JP3376224B2 - Ds−cdma基地局間非同期セルラ方式における初期同期方法および受信機 - Google Patents

Ds−cdma基地局間非同期セルラ方式における初期同期方法および受信機

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、DS−CDMA
(Direct Sequence - Code Devision Mutiple Access)
基地局間非同期セルラ方式における初期同期方法および
そのための受信機に関する。
【0002】
【従来の技術】近年の陸上移動通信の発展に伴い、チャ
ネル容量を大幅に増加することが可能な直接拡散(D
S)型のスペクトラム拡散(SS)を用いた符号分割多
元接続(CDMA)方式を用いたCDMAセルラ方式が
注目されている。一般に、CDMA方式においては他局
との相互干渉があるため、他の多元接続方式(FDM
A、TDMA)に比べて周波数利用効率が劣化する。し
かし、セルラ方式においては、空間的な周波数再利用効
率(同一周波数のセル繰り返し率)が総合的な周波数利
用効率に寄与するため、干渉に強くセル繰り返し率の高
いCDMA方式も有力な方式となる。
【0003】一般にセルラシステムにおいては、移動機
が接続するセルを最初に捕捉する初期セルサーチと、ハ
ンドオーバ時に周辺のセルをサーチする周辺セルサーチ
の2種類のセルサーチが必要となる。特にDS−CDM
Aセルラシステムにおいては、各セルが同一の周波数を
用いているため、セルサーチと同時に受信信号の拡散符
号と受信機において生成する拡散符号レプリカとのタイ
ミング誤差を1/2チップ周期以内に捕捉する初期同期
を行なうことが必要である。
【0004】このようなDS−CDMAセルラシステム
は、全基地局間の時間同期を厳密に行なう基地局間同期
システムと、これを行なわない基地局間非同期システム
との2つの方式に分類される。基地局間同期システム
は、GPSなどの他のシステムを利用して基地局間同期
を実現するもので、各基地局では同一のロングコードを
各基地局毎に異なる遅延を与えて使用するため、初期セ
ルサーチはロングコードのタイミング同期を行なうのみ
でよい。また、ハンドオーバ時の周辺セルサーチは、移
動機にはそれが属する基地局から周辺基地局のコード遅
延情報を通知されるため、より高速に行なうことができ
る。
【0005】これに対し、基地局間非同期システムで
は、基地局を識別するために各基地局で用いる拡散符号
を変えているため、移動機は、初期セルサーチにおいて
拡散符号を同定することが必要となる。また、ハンドオ
ーバ時の周辺セルサーチでは、それが属する基地局から
周辺基地局で使用している拡散符号の情報を得ることに
より、同定する拡散符号の数を限定することが可能とな
る。しかし、いずれの場合でも、前記基地局間同期シス
テムの場合と比較するとサーチ時間が大きくなり、拡散
符号にロングコードを使用する場合にはセルサーチに要
する時間は膨大なものとなる。しかしながら、この基地
局間非同期システムは、GPS等の他のシステムを必要
としないというメリットがある。
【0006】このような基地局間非同期システムの問題
を解決し、初期同期を高速に行なうことができるセルサ
ーチ方式が提案されている(樋口健一、佐和橋衛、安達
文幸、「DS−CDMA基地局間非同期セルラ方式にお
けるロングコードの2段階高速初期同期法」信学技報、
CS−96,RCS96−12(1996−05))。
この提案されている初期同期法は、最初に各セル共通の
ショートコードをマッチドフィルタを用いて逆拡散して
ロングコードのタイミングを検出し、次に、マッチドフ
ィルタあるいはスライディング相関器を用いて各セル特
有のロングコード特定を行なうものである。
【0007】以下、この提案されている初期同期法につ
いて説明する。図8にセル構成を示す。この図に示すよ
うに、各セル内にはそれぞれ基地局BS1、BS2、・
・・BSNが設けられており、各基地局はそれぞれ異な
るロングコードlong code #1、long code #2、・・・、
long code #Nと各チャネルを識別するためのショートコ
ードshort code #0 〜short code #M とを用いて2重に
拡散したシンボルを用いて移動機100と伝送を行な
う。ここで、前記ショートコードshort code #0short c
ode #M は各セルにおいて共通であり、また、各セルと
も制御チャネルにはショートコードshort code #0 が割
り当てられている。
【0008】図9を用いて、上記提案されている2段階
高速初期同期法について詳細に説明する。この図におい
て(1)は移動機における受信信号の例を示しており、
この図には基地局BSi 、BSi+1 、BSi+2 からそれ
ぞれ送信された制御チャネルの受信信号が示されてい
る。図示するように、各制御チャネルは、1ロングコー
ド周期で、各基地局共通に制御チャネルに割り当てられ
ているショートコードshort code #0 のみで拡散された
シンボル(図中斜線部分)を有している。これは、一定
周期でロングコード拡散を行なわないようにすることに
より実現されている。また、その他のシンボル位置は各
基地局毎に異なるロングコードlong code#iと前記ショ
ートコードshort code #0 により2重に拡散されてい
る。これにより、万が一、セル間のロングコードのタイ
ミングが同期して移動機で受信された場合でも、当該制
御コードの復調が可能となる。このように、BSi 〜B
i+2などの各基地局から送信された制御チャネルは非
同期に多重化されて移動機に受信される。
【0009】移動機においては次に示す2段階の構成で
セルサーチを行なう。図9の(2)はその第1段階にお
ける動作を説明するもので、移動機では、マッチドフィ
ルタを用いて、受信信号と制御チャネルのショートコー
ドレプリカshort code #0 との相関を検出する。前述し
たように、受信信号中の各制御チャネルはロングコード
の周期で各基地局共通のショートコードshort code #0
で拡散されたシンボル(図中の斜線の部分)を有してい
る。このため、1ロングコード周期の期間前記ショート
コードシンボルレプリカを用いて相関の検出を行なう
と、図9の(2)に示すように、各制御チャネルにおけ
るショートコード#0拡散シンボルの受信タイミングに対
応する位置にそれぞれ相関のピークが検出される。移動
機では、そのうちの最大の相関ピークを検出したタイミ
ングを接続希望基地局の制御チャネルのロングコード同
期タイミングであると決定する。
【0010】次に、移動機では、前記基地局を識別する
ために、前記ロングコード同期タイミングを検出した制
御チャネルを拡散しているロングコードの同定を、1個
のスライディング相関器を用いて行なう。このために、
初期セルサーチにおいては、システムで定められている
ロングコード群long code #1〜long code #Nのなかから
順次ロングコードlong code #iを選択し、該選択したロ
ングコードlong code#i+ショートコードshort code #0
のレプリカ符号を生成して、前記第1段階で得られた
同期タイミングに対して相関検出を行なう。また、ハン
ドオーバ時の周辺セルサーチにおいては、現在接続して
いる基地局から通知された周辺セルのロングコード群か
ら、同様に順次ロングコードlong code #i+ショートコ
ードshort code #0 のレプリカ符号を生成し、前記同期
タイミングに対して相関検出を行なう。このようにし
て、相関検出値が閾値を超えるまでロングコードlong c
ode#iを変えて相関検出を行ない、閾値を超えたロング
コードlong code #kを受信制御チャネルのロングコード
であると判定してセルサーチを終了する。これにより、
当該基地局を識別することができる。
【0011】以上のように、ロングコードのタイミング
同期とロングコードの同定とを分離することによりセル
サーチを高速に行なうことができる。通常の基地局間非
同期セルラシステムにおいてはセルサーチを行なうのに
(拡散符号の数×拡散符号の位相数)回程度の相関検出
を行なうことが必要であるのに対し、この提案されてい
る方法によれば、(拡散符号の数+拡散符号の位相数)
回程度の相関検出で済むこととなる。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
この提案されている2段階高速初期同期法によれば、セ
ルサーチを高速に実行することができるが、より高速に
初期同期をとることが望まれている。
