【手続補正書】
【提出日】平成19年5月31日(2007.5.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】          明細書
【発明の名称】      無線通信におけるチャンネル状態の推定方法、及び受信器と復号器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基地局と複数のユーザの各々の間の通信信号を交換する基地局と複数のユーザ局を持つ通信システムにおける、受信された信号のチャンネル状態を推定するための方法において、
基地局と少なくとも１つのユーザ局の間の順方向リンクトラフィックチャンネルを介して少なくとも１つの符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）信号を受信し、
トラフィックチャンネルは雑音を有し、且つ
受信されたＣＤＭＡ信号はある振幅を持ち、且つターボ符号を使用して符号化され、
受信されたＣＤＭＡ信号に基づいて、受信されたＣＤＭＡ信号のある振幅と雑音の分散σを別々に推定し、
基地局からパイロット信号を受信し、および
受信されたＣＤＭＡ信号のターボ復号化の前に、別々に推定するステップに基づくと共に受信されたパイロット信号に基づいて、受信されたＣＤＭＡ信号のある振幅と雑音の分散σのより正確な推定値を作り出す、
ことを含む方法。
【請求項２】
請求項１の方法において、
別々に推定することは、もしある振幅が−４と８ｄＢの間にあるならば、受信されたＣＤＭＡ信号のシンボルＥＳ当りのエネルギー又は雑音の分散σを推定するために、蓄積された曲線を受信されたＣＤＭＡ信号に適合させることを含む方法。
【請求項３】
請求項１の方法において、
別々に推定することは、受信されたＣＤＭＡ信号のある振幅又は雑音の分散σを推定するために、蓄積された曲線を受信されたＣＤＭＡ信号に適合させることを含む方法。
【請求項４】
請求項１の方法において、
別々に推定することは、次の方程式、
【数１】
2003514408.tif 000001
に基づいて、受信されたＣＤＭＡ信号におけるシンボル当りのエネルギーと雑音の分散σを別々に推定することを含む方法。
【請求項５】
受信された信号のチャンネル状態を推定するための方法において、
雑音を有するチャンネルを介して連結符号を用いて符号化された信号を受信し、
受信された信号はある振幅を持ち、
受信された信号に基づいて、ある振幅を推定し、および
受信された信号に基づいて、雑音の分散σを別々に推定する、
ことを含む方法。
【請求項６】
請求項５の方法において、
パイロット信号を受信し、および
受信されたパイロット信号に基づいて、ある振幅と雑音の分散σのより正確な推定値を作り出し、且つ
ある振幅を推定すること又は別々に推定することは、受信された信号のシンボルＥＳ当りのエネルギー又は雑音の分散σを推定するために、蓄積された曲線を受信された信号に適合させることを含み、蓄積された曲線は、次の関数、
【数２】
2003514408.tif 000002
を持つことを更に含む方法。
【請求項７】
請求項５の方法において、
別々に推定することは、蓄積された曲線を受信された信号に適合させることを含む方法。
【請求項８】
請求項５の方法において、
ある振幅を推定すること且つ別々に推定することは、次の方程式
【数３】
2003514408.tif 000003
に基づいて、受信された信号におけるシンボル当りのエネルギーと雑音の分散σを別々に推定することを含む方法。
【請求項９】
請求項５の方法において、
パイロット信号を受信し、および
シンボルエネルギー比当りの少なくとも１つの前のパイロットに基づいて、シンボルエネルギー比当りの今現在のパイロットを変更することを含んで、受信されたパイロット信号に基づいたある振幅と雑音の分散σのより正確な推定値を作り出す、
ことを更に含む方法。
【請求項１０】
請求項５の方法において、
パイロット信号を受信し、および
受信されたパイロット信号に基づいて、ある振幅と雑音の分散σのより正確な推定値を作り出す、
ことを更に含む方法。
【請求項１１】
請求項５の方法において、
ある振幅を推定すること且つ別々に推定することは、次の方程式に基づいて、受信された信号におけるシンボル当りのエネルギーと雑音の分散σを別々に推定すること、
【数４】
2003514408.tif 000004
且つ不動点について反復的に解くことであって、ここにＥＳは受信された信号のシンボル当りのエネルギーであり、且つｘは受信された２進信号のある振幅プラス雑音を表すことを含む方法。
【請求項１２】
請求項５の方法において、
ある振幅を反復的に推定し、且つ分散を別々に推定し、および
停止する状態に遭遇したとき反復を停止する、
ことを更に含む方法。
【請求項１３】
基地局と複数のユーザの各々の間で通信信号を交換する基地局と複数のユーザ局を持つ通信システムにおける、受信された信号のチャンネル状態を推定するための装置において、
受信された信号はある振幅を持ち、雑音を有するチャンネルを介して、連結符号を用いて符号化された信号を受信するための手段、
受信された信号に基づいて、ある振幅を推定するための手段、および
推定するための手段に結合され、受信された信号に基づいて、雑音の分散σを別々に推定するための手段、
を含む装置。
【請求項１４】
請求項１３の装置において、
パイロット信号を受信するための手段、および
受信されたパイロット信号に基づいて、ある振幅と雑音の分散σのより正確な推定値を作り出すための手段を更に含み、且つ
ある振幅を推定するための手段又は別々に推定するための手段は、受信された信号のシンボルＥＳ当りのエネルギー又は雑音の分散σを推定するために、蓄積された曲線を受信された信号に適合させるための手段を含む、
装置。
【請求項１５】
請求項１３の装置において、
別々に推定するための手段は、蓄積された曲線を受信された信号に適合させるための手段を含む装置。
【請求項１６】
請求項１３の装置において、
ある振幅を推定するための手段と別々に推定するための手段は、次の方程式、
【数５】
2003514408.tif 000005
に基づいて、受信された信号におけるシンボル当りのエネルギーと雑音の分散σとを別々に推定するための手段を含む装置。
