JP3957511B2 - Path detection device - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動体通信におけるパス検出装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
多重伝搬路環境においては、1つの送信局から送信された波が複数の伝搬経路を経ることにより、遅延時間の異なる複数の到来波となって受信局に到来する。直接拡散符号分割多元接続(DS-CDMA:Multicarrier Direct Sequence Code Division Multiple Access)方式においては、Rake合成を行うことによって、マルチパスを積極的に利用した受信が可能となる。このようなRake合成を行うパスを選択するために、パス検出装置が用いられる。
【0003】
図4は、従来のパス検出装置を模式的に示すブロック構成図である。
図中、2はマッチドフィルタであり、符号拡散された受信信号が基準周波数信号と直交復調されることにより得られた、複素ベースバンド信号、言い換えれば、受信I相信号および受信Q相信号を入力して、拡散符号のレプリカとの相関をとることにより逆拡散を行う。逆拡散された受信信号は、拡散符号のチップ周期毎に、位相補償およびRake合成器3およびパス検出装置7に出力される。
位相補償およびRake合成部3は、逆拡散された受信信号に含まれた複数のパスの各シンボルの相関出力のタイミングを一致させて、チャネル推定値の複素共役を乗算して合成することにより、位相補償および最大比合成を行う。
各パスのチャネル推定は、具体的には、各パスにおけるパイロットシンボルの振幅および位相の測定値から、各パスのデータシンボルの時点におけるチャネル推定をする。
【0004】
パス検出装置21は、受信信号の電力遅延プロファイルを測定することにより、個々の到来波(パス)を検出し、希望波信号のパスのみをRake合成するように位相補償およびRake合成器3を制御する。
パス検出装置21は、電力測定器22、パス選択器7、閾値設定器23を有している。
電力測定器22は、逆拡散された信号の受信電力レベルを測定する。その出力は、電力遅延プロファイルとなる。
閾値設定部23は、電力遅延プロファイルから熱雑音成分(干渉成分を含む)の平均電力Paveを推定し、この推定値に基づいてパス選択部7に対して閾値を設定する。
パス選択部7は、電力遅延プロファイルの複数の相関値出力の中から、閾値設定部23において設定された閾値を超えるものを、希望波信号を含んでいる有効なパスであるとして選択し、位相補償およびRake合成部3に出力する。
【0005】
図5は、送信信号のフレームフォーマットの構成図である。
1フレームはNFスロットからなり、各スロットは、先頭部に挿入された複数NP個のパイロットシンボルPと、その後の複数ND個のデータシンボルとから構成されている。
以下、従来のパス検出方法について詳述する。
従来の第1のパス検出方法としては、図4に示したパス検出装置21が、パイロットシンボルの電力遅延プロファイルに基づいて行う。1スロット中のパイロットシンボル数を複数個とすることにより、同相加算を行ってパス検出精度を上げている。
【0006】
図6は、従来の第1のパス検出方法を説明するための電力遅延プロファイルの模式的説明図である。拡散符号の1周期(nチップ)を横軸にとり、チップ周期毎の測定タイミング(サンプルタイミング)における受信レベルを縦軸にとっている。1拡散符号周期における測定タイミングの数は、拡散率に等しい数(拡散符号のチップ数)である。オーバサンプリングを行う場合は、さらにオーバサンプリング倍の数になる。
(1) 測定タイミング毎に、Np個のパイロットシンボルの受信信号を同相加算する。
すなわち、Np個のパイロットシンボルの受信I信号を加算(I=I1+I2+…+INp)して2乗した値(I2)と、Np個のパイロットシンボルの各受信Q信号を加算(Q=Q1+Q2+…+QNp)して2乗した値(Q2)とを加算した値(I2+Q2)を、上述した各測定タイミングにおける受信電力レベルとする。
(2) 電力遅延プロファイルにおけるn個の測定タイミング中から、最も受信電力レベルの大きなm個(mはRake受信に寄与するパスの数、フィンガー数)の受信電力レベルを除いた残りの(n−m)個の受信電力レベルを時間平均して、これを平均熱雑音電力レベルPaveとする。
(3) 所定値ΔPを用いてPave×ΔPを閾値に設定する。この閾値よりも大きなパスを有効パスとすることにより、熱雑音電力のみのパスの受信信号をRake合成しないようにする。
【0007】
移動通信においては、受信機に到来するマルチパス数は、通信の状況に応じて変化するため、Rake受信に寄与するパスの数をmに固定する方法では、平均熱雑音電力レベルPaveが正確に測定できない。そのため、有効パスの推定精度が悪くなる。
特に、マルチパスがmよりも多く到来した場合、Paveの計算に希望波信号のパスが含まれてしまうため、Paveが実際よりも大きくなってしまう。ΔPは一般に固定値に設定されるため、結果としてPave×ΔPの値が上昇し、本来有効であるはずのパスが無効であると判定してしまうおそれがある。
【0008】
また、図示を省略するが、パス検出の第2の従来技術として次のような方法が、特開平10−336072号公報等で知られている。パイロットシンボルの電力遅延プロファイルに基づいてパス検出を行う。
遅延プロファイルの中から最小受信信号電力Sminおよび最大受信信号電力Smaxを検出する。最小受信信号電力Sminに対し、閾値Δnoise[dB]を設定し、最大受信信号電力Smaxに対して閾値ΔRake[dB]を設定する。
L個の信号成分のうち、受信信号電力S(l)(1≦l≦L)が、
S(l)≧max{Smin+Δnoise,Smax−ΔRake}
を満たす信号成分を選択する。
【0009】
閾値Δnoiseの設定により、熱雑音(干渉成分を含む)のみの測定タイミングの受信信号レベルをRake合成しないようにする。閾値ΔRakeの設定により、一時的に低下したパスであってもRake合成に使用できるように、有効なSINR(Signalto Interference Noise Ratio)を有するマルチパスであればRake合成する。
ところが、伝搬環境が変化すれば、希望波の受信レベルも熱雑音レベルも大きく変化する。ところが、上述したΔRake,Δnoiseは固定値であるから、これらを適切に選択しなかった場合、パス検出が適切に行われなくなる。
【0010】
また、パス検出の第3の従来技術として次のような方法が、特開2000−78110号公報等で知られている。
(1)マッチドフィルタ2の出力から直接に求められる、パイロット信号を含む受信信号の電力遅延プロファイルに巡回積分を施すことにより、受信信号レベルの平均化を行う。
(2)(1)で求めた電力遅延プロファイルから、平均値および標準偏差を求め、標準偏差に所定の重み付けを施した値に平均値を加算して閾値を得る。平均化された受信信号電力がこの閾値よりも大きなパスを有効パスとして選択する。
【0011】
ところが、電力遅延プロファイルから平均値および標準偏差を求める際、全ての受信信号から求めるので、有効なパスの希望波信号も含まれる。したがって、希望波信号の受信電力の大きさによって、受信レベルの平均値および標準偏差が変動する。ところが、本来求めたい値は、熱雑音(干渉成分を含む)の平均値および標準偏差であるから、適切な閾値の推定が困難である。
【0012】
上述した説明でのパス検出装置21は、DS-CDMA用のものであった。
最近、第4世代の移動通信システム用にマルチキャリア直接拡散符号分割多元接続(MC/DS-CDMA:Multicarrier Direct Sequence Code Division MultipleAccess)方式が検討されており、例えば、Shinsuke Hara,"Overview of MulticarrierCDMA",IEEE Communication Magazine Dec.1997,p.126-133のFig.4などで知られている。
