JP3363734B2 - 周波数制御回路 - Google Patents

周波数制御回路

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秀貴 石月
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    • H04B1/707Spread spectrum techniques using direct sequence modulation
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    • H04B1/711Interference-related aspects the interference being multi-path interference
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、移動体通信の移動
局の周波数制御回路に係り、詳細には、スペクトル拡散
(Spread Spectrum)に基づく移動体通信の移動局にお
けるキャリア信号局部発振器の周波数を制御する周波数
制御回路に関する。
【0002】
【従来の技術】移動体通信では、送信側と受信側の発振
周波数が高い精度で一致していることが求められる。
【0003】従来、スペクトル拡散に基づく移動体通信
の移動局におけるキャリア周波数制御技術としては、例
えば次の文献に記載されている方法がある。
【0004】文献:“スペクトル拡散移動通信における
キャリア周波数制御方式の一検討”石月秀貴、佐藤慎
一、電子情報通信学会技術研究報告、RCS96−10
5、pp.45−50、1996年11月 上記文献で詳細に説明されているように、基地局がデー
タ変調を行わない拡散符号系列を基準信号(上記文献で
はパイロット信号と呼んでいる)として連続的に送信す
るシステムにおいて、移動局は基準信号の相関値を用い
てチャネル推定値を求め、得られたチャネル推定値に基
づきキャリア周波数制御を行っている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のスペクトル拡散に基づく移動体通信の移動局
におけるキャリア周波数制御方法にあっては、基地局が
基準信号を常時送信しないシステム、例えば、送信する
情報データの間に間欠的に基準信号として既知データを
挿入して送信するシステムには適用が困難となる。
【0006】通常、既知データを挿入する間隔は0.5
msec程度、すなわち、1/0.5msec=2kΗ
z程度の周期で挿入される。そのため、挿入された既知
データのみを用いる方法では、サンプリング定理より、
最大2kHz/2=1kHzの周波数誤差の検出しか行
えず、キャリア周波数が2GHz帯の場合、1kHz/
2GHz=0.5ppmという高い精度のキャリア信号
局部発振器が移動局で要求される。一般的に、0.5p
pm程度のキャリア信号局部発振器は非常に高価であ
り、移動局を低コストで構成することが困難となる。
【0007】本発明は、移動局のキャリア信号局部発振
器を安価に構成することができる周波数制御回路を提供
することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明に係る周波数制御
回路は、基地局側で、送信する情報データの間に予め定
めた時間間隔毎に予め定めた既知データを挿入して送信
する、スペクトル拡散に基づく移動通信システムの移動
局におけるキャリア信号局部発振器の周波数制御回路に
おいて、既知データ区間のシンボル相関値に対しては既
知データ値の複素共役値を、また、情報データ区間のシ
ンボル相関値に対してはそのデータの硬判定値の複素共
役値を乗算することにより、データ変調成分が除去され
たシンボル相関値を演算する手段と、データ変調成分が
除去されたシンボル相関値と、予め決めたサンプル数だ
け遅延させた前記データ変調成分が除去されたシンボル
相関値の複素共役値とを乗算した値における虚数部に
づいて、移動局のキャリア信号局部発振器の発振周波数
の補正に適用される周波数更新量を演算する周波数更新
量演算手段とを備えるように構成する。
【0009】本発明に係る周波数制御回路は、基地局側
で、送信する情報データの間に予め定めた時間間隔毎に
予め定めた既知データを挿入して送信する、スペクトル
拡散に基づく移動通信システムの移動局におけるキャリ
ア信号局部発振器の周波数制御回路において、受信ベー
スバンド信号の同相成分を実数部、直交成分を虚数部と
する複素受信ベースバンド信号を入力とし、マルチパス
無線チャネルのひとつのパスあるいは複数パスのそれぞ
れのパスに対して、そのパスに同期した拡散符号を用い
て1シンボル区間の相関演算を行い、該演算結果をシン
ボル相関値として出力する相関演算部と、相関演算部の
出力のシンボル相関値が既知データ区間の場合には既知
データ値の複素共役値を、また、情報データ区間の場合
にはそのデータの硬判定値の複素共役値を、相関演算部
の出力のシンボル相関値に対して乗算することにより、
