(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対応する複数の伝送路を経由して受信したＣＤＭＡ信号を逆拡散するための複数のレークブランチと、
複数のレークブランチに選択的に接続されて、対応する伝送路を経由して受信されたＣＤＭＡ信号の遅延をトラッキングするためのトラッキング装置とを具備する、マルチパスチャネルからのＣＤＭＡ信号を受信するＣＤＭＡ受信機。
【請求項２】
前記トラッキング装置は、一定の選択レートで複数のレークブランチに接続される請求項１に記載のＣＤＭＡ受信機。
【請求項３】
前記トラッキング装置は、チャネル状態に依存する動的な選択レートで複数のレークブランチに接続される請求項１に記載のＣＤＭＡ受信機。
【請求項４】
前記動的な選択レートは、受信したパワーレベルと予め設定された閾値に基づいて決定される請求項３に記載のＣＤＭＡ受信機。
【請求項５】
受信したパワーレベルを１つ以上のシンボルにわたって測定する請求項４に記載のＣＤＭＡ受信機。
【請求項６】
受信したパワーレベルが複数のシンボルに関する平均値である請求項４に記載のＣＤＭＡ受信機。
【請求項７】
前記一定の選択レートがシンボル、スロット又はフレーム継続時間に基づく請求項２に記載のＣＤＭＡ受信機。
【請求項８】
トラッキング装置が、変化するチャネル統計に依存する半定常的なレートで複数のレークブランチに接続される請求項１に記載のＣＤＭＡ受信機。
【請求項９】
トラッキング装置がＥＬＧトラッキング装置である請求項１に記載のＣＤＭＡ受信機。
【請求項１０】
トラッキング装置がタウ−ディサートラッキング装置である請求項１に記載のＣＤＭＡ受信機。
【請求項１１】
受信信号を、複数のレークブランチで、ローカルＰＮ符号を使用して逆拡散し、
受信信号を、複数のレークブランチで選択的に接続されるトラッキング装置でトラッキングする過程を有する、ＣＤＭＡ信号のトラッキング方法。
【請求項１２】
トラッキング装置はレークブランチのそれぞれとチャネル状態に依存する選択レートで接続される請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
選択レートが動的である請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
選択レートが半定常的である請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
選択レートが定常的である請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
トラッキング装置がＥＬＧトラッキング装置である請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
トラッキング装置がタウ−ディサートラッキング装置である請求項１１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の属する技術分野
本発明は、複数の伝送路による無線信号伝播遅延を推定する方法と装置に関し、より具体的には、直接シーケンススペクトル拡散技術を使用した電気通信システムのための、複数の伝送路信号をトラッキングするための方法と装置に関するものである。
【０００２】
技術背景
無線通信分野は驚異的な速さで拡大しており、より広いスペクトルが商用に供され、セルラー電話システムが広く普及してきている。さらに、現在はアナログ通信からデジタル通信への発展も起きている。デジタル通信においては、音声は、一連のビットとして送信機（例えば、基地局）で変調されて、受信機（例えば、移動電話機）に送信される。受信機は受信波形を復調してビットを再現し、それを次に音声に変換する。又、デジタル通信を必要とする電子メールやインターネット接続に対する需要も増大している。
【０００３】
