JP3588043B2 - Receiver and automatic frequency control method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、CDMA方式の無線通信システムに用いられる受信装置及び自動周波数制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、携帯電話や自動車電話等の無線通信システムが急速に普及してきている。この無線通信システムの通信端末装置では、受信側装置において、送信側装置とのキャリア周波数のずれを補償するために自動周波数制御(Automatic Frequency Control;以下、「AFC」という)を行っている。
【0003】
以下、従来の受信装置について、図7、図8を参照して説明する。図7は、送信装置から送信されるデータのスロット構成を示す図である。図8は、従来の受信装置の構成を示すブロック図である。
【0004】
送信装置(図示しない)は、図7に示すように、それぞれCodeAおよびCodeBにより拡散された既知シンボル11および既知シンボル12を含む信号を送信する。ただし、CodeAおよびCodeBのコード長を、それぞれtCAおよびtCBとし、既知シンボル11と既知シンボル12との間隔をtgapとする。
【0005】
送信装置から送信された信号は、図8に示す受信装置によりアンテナ21を介して受信される。図8において、アンテナ21に受信された信号(受信信号)は、受信RF部22により、キャリア周波数からベースバンドに周波数変換される。このとき、受信RF部22では後述する発振器38から発振されたローカル信号が用いられる。受信RF部22から出力されたベースバンド信号(受信ベースバンド信号)の同相成分(I−ch)および直交成分(Q−ch)は、それぞれ、A/D変換器23およびA/D変換器24により、ディジタル信号に変換され、サーチャー25、相関器26、相関器27および相関器28に出力される。
【0006】
サーチャー25では、ディジタル信号に変換された受信ベースバンド信号と既知コードであるCodeAとの相関がとられ、相関値の電力が閾値を越えるタイミング(すなわちCodeAの受信タイミング)tAが検出される。また、サーチャー25では、tA+tgapによりCodeBの受信タイミングtBが算出される。また、サーチャー25では、tA+tCA/2によりデータ部の先頭の受信タイミングtDataが算出される。
【0007】
サーチャー25から相関器26及び同期検波部29に対してデータ部の先頭の受信タイミングが出力され、サーチャー25から相関器27に対してCodeAの受信タイミングが出力され、サーチャー25から相関器28に対してCodeBの受信タイミングが出力される。
【0008】
相関器26では、サーチャー25からのデータ部の先頭の受信タイミングに基づいて、受信ベースバンド信号のデータ部と所定の拡散コード(当該受信装置に割り当てられた拡散コード)との相関がとられる。相関処理後の受信ベースバンド信号のデータ部は、同期検波部29に出力される。
【0009】
相関器27では、サーチャー25からのCodeAの受信タイミングに基づいて、受信ベースバンド信号の既知シンボル11とCodeAとの相関がとられる。同様に、相関器28では、サーチャー25からのCodeBの受信タイミングに基づいて、受信ベースバンド信号の既知シンボル12とCodeBとの相関がとられる。
【0010】
同期検波部29では、サーチャー25からのデータ部の先頭の受信タイミングに基づいて、相関処理された受信ベースバンド信号のデータ部に対して同期検波処理が行われる。同期検波後の受信ベースバンド信号のデータ部は、復調部30にて復調され、受信データが取り出される。
【0011】
相関処理された受信ベースバンド信号の既知シンボル11の同相成分は、遅延部31によりtAB(=tCA/2+tgap+tCB/2;図7参照)だけ遅延された後複素相関演算部33に出力される。同様に、相関処理された受信ベースバンド信号の既知シンボル11の直交成分は、遅延部32によりtAB(=tCA/2+tgap+tCB/2)だけ遅延された後複素相関演算部33に出力される。相関処理された受信ベースバンド信号の既知シンボル12の同相成分および直交成分は、それぞれ複素相関演算部33に出力される。
【0012】
複素相関演算部33では、相関処理された受信ベースバンド信号の既知シンボル11および既知シンボル12の同相成分を用いた複素相関処理が行われる。また、複素相関演算部33では、相関処理された受信ベースバンド信号の既知シンボル11および既知シンボル12の直交成分を用いた複素相関処理が行われる。複素相関処理後の受信ベースバンド信号の同相成分および直交成分は位相推定部34に出力される。
【0013】
位相推定部34では、複素相関演算部33から出力された複素相関処理後の受信ベースバンド信号の同相成分および直交成分を用いて単位時間当りの位相回転量が推定される。平滑化部35では、位相推定部34により推定された位相回転量を用いて周波数オフセットが算出される。算出された周波数オフセットは、制御電圧変換部36に出力される。
【0014】
制御電圧変換部36では、算出された周波数オフセットを補償すべく、発振器38にかけられる所定の制御電圧をもった信号が出力される。この制御電圧変換部36から出力された信号は、D/A変換器37によりアナログ信号に変換された後、発振器38に出力される。これにより、周波数オフセットを補償するように発振器38におけるローカル信号の周波数が制御される。
【0015】
このように、上記従来の受信装置は、受信信号中の既知シンボル間の位相回転量を推定して周波数オフセットを算出し、周波数オフセットを補償するようにAFCを行っている。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、相関をとった後の既知シンボルには拡散コードの相互相関による影響やノイズによる影響等があるため、上記従来の受信装置は、既知シンボル間の位相回転量を高精度に推定することが困難であり、AFCの精度が劣化してしまうという問題を有している。
【0017】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、拡散コードの相互相関による影響やノイズによる影響を抑圧して既知シンボル間の位相回転量を高精度に推定することができ、高精度なAFCを実現することができる受信装置及び自動周波数制御方法を提供することを目的とする。
【0018】
【課題を解決するための手段】
