JP2003078450A - 相関検出器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＣＤＭＡ受信機の相関検出器において、
サーチ範囲を分割し、各範囲についてのサーチを同時に
行う場合に、サーチャの回路規模および消費電力を削減
すること。 【解決手段】 逆拡散符号発生器２０と逆拡散回路５０
を共用化する。逆拡散符号発生器２０から発生する逆拡
散符号は、ｎ個のデータ選択部（３０−１〜３０−ｎ）
に蓄積された後、それぞれのデータ選択部から１チップ
ずつ位相をずらして同時に取り出され、これにより、実
質的に逆拡散符号の供給レートをｎ倍化する。この逆拡
散符号を用いて、逆拡散回路５０にてｎ倍のレートで逆
拡散処理が行われ、各サーチ範囲毎に、その逆拡散の結
果が時分割で分配され、各累積加算器（５６−１〜５６
−ｎ）から相関値が並列に出力される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＣＤＭＡ通信にお
ける相関検出回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＩＳ９５規格に従うＣＤＭＡ通信（いわ
ゆる米国方式）では、基地局の各々はＧＰＳ衛星を利用
するなどして同一の時間基準で動作し、基地局間の同期
が確保されている。

【０００３】各基地局は、比較的長い（例えば、２６．
６ｍｓ（２の１５乗のチップ周期）、同一の拡散符号を
使用するが、その同一の拡散符号の位相（すなわち、符
号が始まるタイミング）は、基地局毎にずらされてい
る。これにより、移動局（移動体端末）は、各基地局を
区別することができる。

【０００４】基地局から端末局に送信される制御信号と
しては、パイロット信号，シンク（同期）信号，および
ページング（呼び出し）信号があり、データおよび通話
中の制御を行う信号としてトラフィック信号がある。

【０００５】移動局（移動端末）側では、まず、逆拡散
を行ってパイロット信号についての相関検出を実行し、
初期同期を確立する必要がある。

【０００６】ここで、相関検出方法として、受信データ
を固定し、その固定された受信データに、サーチ範囲に
渡って位相をシフトさせながら逆拡散符号を次々に乗算
していき、累積加算を行って相関値（相関ピーク）を検
出する方法を採用する場合を考える。

【０００７】サーチ範囲（サーチ幅）が広い場合に、サ
ーチ範囲の初期位相から最終位相に向けて逆拡散符号の
位相を、順次、変化させる方法では、サーチ終了までに
時間がかかる。サーチ時間を短縮するためには、サーチ
範囲を複数のウインドウ（サーチウインドウ）に分割
し、各サーチウインドウ毎に並行的に逆拡散処理を行う
方式が有効である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】複数のサーチウインド
ウ毎に並行的に逆拡散処理を行うためには、サーチウイ
ンドウ毎にサーチャ（逆拡散符号の生成器，逆拡散回路
および累積加算器をもつ）を用意する必要があり、この
ことは、回路規模の増大や消費電力の増大をもたらす。

【０００９】また、動画像を含む大容量のデータを送受
信する場合等には、初期同期の確立に要する時間をさら
に短縮する必要があり、この場合には、サーチウインド
ウの数を増やして、並列処理の多重度を増大させる必要
がある。これに伴い、相関検出回路の数も増大するた
め、益々、回路規模や消費電力の増大の問題が深刻化す
る。

【００１０】本発明はこのような問題点を解決するため
になされたものであり、その目的は、高速な相関検出の
ためのサーチを、回路規模や消費電力の増大を抑制しつ
つ実現することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明では、複数のサー
チャに関して、逆拡散符号発生器や逆拡散回路の共用化
を図ることにより、回路規模や消費電力を削減する。

【００１２】すなわち、現在の超ＬＳＩの動作スピード
は、チップクロック（ＣＤＭＡ通信の最小単位である１
チップに相当するクロック）の周波数よりも格段に速
く、ハードウエアがもつ高速処理の潜在的なポテンシャ
ルは十分に高い。このことを利用して、最も効率的な形
態で、最小限の回路をチップクロックよりも速く動作さ
せ、これにより、処理スピードを犠牲にすることなく、
回路の共用化を可能とするものである。

