(57)【要約】直接シーケンスコード分割多重（ＤＳ−ＣＤＭＡ）通信システムにおける単一の通信チャネル上で通信を行なうシステムおよび方法。同期化およびチャネル推定に通常使用されるパイロット信号は、モバイルハンドセット受信装置で実施されるチップイコライザのトレーニングシーケンスとして使用される。パイロットシーケンスは常にデータストリームに存在し、モバイルハンドセット受信器でのイコライザ最適化に連続的に使用されることがある。チップイコライザのタップを適応化するためにパイロットシーケンスを使用する方法は、ユーザデータのデスプレッドの前に実行される。また、それぞれ既知のチッピングシーケンスを有する複数のパイロットシーケンスは、モバイルハンドセット受信器での連続イコライザ適応化のために生成および送信される。受信された複数のパイロットにより適応化速度が上昇するので、高速変動チャネルの効率的なトラッキングが可能となる。方法は、多数のパイロットシーケンスを使用する迅速にフェージングスルチャネルでの高速適応化を可能にする最小二乗アルゴリズムを実施する。
2004519959.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャネル応答を有する単一のチャネルで、複数のモバイルユーザ向けの複数の情報記号を含む信号を同時に送信する基地局を含む直接シーケンスコード分割多重通信システム（ＤＳ−ＣＤＭＡ）において、情報記号を通信する方法であって、
ａ）上記基地と上記モバイルユーザとの間で同期的に通信を行い、上記複数のモバイルユーザにおけるそれぞれの受信装置により、受信用の上記単一のチャネル上で上記信号と共にパイロット信号を送信するパイロットシーケンスを生成し、
ｂ）各ユーザ受信装置において、上記チャネル応答をトラッキングすることの可能な適応チップイコライザを与え、
ｃ）各上記受信装置において、上記受信パイロット信号を使用する上記適応チップイコライザの１つまたは複数のイコライザタップを適応させ、上記適応により受信した情報記号のエラーが低下し、
ｄ）上記単一チャネルからモバイルユーザの情報記号を抽出するために、そのユーザに対応させられたチッピングシーケンスを使用して上記信号をデスプレッドする方法。
【請求項２】
送信されたパイロット信号のパワーが、各モバイルユーザに送信された情報記号シーケンスのパワーと等しく、および／または送信されたパイロット信号のパワーが増大すると、各モバイルユーザに送信されたパワーが同一の総送信パワーに対して減少する、請求項１に記載の情報記号を通信する方法。
【請求項３】
上記ステップａ）が、既知のチッピングシーケンスをそれぞれ有する複数のパイロットシーケンスを生成し、また上記単一のチャネル上で上記信号と同時に上記複数のパイロット信号を送信する段階を含み、また上記ステップｃ）が各上記受信されたパイロット信号を使用して上記適応チップイコライザの１つまたは複数のイコライザタップを適応させる段階を含み、上記ステップｃ）の適応は、単一のパイロット信号に基づいて適応させるときに比べて、上記受信された複数のパイロット信号に基づいて上記適応チップイコライザを適用するときに使用するより速い速度で行われることになるので、上記複数のパイロットによって高速変化チャネルの効率的なトラッキングが可能になる、請求項１に記載の情報記号を通信する方法。
【請求項４】
上記パイロット信号が連続して送信されるので、上記方法は連続イコライザ適応を可能にする、請求項１に記載の情報記号の通信方法。
【請求項５】
チャネル応答を有する単一のチャネル上で複数のモバイルユーザ向けの複数の情報記号を含む信号を同時に送信する基地局と、
既知のチッピングシーケンスを有するパイロットシーケンスを生成し、各上記複数のモバイルユーザの受信装置によって受信用の上記単一のチャネル上で上記信号と共に上記パイロット信号を送信する機構と、
上記チャネル応答をトラッキングすることの可能な各ユーザ受信装置に設けられた適応チップイコライザと、
各上記受信装置で上記受信されたパイロット信号を使用して上記適応チップイコライザの１つまたは複数のイコライザタップを適応させ、上記適応は受信された記号のエラーを最少に抑え、上記受信装置は上記信号チャネルからモバイルユーザの情報記号を抽出するためにそのユーザに対応させられたチッピングシーケンスを使用して上記信号をデスプレッドする機構とを具備して成る直接シーケンスコード分割多重（ＤＳ−ＣＤＭＡ）通信システム。
【請求項６】
送信されたパイロット信号のパワーが各ユーザに送信されたパワーに等しく、および／または送信されたパイロット信号のパワーが増大すると、各モバイルユーザに送信されたパワーが同一の総送信パワーに対して減少する、請求項５に記載のＤＳ−ＣＤＭＡシステム。
【請求項７】
