JP2007060358A - Synchronization detection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、CDMA方式を用いた無線通信における同期検出手法に関する。 The present invention relates to a synchronization detection method in wireless communication using a CDMA system.
従来、W−CDMA方式を採用した無線基地局装置等の受信部において、DSP(Digital Signal Processor)等を用いて、ソフトウェア的に逆拡散処理(相関検出処理)を行うことが提案されている。より具体的には、例えば、高速フーリエ変換(FFT)及び逆高速フーリエ変換(IFFT)を用いて、ソフトウェア的に逆拡散処理を行う方法が提案されている。
このような方法が適用される無線基地局装置においては、ダイナミックレンジが広い拡散符号の同期検出処理が必要とされる。
In a radio base station apparatus to which such a method is applied, a synchronization detection process of a spreading code having a wide dynamic range is required.
本発明の目的は、ダイナミックレンジが広い同期検出装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a synchronization detection device having a wide dynamic range.
本発明に係る同期検出装置は、受信信号(例えば、プリアンブル信号)と逆拡散用コードとを周波数領域で乗算する手段と、乗算結果の最大値を検索する検索手段と、前記最大値に基づき、利得値を決定する利得値決定手段と、前記利得値を用いて、周波数領域にて前記乗算結果の利得制御を行う利得制御手段と、前記最大値に基づき、同期検出に用いる閾値を決定する閾値決定手段とを有する。 The synchronization detection apparatus according to the present invention is based on means for multiplying a received signal (for example, a preamble signal) and a despreading code in the frequency domain, search means for searching for the maximum value of the multiplication results, Gain value determining means for determining a gain value, gain control means for performing gain control of the multiplication result in the frequency domain using the gain value, and a threshold for determining a threshold used for synchronization detection based on the maximum value Determination means.
この場合において、前記利得値決定手段は、前記最大値の桁数に基づいて、利得値を動的に決定するようにしてもよい。また、前記閾値決定手段は、前記最大値の桁数に基づいて、同期検出に用いる閾値を動的に決定するようにしてもよい。 In this case, the gain value determining means may dynamically determine the gain value based on the number of digits of the maximum value. Further, the threshold value determining means may dynamically determine a threshold value used for synchronization detection based on the number of digits of the maximum value.
本発明によれば、ダイナミックレンジが広い同期検出装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the synchronous detection apparatus with a wide dynamic range can be provided.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
W−CDMA方式を採用した無線基地局装置等の受信部において、DSP(Digital Signal Processor)等を用いて、ソフトウェア的に逆拡散処理(相関検出処理)を行うために、例えば、高速フーリエ変換(FFT)及び逆高速フーリエ変換(IFFT)を用いて、ソフトウェア的に逆拡散処理を行う方法が提案されている。
このような方法が適用される無線基地局装置における拡散符号の同期検出処理は、例えば、次のようにして行われる。
In order to perform despreading processing (correlation detection processing) in software using a DSP (Digital Signal Processor) or the like in a receiving unit of a wireless base station apparatus or the like adopting the W-CDMA system, for example, fast Fourier transform ( A method of performing a despreading process in software using FFT) and inverse fast Fourier transform (IFFT) has been proposed.
The spreading code synchronization detection processing in the radio base station apparatus to which such a method is applied is performed, for example, as follows.
まず、無線基地局装置は、移動端末(移動局)から送られてきた受信データ(プリアンブル)に対してFFT処理を行う。また、無線基地局装置側で用意してあるスクランブルコード(scrambling code)に対してもFFT処理を行う。 First, the radio base station apparatus performs an FFT process on reception data (preamble) transmitted from a mobile terminal (mobile station). Also, FFT processing is performed on a scrambling code prepared on the radio base station apparatus side.
次に、受信データをFFT処理により周波数領域に変換した結果と、スクランブルコードをFFT処理により周波数領域に変換した結果との積を、周波数成分ごとに求める。すなわち、周波数領域における相関値を求める。 Next, a product of the result of converting the received data into the frequency domain by FFT processing and the result of converting the scramble code into the frequency domain by FFT processing is obtained for each frequency component. That is, a correlation value in the frequency domain is obtained.
