(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信信号を受信するために動作する無線受信器（７６）において、該受信信号は、必要信号成分と、少なくとも１つの干渉信号成分部を有する干渉信号成分とで形成され、該必要信号成分は自身に関連する第１の学習シーケンスを有し、少なくとも１つの該干渉信号成分部は自身に関連する少なくとも第２の学習シーケンスを有し、該第１及び第２の学習シーケンスは、それぞれ、複数の学習シーケンスからなる１つのグループから選択され、少なくとも該受信信号が該無線受信器（７６）で受信される場合、該第１の学習シーケンスは該無線受信器（７６）に既知の値であり、
少なくとも該受信信号を受信するために選択的に接続される合同検出器（１１８）であって、少なくとも１つの干渉信号チャネル（８２、ｈ1、ｈk）で送信される少なくとも１つの干渉信号成分部と一緒に、必要信号チャネル（８２、ｈ0）で送信される該必要信号成分を一緒に検出する、前記合同検出器（１１８）と、
少なくとも該受信信号を受信するために選択的に接続される必要信号検出器（１２８）であって、該必要信号チャネル（８２、ｈ0）で送信される該必要信号成分を検出する、前記必要信号検出器（１２８）と、
少なくとも該受信信号を受信するため、前記合同検出器（１１８）又は該必要信号検出器（１２８）とを選択的に接続する選択器（１０８、１３６）と、
を具備し、
該必要信号成分のみのチャネル推定値から残留干渉の値を計算し、該残留干渉の値を、合同チャネル推定用に計算された残留干渉値の最低直と比較し、両者のうちどちらが他方より低い値であるかによって、前記選択器を操作する、前記無線受信機。
【請求項２】
請求項１記載の無線受信器において、前記１つ以上の干渉信号成分部の該学習シーケンスを決定するための推定器（９４）をさらに備え、該推定器（９４）は、
少なくとも該受信器で受信された該受信信号を受信するために接続されたチャネル推定器（９８）であって、チャネル推定値の複数のグループを形成し、各グループのチャネル推定値は、該受信信号が該受信器に送信されるチャネル（８２、ｈ0、ｈ1、ｈk）を推定することができる推定チャネルの特性を表し、各グループの該チャネル推定値は、干渉信号成分部が送信されるチャネル（８２、ｈ1、ｈk）の推定値を含み、該干渉信号成分部は該１組の学習シーケンスの自身に関連する学習シーケンスを有する前記チャネル推定器（９８）と、
前記チャネル推定器（９８）によって形成された推定値を受信するために接続された残留干渉推定器（１０６）であって、前記チャネル推定器（９８）によって形成されたチャネル推定値の複数のグループのそれぞれの残留干渉の値を発生する、前記残留干渉推定器（１０６）と、
前記残留干渉推定器（１０６）によって推定された該残留干渉の値を受信するために接続された前記選択器（１０８、１３６）であって、前記チャネル推定器（９８）によって推定されたチャネル推定値の複数のグループから、前記残留干渉推定器（１０６）によって推定された所望の値の残留干渉値を示すチャネル推定値のグループを選択し、前記選択器（１０８、１３６）によって選択されたチャネル推定値のグループに関連する学習シーケンスは、該少なくとも第２の学習シーケンスの値であると決定される、前記選択器（１０８、１３６）と、
を具備する前記無線受信機。
【請求項３】
請求項２記載の無線受信機において、前記チャネル推定器（９８）は、最小２乗平均誤差推定器を含む、前記無線受信機。
【請求項４】
請求項３記載の無線受信機において、前記チャネル推定器（９８）が形成される前記最小２乗平均誤差推定器は、該必要信号成分に関連する該第１の学習シーケンスを除き、該１組の学習シーケンスの中に各学習シーケンスを有する推定干渉信号に対して、最小２乗平均チャネル推定値を計算する、前記無線受信機。
【請求項５】
請求項２記載の無線受信機において、前記チャネル推定器（９８）によって推定された該チャネル推定値の複数のグループは、必要信号成分チャネルと干渉信号成分部チャネルとの推定値を含み、該干渉信号成分部チャネルは、該必要信号成分に関連する該学習シーケンスを除き、干渉信号成分部が該グループの学習シーケンスの各学習シーケンスのうち自身に関連する学習シーケンスを有するチャネルを推定することができる前記無線受信機。
【請求項６】
請求項２記載の無線受信機において、前記残留干渉推定器（１０６）は、チャネル推定値の該グループごとに残留干渉の値を推定する、前記無線受信機。
【請求項７】
請求項２記載の無線受信機において、前記選択器（１０８、１３６）は、チャネル推定値の該複数のグループの中で、最低レベルの残留干渉を示すチャネル推定値のグループを選択する、前記無線受信機。
【請求項８】
請求項２記載の無線受信機であって、
前記合同検出器（１１８）及び前記必要信号検出器（１２８）は、干渉抑制器の一部であり、
該干渉抑制器は、少なくとも該受信信号を受信するためと、前記選択器（１０８、１３６）によって選択されたチャネルのグループに関連する該少なくとも第２の学習シーケンスと前記チャネル推定器（９８）によって形成されたチャネル推定値とを受信するためとに接続されており、該少なくとも１つの干渉信号成分部を選択的に抑制する、前記無線受信機。
【請求項９】
請求項２記載の無線受信機において、前記チャネル推定器（９８）は必要信号推定チャネルをさらに推定し、該必要信号推定チャネルは、該必要信号成分が該無線受信器に送信されるチャネルだけを推定することができる、前記無線受信機。
【請求項１０】