【請求項１７】
請求項１３の装置において、
パイロット信号を受信するための手段、および
シンボルエネルギー比当りの少なくとも１つの前のパイロットに基づいて、シンボルエネルギー比当りの今現在のパイロットを変更することを含んで、受信されたパイロット信号に基づいたある振幅と雑音の分散σのより正確な推定値を作り出すための手段、
を更に含む装置。
【請求項１８】
請求項１３の装置において、
ある振幅を反復的に推定し、且つ分散を別々に推定し、および
停止する状態に遭遇したとき反復を停止する、
ことを更に含む装置。
【請求項１９】
通信システムのコンピュータに方法を実行させるため、その上に蓄積された命令を有するコンピュータ可読媒体において、その方法が
雑音を有するチャンネルを介して連結符号を用いて符号化された信号を受信し、受信された信号はある振幅を持ち、
受信された信号に基づいて、ある振幅を推定し、および
受信された信号に基づいて、雑音の分散σを別々に推定する、
ことを含むコンピュータ可読媒体。
【請求項２０】
請求項１９のコンピュータ可読媒体において、
パイロット信号を受信し、および
受信されたパイロット信号に基づいて、ある振幅と雑音の分散σのより正確な推定値を作り出し、且つ
ある振幅を推定すること又は別々に推定することは、受信された信号のシンボルＥＳ当りのエネルギー又は雑音の分散σを推定するために、蓄積された曲線を受信された信号に適合させることを含む、
ことを更に含むコンピュータ可読媒体。
【請求項２１】
請求項１９のコンピュータ可読媒体において、
別々に推定することは、蓄積された曲線を受信された信号に適合させることを含むコンピュータ可読媒体。
【請求項２２】
請求項１９のコンピュータ可読媒体において、
ある振幅を推定すること且つ別々に推定することは、次の方程式、
【数６】
2003514408.tif 000006
に基づいて、受信された信号におけるシンボル当りのエネルギーと雑音の分散σを別々に推定することを含むコンピュータ可読媒体。
【請求項２３】
請求項１９のコンピュータ可読媒体において、
パイロット信号を受信し、および
シンボルエネルギー比当りの少なくとも１つの前のパイロットに基づいて、シンボルエネルギー比当りの今現在のパイロットを変更することを含んで、受信されたパイロット信号に基づいたある振幅と雑音の分散σのより正確な推定値を作り出す、
ことを更に含むコンピュータ可読媒体。
【請求項２４】
請求項１９のコンピュータ可読媒体において、
パイロット信号を受信し、および
受信されたパイロット信号に基づいて、ある振幅と雑音の分散σのより正確な推定値を作り出す、
ことを更に含むコンピュータ可読媒体。
【請求項２５】
請求項１９のコンピュータ可読媒体において、
ある振幅を推定すること且つ別々に推定することは、次の方程式に基づいて、受信された信号におけるシンボル当りのエネルギーと雑音の分散σを別々に推定すること、
【数７】
2003514408.tif 000007
且つ不動点について反復的に解くことであって、ここにＥＳが受信された信号のシンボル当りのエネルギー、ｘが受信された２進信号のある振幅プラス雑音を表している、
を含むコンピュータ可読媒体。
【請求項２６】
通信信号を受信するための装置において、
トラフィックチャンネルが雑音を有し、且つ受信された信号はある振幅を持つ、トラフィックチャンネルを介して、少なくとも１つのターボ符号化信号を受信する、少なくとも第１と第２の復号器、および
第１と第２の復号器の入力に結合され、少なくとも１つのターボ符号化信号を受信し、受信された信号に基づいてトラフィックチャンネルの雑音とある振幅を別々に推定する推定器、
を含む装置。
【請求項２７】
請求項２６の装置において、
推定器は、受信された信号のシンボルＥＳ当りのエネルギー又は雑音の分散σを推定するために蓄積された曲線を受信された信号に適合させ、且つ推定器は、又、パイロット信号を受信し、受信されたパイロット信号に基づいて、ある振幅と雑音のより正確な推定値を作り出す装置。
【請求項２８】
請求項２６の装置において、
推定器は、蓄積された曲線を受信された信号に適合させる装置。
【請求項２９】
請求項２６の装置において、
推定器は、次の方程式、
【数８】
2003514408.tif 000008
に基づいて、受信された信号におけるシンボル当りのエネルギーと雑音の分散σを別々に推定する装置。
【請求項３０】
請求項２６の装置において、
推定器は、パイロット信号を受信し、且つシンボルエネルギー比当りの少なくとも１つの前のパイロットに基づいて、シンボルエネルギー比当りの今現在のパイロットを変更することを含んで、受信されたパイロット信号に基づいたある振幅と雑音のより正確な推定値を作り出す装置。
【請求項３１】
請求項２６の装置において、
推定器は、パイロット信号を受信し、且つ受信されたパイロット信号に基づいて、ある振幅と雑音のより正確な推定値を作り出す装置。
【請求項３２】
請求項２６の装置において、
推定器は、次の方程式に基づいて、受信された信号におけるシンボルＥＳ当りのエネルギーと雑音の分散σを別々に推定し、
【数９】
2003514408.tif 000009
且つ不動点について反復的に解き、ここにｘが受信された２進信号のある振幅プラス雑音を表している装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
１．発明の分野
本発明は、通信システムに関する。特に、本発明は、ターボ符号（ｔｕｒｂｏ  ｃｏｄｅ）を使用して符号化された信号の受信と復号化を改善するための方法及び装置に関する。
【０００２】
２．関連技術の説明
無線通信信号は、典型的に、有線通信よりも多くの干渉と雑音を蒙る。その上、所与の帯域幅に亘って、多数のチャンネルを提供する必要がある。その結果、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）のような、多数の符号化手法が開発されてきた。通信システムにおけるＣＤＭＡ手法は、“衛星又は地上中継器を使用するスペクトル拡散多元接続通信システム（SPREAD SPECTRUM MULTIPLE ACCESS COMMUNICATION SYSTEM USING SATELLITE OR TERRESTRIAL REPEATERS)”と題する米国特許第４，９０１，３０７号、及び“ＣＤＭＡセルラ電話システムにおける信号波形を発生するためのシステム及び方法(SYSTEM AND METHOD FOR GENERATING SIGNAL WAVEFORMS IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM)”と題する米国特許第５，１０３，４５９号に開示され、両者とも本発明の譲受人に譲渡されている。
