(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝送チャネルを経由して基地局と通話している移動端末の移動速度を推定する方法であって、
チャネルのフェージングを推定するためのチャネル推定と、
第１の自己相関結果を取得するためのフェージングの自己相関と、
移動端末の移動速度の種々のあらかじめ定められた値に関して、既知と仮定されるフェージング自己相関関数を使用して取得される種々の基準自己相関結果の事前決定と、
第１の自己相関結果と種々の基準自己相関結果との間の比較と、前記比較の結果の関数として移動端末の移動速度の推定とを含み、
フェージングの自己相関がフェージング係数の正規化自己相関であり、第１の自己相関結果が選択された長さのベクトルであり、種々の基準自己相関結果が、既知と仮定される前記自己相関関数で取得された当該係数の正規化自己相関から得られる同じ長さの種々のベクトルである、方法。
【請求項２】
フェージングの自己相関が、観察が望まれる最低移動速度の関数として選択される時間間隔で 実行される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
既知と仮定される前記自己相関関数が、第１種０次ベッセル関数を含む、請求項１または請求項２に記載の方法。
【請求項４】
伝送チャネルを経由して基地局と通話している移動端末の移動の速度を推定する装置であって、
チャネルのフェージングを推定するようにチャネル推定を実行することができるチャネル推定手段と、
第１の自己相関結果を取得するためフェージングの自己相関を実行することができる第１の自己相関手段と、
移動端末の移動速度の種々のあらかじめ定められた値に関して、既知と仮定されるフェージング自己相関関数を使用して取得される種々の事前計算された基準自己相関結果を保存するメモリと、
第１の自己相関結果と種々の基準自己相関結果との比較を実行することができる比較手段と、
前記比較の結果の関数として移動端末の移動速度の推定を実行することができる速度推定手段とを備え、
第１の自己相関手段が、フェージング係数の正規化自己相関を実行することができ、前記第１の結果が選択された長さのベクトルであり、種々の基準自己相関結果が、既知と仮定される前記自己相関関数で取得された当該係数の正規化自己相関から得られる同じ長さの種々のベクトルである、装置。
【請求項５】
既知と仮定される前記自己相関関数が、第１種０次ベッセル関数を含む、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
請求項４または請求項５に記載の装置を組み入れた移動端末。
【請求項７】
移動端末がセルラ移動電話から構成される、請求項６に記載の移動端末。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般的に無線通信システムに関し、特にＵＭＴＳ規格に従って動作する無線通信システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
無線通信方式において、基地局は、セルラ移動電話のような複数の遠隔端末と通信する。周波数分割多重アクセス(Frequency Division Multiple Accessの頭文字を取ってＦＤＭＡと略称される)および時分割多重アクセス(Time Division Multiple Accessの頭文字を取ってＴＤＭＡと略称される)は、同時に一定数の端末にサービスを提供する従来技術の多重アクセス方式である。ＦＤＭＡおよびＴＤＭＡシステムの基本概念は、いくつかの端末が干渉を引き起こすことなく同時に動作することができるような形態で、それぞれいくつかの周波数またはいくつかの時間間隔として利用可能資源を共有することにある。
【０００３】
ＧＳＭ規格に従って動作する電話は、送信および受信が異なる周波数を使用し更にまた異なる時間間隔を使用して実施されるという意味において、ＦＤＭＡおよびＴＤＭＡシステムに属する。
【０００４】
