JP2000050365A - 移動通信チャネルを介してデジタル情報を送受信する方法および装置 - Google Patents
移動通信チャネルを介してデジタル情報を送受信する方法および装置Info
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Abstract
受信する改善されたシステムおよび方法を得る。 【解決手段】 本発明はさまざまな時点においてチャネ
ル振幅および位相歪みを反復推定する改良型チャネル推
定器(34)を含んでいる。本発明の反復チャネル推定
方式により、最少量のパイロット情報の送信および送信
電力の低減等の効率を考慮したトランシーバシステムの
性能向上が行われる。
Description
(“CDMA”)移動通信システムに関し、特にチャネ
ル推定およびパイロットシンボル送信が改良されたCD
MA移動通信システムに関する。
さまざまな標準が最近出現してきている。これらの第3
世代移動無線通信システムはフルモーションビデオ、ビ
デオ会議およびインターネットアクセスを含む広範なマ
ルチメディア無線通信サービスを提供するように設計さ
れている。これらのシステムは広帯域符号分割多元接続
(“W−CDMA”)等の変調方式を使用して2メガビ
ット/秒(Mbps)までのデータ転送レートをサポー
トする。
送信中に各送信信号に一意的な符号を割り当てることに
より共通チャネルを介した情報の同時送信を行うことが
できる。無線環境では、1つのポイントからもう1つの
ポイントへ送信される信号は多くのパスを介して到達す
る。それは送信信号が大地、空気、連山、建物等で跳ね
返されて、接触するためである。これらの多数の信号は
最後にある受信点に到達して互いに加減されて、しばし
ば、信号強度が非常に小さいディープ“フェージング”
を生じる。場合によっては、完全に受信不能となること
がである。さらに、マルチパス現象は送信機および受信
機の位置に応じて変動し予測不能である。マルチパスは
また環境が変化すると時間と共に変化する。
ギを広い帯域幅にわたって拡散し、かつ受信機において
逆拡散する、すなわち拡散情報エネルギを効率的に収集
することにより、マルチパスによる信号フェージングを
減少させることができる。一般的に、帯域幅が広いほど
信号はマルチパスフェージングに一層抵抗する。したが
って、マルチパス信号フェージングにより狭帯域セルラ
ー型信号(周波数分割多元接続(“FDMA”)や時分
割多元接続(“TDMA”))は著しく減少されること
があるが、W−CDMAエネルギは非常に小部分しか失
われない。このユニークな通信方式は数十年間知られて
いるが、集積デジタル高速カスタム部品の出現によりも
たらされる非常に効果的なコスト低減が最近商業的に実
現可能になってきている。
く”見せるため擬似ノイズ(“PN”)デジタル信号と
して知られる拡散系列(spreading sequ
ence;一連の2進パルスからなる符号)により無線
周波数(“RF”)信号を変調することによりCDMA
スペクトル拡散(“SS”)信号が生成される。PN符
号はRF信号よりも高速で処理されて実際の送信帯域幅
を決定する。その結果得られる信号は帯域の任意の狭い
部分において低電力スペクトル密度を有する。全送受信
メッセージが純粋にデジタルであるため、メッセージは
直接シーケンシングにより任意の秘匿レベルに暗号的に
符号化することもできる。
符号および受信機相関器を使用して考えられる全信号の
中から所望の符号化情報だけを分離する。SS相関器は
特殊整合フィルタと考えることができる、すなわち、そ
れ自体の符号に整合するPNにより符号化された信号に
しか応答しない。したがって、SS相関器(SS信号復
調器)はその局部符号を変えるだけでさまざまな符号に
“同調させる”ことができる。相関器は人工、天然もし
くは人為的ノイズもしくは干渉には応答しない。それは
同じ整合信号特性を有し同じPN符号で符号化されたS
S信号にしか応答しない。したがって、全てのCDMA
ユーザは一意的なデジタル符号により通話が識別される
ため、同じ周波数チャネルを共有することができる。驚
くべきことではないが、この通信方法は、現在の不安全