データ変調成分が除去されたシンボル相関値を演算する
データ成分補償部と、データ成分補償部の出力である、
データ変調成分が除去されたシンボル相関値の移動平均
を演算しチャネル推定値として出力する移動平均演算部
とから構成されるマルチパスチャネル推定部と、チャネ
ル推定値と、予め決めたサンプル数だけ遅延させた前記
チャネル推定値の複素共役値とを乗算した値における虚
数部に基づいて、移動局のキャリア信号局部発振器の発
振周波数の補正に適用される周波数更新量を演算する周
波数更新量演算手段とを備えるように構成する。
【0010】上記マルチパスチャネル推定部は、データ
変調成分が除去されたシンボル相関値に、チャネル推定
値の複素共役値を乗算し、すべてのパスに対する乗算結
果を加算し、該演算結果の正負判定によりデータ判定を
行うようにしたものであってもよい。
【0011】上記移動通信システムは、スペクトル拡散
若しくは符号分割多元接続(CDMA:Code Division
Multiple Access)を用いた移動体通信システムであっ
てもよい。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明に係る周波数制御回路は、
例えば符号分割多元接続(CDMA:Code Division Mu
ltiple Access)通信方式を用いた移動体通信システム
等に用いられる周波数制御回路に適用することができ
る。
【0013】まず、本発明に係る周波数制御回路が搭載
されている移動局が含まれる移動通信システムの基地局
送信側の前提について説明する。
【0014】以下の第1、第2の実施形態の周波数制御
回路は、基地局送信側において、情報データの間にNs
シンボル間隔(ここで、Nsは予め定めた整数)に既知
データをNpシンボル挿入した送信データを、所定の拡
散符号系列(例えば、PN系列)で直接拡散し、2相P
SK(Phase Shift Keying:直交位相偏移)変調して送
信する移動通信システムにおける、移動局の周波数制御
回路に適用する。
【0015】基地局送信側での送信データのフォーマッ
トを図3に示す。
【0016】図3に示すように、送信データは長さNs
シンボルのフレーム構成をとり、1フレームはNpシン
ボルの既知データとその後に連続する(Ns−Np)シ
ンボルの情報データからなる。基地局送信側における拡
散符号の符号速度はシンボル速度の整数倍である。ま
た、拡散符号周期は、1フレーム長あるいは1フレーム
長の整数倍である。これは、移動局受信側で、受信され
た拡散符号の位相に基づき、既知データの位置を検出す
るためである。
【0017】図1は上記前提に基づく本発明の第1の実
施形態に係る移動体通信システムの移動局の周波数制御
回路の構成を示すブロック図である。
【0018】図1において、周波数制御回路100は、
受信信号を入力する受信信号入力端子1と、複素受信信
号から、最大Μ個のマルチパスのそれぞれのパスのチャ
ネル推定値を演算するマルチパスチャンネル推定部2
と、最大M個のマルチパスのそれぞれのパスのチャネル
推定値に基づいてキャリア信号の周波数更新量を演算す
る周波数更新量演算部3とから構成される。
【0019】上記マルチパスチャンネル推定部2は、パ
ス1処理部41〜パスM処理部4Mから構成され、パスm
処理部4m(m=1〜M)は、相関演算部5、データ判
定部6、データ成分補償部7及び移動平均演算部8から
構成される。
【0020】上記パスm処理部4m(m=1〜M)は、
受信信号入力端子1からの複素受信信号から、第m番目
のパスのチャネル推定値を演算する。
【0021】上記相関演算部5は、第m番目のパスに同
期した拡散符号系列を内部発生し、受信信号入力端子1
から入力された複素受信信号と拡散符号系列との相関演
算を行う。
【0022】上記データ判定部6は、相関演算部5から
のシンボル相関値と移動平均演算部8からのチャネル推
定値を入力とし、データの硬判定を行い、硬判定値を出
力する。
【0023】上記データ成分補償部7は、相関演算部5
の出力であるシンボル相関値と既知データ/情報データ
判定結果、及びデータ判定部6の出力であるデータ硬判
定値を入力し、シンボル相関値からデータ変調成分を除
去し出力する。
【0024】上記移動平均演算部8は、データ成分補償
部7からのデータ変調成分が除去されたシンボル相関値
を入力とし、既知データ区間長に等しいNpサンプルの
移動平均を演算する。
【0025】図2は上記周波数更新量演算部3の構成の
一例を示すブロック図である。
【0026】図2において、周波数更新量演算部3は、
遅延部10及び乗算部11からなるパス1オフセット検
出部91〜パスΜオフセット検出部9M、加算部12、2
値化部13、アップダウンカウンタ14、及び定数乗算
部15から構成される。
【0027】上記パス1オフセット検出部91〜パスΜ
オフセット検出部9Mは、パス1処理部41〜パスΜ処理
部4Mからの第m番目(m=1〜M)のパスのチャネル
推定値に基づいて後述する演算によりパス1〜パスΜオ
フセット検出値を検出する。
