JP4068417B2 - スペクトラム拡散信号受信装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スペクトラム拡散された信号を受信するスペクトラム拡散信号受信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
直接拡散方式のスペクトラム拡散通信システムでは、送信装置は、ベースバンド信号を所定の変調方式で変調し、ＰＮ符号等の拡散符号を用いてスペクトラム拡散処理することで送信信号を生成する。一方、受信装置は、送信装置での拡散処理で用いた拡散符号で受信信号を逆拡散し、それを復調することで復調信号を得る。
【０００３】
ここで、従来の受信装置の構成および動作の概要について図６を参照して説明する。図６に示す従来の受信装置４０は、大別して信号処理部１２とサーチャ４２とを備える。このうち、信号処理部１２は、Ｉチャネル（Ｉｃｈ）およびＱチャネル（Ｑｃｈ）に分離された受信信号I(t)，Q(t)をそれぞれディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器１４ｉ，１４ｑ、ディジタル受信信号を逆拡散する逆拡散処理部１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ、逆拡散された信号を復調する復調処理部１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ、および復調された信号を合成するＲＡＫＥ合成部２２を有する。複数の逆拡散処理部１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄのうちの一つと複数の復調処理部１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄのうちの一つが直列に接続され、それぞれフィンガ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄを構成する。複数（図６の例では四つ）の並列なフィンガ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄにおいてそれぞれ逆拡散および復調された信号がＲＡＫＥ合成部２２にて合成され、復調信号が取得される。
【０００４】
このフィンガ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄは、それぞれ、複数の伝送経路（マルチパス）を経て受信された遅延時間の異なる受信信号の復調を行うのに用いられる。すなわち、複数のフィンガ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄにつき、逆拡散タイミング（位相）はそれぞれ異なる。
【０００５】
逆拡散タイミングは、サーチャ４２により、ディジタル化された受信信号に基づいて決定される。サーチャ４２は、ディジタル受信信号に対してＡ／Ｄ変換器１４ｉ，１４ｑのサンプリングレートの各タイミングで順次複素逆拡散を行って相関値を取得する複素相関器４４、前記各タイミングについて複素相関器４４の出力レベルを検出する電力検出部４６、電力検出部４６による出力レベルの所定の閾値に対する大小を判定する閾値判定部４８、および大小判定結果に基づいて逆拡散タイミングを決定するタイミング決定部５０を有する。タイミング決定部５０は、電力検出部４６による出力レベル（すなわち相関値）が閾値より高くなるタイミングのうち、相関値の経時変化のピークとなっているタイミングを一つ以上取得する。そして、ピークとなるタイミングが複数ある場合には、そのうち相関値の高いものから所定数（この場合は四つ）を、それぞれ各フィンガ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄの逆拡散タイミングとする。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の受信装置で決定される逆拡散タイミングは、Ａ／Ｄ変換器のサンプリングレートのタイミングのうちのいずれかとして決定され、真の逆拡散タイミング（すなわち、逆拡散による相関値が最も高くなるタイミング）に対して偏差を有する。この偏差が大きいほど、逆拡散による出力レベルが低くなり、その結果、復調精度が低下し、ひいては符号誤り率の上昇につながる。このため、逆拡散タイミングの時間的な精度を確保すべく、Ａ／Ｄ変換器のサンプリング周波数をチップ周波数より高く設定することが多い。しかしながら、Ａ／Ｄ変換器のサンプリング周波数が高いほど、特にサーチャにおいて、その回路規模が大きくなってしまう。
【０００７】
携帯電話機など、スペクトラム拡散方式の受信装置については、ますます小型化、軽量化の要求が高まっており、回路規模の小型化が望まれている。しかしながら、上述したように、復調性能の点からは、Ａ／Ｄ変換器のサンプリング周波数を低くするのは好ましくない。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、第一のサンプリングレートのディジタル受信信号を拡散符号列を用いて所定の逆拡散タイミングで逆拡散する逆拡散処理部を有するスペクトラム拡散信号受信装置において、前記受信信号を間引き処理して前記第一のサンプリングレートより低い第二のサンプリングレートの間引き済み信号を取得する間引き処理部と、前記間引き済み信号をそれに対応する拡散符号列を用いて第二のサンプリングレートの各タイミングで順次逆拡散して相関値を取得する相関値取得部と、前記相関値がピークとなるタイミングにおける相関値、および該ピークとなるタイミングの一つ前および一つ後のタイミングにおける各相関値に基づいて、該一つ前のタイミングより後かつ該一つ後のタイミングより前の第一のサンプリングレートのタイミングとして前記逆拡散タイミングを決定する逆拡散タイミング決定部と、を有し、前記逆拡散タイミング決定部は、相関値ピークタイミングにおける相関値と相関値ピークタイミングの一つ後のタイミングにおける相関値との差分の、相関値ピークタイミングにおける相関値と相関値ピークタイミングの一つ前のタイミングにおける相関値との差分に対する比である、ピーク差分前後比に基づいて、前記逆拡散タイミングを決定することを特徴とする。