【００１３】本発明の一つの態様では、ｎ個のサーチャ
毎に、逆拡散符号発生器や逆拡散回路を共用化すると共
に、共通の逆拡散符号発生器から発生する逆拡散符号
を、一旦、メモリに蓄積し、そのメモリから、チップク
ロックのｎ倍の速度で逆拡散符号を選択的に取り出して
逆拡散符号発生器に供給し、逆拡散符号発生器をチップ
レートのｎ倍の速度で動作させ、逆拡散結果をｎ系統の
累積加算器へ、時分割方式で分配する。

【００１４】シフトレジスタを避けて、メモリからの逆
拡散符号の読み出し部分を高速化することと、逆拡散回
路を高速に動作させて、逆拡散の結果を時分割で分配す
ることにより、所望の処理スピードを確保しつつ、極め
て効果的にハードウエアを有効利用して回路規模の削減
や消費電力の削減を達成することができる。

【００１５】

【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。

【００１６】（実施の形態１）図１は、本発明の相関検
出器の一例の構成を示すブロック図である。図１の相関
検出器は、ＩＳ９５規格に従うＣＤＭＡ通信の携帯端末
に搭載され、パイロット信号を用いた初期サーチを行
う。

【００１７】この相関検出器は、ｎ個（ｎは２以上の自
然数）のサーチャ毎に一つ設けられる逆拡散符号発生器
２０と、同じくｎ個のサーチャ毎に一つ設けられる相関
検出部６０と、ｎ個のデータ選択部（３０−１〜３０−
ｎ）と、各部の動作を統括的に制御する制御部１０と、
逆拡散の対象である受信データを一時的に蓄積するラッ
チ（ＦＦ）４０と、を有する。

【００１８】逆拡散符号発生器２０は、複数段の遅延素
子（２２−１〜２２−ｎ）からなるシフトレジスタおよ
びエクスクルーシブオアゲート２３を組み合わせてなる
巡回型のシフトレジスタと、この巡回型シフトレジスタ
にチップクロックを供給するタイミングを制御するため
のアンドゲート２１と、を有する。

【００１９】データ選択部（３０−１〜３０−ｎ）の各
々は、シフトレジスタ（ＳＦ−１〜ＳＦ−ｎ）と、シフ
トレジスタの所望の位置からデータを選択的に取り出す
セレクタ（３５−１〜３５−ｎ）とからなる。各シフト
レジスタ（ＳＦ−１〜ＳＦ−ｎ）は、複数段の遅延素子
（Ａ１−１〜Ａ１−ｎ，…，Ａｎ−１〜Ａｎ−ｎ）から
なり、また、各シフトレジスタ（ＳＦ−１〜ＳＦ−ｎ）
はチップクロックで動作する。

【００２０】相関検出部６０における逆拡散回路５０
は、各データ選択部（３０−１〜３０−ｎ）から逆拡散
符号が並列に供給される。逆拡散回路５０は、チップク
ロックのｎ倍の周波数の高速クロックで動作して、通常
の速度のｎ倍の速度で逆拡散処理（逆拡散符号を、ラッ
チ（ＦＦ）４０に蓄積されている同一の受信データに対
して次々と複素乗算する処理）を行う。

【００２１】逆拡散処理の結果は、ｎ系統の累積加算を
行う回路（データラッチ５４−１〜５４−ｎと、累積加
算器５６−１〜５６−ｎとからなる）に分配され、累積
加算の結果としてｎ系統の相関値が得られる。逆拡散の
結果の分配先の切り換えタイミングは、データ選択部
（３０−１〜３０−ｎ）の各々におけるセレクタ（３５
−１〜３５−ｎ）のデータ出力タイミングと関連付けら
れており、制御部１０から出力される制御信号ＣＮによ
り制御される。

【００２２】以下、図１の相関検出器の動作を、図２お
よび図３を参照して具体的に説明する。

【００２３】ここで、説明の便宜上、図１の相関検出器
のパイロットサーチの範囲（サーチ幅）は、図３に示す
ように時刻ｔ１〜ｔ１３に渡る範囲であるとする。

【００２４】サーチ範囲全部をシリアルにサーチしてい
たのでは、サーチ完了までの時間が長くなる。そこで、
図３の例では、サーチを高速化するべく、サーチ範囲を
３つのウインドウ（〜）に区切り、各ウインドウに
おけるサーチを同時並行的に行う。

