DE69431970T2

DE69431970T2 - Korrelationsdetektor und Nachrichtengerät

Info

Publication number: DE69431970T2
Application number: DE69431970T
Authority: DE
Inventors: Fumiyuki Adachi; Tomohiro Dohi; Mamoru Sawahashi
Original assignee: NTT Docomo Inc
Current assignee: NTT Docomo Inc
Priority date: 1993-10-14
Filing date: 1994-10-13
Publication date: 2003-08-28
Anticipated expiration: 2014-10-14
Also published as: CA2151737C; WO1995010903A1; DE69431970D1; EP1075089B1; DE69429505T2; US5638362A; KR950704876A; EP0682427A1; EP0682427B1; CN1129268C; CA2151737A1; CN1116477A; DE69429505D1; KR100205529B1; EP1075089A2; EP0682427A4; EP1075089A3

Description

TECHNISCHES GEBIET

Die Erfindung betrifft eine Korrelationserfassungseinrichtung eines Funkempfängers in einem CDMA-System (Codemultiplexzugriffssystem), das einen Multiplex unter Verwendung eines Spreizspektrums in Mobilkommunikationen ausführt.
Insbesondere betrifft die Erfindung eine CDMA- Synchronisationsschaltung, die ein Spreizcode zum Entspreizen des empfangenen Signals in einen Spreizcode in einem Empfangssignal in CDMA-Kommunikationen synchronisiert.

