JP4358161B2 - 拡散符号及びタイミング検出装置及びその方法 - Google Patents

Description

本発明は、スペクトラム通信システム、あるいは、ＣＤＭＡ通信システムにおいて、逆拡散符号及び逆拡散タイミングの検出装置、及びその方法に関する。

基地局から移動局への通信において、非同期ＣＤＭＡ方式では初期同期もしくはハンドオーバー時における基地局補足において、逆拡散符号及び逆拡散タイミングを検出する必要がある。ここで、ハンドオーバー時とは、移動端末を持ったユーザがある基地局から他の基地局に移動することである。この場合、移動局（移動端末）は、非同期で信号を送出している各基地局からの信号を取得するために、その基地局が使っている逆拡散符号及び逆拡散タイミングを検出する必要があるが、そのための信号として、止り木チャネルと呼ばれる、同期確立用のチャネルが設けられている。止り木チャネルの一部または、全てのデータシンボルの拡散符号は、各基地局共通もしくは、いくつかの候補しかないので、所定の逆拡散符号を使用することによって、止り木チャネルを補足することができる。以下、止り木チャネルの一部または、全てのデータシンボルの拡散符号が、各基地局共通もしくは、少数の候補しかないシステムを前提に説明するが、これは、止り木チャネルの拡散符号が多種類あると、同期確立に必要な時間が多く必要になり、実用的ではないからである。しかし、止り木チャネルの補足方法は多くの種類が考えられるので、必ずしも止り木チャネルの拡散符号が各基地共通あるいは、少数のみしか設けられていない必要はなく、以下に説明する本発明の構成に影響を与えるものではない。

止り木チャネルの一部あるいは全てのデータシンボルの拡散符号が各基地共通あるいは、少数のみの場合の同期確立の手順としては以下のようになる。
１．止り木チャネルの拡散符号が各基地局共通の場合は逆拡散タイミングはこの共通の符号の一部をマッチドフィルタ等の相関器で相関値の検出を行い、最大の相関値となるタイミングを同期タイミングとして検出することができる。
２． 止り木チャネルの拡散符号にいくつかの候補がある場合は、候補となる拡散符号全てに対して上記１の動作を行うことで最大の相関値となる拡散符号とタイミングを同期タイミングとして検出することができる。なお、ＣＤＭＡ通信を含むスペクトラム拡散通信においては、拡散符号と逆拡散符号とは符号としては同じ物である。
３．止り木チャネルの拡散符号の一部が各基地局共通の場合は、はじめに各基地局共通の符号により逆拡散タイミングを補足し、次に共通でない符号に対していくつかの候補の拡散符号で逆拡散し、各基地局共通でない符号を検出することもできる。

１、２、３の処理の後、基地局固有の符号を補足するとき、基地局固有の拡散符号に幾つかの候補がある場合は、２．の処理と同じ処理であると考えることが出来る。幾つかの候補の拡散符号での相関をとる場合、候補分の逆拡散を繰り返す。

止り木チャネルの拡散符号に幾つかの候補があることと基地局固有の符号に幾つかの候補があることは、処理としては同等なため、以降は基地局固有の拡散符号を検出する構成について説明する。この場合、止り木チャネルの場合と異なって、拡散符号は各基地局毎に異なっており、その数も少数とは限らない。

初期同期およびクロック同期がとれていない場合、候補分の逆拡散を繰り返す処理に時間がかかると、基地局と移動局のクロックタイミング用の局部発振器の偏差のため、徐々にタイミングがずれることにより、全候補の符号の正しい相関値が得られない可能性がある。また、処理中にフェージングの影響により受信電力が変化し、正しく相関値の比較ができない可能性がある。

この課題を解決する手段として、従来は図１０のような構成が提案されている。先ず、止り木チャネルによる同期タイミングを取得するため、受信された信号は、Ａ／Ｄ変換器１０００によって、デジタル信号に変換される。なお、以下の説明において、受信信号の処理はデジタル処理することを前提に説明するが、必ずしもデジタルである必要はなく、アナログ処理する構成とすることも可能である。受信されたＩフェーズとＱフェーズの信号は、それぞれマッチドフィルタ１００１及びスライディング相関器１００５−１〜１００５−３に送られる。同図でＩ＋ｊＱと記載されているのは、本来、Ｉフェーズの信号とＱフェーズの信号をそれぞれ処理する構成を記載すべきところを省略して記載したものである。Ｉフェーズの信号のキャリアとＱフェーズの信号のキャリアとは、互いに位相が９０°ずれているので、Ｉフェーズの信号とＱフェーズの信号とをＩ＋ｊＱというように、複素数として記述することにより、システムの理解をしやすくするものである。

マッチドフィルタ１００１は、本来Ｉフェーズ用とＱフェーズ用とが設けられているが、上記した理由により、あたかも複素数の信号（複素信号）を１つのマッチドフィルタ１００１で処理するように記載している。マッチドフィルタ１００１には、タイミング符号保持回路１０１１からの符号指定信号が入力されることにより、逆拡散符号を生成する符号発生回路１０１２から逆拡散符号が入力される。マッチドフィルタ１００１は、逆拡散タイミングをずらしながら相関値を得て電力化器１００２に入力する。電力化器１００２でＩフェーズの相関値とＱフェーズの相関値の２乗和が算出される。これは、フェージング等の影響により、ＩフェーズやＱフェーズの信号の位相が回転することにより、後段の積算値の算出の際に、不当に相関値の和が小さな値になってしまわないようにするためである。不当に相関値の和が小さな値になってしまうと、本来正しい拡散符号を使って、正しいタイミングで逆拡散を行ったとしても、相関値の和が小さいことにより、逆拡散符号とタイミングが正しいことを認識することが出来なくなってしまうためである。

