JP2010252364A - マルチインスタンス（ｍｕｌｔｉｐｌｅｉｎｓｔａｎｃｅ）の共通信号を受信可能な無線受信器におけるエネルギー推定のための方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】信号を送信されたシングルリモートユニットに対応する複数の信号インスタンスを復調することができるリモートユニット受信器を提供する。
【解決手段】第１のインスタンスの信号は１セットの信号の可能性のあるデータ値に対応する第１のセットのエネルギー値を生成するために復調される。第２のインスタンスの信号は１セットの信号の可能性のあるデータ値に対応する第２のセットのエネルギー値を生成するために復調される。第１及び第２のセットのエネルギー値はその後結合されたセットのエネルギー値を決定するために結合される。最も有望な送信データ値の第１の推定値は結合されたセットのエネルギー値に基づいて決定される。
【選択図】図５

Description

この発明は通信システムに関する。より詳しくは、この発明は無線受信器におけるエネルギー推定(energy estimation) に関する。

図１は地上無線通信システム１０の例示具体化であり、そのようなシステムは一般にこれと関連して論じることができる。図１は３つのリモートユニット１２Ａ，１２Ｂ及び１２Ｃと２つの基地局１４とを示す。実際に、典型的な無線通信システムはより多くのリモートユニット(remote units)及び基地局を有する。図１では、リモートユニット１２Ａは自動車内に設置された移動電話ユニットとして示される。図１はまた携帯型コンピュータのリモートユニット１２Ｂ及び無線ローカルループまたはメータ読取りシステムに見られるかもしれないような固定位置リモートユニット１２Ｃを示す。最も一般的な実施例では、リモートユニットはいかなるタイプの通信ユニットであってもよい。例えば、リモートユニットは手持ちの(hand-held) 個人通信システムユニット，個人データ支援(assistant) のような携帯型データユニット，あるいはメータ読取装置のような固定位置データユニットであることができる。図１は基地局１４からリモートユニット１２への順方向リンク信号１８及びリモートユニット１２から基地局１４への逆方向リンク信号２０を示す。

典型的な無線通信システムでは、図１において説明されたように、いくつかの基地局はマルチセクタ(multiple sectors)を有する。マルチセクタ基地局は独立の処理回路は勿論のこと複式の(multiple)独立送受信アンテナを含む。この中で論じられた原理はマルチセクタ基地局の各セクタにそしてシングルセクタの独立基地局に等しく適用される。したがって、この説明書の残りについては、術語“基地局”はマルチセクタの１セクタ基地局，シングルセクタ基地局またはマルチセクタ基地局と見做す(refer to)ことができる。

符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）システムでは、リモートユニットはシステム内のすべての基地局との通信用の共通の周波数帯域を使用する。共通の周波数帯域の使用はシステムに適応性(flexibility) を加え、多くの利点をもたらす。例えば、共通の周波数帯域の使用は、リモートユニットに１局よりも多い基地局による受信用の信号を送信するばかりでなく１局よりも多い基地局からの通信を同時に受信することを可能とする。リモートユニットは種々の基地局からスペクトル拡散ＣＤＭＡ波形特性の使用によって同時に受信された信号を識別して別々に受信することができる。同様に、基地局は複数のリモートユニットからの信号を識別して別々に受信することができる。多重アクセス通信システムにおけるＣＤＭＡ技術の使用は、米国特許番号４，９０１，３０７号、標題“衛星または地上中継器を使用するスペクトル拡散多重アクセス通信システム（ＳＰＲＥＡＤ ＳＰＥＣＴＲＵＭ ＭＵＬＴＩＰＬＥ ＡＣＣＥＳＳ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ ＳＹＳＴＥＭ ＵＳＩＮＧ ＳＡＴＥＬＬＩＴＥ ＯＲ ＴＥＲＲＥＳＴＲＩＡＬ ＲＥＰＥＡＴＥＲＳ）”に開示されており、本発明の譲受人に譲渡され、引用されてこの中に組み込まれる。多重アクセス通信システムにおけるＣＤＭＡ技術の使用は、米国特許番号５，１０３，４５９号、標題“ＣＤＭＡセルラ電話システムにおける信号波形を発生するためのシステム及び装置（ＳＹＳＴＥＭ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＧＥＮＥＲＡＴＩＮＧ ＳＩＧＮＡＬ ＷＡＶＥＦＯＲＭ ＩＮ Ａ ＣＤＭＡ ＣＥＬＬＵＬＡＲ ＴＥＬＥＰＨＯＮＥ ＳＹＳＴＥＭ）”に開示されており、本発明の譲受人に譲渡され、引用されてこの中に組み込まれる。

ＣＤＭＡ通信技術は狭帯域変調技術による多くの利点を提供する。特に、地上チャネルはＣＤＭＡ技術の使用によって征服できるマルチパス(multipath) 信号の発生により特別の問題を提起する。例えば、基地局受信器で、共通リモートユニット信号からの単独のマルチパスのインスタンス(instances) は、種々のリモートユニットからの信号間を識別するために使用されるものと同様のＣＤＭＡ技術を使用して識別し別々に受信することができる。

地上チャネルでは、マルチパスは樹木，建物，自動車及び人々のような、環境内の障害物からの信号の反射により引き起こされる(created) 。一般に、地上チャネルはマルチパスを引き起こすところの建造物の相対的な動きによる時間変化のマルチパスチャネルである。例えば、もし理想的なインパルスがマルチパスチャネルを通して送信されると、パルスのストリームが受信される。時間変化のマルチパスチャネルでは、パルスの受信ストリームは時間位置，振幅及び位相において理想的なインパルスが送信される時間の関数として変化する。

図２はそれらが基地局に到着次第(upon arrival)現れる時のシングルリモートユニットからの例示セットの信号インスタンスを示す。垂直軸は受信電力をｄＢ目盛りで示す。水平軸は送信パス遅延による基地局でのインスタンスの到着における遅延を示す。ページに入る軸 （図示せず）は時間の区分(segment) を示す。そのページの共通面における各信号インスタンスは共通の時間で到着したがしかし異なる時間でリモートユニットによって送信された。共通面において、右へのピークはリモートユニットによって左へのピークよりも早い時間で送信された信号インスタンスを示す。例えば、最も左のピーク２０は最も最近に送信された信号インスタンスに対応する。各信号ピーク２０乃至３０は異なるパスを進んだ信号に対応し、したがって、異なる時間遅延と異なる位相と振幅応答を示す。

