(57)【要約】本発明は、スペクトラム拡散通信システムにおいてチャネル・パラメータを推定するシステム、方法および装置を提供するものである。第１の方法は、基地局信号を受信し、この基地局信号を復調することにより達成される。基地局信号を復調した後に、基地局信号から最大信号を選択する。最大信号が共通パイロットチャネルであれば、共通パイロット・チャネルから直接、チャネル・パラメータを推定する。最大信号が共通パイロット・チャネルでなければ、最大信号が共通パイロット・チャネルとなるまで最大信号を更に復調し、再選択するために、復調した基地局信号を繰り返しフィードバックする。第２の方法は、第１の方法に干渉信号から発生されたチャネル推定値を建設的に組み込むだけでなく、干渉信号を抑制することによっても達成される。
2004517546.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
干渉信号を含む通信信号からチャネル・パラメータを推定する方法において、
通信信号を受信する工程と、
前記通信信号からベース・バンド信号を発生する工程と、
前記ベース・バンド信号を処理する工程と、
前記ベース・バンド信号から最大信号を選択する工程と、
前記最大信号が前記干渉信号より強力でない時に前記干渉信号を抑制する工程と、
前記最大信号が前記干渉信号より強力である時に前記最大信号からチャネル・パラメータの推定値を発生する工程と、
を含む前記方法。
【請求項２】
前記ベース・バンド信号を処理する工程は、
前記ベース・バンド信号を逆スクランブルする工程と、
前記逆スクランブルされたベース・バンド信号と一組の拡散シーケンスとを相関化する工程と、
前記逆スクランブルされたベース・バンド信号および拡散シーケンスの組に対して最大比組合せの相関化を実行する工程と、
を含む請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記最大信号は、共通パイロット・チャネルを含む請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記最大信号は、干渉信号成分を含む請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記干渉信号を抑制する工程は、
１つ以上の干渉シーケンスを検出する工程と、
前記１つ以上の干渉シーケンスの各々に対しシンボル推定値を発生する工程と、
前記１つ以上の干渉シーケンスの各々に対しシンボル推定値を拡散する工程と、
複合信号を発生するように前記１つ以上の干渉シーケンスの各々に対し拡散シンボル推定値を総和する工程と、
前記複合信号をスクランブルする工程と、
前記複合信号の干渉信号成分の推定値を発生するようにチャネル推定値を適用する工程と、
前記ベース・バンド信号の前のバージョンおよび前記複合信号の干渉信号成分の前記推定値から前記ベース・バンド信号の新しいバージョンを発生する工程と、
を更に含む請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記ベース・バンド信号を処理する工程と、前記ベース・バンド信号から最大信号を選択する工程と、前記最大信号が前記干渉信号より強力となるまで前記干渉信号を抑制する工程とを繰り返す工程を更に含む請求項１記載の方法。
【請求項７】
干渉信号を含む通信信号からチャネル・パラメータを推定する方法において、
通信信号を受信する工程と、
前記通信信号からベース・バンド信号を発生する工程と、
第１の信号および第２の信号を発生するように前記ベース・バンド信号を処理する工程と、
前記第１の信号からの第１のチャネル・パラメータおよび前記第２の信号からの第２のチャネル・パラメータを推定する工程と、
前記第１のチャネル・パラメータと前記第２のチャネル・パラメータとの重み付けされた平均値を使って前記干渉信号を抑制する工程と、
前記第１のチャネル・パラメータおよび第２のチャネル・パラメータを推定する工程および前記第１の信号が前記干渉信号より強力でない時に前記干渉信号を抑制する工程を繰り返す工程と、
前記第１の信号が前記干渉信号より強力である時に前記第１の信号からのチャネル・パラメータの推定値を発生する工程と、
を含む前記方法。
【請求項８】
前記ベース・バンド信号を処理する工程は、
ベース・バンド信号を逆スクランブルする工程と、
前記逆スクランブルされたベース・バンド信号と一組の拡散シーケンスとを相関化する工程と、
を更に含む請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記干渉信号を抑制する工程は、
前記第１のチャネル・パラメータと前記第２のチャネル・パラメータとの重み付けされた平均値を使って前記チャネル・パラメータの推定値を発生する工程と、
前記処理されたベース・バンド信号および拡散シーケンスの組に対し最大比組合せ相関化を実行する工程と、
最大比組合せ相関値を使って新しい第１の信号を選択する工程と、
を更に含む請求項７記載の方法。
【請求項１０】
前記第１の信号は、共通パイロット・チャネルを含む請求項７記載の方法。
【請求項１１】
前記第２信号は、干渉信号成分を含む請求項７記載の方法。
【請求項１２】
第１のチャネル・パラメータおよび第２のチャネル・パラメータを推定する工程および前記第１の信号が前記干渉信号より強力でない時に前記干渉信号を抑制する工程を繰り返す工程は、前記処理されたベース・バンド信号の最大信号から前記第２の信号を選択する工程を更に含む請求項７記載の方法。
【請求項１３】
通信信号からチャネル・パラメータを推定する装置において、
チャネル・エミュレータに結合された干渉キャンセラと、
前記干渉キャンセラに結合された逆スクランブラと、
前記逆スクランブラに結合された相関器と、
前記相関器に結合されたチャネル推定器と、
前記相関器およびチャネル推定器に結合された最大比組合せ器と、
前記最大比組合せ器に結合されたシンボル推定器兼干渉シーケンス検出器と、
前記シンボル推定器兼干渉シーケンス検出器に結合された信号拡散器と、
前記信号拡散器に結合されたスクランブラと、