電力化器１００２で上記処理を施された相関値は、加算器１００３及びメモリ１００４からなる積算部に入力され、入力信号の複数シンボル分の相関値が積算される。入力信号の複数シンボルにわたって積算された相関値は、スイッチ１００９に入力される。止り木チャネルを検出している場合には、メモリ１００４からの相関値の積算値が比較器１０１０に入力される。比較器１０１０には、各タイミングで得られた相関値の積算値が入力される。比較器１０１０は、積算値が所定の値より大きいか否かを判断し、信号を出力する。止り木チャネルの拡散符号が各基地局共通の場合には、正しい逆拡散タイミングの取得のためのみの動作となる。タイミング符号保持回路１０１１は、比較器１０１０からの出力を基に、止り木チャネルの捕捉に使用した逆拡散符号が正しいか、あるいは、正しい逆拡散タイミングはどれかを判断し、逆拡散符号が正しくない場合には、符号発生回路１０１２に別の逆拡散符号を出力させて、マッチドフィルタ１００１で同期タイミングの検出を繰り返させる。

タイミング符号保持回路１０１１は、止り木チャネルの拡散符号が各基地局に共通の場合には、マッチドフィルタ１００１から出力される、各逆拡散タイミングの相関値の積算値を比較し、正しい逆拡散タイミングを判断して、同期検出を行う。止り木チャネルの拡散符号が複数ある場合には、止り木チャネルの拡散符号の候補の数だけ、相関値の積算値を保持しておき、最も積算値の大きい場合に、正しい逆拡散符号を使い、正しい逆拡散タイミングで処理を行ったとして、同期検出を行う。

タイミング符号保持回路１０１１は、止り木チャネルの捕捉で得た、同期タイミング信号を符号発生回路１００６−１〜１００６−３に送ると共に、各基地局独自の拡散符号を検出するために、逆拡散符号の候補となる符号を符号発生回路１００６−１〜１００６−３に、取得した同期タイミングで出力させる。スライディング相関器１００５−１〜１００５−３は、マッチドフィルタ１００１とは異なり、所定のタイミングにおいてのみの相関値しか検出できない構成となっているが、マッチドフィルタ１００１よりもかなりハードウェア構成が小さくなるので、回路構成上、また電力消費量の面からもマッチドフィルタ１００１を使うよりも有利である。スライディング相関器１００５−１〜１００５−３の一構成例については後述する。

同図の構成においては、スライディング相関器１００５−１〜１００５−３及び符号発生回路１００６−１〜１００６−３は３つ設けられており、タイミング符号保持回路１０１１で取得された同期タイミングを前後に僅かにずらしたタイミングでも逆拡散による相関値を取得する構成としている。これは、基地局のクロックと移動局のクロックの周波数の偏差により、一度同期タイミングを取得しても、次第にずれが生じることを考慮に入れたものである。この構成によれば、タイミングのずれが少々生じても逆拡散を上手く行うことが出来ることが知られている。

スライディング相関器１００５−１〜１００５−３から出力された相関値は、電力化器１００７で、前述したように、Ｉフェーズの相関値とＱフェーズの相関値の２乗和に変換される。そして、積分回路１００８で、入力信号の逆拡散符号の複数のシンボル分の２乗和を積算し、スイッチ１００９に入力する。各基地局に固有の拡散符号を検出する場合には、スイッチ１００９は、積分回路１００８からの信号を比較器１０１０に出力するように切り換えられる。比較器１０１０では、２乗和の積算値が所定値よりも大きいか否かを判断し、結果をタイミング符号保持回路１０１１に送る。タイミング符号保持回路１０１１では、比較器１０１０の比較結果から、相関値の積算値の最も大きいものに対応する逆拡散符号がこれから受信しようとする基地局が使用している拡散符号であると判断し、以後、この逆拡散符号を使用して、通信を行う。

このように、同図の構成では、クロックタイミング用の局部発振器の偏差に応じた範囲の逆拡散を複数の相関器を用い、初期に検出したタイミングの前後でも逆拡散を行い、そのなかで最も大きい相関値を選ぶ。しかし、この方法では、タイミングずれにたいしては有効だが、フェージングの影響は除去できない。

本発明は、タイミングずれ及びフェージングの影響を無くして、通信に必要な逆拡散符号と、逆拡散のタイミングを検出することのできる装置を提供することである。

本発明の検出装置は、直接拡散ＣＤＭＡ信号の復調器において、送信されてきた信号を記憶する記憶手段と、逆拡散符号の候補となる符号を順次生成する符号発生手段と、該記憶手段に記憶された信号を読み出し、該符号で逆拡散する相関値取得手段と、該相関値取得手段で得られた相関値が最大もしくは基準値以上となる場合に対応するときに、逆拡散に使用した符号を送信側の拡散符号として検出する検出手段とを備えることを特徴とする。

