(57)【要約】【課題】周波数ディスクリミネータ【解決手段】クロス積は、受信した信号に対して決定される。ドット積も、受信した信号に対して決定される。クロス積が所定のしきい値より大きければ、クロス積は、ドット積と定数とを掛け算した積だけ減少される。クロス積が所定のしきい値より大きい若しくは等しければ、クロス積は、ドット積を定数と掛け算した積だけ増加される。増加すること若しくは減少することは、周波数エラーが最小値に到達するまで続けられる。
2005522896.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信周波数から周波数エラーだけオフセットされる受信周波数によって特徴付けられた受信した入力信号の周波数ディスクリミネーションを提供する方法であって、その方法は、以下を具備する：
受信した入力信号からクロス積及びドット積を認識する；
所定のしきい値に対してクロス積の値を比較する；及び
ドット積と比較に基づいた定数値との積に等しい調節量だけクロス積を調節する。
【請求項２】
請求項１の方法、ここで、クロス積を認識することは、受信した入力信号のサンプルと入力信号の以前のサンプルのサンプルの共役複素数との積の虚数部分を掛け算することを含む。
【請求項３】
請求項１の方法、ここで、所定のしきい値がゼロである。
【請求項４】
請求項１の方法、ここで、調節することは、周波数エラーが最小値に減少するまで繰り返される。
【請求項５】
請求項１の方法、ここで、定数値は、実質的に０から５の範囲である。
【請求項６】
請求項１の方法、ここで、定数値は、０より大きい値である。
【請求項７】
請求項２の方法、ここで、ドット積は、入力信号のサンプルと入力信号の以前のサンプルのサンプルの共役複素数とを掛け算した積の実数部分に実質的に等しい。
【請求項８】
複数のシンボルによって特徴付けられた、信号の周波数エラーを所定の周波数に収束する方法であって、以下を具備する：
信号からクロス積及びドット積を認識する；
周波数調節積を生成するためにドット積と定数値とを掛け算する；
クロス積がゼロより大きい場合、クロス積を周波数調節積だけ減少する；及び
クロス積がゼロより小さい場合、クロス積を周波数調節積だけ増加する。       
【請求項９】
請求項８の方法、ここで、クロス積を認識することは、（ｙｋｙ＊ｋ−１）の虚数部を計算することを含む、ここで、ｙｋは、複数のシンボルのシンボルである。
【請求項１０】
請求項８の方法、ここで、ドット積を認識することは、（ｙｋｙ＊ｋ−１）の実数部を計算することを含む、ここで、ｙｋは、複数のシンボルのシンボルである。
【請求項１１】
請求項８の方法、ここで、クロス積を減少する及び増加するステップは、周波数エラーが最小値になるまで繰り返えされる。
【請求項１２】
請求項１１の方法、ここで、最小値は、ほぼゼロ周波数エラーである。
【請求項１３】
複数のシンボルを具備する入力信号を有する周波数ディスクリミネータ装置であって、その装置は、以下を具備する：
入力信号のクロス積を生成するために、入力信号に接続された、クロス積生成器；
入力信号のドット積を生成するために、入力信号に接続された、ドット積生成器；
ドット積及び定数値に応答して積を生成するためにドット積生成器に接続された乗算器；
積に接続された第１の入力及び積の負の値に接続され第２の入力を有する第１のマルチプレキシング装置、クロス積に応答して第１の入力若しくは第２の入力のいずれか１の出力として選択する第２のマルチプレクサ；
クロス積生成器及び第１のマルチプレキシング装置の出力に接続された総和器、クロス積と積の総和信号を生成する総和器；及び
クロス積生成器に接続された第１の入力及び総和器に接続され第２の入力を有する第２のマルチプレキシング装置、ドット積に応答してクロス積若しくは総和信号のいずれか１の出力として選択する第２のマルチプレキシング装置。
【請求項１４】
請求項１３の装置であって、さらに以下を含む：
クロス積生成器に接続された第１のコンパレータ、クロス積と第１のしきい値との関係に応答して第１の選択信号を生成する第１のコンパレータ、第１のマルチプレキシング装置の選択入力に接続された第１の選択信号；及び
ドット積生成器に接続された第２のコンパレータ、ドット積に応答して第２の選択信号を生成する第２のコンパレータ、第２のマルチプレキシング装置の選択入力に接続された第２の選択信号。
【請求項１５】
請求項１４の装置、ここで第１のしきい値は、実質的にゼロであり、第２のしきい値は、実質的にゼロよりも小さい実数の範囲である。
【請求項１６】
モービル通信装置は、以下を具備する：
通信チャネルを経由して受信された受信信号を復調する受信機であって、その受信機は復調された信号の周波数を推定する周波数ディスクリミネータを有する、その周波数ディスクリミネータは以下を具備する：
