JP4052510B2 - Cdma受信装置用サーチチャネル制御方法 - Google Patents

Cdma受信装置用サーチチャネル制御方法 Download PDF

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【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はCDMA受信装置用サーチチャネル制御方法に関し、更に詳しくは、スペクトラム拡散された受信信号から各無線伝搬経路のパスタイミングを検出して複数のパス情報を出力するサーチャ部と、スペクトラム拡散された受信信号を前記検出されたパス情報に従って逆拡散し、これらをレイク合成して出力する複数のチャネル受信部とを備え、前記サーチャ部が複数チャネル分のパスサーチを時分割で行うCDMA方式に対応したCDMA受信装置用サーチチャネル制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
図9は従来技術を説明する図である。CDMAセルラ方式の下では、複数受信パスの信号をレイク(Rake)合成することによりS/Nを改善することが行われる。図9(A)にセル半径分の遅延プロファイルデータのグラフイメージを示す。基地局では、受信信号と移動局収容チャネルの逆拡散コードとの間の相関を、タイミングをずらしながら取ることにより、セル半径分の遅延プロファイルデータ(相関電力)を求めると共に、高い相関(ピーク)が得られる各パス▲1▼〜▲3▼の受信信号をレイク合成することで、S/Nの改善を図っている。
【0003】
しかし、遅延プロファイル中のパスタイミングや受信レベルは、移動局の移動状況(停止、高速移動、周辺反射構造物等の違い)により変化するため、チャネル毎に一様ではなく、通信状況はチャネル毎に時々刻々と変化する。基地局では同時に多数のチャネル(移動局)を処理(収容)する必要があるが、ハード回路規模の問題からチャネル数分のサーチャ回路を並列に設けることは行わず、時分割多重処理を行うのが一般的である。
【0004】
従来は、サーチ対象の複数チャネル中から若番チャネル優先、又はサーチ回数を基準に各チャネルが平等の頻度でサーチ対象となるようサーチチャネルの決定が行われていた。図9(B)に従来のチャネルサーチ処理のタイミングチャートを示す。例えばフレーム毎にチャネルCH1〜CHNのパスサーチを順に行い、これを繰り返していた。
【0005】
また、従来は、サーチャ部の消費電力削減を課題として、フィンガ合成に使用する各パスがn回連続して一致したことにより、無線伝搬経路が安定していると判断し、サーチャ動作を間欠動作させるものが知られている(例えば特許文献1)。また、従来は、最適パスの高速検出並びに追従制御を課題として、同期検出中は、受信データサンプリング周期を短く、サーチ窓幅を狭くし、精度を上げ、パス追従(ウィンドウシフト)制御を行い、非同期状態検出中は、受信データサンプリング周期を長く、サーチ窓幅を広げ、精度を落とし、パス非追従制御とし、プロファイルメモリ領域一定にて、パス検出を容易に行う方法が知られている(例えば特許文献2)。
【0006】
【特許文献1】
特開2001−211101(段落[0056],図3)。
【0007】
【特許文献2】
特開2002−50983(段落[0025]〜[0027],図5)。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記は何れも単一チャネルのサーチ制御に関するものであり、様々な受信状況下にある複数チャネル分のパス更新周期を最適化、効率化するものではなかった。
【0009】
本発明は上記従来技術の問題点に鑑みなされたもので、その目的とする所は、様々な受信状況下にある複数チャネル分のパス更新周期を最適化、効率化可能なCDMA受信装置用サーチチャネル制御方法を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記の課題は例えば図1の構成により解決される。即ち、本発明(1)のCDMA受信装置用サーチチャネル制御方法は、スペクトラム拡散された受信信号から各無線伝搬経路のパスタイミングを検出して複数のパス情報を出力するサーチャ部20と、スペクトラム拡散された受信信号を前記検出されたパス情報に従って逆拡散し、これらをレイク合成して出力する複数のチャネル受信部10〜10とを備え、前記サーチャ部が複数チャネル分のパスサーチを時分割で行うCDMA方式に対応したCDMA受信装置用サーチチャネル制御方法であって、各チャネル受信部の受信同期状態を検出してパス更新の優先度を決定する同期状態判定ステップ(32)と、前記決定された優先度が高いチャネルのパス更新を優先的に行うサーチャ制御ステップ(26)とを備えるものである。