本発明の受信装置は、所定の基本コードの一部からなる既知シンボルが挿入された受信信号と前記基本コードとの相関値である第1相関値を算出するサーチ手段と、所定の閾値を越えた前記第1相関値の数およびその受信タイミングが属する時間帯に基づいて時間多重されている既知シンボルの数および種類を判定する判定手段と、前記既知シンボルの前半が挿入されている受信信号部分と前記判定手段にて時間多重されていると判定された既知シンボルとの相関値である第2相関値および前記既知シンボルの後半部と前記判定された既知シンボルとの相関値である第3相関値を算出する相関値算出手段と、前記第2相関値の加算結果と前記第3相関値の加算結果との位相差から位相回転量を推定する位相回転量推定手段と、前記位相回転量に基づいて周波数オフセットを補償するように発振器の周波数を制御する周波数制御手段と、を具備する構成を採る。
【0022】
これらの構成により、複数の既知シンボルの相関値を加算した値を用いて位相回転量を推定することができるので、位相回転量の推定において拡散コードの相互相関による影響やノイズによる影響を抑圧することができ、高精度なAFCを実現することができる。
【0023】
本発明の受信装置は、相関値算出手段は、既知シンボルが挿入されている受信信号部分と判定手段にて時間多重されていると判定された既知シンボルとの相関値である第4相関値および受信信号と制御チャネルの拡散コードとの相関値である第5相関値を算出し、位相回転量推定手段は、時間多重されている既知シンボルの数が1である場合、前記第4相関値と前記第5相関値との位相差から位相回転量を推定する構成を採る。
【0024】
この構成により、時間多重されている既知シンボルの数が1である場合でも安定したAFCを行うことができる。
【0025】
本発明の受信装置は、相関値算出手段は、セル固有の制御チャネルを用いて第5相関値を算出する構成を採る。
【0026】
この構成により、誤って他セルの制御チャネルを用いて位相回転量を推定しまうことがないので、システムの安定性が向上する。
【0027】
本発明の受信装置は、位相回転量推定手段は、時間多重されている既知シンボルの数が1である場合であっても、制御チャネルと既知シンボルが時間的に近い場合には、前記第2相関値と前記第3相関値との位相差から位相回転量を推定する構成を採る。
【0028】
この構成により、時間多重されている既知シンボルが1であり、制御チャネルと既知シンボルが時間的に近い場合であっても、ある程度の安定したAFCを実現することができる。
【0029】
本発明の通信端末装置は、上記いずれかに記載の受信装置を搭載する構成を採る。また、本発明の基地局装置は、上記のいずれかに記載の受信装置を搭載する構成を採る。
【0030】
これらの構成により、位相回転量の推定において拡散コードの相互相関による影響やノイズによる影響を抑圧することができ、高精度なAFCを実現することができるので、高品質な無線通信を行うことができる。
【0031】
本発明の自動周波数制御方法は、所定の基本コードの一部からなる既知シンボルが挿入された受信信号と前記基本コードとの相関値である第1相関値を算出する工程と、所定の閾値を越えた前記第1相関値の数およびその受信タイミングが属する時間帯に基づいて時間多重されている既知シンボルの数、種類および相関処理のタイミングを判定する工程と、前記判定された既知シンボルの数、種類および相関処理のタイミングに基づいて、時間多重された1又は複数の受信信号の相関値を算出する工程と、前記相関値の加算値を用いて位相回転量を推定する工程と、前記位相回転量に基づいて周波数オフセットを補償するように発振器の周波数を制御する工程と、を具備する方法をとる。また、本発明の自動周波数制御方法は、所定の基本コードの一部からなる既知シンボルが挿入された受信信号と前記基本コードとの相関値である第1相関値を算出し、所定の閾値を越えた前記第1相関値の数およびその受信タイミングが属する時間帯に基づいて時間多重されている既知シンボルの数および種類を判定し、既知シンボルの前半が挿入されている受信信号部分と時間多重されていると判定された既知シンボルとの相関値である第2相関値および前記既知シンボルの後半部と前記判定された既知シンボルとの相関値である第3相関値を算出し、前記第2相関値の加算結果と前記第3相関値の加算結果との位相差から位相回転量を推定し、前記位相回転量に基づいて周波数オフセットを補償するように発振器の周波数を制御する方法をとる。
【0032】
この方法により、複数の既知シンボルの相関値を加算した値を用いて位相回転量を推定することができるので、位相回転量の推定において拡散コードの相互相関による影響やノイズによる影響を抑圧することができ、高精度なAFCを実現することができる。
【0033】
【発明の実施の形態】
本発明の骨子は、送信側がコードシフトにより得られた拡散コードからなる既知シンボルを送信データに挿入して多重送信し、受信側が複数の既知シンボルの相関値を加算した値を用いて位相回転量を推定することである。
【0034】
ここで、各実施の形態の説明に入る前に、まず、図1を用いて、本発明において送信側が送信データに挿入する既知シンボル部の拡散コードの生成方法について説明する。
【0035】
図1において、基本コードの長さをP(チップ)、無線回線の最大遅延プロファイル長をW(チップ)とする。また、同一の基本コードを2つ直列的に並べ、前方を基本コードBC1とし、後方を基本コードBC2とする。
【0036】
ユーザ1に対する拡散コードCode1は、基本コードBC1に基本コードBC2の先頭からWの部分を加えて作成される。また、ユーザ2に対する拡散コードCode2は、基本コードBC1の先頭からWの部分を除いたものに基本コードBC2の先頭から2×Wの部分を加えて作成される。すなわち、拡散コードCode2は、基本コードBC1、BC2において、拡散コードCode1にあたる部分をWだけ後方に移動(シフト)したものである。
【0037】
同様に、ユーザ数をkとすると、ユーザi(i=1、2、…、k)に対する拡散コードCodeiは、基本コードBC1の先頭から(i−1)×Wの部分を除いたものに基本コードBC2の先頭からi×Wの部分を加えて作成される。各拡散コードCodeiは、Lm=P+W(チップ)の長さである。
【0038】
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明では、送信側が基地局装置、受信側が通信端末装置とする。また、以下の説明では、遅延波を考慮しない。また、以下の説明において図1に示した方法にて生成された拡散コードを「シフトコード」という。
【0039】
(実施の形態1)
図2は、本発明の実施の形態1に係る通信端末装置と無線通信を行う基地局装置から送信されるデータのスロット構成図である。図2に示すように、スロットの略中央に既知シンボルが挿入される。この既知シンボルは、図1に示した方法にて生成された拡散コードである。また、データ部には各ユーザ固有の拡散コードが乗算される。
【0040】
基地局装置は、通信中の各通信端末装置(ユーザ)に対して、図2のスロット構成をもつ信号を多重して送信する。また、制御信号の送受信により基本コードとシフト量は、予め各通信端末装置に通知される。