入力信号のクロス積を生成するために、入力信号に接続された、クロス積生成器；
入力信号のドット積を生成するために、入力信号に接続された、ドット積生成器；
ドット積及び定数値に応答して積を生成するためにドット積生成器に接続された乗算器；
積に接続された第１の入力及び積の負の値に接続され第２の入力を有する第１のマルチプレキシング装置、クロス積に応答して第１の入力若しくは第２の入力のいずれか１の出力として選択する第２のマルチプレクサ；
クロス積生成器及び第１のマルチプレキシング装置の出力に接続された総和器、クロス積と積の総和信号を生成する総和器；及び
クロス積生成器に接続された第１の入力及び総和器に接続され第２の入力を有する第２のマルチプレキシング装置、ドット積に応答してクロス積若しくは総和信号のいずれか１の出力として選択する第２のマルチプレキシング装置。
【請求項１７】
請求項１６のモービル通信装置であって、さらに以下を具備する：
復調された信号を聴覚信号に変換するスピーカ；
出力信号を生成するマイクロフォン；
モービル通信データを表示するディスプレイ；及び
モービル通信装置を制御するために受信機及びディスプレイに接続されたコントローラ。
【請求項１８】
請求項１６のモービル通信装置であって、チャネルを経由してコード分割多元アクセス出力信号を変調する送信機をさらに具備する。
【請求項１９】
請求項１６のモービル通信装置、ここで、受信された信号は、コード分割多元アクセス信号である。
【請求項２０】
ワイアレス通信ネットワークにおける使用に対して適応された基地局受信機において、受信された信号の周波数を推定する周波数ディスクリミネータであって、その周波数ディスクリミネータは、以下を具備する：
入力信号のクロス積を生成するために、入力信号に接続された、クロス積生成器；
入力信号のドット積を生成するために、入力信号に接続された、ドット積生成器；
フィルタされたクロス積を生成するために、クロス積に接続された、第１のローパスフィルタ；
フィルタされたドット積を生成するために、ドット積に接続された、第２のローパスフィルタ；
フィルタされたドット積及び定数値に応答して調節積を生成するためにフィルタされたドット積生成器に接続された乗算器；
積に接続された第１の入力及び調節積の負の値に接続され第２の入力を有する第１のマルチプレキシング装置、フィルタされたクロス積に応答して第１の入力若しくは第２の入力のいずれか１の出力として選択する第２のマルチプレクサ；
フィルタされたクロス積生成器及び第１のマルチプレキシング装置の出力に接続された総和器、フィルタされたクロス積と調節積の総和信号を生成する総和器；及び
第１のローパスフィルタに接続された第１の入力及び総和器に接続され第２の入力を有する第２のマルチプレキシング装置、フィルタされたクロス積若しくはフィルタされたドット積に応答して総和信号のいずれか１の出力として選択する第２のマルチプレキシング装置。
【請求項２１】
信号の周波数をトラッキングするための周波数トラッキングループであって、その周波数は周波数エラーを有する、その周波数トラッキングループは、以下を具備する：
周波数エラーから残存する周波数エラーの現在の推定値を差し引くことによって残存する周波数エラーを生成する総和器；及び
残存するエラーに接続された周波数ディスクリミネータ、その周波数ディスクリミネータは残存する周波数エラーの現在の推定値を生成する、その周波数ディスクリミネータは、以下を具備する：
残存するエラーのクロス積を決定するための手段；
残存するエラーのドット積を決定するための手段；
クロス積が所定のしきい値より大きければ、入力信号のドット積と定数値とを掛け算した積に等しい調節量だけクロス積の減少するための手段；及び
クロス積が所定のしきい値より大きい若しくは等しければ、調節量だけクロス積の増加するための手段。
【請求項２２】
請求項２１の周波数トラッキングループであって、周波数ディスクリミネータを総和器に接続するループフィルタをさらに含む。
【請求項２３】
複数のシンボルを具備する入力信号を有する周波数ディスクリミネータ装置であって、その装置は、以下を具備する：
入力信号のクロス積を生成するために、入力信号に接続された、クロス積生成器；
入力信号のドット積を生成するために、入力信号に接続された、ドット積生成器；
フィルタされたクロス積を生成するために、クロス積に接続された、第１のローパスフィルタ；
フィルタされたドット積を生成するために、ドット積に接続された、第２のローパスフィルタ；
フィルタされたドット積及び定数値に応答して調節積を生成するためにフィルタされたドット積生成器に接続された乗算器；
積に接続された第１の入力及び調節積の負の値に接続され第２の入力を有する第１のマルチプレキシング装置、フィルタされたクロス積に応答して第１の入力若しくは第２の入力のいずれか１の出力として選択する第２のマルチプレクサ；