このスペクトラム拡散信号受信装置によれば、サーチャにおいて間引きによってサンプリングレートを低くした信号について処理を行うことで、その回路規模の小型化を図りつつ、逆拡散タイミングについては第一のサンプリングレートのタイミングとして決定することで、逆拡散タイミングの時間精度の低下を抑制することができる。また、本発明に係るスペクトラム拡散信号受信装置においては、前記逆拡散タイミング決定部は、１より小さい第１閾値より前記ピーク差分前後比が小さいときは、相関値ピークタイミングと相関値ピークタイミングの一つ後のタイミングとの間のタイミングを前記逆拡散タイミングとして決定し、１より大きい第２閾値より前記ピーク差分前後比が大きいときは、相関値ピークタイミングの一つ前のタイミングと相関値ピークタイミングとの間のタイミングを前記逆拡散タイミングとして決定し、前記ピーク差前後比が前記第１閾値以上であり前記第２閾値以下であるときは、相関値ピークタイミングを前記逆拡散タイミングとして決定することが好適である。
【０００９】
また、本発明は、第一のサンプリングレートのディジタル受信信号を拡散符号列を用いて所定の逆拡散タイミングで逆拡散する逆拡散処理部を有するスペクトラム拡散信号受信装置において、該逆拡散タイミングを決定する方法において、前記受信信号を間引き処理して前記第一のサンプリングレートより低い第二のサンプリングレートの間引き済み信号を取得する間引きステップと、前記間引き済み信号をそれに対応する拡散符号列を用いて第二のサンプリングレートの各タイミングで順次逆拡散して相関値を取得する相関値取得ステップと、前記相関値がピークとなるタイミングにおける相関値、および該ピークとなるタイミングの一つ前および一つ後のタイミングにおける各相関値に基づいて、該一つ前のタイミングより後かつ該一つ後のタイミングより前の第一のサンプリングレートのタイミングとして前記逆拡散タイミングを決定する逆拡散タイミング決定ステップと、を有し、前記逆拡散タイミング決定ステップは、相関値ピークタイミングにおける相関値と相関値ピークタイミングの一つ後のタイミングにおける相関値との差分の、相関値ピークタイミングにおける相関値と相関値ピークタイミングの一つ前のタイミングにおける相関値との差分に対する比である、ピーク差分前後比に基づいて、前記逆拡散タイミングを決定するステップを含むことを特徴とする。また、前記逆拡散タイミング決定ステップは、１より小さい第１閾値より前記ピーク差分前後比が小さいときは、相関値ピークタイミングと相関値ピークタイミングの一つ後のタイミングとの間のタイミングを前記逆拡散タイミングとして決定し、１より大きい第２閾値より前記ピーク差分前後比が大きいときは、相関値ピークタイミングの一つ前のタイミングと相関値ピークタイミングとの間のタイミングを前記逆拡散タイミングとして決定し、前記ピーク差前後比が前記第１閾値以上であり前記第２閾値以下であるときは、相関値ピークタイミングを前記逆拡散タイミングとして決定するステップを含むことが好適である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態にかかるスペクトラム拡散信号受信装置（以下、受信装置とする）について、図面を参照して説明する。図１は、本実施形態にかかる受信装置１０の要部構成図、図２は間引き処理部２６における間引き処理の一例について示す説明図、図３は複素相関器２８および電力検出部３０における処理の一例について示す説明図、また図４はタイミング決定部３６におけるタイミング決定処理の一例について示す説明図である。
【００１１】
受信装置１０は、大別して信号処理部１２とサーチャ２４とを備える。このうち、信号処理部１２は、上述した図６に示す従来の受信装置４０と同様の構成でありかつその動作も同様であるため、重複する説明は省略する。なお、図１に示すように、Ａ／Ｄ変換器１４ｉ，１４ｑは、受信信号I(t)，Q(t)（t：時間）を第一のサンプリングレート（１チップあたりmサンプル）でサンプリングしたディジタル受信信号I(i)，Q(i)（ここに、i：第一のサンプリングレートmの各タイミング（位相）を示すパラメータ）を生成するものとする。
【００１２】
サーチャ２４は、間引き処理部２６、複素相関器（相関値取得部）２８、電力検出部３０、閾値判定部３２、記憶部３４およびタイミング決定部３６を有する。
【００１３】
間引き処理部２６は、図２に示すように、第一のサンプリングレートmのディジタル受信信号I(i)，Q(i)に対して間引き処理を行い、第一のサンプリングレートmより低い第二のサンプリングレートnの間引き済み信号I(j)，Q(j)(ここに、j：第二のサンプリングレートn（１チップあたりnサンプル）の各タイミング（位相）を示すパラメータ）を生成する。第一のサンプリングレートmと第二のサンプリングレートnとの間には、式：m=αn（ここに、α：２以上の整数）が成り立つ。例えば、第一のサンプリングレートの受信信号I(i)，Q(i)を１タイミングおきに間引きして、１チップあたりm/2サンプルの間引き済み信号I(j)，Q(j)を生成した場合、α=2、かつm=2nである。
【００１４】
複素相関器２８は、図３に示すように、間引き済み信号I(j)，Q(j)に対して第二のサンプリングレートnの各タイミングjについて対応する拡散符号列Bi(k)，Bq(k)（k=1,2,・・・,K）を用いて複素逆拡散を行い、相関値Ci(j)，Cq(j)を取得する。なお、図３の例では、間引き済み信号I(j)，Q(j)のパラメータjが拡散符号列Bi(k)，Bq(k)のパラメータk=1に対応するときの相関値をCi(j)，Cq(j)としているが、これには限定されない。図３は、j=3の場合を示している。
【００１５】
