ＣＤＭＡフォワードリンク信号の最先到着を推定するためのシステムおよび方法
【課題】フォワードおよびリバースリンクＣＤＭＡ信号の最先到着を正確に推定する。
【解決手段】無線通信システムにおいて最先信号到着を推定するためのシステムおよび方法がここに示されている。本発明の実施形態によると、システムは、複数のパイロット信号を送信する基地局と、送信されたパイロット信号のうちの１つに対応する複数の信号を受信するように構成された移動局とを含んでいる。移動局は、サーチャ相関メカニズムと少なくとも１つのフィンガ相関メカニズムとを含む受信機を含んでいる。移動局の受信機は、受信信号の到着時間とエネルギーレベルを検出し、受信信号に対応するサンプルの到着時間分布を表すサーチャヒストグラムとフィンガヒストグラムとを構築する。そして移動局は、推定初期信号到着の各々に対して遅延インデックスを生成し、遅延インデックスを基地局または位置決定エンティティに転送して、最先信号到着に対応する最小遅延インデックスを選択する。
【解決手段】無線通信システムにおいて最先信号到着を推定するためのシステムおよび方法がここに示されている。本発明の実施形態によると、システムは、複数のパイロット信号を送信する基地局と、送信されたパイロット信号のうちの１つに対応する複数の信号を受信するように構成された移動局とを含んでいる。移動局は、サーチャ相関メカニズムと少なくとも１つのフィンガ相関メカニズムとを含む受信機を含んでいる。移動局の受信機は、受信信号の到着時間とエネルギーレベルを検出し、受信信号に対応するサンプルの到着時間分布を表すサーチャヒストグラムとフィンガヒストグラムとを構築する。そして移動局は、推定初期信号到着の各々に対して遅延インデックスを生成し、遅延インデックスを基地局または位置決定エンティティに転送して、最先信号到着に対応する最小遅延インデックスを選択する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般的に無線通信システムに関し、具体的には、フォワードリンクおよびリバースリンクのいずれかにおいてＣＤＭＡ無線信号の最先到着を正確に推定するためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特定の移動局（ＭＳ）の場所を配置する性能を付加することによって無線通信システムを拡大する試みが進行中である。連邦通信委員会（ＦＣＣ）はこの性能に対する規定を普及させてきた（１９９９年９月１５日に採用され、１９９９年１０月６日に公表された、整理番号９４−１０２、第三回報告および指令（ｒｅｐｏｒｔ ａｎｄ ｏｒｄｅｒ））。この規則は、２００１年１０月までに、緊急通話９１１を、通話の６７％を５０メートル以内（かつ通話の９５％を１５０メートル内）とする移動局の位置を配置するための携帯位置配置ソリューションを採用する無線キャリアを必要としている。
【０００３】
この要件を満たす際に、ＭＳの位置を決定するための１つのアプローチは、符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）スキーム下で動作する無線通信システムの基地局（ＢＳ）およびＭＳにおいて使用可能な情報を使用することである。ＣＤＭＡは、１９９３年７月に公表され、かつ参照してここに組み込まれている、「デュアルモード広帯域スペクトル拡散セルラーシステムの移動局−基地局互換性基準（MOBILE STATION-BASE STATION COMPATIBILITY STANDARD FOR DUAL-MODE WIDEBAND SPREAD SPECTRUM CELLULAR SYSTEM）」と題された、米国電気通信工業会／米国電子工業界暫定標準９５（ＴＩＡ／ＥＩＡ ＩＳ−９５）において定義されているディジタル無線周波数（ＲＦ）チャネル化技術である。この技術を採用する無線通信システムは一意のコードを各異なる通信信号に割り当て、擬似雑音（ＰＮ）変調を適用してこれらの通信信号を共通の広帯域スペクトル拡散帯域幅に渡って拡散する。ＣＤＭＡシステムにける受信装置が正しいコードを有している限り、その対象信号を、同一の帯域幅で同時に送信されている他の信号から検出および選択することができる。
【０００４】
図１（従来技術）はＣＤＭＡ無線通信システム１００の簡略ブロック図を示している。システム１００によって、一般的に移動端末機器（ＴＥ２デバイス１０２）と無線通信デバイス（ＭＴ２デバイス１０４）とを備えているＭＳ１１０が相互作用機能（ＩＷＦ）１０８と通信可能になる。ＩＷＦ１０８は、無線ネットワークと、公衆交換電話網（ＰＳＴＮ）および、インターネットまたはイントラネットベースアクセスを提供する有線パケットデータネットワークなどの他のネットワーク間のゲートウェイとして作用する。ＭＳ１１０はＢＳ１０６と通信し、これはリバースリンク送信パスの無線インタフェースＵｍを介して地理上のセルまたはセクタと関連している。ＢＳ１０６は、ＭＳ１１０からの通信信号を処理するように構成されている。ＢＳ１０６はまた、位置処理性能（例えば、位置決定エンティティ（ＰＤＥ）サーバメカニズム）を含んでいてもよく、またはこれと関連していてもよい。
【０００５】
フォワードリンク送信パス上で、ＢＳ１０６は無線インタフェースＵｍを介してＭＳ１１０と通信する。フォワードリンク送信中、各ＢＳ１０６は、パイロット信号などのコントロール信号ならびに情報所持信号を送信可能である。パイロット信号は複数の用途を有しており、このうちの１つは、リバーリンク送信に適応するのに最適なＢＳ１０６を識別することである。従って、パイロット信号は、ＭＳ１１０が通話の異なるセルまたはセクタを移動する際に途切れなく通信を維持するためにリバースリンク通信を「ハンドオフ」するＢＳ１０６を決定する際に有益である。パイロット信号はまた時間およびコヒーレント位相基準を提供して、ＭＳ１１０が初期システム同期を得て、フォワードリンクでのコヒーレント変調を容易にすることを可能にする。全パイロット信号は同一のＰＮ拡散コードを受けるが、異なるコード位相オフセットによってＭＳ１１０が、異なるセクタまたは基地局から到着する異なるパイロット信号を区別できるようにする。各ＢＳ１０６は６個の異なるＰＮオフセットによって最高６個の異なるパイロット信号を送信することができる。同一のパイロット信号コードの使用によって、ＭＳ１１０は、同一コードの全パイロット信号コード位相の検索を実行することによってシステムタイミング同期を見つけることができる。
【０００６】
既知であるように、エアインタフェースＵｍを移動する信号送信はマルチパス伝搬されてもよい。従って、ＭＳ１１０はまず、ＢＳ１０６によって送信されたフォワードリンク信号に対応する直接（すなわち見通し線（ＬＯＳ））信号を受信し、次いで、マルチパスによって同一信号のバージョンを時間遅延および減衰されてもよい。最初のＬＯＳ信号が受信されず、マルチパス成分のみが存在する状況もありうる。ＭＳ１１０は全受信パイロット信号の到着時間（ＴＯＡ）およびエネルギーを決定して、最先の使用可能な受信パイロット信号を識別する。
【０００７】
受信パイロット信号のＴＯＡを決定するために、ＭＳ１１０は、信号が受信されている間基準が消滅するＰＮコードシーケンス（すなわちＰＮチップ）のチップ（すなわちその端数）数をカウントおよび記憶してもよい。そしてＭＳ１１０は、最小数の消滅ＰＮチップ後にいずれのパイロット信号が受信されたかを検出することによって最先受信パイロット信号を識別することができる。基準（すなわちゼロ到着時間）は一般的に任意のマークであり、これによって、分離ＴＯＡ測定値は位置決定アルゴリズムにおいて直接使用されない。この任意のエラーを回復するために、異なる地理上のポイントから到着するパイロットに対応する少なくとも２つのＴＯＡ測定値が必要である。例えば、前記２つの測定値を減算することによって、２つの発信地に対する移動局の半径距離間の差に比例する測定値を得、ゼロタイミングにおける曖昧さに起因する共通のエラーはこの減算をもたらす。
【０００８】
マルチパス伝搬の効果を補償するために、システム１００などのＣＤＭＡシステムはレーキ受信機を用い、これはフォワードリンクパイロット信号の直接およびマルチパスバージョンを処理および結合して、より良好な受信信号を生成する。図２（従来技術）は、ＭＳ１１０によって受信されたフォワードリンク信号をコヒーレントに復調するレーキ受信復調器２２５を含むＭＳ１１０の受信機２００のハイレベルな機能ブロック図を示している。図２に示されているように、無線周波数／ディジタルコンバータモジュロ２０５は、アンテナ／生成ディジタルサンプルからの受信信号をダウンコンバートおよびディジタル化する。ディジタルサンプルは、サーチャ２１５を含むレーキ受信復調器２２５に供給される。
【０００９】
サーチャ２１５は、１またはハーフＰＭチップ増分のステップにおいてマルチパス信号ピークを含みやすいサンプルを通過することによって信号を検索するように構成されている。そしてサーチャ２１５はフィンガ相関器２１０Ａ〜Ｃをより強いマルチパス信号に割り当てる。各フィンガ相関器２１０Ａ〜Ｃはその割り当てられたマルチパス信号を連続追跡し、信号をコヒーレントに復調して、信号がフェードアウトするか、フィンガ相関器２１０Ａ〜Ｃがサーチャ２１５によって再割り当てされるまで、信号の追跡を継続する。そしてフィンガ相関器２１０Ａ〜Ｃの復調出力は結合器２２０によって結合されて、より強い受信信号を形成する。
【００１０】
