JP2002527985A - 複数のレークブランチがトラッキング装置を共有するcdma受信機 - Google Patents
複数のレークブランチがトラッキング装置を共有するcdma受信機Info
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Abstract
Description
、より具体的には、直接シーケンススペクトル拡散技術を使用した電気通信シス
テムのための、複数の伝送路信号をトラッキングするための方法と装置に関する
ものである。
され、セルラー電話システムが広く普及してきている。さらに、現在はアナログ
通信からデジタル通信への発展も起きている。デジタル通信においては、音声は
、一連のビットとして送信機(例えば、基地局)で変調されて、受信機(例えば
、移動電話機)に送信される。受信機は受信波形を復調してビットを再現し、そ
れを次に音声に変換する。又、デジタル通信を必要とする電子メールやインター
ネット接続に対する需要も増大している。
なる搬送周波数に相当する複数の無線チャネルに分割する周波数分割多元接続(
FDMA)が使用されていた。D−AMOS、PDCやGSMデジタルセルラー
システムのように、この搬送波をさらに時間スロットに分割して、時間分割多元
接続(TDMA)することも可能である。
号分割多元接続(CDMA)を使用して、複数のユーザが同じチャネルを使用す
ることができる。IS−95とJSTD−008はCDMAシステムの例である
。直接シーケンススペクトル拡散(DS−SS)によれば、情報シンボルはチッ
プと称するシンボルのシーケンスによって表される。これは情報シンボルを波数
帯域に拡散するものである。受信機の側では、チップシーケンスとの対応付けを
行って情報シンボルを回復させる。拡散によってシステムは低いチップ信号対ノ
イズ比(SNR)で運転することができる。良好な自己相関および相互相関特性
を有する拡散符号を選択することによって、異なるユーザ間のクロストークは、
複数のユーザが同時に同じ帯域を使用することができる程度に低くすることがで
きる。
果、受信機のアンテナには、信号の映像が複数到着することになる。これらの映
像の遅延がチップ周期と概略同じであれば、フェージング問題を生じる。フェー
ジングは、映像が場合によっては加算され場合によっては減算されるために生じ
る。チップ周期とこれらの映像の遅延が異なっていれば、それらはエコーとなり
、これはしばしば「解消可能なマルチパス」、「レイ」または単に「マルチパス
」と呼ばれる。
の信号エネルギーを集積してマルチパスフェージングチャネルを取り扱う必要が
ある。これは、相関を使用して各エコー信号を検出し、異なる遅延時間の修正を
行い、検出されたエコー信号を同期合成するレーク受信機を使用することによっ
て行うことができる。レーク受信機は、複数のレーク処理ブランチ又は「フィン
ガー」を有する。遅延検索手段を使用して、受信機はマルチパスそれぞれの遅延
を検索し、レークブランチのそれぞれに対して推定された遅延を割り当てる。各
レークブランチは、各伝送路から受信された、それぞれの遅延を有する信号を逆
拡散する。レークブランチからの出力は、重み付けを行って足し合わせることで
レーク合成される。
を維持するために、遅延推定処理はマルチパス遅延を追跡する能力が必要である
。従来のレーク受信機のトラッキングでは、レークブランチは対応するトラッキ
ング装置を具備しており、トラッキング装置は、早期/遅延ゲート(ELG)や
タウ−ディサー技術のような遅延トラッキング技術を使用する。これらの遅延ト
ラッキング技術を使用して、推定された遅延よりも若干前と若干後の信号エネル
ギーを測定する。推定された遅延が正しければ、チップパルス波形がこのピーク
の前後で対称的なので、先と後の測定はほぼ一致する。バランスが取れていない
ときは、遅延推定を調整してバランスが取れるようにする。
、早期相関受信機と遅延相関受信機を使用して実現される。それぞれの相関受信
機は、擬ノイズ(PN)符号とも称する拡散符号を、レークブランチで使用され
た推定遅延量に対してチップ周期Tcのk分の1だけプラスとマイナス方向にず
らして使用する。伝送路遅延の変化を調整するために、先と後の相関受信機の推
定受信出力を比較して、通常ローパスフィルタを通し、PN符号発生器の位相を
制御する。
キング装置を具備する。信号処理の要求から、各レークブランチに専用のトラッ
キング装置を設けることによってCDMA受信機のハードウエア設計は非常に複
雑になっている。例えば、各レークブランチのための、2つの相関受信機を有す
