(57)【要約】      （修正有）【課題】隣接するフェムトセルで発生する干渉を除去するためにWCDMA（登録商標）システムの上りリンクによって使用されるスクランブリング符号を特定するための方法を提供する。【解決手段】スクランブリング符号は、Gold符号、すなわちユーザの第1の特定のM系列と、受信機からわかる第2のM系列の和から取得される。スクランブリング符号のチップ周波数で受信された信号をサンプリング(310)した後に、差分処理を受け(320)、差分値の系列に第2のM系列を掛ける(330)。これにより取得されたオブザーバブルは、確率伝搬反復復号を用いて復号される(340)。復号された値は、その後、第1のM系列の発生器のシフトレジスタの内容を特定する(350)。その後、Gold符号およびスクランブリング符号の推定値2013229862.tif 000152を推測する。【選択図】図３
2013229862.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
WCDMAシステムにおいて端末の上りリンクで使用されるスクランブリング符号推定方法であって、前記リンクで前記端末によって送信される信号が、フレームの形態で送信されて、スクランブリング符号を用いてスクランブリングされ、前記スクランブリング符号が、最大長の第1の系列(xn)と第2の系列(y)の和として取得されるGold系列(zn)から構成される、方法において、
前記スクランブリング符号のチップ周波数で、受信機によって受信された信号をサンプリングし(310)、
このように取得されたサンプルの差分処理を行い(320)、前記差分処理が、連続したサンプルのエルミート積および前記積の虚数部の計算を含み、前記差分処理が、差分値の系列(v(k))を供給し、
差分値の前記系列に、前記受信機からわかる前記第2の系列の間引きされてシフトされたバージョン
【数１】
2013229862.tif 000133
を掛けて(330)、オブザーバブルの系列(ε(k))を取得し、
オブザーバブルの前記系列の反復復号を行って(340)、前記第1の系列のシフトされて間引きされたバージョン
【数２】
2013229862.tif 000134
を取得し、
所与の瞬間において、前記第1の系列の発生器のシフトレジスタの内容(SRx)を特定し(350)、そこから前記スクランブリング符号を推測する
ことを特徴とする、スクランブリング符号推定方法。
【請求項２】
【数３】
2013229862.tif 000135
が前記スクランブリング符号の2つの成分であるとき、差分値の系列
【数４】
2013229862.tif 000136
を前記スクランブリング符号から計算し、
所定数のサンプルについて、前記差分値を前段のステップで計算された差分値と相互に関連付け、
前記相互の関連付けの結果が所定の閾値を超えるかどうかを判断すること
によって、前記受信機が前記スクランブリング符号に対して十分に同期されていることを確認する(360)ことを特徴とする、請求項1に記載のスクラブリング符号推定方法。
【請求項３】
前記差分処理において、r(2k)、r(2k+1)が受信される信号の連続するサンプルであるとき、前記差分値は、u(2k)=r(2k+1)r(2k)*としてv(k)=-Im(u(2k))によって取得されることを特徴とする、請求項1または2に記載のスクランブリング符号推定方法。
【請求項４】
前記第2の系列の前記間引きされてシフトされたバージョン
【数５】
2013229862.tif 000137
が、
【数６】
2013229862.tif 000138
を用いて前記第2の系列yから取得されることを特徴とする、請求項1から3のいずれか一項に記載のスクランブリング符号推定方法。
【請求項５】
前記反復復号が、変数のノードと制約のノードとの間で確率メッセージを渡すことによる復号であり、前記制約が、前記第1の系列の生成多項式によって提供されることを特徴とする、請求項1から4のいずれか一項に記載のスクランブリング符号推定方法。
【請求項６】
フィボナッチ表現により、前記第1の系列の前記シフトされて間引きされたバージョン
【数７】
2013229862.tif 000139
の発生器のシフトレジスタの内容
【数８】
2013229862.tif 000140
を特定し(410)、
前段のステップで取得された内容から、前記フィボナッチ表現における前記第1の系列のシフトされているが間引きされていないバージョンの発生器のシフトレジスタの内容
【数９】
2013229862.tif 000141
を特定し(420)、
前段のステップで取得された内容から、フィボナッチ表現における前記第1の系列の前記発生器の前記シフトレジスタの内容
【数１０】
2013229862.tif 000142
を特定し(430)、
前段のステップで取得された前記第1の系列と、前記第2の系列の和として前記Gold系列(zn)を計算し(440)、
前段のステップで取得された前記Gold符号から前記スクランブリング符号を推測すること(440)
によって、前記スクランブリング符号を推定することを特徴とする、請求項1から5のいずれか一項に記載のスクランブリング符号推定方法。
【請求項７】
WCDMAシステムにおいて端末の上りリンクで使用されるスクランブリング符号推定方法であって、前記リンクで前記端末によって送信される信号が、フレームの形態で送信されて、スクランブリング符号によってスクランブリングされ、前記スクランブリング符号が、最大長の第1の系列(xn)と第2の系列(y)の和として取得されるGold系列(zn)から構成される、方法において、
前記スクランブリング符号のチップ周波数で、受信機によって受信された信号をサンプリングし(610)、
このように取得されたサンプルの差分処理を行い(620)、前記差分処理が、連続したサンプルのエルミート積および前記積の虚数部の計算を含み、前記差分処理が、オブザーバブル値の系列(v(k))を提供し、
オブザーバブルの前記系列の反復復号を行って(630)、第3の系列(a)、すなわち前記第1の系列のシフトされて間引きされたバージョン
【数１１】
2013229862.tif 000143
と前記第2の系列のシフトされて間引きされたバージョン
【数１２】
2013229862.tif 000144
の和を取得し、
ガロア表現により前記第3の系列の発生器のシフトレジスタの内容
【数１３】
2013229862.tif 000145
を特定し(640)、
前段のステップで取得された内容から、ガロア表現における前記第1の系列のシフトされて間引きされたバージョン
【数１４】
2013229862.tif 000146
の発生器のシフトレジスタと、前記第2の系列のシフトされて間引きされたバージョン
【数１５】
2013229862.tif 000147
の発生器のシフトレジスタのそれぞれの内容
【数１６】
2013229862.tif 000148
を特定し(650)、そこからフィボナッチ表現における前記シフトレジスタの前記それぞれの内容を推測し(660)、