【0011】
本発明(1)においては、移動局の速い移動等により受信同期が不安定となるようなチャネルのパス更新を直ちに、かつ短い周期で行うと共に、受信同期が比較的安定なチャネルについては、そのパス更新を待たせ、又はパス更新周期を長くすることにより、単一のサーチャ部を有効に活用できる。
【0012】
本発明(2)では、上記本発明(1)において、同期状態判定ステップは、チャネル受信部で検出された受信パイロット信号と既知のパイロット信号とを比較し、一致が得られた割合に応じてパス更新の優先度を決定する。
【0013】
本発明(2)においては、チャネル受信部の受信パイロット信号と既知のパイロット信号とを比較することにより、当該チャネルの受信同期の状態を的確に評価できる。
【0014】
本発明(3)では、上記本発明(1)において、同期状態判定ステップは、同一チャネル受信部についての現在のパス情報が過去のパス情報を基準とする所定範囲内に含まれるか否かを比較し、一致が得られた割合に応じてパス更新の優先度を決定する。
【0015】
本発明(3)においては、同一のチャネル受信部につき、現在のパス情報と過去のパス情報とを比較する構成により,当該チャネルの受信同期の状態を直接的に評価できる。
【0016】
本発明(4)では、上記本発明(1)において、同期状態判定ステップは、チャネル受信部のスペクトラム拡散された受信信号に基き検出した信号電力対干渉電力比の大きさに応じてパス更新の優先度を決定する。
【0017】
本発明(4)においては、チャネル受信部における信号電力対干渉電力比(SIR)を計測することにより、当該チャネルの受信同期の状態を間接的に評価できる。
【0018】
本発明(5)では、上記本発明(1)において、サーチャ制御ステップは、同一優先度のチャネルが複数存在する場合は、過去のサーチ回数が少ない方のチャネルのパス更新を優先的に行う。
【0019】
本発明(5)においては、同一優先度を有する複数チャネル間でも、過去のサーチ回数が少ない方のパス更新が優先されるため、全チャネルに渡るパス更新機会の公平化が図られる。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に従って本発明に好適なる複数の実施の形態を詳細に説明する。なお 、全図を通して同一符号は同一又は相当部分を示すものとする。図2は第1の実施の形態によるCDMA受信部のブロック図で、複数チャネル分の時分割サーチを行う基地局装置への適用例を示している。図において、101〜10Nはチャネル対応に設けられたチャネル受信部、111〜11nは各受信パス信号の逆拡散・検波を行うフィンガ部、12はチャネル対応の逆拡散コードを発生するコード発生部,REGはサーチャ部20からのパス情報を保持するレジスタ、13はベースバンド周波数帯域の受信CDMA信号をA/D変換した上り受信データの逆拡散部、14は逆拡散出力の積分器、15は積分出力の同期検波部、16は同期検波出力を保持するバッファメモリ、17はフィンガ部111〜11nの各検波出力の遅延位相を合わせて最大比合成するレイク(Rake)合成部である。
【0021】
また、20はスペクトラム拡散された受信CDMA信号から各無線伝搬経路のパスタイミングを検出してフィンガ部に提供するサーチャ部、21は上り受信データのバッファメモリ、22は各チャネル対応の逆拡散コードを発生するコード発生部、23は受信CDMA信号と逆拡散コードとの間の相関を、例えばチップタイミングをずらしながら求める相関検出部(マッチドフィルタ)、24は得られた相関出力(遅延プロファイルデータ)の平均を求めるプロファイル平均部、25は相関値が所定閾値を超えるもののうち最大のものからn番目までの各パスの振幅及びパスタイミングを検出するパス検出部、26は本発明に従って複数チャネル分のパス更新を時分割制御するサーチャ制御部である。
