DE60209985T2

DE60209985T2 - Vorrichtung zur Fixmusterdetektion und Verfahren zur Fixmusterdetektion

Info

Publication number: DE60209985T2
Application number: DE2002609985
Authority: DE
Inventors: Hiroki Tanaka
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2001-11-15
Filing date: 2002-11-15
Publication date: 2007-02-22
Anticipated expiration: 2022-11-16
Also published as: US7072384B2; US20030091108A1; EP1313229B1; EP1313229A3; JP2003152600A; EP1313229A2; DE60209985D1

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Festmusterdetektion und ein Verfahren zur Festmusterdetektion, bei dem ein Festmuster zur Errichtung einer Zeitsynchronisation mit einem Spreizcode, der in einem Empfangssignal enthalten ist, in einer CDMA-(Code Division Multiple Access)-Kommunikationsempfangsvorrichtung, detektiert wird.
Auf dem Kommunikationsgebiet wird ein Festsignalmuster im Allgemeinen auf der Senderseite in ein Signal eingesetzt, und die Korrelation wird an der Empfangsseite zum Zweck des Detektierens eines empfangenen Signals und einer Zeitsynchronisation berechnet. Beim Breitband-CDMA, der als Standard bei der nächsten Mobiltelefongeneration akzeptiert ist, sind Signale, die durch Spreizen der gewünschten Information durch einen benutzerspezifischen Spreizcode erzielt werden, überlagert und werden im selben Frequenzband übertragen. Die Signale werden unter Verwendung eines benutzerspezifischen Spreizcodes, der auf der Empfangsseite hergestellt ist, entspreizt, wodurch die ursprünglich gewünschte Information aus den empfangenen Signalen extrahiert wird. Das Entspreizen muss mit der Spreizspektrumszeitabstimmung synchronisiert sein, anders gesagt, es muss eine Synchronisationserfassung durchgeführt werden.
Bei der Synchronisationserfassung überträgt die Sendeseite ein vorbestimmtes Festmuster und die Empfangsseite berechnet zwischen einem empfangenen Signal und dem Festmuster einen Korrelationswert, um die Synchronisation zu detektieren. Beispielweise greift bei dem Breitband-CDMA eine Mobilstation auf die Basisstation einer Basisstationswechselzielzelle unter Verwendung eines gemeinsamen Steuerkanals auf der Basis der Information (Sendezeitabstimmung, Spreizcode, Signatur oder dgl.) zu, die durch einen BCH (Broadcast CHannel) mitgeteilt wird, der von der Basisstation bei einem weichen Basisstationswechsel empfangen wird.
Der Mobilkommunikationssystemstandard des Standardisierungsprojektes 3GPP (3rd Generation Partnership Project) für die dritte Generation an Mobilkommunikationssystemen definiert PRACH (Physical Random Access CHannel) als einen physikalischen Kanal, der zu dieser Zeit verwendet wird.
Der PRACH hat ein 4096-Chip langes Präambelfeld als ein Festmuster für das Detektieren der Spreizcodesynchronisation. Die Mobilstation wählt beliebig eine der 16 vorab gesetzten Arten von Präambelsignaturen (16-Chip-Länge) und verwendet wiederholt die gewählte Signatur 256-mal. Die Mobilstation führt ein komplexes Verwürfeln durch einen Verwürfelungscode durch, der durch die Basisstation mitgeteilt wird, um ein Präambelfeld zu erzeugen.
Das Breitband-CDMA-System erfordert infolge eines sehr geringen S/N-Verhältnisses bei der Chip-Ratenkonversion ein sehr langes Festmuster. Die Anwesenheit von Frequenzdrift verschlechtert die Empfangscharakteristik auf einen nicht vernachlässigbaren Grad. Im Allgemeinen muss ein derartiges Festmuster innerhalb einer vorbestimmten Zeit in der Schwundumgebung detektiert werden, und es ist auch eine Detektionscharakteristik erforderlich. Hieraus ist die Nachfrage nach einer Vorrichtung zur Festmusterdetektion entstanden, die die Detektionscharakteristik unter der Prämisse, dass der Hardware-Umfang, die Kosten und der Stromverbrauch reduziert sind und die Beschränkung bei der Verarbeitungszeit erfüllt ist, entstanden.
Der Erfinder der vorliegenden Erfindung hat eine Vorrichtung zur Festmusterdetektion vorgeschlagen, die in der offengelegten japanischen Patentschrift Nr. 2001-136103 oder der Europäischen Patentveröffentlichung Nr. EP 1 096 693 , die beide die gleiche Priorität haben, offenbart ist (Referenz 1), um die Verarbeitungszeit für die Festmusterdetektion zu verkürzen und die Schaltungsgröße zu verringern. 13 zeigt die in der Referenz 1 vorgeschlagene Vorrichtung zur Festmusterdetektion. Die herkömmliche Vorrichtung zur Festmusterdetektion detektiert ein Festmuster C, das durch Spreizen erzeugt worden ist, wie dies in den 14A und 14B gezeigt ist. Das Festmuster C ist aus einer Symbolsequenz C₀, C₁, ..., C_N-1 gebildet, die eine Code-Länge von N Chips hat (N ist eine ganze Zahl von 2 oder höher). Das Festmuster C wird durch Spreizen jedes Symbols eines Signaturmusters U mit einem Spreizcode S erzeugt.
Wie in der 14A gezeigt, wird das Signaturmuster U, das zur Erzeugung des Festmusters C verwendet wird, durch M-maliges (M ist eine ganze Zahl von 2 oder höher) Wiederholen einer Symbolsequenz U₀, U₁, ..., U_K-1 mit eine Länge von K Chips (K ist eine ganze Zahl von 2 oder höher) gebildet (K × M = N). Der Spreizcode S ist aus einer beliebigen N-Chip langen Symbolsequenz S₀, S₁, ..., S_N-1 gebildet. In dem Festmuster C wird jedes der Symbole U₀, U₁, ..., U_K-1 des Signaturmusters U durch den Spreizcode S auf M Symbole gespreizt.
In dem 3GPP PRACH entspricht der Spreizcode S einem Verwürfelungscode von der Basisstation. Das Signaturmuster U entspricht einer der 16 Arten von Präambelsignaturen (K = 16-Chip Länge), die im Voraus in der Mobilstation registriert sind. Wie in der 14B gezeigt, wird das Signaturmuster U M = 256-mal wiederholt und als eine I-Komponente (phasengleiche Komponente) und Q-Komponente (Quadratur-Komponente) verwendet. Die Q-Komponente wird in eine imaginäre Zahl j umgewandelt und die imaginäre Zahl j wird durch einen entsprechenden Spreizcode S komplexgespreizt, um ein Festmuster C zu erzeugen.
Die herkömmliche Vorrichtung zur Festmusterdetektion detektiert ein gewünschtes Festmuster, indem sie an einem empfangenen Signal in einer umgekehrten Reihenfolge zum Spreizen ein Entspreizen durchführt. In der 13 werden die empfangenen Signale 81A, die ein Festmuster enthalten, temporär in einem Empfangssignalspeicher 81 akkumuliert und unter Steuerung einer Empfangssignalspeichersteuerung 82 sequenziell als Empfangssignale C ausgelesen. Die Korrelation zwischen jedem Empfangssignal C und dem Spreizcode S wird durch einen Spreizcodekorrelator 83 berechnet.
Zu diesem Zeitpunkt werden Spreizcode-Sequenzen mit einer Länge N vom Spreizcodegenerator 84 ausgedünnt und alle K Chips neu angeordnet. Dem Spreizcodekorrelator 83 werden über ein Spreizcodeschieberegister 85 M Spreizcodesequenzen zugeführt. Der Spreizcodekorrelator 83 berechnet die Korrelationen zwischen den M Spreizcodesequenzen und M Empfangssignalen C alle K Chips, berechnet die Spreizcodekorrelationswerte entsprechend den K Signaturmustersymbolen und speichert die Korrelationswerte in einem Korrelationswertspeicher 86. Die Empfangssignale werden von Positionen ausgelesen, die von dem Empfangssignalspeicher 81 um einen Chip verzögert sind. Der Spreizcodekorrelator 83 berechnet die Spreizcodekorrelationswerte A für eine Periode von N + L Chips, die eine indefinite Zeitbreite von L Chips umfasst.
Die Spreizcodekorrelationswerte entsprechend den K Signaturmustersymbolen an der gleichen Verzögerungsposition werden aus dem Korrelationswertspeicher 86 unter der Steuerung einer Korrelationswertspeichersteuerung 87 ausgelesen. Ein Signaturmusterkorrelator 88 berechnet die Korrelationen zwischen den Spreizcodekorrelationswerten und einem Signaturmuster, das im Voraus in einer Signaturmustertabelle 89 hergestellt worden ist. Ein Signaturdetektor 90 wählt aus den Signaturmusterkorrelationswerten, die in Übereinstimmung mit den entsprechenden Verzögerungspositionen erzielt worden sind, einen vorzuziehenden Korrelationswert aus und gibt den gewählten Korrelationswert als ein Detektionsergebnis 90A aus.
