JP2000252954A - スペクトラム拡散信号復調装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 その時々で受信品質が最良となるように受信
パスの数を可変できるようにして、常に伝送路環境の変
化に応じた高品質の受信を行えるようにする。 【解決手段】 相関器１０１〜１０ｋの出力先をＲＡＫ
Ｅ合成のための合成器４０とするか又は品質検出回路５
０とするかを切り替える信号選択回路３０を設け、品質
検出回路５０によりＲＡＫＥ受信中のパスの受信品質を
検出して比較器６０でしきい値と比較する。そして、そ
の比較結果とパステーブル７０に記憶されたマルチパス
の状況を表す情報とをもとに、コントローラ８０により
拡散符号発生器２０１〜２０ｋが発生する拡散符号位相
を制御するとともに、信号選択回路３０の各スイッチの
接続を制御して相関器１０１〜１０ｋの出力先を切り替
えるように構成している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば符号分割
多元接続（ＣＤＭＡ：Code Division Multiple Acces
s）方式を採用したセルラ移動通信システムで使用され
るスペクトラム拡散信号復調装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、移動体通信システムにおける基地
局と移動局との間の無線アクセス方式としてＣＤＭＡ方
式が注目を集めている。ＣＤＭＡ方式は、複数のチャネ
ルに異なる拡散符号を割り当て、各チャネルの情報信号
をこの符号によりスペクトラム拡散することにより共通
の周波数帯域を用いて伝送する方式である。

【０００３】ところで、このようなＣＤＭＡ方式を採用
した移動通信システムでは、マルチパス対策が必要不可
欠であり、その一つとしてＲＡＫＥ受信方式が採用され
ている。ＲＡＫＥ受信方式は、マルチパス信号を複数の
独立した相関器に入力し、これらの相関器においてそれ
ぞれパスに対応する時間位相の拡散符号系列でスぺクト
ラム逆拡散を行い、複数のパスの逆拡散後の受信信号を
シンボル合成したのち受信データを再生するものであ
る。ＲＡＫＥ受信方式を用いると、パスダイバーシチが
行われることになり、マルチパス伝送路を経由した信号
の受信品質を大幅に高めることが可能となる。

【０００４】一方、ＲＡＫＥ受信方式においてマルチパ
スを精度良く再生するためには、拡散符号系列を各々の
パスの時間位相に対応した適切なタイミングで発生させ
ることが重要である。しかしながら、ディジタル移動通
信システムではマルチパスの受信時刻が時々刻々変動す
る。このマルチパスの変動にＲＡＫＥ受信機を追従させ
るため、ＣＤＭＡ復調装置にはマルチパスの変動を監視
するためのパスサーチ手段が設けてある。このパスサー
チ手段は、所定の時間窓の範囲内で、現在受信している
マルチパス成分の品質、及びそれ以外の受信時刻におけ
る信号成分の品質を検出し、この品質情報をもとにＲＡ
ＫＥ合成に供するマルチパス成分の割り当てを行うもの
である。

【０００５】図４は、ＲＡＫＥ受信機及びパスサーチ手
段を備えた従来のＣＤＭＡ復調装置の構成例を示すもの
である。この復調装置には、ＲＡＫＥ受信機１とパスサ
ーチ受信機２とが独立して固定的に設けられている。Ｒ
ＡＫＥ受信機１は、複数の相関器１１１〜１１ｎと、こ
れらの相関器１１１〜１１ｎにそれぞれ位相制御された
拡散符号を与える拡散符号発生器１２１〜１２ｎと、上
記各相関器１１１〜１１ｎ，２１１〜２１ｍにより逆拡
散された受信信号の出力を合成する合成器１３とを備え
ている。またパスサーチ受信機２は、複数の相関器２１
１〜２１ｍと、これらの相関器２１１〜２１ｍにそれぞ
れ位相制御された拡散符号を与える拡散符号発生器２２
１〜２２ｍとを備えている。