【0028】上記加算部12は、パスmオフセット検出
部9m(m=1〜M)からの第m番目のパスのオフセッ
ト検出値を入力し、すべてのパスのオフセット検出値を
加算し、合成オフセット検出値として出力する。
【0029】上記2値化部13は、合成オフセット検出
値の正負判定を行い、正負判定結果を出力する。
【0030】上記アップダウンカウンタ14は、大きさ
2Cのカウンタ(最小値0、最大値2C)を持ち、初期
値をCとし、正負判定結果が正の場合はカウンタ値を1
加算し、また、正負判定結果が負の場合はカウンタ値を
1減算する。
【0031】上記定数乗算部15は、アップダウンカウ
ンタ14からの入力の+1または−1に対し、予め決め
た定数Δを乗算し、周波数更新量として出力する。
【0032】以下、上述のように構成された周波数制御
回路100の動作を説明する。
【0033】受信信号入力端子1には、受信ベースバン
ド信号が入力され、受信信号入力端子1から入力された
受信ベースバンド信号の同相成分を実数部、直交成分を
虚数部とする複素受信信号は、マルチパスチャネル推定
部2に与えられる。
【0034】マルチパスチャネル推定部2では、複素受
信信号から、最大Μ個のマルチパスのそれぞれのパスの
チャネル推定値を演算して周波数更新量演算部3に出力
する。ここで、Mは予め定めた定数である。
【0035】周波数更新量演算部3では、マルチパスチ
ャネル推定部2の出力である、最大M個のマルチパスの
それぞれのパスのチャネル推定値に基づき、キャリア信
号の周波数更新量を演算し、図示しないキャリア信号局
部発振器に出力する。
【0036】キャリア信号局部発振器は、周波数更新量
演算部3の出力である周波数更新量に従い、発振周波数
の調整を行う。
【0037】まず、マルチパスチャネル推定部2の動作
を詳細に説明する。
【0038】マルチパスチャネル推定部2は、パス1処
理部41〜パスM処理部4Mから構成されており、パスm
処理部4m(m=1〜M)は、受信信号入力端子1から
の複素受信信号から、第m番目のパスのチャネル推定値
を演算して出力する。
【0039】具体的には、パスm処理部4mは、相関演
算部5、データ判定部6、データ成分補償部7及び移動
平均演算部8から構成され、パスm処理部4mにおける
相関演算部5は、第m番目のパスに同期した拡散符号系
列を内部発生し、受信信号入力端子1から入力された複
素受信信号と拡散符号系列との相関演算を行う。相関演
算は、1シンボル区間の積和演算である。
【0040】演算結果であるシンボル相関値は、データ
判定部6及びデータ成分補償部7に出力される。また、
拡散符号位相によって、演算されたシンボル相関値が既
知データに対応するものか、情報データに対応するもの
かを判定する。判定結果はデータ成分補償部7に出力さ
れる。
【0041】nを整数、Tsを1シンボル長とし、同相
成分を実数部、直交成分を虚数部とする複素数表現を用
いると、n番目のシンボル相関値R(nTs)は、近似
的に式(1)で表せられる。
【0042】 R(nTs)=Aexp(j(2πΔfnTs+θ))exp(jd) +w(nTs) …(1) ここで、A、θはパスの振幅及び位相特性、Δfは基地
局と移動局間のキャリア周波数誤差、dは送信データの
位相、w(nTs)は雑音成分である。さらに、exp
(jφ)は周知のように、cosφ+jsinφを指数
表現したものである。
【0043】データ判定部6では、相関演算部5からの
シンボル相関値と移動平均演算部8からのチャネル推定
値を入力とし、データの硬判定を行い、硬判定値を出力
する。硬判定の処理は、シンボル相関値にチャネル推定
値の複素共役値を乗算し、その結果の正負判定で行われ
る。チャネル推定値は近似的に、Aexp(j(2πΔ
fnTs+θ))と表せられる。そのため、シンボル相
関値にチャネル推定値の複素共役値を乗算した結果は、
雑音成分を無視すると、式(2)となり、BPSKの場
合、d=±πであるので、乗算結果の正負判定で、デー
タの硬判定値exp(jd)が得られる。
【0044】 R(nTs)Aexp(−j(2πΔfnTs+θ))=A2exp(jd) …(2) データ成分補償部7では、相関演算部5の出力であるシ
ンボル相関値と既知データ/情報データ判定結果、及び
データ判定部6の出力であるデータ硬判定値を入力し、
シンボル相関値からデータ変調成分を除去し出力する。
シンボル相関値からデータ変調成分を除去する処理は、
シンボル相関値R(nTs)にデータ変調成分exp
(id)の複素共役値を乗算する処理である。ここで、
データ変調成分exp(jd)は、シンボル相関値が既
知データ区間の場合には予め決められている既知データ
であり、情報データ区間の場合にはデータ判定部6の出
力であるデータ硬判定値である。雑音成分を無視する
と、式(3)が得られる。
【0045】 R(nTs)exp(−jd)=Aexp(j(2πΔfnTs+θ)) …(3) 移動平均演算部8では、データ成分補償部7からのデー
タ変調成分が除去されたシンボル相関値を入力とし、既
知データ区間長に等しいNpサンプルの移動平均を演算