【００２５】従来の構成では、各々のウインドウ（〜
）のサーチは、個別のサーチャが担当するのである
が、本実施の形態では、逆拡散符号発生器および逆拡散
回路を共用化する。

【００２６】但し、逆拡散符号を一時的に蓄積して選択
的に出力するデータ選択部（３０−１〜３０〜ｎ）と、
逆拡散の結果を累積加算する累積加算部（５２）におい
て並列に設けられる、ラッチ（５４−１〜５４−ｎ）お
よび累積加算器（５６−１〜５６−ｎ）は、同時並行処
理を行うウインドウの数と等しい数だけ設けられる。

【００２７】なお，図３では、〜の各サーチウイン
ドウは、説明の便宜上、３チップ分の時間長を有するも
のとして描いている。

【００２８】ＩＳ９５規格に従うＣＤＭＡ通信の基地局
（移動局が通信する可能性がある基地局）が使用してい
るロングコードの初期位相（絶対基準時刻ｔ０における
基準位相からの位相シフト量）は、図３に示されるよう
に、位相Ａ，位相Ｂおよび位相Ｃであるとする。

【００２９】図１の制御部１０は、ウインドウのサー
チを行うときは、あらかじめ取得されている遅延情報に
基づき、初期位相Ａに相当する遅延をもたせて制御信号
ＢＮ（図１のアンドゲート２１の一方の入力となる）を
アクティブとする。これに伴い、チップクロックが、図
１の逆拡散符号発生器２０に供給され、それ以降、チッ
プクロックに同期して逆拡散符号ＰＮが連続的に生成さ
れ、出力される。

【００３０】同様に、ウインドウのサーチを行うとき
は、制御部１０は、遅延情報に基づき、初期位相Ｂに相
当する遅延をもたせて制御信号ＢＮをアクティブとす
る。同様に、ウインドウのサーチを行うときは、制御
部１０は、遅延情報に基づき、初期位相Ｃに相当する遅
延をもたせて制御信号ＢＮをアクティブとする。

【００３１】図２は、データ選択部および相関検出部の
構成と動作を具体的に説明するための図である。図３の
処理では、ウインドウの多重数は“３”であるので、図
２では、データ選択部におけるシフトレジスタやセレク
タ、あるいは、相関検出部におけるラッチや累積加算器
も、同様に３つ設けられている。

【００３２】逆拡散符号ＰＮは、図２に示されるよう
に、３つのデータ選択部（図１の３０−１〜３０−３）
のそれぞれに並列に与えられ、それぞれのシフトレジス
タ（ＳＦ１〜ＳＦ−３）に、一旦、蓄積される。

【００３３】次に、図１の制御部１０は、セレクタ制御
信号ＣＮを出力して、各セレクタ（３５−１〜３５−
３）から、チップクロックに同期して、所望の位相の逆
拡散符号を選択的に出力させる。

【００３４】図２に示されるように、各セレクタ（３５
−１〜３５−３）が選択する拡散符号の位置（位相）
は、それぞれ１チップ間隔づつずれており、各セレクタ
は、選択した拡散符号ビットを、各サーチウインドウ毎
に出力する。つまり、最初は、ウインドウに属する３
チップ分の拡散符号が、各セレクタ（３５−１〜３５−
ｎ）から同時に出力される。次に、同様に、ウインドウ
に属する３チップ分の拡散符号が同時に出力され、次
に、ウインドウに属する３チップ分の拡散符号が同時
に出力される。各セレクタは、チップレートで動作する
のであるが、３本（一般的にはｎ本）のセレクタから３
チップ分（ｎチップ分）の符号が同時に取り出されるこ
とから、実質的に、逆拡散符号の供給レートが３倍化
（ｎ倍化）されていることになる。この場合、動作クロ
ックそのものを高速化しているのではないため、消費電
力の増大の問題は生じない。

【００３５】同時に出力される３チップ分の拡散符号は
逆拡散回路５０に与えられ、逆拡散回路５０は、チップ
クロックの３倍の高速クロックを用いて、通常の３倍の
レートで逆拡散処理を行う。