請求項９記載の無線受信機において、前記残留干渉推定器（１０６）は、該必要信号推定チャネルを受信するためにさらに接続され、前記残留干渉推定器（１０６）は該必要信号推定チャネルの残留干渉の値をさらに発生する、前記無線受信機。
【請求項１１】
請求項１０記載の無線受信機において、前記選択器（１０８、１３６）は、前記残留干渉推定器（１０６）によって発生する該必要信号推定チャネルの残留干渉の値を受信するためにさらに接続され、前記残留干渉値に関連する該必要信号推定チャネルは、該複数グループのチャネル推定値の中で、前記選択器（１０８、１３６）が選択する別のグループを形成する、前記無線受信機。
【請求項１２】
請求項２記載の無線受信機において、複数の干渉信号成分部が前記受信信号内に存在し、前記チャネル推定器（９８）によって形成される該チャネル推定値の複数のグループは、複数の干渉信号成分部が送信される複数のチャネルの推定値を含む、前記無線受信機。
【発明の詳細な説明】
本発明は、一般に同一チャネル干渉のように、干渉を受けやすいチャネルで送信された受信信号を受信するディジタル受信器に関する。より詳細には、本発明は、受信器によって受信された信号の干渉信号成分部（interfering signal component portion）を識別して、受信信号から干渉信号成分部を選択的に除去（suppressing)する装置とその関連方法とに関する。
干渉信号成分部は、干渉信号成分部に関連するとともに、その一部を形成する学習シーケンス（training sequence）に関する事前の知識がなくても、識別される。最初に干渉信号成分部に関連する学習シーケンスを識別するために、受信信号が解析される。そこで受信信号から必要信号成分を最もよく回復する方法が決定される。たとえば、必要信号成分と一緒に干渉信号成分部を検出し、干渉信号成分部を除去することによって受信信号を回復するか、受信信号の必要信号成分だけを検出することによって必要信号成分を回復するかのいずれかが選択される。
本発明がセルラー通信システムにおいて実現される場合、本発明の実施例の動作によって同一チャネル干渉信号成分部の適切な除去が容易になる。同一チャネル干渉が適切に除去されうるので、セルラー通信システムにおいて定義されるチャネルがより有効に再利用され、システムの容量が増加する。たとえば、セル・クラスタ・パターンを形成するセルの数を少くすることができる。
発明の背景
送信局と受信局との間で情報を伝達するためにディジタル通信技術を利用することは、最近数年間で普及の度合いが高まっている。セルラー通信システムのような無線通信システムは、ディジタル通信技術を利用するためにますます数多く構築される代表的な通信システムである。
無線通信システムの送信局と受信局との間に形成される通信チャネルは、そのシステムに割り当てられた電磁スペクトルの一部、すなわち帯域幅で定義される。チャネルは、少なくとも部分的には、割り当てられた帯域幅内の搬送周波数、すなわち「搬送波」によって定義される。無線通信システムに割り当てられる使用可能な帯域幅は限定されているのが普通である。その上、無線通信システムの通信容量は、とくに、そのシステムに割り当てられた帯域幅によって定義されるとともに限定される。
セルラー通信システムのように多数のユーザを収容する無線通信システムにおいては、帯域幅に制限がある結果として通信容量に制限があるため、通信システムを利用するユーザを増やせないことがある。通信システムに割り当てられた帯域幅をより有効に利用することにより、システムの通信容量を大きくすることができる。
送信局と受信局との間のリンクを形成するチャネルで情報を含む通信信号を送信するのにディジタル通信技術を使用すれば、無線通信システムに割り当てられた帯域幅はより有効に利用されうる。
ディジタル通信技術を使用して通信信号が形成される場合、情報信号はディジタル化され、たとえば、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying：４相移相変調）またはＧＭＳＫ（Gaussin Minimum Phase Shift Keying：ガウス型最小移相変調）技術など、選ばれた変調技術を利用して搬送波上で変調されることがある。他の変調技術も交互に利用されることがある。情報信号がディジタル化されているので、情報信号で構成された通信信号は、送信局によって離散的バースト（discrete burst）で通信チャネルに送信されうる。通信信号が離散的バーストで送信される場合、各バーストは受信局で連結される。
通信信号が離散的バーストで送信されうるので、搬送波の時分割多重が可能である。１つの搬送波で２つ以上のチャネルを定義することができる。
少なくとも１つのタイプのセルラー通信システム、すなわち、ＧＳＭ（Global System for Mobile communications）の動作仕様に準拠して構築されたシステムではディジタル通信技術が使用されている。その通信システムに割り当てられた帯域幅の搬送波は８つのタイムスロットに分割される。このような通信システムでは、８方路（eight-way）の時分割多重が実行されており通信信号部のバーストは、このタイムスロットから選択された１つのタイムスロット中に送信局と受信局との間で送信される。搬送波とタイムスロットとの組み合わせは、通信信号が送信される通信チャネルを形成する。