ピーク２０乃至３０によって示された６つの異なる信号スパイクは厳しいマルチパス環境の代表である。典型的な都市環境はほとんど使用可能なインスタンスを生成しない。システムのノイズフロアはこれらのピーク及びより低いエネルギーレベルを有するくぼみ(dips)によって表現される。

マルチパスピークのそれぞれは、各マルチパスピーク２０乃至３０の平坦でない隆起(uneven ridge)によって示されるように時間の関数としての振幅において変化することに注目されたい。示された制限時間内では、マルチパスピーク２０乃至３０の振幅にはいかなる主な変化もない。しかしながら、より拡張された時間範囲に渡ってマルチパスピークは振幅において減少し、そして新しいパスが時間経過として引き起こされる。ピークはまた基地局のカバレージエリア内の対象物の移動によるパス距離変化として、より早いまたはより遅い時間オフセット(time offsets)にスライドできる。

地上の環境に加え、多重信号インスタンスはまた衛星システムの使用の結果として生じることができる。例えば、グローバルスター(Global Star) システムでは、リモートユニットは地上の基地局よりもむしろ一連の衛星を通して通信する。衛星はそれぞれ約２時間で地球を旋回する。その軌道を通した衛星の運動はリモートユニットと衛星との間のパス距離を時間を超えて変化させる。さらに、衛星がリモートユニットの範囲外に移動したとき、１つの衛星から他の衛星へのソフトハンドオフが実行される。ソフトハンドオフの間、リモートユニットは１つ以上の衛星からの信号を復調する。これらのマルチ信号インスタンスは地上システムにおけるマルチパス信号インスタンスと同じ方法で結合することができる。しかしながら、１つの相違点は、２つの衛星を通して受信された信号インスタンスが０乃至２０ミリ秒のオーダで互いにオフセットされる傾向にあるのに、この信号インスタンスは地上環境内では約１乃至５０ミリ秒により互いにオフセットされる傾向にあることである。

図３は地上のマルチパス環境またはソフトハンドオフ能力を組み込む衛星環境において使用することができる従来技術の受信器のブロック図である。図３に示されたダイバーシティ受信器はしばしば“レーキ”受信器と呼ばれる。典型的に、レーキ受信器は、順番に一連の復調要素(elements)から成り、そのそれぞれがレーキ受信器における１つのフィンガを示す復調器を含む。各復調要素は独特の信号インスタンスを復調するために割り当て可能である。

典型的に、レーキ受信器では、復調要素はサーチャ要素によって検出された信号インスタンスに割り当てられる。サ−チャ要素は種々の時間オフセットで到着信号サンプルを連続的に相関させることにより新しく展開している(developing)信号インスタンスを探索し続ける。サーチャ要素の出力はシステムコントローラに供給される。サーチャ要素の出力に基づいて、システムコントローラは復調要素を最も有利な信号インスタンスに割り当てる。一度特定の信号インスタンスに割り当てると、復調要素はその信号の到着時間内の変化を追跡する。

図３における受信器はそれぞれ同じ構成を有するＮ復調要素９８Ａ乃至９８Ｎから成る。図３において、要素１００Ａ乃至１０８Ａは復調要素９８Ａの重要な(relevant)部分を表現する。逆拡散器１００Ａは、到着信号サンプルを、対応するリモートユニットで信号を拡散するために使用される拡散符号と互いに関係づける(correlates)。逆拡散器１００Ａによるサンプル出力は高速アダマール(Fast Hadamard) 変換器（ＦＨＴ）１０２Ａへの入力である。ＦＨＴは逆拡散器１００Ａにより生成されたデータを１セットの取り得る(possible)記号値と互いに関係づける。例えば、一実施例では、システムは電話工業協会，電子工業協会（ＴＩＡ／ＥＩＡ）臨時標準、標題“二重モード広帯域スペクトル拡散セルラシステム用の移動局−基地局能力標準”、ＴＩＡ／ＥＩＡ／ＩＳ−９５（ＩＳ−９５と呼ばれる）、に従って動作し、その内容は引用によりここに組み込まれる。そのようなシステムでは、６データビットのグループが６４直交ウォルシュ記号の１つにマップされる。ＦＨＴ１０２Ａは６４の異なる可能性のある記号値に対応する６４の異なる電圧レベルを生成する。結果は６４の可能性のある記号値のそれぞれについて対応するエネルギー値を決定するエネルギー決定ブロック１０４Ａに連結される。最大値検出器１０６Ａは６４エネルギー値に基づく最も有望な(likely)送信データ値を選択する。

復調要素９８Ａが実行可能な(viable)信号インスタンスに割り当てられるかを決定するために、復調要素９８Ａはロック検出器１０８Ａを含む。ロック検出器１０８Ａは復調要素９８Ａによって検出された平均エネルギーをモニタする。復調要素９８Ａによって検出された平均エネルギーが受諾できるしきい値以上のままである限り、復調器９８Ａは有効な信号インスタンスを復調していると仮定する。もしロック検出器１０８Ａによって検出された平均エネルギーが所定の値以下に落ちると、復調要素９８Ａは信号インスタンスの復調を中断し、そしてもう１つの信号インスタンスに再割り当てできる。この方法では、システム資源が無効信号の復調に不必要に消費されないので、そして極端に小さい信号の復調に関連した高いエラーレートが避けられるので、システムは信号インスタンスの減少している振幅を検出することができる。

ロック検出器１０８Ａの出力は典型的にロックまたはアンロック状態のいずれかを示している１ビットバイナリ値である。典型的にロック検出器１０８Ａは、利用できる信号インスタンスへの復調要素資源の割り当てを制御する(governs) システムコントローラ１１４に連結される。