上記基地局は、既知のチッピングシーケンスをそれぞれ有する複数のパイロットシーケンスを生成し、上記単一のチャネル上で上記信号と同時に上記複数のパイロット信号を送信する手段を含み、また上記機構は各上記受信されたパイロット信号を使用する上記適応チップイコライザの１つまたは複数のイコライザタップを適応させ、また上記適応機構は単一のパイロット信号に基づいて適応を行なうときに比べて、上記受信した複数のパイロット信号に基づいて上記適応チップイコライザを適応させるときにより速い速度で実行することがあるので、上記複数のパイロットにより高速変化チャネルの効率的なトラッキングが可能になる、請求項５に記載のＤＳ−ＣＤＭＡシステム。
【請求項８】
上記パイロット信号は連続的に送信されるので、上記機構は連続的なイコライザ適応が可能である、請求項５に記載のＤＳ−ＣＤＭＡシステム。
【請求項９】
迅速にフェージング（ｆａｄｉｎｇ）するチャネルにおいて記号を受信するのに使用されるチップイコライザの適応方法であって、
ａ）既知のチッピングシーケンスをそれぞれ有する複数のパイロットシーケンスを生成し、
ｂ）単一のチャネル上で複数のモバイルユーザに同時に送られるデータシーケンスを備える複数の情報記号を含む信号と共に上記複数のパイロット信号を同時に送信し、
ｃ）各ユーザ受信装置において、チャネル応答をトラッキングすることの可能な適応チップイコライザを与え、また特定のユーザに対するデータシーケンスを得るためにデスプレッドすることの可能なイコライザ出力を得て、
ｄ）上記受信装置で上記受信されたパイロット信号を使用して上記適応チップイコライザの１つまたは複数のイコライザタップを適応させ、上記適応により受信した情報記号のエラーが低下し、
ｅ）上記単一のチャネルからモバイルユーザの情報記号を抽出するためにそのユーザに対応させられたチッピングシーケンスを使用することにより上記信号をデスプレッドし、また上記適応ステップｄ）は、
既知の送信されたパイロット情報記号のベクトルａＮｐを生成し、
パイロット展開シーケンスの行列Ｃを生成し、
以下の数式による上記イコライザタップｆＮｐを推定するステップから成る最少二乗法を実施する段階を含んでいても良い：
ｆＮｐ ＝ （ＸＴＸ）−１ＸＴａＮｐ ここでＸ＝ＣＲ
またＲ（ｉ，ｊ） ＝ ｒ（ｉ＋ｄｆ−ｊ）ｉ ＝ ０， … ＮＮｓ，ｊ ＝ ０， … Ｌｆ−１
であり、Ｎｓはチャネル応答を推定するのに使用した受信記号の数であり、Ｌｆはイコライザタップの総数である。
【請求項１０】
チャネル応答を有する単一のチャネル上で複数のユーザに同時に送られる複数の情報記号を含む通信信号を送信する装置であって、
チッピングシーケンスを有するパイロットシーケンスを生成する機構と、
各上記複数のモバイルユーザの受信装置によって受信用の上記単一チャネル上で上記通信信号と共に上記パイロット信号を送信し、上記受信装置は上記チャネル応答をトラッキングすることの可能な適応チップイコライザを含み、上記受信したパイロット信号を使用して上記適応チップイコライザの１つまたは複数のイコライザタップを適応させ、また上記適応は受信した記号のエラーを最少に抑えるためのものである送信装置とを具備して成り、
上記受信装置は、上記単一のチャネルからモバイルユーザの情報記号を抽出するためにそのユーザに対応させられたチッピングシーケンスを使用して上記通信信号をデスプレッドする装置。
【請求項１１】
送信されたパイロット信号のパワーは各ユーザに送信されたパワーに等しく、および／または送信されたパイロット信号のパワーが増大すると、各モバイルユーザに送信されたパワーは同一の総送信パワーに対して減少する、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
パイロット信号を生成する上記手段は、既知のチッピングシーケンスをそれぞれ有する複数のパイロットシーケンスを更に生成し、上記単一のチャネル上で上記通信信号と同時に上記複数のパイロット信号を送信し、また上記機構は各上記受信したパイロット信号を使用して上記適応チップイコライザの１つまたは複数のイコライザタップを適応させ、上記適応機構は、単一のパイロット信号に基づいて適応させるときに比べて、上記受信した複数のパイロット信号に基づいて上記適応チップイコライザを適応させるときにより速い速度で実行を行なう、請求項１０に記載の装置。
【請求項１３】
上記パイロット信号は連続的に送信され、上記受信装置は連続的なイコライザ適応を行うことが可能である、請求項１０に記載の装置。
【請求項１４】
チャネル応答を有する単一のチャネル上で同時に複数のユーザに送られるデータシーケンスから成る複数の情報記号を含む通信信号を受信することの可能な通信システムの受信器であり、上記通信信号は既知のチッピングシーケンスを有するパイロット信号を含み、上記受信器が、