【0013】そこで、本発明は、基地局間非同期CDM
A通信システムにおいて、より高速にセルサーチを行う
ことのできるDS−CDMA基地局間非同期セルラ方式
における初期同期方法および受信機を提供することを目
的としている。また、マルチパスフェージングが発生す
る環境においても、良好な受信品質で信号を受信するこ
とができるDS−CDMA基地局間非同期セルラ方式用
受信機を提供することを目的としている。
【0014】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の、各セルに固有のロングコードと各通信チ
ャネルに対応したショートコードとからなる拡散符号系
列を用いるDS−CDMA基地局間非同期セルラ方式に
おける初期同期方法は、前記通信チャネルのうちの制御
チャネルには各セルに共通の特定のショートコードが割
り当てられており、初期セルサーチ時には、マッチドフ
ィルタを用いて前記特定のショートコードと受信信号と
の相関を検出し、該相関出力の最大値に基づいて当該基
地局からのロングコードのタイミングを検出し、該検出
されたロングコードタイミングに基づいて、並列に設け
られた複数の相関器手段、または、該複数の相関器手段
と前記マッチドフィルタの両者を用いて、当該システム
において使用されているロングコードの検出を並列に実
行して、当該基地局のロングコードを特定し、周辺セル
サーチ時には、前記マッチドフィルタを用いて前記特定
のショートコードと受信信号との相関を検出し、該相関
出力に基づいてハンドオーバ先の基地局のロングコード
のタイミングを検出し、該検出されたロングコードのタ
イミングに基づいて、前記並列に設けられた複数の相関
器手段により現在のセルの基地局との通信を行ないなが
ら前記マッチドフィルタを用いて周辺セルに対応するロ
ングコードとの相関を順次検出させ、または、前記マッ
チドフィルタを用いて現在のセルの基地局との通信を行
ないながら前記複数の相関器手段を用いて周辺セルに対
応するロングコードとの相関を順次検出させることによ
り、当該ハンドオーバ先基地局のロングコードを特定す
るようにしたものである。
【0015】また、本発明のDS−CDMA基地局間非
同期セルラ方式用受信機は、各セルに固有のロングコー
ドと各通信チャネルに対応したショートコードとからな
る拡散符号系列を用いるDS−CDMA基地局間非同期
セルラ方式であって、制御チャネルには各セルに共通の
特定のショートコードが割り当てられているセルラ方式
に使用される受信機であって、受信信号と拡散符号系列
との相関を検出するマッチドフィルタと、前記受信信号
と拡散符号系列との相関を検出する並列に設けられた複
数の相関器手段と、前記マッチドフィルタからの相関出
力の最大値を検出するロングコードタイミング検出部
と、前記マッチドフィルタからの相関出力が入力される
ロングコード同期判定部と、前記複数の相関器手段から
の相関出力が入力されるロングコード同期判定手段と、
前記ロングコードタイミング検出部の出力が入力され、
前記複数の相関器手段の動作を制御する相関器制御部
と、前記ロングコード同期判定部および前記ロングコー
ド同期判定手段からの出力が入力され、前記マッチドフ
ィルタおよび前記複数の相関器手段における相関動作に
用いられる拡散符号系列を選択するための制御信号を出
力する拡散符号制御部とを有するものである。
【0016】また、前記複数個の相関器手段はさらに受
信スペクトラム拡散信号の同期追跡を行なう遅延ロック
ループを有しており、前記相関器制御部は前記マッチド
フィルタからの相関出力のピーク位置に応じて前記複数
個の相関器手段の動作を制御するように構成されてお
り、前記複数個の相関器手段の出力はRAKE合成され
るように構成されているものである。さらにまた、ロン
グコード同期確立後、前記マッチドフィルタおよび前記
複数の相関器手段を用いてトラフィックチャネルの信号
を受信し、マルチパスの信号をRAKE合成してデータ
を判定するように構成されているものである。
【0017】さらにまた、ロングコード同期確立後、前
記マッチドフィルタと前記複数の相関器のうちの一部の
相関器を用いて、現在のセルの基地局からのトラフィッ
クチャネルの信号を受信し、それをRAKE合成し、残
りの一部の相関器を用いて、周辺セルの基地局からの制
御チャネルの信号を受信し、そのセルのロングコードを
識別同期し、その基地局からのトラフィックチャネルで
送られてきた現在のセルの基地局から受信しているデー
タと同じデータの信号を受信して、両基地局あるいは複
数個の基地局からの信号をレイク合成して判定するよう
に構成されているものである。さらにまた、前記マッチ
ドフィルタを用いて現在のセルの基地局との通信を行な
う場合、前記マッチドフィルタの出力に含まれているマ
ルチパスの信号をRAKE合成されるようになされ、前
記マッチドフィルタにより現在のセルあるいは周辺セル
に対応するロングコードの検出を実行する場合、ロング
コードをショートコードの長さで分割し、シンボル毎に
順次相関検出を行なうように構成されているものであ
る。
【0018】さらにまた、、前記マッチドフィルタは、
複数のサンプルホールド回路と、前記各サンプルホール
ド回路の出力を拡散符号系列の対応するビットの値に応
じて第1あるいは第2の出力端子に出力する複数の乗算
部と、前記各乗算部の第1の出力端子の出力を加算する
第1のアナログ加算回路と、前記各乗算部の第2の出力
端子の出力を加算する第2のアナログ加算回路と、前記
第1のアナログ加算回路の出力と前記第2のアナログ加
算回路の出力との減算を行う第3のアナログ加算回路と
を有するものである。
【0019】ロングコードのタイミング検出をマッチド
フィルタを用いて実行し、ロングコードの特定を複数個
の相関器手段を用いて並列に実行するために初期セルサ
ーチを非常に高速に行うことができる。また、周辺セル
サーチ時には、マッチドフィルタを用いて周辺セルサー
チを実行させ、前記複数個の相関器手段では当該基地局
との通信を行っているために、ハンドオーバを実現する
ことができる。そして、通信時に前記複数の相関器手段
はマルチパスの受信に使用されており、初期セルサーチ
時、ハンドオーバ時および通話時に共通なデバイスが使
用されるため、高効率化および小型化を実現することが
できる。さらに、相関器手段を複数個設けてRAKE受
信方式で受信することにより、マルチパスフェージング
のある環境においても良好な受信を行なうことができ
る。さらにまた、サンプルホールド回路、乗算器および
アナログ加算器により構成されたマッチドフィルタを使
用する場合には、消費電力を低減することができる。
【0020】
【発明の実施の形態】図1は、本発明のDS−CDMA
基地局間非同期セルラ方式用受信機の一実施の形態の構
成を示すブロック図である。この実施の形態において
は、図示しない基地局送信機から拡散変調された送信信
号がPSK変調され、拡散符号系列によって、I、Qチ
ャネルそれぞれBPSK(Binary PSK)変調されている
ものとして説明する。なお、データ変調と拡散符号系列
がともにQPSK(Quadrature PSK)変調あるいはBP
SK変調の場合でも、基本的に似たような構成で実現す
ることができる。
【0021】図1において、11は図示しない基地局か
らのスペクトラム拡散された送信信号を受信する受信ア
ンテナ、12は該受信アンテナ11から入力されるスペ
クトラム拡散信号を中間周波信号に変換する高周波受信
部、13は該高周波受信部12からの中間周波出力を2
つに分割する分配器である。14は中間周波数の信号
(cosωc t)を発生する発振器、15は該発振器1
4からの発振信号の位相をπ/2だけ移相する位相シフ
ト回路、16は前記分配器13の出力と前記発振器14
の出力とを乗算する乗算器、17は前記分配器13の出
力と前記位相シフト回路15の出力(sinωc t)と
を乗算する乗算器である。18は前記乗算器16からの
乗算結果が入力されるローパスフィルタ(LPF)であ
り、該LPF18から同相成分のベースバンド信号Ri
が出力される。また、19は前記乗算器17からの乗算
結果信号が入力されるローパスフィルタ(LPF)であ
り、該LPF19より直交成分のベースバンド信号Rq
が出力される。
【0022】22は同相成分用のマッチドフィルタと直
交成分用のマッチドフィルタの2つのマッチドフィルタ
が設けられている複素型マッチドフィルタであり、前記
LPF18および19の出力が入力されている。21は
拡散符号生成器であり、この拡散符号生成器21におい
て発生された拡散符号は前記複素型マッチドフィルタ2