【0022】
そして、30は第1の実施の形態によるサーチチャネルスケジューラ、31は判定対象チャネルのレイク合成出力を選択するセレクタ(SEL)、32は選択されたチャネル受信部の受信同期状態を検出してパス更新の優先度を決定する同期状態判定部、33は各チャネルのパス更新優先度情報を保持するチャネル優先度テーブルである。
【0023】
図3は第1の実施の形態による同期状態判定処理を説明する図で、チャネル受信部で検出された受信パイロット信号と既知のパイロット信号とを比較し、一致が得られた割合に応じてパス更新の優先度を決定する場合を示している。図において、32は第1の実施の形態による同期状態判定部,321は選択チャネルの受信パイロット信号と既知のパイロット信号とを比較する比較部、322は比較一致の数を計数する計数部、323は比較一致の数を複数の閾値でランク分けし、対応する優先度情報を生成する比較部、33は生成された優先度情報をチャネル対応に保持するチャネル優先度テーブルである。
【0024】
図3にIMT2000に従う上りチャネルDPCCHのフレームフォーマットを示す。1フレームは15スロットからなり、各スロットには例えば5個のパイロットシンボルP1〜P5が含まれる。このパイロットシンボルパターンP1〜P5は、上位レイヤからのシステム設定により基地局において既知であり、よって一致か否かを比較できる。この場合に、予めサーチャ部20で検出され、フィンガ部のレジスタREGに保持されたパスタイミングが現時点でも正しければ比較が一致し、同期と判定されるが、パスタイミングが外れている、又は外れつつある場合には非同期又はその中間状態であると判定される。この比較は例えば1フレーム分のパイロットシンボルについて行われる。同期状態は、パイロットシンボルの一致数の割合により、例えば以下の4状態にランク分けできる。
【0025】
同期状態:パイロットシンボルの9割以上が一致
中間状態1(同期が外れ始めている):パイロットシンボルの7割以上〜9割未満が一致
中間状態2(同期が外れつつある): パイロットシンボルビットの5割以上〜7割未満が一致
同期外れ状態:パイロットシンボルの5割未満が一致
なお、閾値は、外部から指定でき、調整できる構成とする。 比較部323は、得られたランクに応じてパス更新の優先度情報をチャネル優先度テーブルに書き込む。
【0026】
図3に一例のチャネル優先度テーブル33の記録内容を示す。図において、「CH」は本基地局に収容可能な全チャネルの番号1〜N、「ON」は現在基地局に接続中(=1)のチャネルであること、「PR」は同期状態に応じたパス更新の優先度情報、「CT」は過去のサーチ回数、をそれぞれ表す。但し、ここでは、優先度PR=3(同期外れ状態),優先度PR=2(同期が外れつつある状態)、優先度PR=1(同期状態)の3段階にランク分けした場合を示している。
【0027】
図4は実施の形態によるサーチチャネル決定処理のフローチャートであり、この処理は図3のチャネル優先度テーブル33を参照するサーチャ制御部26により実行される。ここでは、基本的には優先度PRの高い順にパス更新を行うと共に、同一優先度のチャネルが複数存在する場合は、過去のサーチ回数が少ない方のチャネルのパス更新を優先的に行い、また同一サーチ回数のチャネルが複数存在する場合は、例えば若番チャネル優先でパス更新を行う。なお、このサーチチャネル決定処理は後述する他の実施の形態でも共通である。
【0028】
図4において、現在接続中のチャネルが存在するとこの処理に入力する。まず、緊急サーチを要するチャネルが無い通常の場合のチャネル決定処理を説明する。即ち,ステップS11は優先度PR=3のチャネルがあるか否かを判別し、無い場合は更にステップS12で優先度PR=2のチャネルがあるか否かを判別する。無い場合は、ステップS14で当該優先度(この場合は優先度PR=1)のチャネル数は複数か否かを判別する。単数の場合はステップS16に進んで当該チャネルを今回のサーチ対象に選択する。また複数の場合は、更にステップS17で過去のサーチ回数CTを比較し、サーチ回数CTの一致するものがあるか否かを判別する。そして、サーチ回数CTの一致するものが有る場合には、ステップS17で若い番号のチャネルを今回のサーチ対象として優先的に選択する.また、サーチ回数CTの一致するものが無い場合には、ステップS18に進み、サーチ回数CTが最小のチャネルを今回のサーチ対象に選択する。
