JP2001274724A

JP2001274724A - 遅延プロファイル測定方法および遅延プロファイル測定回路

Info

Publication number: JP2001274724A
Application number: JP2000084368A
Authority: JP
Inventors: Daisuke Yamada; 大輔山田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2000-03-24
Filing date: 2000-03-24
Publication date: 2001-10-05
Also published as: CN1315793A; EP1137193A2

Abstract

(57)【要約】【課題】ＣＤＭＡ受信機において、精度の高い遅
延プロファイルの測定（遅延波のパス検出）を行うこ
と。【解決手段】フェージングの周波数に応じて、同相加
算するデータ数を適応的に変化させる。同相加算部３０
ａ，３０ｂでは、パイロットシンボルが挿入されている
受信データ列を複数のブロックに分割する。そして、加
算するブロックの数を少しづつ変化させながら、複数の
同相加算結果を出力する。同相加算数決定回路４０で
は、各加算結果に対応した受信信号の電力値を計算し、
それらを比較して最適な同相加算数（Ｍ）を求める。電
力計算部５０は、決定された加算数のデータに基づき電
力計算を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スペクトラム拡散
通信（ＣＤＭＡ通信）において、逆拡散後の受信信号か
ら遅延プロファイルを測定する、遅延プロファイル測定
方法および遅延プロファイル測定回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＣＤＭＡ通信において、受信機がレイク
合成受信を行う場合には、電波の到来パスがいくつある
かを検出する必要がある。レイク合成に使用できる有効
なパスの存在は、遅延プロファイルを測定することによ
り明らかとなる。

【０００３】遅延プロファイルを測定する方法の一つと
して、受信したＱＰＳＫ変調された信号（具体的には、
パイロットシンボル）のＩ成分（同相成分）およびＱ成
分（直交成分）から、受信信号の平均電力を求める方法
がある。パイロットシンボルは、同期獲得（あるいは同
期追従）のために挿入されている既知のデータ列であ
る。

【０００４】受信信号の電力は、受信したＩ成分とＱ成
分の各信号の各々を二乗して加算すること、すなわち、
Ｉ²+Ｑ²を計算することにより求まる。

【０００５】この演算を行う場合に、受信した信号をそ
のまま二乗するよりも、連続する複数のＩ成分データ
（あるいはＱ成分データ）を、所定の数だけ加算した後
に二乗した方が、電力の測定の精度が向上する。

【０００６】これは、受信信号に重畳されるノイズは、
ランダムな位置に存在するため、同相成分のデータを所
定の数だけ加算することによって、ノイズ成分同士が相
殺されて、Ｓ／Ｎが向上するからである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】同相成分の複数のデー
タを加算してから二乗演算を行う方法を採用するとき、
加算するデータの数は固定されている。受信信号のレベ
ルは、フェージングにより変動する。

【０００８】そのフェージングの周期が、加算されるデ
ータの数に相当する時間幅よりも小さいときには、加算
されるデータそのものの信頼性が低いため、雑音や干渉
波成分のピークを検出してしまうおそれが高い。したが
って、パス検出の精度（遅延プロファイルの測定の精
度）が低下する。

【０００９】本発明は、このような問題点を解消するた
めになされたものであり、フェージングの態様に影響さ
れることなく、常に、正確なパス検出を可能とすること
を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明では、フェージン
グの周波数（周期）に応じて、同相加算されるデータの
数を適応的に変化させる。

【００１１】すなわち、同相の連続するデータを加算す
る際に、加算数を異ならせて、複数のデータを取得す
る。そして、それらの各データを基にして、受信信号の
電力（あるいは、ノイズ電力との比）を計算する。そし
て、計算により求められた値や、その値の時間的な変化
の態様から、現在のフェージング下における、最適な同
相加算数を決定する。

【００１２】好ましくは、逆拡散を行って得られた、同
期獲得のために使用される全データを複数のブロックに
区分し、このブロックを単位として加算数を変化させる
のがよい。すなわち、加算するブロックの数を異ならせ
て、すべての組み合わせの各々についてデータの同相加
算結果を求める。

