JP3781717B2 - セルサーチ方法および移動局 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、基地局間非同期セルラシステムの移動局に関し、特に、移動局が待ち受け時において通信可能な基地局の候補である圏内候補セルを検出するためのセルサーチ方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、移動通信システムに用いられる通信方式として、干渉や妨害に強いCDMA(符号分割多元接続:Code Division Multiple Access)通信方式が注目されている。このCDMA通信方式を用いた移動通信システムの規格の1つにW−CDMA(Wide band−CDMA:広帯域CDMA)通信システムがある。このW−CDMA通信システムは、基地局間非同期のセルラシステムであるため、各基地局から移動局に送信される信号の拡散タイミングは同期がとられていないためばらばらである。そのため、移動局は基地局との間で通信を開始しようとする場合には、その基地局の拡散タイミングを予め得ておく必要がある。
【0003】
そのため、移動局は待ち受け時に通信可能な基地局の候補である圏内候補セルを複数検出しておく必要がある。さらに、移動局は待ち受け時においても当然移動していくため、この移動に伴い圏内候補セルの更新を行っていく必要がある。
【0004】
この圏内候補セルを検出するためのパスサーチ方法としては、従来から様々な技術が提案されている(例えば、特許文献1、2、3参照。)。
【0005】
基地局非同期式のW−CDMA方式では、拡散コードの同定およびチップ同期を高速におこなうため、順方向リンクにおいて1次同期チャネルおよび2次同期チャネルが用いられている。1次同期チャネルは無線スロットのチップ位置を検索するために用いられ、2次同期チャネルは無線スロット番号およびグループに分けられた拡散コードのグループ番号を検索するために用いられる。1次同期チャネルは、全セル共通のユニークなコードで拡散されており、2次同期チャネルは、セル毎に使用される拡散コードのグループ番号に対応したユニークなコードで拡散されている。1次同期チャネルおよび2次同期チャネルともに、無線スロットに1度、1シンボル期間送信されている。
【0006】
そのため、移動局では、受信した信号と拡散コードとの相関値を求めることにより符号電力プロファイル(遅延プロファイル)を求め、この符号電力プロファイルのピーク値のうちの一定数についてスロット番号とコードグループ番号を検索することにより圏内候補セルを検出する。
【0007】
通常、1次同期チャネルおよび2次同期チャネルともに、無線環境での符号電力の劣化・変動を考慮して、数無線スロット期間積算し処理することで符号電力の劣化・変動の影響を軽減するようになっている。そのため、無線スロット毎に1次同期チャネルの符号電力プロファイルおよび2次同期チャネルの符号電力プロファイルを積算して移動局内部の記憶領域に保存し、数無線フレーム経過後に最大電力点探索が行われる。
【0008】
符号電力を一定の無線スロット期間積算する回数であるをスロット積算回数を増やせば増やすほど無線環境の影響を受けない符号電力プロファイルを作成することができ、セル検出数の向上を図ることができる。しかし、相関計算には時間がかかるため、スロット積算回数を増やすとセル検出速度が遅くなってしまう。また、相関計算は電力を消費するので、スロット積算回数を増やすことにより消費電力が増加してしまうことにもなる。
【0009】
しかし、上述した従来のセルサーチ方法では、符号電力を一定の無線スロット期間積算する回数であるをスロット積算回数は電界状態に関わらず一定であり、電界状態によっては不要なスロット積算を行っていることも考えられる。逆に電界状態によってはスロット積算回数が不足してしまうことも考えられる。そのため、消費電力をできるだけ削減するとともに、セル検出速度の向上とセル検出数の向上を図ることができるセルサーチ方法が望まれている。
【0010】
【特許文献1】
特開2000−278246号公報
【特許文献2】
特開2000−354266号公報
【特許文献3】
特開2002−159042号公報
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来のセルサーチ方法では、スロット積算回数が電界状態に関わらず一定であるため、場合によっては不要なスロット積算を行っていることもあるという問題点があった。
【0012】
本発明の目的は、消費電力をできるだけ削減するとともに、セル検出速度の向上とセル検出数の向上を図ることができるセルサーチ方法および移動局を提供することである。
【0013】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のセルサーチ方法は、受信した信号と拡散コードとの相関値を求めることにより符号電力プロファイルを求めるステップと、
