JP4444961B2 - 伝送チャネルのチャネル評価の決定 - Google Patents

Description

本発明は，伝送チャネルのチャネル評価の決定に関する。本発明は更に，チャネル評価に基づいた信号対干渉比の決定に関する。

ディジタル通信システムでは，情報を交換するために異なるノード（例えば基地局，移動体電話）間で，情報を表すディジタル記号が伝送される。

通常，ＯＳＩ（Ｏｐｅｎ Ｓｙｓｔｅｍ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）と呼ばれる階層モデルが，通信システムを記述するためにしばしば用いられる。複数のビットからなる情報ストリームが伝送されるこのモードにおける最も低い層はしばしば，物理チャネルと呼ばれる。物理チャネルは，構成に依存してサービスに予め定義された品質を与える。単純化された説明では物理チャネルは，予め定義されたフォーマットでのビットのフォーマット化と，符号化と，インターリーブと，搬送波の変調と，媒体上での伝送と，下方変換と，復調と，インターリーブ解除と，前進誤り訂正とを含む。更に時間と周波数の両者での同期およびチャネル評価といった適切な動作に必要とされる他の多くの機能が存在する。物理チャネル上では，情報記号の間でしばしばパイロット記号が伝送される。それからこれらのパイロット記号は，同期とチャネル評価とを取得するために受信器内で使用される。チャネル評価は，伝送された記号がチャネルによってどのように影響されるか（変調，ＴＸフロントエンド，媒体，ＲＸフロントエンド，および復調器を含めて）を記述し，また受信器内で信号を再構築するために使用される。物理チャネルの二つのタイプは，専用チャネルと共通（例えば放送）チャネルである。専用物理チャネルは一つの受信器に伝送されるが，共通物理チャネルは多数の受信器向けを意図している。

基地局は，最も頻繁に多数の物理チャネルを送信する。ＴＤＭＡシステムでは同じ基地局からの複数の物理チャネルは，時間（およびもし多数の搬送波が使用されていれば周波数）を使用して分離される。ＦＤＭＡシステムでは異なる物理チャネルを分離するために周波数だけが使用される。スペクトル拡散ＣＤＭＡシステムでは，異なるユーザを分離するためにコード（およびもし多数の搬送波が使用されていれば周波数）が使用される。

幾つかの理由からこれらの物理チャネルの多くは，チャネル特性を評価するために使用できるパイロット記号を持っている。パイロット信号は典型的には，それ自身のチャネル上で伝送され得る，または他のチャネルに埋め込まれ得る，そして管理，制御，等化，連続性，同期，または参照目的のために使用され得る１個以上の予め決められた記号である。

ＷＣＤＭＡシステムでは，共通パイロットチャネル（ＣＰＩＣＨ）のパイロット記号と専用物理チャネル（ＤＰＣＨ）で伝送されるパイロットとは，基地局から送信される。

使用されるチャネルとは無関係に，受信された信号は，伝送媒体を通過する影響のせいで送信された信号とは種々の面で異なる。ある媒体では無線周波数信号に対するこのような影響は主として，マルチパスフェージングと，媒体を通過する他の信号からの干渉と，熱雑音とを含む。フェージングは，信号のそれ自身の反射またはエコーとの相互作用によって引き起こされ，その結果この信号の大きくて高度に局所化された振幅と位相偏移とをもたらす可能性がある。無線環境では干渉はしばしば，他の無線信号の望ましくない存在によって引き起こされる。これらの他の信号は，所望の信号と同じチャネルを使用している可能性があり（同一チャネル干渉と呼ばれることもある），あるいは隣接チャネルを使用していることもある（隣接チャネル干渉と呼ばれることもある）。熱雑音は，すべての通信チャネルに存在し，伝送された信号の更なる歪みを引き起こす。従って受信器で受信された信号は，所望の成分と有害成分とからなる複合信号と考えることができる。有害成分は，媒体を通過する影響，例えば干渉と雑音とを表す。

ＷＣＤＭＡでは，共通パイロットチャネル（ＣＰＩＣＨ）は一般に，このチャネルが極めて強いことが多くて，正確なチャネル評価が得られるので，復調時の位相基準として使用される。しかしながら専用物理チャネル（ＤＰＣＨ）上のパイロットは，例えば電力制御ループ，ＲＡＫＥフィンガー選択手順で（特に異なる基地局とのソフトハンドオーバー・シナリオにおいて）使用されるためばかりでなく「同期内」，「同期外」測定といった信号強度測定で使用されるためにも，信号対干渉比（ＳＩＲ）評価のために必要とされる。ＤＰＣＨは電力制御され，またＤＰＣＨ上にはほんの比較的僅かのパイロット記号しか存在しないので，取得されたチャネル評価は，また従って取得されたＳＩＲ評価も雑音が多い。

従来技術のシステムは主として，チャネル評価のために専用パイロットを使用し，干渉評価のためにパイロットチャネルを使用するＳＩＲ評価に基づいている。

このような従来技術システムは典型的には，チャネル評価の，従ってまたこれに続くＳＩＲ評価の正確さと精密さの点から低下したシステム性能を引き起こす雑音の多いチャネル評価に悩まされている。ＳＩＲ評価の低い正確さと精密さは，今度は通信システムの電力制御性能に大きく影響し，その結果，通信システムの容量に大きな影響を及ぼす。

上記および他の問題は，通信システムにおける第１の伝送チャネルのチャネル評価を決定する方法であって，
ａ）前記第１の伝送チャネルを経由して受信された記号から第１のセットのチャネル評価を誘導するステップと，
ｂ）前記通信システムにおける第２の伝送チャネルを経由して受信された記号から第２のセットのチャネル評価を誘導するステップと，
ｃ）最小二乗誤差基準からチャネル評価の前記第１，第２のセット間の倍率を決定するステップと，
ｄ）前記第１のチャネル評価を，前記決定された倍率によって拡大縮小された前記第２の伝送チャネルのチャネル評価と決定するステップと，を含むことを特徴とする方法によって解決される。