【０００６】パスサーチ受信機２は、複数の拡散符号発
生器２２１〜２２ｍから相関器２１１〜２１ｍに与える
拡散符号の位相を制御しながら各相関器２１１〜２１ｍ
の出力電力を監視することにより、パスサーチを行う。
このパスサーチを行った結果は、拡散符号発生器２２１
〜２２ｍの発生位相ごとに記憶される。そして、上記パ
スサーチの結果をもとに複数のパスを信号電力の大きい
順に選択し、これらのパスの受信タイミングに対応する
符号位相をＲＡＫＥ受信機１の各相関器１１１〜１１ｎ
に割り当てる。例えば、４つの相関器１１１〜１１４を
備えたＲＡＫＥ受信機の場合には、これらの相関器１１
１〜１１４に受信信号電力の大きい順に４つのマルチパ
スを割り当てる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このように
ＲＡＫＥ受信機１の相関器１１１〜１１ｎの使用数を固
定的に設定し、これら全ての相関器１１１〜１１ｎにも
れなくパスを割り当てる構成では、マルチパスの数が相
関器１１１〜１１ｎの数よりも少ない場合には、余った
相関器には結果的に雑音成分が割り当てられることにな
る。このため、ＲＡＫＥ合成出力のＳ／Ｎの劣化を招
く。また、他のユーザが通話していない場合には、より
少ない数の相関器を用いて受信を行っても品質的に問題
がないにも拘わらず、余分な相関器を使ってＲＡＫＥ合
成が行われるため、電力が無駄に消費されて装置の消費
電力の増大を招く。

【０００８】この発明は上記事情に着目してなされたも
ので、その目的とするところは、受信状況の変化に応じ
て常に最適な品質で受信を行えるようにしたスペクトラ
ム拡散信号復調装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
にこの発明に係わるスペクトラム拡散信号復調装置は、
位相制御された逆拡散用の拡散符号をそれぞれ発生する
複数の拡散符号発生手段と、受信したスペクトラム拡散
信号を上記複数の拡散符号発生手段により発生された拡
散符号を用いてそれぞれ逆拡散する複数の相関手段とに
加え、これら複数の相関手段の逆拡散出力信号を選択的
に出力する選択手段と、上記複数の相関手段の逆拡散出
力信号をもとにスペクトラム拡散信号の受信品質を推定
する受信品質検出手段と、選択制御手段とを備えてい
る。そして、この選択制御手段により、上記受信品質検
出手段による受信品質の推定結果に基づいて、上記選択
手段による各逆拡散出力信号の選択数を可変制御するよ
うにしたものである。

【００１０】具体的には、上記選択制御手段により、受
信品質検出手段で推定された受信品質と予め設定した受
信品質のしきい値との差を求め、この差を零に近付ける
べく上記選択手段による各逆拡散出力信号の選択数を可
変制御する。

【００１１】従ってこの発明によれば、例えば都市部の
ようにマルチパスが多く発生する伝送路環境では、受信
パスの数を増やしてパスダイバーシチ効果を高めること
により高品質の受信が可能となり、一方障害物の少ない
平野等のようにマルチパスが発生し難い伝送路環境で
は、受信パスの数を限定して不要なパス受信動作が行わ
れないようにすることで高品質の受信が可能となる。す
なわち、その時々で受信品質が最適になるように受信パ
スの数が可変制御されることになり、これにより常に伝
送路環境の変化に応じた高品質の受信を行うことが可能
となる。

【００１２】またこの発明は、動作制御手段をさらに設
け、選択制御手段において選択されなかった逆拡散出力
信号に対応する相関手段とそれに対応する拡散符号発生
手段とのうちの少なくとも一方の動作を停止させること
も特徴とする。

【００１３】このように構成することで、逆拡散出力信
号が選択されていない相関手段とその拡散符号発生手段
における電力消費量が低減され、これにより装置の消費
電力を節約することが可能となる。この効果は、電源と
してバッテリを使用した携帯端末装置にあっては、バッ
テリ寿命の延長又はバッテリ小形化を図ることができる
ので、特に有効である。