また電力検出部３０は、各タイミングjについて相関値Ci(j)，Cq(j)の二乗和の平方根C(j)（二乗和でもよい。以下単に相関値C(j)と記す。）の電力（振幅レベル）を検出し、閾値判定部３２は、相関値C(j)とそれらに対応する閾値Thとを比較し、閾値Thより高い相関値C(j)およびそのタイミングjを、記憶部３４に格納する。なお、閾値Thは、ピークおよびその前後の数ポイント分の相関値C(j)が該閾値Th以上となるレベルに設定しておく。
【００１６】
次に、タイミング決定部３６の動作について、図４および図５を参照して説明する。図５は、タイミング決定処理に関するフローチャートである。タイミング決定部３６は、まず、記憶部３４に格納された相関値C(j)のうち、相関値C(j)の数タイミング分の経時変化（すなわちjの増加（または減少）に伴う変化）に基づいて、ピーク相関値C(jp(np))（ここに、jp(np)：複数の縦続する相関値C(j)のうちピークとなるタイミングj、np：ピーク（すなわちパス）を示すパラメータ(np=1,2,・・・,NP)、NP：ＲＡＫＥ合成を行うマルチパス数）を取得する（ステップＳ１０）。なお、取得するピーク相関値C(jp(np))の数は、最大でもNPすなわちフィンガ数（図１の例では4）を超えないようにする。具体的には、例えば、ピーク相関値C(jp(np))が検出されるたびにパラメータnpをインクリメントして（np=0から開始）（ステップＳ１２）、フィンガ数NPに等しいnp番目のピークについて逆拡散タイミングの決定処理（ステップＳ２０；後述）が終了したときに、同一起源の間引き済み信号（すなわち送信信号が同じ受信信号）I(j)，Q(j)に対するそれ以降の処理を終了する（ステップＳ１４）。
【００１７】
次いで、タイミング決定部３６は、各ピークタイミングjp(np)について、ピーク相関値C(jp(np))、その一つ前の相関値C(jp(np)-1)，その一つ後の相関値C(jp(np)+1)、およびそれらに対応するタイミングjp(np)，jp(np)-1，jp(np)+1（いずれも第二のサンプリングレートnのタイミングj）を用いて、第一のサンプリングレートmでのタイミングiとして逆拡散タイミングir(np)を決定する（ステップＳ２０）。
【００１８】
具体的には、まず、タイミング決定部３６は、各ピーク相関値C(jp(np))について、ピーク相関値C(jp(np))と一つ前の相関値C(jp(np)-1)とのピーク前差分D1、ピーク相関値C(jp(np))と一つ後の相関値C(jp(np)+1)とのピーク後差分D2を取得する（ステップＳ２１）。
【００１９】
そして、タイミング決定部３６は、ピーク前差分D1とピーク後差分D2とを比較し（ステップＳ２２）、それらの比が所定の閾値Thd1以上かつ所定の閾値Thd2以下である場合（すなわちThd1≦D2/D1≦Thd2の場合；例えばThd2=1/Thd1，ただしThd1≦1）は、ピークタイミングjp(np)（すなわちib）を逆拡散タイミングir(np)とする（ステップＳ２３，図４（ｂ））。なお、これら閾値Thd1，Thd2は、逆拡散による相関値の経時変化パターン（時間的な変化度）に応じて適切に設定することができる。
【００２０】
また、ピーク前差分D1とピーク後差分D2との比が前記閾値Thd1を超えて小さい場合（すなわち、D2/D1＜Thd1の場合）は、ピークタイミングjp(np)より一つ後のタイミングjp(np)+1より前でありかつピークタイミングjp(np)より後の期間ΔT2において、第一のサンプリングレートmのタイミングiとして逆拡散タイミングir(np)を選択する（ステップＳ２４，図４（ａ））。逆に、ピーク後差分D2とピーク前差分D1との比が前記閾値Thd2を超えて大きい場合（すなわち、D2/D1＞Thd1の場合）は、ピークタイミングjp(np)より一つ前のタイミングjp(np)-1より後でありかつピークタイミングjp(np)より前の期間ΔT1において、第一のサンプリングレートmのタイミングiとして逆拡散タイミングir(np)を選択する（ステップＳ２５，図４（ｃ））。図４（ａ）〜（ｃ）からわかるように、上記ステップ２３〜ステップ２５では、ピーク前差分D1およびピーク後差分D2の大小関係に応じて、真の逆拡散タイミングRirとピークタイミングjp(np)との時間的な前後関係が変わることを利用して、より真の逆拡散タイミングRirに近い逆拡散タイミングir(np)を選択している。
【００２１】
ステップ２４およびステップ２５における逆拡散タイミングir(np)の選択は、間引き処理部２６における間引き率によって異なるが、ここでは、一例として、第一のサンプリングレートの受信信号I(i)，Q(i)を１タイミングおきに間引きして、１チップあたりm/2サンプルの間引き済み信号I(j)，Q(j)を生成した場合、すなわち、α=2、かつm=2nの場合について説明する。この場合、期間ΔT1およびΔT2中の第一のサンプリングレートmのタイミングiは、ピークタイミングjp(np)（すなわち図４のib）とその前後のタイミングjp(np)-1，jp(np)+1との中間のタイミング（すなわち図４のia，ic）のみであるから、逆拡散タイミングir(np)として、ステップＳ２４では、ピークタイミングjp(np)の一つ後のタイミング（図４のic）を、またステップＳ２５では、ピークタイミングjp(np)の一つ前のタイミング（図４のia）を、それぞれ選択することで、各場合において真の逆拡散タイミングRirに最も近い逆拡散タイミングir(np)を取得することができる。
【００２２】