それ故に二つのチャネルの評価を使用することと，これら二つのチャネルのチャネル評価に関する倍率を決定することとによって，これらのチャネルのうちの一つに関するチャネル評価が改善される。それ故に本方法は，チャネル間の差が利得オフセットとも呼ばれる倍率によって実質的に記述され得るという事実を利用している。この結果，倍率の評価を決定することによって，チャネル評価の改善された評価が与えられる。

倍率を評価するために最小二乗誤差基準を適用することによって，評価の高い精度が達成される。本方法が単に低い計算的複雑さしか必要とせず，コスト的および電力効率的仕方で，例えばディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）実施形態として実現され得ることは，本方法の更なる利点である。

特にチャネル評価を決定する複雑さの少ない方法は，ＳＩＲ評価が典型的には電力制御のタイミング要件を満たすために極めて迅速に行われるべきであるから，ＳＩＲ評価に関連して有利に使用できる。

ある幾つかの実施形態では干渉評価が利益をもたらすために使用できても，上記の方法が如何なる干渉評価からも独立している評価を与えるということは注目される。

更に最小二乗法に基づく上記の方法が線形演算によって実現され，それによって必要とされる複雑さを大幅に削減できることは注目される。

一実施形態では，第１，第２の伝送チャネルは無線チャネルであるが，当業者はこれらのチャネルが他の伝送チャネルでもよいことを認めるであろう。伝送チャネルの例は，電話伝送チャネル，移動体電話伝送チャネル，ローカルエリアネットワーク伝送チャネルなどを含む。これらのチャネルはまた，フェーズドアレイ・アンテナ要素またはビームフォーマーからのビームに関連する無線チャネルであってもよい。

特に本発明は有利にもＷＣＤＭＡにおけるダウンリンクＤＰＣＨのチャネル評価に適用できることが本発明者らによって認められている。従って好適な実施形態では，前記第１の伝送チャネルはＷＣＤＭＡシステムにおける専用物理チャネル（ＤＰＣＨ）であり，前記第２の伝送チャネルはＷＣＤＭＡシステムにおける共通パイロットチャネル（ＣＰＩＣＨ）である。

好適な実施形態では，前記倍率を決定するステップは，誤差項を含む目的関数の最小値を決定するステップを更に含み，前記誤差項は各々が多数の伝播遅延の一つに対応する二乗誤差寄与の和を含み，前記誤差寄与の各々は前記第１の伝送チャネルのチャネル評価を前記倍率によって拡大縮小された前記第２の伝送チャネルの評価で置き換えることによって導入される誤差に対応する。それ故に，倍率が個別の伝播遅延に関する，またはＲＡＫＥ受信器のフィンガーに関する複数の個別チャネル評価に基づいて評価されるのでチャネル評価が高い精度で決定されるということは，利点である。チャネル間の倍率が伝播遅延とは実質的に独立していることは注目される。

更なる好適な実施形態では，前記誤差寄与の各々は，それぞれの重み付け係数によって重み付けされる。好適には前記重み付け係数は，前記対応する伝播遅延の干渉寄与に応じて選択される。

更に，多くの通信システムではチャネルによって搬送される情報が，連続するフレームにグループ化される複数のタイムスロットに編成されることは注目される。各スロットは，ペイロードと，パイロット記号，伝送電力制御（ＴＰＣ）コマンドなどを含む付加情報とを含み得る。一例示的通信システムではスロットは，０．６２５ミリ秒の継続時間を持ち，スロットのタイプによって可変数のビットを含み得る。二つの隣接スロット間の利得オフセットは，前のスロット中に受信器によって送信されたＴＰＣコマンドに依存する。それ故にこの知識は利得オフセットと，従ってまたＳＩＲ評価性能とを改善するために組み込むことができる。従ってもう一つの好適な実施形態では，前記目的関数は更に，前のタイムスロットに関して決定された利得オフセットと前のタイムスロット中に送信されたＴＰＣコマンドとに依存する第２の項を含む。

好適な実施形態では，前記倍率は電力増分パラメータを含んでおり，また前記方法は更に，前記第１の伝送チャネルのチャネル評価と干渉評価とから前記電力増分パラメータを評価するステップを含む。

更に，本発明によって達成される性能利得が，現在の無線アクセスベアラ（ＲＡＢ）に依存する可能性があることは認められる。例えば性能利得は，低い平均ＤＰＣＨ電力（大きな拡散係数を意味する）と僅かのＤＰＣＨパイロットとを有するＲＡＢに関して，より大きい。この故に好適な実施形態では上記のステップは，複雑さを減らす，また従って消費電力を減らすために，より高い層，例えば現在のＲＡＢから受信される情報を条件として実行され，それによって本評価方法を現在のＲＡＢに適応させている。

従って好適な実施形態では本方法は，階層的通信システムのより高い層から情報を受信するステップと，前記受信された情報を条件として少なくともステップｄ）を起動するステップと，を更に含む。

もう一つの好適な実施形態によれば本方法は，現在のＲＡＢに関する情報に応じて目的関数の少なくとも一つのパラメータを適応させるステップを更に含む。更なる好適な実施形態によれば，前記目的関数の誤差項の前記誤差寄与の各々はそれぞれの重み付け係数によって重み付けされ，また前記重み付け係数は階層的通信システムのより高い層から受信された情報，好適には無線アクセスベアラに関する情報に応じて決定される。

更なる好適な実施形態は，従属請求項において開示される。

もう一つの態様によれば通信システムの伝送チャネルに関して改善されたＳＩＲ評価を与える問題を解決することが本発明の目的である。

この問題は，通信システムにおける第１の伝送チャネルに関する信号対干渉比（ＳＩＲ）を決定する方法であって，前記第１に挙げられた方法のステップを実行することによって第１の伝送チャネルのチャネル評価を決定するステップと，干渉評価を決定するステップと，前記決定されたチャネル評価と前記決定された干渉評価とから信号対干渉比を誘導するステップと，を含むことを特徴とする方法によって解決される。

