JP2952305B2 - 相関検出器および通信装置 - Google Patents

相関検出器および通信装置

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JP2952305B2 JP51159495A JP51159495A JP2952305B2 JP 2952305 B2 JP2952305 B2 JP 2952305B2 JP 51159495 A JP51159495 A JP 51159495A JP 51159495 A JP51159495 A JP 51159495A JP 2952305 B2 JP2952305 B2 JP 2952305B2
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智弘 土肥
衛 佐和橋
文幸 安達
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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、移動通信においてスペクトル拡散を用いて
マルチプルアクセスを行うCDMA(Code Division Multip
le Access)方式における無線機受信部の相関検出器に
関する。
特に本発明は、CDMA通信において受信信号の拡散符号
に、逆拡散用の拡散符号を同期させるCDMA同期回路に関
する。
背景技術 CDMA伝送は情報レートより高速の拡散符号で広帯域の
信号に拡散して多元接続伝送を行う伝送方法であり、変
調信号を高速レートの拡散符号で拡散する直接拡散(D
S)方式と周波数ホッピング(FH)方式とに分類でき
る。FH方式は、1シンボルをチップと呼ばれる単位に分
解してチップ毎に異なる中心周波数の信号に高速に切り
替える方式である。FH方式の装置の実現は困難であるた
め、通常はDS方式が用いられる。DS方式においては、広
帯域の受信入力信号を受信側で逆拡散して元の狭帯域の
信号に戻し、次に復調処理を行う。受信側は、逆拡散過
程において受信信号の拡散系列と受信局で発生する拡散
系列との相関検出を行う。
DS方式で拡散された信号を受信する受信機は、通常、
受信信号のPN符号(受信PN符号)のレプリカ(参照PN符
号)を用意し、参照PN符号と受信PN符号との同期をと
る。図1に、マッチドフィルタを用いた従来の同期回路
を示す。入力端子10から入力された受信信号はタップ付
き記憶回路11に入力される。タップ付き記憶回路11のタ
ップ数は、拡散符号の1周期のチップ数(拡散利得GP)
と同じである。記憶回路11の各タップの出力は乗算回路
12でタップ係数回路13に記憶されている参照拡散符号と
乗ぜられる。乗算結果は積算回路14で加算され、相関値
15として出力端子16から出力される。
マッチドフィルタを用いると相関値のピークが拡散符
号の周期と同一の周期で現われるので、高速に同期を得
ることができる。しかしながら、タップ付き記憶回路11
および乗算回路12の数は拡散利得に比例して増加するの
で、拡散符号の周期が長い場合には消費電力が大きくな
る。従って、マッチドフィルタを用いた従来の同期回路
は、携帯機または移動機には適さない。
図2に示すスライディング相関検出器を用いることに
より、消費電流および回路規模を小さくすることができ
る。図2において、入力端子10から入力された受信信号
21は、乗算回路22において、拡散符号レプリカ発生回路
30で発生された拡散符号と乗算されて相関がとられる。
乗算結果は帯域通過炉波器(BPF)23を通過後、振幅2
乗検波器24においてピークパワー検出される。検出され
たパワーは積分ダンプ回路25において、一定時間(通常
±1チップ)積分される。積分結果はしきい値判定回路
26においてしきい値と比較され、しきい値よりも大きい
場合には同期引込が完了したものと判断し、次のステッ
プ(同期保持モード)に進む。しきい値よりも小さい場
合には、電圧制御クロック発生器(VCCG)29に制御電圧
を送り、レプリカ符号の位相をスライドさせ、拡散符号
発生回路30で発生される拡散符号の位相を1/Nチップ
(Nは1以上の自然数)スライドさせる。この処理を同
期点を見つけるまで繰り返すことにより、同期引込を確
立する。
この方式によると、拡散レプリカ符号を1/Nチップだ
けスライドさせる毎に一定時間の積分を行い、積分結果
を比較した上で拡散符号の1周期間の同期点の検出を行
う必要がある。このため同期引込時間が長くなり、高速
な同期引込が要求されるシステムの場合には適さない。
従来の相関検出器は、同期の保持(トラッキング)に
関しても、誤差が大きいという問題を有する。
図3に、従来のDLL(Delay Locked Loop)型の相関検
出器44のブロック構成を示す。図3において、図2と同
一の機能ブロックには図2と同一の符号を付してある。
10は拡散信号入力端子、102は識別判定データ出力端
子、111は乗算回路、510は遅延回路である。入力変調信
号に対して、レプリカPN符号の(1/N)チップ位相が進
んだ符号系列と(1/N)チップ位相が遅れた符号系列と
の相関をそれぞれとる。相関をとった信号から、それぞ
れ帯域通過フィルタ(BPF)53、54で高周波の不要成分
を除去した後に振幅2乗検波器55、56で振幅2乗検波す
る。加算回路57で、振幅2乗成分を逆相で加算すること
により位相誤差の大きさを示す誤差信号電圧を抽出す
る。誤差信号電圧をループフィルタ58に通した後、VCCG
29に帰還して、レプリカ符号系列の位相を補正する。位
相進み(遅れ)時間をδとするとこの相関間隔はδ≦Tc
(Tcはチップ周期)の範囲である。
ここで、CDMA方式をセルラに適用するには、全ての移
