(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号を受信するための装置であって、
複数のチャネル推定値を生成するチャネル推定値生成器と、
前記チャネル推定値生成器により生成された２つ以上のチャネル推定値を使用してドップラー周波数推定値を生成するドップラー周波数推定器と、
を含み、
前記ドップラー周波数推定器は、
２つの連続したチャネル推定値Ｃｈ（ｋ）とＣｈ（ｋ−１）に次式
0004515680.tif 000006
を適用して前記ドップラー周波数推定値を計算することを特徴とする装置。
【請求項２】
前記ドップラー周波数推定値を用いて移動速度の推定値を求める移動速度推定器をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
複数の前記ドップラー周波数推定値の平均を求める合成器をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記ドップラー周波数推定値の平均を用いて移動速度の推定値を求める移動速度推定器をさらに含むことを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項５】
信号を受信するための装置であって、
複数のチャネル推定値を生成するチャネル推定値生成器と、
前記チャネル推定値生成器により生成された２つ以上のチャネル推定値を使用してドップラー周波数推定値を生成するドップラー周波数推定器と、
を含み、
前記ドップラー周波数推定器は、
第１のグループのパイロット・シンボルからのチャネル推定値の平均値と、情報シンボルによって前記第１のグループのパイロット・シンボルから分離された第２のグループのパイロット・シンボルからのチャネル推定値の平均値とを用いて前記ドップラー周波数推定値を求めることを特徴とする装置。
【請求項６】
スペクトル拡散信号を受信する装置であって、
複数のフィンガーと、
前記複数のフィンガーのそれぞれにつき１つのパスを検索するための検索器と、
前記複数のフィンガーの１つについて複数のチャネル推定値を生成するチャネル推定器と、
前記複数のフィンガーの１つからの２つ以上のチャネル推定値を用いて、ドップラー周波数推定値を生成するドップラー周波数推定器と、
を含み、
前記ドップラー周波数推定器は、
少なくとも２つの連続したチャネル推定値Ｃｈ（ｋ）とＣｈ（ｋ−１）に次式
0004515680.tif 000007
を適用して前記ドップラー周波数推定値を計算することを特徴とする装置。
【請求項７】
スペクトル拡散信号を受信する装置であって、
複数のフィンガーと、
前記複数のフィンガーのそれぞれにつき１つのパスを検索するための検索器と、
前記複数のフィンガーの１つについて複数のチャネル推定値を生成するチャネル推定器と、
前記複数のフィンガーの１つからの２つ以上のチャネル推定値を用いて、ドップラー周波数推定値を生成するドップラー周波数推定器と、
を含み、
前記ドップラー周波数推定器は、
第１のグループのパイロット・シンボルからのチャネル推定値の平均値と、情報シンボルによって前記第１のグループのパイロット・シンボルから分離された第２のグループのパイロット・シンボルからのチャネル推定値の平均値とを用いて前記ドップラー周波数推定値を求めることを特徴とする装置。
【請求項８】
前記ドップラー周波数推定値を使用して前記複数のフィンガーのうち少なくとも１つを調整することを特徴とする請求項６または７に記載の装置。
【請求項９】
前記検索器は、前記ドップラー周波数推定値を使用して新しいパスを検索すべきか否かを決定することを特徴とする請求項６または７に記載の装置。
【請求項１０】
前記ドップラー周波数推定値は、新しいパスの発生を予測するために使用されることを特徴とする請求項６または７に記載の装置。
【請求項１１】
最も強いフィンガーからのチャネル推定値が、前記ドップラー周波数推定値を求めるために使用されることを特徴とする請求項６または７に記載の装置。
【請求項１２】
最も強いフィンガー以外のフィンガーからのチャネル推定値が、前記ドップラー周波数推定値を求めるために使用されることを特徴とする請求項６または７に記載の装置。
【請求項１３】
複数のチャネル推定器と複数のドップラー周波数推定器をさらに含み、
各ドップラー周波数推定器は、異なるチャネル推定器からの２つ以上のチャネル推定値を用いてドップラー周波数推定値を生成することを特徴とする請求項６または７に記載の装置。
【請求項１４】
少なくとも２つの前記ドップラー周波数推定値から、ドップラー周波数推定値の重み付けされた組み合わせを求める合成器をさらに含むことを特徴とする請求項１３に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