上述され，また下記に説明される方法の特徴は，ソフトウエアに実現され，またデータ処理システム上で，またはコンピュータ実行可能な命令といったプログラムコード手段の実行によって生じる他の処理手段上で実行され得る。ここ，および下記で処理手段という用語は，上記の機能を実行するために適切に適応した如何なる回路および／または装置をも含む。特に上記の用語は，汎用または専用のプログラム可能マイクロプロセッサ，ディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ），特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ），プログラム可能論理アレイ（ＰＬＡ），利用者書込み可能ゲートアレイ（ＦＰＧＡ），専用電子回路など，またはこれらの組合せを含む。

例えばプログラムコード手段は，記憶媒体から，またはコンピュータネットワークを介して他のコンピュータからＲＡＭといったメモリ内にロードできる。代替として上記の特徴は，ソフトウエアの代わりに，またはソフトウエアと組み合わせて配線回路によって実現できる。

本発明は，上記および下記の方法と，通信装置と，各々が第１に挙げられた方法に関連して説明された利益と有利さの一つ以上をもたらす製品手段であって，各々が第１に挙げられた方法に関連して説明され，従属請求項に開示された好適な実施形態に対応する一つ以上の好適な実施形態を有する更なる製品手段と，を含む種々の方法で実現できる。

本発明は更に，伝送チャネルを経由して通信信号を受信するための通信装置であって，
第１の伝送チャネルを経由して受信された信号から第１のセットのチャネル評価を誘導するための手段と，前記通信システムにおける第２の伝送チャネルを経由して受信された記号から第２のセットのチャネル評価を誘導するための手段と，最小二乗誤差基準からチャネル評価の前記第１，第２のセット間の倍率を決定するための手段と，前記第１の伝送チャネルのチャネル評価を，前記決定された倍率によって拡大縮小された前記第２の伝送チャネルのチャネル評価と決定するための手段と，を含むことを特徴とする通信装置に関する。

通信装置という用語は，データ通信を容易にするために通信信号，例えば無線通信信号を受信および／または送信するための適当な回路を含む如何なる装置をも含む。このような装置の例は，携帯可能な無線通信装置と他のハンドヘルドまたは携帯可能装置とを含む。携帯可能な無線通信装置という用語は，移動体電話，ページャ，コミュニケータ（通報器）すなわち電子オルガナイザ，スマート電話，パーソナルディジタルアシスタント（ＰＤＡ），ハンドヘルドコンピュータなどといったすべての装置を含む。

通信装置の更なる例は，静止型通信装置，例えば静止型コンピュータまたは無線通信インタフェースを含む他の電子装置を含む。一実施形態ではこれらの装置の一つは，ネットワーク装置，例えばセルラー電気通信ネットワークの基地局であり得る。

本発明の上記および他の態様は，以下の図面を参照しながら上記で説明された実施形態から明らかになり，解明されるであろう。

図面では同様の，また対応する構成要素，ステップなどには同様の参照符号が使用されている。図１は，ディジタル通信システムのブロック図を模式的に示す。この通信システムは，通信チャネル１０３を介して通信する送信通信装置１０１と受信通信装置１０２とを含む。例えば実際の実施形態では，送信通信装置はセルラー無線周波数（ＲＦ）通信システムの基地局であって受信通信装置は移動体端末であるか，あるいはこの逆である。移動体端末と基地局は，空中インタフェースに亘って伝送される通信信号を介して互いに通信する。大抵の通信システムでは通信装置の一部または全部が送信および受信両方の通信装置であることは理解される。下記の説明の目的のために送信通信装置１０１は信号が通信チャネル上を伝送され得るように信号に必要な変調をかける送信器ユニット１０５を含むと考えられる。受信通信装置は，送信器ユニット１０５によって実施された変調処理に対応する復調処理を実施し，それによって受信された信号から初めに送信された情報を復元することを可能にする受信器１０６を含む。

３ＧＰＰシステムでは専用チャネルと共通チャネルは異なる信号を使用して送信され，これらはしばしば物理チャネルと呼ばれる。それ故に送信チャネル１０３は，多数の物理チャネル１０７，１０８を含む。これらの物理チャネルは，チャネル化コードおよび／または時間多重化によって分離される。しかしながら基地局の構成によって，これらの信号は同じ媒体を経由して送信でき，それによって同じマルチパス伝播を経験し得る。

受信通信装置１０２は，例えばＲＡＫＥ受信器の異なるフィンガーによって，それぞれＤＰＣＨチャネル１０７とＣＰＩＣＨチャネル１０８から信号を同時に受信できる。ＣＰＩＣＨは，特定のチャネル化コードを使用して電力制御なしでセルラー電気通信ネットワークの各セル内に放送される。ＣＰＩＣＨの電力は，セル境界の外側の移動体でもＣＰＩＣＨを受信できるように選択される。従ってＣＰＩＣＨの電力は多くの場合，ＤＰＣＨの電力よりはるかに大きいであろう。更にＤＰＣＨは大抵の場合，各移動体が各ＤＰＣＨを受信するために必要とされる電力にまで，各個別ＤＰＣＨによって使用される電力を制限するために使用される電力制御を使用して送信されるであろう。従って各ＤＰＣＨとＣＰＩＣＨ上の伝送電力は大抵の場合，移動体には知られないある量だけ異なるであろう。下記では伝送電力の比は，利得オフセットと呼ばれるであろう。利得オフセットが電力制御のせいで時間的に変化し得ることは注目される。

ＤＰＣＨとＣＰＩＣＨは，基地局の同じフロントエンドと同じアンテナとを使用して送信され，それによってこれら二つのチャネルに同じ媒体応答を経験させ得る。従ってＣＰＩＣＨとＤＰＣＨとに基づくチャネル評価が両者とも，チャネル係数の良好な評価を与えるために有用であることは注目される。

