JPH0832548A - 同期追従方法 - Google Patents

同期追従方法

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JPH0832548A
JPH0832548A JP16726994A JP16726994A JPH0832548A JP H0832548 A JPH0832548 A JP H0832548A JP 16726994 A JP16726994 A JP 16726994A JP 16726994 A JP16726994 A JP 16726994A JP H0832548 A JPH0832548 A JP H0832548A
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幸次 武尾
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慎一 佐藤
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 コード分割多元接続(CDMA)移動通信シ
ステムにおいて、短い判定時間で、同期の追従を行う。 【構成】 前同期判定調査により得られた同期位置での
PNコード相対値、相関開始時における信号カウンタ6
のカウント値、及びサーチカウンタ17でカウントした
相関調査数より、相関を開始するPNコードを求める。
そして、その相関位置において乗算器8,9及び蓄積器
11,12で相関演算を行い、相関カウンタ10のカウ
ント値が相関数に達した時点で、加算器15によって相
関パワーを算出し、更に1チップずれた相関位置におい
て相関パワーを算出し、同様の動作を相関調査数だけ行
い、同期判定器16によって同期位置を判定させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、DS (Direct Sequenc
e)と呼ばれるスペクトル拡散によって変調された信号
を、同一周波数帯域内に多重化して通信を行うコード分
割多元接続(Code Division Multiple Access、 以下C
DMAという)通信に基づく移動通信システムにおける
受信局での同期追従方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、このような分野の技術としては、
例えば次のような文献に記載されるものがあった。 文献;信学技報、SST92−21(1992)電子通
信学会、田近著“スペクトル拡散通信におけるディジタ
ルマッチドフィルタ技術とその問題点”P.1−6 従来、CDMA通信では、送信側と受信側で同一の擬似
コード(pseudo noisecode、以下PNコードという)を
用いてデータの拡散及び逆拡散を行うために、ベースバ
ンド帯域での受信信号と受信局との同期が重要となる。
即ち、受信信号のPNコードと受信局内で発生されるP
Nコードとが一致した時のみ正確に復調される。このた
め、CDMA通信の受信局では、通信の初期において正
確な同期位置をつかむ必要がある。更に、移動局の移動
に伴う伝搬路の変化、及び環境の変化に伴う伝搬状況の
変動により、同期位置が移動する可能性があるため、通
話中においても同期位置を調査する必要がある。受信局
では、先ず、アンテナより受信された信号に、搬送波信
号及びそれよりπ/2ずれた信号を乗算することによ
り、ベースバンド帯域(PNコード帯域)の同相成分信
号(以下、I相信号という)及び直交成分信号(以下、
Q相信号という)に変換する。同期回路では、各相信号
にPNコード系列を1チップ毎に乗算し、加算すること
で相関をとる。各相相関結果を2乗して加算をとること
で、受信信号の相関結果の絶対値(パワー)を得る。理
想的な状態では、受信信号のPNコードと受信局が発生
するPNコードとが一致した時のみ高いパワーが得ら
れ、1チップでも外れるとパワーが0に近くなる。同期
位置を見つける方法としては、前記文献に記載されてい
るように、一般にマッチドフィルタと呼ばれる方法がと
られる。この方法では、前記の相関パワーを算出する手
段を1チップまたは数分の1チップづつずらしながら行
い、相関パワーが最も高い位置、または相関パワーしき
い値を超えた位置をPNコードが一致した位置とみな
し、同期位置とする。
【0003】同期追従では、通話信号を用いる場合と、
