JP2000224077A - 受信信号よりカラ―ドノイズを除去する方法及びカラ―ドノイズの存在下で信号対雑音比を最大にするための受信装置 - Google Patents

受信信号よりカラ―ドノイズを除去する方法及びカラ―ドノイズの存在下で信号対雑音比を最大にするための受信装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 カラードノイズの存在する受信信号の再生確
率を改善した受信装置を提供する。 【解決手段】 情報，カラードノイズ，白色雑音を含む
通信を受信し（ステップ１０２）、事前白色化フィルタ
を生成して（ステップ１０４）カラードノイズを低減す
る。このフィルタ処理した受信信号の復調とチャネルの
重み付けを行って、受信情報を逆拡散する（ステップ１
０６）ことにより、受信信号を選択的に強調してカラー
ドノイズ補償した情報を得る（ステップ１０８）。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、無線通信システム
におけるカラードノイズ除去方法及びその方法を実施す
るための受信装置に関し、より詳細には、符号分割多元
接続（ＣＤＭＡ）通信の信号対雑音比をカラードノイズ
をフィルタ処理することにより改善するためのカラード
ノイズ除去方法及びその方法を実施するための受信機に
関する。
【０００２】
【従来の技術】スペクトル拡散通信技術は通信ユーザが
雑音の多い無線周波数（ＲＦ）スペクトル内で運用でき
るようにするものであり、特に狭い帯域における妨害波
に対して有効である。スペクトル拡散方式の通信は、比
較的小さい電力スペクトル密度で実行でき、多数のユー
ザが同一の周波数スペクトルを共用できる。更に、マル
チパス伝搬から保護するように受信機を設計できる。こ
れらシステムの特性のため、軍による早期の技術開発が
促進された。
【０００３】直接拡散システムは、ＰＮ符号発生器によ
り情報のデジタルストリームを、一般に直交位相フォー
マットで拡散し、搬送波信号を位相シフトキー変調する
ものである。ＰＮ符号発生器の擬似雑音系列は周期的で
あり、拡散された信号はマッチングＰＮ符号によって受
信機内で逆拡散できる。この直接拡散システムは雑音に
対するイミュニティが優れている。使用されるＰＮ符号
は一般にユーザのＰＮ符号の間の相関性を最小にしなが
ら、多数のユーザがスペクトルを共用できるようにす
る。しかしながら、この直接拡散システムは広域ＲＦ帯
域幅と長い捕捉時間を必要とする。
【０００４】ＩＳ−９５規格は、所謂第２世代の符号分
割多元接続（ＣＤＭＡ）通信システム、即ち直接拡散ス
ペクトル変調の１タイプのキーとなる特徴を定めてい
る。長い捕捉時間を必要とするという問題の解決を容易
にするために、ＩＳ−９５規格信号はパイロットチャネ
ルを使用する。各基地局は、全ての移動局に知られてい
るＰＮ符号で拡散したパイロットチャネルメッセージを
伝送する。ＰＮ符号は、チップと呼ばれる一連の位相偏
移２進シンボルより成る。ＰＮ周期は３２,７６８チッ
プであり、ＰＮチップレートは１.２２８８メガヘルツ
（ＭＨｚ）である。ＰＮ符号により拡散されるディジタ
ル情報ストリームも、移動局には既知である。復調メッ
セージには曖昧さがないので、チップ位相までのＰＮ符
号のタイミング特性とＱＰＳＫ（４相位相変調）の変調
位相は移動局の受信機に知られている。
【０００５】このＩＳ−９５システムは、基地局から一
連のトラヒックチャネルを通し、移動局へ情報を伝送す
る。これらトラヒックチャネルは、即ち移動局ごとにユ
ニークな、トラヒックチャネルのＰＮ符号で拡散された
情報、例えばデジタル化されたオーディオ信号を送受信
するようになっている。パイロットチャネルから誘導さ
れるこのような正確なタイミング及び位相情報を使用す
ることにより、移動局はセットアップチャネル、最終的
には全体の“システム時間”を取得できる。この“シス
テム時間”を用いることにより、移動局は基地局を区別
でき、十分な精度で復調回路を同期化し、受信したトラ
ヒックチャネルのメッセージを回復できる。
【０００６】第３世代の広帯域ＣＤＭＡ（Ｗ−ＣＤＭ
Ａ）システムは、１９９７年５月のＩＥＥＥ４７th Veh
icular Technology Conferenceの、オノエ他著の論文
「第３世代の移動通信システムのための広帯域ＣＤＭＡ
無線通信技術（Wideband-CDMA Radio Control Techniqu
es for Third Generation Mobile Communication Syste
ms）」に記載されているように、現在開発中であり、グ
ローバルな用途を有し得る。このＷ−ＣＤＭＡシステム
はパイロットチャネルの代わりに放送チャネル、即ちパ
ーチチャネルを有する。各タイムスロット、即ち放送チ
ャネルのスロットは一連の時間多重化シンボルから成
る。既知の情報の１つのシンボルを拡散するために、長
い符号（ロングコード）がマスクされた、即ち特別なタ
イミングのシンボルセグメントには短い符号（ショート
コード）を使用する。このようなセグメントは、移動局
が電源をオンした直後にシステムのタイミング情報を取
得できるようにする。パイロット、即ち基準シンボルは
ＩＳ−９５パイロットチャネルに類似している。ある提
案では各シンボルが２ビットとなっている４つの基準シ
ンボルをロングコードとショートコードによって拡散す
る。基準シンボル情報及びショートコードは移動局によ
って既知となっている。ロングコードは基地局ごとにユ
ニークであるので、一旦、ロングコードが既知となる
（基地局が認定される）と、タイミング情報は更新され
る。従って、幾つかの提案によれば、このスロット内の
５つのシンボルをタイミング情報を取得する移動局向け
とする。さらに、ロングコードとショートコードの両方
が、各スロット時間内に５つのシンボルのデータを拡散
する。このデータシンボルの場合、情報は予め決定され
ていないので、正確なタイミング情報は、他の２種類の
（タイミング）シンボルの場合のように正確には再生さ
れない。基準シンボルと、特別なタイミングシンボル
と、データシンボルとの他の組み合わせも可能である。
【０００７】Ｗ−ＣＤＭＡシステムは情報、例えばデジ
タル化された音声またはデータを伝送するのに、いくつ
かのトラヒックチャネルも含む。トラヒックチャネルは
主として情報を含むが、基準シンボルセグメントを含ん
でもよい。例えば毎秒３２キロシンボル（ｋｓｐｓ）の
データレートでは、１つのスロットは４個のパイロット
シンボルと１６個の情報シンボルとを含むことができ
る。トラヒックチャネルメッセージの基準シンボルセグ
メント中で正確なタイミング情報を誘導できるが、情報
セグメント中では誘導できない。
【０００８】Ｗ−ＣＤＭＡシステム或いはどのようなス
ペクトル拡散システムにおいても、固定のビット誤り率
（ＢＥＲ）を維持する拘束条件内でユーザの伝送出力を
最少にすることにより最適に動作する。スペクトル電力
密度が低ければ、システムに加わるユーザの数を増やす
ことができ、或いは、受信メッセージの信号対雑音比を
高めることができる。各移動局は、基地局から１つ以上
のトラヒックチャネルを、その移動局占有のトラヒック
チャネルとして受信できるようになる。即ち、各基地局
は、正確な本数はトラヒックチャネルのデータレートに
依るが、数百の異なるトラヒックチャネルを伝送するこ
とができる。しかしながら、各基地局は、少数の、多分
１本だけの放送チャネルを伝送し、全ての受信移動局が
それを使用している。基地局が、移動局の特別なトラヒ
ックチャネルを越える高電力レベルで共用放送チャネル
を伝送すれば、システムにとって利益になる。この理由
により、放送チャネルの電力を相対的に高レベルに維持
し、一方、トラヒックチャネルレベルを連続的に監視し
て、基地局と移動局間の通信を可能とするのに必要なレ
ベルに伝送電力レベルを維持するように調節する。
【０００９】無線放送チャネルの電力を最小にできるか
どうかに拘らず、システム内の他の受信機への通信と無
線放送チャネル、特にロングコードがマスクされたパイ
ロットシンボルは、エネルギーをトラヒックチャネル情
報を再生する特定の受信機に雑音として送られる伝送ス
ペクトルに加える。このカラードノイズの大部分は通常
の伝送機に由来するので、白色ノイズのように、スペク
トルに均一ではなくランダムに拡散する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】Dent他の米国特許第
５,５７２,５５２号公報には、ＳＮＲを最大にしチップ
間の混信をキャンセルする方法が開示されているが、計
算量が莫大で集中的である。即ち、この方法は、受信機
