JP4181938B2 - Ｃｄｍａ基地局間非同期セルラ方式の移動局とそのセルサーチ方法 - Google Patents

Description

本発明は、基地局間非同期式のＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ：符号分割多重アクセス）方式を用いたデジタル自動車電話・携帯電話システム等の移動体通信システムの移動局と、そのセルサーチ方法とに関する。

基地局間非同期式のＣＤＭＡ（Ｗ−ＣＤＭＡ：Ｗｉｄｅｂａｎｄ−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行うため、基地局から移動局への順方向リンクにおいて１次同期チャネル及び２次同期チャネルが用いられている。このうち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る。圏内セル（基地局）の検出（サーチ）にあたっては、各セル毎に拡散タイミングの異なる複数の１次同期チャネルを検出する必要があり、原理的には、１スロット期間の全てのタイミングに対し、１次同期チャネルの拡散コードを用いて逆拡散し、符号電力のピーク検出を行う必要がある。また、通常、１次同期チャネルの無線環境での符号電力の劣化・変動を考慮して、数スロット期間累積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おり、ピーク検出に用いる符号電力プロファイルの作成に数フレームを要する。しかし、ピーク検出に用いる符号電力プロファイルをスロット内の全チップタイミングで作成すると、シャドウイングや深いフェージングの影響により検出誤りを起こす可能性は残ってしまう。さらに、全チップタイミングで逆拡散を行った場合、移動機は電力を消費しつづけるため、より確からしいチップタイミングでのみ逆拡散を行い、それ以外では、停止するような仕組みが消費電力低減の観点から望まれている。このため、例えば特許文献１に示されるように、サーチタイミングを限定することにより、セルサーチにかかる電力や時間を軽減可能とした技術が提案されている。

特開２００１−７８２４５号公報（第２−３頁、図７）

本発明の目的は、上述した従来技術とは異なる新規な構成、方法により、１次同期チャネルの検出の確度を向上させ、消費電力を低減可能としたＣＤＭＡ基地局間非同期セルラ方式の移動局とそのセルサーチ方法を提供することにある。

本発明の請求項１に係る移動局は、ＣＤＭＡ基地局間非同期セルラシステムに用いられ、複数の基地局からの拡散符号及び拡散タイミングが異なる１次及び２次同期チャネルを有する拡散信号を受信し、逆拡散して得た符号電力プロファイルに基づいて圏内セルの検出を行う移動局において、無線スロット内チップ位置検出のための１次同期チャネルの検出タイミングを、各符号電力ピークにおける相関値の大きさ及び最上位ピークとの逆拡散タイミング差の大きさに基づいて限定するセルサーチ手段を有する移動局であって、前記セルサーチ手段が、１回目の１次同期チャネルの検出時に、全てのチップタイミングに対して逆拡散を行い、所定数分の上位符号電力ピーク対応に相関値を最上位ピークとの逆拡散タイミング差で除した除算値を該当する逆拡散タイミングとともに記憶し、記憶した前記除算値が大きなものから順番に２回目以降の１次同期チャネルの検出時の逆拡散タイミング候補として選別する構成を有する。

本発明の請求項２に係る移動局は、請求項１に係る移動局において、前記セルサーチ手段が、限定した１次同期チャネルの逆拡散タイミング以外のチップタイミングでは、内蔵する逆拡散手段に対するクロック供給を停止する構成を有する。

本発明の請求項３に係るセルサーチ方法は、ＣＤＭＡ基地局間非同期セルラシステムに用いられ、複数の基地局からの拡散符号及び拡散タイミングが異なる１次及び２次同期チャネルを有する拡散信号を受信し、逆拡散して得た符号電力プロファイルに基づいて圏内セルの検出を行う移動局におけるセルサーチ方法において、セルサーチ手段で、無線スロット内チップ位置検出のための１次同期チャネルの検出タイミングを、各符号電力ピークにおける相関値の大きさ及び最上位ピークとの逆拡散タイミング差の大きさに基づいて限定する工程を有するセルサーチ方法であって、前記セルサーチ手段で、１回目の１次同期チャネルの検出時に、全てのチップタイミングに対して逆拡散を行い、所定数分の上位符号電力ピーク対応に相関値を最上位ピークとの逆拡散タイミング差で除した除算値を該当する逆拡散タイミングとともに記憶し、記憶した前記除算値が大きなものから順番に２回目以降の１次同期チャネルの検出時の逆拡散タイミング候補として選別する工程を有する。

