JP2006005688A

JP2006005688A - 通信端末装置

Info

Publication number: JP2006005688A
Application number: JP2004180439A
Authority: JP
Inventors: Kazutoshi Higuchi; 和俊樋口
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2004-06-18
Filing date: 2004-06-18
Publication date: 2006-01-05
Anticipated expiration: 2024-06-18
Also published as: JP4341480B2

Abstract

【課題】本発明の目的は、消費電力の増加を抑制しつつ、複数の周波数チャンネルを受信可能な通信端末装置を提供することにある。
【解決手段】通信端末装置は、第1の周波数チャンネルの信号を受信する第１の受信手段と、第２の周波数チャンネルの信号を受信する第２の受信手段と、第１あるいは第2の受信手段により受信した信号の基準クロックを出力するパイロット信号逆拡散手段と、第1の受信手段により受信した信号を前記パイロット信号逆拡散手段により出力された基準クロックに基づいて逆拡散する第1のデータ信号逆拡散手段と、第２の受信手段により受信した信号を前記パイロット信号逆拡散手段により出力された基準クロックに基づいて逆拡散する第２のデータ信号逆拡散手段とを備え、前記第１のデータ信号逆拡散手段および前記第２のデータ信号逆拡散手段は前記基準クロックを共用する。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の受信機を備え、符号分割多元接続方式で通信を行なう通信端末装置に関する。

標準の通信リンクに追加の下りリンクを加えて、高速データ転送をサポートする方法がある（例えば、特許文献１参照）。

この場合、標準の通信リンクに使用される送受信機の他に、新たに追加の下りリンクに使用される受信機が必要になる。

特開２００１−４５５７４号公報

従来の技術では、上記特許文献１に開示されているように、単純に、追加の下りリンクに使用される受信機を追加するだけであって、通信端末装置としての受信機の機能や構成について具体的に言及されておらず、特に携帯型の通信端末装置の宿命である消費電力が実用的なレベルで達成できるかについての検討がなされていない。

本発明の目的は、消費電力の増加を抑制しつつ、複数の周波数チャンネルを受信可能な通信端末装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明にかかる通信端末装置は、第1の周波数チャンネルの信号を受信する第１の受信手段と、第２の周波数チャンネルの信号を受信する第２の受信手段と、第１あるいは第2の受信手段により受信した信号の基準クロックを出力するパイロット信号逆拡散手段と、第1の受信手段により受信した信号を前記パイロット信号逆拡散手段により出力された基準クロックに基づいて逆拡散する第1のデータ信号逆拡散手段と、第２の受信手段により受信した信号を前記パイロット信号逆拡散手段により出力された基準クロックに基づいて逆拡散する第２のデータ信号逆拡散手段とを備え、前記第1および第２の受信手段がそれぞれ第１および第２の周波数チャンネルの信号を受信しているとき、前記パイロット信号逆拡散手段は前記第１の受信手段により受信した信号の基準クロックを出力し、前記第１のデータ信号逆拡散手段および前記第２のデータ信号逆拡散手段は前記基準クロックを共用する。

本発明によれば、消費電力の増加を抑制しつつ、複数の周波数チャンネルを受信可能な通信端末装置を提供することができる。

以下に、本発明の実施の形態を説明する。

第１の実施形態を図１により説明する。図１は、基地局と符号分割多元接続方式で通信を行なう通信端末装置の一例を示すものである。この通信端末装置は、標準の通信リンクに使用される送受信機と追加の下りリンクに使用される受信機とで構成される。

第１の実施形態における通信リンクの例を図２により説明する。図２に示すように、北米セルラーシステムの場合、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）方式では1．２５ＭＨｚ帯域の通信チャネルが対になり、下りリンク帯域１１０が８６９ＭＨｚ〜８９４ＭＨｚで上りリンク帯域１２０が８２４ＭＨｚ〜８４９ＭＨｚに割り当てられている。通信チャネルは、標準の下りリンクチャネル１１１を中心周波数fr1で示し、これと対になる標準の上りリンクチャネル１２１を中心周波数ft1で示し、追加の下りリンクチャネル１１２を中心周波数fr2で示している。ここで、追加の下りリンクチャネル１１２と対になるべき上りリンクチャネル１２２は使用されないので、周波数資源を別のリソースに割り当てることができる。

