JP4263596B2 - Ｃｄｍａ通信システムにおいてパイロット信号を取得および追跡する方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明はデータ通信に関し、特にＣＤＭＡ通信システムにおいて信号（例えば、パイロット信号）を取得及び追跡するための技術に関する。

無線通信システムは音声及びデータといった様々な型式の通信を多数のユーザーに提供するために広く配備されている。これらのシステムは符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）、時間分割多元接続（ＴＤＭＡ）、周波数分割多元接続（ＦＤＭＡ）、または他の多元接続技術に基づいている。システム容量の増加を含め、ＣＤＭＡシステムは他の型のシステムに対するある便宜を提供する。ＣＤＭＡシステムは一般にＩＳ‐９５、ｃｄｍａ２０００、ＩＳ‐８５６、Ｗ‐ＣＤＭＡ、及びＴＳ‐ＣＤＭＡ規格といった一以上の規格に順応するように設計されており、それらの全ては当技術分野では既知であり、引用文献としてここに組込まれている。

ＣＤＭＡシステムにおける端末はデータを受信もしくは交換するために一以上の基地局から伝送された信号を取得する必要がある。多くのＣＤＭＡシステムでは、その端末がいくつかの機能を実行するのを援けるために各基地局からパイロットが伝送される。パイロットは一般に既知のデータ・パターン（例えば、全てがゼロの系列）に基づき、既知の信号処理手法（例えば、ゼロのウォルシュ符号でカバーし、既知の擬似乱数信号（ＰＮ）系列で拡散する）を用いて生成される。ＩＳ‐９５及びｃｄｍａ２０００システムについて、各基地局は端末が個々の基地局を区別することができるように近隣の基地局のものとは異なる特定のＰＮオフセットを割当てられる。基地局からのパイロットはデータ伝送の取得、周波数及びタイミング同期、チャネル評価、整合復調等のために端末で使用される。

パイロットの取得は様々な事象により妨害をうける。第一に、パイロットは端末でパイロットの検知を困難にする通信回線における雑音及び干渉によって歪められる。第二に、伝送環境における障害及び作為のために、伝送されたパイロットは一般にいくつかの信号路を経由して端末に到着し、端末で受信された信号は通常様々な振幅、位相、及び遅延におけるパイロットの多重事象を含む。第三に、端末はシステムに関係する周波数が特定してないので、受信信号は取得及び追跡される必要がある周波数誤差によって低変換される。そして、 第四に、端末による動きは受信パイロット信号の周波数にドップラー偏移を生起させ、パイロット周波数が公称（予想）値からオフセットされる。受信信号における信号事象はこのように低変換（downconversion）周波数誤差及び／またはドップラー周波数誤差による種々の（そして恐らくは大きな）周波数誤差に関連してくる。

従って、ＣＤＭＡ通信システムにおける周波数誤差に対して信号（例えば、パイロット信号）を効果的に取得及び追跡する技術が当技術分野において必要である。

本発明の形態はＣＤＭＡ通信システムにおいてパイロット信号を効果的に取得及び追跡する技術を提供する。一形態では、受信信号におけるいくつかの信号事象（即ち、マルチパス）の周波数取得はレーク受信器の各フィンガ・プロセッサについて維持される周波数制御ループ（ＲＡＦＣ）に基づいて同時に達成される。首尾よい取得に関して、一以上の取得マルチパスの周波数追跡は、（１）受信信号を低変換するために使用される精密発振器のために維持される周波数制御ループ（ＶＡＦＣと云われる）と（２）取得マルチパスに割当てられるフィンガ・プロセッサのための周波数制御ループ（ＲＡＦＣと云われる）の組合せに基づいて達成される。これらの様々な型の周波数制御ループは以下で更に詳細に述べられる。

追跡モードでは、ＶＡＦＣは発振器の周波数を調整することによって取得マルチパスの平均周波数を追跡する。（受信信号をＲＦからベースバンドに低変換するために使用される局部発振器（ＬＯ）信号は発振器周波数に固定化（lock）される）。各フィンガ・プロセッサのＲＡＦＣはフィンガ・プロセッサ中の回転器（rotator）で使用される複素正弦波信号の周波数を調整することによって個々の取得マルチパスの残留周波数誤差（例えば、ドップラー周波数による）を追跡するために使用される。ＲＡＦＣとＶＡＦＣの組合せは各フィンガ・プロセッサにおけるデータ復調路で観測される周波数誤差をゼロまで低減させる。

本発明の特定の実施例は無線（例えば、ＣＤＭＡ）通信システムにおける受信信号において信号事象（即ち、マルチパス）を取得する方法を提供する。その方法に従って、周波数取得はそれぞれの第一の周波数制御ループ（ＲＡＦＣ）によって一以上の候補マルチパスの各々について行われる。少なくとも一つの候補マルチパスの首尾よい取得に関して、各取得マルチパスの周波数誤差はＲＡＦＣから第二の周波数制御ループ（ＶＡＦＣ）へ移送され、少なくとも一つの取得マルチパスの平均周波数はＶＡＦＣによって追跡される。そして、各取得マルチパスの周波数誤差はＲＡＦＣによって追跡される。

それ以降、周波数取得はそれぞれのＲＡＦＣに基づいて一以上の追加候補マルチパスの各々について行われる。この周波数取得の間、追加候補マルチパスのためのＲＡＦＣからの寄与は前に取得されたマルチパスの平均周波数を追跡しているＶＡＦＣから除外される。少なくとも一つの追加候補マルチパスの首尾よい取得に関して、少なくとも一つの追加取得マルチパスのＲＡＦＣからの寄与はＶＡＦＣに提供され、それ（ＶＡＦＣ）はそれから全ての取得マルチパスの平均周波数を追跡する。

ここに記載された取得及び追跡技術は、ＩＳ‐９５、ｃｄｍａ２０００、Ｗ‐ＣＤＭＡ、及びＴＳ‐ＣＤＭＡといった様々なＣＤＭＡシステムにおいて、順方向回線及び恐らくは逆方向回線のために使用される。本発明はさらに、以下で詳細に述べられるように、本発明の形態、実施例、及び特徴を実施する他の方法、復調器、受信器ユニット、端末、及び他の要素及びデバイスを提供する。

本発明の特徴、特性、および利点は同様な参照符号が全体にわたり対応して同一である図面と関連して取られる以下に始まる詳細な記述からさらに明らかになるであろう。
図１は本発明の様々な形態及び実施例が実施される無線通信システム１００の図である。システム１００はＩＳ‐９５、ｃｄｍａ２０００、ＩＳ‐８５６、Ｗ‐ＣＤＭＡ、及びＴＳ‐ＣＤＭＡといった一以上のＣＤＭＡ規格を受入れるように設計されており、それらの全ては当技術分野では既知であり、引用文献としてここに組込まれている。システム１００は対応する基地局１０４により供与される各セルによっていくつかのセルとの通信を提供する。様々な端末１０６はシステムを通して分散される（簡単にするため図１ではただ一つが示されている）。各端末１０６はその端末が稼働しているかどうか、及びそれがソフト・ハンドオフにあるかどうかに応じてその時に順方向及び逆方向回線上で一以上の基地局１０４と通信する。順方向回線（即ち、下り回線）は基地局から端末への伝送を云い、逆方向回線（即ち、上り回線）は端末から基地局への伝送を云う。

基地局から伝送された信号は一または多数の信号路を経由して端末に到達する。これらの信号路は直接の経路（例えば、信号路１１０ｃ）及び／または反射経路（例えば、信号路１１０ａ及び１１０ｂ）を含む。反射経路は反射源１０８から反射され、直線経路とは異なる経路を経由して端末に到達する。反射源１０８は一般に端末が動作している環境における人造物（例えば、ビルディング、立木、または他の構造物）である。図１に示されたように、端末における受信信号は一以上の基地局からのいくつかの信号事象（またはマルチパス）を含む。逆方向回線もまた同様にこのマルチパス現象によって影響を受ける。

本発明のパイロット取得及び追跡技術は、様々な無線（例えば、ＣＤＭＡまたはスペクトル拡散）通信システムにおいて、順方向回線上、そして恐らくは逆方向回線上で実施される。明確にするため、これらの技術は特にＩＳ‐９５及びｃｄｍａ２０００システムにおける順方向回線について記述される。

図２は基地局１０４及び端末１０６の実施例の簡単なブロック図である。順方向回線上で、基地局１０４において、伝送（ＴＸ）データ・プロセッサ２１０はユーザー特定のデータ、メッセージ等といった様々な型の「トラフィック」を受信する。それから、ＴＸデータ・プロセッサ２１０は符号化データを提供するために一以上の符号化手法に基づいて種々の型のトラフィックをフォーマットし、恐らくはインタリーブし、そして符号化する。一般的に、種々の型のトラフィックは種々の符号化手法を用いて符号化される。

