JP4260915B2 - Ｃｄｍａ受信機においてパイロット信号を捕捉する方法および装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、一般にデジタル通信に関する。さらに詳しくは、本発明は、符号分割多重接続（CDMA：code division multiple access ）セルラ電話システムなどの拡散スペクトル通信システムにおいて、パイロット・チャネルを捕捉する方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
直接シーケンス符号分割多重接続（DS-CDMA: direct sequence code division multiple access）通信システムは、８００MHz に位置するトラフィック・チャネルを有するセルラ電話システムおよび１８００MHz のパーソナル通信システム（PCS ： personal communication system）周波数帯域における使用に関して提案されている。DS-CDMA システムにおいては、全セル内の全基地局が通信のために同じ無線周波数を用いることができる。DS-CDMA システムの周知のものは、米国電気通信工業会／電子工業会（TIA/EIA: Telecommunications Industry Association/Electronic Industry Association) 暫定規準IS-95 「Mobile Station-Base Station Compatibility Standard for Dual-Mode Wideband Spread Spectrum Cellular System （二重モード広帯域スペクトル拡散セルラ・システムのための移動局−基地局互換性規準」(IS-95) に定義される。
【０００３】
トラフィック・チャネルに加えて、各基地局は、パイロット・チャネル，同期チャネルおよびページング・チャネルを同報する。パイロット・チャネルまたはパイロット信号は、疑似乱数ノイズすなわちPN（pseudorandom noise）コードである。パイロット・チャネルは、通常、範囲内のすべての移動局により受信され、CDMAシステムの存在，初期システム捕捉，アイドル・モードのハンドオフ，通信および干渉基地局の初期および被遅延電波の識別子の識別や同期チャネル，ページング・チャネルおよびトラフィック・チャネルの可干渉性復調のために移動局により用いられる。
【０００４】
システム内の各基地局により送信されるパイロット信号は、同一のPNコードを用いるが、位相オフセットが異なる。基地局は、PNシーケンスのための独自の開始位相または開始時刻を用いることにより、一意的に識別される。たとえば、IS-95 においては、シーケンスは２¹⁵チップの長さを有し、毎秒１．２２８８メガチップのチップ速度で生成されるので、２６−２／３ミリ秒毎に繰り返す。最小の時間的離隔は６４チップ長であり、基地局に関して合計５１２個の異なるPNコード位相割当を可能にする。
【０００５】
移動局においては、被受信RF信号には、すべての近隣基地局からのパイロット・チャネル，同期チャネル，ページング・チャネルおよびトラフィック・チャネルが含まれる。移動局は、最強のパイロット・チャネルをもつ基地局からのパイロット信号を含めて受信可能なすべてのパイロット信号を識別しなければならない。従来技術による移動局においては、相関装置（correlator）を受信機パイロット探索要素として用いて、受信可能なパイロットのPN位相を逐次的に探索する。受信されたPN位相は、移動局で生成されるシステムPNコードと相関される。移動局が通信する基地サイトの正しいPN位相を知ることにより、基地局により送信される他のすべてのチャネルの可干渉性検出が可能になる。PN位相が正しくないと、相関装置からの出力が最小限になる。
【０００６】
PNシーケンスの位相空間は大きいので、従来技術によるシリアル・リアルタイム相関法は、パイロット信号エネルギの位置を正確に特定するのに非常に長い時間がかかる。最低でも、最強の信号で、移動局の電源投入時のシステム捕捉は２．５秒以上もかかることがある。受信可能なパイロットがない場合は、移動局はシステムが時間切れになるまでPNシーケンスの位相空間全体を捜し続ける。時間切れは１５秒である。この場合、移動局は別のRF周波数に移動して、再びCDMAシステムを捕捉しようとする。この探索プロセスは、パイロット信号が発見されるまで後続の周波数において繰り返される。
【０００７】
システム捕捉に長い時間的遅延が起こることは、大半のユーザにとっては、不便であり、望ましいことではない。無線電話をオンにするユーザは、最小限の遅延をもって、すぐに無線電話を使用できることを期待する。遅延が２．５秒であっても、多くのユーザにとっては長すぎるものであり、たとえば緊急時の「９１１」番通報などの場合は遅延が長いと重大な結果を招くこともある。
【０００８】
従来技術によるパイロット・チャネル探索法は、初期のシステム捕捉の後で、パイロット・チャネルの他のすべての使用に関して更なる制約を持つ。典型的なDS-CDMA 移動局受信機は、独立して制御される３つ以上のフィンガを有するレーキ(rake)受信機を利用する。これらのフィンガは、受信機のパイロット位相探索要素により決定される正しいPNシーケンス位相に時間整合される。レーキ・フィンガは、通常は、受信機のパイロット位相探索要素により判定される、すべての通信中の基地局から受信される最も強い電波に割り当てられる。電波の割当は、パイロット位相探索要素情報を用いて、維持プロセス中に更新される。
【０００９】
