JP2000500938A - 受信機を制御する方法および受信機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、受信機を制御する方法およびレーキ原理により受信信号と同期化されうる多数のコリレータブランチ（２００−２０４）を備えた受信機に関する。受信機の急速動作を行えるようにするために、本発明による受信機のコリレータブランチ（２００−２０４）は、優勢な信号成分を探索する手段（３０４）と、それが見つけ出した優勢な信号成分を受信するようにブランチをガイドする手段（１１６、３１０）とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】 受信機を制御する方法および受信機 発明の分野 本発明は、レーキ原理に基づき実現された受信機であって、受信信号と同期化 されうる多数のコリレータブランチを備える受信機を制御する方法に関する。 発明の背景 レーキ原理で動作する受信機は、各々が異なる信号成分と同期化されうるいく つかのブランチを備える。したがって、この受信機は、いくつかの信号を同時に 受信することができる。レーキ受信機は、特に、ＣＤＭＡ受信機に使用されてい る。 ＣＤＭＡは、拡散スペクトル法に基づき、最近では、従来のＦＤＭＡおよびＴ ＤＭＡ方法に加えて、セルラー無線システムに適用されている多元接続方法であ る。ＣＤＭＡは、従来方法に優るいくつかの利点、例えば、周波数計画が簡単化 され、スペクトル効率が良くなる等の利点を有している。 ＣＤＭＡ方法においては、ユーザの狭帯域データ信号は、データ信号よりも相 当に広い帯域を有する拡散符号によって乗算され、比較的に広い帯域へとされる 。既知のテストシステムにおいては、１.２５ＭＨｚ、１０ＭＨｚおよび２５Ｍ Ｈｚの如き帯域幅が使用されている。乗算により、データ信号は、使用される全 帯域へと拡散される。すべてのユーザは、同時に同じ周波数帯域を使用すること によって送信する。ベースステーションと移動ステーションとの間の各接続には 、別々の拡散符号が使用される。そして、ユーザの信号は、各ユーザの拡散符号 に基づいて受信機において互いに区別されうる。拡散符号は、それらが相互に直 交し、すなわち、それらが互いに相関していないように、選定されるのが好まし い。 通常のＣＤＭＡ受信機に設けられるコリレータは、拡散符号に基づいて認識さ れる所望の信号と同期化される。データ信号は、送信中と同じ拡散符号を再度乗 ずることによって、受信機において元の帯域へと回復される。他の拡散符号を乗 ぜられた信号は、理想的には相関せず、狭帯域へと回復させられない。したがっ て、それらは、所望の信号に対してノイズとして現れる。目的は、いくつかの干 渉信号の中から所望のユーザの信号を検出することである。実際に、拡散符号は 、直交せず、他のユーザの信号は、受信信号を非線形的に歪ませることになるの で、所望信号の検出の邪魔となってしまう。ユーザによって相互に生ぜしめられ るこのような干渉は、多元接続干渉と称される。 拡散スペクトルシステムの性能にとっては、受信機は、入来信号と急速に且つ 正確に同期化されうることが非常に重要である。入来信号との同期化は、通常、 ２つのステージで行われる。符号位相を取得するために、所望の信号を受信した 送信から捜し出し、その信号の位相をチップの半分の精度で決定する。これが完 了したとき、位相が固定されたと見られ、その後、符号位相は、位相固定を維持 するための符号トラッキングループで微同調される。 符号位相の取得は、整合フィルタまたはアクティブ相関を用いて実施される。 整合フィルタによる方法は高速であるが、短い符号にしか適用できず、また、デ ジタル的に実施する場合には、相当量の電流を消費してしまうものである。アク ティブ相関は、ＣＤＭＡシステムにおいて最も頻繁に使用される方法である。ア クティブ相関においては、ローカルコリレータの符号位相は、チップの半分のス テップで走査され、各位相は、受信信号と比較される。この実施は、経済的な利 点はあるが、遅い。位相の取得は、取得の領域がいくつかの部分に分割されうる ようにいくつかのコリレータを並列に使用することにより、速められる。