JP3719175B2

JP3719175B2 - 同期追跡回路

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Publication number: JP3719175B2
Application number: JP2001250955A
Authority: JP
Inventors: 順也山田
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2001-08-22
Filing date: 2001-08-22
Publication date: 2005-11-24
Anticipated expiration: 2021-08-22
Also published as: US20030039221A1; US7362732B2; JP2003060529A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は同期追跡回路に関し、特にスペクトル拡散を行うＣＤＭＡ（ＣｏｄｅＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ）移動通信方式における同期捕捉された受信信号の同期追跡方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＣＤＭＡ移動通信方式においては、伝送信号を拡散変調することによって広帯域化した送信信号に符合化した後、搬送波に乗せて伝送している。受信側では受信した広帯域の受信信号を逆拡散処理によって、送信時の帯域を有する伝送信号に復調化する。広帯域化する手段としては直接拡散、周波数ホッピング、時間ホッピング等があるが、ここでは直接拡散によるＣＤＭＡ移動通信方式を参考に説明する。
【０００３】
送信される伝送信号は疑似ランダム雑音系列を形成する拡散符合と掛け合わされて拡散変調が行われる。この拡散符合は送信側と受信側とで同一の符合が使用され、これによって伝送信号が特定の受信機で復調される。異なる拡散符合で逆拡散しようとすると、両信号間に相関性がないので、信号として抽出することができず、雑音として扱われる。すなわち、拡散符合が合致した受信機で伝送信号が適正に復調されるので、同じ周波数帯域内で多数の伝送チャネルを共有することができる。
【０００４】
ＣＤＭＡ移動通信方式では送受信のために同一の周波数帯域が使用されるが、基地局側の拡散変調と同一の拡散符合で逆拡散を行った受信機のみが所望の伝送データを復調することができるので、受信機が所望の伝送データを抽出するためには、受信信号と逆拡散符合（基地局と同一の拡散符合系列）との間で逆拡散処理を行うための同期を確立することが必要である。同期が確立すると、受信信号に逆拡散符合を掛け合わせることによって、伝送データを適切に復調することができる。
【０００５】
このようなＣＤＭＡ移動通信方式において、受信側は受信信号を正確に復調するために、送信側の拡散符合系列と受信側の逆拡散符合系列とを常に同期させなければならない。この符合位相を合わせる過程は同期捕捉（アクイジョン）と同期追跡（トラッキング）との２段階に分けられ、従来から様々な手法が提案されている。
【０００６】
一般に、２つの信号の相互相関を求めた場合、位相が完全に一致する場合に最大の相関値を与え、位相がずれるにしたがって相関値は低下する。信号がディジタル信号である場合も、上記と同様に、位相が一致する時に最大の相関値を出力し、位相がずれるにしたがって相関値が低下する。すなわち、送信時の送信信号と拡散符合とが既知であれば、受信側で同一の逆拡散符合で受信信号に対して逆拡散処理を行い、受信信号と逆拡散符合との位相が一致する時に最大の相関値を示すことが分かる。この原理を応用すれば、受信信号と同期したタイミングで逆拡散処理することが可能となる。
【０００７】
この原理を利用した従来の同期追跡手法について、図８を参照して説明する。同期捕捉された受信信号と逆拡散符合との逆拡散を行う場合、図８に示すように、必ずしも逆拡散タイミングの同期がとれているとは限らない。尚、逆拡散符合の各１ビットをチップと称し、この例では説明を簡単にするために“１０１”の３ビットである。
【０００８】
同期捕捉された受信信号がチップ周期の数倍でオーバサンプリングされたオーバサンプリングデータである場合、チップ周期の中心を同期位相（±０）とし、同期位相を含んだその前後複数の位相間（±１／２チップ周期、±１／４チップ周期）について各位相毎の相関値を求め、各位相の電力値を測定する必要がある。
【０００９】