［背景］
本願発明は、ドップラー周波数の推定値に係り、とりわけ、符号分割多元接続（ＣＤＭＡの）移動無線電話システムにおいてスペクトル拡散された無線信号を受信することに関する。
【０００２】
ＣＤＭＡシステムにおいて、異なるユーザ、異なる基地局及び異なるサービスは、通常、固有の拡散シーケンス又は拡散符号によって分離されている。拡散符号の速度（一般にチップレートと呼ばれている。）は、情報のシンボルレートよりも高速である。情報のデータストリームは、情報のデータストリームに拡散符号を乗算することにより拡散（又は符号化）される。複数のユーザが存在するシステムにおいては、符号化された信号はお互いに足し合わされ、合成信号を形成する。受信機は、この合成信号に対し対応する共役の拡散符号を相関させることにより、何れか１つの情報データストリームを再生することができる。
【０００３】
移動通信システムにおいて、基地局と移動局間で通信される信号は、一般に、エコー歪や、時間分散（マルチパス遅延）により劣化を受ける。マルチパスによる遅延は、例えば、高層の建造物や山岳により信号が反射されることが原因で発生する。障害物が存在することで受信機に届く信号の経路（パス）は１つではなくなり、多数の経路が発生することになる。送信信号は複数の異なるパス（レイとも呼ばれる。）に沿って伝搬するため、受信機は、これらの送信信号が多重化された合成信号を受信することになる。送信信号を最適に受信するためには、検索器（サーチャー）と呼ばれる装置を用いて異なるレイを見つけ、レイク受信機と呼ばれる装置によりこれらのレイを"かき集めて合成する"ことになる。
【０００４】
図１は、ＣＤＭＡシステムにおける例示的なフレーム構造を示している。フレーム１００は、複数のスロット１０１，１０２，１０３，１０４，．．．，１１６を有している。各スロットは、パイロット部１２０とデータ部１３０とを備えている。ＤＭＡシステムが異なれば、フレーム構造も異なってもよいことは当業者に周知であろう。この例によると、パイロット部１２０は、４つのパイロット・シンボル１２１，１２２，１２３，１２４を備え、データ部１３０は、複数のデータ・シンボル１３１，１３２，１３３，１３４，．．．，ｎを備えている。パイロット・シンボル１２１，１２２，１２３，１２４は異なるレイを見つけるために使用することができる。パイロット・シンボルは受信機にとって既知であるので、検索器は、パイロット・シンボルに整合したフィルタ（マッチドフィルタ）を使用することで異なる複数のパスを検出することができる。マッチドフィルタからの出力は、一般に、マルチパス・プロファイル（遅延プロファイル）と呼ばれる。受信信号には同一の信号が多重されたものから構成されているので、遅延プロファイルには１以上のピークが存在する。各ピークはそれぞれのレイに対応している。以下でより詳細に説明するように、パイロット・シンボル１２１，１２２，１２３，１２４はチャネル推定に使用することができる。
【０００５】
図２は、受信機のサーチャー部とレイク受信機部の概要図である。送信機（不図示）は受信機２００に信号を送信する。複数のパスに沿って信号が伝搬して行くので、受信信号２０１には、同一の信号が重畳されている。サーチャー３００は、最も強いレイの組み合わせ（セット）を見つけて選択するために、マッチドフィルタ３１０とピーク検出器３５０を使用する。サーチャー３００は、フレーム１００に含まれる複数のスロットを検索するために、第２のマッチドフィルタ３２０、スロット遅延器３３０およびアキュムレータ３４０を使用してもよい。
【０００６】
レイク受信機４００は、６つのフィンガー４１０，４２０，４３０，４４０，４５０及び４６０を備えている。各フィンガーは、信号２０１についての異なるパスを受信するために設定された簡易な受信機である。例えば、フィンガー４１０は、ｔｄ１の遅延時間を有するパスを受信するように設定されている。ｔｄ２，ｔｄ３，ｔｄ４，ｔｄ５およびｔｄ６の遅延時間を有するそれぞれのパスを受信するために、フィンガー４２０，４３０，４４０，４５０及び４６０が設定されている。フィンガー及び４６０の出力は、受信信号の信号対雑音比と信号対干渉比とを最大にするように、個々に重みが乗算される。重み付けされた出力は、アキュムレータ７００によって足しあわされる。アキュムレータ７００の出力は検出器８００に与えられる。
【０００７】