【0029】
次に、緊急サーチを要するチャネルが有る場合のチャネル決定処理を説明する。上記ステップS11の判別で優先度PR=3のチャネルが存在する場合はステップS14に進み、該優先度PR=3のチャネル間で上記ステップS14以降の処理を実行する。また、優先度PR=3のチャネルが存在しない場合は、更にステップS12で優先度PR=2のチャネルが存在するか否かを判別し、存在する場合は、ステップS14に進み、該優先度PR=2のチャネル間で上記ステップS14以降の処理を実行する。
【0030】
そして、ステップS19では上記選択したチャネルについてのパス更新を行う。ステップS20では当該チャネルのサーチカウンタCTに+1し、この処理を抜ける。
【0031】
図2に戻り、サーチャ制御部26上記図4の決定処理に従って今回のパス更新を行う。これにより、優先的にパス更新されたチャネル受信部11〜11ではパス同期が得られるため、次回の同期状態判定結果は,通常は、同期状態(優先度PR=1)となる。これにより、今度は他の優先度が高いチャネルがパス更新対象となり、こうして、様々な受信状況下にある複数チャネル分のパス更新周期を最適化、効率化可能となる。また、移動局が高速で移動する場合には、短い間隔で再度高い優先度に設定されるが、本第1の実施の形態によればこの状況にも適正に対処できる。
【0032】
なお、同期状態判定部32は、独自のルール(例えばラウンドロビン方式)で判定対象チャネルを選択してもよいが、サーチャ制御部26のサーチチャネル結果に連動して判定対象チャネルを選択してもよい。こうすれば、各チャネルのパス更新周期のみならず、同期判定周期も最適化できる。
【0033】
図5は第2の実施の形態によるCDMA受信部のブロック図で、現時点と過去のパス位置の比較によりチャネル同期状態を判定する場合を示している。図において、40は第2の実施の形態によるサーチチャネルスケジューラ、41はチャネル毎の過去のパス位置情報を記憶するパスメモリ、42は現時点と過去のパス位置の比較によりチャネル同期状態を判定する同期状態判定部である。その他の構成については、上記図2の第1の実施の形態で述べたものと同様でよい。
【0034】
図5は第2の実施の形態によるCDMA受信部のブロック図で、同一チャネル受信部についての現在のパス情報と過去のパス情報とを比較すると共に,許容範囲内で一致が得られたパスの割合に応じてパス更新の優先度を決定する場合を示している。図において、40は第2の実施の形態によるサーチチャネルスケジューラ、41は各チャネル受信部についての過去(前回)のパス情報を保持するパスメモリ、42は同一チャネル受信部についての現在のパス情報が過去(前回)のパス情報を基準とする所定の範囲内に含まれるか否かを比較し,一致が得られたパス数の割合に応じてパス更新の優先度を決定する同期状態判定部である。その他の構成については上記図2の第1の実施の形態で述べたものと同様でよい。
【0035】
今、サーチャ制御部26において、あるチャネル受信部のパス更新が行われると、これに連動してパスメモリ41からは当該チャネル受信部についての過去(前回)のパス情報が読み出され、同期状態判定部42で各パスタイミングの比較が行われる。なお、過去(前回)のパス位置は過去の複数回分のパス位置をそれぞれ平均化したパス位置でもよい。
【0036】
図6に第2の実施の形態による同期状態判定処理のイメージを示す。同期状態判定部42では、今回パス更新の対象となったチャネルの各パス位置と、過去(前回のパス更新時)の各パス位置とを比較し、今回のパス位置が過去のパス位置を基準とする所定範囲±δ(チップ)内に入っているか否かを判定する。そして、n個のパス位置の内の例えば8割以上のパス位置が満足している場合は同期状態と判定し、また6割以上〜8割未満を満足していれば同期が外れつつあると判定し、また6割未満の場合は同期外れと判定する。なお、各パス位置の比較は現在又は過去の最大ピークのパス位置のものから順に比較結果に重み付けをして、各比較結果の合計に基き同期状態判定のクラス分けをしてもよい。
【0037】