ＧＳＭ動作仕様書に記載されている標準プロトコルは、ＧＳＭシステムで定義されているタイムスロット中に伝送される正規（normal）バーストの構造を定義する。ＧＳＭシステムで定義されているタイムスロット中に伝送される通信信号部は、少なくともデータ・フィールドと学習シーケンス・フィールドとに分割される。学習シーケンス・フィールドは、受信局に既知の一連のビットで構成される。受信器に既知のビットを送信する目的は、受信器がチャネルを等化できるようにするためである。無線媒体を介して信号が伝搬すると、信号がひずむのが普通であるから、等化は、受信器がチャネル・インパルス応答、すなわち、信号が受信器に送信される間にこのひずみが信号にいかなる影響を与えたかを推定することを考慮している。
このような学習シーケンス・ビットは、学習シーケンス・フィールドと一緒に伝送されるデータ・フィールドの情報内容の検出を容易にするために受信局で使用される。
従来のアナログ技術を使用するセルラー通信システムとディジタル通信技術を使用するセルラー通信システムとは、ともにそのセルラー通信システムによって包含される地理的区域全体にわたってセルを定義する。セルの集まりがセル・クラスタを形成する。各セル・クラスタでは、その通信システムに割り当てられた使用可能な全帯域幅が使用される。連続するセル・クラスタでは、割り当てられた帯域幅が再利用される。割り当てられた帯域幅で定義されうるチャネルの数によって限定される通信容量は、各セル・クラスタの中でチャネルを再利用することによって実際に大きくなる。
帯域幅の再利用に関連することのある問題は同一チャネル干渉である。同じ通信チャネルの異なるセルで通信信号が同時に送信されると、このように同時に送信された信号は相互に干渉することがあり、このような干渉は同一チャネル干渉と呼ばれる。同一チャネル干渉は、受信局で受信される必要信号の検出をより困難にする。同一チャネル干渉のレベルがかなり高いと、信号検出の品質が適切でないことがありうる。
ディジタル通信技術を使用して発生する通信信号を受信する受信局は、受信局で受信された通信信号の情報内容の信号検出を容易にする等化器回路を備えていることがある。普通、通信信号の一部を形成する学習シーケンスは、受信局で受信された必要信号の情報内容の検出を容易にする等化器によって使用される。
受信局で受信された受信信号が必要信号成分と干渉信号成分との双方で形成されている場合は、必要信号成分と干渉信号成分との双方を一緒に検出するような構造の等化器にしてもよい。しかし、このような等化器においては、必要信号成分と干渉信号成分との双方に関連する学習シーケンスは、ともに既知でなければならない。必要信号成分に関連する学習シーケンスは受信局に既知であることが普通であるが、少なくとも干渉信号成分の一部を形成する干渉信号成分部に関連する学習シーケンスは、必ずしも受信局に既知ではなく、既知でないことが普通である。干渉信号成分部の学習シーケンスに関する知識が無ければ、既存の受信局は、受信信号の干渉信号成分部を適切に検出して除去できないのが普通である。
受信局で受信された受信信号の干渉信号成分部を受信局がより適切に決定できるようにする方法には利点があるであろう。干渉信号成分部をより適切に検出することにより、このような干渉信号成分部の除去をよりよく達成することができる。このため、帯域幅の再利用がより有効になり、通信システムの通信容量が増加する。
本発明により重要な改善が進展していることは、ディジタル受信器に関するこの背景情報から考えて明らかである。
発明の要約
本発明は、受信局の検出器で除去することが最も有利な受信信号の干渉信号成分部を識別する装置とそれに関連する方法とを提供する。干渉信号成分部が識別されると、この干渉信号成分部は受信信号から選択的に除去される。この除去によって受信信号の必要信号成分部の検出が容易になるときは、干渉信号成分部が除去される。
本発明の一実施例の動作は、前もって判っていなければならない１つまたはそれ以上の干渉信号成分部に関連する学習シーケンスを必要とせずに、１つまたはそれ以上の干渉信号成分部を推定する。最初に干渉信号成分部に関連する学習シーケンスを決定するために、受信信号が解析される。
つぎに、受信信号の必要信号成分を検出する方法が選択される。必要信号成分は、必要信号成分と一緒に干渉信号成分部を検出するか、受信信号から必要信号成分だけを検出するかのいずれかによって検出される。
本発明の一側面によれば、受信局で受信された必要信号成分の検出を容易にする装置と方法がセルラー通信システムにおいて実現されている。受信局は、受信局にダウンリンク信号が送信される場合は移動端末を形成する。また受信局は、受信局にアップリンク信号が送信される場合はセルラー通信システム・ネットワーク・インフラストラクチャ中の無線基地局を形成する。
干渉信号成分部に関連する学習シーケンスに関する事前の知識が無くても、干渉信号成分部を識別し、検出して除去する機能を提供することにより、受信局は必要信号成分の情報内容を再生することができる。
同一チャネル干渉を除去することは、本発明の実施例の動作によって容易になる。このような干渉を除去する機能が改善されるため、セルラー通信システムにおいて定義されたチャネルがより有効に再利用されうるので、システムの通信容量を大きくすることができる。
本発明の別の側面においては、受信信号の必要信号成分は干渉信号成分部と一緒に検出される。合同チャネル推定値（joint channel estimate）は、１つまたは複数の干渉信号成分部のほかに、必要信号に対して計算される。残留干渉（residual interference）の値は、計算された推定値のそれぞれに対して計算される。残留干渉の値は、検出後も残っている干渉の表示である。最も有効に除去されうる干渉信号成分部は、残留干渉の最低推定値を表す干渉信号成分部である。最も能率よく除去することは、たとえば、検出された必要データの品質が最高になるように除去することである。このような干渉信号成分部が受信信号から除去される。これに続く受信器の動作は、干渉信号成分部が除去された後に残留信号部に対して実行される。
