JP2006013679A

JP2006013679A - Ｃｄｍａ用受信装置

Info

Publication number: JP2006013679A
Application number: JP2004184901A
Authority: JP
Inventors: Jiyunsei Yamaguchi; 順靖山口
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2004-06-23
Filing date: 2004-06-23
Publication date: 2006-01-12

Abstract

【課題】データシンボルの復調性能を大幅に改善可能なＣＤＭＡ用受信装置を得ること。
【解決手段】本発明にかかるＣＤＭＡ用受信装置は、パイロットシンボルに基づいてチャネル推定値を算出するチャネル推定部（２１）と、前記チャネル推定値を用いて前記パイロットシンボルを復調する位相補償部（２２）およびＲＡＫＥ合成部（２３）と、復調パイロットの受信品質を測定するパイロット誤り測定部（２４）と、を含むチャネル推定／誤り測定部（５−１〜５−ｍ）を複数備え、さらに、複数の受信品質の中から最も良好な受信品質を検出し、当該受信品質を測定したパイロット誤り測定部（２４）を含むチャネル推定／誤り測定部から出力されるチャネル推定値を選択するチャネル推定値選択部（６）、を備え、チャネル推定値選択部（６）により選択されたチャネル推定値を用いてデータシンボルを復調することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、通信方式としてＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）を採用する無線通信システムを構成するＣＤＭＡ用受信装置に関するものであり、特に、位相補償後のデータシンボルを用いて復調処理を行うＣＤＭＡ用受信装置に関するものである。

以下、従来のＣＤＭＡ用受信装置の動作について説明する（非特許文献１，２参照）。たとえば、受信アンテナに入力された無線周波数信号は、無線受信部にてベースバンド周波数に周波数変換され、さらに、Ａ／Ｄ変換部によりディジタル信号に変換され、複素ベースバンド信号として出力される。

また、上記複素ベースバンド信号は、サーチャに入力され、そのサーチャが、複数のパスを検出し、各パスに対応した逆拡散タイミングを決定し、各パスに対応した逆拡散タイミングを各フィンガに割り当てる。フィンガにおける逆拡散部では、割り当てられた逆拡散タイミングに従って上記複素ベースバンド信号と逆拡散コードとを乗算し、その後、１シンボル区間にわたり積分する逆拡散処理を行い、その結果としてデータシンボルおよびパイロットシンボルを出力する。

また、チャネル推定部では、上記パイロットシンボルの受信位相からチャネル推定値を生成する。たとえば、１スロット分のパイロットシンボルを平均化してチャネル推定値瞬時値を作成し、複数スロット間で重み付き平均化を行い、チャネル推定値を作成する。そして、そのチャネル推定値の複素共役を上記データシンボルに乗算することにより、データシンボルの位相補償を行う。位相補償後のフィンガ毎のデータシンボルは、ＲＡＫＥ合成部にて合成され、復調データとして出力される。

なお、上記チャネル推定値算出時の平均スロット数および重み係数については、たとえば、レイリーフェージング環境下における通信チャネルの振幅変動，位相変動を推定した上で決定する手法や、予め定められた平均スロット数および重み係数を定常的に利用する手法が、用いられる。

従来のＣＤＭＡ用受信装置においては、フェージング周波数によって上記平均スロット数および重み係数を更新することにより、高精度にチャネル推定値を求めることができる（低速フェージング下ではより多くのパイロットシンボルを利用し、高速フェージング下では少数のパイロットシンボルを利用するように、チャネル推定部を変更する）。

"Channel Estimation Filter Using Time-Multiplexed Pilot Channel for Coherent Rake Combining in DS-CDMA Mobile Radio", IEICE Trans. Commun., vol.E81-B, no.7, pp.1517-1526, July 1998. "Design of Channel Estimation Filters for Pilot Channel Based DS-CDMA Systems", IEICE Trans. Commun., vol.E87-B, no.2, pp.227-233, FEBRUARY 2004.

しかしながら、上記従来のＣＤＭＡ用受信装置においては、パイロットシンボルの受信品質変動やフェージング周波数推定誤差の影響により、チャネル推定時の最適な平均スロット数および重み係数の決定が難しく、復調データの品質が劣化する可能性がある、という問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、チャネル推定時において、常に最適な平均スロット数および重み係数を決定し、復調データの品質を改善可能なＣＤＭＡ用受信装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるＣＤＭＡ用受信装置は、予めデータ変調位相が既知のパイロットシンボルに基づいてチャネル推定値を算出し、当該チャネル推定値を用いてデータシンボルを復調するＣＤＭＡ用受信装置であって、前記チャネル推定値を算出するチャネル推定値算出手段（後述する実施の形態のチャネル推定部２１に相当）と、前記チャネル推定値を用いて前記パイロットシンボルを復調するパイロット復調手段（位相補償部２２、ＲＡＫＥ合成部２３に相当）と、復調パイロットの受信品質を測定する受信品質測定手段（パイロット誤り測定部２４に相当）と、を含むチャネル推定手段（チャネル推定／誤り測定部５−１〜５−ｍに相当）を複数備え、さらに、前記複数のチャネル推定手段から出力される受信品質の中から最も良好な受信品質を検出し、当該受信品質を測定した受信品質測定手段と同一のチャネル推定手段に含まれるチャネル推定値算出手段から出力されるチャネル推定値を選択するチャネル推定値選択手段（チャネル推定値選択部６に相当）、を備え、前記チャネル推定値選択手段により選択されたチャネル推定値を用いてデータシンボルを復調することを特徴とする。