パイロット位相探索要素の速度が遅く、レーキ・フィンガに対する最強電波の割当の維持が遅くなる場合は、移動局の受信性能がフェーディング条件下で悪化する。「高速PN（rapid PN）」と呼ばれる特定の条件下では、呼損失の割合が高くなる。高速PNの問題は、利用可能なPNパイロット信号があまりに速く変化して、従来技術による探索要素がそれに追いつくことができないために起こる。
【００１０】
アイドル・ハンドオフは、パイロット探索要素により最強であると識別されたパイロットを有する基地局のページング・チャネルに付着して、それを傾聴するプロセスである。移動局がページを受信したり、システムにアクセスして呼を起こすときは、移動局がそのページを傾聴する、あるいは移動局が最強の被受信パイロットを伴う基地局にアクセスしようとすることが重要である。これには高速のパイロット位相探索要素が必要となり、特に移動局が移動中にはそれが必要である。
【００１１】
従来技術による探索メカニズムの性能が悪いと、移動局のソフト・ハンドオフ性能にも影響を与える。トラフィック・チャネル上で呼状態にあるときは、パイロット探索要素はトラフィック・チャネルの最適な復調のための適切なレーキ・フィンガの割当を維持し、干渉する基地サイトを識別するために用いられる。干渉基地サイトが見つかると、それは移動局により、基地サイトに対して、ソフト・ハンドオフの候補として報告される。ソフト・ハンドオフとは、移動局が２つ以上の基地サイトと同時に通信するDS-CDMA 条件である。隣接基地局からのパイロット信号を、パイロット位相空間内に近接して配置する必要はない。このため、速度に加えて、探索要素は迅速であることが必要である、すなわち位相空間全体を注視することができ、なおかつ特定のPNオフセットのみを注視することが必要である。
【００１２】
移動局に対する新しい要件は、移動補助ハード・ハンドオフすなわちMAHHO （Mobile Assisted Hard Handoff）機能である。MAHHO においては、移動局はある基地局から他の基地局へとハンドオフされると、無線リンクの周波数を変更する。CDMA電波送信媒体インタフェースの全二重性により、これは無線リンクを中断して、他の周波数に移り、パイロット信号を捜し、元の周波数に戻り、パイロットを再捕捉してリンクを再度開設することを必要とする。パイロットを捕捉するのに２．５秒を必要とする従来技術による探索要素は、MAHHO の目的には適さない。
【００１３】
従来技術の別の制約には、スロット化モード動作がある。バッテリで電力を供給される移動局にとっては、ページを待つときにバッテリ電荷を維持することも非常に重要である。IS-95 は、割り当てられたページング・スロット情報が基地局により送信される期間を除き、携帯局が電力消費を下げることを可能にする。ページング・スロット間隔は、１．２８秒と短くすることができ、１．２８秒の期間に２の累乗を掛け算したものを用いるとよりバッテリが節約できる。この間隔の間は、移動局は最大１６０msの間ページング・チャネルを監視するだけでよく、残りの時間は、低電力モードで「眠って（スリープして）」いる。
【００１４】
スロット化モードで動作する場合、携帯局は覚醒するたびに２０もの基地局の位相空間を探索する必要がある。覚醒後に確実にページング・スロットを受信するために、携帯局は、充分な信号強度を与える基地局を傾聴しなければならない。移動局が移動中は、解読すべき正しい基地局は、１つのページング間隔から次のページング間隔へと容易に変わることができる。従って、割り当てられたページング・スロットの開始前に、正しい基地局を識別するために高速のパイロット探索メカニズムを持つことが重要である。従来技術によるパイロット探索メカニズムを用いると、携帯局はページング・スロットの前に充分覚醒して、順次にPNシーケンス位相空間を探索するための充分な時間を得られるようにすることが必要となる。これは、スロット化モードにより得られるバッテリ節約の可能性のかなりの部分を無効にする。
【００１５】
従って、DS-CDMA システム識別（サービス検出），初期システム捕捉，アイドル・モード・ハンドオフ，ソフト・ハンドオフ，スロット化モード動作および通信し干渉する基地局の初期および被遅延電波を識別し、同期チャネル，ページング・チャネルおよびトラフィック・チャネルの可干渉性復調を行う分野で、移動局の性能を改善する高速で正確なパイロット探索メカニズムが必要である。
【００１６】
【実施例】
図１を参照して、通信システム１００は、無線電話１０４などの１つ以上の移動局と無線通信を行うために設定される基地局１０２などの複数の基地局を備える。無線電話１０４は、基地局１０２を含む複数の基地局と通信を行うために、直接シーケンス符号分割多重接続（DS-CDMA ）信号を受信および送信するよう設定される。図示される実施例においては、通信システム１００は、８００MHz で動作するTIA/EIA 暫定規準IS-95 「Mobile Station-Base Station Compatibility Standard for Dual-Mode Wideband Spread Spectrum Cellular System 」に従い動作する。あるいは、通信システム１００は、１８００MHz のPCS システムを含むその他のDS-CDMA システム、またはその他の適切なDS-CDMA システムに準じて動作することもある。
【００１７】
基地局１０２は、無線電話１０４に拡散スペクトル信号を送信する。トラフィック・チャネル上の符号は、ウォルシュ・カバリングと呼ばれるプロセスにおいて、ウォルシュ・コードを用いて拡散される。無線電話１０４などの各移動局には、基地局１０２によって、各移動局へのトラフィック・チャネル送信が他の各移動局に対するトラフィック・チャネル送信に対して直交するように独自のウォルシュ・コードが割り当てられる。
【００１８】