本発明の別の側面においては、チャネル推定値は必要信号成分だけからなり、残留干渉の値はそれから計算される。この計算された値は、合同チャネル推定のために計算された最低値の残留干渉の値と比較される。合同チャネル推定から計算された残留干渉の値が単一チャネル検出器（single channel detector）に応答して計算された残留干渉の値より小さい場合は、合同検出器（joint detector）が使用される。さらに単一チャネル検出器に応答して発生する残留干渉値が、合同検出器に応答して計算された残留干渉よりも小さい値の場合は、合同検出器の代わりに単一チャネル検出器が使用される。このため、受信信号中の最も能率よく除去されている干渉信号成分部に関連する学習シーケンスが決定されるので、合同検出器または単一チャネル検出器によって発生する信号がさらに使用される。複数の干渉信号成分部も同じように除去されうる。
本発明のさらに別の側面における装置とそれに関連する方法は、受信信号を受信する無線受信器で動作できる。受信信号は必要信号成分と干渉信号成分とから形成される。干渉信号成分は、少なくとも１つの干渉信号成分部から形成される。必要信号成分は、自身に関連する第１の学習シーケンスを有する。さらに、少なくとも１つの干渉信号成分部は、自身に関連する少なくとも第２の学習シーケンスを有する。第１の学習シーケンスと少なくとも第２の学習シーケンスは、１組の学習シーケンスからそれぞれ選択される。第１の学習シーケンスは、少なくとも信号が受信器で受信される場合はその受信器に既知の値である。この装置と方法は、少なくとも第２の学習シーケンスの値を決定する。チャネル推定器（estimator）は、少なくとも受信器で受信された受信信号の表示を受信するために接続されている。チャネル推定器が複数グループのチャネル推定値を発生するが、これらのグループの中の各グループのチャネル推定値は、受信器に受信信号が送信されるチャネルを推定することができる推定チャネル（estimated channel）の特性を表している。各グループのチャネル推定値は、干渉信号成分部が送信されるチャネルの推定値を含む。干渉信号成分部は、その１組の学習シーケンスの中に自身に関連する学習シーケンスを有する。残留干渉推定器（residual interference estimator）は、チャネル推定器によって形成された推定値の表示を受信するために接続される。残留干渉推定器は、残留干渉推定器によって推定された残留干渉の値を発生する。選択器（selector）は、チャネル推定器によって推定された複数グループのチャネル推定値から所望の値の残留干渉の値を示す１グループのチャネル推定値を選択する。選択器によって選択されたこの１グループのチャネル推定値に関連する学習シーケンスまたは複数の学習シーケンスが、少なくとも第２の学習シーケンスの値であると決定される。
本発明の別の側面においては、１つまたはそれ以上の干渉信号成分部のほかに受信信号の必要信号成分が検出される。干渉信号成分部は、たとえば、干渉信号成分部の学習シーケンスの認識により推定器で最初に識別される。この推定器は、受信信号の品質尺度を発生する。品質尺度（quality measure）は、たとえば、残留干渉の尺度を検出した後の必要信号成分の品質を反映する。必要信号成分と、既知数の干渉源（interferers）に対して検出することが可能な干渉信号成分部とのあらゆる組み合わせに対して品質尺度が決定される。つぎに干渉検出器（interference detector）は、必要信号成分または発生済みの品質尺度に従って、検出すると最も利点がある必要信号成分と干渉信号成分部との組み合わせを検出することを選択する。
したがって、各種側面における装置とその関連方法は、無線受信器で受信された受信信号の処理を容易にする。受信信号は必要信号成分部と少なくとも１つの干渉信号成分部とから構成される。品質尺度決定器（quality measure determiner）は、少なくとも受信信号の表示を受信するために接続される。品質尺度決定器は、受信信号の少なくとも１つの品質尺度を形成する。干渉検出器は、少なくとも受信信号の表示と、品質尺度決定器によって決定された受信信号の少なくとも１つの品質尺度の表示とを受信するために接続される。干渉検出器は、受信信号の必要信号成分部を検出し、少なくとも１つの干渉信号成分部を選択的に除去する。
本発明のより完全な理解と本発明の範囲は、以下に簡潔に要約した添付図面、本発明の現時点における好適実施例の詳細な説明、および添付の請求の範囲から得ることができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、セルラー通信システムにおいて使用されうるチャネルを割り当てるために使用される４：１２セル再利用パターンを示す。
図２は、図１に示すセル再利用パターンと同様であるが、１：３チャネル再利用パターンのセル再利用パターンを示す。
図３は、通信システムの送信局と受信局との間で送信されるビット配置が設定される（formatted）バーストの代表的なフレーム構造を示す。