周波数分割または時分割を使用するこれらシステムとは対照的に、ＣＤＭＡ(Code Division Multiple Accessの略称であって、符号分割多重アクセスを意味する)システムは、いくつかのユーザが符号化された変調を使用して共通の周波数および共通の時間チャネルを共有することを可能にする。ＣＤＭＡシステムには、ＣＤＭＡ２０００システム、ＷＣＤＭＡ(広帯域ＣＤＭＡ)システムまたはＩＳ−９５規格が含まれる。
【０００５】
ＣＤＭＡシステムにおいては、当業者に周知の通り、スクランブリング符号が各基地局に関連付けられ、それによってある１つの基地局を他の基地局と区別することを可能にする。更に、当業者に"ＯＶＳＦ符号"として知られている直交符号が各遠隔端末(例えばセルラ移動電話)に割り当てられる。すべてのＯＶＳＦ符号は相互に直交していて、これによってある１つの遠隔端末を他の遠隔端末と区別することを可能にする。
【０００６】
ある１つの遠隔端末に向けて伝送チャネル上に信号を送信する前に、信号は、基地局のスクランブリング符号および遠隔端末のＯＶＳＦ符号を使用して基地局によってスクランブルおよび拡散される。
【０００７】
ＣＤＭＡシステムにおいては、送信および受信に関し別々の周波数を使用するシステム(ＣＤＭＡ−ＦＤＤシステム)と送受信に関して共通の周波数を使用するが送信および受信に関して別々の時間ドメインを使用するシステム(ＣＤＭＡ−ＴＤＤシステム)との間で更なる区別を行うことができる。
【０００８】
本発明はＣＤＭＡタイプの通信システムに適用されるのが有利である。
【０００９】
しかしながら、本発明は、ＦＤＭＡおよびＴＤＭＡタイプの通信システム、特にＧＳＭおよびＧＰＲＳ電話にも適用され、また、一般的には、コヒーレント受信を使用する端末、特に、ＷＣＤＭＡシステムのようなＣＤＭＡシステムの下でもＦＤＭＡおよびＴＤＭＡシステムの下でも動作することができるＵＭＴＳ規格に従って動作する端末にも適用される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、特に、移動端末、特にセルラ移動電話の移動速度の推定に関するものである。
【００１１】
前述のように、通信システムの各基地局は、１つのセルの範囲内に電波を放射しそのセル内に位置しているすべての電話と通話する。電話のユーザが移動してセルの境界に到達すると、基地局は、電話によって測定される特定のパラメータに従って、別の基地局への引き継ぎを決定することができる。
【００１２】
この場合、移動電話の移動速度の推定が、別の基地局への引き継ぎの決定に関して基地局によって考慮されるパラメータである。
【００１３】
速度の推定は、信号を受信するパワーの監視動作を向上させるためにも使用することができる。
【００１４】
移動体の移動速度を推定する手段は多数存在するが、それら手段の多くは信号の自己相関の演算に基づいている。その場合、この自己相関の結果から速度を推定することが主要な問題点である。
【００１５】
本発明は、移動端末の移動速度を推定する問題に対する別の解決策を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、伝送チャネルを経由して基地局と通話している移動端末の移動の速度を推定する方法を提案する。
【００１７】
本発明の一般的特徴によれば、該方法は、チャネルのフェージングを推定するチャネル推定を含む。次に、フェージングの自己相関を実行して第１の自己相関結果を取得する。
【００１８】
本方法は、更に、移動端末の移動速度の種々のあらかじめ定められた値に関する種々の基準自己相関結果の事前決定を含む。これら種々の基準自己相関結果は、例えば当業者に周知のジェーク(Jake)モデルを使用して、既知と仮定されるフェージングの自己相関関数を使用して取得される。このジェーク・モデルは、第１種０次ベッセル関数を含む。
【００１９】
次に、第１の自己相関結果と種々の基準自己相関結果が比較され、移動端末の移動速度が比較の結果の関数として推定される。換言すれば、例えば第１の自己相関結果に最も近い基準自己相関結果が選択され、この選択された基準自己相関結果に関連づけられた移動速度が移動端末の移動の推定速度とされる。
【００２０】
フェージングの自己相関を計算するため、例えば最良のＳＮ比を示す経路に関連する単一フェージング係数の正規化自己相関を計算することが可能である。この場合、自己相関関数を計算するために使われる係数の連続した値の数が、推定が望まれる最低速度を条件づける。例えば、３０個の連続した値に対して実行される自己相関は、約１０ｋｍ／ｈという観察可能最低速度を取得することを可能にする。この速度は通常の応用に対して一般的に十分なものである。
