JP3800363B2

JP3800363B2 - CDMA system, transmission / reception apparatus thereof, and random access method

Info

Publication number: JP3800363B2
Application number: JP33786596A
Authority: JP
Inventors: 和生川端; 隆治中村; 一央大渕; 浩昭岩元; 善晴田島; 健二須田; 哲也矢野
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1996-12-18
Filing date: 1996-12-18
Publication date: 2006-07-26
Anticipated expiration: 2016-12-18
Also published as: JPH10178386A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＤＳ−ＣＤＭＡ（Ｄirect Ｓequence Ｃode Ｄivision Ｍultiple Ａccess ）により移動通信等を行うＣＤＭＡシステム及びその送受信装置及びランダムアクセス方法に関する。
無線通信システムに於いて、ＦＤＭＡ方式，ＴＤＭＡ方式，ＣＤＭＡ方式等の各種のアクセス方式が知られており、ＣＤＭＡ方式は、ＦＤＭＡ方式やＴＤＭＡ方式に比較して送信電力を低減し、且つ同一周波数帯域により通信可能とする端末数を増大することができる。このＣＤＭＡ方式に於いて、ランダムアクセスを容易とし、且つ送信電力の低減を図ることが要望されている。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＤＭＡ方式は、既に各種の方式が提案され、その一部は実用化されている。例えば、同期方式と非同期方式とがあり、同期方式は、拡散コードの先頭位置のタイミングを、ＧＰＳ等による正確な時刻情報を基に同期をとって拡散変調及び逆拡散復調を行うことにより、音声やデータ等の送受信を行うものである。しかし、基地局や移動局が高価な構成となる問題がある。
【０００３】
又非同期方式は、拡散コードの先頭位置のタイミングについての同期を必要としないが、受信側に於いては、受信信号に含まれる拡散コードの先頭位置を検出し、この先頭位置に同期した拡散コードを用いて逆拡散復調を行う必要がある。又パケット通信に於ける純アロハ（ｐｕｒｅＡＬＯＨＡ）方式やスロット付きアロハ（ｓｌｏｔｔｅｄＡＬＯＨＡ）方式等にＣＤＭＡ方式を適用することも知られている。
【０００４】
このＣＤＭＡ方式を適用したパケット通信に於いて、例えば、所定長のデータ部の先頭にプリアンブル部を付加してパケットを構成し、このプリアンブル部を含む予約パケットについては短周期の拡散コードにより拡散し、伝送パケットについては長周期の拡散コードにより拡散して送信し、受信側は、短周期の拡散コードとの相関値を求め、この相関値が大きくなるタイミングを検出し、このタイミングを基に長周期の拡散コードによって伝送パケットを逆拡散復調する構成も提案されている。この場合のプリアンブル部は、パケット長の５％程度の長さで済むことも知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前述のような非同期方式のＣＤＭＡシステムに於いては、同期を確実にとると同時に受信特性の向上及び送信電力の低減を図り、ランダムアクセスを容易にすることが要望される。そこで、ＲＡＫＥ受信方式やダイバーシチ方式を適用することが考えられる。
【０００６】
又前述のようにアロハ方式を適用することが提案されている。このアロハ方式に於いては、ランダムアクセスの場合、純アロハ方式がスロット付きアロハ方式より優れていると言われている。しかし、純アロハ方式を適用した場合、遅延プロファイルを示す複数の遅延波が、単一アクセスの場合の複数パスによるものであるか、又は複数の時間差のあるアクセスによるものであるか区別することができない。従って、遅延プロファイルを基にＲＡＫＥ受信を行うことは困難であった。
【０００７】
又前述の予約パケットと伝送パケットとについて、短周期の拡散コードと長周期の拡散コードとを切替えて、逆拡散復調する必要があり、受信側の構成及び制御が複雑となる問題がある。
本発明は、ランダムアクセスを行うと共に、ＲＡＫＥ受信方式の適用を可能として受信特性の向上を図り、それによって送信電力の低減を図ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のＣＤＭＡシステムは、（１）プリアンブル部とデータ部とからなるパケットを拡散コードにより拡散変調して送信する送信部と、拡散変調されたパケットを受信して拡散コードにより逆拡散復調する受信部とを含むＣＤＭＡシステムに於いて、送信部は、拡散変調されたパケットのプリアンブル部の長さと、アクセスタイミング間隔とが等しくなる送信タイミングを設定し、選択した前記送信タイミングで前記拡散変調されたパケットを送信する構成を備え、受信部は、拡散変調されたパケットの少なくともプリアンブル部と拡散コードとの相関値を求めるマッチトフィルタと、相関値を基に求めた遅延プロファイルに従ったタイミング信号を抽出するタイミング抽出部６と、このタイミング抽出部６により遅延プロファイルに従って抽出したタイミング信号でそれぞれ逆拡散を行う複数の逆拡散処理部２_１，２_２，２_３とを備えている。又これらの逆拡散処理部２ _１，２ _２，２ _３からの逆拡散復調信号を合成する合成部８を備えることができる。この場合、逆拡散部２ _１，２ _２，２ _３と合成部８とによりＲＡＫＥ受信を行うことができる。
【０００９】
又（２）前述のＣＤＭＡシステムは、マッチトフィルタ３からの時系列に従った相関値及び該相関値を巡回加算した巡回加算値を格納する相関値テーブル７を含む加算処理部４と、相関値テーブル７の巡回加算値に従った遅延プロファイルによるタイミング信号を抽出するタイミング抽出部６とを備えている。
【００１０】