トラフィック・チャネルに加えて、基地局１０２は、パイロット・チャネル，同期チャネルおよびページング・チャネルを同報する。パイロット・チャネルは、すべてゼロで構成されるウォルシュ・コード０によりカバーされる全ゼロ・データ・シーケンスを用いて形成される。パイロット・チャネルは、通常、範囲内の全移動局により受信され、無線電話１０４により、CDMAシステムの存在，初期システム捕捉，アイドル・モード・ハンドオフ，通信および干渉基地局の初期および被遅延電波の識別子の識別と、同期チャネル，ページング・チャネル，およびトラフィック・チャネルの可干渉性復調とを行う。同期チャネルは、移動局のタイミングを基地局のタイミングに同期するために用いられる。ページング・チャネルは、基地局１０２から、無線電話１０４を含む移動局にページング情報を送付するために用いられる。
【００１９】
ウォルシュ・カバリングに加えて、基地局により送信される全チャネルは、疑似乱数ノイズ（PN）シーケンス−−パイロット・シーケンスとも呼ばれる−−を用いて拡散される。基地局１０２と通信システム１００内の全基地局とは、パイロット・チャネル・シーケンスに関して独自の開始位相−−開始時刻または位相シフトとも呼ばれる−−を用いることにより一意的に識別される。シーケンスは２¹⁵個分のチップの長さで、毎秒１．２２８８メガチップのチップ速度で生成されるので、２６−２／３ミリ秒毎に繰り返す。最小許容時間離隔は、６４チップであり、合計で５１２個の異なるPNコード位相割当が可能になる。拡散パイロット・チャネルは、無線周波数（RF: radio frequency ）搬送波を変調し、基地局１０２によりサービスを提供される地域内にある無線電話１０４を含むすべての移動局に送信される。PNシーケンスは、複素的性質をもち、同相（I 成分と直角位相（Q ）成分の両方によって構成される。ここで説明されるパイロット信号の処理はすべてI 成分とQ 成分の両方に関わることは、当業者には認識頂けよう。無線電話１０４は、アンテナ１０６と、アナログ・フロント・エンド１０８と、アナログ−デジタル変換器（ADC ： analog to digital converter）１１０，レーキ受信機１１２および検索受信機１１４を含む受信経路と、コントローラ１１５と、送信経路回路１１８およびデジタル−アナログ変換器１２０を含む送信経路とによって構成される。アンテナ１０６は、基地局１０２と、隣接するその他の基地局とからRF信号を受信する。受信されたRF信号の一部は直接的に送信され、基地局により見通し線電波（line of sight rays）が送信される。他の被受信RF信号は、反射電波または多重経路電波であり、時間的に遅延される。
【００２０】
被受信RF信号はアンテナ１０６により電気信号に変換され、アナログ・フロント・エンド１０８に送られる。アナログ・フロント・エンド１０８は、この信号を濾波し、ベースバンド信号に変換する。アナログ・ベースバンド信号は、ADC １０に送られ、ここでデジタル・データのストリームに変換されてさらに処理がなされる。
【００２１】
レーキ受信機１１２は、受信機フィンガ１２２，受信機フィンガ１２４および受信機フィンガ１２６を含む複数の受信機フィンガを備える。図示される実施例においては、レーキ受信機１１２は３つの受信機フィンガを備える。しかし、任意の適切な数の受信機フィンガを用いることができる。受信機フィンガは、従来の設計である。各受信機フィンガは、受信機フィンガにおいてパイロット信号の検出に用いられるフィンガ・リニア・シーケンス発生器（LSG: linear sequence generator）１２８を有する。
【００２２】
コントローラ１１６は、クロック１３４を含む。クロック１３４は、無線電話１０４のタイミングを制御する。コントローラ１１６は、無線電話１０４のその他の要素に結合される。図面をむやみに複雑にしないように、この相互接続は図１には図示しない。
【００２３】
探索受信機（searcher receiver ）１１４は、基地局１０２を含む複数の基地局から無線電話１０４により受信されるパイロット信号を検出する。探索受信機１１４は、局部基準タイミングを用いて無線電話１０４内で生成されるPNコードで相関装置を用いて、パイロット信号を拡散解除する。この拡散解除の後で、各チップ期間の信号値が所定の時間間隔にわたり累積される。これにより、チップ値の干渉和が提供される。この和を閾値レベルと比較する。和が閾値レベルを超えると、一般に、適切なパイロット信号タイミングが決定されたことが示される。探索受信機１１４の構造と動作は、図２に関連して下記に詳述される。
【００２４】
図２を参照して、探索受信機１１４は、サンプル・バッファ２０２，相関装置２０４およびPN発生器２０５を備える。PN発生器２０５は、リアルタイム・リニア・シーケンス発生器（RT LSG: real-time linear sequence generator ）２０６，非リアルタイム・リニア・シーケンス発生器（NRT LSG: non-real time linear sequence generator）２０８，マスク回路２１０，マスク・レジスタ２１２，レジスタ２１４，スルー・コントローラ（slew controller ）２１６，スルー・カウンタ（slew counter）２１７，クロック・コントローラ２１８およびクロック分割器２２０を備える。
【００２５】
探索受信機１１４は、パイロット信号を検出し、無線電話１０４に関するシステム・タイミングを捕捉する。本発明により、探索受信機１１４は、第１速度において被受信信号をサンプリングし、複数の信号サンプルを記憶する。探索受信機１１４は、次に、第１速度よりも速い第２速度において複数の信号サンプルを処理し、複数のパイロット信号サンプルに基づき１つ以上の信号を識別する。
【００２６】
