JP3622875B2 - パイロツト信号検出装置、パイロツト信号検出方法及び移動通信端末装置 - Google Patents

パイロツト信号検出装置、パイロツト信号検出方法及び移動通信端末装置 Download PDF

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    • Y02D30/70Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Description

【0001】
【目次】
以下の順序で本発明を説明する。
発明の属する技術分野
従来の技術
発明が解決しようとする課題
課題を解決するための手段
発明の実施の形態(図1〜図3)
発明の効果
【0002】
【発明の属する技術分野】
本発明はパイロツト信号検出装置、パイロツト信号検出方法及び移動通信端末装置に関し、例えば符号分割多重方式により通信を行う移動通信システムで用いるパイロツト信号検出装置、パイロツト信号検出方法及び移動通信端末装置に適用して好適なものである。
【0003】
【従来の技術】
従来、1つの基地局を多数の移動局が共有して通信を行う場合、各移動局の通信回線間の干渉を回避するために、周波数分割方式、時分割多重方式、符号分割多重方式等の方式が用いられている。各方式にはそれぞれ利点及び欠点があり、通信システムの目的に応じて選択される。
【0004】
例えば符号分割多重(以下、CDMA(Code Division Multiple Access )と呼ぶ)方式は、各回線毎に割り当てた特定の符号(以下、これをPN(Pseudo random Noise sequence)符号と呼ぶ)を用いて同一搬送周波数の変調波を元の周波数帯域より広い帯域に拡散(以下、これをスペクトラム拡散と呼ぶ)すると共にスペクトラム拡散処理を施した各変調波を多重化して送信する。また、受信したスペクトラム拡散信号と復調対象の回線を介して与えられるPN符号との同期をとることにより、所望の回線のみを識別する。
【0005】
すなわち送信側は、まず各回線毎に異なるPN符号を割り当てる。ここでPN符号は、擬似的な乱数系列符号でなる。送信側はこれらの各回線を介して送信する各変調波に異なる各PN符号をそれぞれ掛け合わせてスペクトラム拡散させる。因みに、各変調波はスペクトラム拡散処理される以前に所定の変調処理を施されている。こうしてスペクトラム拡散された各変調波は、多重化されて送信される。
次に受信側では送信側から伝送されてきた受信信号に、復調対象となる回線で割り当てられたものと同一のPN符号を同期させながら掛け合わせる。こうして目的の回線を介して伝送された変調波のみを復調する。
【0006】
このようにCDMA方式では、送信側と受信側とで互いに同一のPN符号を設定しておきさえすれば、直接、呼毎に通信することができる。またCDMA方式は各回線毎にそれぞれ異なるPN符号を用いて変調波をスペクトラム拡散処理するため、受信側では復調対象の回線を介して伝送されたスペクトラム拡散信号しか復調し得ず、さらにPN符号が擬似的な乱数系列符号でなるために秘匿性にすぐれていると言える。
【0007】
またCDMA方式を用いた移動通信システムにおいて、送信側の基地局は移動局側の同期獲得、維持、クロツク再生のためにPN符号を繰り返し送信する(以下、これをパイロツト信号と呼ぶ)。受信側の移動局は複数の基地局が送信する各パイロツト信号を検出して、検出されたタイミングをそれぞれ復調器に割り当てる。ここで移動局では復調器内でPN符号を生成している。復調器はこのPN符号を割り当てられたタイミングで、目的の基地局から伝送されてくるスペクトラム拡散信号に掛け合わせることにより復調する。
すなわちCDMA方式を用いた移動通信システムにおいて、各基地局はそれぞれ異なるタイミングのPN符号をパイロツト信号として送出している。移動局側では目的の基地局から供給されるパイロツト信号のタイミングを検出し、復調器内で生成したPN符号をこのタイミングに同期させることにより、目的の基地局から送信されたスペクトラム拡散信号のみを正しく復調することができる。