る専用のELGのために、データ復調修正受信機の数の2倍の数のELGが必要
になる。ハードウエアの要求が複雑になることにくわえて、専用のトラッキング
装置はCDMA受信機の電力消費を増大させることになる。したがって、トラッ
キングレーク受信機を使用するCDMA受信機のハードウエアの複雑さと電力消
費を削減することが必要である。
よってCDMA受信機のハードウエアの複雑さを軽減する。本発明に基づくCD
MAは、受信したCDMA信号を、対応する複数のマルチパスに関連させて逆拡
散するための複数のレークブランチを有する。本発明に基づけば、1つのトラッ
キング装置が複数のレークブランチによって共有されている。当該1つのトラッ
キング装置は、受信したCDMA信号に対して、対応する伝送路ごとの遅延推定
を行う。本発明に基づくCDMA信号の遅延推定方法は、複数のレークブランチ
を使用して受信した信号を、ローカルなPN符号に対応する複数の伝送路に対応
付け、複数のレークブランチで共有された1つのトラッキング装置によって遅延
推定を行う。
施例であるDS−SS通信システム10は、DS−SS信号14を、(M)個の
伝送路を有すると仮定するマルチパスフェージングチャネルを通して送信するD
S−SS送信機12を具備する。RF部18とベースバンド処理装置20を有す
る受信機16がM個の伝送路を介してDS−SS信号を受信する。良く知られて
いる方法で、RF部18は構成されたDS−SS信号14を増幅、フィルタ処理
して足し合わせ、典型的な場合には0Hzを中心としたベースバンド周波数に低
周波数化する。変換された信号は、サンプリングされると共に量子化されて変調
信号を表すデータサンプルが得られる。例えば、信号は、受信機の要求される同
期精度に対応する各チップ周期Tcに対して予め設定された数のサンプルを提供
するサンプリング周期Tsampでサンプリングされる。例示したシステム10の場
合には、サンプリング率は、1チップに対してn個のサンプルに相当するものと
仮定する。
スバンドプロセッサ20は、遅延検出器22、複数(L)のレークブランチ24
と、1つのトラッキング装置26を有する。レークブランチの数は伝播路の数(
M)と同じである必要はないことに注意する必要がある。L>Mであれば、Lか
らMを引いた数だけのブランチを使用しない。逆にL<Mであれば、最も強いL
個の伝播路だけを復調に使用して、残りのM−L個の伝播路は無視する。本発明
の例示した実施例では、トラッキング装置26は従来型の時間分割、非同期、2
重相関器早期−遅延ゲート(ELG)トラッキング装置である。本発明は、例え
ば、時間分割単一相関器ELG(タウディサーELG)あるいはダブルディサー
ELGのような他の形式のトラッキング装置を使用することもできることに注意
されたい。
8と、検出器からの遅延情報に基づいて、復調すべき伝送路相互間の相対的な伝
播遅延の差を修正する遅延エレメント30とを具備する。各ブランチ24はさら
に、積算器34と累積器36を有する相関受信機32を具備する。各ブランチ2
4のPN符号発生器28は、各相関受信機32の対応する積算器34にローカル
PN符号を与える。積算器34はそれぞれローカルPN符号に対応する遅延エレ
メント30から供給されるデータサンプルを表すチップストリームにPN符号を
掛ける。各相関受信機32の累積器36は、対応する複数の伝送路から受信され
たDS−SS信号に対して対応する相関結果Rcを算出する相関演算を行ってユ
ーザ情報を再現する。加算器40は、デジタル信号プロセッサ42による後の処
理のために、相関結果Rcを合計する。
を行って、遅延エレメント30に対して、この最初の遅延推定量τl,estを供給
する。DS−SS信号がマルチパスを経て遅延τ1,τ2,・・・τLになったとする
と、遅延検出器22はl番目の遅延エレメント30に対して、lに対応する最初の
推定遅延量τl,estを供給する。ここで、l=1,2・・・Lである。l番目の相関受
信機32は、新しい遅延量を与えられるか、あるいはオフにされるまでは、この
割り当てられた遅延量に基づいて修正を行う。
している。これは、このブランチで使用しているローカル逆拡散符号とチャネル
伝送路で送信されている拡散符号のミスマッチがほとんどゼロでなければならな
いことを意味している。したがって、各レークブランチは、マルチパスの遅延が
与えられていなければならない。ELGトラッキング装置26は、遅延サーチャ
ー22から与えられたマルチパス遅延推定を修正して、個の遅延を追跡し、レー
クブランチ24に対して正確な遅延推定値を供給する。
