JP3440919B2 - マルチパス検出回路 - Google Patents

マルチパス検出回路

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JP3440919B2
JP3440919B2 JP2000106558A JP2000106558A JP3440919B2 JP 3440919 B2 JP3440919 B2 JP 3440919B2 JP 2000106558 A JP2000106558 A JP 2000106558A JP 2000106558 A JP2000106558 A JP 2000106558A JP 3440919 B2 JP3440919 B2 JP 3440919B2
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    • H04B1/69Spread spectrum techniques
    • H04B1/707Spread spectrum techniques using direct sequence modulation
    • H04B1/7097Interference-related aspects
    • H04B1/711Interference-related aspects the interference being multi-path interference
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    • H04BTRANSMISSION
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    • H04B1/69Spread spectrum techniques
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  • Monitoring And Testing Of Transmission In General (AREA)
  • Noise Elimination (AREA)
  • Collating Specific Patterns (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はマルチパス検出回
路、特にCDMA(スペクトラム拡散)方式の受信機に
使用されるマルチパス検出回路に関する。
【0002】
【従来の技術】CDMA受信機に使用するマルチパス検
出回路又はパスタイミング検出回路は、一般にスライデ
ィング相関器およびマッチトフィルタを使用して受信信
号と拡散コードの相関演算を行う。これにより、伝播路
の遅延プロファイルを測定し、遅延プロファイルの相関
ピーク位置を検出する。斯かるマルチパス検出回路又は
関連技術は、例えば特開平9−181704号公報の
「CDMAマルチパス・サーチ方法およびCDMA信号
受信装置」、特開平10−190522号公報の「直接
拡散CDMA伝送方式の受信機」、特開平10−271
034号公報の「CDMA移動体通信受信装置」、特開
平10−32523号公報「CDMA受信装置の受信タ
イミング検出回路」、特開平11−205864号公報
の「DS−CDMA基地局間非同期セルラ方式における
ロングコードサーチ方法」および特開平11−4213
号公報の「スペクトラム拡散受信機」等に開示されてい
る。
【0003】移動体端末における遅延プロファイルの形
状は、移動するに従って変動する。例えば、図6(A)
および(B)に、伝播遅延時間(横軸)に対する相関電
力値(縦軸)を表す遅延プロファイルの変動例を示す。
図6(A)は、フェージングより、主にパスレベルのみ
が変動し、パスタイミングは大きく変動しない場合を示
す。このような場合には、レベル変動を十分平均化する
ために、遅延プロファイルを比較的長時間にわたって平
均化するほうが良い特性が得られる。特に、受信機のフ
ィンガー数よりも検出されるパス数が多い場合には、不
十分な平均時間ではどのパスの平均受信電力が高いのか
正確には判定できないのが普通である。
【0004】他方、例えばビル等に遮られていた到来電
波が急に現れるような場合もある。図6(B)に示す如
く、上段に示す状態から、中段に示す如く「今までなか
ったパスが急に現れる」場合および中段の状態から下段
の如く「今まであったパスが急に消失する」場合もあ
る。このような場合には、上述の如く長時間にわたって
遅延プロファイルの平均を行うと、新しいパス認識する
までに時間がかかってしまい、図6(B)に示す如きパ