動局から送信される信号の基地局での受信レベルが一定
になるように、高精度の送信電力制御を行う必要があ
る。CDMA方式では、FDMA方式またはTDMA方式を用いたシ
ステムに比較して、周波数帯域あたりの加入者要領を増
大することができる。これは、従来の周波数で直交化す
る方式では、隣接のセルで同じ搬送周波数が使えなく、
スペースダイバーシチを用いても4セル繰り返しになる
からである。
これに対してCDMA方式では、他の通信者の信号を白色
化雑音とみなすので、同じ搬送波周波数を隣のセルでも
用いることができる。このため、CDMA方式によれば、FD
MA方式またはTDMA方式に比較して加入者容量を増大でき
る。一般に拡散率pgで拡散する場合は、完全に直交する
符号の数はpgである。しかし、情報データが1シンボル
周期の符号系列だけを用いて拡散するのでは、符号の数
が足りない。そこで一般には符号の数を無限にとるため
にこの1シンボル周期のショートコードの上に、非常に
周期の長いロングコードをかけることにより拡散符号の
数を無限個近くとる。
Gold符号及びこの上に周期の長いロングコードをかけ
た場合の自己相関は、M系列のようなきれいな信号にな
らず1シンボル間に相関ピーク以外にもかなり振利幅の
大きな不要ピークが現れる。従って受信信号レベルが低
い場合には従来の1チップ間のDLLではロックが外れる
場合が生じる。図3の従来のDLLの原理動作について定
式化する。入力信号は次式で表わされる。
ここでSは平均信号電力、c(t−τt)は伝送遅延
を有する受信拡散符号、m(t−τ)は同様に伝送遅
延を有するデータ変調、ωは搬送波角周波数、θ
(t)=θ+Ω+Ω0tは未知のキャリア位相であ
り、定数項とドップラに比例する項の和で表わされる。
n(t)の電力スペクトル密度はN0/2である。Δω
変調信号の中心周波数と、局発発振器との拡周波数誤差
である。また、入力熱雑音ni(t)のバンドパス表現は となる。Nc(t)とNs(t)は近似的の統計的に独立、
定常であると仮定する。位相の進んだ拡散レプリカ系列
および遅れた拡散レプリカ系列はそれぞれ で表わされる。
ここで は受信側DLLで推定した伝達遅延である。位相検波器の
相互相関出力は、 のように表わすことができる。ここでKmは位相検波器の
利得であり、ここでは両ブランチで等しいとする。また
は集合平均を表わす。
図4に受信チップ位相誤差による自己相関出力を示す。
ここで は規格化した伝送遅延誤差である。H(s)をBPFの伝
達関数H(s)の低域通過透過表現とする。また はPN符号の自己雑音プロセスである。
振幅2乗検波器出力は、RPN±(x)を用いて次式の
ように表わすことができる。ここでRPN±(x)はPNの
自己相関関数を時間+xだけシフトさせた関数である。
ここで である。ここでH/(p)×(t)はx(t)に対するBP
Fの出力応答を表わす。帯域BLがチップレートに比較し
て十分に小さい場合は、PN系列が生じる自己雑音のルー
プへの影響は1次近似では無視できる。式(5)におけ
る自己雑音と振幅2乗検波器から生じる2次高調波項を
無視すると、ループフィルタへの入力は次式で表わされ
る。
ここで D(εt)R 2 PN-(ε)−R2 PN+(ε) である。以上より拡散レプリカ符号発生器出力の瞬時規
格化遅延推定量は、e(t)を用いて次式で表わされ
る。
ここでF(s)はループフィルタ伝達関数、KVCCはPN符
号発生器を駆動するVCCG内の電圧圧制回路の利得であ
る。K=Km 2KVCCとおくと、これはループゲインを示
す。式(7)を式(8)に代入して となり、結局推定誤差εtは となる。
上式[ ]内の第1項を平均値の項と変調自己雑音の
項とに分解すると次式のように表わすことができる。
ここで〈 〉は時間平均を表し、 である。
ここでSm(f)はデータ変調の電力スペクトル密度であ
る。M2の項はデータ変調電力スペクトル密度をフィルタ
の帯域内で積分したもので帯域内のデータ変調電力を表
わす。データシンボルレートに比較してループの帯域幅
は十分小さいので式(11)の第2項の自己雑音の項は無
視できる。
式(10)より となる。ここでは時間微分を表す。
またηは である。
詳細は省略して雑音成分に起因する平均2乗トラッキ
ングジッタは次式で表される。
ここでBLはLPFの等価雑音帯域幅である。
またNe(ε)は である。また式(15)でf(ε)は2乗検波曲線であ
る。
式(15)に示すように従来のDLLは振幅2乗検波器を
用いているため雑音成分も2乗され、その結果式(14)
に示すようにトラッキングジッタを増大させる。
発明の開示 本発明は、消費電力が少なく、かつ高速同期が可能な
CDMA同期回路を提供することを目的とする。更に本発明
は、従来のコードトラッキング回路(DLL)と異なり振
幅2乗検波器による雑音成分の強調である2乗誤差(Sq
uare Loss)をなくす高精度なトラッキングを行うこと
ができる相関検出器を提供することを目的とする。
このような目的を達成するために、 請求項1に記載の発明は、受信装置が受信するCDMA拡
散された受信信号と、当該受信信号の逆拡散に用いる逆
拡散符号との相関を用いて前記受信信号と前記逆拡散符
号との同期の保持を行う同期保持手段を備えた同期装置
であって、前記同期保持手段が、前記受信信号に対して
位相が進んだCDMA拡散符号のレプリカ、位相が遅れたCD
MA拡散符号のレプリカ、および位相が同期したCDMA拡散
符号のレプリカを生成するレプリカ符号発生手段と、前
記受信信号に前記位相が進んだレプリカを乗算する第1
乗算手段と、前記受信信号に前記位相が後れたレプリカ
を乗算する第2乗算手段と、前記第1乗算手段の出力信
号から前記位相が進んだレプリカと前記受信信号との相