フォワードリンク信号のＴＯＡを検出する性能を考えると、ＣＤＭＡシステムは、少なくとも理論的には、ＭＳ１１０の配置情報を抽出するこれらの性能を利用してもよい。上記の通り、ＭＳ１１０は、受信マルチパス成分のＴＯＡを決定可能である。
【００１１】
上記の通り、公表されたＦＣＣ規定は、ＭＳの配置を通話の６７％が５０メートル内となるようにすることを要している。現在のＣＤＭＡシステムの制約は、配置要件に準拠する必要な解像度によってＴＯＡを推定できないことである。例えば、最先受信パイロット信号を決定するためにＰＮチップの許容範囲内に消滅ＰＮシーケンスをカウントすることは、最も近いＢＳとの通信リンクを確率する際の結果ではない。しかしながら、ＰＮチップが約８００ｎｓに対応し、これは２４０メートルの半径距離である、という事実によると、このような許容範囲は明らかに配置要件に準拠していない。
【００１２】
さらに、ＬＯＳ信号は受信機に到着する最強信号でなくてもよく、最初の到着信号を分離することは単純なタスクではない。情報検索のためにマルチパス遅延信号を使用することは、余分な遅延に起因する固有エラーを有することに注目すべきである。
【００１３】
現在のＣＤＭＡシステムの別の制約は、レーキ受信機のフィンガ相関器での時間オフセットジッタの効果である。上記の通り、ＭＳレーキ受信機におけるサーチャは最強のフォワードリンク受信信号を検出し、フィンガ相関器を割り当て、検出信号のうちの１つを追跡、およびコヒーレントに復調する。しかしながら、ハードウェアでの解像度によって、フィンガ相関器は、それらの割当信号を追跡しようとするとジッタを経験する可能性がある。フィンガ相関器の解像度は一般的にＰＮチップの１／８であり、これは、ほぼ２４メートルのジッタジャンプとなる。累積的に、これらの効果は検索情報の正確さを妥協するであろう。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
従って、ＣＤＭＡのフォワードおよびリバースリンク信号の最先到着を正確に推定できるシステムおよび方法が必要とされる。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、フォワードおよびリバースリンクＣＤＭＡ信号の最先到着を正確に推定することができる新規のシステムおよび方法を提供することによって、上記の識別された必要性に対処する。
【００１６】
説明は、受信機が移動局で送信機が基地局であるフォワードリンクの場合についてなされるが、本発明の方法および装置はこの説明を、基地局が受信機として作用し、かつ移動局が送信機であるリバースリンクの場合にも適用する。
【００１７】
実現され、かつここに大まかに説明されている本発明の原理に従ったシステムおよび方法は、複数のパイロット信号を送信する基地局または基地局群と、送信されたパイロット信号のうちの１つに対応する複数の信号を受信するように構成されている移動局とを含んでいる。移動局は、サーチャ相関メカニズムと少なくとも１つのフィンガ相関メカニズムとを含む受信機を含んでいる。異なるパイロット信号ごとに、移動局の受信機は、前記パイロットに対応するマルチパス信号の到着時間とエネルギーレベルを検出し、サンプルの到着時間分布を表すサーチャヒストグラムとフィンガヒストグラムとを構築する。移動局の受信機は、サーチャヒストグラムとフィンガヒストグラム内に含まれているサンプルを処理して、各パイロットの最初の受信マルチパス成分に対するＴＯＡの推定を生成する。この時点で、移動局は全結果（パイロットあたり１つ）を別のエンティティ（基地局、ＰＤＥ、・・・）に報告することを選択することができ、あるいはいずれのＰＮパイロットシーケンスがいずれの基地局から送信されるかについての情報を有していれば、その基地局に属するパイロットの最小ＴＯＡに対応する測定値（基地局につき１つの測定値のみを報告する）をさらに処理することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下の詳細な説明は、本発明の実施形態を示している添付の図面を参照する。他の実施形も可能であり、本発明の主旨および範囲から逸脱することなく、実施形態に対する変更がなされてもよい。従って、以下の詳細な説明は本発明を制限する意図はない。むしろ本発明の範囲は添付のクレームによって定義される。
【００１９】
一般の当業者にとって、以下に説明される実施形態が、図面に示されているエンティティにおけるソフトウェア、ファームウェア、およびハードウェアの多数の異なる実施形態において実現されてもよいことは明らかである。本発明を実現するために使用されている実際のソフトウェアコードや特殊なコントロールハードウェアは本発明の制約ではない。従って、実施形態の作用および動作は、実際のソフトウェアコードや特殊なハードウェアコンポーネントを特に参照せずに説明される。一般の当業者が、ここでの説明に基づいて本発明の実施形態を実現するためにソフトウェアおよびコントロールハードウェアを設計できることは明らかに理解されるために、このような特定の参照はなくてもよい。
【００２０】
さらに、示されている実施形態に関連するプロセスは、例えば不揮発性メモリ、光学ディスク、磁気テープ、または磁気ディスクなどの任意の記憶装置に記憶されてもよい。さらに、プロセスは、システムが作製されるとき、または後日コンピュータ読み取り可能な媒体を介してプログラミングされてもよい。このような媒体は、記憶装置に関して上に挙げられている形態のいずれかを含んでいてもよく、またさらに、例えばコンピュータによって読み取り、復調／復号化、および実行される命令を伝達するために変調、または他の方法で操作されるキャリア波を含んでいてもよい。
【００２１】
図３Ａは、本発明の実施形態に従って構築されかつ動作するプロセス３００を示しているハイレベルなフロー図である。ブロックＢ３６０に示されているように、プロセス３００はまず、ＭＳレーキ受信機２００のサーチャ２１５において、処理されるパイロット信号の最小エネルギー（Ｅｍｉｎ）と、（以下に説明される）サーチャヒストグラムの任意のビンに対して生じる最小サンプル数（Ｔｍｉｎ）に対する閾値レベルを確立する。閾値レベルＥｍｉｎおよびＴｍｉｎを使用して、パイロット信号、反射マルチパス信号、雑音などを区別し、従って、有効パイロット信号の処理を保証する方法で選択される。
【００２２】
ブロックＢ３６２において、ＭＳ受信機２００は、（ＢＳｊと表示される）特定のＢＳについて、ＭＳレーキ受信機２００のサーチャ２１５によって受信される信号Ｐｉごとの相対ＴＯＡｉとエネルギーレベルＥｉとを検出する。上記の通り、各ＢＳｊは最高６個の異なるパイロット信号を送信してもよく、また特定のパイロット信号に対応する所与のＰＮオフセットについて、サーチャ２１５は、信号ピークを検出するために受信信号に対応するサンプルを検索する。所与のＰＮオフセットについて、サーチャ２１５は、対応するＬＯＳパイロット信号、パイロット信号の反射バージョン、および雑音を備えている信号ピークを検出する。信号ピークを検出すると、サーチャ２１５はピークを測定し、２つの値を生成し、その１つは信号到着時間（ＴＯＡ）を示しており、もう１つはその信号のエネルギー（Ｅ）を示している。上記の通り、ＴＯＡの算出は、各信号が受信される間に消失するＰＮチップ数をカウントおよび記憶することによって実行されてもよい。
【００２３】
ブロックＢ３６４において、ＭＳ受信機２００は更なる処理から、閾値レベルＥｍｉｎ未満のエネルギーレベルＥを含んでいる任意の信号を廃棄する。Ｅｍｉｎ未満のエネルギーレベルＥを有する信号を廃棄することによって、プロセス３００は、ＴＯＡ推定が有効パイロット信号からのものであることを保証する。
【００２４】
ＰＮオフセットごとに、ブロックＢ３６６において、ＭＳ受信機２００は、未廃棄の信号Ｐｍ〜Ｐｎに対するサーチャヒストグラム３９０Ａを、それぞれの対応するＴＯＡｍ〜ＴＯＡｎに基づいて構築する。既知であるように、ヒストグラムは、所定の間隔での値の集合の分布を示している。この場合、サーチャヒストグラム３９０Ａは、特定のＰＮオフセットに対応する検索期間で閾値レベルＥｍｉｎよりも大きい信号強度を有する信号のサンプルを収集することによって構築される。３個のパイロット信号を送信するＢＳｊについて、ＭＳ受信機２００は３個の別個のサーチャヒストグラム３９０Ａ〜３９０Ｃを構築してもよい。
【００２５】
特定のＰＮオフセットに対する例示的サーチャヒストグラム３９０Ａが図３Ｂに示されている。横軸は（最先−３８から最後１５．７の）ビンで測定されている未廃棄の信号Ｐｍの相対ＴＯＡｍを表しており、縦軸は相対ＴＯＡｍで生じるサンプル数を示している。一般的に、信号が強いほど、ビン内での発生回数は多くなり、弱い信号はＥｍｉｎ閾値によってより頻繁に廃棄される。各ビンは、ハードウェアの解像度に依拠しているＰＮチップの端数を表すように構成されている。例示的実現において、ビンはＰＮチップの１／８に同等である。図３Ｂに示されているように、サーチャヒストグラム３９０Ａは、−２８、−１６、および−４という相対ＴＯＳでの最大発生回数を有する３個のビンによって証明されるように、３個の信号ピークＡ、Ｂ、Ｃを含んでいる。
【００２６】