本発明の検出方法は、直接拡散ＣＤＭＡ信号の復調器における拡散符号及び逆拡散タイミング検出方法であって、（ａ）送信されてきた信号を記憶するステップと、（ｂ）逆拡散符号の候補となる符号を順次生成するステップと、（ｃ）該ステップ（ａ）で記憶された信号を読み出し、該符号で逆拡散するステップと、（ｄ）該ステップ（ｃ）で得られた相関値が最大もしくは基準値以上となる場合に対応するときに、逆拡散に使用した符号を送信側の拡散符号として検出するステップとを備えることを特徴とする。

本発明の第２の側面の検出装置は、スペクトラム拡散通信における復調器において、送信されてきた信号を記憶する記憶手段と、逆拡散符号の候補となる符号を生成する符号発生手段と、該記憶手段に記憶された信号を読み出し、該符号の位相をずらしながら逆拡散する相関値取得手段と、該相関値取得手段で得られた相関値が最大もしくは基準値以上となる場合に対応するときに、逆拡散に使用した符号の位相を逆拡散タイミングとして検出する検出手段とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、受信した信号を一旦、メモリ等の記憶手段に記憶し、記憶手段から信号を読み出して、相関値を取るようにしている。従って、受信した信号をそのまま逆拡散する場合に、フェージング等の影響によって相関値が信号の強度の揺らぎに伴い、相関値の大きさが変化してしまうことを防ぐことができる。従って、複数の拡散符号に対して、相関値を求める間に信号の強度が変わり、本来、最大の相関値を示すべき符号の相関値が、本来小さな相関値となるべき符号の相関値より小さくなってしまうことがない。すなわち、正確に符号の判別を行うことが出来る。

また、同様に、逆拡散タイミングを検出する場合にも、メモリに記憶した信号を使用して相関値を得、最大もしくは基準値以上の値に対応する場合の相関値が得られたときの逆拡散タイミングを取得する。よって、フェージングによる影響を除去することが出来、正確なタイミング検出を行うことが出来る。

複数の符号により逆拡散を繰り返しても、正しく相関値の比較ができ、逆拡散のタイミングおよび符号検出の精度が向上する。

図１は、共通のコードおよび基地局固有のコードをスライディング相関器によって行う、本発明の第１の実施形態を示す図である。
主に符号発生回路８、スライディング相関器３、メモリ２、積分回路５、比較器６、タイミング符号保持回路７からなる。なお、以下の説明において、前述した意味での複素信号を処理する構成を説明する。

動作手順を以下に示す。
１．止り木チャネルの受信複素信号をＡ／Ｄ変換器１でデジタル信号に変換した後、電圧値をメモリ２に保存する。メモリ２から順次電圧データを読み出し、スライディング相関器３により逆拡散する。このとき符号発生回路８は共通の拡散符号を順次タイミングをシフトして発生する。電力化器４で、複素信号の２乗絶対値を生成する。雑音の影響を低減するため積分回路５で複数のシンボルに対し積算し、実質的な平均化を行う。比較器６により最大の、または、大きなものからｍ個のタイミングを逆拡散タイミングとしてタイミング符号保持回路７に保持する。
２．各基地局に固有の拡散符号で拡散された複素信号に対し、手順１で検出したｍ通りのタイミングに対して、順次候補となる符号によりスライディング相関器３を用いて相関値を検出する。このとき符号発生回路８は基地局固有の拡散符号の候補ｋ通りを発生する。
３．比較器６により相関出力が大きなものからｎ個の拡散符号を検出する。タイミングと符号と相関値を、タイミング符号保持回路７に保持する。３で得られた最大の相関値が得られるタイミングおよび符号を、逆拡散タイミング及び基地局の符号として逆拡散符号及び逆拡散タイミングの検出を終了する。なお、複数のスライディング相関器を用い、それぞれに異なるタイミングでの逆拡散を平行して行わせることによって、処理時間を短縮することもできる。

すなわち、Ａ／Ｄ変換された入力複素信号は、電圧値をメモリ２に記憶され、この記憶された入力複素信号を使って、基地局固有の拡散符号の特定や逆拡散タイミングの検出を行う。逆拡散タイミングは、入力複素信号がメモリ２に記憶された時点を不図示のクロックで計測しておき、基地局固有の拡散符号が繰り返す時間を周期として、伝送されてくる信号に対して逆拡散を行うタイミングを取得する。つまり、メモリ２から複素信号が読み出されるタイミングと、符号発生回路８が逆拡散符号を出力するタイミングの差を保持しておき、相関値の高くなるタイミングの差を同期する場合として特定し、この差を入力複素信号がメモリ２に記憶されたタイミングと合わせて考慮することにより、送信されてくる信号に対する同期タイミングとする。また、基地局固有の拡散符号の特定は、符号発生回路８が順次、候補となる逆拡散符号を出力し、相関値が大きくなる符号を、基地局固有の拡散符号とし、後の通信における逆拡散に使用する。

符号発生回路８が逆拡散符号を出力するタイミングを変えるのは、スライディング相関器３が相関値の検出は可能であるが、タイミングを検出する構成を有していないために、特定のタイミングにおける相関値しか得られないからである。従って、逆拡散符号をスライディング相関器３に入力するタイミングを変えることによって、様々なタイミングにおける相関値を得るようにしている。電力化器４は、前述した理由と同じ理由で設けられる。