この場 合には、取得時間は、当然に短くされる。 従来のシステムにおいては、レーキ受信機は、新しい符号位相の取得が別々の 探索ブランチにて集中的に行われるように、設計されている。探索ブランチは、 受信機に向けられた信号を探索し、別々のコリレータは、見つけ出された信号を 監視し復調するためにリザーブされている。別の既知のシステムとしては、シス テムに接続して取得のためにすべてのコリレータを使用し、所望の信号が見つけ 出されたときに、コリレータの動作を不変とし、すなわち、１つまたは２つのブ ランチが探索器として動作し、他のブランチが所望の信号を監視するというもの がある。 レーキ受信機のブランチのための制御アルゴリズムは、ソフトウエアおよびハ ードウエアの両者とも実施するのに複雑な込み入った分類アルゴリズムである。 複雑な特性のため、ブランチの制御アルゴリズムを計算するには、非常に時間が かかり、受信機の性能を低下させてしまう。 発明の特徴 本発明の目的は、レーキブランチが簡単な仕方で制御され、この制御が従来の システムにおけるよりも速く行われるような受信機を実現することである。 この目的は、序文にて述べた型の方法において、受信機の各コリレータブラン チが優勢な信号成分を探索して、それが見つけ出した信号成分とそれ自身を同期 化し、各ブランチが見つけ出した信号成分を監視し受信するようにしたことを特 徴とする方法によって、達成される。 本発明は、また、レーキ原理で実現され、受信信号と同期化されうる多数のコ リレータブランチを備える受信機に関する。本発明による受信機は、受信機のコ リレータブランチが優勢な信号成分を探索する手段と、ブランチが見つけ出した 優勢な信号成分を受信するようにガイドする手段とを備えることを特徴とする。 本発明による方法において、レーキ受信機の各ブランチは、受信し監視し始め る信号を探索する。レーキ受信機のブランチは、高速受信の開始を確実とするた めに、異なる遅延でもって動作し始める。ブランチが異なる信号遅延で走査する とき、見つけ出された信号のレベルは、所定のスレッシュホールド値、または、 適応スレッシュホールド値と比較される。こうすることにより、十分に高い品質 を有する信号のみが選択されて受信されるようにすることができる。本発明によ るシステムは、ブランチの割り当てを計算するブロックまたは別個の探索ブロッ クを必要としていない。特に、割り当ての計算は複雑であり、相当量のソフトウ エアおよびハードウエアを必要とし、比較的に長い時間を要する。 図面の説明 次に、添付図面に基づいて、本発明の実施例について、より詳細に説明する。 第１図は、拡散スペクトルシステムにおける本発明による受信機を例示する概 略ブロック図である。 第２図は、本発明による受信機における検出器の構成をより詳細に例示してい る。 第３図は、本発明によるレーキ受信機のブランチの構成例を例示するブロック 図である。 好ましい実施例の説明 先ず、典型的なＣＤＭＡ信号について述べる。次の例では、本発明をこれに限 定するわけではないが、このシステムは、ＢＰＳＫ変調を使用していると仮定す る。送信すべき信号は、拡散符号および搬送波cos(w₀t)の両方によって乗ぜられ る。拡散符号におけるビット（チップ）の持続時間は、Ｔ_cであると仮定する。 それから、その信号に、情報信号の周波数より相当に高い周波数を有する拡散符 号ｃ(t)を乗ずるとき、送信すべき信号の周波数は、帯域１／Ｔ_cへと拡散される 。そのチャンネルの信号は遅延され、したがって、受信信号は、次の式で表され る。 ａ（ｋ）＊ｃ（ｔ−τ）cos(w₀t) ここで、ａ（ｋ）＝２進値データ（±） ｃ(t)＝時間連続拡散符号 w₀＝搬送波角周波数 τ＝通過時間遅延 受信機において、受信信号は、狭帯域へと戻されねばならない。こうするため に、受信機は、送信機と同じ拡散符号を有さなければならず、その符号もまた、 同じ位相を有しているべきである。受信の機能は、通過時間遅延τを推定するこ とである。情報信号は、受信信号に、次の式による正しい位相を有する拡散符号 を乗ずることによって、得られる。 ａ（ｋ）＊ｃ（ｔ−τ）ｃ（ｔ−τ′）cos(w₀t) ここで、τ′は、通過時間遅延のための推定値である。 