図４は、受信局において必要信号成分と一緒に同一チャネルの干渉信号成分が受信される通信チャネルを有する通信システムのモデルの機能的ブロック図を示す。
図５は、図４に示す受信局の一部を構成する本発明の一実施例の装置に関する機能的ブロック図を示す。
図６は、図４に示す受信局の一部を構成する本発明の一実施例の装置に関する別の機能的ブロック図を示す。
図７は、本発明の方法の各種ステップを示す流れ図を示す。
本発明の詳細な説明
図１を参照すると、全体として１０で示す代表的な格子パターン１０は、代表的なセルラー通信システムで定義されるチャネル割り当てパターンを表している。この格子パターンは、システムによって包含される全地理的区域にわたってチャネルのグループが再利用される方法を図で説明している。
六角形のセル１２は無線基地局１４によって定義される。普通、六角形のパターンはセル計画のために存在するにすぎず、基地局とアンテナサイトとによって与えられる実際のサービスエリアが、普通、六角形ではないことは理解できるはずである。無線基地局１４は、セルラー通信システムのセルラー・ネットワークのインフラ設備の一部を構成する。
図１に示す格子パターン１０において、各無線基地局１４は３つのセル１２を定義する。一般に、セル１２の１つに位置する（示されていない）移動端末は、その移動端末が位置するセルを定義する無線基地局１４との間で通信信号を送受する。セル１２の次のセルを移動端末が通過するときでも、移動端末との連続した通信が可能なので、セルラー通信システムの使用は利点が多い。セル１２の次のセルを定義する複数の無線基地局１４の間の通信の「ハンドオフ」は、進行中の通信の明白な中断を伴わずに、連続した通信を可能にする。
前に注意したように、セルラー通信システムの重要な利点は、通信システムに割り当てられた帯域幅で定義されるチャネルを再利用する機能に起因して発生する。セル１２のいろいろなセルで使用されるため、いろいろなグループのチャネルが割り当てられる。したがって、このようなチャネル割り当ては次に続くグループのセルで繰り返される。普通、隣接セル１２のチャネル割り当ては同じではないが、このチャネル割り当ては、連続するグループのセルで繰り返される。
図１に示す格子パターン１０は「４：１２」方式と呼ばれることがある。この方式では、セルラー通信システムに割り当てられたチャネルは、１２のチャネルグループに分割される。これらのグループは、図中、Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｄ１、Ｄ２およびＤ３によって表されている。図中、太線の輪郭で示されるグループ２２のような１２セルのグループは、パターン１０全体にわたって定義されている。１２セルのグループ内の各セルに割り当てられたチャネルは異なる組のチャネルに割り当てられ、隣接位置のセルには同じチャネルが割り当てられない。このため、隣接位置のセルで発生する信号間の干渉は低減する。
これも前に説明したように、セルラー通信システムの容量を増加するためには、同時に発生する通信信号の干渉がもっと発生しやすくなるかもしれないという可能性が高まる危険があるとはいえ、もっと頻繁にセルを再利用してもよい。
図２は、全体として３０で示す別のチャネル割り当てパターンを示す代表的な格子パターンを示す。パターン３０は「１：３」方式と呼ばれることがある。図１に示す配列と同様、六角形のセル１２は無線基地局１４によって定義される。図１の説明で基地局１４がセル１２を定義する方法と同様に、各基地局１４は３つのセル１２を定義する。
１：３方式では、セルラー通信システムに割り当てられた帯域幅のチャネルは、３グループに分割される。このような方式では、通信システムに割り当てられたチャネルは、３つのチャネルグループに分割される。これらのグループは、図の中でＡ、ＢおよびＣで示されている。太線の輪郭で示されるグループ４２のような３セルのグループは格子パターン３０全体にわたって形成される。グループ４２の各セルは、割り当てられた３組のチャネルの異なる１組によって定義される。これらの組のチャネルは、隣接セルに同じ組の周波数チャネルが割り当てられないような方法で、再び割り当てられる。
割り当てられたチャネルは、１２組のチャネルというより、それぞれ３組のチャネルに分割されるので、どの特定のセルでも通信信号を送信できるチャネルに数倍の増加が生じる。すなわち、通信容量の４倍までの増加が可能である。しかし、図１に示す４：１２方式の再利用パターンとは反対に、同じ組のチャネルを再利用するセルとセルの間の離隔距離は短くなる。
同一チャネル干渉によって生じる通信品質の低下レベルは、４：１２方式より、１：３方式を使用するセルラー通信システムに潜在する大きな関心事である。同一チャネル干渉のレベルが高くなって、１：３通信方式が使用されている場合の通信に重大な妨害を与える場合、１：３通信方式の使用によって可能になった通信容量の増加による利点は、同一チャネル干渉のレベルが高くなることによって相殺されるであろう。妨害の程度がかなり大きい場合、同一チャネル干渉のレベルによって通信の品質に重大な低下をもたらすことは事実であり、１：３割り当て方式による通信容量の増加の可能性はまったく失われる。
本発明の一実施例の動作は、受信局で同一チャネル干渉信号を識別して、このような干渉信号成分部の信号を除去することができる方法を提供する。
図３は、代表的セルラー通信システムにおいて、通信信号のデータビットの配置が設定されている代表的なバースト５０を示す。バースト５０は、ＧＳＭセルラー通信システムの送信器装置の動作中に、ビットの配置が設定されるバーストを表す。通信信号の配置を設定する他の方法も同様に表されうる。