STAND DER TECHNIK

CDMA-Kommunikationen führen eine Multiplexausbreitung durch Spreizen von Informationen in ein Breitbandsignal unter Verwendung von Spreizcodes mit Raten aus, die höher als die Rate der Informationen sind, und sind grob in Direktfolge- (DS-, direct sequence) Systeme, die modulierte Signale mit Spreizcodes hoher Rate spreizen, und Frequenzsprung- (FH-, frequency hopping) Systeme unterteilt. Das FH-System löst jedes Symbol in kleinere Elemente auf, die Chips genannt werden, und übersetzt die Chips in Signale mit unterschiedlichen Mittenfrequenzen bei hoher Geschwindigkeit. Da diese Implementation des FH-Systems schwierig ist, wird allgemein das DS-System verwendet. Das DS-System stellt das ursprüngliche Schmalbandsignal durch Entspreizen des empfangenen Eingangsbreitbandsignals an dem Empfangsende wieder her, dem eine Demodulation nachfolgt. In der Entspreizungsverarbeitung wird eine Korrelationserfassung zwischen den in dem empfangenen Signal enthaltenen Spreizcode und einem an dem Empfangsende erzeugten Spreizcode durchgeführt.
Somit ist der Empfänger zum Empfang des Spreizsignals in dem DS-System üblicherweise mit einer Kopie (Replika) (Referenz-PN-Sequenz) der PN-Sequenz (empfangene PN- Sequenz) in dem empfangenen Signal versehen und baut eine Synchronisation zwischen der Referenz-PN-Sequenz und der empfangenen PN-Sequenz auf. Fig. 1 zeigt eine herkömmliche Synchronisationsschaltung, die ein angepasstes Filter (matched filter) verwendet. Das an einen Eingangsanschluss 10 angelegte empfangene Signal wird einer Speicherschaltung 11 mit Anzapfungen zugeführt. Die Anzahl der Anzapfungen der angezapften Speicherungsschaltung 11 ist dieselbe wie die Anzahl von Chips in einem Spreizcodeintervall (d. h., eine Verarbeitungsverstärkung PG, processing gain). Die Ausgänge der Anzapfungen der Speicherschaltung 11 werden durch die in einer Anzapfkoeffizientenschaltung 13 gespeicherten Referenzspreizcode durch Multiplizierer 12 multipliziert. Die resultierenden Produkte werden durch einen Integrator 14 summiert, der die Summe aus seinem Ausgangsanschluss 16 als ein Korrelationswert 15 ausgibt.
Durch die Verwendung des angepassten Filters wird es ermöglicht, eine Synchronisation schnell aufzubauen, da die Spitzen des Korrelationswerts in demselben Intervall wie dem des Spreizcodes erscheinen. Da die Kapazität der angezapften Speicherschaltung 11 und die Anzahl der Multiplizierer 12 proportional zu der Verarbeitungsverstärkung ansteigen, steigt jedoch der Energieverbrauch des Empfängers mit dem Intervall des Spreizcodes an. Daher ist die herkömmliche Synchronisationsschaltung nicht für tragbare Vorrichtungen oder mobile Vorrichtungen geeignet.
Die Verwendung einer in Fig. 2 gezeigten gleitenden Korrelationserfassungseinrichtung ermöglicht ein Energiesparen und eine Verkleinerung der Schaltung. Gemäß Fig. 2 wird ein dem Eingangsanschluss 10 zugeführtes empfangenes Signal 21 mit einem Spreizcode, der durch eine Spreizcodekopieerzeugungseinrichtung 30 erzeugt wird, mit einem Multiplizierer 22 multipliziert, um die Korrelation zwischen den zweien zu erhalten. Das resultierende Produkt wird durch einen Bandpassfilter (BPF) 23 hindurchgeführt, dem eine Spitzenleistungserfassung durch eine (nachstehend als quadratische Erfassungseinrichtung bezeichnete) Quadratregelerfassungseinrichtung (square law detector) 24 nachfolgt. Die erfasste Leistung wird über eine feste Zeit (normalerweise ± einem Chipintervall) durch eine (nachstehend als Integrierschaltung bezeichnete) Integrierauszugsschaltung (integral-dump circuit) 25 integriert. Das integrierte Ergebnis wird mit einem Schwellwert durch eine Schwellwertentscheidungsschaltung 26 verglichen, die entscheidet, dass eine anfängliche Beschaffung abgeschlossen worden ist, falls das integrierte Ergebnis den Schwellwert überschreitet, und geht zu einem nächsten Schritt voran (Nachführungsbetriebsart). Falls das integrierte Ergebnis niedriger als der Schwellwert ist, führt die Entscheidungsschaltung 26 eine Steuerungsspannung 28 einer spannungsgesteuerten Takterzeugungseinrichtung (VCCG) 29 zu, die die Phase der Kopie derart verschiebt, dass die Phase des durch die Spreizcodekopleerzeugungseinrichtung 30 erzeugten Spreizcodes um 1/N Chipintervall verschoben wird (N ist eine ganze Zahl gleich oder größer als eins). Die anfängliche Beschaffung wird abgeschlossen, indem die Verarbeitung wiederholt wird, bis der Synchronisationspunkt gefunden worden ist.
Gemäß diesen Verfahren ist es notwendig, die Spreizkopie über die feste Zeitdauer jedes Mal zu integrieren, wenn die Kopie um ein Intervall von 1/N Chip verschoben wird, und den Synchronisationspunkt in dem Intervall des Spreizcodes durch Vergleichen des integrierten Ergebnisses zu erfassen. Dies verlängert die Beschaffungszeit, weshalb dies nicht für ein System geeignet ist, das eine schnelle Beschaffung erfordert.
Zusätzlich wirft die herkömmliche Korrelationserfassungseinrichtung ein anderes Problem dahingehend auf, dass sie bei der Beibehaltung (Nachführung, tracking) der Synchronisation einen eher großen Fehler bereitstellt.
Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild einer herkömmlichen DLL-Korrelationserfassungseinrichtung 44 (DLL = Delay Locked Loop, Verzögerungsverriegelungskreis). In Fig. 3 sind dieselben funktionellen Blöcke durch dieselben Bezugszeichen wie in Fig. 2 gekennzeichnet. Das Bezugszeichen 10 bezeichnet einen Spreizsignaleingangsanschluss, 102 bezeichnet einen Entscheidungsdatenausgangsanschluss, 111 bezeichnet einen Multiplizierer, und 510 bezeichnet eine Verzögerungsschaltung. Die Korrelationserfassungseinrichtung 44 berechnet Korrelationen zwischen dem eingegebenen modulierten Signal und Codesequenzen, die durch Vorschieben und Verzögern der Chipphase der Kopie um 1/N jeweils gebildet werden. Die korrelierten Signale werden durch Bandpassfilter (BPF) 53 und 54 hindurchgeführt, die unnötig hohe Frequenzkomponenten eliminieren, und werden durch quadratische Erfassungseinrichtungen 55 und 56 erfasst. Die Quadratamplitudenkomponenten werden durch einen Addierer 57 in der entgegengesetzten Phase summiert, so dass eine Fehlersignalspannung erhalten wird, die die Größe einer Phasendifferenz angibt. Die Fehlersignalspannung wird durch einen Schleifenfilter 58 hindurchgeführt und wird zu einem VCCG 29 zurückgeführt, um die Phase der Kopiecodesequenz zu korrigieren. Die Phasenvoreilungs- oder -nacheilungszeit δ reicht von 0 bis Tc, wobei Tc das Chipinterval ist.
