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JP2002515707A - チャネル推定方法および装置 - Google Patents

チャネル推定方法および装置

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Publication number
JP2002515707A
JP2002515707A JP2000549046A JP2000549046A JP2002515707A JP 2002515707 A JP2002515707 A JP 2002515707A JP 2000549046 A JP2000549046 A JP 2000549046A JP 2000549046 A JP2000549046 A JP 2000549046A JP 2002515707 A JP2002515707 A JP 2002515707A
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JP
Japan
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channel
midamble
data
estimated
coefficient
Prior art date
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Pending
Application number
JP2000549046A
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English (en)
Inventor
オイシャー クリストフ
フランツェン ミヒャエル
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of JP2002515707A publication Critical patent/JP2002515707A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/005—Control of transmission; Equalising
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/24—Radio transmission systems, i.e. using radiation field for communication between two or more posts
    • H04B7/26—Radio transmission systems, i.e. using radiation field for communication between two or more posts at least one of which is mobile
    • H04B7/2628—Radio transmission systems, i.e. using radiation field for communication between two or more posts at least one of which is mobile using code-division multiple access [CDMA] or spread spectrum multiple access [SSMA]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)
  • Monitoring And Testing Of Transmission In General (AREA)

Abstract

(57)【要約】 本発明によれば、コミュニケーションシステムにおけるチャネル推定方法において、データシンボルを有するデータ部と既知のシンボルを有するミッドアンブルとから成る信号を伝送チャネルを介して伝送する。受信側において、チャネル係数を伝送チャネルのチャネルインパルス応答に関して推定し、その際チャネル係数を推定するために、ミッドアンブルに依存している受信された信号をミッドアンブルの既知のシンボルから導出された推定係数を用いてフーリエ変換によってサイクリックに畳み込む。フーリエ変換は、Ｓ≧２Ｌが成り立っている限り、任意の数Ｓの基準点を以て実施され、ここではＬはミッドアンブルの評価可能な部分の長さである。特別有利には、本発明は第３世代の移動無線ネットワークにおいて使用される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、コミュニケーションシステム、例えば移動無線ネットワークにおけ
るチャネル推定方法および装置に関する。
【０００２】 コミュニケーションシステムにおいて、通信（例えば言語、画像情報または別
のデータ）が伝送チャネルを介して伝送され、無線コミュニケーションシステム
においてはこのことは電磁波を用いて無線インタフェースを介して行われる。そ
の際電磁波の放射は、それぞれのシステムに対して設定されている周波数帯域に
ある搬送周波数によって行われる。ＧＳＭ（Global System for Mobile Communi
cation）では、搬送周波数は９００ＭＨｚの領域にある。将来の無線コミュニケ
ーションシステム、例えばＵＭＴＳ（Universal Mobile Telecommunication Sys
tem）または第３世代の別のシステムに対して、周波数は約２０００ＭＨｚの周
波数帯域に設けられている。
【０００３】 放射された電磁波は、地球の湾曲および類似のものが原因の反射、回折および
放射による損失に基づいて減衰される。その結果として、受信する無線局におい
て使用することが出きる受信電力は低下する。この減衰は場所に依存しておりか
つ無線局が移動する場合には時間にも依存している。マルチパス伝搬の場合、複
数の信号成分が種々異なって遅延されて受信する無線局に到来する。このような
影響がコネクション固有の伝送チャネルを説明するのである。