このように、拡散符号の特定及び逆拡散タイミングの特定に使用する信号をメモリ２に記憶しておき、全てのタイミング及び全ての候補の符号に対し、処理が終わるまで、メモリ２に記憶されている信号を使用することにより、フェージングの影響を除去することができる。すなわち、繰り返し伝送されてくる伝送信号を受信しながら、受信した信号に対し、タイミング検出及び符号の特定を行っていると、移動局が移動することにより、フェージングが生じ、信号の強度が変化する。従って、信号に逆拡散符号を掛けて得る相関値も信号の強度の変化を反映して、値が大きくなったり小さくなったりする。よって、例えば、同期したタイミングで逆拡散をした場合の相関値を得た時の信号の強度が小さい場合には、他の同期していないタイミングでの相関値よりも小さくなってしまう可能性がある。すると、相関値の大小で同期タイミングを正確に検出することが不可能となってしまう。基地局固有の拡散符号を検出する場合も同様であって、正しい逆拡散符号を使用している場合の相関値が、フェージングの影響により、誤った逆拡散符号を使用している場合よりも小さくなってしまう可能性がある。

ところが、メモリ２に記憶された信号を使用すれば、逆拡散を行う信号の強度が、タイミングの検出、あるいは、符号の特定の間変化しないので、上記したような問題は生じない。すなわち、フェージングによる影響を全く無くすことが出来る。

図２は、スライディング相関器の構成例を示す図である。スライディング相関器は、入力信号に逆拡散符号をチップ毎に乗算する乗算器１０、加算器１１とフリップフロップ１２とからなる積算部、及び積算結果を保持するフリップフロップ１３とからなる。入力する信号はアナログでもデジタルでも同様であるが、ここでは、８ビットのデジタル信号を想定している。乗算器１０は、例えば、排他論理和器（ＥＸ−ＯＲ）であり、入力した信号に、逆拡散符号を乗算して、逆拡散を行うものである。このとき、逆拡散符号は、所定のタイミングで乗算器１０に入力される。この所定のタイミングが逆拡散タイミングとなる。乗算器１０で逆拡散された信号は、積算部に入力される。先ず、信号は、加算器１１を通って、フィードバック経路を介して、フリップフロップ１２に入力される。フリップフロップ１２の値は、逆拡散符号の１チップ分遅れて、加算器１１に入力され、次に入力された逆拡散符号の１チップ分の逆拡散値と加算される。これを、入力信号の１シンボル分行って、積算値が得られると、フリップフロップ１２にリセット信号が入力される。また、積算値は、フリップフロップ１３に保持されて、出力される。

このように、スライディング相関器は、マッチドフィルタと異なり、あるタイミングで入力された逆拡散符号に対してのみ相関値を検出して、出力するものである。
図３は、第１の実施形態のメモリアクセス動作を行う構成を説明する図である。同図において、図１と同じ構成要素には同じ参照符号を付している。

図１で説明した構成のほかに、メモリ２に入力信号を記憶させたり、メモリ２から信号を読み出す処理を行うための制御部２３が設けられる。制御部２３は、メモリ２に読み出しあるいは書き込みのいずれをすべきかの指示の入力を切り替えるセレクタ２０に、いずれを行うべきかを示す読み出し／書き込み切り替え信号を入力する。メモリ２に入力信号を記憶する場合には、制御部２３は、書き込み用カウンタ（アドレスをカウントする）２１に書き込み初期化信号を入力して、書き込みを行うべき先頭アドレスを出力させる。このとき、セレクタ２０は、入力ポートとして書き込み用カウンタ２１からの入力ポートを選択しており、書き込み用カウンタ２１からのアドレスがメモリ２に入力される。そして、メモリ２は、書き込み状態となり、Ａ／Ｄ変換器１からの入力信号がメモリ２に入力される。

メモリ２に信号が記憶されると、制御部２３からは、読み出し用カウンタ２２及びスライディング相関器３に読み出し初期化信号が入力されると共に、読み出し／書き込み切り替え信号がセレクタ２０に入力される。読み出し用カウンタ２２からは、メモリ２からの読み出しアドレスが出力され、セレクタ２０を介してメモリ２に入力される。すると、記憶されていた信号がメモリ２から読み出され、スライディング相関器３に入力される。このとき、制御部２３からは、符号発生回路８に対し、どのような逆拡散符号を出力すべきかを指示する符号指定信号と、逆拡散符号をどのタイミングで出力すべきかを指示する符号位相初期値信号が入力される。符号発生回路８は、符号指定信号と符号位相初期値信号の指示に従って、符号を発生し、スライディング相関器３に入力する。また、制御部２３からの読み出し初期化信号はスライディング相関器３に入力されて、スライディング相関器３を新しい相関値検出処理のためにリセットする。例えば、図２のフリップフロップ１２、１３を共にリセットする等である。更に、制御部２３は、符号発生回路８に入力した符号位相初期値信号の値から逆拡散タイミングを取得して、タイミング符号保持回路にタイミング保持信号として出力する。図４〜図６は、第１の実施形態における処理の流れを説明するフローチャートである。