フィルタされたクロス積生成器及び第１のマルチプレキシング装置の出力に接続された総和器、フィルタされたクロス積と調節積の総和信号を生成する総和器；及び
第１のローパスフィルタに接続された第１の入力及び総和器に接続され第２の入力を有する第２のマルチプレキシング装置、フィルタされたドット積に応答してフィルタされたクロス積若しくは総和信号のいずれか１の出力として選択する第２のマルチプレキシング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に通信に係る。特に、本発明は、通信環境における周波数ディスクリミネータに係る。
【背景技術】
【０００２】
ＣＤＭＡ通信システムは、代表的にはセルの中心に置かれた、しかもセルのセクターへ放送する、指向性アンテナを使用する。アンテナは、セルの制御を送信する基地局に接続される。セルは、典型的には、需要家が、家庭で及び移動の間の両方で通信することを可能にするために、主要な大都会の地域、ハイウェーに沿って、及び線路に沿って置かれる。
【０００３】
モービル及び基地局の両者が、互いに知っている周波数で送信しているのであっても、受信された周波数においてエラーを導入する周波数における多重経路エラー及びドップラーシフトのような因子がある。例えば、モービルが基地局に近づいているのであれば、ドップラー効果は、基地局によって観測されたように信号の周波数を増加する。モービルが基地局から遠ざかっているのであれば、基地局は、モービルによって送信された周波数より低い周波数を有する信号を観測する。周波数シフトの量は、モービルの速度の関数である。
【０００４】
周波数エラーの他の原因は、２つのローカルオシレータ（１つは基地局にあり、１つはモービルにあって、“クロック”信号を生成するために使用される）が、厳密に同一の周波数で動作されることが決してないという、事実である。代表的には、搬送周波数が、２ＧＨｚの近くである場合、モービルは、１０ＫＨｚまでの周波数エラーを持ち込む可能性がある安価なローカルオシレータを使用する。
【０００５】
通信の期間に、基地局は、モービルによって受信されたパイロットチャネルを送信する。パイロットシンボルからなる、パイロットチャネルは、情報を含まない。モービルは、時間、周波数、位相、信号強度リファレンスを利用する。
【０００６】
あるシステムでは、モービルは、パイロット信号も送信する。モービルのパイロット信号は、その後、モービルに関係する時間、周波数、位相、信号強度リファレンスを生成するために受信する基地局によって同様に使用される。
【０００７】
ある周波数で基地局がモービルと通信するために、両者は、周波数トラッキングループの周波数ディスクリミネータを使用する必要がある。
【０００８】
図１は、代表的な従来技術の周波数トラッキングループ（ＦＴＬ）１００を示す。この図は、総和器１０１に入る信号、Δｆ、を示す。Δｆは、連続するパイロットシンボルの入ってくる信号に存在する周波数エラーを表す。総和器１０１は、Δｆから初期の推定値Δｆ＾を差し引く。
【０００９】
周波数ディスクリミネータ１０５は、周知であり、連続するパイロットシンボルに付随する周波数エラーを管理する。各パイロットシンボルの値は、ここでは変数ｙｋによって表される。各シンボルｙｋの期間は、Ｔｓによって示される。
【００１０】
パイロットシンボルの入ってくるシーケンスは、入力信号ローテーションの後に、累積され、総和器１０１からの、Δｆｒｅｓに等しい、残存する周波数エラーに結果としてなる。残存する周波数エラーΔｆｒｅｓｋを有するパイロットシンボルは、以下のように表されることができる。
【数１】
2005522896.tif 000003
【００１１】
ここで、ｎｋは、ｋ次シンボルのコラプティング(corrupting)による付加的なノイズであり、Ａは、他のものの間で、電流チャネル減衰の関数である複素数偏角(complex amplitude)である。フェーディングは、十分に遅く、その結果、連続するシンボルは、大雑把に同じ複素数偏角を有すると仮定される。
【００１２】
時定数（τ）は、ここでは、ＦＴＬ１００が初期の周波数エラーの１／ｅに収束するまでにかかる時間として定義される。同期捕捉範囲(pull-in range)は、従来、ＦＴＬ１００が収束できる最大の初期周波数エラーを定義する。設計ゴールは、時定数τを最小化し、絶えず同期捕捉範囲を最大化し、定常状態での周波数エラーの標準偏差を所望レベル内に維持することである。
【００１３】
周波数ディスクリミネータ１０５の出力に直列接続された、ループフィルタＬ（ｚ）１１０は、時定数τ、同期捕捉範囲、及び周波数エラーの標準偏差を調節するために使用される。
【００１４】