する。
【0046】一般的に、Δfは数kHz程度であり、ま
た、例えば、Np=4、Ts=1/64000の場合、
移動平均区間長NpTs間では、Aexp(j(2πΔ
fnTs+θ))はほぼ一定とみなすことができるた
め、移動平均処理は、データ変調成分が除去されたシン
ボル相関値に含まれる雑音成分を抑圧する処理となる。
演算結果はチャネル推定値としてデータ判定部6及び周
波数更新量演算部3に出力される。
【0047】次に、周波数更新量演算部3の動作を詳細
に説明する。
【0048】図2に示すように、パス1処理部41〜パ
スΜ処理部4Mからの第m番目(m=1〜M)のパスの
チャネル推定値は、それぞれ、パス1オフセット検出部
91〜パスΜオフセット検出部9Mに入力される。
【0049】パスmオフセット検出部9m(m=1〜
M)は、遅延部10及び乗算部11から構成されてお
り、パスm処理部4mからのチャネル推定値は、遅延部
10及び乗算部11に入力される。
【0050】遅延部10では、入力されたチャネル推定
値を予め決めたサンプル数Nだけ遅延し、乗算部11に
出力する。乗算部11では、パスm処理部4mからのチ
ャネル推定値に、遅延部10からの入力の複素共役値を
乗算し、乗算結果の虚数部を、第m番目のパスのオフセ
ット検出値として、加算部12に出力する。
【0051】パスm処理部4mからのチャネル推定値a
(nTs)を、Aexp(j(2πΔfnTs+θ))
とすると、オフセット検出値は、式(4)で示される。
【0052】 Ιm[a(nTs)a((n−N)Ts)*] =m[A2exp(j(2πΔfNTs))] =A2sin(2πΔfNTs) …(4) ここで、Ιm[]は虚数部を取り出す演算子、*は複素
共役演算子である。Nを適切に選べば、オフセット検出
値は、Δfに対し原点を通る単調増加となり、基地局と
移動局間の周波数誤差量Δf(周波数オフセット値)を
間接的に表す量となる。
【0053】加算部12では、パスmオフセット検出部
9m(m=1〜M)からの第m番目のパスのオフセット
検出値を入力し、すべてのパスのオフセット検出値を加
算し、合成オフセット検出値として2値化部13に出力
する。すべてのパスのオフセット検出値を加算すること
により、あるパスのパワーA2がフェージングにより小
さくなりそのパスのオフセット検出値のSN比が小さく
なった場合であっても、他のパスのオフセット検出値で
補うことができる。
【0054】2値化部13では、加算部12からの合成
オフセット検出値の正負判定を行い、正負判定結果をア
ップダウンカウンタ14に出力する。この正負判定結果
は、周波数誤差量Δfの正負を表すものである。
【0055】アップダウンカウンタ14は、大きさ2C
のカウンタ(最小値0、最大値2C)を持ち、初期値を
Cとする。2値化部13からの正負判定結果が正の場合
は、カウンタ値を1加算し、また、正負判定結果が負の
場合はカウンタ値を1減算する。カウンタ値が最小値0
に達したときは+1を、最大値2Cに達したときは−1
を、定数乗算部15に出力し、そのとき同時にカウンタ
値を初期値Cにもどす。また、カウンタ値が最小値0と
最大値2Cの間であるときは出力を行わない。このよう
に、アップダウンカウンタ14は、2値化部13の出力
の正負判定結果が雑音等により誤っている場合、この誤
りをフィルタリングする処理となる。
【0056】定数乗算部15では、アップダウンカウン
タ14からの入力の+1または−1に対し、予め決めた
定数Δを乗算し、周波数更新量として出力する。
【0057】定数乗算部15の出力である周波数更新量
を、移動局におけるキャリア信号局部発振器に伝達して
発振周波数の補正が行われる。
【0058】ここまでの操作を繰り返すことで、移動局
におけるキャリア信号局部発振器の発振周波数と基地局
の発振周波数との誤差を低減させることが可能となる。
【0059】なお、上述の動作において、実際の無線伝
搬路のマルチパス数がM個未満の場合には、マルチパス
チャネル推定部2におけるパス1処理部41〜パスΜ処
理部4Mのうち未使用のものは、オフ状態となり出力は
何も行わない。
【0060】以上説明したように、第1の本実施形態に
係る周波数制御回路100は、受信ベースバンド信号の
同相成分を実数部、直交成分を虚数部とする複素受信ベ
ースバンド信号を入力とし、マルチパス無線チャネルの
ひとつのパスあるいは複数パスのそれぞれのパスに対し
て、そのパスに同期した拡散符号を用いて1シンボル区
間の相関演算を行い、その結果をシンボル相関値として
出力する相関演算部5と、相関演算部5の出力のシンボ
ル相関値が既知データ区間の場合には既知データ値の複
素共役値を、また、情報データ区間の場合にはそのデー
タの硬判定値の複素共役値を、相関演算部5の出力のシ
ンボル相関値に対して乗算することにより、データ変調
成分が除去されたシンボル相関値を演算するデータ成分
補償部7と、データ成分補償部7の出力である、データ
変調成分が除去されたシンボル相関値の移動平均を演算
しチャネル推定値として出力する移動平均演算部8とか
ら構成されるマルチパスチャネル推定部2と、マルチパ
