JP2006094325A - Ｃｄｍａ受信装置及びブランチ合成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 複数のアンテナからベースバンド処理系に至る各ブランチ間の受信信号の遅延時間差を自動的に検出して同相化する補正を行って合成すること。
【解決手段】 遅延プロファイル作成部１０３は、第１ブランチ受信信号による遅延プロファイルと、第２ブランチ受信信号による遅延プロファイルとをそれぞれ作成する。最大相関値算出部１０５は、無遅延の第１ブランチ遅延プロファイル信号と遅延部１０４にて遅延させた第２ブランチ遅延プロファイル信号との相互相関と、無遅延の第２ブランチ遅延プロファイル信号と遅延部１０４にて遅延させた第１ブランチ遅延プロファイル信号との相互相関とをそれぞれ取り、相関が最大となる遅延量を検出する。遅延プロファイル合成部１０７では、第１ブランチ遅延プロファイル信号と第２ブランチ遅延プロファイル信号とを同相で合成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、直接拡散符号分割多元接続（ＤＳ−ＣＤＭＡ）方式による移動通信システムにおいて複数のアンテナを用いて受信処理を行うＣＤＭＡ受信装置及びブランチ合成方法に関する。

複数のアンテナを用いるＣＤＭＡ受信装置においては、ブランチ間で遅延プロファイルを合成する方式がパスサーチにおいて有効であることが知られている（非特許文献１）。

しかし、アンテナからベースバンド処理系に到達するまでの遅延時間が、ブランチ毎に異なる場合がある。これは、主に受信フィルタの遅延特性のばらつき等に起因する。このような場合、遅延プロファイル合成による効果が薄れ、劣化する場合もある。また、アレイアンテナを用い、各ブランチでの受信信号を合成した信号を用いて遅延プロファイルを作成する構成を採るＣＤＭＡ受信装置においては、同様の課題が存在する。

そこで、従来では、ブランチ間の遅延差を検出する方法として次の２つの方法が採られている。即ち、第１の方法は、アンテナ直後に配置されたフィルタの処理時間、及び、アンテナからベースバンド処理系に至る信号線インピーダンスに起因する遅延時間を経路毎に測定し、その遅延差を求める方法である。

また、第２の方法は、アンテナから基準信号を入力し、その基準信号がベースバンド処理系に到達する時間を経路毎に測定し、その遅延差を求める方法である。
ＲＣＳ９９−６７、１９９９−０７

しかしながら、第１の方法では、アンテナからベースバンド処理系に至る各経路におけるフィルタの処理時間及び信号線の遅延時間を測定し、調整しなければならないので、調整作業に時間がかかるという問題がある。

また、第２の方法では、通常の送受信を行う信号以外の基準信号を入力してからベースバンド処理系に至る各経路における遅延時間を測定し、調整しなければならないので、同様に工数がかかるのに加えて、干渉源となる可能性があり、またその間受信できないという問題がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、複数のアンテナからベースバンド処理系に至る各ブランチ間の受信信号の遅延時間差を自動的に検出して同相化する補正を行って合成することのできるＣＤＭＡ受信装置及びブランチ合成方法を提供することを目的とする。

かかる課題を解決するため、本発明に係るＣＤＭＡ受信装置は、複数のアンテナで受信された各々のブランチ受信信号の遅延プロファイルを作成する手段と、ブランチ受信信号毎に作成された前記遅延プロファイルの相互相関を求め相関値が最大となる時間ずれ量を算出する手段と、前記時間ずれ量を持つ各ブランチの遅延プロファイルを同相化する補正を行って合成する手段とを具備する構成を採る。

この構成によれば、複数のアンテナからベースバンド処理系に至る各ブランチ間の受信信号の遅延時間差を自動的に検出して同相化する補正を行って合成することができる。

本発明に係るＣＤＭＡ受信装置は、上記の発明において、ブランチ受信信号毎に作成された前記遅延プロファイルをｎ乗（ｎは２以上の整数）して前記時間ずれ量を算出する手段に与える手段を具備する構成を採る。