なセルラー無線方式とは反対に本来プライベートであ
る。さらに、占有帯域幅(10−20MHz)および信
号処理能力は、現在主として音声サービス用に配置され
ているセルラー無線(1.25MHz)のために標準化
されている(ITU標準IS95)狭帯域N−CDMA
システムを含む任意他の提案されている変調システムよ
りも高い。したがって、無線環境におけるW−CDMA
の性能は任意既存の変調方式よりも優れている。
ンボル支援もしくはパイロットチャネル支援チャネル推
定方式を使用することができる。パイロット支援方法に
より移動局は順CDMAチャネルのタイミングを得るこ
とができ(あるいは基地局が逆CDMAチャネルのタイ
ミングを得ることができる)、コヒーレント復調用位相
規準を提供し、いつハンドオフを行うかを決定するため
の基地局間信号強度比較手段を提供する。
支援方法では、既知の周期的パイロットシンボルが拡散
され次に未知の拡散データ系列へ挿入される。次に、図
2に示すように、パイロットシンボルの単純平均化等の
チャネル推定技術を使用して図示せぬレーキ(rak
e)受信機において最大比結合に使用するチャネル推定
値が提供される。レーキ受信機では、最強マルチパスコ
ンポーネントに属するいくつかの相関受信機の信号が結
合されて改良された高品質信号が提供される。
パイロット信号および未知のデータ系列は2つの非相関
拡散系列を同じチップレートで使用して別々に拡散され
る。典型的なパイロットチャネル支援推定方式に対する
典型的なフレーム構造を図1Bに示し、それは独立した
データチャネル12およびパイロットチャネル15を含
んでいる。パイロットチャネル15情報の長さTr=1
0ミリ秒(ms)の各フレーム19は、各々が長さT
slot=0.625msの、N=16スロット17へ
分割される。各スロット内で、データチャネル12およ
びパイロットチャネル15は並列に情報を送信するが、
異なるレートとすることができる、すなわち、異なる拡
散係数を有することができる。
ロットシンボル支援方式は32,64および128キロ
シンボル/秒(KSPS)データチャネルおよび64K
SPS下り制御チャネルに対する各タイムスロット内に
4パイロットシンボルを挿入し、256,512および
1024KSPSのデータレートに対する各タイムスロ
ット内に8パイロットシンボルを挿入することを提案す
る。各タイムスロット内でパイロットを送信することに
関連するオーバヘッドは下記の表1に要約される。
報しか必要としない効率的なチャネル推定方式が必要と
されている。
ルを介してデジタル情報を送受信するための改良された
システムおよび方法を含んでいる。本発明はさまざまな
時点における受信パイロットおよびデータ信号情報から
チャネル振幅および位相歪みを反復推定する改良型チャ
ネル推定器を含んでいる。
少量のパイロット情報の送信を考慮することである。
の目的は同数のパイロットシンボルを送信しながら改良
された性能を提供することである。
てデジタル情報を受信する反復チャネル推定システムお
よび方法である。図3に示すように、本発明のデジタル
受信機は逆拡散ブロック32、改良型チャネル推定器3
4、最大比結合器(MRC)36、およびビタビデコー
ダ38を含んでいる。MRC36およびデコーダ38
は、それぞれ、最大比およびビタビアルゴリズムを使用
するように記述されているが、当業者ならばこれらの機
能を実現する他の技術が容易にお判りであろう。
では、改良型チャネル推定器34は反復推定方式を実施
し、それは受信信号を使用するチャネル推定器42を使
用して初期チャネル推定を実施するステップと、レーキ
結合器44において各フィンガーからの受信信号を結合
するステップと、復調器50を使用してデータを復調す
るステップと、次にデータ除去ブロック56内で復調デ
ータを使用して受信信号からデータシンボルを除去する
ステップと、を含んでいる。その結果得られる信号は次
にもう1つのチャネル推定値を発生するのに使用され
る。この反復過程は信頼出来るチャネル推定値が得られ
るまで数回繰り返される。
器34により実施される最初の反復はチャネル推定に対