【０００３】
ＣＤＭＡ変調手法は、一部直交関数又は符号のＣＤＭＡの使用に基づいて、時分割多元接続（ＴＤＭＡ）及び周波数分割多元接続（ＦＤＭＡ）のような、他の手法によって能力改善を提供することができる。その上、ＣＤＭＡ受信器は、受信された信号の最大の見込み（ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ）復号化を行うビタビアルゴリズム（Ｖｉｔｅｒｂｉ  ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）を用いるビタビ復号器を使用する。
【０００４】
しかしながら、ビタビ復号化でさえ雑音のあるチャンネルを介して信号を受信するときは、復号化誤りを蒙る。“ターボ”符号を用いる新符号化方式は、Ｋ情報ビットのブロックを受信し、且つ各々少数の状態を持つ２つの簡単な回帰的畳み込み符号（ｒｅｃｕｒｓｉｖｅ  ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎａｌ  ｃｏｄｅ）からパリティシンボル（ｐａｒｉｔｙ  ｓｙｍｂｏｌ）を発生する、２つの簡単な符号化器の組合せを使用する。Ｋ情報ビットは、雑音のあるチャンネルを介して、パリティシンボルを用いて、未符号化で送出される。重要なことは、インタリーバは、このようなビットを第２番目の符号器に入力する前に原Ｋ情報ビットを並べ換える。その並べ換えは、１つの符号器に低い重みの符号ワードを生じさせ、一方においては、他の符号器は、高い重みの符号ワードを生じる。結果として生じる符号は、Ｋ情報ビットを用いる“不規則”ブロック符号と同様である。不規則ブロック符号は、Ｋが大きいときに、シャノン限界（Ｓｈａｎｎｏｎ‐ｌｉｍｉｔ）性能を達成するとして周知であるが、正しくは不規則ブロック符号は、禁止的な高費用で且つ複雑な復号化アルゴリズムを要求する。
【０００５】
受信器では、反復する最大の帰納的アルゴリズムを使用する１組の簡単な復号器は、２つの符号器の一方からのパリティシンボルの組の１つと一緒に、両方の原Ｋ情報ビットを受信する。復号器は、個々に簡単な符号と整合され、且つ各復号器は、復号化されたビットの帰納的見込み推定値を他の復号器へ送出し、一方においては、他の復号器からの相当する推定値を演繹的見込み値として使用する。雑音のあるチャンネルによって攪乱された異常な情報ビットは、演繹的見込み値を最小化するために各復号器に利用可能であり、一方においては、復号器は、最大の演繹的復号化アルゴリズムを使用し、そのアルゴリズムは、ビタビアルゴリズムと同様な数の状態を要求する。２つで構成する復号器は、満足な収束に到達するまで数回の反復を行い、その収束の点で、その最終出力は、どちらかの復号器の見込み推定値の硬化量子化版（ｈａｒｄ‐ｑｕａｎｔｉｚｅｄ  ｖｅｒｓｉｏｎ）である。ターボ符号について更に詳細には、例えば、ＩＥＥＥ通信誌（ＩＥＥＥ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  Ｍａｇａｚｉｎｅ）、３５：１２（１９９７年１２月）のＢ．Ｓｋｌａｒ氏による“ターボ符号概念入門(A Primer On Turbo Code Concepts)”に見出されるかも知れない。
【０００６】
学術的結果は、ターボ符号が、古典的ビタビ復号化と比較して、雑音のあるチャンネルを介して大量に情報伝送するのを改善する潜在能力を持つことばかりか、理論的シャノン限界に驚く程近い結果さえも示した。あいにく、このような結果は、受信器での理想的状態を想定するもので、実際には、取り掛かるのは非常に困難である。１つの面倒な理想化された条件は受信器がシンボル基準当りの信号と雑音のパワーを知っていると仮定されることである。これは、信号零の平均値を作成する、即ち平均をする情報ビットによって信号が乗算されるという理由で、特に困難であることができ、こうして信号雑音パワーを推定するための通常の平均化過程を否認する。
【０００７】
“ターボ復号化におけるＳＮＲ非整合及びオンライン推定(SNR Mismatch And Online Estimation In Turbo Decoding)”と題する、ＩＥＥＥ、通信上での処理（ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）４６：４（１９９８年４月）のＴ．Ｓｕｍｍｅｒｓ氏とＳ．Ｗｉｌｓｏｎ氏による１つの文献において、著者達は、ターボ符号の反復復号化は、他の同様な連結符号化方式と同じように、別々の復号器の帰納的情報の固有の混合が達成されるように、チャンネルの信号対雑音比（ＳＮＲ）の知識を要求すること、に注目している。この文献において、著者達は、復号化前で、ＳＮＲを誤推定する復号器性能の感度を調査し、且つ各符号ブロックからの未知のＳＮＲを推定する一方式を提案している。これは、付加的な白色ガウス雑音（ｗｈｉｔｅ  ｇａｕｓｓｉａｎ  ｎｏｉｓｅ）（ＡＷＧＮ）チャンネルについてである。しかしながら、このような取り掛かりは、フェージングチャンネル（ｆａｄｉｎｇ  ｃｈａｎｎｅｌ）におけるターボ符号に必要とされる、信号と雑音の個々の推定値を提供はしない。実際、良好なチャンネル推定がなければ、ターボ符号化は、従来の畳み込み符号のビタビ復号化と比較したときに、もしより悪くなくても、非常に魅力があるものではない。
【０００８】