スチャネル推定部2の出力であるチャネル推定値に基づ
いて周波数更新量を演算する周波数更新量演算部3とを
備え、周波数更新量演算部3の出力である周波数更新量
に対応してキャリア信号局部発振器の周波数を調整する
ように構成したので、データ変調を行わない基準信号を
連続的に送信しているシステムと等価となり、基地局と
移動局間のキャリア周波数誤差が大きくても、その検出
が可能となる。そのため、移動局のキャリア信号局部発
振器の精度が低く、すなわち安価にすることができる。
【0061】図4は本発明の第2の実施形態に係る移動
体通信システムの移動局の周波数制御回路の構成を示す
ブロック図である。
【0062】図4において、周波数制御回路200は、
受信信号を入力する受信信号入力端子16と、複素受信
信号から、最大Μ個のマルチパスのそれぞれのパスのチ
ャネル推定値を演算するマルチパスチャンネル推定部1
7と、最大M個のマルチパスのそれぞれのパスのチャネ
ル推定値に基づいてキャリア信号の周波数更新量を演算
する周波数更新量演算部18とから構成される。
【0063】上記マルチパスチャンネル推定部17は、
パス1処理部191〜パスM処理部19M、及びデータ判
定部23から構成され、パスm処理部19m(m=1〜
M)は、相関演算部20、データ成分補償部21及び移
動平均演算部22から構成される。
【0064】上記パスm処理部19m(m=1〜M)
は、受信信号入力端子1からの複素受信信号から、第m
番目のパスのチャネル推定値を演算する。
【0065】上記相関演算部20は、第m番目のパスに
同期した拡散符号系列を内部発生し、受信信号入力端子
1から入力された複素受信信号と拡散符号系列との相関
演算を行う。
【0066】上記データ成分補償部21は、パスm処理
部19mの相関演算部20の出力であるシンボル相関値
と既知データ/情報データ判定結果、及びデータ判定部
23の出力であるデータ硬判定値を入力し、シンボル相
関値からデータ変調成分を除去し出力する。
【0067】上記移動平均演算部22は、パスm処理部
19mのデータ成分補償部21からのデータ変調成分が
除去されたシンボル相関値を入力とし、既知データ区間
長に等しいNpサンプルの移動平均を演算する。
【0068】上記データ判定部23は、パスm処理部1
9m(m=1〜M)の相関演算部20及び移動平均演算
部22のそれぞれの出力であるシンボル相関値及びチャ
ネル推定値を入力し、データの硬判定を行い、硬判定値
を出力する。
【0069】また、上記周波数更新量演算部18は、前
記図2に示した周波数更新量演算部3と同一構成で構成
される。
【0070】以下、上述のように構成された周波数制御
回路200の動作を説明する。
【0071】受信信号入力端子16から入力された、受
信ベースバンド信号の同相成分を実数部、直交成分を虚
数部とする複素受信信号は、マルチパスチャネル推定部
17に与えられる。
【0072】マルチパスチャネル推定部17では、複素
受信信号から、最大Μ個のマルチパスのそれぞれのパス
のチャネル推定値を演算し、出力する。ここで、Mは予
め定めた定数である。
【0073】周波数更新量演算部18では、マルチパス
チャネル推定部17の出力である、最大M個のマルチパ
スのそれぞれのパスのチャネル推定値に基づき、キャリ
ア信号の周波数更新量を演算し、図示しないキャリア信
号局部発振器に出力する。
【0074】キャリア信号局部発振器は、周波数更新量
演算部18の出力である周波数更新量に従い、発振周波
数の調整を行う。
【0075】第2の実施形態は前述の第1の実施形態に
対し、マルチパスチャネル推定部17の構成と動作が異
なっている。受信信号入力端子16及び周波数更新量演
算部18はそれぞれ、第1の実施形態の受信信号入力端
子1及び周波数更新量演算部3と同じ構成動作である。
そのため、以下では、マルチパスチャネル推定部17動
作について詳細に説明する。
【0076】マルチパスチャネル推定部17は、パス1
処理部191〜パスΜ処理部19M及びデータ判定部23
から構成されており、パスm処理部19m(m=1〜
M)は、相関演算部20、データ成分補償部21及び移
動平均演算部22から構成される。
【0077】パスm処理部19mにおける相関演算部2
0では、第m番目のパスに同期した拡散符号系列を内部
発生し、受信信号入力端子16から入力された複素受信
信号と拡散符号系列との相関演算を行う。相関演算は、
1シンボル区間の積和演算である。演算結果であるシン
ボル相関値は、データ判定部23及びデータ成分補償部
21に出力される。また、拡散符号位相によって、演算
されたシンボル相関値が既知データに対応するものか、
情報データに対応するものかを判定する。判定結果はデ
ータ成分補償部21に出力される。
【0078】nを整数、Tsを1シンボル長とし、同相
成分を実数部、直交成分を虚数部とする複素数表現を用
いると、n番目のシンボル相関値R(nTs)は、近似
的に、式(5)で表せられる。
【0079】 R(nTs)=Aexp(j(2πΔfnTs+θ))exp(jd) +w(nTs) …(5) ここで、A、θはパスの振幅及び位相特性、Δfは基地