上記通信信号およびパイロット信号を同時に受信し、またイコライザ出力を得るために使用される適応チップイコライザと、
特定のユーザのデータシーケンスを得るために上記イコライザ出力をデスプレッドする装置とを具備して成り、
上記適応チップイコライザの１つまたは複数のイコライザタップは、上記受信されたパイロット信号を使用して適応化され、上記デスプレッド装置は、上記単一のチャネルからそのユーザの情報記号を抽出するためにそのユーザに対応付けられたチッピングシーケンスを使用して上記通信信号をデスプレッドする受信器。
【請求項１５】
上記通信信号は、上記単一チャネル上で上記通信信号と同時に送信される既知のチッピングシーケンスをそれぞれ有する複数のパイロットシーケンスを含み、上記適応チップイコライザは、各上記受信したパイロット信号を使用して１つまたは複数のそのイコライザタップを適応化させ、また上記適応チップイコライザは、単一のパイロット信号に基づいて適応を行なう場合に比べて、上記受信した複数のパイロット信号に基づいて適応を行なうときにより速い速度で動作を行なうので、上記複数のパイロットが高速変化チャネルの効率的なトラッキングを可能にする、請求項１４に記載の受信器。
【請求項１６】
上記パイロット信号は、連続的なイコライザ適応化を可能にするために連続的に送信される、請求項１４に記載の受信器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は無線通信システムに関し、特にパイロットシーケンスを有するＤＳ−ＣＤＭＡシステムの適応チップ等化を行なうシステムおよび方法に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
セルラーＣＤＭＡシステムのマルチユーザ検出は、何年にもわたって非常に活発な研究領域となっている。研究の大部分は、複数のユーザが互いに直行しないアップリンク問題を解決することに向けられている。アップリンク用に開発された方法は、基地局受信器が特にコストに対して敏感に反応するわけではないため、わりと計算に集中している。また、基地局は全てのユーザを復調しなければならないので、平衡および連続的干渉消去などの技術を使用することができる。
【０００３】
しかし、ハンドセットでは、ハンドセットの計算の複雑さには限度があるため、レーキ受信器も主にコストの理由から一般に実施されている受信器である。従って、干渉消去などの技術は除外しなければならない。以下の文献 Ａ． Ｋｌｅｉｎ， ”Ｄａｔａ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ ｓｐｅｃｉａｌｌｙ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｆｏｒ ｔｈｅ ｄｏｗｎ−ｌｉｎｋ ｏｆ ＣＤＭＡ ｍｏｂｉｌｅ ｒａｄｉｏ ｓｙｓｔｅｍｓ，（ＣＤＭＡモバイル無線システムのダウンリンク用に特に設計されたデータ検出アルゴリズム）” ＩＥＥＥ ４７ｔｈ ＶＴＣ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ， ｖｏｌ． １， ｐｐ． ２０３−２０７  １９９７年５月、およびＫ． Ｈｏｏｌｉ， Ｍ． Ｌａｔｖａ−ａｈｏ， Ｍ． Ｊｕｎｔｔｉ， ”Ｍｕｌｔｉｐｌｅ ａｃｃｅｓｓ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ ｗｉｔｈ ｌｉｎｅａｒ ｃｈｉｐ ｅｑｕａｌｉｚｅｒｓ ｉｎ ＷＣＤＭＡ ｄｏｗｎｌｉｎｋ ｒｅｃｅｉｖｅｒｓ（ＷＣＤＭＡダウンリンク受信器における線形チップイコライザでの複数アクセス干渉抑制）”， ＩＥＥＥ ＧＬＯＢＥＣＯＭＥ ’９９， ｖｏｌ． １， ｐｐ． ４６７−４７１， １９９９年１２月において、ダウンリンク受信器でのデスプレッドの前にチップイコライザを使用することによって得られる容量ゲインが示されている。適応化アルゴリズムの問題は述べられていない。文献Ｇ． Ｇａｉｒｅ， Ｕ． Ｍｉｔｒａ， ”Ｐｉｌｏｔ−ａｉｄｅｄ ａｄａｐｔｉｖｅ ＭＭＳＥ ｒｅｃｅｉｖｅｒｓ ｆｏｒ ＤＳ／ＣＤＭＡ，（ＤＳ／ＣＤＭＡのパイロット支援適応ＭＭＳＥ受信器）” ＩＩＣ’９９Ｉ， ｖｏｌ． １， ｐｐ． ５７−６２， １９９７年６月では、パイロットシーケンスを使用する干渉消去の適応方法が述べられており、これは逆チャネル応答の代わりにチャネル応答を推定する。検討される受信器構造はチップに基づくイコライザではなく、従来のチャネル行列を使用するマルチユーザ検出器である。Ｍ．Ｋ． Ｔａｓａｔｓａｎｉｓ， ”Ｉｎｖｅｒｓｅ ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ ｃｒｉｔｅｒｉａ ｆｏｒ ＣＤＭＡ ｓｙｓｔｅｍｓ（ＣＤＭＡシステムの逆フィルタリング基準）” ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ． Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃ．， ｖｏｌ． ４５， ｎｏ． １， ｐｐ． １０２−１２， １９９７年１月では、逆フィルタリングがＣＤＭＡに対して研究されているが、高速フェージングチャネルには通常遅すぎるブラインド方法が強調されている。文献Ｐ． Ｋｏｍｕｌａｉｎｅｎ， Ｍ． Ｊ． Ｈｅｉｋｋｉｌａ， Ｊ． Ｌｉｌｌｅｂｅｒｇ， ”Ａｄａｐｔｉｖｅ ｃｈａｎｎｅｌ ｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ ｆｏｒ ＣＤＭＡ ｄｏｗｎｌｉｎｋ（ＣＤＭＡダウンリンクの適応チャネル等化および干渉抑制）”， ＩＥＥＥ ６ｔｈ Ｉｎｔ． Ｓｙｍｐ． Ｏｎ Ｓｐｒｅａｄ−Ｓｐｅｃｔｒｕｍ Ｔｅｃｈ． ＆ Ａｐｐｌｎ．， ｖｏｌ． ２， ｐｐ． ３６３−３６７， ２０００年９月、およびＴ． Ｐ． Ｋｒａｕｓｓ， Ｗ． Ｊ． Ｈｉｌｌｅｒｙ， Ｍ． Ｄ． Ｚｏｌｔｏｗｓｋｉ， ”ＭＭＳＥ ｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｆｏｒｗａｒｄ ｌｉｎｋ ｉｎ ３Ｇ ＣＤＭＡ： ｓｙｍｂｏｌ−ｌｅｖｅｌ ｖｅｒｓｕｓ ｃｈｉｐ−ｌｅｖｅｌ（３Ｇ ＣＤＭＡにおけるフォワードリンクのＭＭＳＥ等化：記号レベル対チップレベル）”， ＩＥＥＥ Ｗｏｒｋｓｈｏｐ ｏｎ Ｓｔａｔ． Ｓｉｇｎａｌ ａｎｄ Ａｒｒａｙ Ｐｒｏｃ．， ｖｏｌ．， １， ｐｐ． １８−２２， ２０００年８月、およびＭ． Ｊ． Ｈｅｉｋｋｉｌａ， Ｐ． Ｋｏｍｕｌａｉｎｅｎ， Ｊ． Ｌｉｌｌｅｂｅｒｇ， ”Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ ｉｎ ＣＤＭＡ ｄｏｗｎｌｉｎｋ ｔｈｒｏｕｇｈ ａｄａｐｔｉｖｅ ｃｈａｎｎｅｌ ｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ（適応チャネル等化によるＣＤＭＡダウンリンクにおける干渉抑制）”， ＩＥＥＥ ＶＴＣ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ， ｖｏｌ． ２， ｐｐ． ９７８−９８２， １９９９年９月、２０００年９月では、チップイコライザも研究されている。Ｍ． Ｊ． Ｈｅｉｋｋｉｌａ， Ｐ． Ｋｏｍｕｌａｉｎｅｎ， Ｊ． Ｌｉｌｌｅｂｅｒｇの”Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ ｉｎ ＣＤＭＡ ｄｏｗｎｌｉｎｋ ｔｈｒｏｕｇｈ ａｄａｐｔｉｖｅ ｃｈａｎｎｅｌ ｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ（適応チャネル等化によるＣＤＭＡダウンリンクにおける干渉抑制）”とう表題の文献では、チャネル値がパイロットシーケンスによって推定可能であれば、グリフィスのアルゴリズムを使用してイコライザタップを適応的に推定する。
【０００４】
適応イコライザを使用する殆どのシステムでは、トレーニングシーケンスが周期的に送られて、イコライザタップを適応化する。しかしながら、モバイルセルラー環境では、チャネル変化が非常に迅速であり、全てのユーザがそのトレーニングシーケンスを有する必要がある場合オーバーヘッドが大きくなり過ぎるため、これは実際的ではない。例えば、ウォルシュ−ハダマード（Ｗａｌｓｈ−Ｈａｄａｍａｒｄ）展開シーケンスを実施するＣＤＭＡシステムの単一のダウンリンクチャネルにおいて、単一チャネル上の最高６４人のユーザに直交チャネル化が行なわれる。各ユーザに対し、トレーニングシーケンスが周期的に送られ、核ユーザのモバイルハンドセット受信器でイコライザチップの適応化が行なわれ、そのユーザの適切なデータシーケンスの受信が可能になる。これは、ダウンロードチャネルの情報処理量が限定されるので、システムのオーバーヘッドに非常に寄与する。
【０００５】
従って、各ユーザに対して送信されたトレーニングシーケンスの必要性を除去するように、同期ＤＳ−ＣＤＭＡシステムにおけるダウンリンクチャネル上の複数のユーザに対して適応チップ等化を可能にするシステムおよび方法を提供するのは非常に望ましい。
【０００６】
また、データストリームに常に存在し、また同期ＤＳ−ＣＤＭＡシステムにおけるイコライザ適応化で連続的に使用可能な単一のトレーニングシーケンスを使用するシステムおよび方法を提供することは非常に好ましい。
【０００７】
【問題を解決するための手段】