【０００４】 ＤＥ１９５４９１５８号から、コード多重加入者分割（＝コード分割多重アク
セス、ＣＤＭＡ＝Code Division Multiple Access）を利用する無線コミュニケ
ーションシステムが公知であり、ここで無線インタフェースは付加的に時間多重
加入者分割（＝時分割多重アクセス、ＴＤＭＡ＝Time Division Multiple Acces
s）を有している。一般に、コード多重方式では、個別の加入者に割り当てられ
ている個別信号にコードシーケンス（例えば所定のエネルギーの雑音信号との重
畳の形において）が付されて、個別加入者の伝送すべきデータを分離できるよう
にしている。これに対して時間多重方式（ＴＤＭＡ）では、種々の加入者に時間
的に順番に伝送されるタイムスロットが割り当てられ、これらタイムスロットは
フレームにまとめられており、その際フレームの経過終了後、タイムスロット列
が繰り返される。更に、受信側において、ＪＤ（joint detection, ジョイント
・デテクション）方法を使用して、個別加入者のＣＤＭＡコードの知識に基づい
て、伝送されるデータの改善された検出を行えるようにしている。ＪＤ方法では
、ＣＤＭＡ個別信号は共通に捕捉検出されかつマッチド・フィルタに供給される
。このフィルタは個別加入者のその都度の個別信号ないしＣＤＭＡコードに同調
されており、その際引き続いて、マッチド・フィルタの出力信号は最大尤度復号
化によって処理されて、一番尤もらしい出力信号ベクトルを突き止めることがで
きるようになっている。従ってＪＤ方法によって、別の個別信号による個別信号
の障害を除去することができる。
【０００５】 更に、上述の刊行物には、コネクションに無線インタフェースを介して少なく
とも２つのデータチャネルを割り当てることができることが開示されており、そ
の際それぞれのデータチャネルは固有の拡散コードによって区別することができ
る。
【０００６】 例えば移動電話のような移動受信機が移動する場合殊に、受信側において加入
者信号の種々異なった伝搬経路の重畳が生じ、その際種々異なった伝搬経路を介
して伝送された、同一の加入者の個別信号は、走行遅延時間差を除外視しても、
普通は種々異なった減衰および歪みの影響を受けているので、場合によっては、
所望の加入者信号は干渉に基づいて、相応する加入者の受信された多数の個別信
号から受信側において正しく再生することができない。
【０００７】 ＧＳＭ移動無線ネットワークから、伝送されるデータを無線ブロック（バース
ト）としてタイムスロット内で伝送することが公知であり、その際無線ブロック
内で既知のシンボルを有するミッドアンブルが伝送される。これらミッドアンブ
ルは、トレーニングシーケンスの意味において、無線局の受信側の同調のために
利用することができる。受信する無線局はミッドアンブルに基づいて種々の伝送
チャネルに対するチャネルインパルス応答の推定を実施して、無線局の受信能力
を高めることができるようにしている。その際ミッドアンブルの長さはトラヒッ
ク条件に無関係に固定的に定められている。
【０００８】 ＴＤ／ＣＤＭＡ伝送方式の場合のように、複数のコネクションの情報が同時に
１つのタイムスロットにおいて伝送されるのであれば、種々異なった伝送チャネ
ルに対して同時にチャネル推定が実施されなければならず、その際コネクション
の数、ひいては推定すべきチャネルインパルス応答の数は変動する可能性がある
。コネクションの数または推定すべきチャネルインパルス応答の長さが変わると
、推定方法の範囲ないしひろがりも変化するので、考えられるすべての変動に対
して全体として多数の推定方法を実施しなければならないことになる。
【０００９】 それ故に本発明の課題は、チャネル推定における要求が変化しても、経済的な
実施を可能にするチャネル推定方法および装置を提供することであり、その際チ
ャネル推定は殊に僅かなコストで実施することができるようにしたい。
【００１０】 この課題は、請求項１の特徴部分に記載の構成を有する方法によっておよび請
求項１１の特徴部分に記載の構成を有する装置によって解決される。本発明の有
利な形態は従属請求項から読み取ることができる。
【００１１】 本発明によれば、コミュニケーションシステムにおけるチャネル推定方法にお
いて、データシンボルを有するデータ部と既知のシンボルを有するミッドアンブ
ルとから成る信号が伝送チャネルを介して伝送される。受信側において、チャネ
ル係数が伝送チャネルのチャネルインパルス応答に関して推定され、その際チャ
ネル係数を推定するために、ミッドアンブルに依存している受信された信号がミ
ッドアンブルの既知のシンボルから導出された推定係数を用いてサイクリックに
畳み込まれる。
【００１２】 サイクリックな畳み込みは、コストの面で有利に、周波数領域において高速フ
ーリエ変換（ＦＦＴ）ないし高速フーリエ変換（ＦＦＴ）および逆高速フーリエ
変換（ＩＦＦＴ）の組み合わせによって実施することができ、その際サイクリッ
クな畳み込みは原理的に任意の長さ、すなわち任意の数Ｓの基準点を以て実施す
ることができる。Ｓ≧２Ｌ個の基準点で既に十分であり、その際Ｌはミッドアン
ブルの評価可能な部分の長さである。殊に、基準点の数Ｓを２の冪数として選択
する必要はない。
【００１３】 Ｓ≧２Ｌ個の基準点を有するフーリエ変換は、デジタル信号プロセッサまたは
ＡＳＩＣのようなデジタル信号処理手段において経済的に実施される。Ｓ≧２Ｌ
を選択することによって、ＬM個の既知のシンボルを有するミッドアンブル長Ｌ
の場合に生じるすべての、チャネル推定における要求に対して、アルゴリズムを
変更することなしにサイクリックな畳み込みを実施可能であり、すなわち種々異
なった加入者数および推定すべきチャネルインパルス応答の種々異なった長さに
対して同一のアルゴリズムを使用することができる。
【００１４】 チャネル係数の推定を複数のコネクションに対して共通に実施する場合、一層
の簡略化が実現される。これにより、フーリエ変換は、周波数チャネルにおいて
同時に伝送されるミッドアンブルの完全に揃ったチャネル推定に対する手間にだ
け向けられる。