このMC/DS-CDMAは、互いに直交周波数関係にある複数のサブキャリアを用い、送信データを各サブキャリアチャネルに分配して各サブキャリアを変調するとともに、各変調信号を同一かまたは異なる拡散符号系列で拡散し、拡散された変調信号を合成して送信信号とするものである。このMC/DS-CDMAにおいても、マルチパスを有効に利用するためにRake合成を行うにはパス検出装置が必要である。
なお、各変調信号を異なる拡散符号系列で拡散してもよい。
【0013】
図7は、MC/DS-CDMA通信システムに用いる送信機および受信機の概要構成を示すブロック構成図である。図7(a)はブロック構成を示し、図7(b)は送信シンボル系列を示す。
説明を簡単にするために、1次変調はBPSK(Binary Phase Shift Keying)とし、かつ、受信側では、受信I信号のみを用いて位相変動を考慮しない。
図7(a)の送信側において、31は直並列変換器である。図7(b)に示すように、送信シンボル列は、パイロットシンボルも含み、サブキャリアの総数Ncを1単位として送信シンボルを分配し、各サブキャリアチャネルの送信シンボル系列を乗算器320,321,……32Nc-1に出力し、拡散符号系列c0(t),c1(t),…,cNc-1(t)と乗算し、サブキャリアチャネル毎に符号拡散する。
33はIFFT(高速逆フーリエ変換)部であって、サブキャリアチャネル対応に乗算器340,341,……34Nc-1を有し、符号拡散された送信シンボルを、サブキャリアチャネル毎にそれぞれの直交キャリアcos(2πf0t),cos(2πf1t),……,cos(2πfNc-1t)と乗算する。各乗算出力は、合成器35において合成されて送信信号s(t)となる。
【0014】
一方、受信側において、受信信号r(t)は、FFT(高速フーリエ変換部)36に入力され、乗算器370,371,……,37Nc-1に供給され、各直交キャリアcos(2πf0t),cos(2πf1t),……,cos(2πfNc-1t)と乗算されて、各サブキャリアチャネルの受信信号が出力される。この受信信号は、乗算器380,381,……,38Nc-1において、拡散符号レプリカc0(t),c1(t),…,cNc-1(t)と乗算されて逆拡散され、低域通過フィルタ(LPF)390,391,……,39Nc-1を通して不要周波数成分が除去され、判定器400,401,……,40Nc-1において、1次変調BPSKに対応した2値化がなされる。
判定器400,401,……,40Nc-1の出力は、並直列(P/S)変換器5において、送信データビット列と同じ受信データビット列が出力される。
【0015】
上述したMC/DS-CDMAの個々のサブキャリアチャネルに注目すれば、従来のDS-CDMAと同様である。したがって、個々のサブキャリアチャネルについて、上述した従来のRake合成およびパス検出装置をそのまま使用することが可能である。
しかし、上述したように、従来のパス検出装置には問題があった。また、MC/DS-CDMAのマルチキャリアを有効に利用したパス検出装置が望まれていた。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたもので、有効パスの検出精度が高いパス検出装置を提供することを目的とするものである。
また、マルチキャリアを有効に利用することにより、有効パスの検出精度が高いMC/DS-CDMAに適したパス検出装置を提供することを目的とするものである。
【0017】
請求項1に記載の発明においては、受信された直接拡散信号の電力遅延プロファイルの受信レベル測定値に応じて、希望波信号を含む有効なパスを検出するパス検出装置であって、前記受信レベル測定値の累積確率を計算する累積確率計算手段と、計算された前記累積確率のうち、あらかじめ定められた前記希望波信号を含まない領域の第1から第N(Nは2以上の整数)までの所定の累積確率をもつ第1から第Nまでの所定の前記受信レベルを検出し、該第1から第Nまでの所定の受信レベルに基づいて、前記希望波信号が含まれる領域と含まれない領域とを判別するための閾値を設定する閾値設定手段と、前記受信レベル測定値が前記閾値を超えるタイミングのパスを、前記希望波信号を含む有効なパスとして検出するパス検出手段を有するものである。
したがって、希望波信号を含むパスの影響を受けない閾値を用いて有効パスを検出するので、希望波信号であるパスの受信レベルが変動しても、また、到来するマルチパス数が変化しても、有効パスの推定精度が悪くならないので、パス検出が適切に行われる。
また、熱雑音の累積確率分布に基づいた閾値を用いて有効パスを検出することになるので、熱雑音レベルの変動があっても、有効パスの推定精度が悪くならないので、パス検出が適切に行われる。
なお、符号分割多元接続通信システムにおける受信信号は、上述した直接拡散信号となるが、必ずしも符号分割多元接続システムに限られず、例えば、1対1通信システムにおける直接拡散受信信号であってもよい。
また、上述した閾値設定手段は、希望波信号を含まない領域での所定の累積確率値をもつ受信レベルに基づいて平均熱雑音電力レベルを推定し、この推定平均熱雑音電力レベルに所定値を乗算するなどの重み付けをすることにより、希望波信号が含まれる領域と含まれない領域とを判別するための閾値を設定するようにしてもよい。
【0021】
したがって、複数の所定の累積確率に基づいて閾値を設定しているので、計算された累積確率のばらつきなどの不確かさの影響が軽減されて適切な閾値を設定することができるので、有効パスの推定精度が向上する。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明をMC/DS-CDMAに適用した場合について説明する。しかし、マルチキャリアを必ずしも用いる必要のない構成については、DS-CDMAにも適用可能である。
図1は、本発明をMC/DS-CDMA方式に適用した実施の一形態を示すブロック構成図である。送信側の構成は図7と同様であるので説明を省略する。各サブキャリアチャネルは、それぞれ、図5に示したフレームフォーマットで送信される。すなわち、パイロットシンボルは、各サブキャリアチャネルにおいて、同じタイミングで同数挿入されて送信されるとする。
【0023】
図中、従来技術を説明するために用いた図4,図7と同様な部分には同じ符号を付して説明を省略する。20,21,……,2Nc-1は、サブキャリアチャネル対応に設けられたマッチドフィルタ、30,31,……,3Nc-1はサブキャリアチャネル対応に設けられた位相補償およびRake合成器、4はパス検出器、6は電力測定器、8は閾値設定器、90,……,9Nc-1はサブキャリアチャネル対応に設けられた同相加算器、100,……,10Nc-1はサブキャリアチャネル対応に設けられた電力計算器、11は平均化器、12はデータ格納器、13は累積確率計算器、14は平均熱雑音電力検出器、15は重み付け器である。
【0024】
直交復調されて得られた受信I信号および受信Q信号は、FFT部1に入力されて、サブキャリアチャネル毎の受信I信号,受信Q信号に変換され、位相補償およびRake合成器30,31,……,3Nc-1に出力されるとともに、電力測定器6内の各同相加算器90,……,9Nc-1に出力される。
位相補償およびRake合成器30,31,……,3Nc-1においては、選択されたパスの位相補償およびRake合成を行い、1次変調に対応したデータ判定(デマッピング)を行ってP/S変換器5に出力する。P/S変換器5は、各サブキャリアチャネルでデータ判定された受信データを並直列変換して、送信データ系列に対応した受信データ系列を出力する。
【0025】
この実施形態の第1の特徴は、複数のサブキャリアチャネルの電力遅延プロファイルから全サブキャリアチャネルに共通の1つの電力遅延プロファイルを求めることにある。その結果、電力遅延プロファイルのサンプル数がサブキャリアチャネル数倍だけ多く取れるので、後述する累積確率計算の信頼性が高くなる。累積確率分布から閾値を決定しているので、閾値の精度が向上し、その結果受信品質が向上する。