【００２１】
従って、第１の自己相関結果は、選択された長さのベクトルであり、種々の基準自己相関結果は、上述の周知とされる自己相関関数を使用して取得された当該係数の正規化自己相関から得られる同じ長さの種々のベクトルである。
【００２２】
１つの変形形態として、速度が多重経路伝送チャネルに対して広域的であること、すなわち速度は経路にかかわらず同一であることが既知であるとすれば、単一フェージング係数の正規化自己相関の使用の代わりに、種々のフェージング係数の値を組み合わせてそれぞれのＳＮ比によってそれらを重み付けすることが可能である。
【００２３】
本発明は、更に、伝送チャネルを経由して基地局と通話している移動端末の移動速度を推定する装置を提供する。
【００２４】
本発明の一般的特徴によれば、該装置は、
−チャネルのフェージングを推定するようにチャネル推定を実行することができるチャネル推定手段、
−第１の自己相関結果を取得するようにフェージングの自己相関を実行することができる第１の自己相関手段、
−移動端末の移動速度の種々のあらかじめ定められた値に関して、既知と仮定されるフェージングの自己相関関数を使用して取得される種々の事前計算された基準自己相関結果を保存するメモリ、
−第１の自己相関結果と種々の基準自己相関結果との間で比較を実行することができる比較手段、および
−前記比較の結果の関数として移動端末の移動速度の推定を実行することができる速度推定手段、
を備える。
【００２５】
本発明は、更に、上述のように定義された速度推定装置を組み入れた移動端末を提供する。この移動端末はセルラ移動電話でもよい。
【００２６】
【発明の実施の形態】
図１において、参照符号ＴＰは、例えばＣＤＭＡタイプの通信方式に従って基地局ＢＳ１との通信を行っているセルラ移動電話のような遠隔端末を示す。
【００２７】
セルラ移動電話は、従来技術に従って、入力信号ＩＳＧを受け取るためアンテナＡＮＴに接続した無線周波数アナログ段階ＥＲＦを含む。
【００２８】
段階ＥＲＦは、従来技術に従って、低雑音増幅器ＬＮＡと共に、ミキサ、(簡略化のために図１に図示されてない)フィルタおよび従来技術の増幅器を含む２つの処理経路を含む。２つのミキサが、位相同期ループＰＬＬから相互に９０度の位相差を持つ２つの信号をそれぞれ受け取る。ミキサにおける周波数変換の後、両方の処理経路は、当業者に周知の術語に従って、Ｉ(同相ストリーム)およびＱ(直交位相ストリーム)という２つのストリームをそれぞれ定義する。
【００２９】
アナログ−デジタル変換器におけるデジタル変換の後、２つのストリームＩおよびＱは、受信処理段階ＥＴＮＲに送出される。
【００３０】
基地局と移動電話との間に位置する障害のため初期的に送信された信号が反射する可能性があるので、伝送媒体は、実際には、多重経路伝送媒体ＭＰＣ、すなわち、いくつかの異なる伝送経路を含む(図１には３つの伝送経路Ｐ１、Ｐ２およびＰ３が示されている)。従って、移動電話によって受け取られる信号ＩＳＧは、初期的に送信された信号の時間的に遅延した種々のバージョンから構成される。これらバージョンは、伝送媒体の多重経路伝送特性の結果である。それに加えて、各経路は異なる遅延を持ち込む。
【００３１】
処理段階ＥＴＮＲは、多重経路伝送チャネルの経路のフェージング係数を決定する装置ＰＳＴを含む。
【００３２】
本明細書の後段の詳細な記述に見られるように、実際にはチャネル推定手段であるこの装置ＰＳＴが、電話ＴＰの移動速度を推定する装置ＢＳＶの一部を形成する。装置ＢＳＶを構成する種々の手段は、マイクロプロセッサの範囲内でソフトウェアの形態で実施されるか、あるいは、少なくとも一部の手段が集積回路の範囲内でハードウェア化された形態で実施されることもできる。
【００３３】
多重経路チャネルの特徴に関して更に記述すれば、多重経路チャネルの種々の経路の種々の時間遅延τが、検索ユニットＭＳＨによって推定され、例えばデジタル位相同期ループによって継続的に追跡されることができる。
【００３４】