通信信号の伝送中に建物およびその他の障害物による反射は，フェージングと分散という結果を招く。分散は，物理チャネル上の記号速度に依存するマルチパス伝播と分散の酷さを引き起こす可能性がある。マルチパス伝播は，自己干渉信号が時間分散し，従って互いに干渉してフェージングを生じることがあり得るので，一般に不利である。しかしながらマルチパス伝播はまた，有益であることもあり得る。反射された信号は，主信号と同じ情報を伝送する。フェージングが主信号自身の著しい減衰を引き起こすと，主信号は時間分散された放射線の構成的追加によって「再構成」または増幅でき，すなわち信号は増幅されたダイバーシティになる。

受信通信装置１０２において受信器１０６は，１連の，または１ストリームのディジタルサンプルを得るために受信された信号を処理し，またこれらのサンプルは複素数として表すことができる。例えば受信器は，フィルタリングと，増幅と，同位相直角局部発振器を使用してのベースバンドへのミキシングと，アナログ・ディジタル（Ａ／Ｄ）変換と，同期化と，を含めて受信された信号を処理し，その結果として１ストリームの受信サンプルを得ることができる。

受信器１０６は典型的には，送信通信装置１０１の送信器ユニット１０５によって加えられた変調に従って，受信されたサンプルストリームによって表される情報記号を復元する（あるいは「検出する」）ために受信されたサンプルストリームにある形式のベースバンド信号処理を適用する。このようなベースバンド信号処理は，伝送媒体のモデルに基づく可能性がある。例えば伝送媒体は，多数のチャネルタップ係数を有するフィルタとしてモデル化できる。このフィルタへの入力は伝送されるディジタル信号であり，フィルタからの出力は受信された信号の所望の信号成分である。もしｂ（ｎ）が伝送されるディジタル信号を表すならば，所望の信号成分サンプルｓ（ｎ）は，下記（数式１）によって表される。ここでｈ（ｋ）は実数部と虚数部の両者を有する複素数値であるチャネルタップ係数である。

・・・（数式１）

チャネルタップ係数の評価は，種々のチャネルタップ評価技術によって決定できる。チャネルタップ評価またはチャネル追跡は，本技術ではよく知られており，例えばＪｏｈｎ Ｇ．Ｐｒｏａｋｉｓによる「Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ（ディジタル通信）」第４版，ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ，２０００年に論じられている。最初のチャネルタップ評価は，既知の手法を使用して同期信号相関値または最小二乗評価から得ることができる。

図２は，ＳＩＲを評価するための構成を含む受信器の第１の実施形態のブロック図を模式的に示す。一般に１０６で示される受信器は，受信された無線信号をディジタルベースバンド信号Ｙ_ｔに下方変換してサンプリングするフロントエンド受信器２０２を含む。受信器１０６は更に，専用チャネル評価ユニット２０７と，共通パイロット評価ユニット２０４と，各々がディジタルベースバンド信号Ｙ_ｔを受信するＲＡＫＥ受信器２０３と，を含む。ＲＡＫＥ受信器は，対応する伝播遅延とチャネル評価とに従って数個のマルチパス成分を個別に処理するために，ＲＡＫＥ受信器のいわゆるフィンガーにおいて数個のベースバンド相関器を使用する。相関器出力は，改善された通信の信頼性と性能とを達成するために組み合わされる（例えばＪｏｈｎ Ｇ．Ｐｒｏａｋｉｓによる「Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ（ディジタル通信）」第４版，ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ，２０００年を参照のこと）。ＲＡＫＥ受信器は，復号器２０５に供給される信号記号Ｄ_ｕを生成する。

チャネル評価ユニット２０４，２０７は各々，受信された無線信号のディジタルベースバンド表現Ｙ_ｔを受信し，それぞれのチャネル１０７，１０８上を伝送されるパイロットに基づいて伝送チャネル１０３の評価を与える。特にチャネル評価ユニットは各々，物理チャネルＣＨに関して対応するチャネル評価の（数式２）によって多数の無線経路を識別する。

・・・（数式２）

ここでＦ_ｂは所定のセルｂに関するＲＡＫＥ受信器のフィンガー遅延のセットであり，フィンガー遅延のこのセットはｆによってインデックス付けされる。典型的な例では１セルごとに３〜４個のフィンガーが存在する。しかしながら本方法はまた，異なる数のフィンガーを有する状態にも適用可能である。

伝送チャネルの１モデルによれば，チャネル評価は，下記（数式３）として表すことができる。

・・・（数式３）

ここでｈ_ｆは実際のチャネルを表し，ｅ_ｆは雑音を表す。雑音は，分散ｌ_ｆを有する所定の雑音分布に従ってモデル化できる。例えば雑音は，無相関，ゼロ平均の複素ガウス分布雑音としてモデル化できる。チャネル評価ユニット２０４は更に，各フィンガーｆに関する干渉電力ｌ_ｆの評価を与える。しかしながら干渉電力が代替としてＤＰＣＨに基づいて決定できることは理解される。

典型的にはチャネル評価は，スロットベースで計算され，すなわちチャネル評価（数式４）はタイムスロットｊに亘る実際のチャネルの平均を表す。

・・・（数式４）

下記ではＣＰＩＣＨに関してチャネル評価ユニット２０４によって決定されたチャネル評価は，（数式５）と表される。

・・・（数式５）

ＤＰＣＨに関してチャネル評価ユニット２０７によって決定されたチャネル評価は，（数式６）と表される。

・・・（数式６）

これらの評価ユニットは，このような本技術で知られた，例えばＪｏｈｎ Ｇ．Ｐｒｏａｋｉｓによる「Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ（ディジタル通信）」第４版，ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ，２０００年に記載されたような如何なる適当なチャネル評価手法をも実現できる。すべてのＲＡＫＥ受信器のためにＣＰＩＣＨに関してチャネル評価ユニット２０４によって決定されたチャネル評価（数式７）は，ＲＡＫＥ受信器２０３に供給され，引き続いて復号器２０５によって復調処理に使用される。