サンプル・バッファ２０２は、所定数の信号サンプルを収集する。サンプル・バッファ２０２は、ADC １１０に結合された入力２２６と、相関装置２０４に結合された出力２２４とを有する。ADC は、アナログ・フロント・エンド１０８からアナログ信号s(t)を受信し、このアナログ信号をデジタル・サンプルに変換する。ADC は、クロック・コントローラ２１８に結合されたクロック入力２２８を有し、クロック信号が受信されるたびにそれに応答して１つのデジタル・サンプルを生成する。
【００２７】
クロック・コントローラ２１８は、クロック入力に結合された入力２３２，ADC １１０に結合された第１出力２３３，クロック分割器２２０に結合された第２出力２３４およびNRT LSG ２０８に結合された第３出力２３６を有する。クロック・コントローラ２１８は、第１出力２３４においてクロック信号を生成し、リアルタイム・サンプル・クロックをADC １１０に送る。クロック・コントローラ２１８は、第２出力２３４においてクロック信号を生成し、リアルタイム・チップ・クロックをRT LSG２０６に送る。リアルタイム・チップ・クロックは、サンプル・バッファ２０２にサンプルが記憶されると、RT LSG２０６を増分する。クロック・コントローラ２１８は、第３出力２３６においてクロック信号を生成し、非リアルタイム・チップ・クロックを提供する。クロック入力２３０は、コントローラ１１６のクロック１３４など、任意の適切な信号源からクロック信号を受信する。図示される実施例においては、クロック・コントローラ２１８は、毎秒１．２２８８メガチップのチップ速度の２倍の速度においてADC １１０にリアルタイム・サンプル・クロックを送る。その他の適切なサンプリング速度を選択してもよい。
【００２８】
その結果、各チップ時間の間に、２つのサンプルがサンプル・バッファ２０２に記憶される。サンプルは、逐次的に先入れ先出し方式で記憶される。読み書きポインタ２２２は、データを読み書きするためのサンプル・バッファ内の位置を示す。合計２N 個のサンプルが記憶される。ただしN は、チップ間隔内のサンプル・バッファの範囲である。言い換えると、N は相関長であり、２N はバッファ・サイズである。サンプル・バッファの寸法の一例として５１２がある。
【００２９】
サンプル・バッファ２０２に記憶されるサンプルは、無線電話１０４において、基地局１０２（図１）などの任意の近隣基地局から受信される信号を表す。この信号には、直接受信されたパイロット信号または多重経路電波が含まれる。かくして、サンプル・バッファ２０２は、被受信信号の複数のサンプルを記憶するバッファとなる。
【００３０】
RT LSG２０６は、入力２４０で受信されるクロック信号に応答して、ある開始点から疑似乱数シーケンスを生成する従来のリニア・シーケンス発生器である。RT LSG２０６は、クロック・コントローラ２１８からクロック信号を受信する。そのため、これらのクロック信号はリアルタイム・クロック信号であり、RT LSGは、リアルタイム・クロック信号に応答して値のシーケンスを生成する。
【００３１】
NRT LSG ２０８は、同じ状態をロードされ、入力２４２を介して計時されると、RT LSG２０６により生成されるシーケンスと同一のシーケンスを生成する従来のLSG である。本発明により、探索受信機１１４は、サンプル・バッファ２０２内の所定数のサンプルの記憶に相対する特定の時点において、RT LSG２０６の状態をNRT LSG ２０８内にロードする。実質的に同時に、RT LSG２０６の内容がレジスタ２１４内に移され、後で使用される。バッファ充填に相対する特定の時点におけるNRT LSG 状態をRT LSG状態からロードする動作により、タイミング基準が提供される。このタイミング基準から、非リアルタイム回路からの出力を、スルー・カウンタ２１７を用いてリアルタイム・タイミング調整に割り付けることができる。これにより、レジスタ２１４はNRT LSG ２０８の初期状態を記憶して、NRT LSG をその初期基準値にリセットできるようにする。
【００３２】
NRT LSG ２０８のクロック入力２４２は、クロック・コントローラ２１８の第２クロック出力２３６に結合される。本発明により、NRT LSG ２０８は、RT LSG２０６の速度とは異なる、それより実質的に速い速度において計時される。かくして、NRT LSG ２０８は、非リアルタイム・クロック信号に応答して増分する。マスク回路２１０は、NRT LSG ２０８の内容で排他的論理和演算されると、将来における所定の時刻のPN発生器２０５の正確な状態を生ずる所定のマスクを採用する。マスク回路２１０は、マスク１，マスク２，．．．マスクM など、マスク・レジスタ２１２に記憶される任意のマスクと共にロードされる。これらのマスクは、通信システム１００（図１）内のパイロット信号信号の位相空間の個別の位相に対応する。
【００３３】
相関装置２０４は、サンプル・バッファ２０２およびNRT LSG からの値のシーケンス内の複数のサンプルを相関し、相関結果を生成する。図示される実施例においては、相関装置２０４は、乗算器２５０および加算器２５２を含む第１相関装置と、加算器２５６および乗算器２５８を含む第２相関装置とを具備する。相関装置２０４は、論理部２５４も備える。乗算器２５０と加算器２５２は、サンプル・バッファ２０２からの偶数番号のサンプルに基づき第１相関結果を生成し、第１相関結果を論理部２５４に送る。乗算器２５８と加算器２５６は、サンプル・バッファ２０２からの奇数番号のサンプルに基づき第２相関結果を生成し、第２相関結果を論理部２５４に送る。図示される実施例においては、乗算器２５８を含む第２相関装置は、乗算器２５０を含む第１相関装置により受信されるサンプルより１サンプル分（１／２チップ時間）遅れる、サンプル・バッファ２０２からのサンプルを受信する。
【００３４】