2に入力され、前記同相成分のベースバンド信号Riお
よび直交成分のベースバンド信号Rqとの相関がとられ
る。なお、前記複素型マッチドフィルタ22に用いられ
ている各マッチドフィルタとしては、CCD(Charge C
oupled DeviceやSAW(Surface Acoustic Wave )フ
ィルタを用いたもの、あるいは、デジタルIC回路によ
るものなどを使用することができる。また、後述するよ
うなアナログ演算回路により構成された低消費電力のマ
ッチドフィルタを使用することができる。
【0023】また、20は前記複素型マッチドフィルタ
22に対する電源電圧の供給を制御する電源制御回路で
ある。この電源制御回路20により、前記複素型マッチ
ドフィルタ22は、待ち受け時に所定の時間間隔をもっ
て相関値のピークを検出することが可能な時間だけ駆動
されるようになされている。これにより、本発明の受信
機においては、同期捕捉のために消費電力の大きいマッ
チドフィルタを使用しているが、その動作は間欠的に行
なわれているために全体としての消費電力を少なく抑え
ることが可能となる。
【0024】23は前記複素型マッチドフィルタ22か
ら出力される相関出力の大きさを検出する電力計算部、
24は該電力計算部23の出力から受信波の各パスの伝
搬遅延時間を検出するパス検出部であり、この実施の形
態においては、最大n個までのパスを検出することがで
きるようになされている。また、25は前記電力計算部
23の出力が入力され、最大の相関ピークの位置を検出
するロングコードタイミング検出部、32は前記電力計
算部23から出力される相関ピークが所定の閾値を超え
たか否かを判定するロングコード同期判定部である。さ
らに、26は前記パス検出部24および前記ロングコー
ドタイミング検出部25の出力のうちのいずれか一方を
選択して相関器制御部27に出力する選択回路である。
【0025】27は相関器制御部であり、前記選択回路
26から入力される前記パス検出部24あるいは前記ロ
ングコードタイミング検出部25からの出力に基づい
て、相関器28−1〜28−nのうちの所定の数の相関
器に対してベースバンド信号RiおよびRqと電源電圧
を供給してその動作を開始させるとともに、各相関器内
にそれぞれ設けられている拡散符号生成器により生成さ
れる拡散符号系列の種類およびその位相を制御するよう
に動作する。
【0026】ロングコード同期捕捉時、前記選択回路2
6において前記ロングコードタイミング検出部25から
の出力が選択され、該ロングコードタイミングに応じ
て、相関器28−1〜28−nにおいて各セルのロング
コードに対応する拡散符号系列がセットされる。これに
より、前記相関器28−1〜28−nは前記ロングコー
ドタイミングに対応して入力信号を逆拡散することとな
る。
【0027】並列に設けられたn個の相関器28−1〜
28−nには、それぞれ前記LPF18および19から
の出力信号RiおよびRqが入力されており、これら相
関器28−1〜28−nにおいてそれぞれ逆拡散が行な
われる。なお、各相関器28−1〜28−nの詳細な構
成については後述することとする。各相関器28−1〜
28−nからそれぞれ出力されるI成分およびQ成分の
復調データはRAKE合成および復調部30に入力され
るとともに、電力計算部29−1〜29−nに印加され
る。各電力計算部29−1〜29−nにおいて各パスに
対応する受信電力がそれぞれ計算され、該計算結果はロ
ングコード同期判定手段31にそれぞれ入力されるとと
もに、前記電源制御部20に入力される。
【0028】また、ロングコード同期が確定しトラフィ
ックデータ信号を受信する時には、前記選択回路26に
おいて前記パス検出部24の出力が選択され、前記パス
検出部24において最大n個まで検出された各パスの遅
延情報に応じて相関器28−1〜28−nにおける逆拡
散に用いられる拡散符号系列の位相が制御されて、各相
関器28−1〜28−nはそれぞれ対応するパスの受信
信号を並列に逆拡散することとなる。
【0029】前記各相関器28−1〜28−nからの各
パスに対応する逆拡散後のデータはRAKE合成および
復調部30において複素型マッチドフィルタ22からの
出力に基づいて決定された重み係数を用いて合成され、
シリアルデータに復調されて出力される。
【0030】また、前記ロングコード同期判定手段31
においては、前記電力計算部29−1〜29−nからの
相関出力が所定の閾値を超えているか否かが判定され、
該判定結果は拡散符号制御部33に入力される。この拡
散符号制御部33には前記ロングコード同期判定部32
からの出力も入力されており、これら各ロングコード同
期判定手段(部)からの出力に基づいてロングコードを
特定し、それに応じて前記拡散符号生成器21および各
相関器28−1〜28−n内の拡散符号生成器で生成す
る拡散符号系列を指定するための制御信号を各拡散符号
生成器に出力する。
【0031】図2は、前記相関器28−1〜28−nの
構成の一例を示すブロック図である。前記各相関器28
−1〜28−nはいずれもこの図2に示す構成を有して
いる。この図に示すように、各相関器は、入力信号Ri
およびRqの供給を制御するためのスイッチ34iおよ
び34q、逆拡散部40およびDLL(Delay LockedLo
op )部50を有している。ここで、前記スイッチ34
iおよび34qは前記相関器制御部27の出力により導
通制御される。
【0032】DLL部50において、61は拡散符号生
成器であり、前記相関器制御部27により指定される位
相を有し、前記拡散符号制御部33から印加される制御
信号に対応した拡散符号系列を生成する。この拡散符号
生成器61から出力される拡散符号系列はE-Codeとし
て、後述する乗算器51iおよび51qに印加される。
62は前記拡散符号生成器61により生成された拡散符
号系列E-Codeを1/2チップ周期(Tc/2)だけ遅延
する遅延回路であり、この遅延回路62から出力される
拡散符号系列はP-Codeとして後述する乗算器41iおよ
び41qに逆拡散のために印加される。63は前記遅延
回路62と同様に拡散符号系列を1/2チップ周期(T
c/2)だけ遅延させる遅延回路であり、この遅延回路
63から出力される拡散符号系列はL-Codeとして後述す
る乗算器55iおよび55qに印加される。
【0033】このようにして、前記拡散符号生成器6
1、遅延回路62および63から、それぞれ、P-Codeに
対してTc/2だけ位相の進んだE-Code(Early Cod
e)、正しい位相のP-Code(Punctual Code )およびT
c/2だけ位相の遅れたL-Code(Late Code )の3通り
の拡散符号系列が出力される。
【0034】逆拡散部40において、41iおよび41
qは前記正しい位相の拡散符号系列P-Codeと前記スイッ
チ34iおよび34qを介して入力される受信信号Ri
およびRqとの乗算を行なう乗算器、42iおよび42
qは該乗算器41iおよび41qからそれぞれ出力され
る乗算結果信号をショートコードの1周期分加算する累
算器である。これら乗算器41iおよび41q、累算器
42iおよび42qにより、受信信号の逆拡散が行なわ
れ、送信されたデータが復調される。
【0035】また、51iおよび51qは前記Tc/2
だけ位相の進んだ拡散符号系列E-Codeと前記受信信号R
iおよびRqを乗算する乗算器、52iおよび52qは
前記各乗算器51iおよび51qからの出力をショート
コードの1周期分だけ累算する累算器であり、これら乗
算器51i、51q、累算器52iおよび52qにより
受信信号RiおよびRqと前記拡散符号系列E-Codeとの
相関値が算出される。前記各累算器52i、52qから
の相関出力は、それぞれ、包絡線検波回路53i、53
qに入力され、前記各相関出力における変調の影響が取
り除かれて、加算器54において加算される。
【0036】さらにまた、前記Tc/2だけ位相の遅れ
た拡散符号系列L-Codeと前記受信信号RiおよびRqは
乗算器55iおよび55qにおいてそれぞれ乗算され、
各乗算結果はそれぞれ累算器56i、56qにおいてシ
ョートコードの1周期分だけ累算される。これにより、
前記受信信号RiおよびRqと前記拡散符号系列L-Code
との相関が算出される。前記累算器56iおよび56q
の出力は包絡線検波回路57iおよび57qを介して変
調の影響が取り除かれて、加算回路58において加算さ
れる。
【0037】そして、加算回路59において、前記加算
回路54の出力から前記加算回路58の出力が減算さ
れ、その出力はローパスフィルタ60を介して前記拡散
符号生成器61に入力され、拡散符号生成器61により
