JP2861985B2 - Cdma用高速セルサーチ方式 - Google Patents
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Description
ルサーチ方式に関し、目的信号成分電力に比較して干渉
波成分電力が大きいCDMA通信方式に用いられる高速
サーチ回路に関するものであり、更に詳しく述べると、
複数の信号に渡って同期加算を行うことによってS/N
を上げてサーチを行うと共に、ロングコードの識別やロ
ングコードの絞り込みを直交符号を用いて行うものであ
る。
搬送波やクロック同期を確立する前に拡散符号系列の同
期を確立する必要がある。この符号同期を確立するのに
長時間かかる可能性があり、これを短くすることがCD
MAの重要な課題となっている。
下の2つの問題を解決する為に考え出されたものであ
る。
拡散符号の初期同期の仮定で行う。
期システムでは、各基地局はある決められたオフセット
量(拡散符号のどこから開始するかを決める値)で同期
して流れており、各基地局が共通の拡散符号を用いるこ
とが可能であり、移動局は1種類の拡散符号のみのサー
チでよいのでサーチ時間の短縮が可能であった。
で同期をとる必要があり、その為には外部のシステムを
必要とした。
地局間非同期システムが望まれている。しかしながら、
基地局間が非同期である為、1つの拡散符号を各基地局
が共有することが出来ない。その為、異なる種類の拡散
符号を各基地局が用いることになるが、初期同期の過程
で全ての種類の拡散符号のサーチを必要としサーチ時間
の増大を招くといった欠点があった。
によって畳み込み符号化されている情報についてのデー
タ品質は良いが、拡散符号系列の同期確立時にはデータ
の読み込み前であるのでビタビプロセッサは働かず、符
号化利得のない状態で検出することになる。同期確立が
完結しなければ搬送波同期も何も始まらないのであるか
ら、この符号化利得のない状態でも品質よく検出する必
要がある。即ち、誤検出をする確率があると、サーチの
繰り返しが起こりサーチ時間の増大を招くといった欠点
があった。
干渉波電力が大きいCDMAに用いられるサーチ方式に
関するものであり、更に詳しく述べるとショートコード
のみで拡散されたロングコードマスクシンボルを用いて
高速サーチを行うロングコードマスク方式のセルサーチ
に関するものである。
MA基地局間非同期セルラシステムにおいて一定周期で
ロングコード拡散をマスクし、ショートコードのみで拡
散されたシンボル(マスクシンボル)を有する構成で、
移動局はこのマスクシンボルを用いて高速なセルサーチ
を実現しようとする方式である(電子通信情報学会無線
通信システム研究会の信学技報RCS96−74に記載
有り)。
方式は、マスクシンボルを利用してロングコードのタイ
ミングを検出し、その後通常のスライディング相関器を
用いてロングコードの識別を行うというものである。従
って例えば収容ユーザー数が増え干渉波電力が大きくな
ると誤検出する確率が増加してサーチの繰り返しが発生
しサーチ時間の増大を招くといった欠点があった。更
に、識別するロングコードの数が多いとその分サーチ時
間の増大を招くといった欠点があった。
スクシンボルM個のL回の繰り返しによってロングコー
ドの識別或いは絞り込みを出来る様にし、更にM個のシ
ンボルに渡って同相加算を行うことによりSNRを向上
させ誤り確率の低減を計りながら早い段楷でのロングコ
ードの特定或いは絞り込みを行い、高速セルサーチを実
現したものである。
と呼ばれる符号によって基地局毎に拡散を行うことによ
って基地局間非同期システムを実現したCDMAシステ
ムにおいて、M個のシンボルによって構成される直交符
号により構成されるデータに基地局を特定する為の情報
を含ませ、その情報を元にロングコードの絞り込み或い