【００１５】 整合を実施する必要がないようにするために、チャネル係数はコネクションに
よって利用されていない伝送チャネルに対しても推定される。これにより、フー
リエ変換は無線インタフェースを介するコネクションの数が変化することによっ
ても影響されずに留まる。
【００１６】 本発明の別の有利な形態によれば、推定されたチャネル係数のスケーリングが
実施される。１つのコネクションに複数のデータチャネルが割り当てられている
ようにすることができかつ１つのデータチャネルのデータシンボルおよび所属の
チャネル係数のエネルギーの状態ないし比はすべてのコネクションに対して同じ
であるはずなので、スケーリングにより必要な補整が行われる。スケーリングは
チャネル推定に続くデータ推定（デテクション）を改善する。
【００１７】 推定されたチャネル係数の、１つまたは複数のデータチャネルおよびコネクシ
ョン固有のミッドアンブルを有するコネクションに対する対応付けは有利にはテ
ーブルに基づいて実施される。このテーブルには、無線インタフェースのコンフ
ィギュレーションデータがエントリされる。
【００１８】 本発明の方法は、非常に種々の伝送チャネル（有線または有線ではない）に適
用可能である。特に有利には、コミュニケーションシステムが移動無線ネットワ
ークでありかつ迅速に変化する伝送チャネルが無線インタフェースの無線チャネ
ルである場合には、チャネル推定は改善される。
【００１９】 評価すべきミッドアンブルの長さＬがミッドアンブルの全長ＬMに対してダイ
ナミックに、タイムスロットにおけるコネクションの数および推定すべきチャネ
ルインパルス応答の長さに整合されるようにすれば、平均して、無線インタフェ
ースのスペクトル効率が高められる。にも拘わらず、基準点Ｓの数が最大可能な
Ｌに調整設定されるとき、本発明のチャネル推定は実施可能に留まる。
【００２０】 更に、タイムスロットにおいて使用されるミッドアンブルを共通のミッドアン
ブル基本コードから導出することも本発明の枠内にある。これにより、送信側お
よび受信側においてミッドアンブルは特別簡単に生成されかつチャネル推定を、
ミッドアンブルが共通のミッドアンブル基本コードから導出されたすべてのコネ
クションに対して共通に実施することができる。
【００２１】 １つのコネクションに複数のデータチャネルを割り当てると有利であり、その
際データチャネルの数より小さい数のミッドアンブルが使用される。これにより
、チャネル推定のコストが低減される。付加的に、タイムスロット当たりの可能
なデータチャネルの数が高められる。というのは、複数のデータチャネルは同じ
ミッドアンブルを利用しかつチャネル推定の容量を制限する作用がデータチャネ
ルに作用しないからである。
【００２２】 本発明の実施例を添付図面に基づいて詳細に説明する。
【００２３】 その際 図１は、移動無線ネットワークのブロック線図を示し、 図２は、無線インタフェースのフレームストラクチャを略示し、 図３は、無線ブロックの構成を略示し、 図４は、無線局の送信機のブロック線図を示し、 図５は、無線局の受信機のブロック線図を示し、 図６は、デジタル信号処理手段のブロック線図を示し、 図７は、チャネル推定のシーケンス線図を示す。
【００２４】 図１に図示の無線コミュニケーションシステムはその構成が公知のＧＳＭ移動
無線ネットワークの構成に相応している。つまりこれは、複数の移動交換局ＭＳ
Ｃから成っている。これら移動交換局は相互にネットワーク化されておりもしく
は固定ネットワークＰＳＴＮにアクセスできるようになっている。更に、これら
移動交換局ＭＳＣはそれぞれ少なくとも１つの基地局コントローラＢＳＣに接続
されている。それぞれの基地局コントローラＢＳＣの方は、少なくとも１つの基
地局ＢＳに対する接続を可能にしている。この種の基地局ＢＳは、無線インタフ
ェースを介して移動局ＭＳに対する無線コネクションを確立することができる。
【００２５】 図１には、３つの移動局ＭＳと１つの基地局ＢＳとの間で有効情報ｎｉおよび
シグナリング情報ｓｉを伝送するための３つの無線コネクションが例示されてお
り、その際１つの移動局ＭＳには２つのデータチャネルＤＫ１およびＤＫ２が割
り当てられておりかつ別の移動局ＭＳにはそれぞれ１つのデータチャネルＤＫ３
，ＤＫ４が割り当てられている。オペレーションおよび保守センターＯＭＣは移
動無線ネットワークないしその部分に対するコントロールおよび保守機能を実施
するものである。このストラクチャの機能性が本発明の無線コミュニケーション
システムによって利用されるが、それは、本発明を使用することができる別の無
線コミュニケーションシステムにも転用可能である。
【００２６】 基地局ＢＳは、例えば３つの個別放射器から成っているアンテナ装置に接続さ
れている。個別放射器のそれぞれは、基地局ＢＳによってサービスされる無線セ
ルの１つのセクタに指向されて放射する。しかし択一的にもっと大きな数の個別
放射器（アダプティブアンテナに従った）を使用することもでき、その場合には
ＳＤＭＡ（Space Division Multiple Access）方式に従って空間的な加入者分離
を使用することができる。
【００２７】 基地局ＢＳは移動局ＭＳが所在領域（ＬＡロケーションエリア）および無線セ
ル（無線セル標識）に関する組織編成（オルガニゼーション）情報を使用するこ
とができるようにしている。これら組織編成情報はアンテナ装置のすべての個別
放射器を介して同時に放射される。
【００２８】 基地局ＢＳと移動局ＭＳとの間で有効情報ｎｉおよびシグナリング情報ｓｉを
有するコネクションが行われるのはマルチパス伝搬である。これは、直接的な伝
搬経路に対して付加的に例えば建物における反射によって引き起こされるもので
ある。アンテナ装置ＡＥの所定の個別放射器による指向性の放射によって、全指
向性の放射に比べて、比較的大きなアンテナ利得が得られる。コネクションのＱ
は指向性の放射によって改善される。
【００２９】 移動局ＭＳが移動するものとすると、マルチパス伝搬は別の障害と相俟って、
受信する移動局ＭＳにおいて加入者信号の種々異なった伝搬経路の信号成分が時
間に依存して重畳されるという事態を招来する。更に、種々異なった基地局ＢＳ