周波数ディスクリミネータ１０５の周知のタイプは、クロス積ディスクリミネータであり、その動作は、Δｆｒｅｓｃｐ＝ｉｍａｇ（ｙｋｙ＊ｋ−１）として表される。ここで、＊は、共役複素数を示す。ｙｋ及びΔｆｒｅｓｃｐに関する上記の式から、以下を得る。
【００１５】
Δｆｒｅｓｃｐ＝|Ａ|２ｓｉｎ（２πＴｓΔｆｒｅｓ）＋ｎ、
ここで、ｎは、ノイズ成分である。このようにして、Δｆｒｅｓが１／２Ｔｓに近づくにつれ、ｓｉｎ（２πＴｓΔｆｒｅｓ）は、小さくなり、以下の状態を生み出す。
【００１６】
第１に、ＦＴＬ１００の同期捕捉範囲は、ノイズの効果に起因して理論的な同期捕捉範囲より小さい。第２に、初期の周波数エラーΔｆが、理論的な同期捕捉範囲の１／２より大きい場合、ＦＴＬ１００は、初期の周波数エラーΔｆの１／ｅに収束するために長時間かかる。
【発明の開示】
【００１７】
［サマリー］
本発明は、改善された周波数ディスクリミネーションに関するプロセス及び装置を含む。特に、本発明は、理論的な同期捕捉範囲の１／２より大きな初期の周波数エラーが検出された場合、大きく有効な同期捕捉範囲及び早い収束特性を提供する周波数トラッキングループ（ＦＴＬ）を提供する。
【００１８】
ある実施例では、クロス積は、ＦＴＬへの入力において最初に決定される。このクロス積は、虚数部（ｙｋｙ＊ｋ−１）の形式である。ここで、ｙｋは、受信された信号の１サンプル若しくはシンボルであり、ｙｋ−１は、その前のシンボルである。実数部（ｙｋｙ＊ｋ−１）として表されたドット積も、それから決定される。
【００１９】
クロス積が、所定のしきい値より大きい場合、クロス積は、ドット積に所定の定数値を掛け合わせた積だけ減少される。特定のインプリメンテーションでは、値ゼロの所定のしきい値及び０から５の範囲の所定の定数値が、選択される。
【００２０】
逆に言えば、クロス積が、選択された所定のしきい値より小さい場合、クロス積は、ドット積に所定の定数値を掛け合わせた積だけ増加される。クロス積の計算並びにクロス積の増加及び減少は、周波数ディスクリミネータによって生成される。周波数ディスクリミネータの出力は、連続するパイロットシンボルを具備した入ってくる信号に関する残存する周波数エラーを導くために使用される。連続するシンボル信号は、周波数ディスクリミネータに供給され、以前に導かれた残存する周波数エラーは、その後ＦＴＬへ新しい出力を供給する周波数ディスクリミネータの出力を調整するために使用される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下の説明によって特徴付けられた周波数ディスクリミネータは、周知のクロス積ディスクリミネータと比較して、大きな有効同期捕捉範囲及び早い収束を提供する。
【００２２】
ある実施例にしたがえば、周波数は、単純なクロス積ディスクリミネータ及びドット積ディスクリミネータの両者を含む。上記で使用されたように、ｃｐとして表された、クロス積ディスクリミネータは、次式で表される。
【００２３】
ｃｐ＝ｉｍａｇ（ｙｋｙ＊ｋ−１）
ここで、ｙｋは、更新された信号のｋｔｈのパイロットシンボルであり、ｙ＊ｋ−１は、ｋｔｈ−１次のパイロットシンボルの共役複素数である。
【００２４】
ｄｐとして表されたドット積ディスクリミネータは、慣例によって以下のように表される。
【００２５】
ｄｐ＝ｒｅａｌ（ｙｋｙ＊ｋ−１）
上記から、ある実施例にしたがった周波数ディスクリミネータは、以下にさらに詳細に導かれるものは、次のように表されるはずである。
【００２６】
Δｆ^ｒｅｓｎｅｗ＝ｃｐ
（ｄｐ＜θ）の場合、
もし（ｃｐ＞０）ならば
Δｆ^ｒｅｓｎｅｗ＝Δｆ^ｒｅｓｎｅｗ−α・ｄｐ
そうでなければ
Δｆ^ｒｅｓｎｅｗ＝Δｆ^ｒｅｓｎｅｗ＋α・ｄｐ
終わり
終わり
ここで、α及びθは、定数であり、その値は、所望のシステムに基づいた設計パラメータである。
【００２７】
第１の実施例では、αは０から５までの範囲にある。α＝０に対して、周波数ディスクリミネータは、単純なクロス積ディスクリミネータに減衰する。これは、Δｆ^ｒｅｓｎｅｗに関する上記の式において、αに０を代入することによって見られる。
【００２８】
他の実施例では、αは、２のべき乗であるように選択される。これは、周波数ディスクリミネータハードウェアに特定のインプリメンテーションにおいて導かれる。ここで、αで掛け算することは、ここでαは２倍である、単純に左へ移動する動作になる。
【００２９】
ある実施例では、θは、０より小さい実数の範囲内にある。しかしながら、θに対する他の範囲を同様に使用することができる。
【００３０】
ここで説明した周波数ディスクリミネータの動作が、おそらくデジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）によって実行されることは、さらに評価されるであろう。ドット積管理も、クロス積管理と平行してハードウェアを使用して計算されることができる。“もし（ｉｆ）”命令は、ｃｐ及びｄｐの符号ビットの計算を出力セレクタとして使用するマルチプレクサとして実行されることができる。