なおここで各基地局がそれぞれ異なるタイミングのPN符号を送信していることは述べたが、PN符号自体は同一の符号パターンでなる。すなわち、各基地局毎に異なるパイロツト信号のタイミング差が、そのままPN符号の差に相当している。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した移動局は移動通信を行うため、通信対象である基地局を切り換えながら移動している。このような基地局の切り換えをハンドオフと呼び、効率的なハンドオフのために移動局は継続的に現在通信対象となつている基地局以外の基地局(以下、これを隣接基地局と呼ぶ)のパイロツト信号のタイミングを監視するようになされている。
【0009】
CDMA方式では、この隣接基地局の監視はパイロツト信号のタイミング、すなわち位相を検出することでなされており、監視対象の基地局を適正なシステム運用のために所定の監視優先順位に基づいてグループ分けしている。
しかし、具体的な監視対象基地局の選定基準がCDMA方式では規定されていないという問題があり、低消費電力でなる移動基地局を得るために効率的かつ簡易な監視基地局の選定方式及び装置が要求されている。
【0010】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、簡易な構成でなると共に監視基地局の選定を効率的に行い得るパイロツト信号検出装置、パイロツト信号検出方法及び移動通信端末装置を提案しようとするものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため本発明においては、所定の時刻情報をカウントするカウンタ手段と、スペクトラム拡散信号を形成する各フレーム毎に、パイロツト信号を検出する基地局を時刻情報の値に基づいて選定する選定手段と、選定手段により選定された基地局が送出したパイロツト信号のタイミングを検出する検出手段とを設ける。
【0012】
所定の時刻情報に基づき各フレーム毎に基地局を選定し、選定した基地局のタイミングを検出するようにしたことにより、1回のタイミング検出時における監視対象基地局の数を必要最小限にとどめることができ、タイミング検出回数に応じた消費電力を低減し得る。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下図面について、本発明の一実施例を詳述する。
【0014】
図1において、1は全体として移動端末装置を示し、CDMA(Code Division Multiple Access :符号分割多重)方式を用いて複数の基地局から送信される信号を受信する。すなわち各基地局はそれぞれ異なるタイミングのPN(Pseudo random Noise sequence)符号を掛け合わせてスペクトラム拡散させた送信データを送信する(図示せず)。
移動端末装置1は、各基地局から送信される送信データを受信し、受信した信号に含まれているパイロツト信号のタイミングを用いて受信信号を復調するようになされている。これにより、移動端末装置1は復調対象となる基地局から受信した受信信号のみを復調することができる。なお、パイロツト信号とは、送信側の基地局が送信する各々異なるタイミングのPN符号の繰り返しパターン信号でなり、移動局側の同期獲得、維持、クロツク再生のために用いられる。
【0015】
移動端末装置1はアンテナ2で受信した受信信号S1をアンテナ共用器3、高周波増幅器4及び直交検波回路5を順次介してベースバンド信号S2に変換し、得られたベースバンド信号S2をA/D変換して(図示せず)受信装置6に供給する。受信手段である受信装置6は供給されたベースバンド信号S2を、復調手段である復調器7、8、9及びパイロツト信号検出手段であるタイミング検出器10に入力する。タイミング検出器10は基地局が送信するパイロツト信号をベースバンド信号S2から検出する。またタイミング検出器10はこうして検出したパイロツト信号に基づくタイミングを復調器7、8及び9に割り当てる(図示せず)。復調器7、8及び9はそれぞれ割り当てられたタイミングでベースバンド信号S2を復調し、各々得られた復調信号S3、S4、S5を合成器11に送出する。
【0016】
具体的には、各復調器7、8及び9でそれぞれPN符号を生成しており、このPN符号を上述したタイミングでベースバンド信号S2に掛け合わせることにより復調を行う。各基地局ではPN符号のタイミングをそれぞれ基地局毎の固有のタイミングで送信している。従つて、パイロツト信号に示されるタイミングにPN符号を同期させ、この同期したPN符号を用いてベースバンド信号S2を復調することにより、復調対象の基地局から送信された信号のみを選択的に復調することができる。なお、このようにパイロツト信号に示されるタイミングに復調器内で生成したPN符号のタイミングを同期させることをロツクと呼ぶ。