の加入者信号は受信場所において周波数チャネルにおける受信信号ｒｘに重畳さ
れるものと考えられる。受信する移動局ＭＳの課題は、加入者信号において伝送
される、有効情報ｎｉのデータシンボルｄ、シグナリング情報ｓｉおよび組織編
成情報のデータを検出することである。
【００３０】 無線インタフェースのフレームストラクチャが図２に示されている。ＴＤＭＡ
−Ｋｏｍｐｏｎｅｎｔｅ（コンポーネント）によれば、広帯域の周波数領域、例
えば帯域幅Ｂ＝１．６ＭＨｚの、複数のタイムスロットｔｓ、例えば８つのタイ
ムスロットｔｓ１ないしｔｓ８への分割が設定されている。周波数領域Ｂ内のそ
れぞれのタイムスロットｔｓは１つの無線チャネルを形成している。有効データ
伝送のために設けられている無線チャネル内で、複数のコネクションの情報が無
線ブロックにおいて伝送される。ＦＤＭＡ（Frequency Division Multiple Acce
ss）−Ｋｏｍｐｏｎｅｎｔｅ（コンポーネント）によれば、無線コミュニケーシ
ョンシステムに複数の周波数領域Ｂが割り当てられている。
【００３１】 図３に示されているように、有効データ伝送のためのこれら無線ブロックはデ
ータシンボルｄを有するデータ部ｄｔから成っている。これらデータ部には、受
信側において既知のミッドアンブルｍを有する部分が挿入されている。データｄ
は、コネクション固有に詳細構造、拡散コード（ＣＤＭＡコード）によって拡散
されているようになっているので、受信側において例えばＫ個のデータチャネル
ＤＫ１，ＤＫ２，ＤＫ３，…ＤＫＫがこれらＣＤＭＡコンポーネントによって分
離可能である。これらデータチャネルＤＫ１，ＤＫ２，ＤＫ３，…ＤＫＫに送信
側においてシンボル毎に所定のエネルギーＥが割り当てられる。
【００３２】 Ｑ個のチップを有するデータｄの個別シンボルの拡散により、シンボル持続時
間Ｔｓ内で、持続時間ＴｃのＱ個のサブ部分が伝送されることになる。その際Ｑ
個のチップは個々のＣＤＭＡコードを形成する。ミッドアンブルｍはＬ個のチッ
プから成っており、チップは同様に持続時間Ｔｃを有している。更に、タイムス
ロットｔｓ内に、連続するタイムスロットｔｓのコネクションの異なった信号走
行遅延時間を補償するための保護時間ｇｕａｒｄが設けられている。
【００３３】 広帯域の周波数領域Ｂ内で、連続するタイムスロットｔｓはフレームストラク
チャに従って構成される。すなわち、８つのタイムスロットｔｓが１つのフレー
ムにまとめられ、その際フレームの所定のタイムスロットが有効データ伝送のた
めの１つの無線チャネルを形成しかつコネクションの群によって繰り返し利用さ
れる。例えば移動局ＭＳの周波数または時間同期のための別の周波数チャネルは
それぞれのフレームにではなくて、前以て決められている時点にマルチフレーム
内に挿入される。これら周波数チャネル間の間隔が、無線コミュニケーションシ
ステムがそのために使用することができる容量を規定している。
【００３４】 無線インタフェースのパラメータは例えば次の通りである： 無線ブロックの持続時間 ５７７μｓ ミッドアンブルｍ当たりのチップ数 ２４３ 保護時間Ｔｇ ３２μｓ データ部Ｎ当たりのデータシンボル ３３ シンボル持続時間Ｔｓ ６．４６μｓ シンボルＱ当たりのチップ １４ チップ持続時間Ｔｃ ６／１３μｓ 上り方向（ＭＳ→ＢＳ）および下り方向（ＢＳ→ＭＳ）において、パラメータ
を異なって調整設定することもできる。
【００３５】 ミッドアンブル長がタイムスロットにおけるコネクションの数Ｍおよび推定す
べきチャネルインパルス応答の長さＷにダイナミックに整合されるのであれば、
平均して、無線インタフェースのスペクトル効率は高められる。その際、タイム
スロットｔｓ当たり、制限された数のチャネルインパルス応答しか共通の推定可
能でないことが考慮されるべきである。この制限は、ミッドアンブルがＬ個の評
価可能なチップを含んでおり、チャネルインパルス応答が正確なチャネル推定の
ためにＷ個の係数を有しておりかつＭはタイムスロット当たりのコネクションの
数を表していることから生じる。その際共通に推定可能なチャネルインパルス形
式の数ｈは不等式Ｌ≧Ｍ＊Ｗ＋Ｗ−１によって制限されている。
【００３６】 コネクションＶ１，Ｖ２，Ｖ３の複数のデータチャネルＤＫ１およびＤＫ２に
対して１つの共通のミッドアンブルｍを利用することによって、タイムスロット
ｔｓにおいて一層多くのデータチャネルＤＫ１およびＤＫ２を伝送することがで
きる。これにより、タイムスロットｔｓ当たりのデータレートが高められまたは
このタイムスロットｔｓにおける推定可能なチャネルインパルス応答が延長され
る（例えば複雑な土地の構造に対して）ことになる。
【００３７】 図４ないし図５に示されている送信機ないし受信機は、基地局ＢＳまたは移動
局ＭＳであってよい無線局に関している。受信機において、チャネル推定のため
の本発明の装置が使用される。しかし図４および図５において、コネクションＶ
１に対する信号処理のみが示されている。
【００３８】 図４に、装置の送信路が詳細に示されている。それは、通信技術システムのモ
デル化およびシミュレーションのための通例の記述形態で示されている。すなわ
ちここには、種々様々な機能間の依存性およびシステムストラクチャが図示され
ている。
【００３９】
【外１】
【００４０】 ４ＰＳＫ変調およびデータの、変調された加入者固有のＣＤＭＡコードｃ(k)
，ｋ＝１…Ｋ，による拡散が部分モジュールＳ３において行われる。その後、拡
散されたすべてのデータ列の加算が部分モジュールＳ４において行われかつ引き
続いて部分モジュールＳ５においてミッドアンブルｍの、バーストストラクチャ
への統合が行われる。部分モジュールＳ６において、送信信号ｓのスペクトル形
成が続く。モジュールＳ７ないしＳ９において、ベースバンドｓにおいて時間離
散的な４回オーバサンプリングされた送信信号の、送信周波数バンドの時間およ
び値連続的なバンドパス領域への変換が行われる。
【００４１】 送信機の機能を説明するに、送信機はデータソース（マイクロホンまたはネッ
トワーク側のコネクション）のその前にデジタル化されたデータシンボルｄを受