本発明の請求項４に係るセルサーチ方法は、請求項３に係るセルサーチ方法において、前記セルサーチ手段で、限定した１次同期チャネルの逆拡散タイミング以外のチップタイミングでは、内蔵する逆拡散手段に対するクロック供給を停止する工程を有する。

本発明によれば、１次同期チャネルの逆拡散チップタイミングの限定方法として、各符号電力ピークにおける相関値の大きさ及び最上位ピークとの逆拡散タイミング差の大きさに基づいて限定しているので、同じピーク電力が見えた場合にはより隣接しているセルを先に候補とすることができ、１次同期チャネルの検出の確度が向上する。また、検出対象のチップタイミングを限定するため、移動局の消費電力を低減させることができる。

まず本発明の概要を説明する。本発明は、基地局非同期式のＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ：符号分割多重アクセス）方式を用いたデジタル自動車電話・携帯電話システム等の移動体通信システムの移動局（移動機）でのセル（基地局）サーチ（検出）に関し、１次同期チャネルの検出手段、方法を改善し、１次同期チャネルの検出タイミング（ピーク検出タイミング）を限定することでセル検出確度を向上させ、圏内候補セルの検出速度の向上および１次同期チャネル検出時の移動機消費電力の軽減を図るものである。すなわち、電源投入時や受信周波数切り替え時の１回目の１次同期チャネルの検出は全てのチップタイミングに対して逆拡散を行うが、ハンドオーバ時やセルの再検出動作時などの２回目以降の１次同期チャネルの検出時には符号電力プロファイルの作成の対象とするチップタイミング（開始タイミング、逆拡散期間）を限定し、より確からしいタイミングでのみ１次同期チャネルを検出することでセルの誤検出を低減させる。また、限定した１次同期チャネルの逆拡散タイミング（符号電力プロファイル作成）の対象外のチップタイミングでは、逆拡散部のクロックをオフし動作停止することで移動機の消費電力の低減も図っている。なお、ピーク検出タイミングの選別方法として、ピーク電力を逆拡散タイミング差で除算することで、さらにセル検出確度を向上させている。

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。

図１は本発明の一実施の形態を示すブロック構成図であり、ＣＤＭＡ（Ｗ−ＣＤＭＡ（Ｗｉｄｅｂａｎｄ−Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ：広帯域符号分割多重アクセス）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）の移動局を示している。

図１において、本例の移動局（ＭＳ）１０は、図示していない複数の基地局（セル）との間で上りＲＦ信号及び下りＲＦ信号を送受信するアンテナ（ＡＮＴ）１１と、基地局への上り（送信）ＲＦ信号を増幅し送信する送信アンプと基地局からの下り（受信）ＲＦ信号を受信し増幅する低雑音アンプを装備し、送信ＲＦ信号と受信ＲＦ信号を多重分離し、アンテナ１１に接続する送受信増幅部（ＡＭＰ）１２と、ベースバンド拡散された送信信号をＤ／Ａ変換（デジタル／アナログ変換）し直交変調により送信ＲＦ信号に変換し送受信増幅部１２へ出力し、送受信増幅部１２からの受信ＲＦ信号を準同期検波しベースバンド拡散された受信信号としＡ／Ｄ変換（アナログ／デジタル変換）する無線部（ＴＲＸ）１３と、無線部１３への送信信号（データ）に対する誤り訂正符号化、フレーム化、データ変調、拡散変調、及び無線部１３からの受信信号に対する逆拡散、受信パスタイミング検出、チップ同期、Ｆｉｎｇｅｒ／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ベースバンド信号処理部（ＢＢ）１４と、移動局１０全体の制御を行う制御部（ＭＳ−ＣＯＮＴ）１５と、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端末インターフェース部（ＴＥＲＭ−ＩＮＴ）１６とを備えている。なお、セルサーチ処理部は、ベースバンド信号処理部のブロック内に存在し、受信パスタイミング検出および拡散符号検出を行う。