なお、間引き点数を多くした場合も、上述したのと同様の手法により、第一のサンプリングレートmのタイミングiとして、逆拡散タイミングir(np)を決定することができる。ただし、間引き点数が増大するほど、ピーク前差分D1とピーク後差分D2との比による場合分け（条件分岐）の数は増加する。例えば、第一のサンプリングレートmのタイミングiの４点につき３点を間引きする場合（すなわち、α=4、かつm=4nの場合）には、所定の閾値Thd11,Thd12,Thd13,Thd14,Thd15（Thd11＜Thd12＜Thd13＜Thd14＜Thd15）とD2/D1との比較により、１）D2/D1＜Thd11の場合はir(np)=ie1、２）Thd11≦D2/D1＜Thd12の場合はir(np)=id1、３）Thd12≦D2/D1＜Thd13の場合はir(np)=ic1、４）Thd13≦D2/D1＜Thd14の場合はir(np)=ib1、および５）D2/D1＞Thd15の場合はir(np)=ia1、の合計五つとなる。ここに、ia1,ib1,ic1,id1,ie1（ia1＜ib1＜ic1＜id1＜ie1；ic1とjp(np)は同じタイミング）はいずれも第一のサンプリングレートmのタイミングである。間引き点数に拘わらず、差分の比D2/D1が１より小さいほど逆拡散タイミングir(np)は、ピークタイミングjp(np)より時間的に後のタイミングとなり、逆に、差分の比D2/D1が１より大きいほど、逆拡散タイミングir(np)は、ピークタイミングjp(np)より時間的に前のタイミングとなる。
【００２３】
サーチャにおいて、間引きした第二のサンプリングレートnのタイミングjとして逆拡散タイミングを決定した場合には、間引きした分だけ時間精度が悪くなり、決定した逆拡散タイミングの真の逆拡散タイミングRirに対する誤差が大きくなる。これに対し、本実施形態では、サーチャ２４により、第二のサンプリングレートnのタイミングjとして真の逆拡散タイミングRirに近いタイミングjp(np)と、真の逆拡散タイミングRirと該タイミングjp(np)との時間的な前後関係と、を取得し、サンプリングレートの高い第一のサンプリングレートmのタイミングiとして逆拡散タイミングir(np)を決定するので、その分、逆拡散タイミングir(np)の決定における時間精度が高いと言うことができる。
【００２４】
そして、逆拡散処理部１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ（図１）は、こうして取得された逆拡散タイミングir(np)でディジタル受信信号I(i)，Q(i)の各マルチパス成分に対して逆拡散を行う。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、逆拡散タイミングの時間精度を確保しつつ、サーチャの回路規模を従来より小さくすることができ、性能低下を来すことなく、受信装置の小型化、軽量化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態にかかるスペクトラム拡散信号受信装置の要部構成図である。
【図２】 本発明の実施形態にかかるスペクトラム拡散信号受信装置の間引き処理部における間引き処理の一例について示す説明図である。
【図３】 本発明の実施形態にかかるスペクトラム拡散信号受信装置の複素相関器および電力検出部における処理の一例について示す説明図である。
【図４】 本発明の実施形態にかかるスペクトラム拡散信号受信装置のタイミング決定部におけるタイミング決定処理の一例について示す説明図である。
【図５】 本発明の実施形態にかかるスペクトラム拡散信号受信装置におけるタイミング決定処理のフローチャートである。
【図６】 従来のスペクトラム拡散信号受信装置の要部構成図である。
【符号の説明】
１０ （スペクトラム拡散）受信装置、１２ 信号処理部、１４ｉ，１４ｑ Ａ／Ｄ変換器、１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ 逆拡散処理部、１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ 復調処理部、２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ フィンガ、２２ ＲＡＫＥ合成部、２４ サーチャ、２６ 間引き処理部、２８ 複素相関器、３０ 電力検出部、３２ 閾値判定部、３４ 記憶部、３６ タイミング決定部。
【発明の属する技術分野】
本発明は、スペクトラム拡散された信号を受信するスペクトラム拡散信号受信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
直接拡散方式のスペクトラム拡散通信システムでは、送信装置は、ベースバンド信号を所定の変調方式で変調し、ＰＮ符号等の拡散符号を用いてスペクトラム拡散処理することで送信信号を生成する。一方、受信装置は、送信装置での拡散処理で用いた拡散符号で受信信号を逆拡散し、それを復調することで復調信号を得る。
【０００３】
ここで、従来の受信装置の構成および動作の概要について図６を参照して説明する。図６に示す従来の受信装置４０は、大別して信号処理部１２とサーチャ４２とを備える。このうち、信号処理部１２は、Ｉチャネル（Ｉｃｈ）およびＱチャネル（Ｑｃｈ）に分離された受信信号I(t)，Q(t)をそれぞれディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器１４ｉ，１４ｑ、ディジタル受信信号を逆拡散する逆拡散処理部１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ、逆拡散された信号を復調する復調処理部１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ、および復調された信号を合成するＲＡＫＥ合成部２２を有する。複数の逆拡散処理部１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄのうちの一つと複数の復調処理部１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄのうちの一つが直列に接続され、それぞれフィンガ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄを構成する。複数（図６の例では四つ）の並列なフィンガ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄにおいてそれぞれ逆拡散および復調された信号がＲＡＫＥ合成部２２にて合成され、復調信号が取得される。