Durch den Spreizcodekorrelator 83 wird ein Spreizcodekorrelationswert berechnet, der kürzer als die N-Chip-Festmusterlänge ist. Durch den Signaturmusterkorrelator 88 wird ein endgültiger Signaturmusterkorrelationswert berechnet. Die Verarbeitungszeit für das Berechnen eines gewünschten Korrelationswertes ist verkürzt.
Wenn eine Anzahl von Signaturmustern existieren, wird der Spreizcodekorrelator 83 gemeinsam von diesen geteilt, und es wird ein Signaturmusterkorrelator 88, der durch parallel Anordnen von separaten Korrelatoren entsprechend der Arten von Signaturmustern gebildet ist, verwendet. Ob ein Signaturmuster detektiert worden ist, kann gleichzeitig für eine Anzahl von Arten von Signaturmustern bestätigt werden. In diesem Fall ist der Schaltungsmaßstab verglichen mit einer herkömmlichen Anordnung, bei der eine Anzahl von Korrelatoren mit einer K × M-Chip-Länge in Übereinstimmung mit den Signaturmustern verwendet wird, verkleinert.
Von der herkömmlichen Vorrichtung zur Festmusterdetektion kann erwartet werden, dass die Verarbeitungszeit zum Berechnen eines Korrelationswertes verkürzt wird und die Schaltungsgröße verkleinert wird. Die herkömmliche Vorrichtung berechnet jedoch Korrelationsprodukte für eine N-Chip-Festmusterlänge auf einmal. Wenn in dem Empfangssignal eine Frequenzdrift existiert, verschlechtert sich die Empfangscharakteristik, wenn die Anzahl der Chips, die gleichzeitig einer Korrelationsproduktberechnung unterzogen werden, größer ist.
Wenn die Frequenzdrift in einem Empfangssignal besteht, kann die Phase des Empfangssignals bei einer niedrigen Frequenz entsprechend der Frequenzdifferenz invertiert werden. Wenn die Anzahl der Chips, die gleichzeitig einer Korrelationsproduktberechnung unterzogen werden, groß ist, und ein Empfangssignal für eine relativ lange Periode einer arithmetischen Bearbeitung unterzogen wird, kann ein Empfangssignal, das durch die Phaseninversion beeinflusst ist, mit hoher Wahrscheinlichkeit verwendet werden. Es kann jedoch keine gute Korrelation erzielt werden, was zu einer geringen Empfangscharakteristik führt.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Signaturmusterdetektion und ein Verfahren zur Signaturmusterdetektion zu schaffen, bei dem die Verschlechterung der Festmusterdetektions-Charakteristik selbst dann unterdrückt wird, wenn in einem Empfangssignal eine Frequenzdrift existiert.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß dem Anspruch 1 und ein Verfahren gemäß Anspruch 12 gelöst. Die abhängigen Ansprüche beziehen sich auf vorteilhafte Ausführungsformen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Festmusterdetektion gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine Ansicht zur Erläuterung des Bearbeitungsvorganges der Vorrichtung zur Festmusterdetektion gemäß 1;
3 ist ein Flussdiagramm, das den Musterdetektionsvorgang der Vorrichtung zur Festmusterdetektion gemäß 1 zeigt;
4A ist ein Signalformdiagramm, das die Frequenzdrift zeigt;
4B ist eine grafische Darstellung der Beziehung zwischen der Signaldetektionsintensität und der Rauschleistungsintensität als Funktion der phasengleichen Additionszahl
4C ist eine grafische Darstellung der Änderungen des Detektions-S/N-Verhältnisses als Funktion der phasengleichen Additionszahl;
5 ist ein Zeitablaufplan, der das Entspreizen unter Berücksichtigung einer indefiniten Periode zeigt;
6 ist eine Ansicht zur Erläuterung des Steuerungsvorganges eines Empfangssignalspeichers;
7 ist ein Blockschaltbild eines in der 1 gezeigten Spreizcodekorrelators;
8 ist ein Flussdiagramm des Entspreizens des in der 7 gezeigten Spreizcodekorrelators;
9 ist eine Tabelle zur Erläuterung der Spreizcodekorrelationswerte, die von jeder Korrelationsbank und Korrelator, wie in 7 gezeigt, berechnet werden;
10 ist eine Ansicht, die eine detaillierte Korrespondenz zwischen einem Empfangssignal und einem Spreizcode zeigt;
11 ist ein Schaltbild, das Details eines Signaturmusterkorrelators, phasengleichen Addierwerks und phasengleichen Additionswertspeichers gemäß 1 zeigt;
12 ist ein Blockschaltbild zur Erläuterung der Einzelheiten einer Leistungswertrecheneinheit, eines Addierwerkes, Detektionsleistungswertspeichers und einer Präambeldetektionsbestimmungseinheit;
13 ist ein Blockschaltbild einer herkömmlichen Vorrichtung zur Festmusterdetektion; und
14A und 14B sind Ansichten zur Erläuterung eines Festmusters, das in einem Empfangssignal enthalten ist.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung im Einzelnen unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
1 zeigt eine Vorrichtung zur Festmusterdetektion gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In der folgenden Beschreibung wird das vorstehend genannte PRACH-(Physical Random Access CHannel)-Präambelsignal, das in der 14A gezeigt ist, welches durch den Mobilkommunikationssystemstandard des Standardisie rungsprojektes 3GPP für die dritte Generation Mobilkommunikationssystemen definiert ist, als ein Festmuster C detektiert.
Die in der 1 gezeigte Vorrichtung zur Festmusterdetektion hat einen Empfangssignalspeicher 1, an welchem das empfangene Signal 1A eingegeben wird, eine Empfangssignalspeichersteuerung 2 und einen Spreizcodekorrelator 3, die mit dem Empfangssignalspeicher 1 verbunden sind, einen Spreizgenerator 4, Spreizcodeschieberegister 5, die zwischen den Spreizcodekorrelator 3 und den Spreizcodegenerator 4 geschaltet sind, einen Korrelationswertspeicher 6, der mit dem Spreizcodekorrelator 3 verbunden ist, eine Korrelationswertspeichersteuerung 7 und einen Signaturmusterkorrelator 8, die mit dem Korrelationswertspeicher 6 verbunden sind, eine Signaturmustertabelle 9 und phasengleiche Addierwerke 10, die mit dem Signaturmusterkorrelator 8 verbunden sind, phasengleiche Additionswertspeicher 11, die mit den phasengleichen Addierwerken 10 verbunden sind, eine phasengleiche Additionswertspeichersteuerung 12, die mit den phasengleichen Additionswertspeichern 11 verbunden ist, Leistungswertberechnungseinheiten 13, die mit den phasengleichen Addierwerken 10 verbunden sind, Addierwerke 14, die mit den Leistungswertberechnungseinheiten 13 verbunden sind, Detektionsleistungswertspeicher 15, die mit den Addierwerken 14 verbunden sind, eine Detektionsleistungswertspeichersteuerung 16, die mit den Detektionsleistungswertspeichern 15 verbunden ist und Präambeldetektionsbestimmungseinheiten 17, die mit den Detektionsleistungswertspeichern 15 verbunden sind und Detektionsergebnisse 17A ausgeben.
Der Empfangssignalspeicher 1 speichert temporär das Signal 1A, welches von dem CDMA-Empfangsgerät empfangen worden ist. Die Empfangssignalspeichersteuerung 2 schreibt das Empfangssignal 1A in den Empfangssignalspeicher 1 ein und liest ein Empfangssignal (Empfangsdaten) C aus dem Empfangssignalspeicher 1 auf der Basis einer vorbestimmten Reihenfolge aus. Der Spreizcodegenerator 4 erzeugt den gleichen Spreizcode (Entspreizcode) S wie den Spreizcode, der beim Spreizen beim Senden eines Präambelsignals verwendet wird. Die Spreizcodeschieberegister 5 halten die ent sprechenden Bits des Spreizcodes vom Spreizcodegenerator 4 und geben sequenziell die Bits an den Spreizcodekorrelator 3 aus, wobei sie diesen eine vorbestimmte Verzögerung verleihen.
Der Spreizcodekorrelator 3 berechnet für die jeweiligen Blöcke, die durch Unterteilen eines Empfangssignals, das in dem Empfangssignalspeicher 1 gespeichert ist, erhalten worden sind, die Summe der Produkte der Empfangssignale C der Blöcke und Spreizcodes S entsprechend der Blöcke von den Spreizcodeschieberegistern 5, berechnet die Spreizcodekorrelationswerte A für die jeweilige Blöcke. Der Korrelationswertspeicher 5 ist eine Speicherschaltung, die die Spreizcodekorrelationswerte A der Blöcke, die durch den Spreizcodekorrelator 3 erhalten worden sind, temporär speichert. Das Einschreiben/Auslesen der Spreizcodekorrelationswerte A in/aus dem Korrelationswertspeicher 6 wird gesteuert.