受信信号と逆拡散符合とが同期していた位相については相関値が高くなり、電力値も高くなる。一方、受信信号と逆拡散符合とが同期していない位相については相関値及び電力値が低くなる。よって、各位相毎の電力値を求め、その中から最大電力値を持つ位相が最も同期のとれている位相と判断することができ、この位相を同期位相とすることで、逆拡散タイミングの同期をとることができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の同期追跡手法では、全ての位相について相関値や電力値を求める必要があるため、オーバサンプリングの倍率が上がる度に回路規模が増大するという問題がある。また、これらの処理は非常に高速なチップ周期単位で行われるため、消費電力がかなり増加するという問題もある。
【００１１】
そこで、本発明の目的は上記の問題点を解消し、少ない測定時間または少ない位相で同期追跡を行うことができ、回路規模及び消費電力をより低く抑えることができるＣＤＭＡ通信における同期追跡回路を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明による同期追跡回路は、同期位相Ｐを含む前後複数位相（Ｐ−ｎ），…，（Ｐ−１），Ｐ，（Ｐ＋１），…，（Ｐ＋ｎ）（ｎは自然数、ここでＰはインデックスを示す）について相関値を算出しかつ各位相の相関値より最大電力値となる位相を検出しながら同期追跡を行う同期追跡回路であって、複数の相関器と、前記複数の相関器各々から出力される各位相毎の相関値データから電力値を演算する電力演算手段と、最大電力値を求めかつ前記最大電力値の位相を中心位相として前記最大電力値の位相及びその前後の１／２チップ以内の範囲の一部の位相点に対してのみ相関演算処理を行うよう制御する制御手段とを備えている。
【００１３】
すなわち、本発明の第１の同期追跡回路は、上記課題を解決するためになされたもので、同期位相Ｐを含む前後複数位相（Ｐ−ｎ），…，（Ｐ−１），Ｐ，（Ｐ＋１），…，（Ｐ＋ｎ）について相関値を算出し、各位相の相関値より最大電力値となる位相を検出しながら同期追跡を行う同期追跡手段において、複数の相関器と各相関器から出力される各位相毎の相関値データから電力値を演算する電力演算部と、最大電力値を求め最大電力値の位相を中心位相として、最大電力値の位相及びその位相周辺の位相のみを動作させることで同期追跡回路の規模及び消費電力の増大を抑える位相選択手段を備えた制御部とから構成されることを特徴とするものである。
【００１４】
本発明の第２の同期追跡回路は、上記の第１の同期追跡回路において、複数の相関器と各相関器から出力される各位相毎の相関値データから電力値を演算する電力演算部と、最大電力値の位相を求めるにあたり最大電力値測定期間より短い任意の測定期間において算出されたｎ個の異なる位相の中間電力値より電力値の高い（ｎ−ｍ）個の異なる位相を選択し、選択された位相のみ動作させることで同期追跡回路の規模及び消費電力の増大を抑える位相選択手段を備えた制御部とを含んで構成されることを特徴とするものである。
【００１５】
本発明の第３の同期追跡回路は、上記の第１の同期追跡回路において、複数の相関器と各相関器から出力される各位相毎の相関値データから電力値を演算する電力演算部と、最大電力値の位相を求めるにあたり最大電力値測定期間より短い任意の測定期間において算出された個の異なる位相の中間電力値のうち、閾値を超えた位相のみ動作させることで同期追跡回路の規模及び消費電力の増大を抑える位相選択手段を備えた制御部とを含んで構成されることを特徴とするものである。
【００１６】
本発明の第４の同期追跡回路は、上記の第１の同期追跡回路において、複数の相関器と各相関器から出力される各位相毎の相関値データから電力値を演算する電力演算部と、最大電力値の位相を求めるにあたり任意の測定期間において算出された各位相の電力値のうち最大となった位相が連続した場合、任意の期間、同期追跡動作停止し、その位相を最大電力値の位相とすることで同期追跡回路の規模及び消費電力の増大を抑える位相選択手段を備えた制御部とを含んで構成されることを特徴とするものである。
【００１７】
本発明の第５の同期追跡回路は、上記の第１の同期追跡回路において、複数の相関器と各相関器から出力される各位相毎の相関値データから電力値を演算する電力演算部と、最大電力値の位相を求めるにあたり最大電力値測定値期間より短い任意の期間を同期追跡動作停止させながら最大電力値の位相を決定することで同期追跡回路の規模及び消費電力の増大を抑える位相選択手段を備えた制御部とを含んで構成されることを特徴とするものである。
【００１８】
