンス７との相互相関が極めて高い値をもたらすことが強調されている。図５では、選択されているシーケンス５に関する相互相関問題に対処し、図６には、シーケンス８に割り当てられたユーザについて、自己相関障害は解決されるが、相互相関値は悪化することが示されている。
【００４９】
図示の相関プロットは、同じ拡散シーケンスセットが、（通常、ＢＳ識別のために付加される）スクランブリングシーケンスと結合されると変化する。しかしながら、簡単にするために、これは図示しない。
【００５０】
既知のＯＶＳＦ拡散シーケンスおよび既知の受信時間差Ｔでは、相互相関および自己相関パラメータがシーケンスの対について決定できることがわかる。これらのシーケンスが、基地局と通信を行うモバイル端末に割り当てられるときには、２つのモバイル端末間の相互相関パラメータは、これらの既知のシーケンス関係およびモバイル端末信号の相対的タイミングを使って決定できることがわかる。
【００５１】
次に、５次原始多項式を使った多重アクセス（ＭＡ）スペクトル拡散システムにおける、Ｍシーケンス符号を考察する。以下にいくつかの原始多項式を示す。
【数２】
2006109430.tif 000004
【００５２】
前述の多項式での拡散シーケンスを以下に詳しく示す。
【数３】
2006109430.tif 000005
【００５３】
図７からわかるように、相互相関関数は相互相関ピーク１１を有し、これは、自己相関ピーク３１と比べて「高い」とみなされる。ＭＡＩをもたらす以外の主要な欠点の１つは、ＰＮ発生関数ｆ１（ｘ）を有するユーザがＭＡ通信システムにおいてこれの符号をサーチしている場合、これの受信機が、ＰＮ発生器ｆ４（ｘ）との相互相関の程度が比較的高いために、誤った同期指示によってトリガされる虞がある。
【００５４】
図８からは、ある一定のｍシーケンスの対での相互相関ピークは、他のものより比較的低いレベルの相互相関をもたらすが、それでもなお、これらのシーケンスが時間的に整合されるときでさえも、システム容量および性能に悪影響を及ぼすことがわかる。
【００５５】
しかしながら、ＯＶＳＦ符号の場合と同様に、符号自体の知識、およびこれらの符号を使用するモバイルの相対的信号受信タイミングの決定が与えられれば、相互相関パラメータまたは値を事前に決定することができる。この場合、これらのパラメータを干渉除去および／またはマルチユーザ検出（ＭＵＤ）のために使用することができる。
【００５６】
次に図９ａおよび９ｂを参照すると、それぞれ、３Ｇアップリンクでの予約パケットおよびデータパケットが示されている。基地局に「接続」しようとする、または域内基地局によって呼を受信するよう求められているモバイルは、知られているように、既知の制御チャネル上で基地局に予約パケットを転送する。予約パケットではパイロット信号および制御情報データが送信される。基地局は、要求側基地局に、同じ基地局と通信を行う他の移動局によって使用される符号と（少なくとも理想的状況では）「直交する」未使用の符号を割り振り、または割り当てる。
【００５７】
しかしながら、マルチパスの影響のために、異なるモバイル間の異なる距離、およびモバイル間の同期の欠如のために、信号はある程度非同期的に到着し、結果として直交性の喪失を生じる。これが、さらには、多重アクセス干渉（ＭＡＩ）をもたらす。モバイル端末間の同期欠如の結果として、モバイル端末は、これらの信号を、重なり合って干渉し合うようなわずかに異なる時刻に送信することになる。この後でＭＡＩを生じる原因は、以下の実施形態による干渉除去によって軽減され得る。
【００５８】
図１０に、一実施形態による、いくつかのモバイル端末と通信を行う基地局の動作方法を示す。図１１に、一実施形態による基地局内での干渉除去のアーキテクチャを示す。各モバイル端末には、アップリンク通信（すなわち、端末から基地局）での、その他のモバイル符号と直交する符号（通常は、ＯＶＳＦまたはＭシーケンス）が割り当てられる。各端末信号の相対的受信タイミングおよびこれに割り振られた符号の知識を用いて、相互相関パラメータが、２つのモバイル端末の間の符号／信号対ごとに決定できる。次いで、これらのパラメータを使って、少なくとも、モバイル信号間の同期の欠如から生じるＭＡＩの部分を除去することができる。