Die Anwendung des CDMA-Systems auf zellulare Kommunikationen erfordert eine hochgenaue Sendeleistungssteuerung, die die in der Basisstation empfangenen Pegel von aus allen Mobilstationen gesendeten Signalen konstant hält. Das CDMA-System kann die Kapazität im Hinblick auf die Anzahl von Teilnehmern pro Frequenzband im Vergleich zu dem FDMA-System oder dem TDMA-System erhöhen. Dies liegt daran, dass herkömmliche Systeme, die eine Frequenzorthogonalität anwenden, dieselben Trägerfrequenzen in den benachbarten Zellen verwenden, und selbst Raumverteilungssysteme können dieselben Frequenzen innerhalb von vier Zellen nicht erneut verwenden.
Im Gegensatz dazu ermöglicht das CDMA-System die erneute Verwendung derselben Trägerfrequenz in den benachbarten Zellen, da die Signale anderer Kommunikatoren als weißes Rauschen angesehen werden. Dementsprechend kann mit dem CDMA-System die Kapazität im Hinblick auf die Anzahl der Teilnehmer im Vergleich zu dem FDMA-System oder dem TDMA- System erhöht werden. Falls die Verarbeitungsverstärkung PG ist, ist die Anzahl von Spreizcodesequenzen, die miteinander vollständig orthogonalisieren, PG. Diese Anzahl von Codesequenzen ist jedoch unzureichend, wenn Informationsdaten unter Verwendung von lediglich Codesequenzen mit einer Länge von einem Symbolintervall gespreizt werden. Zur Überwindung dieses Problems wird die Anzahl der Spreizcodes fast unendlich durch Überlagerung langer Codesequenzen mit einem sehr langen Intervall über kurze Codesequenzen mit einem Einsymbolintervall erhöht.
Im Gegensatz zu M-Sequenzen, die endliche Autokorrelationseigenschaften aufweisen, weist die Autokorrelation von Gold-Sequenzen und die von den Sequenzen, die durch Überlagerung sehr langer Codesequenzen über die Gold-Sequenzen erhalten werden, unerwünschte Spitzen von beträchtlichen Amplituden zusätzlich zu der normalen Korrelationsspitze in einem Intervall mit einer Symbollänge. Folglich kann, wenn der Pegel des empfangenen Signals niedrig ist, eine Verriegelung in dem herkömmlichen Verzögerungsverriegelungskreis unter Verwendung einer Verriegelung mit einem Chipintervall verloren gehen. Nachstehend sei das Operationsprinzip des Verzögerungsverriegelungskreises gemäß Fig. 3 formuliert. Zunächst wird das Eingangssignal durch die nachstehende Gleichung ausgedrückt.
s(t) = c(t - τt)m(t - τt)cos[Δw&sub0;t + Δθ(t)] (1)
dabei ist S eine Durchschnittsignalleistung, c(t - τt) ein empfangener Spreizcode einschließlich einer Ausbreitungsverzögerung, m(t - τt) stellt eine Datenmodulation einschließlich der Ausbreitungsverzögerung dar, ω&sub0; ist die Winkelfrequenz eines Trägers, und θ(t) = θ&sub0; + Ω0t ist eine unbekannte Trägerphase, die als die Summe eines konstanten Terms und eines Terms dargestellt ist, der proportional zu der Dopplerfrequenz ist. Die Leistungsspektrumsdichte von n(t) ist N0/2. δω&sub0; ist ein Winkel frequenzfehler zwischen der Mittenfrequenz eines Modulationssignals und einer lokalen Oszillationsfrequenz. Zusätzlich ist der bandpassgefilterte Ausdruck des eingegebenen thermischen Rauschens ni(t) gegeben durch
n&sub1;(t) = 2{Nc(t)·cos[Δω&sub0;t + Δθ(t)] - Ns(t)·sin[Δω&sub0;t + Δθ(t)]} (2)
dabei wird angenommen, dass Nc(t) und Ns(t) angenähert und statistisch unabhängig und stetig sind. Die Spreizkopiesequenz der vorgeeilten Phase und der der nachgeeilten Phase können wie nachstehend beschrieben ausgedrückt werden:
C(t - t + δ), c(t - t - δ)(2A)
dabei ist eine Ausbreitungsverzögerung, die durch die DLL auf der Empfangsseite geschätzt wird. Der Kreuzkorrelationsausgang der Phasenerfassungseinrichtung wird ausgedrückt als
dabei ist Km die Verstärkung der Phasenerfassungseinrichtung, die in beiden Verzweigungen als gleich angenommen wird, und stellt den Durchschnitt eines Satzes dar.
Fig. 4A-4B veranschaulichen die Autokorrelationsausgänge im Hinblick auf den empfangen Chipphasenfehler. Dabei ist
&epsi;τ (τt - t)/Tc (3A)
ein normalisierter Ausbreitungsverzögerungsfehler. H(s) ist ein Tiefpassausdruck einer Übertragungsfunktion H(s) des Bandpassfilters, und
&epsi;t±(t - τt&epsi;t) c(t - τt)c(t - ± δ)
- c(t - τt)c(t - t ± δ) (4)
ist ein Prozess einer PN-Sequenz.
Der Ausgang der quadratischen Erfassungseinrichtung kann wie nachstehend beschrieben unter Verwendung von RPN±(x) ausgedrückt werden, was eine durch Verschieben der Autokorrelationsfunktion von PN um eine Zeitperiode von +x erhalten wird.
Dabei gilt:
Dabei drückt H/(p)x(t) eine Ausgangsantwort des Bandpassfilters auf x(t) aus. Falls die Bandbreite BL ausreichend kleiner als die Chiprate ist, ist der Effekt der Autostörung (Autorauschens) aufgrund der PN-Sequenz auf dem Kreis in einer Annäherung erster Ordnung vernachlässigbar. Unter Vernachlässigung der Autostörung und der durch die Quadratregelerfassung verursachten sekundären Harmonischen kann der Eingang des Kreisfilters durch die nachstehende Gleichung ausgedrückt werden.
Dabei gilt:
D(&epsi;t) R²PN-(&epsi;t) - R²PN+(&epsi;t)(7A)
Entsprechend dem Vorstehenden wird ein normalisierter Verzögerungsschätzwert des Ausgangs der Spreizcodekopieerzeugungseinrichtung durch die nachstehende Gleichung unter Verwendung von e(t) ausgedrückt.
Dabei ist F(s) die Übertragungsfunktion des Kreisfilters, und KVCC ist die Verstärkung einer Spannungssteuerungseinrichtung in dem VCCG, der die PN- Sequenzerzeugungseinrichtung ansteuert. Wenn K = Km² KVCC gesetzt wird, stellt K die Kreisverstärkung dar. Einsetzen der Gleichung (7) in Gleichung (8) ergibt
Somit wird der geschätzte Fehler &epsi;t ausgedrückt als