発生される拡散符号の位相が制御されるようになされて
いる。
【0038】これにより、実際の信号がP-Codeより位相
が進んだ時には減算器59の出力はプラスの信号にな
り、位相が遅れた時には減算器59の出力はマイナスの
信号になる。位相が完全に同期したときには、減算器5
9の出力はゼロである。したがって、この減算器59の
出力を拡散符号生成器61にフィードバックして、この
減算器59の出力が正のときには拡散符号生成器61で
発生される拡散符号系列の位相を遅らせる方向に制御
し、出力が負のときには拡散符号系列の位相を進ませる
方向に制御することにより、出力が0となるように系を
安定に制御することができ、実際の逆拡散に使用される
P-codeを受信信号に対して同期した状態にトラッキング
することができる。なお、このトラッキングループの制
御部(図2中に一点鎖線で示したDLL制御部50−
S)は、後述するロングコード同期の場合には動作しな
いようになされている。
【0039】このように図2の回路により同期追跡を行
なうためには、この回路によるトラッキングが開始され
るまでに受信信号の拡散系列と受信機内の拡散系列との
間の位相差が±Tc/2以内に収まっていることが必要
である。本発明においては、前述した複素型マッチドフ
ィルタ22によりこの精度で同期捕捉を行なっている。
なお、この実施の形態においては、E-CodeとL-Codeとの
位相差をTcとしたが、これに限られることはなく、例
えば位相差を2Tcとすることもできる。この場合に
は、前記複素型マッチドフィルタ22による同期捕捉回
路の精度をこれに対応した精度、すなわち±Tcとする
ことができる。
【0040】このように構成されたCDMA受信機にお
いて実行される本発明の初期同期方法について、図3の
フローチャートおよび図4のタイミングチャートを参照
して説明する。図3の(a)は初期セルサーチを行うと
きの動作を示すフローチャート、同図(b)は周辺セル
サーチ時の動作フローチャートである。また、図4の
(1)は受信アンテナ11に受信されるスペクトラム拡
散信号の一例を示しており、この図には制御チャネルの
受信信号のみが示されている。さらに、同図(2)はロ
ングコードのタイミングを検出する動作を説明するため
の図であり、同図(3)はロングコードを特定する動作
を説明するための図である。
【0041】(初期セルサーチ)初期セルサーチが開始
されると、図3(a)におけるステップS11に示すよ
うに、拡散符号制御部33は拡散符号生成器21に対し
制御チャネルのショートコードshort code #0 を発生さ
せ、複素型マッチドフィルタ22において受信スペクト
ラム拡散信号との相関をとり、その出力に基づいてロン
グコードタイミング検出部25においてロングコードの
タイミングが検出される。
【0042】すなわち、図4の(1)に示すように、各
基地局BSi 〜BSi+2 からはそれぞれ、前記図9に関
して説明した場合と同様に、ロングコード周期で所定期
間(例えば1シンボル期間)だけ制御チャネルに予め割
り当てられたショートコードshort code #0 で拡散さ
れ、その他の期間はそれぞれの基地局に固有のロングコ
ードlong code #i+ショートコードshort code#0で拡散
された信号が制御チャネルとして送信されており、前記
受信アンテナ11にはこれらの信号の合成された信号が
受信されている。
【0043】前記拡散符号生成器21からは、前記拡散
符号制御部33からの指示によりショートコードshort
code #0 が生成され、前記複素型マッチドフィルタ22
において、1ロングコード周期の期間、前記ショートコ
ードshort code #0 と前記受信信号との相関がとられ
る。この相関出力は前記電力計算部23を介して前記ロ
ングコードタイミング検出部25に入力される。この電
力計算部23の出力は、例えば図4の(2)に示すよう
に、各基地局からの制御チャネル信号のショートコード
short code #0 のみで拡散されている期間にピークを有
する波形となり、このうちの最大の電力を有するピーク
の位置がこの移動機が属しているセルの基地局のロング
コードタイミングであると判定される。この例において
は、図示するように、基地局BSi+2からの受信信号
のレベルが最も高く、その受信信号の相関ピークが最大
となっている。したがって、前記ロングコードタイミン
グ検出部25は、このタイミングをロングコードタイミ
ングTとして検出する。
【0044】次にステップS12に進み、n個の相関器
28−1〜28−nに電源電圧とベースバンド信号Ri
およびRqを供給し、それらを並列に用いて受信信号と
longcode #1〜long code #Nそれぞれとの相関をとり、
ロングコード検出手段31の出力が最大となるロングコ
ードlong code #kが特定される。これにより、この移動
機が属しているセルの基地局のロングコードがlong cod
e #kであると特定することができる。
【0045】すなわち、図4の(3)に示すように、拡
散符号制御部33はn個の相関器28−1〜28−nに
それぞれ設けられている拡散符号生成器61に対し、こ
のシステムにおいて使用されているロングコード(long
code #1〜long code #N)+short code #0 をそれぞれ
割り当てて生成させる。また、前記ロングコードタイミ
ング検出部25の出力は選択回路26を介して相関器制
御部27に印加され、該相関器制御部27は各相関器2
8−1〜28−n内に各々設けられている前記拡散符号
生成器61に対し、該検出されたロングコードタイミン
グTに同期して拡散符号を生成するように制御する。こ
のようにして、相関器28−1〜28−nを用いて受信
スペクトラム拡散信号とシステムにおいて予定されてい
るロングコードとの相関処理が並行して行われる。な
お、このロングコードを特定する処理を実行するときに
は、前記DLL制御部50−Sは非動作状態とされてい
る。
【0046】各相関器28−1〜28−nからの相関出
力(I成分とQ成分)はそれぞれ電力計算部29−1〜
29−nに入力され、ここでその絶対値が算出され、該
絶対値出力はそれぞれロングコード同期判定手段31に
入力される。図4の(3)は、電力計算部29−1〜2
9−nの出力の一例を示しており、この図には電力計算
部29−kの出力に相関のピークがある例が記載されて
いる。ロングコード同期判定手段31は、各入力が閾値
を超えるピークを有するものであるか否かを判定し、そ
の判定結果および閾値を超えたピーク値自体を前記拡散
符号制御部33に出力する。これにより、拡散符号制御
部33において、閾値を超えたピーク値が複数ある場合
には最大の相関を得ることができたロングコードが決定
され、この移動機が属するセルのロングコードを特定す
ることができる。図示した例においては、long code #k
が特定される。
【0047】このようにして、n個の相関器を用いて並
列にロングコードの特定を行うことができるため、従来
の場合と比べて非常に高速に処理することが可能とな
る。なお、システムにおいて使用されているロングコー
ドの数Nが相関器28の個数nよりも大きいときには、
n個ずつ順次並列に相関処理を行うようにすればよい。
【0048】また、上述のように前記n個の相関器28
−1〜28−nを使用するだけではなく、さらに前記マ
ッチドフィルタ22も使用して、このロングコードの特
定処理を実行するようにしてもよい。この場合には、さ
らに高速にロングコードを特定することが可能となる。
なお、マッチドフィルタ22を用いてロングコードの特
定を行う場合には、当該ロングコードをショートコード
の長さで分割し、各シンボル毎に順次相関検出を行うよ
うにする。
【0049】(受信処理)以上により、初期セルサーチ
が終了し、前記ステップS12において特定したロング
コードlong code #kを用いて通常の受信処理が行われる
こととなる。すなわち、ステップS13において、前記
拡散符号制御部33は、前記拡散符号生成器21を前記
特定したロングコードlong code #kと通信のために割り
当てられたショートコードshort code #j とからなる拡
散符号系列long code #k+short code #j を発生するよ
うに制御し、複素型マッチドフィルタ22において受信
スペクトラム拡散信号との相関をとる。
【0050】理想的には、受信信号と拡散符号系列の相
関出力には1つのピークだけが現われるはずであるが、
実際には、送信側から送信された信号は、直接アンテナ
に到達するもの(直接波)以外にも建物や地面等により
