JPH06504422A - 受信機におけるバースト信号の振幅制御 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 受信機におけるバースト信号の振幅制御発明の分野 本発明は一般的には時分割マルチアクセス（ＴＤＭＡ）無線電話システムに関し 、かつより特定的には無線電話受信機においてリニアな振幅応答を維持するため に自動ゲイン制御を必要とするＴＤＭＡ無線電話システムに関する。

発明の背景 チャネルの等化（ｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ）を必要とする時分割マルチアクセ ス（ＴＤＭＡ）無線電話システムは典型的には、厳格な動的要求に適合する、自 動ゲイン制御（ＡＧＣ）を使用したリニアな受信機の必要性を課す。

しばしば、ＡＧＣシステムに対しさらに要求されることは始めに大部分のタイム スロットに対する適切なＡＧＣ状態を獲得しかつ次に保持することである。これ は受信機が最適なチャネル等化に必要なリニアな振幅応答を維持することができ るようにする。

ＡＧＣシステムの動的な要求は２つの場合に分けることができる。すなわち、ト ラフィックチャネル（Ｔ　ＣＨ）または「音声チャネル」、およびランダムアク セスチャネル（ＲＡＣＨ）である。ＴＣＨ状態では、前記ＴＤＭＡフレーム内の ある与えられたタイムスロットは引き続くフレームニ対スる同じ移動ユニットの ユーザによって占有される。

長時間（ｌｏｎｇ−ｔｅｒｒｎ）の信号変動の影響を無視すると、ＴＣＨに対す る受信電力レベルは１つのＴＤＭＡフレームから次のものに対し許容できるほど 小さな量の変動を持つのみである。しかしながら、前記フレーム内の引き続くタ イムスロットは異なる移動ユーザを表わし、かつしたがって、大幅に異なるレベ ルで受信され得る。ＴＣＨタイムスロットに対しては、受信機のＡＧＣシステム は適切なＡＧＣ状態の前の知識を活用することができる。したがって、タイムス ロット間のガード期間の間にそのＡＧＣ状態に再構築する必要性がある。

ＴＣＨと異なり、前記ＲＡＣＨはワンタイム事象と考えることができる。その結 果、ベースステーションの受信機は移動ユニットの受信信号レベルの進んだ（ａ ｄｖａｎｃｅｄ）知識の利益を受けることをできない。したがってそれは実際の ランダムアクセスバーストの間に適切なＡＧＣ状態を獲得しかつ保持しなければ ならない。さらに、それは送信されたデータの適切な受信および適切なチャネル 等化を可能にするようこの機能を迅速に達成しなければならない。

ＲＡＣＨ動作はさらに前記ランダムアクセスタイムスロットのスタートに関して 前記ランダムアクセスバーストのスタートの不確定性によりさらに複雑になる。

全ヨーロッパデジタルセルラシステム（Ｐａｎ−Ｅｕ　ｒｏｐｅａｎＤｉｇｉｔ ａｌ　Ｃｅ１ｌｕｌａｒ　ｓｙｓｔｅｍ）、またはＧＳＭとしてよりよく知られ たもの、においては、前記ＲＡＣＨはランダムアクセスバーストと呼ばれる短縮 されたＴＤＭＡバーストを使用する。この短縮されたバーストは移動ユニットの 送信とベースの受信との間の時間遅延を補償するのに必要であり、前記バースト の大部分にわたり一定に保持されるべき受信機ゲインに対する要求と組み合わさ れた時、前記ＡＧＣシステムに対しチャネルにおける移動ユニットの存在を第１ に検出しかつ次に獲得および保持プロセスを始めることを必要とする結果となる 。受信機が前記獲得および保持プロセスを開始するために使用する時間は最小に され、それによって無線機の感度または受信機のビットエラー率に対する影響が 無視できるようにする必要がある。

したがって、適切なＡＧＣ値を検出しかつＴＤＭＡシステムにおけるＲＡＣＨチ ャネルに適用するＡＧＣシステムを導入した受信機の必要性が存在する。

発明の概要 時分割マルチアクセス（ＴＤＭＡ）通信システムにおける受信機モジュールは受 信バースト信号の振幅を制御し、前記受信バースト信号は１つのＴＤＭＡタイム スロットの時間の間に前記受信機モジュールに入力される。前記受信機モジュー ルは連続的な信号振幅に関係する振幅制御値を記憶し、前記ＴＤＭＡタイムスロ ットの間の前記受信バースト信号が到達した時を検出し、該検出に応じて、前記 ＴＤＭＡタイムスロットの少なくとも１つの所定の期間の間受信バースト信号の 振幅を監視する。前記受信機モジュールは、前記監視に応じて、前記受信バース ト信号の振幅に対応する振幅制御値を選択し、かつ前記監視に応じて、少なくと も前記１つの所定の期間の後に前記受信バースト信号の振幅を制御する。