【００１４】さらにこの発明は、スペクトラム拡散信号
が既知の情報と任意の情報とから構成される場合に、選
択制御手段により、上記既知の情報の受信期間に推定さ
れた受信品質に基づいて上記任意の情報の受信期間にお
いて選択手段による各逆拡散出力信号の選択数を可変制
御することも特徴とする。このように構成することで、
受信品質の推定を既知の情報をもとに高精度に行うこと
が可能となり、これによりさらに高品質のＲＡＫＥ受信
が可能となる。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１は、この発明に係わるスペク
トラム拡散信号復調装置の一実施形態を示す要部回路ブ
ロック図である。

【００１６】このスペクトラム拡散信号復調装置は、図
示しない無線回路から出力された受信ベースバンド信号
を拡散符号で逆拡散する複数個（ｋ個）の相関器１０１
〜１０ｋと、これらの相関器１０１〜１０ｋの各々に上
記拡散符号を与える複数（ｋ個）の拡散符号発生器２０
１〜２０ｋと、上記各相関器１０１〜１０ｋから出力さ
れた逆拡散後の受信信号の選択を行う信号選択回路３０
と、この信号選択回路３０により選択された逆拡散後の
受信信号を位相を合わせた上で合成する合成器４０とを
備え、さらに品質検出回路５０と、比較器５０と、パス
テーブル７０と、コントローラ８０とを備えている。

【００１７】このうち先ず信号選択回路３０は、各相関
器１０１〜１０ｋから出力された逆拡散後の受信信号の
出力先を合成器４０とするか品質検出回路５０とするか
を切り替える機能と、上記逆拡散後の各受信信号を合成
器４０へ出力させる際にその通過の有無を設定する機能
とを備えている。

【００１８】品質検出回路５０は、上記信号選択回路３
０を介して入力された上記各相関器１０１〜１０ｋの逆
拡散出力の平均電力値をもとにスペクトラム拡散信号の
受信品質を検出するものである。図３は、この品質検出
回路５０の構成の一例を示すものである。なお、同図で
は各相関器１０１〜１０ｋのうち相関器１０２に対応す
る回路のみを代表して示している。

【００１９】すなわち、受信ベースバンド信号は、その
同相成分及び直交成分ごとにそれぞれ相関器１０２Ｉ，
１０２Ｑで拡散符号発生器２０２Ｉ，２０２Ｑから発生
された拡散符号を用いて逆拡散されたのち、ベクトル平
均回路５１及びベクトル分散回路５２にそれぞれ入力さ
れる。

【００２０】ベクトル平均回路５１では、上記同相成分
及び直交成分の各逆拡散出力からそのベクトル平均値が
算出され、このベクトル平均の算出値は電力平均回路５
３において電力平均されて平均信号電力値となって出力
される。一方ベクトル分散回路５２では、上記同相成分
及び直交成分の各逆拡散出力からその平均ベクトルの分
散の平均値が算出され、その算出値は電力平均回路５４
により所定時間に亘って平均されて平均分散電力値とな
って出力される。そして上記各電力平均回路５３，５４
から出力された平均信号電力値及び平均分散電力値はＳ
ＩＲ算出回路（Ｓ／Ｉ）５５にそれぞれ入力され、ここ
で平均信号電力／平均分散電力が算出され、その算出値
が受信品質検出情報として比較器６０及びパステーブル
７０に入力される。

【００２１】比較器６０は、上記品質検出回路５０から
供給された受信品質検出情報を予め設定したしきい値と
比較し、その比較結果をコントローラ８０に与える。パ
ステーブルは、受信中の各パスの受信品質情報及びその
受信タイミング情報を記憶する。