所与の測定の瞬間において、前段のステップで取得されたフィボナッチ表現における前記レジスタの内容から、フィボナッチ表現における前記第1および第2の系列(xn,y)の発生器のレジスタのそれぞれの内容
【数１７】
2013229862.tif 000149
を特定し(670)、
前段のステップで取得された前記レジスタの内容から、前記第1および第2の系列、次いで前記スクランブリング符号を推測する(680)
ことを特徴とする、スクランブリング符号推定方法。
【請求項８】
ガロア表現による前記第3の系列の前記発生器の前記シフトレジスタの
内容
【数１８】
2013229862.tif 000150
をフィボナッチ表現における前記発生器の前記シフトレジスタの内容
【数１９】
2013229862.tif 000151
から特定し（640）、前記内容自体が、前記第3の系列の先頭ビットのリストとして取得されることを特徴とする、請求項7に記載のスクランブリング符号推定方法。
【請求項９】
フレームの初めにおける、前記第2の系列の前記発生器の前記レジスタの内容から、および前記測定の瞬間において特定される、この同じレジスタの内容から、フレームの前記初めに対する前記測定の瞬間のシフトを推測することを特徴とする、請求項7または8に記載のスクランブリング符号推定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動電気通信の分野に関し、より詳細にはフェムトセルラネットワークにおける干渉の低減の分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
フェムトセルラネットワークにおける通信は、隣接のマクロセルの通信によって発生する干渉によって影響を及ぼされる可能性がある。
【０００３】
図1は、フェムトセルにアタッチされた端末(「フェムトUE」)110とマクロセルにアタッチされた端末(「マクロUE」)130との間の干渉の従来のシナリオを示している。第1の上りリンクがフェムトセルにおいて確立され(端末110から「フェムトBS」基地局120まで)、第2の上りリンクが近隣のマクロセルにおいて確立される(端末130から「マクロBS」基地局140まで)と仮定する。端末130がマクロセルのそばにある場合、端末130はかなりのパワーを用いて送信しなければならず、これによりフェムトセルにおいてかなりの干渉が発生することになり、端末110と基地局120との通信を不能にする可能性がある。言い換えれば、マクロネットワークのユーザ(「マクロUE」)が、フェムトセルラネットワークにおいてユーザの周りにデッドゾーン150を作り出す。
【０００４】
干渉を除去するためには、端末130の上りリンクで使用されるスクランブリング符号を特定することが不可欠である。実際に、スクランブリング符号を無視することができるブラインドモードでのマルチユーザの検出のアルゴリズムは、文献に存在していない。ブラインドモードの検出は、フェムトセルラ基地局120が、マクロセルからの情報を受信しない、詳細にはマクロセルの様々なユーザの伝送パラメータを受信しないことを意味するとみなされる。
【０００５】
一方、スクランブリング符号がわかるので、端末130から受信される信号をローカルで推定し、その寄与(contribution)を端末120の受信機において減じることが可能である。
【０００６】
マクロセルラネットワークがWCDMA（登録商標）タイプであるとき、前記システムの各ユーザが固有のスクランブリング符号を使用するということによって、ブラインドモードでの特定はさらに複雑にされる。さらに、ユーザによって送信される信号はスペクトル的に拡散され、スクランブリング符号の推定は、低信号対雑音レベルで行われなければならない。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】「Spreading and modulation (FDD)」、ETSI 3GP TS 25.213 v4.4.0 (2003-12)、3rd Generation Partnership Project、Technical Specification Group Radio Access Network、Release 4
【非特許文献２】K. M. ChuggおよびM. Zhu、「A New Approach to Rapid PN Code Acquisition Using Iterative Message Passing Techniques」、IEEE Journal on Selected Areas in Communications、vol. 25、no. 5、2005年5月
【非特許文献３】B. Arazi、「Decimation of m-sequences leading to any desired phase shift」、Electronics Letters、Vol.13、No.7、1977年3月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、例えば隣接するフェムトセルで発生する干渉を除去するためにWCDMA（登録商標）システムの上りリンクによって使用されるスクランブリング符号を特定するための方法を提案することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、WCDMA（登録商標）システムにおいて端末の上りリンクで使用されるスクランブリング符号推定方法として定義され、前記リンクで端末によって送信される信号は、フレームの形態で送信されて、スクランブリング符号を用いてスクランブリングされ、スクランブリング符号は、最大長の第1の系列(xn)と第2の系列(y)の和として取得されるGold系列(zn)から構成され、この方法において、
-  スクランブリング符号のチップ周波数で、受信機によって受信された信号をサンプリングし、
-  このように取得されたサンプルの差分処理を行い、前記差分処理が、連続したサンプルのエルミート積の計算、および前記積の虚数部の計算を含み、差分処理が差分値の系列(v(k))を提供し、
-  差分値の系列に、受信機からわかる第2の系列の間引きされてシフトされたバージョン
【００１０】
【数１】
2013229862.tif 000003
【００１１】
を掛けて、オブザーバブル(observables)の系列(ε(k))を取得し、
-  オブザーバブルの系列の反復復号を行って、第1の系列のシフトされて間引きされたバージョン
【００１２】
【数２】
2013229862.tif 000004
【００１３】
を取得し、
-  所与の瞬間において、第1の系列の発生器のシフトレジスタの内容(SRx)を特定し、そこからスクランブリング符号を推測する。
【００１４】
有利には、
-  
【００１５】
【数３】
2013229862.tif 000005
【００１６】
がスクランブリング符号の2つの成分であるとき、差分値の系列
【００１７】
【数４】