本発明者達は、チャンネル状態を推定するための古典的手法が、このような推定手法の不十分な性能が原因で、性能に損失を引起こすことを、実験を通じて見出した。本発明者達は、ターボ符号のみならずこのような型の推定が必要とされる（例えば、ＣＤＭＡ通信システムにおけるパワー制御、他の連結符号化方式、等）他の分野における用途に適用する、信号と雑音のパワーの推定のための新しい組の手法を見出した。このような新手法は、受信された信号における信号対雑音比を推定し、且つ重要なことは、信号と雑音の推定を別々に行い、且つこれによって、Ｓｕｍｍｅｒｓ氏とＷｉｌｓｏｎ氏の文献に記載された方法を超えた重要な改善を行う。更に、本発明の一態様は、効率曲線適合手法（ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  ｃｕｒｖｅ  ｆｉｔｔｉｎｇ  ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）を使用することによるように、信号と雑音の最初の推定値を提供する。その後、受信されたパイロットシンボル（ｐｉｌｏｔ  ｓｙｍｂｏｌ）のエネルギーは、信号と雑音のより細密な推定を行うために使用される。このように、本発明の諸態様は、先行システムにおける諸問題点を克服し、且つ関連する技術に習熟した人達が次の論議から評価するように、付加的な利益を提供する。
【０００９】
広い意味において、本発明の諸態様は、受信された信号のチャンネル状態を推定するための方法を含む。その方法は、次のものを含む。即ち、（ａ）雑音を持つチャネルを介して連結された符号を用いて符号化された信号を受信すること。ここにおいて受信された信号は、ある振幅を持つ。（ｂ）受信された信号に基づいて、ある振幅を推定すること。且つ、（ｃ）受信されたパイロット信号に基づいて、雑音の分散（ｖａｒｉａｎｃｅ）σを別々に推定すること。
【００１０】
図面において、類似の参照記号は、同様の要素を識別する。どの特定の要素の論議かの識別を容易にするために、参照番号において最も重要な意味を持つ数字は、その要素が最初に取り入れられた図面番号に適用される（例えば、要素２０４は、図２に関して最初に取り入れられて、そして論議される）。
【００１１】
好ましい実施形態の詳細な説明
通信システム、特に、システムにおける信号干渉の制御のための装置及び方法を、ここに詳細に説明する。次の説明において、本発明の十分な理解を与えるために、多数の特定の細部を提供する。しかしながら、関連する技術に習熟した人は、これらの特定の細部がなくても、即ち代りの要素又はステップを用いて、本発明を実施することができることを、容易に認識するだろう。他の例においては、周知の構造や方法は、本発明の曖昧化を回避するために、詳細には示されていない。
【００１２】
図１は、ユーザ局（例えば、移動電話機）のユーザとセルサイト即ち基地局との間の通信のためのＣＤＭＡのような多元接続手法を使用する例示的セルラ加入者通信システム１００を図示する。図１において、移動ユーザ局１０２は、基地局コントローラ１０４と、１つ又はより多い基地局１０６Ａ、１０６Ｂ、等を通して通信する。同様に、固定ユーザ局１０８は、基地局コントローラ１０４と、基地局１０６Ａ、１０６Ｂのような、ただ１つ又はより多い事前決定され且つ最も近い基地局だけを通じて通信する。
【００１３】
基地局コントローラ１０４は、基地局１０６Ａと１０６Ｂへシステム制御を供給するためのインタフェースと処理回路系に結合され、且つ典型的にはこれらを含む。基地局コントローラ１０４は、又、他の基地局１０６Ａと１０６Ｂ、及び事によると他の基地局コントローラにさえ結合され、且つこれらと通信してもよい。基地局コントローラ１０４は、移動交換センタ１１０に結合され、その移動交換センタは、ホームロケーションレジスタ１１２に結合される。各呼の初めにおいて、各ユーザ局１０２又は１０８が登録中に、基地局コントローラ１０４と移動交換センタ１１０は、技術的に周知のように、ユーザ局１０２又は１０８から受信される登録信号をホームロケーションレジスタ１１２に含まれるデータと比較する。技術的に習熟した人達によって周知のように、基地局コントローラ１０４と他の基地局コントローラとの間、及び移動交換センタ１１０と他の移動交換センタとの間でさえも、ソフトハンドオフが発生するかも知れない。
【００１４】
システム１００が電話又はデータトラフィック呼を処理するとき、基地局コントローラ１０４は、移動局１０２と固定ユーザ局１０８と、無線リンクを確立し、維持し、且つ解除し、一方においては、移動交換センタ１１０は、公衆電話交換網（ＰＳＴＮ）と、通信を確立し、維持し、且つ解除する。後の論議は、基地局１０６Ａと移動局１０２の間を伝送される信号に集中するが、技術に習熟した人達は、他の基地局と固定ユーザ局１０８に、その論議が等しく適用することを認識するだろう。
【００１５】
図２は、本発明の実施形態下の、図１の無線通信システム１００における、基地局１０６Ａ若しくは１０６Ｂ、又は、ユーザ局１０２若しくは１０８、のどちらかにおいて使用されるトランシーバ２００の一部の簡易化ブロック図である。図２の例において、トランシーバ２００は、他のトランシーバ２００へ及びそれから信号を送信し且つ受信するアンテナ２１０を共有する送信器システム２０２と受信器システム２０４を含む。デュプレクサ２１２は、送信器システム２０２によって送信されている信号から受信された信号を分離し、且つその受信された信号を受信器システム２０４へ発送する。受信器システム２０４は、その受信された信号を周波数シフトし、復調し、且つ復号化する。例えば、受信器システム２０４は、受信された信号を基底帯域又は中間周波数のどちらかに変換し、且つウォルシュ符号（Ｗａｌｓｈ  ｃｏｄｅ）復調を行い、且つ、又、パワーと信号品質の測定を行う。
【００１６】
制御プロセッサ２１６は、後述するように、その受信された信号について多量の処理を行う。メモリ２１８は、制御プロセッサ２１６によって行われたルーチンを永久的に蓄積し、且つ受信されたフレームのようなデータの一時的な蓄積を行う。送信器システム２０２は、送信されるための信号を符号化し、変調し、増幅し、且つアップコンバートする。
【００１７】
一実施形態においては、送信器システム２０２は、基地局１０６Ａ又は１０６Ｂによって、受信された信号のユーザ局１０２又は１０８への再送信のための順方向トラフィックリンクデータ信号を形成する。他の実施形態においては、送信器システム２０２は、ユーザ局１０２又は１０８から基地局１０６Ａへの戻り送信のための逆方向トラフィックリンクデータ信号を形成する。移動局１０２においては、受信器システム２０４は、復号化された受信データをユーザに提供し、且つ制御プロセッサ２１６に結合された入力／出力（Ｉ／Ｏ）モジュール２２２を介して、ユーザから送信器システム２０２を通じての送信のための情報を受入れる。