・・・（数式７）

ＣＰＩＣＨおよびＤＰＣＨのチャネル評価（数式８），（数式９）と干渉評価ｌ_ｆもまた，改善されたＤＰＣＨ評価２０９を計算する追加のチャネル評価ユニット２０８に供給される。それから改善されたＤＰＣＨチャネル評価は，この改善されたチャネル評価の絶対値の二乗としてＳＩＲを評価するＳＩＲ評価ユニット２１０に送られ，干渉で除算され，それによって改善されたＤＰＣＨ信号対干渉比２１１を与える。

・・・（数式８）

・・・（数式９）

図３は，チャネル評価を評価する方法の一実施形態の流れ図を示す。ステップ３０１でタイムスロットｊに関するＣＰＩＣＨチャネル評価（数式１０）は，上記のように決定される。

・・・（数式１０）

ステップ３０２でタイムスロットｊに関するＤＰＣＨチャネル評価（数式１１）は，上記のように決定される。

・・・（数式１１）

後に続くステップ３０３でＤＰＣＨチャネルとＣＰＩＣＨチャネルとの間の利得オフセットまたは倍率が決定される。下記でスロットｊにおけるＤＰＣＨとＣＰＩＣＨとの間の利得オフセットは，セルｂに関して（数式１２）によって表され，すなわち（数式１３）と表されるであろう。

・・・（数式１２）

・・・（数式１３）

ここでＥ（．）はそれぞれのチャネル評価の期待値を示す。本説明の目的のために，チャネル評価は伝播チャネル評価に関して不偏であることが仮定されている。各セルに関して（数式１２）を評価するために，このプロセスは最小二乗誤差評価を決定する。

特にこのプロセスは下記の目的関数（数式１４）の最小値を，すなわちＤＰＣＨチャネル評価を拡大縮小されたＣＰＩＣＨチャネル評価としてモデル化することによって各フィンガーに関して導入された二乗誤差のすべてのＲＡＫＥフィンガーに亘る重み付け合計を決定する。

・・・（数式１４）

ここでα_ｆは異なる重みが異なるフィンガーに割り当てられることを可能にする重み付け係数である。利得オフセットが異なるＲＡＫＥフィンガーの伝播遅延に依存しないことは注目される。しかしながら上記の目的関数はすべてのフィンガーに関するチャネル評価を利用するので，利得オフセットの改善された評価が達成される。

一実施形態ではこれらの重み付け係数はフィンガーｆに関する干渉に逆比例するように，すなわちα_ｆ＝１／ｌ_ｆであるように選択され，それによって，干渉が小さいと評価されたフィンガーを，強い評価された干渉を有するフィンガーよりも比較的強く重み付けする。しかしながら重み付け係数のその他の選択も同様に可能である。例えば一実施形態では，すべてのフィンガーは等しい強さに，すなわちα_ｆ＝１∀ｆと重み付けされ，それによって特に単純な実施形態を与えている。

上記の式の最小値，すなわち決定された利得オフセットは，（数式１５）によって与えられる。

・・・（数式１５）

ここで（）^＊は複素共役を表す。この故に，上記の目的関数の最小値は上記の閉じた形に決定され得るので，如何なる数値最小化手順も避けられる。更に上記の方程式による利得オフセットの決定は単に，加算と複素数乗算と除算と複素共役演算とを必要とするだけであって，これによって例えばＤＳＰにおける効率的な実現を可能にしている。

上記の目的関数の代わりに他の目的関数が使用できることは理解される。例えば一実施形態では，このプロセスは，閉じた形の解：（数式１７）を有する（数式１６）を最小にする。

・・・（数式１６）

・・・（数式１７）

故にこの実施形態では目的関数は，（複素）チャネル評価の絶対値の二乗誤差の和を含む。故に本実施形態による利得オフセットの決定は単に，実数を含む演算を含むだけで，それによって計算の複雑さを更に減らしている。更に目的関数の例は，下記に説明されるであろう。

ステップ３０４でこのプロセスは，ＤＰＣＨに関するチャネル評価として（数式１８）を，すなわち評価された倍率によって拡大縮小されたＣＰＩＣＨチャネル評価を採ることによって，改善されたＤＰＣＨチャネル評価を決定する。

・・・（数式１８）

（数式１９）のように，この改善されたＤＰＣＨチャネル評価の絶対値の二乗をとって干渉ｌ_ｆで除算することによって，この改善されたＤＰＣＨチャネル評価から，改善されたＤＰＣＨ ＳＩＲが計算できる。

・・・（数式１９）

図４は，ＳＩＲを評価するための構成を含む受信器の第２の実施形態のブロック図を模式的に示す。この実施形態によればチャネル評価は更に，電力制御ループの電力制御コマンドに基づいている。この実施形態による受信器は，図２に関連して説明された受信器に類似している。この受信器は更に，電力制御ユニット４０１を含む。この電力制御ユニットは，受信器がＤＰＣＨ上で通信信号を受信する電力の閉ループ電力制御を実行する。特にスロットｊにおいてＤＰＣＨ上で伝送された電力は，前のスロットｊ−１に関する係数（数式２０）によって変えられる。