け取り、その際それぞれＮ＝３３のデータシンボルｄを有する２つのデータ部が
別個に処理される。まず、レート１／２および拘束長５のチャネル符号化が畳み
込み符号化器において行われ、これにスクランブリング深度４または１６を有す
るインタリーブ装置におけるスクランブル化が続く。
【００４２】 スクランブル化されたデータは引き続いて、変調器において４ＰＳＫ変調され
、４ＰＳＫシンボルに変換されかつそれに基づいて個々のＣＤＭＡコードに相応
して拡散手段において拡散される。この処理は、信号処理手段ＤＳＰにおいてコ
ネクションＶ１のすべてのデータチャネルＤＫ１，ＤＫ２に対して並列に実施さ
れる。基地局ＢＳの場合、その他のコネクションＶ２，Ｖ３が同様に並列に処理
される。デジタル信号処理手段ＤＳＰは、図６に示されているように制御装置Ｓ
Ｅによって制御されるデジタル信号プロセッサＤＳＰ１，ＤＳＰ２，ＤＳＰ３に
よって実現することができる。
【００４３】 加算器素子において、データチャネルＤＫ１およびＤＫ２の拡散されたデータ
が重畳され、その際この重畳において、データチャネルＤＫ１およびＤＫ２は同
じだけ重み付けられる。ｍ番目の加入者に対する送信信号の時間離散的な表示は
次式に従って行うことができる：
【００４４】
【数１】
【００４５】 上式中、Ｋ（ｍ）はｍ番目の加入者のデータチャネルの番号でありかつＮはデ
ータ部ｄｔ当たりのデータシンボルｄの数である。重畳された加入者信号は無線
ブロック形成器（バースト形成器）に供給される。無線ブロック形成器はコネク
ションに固有のミッドアンブルｍを考慮して無線ブロックをまとめる。
【００４６】 バイナリのＣＤＭＡコードからｊq-1との乗算によって導出される複素ＣＤＭ
Ａコードが使用されるので、無線ブロック形成器に続くチップインパルスフィル
タ（Chipimpulsfilter）の出力信号はＧＭＳＫ変調されておりかつコネクション
が１つのデータチャネルしか利用しない場合には、ほぼ一定の包絡線を有してい
る。チップインパルスフィルタはＧＭＳＫ主インパルスとの畳み込みを実施する
。
【００４７】 デジタル信号処理に続いて、送信側において、Ｄ／Ａ変換、送信周波数バンド
での伝送および信号の増幅が実施される。これに続いて、送信信号ｔｘはアンテ
ナ装置を介して放射されかつ場合により種々異なった伝送チャネルを介して受信
する無線局、例えば移動局ＭＳに達する。
【００４８】 その際コネクション当たり、Ｌ個の複素チップから成る個々のミッドアンブル
ｍが利用される。必要なＭ個の種々異なったミッドアンブルは長さＭ＊Ｗの基本
ミッドアンブルコードから導出され、その際Ｍは加入者（コネクション）の最大
数でありかつＷはチャネルインパルス応答のチャネル係数ｈの期待される最大数
を表している。コネクションに固有のミッドアンブルｍは、基本ミッドアンブル
コードの、Ｗ＊ｍ個のチップ分だけの右方向への回転およびＬ≧（Ｍ＋１）＊Ｗ
−１個のチップまでの周期的な伸張によって導出される。複素基本ミッドアンブ
ルコードはバイナリミッドアンブルコードからｊq-1による変調によって導出さ
れるので、ミッドアンブルｍの送信信号は同様にＧＭＳＫ変調される。
【００４９】 図５には、装置の受信路が詳細に示されている。部分モジュールＥ１において
、受信信号ｒｘの、送信周波数バンドから低域通過領域への変換並びに実数成分
および虚数成分への分割が行われる。部分モジュールＥ２において、アナログ低
域通過フィルタリングが行われかつ部分モジュールＥ３において更に、１３／３
ＭＨｚおよび１２ビットの語幅による受信信号の２回のオーバサンプリングが行
われる。
【００５０】 部分モジュールＥ４において、チャネル分離のためにできるだけ高い側縁急峻
度を有するバンド幅１３／６ＭＨｚのフィルタによるデジタル低域フィルタリン
グが行われる。引き続いて部分モジュールＥ４において２回オーバサンプリング
された信号の２：１の間引きが行われる。
【００５１】 このようにして得られた受信信号ｅは実質的に、２つの部分、すなわちチャネ
ル推定のための成分ｅｍおよびデータ推定のための成分ｅ１およびｅ２から成っ
ている。部分モジュールＥ５において、すべてのチャネルインパルス応答ｈ(k)
の推定が、それぞれのタイムスロットにおいて伝送されるすべてのデータチャネ
ルの既知のミッドアンブル基本コードｍを用いて行われる。
【００５２】 部分モジュールＥ６において、整合されたフィルタに対するパラメータｂ(k)
がそれぞれのデータチャネルに対してＣＤＭＡコードｃ(k)を使用して突き止め
られる。部分モジュールＥ７において、ミッドアンブルｍ(k)から派生する、デ
ータ推定のために利用される受信ブロックｅ１／２における干渉の除去が行われ
る。このことは、ｈ(k)およびｍ(k)の知識によって可能である。
【００５３】 部分モジュールＥ８において、相互相関マトリクスＡ*TＡの計算が行われる。
Ａ*TＡはテープリッツストラクチャ（Toeplitzstruktur）を有しているので、こ
こではマトリクスの小さな部分の計算しか必要でない。この部分はそれから、完
全に揃った量への拡張のために使用することができる。部分モジュールＥ９にお
いて、Ａ*TＡからＨ*TＨへのチョレスキー（Cholesky）の分解が行われ、ここで
Ｈは上側の三角マトリクスである。Ａ*TＡのテープリッツストラクチャに基づい
て、Ｈも近似的にテープリッツストラクチャを有しかつ完全に計算される必要は
ない。ベクトルｓはＨのダイアゴナルエレメントの逆数を表している。これらは
有利には、連立方程式の解法装置において利用することができる。
【００５４】 部分モジュールＥ１０において、ｂ(k)を有する受信シンボル列ｅ１／２の整
合されたフィルタリング（マッチド・フィルタ）が行われる。部分モジュールＥ
１１は、Ｈ*T＊ｚ１／２＝ｅ１／２に対する連立方程式解法装置１を表しており
、かつ部分モジュールＥ１２は、Ｈ＊ｄ１／２＝ｚ１／２に対する連立方程式解
法装置２を表している。部分モジュールＥ１３において、推定されたデータｄ１
／２が復調され、スクランブル解除されかつ更にはビタビ復号化器を用いて畳み
込み復号化される。復号化されたデータブロック
【００５５】