【０００４】
このフィンガ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄは、それぞれ、複数の伝送経路（マルチパス）を経て受信された遅延時間の異なる受信信号の復調を行うのに用いられる。すなわち、複数のフィンガ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄにつき、逆拡散タイミング（位相）はそれぞれ異なる。
【０００５】
逆拡散タイミングは、サーチャ４２により、ディジタル化された受信信号に基づいて決定される。サーチャ４２は、ディジタル受信信号に対してＡ／Ｄ変換器１４ｉ，１４ｑのサンプリングレートの各タイミングで順次複素逆拡散を行って相関値を取得する複素相関器４４、前記各タイミングについて複素相関器４４の出力レベルを検出する電力検出部４６、電力検出部４６による出力レベルの所定の閾値に対する大小を判定する閾値判定部４８、および大小判定結果に基づいて逆拡散タイミングを決定するタイミング決定部５０を有する。タイミング決定部５０は、電力検出部４６による出力レベル（すなわち相関値）が閾値より高くなるタイミングのうち、相関値の経時変化のピークとなっているタイミングを一つ以上取得する。そして、ピークとなるタイミングが複数ある場合には、そのうち相関値の高いものから所定数（この場合は四つ）を、それぞれ各フィンガ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄの逆拡散タイミングとする。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の受信装置で決定される逆拡散タイミングは、Ａ／Ｄ変換器のサンプリングレートのタイミングのうちのいずれかとして決定され、真の逆拡散タイミング（すなわち、逆拡散による相関値が最も高くなるタイミング）に対して偏差を有する。この偏差が大きいほど、逆拡散による出力レベルが低くなり、その結果、復調精度が低下し、ひいては符号誤り率の上昇につながる。このため、逆拡散タイミングの時間的な精度を確保すべく、Ａ／Ｄ変換器のサンプリング周波数をチップ周波数より高く設定することが多い。しかしながら、Ａ／Ｄ変換器のサンプリング周波数が高いほど、特にサーチャにおいて、その回路規模が大きくなってしまう。
【０００７】
携帯電話機など、スペクトラム拡散方式の受信装置については、ますます小型化、軽量化の要求が高まっており、回路規模の小型化が望まれている。しかしながら、上述したように、復調性能の点からは、Ａ／Ｄ変換器のサンプリング周波数を低くするのは好ましくない。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、第一のサンプリングレートのディジタル受信信号を拡散符号列を用いて所定の逆拡散タイミングで逆拡散する逆拡散処理部を有するスペクトラム拡散信号受信装置において、前記受信信号を間引き処理して前記第一のサンプリングレートより低い第二のサンプリングレートの間引き済み信号を取得する間引き処理部と、前記間引き済み信号をそれに対応する拡散符号列を用いて第二のサンプリングレートの各タイミングで順次逆拡散して相関値を取得する相関値取得部と、前記相関値がピークとなるタイミングにおける相関値、および該ピークとなるタイミングの一つ前および一つ後のタイミングにおける各相関値に基づいて、該一つ前のタイミングより後かつ該一つ後のタイミングより前の第一のサンプリングレートのタイミングとして前記逆拡散タイミングを決定する逆拡散タイミング決定部と、を有し、前記逆拡散タイミング決定部は、相関値ピークタイミングにおける相関値と相関値ピークタイミングの一つ後のタイミングにおける相関値との差分の、相関値ピークタイミングにおける相関値と相関値ピークタイミングの一つ前のタイミングにおける相関値との差分に対する比である、ピーク差分前後比に基づいて、前記逆拡散タイミングを決定することを特徴とする。このスペクトラム拡散信号受信装置によれば、サーチャにおいて間引きによってサンプリングレートを低くした信号について処理を行うことで、その回路規模の小型化を図りつつ、逆拡散タイミングについては第一のサンプリングレートのタイミングとして決定することで、逆拡散タイミングの時間精度の低下を抑制することができる。また、本発明に係るスペクトラム拡散信号受信装置においては、前記逆拡散タイミング決定部は、１より小さい第１閾値より前記ピーク差分前後比が小さいときは、相関値ピークタイミングと相関値ピークタイミングの一つ後のタイミングとの間のタイミングを前記逆拡散タイミングとして決定し、１より大きい第２閾値より前記ピーク差分前後比が大きいときは、相関値ピークタイミングの一つ前のタイミングと相関値ピークタイミングとの間のタイミングを前記逆拡散タイミングとして決定し、前記ピーク差前後比が前記第１閾値以上であり前記第２閾値以下であるときは、相関値ピークタイミングを前記逆拡散タイミングとして決定することが好適である。
【０００９】