変調器（ＭＯＤ）２１２はＴＸデータ・プロセッサ２１０からパイロット・データ及び符号化データを受信し、そして変調データを提供するためにさらに受信データを処理する。ＩＳ‐９５及びｃｄｍａ２０００に関して、変調器２１２による処理は、（１）種々の型のデータを種々のウォルシュ符号によってそのそれぞれの符号チャネル（例えば、トラフィック、同期、ページング、及びパイロット・チャネル）上にチャネル化し、（２）全ての符号チャネルについてチャネル化データを加算し、そして（３）基地局に割当てられた特定のＰＮオフセットにて加算データを複素疑似乱数信号によって拡散することを含むパイロット信号は一般にゼロのウォルシュ符号によってチャネル化される。

そして、変調データは送信器（ＴＭＴＲ）２１４に供給され、一以上の順方向変調信号を提供するために調整（例えば、一以上のアナログ信号に変換され、増幅、濾波、及び直交変調）され、その順方向変調信号は無線回線上で一以上のアンテナ２１６を経由して端末に伝送される。

端末１０６では、一以上の基地局からの順方向変調信号はアンテナ２５２によって受信され、受信器（ＲＣＶＲ）２５４に供給される。受信器２５４はデータ標本を提供するために受信信号を調整し、ディジタル化する。そして、復調器（ＤＥＭＯＤ）２５６は復調されたシンボルを提供するためにデータ標本を処理する。ＩＳ‐９５及びｃｄｍａ２０００に関して、復調器２５６による処理は、（１）基地局にてデータを拡散するのに使用される（複素共役）ＰＮ系列によってデータ標本を逆拡散すること、（２）逆拡散標本中の種々の型のデータを適切なウォルシュ符号によってチャネル化すること、及び（３）受信信号から再生されたパイロット評価値によってチャネル化データを整合復調することを含む。下で述べられるように、復調器２５６は受信信号中の多重信号事象（またはマルチパス）を処理できるレーク受信器を実装する。

そして、受信（ＲＸ）データ・プロセッサ２５８は順方向回線上で伝送されたユーザー特定のデータ及びメッセージを再生するために復調器２５６からのシンボルを受信し、復号する。復調器２５６及びＲＸデータ・プロセッサ２５８による処理は、基地局１０４にて変調器２１２及びＴＸデータ・プロセッサ２１０によってそれぞれ行われる処理と相補関係にある。

制御器２２０及び２６０は基地局及び端末にてそれぞれ様々な動作に向けられる。メモリ・ユニット２２２及び２６２は制御器２２０及び２６０のためのデータ及び符号を記憶するために使用される。
図３は本発明の様々な形態及び実施例を実施することが可能なレーク受信器２５６ａのブロック図である。レーク受信器２５６ａは図２の復調器２５６を実施するために使用される。レーク受信器２５６ａは探索器３１０、いくつか（例えば、Ｍｆ＝８）のフィンガ・プロセッサ３１２、及びシンボル結合器３５２を含む。

受信器２５４内では、受信器回路３０４は受信信号を調整（例えば、フィルタ及び増幅）し、調整された信号を直交低変換し（quadrature downconvert）、そして複号データ標本を提供するために低変換信号をディジタル化する。直交低変換及びディジタル化は受信器２５４の特定の設計に応じて様々な方法で行われる。一つの受信器設計では、調整された信号はベースバンド（またはベースバンド近く）へ直交低変換され、ベースバンド信号はデータ標本を提供するためにディジタル化される。別の受信器設計では、調整された信号は中間周波数（ＩＦ）へ低変換され、ディジタル化され、そしてデータ標本を提供するためにディジタル的に直交低変換される。

ＲＦからベースバンドへの受信信号の低変換は精密発振器３０６からの基準クロックに周波数が固定化された一以上の局部発振器（ＬＯ）信号に基づいて一般に実行される。この発振器は電圧制御温度補償水晶発振器（ＶＣＴＣＸＯ）または他の発振器設計として実装される。基準クロックの周波数は周波数制御ループ３０８によって供給される発振器周波数制御Ｌ_ｏｓｃによって制御される。受信器２５４の周波数制御は以下でさらに詳細に記述される。

探索器３１０は受信信号中の強いマルチパスを探索し、一組の基準を満たす発見された各マルチパスの強度及びタイミングを提供するために使用される。そして、各フィンガ・プロセッサ３１２が問題のそれぞれのマルチパス（例えば、十分な強度のマルチパス）を処理するために割当てられる。一形態では、フィンガ・プロセッサ３１２はまた、下で述べられるように、パイロット取得及び追跡のために使用される。

マルチパスの探索は一般的に各順方向変調信号に含まれるパイロットに基づいて行われる。強いマルチパスを探索するために、データ標本は様々なチップまたはサブチップのオフセット（即ち、様々なＰＮ位相）で局所的に発生するＰＮ系列と相関する。ＰＮ系列の擬似乱数性質のために、局所的に発生したＰＮ系列とのデータ標本の相関は、ＰＮ系列の位相がマルチパスの位相とほぼ揃うとき（その場合には、相関が高い値になる）を除いて、低くないといけない。

図３で示された実施例では、探索器３１０内で、複合データ標本は、周波数変換データ標本を提供するためデータ標本の複素正弦波信号との複素乗算を実行する、回転器３２０に供給される。複素正弦信号の周波数は周波数制御信号Ｌ_ｓによって決定され、そしてゼロまたは他の値に設定される。回転器３２０はドップラー周波数偏移及び／または低変換周波数誤差によるデータ標本中の位相回転を取除くために使用される。

周波数変換データ標本の同じブロックは様々なＰＮ位相で評価され、その各々はマルチパスに関する仮定に対応するから、標本は標本バッファ３２２に記憶される。探索器によって評価される各仮定について、標本バッファ３２２からの記憶データ標本は逆拡散器３２４に供給され、逆拡散器はまた評価される仮定に対応する特定の位相θ_ｓを有する複素共役ＰＮ系列Ｃ_pn ^*（θ_s）をＰＮ発生器３３４から受信する。逆拡散器３２４は逆拡散標本を提供するために周波数変換データを受信ＰＮ系列によって逆拡散する。

パイロットを検出するために、パイロット・チャネル化器３２６は逆拡散標本をパイロット・チャネル化符号Ｃ_pilot（例えば、ＩＳ‐９５及びｃｄｍａ２０００についてウォルシュ符号ゼロ）とまず乗算し、それから複合パイロットを提供するためにＮ_c個のＰＮチップ上で逆カバーパイロット標本を（整合）累算する。整合累算時間間隔（Ｎ_c）は一般的にパイロット・チャネル化符号長の整数倍数である。

パイロット・シンボルはさらに二乗器３２８によって二乗され、Ｎ_nc個の二乗パイロット・シンボルは評価される仮定に関するパイロット・エネルギ評価値Ｅ_pilotを提供するために累算器３３０によって（非整合）累算され、それはバッファ／ピーク検出器３３２に記憶される。全ての仮定が評価された後で、バッファ／ピーク検出器３３２は評価された仮定に関する一組の検出ピークを提供する。

フィンガ・プロセッサ３１２はデータ復調のために使用され、さらにパイロット取得及び追跡のために使用される。図３に示された実施例では、各フィンガ・プロセッサ３１２中で、複合データ標本は回転器３４０に供給され、探索器に関して上で述べられたと同様に、それは周波数変換データ標本を提供するためデータ標本の複素正弦波信号との複素乗算を実行する。各マルチパスは種々のドップラー周波数偏移と関連しており、回転器３４０は割当てられたマルチパス中のドップラー周波数偏移及び低変換周波数誤差による位相回転の取除きを試みる。回転器３４０内で使用される複素正弦波信号の周波数は割当てられたマルチパスの周波数誤差の評価値であり、周波数制御ループ３５０によって決定される。

回転器３４０からの周波数変換データ標本は逆拡散器３４２に供給され、それはまた前に探索器３１０によって識別された割当マルチパスの到着時間に対応する位相θ_mを有する複素共役ＰＮ系列Ｃ_pn ^＊（θ_m）を（例えば、ＰＮ発生器３１４から）受信する。逆拡散器３４２は逆拡散標本を提供するために周波数変換データを受信ＰＮ系列によって逆拡散する。

パイロットを再生するために、パイロット・チャネル化器３４４ｂは最初に標本をパイロット・チャネル化符号Ｃ_pilotと乗算し、さらにパイロット・シンボルを提供するために特定の累積時間期間にわたって逆カバーパイロット標本を累算する。パイロット・フィルタ３４６は濾波パイロット・シンボル（即ち、パイロット評価値）を提供するためにパイロット・シンボルを濾波する。

