(57)【要約】転送チャネルを介して転送される多数のスペクトル拡散信号の中から受信されたスペクトル拡散信号を識別する方法において、受信されたスペクトル拡散信号が拡散解除されるので、これにより、所定の位相オフセットを伴って局所的に生成された疑似雑音シーケンスを用いることができる。拡散解除された受信スペクトル拡散信号は量子化されるので、拡散解除された受信スペクトル拡散信号の確率質量関数の推定値を得ることができる。転送チャネルを介して転送される前の転送されたスペクトル拡散信号に対応する真正確率質量関数と確率質量関数推定値との間で、差分が決定される。この差分は、所定数の記号により積算されるので、受信スペクトル拡散信号の統計値を得ることができる。もしもこの統計値が所定のしきい値に対するテストを失敗するならば、受信スペクトル拡散信号は拒絶される。さもなければ、統計値が受け入れられる。
2004528745.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信チャンネルを介して送信される複数の受信スペクトル拡散信号の中の１つの受信スペクトル拡散信号を弁別する方法であって、
前記スペクトル拡散信号の拡散を解除して、これにより所定の位相オフセットを伴って部分的に生成された疑似雑音シーケンスを用いること、
拡散解除スペクトル拡散信号の確率質量関数推定値を得るために、この拡散解除スペクトル拡散信号を量子化すること、
前記送信チャンネルによる送信前の送信スペクトル拡散信号であって前記所定のオフセットを伴って前記部分的に生成された疑似雑音シーケンスに対応する疑似雑音シーケンスを用いて予め生成された送信スペクトル拡散信号にしたがって前記確率質量関数推定値と実際の確率質量関数との間の差分を決定すること、
前記受信スペクトル拡散信号の統計値を得るために前記送信スペクトル拡散信号により送信された所定数の記号における前記差分を累算すること、さらに、
前記統計値が所定のしきい値に対するテストに失敗したときには前記受信スペクトル拡散信号を拒絶し、前記統計値が前記テストを通過したときには前記受信スペクトル拡散信号を受け入れること、
を備えるスペクトル拡散信号弁別方法。
【請求項２】
前記差分は、Ｊ−ダイバージェンス（ビーム拡散量）コスト関数である請求項１に記載のスペクトル拡散信号弁別方法。
【請求項３】
前記差分は、クルバック−ライブラー（Kullback-Leibler）距離である請求項１に記載のスペクトル拡散信号弁別方法。
【請求項４】
前記差分は、相互情報である請求項１に記載のスペクトル拡散信号弁別方法。
【請求項５】
前記テストは、前記統計値の前記しきい値との比較であり、前記統計値が前記しきい値より低いときには前記統計値は前記テストを通過し、前記統計値が前記しきい値より高いときには前記統計値は前記テストを失敗する請求項１に記載のスペクトル拡散信号弁別方法。
【請求項６】
前記量子化することおよび前記差分を決定することは、（直交方向）求積法で行なわれ、この直交方向で決定された差分を合計することをさらに備える請求項１に記載のスペクトル拡散信号弁別方法。
【請求項７】
前記受信スペクトル拡散信号はパイロット信号であり、前記方法はパイロット信号探索方法である請求項１に記載のスペクトル拡散信号弁別方法。
【請求項８】
前記パイロット信号は、セルラＣＤＭＡシステムの基地局により送信される請求項７に記載のスペクトル拡散信号弁別方法。
【請求項９】
前記パイロット信号探索方法は、マルチドウエル（multi-dwell）探索方法である請求項７に記載のスペクトル拡散信号弁別方法。
【請求項１０】
前記所定のしきい値は、前記統計値の数値から独立した固定しきい値である請求項１に記載のスペクトル拡散信号弁別方法。
【請求項１１】
スペクトル拡散信号を受信する受信部と、
前記受信部に設けられた疑似雑音生成器により生成された所定の位相オフセットにより部分的に生成された疑似雑音シーケンスを用いることにより、前記受信スペクトル拡散信号の拡散を解除するために設けられた拡散解除部と、
前記拡散解除スペクトラム拡散信号の確率質量関数推定値を得るために、この拡散解除スペクトル拡散信号を量子化するために設けられた量子化部と、
前記所定の位相オフセットによって前記部分的に生成された疑似雑音シーケンスに対応する疑似雑音シーケンスを用いて予め生成されていたものであって、送信チャンネルによる送信前の送信スペクトル拡散信号にしたがって、前記確率質量関数推定値と実際の確率質量関数との間の差分を決定するために設けられた差分決定部と、
前記送信スペクトラム拡散信号により送信された所定数の記号より多い前記差分を累算して、前記受信スペクトル拡散信号の統計値を得るために設けられた累算部と、