【0017】
ここで復調器7、8及び9は、供給されるベースバンド信号S2をそれぞれ異なるタイミングのPN符号を用いて復調している。すなわち、基地局から送信される信号は一定の伝播経路長でなる伝送路のみを介して受信されるものばかりでは無く、建物等の障害物に反射する等して各々異なる経路長の伝送路を介して受信機に受信されるものもある。このような複数の伝送路を介して受信される複数の反射波を,マルチパスと呼ぶ。実際上、マルチパスが一般的に存在するため、受信装置6は複数の復調器7、8及び9を設けてパスの数又は受信可能な基地局の数に応じて動作させている。この場合、3つの経路の伝送路を介して(すなわちタイミングのみが異なつた状態で)受信される受信信号S1をそれぞれ復調器7、8又は9で復調させるようになされている。
合成器11はこのようなマルチパスから得られた復調信号S3、S4、S5を入力して合成する。この際、復調信号S3、S4、S5がそれぞれ異なるタイミングで復調されているため、合成器11は復調信号S3、S4、S5のタイミングを同期させた上で合成する。合成器11は、このように復調信号S3、S4、S5を合成することにより、対雑音及び対妨害比の大きな受信データS6を生成することができ、こうして得られた受信データS6を出力している。
【0018】
因みに移動端末装置1は送信系の回路も有しており、送信データS7を変調部12に供給してスペクトラム拡散処理及びオフセツトQPSK(Quadrature Phase Shift Keying :4相位相変調)処理を施す。移動端末装置1はこうして変調部12で生成した変調信号S8を高周波増幅器13で増幅させて、アンテナ共用器3及びアンテナ2を順次介して放射送信する。
【0019】
またタイミング検出器10にはカウンタ手段である制御部14が接続されており、当該制御部14は時刻情報S9をカウンタ値として生成し、タイミング検出器10に供給するようになされている。タイミング検出器10は時刻情報S9に基づいて隣接基地局等のタイミング監視を行い、ハンドオフ時に復調器7、8及び9に新たに割り当てるタイミングを決定する。
制御部12は時刻情報S9として例えばシステムタイムを用いている。システムタイムは米国で標準化されたIS−95方式における基準時刻情報であり、1980年1月6日を基準とした絶対時間である。IS−95方式では基地局が制御チヤネルによつてシステムタイムを送信するようになされている。移動局である移動端末装置1は電源オンの状態となつた場合、所望の基地局のタイミング(PN符号)を検出して当該タイミングで制御部14のカウンタ値の更新処理を開始する。その後、当該基地局の制御チヤネルを受信してシステムタイムを検出し、得られた値で制御部14のカウンタ値を初期化する。移動端末装置1はこうしたカウンタ値の初期化を行い、待ち受け状態に移行した後は制御部14のカウンタ値によつてシステムタイムを維持更新する。なおIS−95方式では当該システムタイムを待ち受け状態時の間欠動作タイミングの決定、制御チヤネルでのメツセージ送信タイミングの決定、またハンドオフの時刻指定等に利用している。
【0020】
基地局側が送信するシステムタイムは36[bits]を1単位とするカウンタ値であり、80[ms]毎に値が更新されるようになされている。但しIS−95では呼制御の規格上で20[ms]単位の値を用いる場合があるため、移動局側ではこの値に下位2ビツトを拡張して付加することで38[bits]を1単位とし、この値を20[ms]毎に更新して20[ms]単位のシステムタイムとしている。
図2において、待ち受け状態の際の間欠受信におけるシステムタイム状態を示す。この図に示す受信フレームは20[ms]単位で4回受信がなされており、これ以降は他の移動局への受信フレームのため割り振られたものとなつている。例えば図中の間欠周期を1.23[S] とした場合、この周期内には16の移動局がそれぞれ割り振られており、このうち80[ms]分が任意の移動局に与えられた受信タイミングとなつている。
【0021】