上記の通り、ＰＮオフセットごとに、サーチャ２１５はフィンガ相関器２１０Ａを信号に割り当て、信号を復調するために対応するサンプルを追跡および処理する。フィンガ相関器２１０Ａ〜２１０Ｃがサーチャ２１５によって最強の信号ピーク（例えばピークＡ、Ｂ、Ｃ）に割り当てられた後、ＭＳ受信機２００は、ブロックＢ３６８において、全割り当て信号Ｐｍ〜Ｐｎに対するフィンガヒストグラム３９５Ａを構築する。３個のパイロット信号を送信するＢＳｊに対するサーチャヒストグラム３９０と非常に類似して、プロセス３００は３個の別個のフィンガヒストグラム３９５Ａ〜３９５Ｃを構築することができる。
【００２７】
例示的フィンガヒストグラム３９５Ａが図３Ｃに示されている。フィンガヒストグラム３９５Ａはサーチャヒストグラム３９０Ａと同様に構築されているが、フィンガヒストグラム３９５Ａは、サーチャヒストグラム３９０Ａよりも高い解像度を有する割当信号Ｐｍ〜Ｐｎの分布を示していることに注目すべきである。従って、フィンガヒストグラム３９５はサーチャヒストグラム３９０Ａよりも正確であり、フィンガ相関器２１０Ａ〜２１０Ｃがパイロット信号Ｐｍ〜Ｐｎを追跡する際に信号ピークのグループを示してもよい。これらのグループの信号ピークは上記のジッタ効果の兆候である。図３Ｃに示されているように、フィンガヒストグラム３９５Ａは、相対ＴＯＡ−２８に隣接して配置されている第１の有意グループのピークＡ’と、相対ＴＯＡ−１７．５に隣接して配置されている第２の有意グループのピークＢ’と、相対ＴＯＡ−２．９に隣接して配置されている第３の有意グループのピークＣ’とを含んでいる。
【００２８】
ブロックＢ３７０において、ＭＳ受信機２００は第１のビンを、Ｔｍｉｎ以上の発生回数を有するサーチャヒストグラム３９０Ａ〜３９０Ｃの各々に配置する。かなりの多数のサンプルを有する第１のビンを配置することによって、プロセス３００は、ＰＮオフセットごとに最先到着パイロット信号Ｐｋを識別する可能性を最大化する。
【００２９】
ブロックＢ３７２において、ＭＳ受信機２００は、サーチャヒストグラム３９０Ａ〜３９０Ｃの第１のビンに対応するフィンガヒストグラム３９５Ａ〜３９５Ｃの各々におけるサンプルの周辺に狭ウィンドウを構築するだけでなく、サーチャヒストグラム３９０Ａ〜３９０Ｃの各々における第１のビンの周辺に狭ウィンドウを構築する。サーチャヒストグラム３９０Ａ〜３９０Ｃおよびフィンガヒストグラム３９５Ａ〜３９５Ｃのウィンドウは、サーチャ２１５とフィンガ相関器２１０Ａ〜２１０Ｃ間の解像度の差を補償し、これは信号のタイミングのずれを招く可能性がある。このようなずれは図３Ｂおよび３Ｃに示されており、ここで、フィンガヒストグラム３９５Ａが、それぞれのＴＯＡ−２８、−１７．５、および−２．９に集中している信号グループピークＡ’、Ｂ’、Ｃ’を復調する間、サーチャヒストグラム３９０ＡはそれぞれのＴＯＡ−２８、−１６、および−４における信号ピークＡ、Ｂ、Ｃを復調する。
【００３０】
図３Ｂおよび３Ｃはまた、単一のサーチャヒストグラム３９０Ａとフィンガヒストグラム３９５Ａのセットに対して構築されたウィンドウを示している。ウィンドウは特定のビンに集中してもよく、また±ＰＮチップの端数（例えば、±１／２ＰＮチップ）に同等なビンオフセットを有していてもよい。例えば、サーチャヒストグラム３９０Ａ〜３９０Ｃおよびフィンガヒストグラム３９５Ａ〜３９５ＣのビンがＰＮチップの１／８を示している場合、ウィンドウは、±１／２ＰＮチップのウィンドウ解像度に対するそれぞれのビンの片側において４個のビンを補ってもよい。
【００３１】
ブロックＢ３７４において、ＭＳ受信機２００は、サーチャヒストグラム３９０Ａ〜３９０Ｃおよびフィンガヒストグラム３９５Ａ〜３９５Ｃのウィンドウの各セット内に含まれているサンプル情報を処理して、最先到着パイロット信号Ｐｋの各々に対するタイミング推定を提供する。とりわけ、サーチャヒストグラム３９０Ａ〜３９０Ｃおよびフィンガヒストグラム３９５Ａ〜３９５Ｃのウィンドウの各セットについて、プロセス３００はそれぞれのウィンドウ内に含まれている全サンプルを結合および平均化し、最先パイロット信号Ｐｋの各々に対する平均ＴＯＡ値（ＴＯＡ＿ｍｅａｎｋ）を得る。フィンガヒストグラム３９５Ａ〜３９５Ｃが、サーチャヒストグラム３９０Ａ〜３９０Ｃの第１のビンに対応するサンプルを含んでいない場合、ＭＳ受信機２００は、サーチャヒストグラム３９０Ａ〜３９０Ｃのウィンドウ内に含まれているサンプルを単に結合および平均化して、ＴＯＡ＿ｍｅａｎｋを生成する。
【００３２】
ブロックＢ３７６において、ＭＳ受信機２００は、ＢＳｊによって送信された推定最先到着パイロット信号Ｐｋの各々に対して遅延インデックスＤｋを生成する。最先到着パイロット信号Ｐｋの各々について、遅延インデックスＤｋは、各信号によって生じた遅延を正確に量子化する測定基準を提供する。遅延インデックスＤｋは、対応する比例標準偏差量を、ブロックＢ３７４において計算されたＴＯＡ＿ｍｅａｎｋの各々から減算することによって生成される。既知であるように、標準偏差は、サンプルの集合の分布（すなわち、拡散）を測定する量である。標準偏差をＴＯＡ＿ｍｅａｎｋから減算することは、反射、雑音、または干渉から生じるエラーを最小化し、それによって最先到着パイロット信号Ｐｋの各々に対してタイミングのより正確な推定を提供することができる。そしてＭＳ受信機２００は、遅延インデックスＤｋ情報をＢＳｊに転送し、全最先到着パイロット信号Ｐｋから最初のパイロット信号（ＰＦ）を決定する。先行の説明は、移動局はいずれのパイロットがいずれの基地局から到着するかを知っていることを想定している点に注目すべきである。つまり移動局がこのような情報を有していない場合、移動局は全Ｄｋ値を報告し、さらなる処理を別のエンティティに施す。
【００３３】
ブロックＢ３７８において、プロセス３００は、最先到着パイロット信号Ｐｋの各々について生成されたフォワード遅延インデックスＤｋ（Ｄｋ，ｍｉｎ）の最小値を選択することによってＰＦを決定する。明らかに、Ｄｋ，ｍｉｎは、所与の基地局ＢＳｊに対応する最先到着パイロット信号Ｐｋのいずれかによって生じた最小遅延に対応している。従って、Ｄｋ，ｍｉｎを選択することによって、プロセス３００は、全最先到着パイロット信号Ｐｋから最初のパイロット信号ＰＦを識別する。
【００３４】
ＭＳ１１０は、いずれのＳＢｊがいずれのＰＮオフセットを送信しているかについての事前情報を処理しなくてもよいため、Ｄｋ，ｍｉｎの選択は、ＢＳｊ、またはこの情報を有している（上記の）関連ＰＤＥサーバによって実行されてもよい。
【００３５】
最後に、ブロックＢ３８０において、プロセス３００はカウンタをインクリメントし、ブロックＢ３６２に戻り、そこから発信する最先到着パイロット信号を決定するために新たなＢＳｊ＋１を示す。移動局が、いずれのパイロット信号がいずれの基地局に対応しているかについての情報を有していない場合、Ｂ３６２で開始するプロセスは（全基地局ではなく）全パイロット信号をループし、最終ステップＢ３７８は他に実行される必要がある。
【００３６】
好ましい実施形態についての上記の説明がなされることによって、当業者は本発明をなし、または使用することが可能になる。これらの実施形態に対する種々の変更が可能であり、ここに示されている一般原理は他の実施形態にも適用可能である。例えば、本発明は、配線論理回路として、特定用途向け集積回路に組み込まれている回路構成として、あるいは不揮発性記憶装置にロードされているファームウェアプログラムまたは機械読み取り可能なコードとしてデータ記憶装置に対してロードされているソフトウェアプログラムとして（これらのコードは、マイクロプロセッサまたは他のディジタル信号プロセッサなどの論理要素のアレイによって実行可能な命令である）、全部または一部として実現されてもよい。
【００３７】
従って、本発明は、上記の実施形態に制限されることを意図しておらず、むしろここに示されているように、開示されている原理および新規の特徴に矛盾しない最大範囲を許容するものである。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】図１（従来技術）は、従来のＣＤＭＡ無線通信システムを示しているブロック図である。
【図２】図２（従来技術）は、従来のＣＤＭＡレーキ受信復調器を示しているブロック図である。
【図３Ａ】図３Ａは、本発明の実施形態に従って構築されかつ動作する、ＣＤＭＡ信号の最先到着を推定するためのプロセスを示しているフローチャートである。
【図３Ｂ】図３Ｂは、本発明の実施形態によって生成されるヒストグラム（その１）を示している。
【図３Ｃ】図３Ｃは、本発明の実施形態によって生成されるヒストグラム（その２）を示している。
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般的に無線通信システムに関し、具体的には、フォワードリンクおよびリバースリンクのいずれかにおいてＣＤＭＡ無線信号の最先到着を正確に推定するためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特定の移動局（ＭＳ）の場所を配置する性能を付加することによって無線通信システムを拡大する試みが進行中である。連邦通信委員会（ＦＣＣ）はこの性能に対する規定を普及させてきた（１９９９年９月１５日に採用され、１９９９年１０月６日に公表された、整理番号９４−１０２、第三回報告および指令（ｒｅｐｏｒｔ ａｎｄ ｏｒｄｅｒ））。この規則は、２００１年１０月までに、緊急通話９１１を、通話の６７％を５０メートル以内（かつ通話の９５％を１５０メートル内）とする移動局の位置を配置するための携帯位置配置ソリューションを採用する無線キャリアを必要としている。
【０００３】