複数の受信信号の中から前記受信スペクトル拡散信号を識別するために設けられ、前記統計値が所定のしきい値に対するテストに失敗するときに、前記受信スペクトル拡散信号を拒絶し、前記統計値が前記テストを通過するときに、前記受信スペクトル拡散信号を受け入れるように構成された弁別部と、
を備える受信機。
【請求項１２】
送信機の構成と受信機の構成とを備える送受信機であって、
前記受信機の構成は、
スペクトル拡散信号を受信する受信部と、
前記受信部に設けられた疑似雑音生成器により生成された所定の位相オフセットにより部分的に生成された疑似雑音シーケンスを用いることにより、前記受信スペクトル拡散信号の拡散を解除するために設けられた拡散解除部と、
前記拡散解除スペクトラム拡散信号の確率質量関数推定値を得るために、この拡散解除スペクトル拡散信号を量子化するために設けられた量子化部と、
前記所定の位相オフセットによって前記部分的に生成された疑似雑音シーケンスに対応する疑似雑音シーケンスを用いて予め生成されていたものであって、送信チャンネルによる送信前の送信スペクトル拡散信号にしたがって、前記確率質量関数推定値と実際の確率質量関数との間の差分を決定するために設けられた差分決定部と、
前記送信スペクトラム拡散信号により送信された所定数の記号より多い前記差分を累算して、前記受信スペクトル拡散信号の統計値を得るために設けられた累算部と、
複数の受信信号の中から前記受信スペクトル拡散信号を識別するために設けられ、前記統計値が所定のしきい値に対するテストに失敗するときに、前記受信スペクトル拡散信号を拒絶し、前記統計値が前記テストを通過するときに、前記受信スペクトル拡散信号を受け入れるように構成された弁別部と、
を備える受信機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数の受信スペクトル拡散信号の中から１つの受信スペクトル拡散信号を弁別する方法に係り、より詳細には、受信信号の静的な決定に基づいてこのような１つの受信スペクトル拡散信号を受け入れるか否かを決定する方法に関する。このような方法はセルラーＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access―符号分割多重アクセス方式―）のシステムに用いられるスペクトル拡散装置のパイロットサーチャー（searcher―探索部―）に特に有用であるが、この方法はスペクトラム拡散信号を決定するために必要となる多数の他のスペクトラム拡散システムにもまた用いることができる。
【従来の技術】
【０００２】
ＣＤＭＡシステムにおいては、パイロットサーチャーが受話機内に設けられている。いわゆる収集フェーズ（aquisition phase）においては、このようなパイロットサーチャーは、無線基地局により送信されるスペクトラム拡散パイロット信号を探索している。このような受話器は具体的には異なる基地局からのパイロット信号を受信しているので、個々の基地局により送信されたパイロット信号を弁悦する必要がある。公知のＣＤＭＡシステムにおいては、このような弁別は、受話器により受信される際のパイロット信号の全エネルギーを決定することにより行なわれている。パイロット信号の拒絶または受容は、実際に調査中の受信パイロット信号から得られる統計値をしきい値と比較することにより行なわれている。受信エネルギーの合計が高ければ高いほど、統計値の数値も高くなる。したがって、異なるエネルギーのパイロット信号を検出するときに所定の検出および誤った警報の可能性を得るために、しきい値が可変であることが必要である。
【発明の概要】
【０００３】
この発明の目的は、効果的なスペクトル拡散信号弁別方法を提供することにある。
【０００４】
この発明によれば、送信チャンネルを介して送信される複数の受信スペクトル拡散信号の中の１つの受信スペクトル拡散信号を弁別する方法において、前記スペクトル拡散信号弁別方法は：
前記スペクトル拡散信号の拡散を解除して、これにより所定の位相オフセットを伴って部分的に生成された疑似雑音シーケンスを用いること；
拡散解除スペクトル拡散信号の確率質量関数推定値を得るために、この拡散解除スペクトル拡散信号を量子化すること；
前記送信チャンネルによる送信前の送信スペクトル拡散信号であって前記所定のオフセットを伴って前記部分的に生成された疑似雑音シーケンスに対応する疑似雑音シーケンスを用いて予め生成された送信スペクトル拡散信号にしたがって前記確率質量関数推定値と実際の確率質量関数との間の差分を決定すること；
前記受信スペクトル拡散信号の統計値を得るために前記送信スペクトル拡散信号により送信された所定数の記号における前記差分を累算すること；さらに、