又（３）前述のＣＤＭＡシステムに於ける受信部は、複数のアンテナ対応のブランチ構成を有し、且つ各ブランチ構成の出力信号を合成する合成部を備えている。即ち、スペース・ダイバーシチ方式を適用して受信特性を向上することができる。
【００１１】
又本発明のＣＤＭＡシステムに於ける送受信装置は、（４）プリアンブル部とデータ部とからなるパケットを拡散コードにより拡散変調してランダムアクセスにより対向装置と送信する送信部と、対向装置からの拡散変調された信号を受信して前記拡散コードにより逆拡散復調する受信部とを含むＣＤＭＡシステムに於ける送受信装置に於いて、受信部は、拡散変調されたパケットの少なくとも前記プリアンブル部と拡散コードとの相関値を求めるマッチトフィルタ３と、相関値を基に求めた遅延プロファイルに従ったタイミング信号を抽出するタイミング抽出部６と、このタイミング抽出部６により前記遅延プロファイルに従って抽出したタイミング信号でそれぞれ逆拡散を行う複数の逆拡散処理部２₁，２₂，２₃と、この複数の逆拡散処理部２₁，２₂，２₃からの逆拡散復調信号を合成する合成部８とを備えている。
【００１２】
又本発明のランダムアクセス方法は、（５）プリアンブル部とデータ部とからなるパケットを拡散コードにより拡散変調してランダムアクセスにより送信し、この拡散変調された信号を受信して前記拡散コードにより逆拡散復調するＣＤＭＡ方式に於けるランダムアクセス方法に於いて、パケットの少なくともプリアンブル部と短周期の拡散コードとの相関値を繰り返し求めて巡回加算し、この巡回加算結果を基に遅延プロファイルを求め、この遅延プロファイルに基づく複数のタイミングにそれぞれ同期した拡散コードを用いて、前記拡散変調された受信信号の逆拡散復調を行い、この逆拡散復調出力信号を合成して出力する過程を含むもので、短周期の拡散コードを用いた場合、データ部も含めて同一の拡散コードで拡散変調するから、受信側は、同一の拡散コードを用いて逆拡散復調することができ、又プリアンブル部或いはデータ部も含めて遅延プロファイルを求めることにより、ＲＡＫＥ受信が可能となる。
【００１３】
又本発明のランダムアクセス方法は、（６）プリアンブル部とデータ部とからなるパケットを拡散コードにより拡散変調してランダムアクセスにより送信し、該拡散変調された信号を受信して前記拡散コードにより逆拡散復調するＣＤＭＡ方式に於けるランダムアクセス方法に於いて、パケットの送信側は、スロット付きアロハ方式に従ったタイミングにパケットを送信し、受信側は、スロット付きアロハ方式に従って周期的に前記パケットの少なくともプリアンブル部と拡散コードとの相関値算出を開始し、この相関値を基に遅延プロファイルを求め、この遅延プロファイルに基づく複数のタイミングにそれぞれ同期した拡散コードを用いて、前記拡散変調された受信信号の逆拡散復調を行い、この逆拡散復調出力信号を合成して出力する過程を含むものである。この場合、長周期の拡散コードを用いても、受信側に於ける同期がとりやすくなり、且つＲＡＫＥ受信が可能となる。従って、更に長周期の拡散コードを用いることにより、長い遅延プロファイルを求めることができ、ランダムアクセスに於ける受信特性を向上することができる。
【００１４】
又前述のランダムアクセス方法に於いて、（７）送信側は、パケットの送信タイミングの間隔を、パケットのプリアンブル部の長さと等しくなるように設定する。この場合、プリアンブル部を用いて遅延プロファイルを求める構成を、繰り返し使用することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の第１の実施の形態の説明図であり、１は受信復調部、２₁〜２₃は逆拡散処理部、３はマッチトフィルタ（ＭＦ）、４は加算処理部、５は制御部、６はタイミング抽出部、７は相関値テーブル、８は合成部、９はアンテナである。なお、送受信データの処理部や送信部等の構成は既に知られている構成を適用できるもので、図示を省略している。
【００１６】
ＣＤＭＡシステムに於ける送信信号は、数１００ＭＨｚ乃至数ＧＨｚの高周波信号により変調されており、アンテナ９により受信し、受信復調部１により変調信号を復調した受信信号は、拡散コードにより拡散変調された状態であり、逆拡散処理部２₁〜２₃とマッチトフィルタ３とに入力される。このマッチトフィルタ３は、受信信号と拡散コードとの相関値を出力するものであり、又加算処理部４は、時系列上の相関値を相関値テーブル７に順次格納して巡回加算し、その巡回加算値を格納するものである。
【００１７】
又タイミング抽出部６は、巡回加算値を基に遅延プロファイルを求め、この遅延プロファイルを基にタイミング信号を抽出して逆拡散処理部２₁〜２₃に加える。この場合、巡回加算値の大きいものから順に所定個数を選択し、それぞれのタイミングに従ったタイミング信号を抽出するものである。又逆拡散処理部２₁〜２₃は、タイミング信号に同期した拡散コードを発生して、受信信号を逆拡散復調し、逆拡散復調出力信号を合成部８により合成して図示を省略したデータ処理部等に転送する。従って、複数の逆拡散処理部２₁〜２₃がＲＡＫＥ方式の各フィンガーに相当する。即ち、ＲＡＫＥ受信により受信特性を向上することができる。
【００１８】
又合成部８は、各逆拡散処理部２₁〜２₃の逆拡散復調出力信号の位相を一致するように制御し、又レベルについては単純に加算する構成や相関値の大小に対応した重み付けを行って加算する方式等を適用することができる。又制御部５は、相関値の巡回加算等の処理を行う加算処理部４及びタイミング抽出部６を制御するものである。
【００１９】
図２はマッチトフィルタの説明図であり、受信信号を入力してシフトする例えば６４ビット構成のシフトレジスタ１１と、このシフトレジスタ１１と同一のビット構成の拡散コード系列を設定する０〜６３で示す領域を有するレジスタ１２と、シフトレジスタ１１とレジスタ１２との間のビット対応に乗算する乗算器１３と、乗算器１３の出力信号を加算する加算部１４とを含む構成を有し、又受信信号は、プリアンブル部ＰＡとデータ部とからなるパケット形式の構成であり、例えば、拡散コードのチップ周期でサンプリングされ、ＡＤ変換により−１．０〜＋１．０と間のディジタル値となる。