もし、受信機によって発生された拡散符号が厳密に正しい位相を有している場 合には、合成されうる信号は、元の搬送波およびデータ変調信号に等しいａ（ｋ ）cos(w₀t)である。もし、受信機にて発生される拡散符号の位相が、例えば、０ .５チップずれているならば、ＢＰＳＫの場合には、受信機の性能は、６ｄＢ低 下する。したがって、急速且つ厳密な位相取得が必要である。 次に、第１図のブロック図を参照して、本発明による受信機の概略構成につい て述べる。この第１図は、加入者装置の受信機を示しているが、本発明による受 信機は、当然のことながら、ベースステーションに配置されてもよいし、受信機 の必須部分、すなわち、検出ブロックは、端末装置におけるのと同じようにして 実施される。本発明による受信機は、無線周波数部１０２に加えられる信号を受 信するアンテナ１００を備える。無線周波数部１０２において、信号は、中間周 波数へと変換される。無線周波数部から、信号は、アナログーデジタル変換器１ ０４に加えられる。アナログ−デジタル変換器１０４において、信号は、サンプ リングされ、デジタル形へと変換される。変換された信号１０６は、検出ブロッ ク１０８へ加えられる。検出ブロック１０８において、信号に含まれた所望のシ ンボルおよび信号のチャンネルパラメータが検出される。 第１図に示した端末装置においては、検出された信号は、チャンネルデコーダ １１０および音声デコーダ１１２に加えられ、その後、デコードされた音声信号 は、拡声器１１４に加えられる。もし、装置がデータ端末装置である場合には、 音声デコーダは、当然に、他のデコーダに置き換えられる。さらに、もし、受信 機がベースステーション受信機である場合には、信号は、受信機の他の部分へチ ャンネルコーディングブロックの後で加えられる。本発明による受信機は、さら に、他の部分のオペレーションを制御する制御プロセッサ１１６を備える。本発 明による受信機は、当然に、当業者には明らかなように、フィルタおよび増幅器 の如き他の構成部分も備えているが、簡単化するために、第１図にはそれらが示 されていない。 第２図のブロック図を参照して、レーキ原理にて実施された受信機における検 出器１０８の構成について詳細に説明する。検出器１０８は、多数のレーキブラ ンチ２００から２０４を備えており、これらレーキブランチの入力は、受信信号 １０６であり、それらブランチの各々は、別々のマルチパス伝幡信号成分を監視 して復調する。ブランチ２００から２０４の出力２１０から２１４は、ダイバー シティコンバイナ２０６に加えられる。ダイバーシティコンバイナ２０６におい ては、復調成分は、結合されるのが好ましく、ダイバーシティゲインが得られる 。 本発明によるシステムにおいては、各ブランチは、同期化されうる信号成分を 独立的に探索し、基準を満たす信号成分を見つけ出した後、各ブランチは、その 成分を監視し受信し始める。受信のための基準は、固定または動的に変化する基 準レベルでありうる所定の基準値と比較される信号のパワーレベルでありうる。 基準レベルを越える信号が見つけ出されたとき、ブランチは、他の受信機ブラン チがその検出された成分を既に受信していないかを確認する。もし、位相が既に 受信されているならば、そのブランチは、次の符号位相からその信号を取得し続 ける。 レーキ受信機のブランチは、所定の、いわゆる時間ウインドウ内の信号成分、 すなわち、特定の間隔内の遅延を有する信号成分を受信し監視する。受信すべき 時間ウインドウは、所定の長さに設定されている。この時間ウインドウを調整す るのに適合性を持たせることができる。第１のレーキブランチが受信されうる信 号を見つけ出す最初の時間に対して、時間ウインドウの場所が設定される。これ は、例えば、すべてのブランチに対して可視的であり且つ例えば制御ユニット１ １６に配置されうるレジスタにその時間ウインドウの初期位相および最終位相を ブランチが設定するようにして行われる。時間ウインドウの場所は、次のレーキ ブランチがそれ自身信号を見つけ出すときに、このレーキブランチが見出された 成分の利用性につきチェックし、すなわち、その信号が他のブランチによって受 信されているかを調べ、また、遅延が利用しうるときに、例えば、見出された符 号位相に対して時間ウインドウを中心合わせすることによりレジスタの時間ウイ ンドウの初期位相および最終位相を更新するように、後で調整される。 