パイロット信号を用いる場合がある。通話信号を用いた
場合、該通話信号でのPNコードはデータによって変調
されているため、複数ビット間に渡る相関は不可能とな
り、相関利得が得られない。パイロット信号を用いた場
合、該パイロット信号は通話信号に重ねて常時送信され
る。受信局では、データ変調されていない信号との相関
をとるため、複数ビット間に渡る相関が可能となり、高
い相関利得が得られる。前記のマッチドフィルタでは、
相関長分(チップ数)のレジスタに受信信号を蓄積し、
相関長分のPNコードを乗算係数として、チップ毎に受
信信号とPNコードの乗算を並列に行い、加算し、相関
結果を得る。次チップの受信信号が入力されたら、受信
信号レジスタを1シフトさせた後、レジスタに蓄積し、
次の相関演算を行う。これにより、1チップずれた位置
での相関結果が得られる。この為、次チップの信号が入
力される前に、全相関演算を終わらせる必要がある。数
分の1チップの精度で結果を得たい場合は、更にレジス
タ数を増す。相関演算は、受信信号とPNコードの乗
算、該乗算結果の加算及びその2乗加算で行われる。例
えば、拡散を64倍とし、相関をとる区間を1ビットと
すると、次の受信信号が入力されるまでの1チップ間
(即ち、1ビットの1/64の間)に、64回の乗算を
並列に行い、その64個の結果を加算し、更にその2乗
加算を行わなければならない。高雑音下においては、1
ビット区間の相関では精度の高い結果が得られないた
め、複数ビット間において相関をとる必要が生じる。相
関区間を10ビットとすると、1ビット間に640回の
乗算累積を行うことになる。つまり、640個の受信信
号レジスタ及びPNコードレジスタと、640個の乗算
器とが必要となり、回路規模が非常に大きなものとな
る。また、乗算された結果を640回加算しなければな
らず、非常に高速度の演算が要求される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
同期追従方法では、次のような問題があり、それを解決
することが困難であった。従来の同期追従方法では、パ
イロット信号を用いて複数ビット相関による同期追従を
行う時、マッチドフィルタを用いた方法では回路規模が
大きくなる。このため、1チップに1回の相関(PNコ
ードとの乗算とその結果の累積)のみを行う方法をと
る。つまり、相関長毎に1つの相関パワーを得る。しか
し、この方法において、PNコードに長い系列を使用す
ると、同期判定を行うまでに時間がかかる。例えば、P
N系列を12800とし、相関長を10ビットとする
と、同期判定調査を全範囲で行うと、12800×10
ビットの時間がかかる。本発明は、前記従来技術が持っ
ていた課題として、同期判定に長時間かかるという点に
ついて解決し、相関位置に合わせて的確にPNコードを
設定することで、同期判定において時間のかからない同
期追従方法を提供するものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するために、CDMA通信方式に基づく移動通信シス
テムにおける受信局での同期追従方法において、受信信
号をベースバンド帯域に変換してベースバンド受信信号
を出力するベースバンド帯域変換手段と、前記ベースバ
ンド受信信号をチップ毎にカウントする第1のカウント
手段と、所望局の所望位置でのPNコードを発生させる
PNコード発生手段と、前記ベースバンド受信信号と前
記PNコードとを掛け合わせてその乗算結果を累積する
乗算・累積手段と、前記乗算・累積手段での累積数をカ
ウントして通知信号を出力する第2のカウント手段と、
前記乗算・累積手段におけるI相信号の累積結果とQ相
信号の累積結果とをそれぞれ2乗し、それらの2乗結果
を加算して相関パワーを算出する2乗加算手段と、前記
第2のカウント手段からの通知信号により相関調査を行
った数をカウントする第3のカウント手段と、前記相関
パワーより同期位置を算出し、その同期位置における前
記PNコードの相対値を出力する同期判定手段と、前記
PNコードの相対値と前記第1のカウント手段のカウン
ト値とから次回の同期判定調査におけるPNコードの初
期値を算出し、その初期値を前記PNコード発生手段に
与えるPNコード初期値算出手段(以下、単にPN初期
値算出手段という)とを用い、次のようにして同期追従
を行うようにしている。即ち、前記同期判定手段での同