この構成によれば、遅延プロファイルのピークが強調されるので、より正確に遅延差を検出することができる。

本発明に係るＣＤＭＡ受信装置は、上記の発明において、前記同相化する補正を行って合成した遅延プロファイルに基づきパスサーチされたパス位置を保存する手段と、ブランチ受信信号毎に作成された前記遅延プロファイルの中から前記保存されたパス位置付近の遅延プロファイルを選択して前記時間ずれ量を算出する手段に与える手段とを具備する構成を採る。

この構成によれば、パス位置近辺の遅延プロファイルのみで相関を取るので、処理量が削減できる。

本発明に係るＣＤＭＡ受信装置は、上記の発明において、前記選択された遅延プロファイルの最大値がしきい値以下のとき、前記時間ずれ量を算出する手段に時間ずれ量算出の停止指示を与える手段とを具備する構成を採る。

この構成によれば、遅延プロファイルの信頼性が低い場合は更新しないので、精度劣化を防ぐことができる。

本発明に係るＣＤＭＡ受信装置は、上記の発明において、ブランチ受信信号毎に作成された前記遅延プロファイルの最大値を検出する手段と、ブランチ受信信号毎に作成された前記遅延プロファイルの中から前記検出された最大値付近の遅延プロファイルを選択して前記時間ずれ量を算出する手段に与える手段とを具備する構成を採る。

この構成によれば、最大値近辺の遅延プロファイルのみで相関を取るので、処理量が削減できる。

本発明に係るＣＤＭＡ受信装置は、上記の発明において、前記検出された遅延プロファイル最大値がしきい値以下のとき、前記時間ずれ量を算出する手段に時間ずれ量算出の停止指示を与える手段とを具備する構成を採る。

この構成によれば、遅延プロファイルの信頼性が低い場合は更新しないので、精度劣化を防ぐことができる。

本発明に係る基地局装置は、上記のいずれかの発明に係るＣＤＭＡ受信装置を具備する構成を採る。

この構成によれば、基地局装置において上記の発明と同様の作用・効果を得ることができる。

本発明に係る移動局装置は、上記のいずれかの発明に係るＣＤＭＡ受信装置を具備する構成を採る。

この構成によれば、移動局装置において上記の発明と同様の作用・効果を得ることができる。

本発明に係るブランチ合成方法は、複数のアンテナで受信された各々のブランチ受信信号の遅延プロファイルを作成する工程と、ブランチ受信信号毎に作成された前記遅延プロファイルの相互相関を求め相関値が最大となる時間ずれ量を算出する工程と、前記時間ずれ量を持つ各ブランチの遅延プロファイルを同相化する補正を行って合成する工程とを具備するようにした。

この方法によれば、複数のアンテナからベースバンド処理系に至る各ブランチ間の受信信号の遅延時間差を自動的に検出して同相化する補正を行って合成することができる。

本発明によれば、複数のアンテナからベースバンド処理系に至る各ブランチ間の受信信号の遅延時間差を自動的に検出して同相化する補正を行って合成することができる。

本発明の骨子は、複数のアンテナからベースバンド処理系に至る各ブランチ間の受信信号の遅延差を自動的に検出して同相化する補正処理を行うことで、適切な位相でブランチ合成できるようにすることである。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１に係るＣＤＭＡ受信装置の構成を示すブロック図である。図１に示す実施の形態１に係るＣＤＭＡ受信装置１００は、第１ブランチ受信アンテナ１０１での受信信号（以降「第１ブランチ受信信号」と記す）及び第２ブランチ受信アンテナ１０２での受信信号（以降「第２ブランチ受信信号」と記す）が周波数変換処理、フィルタリング処理及びＡ／Ｄ変換処理されて入力するベースバンド処理系として、両受信信号（ディジタル信号）１０１、１０２が入力する遅延プロファイル作成部１０３と、遅延プロファイル作成部１０３の出力を受ける遅延部１０４と、遅延部１０４の出力を受ける最大相関値算出部１０５及び遅延プロファイル合成部１０７と、最大相関値算出部１０５の出力を受ける遅延差平均部１０６と、遅延プロファイル合成部１０７の出力を受けるパスサーチ部１０８と、パスサーチ部１０８の出力及び遅延差平均部１０６の一方の出力を受けるフィンガアサイン部１０９と、両受信信号（ディジタル信号）１０１、１０２及びフィンガアサイン部１０９の出力が入力する逆拡散部１１０と、逆拡散部１１０の出力を受ける復調部１１１とを備えている。なお、遅延差平均部１０６の他方の出力は、遅延部１０４に与えられる。