また、電力遅延プロファイルのサンプル数が多く取れるので、図5に示したように、1フレームが複数スロットで構成されているとき、例えば、1フレームの最初のスロットのパイロットシンボルについてのみ電力遅延プロファイルを計算しても、累積確率計算をするのに十分な数のサンプルが得られるので、サンプル数の点だけからいえば、1フレーム中の後続するスロットにわたって電力遅延プロファイルを計算しなくてもよい。
【0026】
電力測定器6においては、各サブキャリアチャネルについて、従来技術で説明したように、同相加算器90,91,……,9Nc-1において、1スロットを単位として、連続する複数個のパイロットシンボルを測定タイミング毎に連続する複数シンボルにわたって同相加算を行い、同相加算した後のI相成分,Q相成分の各出力を、各電力計算器100……,10Nc-1において、I相成分を2乗しQ相成分を2乗し、両者を加算することにより、電力遅延プロファイルを計算する。
【0027】
平均化器8において、全サブキャリアチャネルについて平均化することにより、全サブキャリアチャネルに共通の1つの電力遅延プロファイルとして、1スロットにつき、(拡散率)×(オーバサンプリング数)個のサンプル値を出力する。さらに、複数スロット(例えば、1フレーム)のパイロット信号の電力遅延プロファイルを用いて、時間方向の電力平均を行ってもよい。
上述した説明では、全てのサブキャリアチャネルの電力遅延プロファイルを用いたが、単に複数のサブキャリアチャネルの電力遅延プロファイルを用いるだけでも、1つのサブキャリアチャネルだけを用いた場合よりも、累積確率の値の信頼性が高くなる。
【0028】
この実施形態の第2の特徴は、算出された電力遅延プロファイルから累積確率を計算し、ある累積確率となる受信レベルを求め、この受信レベルに基づいて平均熱雑音電力レベルPaveを推定する点にある。
電力測定器6から出力される電力遅延プロファイルは、閾値設定器8にも出力されて、各測定タイミングの受信レベルのサンプル値がデータ格納器12に記憶される。
累積確率計算器13は、所定の測定期間、例えば1スロット内のパイロット信号の1周期にわたって、各測定タイミングの受信レベルのサンプル値が格納されている。その中で、受信レベルの低いものから順番に、受信レベルの値が大きくなる毎に出現個数を累積計数して行く。
【0029】
格納されるサンプルの総数は予め決まっている。例えば1スロット内のパイロット信号の1周期にわたって格納されるサンプルの総数は、拡散率(拡散符号のチップ数)×オーバーサンプリング数×マルチキャリア数である。
上述した累積計数した値をサンプルの総数で割れば、累積確率となる。したがって、上述した累積計数は、累積確率計算と実質的に同じである。以後、累積確率で説明するが、累積計数値そのものについて評価しても、累積確率の評価と実質的に同じである。
【0030】
図2は、受信電力レベルの累積確率分布を示す第1のグラフである。
図中、横軸は受信レベルであって、例えば、平均熱雑音電力レベルなどを0[dB]にとった相対受信レベル[dB]で表す。縦軸は、累積確率分布[%、ただし、対数スケールの%]である。
熱雑音分布は理論的にわかっており、例えば、レイリー分布となる。有効パスの信号を含んだサンプルが存在しないと仮定すれば、図中、一点鎖線より左側の領域の実線と右側の領域の破線とで示すような累積確率分布を示す。この場合、熱雑音確率分布の平均値レベルである平均熱雑音電力レベルPaveを与える累積確率は63%となる。シミュレーションあるいは実測値に基づいて累積確率分布のテーブルを設定してもよい。
【0031】
しかし、実際は有効パスの信号成分を含んだサンプルが受信レベルの高い側の領域に存在する。したがって、ある程度受信レベルが大きくなると、累積確率の上昇が緩やかになる(図中一点鎖線より右側の領域の実線)。
拡散符号のチップ数を1000程度とし、マルチパスの数が4程度であるとすると、希望波信号を含んだ有効パスのサンプル数よりも、熱雑音信号のみのサンプル数が十分多いことになる。
したがって、図1に示した累積確率計算器13が累積確率値63%を計数したとき、平均熱雑音電力検出器14は、そのときの受信レベルを検出して平均熱雑音電力レベルPaveとみなす。この平均熱雑音電力レベルPaveには、有効なパスの信号成分が含まれていないので、正確に平均熱雑音電力レベルPaveを算出することができる。
また、後述するように、これに重み付けを行った値を閾値とすれば、熱雑音電力のみのサンプルをRake合成しないようにし、有効なパスのサンプルだけをRake合成することが可能となる。
【0032】
重み付け器15は、平均熱雑音電力レベルPaveに、予め設定した重み係数ΔPを乗算(リニアスケールの場合に乗算し、デシベル換算では10log10(ΔP)を加算する)したものをパス選択のための閾値としてパス選択器7に出力する。この閾値は、希望波信号が含まれる領域と含まれない領域とを判別するためのものである。
したがって、パス選択器7は、平均熱雑音電力レベルPaveにΔPを乗算した値よりも大きな電力であるパスを有効パスとして選択する。
すなわち、1拡散符号周期内において、電力測定器6から出力される受信レベルが閾値を超えたときの測定タイミングにおいてのみ、各サブキャリアチャネルに対応したマッチドフィルタ20,21,……,2Nc-1から出力される受信I信号およびQ信号(パイロットシンボルおよびデータシンボル)を、位相補償およびRake合成器30,31,……,3Nc-1に出力してRake合成させる。
正確に算出された平均熱雑音電力レベルPaveを用いるので、有効パスの推定精度が向上し、Rake合成による受信品質が向上する。
【0033】
上述した所定値ΔPの値は、実験的に決めてもよいし、累積分布の標準偏差などを利用して理論的に決定してもよい。
また、所定の累積確率の値に対応する受信レベル自体が直接的に閾値となるようにすることも可能である。
しかし、閾値となる受信レベルを、例えば、累積確率が90%程度のところになるように設定すると、この領域では希望波を含む有効なパスが含まれている可能性がある。したがって、このような閾値の受信レベルに対応した累積確率の値を直接的に検出すると、有効なパスの影響を受ける不適切な閾値を与える場合がある。
したがって、一旦、希望波の信号が含まれていないことが確からしい受信レベルに対応した累積確率を検出して、そのときの受信レベルに所定値を乗算(リニア計算)するなどして重み付けすることにより、閾値を設定した方が、正確な閾値を得ることができる。
【0034】
上述した説明では、累積確率計算によって平均熱雑音電力レベルPaveを求め、予め設定した重み計数ΔPを乗算することにより最終的にパス選択のための閾値を決定した。
マルチパス数が十分少ない場合、平均熱雑音電力レベルPaveを、累積確率値63%を計算することにより求めることができる。しかし、累積確率値63%に相当するレベルの信号に希望波成分が含まれる場合がないとは限らない。そこで、平均熱雑音電力レベルPave以外の「ある受信レベル」(PaveよりもΔ1dB低いレベル)を予め設定しておき、対応する累積確率の値(CDF1%)を検出してもよい。
すなわち、累積確率計算器13が、累積確率の値(CDF1%)を算出したとき、平均熱雑音電力検出器14は、このときの受信レベルの測定値に、平均熱雑音電力レベルPaveとの差に相当する所定値(Δ1dB)を加算することにより、平均熱雑音電力レベルPaveを出力する。
重み付け器15は、これにΔPを乗算する(リニア計算)ことにより、先に説明した閾値と同じ閾値を出力する。
【0035】
上述した説明では、平均熱雑音電力レベルPaveを求めてから閾値を設定しているが、希望波信号を含まない領域での所定の累積確率値をもつ「ある受信レベル」を検出し、この所定の「ある受信レベル」に重み付けを行うことによって、直ちに、希望波信号が含まれる領域と含まれない領域とを判別するための閾値を設定してもよい。
例えば、累積確率が所定値(CDF1%)になるときの、「ある受信レベル」(PaveよりもΔ1dB低いレベル)にΔ1+10log(ΔP)を加算する(対数計算)ことによって、直ちに、希望波信号が含まれる領域と含まれない領域とを判別するための閾値を設定する。
【0036】