次に動作を説明する。

各基地局は、共通の周波数、あるいは固有の周波数により、移動局向けの下りＲＦ信号を送信する。移動局１０は、制御部１５の制御の下、各基地局からの下りＲＦ信号をアンテナ１１、送受信増幅部１２を通して無線部１３で受信し、デジタルのベースバンド拡散受信信号としてベースバンド信号処理部１４へ入力する。

ベースバンド信号処理部１４では、ベースバンド拡散受信信号に対し、チップタイミングをずらしながら拡散符号との相関値を求めて符号電力プロファイルを作成し、無線スロットのチップ位置を検索するための１次同期チャネルの検出を行う。

ベースバンド信号処理部１４は、電源投入時や受信周波数切り替え時の１回目の１次同期チャネルの検出時に、符号電力プロファイルの最上位から第Ｍ（任意の整数）位までのピークを検出し、ピークごとのチップタイミング値と符号電力値（相関値）とを求め、符号電力値を最上位ピークとのタイミング差で除算した値を算出し（ただし、最上位ピークに対する除算値は無限大となるので算出しなくてもよい）、これらの値を内蔵するメモリに保存する。

次に、２回目以降の１次同期チャネルの検出する際、メモリに保存した中から除算結果が最も大きなピークから順番にＮ（Ｍより小さな任意の整数）ピーク分を逆拡散タイミング候補として選別する。

これにより、逆拡散開始タイミングを限定することができる。逆拡散期間の限定については、Ｗ（任意の整数）チップを設計パラメータとして、先に決定した逆拡散開始タイミングの±Ｗ／２チップの範囲とする。

ここで、従来の全チップタイミングで１次同期チャネルの検出を行った場合と、本発明を適用した場合との各消費電力を比較する。

全チップタイミングで１次同期チャネルの検出を行った場合、ピーク検出数（Ｍ）を２５６０チップタイミングの中から６ピークとすると、消費電力は常時ＯＮであるので、１（＝２５６０／２５６０）と表せる。

一方、本発明においては、Ｍ＝６、Ｗ＝６４として１次同期チャネルの検出動作を限定した場合、ピーク検出数は、３８４（＝６×６４）チップタイミングの中から６ピークであり、消費電力は、３８４／２５６０と表せる。すなわち、消費電力を８５％（＝（２５６０−３８４）／２５６０）低減することができる。

次に、図２を参照して１次同期チャネルの逆拡散タイミングの限定例を説明する。

図２の分図（Ａ）はチップタイミングに対する符号電力値（相関値）の状態（ピーク）を示す図、分図（Ｂ）は各ピークに対する符号電力値を最上位ピークとのタイミング差で除算した値を算出する様子を示す図である。

分図（Ａ）において、１スロットは２５６０チップタイミングより成っている。平均雑音レベルより大きな符号電力値（相関値）のピークは全部で８つ（ｐ１〜ｐ８）あり、各々のチップタイミングと相関値とは、［Ｔ１，Ｐ１］、［Ｔ２，Ｐ２］、［Ｔ３，Ｐ３］、［Ｔ４，Ｐ４］、［Ｔ５，Ｐ３］、［Ｔ６，Ｐ６］、［Ｔ７，Ｐ７］、［Ｔ８，Ｐ８］となっている。

分図（Ａ）の状態のとき、分図（Ｂ）に示すように、各ピーク位置ｐ１〜ｐ８のチップタイミングと相関値とから次回の１次同期チャネルの検出優先順位を決定する。

まず、各ピークｐ１〜ｐ８のうち、相関値（ｘ）の一番大きなピークｐ４を最上位ピークとして選択して、そのチップタイミングＴ４を参照し、優先順位を１とする。次に、他のピークｐ１〜ｐ３、ｐ５〜ｐ８ごとに、相関値（ｘ）を最上位ピークｐ４とのチップタイミング差（ｙ：絶対値）で除算した値ｘ／ｙを求め、この値の大きさの順に優先順位を２から昇順に割り当てる。