図面の簡単な説明 第１図は、バースト信号またはより特定的にはランダムアクセスバースト信号を 受信するベースステーションを総括的に示す。

第２図は、本発明に係わるランダムアクセスバーストのタイムスロットを示す。

第３図は、本発明に係わるランダムアクセスバーストのＡＧＣを行うハードウェ アを総括的に示す。

第４図は、本発明にしたがってランダムアクセスバーストのＡＧＣを行うために 受信機モジュールまたはＲＣＵが行う処理ステップをフロー図形式で総括的に示 す。

好ましい実施例の詳細な説明 第１図は本発明を用いることができるベースステーション１１５を概略的に示す 。単一のタイムスロットにおいて加入者ユニットにより送信されるランダムアク セスバーストはアンテナ１００により受信され、該アンテナ１００はベースステ ーション１１５の上部に装着されたバルクヘッドコネクタ１０３に結合されてい る。受信機フロントエンド１０５は前記ランダムアクセスバーストを受け入れか つ該バーストを受信機１１０に分配する。該受信機は入力として通信を開始する ために使用されるランダムバーストおよび通信を維持しかつあるいは支持するた めに使用される一連のトラフィックバースト、ならびに種々の他の形式のバース トを受け入れる。各形式のバーストはその特定のバーストまたは送信のために特 に確保されたタイムスロットで発生する。受信機１１０は各バーストを同相およ び直交位相（１＆Ｑ）成分へと検出または復調し、これらの同相および直交位相 成分はイコライザ１２０に入力される。受信機は、前記イコライザと同様に、コ ントローラ１２５に結合され、該コントローラ１２５はＲＡＣＨＡＧＣプロセス を行うのに必要な全ての制御ハードウェアを含む。該コントローラはデータを付 加的な装置に送るためのデータ出力ボートおよび付加的な装置からデータを受信 するためのデータ入力ポートを有する。本質的にコントローラ１２５がユーザに 通信を行うことができるようにするコントローラ用インタフェースもまた利用可 能であり、かつこの好ましい実施例においては、典型的にはＰＣに接続される。

該コントローラ用インタフェースは、前記コントローラ１２５を介する、ベース ステーション１１５の校正係数（Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ　ｆａｃｔｏｒｓ）を 入力するために使用されるインタフェースである。前記コントローラ１２５はリ ードオンリメモリ（ＲＯＭ）１３５およびランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１ ３０に結合されている。前記受信機１１０、イコライザ１２０、コントローラ１ ２５、ＲＡＭ１３０、およびＲＯＭ１３５は総括的に受信機モジュールまたは無 線チャネルユニット（ＲＣＵ）１４０を構成する。受信機フロントエンド１０５ は入り信号を前記ベースステーション１１５の構成に応じて、少なくとも１つの ＲＣＵ１４０に分配するために使用される。

第２図は、Ｇｒｏｕｐｅ　５ｐｅｃｉａｌ　Ｍｏｂｉｌｅ　（ＧＳＭ）勧告５． ０１、バージョン３．　１．　０．１９８８年２月１５日、に規定されたランダ ムアクセスバーストを示す。該バーストは２９．５μｓのタイムスロットの間に 発生する８個のテイルビットと、これに続くバーストを対応するチャネルに同期 させるために使用される４１ビツトの同期シーケンスからなる。該４１ビツトの 同期シーケンスには３６の暗号化されたビットが続き、該暗号化されたビットは 、加入者ＩＤ番号、加入者登録番号、その他のような、加入者に関する情報を含 む。前記暗号化されたビットには３個のテールビットが続き、該３個のテールピ ットには次に６８．２５ガードピツトが続く。該ガードビットはバースト２００ がベースステーション１１５に到達する上で遭遇する時間遅延を補償するために 確保されている。合計のタイムスロット長は５７７μｓである。

第３図は、概略的に本発明にしたがってランダムアクセスバースト２００のＡＧ Ｃを行うＲＣＵ　１４０の各構成要素を示す。ＲＣＵ１４０がベースステーショ ン１１５に導入される前に、ＲＣＵ１４０の受信機のリニアリティの特性が決定 されなければならない。この特性決定（ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ）ま たは校正（ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ）の間に、知られたＲＦ大入力ＲＣＵ　１４ ０に印加される。該知られたＲＦ倍信号ＲＦ増幅器３００によって増幅され、か つ減衰器３０５を通るかあるいは該減衰器３０５をバイパスすることができる。