「ある受信レベル」としては、例えば、平均熱雑音電力レベルPaveよりも2dB低いレベル(累積確率は約50%)にしたり、Paveよりも10dB低いレベル(累積確率は約10%)にしたり、Paveよりも20dB低いレベル(累積確率は約1%)にしたりできる。しかし、余りにも受信レベルを下げすぎても、受信レベルが存在しなかったり、レベルが小さいものから順に計算する場合、サンプル数が不足して統計的な信頼性が得られなかったりする点に留意する必要がある。
上述した累積確率分布は、電力計算に使用するサブキャリア数が増減した場合は、サンプルの総数が増減するだけであるので、分布曲線は変化しない。一方、パイロットシンボルの同相加算数Npを増減すると、加算したことにより、受信レベルは10log(Np)[dB]大きくなり、分布曲線の形状は変化しないが右方向にシフトする。
【0037】
図3は、受信電力レベルの累積確率分布を示す第2のグラフである。この図を参照して、平均熱雑音電力レベルPaveを求める他の方法を説明する。
図2と同様に、横軸は受信レベル[dB]、縦軸は累積確率[対数スケールの%]である。
図1に示した平均熱雑音電力検出器14は、累積確率計算器13が出力する複数の累積確率値を検出し、それぞれに対応した「ある受信レベル」の値から、平均熱雑音電力レベルPaveを推定する。
図3に示すように、累積確率値としてCDF1,CDF2,……,CDFN(Nは2以上の整数)を予め設定し、それぞれに対応する受信レベルは、Paveか、あるいはそれよりも、それぞれΔ1,Δ2,……,ΔN小さい値であるとする。
【0038】
このように、累積確率分布が、なるべく、63%以下、あるいは、63%未満の小さな点を複数点選択しておき、それぞれの累積確率に対応する受信レベルに基づいて、平均熱雑音電力レベルPave、あるいは閾値を推定するようにすれば、1点だけでは推定が不確かであった累積確率が、より確実に、平均熱雑音電力レベルPave、ひいては、閾値を高精度に設定できる。拡散符号のチップ数が少ない場合には有効である。
具体的な推定方法として種々の形態が考えられるが、ここでは一例を説明するに止める。選択点数は4点とする。
【0039】
累積確率CDF1における受信レベルがP1であったとすると、これから推定される平均熱雑音電力レベルPave1の値は、次式の通りとなる。
Pave1=P1+Δ1
他の累積確率CDF2〜CDF4についても同様に、次式の通りとなる。
Pave2=P2+Δ2
Pave3=P3+Δ3
Pave4=P4+Δ4
上述したPave1〜Pave4は、理論的には等しくなるはずであるが、測定値のばらつきにより必ずしも一致しない。そこで、これらを仮の平均熱雑音電力レベルとみなして、次のような平均熱雑音電力レベルPaveの推定計算を行う。
Pave1〜Pave4の中から任意の複数個(2個)を次々に選んで、誤差が所定値、例えば、1%以内であれば、その2つは信頼できる推定値であるとみて、その2つの平均値を平均熱雑音電力レベルPaveと推定する。
また、Pave1〜Pave4中の任意の2個の誤差が最小である2つの平均値を平均熱雑音電力レベルPaveと推定してもよい。
【0040】
この平均熱雑音電力レベルPaveを求める方法においても、平均熱雑音電力レベルPaveを求めることなく、希望波信号を含まない領域での複数の所定の累積確率値をもつ複数の「ある受信レベル」を検出し、この複数の所定の「ある受信レベル」にそれぞれの重み付けを行うことによって、直ちに、希望波信号が含まれる領域と含まれない領域とを判別するための閾値を設定してもよい。
例えば、累積確率CDF1〜CDF4に対応する複数のある受信レベルP1〜P4に基づいて、複数の仮の閾値P1+(Δ1+10log(ΔP)),P2+(Δ2+10log(ΔP)),P3+(Δ3+10log(ΔP)),P4+(Δ4+10log(ΔP))(いずれも、対数計算)を求め、それらの中から、任意の複数個を次々に選んで、誤差が所定値、例えば、1%以内であれば、その2つは信頼できる推定値であるとみて、その2つの平均値を、希望波信号が含まれる領域と含まれない領域とを判別するための閾値とする。
また、それらの中から、任意の2個の誤差が最小である2つの平均値を希望波信号が含まれる領域と含まれない領域とを判別するための閾値としてもよい。
【0041】
なお、上述した説明では、有効パスのデータを逆拡散するための相関器と、パス検出用の電力測定を行うための相関器を共通のマッチドフィルタで実現していた。しかし、有効パスのデータを逆拡散するための相関器と、パス検出用の電力測定を行うための相関器とを別に設けてもよい。また、逆拡散をするための相関器としてマッチドフィルタを用いたが、これに代えて、スライディング相関器を用いてもよい。ただし、スライディング相関器は、1つのパスの相関値を出力するのに拡散符号の1周期を要する。特に、パス選択に用いる相関器として使用する場合、時分割処理、あるいは、複数のスライディング相関器の並列動作等によって複数のパス検出を行う必要がある。
【0042】
上述した説明では、MC/DS-CDMA方式を前提とし、全てのサブキャリアチャネルの電力遅延プロファイルを1つの電力遅延プロファイルとみなし、そこから累積確率分布を求めて閾値を決定し、全てのサブキャリアチャネルの電力遅延プロファイルの平均値と比較することにより、パス選択をしている。
しかし、全てのサブキャリアチャネルでなくても、1または複数の電力遅延プロファイルを1つの電力遅延プロファイルとみなし、そこから累積確率分布を求めて累積確率分布を求めて閾値を決定したり、およびまたは、1または複数のサブキャリアチャネルの、電力遅延プロファイルの平均値と閾値とを比較したりしてもよい。
その場合、検出された有効パスは、上述した少なくとも1つのサブキャリアチャネルに限るものとしてもよいが、マルチパスは、全てのサブキャリアチャネルについて同一になることから、検出された有効パスは、全てのサブキャリアチャネルに共通のものとすることができる。
【0043】
また、DS-CDMA方式用のパス検出装置においても、1チャネルの電力遅延プロファイルしか得られないものの、上述した累積確率によるパス検出をすることにより、希望波信号を含んだ有効パスの受信信号を、熱雑音のみの受信信号から閾値で切り分けることにより、品質の良いRake合成を行うことできる。
サンプル数が十分取れずに累積確率分布のばらつきが見られる場合には、複数スロットあるいは複数フレームにわたってパイロットシンボルの遅延プロファイルを測定して格納してもよい。
【0044】
【発明の効果】
上述した説明から明らかなように、本発明によれば、有効パスの選択をするための閾値を正確に設定することができ、有効パスの検出精度が向上するという効果がある。
また、本発明によれば、MC/CDMA方式に適用した場合、マルチキャリアを有効に利用することができ、有効パスの検出精度が向上するという効果がある。
これらの結果、Rake合成の受信品質が向上することになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明をMC/DS-CDMA方式に適用した実施の一形態を示すブロック構成図である。
【図2】受信電力レベルの累積確率分布を示す第1のグラフである。
【図3】受信電力レベルの累積確率分布を示す第2のグラフである。
【図4】従来のパス検出装置を模式的に示すブロック構成図である。
【図5】送信信号のフレームフォーマットの構成図である。
【図6】従来の第1のパス検出方法を説明するための電力遅延プロファイルの模式的説明図である。
【図7】 MC/DS-CDMAの送信機および受信機の概要を示すブロック構成図である。
【符号の説明】
1…FFT部、20〜2Nc-1…マッチドフィルタ、30〜3Nc-1…位相補償およびRake合成器、4…パス検出器、5…P/S変換器、6…電力測定器、7…パス選択器、8…閾値設定器、90〜9Nc-1…同相加算器、100〜10Nc-1…電力計算器、11…平均化器、12…データ格納器、13…累積確率計算器、14…平均熱雑音電力検出器、15…重み付け器
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a path detection apparatus in mobile communication.