期判定調査により得られた同期位置でのPNコードの相
対値、相関開始時における前記第1のカウント手段のカ
ウント値、及び前記第3のカウント手段でカウントを行
う相関調査数に基づき、前記PN初期値算出手段により
相関を開始するPNコードを求めて前記PNコード発生
手段から該PNコードを発生させる。そして、その相関
位置において前記乗算・累積手段によって相関演算を行
い、前記第2のカウント手段のカウント値が相関数に達
した時点で、前記2乗加算手段によって相関パワーを算
出する。更に、1チップずれた相関位置において相関パ
ワーを算出し、同様の動作を前記相関調査数だけ行い、
前記同期判定手段によって同期位置を判定させるように
している。
【0006】
【作用】本発明では、例えば、同期追従においてパイロ
ット信号を用い、PNコードとして長い系列を用いた場
合、相関位置に合わせて的確にPNコードを設定するこ
とで、同期判定において時間のかからない同期追従方法
を可能にしている。以下、本発明の作用の一例を図3を
参照しつつ説明する。図3は、本発明の作用を示す説明
図である。この図3において、受信信号カウント値は第
1のカウント手段のカウント値であり、相関PN値はP
Nコードの番号である。図3において、例えば、PN系
列を12800とし、相関長を640チップとする。同
期判定調査を行う範囲は、前同期位置より±20チップ
とする。即ち、乗算・累積手段及び2乗加算手段の相関
演算により相関パワーを得て、同期判定手段で同期判定
を行う数(相関調査数)を41とする。同期位置は、移
動局の移動に伴う伝搬路の変化等によって変動するが、
急激には変動しない。そのため、前回得られた同期位置
の近傍を調査することで、同期位置が得られる。第1の
カウント手段は、例えば、受信信号がチップ毎に入力さ
れる度にカウントアップを行い、12800で初期化
(クリア)される。第1のカウント手段の受信信号カウ
ント値と、その受信信号と相関をとるPN値との差を、
次式のようにPN相対値と定義する。 PN相対値 = 受信信号カウント値 − 相関PN値 ここで、PN相対値は、次のようにして求められる。先
ず、2乗加算手段で算出された相関パワーが、同期判定
手段へ送られる。すると、同期判定手段では、相関パワ
ー値及びその時のPN相対値を蓄積する。PN相対値
は、相関調査における最初のPN相対値(例えば、図3
の180)が与えられれば、180、181、182と
1つづつ増加していく。第3のカウント手段のカウント
値が41となった時点で、同期判定手段によって同期の
判定(通常、1番相関パワーの高い位置の判定)が行わ
れ、その時のPN相対値(例えば、200)がPN初期
値算出手段へ送られる。相関調査数を41とすると、次
の相関調査における最初のPN相対値は、180とな
る。つまり、PN相対値は、PN初期値算出手段によっ
て計算され、同期判定手段に与えられる。そして、同期
判定手段では、相関パワーが送られてくる度に、PN相
対値をカウントアップする。
【0007】乗算・累積手段によって相関演算を行って
いる間は、受信信号カウント値と相関PN値とが共にカ
ウントアップされるため、PN相対値の関係が常に一定
となる。前同期判定においてPN相対値200の相関位
置で同期が得られたとする。この場合、受信信号カウン
ト値が進んで行っても、相関PN値との相対値が常に2
00であれば、同期がとれている。前回得られたPN相
対値200を同期判定調査の中心値として同期判定手段
で次の同期判定を行う。この時の調査の範囲は、信号ア
ドレスと相関PN値との関係を1チップづつずらし、最
大±20チップとしたPN相対値180〜220とな
る。前同期判定調査をPN相対値220の受信信号カウ
ント値1779、及び相関PN値1559で終わったと
する。同期判定手段での同期判定及びPN初期値算出手
段での初期PN値算出に10チップかかったとすると、
受信信号は常に入力しているため、次の相関はカウント
値1790からとなる。同期判定調査における1回目の
PN相対値を180とすると、相関をとるPN値の始ま
り(初期PN値)は1610となる。つまり、1610
から始まるPN値で相関をとると、PN相対値180で
の相関結果が得られる。640チップで相関をとった
後、PN値を1つ遅らせ相関をとることで、PN相対値
181での相関結果が得られる。この調査をPN相対値
220まで行い、2乗加算手段で求めた相関パワーの最