この要件を満たす際に、ＭＳの位置を決定するための１つのアプローチは、符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）スキーム下で動作する無線通信システムの基地局（ＢＳ）およびＭＳにおいて使用可能な情報を使用することである。ＣＤＭＡは、１９９３年７月に公表され、かつ参照してここに組み込まれている、「デュアルモード広帯域スペクトル拡散セルラーシステムの移動局−基地局互換性基準（MOBILE STATION-BASE STATION COMPATIBILITY STANDARD FOR DUAL-MODE WIDEBAND SPREAD SPECTRUM CELLULAR SYSTEM）」と題された、米国電気通信工業会／米国電子工業界暫定標準９５（ＴＩＡ／ＥＩＡ ＩＳ−９５）において定義されているディジタル無線周波数（ＲＦ）チャネル化技術である。この技術を採用する無線通信システムは一意のコードを各異なる通信信号に割り当て、擬似雑音（ＰＮ）変調を適用してこれらの通信信号を共通の広帯域スペクトル拡散帯域幅に渡って拡散する。ＣＤＭＡシステムにける受信装置が正しいコードを有している限り、その対象信号を、同一の帯域幅で同時に送信されている他の信号から検出および選択することができる。
【０００４】
図１（従来技術）はＣＤＭＡ無線通信システム１００の簡略ブロック図を示している。システム１００によって、一般的に移動端末機器（ＴＥ２デバイス１０２）と無線通信デバイス（ＭＴ２デバイス１０４）とを備えているＭＳ１１０が相互作用機能（ＩＷＦ）１０８と通信可能になる。ＩＷＦ１０８は、無線ネットワークと、公衆交換電話網（ＰＳＴＮ）および、インターネットまたはイントラネットベースアクセスを提供する有線パケットデータネットワークなどの他のネットワーク間のゲートウェイとして作用する。ＭＳ１１０はＢＳ１０６と通信し、これはリバースリンク送信パスの無線インタフェースＵｍを介して地理上のセルまたはセクタと関連している。ＢＳ１０６は、ＭＳ１１０からの通信信号を処理するように構成されている。ＢＳ１０６はまた、位置処理性能（例えば、位置決定エンティティ（ＰＤＥ）サーバメカニズム）を含んでいてもよく、またはこれと関連していてもよい。
【０００５】
フォワードリンク送信パス上で、ＢＳ１０６は無線インタフェースＵｍを介してＭＳ１１０と通信する。フォワードリンク送信中、各ＢＳ１０６は、パイロット信号などのコントロール信号ならびに情報所持信号を送信可能である。パイロット信号は複数の用途を有しており、このうちの１つは、リバーリンク送信に適応するのに最適なＢＳ１０６を識別することである。従って、パイロット信号は、ＭＳ１１０が通話の異なるセルまたはセクタを移動する際に途切れなく通信を維持するためにリバースリンク通信を「ハンドオフ」するＢＳ１０６を決定する際に有益である。パイロット信号はまた時間およびコヒーレント位相基準を提供して、ＭＳ１１０が初期システム同期を得て、フォワードリンクでのコヒーレント変調を容易にすることを可能にする。全パイロット信号は同一のＰＮ拡散コードを受けるが、異なるコード位相オフセットによってＭＳ１１０が、異なるセクタまたは基地局から到着する異なるパイロット信号を区別できるようにする。各ＢＳ１０６は６個の異なるＰＮオフセットによって最高６個の異なるパイロット信号を送信することができる。同一のパイロット信号コードの使用によって、ＭＳ１１０は、同一コードの全パイロット信号コード位相の検索を実行することによってシステムタイミング同期を見つけることができる。
【０００６】
既知であるように、エアインタフェースＵｍを移動する信号送信はマルチパス伝搬されてもよい。従って、ＭＳ１１０はまず、ＢＳ１０６によって送信されたフォワードリンク信号に対応する直接（すなわち見通し線（ＬＯＳ））信号を受信し、次いで、マルチパスによって同一信号のバージョンを時間遅延および減衰されてもよい。最初のＬＯＳ信号が受信されず、マルチパス成分のみが存在する状況もありうる。ＭＳ１１０は全受信パイロット信号の到着時間（ＴＯＡ）およびエネルギーを決定して、最先の使用可能な受信パイロット信号を識別する。
【０００７】
受信パイロット信号のＴＯＡを決定するために、ＭＳ１１０は、信号が受信されている間基準が消滅するＰＮコードシーケンス（すなわちＰＮチップ）のチップ（すなわちその端数）数をカウントおよび記憶してもよい。そしてＭＳ１１０は、最小数の消滅ＰＮチップ後にいずれのパイロット信号が受信されたかを検出することによって最先受信パイロット信号を識別することができる。基準（すなわちゼロ到着時間）は一般的に任意のマークであり、これによって、分離ＴＯＡ測定値は位置決定アルゴリズムにおいて直接使用されない。この任意のエラーを回復するために、異なる地理上のポイントから到着するパイロットに対応する少なくとも２つのＴＯＡ測定値が必要である。例えば、前記２つの測定値を減算することによって、２つの発信地に対する移動局の半径距離間の差に比例する測定値を得、ゼロタイミングにおける曖昧さに起因する共通のエラーはこの減算をもたらす。
【０００８】
マルチパス伝搬の効果を補償するために、システム１００などのＣＤＭＡシステムはレーキ受信機を用い、これはフォワードリンクパイロット信号の直接およびマルチパスバージョンを処理および結合して、より良好な受信信号を生成する。図２（従来技術）は、ＭＳ１１０によって受信されたフォワードリンク信号をコヒーレントに復調するレーキ受信復調器２２５を含むＭＳ１１０の受信機２００のハイレベルな機能ブロック図を示している。図２に示されているように、無線周波数／ディジタルコンバータモジュロ２０５は、アンテナ／生成ディジタルサンプルからの受信信号をダウンコンバートおよびディジタル化する。ディジタルサンプルは、サーチャ２１５を含むレーキ受信復調器２２５に供給される。
【０００９】
サーチャ２１５は、１またはハーフＰＭチップ増分のステップにおいてマルチパス信号ピークを含みやすいサンプルを通過することによって信号を検索するように構成されている。そしてサーチャ２１５はフィンガ相関器２１０Ａ〜Ｃをより強いマルチパス信号に割り当てる。各フィンガ相関器２１０Ａ〜Ｃはその割り当てられたマルチパス信号を連続追跡し、信号をコヒーレントに復調して、信号がフェードアウトするか、フィンガ相関器２１０Ａ〜Ｃがサーチャ２１５によって再割り当てされるまで、信号の追跡を継続する。そしてフィンガ相関器２１０Ａ〜Ｃの復調出力は結合器２２０によって結合されて、より強い受信信号を形成する。
【００１０】
フォワードリンク信号のＴＯＡを検出する性能を考えると、ＣＤＭＡシステムは、少なくとも理論的には、ＭＳ１１０の配置情報を抽出するこれらの性能を利用してもよい。上記の通り、ＭＳ１１０は、受信マルチパス成分のＴＯＡを決定可能である。
【００１１】
上記の通り、公表されたＦＣＣ規定は、ＭＳの配置を通話の６７％が５０メートル内となるようにすることを要している。現在のＣＤＭＡシステムの制約は、配置要件に準拠する必要な解像度によってＴＯＡを推定できないことである。例えば、最先受信パイロット信号を決定するためにＰＮチップの許容範囲内に消滅ＰＮシーケンスをカウントすることは、最も近いＢＳとの通信リンクを確率する際の結果ではない。しかしながら、ＰＮチップが約８００ｎｓに対応し、これは２４０メートルの半径距離である、という事実によると、このような許容範囲は明らかに配置要件に準拠していない。
【００１２】
さらに、ＬＯＳ信号は受信機に到着する最強信号でなくてもよく、最初の到着信号を分離することは単純なタスクではない。情報検索のためにマルチパス遅延信号を使用することは、余分な遅延に起因する固有エラーを有することに注目すべきである。
【００１３】
現在のＣＤＭＡシステムの別の制約は、レーキ受信機のフィンガ相関器での時間オフセットジッタの効果である。上記の通り、ＭＳレーキ受信機におけるサーチャは最強のフォワードリンク受信信号を検出し、フィンガ相関器を割り当て、検出信号のうちの１つを追跡、およびコヒーレントに復調する。しかしながら、ハードウェアでの解像度によって、フィンガ相関器は、それらの割当信号を追跡しようとするとジッタを経験する可能性がある。フィンガ相関器の解像度は一般的にＰＮチップの１／８であり、これは、ほぼ２４メートルのジッタジャンプとなる。累積的に、これらの効果は検索情報の正確さを妥協するであろう。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
従って、ＣＤＭＡのフォワードおよびリバースリンク信号の最先到着を正確に推定できるシステムおよび方法が必要とされる。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、フォワードおよびリバースリンクＣＤＭＡ信号の最先到着を正確に推定することができる新規のシステムおよび方法を提供することによって、上記の識別された必要性に対処する。
【００１６】
説明は、受信機が移動局で送信機が基地局であるフォワードリンクの場合についてなされるが、本発明の方法および装置はこの説明を、基地局が受信機として作用し、かつ移動局が送信機であるリバースリンクの場合にも適用する。
【００１７】