【0041】
図3は、本実施の形態に係る通信端末装置の構成を示すブロック図である。なお、図3では、通信端末装置の受信側の構成を示し、送信側の構成を省略する。
【0042】
受信アンテナ101は、基地局装置から送信された無線信号を受信する。受信RF部102は、受信アンテナ101の受信信号に、後述する発振器123にて発振されたローカル信号を乗算し、受信信号の周波数をベースバンドに変換する。
【0043】
A/D変換器103は、受信RF部102から出力されたベースバンド信号(以下、「受信ベースバンド信号」という)の同相成分(I−ch)に対してA/D変換を行う。同様に、A/D変換器104は、受信ベースバンド信号の直交成分(Q−ch)に対してA/D変換を行う。
【0044】
サーチャー105は、上記図1に示した基本コードを用いて、ディジタル信号に変換された受信ベースバンド信号の既知シンボル部の遅延プロファイルを作成し、相関値の電力が閾値を越えるタイミング(すなわち既知シンボルの受信タイミング)を検出し、コード数・種類判定部106に出力する。また、サーチャー105は、既知シンボルの受信タイミングによりデータ部の先頭の受信タイミングを算出し、相関器107及び同期検波部110に出力する。
【0045】
コード数・種類判定部106は、サーチャー105からの既知シンボルの受信タイミングに基づいて、現在使用されているシフトコードの数および種類を判定し、相関器108−1〜nおよび相関器109−1〜n(nは2以上の自然数)に対して相関処理のタイミングを指示する。なお、コード数・種類判定部106におけるコード数および種類の判定の詳細については後述する。
【0046】
相関器107は、サーチャー105からのデータ部の先頭の受信タイミングに基づいて、受信ベースバンド信号のデータ部と所定の拡散コード(自装置に割り当てられた拡散コード)との相関をとり、相関処理後の受信ベースバンド信号のデータ部を同期検波部110に出力する。
【0047】
相関器108−1〜nは、それぞれコード数・種類判定部106からの指示に従って、受信ベースバンド信号の既知シンボル前半部とシフトコードとの相関値(以下、「シンボル前半部相関値」という)を計算する。同様に、相関器109−1〜nは、それぞれコード数・種類判定部106からの指示に従って、受信ベースバンド信号の既知シンボル後半部とシフトコードとの相関値(以下、「シンボル後半部相関値」という)を計算する。
【0048】
同期検波部110は、サーチャー105からのデータ部の先頭の受信タイミングに基づいて、相関処理後の受信ベースバンド信号のデータ部に対して同期検波処理を行い、復調部111に出力する。復調部111は、同期検波された受信ベースバンド信号のデータ部に対して復調処理を行い、受信データを取り出す。
【0049】
加算器112は、相関器108−1〜nにてそれぞれ算出されたシンボル前半部相関値の同相成分を加算する。同様に、加算器113は、相関器108−1〜nにてそれぞれ算出されたシンボル前半部相関値の直交成分を加算する。
【0050】
加算器114は、相関器109−1〜nにてそれぞれ算出されたシンボル後半部相関値の同相成分を加算する。同様に、加算器115は、相関器109−1〜nにてそれぞれ算出されたシンボル後半部相関値の直交成分を加算する。
【0051】
遅延部116は、加算器112にて加算されたシンボル前半部相関値の同相成分を所定量遅延させた後、複素相関演算部118に出力する。同様に、遅延部117は、加算器113にて加算されたシンボル前半部相関値の直交成分を所定量遅延させた後、複素相関演算部118に出力する。
【0052】
複素相関演算部118は、加算後のシンボル前半部相関値の同相成分と加算後のシンボル後半部相関値の同相成分とを用いて複素相関処理を行う。また、複素相関演算部118は、加算後のシンボル前半部相関値の直交成分と加算後のシンボル後半部相関値の直交成分とを用いて複素相関処理を行う。
【0053】
位相推定部119は、複素相関演算部118から出力された複素相関処理後の相関値の同相成分および直交成分を用いて単位時間当りの位相回転量を推定する。なお、位相推定部119における位相回転量の推定の詳細については後述する。
【0054】
平滑化部120は、位相推定部119により推定された位相回転量を平滑化して周波数オフセットを算出する。制御電圧変換部121は、算出された周波数オフセットを補償すべく、発振器123にかける所定の制御電圧をもった信号をD/A変換器122に出力する。D/A変換器122は、制御電圧変換部121から出力された信号をアナログ信号に変換する。発振器123は、D/A変換器122の出力信号の電圧に応じた周波数のローカル信号を発振する。
【0055】
次に、図1に示した通信端末装置におけるAFCの動作について説明する。
【0056】
基地局装置から送信された無線信号は、受信アンテナ101に受信され、受信RF部102にて、発振器123にて発振されたローカル信号が乗算されてベースバンドの周波数に変換される。
【0057】
受信ベースバンド信号の同相成分は、A/D変換器103にてディジタル信号に変換され、受信ベースバンド信号の直交成分は、A/D変換器104にてディジタル信号に変換される。ディジタル信号に変換された受信ベースバンド信号は、サーチャー105、相関器107、相関器108−1〜nおよび相関器109−1〜nに出力される。
【0058】
サーチャー105では、上記図1に示した基本コードにより、ディジタル信号に変換された受信ベースバンド信号の既知シンボル部の遅延プロファイルが作成され、既知シンボルの受信タイミングが検出され、コード数・種類判定部106にて、現在使用されているシフトコードの数および種類を判定される。
【0059】
相関器107では、データ部の先頭の受信タイミングに基づいて、受信ベースバンド信号のデータ部と所定の拡散コード(自装置に割り当てられた拡散コード)との相関がとられる。そして、同期検波部110にて、データ部の先頭の受信タイミングに基づいて、相関処理後の受信ベースバンド信号のデータ部に対して同期検波処理が行われ、復調部111にて、同期検波された受信ベースバンド信号のデータ部に対して復調処理が行われ、受信データが取り出される。
【0060】
また、相関器108−1〜nでは、それぞれ受信ベースバンド信号の既知シンボル後半部とシフトコードとにより、シンボル前半部相関値が計算される。同様に、相関器109−1〜nでは、それぞれ受信ベースバンド信号の既知シンボル後半部とシフトコードとにより、シンボル後半部相関値が計算される。
【0061】
各相関器108−1〜nにて計算されたシンボル前半部相関値の同相成分および直交成分は加算器112、113にて加算され、遅延部116、117にて所定量遅延させられる。各相関器109−1〜nにて計算されたシンボル後半部相関値の同相成分および直交成分は加算器114、115にて加算される。
【0062】