復調要素９８Ｂ乃至９８Ｎは、まさに記述されたものと同じ機能を実行する、同様のブロックから成る。上に示されたように、レーキ受信器では、復調要素９８Ａ乃至９８Ｎによって検出されたエネルギーは結合することができる。このように、エネルギー検出ブロック１０４Ａ乃至１０４Ｎの出力はマルチパス結合器１１０に連結される。マルチパス結合器１１０は、目下ロック状態にありそして１セットの６４結合エネルギーレベルを生成する各復調要素９８Ａ乃至９８Ｎによって生成されたエネルギーを結合する。マルチパス結合器１１０の出力は、結合されたデータに基づいて送信された最も有望なデータを決定する最大値検出器１１２に結合される。例えば、１実施例では、最大値検出器１１２は米国特許番号５，４４２，６２７号、標題“二重・最大メトリック発生処理を使用する無干渉性受信器（Ｎｏｎｃｏｈｅｒｅｎｔ Ｒｅｃｅｉｖｅｒ Ｅｍｐｌｏｙｉｎｇ ａ Ｄｕａｌ−Ｍｅｔｒｉｃ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐｒｏｃｅｓｓ）”に従って動作し、これの譲受人に譲渡され、引用されて完全にこの中に組み込まれる。

レーキ受信器，復調器及び時間追跡に関する追加情報は米国特許番号５，６５４，９７９号、標題“スペクトル拡散多重アクセス通信用のセルサイト復調アーキテクチャ（Ｃｅｌｌ Ｓｉｔｅ Ｄｅｍｏｄｕｒａｔｉｏｎ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ ｆｏｒ ａ Ｓｐｒｅａｄ Ｓｐｅｃｔｒｕｍ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）”、米国特許番号５，６４４，５９１号、標題“ＣＤＭＡ通信システムにおいてサーチ獲得を実行するための方法及び装置（Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ｐｅｒｆｏｒｍｉｎｇ Ｓｅａｒｃｈ Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ｉｎ ａ ＣＤＭＡ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｓｙｓｔｅｍ）”、米国特許番号５，５６１，６１８号、標題“高速アダマール変換を実行するための方法及び装置（Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ｐｅｒｆｏｒｍｉｎｇ ａ Ｆａｓｔ Ｈａｄａｍａｒｄ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）”、米国特許番号５，４９０，１６５号、標題“マルチ信号を受信可能なシステムにおける復調要素割り当て （Ｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｅｌｅｍｅｎｔ Ａｓｓｉｇｎｍｅｎｔ ｉｎ ａ Ｓｙｓｔｅｍ Ｃａｐａｂｌｅ ｏｆ Ｒｅｃｅｉｖｉｎｇ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｓｉｇｎａｌｓ）”、及び米国特許番号５，８０５，６４８号、標題“ＣＤＭＡ通信システムにおいてサーチ獲得を実行するための方法及び装置（Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ｐｅｒｆｏｒｍｉｎｇ Ｓｅａｒｃｈ Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ｉｎ ａ ＣＤＭＡ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｓｙｓｔｅｍ）”そのそれぞれはこれの譲受人に譲渡され、引用されて完全にこの中に組み込まれる。

最大値検出器１１２の出力の結合エラーレートは典型的に１０％より小さいが、結合前の個別の復調要素９８Ａ乃至９８Ｎのエラーレートは典型的に極めてより高い。例えば、フェード(fade)の間、最大値検出器１０６Ａによって行われた５中の４(4out of 5) 決定が不正であることを意味して、最大値検出器ブロック１０６Ａの出力は８０％と同じくらいに高くなるかもしれず、そして、このゆえにロック検出器１０８Ａへの５中の４エネルギー値入力は信号値よりもむしろ雑音値である。明らかに、このような場合に、ロック検出器１０８Ａの出力は復調要素９８Ａによって検出されている実際のエネルギーを反映しない。最大値検出器１０６Ａが動作する方法のため、エラーが起こると、最大値検出器１０６Ａによるエネルギーレベル出力は、常に信号内で検出された実際のエネルギーよりも大きい。このように、これらの雑音レベルは信号エネルギーレベルで平均化されるので、ロック検出器１０８Ａによって検出された平均エネルギーレベルは実際の信号レベルより高い。ロック検出を決定するために使用されるエネルギーレベルしきい値は、雑音の検出に基づくロック検出の誤表示を避けるのに十分なほど高い。誤検出を避けるのに十分なほど高いしきい値エネルギーレベルは、復調要素９８Ａが実行可能な低エネルギー信号を復調している時に存在するエネルギーレベルよりも高い。このように、図３に示された従来技術のシステムは、有効なしかし低い電力の信号インスタンスと任意の雑音との間を正確に区別することができない。

理想的な場合には、ロック検出器１０８Ａは復調要素９８Ａの性能と完全に関係付けられる。この方法では、復調要素９８Ａが有効な信号インスタンスを復調している時、ロック検出器１０８Ａはロック状態の表示を発生する。復調要素がもはや有効なエネルギーレベルを生成しない時は、ロック検出器１０８Ａはアンロック状態を示す。しかしながら、上に示した理由のため、図３における受信器はロック検出器１０８Ａの出力と復調要素９８Ａの実際の性能との間の正確な相関性を促進しない。復調要素９８Ａが有効なエネルギーレベルを生成しない時に、もしロック検出器がロック状態を示すならば、レーキ受信器の結合された結果は、復調要素９８Ａからのエネルギーの付加によって低下し、従ってレーキ受信器の性能を下げる。もし復調要素９８Ａが有効なエネルギーレベルを実際に生成している時に、復調要素９８Ａがアンロック状態を示すならば、レーキ受信器は復調要素９８Ａによって生成されたエネルギーレベルを他のエネルギー値と結合しない。この方法では、レーキ受信器の性能はまた有効なエネルギーレベルの省略のために減少される。