ところで、本第2の実施の形態によれば、今回選択されたパスは無条件でパス更新されるため、当該チャネルのパス同期は得られることになるが、この時点で過去(前回)のパス位置との差が大きいと言うことは、移動局の通信環境が速く又は大きく変化していることを表している。従って、今回の判定結果に応じて次回のパス更新の優先度を適正に上げたり下げたりできる。
【0038】
図7は第3の実施の形態によるCDMA受信部のブロック図で、同期状態の判定にSIR情報を用いる場合を示している。図において、50は第3の実施の形態によるサーチチャネルスケジューラ、51は判定対象チャネルのレイク合成出力を選択するセレクタ(SEL)、52は選択チャネルについて求めたSIR推定値に基き当該チャネルのチャネル同期状態を判定する同期状態判定部である。その他の構成については、上記図2の第1の実施の形態で述べたものと同様でよい。
【0039】
図8は第3の実施の形態による同期状態判定処理を説明する図である。この同期状態判定部52は、通信品質を表す信号電力対干渉電力比(SIR:Signal Interference Retio)の推定手段を備え、得られたSIRレベルを複数閾値THでクラス分けすることにより、チャネル毎のパス更新の優先度を決定する。SIR情報は、パス同期の状態を直接的に表すものではないが、パス同期が得られているときは、パスレベルが高く表れ、またパス同期が得られていないときは、パスレベルが低く表れるため、パス同期と通信品質とは密接に関係しており、よってSIRはパス同期の状態を表すよい指標となり得る。
【0040】
図8において、一例の同期状態判定部52は、パイロット部同期検波結果のスロット内平均値Sを求めるスロット内平均部521と、その電力(I2+Q2)を求める2乗演算部522と、前記スロット内平均値Sから各パイロット部同期検波結果を差し引く減算器524と、該減算出力の電力を求める2乗演算部525と、該電力の加算平均(即ち、分散)Vを求める平均器526と、該分散Vの逆数を求める逆数器527と、前記スロット内平均電力に分散の逆数1/Vを乗算してSIR推定値を求める乗算器523と、該求めたSIR推定値と複数の基準SIR値とを比較して該SIR値のクラス分けを行う比較部528とを備える。なお、SIR値は、遅延プロファイルデータの所定閾値を超える各パスレベルの平均値Sと、干渉電力の平均値Iとの比によって求めてもよい。
【0041】
上記何れにしても、同期状態判定部52は、求めたSIRが高いときはパス更新の優先度を低く設定し、SIRが低いときはパス更新の優先度を高く設定する。
【0042】
なお、上記本発明に好適なる複数の実施の形態を述べたが、本発明思想を逸脱しない範囲内で各部の構成、制御、処理及びこれらの組み合わせの様々な変更が行えることは言うまでも無い。
【0043】
(付記1) スペクトラム拡散された受信信号から各無線伝搬経路のパスタイミングを検出して複数のパス情報を出力するサーチャ部と、スペクトラム拡散された受信信号を前記検出されたパス情報に従って逆拡散し、これらをレイク合成して出力する複数のチャネル受信部とを備え、前記サーチャ部が複数チャネル分のパスサーチを時分割で行うCDMA方式に対応したCDMA受信装置用サーチチャネル制御方法であって、各チャネル受信部の受信同期状態を検出してパス更新の優先度を決定する同期状態判定ステップと、前記決定された優先度が高いチャネルのパス更新を優先的に行うサーチャ制御ステップとを備えることを特徴とするCDMA受信装置用サーチチャネル制御方法。
【0044】
(付記2) 同期状態判定ステップは、チャネル受信部で検出された受信パイロット信号と既知のパイロット信号とを比較し、一致が得られた割合に応じてパス更新の優先度を決定することを特徴とする付記1記載のCDMA受信装置用サーチチャネル制御方法。
【0045】
(付記3) 同期状態判定ステップは、同一チャネル受信部についての現在のパス情報が過去のパス情報を基準とする所定範囲内に含まれるか否かを比較し,一致が得られた割合に応じてパス更新の優先度を決定することを特徴とする付記1記載のCDMA受信装置用サーチチャネル制御方法。
【0046】
(付記4) 同期状態判定ステップは、チャネル受信部のスペクトラム拡散された受信信号に基き検出した信号電力対干渉電力比の大きさに応じてパス更新の優先度を決定することを特徴とする付記1記載のCDMA受信装置用サーチチャネル制御方法。