・・・（数式２０）

ここでΔ_ＴＰＣはネットワークによって設定された一定の電力増分であり，すなわちΔ_ＴＰＣは電力がどの量だけ増やされるかを決定する。ある幾つかの通信ネットワークではΔ_ＴＰＣの値は受信器に知らされる。しかしながら他の実施形態では，これは事実でないこともある。更にＴＰＣ_ｊ−τは，スロットｊ−τに関して受信器によって決定されて基地局に送信される電力制御コマンドを表している。電力制御コマンドは，電力がスロットｊにおいて増やされるべきか，減らされるべきかどうかに依存して，二つの値；プラスワン（「＋１」）またはマイナスワン（「−１」）をとることができる。電力制御ユニット４０１は，ＳＩＲユニット２０１によって決定されたＳＩＲ評価２１１を受信し，ＤＰＣＨ上の閉ループ電力制御の結果として対応するＴＰＣコマンドを決定する。このような閉ループ電力制御は本技術では既知であり，例えば（Ｅｄｓ），Ｗｉｌｅｙ，２０００年発行のＨ．ＨｏｌｍａとＡ．Ｔｏｓｋａｌａによる「ＷＣＤＭＡ ｆｏｒ ＵＭＴＳ Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ ｆｏｒ Ｔｈｉｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｍｏｂｉｌｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ（第３世代移動体通信のためのＵＭＴＳ無線アクセスに関するＷＣＤＭＡ）」に記載されているように実施できる。ＴＰＣコマンドは，矢印４０３に示されるように送信器に返されて，後のタイムスロットで送信電力の調整を制御する。ＴＰＣは更に，チャネル評価ユニット２０８に供給される。ＴＰＣが送信器に送られるためと，送信器がこのＴＰＣに反応するためと，そして調整された電力で送信された信号が受信器に到達するためと，に必要とされる時間をとるために，ＴＰＣは遅延回路４０２によって遅延させられる。遅延パラメータτは，ＴＰＣが基地局で考えられる前の遅延を指定する。これは，例えば参照して全体がここに組み込まれる国際公開第０２／０５４６３７号に記載されている方法を使用して評価できる。

チャネル評価ユニット２０８は，今度は図５を参照しながらより詳細に説明されるように伝送電力調整に関する情報を考慮して最小二乗誤差評価を実行する。

図５は，チャネル評価を評価する方法のもう一つの実施形態の流れ図を示す。ステップ３０１でタイムスロットｊに関するＣＰＩＣＨチャネル評価（数式２１）は，上記のように決定される。

・・・（数式２１）

ステップ３０２でタイムスロットｊに関するＤＰＣＨチャネル評価（数式２２）は，上記のように決定される。

・・・（数式２２）

上記のように電力増分係数Δ_ＴＰＣは，受信器に伝達され得る。もしこれが事実でなければ，プロセスはステップ５０１でΔ_ＴＰＣを評価する。特にスロットｊに関する増分係数は，例えば（数式２３）に従ってＤＰＣＨチャネル評価と干渉評価とから評価され得る。

・・・（数式２３）

好適には上記の方程式に従って決定された値は，雑音を減らすためにフィルタリングされる。所定のシステムでは増分係数の値は，変化しない。この故にフィルタリングは極めて強く実施され得る。スロットｊにおけるフィルタリングされた値が（数式２４）で表されるとする。

・・・（数式２４）

ＷＣＤＭＡシステムではΔ_ＴＰＣは単に，多数の離散した値，例えば４個の異なる値，０．５，１，１．５および２ｄＢをとることができる。この故にΔ_ＴＰＣに関する最終的評価は，これらの離散値のうちで（数式２５）に最も近い値になるように選択される。

・・・（数式２５）

もしΔ_ＴＰＣの実際の値が受信器に知られていれば，上記のステップが省略できることは理解される。

後に続くステップ５０３でＤＰＣＨチャネルとＣＰＩＣＨチャネルとの間の利得オフセット（数式２６）は，上述のように最小二乗誤差評価として決定される。

・・・（数式２６）

しかしながらこの実施形態では最小化すべき目的関数は，（数式２７）によって与えられる。

・・・（数式２７）

それ故に，図３に関連して説明された誤差項に加えて目的関数は更に，電力制御パラメータに依存する第２の項を含む。この第２の項は，前のタイムスロットｊ−τにおけるＴＰＣコマンドＴＰＣ_ｊ−τに応じてタイムスロットｊからタイムスロットｊ−１までの利得オフセットの変化が期待されることを反映する。この変化の大きさは，（数式２８）であると期待される。

・・・（数式２８）

上記の目的関数においてα_ｇは，前のＴＰＣ情報がどのくらい強く重み付けされるべきかに従って選択される定数である。伝送電力の実際の変化が，発行されたＴＰＣに基づいて受信器によって期待されるようには起こらない可能性があることは注目される。例えばこれは，ＴＰＣ復号時に起こり得る誤差に起因する可能性がある。ある幾つかの通信システムではこのような誤差は，ＴＰＣコマンドの３〜４％が不正確に復号される原因となり，それによって利得オフセットを決定するという目的のための前のＴＰＣ情報の信頼度を低下させる。例えばα_ｇは，０．３より小さく，好適には０．２より小さくなるように，例えばα_ｇ＝０．１またはα_ｇ＝０．２になるように選択できる。図２，３の実施形態が，α_ｇ＝０という選択に対応していることは注目される。

上記の目的関数の最小値は，（数式２９）によって与えられる。

・・・（数式２９）

上述のように代替実施形態ではもう一つの目的関数が使用され，例えば絶対値に基づく目的関数が使用され，それによって複素数を含む演算を避けている。一実施形態では目的関数は，閉じた形の解（数式３１）を有する（数式３０）である。

・・・（数式３０）

・・・（数式３１）

最後にステップ３０４でプロセスは，ＤＰＣＨに関するチャネル評価として（数式３２）をとることによって，改善されたＤＰＣＨチャネル評価を計算する。

・・・（数式３２）

図６は，ＳＩＲを評価するための構成を含む受信器の第３の実施形態のブロック図を模式的に示す。この実施形態による受信器は，図２に関連して説明された受信器に類似している。この実施形態によれば受信器は更に，この受信器によって実現される通信モデルのより高い層（明示的に図示されていない）から情報６０２を受信する制御ユニット６０１を含む。一実施形態ではこの制御ユニットは，現在の無線アクセスベアラ（ＲＡＢ）に関する情報，例えばスロットフォーマットに関する情報，専用チャネルのパイロット記号の数に関する情報，拡散係数に関する情報などを受信する。この情報に基づいて制御ユニットは，チャネル評価および／または後続のＳＩＲ評価のプロセスを制御するためにチャネル評価ブロック２０８に供給される制御信号６０３を生成する。