図４は、全体の処理の流れを示すフローチャートである。先ず、ステップＳ１で、処理を開始するために、メモリ、タイマ、メモリアドレスそれぞれをクリアする。また、ステップＳ２で、相関値の積算値の最大値Ｘｍａｘ、積算値が最大値を示す場合の逆拡散符号の位相Ｐｃｍａｘ、候補となる逆拡散符号の内、最大の積算値を示すものを特定する番号ｋｍａｘをクリアする。ステップＳ３で、Ａ／Ｄ変換器によってデジタル信号に変換された、Ｉフェーズ信号値Ｄｉ、Ｑフェーズ信号値Ｄｑをメモリに記憶する。ステップＳ４で、タイマ値のインクリメントに従って、メモリアドレスＡｍを設定し、ステップＳ５で、信号が入力されたアドレスの数が必要なデータ長を超えたか否か判断する。ここで、Ａｍは一般に、メモリのアドレスであるが、同図の説明では、入力された信号の先頭から順次番号付けていったものとなっている。また、入力信号は、拡散符号の１チップ毎に１つのアドレスに格納されるものとしている。ステップＳ５で、必要なデータ長だけ信号が記憶されていないと判断された場合には、ステップＳ３に戻って、更に信号を読み込む。ステップＳ５で、必要なデータ長だけメモリに記憶されたと判断された場合には、ステップＳ６に進む。ステップＳ６では、逆拡散処理を行い、ステップＳ７で最大の相関値Ｘｍａｘ、対応する符号の位相Ｐｃｍａｘ、及び符号を特定する番号ｋｍａｘを保存し、処理を終了する。

図５は、図４の 逆拡散処理を示すフローチャートである。先ず、ステップＳ１０で、逆拡散に使用する候補となる符号Ｐ［ｋ］及び、符号の初期位相Ｐｃ＝０をセットする。ここで、Ｐ［ｋ］は、ｋによって特定される符号を示すものとする。ステップＳ１１で、積分回路をリセットし、ステップＳ１２で、スライディング相関器のＩフェーズの相関値Ｓｃｉ、及びＱフェーズの相関値Ｓｃｑを“０”リセットする。また、ステップＳ１３でメモリアドレスＡｍも“０”にリセットする。

次に、ステップＳ１４でメモリ内のアドレスＡｍで示される場所に記憶されているＩフェーズの信号値Ｄｉ［Ａｍ］及びＱフェーズの信号値Ｄｑ［Ａｍ］をメモリから読み出す。そして、ステップＳ１５で、逆拡散演算を行う。すなわち、アドレスあるいは、入力データの先頭からＡｍチップ番目の信号値Ｄｉ［Ａｍ］、Ｄｑ［Ａｍ］と、ｋで特定される符号Ｐ［ｋ］のＰｃ＋Ａｍチップ番目の値Ｐ［ｋ］［Ｐｃ＋Ａｍ］とを乗算する。ステップＳ１６で、Ａｍをインクリメントし、Ａｍがシンボル長を超えたか否かを判断する。ステップＳ１６で、シンボル長を越えていない場合には、ステップＳ１４に戻って、次の信号値を読み出し、ステップＳ１５で逆拡散すると共に、逆拡散値を積算する。ステップＳ１６で、Ａｍがシンボル長を越えた場合には、ステップＳ１５で１シンボルに渡る逆拡散が終わったことになるので、ステップＳ１７で、ＩフェーズとＱフェーズの間の位相の回転による影響を抑制するための電力化（Ｓｃｉ²＋Ｓｃｑ²）を行う。ステップＳ１８で、Ａｍが必要データ長を超えたか否かを判断し、必要データ長を越えていない場合には、ステップＳ１２に戻って、次のシンボルの逆拡散を行う。

ステップＳ１８で、Ａｍが必要データ長を越えていた場合には、ステップＳ１７で必要データ長に含まれるシンボル分だけ電力化した値が積算されているので、この積算値Ｘ、積算値Ｘを得たときの符号の位相Ｐｃ、及び、符号を特定する番号ｋを比較器に出力する（ステップＳ１９）。比較器では、ステップＳ２０の比較器処理が行われる。ステップＳ２１で、符号の位相値Ｐｃ（今の場合、シンボルの先頭から順次付けられた番号となっている）をインクリメントし、Ｐｃがシンボル長を超えたか否かが判断される。Ｐｃがシンボル長を越えていない場合には、全ての位相について処理をしていないので、ステップＳ１１に戻って処理を繰り返す。ステップＳ２１で、Ｐｃがシンボル長を越えていると判断された場合には、全ての位相について処理をしたことになるので、ステップＳ２２で、符号を特定する番号ｋをインクリメントし、ｋの値が候補となる符号の数を超えたか、すなわち、全ての候補の符号に対し、処理を完了したかが判断される。ｋが候補の符号の数を越えていない場合には、全ての符号に対し処理を終了していないので、ステップＳ１１にもどって、処理を繰り返す。ｋが候補の符号の数を越えている場合には、処理を終了する。

図６は、図５の比較器処理を説明するフローチャートである。ステップＳ３０では、図５のステップＳ１９で出力された、符号を特定する番号ｋ、逆拡散符号の位相Ｐｃ、及び積算値Ｘを入力する。ステップＳ３１で、現在設定されている積算値の最大値Ｘｍａｘよりも、現在処理して得た積算値の方が大きいか否かが判断される。現在の値が最大値以下の場合には、処理を終了する。現在の値の方が大きい場合には、ステップＳ３２で、現在のＸ、Ｐｃ、ｋをＸｍａｘ、Ｐｃｍａｘ、ｋｍａｘに設定して、処理を終了する。