【００３１】
周波数ディスクリミネータの一実施例のハードウェアブロック図は、図２に示される。代わりの実施例が、同一の所望の結果に到達するために異なったハードウェアの変形を含むことができることを、この分野に知識のあるものは、理解するであろう。
【００３２】
図２の周波数ディスクリミネータは、クロス積ブロック２０１及びドット積ブロック２０２を含む。両方のブロック２０１及び２０２は、連続するパイロット信号ｙｋ及びｙｋ−１を入力として受信する。
【００３３】
説明的な実施例では、クロス積ブロック２０１によって生成された出力のクロス積は、実数値（複素数の値とは反対に）である。実数値は、ｃｐ＝ｒｅａｌ（ｙｋ）ｒｅａｌ（ｙｋ−１）＋ｉｍａｇ（ｙｋ）ｉｍａｇ（ｙｋ−１）として表される。
【００３４】
出力ドット積ブロック（２０２）も、実数値を生成する。この値は、ｄｐ＝ｉｍａｇ（ｙｋ）ｒｅａｌ（ｙｋ−１）−ｒｅａｌ（ｙｋ）ｉｍａｇ（ｙｋ−１）として表される。
【００３５】
出力クロス積（ｃｐ）は、図示されたように、第１のマルチプレクサ２３５の新しい（０）入力に供給される。この例では、α＝０の場合、単純なクロス積は、周波数ディスクリミネータ１０５によって出力される。
【００３６】
出力ドット積（ｄｐ）は、αと掛け合わせられる第１の乗算器２１５のゼロ（０）入力に供給される。第１の乗算器２１５の出力は、第２のマルチプレクサ２２５に入力される。第１の乗算器２１５の出力も、第２の乗算器２２０に入力される。第２の乗算器２２０では、αｄｐ信号の符号は、−１の入力で掛け算されることによって反転させられる。第２の乗算器２２０の出力も、第２のマルチプレクサ２２５に入力される。第２のマルチプレクサ２２５の選択入力は、ディシジョンブロック２０５から受信される。
【００３７】
ディシジョンブロック２０５からの出力が真である場合、（すなわち、ｃｐ＜０）、論理ハイ(high)は、生成され、反転されないαｄｐ信号は、マルチプレクサ２２５から出力される。真でない場合、すなわち、ｃｐ＞０、反転されたαｄｐ信号は、マルチプレクサ２２５によって出力される。
【００３８】
第２のマルチプレクサ２２５出力は、総和器２３０に接続され、αｄｐ若しくは（−αｄｐ）のいずれかは、出力に加えられる。総和器２３０からの出力は、第１のマルチプレクサ２３５の１（１）入力に入力される。
【００３９】
図２の下を参照して、ディシジョンブロック２１０の出力は、条件ｄｐ＜θが真を保持する場合、論理ハイを出力する。第１のマルチプレクサ２３５への選択入力としての論理ハイ信号は、第１のマルチプレクサ２３５をもたらすであろう。これは、総和器２３０の出力を選択するためである。ドット積が０である場合、条件は虚であり、クロス積は、第１のマルチプレクサ２３５への出力として選択され、ディシジョンブロック２１０は、第１のマルチプレクサ２３５の０入力を選択する。
【００４０】
上記で述べた信号選択プロセスは、種々のプログラミング言語で実行されることができることが、理解されるであろう。ある実施例では、そのプロセスは、“Ｃ”プログラミング言語で実行されることができ、以下のように表される：
もし、（ｄｐ＜θ）であるならば、
もし、（ｃｐ＞０）であるならば、
ｃｐ−＝ａｌｐｈ＊ｄｐ；
そうでなければ、
ｃｐ＋＝ａｌｐｈ＊ｄｐ；
終わり
終わり
イグゼンプラリな周波数ディスクリミネータは、図１の周波数トラッキングループにおけるような、低い複雑性周波数エスティメータを必要とするいかなる場合において使用されることができる。ある実施例では、周波数ディスクリミネータは、携帯電話のようなモービル通信装置中のＦＴＬにおいて使用される。携帯電話において、周波数ディスクリミネータは、通信のダウンリンク(downlink)方向、すなわち、基地局からモービルリンクへ、において使用される。
【００４１】
ダウンリンクパイロットの信号対ノイズ比（ＳＮＲ）が比較的高いため、上述したような周波数ディスクリミネータは、特に好ましい。
【００４２】
上記の周波数ディスクリミネータは、アップリンク(uplink)方向、すなわち、モービルから基地局リンク、においても使用されることができる。アップリンクにおいて、パイロットのＳＮＲは、非常に低い。例えば、パイロットＳＮＲ（Ｅｃ／Ｉｏ）は、−３８ｄＢと低いはずである。上記で説明した周波数ディスクリミネータは、低いＳＮＲアップリンクで使用されることができる。
【００４３】
しかしながら、低いＳＮＲをさらに低いＳＮＲへ補償することは、パイロットシンボルの累積長さを増加させる（すなわち、Ｔｓを増加させる）ために好ましい。あるいは、クロス積及びドット積をローパスフィルタリングすることも、有効であろう。そのような組み込みを使用することは、上記の式を変える。低いＳＮＲへ因数分解することは、例えば、アップリンクにおいて使用する周波数ディスクリミネータは、以下のように表すことができる：