【００１３】このようにすれば、加算するブロックの数
に応じて、同相加算されるデータの総数（そのデータ総
数に対応する時間幅）を、ステップ的に変化させること
ができる。よって、効率的に、フェージングの周期との
比較を行うことができ、迅速に最適な加算数を決定する
ことができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。

【００１５】（実施の形態１）図１は、本発明を適用し
たＣＤＭＡ受信装置の構成を示すブロック図である。こ
のＣＤＭＡ受信装置の特徴は、同期獲得（および同期追
従）のための遅延プロファイル測定段階において、フェ
ージングの状況に応じて適応的に、同相加算数を変化さ
せることである。

【００１６】まず、ＣＤＭＡ受信装置の全体構成につい
て説明する。

【００１７】アンテナ１０，無線受信部１２により受信
されたＣＤＭＡ方式の信号（ここでは、既知のパイロッ
ト信号が挿入された数ビットの信号）は、Ａ／Ｄ変換器
１４によりオーバーサンプリングされる。このＡ／Ｄ変
換器１４からはＩ，Ｑの各データが出力される。

【００１８】図１に示されるように、ＣＤＭＡ受信装置
は、Ｉ成分のデータについてのブロックを単位とした加
算を行う同相加算部３０ａと、Ｑ成分のデータについて
のブロックを単位とした加算を行う同相加算部３０ｂ
と、同相加算数決定部４０と、を具備している。

【００１９】なお、同相加算部３０ａ，３０ｂの内部の
構成は同じである。同相加算部３０ｂの内部構成は、図
面の簡単化のために一部、省略して記載されている。

【００２０】また、図１の同相加算数決定部４０は、受
信信号の電力値に基づき、同相加算数（Ｍ）をリアルタ
イムで決定する。決定された同相加算数（Ｍ；本実施の
形態では加算されるブロックの数を示す）は、受信信号
の電力計算部（Ｉ²+Ｑ²計算部）５０に与えられる。

【００２１】電力計算部５０には、加算したデータの数
が異なる複数のデータが入力されるので、電力計算部５
０は、それらのデータの中から、決定された同相加算数
（＝Ｍ）に該当するデータを選択し、そのデータを用い
てＩ²+Ｑ²計算を行い、受信信号の電力を求める。

【００２２】平均化部５２では、受信信号電力を複数の
周期に渡って平均化する。パス選択部５６は、平均化さ
れた受信電力のピークを検出する。これにより、遅延プ
ロファイルを測定することができ、レイク合成に使用で
きるパスを特定することができる。各パスに対応した電
力のピークが現れるタイミングが、ＣＤＭＡ受信装置の
受信タイミングとなる。

【００２３】このようにして検出されたタイミングで信
号を受信するべく、トラッキング部５８は、同相加算回
路３０ａ，３０ｂ内のタイミング制御回路２４ａ，２４
ｂおよび、拡散符号発生部６０の動作を制御する。

【００２４】このようにして獲得された同期を保持しつ
つ、逆拡散部６２で逆拡散が行われ、同期検波回路６４
で同期検波が行われ、レイク合成回路６６でレイク合成
受信が行われる。

【００２５】以上が、受信装置の全体的な構成である。

【００２６】次に、遅延プロファイル測定段階におい
て、フェージングの状況に応じて適応的に、同相加算数
を変化させるための構成について、具体的に説明する。

【００２７】アンテナ１０で受信された電波は、無線受
信部で増幅され、Ａ／Ｄ変換部１４でデジタル信号に変
換される。Ａ／Ｄ変換部１４からは、ＱＰＳＫ変調され
た出受信データのＩ，Ｑの各成分が出力される。