そして、複素相関演算部118では、加算後のシンボル前半部相関値の同相成分と加算後のシンボル後半部相関値の同相成分とにより、および、加算後のシンボル前半部相関値の直交成分と加算後のシンボル後半部相関値の直交成分とにより複素相関処理が行われる。
【0063】
そして、位相推定部119では、複素相関処理後の相関値の同相成分および直交成分により単位時間当りの位相回転量が推定され、平滑化部120では、位相回転量が平滑化されて周波数オフセットが算出される。算出された周波数オフセットは制御電圧変換部121に出力される。
【0064】
制御電圧変換部121では、算出された周波数オフセットを補償すべく、所定の制御電圧をもった信号がD/A変換器122に出力され、アナログ信号に変換された後、発振器123に出力される。発振器123では、D/A変換器122の出力信号の電圧に応じた周波数のローカル信号が発振される。
【0065】
次に、コード数・種類判定部106におけるコード数および種類の判定の詳細について、図4の遅延プロファイルを示す図を用いて説明する。図4は、本実施の形態に係る通信端末装置にて作成される遅延プロファイルを示す図である。図4において、横軸は時間であり、縦軸は電力である。
【0066】
基地局装置が、複数の通信端末装置に対して上記図2に示したデータを多重送信している場合に、通信端末装置の受信側で基本コードを用いて受信ベースバンド信号の既知シンボル部の遅延プロファイルを作成すると、閾値を越えるピークが、現在通信を行っている通信端末装置の数だけ検出される。
【0067】
そして、基地局装置がシフトコードCodeiを用いて通信端末装置と無線通信を行っている場合、基地局装置がデータを送信した時刻を0として、時刻(i−1)×Wから時刻i×W未満の時間帯Tiの範囲内に閾値を越えるピークが表れる。
【0068】
例えば、図4の場合、T1およびT3の範囲内において閾値を越えるピークP1、P3が表れているので、基地局装置は、シフトコードCode1およびシフトコードCode3を用いて通信端末装置と無線通信を行っていることが判る。
【0069】
コード数・種類判定部106は、閾値を越えるピークの数に基づいて現在基地局装置が無線通信を行っている通信端末装置の数を判定し、そのピークのタイミングが属する時間帯に基づいて、基地局装置が送信信号の既知シンボルに用いているシフトコードを判定する。
【0070】
そして、図4の場合、コード数・種類判定部106は、相関器108−1に対して時刻P1を相関処理のタイミングとして指示し、相関器108−2に対して時刻P3を相関処理のタイミングとして指示する。また、コード数・種類判定部106は、既知シンボル部の長さをtkとすると、相関器109−1に対して時刻(P1+tk/2)を相関処理のタイミングとして指示し、相関器109−2に対して時刻(P3+tk/2)を相関処理のタイミングとして指示する。
【0071】
次に、位相推定部119における位相回転量の推定の詳細について、図5の位相回転量を示す図を用いて説明する。図5は、本実施の形態に係る通信端末装置にて推定される位相回転量を示す図である。図5では、相関値をIQ平面上にベクトルで表わす。
【0072】
図5(a)において、ベクトル201は受信ベースバンド信号の既知シンボル前半部とシフトコードCode1とのシンボル前半部相関値であり、ベクトル202は受信ベースバンド信号の既知シンボル前半部とシフトコードCode3とのシンボル前半部相関値であり、ベクトル203はベクトル201とベクトル202とを加算した合成ベクトルである。
【0073】
また、図5(b)において、ベクトル211は受信ベースバンド信号の既知シンボル後半部とシフトコードCode1とのシンボル後半部相関値であり、ベクトル212は受信ベースバンド信号の既知シンボル後半部とシフトコードCode3とのシンボル後半部相関値であり、ベクトル213はベクトル211とベクトル212とを加算した合成ベクトルである。
【0074】
そして、図5(c)において、合成ベクトル203と合成ベクトル213との角度差θは位相回転量を示す。位相推定部119は、複数の既知シンボルの相関値を加算した値を用いて位相回転量を推定する。
【0075】
このように、送信側がコードシフトにより得られた拡散コードからなる既知シンボルを送信データに挿入して多重送信することにより、受信側が複数の既知シンボルの相関値を算出することができる。
【0076】
ここで、相関をとった既知シンボルに影響を及ぼす拡散コードの相互相関やノイズはランダムであるため、複数の既知シンボルの相関値を加算することにより、位相回転量の推定において拡散コードの相互相関による影響やノイズによる影響は抑圧される。
【0077】
従って、送信側がコードシフトにより得られた拡散コードからなる既知シンボルを送信データに挿入して多重送信し、受信側が複数の既知シンボルの相関値を加算した値を用いて位相回転量を推定することにより、既知シンボル間の位相回転量を高精度に推定することができ、高精度なAFCを実現することができる。
【0078】
なお、相関器108−1〜nおよび相関器109−1〜nの個数nは、同時に通信可能なコード数と等しいことが望ましいが、本発明は、各相関器の個数がコード数より少なくても成立する。この場合、コード数・種類判定部106が、現在使用されているシフトコードの中でピークの高いものを順に選択して、相関器108−1〜nおよび相関器109−1〜nに対して相関処理のタイミングを指示する。
【0079】
(実施の形態2)
ここで、上記実施の形態1において、基地局装置と現在通信を行っている通信端末装置が1つだけである場合には既知シンボルの相関値を加算するという特徴を活かすことができず、しかも、時間的に近い既知シンボル部の前半部と後半部とで位相回転量を推定しているため、むしろ従来に比べて位相回転量の推定精度が劣化してしまうと考えられる。
【0080】
実施の形態2では、上記の問題を解決すべく、現在使用されているシフトコードの数によって位相回転量の推定に用いる相関値を切替える場合について説明する。
【0081】
図6は、本発明の実施の形態2に係る通信端末装置の構成を示すブロック図である。なお、図6に示す通信端末装置において、図3に示した通信端末装置と共通する構成部分には図3と同一符号を付して説明を省略する。
【0082】
図6に示す通信端末装置は、コード数・種類判定部301の機能が、図3に示した通信端末装置のコード数・種類判定部106と異なる。また、図6に示す通信端末装置は、図3に示した通信端末装置と比較して、相関器302、303および切替え部304を追加した構成をとる。
【0083】
サーチャー105は、相関値の電力が閾値を越えるタイミング(すなわち既知シンボルの受信タイミング)を検出し、コード数・種類判定部301に出力する。
【0084】