ｃｐ０＝ｉｍａｇ（ｙｋｙ＊ｋ−１）
ｄｐ０＝ｒｅａｌ（ｙｋｙ＊ｋ−１）
ｃｐ＝（１−β）ｃｐ＋βｃｐ０
ｄｐ＝（１−β）ｄｐ＋βｄｐ０
Δｆ^ｒｅｓｎｅｗ＝ｃｐ
もし（ｄｐ＜θ）であれば
もし（ｃｐ＞０）であれば
Δｆ^ｒｅｓｎｅｗ＝Δｆ^ｒｅｓｎｅｗ−α・ｄｐ
そうでなければ
Δｆ^ｒｅｓｎｅｗ＝Δｆ^ｒｅｓｎｅｗ＋α・ｄｐ
終わり
終わり
ここで、βは、０と１との間の定数であり、ｃｐ及びｄｐ項は、ワンタップ(one-tap)ＩＩＲフィルタの出力である。非常に低いパイロットＳＮＲに対して、０に近いβが最善である。β＝１に対して、上記の式は、以前に述べた高いＳＮＲ周波数ディスクリミネータの式と同じディスクリミネータの結果をもたらす。
【００４４】
図１０は、通信システムのアップリンクにおいて見られるであろう本発明のある実施例における周波数ディスクリミネータを示す。このブロック図は、図２に示されたダウンリンクの周波数ディスクリミネータと実質的に同様であるため、詳しく議論されない。しかしながら、アップリンクに対する周波数ディスクリミネータは、クロス積生成器の出力においてワンタップＩＩＲフィルタ１００１及びドット積生成器の出力において第２のワンタップＩＩＲフィルタ１００５を組み込む。フィルタ１００１及び１００５は、クロス積及びドット積をそれぞれローパスフィルタリングする責任がある。
【００４５】
本発明の周波数ディスクリミネータを組み込んでいる移動局のブロック図は、図３に示される。移動局は、アンテナ３０３に接続された送信機３０２及び受信機３０１を含む。送信機３０２は、送信のためにマイクロフォン３０５からの聴覚信号を変調する。通信装置のタイプに依存して、送信機３０２若しくは類似の装置は、変調する前にマイクロフォン３０５からの聴覚信号をデジタル化する。その後、アンテナ３０３は、指定した目的地に向けて信号を放射する。
【００４６】
受信機３０１は、ここで説明されように構成されたＦＴＬ３０１’を組み込む。受信機３０１は、アンテナ３０３を経由して受信した信号を受信し、復調する責任がある。ＦＴＬ３０１’は、所望の受信した周波数に受信機を固定するために、受信機３０１中で使用される。ある通信装置では、受信機は、スピーカ３０６によって伝達するためにアナログ同等の信号へ受信したデジタル信号を変換する責任があるであろう。
【００４７】
通信装置は、マイクロプロセッサ若しくは他の制御装置のようなコントローラ３０４によって制御される。コントローラは、送信機３０２及び受信機３０１機能に接続され、これらを制御する。
【００４８】
ディスプレイ３０７及びキーパッド３０８は、キーパッド３０８上でユーザによって入力された情報を表示するためにコントローラ３０４に接続される。例えば、ユーザは、キーパッド３０８を使用して電話番号を入力でき、ディスプレイ３０７に表示され、その後、送信機３０２を使用して基地局に送信される。
【００４９】
ある実施例では、通信装置は、本発明の周波数ディスクリミネータを組み込んでいるセルラ無線電話である。代わりの実施例は、通信能力があるパーソナルディジタルアシスタンツ及び通信能力があるコンピュータを含む。その結果、ＦＴＬを使用して所望の周波数に固定することが必要とされる。
【００５０】
ここで説明されたような周波数ディスクリミネータを含む基地局のブロック図が、図４に示される。その基地局は、基地局がそれに接続されたネットワークからの信号を受信する送信機４０１から構成される。送信機４０１は、信号を変調し、アンテナ４０５を介して、適切な出力レベルで、信号を送信する。
【００５１】
受信信号は、アンテナ４０５によって受信され、周波数ディスクリミネータ４０３を有する受信機４０３へ配信される。受信機４０３は、ＦＴＬ４０３を使用して受信された信号の周波数を追跡し、いずれかの適切な信号を復調する。復調された信号は、適切なあて先に向け基地局に接続されるネットワークを介して送信される。
【００５２】
ある実施例では、図４に示された基地局は、セルラ環境で動作する。代わりの実施例の基地局は、モービル、固定のインフラストラクチャと通信するワイアレス通信装置、を受け入れるいかなる基地局であることができる。
【００５３】
図５は、種々のαの値における実施例の動作にしたがった周波数ディスクリミネータの周波数応答のプロットである。さらに詳しくは、Δｆ^ｒｅｓｎｅｗのプロットは、Ｔｓ＝２５６／３．８４×１０６秒を使用して、及びノイズがないと仮定して示される。α＝０に対応する曲線は、通常のクロス積ディスクリミネータを表す。図５から、α＝２の場合、ディスクリミネータの出力は、ｆ（２πＴｓΔｆｒｅｓ）＝２πＴｓΔｆｒｅｓに近い近似値を出力し、非常に効果的に実行する周波数トラッキングループを有することが、これから確認することができる。図５の各々のカーブに対して、θは、ゼロの値（０）になると仮定される。