以上のように構成される実施の形態１に係るＣＤＭＡ受信装置１００の動作について、図２も参照しつつ説明する。なお、図２は、遅延プロファイル作成部１０３にて作成された２つのブランチでの遅延プロファイルを説明する信号波形図である。

遅延プロファイル作成部１０３は、第１ブランチ受信信号及び第２ブランチ受信信号と既知信号との相関を取り、図２に示すように、第１ブランチ受信信号による遅延プロファイル２０１（以降「第１ブランチ遅延プロファイル信号２０１」と記す）と、第２ブランチ受信信号による遅延プロファイル２０２（以降「第２ブランチ遅延プロファイル信号２０２」と記す）とをそれぞれ作成する。図２では、第１ブランチ遅延プロファイル信号２０１に対し第２ブランチ遅延プロファイル信号２０２が時間τだけの遅延していることが示されている。

遅延部１０４は、２つの動作を行うようになっている。まず、第１の動作として、第１ブランチ遅延プロファイル信号２０１と第２ブランチ遅延プロファイル信号２０２とをそのまま最大相関値算出部１０５に与えるとともに、第１ブランチ遅延プロファイル信号２０１と第ブランチ２遅延プロファイル信号２０２とをそれぞれ１からｎサンプル遅延させて最大相関値算出部１０５に与える。

最大相関値算出部１０５は、無遅延の第１ブランチ遅延プロファイル信号２０１と遅延部１０４にて遅延させた第２ブランチ遅延プロファイル信号２０２との相互相関と、無遅延の第２ブランチ遅延プロファイル信号２０２と遅延部１０４にて遅延させた第１ブランチ遅延プロファイル信号２０１との相互相関とをそれぞれ取り、相関が最大となる遅延量を検出して遅延差平均部１０６に出力する。図２に示す例では、第１ブランチ遅延プロファイル信号２０１をτサンプル遅延させた相関値が最大となることが検出される。

遅延差平均部１０６は、最大相関値算出部１０５にて算出された最大相関値を与える遅延量τを測定周期毎に任意数求めて平均化し、求めた平均遅延差及び進遅関係を遅延部１０４とフィンガアサイン部１０９とに出力する。このように、平均処理を行うことによって、雑音やフェージングなどによる誤差の発生が抑制され、より正確な遅延時間差が求められる。

このようにして、複数のアンテナ（図１に示す例では２つのアンテナ）からベースバンド処理系に至る各ブランチ間での遅延時間差が自動的に検出される。この検出された遅延時間差は、ブランチ間の合成に次のようにして反映される。

即ち、遅延部１０４は、第２の動作として、遅延差平均部１０６が求めた平均遅延差に該当する遅延時間τを第１ブランチ遅延プロファイル信号２０１に与えて遅延プロファイル合成部１０７に出力する一方、第２ブランチ遅延プロファイル信号２０２には遅延を与えず遅延プロファイル合成部１０７に出力する。つまり、遅延部１０４では、遅延差平均部１０６が求めた平均遅延差に基づき第１ブランチ遅延プロファイル信号２０１を遅延させて第２ブランチ遅延プロファイル信号２０２と同相化する補正処理を行うようになっている。

斯くして、遅延プロファイル合成部１０７では、第１ブランチ遅延プロファイル信号２０１と第２ブランチ遅延プロファイル信号２０２とを同相で合成することができるので、パスサーチ部１０８では、合成された遅延プロファイルのピーク位相検出が正しく行えるようになる。

そして、フィンガアサイン部１０９は、遅延差平均部１０６から入力された遅延差によって、逆拡散部１１０に入力される第１ブランチ受信信号と第２ブランチ受信信号との遅延差及び進遅関係を認識し、パスサーチ部１０８からのピーク位相をこの遅延差分だけずらしたタイミングを第１ブランチ受信信号及び第２ブランチ受信信号の逆拡散タイミングとして逆拡散部１１０に与える。このように、フィンガアサイン部１０９では、逆拡散タイミングにおけるブランチ間の遅延差を容易に補正することができる。また、逆拡散タイミングの発生時に遅延差補正が行えるので、遅延差補正に関する回路を追加する必要が無く、回路規模の増大を抑制することができる。