する平均化技術を使用する。このチャネル推定値を使用
する復調器50出力は、次に、データ除去ブロック56
において着信信号からデータシンボルの変調を除去する
のに使用される。図2Bに示すように、次に、その結果
得られる信号を使用して2Mシンボルを平均化すること
により新しい推定が実施される。この手順は反復するこ
とができる。
ル推定器34の好ましい実施例は移動通信チャネルを介
して送信されるデジタルデータのブロックを受信する。
デジタルデータの典型的なブロックを図4の51に示
し、それは64kシンボル/秒(KSPS)制御チャネ
ルを介して送信される40シンボルを含んでいる。典型
的な40シンボルデジタルデータブロックの各々が、後
でチャネル推定に使用される1600ヘルツ(Hz)の
レートで挿入される4パイロットシンボルの1群を含ん
でいる。本発明の動作を説明するのにパイロットシンボ
ル支援方式が使用されるが、パイロット情報およびデー
タが別々のチャネルを介して送られるパイロットチャネ
ル支援方式も使用できる。パイロットチャネル支援方式
を使用する場合には、パイロットチャネルから得られる
チャネル推定情報およびデータチャネル情報から得られ
るチャネル推定情報は一緒に平均化される。
初期チャネル推定器42により実施される。当業者なら
ばお判りのように、初期チャネル推定器42は開ループ
チャネル推定を実施し、ウィーナーフィルタ、単純平均
化、ローパスフィルタ、もしくは任意他のチャネル推定
器を使用して実現することができる。フェージングレー
トおよび
フィルタが好ましい。多数のパイロットチャネルが使用
される場合には、全てもしくは任意のパイロットチャネ
ルの組合せを使用して初期チャネル推定値を決定するこ
とができる。
ざまなマルチパスソースからのデジタルデータの受信ブ
ロックを結合して受信信号を逆拡散するレーキ結合器4
4も含んでいる。また、各フィンガーからの受信信号も
個別に処理されることも考えられ、その場合レーキ結合
器44はバイパスされる。
R)を求める機構が含まれている。ブロック46におい
て、チャネル上で利用可能なSNRが容認できる信頼度
レベルを提供するのに十分な高いものであれば、データ
はデータ復調器50を使用して復調される。得られる復
調信号はブロック56においてデータ除去に使用され
る。
Rが復調データの容認できる信頼度レベルを提供するの
に十分な高いものでなければ、別の機構が使用される。
特に、望ましいSNRレベルに満たない場合には、ブロ
ック56におけるデータ除去はデインターリーバ48に
よりデインターリーブされ、ビタビ/マップデコーダ5
2を使用して復号され、インターリーバ54を使用して
インターリーブされた後の受信データを使用して実施さ
れる。
するバイトの順序をスクランブルする。この技術は再整
理されたバイト内にバースト状チャネルエラーが分布さ
れるように使用される。一方、デインターリーバ48は
符号化メッセージのバイトを再整理する。
れていると、判断ブロック58において初期チャネル推
定器42により実施された前のチャネル推定値からのS
NRの改善は容認できるかどうか確認される。反復を実
施する回数はシステムに対して選択された所望のSNR
に基づいて決定される。所望のSNRが高いほど、実施
される反復数は高くなる。したがって、前のチャネル推
定値よりもSNRの利得があれば(あるいは、所定数の
反復がまだ実施されていなければ)、データシンボルが
除去される後に残される信号を使用して初期チャネル推
定器42はさらにチャネル推定を実施する。この過程は
所定回数もしくは前のチャネル推定値からのSNRの利
得が容認できるようになるまで繰り返される。
力において求められるSNR対平均化チャネル推定方式
および本発明の反復チャネル推定方式に対してMRC3
6の出力において得られるビットエラーレート(BE
R)のグラフを、64KSPSのシンボルレートおよび
213Hzドップラーレートの4パスレイリーフェージ
ングについて図6に示す。
にわたる平均化チャネル推定技術を表す。図6の64に
示す信号データは最初の反復後の本発明の反復チャネル
推定技術を表す。図6の66に示す信号データは第2の