相関装置と関連の論理部の数を可変することにより、任意の数のサンプル位相を相関装置２０４内で処理することができることは言うまでもない。チップ時間毎に１回サンプリングすることにより２つの位相から１つの位相へと減らすと、１つの相関装置をなくすることにより、必要なハードウェアが削減される。一方で、位相の数を増やすと相関に関してより良い時間的解明度が得られる。
【００３５】
論理部２５４は、相関結果を所定の閾値と比較し、閾値を超えない相関結果を廃棄する。少なくとも閾値を超える相関結果は、潜在的に正しいパイロット位相に対応して記憶される。このために、論理部２５４はデータを記憶するための多少のメモリを備える。記憶された相関結果は分類されて、相対パイロット位相相関の指標となる。
【００３６】
スルー・コントローラ２１６は、NRT LSG ２０８の回転を制御して、NRT LSG RT LSGと適切に整合できるようにする。NRT LSG ２０８がRT LSGに相対して増分されるたびに、スルー・カウンタ２１７が増分される。RT LSG２０６の状態がNRT LSG ２０８内にロードされると、２つのシーケンス発生器は同期して、スルー・カウンタ２１７は初期化される。後述されるように、これらは、その後の探索動作中は非同期状態になる。しかし、リアルタイムに再び基準値を合わせるために必要とされるのは、同期点に相対してNRT LSG がシフトされたサンプル数の計数である。スルー・カウンタ２１７がこの計数を提供する。RT LSG２０６は、リアルタイム基準を維持するタイミング基準として機能し、チップ速度において連続して計時される。
【００３７】
図３は、図１の無線電話を動作してCDMA受信機内でパイロット信号を捕捉する方法を示す流れ図である。本方法は段階３０２において始まる。段階３０４において、リアルタイム（RT）クロックがイネーブルになる。クロック・コントローラ２１８は、第２出力２３４（図２）において、毎秒１．２２８８メガチップの２倍の速度でクロック信号を提供する。これがADC １１０のリアルタイム・クロック信号になる。このクロック信号は、クロック分割器２２０により分割され、RT LSG２０６のリアルタイム・クロック信号になる。段階３０６において、RT LSG２０６に初期値がロードされ、タイミング基準を初期化する。
【００３８】
段階３０８において、マスク・レジスタ２１２から捕捉マスクがロードされる。この捕捉マスクは、パイロット信号の初期捕捉に適したマスクであり、たとえばNRT LSG ２０８の内容をシフトさせないゼロ・シフト・マスクである。段階３１０において、積分長とウィンドウ・サイズとがロードされる。ウィンドウ・サイズW は、処理すべき遅延数をチップ間隔で表したものである。IS-95 においては、ウィンドウ・サイズ値は、基地局１０２から無線電話１０４により受信される。ウィンドウ・サイズの通常値は６０チップ間隔である。
【００３９】
積分長は、加算器２５２によって加算されるサンプル数である。図示される実施例における積分長は、N 、すなわちサンプル・バッファ２０２内のサンプル数の半分に等しいが、任意の適切な値とすることができる。場合によっては、N サンプルより少ない数を積分することが好ましいこともある。たとえば、アナログ・フロント・エンド１０８が基地局１０２の送信周波数に充分に同調されていないと、多数のサンプルを積分または相関することにより、相関解除効果がある。このような場合は、より少ない数のサンプル数、たとえばN/2 ，N/4 などにわたり積分することにより、この相関解除効果を軽減する。たとえば最初のN/2 個のサンプルを積分して第１積分が実行され、それから次のN/2 個のサンプルを第２積分する。これらの相関は、RF成分に電源供給する必要なしに、あるいはサンプルを再収集する必要なしに実行することができる。これは全部のサンプルがサンプル・バッファ２０２内に最初に収集されるためである。
【００４０】
図３において、段階３１２，３２４は、任意の段階であることを特に示すために破線で図示される。段階３１２において、無線電話１０４はCDMA受信機の所定の部分に電源を供給する。図示される実施例においては、電力は無線電話１０４（図１）の無線周波数（RF）コンポーネントに与えられる。RFコンポーネントは、アナログ・フロント・エンド１０８およびADC １１０を含む。段階３２４において、サンプル収集段階（段階３１４〜３２２）の後で、RFコンポーネントの電力が削減される。この機能により、無線電話１０４に電源を供給するバッテリから比較的大量の電力を消費するRFコンポーネントを、サンプル収集中の必要なときにだけ励起することができ、それによりバッテリ電荷を節約する。段階３１２，３２４は、図３の流れ図を通じ全シーケンスの間用いられるとは限らないという点で任意である。また、通話中は、無線電話は別の周波数にすぐに同調し、サンプルのバッファを収集し、元の周波数に再同調し、収集されたサンプル上でパイロット・エネルギを探索することができる。
【００４１】
段階３１４において、第１サンプルがサンプル・バッファ２０２内に収集される。クロック信号がチップ速度の２倍の速度でADC １１０に送られ、（１つのチップに対応する）２つのサンプルがサンプル・バッファ２０２内に逐次的にロードされる。第１サンプルがサンプル・バッファ２０２内に記憶されると、段階３１６でRT LSG２０６の内容がNRT LSG ２０８内にロードされる。段階３１８において、サンプル・バッファ２０２内にパイロット信号サンプルを記憶することにより、追加のサンプルがサンプル・バッファ２０２に収集され、RT LSG２０６は段階３２０において計時される。段階３２２において、サンプル・バッファ２０２が全条件に関してチェックされる。制御は、段階３１８，段階３２０および段階３２２により形成されるループ内に、条件が満足されるまで留まる。あるいは、所定数のサンプルの収集やその他任意の適切な条件など別の条件がチェックされる。段階３２４において、RFコンポーネントに対する電力が任意で削減されるか、あるいはRFが再同調される。