【００２２】コントローラ８０は、上記比較器７０によ
る判定結果に従い、パステーブル８０に記憶されている
受信中の各パスの受信品質情報を参照して受信すべきパ
スを決定し、このパスを受信させるべくその受信タイミ
ング情報に応じて拡散符号発生器２０１〜２０ｋが発生
する拡散符号位相を制御する。またそれと共に、信号選
択回路３０に対し切替制御信号を与えて各スイッチを切
り替えることにより、パスサーチに使用する相関器出力
と、ＲＡＫＥ合成に供する相関器出力と、いずれにも供
給しない相関器出力とをそれぞれ設定する。また、ＲＡ
ＫＥ合成にもまたパスサーチにも信号を供給しない相関
器及びそれに対応する拡散符号発生器へへのクロックの
供給を停止させる。

【００２３】次に、以上のように構成された装置の動作
を説明する。符号同期過程におけるマルチパスサーチに
よりマルチパスの状況を表す情報が得られると、コント
ローラ８０はこの情報に応じて各相関器１０１〜１０ｋ
をＲＡＫＥ受信用とパスサーチ用とに振り分ける。な
お、上記マルチパスの状況を表す情報はパステーブル７
０に記憶される。

【００２４】例えば、いま相関器が４個あるとすると、
これらの相関器１０１〜１０４のうち相関器１０１，１
０２をＲＡＫＥ受信用に割り当て、残りの相関器１０
３，１０４をパスサーチ用に割り当てる。この割り当て
は、コントローラ８０から各拡散符号発生器２０１〜２
０４に対しそれぞれ受信すべきパスの受信タイミングに
応じた拡散符号位相を指定し、かつ信号選択回路３０の
各スイッチを切替制御して相関器１０１，１０２を合成
器４０に接続するとともに相関器１０３，１０４を品資
質検出回路５０に接続することによりなされる。

【００２５】なお、この場合パスサーチ用の拡散符号発
生器２０３，２０４に与える拡散符号位相は、相関器１
０１，１０２でＲＡＫＥ受信中の各パスの受信品質を監
視する目的から、拡散符号発生器２０１，２０２に与え
る拡散符号位相と同一の位相に設定される。

【００２６】さて、この状態で品質検出回路５０におい
て検出された受信品質検出情報（平均信号電力／平均分
散電力）がしきい値未満に低下したとする。そうすると
コントローラ８０は、パステーブル７０を参照して、既
に受信中のパス以外の有効なパスを相関器１０３に新た
に受信させるべく、拡散符号発生器２０３に拡散符号位
相を与える。またそれとともに信号選択回路３０を制御
して、相関器１０３をＲＡＫＥ合成に供すべく合成器４
０に接続させる。このようにすることで、ＲＡＫＥ合成
に供されるパスの数が増加し、この結果ＲＡＫＥ受信出
力のＳ／Ｎは向上される。

【００２７】一方、受信品質検出情報（平均信号電力／
平均分散電力）がしきい値より所定レベル以上高くなっ
た場合には、例えばＲＡＫＥ受信中の２つ又は３つのパ
スのうちの１つをＲＡＫＥ受信から外すべく、パステー
ブル７０を参照してＲＡＫＥ受信中の各パスのうち最も
受信電力が小さいパスを選択し、このパスを受信してい
た相関器及び拡散符号発生器に対するクロックの供給を
停止する。この結果、４個の相関器１０１〜１０４及び
拡散符号発生器２０１〜２０４のうちの一つが動作を停
止することになり、その分消費電力は低減される。

【００２８】また、マルチパスの変動が激しい条件の下
では、ＲＡＫＥ合成に供していた相関器の出力の一つを
パスサーチのために転用することも可能である。これ
は、パスサーチに転用する相関器（例えば１０２）に対
応する拡散符号発生器２０２の拡散符号位相を自受信タ
イミング以外に設定し、かつ信号選択回路３０により相
関器１０２を品質検出回路５０に接続することにより実
現できる。

