JP3659856B2 - Ｃｄｍａ通信システムの移動機における送信タイミング制御方法及び送受信装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）移動通信システムにおける送受信タイミング制御法および該制御を実現する回路構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、スペクトル拡散通信及びスペクトル拡散通信技術を利用した、例えば移動機が動きながら通信するセルラ環境でのＣＤＭＡシステムは、マルチパスフェージングに強く、データの高速化が可能で、通信品質が良好で、周波数利用効率が高い等の特徴を保有しているため、次世代の移動通信及びマルチメディア移動通信に有望な通信方式である。
【０００３】
スペクトル拡散通信及びＣＤＭＡシステムにおける送信信号は、送信側において伝送すべき信号の帯域幅よりも、はるかに広い帯域に拡散して送信される。一方、受信側ではスペクトル拡散された信号を元の信号帯域幅に復元することにより、上記特徴が発揮される。
【０００４】
図１３は、ＣＤＭＡシステムの受信部のブロック図を示している。アンテナ２１で受信されたＣＤＭＡ信号は、ＲＦ増幅部２２により増幅された後、周波数変換部２３により無線周波数から中間周波数またはベースバンド周波数に変換され、逆拡散／同期部２４、同期検波およびＲａｋｅ合成機能から成る情報復調部２５を介して復調データ２８が得られる。
ＣＤＭＡ受信機では、従来の狭帯域通信に対して、逆拡散／同期部２４が付加された構成となっている。移動体通信はマルチパス環境下で動作するため、その状況を把握するためのパスサーチ部２６があり、逆拡散／同期及びＲａｋｅ合成すべき受信信号のパスを規定する。
また、逆拡散信号またはＲａｋｅ合成後の信号２９を利用したＡＦＣ(自動周波数調整：Automatic frequency control)部２７が構成され、周波数制御信号３０が周波数変換部２３にフィードバックされる。
【０００５】
マルチパス状況を把握し、受信信号のパスまたはメイン受信パスをサーチする一つの方法としてマッチトフィルタ（ＭＦ:matched filter）がある。マッチトフィルタは、受信信号に含まれるマルチパスから生じた複数の信号成分を分離する機能がある。すなわち、マッチトフィルタにより受信機に到達した直達波と遅延波を分離した出力信号を得ることができるため、希望波の選択ができ、不要波の影響を削減できる。詳しくは、立野 敏訳“スペクトラム拡散通信”ジャテック出版に説明されている。
【０００６】
受信信号のパスまたはメイン受信パスをサーチし選択する他の方法が、特開平１０−１７３６３０号公報に記載されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記いずれの手段においてもパスを選択し切替える手段が設けられているため、マルチパス環境が変化して、メインとなるパスが変動した場合には、パス選択またはパス入替えの結果、受信信号パスのタイミングが急峻に変化してしまう。
一般に、ＣＤＭＡセルラーシステムでの送受信タイミングは、一定の間隔が保たれる。従って、受信タイミングを基準に送信タイミングを決定しようとすると、それに伴い移動機の送信タイミングも急峻に変化してしまう。
【０００８】
移動機側ＣＤＭＡ受信機は一般に、基地局からの信号を受信し、その受信信号を基に受信機内でのタイミング及びＡＦＣ制御が行われる。従って、受信信号のタイミングが急峻に大きく変動すると移動機におけるＣＤＭＡ受信機でのシステムタイミング管理に大きな影響を与えることとなってしまう。
【０００９】
また、基地局側ＣＤＭＡ受信機は一般に、移動機からの送信信号を受信し、その受信信号を基に受信機内でのタイミング制御が行われる。従って、受信信号のタイミングが急峻に大きく変動すると基地局におけるＣＤＭＡ受信機でのシステムタイミング管理にも大きな影響を与えることとなってしまう。
【００１０】
本発明は、前記の問題を解決するためになされたものであり、受信パスが急激に変化しても移動機内でのシステムタイミング及び送信タイミングが急激に変化することなく、基地局及び移動機でのシステム管理を容易とする、ＣＤＭＡ通信システムの移動機における送受信タイミング制御方法及び送受信装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の目的を達成するために、次の構成を有する。
本発明の第１の要旨は、基地局と送受信を行うＣＤＭＡ通信システムの移動機における送受信タイミング制御方法において、基地局からの複数の受信パスタイミングから一つの基準タイミングを選択する基準タイミング設定工程と、移動機の送信タイミングを基準タイミングからオフセット値分遅延したタイミングに設定する送信タイミング設定工程と、を有し、基準タイミング設定工程にて選択される基準タイミングが予め定めた閾値以上に変化した場合には、オフセット値を変化させることにより移動機の送信タイミングを調整することを特徴とするＣＤＭＡ通信システムの移動機における送受信タイミング制御方法にある。
【００１２】
本発明の第２の要旨は、基準パスタイミング設定工程は、基準タイミングの変化量が予め定めた閾値に達しない場合には、オフセット値を一定とし、移動機の送信タイミングを基準タイミングの変化に追従して変化させることを特徴とする要旨１に記載のＣＤＭＡ通信システムの移動機における送受信タイミング制御方法にある。
【００１３】
尚、要旨１又は２に記載のＣＤＭＡ通信システムの移動機における送受信タイミング制御方法において、例えば、基準パスタイミング設定工程は、複数の基地局からの信号を受信し、基準タイミングは複数の基地局からの複数の受信パスタイミングのうち最大の受信電力が得られる受信パスタイミングとすることができる。