ここで、サーチャー３００がレイのセットを見つけ、受信機２００は移動の携帯ユニットであると仮定する。受信機２００は移動するので、これらのレイは、もはや最良のレイとはいえなくなるだろう。仮に、受信機２００が弱いレイを使用すれば、信号品質が劣化することになろう。受信機２００が同一の信号品質を維持するための唯一の方法は、信号の送信電力の増加を基地局に要求することである。一方で、送信電力が増加されると、他の受信機により経験される干渉の量も増大してしまう。各受信機が、可能な信号電力のうち最小の電力を使用れば、全体の干渉も最小化される。
【０００８】
新しいレイを検索することは演算処理を複雑にする。これは時間を浪費するだけでなく、受信機のバッテリー寿命をも減少させてしまう。新しいパス（および、新しい最良のパスの遅延時間）を検索する必要性があるか否かは、主として受信機の相対的な速度に依存する。もし受信機が、移動体のドップラー周波数を決定できれば、受信機は、移動体が移動しているか否か、および、新しいパスを検索する必要性があるか否かを決定できることになろう。受信機は、新しいパスを追跡するか、または予測するためにも、ドップラー周波数を使用することができる。ドップラー周波数が無線チャンネルに影響を及ぼす現象の１つであることは昔から研究者らによって知られていたが、これらの研究者らは、受信信号自身からドップラー周波数を抽出するための効果的な方法を開発しようとは考えなかった。移動局のドップラー周波数を決定するための簡単で信頼できる方法が切望される。
【０００９】
［要約］
本願発明の第１の観点によれば、チャンネル推定値の生成器は複数のチャンネル推定値を生成する。ドップラー周波数の推定器は２以上のチャンネル推定値を使用することで、ドップラー周波数の推定値を生成する。
【００１０】
本願発明の他の観点によれば、ドップラー周波数の推定器は、２つの連続したチャンネル推定値間の正規化された距離を計算により求めることでドップラー周波数の推定値を生成する。
【００１１】
本願発明の他の観点によれば、受信機はドップラー周波数の推定値を使用することで（１）受信機を調整したり、（２）受信機の移動速度求めたり、（３）新しいパスを検索する必要があるかを判定したり、（４）新しいパスを予測したり追跡したりするなどこれらのうち少なくとも１つを実行できる。
【００１２】
本願発明の他の観点によれば、受信機はドップラー周波数推定値の移動平均を使用することで（１）受信機を調整したり、（２）受信機の移動速度求めたり、（３）新しいパスを検索する必要があるかを判定したり、（４）新しいパスを予測したり追跡したりするなどこれらのうち少なくとも１つを実行できる。
【００１３】
本願発明の他の観点によると、受信機は、異なるパスから受信した信号から求められたドップラー周波数推定値の重み付けされた組み合わせを使用することで（１）受信機を調整したり、（２）受信機の移動速度求めたり、（３）新しいパスを検索する必要があるかを判定したり、（４）新しいパスを予測したり追跡したりするなどこれらのうち少なくとも１つを実行できる。
【００１４】
本願発明の有利な点は、受信機が受信された信号自身からドップラー周波数を推定できることにある。他の有利な点は、マッチドフィルタを使用する必要性が減少することである。
【００１５】
［詳細な説明］
以下の説明において、特定の回路名称、回路構成要素および通信技術などについての特有な詳細は、本願発明をより理解しやすくするために提供される。しかしながら、これらの具体的な詳細を逸脱する他の実施形態においても本願発明を実施できることは、当業者であれば明白であろう。他の例において、周知な方法および回路の詳細な説明は、不要な詳細によって本願発明の説明を覆い隠さないために省略される。
【００１６】
上述での議論のように、図１は、ＣＤＭＡシステムの例示的なフレーム構造を説明するための図である。図２は、受信機のサーチャー部とレイク受信機部の概要図である。図３は、レイク・フィンガーの概要図である。上述したように、個々のフィンガーは、信号２０１の異なるパスを受信するために設定された簡素な受信機である。例えば、フィンガー４１０は、パス４１１のうちの１つから信号を受信するように設定される。フィンガー４１０は、受信された信号２０１や逆拡散符号１１２をシフトするように構成されている。いくつかのＣＤＭＡシステムにおいて、逆拡散符号１１２は、ロングコードであり、多数のシンボルにわたる。ロングコード１１２は、例えば複数の基地局を分離（区別）するために使用される。ショートコードは、単一のシンボルにわたる符号である。ショートコードは、例えば、特定のセルの異なるユーザを分離（区別）するために使用される。図３において、積分器５１４は、個別のシンボルを得るために、ショートコードを使用する。個別のシンボルは、パイロット・シンボル５２１，５２２，５２３，５２４および情報シンボル５３１，５３２，５３３，．．．，ｎへと分割される。
【００１７】