はロングコードの特定を行うことが出来るので高速セル
サーチを実現したものである。
復調に適応することが可能で、同相加算した後電力加算
を行い更に高速セルサーチを可能としたものである。
加算するリングバッファにより、少ない回路規模で実現
出来るので、低消費電力化に適した構成が可能である。
ー系列を用いることも出来るので、直交符号によって構
成されるデータを誤ってフレーム同期信号と誤検出する
こともない。
サーチ、或いはシリアル・パラレル混在サーチに適用す
ることが可能で、実現可能な回路規模に応じてパラレル
度、即ちサーチ検出時間を選ぶことが出来、設計に柔軟
性を持たせることが出来る。
のL回の繰り返しによって構成されるデータ中に冗長度
を待たせることによりフェージング等で欠損したロング
コード特定用データを修復出来、サーチのリトライを減
少させ全体としてサーチ時間の短縮が可能である。
即ち、搬送波やクロック同期を確立する前に拡散符号系
列の同期を確立する必要があるが、搬送波周波数偏差が
ある状態でも比較的小規模な回路で周波数偏差に対応し
た同相加算により、高速サーチが可能可能である。
チ方式は、移動局において搬送波同期確立前で拡散符号
の同期を確立する際に、ショートコードと呼ばれる拡散
符号によって拡散されたシンボルを複数個(M個とす
る)用意し、そのM個のシンボルの極性を用いて直交符
号を形成したデータを下り信号とし、該直交符号の検出
に際し、その符号を構成する複数シンボル(M個)に渡
ってその符号が取りうる極性の組み合わせを有する相関
器により同相加算を行うことを特徴として構成される。
と呼ばれる符号によって基地局間非同期システムを実現
したCDMAシステムにおいて、前記直交符号によって
構成されるデータは基地局を特定する為の情報を含み、
その情報を元にロングコードの絞り込み或いはロングコ
ードの特定をすることを特徴として構成される。
コードをヘッダーとして使用することを特徴として構成
される。
極性の組み合わせにより受信したM個のシンボルデータ
をI系統、Q系統でそれぞれ加算し、その二乗和又は振
幅成分の最大値をもって受信した直交ベクトルを特定す
ることを特徴とし、そのL回の繰り返しで得られるデー
タを元にロングコードの絞り込み或いは識別を行うこと
を特徴として構成される。
交符号に対応する極性で加算出来るMタップのリングバ
ッファを持ち、シンボルレートで該リングバッファのな
いようを更新し、その加算結果を直交ベクトルの特定に
使用することを特徴として構成される。
特定の為、バーカー系列を用いたことを特徴として構成
される。
サーチ、或いはシリアル・パラレル混在サーチに前記機
能を適用したことを特徴として構成される。
返しによって形成される符号に冗長度を持たせ、検出出
来なかった箇所の修復を行う機能を付加したことを特徴
として構成される。
し、搬送波周波数偏差を仮定した重み付け、極性付けを
行った系列を用意し、その相関をみて最大のものを選択
することにより、周波数偏差のある同相加算に対応する
ことが出来る様にしたことを特徴として構成される。
し、搬送波周波数偏差を仮定した重み付け、極性付けを
行った系列を用意する際、極性のみで近似したことを特
徴として構成構成される。
面を参照しながら詳細に説明する。
おける高速セルサーチ方式を用いた第1の実施例であ
る。
(図面では省略)と位相シフト機能付き拡散信号発生回
路1−1と乗算器2−1により掛け合わされ、逆拡散が
行われる。この乗算結果は、加算器4−1とリングバッ
ファ3−1の1信号分のバッファによって構成されたア
キュムレータに蓄えられる。これによって拡散前の単位
信号縦続時間周期で時間積分を行う機能を実現してい
る。単位信号区間中、拡散前の信号は変化しないので、
逆拡散した上記の時間積分結果は拡散前の信号となる。