【００２９】以上述べたようにこの実施形態では、相関
器１０１〜１０ｋの出力先をＲＡＫＥ合成のための合成
器４０とするか又は品質検出回路５０とするかを切り替
える信号選択回路３０を設け、品質検出回路５０により
ＲＡＫＥ受信中のパスの受信品質を検出して比較器６０
でしきい値と比較する。そして、その比較結果とパステ
ーブル７０に記憶されたマルチパスの状況を表す情報と
をもとに、コントローラ８０により拡散符号発生器２０
１〜２０ｋが発生する拡散符号位相を制御するととも
に、信号選択回路３０の各スイッチの接続を制御して相
関器１０１〜１０ｋの出力先を切り替えるように構成し
ている。

【００３０】従ってこの実施形態によれば、例えば都市
部のようにマルチパスが多く発生する伝送路環境では、
受信パスの数を増やしてパスダイバーシチ効果を高める
ことにより高品質の受信が可能となり、一方障害物の少
ない平野等のようにマルチパスが発生し難い伝送路環境
では、受信パスの数を限定して不要なパス受信動作が行
われないようにすることで高品質の受信が可能となる。
すなわち、その時々で受信品質が最適になるように受信
パスの数が可変制御されることになり、これにより常に
伝送路環境の変化に応じた高品質の受信を行うことが可
能となる。

【００３１】また、パスを受信しない相関器及びそれに
対応する拡散符号発生器に対するクロックの供給を停止
することにより、これらの回路の動作を停止させて電力
消費をなくすことができ、これにより消費電力の低減を
図ることができる。

【００３２】なお、この発明は上記実施形態に限定され
るものではない。例えば、上記実施形態では、相関器１
０１〜１０ｋをＲＡＫＥ合成用とパスサーチ用とに振り
分けてそれぞれ専用に使用する場合について説明した。
しかしそれに限らず、基地局等の送信側の装置から既知
の情報と任意の情報とを多重して伝送するＣＤＭＡシス
テムにおいては、各相関器の各々をＲＡＫＥ合成用とパ
スサーチ用の両方に使用可能である。

【００３３】すなわち、伝送信号フォーマットが、例え
ば図２に示すように既知のパイロット信号と任意のデー
タとを時分割多重したものである場合、コントローラは
伝送信号に対する受信同期が確立された状態で、上記パ
イロット信号の受信期間中に特定又は全ての相関器を品
質検出回路に接続し、これによりマルチパスの受信品質
を検出させる。そして、上記パイロット信号受信期間が
終了してデータ受信期間になると、上記パイロット信号
受信期間に検出されたマルチパスの受信品質情報を参照
して、有効なパスを受信電力の大きい順に複数選択して
任意の相関器に割り当てる。またそれと共に、信号選択
回路を切替制御して上記有効パスを割り当てた各相関器
を合成器に接続し、ＲＡＫＥ合成を行わせる。このと
き、合成器に接続しない相関器とそれに対応する拡散符
号発生器については、クロックの供給を停止して動作停
止状態に設定する。

【００３４】このように構成すると、各相関器の各々を
ＲＡＫＥ合成用とパスサーチ用の両方に使用できるよう
になるため、相関器１０１〜１０ｋをＲＡＫＥ合成用と
パスサーチ用とに振り分けてそれぞれ専用に使用する場
合に比べ、必要な相関器の数を減らすことができ、これ
により回路規模の小形化と低消費電力化を図ることがで
きる。

【００３５】また、前記一実施形態では個々の相関器１
０１〜１０ｋの出力を信号選択回路３０を介して品質検
出回路５０に入力するように構成したが、合成器４０の
出力を品質検出回路５０に入力して受信品質を検出する
ように構成してもよい。

【００３６】その他、受信品質検出手段の構成や、信号
選択回路の構成、コントローラの制御手順及び制御内
容、相関器の数等についても、この発明の要旨を逸脱し
ない範囲で種々変形して実施できる。

【００３７】

【発明の効果】以上詳述したようにこの発明に係わるス
ペクトラム拡散信号復調装置では、複数の相関手段の逆
拡散出力信号を選択的に出力する選択手段と、上記複数
の相関手段の逆拡散出力信号をもとにスペクトラム拡散
信号の受信品質を推定する受信品質検出手段と、選択制
御手段とを備え、この選択制御手段により、上記受信品
質検出手段による受信品質の推定結果に基づいて、上記
選択手段による各逆拡散出力信号の選択数を可変制御す
るようにしている。