また、本発明は、第一のサンプリングレートのディジタル受信信号を拡散符号列を用いて所定の逆拡散タイミングで逆拡散する逆拡散処理部を有するスペクトラム拡散信号受信装置において、該逆拡散タイミングを決定する方法において、前記受信信号を間引き処理して前記第一のサンプリングレートより低い第二のサンプリングレートの間引き済み信号を取得する間引きステップと、前記間引き済み信号をそれに対応する拡散符号列を用いて第二のサンプリングレートの各タイミングで順次逆拡散して相関値を取得する相関値取得ステップと、前記相関値がピークとなるタイミングにおける相関値、および該ピークとなるタイミングの一つ前および一つ後のタイミングにおける各相関値に基づいて、該一つ前のタイミングより後かつ該一つ後のタイミングより前の第一のサンプリングレートのタイミングとして前記逆拡散タイミングを決定する逆拡散タイミング決定ステップと、を有し、前記逆拡散タイミング決定ステップは、相関値ピークタイミングにおける相関値と相関値ピークタイミングの一つ後のタイミングにおける相関値との差分の、相関値ピークタイミングにおける相関値と相関値ピークタイミングの一つ前のタイミングにおける相関値との差分に対する比である、ピーク差分前後比に基づいて、前記逆拡散タイミングを決定するステップを含むことを特徴とする。また、前記逆拡散タイミング決定ステップは、１より小さい第１閾値より前記ピーク差分前後比が小さいときは、相関値ピークタイミングと相関値ピークタイミングの一つ後のタイミングとの間のタイミングを前記逆拡散タイミングとして決定し、１より大きい第２閾値より前記ピーク差分前後比が大きいときは、相関値ピークタイミングの一つ前のタイミングと相関値ピークタイミングとの間のタイミングを前記逆拡散タイミングとして決定し、前記ピーク差前後比が前記第１閾値以上であり前記第２閾値以下であるときは、相関値ピークタイミングを前記逆拡散タイミングとして決定するステップを含むことが好適である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態にかかるスペクトラム拡散信号受信装置（以下、受信装置とする）について、図面を参照して説明する。図１は、本実施形態にかかる受信装置１０の要部構成図、図２は間引き処理部２６における間引き処理の一例について示す説明図、図３は複素相関器２８および電力検出部３０における処理の一例について示す説明図、また図４はタイミング決定部３６におけるタイミング決定処理の一例について示す説明図である。
【００１１】
受信装置１０は、大別して信号処理部１２とサーチャ２４とを備える。このうち、信号処理部１２は、上述した図６に示す従来の受信装置４０と同様の構成でありかつその動作も同様であるため、重複する説明は省略する。なお、図１に示すように、Ａ／Ｄ変換器１４ｉ，１４ｑは、受信信号I(t)，Q(t)（t：時間）を第一のサンプリングレート（１チップあたりmサンプル）でサンプリングしたディジタル受信信号I(i)，Q(i)（ここに、i：第一のサンプリングレートmの各タイミング（位相）を示すパラメータ）を生成するものとする。
【００１２】
サーチャ２４は、間引き処理部２６、複素相関器（相関値取得部）２８、電力検出部３０、閾値判定部３２、記憶部３４およびタイミング決定部３６を有する。
【００１３】
間引き処理部２６は、図２に示すように、第一のサンプリングレートmのディジタル受信信号I(i)，Q(i)に対して間引き処理を行い、第一のサンプリングレートmより低い第二のサンプリングレートnの間引き済み信号I(j)，Q(j)(ここに、j：第二のサンプリングレートn（１チップあたりnサンプル）の各タイミング（位相）を示すパラメータ）を生成する。第一のサンプリングレートmと第二のサンプリングレートnとの間には、式：m=αn（ここに、α：２以上の整数）が成り立つ。例えば、第一のサンプリングレートの受信信号I(i)，Q(i)を１タイミングおきに間引きして、１チップあたりm/2サンプルの間引き済み信号I(j)，Q(j)を生成した場合、α=2、かつm=2nである。
【００１４】
複素相関器２８は、図３に示すように、間引き済み信号I(j)，Q(j)に対して第二のサンプリングレートnの各タイミングjについて対応する拡散符号列Bi(k)，Bq(k)（k=1,2,・・・,K）を用いて複素逆拡散を行い、相関値Ci(j)，Cq(j)を取得する。なお、図３の例では、間引き済み信号I(j)，Q(j)のパラメータjが拡散符号列Bi(k)，Bq(k)のパラメータk=1に対応するときの相関値をCi(j)，Cq(j)としているが、これには限定されない。図３は、j=3の場合を示している。
【００１５】
また電力検出部３０は、各タイミングjについて相関値Ci(j)，Cq(j)の二乗和の平方根C(j)（二乗和でもよい。以下単に相関値C(j)と記す。）の電力（振幅レベル）を検出し、閾値判定部３２は、相関値C(j)とそれらに対応する閾値Thとを比較し、閾値Thより高い相関値C(j)およびそのタイミングjを、記憶部３４に格納する。なお、閾値Thは、ピークおよびその前後の数ポイント分の相関値C(j)が該閾値Th以上となるレベルに設定しておく。
【００１６】
次に、タイミング決定部３６の動作について、図４および図５を参照して説明する。図５は、タイミング決定処理に関するフローチャートである。タイミング決定部３６は、まず、記憶部３４に格納された相関値C(j)のうち、相関値C(j)の数タイミング分の経時変化（すなわちjの増加（または減少）に伴う変化）に基づいて、ピーク相関値C(jp(np))（ここに、jp(np)：複数の縦続する相関値C(j)のうちピークとなるタイミングj、np：ピーク（すなわちパス）を示すパラメータ(np=1,2,・・・,NP)、NP：ＲＡＫＥ合成を行うマルチパス数）を取得する（ステップＳ１０）。なお、取得するピーク相関値C(jp(np))の数は、最大でもNPすなわちフィンガ数（図１の例では4）を超えないようにする。具体的には、例えば、ピーク相関値C(jp(np))が検出されるたびにパラメータnpをインクリメントして（np=0から開始）（ステップＳ１２）、フィンガ数NPに等しいnp番目のピークについて逆拡散タイミングの決定処理（ステップＳ２０；後述）が終了したときに、同一起源の間引き済み信号（すなわち送信信号が同じ受信信号）I(j)，Q(j)に対するそれ以降の処理を終了する（ステップＳ１４）。
【００１７】
次いで、タイミング決定部３６は、各ピークタイミングjp(np)について、ピーク相関値C(jp(np))、その一つ前の相関値C(jp(np)-1)，その一つ後の相関値C(jp(np)+1)、およびそれらに対応するタイミングjp(np)，jp(np)-1，jp(np)+1（いずれも第二のサンプリングレートnのタイミングj）を用いて、第一のサンプリングレートmでのタイミングiとして逆拡散タイミングir(np)を決定する（ステップＳ２０）。