も高い位置を同期位置として、そのPN相対値を次回の
同期判定調査の中心値とする。以上のように、PNコー
ド発生手段で発生するPNコードを的確に割り当てるこ
とで、全範囲の同期調査(例えば、12800回の調
査)を行わずに、同期判定が可能となる。従って、前記
課題を解決できるのである。
【0008】
【実施例】図1は、本発明の実施例の同期追従方法に用
いる同期追従回路の機能ブロック図である。この同期追
従回路は、アンテナより受信された受信信号1をベース
バンド帯域に変換するための搬送波信号を発生する搬送
波発生器2を有し、該搬送波発生器2にπ/2位相回転
器3及び乗算器4が接続され、さらに該π/2位相回転
器3に乗算器5が接続されている。π/2位相回転器3
は、搬送波発生器2から発生された搬送波信号をπ/2
ずらす回路である。一方の乗算器4は、受信信号1と搬
送波信号とを乗算してベースバンド帯域(PNコード帯
域)のI相信号Riを出力する回路である。他方の乗算
器5は、受信信号1とπ/2ずれた搬送波信号とを乗算
してベースバンド帯域(PNコード帯域)のQ相信号R
qを出力する回路である。これらの搬送波発生器2、π
/2位相回転器3、及び乗算器4,5により、受信信号
1をベースバンド帯域に変換してベースバンド受信信号
を出力するベースバンド帯域変換手段が構成されてい
る。乗算器5には、受信信号1がチップ毎に入力される
度にカウントアップを行う第1のカウント手段(例え
ば、信号カウンタ)6が接続されている。信号カウンタ
6の最大値は、PN系列と同じとし、カウント値がPN
系列長となったらクリアされ、再びカウントアップされ
るようになっている。また、この同期追従回路には、P
Nコード発生手段であるPNコード発生器7が設けら
れ、該PNコード発生器7に乗算器8,9及び第2のカ
ウント手段(例えば、相関カウンタ)10が接続されて
いる。PNコード発生器7は、PNコードを発生する回
路である。一方の乗算器8はI相信号RiとPNコード
とを乗算する回路、他方の乗算器9はQ相信号RqとP
Nコードとを乗算する回路である。相関カウンタ10
は、PNコードが発生される度にカウントアップを行
い、相関数(相関チップ数)をカウントする回路であ
る。各乗算器8,9には、それらの乗算結果を蓄積する
蓄積器(アキュムレータ)11,12がそれぞれ接続さ
れている。これらの乗算器8,9及び蓄積器11,12
により、乗算・累積手段が構成されている。
【0009】一方の蓄積器11には、I相信号Riの累
積結果を2乗する2乗器13が接続されている。他方の
蓄積器12には、Q相信号Rqの累積結果を2乗する2
乗器14が接続されている。2乗器13,14には、そ
れらの2乗結果を加算して相関パワーを出力する加算器
15が接続されている。これらの2乗器13,14及び
加算器15により、2乗加算手段が構成されている。加
算器15には同期判定手段である同期判定器16が接続
されると共に、相関カウンタ10には第3のカウント手
段(例えば、サーチカウンタ)17が接続され、該サー
チカウンタ17が同期判定器16に接続されている。さ
らに、同期判定器16は、PN初期値算出手段であるP
N初期値算出部18に接続されている。同期判定器16
は、加算器15から出力される相関パワーより同期位置
を算出し、その同期位置におけるPNコードの相対値を
PN初期値算出部18へ送出する回路である。サーチカ
ウンタ17は、相関カウンタ10からの通知信号によ
り、相関調査を行った数をカウントする回路である。P
N初期値算出部18は、PNコードの相対値と信号カウ
ンタ6のカウント値とから、次回の同期判定調査におけ
るPNコードの初期値を算出し、その初期値をPNコー
ド発生器7に与える回路である。
【0010】図2は、図1の同期追従回路における同期
追従処理手順を示すフローチャートである。この図2の
フローチャートでは、ベースバンド帯域へ変換された後
の動作が示されている。この図2を参照しつつ、図1の
同期追従回路を用いた本実施例の同期追従方法を説明す
る。先ず、図2のステップST1において、PN初期値
算出部18によって次のような方法で相関を開始するP
N初期値を算出する。即ち、同期判定器16で得られた
前回の同期位置のPN相対値と、サーチカウンタ17で
カウントした相関調査数とより、次式に示すような1番