【００２０】
この場合、シフトレジスタ１１は、受信信号のサンプリング周期に従って１チップ周期毎に受信信号をシフトすることになる。なお、受信信号をオーバーサンプリングし、即ち、拡散コードの１チップ周期より短い周期でサンプリングしてＡＤ変換し、シフトレジスタ１１は、そのサンプリング周期に従って受信信号をシフトする構成として、相関値の精度を上げる構成が一般的であるが、説明の便宜上、前述のように、１チップ周期毎に受信信号をサンプリングしてシフトする場合を示す。
【００２１】
このシフトレジスタ１１の各段の出力信号と、レジスタ１２に設定された拡散コード系列の各ビットとを、１シフト毎に乗算器１３に於いて乗算し、その乗算結果を加算部１４に於いて加算して相関値とするものである。この相関値を時間軸上に配列すると、下方に示すように、例えば、τ０，τ１，τ２に於いて相関値が大きくなる遅延プロファイルが得られる。この遅延プロファイルは、フェージングや移動端末の移動等に従って変化するものである。
【００２２】
図３は相関値テーブルの説明図であり、加算処理部３の相関値テーブル７の内容の一例を示すものである。この相関値は、“１”，“−１”の組合せの拡散コードの各ビットと、−１．０〜＋１．０のディジタル値からなる受信信号とを乗算したものであり、従って、各相関値は、１以下の値となる場合を示している。そして、時間０〜６３の６４タイミングに於ける相関値(1) 〜(10)を順次格納し、この相関値(1) 〜(10)の巡回加算により求めた値を格納する。このような巡回加算により、雑音の影響を低減した相関値を得ることができる。又矢印で示す７．８が巡回加算値が最大値であることを示している。
【００２３】
前述のタイミング抽出部６は、相関値テーブル７の巡回加算値を基に遅延プロファイルを求める。この遅延プロファイルは、複数の極大値を有し、その極大値は、遅延時間の大きくなるに従って小さくなる傾向の曲線で表されるものとなり、この遅延プロファイルの極大値となるタイミングを抽出するものである。なお、簡単化の為に、相関値が図２に示すように表される場合は、相関値が大きい順に選択して、それぞれのタイミングを抽出し、逆拡散処理部２₁〜２₃にそれぞれ異なるタイミング信号を加えることになる。
【００２４】
図４は本発明の実施の形態の動作説明図であり、（Ａ）はパケットを構成するプリアンブル部ＰＡ及びデータ部の長さに比較して拡散コードの周期が短い場合を示し、この短周期の拡散コードが、例えば、６４チップ構成の場合に、１チップ周期でシフトレジスタ１１（図２参照）をシフトすることにより、図３に示すような相関値(1) 〜(10)が得られることになる。
【００２５】
又ランダムアクセス時に於いては、各パケットのプリアンブル部ＰＡの先頭タイミングがずれることになるから、遅延プロファイルも各パケット対応に分離可能となり、各パケットについての相関値に基づくタイミング抽出により、受信逆拡散復調を行うことができる。
【００２６】
又相関値テーブル７は、パケットのプリアンブル部ＰＡについての相関値を格納する構成とするか、又は、更にデータ部についての相関値も格納する構成とすることができる。即ち、プリアンブル部ＰＡのみでなく、データ部も含めて短周期の拡散コードによる相関値を求め、その相関値に基づく遅延プロファイルに従ったタイミングを抽出することにより、比較的高速に変動する伝搬路の状態変化に追従したＲＡＫＥ受信を行わせることができる。又一旦相関値を格納した後に、巡回加算を行う構成を示すが、相関値が求まる毎に巡回加算を行い、その巡回加算値を格納する構成とすることもできる。この場合、相関値テーブル７の記憶容量を小さくすることができる。
【００２７】
又図４の（Ｂ）は、各パケットのプリアンブル部ＰＡの長さとアクセスタイミングとの間隔を等しくし、そのアクセスタイミングを選択して拡散変調パケットの送信タイミングとすることを示すものである。従って、拡散変調パケットの受信側に於いては、プリアンブル部ＰＡの長さに相当する時間間隔で、プリアンブル部ＰＡについての相関値による遅延プロファイル測定を開始することができるから、アクセスタイミングに従った送信タイミングで送信した拡散変調パケットについてのタイミング抽出が可能となり、受信逆拡散復調を行うことができる。即ち、アクセスタイミングに従ったランダムアクセスを行うことができる。又拡散コードは、長周期の基準タイミングが既知であるから、短周期又は長周期の何れに対しても適用可能となる。
【００２８】
又図４の（Ｃ）は、拡散コードの周期が長い場合の一例を示し、マッチトフィルタ３に於けるレジスタ１２を、長周期の拡散コードを複数に分割して設定するように構成して、マッチトフィルタ３の回路規模の縮小を図った場合を示す。この場合、アクセスタイミングが設定されるスロット付きＡＬＯＨＡ方式を適用し、且つ拡散コードを複数に分割したコード部分の先頭位置（１）に於いてそのコード部分▲１▼をＭＦ設定コードとして示すように、マッチトフィルタ３のレジスタ１２に設定する。
【００２９】
そして、プリアンブル部ＰＡとデータ部とからなるパケット形式の受信信号についての相関値を求め、例えば、図３に示す相関値テーブルを形成する。この図３に於いては、０〜６３の場合を示しているが、長周期の場合は、例えば、０〜２５５となる。そして、拡散コードの次のコード部分の先頭位置（２）に於いてそのコード部分▲２▼を、マッチトフィルタ３のレジスタ１２に設定して、受信信号についての更に続きの相関値を求める。このような処理を繰り返して、相関値を求め、それを基にした遅延プロファイルに従ってタイミング抽出を行うことができる。
【００３０】
図５は本発明の第２の実施の形態の説明図であり、２０₁〜２０₃はアンテナ、２１₁〜２１₃は図１に示す構成を有する受信逆拡散復調部、２２₁〜２２₃は遅延調整部、２３は合成部である。この実施の形態は、複数の受信拡散復調部２１₁〜２１₃がスペース・ダイバーシチ方式の各ブランチに相当し、且つ各受信拡散復調部２１₁〜２１₃は、前述の図１に示すＲＡＫＥ方式を適用した構成を有するものである。
【００３１】