2013229862.tif 000006
【００１８】
をスクランブリング符号から計算し、
-  所定数のサンプルについて、差分値を前段のステップで計算された差分値と相互に関連付け、
-  前記相互の関連付けの結果が所定の閾値を超えるかどうかを判断すること
によって、受信機がスクランブリング符号に対して十分に同期されていることを確認する。
【００１９】
差分処理において、r(2k)、r(2k+1)が受信される信号の連続するサンプルであるとき、差分値は、u(2k)=r(2k+1)r(2k)*としてv(k)=-Im(u(2k))によって取得される。
【００２０】
第2の系列の間引きされて、シフトされたバージョン
【００２１】
【数５】
2013229862.tif 000007
【００２２】
は、以下を用いて第2の系列yから取得される:
【００２３】
【数６】
2013229862.tif 000008
【００２４】
有利には、前記反復復号は、変数のノードと制約のノードとの間で確率メッセージを渡すことによる復号であり、前記制約は、第1の系列の生成多項式によって提供される。
【００２５】
スクランブリング符号は、有利には、
-  フィボナッチ表現(Fibonacci representation)により、第1の系列の前記シフトされて間引きされたバージョン
【００２６】
【数７】
2013229862.tif 000009
【００２７】
の発生器のシフトレジスタの内容
【００２８】
【数８】
2013229862.tif 000010
【００２９】
を特定し、
-  前段のステップで取得された内容から、フィボナッチ表現における第1の系列のシフトされているが間引きされていないバージョンの発生器のシフトレジスタの内容
【００３０】
【数９】
2013229862.tif 000011
【００３１】
を特定し、
-  前段のステップで取得された内容から、フィボナッチ表現における第1の系列の発生器のシフトレジスタの内容
【００３２】
【数１０】
2013229862.tif 000012
【００３３】
を特定し、
-  前段のステップで取得された第1の系列と、第2の系列の和として前記Gold系列(zn)を計算し、
-  前段のステップで取得されたGold符号からスクランブリング符号を推測すること
によって推定される。
【００３４】
本発明は第2の実施形態では、WCDMA（登録商標）システムにおいて端末の上りリンクで使用されるスクランブリング符号推定方法に関し、前記リンクで端末によって送信される信号は、フレームの形態で送信されて、スクランブリング符号によってスクランブリングされ、スクランブリング符号は、最大長の第1の系列(xn)と第2の系列(y)の和として取得されるGold系列(zn)から構成される、方法において、
-  スクランブリング符号のチップ周波数で、受信機によって受信された信号をサンプリングし、
-  このように取得されたサンプルの差分処理を行い、前記差分処理は、連続したサンプルのエルミート積の計算、および前記積の虚数部の計算を含み、この差分処理は、オブザーバブル値の系列(v(k))を提供し、
-  オブザーバブルの系列の反復復号を行って、第3の系列(a)、すなわち第1の系列のシフトされて間引きされたバーション
【００３５】
【数１１】
2013229862.tif 000013
【００３６】
と、第2の系列のシフトされて間引きされたバーション
【００３７】
【数１２】
2013229862.tif 000014
【００３８】
の和を取得し、
-  ガロア表現により第3の系列の発生器のシフトレジスタの内容
【００３９】
【数１３】
2013229862.tif 000015
【００４０】
を特定し、
-  前段のステップで取得した内容から、ガロア表現における第1の系列のシフトされて間引きされたバージョン
【００４１】
【数１４】
2013229862.tif 000016
【００４２】
の発生器のシフトレジスタと、第2の系列のシフトされて間引きされたバージョン
【００４３】
【数１５】
2013229862.tif 000017
【００４４】
の発生器のシフトレジスタのそれぞれの内容
【００４５】
【数１６】
2013229862.tif 000018
【００４６】
を特定し、そこからフィボナッチ表現におけるシフトレジスタのそれぞれの内容を推測し、
-  所与の測定の瞬間において、前段のステップで取得されたフィボナッチ表現におけるシフトシフトレジスタの内容から、フィボナッチ表現における第1および第2の系列(xn,y)の発生器のレジスタのそれぞれの内容
【００４７】
【数１７】
2013229862.tif 000019
【００４８】
を特定し、
-  前段のステップで取得されたレジスタの内容から、第1および第2の系列、次いでスクランブリング符号を推測する。
【００４９】
ガロア表現による第3の系列の発生器のシフトレジスタの内容
【００５０】
【数１８】
2013229862.tif 000020
【００５１】
は、フィボナッチ表現における前記発生器のシフトレジスタの内容
【００５２】
【数１９】
2013229862.tif 000021
【００５３】
から特定することができ、前記内容自体は、第3の系列の先頭ビット(first bits)のリストとして取得される。
【００５４】
有利には、フレームの初めにおける、第2の系列の発生器のレジスタの内容から、および測定の瞬間において特定される、この同じレジスタの内容から、フレームの初めに対する測定の前記瞬間のシフトを推測する。
【００５５】
本発明の他の特徴および利点は、添付の図面を参照して本発明の諸実施形態を読むと明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】フェムトセルとマクロセルとの間の干渉の状況を示す図である。
【図２】WCDMA（登録商標）システムの上りインクでの送信機の構造を概略的に示す図である。
【図３】本発明の第1の実施形態によるスクランブリング符号を特定する方法を概略的に表す図である。
【図４】図3のステップ350の詳細を概略的に表す図である。
【図５Ａ】フィボナッチ表現でM系列の発生器の構造を示す図である。
【図５Ｂ】ガロア表現でM系列の発生器の構造を示す図である。
【図６】本発明の第2の実施形態によりスクランブリング符号を特定する方法を概略的に表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５７】
本発明の基本的概念は、受信される信号の連続したサンプルの差分乗算(differential multiplication)からスクランブリング符号のブラインド推定を行うことである。
【００５８】
このブラインド推定法について正確に説明する前に、WDCMAシステムの上りリンクでいかにして送信が行われるかを想起すべきである。
【００５９】
図2は、このような上りリンクの送信の構造を概略的に示している。
【００６０】