のが、図3の初めの部分である。同図で、単位時間当た
りの時間積分は、時間と共に蓄積されていき、ノイズ成
分も積分されていくが、統計的独立性によってノイズ成
分の増加は信号成分の増加より少なくその分SNRが改
善される。
渡って時間積分を行う動作は、次の信号に対しても同様
に行われるが、その時リングバッファが回転して、新し
いバッファにその積分結果が蓄積される。その動作はリ
ングバッファのMに対して同様に行われ、最後の積分動
作が完了すると、図2に示された極性に従って、各バッ
ファの内容に対するシンボル加算を行う。ここで、図2
はシンボル加算の極性と直交符号の関係の例であり、M
=4の場合を示す。同様のことを図2に示された各直交
符号に対して行うと、この加算結果が最大になるのは、
拡散前のM個の信号のパターンと極性の組み合わせパタ
ーンが一致した時である。この一致した状態での時間積
分の状態を図3に示す。図中●印と矢印で示した部分が
バッファに蓄えられた積分結果を示している。M回の加
算によってSNRが改善していく様子を示している。こ
こで、図3は単位信号辺りの時間積分と同相加算による
信号の状態を表した図である。ところで、図2に示すよ
うに、各直交符号には対応するデータが割り付けられて
おり、最大値検出することによって対応するデータを判
別することが可能になる。この動作即ち同相加算によっ
て、各バッファに蓄えられたデータは、各バッファのノ
イズ成分をX1 ,X2 ,・・・XM とすると、その加算
結果の電力は、その統計的独立性によって数1で表され
る。
布を持ち、その代表をXとした。
2 であるから、レベルに換算すると、M回の加算によっ
て、信号成分はM倍に、ノイズ成分はM1/2 になり、S
N比はM1/2 倍となって、改善されることが分かる。
してノイズ成分が大きく、拡散前の単位信号継続時間と
同程度の時間積分を行っただけでは期待するSN比を稼
ぐことが出来ないが、上述の方法によりSN比をM1/2
倍に上げることが出来、拡散信号の同期捕捉の為の判定
を実現することが可能となる。
捕捉を行う動作を説明する。図1は、サーチ時間の短縮
をはかる為、パラレル数k個でシリアルサーチとパラレ
ルサーチを混合した構成をとっている。同図にはパラレ
ルに構成したk番目のブロックが記載されているが、同
様の構成のものがk個並んで1つのサーチ回路となって
いる。但し、位相シフト機能付き拡散信号発生回路1−
1から1−kは、それぞれ位相が一定のシフトをもって
おり、それに伴って、リングバッファ3−1から3−k
の単位信号に対する加算開始位置もシフトしている。従
って各相関器に対応する相関値の最大値により拡散符号
の同期捕捉が可能である。
路を直交検波に適用した場合の全体図である。同図にお
いて、10−1,10−2は図1の第1の実施例で使わ
れたものと同じセルサーチ回路を使用している。セレク
タ10−1、10−2はリングバッファの加算出力を選
択する為のもので、各リングバッファがフルになった時
選択される様になっている。この時、k個のリングバッ
ファに対して単位信号長内の位相シフト+単位シンボル
長の位相シフト量を各リングバッファ加算のタイミング
並びに拡散符号に与えておけばセレクタ以降の処理の負
荷分散に役立つ。乗算器12−1と12−2及び加算器
15は、I、Qそれぞれの二乗和を取り、電力を検出す
る為のものである。シフトレジスタ13と位相シフト機
能付き拡散信号発生回路14は、セルサーチ回路10−
1,10−2内の乗算器に逆拡散用として拡散符号を供
給する為のもので、この実施例の場合は、I系統、Q系
統共に同じ拡散符号を使用したBPSK拡散を使用して
いるので、シフトレジスタからの拡散符号a1 〜ak を
共用している。また、a1 〜ak は同一の符号を位相シ
フトしただけなので、シフトレジスタにより位相を変え
て供給するようになっている。