図示されているように、バースト５０は、各データ・フィールドが５７ビットの長さである２つのデータ・フィールド５２を含む。２６ビット長の学習シーケンス５４は、２つのデータ・フィールド５２の間に配置されている。３ビット長のテイル５６は、バースト５０の両端に形成される。テイル５６のビット値はゼロの値である。データ・フィールド５２を形成するビットは、音声または他の種類の発信元情報（source information）または信号情報（signaling information）を含む。データ・フィールド５２の間に配置される学習シーケンス５４と１ビット長のフラグ５８とは、データ・フィールド５２が形成される情報の種類を示す値である。このバーストに続いて設定されるバースト、すなわち「複数のフレーム」は、図１，２に示す無線基地局１４のような送信局と受信局との間で伝送されるとともに、送信局と移動端末との間で情報を交信するため移動端末に伝送される。
図４は、全体として７０で示す図２に示す格子パターン３０で表されるセル再利用方式のようなセル再利用方式を有するセルラー通信システムを表わす代表的な通信システムを示している。図示のシステム７０では、必要信号の送信局７２は、通信チャネル７４で受信局７６に送信される送信信号を発生する。必要信号の送信局７２は、たとえば、図２に示す無線基地局１４を表すが、無線基地局１４は、ここでは、たとえば、受信局７６で表される移動端末に送信するためのダウンリンク信号を発生する。これとは逆に、移動端末が無線基地局にアップリンク信号を送信できる場合、局７２は移動端末を代表することができる。
このほかの送信局７８は、必要信号の送信局７２によって発生する必要信号を妨害する干渉信号を発生する送信局を表す。Ｋ番目の干渉信号の送信局７８がこの図に示されている。このような送信局７８のそれぞれが通信チャネル７４で干渉信号を送信すると、これらの干渉信号は受信局７６で受信される。このような送信局７８は、たとえば、送信局７２が信号を送信するチャネルと同じチャネルで信号を発生し、このため送信局７２によって発生する必要信号を妨害する同一チャネル干渉信号を発生する無線基地局を表す。
送信局７２によって信号が送信されるチャネル８２と送信局７８とは、チャネル・インパルス応答を含む離散時間チャネル・フィルタ（discrete-time channel filter）によってモデル化される。このモデルのフィルタは、たとえば、多数のタップを備えたＦＩＲ（Finite Impulse Response：有限インパルス応答）フィルタによって表される。この図に示すチャネル８２は、信号が送信されるチャネルを表しており、このようなチャネルは、記号ｈ0、ｈ1、．．．．、ｈkで示されている。チャネル８２のそれぞれは、信号が受信局７６に送信される経路に応答して潜在的に異なる特性をもっている。総合すると、送信局７２および送信局７８によってそれぞれ信号が発生するチャネル８２は、通信チャネル７４を構成する。
受信局７６は、送信局７２によって発生する必要信号だけを受信するように意図されているが、実際に受信局７６によって受信される受信信号は、異なるチャネル８２で送信される信号のすべてが加算されたものである。このような異なる信号の加算は、図中の加算要素８４で表される。ガウス型白色雑音によって発生するひずみが加わると、受信局７６で受信された受信信号を形成する加算信号に追加される成分を形成する。
図５は、本発明の代表的実施例において図４に示す受信局７６の一部を形成する装置８５を示す。装置８５は受信局７６で受信された受信信号の１つまたはそれ以上の干渉信号成分部を識別してできる限り除去することができる。
代表的実施例に関する以下の説明は、たとえば、ＣＤＭＡ通信システムなどで本発明が動作することができる実施例において、一般に干渉信号成分部を除去することが望ましい通信システムについて一般的に説明されているが、受信信号には少なくとも１つの必要信号成分部と、たぶんいくつかの干渉信号成分部とが含まれる。
受信信号は、（示されていない）ダウンコンバータによって実行されるダウンコンバージョン動作に続いて、ライン８７を経由して推定器８６に供給される。推定器８６は、受信信号の必要信号成分部と少なくとも１つの干渉信号成分部とが送信される通信チャネルのチャネル・インパルス応答を推定することができる。チャネル・インパルス応答は、たとえば、干渉信号成分部または複数の干渉信号成分部の学習シーケンスやその他のシーケンスを介して推定されうる。推定器８６は、干渉検出器８９に供給される信号をライン８８に発生する。この信号は、たとえば、検出後の必要信号成分部の品質の推定値になることによって、受信信号の品質尺度を形成する。別々の品質尺度は、推定器８６によって推定された必要信号成分と干渉信号成分部との組み合わせごとに発生する。このため、推定器８６は信号品質決定器（signal quality determiner）を形成するが、この中で推定器８６で形成された信号が、検出後の必要信号成分の品質の表示である。干渉検出器８９は、受信信号の１つまたはそれ以上の干渉信号成分部を選択的に除去することができる。干渉除去器は合同検出器、干渉打ち消し器（interference canceler）、多数ユーザ検出器（multi-user detector）または減算復調器（subtractive demodulator）で構成されうる。干渉除去器が合同検出器で構成される実施例は、図６について以下に説明しなければならない。