【００５９】
簡単にするために、図１０および１１では、２つのモバイル端末１および２だけを考察する。基地局は、新しいモバイル端末１、２から予約パケット（図９ａ参照）を受信する。要求側モバイル端末１、２からのそれぞれの予約パケットの受信時刻を使って、基地局は、基地局自体の内部クロックに対するこれらの相対的タイミングを決定する。相対的タイミングを決定する機構は、当業者にはよく知られている。例えば、自己相関ピークを使用することができる。
【００６０】
次いで、モバイル端末１の相対的タイミング（ｔｉｍｉｎｇ＿１）が、関連付けられたモバイル端末のための基地局データベース（ＤＢ）に格納される。次いで、基地局ＢＳは、空きチャネルを有しているかどうか判定し、有している場合、要求側モバイル１に関連付けられた符号（ｃｏｄｅ＿１）を割り振る。これも、データベースに保持され、要求側モバイル端末のレコードと関連付けられる。割り当て符号（ｃｏｄｅ＿１）は、「要求許可」指示と共に第２のモバイル１に転送される。次いで、第２の要求側モバイル端末２の相対的タイミング（ｔｉｍｉｎｇ＿２）が関連付けられたモバイル端末のための基地局データベース（ＤＢ）に格納される。次いで、基地局ＢＳは、空きチャネルを有しているかどうか判定し、有している場合、要求側モバイル２に関連付けられた符号（ｃｏｄｅ＿２）を割り振る。これも、データベースに保持され、要求側モバイル端末のレコードと関連付けられる。割り当て符号（ｃｏｄｅ＿２）は、「要求許可」指示と共に第２のモバイル２に転送される。
【００６１】
新しいモバイル端末１および２へのシグナリングは、（ＢＳのチャネル／符号リソースが利用可能であると想定すると）モバイルのデータの送信を許可する制御信号のＡＣＫ／ＮＡＣＫの形のものである。ＢＳで利用可能なチャネルの数が、同時に送信を要求しているユーザの数より少ない場合、一部のユーザに対するサービス拒否が生じる。次いで、要求側モバイル１、２は、それぞれの割り振られたチャネル（ｃｏｄｅ＿１およびｃｏｄｅ＿２）上で基地局にデータパケットを転送することができる。
【００６２】
データを時間的に整合させるのではなく、要求側モバイルのそれぞれが、ＢＳからのＡＣＫ信号を受け取り次第、瞬時に送信することができる（これは、ＡＣＫ／ＮＡＣＫシグナリングの検出誤りがないことを仮定している）。
【００６３】
一方で、基地局は、それぞれの受信（および既知の）予約パケットに基づいて、モバイル１、２のチャネル推定値を決定する。基地局は、それぞれの符号（ｃｏｄｅ＿１およびｃｏｄｅ＿２）とそれぞれのタイミング（ｔｉｍｉｎｇ＿１およびｔｉｍｉｎｇ＿２）に基づいて、２つのモバイル端末１、２の相互相関パラメータも決定する。これは、適宜、前述のＯＶＳＦまたはＭシーケンス（または他の種類の拡散符号）での相関プロットを使って達成され得る。これは、例えば、ルックアップ表として実施され得る。
【００６４】
ゆえに、基地局は、要求側移動局１および２のチャネル推定を、それぞれの互いに対する相互相関パラメータと共に決定しているはずである。次いで、基地局は、それぞれに割り振られた符号（ｃｏｄｅ＿１およびｃｏｄｅ＿２）を用い符号化された新しい移動局１および２から、独自の相対的送信タイミングに従ったデータパケットを受信する。
【００６５】
次いで、基地局は、他方のモバイル端末１から受信したデータパケットに関連付けられた干渉成分を除去するために干渉除去を実行することができる。干渉除去技法の一例を、以下で図１１との関連でより詳細に説明する。
【００６６】
新しいモバイル端末は、これの送信タイミングを、システムの残りの部分と時間的に整合させる必要がないことがわかる。というのは、干渉除去手順が、このタイミングのずれに関連付けられた干渉を除去するからである。これにより、余分な時間整合ステップがないため、データパケットをやりとりする新しい端末を取得する際の待ち時間が短縮されることになる。これは、時間整合に関する詳細を転送する必要がないため、通信を行う新しいモバイル端末を取得する際のシグナリングオーバーヘッドも低減する。しかしながら、この時間整合ステップがない場合でさえも、前述の相互相関パラメータに基づき、干渉除去を使って同期の欠如から生じる干渉が除去される。