上りリンクは、DPDCH(Dedicated Physical Data Channel)と呼ばれるデータチャネルと、DPCCH(Dedicated Physical Control Channel)と呼ばれる制御チャネルとから構成されている。制御チャネルは、特定の伝送で、チャネル推定および電力制御パラメータを送信する。データおよび制御情報の項目は、フレームの形態で伝送され、各フレームは15の伝送間隔を含み、各伝送間隔は2560のチップで構成されている。
【００６１】
データは、拡散符号cDPDCHによって拡散され、制御情報の項目は、拡散符号cDPCCHによって拡散される。符号cDPDCHおよびcDPCCHは直交し、DPDCHチャネルとDPCCHチャネルを区別している。WCDMA（登録商標）標準規格は、「Spreading and modulation (FDD)」と題するETSI文献ETSI 3GP TS 25.213 v4.4.0(2003-12)、3rd Generation Partnership Project、Technical Specification Group Radio Access Network、Release 4に、詳細に記載されているが、符号cDPCCHは1に等しいビットの系列で構成され、符号cDPDCHは同一ビットのペアで構成される、あるいは1および-1に等しいことを指定している。
【００６２】
図2において、データ、制御情報の項目、および拡散符号はBPSKフォーマットであると仮定する。データは、210において拡散符号cDPDCHを掛けられ、制御情報の項目は、220において拡散符号cDPCCHを掛けられる。
【００６３】
拡散されたデータは次にIチャネルおよびQチャネルで多重化され(DPDCHチャネルで225においてjを乗算、および230において加算)、これによって取得された複合信号I+jQは、以下によって定義される複合スクランブリング符号Cを240において掛けられる:
【００６４】
【数２０】
2013229862.tif 000022
【００６５】
ここで、成分C1およびC2は、Gold系列Znから構成される:
C1(k)=Zn(k)  (2-1)
C2(k)=Zn(k+16777232mod.(225-1)  (2-2)
Gold系列Zn自体は、xnおよびyと示される最大長の2つの系列により取得される。
Zn=2zn(k)-1  (3-1)
zn(k)=xn(k)+y(k)  (3-2)
【００６６】
式(2-1)、(2-2)、(3-1)および(3-2)では、大文字の記号(C1,C2,Zn)はBPSK値{-1,+1}を表し、小文字の記号(c1,c2,zn,xn,y)はその2値の同等物{0,1}を表す。さらに、(3-2)の加算は2値である。
【００６７】
最大長の系列、すなわちM系列は、原始多項式から取得されることが想起されるであろう。上記多項式の次数がmである場合、系列の周期は最大、すなわち2m-1である。実際には、M系列は、それ自体にループバックされる、m段を有するシフトレジスタ(LFSR)によって生成され、レジスタのタップは生成多項式の係数に対応する。M系列xnおよびyは、それぞれ生成多項式g(x)=x25+x22+1およびh(x)=x25+x24+x23+x22+1によって、言い換えれば以下の漸化式(recurrence relations)によって生成される:
xn(k+25)=xn(k+3)+xn(k)  (4-1)
y(k+25)=y(k+3)+y(k+2)+y(k+1)+y(k)  (4-2)
【００６８】
M系列xnおよびyは、フレームの各初めで、言い換えれば38400のチップごとに、再初期化される。系列yは、レジスタのビットのすべてを1(y(0)=y(1)=…y(24)=1)に置くことによって、すなわちワードSRy=225-1によって初期化される。系列xnは、その一部について、ユーザによって決まる25ビットのワード、SRxnで初期化される。したがって、スクランブリング符号Cはユーザによって決まることが理解される。上記符号は、フレームの初めでCの発生器のシフトレジスタの内容、SRxnがわかる場合、一義語的に特定される。
【００６９】
以下は、マクロセルラシステムがWCDMA（登録商標）タイプであるときの図2に表すシナリオであるものとする。
【００７０】
信号が端末130によって伝送されたとき、基地局120が事前に同期されているかどうかによって、言い換えれば基地局120がフレームの初めを識別しているかどうかによって、2つの実施形態を区別する。
【００７１】
わかりやすくするために、ただし一般論に影響を与えずに、以下は、端末130と基地局120との間のチャネルはAWGNであると仮定する。チャネルが複数のパスを有する場合、複数のパスはさらなる干渉を発生させ、これを雑音項で考慮に入れることになる。
【００７２】
基地局120によって受信される信号は、次の形である:
r(k)=eiθC(k)(βdxDPDCH(k)+jβcxDPCCH(k))+n(k)  (5)
ここでθはチャネルβdによって導入される位相シフトであり、βcはDPCCHおよびDPDCHにおける利得の関数である実係数であり、xDPDCH(k)およびxDPCCH(k)はそれぞれ拡散(210では拡散符号cDPDCH、220では拡散符号cDPCCHによる)後のデータおよび制御信号であり、n(k)は加法性、白色、ガウス性、中心化されていると仮定される雑音サンプル(AWGN)であり、C(k)は、Tcがチップ周期であるとき、瞬間kTcに生成されるスクランブリング符号のチップである。
【００７３】
本発明は、受信される信号の差分処理を使用する。前記信号は、必要に応じてチャネルで好適なフィルタリングによってフィルタリングされ、チップ周波数1/Tcでサンプリングされる。差分処理は、2つの連続したサンプルのエルミート積を実行することにあり、すなわち以下のようである:
u(k)=r(k+1)r(k)*=C(k+1)C(k)*(βdxDPDCH(k+1)+jβcxDPCCH(k+1))(βdxDPDCH(k)-jβcxDPCCH(k))+C(k+1)(βdxDPDCH(k+1)+jβcxDPCCH(k+1))n(k)*+C(k)*(βdxDPDCH(k)-jβcxDPCCH(k))n(k+1)+n(k+1)n(k)*  (6)
【００７４】
DPDCHチャネルおよびDPCCHチャネルに使用される拡散符号から、xDPDCH(2k+1)xDPDCH(2k)=1およびxDPCCH(2k+1)xDPCCH(2k)=1である。スクランブリング符号の連続するチップは、次の関係を満たす:
C(2k+1)C(2k)*=-2jC1(2k+1)C1(2k)C2(2k)  (7)
瞬間2kTc(フレームの初めを始点とする)で取得される差分値u(2k)は、次の形で表すことができる:
【００７５】
【数２１】
2013229862.tif 000023
【００７６】
ここでは3つの雑音項を合わせてb(2k)にまとめた。v(k)=-Im(u(2k))と示される場合、v(k)は、以下で定義される系列のビットを、符号付き(signed)の形(BPSK)で表す実数値である。