【００２８】以下、Ｉ成分のデータに着目して説明す
る。なお、Ｑ成分についても、同様の処理が行われる。

【００２９】デジタルデータに変換されたＩ成分のデー
タは、同相加算部３０ａ内のメモリ２０ａに蓄積され
る。一方、メモリ２１ａには、拡散符号発生部６０から
出力される拡散符号（レプリカ）と既知のパイロット信
号（ＰＬ）とを乗算した結果が蓄積されている。拡散符
号（レプリカ）とパイロット信号（ＰＬ）との乗算は、
乗算器２２ａで行われる。

【００３０】同相加算部３０ａ内の相関器２３ａは、例
えば、マッチドフィルタにより構成される。この相関器
２３ａでは、メモリ２０ａから読み出される受信データ
（パイロットシンボルに拡散符号が乗算されている状態
の信号）と、メモリ２１ａから読み出されるデータとの
相関を検出する。

【００３１】続いて、相関器２３ａから出力されるデー
タについて、データの加算が行われる。このデータの加
算処理は、２段階の処理に分かれている。まず、同相加
算回路２５ａによって、一つのブロックに含まれるデー
タの加算が実行される。続いて、同相加算回路２６ａに
よる、ブロック同士の加算が行われる。相関器２３ａａ
および同相加算回路２５ａ，２６ａの動作タイミング
は，タイミング制御回路２４ａによって制御される。

【００３２】ここで、同相加算回路２５ａ，２６ａの動
作を、図２（ａ），（ｂ）を用いて説明する。

【００３３】図２（ａ）に示されるように、Ｉ，Ｑの各
データ系列は、複数のブロックに区分される。すなわ
ち、図２（ａ）では、Ｉデータ系列は、ＩＢ１〜１Ｂ５
の５つのブロックに区分されている。

【００３４】同様に、Ｑデータ系列は、ＱＢ１〜ＱＢ５
の５つのブロックに区分されている。一つのブロック
は、ａ〜ｄの４つのデータで構成される。各データ（ａ
〜ｄ）の値は”+１”または”−１”のいずれかであ
る。

【００３５】図１の同相加算回路２５ａは、図２（ａ）
に示される各ブロック（ＩＢ１〜ＩＢ５）毎に、各ブロ
ックに属する全データ（ａ〜ｄ）を加算する。

【００３６】図１の同相加算回路２６ａは、図２（ｂ）
に示すように、加算するブロックの数を異ならせなが
ら、全部の組合わせについて加算を実行する。すなわ
ち、図２（ｂ）に示される〜の各加算を実施する。
なお、Ｑ成分についても、同様に、以降の各加算を実
施する。

【００３７】以上が、同相加算回路２５ａ，２６ａの処
理内容である。次に、ブロック同士の加算結果を用い
て、最適な同相加算数を決定するを処理について説明す
る。

【００３８】図１の同相加算数決定部４０は、二乗計算
回路４１，４２と、加算器４３と、メモリ４４と、同相
加算数決定回路４５とを具備する。

【００３９】図２（ｂ）に示される〜の各結果のデ
ータ（Ｉデータ）は、二乗計算回路４１に入力され、各
データ毎に二乗演算（Ｉ²）が行われる。同様に、以
降の各結果のデータ（Ｑデータ）は、二乗計算回路４２
に入力され、各データ毎に二乗演算（Ｑ²）が行われ
る。

【００４０】そして、対応する二乗演算の結果同士が加
算器４３で加算され、その結果がメモリ４４に記憶され
る。すなわち、メモリ４４には、図２（ｃ）に示すＥ１
〜Ｅ５の各データが記憶される。Ｅ１は１個のブロック
（ＩＢ１とＱＢ１）に対応する電力値であり、同様に、
Ｅ２〜Ｅ５はそれぞれ２個〜５個のブロックに対応する
電力値である。

【００４１】図１の同相加算数決定回路４５は、図２
（ｄ）に示すように、各電力値（Ｅ１〜Ｅ５）の値を比
較すると共に、時間軸上における各値の変化を検出す
る。

【００４２】図２（ｄ）の場合、電力値でみれば、Ｅ３
が最も大きい。また、電力値の時間軸上における変化に
着目すると、Ｅ１〜Ｅ３は近い値を示して安定している
が、Ｅ４，Ｅ５になると、電力値が急激に低下してい
る。