【００６７】
次に、図１１を参照すると、基地局におけるアップリンクでの干渉計算および除去処理アーキテクチャ５０が示されている。簡単にするために、２つのモバイル端末処理ブロックだけを示す。各モバイル端末は、このモバイルに起因する受信信号（予約パケット５１）中の干渉成分を決定する干渉計算処理チェーン（上側）６０と、その他のモバイル端末に起因する受信信号（データパケット５２）中の干渉成分を除去する干渉除去処理チェーン（下側）７０とに関連付けられる。各モバイルが、他の各モバイルの干渉計算チェーン６０に関連付けられ、各モバイルが、他の各モバイルの干渉除去チェーン７０を必要とすることがわかる。
【００６８】
各処理チェーンは、それぞれ、要求側モバイル１および２からの予約パケット５１およびデータパケット５２を含む合成受信信号ｒを受け取る。この信号のモバイル２でのモバイル１に起因する干渉成分を決定するために（上側チェーン）、まず、予約パケットを使って、知られているように、モバイル１のチャネル推定値が計算される。次いで、逆チャネルまたは他のチャネル等化関数が計算され、受信信号（１＋２）に適用される。この処理は、チャネル等化ブロック６１１２によって実行される。次に、モバイル１からベースバンド予約パケットを取得するために、チャネル等化受信信号が、知られているようにモバイル１の符号を使って、逆拡散処理ブロック６２１２によって逆拡散される。次いで、決定処理ブロック６３１２を使って送信されたシンボル（１’）が検出または決定される。これは、他方のモバイル２からの多少の干渉を含む。これが検出された後、図１０に示すように、モバイル２との相互相関を決定するためにモバイル１の相対的タイミングが決定される。次いで、処理ブロック６４１２で、検出されたシンボルにモバイル１と２両方でのチャネル推定値を掛け、最後に、モバイル１によって引き起こされる受信信号の干渉成分（１＊）を得るために処理ブロック６５１２で計算された相互相関パラメータを掛け合わされる。
【００６９】
第２のモバイル２での受信信号に対する干渉除去を実行するには、まず、処理ブロック６１２１で、この信号がモバイル２のためにチャネル等化され、次いで、処理ブロック６２２１で逆拡散される。次いで、モバイル２に関連付けられた信号だけを得るため処理ブロック７１２１で、この信号から、モバイル１からの干渉成分（１＊）が差し引かれる。次いで、決定ブロック７２２１を使ってモバイル２からの改善された正確さの信号（２）が検出される。
【００７０】
対応する処理を使って、まず、モバイル１に影響を及ぼすモバイル２からの干渉成分が計算され、次いで、モバイル１からの信号での改善された推定値を決定するため受信信号から差し引かれる。
【００７１】
この構成の数学的説明を以下に示す。
【００７２】
（仮定）
２つのモバイルからのＢＳにおける受信信号＝ｒとする
モバイル＃１から送信されるデータ信号＝ｄ１とする
モバイル＃１での拡散シーケンス＝ｓ１とする
モバイル＃１でのチャネル応答＝ｃ１とする
モバイル＃２から送信されるデータ信号＝ｄ２とする
モバイル＃２での拡散シーケンス＝ｓ２とする
モバイル＃２でのチャネル応答＝ｃ２とする
（計算）
ＢＳで受け取られるモバイル＃１からの信号＝（ｄ１＊ｓ１）＊ｃ１
ＢＳで受け取られるモバイル＃２からの信号＝（ｄ２＊ｓ２）＊ｃ２
ＢＳで受け取られるモバイル＃１とモバイル＃２からの全信号＝ｒ＝（ｄ１＊ｓ１）＊ｃ１＋（ｄ２＊ｓ２）＊ｃ２
図１１−１下（第１のチェーン）  モバイル＃１の干渉計算チェーン
チャネル等化（１）後
r * c1(conj)
= (d1 * s1) * |c1|2             +     (d2 * s2) * (c2 * c1(conj))
但し、ｃｏｎｊは、複素数値の共役複素数である
逆拡散（１）後
r * c1(conj) * s1(conj)
= (d1) * |s1|2 * |c1|2    +      (d2) * (s2 * s1(conj)) * (c2 * c1(conj))
図１１−２下（第２のチェーン）  モバイル＃１の干渉除去チェーン
ｄ１を回復するために以下の因子を差し引く必要がある（|s1|2 と |c1|2はスカラである）