上記した、図４〜図６の処理により、相関値の積算値が最大になる符号及び逆拡散符号を乗算するときの位相を知ることが出来る。なお、以上の説明では、入力信号のサンプリングレートはチップレートであって、オーバサンプリングを行わない場合を説明したが、実際には、入力信号のレベルに揺らぎがあるので、チップレートよりも大きなレートでオーバサンプリングし、１チップの中で最もレベルの高い値を使用して処理をするようにする。この場合、逆拡散符号を乗算するときの位相をサンプリングレートの単位で変化させるようにするとともに、逆拡散処理を行う場合の、信号値の読み出しアドレスや、逆拡散符号のチップを指定する方法を変える必要があるが、これは当業者によれば、容易に理解されるであろう。

図７は、共通のコード及び基地局固有のコードをマッチドフィルタによって行う本発明の第２の実施形態を示す図である。なお、同図において、図１と同じ構成要素には同じ参照符号を付してある。

主に符号発生回路８、マッチドフィルタ３０、メモリ２、積分回路５、比較器６、タイミング符号保持回路７からなる。動作手順を以下に示す。
１．止り木チャネルの受信複素信号をＡ／Ｄ変換器１でデジタル信号に変換したものの電圧値をメモリ２に保存する。メモリ２から順次電圧データを読み出し、マッチドフィルタ３０により逆拡散する。ＩフェーズとＱフェーズの信号の逆拡散結果を電力化器４で電力値に変換する。そして、雑音の影響を低減するため積分回路５で複数のシンボルにわたって積算し、実質的な平均化を行う。比較器６により最大の、または、大きなものから、または基準値以上のｍ個のタイミングを逆拡散タイミングとしてタイミング符号保持回路７に保持する。
２．次に、各基地局固有の拡散符号で拡散された複素信号を、手順１で検出したｍ通りのタイミングに対して、順次候補となる符号によりマッチドフィルタ３０を用いて相関値を検出する。このとき符号発生回路８は基地局固有の拡散符号の候補ｋ通りを発生する。
３．比較器６により相関出力が大きなものからｎ個の拡散符号を検出する。タイミングと符号と相関値を、タイミング符号保持回路７に保持する。３で得られた最大の相関値が得られるタイミングおよび符号を、逆拡散タイミング及び基地局の符号として逆拡散符号及び逆拡散タイミングの検出を終了する。なお、複数のマッチドフィルタ３０を用いて、複数の逆拡散符号に対し平行して処理を行い、処理時間を短縮することもできる。

すなわち、Ａ／Ｄ変換された入力信号は、メモリ２に記憶される。次に、不図示の制御部からメモリ２に読み出し信号が入力され、記憶された信号が出力される。符号発生回路８は、タイミング符号保持回路７からの指示に基づいて、マッチドフィルタ３０に逆拡散符号を送る。このとき、マッチドフィルタ３０は、相関値を取る。このとき、マッチドフィルタ３０は、装置内のクロックに従って、逆拡散符号を受信信号に乗算するタイミングをずらしながら相関値を出力するので、最大の相関値が得られたタイミングから逆拡散符号を受信信号に乗算すべきタイミングを知ることができる。符号発生回路８は、第１の実施形態とは異なり、符号の位相を調整して出力する必要はない。

マッチドフィルタ３０で得られた相関値は、電力化器４によって電力に変換され、積分回路５で積算された後、比較器６で、積算値が所定の値よりも大きい値を示しているか否かを判断し、符号及び逆拡散タイミングが正しいと判断される符号及び逆拡散タイミングをタイミング符号保持回路７に送る。タイミング符号保持回路７は、順次符号発生回路８に対し、異なる逆拡散符号出力するように指示し、候補となる逆拡散符号で順次逆拡散をマッチドフィルタ３０に行わせる。そして、最大の相関値を示す符号とタイミング、あるいは、所定の基準値以上の相関値を示す複数の符号及びタイミングをタイミング符号保持回路７内に保持する。

本実施形態においては、マッチドフィルタを用いているので、相関器のハードウェア構成としては大きくなってしまうが、符号発生回路８から符号を出力する時の位相を制御する必要はなく、最大相関値を示す逆拡散タイミングも同時に得られる。

例えば、スライディング相関器を使用する場合、タイミング検出に必要な時間と、符号判定に必要な時間が大きく異なる時、必要とされるメモリの容量がタイミング検出に使用するものと、符号判定に使用するものとで大きく異なる場合がある。ところが、マッチドフィルタを使用する場合には、タイミング判定は電力によっておこない、マッチドフィルタにより瞬時の電力を検出し、さらに共通の符号の出現周期で電力を積分することで、メモリの容量を削減することができる。

図８は、逆拡散タイミングの検出は共通のコードをマッチドフィルタによって行い、基地局固有のコードを本方式を用いて行う場合の本発明の第３の実施形態を示す図である。
なお、同図において、前述の構成要素と同じ構成要素には同じ参照符号を付してある。主に符号発生回路８−１、８−２、マッチドフィルタ３０、スライディング相関器３０、メモリ２、メモリ４１、比較器６、スイッチ４２、タイミング符号保持回路７からなる。

