(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
符号分割多元接続方式移動通信システムにおけるユーザ装置（ＵＥ）に対する信号処理方法であって、
Ａ．受信信号を、時間領域においてＭ回サンプリングして、Ｍ個のサンプリングデータｅiを取得するステップと、
Ｂ．各サンプリングにおいて取得した前記サンプリングデータｅiのそれぞれに対し空間チャネルインパルス応答を推定して、Ｍ個の空間チャネルインパルス応答推定値ｈiを取得するステップと、
Ｃ．取得した前記空間チャネルインパルス応答推定値ｈiのそれぞれから、前記ｉ番目のサンプリングデータｅiに対する、スペクトル拡散、スクランブリングおよび空間チャンネル関数を表す行列ＡiをＭ個取得するステップと、
Ｄ．前記Ｍ個の行列Ａiからシステム行列Ａを構成するステップと、
Ｅ．前記システム行列Ａに従ってジョイント検出アルゴリズムを行い、元の送信データの推定値ｄest（ｉ＝１，…，Ｍ）を、式Ａsum＝（Ａ1T，Ａ2T，…，ＡMT）T、及び、式ｅsum＝（ｅ1T，ｅ2T，…，ｅMT）Tを用いたときに、以下の式：
【数１】
0004705303.tif 000009
に従って取得するステップと、 から成る方法。
【請求項２】
符号分割多元接続方式移動通信システムにおけるユーザ装置（ＵＥ）に対する信号処理方法であって、
Ａ．受信信号を、時間領域においてＭ回サンプリングして、Ｍ個のサンプリングデータｅiを取得するステップと、 
Ｂ．各サンプリングにおいて取得した前記サンプリングデータｅiのそれぞれに対し空間チャネルインパルス応答を推定して、Ｍ個の空間チャネルインパルス応答推定値ｈiを取得するステップと、 
Ｃ．取得した前記空間チャネルインパルス応答推定値ｈiのそれぞれから、前記ｉ番目のサンプリングデータｅiに対する、スペクトル拡散、スクランブリングおよび空間チャンネル関数を表す行列ＡiをＭ個取得するステップと、
Ｄ．前記Ｍ個の行列Ａiからシステム行列Ａを構成するステップと、 
Ｅ．前記システム行列Ａに従ってジョイント検出アルゴリズムを行い、元の送信データの推定値ｄest（ｉ＝１，…，Ｍ）を、式Ａsum＝（Ａ1T，Ａ2T，…，ＡMT）T、及び、式ｅsum＝（ｅ1T，ｅ2T，…，ｅMT）Tを用いたときに、以下の式：
【数２】
0004705303.tif 000010
に従って取得するステップと、 から成る方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、広く、ＣＤＭＡセル式移動通信技術に関し、より詳細には、ＣＤＭＡスペクトル拡散セル式移動通信システムにおけるユーザ装置（ＵＥ）の信号検出及び処理方法に関する。この方法は、時間ダイバーシティとジョイント検出とを組み合わせた方法である。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＤＭＡスペクトル拡散セル式移動通信システム、特に、時分割二重方式の（ＴＤＤ：Time Division Duplex）符号分割多元接続方式移動通信システムでは、マルチパス及び多元接続干渉を克服するために、原則的に、基地局（ＢＴＳ：base transceiver station）及びユーザ装置はどちらも、時間ダイバーシティ方法を用いることによって、システム性能を向上させることができると共に、基本信号検出方法としてジョイント検出アルゴリズムを用いることによって、多元接続干渉（ＭＡＩ：Multiple Access Interference）及びシンボル間干渉（ＩＳＩ：Inter-Symbol Interference）を抑制することができる。具体的には、ＢＴＳ側は、スマートアンテナ技術を用いることができる。この場合、複数のアンテナ装置を用いることによって、空間ダイバーシティ利得が得られ、対応するビーム合成アルゴリズムにより受信感度が上昇する。（この受信感度の上昇とは、干渉が減少すると同時に、ホワイトノイズが抑制されるものとして、理解することができる。）しかしながら、ＵＥ側では、コスト及びサイズを抑えるために、通常、１つのアンテナのみが受信用に用いられている。この場合、複数アンテナ受信技術を用いることができない、即ち、同一周波数干渉及びホットノイズを空間ダイバーシティによって抑制することができないため、アップリンク及びダウンリンク受信利得が一致しない。
【０００３】