反射されて到達するもの(反射波)があり、多数の伝搬
経路(マルチパス)を通った信号が受信アンテナ11に
到達することとなる。これらの受信信号はそれぞれの伝
搬経路に応じた伝搬遅延時間をもって受信されることと
なるため、複数の相関ピークが現われることとなる。こ
のような複数の経路を伝搬してきた信号が受信される場
合には、受信信号同士が干渉していわゆるマルチパスフ
ェージングが発生することとなるため、この実施の形態
においては、並列に設けたn個の相関器(逆拡散部)2
8−1〜28−nにおいて各パスの信号の逆拡散を行な
い、この各逆拡散部からの出力をRAKE合成すること
によりパスダイバーシティ受信を行なうようにしてい
る。
【0051】前記複素型マッチドフィルタ22から出力
される相関出力は、電力計算部23に入力され、ここで
その相関出力の大きさが検出される。この電力計算の結
果、所定値よりも大きい相関ピーク出力が検出されたと
きには、この受信機で受信すべきスペクトラム拡散変調
信号が受信されたとしてパス検出部24に出力信号が出
力される。パス検出部24は前記電力計算部23から出
力される相関出力から受信波のパスおよび各パスの伝搬
遅延時間に対応する位相オフセットを検出する。
【0052】前記パス検出部24からの出力は相関器制
御部27に入力され、相関器制御部27は、相関器28
−1〜28−nのうちの前記検出されたパスの数と位相
オフセットに対応する数の相関器に対してベースバンド
信号RiおよびRqと電源電圧を供給してその動作を開
始させるとともに、該各相関器内にそれぞれ設けられて
いる拡散符号生成器により生成される拡散符号系列の位
相を対応するパスの位相オフセットに応じて制御する。
また、前記拡散符号制御部33は前記相関器28−1〜
28−nのうちの前記検出されたパスの数と位相オフセ
ットに対応する相関器内の拡散符号生成器に対してlong
code #k+short code #j を発生するように制御する。
これにより、各相関器28−1〜28−nは、それぞれ
対応するパスの受信信号を並列に逆拡散することとな
る。
【0053】各相関器28−1〜28−nからそれぞれ
出力されるI成分およびQ成分の復調データはRAKE
合成および復調部30に入力されるとともに、電力計算
部29−1〜29−nに印加される。電力計算部29−
1〜29−nにおいて各パスに対応する受信電力が計算
され、前記電源制御部20に入力される。前記各相関器
28−1〜28−nからの各パスに対応する逆拡散後の
データはRAKE合成および復調部30において所定の
係数を乗算されてRAKE合成され、シリアルデータに
復調されて出力されることとなる。
【0054】なお、上記においては、複数の相関器28
−1〜28−nを用いて当該基地局からのトラフィック
チャネルの信号の受信を行なっているが、前記マッチド
フィルタ22も前記相関器28−1〜28−nとともに
この信号の受信に使用することができる。このときは、
前記マッチドフィルタ22の出力は前記RAKE合成お
よび復調部30に入力され、該出力に含まれているマル
チパスの信号はそれぞれ所定の所定の遅延を受けた後、
所定の係数を乗算され、前記相関器28−1〜28−n
からの他のパスに対応する出力とともにRAKE合成さ
れる。
【0055】(周辺セルサーチ)通話状態にある移動機
100が隣接する他のセルに移動する場合には、当該他
のセルの基地局の通信チャネルに切り換えて通話を継続
させること(ハンドオーバ)が必要となる。このために
は、周辺にあるセルの基地局からの信号を受信し、最も
信号強度の大きい基地局をサーチすることが必要とな
る。この周辺サーチについて、図3の(b)を参照して
説明する。
【0056】まず、ステップS21において、前記複素
型マッチドフィルタ22を使用して、各セル共通に制御
チャネルとして使用されているshort code #0 を用い
て、受信信号との相関を検出する。これにより、前記電
力計算部23から、図4の(2)に示す各基地局からの
制御信号の強度に応じた相関出力が検出される。この出
力により、前述の場合と同様に、ロングコードタイミン
グ検出部25から、現在通信中の基地局を除いた最大の
信号強度となる基地局のロングコードのタイミングを得
ることができる。
【0057】次に、ステップS22において、前記、現
在通信中の基地局を除いた最大の信号強度となった基地
局を特定するために、ロングコードの特定を行なう。前
述のように、相関器28−1〜28−nはチャネルが接
続されている基地局との通話に使用されているため、こ
のステップS22の処理は、マッチドフィルタ22を用
いて行なわれることとなる。すなわち、現在属している
セルに隣接するセルに関する情報は予め通話中の基地局
から与えられているため、拡散符号発生部21におい
て、候補となるセルのロングコードを順次発生させ、そ
の相関出力が最大となるロングコードをロングコード同
期判定部32において検出し、ハンドオーバ先のロング
コードであると決定する。ここでは、このロングコード
をlong code #mとする。なお、この処理は、並列に実行
される前述した初期セルサーチの場合とは異なり、ロン
グコードを順次切り換えながら実行されるのであるが、
前述したようにマッチドフィルタ22は相関出力を高速
に出力することができるものであり、また、この周辺セ
ルサーチにおいては、予め候補となるロングコードが分
かっているため、高速にこの周辺セルサーチを実行する
ことができる。
【0058】また、上述においては、前記マッチドフィ
ルタ22を用いて当該ロングコードの同定を行なってい
るが、これとは逆に、前述した初期セルサーチ時と同様
に、前記複数の相関器28−1〜28−nを並列に用い
てロングコードの同定を行ない、前記マッチドフィルタ
を用いて現在接続されている基地局からのトラフィック
チャネル信号の受信を行なうようにしてもよい。なお、
このときには前記マッチドフィルタ22の出力が前記R
AKE合成および復調部30に供給され、トラフィック
チャネルのRAKE受信が行なわれることとなる。
【0059】さらに、前述した通常受信時のパスの数が
前記複数の相関器の数nよりも少ない場合には、前記複
数の相関器のうちの現在属しているセルとの通信に用い
られていない相関器を周辺セルサーチに使用することが
できる。この場合には、前記マッチドフィルタ22とこ
れらの相関器との両者を用いて隣接したセルのロングコ
ードの同定を行うことができる。
【0060】このようにしてハンドオーバ先の基地局が
ステップS22において特定された後、図示しない制御
局等の制御により、前記ステップS22でハンドオーバ
先と特定された基地局は通話チャネルを使用して、当該
移動機に対して現在接続されている基地局と同一の通話
信号を送出する。移動機は、ステップS23において、
このハンドオーバ先の基地局からの信号を前記マッチド
フィルタ22を使用して受信する。すなわち、前記拡散
符号発生部21において前記特定したハンドオーバ先の
セルのロングコードlong code #mと当該通信チャネルの
ショートコードshort code #j を発生させて、当該基地
局からの信号を受信する。すなわち、前から接続されて
いた基地局からの信号を前記相関器28−1〜28−n
を用いて受信し、それと並行してハンドオーバ先の基地
局からの信号を前記マッチドフィルタ22を用いて受信
している。このとき、このマッチドフィルタ22の出力
も、前記RAKE合成および復調部30に入力されてい
るため、このRAKE合成および復調部30において、
前記複数の相関器28−1〜28−nからの出力と、前
記マッチドフィルタ22からの出力とをRAKE合成す
ることができる。すなわち、同時に複数の基地局から受
信した信号をRAKE合成して受信することができる。
なお、このとき、前記電力計算部23の出力に基づいて
最大nパス検出部24からこのハンドオーバ先セルの基
地局からの信号のパスと対応する位相オフセットが検出
される。
【0061】次に、ステップS24に進み、前記相関器
28−1〜28−nにハンドオーバ先の通信チャネルに
対応する拡散符号long code #m+short code #j をセッ
トし、前記最大nパス検出部24により検出されたパス
に対応するタイミングで各相関器を動作させて、前記ス
テップS14と同様に、通常の信号受信を行なう。この
ようにして、同時に複数の基地局から信号を受信してハ
ンドオーバを行なうことができる。
【0062】また、前述のように、ハンドオーバ先のロ
ングコードの特定を、複数の相関器28−1〜28−n
を用いて行う場合、あるいは、マッチドフィルタ22と