ス変動に追従できなくなってしまう場合がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このように、遅延プロ
ファイルの平均化時間は、短い場合と長い場合で、それ
ぞれ長所および短所を有する。例えば、上述した特開平
10−271034号公報に開示する如く、パスの変動
状況に応じて遅延プロファイル平均期間を適応的に変化
させることも可能である。この場合、平均時間の判定誤
りおよび判定するための処理遅延が問題となる。
【0006】
【発明の目的】従って、本発明の目的は、上述した従来
技術の課題を解決するために、高速且つ高精度でマルチ
パス検出可能である、CDMA受信機に好適なマルチパ
ス検出回路を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明のマルチパス検出
回路は、伝播路の遅延プロファイルを測定してマルチパ
スのタイミングを検出するマルチパス検出回路におい
て、短周期および長周期の2種類の周期で遅延プロファ
イルを平均化する遅延プロファイル短周期平均部および
遅延プロファイル長周期平均部と、前記遅延プロファイ
ル短周期平均部の出力を受けて閾値を超えるか否か判定
する閾値判定部、前記遅延プロファイル長周期平均部の
出力を受けて長周期遅延プロファイルの出力毎に上位の
相関ピークを検索する相関ピーク検索部、Mを予め定め
た値とし、Nをフィンガー数としたとき該相関ピーク検
索部からのN−M個のピークタイミングおよび前記閾値
判定部から閾値を超えたM個のピークタイミングの中か
ら上位N個をフィンガーへ割り当てを行うフィンガータ
イミング決定部と、前記遅延プロファイル長周期平均部
の出力を保存する長周期遅延プロファイル保存部と、前
記遅延プロファイル短周期平均部および前記閾値判定部
間に、前記短周期平均遅延プロファイル毎に前記長周期
遅延プロファイル保存部に保存されている前記長周期平
均遅延プロファイルと短周期平均遅延プロファイルの差
分を抽出する減算器と、を備えて成る
【0008】ここで、前記短周期を約10msおよび前
記長周期を約100msとすることができる。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明によるマルチパス検
出回路の好適実施形態例の構成および動作を、添付図を
参照して詳細に説明する。
【0010】先ず、図1は、本発明によるマルチパス検
出回路の好適実施形態例の構成を示すブロック図であ
る。本発明のマルチパス検出回路10は、マッチトフィ
ルタ11、遅延プロファイル短周期平均部12、遅延プ
ロファイル長周期平均部13、長周期遅延プロファイル
保存部14、減算器15、閾値判定部16、相関ピーク
検索部17およびフィンガータイミング決定部18より
構成される。図1に示す如く、このマルチパス検出回路
10の出力は、受信データ入力と共にRAKEフィンガ
ー部19に入力される。更に、RAKEフィンガー部1
9の出力は、RAKE合成部20に入力され、受信デー
タ出力を出力する。
【0011】図1に示すマルチパス検出回路10におい
て、受信データ入力が、マッチトフィルタ11に入力さ
れる。マッチトフィルタ11は、遅延プロファイル短周
期平均部12に接続される。遅延プロファイル短周期平
均部12は、遅延プロファイル長周期平均部13および
減算器15に接続される。遅延プロファイル長周期平均
部13は、長周期遅延プロファイル保存部14を介して
減算器15および相関ピーク検索部17に接続される。
減算器15は、閾値判定部16を介してフィンガータイ
ミング決定部18に接続され、相関ピーク検索部17
も、フィンガータイミング決定部18に接続される。
【0012】図1に示すマルチパス検出回路10は、後
述する如く、フェージングによるレベル変動を平均化す
るための長周期平均遅延プロファイルと、新しいパスの
発生を高速に検出する短周期平均遅延プロファイルを併
用して、RAKEフィンガーに割り当てるパスを決定す
ることを特徴とする。
【0013】図1のマルチパス検出回路10において、
マッチトフィルタ11は、拡散コードと受信信号との相
関値を出力する。これにより、測定された伝送路の遅延
プロファイルは、遅延プロファイル短周期平均部12で
雑音を平滑化できる程度の短時間平均化される。この短
周期平均遅延プロファイルデータは、遅延プロファイル
長周期平均部13により、更に長い期間電力平均化さ
れ、長周期遅延プロファイル保存部14に出力される。
減算器15は、短周期平均遅延プロファイルの出力毎
に、保存されている長周期平均遅延プロファイルからの
差分を抽出する。閾値判定部16は、この差分が予め設