【数２】
【００５６】 は選択的に、第１のデータシンクＤ１またはソース復号化器Ｅ１４を介して第２
のデータシンクＤ２に供給される。ソース復号化は、シグナリングチャネルＳＡ
ＣＣＨまたはＦＡＣＣＨを介して伝送されたデータブロックにおいて必要である
。
【００５７】 受信側において（図５参照）、アナログ処理、すなわち増幅、フィルタリング
、高周波部でのベースバンドへの変換の後、受信信号ｒｘのデジタルフィルタリ
ングがデジタルフィルタにおいて行われる。長さＬ＝Ｍ＊Ｗのベクトルｅｍによ
って表されかつデータ部ｄｔの干渉を含んでいないデジタル化された受信信号ｅ
の部分はチャネル推定器に伝送される。Ｍ個すべてのチャネルインパルス応答の
共通のチャネル推定は図７に詳細に示されている。
【００５８】 ジョイント・デテクションデータ推定器におけるデータ推定はすべてのコネク
ションに対して共通に実施される。ＣＤＭＡコードはｃ(k)、ｄ(k)を有する受信
データおよびｈ(k)を有する相応のチャネルインパルス応答によって表され、そ
の際ｋ＝１ないしＫである。
【００５９】 データ推定のために利用される、受信信号の部分はベクトル ｅ＝Ａ・ｄ＋ｎ によって記述され、その際Ａは先験的に既知のＣＤＭＡコードｃ(k)および推定
されたチャネルインパルス応答ｈ(k)を有するシステムマトリクスである。ベク
トルｄは以下の式に示されているそれぞれのデータチャネルのデータｄ(k)の組
み合わせである：
【００６０】
【数３】
【００６１】 このシンボル配置に対して、システムマトリクスＡは、アルゴリズムの複雑さ
を低減するために利用されるバンドストラクチャを有している。ベクトルｎは、
雑音成分を含んでいる。データ推定は次式に従ってゼロ・フォーシング・ブロッ
ク・リニヤ等化器（Zero Forcing Block Linear Equalizer）（ＺＦ−ＢＬＥ）
によって実施される： ｄ＝（Ａ*TＡ）-1Ａ*Tｅ 。
【００６２】 これら成分は連続値であって、データシンボルｄの操作された推定値ではない
。ｄの計算を簡単にするために、問題を次の形の１次連立方程式 （Ａ*TＡ）ｄ＝Ａ*Tｅ に書き換えることができ、その際チョレスキーの分解 Ａ*TＡ＝Ｈ*TＨ に従って、データシンボルｄの算出は、１次方程式の次の２つの系 Ｈ*Tｚ＝Ａ*Tｅ ただし Ｈ・ｄ＝ｚ の解法に低減される。この連立方程式の解法は巡回的に実施することができる。
Ｈは上側の三角形マトリクスでありかつＨ*Tは下側の三角形マトリクスである。
【００６３】 図６には、デジタル信号処理手段ＤＳＰが示されている。これは受信側におい
て既にデジタル化された受信信号ｒｘを受け取りかつ推定されたデータシンボル
ｄを送出する。デジタル信号処理手段ＤＳＰは、複数のデジタル信号プロセッサ
ＤＳＰ１，ＤＳＰ２，ＤＳＰ３、メモリＳＰおよび制御装置ＳＥを含んでいる。
【００６４】 メモリＳＰには、テーブルＴ１および後で説明する、チャネル推定のための推
定係数ｇ″′が記憶されている。デジタル信号プロセッサの１つＤＳＰ２は相応
のプログラムモジュールによってチャネル推定器ＫＳを実現している。
【００６５】 チャネル推定器ＫＳは、Ｋ個すべての加入者の長さＷのチャネル係数ｈを用い
てミッドアンブルｍにだけ依存している、長さＬ≧ＬM−Ｗ＋１の受信列ｅｍか
ら伝送チャネルを推定するために用いられ、ここでＬM＝２４３およびＷ＝２７
の場合、長さは２１７に等しい。Ｌは、ミッドアンブルｍに依存している受信信
号ｅｍの評価すべき部分の長さである。Ｌ＝ＬM−Ｗ＋１であれば、ミッドアン
ブルｍのエネルギーは最適に利用される。例えば、利用される長さはＭ＝８＊２
７，すなわち２１６に等しい。逆フィルタリングを用いたチャネル推定は、サイ
クリックなミッドアンブルコードｍWから生じる、移動局ＭＳによって使用され
るミッドアンブルｍ(M)についての知識を利用する。長さＬの使用されるサイク
リックなミッドアンブルコードは、推定すべきチャネル係数ｈの数Ｗに依存して
いる。
【００６６】 コネクションＶ１内の移動局ＭＳが複数のデータチャネルＤＫ１，ＤＫ２，…
を利用するならば、推定されたチャネルインパルス応答はデータチャネルＤＫ１
，ＤＫ２，…における正規化された電力に、電力的に同じ部分に対応付けられる
べきであり、すなわち対応付けられたチャネルインパルス応答はそれぞれ正規化
された電力１を有している。このことは、チャネルインパルス応答の全電力に依
存しているスケーリング係数を用いたスケーリングによって行われる。
【００６７】 後で図７に基づいて説明するように、チャネル推定のために必要な、Ｓ＞Ｗ＊
Ｋを有する離散的フーリエ変換／逆フーリエ変換（ＦＦＴ／ＩＦＦＴ）によるサ
イクリックな畳み込みが実施されるのであれば、Ｓ≧２Ｌを選択すれば十分であ
る。殊に、Ｓは、ＦＦＴの十分な長さを保証するために、２のべき数である必要
はない。
【００６８】 図７に示されているように、チャネル推定の準備のために、サイクリックな基
本ミッドアンブルコードｍWの離散的フーリエ変換ＤＦＴが行われて第１の中間
結果ｇが得られかつ引き続いてこの第１の中間結果ｇの逆数ｇ-1の形成が行われ
る。逆数ｇ-1に対して逆離散的フーリエ変換ＩＤＦＴが行われかつ第２の中間結
果ｇ′が形成される。続いて、第３の中間結果ｇ″が第２の中間結果ｇ′を２つ
くっつけて並べかつ値「零」を有するベクトルを充填することによって生成され
る。その際ベクトルの長さはＮに相応し、その際次式が成り立つ： Ｎ≧２Ｌ。
【００６９】 次いで、推定係数を形成する第４の中間結果ｇ″′が、高速フーリエ変換ＦＦ
Ｔにより第３の中間結果ｇ″から形成される。第４の中間結果ｇ″′はメモリＳ
Ｐに記憶される。
【００７０】 そこでミッドアンブルｍ(m)に依存している、受信信号の部分が評価されると
、次式に従って評価が行われる： ｈ＝ＩＦＦＴ（ＦＦＴ（ｅｍ）＊ｇ″′）。
【００７１】 その際ベクトルｈはＫ個すべてのコネクションＶ１，Ｖ２，Ｖ３，…ＶＫのチ
ャネルインパルス応答の、例えばＷ＝２７を有するチャネル係数ｈを含んでいる
。
【００７２】
【数４】
【００７３】 ここで、係数の解は１６ビットである。このベクトルからこれに続いて、データ