現在接続されている基地局との信号の受信に用いられて
いない複数の相関器を用いて行う場合においても、同様
に、RAKE合成を行うことができ、複数の基地局から
の信号を受信するハンドオーバを実現することができ
る。
【0063】(他の実施の形態)次に、消費電力が少な
くされた本発明の他の実施の形態について説明する。こ
の実施の形態は、消費電力の少ないマッチドフィルタを
使用してより消費電力を軽減するようにしたものであ
る。図5にこのマッチドフィルタの構成を示す。なお、
この図に示すマッチドフィルタは前記複素型マッチドフ
ィルタ22内に2つ設けられている同一構成のマッチド
フィルタのうちの1つを示すものである。また、図を簡
略にするために、図5においては、拡散符号系列が6ビ
ットからなるものとし、6段の遅延段を有するものとし
て記載してあるが、実際に使用される拡散符号系列は数
10ビット〜数100ビットの長さを有する符号系列が
使用されるものであり、それに対応する数の段数を有す
るものとすることが必要である。
【0064】図5において、71−1〜71−6はいず
れも受信信号RiまたはRqをサンプルホールドするサ
ンプルホールド回路、73−1〜73−6は各サンプル
ホールド回路71−1〜71−6の出力と拡散符号とを
乗算する乗算部、76から81は各乗算部73−1〜7
3−6の出力を加算する加算回路である。また、72は
前記サンプルホールド回路71−1〜71−6における
サンプリングタイミングを制御する制御部、74は各乗
算部73−1〜73−6に基準電圧を入力するための基
準電圧発生回路、75は拡散符号系列を生成するための
拡散符号生成器である。
【0065】図示するように、各サンプルホールド回路
71−1〜71−6は、制御部72からの制御信号によ
り制御されるアナログスイッチ、キャパシタンスC1お
よび反転増幅器Ampとから構成されている。また、前
記各加算器76〜81は複数の入力端子に接続されたキ
ャパシタンスと反転増幅器Ampとから構成されてい
る。このように、このマッチドフィルタにおいては、前
記サンプルホールド回路および加算器において、入力側
に接続されたキャパシタンスと反転増幅器とからなるア
ナログ演算回路(ニューロオペアンプ)を用いているも
のである。
【0066】図6の(a)に前記反転増幅器Ampの構
成を示す。この図において、82は電源Vddと増幅器
Ampとの間に直列に接続されたスイッチであり、この
スイッチは前述した電源制御部20により制御されるも
のである。また、Viは入力端子、Voは出力端子であ
り、両端子の間には帰還用のキャパシタンスCfが設け
られている。92、93および94はいずれもCMOS
インバータ回路であり、この反転増幅器AmpはCMO
Sインバータの出力がハイレベルからローレベルあるい
はローレベルからハイレベルに遷移する部分を利用し
て、インバータを増幅器として使用するものであり、奇
数段、例えば図示するように3段直列に接続されたCM
OSインバータにより構成されている。なお、抵抗R1
およびR2は増幅器のゲインを制御するために、また、
キャパシタンスCgは位相調整のためにそれぞれ設けら
れており、いずれも、この反転増幅器Ampの発振を防
止するために設けられている。
【0067】ここで、この反転増幅器にキャパシタンス
を介して入力電圧を印加するニューロオペアンプの動作
について図7を参照して説明する。図7において、Am
pは前述した反転増幅器であり、入力電圧V1 とV2 が
それぞれキャパシタンスC1よびC2 を介して前記反転
増幅器Ampに印加されている。前記反転増幅器Amp
の電圧増幅率は非常に大きいためこの反転増幅器Amp
の入力側のB点における電圧はほぼ一定の値となり、こ
のB点の電圧をVb とする。このとき、図中のB点は、
各キャパシタンスC1、C2、CfおよびCMOSイン
バータ92を構成するトランジスタのゲートに接続され
た点であり、いずれの電源からもフローティング状態に
ある点である。
【0068】したがって、初期状態において、各キャパ
シタンスに蓄積されている電荷が0であるとすると、入
力電圧V1 およびV2 が印加された後においても、この
B点を基準としてみたときの各キャパシタンスに蓄積さ
れる電荷の総量は0となる。これにより、次の電荷保存
式が成立する。 C1(V1 −Vb )+C2(V2 −Vb )+Cf(Vout −Vb )=0・・・ (1)。 ここで、各入力電圧V1 およびV2 をB点の電圧Vbを
基準とする電圧に置き換え、V(1) =V1 −Vb、V
(2) =V2 −Vb、V'out=Vout −Vbとすると、前
記(1)式より次の(2)式を導くことができる。 V'out=−{(C1/Cf) V(1) +( C2/Cf) V(2)} ・・・(2)。 すなわち、ニューロオペアンプからは、大きさが各入力
電圧Viに入力キャパシタンスCiとフィードバックキ
ャパシタンスCfとの比である係数(Ci/Cf)を乗
算した値の和で、極性が反転された出力電圧Vout が出
力されることとなる。
【0069】前記サンプルホールド回路71−1〜71
−6においては、前述した図7において入力端子が一つ
だけの場合に相当し、入力キャパシタンスC1の値とフ
ィードバックキャパシタンスCfの値とが等しくされて
いるため、その出力電圧は前記(2)式より、−V(1)
となる。すなわち、前記制御部72により入力スイッチ
が開放された時点における入力電圧Ri(またはRq)
の極性の反転した電圧−Ri(または−Rq)がサンプ
ルホールド回路71−1〜71−6から出力される。
【0070】前記制御部72は、各サンプルホールド回
路71−1〜71−6に対し順次制御信号を印加して、
各サンプルホールド回路71−1〜71−6に設けられ
ているアナログスイッチを一旦閉成し、拡散変調信号の
各チップに対応するタイミングで各サンプルホールド回
路71−1〜71−6のスイッチを順次開放して入力電
圧を取り込むように制御する。これにより、各サンプル
ホールド回路71−1〜71−6には拡散符号系列の1
周期分の受信信号が取り込まれ、その極性の反転した受
信信号が出力される。
【0071】前記各サンプルホールド回路71−1〜7
1−6からの出力がそれぞれ入力される乗算部73−1
〜73−6は、同一の構成を有する2個のマルチプレク
サ回路MUX1およびMUX2により構成されている。
図6の(b)にこのマルチプレクサ回路MUXの構成を
示す。この図において、95はCMOSインバータ、9
6および97はCMOSトランスミッションゲートであ
る。また、Siは制御信号入力端子であり、具体的には
前記拡散符号生成器75から出力される拡散符号系列の
うちのこのマルチプレクサ回路MUXが含まれている乗
算部73−iに対応するビットのデータが入力される。
また、In1 およびIn2 は第1および第2の入力端子、Ou
t は出力端子である。このような構成において、制御信
号Siが「1」(ハイレベル)のときには、トランスミ
ッションゲート96が導通、97が非導通となり、第1
の入力端子In1 からの入力信号が出力端子Out に出力さ
れる。一方、Siが「0」(ローレベル)のときには、
トランスミッションゲート96が非導通、97が導通と
なり、第2の入力端子In2 からの入力信号が出力端子Ou
t に出力されることとなる。
【0072】前述したように各乗算部73−1〜73−
6には、上述したマルチプレクサ回路MUXがMUX1
とMUX2の2つ設けられており、第1のマルチプレク
サ回路MUX1の出力は該乗算部73−iのH出力、第
2のマルチプレクサ回路MUX2の出力は乗算部73−
iのL出力とされている。第1のマルチプレクサ回路M
UX1の第1の入力端子In1 には対応するサンプルホー
ルド回路71−iからの出力電圧Vi、第2の入力端子
In2 には前記基準電圧発生回路74から入力される基準
電圧Vrが印加されている。一方、第2のマルチプレク
サ回路MUX2の各入力端子In1 およびIn2 には、前記
第1のマルチプレクサ回路MUX1とは逆の関係の入力
電圧が印加されている。すなわち、第1の入力端子In1
には基準電圧Vrが、また、第2の入力端子In2 にはサ
ンプルホールド回路71−iの出力電圧Viが印加され
ている。
【0073】したがって、制御端子に印加される拡散符
号の対応するビットSiの値が「1」のときは、MUX
1からはその出力Hに対応するサンプルホールド回路7
1−iからの入力電圧を出力し、MUX2はその出力L
に基準電圧発生回路74からの基準電圧Vrを出力し、
一方、拡散符号の対応するビットが「0」のときは、M