又遅延調整部２２₁〜２２₃は、各受信逆拡散復調部２１₁〜２１₃の出力信号の位相を調整して合成部２３に於いて合成する為のものであり、この場合の合成手段としては既に知られている各種の手段を適用することができる。例えば、合成部２３の出力信号レベルが最大となるように、各遅延調整部２２₁〜２２₃の遅延量（位相）を制御する手段や、各受信逆拡散復調部２１₁〜２１₃に於ける受信レベルに対応した重み付けを行って合成する手段等を適用することができる。
【００３２】
図６は本発明の第３の実施の形態の説明図であり、３０は移動端末、３１はアンテナ、３２は送受共用器（ＤＵＰ）、３３は受信部、３４は送信部、３５は送信タイミング抽出部、４０は基地局、４１はアンテナ、４２は送受共用器（ＤＵＰ）、４３は受信逆拡散復調部、４４は送信処理部、４５は下り信号生成部、４６はタイミング発生部、４７は遅延プロファイル測定部、４８₁〜４８₃は逆拡散処理部である。
【００３３】
この実施の形態は、スロット付きアロハ方式を適用した場合を示し、移動端末３０の受信部３３は、拡散変調された信号を受信し、拡散コードにより逆拡散復調する構成を有し、又送信部３４は、拡散コードにより下りのスロットタイミングに同期して送信データを拡散変調して送信する構成を有するものである。
【００３４】
又基地局４０の受信逆拡散復調部４３は、図１に示す構成と同様な構成を有し、逆拡散処理部４８₁〜４８₃は、図１に於ける逆拡散処理部２₁〜２₃に相当するものであるが、逆拡散復調出力信号を合成する合成部８は図示を省略している。又受信復調部１に相当する構成も図示を省略している。又遅延プロファイル測定部４７は、図１に於けるマッチトフィルタ３と、加算処理部４と、制御部５と、タイミング抽出部６とを含む構成に相当し、例えば、相関値の巡回加算値を基に遅延プロファイルを求めるものである。又送信処理部４４は、拡散変調部や送信変調部等を含むものである。
【００３５】
基地局４０は、タイミング発生部４６からのスロットタイミング信号に従って、下り信号生成部４５に於いて生成したプリアンブル部とデータ部とからなるパケットを、送信処理部４４に於いて拡散変調し、送受共用器４２を介してアンテナ４１から送信する。即ち、下り基準信号を送信する。この場合の下り基準信号を、前述の図４の（Ｂ）に示すように、プリアンブル部ＰＡの長さと一致する時間間隔のアクセスタイミングを選択して送信タイミングとし、その送信タイミングで、拡散変調したパケットを送信する。
【００３６】
移動端末３０は、この下り基準信号を、アンテナ３１，送受共用器３２を介して受信部３３により受信処理し、送信タイミング抽出部３５に於いてこの下り基準信号を検出して、送信タイミング信号とし、送信部３４は、この送信タイミング信号に従ってランダムアクセスを行うことになる。
【００３７】
基地局４０の遅延プロファイル測定部４７は、前述のプリアンブル部ＰＡの長さと一致する時間間隔のアクセスタイミングを選択した送信タイミングで移動端末３０から送信したパケットを受信し、そのパケットのプリアンブル部ＰＡについて、前述のタイミングで拡散コードとの相関値算出を開始し、プリアンブル部ＰＡ対応に巡回加算により雑音の影響を低減した巡回加算値を求め、この巡回加算値を基に遅延プロファイルを求め、逆拡散処理部４８_１〜４８_３にそれぞれのタイミング信号を加える。逆拡散処理部４８_１〜４８_３は、そのタイミング信号に同期した拡散コードにより受信拡散変調パケットを逆拡散復調する。従って、ＲＡＫＥ方式により受信処理して受信特性を改善することができる。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、プリアンブル部とデータ部とからなるパケットを、短周期の拡散コードで拡散変調した場合は、少なくともプリアンブル部について、或いはデータ部も含めて、短周期の拡散コードとの相関値を求め、この相関値を基に遅延プロファイルを求めて、遅延プロファイルに従ったタイミング信号を抽出し、それによってＲＡＫＥ方式による受信処理を可能とし、受信特性を向上し、それにより送信電力の低減を図ることができる。
【００３９】
又スロット付きアロハ方式を適用した場合、送受信遅延時間を推定できることにより、長周期の拡散コードにより拡散変調しても、受信側に於いて同期をとることが容易となる。又前述と同様にＲＡＫＥ方式による受信処理が可能となり、受信特性を向上し、それにより送信電力の低減を図ることができると共に、短周期より更に長い遅延プロファイルの分離ができるから、ランダムアクセスが容易となる利点がある。
【００４０】
ＲＡＫＥ方式と共にスペース・ダイバーシチ方式を適用して、更に受信特性を向上することも容易であり、送信電力の低減を図ることにより、移動端末の使用可能時間を延長し、且つ同一エリア内の移動端末の収容個数の増加を図ることも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の説明図である。
【図２】マッチトフィルタの説明図である。
【図３】相関値テーブルの説明図である。
【図４】本発明の実施の形態の動作説明図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態の説明図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態の説明図である。
【符号の説明】
１受信復調部
２₁〜２₃ 逆拡散処理部
３マッチトフィルタ（ＭＦ）
４加算処理部
５制御部
６タイミング抽出部
７相関値テーブル
８合成部
９アンテナ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a CDMA system that performs mobile communication or the like by DS-CDMA (Direct Sequence Code Division Multiple Access), a transmission / reception apparatus thereof, and a random access method.