ライン８８に信号を発生する推定器８６は、必要信号成分と少なくとも１つの干渉信号成分部とが送信されるチャネルのチャネル・インパルス応答を推定することができる。一実施例におけるチャネル・インパルス応答は、干渉信号成分部の学習シーケンスのように、推定のためにチャネル・インパルス応答を可能にするシーケンサー信号（sequencer signal）を使用することによって決定される。
図６は、本発明の代表的実施例において図４に示す受信局７６の一部を構成する装置９２を示す。装置９２は、受信局で受信された受信信号の１つまたはそれ以上の干渉信号成分部を決定することができる。受信信号から干渉信号成分部である成分部を決定することにより、このような成分部を必要信号成分と一緒に検出するとともに除去することができる。
受信信号は、（示されていない）ダウンコンバータによって実行されたダウンコンバージョン動作に続いて、ライン９６を経由して推定器９４に供給される。推定器９４は、ライン９６に発生する受信信号の１つまたはそれ以上の干渉信号成分部の学習シーケンスを決定することができる。
推定器９４はチャネル推定器９８を含む。チャネル推定器は、受信信号の必要信号成分と干渉信号成分部とが送信されるチャネルを推定することができる。正確にいうと、チャネル推定器９８は、図４に示すチャネル８２を推定することができる。チャネル推定器９８は、装置９２がその一部を構成する受信局において、受信したい必要信号成分の学習シーケンスに関する情報をライン１０２を経由して供給される。
しかし、干渉信号成分部に関連する学習シーケンスは既知ではない。通信システムに対して使用できる１組の学習シーケンスが既知であるにすぎない。個々の干渉信号成分部に関連する学習シーケンスは、このような１組から選択される。チャネル推定器９８がその一部を構成する推定器９４は、１つまたはそれ以上の干渉信号成分部に関連する学習シーケンスを取り出すことができる。
チャネル推定器９８は、その干渉信号成分部に関連する学習シーケンスのそれぞれを有する干渉信号成分部と一緒に必要信号成分が送信される推定チャネルで形成されるチャネルのグループを推定する。
たとえば、必要信号成分と少なくとも１つの干渉信号成分部とを一緒に推定することによって、複数グループの推定値を推定することができる。しかし、これらの複数グループの推定値は、必要信号成分の個々の推定値と干渉信号成分部の推定値とをそれぞれ組み合わせることによっても形成されうる。
一実施例におけるチャネル推定、
0004059528.tif 000002
は、次式を使用して計算される最小２乗誤差推定値（least mean square error estimate)に基づいて実行される。
0004059528.tif 000003
ここに、Ｈは、エルミート転置を示し、Ｍは次のように定義された行列である。
0004059528.tif 000004
ここで各
0004059528.tif 000005
は、次のようなユーザｉ、
0004059528.tif 000006
の学習シーケンスを含む行列である。
0004059528.tif 000007
0004059528.tif 000008
はチャネル、すなわち、ユーザごとのメモリであり、チャネル・インパルス応答に対して
0004059528.tif 000009
タップが推定される。Ｎは学習シーケンスの長さである。
さらに
0004059528.tif 000010
は、学習シーケンス中に受信された信号を含む長さＮ−Ｌの列ベクトルである。上記定義を採用すると、
0004059528.tif 000011
は、
0004059528.tif 000012
で表される。
ここに、Ｗは検出されない雑音および妨害である。
同様にデータ・シーケンス中に受信された信号は、
0004059528.tif 000013
で表される。
ここに、Ｄは、次のように定義された行列である。
0004059528.tif 000014
ここで各
0004059528.tif 000015
は、次のように定義されたユーザｉ、
0004059528.tif 000016
のデータ・シーケンスを含む行列である。
0004059528.tif 000017
学習シーケンス中の残留干渉は、
0004059528.tif 000018
であり、同様にデータ・シーケンスに対しては、
0004059528.tif 000019
である。
学習シーケンスの残留干渉の期待値は、
0004059528.tif 000020
であり、ここでσ2は、検出されない信号ｗの電力である。
同じことはデータ・シーケンスに対しても適用され、
0004059528.tif 000021
となる。データ・シーケンス
0004059528.tif 000022
の残留干渉の推定値は、上記２つの式を組み合わせることによって求められる。
0004059528.tif 000023
必要信号成分の学習シーケンスは既知なのであるから、干渉信号成分部の学習シーケンスを決定しなければならない。
干渉信号成分部の学習シーケンスを決定するためには、干渉信号成分部は特定の学習シーケンスを有しているということを想定して、合同チャネル推定が実行される。正確にいうと、全学習シーケンスに対して
0004059528.tif 000024
が求められる場合は
0004059528.tif 000025
が計算される。したがって、全チャネル推定値に対して、データ・シーケンス部中の残留干渉の値が計算される。データ・シーケンス中に残留干渉の最低推定値を示す干渉信号成分部の学習シーケンスの推定値が、受信器の性能を最も劣化させる効果のある干渉信号成分であるとして選択される。