【００１４】
本発明の第３の要旨は、１又は２以上の基地局とＣＤＭＡ通信により送受信を行う移動機の送受信装置において、基地局からの複数の受信パスタイミングから一つの基準タイミングを選択する基準パスタイミング信号設定部と、移動機の送信タイミングを、基準パスタイミング信号設定部にて選択された基準タイミングからオフセット値分遅延した送信タイミングにて送信する送信部と、を設け、基準タイミングが予め定めた閾値以上に変化した場合には、オフセット値を変化させることを特徴とする送受信装置にある。
【００１５】
本発明の第４の要旨は、受信信号に対して相関をとる複数の相関装置を含む受信部と、送信タイミング信号に従って各種データを拡散、送信を行う送信部と、及びタイミング制御部を具備し、複数の相関装置は、各々、受信信号に含まれる、それぞれに対応する遅延波に同期追従する機能を有し、タイミング制御部は、各々の前記相関装置の追従タイミングに同期した、周期的な受信タイミング信号を出力する複数の受信タイミング信号生成部と、複数の相関装置の相関出力データとその複数の受信タイミング信号から、基準タイミングとする基準パス情報を生成すると共に、送受信タイミングの可変可能なオフセット量を決定する選択制御部と、複数の受信タイミング信号と前記選択制御部から出力される基準パス情報により、一つの基準タイミング信号を選択し、出力する基準タイミング信号選択部と、基準タイミング信号選択部から出力された基準タイミング信号に前記選択制御部で決定されたオフセット量を付加することで、周期性を有する送信タイミング信号を生成する送信タイミング信号生成部と、を具備することを特徴とするＣＤＭＡ通信システムの移動機における送受信装置にある。
【００１６】
本発明の第５の要旨は、受信信号に対して相関をとる複数の相関装置を含む受信部と、送信タイミング信号に従って各種データを拡散、送信を行う送信部と、及びタイミング制御部を具備し、複数の相関装置は、各々、受信信号に含まれる、それぞれに対応する遅延波に同期追従する機能を有し、タイミング制御部は、各々の相関装置の追従タイミングに同期した、周期的な受信タイミング信号を出力する複数の受信タイミング信号生成部と、複数の相関装置の相関出力データと複数の受信タイミング信号から基準タイミングとする基準パス情報を生成すると共に、送受信タイミングの可変可能なオフセット量を決定する選択制御部と、複数の受信タイミング信号と、選択制御部から出力される基準パス情報により、一つの基準タイミング信号を選択し、出力する基準タイミング信号選択部と、基準タイミング信号をオフセット量だけ遅延させた遅延後基準タイミング信号と送信タイミング信号の位相差に基づいて、送信クロック信号を伸縮制御する送信クロック生成部と、送信クロック生成部にて伸縮制御された送信クロックを用いて送信タイミング信号を生成する基準タイミング信号生成部と、を具備することを特徴とするＣＤＭＡ通信システムの移動機における送受信装置にある。
【００１７】
第１の要旨によれば、基準タイミング設定工程にて選択される基準タイミングが予め定めた閾値以上に変化した場合には、オフセット値を変化させることで、移動機の送信タイミングを調整するので、基準タイミングが閾値以上に変化した場合であっても送信タイミングの急激な変化を回避できる。よって、基地局と移動機間での通信状態の悪化を防ぎ、基地局と移動機の双方にて安定した通信状態を保つことができる。
また、第２の要旨によれば、ゆるやかなタイミング変動に対しては相関装置が同期追従し、安定した送信タイミングにより通信できる。
さらに、上記要旨１，２において、基準パスタイミング設定工程は複数の基地局からの信号を受信し、基準タイミングは複数の基地局からの複数の受信パスタイミングのうち最大の受信電力が得られる受信パスタイミングとすることによれば、良好な通信とすることができる。
【００１８】
第３の要旨によれば、基準パスタイミング信号設定部にて選択される基準タイミングが予め定めた閾値以上に変化した場合には、オフセット値を変化させることにより移動機の送信タイミングを調整するために、基準タイミングが閾値以上に変化した場合であっても送信タイミングの急激な変化をしょうずることはなくなり、基地局と移動機の双方にて安定した通信状態を保つことができる。
【００１９】
第４の要旨によれば、送受信タイミングのオフセット量が従来のように常に一定値ではなく、選択制御部が受信タイミング信号の状態により変更調整するので、移動体通信に伴う受信タイミングの変更等があっても、基地局と移動機の双方にて安定した通信状態を保つことができる。
【００２０】
第５の要旨によれば、送受信タイミングのオフセット量が、従来のように常に一定値ではなく、受信タイミング信号の状態により変更調整可能となり、移動体通信に伴う受信タイミングの変更等があっても、基地局と移動機の双方にて安定した通信状態を保つことができる。
また、遅延後基準タイミング信号と送信タイミング信号の位相差に基づいて、送信クロック信号を伸縮制御し、その伸縮制御された送信クロック信号を用いて新たに送信タイミング信号を生成するので、送信タイミング信号は基準タイミング信号に同期した信号とできる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。アンテナにより受信されたＣＤＭＡ信号はＲＦ増幅、フィルタリング及び周波数変換された後、ベースバンド処理が実行される。本発明のＣＤＭＡ送受信装置の説明では、受信信号はベースバンドに変換された信号として取り扱う。
【００２２】