したがって、信号インスタンスにおけるエネルギーのより正確な決定を供給するロック検出機構のための技術には長い切実な要望(long felt need)があった。

信号を送信されたシングルリモートユニットに対応する複数の信号インスタンスを復調可能なリモートユニットでは、信号の第１のインスタンスを復調して該信号の複数のデータ値のセットの各データ値に対応するエネルギ値から構成される第１の複数のエネルギ値のセットが生成される。さらに、該信号の第２のインスタンスを復調して該信号の複数のデータ値のセットの各データ値に対応するエネルギ値から構成される複数のエネルギ値の第２のセットが生成される。次にエネルギー値の結合されたセットを決定するためにエネルギー値の第１のセット及び第２のセットが結合される。最も有望な送信データ値の第１の推定値は結合されたエネルギー値のセットに基づいて決定される。第１のインスタンスのエネルギーレベルは最も有望な送信データ値の第１の推定値に対応する第１のエネルギ値のセット内のエネルギー値に基づいて決定される。最も有望な送信データ値の第１の推定値は１つの信号インスタンスのみに基づいて決定されたよりも正確な推定値であるので、結果のエネルギーレベルもまたより正確である。エネルギーレベルは復調処理のロック状態を決定するために使用することができ、またはそれは復調資源を割り当てるために使用することができる。

地上無線通信システムの例示ブロック図である。 基地局に到着しているシングルリモートユニットからの例示信号のセットを示すグラフである。 従来の技術のレーキ受信器のブロック図である。 そのシステム内では信号インスタンスが互いに適時に重要なオフセットを受信するシステム内で使用するように構成された本発明の１実施例を示すブロック図である。 図４の実施例に従って本発明の動作を示すフローチャートである。 共通信号のマルチインスタンスが相対的に互いに極めて接近した時間関係で受信されるシステムにおいて動作するように構成された受信器のブロック図である。 図６の受信器に従ってこの発明の動作を示すフローチャートである。

本発明の特徴、対象及び長所は、図面と関連して、下に述べる詳細説明からさらに明白になるであろう。

この発明は信号インスタンスのエネルギーレベルを推定するために受信器の能力を改善する。順番に、対応する復調処理のロック状態のより正確なロック決定は、より正確なエネルギーレベル推定に基づいて決定することができる。この発明に従って１つより多い復調要素からのエネルギー値は最も有望な送信データ値の推定値を決定するためにいっしょに結合される。順番に、最も有望な送信データ値の推定値に対応する個々の復調処理によるエネルギー値出力は、対応する信号インスタンスのエネルギーレベル−エネルギー値が復調処理による最大レベルの出力であるか否か−を決定するために使用される。この方法では、エネルギー決定処理への入力エネルギー値は、外来の(extraneous)ノイズレベルではありそうでなく、そしてより有効な信号エネルギー値でありそうである。これらのより正確なエネルギー値に基づく結果のエネルギー推定値もまたより正確である。

図４は、それが他のタイプのシステムにおいてもなお使用され得るが、マルチインスタンスの信号が互いに適時に(in time) 有意なオフセット(significantly offset)を受信するところのシステム内で使用するために特に構成された本発明の１実施例を示すブロック図である。例えば、図４に示された受信器は、リモートユニットが２つまたはそれ以上の衛星から信号を同時に受信できる衛星通信システムにおいて使用することができる。図４では、受信器は少なくとも４つの復調要素１１８Ａ乃至１１８Ｎを含む。しかしながら、図４によって図示された一般原則は２つまたはそれ以上の信号インスタンスの復調を準備する受信器に適用することができる。

無線リンクからの信号サンプルは復調要素１１８Ａ乃至１１８Ｎにおける入力である。議論の目的として、示された構成では、復調要素１１８Ａは最も早い到着信号インスタンスに割り当てられると仮定される。復調要素１１８Ａ内の逆拡散器１２０Ａは割り当てられた信号インスタンスの時間オフセット(time offset) で同期化される。逆拡散器１２０Ａは信号インスタンスを引き起こすために使用されたと同じ拡散符号を使用している信号サンプルを逆拡散する。逆拡散器１２０Ａの出力は高速アダマール変換器（ＦＨＴ）１２２Ａに連結される。ＦＨＴ１２２Ａは逆拡散されたサンプルを１セットの可能性のある記号値のそれぞれ１つと関係付ける。例えば、１実施例では、ＦＨＴ１２２Ａの出力は６４ボルトレベルであり、それは６４の可能性のあるウォルシュ記号のそれぞれに対応する。ＦＨＴ１２２Ａの出力は、ＦＨＴ１２２Ａによって生成された各電圧レベルのための対応するエネルギーレベルを決定するエネルギー決定ブロック１２４Ａに連結される。エネルギー決定ブロック１２４Ａの出力は、最も有望な送信データ値の第１の推定値を決定する最大値検出器ブロック１２６Ａに連結される。例えば、最大値検出器は上述した米国特許番号５，４４２，６２７号に従って動作できる。最大値検出器１２６Ａの出力はエネルギー推定器及びロック検出器１２８Ａへの入力であり、それは信号インスタンス内の平均エネルギーを決定し、そして復調要素１１８Ａが上記の参照米国特許に記述されたと同じ方法で有効な信号インスタンスを復調しているかどうかを決定するように動作する。１実施例では、ロック検出器１２８Ａの出力は復調要素割り当てアルゴリズムを実行するシステムコントローラ１３２に連結される。１実施例では、システムコントローラ１３２は汎用マイクロプロセッサである。図を込み入らせないために、復調要素１１８Ａ乃至１１８Ｎとシステムコントローラ１３２との間のいくつかの接続は示されない。

復調要素１１８Ｂは第２番目に早い到着信号インスタンスに割り当てられるように構成される。逆拡散器１２０Ｂは第２番目に早い到着信号インスタンスに対応する時間オフセットに同期化される。逆拡散器１２０Ｂ，ＦＨＴ１２２Ｂ及びエネルギー決定ブロック１２４Ｂは復調要素１１８Ａ内の対応する要素と同じ機能を実行する。しかしながら、エネルギー決定ブロック１２４Ｂの出力は結合器１３０Ａに連結される。さらに、エネルギー決定ブロック１２４Ａの出力も結合器１３０Ａの入力に連結される。結合器１３０Ａはエネルギー決定ブロック１２４Ａ及び１２４Ｂによる信号エネルギー出力を結合する。結合器１３０Ａは結合されたエネルギーレベルの１セットを生成し、各エネルギーレベルは可能性のある記号値の１つに対応する。結合器１３０Ａはエネルギー決定ブロック１２４Ａの出力をエネルギー決定ブロック１２４Ｂの出力に時間割り当てし、そして、このように、対応するデータがエネルギー決定ブロック１２４Ｂによって出力されるまでエネルギー決定ブロック１２４Ａによるエネルギー値出力を蓄積するためのメモリを含むことができる。蓄積されたデータがエネルギー決定ブロック１２４Ｂからのエネルギー値と結合された後、エネルギー決定ブロック１２４Ａから受信された蓄積データは抹消，上書きまたはその他では変造する(corrupted) ことができる。