逆拡散部１１０は、フィンガアサイン部１０９が指定したパス位置に該当する位相で第１ブランチ受信信号及び第２ブランチ受信信号の逆拡散を行う。

復調部１１１は、逆拡散部１１０にて逆拡散された受信信号をレイク合成によって復調する。

このように、実施の形態１によれば、各アンテナで受信された各ブランチ受信信号の遅延プロファイルから各ブランチ受信信号の遅延差を自動的に検出し、それに基づき各ブランチ遅延プロファイルを同相化する補正を行うようにしたので、適切な位相でブランチ合成が行えるようになる。

なお、最大相関値算出部１０５及び遅延差平均部１０６では、遅延部１０４で求めた遅延量毎の相関値を測定周期毎に任意数求め、この求めた相関値を平均しその最大値を平均遅延差としてもよい。この場合は、雑音やフェージングなどにより最大相関値算出部１０５による最大相関値のばらつきが大きい場合でも各相関値を平均することにより、より正確に平均遅延差を求めることができる。

（実施の形態２）
図３は本発明の実施の形態２に係るＣＤＭＡ受信装置の構成を示すブロック図である。なお、図３では、図１（実施の形態１）に示した構成要素と同一ないしは同等である構成には、同一符号が付されている。ここでは、この実施の形態２に関わる部分を中心に説明する。

即ち、図３に示すように、実施の形態２に係るＣＤＭＡ受信装置３００は、図１（実施の形態１）に示した構成において、遅延部１０４と最大相関値算出部１０５との間に、２乗部３０１が設けられている。

以上の構成において、２乗部３０１は、遅延部１０４から入力する無遅延及び遅延を加えた第１ブランチ遅延プロファイル信号２０１及び第２ブランチ遅延プロファイル信号２０２を２乗し、最大相関値算出部１０５に与える。

これによって、最大相関値算出部１０５では、最大値が強調された各ブランチ遅延プロファイル信号について最大相関検出処理を行うので、より正確に遅延時間差が検出できるようになる。

このように、実施の形態２によれば、より正確に遅延差を検出することができるので、一層適切な位相でブランチ合成を行うことができる。

（実施の形態３）
図４は本発明の実施の形態３に係るＣＤＭＡ受信装置の構成を示すブロック図である。なお、図４では、図１（実施の形態１）に示した構成要素と同一ないしは同等である構成には、同一符号が付されている。ここでは、この実施の形態３に関わる部分を中心に説明する。

図４に示すように、実施の形態３に係るＣＤＭＡ受信装置４００では、図１（実施の形態１）に示した構成において、パス位置保存部４０１と、選択部４０２と、最大相関値算出部１０５に代えた最大相関値算出部４０３とが設けられている。

以上の構成において、パス位置保存部４０１は、フィンガアサイン部１０９が前回アサインしたピーク位相を保存し、それを選択部４０２に与える。

選択部４０２は、遅延部１０４が出力するブランチ遅延プロファイル２０１、２０２の中からパス位置保存部４０１が保存するピーク位相付近のブランチ遅延プロファイルを選択して最大相関値算出部４０３に出力する。

最大相関値算出部４０３は、選択部４０２が選択したパス位置保存部４０１にて指定されるピーク位相付近のブランチ遅延プロファイルに対してのみ相関を取り、相関が最大となる遅延量を遅延差平均部１０６に出力する。

その結果、この実施の形態３によれば、必要となる処理量を削減することができる。なお、パス位置保存部４０１が指定するパス位置を各フィンガの相関値に応じて間引きしても良い。これによれば、さらに処理量を削減することができる。

なお、この実施の形態３では、実施の形態１への適用例を示したが、実施の形態２にも同様に適用することができることは言うまでもない。

（実施の形態４）
図５は本発明の実施の形態４に係るＣＤＭＡ受信装置の構成を示すブロック図である。なお、図５では、図４（実施の形態３）に示した構成要素と同一ないしは同等である構成には、同一符号が付されている。ここでは、この実施の形態４に関わる部分を中心に説明する。