【００４２】
段階３２６において、非リアルタイム・クロックがイネーブルになる。クロック・コントローラ２１８は、非リアルタイム・クロックをNRT LSG ２０８に与える。非リアルタイム・クロックは任意の利用可能なクロック速度またはその倍数であるが、サンプル・バッファ２０２内にサンプルを計時するために用いられるリアルタイム・クロック速度より実質的に速いことが好ましい。たとえば、リアルタイム・クロックが毎秒１．２２８８メガチップのチップ速度に相関するIS-95 システムにおいては、非リアルタイム・クロック速度は８０MHz になることもある。段階３２８において、捕捉マスクがマスク回路２１０にロードされる。段階３３０において、サンプル・バッファ２０２内のサンプルが処理される。その方法は図４により詳細に示される。図３の方法は段階３３２で終了する。
【００４３】
図４を参照して、図１の無線電話を動作して記憶されるパイロット信号サンプルを処理する方法が示される。本方法は段階４０２で始まる。
【００４４】
段階４０４で、相関装置２０４が、サンプル・バッファ２０２に記憶されるサンプルと、非リアルタイム・リニア・シーケンス発生器（NRT LSG ）２０８の内容とを相関する。加算器２５２からの相関結果は、論理部２５４に送られ、そこで相関結果が閾値を超えるか否かが判定される（段階４０６）。超えない場合は、制御は段階４１２に続く。結果が閾値を超えない場合は、この結果が記憶される。また、スルー・カウンタ２１７に含まれるスルー・カウンタ値が段階４１０において記憶される。スルー・カウンタ値は、NRT LSG ２０８が増分された回数に対応する。段階４１２でNRT LSG ２０８が増分され、各相関についてNRT LSG 合値を設定する。また、スルー・カウンタ２１７が増分され、ウィンドウ・サイズが減分される。段階４１４において、ウィンドウ・サイズがチェックされ、終了条件が満足されない場合は、本方法は段階４０４〜４１４からなるループ内に留まる。ループは、記憶されたサンプルとリニア・シーケンス発生器NRT LSG ２０８の内容との相関を繰り返し実行する。
【００４５】
ある実施例において、本発明は「アーリー・ダンプ（early dump）」機能を提供する。この実施例では、相関装置２０４は、バッファ内の全サンプルより少ないサンプル、たとえばN/2 個のサンプルを相関する。この相関の結果が閾値と比較される。相関が閾値を超える場合は、サンプル・バッファ内の残りのサンプルが相関され、動作は上記の如く継続される。図２に示されるような二位相相関装置において、２つの相関値のうちいずれか一方が閾値を超えると、処理は上記のように継続する。しかし、相関結果が両方とも閾値より小さい場合は、相関は中止され、NRT LSG ２０８が増分され、スルー・カウンタ２１７が増分され、処理が続く。アーリー・ダンプ機能は、エネルギをほとんど、あるいは全然含まないPN位相を、全相関を実行することなく迅速に廃棄できるようにすることにより、探索受信機の性能を改善する。
【００４６】
段階４１６において、論理部２５４はレーキ受信機の少なくとも１つの受信機フィンガを検出されたパイロット信号に割り当てるために、最良相関の集合を選択する。この最良相関集合は、相関結果と割り当てられるレーキ受信機フィンガの数とによって、１回または複数の相関を含む。相関結果に基づき、論理部２５４は割り当てられるレーキ受信機１１２内の受信機フィンガに対応するいくつかの最適なパイロット信号を選択する。直接的に基地局から受信された電波か、多重経路電波のいずれかの、１つの電波の位置が特定されると、レーキ受信機１１２（図１）の１つの受信機フィンガが割り当てられる。（異なるパイロット信号位相を有する）異なる基地局から複数の電波の位置が特定された場合は、レーキ受信機１１２の複数のフィンガに複数の電波が割り当てられる。同様に、レーキ受信機１１２の全フィンガが保守プロセスの一部として、すでに割り当てられている場合は、論理部２５４は、相関結果に基づきフィンガを異なる電波に再度割り当てるべきか否かを判断する。このように、段階４１８は相関結果に基づき受信機フィンガを割り当てる段階を含む。
【００４７】
フィンガ割当のプロセスは、フィンガLSG を回転して、パイロットと目的の多重経路成分とに整合する段階を含む。段階４０５において閾値を超えたパイロットまたは経路に関して段階４１０で記憶されたスルー・カウンタ値は、移動局のタイミングと目的のパイロットまたは経路のタイミングとの間に１／２チップの時間差をもたらす。段階４２０において、論理部２５４により記憶されるスルー・カウンタ値が、検出されたパイロット信号に割り当てられている受信機フィンガのリニア・シーケンス発生器１２８に与えられる。これにより、探索受信機１１４は、最良相関集合の１つに対応するNRT LSG 整合値を、少なくとも１つの受信機フィンガに関連するフィンガ・リニア・シーケンス発生器に与える。この少なくとも１つの受信機フィンガは、スルー・カウンタ値を用いてそのフィンガLSG を検出されたパイロット信号のタイミングに整合し、パイロット信号の検出を開始する。サンプルを処理するこの方法は段階４２２で終了する。
【００４８】
図５を参照して、図１の無線電話１０４を動作して、フィンガ割当を維持する方法を図示する。本方法は段階５０２で始まる。段階５０４において、目的のパイロットのマスクがマスク・レジスタ２１２からマスク回路２１０にロードされる。また、積分長とウィンドウ・サイズとがロードされる。段階５０６において、必要な場合はRFコンポーネントに電源が投入される。探索またはその他の周波数が必要な場合は、無線機を新しい周波数に同調することができる。
【００４９】