検出のために、チャネル係数ｈを有するチャネルインパルス応答を取り出すこと
ができる。
【００７４】 データ推定は、個別データ部ｄｔに対して有効である。更に、データ推定の際
、受信信号の、ミッドアンブルｍ(m)に依存している部分ｅｍとデータ部ｄｔと
の間の干渉が考慮されなければならない。データチャネルＤＫ１およびＤＫ２の
データシンボルｄの分離後、復調器において復調が行われ、インタリーブ解除装
置においてスクランブル化解除が行われかつ畳み込み復号化器においてチャネル
復号化が行われる。
【００７５】 送信側および受信側において、デジタル信号処理は制御装置ＳＥによって制御
される。制御装置ＳＥは殊に、コネクション当たりのデータチャネルＤＫ１，Ｄ
Ｋ２の数、データチャネルＤＫ１，ＤＫ２のＣＤＭＡコード、その時点の無線ブ
ロックストラクチャおよびチャネル推定に対する要求を考慮する。
【００７６】 殊に、制御装置ＳＥによってテーブルＴ１が書き込まれかつ読み出される。デ
ーブルには、無線インタフェースのその時点のコネクションＶ１，Ｖ２，Ｖ３お
よびこれらコネクションＶ１，Ｖ２，Ｖ３に割り当てられているミッドアンブル
コードｍ(m)並びにデータチャネルＤＫ１，ＤＫ２，ＤＫ３およびこれらのＣＤ
ＭＡコードが記憶されている。
【００７７】 実施例において紹介された、ＦＤＭＡ，ＴＤＭＡおよびＣＤＭＡが組み合わさ
れている移動無線ネットワークは、第３世代のシステムに対する要求に適するも
のである。殊に、ほんの僅か変更コストしか必要でない既存のＧＳＭ移動無線ネ
ットワークにおいてインプリメンテーション（具体的に実現）されるのに適して
いる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 移動無線ネットワークのブロック線図である。
【図２】 無線インタフェースのフレームストラクチャを略図である。
【図３】 無線ブロックの構成の略図である。
【図４】 無線局の送信機のブロック線図である。
【図５】 無線局の受信機のブロック線図である。
【図６】 デジタル信号処理手段のブロック線図である。
【図７】 チャネル推定のシーケンス線図である。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年６月２７日（２０００．６．２７）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００４】 ＤＥ１９５４９１４８号から、コード多重加入者分割（＝コード分割多重アク
セス、ＣＤＭＡ＝Code Division Multiple Access）を利用する無線コミュニケ
ーションシステムが公知であり、ここで無線インタフェースは付加的に時間多重
加入者分割（＝時分割多重アクセス、ＴＤＭＡ＝Time Division Multiple Acces
s）を有している。一般に、コード多重方式では、個別の加入者に割り当てられ
ている個別信号にコードシーケンス（例えば所定のエネルギーの雑音信号との重
畳の形において）が付されて、個別加入者の伝送すべきデータを分離できるよう
にしている。これに対して時間多重方式（ＴＤＭＡ）では、種々の加入者に時間
的に順番に伝送されるタイムスロットが割り当てられ、これらタイムスロットは
フレームにまとめられており、その際フレームの経過終了後、タイムスロット列
が繰り返される。更に、受信側において、ＪＤ（joint detection, ジョイント
・デテクション）方法を使用して、個別加入者のＣＤＭＡコードの知識に基づい
て、伝送されるデータの改善された検出を行えるようにしている。ＪＤ方法では
、ＣＤＭＡ個別信号は共通に捕捉検出されかつマッチド・フィルタに供給される
。このフィルタは個別加入者のその都度の個別信号ないしＣＤＭＡコードに同調
されており、その際引き続いて、マッチド・フィルタの出力信号は最大尤度復号
化によって処理されて、一番尤もらしい出力信号ベクトルを突き止めることがで
きるようになっている。従ってＪＤ方法によって、別の個別信号による個別信号
の障害を除去することができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００９】 Stainer B. et al：“OPTIMUM AND SUBOPTIMUM CHANNEL ESTIMATION FOR THE
UPLINK OD CDMA MOBILE RADIO SYSTEMS WITH JOINT DETECTION”EUROPEAN TRANS
AKTIONS ON TELECOMMUNICATIONS AND RELATED TECHNOLOGIES, BD 5, NR1, JANUA
R 1994- FEBRUAR 1994, Seiten（page） 39-50, XP000445714 MAILAND, ITALIEN
N ISSN: 1120-3862 から、コミュニケーションシステムにおけるチャネル推定方
法が公知であり、その際データシンボルを有するデータ部と、既知のシンボルを
有するミッドアンブルとから成る信号が伝送チャネルを介して伝送され、ここで
受信側において、チャネル係数、ミッドアンブルに依存して受信された、ミッド
アンブルの既知のシンボル信号が、２のべき数に従う変換長（基準点の数）を有
する高速フーリエ変換ないし逆高速フーリエ変換を実施するために畳み込まれる
。 それ故に本発明の課題は、チャネル推定における要求が変化しても、経済的な
実施を可能にするチャネル推定方法および装置を提供することであり、その際チ
ャネル推定は殊に僅かなコストで実施することができるようにしたい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２１】 １つのコネクションに複数のデータチャネルを割り当てると有利であり、その
際データチャネルの数より小さい数のミッドアンブルが使用される。これにより
、チャネル推定のコストが低減される。付加的に、タイムスロット当たりの可能
なデータチャネルの数が高められる。というのは、複数のデータチャネルは同じ