Das Lösen des ersten Terms in der Klammer der vorstehenden Gleichung in einen Durchschnittswertterm und der modulierte Autostörungsterm ergibt
wobei < > einen Durchschnittswert in der Zeit ausdrückt, und
M&sub2; = Sm(f)Ht(j2πf)²df (12)
wobei Sm(f) eine Leistungsspektrumsdichte der Datenmodulation ist. Der M&sub2;-Term ist das Integral der Datenmodulationsleistungsspektrumsdichte über das Durchlassband des Filters und gibt die Datenmodulationsleistung in dem Durchlassband an. Da die Bandbreite des Kreises viel kleiner als die Datensymbolrate ist, ist die dem zweiten Term der Gleichung (11) zugehörige Autosteuerung vernachlässigbar.
Aus der Gleichung (10) wird die folgende Gleichung erhalten.
Dabei gibt ein über den Buchstaben platzierter Punkt ein Zeitdifferential an, und η ist gegeben durch
η 4(N - 1)/N (13A)
Kurz gesagt wird der Durchschnitt eines quadrierten Nachführungsjitters (tracking jitter) aufgrund einer Störungskomponente wie nachstehend ausgedrückt:
Dabei ist BL eine äquivalente Steuerungsbandbreite des Tiefpassfilters, und Ne(t) wird ausgedrückt als
Dabei stellt f(&epsi;t) eine Quadratregelerfassungskurve dar.
Da der herkömmliche DLL die quadratische Erfassungseinrichtung verwendet, wie es in Gleichung (15) gezeigt ist, wird die Störungskomponente ebenfalls quadriert. Dies erhöht das Nachführungsjitter, wie es in Gleichung (14) gezeigt ist.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine CDMA-Synchronisationsschaltung mit niedrigem Energieverbrauch bereitzustellen, die zu einer Synchronisation mit hoher Geschwindigkeit in der Lage ist. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Korrelationserfassungseinrichtung zu schaffen, die eine hochgenaue Nachführung durchführen kann, die zur Eliminierung des Quadratverlustes in der Lage ist, der aus der Betonung der Störungskomponente durch die quadratische Erfassungseinrichtung resultiert, was sich von der herkömmlichen Codenachführungsschaltung unterscheidet.
Gemäß einer ersten Ausgestaltung wird ein Synchronisationsgerät zur Herstellung einer Synchronisation zwischen einem empfangenen Signal und einem Entspreizcode unter Verwendung einer Korrelation zwischen dem empfangenen Signal und dem Entspreizcode geschaffen, wobei das empfange Signal CDMA-gespreizt wird und der Entspreizcode zum Entspreizen des empfangen Signals verwendet wird, wobei das Synchronisationsgerät eine Korrelationserfassungseinrichtung aufweist mit: einer Spreizcodekopieerzeugungseinrichtung zur Erzeugung einer in der Phase voreilenden Kopie eines CDMA- Spreizdoces mit einer in bezug auf das empfangene Signal voreilenden Phase und einer in der Phase nacheilenden Kopie eines CDMA-Spreizcodes mit einer in bezug auf das empfangene Signal nacheilenden Phase, einer ersten Multiplikationseinrichtung zur Multiplikation des empfangen Signals mit der in der Phase voreilenden Kopie des CDMA-Spreizcodes, einer zweiten Multiplikationseinrichtung zur Multiplikation des empfangen Signals mit der in der Phase nacheilenden Kopie des CDMA-Spreizcodes, einer ersten Quadratregelerfassungseinrichtung zur Erfassung eines ersten Korrelationserfassungssignals, das eine Korrelation zwischen der in der Phase voreilenden Kopie des CDMA-Spreizcodes und des empfangenen Signals angibt, auf der Grundlage eines Ausgangssignals aus der ersten Multiplikationseinrichtung, einer zweiten Quadratregelerfassungseinrichtung zur Erfassung eines zweiten Korrelationserfassungssignals, das eine Korrelation zwischen der in der Phase nacheilenden Kopie des CDMA-Spreizcodes und des empfangenen Signals angibt, auf der Grundlage eines Ausgangssignals aus der zweiten Multiplikationseinrichtung, einer Additionseinrichtung zur Summierung der ersten und zweiten Korrelationserfassungssignale in entgegengesetzter Phase, und einer Takterzeugungsschaltungseinrichtung zur Erzeugung eines Taktsignals, dessen Phase durch ein Ausgangssignal aus der Additionseinrichtung gesteuert wird, um die Spreizcodekopieerzeugungseinrichtung zu steuern, wobei das Synchronisationsgerät dadurch gekennzeichnet ist, dass es weiterhin aufweist: eine Schalt-Schaltungseinrichtung, die zum Empfang des empfangene Signals betreibbar ist, einer Anfangsakquisitionsschaltungseinrichtung zum Empfang eines Ausgangs der Schalt-Schaltungseinrichtung und zur Vornahme einer Korrelation zwischen dem Ausgang und einem Referenzspreizcode, um einen Korrelationswert auszugeben, einer Akquisitionsentscheidungsschaltungseinrichtung, die mit der Anfangsakquisitionsschaltungseinrichtung verbunden ist, zur Beurteilung der Vervollständigung der Synchronisation auf der Grundlage des Korrelationswerts und zur Ausgabe des Beurteilungsergebnisses zu der Schalt-Schaltungseinrichtung, und wobei die Korrelationserfassungseinrichtung zum Empfang eines anderen Ausgangs der Schalt-Schaltungseinrichtung und zur Vornahme einer Korrelation zwischen dem anderen Ausgang und einem Referenzspreizcode betreibbar ist, der in einer darin enthaltenen Spreizcodekopieerzeugungseinrichtung erzeugt wird, die Schalt-Schaltungseinrichtung zur Ausgabe eines empfangenen Signals zu der Anfangsakquisitionsschaltungseinrichtung zu dem Zeitpunkt einer Asynchronisation auf der Grundlage des Ausgangs der Akquisitionsentscheidungsschaltungseinrichtung betreibbar ist, wohingegen nach der Vervollständigung der Synchronisation ein empfangenes Signal zu der Korrelationserfassungseinrichtung ausgegebenen wird.