本発明の第６の同期追跡回路は、上記の第１の同期追跡回路において、複数の相関器と各相関器から出力される各位相毎の相関値データから電力値を演算する電力演算部と、最大電力値の位相を求めるにあたり、最近数回分の最大電力値位相の変動履歴から動作させる位相を選択することで同期追跡回路の規模及び消費電力の増大を抑える位相選択手段を備えた制御部とを含んで構成されることを特徴とするものである。
【００１９】
上記のように、各位相毎の相関値及び電力値の測定を全位相または全測定時間にて行うことなく、少ない測定時間または少ない位相で同期追跡を行うことが可能となり、回路規模及び消費電力をより低く抑えることが可能となる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施例による同期追跡回路の構成を示すブロック図である。図１において、本発明の第１の実施例による同期追跡回路は相関値を算出する相関器１と、電力値を算出する電力演算器２と、制御回路３と、複素乗算器４とから構成されている。
【００２１】
相関器１は各相関値＃１〜＃５を保持する相関値用レジスタ１１〜１５を備え、電力演算器２は各位相毎の電力値＃１〜＃５を保持する電力値用レジスタ２１〜２５を備えている。制御回路３は様々な位相選択手段（図示せず）を用いて各回路の動作すべき時間や位相点を決定し、同期追跡点３０を選択する。尚、１０は拡散符合、２０は同期捕捉された受信信号を示しており、同期追跡点３０は拡散符合１０と受信信号２０との同期のとれている位相点を示している。
【００２２】
図２は図１の制御回路３の動作を示す図である。図２において、制御回路３は受信信号をオーバサンプリングし、５つの異なる−（１／２），−（１／４），±０，＋（１／４），＋（１／２）チップ周期に分けた位相のうち、（Ｎ−２）スロット区間の同期追跡点が±０チップ周期であるとすると、（Ｎ−１）スロット区間の相関値及び電力値測定が同期追跡点の位相である±０チップ周期及びその前後の位相の＋（１／４）チップ周期のみで行うように、該当する複素乗算器４と、相関器１と、各位相毎の相関値用レジスタ１１〜１３と、電力演算器２と、各位相毎の電力値用レジスタ２１〜２３とを動作させ、同期追跡処理を続ける。
【００２３】
（Ｎ−１）スロット区間における−（１／４），±０，＋（１／４）チップ周期毎の相関値及び電力値が１００〜１０２であり、最大電力値の位相が＋（１／４）チップ周期となると、同期追跡点の位相は＋（１／４）チップ周期となり、次のＮスロット区間における相関値及び電力値測定は＋（１／４）チップ周期及びその前後の位相の±０，＋（１／２）チップ周期のみで行われ、各位相毎の電力値が算出され、次のＮスロットにおける同期追跡点３０が決まる。制御回路３は上記と同様の処理を繰り返すことで、同期追跡を続ける。
【００２４】
図３は本発明の第２の実施例による制御回路３の動作を示す図である。本発明の第２の実施例による同期追跡回路の構成は図１に示す本発明の第１の実施例による同期追跡回路の構成と同様であるので、その説明は省略する。但し、本発明の第２の実施例による同期追跡回路では制御回路３が以下のような動作を行う点で本発明の第１の実施例による同期追跡回路とは異なる。
【００２５】
図３において、制御回路３はＮスロット区間において初めから（Ｎ−Ｍ）シンボル区間の５つの異なる−（１／２），−（１／４），±０，＋（１／４），＋（１／２）チップ周期に分けた位相毎に相関値及び電力値１１０〜１１４を算出する。制御回路３は（Ｎ−Ｍ）シンボル区間までの相関値及び電力値測定より低い相関値及び電力値１１０，１１３の位相に関して、ここで測定動作を停止し、残りの位相に関してＮシンボル区間までの相関値及び電力値１２１，１２２，１２４を算出する。
【００２６】
制御回路３は算出された各位相毎の相関値及び電力値１２１，１２２，１２４の中で低い相関値及び電力値１２２の位相に関して、ここで測定動作を停止し、残りの位相に関してＮスロットの終わりまで相関値及び電力値１３１，１３４を算出し、相関値及び電力値１３１，１３４から最大電力値の位相を選択し、同期追跡点３０を決定する。制御回路３は上記と同様の処理を繰り返すことで、同期追跡を続ける。
【００２７】
図４は本発明の第３の実施例による制御回路３の動作を示す図である。本発明の第３の実施例による同期追跡回路の構成は図１に示す本発明の第１の実施例による同期追跡回路の構成と同様であるので、その説明は省略する。但し、本発明の第３の実施例による同期追跡回路では制御回路３が以下のような動作を行う点で本発明の第１の実施例による同期追跡回路とは異なる。
【００２８】