例えばもし高い拡散係数を有する低速度のデータチャネルと僅かなＤＰＣＨパイロット記号とが使用されれば，図３，５の実施形態の一つに関連して説明されたＳＩＲ評価方法が使用され得る。もし低い拡散係数を有する高速度のデータチャネルと多数のＤＰＣＨパイロット記号とが使用されれば，例えば信号電力評価のためにＤＰＣＨパイロットだけに基づく，より単純なＳＩＲ評価が使用される。例えば制御ユニット６０１は，各々が異なる評価方法を実施する多数の評価ユニットの一つを起動させるスイッチ（明示的に図示されていない）を制御できる。例えば一実施形態では制御ユニットは，もしチャネル評価手段２０７によって生成されたチャネル評価が受信された情報６０２に従って十分であれば，ブロック２０８の改善されたチャネル評価がバイパスされるようにし得る。

代替として，またはこれに加えて制御ユニット６０１は，チャネル評価手段２０８の一つ以上のパラメータを決定できる。一実施形態ではこの制御ユニットは，無線アクセスベアラに応じて重み付け係数α_ｆおよび／またはα_ｇを制御できる。例えば速度信号に関して重み付け係数は，上記のような評価された干渉に従って選択できるが，より高速の信号，例えばビデオ伝送に関しては，すべての重み付け係数は１に等しくなるように選択され得る。それ故にこの実施形態によればＳＩＲ評価の複雑さと品質は，異なる通信シナリオの異なる必要性に従って最適化できる。

更に他の実施形態では図６に関連して説明された制御ユニットが，図４の実施形態の代わりに図２の実施形態と組み合わせることができることは注目される。

本発明が通信システムにおける電力制御の性能を改善するために使用できることは更に注目される。特に幾つかのシミュレーションは，良好なＳＩＲ評価が，ダウンリンクにおける必要とされるＤＰＣＨ電力の削減された平均（および分散）の点から電力制御性能を改善できることを示している。例えば理想的なＳＩＲ評価を想定すると，ＳＩＲ評価がＤＰＣＨパイロットに基づいている場合と比較して，ＷＣＤＭＡ音声無線アクセスベアラ（ＲＡＢ）に関して平均ＤＰＣＨ電力の約１．５〜２ｄＢだけの低減が達成できる。理想的ＳＩＲ評価の理論的ケースが実際の実施形態において達成できなくても，上記の結果は，システム容量の点からの大きな性能利得が，電力制御ループにおけるＳＩＲ評価を改善することによって達成できることを示している。例えば１ｄＢ低い平均ダウンリンクＤＰＣＨ電力は，システムにおける約２５％良好な容量を意味する。更に，良好なＳＩＲ評価は，ダウンリンク性能も改善するより良好な測定性能をもたらす。

本発明に従って決定された改善されたチャネル評価は他の目的にも，例えば後に続く信号処理におけるソフト値計算を改善するために使用できることは更に注目される。

用語「含む／含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ／ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は，本明細書で使用されるとき，明示された特徴，整数，ステップ，または構成要素の存在を指定するために採られるが，一つ以上の他の特徴，整数，ステップ，構成要素またはそれらのグループの存在または追加を排除するものではないことは強調されるべきである。

本発明の好適な実施形態が説明され図示されてきたが，本発明はこれらに限定されるものではなく，前記の請求項に記載された主題事項の範囲内で他の仕方でも実現され得るものである。

本発明は，数個の個別の要素を含むハードウエアによって，また適当にプログラムされたコンピュータによって実現可能である。幾つかの手段を列挙する装置請求項ではこれらの手段の幾つかは，ハードウエアの一つおよび同じ品目によって，例えばここの説明されたような適当にプログラムされたマイクロプロセッサまたはコンピュータ，一つ以上のユーザインタフェースおよび／または一つ以上の通信インタフェースによって実現できる。ある幾つかの手段が互いに異なる従属請求項に列挙されている，または異なる実施形態で説明されているという単なる事実は，これらの手段の組合せが利益を得るために使用できないことを示すものではない。

ディジタル通信システムのブロック図を模式的に示す図である。 ＳＩＲを評価するための構成を含む受信器の第１の実施形態のブロック図を模式的に示す図である。 チャネル評価を評価する方法の一実施形態の流れ図を示す図である。 ＳＩＲを評価するための構成を含む受信器の第２の実施形態のブロック図を模式的に示す図である。 チャネル評価を評価する方法のもう一つの実施形態の流れ図を示す図である。 ＳＩＲを評価するための構成を含む受信器の第３の実施形態のブロック図を模式的に示す図である。

Claims (23)

1. 通信システムにおける第１の伝送チャネルのチャネル評価を決定する方法であって，
   ａ）前記第１の伝送チャネルを経由して受信されたシンボルから第１のセットのチャネル評価を誘導するステップと，
   ｂ）前記通信システムにおける第２の伝送チャネルを経由して受信されたシンボルから第２のセットのチャネル評価を誘導するステップと，
   ｃ）最小二乗法からチャネル評価の前記第１，第２のセット間の倍率を決定するステップと，
   ｄ）前記決定された倍率により乗算された前記第２の伝送チャネルのチャネル評価によって、前記第１の伝送チャネルのチャネル評価を決定するステップと，
   を含むことを特徴とする方法。
2. 前記第１の伝送チャネルはＷＣＤＭＡシステムにおける専用物理チャネル（ＤＰＣＨ）であり，前記第２の伝送チャネルはＷＣＤＭＡシステムにおける共通パイロットチャネル（ＣＰＩＣＨ）であることを特徴とする，請求項１に記載の方法。
3. 前記倍率を決定するステップは，誤差項を含む目的関数の最小値を決定するステップを更に含み，前記誤差項は各々が多数の伝播遅延の一つに対応する誤差寄与の和を含み，前記誤差寄与の各々は前記第１の伝送チャネルのチャネル評価を前記倍率により乗算された前記第２の伝送チャネルのチャネル評価で置き換えることによって導入される誤差に対応することを特徴とする，請求項１または２に記載の方法。
4. 前記誤差寄与の各々は，それぞれの重み付け係数によって重み付けされることを特徴とする，請求項３に記載の方法。
5. 前記重み付け係数は，前記対応する伝播遅延の干渉寄与に応じて選択されることを特徴とする，請求項４に記載の方法。
6. 前記重み付け係数は，階層的通信システムのより高い層から受信される情報に応じて決定されることを特徴とする，請求項４に記載の方法。
7. 前記目的関数は更に，前のタイムスロットに関して決定された倍率と前のタイムスロット中に送信されたＴＰＣコマンドとに依存する第２の項を含むことを特徴とする，請求項３〜６のいずれかに記載の方法。
8. 前記倍率は電力増分パラメータを含んでおり，前記方法は更に，前記第１の伝送チャネルのチャネル評価と干渉評価とから前記電力増分パラメータを評価するステップを含むことを特徴とする，請求項７に記載の方法。
9. 前記電力増分パラメータは，スロットｊに関する前記電力増分パラメータの評価が
   

