(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
不連続に送信されたフレームを検出するためのシステムであって、
複数のフレームで送信されたデータを受信する手段と、
前記フレームの各々を分類する手段と、
前記受信されたデータの複数の連続したフレームの前記分類を分析する手段と、そしてそれに関する距離関数を提供する手段と、ここで、前記分析する手段は、フィルタを含み、前記フィルタが式Ｙｎ＝Ｙｎ−１＋Ｘｎの形であり、‘ｎ’はフレーム番号であり、Ｙｎは与えられたフレームｎのフィルタ出力であり、Ｙｎ−１は前のフレームのフィルタ出力であり、Ｘｎは入力フレームの流れである、
前記分類に基づいて前記フレームの各々に数値を割当る手段と、
前記フィルタの前記出力Ｙｎの閾値を設定する手段と、
前記フィルタ出力が前記閾値を超えるとき、前記不連続な送信フレームの検出の指示を出力する手段と、
前記分析する手段に応答して前記フレームを再分類する手段と、
を備える、システム。
【請求項２】
前記分類する手段が前記フレームを誤りチェックする手段を含む請求項1のシステム。
【請求項３】
前記誤りチェックする手段が巡回冗長検査を実行する手段を含む請求項２のシステム。
【請求項４】
前記分類する手段が良いフレーム、消去フレーム、または不連続なフレームとして前記フレームを分類する手段を含む請求項３のシステム。
【請求項５】
前記フレームを再分類する手段は、前記フレームが消去として分類され前記フィルタの出力が前記閾値を超えるならば、前記フレーム分類を不連続に変更する手段を含む請求項１のシステム。
【請求項６】
前記その分類に基づいて各フレームに数値を割当てる手段をさらに含む請求項１のシステム。
【請求項７】
受信機によって不連続な送信フレームを検出するための方法であって、
複数のフレームで送信されたデータを受信するステップと、
前記フレームの各々を分類するステップと、
前記受信されたデータの複数の連続したフレームの前記分類を分析して、それに関して距離関数を提供するステップと、
前記距離関数に対応してフレームが不連続なフレームであるかどうか決定するステップと、
前記決定するステップに応答して前記フレームを再分類するステップと、
を含み、
前記決定するステップは、
前記分類に基づいて前記フレームの各々に数値を割当てることと、
フィルタ出力を計算することと、ここで、前記フィルタ出力は、式Ｙｎ＝Ｙｎ−１＋Ｘｎであり、‘ｎ’はフレーム番号であり、Ｙｎは与えられたフレームｎのフィルタ出力であり、Ｙｎ−１は前のフレームのフィルタ出力であり、Ｘｎは入力フレームの流れである、
前記フィルタ出力の閾値を設定することと、
前記フィルタ出力が前記閾値を超えるとき、前記不連続送信の検出の指示を出力することと、
を含む、方法。
【請求項８】
前記分類するステップが前記フレームを誤りチェックするステップを含む請求項７の方法。
【請求項９】
前記誤りチェックするステップが巡回冗長検査を実行するステップを含む請求項８の方法。
【請求項１０】
前記分類するステップが良いフレーム、消去フレーム、または不連続なフレームとして前記フレームを分類するステップを含む請求項９の方法。
【請求項１１】
前記フレームを再分類するステップは、前記フレームが消去として分類され前記フィルタ出力が前記閾値を超えたならば、前記フレーム分類を不連続に変更するステップを含む請求項７の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の背景
発明の分野
この出願は2000年6月29日に申請された米国特許出願No.60/215,377に優先権を要求する。この発明は通信システムに関する。特に本発明は通信システムにおけるDTXフレームを検出するためのシステムと方法に関連する。
【０００２】
関連技術の記述
セルラ電気通信システムはモバイル電話の多くのトランシーバーと基地局によって特徴付けられる。各トランシーバーはチャンネル上を通信する送信器と受信器を含んでいる。
【０００３】