コード数・種類判定部301は、サーチャー105からの既知シンボルの受信タイミングに基づいて、現在使用されているシフトコードの数および種類を判定する。そして、コード数・種類判定部301は、現在使用されているシフトコードの数が複数である場合、相関器108−1〜nおよび相関器109−1〜n(nは2以上の自然数)に対して相関処理のタイミングを指示し、単数である場合、相関器302に対して相関処理のタイミングを指示し、相関器303に対して相関処理の実行を指示する。
【0085】
また、コード数・種類判定部301は、現在使用されているシフトコードの数に基づいて、切替え部304に対してスイッチの切替え制御を行う。具体的には、現在使用されているシフトコードの数が複数である場合、加算器112と遅延器116、加算器113と複素相関演算部118、加算器114と遅延器117および加算器115と複素相関演算部118とをそれぞれ接続するように切替え制御を行う。一方、現在使用されているシフトコードの数が単数である場合、相関器302と遅延器116、相関器302と複素相関演算部118、相関器303と遅延器117および相関器303と複素相関演算部118とをそれぞれ接続するように切替え制御を行う。
【0086】
相関器302は、コード数・種類判定部301からの指示に従って、受信ベースバンド信号の既知シンボル部全体とシフトコードとの相関値(以下、「シンボル全体相関値」という)を計算する。
【0087】
相関器303は、コード数・種類判定部301からの指示に従って、受信した同期用制御チャネルの受信信号と当該制御チャネルの拡散コードとの相関値(以下、「制御チャネル相関値」という)を計算する。
【0088】
切替え部304は、上記のコード数・種類判定部301の制御に従って接続の切替えを行う。
【0089】
この結果、位相推定部119は、現在使用されているシフトコードの数が単数である場合、シンボル全体相関値と同期用制御チャネル相関値の角度差から位相回転量を推定する。
【0090】
このように、現在使用されているシフトコードの数によって位相回転量の推定に用いる相関値を切替えることにより、シフトコードの数が複数である場合には上記実施の形態1と同様の効果を得ることができ、シフトコードの数が単数である場合でも安定したAFCを行うことができる。
【0091】
ここで、全セルにおいて共通な同期用制御チャネルを用いた場合、誤って他セルの制御チャネルを用いて位相回転量を推定しまう可能性があり、この場合には、周波数オフセットの引き込み精度が大きく劣化してしまう。そこで、各セル固有の同期用制御チャネルを用いて位相回転量を推定することにより、システムの安定性が向上する。
【0092】
また、同期用制御チャネルは、スロットの先頭に対するオフセット量がセルによって異なり、同期用制御チャネルの位置が既知シンボル部の位置と時間的に近い場合がある。この場合、実施の形態1で示したように既知シンボル部の前半部と後半部とで位相回転量を推定する方が精度良くAFCを行うことができる。そこで、通信端末装置が、回線が確立するまでに同期用制御チャネルの位置を知り、同期用制御チャネルの位置と既知シンボル部との位置関係に基づいて位相回転量の推定に用いる信号を適宜切替えることにより、常にある程度の安定したAFCを実現することができる。
【0093】
なお、上記各実施の形態とスペースダイバーシチ受信、パスダイバーシチ受信とを組み合わせることにより、さらに安定し、高精度なAFCを行うことができる。
【0094】
また、上記各実施の形態では、送信側が基地局装置、受信側が通信端末装置として説明したが、本発明は受信側が基地局装置、送信側が通信端末装置の場合であっても適用することができる。
【0095】
また、上記各実施の形態では、説明を簡単にするために遅延波を考慮していないが、本発明は、受信装置においてチャネル推定やRAKE合成等を行う構成部分を備えることにより、遅延波が存在する伝播環境においても上記の効果を得ることができる。
【0096】
また、上記各実施の形態において、他のタイムスロットにおける既知シンボルの相関値も加算して複素相関演算を行い、位相回転量を推定することにより、さらに、拡散コードの相互相関による影響やノイズによる影響を抑圧することでき、より高精度なAFCを実現することができる。
【0097】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、複数の既知シンボルの相関値を加算することができるので、拡散コードの相互相関による影響やノイズによる影響を抑圧して既知シンボル間の位相回転量を高精度に推定することができ、高精度なAFCを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に用いられる既知シンボル部の拡散コードの生成方法を説明する図
【図2】本発明の実施の形態1に係る通信端末装置と無線通信を行う基地局装置から送信されるデータのスロット構成図
【図3】上記実施の形態に係る通信端末装置の構成を示すブロック図
【図4】上記実施の形態に係る通信端末装置にて作成される遅延プロファイルを示す図
【図5】上記実施の形態に係る通信端末装置にて推定される位相回転量を示す図
【図6】本発明の実施の形態2に係る通信端末装置の構成を示すブロック図
【図7】送信装置から送信されるデータのスロット構成を示す図
【図8】従来の受信装置の構成を示すブロック図
【符号の説明】
102 受信RF部
105 サーチャー
106、301 コード数・種類判定部
107、108、109、302、303 相関器
112〜115 加算器
118 複素相関演算部
119 位相推定部
121 制御電圧変換部
123 発振器
304 切替え部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a receiving device and an automatic frequency control method used in a CDMA wireless communication system.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, wireless communication systems such as mobile phones and car phones have rapidly become widespread. In the communication terminal apparatus of this wireless communication system, the receiving apparatus performs automatic frequency control (hereinafter, referred to as "AFC") in order to compensate for a difference in carrier frequency with the transmitting apparatus.