には現存しないサブシステムに依拠する。ＲＡＫＥ受信
機と同じタップを用いた順方向リンク受信機の使用が論
じられているが、これらのパスをどのように計算するか
については殆ど検討されていない。ＩＳ−９５規格又は
ＥＴＳＩ／ＡＲＩＢ（欧州電気通信標準協会／無線産業
及び事業）のＩＭＴ−２０００（国際移動体電話通信）
に関する提案に使用されているような通常のベースバン
ドの受信機にかようなフィルタを一体化するための手段
は何も提示されていない。相対的に強力であることの多
い、順方向リンク上のパイロット信号を減算消去する方
法は何も示されていない。さらに、第３世代システムの
ために提案されているような、多数のパイロット信号又
はスロット化されたパイロット信号の使用についても何
も言及していない。
【００１１】Jamal他の米国特許第５,７２７,０３２号
公報には、チャネル係数を推定する最小二乗平均（ＬＭ
Ｓ）アルゴリズムが記載されている。この方法は、ＬＭ
Ｓアルゴリズムの収束が共分散行列固有値の比率による
場合に、チャネルの推定速度が早くなるように収束する
ことがよく知られている。このアルゴリズムをチャネル
インパルスの応答推定にだけ使用する点を強調し、白色
雑音問題への取り組みがなされていないように思われ
る。
【００１２】１９９８年３月２５日提出のKowalski他の
米国出願第０９／０４８,２４０号公報の“パイロット
支援時変有限インパルス応答、適応チャネルマッチング
受信システム及び方法（Pilot Aided,Time-Varying Fin
ite Impulse Response,Adaptive Channel Matching Rec
eiving System and Method）”及び同譲受け人に譲渡さ
れた同時出願には、相関プロセス前に遅延信号を結合す
ることによりマルチパス信号の信号対雑音比を最大にす
るために用いる有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタ
が開示されている。
【００１３】Papoulis（「信号分析」マグローヒル社,
３２７−３２８頁,１９９７年）は、マッチドフィルタ
受信機への近似法の使用を提案している。しかしなが
ら、受信機とカラードノイズ中のチャネル推定値及び複
素数値との組み合わせ、並びにＤＳ−ＣＤＭＡハンドセ
ット受信機へのアプリケーションは新規である。
【００１４】本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなさ
れたものであり、ＤＳ−ＣＤＭＡシステム用の計算量の
極めて少ない順方向リンク受信機及び方法を提供し、情
報伝送レートに比べて広い帯域幅で移動局に伝送する少
なくとも１つの基地局を含む多元接続通信システムにお
ける、受信信号よりカラードノイズを除去する方法、及
び、同システムにおけるカラードノイズの存在下で信号
対雑音比を最大にする受信機を提供することをその目的
とする。
【００１５】さらに、本発明は、ＲＡＫＥ受信機チャネ
ル推定値を、白色雑音が存在するＣＤＭＡトラヒックチ
ャネル通信の信号対雑音比を最大にするように計算する
ことが可能な方法及び受信機を提供することを他の目的
とする。さらにＩＳ−９５システム及び第３世代のＣＤ
ＭＡシステムに既に存在する追跡及び探索アルゴリズム
を、白色雑音の悪影響を最少にするために使用できれば
有益である。
【００１６】また、本発明は、トラヒックチャネル情報
を再生するために、パイロットシンボルを受信した通信
から削除して有効信号対雑音比を増大させることが可能
な方法及び受信機を提供することをその目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、情報
伝送レートに比べて広帯域幅で移動局に伝送する少なく
とも１つの基地局を含む多元接続通信システムにおけ
る、受信信号よりカラードノイズを除去する方法であっ
て、（ａ）情報，カラードノイズ，白色雑音を含む通信
を受信するステップと、（ｂ）逆拡散受信した通信を選
択的に重み付けして信号対雑音比を強調し、カラードノ
イズを弱めるステップとを含んでなることを特徴とした
ものである。
【００１８】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、前記通信を複数の時間セグメント内で受信し、ステ
ップ（ｂ）は、前記受信信号を逆拡散する時に時間セグ
メントを選択的に重み付けることを含むことを特徴とし
たものである。
【００１９】請求項３の発明は、請求項１の発明におい
て、前記通信を周波数帯域幅のスペクトルにわたって受
信し、ステップ（ｂ）は、前記受信信号を逆拡散する時
に前記周波数スペクトルの一部を選択的に重み付けする
ことを含むことを特徴としたものである。
【００２０】請求項４の発明は、請求項１の発明におい
て、ステップ（ａ）は、前記受信信号情報とノイズ成分
の変化を含み、ステップ（ｂ）は、変化する前記受信信
号に応じて前記選択的重み付けを適応的に変更すること
を含むことを特徴したものである。
【００２１】請求項５の発明は、請求項１の発明におい
て、ステップ（ｂ）は、（ｂ１）ステップ（ａ）で受信
した前記通信に応じてカラードノイズを低減するために
事前白色化フィルタを生成するステップと、（ｂ２）ス
テップ（ｂ１）でフィルタ処理されている、前記受信信
号のチャネルを重み付けし、復調して、前記伝送された
情報を再生するステップとを含み、前記受信信号を選択
的に強調してカラードノイズを補償することを特徴とし
たものである。
【００２２】請求項６の発明は、請求項５の発明におい
て、ステップ（ｂ２）は、前記事前白色化フィルタに応
じて受信機の重み付けを調節することを含み、ステップ
（ｂ２）で復調した前記受信信号の信号対雑音比を最大
にすること特徴としたものである。
【００２３】請求項７の発明は、請求項５の発明におい
て、ステップ（ｂ１）は、二次カラードノイズ統計値を
測定することと、該二次カラードノイズ統計値に応じて
前記事前白色化フィルタを生成することを特徴としたも
のである。
【００２４】請求項８の発明は、請求項５の発明におい
て、前記通信を各々相当するパス遅延を持つ複数の伝送
パスにより受信し、ステップ（ａ）は各伝送パスに関す
る前記受信信号のタイミングを決定することを含み、前
記ステップ（ｂ１）は、（ｂ１ａ）ステップ（ａ）で決
定した各伝送パスの前記タイミングと前記受信ノイズに
基づき前記伝送パスの汎関数を形成するサブステップ
と、（ｂ１ｂ）ステップ（ｂ１ａ）で形成された各汎関
数に応じて、各々対応する伝送パスのカラードノイズ用
の事前白色フィルタを決定するサブステップと、を含ん
でなることを特徴としたものである。
【００２５】請求項９の発明は、請求項８の発明におい
て、前記伝送は、ビット形式のディジタル情報を含み、
ステップ（ｂ１ａ）は、各伝送パスの前記汎関数を最適
化してステップ（ｂ２）で復調したディジタル情報のビ
ット誤り率を改善することを含むことを特徴としたもの
である。
【００２６】請求項１０の発明は、請求項９の発明にお
いて、ステップ（ｂ１ａ）は、αを事前白色化フィル
タ、（）Hを共役転置、Ｒを妨害共分散行列、Ｊを信号
対雑音比、ｆを受信信号として、信号対雑音比である汎
関数Ｊ＝（αHｆｆHα）／（α HＲα）を含むことを特
徴としたものである。
【００２７】請求項１１の発明は、請求項９の発明にお
いて、ステップ（ｂ１ａ）は、αを事前白色化フィル
タ、（）Hを共役転置、Ｒをノイズ共分散行列、Ｊを汎
関数値、ｙ0を定数、ｆを受信信号、λを非ゼロラグラ
ンジュ乗数として、汎関数Ｊ＝αHＲα−λ［αHｆ−ｙ
0］を含むことを特徴としたものである。
【００２８】請求項１２の発明は、請求項１１の発明に
おいて、ステップ（ｂ１）は、ｎを時間離散サンプル、
Ｒ-1 nを時間ｎにおける逆妨害共分散行列、ｕを各伝送
パスの遅延に対応する遅延における妨害サンプルのベク
トル、ａ1とａ2を正の数とし、Ｒ-1 n+1＝ａ1Ｒ-1 n-（ａ
2 Ｒ-1 n ｕｕH Ｒ-1 n）／（１＋ｕH Ｒ-1 n ｕ）で表さ
れる妨害共分散行列Ｒを反復更新することを特徴とした
ものである。
【００２９】請求項１３の発明は、請求項８の発明にお
いて、前記伝送はパイロットシンボルを含み、ステップ
（ａ）は、前記パイロットシンボルを前記受信信号の一
部として受信することを含み、ステップ（ａ）に続き、
（ａ１）ステップ（ａ）での前記パイロットシンボルの
受信に応じて前記パイロットシンボルのレプリカを作成
するステップを含み、ステップ（ｂ１）は、前記パイロ
ットシンボルのレプリカを用いて、受信信号とカラード
ノイズから前記受信パイロットシンボルを消去して、前
記事前白色化フィルタを最適化することを含み、ステッ