Gemäß einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung wird ein CDMA-Übertragungsgerät geschaffen mit einer Orthogonalerfassungseinrichtung zur orthogonalen Erfassung eines CDMA-gespreizten empfangenen Signals auf der Grundlage zweier erfasster Signale, deren Phasen zueinander orthogonal sind, zwei A/D-Wandlern zur jeweiligen Umwandlung der zwei erfassten Signale in digitale Signale, und einem Synchronisationsgerät gemäß der ersten Ausgestaltung, wobei die Schalt- Schaltungseinrichtung zwei Schalt-Schaltungen jeweils zur Eingabe der zwei digitalen Signale aufweist, die Anfangsakquisitionsschaltungseinrichtung zwei Anfangsakquisitionsschaltungen zum Empfang jeweiliger Ausgänge der Ausgänge der zwei Schalt-Schaltungen und zur Vornahme einer Korrelation zwischen dem Ausgang und einem Referenzspreizcode aufweist, um einen Korrelationswert auszugeben, die Akquisitionsentscheidungsschaltungseinrichtung Akquisitionsentscheidungsschaltungen, die jeweils mit den zwei Anfangsakquisitionsschaltungen verbunden sind, zur Beurteilung der Vervollständigung der Synchronisation auf der Grundlage des Korrelationswerts und zur Ausgabe des Beurteilungsergebnisses zu der Schalt-Schaltung aufweist, und wobei die Korrelationserfassungseinrichtung zum Empfang des anderen Ausgangs der Schalt- Schaltungseinrichtung und zur Vornahme einer Korrelation zwischen dem anderen Ausgang und einem Referenzspreizcodes betreibbar ist, der in einem darin enthaltenen Spreizcodekopiegenerator erzeugt wird, und die zwei Schalt-Schaltungen zur Ausgabe eines empfangenen Signals zu der Anfangsakquisitionsschaltungseinrichtung zum Zeitpunkt einer Asynchronisation betreibbar ist, wohingegen nach Vervollständigung der Synchronisation auf der Grundlage des Ausgangs der Akquisitionserfassungsschaltungseinrichtung ein empfangenes Signal zu der Korrelationserfassungseinrichtung ausgegeben wird, und wobei in der Korrelationserfassungseinrichtung die Spreizcodekopieerzeugungseinrichtung zwei Spreizcodekopieerzeugungseinrichtungen jeweils zur Erzeugung einer in der Phase voreilenden Kopie eines Spreizcodes mit einer voreilenden Phase und eine in der Phase nacheilenden Kopie des CDMA-Spreizcodes mit einer nacheilenden Phase in bezug auf die zwei digitalen Signale aufweist, die erste Multiplikationseinrichtung zwei erste Multiplizierer jeweils zur Multiplikation der zwei digitalen Signale mit der in der Phase voreilenden Kopie des CDMA-Spreizcodes aufweist, die zweite Multiplikationseinrichtung zwei zweite Multiplizierer jeweils zur Multiplikation der zwei digitalen Signale mit der in der Phase nacheilenden Kopie des CDMA-Spreizcodes aufweist, die erste Quadratregelerfassungseinrichtung zwei erste Quadratregeldetektoren aufweist zur Erfassung erster Korrelationserfassungssignale, die Korrelationen zwischen der in der Phase voreilenden Kopie des CDMA- Spreizcodes und der zwei digitalen Signale angeben, auf der Grundlage von Ausgangssignalen aus den ersten Multiplizierern, die zweite Quadratregelerfassungseinrichtung zwei zweite Quadratregeldetektoren aufweist zur Erfassung zweiter Korrelationserfassungssignale, die Korrelationen zwischen der in der Phase nacheilenden Kopie des CDMA-Spreizcodes und der zwei digitalen Signale angeben, auf der Grundlage von Ausgangssignalen aus den zweiten Multiplizierern, die Additionseinrichtung zwei erste Addierer zur Summierung der entsprechenden ersten und zweiten Korrelationserfassungssignale und einen zweiten Addierer zur Summierung der Ausgänge der ersten Addierer in entgegengesetzter Phase aufweist, und die Taktsignalerzeugungsschaltungseinrichtung zur Erzeugung eines Taktsignals betreibbar ist, dessen Phase durch einen Ausgang aus einem dritten Addierer gesteuert wird, um die Spreizcodekopieerzeugungseinrichtung zu steuern.
Gemäß einer dritten Ausgestaltung der Erfindung wird ein Synchronisationsverfahren zur Herstellung einer Synchronisation zwischen einem empfangenen Signal und einem Entspreizcode unter Verwendung einer Korrelation zwischen dem empfangenen Signal und dem Entspreizcode geschaffen, wobei das empfangene Signal CDMA-gespreizt wird und der Entspreizcode zum Entspreizen des empfangenen Signals verwendet wird, wobei das Synchronisationsverfahren durch die Schritte gekennzeichnet ist: Vornehmen einer Korrelation zwischen dem empfangenen Signal und einem Referenzspreizcode zur Durchführung einer anfänglichen Akquisition, Vornehmen einer Korrelation zwischen dem empfangenen Signal und dem Referenzspreizcode zur Nachführung nach Vervollständigung der Synchronisation, wobei der Nachführungsschritt die Schritte aufweist: Erzeugen einer in der Phase voreilenden Kopie eines CDMA-Spreizcodes mit einer voreilenden Phase und einer in der Phase nacheilenden Kopie des CDMA-Spreizcodes mit einer nacheilenden Phase in bezug auf das empfangene Signal, erstes Multiplizieren des empfangenen Signals mit der in der Phase voreilendenden Kopie des CDMA-Spreizcodes, zweites Multiplizieren des empfangenen Signals mit der in der Phase nacheilenden Kopie des CDMA-Spreizcodes, Erfassen eines ersten Korrelationserfassungssignals, das eine Korrelation zwischen der in der Phase voreilenden Kopie des CDMA-Spreizcodes und des empfangenen Signals angibt, auf der Grundlage eines Ausgangs des ersten Multiplikationsschritts durch eine Quadratregelerfassung, Erfassen eines zweiten Korrelationserfassungssignals, das eine Korrelation zwischen der in der Phase nacheilenden Kopie des CDMA-Spreizcodes und des empfangenen Signals angibt, auf der Grundlage eines Ausgangs des zweiten Multiplikationsschritts durch eine Quadratregelerfassung, Summieren der ersten und zweiten Korrelationserfassungssignale in entgegengesetzter Phase, und Steuern einer Phase eines auszugebenen Kopiecodes auf der Grundlage des Ausgangs an dem Summierschritt.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer Synchronisationsschaltung oder einer Anfangsbeschaffungsschaltung eines herkömmlichen angepassten Filters,
Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild einer herkömmlichen schiebenden bzw. gleitenden Korrelationseinrichtung,
Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild eines herkömmlichen DLL,
Fig. 4A-4C zeigen Darstellungen, die Kreuzkorrelationsausgangssignale im Hinblick auf einen Phasenfehler eines empfangenen Signals veranschaulichen,
Fig. 5 ein Blockschaltbild, das eine grundsätzliche Anordnung eines ersten Ausführungsbeispiels für eine Korrelationserfassungseinrichtung gemäß der Erfindung darstellt, und
Fig. 6 ein Blockschaltbild einer anderen grundsätzlichen Anordnung des ersten Ausführungsbeispiels für eine Korrelationserfassungseinrichtung gemäß der Erfindung.