局と移動局間のキャリア周波数誤差、dは送信データの
位相、w(nTs)は雑音成分である。さらに、exp
(jφ)は周知のように、cosφ+jsinφを指数
表現したものである。
【0080】データ判定部23では、パスm処理部19
m(m=1〜M)の相関演算部20及び移動平均演算部
22のそれぞれの出力であるシンボル相関値及びチャネ
ル推定値を入力し、データの硬判定を行い、硬判定値を
出力する。硬判定の処理は、パスm処理部19mの相関
演算部20からのシンボル相関値に、パスm処理部19
mの移動平均演算部22からのチャネル推定値の複素共
役値を乗算し、m=1〜Mのそれぞれに対するその乗算
結果を、すべて加算し、その結果の正負判定で行われ
る。チャネル推定値は近似的に、Αexp(j(2πΔ
fnTs+θ))と表せられる。そのため、シンボル相
関値にチヤネル推定値の複素共役値を乗算した結果は、
雑音成分を無視すると、式(6)となり、BPSKの場
合、d=±πであるので、乗算結果の正負判定で、デー
タの硬判定値exp(jd)が得られる。
【0081】 R(nTs)Aexp(−j(2πΔfnTs+θ))=A2exp(jd) …(6) なお、ここで、すべてのパスに対するこの乗算結果を加
算することにより、あるパスのパワーΑ2がフェージン
グにより小さくなりそのパスの乗算結果のSN比が小さ
くなった場合であっても、他のパスの乗算結果で補うこ
とができる。
【0082】パスm処理部19mのデータ成分補償部2
1では、パスm処理部19mの相関演算部20の出力で
あるシンボル相関値と既知データ/情報データ判定結
果、及びデータ判定部23の出力であるデータ硬判定値
を入力し、シンボル相関値からデータ変調成分を除去し
出力する。シンボル相関値からデータ変調成分を除去す
る処理は、シンボル相関値R(nTs)にデータ変調成
分exp(jd)の複素共役値を乗算する処理である。
ここで、データ変調成分exp(jd)は、シンボル相
関値が既知データ区間の場合には予め決められている既
知データであり、情報データ区間の場合にはデータ判定
部23の出力であるデータ硬判定値である。雑音成分を
無視すると、式(7)が得られる。
【0083】 R(nTs)exp(−jd)=Aexp(j(2πΔfnTs+θ)) …(7) パスm処理部19mの移動平均演算部22では、パスm
処理部19mのデータ成分補償部21からのデータ変調
成分が除去されたシンボル相関値を入力とし、既知デー
タ区間長に等しいNpサンプルの移動平均を演算する。
一般的に、Δfは数kHz程度であり、また、例えば、
Np=4、Ts=1/64000の場合、移動平均区間
長NpTs間では、Αexp(j(2πΔfnTs+
θ))はほぼ一定とみなすことができるため、移動平均
処理は、データ変調成分が除去されたシンボル相関値に
含まれる雑音成分を抑圧する処理となる。演算結果はチ
ャネル推定値としてデータ判定部23及び周波数更新量
演算部18に出力される。
【0084】なお、上述の動作において、実際の無線伝
搬路のマルチパス数がM個未満の場合には、マルチパス
チャネル推定部17におけるパス1処理部191〜パス
Μ処理部19Mのうち未使用のものは、オフ状態となり
出力は何も行わない。
【0085】以上説明したように、第2の本実施形態に
係る周波数制御回路200は、受信信号入力端子16
と、複素受信信号から、最大Μ個のマルチパスのそれぞ
れのパスのチャネル推定値を演算するマルチパスチャン
ネル推定部17と、最大M個のマルチパスのそれぞれの
パスのチャネル推定値に基づいてキャリア信号の周波数
更新量を演算する周波数更新量演算部18とを備え、既
知データ区間のシンボル相関値に対しては既知データ値
の複素共役値を、また、情報データ区間のシンボル相関
値に対してはそのデータの硬判定値の複素共役値を乗算
することにより、データ変調成分が除去されたシンボル
相関値を演算している。そのため、第1の実施形態と同
様に、データ変調を行わない基準信号を連続的に送信し
ているシステムと等価となり、基地局と移動局間のキャ
リア周波数誤差が大きくても、その検出が可能となる。
したがって、移動局のキャリア信号局部発振器の精度が
低く、すなわち安価にすることができる。
【0086】特に、第2の実施形態では、シンボル相関
値にチャネル推定値の複素共役値を乗算し、すべてのパ
スに対するこの乗算結果を加算し、その結果の正負判定
でデータ判定を行うようにしているので、すべてのパス
に対するこの乗算結果を加算することにより、あるパス
のパワーΑ2がフェージングにより小さくなりそのパス
の乗算結果のSN比が小さくなった場合であっても、他
のパスの乗算結果で補うことができるため、判定誤りを
抑制することができる。そのため、データ成分補償部で
の誤動作が抑制され、第1の実施形態よりも正確なチャ
ネル推定値を得ることができ、より正確な周波数制御が
可能となる。
【0087】したがって、このような特長を有する周波
数制御回路を基地局受信システムや移動局受信システム