前記符号電力プロファイルのピーク値のうちの一定数についてスロット番号とコードグループ番号を検索することにより圏内候補セルを検出するステップとを備え、移動局が待ち受け時において通信可能な基地局の候補である圏内候補セルを検出するためのセルサーチ方法において、
前記符号電力プロファイルのうちの符号電力が最も大きなピーク符号電力と平均符号電力との差が予め定められた閾値未満の場合、積算スロット数を移動局から見て圏内と考えられるセルの最大数に発生しているマルチパスの平均数を乗算した回数とし、ピーク符号電力と平均符号電力との差が予め定められた閾値以上の場合、積算スロット数を移動局から見て圏内と考えられるセルの最大数とするステップを有することを特徴とする。
【0015】
本発明では、ピーク符号電力と平均符号電力との差が予め定められた閾値以上の場合には、移動局は、あるセルの強電界に居ると判断して、積算スロット数を通常のマルチパス平均数分の1とし、最も電界の強いセルを素速く検出し、ピーク符号電力と平均符号電力との差が予め定められた閾値未満の場合には、あるセルの弱電界に居ると判断して、積算スロット数を減らさずに通常の値に戻して、同時に複数のセルを検出するようにしたものである。従って、強電界に居る場合にはスロット積算数を少なくして消費電力を削減するとともにセル検出速度が向上し、弱電界に居る場合にはスロット積算数を多くしてセル検出数の向上を図ることができる。
【0018】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【0019】
図1は本発明の一実施形態の移動局の構成を示すブロック図である。図1に示す実施形態は、符号分割多重アクセスシステム(CDMA)方式を用いたデジタル自動車電話・携帯電話システム(セルラシステム)に適用した移動局の例である。
【0020】
この移動局は、図1に示されるように、アンテナ101と、送受信増幅部(AMP)102と、無線部(TRX)103と、ベースバンド信号処理部(BB)104と、制御部(MS−CONT)105と、端末インタフェース部(TERM−INT)106とから構成されている。
【0021】
アンテナ101は、送信アンプで増幅された上りRF信号を送信し、また基地局からの下りRF信号を受信し送受信増幅部102に接続する。送受信増幅部102は、送信RF信号を増幅する送信アンプと受信RF信号を増幅する低雑音アンプを装備し、RF送信信号とRF受信信号を多重分離し、アンテナ101に接続する。
【0022】
無線部103は、ベースバンド拡散された送信信号をD/A変換し直交変調によりRF信号に変換し、また送受信増幅部102からの受信信号を準同期検波しA/D変換してベースバンド信号処理部104に伝送する。
【0023】
ベースバンド信号処理部104は、送信データの誤り訂正符号化、フレーム化、データ変調、拡散変調、及び受信信号の逆拡散、受信パスタイミング検出、チップ同期、フィンガ(Finger)/レイク(Rake)受信、誤り訂正復号データの多重分離、受信レベル測定機能、受信信号の誤り率計測機能等のベースバンド信号処理を行う。制御部105は、移動局全体の制御を行う。
【0024】
端末インターフェース部106は、音声、及び各種データ用アダプタ機能を持ち、またハンドセット、あるいは画像/データ端末とのインターフェース機能を持つ。
【0025】
ベースバンド信号処理部104には、セルサーチ処理部10が設けられていて、このセルサーチ処理部10は、受信パスタイミング検出および拡散符号検出を行う。
【0026】
セルラ方式において1セルをMセクタに分割して使用した場合、移動局から見て圏内と考えられるセルの最大数は、7×Mになる。ここで、一般的なセルラ方式の場合各セルはそれぞれ6角形であるため、移動局が在圏するセルとそのセルの周囲の6つのセルの合計7つのセルが圏内となり得る可能性のあるセルとなるからである。
【0027】
加えてマルチパスの影響で1セルあたり平均Nマルチパスが移動局に到来していると考えると、拡散コードのチップ同期を取るための処理が必要なタイミング数は、7×M×Nとなる。例えば、1セルを6セクタ、平均マルチパス数Nを3とした場合、126種類のタイミング候補が存在することになる。
【0028】
本実施形態では、セルサーチ処理部10は、1次同期チャネルおよび2次同期チャネルの受信時に、符号電力プロファイルの中からピーク電力の大きなものから順にフィンガ受信をおこなうブロックと、1次同期チャネルの符号電力プロファイルのピーク間の符号電力差を元に受信電力プロファイルの積算方法を変更するブロックとで構成される。さらに、2次同期チャネルの積算された符号電力プロファイルから、複数のコードグループを同時に検索するアルゴリズムを具備する。
【0029】