プ（ｂ２）は、前記受信信号から前記パイロットシンボ
ルのレプリカを減算し、前記パイロットシンボルの影響
のないチャネル推定値を提供して、前記パイロットシン
ボルをカラードノイズとしてフィルタ処理することを特
徴としたものである。
【００３０】請求項１４の発明は、請求項１３の発明に
おいて、前記情報は、既知の第１チップ系列で伝送さ
れ、ステップ（ｂ１）は、各伝送パスのチャネル係数を
推定することを含み、ステップ（ａ１）は、ステップ
（ａ）で決定した前記伝送パスのタイミングと、前記第
１チップ系列と、ステップ（ｂ１）で推定した前記チャ
ネル係数とを用いて、前記パイロットシンボルのレプリ
カを生成することを含むことを特徴としたものである。
【００３１】請求項１５の発明は、請求項１４の発明に
おいて、ステップ（ｂ１）は、前記受信パイロットシン
ボルから前記パイロットシンボルのレプリカを減算して
誤り信号を生成することを含み、ステップ（ａ１）は、
前記パイロットシンボルのレプリカを適応フィルタ処理
し、前記誤り信号を用いて前記パイロットシンボルのレ
プリカを訂正することを含み、ステップ（ｂ２）は、該
訂正したパイロットシンボルレプリカで前記受信パイロ
ットシンボルを精度よく消去して、前記受信信号のカラ
ードノイズをより完全に補償することを特徴としたもの
である。
【００３２】請求項１６の発明は、請求項１５の発明に
おいて、ステップ（ａ１）は、前記誤り信号に応じて、
各々遅延時間と可変の重み付け値を持つ複数の処理パス
を通して前記パイロットシンボルのレプリカを処理し、
該処理したパスを合計することにより、適応フィルタ処
理をすることを含むことを特徴としたものである。
【００３３】請求項１７の発明は、情報伝送レートに比
べて広帯域幅で移動局に伝送する少なくとも１つの基地
局を含む多元接続通信システムにおける、カラードノイ
ズの存在下で信号対雑音比を最大にするための受信装置
において、情報，カラードノイズ，白色雑音を含む伝送
された通信を受信する入力端と、前記伝送された情報と
カラードノイズの受信に応じて、前記情報を逆拡散する
ために最適推定ベクトルを供給する出力端とを有する事
前白色化フィルタコンピュータと、情報，カラードノイ
ズ，白色雑音を含む前記伝送された通信を受信する第１
入力端と、前記事前白色化フィルタコンピュータの出力
端と作動的に接続する第２入力端とを有し、前記最適推
定ベクトルを用いて逆拡散した受信情報を出力端で供給
する受信機とを有し、情報を受信する確率を改善するこ
とを特徴としたものである。
【００３４】請求項１８の発明は、請求項１７の発明に
おいて、情報，カラードノイズ，白色雑音を含む前記伝
送された通信を受信する第１入力端と、前記事前白色化
フィルタの入力端と作動的に接続する出力端とを有し、
ノイズ統計値の共分散行列を供給する自己共分散推定器
をさらに含むことを特徴としたものである。
【００３５】請求項１９の発明は、請求項１７の発明に
おいて、前記通信システムは、同期とタイミングを支援
するパイロットシンボルの伝送を含み、前記パイロット
シンボルの発生を決定するための情報を受信する入力端
と、実際のパイロットシンボルの受信と同時にパイロッ
トシンボルのレプリカを供給する出力端とを有するパイ
ロットシンボルレプリカ生成器と、前記受信信号を受信
する第１入力端と、前記パイロットシンボルレプリカ生
成器の出力端に作動的に接続する第２入力端と、前記自
己共分散推定器の入力端に作動的に接続し、前記パイロ
ットシンボルを除いた受信信号を供給する出力端とを有
する減算回路をさらに含み、前記自己共分散推定器は、
前記受信信号からカラードノイズを効果的にフィルタ処
理するノイズ統計値の行列中のベクトルを供給できるこ
とを特徴としたものである。
【００３６】請求項２０の発明は、請求項１９の発明に
おいて、前記情報は、ロングコードで拡散したトラヒッ
クチャネルで伝送され、予定データシンボルは、チャネ
ルの捕捉と同期を目的として、予定データをロングコー
ドで拡散したパイロットチャネルで伝送され、前記受信
装置は、前記伝送されたパイロットチャネルを受信する
入力端を有し、前記チャネルを逆拡散するために使用す
るロングコードを出力端で供給するフィンガ探索ユニッ
トと、該フィンガ探索ユニットの出力端と作動的に接続
する第１入力端と、前記伝送されたパイロットチャネル
を受信する第２入力端とを有し、同期したロングコード
を出力端で供給する追跡ループと、前記伝送されたパイ
ロットチャネルを受信する第１入力端と、前記追跡ルー
プの出力端と作動的に接続する第２入力端と、逆拡散パ
イロットチャネルを供給する出力端とを有するパイロッ
トチャネル逆拡散器と、を有することを特徴としたもの
である。
【００３７】請求項２１の発明は、請求項１９の発明に
おいて、前記自己共分散推定器は、Ｒを自己共分散推定
値、ＴSをサンプリング周期、ｉ及びｊを前記推定した
自己共分散行列のｉ行及びｊ列、Ｋを前記自己共分散を
推定したサンプル数、ｒ（ｔ）を時間ｔにおける情報と
妨害を含む受信した通信として、式で表現されるノイズ
統計値の行列を提供することができ、前記自己共分散行
列のｉ行とｊ列が前記推定値Ｒ（（ｉ−ｊ）ＴS）であ
ることを特徴としたものである。
【００３８】
【数２】
【００３９】請求項２２の発明は、請求項１９の発明に
おいて、前記事前白色化フィルタコンピュータは、αを
事前白色化フィルタ、（）Hを共役転置、Ｒを妨害共分
散行列、Ｊを汎関数、ｙ0を定数、ｆを受信信号、λを
非ゼロのラグランジュ乗数として、Ｊ＝（αHｆｆHα）
／（αHＲα）が最大で、Ｊ＝αHＲα−λ［αHｆ−
ｙ0］が最小であるような推定ベクトルαを供給するこ
とを特徴としたものである。
【００４０】請求項２３の発明は、情報レートに比べて
広帯域幅で移動局に伝送する少なくとも１つの基地局を
含む符号分割多元接続通信システムにおける、カラード
ノイズの存在下で信号対雑音比を最大にするための受信
装置において、情報，カラードノイズ，白色雑音を含む
伝送された通信を受信する入力端と、前記伝送された情
報とカラードノイズの受信に応じて前記情報を逆拡散す
るために最適な推定ベクトルを供給する出力端とを有す
る事前白色化フィルタと、情報，カラードノイズ，白色
雑音を含む前記伝送された通信を受信する第１入力端と
前記事前白色化フィルタの出力端と作動的に接続する第
２入力端とを有し、前記最適な推定ベクトルを用いて逆
拡散した受信情報を出力端で供給するＲＡＫＥ受信機と
を有し、情報を受信する確率を改善することを特徴とし
たものである。
【００４１】請求項２４の発明は、情報伝送レートに比
べて広帯域幅で移動局に伝送する少なくとも１つの基地
局を含む符号分割多元接続通信システムにおける、受信
信号よりカラードノイズを除去する方法において、
（ａ）情報，カラードノイズ，白色雑音を含む通信を受
信するステップと、（ｂ）逆拡散した前記受信信号を選
択的に重み付けして信号対雑音比を強調し、カラードノ
イズを弱めるステップとを含むことを特徴としたもので
ある。
【００４２】
【発明の実施の形態】本発明においては、カラードノイ
ズの存在する受信信号の再生確率を改善する事前白色化
フィルタをもつ受信機を提供する。カラードノイズは、
同一スペクトルバンドパスにおける他の受信機へのマル
チパス又は伝送信号で有り得る。この受信機システム
は、カラードノイズの統計値を使用して、伝送情報の逆
拡散において最適の推定値を供給する。受信機の補助シ
ステムは、パイロットシンボル又はシステム捕捉シンボ
ルを消去して、伝送された信号の逆拡散時における情報
の再生確率をさらに改善する。カラードノイズの存在す
る受信信号を事前白色化する方法も提供される。
【００４３】本発明においては、移動局に情報を伝送す
る少なくとも１つの基地局を含む符号分割多元接続（Ｃ
ＤＭＡ）通信システムにおいて、受信した通信よりカラ
ードノイズを除去する方法を提供する。この方法は、
（ａ）情報、カラードノイズ及び白色雑音を含む通信を
受信するステップと、（ｂ）ステップ（ａ）で受信した
通信に応じ、白色雑音を低減させるために事前白色化フ
ィルタを生成するステップと、（ｃ）伝送情報を回復す
るために、ステップ（ｂ）でフィルタ処理した受信信号
のチャネル重み付けと復調を行なうステップとより成
る。このようにして、受信した通信を選択的に強調し、
カラードノイズに対して補償をする。
【００４４】ＣＤＭＡ通信は、各々該当パス遅延を持つ
複数の伝送パスに沿って受信される。ステップ（ａ）
は、各伝送パスと関連する受信した通信のタイミングを
決定することを含む。ステップ（ｂ）は、（ｂ１）ステ
ップ（ａ）で決定した各伝送パスのタイミングと受信ノ