前記スクランブラおよび前記チャネル推定器に結合された前記チャネル・エミュレータと、
を含む前記装置。
【請求項１４】
アンテナと、
前記アンテナに結合された受信機と、
前記アンテナに結合された送信機と、
前記受信機および前記アンテナに結合されたコントローラと、
前記コントローラに結合されたディスプレイと、
前記コントローラに結合されたスピーカと、
前記コントローラに結合されたメモリと、
前記コントローラに結合されたマイクと、
前記コントローラに結合されたキーパッドとを含み、
前記受信機は、前記アンテナに結合された無線周波数／ベース・バンド変換器および前記ベース・バンド変換器および前記コントローラに結合されたチャネル・パラメータ推定器を含み、
前記チャネル・パラメータ推定器は、チャネル・エミュレータおよび前記無線周波数／ベース・バンド変換器に結合された干渉キャンセラと、前記干渉キャンセラに結合された逆スクランブラと、前記逆スクランブラに結合された相関器と、前記相関器に結合されたチャネル推定器と、前記相関器、前記チャネル推定器および前記コントローラに結合された最大比組合せ器と、前記最大比組合せ器に結合されたシンボル推定器兼干渉シーケンス検出器と、前記シンボル推定器兼干渉シーケンス検出器に結合された信号拡散器と、前記信号拡散器に結合されたスクランブラと、前記スクランブラおよび前記チャネル推定器に結合されたチャネル・エミュレータとを含む通信デバイス。
【請求項１５】
逆スクランブラと、
前記逆スクランブラに結合された相関器と、
前記相関器に結合された第１のチャネル推定器と、
前記相関器に結合された第２のチャネル推定器と、
前記第１のチャネル推定器および前記第２のチャネル推定器に結合されたチャネル平均化デバイスと、
前記相関器および前記チャネル平均化デバイスに結合された最大比組合せ器と、
前記最大比組合せ器、前記第１のチャネル推定器および前記第２のチャネル推定器に結合されたシンボル推定器兼干渉シーケンス検出器と、
を含む通信信号からチャネル・パラメータを推定する装置。
【請求項１６】
アンテナと、
前記アンテナに結合された受信機と、
前記アンテナに結合された送信機と、
前記受信機および前記アンテナに結合されたコントローラと、
前記コントローラに結合されたディスプレイと、
前記コントローラに結合されたスピーカと、
前記コントローラに結合されたメモリと、
前記コントローラに結合されたマイクと、
前記コントローラに結合されたキーパッドとを含み、
前記受信機は、前記アンテナに結合された無線周波数／ベース・バンド変換器および前記無線周波数ベース・バンド変換器および前記コントローラに結合されたチャネル・パラメータ推定器を含み、
前記チャネル・パラメータ推定器は、前記無線周波数／ベース・バンド変換器に結合された逆スクランブラと、該逆スクランブラに結合された相関器と、前記相関器に結合された第１のチャネル推定器と、前記相関器に結合された第２のチャネル推定器と、前記第１のチャネル推定器および前記第２のチャネル推定器に結合されたチャネル平均化デバイスと、前記相関器および前記チャネル平均化デバイスに結合された最大比組合せ器と、前記コントローラ、前記最大比組合せ器、前記第１のチャネル推定器および前記第２のチャネル推定器に結合されたシンボル推定器兼干渉シーケンス検出器とを含む通信デバイス。
【請求項１７】
干渉信号を含む通信信号からチャネル・パラメータを推定するコンピュータで読み取り可能な媒体に具現化されたコンピュータ・プログラムにおいて、
通信信号を受信する符号セグメントと、
前記通信信号からベース・バンド信号を発生する符号セグメントと、
前記ベース・バンド信号を処理する符号セグメントと、
前記ベース・バンド信号から最大信号を選択する符号セグメントと、
前記最大信号が前記干渉信号より強力でない時に前記干渉信号を抑制する符号セグメントと、
前記最大信号が前記干渉信号より強力である時に前記最大信号からチャネル・パラメータの推定値を発生する符号セグメントと、
を含むコンピュータ・プログラム。
【請求項１８】
前記ベース・バンド信号を処理する符号セグメントは、
前記ベース・バンド信号を逆スクランブルする符号セグメントと、
前記逆スクランブルされたベース・バンド信号と一組の拡散シーケンスとを相関化する符号セグメントと、
前記逆スクランブルされたベース・バンド信号および拡散シーケンスの組に対して最大比組合せの相関化を実行する符号セグメントと、
を更に含む請求項１７記載のコンピュータ・プログラム。
【請求項１９】
前記最大信号は、共通パイロット・チャネルを含む請求項１７記載のコンピュータ・プログラム。
【請求項２０】
前記最大信号は、干渉信号成分を含む請求項１７記載の方法。
【請求項２１】
前記干渉信号を抑制する符号セグメントは、
１つ以上の干渉シーケンスを検出する符号セグメントと、
前記１つ以上の干渉シーケンスの各々に対しシンボル推定値を発生する符号セグメントと、
前記１つ以上の干渉シーケンスの各々に対しシンボル推定値を拡散する符号セグメントと、
複合信号を発生するように前記１つ以上の干渉シーケンスの各々に対し拡散シンボル推定値を総和する符号セグメントと、
前記複合信号をスクランブルする符号セグメントと、
前記複合信号の干渉信号成分の推定値を発生するようにチャネル推定値を適用する符号セグメントと、
前記ベース・バンド信号の前のバージョンおよび前記複合信号の干渉信号成分の前記推定値から前記ベース・バンド信号の新しいバージョンを発生する符号セグメントと、
を更に含む請求項１７記載のコンピュータ・プログラム。
【請求項２２】
繰り返して前記ベース・バンド信号を処理し、前記ベース・バンド信号から最大信号を選択し、前記最大信号が前記干渉信号より強力となるまで前記干渉信号を抑制する符号セグメントを更に含む請求項１７記載のコンピュータ・プログラム。
【請求項２３】
干渉信号を含む通信信号からチャネル・パラメータを推定するためコンピュータで読み取り可能な媒体に具現化されたコンピュータ・プログラムにおいて、
通信信号を受信する符号セグメントと、
前記通信信号からベース・バンド信号を発生する符号セグメントと、