特定の符号チャネル上のデータを再生するため、データ・チャネル化器３４４ａは最初に逆拡散標本を再生される符号チャネルのために使用されるチャネル化符号Ｃ_chと乗算し、さらにデータ・シンボルを提供するためにチャネル化符号Ｃ_chの長さにわたって逆カバーデータ標本を累算する。そして、データ復調器３４８は復調シンボルを提供するためにデータ・シンボルをパイロット評価値によって復調し、それはシンボル結合器３５２に供給される。シンボル結合器３５２は受信信号を処理するために割当てられた全てのフィンガ・プロセッサ３１２からの復調シンボルを結合し、再生シンボルをＲＸデータ・プロセッサ２５８に供給する。データ復調及びシンボル結合は米国特許第５，７６４，６８７及び５，７６４，１６５号に記述されているように達成され、それらは引用文献としてここに組込まれている。

図１に示されたように、端末における受信信号は一以上の基地局からのいくつかのマルチパスを含む。端末が移動していれば、各マルチパスのドップラー周波数偏移は端末の速度及び動きの方向に応じて異なり、恐らくは大きい。そして、端末は十分な信号強度を持ついくつかの各々のマルチパスの個々の周波数を取得することに、そして取得されたマルチパスの周波数をそれ以降追跡するために忙殺される。

本発明の形態に従って、いくつかのマルチパスの周波数取得は各フィンガ・プロセッサのために維持される周波数制御ループ３５０に基づいて同時に達成され、取得されたマルチパスの周波数追跡は精度発振器３０６のための周波数制御ループ３０８及びフィンガ・プロセッサのための周波数制御ループ３５０の組合せに基づいて達成される。

追跡モードでは、周波数制御ループ３０８が発振器の周波数を調整することによって取得マルチパスの平均周波数を追跡するために使用される。ＲＦからベースバンドへの受信信号の低変換に使用されるＬＯ信号は発振器周波数に固定化（locked）される。各周波数制御ループ３５０は回転器中で使用される複素正弦波信号の周波数を調整することによって個々の割当マルチパスの（例えば、ドップラー周波数偏移による）残留周波数誤差を追跡するために使用される。下で述べられるように、ループ３０８及び３５０の組合せは、（１）発振器によって取得マルチパスの平均周波数を追跡すること、及び（２）回転器によって各マルチパスにおける残留周波数誤差を追跡することによって各フィンガ・プロセッサにおけるデータ復調路で観測された周波数誤差をゼロまで減少させる。

図４は自動周波数制御ループに関するモデル４００の図である。モデル４００は発振器の自動周波数制御（ＶＡＦＣ）に使用され、また各フィンガ・プロセッサ内の回転器の自動周波数制御（ＲＡＦＣ）に使用される。

弁別器４１０内で、要素４１２は周波数から位相に変換する一定基準化（scaling）を表し、要素４１４は周波数検出に使用される特定の弁別器（例えば、「クロス乗積弁別器」またはＣＰＤ）の伝達関数を表し、そして要素４１６は正規化ＣＰＤ出力を提供する一定基準化を表す。ループ・フィルタ４２０内で、要素４２２はループ・フィルタの利得を表し、そして要素４２４は周波数誤差を累積するために使用される累算器をモデル化する。

定数μ_oscは発振器の感度（或いは、伝達利得）の変化の影響をモデル化し、平均発振器感度に対する実際の発振器感度の比（例えば、μ_osc∈［１ ２］／１．５）として定義される。ＲＡＦＣにおけるディジタル回転器について、定数μ_oscは１に設定される。

図５は精密発振器の自動周波数制御（ＶＡＦＣ）、回転器の自動周波数制御（ＲＡＦＣ）、または精密発振器及び回転器の双方の自動周波数制御（ＲＶＡＦＣ）のモデル５００の図である。モデル５００はＶＡＦＣユニット５０２及びいくつかのＲＡＦＣユニット５０４、レーク受信器の各フィンガ・プロセッサのための１個のＲＡＦＣユニットを含む（簡単にするため図５ではただ１個のＲＡＦＣユニット５０４が示される）。各ＲＡＦＣユニット５０４は弁別器５１０、ループ・フィルタ５２０、及び回転器５３０を含む。ＶＡＦＣユニット５０２はループ・フィルタ５４０、及び発振器５５０を含み、さらに一以上のフィンガ・プロセッサのＲＡＦＣユニット中の弁別器５１０を利用する。

スイッチ及び利得要素がモデル５００において三つのＡＦＣモード、即ち、ＲＡＦＣ、ＶＡＦＣ、及びＲＶＡＦＣの一つで動作する自動周波数制御を構成するために用意されている。各ＲＡＦＣユニット５０４は正規化ＣＰＤ出力を加算器５５２に接続するスイッチＳ１（５３２）、回転器５３０を加算器５５２に接続するスイッチＳ２（５３４）、さらに加算器５５２に接続する利得要素５３８にＲＶＡＦＣユニットのループ・フィルタ５２０の出力を接続するスイッチＳ３（５３６）を含む。表１は三つのＡＦＣモードに関するスイッチ構成および説明を示す。

ＲＡＦＣモードでは、全てのＲＡＦＣユニットのスイッチＳ１及びＳ３は開かれ（Ｏｆｆ）、各ＲＡＦＣユニットのスイッチＳ２は閉じられる（Ｏｎ）。発振器周波数制御は公称低変換周波数を提供するために特定の値に設定される。各フィンガ・プロセッサにおける回転器は割当てられたマルチパスにおける全ての周波数誤差を訂正するために使用される。

ＶＡＦＣモードでは、全てのＲＡＦＣユニットのスイッチＳ２及びＳ３は開かれ（Ｏｆｆ）、全ての「可動（enabled）」フィンガ・プロセッサのＲＡＦＣユニットのスイッチＳ１は閉じられる（Ｏｎ）。可動フィンガ・プロセッサはその周波数誤差の寄与が発振器の周波数制御を得るために使用されるものである。ＶＡＦＣユニットは可動フィンガ・プロセッサによって処理される全てのマルチパスの平均周波数を追跡する。しかしながら、ＲＡＦＣユニットはオフにされるので、各可動フィンガ・プロセッサの復調路では、マルチパスのドップラー周波数誤差とＶＡＦＣによって追跡されるマルチパスの平均周波数誤差の差である非ゼロの残留周波数誤差が観測される。

ＲＶＡＦＣモードでは、全ての可動フィンガ・プロセッサのＲＡＦＣユニットのスイッチＳ１、Ｓ２、及びＳ３は閉じられる（Ｏｎ）。ＶＡＦＣユニットは可動フィンガ・プロセッサによって処理された全てのマルチパス（即ち、「取得マルチパス」）の平均周波数を追跡し、各可動フィンガ・プロセッサのＲＡＦＣユニットはその割当てられたマルチパスに関する残留周波数誤差を追跡する。ＲＶＡＦＣモードはこのように可動フィンガ・プロセッサ上の復調路によって観測された個々の周波数誤差を最小限にしながらＭ_ｆ個までの周波数（即ち、ｍ＝１、２、・・・、Ｍ_ｆのＦ_ｍ）を同時に追跡するために使用される。

レーク受信器のＭ_ｆ個のフィンガ・プロセッサはまたいくつかのＡＦＣモードで同時に動作する。例えば、ＲＶＡＦＣモードは一以上の取得マルチパスを追跡するため可動にされた一以上のフィンガ・プロセッサのために使用され、ＲＡＦＣモードは一以上の新しい候補マルチパスを取得するよう割当てられた一以上の他のフィンガ・プロセッサのために使用される。二重ＡＦＣモードは、下で述べられるように、同時に新しいマルチパスの取得を試みながら以前に取得されたマルチパスを追跡するために有効に使用される。この設計は各フィンガ・プロセッサがマルチパスを取得、もしくは追跡するために柔軟に動作することを可能にし、さらにいくつかのフィンガ・プロセッサが他のフィンガ・プロセッサによって取得されたマルチパスの追跡を妨害せずに新しいマルチパスを取得することを可能にする。