【0047】
(付記5) サーチャ制御ステップは、同一優先度のチャネルが複数存在する場合は、過去のサーチ回数が少ない方のチャネルのパス更新を優先的に行うことを特徴とする付記1記載のCDMA受信装置用サーチチャネル制御方法。
【0048】
(付記6) サーチャ制御ステップは、同一サーチ回数のチャネルが複数存在する場合は、番号順のチャネルのパス更新を優先的に行うことを特徴とする付記5記載のCDMA受信装置用サーチチャネル制御方法。従って、同一優先度を有する複数チャネル間でも、昇順又は降順チャネルのパス更新が優先されるため、全チャネルに渡るパス更新が順序良く円滑に行われる。
【0049】
【発明の効果】
以上述べた如く本発明によれば、様々な受信状況下にある複数チャネル分のパス更新周期を最適化、効率化可能となり、CDMA受信装置の低コスト化、高効率化に寄与するところが極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理を説明する図である。
【図2】第1の実施の形態によるCDMA受信部のブロック図である。
【図3】第1の実施の形態による同期状態判定処理を説明する図である。
【図4】実施の形態によるサーチチャネル決定処理のフローチャートである。
【図5】第2の実施の形態によるCDMA受信部のブロック図である。
【図6】第2の実施の形態による同期状態判定処理を説明する図である。
【図7】第3の実施の形態によるCDMA受信部のブロック図である。
【図8】第3の実施の形態による同期状態判定処理を説明する図である。
【図9】従来技術を説明する図である。
【符号の説明】
101〜10N チャネル受信部
111〜11n フィンガ部
12 コード発生部
REG レジスタ
13 逆拡散部
14 積分器
15 同期検波部
16 バッファメモリ
17 レイク(Rake)合成部
20 サーチャ部
21 バッファメモリ
22 コード発生部
23 相関検出部
24 プロファイル平均部
25 パス検出部
26 サーチャ制御部
30,40,50 サーチチャネルスケジューラ
31 セレクタ(SEL)
32,42,52 同期状態判定部
33 チャネル優先度テーブル
41 パスメモリ

Claims (5)

  1. スペクトラム拡散された受信信号から各無線伝搬経路のパスタイミングを検出して複数のパス情報を出力するサーチャ部と、スペクトラム拡散された受信信号を前記検出されたパス情報に従って逆拡散し、これらをレイク合成して出力する複数のチャネル受信部とを備え、前記サーチャ部が複数チャネル分のパスサーチを時分割で行うCDMA方式に対応したCDMA受信装置用サーチチャネル制御方法であって、
    各チャネル受信部の受信同期状態を検出してパス更新の優先度を決定する同期状態判定ステップと、
    前記決定された優先度が高いチャネルのパス更新を優先的に行うサーチャ制御ステップとを備えることを特徴とするCDMA受信装置用サーチチャネル制御方法。
  2. 同期状態判定ステップは、チャネル受信部で検出された受信パイロット信号と既知のパイロット信号とを比較し、一致が得られた割合に応じてパス更新の優先度を決定することを特徴とする請求項1記載のCDMA受信装置用サーチチャネル制御方法。
  3. 同期状態判定ステップは、同一チャネル受信部についての現在のパス情報が過去のパス情報を基準とする所定範囲内に含まれるか否かを比較し,一致が得られた割合に応じてパス更新の優先度を決定することを特徴とする請求項1記載のCDMA受信装置用サーチチャネル制御方法。
  4. 同期状態判定ステップは、チャネル受信部のスペクトラム拡散された受信信号に基き検出した信号電力対干渉電力比の大きさに応じてパス更新の優先度を決定することを特徴とする請求項1記載のCDMA受信装置用サーチチャネル制御方法。
  5. サーチャ制御ステップは、同一優先度のチャネルが複数存在する場合は、過去のサーチ回数が少ない方のチャネルのパス更新を優先的に行うことを特徴とする請求項1記載のCDMA受信装置用サーチチャネル制御方法。
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