[0002]
[Prior art]
In a multiple propagation path environment, a wave transmitted from one transmission station passes through a plurality of propagation paths, and arrives at a reception station as a plurality of arrival waves having different delay times. In the direct carrier code sequence multiple access (DS-CDMA) system, it is possible to perform reception using multipath positively by performing Rake combining. A path detection device is used to select a path for performing such Rake synthesis.
[0003]
FIG. 4 is a block diagram schematically showing a conventional path detection apparatus.
In the figure, reference numeral 2 denotes a matched filter, which inputs a complex baseband signal obtained by orthogonally demodulating a code spread received signal with a reference frequency signal, in other words, a received I-phase signal and a received Q-phase signal. Then, despreading is performed by correlating with the replica of the spreading code. The despread received signal is output to the phase compensation / Rake combiner 3 and the path detector 7 for each chip period of the spread code.
The phase compensation and Rake combining unit 3 matches the correlation output timings of the symbols of the plurality of paths included in the despread received signal, and multiplies them by the complex conjugate of the channel estimation value, thereby combining them. Perform phase compensation and maximum ratio synthesis.
Specifically, the channel estimation of each path is performed by estimating the channel at the time of the data symbol of each path from the measured values of the amplitude and phase of the pilot symbol in each path.
[0004]
The path detection device 21 detects the individual incoming waves (paths) by measuring the power delay profile of the received signal, and controls the phase compensation and the Rake combiner 3 so as to Rake combine only the desired signal path. To do.
The path detection device 21 includes a power measuring device 22, a path selector 7, and a threshold setting device 23.
The power meter 22 measures the received power level of the despread signal. The output is a power delay profile.
The threshold setting unit 23 estimates the average power Pave of the thermal noise component (including the interference component) from the power delay profile, and sets a threshold for the path selection unit 7 based on the estimated value.
The path selection unit 7 selects, from among a plurality of correlation value outputs of the power delay profile, one that exceeds the threshold set in the threshold setting unit 23 as an effective path including the desired wave signal, and the phase Output to the compensation and Rake synthesis unit 3.
[0005]
FIG. 5 is a configuration diagram of a frame format of a transmission signal.
1 frame is NFEach slot consists of a number N inserted at the beginningPPilot symbols P followed by NDData symbols.
Hereinafter, a conventional path detection method will be described in detail.
As a conventional first path detection method, the path detection apparatus 21 shown in FIG. 4 performs based on the pilot symbol power delay profile. By using a plurality of pilot symbols in one slot, in-phase addition is performed to improve path detection accuracy.
[0006]
FIG. 6 is a schematic explanatory diagram of a power delay profile for explaining the conventional first path detection method. One cycle (n chips) of the spread code is taken on the horizontal axis, and the reception level at the measurement timing (sample timing) for each chip cycle is taken on the vertical axis. The number of measurement timings in one spreading code period is a number equal to the spreading factor (the number of spreading code chips). When oversampling is performed, the number is further oversampling times.
(1) At each measurement timing, the received signals of Np pilot symbols are added in phase.
That is, the received I signals of Np pilot symbols are added (I = I1+ I2+ ... + INp) And squared (I2) And the received Q signals of Np pilot symbols are added (Q = Q1+ Q2+ ... + QNp) And squared (Q2) Plus (I2+ Q2) Is the received power level at each measurement timing described above.
(2) From the n measurement timings in the power delay profile, the remaining (n−), except the m received power levels with the largest received power level (m is the number of paths contributing to Rake reception, the number of fingers). m) The received power levels are averaged over time, and this is used as the average thermal noise power level Pave.
(3) Using a predetermined value ΔP, set Pave × ΔP as a threshold value. By making a path larger than this threshold value an effective path, the received signal of the path with only thermal noise power is not Rake combined.
[0007]
In mobile communication, the number of multipaths arriving at the receiver changes according to the communication status, so in the method of fixing the number of paths contributing to Rake reception to m, the average thermal noise power level Pave is accurate. It cannot be measured. Therefore, the effective path estimation accuracy deteriorates.
In particular, when there are more multipaths than m, since the path of the desired wave signal is included in the calculation of Pave, Pave becomes larger than actual. Since ΔP is generally set to a fixed value, as a result, the value of Pave × ΔP increases, and it may be determined that a path that should originally be valid is invalid.
[0008]
Although not shown, the following method is known as Japanese Patent Laid-Open No. 10-336072 as the second conventional technique for path detection. Path detection is performed based on the power delay profile of the pilot symbol.
The minimum received signal power Smin and the maximum received signal power Smax are detected from the delay profile. A threshold Δnoise [dB] is set for the minimum received signal power Smin, and a threshold ΔRake [dB] is set for the maximum received signal power Smax.
Of the L signal components, the received signal power S (l) (1 ≦ l ≦ L) is
S (l) ≧ max {Smin + Δnoise, Smax−ΔRake}
A signal component satisfying the condition is selected.
[0009]
By setting the threshold Δnoise, the received signal level at the measurement timing of only thermal noise (including interference components) is not Rake combined. If the multipath has an effective SINR (Signal to Interference Noise Ratio), Rake synthesis is performed so that even a temporarily reduced path can be used for Rake synthesis by setting the threshold ΔRake.
However, if the propagation environment changes, the reception level of the desired wave and the thermal noise level change greatly. However, since ΔRake and Δnoise described above are fixed values, if these are not properly selected, path detection is not properly performed.
[0010]
As a third conventional technique for path detection, the following method is known from Japanese Patent Laid-Open No. 2000-78110.
(1) The received signal level is averaged by performing cyclic integration on the power delay profile of the received signal including the pilot signal, which is directly obtained from the output of the matched filter 2.
(2) An average value and a standard deviation are obtained from the power delay profile obtained in (1), and a threshold value is obtained by adding the average value to a value obtained by applying a predetermined weight to the standard deviation. A path whose average received signal power is larger than this threshold is selected as an effective path.
[0011]
However, when the average value and the standard deviation are obtained from the power delay profile, since it is obtained from all received signals, a desired wave signal of an effective path is also included. Therefore, the average value and standard deviation of the reception level vary depending on the magnitude of the reception power of the desired wave signal. However, since the values originally desired are the average value and standard deviation of thermal noise (including interference components), it is difficult to estimate an appropriate threshold value.
[0012]
The path detection device 21 in the above description is for DS-CDMA.
Recently, a multicarrier direct sequence code division multiple access (MC / DS-CDMA) scheme has been studied for the fourth generation mobile communication system, for example, Shinsuke Hara, "Overview of Multicarrier CDMA" , IEEE Communication Magazine Dec.1997, p.126-133, etc.
This MC / DS-CDMA uses a plurality of subcarriers that are orthogonal to each other, distributes transmission data to each subcarrier channel and modulates each subcarrier, and each modulation signal is the same or different spreading code. The signal is spread in series, and the spread modulated signal is combined into a transmission signal. Also in this MC / DS-CDMA, a path detection device is required to perform Rake combining in order to effectively use multipath.
Each modulated signal may be spread with a different spreading code sequence.
[0013]
FIG. 7 is a block configuration diagram showing a schematic configuration of a transmitter and a receiver used in the MC / DS-CDMA communication system. FIG. 7A shows a block configuration, and FIG. 7B shows a transmission symbol sequence.