例えば、ピークｐ３とピークｐ５とは相関値（ｘ）はともにＰ３で同じだが、タイミング差（ｙ）はそれぞれ「Ｔ４−Ｔ３」と、「Ｔ５−Ｔ４」と異なっている。ここで分図（Ａ）に示すように、Ｔ４−Ｔ３＜Ｔ５−Ｔ４とすると（タイミング的にｐ３の方がｐ５よりｐ４に近い）、ｘ／ｙはピークｐ３の方がピークｐ５より大きくなるので、優先順位はピークｐ３の方が上になる。

以上説明したように、本発明によれば、１次同期チャネルの検出の確度が向上する。また、検出対象のチップタイミングを限定するため、移動機（移動局）の消費電力を低減させることができる。すなわち、１次同期チャネルの逆拡散チップタイミングの限定方法として、２番目〜Ｍ番目ピークの符号電力を最上位ピークとのチップタイミング差で除算した結果で求めているため１次同期チャネルの符号電力が同程度の場合、よりタイミング差が近いピークを候補として選別する。これは、同じピーク電力が見えた場合にはより隣接しているセルを先に候補とすることを意味し１次同期チャネル検出の確度がより向上する。

本発明の一実施の形態を示すブロック構成図である。 １次同期チャネルの逆拡散タイミングの限定例を説明するための図であり、分図（Ａ）はチップタイミングに対する符号電力値（相関値）の状態（ピーク）を示す図、分図（Ｂ）は各ピークに対する符号電力値を最上位ピークとのタイミング差で除算した値を算出する様子を示す図である。

符号の説明

１０ 移動局
１２ 送受信増幅部
１３ 無線部
１４ ベースバンド信号処理部
１５ 制御部

Claims (4)

1. ＣＤＭＡ基地局間非同期セルラシステムに用いられ、複数の基地局からの拡散符号及び拡散タイミングが異なる１次及び２次同期チャネルを有する拡散信号を受信し、逆拡散して得た符号電力プロファイルに基づいて圏内セルの検出を行う移動局において、
   無線スロット内チップ位置検出のための１次同期チャネルの検出タイミングを、各符号電力ピークにおける相関値の大きさ及び最上位ピークとの逆拡散タイミング差の大きさに基づいて限定するセルサーチ手段を有することを特徴とする移動局であって、
   前記セルサーチ手段が、１回目の１次同期チャネルの検出時に、全てのチップタイミングに対して逆拡散を行い、所定数分の上位符号電力ピーク対応に相関値を最上位ピークとの逆拡散タイミング差で除した除算値を該当する逆拡散タイミングとともに記憶し、記憶した前記除算値が大きなものから順番に２回目以降の１次同期チャネルの検出時の逆拡散タイミング候補として選別することを特徴とする移動局。
2. 前記セルサーチ手段が、限定した１次同期チャネルの逆拡散タイミング以外のチップタイミングでは、内蔵する逆拡散手段に対するクロック供給を停止することを特徴とする請求項１記載の移動局。
3. ＣＤＭＡ基地局間非同期セルラシステムに用いられ、複数の基地局からの拡散符号及び拡散タイミングが異なる１次及び２次同期チャネルを有する拡散信号を受信し、逆拡散して得た符号電力プロファイルに基づいて圏内セルの検出を行う移動局におけるセルサーチ方法において、
   セルサーチ手段で、無線スロット内チップ位置検出のための１次同期チャネルの検出タイミングを、各符号電力ピークにおける相関値の大きさ及び最上位ピークとの逆拡散タイミング差の大きさに基づいて限定することを特徴とするセルサーチ方法であって、
   前記セルサーチ手段で、１回目の１次同期チャネルの検出時に、全てのチップタイミングに対して逆拡散を行い、所定数分の上位符号電力ピーク対応に相関値を最上位ピークとの逆拡散タイミング差で除した除算値を該当する逆拡散タイミングとともに記憶し、記憶した前記除算値が大きなものから順番に２回目以降の１次同期チャネルの検出時の逆拡散タイミング候補として選別することを特徴とするセルサーチ方法。
4. 前記セルサーチ手段で、限定した１次同期チャネルの逆拡散タイミング以外のチップタイミングでは、内蔵する逆拡散手段に対するクロック供給を停止することを特徴とする請求項３記載のセルサーチ方法。

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