【００３８】従ってこの発明によれば、その時々で受信
品質が最良となるように受信パスの数が可変制御される
ことになり、これにより常に伝送路環境の変化に応じた
高品質の受信を行うことが可能なスペクトラム拡散信号
復調装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明に係わるスペクトラム拡散信号復調
装置の一実施形態を示す回路ブロック図。

【図２】 基地局から移動局に向けて伝送されるスペク
トラム拡散信号のフォーマットの一例を示す図。

【図３】 図１に示したスペクトラム拡散信号復調装置
の品質検出回路の構成を示す回路ブロック図。

【図４】 従来のスペクトラム拡散信号復調装置の構成
の一例を示す回路ブロック図。

【符号の説明】

１０１〜１０ｋ，１０２Ｉ，１０２Ｑ…相関器 ２０１〜２０ｋ，２０２Ｉ，２０２Ｑ…拡散符号発生器 ３０…信号選択回路 ４０…合成器 ５０…品質検出回路 ５１Ｉ，５１Ｑ…ベクトル平均回路 ５２Ｉ，５２Ｑ…電力平均回路 ５３…ＳＩＲ算出回路（Ｓ／Ｒ） ６０…比較器 ７０…パステーブル ８０…コントローラ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 浅沼 裕 東京都日野市旭が丘３丁目１番地の１ 株 式会社東芝日野工場内 (72)発明者 高橋 英博 東京都日野市旭が丘３丁目１番地の１ 株 式会社東芝日野工場内 (72)発明者 小倉 浩嗣 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 向井 学 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内 Ｆターム(参考） 5K022 EE02 EE32 5K067 AA23 BB02 CC10 DD13 DD51 EE02 EE10 FF02 GG11 JJ11

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 拡散符号を用いて拡散されたスペクトラ
   ム拡散信号を受信し復調するスペクトラム拡散信号復調
   装置において、 位相制御された逆拡散用の拡散符号をそれぞれ発生する
   複数の拡散符号発生手段と、 受信したスペクトラム拡散信号を、前記複数の拡散符号
   発生手段により発生された拡散符号を用いてそれぞれ逆
   拡散する複数の相関手段と、 これら複数の相関手段の逆拡散出力信号を選択的に出力
   する選択手段と、 この選択手段により選択出力された逆拡散出力信号に対
   し復調のための所定の信号処理を行う信号処理手段と、 前記複数の相関手段の逆拡散出力信号をもとに前記スペ
   クトラム拡散信号の受信品質を推定する受信品質検出手
   段と、 この受信品質検出手段による受信品質の推定結果に基づ
   いて、前記選択手段による各逆拡散出力信号の選択数を
   可変制御する選択制御手段とを具備したことを特徴とす
   るスペクトラム拡散信号復調装置。
2. 【請求項２】 前記選択制御手段は、受信品質検出手段
   により推定された受信品質と予め設定した受信品質のし
   きい値との差を求め、この差を零に近付けるべく前記選
   択手段による各逆拡散出力信号の選択数を可変制御する
   ことを特徴とする請求項１記載のスペクトラム拡散信号
   復調装置。
3. 【請求項３】 前記選択制御手段により選択されなかっ
   た逆拡散出力信号に対応する相関手段とそれに対応する
   拡散符号発生手段とのうちの少なくとも一方の動作を停
   止させる動作制御手段を、さらに具備したことを特徴と
   する請求項１記載のスペクトラム拡散信号復調装置。
4. 【請求項４】 前記スペクトラム拡散信号が既知の情報
   と任意の情報とから構成される場合に、 前記選択制御手段は、前記既知の情報の受信期間に推定
   された受信品質に基づいて、前記任意の情報の受信期間
   において前記選択手段による各逆拡散出力信号の選択数
   を可変制御することを特徴とする請求項１記載のスペク
   トラム拡散通信装置。