図１は、本発明に係わる第１の実施形態のベースバンド信号処理部の概略構成である。受信信号は、Ｍ系列、Ｇｏｌｄ符号およびアダマール符号と組み合わせて生成した疑似ランダム符号により拡散されたＣＤＭＡ信号である。尚、拡散符号は何ら限定するものではない。
【００２３】
本ベースバンド信号処理部は、例えば３個の相関装置１２１−ａ，１２１−ｂ，１２１−ｃで構成される受信装置１２、タイミング制御部１３ａ、パスサーチ部１１、及び送信部１４を備えている。
【００２４】
上記タイミング制御部１３ａは、３個の受信タイミング信号生成部１３１−ａ，１３１−ｂ，１３１−ｃと、基準タイミング信号選択部１３２と、基準タイミング信号選択部１３２を制御する受信パス制御部１３３と、基準クロック生成部１３４と、送信タイミング信号生成部１３５と、オフセット量調整部１３６で構成されている。
また、受信装置１２には上記の他にＲＡＫＥ回路（図示せず）等が含まれ、受信装置１２から復調データおよびＡＦＣ制御信号が出力される。
【００２５】
パスサーチ部１１は、受信信号に含まれるマルチパス成分を分離、検索し復調すべきパス成分を検出する。検出されたパスから、受信信号強度、受信タイミングをもとに、復調すべきパス成分が選択される。選択されたパスは、各相関装置１２１−ａ〜１２１−ｃに入力され、復調用の信号として利用される。
【００２６】
相関装置１２１−ａ〜１２１−ｃは、例えば特開平１１−２３４１６８号公報（拡大信号に対する相関処理の同期追従回路）に提起されるようなスライディング相関器、又はマッチトフィルタにより構成される。相関装置１２１−ａ〜１２１−ｃで逆拡散された相関出力信号は、受信装置１２に含まれるＲＡＫＥ受信部（図示せず）にて合成され復調される。該相関装置の数はＲＡＫＥ合成すべき数により決定されるが、本発明では簡単のため、３個（１２１−ａ〜１２１−ｃ）として説明する。
各相関装置１２１−ａ，ｂ，ｃでは、逆相関信号を出力するとともに（図示せず）、受信タイミング生成部１３１−ａ，ｂ，ｃにタイミング情報を出力する。
【００２７】
受信タイミング生成部１３１では、タイミング情報を基に、それぞれ逆拡散を行っている受信パスに対する受信タイミング情報を生成する。つまり、受信タイミング生成部１３１では、受信パスそれぞれに対して、受信タイミング情報が生成される。全ての受信タイミング情報は、基準タイミング信号選択部１３２及び受信パス制御部１３３に出力される。受信タイミングの具体的な一例としては相関装置１２１−ａ，ｂ，ｃで逆拡散している相関ピークのタイミング情報がある。
【００２８】
受信パス制御部１３３では、受信タイミング情報のほかに、受信装置１２から各相関装置１２１−ａ，ｂ，ｃの相関出力が入力される。受信パス制御部１３３では、例えば、相関出力信号強度が最大の信号を基準パスに決定する。例えば、相関装置１２１−ｂで逆拡散させている受信信号強度が最大であるときには、受信タイミング生成部１３１−ｂから出力される受信パスタイミングを基準タイミングとして選択するように基準タイミング信号選択部１３２に設定する。
【００２９】
基準タイミング信号選択部１３２では、受信パス制御部１３３から指定されたパス情報（上記の例では、受信タイミング生成部１３１−ｂからの信号が基準タイミング）により、出力パスを選択し、その他の受信タイミング情報は廃棄する。選択された基準タイミング信号は、送信タイミング信号生成部１３５に出力される。
また、受信パス制御部１３３では、オフセット量の補正情報を、オフセット量調整部１３６に出力する。
受信パス制御部１３３は、常に、受信タイミング情報が入力されているので、基準タイミングがどのタイミングであるかを検知している。基準タイミング情報は、次の基準パス情報を確定する時まで保持される。
【００３０】
基準タイミングを決定する時に受信パス制御部１３３では、前回設定した基準タイミングと、新たに基準タイミングに設定しようとしている受信パスのタイミングの差分を算出する。この差分値が、予め定められた閾値以下のときは、オフセット量の変更は不要であると判断し、オフセット量調整部１３６に補正値０を指示する。差分値が予め定められた閾値以上のときは、この差分を、補正値として設定する。
【００３１】
オフセット量調整部１３６では、受信パス制御部１３３から入力される補正値で送受信タイミングのオフセット量を調整する。送受信開始時には、送受信タイミングのオフセット量は予め定められた初期値に設定されている。
入力された補正値が「０」である間は、このオフセット量を維持し、送信タイミング信号生成部１３５に出力しつづける。補正値が「０」以外のときは、オフセット量に補正値を加味し、新たなオフセット量を送信タイミング生成部１３５に出力する。以後、補正値が変更されたときは、校正されたオフセット量に補正値を加味し、新たなオフセット量を算出し、送信タイミング信号生成部１３５に出力する。
【００３２】
送信タイミング信号生成部１３５には、基準タイミング信号選択部１３２から基準タイミング信号が、基準クロック生成部１３４からシステムクロック信号がそれぞれ入力される。
また、送信タイミング信号生成部１３５にはカウンタが設けられており、このカウンタは基準タイミング信号が入力された瞬間にリセットされる。リセット後、カウンタはシステムクロック信号に同期してカウントアップしてゆき、オフセット量調整部１３６から入力されるオフセット量とカウンタ値が一致した時に、送信タイミング信号を出力する。
【００３３】
送信タイミング信号生成部１３５より出力された送信タイミング信号は、送信部１４に入力され、送信部１４ではこの送信タイミング信号に同期して各種データを予め定められた疑似ランダム符号により拡散し出力する。