レーキ受信機のブランチは、それらが見つけ出した信号成分をできるだけ長く 受信する。ブランチは、信号が基準値以下に低下したとき、または、その成分が 他のブランチの成分の変化により受信される時間ウインドウの外とされている場 合には、その信号の受信を停止せねばならない。その信号を失ったブランチは、 基準を満たす成分を見つけ出すまで、受信される時間ウインドウから新しい信号 成分を探索する。 したがって、信号成分を見つけ出した後、各レーキブランチは、常に、その成 分が他のブランチによって使用されていないことをチェックする。各ブランチに は、必要とされるレジスタを読み取り更新するためのそれ自身の時間スロットを 有するように同期化されるそれ自身のクロック信号２１６が供給されている。ク ロック信号は、他のブランチの位相のチェックおよび時間ウインドウレジスタの 読み取りおよび更新を制御する。同期化のため、各ブランチは、異なる時間でレ ジスタを読み取り、したがって、レジスタは、制御された仕方で更新され、ブラ ンチは、他のブランチとは独立してまたは他のブランチに知らせないで時間ウイ ンドウを更新することはしない。 第３図は、本発明による受信機のレーキブランチの必須の部分をより詳細に示 している。当業者には明らかなように、ブランチは、マルチパス伝幡信号の複合 係数を推定するような他のブロックを備えるのであるが、それらは、本発明にと って重要でないので、図示していない。 本発明による受信機のレーキブランチは、所望の位相を有する所望の拡散符号 を発生する符号発生器３０２を先ず備えている。拡散符号は、例えば、コリレー タまたは整合フィルタを用いて既知の技法によって実施されうる相関手段３００ に加えられる。相関手段において、受信信号１０６は、符号発生器３０２から得 られる拡散符号で乗算され、その符号が正しい位相を有するならば、所望の信号 を元の狭帯域へと回復させることができるものである。得られた信号は、それか ら、さらに、復調器３０６へ加えられる。復調器３０６においては、信号は、既 知の技法により復調されうる。復調された信号２１０は、さらに、受信機の他の 部分に加えられる。 レーキブランチは、さらに、符号監視手段３０８を備える。この符号監視手段 ３０８の入力は、受信信号１０６と、符号発生器３０２の出力信号とからなる。 符号監視手段３０８は、受信される信号成分の位相の変化を監視し、それが所望 の信号成分と同じ位相を有するように符号発生器の位相を制御する。ブランチは 、さらに、そのブランチの動作を制御する制御プロセッサ３１０を備える。制御 プロセッサは、また、所望の信号成分が失われる場合に、符号監視手段から情報 ３１４を受信する。それから、新しい信号成分の取得が開始される。制御プロセ ッサ３１０は、見つけ出された信号成分が既に他のブランチによって受信された かを、制御ユニット１１６のレジスタでチェックする。制御プロセッサは、時間 ウインドウレジスタのチェックおよび更新を管理する。接続の開始時に、各ブラ ンチの制御プロセッサ３１０は、受信機の異なるブランチ２００から２０４の位 相が異なるように、制御ユニット１１６を用いてブランチを位相合わする。した がって、新しい信号成分の見つけ出しをスピードアップすることができる。 ブランチは、さらに、受信信号１０６から新しい信号成分を探索するための手 段３０４を備える。取得は、前に監視されていた成分の位相が失われたとき、ま たは、監視していた成分のレベルが所定のスレッシュホールド値以下に低下した 場合に、制御プロセッサ３１０からのコマンドによって開始させられる。本発明 による受信機においては、取得手段３０４は、ある種の背景プロセスとして受信 中新しい信号成分を探索してもよい。こうすると、前に監視していた成分が失わ れたときに、背景取得の結果として位相が検出されていた新しい成分とすぐに同 期をとることができるという効果が得られる。符号監視手段３０８および取得手 段３０６の両者は、例えば、コリレータまたは整合フィルタによって実施されう る。 