図４において、制御回路３はＮスロット区間において初めから（Ｎ−Ｍ）シンボル区間の５つの異なる−（１／２），−（１／４），±０，＋（１／４），＋（１／２）チップ周期に分けた位相毎に相関値及び電力値１５０〜１５４を算出する。制御回路３はこれらの各相関値及び電力値のうち（Ｎ−Ｍ）シンボル区間で閾値以下であった相関値及び電力値１５０の位相に関して、ここで測定動作を停止し、残りの閾値以上の位相に関して、Ｎシンボル区間までの相関値及び電力値１６１，１６２，１６３，１６４を算出する。
【００２９】
制御回路３はＮシンボルまでの相関値及び電力値１６１，１６２，１６３，１６４のうち閾値より低い相関値及び電力値１６２，１６３の位相に関して、ここで測定動作を停止し、残りの位相に関して、Ｎスロットの終わりまで相関値及び電力値１７１，１７４を算出する。そして、制御回路３は相関値及び電力値１７１，１７４から最大電力値の位相を選択し、同期追跡点３０を決定する。制御回路３は上記と同様の処理を繰り返すことで、同期追跡を続ける。
【００３０】
図５は本発明の第４の実施例による制御回路３の動作を示す図である。本発明の第４の実施例による同期追跡回路の構成は図１に示す本発明の第１の実施例による同期追跡回路の構成と同様であるので、その説明は省略する。但し、本発明の第４の実施例による同期追跡回路では制御回路３が以下のような動作を行う点で本発明の第１の実施例による同期追跡回路とは異なる。
【００３１】
図５において、制御回路３はＮスロット区間において初めから（Ｎ−Ｍ）シンボル区間の５つの異なる−（１／２），−（１／４），±０，＋（１／４），＋（１／２）チップ周期に分けた位相毎に相関値及び電力値２００〜２０４を算出する。このうち最大電力値２０３の位相は＋（１／４）チップ周期の位相である。
【００３２】
制御回路３は引き続きＮシンボル区間まで各位相毎の相関値及び電力値２１０〜２１４を算出し、最大電力値２１３の位相を選択する。制御回路３は選択された最大電力値の位相が連続して＋（１／４）チップ周期の位相と変化がないため、Ｎスロット区間の同期追跡点３０を＋（１／４）チップ周期の位相と決定し、Ｎスロット区間の同期追跡動作を全て停止する。制御回路３は上記と同様の処理を繰り返すことで、同期追跡を続ける。
【００３３】
図６は本発明の第５の実施例による制御回路３の動作を示す図である。本発明の第５の実施例による同期追跡回路の構成は図１に示す本発明の第１の実施例による同期追跡回路の構成と同様であるので、その説明は省略する。但し、本発明の第５の実施例による同期追跡回路では制御回路３が以下のような動作を行う点で本発明の第１の実施例による同期追跡回路とは異なる。
【００３４】
図６において、制御回路３はＮスロット区間においてＮシンボル、（Ｎ＋１）シンボル以外の区間において５つの異なる−（１／２），−（１／４），±０，＋（１／４），＋（１／２）チップ周期に分けた位相毎に相関値及び電力値３００〜３０４を算出し、そのうち最大電力値３０１を示した−（１／４）チップ周期の位相を同期追跡点３０として決定する。制御回路３は上記と同様の処理を繰り返すことで、同期追跡を続ける。
【００３５】
図７は本発明の第６の実施例による制御回路３の動作を示す図である。本発明の第６の実施例による同期追跡回路の構成は図１に示す本発明の第１の実施例による同期追跡回路の構成と同様であるので、その説明は省略する。但し、本発明の第６の実施例による同期追跡回路では制御回路３が以下のような動作を行う点で本発明の第１の実施例による同期追跡回路とは異なる。
【００３６】
図７において、受信信号をオーバサンプリングし、５つの異なる−（１／２），−（１／４），±０，＋（１／４），＋（１／２）チップ周期に分けた位相で、各位相毎の（Ｎ−１）スロットから過去１０回の最大電力値履歴は−（１／２）チップ周期（２回），−（１／４）チップ周期（１回），±０チップ周期（１回），＋（１／４）チップ周期（３回），＋（１／２）チップ周期（３回）となっている。
【００３７】
制御回路３はこれらの最大電力値履歴より前回の同期追跡点−（１／２）チップ周期及び最大電力値履歴の回数が多い＋（１／４）チップ周期，＋（１／２）チップ周期の位相のみ選択し、各位相毎の相関値及び電力値３１０，３１３，３１４を算出する。これらの中より最大電力値３１４である位相を同期追跡点３０と決定し、最大電力値履歴を更新する。
【００３８】
制御回路３はＮスロットで（Ｎ−１）スロットの同期追跡点３０及び最大電力値履歴の多い位相を選択するのだが、−（１／２）チップ周期，−（１／４）チップ周期，±０チップ周期の最大電力値履歴回数が等しい。この場合には、各位相の中で過去最近選択された±０チップ周期の位相を選択する。
【００３９】