【００７７】
【数２２】
2013229862.tif 000024
【００７８】
ただし、A(k)=CC(2k+i)C,(2k)CZ(2k)  (9-2)とする。
言い換えれば、v(k)が正である場合、
【００７９】
【数２３】
2013229862.tif 000025
【００８０】
であり、v(k)が負である場合、
【００８１】
【数２４】
2013229862.tif 000026
【００８２】
であり、ここで
【００８３】
【数２５】
2013229862.tif 000027
【００８４】
はa(k)の推定である。
【００８５】
式(2-1)、(2-2)、(3-1)および(3-2)を参照し、C1およびC2の定義から、以下とすると
【００８６】
【数２６】
2013229862.tif 000028
【００８７】
と示すことができ、ただし、
【００８８】
【数２７】
2013229862.tif 000029
【００８９】
M系列の2の累乗の間引き(ここでは単に係数2による)は、前記M系列のシフトされたバーションに他ならないことを示すことができる。同じように、M系列の2つのシフトされたバージョンの和は、やはり上記M系列のシフトされたバージョンとなる。したがってM系列
【００９０】
【数２８】
2013229862.tif 000030
【００９１】
は、xnと同じ生成多項式を有し、フレームの初めの初期化中のシフトレジスタの内容のみが異なる。同様に、M系列
【００９２】
【数２９】
2013229862.tif 000031
【００９３】
は、yと同じ生成多項式を有し、フレームの初めの初期化中のシフトレジスタの内容のみが異なる。
【００９４】
次に、基地局120の受信機がフレームの初めで同期されていると仮定すると、フレームの初めでy(k)のシフトレジスタの初期状態SRy(SRy=225-1)がわかっているので、系列y(k)を生成することが可能である。そこから式(10-2)からの系列
【００９５】
【数３０】
2013229862.tif 000032
【００９６】
を推測することができる。
【００９７】
v(k)に
【００９８】
【数３１】
2013229862.tif 000033
【００９９】
を掛けると、以下のようなオブザーバブルの系列を取得する:
【０１００】
【数３２】
2013229862.tif 000034
【０１０１】
ここで
【０１０２】
【数３３】
2013229862.tif 000035
【０１０３】
は雑音項であり、b(k)と同じ統計的性質を有する。
【０１０４】
後で説明するように、ε(k)のオブザーバブルから
【０１０５】
【数３４】
2013229862.tif 000036
【０１０６】
を復号することが可能である。次いで、フレームの初めで系列
【０１０７】
【数３５】
2013229862.tif 000037
【０１０８】
の発生器のレジスタの内容
【０１０９】
【数３６】
2013229862.tif 000038
【０１１０】
を特定することができ、最終的にそこから系列xnの発生器のレジスタの内容SRxを推測する。
【０１１１】
図3は、本発明の第1の実施形態によってWCDMA（登録商標）システムの上りリンクで使用されるスクランブリング符号を推定するための方法を概略的に表している。
【０１１２】
この第1の実施形態では、基地局120の受信機は、端末130によって送信される信号と同期されると仮定する。この第1の実施形態によれば、受信機は、事実上フレームの初めを事前に識別しているか、所与のサンプルがフレームの初めに一致したという想定をしている。第2の場合、受信機は、一連のサンプルを順にテストし、後に説明するステップ360を用いて、同期の想定に十分に適合したかどうかを判断することができる。
【０１１３】
ステップ310では、端末130と基地局120との間の伝送チャネルに適合されたフィルタリングの後に、必要であれば、スクランブリング符号のチップ周波数、1/Tcで受信された信号をサンプリングする。
【０１１４】
このように取得されたサンプルr(k)は、320において差分処理を受ける。より正確には、各サンプルについて、前のサンプルを用いて上記サンプルのエルミート積を計算する。次いで、偶数ランク(even rank)の積u(k)の虚数部v(k)=-Im(u(2k))を特定して、差分値と呼ばれる虚数部の系列v(k)を取得する。
【０１１５】
ステップ330において、スクランブリング符号のGold系列znを形成する働きをするM系列yのシフトされたバージョンとして取得されたM系列
【０１１６】
【数３７】
2013229862.tif 000039
【０１１７】
の要素を用いて、差分値の系列の要素を掛ける。これにより、(11)に表すように、オブザーバブルの系列ε(k)を取得する。
【０１１８】
ステップ340では、前のステップからのオブザーバブルε(k)の反復復号を行って、系列
【０１１９】
【数３８】
2013229862.tif 000040
【０１２０】
の推定を取得する。ビットの系列
【０１２１】
【数３９】
2013229862.tif 000041
【０１２２】
は、この場合はg(x)という、生成多項式によって取得されるM系列であることから、これは例えばK. M. ChuggおよびM. Zhuによる「A New Approach to Rapid PN Code Acquisition Using Iterative Message Passing Techniques」と題する論文、IEEE Journal on Selected Areas in Communications、vol. 25、no. 5、2005年5月、に記載されているように、確率伝搬アルゴリズム(確率伝搬復号)によって復号することができる。実際には、生成多項式:
g(x)=go-glx+…+g,x'  (12)
のM系列の発生器は、以下のようなサイズ(M-r)×Mのパリティ行列エンコーダと見ることができる:
【０１２３】
【数４０】
2013229862.tif 000042
【０１２４】
ここでMは、発生器の出力で検討される連続ビットの数である。このパリティ行列は、M系列のビット間の制約を反映している。M系列の発生器は、LDPCエンコーダの例に従って、一連の可変ノードおよび一連の制約ノードによって表すことができる。次いで、変数のノードと制約のノードとの間でメッセージを渡すことによって、反復して復号が行われる。
【０１２５】
この場合、オブザーバブルは、値ε(k)である。アルゴリズムにより、各反復でビット
【０１２６】
【数４１】
2013229862.tif 000043
【０１２７】
の軟値(例えば対数尤度比すなわちLLR)を推定することができる。次いで、こうしたLLRで硬判定によってビット
【０１２８】
【数４２】
2013229862.tif 000044
【０１２９】
が取得される。
【０１３０】