図１において、基地局からの電波は送受信のための送受信アンテナ１１で捕えられる。送受信デュプレクサ１６は、受信側に下りリンク帯域１１０をカバーする帯域フィルタ、送信側に上りリンク帯域１２０をカバーする帯域フィルタで構成されている。受信信号は、送受信デュプレクサ１６の受信側から出力され、信号分配器１８で受信信号を受信機１と受信機２とに分配される。

受信機１と受信機２とでは同様の処理が行われるので、受信機１について説明する。受信信号は、受信機１の受信低雑音増幅器２１で所要の電力にまで増幅され、受信ミクサ３１で受信ベースバンド信号に復調される。受信ミクサ３１には受信ローカル信号を生成するための受信ローカル発振器３６が接続されていて、受信ローカル発振器３６は制御回路８１によってその発振周波数が制御される。復調された受信ベースバンド信号は、受信低域フィルタ４１で帯域制限をかけられて、Ａ/Ｄコンバータ４６でアナログ信号からデジタル信号に変換される。また、受信機１では適切なダイナミックレンジでＡ/Ｄコンバータ４６が動作するように受信低雑音増幅器２１の利得を調整する受信ＡＧＣ（ＡｕｔｏＧａｉｎＣｏｎｔｒｏｌ）回路５１が備えられている。さらに、受信ＡＧＣ回路５１は制御回路８１に受信信号強度の情報を与えている。ここまでの動作は受信機２においても同様である。なお、受信機２では、２２が受信低雑音増幅器、３２が受信ミクサ、３７が受信ローカル発振器、４２が受信低域フィルタ、４７がＡ/Ｄコンバータ、５２が受信ＡＧＣ回路である。

受信機１の受信ベースバンド信号は、パイロット信号逆拡散回路６１とデータ信号逆拡散回路６６に送られる。パイロット信号逆拡散回路６１では、パイロット信号を復号化し基準クロックとしてデータ信号逆拡散回路６６に入力する。データ信号逆拡散回路６６は、パイロット信号逆拡散回路６１からの基準クロックに基づいて、受信ベースバンド信号の逆拡散処理（復号化）を実行し、逆拡散処理された受信データを出力する。受信データは必要に応じて制御回路８１加工された後、レシーバ９１により音声で出力、または表示器９６により表示される。

一方、ユーザーは通信端末装置を操作する入力キー９０、音声を入力するマイク９２、画像等を入力するカメラ９７を用いて送信データを生成する。送信データは必要に応じて制御回路８１で加工された後、データ信号拡散回路６３で送信ベースバンド信号に符号化される。データ信号拡散回路６３では、パイロット信号逆拡散回路６１からの基準クロックに基づいて送信データ信号の拡散処理（符号化）が実行され、送信ベースバンド信号を出力する。送信機３において、送信ベースバンド信号はＤ/Ａコンバータ４８でデジタル信号からアナログ信号に変換され、送信低域フィルタ４３で帯域制限をかけられる。さらに、送信ミクサ３３で送信信号に変調され、送信電力増幅器２３で所要の電力にまで増幅される。送信ミクサ３３には送信ローカル信号を生成するための送信ローカル発振器３８が接続されていて、送信ローカル発振器３８は制御回路８１によってその発振周波数が制御される。また、送信機３では送信出力が所要の電力になるように送信電力増幅器２３の利得を調整し、また、送信電力増幅器２３、送信ミクサ３３、送信低域フィルタ４３およびＤ/Ａコンバータ４８の総合的な直線性歪も補償するように送信ＡＧＣ回路５３が備えられている。さらに、送信ＡＧＣ回路５３は制御回路８１によって制御され、制御回路８１が送信出力を調整できるようになっている。

制御回路８１は例えばマイクロプロセッサ等で構成されていて、記憶回路８２に記憶された実行プログラムよって通信端末装置の各構成を制御する。なお、実行プログラムは、予め記憶回路８２に記憶されているものに限られず、ユーザーが通信端末購入後に新たにインストールあるいはバージョンアップしても良い。また、記憶回路８２は、例えばROM (Read Only Memory) や RAM (Random Access Memory)で構成され、実行プログラムの他にユーザー情報、ユーザーデータ等の様々なデータを記憶することができる。