I,Qの二乗加算で電力に変換された信号は、Lフレー
ム電力加算器16によってLフレーム間に渡って電力加
算を施され、レーレーフェージングの影響を軽減してい
る。
でその代用をはかり、回路規模を適宜軽減することはい
うまでもない。
のフレーム構成を図4に示す。
高速セルサーチに関するものであり、異なる種類の拡散
符号を各基地局が用いている。その為初期同期の過程で
全ての種類の拡散符号のサーチをすることになるが、そ
のままやったのではサーチ時間のの増加を招く。そこ
で、ショートコードのみで拡散されたロングコードマス
クシンボルを用いて高速サーチを行っている。図4のフ
レーム構成でハッチングを施した箇所がロングコードマ
スクシンボルである。
れた直交符号が周期的に送られLフレームで1つのロン
グコードを絞り込む(或いは特定する)為の情報を表す
様になっている。Lフレームの内の1つはその情報のヘ
ッダーとして使用しているので、(M−1)L-1 個のロ
ングコードを識別することが出来る。また、直交符号は
フレーム内の一部を使用しており、ロングコードマスク
シンボル中にシンボル間隔で相関が現れる。そこで鋭い
自己相関を持つバーカー系列によってMシンボルのフレ
ーム内の位置を特定精度を向上させることも可能であ
る。図4はその時のフレーム構成を示している。このM
個の直交符号Lフレーム分を検出すると、ショートコー
ドのタイミングとロングコードのタイミング及びロング
コードの識別が分かるので、それを元にロングコードの
相関検出を行うことが出来、ロングコードマスクシンボ
ルでのロングコード候補情報伝送により早い段階でのロ
ングコード候補を絞り込むことが出来る。
同期である為、キャリアの位相ずれを伴ったままの状態
で検出する必要がある。従って、受信シンボルの極性は
わからない。しかし本発明は、Mシンボルのアダマール
行列やウェオルシュ行列等の直交ベクトルをMシンボル
として割り振っているのでキャリアの位相ずれを伴った
ままでも検出することが出来る。L個のMシンボルの位
置は図4の様にフレーム毎に割り振ることも可能だし、
1フレーム内に纏めて配置することも可能である。
様子を示したものである。図5において、初めのν個の
区間はショートコードの同期を取る区間を示し、この区
間で最初の直交符号の検出を行う。次にL個の区間で残
りのL−1個の直交符号の検出を行い、得られた情報か
らロングコードの識別を最後に行った例である。
セルサーチを行った場合の1フレーム周期全ての状態を
検査する為の時間を数2に示す。
理数をC、チップ当たりのサンプル数をS、1フレーム
長を10msとした。
るサーチ時間によってパラレル処理数Cを柔軟に選ぶこ
とが出来る。
ード情報に冗長度を持たせL個の検出途中フェージング
によって検出出来なかった箇所の修復を行い、フェージ
ング耐性を改善することも可能である。
の場合のサーチ時間は(8+10)×{10ms}=1
80msとなる。
チ全件のブロック図である。同図で、ロングコードタイ
ミング検出及びロングコード候補検出20は、上述の直
交符号の極性の組み合わせをもとに直交符号の種別とそ
の位置即ち、ロングコードのタイミングの検出を行って
いる。相関部21は、ショートコード発生回路を内部に
持ち、相関器29によって得られた相関値をRAMによ
る同相加算用リングバッファ23に出力する。RAMに
よるリングバッファは図1と用じ機能をハードウェア規
模を削減した形で実現したもので、最大値検出回路22
内部にある直交符号制御回路によって、直交符号が取り
うる極性の組み合わせを同相加算する。その結果得られ
たI系統、Q系統の同相加算値を二乗和回路24でパワ
ーに変換してその結果を最大値検出回路22に出力す
る。最大値検出回路22は、チップカウンタとシンボル
カウンタを有しており、最大値を有するチップ位置とシ