反復後の本発明の反復チャネル推定技術を表す。図6の
68に示す信号データは理想的なチャネル推定を表す。
推定技術(図6の64および66に示す)により、チャ
ネル推定の単純平均化(図6の62に示す)に対して著
しいSNR利得が得られる。
3かつ図3のビタビデコーダ38の出力における所望B
ERが10−3であるものと仮定する。標準BER曲線
を調べると、所望のBERを達成するには、ビタビデコ
ーダ38の出力において
ウス型雑音(AWGN)チャネルに対してビタビデコー
ダ38の入力において
ることを意味する。
ERを調べると、ビタビデコーダ38の入力において所
望のBERは0.1445である。ここで、図6の一番
上の曲線を調べると、チャネル推定に平均化技術が使用
される場合には−0.1355dB(ビタビデコーダ3
8の出力において4.6345dB)のSNR、
の1反復を使用して−1.1dB(ビタビデコーダ38
の出力において3.67dB)および2反復を使用して
−1.25dB(ビタビテコーダ38の出力において
3.52dB)のSNR、
正味の利得は本発明の反復チャネル推定技術の1反復を
使用すれば0.9645dBであり、2反復を使用すれ
ば1.1145dBである。シンボルレート、ドップラ
ーレートおよびフェージング状態のさまざまな組合せに
ついて同様な曲線が得られる。
復チャネル推定器を使用して期待されるSNRの利得、
ネル値の平均化に対して本発明に従った反復チャネル推
定を使用することによるSNRの推定利得、
許請求の範囲に明記された本発明の精神および範囲を逸
脱することなくさまざまな修正、置換および変更を行え
ることがお判りであろう。以上の説明に関して更に以下
の項を開示する。
ル情報を受信する装置であって、該装置は、移動通信チ
ャネルを介して送信されるデジタルデータのブロックを
受信する手段であって、前記デジタルデータの受信ブロ
ックはその中へ周期的に挿入されて後にチャネル推定す
るためのパイロットシンボルを含む手段と、前記デジタ
ルデータの受信ブロックを使用し反復チャネル推定手順
を使用してチャネル推定を実施する手段と、前記デジタ
ルデータの受信ブロックを結合する手段と、前記デジタ
ルデータの結合ブロックを復号して送信情報を検索する
手段と、を含む装置。
チャネル推定装置は、前記デジタルデータの受信ブロッ
クから初期チャネル推定を決定する手段と、前記デジタ
ルデータの受信ブロックを結合する手段であって、前記
結合データは関連する信号対ノイズ比を有する手段と、
前記関連する信号対ノイズ比を求める手段と、前記関連
する信号対ノイズ比が第1の所定のしきい値を少なくと
も満足させる場合には前記結合データを第1の方法によ
り復調し、そうでなければ前記結合データを第2の方法
により復調する手段と、前記復調信号から前記デジタル
データを除去して更新チャネル信号を発生する手段と、
前記関連する信号対ノイズ比の改善が少なくとも容認レ
ベルを満足させるかどうかを確認する手段と、を含む装
置。
ル情報を受信する方法であって、該方法は、移動通信チ
ャネルを介して送信されるデジタルデータのブロックを
受信するステップであって、前記デジタルデータのブロ
ックはその中へ周期的に挿入されて後にチャネル推定す
るためのパイロットシンボルを含むステップと、前記デ
ジタルデータの受信ブロックを使用し反復チャネル推定
技術を使用してチャネル推定を実施するステップと、前
記チャネル情報に従って前記デジタルデータの受信ブロ
ックから送信情報を検索するステップと、を含む方法。
に、(a) 前記デジタルデータの受信ブロックを使用
して初期チャネル推定を発生するステップと、(b)
前記デジタルデータの受信ブロックを結合するステップ
であって、前記結合データは関連する信号対ノイズ比を
有するステップと、(c) 前記関連する信号対ノイズ
比を求めるステップと、(d) 前記関連する信号対ノ
イズ比が第1の所定のしきい値を少なくとも満足させる
場合には前記結合データを第1の方法により復調するス
テップと、(e) 前記関連する信号対ノイズ比が前記
第1の所定のしきい値よりも小さい場合には前記結合デ
ータを第2の方法により復調して推定データシンボルを