前記オフセット量は、基準タイミング信号が一定値以上変化したとき、例えば一定値以上遅延したときには遅延量に相当するタイミングだけオフセット量が減じられるため、受信パスが急峻に変化したときであっても、送信タイミングが急峻に変化することはなくなる。この状況を、図２を用いて説明する。
【００３４】
図２は、送受信パスの状態を概念的に示したもので、図２（ａ）はタイミング変化前の状態を、図２（ｂ）はタイミング変化後の状態を示している。受信は唯一の基地局ＢＴＳ１からの信号のみが存在している。
受信信号は、パスサーチ部でパスが検出され、▲１▼,▲２▼,▲３▼の３つのパスが選択されており、その受信信号強度はパス▲１▼が最大となり、次にパス▲３▼、一番弱いパスがパス▲２▼となる。この時の基準タイミングは、受信電力が最大となる▲１▼のパスが用いられる。
送信タイミング（図２中では、タイミングチャートＭＳ- ＴＸと表記）は、基準タイミングから一定量オフセットＯＳ１を設けたタイミングとなるので、図中タイミングチャートＭＳ-ＴＸに示す送信タイミングＳ１で移動機から送信が行われる。
【００３５】
図２（ａ）の後に、フェージングなどにより受信のパスの状態が変化したときの状態を図２（ｂ）に示してある。受信パス▲１▼,▲２▼,▲３▼のタイミングに大きな変化はないが、基準パス▲１▼の受信信号強度が低下し、受信信号強度最大のパスが▲３▼に変化している。従来のシステムでは、送信タイミングは▲３▼からオフセットＯＳ１の分だけ遅延したタイミングに送信タイミングＳ１が変更されるはずであるが、本実施形態の制御方法では、新たなオフセット値オフセットＯＳ２に設定を変更する。このオフセット値の設定変更は、受信の基準パスを変更するのと同時に実行される。これにより、送信タイミングＳ１は、図２（ａ）、（ｂ）から明らかなように、ほぼ一定のタイミングで送信されている。この後、さらに、基準パスが変化したときには、オフセット値がオフセットＯＳ２から、さらに変更され、送信タイミングが、急峻な変化を発生しないように制御される。
【００３６】
次に、本発明の第２の実施形態を図３を参照して説明する。図３は、本発明に係わる第２の実施形態のベースバンド信号処理部の概略構成図である。図中、図１と同等の機能を実現する部分は、図１と同一符号を付している。
受信信号は、第１の実施形態と同じく、Ｍ系列、Ｇｏｌｄ符号およびアダマール符号と組み合わせて生成した疑似ランダム符号により拡散された周期性を持ったＣＤＭＡ信号であるが、疑似ランダム符号は何ら限定するものではない。
【００３７】
本ベースバンド信号処理部でも、ＲＡＫＥ合成するパスの数を３個とするので、３個の相関装置１２１−ａ，ｂ，ｃで構成される受信装置１２、タイミング制御部１３ｂ、パスサーチ部１１、及び送信部１４を備えている。
【００３８】
タイミング制御部１３ｂは、第１の実施形態に示したタイミング制御部１３ａに送信クロック生成部１３７を追加したものであり、３個の受信タイミング信号生成部１３１−ａ，ｂ，ｃと、基準タイミング信号選択部１３２と、基準タイミング信号選択部１３２を制御する受信パス制御部１３３と、基準クロック生成部１３４と、送信クロック生成部１３７と、オフセット量調整部１３６と、送信タイミング信号生成部１３５とを備えている。
【００３９】
パスサーチ部１１は、受信信号に含まれるマルチパス成分を分離、検索し復調すべきパス成分を選択する。パスサーチ部１１は、復調すべきパス成分として、例えば複数個の相関装置にパス情報を設定する。この動作によりＣＤＭＡの特徴であるＲＡＫＥ合成すべきパス情報が得られる。該相関装置の数はＲＡＫＥ合成すべき数により決定され、第１の実施形態と同じく、３個として説明する。
【００４０】
相関装置１２１−ａ，ｂ，ｃにより得られた複数の受信タイミング信号は、基準タイミング信号選択部１３２に入力され、電力最大、受信時間最小などあらかじめ設定された選択条件にて一つの基準タイミング信号が選択される。
【００４１】
相関装置１２１−ａ，ｂ，ｃは、前述したようにスライディング相関器またはマッチトフィルタにより構成される。図３の相関装置１２１−ａ，ｂ，ｃに含まれている同期追従回路を図４に示す。
【００４２】
図４は、同期追従回路のブロック図であり、３１は受信したベースバンド信号に対して基準位相よりΔ（例えば１／２チップ）進んだ位置での相関出力値を出力するＥａｒｌｙ相関器、３２は受信したベースバンド信号に対して基準位相よりΔ（例えば１／２チップ）遅れた位置での相関出力値を出力するＬａｔｅ相関器、３３はＥａｒｌｙ相関器３１からの相関値とＬａｔｅ相関器３２からの相関値を比較する比較器、３４は比較器３３からの比較結果の平均化処理を行うループフィルタ、３５はサンプルＣＬＫを発生させるＣＬＫ発生器、３６はループフィルタ３４からの位相制御信号によりチップＣＬＫの位相調整を行うチップＣＬＫ位相調整器、３７はチップクロック位相調整器３６から出力されるチップＣＬＫ３８から基準位相に対してΔ位相を進めた拡散符号とΔ位相を遅らした拡散符号及びシンボルＣＬＫ３９を発生させる拡散符号発生器である。
【００４３】
ＣＬＫ発生部３５では、例えばチッププレートの４倍の速度としたサンプリングＣＬＫをチップクロック位相調整器３６に出力する。
【００４４】
前記チップクロック位相調整器３６では、受信したサンプルのＣＬＫを分周して（この例では４分周）チップクロック３８を生成し、拡散符号発生器３７、Ｅａｒｌｙ相関器３１、Ｌａｔｅ相関器３２に出力する。
【００４５】
拡散符号発生器３７では、基準位相に対してΔ位相を進めた拡散符号をＥａｒｌｙ拡散器３１、基準位相に対してΔ位相を遅らせた拡散符号をＬａｔｅ相関器３２にそれぞれ出力する。チップＣＬＫ３８と拡散符号を受信したＥａｒｌｙ相関器３１とＬａｔｅ相関器３２では、受信したベースバンド信号を逆拡散してシンボル毎に相関をとり、比較器３３に出力する。