従って、本発明の目的は、各ユーザに対して送信されたトレーニングシーケンスの必要性を除去するように、同期ＤＳ−ＣＤＭＡシステムにおけるダウンリンクチャネル上の複数ユーザに対し適応チップ等化を容易にするサービスを提供することにある。
【０００８】
本発明の別の目的は、データストリームに常に存在し、同期ＤＳ−ＣＤＭＡシステムにおけるイコライザ適応化のために複数のユーザが連続的に使用可能な単一のトレーニングシーケンスを利用するシステムおよび方法を提供することにある。
【０００９】
本発明の好適な実施例において、単一のトレーニングシーケンスは、ＩＳ−９５およびＵＭＴＳダウンリンクなどの殆どの同期ＤＳ−ＣＤＭＡシステムにおける同期化およびチャネル推定のためのモバイル受信器が主に使用する送信パイロットシーケンスから成る。従って、本発明の第１の形態によれば、チップイコライザに対して、１つまたは複数のパイロットシーケンスは、データストリームに常に存在し、またモバイルハンドセット受信器でイコライザ適応化のために連続的に使用できるトレーニングシーケンスとして使用される。好適には、チップイコライザのタップを適応化するためのこれらのパイロットシーケンスを使用する方法は、ユーザデータのデスプレッドの前に行なわれる。パイロットシーケンスの使用はチップイコライザのタップを適応化するためであり、そこでは記号速度で適応化が行なわれる。
【００１０】
本発明の別の形態によれば、それぞれが既知のチッピングシーケンスを有する複数のパイロットシーケンスが生成され、モバイルハンドセット受信器での連続イコライザ適応化のために送信される。受信された複数のパイロットによって適応化速度を上昇させることができるので、高速変動チャネルの効率的なトラッキングが可能となる。また、本発明は、複数のパイロットシーケンスを使用する迅速にフェージングするチャネルで高速適応化を可能にする最少２乗アルゴリズムを含む。
【００１１】
有利なことに、受信器は他のユーザのシーケンスおよびパワーに関する情報を必要としないので、同期ＤＳ−ＣＤＭＡのダウンリンクチャネル上で送信されるパイロットシーケンスおよびパワーレベルは全てのユーザに既知であると推定される。
【００１２】
ここに開示する本発明の詳細は、図面を参照して以下に説明する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の原理によるＤＳ−ＣＤＭＡダウンリンクチャネルにおける「Ｎ」人のユーザそれぞれに対する送信器および受信器モデル１０を示している。図に示すように、各ユーザｋの記号ストリームを表すデータａｋ（ｉ）は、モバイルハンドセットの受信器構造３０により、例えば受信用のダウンリンクチャネル２５上で、基地局２０の送信器から送信される。図１に対して説明および図示される本発明によるこの構造２０は、Ｋ． Ｈｏｏｌｉ， Ｍ． Ｌａｔｖａ−ａｈｏ， Ｍ． Ｊｕｎｔｔｉによる”Ｍｕｌｔｉｐｌｅ ａｃｃｅｓｓ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ ｗｉｔｈ ｌｉｎｅａｒ ｃｈｉｐ ｅｑｕａｌｉｚｅｒｓ ｉｎ ＷＣＤＭＡ ｄｏｗｎｌｉｎｋ ｒｅｃｅｉｖｅｒｓ（ＷＣＤＭＡダウンリンク受信器における線形チップイコライザによる複数アクセス干渉抑制）”およびＰ． Ｋｏｍｕｌａｉｎｅｎ， Ｍ． Ｊ． Ｈｅｉｋｋｉｌａ， Ｊ． Ｌｉｌｌｅｂｅｒｇによる”Ａｄａｐｔｉｖｅ ｃｈａｎｎｅｌ ｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ ｆｏｒ ＣＤＭＡ ｄｏｗｎｌｉｎｋ（ＣＤＭＡダウンリンクのための適応チャネル等化および干渉抑制）”などの上記文献において考察される構造と同様である。全ての数量は実際のものであると推定され、複雑な用語の範囲は直接的である。
【００１４】
検討を行なう目的で、モデル１０の送信システムは同期ＤＳ−ＣＤＭＡであると仮定する。展開シーケンスは、直交し、白色であると仮定する。この必要条件は、例えば「Ｎ」サイズのウォルシュ−ハダマード（Ｗａｌｓｈ−Ｈａｄａｍａｒｄ）シーケンスセットを使用し、また長さ「Ｎ」の同一のＰＮシーケンスで各シーケンスをスクランブルすることによって満たされる。ここにおける結果は、短いＰＮシーケンススクランブリングのために展開されているが、長いＰＮシーケンススクランブリングによるシミュレーションの結果は同一の成果である。Ｔｃをチップ間隔、またＴを記号間隔とする。すると、Ｔｃ＝ＮＴとなり、ここでＮは展開シーケンスの長さであるので、これはシステムがサポートするユーザの最大数となる。
【００１５】
図１に対し、以下に説明するように、下付文字はユーザ指標、またカッコ内の変数は時間指標を示す。従って、ｓｋ（ｔ）として表されるユーザｋの波形は、以下のように記述される。
【００１６】
【数１】