In der Signaturmustertabelle 9 ist im Voraus eine Anzahl von Arten von Signaturmustern U gespeichert worden, die dazu verwendet werden, um ein Präambelsignal zu erzeugen. Der Signaturmusterkorrelator 8 berechnet die Summe der Produkte der Spreizcodekorrelationswerte A der jeweiligen Blöcke, die aus dem Korrelationswertspeicher 6 ausgelesen worden sind und der Signaturmuster U, die aus der Signaturmustertabelle ausgelesen worden sind, berechnet die Signaturmusterkorrelationswerte B für die entsprechenden Signaturmuster entsprechend der Blöcke.
Die phasengleichen Addierer 10 addieren die Signaturmusterkorrelationswerte B der Blöcke, die durch den Signaturmusterkorrelator 8 erzielt worden sind, zu I-Komponenten (phasengleichen Komponenten) und Q-Komponenten (Quadratur-Komponenten) für die entsprechenden Signaturmuster, berechnet die phasengleichen Additionswerte B'. Die phasengleichen Additionswertspeicher 11 speichern temporär die phasengleichen Additionswerte B', die durch die phasengleichen Addierer 10 erzielt worden sind. Die phasengleiche Additionswertspeichersteuerung 12 steuert das Einschreiben/Auslesen der pha sengleichen Additionswerte B' in die/aus den phasengleichen Additionswertspeichern 11.
Die Leistungswertberechnungseinheiten 13 berechnen die individuellen Leistungswerte P für die jeweiligen phasengleichen Additionswerte B' aus den phasengleichen Additionswerten B', die durch die phasengleichen Addierer erhalten sind. Die Addierer 14 addieren die individuellen Leistungswerte P aller Blöcke, die durch die Leistungswertberechnungseinheiten 13 für die jeweiligen Signaturmuster erzielt worden sind, und berechnen Detektionsleistungswerte P' für die jeweiligen Signaturmuster. Die Detektionsleistungswertspeicher 15 speichern temporär die Detektionsleistungswerte P', die von den Addierern 14 erzielt worden sind. Die Detektionsleistungswertspeichersteuerung 16 steuert das Einschreiben/Auslesen der Detektionsleistungswerte P' in die/aus den Detektionsleistungswertspeichern 15.
Die Präambeldetektionsbestimmungseinheiten 17 detektieren die Maximalwerte der Detektionsleistungswerte P', die in den Detektionsleistungswertspeichern 15 gespeichert sind, für die jeweiligen Signaturmuster. Die Präambeldetektionsbestimmungseinheiten 17 vergleichen die Maximalwerte mit einem vorbestimmten Schwellwert, um zu bestimmen, ob für die jeweiligen Signaturmuster Festmuster detektiert worden sind.
Es wird die Funktionsweise der Vorrichtung zur Festmusterdetektion mit dieser Anordnung erläutert.
Ein Empfangssignal, das durch die Vorrichtung zur Festmusterdetektion verarbeitet wird, enthält ein Signal, bei dem einem Festmuster Cn (n ist eine ganze Zahl von 0 bis N-1), mit einer Code-Länge N (N ist eine ganze Zahl von 2 oder höher) Rauschen zugefügt ist, wie dies in der 14A gezeigt ist. Das Festmuster C, das Signaturmuster U und der Spreizcode S haben die in der 14A gezeigten Strukturen.
Wenn Un jedes Symbol des Signaturmusters (Un = 0 für n < 0, n ? K) und Sn jedes Symbol des Spreizcodes ist, ist jedes Symbol Cn des Festmusters gegeben durch:
Beispielsweise entspricht im PRACH der Spreizcode S einem Verwürfelungscode von der Basisstation. Das Signaturmuster U entspricht einer von 16 Präambelsignaturen (K = 16-Chip-Länge) der Mobilstation. Das Signaturmuster U wird M = 256-mal wiederholt und als I- und Q-Komponenten verwendet. Die Q-Komponente wird in eine imaginäre Zahl j umgewandelt und die imaginäre Zahl j wird mit einem entsprechenden Spreizcode S komplexgespreizt, um ein Festmuster C zu erzeugen.
Die Vorrichtung zur Festmusterdetektion gemäß dieser Ausführungsform berechnet einen gewünschten Spreizcodekorrelationswert, indem sie ein Entspreizen unter Verwendung von zwei Korrelatoren, wie in 1 gezeigt, für ein Spreizfestmuster durchführt. Anhand der 2 und 3 wird der Festmusterdetektionsvorgang erläutert.
Die Vorrichtung zur Festmusterdetektion gemäß dieser Ausführungsform teilt ein Empfangssignal C in eine Anzahl von Blöcken und führt für jeden Block ein Entspreizen durch. Wie in der 2 gezeigt, ist das gesamte Empfangssignal C (N-Chip-Länge) in K M-Chip-lange Blöcke C(0) bis C(K-1) unterteilt. Wie in der 3 gezeigt, wird der erste Block 0 (b = 0) vom Referenzzeitpunkt an als unbearbeiteter Block behandelt (Schritt S100). In dem Spreizcodeschieberegister 5 wird ein Spreizcode S(0) entsprechend dem Block gesetzt (Schritt S101).
Die Empfangssignalspeichersteuerung 2 lädt das Empfangssignal C(0) des Blockes #0 vom Empfangssignalspeicher 1 in den Spreizcodekorrelator 3 (Schritt S102). Der Spreizcodekorrelator 3 führt eine Produktsummenoperation des Empfangssignals C(0) und des Spreizcodes S(0) durch (Schritt S103). Das Produktsummenergebnis wird als ein Entspreizkorrelationswert A(0) des Blockes #0 in dem Korrelationswertspeicher 6 gespeichert (Schritt S104).
Die Korrelationswertspeichersteuerung 7 lädt den erzielten Entspreizkorrelationswert A(0) des Blockes #0 in den Signaturmusterkorrelator 8 (Schritt S105). Der Signaturmusterkorrelator 8 führt eine Produktsummenoperation des Entspreizkorrelationswertes A(0) und eines Signaturmusters U(0) entsprechend dem Block #0 aus der Signaturmustertabelle 9 durch (Schritt S106). Zu diesem Zeitpunkt ist die Produktsummenoperation für die I- und Q-Komponenten erfolgt.
Der phasengleiche Addierer 10 addiert phasengleich das Produktsummenergebnis, welches durch den Signaturmusterkorrelator 8 erzielt worden ist, als einem Signaturmusterkorrelationswert B(0) mit dem phasengleichen Additionswert B' im phasengleichen Additionswertspeicher 11 für die I- und Q-Komponenten (Schritt S107). Es wird geprüft, ob die phasengleiche Addition für eine vorbestimmte Anzahl von Blöcken durchgeführt worden ist (Schritt S108). Wenn der Additionszählwert nicht die vorbestimmte Anzahl von Blöcken erreicht (NEIN im Schritt S108), kehrt der Ablauf zum Schritt S100 zurück und verschiebt zum nächsten Block #1 (b = 1).
Wenn der Signaturmusterkorrelationswert B(1) des Blockes #1 phasengleich addiert ist, und der Additionszählwert die vorbestimmte Anzahl von Blöcken # = 2 (JA im Schritt S108) erreicht, lädt die phasengleiche Additionswertspeichersteuerung 12 einen phasengleichen Additionswert B' (0,1) vom phasengleichen Additionswertspeicher 11 in die Leistungswertberechnungseinheit 13.
Die Leistungswertberechnungseinheit 13 berechnet einen entsprechenden individuellen Leistungswert P(0,1) = I² + Q² auf der Basis des geladenen phasengleichen Additionswertes B' (0,1) (Schritt S109). Der Addierer 14 addiert den individuellen Leistungswert P (0,1) mit dem detektierten Leistungswert P', der in dem Detektionsleistungswertspeicher 15 gespeichert ist (Schritt S110).
Auf diese Weise wird für jeden Block ein Signaturmusterkorrelationswert B berechnet. Die Signaturmusterkorrelationswerte B werden für jede vorbestimmte Anzahl von Blöcken # phasengleich addiert, um einen individuellen Leistungswert P zu erzielen. Die individuellen Leistungswerte P werden sequenziell zum Detektionsleistungswert P' addiert. Wenn die Verarbeitung für alle Blöcke beendet ist (JA im Schritt S111), ist der Detektionsleistungswert P' des Empfangssignals erzielt.