In a wireless communication system, various access methods such as an FDMA method, a TDMA method, and a CDMA method are known. The CDMA method reduces transmission power compared to the FDMA method and the TDMA method, and uses the same frequency band. By this, the number of terminals that can communicate can be increased. In this CDMA system, there is a demand for facilitating random access and reducing transmission power.
[0002]
[Prior art]
Various types of CDMA methods have already been proposed and some of them have been put into practical use. For example, there are a synchronous method and an asynchronous method. In the synchronous method, the timing of the start position of the spread code is synchronized by performing spread modulation and despread demodulation based on accurate time information by GPS or the like. And data transmission / reception. However, there is a problem that base stations and mobile stations have an expensive configuration.
[0003]
The asynchronous method does not require synchronization with respect to the timing of the start position of the spreading code, but the receiving side detects the leading position of the spreading code included in the received signal, and the spreading code synchronized with this leading position. It is necessary to perform despread demodulation using. It is also known to apply the CDMA method to a pure ALOHA method or a slotted ALOHA method in packet communication.
[0004]
In packet communication to which this CDMA system is applied, for example, a preamble is added to the beginning of a data portion of a predetermined length to form a packet, and a reserved packet including this preamble portion is spread by a short cycle spreading code. The transmission packet is transmitted after being spread using a long-period spreading code, and the receiving side obtains a correlation value with the short-cycle spreading code, detects the timing when this correlation value increases, and based on this timing, A configuration has also been proposed in which a transmission packet is despread and demodulated using a periodic spreading code. It is also known that the preamble part in this case is about 5% of the packet length.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the asynchronous CDMA system as described above, there is a demand for facilitating random access by ensuring synchronization while simultaneously improving reception characteristics and reducing transmission power. Therefore, it is conceivable to apply a RAKE reception method or a diversity method.
[0006]
In addition, it has been proposed to apply the Aloha method as described above. In this Aloha system, in the case of random access, the pure Aloha system is said to be superior to the slotted Aloha system. However, when the pure Aloha method is applied, it is possible to distinguish whether the plurality of delayed waves indicating the delay profile are due to multiple paths in the case of single access or due to accesses with multiple time differences. Can not. Therefore, it is difficult to perform RAKE reception based on the delay profile.
[0007]
Further, it is necessary to despread and demodulate the above-described reservation packet and transmission packet by switching between a short-cycle spreading code and a long-cycle spreading code, resulting in a complicated configuration and control on the receiving side.
An object of the present invention is to perform random access and to improve the reception characteristics by enabling the application of the RAKE reception method, thereby reducing the transmission power.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The CDMA system of the present invention includes: (1) a transmission unit that spreads and modulates a packet composed of a preamble part and a data part using a spreading code, and a reception that receives the spread modulated packet and despreads and demodulates it using the spreading code The transmission unit sets a transmission timing at which the length of the preamble portion of the spread modulated packet is equal to the access timing interval, and the spread modulation is performed at the selected transmission timing. The receiving unit has a configuration for transmitting a packet, and the receiving unit receives a matched filter for obtaining a correlation value between at least a preamble part and a spreading code of the spread modulated packet, and a timing signal according to a delay profile obtained based on the correlation value. The timing extracting unit 6 to extract and the timing extracting unit 6 according to the delay profile A plurality of despreaders 2 ₁ in the extracted timing signal despreading, _{respectively,} 2 _2, and a 2 _3. Further, a synthesizing unit 8 for synthesizing the despread demodulated signals from these despreading processing units 2 ₁ , 2 ₂ , 2 ₃ can be provided. In this case, RAKE reception can be performed by the despreading units 2 ₁ , 2 ₂ , 2 ₃ and the combining unit 8.
[0009]
(2) The CDMA system described above includes an addition processing unit 4 including a correlation value table 7 for storing a correlation value according to a time series from the matched filter 3 and a cyclic addition value obtained by cyclic addition of the correlation value, A timing extraction unit 6 that extracts a timing signal based on a delay profile according to the cyclic addition value of the value table 7;
[0010]
(3) The receiving unit in the above-described CDMA system has a branch configuration corresponding to a plurality of antennas, and includes a combining unit that combines output signals of the respective branch configurations. That is, the reception characteristic can be improved by applying the space diversity method.
[0011]
In the CDMA system of the present invention, the transmission / reception apparatus includes (4) a transmission unit that spread-modulates a packet composed of a preamble part and a data part with a spreading code and transmits the packet to the opposite apparatus by random access, and a spreading from the opposite apparatus. In a transmission / reception apparatus in a CDMA system including a receiving unit that receives a modulated signal and despreads and demodulates the signal using the spreading code, the receiving unit includes at least the preamble part and the spreading code of the spread modulated packet. A matched filter 3 for obtaining a correlation value of the signal, a timing extraction unit 6 for extracting a timing signal according to a delay profile obtained based on the correlation value, and a timing signal extracted by the timing extraction unit 6 according to the delay profile, respectively. a plurality of despreaders 2 _1, 2 _2, 2 ₃ to perform despreading, the plurality of despreading The despread demodulated signal from the processing section 2 _1, 2 _2, 2 ₃ and a synthesizing unit 8 for combining.
[0012]
In the random access method of the present invention, (5) a packet consisting of a preamble part and a data part is spread-modulated with a spreading code and transmitted by random access, and this spread-modulated signal is received and reversed by the spreading code. In the random access method in the CDMA system for spreading and demodulating, the correlation value between at least the preamble portion of the packet and the short cycle spreading code is repeatedly obtained and cyclically added, and the delay profile is obtained based on the cyclic addition result, Using a spreading code synchronized with each of a plurality of timings based on this delay profile, including despreading demodulation of the spread-modulated received signal, and combining and outputting the despread demodulated output signal, When using a short-period spreading code, the same spreading code including the data part is used for spreading modulation. Shin side can be despread demodulated using the same spreading code, and by obtaining the even including the delay profile preamble portion or the data portion, it is possible to RAKE reception.