【００４６】
比較器３３では、Ｅａｒｌｙ相関器３１とＬａｔｅ相関器３２の相関値の比較を行い比較結果をループフィルタ３４に出力する。
比較器３３の動作は、Ｅａｒｌｙ相関器３１の相関値のほうが大きければ“Ｌｏｗ”、小さければ“Ｈｉｇｈ”を、図５（Ｂ）に示すようなアップダウン信号としてシンボル毎に生成する。
本実施形態では、Ｅａｒｌｙ相関器３１とＬａｔｅ相関器３２は、それぞれチップＣＬＫ３８毎にシンボル長の間にわたり、その相関出力を加算（積分）し、その後比較器３３で差をとることにより、（１，０）の２値のアップダウン信号（図５（Ｂ）参照）を生成している。
【００４７】
ループフィルタ３４（図４）の動作を、図５、６を参照して説明する。
図６は、ループフィルタ３４の概略ブロック図であり、アップダウンカウンタ部４０と位相制御部４１を具備している。
アップ・ダウンカウンタ部４０では、比較器３３で生成されたアップ・ダウン信号を拡散符号発生器３７から入力されるシンボルＣＬＫ（図５（Ａ））毎でカウントし、位相制御部４１に対してカウント値（図５（Ｃ））を出力する。
【００４８】
前記位相制御部４１では、カウント値がＬａｔｅ側に予め設定した値（図５の例では「１５」）と等しくなると位相を遅らせるようにチップＣＬＫ位相調整器３６に対して指示（Ｌａｔｅ-ｒｑ＝“Ｈｉｇｈ”）を行い）、これと同時
にアップダウンカウンタ部４０にＣｌｅａｒ信号（図５（Ｆ），図６参照）を出力して、カウンタの初期化（Ｃｌｅａｒ−“Ｈｉｇｈ”）を行う。
【００４９】
上記の処理を、図５を参照しつつ説明する。カウンタ値（Ｃ）はシンボルＣＬＫ３９（Ａ）の立ち上がり時にカウントされ、アップ・ダウン信号がＨｉｇｈのときには「１」減算され、Ｌｏｗのときには「１」加算される。カウント値があらかじめ指示された値「±１５」に達していないときは、Ｅａｒｌｙ-ｒｑ（Ｄ）、Ｌａｔｅ-ｒｑ（Ｅ）ともにＬｏｗに設定される。アップ・ダウン信号（Ｂ）がＨｉｇｈに偏ると、カウント値（Ｃ）は減算されていき、予め設定した値「−１５」に達すると、Ｅａｒｌｙ-ｒｑがＨｉｇｈとなる。
また、この時のＣｌｅａｒ信号もＨｉｇｈとなり、アップ・ダウンカウンタ部４０では、カウンタがクリアされ、次のカウンタ出力は「０」となる。また、アップ・ダウンカウンタ値がＬｏｗに偏ると、カウンタ値は、加算されていく。この結果、カウンタ値は予め設定した値１５となり、Ｌａｔｅ-ｒｑは、Ｈｉｇｈに変更される。この場合も、同様にＣｌｅａｒ信号が出力され、カウンタ値は「０」に戻される。ループフィルタ３４では、以上のような処理により、Ｅａｒｌｙ-ｒｑ信号とＬａｔｅ-ｒｑ信号が生成されチップＣＬＫ位相調整器３６に出力される。
【００５０】
図４において、上記説明したループフィルタ３４から位相調整の指示を受けたチップＣＬＫ位相調整器３６では、進める指示を受信したらチップＣＬＫ３８を例えば１／４チップ分位相を進め、また、遅らせる指示を受信したら、例えば、１／４チップ分位相を遅らせる処理を行う。この動作を繰り返すことにより同期の追従を行う。
【００５１】
次に、受信タイミング信号生成部１３１−ａ，ｂ，ｃ（図３）は、前記相関装置１２１内のチップＣＬＫ位相調整器３６（図４）で生成された、位相調整されたチップＣＬＫ３８によりカウントされるカウンタを具有し、このカウンタによって受信信号と同様の周期的なパルスを作り出すことによって受信タイミング信号を出力する。
【００５２】
一つの基準タイミング信号を選択する受信パス制御部１３３（図３）は、パスサーチ部１１より選択された受信パスのうち、任意の受信パスを復調している相関装置１２１より得られる受信タイミング信号から基準タイミング信号を選択する機能を有する。
【００５３】
基準タイミング信号選択部１３２（図３）は、例えばセレクタにより形成され、複数の相関装置１２１から得られた複数の受信タイミング信号の中から、受信パス制御部１３３より得られた選択情報を用いて、基準タイミング信号を選択し、出力する。
【００５４】
受信パス制御部１３３（図３）は、基準タイミング信号選択部１３２で選択される受信タイミングの切り替え制御を行うと同時に、送信信号に関するオフセット量の補正値を生成する。受信パス制御部１３３では、基準パス情報を保持する手段を有し、受信装置１２から出力される相関出力強度のデータにより、基準タイミングとする受信パスを決定すると、保持している基準パス情報と新たに選択した受信パスが同一のパスであるかどうか判定する。もし、同一のパスであれば、オフセット量調整部１３６に補正値「０」を出力する。異なるパスとなる時は、新たに選択した受信パスの受信タイミングと保持している基準受信パスの受信タイミングを受信タイミング生成部１３１から取得する。これらの受信タイミングの差分を求め、オフセットの補正量を算出し、オフセット量調整部１３６に出力する。補正値を算出した後は、基準パス情報に選択した受信パスの情報を再設定し、基準タイミング信号選択部１３２の受信パス切り替えを行う。
【００５５】
オフセット量調整部１３６（図３）では、送信起動時には、システムで決められた送受信タイミングオフセット量が予め設定され、このオフセット量を送信クロック生成部１３７に設定している。すなわち、受信パス制御部１３３からのオフセット補正値が「０」であるときは、このオフセット量を維持し、補正値が「０」以外のときは、この補正量を現在のオフセットに加味し、オフセット量を更新する。オフセット量の更新は、受信パス制御部１３３で、受信パスの切り替えが発生するたびに実行される。
【００５６】