前記統計値が所定のしきい値に対するテストに失敗したときには前記受信スペクトル拡散信号を拒絶し、前記統計値が前記テストを通過したときには前記受信スペクトル拡散信号を受け入れること、を備えている。
【０００５】
この発明は、受信スペクトル拡散信号の全エネルギーの見積り（評価）が、その受信スペクトル拡散信号を他の受信スペクトル拡散信号から弁別するために必要でなくなるという大きな長所を有する。もしもこの発明が量子化や差分判定を原因とする洞察に基づいているのならば、しきい値は固定のしきい値とすることもできる。このことは、この発明をセルラーＣＤＭＡシステムの基地局により送信されるパイロット信号のパイロットサーチャに適用するときに、特に大きな長所となる。例えばＱＰＳＫ変調のような変調方法を用いるＣＤＭＡシステムにおいては、量子化器および差分判定器は、拡散解除後に有用な情報を含んでいる同相および直交信号の両方を対象とする直交構成である。
【０００６】
差分判定は、Ｊ−ダイバージェンス（ビーム拡散量）コスト機能、特に、数学的に公知の複数の数量によるクルバック−レイブラー（Kullback-Leibler）距離計算や、情報理論における公知の数量による相互の情報の決定や、複数の確率質量機能の間の差分を決定するその他の最適な方法を用いて行なうことができる。
基地局より送信されたパイロット信号を探索するＣＤＭＡパイロット信号の場合、探索方法はマルチドゥエル探索方法であっても良い。
【発明の実施の形態】
【０００７】
図中、同一の参照符号は、同一の構成要素のために用いられている。
図１は、この発明の実施形態によるスペクトル拡散送受信機１のブロック図である。この送受信機は、送信機構成（詳細は図示せず）と、受信機構成２とを備えている。受信用の装置のみにおいては、送信機構成はない。受信機構成２は、送信チャネルを介して他の送信機より送信されたスペクトル拡散信号を受信する受信機３を備えている。送受信機１の受信部分においては、受信された拡散スペクトルが、複数の受信された拡散スペクトル信号の中から弁別される。
【０００８】
送受信機１は、ＣＤＭＡセルラハンドセット内に、またはスペクトル拡散信号を弁別する必要性のある他の何れかのスペクトル拡散装置内に、組み込まれても良い。具体的には、送信チャネルが無線チャネルのものである。しかし、この発明は、このような無線チャネルに限定されるものではない。原理的には、送信チャネルは、多数のスペクトル拡散チャネルを搬送すると共に、送信される信号に関係のある送信機と受信機との間の何れのチャネルであっても良い。
【０００９】
所定の実施例において、送信機１は、所定の位相オフセットと共に疑似雑音シーケンスを用いて、弁別されるべき送信スペクトル拡散信号が生成されるようなＣＤＭＡシステムに備えられている。このような信号は、ＣＤＭＡシステム内に設けられた無線基地局により生成されたパイロット信号であっても良い。具体的には、受信機構成は、ＣＤＭＡシステムを介して転々とするときに多数の基地局からこのようなパイロット信号を同時に受信している。
【００１０】
１つのＣＤＭＡシステムにおいて、異なる基地局の異なるパイロット信号は、異なるオフセットを介して、同一の疑似雑音シーケンスを用いて生成されている。他のＣＤＭＡシステムにおいては、多重疑似雑音シーケンスが用いられていても良い。ＣＤＭＡハンドセットが多数の基地局からの多重パイロット信号を受信する、全てのこのようなＣＤＭＡシステムにおいて、いわゆる獲得位相における、ハンドセットは、信号強度測定を介して具体的に決定される公知のシステムでの、最善のパイロット信号を選択することが可能となるべきである。ＣＤＭＡハンドセットにおいて、パイロットサーチャは、パイロット信号の弁別と選択とを行なっている。
【００１１】
１つのＣＤＭシステムにおいて、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying―直交位相シフトキーイング―）変調／復調が適用される。ＱＰＳＫまたは同様の直交変調方法が適用される。この場合、受信機構成は、いわゆる同相および直交検出ブランチを有している。原理的には、他の変調／復調方法が、直交変調／復調を要求することなく適用されても良い。所定の実施例においては、直交変調／復調が適用される。受信機構成は、ウォルシュ（Walsh）生成器４と、疑似雑音（ＰＮ―pseudo noise―）生成器５とを備え、このＰＮ生成器５は、所定のオフセットを伴う疑似雑音シーケンスに対応する複雑な疑似雑音シーケンスを局所的に生成する。パイロット信号以外の他のスペクトル拡散信号のために、ウォルシュ生成器４は、複雑なウォルシュシーケンスを局所的に生成している。