ＲＡＦＣ、ＶＡＦＣ、及びＲＶＡＦＣは下でさらに詳細に述べられる。上に記述されたＡＦＣモードはＣＤＭＡシステムにおいて多重パイロット事象を取得、及び追跡するのに有効に使用される。
ＲＡＦＣ及びＶＡＦＣは多重ループ・モード、即ち特定の動作条件について設計された各ループ・モードによって各々設計される。これらループ・モードはループ中に雑音を持つループの速度及び引込み範囲の間の交換条件である。例えば、より広いループ帯域幅を持つループ・モード２は、雑音が重要でない考察事項のとき、マルチパスのより速い取得に使用され、より狭いループ帯域幅を持つループ・モード０は追跡の間に雑音を減少させるために使用される。様々なループ・モードはまた同じか異なる弁別器設計、弁別器への同じか異なる入力、弁別器からの同じか異なる出力等と関連している。使用される特定のループ・モードはまた予測される動作条件に基づいて選択される。例えば、パイロットが高いＥ_ｃ／Ｉ_０を持つことを予想されれば、広いループ帯域幅が使用され、パイロットが低いＥ_ｃ／Ｉ_０を持つことを予想されれば、さらに狭いループ帯域幅が使用される。

表２は一つの特定の実施例に従って、ＲＡＦＣ及びＶＡＦＣに関する三つのループ・モードを示す。この実施例では、ループ・モードは弁別器（ＣＰＤ）への入力及び弁別器後の処理において異なる。表では、ＤＰＣは（ＰＮチップにおける）ディジタル信号処理サイクルの長さである。

濾波されないパイロット・シンボルは図３におけるパイロット・チャネル化器３４４ｂによって供給され、濾波されたパイロット・シンボルはパイロット・フィルタ３４６によって提供される。
図６は本発明の実施例に従ってパイロットを探索、取得、及び追跡する処理６００の様々な部分を例証する図である。初めに、指定された符号空間は受信信号における強いマルチパスを表すピークを検出するために探索器により探索される（ブロック６１２）。この機能は検出及び滞留段階を経由して達成される（下記）。ＡＦＣ（即ち、ＲＡＦＣ及びＶＡＦＣ）は（マルチパスが現在追跡されていなければ）不能化されるか、ＡＦＣは（少なくとも一つのマルチパスが現在追跡されていなければ）ＲＶＡＦＣモードで動作する。

そして、最初の取得はそれぞれの割当フィンガ・プロセッサによって一以上の候補マルチパスの一組について実行される（ブロック６１４）。この機能は引込み段階を経由して達成され、また単に「取得」と云われる。ＡＦＣはＲＡＦＣモードで動作し、割当てられた各フィンガ・プロセッサは割当てられたマルチパスの周波数の取得を試みる。

ブロック６１４における少なくとも一つの候補マルチパスの首尾よい取得に際して、取得されたマルチパスはそのそれぞれの可動フィンガ・プロセッサによって追跡され、システムの取得は各取得マルチパスについて実行される（ブロック６１６）。この機能は追跡モードにおいて実行される。ＡＦＣは取得マルチパスの平均周波数を追跡するＶＡＦＣ及びその割当マルチパスの残留周波数誤差を追跡する各可動フィンガ・プロセッサＲＡＦＣによってＲＶＡＦＣモードにおいて動作する。

取得及び追跡は一般的にマルチパスの周波数及びタイミングの両方について達成される。しかしながら、簡単にするために、ここでは周波数取得及び追跡だけが記述されている。検出、滞留、及び引込み段階及び処理６００の様々な形態は下でさらに詳細に述べられる。

図７はＣＤＭＡシステムにおいてパイロットを探索、取得、及び追跡するために使用される処理７００の実施例のフローチャートである。処理７００は三つの段階、即ち検出、滞留、及び引込みを含む。検出及び滞留段階は指定された符号空間上でピークの探索を行い、引込み段階は周波数誤差に関して候補ピークの取得を実行する。各ピークは受信信号においてありうる強いマルチパスを表す。処理７００はさらに取得マルチパスが追跡される追跡モードを含む。

検出段階について、ステップ７１２で、探索される全体の符号空間は初めにいくつかの符号区分（segment）に分割される。ＩＳ‐９５及びｃｄｍａ２０００における完全探索の例として、３２，７６８個のＰＮチップは四つの符号区分に分割され、各符号区分は８１９２個のＰＮチップを含む。実施例では、四つの符号区分は探索器中の四つの探索ユニットによって並行して探索される（各探索ユニットは探索器３１０について図３に示されたように実施される）。そして、各符号区分が探索され、ステップ７１４で、符号区分中で見出された最も大きなピークの特定の数（例えば、１５）が検出ピークとして提供される。

滞留段階について、ステップ７２２で、探索は各検出ピークに中心がある小さな窓（例えば、５ＰＮチップ）上で実行される。そして、ステップ７２４で、滞留段階における全探索からの最大ピークの特定の数が候補ピークとして選択、及び提供される。多少の候補ピークがまた提供されるけれども、滞留段階によって提供された候補ピークの数は取得への使用が利用可能なフィンガ・プロセッサの数（即ち、Ｍ_dw＝Ｍ_f）に等しい。特定の実施例では、 一組のＭ_dw＝８の候補ピークがＭ_f＝８のフィンガ・プロセッサについて滞留段階によって供給される。

引込み段階について、ステップ７３２で、フィンガ・プロセッサは最初に各候補ピークに割当てられ、各フィンガ・プロセッサは割当ピークの周波数及びタイミングの取得、及び固定化を試みる。各マルチパスの周波数の取得はフィンガ・プロセッサをＲＡＦＣモードで動作させることによって達成される（マルチパス・タイミングの取得はフィンガ・プロセッサにまた含まれるが簡単にするため図３には示されない時間制御ループによって達成される）。ステップ７３４で決定され、下で述べられるように、少なくとも一つの候補ピークへの固定化が達成されれば、ステップ７３６で、首尾よいパイロット取得が宣言され、追跡モードに入るため準備が行われる。そして、ステップ７３８で、取得マルチパスは可動フィンガ・プロセッサをＲＶＡＦＣモードで動作させることによって追跡される。他の場合、固定化がステップ７３４で達成されなければ、ステップ７４０で取得不成功が宣言され、他の動作が実行される。いずれの場合にも、その処理は終了する。

図７における検出、滞留、及び引込み段階は数多いパイロット取得手法を実施するために使用される基本段階を形成する。三つの段階及び様々なパイロット取得手法は、「ＣＤＭＡ通信システムにおける符号空間上のパイロット及び周波数誤差を取得するための方法及び装置（METHOD AND APPARATUS FOR ACQUIRING PILOTS OVER CODE SPACE AND FREQUENCY ERRORS IN A CDMA COMMUNICATION SYSTEM）」と題し、２００１年１０月４日出願され、本発明の譲請人に譲渡され、ここに引用文献として組込まれている米国特許出願［弁護士処理一覧ＰＤ００００３号］にさらに詳細に記述されている。

図８はパイロットを取得及び追跡する処理８００の実施例のフローチャートで、それはさらに詳細に引込み段階を示す。初めに、ステップ８１２で、滞留段階からの各候補ピークはそれぞれのフィンガ・プロセッサに割当てられる。Ｍ_ｆ個のフィンガ・プロセッサが利用可能であれば、引込みはＭ_ｆ個の候補ピークまで同時に実行される。そして、ステップ８１４で、各割当フィンガ・プロセッサはＲＡＦＣモードで（スイッチＳ２を選ぶことによって）、及び広いループ帯域幅（例えば、モード２）で動作するように設定される。

最初の取得の間、各割当マルチパスで観測された周波数誤差は二つの主な源：（１）低変換周波数を得るために使用される発振器における誤差、及び（２）マルチパス上のドップラー周波数誤差から起こり得る。発振器周波数誤差は一般に５ＫＨｚ以下であり、全ての割当マルチパスに共通である。ドップラー周波数誤差は一般に大部分のアプリケーション（５００ｋｍ／ｈｒで動く高速の列車を含む）について１ＫＨｚ未満であるが、各マルチパスについて異なる。発振器は一般に受信路に関する低変換（downconversion）周波数と送信路に関する高変換（upconversion）周波数の双方を得るために使用される。この場合、発振器周波数誤差は受信及び送信路の双方に影響を及ぼすから、初期取得の間にできるだけこの周波数誤差を訂正することが望ましい。

発振器周波数制御Ｌ_oscはこのように最初に公称（予想）低変換周波数を提供する特定の値に設定される。この公称低変換周波数は前の取得の間に、例えば、時々（例えば、３０秒毎に）ＶＡＦＣループ累算器中の値を標本化し、且つ標本値を表（table）に記憶させることによって決定される。端末が通電される丁度その最初に、ＶＡＦＣループ累算器に供給される値は（例えば、製造の間に決定された）既定値である。そして、次の各取得について、ＶＡＦＣループ累算器は前の取得の間に表に記憶された値によってシード（seeded）される。記憶された値が正確であれば、各フィンガ・プロセッサによって観測された周波数誤差は割当てられたマルチパスに関するドップラー周波数誤差にほぼ等しい。