In der Praxis existiert entsprechend dem Abstand zwischen Basis und Mobilstationen bei der Kommunikation zwischen diesen eine Hin- und Zurück-Verzögerungszeit. Der Detektionsleistungswert P' kann durch Verschieben eines Empfangssignals und des Spreizcodes um einen Chip mit einer indefiniten Zeitbreite berechnet werden, die in einem Bereich von der Referenzzeitabstimmung der Basisstation bis zu einer Zeitabstimmung, die durch die Hin- und Zurück-Verzögerungszeit verzögert ist, liegt.
Die Mobilstation kann irgendeines der Anzahl von Signaturmustern wählen. In der Basisstation können Detektionsleistungswerte P' basierend auf Korrelationswerten mit den entsprechenden Signaturmustern parallel berechnet werden. Wenn ein Empfangssignal in einem kleineren Intervall innerhalb einer Chip-Periode abgetastet wird, kann das Entspreizen für jede Abtastposition durchgeführt werden, um einen Detektionsleistungswert P' zu berechnen.
Die Detektionsleistungswertspeichersteuerung 16 wählt aus einer Anzahl von Detektionsleistungswerten P', die auf die vorstehende Weise erzielt worden sind, einen Maximalwert aus und gibt den Maximalwert an die Präambeldetektionsbestimmungseinheit 17 aus (Schritt S112). Die Bearbeitung der Schritte S100 bis S112 wird so lange wiederholt durchgeführt, bis eine vorbestimmte Anzahl von Detektionsleistungswerten P' und darüber erzielt sind. Wenn die vorbestimmte Anzahl der Detektionsleistungswerte P' oder darüber erzielt sind (JA im Schritt S113), vergleicht die Präambeldetektionsbestimmungseinheit 17 den Maximalwert des Detektionsleistungswertes P', der von dem Detektionsleistungswertspeicher 15 ausgegeben worden ist, mit einem Schwellwert. Wenn der Maximalwert größer als der Schwellwert ist, bestimmt die Präambeldetektionsbestimmungseinheit 17, dass ein Signaturmuster detektiert worden ist und gibt das Detektionsergebnis 17A aus (Schritt S114).
Bei dieser Ausführungsform wird ein Empfangssignal in eine Anzahl von Blöcken unterteilt. Die empfangenen Signale der jeweiligen Blöcke werden einer Produktsummenoperation unter Verwendung von Spreizcodes durch den Spreizcodekorrelator 3 unterzogen, um Spreizcodekorrelationswerte zu erzielen. Die erzielten Spreizcodekorrelationswerte werden unter Verwendung von Signaturmustern durch den Signaturmusterkorrelator 8 einer Produktsummenoperation unterzogen. Die für die entsprechenden Blöcke erzielten Signaturmusterkorrelationswerte werden phasengleich von phasengleichen Addierer 10 für alle der Anzahl von Blöcken # addiert. Individuelle Leistungswerte werden durch die Leistungswertberechnungseinheiten 13 aus den phasengleichen Additionswerten, die von den Signaturmusterkorrelationswerten erzielt worden sind, berechnet. Die individuellen Leistungswerte werden zu einem gewünschten Detektionsleistungswert aufsummiert.
Verglichen mit dem Fall, bei dem die Korrelationsprodukte auf einmal einem Entspreizen für eine N-Chip-Festmusterlänge unterzogen werden, wird das Empfangssignal kaum durch die Phaseninversion, welche durch die Frequenzdrift des Empfangssignals verursacht wird, beeinflusst. Die Verschlechterung der Empfangscharakteristik kann unterdrückt werden und ein Festmuster kann stabil detektiert werden.
Anhand der 4A bis 4C wird der phasengleiche Additionseffekt auf die Frequenzdrift beschrieben. Wenn ein Sendesignal, das durch Spreizen eines Signals, welches einen vorbestimmten Wert von 1,0 repräsentiert, hergestellt ist, empfangen und entspreizt wird, kann der Originalwert 1,0 bei Abwesenheit der Frequenzdrift des empfangenen Signals erzielt werden. Bei Anwesenheit der Frequenzdrift des empfangenen Signals erscheinen jedoch eine phasengleiche Komponente (realer Teil des Komplexes) 21 und eine um 90° phasenverschobene Komponente (imaginärer Teil des Komplexes) 22 nach dem Entspreizen als Sinus- und Kosinus-Wellen, wie dies in der 4A gezeigt ist.
Die phasengleiche Komponente 21 und die um 90° phasenverschobene Komponente (Quadraturkomponente) 22 werden nach dem Entspreizen für ein vorbestimmtes Intervall integriert. Das heißt, es wird für eine Anzahl von Blöcken eine phasengleiche Addition durchgeführt, um einen Detektionsleistungswert zu berechnen. Daraus folgend kann der vorbestimmte Wert infolge der Natur der trigonometrischen Funktionen der phasengleichen Komponente 21 und der um 90° phasenverschobenen Komponente 22 erzielt werden. Der Detektionsleistungswert, der für jeden phasengleichen Additionszählwert erzielt wird, wird durch den phasengleichen Additionszählwert normalisiert. Während das Integralintervall größer wird, wird der mittlere Leistungswert, d. h. eine Signaldetektionsintensität 23 pro Block verringert, wie dies in der 4B gezeigt ist. Eine Weißes-Rauschen-Komponente, die in der phasengleichen Komponente 21 oder der um 90° phasenverschobenen Komponente 22 enthalten ist, d. h. eine Rauschleistungsintensität 24 wird ebenfalls reduziert.
Zu diesem Zeitpunkt haben die Signaldetektionsintensität und die Rauschleistungsintensität unterschiedliche Reduktionscharakteristika. Da das Verhältnis zwischen der Signaldetektionsintensität und der Rauschleistungsintensität, d. h. das Detektions-S/N-Verhältnis, größer wird, wird die Festmusterdetektionscharakteristik besser. Das Detektions-S/N-Verhältnis ändert sich in Abhängigkeit von einer Verschiebegröße dF der Frequenzdrift des Empfangssignals, wie dies in der 4C gezeigt ist. Beispielsweise zeigt eine Charakteristik 25 für dF = 0 (keine Verschiebung) und eine Charakteristik 26 für dF = 0,25 e – 6 × fs (fs = Trägerfrequenz) höhere Detektions-S/N-Verhältnisse für einen größeren phasengleichen Additionswert. Eine Charakteristik 27 für dF = 0,38 e – 6 × fs und eine Charakteristik 28 für dF = 0,50 e – 6 × fs senkt jedoch das Detektions-S/N-Verhältnis, wenn der phasengleiche Additionszählwert einen gegebenen Wert übersteigt.
Hieraus wird ein Modell, wie beispielsweise eine Ausbreitungsumgebung zwischen den Basis- und Mobilstationen und eine Bewegungsgeschwindigkeit der Mobilstation unter Berücksichtigung des Kompromisses angenommen und der phasengleiche Zählwert wird auf der Basis des angenommenen Modells gewählt. Alternativ können Signaturmusterkorrelationswerte, die für die entsprechenden Blöcke erzielt worden sind, in den phasengleichen Additionswertspeichern 11 gehalten werden, ein individueller Leistungswert und Detektionsleistungswert können berechnet werden, während der phasengleiche Additionszählwert innerhalb eines vorbestimmten Bereiches geändert wird und der individuelle Leistungswert und der Detektionsleistungswert können in dem Detektionsleistungswertspeicher 15 als durch die Präambeldetektionsbestimmungseinheit 17 zu wählende Kandidaten gespeichert werden.
Anhand der 5 wird das Entspreizen einer indefiniten Periode beschrieben. In der Kommunikation existiert entsprechend dem Abstand zwischen den Basis- und Mobilstationen eine Hin- und Zurück-Verzögerungszeit. Wenn der Referenzzeitpunkt des Beginns der Detektion beim Detektieren eines Festmusters von der Mobilstation durch die Basisstation bekannt ist, wird das Festmuster innerhalb einer indefiniten Periode detektiert, die in einem Bereich vom Referenzzeitpunkt der Basisstation bis zu einem Zeitpunkt, der um die Hin- und Zurück-Verzögerungszeit verzögert ist, liegt. In diesem Fall reicht es aus, dass die Zeit, zu welcher das Festmuster empfangen wird, im Voraus innerhalb eines gegebenen Bereiches erzielt ist. Ein Detektionsintervall L (L ist eine ganze Zahl von 2 oder höher, die durch K teilbar ist) drückt den Detektionszeitbereich aus, d. h. die indefinite Zeitbreite durch Chips.