通信の周知の原理に従って、結合器１３０Ａの出力は、その後エネルギー決定ブロック１２４Ａの出力かエネルギー決定ブロック１２４Ｂの出力のいずれかが個別に送信された実際のデータをより正確に反映する。結合器１３０Ａの出力は最大値検出器１２６Ｂに連結される。最大値検出器１２６Ｂは結合器１３０Ａの出力に基づいて最も有望な送信データ値を決定し、そして対応する表示を生成する。

最大値検出器１２６Ｂの出力はエネルギー推定器及びロック検出器１２８Ｂに連結される。さらに、エネルギー決定ブロック１２４Ｂの出力もまたエネルギー推定器及びロック検出器１２８Ｂの入力に連結される。エネルギー推定器及びロック検出器１２８Ｂは、最大値検出器１２６Ｂによって決定されたような最も有望な送信データ値の推定値に対応するエネルギー値−そのエネルギー値がエネルギー決定ブロック１２４Ｂによる最大エネルギー出力であるか否かを、選択する。エネルギー推定器及びロック検出器１２８Ｂは、第２のインスタンスの信号内のエネルギーの推定値を決定するために選択された値を使用する。例えば、エネルギー推定器及びロック検出器１２８Ｂは時間に対して一連のエネルギー値を平均することができる。さらに、エネルギー推定器及びロック検出器１２８Ｂは推定されたエネルギーに基づいて復調要素１１８Ｂのロック状態を決定する。例えば、一実施例では、エネルギー推定器及びロック検出器１２８Ｂは、エネルギーの推定値が所定のしきい値を超えたときインロック状態の１ビット表示を出力し、エネルギーの推定値がもう１つの所定のしきい値以下に落ちたときロック外状態の１ビット表示を出力する。ロック検出器１２８Ｂの出力はシステムコントローラ１３２に結合される。

最も有望な送信データ値を選択するために結合されたエネルギーレベルを使用することによって、エネルギー推定及びロック検出処理における使用のために選択されたエネルギー値が復調要素１１８Ｂによって復調されている実際の信号エネルギーを反映する可能性は増大し、従って、復調要素１１８Ｂのロック状態のより正確な表示を生成する。

同様な方法に引き続いて、復調要素１１８Ｃは信号サンプルを受信する。逆拡散器１２０Ｃ，ＦＨＴ１２２Ｃ及びエネルギー決定ブロック１２４Ｃはそれぞれ復調要素１１８Ａ内の対応する要素と同様な方法で動作する。復調要素１１８Ｃは復調要素１１８Ａまたは復調要素１１８Ｂのいずれかよりも後で到着する信号のインスタンスに割り当てられると仮定することができる。エネルギー決定ブロック１２４Ｃの出力は結合器１３０Ｂへの入力である。さらに、結合器１３０Ａの出力は結合器１３０Ｂへの入力である。結合器１３０Ｂは結合器１３０Ａの出力をエネルギー決定ブロック１２４Ｃの出力と適時に整列させる(align) 。この機能は結合器１３０Ｂ内でメモリ蓄積により遂行することができる。蓄積された値がエネルギー決定ブロック１２４Ｃにより生成されたエネルギー値と結合された後、対応するメモリは抹消，上書きまたは変造することができる。

結合器１３０Ｂの出力は最大値検出器１２６Ｃへの入力である。結合器１３０Ｂによって生成された結合エネルギーレベルに基づいて、最大値検出器１２６Ｃは最も有望な送信データ値を決定する。最大値検出器ブロック１２６Ｃの出力は、エネルギー推定器及びロック検出器１２８Ｂと同じ方法で動作するエネルギー推定器及びロック検出器１２８Ｃに連結される。エネルギー推定器及びロック検出器１２８Ｃの出力はシステムコントローラ１３２に連結される。

同様の方法で、追加の復調要素が復調要素１１８Ｎによって示されるように受信器内に含まれることが可能である。続く各復調要素では、結合器は、最大値検出器１２６Ｎへの入力が最終の結合エネルギー値に連結されるように、他とディジーチェインされ、そしてすべての利用可能な復調要素が信号インスタンスに割り当てられたとき、さらなるディジタル処理のために使用される推定値を生成する。このようにして、結合されたエネルギーレベルによって決定された最も有望な送信データ値のより正確な評価に基づいて、連続する復調要素のためのロック検出器表示の正確性が増加される。そのようなシステムでは、常にすべての復調要素が信号インスタンスに割り当てられることはない。例えば、もしも２つの信号インスタンスのみが現在利用可能であれば、２つの信号エネルギーのみが結合され、そして第１の結合器の出力がさらなる処理のために使用される。最終到着インスタンスの信号に割り当てられた復調要素に対応する最大値検出器の出力は、最も有望な送信データ値の最も正確な推定値を発生する。それは受信器内でさらなる信号処理において使用されるこの値である。

図４に示された受信器の動作は図５に示されたフローの工程を参照することによって、より明確に理解することができる。ブロック１６０では、第１のインスタンスの信号が第１のセットのエネルギー値を生成するために復調される。ブロック１６２では、最も有望な送信データ値の第１の推定値が決定される。ブロック１６４では、第１のインスタンス内のエネルギーの推定値が最も有望な送信データ値の第１の推定値に基づいて決定される。