【００３６】ウインドウについての逆拡散の結果
（’）は、ラッチ５４−１を介して累積加算器５６−
１に与えられて累積加算演算が行われ、相関値が得られ
る。

【００３７】同様に、ウインドウ，についての逆拡
散の結果（’，’）はそれぞれ、ラッチ５４−２，
５４−３を介して累積加算器５６−２，５６−３に与え
られ、累積加算演算が行われて相関値が得られる。逆拡
散結果の時分割による分配は、制御部１０からの制御信
号ＣＮにより、ラッチ５４−１〜５４−３のうちのどれ
をアクティブとするかにより切り換え制御がなされる。

【００３８】以上の説明では、本発明の原理をわかりや
すく説明する必要上、拡散符号のチップ数等を、極めて
簡略化して示している。

【００３９】本実施の形態の相関検出方法では、チップ
クロックの逆拡散符号発生器への供給タイミングを制御
することで、逆拡散符号の初期位相を各ウインドウの先
頭に合わせ、チップクロックに同期してそのウインドウ
分の逆拡散符号を順次、生成する。各逆拡散符号は、一
旦、メモリに蓄積され、同じウインドウに属する逆拡散
符号のデータ（１チップずつ位相がずれたデータ）が同
時に取り出され、それらを用いて高速な逆拡散が行われ
る。逆拡散結果は、各ウインドウ毎に時分割方式で分配
されて累積加算が行われる。これにより、各サーチウイ
ンドウ毎に相関値が出力される。

【００４０】このような動作を行う、本実施の形態の相
関検出器によると、以下の効果が得られる。

【００４１】逆拡散回路および逆拡散符号発生器を共
通に使用することにより、回路規模および消費電力を削
減することができる。 チップクロックの逆拡散符号発生器への供給タイミン
グを制御することで、逆拡散符号の初期位相を各ウイン
ドウの先頭に合わせ、チップクロックに同期してそのウ
インドウ分の逆拡散符号を順次、生成し、逆拡散符号
を、一旦メモリに蓄積し、同じウインドウに属する逆拡
散符号のデータ（１チップずつ位相がずれたデータ）を
同時に取り出すことで、チップレートよりも速く逆拡散
符号を生成する。

【００４２】この方式によると、逆拡散符号発生器のシ
フトレジスタ（巡回シフトレジスタ）は通常のチップク
ロックで動作する。また、逆拡散符号を一時的に蓄積す
るシフトレジスタもチップレートで動作する。シフトレ
ジスタを高速動作させると消費電力がかなり増大する
が、本方式では、このような心配がない。

【００４３】つまり、一時蓄積メモリ（シフトレジス
タ）からのデータの読み出し部分（逆拡散回路における
ｎ倍のレートでの逆拡散処理も同様である）の動作を高
速化するという手法を採ることで、無理なく、効率的に
回路の共用化を実現することができる。

【００４４】逆拡散符号を、一時的に蓄積するための
シフトレジスタ（ＳＦ−１〜ＳＦ−ｎ）の遅延段数を変
更することにより、遅延器の段数だけ逆拡散符号の位相
を変化させることができる。よって、設計の自由度が大
きく、柔軟に、広範囲の相関値の検出を行える。 同時並行的なサーチを行うウインドウ数を増やしたい
場合には、データ選択部のシフトレジスタや、累積加算
部の累積加算演算器などを、追加するウインドウの数に
合わせて増加させるだけでよい。したがって、回路の柔
軟性が高い。

【００４５】（実施の形態２）図４は、本発明の相関検
出器を用いたＣＤＭＡ受信機（携帯電話機）の要部構成
を示すブロック図である。

【００４６】受信信号は、アンテナ７１、受信フロント
エンド（ＲＸ）７２、直行復調器７３、Ｉ，Ｑそれぞれ
の信号用のフィルタ７４ａ，７４ｂ、Ａ／Ｄ変換器７５
ａ，７５ｂを介してデジタル信号処理回路７６に入力さ
れる。

【００４７】デジタル信号処理回路７６は、パイロット
サーチエンジン７７、逆拡散部７８，Ｒａｋｅ合成器な
どをもち、ＣＰＵ８０の制御の下で、通信処理を行う。

【００４８】本発明の相関検出器は、パイロットサーチ
エンジン７７において使用される。携帯電話機には、本
体の小型化，電池の超寿命化や、接続時間（通話が可能
となるまでの時間）の短縮が厳しく求められ、小型化，
高速化および低消費電力化に資する本発明は、極めて有
効である。