関性の強さを示す第1の相関検出信号を取り出す第1フ
ィルタと、前記第2乗算手段の出力信号から前記位相が
遅れたレプリカと前記受信信号との相関性の強さを示す
第2の相関検出信号を取り出す第2フィルタと、前記受
信信号に前記位相が同期したレプリカを乗算する第3乗
算手段と、当該第3乗算手段の出力信号をMチップにわ
たって積分する積分手段と、当該積分手段の出力信号か
らキャリア周波数誤差を検出して、当該キャリア周波数
誤差を補償する自動周波数制御手段と、前記第1および
第2の相関検出信号に対して、前記キャリア周波数誤差
を補償するキャリア周波数誤差補償手段と、当該キャリ
ア周波数誤差補償手段により補償された、前記第1およ
び第2の相関検出信号を逆相で加算する加算手段と、当
該加算手段の出力信号を時間方向に平均化する平均化手
段と、前記積分手段の出力信号を受信位相誤差補償し
て、受信データの識別信号を出力する識別手段と、前記
平均化手段の出力信号を前記識別信号により逆変調する
逆変調手段と、当該逆変調手段から出力される位相誤差
信号により位相が制御されたクロックを出力するクロッ
ク発生手段とを備え、前記レプリカ符号発生手段は、当
該クロック発生手段により発生されるクロックにより駆
動されることを特徴とする。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の同期装置
であって、少なくとも拡散符号の1周期の長さの前記受
信信号を格納するタップ付き記憶手段、前記逆拡散符号
を格納するタップ係数手段、前記タップ付き記憶手段に
記憶した各チップと前記タップ係数手段に格納した前記
逆拡散符号の各記憶パターンとをそれぞれ乗算する第4
乗算手段、および当該第4乗算手段の各出力を加算する
第2加算手段を有する初期同期手段と、前記受信信号と
前記逆拡散符号との位相差が所定値より大きい場合に、
前記受信信号を前記初期同期手段に供給し、所定値より
小さい場合に前記受信信号を前記同期保持手段に供給す
る切り替え手段とを更に備えたことを特徴とする。
請求項3に記載の発明は、受信装置が受信するCDMA拡
散された受信信号と、当該受信信号の逆拡散に用いる逆
拡散符号との相関を用いて前記受信信号と前記逆拡散符
号との同期の保持を行う同期保持手段を備えたCDMA方式
の通信装置であって、前記同期保持手段が、前記受信信
号に対して位相が進んだCDMA拡散符号のレプリカ、位相
が遅れたCDMA拡散符号のレプリカ、および位相が同期し
たCDMA拡散符号のレプリカを生成するレプリカ符号発生
手段と、前記受信信号に前記位相が進んだレプリカを乗
算する第1乗算手段と、前記受信信号に前記位相が遅れ
たレプリカを乗算する第2乗算手段と、前記第1乗算手
段の出力信号から前記位相が進んだレプリカと前記受信
信号との相関性の強さを示す第1の相関検出信号を取り
出す第1フィルタと、前記第2の乗算手段の出力信号か
ら前記位相が遅れたレプリカと前記受信信号との相関性
の強さを示す第2の相関検出信号を取り出す第2フィル
タと、前記受信信号に前記位相が同期したレプリカを乗
算する第3乗算手段と、当該第3乗算手段の出力信号を
Mチップにわたって積分する積分手段と、当該積分手段
の出力信号からキャリア周波数誤差を検出して、当該キ
ャリア周波数誤差を補償する自動周波数制御手段と、前
記第1および第2の相関検出信号に対して、前記キャリ
ア周波数誤差を補償するキャリア周波数誤差補償手段
と、当該キャリア周波数誤差補償手段により補償され
た、前記第1および第2の相関検出信号を逆相で加算す
る加算手段と、当該加算手段の出力信号を時間方向に平
均化する平均化手段と、前記積分手段の出力信号を受信
位相誤差補償して、受信データの識別信号を出力する識
別手段と、前記平均化手段の出力信号を前記識別信号に
より逆変調する逆変調手段と、当該逆変調手段から出力
される位相誤差信号により位相が制御されたクロックを
出力するクロック発生手段とを備え、前記レプリカ符号
発生手段は、当該クロック発生手段により発生されるク
ロックにより駆動されることを特徴とする。
請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の通信装置
であって、少なくとも拡散符号の1周期の長さの前記受
信信号を格納するタップ付き記憶手段、前記逆拡散符号
を格納するタップ係数手段、前記タップ付き記憶手段に
記憶した各チップと前記タップ係数手段に格納した前記
拡散符号の各記憶パターンとをそれぞれ乗算する第4乗
算手段、および当該第4乗算手段の各出力を加算する第
2加算手段を有する初期同期手段と、前記受信信号と前
記逆拡散符号との位相差が所定値より大きい場合に、前
記受信信号を前記初期同期手段に供給し、所定値より小
さい場合に前記受信信号を前記同期保持手段に供給する
切り替え手段とを更に備えたことを特徴とする。
請求項5に記載の発明は、CDMA拡散された受信信号
と、当該受信信号の逆拡散に用いる逆拡散符号との相関
を用いて前記受信信号と前記逆拡散符号との同期の保持
を行う同期保持ステップを備えた同期方法であって、前
記同期保持ステップが、前記受信信号に対して位相が進
んだCDMA拡散符号のレプリカ、位相が遅れたCDMA拡散符
号のレプリカ、および位相が同期したCDMA拡散符号のレ
プリカを生成し、前記受信信号に前記位相が進んだレプ
リカを乗算し、前記受信信号に前記位相が遅れたレプリ
カを乗算し、各乗算結果から、各レプリカと前記受信信
号との相関性の強さを示す。それぞれの相関検出信号を
取り出し、前記受信信号に前記位相が同期したレプリカ
を乗算し、当該乗算結果をMチップにわたって積分し、
積分した信号からキャリア周波数誤差を検出して、当該
キャリア周波数誤差を補償し、前記2つの相関検出信号