BESTE ART ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG

Die beste Art zur Ausführung der Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung beschrieben.

AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 1

Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Ein empfangenes Signal 21, das an den Eingangsanschluss 10 angelegt wird, wird wahlweise über eine Schaltschaltung 42 an einer Anfangsbeschaffungsschaltung 43, die aus einem angepassten Filter (matched filter) besteht, oder an eine Korrelationserfassungseinrichtung 44 angelegt. Die Anfangsbeschaffungsschaltung 43 weist eine Anordnung auf, die ähnlich zu der gemäß Fig. 1 ist. Die Korrelationserfassungseinrichtung 44 weist eine Funktion auf, die ähnlich zu den Korrelationserfassungseinrichtungen gemäß Fig. 2 und 3 ist. Wenn die Anfangsbeschaffung noch nicht abgeschlossen ist, wird das empfangene Signal der Anfangsbeschaffungsschaltung (des angepassten Filters 43) entsprechend einem Schaltsignal 46 aus einer Beschaffungsentscheidungsschaltung 45 angelegt, so dass die Korrelationserfassung durchgeführt wird. Der durch das angepasste Filter 43 erfasste Korrelationswert wird mit einem Schwellwert in der Beschaffungsentscheidungsschaltung 45 verglichen. Falls der Korrelationswert größer oder gleich als der Schwellwert ist, entscheidet die Beschaffungsentscheidungsschaltung 45, dass die Anfangsbeschaffung abgeschlossen ist und ändert die Schaltschaltung 42 unter Verwendung des Schaltsignals 46. Somit wird das empfangene Signal Multiplizierern 47 und 48 in der Korrelationserfassungseinrichtung 44 zugeführt. Die Beschaffungsentscheidungsschaltung 45 stellt ein Anfangsrücksetzsignal 49 für eine VCCG 29 und eine Spreizcodekopieerzeugungseinrichtung 30 bereit.
Nach der Anfangsbeschaffung wird das empfangene Signal 21 durch die Multiplizierer 47 und 48 mit Spreizcodes 51 und 52 multipliziert, wobei die Spreizcodes durch die Spreizcodekopieerzeugungseinrichtung 30 erzeugt werden, die Phasen aufweisen, die in der Zeit vorwärts und rückwärts um eine Größe T (die geringer als ein Chipintervall ist) verschoben sind. Die zwei Produkte werden durch Bandpassfilter (BPF) 53 und 54 hindurchgeführt und werden durch (nachstehend als quadratische Erfassungseinrichtungen bezeichnete) Quadratregelerfassungseinrichtungen 55 und 56 quadratisch erfasst, in denen Korrelationswerte erfasst werden. Die Korrelationswerte werden in den entgegengesetzten Phasen durch einen Addierer 57 summiert. Die Summe wird durch einen Kreisfilter 58 hindurchgeführt und wird ein Steuerungssignal der VCCG 29. Das durch die VCCG 29 erzeugte Taktsignal regelt die Phase der Spreizcodekopieerzeugungseinrichtung 30, führt den Synchronisationspunkt nach und behält die Synchronisation bei.
Fig. 6 veranschaulicht ein Beispiel, in dem die Spreizcodekopieerzeugungseinrichtung 30I mit den Ausgängen der Quadraturerfassungseinrichtung 62 synchronisiert ist, die das empfangene Signal 21 erfasst, das an dem Eingangsanschluss 10 angelegt ist. In dieser Figur sind Abschnitte entsprechend denen gemäß Fig. 5 durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet. Anhängsel I und Q, die an dieselben Bezugszeichen wie gemäß Fig. 5 angebracht sind, dienen zur Darstellung von Verarbeitungsschaltungen der zwei erfassten Ausgänge I und Q der Quadraturerfassungseinrichtung 62. Die erfassten Ausgänge I und Q werden durch Tiefpassfilter 63 und 64 geführt, durch A/D-Wandler 65 und 66 in digitale Signale umgewandelt und den Schaltschaltungen 42I und 42Q zugeführt. Die Ausgänge der Anfangsbeschaffungsschaltungen 43I und 43Q werden durch quadratische Erfassungseinrichtungen 71 und 72 quadratisch erfasst, durch einen Addierer 73 summiert und der Beschaffungsentscheidungsschaltung 45 zugeführt, die entscheidet, ob die Anfangsbeschaffung erreicht wurde oder nicht.
Die Spreizcodekopieerzeugungseinrichtung 30I in der Korrelationserfassungseinrichtung 44 erzeugt einen voreilenden Spreizcode 52I mit einer voreilenden Phase und einen nacheilenden Spreizcode 52I mit einer nacheilenden Phase. In ähnlicher Weise erzeugt die Spreizcodekopieerzeugungseinrichtung 30Q einen voreilenden Spreizcode 51Q mit der voreilenden Phase und einen nacheilenden Spreizcode 52Q mit der nacheilenden Phase. Die aus der Schaltschaltung 42I ausgegebene erfasste Ausgangskomponente I wird mit dem voreilenden Spreizcode 51I und dem nacheilenden Spreizcode 52I durch Multiplizierer 47I und 48I multipliziert. In ähnlicher Weise wird die aus der Schaltschaltung 52Q ausgegebene erfasste Ausgangskomponente Q mit dem voreilenden Spreizcode 51Q und dem nacheilenden Spreizcode 52Q durch Multiplizierer 47Q und 48Q multipliziert.
Die erfassten Korrelationswerte mit den voreilenden Spreizcodes 51I und 51Q, die aus dem Multiplizierern 47I und 47Q ausgegeben werden, werden durch Bandpassfilter (BPF) 53I und 53Q hindurchgeführt, durch quadratische Erfassungseinrichtungen 55I und 55Q quadratisch erfasst und durch einen Addierer 67 addiert. In ähnlicher Weise werden die erfassten Korrelationswerte mit den nacheilenden Spreizcodes 52I und 52Q, die aus den Multiplizierern 48I und 48Q ausgegeben werden, durch Bandpassfilter (BPF) 54I und 54Q hindurchgeführt, durch quadratische Erfassungseinrichtungen 56I und 56Q quadratisch erfasst und durch einen Addierer 68 addiert. Die Ausgänge der Addierer 67 und 68 werden in entgegengesetzter Phase durch den Addierer 57 addiert. Diese Vorgänge sind ähnlich zu denjenigen gemäß Fig. 5.
Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist der Synchronisationsprozess in einen anfänglichen Beschaffungsprozess und einem Nachführungsprozess unter Verwendung der Korrelationserfassungseinrichtung getrennt. Die Eingangs-PN-Sequenz wird derart beschafft, dass die Phasendifferenz zwischen der Eingangs-PN-Sequenz und der Referenz-PN-Sequenz während der Anfangsbeschaffung in einen Bereich eingestellt, der ausreichend kleiner als ± einem Chipintervall ist, da die Autokorrelation der PN-Sequenz lediglich innerhalb eines Bereichs von ± einem Chip eingerichtet ist. Die Nachführungsverarbeitung hält die Phasendifferenz zwischen der Eingangs-PN-Sequenz und der Referenz-PN- Sequenz innerhalb des Bereichs.

INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT

Wie es vorstehend ausführlich beschrieben worden ist, wird erfindungsgemäß die Korrelationserfassung während der Beschaffungsphase, die eine Synchronisation mit hoher Geschwindigkeit erfordert, in der Anfangsbeschaffungsschaltung unter Verwendung eines angepassten Filters durchgeführt, und die Korrelationserfassung während der Nachführungsphase, die eher eine Energieeinsparung als eine Synchronisation mit hoher Geschwindigkeit erfordert, wird durch die verschiedene Korrelationserfassungseinrichtung durchgeführt. Dadurch wird es möglich, die Beschaffung mit hoher Geschwindigkeit zu erzielen, und eine Energieeinsparung während der Nachführung zu erreichen, da der Energieverbrauch der Anfangsbeschaffungsschaltung während der Nachführung vernachlässigbar ist.
Zusätzlich können gemäß der Erfindung, da der Nachführungskreis der empfangenen Chipphase die primär modulierten Signalkomponenten eliminiert, die in dem Phasenfehlersignal der Kopiesignale enthalten sind, Komponenten extrahiert werden, die lediglich von der Kreuzkorrelation abhängen. Dies ermöglicht eine hohe Nachführungsgenauigkeit.

Claims

1. Synchronisationsgerät zur Herstellung einer Synchronisation zwischen einem empfangenen Signal und einem Entspreizcode unter Verwendung einer Korrelation zwischen dem empfangenen Signal und dem Entspreizcode, wobei das empfange Signal CDMA-gespreizt wird und der Entspreizcode zum Entspreizen des empfangen Signals verwendet wird, wobei das Synchronisationsgerät eine Korrelationserfassungseinrichtung (44) aufweist mit:

einer Spreizcodekopieerzeugungseinrichtung (30) zur Erzeugung einer in der Phase voreilenden Kopie eines CDMA-Spreizdoces mit einer in bezug auf das empfangene Signal voreilenden Phase und einer in der Phase nacheilenden Kopie eines CDMA-Spreizcodes mit einer in bezug auf das empfangene Signal nacheilenden Phase,

einer ersten Multiplikationseinrichtung (47) zur Multiplikation des empfangen Signals mit der in der Phase voreilenden Kopie des CDMA-Spreizcodes,

einer zweiten Multiplikationseinrichtung (48) zur Multiplikation des empfangen Signals mit der in der Phase nacheilenden Kopie des CDMA-Spreizcodes,

einer ersten Quadratregelerfassungseinrichtung (55) zur Erfassung eines ersten Korrelationserfassungssignals, das eine Korrelation zwischen der in der Phase voreilenden Kopie des CDMA-Spreizcodes und des empfangenen Signals angibt, auf der Grundlage eines Ausgangssignals aus der ersten Multiplikationseinrichtung (47),

einer zweiten Quadratregelerfassungseinrichtung (56) zur Erfassung eines zweiten Korrelationserfassungssignals, das eine Korrelation zwischen der in der Phase nacheilenden Kopie des CDMA- Spreizcodes und des empfangenen Signals angibt, auf der Grundlage eines Ausgangssignals aus der zweiten Multiplikationseinrichtung (48),

einer Additionseinrichtung (57) zur Summierung der ersten und zweiten Korrelationserfassungssignale in entgegengesetzter Phase, und

einer Takterzeugungsschaltungseinrichtung (58, 29) zur Erzeugung eines Taktsignals, dessen Phase durch ein Ausgangssignal aus der Additionseinrichtung gesteuert wird, um die Spreizcodekopieerzeugungseinrichtung zu steuern, wobei das Synchronisationsgerät dadurch gekennzeichnet ist, dass es weiterhin aufweist:

eine Schalt-Schaltungseinrichtung (42), die zum Empfang des empfangene Signals betreibbar ist,

einer Anfangsakquisitionsschaltungseinrichtung (43) zum Empfang eines Ausgangs der Schalt- Schaltungseinrichtung und zur Vornahme einer Korrelation zwischen dem Ausgang und einem Referenzspreizcode, um einen Korrelationswert auszugeben,

einer Akquisitionsentscheidungsschaltungseinrichtung (45), die mit der Anfangsakquisitionsschaltungseinrichtung verbunden ist, zur Beurteilung der Vervollständigung der Synchronisation auf der Grundlage des Korrelationswerts und zur Ausgabe des Beurteilungsergebnisses zu der Schalt- Schaltungseinrichtung, und wobei

die Korrelationserfassungseinrichtung (44) zum Empfang eines anderen Ausgangs der Schalt- Schaltungseinrichtung und zur Vornahme einer Korrelation zwischen dem anderen Ausgang und einem Referenzspreizcode betreibbar ist, der in einer darin enthaltenen Spreizcodekopieerzeugungseinrichtung erzeugt wird,

die Schalt-Schaltungseinrichtung (42) zur Ausgabe eines empfangenen Signals zu der Anfangsakquisitionsschaltungseinrichtung (43) zu dem Zeitpunkt einer Asynchronisation auf der Grundlage des Ausgangs der Akquisitionsentscheidungsschaltungseinrichtung (45), wohingegen nach der Vervollständigung der Synchronisation ein empfangenes Signal zu der Korrelationserfassungseinrichtung (44) ausgegebenen wird.