図５に示すように、実施の形態３に係るＣＤＭＡ受信装置５００では、図４（実施の形態３）に示した構成において、ピーク判定部５０１と、最大相関値算出部４０３に代えた最大相関値算出部５０２とが設けられている。

以上の構成において、ピーク判定部５０１は、選択部４０２が選択したピーク位相付近のブランチ遅延プロファイルの最大値を検出し、それとしきい値との大小関係を比較し、その比較結果を最大相関値算出部５０２に出力する。

最大相関値算出部５０２は、選択部４０２が選択したピーク位相付近のブランチ遅延プロファイルの中で、ピーク判定部５０１での比較結果、最大値がしきい値以上の場合のみ最大相関検出を行い、相関が最大となる遅延量を遅延差平均部１０６に出力する。

その結果、この実施の形態４によれば、受信状態が悪い時の遅延差を用いた処理を停止することができるので、遅延差算出精度の劣化を防ぐことができる。

（実施の形態５）
図６は本発明の実施の形態５に係るＣＤＭＡ受信装置の構成を示すブロック図である。なお、図６では、図１（実施の形態１）に示した構成要素と同一ないしは同等である構成には、同一符号が付されている。ここでは、この実施の形態５に関わる部分を中心に説明する。

図６に示すように、実施の形態５に係るＣＤＭＡ受信装置６００では、図１（実施の形態１）に示した構成において、ピーク検出部６０１と、選択部６０２と、最大相関値算出部１０５に代えた最大相関値算出部６０３とが設けられている。

以上の構成において、ピーク検出部６０１は、遅延プロファイル作成部１０３にて作成された各ブランチ遅延プロファイルの最大値を検出し、選択部６０２に出力する。

選択部６０２は、遅延部１０４が出力する各ブランチ遅延プロファイルの中からピーク検出部６０１にて検出されたピーク位相付近のブランチ遅延プロファイルを選択し、最大相関値算出部６０３に出力する。

最大相関値算出部６０３は、選択部６０２が選択したピーク検出部６０１にて指定されるピーク位相付近のブランチ遅延プロファイルに対してのみ相関を取り、相関が最大となる遅延量を遅延差平均部１０６に出力する。

その結果、実施の形態５によれば、必要となる処理量を削減することができる。なお、ピーク検出部６０１にて検出されたピーク位相付近のブランチ遅延プロファイルに対して第２ピーク、第３ピーク等複数の値を選択しても良い。この場合には、処理量は若干増加するが、より正確な遅延差を検出することができる。

なお、この実施の形態５では、実施の形態１への適用例を示したが、実施の形態２にも同様に適用することができることは言うまでもない。

（実施の形態６）
図７は本発明の実施の形態６に係るＣＤＭＡ受信装置の構成を示すブロック図である。なお、図７では、図６（実施の形態５）に示した構成要素と同一ないしは同等である構成には、同一符号が付されている。ここでは、この実施の形態６に関わる部分を中心に説明する。

図７に示すように、実施の形態６に係るＣＤＭＡ受信装置７００では、図６（実施の形態５）に示した構成において、ピーク検出部６０１と選択部６０２との間にピーク判定部７０１が設けられ、最大相関値算出部６０３に代えた最大相関値算出部７０２が設けられている。

以上の構成において、ピーク判定部７０１は、ピーク検出部６０１が検出した最大値としきい値と比較し、比較結果を選択部６０２と最大相関値算出部７０２とに出力する。

選択部６０２は、遅延部１０４が出力する各ブランチ遅延プロファイルの中からピーク判定部７０１にてしきい値を超えると判定された最大値を持つブランチ遅延プロファイルを選択して最大相関値算出部７０２に与える。

最大相関値算出部７０２は、選択部６０２が選択したブランチ遅延プロファイルにおいてピーク定部７０１にて最大値がしきい値以上の場合のみ最大相関検出を行い、相関が最大となる遅延量を遅延差平均部１０６に出力する。