発生するステップと、(f) 前記デジタルデータの受
信ブロックから前記推定データシンボルを除去して更新
チャネル信号を発生するステップと、を含む方法。
に、(g) 前記関連する信号対ノイズ比の前のレベル
からの改善が容認できない場合には、前記更新チャネル
信号を使用して前記初期チャネル推定値を再計算するス
テップと、(h) 前記関連する信号対ノイズ比の前記
改善が容認できるようになるまで前記再計算チャネル推
定値を使用してステップ(c)から(f)を繰り返すス
テップと、を含む方法。
に、前記再計算チャネル推定値を使用してステップ
(c)から(f)を所定回数繰り返して所望の信号対ノ
イズ比に達するステップを含む方法。
てデジタル情報を送受信する改善されたシステムおよび
方法である。本発明はさまざまな時点において受信パイ
ロットおよびデータ信号情報からチャネル振幅および位
相歪みを反復推定する改良型チャネル推定器(34)を
含んでいる。本発明の反復チャネル推定方式により、最
少量のパイロット情報の送信および送信電力の低減等の
効率を考慮したトランシーバシステムの性能向上が行わ
れる。
のパイロットシンボルの挿入を示す典型的な線図。B
は、データチャネルから別々に送信される典型的なパイ
ロットチャネルの線図。
図。Bは、本発明に従った典型的なチャネル推定方式の
ブロック図。
る通信システムの一般化されたブロック図。
ク図。
ク図。
て達成される平均化チャネル推定技術に対する改善を示
すBER対SNRのグラフ。
Claims (2)
- 【請求項1】 移動通信チャネルを介してデジタル情報
を受信する装置であって、該装置は、 移動通信チャネルを介して送信されるデジタルデータの
ブロックを受信する手段であって、前記デジタルデータ
のブロックはその中へ周期的に挿入されて後にチャネル
推定するためのパイロットシンボルを含む手段と、 前記デジタルデータの受信ブロックを使用し反復チャネ
ル推定手順を使用してチャネル推定を実施する手段と、 前記デジタルデータの受信ブロックを結合する手段と、 前記デジタルデータの結合ブロックを復号して送信情報
を検索する手段と、 を含む装置。 - 【請求項2】 移動通信チャネルを介してデジタル情報
を受信する方法であって、該方法は、 移動通信チャネルを介して送信されるデジタルデータの
ブロックを受信するステップであって、前記デジタルデ
ータのブロックはその中へ周期的に挿入されて後にチャ
ネル推定するためのパイロットシンボルを含むステップ
と、 前記デジタルデータの受信ブロックを使用し反復チャネ
ル推定手順を使用してチャネル推定を実施するステップ
と、 前記チャネル推定に従って前記デジタルデータの受信ブ
ロックから送信情報を検索するステップと、 を含む方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US8267198P | 1998-04-22 | 1998-04-22 | |
| US082671 | 1998-04-22 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000050365A true JP2000050365A (ja) | 2000-02-18 |
Family
ID=22172666
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11154221A Pending JP2000050365A (ja) | 1998-04-22 | 1999-04-22 | 移動通信チャネルを介してデジタル情報を送受信する方法および装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6483821B1 (ja) |
| EP (1) | EP0952682B1 (ja) |
| JP (1) | JP2000050365A (ja) |
| KR (1) | KR100671390B1 (ja) |
| DE (1) | DE69922870T2 (ja) |
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