第１の信号および第２の信号を発生するように前記ベース・バンド信号を処理する符号セグメントと、
前記第１の信号からの第１のチャネル・パラメータおよび前記第２の信号からの第２のチャネル・パラメータを推定する符号セグメントと、
前記第１のチャネル・パラメータと前記第２のチャネル・パラメータとの重み付けされた平均値を使って前記干渉信号を抑制する符号セグメントと、
前記第１のチャネル・パラメータおよび第２のチャネル・パラメータを推定する符号セグメントおよび前記第１の信号が前記干渉信号より強力でない時に前記干渉信号を抑制する工程を繰り返す符号セグメントと、
前記第１の信号が前記干渉信号より強力である時に前記第１の信号からのチャネル・パラメータの推定値を発生する符号セグメントと、
を含むコンピュータ・プログラム。
【請求項２４】
前記ベース・バンド信号を処理する符号セグメントは、
ベース・バンド信号を逆スクランブルする符号セグメントと、
前記逆スクランブルされたベース・バンド信号と一組の拡散シーケンスとを相関化する符号セグメントと、
を更に含む請求項２３記載のコンピュータ・プログラム。
【請求項２５】
前記干渉信号を抑制する符号セグメントは、
前記第１のチャネル・パラメータと前記第２のチャネル・パラメータとの重み付けされた平均値を使って前記チャネル・パラメータの推定値を発生する符号セグメントと、
前記処理されたベース・バンド信号および拡散シーケンスの組に対し最大比組合せ相関化を実行する符号セグメントと、
最大比組合せ相関値を使って新しい第１の信号を選択する符号セグメントと、
を更に含む請求項２３記載のコンピュータ・プログラム。
【請求項２６】
前記第１の信号は、共通パイロット・チャネルを含む請求項２３記載のコンピュータ・プログラム。
【請求項２７】
前記第２の信号は、干渉信号成分を含む請求項２３記載のコンピュータ・プログラム。
【請求項２８】
繰り返して第１のチャネル・パラメータおよび第２のチャネル・パラメータを推定し、前記第１の信号が前記干渉信号より強力でない時に前記干渉信号を抑制する符号セグメントは、前記処理されたベース・バンド信号の最大信号から前記第２の信号を選択する符号セグメントを更に含む請求項２３記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（発明の分野）
本発明は、一般的には通信技術の分野に関し、より詳細にはスペクトラム拡散通信システムにおいて無線チャネル・パラメータを推定するシステム、方法および装置に関する。
【０００２】
（関連出願）
本願は、２０００年１２月２９日に出願された、現在、継続中の先願の仮米国特許出願第６０／２５８，９２４号の利益を請求するものであり、本願は、本願出願人に譲渡されている、ワングほかを発明者として１９９９年１月２２日に出願された米国特許出願第０９／２３５，４７０号（代理人整理番号第８１９４−２３８号）およびマドコールほかを発明者として１９９９年７月３０日に出願された米国特許出願第０９／３６４，１６９号（代理人整理番号第８１９４−３２４号）にも関連している。上記米国特許出願の開示内容を本明細書で参考例として援用する。
【０００３】
（発明の背景）
加入者に対する音声およびデータ通信を行うのに、一般に無線通信システムが使用されている。例えば、ＡＭＰＳ、ＥＴＡＣＳ、ＮＭＴ−４５０およびＮＭＴ−９００のようなアナログ・セルラ無線電話システムがこれまで世界中で長い間、成功裏に使用されている。北米規格ＩＳ−５４および欧州規格ＧＳＭを満たすようなデジタル・セルラ電話システムが１９９０年代の初期から使用されている。より最近ではＩＳ−１３６およびＩＳ−９５のような規格を満たす高度デジタル・セルラ・システム、ＤＥＣＴ（デジタル強化コードレス電話）のような小電力システムおよびＣＤＰＤ（セルラ・デジタル・パケット・データ）のようなデータ通信サービスを含む、広くＰＣＳ（パーソナル通信サービス）と称される種々の無線デジタル・サービスが導入されている。
【０００４】
これまで加入者に対し無線サービスを提供するのに数種のタイプのアクセス技術が使用されている。伝統的なアナログ・セルラ・システムは、通信チャネルを創出するのに周波数分割多元接続（ＦＤＭＡ）と称されるシステムを使用しており、このシステムでは離散周波数バンドがチャネルとして働き、このチャネルを通してセルラ・ターミナルがセルラ基地局と通信するようになっている。これらバンドは、システムの容量を増すのに地理的に離間したセル内で再使用されることが多い。最近のデジタル無線システムは、スペクトル効率を高めるのに時分割多元接続（ＴＤＭＡ）および／または符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）のような異なる多元接続技術を使用している。ＧＳＭ規格またはＩＳ−１３６規格を満たすようなＴＤＭＡシステムでは、キャリアは、シーケンシャル・タイム・スロットに分割され、これらタイム・スロットは、１つのキャリア上に複数のチャネルを多重化できるように多数のチャネルに割り当てられている。ＩＳ−９５、ＩＳ−２０００およびワイド・バンド符号分割多元接続（ＷＣＤＭＡ）規格を満たすようなＣＤＭＡシステムは、「スペクトラム拡散」技術を使用することによってチャネル容量の増加を達成している。このスペクトラム拡散技術では、ユニークな拡散符号（すなわち、通信システムが運用される周波数スペクトルのワイド部分を通して元のデータ変調キャリアを拡散する符号）により、データ変調されたキャリア信号を変調することによって１つのチャネルが定められる。
【０００５】