その結果、実施の形態６によれば、受信状態が悪い時の遅延差を用いた処理を停止することができるので、遅延差算出精度の劣化を防ぐことができる。

本発明は、複数のアンテナからベースバンド処理系に至る各ブランチ間の受信信号に遅延時間差がある場合に、それを自動的に検出して適切なパス位相で合成するＣＤＭＡ受信装置及びブランチ合成方法として好適である。

本発明の実施の形態１に係るＣＤＭＡ受信装置の構成を示すブロック図 図１に示すＣＤＭＡ受信装置が備える遅延プロファイル作成部にて作成された２つのブランチでの遅延プロファイル信号を説明する波形図 本発明の実施の形態２に係るＣＤＭＡ受信装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態３に係るＣＤＭＡ受信装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態４に係るＣＤＭＡ受信装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態５に係るＣＤＭＡ受信装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態６に係るＣＤＭＡ受信装置の構成を示すブロック図

符号の説明

１００、３００、４００、５００、６００、７００ ＣＤＭＡ受信装置
１０１ 第１ブランチ受信アンテナ
１０２ 第２ブランチ受信アンテナ
１０３ 遅延プロファイル作成部
１０４ 遅延部
１０５、４０３、５０２、６０３、７０２ 最大相関値算出部
１０６ 遅延差平均部
１０７ 遅延プロファイル合成部
１０８ パスサーチ部
１０９ フィンガアサイン部
１１０ 逆拡散部
１１１ 復調部
３０１ ２乗部
４０１ パス位置保存部
４０２、６０２ 選択部
５０１、７０１ ピーク判定部
６０１ ピーク検出部

Claims (9)

1. 複数のアンテナで受信された各々のブランチ受信信号の遅延プロファイルを作成する手段と、ブランチ受信信号毎に作成された前記遅延プロファイルの相互相関を求め相関値が最大となる時間ずれ量を算出する手段と、前記時間ずれ量を持つ各ブランチの遅延プロファイルを同相化する補正を行って合成する手段と、を具備することを特徴とするＣＤＭＡ受信装置。
2. ブランチ受信信号毎に作成された前記遅延プロファイルをｎ乗（ｎは２以上の整数）して前記時間ずれ量を算出する手段に与える手段、を具備することを特徴とする請求項１記載のＣＤＭＡ受信装置。
3. 前記同相化する補正を行って合成した遅延プロファイルに基づきパスサーチされたパス位置を保存する手段と、ブランチ受信信号毎に作成された前記遅延プロファイルの中から前記保存されたパス位置付近の遅延プロファイルを選択して前記時間ずれ量を算出する手段に与える手段と、を具備することを特徴とする請求項１又は請求項２記載のＣＤＭＡ受信装置。
4. 前記選択された遅延プロファイルの最大値がしきい値以下のとき、前記時間ずれ量を算出する手段に時間ずれ量算出の停止指示を与える手段と、を具備することを特徴とする請求項３記載のＣＤＭＡ受信装置。
5. ブランチ受信信号毎に作成された前記遅延プロファイルの最大値を検出する手段と、ブランチ受信信号毎に作成された前記遅延プロファイルの中から前記検出された最大値付近の遅延プロファイルを選択して前記時間ずれ量を算出する手段に与える手段と、を具備することを特徴とする請求項１又は請求項２記載のＣＤＭＡ受信装置。
6. 前記検出された遅延プロファイル最大値がしきい値以下のとき、前記時間ずれ量を算出する手段に時間ずれ量算出の停止指示を与える手段と、を具備することを特徴とする請求項５記載のＣＤＭＡ受信装置。
7. 請求項１から請求項６のいずれかに記載のＣＤＭＡ受信装置を具備することを特徴とする基地局装置。
8. 請求項１から請求項６のいずれかに記載のＣＤＭＡ受信装置を具備することを特徴とする移動局装置。
9. 複数のアンテナで受信された各々のブランチ受信信号の遅延プロファイルを作成する工程と、ブランチ受信信号毎に作成された前記遅延プロファイルの相互相関を求め相関値が最大となる時間ずれ量を算出する工程と、前記時間ずれ量を持つ各ブランチの遅延プロファイルを同相化する補正を行って合成する工程と、を具備することを特徴とするブランチ合成方法。

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