JP3745430B2 - Cdmaマルチパス・サーチ方法及びcdma信号受信装置 - Google Patents

Cdmaマルチパス・サーチ方法及びcdma信号受信装置 Download PDF

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【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スペクトル拡散を用いた符号分割多元接続方式(CDMA)の受信に関するものである。とりわけ、セルラ構成を用いた移動通信分野におけるCDMAの受信に関する。
【0002】
【従来の技術】
DS−CDMA(Direct Sequence - Code Division Multiple Access:直接拡散−符号分割多元接続方式) は、複数の通信者が同一の周波数帯を用いて通信を行う方式であり、各通信者の識別は拡散符号で行う。移動通信では、多重波伝搬の各受信波の伝搬路長にばらつきがあるために、伝搬遅延時間が異なる多重波が干渉しあう。DS−CDMA通信においては、情報データを伝搬遅延時間よりも周期に短い高速のレートの拡散符号で帯域拡散するために、この伝搬遅延時間の異なるそれぞれの多重波が分離・抽出できるようになる。移動局は基地局に対して変動するために、この遅延プロファイル(遅延時間に対する信号電力分布)も時間変動する。また、それぞれのパスの信号は、見通しでない所ではレイリー変動をする。DS−CDMAにおいては、この時間分離した伝搬遅延時間の異なる複数のレイリー変動をするマルチパス信号をかき集めて、同相合成(RAKE合成)することにより。ダイバーシチ効果が得られて受信特性が向上する。あるいは、一定の受信品質(ビット誤り率)に対しては、RAKE合成に伴うダイバーシチ効果により送信電力を低減することができ、従って同一セル内、セル外の他ユーザに対しての干渉電力が低減するために、一定周波数帯域における加入者容量を増大することができる。
【0003】
しかし、前述のように移動局は基地局に対して相対変動をするために、遅延プロファイルも変動し、RAKE合成すべきパスの遅延時間も変動する。従って、移動通信環境下では、遅延プロファイルの変動に対して追従し、瞬時において最大の信号電力が得られる複数パスに対してRAKE合成できるような、マルチパス・サーチ、トラッキング機能が受信機に必要になる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、セルラDS−CDMA通信において遅延プロファイルの変動するマルチパス信号に対して、プロファイルの変動に対して追従特性の良好な、高精度のRAKE合成パスを選択するマルチパス・サーチ・トラッキング方法及びCDMA信号受信装置を提供するものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項1記載の発明は、CDMA信号のマルチパス・サーチ方法において、チャネルに対応した拡散レプリカ符号を発生し、各パスの受信タイミングに応じた位相の前記拡散レプリカ符号を用いて、各パスの受信信号と相関検出を行い、RAKE合成パス・サーチ範囲において、各パスの受信信号レベルを検出し、さらに数周期のレベルを検出して平均受信信号レベルを求め、該平均受信信号レベルを基に、各パスの遅延時間が一定となる周期を決定し、該周期毎にRAKE合成パスを選択し、前記各パスの相関検出して得られた拡散符号レプリカ位相更新情報を入力として、RAKE合成を行っている各パスについて独立に各パスの遅延時間の変動に対する相関検出を行い、合成したパス位置が重複する場合にはRAKE合成パスの再割り当てを行うことを特徴とする。
【0006】
請求項2記載の発明は、CDMA信号を受信するための装置において、チャネルに対応した拡散レプリカ符号を発生する拡散符号レプリカ発生器と、各パスの受信タイミングに応じた位相の前記拡散レプリカ符号を用いて、各パスの受信信号と相関検出を行うトラッキング・フィンガと、RAKE合成パス・サーチ範囲において、各パスの受信信号レベルを検出し、さらに数周期のレベルを検出して平均受信信号レベルを求めるサーチ・フィンガと、該平均受信信号レベルを基に、各パスの遅延時間が一定となる周期を決定し、該周期毎にRAKE合成パスを選択するとともに、前記各パスの相関検出して得られた拡散符号レプリカ位相更新情報を入力として、RAKE合成を行っている各パスについて独立に各パスの遅延時間の変動に対する相関検出を行い、合成したパス位置が重複する場合にはRAKE合成パスの再割り当てを行うコントロール手段とを有することを特徴とする。
【0010】
上記の様な構成を用いることにより、移動通信環境下において、遅延プロファイルの変動に対して追従し、瞬時において最大の信号電力が得られる複数パスに対してRAKE合成できるような、マルチパス・サーチ、トラッキングができる。
【0011】
【発明の実施の形態】
図1に本発明のマルチパス・サーチ方式におけるサーチ・アルゴリズムを示す。図2に本発明のマルチパス・サーチ方式の基本動作を示す。
【0012】
図1、図2を用いて、遅延プロファイルの変動するマルチパス信号に対して、プロファイルの変動に対して追従特性の良好な、高精度のRAKE合成パスを選択するマルチパス・サーチ・トラッキングを説明する。