実現され、かつここに大まかに説明されている本発明の原理に従ったシステムおよび方法は、複数のパイロット信号を送信する基地局または基地局群と、送信されたパイロット信号のうちの１つに対応する複数の信号を受信するように構成されている移動局とを含んでいる。移動局は、サーチャ相関メカニズムと少なくとも１つのフィンガ相関メカニズムとを含む受信機を含んでいる。異なるパイロット信号ごとに、移動局の受信機は、前記パイロットに対応するマルチパス信号の到着時間とエネルギーレベルを検出し、サンプルの到着時間分布を表すサーチャヒストグラムとフィンガヒストグラムとを構築する。移動局の受信機は、サーチャヒストグラムとフィンガヒストグラム内に含まれているサンプルを処理して、各パイロットの最初の受信マルチパス成分に対するＴＯＡの推定を生成する。この時点で、移動局は全結果（パイロットあたり１つ）を別のエンティティ（基地局、ＰＤＥ、・・・）に報告することを選択することができ、あるいはいずれのＰＮパイロットシーケンスがいずれの基地局から送信されるかについての情報を有していれば、その基地局に属するパイロットの最小ＴＯＡに対応する測定値（基地局につき１つの測定値のみを報告する）をさらに処理することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下の詳細な説明は、本発明の実施形態を示している添付の図面を参照する。他の実施形も可能であり、本発明の主旨および範囲から逸脱することなく、実施形態に対する変更がなされてもよい。従って、以下の詳細な説明は本発明を制限する意図はない。むしろ本発明の範囲は添付のクレームによって定義される。
【００１９】
一般の当業者にとって、以下に説明される実施形態が、図面に示されているエンティティにおけるソフトウェア、ファームウェア、およびハードウェアの多数の異なる実施形態において実現されてもよいことは明らかである。本発明を実現するために使用されている実際のソフトウェアコードや特殊なコントロールハードウェアは本発明の制約ではない。従って、実施形態の作用および動作は、実際のソフトウェアコードや特殊なハードウェアコンポーネントを特に参照せずに説明される。一般の当業者が、ここでの説明に基づいて本発明の実施形態を実現するためにソフトウェアおよびコントロールハードウェアを設計できることは明らかに理解されるために、このような特定の参照はなくてもよい。
【００２０】
さらに、示されている実施形態に関連するプロセスは、例えば不揮発性メモリ、光学ディスク、磁気テープ、または磁気ディスクなどの任意の記憶装置に記憶されてもよい。さらに、プロセスは、システムが作製されるとき、または後日コンピュータ読み取り可能な媒体を介してプログラミングされてもよい。このような媒体は、記憶装置に関して上に挙げられている形態のいずれかを含んでいてもよく、またさらに、例えばコンピュータによって読み取り、復調／復号化、および実行される命令を伝達するために変調、または他の方法で操作されるキャリア波を含んでいてもよい。
【００２１】
図３Ａは、本発明の実施形態に従って構築されかつ動作するプロセス３００を示しているハイレベルなフロー図である。ブロックＢ３６０に示されているように、プロセス３００はまず、ＭＳレーキ受信機２００のサーチャ２１５において、処理されるパイロット信号の最小エネルギー（Ｅｍｉｎ）と、（以下に説明される）サーチャヒストグラムの任意のビンに対して生じる最小サンプル数（Ｔｍｉｎ）に対する閾値レベルを確立する。閾値レベルＥｍｉｎおよびＴｍｉｎを使用して、パイロット信号、反射マルチパス信号、雑音などを区別し、従って、有効パイロット信号の処理を保証する方法で選択される。
【００２２】
ブロックＢ３６２において、ＭＳ受信機２００は、（ＢＳｊと表示される）特定のＢＳについて、ＭＳレーキ受信機２００のサーチャ２１５によって受信される信号Ｐｉごとの相対ＴＯＡｉとエネルギーレベルＥｉとを検出する。上記の通り、各ＢＳｊは最高６個の異なるパイロット信号を送信してもよく、また特定のパイロット信号に対応する所与のＰＮオフセットについて、サーチャ２１５は、信号ピークを検出するために受信信号に対応するサンプルを検索する。所与のＰＮオフセットについて、サーチャ２１５は、対応するＬＯＳパイロット信号、パイロット信号の反射バージョン、および雑音を備えている信号ピークを検出する。信号ピークを検出すると、サーチャ２１５はピークを測定し、２つの値を生成し、その１つは信号到着時間（ＴＯＡ）を示しており、もう１つはその信号のエネルギー（Ｅ）を示している。上記の通り、ＴＯＡの算出は、各信号が受信される間に消失するＰＮチップ数をカウントおよび記憶することによって実行されてもよい。
【００２３】
ブロックＢ３６４において、ＭＳ受信機２００は更なる処理から、閾値レベルＥｍｉｎ未満のエネルギーレベルＥを含んでいる任意の信号を廃棄する。Ｅｍｉｎ未満のエネルギーレベルＥを有する信号を廃棄することによって、プロセス３００は、ＴＯＡ推定が有効パイロット信号からのものであることを保証する。
【００２４】
ＰＮオフセットごとに、ブロックＢ３６６において、ＭＳ受信機２００は、未廃棄の信号Ｐｍ〜Ｐｎに対するサーチャヒストグラム３９０Ａを、それぞれの対応するＴＯＡｍ〜ＴＯＡｎに基づいて構築する。既知であるように、ヒストグラムは、所定の間隔での値の集合の分布を示している。この場合、サーチャヒストグラム３９０Ａは、特定のＰＮオフセットに対応する検索期間で閾値レベルＥｍｉｎよりも大きい信号強度を有する信号のサンプルを収集することによって構築される。３個のパイロット信号を送信するＢＳｊについて、ＭＳ受信機２００は３個の別個のサーチャヒストグラム３９０Ａ〜３９０Ｃを構築してもよい。
【００２５】
特定のＰＮオフセットに対する例示的サーチャヒストグラム３９０Ａが図３Ｂに示されている。横軸は（最先−３８から最後１５．７の）ビンで測定されている未廃棄の信号Ｐｍの相対ＴＯＡｍを表しており、縦軸は相対ＴＯＡｍで生じるサンプル数を示している。一般的に、信号が強いほど、ビン内での発生回数は多くなり、弱い信号はＥｍｉｎ閾値によってより頻繁に廃棄される。各ビンは、ハードウェアの解像度に依拠しているＰＮチップの端数を表すように構成されている。例示的実現において、ビンはＰＮチップの１／８に同等である。図３Ｂに示されているように、サーチャヒストグラム３９０Ａは、−２８、−１６、および−４という相対ＴＯＳでの最大発生回数を有する３個のビンによって証明されるように、３個の信号ピークＡ、Ｂ、Ｃを含んでいる。
【００２６】
上記の通り、ＰＮオフセットごとに、サーチャ２１５はフィンガ相関器２１０Ａを信号に割り当て、信号を復調するために対応するサンプルを追跡および処理する。フィンガ相関器２１０Ａ〜２１０Ｃがサーチャ２１５によって最強の信号ピーク（例えばピークＡ、Ｂ、Ｃ）に割り当てられた後、ＭＳ受信機２００は、ブロックＢ３６８において、全割り当て信号Ｐｍ〜Ｐｎに対するフィンガヒストグラム３９５Ａを構築する。３個のパイロット信号を送信するＢＳｊに対するサーチャヒストグラム３９０と非常に類似して、プロセス３００は３個の別個のフィンガヒストグラム３９５Ａ〜３９５Ｃを構築することができる。
【００２７】
例示的フィンガヒストグラム３９５Ａが図３Ｃに示されている。フィンガヒストグラム３９５Ａはサーチャヒストグラム３９０Ａと同様に構築されているが、フィンガヒストグラム３９５Ａは、サーチャヒストグラム３９０Ａよりも高い解像度を有する割当信号Ｐｍ〜Ｐｎの分布を示していることに注目すべきである。従って、フィンガヒストグラム３９５はサーチャヒストグラム３９０Ａよりも正確であり、フィンガ相関器２１０Ａ〜２１０Ｃがパイロット信号Ｐｍ〜Ｐｎを追跡する際に信号ピークのグループを示してもよい。これらのグループの信号ピークは上記のジッタ効果の兆候である。図３Ｃに示されているように、フィンガヒストグラム３９５Ａは、相対ＴＯＡ−２８に隣接して配置されている第１の有意グループのピークＡ’と、相対ＴＯＡ−１７．５に隣接して配置されている第２の有意グループのピークＢ’と、相対ＴＯＡ−２．９に隣接して配置されている第３の有意グループのピークＣ’とを含んでいる。
【００２８】
ブロックＢ３７０において、ＭＳ受信機２００は第１のビンを、Ｔｍｉｎ以上の発生回数を有するサーチャヒストグラム３９０Ａ〜３９０Ｃの各々に配置する。かなりの多数のサンプルを有する第１のビンを配置することによって、プロセス３００は、ＰＮオフセットごとに最先到着パイロット信号Ｐｋを識別する可能性を最大化する。
【００２９】
ブロックＢ３７２において、ＭＳ受信機２００は、サーチャヒストグラム３９０Ａ〜３９０Ｃの第１のビンに対応するフィンガヒストグラム３９５Ａ〜３９５Ｃの各々におけるサンプルの周辺に狭ウィンドウを構築するだけでなく、サーチャヒストグラム３９０Ａ〜３９０Ｃの各々における第１のビンの周辺に狭ウィンドウを構築する。サーチャヒストグラム３９０Ａ〜３９０Ｃおよびフィンガヒストグラム３９５Ａ〜３９５Ｃのウィンドウは、サーチャ２１５とフィンガ相関器２１０Ａ〜２１０Ｃ間の解像度の差を補償し、これは信号のタイミングのずれを招く可能性がある。このようなずれは図３Ｂおよび３Ｃに示されており、ここで、フィンガヒストグラム３９５Ａが、それぞれのＴＯＡ−２８、−１７．５、および−２．９に集中している信号グループピークＡ’、Ｂ’、Ｃ’を復調する間、サーチャヒストグラム３９０ＡはそれぞれのＴＯＡ−２８、−１６、および−４における信号ピークＡ、Ｂ、Ｃを復調する。
【００３０】