検索ユニットおよび追跡ユニットの構造は、当業者に周知のものであるが、要点を述べれば、検索ユニットに到着する多重経路に従って、異なる瞬間に発生する相関ピークが取得される。ピークの振幅は、当該経路の信号エンベロプに比例し、第１のピークの到着に対して相対的な、各ピークの瞬間が、対応する経路の遅延の測定を提供する。このような遅延に関する情報が、ユニットＭＳＨによって、レーキ受信器ＲＲに送出される。レーキ受信器のフィンガーの数はこのような遅延の数に対応する。
【００３５】
レーキ受信器ＲＲは、ＣＤＭＡ通信システムにおいて動作するセルラ移動電話に組み込まれ、初期的に送信された信号の遅延バージョンに対する時間アライメント、スクランブリング解除、拡散解除および結合を実行して、初期信号に含まれる情報ストリームを送出する。当然のことながら、受信信号ＩＳＧは、異なる基地局ＢＳ１およびＢＳ２によってそれぞれ送信された初期的信号の送信から生成されることもあり得る。
【００３６】
レーキ受信器に続いて、従来技術の復調手段ＭＰが、レーキ受信器によって送出された信号グループ(constellation)を復調する。
【００３７】
処理段階ＥＴＮＲは、また、従来技術に従って、当業者に周知の、ソース復号を実行するソース復号器ＳＤを含む。
【００３８】
最後に、やはり当業者に周知のように、位相同期ループＰＬＬが、段階ＥＴＮＲのプロセッサに組み入れられた自動周波数制御アルゴリズムによって制御される。
【００３９】
やはり当業者に周知のように、基地局ＢＳ１からアンテナを経由した送信の前に、情報(シンボル)を含む初期信号は、基地局の処理手段によって、基地局のスクランブリング符号および電話ＴＰの直交符号（ＯＶＳＦ符号）を使用して、スクランブリングおよび拡散される。
【００４０】
従って、シンボルは、(例えば２６０ナノ秒に等しい)あらかじめ定められた長さを持ち、例えば３.８４Ｍｃｐｓに等しいあらかじめ定められたチップ・レートに対応するチップに変換される。このように、チップ・レートは、シンボル・レートより大きい。かくして、１つのシンボルは、４から２５６までの多数のチップに変形される。
【００４１】
基地局によって送信された、多数のチップから形成される情報は、各々があらかじめ定められたスロットＳＬｉに分割された連続フレームＴＲＲという形式で搬送される。１つのフィンガー針としては、各フレームＴＲＲは、１０ミリ秒の長さを持ち、各々が２５６０個のチップに等しい長さを持つ１５個のスロットＳＬ０−ＳＬ１４に分割される。
【００４２】
本発明に従った速度推定装置ＢＳＶの構成および動作形態の詳細を図２および図３を参照して以下に記述する。
【００４３】
ＵＭＴＳ規格の場合にコヒレント受信のため必要とされるチャネル推定のフレームワークの範囲内において、推定手段ＰＳＴは、各スロットにおいて、また、レーキ受信機の各フィンガーごとに、フェージングの位相および振幅を推定する。この推定は、任意の既知のチャネル・サウンディング技術、例えば、拡散符号とスクランブリング符号の積と受信信号の単純な相関によって実行されることができる(図３のステップ３０)。
【００４４】
換言すれば、１つのフェージング係数が、レーキ受信機のフィンガーの各々と、すなわち多重経路チャネルの経路の各々と関連づけられる。この係数は、複素数係数であって、時間と共に変化することができる。手段ＰＳＴは、また、各スロットにおいて、各フェージング係数の現在値を送る。次に、これらの値はレーキ受信機ＲＲに渡され、本発明に従った速度推定のフレームワークの範囲内で使用される。
【００４５】
かくして、スロットあたり１つの値の割合でサンプリングされたこれらフェージング係数を収集することによって、第１の自己相関結果の生成が可能となる。
これは、第１の自己相関手段ＭＣＯＲＲによって実行される。
【００４６】
一層具体的に述べれば、Ｎ個の連続する値(例えば２０ミリ秒という持続時間に対応する場合Ｎは３０である)からなる窓に対する係数λの自己相関の結果は、選択された長さＬのベクトルＲ、すなわちＬ個の成分を有するベクトルＲである。ｋを０からＬ−１まで変化する値として、このベクトルＲ(ｋ)は次式(１)によって定義される。
【００４７】
【数１】
0004745590.tif 000002
【００４８】
式(１)において、Ｒ(０)は、フェージング係数の平方値係数を表し、"＊"は共役複素数を示す。