【００１８】
図３を参照すると、受信器システム２０４の一部を形成するターボ復号器３００が示されている。その代わりに、復号器３００は、制御プロセッサ２１６の一部を形成してもよく、又は制御プロセッサは、復号器３００のための後述の動作を行ってもよい。復号器３００は、情報と２つのパリティ信号又はチャンネルを持つ入力チャンネルを受信する信号と雑音の推定器３０２を含む。信号と雑音の推定器３０２は、より十分に後述するように、受信された入力チャンネルにおける信号と雑音のパワーを別々に推定する。
【００１９】
１組の簡単な復号器３０４と３０６は、各々入力チャンネルからの情報信号を受信する。その上、第１番目の復号器３０４（復号器１）は、第１番目のパリティシンボルを受信し、一方においては、第２番目の復号器３０６（復号器２）は、第２番目のパリティシンボルを受信する。例えば、復号器３００（及びトランシーバ２００）は、移動局１０２に存在し、且つ基地局１０６Ａからの情報とパリティシンボルを受信してもよい。前に注目したように、基地局１０６Ａ（図示されない）での典型的なターボ符号器は、少数の状態を持つ符号である、２つの簡単な回帰的畳み込み符号からパリティ信号を発生する１組の簡単な符号器を備える。こうして、第１番目の符号器によって作り出されたパリティシンボルは、第１番目の復号器３０４によって受信され、一方においては、第２番目の符号器によって作り出されたパリティシンボルは、第２番目の復号器３０６によって受信される。
【００２０】
復号器３０４と３０６は、それぞれの符号器の符号と整合される。重要なことは、第１番目の復号器３０４は、ライン３０８を介して、第２番目の復号器３０６への情報チャンネル上の復号化ビットの帰納的見込み推定値を提供する。第２番目の復号器３０６は、同様にライン３１０を介して、その相当する推定値のための動作を行う。帰納的推定値は、各復号器のための演繹的見込み値として使用される。数回の反復が、満足な収束に到達するまで行われ、その収束の点で、見込み推定値の最終出力が提供される。
【００２１】
復号器３０４と３０６の性能を大きく改善するためには、このような復号器は、受信された入力チャンネル上の信号と雑音の両方のパワーの効果的推定を必要とする。こうして、信号と雑音の推定器３０２は、適切な推定値を発生するために、受信された入力チャンネル上の信号と雑音を別々に解析する。
【００２２】
推定器３０２の動作についての２つの実施形態を以下説明する。第１の方法を最初に論議し、その後、好ましく且つ多分優れた方法の議論を続行する。数学的には、復号器３００への入力信号ｘｉは以下のように表してもよい：
ｘｉ＝ｂｉＡｉ＋ｎｉ （１）
ここで、ｂｉは（±１のような）２進情報信号であり、Ａｉは信号の振幅であり、且つガウス雑音ｎｉは、ｎｉ＝Ｎ（０，σ２）のように表してもよい：ここで、雑音は平均値０で分散値σ２を持つ。振幅Ａｉはシンボルエネルギーの平方根であり、ＥＢＲによってビット当りのエネルギーに関係する：ここで、Ｒはコードレート、典型的には１／２であり、且つＥＢはビット当りのエネルギーである。方程式（１）は、振幅Ａｉをシンボル当りのエネルギーの平方根
【数１０】
2003514408.tif 000010
で置換することによって、書き直してもよい。
【００２３】
信号および雑音推定器３０２は、信号の振幅、即ちエネルギー
【数１１】
2003514408.tif 000011
と雑音の分散σ２のための、別々の推定値を提供しなければならない。もし、信号ｂｉが、常に１に等しかったならば、信号および雑音推定器３０２は、標本の平均と標本の分散を容易に測定することができるだろう。しかしながら、｛ｂｉ｝は±１に等しいから、平均値は効果的に０である。
【００２４】
１つの実施形態下では、信号および雑音推定器３０２は、次の方程式下では、ｘｉの大きさの標本の平均を使用してもよい。
【００２５】
【数１２】
2003514408.tif 000012
及び
Ｅ（ｘ２）＝ＥＳ＋σ２ （３）
ここで、ＥＳは、
ＥＳ＝Ｅ（ｘ２）−σ２ （４）
のように推定することができる。
【００２６】
そこで、Ｅ（｜ｘ｜）とＥ（ｘ２）の推定値から、システムは、ＥＳ（即ち、Ａ）とσを別々に推定することができる。即ち、上記の方程式は、不動点（ｆｉｘｅｄ  ｐｏｉｎｔ）の形式で書いてもよい。
【００２７】
【数１３】
2003514408.tif 000013
それから反復は不動点について解くために使用される。
【００２８】
反復を簡単化するために、簡単な曲線適合が、方程式（５）の最上位の部分に使用されてもよい。
【００２９】
【数１４】
2003514408.tif 000014
であるので、負の第２次多項式曲線適合（ｓｅｃｏｎｄ  ｎｅｇａｔｉｖｅ  ｏｒｄｅｒ  ｐｏｌｙｎｏｍｉａｌ  ｃｕｒｖｅ  ｆｉｔ）が、ＥＳ／Ｎｔの関数として、ｆのために使用されてもよい。
【００３０】
一例として、方程式（５）と（６）を組合せると、我々は、
【数１５】
2003514408.tif 000015
を引出して、且つ反復処理の第１番目のステップについて、ＳＮＲが無限大であることを意味する、
【数１６】
2003514408.tif 000016
を想定する。こうして、我々は、
【数１７】
2003514408.tif 000017
及び
【数１８】
2003514408.tif 000018
を得る。
【００３１】
あいにく、ある点におけるチャンネル上の本当の雑音を決定することは困難かもしれない。トラフィックシンボルエネルギーが雑音より非常に大で、即ち、ＥＳ>>σ２となるような、反復処理における丁度１ステップでの第１の極端な場合を考えてみると、そのときは、
【数１９】
2003514408.tif 000019
、且つ
【数２０】
2003514408.tif 000020
となる。その結果、Ｅ（ｘ２）−Ｅ（｜ｘ｜）２<<ＥＳおよび比ＥＳ／σ２は、殆ど無限大となる。しかしながら、ＥＳ<<σ２となるような、反対の極端な場合を考えてみると、そのときは、
【数２１】
2003514408.tif 000021
、且つ
【数２２】
2003514408.tif 000022
となる。その結果、
【数２３】