In order to simplify the explanation, the primary modulation is BPSK (Binary Phase Shift Keying), and the receiving side uses only the received I signal and does not consider the phase fluctuation.
On the transmission side in FIG. 7A, 31 is a serial-parallel converter. As shown in FIG. 7 (b), the transmission symbol sequence also includes pilot symbols, and the transmission symbols are distributed with the total number of subcarriers Nc as one unit, and the transmission symbol sequence of each subcarrier channel is multiplied by a multiplier 32.0, 321, ...... 32Nc-1Output to the spreading code sequence c0(T), c1(T), ..., cNc-1Multiply by (t) and code spread for each subcarrier channel.
Reference numeral 33 denotes an IFFT (Fast Inverse Fourier Transform) unit, which is a multiplier 34 corresponding to the subcarrier channel.0, 341, ...... 34Nc-1And the code-spread transmission symbol for each subcarrier channel with each orthogonal carrier cos (2πf0t), cos (2πf1t), ..., cos (2πfNc-1Multiply with t). Each multiplication output is synthesized by the synthesizer 35 to become a transmission signal s (t).
[0014]
On the other hand, on the receiving side, the received signal r (t) is input to an FFT (Fast Fourier Transform unit) 36 and a multiplier 37.0, 371, ..., 37Nc-1Each orthogonal carrier cos (2πf0t), cos (2πf1t), ..., cos (2πfNc-1Multiplying by t), the received signal of each subcarrier channel is output. This received signal is multiplied by a multiplier 38.0, 381, ......, 38Nc-1, Spread code replica c0(T), c1(T), ..., cNc-1Low-pass filter (LPF) 39 is multiplied by (t) and despread.0, 391, ..., 39Nc-1The unnecessary frequency component is removed through the determination unit 40.0, 401, ..., 40Nc-12 is binarized corresponding to the primary modulation BPSK.
Judgment device 400, 401, ..., 40Nc-1In the parallel-to-serial (P / S) converter 5, the same received data bit string as that of the transmission data bit string is output.
[0015]
If attention is paid to the individual subcarrier channels of MC / DS-CDMA described above, it is the same as conventional DS-CDMA. Therefore, the conventional Rake combining and path detection device described above can be used as it is for each subcarrier channel.
However, as described above, the conventional path detection device has a problem. In addition, there has been a demand for a path detection apparatus that effectively uses MC / DS-CDMA multicarrier.
[0016]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a path detection device with high effective path detection accuracy.
It is another object of the present invention to provide a path detection apparatus suitable for MC / DS-CDMA with high effective path detection accuracy by effectively using multicarriers.
[0017]
According to the first aspect of the present invention, there is provided a path detection device for detecting an effective path including a desired wave signal according to a reception level measurement value of a power delay profile of a received direct spread signal, wherein the reception level A cumulative probability calculation means for calculating the cumulative probability of the measured value;Among the calculated cumulative probabilities, first to Nth having predetermined cumulative probabilities from the first to the Nth (N is an integer of 2 or more) in a region not including the predetermined desired signal. A predetermined reception level is detected, and a threshold value for determining a region including the desired wave signal and a region not including the desired wave signal is set based on the first to Nth predetermined reception levels.Threshold setting means and path detection means for detecting a path having a timing at which the reception level measurement value exceeds the threshold as an effective path including the desired wave signal.
  Therefore, since an effective path is detected using a threshold that is not affected by the path including the desired wave signal, even if the reception level of the path that is the desired wave signal fluctuates, the number of incoming multipaths also changes. However, since the effective path estimation accuracy does not deteriorate, path detection is performed appropriately.
  In addition, since the effective path is detected using a threshold value based on the cumulative probability distribution of thermal noise, even if the thermal noise level fluctuates, the effective path estimation accuracy does not deteriorate. Done.
  The received signal in the code division multiple access communication system is the direct spreading signal described above, but is not necessarily limited to the code division multiple access system, and may be a direct spreading received signal in a one-to-one communication system, for example.
  Further, the threshold setting means described above estimates an average thermal noise power level based on a reception level having a predetermined cumulative probability value in an area not including the desired wave signal, and sets a predetermined value to the estimated average thermal noise power level. By performing weighting such as multiplication, a threshold value for determining a region including the desired wave signal and a region not including the desired wave signal may be set.
[0021]
ThereforeSince the threshold is set based on a plurality of predetermined cumulative probabilities, the influence of uncertainties such as variations in calculated cumulative probabilities can be reduced, and an appropriate threshold can be set. Accuracy is improved.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a case where the present invention is applied to MC / DS-CDMA will be described with reference to the drawings. However, a configuration that does not necessarily use a multicarrier can also be applied to DS-CDMA.
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment in which the present invention is applied to the MC / DS-CDMA system. The configuration on the transmission side is the same as in FIG. Each subcarrier channel is transmitted in the frame format shown in FIG. That is, it is assumed that the same number of pilot symbols are transmitted at the same timing in each subcarrier channel.
[0023]
In the figure, the same parts as those in FIGS. 4 and 7 used for explaining the prior art are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. 20, 21, ..., 2Nc-1Are matched filters provided for subcarrier channels, 30, 31, ..., 3Nc-1Is a phase compensation and Rake combiner provided for the subcarrier channel, 4 is a path detector, 6 is a power meter, 8 is a threshold setter, 90, ..., 9Nc-1Are in-phase adders provided for the subcarrier channels, 100, ......, 10Nc-1Is a power calculator provided for the subcarrier channel, 11 is an averager, 12 is a data storage, 13 is a cumulative probability calculator, 14 is an average thermal noise power detector, and 15 is a weighting unit.
[0024]
The received I signal and the received Q signal obtained by the orthogonal demodulation are input to the FFT unit 1 and converted into a received I signal and a received Q signal for each subcarrier channel, and the phase compensation and Rake combiner 30, 31, ..., 3Nc-1And each in-phase adder 9 in the power measuring device 60, ..., 9Nc-1Is output.
Phase compensation and Rake combiner 30, 31, ..., 3Nc-1In, phase compensation and Rake synthesis of the selected path are performed, data determination (demapping) corresponding to primary modulation is performed, and the result is output to the P / S converter 5. The P / S converter 5 performs parallel-serial conversion on the received data determined in each subcarrier channel, and outputs a received data sequence corresponding to the transmission data sequence.
[0025]
The first feature of this embodiment is that one power delay profile common to all subcarrier channels is obtained from the power delay profiles of a plurality of subcarrier channels. As a result, since the number of samples of the power delay profile can be increased by the number of subcarrier channels, the reliability of cumulative probability calculation described later is increased. Since the threshold value is determined from the cumulative probability distribution, the accuracy of the threshold value is improved, and as a result, the reception quality is improved.
Further, since a large number of samples of the power delay profile can be obtained, as shown in FIG. 5, when one frame is composed of a plurality of slots, for example, the power delay profile is set only for the pilot symbol of the first slot of one frame. Even if the calculation is performed, a sufficient number of samples can be obtained to calculate the cumulative probability, so that the power delay profile does not have to be calculated over the subsequent slots in one frame only in terms of the number of samples.
[0026]
In the power meter 6, for each subcarrier channel, as described in the prior art, the in-phase adder 90, 91, ..., 9Nc-1In each slot, a plurality of consecutive pilot symbols are subjected to in-phase addition over a plurality of consecutive symbols at each measurement timing, and each power of I-phase component and Q-phase component output after in-phase addition is calculated for each power. Vessel 100......, 10Nc-1The power delay profile is calculated by squaring the I-phase component, squaring the Q-phase component, and adding both.