次に、得られた周波数領域における相関値に対して、IFFT処理を行うことで時間領域に戻し、受信データとスクランブルコードの相関値を求める。そして、予め定めた利得値を用いて、求められた相関値に対して利得調整を行い、その後、電力化することで遅延プロファイルを作成する。そして、得られた遅延プロファイルと、予め定めた閾値を比較することでパスの検出を行い、同期を検出する。 Next, the correlation value in the obtained frequency domain is returned to the time domain by performing IFFT processing, and the correlation value between the received data and the scramble code is obtained. Then, gain adjustment is performed on the obtained correlation value using a predetermined gain value, and then a delay profile is created by performing power conversion. Then, a path is detected by comparing the obtained delay profile with a predetermined threshold value, and synchronization is detected.
図1は、遅延プロファイルの様子を示す図である。 FIG. 1 is a diagram illustrating a state of a delay profile.
同図(a)に示すように、信号受信時には、信号を出力する移動端末までの距離に相当する遅延時間にピークが現れるので、予め定めた閾値(Threshold)と比較し、閾値を上回ればパスとみなして、同期を検出する。しかしながら、同図(b)に示すように、移動端末から過入力レベルで信号を受信した場合には、DSP等の演算器内でオーバーフローが生じ、閾値との相対的な関係が崩れ、所望でない信号をパスとし誤検出してしまうことがある。 As shown in FIG. 6A, when a signal is received, a peak appears in a delay time corresponding to the distance to the mobile terminal that outputs the signal. Compared with a predetermined threshold (Threshold), if the threshold is exceeded, the path And detect synchronization. However, as shown in FIG. 5B, when a signal is received from the mobile terminal at an excessive input level, an overflow occurs in an arithmetic unit such as a DSP, and the relative relationship with the threshold is destroyed, which is not desired. Signals may be misdetected as paths.
また、同図(c)に示すように、信号が小さい場合には、小さい閾値の方が、同期検出性能の向上が期待できるが、閾値を小さくしたときに、大きな信号レベルで入力がされると、同図(d)に示すように誤検出が発生することになる。 As shown in FIG. 5C, when the signal is small, the smaller threshold value can be expected to improve the synchronization detection performance. However, when the threshold value is reduced, the signal is inputted with a large signal level. As a result, erroneous detection occurs as shown in FIG.
また、通常、遅延プロファイルに対しては、利得の調整が行われる。 Normally, gain adjustment is performed for the delay profile.
図2は、利得調整を行った遅延プロファイルの様子を示す図である。同図では、利得調整を行う前の遅延プロファイルを点線で示し、利得調整を行った後の遅延プロファイルを実線で示している。 FIG. 2 is a diagram illustrating a state of a delay profile after gain adjustment. In the figure, the delay profile before gain adjustment is indicated by a dotted line, and the delay profile after gain adjustment is indicated by a solid line.
同図(a)においては、利得(gain)を調整することにより、ピークの検出が可能となっている。しかし、同図(b)では、元々の入力信号が小さいため、同図(a)と同等の利得ではピークを検出することができない。一方、同図(c)では、入力信号が大きいため、利得を与えることによって、所望のピークではオーバーフローが発生し、所望でない信号に対して誤検出が生じることになる。 In FIG. 6A, the peak can be detected by adjusting the gain. However, in FIG. 5B, the original input signal is small, so that a peak cannot be detected with the same gain as in FIG. On the other hand, in FIG. 5C, since the input signal is large, by giving a gain, an overflow occurs at a desired peak, and an erroneous detection occurs for an undesired signal.
このようなことを防ぐためには、受信状況に応じて利得を変化させることが考えられる。 In order to prevent this, it is conceivable to change the gain according to the reception situation.
図3は、利得を変化させた場合の遅延プロファイルの様子を示す図である。同図においても、利得調整を行う前の遅延プロファイルを点線で示し、利得調整を行った後の遅延プロファイルを実線で示している。また、利得が小さい場合の遅延プロファイルを細い実線(濃い実線)で示し、利得が大きい場合の遅延プロファイルを太い実線(薄い実線)で示している。 FIG. 3 is a diagram showing the state of the delay profile when the gain is changed. Also in this figure, the delay profile before gain adjustment is indicated by a dotted line, and the delay profile after gain adjustment is indicated by a solid line. The delay profile when the gain is small is indicated by a thin solid line (dark solid line), and the delay profile when the gain is large is indicated by a thick solid line (thin solid line).