2003514408.tif 000023
、且つ（２／π）／（１−２／π）＞１となり、そこで、ＳＮＲは、デシベル（ｄＢ）では、０より大になり、且つ負の無限大に近付かない。
【００３２】
最初に低いＳＮＲ信号を推定するとき、トラフィックシンボルエネルギーの一部は、雑音で誤解される。システムが
【数２４】
2003514408.tif 000024
の関数におけるＥＳ／σ２を見出すことを許容する関数は、全単射的（ｂｉｊｅｃｔｉｖｅ）であり、そこで、本方法は、状態を停止することなく、収束することはないだろう。それ故に、１つの選択は、以下のような、反復を終了するための停止条件を使用することである。
【００３３】
【数２５】
2003514408.tif 000025
上記の実施形態下では、システムは、シンボル値当りの今現在受信されたエネルギーを推定することに基づいてパワーを制御する。パワー制御試行は、受信された信号対雑音比を一定に保ち、且つそれ故に、比
【数２６】
2003514408.tif 000026
は殆ど変化しない。それだけでなく、方程式（５）の下半分は、遭遇した
【数２７】
2003514408.tif 000027
の典型的な範囲に対して、比較的一定に止まる。こうして、システムは、
【数２８】
2003514408.tif 000028
を推定するために、反復をすることなく、方程式（５）を使用してもよい。これに加えて、ＣＤＭＡ復調手法は、典型的には、種々のフィンガ（ｆｉｎｇｅｒ）、搬送波からの、又はパイロット信号（より多くを後で説明する）によって重みを加えることによる、シンボルを組合せる。
【００３４】
方程式（５）下で、信号又はトラフィックチャンネルのシミュレーションされた測定を使用して、上記の方法下で行われる経験主義的シミュレーションの結果は、図４Ａ‐４Ｃを作り出す。特に、図４Ｃは、レーリーフェージング環境において、毎時３ｋｍのレートで移動する復号器を用いる、直交位相偏移変調（ＱＰＳＫ）シンボル１‐５，０００に対する振幅の参照曲線を示す。この例における復調器は、直接拡散モードにおけるＣＤＭＡ手法（“ＣＤＭＡ２０００”）下で復調している。図４Ａは、受信された信号の平均の古典的推定を使用して、振幅と雑音を推定する典型的な方法を示す。図４Ｂは、雑音σ２と信号振幅Ａが別々に推定されるような、上記の方法下での、ＱＰＳＫシンボルに対する振幅を示す。図４Ｂの曲線は、図４Ｃの参照曲線に近接追従するが、一方においては、図４Ａの曲線は、その参照曲線をうまく追跡できない。いや実際は、図４Ｃの参照曲線において、シンボル４５００と４７００の辺りの間で、深いフェージング（ｆａｄｅ）が、図４Ｂに示されるような上記の方法下で、完全にうまく追跡されている。しかしながら、このような深いフェージングは、図４Ａに示される古典的方法下では、反対の結果を生じることになる。
【００３５】
先に注目したように、その前の実施形態は、２つの雑音のある量を減じる被害を蒙る。その上、ＥＳ／σ２について解明するための上記の不動点演算方程式（ｆｉｘｅｄ‐ｐｏｉｎｔ  ｏｐｅｒａｔｏｒ  ｅｑｕａｔｉｏｎ）は、実際的適用においては、確実に不利な点がある：即ち、反復処理は、収束することが遅くなるだろうし、且つ反復の各ステップは、全標本についての計算を要求する。こうして、直接的な方法が、計算時間においてはより容易で且つより敏速であることができる。上記の実施形態に伴う他の問題点は、反復のための受入れ可能な開始点を見出すことが困難であることである。
【００３６】
Ｓｕｍｍｅｒｓ氏とＷｉｌｓｏｎ氏の方法の一部から得られた、第２の好ましい実施形態は、方程式（５）の減算を回避し、且つＥＳとσ２について良好な推定値を提供する。この第２の実施形態は、次の方程式で始まる。
【００３７】
【数２９】
2003514408.tif 000029
ここで、左辺（ｌｅｆｔ  ｐａｒｔｙ）の２つの平均値は、上記の不動点法（ｆｉｘｅｄ‐ｐｏｉｎｔ  ｍｅｔｈｏｄ）下で計算してもよい：その比は、ＥＳ／σ２の関数である。方程式（１０）において、簡単な曲線適合は、この関数を逆にするために使用してもよい。この計算の複雑さは、ただ１つのステップだけを伴うほかは、上記の不動点法の複雑さに等しい。
【００３８】
その第２の実施形態が第１の実施形態以上の利点を提供することを確実にするために、第１の実施形態が適用される２つの極端な場合を考えられたい。トラフィックシンボルエネルギーが雑音より非常に大である、即ちＥＳ>>σ２であるような第１の極端な場合を考えると、そのときは
【数３０】
2003514408.tif 000030
、且つ
【数３１】
2003514408.tif 000031
である。こうして、
【数３２】
2003514408.tif 000032
となる。トラフィックシンボルエネルギーが雑音より非常に小である、即ちＥＳ<<σ２であるような反対の極端な場合を考えると、そのときは
【数３３】
2003514408.tif 000033
、且つ
【数３４】
2003514408.tif 000034
である。こうして、
【数３５】
2003514408.tif 000035
となる。
【００３９】
これらの２つの極端な場合は、方程式（１０）下の比の２つの限界（ｂｏｕｎｄ）を提供し、且つ２つの極端な場合についての比が殆ど１に等しいことを示す。直観的には、雑音が大きければ大きい程、方程式（１０）下の比は大きくなる。その方程式の複雑さは、統計からＥＳ／σ２についての閉形式解（ｃｌｏｓｅｄ‐ｆｏｒｍ  ｓｏｌｕｔｉｏｎ）の決定を防ぐ。この困難さは、関心のＥＳ／σ２の範囲に亘りポイント的基準で方程式をまず評価し、且つそれから統計的比とＥＳ／σ２の間の関係を近付けるための簡単な多項式関数（ｐｏｌｙｎｏｍｉａｌ  ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を利用することによって緩和されるかもしれない。
【００４０】
方程式（１０）の複雑さは、ｚ＝Ｅ（ｘ２）／Ｅ（｜ｘ｜）２を使用することにより、非常に簡単な第２次曲線適合（ｓｅｃｏｎｄ  ｏｒｄｅｒ  ｃｕｒｖｅ  ｆｉｔ）を使用することによって減少してもよい。簡単な第２次曲線適合の例は、Ｓｕｍｍｅｒｓ氏とＷｉｌｓｏｎ氏による上記の文献に記載されている。このような曲線適合は、次のものを提供する。