ンボル位置及びその時の直交符号の極性を最大値レジス
タに格納する。最終的に残った値をロングコード同定2
5に出力する。ロングコード同定25は、ロングコード
タイミング検出及びロングコード候補検出20から送ら
れた情報をもとに直交符号からデータの変換を行い、ロ
ングコード絞り込み情報を検出する。その絞り込んだ情
報をもとにその基地局固有のロングコードの同定を行っ
ている。絞り込んだ情報は逐次ロングコード発生回路2
6に送られ、ロングコード用相関器28によって相関値
を検出する。検出結果は最大値判定回路27により、最
も相関のあるコードをロングコードと判断する。
詳細を図8に示す。マッチドフィルタ或いはシリアル・
パラレル混在の相関器31によって逆拡散された情報を
RAMによる同相加算用リングバッファ33に出力す
る。RAMによる同相加算用リングバッファは、外部か
らの制御によって、加算する極性を自由に設定すること
が出来、その極性に応じた同相加算値をI系統、Q系統
それぞれ出力する。その二乗和の最大値を最大値検出回
路32で検出するようになっている。
偏差がある場合に対応した同相加算で、シンボル加算時
に、進み周波数(f+δf)、同期周波数(f)、遅れ
周波数(f−δf)にそれぞれ対応した回転フェーザに
より補正を掛けたものである。sin、cosのROM
テーブルにより正確に相関比較対象を設けることも出来
る。しかし、図9はROMテーブルを用いず簡単な回路
で周波数偏差を補正した相関比較対象を設けた例で、シ
ンボル間の周波数偏差による位相回転を進み周波数でπ
/2、遅れ周波数で−π/2とし、それぞれ加算と減算
で実現している。
+++の場合の例を示した。同図より、搬送波周波数偏
差時同相加算の相関比較加算と減算とで実現出来る。
高速セルサーチ方式を用いれば、ロングコードマスクシ
ンボルM個のL回の繰り返しによって、ロングコードの
識別或いは絞り込みを出来るようにし、同時にMシンボ
ルに渡って同相加算を行っているので、早い段階でのロ
ングコード候補を絞り込むことが可能で初期同期時間を
を短縮し、良好なCDMAシステムを提供することが出
来る。
レイク合成が使えないこと、マルチパスによって電力が
分散され逆拡散後の信号成分が低いこと、キャリアの位
相ズレを伴ったままの状態で検出する必要があること
等、移動通信特有の厳しい環境下でもサーチ時間の短縮
に大いに効果がある。
相加算してSNRを上げたあとI、Qの二乗和をとりそ
の値により直交符号の判定を行うことが出来るので、直
交復調に適用することが出来る。
同相加算出来るMタップのリングバッファでシンボルレ
ート毎に内容更新しその加算結果を元に直交符号の特定
を行うので、ハードウェア規模を削減、低消費電力化に
適したサーチ回路を提供することが出来る。
の特定にバーカー系列等の自己相関の鋭い符号を用いて
いるので、シンボル毎に現れる相関に対して誤認識する
ことなく、従ってサーチ時間を短縮することが出来る。
サーチ、或いはシリアル・パラレル混在サーチに適用す
ることが可能で、実現可能な回路規模に応じてパラレル
度、即ちサーチ時間を選ぶことが出来、設計に柔軟性を
持たせることが出来る。
のL回の繰り返しによって構成されるデータ中に冗長度
を持たせることによりフェージング等で欠損したロング
コード特定用データを修復出来るので、サーチのリトラ
イ回数を減少させ全体としてサーチ時間の短縮が可能で
ある。
即ち、搬送波やクロック同期を確立する前に拡散符号系
列の同期を確立する必要があるが、搬送波周波数偏差が
ある状態でも比較的小規模な回路で周波数偏差に対応し
た同相加算により高速サーチが可能である。
ルサーチ方式を用いた第1の実施例を示す図である。
す図である。
号の状態を表した図である。
グコードの識別を行った時のタイミングチャートを示す
図である。