イズに基づき伝送パスの汎関数を形成するサブステップ
と、（ｂ２）サブステップ（ｂ１）で形成された各汎関
数に対応して、各対応伝送パスのカラードノイズ用の事
前白色フィルタを決定するサブステップより成る。特
に、サブステップ（ｂ１）は、下記の汎関数を含む。 Ｊ＝αHＲα−λ［αHｆ−ｙ0］
【００４５】上式において、αは事前白色化フィルタを
表し、（）Hは共役転置を意味し、Ｒは共分散行列、Ｊ
は汎関数値、ｙ0は定数、ｆは受信した通信、λは非ゼ
ロのラグランジュ乗数である。
【００４６】ＣＤＭＡ伝送は、通常パイロット信号を含
んでいる。ステップ（ａ）は、受信信号の一部としてパ
イロットシンボルを受信することを含んでいる。ステッ
プ（ａ）には、同ステップでのパイロットシンボルの受
信に応答してパイロットシンボルのレプリカを生成する
ステップ（ａ１）が後続する。次に、ステップ（ｂ）は
パイロットシンボルのレプリカを用いて受信した通信と
カラードノイズから受信したパイロット信号をキャンセ
ルし、事前白色化フィルタを最適化する。ステップ
（ｃ）は受信した通信からパイロットシンボルのレプリ
カを差し引いてパイロットシンボルの影響を受けないチ
ャネルの推定値を供給し、パイロットシンボルをカラー
ドノイズとしてフィルタ処理する。
【００４７】本発明においては、移動局に情報を伝送す
る少なくとも１つの基地局を含む符号分割多元接続（Ｃ
ＤＭＡ）通信システムにおいて、カラードノイズの存在
下で信号対雑音比を最大にする受信機を提供する。この
受信機は、情報，カラードノイズ，白色雑音を含む伝送
されてきた通信を受信して雑音の統計値の共分散行列を
提供する自己共分散推定器を有する。この自己共分散推
定器の出力に作動的に接続される入力を有する事前白色
化フィルタが共分散行列に応答し、最適推定ベクトルを
供給する。ＲＡＫＥ受信機は、情報，白色ノイズ，カラ
ードノイズを含む伝送された通信と最適推定ベクトルを
受信する。ＲＡＫＥ受信機はこの最適推定ベクトルを用
いて逆拡散された受信情報を出力端で供給することによ
り受信した情報の確率を改善する。
【００４８】本発明の幾つかの実施形態において、ＣＤ
ＭＡシステムは、同期及びタイミングを支援するパイロ
ットシンボルの伝送を含む。パイロット信号のレプリカ
発生器は、パイロットシンボルの発生を決定する情報を
受け、実際のパイロットシンボルを受信すると同時にパ
イロットシンボルのレプリカを供給する。減算器回路
は、受信信号とパイロットシンボルのレプリカを受け取
る。パイロットシンボルを含まない受信した信号が次に
自己共分散推定器に入力される。自己共分散推定器は、
受信した信号からカラードノイズを有効にフィルタ処理
する雑音統計値行列のベクトルを供給することができ
る。
【００４９】バン・ツリー（van tree）の「検出，推
定，変調理論（Detection,Estination,and Modulation
Theory）」（290-297頁,Wiley社,1968年）に記載のよう
に、カラードノイズ内信号用に最適な受信機として、事
前白色化フィルタと後続のマッチドフィルタを用い所望
のフィルタ処理された信号を得ることがよく知られてい
る。本発明の新規性は、このコンセプトを順方向リンク
により伝送されたＣＤＭＡ信号に応用することにある。
本発明は、この受信機を実装するために、現在実装され
ているサブシステムを使用し、計算量を極めて節約した
手段を提供する。本発明のチャネルモデルを用いたシミ
ュレーションの結果は、標準ＲＡＫＥ受信機と比較し、
出力信号対雑音比において１デシベルをこえる改善を示
している。電力スペクトルＨN（ω）のカラードノイズ
が存在するチャネルＨS（ω）を通過した信号を検出す
るための最適な受信機を提示する。ＨN（ω）の逆フィ
ルタであるフィルタを通り受信信号ｒ（ｔ）を通過する
ことにより、付加雑音を事前に白色化する。即ち、この
フィルタは下記の応答周波数を有している。
【００５０】
【数３】
【００５１】次に、結果信号はＨS（ω）Ｈp（ω）にマ
ッチングする。即ち、結果信号はＨ S *（-ω）Ｈp *（-
ω）を通過したものである。この目的は、パイロット信
号又はパイロット信号のスロット列が受信信号成分内に
存在するセルラ方式のＣＤＭＡコヒーレント通信に適用
できる、上記動作に近似させて準最適化した計算量の少
ない適応システムを記述することである。代表的な従来
技術によるシステムは、パイロット信号の除去技法を利
用しておらず、共分散行列推定値を偏らせる。本発明の
システム及び方法は、現存のベースバンド処理アルゴリ
ズム、特に、ＩＳ−９５規格のＲＡＫＥ受信機に用いら
れたアルゴリズムを使用する。受信信号は、次式で表さ
れる。
【００５２】
【数４】
【００５３】上式において、ｎ（ｔ）＝ｎw（ｔ）＋ｎc
（ｔ）は、雑音の白色成分ｎw（ｔ）とカラード成分ｎc
（ｔ）との妨害である。Ｋ＋１のチャネル係数を仮定す
る。かような問題において、通常Ｅ［ｎ（ｔ）］＝Ｅ
［ｎw（ｔ）］＝Ｅ［ｎc（ｔ）］＝０である。ｎ（ｔ）
は自己相関（自己共分散）関数Ｒ（τ）を有すると仮定
する。又、ｓ（ｔ）は所望の信号であり、
【００５４】
【数５】
【００５５】はチャネルのインパルス応答である。係数
｛ｂk｝と｛Ｔk｝は一般に時変であるが、この時間依存
性はここでは抑圧される。チャネルが"十分遅く"変化す
れば、その後の分析と測定のために、チャネルは線形の
時間不変（ＬＴＩ）チャネルとして挙動する。
【００５６】基本的な統計値がガウスの統計値であると
仮定すると、最大信号対雑音比に基づく検出統計値によ
り、ニューマン−ピアソン（Neyman-Pearson）の意味す
る最適な受信機が得られる（「バン・ツリーの「検出,
推定,変調理論（３３−３４頁,１９６８年）」を参
照）。最適受信機の運転性能は、ＩＳ−９５規格の標準
ＲＡＫＥ受信機におけるような受信マルチパスリターン
の知識に基づいている。本発明による性能は、最適ＲＡ
ＫＥ受信機に対して理論的には劣っているが、性能の劣
化度は、フィンガ探索器が信号の位置する時間領域を探
索する事実によって最少になる。下記に提示するシミュ
レーションがこの結論を裏付ける。下記のインパルス応
答ｈ（ｔ）を有するフィルタを考える。
【００５７】
【数６】
【００５８】上式（３）において、｛Ｔk｝は、“フィ
ンガ探索器”が認定し、追跡器が追跡した遅延に相当す
る。所与の時間ｔ0において信号対雑音比は最大とな
る。
【００５９】一般に、｛ａk｝と｛ｂk｝は、（ベースバ
ンド）入力ｎ（ｔ）と所望信号ｓ（ｔ）のような複素数
である。上式（３）より、フィルタは移動平均フィルタ
であり、標準ＲＡＫＥ受信機と類似である。これによ
り、ＩＩＲ（無限インパルス応答）フィルタを要するの
で、“真”の最適受信機の場合には困難な、数値的な安
定性が保証できる。最大ＳＮ比は次のように定義され
る。
【００６０】
【数７】
【００６１】とし、ｙf（ｔ）はｆ（ｔ）によるフィル
タの出力で、ｙn（ｔ）は混信（妨害）によるフィルタ
の出力とすると、チャネルで歪んだ所望の信号成分は次
式で表される。
【００６２】
【数８】
【００６３】さらに、Hは共役転置を意味し、太字テキ
スト（及びアンダーライン）は行列又はベクトルを表す
ものとすると、
【００６４】
【数９】
【００６５】として、ｔ＝ｔ0においては、
【００６６】
【数１０】
【００６７】妨害によるフィルタの平均出力は次式のよ
うに表現できる。
【００６８】
【数１１】
【００６９】Ｒの太字は上記の特定遅延差における共分
散行列を示す。よって、問題は次式を最大にすることで
ある。
【００７０】
【数１２】
【００７１】この問題の解は、ｆｆHａ＝λmａxＲａで
なければならない。ここで、λmａxはＲ-1ｆｆH に相当
する最大固有値である（S.Kullbackの「情報理論と統計
量」Wiley社，１９５８年参照）。最適値ａは次にλmax
と関連する固有ベクトルである。対称行列の固有値を求
めるアルゴリズムはよく知られている（例えば、Golub
とVanLoanの「マトリックスの計算」第２版，ジョンホ
ーキンス大学出版局，１９８９年刊，４０９−４７５頁
参照）。複素数マトリクッス用アルゴリズムへの拡張は
容易に導出でき、市販の数学ソフトウェアプログラムは
複素数マトリックスの固有値問題をかようにして計算す
る。
【００７２】信号がインパルス応答Ｈ2（ｗ）のチャネ
ルによって改変されると、有効尺度は次式のようにな
る。
【００７３】
【数１３】
【００７４】上式において、ｈ2はチャネルのインパル
ス応答を表し、ｓは信号ベクトルを表す。この問題の解
は、前述のごとく次式でなければならない。
【００７５】
【数１４】
【００７６】上式において、λmaxはｈ 2 ｓｓHｈ 2 HＲ-1