標準的なスペクトラム拡散ＣＤＭＡ通信システムは、一般に「ダイレクト・シーケンス」スペクトラム拡散変調を使用している。このダイレクト・シーケンス変調では、データ変調されたキャリアは、拡散符号、すなわち、シーケンスによって直接変調され、その後、パワーアンプによって増幅され、通信媒体（例えば、空中インターフェース）を通して送信される。この拡散符号は、送信されるデータのビット・レートよりも通常かなり大きいチップ・レートで生じるシーケンスの「チップ」を一般に含む。代表的なＣＤＭＡシステムでは、特定のユーザ（ターミナル）用のデータ・ストリームがユーザ固有の拡散シーケンスに従ってまずダイレクト・シーケンスで拡散される。次に、この結果生じる信号は、セル固有のスクランブル化シーケンスに従ってスクランブルされる。こうして拡散され、スクランブルされたユーザ・データ・ストリームは、次に通信媒体へ送信される。多数のユーザのためのスペクトラム拡散信号は、組み合わされて、通信媒体内で１つの複合信号を形成する。これまではパイロット信号の波形にマッチングされたフィルタに受信ベース・バンド信号を通過させることによりチャネル推定が行われていた。正確なパイロット信号とフィルタリングされたパイロット信号とを比較することにより、チャネルのランダム振幅と位相とを予測することができる。このパイロット信号は、ＩＳ−９５、ＩＳ−２０００およびＷＣＤＭＡで使用される共通チャネルとして符号多重化されたパイロット・チャネルでもよいし、また、ＷＣＤＭＡ内の所定のトラヒック・チャネル・コンフィギュレーションで使用される時間多重化されたパイロット・シンボルでもよい。通過遅延時間は、既知と見なされる。所望するパイロット信号は、（音声アプリケーションに対し微弱となり、不良なチャネル推定値を生じさせることがある。ＷＣＤＭＡでは、共通パイロット・チャネルからチャネル・パラメータを推定することもできる。
【０００６】
基地局からは、あるセル内の異なる物理チャネル用のダウン・リンク信号が同期状態で送信される。ユーザ固有の拡散符号は、直交しており、送信機で相互に直交したダウン・リンク信号を生じさせる。しかしながら、チャネル分散の結果、定期的に受信機側での直交性が失われるので、セル内の多数のユーザの干渉を生じさせ、この干渉により受信機の性能が劣化することがある。アップ・リンク信号では、この干渉は、近接問題によって強くなり得る（すなわち、所望するユーザ用の信号よりも基地局から遠い位置にあるユーザ用の強力な妨害信号からのエネルギの影響のほうが大きくなる）。この近接問題は、アップ・リンクでのパワー制御技術によって解消できるが、パワー制御は、ダウン・リンクでの近接問題を解消できない。
【０００７】
これら問題は、ＷＣＤＭＡシステムのような「第三世代」（３Ｇ）システムで深刻となる。３Ｇセルラ移動通信システムは、音声、画像および動画の送信さえも含むいくつかの種類の通信サービスをサポートしている。従って、ユーザは、異なるデータ・レートを使って、これらの情報信号を送信する。これら信号の性能条件は、アプリケーションごとに異なる。マルチ・レート方式として可変拡散比（ＳＦ）およびマルチ符号変調を使用するＷＣＤＭＡが３Ｇ移動通信システム用の無線インターフェースの１つとして出現しつつある。マルチ・パス分散フェージング・チャネルと組み合わされた、大きく、かつ、異なるデータ・レートと多数のユーザによってアップ・リンクおよびダウン・リンクの双方においてセル間およびセル内での多数のユーザの干渉が深刻となる。このような干渉は、リンク容量を制限し、および／またはサービスの質を劣化させる。更にパイロット信号が多元接続干渉によって劣化するので、予想される無線チャネルのパラメータは、正確ではなくなる。
【０００８】
これまでの研究によれば、最適な構造を更に複雑にすることを代償とすれば、スペクトラム拡散通信においてマルチ・ユーザ検出器を使用する結果、潜在的な莫大な容量が可能となり、性能を改善できることが実証された。一般にマルチ・ユーザ検出器および干渉キャンセラを使用する場合の主な課題は、簡易性を維持することである。現在の検出器のほとんどは、アップ・リンク用に設計されている。アップ・リンク干渉キャンセルを行うには、受信機がすべての拡散符号を知っていると仮定される。しかしながら、この仮定は、移動ユニットしか自己の拡散符号について知っていないダウン・リンクには当てはまらない。更に、今日提案されている干渉キャンセル・アルゴリズムは、極めて複雑である。ダウン・リンクに対し、ハンドヘルドの電池動作ターミナルで干渉キャンセルを実行しなければならないので、コストと電力消費量が大きな問題となる。
【０００９】
干渉キャンセル用に提案されているほとんどの技術は、アップ・リンクの干渉キャンセルに対して、より適している。この理由は、この技術は、極めて複雑であり、比較的大きい電力消費量を必要とし、および／またはシステムで使用されている拡散シーケンスについて、あらかじめ知っていることを仮定しているからである。従って、電力消費量を最小にでき、システムの拡散シーケンスについて、あらかじめ知っていなくてもよいようなダウン・リンクの干渉キャンセルが求められている。
【００１０】
（発明の概要）
本発明は、スペクトラム拡散通信システムにおいて無線チャネル・パラメータを推定するシステム、方法および装置を提案するものである。本発明の第１の実施例では、共通パイロット・チャネルが他のすべての干渉信号よりも強力である場合に、この共通パイロット・チャネルから直接、チャネル・パラメータを推定する。より強力な干渉信号が検出されれば、共通パイロット・チャネルに対するこの効果を繰り返し抑制する。共通ユーザ・パイロット・チャネルが最強信号となるまで、この抑制反復方法を繰り返す。これによってチャネル・パラメータの推定値がより正確となる。
【００１１】
本発明の第２の実施例では、推定されたチャネル・パラメータを改善するように、検出された干渉信号を推定的に使用する。この実施例では、共通パイロット・チャネルからチャネル振幅および位相を推定するだけでなく、最強干渉シンボルが存在する場合には、この最強干渉シンボルからチャネル振幅および位相を推定する。所望するユーザ信号およびすべての干渉ユーザ信号の双方は、同じ無線チャネルを通過するので、この推定を行うことができる。最終チャネル・パラメータは、共通ユーザ・パイロット・チャネルから得られたチャネル・パラメータと最強干渉信号から得られたチャネル・パラメータとの間の重み付けされた平均値となる。受信された信号は、逆スクランブルされ、処理される。共通パイロット・チャネルに基づき、最初の推定値が作成される。この共通パイロット・チャネルが干渉信号よりも強力であれば、復調プロセスで前に推定されたパラメータを使用する。干渉信号のほうがより強力であれば、最強干渉信号だけでなく、有効な拡散符号も検出する。次に干渉信号からチャネルを推定する。共通パイロット・チャネルからのチャネル推定値と干渉信号からのチャネル推定値とを重み付け平均すると、この結果、より正確なチャネル・パラメータが得られる。この第１の実施例に本発明の第１の実施例の繰り返す特徴を組み込むことも可能である。