Unter Berücksichtigung einer Empfangssignalverzögerungsgröße d berechnet der Spreizcodekorrelator 3 für jede Verzögerungsgröße d, die durch Chips für ein Empfangssignal eines Blockes gesetzt worden ist, einen Spreizcodekorrelationswert A, wie dies in der 5 gezeigt ist. Beispielsweise werden das Empfangssignal C (0) des ersten Blockes und der Spreizcode S(0) entsprechend dem Empfangssignal C(0) mit der gleichen Zeit abstimmung einer Produktsummenoperation unterzogen, d. h. der Verzögerungsgröße d = 0 synchron mit der Referenzzeitabstimmung der Basisstation. Darauf folgend erfolgt die Produktsummenoperation mit der Verzögerungsgröße = 1. Die Spreizcodekorrelationswerte A werden berechnet, während die Verarbeitungsstartzeitabstimmung um einen Chip bis zu der Verzögerungsgröße d = L verschoben wird.
Für den nächsten Block werden das Empfangssignal C(1) und der Spreizcode S(1) entsprechend dem Empfangssignal C(1) einer Produktsummenoperation unterzogen, um einen Spreizcodekorrelationswert A zu berechnen, während die Verarbeitungsstartzeitabstimmung um einen Chip von der Verzögerungsgröße d = 0 auf d = L verschoben werden. Diese Verarbeitung wird bis zu dem Empfangssignal C (K-1) des letzten Blockes wiederholt durchgeführt. Danach beginnt die Verarbeitung für ein neues Empfangssignal C(0) des ersten Blockes synchron mit einer neuen Referenzzeitabstimmung.
Die geschätzte Empfangszeit des Empfangssignals 1A hat eine indefinite Zeitbreite entsprechend einem Intervall von L Chips, wie dies vorstehend beschrieben ist. Wie in der 6 gezeigt, werden Signale für M Chips, die einer simultanen Korrelationsberechnung + L Chips der indefiniten Zeitbreite in dem Empfangssignalspeicher 1 akkumuliert und dann beginnt die arithmetische Verarbeitung. Die Spreizcodes, welche vom Spreizcodegenerator 4 im Voraus erzeugt und neu angeordnet sind, sind in den Spreizcodeschieberegistern 5 entsprechend der Signaturmusterlänge K gespeichert. Nachdem die Empfangssignale 1A akkumuliert sind, erzeugt die Empfangssignalspeichersteuerung 2 eine Leseadresse, um die akkumulierten Empfangssignale in einer gewünschten Neuanordnungsreihenfolge auszulesen. Der Lesestartadresse ist ein Offset zugefügt, um mit der Detektionsstartzeitabstimmung Empfangsdaten zu erzielen.
Nach der Korrelationsberechnung für M/K Chips endet jedes Signatursymbol beim Detektionsintervall L, die Lesestartadresse wird auf eine Adresse gesetzt, die durch Addieren von M Chips zur vorhergehenden Startadresse erzeugt wird. Wenn das empfangene Signal eine Anzahl von Malen pro Chip abgetastet worden ist, d. h. einer Überabtastung unterzogen wird, wird der Abtastzählwert ebenfalls berücksichtigt. Wenn Daten von M + L zu bearbeitenden Chips auf einmal innerhalb der Akkumulationszeit verarbeitet werden können, wird die Akkumulationszeit verglichen mit einer Verarbeitung ohne Unterteilung, verkürzt und die Bearbeitungsverzögerungszeit wird reduziert.
Die Akkumulationsdatenkapazität, die für die Detektionsverarbeitung für jedes Symbol verwendet wird, entspricht M + L Chips. Die nächste Berechnung verwendet auch Daten von L Chips, was die zweite Hälfte der vorher verwendeten Daten ist, und somit werden die Daten von L Chips gehalten. Die minimale Speicherkapazität des Empfangssignalspeichers 1 ist daher eine Kapazität zum Halten von Daten für eine Zeit von 2 M + L Chips. Die Speicherkapazität kann, verglichen mit dem Stand der Technik, bei dem wenigstens Daten entsprechend einer N-Chip-Festmusterlänge gehalten werden müssen, stark verringert werden.
Anhand der 7 wird der Spreizcodekorrelator 3 im Einzelnen erläutert. Der Spreizcodekorrelator 3 hat K Korrelationsbänke (##0 bis ##K-1) 30 und einen Wähler 32, der einen der Korrelationswerte wählt, die durch die Korrelationsbänke ##0 bis ##K-1 erzielt worden sind, und den gewählten Korrelationswert als den Spreizcodekorrelationswert A an den Korrelationswertspeicher 6 ausgibt. Jede der Korrelationsbänke ##0 bis ##K-1 hat L/K Korrelatoren #0 bis #L/K-1 und einen Wähler 31, der einen der Korrelationswerte wählt, die durch die Korrelatoren erzielt worden sind.
Den Korrelationsbänke ##0 bis ##K-1 werden sequenziell Symbole U₀, U₁, ..., U_K-1 (p = 0 bis K-1) eines Signaturmusters zugewiesen. Für ein entsprechendes Symbol U_P wird ein Spreizcodekorrelationswert A berechnet. Die Spreizcodeschieberegister (#00 bis #K-1) 5, die für die jeweiligen Korrelationsbänke ##0 bis ##K-1 angeordnet sind, speisen die Korrelatoren #0 bis #L/K-1 der Korrelationsbänke mit den Spreizcodes S. Die Spreizcodes S werden in Übereinstimmung mit den Symbolen U₀, U₁, ..., U_K-1 in der Reihenfolge der Speizcodes S₀, S₁, ... und S_N-1 alle K Chips ausgelesen. Die Korrelatoren #0 bis #L/K-1 berechnen Spreizcodekorrelationswerte A_d,
p, die entsprechende Verzögerungsgrößen d haben, für das Signaturmustersymbol U_p jeder Korrelationsbank.
Anhand der 8 wird das Entspreizen durch den Spreizcodekorrelator 3 erläutert. Die Spreizcodes S vom Spreizcodegenerator 4 werden in die Spreizcodeschieberegister ##0 bis ##K-1 gesetzt (Schritt S120). Das Empfangssignal C von einem Chip wird alle 16 Chips aus dem Empfangssignalspeicher 1 ausgelesen und parallel in die Korrelatoren #0 bis #L/K-1 jeder Korrelationsbank geladen (Schritt S121). Die Korrelatoren #0 bis #L/K-1 führen die Produktsummenoperation des Empfangssignals C und des Spreizcodes S für die jeweiligen Signaturmustersymbole U_P und die entsprechenden Verzögerungsgrößen d durch (Schritt S122).
Es wird überprüft, ob ein Korrelator, der die Produktsummenoperation beendet hat, existiert (Schritt S123). Wenn kein Korrelator existiert, der die Produktsummenoperation beendet hat, kehrt der Ablauf zurück zum Schritt S121, um das nächste Empfangssignal C zu laden. Wenn ein Korrelator, der die Produktsummenoperation beendet hat, existiert, wird das Produktsummenergebnis des Korrelators ausgelesen, indem die Wähler 31 und 32 gesteuert werden und als Spreizcodekorrelationswert A_d,
p in dem Korrelationswertspeicher gespeichert (Schritt S124). Es wird überprüft, ob alle Korrelatoren die Produktsummenoperation beendet haben (Schritt S125). Wenn die Antwort im Schritt S125 NEIN ist, werden die Spreizcodes S durch die Spreizcodeschieberegister ##0 bis ##K-1 um einen Chip verschoben (Schritt S126). Der Ablauf kehrt dann zum Schritt S121 zurück, um das nächste Empfangssignal C zu laden. Wenn die Antwort im Schritt S125 JA ist, endet eine Reihe von Entspreizvorgängen.
Auf diese Weise berechnet der Spreizcodekorrelator 3 L Spreizcodekorrelationswerte A durch ein Entspreizen, wie in der 8 gezeigt, wobei das Empfangssignal C als eine Referenz dient. Genauer gesagt, wird das zu verarbeitende Empfangssignal C wiederholt K mal von den repetitiven Zählwerten ###0 bis ###K-1 um einen Chip verschoben. Als Ergebnis berechnet der Spreizcodekorrelator 3 alle Spreizcodekorrelationswerte A_{d, p} entsprechend den Signaturmustersymbolen U_P und den Verzögerungsgrößen d für das Empfangssignal eines Blockes #.
9 zeigt den Spreizcodekorrelationswert A, der von jeder Korrelationsbank und jedem Korrelator berechnet worden ist. Wenn k die Korrelationsbankanzahl, l die Korrelatoranzahl, n der repetitive Zählwert, d die Verzögerungsgröße und p die Signaturmustersymbolzahl ist, ist der Spreizcodekorrelationswert A_{d, p}, der von jedem Korrelator berechnet wird, gegeben durch:
wobei A, S und C komplexe Zahlen und * konjugiert komplex ist.
Die Verzögerungsgröße d ist gegeben durch d = K × l – k + n
Für d < 0 gilt d = K × (l + l) – k + n
Für die Verzögerungsgröße d < 0 führt der Spreizcodekorrelator 3 keine Produktsummenoperation durch, weil diese Verzögerung mit Bezug auf das Empfangssignal C negativ ist und die Berechnung ungültig wird. Nur für d ? 0 führt der Spreizcodekorrelator 3 die Produktsummenoperation durch.