前記信号は次にミキサ３１０に入り、該ミキサ３１０もまた入力としてローカル 発振器（ＬＯ）３１２を受け前記信号を第１の中間周波数（ＩＦ）にミックスダ ウンする。ミキシング後の前記信号振幅は信号強度表示器３２５に入力され、該 信号強度表示器３２５は前記受信信号レベルの対数に比例する生の（ｒａｗ）Ｄ Ｃ電圧を生成する。前記生のＳＳＩ電圧は次にアナログ−デジタル変換器（Ａ／ Ｄ）３３５に入力され、該アナログ−デジタル変換器３３５は前記生のＳＳ■電 圧をこのポイントにおいてはリニア化されていないデジタルワードに変換する。

リニア化されていない生のＳＳＩワードは制御プロセッサ３４０によって監視さ れ、該制御プロセッサ３４０はこの好ましい実施例においては、モトローラの６ ８０３０型マイクロプロセツサである。前記生のＳＳＩワードの多数のサンプル が取られかつ平均値が計算される。この値は次にアドレスとしてＳＳＩのＲＡＭ ３４５に送られかつその特定のＲＦ入力電力レベルに対してリニア化された（ｌ 　１ｎｅａｒｉｚｅｄ）ＳＳＩワードはデータとしてそのアドレスに書き込まれ る。このプロセスが全ＲＦ電力入力範囲について繰り返され、該ＲＦ電力入力範 囲はこの好ましい実施例においては一１１０ｄＢｍ〜−１０ｄＢｍである。前記 制御プロセッサ３４０はまたＳＳＩのＲＯＭ３４２に全てのＳＳＩ情報を記憶し 、それによって前記ＳＳＩ　ＲＡＭ３４５がＲＣＵが再初期化される場合には常 に再ロードできるようにする。

前記ＡＧＣルックアップテーブルも校正されなければならない。ＡＧＣ校正の間 に、知られたＲＦ電力レベルがＲＣＵ１４０に印加される。受信機１１０から出 力される前記ＩおよびＱ信号はイコライザ１２０に配置されたＡ／Ｄ入力に対し それらが正しいレベルにあるか否かを判定するために監視される。もしＩおよび Ｑ信号が正しいレベルになければ、減衰器ＡＧＣ７３０５および一連の減衰器Ａ ＧＣｏ−ＡＧＣ６３１５によって表わされる減衰度が正しいレベルに到達するま で変えられる。特定のＲＦ性能要求に適合するために、ＡＧＣ７３０５はアクテ ィブにされあるいは５５ｄＢより大きな減衰状態に対して入力され、かつ、それ 以外では、インアクティブにされ、あるいはバイパスされる。８個の減衰器の状 態は記録されかつその特定のＲＦ入カレベルに対するＡＧＣワードとして使用さ れる。制御プロセッサ３４０は次に前記リニア化されたＳＳＩワードをアドレス としてＡＧＣＲＡＭ３５０に送りかつ該ＡＧＣワードをこのアドレスに対するデ ータとして送る。最上位ピッドはＡＧＣ７３０５を表わす。下位の７ビツトはＩ Ｆ減衰器ＡＧＣ−ＡＧＣｏ　３１５を表わす。

同じ手順が全てのＲＦ入カレベルに対して反復される。ＳＳｌに対する場合と同 様に、制御プロセッサ３４０は全てのＡＧＣ情報をＲＣＵ１４０の再初期化のた めにＡＧＣＲＯＭ３４３に記憶する。

トラフィックチャネル（Ｔ　ＣＨ）の間のＡＧＣは該ＴＣＨ信号強度の過去の経 歴に依存する。該ＴＣＨタイムスロットに先行するガード期間の間は、イコライ ザ１２０におけるプロセッサ（図示せず）は修正されたＳＳＩワードをＡＧＣＲ ＡＭ３５０のアドレスラインに書き込む。該修正されたＳＳＩワードは移動ユニ ットの信号強度の推定された平均値を生成する平均アルゴリズムの結果である。

正しいＡＧＣ状態の全ての８ビツトが次に関連する減衰器にラッチされ、該減衰 器を必要に応じて挿入する。全手順は１０μｓより短くて良くかつタイムスロッ トのスタート前に完了する。この手順は各タイムスロット毎に繰り返される。