【0013】
まず、サーチ・フィンガで、遅延プロファイルのサーチ範囲におけるオーバ・サンプリングを考慮した、全てのチップ位相における受信信号レベルを検出する(S1)。これは、各チップ位相毎に順次受信信号レベルの検出を行い、サーチ範囲の全チップ位相における受信信号レベルを検出後、さらに数周期レベル検出を行って1サーチ単位位相あたりの平均の受信信号レベルを求めることで行う。各パスはレイリー変動を受けているため、平均の受信信号レベルを求めるには、ドップラ周波数が平均できる程度に長い時間受信レベルの平均化を行う必要がある。
【0014】
この初期のサーチにおける平均受信信号レベル検出により、RAKE合成パス選択手段でRAKE合成すべきパスを選択する(S2)。この選択したパスについて、トラッキング・フィンガで相関検出を行う。そして、積分・ダンプ後、各パス毎に復調を行いRAKE合成する。各トラッキング・フィンガは、各パス毎に独立トラッキング機能を有する。各パスが独立のトラッキングを行うために、異なるパスについて相関検出を行った場合、パスが重なる場合もある。この場合には、一方のトラッキング・フィンガについて、受信信号レベルのランキング情報を基に選択パスの再割り当てを行う(S4)。受信拡散レプリカ符号位相を基に、RAKE合成しているパスの遅延時間を認識できる。
【0015】
また、トラッキング・フィンガが、独立にトラッキングを行っているために、トラッキングに伴う各トラッキング・フィンガの拡散符号レプリカの位相更新情報を基に、RAKE合成の各パスの拡散符号レプリカの位相をリアルタイムで管理する(S4)。
【0016】
複数のサーチ・フィンガは、RAKE合成すべき遅延時間の範囲の全チップ位相について受信信号レベル検出を行い、さらに各チップ位相について平均化して一定時間周期でRAKE合成パスを選択し、対応する拡散符号レプリカ符号を複数のトラッキング・フィンガのレプリカ符号として与える(S3)。
【0017】
この図1の動作は、実際の信号との対応を示す図2を参照することで、より理解が深まる。図2において、(a)は、受信信号を表しており、情報データN個のシンボル間、マルチパス・サーチが行われる。(b)は、サーチ・フィンガで検出される各マルチパス信号の受信信号レベルを表している。また、(c)は各パスに割り当てれてたトラッキング・フィンガがトラッキングしている様子を表している。DLL(Delay Lock Loop) でトラッキングを行う。(d)はコントロールがトラッキング・フィンガに対して、制御を行っている様子を示している。(e)は、サーチ・フィンガが周期的にサーチする様子を示している。
【0018】
まず、サーチ・フィンガは、マルチパス・サーチ範囲内で、各コード位相毎に受信信号レベルを検出し、その受信信号レベルの高いコード位相に対してトラッキング・フィンガを割り当てる。割り当てられたトラッキング・フィンガは、受信信号の拡散符号位相に対して±Δ位相シフトした拡散符号でトラッキングを行うと同時に、復調を行う。コントロールは、トラッキング・フィンガが同じ位置になった場合、RAKE合成パスの変更を指示する。また、サーチ・フィンガは、周期的にサーチを継続し、各コード位相受信信号のレベルを検出しているので、トラッキング・フィンガのパスとサーチ・フィンガの受信レベルを比較して、復調するための拡散符号レプリカの位相を指定する。
【0019】
【実施例】
図3に本発明の具体的な実施例構成を示すブロック図である。
【0020】
100は受信入力拡散信号が入力される端子である。200はトラッキング・フィンガで、トラッキングと逆拡散を行う。300はサーチ・フィンガで、各位相における受信信号のレベルを検出する。402はRAKE合成パス選択部で、サーチ・フィンガ300やトラッキング・フィンガからの信号により、拡散符号の位相を選択している。403はパイロット内挿補間絶対同期検波器で、トラッキング・フィンガ200で逆拡散された信号を同期検波する。404は拡散符号レプリカ発生器で、トラッキング・フィンガ200やサーチフィンガ300に対して、使用する特定チャネルに対する拡散符号レプリカを供給している。トラッキング・フィンガ200やサーチフィンガ300は、この拡散符号レプリカを所定量遅延して使用している。405はRAKE合成回路で、各パスの信号を合成する。
【0021】
201,202,203及び301は乗算器で、拡散符号レプリカと受信信号とを乗算して逆拡散を行う。204,205,207及び302は積分・ダンプ回路で、一定時間積分している。208,209及び303は振幅2乗回路で回路振幅2乗検波して信号レベルを検出している。
【0022】
上記の様な構成の回路構成の動作を説明する。サーチ・フィンガ300の全チップ位相の受信レベル検出情報を基に、RAKE合成パス選択部402で指定された遅延のパスに対応する拡散レプリカ符号を用いて、トラッキング・フィンガ200は、逆拡散を行う。この逆拡散後の信号に対して復調する。
【0023】
復調方式としては、遅延検波、同期検波等がある。絶対同期検波では受信の絶対位相を推定する必要がある。本実施例では、パイロット・シンボルを用いて、パイロット・シンボルの位相をリファレンス位相として、各情報シンボルの位相を推定することで、絶対同期検波を行っている(403)。
【0024】