【００１２】
パイロットサーチャは、先験的に公知の値に対して位相オフセットを設定することにより、異なる基地局、または、同一の基地局における異なるパス（経路）を探索している。受信機構成は、その一方入力がＰＮ生成器５に接続されると共に、他方入力が受信機３に接続された乗算器６を有している。局所的に生成された疑似雑音シーケンスは、受信されたスペクトル拡散信号の拡散を解除する。パイロット信号以外のスペクトル拡散信号はまた、複雑なウォルシュシーケンスおよび受信された信号が供給される乗算器７により拡散を解除されている。
【００１３】
受信機構成はさらに、同相ブランチ内に量子化部８と差分決定部９とを、直交ブランチ内に量子化部１０と差分決定部１１とを備えている。加算器１２は、差分決定部９および１１の各出力信号を加算する。受信されたスペクトル拡散信号の統計値（statistics）を得るために、累算部１３は、決定された差分を送信された信号により運ばれてきた所定数の記号に累算して、受信された信号を送信チャネルで受信する。真正確率質量関数（ＰＭＦ―probability mass function―）は、送信チャネルを用いて送信される前の、転送されるスペクトル信号に相当している。
【００１４】
量子化部８および１０は、複数のサンプル、例えばＮサンプル、Ｎは整数を提供し、これらはスペクトル拡散信号の拡散解除推定値としての確率質量関数を形成するために、同相（Ｉ−）ブランチおよび直交（Ｑ−）ブランチのそれぞれで用いられている。原理的には、幾つかのビン（bins―貯蔵部―）に量子化されたときに、何れかの有効な確率密集関数は、確率質量関数を生成する。ＰＭＦ推定値の成果は、受信されたスペクトル拡散信号と量子化ビンの数とに依存する。雑音によって、ＰＭＦ推定値は、真正のＰＭＦから逸脱する。差分決定部９および１１は、ＰＭＦ推定値と真正のＰＭＦとの間の差分を決定するために種々の技術を適用するであろう。
【００１５】
差分を決定するために、いわゆるＪ−ダイバージェンス（ビーム拡散量）コスト関数が適用されても良いし、Ｊ−ダイバージェンスコスト関数の１つの具体例は、いわゆるクルバック−ライブラー（Kullback-Leibler）距離である。このような事情で、Ｊ−ダイバージェンスコスト関数およびクルバック−ライブラー距離は、数学および情報理論の技術分野では公知である。情報理論の術語においては、クルバック−ライブラー距離は、２つの分散点間の差を計測する量であり、分散点が類似すればするほど、クルバック−ライブラー距離は小さくなる。分散確率であるＰ０，Ｐ１，Ｑ１，Ｑ２による分散点Ｐ＝［Ｐ０，Ｐ１］とＱ［Ｑ１，Ｑ２］の間のクルバック−ライブラー（ＫＬ）距離は、ＫＬ（Ｐ‖Ｑ）＝Ｐ０＊ｌｏｇ（Ｐ０／Ｑ０）＋Ｐ１＊ｌｏｇ（Ｐ１／Ｑ１）である。計算機に関する観点から、ＫＬ距離は計算するのが容易である。
【００１６】
真正のＰＭＦとＰＭＦ推定値との間の距離を決定するための他の技術は、情報理論における公知の量であり、相互情報である。相互情報は、２つのＰＭＦ値の間の依存度の計測である。相互情報をゼロにするためには、２つのＰＭＦは完全に独立している。２つのＰＭＦ間の相互情報の関係が高ければ高いほど、それらはより多くの類似性を有している。受信機構成はさらに、例えば、ＣＤＭＡハンドセットにより現実に探索された所定のパイロット信号のような、受信されたスペクトル拡散信号を弁別するための弁別部１４を備えている。この弁別部１４は比較器であっても良いし、決定された統計値が所定のしきい値に対するテストを通過するか失敗するかを決定することができる、ソフトウェアルーチンの他の最適な装置であっても良い。
【００１７】
そのパイロット信号の弁別を通して基地局を弁別する場合、もしも統計値がテストを失敗したならば基地局が見つけられた、すなわち存在することを発見されたものとして取り扱われ、もしも統計値がテストを通過したならば、検出されなかったものとして取り扱われる。比較器の場合、もしも決定された統計値が所定のしきい値よりも下であるならば、基地局は所定のオフセットで存在するものとして見つけられ、それ以外では検出されなかったものとして取り扱われる。サーチャは、他の基地局、または、同一基地局の他のパスを弁別するために、位相オフセットを向上させる。
【００１８】
パイロットサーチャは、マルチドウエル（multi-dwell）サーチャであっても良い。このようなマルチドウエルサーチャは、パイロット信号を検出する異なる検出確率を表現する異なるしきい値での、少なくとも２つのパスに適用されている。第１のパスでは、所定のしきい値の設定で、たくさんの候補パイロット信号が選択され、少なくとも第２のパスでは、しきい値は、より高い検出確率を伴ってこのような候補パイロット信号を検出するように設定されるので、このような候補パイロット信号は高い信頼性をもって弁別することができる。この発明の大きな利点は、少なくとも信号探索パスにおいて、しきい値を固定させることができる。これは、受信されたスペクトル拡散信号の全受信エネルギーには依存していないという事実に依るものである。