この図に示すように、受信フレームの1単位は上述した下位2ビツトの更新による20[ms]単位のシステムタイムの更新と一致したタイミングである。IS−95方式では、こうした間欠動作タイミングでの受信開始時にシステムタイムが4で割り切れる値であることが規定されている。したがつて図中に示すTnは4の倍数となつている。このことから間欠受信時での受信タイミングはシステムタイムを4の剰余系と考えると、0、1、2、3の4種類に分類し得る。
移動端末装置1は、このようなシステムタイムを用いて隣接基地局のタイミングの監視を行うようになされている。
【0022】
具体的なタイミング監視処理は、以下に説明する手順でなされる。すなわち図3に示すように、まずステツプSP1で移動端末装置1は手順を開始する。待ち受け状態時に基地局側からの受信フレームを検出した移動端末装置1は、当該受信フレームに応じた処理を行つた後にステツプSP2で、システムタイムの取得を行う。具体的にはタイミング検出器10が制御部14が生成するシステムタイムのカウンタ値の読み出しを行う。
次に移動端末装置1は、ステツプSP3で、得られたシステムタイムの下位2ビツトを演算処理することにより4の剰余系を算出する。移動端末装置1は、こうして算出された剰余に応じて監視対象とする基地局を決定する。
【0023】
ここで待ち受け時に監視対象とする基地局は3つのグループに分類することができる。すなわち現在受信中の基地局であるAグループ、現在受信中の基地局から隣接基地局として通知されるBグループ、そしてそれ以外の基地局であるCグループである。移動端末装置1はA、B、Cの順を基地局監視の優先順位とし、ステツプSP3で得られた剰余が0及び1の場合はステツプSP4に、剰余が2の場合はステツプSP6に、剰余が3の場合はステツプSP8にそれぞれ分岐して移行する。
【0024】
ステツプSP3で得られた剰余が0及び1の場合、移動端末装置1は、ステツプSP4で、Aグループを監視対象基地局として選定する。次に移動端末装置1は、ステツプSP5で、Aグループから基地局を1つ選択してタイミング検出(監視)を行う。
またステツプSP3で得られた剰余が2の場合、移動端末装置1は、ステツプSP6で、Bグループを監視対象基地局として選定する。次に移動端末装置1は、ステツプSP7で、Bグループから基地局を1つ選択してタイミング検出(監視)を行う。
さらにステツプSP3で得られた剰余が3の場合、移動端末装置1は、ステツプSP8で、Cグループを監視対象基地局として選定する。次に移動端末装置1は、ステツプSP9で、Cグループから基地局を1つ選択してタイミング検出(監視)を行う。
【0025】
ステツプSP5、7、9いずれの場合も、選択した基地局のタイミング検出が完了したら、ステツプSP10で手順を完了する。なお、これ以後に受信フレームを検出した場合、ステツプSP2に戻つて手順を繰り返す。また移動端末装置1は制御部14によつてタイミング検出を行つた基地局を各グループ毎に記憶するようになされており、次回のタイミング検出時(ステツプSP5、7、9)では当該記憶を参照して、異なる基地局のタイミングを検出する。但しAグループの場合は現在受信中の基地局であるために登録された基地局が1つしか存在せず、したがつてこの場合のみ、受信対象基地局が変更されるまで毎回同一基地局のタイミング検出を行う。
【0026】
以上の構成において、移動端末装置1は制御部14によつてシステムタイムS9を生成し、維持更新している。システムタイムS9は基地局が送信する基準時刻情報と同期、一致した値でなるカウンタ値であり、基地局が移動端末装置1にフレーム送信する各フレームの送信タイミングと一致したタイミングで更新がなされる。
移動端末装置1は監視対象基地局を優先順位に応じてA、B、Cの3つのグループに分類すると共に、システムタイムS9の値を4で除算した剰余のそれぞれに各グループを割り当てる。移動端末装置1は基地局からの受信フレームのタイミング毎、すなわち20[ms]毎に上述したシステムタイムS9の下位2ビツトの値の4の剰余系を算出し、得られた値に応じてA、B、C各グループのうち1つを選定し、当該選定したグループ内の1つの基地局についてタイミング検出を行い、検出完了後は低消費電力モードに移行する。
【0027】
先に述べたようにシステムタイムは通信において不可欠な情報であり、通常、移動端末装置1は必ず当該システムタイムを生成している。従来、移動端末装置は受信フレームの受信期間中、全監視対象基地局のタイミングを出来うる限り検出していた。移動端末装置1はシステムタイムに基づいて監視対象基地局を選定し、選定した基地局のタイミング検出を行つた後に低消費電力モードに移行するようにしたことにより、簡易な構成で、かつ容易に監視対象基地局を選定することができ、また消費電力を低減することができる。