また、受信機１および２並びに送信機３は、搬送波周波数で直接に変復調するいわゆるダイレクトコンバージョンであるところのホモダイン方式を採用しているが、中間周波数を利用したヘテロダイン方式に変更することも可能である。さらに、受信機１および２の復調部を構成する受信ミクサ３１および３２、受信低域フィルタ４１および４２、Ａ/Ｄコンバータ４６および４７、並びに送信機３の変調部を構成するＤ/Ａコンバータ４８、送信低域フィルタ４３、送信ミクサ３３、並びにパイロット信号逆拡散回路６１、データ信号逆拡散回路６６、データ信号拡散回路６３は、通信チャネルの変復調方式が直交デジタル変調方式であるために、それぞれＩ成分、Ｑ成分を変復調する２系統より構成されているが、図が煩雑になるので２系統をひとつにまとめて表現している（後述するパイロット信号逆拡散回路６２、データ信号逆拡散回路６７、連動切替スイッチ７２についても同様である）。

通信端末装置の電源が投入されると、制御回路８１は記憶回路８２に記憶されているプログラムにより動作を開始する。制御回路８１は一連の初期化処理を終えた後に、通信を開始するにあたり標準の下りリンクチャネル１１１を受信するために、受信機１の受信ローカル発振器３６を制御して受信周波数fr1に同調させる。そして、受信機１が標準の下りリンクチャネル１１１を受信すると、パイロット信号逆拡散回路６１でパイロット信号を抽出し、基準クロックの周波数と位相を確立する。さらに、データ信号逆拡散回路６６で受信ベースバンド信号の逆拡散処理を行い、下りリンクチャネル１１１に含まれる制御信号に基づいて通信リンクを確立させる処理をする。基地局への応答信号は、先の基準クロックに同期してデータ信号拡散回路６３で符号化し、送信機３により基地局に送られる。こうして通信リンクが確立すれば、通話またはデータ通信の動作に移行する。

ここまでは標準の通信リンクチャネルを利用したもので、受信機２は動作させる必要がないので、受信機２の電源は切断している。これにより、消費電力を低減させることができる。

続いて、基地局から標準の通信リンクを通じて追加の下りリンクを確立させる旨の要求を受信機1が受信すると、制御回路８１は受信機２の電源を投入し、基地局から指定された追加の下りリンクチャネル１１２を受信するために、受信機２の受信ローカル発振器３７を受信周波数fr2に同調させるように制御する。そして、受信機２が追加の下りリンクチャネル１１２を受信すると、パイロット信号逆拡散回路６１が標準の下りリンクチャネル１１１の受信信号から生成した基準クロックを用いて、データ信号逆拡散回路６７で受信機２の受信ベースバンド信号を復号化する。このとき、受信機１と受信機２との受信信号は伝送路が異なるため、位相差を生じている。これを補正するために、パイロット信号逆拡散回路６１で生成した基準クロックは、移相回路７１を用いてその位相を調整してからデータ信号逆拡散回路６７に入力される。これにより、パイロット信号逆拡散回路６１を受信機１および受信機２で共用することができ、通信端末装置の回路構成を簡略化することができる。また、使用する基準クロックを１つに集約することで消費電力を削減でき、使用時間の向上が可能となり使い勝手の良い携帯電話端末を構成することができる。同一の基準クロックを用いてデータ信号逆拡散回路６６とデータ信号逆拡散回路６７で、受信機１と受信機２との受信信号を同時に復号化できるので、極めて効率よく信号処理することができる。

そして、基地局から標準の通信リンクを通じて追加の下りリンクを切断させる旨の要求があった場合には、制御回路８１は受信機２の電源を切断して、消費電力を低減させる。このように、追加の下りリンクが必要に応じて設定される場合には、制御回路８１は受信機２の電源を必要に応じてオン／オフする。

また、移動体通信で顕著なフェージングの影響は、受信する周波数チャネルによって異なるので、受信ＡＧＣ回路５１および５２は受信機１および２に各々に個別に設けられて、受信機１および２のダイナミックレンジが各々に十分取れるように配慮することで、フェージングの影響を軽減させている。