また、トラッキング・フィンガ200では、受信拡散変調信号と、各パスの受信信号の拡散符号位相に同期した拡散符号レプリカ位相に対して±Δ位相のシフトしたレプリカ符号とで相関検出(201,202)を行い、積分・ダンプ回路204及び205で一定時間積分し、振幅2乗検波して(208,209)、データ変調成分、瞬時位相変動成分を除去する。その後、+Δ位相シフトした拡散符号レプリカと、−Δ位相シフトした拡散符号レプリカとで、振幅2乗出力を互いに逆極性で加算(210)して、拡散符号レプリカのチップ・タイミング誤差信号を生成する。このチップ・タイミング誤差信号をループ・フィルタ211で平均化し、このループ・フィルタ出力信号に応じて拡散符号レプリカの位相を更新する。
【0025】
この位相更新情報をRAKE合成パス選択部402に入力し、RAKE合成パス選択部402では、リアル・タイムにRAKE合成パスを管理し、パスの重複を防ぐ。また、RAKE合成パス選択部402は、RAKE合成を行っている各パスに対する拡散符号レプリカの位相情報サーチ・フィンガ出力の平均遅延プロファイルを基に、一定周期毎にRAKE合成パスを更新する。
【0026】
さらに、RAKE合成パス選択部402は、トラッキング・フィンガ200での復調用、チップ・タイミング誤差信号生成用の拡散符号レプリカ信号を生成する。トラッキング・フィンガ200は、この時間遅延を有する各パスの拡散符号レプリカと入力拡散変調信号との、一定時間の相関検出を行って、積分出力信号を復調器403へ入力する。
【0027】
本実施例では、情報データ周期に比較して非常に繰り返し周期の長いロングコードを用いている(401)ので、1情報シンボル長よりも遅延時間の長いマルチパス信号に対しても、RAKE合成を行うことができる。
【0028】
【発明の効果】
以上、本発明のマルチパス・サーチ方式においては、各RAKE合成パス信号に対して独立に遅延プロファイルの変動に対してトラッキングを行い、一定時間毎にサーチ・フィンガで全サーチチップ位相について受信信号レベル検出を行い、RAKE合成パスを選択してトラッキング・フィンガに割り当てている。このことにより、プロファイルの変動に対して、高精度な拡散符号トラッキングが実現できる。
【0029】
また、プロファイルの遅延時間に応じて拡散符号レプリカの位相を遅延させて相関検出を行うことにより、非常に長遅延のマルチパスに対してもRAKE合成できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のマルチパス・サーチ法のフローを示すブロック図である。
【図2】本発明のマルチパス・サーチ法の基本動作を示すブロック図である。
【図3】本発明のマルチパス・サーチ法の実施例構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
100 入力端子
200 トラッキング・フィンガ
201,202,203 乗算器
204,205,207 積分・ダンプ回路
208,209 振幅2乗回路
300 サーチ・フィンガ
301 乗算器
302 積分・ダンプ回路
303 振幅2乗回路
401 拡散符号レプリカ発生器
402 RAKE合成パス選択部
403 パイロット内挿補間絶対同期検波器
405 RAKE合成回路

Claims (2)

  1. CDMA信号のマルチパス・サーチ方法において、
    チャネルに対応した拡散レプリカ符号を発生し、
    各パスの受信タイミングに応じた位相の前記拡散レプリカ符号を用いて、各パスの受信信号と相関検出を行い、
    RAKE合成パス・サーチ範囲において、各パスの受信信号レベルを検出し、さらに数周期のレベルを検出して平均受信信号レベルを求め、
    該平均受信信号レベルを基に、各パスの遅延時間が一定となる周期を決定し、該周期毎にRAKE合成パスを選択し、
    前記各パスの相関検出して得られた拡散符号レプリカ位相更新情報を入力として、RAKE合成を行っている各パスについて独立に各パスの遅延時間の変動に対する相関検出を行い、合成したパス位置が重複する場合にはRAKE合成パスの再割り当てを行う
    ことを特徴とするCDMAマルチパス・サーチ方法。
  2. CDMA信号を受信するための装置において、
    チャネルに対応した拡散レプリカ符号を発生する拡散符号レプリカ発生器と、
    各パスの受信タイミングに応じた位相の前記拡散レプリカ符号を用いて、各パスの受信信号と相関検出を行うトラッキング・フィンガと、
    RAKE合成パス・サーチ範囲において、各パスの受信信号レベルを検出し、さらに数周期のレベルを検出して平均受信信号レベルを求めるサーチ・フィンガと、
    該平均受信信号レベルを基に、各パスの遅延時間が一定となる周期を決定し、該周期毎にRAKE合成パスを選択するとともに、前記各パスの相関検出して得られた拡散符号レプリカ位相更新情報を入力として、RAKE合成を行っている各パスについて独立に各パスの遅延時間の変動に対する相関検出を行い、合成したパス位置が重複する場合にはRAKE合成パスの再割り当てを行うコントロール手段と
    を有することを特徴とするCDMA信号受信装置。
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