【００１８】
具体的には、まず、タイミング決定部３６は、各ピーク相関値C(jp(np))について、ピーク相関値C(jp(np))と一つ前の相関値C(jp(np)-1)とのピーク前差分D1、ピーク相関値C(jp(np))と一つ後の相関値C(jp(np)+1)とのピーク後差分D2を取得する（ステップＳ２１）。
【００１９】
そして、タイミング決定部３６は、ピーク前差分D1とピーク後差分D2とを比較し（ステップＳ２２）、それらの比が所定の閾値Thd1以上かつ所定の閾値Thd2以下である場合（すなわちThd1≦D2/D1≦Thd2の場合；例えばThd2=1/Thd1，ただしThd1≦1）は、ピークタイミングjp(np)（すなわちib）を逆拡散タイミングir(np)とする（ステップＳ２３，図４（ｂ））。なお、これら閾値Thd1，Thd2は、逆拡散による相関値の経時変化パターン（時間的な変化度）に応じて適切に設定することができる。
【００２０】
また、ピーク前差分D1とピーク後差分D2との比が前記閾値Thd1を超えて小さい場合（すなわち、D2/D1＜Thd1の場合）は、ピークタイミングjp(np)より一つ後のタイミングjp(np)+1より前でありかつピークタイミングjp(np)より後の期間ΔT2において、第一のサンプリングレートmのタイミングiとして逆拡散タイミングir(np)を選択する（ステップＳ２４，図４（ａ））。逆に、ピーク後差分D2とピーク前差分D1との比が前記閾値Thd2を超えて大きい場合（すなわち、D2/D1＞Thd1の場合）は、ピークタイミングjp(np)より一つ前のタイミングjp(np)-1より後でありかつピークタイミングjp(np)より前の期間ΔT1において、第一のサンプリングレートmのタイミングiとして逆拡散タイミングir(np)を選択する（ステップＳ２５，図４（ｃ））。図４（ａ）〜（ｃ）からわかるように、上記ステップ２３〜ステップ２５では、ピーク前差分D1およびピーク後差分D2の大小関係に応じて、真の逆拡散タイミングRirとピークタイミングjp(np)との時間的な前後関係が変わることを利用して、より真の逆拡散タイミングRirに近い逆拡散タイミングir(np)を選択している。
【００２１】
ステップ２４およびステップ２５における逆拡散タイミングir(np)の選択は、間引き処理部２６における間引き率によって異なるが、ここでは、一例として、第一のサンプリングレートの受信信号I(i)，Q(i)を１タイミングおきに間引きして、１チップあたりm/2サンプルの間引き済み信号I(j)，Q(j)を生成した場合、すなわち、α=2、かつm=2nの場合について説明する。この場合、期間ΔT1およびΔT2中の第一のサンプリングレートmのタイミングiは、ピークタイミングjp(np)（すなわち図４のib）とその前後のタイミングjp(np)-1，jp(np)+1との中間のタイミング（すなわち図４のia，ic）のみであるから、逆拡散タイミングir(np)として、ステップＳ２４では、ピークタイミングjp(np)の一つ後のタイミング（図４のic）を、またステップＳ２５では、ピークタイミングjp(np)の一つ前のタイミング（図４のia）を、それぞれ選択することで、各場合において真の逆拡散タイミングRirに最も近い逆拡散タイミングir(np)を取得することができる。
【００２２】
なお、間引き点数を多くした場合も、上述したのと同様の手法により、第一のサンプリングレートmのタイミングiとして、逆拡散タイミングir(np)を決定することができる。ただし、間引き点数が増大するほど、ピーク前差分D1とピーク後差分D2との比による場合分け（条件分岐）の数は増加する。例えば、第一のサンプリングレートmのタイミングiの４点につき３点を間引きする場合（すなわち、α=4、かつm=4nの場合）には、所定の閾値Thd11,Thd12,Thd13,Thd14,Thd15（Thd11＜Thd12＜Thd13＜Thd14＜Thd15）とD2/D1との比較により、１）D2/D1＜Thd11の場合はir(np)=ie1、２）Thd11≦D2/D1＜Thd12の場合はir(np)=id1、３）Thd12≦D2/D1＜Thd13の場合はir(np)=ic1、４）Thd13≦D2/D1＜Thd14の場合はir(np)=ib1、および５）D2/D1＞Thd15の場合はir(np)=ia1、の合計五つとなる。ここに、ia1,ib1,ic1,id1,ie1（ia1＜ib1＜ic1＜id1＜ie1；ic1とjp(np)は同じタイミング）はいずれも第一のサンプリングレートmのタイミングである。間引き点数に拘わらず、差分の比D2/D1が１より小さいほど逆拡散タイミングir(np)は、ピークタイミングjp(np)より時間的に後のタイミングとなり、逆に、差分の比D2/D1が１より大きいほど、逆拡散タイミングir(np)は、ピークタイミングjp(np)より時間的に前のタイミングとなる。
【００２３】
サーチャにおいて、間引きした第二のサンプリングレートnのタイミングjとして逆拡散タイミングを決定した場合には、間引きした分だけ時間精度が悪くなり、決定した逆拡散タイミングの真の逆拡散タイミングRirに対する誤差が大きくなる。これに対し、本実施形態では、サーチャ２４により、第二のサンプリングレートnのタイミングjとして真の逆拡散タイミングRirに近いタイミングjp(np)と、真の逆拡散タイミングRirと該タイミングjp(np)との時間的な前後関係と、を取得し、サンプリングレートの高い第一のサンプリングレートmのタイミングiとして逆拡散タイミングir(np)を決定するので、その分、逆拡散タイミングir(np)の決定における時間精度が高いと言うことができる。
【００２４】