(d2) * (s2 * s1(conj)) * (c2 * c1(conj))
したがって、図１１−３下（第３のチェーン）、モバイル＃２の干渉計算チェーンでは、各ブロックは以下を計算している。
【００７３】
（ｓ２＊ｓ１（ｃｏｎｊ））＝モバイル＃１とモバイル＃２の拡散シーケンス間相互相関
（ｃ２＊ｃ１（ｃｏｎｊ））＝モバイル＃１およびモバイル＃２のチャネル応答の積
代替として、予約パケットから決定される相対的タイミングおよびそれぞれの符号から決定される相互相関パラメータを利用する他の種類の除去／抑圧方式も用いられ得る。移動ユーザ端末の場合には、モバイル送信電力は、通常、わずか１Ｗ以下であり、これが最大許容伝搬損失を下げ、システムの範囲を制限し、システムアップリンクを制限させるはずである。最尤法（ＭＬ）、相関分離器、最小平均二乗誤差（ＭＭＳＥ）、決定フィードバック検出器、多段検出器など、いくつかのマルチユーザ検出（ＭＵＤ）の方式および実施方法のうち、除去／抑圧ベースの方式のいくつかについて以下で簡単に概説する。
【００７４】
ＤＳ−ＣＤＭＡ通信システムにおいて同時ユーザが存在する状況でのビット誤り率（ＢＥＲ）性能を向上させるために以前から導入されているいくつかの干渉除去（ＩＣ）方式がある。Ｋ．Ｒｉｚｖｉ、Ｍ．Ｆｉｔｔｏｎ、Ｙ．Ｃｈｏｗ、Ｍ．Ｉｓｍａｉｌ、Ｙ．Ｂｉａｎ、「スペクトル拡散システムのための共通チャネル干渉除去」、ＩＥＥＥ  ＶＴＣ２００４春、２００４年５月（K. Rizvi, M. Fitton, Y. Chow, M. Ismail and Y. Bian, 「Common Channel Interference Cancellation for a Spread Spectrum system」, IEEE VTC 2004 Spring, May 2004）および英国特許第２３８４６６５号では、連続干渉除去（ＳＩＣ）および並列干渉除去（ＰＩＣ）方式の様々な例が広範に研究され、詳細に解説されている。
【００７５】
適当なシステムにおいてマルチコード除去およびＳＴＴＤ（時空間送信ダイバーシティ）ＩＣを実行することにより、さらに容量を増加させることができる。ＢＳ受信機で実施され得る別の改善がダイバーシティ利得である。しかしながら、これは、受信機データストリームの追加時に処理複雑さのレベルを連続的に増加させる。しかしながら、これらのＩＣ方式は、システム性能を向上させるために、さらに、受信ダイバーシティシステムモデルにまで拡張することができ、これは、２つの形式、すなわち、知られているように、前合成または後合成のどちらかで適用できる。
【００７６】
予約パケットを使って受信信号に干渉除去を適用すれば、これらの非時間整合シーケンスの結果としてもたらされる干渉が除去される。これは、予約パケット要求に基づいて評価されるタイミング遅延オフセットが、往復時間中維持されるという想定に基づくものである。（この可能性はまずないが）往復時間中にタイミング遅延オフセットが変化する場合であっても、なお、（予約パケットに基づく）以前の遅延情報を使って補助することができる。ゆえに、符号追跡のための何らかの相対的オフセット値が、ＢＳによる更新された遅延オフセットの再評価において実施できる。
【００７７】
要約すると、ＢＳは、新しいモバイルユーザに、いくつかの知られているシステムで使用される送信タイミング調整情報ではなく、確認応答信号を送信する。確認応答を変換するのに必要とされるビット数は、タイミング調整情報より少ない。したがって、これはダウンリンク送信でのオーバーヘッドを低減する。さらに、タイミング調整情報は、送信前に量子化される必要がある。というのは、実際の送信には限られたビット数だけしか使用されないからである。この量子化は、受信データパケットのタイミング整合の正確さ、したがって、実際の干渉除去に影響を及ぼす。新しいモバイルはこれの送信時刻を調整する必要がないため、これの送信プロセスが簡略化される。全体の伝送遅延が低減できる。
【００７８】