に相当する最大固有値である。ｈ 2に対する係数は、雑
音が不完全に事前白色化された場合でも標準ＲＡＫＥチ
ャネル推定値はチャネル用の不偏（バイアスがかけられ
ていない）推定値、即ちｈ 2であるので、標準ＲＡＫＥ
受信機を介して発見できる。さらに、その性能は、最適
受信機（即ち、真の逆フィルタ）の場合、加法性ガウス
雑音（ＡＷＧＮ）における性能は何れの場合も信号エネ
ルギーがＣＤＭＡ信号にマッチングしているものと仮定
し、ほぼ同一であることを示すことができる。ここでは
記述しないが、この結果は、信号と雑音のKarhunen-Loe
veの拡張（バン・ツリーの「検出，推定，変調理論」２
９７−２９９頁，１９６８年）から得られ、（混信に重
なる）結果の付加ノイズがチップ間の混信から由来する
ことを示しており、このノイズは通常多元接続ノイズと
比較して小さい。
【００７７】Papoulis（A.papoulisの「信号分析」マグ
ローヒル社，３２７−３２８頁，１９７７年）に続く別
の導出法は下記の通りで、計算量的にはより簡単で、数
値的にはより粗である。上記性能測定値Ｊ又はＪ′を最
大にするのに代えて、フィルタの重み付けによる拘束値
に基づきノイズを減少させ、最適化基準により、ａHｆ
＝ｙ0＝定数に基づくａHＲａの最小を求める。ラグラン
ジュの乗数を用いた修正性能測定値は、次の通りであ
る。
【００７８】
【数１５】
【００７９】上式の解は、通常勾配をとり、ラグランジ
ュ乗数λの値が任意（但し非ゼロ）であることを確認す
ることにより発見される。これにより、次式が得られ
る。
【００８０】
【数１６】
【００８１】上式（１５）において倍率１／２は任意で
ある。特性測定値Ｊ′を用いたマルチセル／セクタシス
テムへの拡張は、簡単である（ｆが上記の様にｈ 2 ｓに
なる）。対称行列の反転も同様によく知られている。最
も簡単な方法は、強引な方法（brute force）は別とし
て、コレスキー分解である（GolubとVan−Loanの「行列
計算」第２版，ジョンホーキンス大学出版局，１９８９
年刊，１４２−１４５頁参照）。この誘導式は実行列に
対し与えられているが、同様な誘導式は複素行列に対し
ても存在する。これは、固有値の計算を付加ノイズで改
変できる本システムの好適な実施形態であり、上述の等
式を反復更新できる。
【００８２】パイロット信号又はそのレプリカを入力信
号から減算する必要がある場合も多い。これは、システ
ムが軽い負荷で動作し、パイロット信号が一般にトラヒ
ック信号よりおおむね高いレベル（例えば、ＩＳ−９５
及び関連システムの場合で７デシベル）で受信される場
合である。もし必要ならば、標準ＲＡＫＥ受信機のＲＡ
ＫＥ係数をかような消去のために使用することができ
る。パイロット信号は再構築され、ＲＡＫＥ係数を介し
て重み付けされ、入力信号プラス雑音から減算される。
【００８３】図１はＪＴＣ（無線周波数チャネルの特性
化とシステム展開モデル化に関する技術報告ＪＴＣＡＩ
Ｒ／９４,０９２３−０６５Ｒ６，９月２３日，１９９
４年）の屋内常駐"チャネルＢ"モデルの場合の結果を示
すグラフである。チャネルのドップラ変量は、これらの
結果については無視できるものと仮定する。トラヒック
がピデストリアンであるから、この仮定は合理的であ
る。この仮定は、共分散行列が推定できるサンプル数を
有効とする。但し、共分散行列を反復更新する行列反転
の補助定理のような方法を用い（S.Kayの「現代のスペ
クトル推定：理論と応用」Prentice−Hall社２３−２５
頁，１９８８）、時変チャネルパラメータを軽減するこ
とができる。
【００８４】図１は、標準ＲＡＫＥ受信機及び改良ＲＡ
ＫＥ受信機を使用するＱＰＳＫ ＣＤＭＡシステムのビ
ット誤り率を示す。シミュレーションには、１ビット当
たり１００チップを使用し、システムを２倍のチップレ
ートでオーバサンプリングした。共分散行列の推定周期
を５００シンボル（５ｍｓ）と仮定し、試験数は１００
０であった。結果は、かようなシステムの代表的な関心
領域において、即ち、１％以上の未符号化ビットの誤り
率について、１デシベルを越える改善が得られ、これ
は、伝送出力、範囲又は低減ビット誤り率として直接表
現される。
【００８５】図２は、本発明の一実施例における、カラ
ードノイズが存在する場合の信号対雑音比を最大にする
受信機を示すブロック図である。受信機１０は、移動局
に情報を伝送する少なくとも１つの基地局を含む、符号
分割多元接続（ＣＤＭＡ）通信システムのような多元接
続通信システムにおいて動作する。別案では、特に時分
割双方向伝送（ＴＤＤ）通信システムの基地局受信機に
同じ動作原理を適用する。周波数分割双方向伝送（ＦＤ
Ｄ）通信システムの場合、システムは移動局からチャネ
ル情報をフィードバックされる基地局に適用できる。
【００８６】情報伝送レートが伝送帯域幅に比べて小さ
い（情報帯域幅が情報レート比べて）マルチパスが存在
する多元接続型通信を受信するためには、一般に、ＲＡ
ＫＥ受信機が必要とされる。このＲＡＫＥ受信機は、マ
ルチパスの戻りが分解可能であるとする仮定に基づき信
号を処理する。即ち、２つの受信マルチパス信号は、伝
送帯域幅の逆数に比べ大きい時間間隔だけ遅延する。Ｃ
ＤＭＡシステムの場合、これは、チップ間隔がマルチパ
スの戻り遅延拡散より大きいことを意味する。
【００８７】ＣＤＭＡ又は時間分割多元接続（ＴＤＭ
Ａ）システムにおいて、受信信号が、伝送帯域幅の逆数
に比べて大きい時間間隔だけ遅延していなければ、一般
に、チップ間（又はシンボル間）妨害が発生する。かよ
うな場合は等価器を用いる。その目的は、チャネルイン
パルス応答を逆フィルタ処理（チャネルインパルス応答
の影響を修正）することである。よって、ＲＡＫＥ受信
機の動作仮定条件が等価器の動作仮定条件と異なってい
る場合でも、等価器とＲＡＫＥ受信機の目的は本質的に
同じである。
【００８８】自己共分散推定器１２は、情報，カラード
ノイズ，白色雑音を含むライン１４の伝送された通信を
受信する第１入力端と、雑音統計値の共分散行列を供給
するライン１６の出力端を有している。事前白色化フィ
ルタコンピュータ１８は、自己共分散推定器１２の出力
を介し、情報，カラードノイズ，白色ノイズ（白色雑
音）を含む伝送された通信とライン１６で接続する入力
端を有している。フィルタコンピュータ１８は、伝送情
報とカラードノイズの受信に対応し、情報を逆拡散する
ための最適な推定ベクトルを供給する出力端をライン２
０に有している。即ち、共分散行列に対応する最適推定
ベクトルを供給する。
【００８９】ＣＤＭＡシステム内の受信機２２は、情報
とカラードノイズと白色雑音を含む伝送通信を受取る第
１入力端をライン２３に有し、事前白色化フィルタコン
ピュータ１８の出力端とライン２０で作動的に接続する
第２入力端を有している。受信機２２はＲＡＫＥ受信機
と類似であるが、重み付けが異なる。説明を簡単にする
ために、受信機２２をここではＲＡＫＥと記述する。Ｒ
ＡＫＥ受信機２２の背後の点線枠２２ｎは、複数（ｎ
個）の可能な受信機部を表している。ＲＡＫＥ受信機２
２は、最適な推定ベクトルを用いて逆拡散受信情報を、
実際には、ｎ個の追跡されたマルチパス信号を示す複数
の出力２４ａ−２４ｎを供給する。図示していないがＲ
ＡＫＥ受信機に後続する結合器がライン２４ａ−２４ｎ
のマルチパス信号を結合して重み付けする。事前重み付
けフィルタ１８からの最適推定ベクトルを用いることに
より、情報を受信する確率が改善される。
【００９０】代表的なＣＤＭＡシステムは、同期及びタ
イミングを支援するためにパイロットシンボルを含んで
いる。受信機１０は、パイロットシンボルのレプリカ生
成器２６を含んでおり、このレプリカ生成器２６はパイ
ロットシンボルの発生を決定する情報を受信するライン
２８上の入力端を有し、実際のパイロットシンボルの受
信と同時にパイロットシンボルのレプリカを供給するラ
イン３０上の出力端を有する。減算器（減算回路）３２
は、ライン１４上に受信信号を受け取る第１入力端と、
ライン３０上にパイロットシンボルのレプリカ生成器２
６の出力端と作動的に接続する第２入力端と、パイロッ
トシンボルを除いた受信信号を供給するライン１４上の
自己共分散推定器１２の入力端と作動的に接続する出力
端を有している。自己共分散推定器１２は、受信信号か
らカラードノイズを効率よくフィルタ処理するためにノ
イズ統計値行列中にベクトルを供給することができる。
【００９１】ＣＤＭＡシステムのような幾つかのシステ
ムにおいて、情報はロングコードで拡散したトラヒック
チャネルで伝送され、予め定められたデータシンボル
は、チャネルの捕捉と同期の目的のためにロングコード
で拡散したパイロットチャネルで伝送される。受信機は