同図(a)に示すように、利得が小さい場合にはピークを検出できないが、利得を上げることによってピークの検出が可能となる。一方、同図(b)に示すように、同図(a)よりも利得調整前の電力が大きい場合は、利得が小さい場合でもピークを検出できるが、利得を大きくしすぎると、オーバーフローを起こし、誤検出が生じることになる。 As shown in FIG. 5A, the peak cannot be detected when the gain is small, but the peak can be detected by increasing the gain. On the other hand, as shown in FIG. 5B, when the power before gain adjustment is larger than that in FIG. 5A, the peak can be detected even when the gain is small. However, if the gain is increased too much, overflow occurs. A false detection will occur.
ここでは、時間領域における遅延プロファイルの電力値を、利得調整の判断基準にしているが、この手法には問題がある。過入力の対策としては、オーバーフローを抑えるのが一つの条件であり、遅延プロファイル中の最大値についてオーバーフローしないように利得を小さめに設定すればよい。しかし、単に最大値を対象とした利得の制御では、ピークが非常に大きい値を示す場合に対しては有効だが、ピークがさほど大きくない、入力信号レベルが低い場合などでは利得が小さいために同期検出性能が劣ることになる。 Here, the power value of the delay profile in the time domain is used as a criterion for gain adjustment, but this method has a problem. As a countermeasure against excessive input, one condition is to suppress overflow, and the gain may be set small so that the maximum value in the delay profile does not overflow. However, gain control for the maximum value is effective when the peak shows a very large value, but it is synchronized because the gain is small when the peak is not so large or the input signal level is low. Detection performance will be inferior.
一方、受信環境の劣化等による入力信号低下時の性能を向上させるため、利得を大きめに設定するようにすると、過入力対策が不充分となり、オーバーフローが抑制しきれないことになる。このように、時間領域で利得制御を行う場合には、過入力対策と充分な同期検出性能の確保とを両立させることが困難であった。 On the other hand, if the gain is set to be large in order to improve the performance when the input signal is lowered due to deterioration of the reception environment or the like, the excessive input countermeasure becomes insufficient and the overflow cannot be suppressed. As described above, when gain control is performed in the time domain, it has been difficult to achieve both over-input countermeasures and sufficient synchronization detection performance.
以上説明したように、前述した同期検出手法では、入力信号の大小によらない同期検出能力の確保、すなわち、広いダイナミックレンジの確保が困難であった。
以下に示す本発明が適用される無線基地局における同期検出は、入力信号の大小によらずに充分な同期検出能力が確保できるよう、広いダイナミックレンジを確保できるように工夫されている。
As described above, with the above-described synchronization detection method, it is difficult to ensure the synchronization detection capability regardless of the magnitude of the input signal, that is, to ensure a wide dynamic range.
Synchronization detection in a radio base station to which the present invention is applied as described below is devised so as to ensure a wide dynamic range so that sufficient synchronization detection capability can be ensured regardless of the magnitude of the input signal.
図4は、本発明が適用される無線基地局装置の構成を示す図である。なお、同図では、簡単のため、受信側の構成要素についてのみ示している。
同図に示すように、本発明が適用される無線基地局装置100は、アンテナ110と、RF受信回路120と、A/Dコンバータ130と、ベースバンド信号処理部140とを備える。
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of a radio base station apparatus to which the present invention is applied. In the figure, only the components on the receiving side are shown for simplicity.