チャンネルの情報搬送容量を増加させる1つのアプローチは信号対干渉比(SIR)を高めることである。SIRは受信された信号の干渉密度に対する受信情報ビットあたりのエネルギーの比率としてしばしば表される。システム容量を増加させるために、トランシーバーは低い信号対干渉比(SIRs)で作動する。代替手段として、チャンネルのSIR が増加されることができる。SIRを増加させるために伝送される信号のパワーが受信トランシーバーからの信号によって増加される。しかしながら、伝送パワーの増加は他のモバイルへの干渉の増加を導き、その結果、チャンネルの容量を制限する。さらに、伝送パワーレベルの増加はパワー消費を増加し(特にバッテリー附勢されたモバイルユニットで問題が多い)、ネットワークスループットを減少させる。従って、パワー消費、スループットおよびシステム容量の考慮と信号対干渉の考慮のバランスをとる最適パワーレベルでシステムを運転することが一般に望ましい。
【０００４】
技術に熟練した者によって理解されるように、データは‘フレーム’と呼ばれる間隔で送信される。新しいIS2000セルラ規格にしたがって、基地局はより多くのチャンネルをモバイルに割当て、補足のチャンネルで送信することができる。しかしながら、基地局が送信するデータを持たないなら、新しい規格の下では、チャンネルを逆割当てする代わりに基地局は信号利得を適切に減少させる。これは‘DTX'モードと呼ばれ、このモードで送信されるフレームは‘DTX'フレームである。
【０００５】
あいにく、最適送信パワーレベルでシステムを運転する努力はDTXフレームの送信によって妨害される。受信ユニットはフレームのデータビットを復調し、フレーム上のパワーを監視し、フレームの品質をチェックし、CRC(巡回冗長検査)誤りチェックを実行する。CRCチェックが失敗するならば、ビット誤りは受信器がフレームを消去し、かつ送信パワーを増加するように送信器に信号を送り、そしてフレームを再送することが想定される。
【０００６】
従って、受信器がDTXフレームを受信するとき、それはフレーム、雑音と干渉のフレームを解読することを試みる。これは、受信器、即ちモバイルユニットが複数の消去されたフレーム信号を基地局に送ることを引き起こす。応答において、基地局はモバイルのためにパワー設定点を増加させ、それはパワー消費を増加させ、一方ネットワークスループットと容量を減少させる。
【０００７】
消去のレート決定と検出のための従来のシステムと方法は、各フレームを個別に観察し、これまで、限られた性能を提供した。従って、基地局とモバイルユニットとの間のデータの伝送において、最適な送信パワーレベルを達成するために、DTXフレームと消去に適した高いビット誤り率を有するフレームとを区別するシステムまたは方法について、必要性が技術において残っている。
【０００８】
発明の概要
技術の必要性は、不連続な送信(DTX)フレームを検出するために本発明のシステムと方法によって処理される。発明の方法は複数のフレームで送信されたデータを受信し；各フレームを分類し；受信されたデータの複数の連続したフレームの分類を分析し、それに関して距離関数（metric）を提供し；フレームが不連続なフレームであるかどうかを距離関数に応答して決定するステップを含む。
【０００９】
例証する実施例では、分類するステップは巡回冗長検査(CRC)誤りチェックプロトコルを使用してフレームを誤りチェックするステップを含んでいる。受信されたフレームは良いフレーム(G)、消去フレーム(E)、または不連続なフレーム(D)として分類される。それの分類に基づいて数値が各フレームに割当てられる。次に、フレームは出力Yn=Yn-1+Xnを供給するためフィルタにかけられ、ここに‘n’はフレーム番号であり、Ynは与えられたフレームnのフィルタ出力であり、Yn-1は前のフレームのためのフィルタ出力であり、Xnは入力フレームの流れである。不連続なフレームの検出を容易にするように閾値が出力Ynについて設定される。すなわち、フレームが‘消去'として分類されて、フィルタ出力が閾値を超えるとき、不連続な送信フレームの検出が指示される。不連続なフレームの検出に際し、フレームの分類は‘消去'から‘不連続’に変化される。誤って分類された消去フレームを分類し直すことにより、モバイル受信器はフレームの再送信要求または送信パワーレベルの変化を禁止される。その結果、ネットワークスループットと容量が最適化され、システムパワーが保存される。
【００１０】
発明の記述
例証実施例と例示的応用は、本発明の有利な教示を明らかにするために付随の図面を参照して説明されるだろう。
【００１１】