最初の取得の間に、ＶＡＦＣはスイッチＳ１及びＳ３を開くことによって不能になる。可動ＲＡＦＣだけで、各フィンガ・プロセッサ中の回転器が、フィンガ・プロセッサによって観察されたように、割当てられたマルチパスにおける周波数誤差を取得するために使用される。

実施例では、ステップ８１６で、引込み段階は特定の時間間隔Ｔ_pull-inに実行され、そしてタイマが引込み段階の開始にこの値に再設定（リセット）される。引込み時間間隔Ｔ_pull-inは割当てられた全てのフィンガ・プロセッサに共通であり、様々な考察事項に基づいて選択される（例えば、５０ｍｓｅｃ）。実施例では、ステップ８１６でまた、受信信号強度指標（ＲＳＳＩ）は割当てられた各フィンガ・プロセッサによって再生されつつあるパイロットの信号強度（または、エネルギー）を測定するために使用され、ＲＳＳＩは引込み段階の開始において特定の値（例えば、−３０ｄＢ）にリセットされる。ＲＳＳＩは各フィンガ・プロセッサ（図３では示されていない）にて実施され、または、代りに、パイロット・エネルギ計算は制御器２６０またはいくつかの他のユニットによって実行される。

引込みタイマ及びＲＳＳＩが一度リセットされると、フィンガ・プロセッサは割当マルチパスに対応する候補ピークの周波数（及びタイミング）取得を開始する。各フィンガ・プロセッサのＲＡＦＣは割当マルチパスの周波数誤差を取得しようと試みるので、ＲＳＳＩ出力が監視される。そして、ステップ７３４で、周波数取得が少なくとも一つの割当マルチパスについて達成されたかどうか決定が行われる。引込みタイマが失効する前に少なくとも一つのフィンガ・プロセッサのＲＳＳＩ出力が特定の固定化閾値（lock threshold）を横切るとき、首尾よい周波数取得が宣言される。実施例では、最も高いＲＳＳＩ出力を持つフィンガ・プロセッサがシステム取得の候補として宣言される。別の実施例では、固定化閾値以上のＲＳＳＩ出力を持つ全てのフィンガ・プロセッサがシステム取得の候補として宣言される。逆に、全ての割当フィンガ・プロセッサのＲＳＳＩ出力が引込み時間間隔Ｔ_pull-inの終端で固定化閾値以下に留まれば、ステップ７４０で、引込み段階は取得不成功の宣言によって終結する。

代わりに、またはその上に、首尾よい周波数取得は、正規化ＣＰＤ出力を（例えば、無限インパルス応答（ＩＩＲ）フィルタにより）濾波することによって各割当フィンガ・プロセッサにおいて周波数変換データ標本中の残留周波数誤差の量を評価する周波数誤差評価器によって宣言される。特定のフィンガ・プロセッサに関する周波数誤差評価値がパイロット・フィルタ帯域幅に等しく設定された閾値以下になるとき、首尾よい取得がそのフィンガ・プロセッサに対して宣言される。

首尾よい周波数取得はこのように一つまたは多数のフィンガ・プロセッサ（例えば、最も高いＲＳＳＩ出力を持つもの）に対して宣言される。首尾よい周波数取得がステップ７３４で宣言されれば、ステップ８２２で、追跡が可能にされた各フィンガ・プロセッサのＲＡＦＣは狭いループ帯域幅（例えば、ループ・モード０）に切替えられる。そして、（各可動フィンガ・プロセッサのスイッチＳ１及びＳ３を閉じることによって）ＲＡＦＣモードからＲＶＡＦＣモードへの転移が行われ、ステップ８２４で、各可動フィンガ・プロセッサのＲＡＦＣループ累算器からの周波数誤差はＶＡＦＣループ累算器に転送される。一つの実施例では、ＲＡＦＣループ累算器の内容はスイッチＳ３及び利得要素５３８を経由してＶＡＦＣループ累算器に転送され、周波数誤差はＶＡＦＣループ累算器によって増加して累積されるので、それは滑らかな転移を保証する。別の実施例では、ＲＡＦＣループ累算器の内容は（必要があれば、ある尺度化（scaling）をして）ＶＡＦＣループ累算器に装荷する（または直接書込む）ことによって転送される。そして、ステップ７３８で、可動フィンガ・プロセッサは追跡モードで動作し、取得マルチパスはＲＶＡＦＣモードで追跡される。

システム取得は一以上の取得マルチパスの各々に対してそれ以降行われる。最初の取得はマルチパスの周波数及びタイミングを取得、及び追跡するために行われるのに対して、システム取得は端末に送られるデータ及びメッセージを再生するために或る符号チャネル（例えば、同期及び／またはページングのチャネル）の復調及び復号を試みる。一つの実施例では、システム取得は引込み時間間隔の終端で固定化閾値を超える最良のＲＳＳＩ出力を持つマルチパスについて実行される。別の実施例では、システム取得は引込み時間間隔の終端で固定化閾値を超える多重マルチパスについて実行される。この実施例について、基地局からの多重マルチパスは（「ソフト・ハンドオフ」が使用され、そしてデータが多数の基地局から重複して伝送されれば）改善された動作特性を得るために結合されるか、一つの基地局からの多重マルチパスは（「ソフト・ハンドオフ」が使用され、そしてデータが、ＩＳ９５及びｃｄｍａ２０００ページング・チャネルに関して、多数の基地局から伝送されなければ）結合される。

ある取得情報はシステム取得のために選択されなかった取得マルチパスについて保持（一時的に記憶）される。そのような情報は、例えば、マルチパスに関するＰＮ位相、周波数誤差、ＲＳＳＩ出力等を含む。この取得情報は後で取出され、例えば、システム取得後の迅速なハンドオフにおける支援といった様々な機能のために使用される。

ＲＶＡＦＣモードでは、発振器は可動フィンガ・プロセッサによって処理されている全ての取得マルチパスの平均周波数に徐々に移動する。可動フィンガ・プロセッサが一つの場合には、発振器はこの一つの取得マルチパスの周波数に徐々に移動し、そしてＲＡＦＣループ累算器と位相回転データ標本の両方における周波数誤差はＶＡＦＣが発振器の周波数を調整することによってマルチパスにおけるあらゆる周波数誤差を訂正するので０Ｈｚの方へ徐々に移動する。

最初、追跡は最初の取得が成功した一つのマルチパスに関して実行される。正常動作の間、新しいマルチパスは通信回線及び／または端末の移動における変化により受信信号中に連続して起こる。探索器は一般に新しいマルチパスを連続して探索するように動作し、最初の取得は十分な強度の新しい各マルチパスに関して試みられる。新しいマルチパスの首尾よい最初の取得に関して、新しく取得されたマルチパスを割当てられたフィンガ・プロセッサのＲＡＦＣからの周波数誤差の寄与はＲＶＡＦＣに加えられる。

図９は新しいマルチパスを取得し、追跡のためにこのマルチパスを加える処理の実施例のフローチャートである。初めに、周波数取得のための新しい候補マルチパスの指標が受信される。新しいマルチパスは探索器によって見付けられ、特定のアルゴリズムがこのマルチパスを処理するかどうかを決定するために使用される。アルゴリズムが新しいマルチパスを処理することを決定すれば、フィンガ・プロセッサはステップ９１４でマルチパスに割当てられ 、そして割当てられたフィンガ・プロセッサは、ステップ９１６で、（スイッチＳ２を閉じることによって）ＲＡＦＣモードで、そして広いループ帯域幅（例えば、ループ・モード２）によって動作するように構成される。このフィンガ・プロセッサのＲＡＦＣからの寄与はこのＲＡＦＣのためにスイッチＳ１及びＳ３を開くことによって（前の全取得マルチパスの平均周波数を現在追跡している）ＲＡＦＣには供給されない。

そして、ステップ９１８で、引込みタイマは引込み時間間隔Ｔ_pull-in、にリセットされ、新しく割当てられたフィンガ・プロセッサのＲＳＳＩは特定の値（例えば、固定化閾値の下限と固定化閾値の上限との間）にリセットされる。追跡モード間の探索は発振器周波数誤差がこの点で大幅に取除かれるために最初の探索より信頼でき、探索器は検出確率が改善されることになるさらに長い積算期間を使用することができる。このように、ＲＳＳＩは最初の取得のために使用される−３０ｄＢの値より固定化閾値に近い値にリセットされる。そして、ステップ９２０で、フィンガ・プロセッサは新しいマルチパスの周波数取得を開始する。フィンガ・プロセッサのＲＡＦＣは新しいマルチパスの周波数誤差の取得を試みるので、ＲＳＳＩ出力が監視される。ステップ９２２で、周波数取得が新しいマルチパスに関して達成されたかどうかの決定が行われる。引込みタイマが失効する前にフィンガ・プロセッサのＲＳＳＩ出力が固定化閾値の上限を横切れば、首尾よい周波数取得が宣言される。