【００４１】
【数３６】
2003514408.tif 000036
方程式（１１）の関数ｇは、全単射的ではなく、この方程式下で見出される全ｚについて、１つ且つただ１つの比ＥＳ／σ２だけがあることを意味する。図５は、比ＥＳ／σ２に対する比Ｅ（ｘ２）／Ｅ（｜ｘ｜）についての関数ｇを示す。その分散は、国際通信会議（Ｉｎｔ′ｌ  Ｃｏｎｆ．  Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）、メルボルン、１９９７年４月、ｐｐ．１７３‐１７８で、“ターボ符号のための新規な分散推定器(A Novel Variance Estimator for Turbocode Decoding)”と題する、Ｍ．Ｒｅｅｄ氏とＪ．Ａｓｅｎｓｔｏｒｆｅｒ氏による文献に記載されているような、周知の方法下で見出されるかも知れない。
【００４２】
基本的には、平均ＳＮＲ推定値は、本当のＳＮＲより小さいだろう。第２次多項式推定の適合と標本平均の実際の関数との間に偏差（ｄｅｖｉａｔｉｏｎ）が存在するという事実に起因して、いくらかのバイアスが生じる。その曲線適合は、非常に小さいＳＮＲに対しても、非常に大きいＳＮＲに対しても適用されない。しかしながら、もし、ＳＮＲが非常に高いならば、そのときは復号器３０４と３０６は、フレームを容易に復号化することができる。他方において、ＳＮＲが非常に低いならば、そのときはフレームは、いずれにしても喪失する。もし、ＳＮＲが中間的なものであれば、ＳＮＲの良好な推定が復号器３０４と３０６を支援し、そこでその曲線は、約−４ｄＢから８ｄＢの範囲においてＳＮＲを推定する。
【００４３】
１パーセントのフレーム誤りレート（ＦＥＲ）を達成するために、トラフィックチャンネルは、非常に高い信号対雑音比を必要としないが、しかしながら、トラフィックシンボルのエネルギーとそれに関連する雑音を良好に推定することは、着信する次の未符号化ビットだけを得るために実質上困難である。
【００４４】
【数３７】
2003514408.tif 000037
信号対雑音比が低いときの方が、さらに困難である。
【００４５】
現存するＣＤＭＡシステム下では、基地局１０６によって送出される順方向リンクを介するトラフィックチャンネルのエネルギーは、各パワー制御命令後に、プラス又はマイナス半デシベル分だけ変動している。ＴＩＡ／ＥＩＡ／ＩＳ‐９５‐Ａ  ＣＤＭＡ標準は、毎秒９６００キロビットで、各フレームの間（毎秒５０フレームを用いて）１６個のパワー制御命令を要求し、そこでは１つのパワー制御ビット群の間送信されるトラフィックチャンネルのエネルギーは、一定のままである。他の変調方式と同様に、ＩＳ‐９５標準は、各基地局からパイロットシンボルを送信するためのパイロットチャンネルを使用する。パイロットシンボルのエネルギーは、所与の基地局１０６については一定である。その結果として、１つのパワー制御ビット群の間では、パイロットのエネルギーとトラフィック
のエネルギーの間の比は一定である。パイロットシンボルに関し、より詳しくは、例えば、“挿入されたパイロットシンボルを使用する無線通信信号におけるような通信信号における振幅変化と干渉を減少するための方法及び装置（Method and Apparatus for Reducing Amplitude Variations and Interference in Communication Signals, Such as in Wireless Communication Signals Employing Inserted Pilot Symbols）”と題し、１９９８年８月３１日に出願された、共同発明者、Ｈｏｌｔｚｍａｎ博士の米国特許出願番号第０９／１４４，４０２号に、見出されるかも知れない。
【００４６】
トラフィックのエネルギーのより良好な近似値は、トラフィックチャンネルを介し変化するエネルギーを推定することより正確な、パイロットシンボルのエネルギーを推定することから得ることができるだろう。こうして、パイロットチャンネルは、雑音分散σについて別々の推定値を提供するために使用することができる。その結果、方程式（１０）は、最初にσの別々の推定値を決定し、且つそれから、信号若しくはトラフィックチャンネルからＥ｜ｘ｜の推定値を使用して方程式（１０）の上半分からＥＳを推定するか、又は信号若しくはトラフィックチャンネルからＥ（ｘ２）の推定値を使用して方程式（１０）の下半分からＥＳを推定することによって、簡単化してもよい。パイロットシンボルＥＰのエネルギーと１番目のＥＳの推定の間の正しい比を見出すことによって、２番目のＥＳの推定をすることができる。ＥＰは、ＥＳを見出すためにその比の近似値によって除算される。ＥＰは、ＥＳより強力であり（典型的には基地局パワーの５分の１がＥＰに割当てられる）、且つこうしてより正確である。
【００４７】
要するに、前述の２番目の実施形態は、最初に方程式（１０）の近似値を使用する。２番目に、受信したパイロットシンボルのエネルギー及びパイロットとトラフィックのチャンネルエネルギー間の比は、より細密な推定値を提供する。
【００４８】
図６を参照すると、信号および雑音推定器３０２によって行われるルーチン６００が示されている。関連ある技術に習熟した人達は、ここに提供された詳細な説明に基づいて、ソースコード又はプログラム論理配列（ｐｒｏｇｒａｍ  ｌｏｇｉｃ  ａｒｒａｙ）を読むことができる。ステップ６０２において、信号および雑音推定器３０２は、着信するトラフィック信号の標本を受信する。このような標本は、１つのシンボルより大であるか又はそれに等しく、且つフレーム又はパワー制御群であることができる。
【００４９】
ステップ６０４においては、信号および雑音推定器３０２は、蓄積された曲線をトラフィックチャンネル標本に適合させる。その蓄積された曲線は、例えば、図５の曲線であってもよい。このような曲線は、メモリ２１８に蓄積されてもよく、且つ受信器システム２０４又は制御プロセッサ２１６は、適切な曲線適合のために、このような曲線にアクセスしてもよい。ステップ６０６においては、信号および雑音推定器３０２は、トラフィックチャンネルのシンボルＥＳ当りのエネルギーの最初の推定値を決定し、且つ雑音分散σの推定値を決定する。
【００５０】