上述のように、SCH(補足のコードチャンネル)とDCCH(専用制御チャンネル)のためのDTX(不連続な送信)モードはIS2000規格で導入された共通の特徴である。規格によると、基地局(BS)はその送信器パワーを２つの予め定義されたレベルの間で切り換えることができる(その1つは全く送信されるパワーがないことに対応するゼロレベルであるかもしれない)。これはその特定のSCHかDCCHのために受信器の復調器とデコーダに雑音＋干渉のみの入力をもたらすだろう。MS(モバイル局)は適切にDTXモードの始まりを決定して、そのような送信フレームがないものを適格とすることができるようにすべきである。
【００１２】
MS側の1つの問題はこれらのDTXフレームがCRC(巡回冗長コード)テストに失敗するか、フレーム品質指示をゼロに等しく戻すということである。また、正常な(非DTX)フレームが送信されて、ビット誤りで受信されるなら、CRCはゼロになるだろう。通常のMSの正規なRDA(レート決定アルゴリズム)は、典型的にビット誤りを有する連続して送信されたフレームを効率的に選択して、消去することができる。したがって、ソフトウェア(SW)で実行されるRDAはハードウェア(HW)ステータスレジスタ(フレーム復調とステータスに専用されたデコーダと復調器レジスタ) を処理して、レート決定か消去を出力することができる。しかしながら、通常のRDAはDTXフレーム検出のために最適化されてなく、特にそれらが連続した送信消去（ビット誤りを有する連続した送信フレーム）およびDTXフレーム間を区別することに失敗する際に、従来のRDAは最適に働かない。
【００１３】
MSが消去(または、悪いフレーム)としてこれらのフレームを報告して、順方向リンク(FL)上により多くのパワーを要求するので、消去としてのDTXフレームのどんな不正確な分類もパワー制御の問題を引き起こすだろう。DTXフレームに関するいくつかの合理的な決定をするためにいくつかの方法を使用することができる。しかしながら、これらのアプローチが完全に効果的というほどではなかったので、本教示は技術において必要性を扱うために提供される。
【００１４】
図１は本発明の教示を取り入れている受信器の簡易化されたブロック図である。受信器10はフィンガーフロントエンド疑似雑音(pn)を含むMSM(モバイル局のモデム) チップレベル処理ステージ12を含む。pnコードが各フィンガーから取り除かれた後に、受信された信号はディジタル信号プロセッサ(DSP)として実施される記号レベルプロセッサ14によって処理される。DSP 14は記号をデータビットに変換する。データビットはデコーダ16へ出力され、それは示されたCDMA(符号分割多元接続) システムでスピーチ(例えば、ビタビ)またはデータ解読を実行する。また、DSP 14は、以下により十分に説明される方法でDTX フレームを確認するために使用されるフレームタイプ距離関数を計算する。距離関数はフレーム毎に計算されて、マイクロプロセッサ18へ出力される。本発明は最も良いモードでDTX 距離関数を計算するために使用される方法に制限されないが、以下の方法が使用される。
問題の定式化:
検出問題は、以下のようにCRCに失敗するフレームについて２進の仮説テストとしてモデル化される:
H0:受信されたフレームはゼロフレームである
H1:受信されたフレームは送信されたフレームである
決定規則は距離関数Mと閾値Tを比較することであり、M>T；そうでなければゼロレームであるなら、受信されたフレームが送信されたフレームであると決定される。
【００１５】
検出確率と間違い警報確率がそれぞれProb(M>T|H1は正しい)、およびProb(M>T|H0は正しい)と定義される。
【００１６】
DTX距離関数の分析
デコーダ(16)から得られる再コード化エネルギー距離関数は以下の通り計算される:
【数１】
0005039895.tif 000002
【００１７】
ここに：sｉはデコーダにより受信されたソフト決定であり、rｉは畳み込み符号の再コード化された記号またはターボコードの系統的な記号であり、Nはエネルギー距離関数を計算するために使用される記号の総数である。
【００１８】
エネルギー距離関数がＥｂ/ＩｏおよびＥＣＰ/Ｉｏの以下の関係を有することを示すことができる：
【数２】
0005039895.tif 000003
【００１９】
同様に、復調器により計算されるエネルギー距離関数はまたＥｂ/ＩｏおよびＥＣＰ/Ｉｏの同じ関係を有し、即ち：
【数３】
0005039895.tif 000004
【００２０】
明らかに、エネルギー距離関数は、それがパイロット強度および幾何学的に敏感であるので、良い距離関数ではない。パイロット強度の依存性を取り除くために、我々はFPC(速いパワー制御)により提供されるパイロット強度推定値ＥcpＩoによりエネルギー距離関数を分割することができ、即ち：