そして、逆拡散処理部１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ（図１）は、こうして取得された逆拡散タイミングir(np)でディジタル受信信号I(i)，Q(i)の各マルチパス成分に対して逆拡散を行う。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、逆拡散タイミングの時間精度を確保しつつ、サーチャの回路規模を従来より小さくすることができ、性能低下を来すことなく、受信装置の小型化、軽量化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態にかかるスペクトラム拡散信号受信装置の要部構成図である。
【図２】 本発明の実施形態にかかるスペクトラム拡散信号受信装置の間引き処理部における間引き処理の一例について示す説明図である。
【図３】 本発明の実施形態にかかるスペクトラム拡散信号受信装置の複素相関器および電力検出部における処理の一例について示す説明図である。
【図４】 本発明の実施形態にかかるスペクトラム拡散信号受信装置のタイミング決定部におけるタイミング決定処理の一例について示す説明図である。
【図５】 本発明の実施形態にかかるスペクトラム拡散信号受信装置におけるタイミング決定処理のフローチャートである。
【図６】 従来のスペクトラム拡散信号受信装置の要部構成図である。
【符号の説明】
１０ （スペクトラム拡散）受信装置、１２ 信号処理部、１４ｉ，１４ｑ Ａ／Ｄ変換器、１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ 逆拡散処理部、１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ 復調処理部、２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ フィンガ、２２ ＲＡＫＥ合成部、２４ サーチャ、２６ 間引き処理部、２８ 複素相関器、３０ 電力検出部、３２ 閾値判定部、３４ 記憶部、３６ タイミング決定部。
Claims (4)
- 第一のサンプリングレートのディジタル受信信号を拡散符号列を用いて所定の逆拡散タイミングで逆拡散する逆拡散処理部を有するスペクトラム拡散信号受信装置において、
前記受信信号を間引き処理して前記第一のサンプリングレートより低い第二のサンプリングレートの間引き済み信号を取得する間引き処理部と、
前記間引き済み信号をそれに対応する拡散符号列を用いて第二のサンプリングレートの各タイミングで順次逆拡散して相関値を取得する相関値取得部と、
前記相関値がピークとなるタイミングにおける相関値、および該ピークとなるタイミングの一つ前および一つ後のタイミングにおける各相関値に基づいて、該一つ前のタイミングより後かつ該一つ後のタイミングより前の第一のサンプリングレートのタイミングとして前記逆拡散タイミングを決定する逆拡散タイミング決定部と、
を有し、
前記逆拡散タイミング決定部は、
相関値ピークタイミングにおける相関値と相関値ピークタイミングの一つ後のタイミングにおける相関値との差分の、相関値ピークタイミングにおける相関値と相関値ピークタイミングの一つ前のタイミングにおける相関値との差分に対する比である、ピーク差分前後比に基づいて、前記逆拡散タイミングを決定することを特徴とするスペクトラム拡散信号受信装置。 - 請求項１に記載のスペクトラム拡散信号受信装置において、
前記逆拡散タイミング決定部は、
１より小さい第１閾値より前記ピーク差分前後比が小さいときは、相関値ピークタイミングと相関値ピークタイミングの一つ後のタイミングとの間のタイミングを前記逆拡散タイミングとして決定し、１より大きい第２閾値より前記ピーク差分前後比が大きいときは、相関値ピークタイミングの一つ前のタイミングと相関値ピークタイミングとの間のタイミングを前記逆拡散タイミングとして決定し、前記ピーク差前後比が前記第１閾値以上であり前記第２閾値以下であるときは、相関値ピークタイミングを前記逆拡散タイミングとして決定することを特徴とするスペクトラム拡散信号受信装置。 - 第一のサンプリングレートのディジタル受信信号を拡散符号列を用いて所定の逆拡散タイミングで逆拡散する逆拡散処理部を有するスペクトラム拡散信号受信装置において、該逆拡散タイミングを決定する方法において、
前記受信信号を間引き処理して前記第一のサンプリングレートより低い第二のサンプリングレートの間引き済み信号を取得する間引きステップと、
前記間引き済み信号をそれに対応する拡散符号列を用いて第二のサンプリングレートの各タイミングで順次逆拡散して相関値を取得する相関値取得ステップと、
前記相関値がピークとなるタイミングにおける相関値、および該ピークとなるタイミングの一つ前および一つ後のタイミングにおける各相関値に基づいて、該一つ前のタイミングより後かつ該一つ後のタイミングより前の第一のサンプリングレートのタイミングとして前記逆拡散タイミングを決定する逆拡散タイミング決定ステップと、
を有し、
前記逆拡散タイミング決定ステップは、
相関値ピークタイミングにおける相関値と相関値ピークタイミングの一つ後のタイミングにおける相関値との差分の、相関値ピークタイミングにおける相関値と相関値ピークタイミングの一つ前のタイミングにおける相関値との差分に対する比である、ピーク差分前後比に基づいて、前記逆拡散タイミングを決定するステップを含むことを特徴とする方法。 - 請求項３に記載の方法において、
前記逆拡散タイミング決定ステップは、
１より小さい第１閾値より前記ピーク差分前後比が小さいときは、相関値ピークタイミングと相関値ピークタイミングの一つ後のタイミングとの間のタイミングを前記逆拡散タ イミングとして決定し、１より大きい第２閾値より前記ピーク差分前後比が大きいときは、相関値ピークタイミングの一つ前のタイミングと相関値ピークタイミングとの間のタイミングを前記逆拡散タイミングとして決定し、前記ピーク差前後比が前記第１閾値以上であり前記第２閾値以下であるときは、相関値ピークタイミングを前記逆拡散タイミングとして決定するステップを含むことを特徴とする方法。
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