に対して、前記キャリア周波数誤差を補償し、前記キャ
リア周波数誤差を補償された、前記2つの相関検出信号
を逆相で加算し、当該加算結果を時間方向に平均化し、
前記積分した信号を受信位相誤差補償して、受信データ
の識別信号を出力し、前記平均化した加算結果を前記識
別信号により逆変調して位相誤差信号を生成し、当該位
相誤差信号により位相が制御されたクロックを出力し、
前記レプリカは、当該クロックを基準として生成される
こと特徴とする。
請求項6に記載の発明は、請求項5に記載の同期方法
であって、前記逆拡散符号を格納し、少なくとも拡散符
号の1周期の長さの前記受信信号を格納し、前記受信信
号の各チップと前記逆拡散符号の各パターンとをそれぞ
れ乗算し、各乗算結果を加算する初期同期ステップと、
前記受信信号と前記逆拡散符号との位相差が所定値より
大きい場合に、前記受信信号を前記初期同期ステップに
より初期化、所定値よい小さい場合に前記受信信号を前
記同期保持ステップにより同期保持する切り替えステッ
プとを更に備えたことを特徴とする。
請求項7に記載の発明は、CDMA拡散された受信信号
と、当該受信信号の逆拡散に用いる逆拡散符号との相関
を用いて前記受信信号と前記逆拡散符号との同期の保持
を行う同期保持手段を、各受信装置が備えたCDMA方式の
通信システムであって、前記同期保持手段が、前記受信
信号に対して位相が進んだCDMA拡散符号のレプリカ、位
相が遅れたCDMA拡散符号のレプリカ、および位相が同期
したCDMA拡散符号のレプリカを生成するレプリカ符号発
生手段と、前記受信信号に前記位相が進んだレプリカを
乗算する第1乗算手段と、前記受信信号に前記位相が遅
れたレプリカを乗算する第2乗算手段と、前記第1乗算
手段の出力信号から前記位相が進んだレプリカと前記受
信信号との相関性の強さを示す第1の相関検出信号を取
り出す第1フィルタと、前記第2乗算手段の出力信号か
ら前記位相が遅れたレプリカ前記受信信号との相関性の
強さを示す第2の相関検出信号を取り出す第2フィルタ
と、前記受信信号に前記位相が同期したレプリカを乗算
する第3乗算手段と、当該第3乗算手段の出力信号をM
チップにわたって積分する積分手段と、当該積分手段の
出力信号からキャリア周波数誤差を検出して、当該キャ
リア周波数誤差を補償する自動周波数制御手段と、前記
第1および第2の相関検出信号に対して、前記キャリア
周波数誤差を補償するキャリア周波数誤差補償手段と、
当該キャリア周波数誤差補償手段により補償された、前
記第1および第2の相関検出信号を逆相で加算する加算
手段と、当該加算手段の出力信号を時間方向に平均化す
る平均化手段と、前記積分手段の出力信号を受信位相誤
差補償して、受信データの識別信号を出力する識別手段
と、前記平均化手段の出力信号を前記識別信号により逆
変調する逆変調手段と、当該逆変調手段から出力される
位相誤差信号により位相が制御されたクロックを出力す
るクロック発生手段とを備え、前記レプリカ符号発生手
段は、当該クロック発生手段により発生されるクロック
により駆動されることを特徴とする。
請求項8に記載の発明は、請求項7に記載の通信シス
テムであって、少なくとも拡散符号の1周期の長さの前
記受信信号を格納するタップ付き記憶手段、前記逆拡散
符号を格納するタップ係数手段、前記タップ付き記憶手
段に記憶した各チップと前記タップ係数手段に格納した
前記逆拡散符号の各記憶パターンとをそれぞれ乗算する
第4乗算手段、および当該第4乗算手段の各出力を加算
する第2加算手段を有する初期同期手段と、前記受信信
号と前記逆拡散信号との位相差が所定値より大きい場合
に、前記受信信号を前記初期同期手段に供給し、所定値
より小さい場合に前記受信信号を前記同期手段に供給す
る切り替え手段とを更に備えたことを特徴とする。
本発明によると、マッチドフィルタを用いて相関検出
を行う初期同期回路と、相関検出を行うスライディング
相関検出器と、これら初期同期回路と相関検出器とに受
信信号を切り替え供給する切り替え回路とからなり、そ
の切り替え回路は同期引込み開始時には初期同期回路へ
受信信号を供給し、同期引込確立後には相関検出器へ受
信信号が供給されて同期保持がなされる。
更に本発明によれば、受信装置が受信する拡散された
受信信号と受信装置が発生するCDMA拡散符号のレプリカ
との位相を示す相関信号を用いて、受信信号とレプリカ
との同期を保持する相関検出器において、同期保持手段
が逆拡散信号に基づいて相関信号を補償するので、正確
なトラッキングを行うことが出来る。
図面の簡単な説明 第1図は、従来のマッチドフィルタの同期回路を示す
ブロック図; 第2図は、従来のスライディング相関検出器を示すブ
ロック図; 第3図は、従来のDLL型の相関検出器を示すブロック
図; 第4A〜4C図は、受信チップ位相誤差による相互相関出
力信号を示す図; 第5図は、本発明の相関検出器の実施例1における基
本構成を示すブロック図; 第6図は、本発明の相関検出器の実施例1における他
の基本構成を示すブロック図; 第7図は、本発明の相関検出器の、詳細ハードウエア
ブロック図; 第8図は、本発明の相関検出器の他の実施例を示すブ
ロック図である。
発明を実施するための最良の形態 以下、図面を参照し本発明を実施するための最良の形
態を詳細に説明する。
(実施例1) 図5に本発明の実施例を示す。入力端子10からの受信
信号21は切り替え回路42により、マッチドフィルタより
なる初期同期回路43又は相関検出器44の何れかに切り替
えて供給される。初期同期回路43は図1に示した回路と
同様の構成をする。相関検出器44は図2および図3に示
した相関検出器と同様な機能を有する。同期引込が未完
了の場合には、同期判定回路45からの切り替え信号46の