【００１２】
本発明は、通信信号を受信し、この通信信号からベース・バンド信号を発生し、ベース・バンド信号を処理し、ベース・バンド信号から最大信号を選択し、最大信号から干渉信号よりも強力でない時に干渉信号を抑制し、最大信号は、干渉信号よりも強力である時に最大信号からチャネル・パラメータの推定値を発生することにより、干渉信号を含む通信信号からチャネル・パラメータを推定する方法も提案するものである。この方法は、コンピュータで読み取り可能な媒体に具現化されたコンピュータ・プログラムを使って達成できる。
【００１３】
上記方法とは異なり、本発明は、通信信号を受信し、この通信信号からベース・バンド信号を発生し、第１の信号および第２の信号を発生するようにベース・バンド信号を処理し、第１の信号からの第１のチャネル・パラメータおよび第２の信号からの第２のチャネル・パラメータを推定し、第１のチャネル・パラメータと第２のチャネル・パラメータとの重み付けされた平均値を使って干渉信号を抑制し、前記第１のチャネル・パラメータおよび第２のチャネル・パラメータを推定する工程および第１の信号が干渉信号よりも強力でない時に干渉信号を抑制する工程を繰り返し、第１の信号が干渉信号よりも強力である時に第１の信号からチャネル・パラメータの推定値を発生することによって干渉信号を含む通信信号からチャネル・パラメータを推定する方法を提案するものである。この方法は、コンピュータで読み取り可能な媒体に具現化されたコンピュータ・プログラムを使って達成できる。
【００１４】
更に本発明は、通信信号からチャネル・パラメータを推定する装置において、チャネル・エミュレータに結合された干渉キャンセラと、前記干渉キャンセラに結合された逆スクランブラと、前記逆スクランブラに結合された相関器と、前記相関器に結合されたチャネル推定器と、前記相関器およびチャネル推定器に結合された最大比組合せ器と、前記最大比組合せ器に結合されたシンボル推定器兼干渉シーケンス検出器と、前記シンボル推定器兼干渉シーケンス検出器に結合された信号拡散器と、前記信号拡散器に結合されたスクランブラとを含む装置を提案するものであり、チャネル・エミュレータは、スクランブラおよびチャネル推定器に結合されている。
【００１５】
本発明は、アンテナと、前記アンテナに結合された受信機と、前記アンテナに結合された送信機と、前記受信機および前記アンテナに結合されたコントローラと、前記コントローラに結合されたディスプレイと、前記コントローラに結合されたスピーカと、前記コントローラに結合されたメモリと、前記コントローラに結合されたマイクと、前記コントローラに結合されたキーパッドとを含む通信デバイスも提案するものである。前記受信機は前記アンテナに結合された無線周波数／ベース・バンド変換器および前記無線周波数／ベース・バンド変換器および前記コントローラに結合されたチャネル・パラメータ推定器を含む。チャネル・パラメータ推定器は、チャネル・エミュレータおよび前記無線周波数／ベース・バンド変換器に結合された干渉キャンセラと、前記干渉キャンセラに結合された逆スクランブラと、前記逆スクランブラに結合された相関器と、前記相関器に結合されたチャネル推定器と、前記相関器、前記チャネル推定器および前記コントローラに結合された最大比組合せ器と、前記最大比組合せ器に結合されたシンボル推定器兼干渉シーケンス検出器と、前記シンボル推定器兼干渉シーケンス検出器に結合された信号拡散器と、前記信号拡散器に結合されたスクランブラと、前記スクランブラおよび前記チャネル推定器に結合されたチャネル・エミュレータとを含む。
【００１６】
更に本発明は、逆スクランブラと、前記逆スクランブラに結合された相関器と、前記相関器に結合された第１のチャネル推定器と、前記相関器に結合された第２のチャネル推定器と、前記第１のチャネル推定器および前記第２のチャネル推定器に結合されたチャネル平均化デバイスと、前記相関器および前記チャネル平均化デバイスに結合された最大比組合せ器と、前記最大比組合せ器、前記第１のチャネル推定器および前記第２のチャネル推定器に結合されたシンボル推定器兼干渉シーケンス検出器とを有する通信信号からチャネル・パラメータを推定する装置も提案するものである。
【００１７】
更に本発明は、アンテナと、前記アンテナに結合された受信機と、前記アンテナに結合された送信機と、前記受信機および前記アンテナに結合されたコントローラと、前記コントローラに結合されたディスプレイと、前記コントローラに結合されたスピーカと、前記コントローラに結合されたメモリと、前記コントローラに結合されたマイクと、前記コントローラに結合されたキーパッドとを有する通信デバイスを提案するものである。前記受信機は、前記アンテナに結合された無線周波数／ベース・バンド変換器および前記ベース・バンド変換器および前記コントローラに結合されたチャネル・パラメータ推定器を含み、前記チャネル・パラメータ推定器は、前記無線周波数／ベース・バンド変換器に結合された逆スクランブラと、該逆スクランブラに結合された相関器と、前記相関器に結合された第１のチャネル推定器と、前記相関器に結合された第２のチャネル推定器と、前記第１のチャネル推定器および前記第２のチャネル推定器に結合されたチャネル平均化デバイスと、前記相関器および前記チャネル平均化デバイスに結合された最大比組合せ器と、前記コントローラ、前記最大比組合せ器、前記第１のチャネル推定器および前記第２のチャネル推定器に結合されたシンボル推定器兼干渉シーケンス検出器とを含む。
【００１８】
以下、本発明の種々の実施例の製造法および使用法について詳細に説明するが、本発明は、種々の特定の関連で具現化できる多数の実施可能な発明の概念を提供するものであると理解すべきである。本明細書に記載する特定の実施例は、本発明を製造し、使用する特定の方法を説明するものにすぎず、発明の範囲を制限するものではない。