チャンネル推定値はチャンネルの振幅と位相歪みの尺度である。レイク受信機において、受信機は各フィンガーごとにチャンネル推定値を生成する必要がある。フィンガー４１０のチャンネル推定値は、例えばフィンガー４２０のチャンネル推定値とは異なる。なぜなら、フィンガー４１０とフィンガー４２０とでは、それぞれ異なるパスに沿って進行してきた信号を受信するように設定されているからである。チャンネル推定値６０１を最も簡単に生成する方法は、パイロット・シンボル５２１，５２２，５２３および５２４を、既知のパイロット・シンボル１２１，１２２，１２３および１２４と比較することである。パイロット１２１，１２２，１２３および１２４についてチャンネルの劣化は同じはずなので、合成器５２５は、既知のパイロット１２１と受信パイロット５２１との積、既知のパイロット１２２と受信パイロット５２２との積、既知のパイロット１２３と受信パイロット５２３との積および既知のパイロット１２４と受信パイロット５２４との積を平均することができる。チャンネル推定器５２７は、合成器５２５から平均値を用いて、チャンネル推定値６０１を生成する。
【００１８】
もし情報シンボル５３１，５３２，５３３，．．．，ｎが、チャンネル推定値６０１またはこれらのフィルタを通過したものによって乗算されるのであれば、パス４１１に沿ったチャンネル歪みを補償することが可能となる。フィンガー４１０の出力は個別の重みが乗算されたのち、アキュムレータ７００において合成される。以下でより詳細に説明するように、チャンネル推定値６０１は、ドップラー周波数の推定値を生成するためにも使用可能である。
【００１９】
図４は、連続したチャンネル推定値についての振幅および位相の変化を表したグラフである。チャンネル推定値は、例えば、フィンガー４１０，４２０，４３０，４４０，４５０または４６０のうちの１つからのものである。アスタリスクの付された連続したチャンネル推定値は、先により結ばれる。例えば、チャンネル推定６０１，６０２，６０３および６０４の振幅と位相の変化は、（１）チャンネルのレーリー分散、および（２）受信機のドップラー周波数に依存している。以下でより詳細に説明するように、ドップラー周波数推定器は、２以上のチャンネル推定値を使用してドップラー周波数の推定値を生成する。
【００２０】
図５は、ドップラー周波数推定器の概要図である。ドップラー周波数推定器６１０は、連続したチャンネル推定値間の正規化距離を推定してドップラー周波数を推定する。正規化は、複素のチャネル推定値Ｃｈ（ｋ）を対応する長さで除算することにより実行される。
【００２１】
【数１】
0004515680.tif 000002
【００２２】
ここで、距離Ｄ（ｋ）が、二つの連続した正規化複素チャネル推定値間の差に対応しているとすれば、次のように表現でき、
【００２３】
【数２】
0004515680.tif 000003
現在のドップラー周波数ｆＤ（ｋ）は、次式により得られる。
【００２４】
【数３】
0004515680.tif 000004
当業者であれば理解できるように、移動局の移動速度は次式を解くことにより得られる。
【００２５】
【数４】
0004515680.tif 000005
ここで、λは、信号の搬送波周波数（ｆｃ）でもって、光の速度（３＊１０８）を除算したものに等しく、θは信号と移動局の移動方向とが成す角度である。
【００２６】
図５において、ドップラー周波数推定器６１０は、チャンネル推定値６０１と６０２を使用して、ドップラー周波数推定６４１を生成する。正規化器（ノーマライザ）６２０は、チャンネル推定値６０１と６０２とを、それぞれに対応した長さでもって除算することで、正規化されたチャンネル推定値６２１と６２２とを生成する。差分器（サブトラクタ）６３０は、正規化されたチャンネル推定値６２２を、正規化されたチャンネル推定６２１から減算することで差６３１を生成する。乗算器（マルチプライヤ）６４０は、差６３１に定数を乗算することでドップラー周波数推定値６４１を生成する。ドップラー周波数推定値６４１は、（１）受信機を調整したり、（２）受信機の移動速度求めたり、（３）新しいパスを検索する必要があるかを判定したり、（４）新しいパスを予測したり追跡したりするなどこれらのうち少なくとも１つを実行するためい使用できる。速度推定器６８０は、ドップラー周波数推定６４１を使用して速度推定６８１を生成する。
【００２７】