As shown in the figure, a radio
RF受信回路120は、移動端末(移動局)からアンテナ110を介して受信したRF信号を、ベースバンド信号に変換する。A/Dコンバータ130は、RF受信回路120から入力されるアナログ形式のベースバンド信号をデジタル化する。
The
ベースバンド信号処理部140は、A/Dコンバータ130から入力されるデジタル形式のベースバンド信号に対して逆拡散処理その他の信号処理を行う。
The baseband
図5は、ベースバンド信号処理部140の機能構成を示す図である。なお、簡単のため、ここでは、拡散符号の同期処理に関連する構成要素のみを示している。
FIG. 5 is a diagram illustrating a functional configuration of the baseband
同図に示すように、ベースバンド信号処理部140は、FFT部201と、拡散符号記憶部202と、FFT部203と、乗算部204と、利得調整部205と、IFFT部206と、パス検出部207と、最大値検索部208と、利得値決定部209と、閾値決定部210とを備える。各構成要素は、例えば、DSPが、メモリ(ROM等)に記憶されたプログラムを実行することによって実現される。
As shown in the figure, the baseband
FFT部201は、受信データに対してFFT処理を行うものである。拡散符号記憶部202は、逆拡散用コードであるスクランブルコードを記憶するものである。FFT部203は、拡散符号記憶部202に記憶されているスクランブルコードに対してFFT処理を行うものである。
The
乗算部204は、FFT部201から出力される受信データのFFT処理結果と、FFT部203から出力されるスクランブルコードのFFT処理結果とを乗算するものである。
The
最大値検索部208は、乗算部204から出力される乗算結果(複数の値)のなかから最大値を検索するものである。すなわち、周波数領域における受信データとスクランブルコードの相関値の最大値を求める。
The maximum
利得値決定部209は、最大値検索部208によって求められた相関値の最大値に基づいて、利得値を決定するものである。例えば、利得値決定部209は、最大値の桁数を求め、当該桁数に基づいて、利得値を決定する。なお、最大値の桁数ではなく、最大値そのものに基づいて、利得値を決定するようにしてもよい。最大値そのものに基づくことにより、より細やかな利得制御が可能となる。
The gain
利得調整部205は、利得値決定部209によって決定された利得値を用いて、乗算部204から出力される乗算結果の利得制御を行うものである。すなわち、周波数領域における相関値の利得調整を行う。
The
IFFT部206は、利得調整された周波数領域における相関値に対して、IFFT処理を行うことで時間領域に戻し、受信データとスクランブルコードとの相関値を求め、電力化することで遅延プロファイルを生成するものである。
また、IFFT部206は、利得の調整を行う。
The
The
閾値決定部210は、最大値検索部208によって求められた相関値の最大値に基づいて、パス検出に用いる閾値を決定するものである。例えば、閾値決定部210は、最大値検索部208によって求められた最大値の桁数を求め、当該桁数に基づいて、パス検出に用いる閾値を決定する。なお、最大値の桁数ではなく、最大値そのものに基づいて、パス検出に用いる閾値を決定するようにしてもよい。最大値そのものに基づくことにより、より細やかな閾値制御が可能となる。
The
パス検出部207は、IFFT部206によって生成された遅延プロファイルと、閾値決定部210によって決定された閾値とを比較することで、パスの検出を行うものである。
The
次に、以上のような構成を有するベースバンド信号処理部140における同期検出処理について説明する。
Next, synchronization detection processing in the baseband
図6は、ベースバンド信号処理部140における同期検出処理の流れを示すフローチャートである。
FIG. 6 is a flowchart showing the flow of synchronization detection processing in the baseband
同図に示すように、まず、FFT部201において、移動端末から受信した受信データ(プリアンブル)に対して、FFT処理を行う(S301)。次に、FFT部203において、無線基地局装置100内(拡散符号記憶部202)に用意してあるスクランブルコードに対して、FFT処理を行う(S302)。
As shown in the figure, first, the
次に、乗算部204において、受信データをFFT処理により周波数領域に変換した結果と、スクランブルコードをFFT処理により周波数領域に変換した結果との積を、周波数成分ごとに求める(S303)。すなわち、周波数領域における相関値を求める。
Next, the
次に、最大値検索部208において、周波数領域における受信信号とスクランブルコードの積、すなわち、周波数領域における相関値の最大値を検索する(S304)。
Next, the maximum
次に、S304で求めた最大値の桁数に基づいて、利得値決定部209において、周波数領域における利得値の決定を行う(S305)。ここで、最大値の桁数に基づいて、利得を決定しているのは、多くの場合において、利得制御は、DSP等の演算器内のレジスタをビットシフトさせることにより実現しているためである。桁数がわかれば、それを一定桁に合わせるように、シフト量を指定することで利得制御ができる。
Next, based on the number of digits of the maximum value obtained in S304, the gain
図7は、周波数領域における遅延プロファイルの様子を示す図である。 FIG. 7 is a diagram illustrating a state of a delay profile in the frequency domain.