2. CDMA-Übertragungsgerät mit

einer Orthogonalerfassungseinrichtung (62) zur orthogonalen Erfassung eines CDMA-gespreizten empfangenen Signals auf der Grundlage zweier erfasster Signale (I, Q), deren Phasen zueinander orthogonal sind,

zwei A/D-Wandler (65, 66) zur jeweiligen Umwandlung der zwei erfassten Signale in digitale Signale,

einem Synchronisationsgerät gemäß Patentanspruch 1, wobei

die Schalt-Schaltungseinrichtung zwei Schalt- Schaltungen (42I, 42Q) jeweils zur Eingabe der zwei digitalen Signale aufweist,

die Anfangsakquisitionsschaltungseinrichtung zwei Anfangsakquisitionsschaltungen (43I, 43Q) zum Empfang jeweiliger Ausgänge der Ausgänge der zwei Schalt- Schaltungen und zur Vornahme einer Korrelation zwischen dem Ausgang und einem Referenzspreizcode aufweist, um einen Korrelationswert auszugeben,

die Akquisitionsentscheidungsschaltungseinrichtung Akquisitionsentscheidungsschaltungen (45), die jeweils mit den zwei Anfangsakquisitionsschaltungen verbunden sind, zur Beurteilung der Vervollständigung der Synchronisation auf der Grundlage des Korrelationswerts und zur Ausgabe des Beurteilungsergebnisses zu der Schalt-Schaltung aufweist, und wobei

die Korrelationserfassungseinrichtung (44) zum Empfang des anderen Ausgangs der Schalt- Schaltungseinrichtung und zur Vornahme einer Korrelation zwischen dem anderen Ausgang und einem Referenzspreizcodes betreibbar ist, der in einem darin enthaltenen Spreizcodekopiegenerator erzeugt wird, und

die zwei Schalt-Schaltungen (42I, 42Q) zur Ausgabe eines empfangenen Signals zu der Anfangsakquisitionsschaltungseinrichtung (43) zum Zeitpunkt einer Asynchronisation betreibbar ist, wohingegen nach Vervollständigung der Synchronisation auf der Grundlage des Ausgangs der Akquisitionserfassungsschaltungseinrichtung (45) ein empfangenes Signal zu der Korrelationserfassungseinrichtung (44) ausgegeben wird, und

wobei in der Korrelationserfassungseinrichtung (44)

die Spreizcodekopieerzeugungseinrichtung zwei Spreizcodekopieerzeugungseinrichtungen (30I, 30Q) jeweils zur Erzeugung einer in der Phase voreilenden Kopie eines Spreizcodes mit einer voreilenden Phase und eine in der Phase nacheilenden Kopie des CDMA-Spreizcodes mit einer nacheilenden Phase in bezug auf die zwei digitalen Signale aufweist,

die erste Multiplikationseinrichtung zwei erste Multiplizierer (47I, 47Q) jeweils zur Multiplikation der zwei digitalen Signale mit der in der Phase voreilenden Kopie des CDMA-Spreizcodes aufweist,

die zweite Multiplikationseinrichtung zwei zweite Multiplizierer (48I, 48Q) jeweils zur Multiplikation der zwei digitalen Signale mit der in der Phase nacheilenden Kopie des CDMA-Spreizcodes aufweist,

die erste Quadratregelerfassungseinrichtung zwei erste Quadratregeldetektoren (55I, 55Q) aufweist zur Erfassung erster Korrelationserfassungssignale, die Korrelationen zwischen der in der Phase voreilenden Kopie des CDMA-Spreizcodes und der zwei digitalen Signale angeben, auf der Grundlage von Ausgangssignalen aus den ersten Multiplizierern,

die zweite Quadratregelerfassungseinrichtung zwei zweite Quadratregeldetektoren (56I, 56Q) aufweist zur Erfassung zweiter Korrelationserfassungssignale, die Korrelationen zwischen der in der Phase nacheilenden Kopie des CDMA-Spreizcodes und der zwei digitalen Signale angeben, auf der Grundlage von Ausgangssignalen aus den zweiten Multiplizierern,

die Additionseinrichtung zwei erste Addierer (67, 68) zur Summierung der entsprechenden ersten und zweiten Korrelationserfassungssignale und einen zweiten Addierer (57) zur Summierung der Ausgänge der ersten Addierer in entgegengesetzter Phase aufweist, und

die Taktsignalerzeugungsschaltungseinrichtung (58, 29) zur Erzeugung eines Taktsignals betreibbar ist, dessen Phase durch einen Ausgang aus einem dritten Addierer gesteuert wird, um die Spreizcodekopieerzeugungseinrichtung zu steuern.

3. Synchronisationsverfahren zur Herstellung einer Synchronisation zwischen einem empfangenen Signal und einem Entspreizcode unter Verwendung einer Korrelation zwischen dem empfangenen Signal und dem Entspreizcode, wobei das empfangene Signal CDMA-gespreizt wird und der Entspreizcode zum Entspreizen des empfangenen Signals verwendet wird, wobei das Synchronisationsverfahren durch die Schritte gekennzeichnet ist:

Vornehmen einer Korrelation zwischen dem empfangenen Signal und einem Referenzspreizcode zur Durchführung einer anfänglichen Akquisition,

Vornehmen einer Korrelation zwischen dem empfangenen Signal und dem Referenzspreizcode zur Nachführung nach Vervollständigung der Synchronisation,

wobei der Nachführungsschritt die Schritte aufweist:

Erzeugen einer in der Phase voreilenden Kopie eines CDMA-Spreizcodes mit einer voreilenden Phase und einer in der Phase nacheilenden Kopie des CDMA-Spreizcodes mit einer nacheilenden Phase in bezug auf das empfangene Signal,

erstes Multiplizieren des empfangenen Signals mit der in der Phase voreilendenden Kopie des CDMA- Spreizcodes,

zweites Multiplizeieren des empfangenen Signals mit der in der Phase nacheilenden Kopie des CDMA-Spreizcodes,

Erfassen eines ersten Korrelationserfassungssignals, das eine Korrelation zwischen der in der Phase voreilenden Kopie des CDMA-Spreizcodes und des empfangenen Signals angibt, auf der Grundlage eines Ausgangs des ersten Multiplikationsschritts durch eine Quadratregelerfassung,

Erfassen eines zweiten Korrelationserfassungssignals, das eine Korrelation zwischen der in der Phase nacheilenden Kopie des CDMA- Spreizcodes und des empfangenen Signals angibt, auf der Grundlage eines Ausgangs des zweiten Multiplikationsschritts durch eine Quadratregelerfassung,

Summieren der ersten und zweiten Korrelationserfassungssignale in entgegengesetzter Phase, und

Steuern einer Phase eines auszugebenen Kopiecodes auf der Grundlage des Ausgangs an dem Summierschritt.