【数４】
0005039895.tif 000005
【００２１】
しかし、ＥbＩoはまだ幾何学的に敏感である。
【００２２】
SCHがＥｂ/Ｎｔをある目標に到達するように制御しようとするFPCにより良くパワー制御されるなら、Ｅｂ/Ｎｔ推定値はSCH DTXのための良い候補であるように思える。ＥbＮtによりＥｂ/Ｎｔ推定値を使用する距離関数を表すとしよう。それはFPCにより提供されるweighted_ＮtＩoによりエネルギー距離関数を分割することにより計算されることができ、即ち：
【数５】
0005039895.tif 000006
【００２３】
ここに、weighted_ＮtＩo ∝Ｎt/Ｉｏ・ＥＣＰ/Ｉｏである。
【００２４】
実行例：
図２−４は、SCHとDCCHのためにDTX検出を実行するデータ経路を示す。図２はDTXフレームを確認するための例証方法に従ってiq_acc_framesを計算するための例証配列を示す簡易化された論理図である。
【００２５】
図３はDTXフレームを確認するための例証方法に従ってSCH_weighted_Ｎt_Io_framesを計算するための例証配列を示す簡易化された論理図である。
【００２６】
図４はDTXフレームを確認するための例証方法に従ってFCH_weighted_Ｎt_Io_frameを計算するための例証配列を示す簡易化された論理図である。
【００２７】
ソフトウェアの変更:
図５は本発明の方法によるマイクロプロセッサ読み取りタイムチャートである。図６は本教示によるゼロフレームを検出する方法を例証する図である。図５では、PC_bit_accは、それがPC(パワー制御)ビットにのみ累算しているので、現フレームの最後のPCG(パワー制御グループ: 1つのフレーム=16PCGs)の直後に利用可能であることに注意すべきである。しかしながら、最後のPCGの記号エネルギーが現フレームの終わりの前のQDSPに利用可能にならないので、SCHのためのiq_acc_frameは次のフレームの最初のPCGまで遅らされる。マイクロプロセッサ18がDSP 14からこれらの値、即ちiq_acc_frame、SCH_weighted_Ｎt_Io_frame、PC_bit_accおよびFCH_weighted_Ｎt_Io_frameを読んだ後に、それはゼロフレームを検出するために図６に示される計算を実行するだろう。
【００２８】
したがって、図1を参照すると、マイクロプロセッサ18がデコーダ16により提供されたフレーム情報およびDSP 14により提供されたDTX距離関数を処理し、フレームタイプに関して最終的な決定をし、各フレームを消去するかどうかを決定し、本発明の新規な方法を実行する。
【００２９】
図７はソフトウェアにおける本発明の方法の実施を示すフロー図である。発明の方法(60で表された)は、デコーダおよびDSPデータ、およびCRC、Yamamoto(Y)、符号誤り率(SER)、およびDTX距離関数に関するフレーム情報を読むステップ62を含んでいる。ステップ64では、ソフトウェアはフレームG、D、またはEのタイプを決定するためオリジナルレート決定動作を実行する。レート決定アルゴリズムは技術においてよく知られている。例えば、T．Chenに対して1998年5月12日に発行されたMethod and Apparatus for Determining the Rate of Received Data in a Variable Rate Communications Systemと題する米国特許5,751,725、およびB.Butler他に対して1996年6月30日に発行されたMethod and Apparatus for Determining Data Rate of Transmitted Variable Rate Data in a Communications Receiverと題する米国特許5,774,496を参照されたい。フレームタイプは上で説明された方法、または任意の適当な方法に従って確認される。
【００３０】
次にステップ66では、本発明のDTX指示方法が実行される。このステップへの入力はステップ64で決定されたG、DまたはEフレームタイプである。
【００３１】
アルゴリズムは以下のように定義されたフィルタリングを実行する:
フィルタタイプは簡単な無限インパルス応答である(IIR):
【数６】
Y(n)=Y(n-1)+X(n)                    [6]