[0027]
An averager 8 averages all subcarrier channels to obtain (spreading factor) × (oversampling number) sample values per slot as one power delay profile common to all subcarrier channels. Output. Furthermore, power averaging in the time direction may be performed using a power delay profile of pilot signals of a plurality of slots (for example, one frame).
In the above description, the power delay profiles of all the subcarrier channels are used. However, the cumulative probability of using only the power delay profiles of a plurality of subcarrier channels is higher than that using only one subcarrier channel. Increased value reliability.
[0028]
A second feature of this embodiment is that a cumulative probability is calculated from the calculated power delay profile, a reception level that has a certain cumulative probability is obtained, and an average thermal noise power level Pave is estimated based on this reception level. is there.
The power delay profile output from the power measuring device 6 is also output to the threshold setting device 8, and the sample value of the reception level at each measurement timing is stored in the data storage 12.
The cumulative probability calculator 13 stores a sample value of the reception level at each measurement timing over a predetermined measurement period, for example, one period of the pilot signal in one slot. Among them, the number of appearances is cumulatively counted every time the reception level value increases in order from the lowest reception level.
[0029]
The total number of samples to be stored is predetermined. For example, the total number of samples stored over one period of the pilot signal in one slot is spreading factor (spread code chip number) × oversampling number × multicarrier number.
The cumulative probability is obtained by dividing the cumulative count value described above by the total number of samples. Therefore, the cumulative count described above is substantially the same as the cumulative probability calculation. Hereinafter, the cumulative probability will be described, but even if the cumulative count value itself is evaluated, it is substantially the same as the evaluation of the cumulative probability.
[0030]
FIG. 2 is a first graph showing a cumulative probability distribution of received power levels.
In the figure, the horizontal axis represents the reception level, which is represented by, for example, a relative reception level [dB] in which the average thermal noise power level is 0 [dB]. The vertical axis represents the cumulative probability distribution [%, but logarithmic scale%].
The thermal noise distribution is theoretically known, for example, a Rayleigh distribution. If it is assumed that there is no sample including a signal of an effective path, a cumulative probability distribution as shown by a solid line in the region on the left side of the alternate long and short dash line and a broken line in the region on the right side in the figure is shown. In this case, the cumulative probability of giving the average thermal noise power level Pave, which is the average value level of the thermal noise probability distribution, is 63%. A table of cumulative probability distribution may be set based on simulation or actual measurement values.
[0031]
However, actually, a sample including the signal component of the effective path exists in the region on the higher reception level side. Therefore, when the reception level increases to some extent, the cumulative probability increases gradually (solid line in the region on the right side of the dashed line in the figure).
If the number of chips of the spreading code is about 1000 and the number of multipaths is about 4, the number of samples of only the thermal noise signal is sufficiently larger than the number of samples of the effective path including the desired wave signal.
Therefore, when the cumulative probability calculator 13 shown in FIG. 1 counts the cumulative probability value 63%, the average thermal noise power detector 14 detects the reception level at that time and regards it as the average thermal noise power level Pave. Since the average thermal noise power level Pave does not include a signal component of an effective path, the average thermal noise power level Pave can be accurately calculated.
Further, as will be described later, if a value obtained by weighting this value is used as a threshold value, it is possible to avoid Rake synthesis of samples with only thermal noise power, and Rake synthesis can be performed only on samples of effective paths.
[0032]
The weighting unit 15 multiplies the average thermal noise power level Pave by a preset weighting factor ΔP (multiplying in the case of a linear scale, 10 log in decibel conversion).TenThe sum of (ΔP) is output to the path selector 7 as a threshold for path selection. This threshold value is for discriminating between a region including the desired wave signal and a region not including the desired wave signal.
Therefore, the path selector 7 selects, as an effective path, a path having a power that is larger than the value obtained by multiplying the average thermal noise power level Pave by ΔP.
That is, the matched filter 2 corresponding to each subcarrier channel only at the measurement timing when the reception level output from the power meter 6 exceeds the threshold within one spreading code period.0, 21, ..., 2Nc-1The received I signal and Q signal (pilot symbol and data symbol) output from the phase compensation and Rake combiner 30, 31, ..., 3Nc-1Output to Rake.
Since the accurately calculated average thermal noise power level Pave is used, the estimation accuracy of the effective path is improved, and the reception quality by Rake combining is improved.
[0033]
The value of the predetermined value ΔP described above may be experimentally determined or theoretically determined using a standard deviation of the cumulative distribution.
Also, the reception level itself corresponding to a predetermined cumulative probability value can directly be a threshold value.
However, if the reception level serving as the threshold is set so that, for example, the cumulative probability is about 90%, there is a possibility that an effective path including the desired wave is included in this region. Accordingly, when the cumulative probability value corresponding to the reception level of such a threshold is directly detected, an inappropriate threshold that is affected by an effective path may be given.
Therefore, once the cumulative probability corresponding to the reception level that is likely to contain no signal of the desired wave is detected, weighting is performed by multiplying the reception level at that time by a predetermined value (linear calculation) or the like. Thus, an accurate threshold can be obtained by setting the threshold.
[0034]
In the above description, the average thermal noise power level Pave is obtained by cumulative probability calculation, and the threshold for path selection is finally determined by multiplying by a preset weight coefficient ΔP.
When the number of multipaths is sufficiently small, the average thermal noise power level Pave can be obtained by calculating the cumulative probability value 63%. However, a signal having a level corresponding to the cumulative probability value 63% does not always include the desired wave component. Therefore, a certain reception level other than the average thermal noise power level Pave (Δ more than Pave1(dB lower level) is preset and the corresponding cumulative probability value (CDF)1%) May be detected.
That is, the cumulative probability calculator 13 calculates the cumulative probability value (CDF1%), The average thermal noise power detector 14 adds a predetermined value (Δ corresponding to the difference from the average thermal noise power level Pave to the measured value of the reception level at this time.1The average thermal noise power level Pave is output by adding (dB).
The weighter 15 multiplies this by ΔP (linear calculation), thereby outputting the same threshold as the threshold described above.
[0035]
In the above description, the threshold is set after obtaining the average thermal noise power level Pave. However, a certain reception level having a predetermined cumulative probability value in an area not including the desired signal is detected, and this predetermined level is detected. A threshold value for discriminating between a region including the desired wave signal and a region not including the desired wave signal may be immediately set by weighting the “certain reception level”.
For example, the cumulative probability is a predetermined value (CDF1%), “A certain reception level” (Δ more than Pave1dB lower)1By adding +10 log (ΔP) (logarithmic calculation), a threshold for immediately discriminating between a region including the desired wave signal and a region not including it is set.
[0036]
For example, the “certain reception level” is 2 dB lower than the average thermal noise power level Pave (cumulative probability is about 50%), 10 dB lower than Pave (cumulative probability is about 10%), Pave Or 20dB lower (cumulative probability is about 1%). However, it should be noted that even if the reception level is lowered too much, the reception level does not exist, or when calculating in order from the lowest level, the number of samples is insufficient and statistical reliability cannot be obtained. There is a need to.
In the cumulative probability distribution described above, when the number of subcarriers used for power calculation increases or decreases, the total number of samples only increases or decreases, so the distribution curve does not change. On the other hand, if the in-phase addition number Np of pilot symbols is increased or decreased, the reception level increases by 10 log (Np) [dB] due to the addition, and the distribution curve shape does not change but shifts to the right.
[0037]
FIG. 3 is a second graph showing a cumulative probability distribution of received power levels. With reference to this figure, another method for obtaining the average thermal noise power level Pave will be described.
Similar to FIG. 2, the horizontal axis represents the reception level [dB], and the vertical axis represents the cumulative probability [% of logarithmic scale].