基準クロック生成部１３４では、チップクロック３８の４倍の速度のシステムクロックを生成する。このシステムクロックは、送信クロック生成部１３７に入力され、送信クロック、チップクロックの生成に利用される。図示していないが、このシステムクロックは、相関装置１２１、パスサーチ部１１、送信部１４など各種回路でメインクロックとして使用されている。
【００５７】
図７に、送信クロック生成部１３７（図３）のブロック図を示す。送信クロック生成部１３７は大きく分けてタイミング判定部５０とクロック伸縮部５１の二つのブロックを有している。
タイミング判定部５０では、基準タイミング信号と送信タイミング信号の位相を比較する。図７では入力信号Ａが基準タイミング信号で入力信号Ｂが送信タイミング信号に対応する。
【００５８】
タイミング判定は、基準タイミング信号に入力されるたびに一度だけ実行され、例えば、以下のような三つの状態判定信号を出力する。
Ｐ１：遅延後基準タイミング信号と、送信タイミング信号が同位相の場合には“同期状態信号”
Ｐ２：遅延後基準タイミング信号より送信タイミング信号の位相が遅れている場合には“遅延状態信号”
Ｐ３：遅延後基準タイミング信号より送信タイミング信号の位相が早い場合には“早期状態信号”
ここで、遅延後基準タイミング信号とは、基準タイミング信号を送受信のオフセット分だけ遅延させた信号である。受信タイミングと送信タイミングは一定のオフセット量を有するため、送受信タイミングはそのままでは、比較できない。そこで、受信タイミングを（実際には、比較に使用する基準タイミング信号を）オフセット量だけ遅延させ、位相が比較できるようにしている。
【００５９】
前述のような判定動作を行うタイミング判定部５０の機能を図８を参照して説明する。図８（Ａ）はマスタークロックであり、この例ではチップクロックの４倍の速度で動作している。図８（Ｂ）は遅延後基準タイミングの例である。遅延後基準タイミング信号と送信タイミング信号との位相関係は上記したＰ１，Ｐ２，Ｐ３のいずれかの状態であり、それぞれの状態は図８（Ｃ），（Ｄ）、および（Ｅ）に対応する。図８（Ｃ），（Ｄ）、および（Ｅ）に示した信号のいずれかが図７の入力信号Ｂに対応し、タイミング判定部５０による判定結果出力が図８（Ｆ），（Ｇ）及び（Ｈ）に対応し、クロック伸縮部５１に入力される。
【００６０】
前記クロック伸縮部５１は、タイミング判定部５０によって判定された三つの状態をうけ、以下のような動作を行う。
Ｐ１ａ：同期状態信号の場合には、単純分周（例えばここでは４分周）を行う。
Ｐ２ａ：遅延状態信号の場合には、クロック調整区間の中では、例えばクロックの凸部（Ｈｉｇｈ）をあらかじめ定められた量だけ縮め、その他の区間では通常分周を行う。
Ｐ３ａ：早期状態信号の場合には、クロック調整区間の中では、例えばクロックの凸部（Ｈｉｇｈ）をあらかじめ定められた量だけ伸ばし、その他の区間は通常分周を行う。
【００６１】
図９を用いて上記の動作を説明する。図９（Ａ）はマスタークロックであり、この例ではチップクロックの４倍で動作しており、４倍クロックを表すために周期毎に“０”、“１”、“２”、“３”と示す。
図９（Ｂ）は、Ｐ１ａの同期状態のときに出力される送信クロック信号を示しており、マスタークロック（Ａ）を単純分周（４分周）した場合である。
図９（Ｃ）は、Ｐ２ａの遅延状態のときに出力される送信クロック信号を示しており、クロック調整区間８０においてのみ凸部（Ｈｉｇｈ）がマスタークロック周期分８１だけ短縮される。よって、送信クロック信号はマスタークロック分だけ早くなり、遅延状態を緩和するように動作する。
図９（Ｄ）は、Ｐ３ａの早期状態のときに出力される送信クロック信号を示しており、クロック調整区間８０においてのみ凸部（Ｈｉｇｈ）がマスタークロック周期分８２だけ伸長される。よって、送信クロック信号はマスタークロック分だけ遅くなり、早期状態を緩和するように動作する。
クロック調整区間８０は、判定が行われるたびに一度だけ存在する。この区間で位相調整を行った場合、位相判定部５０で判定された結果をクリアし、新たな判定結果の待ち受け状態になる。
尚、クロック調整区間８０は、基準タイミング信号の周期毎に、１チップ程度以上の時間幅だけ存在する。
【００６２】
前記送信タイミング信号生成部１３５（図３）は、送信クロック生成部１３７で生成された送信クロック信号を用いて周期的な送信タイミング信号を作り出す機能を有する。
送信タイミング信号生成部１３５は、上記送信クロック生成部１３７により生成された送信クロックに同期して動作するカウンタにより構成され、基準タイミング信号によってトリガがかけられること（スタートパルス）で動作を開始する。この送信タイミング信号生成部１３５の構成は図１０に示されている。図１０の入力信号Ａが基準タイミング信号に対応し、また動作クロックＣが送信クロック生成部１３７からの出力である送信クロックに対応し、基準タイミング出力Ｄが送信タイミング信号に対応する。
送信タイミング信号生成部１３５の一定周期カウンタは、入力信号Ａ、すなわち基準タイミング信号が入力されると、動作クロックＣ、すなわち送信クロックの信号をカウントし始め、予め規定された一定数をカウントした後に、基準タイミングＤである送信タイミング信号を生成する。
【００６３】
上記送信タイミング信号生成部１３５のカウンタを用いることで、基準タイミング信号と同期した送信タイミング信号を生成することが可能となる。
図９（Ｃ）又は（Ｄ）で説明したように、受信機で最も時間刻みが小さい,すなわち、最も微調整機能として利用可能なマスタークロック周期分だけクロック位相を早く、又は遅くなるように徐々に調整される。従って、この送信タイミング信号、及び送信クロック生成部１３７より得られる送信クロックを送信部１４に用いることで、送信タイミングは基準タイミングと常に同期した動作が実現でき、さらに基準タイミングが切り替えられた場合でも、送信部１４において急峻なタイミング変動が生じないよう制御することが可能となる。