本実施形態では、セルサーチ処理部10は、符号電力プロファイルのうちの符号電力が最も大きなピーク符号電力と、平均符号電力との差が予め定められた閾値以上であるかどうかを判定することにより移動局が弱電界エリアに存在するのか強電界エリアに存在するのかを判定する。そして、さらに移動局の移動速度を検出し、移動速度が予め定められた速度値よりも速い高速移動中であるのか、予め定められた速度値よりも遅い低速移動中であるのかを判定する。移動速度を検出する方法としては、フェージングピッチを測定する方法や、上り下りの拡散符号の位相差を複数基地局で管理し、3点測量などの手法から移動局の位置を測定し、測定周期で割って速度を求める方法等が一般的な技術として提案されている。
【0030】
そして、セルサーチ処理部10では、移動局が強電界エリアに存在するのか、弱電界エリアに存在するのかという判定結果と、移動局が高速移動中であるのか低速移動中であるのかという判定結果に基づいて、積算スロット数を切り替える。
【0031】
セルサーチ処理部10が積算スロット数を切り替える具体的な方法の一例を下記に説明する。
【0032】
先ず、移動局が高速移動中であるのか低速移動中であるのかにより、最大積算回数が切り替わる。ここで、低速移動時の最大積算回数をA、高速移動時の最大積算回数をBとして設定する。そして、移動局が存在するエリアが弱電界エリアなのか強電界エリアなのかに基づいて、スロット積算数を下記のように切り替える。
【0033】
つまり、
低速移動時かつ弱電界時の積算回数をW(A)、
高速移動時かつ弱電界時の積算回数をW(B)、
低速移動時かつ強電界時の積算回数をS(A)、
高速移動時かつ強電界時の積算回数をS(B)、
と表して、4通りの積算回数が存在する。
【0034】
ここで、例えばA=15、B=30とし、W(A)=A、W(B)=B、S(A)=A/平均マルチパス数(=3)、S(B)=B/3とすると上記の4通りのスロット積算数は下記のようになる。
【0035】
つまり、
低速移動時かつ弱電界時の積算回数 W(A)=15、
高速移動時かつ弱電界時の積算回数 W(B)=30、
低速移動時かつ強電界時の積算回数 S(A)=15/3=5、
高速移動時かつ強電界時の積算回数 S(B)=30/3=10、
となる。
【0036】
次に、本実施形態のセルサーチ方法において、移動局が存在するエリアが強電界エリアなのか弱電界エリアなのかおよび、移動局が高速移動中なのか低速移動中なのかに基づいて上述したようにスロット積算数を切り替えるようにした理由について説明する。
【0037】
先ず、移動局が強電界エリアに存在する場合の積算スロット数を、弱電界エリアに存在する場合の積算スロット数よりも少なくなるように設定する理由について以下に説明する。
【0038】
例えば、移動局が、図2に示すように地点Xから地点Yまで移動した場合、地点Xにおける符号電力プロファイルを図3(a)に示し、地点Yにおける符号電力プロファイルを図3(b)に示す。
【0039】
移動局電源投入時もしくは圏外復帰時などの初期セルサーチにおいては、1フィンガ動作をおこない、1次同期チャネルの符号電力プロファイルを数無線スロット期間積算する。積算された符号電力プロファイルの上位126ピークのタイミングおよび符号電力を移動局内部の記憶領域に記録する。上位126ピークのうち、符号電力が大きな方から順番に移動局内で割り当て可能なフィンガーへそれぞれタイミングを割り当て、2次同期チャネルの符号電力プロファイルを算出し等比で合成し、無線スロット番号およびグループ番号を検索する。その後、通常のセルサーチ手順に従い報知情報を取得して待ち受けに入る。
【0040】
待ち受け時の圏内セルリストの更新時は、記録された上位126ピークのタイミングおよび符号電力リストを使用し、126ピークの平均符号電力を算出する。符号電力が最も大きなピーク符号電力と平均符号電力との差が閾値α以上の場合、移動局があるセルの強電界エリアに存在していると判定でき、1次同期チャネルおよび2次同期チャネルの符号電力プロファイルの積算スロット数を1/Nに減らす。合わせて、1次同期チャネルの符号電力プロファイル算出時に上位126ピークのタイミングおよび符号電力リストを更新する。閾値αの判定の際、α以下に収まっている場合、移動局が弱電界領域に居ると判断できる。この場合は積算スロット数を減らさず、また、移動局は3セルのほぼ中間位置に居る可能性が高いため2次同期チャネルの積算された符号電力プロファイルの上位3ピークについてスロット番号とコードグループ番号を検索することで同時に3セルを検出でき、セルの検出数が向上する。
【0041】
次に、移動局が低速移動時の積算スロット数を、高速移動時の積算スロット数よりも少なくなるように設定する理由について以下に説明する。
【0042】
例えば、移動局が図4に示すように、セルA、B、Cを通過した場合について説明する。図5(a)は、低速移動時の符号電力の変動を示したグラフであり、図5(b)は高速移動時の符号電力の変動を示したグラフである。
【0043】
移動局が低速で移動する場合、強電界に居る時間と弱電界に居る時間はともに長いと考えられ(図5(a))、また圏内セルの更新も少ないと考えられることから、前述の通り遅延プロファイルのスロット積算数を減らして消費電力の低減を図ることができる。移動局が高速で移動する場合、強電界に居る時間と弱電界に居る時間はともに短いと考えられ(図5(b))、また圏内セルの更新が頻繁に起こると考えられることから、遅延プロファイルのスロット積算は減らさずに、セルの検出数の向上を図る。