段階５０８において、ウィンドウ・サイズの半分（W/2 ）に等しい数のサンプル対がサンプル・バッファ２０２で収集される。サンプリングは、リアルタイム・クロックを用いて行われる。上記のようにパイロット信号はチップ速度の２倍の速度でサンプリングされるので、サンプル対が収集される。各サンプル対は、１チップに対応する。実行例によっては、サンプル・バッファ２０２内に他の数のチップまたはサンプルが収集される。
【００５０】
段階５１０において、RT LSG２０６の内容がNRT LSG ２０８内にロードされる。RT LSGの状態をロードする前にW/2 個の対のサンプルを記憶することにより、NRT LSG は第１サンプルよりも、チップ数にしてウィンドウ・サイズの１／２だけ有効に先行される。これで、初期状態から始まり１回の相関毎に１チップ増分されてW 回の相関が逐次的に実行されると、探索は-W/2から+W/2までの範囲にわたることになる。NRT LSG が段階５１０でロードされると、残りのN-(W/2) 個のサンプルを段階５１１で収集しなければならない。サンプルが収集されると、段階５１２でRFコンポーネントが任意で電力を削減され、元の周波数に再同調される。
【００５１】
段階５１４において、NRT クロック速度が選択され、NRT LSG ２０８に与えられてサンプルを処理する。目的のマスクが段階５１６と段階５１８においてNRT LSG ２０８の内容に適応され、サンプルが処理される。段階５１８の間、図４の段階４０２〜４２２に対応する段階が実行される。バッファ一杯のサンプルが処理されると、段階５２０において、目的のパイロット信号がさらにあるか否かが判定される。たとえば、スロット化モード・スリープ時間から覚醒した後で、探索受信機１１４は、フィンガ割当を行うために適したパイロット信号の位置特定を行うためにパイロット信号エネルギを走査すべき能動パイロットのリスト，候補パイロットのリストおよび近隣パイロットのリストを有する。目的のパイロットがさらにある場合は、段階５２２において、レジスタ２１４に記憶されたNRT LSG ２０８の初期状態をNRT LSG ２０８にロードして、NRT LSG ２０８を初期条件にリセットし、新しいマスクをマスク回路２１０にロードしてNRT LSG を次の状態にシフトさせる。NRT LSG の次の状態は、次の目的パイロットに対応する。NRT LSG 状態をシフトする別の適切な方法には、NRT LSG の次の状態を計算し、NRT LSG を増分または減分してNRT LSG の次の状態を生成するやり方がある。また、段階５２２において、サンプル・バッファ２０２の読み書きポインタ２２２が０にリセットされ、スルー・カウンタ２１７がリセットされる。これはタイミング基準値を用いてNRT LSG を初期条件にリセットする段階に相当する。次の目的パイロットのためのマスクが段階５１６でロードされる。段階５１６〜５２２は、目的のパイロットがすべて処理されるまで繰り返される。この方法は段階５２４で終了する。
【００５２】
前記の説明からわかるように、本発明はCDMA受信機において迅速にパイロット信号を捕捉する方法および装置を提供する。バッファ内に複数のサンプルが収集されるので、信号処理をチップ速度から切り離すことができ、パイロット信号捕捉決定は非リアルタイム・クロックを用いて、はるかに速く実行することができる。受信機探索器の動作がより速いために、パイロット・チャネルの捕捉の遅延が実質的になくなり、高速PNなどの問題も排除される。スロット化モード動作においては、無線電話は、迅速なパイロット捕捉を行うための充分な時間をとって、その割り当てられたスロットに先立って覚醒しさえすればよい。パイロット・チャネルの維持もより迅速になり、アイドル・ハンドオフとソフト・ハンドオフの信頼性が改善される。サンプルがバッファされるので、サンプル収集後は、アナログ・フロント・エンドは、移動補助ハード・ハンドオフ（MAHHO ）の間に、自由に他の周波数に同調することができる。
【００５３】
本発明の特定の実施例が図示および説明されたが、修正も可能である。たとえば、方法の段階を適切に再編成，置換または削除することもできる。従って、添付の請求項においては、本発明の精神と範囲に入るこのようなすべての変更および修正を包含するものである。
【図面の簡単な説明】
新規であると信じられる本発明の特徴は、添付の請求項に特に明記される。本発明はその更なる目的および利点と共に、以下の説明を添付の図面に関連して参照することにより良く理解頂けよう。添付の図面のいくつかにおいては、同様の参照番号は同一要素を識別する。
【図１】通信システムのブロック図である。
【図２】図１の無線電話で用いる探索受信機のブロック図である。
【図３】図１の無線電話を動作する方法を示す流れ図である。
【図４】図１の無線電話を動作する方法を示す流れ図である
【図５】図１の無線電話を動作する方法を示す流れ図である
【符号の説明】
１００ 通信システム
１０２ 基地局
１０４ 移動局
１０６ アンテナ
１０８ アナログ・フロント・エンド
１１０ アナログ−デジタル変換器
１１４ 探索受信機
１１６ 論理および制御部
１１８ 送信経路
１２０ デジタル−アナログ変換器
１２２，１２４，１２６ フィンガ
１２８ リニア・シーケンス発生器
１３４ クロック

Claims (8)

1. 符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）通信システム（１００）において信号を捕捉する方法であって：
   第１速度において受信信号をサンプリングしてデジタルサンプルを生成する段階（３１８）；
   前記デジタルサンプルを記憶する段階；
   前記第１速度よりも大きな第２速度で前記デジタルサンプルを複数のＰＮチップ・オフセットにおける擬似乱数ＰＮコードと相関して、相関エネルギを生成する段階（４０４）；
   所定の数の最良相関エネルギを記憶すること（４０８）；および
   記憶した相関エネルギと、対応するＰＭチップのオフッセットとに基づき、パイロット信号と、関連するＰＮチップ・オフセットとを識別する段階（４１６）；