The average thermal noise power detector 14 shown in FIG. 1 detects a plurality of cumulative probability values output by the cumulative probability calculator 13, and calculates the average thermal noise power level Pave from the value of “a certain reception level” corresponding to each of the cumulative probability values. Is estimated.
As shown in Fig. 3, the cumulative probability value is CDF.1, CDF2, ……, CDFN(N is an integer greater than or equal to 2) is set in advance, and the reception level corresponding to each is Pave or ΔΔ1, Δ2, ……, ΔNSuppose that it is a small value.
[0038]
In this way, a plurality of small points with a cumulative probability distribution of 63% or less or less than 63% are selected as much as possible, and the average thermal noise power level Pave is selected based on the reception level corresponding to each cumulative probability. Alternatively, if the threshold value is estimated, the cumulative probability that the estimation is uncertain with only one point can be set with higher accuracy than the average thermal noise power level Pave, and thus the threshold value. This is effective when the number of chips of the spread code is small.
Although various forms can be considered as a specific estimation method, only an example will be described here. The number of selected points is 4.
[0039]
Cumulative probability CDF1Reception level is P1Is the estimated average thermal noise power level Pave1The value of is as follows.
Pave1= P1+ Δ1
Other cumulative probability CDF2~ CDFFourSimilarly, is as follows.
Pave2= P2+ Δ2
PaveThree= PThree+ ΔThree
PaveFour= PFour+ ΔFour
Pave mentioned above1~ PaveFourShould theoretically be equal, but do not necessarily match due to variations in measured values. Accordingly, these are regarded as temporary average thermal noise power levels, and the following average thermal noise power level Pave is calculated.
Pave1~ PaveFourIf an error is within a predetermined value, for example, within 1%, the two are considered to be reliable estimates, and the average of the two values is selected. Estimate the average thermal noise power level Pave.
Also Pave1~ PaveFourTwo average values in which any two of the errors are minimum may be estimated as the average thermal noise power level Pave.
[0040]
Even in this method of calculating the average thermal noise power level Pave, without obtaining the average thermal noise power level Pave, a plurality of “certain reception levels” having a plurality of predetermined cumulative probability values in an area not including the desired wave signal are obtained. A threshold value for immediately discriminating between a region including the desired wave signal and a region not including the desired wave signal may be set by detecting and weighting each of the plurality of predetermined “certain reception levels”.
For example, cumulative probability CDF1~ CDFFourMultiple reception levels P corresponding to1~ PFourBased on a plurality of provisional thresholds P1+ (Δ1+ 10log (ΔP)), P2+ (Δ2+ 10log (ΔP)), PThree+ (ΔThree+ 10log (ΔP)), PFour+ (ΔFour+ 10log (ΔP)) (both are logarithmic calculations), any number of them are selected one after another, and if the error is within a predetermined value, for example, 1%, the two are reliable Assuming that it is an estimated value, the average of the two is used as a threshold value for discriminating between a region including the desired wave signal and a region not including the desired wave signal.
In addition, two average values in which two arbitrary errors are minimum may be used as a threshold value for discriminating between a region including the desired wave signal and a region not including the desired wave signal.
[0041]
In the above description, a correlator for despreading the effective path data and a correlator for performing power measurement for path detection are realized by a common matched filter. However, a correlator for despreading effective path data and a correlator for performing power measurement for path detection may be provided separately. In addition, although a matched filter is used as a correlator for despreading, a sliding correlator may be used instead. However, the sliding correlator requires one cycle of the spreading code to output the correlation value of one path. In particular, when used as a correlator for path selection, it is necessary to detect a plurality of paths by time division processing or parallel operation of a plurality of sliding correlators.
[0042]
In the above description, assuming the MC / DS-CDMA system, the power delay profile of all subcarrier channels is regarded as one power delay profile, the cumulative probability distribution is obtained therefrom, the threshold is determined, and all subcarriers are determined. The path is selected by comparing with the average value of the power delay profile of the channel.
However, even if not all subcarrier channels, one or a plurality of power delay profiles are regarded as one power delay profile, a cumulative probability distribution is determined therefrom, a cumulative probability distribution is determined, and a threshold value is determined. The average value of the power delay profile and the threshold value of one or a plurality of subcarrier channels may be compared.
In this case, the detected effective path may be limited to at least one subcarrier channel described above, but since the multipath is the same for all subcarrier channels, all the detected effective paths are Common to the subcarrier channels.
[0043]
Also, in the DS-CDMA path detection device, only one channel power delay profile can be obtained, but by detecting the path with the cumulative probability described above, the received signal of the effective path including the desired wave signal can be obtained. By separating the received signal from only the thermal noise by the threshold value, it is possible to perform Rake synthesis with good quality.
If there is a sufficient number of samples and variation in the cumulative probability distribution is seen, the pilot symbol delay profile may be measured and stored over multiple slots or multiple frames.
[0044]
【The invention's effect】
As apparent from the above description, according to the present invention, it is possible to accurately set a threshold for selecting an effective path, and there is an effect that the detection accuracy of the effective path is improved.
In addition, according to the present invention, when applied to the MC / CDMA system, multicarrier can be used effectively, and effective path detection accuracy is improved.
As a result, the reception quality of Rake combining is improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment in which the present invention is applied to an MC / DS-CDMA system.
FIG. 2 is a first graph showing a cumulative probability distribution of received power levels.
FIG. 3 is a second graph showing a cumulative probability distribution of received power levels.
FIG. 4 is a block diagram schematically showing a conventional path detection apparatus.
FIG. 5 is a configuration diagram of a frame format of a transmission signal.
FIG. 6 is a schematic explanatory diagram of a power delay profile for explaining a conventional first path detection method.
FIG. 7 is a block diagram showing an outline of an MC / DS-CDMA transmitter and receiver.
[Explanation of symbols]
1 ... FFT section, 20~ 2Nc-1... Matched filter, 30~ 3Nc-1... Phase compensation and Rake combiner, 4 ... Path detector, 5 ... P / S converter, 6 ... Power measuring device, 7 ... Path selector, 8 ... Threshold setter, 90~ 9Nc-1... In-phase adder, 100-10Nc-1... Power calculator, 11 ... Averager, 12 ... Data storage, 13 ... Cumulative probability calculator, 14 ... Average thermal noise power detector, 15 ... Weighter

Claims (1)

受信された直接拡散信号の電力遅延プロファイルの受信レベル測定値に応じて、希望波信号を含む有効なパスを検出するパス検出装置であって、
前記受信レベル測定値の累積確率を計算する累積確率計算手段と、
計算された前記累積確率のうち、あらかじめ定められた前記希望波信号を含まない領域の第1から第N(Nは2以上の整数)までの所定の累積確率をもつ第1から第Nまでの所定の前記受信レベルを検出し、該第1から第Nまでの所定の受信レベルに基づいて、前記希望波信号が含まれる領域と含まれない領域とを判別するための閾値を設定する閾値設定手段と、
前記受信レベル測定値が前記閾値を超えるタイミングのパスを、前記希望波信号を含む有効なパスとして検出するパス検出手段、
を有することを特徴とするパス検出装置。
A path detection device that detects an effective path including a desired wave signal according to a reception level measurement value of a power delay profile of a received direct spread signal,
A cumulative probability calculating means for calculating a cumulative probability of the reception level measurement value;
Among the calculated cumulative probabilities, first to Nth having predetermined cumulative probabilities from the first to the Nth (N is an integer of 2 or more) in a region not including the predetermined desired signal. Threshold setting for detecting a predetermined reception level and setting a threshold for discriminating between an area including the desired wave signal and an area not including the desired wave signal based on the first to Nth predetermined reception levels Means,
Path detection means for detecting a path at a timing when the reception level measurement value exceeds the threshold as an effective path including the desired wave signal;
A path detection apparatus comprising:
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