この発明によれば、複数のチャネル推定手段を同時に稼動させ、受信品質が最も良好なチャネル推定値を選択し、選択されたチャネル推定値を用いてデータシンボルの位相補償を行う。そして、全フィンガに対応する位相補償後のデータシンボルをＲＡＫＥ合成する。

この発明によれば、複数のチャネル推定手段を同時に稼動させることにより、常に良好なチャネル推定値を用いてデータシンボルの位相補償を行うことができるので、データシンボルの復調性能を大幅に改善できる、という効果を奏する。

以下に、本発明にかかるＣＤＭＡ用受信装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

図１は、本発明にかかるＣＤＭＡ用受信装置の構成を示す図である。このＣＤＭＡ用受信装置は、無線受信部１と、Ａ／Ｄ変換部２と、サーチャ３と、逆拡散部４−１，４−２と、チャネル推定／誤り測定部５−１，５−２，５−３，…，５−ｍ（ｍは任意の自然数）と、チャネル推定値選択部６と、位相補償部７と、ＲＡＫＥ合成部８と、を備えている。また、上記各チャネル推定／誤り測定部は、チャネル推定部２１と、位相補償部２２と、ＲＡＫＥ合成部２３と、パイロット誤り測定部２４と、を備えている。

ここで、上記のように構成されるＣＤＭＡ用受信装置の動作を説明する。まず、無線受信部１が、受信アンテナを介して受け取った無線周波数信号をベースバンド周波数に周波数変換し、さらに、Ａ／Ｄ変換部２が、上記ベースバンド信号を複素ディジタル信号に変換し、その結果をサーチャ３、逆拡散部４−１，４−２に対して出力する。

サーチャ３では、複数のパスを検出し、パス毎に逆拡散タイミングを決定し、パス毎にフィンガを割り当てて、逆拡散タイミングを逆拡散部４−１，４−２に対して指示する。逆拡散部４−１，４−２では、サーチャ３により指示された逆拡散タイミングに従い、上記複素ベースバンド信号と逆拡散コードを乗算し、その後、１シンボル区間にわたり積分することによって（逆拡散処理）、それぞれデータシンボル、パイロットシンボルを出力する。

チャネル推定／誤り測定部５−１〜５−ｍは、逆拡散部４−２が出力するパイロットシンボルを入力とし、チャネル推定値ＣＩＲ＃１〜＃ｍと、復調パイロット信号の誤り数ＢＥＲ＃１〜＃ｍと、を出力する。

具体的に、チャネル推定／誤り測定部５−１〜５−ｍでは、チャネル推定部２１が、１スロット分のパイロットシンボルを平均化してチャネル推定値瞬時値を作成し、さらに複数スロット間で重み付き平均化を行い、その結果としてチャネル推定値を生成する。図２は、チャネル推定部２１の構成例（５スロット平均重み付きチャネル推定フィルタ）を示す図である。たとえば、スロット番号ｎにおけるチャネル推定値瞬時値をξ（ｎ）とすると、スロット番号ｎのチャネル推定値ξ´（ｎ）は、下記（１）式に示すように、スロット番号ｎを中心として前後ｋ個（ｋは任意の自然数）のチャネル推定値瞬時値に重み係数ｗ（ｎ）を乗じ、その乗算結果を加算することにより求めることができる。図２では、一例として、スロット番号ｎを中心として前後のチャネル推定値瞬時値ξ（ｎ−２）〜ξ（ｎ＋２）にそれぞれ重み係数ｗ（ｎ−２）〜ｗ（ｎ＋２）を乗じ、その乗算結果を加算している。

…（１）

なお、チャネル推定値ξ´（ｎ）算出時の平均スロット数および重み係数については、レイリーフェージング環境下における通信チャネルの振幅変動，位相変動を推定した上で決定する手法や、予め定めた平均スロット数および重み係数を定常的に利用する手法、が用いられる。

一方、位相補償部２２では、上記で求めたチャネル推定値の複素共役をパイロットシンボルに乗算し、パイロットシンボルの位相補償を行う。つぎに、ＲＡＫＥ合成部２３が、上記位相補償後のパイロットシンボルと他のフィンガから送られてくるすべてのパイロットシンボルとをＲＡＫＥ合成する。そして、パイロット誤り測定部２４が、ＲＡＫＥ合成後の復調パイロット信号の誤り数をカウントし、その結果をチャネル推定値選択部６に対して出力する。すなわち、チャネル推定値選択部６には、チャネル推定／誤り測定部５−１〜５−ｍから出力されるチャネル推定値および誤り数が、ｍ種類同時に入力されることになる。