【００４９】本発明は、種々変形可能であり、Ｗ−ＣＤ
ＭＡ通信における相関検出においても利用することがで
きる。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
逆拡散回路、逆拡散符号発生器を共通に使用することが
でき、回路規模ならびに消費電力をを削減することがで
きる。また、逆拡散符号を一時的に蓄積するメモリ（シ
フトレジスタ）の段数を変化させることにより、サーチ
範囲を容易に拡張（あるいは縮小）可能であり、柔軟な
相関検出を行うことができる。また、シフトレジスタを
避け、蓄積されたデータの読み出し部分を多重化し、デ
ータの取り出し位置を工夫することで実質的な符号生成
の高速化を実現するため、無駄がなく、きわめて効率的
な処理を行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の相関検出器の一例の構成を示すブロッ
ク図

【図２】本発明の相関検出器における、データ選択部お
よび相関検出部の具体的な構成と動作を説明するための
ブロック図

【図３】図１に示される相関検出器における初期サーチ
の方法を説明するための図

【図４】本発明の相関検出器を搭載したＣＤＭＡ受信機
の構成を示すブロック図

【符号の説明】

１０ 制御部 ２０ 逆拡散符号発生器 ３０−１〜３０−ｎ データ選択部 ３５−１〜３５−ｎ セレクタ ４０，５４−１〜５４−ｎ」 ラッチ ５０ 逆拡散回路 ５２ 累積加算部 ６０ 相関検出部 ＳＦ−１〜ＳＦ−ｎ シフトレジスタ（逆拡散符号を一
時的に蓄積するためのメモリ）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＣＤＭＡ方式の受信信号について逆拡散
   を行い、逆拡散後のデータの累積加算を行って相関値を
   求める相関検出器であって、 周波数がチップクロックのｎ倍（ｎは２以上の整数）で
   ある高速クロックを前記逆拡散回路に供給してチップレ
   ートのｎ倍の速度で逆拡散を行わせ、前記逆拡散回路の
   出力データをｎ系統の累積加算器に時分割方式で分配し
   てｎ系統の相関値を得る相関検出部と、 チップクロックで動作して逆拡散符号を発生する逆拡散
   符号発生器と、 この逆拡散符号発生器から発生した逆拡散符号を一時的
   に蓄積し、その蓄積された拡散符号を、所望の位置か
   ら、チップレートのｎ倍の速度で取り出し、前記逆拡散
   回路に与える逆拡散符号選択部と、 を有することを特徴とする相関検出器。
2. 【請求項２】 請求項１において、 前記逆拡散符号選択部は、ｎ個の一時蓄積用メモリをも
   ち、 前記ｎ個の一時蓄積用メモリの各々に、前記逆拡散符号
   発生器から発生した同一の逆拡散符号が蓄積され、その
   蓄積された逆拡散符号を前記ｎ個の一時蓄積用メモリの
   各々から同じタイミングで並列に取り出す際に、その取
   り出す位置を互いに１チップずらすことにより、ｎチッ
   プ分の逆拡散符号を同時に取り出し、これにより、逆拡
   散符号の実質的な供給レートをｎ倍化することを特徴と
   する相関検出器。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２において、 前記相関検出器は、ＩＳ９５規格に従った、同一の時間
   基準で動作するＣＤＭＡ基地局から送られてくる信号に
   含まれるパイロット信号を検出することを特徴とする相
   関検出器。
4. 【請求項４】 請求項１〜請求項３のいずれか記載の相
   関検出器を備えたＣＤＭＡ受信機。
5. 【請求項５】 チップクロックで動作する一つの逆拡散
   符号発生器から発生する逆拡散符号を一時的に蓄積し、
   その蓄積された逆拡散符号を、所望の位置から前記チッ
   プクロックよりも高速に取り出して逆拡散回路に供給
   し、この逆拡散回路による逆拡散結果を複数の累積加算
   器の各々に時分割方式で分配し、前記複数の累積加算器
   の各々から相関値を並列に出力させることを特徴とする
   相関検出方法。