動作手順を以下に示す。
１．先ず、止り木チャネルの検出において、スイッチ４２で入力０を選択する。受信複素信号をマッチドフィルタにより共通の拡散符号を検出する。ＩフェーズとＱフェーズの信号を電力化器４−１によって電力化する。雑音の影響を低減するためメモリ４１と加算器４０を用いて積分器とし、同一タイミングの信号の平均化を行う。メモリ４１には電力として保存する。積算による平均化終了後、メモリ４１から順次電力データを読み出し、比較器４２により最大の、または、大きなものから、または基準値以上のｍ個のタイミングを逆拡散タイミングとしてタイミング符号保持回路７に保持する。
２．各基地局固有の符号の検出において、スイッチ４２で入力１を選択する。受信複素信号の電圧値をメモリ２に保存する。メモリ２保存後、手順１で検出したｍ通りのタイミングに対して、順次候補となる符号によりスライディング相関器３を用いて相関値を検出する。
３．比較器３により相関出力が大きなものからｎ個の拡散符号を検出する。タイミングと符号と相関値を、タイミング符号保持回路７に保持する。３で得られた最大の相関値が得られるタイミング及び符号を、逆拡散タイミング及び基地局の符号として逆拡散符号および逆拡散タイミングの検出を終了する。

止り木チャネルの検出においては、止り木チャネルの符号が表れている信号が所定の間隔で繰り返し送られてきており、受信信号のＳ／Ｎ比を向上するために、これらを複数周期にわたって繰り返し逆拡散する場合は、第１の実施形態のように一旦メモリ２に記憶してから逆拡散すると、メモリ２に記憶すべき信号の量が大きくなり、メモリ２も大型化してしまう。そこで、止り木チャネルの検出に関してのみ、マッチドフィルタ３０を使用して、リアルタイムで相関値とタイミングを検出し、タイミング符号保持回路７に記憶するようにする。そして、基地局に固有の符号を検出する場合には、メモリ２に一旦記憶し、フェージングの影響を除去して、相関値とタイミングを取得するようにすることにより、ハードウェアの規模を最小限に抑え、効率的な同期タイミングの取得、及び符号の判定を行うことができる。各基地局に固有の符号は、通常連続して送信されてくるので、スライディング相関器３等による処理を連続して行っていれば、Ｓ／Ｎ比の良い検出を行うことができる。

図９は、第３の実施形態において、メモリ２とメモリ４１を共有する場合の本発明の第４の実施形態を示す図である。本実施形態では、上記第３の実施形態の場合のようにメモリ２とメモリ４１が同じ時間に動作する必要がないシステムの場合、メモリ２とメモリ４１とを共有することにより回路規模を縮小できる。

なお、同図において、図８と同じ構成要素には同じ参照符号を付してある。主に符号発生回路８−１、８−２、マッチドフィルタ３０、スライディング相関器３、メモリ５０、比較器６、スイッチ５１、スイッチ５２、タイミング符号保持回路７からなる。

動作手順を以下に示す。基本的には第３の実施形態と同等である。
１．先ず、止り木チャネルの受信において、スイッチ５１で入力０を選択する。スイッチ５２で入力０を選択する。受信複素信号をマッチドフィルタ３０により共通の拡散符号を検出する。電力化器４−１で信号を電力化する。そして、雑音の影響を低減するためメモリ５０と加算器４０を用いて積分器とし、同一タイミングの信号の平均化を行う。メモリ５０には電力として保存する。平均化終了後、メモリ５０から順次電力データを読み出し、比較器６により最大の、または、大きなものから、または基準値以上のｍ個のタイミングを逆拡散タイミングとしてタイミング符号保持回路に保持する。
２．次に、各基地局に固有の符号を検出する際に、スイッチ５１で入力１を選択する。スイッチ５２で入力１を選択する。受信複素信号の電圧値をメモリ５０に保存する。メモリ５０に保存の後、手順１で検出したｍ通りのタイミングに対して、順次候補となる符号によりスライディング相関器３を用いて相関値を検出する。
３．比較器６により相関出力が大きなものからｎ個の拡散符号を検出する。タイミングと符号と相関値を、タイミング符号保持回路７に保持する。３で得られた最大の相関値が得られるタイミング及び符号を、逆拡散タイミング及び基地局の符号として逆拡散符号及び逆拡散タイミングの検出を終了する。

本実施形態によれば、マッチドフィルタ３０を使った止り木チャネルの検出と、各基地局に固有の符号の検出は同時に行われないという見識に基づいて、メモリ５０を共用としている。従って、メモリの数を減らすことが出来、ハードウェアの小型化に寄与する。また、メモリ５０が使われない時間を少なくすることにより、ハードウェア資源の有効利用にもつながる。

本実施形態においては、止り木チャネルの受信の際には、Ａ／Ｄ変換器１によってデジタル信号になった入力信号をマッチドフィルタ３０で逆拡散する。止り木チャネルを検出するための逆拡散符号は、タイミング符号保持回路７からの指示を受けた符号発生回路８−１が発生する。得られた相関値は、電力化器４−１で電力化され、加算器４０に入力される。加算器４０では、１つ前のシンボルの相関値と加算され、スイッチ５１を経て、メモリ５０に記憶される。メモリ５０に記憶された加算値は、フィードバック経路を経て、加算器４０に入力され、１つ後のシンボルの相関値と加算される。このようにして、複数のシンボルについて相関値が積算されると、スイッチ５２の入力０に印加され、比較器６に入力され、タイミング符号保持回路７に逆拡散を行うべきタイミングが通知される。

各基地局に固有の符号を判定する場合には、デジタル化された入力信号は、スイッチ５１の入力１を介してメモリ５０に記憶される。メモリ５０に記憶された信号は、順次、第１の実施形態で説明したような手順により、スライディング相関器３に入力され、タイミング符号保持回路７から指示を受けた符号発生回路８−２から所定の位相で出力される逆拡散符号によって、逆拡散される。逆拡散された結果の相関値は、電力化器４−２に入力されて、電力化される。そして、積分回路５でＳ／Ｎ比を良くするために積分され、スイッチ５２を介して、比較器６に入力される。比較器６の比較結果から、基地局が使用している符号及び逆拡散タイミングがタイミング符号保持回路７に入力される。