支持に従って受信信号は初期同期回路(マッチドフィル
タ)43に入力されて、相関検出が行われる。マッチドフ
ィルタ43で検出された相関値は、同期判定回路45におい
てしきい値と比較される。相関値がしきい値以上の場合
には、同期判定回路45は同期引込が完了したと判断し、
同期回路切り替え信号46を用いて切り替え回路42を切り
換える。これにより受信信号21が相関検出器44の乗算器
47、48に出力される。また同期判定回路45は、VCCG29、
拡散符号レプリカ発生器30に対して初期リセット信号49
を出力する。
同期引込後の受信信号21は、乗算器47、48において、
拡散符号レプリカ発生期30から発生された、ある時間T
(1符号長(チップ長さ)以下)だけ位相が前後にスラ
イドしている拡散符号51、52と乗ぜられる。各乗算結果
は帯域通過フィルタ(BFP)53、54を通過後、振幅2乗
検波回路55、56において振幅2乗検波されて相関値が検
出される。これらの相関値は加算回路57において逆相で
加算される。加算された相関値は、ループフィルタ58を
通過後、VCCG29の制御電圧となる。VCCG29から発生され
たクロックは、拡散符号レプリカ発生器30の位相を調節
し、同期点を追跡し、同期保持を行う。
図6に入力端子10からの受信信号21を直交検波器62で
直交検波した出力に対し、拡散符号レプリカ発生器30I
を同期させる例を示す。図5と対応する部分には同一符
号を付してある。直交検波器62の二つの検波出力I、Q
に対する処理回路には、図5と同一の番号に添字I、Q
を付けてある。検波出力I、Qはそれぞれ低域通過フィ
ルタ63、64を通りA/D変換器65、66でディジタル信号に
変換されて切り替え回路42I、42Qへ供給される。初期同
期回路43I、43Qの出力はそれぞれ振幅2乗検波回路71、
72で振幅2乗検波され、加算器73で加算されて同期判定
回路45へ供給されて同期したか否かが判定される。
相関検出器44の拡散符号レプリカ発生器30Iは、位相
が進んだ、進み拡散符号51Iおよび位相が遅れた遅れ拡
散符号52Iを生成する。また、拡散拡散符号レプリカ発
生器30Qは、進み拡散符号51Q、および遅れ拡散符号52Q
を生成する。切替回路42Iから出力された検波出力のI
成分が、乗算機47Iおよび48Iで進み拡散符号51Iおよび
遅れ拡散符号52Iと乗ぜられる。切替回路42Qから出力さ
れた検波出力のQ成分は、乗算機47Q及び乗算機48Qで進
み散符号51Qおよび遅れ拡散符号52Qと乗ぜられる。
乗算器47Iおよび47Qから出力された、進み拡散符号51
I、51Qとの各検出相関値は、帯域通過フィルタ(BPF)5
3I、53Qを通過後振幅振幅二乗検波器55I、55Qで二乗検
波され、加算回路67で加算される。乗算器48Iおよび48Q
から出力された、遅れ拡散符号52I、52Qとの各検出相関
値は、帯域通過フィルタ(BPF)54I、54Qを通過後振幅
二乗検波器56I、56Qで二乗検波され、加算回路68で加算
される。加算回路67、68の出力が加算器57で逆相で加算
される。これらの動作は図5の場合と同様である。
実施例1に記載の方法によれば、同期のプロセスが初
期同期(Acquisition)過程と相関検出器を用いた同期
保持(Tracking,トラッキング)過程とに分類される。P
N符号は±1チップの範囲でしか自己相関が得られない
ので初期同期の過程で入力PN符号と参照PN符号との位相
差が±1チップより十分に小さい範囲に入るように、入
力PN符号を捕捉する。トラッキングの処理では、入力PN
符号と参照PN符号との位相差をこの範囲に保持する。
(実施例2) 図7に、実施例2における相関検出器のブロック構成
を示す。図7において、図1〜6と同一の機能ブロック
には同一の符号が付してある。図7に示すように発振周
波数が変調信号の中心周波数にほぼ一致した固定周波性
で準同期検波した信号が拡散信号入力端子10に入力され
る。相関検出器は、受信拡散信号と受信レプリカ符号と
の相関検出を行う乗算回路47、48と、乗算後の信号から
相関検出信号のみを取り出す帯域通過フィルタ83、84
と、フィルタ出力信号に対して自動周波数制御回路で検
出したキャリア周波数誤差信号を補償するキャリア周波
数誤差補償手段208と、位相の進んだレプリカとの相関
検出誤差と位相の遅れたレプリカとの相関検出信号を逆
相で加算する加算部57と、相関検出位相誤差を平均化す
るループフィルタ58と、受信信号の拡散符号に位相同期
したレプリカ符号で相関検出を行う乗算回路114と、乗
算回路の出力信号をMチップにわたって積分する積分・
ダンプ回路112と、積分・ダンプ回路の出力信号からキ
ャリア周波数誤差を検出して補償する自動周波数制御回
路213と、相関検出後の信号を受信位相誤差補償し、受
信データの識別判定を行う復調回路113と、ループフィ
ルタ出力の位相誤差信号に識別判定後のデータを逆変調
する乗算回路114と、乗算回路出力の位相誤差信号によ
りクロック位相を制御する電圧制御クロック発生回路29
と、電圧制御クロック発生回路出力のクロックで駆動さ
れる拡散符号レプリカ発生器30とを有する。
発振周波数が変調信号の中心周波数とほぼ一致した固
定周波数でダウンコンバートされた変調信号は、高調波
成分を除去された後、変調信号の拡散符号と位相の一致
した受信レプリカ拡散符号と乗算される。その後一定時
間積分して相関ピークを検出する。相関検出信号は同期
検波または遅延検波の復調回路により識別判定される。
一方変調信号は変調信号の拡散符号に対して位相がΔ進
んだ受信レプリカ拡散符号および位相がΔ遅れたレプリ
カ拡散符号と乗算され、高調波成分を除去される。
位相の進んだレプリカ拡散符号および遅れたレプリカ