【００１９】
本明細書の説明は、無線通信システムに関するものであり、より詳細には、無線符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）システム、例えば、ＩＳ−９５規格または第三世代のワイドバンドＣＤＭＡ用に提案された規格を満たすシステムに関するものである。かかる無線通信システムでは、アンテナは、例えば、移動ターミナルまたは基地局に設けられた送信機によって発生される電磁波を放射する。この電磁波は、無線伝搬環境内を伝搬し、１つ以上のアンテナを介して受信機により受信される。本発明の説明は、無線環境に言及するものであるが、本発明は、他の環境、例えば、有線通信にも適用できることが理解できる。
【００２０】
本明細書に記載された実施例は、好ましくは無線ダウン・リンク・チャネル、例えば、無線セルラ・システムの基地局からターミナルに情報を伝えるチャネルにも適用でき、更に無線通信ターミナル、例えば、セルラ無線電話、無線で可能なパーソナル・デジタル・アシスタント（ＰＤＡ）または同様な無線通信デバイスで実現できるチャネルおよび方法にも適用できる。しかしながら、本発明は、他の環境、例えば、他のタイプの無線受信アプリケーションおよび有線受信アプリケーションでも使用できることは理解できる。
【００２１】
図１は、従来技術に係わる代表的な地上セルラ無線電話通信システム１２０を示す。このセルラ無線電話システム１２０は、基地局１２６によりサービスを受ける複数のセル１２４と通信する１つ以上の無線電話（ターミナル）１２２および移動電話交換局（ＭＴＳＯ）１２８を含むことができる。図１には、３つのセル１２４しか示されていないが、代表的なセルラ・ネットワークは、何百ものセルを含むことができ、２つ以上のＭＴＳＯを含むことができ、何千台もの無線電話に対してサービスすることができる。
【００２２】
セル１２４は、一般に通信システム１２０におけるノードとして働き、このノードからセル１２４にサービスする基地局１２６により無線電話２２とＭＴＳＯ１２との間のリンクを確立できる。各セル１２４には、１つ以上の専用制御チャネルおよび１つ以上のトラヒック・チャネルが割り当てられる。制御チャネルは、セルＩＤおよびページング情報を送信するために使用される専用チャネルであり、トラヒック・チャネルは、音声およびデータ情報を搬送するチャネルである。セルラ・ネットワーク１２０を通して２つの移動ターミナル１２２の間または公衆交換電話ネットワーク（ＰＳＴＮ）１３４を介して移動ターミナル１２２と地上回線電話ユーザ１３２との間でデュプレクス無線通信リンクを実行できる。基地局１２６の機能は、セル１２４のための無線通信を取り扱うことである。このような役割では基地局１２６は、データおよび音声信号用の中継局として機能する。
【００２３】
従来の図２に示されるように、従来の地上基地局によって実行される機能に類似する機能を実行するのに、例えば、過疎地域または従来の地上回線電話または地上セルラ電話のインフラ・ストラクチャを技術的または経済的に実現できないようにする険しい地形の地域にサービスするのに衛星２４２を使用できる。衛星無線電話システム１２０は、一般に１つ以上の地上局２４４のターミナル２２３との間で中継器、すなわち、トランスポンダとして働く１つ以上の衛星２４２を含む。この衛星は、デュプレクス・リンク２４６を通してターミナル２２３および地上局２４４に無線電話通信信号を送る。地上局２４４は、次に公衆交換電話ネットワーク２３４に接続でき、衛星無線電話の間の通信および衛星無線電話と従来の地上セルラ無線電話または地上回線電話との間の通信を可能にする。衛星無線電話システム２４０は、システムがサービスする全エリアをカバーする１つのアンテナ・ビームを利用できるようにするか、または図示するように衛星が最小限にしかオーバーラップしない多数のビーム２４８を発生するように衛星を設計することができる。この場合、各ビームは、システムのサービス・エリア内の別個の地形上のカバーエリア２５０にサービスする。このカバー・エリア２５０は、図１の地上セルラ・システム１２０のセル１２４に対して同様な機能を果たす。
【００２４】
これまで図１および２に示されるような無線システムのユーザに対して無線サービスを提供するのに、数タイプのアクセス技術が使用されている。従来のアナログ・セルラ・システムは、通信チャネルを形成するのに周波数分割多元接続（ＦＤＭＡ）と称されるシステムを一般に使用しており、このシステムは、別々の周波数バンドがチャネルとして働き、このチャネルを通してセルラ・ターミナルがセルラ基地局と通信するようになっている。一般に、これらバンドは、システムの容量を増すために地理的に分離されたセル内で再使用される。
【００２５】
最近のデジタル無線システムは、スペクトル効率を増すためにＴＤＭＡおよび／またはＣＤＭＡのような異なる多元接続技術を利用している。ＧＳＭまたはＩＳ−１３６規格を満たすようなＴＤＭＡシステムでは、キャリアは、単一チャネル上に複数のチャネルを多重化できるように、多数のチャネルに割り当てられたシーケンシャル・タイム・スロットに分割されている。ＩＳ−９５規格を満たすようなＣＤＭＡシステムは、スペクトラム拡散技術を使用することによってチャネル容量の増加を達成しており、このスペクトラム拡散技術では、ユニークな拡散符号（すなわち、通信システムが運用される周波数スペクトルの広い部分にわたって元のデータ変調されたキャリアを拡散する符号）によりデータ変調されたキャリア信号を変調することによって、１つのチャネルを定めている。
【００２６】
次に、本発明について説明すると、本発明は、マドコールほかを発明者として１９９９年６月３０日に出願され、本願出願人に譲渡された米国特許出願第０９／３６４，１６９号（代理人整理番号第８１１９４−３２４号）に記載されているように、チャネル推定のいくつかの特徴を含む。本明細書に説明するこの方法は、ユーザの拡散符号を推定し、この符号を使って、受信された信号からの干渉を抑制する。次に受信され、変更された信号を使って、他のユーザが使用する拡散符号のより良好な推定値を探す。チャネル・パラメータは、所望するユーザの受信パイロット信号から直接推定されたものである。