デジタル通信システムには多くの形式が存在する。従来は、スペクトルを、異なる搬送周波数に相当する複数の無線チャネルに分割する周波数分割多元接続（ＦＤＭＡ）が使用されていた。Ｄ−ＡＭＯＳ、ＰＤＣやＧＳＭデジタルセルラーシステムのように、この搬送波をさらに時間スロットに分割して、時間分割多元接続（ＴＤＭＡ）することも可能である。
【０００４】
無線チャネルが十分な広さを有していれば、スペクトル拡散（ＳＳ）技術と符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）を使用して、複数のユーザが同じチャネルを使用することができる。ＩＳ−９５とＪＳＴＤ−００８はＣＤＭＡシステムの例である。直接シーケンススペクトル拡散（ＤＳ−ＳＳ）によれば、情報シンボルはチップと称するシンボルのシーケンスによって表される。これは情報シンボルを波数帯域に拡散するものである。受信機の側では、チップシーケンスとの対応付けを行って情報シンボルを回復させる。拡散によってシステムは低いチップ信号対ノイズ比（ＳＮＲ）で運転することができる。良好な自己相関および相互相関特性を有する拡散符号を選択することによって、異なるユーザ間のクロストークは、複数のユーザが同時に同じ帯域を使用することができる程度に低くすることができる。
【０００５】
無線信号は種々の対象によって反射拡散され、複数伝送路伝播となる。その結果、受信機のアンテナには、信号の映像が複数到着することになる。これらの映像の遅延がチップ周期と概略同じであれば、フェージング問題を生じる。フェージングは、映像が場合によっては加算され場合によっては減算されるために生じる。チップ周期とこれらの映像の遅延が異なっていれば、それらはエコーとなり、これはしばしば「解消可能なマルチパス」、「レイ」または単に「マルチパス」と呼ばれる。
【０００６】
効率的で信頼性の高い通信を行うためには、受信機は、異なるマルチパスからの信号エネルギーを集積してマルチパスフェージングチャネルを取り扱う必要がある。これは、相関を使用して各エコー信号を検出し、異なる遅延時間の修正を行い、検出されたエコー信号を同期合成するレーク受信機を使用することによって行うことができる。レーク受信機は、複数のレーク処理ブランチ又は「フィンガー」を有する。遅延検索手段を使用して、受信機はマルチパスそれぞれの遅延を検索し、レークブランチのそれぞれに対して推定された遅延を割り当てる。各レークブランチは、各伝送路から受信された、それぞれの遅延を有する信号を逆拡散する。レークブランチからの出力は、重み付けを行って足し合わせることでレーク合成される。
【０００７】
移動通信では、移動局の移動が時間ごとのマルチパス遅延を変化させる。性能を維持するために、遅延推定処理はマルチパス遅延を追跡する能力が必要である。従来のレーク受信機のトラッキングでは、レークブランチは対応するトラッキング装置を具備しており、トラッキング装置は、早期／遅延ゲート（ＥＬＧ）やタウ−ディサー技術のような遅延トラッキング技術を使用する。これらの遅延トラッキング技術を使用して、推定された遅延よりも若干前と若干後の信号エネルギーを測定する。推定された遅延が正しければ、チップパルス波形がこのピークの前後で対称的なので、先と後の測定はほぼ一致する。バランスが取れていないときは、遅延推定を調整してバランスが取れるようにする。
【０００８】
ＤＳ−ＣＤＭＡに基づくシステムでは、ＥＬＧ技術が２つの独立な相関受信機、早期相関受信機と遅延相関受信機を使用して実現される。それぞれの相関受信機は、擬ノイズ（ＰＮ）符号とも称する拡散符号を、レークブランチで使用された推定遅延量に対してチップ周期Ｔｃのｋ分の１だけプラスとマイナス方向にずらして使用する。伝送路遅延の変化を調整するために、先と後の相関受信機の推定受信出力を比較して、通常ローパスフィルタを通し、ＰＮ符号発生器の位相を制御する。
【０００９】