2004519959.tif 000003
ここでＮｓは送信された記号の数であり、ａｋ（ｉ）はユーザｋの記号ストリーム、Ｐｋはユーザｋのパワー、またｃｋ（ｔ）は以下の数式によって与えられるユーザｋの展開信号である。
【００１７】
【数２】
2004519959.tif 000004
【００１８】
【数３】
2004519959.tif 000005
図１に示すように、全てのユーザによる送信信号はｈ（ｔ）として表される同一のマルチパスチャネル２５を通過し、受信器３０で付加ノイズ２７と共に受信される。フロントエンド同期化およびチップ速度Ｔｃでのサンプリング後のベースバンド受信信号２９、すなわちｒ（ｋ）は、以下のように記述される。
【００１９】
【数４】
2004519959.tif 000006
【００２０】
【数５】
2004519959.tif 000007
【００２１】
【数６】
2004519959.tif 000008
ここでｄｆはイコライザ４０による遅延である。ｋ番目のデータシーケンス５５は、以下のようにデスプレッダ６０によってデスプレッドされる。
【００２２】
【数７】
2004519959.tif 000009
【００２３】
【数８】
2004519959.tif 000010
ここで行列Ｈｋは、以下のように数式（９）に従って与えられる。
【００２４】
【数９】
2004519959.tif 000011
また、ｙｋは以下によって与えられる。
【００２５】
【数１０】
2004519959.tif 000012
【００２６】
特定のユーザに対するＭＭＳＥ等式、およびレーキ受信器上で得られる性能向上について、多くの分析がなされている。しかしながら、本発明によれば、全てのユーザが遭遇する物理チャネル２５、すなわちｈ（ｔ）は同一であり、また全てのユーザに対して最適、あるいは最適に少なくとも非常に「近い」イコライザタップの１つの集合が存在すると予測することは妥当である。すなわち、本発明によれば、パイロットシーケンスに対して得られるイコライザタップｆ０は、次に説明するように、スケールファクタまでの、他のユーザのイコライザタップに「近い」。図１に示すように、一般性を損失することなく、パイロット展開シーケンスがｃ０（ｎ）１７であり、またパイロットシーケンスのＭＭＳＥタップがｆ０であることを仮定する。イコライザタップｆ’ｋ＝ｇｋｆ０がＭＭＳＥタップｆｋの代わりにｋ番目のユーザに対して使用されると仮定すると、ｇｋはｆ’ｋがイコライザ４０として使用されるときの平均二乗誤差（ＭＳＥ）を最小化するゲイン６３である。
【数１１】
2004519959.tif 000013
であり、またｆｋではなくｆ’ｋを使用することによるＭＳＥは、
【数１２】
2004519959.tif 000014
によって与えられることは容易に求められる。
【００２７】
図２は、ｅ’ｋおよびｅｋの数値評価、また特に実例の送信システムのレーキ受信器およびチップイコライザでの実績の理論的比較を示している。使用する送信のためのパラメータは、Ｎ＝６４、Ｌｆ＝１０、ｄｆ＝４、およびチップＳＮＲ＝−５ｄＢである。システムは、全てのユーザの等しい送信パワー、および１つのパイロットシーケンスで完全充填されている。短ＰＮシーケンススクランブリングを伴う２進ウォルシュ−ハダマードシーケンスセットは、ＢＰＳＫデータ［＋１， −１］と共に使用される。２レイ固定チャネルｈ＝［１．０ ０．９］は、例示の目的で実施された。これは非常に厳しいチャネルであり、レーキ受信器は非常に不十分に動作するので、線６８で表される約４．５ｄＢの平均出力ＳＮＲが送られる。出力ＳＮＲは、最適イコライザｆｋがユーザｋに対して使用されたときの、等化およびデスプレッド後の記号ＳＮＲ、すなわち１０ｌｏｇ（ｌ／ｅｋ）であり、図２の線７０として表される。等化およびデスプレッド後の出力ＳＮＲは、ユーザｋに対してイコライザｆ’ｋが使用されたときの１０ｌｏｇ（ｌ／ｅ’ｋ）であり、図２の点線７５で表される。図２から、送信トレーニングシーケンスに応じて適応化した従来のイコライザに対する等化およびデスプレッド後の出力ＳＮＲ７０、およびパイロットシーケンスに応じて適応化したチップイコライザに対する等化およびデスプレッド後の出力ＳＮＲ７５は、ほぼ同一、すなわちユーザ全体にわたって約８．０ｄＢの平均であり、これは出力ＳＮＲレーキ受信器６８での性能における３．５ｄＢの改善である。
【００２８】
図３は、図２に対して説明したシステムの同一の評価を示しているが、ここではパイロットパワーは総送信パワーの２０％である。ここで、図２の各出力ＳＮＲ７０、７５に対応する出力７０’、７５’の差は、図２に例示するシステムに対して示す出力７０、７５よりも少し大きいことが分かる。また、平均出力ＳＮＲは、図２よりも低い０．８ｄＢである。これは、パイロットパワーが増大すると、他の全てのユーザのパワーが、同一の総送信パワーに対して低下するためである。