首尾よい周波数取得が宣言されれば、ステップ９２４で、フィンガ・プロセッサのＲＡＦＣは狭いループ帯域幅（例えば、ループ・モード０）に切替えられる。ＲＡＦＣ及びＶＡＦＣに関するパラメータもまた（例えば、可動フィンガ・プロセッサの数を増やすことによって）更新される。ステップ９２６で、フィンガ・プロセッサのＲＡＦＣからＲＶＡＦＣへの寄与はこのＲＡＦＣのためのスイッチＳ１及びＳ３を閉じることによって可動にされる。そして、新しく取得されたマルチパスのためのフィンガ・プロセッサは追跡モードで動作し、ステップ９２８で、全ての取得マルチパスはＲＶＡＦＣモードに基づいて追跡される。

そして、可動フィンガ・プロセッサのＲＡＦＣループ累算器によって累算される周波数誤差の平均が０に近づくように、発振器はＲＶＡＦＣによって全ての取得マルチパスの平均周波数に徐々に移動する。ＶＡＦＣは発振器の周波数を調整することによって平均周波数誤差を訂正し、ＲＡＦＣが回転器の周波数を調整することによって各マルチパスの残留周波数誤差を訂正するので、各可動フィンガ・プロセッサの周波数変換データ標本に関する周波数誤差は０Ｈｚへ徐々に移動する。

図１０は例示シナリオのためのパイロット取得及び追跡のグラフ（プロット）を示す。この例では、端末が通電されたとき、発振器は４ＫＨｚの初期周波数誤差を持っている。検出及び滞留段階は１ＫＨｚのドップラー周波数誤差をもつ一つの候補マルチパス（例えば、−１８ｄＢ）を提供する。この候補マルチパスは第一のフィンガ・プロセッサに割当てられる。引込み段階について、第一のフィンガ・プロセッサはＲＡＦＣモードで動作するように構成され、ＶＡＦＣは不能化される。

プロット１０１２によって示されるように、第一のフィンガ・プロセッサのＲＡＦＣはゼロで始まり、そしてマルチパスにおける５ＫＨｚ（即ち、発振器周波数誤差の４ＫＨｚとドップラー周波数誤差の１ＫＨｚを加えたもの）の全周波数誤差を取得し、それは引込み段階の開始の約２０ｍｓｅｃ内にある。第一のフィンガ・プロセッサのＲＳＳＩ出力（プロット１０２２）が時間Ｔ１で固定化閾値（例えば、−２０ｄＢ）を横切るとき、首尾よい取得がそのフィンガ・プロセッサに対して宣言される。そして、ＲＶＡＦＣモードは可動され、ＲＡＦＣループ累算器の内容はＶＡＦＣループ累算器に転送される。その結果、ＶＡＦＣループ累算器は、対応するＲＡＦＣループ累算器が０Ｈｚに移動する間、５ＫＨｚに移動し始める（プロット１０３２）。ＶＡＦＣはＲＡＦＣよりさらに狭いループ帯域幅を持っているので、（５ＫＨｚに到達する）プロット１０３２の時定数は（同じ５ＫＨｚに到達する）プロット１０１２の時定数より長い。

時間Ｔ_２（約１４５ｍｓｅｃである）で、探索器は−１ＫＨｚの周波数誤差を持つ新しいマルチパス（例えば、−１７ｄＢにおける）を見出す。この新しいマルチパスは第二のフィンガ・プロセッサに割当てられる。第二のフィンガ・プロセッサのＲＡＦＣは可動されるが、このＲＡＦＣからのＶＡＦＣへの寄与は可動化されない。

Ｔ_２とＴ_３（Ｔ_３は首尾よい取得が第二のフィンガ・プロセッサについて宣言される時である）の間に、ＶＡＦＣは第一のマルチパスに関する４ＫＨｚの発振器周波数誤差と１ＫＨｚのドップラー周波数誤差の和を訂正し続ける。第二のフィンガ・プロセッサによって新しいマルチパスの実効全周波数誤差はこのように−２ＫＨｚである。第二のフィンガ・プロセッサのＲＡＦＣはゼロで始まり、そして新しいマルチパスに関する−２ＫＨｚの全周波数誤差をおよそ時間Ｔ_３で取得する（プロット１０１４）。

第二のフィンガ・プロセッサのＲＳＳＩ出力（プロット１０２４）がＴ_３において固定化閾値（例えば、−２０ｄＢ）を横切るとき、首尾よい取得はそのフィンガ・プロセッサに対して宣言される。第二のフィンガ・プロセッサのＲＡＦＣからのＶＡＦＣへの寄与は（スイッチＳ１及びＳ３を閉じることによって）可動化され、そしてＶＡＦＣは二つのマルチパスの平均周波数誤差（それは４ＫＨｚである）を訂正するために移動する。それに対して、第一及び第二のフィンガ・プロセッサのＲＡＦＣはそれらの割当マルチパスについてそれぞれ＋１ＫＨｚ及び−１ＫＨｚの残留周波数誤差の方へ移動する。

速く移動する端末（例えば、５００ｋｍ／ｈｒで移動する高速列車における端末）について、ドップラー周波数誤差はＰＣＳ帯域におけるのと同じくらい大きい。さらに、端末が基地局を通過するので、ドップラー周波数誤差の符号は反転する。
図１０で示された例では、第一のフィンガ・プロセッサのドップラー周波数誤差は＋１ＫＨｚから−１ＫＨｚへ時間Ｔ_４において反転し、第二のフィンガ・プロセッサのドップラー周波数誤差は−１ＫＨｚから＋１ＫＨｚへ同じ時間に反転する。このように、各フィンガ・プロセッサは実際に時間Ｔ_４にその割当マルチパスでの周波数誤差に２ＫＨｚの段差変化を観測する。

周波数誤差の急激な変化が（例えば、ドップラー周波数誤差の反転によって）生じるとき、各フィンガ・プロセッサのＲＡＦＣは初めに新しい周波数誤差の取得を試みる。周波数誤差は各フィンガ・プロセッサのＲＡＦＣによって累積されるので、それはスイッチＳ３を経由してＶＡＦＣループ累算器に転送される。そして、このことはＲＡＦＣが周波数誤差を追跡するとき、ＶＡＦＣが（結局）平均周波数誤差を追跡することを保証する。

図１０に示されたように、時間Ｔ_４のすぐ後で、第二のフィンガ・プロセッサのＲＡＦＣはドップラー周波数誤差における＋２ＫＨｚの変化を迅速に取得することができ、一方、第一のフィンガ・プロセッサのＲＡＦＣはドップラー周波数誤差における−２ＫＨｚの変化を取得するのにさらに長い期間を必要とする。取得時間におけるこの差異は、例えば、受信信号品質、一つのフィンガ・プロセッサにおけるさらに大きな周波数誤差などといった様々な要素によるものである。第二のフィンガ・プロセッサが＋２ＫＨｚの変化を取得し、＋１ＫＨｚの新しい周波数誤差に安定したすぐ後で、第二のフィンガ・プロセッサのＲＡＦＣはその新しい周波数誤差をまだ取得していなかったので、ＶＡＦＣは約４．５ＭＨｚの新しい平均周波数誤差の方へ移動する。そして、第二のフィンガ・プロセッサのＲＡＦＣが−２ＫＨｚの変化を取得し、−１ＫＨｚの新しい周波数誤差に安定したすぐ後で、ＶＡＦＣは４ＭＨｚの新しい平均周波数誤差の方へ移動する。そして、各可動フィンガ・プロセッサはその残留周波数誤差を追跡し続ける。

ループ動作特性

入力とＶＡＦＣの周波数評価値との間の伝達関数は：

として表され、ここで

である。
式１に示されたように、ＲＶＡＦＣの極（poles）は次のパラメータ：（１）ＲＡＦＣの利得Ｋ_RAFC、（２）ＶＡＦＣの利得Ｋ_VAFC、（３）ＲＡＦＣループ累算器からＲＶＡＦＣへの伝達利得Ｃ₀、（４）ＡＦＣループ・モード（Ｍ，Ｎ）、（５）発振器の感度μ_osc、及び（６）パイロットＥ_ｃ／Ｉ_０の関数である。これらのパラメータのうち、最初の４個は設計選択であり、後の２個は特定の範囲にわたって変化する外部パラメータである（例えば、μ_osc∈［１ ２］／１．５及びＥ_ｃ／Ｉ_０∈［−２ −１８］ｄＢ）。最初の４個のパラメータの適当な値を選択することによって、後の２個のパラメータについて全体の指定範囲にわたるＲＶＡＦＣの安定性が達成される。特定の実施例では、その値は次のとおりに選択される、即ち：ＲＡＦＣ利得Ｋ_RAFC＝１／１６、ＶＡＦＣ利得Ｋ_VAFC＝１／１６、及び伝達利得Ｃ_０＝１／４。小さな伝達利得Ｃ_０はＲＡＦＣからＶＡＦＣへの周波数誤差の転送を低下させるが、安定性を保証する。