代替の実施形態では、予約パケットを使って様々なモバイルチャネル間の相互相関パラメータを計算するのではなく（あるいはこれに加えて）、これを使って各モバイルごとの初期チャネル推定値が計算される。これは、基地局が新しいモバイルから最初のデータパケットを受信するまでには、複雑で時間のかかるチャネル推定値計算がすでに実行されているようにする。この場合、（少なくとも最初は）予約パケットから決定されたチャネル推定値を使ってデータパケットが回復される。
【００７９】
以下で２つの動作モードについて概説する。予約パケット補助チャネル推定は、予約パケットから形成されたチャネル推定値だけを使用し、モバイル端末（ＵＥ）が専用物理チャネル上で（データパケット）を送信する間に同じ推定値を使用する。これは、複雑さは小さいが、高速で移動する環境（あるいは、コヒーレンス時間を超過した場合）のチャネルでは正確でない推定値を有し得る。というのは、この方式の正確さが往復時間に依存するからである。また、この推定は、他のユーザから生じる干渉を考慮に入れない。
【００８０】
第２のモードは、予約パケットおよび専用チャネル補助チャネル推定であり、これでは、チャネル推定が予約パケットから計算され、次いで、差し引かれ、次いで、専用物理チャネルに基づく修正された（できればよりよい）チャネル推定値が形成され得る。これは、より複雑さのレベルが高いオーバーヘッドを有するが、高速なチャネル変動を追跡することができる。
【００８１】
予約パケットの受信に基づくチャネル推定を図１２に示す。基地局は、新しいモバイル端末から予約パケットを受信する。これから、基地局は、チャネル推定値を決定し、次に、チャネル等化関数を決定する。十分なリソースを有しているものと仮定すると、基地局は、新しいモバイルにデータチャネル／符号も割り振り、確認応答ＡＣＫ信号を転送する。
【００８２】
次いで、基地局は、割り振られたチャネル符号を使用するモバイルからデータパケットを受信し、以前に決定したチャネル等化関数を適用する。これは、基地局に改善された信号推定値を提供する。図１３に、対応する受信側処理アーキテクチャを示す。チャネル等化、逆拡散および決定関数については、図１１に関連して前述したのと同様である。
【００８３】
改善された信号受信のために、受信データパケットに基づくチャネル推定値も計算され、これが求められると、残りの着信データパケットに適用される。チャネル推定値は、特に、屋内などの高速で変化するチャネルでは、新しいパケットが着信する際に連続して更新できる。予約および着信データパケットに基づく推定値は様々に組み合わせることができる。
【００８４】
予約パケットに基づくチャネル推定は、有利なことに、前述のようにやはり予約パケットから決定される相互相関特性を使用する干渉除去と組み合わせることができる。
【００８５】
高速移動（高速）ユーザプロファイルでは、（前述の）予約パケットと専用チャネルの両方に基づくチャネル推定方法を除いて、低品質のチャネル推定値は、システムの性能に悪影響を及ぼすと推定される。したがって、別の代替構成では、切り替えモジュールが、ＩＣ構成と非ＩＣ構成を適応するように切り替え、全体的除去性能に対する低品質のチャネル推定値の影響を最小限に抑えようとする。アクティブユーザによる干渉寄与が当該ユーザから取り去られることになるので、推定値の信頼性レベルが低い構成のためＩＣモジュールの性能が劣化するのを回避するため重み係数（ｗ）が使用される。ｗが１に設定される場合、例えば、図１０および１１に関連して提案した除去のための構造を適用することができ、ｗを０に重み付けする場合、システムは、従来のＤＳ−ＣＤＭＡ受信機に似ている。したがって、これらの状況において、除去が所望のユーザの全体性能に及ぼすはずの悪影響を回避するために、低品質の干渉推定値には低く（または０に）重み付けすることができる。
【００８６】
重み係数ｗの決定は、伝搬環境条件に左右される。これらの重み設定での基準は、例えば、以下に基づくものとすることができる。
【００８７】
ドップラー周波数、および／または
チャネル推定値の変動。（高速なチャネル推定の変動は、高速移動環境の指標とすることができる）
ＩＣを適切に用いれば、符号追跡（遅延ロックループ、すなわちＤＬＬ）が著しく改善できる。可能な構成のうち、
事前除去符号追跡、または
事前および事後除去追跡、または