上述のように、従来のＣＤＭＡ受信機では、各レークブランチが専用のトラッキング装置を具備する。信号処理の要求から、各レークブランチに専用のトラッキング装置を設けることによってＣＤＭＡ受信機のハードウエア設計は非常に複雑になっている。例えば、各レークブランチのための、２つの相関受信機を有する専用のＥＬＧのために、データ復調修正受信機の数の２倍の数のＥＬＧが必要になる。ハードウエアの要求が複雑になることにくわえて、専用のトラッキング装置はＣＤＭＡ受信機の電力消費を増大させることになる。したがって、トラッキングレーク受信機を使用するＣＤＭＡ受信機のハードウエアの複雑さと電力消費を削減することが必要である。
【００１０】
発明の要旨
本発明は、複数のレークブランチで１つのトラッキング装置を共有することによってＣＤＭＡ受信機のハードウエアの複雑さを軽減する。本発明に基づくＣＤＭＡは、受信したＣＤＭＡ信号を、対応する複数のマルチパスに関連させて逆拡散するための複数のレークブランチを有する。本発明に基づけば、１つのトラッキング装置が複数のレークブランチによって共有されている。当該１つのトラッキング装置は、受信したＣＤＭＡ信号に対して、対応する伝送路ごとの遅延推定を行う。本発明に基づくＣＤＭＡ信号の遅延推定方法は、複数のレークブランチを使用して受信した信号を、ローカルなＰＮ符号に対応する複数の伝送路に対応付け、複数のレークブランチで共有された１つのトラッキング装置によって遅延推定を行う。
【００１１】
発明の詳細な説明
図１に、本発明を採用した通信システム１０のブロック図を示す。本発明の実施例であるＤＳ−ＳＳ通信システム１０は、ＤＳ−ＳＳ信号１４を、（Ｍ）個の伝送路を有すると仮定するマルチパスフェージングチャネルを通して送信するＤＳ−ＳＳ送信機１２を具備する。ＲＦ部１８とベースバンド処理装置２０を有する受信機１６がＭ個の伝送路を介してＤＳ−ＳＳ信号を受信する。良く知られている方法で、ＲＦ部１８は構成されたＤＳ−ＳＳ信号１４を増幅、フィルタ処理して足し合わせ、典型的な場合には０Ｈｚを中心としたベースバンド周波数に低周波数化する。変換された信号は、サンプリングされると共に量子化されて変調信号を表すデータサンプルが得られる。例えば、信号は、受信機の要求される同期精度に対応する各チップ周期Ｔｃに対して予め設定された数のサンプルを提供するサンプリング周期Ｔsampでサンプリングされる。例示したシステム１０の場合には、サンプリング率は、１チップに対してｎ個のサンプルに相当するものと仮定する。
【００１２】
図２は、本発明に基づくベースバンドプロセッサ２０を示すものである。ベースバンドプロセッサ２０は、遅延検出器２２、複数（Ｌ）のレークブランチ２４と、１つのトラッキング装置２６を有する。レークブランチの数は伝播路の数（Ｍ）と同じである必要はないことに注意する必要がある。Ｌ＞Ｍであれば、ＬからＭを引いた数だけのブランチを使用しない。逆にＬ＜Ｍであれば、最も強いＬ個の伝播路だけを復調に使用して、残りのＭ−Ｌ個の伝播路は無視する。本発明の例示した実施例では、トラッキング装置２６は従来型の時間分割、非同期、２重相関器早期−遅延ゲート（ＥＬＧ）トラッキング装置である。本発明は、例えば、時間分割単一相関器ＥＬＧ（タウディサーＥＬＧ）あるいはダブルディサーＥＬＧのような他の形式のトラッキング装置を使用することもできることに注意されたい。
【００１３】
本発明の実施例では、各レークブランチ２４は、ローカルＰＮコード発生器２８と、検出器からの遅延情報に基づいて、復調すべき伝送路相互間の相対的な伝播遅延の差を修正する遅延エレメント３０とを具備する。各ブランチ２４はさらに、積算器３４と累積器３６を有する相関受信機３２を具備する。各ブランチ２４のＰＮ符号発生器２８は、各相関受信機３２の対応する積算器３４にローカルＰＮ符号を与える。積算器３４はそれぞれローカルＰＮ符号に対応する遅延エレメント３０から供給されるデータサンプルを表すチップストリームにＰＮ符号を掛ける。各相関受信機３２の累積器３６は、対応する複数の伝送路から受信されたＤＳ−ＳＳ信号に対して対応する相関結果Ｒｃを算出する相関演算を行ってユーザ情報を再現する。加算器４０は、デジタル信号プロセッサ４２による後の処理のために、相関結果Ｒｃを合計する。
【００１４】