【0028】
以上の構成によれば、基準時刻情報であるシステムタイムS9を制御部14によつて生成すると共に、待ち受け状態時に受信した受信フレーム毎にシステムタイムS9に基づいて監視対象基地局を選定し、当該選定した基地局のタイミング検出後は次の受信フレームまで低消費電力モードに移行するようにしたことにより、大幅な追加構成を設けること無く、監視対象基地局を容易に選定でき、かくするにつき、簡易な構成で効率的な監視対象基地局の選定を行い得る移動端末装置1を実現することができる。
【0029】
なお上述の実施例においては、3つの復調器7、8及び9を有する受信装置6及び移動端末装置1の場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば復調器を5つ有する受信装置及び移動端末装置に適用してもよい。すなわちCDMA方式に基づく複数の復調器を用いて受信信号を復調する復調器であれば、復調器の数にはかかわらない。
【0030】
また上述の実施例においては、本発明を受信機能及び送信機能を共に有する移動端末装置1に適用した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、受信機能のみを有する移動端末装置に適用してもよい。
【0031】
また上述の実施例においては、待ち受け状態時、すなわち間欠受信時に監視対象基地局の選定を行う移動端末装置1について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば通話中等の継続受信時に監視対象基地局の選定を行う場合に適用してもよい。この場合、現在受信中であるAグループ、隣接基地局として登録されたBグループ及びそれ以外のCグループに加えて、移動局側で復調可能と判断し得るグループが追加となるため、これら各基地局グループの再定義及び各グループの選定タイミングを決定するための剰余系の取り方を変更することで、実施例による監視基地局選定方法に対応し得る。
【0032】
また上述の実施例においては、システムタイムの下位2ビツトを4で除算した剰余が0及び1の場合に現在受信中の基地局であるAグループを、剰余が2である場合に隣接基地局として登録されたBグループを、剰余が3である場合にA又はB以外の基地局であるCグループを監視対象基地局として決定する移動端末装置1について述べたが、本発明はこれに限らず、例えばシステムタイムの下位2ビツトを4で除算した剰余が0の場合に現在受信中の基地局であるAグループを、剰余が1又は2である場合に隣接基地局として登録されたBグループを、剰余が3である場合にA又はB以外の基地局であるCグループを監視対象基地局として決定するようにしてもよい。
【0033】
さらに上述の実施例においては、システムタイムの1単位である38ビツト全てをカウンタ値として維持更新する制御部14の場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば下位の数ビツトだけを実際にカウントすると共に、残りの上位ビツトはソフトウエア上で記憶するようにしてもよい。
【0034】
【発明の効果】
上述のように本発明によれば、所定の時刻情報をカウントするカウンタ手段と、スペクトラム拡散信号を形成する各フレーム毎に、パイロツト信号を検出する基地局を時刻情報の値に基づいて選定する選定手段と、選定手段により選定された基地局が送出したパイロツト信号のタイミングを検出する検出手段とを設けて、所定の時刻情報に基づき各フレーム毎に基地局を選定し、選定した基地局のタイミングを検出するようにしたことにより、1回のタイミング検出時における監視対象基地局の数を必要最小限にとどめることができ、かくするにつき、簡易な構成で監視基地局の選定を効率的に行い得るパイロツト信号検出装置、パイロツト信号検出方法及び移動通信端末装置を実現し得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例による移動端末装置の構成を示すブロツク図である。
【図2】待ち受け状態でのシステムタイムの状態の説明に供する略線図である。
【図3】実施例によるパイロツト信号検出方法の説明に供するフローチヤートである。