拡散符号との相関検出誤差信号を逆相で加算し、ループ
フィルタ58で積分平均化することにより受信信号の拡散
符号とレプリカ拡散符号との位相誤差に応じた誤差電圧
を生じる。この誤差電圧に復調回路出力の識別判定デー
タを乗算して逆変調することにより位相誤差信号の中の
変調信号に起因する誤差を取り除く。位相誤差検出ルー
プとデータ識別ループの処理の絶対時間を一致させるた
めに位相誤差検出ループの後には遅延処理を入れる。
従来のDLLによると、逆拡散後の信号には位相誤差信
号成分に加えて搬送波信号成分の残留成分(受信信号の
中心周波数と直交検波器の局発発信器の周波数との誤差
周波数分の周波数成分)とデータ変調成分が含まれる。
この搬送波周波数オフセット成分とデータ変調成分を除
去するために逆拡散後の信号を振幅2乗検波器で2乗す
ることもできる。しかし振幅2乗検波器で信号成分を2
乗すると、雑音成分も2乗され増大する。この雑音成分
がチップ位相誤差に加わり位相ジッタが増大する。
雑音成分を増大させないためには振幅2乗検波を用い
ない必要がある。そこで本実施例では、逆拡散後の信号
からAFCにより搬送波周波数オフセット成分を除去し、
復調識別後のデータを逆拡散後の信号に逆変調すること
によりデータ変調成分を除去する。
準同期検波後の信号にはキャリアオフセット信号が乗
っているので、検波後の信号には位相回転が起こる。こ
のキャリアオフセット信号は除去する必要がある。そこ
で、データ識別ループの相関ピークから自動周波数制御
回路213でキャリア信号のオフセット成分を検出して、
チップ位相誤差検出ループの相関検出後の2つの信号に
キャリアオフセット信号を反位相回転方向に補正するこ
とによりこの影響を取り除く。
(その他) 図8に、実施例2で説明した相関検出器の、より詳細
なハードウエアブロツク図を示す。図7に示した手段と
同一の手段には、同一の符号が付してある。図8におい
て、304は90度位相器、65、66はA/D変換器、308、309は
複素乗算回路、313は遅延回路、314は複素乗算回路、31
7は識別判定回路である。410はキャリア周波数誤差補償
回路、416は自動周波数制御回路である。
相関検出器は、受信IF変調信号を直交検波器により直
交検波する。直交検波したL、Qチャネルの信号から高
調波成分を除去した後、A/D変換器65、66でディジタル
値に変換する。次に相関検出し、復調処理をI(同
期)、Q(直交)2成分の複素信号処理する。相関検出
も変調拡散信号とレプリカ拡散符号のI,Q成分との複素
乗算で行う。1次変調信号の同相および直交成分を同一
の拡散符号で拡散する場合には、2つのレプリカ拡散符
号は同一である。
1次変調QPSK、2次変調BPSKを用いる場合について説
明する。変調データをI、Qそれぞれ独立の2値のデー
タで独立に1次変調する。(QPSK変調)。このI、Qチ
ャネルを同じ拡散符号で拡散(2次変調)する。受信機
入力信号は次式で表わされる。
式(3)の入力信号に対して従来技術の項と同様に計算
すると、受信レプリカ拡散符号を乗算した後の信号は次
式のようになる。
ループフィルタ出力後のチップ位相誤差信号は次式で表
わされる。
式(18)に示すように、1次変調QPSK変調の場合にも、
それぞれのシンボル成分の変調信号電力が位相誤差信号
にかかって出力されるので、データ識別後のI、Q成分
を位相誤差信号に逆変調することにより、1次変調信号
成分を除去することができる。
産業上の利用の可能性 以上詳細に説明したように、本発明によれば、高速同
期が要求される同期引込時の相関検出はマッチドフィル
タを用いた初期同期回路で行い、高速同期よりも省電力
化が要求される同期保持時の相関検出はスライディング
相関検出器で行うことにより、高速に同期引込がなさ
れ、同期保持時には初期同期回路で電力消費がなく、消
費電力の低減が図れる。
更に本発明によれば、受信チップ位相トラッキングル
ープにおいて、受信レプリカ信号の位相誤差信号に含ま
れていた1次変調信号成分を除去するので、相互相関の
みに起因する成分を取り出すことができる。従って高精
度なトラッキングが可能になる。
フロントページの続き (56)参考文献 IEEE Transaction on Communications, Vol.COM−30,No.5,May −1982,第1027頁−第1028頁 中川正雄監修「スペクトラム拡散技術 の基礎と応用」株式会社トリケップス, 13.3月.1987年,第77頁−第78頁 1993年電子情報通信学会秋季大会講演 論文集,第2分冊,論文番号B−330 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H04L 7/00 H04J 13/00

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】受信装置が受信するCDMA拡散された受信信
    号と、当該受信信号の逆拡散に用いる逆拡散符号との相
    関を用いて前記受信信号と前記逆拡散符号との同期の保
    持を行う同期保持手段を備えた同期装置であって、前記
    同期保持手段が、 前記受信信号に対して位相が進んだCDMA拡散符号のレプ
    リカ、位相が遅れたCDMA拡散符号のレプリカ、および位
    相が同期したCDMA拡散符号のレプリカを生成するレプリ
    カ符号発生手段と、 前記受信信号に前記位相が進んだレプリカを乗算する第
    1乗算手段と、 前記受信信号に前記位相が遅れたレプリカを乗算する第
    2乗算手段と、 前記第1乗算手段の出力信号から前記位相が進んだレプ
    リカと前記受信信号との相関性の強さを示す第1の相関
    検出信号を取り出す第1フィルタと、 前記第2乗算手段の出力信号から前記位相が遅れたレプ