N符号との相関から得られる相関関数が対称性を有する事実に基礎を置いている
。ELGトラッキング装置26は、ローカルなPN符号と伝送路を経由して受信
したDS−SS信号の間の2つの相関を算出する2つの独立な相関受信機47を
具備する。レークブランチの相関受信機32と同様に、ELGトラッキング装置
に備えられた各相関受信機は、遅延エレメント44、積算器46と加算器48を
有する。伝送路をトラッキングするために、ELGトラッキング装置の遅延エレ
メントは、絶対値がTc/kに等しい早期−遅延量δを使用する。ここで、kは
、好ましくは2から16の範囲の、受信機のサンプリング率、たとえば、Tc/
Tsampに基づいて選択された整数である。ELG相関受信機では、早期相関受信
機は遅延量δ1=−Tc/kを使用し、遅延相関受信機は、遅延量δ2=Tc/k
を使用する。早期および遅延相関の結果Rδ1とRδ2とを比較して、ローカルP
N符号又は推定された遅延τl,estを調節して、チャネル伝送路の正確な遅延τe xact に収束させる。
MA受信機とは異なり、本発明は1つのELGトラッキング装置26を複数のレ
ークブランチ24で共有して使用する。トラッキングの為に2*L個の相関受信
機を必要とする従来のCDMA受信機に比較して(あるいは、ELGとレークブ
ランチとをあわせれば3*L個の相関受信機)、本発明に基づくCDMA受信機
は、トラッキングのために2つの相関受信機を必要とするに過ぎない(あるいは
、ELGとレークブランチのためには全部で、L+2個の相関受信機)。本発明
は、CDMA受信機のそれぞれの選択された伝送路の信号到着時間(TOA)が
非常に緩やかに変化する事実を利用したものである。例えば、速度νで移動して
いる移動局に対して早期−遅延遅延をδ=Tc/kを使用すると、TOAはCδ
/ν秒毎に1回変化する、ここでCは光の速度である。IS95通信標準におい
ては、kは8であり、CDMA受信機のチップレートは1.2288Mcpsな
ので、90km/hの速度で移動しているCDMA受信機は、60分の1フレー
ムごとにTOAにδの変化を生じる。したがって、ELGトラッキング装置の各
レークブランチ24に対する接続を、適切なレートで選択的に計画することによ
って、本発明に基づくCDMA受信機は、各レークブランチ24に専用のトラッ
キング装置を設けなくても、伝送路伝播遅延を有効に追跡することができる。
対する選択レート又は接続スケジュールは、定常的、半定常的又は動的となる。
例えば、フレーム継続時間、スロット継続時間(フレームの部分的な継続時間)
またはシンボル継続時間等の、所定の時間間隔測定に比較してチャネル状態がゆ
っくりと変化する環境では、ELGトラッキング装置26の各レークブランチ2
4に対する接続は、一定の選択レートで連続的に各レークブランチを、前述のパ
ラメータの一つに基づいて連続的にスウィープすることができる。しかし、時刻
によってチャネル状態に顕著な変化を生じるような状態では、共有されたELG
トラッキング装置26はレークブランチ24に、半定常的な選択レートで、既知
のまたは測定されたチャネル統計量に基づいてレークブランチ24を連続的又は
不連続的にスウィープする。
装置26とレークブランチを対応付けるために、動的選択と割り当てアプローチ
を使用することができる。例えば、共有されているELGトラッキング装置とレ
ークブランチ24の間の選択レートと割り当てスケジュールは、受信したパワー
レベルに基づいて適用的に決定することができる。動的な手法の要求精度と適用
レートによって、受信パワーレベル測定方法は異なることに注意が必要である。
通信環境の変化に対する迅速な適用が必要な状況では、1つ又は2ないし3のシ
ンボルに基づく受信パワーレベル測定を使用する。反対に、より正確性が求めら
れるときは、受信パワーレベルの測定は、複数のシンボル周期にわたって得られ
た平均パワー測定値に基づくようにすることができる。要求ベースのトラッキン
グを行う別の構成では、共有されたELGトラッキング装置26は、対応するレ
ークブランチ24での検出された受信信号パワーレベルが固定又は適用型の閾値
よりも低いときに、レークブランチ24に対応付けられる。
クブランチ24を選択的に接続する。作動としては、選択制御装置50はELG
装置をレークブランチ24に1つづつ所定のあるいは適用的に選択されたレート
で順次接続する。より具体的には、各レークブランチ24に対して、選択制御装
置50は対応するローカルPN符号と対応する同期信号をELGの入力部に、選