[0003]
Hereinafter, a conventional receiving apparatus will be described with reference to FIGS. FIG. 7 is a diagram illustrating a slot configuration of data transmitted from the transmission device. FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of a conventional receiving apparatus.
[0004]
As shown in FIG. 7, a transmitting device (not shown) transmits a signal including a known
[0005]
The signal transmitted from the transmitting device is received by the receiving device shown in FIG. In FIG. 8, a signal (received signal) received by antenna 21 is frequency-converted from a carrier frequency to a baseband by
[0006]
The
[0007]
The
[0008]
The
[0009]
The
[0010]
The
[0011]
The in-phase component of the known
[0012]
The
[0013]
The
[0014]
The control voltage converter 36 outputs a signal having a predetermined control voltage applied to the
[0015]
As described above, the conventional receiving apparatus estimates the amount of phase rotation between known symbols in a received signal, calculates a frequency offset, and performs AFC so as to compensate for the frequency offset.
[0016]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the known symbols after correlation are affected by the cross-correlation of the spreading code and the noise, the above-mentioned conventional receiving apparatus cannot accurately estimate the amount of phase rotation between known symbols. It is difficult, and there is a problem that the accuracy of AFC is deteriorated.
[0017]
The present invention has been made in view of such a point, and it is possible to highly accurately estimate the amount of phase rotation between known symbols by suppressing the influence of cross-correlation of a spreading code and the influence of noise. It is an object of the present invention to provide a receiving apparatus and an automatic frequency control method capable of realizing the above.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
The receiving device of the present invention includes:Searching means for calculating a first correlation value that is a correlation value between the received signal in which a known symbol including a part of a predetermined basic code is inserted and the basic code, and a first correlation value exceeding a predetermined threshold value; Determining means for determining the number and type of known symbols time-multiplexed based on the number and the time zone to which the reception timing belongs; a received signal portion in which the first half of the known symbol is inserted; A second correlation value, which is a correlation value with a known symbol determined to be multiplexed, and a third correlation value, which is a correlation value between the latter half of the known symbol and the determined known symbol,A correlation value calculating means for calculating,From the phase difference between the addition result of the second correlation value and the addition result of the third correlation value,The configuration includes a phase rotation amount estimating unit for estimating the phase rotation amount, and a frequency control unit for controlling the frequency of the oscillator so as to compensate for the frequency offset based on the phase rotation amount.
[0022]
According to these configurations, the amount of phase rotation can be estimated using a value obtained by adding the correlation values of a plurality of known symbols. Therefore, in the estimation of the amount of phase rotation, the influence of cross-correlation of spread codes and the influence of noise are suppressed. A high-precision AFC can be realized.
[0023]
In the receiving apparatus according to the present invention, the correlation value calculating means may include a fourth correlation value which is a correlation value between the received signal part in which the known symbol is inserted and the known symbol determined to be time-multiplexed by the determination means. A fifth correlation value, which is a correlation value between the received signal and the spreading code of the control channel, is calculated, and the phase rotation amount estimating means calculates the fourth correlation value when the number of time-multiplexed known symbols is one. A configuration for estimating the amount of phase rotation from the phase difference with the fifth correlation value is employed.
[0024]
With this configuration, stable AFC can be performed even when the number of time-multiplexed known symbols is one.
[0025]
The receiving apparatus of the present invention employs a configuration in which the correlation value calculating means calculates a fifth correlation value using a cell-specific control channel.
[0026]
With this configuration, the amount of phase rotation is not erroneously estimated using the control channel of another cell, so that the stability of the system is improved.
[0027]
In the receiving apparatus according to the present invention, the phase rotation amount estimating means may be configured such that, even when the number of the time-multiplexed known symbols is 1, if the control channel and the known symbols are temporally close, the second A configuration is employed in which the amount of phase rotation is estimated from the phase difference between the correlation value and the third correlation value.
[0028]
With this configuration, even if the number of known symbols that are time-multiplexed is 1, and the control channel and the known symbols are temporally close, a certain degree of stable AFC can be realized.
[0029]
A communication terminal device according to the present invention has a configuration in which any one of the receiving devices described above is mounted.take.Further, a base station apparatus according to the present invention has a configuration in which any of the above-described receiving apparatuses is mounted.take.
[0030]
With these configurations, it is possible to suppress the influence of cross-correlation of spread codes and the influence of noise in estimating the amount of phase rotation, and realize high-precision AFC. Therefore, high-quality wireless communication can be performed. it can.
[0031]
The automatic frequency control method according to the present invention includes: a step of calculating a first correlation value that is a correlation value between a received signal in which a known symbol including a part of a predetermined basic code is inserted and the basic code; Determining the number, type and correlation processing timing of known symbols time-multiplexed based on the number of the first correlation values that have exceeded and the time zone to which the reception timing belongs; and the number of the determined known symbols. Calculating a correlation value of one or a plurality of time-multiplexed received signals based on the type and timing of the correlation processing; estimating a phase rotation amount using an added value of the correlation values; Controlling the frequency of the oscillator to compensate for the frequency offset based on the amount of rotation. Also,The automatic frequency control method of the present invention calculates a first correlation value that is a correlation value between a received signal in which a known symbol including a part of a predetermined basic code is inserted and the basic code, and exceeds a predetermined threshold. The number and type of known symbols that are time-multiplexed are determined based on the number of the first correlation value and the time zone to which the reception timing belongs, and the time-multiplexed with the received signal portion in which the first half of the known symbol is inserted. Calculating a second correlation value that is a correlation value with the known symbol determined to be present and a third correlation value that is a correlation value between the second half of the known symbol and the determined known symbol, and calculating the second correlation value. A method of estimating the amount of phase rotation from the phase difference between the result of addition of the third correlation value and the result of addition of the third correlation value, and controlling the frequency of the oscillator so as to compensate for the frequency offset based on the amount of phase rotation.