【００４３】この場合には、Ｅ４，Ｅ５の値は、フェー
ジングの影響を受けて信頼性が低いと推定できる。つま
り、図２（ａ）の下側に例示されるように、フェージン
グの半周期（１／２周期）は、ブロック５個分に相当す
る時間より短く、ブロック３個分に相当する時間よりも
長い可能性が大である。

【００４４】そこで、この場合は、最適な同相加算数
（ブロックの加算数）を”３”と決定する。すなわち、
最適な同相加算数（ここでは、ブロックの加算数）をＭ
とすれば、Ｍ＝３となる。

【００４５】ここでは、電力値自体のみならず、電力値
の時間軸上における変化も考慮して同相加算数を決定し
ているが、これに限定されるものではなく、例えば、電
力レベルが最も高いものを選ぶという方法でも、かなり
の信頼性向上が期待できる。

【００４６】図３（ａ）に、同相加算数決定回路４５の
構成の一例を示す。図示されるように、同相加算数決定
回路４５は、電力値の変化検出回路７０と、電力値およ
び検出された電力値の時間変化から最適な同相加算数を
検出する、最適加算数検出回路７１とを具備する。

【００４７】以上の例では、電力値を用いて同相加算数
を決定しているが、より精度を上げるためには、受信信
号の電力値（Ｅ）とノイズ値（Ｎ）との比（Ｅ／Ｎ）を
判定の指標とするのがよい。この場合、受信信号レベル
が瞬時的にピークを示していたとしても、ノイズレベル
も高ければ、そのピークはノイズに起因する成分である
可能が高いと判断することができる。よって、より精度
よく、最適な同相加算数を検出することができる。

【００４８】図３（ｂ）は、同相加算数決定回路４５の
構成の他の例を示す。図示されるように、同相加算数決
定回路４５は、ノイズ電力を検出するノイズ電力検出回
路７２と、受信信号の電力値（Ｅ）とノイズ電力値
（Ｎ）との比（Ｅ／Ｎ）を求めるＥ／Ｎ測定回路７３
と、Ｅ／Ｎの値の時間軸に対する変化を検出する変化検
出回路７４と、Ｅ／Ｎ値および検出されたＥ／Ｎ値の時
間変化から最適な同相加算数を検出する、最適加算数検
出回路７５とを具備する。

【００４９】図３（ｃ）に、ノイズ電力の求め方を示
す。すなわち、受信信号の電力値Ｅ１〜Ｅ５のうち、し
きい値Ｖｔｈよりも大きいもの（Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４）を
レイク合成用の各パスに対応する受信信号の電力値とみ
なす。そして、しきいＶｔｈ値を下回った電力値（Ｅ
１，Ｅ５）を平均してノイズ電力とする。

【００５０】このように、適応的に同相加算数を変化さ
せることにより、パス検出精度（遅延プロファイル測定
の精度）が向上する。

【００５１】図５に示すような、周期が異なる２つのフ
ェージングを考える。同相の受信信号列（ａ〜ｌ）に対
して、長い周期のフェージングのときは、同相加算数を
Ｎ（＝７）とする。

【００５２】一方、短い周期のフェージングのときは、
同相加算数をＭ（＝２）として、同相加算数を少なくす
る。これにより、受信信号の電力計算の基礎となるデー
タの信頼性が向上する。よって、パス検出精度が向上す
る。

【００５３】以上説明した、本発明の特徴的な処理の手
順をまとめると、図４のようになる。すなわち、各ブロ
ック毎に同相加算を行う（ステップ８０）。次に、加算
するブロック数を変化させながら、全ての組合わせにつ
いて、ブロック同士の加算を行う（ステップ８１）。

【００５４】次に、加算結果のそれぞれに基づいて、受
信信号の電力計算を行う。必要ならば、受信信号の電力
値とノイズの電力値との比（Ｅ／Ｎ）を求める（ステッ
プ８２）。