【0044】
上述した理由により、本実施形態のセルサーチ方法では、移動局が強電界エリアに存在する場合または移動局が低速移動中は、1次同期チャネルおよび2次同期チャネルの符号電力プロファイルの積算回数を減らし、セル検出速度を向上させ、移動局が弱電界エリアに存在する場合または高速移動中は、2次同期チャネルの符号電力プロファイルの最大電力点検索を複数セルおこなうことでセル検出数を向上させる。そのため、待ち受け時の圏内候補セルの検出速度および検出数の向上を図ることができる。
【0045】
本実施形態では、移動局が強電界エリアに存在するのか、弱電界エリアに存在するのかという判定結果およびに、移動局が高速移動中であるのか低速移動中であるのかという判定結果に基づいて、4通りのスロット積算数を切り替える場合について説明したものであるが、本発明はこのような場合に限定されない。例えば、遅延プロファイル中のピーク符号電力と平均符号電力との差が予め定められた閾値α以上であるかどうかを判定することにより、移動局が強電界エリアに存在するのか、弱電界エリアに存在するのかを判定し、2通りの積算スロット数を切り替えるようにするだけでも同様の効果を得ることができる。
【0046】
さらに、本実施形態では、ピーク符号電力と平均符号電力との差が予め定められた閾値α以上の場合に、積算スロット数をマルチパスの平均数分の1とする場合を用いて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ピーク符号電力と平均符号電力との差が予め定められた閾値α以上の場合に、積算スロット数を減ずるようにすれば同様の効果を得ることができるものである。
【0047】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、移動局が強電界エリアに存在する場合または移動局が低速移動中は積算スロット数を減らしてセル検出速度を向上させ、移動局が弱電界エリアに存在する場合または高速移動中は、積算スロット数を減らさずに、セル検出数を向上させるようにしているため、待ち受け時の圏内候補セルの検出速度および検出数の向上を図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】本発明の一実施形態の移動局の構成を示すブロック図である。
【図2】移動局が異なるセル間を移動する様子を示した図である。
【図3】図2中の地点Xにおける符号電力プロファイルを示した図(図3(a))、およびに図2中の地点Yにおける符号電力プロファイルを示した図(図3(b))である。
【図4】移動局がセルA、B、Cを通過する様子を示した図である。
【図5】低速移動時の符号電力の変動を示したグラフ(図5(a))、および高速移動時の符号電力の変動を示したグラフ(図5(b))である。
【符号の説明】
10 セルサーチ処理部
101 アンテナ
102 送受信増幅部(AMP)
103 無線部(TRX)
104 ベースバンド信号処理部(BB)
105 制御部(MS−CONT)
106 端末インターフェース部(TERM−INT)
Claims (2)
- 受信した信号と拡散コードとの相関値を求めることにより符号電力プロファイルを求めるステップと、
前記符号電力プロファイルのピーク値のうちの一定数についてスロット番号とコードグループ番号を検索することにより圏内候補セルを検出するステップとを備え、移動局が待ち受け時において通信可能な基地局の候補である圏内候補セルを検出するためのセルサーチ方法において、
前記符号電力プロファイルのうちの符号電力が最も大きなピーク符号電力と平均符号電力との差が予め定められた閾値未満の場合、積算スロット数を移動局から見て圏内と考えられるセルの最大数に発生しているマルチパスの平均数を乗算した回数とし、ピーク符号電力と平均符号電力との差が予め定められた閾値以上の場合、積算スロット数を移動局から見て圏内と考えられるセルの最大数とするステップを有することを特徴とするセルサーチ方法。 - 受信した信号と拡散コードとの相関値を求めることにより符号電力プロファイルを求め、前記符号電力プロファイルのピーク値のうちの一定数についてスロット番号とコードグループ番号を検索することにより、待ち受け時において通信可能な基地局の候補である圏内候補セルを検出する移動局において、
前記符号電力プロファイルのうちの符号電力が最も大きなピーク符号電力と平均符号電力との差が予め定められた閾値未満の場合、積算スロット数を移動局から見て圏内と考えられるセルの最大数に発生しているマルチパスの平均数を乗算した回数とし、ピーク符号電力と平均符号電力との差が予め定められた閾値以上の場合、積算スロット数を移動局から見て圏内と考えられるセルの最大数とすることを特徴とする移動局。
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