[0032]
According to this method, the amount of phase rotation can be estimated using a value obtained by adding the correlation values of a plurality of known symbols. Therefore, in the estimation of the amount of phase rotation, the effect of cross-correlation of spread codes and the effect of noise can be suppressed. A high-precision AFC can be realized.
[0033]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The gist of the present invention is that the transmitting side inserts a known symbol consisting of a spread code obtained by code shift into transmission data and performs multiplex transmission, and the receiving side uses a value obtained by adding the correlation values of a plurality of known symbols to obtain a phase rotation amount. Is to estimate
[0034]
Prior to the description of each embodiment, first, a method of generating a spread code of a known symbol part inserted into transmission data by the transmission side in the present invention will be described with reference to FIG.
[0035]
In FIG. 1, the length of a basic code is P (chip), and the maximum delay profile length of a wireless channel is W (chip). Also, two identical basic codes are arranged in series, and the basic code BC1And the back is the basic code BC2And
[0036]
The spreading code Code1 for the
[0037]
Similarly, assuming that the number of users is k, the spreading code Codei for the user i (i = 1, 2,..., K) is the basic code BC1The basic code BC is obtained by removing the (i-1) × W part from the head of2Is created by adding the i × W part from the beginning of Each spreading code Codei has a length of Lm = P + W (chip).
[0038]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description, the transmitting side is a base station apparatus and the receiving side is a communication terminal apparatus. In the following description, a delayed wave is not considered. In the following description, a spread code generated by the method shown in FIG. 1 is referred to as a “shift code”.
[0039]
(Embodiment 1)
FIG. 2 is a diagram illustrating a slot configuration of data transmitted from a base station apparatus that performs wireless communication with the communication terminal apparatus according to
[0040]
The base station apparatus multiplexes and transmits a signal having the slot configuration shown in FIG. 2 to each communication terminal apparatus (user) during communication. Also, the basic code and the shift amount are notified to each communication terminal device in advance by transmitting and receiving the control signal.
[0041]
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of the communication terminal device according to the present embodiment. FIG. 3 shows the configuration on the receiving side of the communication terminal apparatus, and the configuration on the transmitting side is omitted.
[0042]
Receiving
[0043]
The A /
[0044]
The
[0045]
The code number /
[0046]
[0047]
Correlators 108-1 to 108-n respectively provide a correlation value between the known symbol first half of the received baseband signal and the shift code (hereinafter, referred to as "symbol first half correlation value") in accordance with an instruction from code number /
[0048]
[0049]
The
[0050]
The
[0051]
The
[0052]
Complex
[0053]
The
[0054]
The smoothing
[0055]
Next, the operation of the AFC in the communication terminal device shown in FIG. 1 will be described.
[0056]
The radio signal transmitted from the base station apparatus is received by the
[0057]
The in-phase component of the received baseband signal is converted to a digital signal by the A /
[0058]
In the
[0059]
The
[0060]
Further, in correlators 108-1 to 108-n, the first half correlation value of the symbol is calculated based on the second half of the known symbol and the shift code of the received baseband signal. Similarly, in correlators 109-1 to 109-n, the latter half symbol correlation value is calculated based on the latter half of the known symbol and the shift code of the received baseband signal.
[0061]
The in-phase and quadrature components of the symbol first half correlation values calculated by the correlators 108-1 to 108-n are added by
[0062]
Then, complex
[0063]
Then, the
[0064]
In the control
[0065]
Next, details of the determination of the number of codes and the type in the code number /
[0066]
When the base station apparatus multiplexes the data shown in FIG. 2 to a plurality of communication terminal apparatuses, the base station uses the basic code on the receiving side of the communication terminal apparatus to generate a known symbol part of the received baseband signal. When a delay profile is created, peaks exceeding the threshold value are detected by the number of communication terminal devices that are currently communicating.
[0067]
Then, when the base station apparatus is performing wireless communication with the communication terminal apparatus using the shift code Codei, the time at which the base station apparatus transmits data is set to 0, and the time (i−1) × W to the time i × W The peak exceeding the threshold appears in the range of the time zone Ti that is less than.
[0068]
For example, in the case of FIG. 4, since the peaks P1 and P3 exceeding the threshold appear within the range of T1 and T3, the base station apparatus performs wireless communication with the communication terminal apparatus using the shift code Code1 and the shift code Code3. It turns out that it is.
[0069]
The number-of-codes /
[0070]
In the case of FIG. 4, the code number /
[0071]
Next, details of the estimation of the amount of phase rotation by the
[0072]
In FIG. 5A, a
[0073]
In FIG. 5B, a
[0074]
In FIG. 5C, the angle difference θ between the combined
[0075]
As described above, the transmitting side inserts the known symbol composed of the spread code obtained by the code shift into the transmission data and performs multiplex transmission, so that the receiving side can calculate the correlation value of a plurality of known symbols.
[0076]
Here, since the cross-correlation and noise of the spread code affecting the correlated known symbols are random, the cross-correlation of the spread code is estimated in the estimation of the amount of phase rotation by adding the correlation values of a plurality of known symbols. The effect of noise and the effect of noise are suppressed.
[0077]
Therefore, the transmitting side inserts a known symbol consisting of a spread code obtained by code shifting into transmission data and performs multiplex transmission, and the receiving side estimates the amount of phase rotation using a value obtained by adding the correlation values of a plurality of known symbols. Accordingly, the amount of phase rotation between known symbols can be estimated with high accuracy, and highly accurate AFC can be realized.
[0078]
It is preferable that the number n of the correlators 108-1 to n and the number n of the correlators 109-1 to n is equal to the number of codes that can be communicated at the same time. Holds. In this case, the code number /
[0079]
(Embodiment 2)
Here, in the first embodiment, when only one communication terminal device is currently communicating with the base station device, the feature of adding the correlation value of the known symbol cannot be utilized, and However, since the phase rotation amount is estimated in the first half and the second half of the known symbol portion that are close in time, the estimation accuracy of the phase rotation amount is considered to deteriorate rather than in the related art.