さらに、伝送パイロットチャンネルを受信するためにラ
イン２３に入力端を有し、チャネルを逆拡散するために
使用するロングコードをライン３６に供給する出力端を
有しているフィンガ探索ユニット３４を含んでいる。
【００９２】追跡ループ、符号ロックループ又はディジ
タルロックループ（ＤＬＬ）３８はライン３６のフィン
ガ探索ユニット３４の出力端に作動的に接続する第１入
力端と、伝送パイロットチャネルを受信するライン２８
の第２入力端を有している。ループ３８は、同期したロ
ングコードをライン４０に出力する。パイロットチャネ
ル逆拡散器４２は、伝送パイロットチャネルを受信する
ライン２３の第１入力端と、ライン４０の追跡ループ
（ＤＬＬ追跡器）３８の出力端と作動的に接続する第２
入力端と、逆拡散したパイロットチャネルを供給するラ
イン２８の出力端を有している。
【００９３】本発明の幾つかの実施形態において、自己
共分散推定器１２は、次式のノイズ統計値行列を供給で
きる。
【００９４】
【数１７】
【００９５】上式において、Ｒは自己共分散推定値であ
り、ＴSはサンプリング周期で、ｉ及びｊは推定された
自己共分散行列のｉ行とｊ列を表し、Ｋは自己共分散を
推定したサンプル数であり、ｒ（ｔ）は時間ｔにおける
情報と混信を含む受信した通信を表している。これによ
り、推定自己共分散行列のｉ行とｊ列は、推定値Ｒ
（（ｉ−ｊ）ＴS）である。
【００９６】本発明の幾つかの実施形態において、事前
白色化フィルタコンピュータ１８は、推定ベクトルを、
Ｊ＝（αHｆｆHα）／（αHＲα）が最大、かつ、Ｊ＝
αHｆＲａ−λ［αHｆ−ｙ0］が最小であるようなαと
して供給する。ここで、αは事前白色化フィルタを表
し、（）Hは共役転置を意味し、Ｒは混信共分散行列で
あり、Ｊは汎関数であり、ｙ0は定数であり、ｆは受信
した通信であり、λは非ゼロのラグランジュ乗数であ
る。
【００９７】図３は、本発明の一実施形態における、受
信した通信からカラードノイズを除去する方法を説明す
るためのフロー図である。ステップ８０では、移動局に
情報を伝送する少なくとも１基地局を含む符号分割多元
接続（ＣＤＭＡ）通信システムのような多元接続通信シ
ステムを提供する。符号分割多元接続通信システムは、
多元接続通信のより一般的な形式の特別なケースであ
る。符号分割多元接続通信システムは、各ユーザに固有
の方法で時間と帯域幅を割り当てることにより複数のユ
ーザが同時に交信できるようにする。ＤＳ−ＣＤＭＡシ
ステムは異なるユーザに異なる拡散符号を割り当てるこ
とによりこれを実現し、ＴＤＭＡシステムは各ユーザに
時間スロットを割り当てることによりこれを実現する。
【００９８】周波数ホッピング拡散スペクトル、直交周
波数分割多重化等を含む他の多元接続技術が同様に存在
する。これらの技術は、情報伝送速度に比べて大きい信
号帯域幅を割り当てる場合と帯域幅の逆数がチャネルの
遅延拡散に比べて小さい場合は、常に、最適復調のため
にマルチパス結合受信機が要求される。
【００９９】ステップ８２では、情報とカラードノイズ
と白色雑音を含む通信を受信する。ステップ８４では逆
拡散した受信信号を選択的に重み付けして信号対雑音比
を強調する。ステップ８６では、受信情報の逆拡散にお
いてカラードノイズを低減した情報を生成する。
【０１００】本発明の幾つかの実施形態において、ステ
ップ８０では、通信は複数の時間セグメント内で受信さ
れる。次に、ステップ８４では、受信した通信を逆拡散
する際に時間セグメントを選択的に重み付けする。別例
では、ステップ８０において、通信を周波数帯域幅のス
ペクトルで受信する。その場合、ステップ８４は、受信
した通信を逆拡散する時に周波数スペクトルの部分を選
択的に重み付けすることを含んでいる。本発明の幾つか
の実施形態において、ステップ８２は、受信した通信情
報と雑音成分が、無線通信の場合に典型的なフェージン
グ，混信，妨害及び大気条件に対応して変化することを
含んでいる。ステップ８４は、変化する受信信号に対応
するプロセスの選択的な重み付けを適応的に改良するこ
とを含んでいる。
【０１０１】図４は、図３のフロー図をさらに詳細にし
たフロー図である。ステップ１００において、移動局に
情報を伝送する少なくとも１基地局を含む符号分割多元
接続（ＣＤＭＡ）通信システムのような多元接続通信シ
ステムを提供する。まず、ステップ１０２において、情
報とカラードノイズと白色雑音を含む通信を受信する。
ステップ１０４では、ステップ１０２で受信した通信に
応答し、事前白色化フィルタを生成してカラードノイズ
を低減する。ステップ１０６では、ステップ１０４でフ
ィルタ処理した受信信号の復調とチャネルの重み付けを
行い、受信情報を逆拡散する。ステップ１０８では、受
信した通信を選択的に強調してカラードノイズに対して
補償した情報を得る。
【０１０２】本発明の幾つかの実施形態において、ステ
ップ１０６は、事前白色化フィルタに応じ、受信機の重
み付けを調節し、ステップ１０６で復調した受信信号の
信号対雑音比を最大にすることを含む。本発明の幾つか
の実施形態において、ステップ１０４は、２次カラード
ノイズ統計値を測定し、測定した２次カラードノイズ統
計値に応じて、事前白色化フィルタを生成することを含
む。
【０１０３】本発明の幾つかの実施形態においては、ス
テップ１００において、相当するパス遅延を持つ複数の
伝送パスに沿って通信を受信する。ステップ１０２は、
各伝送パスに関する受信した通信のタイミングを決定す
ることを含む。ステップ１０４は、（ａ）ステップ１０
２で決定した各伝送パスのタイミングと受信ノイズに基
づき伝送パスの汎関数を形成するサブステップ１０４ａ
と、（ｂ）サブステップ１０４ａで形成した汎関数に応
じ、各相当伝送パスのカラードノイズ用事前白色化フィ
ルタを決定するサブステップ１０４ｂより成る。
【０１０４】本発明の幾つかの実施形態において、ステ
ップ１００では、伝送はビット形式のディジタル情報を
含んでいる。ステップ１０４ａは、ステップ１０６で復
調されるディジタル情報のビット誤り率（ＢＥＲ）を改
善するために各伝送パスの汎関数を最適化することを含
む。ステップ１０４ａは、下記の信号対雑音比である汎
関数を含む。
【０１０５】Ｊ＝（αHｆｆHα）／（αHＲα）
【０１０６】上式において、αは事前白色化フィルタを
表し、（）Hは共役転置を意味し、Ｒは混信（妨害）共
分散行列であり、Ｊは信号対雑音比であり、ｆは受信し
た通信である。別例では、ステップ１０４ａは下記の汎
関数を含む。
【０１０７】Ｊ＝αHＲα−λ［αHｆ−ｙ0］
【０１０８】上式において、αは事前白色化フィルタを
表し、（）Hは共役転置を意味し、Ｒは混信共分散行列
であり、Ｊは汎関数値であり、ｙ0は定数であり、ｆは
受信した通信であり、λは非ゼロのラグランジュ乗数で
ある。
【０１０９】本発明の幾つかの実施形態において、ステ
ップ１０４は、下記のように、混信共分散行列Ｒを反復
して更新することを含む。
【０１１０】Ｒ -1 n+1＝ａ1 Ｒ -1 n−（ａ2 Ｒ -1 n ｕｕ H
Ｒ -1 n）／（１＋ｕ Ｒ -1 n ｕ）
【０１１１】上式において、ｎは時間離散サンプルを表
し、Ｒ -1 nは時間ｎにおける逆混信共分散行列を示し、
ｕは各伝送パスの遅延に対応する遅延における混信サン
プルのベクトルを表し、ａ1とａ2は正の数である。
【０１１２】本発明の幾つかの実施形態において、ステ
ップ１００での伝送にはパイロット信号が含まれてい
る。この場合、次のステップ１０２では、パイロット信
号を受信信号の一部として受け取ることを含む。ステッ
プ１０２に続くステップ１０３では、ステップ（ａ）で
のパイロット信号の受信に応じて、パイロット信号のレ
プリカを作成する。次のステップ１０４はパイロット信
号のレプリカを用い受信した通信とカラードノイズから
受信したパイロット信号を消去して事前白色化フィルタ
を最適化することを含む。ステップ１０６では、受信信
号からパイロットシンボルのレプリカを差し引いて、パ
イロットシンボルの影響のないチャネル推定値を供給
し、パイロットシンボルをカラードノイズとしてフィル
タ処理する。
【０１１３】本発明の幾つかの実施形態において、ステ
ップ１００では、情報は既知の第１チップ系列で伝送さ
れる。この場合、ステップ１０４では、各伝送パスのチ
ャネル係数を推定する。ステップ１０３は、ステップ１
０２で決定した伝送パスのタイミングと第１チップ系列
とステップ１０４で推定したチャネル係数を用いてパイ
ロットシンボルのレプリカを生成ｇする。さらに、ステ
ップ１０４では受信パイロットシンボルからパイロット
シンボルのレプリカを減算して誤り信号を生成する。ス
テップ１０３は、パイロットシンボルのレプリカを適応
フィルタ処理し、誤り信号を用いパイロットのレプリカ