10 zeigt die Korrespondenz zwischen dem Empfangssignal C und dem Spreizcode S für K = 16, M = 256 und L = 256.
Für den repetitiven Zählwert ###0 (n = 0) werden C₀, C₁₆, ... und C₄₉₆ als das Empfangssignal C aus dem Empfangssignalspeicher 1 sequenziell ausgelesen und an den Korrelatoren #0 bis #15 der Korrelationsbank ##0 parallel eingegeben. Das Spreizschieberegister ##0 gibt die Spreizcodes S₀, S₁₆, ..., S₄₉₆ entsprechend einem Signaturmustersymbol U₀ (p = 0) zur Verarbeitung durch die Korrelationsbank ##0 an die Korrelatoren #0 bis #15 sequenziell aus. Die Korrelatoren #0 bis #15 führen die Produktsummenoperation durch, um die Spreizcodekorrelationswerte A_{0, 0}, A_{16, 0}, ... und A_{240, 0} zu berechnen.
Die Empfangssignale C₀, C₁₆, ... und C₄₉₆ werden ebenfalls parallel an den Korrelatoren #0 bis #15 der Korrelationsbank ##1 eingegeben. Die Korrelatoren #0 bis #15 führen die Produktsummenoperation der Empfangssignale C₀, C₁₆, ... und C₄₉₆ mit den Spreizcodes S₁, S₁₇, ... und S₂₄₁, die vom Spreizschieberegister ##1 eingegeben worden sind, durch, um die Spreizcodekorrelationswerte A_{15, 1}, A_{31, 1}, ... und A_{255, 1} entsprechend der Verzögerungsgröße d = 1 zu berechnen.
Auf diese Weise berechnen die jeweiligen Korrelationsbänke simultan die Spreizcodekorrelationswerte A entsprechend unterschiedlicher Signaturmustersymbole für die gleiche Empfangssignalsequenz C₀, C₁, ... C₄₉₆. Diese Verarbeitung wird bis zu dem repetitiven Zählwert ###15 wiederholt. Alle Spreizcodekorrelationswerte A_{d, p} entsprechend der jeweiligen Signaturmustersymbole U_p und Verzögerungsgrößen d werden berechnet und sequenziell in dem Korrelationswertspeicher 6 gespeichert. Demgemäß können die Spreizcodekorrelationswerte durch eine relativ kleine Anzahl von Korrelatoren effizient berechnet werden.
Anhand der 11 werden Einzelheiten des Signaturmusterkorrelators 8, des phasengleichen Addierers 10 und der phasengleichen Additionswertspeicher 11 erläutert. Wenn eine Anzahl von Signaturmustern existiert, sind für die I- und Q-Komponenten in Übereinstimmung mit den Signaturmusterarten S S × 2 Korrelatoren #0 bis #S-1 parallel angeordnet, wie dies gemäß den Signaturmustertypen S, wie in der 11 gezeigt, ge zeigt ist. Diese Anordnung ermöglicht ein simultanes Detektieren einer Anzahl von Signaturmustern.
Von den Spreizcodekorrelationswerten A, die in dem Korrelationswertspeicher 6 gespeichert sind, werden K Spreizcodekorrelationswerte A_d,
0, A_{d, 1}, ... und A_d,
K-1 entsprechend derselben Verzögerungsgröße d ausgelesen und an den Korrelatoren #0 bis #S-1 in der Reihenfolge der Signaturmustersymbolzahl p eingegeben. Zu diesem Zeitpunkt werden die Spreizcodekorrelationswerte A_{d, p} in I-Komponenten als reale Teile und Q-Komponenten als imaginäre Teile unterteilt, die jeweils an den Korrelatoren #0/I und #0/Q bis #S-1/I und #S-1/Q eingegeben werden. Jeder Korrelator führt die Produktsummenoperation mit einem Signaturmuster für die entsprechenden I- und Q-Komponenten durch, um einen Signaturmusterkorrelationswert B zu berechnen. Wenn SigNo die Signaturmusterartzahl und b die Zahl des Blockes # des Empfangssignals ist, ist ein Signaturmusterkorrelationswert B_{SigNo, d, b} gegeben durch
Die phasengleichen Addierer 10 und die phasengleichen Additionswertspeicher 11 sind entsprechend den jeweiligen Korrelatoren angeordnet, d. h. entsprechend der Signaturmusterkorrelationswerte B des Signaturmusterkorrelators 8. Bei dem Beispiel der 11 sind S × 2 phasengleiche Addierer 10 und S × 2 phasengleiche Additionswertspeicher 11 vom Typ S und die I- und Q-Komponenten. Jedes Paar phasengleicher Addierer 10 und phasengleicher Additionswertspeicher 11 berechnet einen phasengleichen Additionswert B' und die phasengleiche Addition wird um eine vorbestimmte Anzahl von Blöcken # wiederholt durchgeführt. Die Signaturmusterkorrelationswerte können durch eine relativ kleine Anzahl von Korrelatoren für eine Anzahl von Arten von Signaturmustern effizient parallel berechnet werden.
Anhand der 12 werden Einzelheiten der Leistungswertberechnungseinheiten 13, Addierer 14, Detektionsleistungswertspeicher 15 und Präambeldetektionsbestimmungseinheiten 17 beschrieben. Für die entsprechenden Signaturmustertypen sind S Leistungswertberechnungseinheiten 13, S Addierer 14, S Detektionsleistungswertspeicher 15 und S Präambeldetektionsbestimmungseinheiten 17 angeordnet.
Jede Leistungswertberechnungseinheit 13 berechnet einen individuellen Leistungswert P = I₂ + Q₂ aus den I- und Q-Komponenten des phasengleichen Additionswertes B' jedes Signaturmustertyps auf der Basis eines Symboladditionsendsignals 12A, das von der phasengleichen Additionswertspeichersteuerung 12 ausgegeben wird, nachdem der phasengleiche Additionswert B' durch eine vorbestimmte Anzahl von Blöcken # wiederholt worden ist. Das Rechenergebnis wird in dem Detektionsleistungswertspeicher 15 gespeichert. Der Addierer 14 addiert den individuellen Leistungswert P von der Leistungswertberechnungseinheit 13 und den berechneten Detektionsleistungswert P', der aus dem Detektionsleistungswertspeicher 15 ausgelesen worden ist, für jeden Signaturmustertyp. Diese Operation wird so lange wiederholt, bis die Detektionsleistungswerte P' entsprechend der Festmusterlänge N addiert sind.
Die vorstehende Operation wird für die indefinite Zeitbreite L mit dem Überabtastzählwert wiederholt durchgeführt, um die Detektionsleistungswerte P' zu berechnen. Wenn eine vorbestimmte Anzahl von Detektionsleistungswerten P' oder darüber berechnet sind, gibt die Detektionsleistungswertspeichersteuerung 16 ein Bestimmungssignal 16A aus. In Übereinstimmung mit dem Bestimmungssignal 16A vergleicht die Präambeldetektionsbestimmungseinheit 17 den maximalen Wert der Detektionsleistungswerte P', die in dem Detektionsleistungswertspeicher 15 gespeichert sind, mit einem Schwellwert für jeden Signaturmustertyp. Basierend auf dem Vergleichsergebnis bestimmt die Präambeldetektionsbestimmungseinheit 17 für jeden Signaturmustertyp, ob das Signaturmuster detektiert worden ist.
Die vorstehende Ausführungsform hat als Beispiel einen Fall genommen, bei dem ein Präambelsignal des PRACH (Physical Random Access CHannel), das durch den Mobilkommunikationssystemstandard gemäß dem Standardisierungsprojekt 3GPP der dritten Generation von Mobilkommunikationssystemen definiert ist, als ein Festmuster detektiert wird. Das zu bearbeitende Festmuster ist nicht auf dieses begrenzt. Beispielsweise kann in dem 3GPP auch ein Zugangspräambelsignal und ein CD-Präambelsignal des PCPCH (Physical Common Packet CHannel) die gleiche Struktur wie die des PRACH haben, und die vorliegende Erfindung kann an diesen Signalen ähnlich wie bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform angewandt werden.
Wie vorstehend beschrieben, wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Empfangssignal in eine Anzahl vom Blöcken # unterteilt. Die Empfangssignale der jeweiligen Blöcke # werden der Produktsummenoperation unter Verwendung der Spreizcodes durch die Spreizcodekorrelatoren unterzogen, um die Spreizcodekorrelationswerte zu erhalten. Die erzielten Spreizcodekorrelationswerte werden unter Verwendung der Signaturmuster durch die Signaturmusterkorrelatoren einer Produktsummenoperation unterzogen. Die für die jeweiligen Blöcke # erhaltenen Signaturmusterkorrelationswerte werden phasengleich durch die phasengleichen Addierer für jede Anzahl von Blöcken # addiert. Die individuellen Leistungswerte werden durch die Leistungswertberechnungseinheiten aus den phasengleichen Additionswerten, die von den Signaturmusterkorrelationswerten erzielt worden sind, berechnet. Die individuellen Leistungswerte werden zu einem gewünschten Detektionsleistungswert aufsummiert.