定された閾値を越えると、新しいパスが発生したと判定
し、追加すべきパスの情報を出力する。
【0014】フィンガータイミング決定部18は、閾値
判定部16の出力に基づき、フィンガーへのパスの割り
当てを追加する。また、相関ピーク検索部17は、長周
期遅延プロファイルの出力毎に相関ピークの上位N位ま
でを検索する。フィンガータイミング決定部18は、こ
れらのパスタイミングをRAKEフィンガー19に割り
当てる。ここで、Nは、フィンガー数である。以上の操
作を2つの遅延プロファイル平均周期毎に行うことによ
り、伝搬路のマルチパスタイミングを推定する。各フィ
ンガーでマルチパス毎に受信したデータは、RAKE合
成部20で合成される。よって、端末使用者が歩いてい
るような低速移動時、遅延プロファイルを長周期平均す
ることで、低速フェージングによるレベル変動を十分平
均化することができる。このため、信頼性の高いパスか
ら順に選択していくことができる。また、シャドウイン
グ等により、パスの存在位置が高速に変化する場合で
も、短周期遅延プロファイルからの推定により高速にフ
ィンガーへパス割り当てを追加することができ、端末の
移動状態に依らず、マルチパス検出の信頼度が向上す
る。また、短周期遅延プロファイルからのパスの選択
は、減算と閾値判定のみで良いため、回路規模および消
費電流を小さくすることができる。
【0015】次に、図2は、図1に示すマルチパス検出
回路10を使用するCDMA受信装置のブロック図を示
す。このCDMA受信装置30は、アンテナ部21、高
周波受信回路部22およびA/D(アナログ・デジタ
ル)変換部23、RAKEフィンガー部19、RAKE
合成部20と共に図1に示すマルチパス検出部10を有
する。無線送信されたデータは、アンテナ21で受信
し、高周波受信回路(無線部)22により周波数変換
(ダウンコンバート)される。更に、A/D変換部23
によりアナログ信号からデジタル信号へ変換される。A
/D変換部23からの信号は、マルチパス検出部10に
入力され、伝搬路の遅延プロファイルを測定してマルチ
パスのタイミングが検出される。その出力は、RAKE
フィンガー部19の受信タイミング入力として使用され
る。各タイミングで受信したRAKEフィンガー部19
からのデータは、RAKE合成部20で合成される。
【0016】次に、図1に示すマルチパス検出回路10
を参照して、その動作を説明する。マルチパス検出回路
10は、拡散コードと受信信号との相関値を出力するマ
ッチトフィルタ11を有する。このマッチトフィルタ1
1により測定された伝送路の遅延プロファイルは、遅延
プロファイル短周期平均部12で雑音を平滑化できる程
度の短時間平均化される。この短周期平均遅延プロファ
イルデータは、遅延プロファイル長周期平均部13で更
に長い期間電力平均化され、長周期遅延プロファイル保
存部14に出力される。減算器15は、短周期平均遅延
プロファイルの出力毎に、保存されている長周期平均遅
延プロファイルからの差分を抽出する。
【0017】閾値判定部16は、上述した長周期平均遅
延プロファイルからの差分が予め設定された閾値を越え
ると、新しいパスが発生したと判定して追加すべきパス
の情報を出力する。フィンガータイミング決定部18
は、この出力に基づき、フィンガーへのパスの割り当て
を追加する。また、相関ピーク検索部17は、長周期遅
延プロファイルの出力毎に相関ピークの上位N位までを
検索する。フィンガータイミング決定部18は、これら
のパスタイミングをRAKEフィンガー19に割り当て
る。以上の操作を、2つの遅延プロファイル平均周期毎
に行うことにより、伝搬路のマルチパスタイミングを推
定する。
【0018】上述のようにして得られたマルチパスのタ
イミング情報は、図2のRAKEフィンガー部19に入
力(供給)される。斯かる構成により、マルチパス検出
回路10は、端末使用者が歩いている場合等の低速移動
時、遅延プロファイルを長周期平均することで、低速フ
ェージングによるレベル変動を十分平均化できる。この
ため、信頼性の高いパス選択を行うことができる。ま
た、高速移動時は、シャドウイング等により、パスの存
在位置が高速に変化するが、この場合でも短周期遅延プ
ロファイルからの推定により高速にフィンガーへパス割
り当てを追加することができる。従って、端末の移動状
態に依らず、マルチパス検出の信頼度が向上する。ま
た、短周期遅延プロファイルからのパスの選択は、減算
と閾値判定のみで良いため、回路規模および消費電流を
小さくすることができる。
【0019】尚、図1に示すマッチトフィルタ11は、
遅延プロファイルを測定する手段として、当業者には周