【符号の説明】
1……移動端末装置、2……アンテナ、3……アンテナ共用器、4……高周波増幅器、5……直交検波回路、6……受信装置、7、8、9……復調器、10……タイミング検出器、11……合成器、12……変調部、13……高周波増幅器、14……制御部。

Claims (9)

  1. 符号分割多重方式を用いて基地局から送信されるスペクトラム拡散信号を受信し、受信した上記スペクトラム拡散信号から任意の上記基地局が送出したパイロツト信号を検出して当該パイロツト信号に応じたタイミングを復調器に割り当てるパイロツト信号検出装置において、
    所定の時刻情報をカウントするカウンタ手段と、
    上記スペクトラム拡散信号を形成する各フレーム毎に、上記パイロツト信号を検出する上記基地局を上記時刻情報の値に基づいて選定する選定手段と、
    上記選定手段により選定された上記基地局が送出した上記パイロツト信号のタイミングを検出する検出手段と
    を具えることを特徴とするパイロツト信号検出装置。
  2. 上記カウンタ手段は、
    上記基地局が送出する基準時刻情報と一致する上記時刻情報をカウントする
    ことを特徴とする請求項1に記載のパイロツト信号検出装置。
  3. 上記選定手段は、
    上記基地局を所定の優先順位に応じて複数のブロツクに分割して、各上記フレーム毎に上記ブロツクの1つを選択すると共に、当該ブロツクから1つの上記基地局を選定する
    ことを特徴とする請求項1に記載のパイロツト信号検出装置。
  4. 符号分割多重方式を用いて基地局から送信されるスペクトラム拡散信号を受信し、受信した上記スペクトラム拡散信号から任意の上記基地局が送出したパイロツト信号を検出して当該パイロツト信号に応じたタイミングを復調器に割り当てるパイロツト信号検出方法において、
    所定の時刻情報をカウントし、
    上記スペクトラム拡散信号を形成する各フレーム毎に、上記パイロツト信号を検出する上記基地局を上記時刻情報の値に基づいて選定し、
    上記選定した上記基地局が送出した上記パイロツト信号のタイミングを検出する
    ことを特徴とするパイロツト信号検出方法。
  5. 上記時刻情報は、
    上記基地局が送出する基準時刻情報と一致した値でなる
    ことを特徴とする請求項4に記載のパイロツト信号検出方法。
  6. 上記基地局は、
    所定の優先順位に応じて複数のブロツクに分割されてなり、各上記フレーム毎に上記ブロツクの1つが選択されると共に、当該選択された上記ブロツクから1つの基地局の選定がなされる
    ことを特徴とする請求項4に記載のパイロツト信号検出方法。
  7. 符号分割多重方式を用いて基地局から送信されるスペクトラム拡散信号を受信する受信手段と、当該受信手段により受信した上記スペクトラム拡散信号から上記基地局が送出したパイロツト信号を検出するパイロツト信号検出手段と、当該検出したパイロツト信号に基づいて、受信した上記スペクトラム拡散信号を継続的に復調する復調手段とを有する移動通信端末装置において、
    所定の時刻情報をカウントするカウンタ手段と、
    上記スペクトラム拡散信号を形成する各フレーム毎に、上記パイロツト信号を検出する上記基地局を上記時刻情報の値に基づいて選定する選定手段と、
    上記選定手段により選定された上記基地局が送出した上記パイロツト信号のタイミングを検出する上記パイロツト信号検出手段と
    を具えることを特徴とする移動通信端末装置。
  8. 上記カウンタ手段は、
    上記基地局が送出する基準時刻情報と一致する上記時刻情報をカウントする
    ことを特徴とする請求項7に記載の移動通信端末装置。
  9. 上記選定手段は、
    上記基地局を所定の優先順位に応じて複数のブロツクに分割して、各上記フレーム毎に上記ブロツクの1つを選択する共に、当該ブロツクから1つの上記基地局を選定する
    ことを特徴とする請求項7に記載の移動通信端末装置。
JP31545696A 1996-11-11 1996-11-11 パイロツト信号検出装置、パイロツト信号検出方法及び移動通信端末装置 Expired - Fee Related JP3622875B2 (ja)

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