【００５４】
説明的な実施例の周波数ディスクリミネータの出力は、同期捕捉範囲の半分より大きなΔｆｒｅｓの値に対して大きい。通常の解の小さな値のクロスディスクリミネータの結果は、無視される。現在の周波数ディスクリミネータは、大きく有効な同期捕捉範囲を提供する。一方で、初期周波数エラーが大きい場合にも、非常に早く収束する。
【００５５】
図６−９は、ここで説明した周波数ディスクリミネータを使用するシミュレーションの結果を示す。各シミュレーションにおいて、パイロットシンボル累積長は、Ｎ＝２５６チップであると仮定する。これは、Ｔｓ＝２５６／３．８４×１０６秒という結果になる。これは、±７．５ｋＨｚの理論的な同期捕捉範囲に等しい。
【００５６】
図６は、２つの異なる周波数ディスクリミネータにとって生成された時間の関数として残存する周波数エラー、ｆ、のプロットを示す。１つは、従来のクロス積周波数ディスクリミネータであり、他は、ここで説明した周波数ディスクリミネータである。７．４ｋＨＺの初期周波数エラー及びＥｃ／Ｉｏ＝−２６ｄＢのパイロットＳＮＲを仮定する。
【００５７】
仮定した周波数エラーで、従来のクロス積ディスクリミネータは、ＦＴＬ出力が発散することになることが分かる。一方で、本実施例の周波数ディスクリミネータを使用するＦＴＬは、比較的早く収束する。
【００５８】
図７は、パイロット強度が、Ｅｃ／Ｉｏ＝−２０ｄＢに増加する場合に、何が起きるかを示す。本発明及び従来技術のＦＴＬの両者が、結局は収束するのであるが、ここに開示した周波数ディスクリミネータは、クロス積ディスクリミネータより実質的に早く収束する。
【００５９】
図８及び９のプロットは、それぞれ図６及び７と同様である。図８は、Ｅｃ／Ｉｏ＝−２６ｄＢのパイロットＳＮＲでの時間の関数としての残存する周波数エラーをよりよく示す。図９は、Ｅｃ／Ｉｏ＝−２０ｄＢのパイロットＳＮＲでの周波数エラーを示す。図８及び９の両者において、初期周波数エラーは、７．０ｋＨｚに変化される。これらのプロットから、本実施例の周波数ディスクリミネータの結果が、従来のクロス積ディスクリミネータより実質的に早い結果にどのようにして収束するかを、簡単に知ることができる。
【００６０】
本発明の周波数ディスクリミネータは、種々の実施形態の特定のエアーインターフェースのいずれかに限定されることはない。１つのインプリメンテーションは、ワイドバンドコード分割多元アクセス（ＷＣＤＭＡ）システムの実施形態に利用される。本発明が、汎用ＣＤＭＡシステム、ｃｄｍａ２０００、ＦＤＭＡ、及びＴＤＭＡのような変化するエアーインターフェースのいずれかの数を利用してきたことを、この分野に知識のあるものは、容易に理解するであろう。
【００６１】
まとめると、ここに説明した実施例の周波数ディスクリミネータは、周波数推定を必要とするいかなるシステムにおいて使用されることができる比較的複雑性の少ない周波数エスティメータである。ドット積計算を使用することによって、単独で若しくはドット積観測との組み合わせのいずれかにおいて、改善された解の結果は、良く見ても比較、加算、及び単純な掛け算だけを必要とする。
【００６２】
上述した実施例のすべてにおいて、方法の工程は、本発明の範囲から逸脱しないで置き換えられることに注意すべきである。
【００６３】
情報及び信号が、種々の異なる技術及び手法のいずれかを使用して表わされることを、本技術分野に知識のある者は、理解するであろう。例えば、前記の記述を通して示されることができる、データ、指示、命令、情報、信号、ビット、シンボル、及びチップは、電圧、電流、電磁波、磁場若しくは磁力粒子、光場若しくは光粒子、若しくはこれらの任意の組み合わせによって表わされることができる。
【００６４】
ここに開示された実施例に関連して記述された各種の解説的な論理ブロック、モジュール、回路、及びアルゴリズムステップが、電子ハードウェア、コンピュータソフトウェア、若しくは両者の組み合わせとして実施できることを、知識のある者は、さらに評価するであろう。ハードウェア及びソフトウェアのこの互換性をはっきりと説明するために、各種の解説的な構成要素、ブロック、モジュール、回路、及びステップは、一般的に機能性の面からこれまでに記述されてきた。そのような機能性が、ハードウェア若しくはソフトウェアとして実行されるか否かは、個々の応用及びシステム全体に課せられた設計の制約に依存する。熟練した職人は、述べられた機能性を各個人の応用に対して違ったやり方で実施することができる。しかし、そのような実施の決定は、本発明の範囲から離れては説明されない。
【００６５】