同図(a)に示すように、周波数領域では時間領域と異なり、入力信号の有無に関わらず、大きなピークが現れることがない。そのため、入力信号レベルに合わせて各周波数成分が増大していくが、最大値であってもオーバーフローが発生しにくい。したがって、同図(b)に示すように、レベルが小さい場合には利得を上げ、同図(c)に示すようにレベルが大きい場合では、利得を落とすことにより、周波数成分で常に一定のレベルになるように、調整することが可能となる。なお、同図(b)及び(c)では、利得調整を行う前の遅延プロファイルを点線で示し、利得調整を行った後の遅延プロファイルを実線で示している。 As shown in FIG. 5A, unlike the time domain, a large peak does not appear in the frequency domain regardless of the presence or absence of an input signal. For this reason, each frequency component increases in accordance with the input signal level, but overflow does not easily occur even at the maximum value. Therefore, as shown in FIG. 4B, the gain is increased when the level is small, and when the level is large as shown in FIG. It becomes possible to adjust so that it becomes. In FIGS. 2B and 2C, the delay profile before gain adjustment is indicated by a dotted line, and the delay profile after gain adjustment is indicated by a solid line.
次に、S304で求めた最大値の桁数に基づいて、閾値決定部210において、パス検出に用いる閾値の決定を行う(S306)。信号検出能力を上げるには、入力信号に基づき、適正な閾値を設定する処理を施せばよい。FFTを用いた同期検出処理において、周波数領域でのレベルを確認し、それに基づき閾値の決定を行うことで、適当な閾値の設定が可能となる。
Next, based on the number of digits of the maximum value obtained in S304, the
次に、S305で決定された利得値を用いて、利得調整部205において、周波数領域における相関値の利得制御を行い、また、IFFT部206においても利得調整が行われる(S307)。次に、IFFT部206において、利得調整された相関値に対して、IFFT処理を行うことで時間領域に戻し、受信データとスクランブルコードとの相関値を求め、電力化することで遅延プロファイルを作成する(S308)。そして、パス検出部207において、S308で得られた遅延プロファイルと、S306で決定された閾値とを比較することで、パスの検出を行い、同期を検出する(S309)。
Next, using the gain value determined in S305, gain control of the correlation value in the frequency domain is performed in
以上説明したように、本発明によれば、同期検出において、信号利得値やパス検出に用いる閾値を、FFTの特性を利用しつつ、入力信号レベルに対応して動的に変化させることができるので、信号レベルの大小によらず同期検出を適切に行うことが可能となり、広いダイナミックレンジを実現することが可能となる。 As described above, according to the present invention, the signal gain value and the threshold value used for path detection can be dynamically changed in accordance with the input signal level while using the FFT characteristics in synchronization detection. Therefore, synchronization detection can be performed appropriately regardless of the signal level, and a wide dynamic range can be realized.
CDMA方式でのサーチ処理は、通常、大規模集積回路(LSI)により実現され、広いダイナミックレンジを確保するためには、細かいAGC制御が必要であるが、本発明によれば、ソフトウェア的に逆拡散処理を実行することで、ハードウェア部分を大幅に削減しつつ、広いダイナミックレンジを実現することができ、小型化、低価格化に対して大きく貢献ができる。 Search processing in the CDMA method is usually realized by a large scale integrated circuit (LSI), and fine AGC control is necessary to ensure a wide dynamic range. By executing the diffusion processing, it is possible to realize a wide dynamic range while greatly reducing the hardware portion, and can greatly contribute to downsizing and cost reduction.
100 無線基地局装置
110 アンテナ
120 RF受信回路
130 A/Dコンバータ
140 ベースバンド信号処理部
201 FFT部
202 拡散符号記憶部
203 FFT部
204 乗算部
205 利得調整部
206 IFFT部
207 パス検出部
208 最大値検索部
209 利得値決定部
210 閾値決定部
DESCRIPTION OF
Claims (3)
乗算結果の最大値を検索する検索手段と、
前記最大値に基づき、利得値を決定する利得値決定手段と、
前記利得値を用いて、周波数領域にて前記乗算結果の利得制御を行う利得制御手段と、
前記最大値に基づき、同期検出に用いる閾値を決定する閾値決定手段と
を有する同期検出装置。 Means for multiplying the received signal and the despreading code in the frequency domain;
A search means for searching for the maximum value of the multiplication results;
Gain value determining means for determining a gain value based on the maximum value;
Gain control means for performing gain control of the multiplication result in the frequency domain using the gain value;
And a threshold value determining means for determining a threshold value used for synchronization detection based on the maximum value.
請求項1に記載の同期検出装置。 The synchronization detection apparatus according to claim 1, wherein the gain value determination unit dynamically determines a gain value based on the number of digits of the maximum value.
請求項1に記載の同期検出装置。 The synchronization detection apparatus according to claim 1, wherein the threshold value determination unit dynamically determines a threshold value used for synchronization detection based on the number of digits of the maximum value.
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