    リカと前記受信信号との相関性の強さを示す第2の相関
    検出信号を取り出す第2フィルタと、 前記受信信号に前記位相が同期したレプリカを乗算する
    第3乗算手段と、 当該第3乗算手段の出力信号をMチップにわたって積分
    する積分手段と、 当該積分手段の出力信号からキャリア周波数誤差を検出
    して、当該キャリア周波数誤差を補償する自動周波数制
    御手段と、 前記第1および第2の相関検出信号に対して、前記キャ
    リア周波数誤差を補償するキャリア周波数誤差補償手段
    と、 当該キャリア周波数誤差補償手段により補償された、前
    記第1および第2の相関検出信号を逆相で加算する加算
    手段と、 当該加算手段の出力信号を時間方向に平均化する平均化
    手段と、 前記積分手段の出力信号を受信位相誤差補償して、受信
    データの識別信号を出力する識別手段と、 前記平均化手段の出力信号を前記識別信号により逆変調
    する逆変調手段と、 当該逆変調手段から出力される位相誤差信号により位相
    が制御されたクロックを出力するクロック発生手段とを
    備え、 前記レプリカ符号発生手段は、当該クロック発生手段に
    より発生されるクロックにより駆動されることを特徴と
    する同期装置。
  2. 【請求項2】請求項1に記載の同期装置であって、 少なくとも拡散符号の1周期の長さの前記受信信号を格
    納するタップ付き記憶手段、前記逆拡散符号を格納する
    タップ係数手段、前記タップ付き記憶手段に記憶した各
    チップと前記タップ係数手段に格納した前記逆拡散符号
    の各記憶パターンとをそれぞれ乗算する第4乗算手段、
    および当該第4乗算手段の各出力を加算する第2加算手
    段を有する初期同期手段と、 前記受信信号と前記逆拡散符号との位相差が所定値より
    大きい場合に、前記受信信号を前記初期同期手段に供給
    し、所定値より小さい場合に前記受信信号を前記同期保
    持手段に供給する切り替え手段とを更に備えたことを特
    徴とする同期装置。
  3. 【請求項3】受信装置が受信するCDMA拡散された受信信
    号と、当該受信信号の逆拡散に用いる逆拡散符号との相
    関を用いて前記受信信号と前記逆拡散符号との同期の保
    持を行う同期保持手段を備えたCDMA方式の通信装置であ
    って、前記同期保持手段が、 前記受信信号に対して位相が進んだCDMA拡散符号のレプ
    リカ、位相が遅れたCDMA拡散符号のレプリカ、および位
    相が同期したCDMA拡散符号のレプリカを生成するレプリ
    カ符号発生手段と、 前記受信信号に前記位相が進んだレプリカを乗算する第
    1乗算手段と、 前記受信信号に前記位相が遅れたレプリカを乗算する第
    2乗算手段と、 前記第1乗算手段の出力信号から前記位相が進んだレプ
    リカと前記受信信号との相関性の強さを示す第1の相関
    検出信号を取り出す第1フィルタと、 前記第2乗算手段の出力信号から前記位相が遅れたレプ
    リカと前記受信信号との相関性の強さを示す第2の相関
    検出信号を取り出す第2フィルタと、 前記受信信号に前記位相が同期したレプリカを乗算する
    第3乗算手段と、 当該第3乗算手段の出力信号をMチップにわたって積分
    する積分手段と、 当該積分手段の出力信号からキャリア周波数誤差を検出
    して、当該キャリア周波数誤差を補償する自動周波数制
    御手段と、 前記第1および第2の相関検出信号に対して、前記キャ
    リア周波数誤差を補償するキャリア周波数誤差補償手段
    と、 当該キャリア周波数誤差補償手段により補償された、前
    記第1および第2の相関検出信号を逆相で加算する加算
    手段と、 当該加算手段の出力信号を時間方向に平均化する平均化
    手段と、 前記積分手段の出力信号を受信位相誤差補償して、受信
    データの識別信号を出力する識別手段と、 前記平均化手段の出力信号を前記識別信号により逆変調
    する逆変調手段と、 当該逆変調手段から出力される位相誤差信号により位相
    が制御されたクロックを出力するクロック発生手段とを
    備え、 前記レプリカ符号発生手段は、当該クロック発生手段に
    より発生されるクロックにより駆動されることを特徴と
    する通信装置。
  4. 【請求項4】請求項3に記載の通信装置であって、 少なくとも拡散符号の1周期の長さの前記受信信号を格
    納するタップ付き記憶手段、前記逆拡散符号を格納する
    タップ係数手段、前記タップ付き記憶手段に記憶した各
    チップと前記タップ係数手段に格納した前記逆拡散符号
    の各記憶パターンとをそれぞれ乗算する第4乗算手段、
    および当該第4乗算手段の各出力を加算する第2加算手
    段を有する初期同期手段と、 前記受信信号と前記逆拡散符号との位相差が所定値より
    大きい場合に、前記受信信号を前記初期同期手段に供給
    し、所定値より小さい場合に前記受信信号を前記同期保
    持手段に供給する切り替え手段とを更に備えたことを特
    徴とする通信装置。
  5. 【請求項5】CDMA拡散された受信信号と、当該受信信号
    の逆拡散に用いる逆拡散符号との相関を用いて前記受信
    信号と前記逆拡散符号との同期の保持を行う同期保持ス
    テップを備えた同期方法であって、前記同期保持ステッ
    プが、 前記受信信号に対して位相が進んだCDMA拡散符号のレプ
    リカ、位相が遅れたCDMA拡散符号のレプリカ、および位