UX1はその出力Hに基準電圧発生回路74からの基準
電圧Vrを出力し、MUX2はその出力Lに対応するサ
ンプルホールド回路71−iからの入力電圧を出力する
ようになされている。
【0074】図6の(c)に基準電圧発生回路(Vref
)74の構成を示す。この図において、92、93お
よび94は前記図6(a)に示した反転増幅器Ampに
おけるものと同様のCMOSインバータ回路、R1およ
びR2はゲイン制御用抵抗、Cgは位相調整用キャパシ
タである。また、82は電源Vddと前記各CMOSイ
ンバータ92〜94および抵抗R1との間に挿入された
スイッチであり、前記電源制御部20により導通制御さ
れるものである。この回路は、その入出力電圧が等しく
なる安定点に出力電圧が収束するものであり、各CMO
Sインバータ92〜94の閾値の設定等により所望の基
準電圧Vrを生成することができる。ここでは、ダイナ
ミックレンジを大きくすることができるように、基準電
圧Vr=電源電圧Vdd/2=Vbとされている。した
がって、前記乗算部73−1〜73−6のH出力または
L出力から基準電圧Vrが出力されている場合には、前
記(2)式における入力電圧V(i)は0となる。
【0075】前記乗算部73−1〜73−3におけるM
UX1からの出力(H出力)は加算器76に入力され
る。加算器76において、各乗算部73−1〜73−3
からの入力電圧にそれぞれ対応する入力キャパシタンス
C2、C3およびC4の大きさは、フィードバックキャ
パシタンスCfの1/3の大きさとされているため、前
述した(2)式より、各乗算部73−1〜73−3から
の出力電圧の和の1/3の大きさを有する電圧が出力さ
れる。なお、この出力電圧の極性は、このマッチドフィ
ルタの入力電圧Ri(Rq)と同一の極性である。
【0076】また、加算器78には乗算部73−4〜7
3−6のH出力が入力されており、前記の場合と同様に
して、それらの和の大きさを有する電圧が出力される。
なお、この電圧の極性はRi(Rq)と同一のものとな
る。この加算器76と加算器78の出力は加算器80に
入力される。この加算器80における入力キャパシタン
スC5およびC6の値はともにフィードバックキャパシ
タンスCfの値の1/2とされており、該加算器80か
らは前記加算器76の出力の1/2の大きさの電圧と前
記加算器78の出力の1/2の大きさの電圧の和の電圧
が出力される。この電圧はRi(Rq)と逆の極性を有
している。
【0077】一方、前記乗算部73−1〜73−3にお
けるMUX2の出力(L出力)は加算器77に入力さ
れ、前述の場合と同様にして、これらの和の大きさを有
する電圧が出力される。また、前記乗算部73−4〜7
3−6のL出力は加算器79に入力され、それらの和の
大きさを有し、Ri(Rq)と同一の極性を有する電圧
が出力される。
【0078】前記加算器80、77および79の出力は
加算器81に入力される。この加算器81における前記
加算器80からの入力に対応する入力キャパシタンスC
7の大きさはフィードバックキャパシタンスCfの大き
さと等しくされており、また、前記加算器77および7
9からの入力に対応する入力キャパシタンスC8および
C9の大きさはCf/2とされているため、該加算器8
1からは、前記加算器80の出力電圧と前記加算器77
の出力電圧の1/2の電圧と前記加算器79の出力電圧
の1/2の電圧との和の電圧との差に対応する電圧が出
力されることとなる。したがって、この加算器81から
は、拡散符号生成器75から出力される拡散符号系列に
おける「1」が供給されるサンプルホールド回路71−
1〜71−6の出力の和と、拡散符号系列における
「0」が供給される出力の和との差の電圧、すなわち拡
散符号系列との相関値が出力されることとなる。
【0079】なお、前記加算器80において入力電圧の
和の1/2の電圧が出力されるようにし、前記加算器8
1において加算器77および79からの出力電圧の1/
2の電圧が加算されるようにしているのは、最大電圧が
電源電圧を超えることがないようにするためである。
【0080】このようにして加算器81から相関値が出
力された後、このマッチドフィルタにおいては、拡散符
号生成器75から出力される拡散符号系列を1チップシ
フトさせて、前述と同様の演算処理を行い次の相関値を
得るようにしている。これにより、サンプルホールドさ
れた信号のシフト処理を行う必要がなくなるため、それ
による誤差の発生を防止することができる。このように
して、拡散符号系列のシフトを順次行うことにより、前
述した同期捕捉を行うことができる。
【0081】このマッチドフィルタによれば、前記ニュ
ーロオペアンプによる演算処理は容量結合によるアナロ
グ処理により実行されるため、回路規模はデジタル処理
の場合に比べて大幅に減縮することができ、また、並列
演算であるために高速に処理を実行することができる。
さらに、各回路における入出力は全て電圧信号であるた
め、非常に低消費電力のものとすることができる。
【0082】なお、上述した実施の形態においてはQP
SK変調された信号の場合を例にとって説明したが、こ
れに限られることはなく、BPSKなど他の変調方式を
採用した場合にも本発明を適用することができることは
明らかである。
【0083】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の初期同期
方法によれば、初期セルサーチ時に、マッチドフィルタ
を用いてロングコードのタイミングを検出し、複数個並
列に設けられた相関器により該検出したロングコードタ
イミングでロングコードの特定を行なっているので、高
速に初期セルサーチを行なうことができる。また、周辺
セルサーチ時に、マッチドフィルタを用いてハンドオー
バ先のロングコードのタイミング検出とロングコードの
特定を行ない、相関器により現在接続中の基地局からの
信号を受信し、同時にマッチドフィルタによりハンドオ
ーバ先の基地局からの信号を受信することができるた
め、ハンドオーバを実現することができる。
【0084】さらにまた、相関器手段を複数個設けてR
AKE受信を行なっているために、マルチパスフェージ
ングのある環境においても、良好な受信品質を保つこと
ができる。さらにまた、初期セルサーチ時、ハンドオー
バ時、および通話時(マルチパス受信時)において、マ
ッチドフィルタおよび複数の相関器を共用することがで
き、高効率化および小型化を実現することができる。さ
らにまた、ニューロオペアンプを使用したマッチドフィ
ルタを使用することにより、低消費電力の受信機を提供
することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の初期同期方法が適用される受信機の
一実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図2】 図1の受信機における相関器の一実施の形態
の構成を示すブロック図である。
【図3】 本発明の方法によるセルサーチ動作を説明す
るためのフローチャートである。
【図4】 本発明の方法によるセルサーチ動作を説明す
るためのタイミング図である。
【図5】 本発明の他の実施の形態におけるマッチドフ
ィルタの構成例を示すブロック図である。
【図6】 図5のマッチドフィルタにおける各部の構成
を示す回路図である。
【図7】 図5のマッチドフィルタにおける加算部の動
作を説明するための図である。
【図8】 基地局間非同期セルラシステムのセル構成例
を示す図である。
【図9】 従来のDS−CDMA基地局間非同期セルラ
システムにおけるセルサーチ動作を説明するためのタイ
ミング図である。
【符号の説明】
11 受信アンテナ 12 高周波受信部 13 分配回路 14、107 発振器 15、108 位相シフト回路 16、17、41i、41q、51i、51q、55
i、55q 乗算器 18、19、60 ローパスフィルタ 20 電源制御部 21、61、75 拡散符号生成器 22 複素型マッチドフィルタ 23、29−1〜29ーn 電力計算部 24 パス検出部 25 ロングコードタイミング検出部 26 選択回路 27 相関器制御部 28−1〜28−n 相関器 29−1〜29−n 電力計算部 30 RAKE合成および復調部 31−1〜31−n ロングコード同期判定手段 32 ロングコード同期判定部 33 拡散符号制御部 34i、34q、82 スイッチ 40 逆拡散部 42i、42q、52i、52q、56i、56q 累
算器 50 DLL部 50−S DLL制御部 53i、53q、57i、57q 包絡線検波回路 54、58、59、62、63、64、76〜81 加