ブロック１６６では、第２のインスタンスの信号が第２セットのエネルギー値を生成するために復調される。ブロック１６８では、第１及び第２のインスタンスの信号の復調によって生成されたエネルギー値が結合される。ブロック１７０では、最も有望な送信データ値の第２の推定値が決定される。ブロック１７２では、第２のインスタンスの信号内のエネルギーの推定値が最も有望な送信データ値の第２の推定値に基づいて決定される。通信理論の周知の原理に従って、最も有望な送信データ値の第２の推定値は概して(on average)第２のセットのエネルギー値を通して得られた信号についての追加情報による第１の推定値よりもより正確であり、そして最も有望な送信データ値の第２の推定値は第２のセットのエネルギー値の単純な信用(reliance)によって得られたよりもよい推定値である。したがって、最も有望な送信データ値の第２の推定値に対応するエネルギーレベルは、第２のインスタンスの信号において基地局で受信されたエネルギーのより正確な反映であり、従って、エネルギー推定値決定の正確性を増加させる。

上に示したように、そして図４に示されたように、この処理は他のインスタンスの信号について続けられてよい。例えば、ブロック１７４では、第３のインスタンスの信号が第３のセットのエネルギー値を生成するために復調される。エネルギー値はブロック１７８において第１及び第２のセットのエネルギー値と結合される。ブロック１８０では、最も有望な送信データ値の第３の推定値が結合されたエネルギーに基づいて決定される。第３の推定値は概して第３のセットのエネルギー値の結合によって得られた追加情報による第２または第１の推定値のいずれよりもより正確である。ブロック１８２では、第３のインスタンスの信号のエネルギーの推定値は、最も有望な送信データ値の第３の推定値に対応する第３のセットのエネルギー値内のエネルギー値に基づいて決定される。

図６はそれがなお他のタイプのシステムにおいても使用できるが、共通信号のマルチインスタンスが互いに相対的に極めて接近した時間関係で受信されるシステムにおいて動作するように構成された受信器のブロック図である。図６内の受信器は一連の復調要素１３８Ａ乃至１３８Ｎから成る。復調要素１３８Ａ乃至１３８Ｎは無線リンクから一連の信号サンプルを受信する。復調要素１３８Ａ内では、逆拡散器１４０Ａ，ＦＨＴ１４２Ａ及びエネルギー決定ブロック１４４Ａは図４の復調要素１１８Ａ内の対応する要素と同じ方法で動作する。エネルギー決定ブロック１４４Ａによるエネルギー値出力は、それらがさらなる処理のために蓄積されるエネルギーバッファ１４６Ａへの入力である。復調要素１３８Ｂ乃至１３８Ｎは同様の方法で動作する類似の(corresponding) 要素を含む。各エネルギー決定ブロック１４４Ａ乃至１４４Ｎの出力はマルチパス結合器１５０への入力である。マルチパス結合器１５０はエネルギー値を結合し、そして可能性のあるデータ値のそれぞれに対応する、１セットの結合されたエネルギー値を出力する。マルチパス結合器１５０の出力は、セットの結合されたエネルギー値に基づいて最も有望な送信データ値を決定する最大値検出ブロック１５２に連結される。

最大値検出器１５２の出力はエネルギーバッファ１４６Ａ乃至１４６Ｎに連結される。エネルギーバッファ１４６Ａ乃至１４６Ｎは最大値検出器１５２によって決定された最も有望な送信データ値に対応するエネルギーレベルを出力する。エネルギーバッファ１４６Ａ乃至１４６Ｎの出力はそれぞれエネルギー推定器及びロック検出器１４８Ａ乃至１４６Ｎへの入力であり、それはエネルギー推定器及びロック検出器１２８Ｂのと同じ方法で動作する。ロック検出器１４８Ａ乃至１４６Ｎの出力は、一実施例では、上記参照米国特許番号５，４９０，１６５号に従うような復調割り当てアルゴリズムを実行するシステムコントローラ１５４への入力である。一実施例では、システムコントローラ１５４は汎用マイクロプロセッサである。図を込み入らせないために、復調要素１３８Ａ乃至１３８Ｎとシステムコントローラ１５４との間のいくつかの接続は示されない。

図６に従う動作は図７のフローチャートを参照することによってより明確になるかもしれない。ブロック２００では、第１のセットのエネルギー値を生成するために第１のインスタンスの信号が復調される。ブロック２０２では、第２のセットのエネルギー値を生成するために第２のインスタンスの信号が復調される。ブロック２０４では、第３のセットのエネルギー値を生成するために第３のインスタンスの信号が復調される。ブロック２０６では、第１，第２及び第３のセットのエネルギー値が結合される。ブロック２０８では、結合セットのエネルギー値に基づいて最も有望な送信データ値の推定値が決定される。上に述べたように、最も有望な送信データ値の決定は、それが個別のセットのエネルギー値の１つよりもむしろ結合されたエネルギーレベルに基づいている時に概してより正確である。ブロック２１０では、第１のインスタンスのエネルギーの推定値が最も有望な送信データ値に基づいて決定される。例えば、最も有望な送信データ値に対応する第１のセットのエネルギー値内のエネルギー値が第１のインスタンスの信号の平均エネルギーを決定するために使用される。同様に、ブロック２１２では、第２のインスタンスの信号のエネルギーの推定値が決定される。ブロック２１４では、第３のインスタンスの信号内のエネルギーの推定値が最も有望な送信データ値に基づいて決定される。図６及び７は３つまたはそれ以上のインスタンスの信号の復調を示すが、いくつかの実施例では、ちょうど２つのインスタンスの信号が復調できる。

図６及び７に示された実施例は図４及び５に示された実施例を超える性能の利点を有する。性能の利点は、図４の最大値検出器１２６Ａ乃至１２６Ｃの出力が（追加の信号インスタンスが利用可能である時のような）、ある場合には最良の推定値ではない一方で、最大値検出器１５２の出力が受信器で利用可能な最も有望な送信データ値の最良の推定値であるために得られる。図４では、最終の到着信号インスタンスに割り当てられた復調要素の最大値検出器の出力のみが常に受信器で利用可能なすべてのエネルギー情報を使用する。