事後除去追跡のいずれかを有することができる。
【００８８】
この例については、同時係属の特許出願英国特許第２３８４６６５号に記載されている。
【００８９】
以上、ＯＶＳＦおよびＭシーケンス割り当て符号に関して実施形態を説明してきたが、他の種類のＣＤＭＡベース符号も使用され得る。例えば、ゴールド符号、直交ゴールド符号、複合拡散シーケンス、一般化直交２進符号、ＺＣＺ／ＩＦＷ符号、およびＬＡＳ−ＣＤＭＡ符号などである。
【００９０】
前述の装置および方法が、例えば、ディスク、ＣＤ−ＲＯＭまたはＤＶＤ−ＲＯＭ、読取り専用メモリなどのプログラムされたメモリ（ファームウェア）などキャリア媒体上、あるいは光または電気信号搬送波などのデータキャリア上にプロセッサ制御コードとして実施され得ることを当業者は理解するであろう。多くの用途では、本発明の実施形態は、ＤＳＰ（ディジタル信号プロセッサ）、ＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）またはＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）上で実施されるであろう。ゆえに、このコードは、従来方式のプログラムコードまたはマイクロコード、あるいは、例えば、ＡＳＩＣまたはＦＰＧＡをセットアップし、または制御するためのコードで構成できる。このコードは、再プログラム可能論理ゲートアレイなどの再構成可能装置を動的に構成するためのコードでも構成できる。同様に、このコードは、Ｖｅｒｉｌｏｇ（商標）やＶＨＤＬ（超高速集積回路ハードウェア記述言語）などのハードウェア記述言語のためのコードによっても構成できる。当業者は理解するように、このコードは、互いに通信して複数の結合されたコンポーネントの間で分配できる。適切な場合には、これらの実施形態は、フィールド（リ）プログラマブルアナログアレイまたは類似のデバイス上で実行中のコードを使って、アナログハードウェアを構成するためにも実施できる。
【００９１】
また、前述の教示一般に従って、様々な実施形態およびこれらに関して説明した具体的特徴を、他の実施形態または他の実施形態の具体的に説明した特徴と自由に組み合わせることができることも、当業者は理解するであろう。さらに、添付の特許請求の範囲の範囲を逸脱することなく、前述の具体例に様々な変更および改変が加えられ得ることも、当業者は理解するであろう。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】３Ｇネットワークアーキテクチャを示す図である。
【図２】知られているＭＡＩ低減方法を示す図である。
【図３】ＯＶＳＦ符号シーケンス１のシーケンス１から８との相関プロットを示す図である。
【図４】ＯＶＳＦ符号シーケンス３のシーケンス１から８との相関プロットを示す図である。
【図５】ＯＶＳＦ符号シーケンス５のシーケンス１から８との相関プロットを示す図である。
【図６】ＯＶＳＦ符号シーケンス８のシーケンス１から８との相関プロットを示す図である。
【図７】５次多項式（ｆ４（ｘ）２およびｆ１（ｘ）２）を使用した、Ｍシーケンスの相関プロットを示す図である。
【図８】５次多項式（ｆ４（ｘ）２およびｆ６（ｘ）２）を使用した、Ｍシーケンスの相関プロットを示す図である。
【図９ａ】予約パケットを示す図である。
【図９ｂ】データパケットを示す図である。
【図１０】一実施形態による、ＭＡＩを低減するための基地局の動作方法を示す図である。
【図１１】一実施形態による干渉除去のための基地局アーキテクチャの一部を示す図である。
【図１２】チャネル推定が予約パケットを使って実行される一代替実施形態を示す図である。
【図１３】一実施形態による、チャネル推定および等化のための基地局アーキテクチャの一部を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９ａ】
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【図９ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【外国語明細書】
2006109430000001.pdf