【００４９】
実際のところ、正規化されたこのような自己相関の使用は、手段ＰＳＴによって決定されたフェージング係数のうちのまさに１つを使用することを可能にする。従って、例えば、最も高いＳＮ比を示す経路に関連づけられた係数を選択することが可能となる(ステップ３１および３２)。
【００５０】
更に、装置ＢＳＶは、既知と仮定される相関関数を使用して得られる事前計算された一定数の基準自己相関結果を保存するメモリＭＭを含む。この点に関しては、市街地配置において一般的に採用される自己相関モデルであって、当業者に周知のジェイク(Jake)モデルを使用することができる。一層具体的に述べれば、この場合、長さＬ(ｋは０からＬ−１まで変化する)の各フェージング係数に関連づけられた基準正規化自己相関ベクトルは、次の公式(２)によって定義される。
【００５１】
A(k) = J0 (2πfD k)        (2)
式(２)において、J0は第１種０次ベッセル関数を表し、fDは、光速に対する電話の移動速度の比率にキャリヤー周波数(例えば２ＧＨｚ)を乗じた積に等しい正規化ドップラー周波数を表す。
【００５２】
従って、留意されるべき点であるが、各基準自己相関ベクトルは電話の移動速度に依存する。また、基準自己相関ベクトルは、種々の速度値に関して、事前計算され、表にされる(図３のステップ３３)。
【００５３】
次に、ステップ３２において計算された自己相関推定データが  統計学的に信頼できるようになった時、一般的には１秒後に、比較手段ＣＭＰが、正規化自己相関ベクトルＲとメモリＭＭに保存されている基準自己相関ベクトル・セットとの間の比較を実行する(ステップ３４)。
【００５４】
一層具体的に述べれば、手段ＣＭＰは、保存されている自己相関ベクトルの中から、例えばユークリッド距離という意味において正規化自己相関ベクトルＲに最も近似しているベクトルを選択する(図３のステップ３５)。
【００５５】
次に、速度推定手段ＭＳＶが、選択された基準ベクトルに関連づけられている速度を推定する(ステップ３６)。
【００５６】
本発明は、上述された実施形態および方式に限定されることはなく、それらのすべてのバリエーションを許容する。
【００５７】
例えば、ＵＭＴＳのフレームワークの範囲内において、フェージング係数値を１スロットが０．６６７ミリ秒の長さであるスロットごとに推定する。したがって、推定する最高速度を約４００ｋｍ／ｈとすることもできる。適用分野によってはこの最大値で十分である。しかしながら、応用の必要に応じて、スロットあたり２個以上の係数値を推定することによって上記最大値を増加させることは可能である。
【００５８】
更に、上述のように、観察可能最低速度は、自己相関関数を計算するために使用される値の数に依存する。３０個の値の使用は、移動体の移動の速度が３０個のスロットごとに（すなわち２０ミリ秒ごとに）更新されることを意味する。
【００５９】
更に、移動体の移動の速度が時間的に(２０ミリ秒と比較して)ゆっくりと変化すると仮定すれば、例えば約５０個の測定値について例えば移動平均を考慮することは可能であり、それによって、測定の信頼性が強化される。
【００６０】
最後に、保存される基準ベクトルの数は、予想される応用に依存する。従って、主要な要請が迅速な移動体を低速移動体と区別するものである場合、移動の速度の推定におけるより詳細な要請がある場合よりも少ない数の基準自己相関ベクトルを保存すればよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従った速度推定装置を組み入れた本発明のセルラ移動電話の基本構造を示すブロック図である。
【図２】本発明に従った速度推定装置の詳細を示すブロック図である。
【図３】本発明に従った処理の１つの実施形態の流れ図である。
【符号の説明】
ＢＳ１        基地局
ＴＰ          移動端末
ＰＳＴ        チャネル推定手段
ＭＣＯＲＲ    第１自己相関手段
ＭＭ          メモリ
ＣＭＰ        比較手段
ＭＳＶ        速度推定手段
【図１】
0004745590.tif 000003
【図２】
0004745590.tif 000004
【図３】
0004745590.tif 000005