しかしながら、図４及び５に示された実施例は、もし信号インスタンスの到着時間の間の時間差が比較的大きければ、実施することはより実際的となり得る。連続する信号インスタンス間の時間オフセットが増加するとき、最も有望な送信データ値が決定されるまでバッファされねばならないデータ量は増加する。ある点で、蓄積されねばならないデータの量は禁止的(prohibitive) に多くなる。さらに、そのような動作は信号インスタンスにおける変化へのエネルギー推定処理の応答時間を減少させるロック検出処理に遅延を持ち込む(introduces)。図４及び５における構成は、最も早い到着信号に対応する復調処理のロック状態の、図６及び７で可能であるよりもより急速な決定を可能とする。さらに、この構成は図６及び７に比較されるように１セットの与えられた時間オフセットについてシステム内に蓄積された平均のデータ量を下げる。

上に示したように、たとえ各復調要素が８０％の時間が不正確であるデータを生成したとしても、結合された信号のエラーレートを１０％と同様に低くできる。したがって、本発明に従った信号インスタンスのエネルギー推定値の平均的な精度を従来の技術よりも有意に大きくできる。この理由で、システムがロック状態を示すしきい値は従来の技術に比較して下げることができる。この方法では、低い電力レベルで到着している有効な信号インスタンスは雑音から区別することができ、そして、このように、概して最も有望な送信データ値を決定するために使用されるエネルギー量を増加させて、確信を持って使用され続けることができる。本発明のより正確なロック検出機構を使用して、より低レベルの信号インスタンスを、このようにリモートユニットから受信した全エネルギーを増加させ、このようにシステムの性能をさらに向上させて、検出することができる。

受信エネルギーのより正確な推定はまたリモートユニットによって遂行される他の機能にとっても有利である。例えば、エネルギー推定は、例えば米国特許番号５，４０９，１６５号に開示されたような、復調要素の割り当てにおいても使用される。より正確なエネルギー推定は、より正確な割り当てと向上されたシステム性能とに帰着する。例えば、システムコントローラはこの発明に従って決定されたエネルギー推定値に基づいて復調資源の割り当てを決定できる。

上記の情報を参照して、図に示されたブロックの簡単な再構成のような、この発明の範囲内の多数の代替実施例は当分野の技術者には容易に明白になるであろう。例えば、図４に示された受信器では、ロック状態を検出するために使用される検出しきい値は、より早い到着信号インスタンスに割り当てられた復調要素よりも遅い到着時間に割り当てられた復調要素のために、より低くすることができる。

復調要素は図４及び６では個別素子からなるものとして示されているが、いくつかの実施例では、これらの素子はマルチインスタンスの信号が共通セットの回路素子によって続いて処理される多重時間構成(time multiplexing architecture)において具体化することができる。そのような一実施例は上に参照された米国特許番号５，６５４，９７９号に詳述される。一般にそのような実施例は、また個別の構成要素で設計されまたはソフトウェアで遂行できるが、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）で実施される。図４及び６の要素は１方法の工程であることが可能である。

上記実施例はウォルシュ記号を使用するシステムを参照して記述される。この中に記述された技術は、データを符号化及び復号化する他の手段及び方法を使用するシステムに適用可能である。

この発明はその精神または本質的な特徴から逸脱せずに他の特定の形態で具体化されてもよい。記述された実施例はすべての点において実例としてそして限定的でなく考慮されるべきであり、そしてこの発明の範囲は、したがって、前述の説明によるよりもむしろ付属のクレームによって示される。このクレームと同等のものの意味及び範囲内で起こるすべての変更はそれらの範囲内に包含されるべきである。

Claims (20)