ステップ350では、系列xnについて、フレームの初めでシフトレジスタの内容SRxを、前のステップから推測する。この内容は、関係(2-1)、(2-2)、(3-1)および(3-2)から系列xnを、したがってGold符号zn=xn+yを、結果的にはスクランブリング符号Cの成分C1、C2を、一義的に定義する。ステップ350で推定されるスクランブリング符号は、
【０１３１】
【数４３】
2013229862.tif 000045
【０１３２】
と示され、その推定された成分は、
【０１３３】
【数４４】
2013229862.tif 000046
【０１３４】
と示される。
【０１３５】
図4は、本発明の1つの実施形態によりステップ350の詳細を概略的に示している。
【０１３６】
ステップ410では、フィボナッチ表現において、M系列
【０１３７】
【数４５】
2013229862.tif 000047
【０１３８】
の発生器のシフトレジスタの内容を、フレームの初めで特定する。レジスタの段間の接続から、シフトレジスタの内容は、第1の値
【０１３９】
【数４６】
2013229862.tif 000048
【０１４０】
で形成されるワードである。
【０１４１】
上記シフトレジスタの内容から、420において間引きされていないM系列の発生器のシフトレジスタの内容を特定する。
【０１４２】
以下のことが想起される:
【０１４３】
【数４７】
2013229862.tif 000049
【０１４４】
ここでx'nは、以下を満たす、間引きされていないM系列を表す:
x'n(k)=xn(k)+xn(k+1)+xn(k+4)+xn(k+7)+xn(k+18)  (14-2)
【０１４５】
上記のように、系列
【０１４６】
【数４８】
2013229862.tif 000050
【０１４７】
は、元の系列xnと同じ生成多項式のものである。実際には、M系列xnのシフトされたバージョンの和として取得される系列
【０１４８】
【数４９】
2013229862.tif 000051
【０１４９】
は、xnと同じ生成多項式のM系列であり、系列x'nの係数2の間引きによって取得される
【０１５０】
【数５０】
2013229862.tif 000052
【０１５１】
はやはりx'nと同じ生成多項式のM系列であり、したがってxnと同じである。
【０１５２】
間引きされた系列
【０１５３】
【数５１】
2013229862.tif 000053
【０１５４】
のシフトレジスタの内容は、図5Aに示すように発生器のフィボナッチ表現で取得することができる。同じ発生器のガロア表現は、図5Bに提供される。フィボナッチ表現におけるレジスタの内容は、Electronics Letters、Vol.13、No.7、1977年3月に発表された、「Decimation of m-sequences leading to any desired phase shift」と題するB. Araziによる文献に記載された方法を使用して取得することができる。
【０１５５】
より正確には、
【０１５６】
【数５２】
2013229862.tif 000054
【０１５７】
を系列x'nの発生器のフィボナッチ表現でシフトレジスタの内容を提供するサイズr=25のベクトル、および
【０１５８】
【数５３】
2013229862.tif 000055
【０１５９】
を間引きされた系列
【０１６０】
【数５４】
2013229862.tif 000056
【０１６１】
のシフトレジスタの内容と示す場合、以下となる:
【０１６２】
【数５５】
2013229862.tif 000057
【０１６３】
ここで
【０１６４】
【数５６】
2013229862.tif 000058
【０１６５】
は、係数1/2の間引きについて、間引きされた系列
【０１６６】
【数５７】
2013229862.tif 000059
【０１６７】
と元の系列xn’との間の状態の変化を示すサイズr×rの行列である。
【０１６８】
行列
【０１６９】
【数５８】
2013229862.tif 000060
【０１７０】
は、上記の文献に詳述されている方法により取得することができる。これを行うために、第1にα-1、すなわち間引きされていない系列の生成多項式(g-1(x)=g(x)x-r=x25+x3 +1)の逆多項式の根を計算し、このとき
【０１７１】
【数５９】
2013229862.tif 000061
【０１７２】
は、i番目の行が分解係数aikによって求められる二値行列となる:
【０１７３】
【数６０】
2013229862.tif 000062
【０１７４】
ここでpは、合同関係2p≡1mod(2r-1)を満たす整数であり、例えばp=2r-1である。
【０１７５】
偶数行および奇数行についてそれぞれ次の関係が満たされることを示すことができる:
α-2ip=α-i  (17-1)
α-(2i+1)p=α-p-i  (17-2)
【０１７６】
行列、
【０１７７】
【数６１】
2013229862.tif 000063
【０１７８】
の偶数行は、(16)および(17-1)から直接取得される。奇数行については、逆多項式g-1によって、α-p-1の多項式の除法の余りを計算し、すなわち以下のようになる:
【０１７９】
【数６２】
2013229862.tif 000064
【０１８０】
そこで奇数行2i+1は、(16)、(17-2)、および(18)に基づいて係数ci,kによって求められる。
【０１８１】
これにより、フレームの初めで、間引きされていない系列についてシフトレジスタの内容
【０１８２】
【数６３】
2013229862.tif 000065
【０１８３】
を取得する。
【０１８４】
次いで、ステップ430においてそこから系列xnについてシフトレジスタの内容
【０１８５】
【数６４】
2013229862.tif 000066
【０１８６】
を推測する。Fを、フィボナッチ表現における系列xnの発生器の状態遷移行列、言い換えれば、次の状態を提供する行列として示す場合、現在の状態、
【０１８７】
【数６５】
2013229862.tif 000067
【０１８８】
の関数として
【０１８９】
【数６６】
2013229862.tif 000068
【０１９０】
(瞬間(k+1)Tにおけるシフトレジスタの内容である)、すなわち次のようになる:
【０１９１】
【数６７】
2013229862.tif 000069
【０１９２】
ただし、
【０１９３】
【数６８】
2013229862.tif 000070
【０１９４】
とする。
【０１９５】
式(14-2)は次いで、以下の行列の形に変換される:
【０１９６】
【数６９】
2013229862.tif 000071
【０１９７】
ここで時間インデックスkは、簡単にするために省略した。
【０１９８】
最後に、系列xnのシフトレジスタの内容
【０１９９】
【数７０】
2013229862.tif 000072
【０２００】
は、以下によって取得される:
【０２０１】
【数７１】
2013229862.tif 000073
【０２０２】
ただし、Ω=(F18+F7+F°+F+I)-1は1度限り計算して、受信機のメモリに格納することができる行列とする。