【００２９】
従って、図３に対してここに述べる結果は、パイロット上で適応化されたチップイコライザを受信器で使用しようとする場合、より高パワーでパイロットを送ることは必ずしも最高の設計とはならない。従来のＤＳ−ＣＤＭＡシステムにおいて、レーキが使用するチャネル推定値の評価を容易にするために、パイロットをより高パワーで送っている。Ｐ． Ｋｏｍｕｌａｉｎｅｎ， Ｍ． Ｊ． Ｈｅｉｋｋｉｌａ， Ｊ． Ｌｉｌｌｅｂｅｒｇによる”Ａｄａｐｔｉｖｅ ｃｈａｎｎｅｌ ｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ ｆｏｒ ＣＤＭＡ ｄｏｗｎｌｉｎｋ（ＣＤＭＡダウンリンクの適応チャネル等化および干渉抑制）”という表題の文献では、チップイコライザの適応化においてチャネルパラメータが既知であると仮定しており、この場合、パイロットはより高パワーで送られる。しかしながら、本発明によると、チップイコライザがパイロットシーケンス上で直接適応化されると、チャネルは直接推定されないので、パイロットパワーを他のユーザに対して上げる必要はない。これは利用可能な送信パワーをユーザデータに対して一層多く使用することができることを意味している。
【００３０】
図４は、図２に対して説明したシステムの同一の評価を示しているが、同一パワーのときに全てのユーザではなく、２０ｄＢ送信パワー差で２人のユーザを選択する。例えば、第１のユーザはＰ２０＝．２５であり、第２のユーザはＰ５８＝２５．である。パイロットを含む他の全てユーザはＰｋ＝１を有している。この場合のレーキ受信器は、低パワーで全てのユーザの容認できない結果６８を与えるが、パイロットに基づくイコライザ出力ＳＮＲ７５”はまた、成果において最適イコライザ出力ＳＮＲ７０”に非常に近い。この結果は、広範囲でのダウンリンクパワー制御が、パイロット上で適応化されたチップイコライザを有するシステムで可能であることを示している。
【００３１】
複数のパイロットを使用する最少二乗法（ＬＳ）の解
本発明の第２実施例によると、図１に示す種類の受信器におけるイコライザ構造４０に対し、高パワーで１つのパイロットを有する代わりに、複数のパイロット、例えば１／５パワーで５つのパイロット、または１／１０パワーで１０のパイロットがあると、ダウンリンクチャネルのトラッキングの面で非常に効率的である。従って、あらゆるユーザが、イコライザを適応化するために、複数のパイロットシーケンス、例えば５または１０、あるいはシステムで選択された数のパイロットを利用することになる。有利なことに、現在あらゆる最適化ステップで、最小化可能で、イコライザ適応化速度を上げるために使用される複数のパイロットシーケンス、例えば５または１０に関連する複数のエラーが発生すると考えられるので、イコライザはより高速に適応化を行なう。結果として、モバイルハンドセットはより高速で移動が可能となり、単一のパイロットのみが実施されたときよりも優れた送信を行なうことができる。
【００３２】
全ての展開シーケンス上で等しい送信パワーを有するＤＳ−ＣＤＭＡシステムと、既知のパイロットシーケンスに対して確保されるＮ個の展開シーケンスのＮｐについて考察する。一般性を損なうことなく、これらのシーケンスには０からＮｐ−１の番号が付けられている。従って、あらゆる受信記号間隔において、Ｎｐ個の既知の記号が存在する。例示の目的で、高速チャネル推定が困難であるドップラーを有するレイリー（Ｒａｙｌｅｉｇｈ）マルチパスフェージング環境について考察する。チャネルの推定に使用される受信記号の数をＮｓとする。そして、ユーザｋは、Ｎｓ記号のタイムスパンでＬｆイコライザタップを推定するのに使用できるＮｐＮｓの既知の記号を有している。次に、Ｎｐパイロットシーケンスによって生成されるイコライザタップを使用して、ｋ番目のユーザの等化とデスプレッドを行なう。これは、全てのＮｐパイロット上で同時に作用するＬＭＳアルゴリズムを介して行なっても良い。最小二乗法（ＬＳ）の解は以下のように容易に展開できる。
【００３３】
【数１３】
2004519959.tif 000015
を既知の送信パイロット記号のベクトルとする。そして、数式（６）および（７）より、以下の行列数式を記述することが可能となる。
【００３４】
【数１４】
2004519959.tif 000016
ここで、Ｒ（ｉ， ｊ） ＝ ｒ（ｉ ＋ ｄｆ−ｊ）ｉ ＝ ０，…ＮＮｓ， ｊ ＝ ０， … Ｌｆ−１であり、Ｃは以下のようにパイロット展開シーケンスを含む（ＮｓＮｐ ｘ ＮＮｓ）行列である。
【００３５】
【数１５】
2004519959.tif 000017