1. 下記の工程を具備する通信システムにおけるエネルギー推定の方法：
   信号の１セットの可能性のあるデータ値に対応する第１のセットのエネルギー値を生成するために第１のインスタンスの前記信号を復調する；
   前記セットの可能性のあるデータ値に対応する第２のセットのエネルギー値を生成するために第２のインスタンスの前記信号を復調する；
   結合セットのエネルギー値を決定するために前記第１と前記第２のセットのエネルギー値を結合する；
   前記結合セットのエネルギー値に基づいて最も有望な送信データ値の第１の推定値を決定する；及び
   前記最も有望な送信データ値の前記第１の推定値に対応する前記第１のセットのエネルギー値内の該エネルギー値に基づいて前記第１のインスタンスのエネルギーレベルを推定する。
2. 前記最も有望な送信データ値の前記第１の推定値に対応する前記第２のセットのエネルギー値内の該エネルギー値に基づいて前記第２のインスタンスのエネルギーレベルを推定する工程をさらに具備する、請求項１の方法。
3. 前記第１のインスタンスの前記エネルギーレベルに基づいて復調資源の割り当てを決定する工程をさらに具備する、請求項１の方法。
4. 前記第２のセットのエネルギー値に基づいて前記第２のインスタンスを復調する前記工程のロックまたはアンロックの状態を決定する工程をさらに具備する、請求項１の方法。
5. 下記の工程をさらに具備する、請求項１の方法： 前記セットの可能性のあるデータ値に対応する第３のセットのエネルギー値を生成するために第３のインスタンスの前記信号を復調する；
   第２の結合セットのエネルギー値を決定するために前記第３のセットと前記結合セットのエネルギー値を結合する；
   前記第２の結合セットのエネルギー値に基づいて前記最も有望な送信データ値の第２の推定値を決定する；及び
   前記最も有望な送信データ値の前記第２の推定値に対応する前記第３のセットのエネルギー値内の該エネルギー値に基づいて前記第３のインスタンスのエネルギーレベルを推定する。
6. 前記第１のインスタンスの前記エネルギーレベルに基づいて前記第１のインスタンスを復調する前記工程のロックまたはアンロックの状態を決定する工程をさらに具備する、請求項５の方法：
7. 下記の工程をさらに具備する、請求項１の方法： 前記セットの可能性のあるデータ値に対応する第３のセットのエネルギー値を生成するために第３のインスタンスの前記信号を復調する；
   この中で前記結合工程は前記結合セットのエネルギー値を生成するために前記第３のセットのエネルギー値を前記第１及び第２のセットのエネルギー値と結合する工程をさらに具備する；及び
   前記最も有望な送信データ値の前記第１の推定値に対応する前記第３のセットのエネルギー値内の該エネルギー値に基づいて前記第３のインスタンスのエネルギーレベルを推定する。
8. 下記を具備する無線システム内の受信器：
   信号の１セットの可能性のあるデータ値に対応する第１のセットのエネルギー値を生成するために第１のインスタンスの前記信号を復調するための手段；
   前記セットの可能性のあるデータ値に対応する第２のセットのエネルギー値を生成するために第２のインスタンスの前記信号を復調するための手段；
   結合セットのエネルギー値を決定するために前記第１と前記第２のセットのエネルギー値を結合するための手段；
   前記結合セットのエネルギー値に基づいて最も有望な送信データ値の第１の推定値を決定するための手段；及び
   前記最も有望な送信データ値の前記第１の推定値に対応する前記第１のセットのエネルギー値内の該エネルギー値に基づいて前記第１のインスタンスのエネルギーレベルを推定するための手段。
9. 前記最も有望な送信データ値の前記第１の推定値に対応する前記第２のセットのエネルギー値内の該エネルギー値に基づいて前記第２のインスタンスのエネルギーレベルを推定するための手段をさらに具備する、請求項８の装置。
10. 前記第１のインスタンスの前記エネルギーレベルに基づいて復調資源の割り当てを決定するための手段をさらに具備する、請求項８の装置。
11. 前記第２のセットのエネルギー値に基づいて前記第２のインスタンスを復調するための前記手段のロックまたはアンロックの状態を決定するための手段をさらに具備する、請求項８の装置。
12. 下記をさらに具備する、請求項８の受信器：
    前記セットの可能性のあるデータ値に対応する第３のセットのエネルギー値を生成するために第３のインスタンスの前記信号を復調するための手段；
    第２の結合セットのエネルギー値を決定するために前記第３のセットと前記結合セットのエネルギー値を結合するための手段；
    前記第２の結合セットのエネルギー値に基づいて前記最も有望な送信データ値の第２の推定値を決定するための手段；及び
    前記最も有望な送信データ値の前記第２の推定値に対応する前記第３のセットのエネルギー値内の該エネルギー値に基づいて前記第３のインスタンスを復調するための前記手段のロックまたはアンロックの状態を決定するための手段。
13. 前記第１のインスタンスの前記エネルギーレベルに基づいて前記第１のインスタンスを復調するための前記手段のロックまたはアンロックの状態を決定するための手段をさらに具備する、請求項１２の装置。
14. 下記をさらに具備する、請求項８の受信器：
    前記セットの可能性のあるデータ値に対応する第３のセットのエネルギー値を生成するために第３のインスタンスの前記信号を復調するための手段；
    この中で結合のための前記手段は前記結合セットのエネルギー値を生成するために前記第３のセットのエネルギー値を前記第１及び第２のセットのエネルギー値と結合するための手段をさらに具備する；及び
    前記最も有望な送信データ値の前記第１の推定値に対応する前記第３のセットのエネルギー値内の該エネルギー値に基づいて前記第３のインスタンスのエネルギーレベルを推定するための手段。
15. 下記を具備するレーキ受信器：
    一連の信号サンプルを受信するように構成された第１の復調要素、また第１のインスタンスの信号に割り当てられるように構成され及び前記信号の可能性のあるデータ値のセットに対応する第１のセットのエネルギー値を生成するように構成された前記第１の復調要素；
    前記系列の信号サンプルを受信するように構成された第２の復調要素、また第２のインスタンスの前記信号に割り当てられるように構成され及び前記信号の可能性のあるデータ値の前記セットに対応する第２のセットのエネルギー値を生成するように構成された前記第２の復調要素；
    前記第１と第２のセットのエネルギー値を結合するように構成され及び結合セットのエネルギー値を生成するように構成された結合器；
    前記結合セットのエネルギー値に基づいて最も有望な送信データ値の第１の推定値を決定するように構成された最大値検出器；及び
    前記最も有望な送信データ値の前記第１の推定値に対応する前記第１のセットのエネルギー値内の該エネルギー値に基づいて前記第１のインスタンスのエネルギーレベルを決定するように構成されたエネルギー推定器。
16. 前記第１のインスタンスの前記エネルギーレベルに基づいて前記第１及び第２の復調要素を次の信号インスタンスに割り当てるコントローラをさらに具備する、請求項１５のレーキ受信器。
17. この中で前記第２のインスタンスは前記第１のインスタンスよりも早い到着信号であり、前記受信器は前記第２のセットのエネルギー値に基づいて前記第２の復調要素のロック状態を決定するように構成された第２のロック検出器をさらに具備する、請求項１５のレーキ受信器。
18. 下記をさらに具備する、請求項１５のレーキ受信器：
    前記系列の信号サンプルを受信するように構成された第３の復調要素、また第３のインスタンスの前記信号に割り当てられるように構成され及び前記セットの前記信号の可能性のあるデータ値に対応する第３のセットのエネルギー値を生成するように構成された前記第３の復調要素；
    この中で前記結合器は前記結合セットのエネルギー値を生成するために前記第３のセットのエネルギー値を前記第１及び第２のセットのエネルギー値と結合するようにさらに構成され、及び
    前記最も有望な送信データ値の前記第１の推定値に対応する前記第３のセットのエネルギー値内の該エネルギー値に基づいて前記第３のインスタンスのエネルギーレベルを決定するように構成されたエネルギー推定器。
19. 下記をさらに具備する、請求項１５のレーキ受信器：
    前記系列の信号サンプルを受信するように構成された第３の復調要素、また第３のインスタンスの前記信号に割り当てられるように構成され及び前記セットの前記信号の可能性のあるデータ値に対応する第３のセットのエネルギー値を生成するように構成された前記第３の復調要素；
    第２の結合セットのエネルギー値を生成するために前記第３のセットのエネルギー値を前記結合セットのエネルギー値と結合するように構成された第２の結合器；
    前記第２の結合セットのエネルギー値に基づいて前記最も有望な送信データ値の第２の推定値を決定するように構成された第２の最大値検出器；及び
    前記最も有望な送信データ値の前記第２の推定値に対応する前記第３のセットのエネルギー値内の該エネルギー値に基づいて前記第３の復調要素のロック状態を決定するように構成された第３のロック検出器。
20. 前記第１のインスタンスの前記エネルギーレベルに基づいて前記第１の復調要素のロック状態を決定するように構成された第１のロック検出器をさらに具備する、請求項１９のレーキ受信器。

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