目の相関でのPN相対値を算出する。 PN相対値 = 受信信号カウント値 − 相関PN値 信号カウンタ6の受信信号カウント値と相関PN値は、
同時にカウントアップされるため、1つの相関において
はPN相対値が不変である。同期位置でのPN相対値を
-PNc、相関調査数をNO-Tとすると、1番目の相
関でのPN相対値S-PN1は、次式のようになる。 S-PN1 = S-PNc − NO-T/2 即ち、PN相対値S-PNcを中心に相関調査数±NO-
T/2の範囲のPN相対値の関係を持つ相関位置での相
関を行うことになる。相関を開始するPN値PNst
は、相関を開始する時点での信号カウンタ6の信号カウ
ント値をCSstとすると、次式のようになる。 PNst = CSst − S-PN1 初期PN値算出後、ステップST2においてサーチカウ
ンタ17を相関調査数NO-Tにセットする。相関演算
を開始する前に、ステップST3で蓄積器11,12及
び相関カウンタ10をリセットする。ステップST4に
おいて、PNコード発生器7ではPN初期値PNstか
ら始まるPNコードを発生し、乗算器8,9及び相関カ
ウンタ10に与える。ステップST5において相関演算
が開始され、アンテナより受信された受信信号1が乗算
器4,5によってベースバンド帯域(PNコード帯域)
のI相信号Ri及びQ相信号Rqに変換され、乗算器
8,9へ送られる。I相信号Ri及びQ相信号Rqと、
PNコード発生器7から発生されたPNコードとが、乗
算器8,9で乗算され、その乗算結果が蓄積器11,1
2に蓄積される。相関カウンタ10は、PNコードが発
生される度にカウントアップを行い、相関数(相関チッ
プ数)をカウントする。
【0011】ステップST6において、相関カウンタ1
0のカウント値が相関数に達した時、該相関カウンタ1
0が各蓄積器11,12へ通知し、該蓄積器11,12
の蓄積結果が2乗器13,14へ送られる。蓄積器11
からのI相信号Riの蓄積結果が2乗器13で2乗さ
れ、更に蓄積器12からのQ相信号Rqの蓄積結果が2
乗器14で2乗され、それらの2乗結果が加算器15で
加算され、該加算器15から相関パワーが出力され、同
期判定器16へ送られる。同時に、ステップST7にお
いて、サーチカウンタ17のカウント値から1を減ず
る。そしてサーチカウンタ17のカウント値が0か否か
が判定され、0でなければ、ステップST3へ戻り、蓄
積器11,12及び相関カウンタ10がリセットされ、
次の相関位置へ移行する。次の相関位置へ移行する場合
は、PNコード発生器7で発生されるPNコードを1つ
遅らせる。ステップST7において、サーチカウンタ1
7のカウント値が0となって相関調査が全て終わった
時、ステップST8において、同期判定器16で同期判
定を行う。この同期判定の方法は、例えば、最も相関パ
ワーの高い位置を同期位置とし、その結果を図示しない
復調器へ伝える。そして、次回の同期判定調査のため
に、同期位置でのPN相対値をPN初期値算出部18へ
送る。
【0012】以上のように、本実施例では、相関位置に
合わせてPNコード発生器7から発生されるPNコード
を的確に設定できるので、同期追従回路における判定時
間を短縮することが可能となる。なお、本発明は上記実
施例に限定されず、種々の変形が可能である。その変形
例としては、例えば次のようなものがある。 (a) 同期判定器16での同期判定の方法としては、
上記実施例のような方法の他に、相関パワーのしきい値
を用意し、そのしきい値以上の相関パワーが得られた
ら、即同期とみなす方法でもよい。また、同期判定調査
における中心値を、過去の複数の同期位置の移動平均結
果とする等の方法を用いてもよい。 (b) 図1の各蓄積器11,12の出力側に短区間相
関(試行相関)用の2乗器をそれぞれ設け、その2乗器
の出力側に試行相関用の加算器を設け、更にその加算器
の出力側に試行相関判定器を設ける。そして、相関演算
において、蓄積器11,12、試行相関用の2乗器、及
び試行相関用の加算器により、通常の相関より短区間で
相関(試行相関)を行い、該試行相関用の加算器で相関
パワーの予備的な結果(試行相関パワー)を得て、それ
を試行相関判定器によってしきい値と比較し、しきい値
以上の場合のみ上記実施例のような通常の相関を行う。
このように、試行相関を行った後に通常の相関を行うよ
うにすれば、同期判定時間を短縮することが可能であ
る。 (c) 図1の乗算器8,9、相関カウンタ10、蓄積