を修正する。ステップ１０６は、修正したパイロットシ
ンボルのレプリカを用いて受信したパイロット信号を精
度よくキャンセルして、受信した通信のカラードノイズ
をより完全に補償することを含む。
【０１１４】本発明の幾つかの実施形態において、ステ
ップ１０３は、誤り信号に応じ、各々遅延時間と重み値
を持つ複数の処理パスを通してパイロットシンボルのレ
プリカを処理して処理パスを合計することにより、最適
フィルタ処理をすることを含む。
【０１１５】カラードノイズが存在する受信信号の信号
対雑音比を改善する受信機と方法が提供される。このシ
ステムと方法は、伝送された情報の逆拡散において最適
な推定を提供する。さらに、受信機内のシステムはパイ
ロットシンボルをキャンセルし、伝送情報の拡散におけ
るカラードノイズの影響を更に軽減する。その他の変更
及び実地態様も当業者には理解されよう。
【０１１６】
【発明の効果】本発明によれば、情報伝送レートに比べ
て広い帯域幅で移動局に伝送する少なくとも１つの基地
局を含む多元接続通信システムにおいて、受信信号より
カラードノイズを除去することが可能である。また、Ｒ
ＡＫＥ受信機チャネル推定値を、白色雑音が存在するＣ
ＤＭＡトラヒックチャネル通信の信号対雑音比を最大に
するように計算することが可能である。さらにＩＳ−９
５システム及び第３世代のＣＤＭＡシステムに既に存在
する追跡及び探索アルゴリズムを、白色雑音の悪影響を
最少にするために使用可能である。また、本発明によれ
ば、トラヒックチャネル情報を再生するために、パイロ
ットシンボルを受信した通信から削除して有効信号対雑
音比を増大させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＪＴＣの屋内住居用“チャネルＢ”モデルの場
合の結果を示すグラフである。
【図２】本発明の一実施形態における、カラードノイズ
が存在する場合に信号対雑音比を最大にするための受信
機の概略を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態における、受信した通信よ
りカラードノイズを除去する方法を説明するためのフロ
ー図である。
【図４】図３のフロー図を更に詳細にしたフロー図であ
る。図である。
【符号の説明】
１２…自己共分散推定器Ｒ、１８…フィルタコンピュー
タ、２２…ＲＡＫＥ受信機、２６…パイロットシンボル
レプリカ生成器、３４…フィンガ探索器、３８…ＤＬＬ
追跡器、４２…パイロットチャネル逆拡散器。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１２年１月１１日（２０００．１．１
１）
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】

Claims (24)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 情報伝送レートに比べて広帯域幅で移動
    局に伝送する少なくとも１つの基地局を含む多元接続通
    信システムにおける、受信信号よりカラードノイズを除
    去する方法であって、 （ａ）情報，カラードノイズ，白色雑音を含む通信を受
    信するステップと、 （ｂ）逆拡散受信した通信を選択的に重み付けして信号
    対雑音比を強調し、カラードノイズを弱めるステップと
    を含んでなることを特徴とする受信信号よりカラードノ
    イズを除去する方法。
  2. 【請求項２】 前記通信を複数の時間セグメント内で受
    信し、ステップ（ｂ）は、前記受信信号を逆拡散する時
    に時間セグメントを選択的に重み付けることを含むこと
    を特徴とする請求項１に記載の受信信号よりカラードノ
    イズを除去する方法。
  3. 【請求項３】 前記通信を周波数帯域幅のスペクトルに
    わたって受信し、ステップ（ｂ）は、前記受信信号を逆
    拡散する時に前記周波数スペクトルの一部を選択的に重
    み付けすることを含むことを特徴とする請求項１に記載
    の受信信号よりカラードノイズを除去する方法。
  4. 【請求項４】 ステップ（ａ）は、前記受信信号情報と
    ノイズ成分の変化を含み、ステップ（ｂ）は、変化する
    前記受信信号に応じて前記選択的重み付けを適応的に変
    更することを含むことを特徴とする請求項１に記載の受
    信信号よりカラードノイズを除去する方法。
  5. 【請求項５】 ステップ（ｂ）は、 （ｂ１）ステップ（ａ）で受信した前記通信に応じてカ
    ラードノイズを低減するために事前白色化フィルタを生
    成するステップと、 （ｂ２）ステップ（ｂ１）でフィルタ処理されている、
    前記受信信号のチャネルを重み付けし、復調して、前記
    伝送された情報を再生するステップとを含み、前記受信
    信号を選択的に強調してカラードノイズを補償すること
    を特徴とする請求項１に記載の受信信号よりカラードノ
    イズを除去する方法。
  6. 【請求項６】 ステップ（ｂ２）は、前記事前白色化フ
    ィルタに応じて受信機の重み付けを調節することを含
    み、ステップ（ｂ２）で復調した前記受信信号の信号対
    雑音比を最大にすること特徴とする請求項５に記載の受
    信信号よりカラードノイズを除去する方法。
  7. 【請求項７】 ステップ（ｂ１）は、二次カラードノイ
    ズ統計値を測定することと、該二次カラードノイズ統計
    値に応じて前記事前白色化フィルタを生成することを含
    むことを特徴とする請求項５に記載の受信信号よりカラ
    ードノイズを除去する方法。
  8. 【請求項８】 前記通信を各々相当するパス遅延を持つ
    複数の伝送パスにより受信し、ステップ（ａ）は各伝送
    パスに関する前記受信信号のタイミングを決定すること
    を含み、前記ステップ（ｂ１）は、 （ｂ１ａ）ステップ（ａ）で決定した各伝送パスの前記
    タイミングと前記受信ノイズに基づき前記伝送パスの汎
    関数を形成するサブステップと、 （ｂ１ｂ）ステップ（ｂ１ａ）で形成された各汎関数に
    応じて、各々対応する伝送パスのカラードノイズ用の事
    前白色フィルタを決定するサブステップと、を含んでな
    ることを特徴とする請求項５に記載の受信信号よりカラ
    ードノイズを除去する方法。
  9. 【請求項９】 前記伝送は、ビット形式のディジタル情
    報を含み、ステップ（ｂ１ａ）は、各伝送パスの前記汎
    関数を最適化してステップ（ｂ２）で復調したディジタ
    ル情報のビット誤り率を改善することを含むこと特徴と
    する請求項８に記載の受信信号よりカラードノイズを除
    去する方法。
  10. 【請求項１０】 ステップ（ｂ１ａ）は、αを事前白色
    化フィルタ、（）Hを共役転置、Ｒを妨害共分散行列、
    Ｊを信号対雑音比、ｆを受信信号として、信号対雑音比
    である汎関数Ｊ＝（αHｆｆHα）／（αHＲα）を含む
    ことを特徴とする請求項９に記載の受信信号よりカラー
    ドノイズを除去する方法。
  11. 【請求項１１】 ステップ（ｂ１ａ）は、αを事前白色
    化フィルタ、（）Hを共役転置、Ｒをノイズ共分散行
    列、Ｊを汎関数値、ｙ0を定数、ｆを受信信号、λを非
    ゼロラグランジュ乗数として、汎関数Ｊ＝αHＲα−λ
    ［αHｆ−ｙ0］を含むことを特徴とする請求項９に記載
    の受信信号よりカラードノイズを除去する方法。
  12. 【請求項１２】 ステップ（ｂ１）は、ｎを時間離散サ
    ンプル、Ｒ-1 nを時間ｎにおける逆妨害共分散行列、ｕ
    を各伝送パスの遅延に対応する遅延における妨害サンプ
    ルのベクトル、ａ1とａ2を正の数とし、 Ｒ-1 n+1＝ａ1Ｒ-1 n-（ａ2 Ｒ-1 n ｕｕH Ｒ-1 n）／（１
    ＋ｕH Ｒ-1 n ｕ） で表される妨害共分散行列Ｒを反復更新することを特徴
    とする請求項１１に記載の受信信号よりカラードノイズ
    を除去する方法。
  13. 【請求項１３】 前記伝送はパイロットシンボルを含
    み、ステップ（ａ）は、前記パイロットシンボルを前記
    受信信号の一部として受信することを含み、ステップ
    （ａ）に続き、 （ａ１）ステップ（ａ）での前記パイロットシンボルの
    受信に応じて前記パイロットシンボルのレプリカを作成
    するステップを含み、 ステップ（ｂ１）は、前記パイロットシンボルのレプリ
    カを用いて、受信信号とカラードノイズから前記受信パ