[0080]
In the second embodiment, in order to solve the above problem, a case will be described in which the correlation value used for estimating the amount of phase rotation is switched according to the number of shift codes currently used.
[0081]
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a communication terminal device according to
[0082]
The communication terminal device shown in FIG. 6 differs from the code number /
[0083]
The
[0084]
The code number /
[0085]
Further, the code number /
[0086]
[0087]
[0088]
The
[0089]
As a result, when the number of currently used shift codes is singular,
[0090]
As described above, by switching the correlation value used for estimating the amount of phase rotation according to the number of currently used shift codes, the same effect as in the first embodiment can be obtained when the number of shift codes is plural. Thus, stable AFC can be performed even when the number of shift codes is single.
[0091]
Here, when a common control channel for synchronization is used in all cells, there is a possibility that the amount of phase rotation is erroneously estimated using the control channel of another cell. In this case, the accuracy of pulling in the frequency offset is large. Will deteriorate. Therefore, by estimating the amount of phase rotation using the synchronization control channel unique to each cell, the stability of the system is improved.
[0092]
Further, the offset amount of the synchronization control channel with respect to the head of the slot differs from cell to cell, and the position of the synchronization control channel may be temporally closer to the position of the known symbol part. In this case, AFC can be performed with higher accuracy by estimating the amount of phase rotation in the former half and the latter half of the known symbol part as described in the first embodiment. Therefore, the communication terminal apparatus knows the position of the control channel for synchronization before the line is established, and appropriately switches the signal used for estimating the amount of phase rotation based on the positional relationship between the position of the control channel for synchronization and the known symbol part. This makes it possible to always achieve a certain degree of stable AFC.
[0093]
By combining the above embodiments with space diversity reception and path diversity reception, more stable and highly accurate AFC can be performed.
[0094]
Further, in each of the above embodiments, the transmitting side is described as a base station apparatus and the receiving side is described as a communication terminal apparatus. However, the present invention can be applied even when the receiving side is a base station apparatus and the transmitting side is a communication terminal apparatus. .
[0095]
Further, in each of the above embodiments, a delayed wave is not taken into account for simplicity of description. However, the present invention includes a component for performing channel estimation, RAKE combining, and the like in a receiving apparatus. The above effects can be obtained even in an existing propagation environment.
[0096]
In each of the above embodiments, the correlation value of a known symbol in another time slot is also added to perform a complex correlation operation, and the amount of phase rotation is estimated. The influence can be suppressed, and more accurate AFC can be realized.
[0097]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, since the correlation values of a plurality of known symbols can be added, the influence of the cross-correlation of the spread code and the influence of noise can be suppressed to reduce the amount of phase rotation between the known symbols. Estimation can be performed with high accuracy, and highly accurate AFC can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram for explaining a method of generating a spread code of a known symbol part used in the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a slot configuration of data transmitted from a base station apparatus that performs wireless communication with a communication terminal apparatus according to
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a communication terminal device according to the embodiment.
FIG. 4 is a diagram showing a delay profile created by the communication terminal device according to the embodiment.
FIG. 5 is a diagram showing a phase rotation amount estimated by the communication terminal device according to the embodiment.
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a communication terminal device according to
FIG. 7 is a diagram showing a slot configuration of data transmitted from a transmission device.
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of a conventional receiving apparatus.
[Explanation of symbols]
102 RF receiver
105 Searcher
106, 301 Code number / type determination unit
107, 108, 109, 302, 303 correlator
112-115 adder
118 Complex correlation operation unit
119 Phase estimation unit
121 control voltage converter
123 oscillator
304 switching unit
Claims (8)
所定の閾値を越えた前記第1相関値の数およびその受信タイミングが属する時間帯に基づいて時間多重されている既知シンボルの数および種類を判定する判定手段と、
前記既知シンボルの前半が挿入されている受信信号部分と前記判定手段にて時間多重されていると判定された既知シンボルとの相関値である第2相関値および前記既知シンボルの後半部と前記判定された既知シンボルとの相関値である第3相関値を算出する相関値算出手段と、
前記第2相関値の加算結果と前記第3相関値の加算結果との位相差から位相回転量を推定する位相回転量推定手段と、
前記位相回転量に基づいて周波数オフセットを補償するように発振器の周波数を制御する周波数制御手段と、を具備することを特徴とする受信装置。 Search means for calculating a first correlation value that is a correlation value between a received signal in which a known symbol including a part of a predetermined basic code is inserted and the basic code;
Determining means for determining the number and type of known symbols time-multiplexed based on the number of the first correlation values exceeding a predetermined threshold and the time zone to which the reception timing belongs;
A second correlation value that is a correlation value between a received signal portion in which the first half of the known symbol is inserted and a known symbol determined to be time-multiplexed by the determination unit; Correlation value calculating means for calculating a third correlation value that is a correlation value with the obtained known symbol ;
Phase rotation amount estimating means for estimating a phase rotation amount from a phase difference between the addition result of the second correlation value and the addition result of the third correlation value ;
A frequency control means for controlling a frequency of an oscillator so as to compensate for a frequency offset based on the phase rotation amount.
所定の閾値を越えた前記第1相関値の数およびその受信タイミングが属する時間帯に基づいて時間多重されている既知シンボルの数、種類および相関処理のタイミングを判定する工程と、 Determining the number, type and correlation processing timing of known symbols time-multiplexed based on the number of the first correlation values exceeding a predetermined threshold and the time zone to which the reception timing belongs;
前記判定された既知シンボルの数、種類および相関処理のタイミングに基づいて、時間多重された1又は複数の受信信号の相関値を算出する工程と、 Calculating a correlation value of one or a plurality of time-multiplexed received signals based on the determined number of known symbols, type and timing of the correlation process;
前記相関値の加算値を用いて位相回転量を推定する工程と、 Estimating the amount of phase rotation using the sum of the correlation values,
前記位相回転量に基づいて周波数オフセットを補償するように発振器の周波数を制御する工程と、を具備することを特徴とする自動周波数制御方法。 Controlling the frequency of the oscillator so as to compensate for the frequency offset based on the phase rotation amount.
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