   

   であり，干渉評価がｌ_ｆで表され，ＲＡＫＥ受信器のフィンガーｆに関するチャネル評価とスロットｊ，ｊ−１に関するチャネル評価とがそれぞれ
   

   

   と
   

   

   とで表され，また総和がＲＡＫＥ受信器のフィンガー遅延のセットに亘る和を含む場合に
   

   

   に従って評価されることを特徴とする，請求項８に記載の方法。
10. 階層的通信システムのより高い層から情報を受信するステップと，前記受信された情報を条件として少なくともステップｄ）を起動するステップと，を更に含むことを特徴とする，請求項１〜９のいずれかに記載の方法。
11. 通信システムにおける第１の伝送チャネルに関する信号対干渉比（ＳＩＲ）を決定する方法であって，
    請求項１〜１０のいずれかに記載の方法のステップを実行することによって前記第１の伝送チャネルのチャネル評価を決定するステップと，干渉評価を決定するステップと，決定された前記第１の伝送チャネルのチャネル評価と前記決定された干渉評価とから信号対干渉比を誘導するステップと，を含むことを特徴とする方法。
12. 伝送チャネルを経由して通信信号を受信するための通信装置であって，第１の伝送チャネルを経由して受信された信号から第１のセットのチャネル評価を誘導するための手段と，前記通信システムにおける第２の伝送チャネルを経由して受信されたシンボルから第２のセットのチャネル評価を誘導するための手段と，最小二乗法からチャネル評価の前記第１，第２のセット間の倍率を決定するための手段と，前記決定された倍率により乗算された前記第２の伝送チャネルのチャネル評価によって、前記第１の伝送チャネルのチャネル評価を決定するための手段と，を含むことを特徴とする，通信装置。
13. 干渉評価を決定するための手段と，決定された前記第１の伝送チャネルのチャネル評価と前記決定された干渉評価とから信号対干渉比を誘導するための手段と，を更に含むことを特徴とする，請求項１２に記載の通信装置。
14. 前記第１の伝送チャネルは，ＷＣＤＭＡシステムにおける専用物理チャネル（ＤＰＣＨ）であり，前記第２の伝送チャネルは，ＷＣＤＭＡシステムにおける共通パイロットチャネル（ＣＰＩＣＨ）であることを特徴とする，請求項１２または１３に記載の通信装置。
15. 前記倍率を決定するための手段は，誤差項を含む目的関数の最小値を決定するように適応させられており，前記誤差項は各々が多数の伝播遅延の一つに対応する誤差寄与の和を含み，前記誤差寄与の各々は前記第１の伝送チャネルのチャネル評価を前記倍率により乗算された前記第２の伝送チャネルの評価で置き換えることによって導入される誤差に対応することを特徴とする，請求項１２〜１４のいずれかに記載の通信装置。
16. 前記誤差寄与の各々は，それぞれの重み付け係数によって重み付けされることを特徴とする，請求項１５に記載の通信装置。
17. 前記重み付け係数は，前記対応する伝播遅延の干渉寄与に応じて選択されることを特徴とする，請求項１６に記載の通信装置。
18. 前記重み付け係数は，階層的通信システムのより高い層から受信される情報に応じて決定されることを特徴とする，請求項１６に記載の通信装置。
19. 前記目的関数は更に，前のタイムスロットに関して決定された倍率と前のタイムスロット中に送信されたＴＰＣコマンドとに依存する第２の項を含むことを特徴とする，請求項１５〜１８のいずれかに記載の通信装置。
20. 前記倍率は電力増分パラメータを含んでおり，前記通信装置は更に，前記第１の伝送チャネルを経由して受信されたシンボルから誘導される第１セットのチャネル評価と干渉評価とから前記電力増分パラメータを評価するための手段を含むことを特徴とする，請求項１９に記載の通信装置。
21. 前記電力増分パラメータは，スロットｊに関する前記電力増分パラメータの評価が
    

    

    であり，干渉評価がｌ_ｆで表され，ＲＡＫＥ受信器のフィンガーｆに関するチャネル評価とスロットｊ，ｊ−１に関するチャネル評価とがそれぞれ
    

    

    と，
    

    

    とで表され，また総和がＲＡＫＥ受信器のフィンガー遅延のセットに亘る和を含む場合に
    

    

    に従って評価されることを特徴とする，請求項２０に記載の通信装置。
22. 階層的通信システムのより高い層から情報を受信することと，前記受信された情報を条件として，少なくとも前記第１の伝送チャネルのチャネル評価を前記第２の伝送チャネルのチャネル評価と決定する手段を選択的に起動することと，に適応した制御手段を含むことを特徴とする，請求項１２〜２１のいずれかに記載の通信システム。
23. コンピュータに請求項１〜１１のいずれかに記載の方法のステップを実行させるためのコンピュータプログラム。

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