なお、上記各実施形態において、複数の電圧−電力変換器（電力化器：Ｉ²＋Ｑ²）や符号発生器が記述されている場合は、セレクタ、スイッチ等で共通化することもできる。また、実施形態は全てデジタル回路での構成としているが、アナログ回路での実現も可能である。そのため、Ａ／Ｄ変換器の位置または個数は必要に応じて必要な場所に必要なだけ設ければ良い。

また、フェージングの影響を受けた信号がメモリに保持されることも考えられる。この様な場合、後段で相関値を順次検出した結果、全てが所定閾値に達しない場合に保持されたデータが異常と判断し、再度入力するデータを入力保持し、相関値を再度検出することにより、正しい符号検出を行うことが出来る。

共通のコードおよび基地局固有のコードをスライディング相関器によって行う、本発明の第１の実施形態を示す図である。 スライディング相関器の構成例を示す図である。 第１の実施形態のメモリアクセス動作を行う構成を説明する図である。 第１の実施形態における処理の流れを説明するフローチャート（その１）である。 第１の実施形態における処理の流れを説明するフローチャート（その２）である。 第１の実施形態における処理の流れを説明するフローチャート（その３）である。 共通のコード及び基地局固有のコードをマッチドフィルタによって行う本発明の第２の実施形態を示す図である。 逆拡散タイミングの検出は共通のコードをマッチドフィルタによって行い、基地局固有のコードを本方式を用いて行う場合の本発明の第３の実施形態を示す図である。 第３の実施形態において、メモリ２とメモリ４１を共有する場合の本発明の第４の実施形態を示す図である。 従来の拡散符号及びタイミング検出装置の構成を示す図である。

符号の説明

１ Ａ／Ｄ変換器
２、４１、５０ メモリ
３ スライディング相関器
４、４−１、４−２ 電力化器
５ 積分回路
６ 比較器
７ タイミング符号保持回路
８、８−１、８−２ 符号発生回路
１０ 乗算器
１１、４０ 加算器
１２、１３ フリップフロップ
２０ セレクタ
２１ 書き込み用カウンタ
２２ 読み出し用カウンタ
２３ 制御部
３０ マッチドフィルタ
４２、５１、５２ スイッチ

Claims (4)

1. 受信信号と所定の拡散符号との間で相対的にタイミングをずらして相関を求める第１相関算出を行い、該第１相関算出により得られたタイミングに基づいて複数種類の拡散符号との間で相関を求める第２相関算出を行う、直接拡散ＣＤＭＡに対応した移動局において、
   受信信号を少なくとも前記第１相関算出から、前記第２相関算出が行われるまで記憶する記憶部と、
   前記第１相関算出に用いられた前記記憶部に記憶された受信信号を再び読み出して前記第２相関算出に用いる制御部と、
   を備えたことを特徴とする移動局。
2. 受信信号と複数の基地局で共通の拡散符号との間で相対的にタイミングをずらして相関を求める第１相関算出を行い、該第１相関算出により得られたタイミングに基づいてＮ通り（Ｎは、２以上）の拡散符号との間で相関を求める第２相関算出を行って、前記タイミングで受信された信号を送信した基地局がＮ通りのうちのいずれに該当するか特定する、直接拡散ＣＤＭＡに対応した移動局において、
   受信信号を少なくとも前記第１相関算出から、前記第２相関算出が行われるまで記憶する記憶部と、
   前記第１相関算出に用いられた前記記憶部に記憶された受信信号を再び読み出して前記第２相関算出に用いる制御部と、
   を備えたことを特徴とする移動局。
3. 受信信号と所定の共通の拡散符号との間で相対的にタイミングをずらして相関を求める第１相関算出を行い、該第１相関算出により得られたタイミングに基づいて複数種類の拡散符号との間で相関を求める第２相関算出を行う、直接拡散ＣＤＭＡに対応した移動局において、
   受信信号を記憶する記憶部と、
   該第１相関算出のために行う前記受信信号と前記所定の共通の拡散符号との間の演算は、該受信信号を該記憶部に記憶せずに行い、該第２相関算出は、前記第１相関算出後に該記憶部に記憶した受信信号を用い、かつ、前記第１相関算出により得られた複数のタイミングについて相関を求めることを許容する制御部とを備え、
   前記第１相関算出は、前記受信信号と前記所定の共通の拡散符号との間で相対的にタイミングをずらして、各基地局がそれぞれ所定の間隔で送信した信号との相関を求めることである、
   ことを特徴とする移動局。
4. 受信信号と所定の拡散符号との間で相対的にタイミングをずらして相関を求める第１相関算出を行い、該第１相関算出により得られたタイミングに基づいて複数種類の拡散符号との間で相関を求める第２相関算出を行う、直接拡散ＣＤＭＡに対応した移動局における相関検出方法において、
   受信信号を少なくとも前記第１相関算出から、前記第２相関算出が行われるまで記憶するステップと、
   前記第１相関算出に用いられた前記記憶部に記憶された受信信号を再び読み出して前記第２相関算出を行うステップと、
   を備えたことを特徴とする相関検出方法。

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