知であるので、その詳細構成および動作説明は省略す
る。また、この部分には、スライディング相関器を用い
てもよい。図2のRAKEフィンガー部19およびRA
KE合成部20も、当業者には周知であり、本発明とは
直接関係しないので、その詳細構成および動作の説明は
省略する。
【0020】次に、本発明のマルチパス検出回路の詳細
動作を、図3に示すフローチャートを参照して説明す
る。マッチトフィルタ11により、拡散コードと受信信
号の相関計算を行い瞬時遅延プロファイルを測定する
(ステップA1)。この遅延プロファイルを雑音の平滑
化ができる程度のT1時間(例えば、10ms)平均化
する(ステップA2)。T1時間が経過したか否か判定
する(ステップA3)。T1時間の平均後、短周期平均
結果を出力する(ステップA4)。各サンプル毎に、ス
テップA4の出力データから保存されている長周期平均
遅延プロファイルの相関値を減算し、差分を計算又は抽
出する(ステップA5)。サンプル毎に差分値が、予め
設定した閾値を超えたか否かを判定する(ステップA
6)。閾値を超えた超えた場合(ステップA6:Ye
s)には、閾値を超えたサンプル番号をM個出力する
(ステップA7)。フィンガー割り当て決定部が現在未
使用であるフィンガー又は受信レベルが低いフィンガー
の順に、新しく検出したMパスを割り当てる(ステップ
A8)。以上の動作がT1時間周期で行われる。このた
め、検出されたパスの追加はT1時間で行うことができ
る。
【0021】また、ステップA4で出力された短周期平
均遅延プロファイルを、更に長い時間であるT2(例え
ば、100ms)間平均化する(ステップA9)。次に、T
2時間経過したか否かを判定する(ステップA10)。
T2時間の平均周期毎に長周期で平均化された遅延プロ
ファイルデータを保存する(ステップA11)。このプ
ロファイルの相関ピークの上位N−M個を選択し、フィ
ンガーへこのタイミングを割り当てる(ステップA1
2)。ここで、Nはフィンガー数、MはステップA7で
検出した新ピーク数である。以上の処理は、T2時間周
期で行われる。このため、フェージングによるパスのレ
ベル変動を十分平均化できるため、平均受信レベルが高
いパスから順にフィンガー割り当てることができる。最
後に、停止か否か判定する(ステップA13)。ステッ
プA13がYesの場合には、終了する。尚、ステップ
A10およびA13がNoの場合には、上述したステッ
プA1に戻る。
【0022】
【発明の他の実施の形態】次に、本発明によるマルチパ
ス検出回路の他の実施形態例を、図4および図5を参照
して説明する。図4は、他の実施形態例の構成を示すブ
ロック図である。基本的構成は、図1の好適又は第1実
施形態例と同様であるので、対応する構成要素には同様
の参照符号を使用することとする。図4に示すマルチパ
ス検出回路10’では、必要とするメモリサイズを低減
するため、図1に示す遅延プロファイル保存部14およ
び減算器15を削除した例である。従って、マルチパス
検出回路10’は、マッチトフィルタ11、遅延プロフ
ァイル短周期平均部12、遅延プロファイル長周期平均
部13、閾値判定部16、相関ピーク検索部17および
フィンガータイミング決定部18より構成される。
【0023】マッチトフィルタ11は、受信データ入力
を受け、その出力を遅延プロファイル短周期平均部12
に入力する。この遅延プロファイル短周期平均部12
は、遅延プロファイル長周期平均部13および閾値判定
部16に接続される。遅延プロファイル13は、相関ピ
ーク検索部17を介してフィンガータイミング決定部1
8に接続される。閾値判定部16の出力は、フィンガー
タイミング決定部18に入力される。このフィンガータ
イミング決定部18からのパスタイミング出力は、閾値
判定部16およびRAKEフィンガー部19に入力され
る。RAKEフィンガー部19の出力は、RAKE合成
部20に入力され、RAKE合成部20から受信データ
出力を出力する。
【0024】図5は、図4に示すマルチパス検出回路1
0’の動作を説明するフローチャートである。図5のフ
ローチャートは、図3のフローチャートと同様に図4の
実施形態例でも、ステップB1乃至B13よりなる。図
3に示すフローチャートとの主要相違点は、長周期平均
遅延プロファイルデータと短周期平均データの差分を計
算する代わりに、閾値判定部は、短周期遅延プロファイ
ルデータから、現在既にフィンガーに割り当てられてい
るパスおよび検出済みのパス近辺のサンプルを除外して
閾値判定を行う(ステップB4)。このため、新しいパ
スのみが検出でき、図1の実施形態例と同様の効果が得