選択器１０８は、ライン１１２を介して残留干渉推定器１０６に接続される。選択器１０８は、部分的に最低レベルの残留干渉の値に関連する学習シーケンスを選択し、このような学習シーケンスを表す信号をライン１１４に発生する。チャネル推定値を表す信号もライン１１４に発生する。
装置９２は合同検出器１１８を含む。合同検出器１１８は、学習シーケンスと選択器１０８によって選択されたチャネル推定値との表示を受信するために接続されるとともに、受信信号が供給されるライン９６に少なくとも選択的に接続される。合同検出器１１８は、既知の学習シーケンスを有する必要信号成分と、選択器１０８によって選択された１つまたはそれ以上の学習シーケンスに関連する１つまたはそれ以上の干渉信号成分部とを一緒に検出することができる。合同検出器は、たとえば、ビタビ（Viterbi）アルゴリズムを使用して従来の方法で実現される。
必要信号成分部と少なくとも１つの干渉信号成分部とを一緒に検出することにより、干渉信号成分部によって生じる必要信号成分部の劣化はかなり減少する。すなわち、必要信号成分部から干渉信号成分部を除去することができる。
図に示す実施例における装置９２は、単一チャネル検出器１２８をさらに含む。さらに、このような実施例におけるチャネル推定器９８は、干渉信号成分部とまったく関係なく、受信信号の必要信号成分が送信されると推定される必要信号チャネルを推定することができる。
残留干渉推定器１０６は推定チャネルの残留干渉を計算することもできるので、選択器１０８は、このような単一チャネル推定値を含むチャネル推定値の中で選択することができる。単一チャネル推定値が最低レベルの残留干渉を示していることが選択器１０８によって決定されると、選択器１０８は、スイッチ要素１３６のスイッチの位置を制御する制御信号をライン１３４に発生する。
スイッチ要素１３６は、合同検出器１１８または単一チャネル検出器１２８のいずれかにライン９６を交互に接続する。単一チャネル推定値の残留干渉値が最低値である場合、選択器１０８は、ライン９６が単一チャネル検出器１２８と接続するようにスイッチ要素１３６を位置決めする。別のチャネル推定値が最低レベルの残留干渉を示す場合、選択器１０８は、ライン９６が合同検出器１１８と接続するようにスイッチ要素１３６のスイッチを位置決めする。このように、この装置は、目的に合致するように受信信号を一緒にまたは単独で検出する。
図７は、全体として２００で示す本発明の実施例による方法を示す。方法２００は、受信信号の干渉信号成分部に関連する学習シーケンスの値を決定することができる。受信信号は、必要信号成分と、少なくとも１つの干渉信号成分部とで形成される。
最初に、ブロック２０２で示すように、受信信号の表示に応答してチャネル推定値のグループが発生する。チャネル推定値は、受信信号の各種成分が受信器に送信されるチャネルを推定することができる。次に、ブロック２０４で示すように、チャネル推定値のグループごとに残留干渉の値が発生する。ブロック２０６で示すように、残留干渉の最低値を示す１グループのチャネル推定値が選択される。このようなレベルの残留干渉は、干渉信号成分部を示す。これらのチャネル推定値に関連する学習シーケンスが、学習シーケンスの値であると決定される。
本発明による実施例の動作は、このような部分に関連する学習シーケンスの事前の知識がなくても、干渉信号成分部が検出されることを可能にする。受信器で受信された受信信号は、最初に干渉信号成分部に関連する学習シーケンスを決定するために解析される。そこで受信信号の必要信号成分を最もよく回復する方法が決定される。合同検出によって必要信号成分を回復するか、受信信号の必要信号成分だけの検出によって必要信号成分を回復かのいずれかが選択される。
移動端末の受信器部または無線基地局の受信器部のように、セルラー通信システムの受信局部で具体化される場合、同一チャネル干渉の除去が容易になる。同一チャネル干渉はほぼ除去されうるので、このシステムで定義されるチャネルは、図２に示す１：３セル再利用パターンのように、より有効に再利用されうる。
本発明とその代表的な実施例は、主としてＴＤＭＡ通信システムを考慮して説明されているが、本発明は、たとえば、あらゆるタイムスロット／周波数が、たとえば、少なくとも２人のユーザで少なくとも２つの情報チャネルに分割されるスロット方式のＣＤＭＡ方式など、他の種類のアクセス方式を使用する通信システムにおいてもまったく同様に実現可能である。そのような場合、タイムスロット／周波数内のユーザの分離は符号分割によって達成される。すなわち、同一タイムスロット／周波数の各ユーザには、ユーザ独自の拡散符号が割り当てられる。このような場合、必要信号成分は、同一チャネル干渉およびセル間干渉の影響をともに受けやすい。本発明の実施例がこのようなシステムで実現されると、以前には干渉信号成分部と呼ばれていたことは、全成分の検出が望ましい少なくともアップリンクの場合、実際には干渉信号と有用信号とのいかなる混合体であってもよいことを理解されたい。
前述の説明は、本発明を実現するための好適な例であって、本発明の範囲は、必ずしもこの説明で制限されるべきではない。本発明の範囲は以下の請求の範囲によって定義されている。
【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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