【００５５】続いて、電力値等の値の比較や、あるいは
時間軸上での変化も考慮して、最適加算数（Ｍ）を決定
する（ステップ８３）。そして、求められた最適加算数
を用いて、同相加算を行って、受信信号の電力を計算
し、平均化を行い、遅延プロファイルを測定する（ステ
ップ８４）。

【００５６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、同
期獲得処理におけるＩ，Ｑ各成分のデータ加算の数を、
フェージングの周波数に対応して適応的に変化させるこ
とにより、雑音・干渉成分のピークを、誤って受信パス
として検出することが防止される。よって、パス検出
（遅延プロファイルの測定）の精度を向上させることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態にかかるＣＤＭＡ受信装置
の構成を示すブロック図

【図２】（ａ）受信したＩ，Ｑ各成分データ系列のブロ
ック分割について説明するための図（ｂ）ブロック同士の加算の組合せを示す図（ｃ）受信信号の電力計算を説明するための図（ｄ）受信信号の電力値と、電力値の時間軸上における
変化の一例を示す図

【図３】（ａ）図１の同相加算数決定回路の構成の一例
を示すブロック図（ｂ）図１の同相加算数決定回路の構成の他の例を示す
ブロック図（ｃ）ノイズ電力の測定方法の一例を説明するための図