さらに第１の実施形態では、通信を開始するにあたり標準の下りリンクチャネル１１１を受信するときに、受信機１が故障し、制御回路８１が正常な受信ができないと判断する場合には、制御回路８１は受信機２を用いて受信機１を代替させるように動作する。このように、同一の受信機を２台有するので、いずれかの受信機が故障した場合であっても、標準の通信リンクは確保することができる。

第２の実施形態を図３により説明する。図３において、図1と同じ構成については同じ符号を用い、説明を省略する。

図３において、通信端末装置は、追加の下りリンク帯域を受信する受信機２に追加の下りリンク帯域を受信する受信アンテナ１２、追加の下りリンク帯域をカバーする受信帯域フィルタ１７を備える。さらに、パイロット信号逆拡散回路６２、データ信号逆拡散回路６７および連動切替スイッチ７２が設けられている。ここで、パイロット信号逆拡散回路６２はパイロット信号の複合化だけでなく、必要に応じてデータ信号の復号化も行う。

このように構成することで、追加の下りリンク帯域にセルラーシステムと同様なＣＤＭＡ方式をサービスするＰＣＳの下りリンク帯域である１９３０ＭＨｚ〜１９９０ＭＨｚの周波数帯域が割り当てられたとしても対応することができる。さらには、８００ＭＨｚ〜２０００ＭＨｚまで広帯域に対応できるように構成することで、セルラーシステムとＰＣＳいずれにも対応できる。

連動切替スイッチ７２が図３に示すように切替えられている状態においては、受信機２に接続されているパイロット信号逆拡散回路６２およびデータ信号逆拡散回路６７は、いずれも、受信機２の受信ベースバンド信号を復号化する。このように、追加の下りリンクでは、パイロット信号の代わりにデータ信号を送ることもできるので、図３に示した構成により、さらに下りリンクの容量を増やした方式にも対応することができる。

また、受信アンテナが２つ存在することを利用して、ダイバーシチ受信を実現することもできる。この場合、送受信アンテナ１１と受信アンテナ１２はできるだけ距離を離して設置され、偏波面なども同一にならないように配置される。制御回路８１は受信機１と受信機２に同じ動作をさせるために、受信機１の受信ローカル発振器３６と受信機２の受信ローカル発振器３７とを受信周波数fr1に同調させる。さらに、連動切替スイッチ７２の状態を図３に示した方向とは反対の方向に切り替える。これにより、パイロット信号逆拡散回路６２は、受信機２で受信したパイロット信号を復号化し基準クロックとしてデータ信号逆拡散回路６７に入力する構成となる。したがって、受信機１と受信機２は独立して同じ動作をする。

このように、受信機２は必要に応じてダイバーシチ受信機としても利用することができる。

符号分割多元接続方式では、効率の良い受信を行うために、レイク受信機を使用したパス（時間）ダイバーシチが用いられる。次に、本発明をレイク受信機に適用した一例を説明するする。

図４は、図１に示した通信端末装置において、受信機１，２の後ろに設けられている複号化部を、３フィンガーのレイク受信機に置き換えた例を示している。第１フィンガー１０１は、パイロット信号逆拡散回路６１、データ信号逆拡散回路６６、データ信号逆拡散回路６７および移相回路７１から構成される。第２フィンガー１０２ならびに第３フィンガー１０３も同様の構成である。各々のフィンガーには２つの受信機からのベースバンド信号が分配されて入力される。各々のフィンガーの出力は合成回路７６および合成回路７７で、時間差が補正されて、加算される。

また、送信機３のデータ信号拡散回路６３で必要な基準クロックは、第１フィンガー１０１のパイロット信号逆拡散回路６１によって生成される。これは、受信機に最初に到達するマルチパス成分を第１フィンガー１０１で処理してこれを基準クロックとするためである。
このように、本発明においても容易にレイク受信機を実現することができる。

なお、以上の実施例では２つの受信機を備えている場合を例にとって説明したが、３つ以上の受信機を備えた通信端末装置に本発明を適用しても良い。

本発明の第１の実施形態における通信端末装置の構成を示すブロック図である。本発明の第１の実施形態における通信リンクの周波数スペクトラム図である。本発明の第２の実施形態における通信端末装置の構成を示すブロック図である。本発明の第１の実施形態におけるレイク受信機の構成の一部を示すブロック図である。