択レートで定義される時間だけ接続する。各選択周期の間、対応するローカルP
N符号はELG遅延エレメント44に接続され、信号はELG積算器46に接続
される。こうして、ELG加算器48は、選択されたブランチに対して相関結果
を作成する。比較器52は、相関結果を比較して、比較結果を選択制御装置50
に送る。選択制御装置50は、比較結果を選択されたレークブランチの対応する
PN符号発生器に供給して、ローカルPN符号の位相を調節する。あるいは、遅
延の大きさτestは、比較結果に基づいて調整されても良い。相関結果の繰り返
し比較過程は、早期相関受信機と遅延相関受信機が同じになるまで継続する。早
期−遅延相関受信機から得られた情報は復調受信機からの復調情報、例えば、パ
ワー情報と組み合わせて、各伝送路のトラッキングに使用される。
に単純化されることが理解される。CDMA受信機のハードウエアの複雑さが低
減されることによって、性能を犠牲にせずに消費電力が削減される。明細書にお
いて既に、原理、好ましい実施例と作用について記載した。しかし、保護される
べき発明は上述の具体的な実施例に限定されるものではない。ここに記載した実
施例は、限定的な意味合いではなく、例示と解釈すべきである。バリエーション
と変更は可能であり、均等物で置換することも本発明の技術的思想に含まれるも
のである。例えば、タウ−ディサー、ダブルディサーまたは拡張カルマンフィル
タ技術に基づくほかの形式のトラッキング装置を使用することもできる。したが
って、これらのバリエーション、変更および均等物もすべて、特許請求の範囲に
よって定義される本発明の技術的範囲に含まれるものである。
る。
Claims (19)
- 【請求項1】 対応する複数の伝送路を経由して受信したCDMA信号を
逆拡散するための複数のレークブランチと、 複数のレークブランチによって共有された、対応する伝送路を経由して受信さ
れたCDMA信号の遅延をトラッキングするためのトラッキング装置とを具備す
る、マルチパスチャネルからのCDMA信号を受信するCDMA受信機。 - 【請求項2】 トラッキング装置が、複数のレークブランチに選択的に接続
された請求項1に記載のCDMA受信機。 - 【請求項3】 前記トラッキング装置は、一定のレートで複数のレークブラ
ンチに接続される請求項2に記載のCDMA受信機。 - 【請求項4】 前記トラッキング装置は、チャネル状態に依存する動的レー
トで複数のレークブランチに接続される請求項2に記載のCDMA受信機。 - 【請求項5】 前記選択レートは、受信したパワーレベルと予め設定された
閾値に基づいて決定される請求項4に記載のCDMA受信機。 - 【請求項6】 受信したパワーレベルを1つ以上のシンボルにわたって測定
する請求項5に記載のCDMA受信機。 - 【請求項7】 受信したパワーレベルが複数のシンボルに関する平均値であ
る請求項5に記載のCDMA受信機。 - 【請求項8】 前記一定の選択レートがシンボル、スロット又はフレーム継
続時間に基づく請求項3に記載のCDMA受信機。 - 【請求項9】 トラッキング装置が、変化するチャネル統計に依存する半定
常的なレートで複数のレークブランチに接続される請求項2に記載のCDMA受
信機。 - 【請求項10】 トラッキング装置がELGトラッキング装置である請求項
1に記載のCDMA受信機。 - 【請求項11】 トラッキング装置がタウ−ディサートラッキング装置であ
る請求項1に記載のCDMA受信機。 - 【請求項12】 受信信号を、複数のレークブランチで、ローカルPN符
号を使用して逆拡散し、 受信信号を、複数のレークブランチで共有する単一のトラッキング装置でトラ
ッキングする過程を有する、CDMA信号のトラッキング方法。 - 【請求項13】 トラッキング装置は選択的に複数のレークブランチのそれ
ぞれに接続される請求項12に記載の方法。 - 【請求項14】 トラッキング装置はレークブランチのそれぞれとチャネル
状態に依存する選択レートで接続される請求項13に記載の方法。 - 【請求項15】 選択レートが動的である請求項14に記載の方法。
- 【請求項16】 選択レートが半定常的である請求項14に記載の方法。
- 【請求項17】 選択レートが定常的である請求項14に記載の方法。
- 【請求項18】 トラッキング装置がELGトラッキング装置である請求項
12に記載の方法。 - 【請求項19】 トラッキング装置がタウ−ディサートラッキング装置であ
る請求項12に記載の方法。
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