算器 62、63 1/2Tc遅延回路 71−1〜71−n サンプルホールド回路 72 制御部 73−1〜73−6 乗算部 74 基準電圧発生回路 92〜95 CMOSインバータ 96、97 トランスミッションゲート 100 移動機
フロントページの続き (72)発明者 周 長明 東京都世田谷区北沢3−5−18 鷹山ビ ル 株式会社鷹山内 (72)発明者 周 旭平 東京都世田谷区北沢3−5−18 鷹山ビ ル 株式会社鷹山内 (72)発明者 山本 誠 東京都世田谷区北沢3−5−18 鷹山ビ ル 株式会社鷹山内 (72)発明者 高取 直 東京都世田谷区北沢3−5−18 鷹山ビ ル 株式会社鷹山内 (72)発明者 佐和橋 衛 東京都港区虎ノ門二丁目10番1号 エ ヌ・ティ・ティ移動通信網株式会社内 (72)発明者 安達 文幸 東京都港区虎ノ門二丁目10番1号 エ ヌ・ティ・ティ移動通信網株式会社内 (56)参考文献 特開 平10−94041(JP,A) 特開 平7−298332(JP,A) 特開 平7−58665(JP,A) 特開 平9−46174(JP,A) 佐和橋衛(外3名),広帯域DS−C DMA用低消費電力マッチトフィルタL SI,電子情報通信学会技術研究報告, 1996年 1月25日,Vol.95 No. 490,pp.57−62,RCS95−120 樋口健一(外2名),DS−CDMA 基地局間非同期セルラ方式におけるロン グコードの2段階高速初期同期法,電子 情報通信学会技術研究報告,1996年 5 月20日,VOL.96 No.50,pp. 27−32,RCS96−12 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04J 13/00 - 13/06 H04B 1/69 - 1/713 H04B 7/26 H04L 7/00

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 各セルに固有のロングコードと各通信
    チャネルに対応したショートコードとからなる拡散符号
    系列を用いるDS−CDMA基地局間非同期セルラ方式
    における初期同期方法であって、 前記通信チャネルのうちの制御チャネルには各セルに共
    通の特定のショートコードが割り当てられており、 (a)初期セルサーチ時には、(a1)マッチドフィル
    タを用いて前記特定のショートコードと受信信号との相
    関を検出し、該相関出力の最大値に基づいて当該基地局
    からのロングコードのタイミングを検出し、(a2)該
    検出されたロングコードタイミングに基づいて、並列に
    設けられた複数の相関器手段、または、該複数の相関器
    手段と前記マッチドフィルタの両者を用いて、当該シス
    テムにおいて使用されているロングコードの検出を並列
    に実行して、当該基地局のロングコードを特定し、 (b)周辺セルサーチ時には、(b1)前記マッチドフ
    ィルタを用いて前記特定のショートコードと受信信号と
    の相関を検出し、該相関出力に基づいてハンドオーバ先
    の基地局のロングコードのタイミングを検出し、(b
    2)該検出されたロングコードのタイミングに基づい
    て、前記並列に設けられた複数の相関器手段により現在
    のセルの基地局との通信を行ないながら前記マッチドフ
    ィルタを用いて周辺セルに対応するロングコードとの相
    関を順次検出させ、または、前記マッチドフィルタを用
    いて現在のセルの基地局との通信を行ないながら前記複
    数の相関器手段を用いて周辺セルに対応するロングコー
    ドとの相関を順次検出させることにより、当該ハンドオ
    ーバ先基地局のロングコードを特定することを特徴とす
    るDS−CDMA基地局間非同期セルラ方式における初
    期同期方法。
  2. 【請求項2】 各セルに固有のロングコードと各通信
    チャネルに対応したショートコードとからなる拡散符号
    系列を用いるDS−CDMA基地局間非同期セルラ方式
    であって、制御チャネルには各セルに共通の特定のショ
    ートコードが割り当てられているセルラ方式に使用され
    る受信機であって、 受信信号と拡散符号系列との相関を検出するマッチドフ
    ィルタと、 前記受信信号と拡散符号系列との相関を検出する並列に
    設けられた複数の相関器手段と、 前記マッチドフィルタからの相関出力の最大値を検出す
    るロングコードタイミング検出部と、 前記マッチドフィルタからの相関出力が入力されるロン
    グコード同期判定部と、 前記複数の相関器手段からの相関出力が入力されるロン
    グコード同期判定手段と、 前記ロングコードタイミング検出部の出力が入力され、
    前記複数の相関器手段の動作を制御する相関器制御部
    と、 前記ロングコード同期判定部および前記ロングコード同
    期判定手段からの出力が入力され、前記マッチドフィル
    タおよび前記複数の相関器手段における相関動作に用い
    られる拡散符号系列を選択するための制御信号を出力す
    る拡散符号制御部とを有することを特徴とするDS−C
    DMA基地局間非同期セルラ方式用受信機。
  3. 【請求項3】 前記複数個の相関器手段はさらに受信
    スペクトラム拡散信号の同期追跡を行なう遅延ロックル
    ープを有しており、 前記相関器制御部は前記マッチドフィルタからの相関出
    力のピーク位置に応じて前記複数個の相関器手段の動作
    を制御するように構成されており、 前記複数個の相関器手段の出力および前記マッチドフィ
    ルタの出力をRAKE合成してデータを判定するように
    構成されていることを特徴とする前記請求項2に記載の
    DS−CDMA基地局間非同期セルラ方式用受信機。
  4. 【請求項4】 ロングコード同期確立後、前記マッチ
    ドフィルタおよび前記複数の相関器手段を用いてトラフ
    ィックチャネルの信号を受信し、マルチパスの信号をR
    AKE合成してデータを判定するように構成されている
    ことを特徴とする前記請求項3に記載のDS−CDMA
    基地局間非同期セルラ方式用受信機。
  5. 【請求項5】 ロングコード同期確立後、前記マッチ
    ドフィルタと前記複数の相関器のうちの一部の相関器を
    用いて、現在のセルの基地局からのトラフィックチャネ
    ルの信号を受信し、それをRAKE合成し、残りの一部
    の相関器を用いて、周辺セルの基地局からの制御チャネ
    ルの信号を受信し、そのセルのロングコードを識別同期
    し、その基地局からのトラフィックチャネルで送られて
    きた現在のセルの基地局から受信しているデータと同じ
    データの信号を受信して、両基地局あるいは複数個の基
    地局からの信号をレイク合成して判定するように構成さ
    れているものであることを特徴とする前記請求項3ある
    いは4に記載のDS−CDMA基地局間非同期セルラ方
    式用受信機。
  6. 【請求項6】 前記マッチドフィルタを用いて現在の
    セルの基地局との通信を行なう場合、前記マッチドフィ
    ルタの出力に含まれているマルチパスの信号をRAKE
    合成されるようになされ、また、前記マッチドフィルタ
    により現在のセルあるいは周辺セルに対応するロングコ
    ードの検出を実行する場合、ロングコードをショートコ
    ードの長さで分割し、シンボル毎に順次相関検出を行な
    うように構成されていることを特徴とする前記請求項3
    〜5のいずれか1項に記載のDS−CDMA基地局間非
    同期セルラ方式用受信機。
  7. 【請求項7】 前記マッチドフィルタは、複数のサン
    プルホールド回路と、前記各サンプルホールド回路の出
    力を拡散符号系列の対応するビットの値に応じて第1あ
    るいは第2の出力端子に出力する複数の乗算部と、前記
    各乗算部の第1の出力端子の出力を加算する第1のアナ
    ログ加算回路と、前記各乗算部の第2の出力端子の出力
    を加算する第2のアナログ加算回路と、前記第1のアナ
    ログ加算回路の出力と前記第2のアナログ加算回路の出
    力との減算を行う第3のアナログ加算回路とを有するも
    のであることを特徴とする前記請求項2〜6のいずれか
    1項に記載のDS−CDMA基地局間非同期セルラ方式
    用受信機。
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