   を具備することを特徴とする方法。
2. 少なくとも１つの受信機フィンガ（１２２，１２４，１２６）を備える符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）通信システムにおいてパイロット信号を捕捉する方法であって：
   受信されたパイロット信号のサンプルを記憶するためにリアルタイム・クロック速度を設定し（３０４）、および前記リアルタイム・クロック速度よりも大きな非リアルタイム・クロック速度を設定し、その後、前記受信されたパイロット信号の記憶されたサンプルの相関を含む処理を行なう段階（３２６）；
   前記受信されたパイロット信号の所定数のサンプルを記憶する段階（３１４，３１８）；
   リアルタイム・リニア・シーケンス発生器（ＲＴ ＬＳＧ）（２０６）をインクリメントする段階（３２０）；
   前記所定数のサンプルの記憶に関する特定の時点において、前記ＲＴ ＬＳＧの状態を前記非リアルタイムＬＳＧ（ＮＲＴ ＬＳＧ）（２０８）内にロードする段階；
   記憶されたサンプルと前記ＮＲＴ ＬＳＧの内容とを繰り返し相関して、相関を生成する段階（４０４）；
   相関後に前記ＮＲＴ ＬＳＧをインクリメントしてＮＲＴ ＬＳＧ整合値を設定する段階（４１２）；
   最良の相関信号を選択する段階（４１６）；
   前記最良の相関集合の１つに対応するＮＲＴ ＬＳＧ整合値を、前記少なくとも１つの受信機フィンガに関連するフィンガ・リニア・シーケンス発生器（１２８）に提供する段階（４１８）；および
   前記フィンガ・リニア・シーケンス発生器を用いて、前記少なくとも１つの受信機フィンガにおいて前記パイロット信号を検出する段階；
   を具備することを特徴とする方法。
3. 相関後に前記ＮＲＴ ＬＳＧをインクリメントする前記段階が、前記ＮＲＴ ＬＳＧがインクリメントされた回数に対応するスルー・カウンタ値を記憶するスルー・カウンタ（２１６）をインクリメントする段階（４１２）を含むことを特徴とする請求項２記載の方法。
4. 前記記憶する段階が：
   前記ＣＤＭＡ受信機の所定部分に電力を与える段階（３１２）；
   前記パイロット信号の前記所定数のサンプルを検出する段階；および
   前記ＣＤＭＡ受信機の前記所定部分の電力を落とす段階（３２４）；
   を具備することを特徴とする請求項２記載の方法。
5. 前記所定数のサンプルを記憶する段階に先立ち、リアルタイム・クロック速度を選択する段階（３０４）、前記リアルタイム・クロック速度の倍数において前記受信されたパイロット信号をサンプリングする段階、および前記リアルタイム・クロック速度の前記倍数より大きな非リアルタイム・クロック速度を選択する段階をさらに具備することを特徴とする請求項２記載の方法。
6. 通信システム（１００）において動作可能な無線電話（１０４）であって：
   複数の受信機フィンガ（１２２，１２４，１２６）を備えるレーキ受信機（１１２）；および
   探索受信機（１１４）であって：
   受信パイロット信号の複数のサンプルを記憶するバッファ（２０２）；
   一連の値を生成する非リアルタイム・リニア・シーケンス発生器（ＮＲＴ ＬＳＧ）（２０８）であって、クロック信号に応答してインクリメントするＮＲＴ ＬＳＧ；
   前記複数のサンプルと前記一連の値との相関をとり、相関結果を生成する相関装置（２０４）；および
   リアルタイム基準を維持するタイミング基準（２０６）であって、該タイミング基準はリアルタイム・クロック信号に応じて一連の値を発生するリアルタイム・リニア・シーケンス発生器（ＲＴ ＬＳＧ）（２０６）を備え、該ＮＲＴ ＬＳＧは非リアルタイム・クロック信号に応答してインクリメントし、かつ第１サンプルが前記バッファに記憶されると前記ＮＲＴ ＬＳＧに前記リアルタイム基準を提供するタイミング基準（２０６）；
   を含む探索受信機（１１４）；
   を具備し、前記探索受信機が前記受信されたパイロット信号を検出して、前記無線電話のためのシステム・タイミングを補足することを特徴とする無線電話（１０４）。
7. 前記ＮＲＴ ＬＳＧの初期状態を記憶するレジスタ（２１４）をさらに備え、前記第１サンプルが記憶されると、前記レジスタ内に前記リアルタイム基準が記憶され、前記リアルタイム基準は前記レジスタから前記ＮＲＴ ＬＳＧに転送されて、前記ＮＲＴ ＬＳＧを前記リアルタイム基準にリセットすることを特徴とする請求項６記載の無線電話。
8. 符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）受信機（１１２）においてレーキ受信機フィンガ割当を更新する方法であって：
   （ａ）タイミング基準（２０６）を初期化し、タイミング基準値を記憶する段階（５１０）；
   （ｂ）所定数のパイロット信号サンプルを収集する段階（５０８），（５１１）であって、前記パイロット信号は第１速度でサンプルされる段階；
   （ｃ）非リアルタイム・リニア・シーケンス発生器（ＮＲＴ ＬＳＧ）（２０８）をインクリメントして、一連の値を生成する段階（４１２）；
   （ｄ）前記所定数のパイロット信号サンプルと前記一連の値とを、前記第１速度より大きな第２速度で、相関させ、相関結果を生成する段階（４０４）；
   （ｅ）所定の回数だけ段階（ｃ）および（ｄ）を反復する段階；
   （ｆ）前記相関結果に基づき、受信機フィンガを割り当てる段階（４１８）；
   （ｇ）前記ＮＲＴ ＬＳＧを次の状態にシフトする段階；および
   （ｈ）目的のパイロット信号が全て処理されるまで段階（ｂ）〜（ｇ）を反復する段階（５２０）；
   を具備することを特徴とする方法。

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