ミッドアンブルを利用しかつチャネル推定の容量を制限する作用がデータチャネ
ルに作用しないからであり、その際、ミッドアンブル（ｍ）の既知のシンボルの
数ＬMは、Ｌ≧Ｗ＊Ｋであるように選択されると有利である。ただし、Ｗは推定
すべきチャネルインパルス応答の長さでありかつＫはコネクション（Ｖ１，Ｖ２
，Ｖ３）の数である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＵ ，ＢＲ，ＣＡ，ＣＮ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＪＰ， ＫＲ，ＭＸ，ＮＯ，ＰＬ，ＲＵ，ＴＲ，ＵＡ，ＵＳ，Ｖ Ｎ Ｆターム(参考） 5K022 DD01 DD33 5K067 AA02 AA03 CC04 CC10 EE02 EE10 JJ11

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 コミュニケーションシステムにおけるチャネル推定方法であ
    って、 データシンボル（ｄ）を有するデータ部（ｄｔ）と既知のシンボルを有するミッ
    ドアンブル（ｍ）とから成る信号（ｅ，ｅｍ）を伝送チャネルを介して伝送し、
    受信側において、チャネル係数（ｈ）を伝送チャネルのチャネルインパルス応答
    に関して推定し、かつ ここでチャネル係数（ｈ）を推定するために、 ミッドアンブル（ｍ）に依存している受信された信号（ｅｍ）をミッドアンブ
    ル（ｍ(m)）の既知のシンボルから導出された推定係数（ｇ″′）を用いてサイ
    クリックに畳み込み、かつ Ｓ≧２Ｌが成り立っている限り、任意の数Ｓの基準点を有するサイクリックな
    畳み込みを実施し、ここでＬはミッドアンブル（ｍ）の評価可能な部分の長さで
    ある 方法。
  2. 【請求項２】 サイクリックな畳み込みをＳ個の基準点を有するフーリエ変
    換によって実施する 請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 サイクリックな畳み込みをＳ個の基準点を有する高速フーリ
    エ変換および逆高速フーリエ変換の組み合わせによって実施する 請求項２記載の方法。
  4. 【請求項４】 チャネル係数（ｈ）の推定を複数のコネクション（Ｖ１，Ｖ
    ２，Ｖ３）に対して共通に実施する 請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
  5. 【請求項５】 チャネル係数（ｈ）をコネクション（Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３）に
    よって利用されていない伝送チャネルに対しても推定する 請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
  6. 【請求項６】 推定されたチャネル係数（ｈ）のスケーリングを実施する 請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
  7. 【請求項７】 推定されたチャネル係数（ｈ）の、１つまたは複数のデータ
    チャネル（ＤＫ１，ＤＫ２，ＤＫ３）およびコネクション固有のミッドアンブル
    （ｍ（ｍ））を有するコネクション（Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３）に対する対応付けをテ
    ーブル（Ｔ）に基づいて実施する 請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
  8. 【請求項８】 チャネル推定の際に利用されるミッドアンブル（ｍ(m)）を
    コネクション（Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３）の数Ｋに相応して整合する 請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
  9. 【請求項９】 ミッドアンブル（ｍ）の既知のシンボルの数ＬMを、Ｌ≧Ｗ
    ＊Ｋであるように選択し、ここでＷは推定すべきチャネルインパルス応答の長さ
    でありかつＫはコネクション（Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３）の数である 請求項１から８までのいずれか１項記載の方法。
  10. 【請求項１０】 コミュニケーションシステムは移動無線ネットワークであ
    りかつ伝送チャネル（ＤＫ１，ＤＫ２，ＤＫ３）は無線インタフェースの無線チ
    ャネルである 請求項１から９までのいずれか１項記載の方法。
  11. 【請求項１１】 コミュニケーションシステムにおけるチャネル推定装置で
    あって、 コミュニケーションシステムの伝送チャネル（ＤＫ１，ＤＫ２，ＤＫ３）を介し
    て、データシンボル（ｄ）を有するデータ部（ｄｔ）と既知のシンボルを有する
    ミッドアンブル（ｍ）とから成る信号（ｅ，ｅｍ）が伝送チャネルを介して伝送
    され、 チャネル係数（ｈ）を伝送チャネルのチャネルインパルス応答に関して推定する
    ためのチャネル推定器（ＫＳ）を備え、 ここでチャネル推定器（ＫＳ）は、該チャネル推定器がチャネル係数（ｈ）を推
    定するために、ミッドアンブル（ｍ）に依存している受信された信号（ｅｍ）を
    ミッドアンブル（ｍ(m)）の既知のシンボルから導出された推定係数（ｇ″′）
    を用いて任意の数Ｓの基準点を以てサイクリックに畳み込むように構成されてい
    るが、Ｓ≧２Ｌが成り立っている場合でありかつＬはミッドアンブル（ｍ）の評
    価可能な部分の長さである 装置。
  12. 【請求項１２】 チャネル推定器（ＫＳ）は、該チャネル推定器がチャネル
    係数（ｈ）の推定を請求項１から１０までのいずれか１項記載の方法に従って実
    施するように構成されている 請求項１１記載の装置。
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