[0013]
In the random access method of the present invention, (6) a packet consisting of a preamble part and a data part is spread-modulated with a spreading code, transmitted by random access, the spread-modulated signal is received, and the packet is reversed by the spreading code. In the random access method in the CDMA system for spreading and demodulating, the packet transmitting side transmits the packet at a timing according to the slotted Aloha system, and the receiving side periodically transmits the packet according to the slotted Aloha system. Start calculating correlation value between at least preamble part and spreading code, obtain delay profile based on this correlation value, and use spreading code synchronized with a plurality of timings based on this delay profile to receive the spread modulated reception Performs despread demodulation of the signal and synthesizes and outputs this despread demodulated output signal It is intended to include a degree. In this case, even if a long-period spreading code is used, synchronization on the receiving side can be easily achieved, and RAKE reception is possible. Therefore, by using a longer period spreading code, a long delay profile can be obtained, and reception characteristics in random access can be improved.
[0014]
In the random access method described above, (7) the transmission side sets the packet transmission timing interval to be equal to the length of the preamble portion of the packet. In this case, the configuration for obtaining the delay profile using the preamble portion can be used repeatedly.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is an explanatory diagram of a first embodiment of the present invention, where 1 is a reception demodulator, 2 ₁ to 2 ₃ are despreading processors, 3 is a matched filter (MF), 4 is an addition processor, Reference numeral 5 denotes a control unit, 6 denotes a timing extraction unit, 7 denotes a correlation value table, 8 denotes a synthesis unit, and 9 denotes an antenna. It should be noted that the configurations of the transmission / reception data processing unit, the transmission unit, and the like can be applied to configurations already known and are not shown.
[0016]
The transmission signal in the CDMA system is modulated by a high-frequency signal of several hundreds of MHz to several GHz. The reception signal received by the antenna 9 and demodulated by the reception demodulator 1 is spread-modulated by a spreading code. This state is input to the despreading processing units 2 ₁ to 2 ₃ and the matched filter 3. The matched filter 3 outputs a correlation value between the received signal and the spreading code, and the addition processing unit 4 sequentially stores the correlation values on the time series in the correlation value table 7 and cyclically adds them. The cyclic addition value is stored.
[0017]
The timing extraction unit 6 obtains a delay profile based on the cyclic addition value, extracts a timing signal based on the delay profile, and adds it to the despreading processing units 2 ₁ to 2 ₃ . In this case, a predetermined number is selected in descending order of the cyclic addition value, and a timing signal according to each timing is extracted. Further, the despreading processing units 2 _{1 to} 2 ₃ generate spreading codes synchronized with the timing signals, despread the received signals, synthesize the despreading demodulated output signals by the synthesizing unit 8 and omit the illustration. Transfer to the processing unit. Accordingly, the plurality of despreading processing units 2 ₁ to 2 ₃ correspond to the fingers of the RAKE method. That is, reception characteristics can be improved by RAKE reception.
[0018]
The synthesizing unit 8 controls the despreading demodulated output signals of the despreading processing units 2 ₁ to 2 ₃ so that their phases coincide with each other, and the level is simply added or weighted corresponding to the magnitude of the correlation value. It is possible to apply a method of performing addition by performing the above. The control unit 5 controls the addition processing unit 4 and the timing extraction unit 6 that perform processing such as cyclic addition of correlation values.
[0019]
FIG. 2 is an explanatory diagram of a matched filter. For example, a shift register 11 having a 64-bit configuration for receiving and shifting a received signal and a spread code sequence having the same bit configuration as the shift register 11 are set to 0 to 63. A register 12 having a region shown, a multiplier 13 for multiplying the bit correspondence between the shift register 11 and the register 12, and an adder 14 for adding the output signal of the multiplier 13 and receiving. The signal has a packet format configuration including a preamble part PA and a data part. For example, the signal is sampled at the chip period of the spreading code, and becomes a digital value between -1.0 and +1.0 by AD conversion.
[0020]
In this case, the shift register 11 shifts the received signal every one chip period according to the sampling period of the received signal. Note that the received signal is oversampled, that is, sampled with a period shorter than one chip period of the spreading code and AD converted, and the shift register 11 shifts the received signal in accordance with the sampling period to increase the accuracy of the correlation value. Although the configuration is generally high, for convenience of explanation, as described above, a case where the received signal is sampled and shifted every one chip period is shown.
[0021]
The output signal of each stage of the shift register 11 and each bit of the spreading code sequence set in the register 12 are multiplied by the multiplier 13 for each shift, and the multiplication result is obtained by the adder 14. Addition to obtain a correlation value. When the correlation values are arranged on the time axis, as shown below, for example, a delay profile in which the correlation values increase at τ0, τ1, and τ2 is obtained. This delay profile changes according to fading, movement of the mobile terminal, and the like.
[0022]
FIG. 3 is an explanatory diagram of the correlation value table, and shows an example of the contents of the correlation value table 7 of the addition processing unit 3. This correlation value is obtained by multiplying each bit of the spreading code of a combination of “1” and “−1” by a received signal composed of a digital value of −1.0 to +1.0. The value indicates a case where the value is 1 or less. Then, correlation values (1) to (10) at 64 timings from time 0 to 63 are sequentially stored, and values obtained by cyclic addition of the correlation values (1) to (10) are stored. By such cyclic addition, a correlation value in which the influence of noise is reduced can be obtained. 7.8 indicated by an arrow indicates that the cyclic addition value is the maximum value.
[0023]
The timing extraction unit 6 obtains a delay profile based on the cyclic addition value in the correlation value table 7. This delay profile has a plurality of local maximum values, and the local maximum value is represented by a curve that tends to decrease as the delay time increases, and the timing at which the maximum value of the delay profile is extracted is extracted. is there. For simplification, when the correlation values are represented as shown in FIG. 2, the correlation values are selected in descending order, the respective timings are extracted, and the despreading processing units 2 ₁ to 2 ₃ are respectively selected. Different timing signals will be added.