ステップ６０８においては、信号および雑音推定器３０２は、受信したパイロットチャンネル標本を使用してシンボルのエネルギーに対するパイロットのエネルギーの比を推定する。ステップ６０８における比は、前に注目したように、推定してもよく、そこでは、今現在の比は、次のように計算されている：即ち、もし、今現在の比が以前の比より高いか又は低いならば、今現在の比は、それぞれ、以前の比のプラス半分か又はマイナス半分に等しい。ステップ６１０においては、信号および雑音推定器３０２は、比ＥＰ／ＥＳから、ＥＳとσについての改善された値を決定する。その後、ルーチン６００は、他の標本が受信され、且つ処理される、ステップ６０２へループバックする。
【００５１】
関連ある技術に習熟した人達は、ルーチン６００及び他の諸機能並びに前述の諸方法が、信号および雑音推定器３０２及び／又は制御プロセッサ２１６によって行われてもよいことを評価するだろう：そこでは、信号および雑音推定器３０２は、カスタムＡＳＩＣによって、ディジタル信号処理集積回路によって、従来の論理回路要素を通じて、又は汎用コンピュータ若しくはマイクロプロセッサ（例えば、制御プロセッサ２１６）のソフトウェアプログラミングを通じて、実施される。
【００５２】
本発明の特定の実施形態及びそれについての諸例が、例証の目的でここに記述されているが、関連ある技術に習熟した人達によって認識されるように、本発明の範囲から逸脱しなければ、種々の等価な諸変更をすることができる。例えば、上記の実施形態の多くは、ハードウェア（例えば、明確にタスクのために設計された１つ又はより多くの集積回路）において実施されるように、示され且つ記述されているが、このような実施形態は、ソフトウェアで等しく実施し、且つ１つ又はより多くのプロセッサによって実行することができるだろう。このようなソフトウェアは、コンピュータ可読ディスクとして半導体チップに蓄積されたり、又はサーバからダウンロードされ且つ蓄積されるマイクロコードのような、どのような適当なコンピュータ可読媒体上にも蓄積することができる。前述の種々の実施形態は、更に進んだ実施形態を提供するために、組合せることができる。一般的には、前に詳述した推定手法は、例であって、そして関連ある技術に習熟した人達は、本発明の教示と概念下で、同様な手法を作り出すことができる。
【００５３】
ここに提供された本発明の諸教示は、必ずしも前述の例示的な通信システムではなく、他の通信システムにも適用することができる。例えば、本発明は、ＣＤＭＡ通信システムにおいて使用されているように、一般的に前から記述されてきているが、本発明は、他のディジタル又はアナログ通信システム、特に連結された符号化方式に適用してもよい。本発明は、又、もし必要ならば、全てが参照として組み入れられているような、前述の種々の特許のシステム、回路且つ概念を使用するためにも、変更することができる。
【００５４】
これら且つ他の変更は、前の詳述から見て、本発明によってなすことができる。一般的には、次の請求項において、使用される術語は、明細書と請求項に開示された特定の実施形態に本発明を限定するように解釈すべきではなくて、送信される信号における、信号と雑音のパワー推定のための請求項下で動作するどのような通信システムをも含むものと解釈すべきである。従って、本発明は、開示によっては限定されないが、その代りとして、その範囲は請求項によって完全に決定されるべきものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明を使用する無線通信システムの簡易化ブロック図である。
【図２】
本発明の実施形態に従う、図１の無線通信システムにおけるトランシーバの簡易化ブロック図である。
【図３】
本発明の実施形態に従う、図２のトランシーバにおける受信器の簡易化ブロック図である。
【図４Ａ】
シンボル当りのエネルギーを推定する古典的な方法を使用して、古典的なレーリーフェージング環境（Ｒｅｙｌｅｉｇｈ  ｆａｄｉｎｇ  ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ）において毎時３ｋｍで移動する、直接拡散モードにおけるＣＤＭＡ移動復調器のためのシンボル数に対するエネルギーのプロット図である。
【図４Ｂ】
本発明の一実施形態を使用して、古典的なレーリーフェージング環境において毎時３ｋｍで移動する、直接拡散モードにおけるＣＤＭＡ移動復調器のためのシンボル数に対するエネルギーのプロット図である。
【図４Ｃ】
図４Ａ及び４Ｂのフェージング環境において、シンボル当たりのエネルギーを示す参照エネルギー曲線のプロット図である。
【図５】
関数ｇ（Ｅ（ｘ２））／Ｅ（｜ｘ｜）のプロット図である。
【図６】
図３の受信器によって行われるチャンネル動作を推定するための処理の簡易化フローチャートである。
【符号の説明】
１００… 例示的セルラ加入者通信システム  １０２… 移動ユーザ局  １０４… 基地局コントローラ  １０６ａ．１０６ｂ… 基地局  １０８…固定ユーザ局  １１０… 移動交換センタ  １１２… ホームロケーションレジスタ  ２００… トランシーバ  ２０２…送信器  ２０４… 受信器  ２１０… アンテナ  ２１２… デュプレクサ  ２１６… 制御プロセッサ  ２１８… メモリ  ２２２…出力モジュール  ３００… ターボ復号器  ３０２… 推定器  ３０４… 復号器  ３０６… 復号器。
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2003514408.tif 000038
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４Ａ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４Ａ】
2003514408.tif 000039
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４Ｂ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４Ｂ】
2003514408.tif 000040
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
2003514408.tif 000041