特に、ジョイント検出アルゴリズムを適用するＣＤＭＡスペクトル拡散セル式移動通信システムでは、ジョイント検出アルゴリズムが、このセルにおける全てのユーザからのマルチパス及び多元接続干渉を推定することができるので、ＢＴＳにおいては、そのマルチパス及び多元接続干渉を最大限抑制することができる。しかしながら、ＵＥにおいては、ジョイント検出アルゴリズムを用いることによって、セルユーザからのマルチパス及び多元接続干渉を最大限抑制することができるが、セルの端におけるユーザに関して、ジョイント検出アルゴリズムは、同一周波数の隣接セルから送られてシステムにノイズとして加わる信号を推定及び抑制することができない。この信号はシステム性能を大幅に低下させ、受信器のノイズ係数は受信感度を制限する。この場合、適切な信号処理方法がないと、受信信号の誤り率が大幅に上昇し、通信が遮断されることさえある。
【０００４】
出力制御及びスマートアンテナアルゴリズムは、隣接セルからの干渉を最大限抑制することができるが、ＵＥ受信利得を上昇させる適切な方法がないと、通信の質は大幅に低下し、通信が遮断されることさえある。ＣＤＭＡスペクトル拡散セル式移動通信システムに対し同一周波数における多重化を実現させる唯一の方法は、同時に起動されるワーキングチャネルを減らして、セル重複領域におけるＵＥの通信の質を保証する方法である。しかしながら、この方法では、システムの処理能力が低下してしまう。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記の問題を解決するためには、ＵＥに適したベースバンド処理方法を提案する必要がある。
【０００６】
本発明の目的は、ＣＤＭＡスペクトル拡散セル式移動通信システムにおけるＵＥに対する信号処理方法を提供することにある。この方法は、ＵＥ（受信器）ダイバーシティ利得を上昇させると共に、移動端末において用いられる場合には、アップリンクとダウンリンクとの不一致問題を解決する。この方法は、計算量を大幅に増加させることなく、同一周波数における多重化という目的を達成すると共に、ＢＴＳにおいて用いられる場合には、受信利得も上昇させる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の実施は次のとおりである。ＣＤＭＡスペクトル拡散セル式移動通信システムにおけるユーザ装置の信号処理方法は、時間ダイバーシティとジョイント検出とを組み合わせることを特徴とする。
【０００８】
時間ダイバーシティとジョイント検出とを組み合わせるこの方法は、Ａ．時間領域に関しＭ回にわたり受信信号をサンプリングして、Ｍ個のサンプリングデータｅiを取得するステップと、Ｂ．各サンプリングにおいて取得した前記サンプリングデータｅiのそれぞれに対し空間チャネルインパルス応答を推定して、Ｍ個の空間チャネルインパルス応答推定値ｈiを取得するステップと、Ｃ．取得した前記空間チャネルインパルス応答推定値ｈiのそれぞれからＭ個の行列Ａiを取得するステップと、Ｄ．前記Ｍ個の行列Ａiからシステム行列Ａを構成するステップと、Ｅ．前記システム行列Ａに従ってジョイント検出アルゴリズムを行い、オリジナル送信データ推定値ｄest（ｉ＝１，…，Ｍ）を取得するステップとから成る。
【０００９】
前記空間チャネルインパルス応答推定値ｈiは、まず以下の式：
【数６】
0004705303.tif 000002
を用い、次に式ｈi＝Ｇ-1ｅmidを用いることによって取得される。これらの式において、ｅmidは、ユーザ装置によって受信されたトレーニング・シーケンス・ミッドアンブルであり、Ｇは、ユーザ装置のトレーニング・シーケンス・ミッドアンブルによって生成された係数行列であり、ｍiは、ｉ番目のユーザ装置によって送信されたトレーニング・シーケンス・ミッドアンブルであり、ｎmは、トレーニング・シーケンス・ミッドアンブルにおけるノイズ干渉を表す。
【００１０】
前記オリジナル送信データ推定値ｄestは、サンプリングデータｅ及びシステム行列Ａに従い、式ｄest＝（ｄｉａｇ(Ａ*TＡ)）-1Ａ*Tｅ、又は、式ｄest＝（Ａ*TＡ）-1Ａ*Tｅを用いることによって推定される。Ｍ個の行列Ａiからシステム行列Ａを構成するには、式Ａsum＝（Ａ1T，Ａ2T，…，ＡMT）T、及び、式ｅsum＝（ｅ1T，ｅ2T，…，ｅMT）Tを用い、また以下の式：
【数７】
0004705303.tif 000003
或いは、Ｍが大きい場合には以下の式：
【数８】
0004705303.tif 000004
を用いる。
【００１１】
時間ダイバーシティとジョイント検出アルゴリズムとを組み合わせる本発明の方法は、時間領域に関して取得したダイバーシティ利得を用いる最適アルゴリズムを適用することによって、ユーザ装置の受信信号の信号ノイズ比を上昇させる。