[0024]
FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of the embodiment of the present invention. FIG. 4A shows a case where the period of the spreading code is shorter than the length of the preamble part PA and the data part constituting the packet. For example, when the spread code of 64 chips has a structure of 64 chips, by shifting the shift register 11 (see FIG. 2) in a cycle of one chip, correlation values (1) to (10) as shown in FIG. 3 are obtained. It will be.
[0025]
Also, at the time of random access, the leading timing of the preamble part PA of each packet is shifted, so that the delay profile can be separated for each packet, and reception despreading is performed by extracting the timing based on the correlation value for each packet. Demodulation can be performed.
[0026]
The correlation value table 7 may be configured to store a correlation value for the preamble part PA of the packet, or may further store a correlation value for the data part. That is, a correlation value based on a short-cycle spreading code including not only the preamble part PA but also the data part is obtained, and a timing according to a delay profile based on the correlation value is extracted, so that a propagation path that fluctuates relatively quickly RAKE reception can be performed following the state change. In addition, a configuration in which cyclic addition is performed after the correlation value is once stored is shown, but it is also possible to perform a cyclic addition every time a correlation value is obtained and store the cyclic addition value. In this case, the storage capacity of the correlation value table 7 can be reduced.
[0027]
FIG. 4B shows that the length of the preamble part PA of each packet is equal to the interval between the access timings, and that the access timing is selected to be the transmission timing of the spread modulation packet. Therefore, on the receiving side of the spread modulation packet, delay profile measurement based on the correlation value for the preamble part PA can be started at a time interval corresponding to the length of the preamble part PA. Timing extraction can be performed on the spread modulation packet transmitted at the transmission timing, and reception despread demodulation can be performed. That is, random access according to the access timing can be performed. In addition, since the long-cycle reference timing is known, the spreading code can be applied to either a short cycle or a long cycle.
[0028]
FIG. 4C shows an example in which the period of the spreading code is long, and the register 12 in the matched filter 3 is configured so that the long-period spreading code is divided into a plurality of settings. The case where the circuit scale of the matched filter 3 is reduced is shown. In this case, the ALOHA method with slot for setting the access timing is applied, and the code portion {circle around (1)} is indicated as the MF setting code at the beginning position (1) of the code portion obtained by dividing the spread code into a plurality of pieces. , Set in the register 12 of the matched filter 3.
[0029]
And the correlation value about the received signal of the packet format which consists of preamble part PA and a data part is calculated | required, for example, the correlation value table shown in FIG. 3 is formed. In FIG. 3, the case of 0 to 63 is shown, but in the case of a long period, it is 0 to 255, for example. Then, the code portion {circle around (2)} is set in the register 12 of the matched filter 3 at the head position (2) of the next code portion of the spread code, and a further correlation value for the received signal is obtained. Such processing is repeated to obtain a correlation value, and timing extraction can be performed according to a delay profile based on the correlation value.
[0030]
FIG. 5 is an explanatory diagram of the second embodiment of the present invention, wherein 20 _{1 to} 20 ₃ are antennas, 21 _{1 to} 21 ₃ are reception despreading demodulation units having the configuration shown in FIG. 1, and 22 _{1 to} 22 _3. Is a delay adjustment unit, and 23 is a synthesis unit. In this embodiment, a plurality of reception spread demodulation units 21 _{1 to} 21 ₃ correspond to each branch of the space diversity method, and each reception spread demodulation unit 21 _{1 to} 21 ₃ is a RAKE method shown in FIG. It has the structure which applied.
[0031]
The delay adjusting units 22 _{1 to} 22 ₃ adjust the phases of the output signals of the reception despreading demodulation units 21 _{1 to} 21 ₃ and synthesize them in the synthesizing unit 23. In this case, the synthesizing means As these, various known means can be applied. For example, in the means for controlling the delay amount (phase) of each of the delay adjustment units 22 _{1 to} 22 ₃ or the reception despreading demodulation units 21 _{1 to} 21 ₃ so that the output signal level of the synthesis unit 23 is maximized. It is possible to apply means for performing weighting corresponding to the received level and combining them.
[0032]
FIG. 6 is an explanatory diagram of a third embodiment of the present invention, in which 30 is a mobile terminal, 31 is an antenna, 32 is a duplexer (DUP), 33 is a receiver, 34 is a transmitter, and 35 is a transmission timing. Extraction unit, 40 base station, 41 antenna, 42 duplexer (DUP), 43 reception despreading demodulation unit, 44 transmission processing unit, 45 downlink signal generation unit, 46 timing generation unit, 47 Delay profile measuring units 48 _{1 to} 48 ₃ are despreading processing units.
[0033]
This embodiment shows a case where the slotted Aloha system is applied. The receiving unit 33 of the mobile terminal 30 has a configuration for receiving a spread-modulated signal and performing despread demodulation using a spreading code, and a transmitting unit. 34 has a configuration in which transmission data is spread-modulated and transmitted in synchronization with the downstream slot timing using a spreading code.
[0034]
The reception despreading demodulation unit 43 of the base station 40 has the same configuration as that shown in FIG. 1, and the despreading processing units 48 _{1 to} 48 ₃ are the despreading processing units 2 ₁ to 2 in FIG. _Although it is equivalent to ₃ , the synthesizer 8 for synthesizing the despread demodulated output signal is not shown. Also, the configuration corresponding to the reception demodulator 1 is not shown. The delay profile measurement unit 47 corresponds to a configuration including the matched filter 3, the addition processing unit 4, the control unit 5, and the timing extraction unit 6 in FIG. 1, for example, a cyclic addition value of correlation values. The delay profile is obtained based on the above. The transmission processing unit 44 includes a spread modulation unit, a transmission modulation unit, and the like.