Verglichen mit dem Fall, bei dem Korrelationsprodukte auf einmal für eine N-Chip-Festmusterlänge entspreizt werden, wird das Empfangssignal kaum durch die Phaseninversion, welche durch die Frequenzdrift des Empfangssignal verursacht wird, beeinflusst. Die Verschlechterung der Empfangscharakteristik kann unterdrückt werden und ein Festmuster kann stabil detektiert werden.

Claims

Signaturmusterdetektionsvorrichtung, die in einer CDMA-Kommunikationsfunkempfangsvorrichtung verwendet wird, und ein Festmuster empfängt, das durch Verwürfeln mittels eines Verwürflungscodes einer gleichphasigen Komponente und einer um 90° phasenverschobenen Komponente eines Musters erzeugt wird, das durch Wiederholen eines Signaturmusters erhalten wird, das aus einer Anzahl von Symbolen gebildet ist, mit: einem Empfangsspeicher (1), der für das temporäre Speichern empfangener Signal geeignet ist; einem Korrelationsmittel (3) zum Berechnen einer Schätzung des empfangenen Signaturmusters (A); einem Multiplikationsmittel (8) zum Multiplizieren des geschätzten empfangenen Signaturmusters (A) mit einem Referenzsignaturmuster (U), so dass eine Ergebnissequenz (B) ausgegeben wird; dadurch gekennzeichnet, dass sie zusätzlich umfasst: ein gleichphasiges Additionsmittel (10), das zum Teilen der Ergebnissequenz (B) in nicht überlappende Blöcke aneinandergrenzender Werte geeignet ist und zusätzlich geeignet ist, gleichphasige Komponenten und um 90° phasenverschobene Komponenten der Werte in jedem Block gleichphasig zu addieren; ein Leistungswertberechnungsmittel (13) zum Berechnen eines einzelnen Leistungswertes für das gleichphasige Additionsergebnis jedes Blocks; ein Additionsmittel (14) zum Aufsummieren der einzelnen Leistungswerte, die mittels des Leistungswertberechnungsmittels erhalten werden, um einen Detektions-Leistungswert zu berechnen, der dem empfangenen Festmuster entspricht; und ein Detektionsbestimmungsmittel (17) zum Vergleichen des DetektionsLeistungswerts, der durch das Additionsmittel erhalten wurde, mit einer Schwelle, um zu bestimmen, ob ein Signaturmuster erfasst worden ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das Multiplikationsmittel Multiplikatoren umfasst, die getrennt eine Vielfachoperation der empfangenen Signale der jeweiligen Blöcke durchführen, um Signaturmuster-Multiplikationswerte für die jeweiligen Blöcke zu berechnen.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das Multiplikationsmittel (3) Folgendes umfasst: einen Spreizcode-Korrelator, der Spreizcode-Korrelationswerte der jeweiligen Blöcke berechnet, indem eine Summe von Produkten der empfangenen Signale der jeweiligen Blöcke und Teile der Spreizcodes berechnet werden, die den jeweiligen Blöcken für die empfangenen Signale der jeweiligen Blöcke entsprechen, die durch Teilen der empfangenen Signale an den vorgegebenen Referenzzeitpunkten aus den in dem Empfangsspeicher gespeicherten Signalen erhalten wird, und das Multiplikationsmittel (8) umfasst einen Signaturmustermultiplikator, der Signaturmuster-Multiplikationswerte aus den jeweiligen Blöcken berechnet, indem er eine Summe von Produkten der Spreizcode-Korrelationswerte der jeweiligen Blöcke und des Signaturmusters für die Spreizcode-Korrelationswerte der jeweiligen Blöcke berechnet, die durch den Spreizcode-Korrelator erhalten wurden.
Eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der Empfangsspeicher ein empfangenes Signal speichert, das ein Festmuster enthält, das durch Verwürfeln durch einen K × M Chip langen Verwürfelungscode einer gleichphasigen Komponente und einer um 90° phasenverschobenen Komponente eines K × M Chip langen Musters erzeugt wird, das durch M-faches (M ist eine ganze Zahl von nicht weniger als 2) Wiederholen eines aus K (K ist eine ganze Zahl von nicht weniger als 2) Symbolen gebildeten Signaturmusters erhalten wurde, und das Multiplikationsmittel (3) umfasst einen Spreizcode-Korrelator, der Spreizcode-Korrelationswerte der jeweiligen Blöcke berechnet, indem er eine Summe von Produkten empfangener Signale der jeweiligen Blöcke und Teilen von Spreizcodes, die den jeweiligen Blöcken entsprechen, für die empfangenen Signale der jeweiligen Blöcke berechnet, die durch Teilen eines (K × M) Chip langen empfangenen Signals an dem vorgegebenen Referenzzeitpunkt aus den in dem Empfangsspeicher gespeicherten empfangenen Signalen erhalten wurden, und das Multiplikationsmittel (8) umfasst einen Signaturmustermultiplikator (8), der Signaturmuster-Multiplikationswerte der jeweiligen Blöcke berechnet, indem er eine Summe von Produkten der Spreizcode-Korrelationswerte der jeweiligen Blöcke und des Signaturmusters für die Verwürflungscodemultiplikationswerte der jeweiligen Blöcke berechnet, die durch den Verwürflungscodemultiplikator erhalten wurden.
Eine Vorrichtung gemäß Anspruch 4, wobei ein unbestimmter Bereich, wo das Festmuster, das in dem empfangenen Signal von dem Referenzzeitpunkt vorhanden ist, L Chips (L ist eine ganze Zahl von nicht weniger als 2, teilbar durch K) entspricht, und Spreizcode-Korrelationswerte für die jeweiligen empfangenen Signale berechnet werden, die von dem Referenzzeitpunkt innerhalb eines Bereichs von 0 bis L Chips verzögert sind, der Spreizcode-Korrelator K Korrelationsbänke (##0 – ##K-1) umfasst, die empfangene Signale parallel empfangen, die sequenziell aus dem Empfangsspeicher ausgelesen wurden, und separat Spreizcode-Korrelationswerte berechnen, die den jeweiligen Symbolen des Signaturmusters der empfangenen Signale entsprechen, und jede der Korrelationsbänke L/K Korrelatoren (#0 – #l/K-1) umfasst, die empfangene Signale parallel empfangen, die sequenziell aus dem Empfangsspeicher ausgelesen wurden, und separat Spreizcode-Korrelationswerte berechnen, die einen vorgegebenen Verzögerungsbetrag für ein Symbol enthalten, das der jeweiligen Korrelationsbank entspricht.
Vorrichtung gemäß Anspruch 5, wobei in dem Korrelator k eine Zahl der Korrelationsbank sei, l eine Zahl des Korrelators sei, n eine sich wiederholende Verarbeitungszahl des Ladens und Verarbeitens eines empfangenen Signals eines Blocks mit einer Verschiebung von einem Chip sei, d ein Verzögerungsbetrag vom Referenzzeitpunkt zum empfangenen Signal sei, p eine Symbolzahl des Signaturmusters sei, C₀, C₁, ... (C ist eine komplexe Zahl) empfangene Signale seien und S*₀, S*₁, ... (S ist eine komplexe Zahl und * ist konjugiert komplex) Spreizcodes seien, ein Spreizcode-Korrelationswert A_{d, p} berechnet wird durch
der Verzögerungsbetrag d gegeben ist durch Verzögerungsbetrag d = K × l – k + nfür d < 0, Verzögerungsbetrag d = K × (l + 1) – k + n
Vorrichtung gemäß Anspruch 5, die zusätzlich eine Anzahl von Spreizcode-Schieberegistern umfasst, die für die jeweiligen Korrelationsbänke eingerichtet sind, und an die Korrelatoren der Korrelationsbänke mit einer Verzögerung bei jedem Auslesen empfangener Signale Spreizcodes von Symbolen eingeben, die den jeweiligen Korrelationsbänken entsprechen, aus Teilen von Spreizcodes, die den jeweiligen Blöcken entsprechen.
Vorrichtung gemäß Anspruch 4, wobei Signaturmuster-Multiplikationswerte für eine Anzahl von Arten von Signaturmustern für die Spreizcode-Korrelationswerte berechnet werden, die durch den Spreizcode-Korrelator berechnet wurden, und der Signaturmustermultiplikator eine Anzahl von Multiplikatoren (#0 – #l/K-1) umfasst, die für die Anzahl von Arten der Signaturmuster eingerichtet sind, die Spreizcode-Korrelationswerte der jeweiligen Blöcke für die Spreizcode-Korrelationswerte der jeweiligen Blöcke parallel empfangen, die von dem Spreizcode-Korrelator empfangen wurden, und Teile der zugeordneten Signaturmuster empfangen, die den jeweiligen Blöcken entsprechen.