    イロットシンボルを消去して、前記事前白色化フィルタ
    を最適化することを含み、 ステップ（ｂ２）は、前記受信信号から前記パイロット
    シンボルのレプリカを減算し、前記パイロットシンボル
    の影響のないチャネル推定値を提供して、前記パイロッ
    トシンボルをカラードノイズとしてフィルタ処理するこ
    とを特徴とする請求項８に記載の受信信号よりカラード
    ノイズを除去する方法。
  14. 【請求項１４】 前記情報は、既知の第１チップ系列で
    伝送され、ステップ（ｂ１）は、各伝送パスのチャネル
    係数を推定することを含み、ステップ（ａ１）は、ステ
    ップ（ａ）で決定した前記伝送パスのタイミングと、前
    記第１チップ系列と、ステップ（ｂ１）で推定した前記
    チャネル係数とを用いて、前記パイロットシンボルのレ
    プリカを生成することを含むことを特徴とする請求項１
    ３に記載の受信信号よりカラードノイズを除去する方
    法。
  15. 【請求項１５】 ステップ（ｂ１）は、前記受信パイロ
    ットシンボルから前記パイロットシンボルのレプリカを
    減算して誤り信号を生成することを含み、ステップ（ａ
    １）は、前記パイロットシンボルのレプリカを適応フィ
    ルタ処理し、前記誤り信号を用いて前記パイロットシン
    ボルのレプリカを訂正することを含み、ステップ（ｂ
    ２）は、該訂正したパイロットシンボルレプリカで前記
    受信パイロットシンボルを精度よく消去して、前記受信
    信号のカラードノイズをより完全に補償することを特徴
    とする請求項１４に記載の受信信号よりカラードノイズ
    を除去する方法。
  16. 【請求項１６】 ステップ（ａ１）は、前記誤り信号に
    応じて、各々遅延時間と可変の重み付け値を持つ複数の
    処理パスを通して前記パイロットシンボルのレプリカを
    処理し、該処理したパスを合計することにより、適応フ
    ィルタ処理をすることを含むことを特徴とする請求項１
    ５に記載の受信信号よりカラードノイズを除去する方
    法。
  17. 【請求項１７】 情報伝送レートに比べて広帯域幅で移
    動局に伝送する少なくとも１つの基地局を含む多元接続
    通信システムにおける、カラードノイズの存在下で信号
    対雑音比を最大にするための受信装置において、 情報，カラードノイズ，白色雑音を含む伝送された通信
    を受信する入力端と、前記伝送された情報とカラードノ
    イズの受信に応じて、前記情報を逆拡散するために最適
    推定ベクトルを供給する出力端とを有する事前白色化フ
    ィルタコンピュータと、 情報，カラードノイズ，白色雑音を含む前記伝送された
    通信を受信する第１入力端と、前記事前白色化フィルタ
    コンピュータの出力端と作動的に接続する第２入力端と
    を有し、前記最適推定ベクトルを用いて逆拡散した受信
    情報を出力端で供給する受信機とを有し、情報を受信す
    る確率を改善することを特徴とするカラードノイズの存
    在下で信号対雑音比を最大にするための受信装置。
  18. 【請求項１８】 情報，カラードノイズ，白色雑音を含
    む前記伝送された通信を受信する第１入力端と、前記事
    前白色化フィルタの入力端と作動的に接続する出力端と
    を有し、ノイズ統計値の共分散行列を供給する自己共分
    散推定器をさらに含むことを特徴とする請求項１７に記
    載のカラードノイズの存在下で信号対雑音比を最大にす
    るための受信装置。
  19. 【請求項１９】 前記通信システムは、同期とタイミン
    グを支援するパイロットシンボルの伝送を含み、前記パ
    イロットシンボルの発生を決定するための情報を受信す
    る入力端と、実際のパイロットシンボルの受信と同時に
    パイロットシンボルのレプリカを供給する出力端とを有
    するパイロットシンボルレプリカ生成器と、 前記受信信号を受信する第１入力端と、前記パイロット
    シンボルレプリカ生成器の出力端に作動的に接続する第
    ２入力端と、前記自己共分散推定器の入力端に作動的に
    接続し、前記パイロットシンボルを除いた受信信号を供
    給する出力端とを有する減算回路をさらに含み、 前記自己共分散推定器は、前記受信信号からカラードノ
    イズを効果的にフィルタ処理するノイズ統計値の行列中
    のベクトルを供給できることを特徴とする請求項１７に
    記載のカラードノイズの存在下で信号対雑音比を最大に
    するための受信装置。
  20. 【請求項２０】 前記情報は、ロングコードで拡散した
    トラヒックチャネルで伝送され、予定データシンボル
    は、チャネルの捕捉と同期を目的として、予定データを
    ロングコードで拡散したパイロットチャネルで伝送さ
    れ、前記受信装置は、 前記伝送されたパイロットチャネルを受信する入力端を
    有し、前記チャネルを逆拡散するために使用するロング
    コードを出力端で供給するフィンガ探索ユニットと、 該フィンガ探索ユニットの出力端と作動的に接続する第
    １入力端と、前記伝送されたパイロットチャネルを受信
    する第２入力端とを有し、同期したロングコードを出力
    端で供給する追跡ループと、 前記伝送されたパイロットチャネルを受信する第１入力
    端と、前記追跡ループの出力端と作動的に接続する第２
    入力端と、逆拡散パイロットチャネルを供給する出力端
    とを有するパイロットチャネル逆拡散器と、を有するこ
    とを特徴とする請求項１９に記載のカラードノイズの存
    在下で信号対雑音比を最大にするための受信装置。
  21. 【請求項２１】 前記自己共分散推定器は、Ｒを自己共
    分散推定値、ＴSをサンプリング周期、ｉ及びｊを前記
    推定した自己共分散行列のｉ行及びｊ列、Ｋを前記自己
    共分散を推定したサンプル数、ｒ（ｔ）を時間ｔにおけ
    る情報と妨害を含む受信した通信として、式 【数１】 で表現されるノイズ統計値の行列を提供することがで
    き、前記自己共分散行列のｉ行とｊ列が前記推定値Ｒ
    （（ｉ−ｊ）ＴS）であることを特徴とする請求項１９
    に記載のカラードノイズの存在下で信号対雑音比を最大
    にするための受信装置。
  22. 【請求項２２】 前記事前白色化フィルタコンピュータ
    は、αを事前白色化フィルタ、（）Hを共役転置、Ｒを
    妨害共分散行列、Ｊを汎関数、ｙ0を定数、ｆを受信信
    号、λを非ゼロのラグランジュ乗数として、Ｊ＝（αH
    ｆｆHα）／（αHＲα）が最大で、Ｊ＝αHＲα−λ
    ［αHｆ−ｙ0］が最小であるような推定ベクトルαを供
    給することを特徴とする請求項１９に記載のカラードノ
    イズの存在下で信号対雑音比を最大にするための受信装
    置。
  23. 【請求項２３】 情報レートに比べて広帯域幅で移動局
    に伝送する少なくとも１つの基地局を含む符号分割多元
    接続通信システムにおける、カラードノイズの存在下で
    信号対雑音比を最大にするための受信装置において、 情報，カラードノイズ，白色雑音を含む伝送された通信
    を受信する入力端と、前記伝送された情報とカラードノ
    イズの受信に応じて前記情報を逆拡散するために最適な
    推定ベクトルを供給する出力端とを有する事前白色化フ
    ィルタと、 情報，カラードノイズ，白色雑音を含む前記伝送された
    通信を受信する第１入力端と前記事前白色化フィルタの
    出力端と作動的に接続する第２入力端とを有し、前記最
    適な推定ベクトルを用いて逆拡散した受信情報を出力端
    で供給するＲＡＫＥ受信機とを有し、情報を受信する確
    率を改善することを特徴とするカラードノイズの存在下
    で信号対雑音比を最大にするための受信装置。
  24. 【請求項２４】 情報伝送レートに比べて広帯域幅で移
    動局に伝送する少なくとも１つの基地局を含む符号分割
    多元接続通信システムにおける、受信信号よりカラード
    ノイズを除去する方法において、 （ａ）情報，カラードノイズ，白色雑音を含む通信を受
    信するステップと、 （ｂ）逆拡散した前記受信信号を選択的に重み付けして
    信号対雑音比を強調し、カラードノイズを弱めるステッ
    プとを含んでなる受信信号よりカラードノイズを除去す
    る方法。
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