このように、定常状態では、発振器は入力周波数変数の算術平均に落ち着く。パイロット強度が等しくないさらに一般的な場合について、弁別器の利得はパイロットＥ_ｃ／Ｉ_０の関数であり、（そして一般的にパイロットＥ_ｃ／Ｉ_０に比例するので、）ＲＡＦＣからの正規化ＣＰＤ出力は一般的に等しくない。この場合、発振器は入力周波数変数の加重平均に落ち着くであろう。

各フィンガ・プロセッサのＲＡＦＣについての個々の回転器訂正は図５から得られ、式２は次のようになる。

明確にするため、創意に富んだ技術は、パイロットの取得及び追跡のための発明技術を述べてきた。一般に、これらの技術はあらゆる型の信号を取得し、且つ追跡するために使用される。これを達成するために、フィンガ・プロセッサによる処理は取得、且つ追跡される信号の送信源において行った処理に相補的である。本発明の技術はまたゲート制御されるパイロットについても使用され、その場合には探索器及びフィンガ・プロセッサは処理がそのパイロット部分に対して行われるように適当に時間を決められる。

さらに明確にするため、本発明の様々な形態及び実施例はＩＳ‐９５及びｃｄｍａ２０００における順方向回線について述べてきた。ここに記述された技術はまた逆方向回線上での使用にも適応される。ＩＳ‐９５及びｃｄｍａ２０００では、各端末はその端末を区別するために使用されるスクランブル符号を割当てられる。スクランブル符号は基地局への伝送の前にデータを拡散するために使用される拡散系列を提供するためにＰＮ系列と結合（または乗算）される。送信端末からの信号の取得は各端末が候補ピークを提供する特定の符号空間にわたって探索することによって達成される。引込みは候補ピークの周波数を取得するためにそれ以降に実行される。

ここに記述された技術はまたＷ‐ＣＤＭＡといった他のＣＤＭＡシステムにおける使用にも適応される。Ｗ‐ＣＤＭＡにおけるいくつかの処理はＩＳ‐９５及びｃｄｍａ２０００のための処理とは異なる。例えば、ＩＳ‐９５及びｃｄｍａ２０００におけるウォルシュ符号による「カバー（covering）」はＷ‐ＣＤＭＡにおける直交変数拡散要素（an orthogonal variable spreading factor：ＯＶＳＦ）による「拡散（spreading）」と同等であり、ＩＳ‐９５及びｃｄｍａ２０００におけるＰＮによる「拡散」はＷ‐ＣＤＭＡにおけるスクランブル系列による「スクランブル」と同等である。ここに記述された技術は信号処理における相違及びパイロット伝送を説明するために適応される。

ここに記述されたパイロット取得及び追跡技術は様々な方法によって実施される。例えば、これらの技術はハードウェア、ソフトウェア、またはその組合せで実施される。ハードウェア実施に関して、パイロット取得及び追跡のために使用される要素（例えば、フィンガ・プロセッサ及びＲＡＦＣ及びＶＡＦＣのいくつか、または全ての要素）は一以上の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣｓ）、ディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰｓ）、ディジタル信号処理デバイス（ＤＳＰＤｓ）、プログラマブル論理デバイス（ＰＬＤｓ）、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡｓ）、プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、ここに示された機能を実行するために設計された他の電子ユニット、またはその組合せの中で実施される。

ソフトウェア実施に関して、パイロット取得及び追跡のために使用される要素はここに記述された機能を実行するモジュール（例えば、手順、機能等）によって実施される。ソフトウェア・コードはメモリ・ユニット（例えば、図２のメモリ２６２）に記憶され、プロセッサ（例えば、コントローラ２６０）によって実行される。メモリ・ユニットはプロセッサ内、またはプロセッサの外部に実装され、その場合には当技術分野で知られている様々な方法によってプロセッサに通信的に接続される。

そここに記述されたパイロット取得及び追跡技術を実施するために使用される要素は端末（例えば、受話器、携帯用ユニット、独立（stand-alone）ユニット等）、基地局、または他の通信デバイスまたはユニットにさらに組込まれる受信器ユニットまたは復調器に組込まれる。受信器ユニットまたは復調器は一以上の集積回路によって実施される。

開示された実施例の先の記述は当業者が本発明を行い、或いは使用することを可能にするために提供される。これらの実施例への様々な変更は当業者には直ちに明白であり、ここに定義された一般原理は本発明の精神または範囲から逸脱することなく他の実施例に適用できる。このように、本発明はここに示された実施例に限定されることを意図していないが、ここに開示された原理及び新規な特徴と両立する最も広い範囲を与えられるべきである。

無線通信システムの図である。 基地局及び端末の実施例の簡単なブロック図である。 本発明の様々な形態及び実施例を実施することが可能なレーク受信器のブロック図である。 自動周波数制御（ＡＦＣ）ループのモデルの図である。 精密発振器（ＶＡＦＣ）、回転器（ＲＡＦＣ）、または発振器と回転器の両者（ＲＶＡＦＣ）の自動周波数制御のモデルの図である。 ＣＤＭＡシステムにおいてパイロット信号を探知、取得、及び追跡する処理の実施例の図である。 ＣＤＭＡシステムにおいてパイロット信号を探知、取得、及び追跡する処理の実施例のフローチャートである。 パイロット信号を取得及び追跡するフローチャートで、引込み段をさらに詳細に示す図である。 新しいマルチパスを取得し、そして追跡のためにこのマルチパスを追加する処理の実施例のフローチャートである。 シナリオ例についてパイロット取得及び追跡のプロットを示す。

符号の説明

１０４…基地局 １０６…端末 ２５６ａ…レーク受信器 ３１０…探索器 ３１２…フィンガ・プロセッサ ２５４…受信器 ４１０…弁別器 ４２０…ループ・フィルタ ４３０…発振器／回転器 ５０２…ＶＡＦＣユニット ５０４…ＲＡＦＣユニット

Claims (45)