Vorrichtung gemäß Anspruch 8, wobei der Multiplikator, SigNo sei eine Artnummer des Signaturmusters, p sei eine Symbolnummer des Signaturmusters, d sei ein Verzögerungsbetrag eines empfangenen Signals, zu dem ein Spreizcode-Korrelationswert erhalten wird, b sei eine Blocknummer, A_{d, p} (A ist eine komplexe Zahl) sei ein Spreizco de-Korrelationswert, und U*_{SigNo, 0}, U*_{SigNo, 1}, ... (U ist eine komplexe Zahl und * ist konjugiert komplex) sei ein Signaturmuster, geeignet ist, einen Signaturmuster-Multiplikationswert B_{SigNo, d, b} zu berechnen durch
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der Empfangsspeicher, das Korrelationsmittel, das Leistungswertberechnungsmittel, das Additionsmittel und das Detektionsbestimmungsmittel in einer Funkbasisstation angeordnet sind.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der Empfangsspeicher, das Korrelationsmittel, das Leistungswertberechnungsmittel, das Additionsmittel und das Detektionserfassungsmittel in einer mobilen Funkstation angeordnet sind.
Signaturmustererfassungsverfahren, das in einer CDMA-Kommunikationsfunkempfangsvorrichtung verwendet wird, um ein Signaturmuster aus einem empfangenen Festmuster zu erfassen, das durch Verwürflung durch einen Verwürflungscode einer gleichphasigen Komponente und einer um 90° phasenverschobenen Komponente eines Musters erzeugt wurde, das durch Wiederholen eines Signaturmusters, das aus einer Anzahl von Symbolen gebildet ist, erhalten wurde, mit den Schritten: temporäres Speichern empfangener Signale; Berechnung durch Korrelation einer Schätzung des Signaturmusters und Multiplizieren dieses geschätzten Signaturmusters mit einem Referenzsignaturmuster, so dass eine Ergebnissequenz (B) erhalten wird; dadurch gekennzeichnet, dass es zusätzlich die Schritte umfasst: Teilen der Ergebnissequenz (B) in nicht überlappende Blöcke aneinandergrenzender Werte; gleichphasiges Addieren gleichphasiger Komponenten und um 90° phasenverschobener Komponenten der Werte in jedem Block; Berechnen eines individuellen Leistungswertes für das gleichphasige Additionsergebnis jedes Blocks; Aufsummieren der erhaltenen einzelnen Leistungswerte, um einen Detektions-Leistungswert zu berechnen, der dem empfangenen Festmuster entspricht; und Vergleichen des erhaltenen DetektionsLeistungswerts mit einer Schwelle, um zu bestimmen, ob ein Signaturmuster erfasst worden ist.
Verfahren gemäß Anspruch 12, wobei der Schritt der Berechnung der Signaturmuster-Multiplikationswerte den Schritt der getrennten Durchführung einer Multiplikationsoperation der empfangenen Signale der jeweiligen Blöcke umfasst, um Signaturmuster-Multiplikationswerte für die jeweiligen Blöcke zu berechnen.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 12, wobei der Schritt des Berechnens der Signaturmuster-Multiplikationswerte die Schritte umfasst Berechnen der Spreizcode-Korrelationswerte der jeweiligen Blöcke durch Berechnung einer Summe von Produkten der empfangenen Signale der jeweiligen Blöcke und Teile der Spreizcodes, die den jeweiligen Blöcken entsprechen, für die empfangenen Signale der jeweiligen Blöcke, die durch Teilen des empfangenen Signals an dem vorgegebenen Referenzzeitpunkt aus den gespeicherten empfangenen Signalen erhalten wurden, und Berechnen von Signaturmuster-Multiplikationswerten der jeweiligen Blöcke durch Berechnen einer Summe von Produkten der Spreizcode-Korrelationswerte der jeweiligen Blöcke und des Signaturmusters für die Spreizcode-Korrelationswerte der jeweiligen Blöcke.
Verfahren gemäß Anspruch 12, wobei der Speicherungsschritt den Schritt des Speicherns eines empfangenen Signals umfasst, das ein Festmuster enthält, das durch Verwürfeln durch einen K × M Chip langen Verwürfelungscode einer gleichphasigen Komponente und einer um 90° phasenverschobenen Komponente eines K × M Chip langen Musters erzeugt wurde, das durch M-faches (M ist eine ganze Zahl von nicht weniger als 2) Wiederholen eines Signaturmusters erhalten wurde, das aus K (K ist eine ganze Zahl von nicht weniger als 2) Symbolen gebildet wurde, und der Schritt des Berechnens der Signaturmuster-Multiplikationswerte die Schritte umfasst Berechnen von Spreizcode-Korrelationswerten der jeweiligen Blöcke durch Berechnung einer Summe von Produkten der empfangenen Signale der jeweiligen Blöcke und Teile der Spreizcodes, die den jeweiligen Blöcken entsprechen, für die empfangenen Signale der jeweiligen Blöcke, die durch Teilen eines (K × M) Chip langen empfangenen Signals an dem vorgegebenen Referenzzeitpunkt aus den gespeicherten empfangenen Signalen erhalten wurden, und Berechnen von Signaturmuster-Multiplikationswerten der jeweiligen Blöcke durch Berechnen einer Summe von Produkten der Spreizcode-Korrelationswerte der jeweiligen Blöcke und des Signaturmusters für die Spreizcode-Korrelationswerte der jeweiligen Blöcke.
Verfahren gemäß Anspruch 15, wobei, wenn ein unbestimmter Bereich, wo das Festmuster vorhanden sein kann, in dem empfangenen Signal von dem Referenzzeitpunkt L Chips (L ist eine ganze Zahl von nicht weniger als 2, teilbar durch K) entspricht, und Spreizcode-Korrelationswerte für jeweilige empfangene Signale berechnet werden, die von dem Referenzzeitpunkt innerhalb eines Bereichs von 0 bis L Chips verzögert sind, der Schritt des Berechnens von Spreizcode-Korrelationswerten den Schritt der Berechnung von Spreizcode-Korrelationswerten für jeweilige Symbole des Signaturmusters und jeweilige Verzögerungsbeträge von dem Referenzzeitpunkt zu dem empfangenen Signal unter Verwendung von K Korrelationsbänken umfasst, die jeweils L/K-Korrelatoren aufweisen, die sequenziell gelesene empfangene Signale parallel empfangen.
Verfahren gemäß Anspruch 16, wobei in dem Korrelator k eine Zahl der Korrelationsbank sei, l eine Zahl des Korrelators sei, n eine sich wiederholende Verarbeitungszahl des Ladens und Verarbeitens eines empfangenen Signals eines Blocks mit einer Verschiebung von einem Chip sei, d ein Verzögerungsbetrag von dem Referenzzeitpunkt zu dem empfangenen Signal sei, p eine Symbolzahl des Signaturmusters sei, C₀, C₁, ... (C ist eine komplexe Zahl) empfangene Signale seien, und S*₀, S*₁, ... (S ist eine komplexe Zahl und * ist konjugiert komplex) Spreizcodes seien, und ein Spreizcode-Korrelationswert A_d,
p berechnet wird durch
der Verzögerungsbetrag d ist gegeben durch Verzögerungsbetrag d = K × l – k + nfür d < 0, Verzögerungsbetrag d = K × (l + 1) – k + n
Verfahren gemäß Anspruch 15, wobei, wenn Signaturmuster-Multiplikationswerte für eine Anzahl von Signaturmustern für die berechneten Spreizcode-Korrelationswerte berechnet werden, der Schritt der Berechnung von Signaturmuster-Multiplikationswerten den Schritt der Berechnung von Signaturmuster-Multiplikationswerten für die jeweiligen Signaturmuster unter Verwendung einer Anzahl von Multiplikatoren umfasst, die für die jeweiligen Signaturmuster eingerichtet sind und die erhaltenen Spreizcode-Korrelationswerte der jeweiligen Blöcke parallel empfangen.
Verfahren gemäß Anspruch 18, wobei in dem Multiplikator SigNo eine Typ-Zahl des Signaturmusters sei, p eine Symbolzahl des Signaturmusters sei, d ein Verzögerungsbetrag des empfangenen Signals, zu welchem ein Spreizcode-Korrelationswert erhalten wird, sei, b eine Blockzahl sei, A_d,
p (A ist eine komplexe Zahl) ein Spreizcode-Korrelationswert sei und U*_{SigNo, 0}, U*_SigNo,
1, ... (U ist eine komplexe Zahl und * ist konjugiert komplex) ein Signaturmuster sei, und ein Signaturmuster-Multiplikationswert B_{SigNo, d, b} berechnet wird durch