前記ＲＡＣＨの間のＡ、　Ｇ　Ｃ獲得の開始のためには適切なチャネルに移動ユ ニットが存在することを判定する必要がある。決定の迅速性の要求のため、移動 ユニットの受信信号強度のみがこの目的に適合する。従って、前記ＳＳＩ電圧は 、それが特定のしきい値電圧と比較されると、存在検出のためのベースとして使 用される。前記移動ユニットが検出する電圧はソフトウェアによって選択される 。存在検出しきい値ハードウェアへのアクセスは３ビツトのバスを介して行われ 、該バスは８つの値の内の１つが所定の範囲から選択できるようにする。前記所 定の範囲は２つの変数に対する補償ができるようにすることを意図している。す なわち、１）異なるセルサイトの特性は異なる存在検出キャリア対ノイズ比（Ｃ ／Ｎ）を必要とする結果になる。−例として、小さな都市におけるセルは同一チ ャネル妨害を避けるためにより高い検出しきい値を必要とし、一方大きな田舎の セルは遠方の、低いレベルの移動ユニットを検出するためより低い検出しきい値 を必要とするかもしれない。

２）異なる受信機フロントエンド１０５の構成は異なる受信機ノイズフロア（ｎ ｏｉｓｅ　ｆｌｏｏｒｓ）を生成する。従って、ある特定のＣ／Ｎの値での移動 ユニットの存在を検出するためには、前記検出しきい値は可変でなければならな い。

ランダムアクセスチャネル（ＲＡＣＨ）の間のＡＧＣは次のように行われる。ラ ンダムアクセスバースト２００のタイムスロットに先行するガード期間で始まり 、前記ＳＳＩ　ＲＡＭ３４５からの出力は直接ＡＧＣＲＡＭ３５０のアドレスラ インに導かれる。前記ＡＧＣＲＡＭの出力は８個の減衰器、ＡＧＣ３０５および 減衰器ＡＧＣ０〜ＡＧＣ６３１５のブロックを制御する。ＡＧＣＲＡＭの出力は Ａ／Ｄ変換器３３５のサンプル毎に（はぼマイクロセカンド毎に１度）更新され る。このプロセスの間に時々、移動ユニット存在検出部３３０は前記ランダムア クセスバースト２００が前記タイムスロットに到達したことを表示する。存在検 出部３３０は制御プロセッサ３４０にバーストの存在を通知し、かつこの時点て 、ＡＧＣシステムは適切なＡＧＣ状態に収束し始める。この反復的なプロセスが 移動ユニットが存在するものと決定されてからほぼ２８マイクロセンカントが経 過するまで反復され、その時点でＡＧＣ７が挿入される。さらに２０マイクロセ カンド後に、ＡＧＣ−ＡＧＣ６３１５が挿入される。この４８マイクロセカンド の合計獲得時間は移動ユニットが前記ランダムアクセスバーストのスタートの２ ８マイクロ七カント前に検出可能な場合に十分なＳＳ■応答時間を保証するため に選択される。この筋書きは移動ユニットの電力が前記ランダムアクセスバース ト２００のタイムスロットに先行するガード期間の間に変動する結果として起こ り得る。

すべての場合に、このＡＧＣシステムは前記ランダムアクセスバースト２００の 始めの８個のテイルビットの終りの前に正しいＡＧＣ状態を獲得する。

第４図は、ＲＣＵ　１４０がランダムアクセスバースト２００に対しＡＧＣを行 うためのステップを示す。ＲＣＵＩ４０は、ステップ４００において、連続的な 信号振幅に関係する振幅制御値を記憶しかつ、ステップ４０５において、ＴＤＭ Ａタイムスロットの間の受信バースト信号が到達する時間を検出する。ＲＣＵ１ ４０は次に、ステップ４１０において、受信バースト信号を少なくともＴＤＭＡ タイムスロットの１つの所定の期間の間監視し、かつ、ステップ４１５において 、前記受信バースト信号の振幅に対応する振幅制御値を選択する。ＲＣＵ　１４ ０は次に、ステップ４２０において、少なくとも前記所定の期間の後に受信バー スト信号の振幅を制御する。この方法により、ＲＡＣＨのバースト信号が検出さ れかつＲＡＣＨタイムスロットの持続期間の間ＡＧＣが適用される。