ここに開示された実施例に関連して述べられた、各種の解説的な論理ブロック、モジュール、及び回路は、汎用プロセッサ、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、アプリケーションスペシフィック集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）若しくは他のプログラマブルロジックデバイス、ディスクリートゲート若しくはトランジスタロジック、ディスクリートハードウェア素子、若しくはここに記述した機能を実行するために設計されたこれらのいかなる組み合わせを、実行若しくは実施されることができる。汎用プロセッサは、マイクロプロセッサでることができ、あるいは、プロセッサは、いかなる従来のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、若しくはステートマシン(state machine)であってよい。プロセッサは、演算装置の組み合わせとして実行されることができる。例えば、ＤＳＰとマイクロプロセッサの組み合わせ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと結合した１若しくはそれ以上のマイクロプロセッサ、若しくはそのようないかなる他の構成であってよい。
【００６６】
ここに開示された実施例に関連して述べられた方法若しくはアルゴリズムのステップは、ハードウェアにおいて、プロセッサにより実行されるソフトウェアモジュールにおいて、若しくは、両者の組み合わせにおいて直接実現されることができる。ソフトウェアモジュールは、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、脱着可能なディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、若しくは、この分野で知られている他のいかなる記憶媒体の中に存在できる。あるイグゼンプラリな記憶媒体は、プロセッサが記憶媒体から情報を読み出し、そこに情報を書き込めるようなプロセッサと接続される。その代わりのものでは、記憶媒体は、プロセッサに集積できる。プロセッサ及び記憶媒体は、ＡＳＩＣ中に存在できる。ＡＳＩＣは、ユーザ端末中に存在できる。
【００６７】
この代わりのものでは、プロセッサ及び記憶媒体は、ユーザ端末中に単体の構成部品として存在できる。開示された実施例のこれまでの説明は、本技術分野に知識のあるいかなる者でも、本発明を作成し、使用することを可能にする。これらの実施例の各種の変形は、本技術分野に知識のある者に、容易に実現されるであろう。そして、ここで定義された一般的な原理は、本発明の精神及び範囲から逸脱しないで、他の実施例にも適用できる。それゆえ、本発明は、ここに示された実施例に制限することを意図したものではなく、ここに開示した原理及び卓越した特性と整合する広い範囲に適用されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】図１は、周知の周波数トラッキングループ（ＦＴＬ）の一般的なブロック図である。
【図２】図２は、本発明にしたがって構成された、図１の周波数ディスクリミネータの、より詳細なブロック図を示す。
【図３】図３は、本発明の周波数ディスクリミネータを含むＦＴＬを搭載する移動局のブロック図を示す。
【図４】図４は、本発明の周波数ディスクリミネータを含むＦＴＬを搭載する基地局のブロック図を示す。
【図５】図５は、本発明の周波数ディスクリミネータの応答のプロットを周知の周波数ディスクリミネータと比較して示す。
【図６】図６は、第１のパイロット強度を仮定して、本発明の周波数ディスクリミネータを使用して導かれた、時間の関数としての残存する周波数及び第１の初期周波数エラーのプロットを示す。
【図７】図７は、第２のパイロット強度及び第１の初期周波数エラーを仮定して、本発明の周波数ディスクリミネータを使用して導かれた、時間の関数としての残存する周波数エラーの他のプロットを示す。
【図８】図８は、第２の初期周波数エラー及び第１のパイロット強度を仮定して、時間の関数としての残存する周波数エラーのプロットを示す。
【図９】図９は、第２／第３の初期周波数エラー及び第２のパイロット強度を仮定して、時間の関数としての残存する周波数エラーのプロットを示す。
【図１０】図１０は、低い信号対ノイズ比を有する信号で使用するための周波数ディスクリミネータのブロック図を示す。
【符号の説明】
【００６９】
１００…従来技術の周波数トラッキングループ，１０１…総和器，２１５…乗算器，２２０…乗算器，２３０…総和器，４０５…アンテナ。
【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９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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