器11,12、2乗器13,14及び加算器15で構成
される相関部を、複数個並列に設ける。そして、PNコ
ード発生部7から発生するPNコードを1チップづつず
らして複数の相関部に与え、それらの相関部を並列に動
作させるようにすれば、同期判定時間を短縮することが
可能となる。 (d) 図1では同期追従回路を個別回路で構成した
が、それらをプロセッサを用いたプログラム制御等で実
行するようにしてもよい。
【0013】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、前同期判定調査により得られた同期位置でのPN
相対値、相関開始時における第1のカウント手段のカウ
ント値、及び相関調査数より、相関を開始するPNコー
ドを求め、その相関位置において相関演算を行い、第2
のカウント手段のカウント値が相関数に達した時点で相
関パワーを算出し、更に1チップずれた相関位置におい
て相関パワーを算出し、同様の動作を相関調査数だけ行
い、同期位置を判定させるようにしたので、相関位置に
合わせてPNコードを的確に設定でき、同期判定時間を
短縮することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の同期追従方法に用いる同期追
従回路の機能ブロック図である。
【図2】図1の同期追従回路における同期追従処理手順
を示すフローチャートである。
【図3】本発明の同期追従方法の説明図である。
【符号の説明】 1 受信信号 2 搬送波発生器 3 π/2位相回転器 4,5,8,9 乗算器 6 信号カウンタ(第1のカウント手
段) 7 PNコード発生器 10 相関カウンタ(第2のカウント手
段) 11,12 蓄積器 13,14 2乗器 15 加算器 16 同期判定器 17 サーチカウンタ(第3のカウント手
段) 18 PN初期値算出部

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 スペクトル拡散によって変調された信号
    を同一周波数帯域内に多重化して通信を行うコード分割
    多元接続通信方式に基づく移動通信システムにおいて、 受信信号をベースバンド帯域に変換してベースバンド受
    信信号を出力するベースバンド帯域変換手段と、 前記ベースバンド受信信号をチップ毎にカウントする第
    1のカウント手段と、 所望局の所望位置での擬似コードを発生させる擬似コー
    ド発生手段と、 前記ベースバンド受信信号と前記擬似コードとを掛け合
    わせてその乗算結果を累積する乗算・累積手段と、 前記乗算・累積手段での累積数をカウントして通知信号
    を出力する第2のカウント手段と、 前記乗算・累積手段における同相成分の累積結果と直交
    成分の累積結果とをそれぞれ2乗し、それらの2乗結果
    を加算して相関パワーを算出する2乗加算手段と、 前記第2のカウント手段からの通知信号により相関調査
    を行った数をカウントする第3のカウント手段と、 前記相関パワーより同期位置を算出し、その同期位置に
    おける前記擬似コードの相対値を出力する同期判定手段
    と、 前記擬似コードの相対値と前記第1のカウント手段のカ
    ウント値とから次回の同期判定調査における擬似コード
    の初期値を算出し、その初期値を前記擬似コード発生手
    段に与える擬似コード初期値算出手段とを用い、 前記同期判定手段での同期判定調査により得られた同期
    位置での擬似コードの相対値、相関開始時における前記
    第1のカウント手段のカウント値、及び前記第3のカウ
    ント手段でカウントを行う相関調査数に基づき、前記擬
    似コード初期値算出手段により相関を開始する擬似コー
    ドを求めて前記擬似コード発生手段から該擬似コードを
    発生させ、その相関位置において前記乗算・累積手段に
    よって相関演算を行い、前記第2のカウント手段のカウ
    ント値が相関数に達した時点で、前記2乗加算手段によ
    って相関パワーを算出し、更に1チップずれた相関位置
    において相関パワーを算出し、同様の動作を前記相関調
    査数だけ行い、前記同期判定手段によって同期位置を判
    定させることを特徴とする同期追従方法。
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