【００１２】
本発明のユーザ装置に対する信号処理方法は、時間ダイバーシティとジョイント検出とを組み合わせる方法である。計算の複雑性を大幅に高めることなく、ＣＤＭＡスペクトル拡散セル式移動通信システムにおけるユーザ装置は、ダイバーシティ利得を得ることができるので、受信器感度が上昇し、システムの処理能力が向上し、アップリンク及びダウンリンク性能の不一致問題が解決される。また、時間ダイバーシティを用いると、比較的単純なジョイント検出アルゴリズムを用いることができるので、この方法によれば、総計算量を増加させることなく、ジョイント検出アルゴリズムのみを用いる場合よりも抗干渉性能が強くなる。本発明の方法は、ＢＴＳに用いることによって、受信利得を上昇させることもできる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態が示されている添付の図面を参照しながら、本発明をより十分に説明する。しかしながら、本発明は、多数の異なる形態において実施してもよく、本明細書中で説明する実施形態に限定されるものとして解釈するべきではない。というよりもむしろ、これらの実施形態は、この開示が十分且つ完全なものになると共に、当業者に対し本発明の範囲を十分に示すように、提示されている。本明細書中を通して、同じ参照符号は同じ要素を示している。
【００１４】
この実施形態では、一例として、時分割同期(Time Division Synchronized)ＣＤＭＡ（ＴＤ−ＳＣＤＭＡ）システムを用いている。このＴＤ−ＳＣＤＭＡシステムは、ＣＷＴＳによって提案されたものであり、ＩＭＴ−２０００無線伝送技術(Radio Transmission Technologies)のうちの１つである。
【００１５】
図１は、ＴＤ−ＳＣＤＭＡシステムにおけるジョイント検出アルゴリズムの実施ステップを示している。送信されるオリジナルデータがｄであり、システム行列Ａがスペクトル拡散、スクランブリング、および空間チャネル関数を表し、ｎが隣接セル間における同一周波数干渉及びホットノイズを表すとすると、ユーザ装置（受信器）によって受信されるデータｅは、以下の式（１）で表すことができる。
ｅ＝Ａｄ＋ｎ （１）
図１のステップ１は、受信されたサンプルデータｅiからインパルス応答推定値ｈiを求めるステップを表している。ＴＤ−ＳＣＤＭＡシステムにおいて、バーストデータ構造は、図２に示されているように、チャネルを推定するためのトレーニング・シーケンス・ミッドアンブル(training sequence midamble)を画定している。このトレーニング・シーケンス・ミッドアンブルは、（通常、数百マイクロセカンドであり、この図では、６７５μｓである）タイムスロット幅内に位置している。（この図では、１４４チップの長さである）トレーニング・シーケンス・ミッドアンブルの前後には、（この図では、３５２チップの長さである）データ記号(Data Symbols)がある。ｍiが、ユーザｉによって送信されたトレーニング・シーケンス・ミッドアンブルを表し、ｅmidが、受信されたトレーニング・シーケンス・ミッドアンブルを表し、ｎmが、トレーニング・シーケンス・ミッドアンブルにおけるノイズ干渉を表す場合、以下の式が成り立つ。
【数９】
0004705303.tif 000005
【００１６】
ＵＥ受信側におけるチャネルインパルス応答推定値ｈiは、式（３）によって求めることができる。
ｈi＝Ｇ-1ｅmid                （３）
この式（３）におけるＧ行列は、各ユーザのトレーニング・シーケンス・ミッドアンブルによって生成された係数行列である。
【００１７】
図１において、ステップ１及び２はそれぞれ、ＵＥ側においてインパルス応答推定値ｈiを取得する手順、並びに、取得したｈi及びＵＥのユーザスペクトル拡散符号によってシステム行列Ａiを生成する手順を表している。（システム行列Ａiの生成方法については、本発明者による別の特許文献に記載してある。）
【００１８】
ジョイント検出の目的は、ｅ及びＡによってｄを推定することにある。図１のステップ３は、ジョイント検出を実施する、即ち、送信信号を推定するステップである。ｄestの推定を実施するには、様々なアルゴリズムがあり、例えば以下のものが挙げられる。
ｄest＝（ｄｉａｇ(Ａ*TＡ)）-1Ａ*Tｅ       （４）
ｄest＝（Ａ*TＡ）-1Ａ*Tｅ                 （５）
ここで、Ｔは逆行列記号であり、*は解共役記号であり、ｄｉａｇは対角行列記号である。
【００１９】