【００２７】
図３は、本発明に係わる方法および装置を実施できる無線ターミナル３００の一例を示す。ターミナル３００は、メモリ３６０、例えば、ダイナミック・ランダム・アクセス・メモリ（ＤＲＡＭ）、電気的に消去可能なプログラマブル・リード・オンリ・メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）またはその他の記憶デバイスに記憶されたプログラム命令を実行するコントローラ３７０、例えば、マイクロ・プロセッサ、マイクロ・コントローラまたは同様なデータ処理デバイスを含む。コントローラ３７０は、ユーザ・インタフェース構成部品、例えば、ディスプレイ３２０、キーパッド３３０、スピーカ３４０およびマイク３５０と作動的に関連している。これら構成部品の作動は、当業者には知られているので、本明細書では、これ以上説明しない。コントローラ３７０は、例えば、アンテナ３１０を介して通信媒体に無線周波数（ＲＦ）信号を送信する無線送信機３８０の作動の制御および／またはモニタも行う。このコントローラ３７０は、ベース・バンド干渉キャンセル受信機３９０にも作動的に関連している。
【００２８】
本明細書で説明する図４、６および８は、本発明の種々の実施例に係わる作動例のフローチャート図である。これらフローチャートのブロックおよびこれらフローチャート内のブロックの組合せは、コンピュータ・プログラム命令によって実現できる。これらプログラム命令は、コンピュータまたはその他のプログラマブル・データ処理装置で実行される命令がフローチャートのブロック（単数または複数）で指定される機能を実現する手段を形成するようなマシンを製造するよう、図５および７を参照して本明細書に記載したような装置を実現するのに使用されるマイクロ・コントローラ、マイクロ・プロセッサ、ＡＳＩＣ、ＤＳＰチップまたはその他の処理回路のようなコンピュータまたはその他のプログラマブル・データ処理装置にロードし、ここで実行できる。これらコンピュータ・プログラム命令は、コンピュータまたはその他のプログラマブル・データ処理装置にもロードでき、コンピュータまたはその他のプログラマブル装置で実行される命令がフローチャートのブロック（単数または複数）で指定される機能を実現する工程を提供するようなコンピュータで実現されるプロセスを発生するように、一連の作動工程をコンピュータまたはその他のプログラマブル装置に実行させる。
【００２９】
従って、図４、６および８のフローチャートのブロックは、指定された機能を実行する手段の組合せおよび指定された機能を実行する工程の組合せをサポートする。図４、６および８のフローチャートの各ブロックおよびそれら図内のブロックの組合せは、指定された機能または工程を実行する特殊用途で、ハードウェアをベースとするコンピュータ・システムまたは特殊用途のハードウェアおよびコンピュータ命令の組合せにより実現できることも理解できる。
【００３０】
図４は、本発明の全体の作動４００を示す。本発明は、ブロック４０５でスタートする。ブロック４１０で通信信号が受信され、ブロック４２０でベース・バンド信号を発生するように処理される。次に、このベース・バンド信号は、ブロック４３０内で処理される。ブロック４４０では、処理されたベース・バンド信号から最大信号が選択される。最終的にブロック４４０からの選択された最大信号に基づき、ブロック４５０でパラメータの推定が行われる。最後にブロック４５５で処理が終了する。
【００３１】
図５は、本発明の第１の実施例を示し、同様な番号は同様な要素を示す。ブロック５０５では、基地局の通信信号が受信され処理される。ブロック５１０では、拡散符号を検出するために高速ウォルシュ変換（ＦＷＴ）が実行される。このＦＷＴは、受信機のフィンガごとに実行される。フィンガの遅延時間は、既知であると仮定する。これらフィンガは、ブロック５１５にて最大比組合せ器（ＭＲＣ）で組み合わされる。共通パイロット・チャネルが最強信号でない場合、干渉信号を抑制する試みがなされる。ブロック５２５にて、最大Ｍ個の値（干渉信号）が選択されデコードされ符号化される。次に、ブロック５３０にて、ブロック５２５からの結果がそれぞれのＭ個の干渉信号シーケンスに従って拡散される。ブロック５３５にて、チャネルの推定バージョンが発生される。この推定バージョンは、ブロック５０５にフィードバックされ、共通パイロット信号が最強となるまでシステム全体が繰り返される。共通パイロット信号が最強であると一旦、判断されると、ブロック５２０でチャネル推定がなされる。この結果は、ブロック５４０で利用できる。
【００３２】
図６は、本発明の第１の実施例の作動６００を示す。本発明は、ブロック６０５でスタートする。ブロック６１０で通信信号が受信され、ブロック６１５でベースバンド信号を発生するように処理される。このベース・バンド信号は、ブロック６２０で逆スクランブルされ、ブロック６２５で一組の拡散シーケンスと相関化される。発生する相関値は、次にブロック６３０で最大比組合せ（ＭＲＣ）される。ブロック６３５で、この結果から共通パイロット・チャネルのパワーが抽出され、測定される。ブロック６４０では、共通パイロット・チャネルが最強信号であるかどうかを判断するチェックが実行される。共通パイロット・チャネルが最強信号であれば、ブロック６４５で従来の推定方法を使ってチャネル・パラメータを推定できる。ブロック６４４の結果は、ブロック６３０にフィードバックされる。
【００３３】
共通パイロット・チャネルが最強信号を有していない場合、パイロット信号への干渉をキャンセルする試みがなされる。ブロック６５０では、ブロック６３０の結果からＭ個の干渉信号シーケンスが検出される。次に、本発明によれば、ブロック６５５において、ブロック６５０からの検出されたＭ個の干渉信号シーケンスに対して、それぞれのシンボル推定値を発生する。次に、ブロック６６０にて、ブロック６５５の結果がそれぞれのＭ個の干渉信号シーケンスに従って拡散される。次に、ブロック６６５にて、複合信号を発生するように、それぞれの拡散信号を総和する。ブロック６７０にて複合信号をスクランブルする。次に、ブロック６７５にて、ベース・バンド信号の複合干渉成分の推定値を発生するように、スクランブルされた複合信号に対してチャネル推定値を適用する。次に、ブロック６８０にて、ベース・バンド信号の新しいバージョンを発生するのに、干渉信号成分の推定値を使用する。次に、ブロック６２０〜６３５にて、所望する情報の推定値を発生するよう、ベース・バンド信号の新しいバージョンに対して更に処理を行う。このプロセスは、共通パイロット信号がすべての干渉信号よりも強力となり、従来の方法を使って共通パイロット・チャネルからチャネルを推定できるようになるまで、このプロセスは、反復して繰り返される。