１以上のチャンネル推定値を生成するために、例えば、隣接したパイロット・シンボルを用いるのであれば、ドップラー周波数を生成するためにはこれらの連続的なチャンネル推定値を使用しなくてもよい。これらの連続的なチャンネル推定値を平均化し、次のグループの隣接したパイロット・シンボルからの平均値を用いることで、ドップラー周波数推定値を生成することが可能である。チャンネル推定値６０１は、スロット１０１に含まれるパイロット・シンボルからのチャンネル推定値を表しているかもしれないし、また、チャンネル推定６０２はスロット１０１またはスロット１０２からのチャンネル推定値を表しているかもしれない。あるいはチャンネル推定６０１が、スロット１０１からの連続したチャンネル推定値の平均値を表しているかもしれないし、チャンネル推定値６０２はスロット１０２からの連続したチャンネル推定値の平均値を表しているかもしれない。
【００２８】
図６は、ドップラー周波数推定器の概要図である。例えば、移動局が歩行者により使用されているときは、ドップラー周波数の変動は非常に遅いものになろう。またあるケースでは、例えば６４個のチャンネル推定値からなる移動平均を使用することが有利であるかもしれない。図６において、シフトレジスタ又は記憶装置は、複数の正規化されたチャンネル推定値を記憶するために使用できる。複数のドップラー周波数推定値を記憶するために、シフトレジスタまたは記憶装置を使用することもできる。合成器６５０は、結果として生じたチャンネル推定値を合計して平均を求めることができる。ドップラー周波数推定値６５１は、（１）受信機を調整したり、（２）受信機の移動速度求めたり、（３）新しいパスを検索する必要があるかを判定したり、（４）新しいパスを予測したり追跡したりするなどこれらのうち少なくとも１つを実行するために使用できる。速度推定器６８０は、ドップラー周波数推定値６４１を使用して速度推定値６８１を生成する。
【００２９】
図７は、ドップラー周波数推定器の概要図である。ドップラー周波数推定器６１０は、ドップラー周波数推定値６６１を計算により求めるために、フィンガー４１０からのチャンネル推定値を使用する。ドップラー周波数推定器７１０，８１０，９１０，１０１０および１１１０は、ドップラー周波数推定７６１，８６１，９６１，１０６１および１１６１をそれぞれ計算により求めるために、フィンガー４２０，４３０，４４０，４５０および４６０からのチャンネル推定値を使用する。合成器６７０は、推定値６６１，７６１，８６１，９６１，１０６１および１１６１の重み付けされた組み合わせを生成してもよい。ドップラー周波数推定値６７１は、（１）受信機を調整したり、（２）受信機の移動速度求めたり、（３）新しいパスを検索する必要があるかを判定したり、（４）新しいパスを予測したり追跡したりするなどこれらのうち少なくとも１つを実行するために使用できる。場合によっては、ドップラー周波数推定値を生成するために、たった１つのフィンガーを使用することが有効であるかもしれない。最も強いフィンガーだけを用いたり、あるいは最も強いフィンガーを除いた他のフィンガーの１つを用いたりすることが有効な場合もあるだろう。また他の場合には、いくつか又はすべてのフィンガーを結合することが有効な場合もあるであろう。フィンガーの最適な数、フィンガーへの重み、および移動平均を求めるためにいくつか又はすべてのフィンガーを使用するかなどは、とりわけ、移動局の置かれる環境や移動局と基地局間の距離、移動局の移動速度、受信機の複雑さなどに依存する。
【００３０】
上述の説明は、特定の例示的な実施形態の参考となるものであり、これらの例示は限定として解釈されるべきではない。本願発明のシステムは他の通信技術を適用するために変更することが可能であり、他のセルラシステムに適用するために変更することができる。従って、本願発明は、開示された実施形態に制限されることはなく、請求項と一致する最も広い範囲が与えられることになる。
【図面の簡単な説明】
本願発明の前記目的および他の目的、機能、および利点は、添付の図面を参照しつつ詳細な説明を読むことでよく理解できるであろう。
【図１】  図１は、ＣＤＭＡシステムの例示的なフレーム構造を説明するための図である。
【図２】  図２は、受信機のサーチャー部とレイク受信機部の概要図である。
【図３】  図３は、レイク・フィンガーの概要図である。
【図４】  図４は、連続的なチャンネルにおける振幅変動および位相変動を示したグラフである。
【図５】  図５は、ドップラー周波数推定器の概要図である。
【図６】  図６は、ドップラー周波数推定器の概要図である。
【図７】  図７は、ドップラー周波数推定器の概要図である。
【図１】
0004515680.tif 000008
【図２】
0004515680.tif 000009
【図３】
0004515680.tif 000010
【図４】
0004515680.tif 000011
【図５】
0004515680.tif 000012
【図６】
0004515680.tif 000013
【図７】
0004515680.tif 000014