られる。図4の実施形態例では、図4の実施形態例に対
して全サンプルの減算処理が簡易化される。また、長周
期平均遅延プロファイル保存部(メモリ)が不要とな
る。
【0025】以上、本発明によるマルチパス検出回路の
好適実施形態例の構成および動作を詳述した。しかし、
斯かる実施形態例は、本発明の単なる例示に過ぎず、何
ら本発明を限定するものではない。本発明の要旨を逸脱
することなく、特定用途に応じて、種々の変形変更が可
能であること、当業者には容易に理解できよう。
【0026】
【発明の効果】以上の説明から理解される如く、本発明
のマルチパス検出回路によると、次の如き実用上の顕著
な効果が得られる。即ち、低速移動時でも、長周期平均
により、低速フェージングによるレベル変動を十分平均
化可能である。このため、平均的に受信電力が高いパス
を優先して選択することができる。また、シャドウイン
グ等により、パスの存在位置が高速に変化する場合で
も、短周期遅延プロファイルからの推定により高速にフ
ィンガーへパス割り当てを追加することが可能である。
従って、端末の移動状態によらず、マルチパス検出の信
頼性が向上する。更に、短周期遅延プロファイルからの
パスの選択は、減算と閾値判定のみで良いため、回路規
模および消費電流を小さくすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるマルチパス検出回路の好適(第
1)実施形態例の構成を示すブロック図である。
【図2】図1に示すマルチパス検出回路を使用するCD
MA受信機の構成を示すブロック図である。
【図3】図1に示すマルチパス検出回路の動作を示すフ
ローチャートである。
【図4】本発明によるマルチパス検出回路の他の実施形
態例の構成を示すブロック図である。
【図5】図4に示すマルチパス検出回路の動作を示すフ
ローチャートである。
【図6】遅延プロファイルの変動例を示す。
【符号の説明】
10、10’ マルチパス検出回路 11 マッチトフィルタ 12 遅延プロファイル短周期平均部 13 遅延プロファイル長周期平均部 14 長周期遅延プロファイル保存部 15 減算器 16 閾値判定部 17 相関ピーク検索部 18 フィンガータイミング決定部 19 RAKEフィンガー部 20 RAKE合成部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平10−313267(JP,A) 特開 平11−17649(JP,A) 特開 平10−271034(JP,A) 特開 平11−274982(JP,A) 特開2000−49751(JP,A) 特開2001−148640(JP,A) 特開2000−78106(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04J 13/00 - 13/06 H04B 1/69 - 1/713

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】伝播路の遅延プロファイルを測定してマル
    チパスのタイミングを検出するマルチパス検出回路にお
    いて、 短周期および長周期の2種類の周期で遅延プロファイル
    を平均化する遅延プロファイル短周期平均部および遅延
    プロファイル長周期平均部と、 前記遅延プロファイル短周期平均部の出力を受けて閾値
    を超えるか否か判定する閾値判定部、前記遅延プロファ
    イル長周期平均部の出力を受けて長周期遅延プロファイ
    ルの出力毎に上位の相関ピークを検索する相関ピーク検
    索部、Mを予め定めた値とし、Nをフィンガー数とした
    とき該相関ピーク検索部からのN−M個のピークタイミ
    ングおよび前記閾値判定部から閾値を超えたM個のピー
    クタイミングの中から上位N個をフィンガーへ割り当て
    を行うフィンガータイミング決定部と、 前記遅延プロファイル長周期平均部の出力を保存する長
    周期遅延プロファイル保存部と、 前記遅延プロファイル短周期平均部および前記閾値判定
    部間に、前記短周期平均遅延プロファイル毎に前記長周
    期遅延プロファイル保存部に保存されている前記長周期
    平均遅延プロファイルと短周期平均遅延プロファイルの
    差分を抽出する減算器と、 を備えて成る ことを特徴とするマルチパス検出回路。
  2. 【請求項2】前記短周期を約10msおよび前記長周期
    を約100msとすることを特徴とする請求項1に記載
    のマルチパス検出回路。
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