【図４】本発明の実施の形態にかかるＣＤＭＡ受信装置
における、特徴的な動作を示すフロー図

【図５】フェージングの周波数（周期）と、同相加算す
るべきデータ数との関係を説明するための図

【符号の説明】

１０アンテナ１２無線受信部１４Ａ／Ｄ変換器２０ａ，２１ａメモリ２２ａ，２２ｂ乗算器２３ａ相関器２４ａ，２４ｂタイミング制御回路２５ａ同相加算回路（ブロック内のデータ加算回路）２６ａ同相加算回路（ブロック同士の加算回路）３０ａ，３０ｂ同相加算部４０同相加算数決定部４１，４２二乗回路４３加算回路４４メモリ４５同相加算数決定回路５０電力計算部５２平均化部５６パス選択部５８トラッキング部６０拡散符号発生部６２逆拡散部６４同期検波回路６６レイク合成回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】遅延プロファイル測定のために、同相の
連続するデータを加算する際に、その加算数を異ならせ
て、複数のデータを取得し、取得されたそれらの各デー
タを基にして、受信信号の電力値、あるいは受信信号の
電力とノイズ電力との比を検出し、検出された前記電力
値または前記比の値の比較、あるいはそれらの時間的な
変化の判定により、現在のフェージング下における、最
適な同相加算数を決定することを特徴とする遅延プロフ
ァイル測定方法。
【請求項２】既知シンボルが挿入されているＣＤＭＡ
方式の信号を受信し、逆拡散後における同相成分の連続
する複数のデータについて加算を行い、その加算結果を
利用して受信信号の電力を求めて遅延プロファイルを測
定する方法であって、逆拡散後の前記既知シンボルが挿入されている部分のデ
ータ列をｎ個（ｎは２以上の自然数）のブロックに分割
し、その後、ブロック１個に相当する数の同相データ，
ブロック２個に相当する数の同相データ……ブロック
（ｎ−１）個に相当する数の同相データ，ブロックｎ個
に相当する数のデータのそれぞれについて加算を行って
ｎ個の加算結果を取得し、各加算結果に基づいて受信信
号の電力を計算し、計算されたｎ個の受信信号の電力を
比較することにより、加算されるブロック数を適応的に
決定し、その決定されたブロック数に相当する数の同相
データの加算結果に基づいて求められた受信電力から遅
延プロファイルを測定することを特徴とする遅延プロフ
ァイル測定方法。
【請求項３】計算されたｎ個の受信信号の電力を比較
して、加算されるブロック数を適応的に決定する処理に
おいて、前記ｎ個の受信電力の中で最大のものを検出し、その最
大電力を与えるブロックの数を、同相加算するべきブロ
ックの数として決定することを特徴とする請求項２記載
の遅延プロファイル測定方法。
【請求項４】計算されたｎ個の受信信号の電力を比較
して、加算されるブロック数を適応的に決定する処理に
おいて、前記ｎ個の受信信号の電力値の時間軸上における変化を
検出して、同相加算するべきブロックの数を決定するこ
とを特徴とする請求項２記載の遅延プロファイル測定方
法。
【請求項５】計算されたｎ個の受信信号の電力を比較
して、加算されるブロック数を適応的に決定する処理に
おいて、前記ｎ個の受信信号の電力の中の少なくとも上位の複数
のサンプルについて、ノイズ電力との比を求め、求めら
れた受信信号の電力とノイズ電力との比を指標として、
同相加算するべきブロックの数として決定することを特
徴とする請求項２記載の遅延プロファイル測定方法。
【請求項６】既知シンボルが挿入されているＣＤＭＡ
方式の信号を受信し、逆拡散後における同相成分の連続
する複数のデータについて加算を行い、その加算結果を
利用して受信信号の電力を求めて遅延プロファイルを測
定する遅延プロファイル測定回路であって、逆拡散後の前記既知シンボルが挿入されている部分のデ
ータ列をｎ個（ｎは２以上の自然数）のブロックに分割
し、各ブロック毎に、同相データの加算を行うブロック
内同相加算手段と、ブロック同士の同相加算を実行することにより、ブロッ
ク１個単独の同相加算の結果と、２個のブロック同士を
加算した場合の同相加算の結果と、……（ｎ−１）個の
ブロック同士を加算した場合の同相加算の結果と、ｎ個
のブロック同士を加算した場合の同相加算の結果の、合
計でｎ個の加算結果を取得するブロック同士の加算手段
と、このブロック同士の加算手段から出力される前記ｎ個の
加算結果のそれぞれに基づいて受信信号の電力を計算
し、計算されたｎ個の受信信号の電力を比較することに
より、加算されるブロック数を適応的に決定する同相加
算数決定回路と、決定されたブロック数に相当する数の同相データの加算
結果に基づいて求められた受信電力から遅延プロファイ
ルを測定する遅延プロファイル測定回路と、を有するこ
とを特徴とする遅延プロファイル測定回路。
【請求項７】既知ビットが挿入されたＣＤＭＡ方式の
信号を受信するＣＤＭＡ受信装置であって、受信信号の逆拡散を行う逆拡散手段と、逆拡散後の前記既知シンボルが挿入されている部分のデ
ータ列をｎ個（ｎは２以上の自然数）のブロックに分割
し、各ブロック毎に、同相データの加算を行うブロック
内同相加算手段と、ブロック同士の同相加算を実行することにより、ブロッ
ク１個単独の同相加算の結果と、２個のブロック同士を
加算した場合の同相加算の結果と、……（ｎ−１）個の
ブロック同士を加算した場合の同相加算の結果と、ｎ個
のブロック同士を加算した場合の同相加算の結果の、合
計でｎ個の加算結果を取得するブロック同士の加算手段
と、このブロック同士の加算手段から出力される前記ｎ個の
加算結果のそれぞれに基づいて受信信号の電力を計算
し、計算されたｎ個の受信信号の電力を比較することに
より、加算されるブロック数を適応的に決定する同相加
算数決定回路と、決定されたブロック数に相当する数の同相データの加算
結果に基づいて求められた受信電力から遅延プロファイ
ルを測定する遅延プロファイル測定回路と、この遅延プロファイル測定手段の出力信号から電力レベ
ルの高い上位数サンプルのパスを検出するパス選択手段
と、このパス選択手段で選択されたパスに対応するタイミン
グで逆拡散を行い、レイク合成を行うレイク合成手段
と、を有することを特徴とする、ＣＤＭＡ受信装置。
【請求項８】請求項７記載のＣＤＭＡ受信装置を具備
するＣＤＭＡ基地局装置。