図３Ｂおよび３Ｃはまた、単一のサーチャヒストグラム３９０Ａとフィンガヒストグラム３９５Ａのセットに対して構築されたウィンドウを示している。ウィンドウは特定のビンに集中してもよく、また±ＰＮチップの端数（例えば、±１／２ＰＮチップ）に同等なビンオフセットを有していてもよい。例えば、サーチャヒストグラム３９０Ａ〜３９０Ｃおよびフィンガヒストグラム３９５Ａ〜３９５ＣのビンがＰＮチップの１／８を示している場合、ウィンドウは、±１／２ＰＮチップのウィンドウ解像度に対するそれぞれのビンの片側において４個のビンを補ってもよい。
【００３１】
ブロックＢ３７４において、ＭＳ受信機２００は、サーチャヒストグラム３９０Ａ〜３９０Ｃおよびフィンガヒストグラム３９５Ａ〜３９５Ｃのウィンドウの各セット内に含まれているサンプル情報を処理して、最先到着パイロット信号Ｐｋの各々に対するタイミング推定を提供する。とりわけ、サーチャヒストグラム３９０Ａ〜３９０Ｃおよびフィンガヒストグラム３９５Ａ〜３９５Ｃのウィンドウの各セットについて、プロセス３００はそれぞれのウィンドウ内に含まれている全サンプルを結合および平均化し、最先パイロット信号Ｐｋの各々に対する平均ＴＯＡ値（ＴＯＡ＿ｍｅａｎｋ）を得る。フィンガヒストグラム３９５Ａ〜３９５Ｃが、サーチャヒストグラム３９０Ａ〜３９０Ｃの第１のビンに対応するサンプルを含んでいない場合、ＭＳ受信機２００は、サーチャヒストグラム３９０Ａ〜３９０Ｃのウィンドウ内に含まれているサンプルを単に結合および平均化して、ＴＯＡ＿ｍｅａｎｋを生成する。
【００３２】
ブロックＢ３７６において、ＭＳ受信機２００は、ＢＳｊによって送信された推定最先到着パイロット信号Ｐｋの各々に対して遅延インデックスＤｋを生成する。最先到着パイロット信号Ｐｋの各々について、遅延インデックスＤｋは、各信号によって生じた遅延を正確に量子化する測定基準を提供する。遅延インデックスＤｋは、対応する比例標準偏差量を、ブロックＢ３７４において計算されたＴＯＡ＿ｍｅａｎｋの各々から減算することによって生成される。既知であるように、標準偏差は、サンプルの集合の分布（すなわち、拡散）を測定する量である。標準偏差をＴＯＡ＿ｍｅａｎｋから減算することは、反射、雑音、または干渉から生じるエラーを最小化し、それによって最先到着パイロット信号Ｐｋの各々に対してタイミングのより正確な推定を提供することができる。そしてＭＳ受信機２００は、遅延インデックスＤｋ情報をＢＳｊに転送し、全最先到着パイロット信号Ｐｋから最初のパイロット信号（ＰＦ）を決定する。先行の説明は、移動局はいずれのパイロットがいずれの基地局から到着するかを知っていることを想定している点に注目すべきである。つまり移動局がこのような情報を有していない場合、移動局は全Ｄｋ値を報告し、さらなる処理を別のエンティティに施す。
【００３３】
ブロックＢ３７８において、プロセス３００は、最先到着パイロット信号Ｐｋの各々について生成されたフォワード遅延インデックスＤｋ（Ｄｋ，ｍｉｎ）の最小値を選択することによってＰＦを決定する。明らかに、Ｄｋ，ｍｉｎは、所与の基地局ＢＳｊに対応する最先到着パイロット信号Ｐｋのいずれかによって生じた最小遅延に対応している。従って、Ｄｋ，ｍｉｎを選択することによって、プロセス３００は、全最先到着パイロット信号Ｐｋから最初のパイロット信号ＰＦを識別する。
【００３４】
ＭＳ１１０は、いずれのＳＢｊがいずれのＰＮオフセットを送信しているかについての事前情報を処理しなくてもよいため、Ｄｋ，ｍｉｎの選択は、ＢＳｊ、またはこの情報を有している（上記の）関連ＰＤＥサーバによって実行されてもよい。
【００３５】
最後に、ブロックＢ３８０において、プロセス３００はカウンタをインクリメントし、ブロックＢ３６２に戻り、そこから発信する最先到着パイロット信号を決定するために新たなＢＳｊ＋１を示す。移動局が、いずれのパイロット信号がいずれの基地局に対応しているかについての情報を有していない場合、Ｂ３６２で開始するプロセスは（全基地局ではなく）全パイロット信号をループし、最終ステップＢ３７８は他に実行される必要がある。
【００３６】
好ましい実施形態についての上記の説明がなされることによって、当業者は本発明をなし、または使用することが可能になる。これらの実施形態に対する種々の変更が可能であり、ここに示されている一般原理は他の実施形態にも適用可能である。例えば、本発明は、配線論理回路として、特定用途向け集積回路に組み込まれている回路構成として、あるいは不揮発性記憶装置にロードされているファームウェアプログラムまたは機械読み取り可能なコードとしてデータ記憶装置に対してロードされているソフトウェアプログラムとして（これらのコードは、マイクロプロセッサまたは他のディジタル信号プロセッサなどの論理要素のアレイによって実行可能な命令である）、全部または一部として実現されてもよい。
【００３７】
従って、本発明は、上記の実施形態に制限されることを意図しておらず、むしろここに示されているように、開示されている原理および新規の特徴に矛盾しない最大範囲を許容するものである。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】図１（従来技術）は、従来のＣＤＭＡ無線通信システムを示しているブロック図である。
【図２】図２（従来技術）は、従来のＣＤＭＡレーキ受信復調器を示しているブロック図である。
【図３Ａ】図３Ａは、本発明の実施形態に従って構築されかつ動作する、ＣＤＭＡ信号の最先到着を推定するためのプロセスを示しているフローチャートである。
【図３Ｂ】図３Ｂは、本発明の実施形態によって生成されるヒストグラム（その１）を示している。
【図３Ｃ】図３Ｃは、本発明の実施形態によって生成されるヒストグラム（その２）を示している。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基地局と移動局とを備える無線通信システムにおいて最先信号到着を推定するための方法であって、前記移動局はサーチャ相関メカニズムと少なくとも１つのフィンガ相関メカニズムとを含む受信機を含んでおり、
前記移動局の受信機において、前記移動局によって受信された複数の信号の到着時間とエネルギーレベルを検出することであって、前記複数の受信信号は、前記基地局によって送信された複数のパイロット信号のうちの１つに対応していることと、
前記パイロット信号の各々に関連しているサーチャヒストグラムとフィンガヒストグラムとを、所定のエネルギー閾値レベルを満たす前記受信信号に対応するサンプルに基づいて構築することであって、前記サーチャヒストグラムとフィンガヒストグラムの各々は前記信号の到着時間分布を表していることと、
前記サーチャヒストグラムと前記フィンガヒストグラムの各々内に含まれているサンプルを処理して、複数の推定初期信号到着を生成することであって、前記推定初期信号到着の各々は前記パイロット信号のうちの１つに対応していることと、
前記推定初期信号到着のうちの最先のものに基づいて、基地局ごとに最先信号到着を決定することと、を備えている方法。
【請求項２】
さらに、所定の閾値より大きい多数のサンプルを含む前記サーチャヒストグラムの各々において第１のビンを識別することを含んでいる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
さらに、
前記サーチャヒストグラムの第１のビンの各々内の前記サンプル周辺にサーチャウィンドウを構築することと、
前記サーチャヒストグラムの第１のビン内に含まれる前記サンプルに対応する前記フィンガヒストグラムの各々のサンプル周辺にフィンガウィンドウを構築することと、を含んでいる、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記サーチャウィンドウと前記フィンガヒストグラムウィンドウは、±ＰＮチップの端数のオフセットを有するビンに集中する、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記サンプルを処理することは、前記サーチャウィンドウと前記フィンガウィンドウの各々内に含まれる前記サンプルを結合することを含んでいる、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記サンプルを処理することがさらに、前記パイロット信号のうちの１つに対応する推定初期信号到着を生成するために、前記結合サンプルを平均化することを含んでいる、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
さらに、前記推定初期信号到着の各々について遅延インデックスを生成することを含んでいる、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記遅延インデックスの各々は、対応する比例標準偏差量を前記推定初期信号到着の各々から減算することによって生成される、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記最先信号到着を基地局ごとに決定することは、最先信号到着に対応する前記遅延インデックスの最小値を決定することを含んでいる、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記移動局は前記遅延インデックスを、前記基地局のうちの少なくとも１つと位置決定エンティティとに転送して、最先信号到着に対応する前記最小遅延インデックスを選択する、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
無線通信システムにおいて最先信号到着を推定するためのシステムであって、
複数のパイロット信号を送信する基地局と、