【００３４】
ブロック６８０では、干渉信号成分の推定値に基づき、ベース・バンド信号の現在のバージョンを変更するように異なる多数の技術を使用できる。例えば、ベース・バンド信号の現在のバージョンから干渉信号成分の推定値を減算することができるし、また干渉信号成分の推定値に直交する方向への現在のベース・バンド信号の射影を作成する射影技術を使用することもできる。かかる射影を計算するのにグラム−シュミット直交化技術を使用できる。
【００３５】
減算技術に対し、本発明者たちが限られたシミュレーションを行ったところ、過剰なキャンセル現象を防止するのに繰り返しごとに数個の干渉信号をキャンセルすることが好ましいことがわかった。一般に、射影技術は、減算技術よりも複雑となり得るが、シミュレーションの結果、射影技術は、性能を改善し（例えば、所定の誤り率に対して潜在的なシステム容量を増加させるか、または所定のシステム容量に対して誤り率を減少させる）、過剰キャンセルの可能性を少なくできることを示している。射影技術を使用すると、性能に影響するように繰り返し総回数および１回でキャンセルされる干渉信号の数を変えることができる。
【００３６】
図７は、本発明の第２の実施例を示す。ブロック７２０にて、共通パイロット・チャネルから初期チャネル推定が行われる。再びフィンガの遅延時間が既知であることを仮定して、ブロック７１０で受信機の各フィンガが高速ウォルシュ変換（ＦＷＴ）される。ブロック７２５にて、フィンガ・チャネル推定が行われる。ブロック７１５で、最大比組合せ器（ＭＲＣ）によりフィンガが組み合わされる。このＭＲＣは、当初、共通パイロット・チャネルからの推定パラメータに従ってセットされている。ブロック７３５にて、共通パイロット・チャネルが干渉信号よりも強力であると判断された場合、ブロック７６０にて、復調プロセスで先に推定されたパラメータが使用される。強力でないと判断された場合、ブロック７４５にて、最大Ｍ個の値が選択されデコードされ符号化される。ブロック７４５の結果に対してチャネル推定が行われる。最適チャネル推定値を得るようにブロック７５０にて、チャネル推定値がすべて重み付け平均される。この結果は、次に、ブロック７１５にて、ＭＲＣにフィードバックされる。
【００３７】
図８は、本発明の第２の実施例の作動８００を示す。本発明は、ブロック８０５でスタートする。ブロック８１０で通信信号が受信され、ブロック８１５でベース・バンド信号を発生するように処理される。このベース・バンド信号は、ブロック８２０で逆スクランブルされ、ブロック８２５で一組の拡散シーケンスと相関化される。ブロック８６０にてＭ個の信号からチャネル推定値が発生され、ブロック８５６０にて共通パイロットからチャネル推定値が発生される。これらチャネル推定値は、次にブロック８６５にて重み付け平均化される。次に、ブロック８６５の結果は、ブロック８３０にて最大比組合せ器（ＭＲＣ）に送られる。ブロック８３５にて、ブロック８３０の結果から共通パイロット・チャネルが抽出され、その相関値が測定される。ブロック８４０にて、共通パイロット・チャネルが最強信号であるかどうかを判断するためのチェックが実行される。共通パイロット・チャネルが最強信号であれば、ブロック８４５にて従来の推定方法を使ってチャネル・パラメータを推定できる。ブロック８４５の結果は、ブロック８３０にフィードバックされる。
【００３８】
共通パイロット・チャネルが干渉信号よりも強力でなければ、ブロック８５５にて、ブロック８２５からの最大Ｍ個の干渉信号を選択しデコードし、次に符号化する。ブロック８６０にてＭ個の信号のチャネル推定値を作成し、ブロック８５０にて共通パイロットからチャネル推定値を発生する。ブロック８６５にて、ブロック８６０でＭ個の信号から作成されたチャネル推定値およびブロック８５０にて共通パイロット信号から作成されたチャネル推定値を重み平均する。次に、ブロック８３０にて、ブロック８６５の結果を最大比組合せ器（ＭＲＣ）にフィードバックし、先に述べたようにプロセスを続ける。
【００３９】
以上で、本発明の好ましい実施例について詳細に説明したが、当業者であれば、特許請求の範囲に記載の発明の要旨および範囲から逸脱することなく、種々の変形を行うことができると理解できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
従来技術に係わる従来の地上セルラ通信システムを示す略図である。
【図２】
従来技術に係わる従来の衛星に基づく無線通信システムを示す略図である。
【図３】
本発明に係わる装置および方法を実現できる無線ターミナルを示す略図である。
【図４】
本発明の作動全体を示すフローチャートである。
【図５】
本発明の第１の実施例を示すブロック図である。
【図６】
本発明の第１の実施例の作動を示すフローチャートである。
【図７】
本発明の第２の実施例を示すブロック図である。
【図８】
本発明の第２の実施例の作動を示すフローチャートである。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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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）】
2004517546.tif 000048
2004517546.tif 000049
【国際調査報告】
2004517546.tif 000050
2004517546.tif 000051