よって、制御回路３は選択された各位相毎の相関値及び電力値３２２，３２３，３２４を算出する。制御回路３はこれらの中より最大電力値３２３である位相を同期追跡点３０と決定し、最大電力値履歴を更新する。制御回路３は上記と同様の処理を繰り返すことで、同期追跡を続ける。
【００４０】
このように、各位相毎の相関値及び電力値の測定を全位相または全測定時間にて行うことなく、少ない測定時間または少ない位相で同期追跡を行うことができ、回路規模及び消費電力をより低く抑えることができる。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、同期位相Ｐを含む前後複数位相（Ｐ−ｎ），…，（Ｐ−１），Ｐ，（Ｐ＋１），…，（Ｐ＋ｎ）（ｎは自然数）について相関値を算出しかつ各位相の相関値より最大電力値となる位相を検出しながら同期追跡を行う同期追跡回路において、複数の相関器各々から出力される各位相毎の相関値データから電力値を演算して最大電力値を求め、その最大電力値の位相を中心位相として最大電力値の位相及びその位相周辺の位相を動作させることによって、少ない測定時間または少ない位相で同期追跡を行うことができ、回路規模及び消費電力をより低く抑えることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例による同期追跡回路の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の制御回路の動作を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施例による制御回路の動作を示す図である。
【図４】本発明の第３の実施例による制御回路の動作を示す図である。
【図５】本発明の第４の実施例による制御回路の動作を示す図である。
【図６】本発明の第５の実施例による制御回路の動作を示す図である。
【図７】本発明の第６の実施例による制御回路の動作を示す図である。
【図８】従来の同期追跡手法を示す図である。
【符号の説明】
１相関器
２電力演算器
３制御回路
４複素乗算器
１１〜１５相関値用レジスタ
２１〜２５電力値用レジスタ
１０拡散符合
２０同期捕捉された受信信号
３０同期追跡点
１００〜１０２，１１０〜１１４，
１２１，１２２，１２４，１３１，
１３４，１５０〜１５４，
１６１〜１６４，１７１，１７４，
２００〜２０４，２１０〜２１４，
３００〜３０４，３１０，３１３，
３１４，３２２〜３２４相関値及び電力値

Claims

同期位相Ｐを含む前後複数位相（Ｐ−ｎ），…，（Ｐ−１），Ｐ，（Ｐ＋１），…，（Ｐ＋ｎ）（ｎは自然数、ここでＰはインデックスを示す）について相関値を算出しかつ各位相の相関値より最大電力値となる位相を検出しながら同期追跡を行う同期追跡回路であって、複数の相関器と、前記複数の相関器各々から出力される各位相毎の相関値データから電力値を演算する電力演算手段と、最大電力値を求めかつ前記最大電力値の位相を中心位相として前記最大電力値の位相及びその前後の１／２チップ以内の範囲の一部の位相点に対してのみ相関演算処理を行うよう制御する制御手段とを有することを特徴とする同期追跡回路。
前記制御手段は、前記最大電力値の位相を求めるにあたり、前記最大電力値の測定期間より短い任意の測定期間において算出されたｎ個の異なる位相の中間電力値より電力値の高い（ｎ−ｍ）個の異なる位相（ｍはｎ＞ｍとなる自然数）を選択し、その選択された位相点に対してのみ演算処理を行うようにしたことを特徴とする請求項１記載の同期追跡回路。
前記制御手段は、前記最大電力値の位相を求めるにあたり、前記最大電力値の測定期間より短い任意の測定期間において算出されたｎ個の異なる位相の中間電力値のうち閾値を超えた位相点に対してのみ演算処理を行うようにしたことを特徴とする請求項１記載の同期追跡回路。
前記制御手段は、前記最大電力値の位相を求めるにあたり、任意の測定期間において算出された各位相の電力値のうち最大となった位相が連続した場合、任意の期間、前記同期追跡の動作を停止し、その位相を前記最大電力値の位相とするようにしたことを特徴とする請求項１記載の同期追跡回路。
前記制御手段は、前記最大電力値の位相を求めるにあたり、前記最大電力値の測定値期間より短い任意の期間、前記同期追跡の動作を停止させながら前記最大電力値の位相を決定するようにしたことを特徴とする請求項１記載の同期追跡回路。
前記制御手段は、前記最大電力値の位相を求めるにあたり、最近数回分の前記最大電力値の位相の変動履歴から演算処理を行う位相点を選択するようにしたことを特徴とする請求項１記載の同期追跡回路。