より具体的には、遅延検出器２２は、マルチパス遅延に関する、最初の粗推定を行って、遅延エレメント３０に対して、この最初の遅延推定量τl,estを供給する。ＤＳ−ＳＳ信号がマルチパスを経て遅延τ1，τ2，・・・τLになったとすると、遅延検出器２２はl番目の遅延エレメント３０に対して、lに対応する最初の推定遅延量τl,estを供給する。ここで、l=１，２・・・Ｌである。l番目の相関受信機３２は、新しい遅延量を与えられるか、あるいはオフにされるまでは、この割り当てられた遅延量に基づいて修正を行う。
【００１５】
各レークブランチは、１つのチャネル伝送路を連続的に追跡するかこれと同期している。これは、このブランチで使用しているローカル逆拡散符号とチャネル伝送路で送信されている拡散符号のミスマッチがほとんどゼロでなければならないことを意味している。したがって、各レークブランチは、マルチパスの遅延が与えられていなければならない。ＥＬＧトラッキング装置２６は、遅延サーチャー２２から与えられたマルチパス遅延推定を修正して、個の遅延を追跡し、レークブランチ２４に対して正確な遅延推定値を供給する。
【００１６】
ＥＬＧトラッキング装置２６は、送信された拡散符号とローカルに作成したＰＮ符号との相関から得られる相関関数が対称性を有する事実に基礎を置いている。ＥＬＧトラッキング装置２６は、ローカルなＰＮ符号と伝送路を経由して受信したＤＳ−ＳＳ信号の間の２つの相関を算出する２つの独立な相関受信機４７を具備する。レークブランチの相関受信機３２と同様に、ＥＬＧトラッキング装置に備えられた各相関受信機は、遅延エレメント４４、積算器４６と加算器４８を有する。伝送路をトラッキングするために、ＥＬＧトラッキング装置の遅延エレメントは、絶対値がＴｃ／ｋに等しい早期−遅延量δを使用する。ここで、ｋは、好ましくは２から１６の範囲の、受信機のサンプリング率、たとえば、Ｔｃ／Ｔsampに基づいて選択された整数である。ＥＬＧ相関受信機では、早期相関受信機は遅延量δ1＝−Ｔｃ／ｋを使用し、遅延相関受信機は、遅延量δ2＝Ｔｃ／ｋを使用する。早期および遅延相関の結果Ｒδ1とＲδ2とを比較して、ローカルＰＮ符号又は推定された遅延τl,estを調節して、チャネル伝送路の正確な遅延τexactに収束させる。
【００１７】
各レークブランチ２４に専用のＥＬＧトラッキング装置を使用する従来のＣＤＭＡ受信機とは異なり、本発明は１つのＥＬＧトラッキング装置２６を複数のレークブランチ２４で共有して使用する。トラッキングの為に２＊Ｌ個の相関受信機を必要とする従来のＣＤＭＡ受信機に比較して（あるいは、ＥＬＧとレークブランチとをあわせれば３＊Ｌ個の相関受信機）、本発明に基づくＣＤＭＡ受信機は、トラッキングのために２つの相関受信機を必要とするに過ぎない（あるいは、ＥＬＧとレークブランチのためには全部で、Ｌ＋２個の相関受信機）。本発明は、ＣＤＭＡ受信機のそれぞれの選択された伝送路の信号到着時間（ＴＯＡ）が非常に緩やかに変化する事実を利用したものである。例えば、速度νで移動している移動局に対して早期−遅延遅延をδ＝Ｔｃ／ｋを使用すると、ＴＯＡはＣδ／ν秒毎に１回変化する、ここでＣは光の速度である。ＩＳ９５通信標準においては、ｋは８であり、ＣＤＭＡ受信機のチップレートは１．２２８８Ｍｃｐｓなので、９０ｋｍ／ｈの速度で移動しているＣＤＭＡ受信機は、６０分の１フレームごとにＴＯＡにδの変化を生じる。したがって、ＥＬＧトラッキング装置の各レークブランチ２４に対する接続を、適切なレートで選択的に計画することによって、本発明に基づくＣＤＭＡ受信機は、各レークブランチ２４に専用のトラッキング装置を設けなくても、伝送路伝播遅延を有効に追跡することができる。
【００１８】