に適用することで、システムの低コスト化を図ることが
できる。
【0088】なお、上記各実施形態に係る周波数制御回
路を、上述したような移動体通信の移動局の周波数制御
回路に適用することもできるが、勿論これには限定され
ず、拡散符号を用いた通信システムであれば全ての装置
に適用可能であることは言うまでもない。
【0089】また、上記通信システムは、スペクトル拡
散若しくは符号分割多元接続(CDMA:Code Divisio
n Multiple Access)を用いた移動体通信システムに適
用してもよいことは勿論である。
【0090】さらに、上記周波数制御回路、周波数更新
量演算部等を構成する回路、演算部等の種類、数及び接
続方法などは前述した上述の実施形態に限られないこと
は言うまでもない。
【0091】
【発明の効果】本発明に係る周波数制御回路では、既知
データ区間のシンボル相関値に対しては既知データ値の
複素共役値を、また、情報データ区間のシンボル相関値
に対してはそのデータの硬判定値の複素共役値を乗算す
ることにより、データ変調成分が除去されたシンボル相
関値を演算する手段と、データ変調成分が除去されたシ
ンボル相関値と、予め決めたサンプル数だけ遅延させた
前記データ変調成分が除去されたシンボル相関値の複素
共役値とを乗算した値における虚数部に基づいて、移動
局のキャリア信号局部発振器の発振周波数の補正に適用
される周波数更新量を演算する周波数更新量演算手段と
を備え、周波数更新量に対応してキャリア信号局部発振
器の周波数を調整して、データ変調を行わない基準信号
を連続的に送信しているシステムと等価とするように構
成したので、移動局のキャリア信号局部発振器の精度が
低くても、すなわち安価でも、対応可能となり、移動局
のキャリア信号局部発振器を安価にすることができる。
【0092】本発明に係る周波数制御回路では、受信ベ
ースバンド信号の同相成分を実数部、直交成分を虚数部
とする複素受信ベースバンド信号を入力とし、マルチパ
ス無線チャネルのひとつのパスあるいは複数パスのそれ
ぞれのパスに対して、そのパスに同期した拡散符号を用
いて1シンボル区間の相関演算を行い、該演算結果をシ
ンボル相関値として出力する相関演算部と、相関演算部
の出力のシンボル相関値が既知データ区間の場合には既
知データ値の複素共役値を、また、情報データ区間の場
合にはそのデータの硬判定値の複素共役値を、相関演算
部の出力のシンボル相関値に対して乗算することによ
り、データ変調成分が除去されたシンボル相関値を演算
するデータ成分補償部と、データ成分補償部の出力であ
る、データ変調成分が除去されたシンボル相関値の移動
平均を演算しチャネル推定値として出力する移動平均演
算部とから構成されるマルチパスチャネル推定部と、
ャネル推定値と、予め決めたサンプル数だけ遅延させた
前記チャネル推定値の複素共役値とを乗算した値におけ
る虚数部に基づいて、移動局のキャリア信号局部発振器
の発振周波数の補正に適用される周波数更新量を演算す
る周波数更新量演算部とを備え、周波数更新量演算部の
出力である周波数更新量に対応してキャリア信号局部発
振器の周波数を調整するように構成したので、データ変
調を行わない基準信号を連続的に送信しているシステム
と等価となり、基地局と移動局間のキャリア周波数誤差
が大きくても、その検出が可能となる。そのため、移動
局のキャリア信号局部発振器の精度が低く、すなわち安
価にすることができるという効果がある。
【0093】本発明に係る周波数制御回路では、マルチ
パスチャネル推定部が、データ変調成分が除去された
ンボル相関値に、チャネル推定値の複素共役値を乗算
し、すべてのパスに対する乗算結果を加算し、該演算結
果の正負判定によりデータ判定を行うように構成したの
で、すべてのパスに対するこの乗算結果を加算すること
により、あるパスのパワーがフェージングにより小さく
なりそのパスの乗算結果のSN比が小さくなった場合
も、他のパスの乗算結果で補うことができるため、判定
誤りを抑制することができる。そのため、データ成分補
償部での誤動作が抑制され、より正確なチャネル推定値
を得ることができ、より一層正確な周波数制御が可能と
なるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用した第1の実施形態に係る周波数
制御回路の構成を示すブロック図である。
【図2】上記周波数制御回路の周波数更新量演算部の構
成を示すブロック図である。
【図3】上記周波数制御回路の送信データのフォーマッ
トを示す図である。
【図4】本発明を適用した第2の実施形態に係る周波数
制御回路の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
1,16 受信信号入力端子、2,17 マルチパスチ
ャンネル推定部、3,18 周波数更新量演算部、4
1,191 パス1処理部、4M,19M パスM処理部、
5,20 相関演算部、6,23 データ判定部、7,
21 データ成分補償部、8,22 移動平均演算部、
91 パス1オフセット検出部、9M パスΜオフセット