つぎに、チャネル推定値選択部６では、チャネル推定／誤り測定部５−１〜５−ｍ毎に、受信品質（パイロット誤り率）を計算し、受信品質が最も良好なチャネル推定／誤り測定部が出力したチャネル推定値を選択し、出力する。また、チャネル推定値選択部６では、チャネル推定部２１に対して平均スロット数および重み係数の変更を指示する機能を有し、たとえば、現在稼動中のチャネル推定／誤り測定部５−１〜５−ｍの受信品質の中で、目標受信品質を下回る受信品質が存在する場合、対応するチャネル推定／誤り測定部内のチャネル推定部２１に対して、平均スロット数および重み係数の更新を指示する。

つぎに、位相補償部７では、上記チャネル推定値選択部６が選択したチャネル推定値の複素共役を、データシンボルに乗算することにより、位相補償を行う。最後に、ＲＡＫＥ合成部８では、位相補償後のデータシンボルと他のフィンガから送られてくるすべてのデータシンボルとをＲＡＫＥ合成し、その合成結果として復調データを出力する。

以上のように、本実施の形態においては、複数のチャネル推定／誤り測定部を同時に稼動させ、受信品質（パイロット誤り率）が最も良好なチャネル推定値を選択し、選択されたチャネル推定値を用いてデータシンボルの位相補償を行うこととした。そして、全フィンガに対応する位相補償後のデータシンボルをＲＡＫＥ合成することとした。これにより、常に良好なチャネル推定値を用いてデータシンボルの位相補償を行うことができるので、データシンボルの復調性能を改善できる。

また、本実施の形態においては、チャネル推定／誤り測定部の受信品質に応じて、対応するチャネル推定部に対して平均スロット数および重み係数の更新を指示することとした。これにより、通信チャネルの振幅変動、位相変動の影響を補償したチャネル推定処理を行えるので、さらに復調性能を改善できる。

なお、本実施の形態においては、図１の構成に限らず、たとえば、図３に示すように、ＳＩＲ推定部３１がスロット平均ＳＩＲ（希望信号電力対干渉信号電力比）またはフレーム平均ＳＩＲを算出し、チャネル推定値選択部６がそれらのＳＩＲに応じてチャネル推定部２１に対して平均スロット数および重み係数の変更を指示することとしてもよい。

以上のように、本発明にかかるＣＤＭＡ用受信装置は、ＣＤＭＡを採用する無線通信システムに有用であり、特に、パイロット信号を用いて良好な復調性能を実現する受信側の通信装置として適している。

本発明にかかるＣＤＭＡ用受信装置の構成例を示す図である。チャネル推定部の構成例を示す図である。本発明にかかるＣＤＭＡ用受信装置の構成例を示す図である。

符号の説明

１無線受信部
２Ａ／Ｄ変換部
３サーチャ
４−１，４−２逆拡散部
５−１，５−２，５−３，５−ｍチャネル推定／誤り測定部
６チャネル推定値選択部
７位相補償部
８ＲＡＫＥ合成部
１１ＳＩＲ推定部
２１チャネル推定部
２２位相補償部
２３ＲＡＫＥ合成部
２４パイロット誤り測定部

Claims

予めデータ変調位相が既知のパイロットシンボルに基づいてチャネル推定値を算出し、当該チャネル推定値を用いてデータシンボルを復調するＣＤＭＡ用受信装置において、
前記チャネル推定値を算出するチャネル推定値算出手段と、
前記チャネル推定値を用いて前記パイロットシンボルを復調するパイロット復調手段と、
復調パイロットの受信品質を測定する受信品質測定手段と、
を含むチャネル推定手段を複数備え、
さらに、前記複数のチャネル推定手段から出力される受信品質の中から最も良好な受信品質を検出し、当該受信品質を測定した受信品質測定手段と同一のチャネル推定手段に含まれるチャネル推定値算出手段から出力されるチャネル推定値を選択するチャネル推定値選択手段、
を備え、
前記チャネル推定値選択手段により選択されたチャネル推定値を用いてデータシンボルを復調することを特徴とするＣＤＭＡ用受信装置。
前記チャネル推定値算出手段は、
１スロット分のパイロットシンボルを平均化してチャネル推定値瞬時値を算出し、さらに複数スロット間で重み付き平均化処理を行うことによりチャネル推定値を算出し、
前記チャネル推定値選択手段は、
前記重み付き平均化処理時における平均スロット数および重み係数を、同一のチャネル推定手段に含まれる受信品質測定手段により測定された受信品質と目標受信品質との比較結果に応じて変更させることを特徴とする請求項１に記載のＣＤＭＡ用受信装置。
前記チャネル推定値選択手段は、
パイロットシンボルを用いて推定したＳＩＲ（希望信号電力対干渉信号電力比）に応じて、さらに、前記重み付き平均化処理時における平均スロット数および重み係数を変更させることを特徴とする請求項２に記載のＣＤＭＡ用受信装置。