[0035]
In accordance with the slot timing signal from the timing generator 46, the base station 40 spreads and modulates the packet composed of the preamble part and the data part generated in the downlink signal generator 45 in the transmission processor 44, and is used for both transmission and reception. It transmits from the antenna 41 via the device 42. That is, the downlink reference signal is transmitted. As shown in FIG. 4B, the downlink reference signal in this case is selected as an access timing having a time interval that matches the length of the preamble part PA as a transmission timing, and is spread-modulated at the transmission timing. Send the packet.
[0036]
The mobile terminal 30 receives the downlink reference signal by the reception unit 33 via the antenna 31 and the duplexer 32, detects the downlink reference signal in the transmission timing extraction unit 35, and uses it as a transmission timing signal. The transmitting unit 34 performs random access according to the transmission timing signal.
[0037]
The delay profile measurement unit 47 of the base station 40 receives a packet transmitted from the mobile terminal 30 at a transmission timing that selects an access timing of a time interval that matches the length of the preamble part PA described above, and the preamble part PA of the packet The calculation of the correlation value with the spreading code is started at the above-mentioned timing, the cyclic addition value in which the influence of noise is reduced by cyclic addition corresponding to the preamble part PA is obtained, the delay profile is obtained based on the cyclic addition value, and the despreading is obtained. The respective timing signals are added to the processing units 48 _{1 to} 48 ₃ . The despreading processing units 48 _{1 to} 48 ₃ despread and demodulate the received spread modulation packet with the spread code synchronized with the timing signal. Therefore, reception characteristics can be improved by performing reception processing according to the RAKE method.
[0038]
【The invention's effect】
As described above, in the present invention, when a packet composed of a preamble part and a data part is spread-modulated with a short-period spreading code, the short-period spreading code includes at least the preamble part or the data part. And a delay profile is obtained based on this correlation value, and a timing signal according to the delay profile is extracted, thereby enabling reception processing by the RAKE method, improving reception characteristics, and thereby transmitting Electric power can be reduced.
[0039]
When the slotted Aloha method is applied, the transmission / reception delay time can be estimated, so that it is easy to achieve synchronization on the receiving side even if spread modulation is performed using a long-period spreading code. Similarly to the above, reception processing by the RAKE method is possible, and reception characteristics can be improved, so that transmission power can be reduced and a delay profile longer than a short cycle can be separated, so that random access is easy. There is an advantage to become.
[0040]
It is also easy to improve the reception characteristics by applying the space diversity method together with the RAKE method, and by extending the usable time of the mobile terminal by reducing the transmission power, the mobile terminal in the same area It is also possible to increase the number of units accommodated.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram of a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram of a matched filter.
FIG. 3 is an explanatory diagram of a correlation value table.
FIG. 4 is an operation explanatory diagram of the embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an explanatory diagram of a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is an explanatory diagram of a third embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Reception demodulation unit 2 ₁ to 2 ₃ Despreading processing unit 3 Matched filter (MF)
4 Addition processing unit 5 Control unit 6 Timing extraction unit 7 Correlation value table 8 Combining unit 9 Antenna

Claims

In a CDMA system including a transmitting unit that spreads and modulates a packet including a preamble part and a data part using a spreading code, and a receiving unit that receives the spread modulated packet and despreads and demodulates the spread code using the spreading code,
The transmission unit includes a configuration for setting a transmission timing at which a length of a preamble part of the spread modulated packet and an access timing interval are equal, and transmitting the spread modulated packet at the selected transmission timing,
The receiving unit extracts a matched filter for obtaining a correlation value between at least the preamble part of the spread-modulated packet and a spreading code, and a timing for extracting a timing signal according to a delay profile obtained based on the correlation value CDMA system characterized by comprising an extraction unit, and a plurality of despreaders for despreading, respectively at the timing signal extracted according to the delay profile by the timing extraction unit.

The reception unit includes an addition processing unit including a correlation value table storing a correlation value according to a time series from the matched filter and a cyclic addition value obtained by cyclic addition of the correlation value, and a cyclic addition value of the correlation value table The CDMA system according to claim 1, further comprising a timing extraction unit that extracts a timing signal based on the delay profile according to the method.

3. The CDMA system according to claim 1, wherein the receiving unit has a branch configuration corresponding to a plurality of antennas, and further includes a combining unit that combines despread demodulated signals of each branch configuration.

Transmission / reception in a CDMA system including a transmission unit that spreads and modulates a packet composed of a preamble part and a data part using a spreading code, and a receiving unit that receives the spread modulated packet and despreads and demodulates the packet using the spreading code In the device,
The transmission unit includes a configuration for setting a transmission timing at which a length of a preamble part of the spread modulated packet and an access timing interval are equal, and transmitting the spread modulated packet at the selected transmission timing,
The receiving unit extracts a matched filter for obtaining a correlation value between at least the preamble part of the spread-modulated packet and a spreading code, and a timing for extracting a timing signal according to a delay profile obtained based on the correlation value An extraction unit, and a plurality of despreading processing units each performing despreading with the timing signal extracted according to the delay profile by the timing extraction unit;
A transmission / reception apparatus in a CDMA system, comprising: a combining unit that combines despread demodulated signals from the plurality of despreading processing units.

Random access method that put in a CDMA system a packet consisting of a preamble portion and a data portion from the transmission unit spread modulated and transmitted by a spreading code, despreading demodulation by the spreading codes received by the receiving unit a spread modulated packet In
The transmission timing is set so that the length of the preamble part of the packet spread-modulated by the spread code is equal to the access timing interval, the preamble part is spread-modulated with a short-cycle spread code, and the data part is long-cycled. Spread modulation with a spreading code, and transmit at the selected transmission timing,
Receiving a spread-modulated packet, repeatedly calculating a correlation value between the preamble part of the packet and a short-cycle spread code, cyclically adding the delay profile based on the result of the cyclic addition, and obtaining the delay profile A random access method comprising: despreading demodulation using spreading codes respectively synchronized with a plurality of timings based on the above, and combining and outputting a plurality of despread demodulation output signals.