従って、ｆＮｐに対するＬＳ解は、ｆＮｐ ＝ （ＸＴＸ）−１ＸＴａＮｐであり、ここでＸ＝ＣＲである。ところで、このＬＳ推定値は、パイロット記号にのみ基づいている。しかしながら、ユーザｋは、同一のイコライザベクトルを使用して、そのデータの等化および復調を行なっても良い。
【００３６】
最少二乗法の解を使用する以外にも、他の技術を使用して、カルマン（Ｋａｌｍａｎ）技術を含むイコライザタップｆＮｐの解を求めても良いことが理解されよう。
【００３７】
図５は、現実的な状況における上記アルゴリズムのトラッキング性能を示す。この例で使用されるシステムパラメータは、チャネルの増大展開の原因となるＬｆ＝２０およびｄｆ＝８以外は、図２に対して上記に説明したものと同一である。チャネルは、モバイル速度６０ｍｐｈの５レイ（５−ｒａｙ）チップ離間レイリーフェージングチャネルである。シミュレーションの結果は、１０００以上の異なるチャネルの実現を平均することによって求められる。ｆＮｐは、ここで説明するＬＳアルゴリズムによって推定され、残りのユーザを復調するのに使用される。最初のＮｐシーケンスはパイロットである。予測されるように、システムにおけるパイロットシーケンスの数が増えると、全てのユーザの性能が向上する。例えば、図５に示すように、１２個のパイロットシーケンスを実施するシステムは、パイロットシーケンス７８、７９の数が少ないシステムとは逆に、グラフ８０で示すように、改善されたＳＮＲの面でより良く動作する。しかしながら、これはデータユーザの利用可能なシーケンスの損失に至ってしまう。２０％パワーの１つのパイロットシーケンスを使用する代わりに、パイロットとしてのシーケンスの２０％を使用することは、トラッキングの見込みから非常に有利である。これにより、システムにおける全てのユーザに、同一の総送信パイロットパワーに対して、付加トラッキング能力が与えられる。データユーザのために利用可能なシーケンスの数の損失は、図５から分かるように、サポートされているユーザの増加ＳＮＲから成る。より高速なモバイル速度１００ｍｐｈも、１２個のパイロットシーケンスで可能となる。
【００３８】
【発明の効果】
従って、パイロットシーケンス上で適応化されたチップイコライザは、全てのユーザの最適ＭＭＳＥイコライザに非常に近く機能する。また、パイロットシーケンスの数が増えることは、単一のパイロットのパワーが増大するよりも、高速チャネル変動をより良くトラッキングすることになる。これは、チャネル変動をトラッキングするために複数のパイロットトーンを使用するＯＦＤＭに非常に類似していると考えられるが、ここでは、複数の展開シーケンスが同一の目的を果たす。しかし、違いとしては、ＯＦＤＭでは、各パイロットトーンが１つのみの周波数を特徴づけ、トーン間の補間を使用してスペクトラム全体の周波数応答を決定しなければならないが、複数のパイロットシーケンスを有するＤＳ−ＣＤＭＡシステムでは、各シーケンスがスペクトラム全体を補う周波数応答を有している場合、補間は必要なく、イコライザタップはＬＭＳ、カルマン、または最少二乗法のいずれかによって非常に簡単に決定される。
【００３９】
本発明を好適な実施例に関連して説明したが、上述した特定の形式に本発明の範囲を限定することを目的としておらず、しかし逆に、添付の請求項によって定義される本発明の精神および範囲内に含まれるであろうこのような代替例、変形例、同等例を対象とすることは目的としている。
【図面の簡単な説明】
【図１】
図１は、本発明の原理によるＤＳ−ＣＤＭＡダウンリンクチャネルにおける「Ｎ」人のユーザそれぞれの送信器および受信器モデル１０を示す。
【図２】
図２は、ｅ’ｋおよびｅｋの数値評価、および特に実例送信システムのレーキ受信器およびチップイコライザでの実績の理論的比較を示す。
【図３】
図３は、図２に対して説明したシステムの同一の評価であって、パイロットパワーは総送信パワーの２０％であることを示す。
【図４】
図４は、図２に対して説明したシステムの同一評価であって、同一パワーで全てのユーザの代わりに、２０ｄＢ送信パワー差で２人のユーザを選択することを示す。
【図５】
図５は、モバイル速度６０ｍｐｈの５タップ（チップ離間）レイリーフェージングチャネル上の最少二乗推定器の性能を示す。
【符号の説明】
１０  送信器および受信器モデル
２０  基地局
２５  ダウンリンクチャネル
２７  付加ノイズ
３０  受信器
４０  イコライザ
６０  デスプレッタ
【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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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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