もし、本発明による受信機がベースステーションに使用され、別々のレーキブ ランチカードが使用されるように実施される場合には、時間ウインドウレジスタ は、制御ユニット１１６の代わりに、レーキブランチの１つに配置されうる。さ らに、本発明による受信機の機能は、例えば、コンパクト実施を行うためにＡＳ ＩＣを有するハードウエア、または、ハードウエアおよびソフトウエアによって 完全に実施されうる。 添付図面に基づいて本発明の実施例について本発明を説明してきたのであるが 、本発明はこれらに限定されるものではなく、本請求の範囲に記載された発明思 想の範囲内で種々変形しうるものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，Ｓ Ｚ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ， ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，Ｇ Ｅ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ， ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，Ｐ Ｌ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ， ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．レーキ原理により受信信号と同期化されうる多数のコリレータブランチ（２ ００−２０４）を備える受信機を制御する方法において、該受信機の各コリレー タブランチ（２００−２０４）は、優勢な信号成分を探索し、それ自身をそれが 見つけ出した信号成分と同期化し、各ブランチは、それが見つけ出した信号成分 を監視し受信することを特徴とする方法。 ２．各ブランチは、優勢な信号成分を見つけ出した後、別のブランチが同じ信号 成分を受信しているかをチェックする請求項１記載の方法。 ３．受信の開始時に、受信機のコリレータブランチは、異なる信号遅延を有した 優勢な信号成分を探索し始める請求項２記載の方法。 ４．信号成分の取得において、見つけ出された各成分の品質が所定のスレッシュ ホールド値と比較される請求項１記載の方法。 ５．成分の品質が所定のスレッシュホールド値を越えており且つ他のコリレータ ブランチが前記成分を受信していないならば、前記コリレータブランチは、それ が見つけ出した信号成分を受信し始める請求項２または４記載の方法。 ６．前記コリレータブランチ（２００−２０４）は、各ブランチが異なる位相を 有する信号を探索するように位相決めされる請求項１記載の方法。 ７．前記コリレータブランチ（２００−２０４）は、優勢な信号成分を監視し受 信するとき、同時に新しい信号成分を探索する請求項１記載の方法。 ８．前記コリレータブランチ（２００−２０４）は、監視していた信号成分が失 われた後、所定の遅延範囲からスレッシュホールドを越えた新しい信号成分を探 索する請求項４記載の方法。 ９．レーキ原理により受信信号と同期化されうる多数のコリレータブランチ（２ ００−２０４）を備える受信機において、前記受信機のコリレータブランチ（２ ００−２０４）は、優勢な信号成分を探索する手段（３０４）と、それが見つけ 出した優勢な信号成分をブランチが受信するようにガイドする手段（１１６、３ １０）とを備えることを特徴とする受信機。 10．前記受信機の前記コリレータブランチ（２００−２０４）は、それが見つけ 出した信号成分を別の受信機ブランチが受信しているかをチェックする手段（１ １６、３１０）を備える請求項９記載の受信機。 11．前記受信機のコリレータブランチ（２００−２０４）は、見つけ出された信 号成分の品質を所定のスレッシュホールド値と比較する手段（１１６、３１０） を備える請求項９記載の受信機。 12．前記受信機は、各コリレータが異なる位相を有する信号を探索するように取 得のために使用されるコリレータを位相合せする手段（１１６）を備える請求項 ９記載の受信機。 13．前記受信機は、優勢な信号成分を監視し受信するのと同時に新しい信号成分 を探索する手段（３０４）を備える請求項９記載の受信機。