チャネル状態によって、ＥＬＧトラッキング装置２６のレークブランチ２４に対する選択レート又は接続スケジュールは、定常的、半定常的又は動的となる。例えば、フレーム継続時間、スロット継続時間（フレームの部分的な継続時間）またはシンボル継続時間等の、所定の時間間隔測定に比較してチャネル状態がゆっくりと変化する環境では、ＥＬＧトラッキング装置２６の各レークブランチ２４に対する接続は、一定の選択レートで連続的に各レークブランチを、前述のパラメータの一つに基づいて連続的にスウィープすることができる。しかし、時刻によってチャネル状態に顕著な変化を生じるような状態では、共有されたＥＬＧトラッキング装置２６はレークブランチ２４に、半定常的な選択レートで、既知のまたは測定されたチャネル統計量に基づいてレークブランチ２４を連続的又は不連続的にスウィープする。
【００１９】
仮にチャネル特性が知られていなければ、共有されているＥＬＧトラッキング装置２６とレークブランチを対応付けるために、動的選択と割り当てアプローチを使用することができる。例えば、共有されているＥＬＧトラッキング装置とレークブランチ２４の間の選択レートと割り当てスケジュールは、受信したパワーレベルに基づいて適用的に決定することができる。動的な手法の要求精度と適用レートによって、受信パワーレベル測定方法は異なることに注意が必要である。通信環境の変化に対する迅速な適用が必要な状況では、１つ又は２ないし３のシンボルに基づく受信パワーレベル測定を使用する。反対に、より正確性が求められるときは、受信パワーレベルの測定は、複数のシンボル周期にわたって得られた平均パワー測定値に基づくようにすることができる。要求ベースのトラッキングを行う別の構成では、共有されたＥＬＧトラッキング装置２６は、対応するレークブランチ２４での検出された受信信号パワーレベルが固定又は適用型の閾値よりも低いときに、レークブランチ２４に対応付けられる。
【００２０】
トラッキング装置選択制御装置５０は、ＥＬＧトラッキング装置３２と各レークブランチ２４を選択的に接続する。作動としては、選択制御装置５０はＥＬＧ装置をレークブランチ２４に１つづつ所定のあるいは適用的に選択されたレートで順次接続する。より具体的には、各レークブランチ２４に対して、選択制御装置５０は対応するローカルＰＮ符号と対応する同期信号をＥＬＧの入力部に、選択レートで定義される時間だけ接続する。各選択周期の間、対応するローカルＰＮ符号はＥＬＧ遅延エレメント４４に接続され、信号はＥＬＧ積算器４６に接続される。こうして、ＥＬＧ加算器４８は、選択されたブランチに対して相関結果を作成する。比較器５２は、相関結果を比較して、比較結果を選択制御装置５０に送る。選択制御装置５０は、比較結果を選択されたレークブランチの対応するＰＮ符号発生器に供給して、ローカルＰＮ符号の位相を調節する。あるいは、遅延の大きさτestは、比較結果に基づいて調整されても良い。相関結果の繰り返し比較過程は、早期相関受信機と遅延相関受信機が同じになるまで継続する。早期−遅延相関受信機から得られた情報は復調受信機からの復調情報、例えば、パワー情報と組み合わせて、各伝送路のトラッキングに使用される。
【００２１】
上述の説明により、本発明によってＣＤＭＡ受信機のハードウエア構成が顕著に単純化されることが理解される。ＣＤＭＡ受信機のハードウエアの複雑さが低減されることによって、性能を犠牲にせずに消費電力が削減される。明細書において既に、原理、好ましい実施例と作用について記載した。しかし、保護されるべき発明は上述の具体的な実施例に限定されるものではない。ここに記載した実施例は、限定的な意味合いではなく、例示と解釈すべきである。バリエーションと変更は可能であり、均等物で置換することも本発明の技術的思想に含まれるものである。例えば、タウ−ディサー、ダブルディサーまたは拡張カルマンフィルタ技術に基づくほかの形式のトラッキング装置を使用することもできる。したがって、これらのバリエーション、変更および均等物もすべて、特許請求の範囲によって定義される本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、本発明を組み込んだ通信システムのブロック図である。
【図２】 図２は、本発明に基づくベースバンド処理装置のブロック図である。
【図１】
0004280423.tif 000002
【図２】
0004280423.tif 000003