国際調査報告

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．ランダムに受信されるバースト信号の振幅を制御するための時分割マルチア クセス（ＴＤＭＡ）通信システムにおける受信機モジュールであって、前記ラン ダムに受信されるバースト信号は１つのＴＤＭＡタイムスロットの時間の間に前 記受信機モジュールに入力され、前記受信機モジュールは、 連続的な信号振幅に関係する振幅制御値を記憶するための手段、 前記ＴＤＭＡタイムスロットの時間の間で前記ランダムに受信されるバースト信 号が到達する時を検出するための手段、 前記検出のための手段に応答して、前記ランダムに受信されるバースト信号の振 幅を前記ＴＤＭＡタイムスロットの少なくとも１つの所定の期間の間監視するた めの手段、前記監視のための手段に応答して、前記ランダムに受信されるバース ト信号の振幅に対応する振幅制御値を選択するための手段、そして 前記選択された振幅制御値に応じて、少なくとも前記１つの所定の期間の後に前 記ランダムに受信されるバースト信号の振幅を制御するための手段、 を具備する時分割マルチアクセス（ＴＤＭＡ）通信システムにおける受信機モジ ュール。
2. ２．前記検出のための手段はさらに所定の存在しきい値を提供するための手段お よび前記受信バースト信号の振幅が前記所定の存在しきい値よりも大きい場合を 判定するための手段を具備する、請求の範囲第１項に記載の受信機モジュール。
3. ３．前記制御のための手段はさらに前記ランダムに受信されるバースト信号の振 幅を減衰するための手段を具備する、請求の範囲第１項に記載の受信機モジュー ル。
4. ４．ランダムに受信されるバースト信号の振幅を制御しかつ入力として１つのＴ ＤＭＡタイムスロットの時間の間に少なくとも１つのランダムに受信されるバー スト信号を受ける受信機モジュールを使用した時分割マルチアクセス（ＴＤＭＡ ）ベースステーションであって、該ＴＤＭＡベースステーションは、 １つのＴＤＭＡタイムスロットの時間の間に前記ランダムに受信されるバースト 信号を受け入れるための少なくとも１つのアンテナ、 連続的な信号振幅に関係する振幅制御値を記憶するための手段、 前記ＴＤＭＡタイムスロットの時間の間の前記ランダムに受信されるバースト信 号が到達する時を検出するための手段、 前記検出のための手段に応答して、前記ランダムに受信されるバースト信号の振 幅を前記ＴＤＭＡタイムスロットの少なくとも１つの所定の期間の間監視するた めの手段、前記監視のための手段に応答して、前記ランダムに受信されるバース ト信号の振幅に対応する振幅制御値を選択するための手段、そして 前記選択された振幅制御値に応答して、少なくとも前記１つの所定の期間の後に 前記ランダムに受信されるバースト信号の振幅を制御するための手段、 を具備する時分割マルチアクセス（ＴＤＭＡ）ベースステーション。
5. ５．前記検出のための手段はさらに所定の存在しきい値を提供するための手段を 具備する、請求の範囲第４項に記載のＴＤＭＡ通信システム。
6. ６．前記検出のための手段はさらに前記ランダムに受信されるバースト信号の振 幅が前記所定の存在しきい値よりも大きくなる場合を判定するための手段を具備 する、請求の範囲第５項に記載のＴＤＭＡ通信システム。
7. ７．前記制御のための手段はさらに前記ランダムに受信されるバースト信号の振 幅を減衰するための手段を具備する、請求の範囲第４項に記載のＴＤＭＡ通信シ ステム。
8. ８．時分割マルチアクセス（ＴＤＭＡ）通信システムにおいて使用される受信機 モジュールにおいてランダムに受信されるバースト信号の振幅を制御する方法で あって、前記ランダムに受信されるバースト信号は１つのＴＤＭＡタイムスロッ トの時間の間に前記受信機モジュールに入力され、前記方法は、 連続的な信号振幅に関係する振幅制御値を記憶する段階、前記ＴＤＭＡタイムス ロットの時間の間の前記ランダムに受信されるバースト信号が到達する時を検出 する段階、前記検出段階に応じて、前記ランダムに受信されるバースト信号の振 幅を前記ＴＤＭＡタイムスロットの少なくとも１つの所定の期間の間監視する段 階、前記監視段階に応答して、前記ランダムに受信されるバースト信号の振幅に 対応する振幅制御値を選択する段階、そして 前記選択された振幅制御値に応じて、少なくとも前記１つの所定の期間の後に前 記ランダムに受信されるバースト信号の振幅を制御する段階、 を具備するランダムに受信されるバースト信号の振幅を制御する方法。
9. ９．前記検出段階はさらに、所定の存在しきい値を提供する段階、および前記ラ ンダムに受信されるバースト信号の振幅が前記所定の存在しきい値よりも大きい 場合を判定する段階を具備する、請求の範囲第８項に記載の方法。
10. １０．前記制御段階はさらに、前記ランダムに受信されるバースト信号の振幅を 減衰する段階を具備する、請求の範囲第８項に記載の方法。