前記パイロット信号のうちの１つに対応する複数の信号を受信するように構成された移動局であって、サーチャ相関メカニズムと少なくとも１つのフィンガ相関メカニズムとを含む受信機を含んでいる移動局と、を備えており、
前記移動局の受信機は前記受信信号の到着時間とエネルギーレベルを検出し、所定のエネルギー閾値レベルを満たす前記受信信号に対応するサンプルの到着時間分布を表すサーチャヒストグラムとフィンガヒストグラムとを構築し、前記サーチャヒストグラムと前記フィンガヒストグラムの各々内に含まれる前記サンプルを処理して、複数の推定初期信号到着を生成し、
最先信号到着は、前記推定初期信号到着の最先のものに基づいて決定されるシステム。
【請求項１２】
前記移動局の受信機は、所定の閾値より大きい多数のサンプルを含む前記サーチャヒストグラムの各々における第１のビンを識別する、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記移動局の受信機は、前記サーチャヒストグラムの第１のビンの各々内の前記サンプル周辺にサーチャウィンドウを構築し、前記サーチャヒストグラムの第１のビン内に含まれる前記サンプルに対応する前記フィンガヒストグラムの各々のサンプル周辺にフィンガウィンドウを構築する、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記サーチャウィンドウと前記フィンガヒストグラムウィンドウは、ＰＮチップの±端数のオフセットを有するビンに集中する、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記移動局の受信機は、前記サーチャウィンドウと前記フィンガウィンドウの各々内に含まれる前記サンプルを結合することによって、前記サンプルを処理する、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記基地局の受信機は、前記結合サンプルを平均化することによって前記サンプルをさらに処理して、前記パイロット信号のうちの１つに対応する推定初期信号到着を生成する、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記移動局の受信機は、前記推定初期信号到着の各々に対して遅延インデックスを生成する、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記遅延インデックスの各々は、対応する比例標準偏差量を前記推定初期信号到着の各々から減算することによって生成される、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
前記最先信号到着を決定することは、最先信号到着に対応する前記遅延インデックスの最小値を決定することを含んでいる、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２０】
前記移動局は前記遅延インデックスを、前記基地局のうちの少なくとも１つと位置決定エンティティとに転送して、最先信号到着に対応する前記最小遅延インデックスを選択する、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２１】
基地局と移動局とを備える無線通信システムにおいて最先信号到着を推定するための、複数のプロセッサによって実行可能な命令シーケンスによって符号化される機械読み取り可能な媒体であって、前記移動局はサーチャ相関メカニズムと少なくとも１つのフィンガ相関メカニズムとを含む受信機を含んでおり、前記命令シーケンスは、
前記移動局によって受信された複数の信号の到着時間とエネルギーレベルを検出することであって、前記複数の受信信号は前記基地局によって送信された複数のパイロット信号のうちの１つに対応していることと、
所定のエネルギー閾値レベルを満たす前記受信信号に対応するサンプルに基づいて、前記パイロット信号の各々と関連しているサーチャヒストグラムとフィンガヒストグラムとを構築することであって、前記サーチャヒストグラムと前記フィンガヒストグラムの各々は前記サンプルの到着時間分布を表すことと、
複数の推定初期信号到着を生成するために、前記サーチャヒストグラムと前記フィンガヒストグラムの各々内に含まれるサンプルを処理することであって、前記推定初期信号到着の各々は前記パイロット信号のうちの１つに対応することと、
最先信号到着を、前記推定初期信号到着の最先のものに基づいて決定することと、を備えている機械読み取り可能な媒体。
【請求項２２】
所定の閾値よりも大きい多数のサンプルを含む前記サーチャヒストグラムの各々における第１のビンを識別することをさらに含んでいる、請求項２１に記載の機械読み取り可能な媒体。
【請求項２３】
前記サーチャヒストグラムの第１のビンの各々内の前記サンプル周辺にサーチャウィンドウを構築することと、
前記サーチャヒストグラムの第１のビン内に含まれる前記サンプルに対応する前記フィンガヒストグラムの各々のサンプル周辺にフィンガウィンドウを構築することと、をさらに含んでいる、請求項２２に記載の機械読み取り可能な媒体。
【請求項２４】
前記サーチャウィンドウと前記フィンガヒストグラムウィンドウは、±ＰＮチップの端数のオフセットを有するビンに集中する、請求項２３に記載の機械読み取り可能な媒体。
【請求項２５】
前記サンプルを処理することは、
前記サーチャウィンドウと前記フィンガウィンドウの各々内に含まれる前記サンプルを結合することを含んでいる、請求項２４に記載の機械読み取り可能な媒体。
【請求項２６】
前記サンプルを処理することはさらに、
前記パイロット信号のうちの１つに対応する推定初期信号到着を生成するために、前記結合サンプルを平均化することを含んでいる、請求項２５に記載の機械読み取り可能な媒体。
【請求項２７】
前記推定初期信号到着の各々に対して遅延インデックスを生成することをさらに含んでいる、請求項２６に記載の機械読み取り可能な媒体。
【請求項２８】
前記遅延インデックスの各々は、対応する比例標準偏差量を前記推定初期信号到着の各々から減算することによって生成される、請求項２７に記載の機械読み取り可能な媒体。
【請求項２９】
前記最先信号到着を決定することは、最先信号到着に対応する前記遅延インデックスの最小値を決定することを含んでいる、請求項２８に記載の機械読み取り可能な媒体。
【請求項３０】
前記移動局は、前記遅延インデックスを、前記基地局のうちの少なくとも１つと位置決定エンティティとに転送して、最先信号到着に対応する前記最小遅延インデックスを選択する、請求項２９に記載の機械読み取り可能な媒体。
【請求項１】
基地局と移動局とを備える無線通信システムにおいて最先信号到着を推定するための方法であって、前記移動局はサーチャ相関メカニズムと少なくとも１つのフィンガ相関メカニズムとを含む受信機を含んでおり、
前記移動局の受信機において、前記移動局によって受信された複数の信号の到着時間とエネルギーレベルを検出することであって、前記複数の受信信号は、前記基地局によって送信された複数のパイロット信号のうちの１つに対応していることと、
前記パイロット信号の各々に関連しているサーチャヒストグラムとフィンガヒストグラムとを、所定のエネルギー閾値レベルを満たす前記受信信号に対応するサンプルに基づいて構築することであって、前記サーチャヒストグラムとフィンガヒストグラムの各々は前記信号の到着時間分布を表していることと、
前記サーチャヒストグラムと前記フィンガヒストグラムの各々内に含まれているサンプルを処理して、複数の推定初期信号到着を生成することであって、前記推定初期信号到着の各々は前記パイロット信号のうちの１つに対応していることと、
前記推定初期信号到着のうちの最先のものに基づいて、基地局ごとに最先信号到着を決定することと、を備えている方法。
【請求項２】
さらに、所定の閾値より大きい多数のサンプルを含む前記サーチャヒストグラムの各々において第１のビンを識別することを含んでいる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
さらに、
前記サーチャヒストグラムの第１のビンの各々内の前記サンプル周辺にサーチャウィンドウを構築することと、
前記サーチャヒストグラムの第１のビン内に含まれる前記サンプルに対応する前記フィンガヒストグラムの各々のサンプル周辺にフィンガウィンドウを構築することと、を含んでいる、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記サーチャウィンドウと前記フィンガヒストグラムウィンドウは、±ＰＮチップの端数のオフセットを有するビンに集中する、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記サンプルを処理することは、前記サーチャウィンドウと前記フィンガウィンドウの各々内に含まれる前記サンプルを結合することを含んでいる、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記サンプルを処理することがさらに、前記パイロット信号のうちの１つに対応する推定初期信号到着を生成するために、前記結合サンプルを平均化することを含んでいる、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