【００１９】
他方、しきい値は依然として可変であるので、累算部１３内の異なる積分の長さを考慮することができる。このような異なる積分の長さは、素速い探索を実現し、または、大きすぎる周波数オフセット量の効果を緩和するために、設定することができる。弁別されるべきパイロット信号以外の他のスペクトル拡散信号の場合、真正の確率質量関数の推定値は、受信されたトレーニング記号から、作成される必要があるかもしれない。原理的には、このような推定値は、パイロット信号におけるこのような記号が先験的に知られているので、パイロット信号の真正確率質量関数のためには必要とされることはない。
【００２０】
図２は、この発明による方法を示すフローチャートである。ブロック２０において、スペクトル拡散信号は、転送チャネルを介して転送される複数の受信スペクトル拡散信号の中から受信される。ブロック２１において、受信されたスペクトル拡散信号が拡散解除されて、これにより所定の位相オフセットを伴う局所的に生成された疑似雑音シケンスを用いることができる。ブロック２２において、直交で、拡散解除された受信スペクトル拡散信号が量子化されるので、拡散解除された受信スペクトル拡散信号の確率質量関数の推定値を得ることができる。ブロック２３において、前記転送チャネルを介して転送される前に、転送されるスペクトル拡散信号に対応する、確率質量関数の推定値と真正確率質量関数との間で差分が決定される。転送されるスペクトル拡散信号は、所定の位相オフセットを伴って局所的に生成された疑似雑音シーケンスに対応する疑似雑音シーケンスを用いて、生成されている。
【００２１】
ブロック２４において、差分は、前記転送されたスペクトル拡散信号によって運ばれた多数の記号を超えて累算されるので、受信されたスペクトル拡散信号の統計値を得ることができる。ブロック２５において、得られた統計値がテストされる。ブロック２６において、統計値が所定のしきい値に対するテストを失敗しているか否かがチェックされる。もしも統計値がテストを失敗しているならば、ブロック２７において、受信されたスペクトル拡散信号は拒絶される。もしも統計値がテストを通過すれば、ブロック２８において、セット局所ＰＮオフセットで、受信されたスペクトル拡散信号が受け入れられる。ブロック２９において、受信されたスペクトル拡散信号を拒絶するかまたは受け入れるかの何れかの場合であっても、セット局所ＰＮオフセットは、他のＰＮオフセットへとシフトされる。このようなシフトにおいて、ブロック２１から再び動作が繰り返される。
【００２２】
上述したところから見て、この明細書に添付された特許請求の範囲により定義された発明の趣旨と目的との範囲内で種々の変形が為されるであろうこと、および、この明細書により提供される実施例にこの発明が限定されないこと、はこの技術分野における通常の知識を有する者にとって明らかなことであろう。「備える」という単語は、請求項でリストアップされた構成要素やステップ以外の構成要素またはステップの存在を排除するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】この発明によるスペクトル拡散送受信機の構成を示すブロック図である。
【図２】この発明による方法を示すフローチャートである。
【図１】
2004528745.tif 000003
【図２】
2004528745.tif 000004
【国際公開パンフレット】
2004528745.tif 000005
2004528745.tif 000006
2004528745.tif 000007
2004528745.tif 000008
2004528745.tif 000009
2004528745.tif 000010
2004528745.tif 000011
2004528745.tif 000012
2004528745.tif 000013
2004528745.tif 000014
2004528745.tif 000015
2004528745.tif 000016
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004528745.tif 000017
【国際調査報告】
2004528745.tif 000018
2004528745.tif 000019
2004528745.tif 000020