【０２０３】
必要であれば、この段で、エラー制御を実行することができる。実際には、標準に従って、シフトレジスタの最上位ビット(MSB)は、フレームの初めで1に等しくなければならない。前記ビットが1に等しくない場合、スクランブリング符号Cの推定は中断される。
【０２０４】
フレームの初めにおける系列xnのシフトレジスタの内容
【０２０５】
【数７２】
2013229862.tif 000074
【０２０６】
により、系列の要素xn(k)を特定することができる。そこからステップ440において、Gold系列のビットzn(k)=xn(k)+y(k)を、次いで関係(2-1)、(2-2)を用いて成分
【０２０７】
【数７３】
2013229862.tif 000075
【０２０８】
を、最終的に式(1)によってスクランブリング符号
【０２０９】
【数７４】
2013229862.tif 000076
【０２１０】
の要素を推測する。
【０２１１】
図3に戻ると、360において基地局の受信機120が端末130のスクランブリング符号と十分に同期されているかどうかを必要に応じて確認することができる。
【０２１２】
ステップ320では、差分値を取得することが想起される、式(8)を参照:
【０２１３】
【数７５】
2013229862.tif 000077
【０２１４】
ここでb1(2k)は雑音サンプルである。値v(k)は、観測差分値(observed differential value)と呼ばれる。
【０２１５】
系列xnのシフトレジスタの内容
【０２１６】
【数７６】
2013229862.tif 000078
【０２１７】
が取得され、ステップ350においてスクランブリング符号
【０２１８】
【数７７】
2013229862.tif 000079
【０２１９】
が推測されると、系列
【０２２０】
【数７８】
2013229862.tif 000080
【０２２１】
を以下によって定義して計算することができる:
【０２２２】
【数７９】
2013229862.tif 000081
【０２２３】
値
【０２２４】
【数８０】
2013229862.tif 000082
【０２２５】
は、計算差分値(calculated differential values)と呼ばれる。
【０２２６】
次いで、計算差分値の系列
【０２２７】
【数８１】
2013229862.tif 000083
【０２２８】
を用いて差分値の系列v間の相互の関連付けを行い、すなわち:
【０２２９】
【数８２】
2013229862.tif 000084
【０２３０】
相互の関連付けは、Lサンプルの系列について毎回行われる。
【０２３１】
相互の関連付けVの結果を所定の閾値、λと比較する。
【０２３２】
V>λの場合、そこから受信機はスクランブリング符号と十分に同期していると結論付ける。そうでない場合、受信機はスクランブリング符号と同期されていない。
【０２３３】
図6は、本発明の第2の実施形態によってWCDMA（登録商標）システムの上りリンクで使用されるスクランブリング符号を推定するための方法を概略的に表している。
【０２３４】
この第2の実施形態では、受信機は送信機130の信号に同期されておらず、したがってフレームの初めがわからない。したがって、演繹的にM系列yを直接生成することができず、ましてやシフトされた系列
【０２３５】
【数８３】
2013229862.tif 000085
【０２３６】
を生成することはできない。
【０２３７】
ステップ610および620は、前述のステップ310および320と同一である。
【０２３８】
620の差分処理の出力において、差分値を得る:
【０２３９】
【数８４】
2013229862.tif 000086
【０２４０】
ここで、A(k)=C1(2k+1)C1(2k)C2(2k)  (式9-2参照)は、
【０２４１】
【数８５】
2013229862.tif 000087
【０２４２】
の符号付き表現(signed representation)であり、
【０２４３】
【数８６】
2013229862.tif 000088
【０２４４】
はそれぞれ式(10-1)および(10-2)によって定義される。
【０２４５】
和の系列(sum sequence)aは、系列
【０２４６】
【数８７】
2013229862.tif 000089
【０２４７】
および
【０２４８】
【数８８】
2013229862.tif 000090
【０２４９】
の生成多項式の積に等しい生成多項式ga(x)によって生成されることが示される。
ga(x)=g(x)h(x)  (27)
【０２５０】
ステップ630では、オブザーバブルv(k)の反復復号を行って、系列aの推定値を取得する。ステップ340と同様に、確率伝搬アルゴリズム(belief propagation algorithm)によって上記復号を行うことができる。復号は、本来周知の方法で、変数のノードと制約のノードとの間でメッセージを渡すことによって行われ、変数(variables)はオブザーバブルv(k)であり、制約(constraints)は生成多項式ga(x)によって設定される。
【０２５１】
復号の終わりに、推定されたビットの系列が取得される。
【０２５２】
多項式ga(x)は、次数50であり、上記系列の先頭の50ビットのリストとしてフィボナッチ表現(図5A参照)で系列aのレジスタの内容
【０２５３】
【数８９】
2013229862.tif 000091
【０２５４】
を各瞬間において特定することができる。
【０２５５】
ガロア表現における系列aのレジスタの内容
【０２５６】
【数９０】
2013229862.tif 000092
【０２５７】
は、ステップ640で特定される。
【０２５８】
概括的に言えば、SRFibをフィボナッチ表現における系列のシフトレジスタの内容、SRGalをガロア表現におけるこの同じ系列のシフトレジスタの内容とし、TGFをフィボナッチ表現からガロアの表現へ状態の転置の行列と示す場合、以下が得られる:
SRGal=TGFSRFib  (28)
ここで、転置行列の要素は、図5Aおよび図5Bの表記法を導入することによって以下のように提供される:
【０２５９】
【数９１】
2013229862.tif 000093
【０２６０】
この場合、
【０２６１】
【数９２】
2013229862.tif 000094
【０２６２】
であり、ここで行列
【０２６３】
【数９３】
2013229862.tif 000095
【０２６４】
は、式(29)中の多項式ga(x)の係数から構成される。
【０２６５】
ステップ650において、系列aのレジスタの状態
【０２６６】
【数９４】
2013229862.tif 000096
【０２６７】
から、ガロア表現における系列
【０２６８】
【数９５】
2013229862.tif 000097
【０２６９】
および
【０２７０】
【数９６】
2013229862.tif 000098
【０２７１】
のレジスタのそれぞれの状態を推測する。
【０２７２】