    相が同期したCDMA拡散符号のレプリカを生成し、 前記受信信号に前記位相が進んだレプリカを乗算し、 前記受信信号に前記位相が遅れたレプリカを乗算し、 各乗算結果から、各レプリカと前記受信信号との相関性
    の強さを示す、それぞれの相関検出信号を取り出し、 前記受信信号に前記位相が同期したレプリカを乗算し、 当該乗算結果をMチップにわたって積分し、 積分した信号からキャリア周波数誤差を検出して、当該
    キャリア周波数誤差を補償し、 前記2つの相関検出信号に対して、前記キャリア周波数
    誤差を補償し、 前記キャリア周波数誤差を補償された、前記2つの相関
    検出信号を逆相で加算し、 当該加算結果を時間方向に平均化し、 前記積分した信号を受信位相誤差補償して、受信データ
    の識別信号を出力し、 前記平均化した加算結果を前記識別信号により逆変調し
    て位相誤差信号を生成し、 当該位相誤差信号により位相が制御されたクロックを出
    力し、 前記レプリカは、当該クロックを基準として生成される
    ことを特徴とする同期方法。
  6. 【請求項6】請求項5に記載の同期方法であって、 前記逆拡散符号を格納し、少なくとも拡散符号の1周期
    の長さの前記受信信号を格納し、前記受信信号の各チッ
    プと前記逆拡散信号の各パターンとをそれぞれ乗算し、
    各乗算結果を加算する初期同期ステップと、 前記受信信号と前記逆拡散符号との位相差が所定値より
    大きい場合に、前記受信信号を前記初期同期ステップに
    より初期化し、所定値より小さい場合に前記受信信号を
    前記同期保持ステップにより同期保持する切り替えステ
    ップとを更に備えたことを特徴とする同期方法。
  7. 【請求項7】CDMA拡散された受信信号と、当該受信信号
    の逆拡散に用いる逆拡散符号との相関を用いて前記受信
    信号と前記逆拡散符号との同期の保持を行う同期保持手
    段を、各受信装置が備えたCDMA方式の通信システムであ
    って、前記同期保持手段が、 前記受信信号に対して位相が進んだCDMA拡散符号のレプ
    リカ、位相が遅れたCDMA拡散符号のレプリカ、および位
    相が同期したCDMA拡散符号のレプリカを生成するレプリ
    カ符号発生手段と、 前記受信信号に前記位相が進んだレプリカを乗算する第
    1乗算手段と、 前記受信信号に前記位相が遅れたレプリカを乗算する第
    2乗算手段と、 前記第1乗算手段の出力信号から前記位相が進んだレプ
    リカと前記受信信号との相関性の強さを示す第1の相関
    検出信号を取り出す第1フィルタと、 前記第2乗算手段の出力信号から前記位相が遅れたレプ
    リカと前記受信信号との相関性の強さを示す第2の相関
    検出信号を取り出す第2フィルタと、 前記受信信号に前記位相が同期したレプリカを乗算する
    第3乗算手段と、 当該第3乗算手段の出力信号をMチップにわたって積分
    する積分手段と、 当該積分手段の出力信号からキャリア周波数誤差を検出
    して、当該キャリア周波数誤差を補償する自動周波数制
    御手段と、 前記第1および第2の相関検出信号に対して、前記キャ
    リア周波数誤差を補償するキャリア周波数誤差補償手段
    と、 当該キャリア周波数誤差補償手段により補償された、前
    記第1および第2の相関検出信号を逆相で加算する加算
    手段と、 当該加算手段の出力信号を時間方向に平均化する平均化
    手段と、 前記積分手段の出力信号を受信位相誤差補償して、受信
    データの識別信号を出力する識別手段と、 前記平均化手段の出力信号を前記識別信号により逆変調
    する逆変調手段と、 当該逆変調手段から出力される位相誤差信号により位相
    が制御されたクロックを出力するクロック発生手段とを
    備え、 前記レプリカ符号発生手段は、当該クロック発生手段に
    より発生されるクロックにより駆動されることを特徴と
    する通信システム。
  8. 【請求項8】請求項7に記載の通信システムであって、 少なくとも拡散符号の1周期の長さの前記受信信号を格
    納するタップ付き記憶手段、前記逆拡散符号を格納する
    タップ係数手段、前記タップ付き記憶手段に記憶した各
    チップと前記タップ係数手段に格納した前記逆拡散符号
    の各記憶パターンとをそれぞれ乗算する第4乗算手段、
    および当該第4乗算手段の各出力を加算する第2加算手
    段を有する初期同期手段と、 前記受信信号と前記逆拡散符号との位相差が所定値より
    大きい場合に、前記受信信号を前記初期同期手段に供給
    し、所定値より小さい場合に前記受信信号を前記同期保
    持手段に供給する切り替え手段とを更に備えたことを特
    徴とする通信システム。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4836158B2 (ja) * 2000-08-28 2011-12-14 エスティー‐エリクソン、ソシエテ、アノニム 進み/遅れ検出

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1993年電子情報通信学会秋季大会講演論文集,第2分冊,論文番号B−330
IEEE Transaction on Communications,Vol.COM−30,No.5,May−1982,第1027頁−第1028頁
中川正雄監修「スペクトラム拡散技術の基礎と応用」株式会社トリケップス,13.3月.1987年,第77頁−第78頁

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