符号の説明

１：受信機、２：受信機、３：送信機、１１：送受信アンテナ、１２：受信アンテナ、
１６：送受信デュプレクサ、１７：受信帯域フィルタ、１８：信号分配器、２１：受信低雑音増幅器、２２：受信低雑音増幅器、２３：送信電力増幅器、３１：受信ミクサ、３２：受信ミクサ、３３：送信ミクサ、３６：受信ローカル発振器、３７：受信ローカル発振器、３８：送信ローカル発振器、４１：受信低域フィルタ、４２：受信低域フィルタ、４３：送信低域フィルタ、４６：Ａ/Ｄコンバータ、４７：Ａ/Ｄコンバータ、４８：Ｄ/Ａコンバータ、５１：受信ＡＧＣ回路、５２：受信ＡＧＣ回路、５３：送信ＡＧＣ回路、６１：パイロット信号逆拡散回路、６２：パイロット信号逆拡散回路、６３：データ信号拡散回路、６６：データ信号逆拡散回路、６７：データ信号逆拡散回路、７１：移相回路、７６：合成回路、７７：合成回路、８１：制御回路（ＣＰＵ）、８２：記憶回路（MEMORY）、９０：入力キー（ＫＥＹ）、９１：レシーバ、９２：マイク、９６：表示器（ＬＣＤ）、９７：カメラ（ＣＡＭ）、１０１：第１フィンガー、１０２：第２フィン、ガー、１０３：第３フィンガー、１１０：下りリンク帯域、１１１：標準の下りリンクチャネル、１１２：追加の上りリンクチャネル、１２０：上りリンク帯域、１２１：標準の上りリンクチャネル、１２２：上りリンクチャネル、２６１：パイロット信号逆拡散回路、２６６：データ信号逆拡散回路、２６７：データ信号逆拡散回路、２７１：移相回路、３６１：パイロット信号逆拡散回路、３６６：データ信号逆拡散回路、３６７：データ信号逆拡散回路、３７１：移相回路

Claims

基地局と符号分割多元接続方式で通信を行なう通信端末装置であって、
第1の周波数チャンネルの信号を受信する第１の受信手段と、
第２の周波数チャンネルの信号を受信する第２の受信手段と、
第１あるいは第2の受信手段により受信した信号の基準クロックを出力するパイロット信号逆拡散手段と、
第1の受信手段により受信した信号を前記パイロット信号逆拡散手段により出力された基準クロックに基づいて逆拡散する第1のデータ信号逆拡散手段と、
第２の受信手段により受信した信号を前記パイロット信号逆拡散手段により出力された基準クロックに基づいて逆拡散する第２のデータ信号逆拡散手段と、
を備え、
前記第1および第２の受信手段がそれぞれ第１および第２の周波数チャンネルの信号を受信しているとき、前記パイロット信号逆拡散手段は前記第１の受信手段により受信した信号の基準クロックを出力し、前記第１のデータ信号逆拡散手段および前記第２のデータ信号逆拡散手段は前記基準クロックを共用することを特徴とする通信端末装置。
請求項１に記載の通信端末装置は、前記パイロット信号拡散手段から出力された基準クロックの位相を変換する位相変換手段を備え、
前記第1および第２の受信手段がそれぞれ第１および第２の周波数チャンネルの信号を受信しているとき、前記パイロット信号逆拡散手段は前記第１の受信手段により受信した信号の基準クロックを出力し、前記第２のデータ信号逆拡散手段は前記位相変換手段により位相変換された基準クロックを用いて逆拡散処理を行うことを特徴とする通信端末装置。
前記第１のデータ信号逆拡散手段は、前記位相変換手段により位相位相変換されていない基準クロックを用いて逆拡散処理を行うことを特徴とする請求項２に記載の通信端末装置。
請求項１に記載の通信端末装置は、信号を拡散処理するデータ信号拡散手段と、前記データ信号拡散手段により拡散処理された信号を送信する送信手段と、を備え、
前記データ信号拡散手段は、前記パイロット信号逆拡散手段から出力された基準クロックに基づいて信号の拡散処理を行うことを特徴とする通信端末装置。
前記第１の受信手段のみが前記第1の周波数チャンネルの信号を受信しているとき、前記第２の受信手段への電源供給を停止することを特徴とする請求項１に記載の通信端末装置。