【００６４】
以上のように送信タイミング信号生成部１３５に供給する送信クロック信号の位相を送信クロック生成部１３７で変化させることにより、送信タイミング信号生成部１３５のカウンタの進み具合を変化させ、送信タイミング信号生成部１３５の出力位相を変化させることができる。
生成された送信クロックと送信タイミング信号は、送信部１４に出力され、送信データの拡散に利用される。このタイミング信号を利用して、送信データの拡散を行うことにより、急峻な送信タイミングの変更が発生しないタイミングの制御が可能となる。
【００６５】
実際の送信タイミングの変化を、図１１、１２を用いて説明する。
図１１は、受信タイミングがゆっくりと変化した時の送信タイミングの例である。図１１（ａ）は受信タイミングが変化する前の状態を示す概念図、図１１（ｂ）は受信タイミングが変化したときの状態を示す概念図である。
図１１では、基地局ＢＴＳ１の信号を受信しており、パスサーチ部１１ではパス▲１▼、▲２▼、▲３▼の３つのピークで表されるパスが選択され、相関装置１２１−ａ，ｂ，ｃで復調に利用されている。受信信号強度は、パス▲１▼のタイミングが一番強く、これが基準タイミングとして選択される。この時の送受信タイミングのオフセット量はオフセットＯＳ１に設定されており、タイミングチャートＭＳ-ＴＸに示す送信タイミングＳ１で送信が行われる。
【００６６】
図１１（ａ）の状態の後、フェージングなどにより受信の状況が図１１（ｂ）に示す状態に変化したとする。受信電界強度は、パス▲１▼のそれが一番強く、基準パスタイミングはパス▲１▼のタイミングで固定されている。パス▲１▼の変化の仕方は、一定値以下の変化であるため、オフセット量の変更は加えられない。このため、送信タイミングＳ１は基準タイミングパス▲１▼の受信タイミングからオフセットＯＳ１の分だけ遅延したタイミングであり、図１１（ｂ）に示したようなタイミングとなる。
【００６７】
パスサーチ部１１で検出パス位置が変化する等、基準タイミングが大きく変化したときは、オフセット量が変更される。具体的な値としては、受信拡散信号のチップレートで１チップ以上ずれ、相関装置１２１−ａ，ｂ，ｃで復調パスの追従が困難な場合である。この例は図２に示すものであり、前述した通りである。
【００６８】
受信タイミングが同一であるが、基地局が異なるときの例を示したのが図１２であり、ＢＴＳ１、ＢＴＳ２の２つの基地局の信号を受信している。図１２は、図２、１１と同じく送受信タイミングを示す概念図であり、（ａ）はタイミング変化前の状況を、（ｂ）がタイミング変更後の状況を示したものである。
【００６９】
図１２（ａ）の状態のパスサーチ部１１では、パス▲１▼〜▲６▼の６つのパスを検出し、パス▲１▼、▲３▼、▲４▼の３つのパスを受信パスとして選択しているものとする。基準パスは、受信信号強度が最大となるパス▲１▼が選択されている。送信タイミングは、この基準タイミング（パス▲１▼）よりオフセットＯＳ２だけ遅延して、タイミングチャートＭＳ-ＴＸのタイミングＳ２に設定される。
【００７０】
図１２（ａ）の状態の後、移動機の移動、フェージングなどにより、受信パスの状態が図下部に示すような状態に変化したとする。受信しているパスは▲１▼〜▲６▼の６パスとなる。選択されているパスは、パス▲１▼、▲３▼、▲４▼で変化していないものとする。ただし、受信電界強度は、パス▲４▼が最大となるような受信状態に変化している。受信タイミングは、基準パスであるパス▲１▼のタイミングと、新たに選択しようとしている受信パス▲４▼のタイミングがほぼ同一であるためオフセット量はオフセットＯＳ２に固定されたままである。しかしながら、基準パスがパス▲４▼に固定しているため、この後は、受信パス▲１▼が変化しても送信タイミングに変化は生じない。基準パス▲４▼があらかじめ定められた閾値以下の変化で変わっていくときには、パス▲４▼からオフセットＯＳ２のタイミングを保つように送信タイミングＳ２が制御され、もし、パス▲６▼などに基準タイミングが変化するときには、パス▲４▼とパス▲６▼の差分を補正値として算出し、この差分をオフセットＯＳ２から差し引いて新たなオフセット量を設定することにより、送信タイミングは急峻な変化をすることなく制御することができる。
【００７１】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明によれば、最大受信パスの急峻な変化に対しては送受信タイミングのオフセット値を調整することにより移動機内でのシステムタイミングおよび送信タイミングが急激に変化することなく、基地局および移動機でのシステムタイミング管理が容易になる。一方移動機の移動、移動機との局発の周波数誤差等に伴う最大受信パスのゆるやかなタイミング変動に対しては相関装置が同期追従する。従って、移動機側では受信品質の高いＡＦＣ制御出力が得られる。また、移動機の周波数誤差によるタイミングのずれが送信タイミングに反映されないため、基地局側では安定した送信タイミングが得られる。また、本発明の送受信装置によれば送受信タイミングが急激に変化しない移動機を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る送受信装置のベースバンド信号処理部のブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る送受信装置の受信パスのタイミング変更前（a）と変更後（ｂ）の送受信タイミングのイメージ図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る送受信装置のベースバンド信号処理部のブロック図である。