検出部、10 遅延部、11 乗算部、12 加算部、
13 2値化部、14 アップダウンカウンタ、15
定数乗算部、100,200 周波数制御回路
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平10−233713(JP,A) 特開 平6−252966(JP,A) 特開 平6−77932(JP,A) 特開 平8−213933(JP,A) 特開 平10−112696(JP,A) 国際公開95/10891(WO,A1) 石月秀貴(外1名),スペクトル拡散 移動通信におけるキャリア周波数制御方 式の一検討,電子情報通信学会技術研究 報告,1996年11月14日,Vol.96 N o.354,pp.45−50,RCS96−105 石月秀貴(外1名),パイロットシン ボルを用いたパスダイバーシチ合成AF C方式,総合大会講演論文集,電子情報 通信学会,1997年3月6日,通信1, p.487,B−5−100 石月秀貴,最小二乗法に基づくチャネ ル推定を用いたAFC方式の検討,通信 ソサイエティ大会講演論文集,電子情報 通信学会,1997年8月13日,2,p. 415,B−5−162 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04J 13/00 - 13/06 H04B 1/69 - 1/713

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基地局側で、送信する情報データの間に
    予め定めた時間間隔毎に予め定めた既知データを挿入し
    て送信する、スペクトル拡散に基づく移動通信システム
    の移動局におけるキャリア信号局部発振器の周波数制御
    回路において、 前記既知データ区間のシンボル相関値に対しては既知デ
    ータ値の複素共役値を、また、前記情報データ区間のシ
    ンボル相関値に対してはそのデータの硬判定値の複素共
    役値を乗算することにより、データ変調成分が除去され
    たシンボル相関値を演算する手段と、 前記データ変調成分が除去されたシンボル相関値と、予
    め決めたサンプル数だけ遅延させた前記データ変調成分
    が除去されたシンボル相関値の複素共役値とを乗算した
    値における虚数部に基づいて、移動局のキャリア信号局
    部発振器の発振周波数の補正に適用される周波数更新量
    を演算する周波数更新量演算手段とを備えることを特徴
    とする周波数制御回路。
  2. 【請求項2】 基地局側で、送信する情報データの間に
    予め定めた時間間隔毎に予め定めた既知データを挿入し
    て送信する、スペクトル拡散に基づく移動通信システム
    の移動局におけるキャリア信号局部発振器の周波数制御
    回路において、 受信ベースバンド信号の同相成分を実数部、直交成分を
    虚数部とする複素受信ベースバンド信号を入力とし、マ
    ルチパス無線チャネルのひとつのパスあるいは複数パス
    のそれぞれのパスに対して、そのパスに同期した拡散符
    号を用いて1シンボル区間の相関演算を行い、該演算結
    果をシンボル相関値として出力する相関演算部と、 前記相関演算部の出力のシンボル相関値が前記既知デー
    タ区間の場合には既知データ値の複素共役値を、また、
    前記情報データ区間の場合にはそのデータの硬判定値の
    複素共役値を、前記相関演算部の出力のシンボル相関値
    に対して乗算することにより、データ変調成分が除去さ
    れたシンボル相関値を演算するデータ成分補償部と、 前記データ成分補償部の出力である、データ変調成分が
    除去されたシンボル相関値の移動平均を演算しチャネル
    推定値として出力する移動平均演算部とから構成される
    マルチパスチャネル推定部と、 前記チャネル推定値と、予め決めたサンプル数だけ遅延
    させた前記チャネル推定値の複素共役値とを乗算した値
    における虚数部に基づいて、移動局のキャリア信号局部
    発振器の発振周波数の補正に適用される周波数更新量を
    演算する周波数更新量演算手段とを備えることを特徴と
    する周波数制御回路。
  3. 【請求項3】 前記マルチパスチャネル推定部は、 前記データ変調成分が除去されたシンボル相関値に、前
    記チャネル推定値の複素共役値を乗算し、すべてのパス
    に対する乗算結果を加算し、該演算結果の正負判定によ
    りデータ判定を行うようにしたことを特徴とする請求項
    2記載の周波数制御回路。
  4. 【請求項4】 前記移動通信システムは、スペクトル拡
    散若しくは符号分割多元接続(CDMA:Code Divisio
    n Multiple Access)を用いた移動体通信システムであ
    ることを特徴とする請求項1又は2の何れかに記載の周
    波数制御回路。
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