回路であり第2の実施例を示す図である。
のブロック図である。
示す図である。
極性補正回転フェーザーを示した図である。
算極性補正表を示す図である。
補検出 21 相関部 22 最大値検出回路 23 RAMによる同相加算用リングバッファ 24 二乗和回路 25 ロングコード同定 26 ロングコード発生回路 27 最大値判定回路 28 ロングコード用相関器 29 相関器 31 マッチドフィルタ或いはシリアル・パラレル混在
相関器 32 最大値検出回路 33 RAMによる同相加算用リングバッファ
Claims (10)
- 【請求項1】 CDMAセルラシステムに用いられる移
動局において、搬送波同期確立前で拡散符号の同期を確
立する際、ショートコードと呼ばれる拡散符号によって
拡散されたシンボルを複数個(以下M個とする)有し、
そのM個のシンボルの極性を用いて直交符号を形成した
データを下り信号として有し、該直交符号の検出に際
し、その符号を構成する複数シンボル(M個)に渡って
その符号が取りうる極性の組み合わせを有する相関器に
より同相加算を行うことを特徴とするCDMA用高速セ
ルサーチ方式。 - 【請求項2】 各基地固有のロングコードと呼ばれる符
号により基地局間非同期システムを実現したCDMAシ
ステムにおいて、前記直交符号によって構成されるデー
タは基地局を特定する為の情報を含み、その情報を元に
ロングコードの絞り込み或いはロングコードの特定をす
ることを特徴とする請求項1に記載のCDMA用高速セ
ルサーチ方式。 - 【請求項3】 前記直交符号の内の1つのコードをヘッ
ダーとして使用することを特徴とする請求項2に記載の
CDMA用高速セルサーチ方式。 - 【請求項4】 前記直交符号で決められた極性の組み合
わせにより受信したM個のシンボルデータをI系統、Q
系統でそれぞれ加算し、その二乗和又は振幅成分の最大
値をもって受信した直交ベクトルを特定することを特徴
とし、そのL回の繰り返しで得られるデータを元にロン
グコードの絞り込み或いは識別を行うことを特徴とする
請求項2に記載のCDMA用高速セルサーチ方式。 - 【請求項5】 I系統、Q系統それぞれ直交符号に対応
する極性で加算出来るMタップのリングバッファを持
ち、シンボルレートで該リングバッファの内容を更新し
その加算結果を直交ベクトルの特定に使用することを
特徴とする請求項1に記載のCDMA用高速セルサーチ
方式。 - 【請求項6】 Mシンボルのフレーム位置特定の為、バ
ーカー系列を用いたことを特徴とする請求項2に記載の
CDMA用高速セルサーチ方式。 - 【請求項7】 シリアルサーチ、パラレルサーチ、或い
はシリアル・パラレル混在サーチに前記機能を適用した
請求項1〜5のいずれか1項に記載のCDMA用高速セ
ルサーチ方式。 - 【請求項8】 直交ベクトルのL回の繰り返しによって
形成される符号に冗長度を持たせ、検出出来なかった箇
所の修復を行う機能を付加した請求項1〜5のいずれか
1項に記載のCDMA用高速セルサーチ方式。 - 【請求項9】 Mシンボルの同相加算に際し、搬送波周
波数偏差を仮定した重み付け、極性付けを行った系列を
用意し、その相関をみて最大のものを選択することによ
り、周波数偏差のある同相加算に対応することが出来る
様にしたことを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項
に記載のCDMA用高速セルサーチ方式。 - 【請求項10】 Mシンボルの同相加算に際し、搬送波
周波数偏差を仮定した重み付け、極性付けを行った系列
を用意する際、極性のみで近似したことを特徴とする請
求項1に記載のCDMA用高速セルサーチ方式。
Priority Applications (7)
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