多項式の形で、系列aのレジスタの状態を
【０２７３】
【数９７】
2013229862.tif 000099
【０２７４】
と示し、系列
【０２７５】
【数９８】
2013229862.tif 000100
【０２７６】
のレジスタの状態を
【０２７７】
【数９９】
2013229862.tif 000101
【０２７８】
と示し、ガロア表現(図5B参照)の系列
【０２７９】
【数１００】
2013229862.tif 000102
【０２８０】
のレジスタの状態を
【０２８１】
【数１０１】
2013229862.tif 000103
【０２８２】
と示す場合、以下の関係が得られる:
【０２８３】
【数１０２】
2013229862.tif 000104
【０２８４】
この関係は、やはり同等の方法で、行列の形で表すことができる:
【０２８５】
【数１０３】
2013229862.tif 000105
【０２８６】
ここで、
【０２８７】
【数１０４】
2013229862.tif 000106
【０２８８】
は、それぞれガロア表現で所与の瞬間における系列a、
【０２８９】
【数１０５】
2013229862.tif 000107
【０２９０】
および
【０２９１】
【数１０６】
2013229862.tif 000108
【０２９２】
のレジスタの状態を提供するベクトルであり、
【０２９３】
【数１０７】
2013229862.tif 000109
【０２９４】
である。
【０２９５】
次いで、ガロア表現におけるレジスタ
【０２９６】
【数１０８】
2013229862.tif 000110
【０２９７】
および
【０２９８】
【数１０９】
2013229862.tif 000111
【０２９９】
の状態を、以下によって推測することができる:
【０３００】
【数１１０】
2013229862.tif 000112
【０３０１】
ステップ660において、
【０３０２】
【数１１１】
2013229862.tif 000113
【０３０３】
および
【０３０４】
【数１１２】
2013229862.tif 000114
【０３０５】
と示される、フィボナッチ表現における系列
【０３０６】
【数１１３】
2013229862.tif 000115
【０３０７】
および
【０３０８】
【数１１４】
2013229862.tif 000116
【０３０９】
のシフトレジスタの内容を特定する。
【０３１０】
フィボナッチ表現におけるレジスタの状態は、実際には先に定義した行列TGFによってガロア表現におけるレジスタの状態に由来するものである可能性がある。
SRFib=(TGF)-1SRGal  (34)
したがって、レジスタ
【０３１１】
【数１１５】
2013229862.tif 000117
【０３１２】
および
【０３１３】
【数１１６】
2013229862.tif 000118
【０３１４】
の状態は、次のように特定することができる:
【０３１５】
【数１１７】
2013229862.tif 000119
【０３１６】
ここで、
【０３１７】
【数１１８】
2013229862.tif 000120
【０３１８】
および
【０３１９】
【数１１９】
2013229862.tif 000121
【０３２０】
は、それぞれ多項式h(x)およびg(x)について(33)による転置行列である。
【０３２１】
ステップ670において、系列yおよびxnのシフトレジスタのそれぞれの内容を、系列
【０３２２】
【数１２０】
2013229862.tif 000122
【０３２３】
および
【０３２４】
【数１２１】
2013229862.tif 000123
【０３２５】
のシフトレジスタの内容から特定する。
【０３２６】
これを行うために、ここでは受信機から知られていない系列yのレジスタの内容を推定する以外は、ステップ420と同様に進み、すなわち次のようである:
【０３２７】
【数１２２】
2013229862.tif 000124
【０３２８】
ここで、行列
【０３２９】
【数１２３】
2013229862.tif 000125
【０３３０】
および
【０３３１】
【数１２４】
2013229862.tif 000126
【０３３２】
がそれぞれ生成多項式g(x)およびh(x)の係数によって決まることを想起するためにこれらの行列を区別した。測定の瞬間k0Tcにおける状態
【０３３３】
【数１２５】
2013229862.tif 000127
【０３３４】
および
【０３３５】
【数１２６】
2013229862.tif 000128
【０３３６】
から、瞬間kTcにおけるビットxn(k)およびy(k)を特定することができる。
【０３３７】
ステップ680において、関係(2-1)、(2-2)、(3-1)、(3-2)によって、前のステップで得られたビットxn(k)およびy(k)から、スクランブリング符号
【０３３８】
【数１２７】
2013229862.tif 000129
【０３３９】
、言い換えれば値
【０３４０】
【数１２８】
2013229862.tif 000130
【０３４１】
を特定する。
【０３４２】
さらに、フレームの初め(初期状態)において、かつ測定の瞬間k0Tcにおいて、系列yのレジスタの状態がわかっているとすると、フレームの初めで受信機を同期することができる。
【０３４３】
【数１２９】
2013229862.tif 000131
【０３４４】
を見出すまで、必要な回数だけ初期の内容に(系列yの発生器の)状態行列の変更を適用する。mが
【０３４５】
【数１３０】
2013229862.tif 000132
【０３４６】
を得るための状態行列の変更の連続的適用数である場合、フレームの初めに対する測定の瞬間のシフトは、mTcにほかならない。
【０３４７】
端末130のスクランブリング符号およびその拡散符号がわかると、基地局120の受信機は、端末によって送信されるシンボルを推定することができる。次いで受信機は、スクランブリング符号、拡散符号、整形フィルタから、およびチャネルのインパルス応答から、前記端末から受信された信号への寄与を再生することができる。次に、本来知られている方法でこの寄与を受信信号から減じて、端末130による干渉を除去する。必要であれば、この操作を並行して、または連続して繰り返して、WCDMA（登録商標）マクロセルシステムの数人のユーザの干渉を除去することができる。
【符号の説明】
【０３４８】
110  フェムトUE
120  フェムトBS
130  マクロUE
140  マクロBS
150  デッドゾーン
【図１】
2013229862.tif 000153
【図２】
2013229862.tif 000154
【図３】
2013229862.tif 000155
【図４】
2013229862.tif 000156
【図５Ａ】
2013229862.tif 000157
【図５Ｂ】
2013229862.tif 000158
【図６】
2013229862.tif 000159
【外国語明細書】
2013229862000001.pdf