ここに、‘n’はフレーム番号であり、‘Y'はDTX指示であり、‘X'は入力{D、G、またはE}である。
【００３２】
新しいSCHかDCCHチャンネルがモバイル局に割当てられるときはいつも、方法は以下の値をあらかじめ設定する: Y(-1)=-1; D=+1、G=-3; E=-1; n=-1。例証された実行において、デコーダにより出力されるあらゆる新しいフレームのために、以下のステップが行われる：
・フレームインデックスが増加される: n=n+1;
・DTXフレーム指示がY(n)=Y(n-1)+X(n)を使用して計算される:
・DTXフレーム指示が正および負の両側に飽和される：(Y(n)>3)ならY(n)=3；
・DTXフレーム指示を予め決定された閾値と比較する：フレームタイプがEおよびY(n)>-1なら、フレームタイプをDに変更し、さもなければなにもしない。
【００３３】
要するに、発明の方法は複数のフレームに送信されたデータを受信し；各フレームを分類し；受信されたデータの複数の連続したフレームの分類を分析してそれに関して距離関数を提供し；フレームが不連続フレームであるかどうかを距離関数に応答して決定するステップを含む。
【００３４】
例証実施例において、分類のステップは巡回冗長検査(CRC)誤り検査プロトコルを使用して誤りチェックのステップを含んでいる。受信されたフレームは良いフレーム(G)、消去フレーム(E)、または不連続なフレーム(D)として分類される。数値がその分類に基づいてそれぞれのフレームに割当てられる。次に、フレームは出力Yn=Yn-1+Xnを提供するようにフィルタにかけられ、ここに‘n’はフレーム番号であり、Ynは与えられたフレームnのためのフィルタ出力であり、Yn-1は前のフレームのフィルタ出力であり、Xnは入力フレームの流れである。閾値は不連続フレームの検出を容易にするため出力Ynについて設定される。不連続な送信フレームの検出は、フレームが‘消去'として分類されて、フィルタ出力が閾値を超えるとき指示される。不連続なフレームの検出のときにフレームの分類が‘消去'から‘不連続'ヘ変更される。不適当に分類された消去フレームを再分類することにより、モバイル受信器はフレームの再送信の要求、または送信パワーレベルの変更を禁止される。その結果、ネットワークスループットと容量が最適化され、システムパワーが保存される。
【００３５】
このようにして、本発明はここに特定の応用について特定の実施例に関して説明された。技術に普通の技能を持っている者および本教示にアクセスする者は、その範囲内で応用および実施例の追加変更を認識するであろう。例えば、本教示はCDMAタイプシステムに関して明らかにされるが、発明はこれに限定されない。本教示は、本教示の範囲から逸脱することなくTDMAやGSMのような他の通信技術で利用されてもよい。
【００３６】
したがって、本発明の範囲内でそのようなあらゆる応用、変更、および実施例をカバーすることが添付請求の範囲により意図される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の教示を取り入れている受信器の簡易化されたブロック図である。
【図２】  DTXフレームを確認するための例証方法に従ってiq_acc_framesを計算するための例証配列を示す簡易化された論理図である。
【図３】  DTXフレームを確認するための例証方法に従ってSCH_weighted_Nt_Io_framesを計算するための例証配列を示す簡易化された論理図である。
【図４】  DTXフレームを確認するための例証方法に従ってFCH_weighted_Nt_Io_frameを計算するための例証配列を示す簡易化された論理図である。
【図５】  本発明の方法によるマイクロプロセッサリードタイミングチャートである。
【図６】  本教示に従ってゼロフレームを検出する方法を例証するダイヤグラムである。
【図７】  ソフトウェアにおける本発明の方法の実行を示すフローチャートである。
【符号の説明】
10…受信機
【図１】
0005039895.tif 000007
【図２】
0005039895.tif 000008
【図３】
0005039895.tif 000009
【図４】
0005039895.tif 000010
【図５】
0005039895.tif 000011
【図６】
0005039895.tif 000012
【図７】
0005039895.tif 000013