具体的なアルゴリズムの例として式（５）を用い、時間ダイバーシティとジョイント検出とを組み合わせる方法について説明する。
【００２０】
図３を参照すると、時間ダイバーシティとジョイント検出とを組み合わせる本発明の方法は、以下のようなステップから成る。
１）ＵＥは、時間領域に関して受信信号ｅのｉ番目のサンプルを作成し、サンプリングされたデータｅiを取得する。
２）サンプリングされたデータｅiに従って空間チャネルのインパルス応答推定を行い、空間チャネルインパルス応答推定値ｈiを取得する。
３）取得した空間チャネルインパルス応答推定値ｈiから行列Ａiを取得する。
４）上記ステップ１）、２）、３）を全部でＭ回繰り返す、即ち、受信信号をＭ回サンプリングすると、このサンプリングされたデータは、ｅi（ｉ＝１，…，Ｍ）で表すことができる。この受信信号におけるトレーニング・シーケンス・ミッドアンブルに対応する部分は、ｅmid-i（ｉ＝１，…，Ｍ）で表すことができる。式（３）に従って、受信信号をＭ回サンプリングすると、Ｍ個の空間チャネルインパルス応答推定値ｈi（ｉ＝１，…，Ｍ）を取得することができる。次に、このＭ個の空間チャネルインパルス応答推定値ｈiに従って、Ｍ個の行列Ａi（ｉ＝１，…，Ｍ）を取得することができる。
５）このＭ個の行列Ａiによって、システム行列Ａを構成する。
６）このシステム行列Ａに基づいてジョイント検出アルゴリズムを行い、オリジナル送信データの推定値を取得する。計算に関し単純に式（４）を用いると、オリジナル送信データのＭ個の推定値ｄi（ｉ＝１，…，Ｍ）を取得することができる。次に、これらのＭ個の推定値ｄiを以下の式で処理する。
【数１０】
0004705303.tif 000006
ｄsumの符号に従って決定を行うと、オリジナル送信データが再生される。式（６）に関し、ダイバーシティ利得は上昇するが、同時に作業量もＭ回分増加する。ダイバーシティ利得を上昇させると共に、作業量を増加させないようにするために、本発明は以下の方法を用いる。
Ａsum＝（Ａ1T，Ａ2T，…，ＡMT）T          （７）
ｅsum＝（ｅ1T，ｅ2T，…，ｅMT）T          （８）  とすると、
オリジナル送信データの推定値は、次のように表すことができる。
【数１１】
0004705303.tif 000007
【００２１】
式（６）と式（９）とを比較すると、式（９）の方が、作業量の多い行列反転計算を大幅に減少させることがわかる。従って、式（９）の総作業量は、式（６）に比べて大幅に減少する。
【００２２】
サンプリング回数Ｍが多い場合、時間ダイバーシティとジョイント検出アルゴリズムとを組み合わせる式（４）を用いることができる。即ち、以下のような式を用いることができる。
【数１２】
0004705303.tif 000008
【００２３】
式（１０）の作業量は、式（９）よりも少ない。Ｍが適当な値をとる場合、式（１０）の作業量は、式（５）の作業量に近いが、式（１０）の性能の方が、式（５）よりも良い。
【００２４】
上記の分析から、本発明によって提案された、時間ダイバーシティとジョイント検出アルゴリズムとを組み合わせる方法を用いれば、アップリンク及びダウンリンク受信利得の不一致問題を解決することができると共に、作業量を増加させることなくＵＥの受信信号ノイズ比を上昇させることができる、ということがわかる。その結果、ＣＤＭＡスペクトル拡散セル式移動通信システムにおいて、通信の質を低下させることなく、隣接セルの同一周波数における多重化が実施される。
【００２５】
本発明の実施形態は、ＴＤ−ＳＣＤＭＡシステムに基づいたＵＥに対して設計されているが、例えばＵＴＲＡ  ＴＤＤのようなＴＤＤモードを備えた別のＣＤＭＡシステム、つまり、ＩＭＴ−２０００における別のＣＤＭＡ  ＴＤＤシステムに直接用いることができる。また、本発明は、ＣＤＭＡ  ＴＤＤシステムのＢＴＳに直接用いることもできる。適切に変更を行えば、本発明は、ジョイント検出アルゴリズムを適用する他のＣＤＭＡ移動通信システムのＵＥ及びＢＴＳにも十分に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  ジョイント検出アルゴリズムを示すブロック図である。
【図２】  ＴＤＤ  ＣＤＭＡ移動通信システムにおけるバーストデータ構造を示す図である。
【図３】  時間ダイバーシティとジョイント検出とを組み合わせる本発明の方法を示すブロック図である。
【図１】
0004705303.tif 000011
【図２】
0004705303.tif 000012
【図３】
0004705303.tif 000013