さらに、前記推定初期信号到着の各々について遅延インデックスを生成することを含んでいる、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記遅延インデックスの各々は、対応する比例標準偏差量を前記推定初期信号到着の各々から減算することによって生成される、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記最先信号到着を基地局ごとに決定することは、最先信号到着に対応する前記遅延インデックスの最小値を決定することを含んでいる、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記移動局は前記遅延インデックスを、前記基地局のうちの少なくとも１つと位置決定エンティティとに転送して、最先信号到着に対応する前記最小遅延インデックスを選択する、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
無線通信システムにおいて最先信号到着を推定するためのシステムであって、
複数のパイロット信号を送信する基地局と、
前記パイロット信号のうちの１つに対応する複数の信号を受信するように構成された移動局であって、サーチャ相関メカニズムと少なくとも１つのフィンガ相関メカニズムとを含む受信機を含んでいる移動局と、を備えており、
前記移動局の受信機は前記受信信号の到着時間とエネルギーレベルを検出し、所定のエネルギー閾値レベルを満たす前記受信信号に対応するサンプルの到着時間分布を表すサーチャヒストグラムとフィンガヒストグラムとを構築し、前記サーチャヒストグラムと前記フィンガヒストグラムの各々内に含まれる前記サンプルを処理して、複数の推定初期信号到着を生成し、
最先信号到着は、前記推定初期信号到着の最先のものに基づいて決定されるシステム。
【請求項１２】
前記移動局の受信機は、所定の閾値より大きい多数のサンプルを含む前記サーチャヒストグラムの各々における第１のビンを識別する、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記移動局の受信機は、前記サーチャヒストグラムの第１のビンの各々内の前記サンプル周辺にサーチャウィンドウを構築し、前記サーチャヒストグラムの第１のビン内に含まれる前記サンプルに対応する前記フィンガヒストグラムの各々のサンプル周辺にフィンガウィンドウを構築する、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記サーチャウィンドウと前記フィンガヒストグラムウィンドウは、ＰＮチップの±端数のオフセットを有するビンに集中する、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記移動局の受信機は、前記サーチャウィンドウと前記フィンガウィンドウの各々内に含まれる前記サンプルを結合することによって、前記サンプルを処理する、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記基地局の受信機は、前記結合サンプルを平均化することによって前記サンプルをさらに処理して、前記パイロット信号のうちの１つに対応する推定初期信号到着を生成する、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記移動局の受信機は、前記推定初期信号到着の各々に対して遅延インデックスを生成する、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記遅延インデックスの各々は、対応する比例標準偏差量を前記推定初期信号到着の各々から減算することによって生成される、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
前記最先信号到着を決定することは、最先信号到着に対応する前記遅延インデックスの最小値を決定することを含んでいる、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２０】
前記移動局は前記遅延インデックスを、前記基地局のうちの少なくとも１つと位置決定エンティティとに転送して、最先信号到着に対応する前記最小遅延インデックスを選択する、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２１】
基地局と移動局とを備える無線通信システムにおいて最先信号到着を推定するための、複数のプロセッサによって実行可能な命令シーケンスによって符号化される機械読み取り可能な媒体であって、前記移動局はサーチャ相関メカニズムと少なくとも１つのフィンガ相関メカニズムとを含む受信機を含んでおり、前記命令シーケンスは、
前記移動局によって受信された複数の信号の到着時間とエネルギーレベルを検出することであって、前記複数の受信信号は前記基地局によって送信された複数のパイロット信号のうちの１つに対応していることと、
所定のエネルギー閾値レベルを満たす前記受信信号に対応するサンプルに基づいて、前記パイロット信号の各々と関連しているサーチャヒストグラムとフィンガヒストグラムとを構築することであって、前記サーチャヒストグラムと前記フィンガヒストグラムの各々は前記サンプルの到着時間分布を表すことと、
複数の推定初期信号到着を生成するために、前記サーチャヒストグラムと前記フィンガヒストグラムの各々内に含まれるサンプルを処理することであって、前記推定初期信号到着の各々は前記パイロット信号のうちの１つに対応することと、
最先信号到着を、前記推定初期信号到着の最先のものに基づいて決定することと、を備えている機械読み取り可能な媒体。
【請求項２２】
所定の閾値よりも大きい多数のサンプルを含む前記サーチャヒストグラムの各々における第１のビンを識別することをさらに含んでいる、請求項２１に記載の機械読み取り可能な媒体。
【請求項２３】
前記サーチャヒストグラムの第１のビンの各々内の前記サンプル周辺にサーチャウィンドウを構築することと、
前記サーチャヒストグラムの第１のビン内に含まれる前記サンプルに対応する前記フィンガヒストグラムの各々のサンプル周辺にフィンガウィンドウを構築することと、をさらに含んでいる、請求項２２に記載の機械読み取り可能な媒体。
【請求項２４】
前記サーチャウィンドウと前記フィンガヒストグラムウィンドウは、±ＰＮチップの端数のオフセットを有するビンに集中する、請求項２３に記載の機械読み取り可能な媒体。
【請求項２５】
前記サンプルを処理することは、
前記サーチャウィンドウと前記フィンガウィンドウの各々内に含まれる前記サンプルを結合することを含んでいる、請求項２４に記載の機械読み取り可能な媒体。
【請求項２６】
前記サンプルを処理することはさらに、
前記パイロット信号のうちの１つに対応する推定初期信号到着を生成するために、前記結合サンプルを平均化することを含んでいる、請求項２５に記載の機械読み取り可能な媒体。
【請求項２７】
前記推定初期信号到着の各々に対して遅延インデックスを生成することをさらに含んでいる、請求項２６に記載の機械読み取り可能な媒体。
【請求項２８】
前記遅延インデックスの各々は、対応する比例標準偏差量を前記推定初期信号到着の各々から減算することによって生成される、請求項２７に記載の機械読み取り可能な媒体。
【請求項２９】
前記最先信号到着を決定することは、最先信号到着に対応する前記遅延インデックスの最小値を決定することを含んでいる、請求項２８に記載の機械読み取り可能な媒体。
【請求項３０】
前記移動局は、前記遅延インデックスを、前記基地局のうちの少なくとも１つと位置決定エンティティとに転送して、最先信号到着に対応する前記最小遅延インデックスを選択する、請求項２９に記載の機械読み取り可能な媒体。
【図１】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【公開番号】特開２００８−８６０４４（Ｐ２００８−８６０４４Ａ）
【公開日】平成２０年４月１０日（２００８．４．１０）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２００７−３０３５５７（Ｐ２００７−３０３５５７）
【出願日】平成１９年１１月２２日（２００７．１１．２２）
【分割の表示】特願２００３−５１８２１８（Ｐ２００３−５１８２１８）の分割
【原出願日】平成１４年７月２５日（２００２．７．２５）
【出願人】（５９５０２０６４３）クゥアルコム・インコーポレイテッド (7,166)
【氏名又は名称原語表記】ＱＵＡＬＣＯＭＭ ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年４月１０日（２００８．４．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３０３５５７（Ｐ２００７−３０３５５７）
【出願日】平成１９年１１月２２日（２００７．１１．２２）
【分割の表示】特願２００３−５１８２１８（Ｐ２００３−５１８２１８）の分割
【原出願日】平成１４年７月２５日（２００２．７．２５）
【出願人】（５９５０２０６４３）クゥアルコム・インコーポレイテッド (7,166)
【氏名又は名称原語表記】ＱＵＡＬＣＯＭＭ ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ
【Ｆターム（参考）】
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