1. 無線通信システムにおいて、
   複数の候補信号事象の各々の周波数を受信器でそれぞれ第一の周波数制御ループによって取得すること、
   複数の候補信号事象の少なくとも二つに関して取得を検出すること、
   少なくとも二つの取得信号事象の平均周波数を第二の周波数制御ループによって追跡することであって、少なくとも二つの取得信号事象が受信器で結合するのに適した少なくとも二つのマルチパスに対応し、及び
   複数の候補信号事象の取得の間、第二の周波数制御ループを切断することを含む、受信信号において信号事象を取得する方法。
2. 平均周波数と各取得信号事象の周波数との間の残留周波数誤差を取得信号事象の第一の周波数制御ループによって追跡することをさらに含む、請求項１記載の方法。
3. 各取得信号事象の周波数誤差を第一の周波数制御ループから第二の周波数制御ループに転送することをさらに含む、請求項１記載の方法。
4. 各取得信号事象の周波数誤差を転送することが、
   第一の累算器の出力が取得信号事象の周波数誤差を示す、第一の周波数制御ループのための第一の累算器の出力を一定基準化（scaling）すること、及び
   一定基準化された第一の累算器出力を第二の周波数制御ループのための第二の累算器に供給することを含む、請求項３記載の方法。
5. 各取得信号事象の周波数誤差を転送することが、取得信号事象のために使用された第一の周波数制御ループから得られた弁別器の値を第二の周波数制御ループの累算器に供給することを含む、請求項３記載の方法。
6. 各取得信号事象の周波数誤差を転送することが、第一の周波数制御ループのループ累算器出力を第二の周波数制御ループのループ累算器入力に接続することを含む、請求項３記載の方法。
7. 第二の周波数制御ループによって決定された平均周波数を持つ低変換信号で受信信号を低変換すること、
   低変換された受信信号をデジタル化し、データ標本を生成すること、及び
   各候補信号事象について、取得信号事象のための第一の周波数制御ループによって決定された周波数に基づいてデータ標本を周波数変換することをさらに含む、請求項１記載の方法。
8. 少なくとも二つの取得信号事象の追跡の間、各取得信号事象のための第一の周波数制御ループ及び第二の周波数制御ループを可動にすることをさらに含む、請求項１記載の方法。
9. 平均周波数が少なくとも二つの取得信号事象の周波数の一様な重み付けによって得られる、請求項１記載の方法。
10. より強い取得信号事象の周波数がより弱い取得信号事象の周波数より多く重み付けされるように、平均周波数が少なくとも二つの取得信号事象の周波数の非一様な重み付けによって得られる、請求項１記載の方法。
11. 第一及び第二の周波数制御ループを複数のループ・モード中の一つで動作させることをさらに含む、請求項１記載の方法。
12. 各候補信号事象のための第一の周波数制御ループを取得に関してより広いループ帯域幅を持つ第一のループ・モードに設定することをさらに含む、請求項１１記載の方法。
13. 各取得信号事象のための第一の周波数制御ループを追跡に関してより狭いループ帯域幅を持つ第二のループ・モードに設定することをさらに含む、請求項１１記載の方法。
14. 第一の処理方式に基づいて各候補信号事象における周波数誤差を検出するために使用される入力を得、及び
    第二の処理方式に基づいて各取得信号事象における周波数誤差を検出するために使用される入力を得ることをさらに含む、請求項１１記載の方法。
15. 取得が複数の候補信号事象に関して同時に行われる、請求項１記載の方法。
16. 複数の候補信号事象の少なくとも二つの取得を検出することが、
    各候補信号事象について少なくとも一つの検出器出力を得、及び
    少なくとも一つの検出器出力が特定の時間間隔内に特定の閾値を越えれば、候補信号事象の取得を宣言することを含む、請求項１記載の方法。
17. 各候補信号事象に関する取得が候補信号事象について得られた受信信号強度指標（ＲＳＳＩ）によって検出される、請求項１記載の方法。
18. 各候補信号事象に関する取得が候補信号事象の周波数変換データ標本における残留周波数誤差の量を評価する周波数誤差評価器を使用して検出される、請求項１記載の方法。
19. 特定の時間間隔内に特定の閾値を越える最も良い検出器出力を持つ取得信号事象に関するシステム取得を実行することをさらに含む、請求項１６記載の方法。
20. システム取得が実行されない各取得信号事象に関する取得情報を保持することをさらに含む、請求項１９記載の方法。
21. 少なくとも二つの取得信号事象に関するシステム取得を実行することをさらに含む、請求項１記載の方法。
22. 少なくとも二つの取得信号事象について復調シンボルを結合することをさらに含む、請求項２１記載の方法。
23. それぞれの第一の周波数制御ループに基づいて一以上の各追加候補信号の周波数を取得することをさらに含む、請求項１記載の方法。
24. 追加候補信号事象の取得の間、各追加候補信号事象のための第一の周波数制御ループからの寄与を第二の周波数制御ループから除外することをさらに含む、請求項２３記載の方法。
25. 少なくとも一つの追加候補信号事象に関する取得を検出すること、及び
    少なくとも二つの取得信号事象および少なくとも一つの追加候補信号事象の平均周波数を第二の周波数制御ループによって追跡することをさらに含む、請求項２３記載の方法。
26. 各第一の周波数制御ループが信号事象を周波数変換するために動作する回転器を含む、請求項１記載の方法。
27. 発振器を平均周波数に固定化することをさらに含む、請求項１記載の方法。
28. 通信システムが符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）システムである、請求項１記載の方法。
29. ＣＤＭＡシステムがＩＳ-９５またはｃｄｍａ２０００規格に適合する、請求項２８記載の方法。
30. ＣＤＭＡシステムがＷ-ＣＤＭＡまたはＴＳ-ＣＤＭＡ規格に適合する、請求項２８記載の方法。
31. 符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）通信システムにおいてパイロットを取得する方法であって、
    複数の候補信号事象の各々の周波数を受信器でそれぞれの第一の周波数制御ループによって取得すること、
    複数の候補信号事象の少なくとも二つに関する取得を検出することであって、少なくとも二つの取得信号事象が受信器で結合するのに適している少なくとも二つのマルチパスに対応し、
    少なくとも二つの取得信号事象の各々の周波数誤差を第一の周波数制御ループから第二の周波数制御ループへ転送すること、
    少なくとも二つの取得信号事象の平均周波数を第二の周波数制御ループによって追跡すること、
    平均周波数と各取得信号事象の周波数との間の残留周波数誤差を取得信号事象の第一の周波数制御ループによって追跡すること、及び
    複数の候補信号事象の取得の間、第二の周波数制御ループを切断することを含む方法。
32. それぞれの第一の周波数制御ループに基づいて一以上の各追加候補信号事象の周波数を取得すること、
    少なくとも一つの追加候補信号事象に関する取得を検出すること、及び
    少なくとも二つの取得信号事象および少なくとも一つの追加取得信号事象の平均周波数を第二の周波数制御ループによって追跡することをさらに含む、請求項３１記載の方法。
33. 無線通信システムにおいて、受信信号における信号事象を取得する方法であって、
    複数の候補信号事象の各々の周波数を受信器で取得すること、
    少なくとも一つの検出器に基づいて複数の候補信号事象の少なくとも二つに関する周波数取得を検出することであって、少なくとも二つの取得信号事象が受信器で結合するのに適している少なくとも二つのマルチパスに対応し、
    少なくとも二つの取得信号事象の中で最も良い検出器出力を持つ取得信号事象に関するシステム取得を実行すること、
    システム取得が実行されない各取得信号事象のために周波数取得情報を保持することを含み、
    複数の候補信号事象の取得の間、少なくとも二つの取得信号事象の平均周波数が追跡されない方法。
34. 複数の候補信号事象の少なくとも二つに関する周波数取得を検出することが、
    候補信号事象のための検出器出力が特定の時間間隔内に特定の閾値を越える各候補信号事象に関する取得を宣言することを含む、請求項３３記載の方法。
35. システム取得が少なくとも二つの取得信号事象について実行される、請求項３３記載の方法。
36. 受信信号における複数の候補信号事象の周波数を複数の第一の周波数制御ループによって取得するように動作する複数のフィンガ・プロセッサ、
    複数の候補信号事象の少なくとも二つの取得を検出するように動作する少なくとも一つの検出器、及び
    少なくとも二つの取得信号事象の平均周波数を追跡するように動作する第二の周波数制御ループを含み、
    少なくとも二つの取得信号事象が受信器ユニットで結合するのに適している少なくとも二つのマルチパスに対応し、
    複数の候補信号事象の取得の間、第二の周波数制御ループが切断される無線通信システムにおける受信器ユニット。
37. 複数のフィンガ・プロセッサが、各取得信号事象の残留周波数誤差を取得信号事象のための第一の周波数制御ループによって追跡するようにさらに動作する、請求項３６記載の受信器ユニット。
38. 受信信号中の信号事象を探索し、かつ複数の候補信号事象を提供するように動作する探索器をさらに含む、請求項３６記載の受信器ユニット。
39. 各フィンガ・プロセッサがフィンガ・プロセッサに割当てられた信号事象を周波数変換するように動作する回転器を含む、請求項３６記載の受信器ユニット。
40. 第二の周波数制御ループにより決定された周波数を有し、高周波からベースバンドへの受信信号の低変換に使用される周波数を得るために基準として使用される発振器をさらに含む、請求項３６記載の受信器ユニット。
41. 符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）システムにおける端末であって、
    受信信号における複数の候補信号事象の周波数を複数の第一の周波数制御ループによって取得するように動作する複数のフィンガ・プロセッサ、
    複数の候補信号事象の少なくとも二つに関する取得を検出するように動作する少なくとも一つの検出器、及び
    少なくとも二つの取得信号事象の平均周波数を追跡するように動作する第二の周波数制御ループを含み、
    少なくとも二つの取得信号事象が端末で結合するのに適している少なくとも二つのマルチパスに対応し、
    複数の候補信号事象の取得の間、第二の周波数制御ループが切断される端末。
42. 複数のフィンガ・プロセッサが各取得信号事象の残留周波数誤差を取得信号事象のための第一の周波数制御ループによって追跡するようにさらに動作する、請求項４１記載の端末。
43. 受信信号中の信号事象を探索し、かつ複数の候補信号事象を提供するように動作する探索器をさらに含む、請求項４１記載の端末。
44. 各フィンガ・プロセッサがフィンガ・プロセッサに割当てられた信号事象を周波数変換するように動作する回転器を含む、請求項４１記載の端末。
45. 第二の周波数制御ループが高周波からベースバンドへの受信信号の低変換を調整するように動作する、請求項４１記載の端末。

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