【図４】同期追従回路のブロック図である。
【図５】図４の示す同期追従回路内の各信号のタイミングチャートである。
【図６】ループフィルタ３４のブロック図である。
【図７】送信クロック生成部１３７のブロック図である。
【図８】図７に示すタイミング判定部５０の作用を説明するタイミングチャートである。
【図９】図７に示すクロック伸縮部５１の作用を説明するタイミングチャートである。
【図１０】送信タイミング信号生成部１３５のブロック図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態に係る送受信装置の送受信パスのタイミングがゆっくり変化した場合の変化前（a）と変化後（ｂ）の送受信タイミングを示すイメージ図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態に係る送受信装置において、受信タイミングが同一で、基地局が変化する場合の変化前（a）と変化後（ｂ）の送受信タイミングを示すイメージ図である。
【図１３】従来のＣＤＭＡシステムの受信部のブロック図である。
【符号の説明】
１１ パスサーチ部
１２ 受信装置
１２１−ａ，ｂ，ｃ 相関装置
１３ａ，ｂ タイミング制御部
１３１−ａ，ｂ，ｃ 受信タイミング生成部
１３２ 基準タイミング信号生成部
１３３ 受信パス制御部
１３４ 基準クロック生成部
１３５ 送信タイミング信号生成部
１３６ オフセット量調整部
１３７ 送信クロック生成部
１４ 送信部
３１ Ｅａｒｌｙ相関器
３２ Ｌａｔｅ相関器
３３ 比較器
３４ ループフィルタ
３５ ＣＬＫ発生器
３６ チップＣＬＫ位相調整器
３７ 拡散符号発生器
３８ チップクロック
３９ シンボルクロック
４０ アップ／ダウンカウンタ部
４１ 位相制御部
５０ タイミング判定部
５１ クロック伸縮部

Claims (4)

1. 基地局と送受信を行うＣＤＭＡ通信システムの移動機における送受信タイミング制御方法において、
   前記基地局からの複数の受信パスタイミングから一つの基準タイミングを選択する基準タイミング設定工程と、
   前記移動機の送信タイミングを、前記基準タイミングからオフセット値分遅延したタイミングに設定する送信タイミング設定工程と、を有し、
   前記基準タイミング設定工程にて選択される基準タイミングが予め定めた閾値以上に遅延した場合には、該基準タイミングの遅延量を前記オフセット値から減算し、前記基準タイミング設定工程にて選択される基準タイミングが予め定めた閾値以上に進んだ場合には、該基準タイミングの進み量を前記オフセット値に加算することで、該オフセット値を変化させることにより移動機の送信タイミングを調整することを特徴とするＣＤＭＡ通信システムの移動機における送受信タイミング制御方法。
2. 前記送信パスタイミング設定工程は、基準タイミングの変化量が予め定めた閾値に達しない場合には、オフセット値を一定とし、移動機の送信タイミングを基準タイミングの変化に追従して変化させることを特徴とする請求項１に記載のＣＤＭＡ通信システムの移動機における送受信タイミング制御方法。
3. １又は２以上の基地局とＣＤＭＡ通信により送受信を行う移動機の送受信装置において、
   前記基地局からの複数の受信パスタイミングから一つの基準タイミングを選択する基準パスタイミング信号設定部と、
   前記移動機の送信タイミングを、前記基準パスタイミング信号設定部にて選択された基準タイミングからオフセット値分遅延した送信タイミングにて送信する送信部と、を設け、
   前記基準タイミングが予め定めた閾値以上に遅延した場合には、該該基準タイミングの遅延量を前記オフセット値から減算し、前記基準タイミングが予め定めた閾値以上に進んだ場合には、該該基準タイミングの進み量を前記オフセット値に加算することで、前記オフセット値を変化させることを特徴とする送受信装置。
4. 受信信号に対して相関をとる複数の相関装置を含む受信部と、送信タイミング信号に従って各種データを拡散、送信を行う送信部と、及びタイミング制御部を具備し、
   前記複数の相関装置は、各々、受信信号に含まれる、それぞれに対応する遅延波に同期追従する機能を有し、
   前記タイミング制御部は、
   各々の前記相関装置の追従タイミングに同期した、周期的な受信タイミング信号を出力する複数の受信タイミング信号生成部と、
   該複数の相関装置の相関出力データと該複数の受信タイミング信号から基準タイミングとする基準パス情報を生成すると共に、該基準タイミングから前記送信タイミング信号までの可変可能なオフセット量を決定する選択制御部と、
   該複数の受信タイミング信号と前記選択制御部から出力される基準パス情報により、一つの基準タイミング信号を選択し、出力する基準タイミング信号選択部と、
   前記基準タイミング信号をオフセット量だけ遅延させた遅延後基準タイミング信号と送信タイミング信号の位相差に基づいて、送信クロック信号を伸縮制御する送信クロック生成部と、
   前記送信クロック生成部にて伸縮制御された送信クロックを用いて送信タイミング信号を生成する基準タイミング信号生成部と、を具備し、
   前記選択制御部は、前記基準タイミングが予め定めた閾値以上に変化遅延した場合には、該基準タイミングの遅延量を前記オフセット値から減算し、前記基準タイミングが予め定めた閾値以上に進んだ場合には、該該基準タイミングの進み量を前記オフセット値に加算することで、前記オフセット値を変化させることを特徴とするＣＤＭＡ通信システムの移動機における送受信装置。

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