JPH1127180A - 受信装置、受信方法 - Google Patents
受信装置、受信方法Info
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Abstract
振器を使用しても大きな周期の間欠受信が良好に可能
で、低消費電力も実現できる受信装置の提供。 【解決手段】 間欠受信周期の値に応じてスペクトラム
拡散信号のタイミング検出精度を設定する。即ち間欠受
信の周期が長くなり発振器の誤差がより蓄積されて同期
確立に不利になる場合には、サーチ範囲としてのウイン
ドウを広げて検出能力を上げ、移動局の発振器精度の誤
差を補って確実な再同期及び間欠受信動作を可能とす
る。
Description
行う受信装置および受信方法に関し、例えば符号分割多
重方式により通信を行う移動通信システムで用いられる
受信装置および受信方法に適用して好適なものである。
有して通信を行う場合、各移動局の通信回線間の干渉を
回避するために、周波数分割方式、時分割多重方式、符
号分割多重方式などの方式が用いられている。各方式に
は、それぞれ利点および欠点があり、通信システムの目
的に応じて選択される。
ode Division Multiple Access) と呼ぶ)方式は、各回
線毎に割り当てた特定の符号(以下、PN(Pseudo ran
domNoise sequence)符号と呼ぶ)を用いて、同一搬送
周波数の変調波を元の周波数帯域より広い帯域に拡散
(以下、これをスペクトラム拡散と呼ぶ)すると共に、
スペクトラム拡散処理を施した各変調波を多重化して送
信する。また、受信したスペクトラム拡散信号と復調対
象の回線を介して与えられる送信側と同一のPN符号と
の同期をとることにより、所望の回線のみを識別する。
を逆拡散するためには、そのパターンのみならず、その
位相についても、送信側と同一のPN符号が必要であ
る。従って、PN符号のパターンや位相を変えることに
より、多次元接続が可能となる。このように拡散信号の
符号系列のパターンや位相を異ならせることにより、多
次元接続を可能にしたものが、CDMA方式と呼ばれて
いる。
に異なるPN信号を割り当てる。ここでPN符号は、擬
似的な乱数系列符号でなる。送信側はこれらの各回線を
介して送信する各変調波に異なる各PN符号をそれぞれ
掛け合わせてスペクトラム拡散させる。因みに、各変調
波はスペクトラム拡散処理される以前に所定の変調処理
を施されている。こうしてスペクトラム拡散された各変
調波は、多重化されて送信される。一方、受信側では送
信側から伝送されてきた受信信号に、復調対象となる回
線で割り当てられたものと同一のPN信号を同期させな
がら掛け合わせる。こうして目的の回線を介して伝送さ
れた変調波のみを復調する。
信側とで互いに同一の符号を設定しておきさえすれば、
直接、呼毎に通信することができる。そしてこのCDM
A方式は各回線毎にそれぞれ異なるPN符号を用いて変
調波をスペクトラム拡散処理するため、受信側では復調
対象の回線を介して伝送されたスペクトラム拡散信号し
か復調し得ず、さらにPN符号が擬似的な乱数系列でな
るために秘匿性にすぐれていると言える。
テムにおいて、送信側の基地局は移動局側の同期獲得、
維持、クロック再生のためにPN符号を繰り返し送信す
る(以下、これをパイロット信号と呼ぶ)。受信側の移
動局は、複数の基地局が送信する各パイロット信号を検
出して、検出されたタイミングをそれぞれ復調器に割り
当てる。なお移動局では復調器内でPN符号を生成して
いる。復調器はこのPN符号を、割り当てられたタイミ
ングで、目的の基地局から伝送されてくるスペクトラム
拡散信号に掛け合せることにより復調する。
システムにおいては、各基地局はそれぞれ異なるタイミ
ングのPN符号をパイロット信号として送出しており、
移動局側では目的の基地局から供給されるパイロット信
号のタイミングを検出し、復調器内で生成したPN符号
をこのタイミングに同期させることにより、目的の基地
局から送信されたスペクトラム拡散信号のみを正しく復
調することができる。なお、ここで各基地局がそれぞれ
異なるタイミングのPN符号を送信していることは述べ
たが、PN符号自体は同一の符号パターンである。そし
て、各基地局毎に異なるパイロット信号のタイミング差
が、そのままPN符号の差に相当している。
局は、待ち受け状態において消費電力を節約するため間
欠受信を行うことができる。CDMA方式を用いた移動
通信システムにおける間欠受信方式では、受信区間の開
始に先立ってパイロット信号を獲得して基地局との同期
を再確立し、検出されたタイミングを復調器に割り当て
て受信する。受信区間が終了すると、移動局は受信停止
処理を行うので基地局との同期は失われることになる。
移動局における間欠受信は、この動作を繰り返すことで
実現される。そして間欠受信の周期が長くなる(つまり
非受信区間が長くなる)ほど、消費電力の節約効果は高
まる。
間欠受信の周期が大きく(非受信区間が長く)なると、
移動局内部の発振器の誤差の蓄積によって間欠受信開始
におけるパイロット信号の同期確立(タイミング検出)
に失敗する場合が発生しやすくなるという問題がある。
つまり良好な間欠受信動作ができなくなる。
行うには、高い精度の発振器を使用することにより可能
となるが、発振器の価格が高価になり受信装置としての
コストアップは避けられない。そしてこれを嫌って高精
度発振器を採用しない場合は、その移動局は大きな周期
の間欠受信を行うことが困難であり、低消費電力を実現
することが困難なものとなった。
題を考慮してなされたもので、移動局において簡易な構
成でかつ低精度の発振器を使用しても大きな周期の間欠
受信を可能とし、低消費電力を実現する受信装置、受信
方法を提供することを目的とする。
ングを検出するタイミング検出手段と、間欠的な受信動
作をタイミング検出手段で検出されるタイミングに基づ
いて実行する間欠受信手段と、間欠受信手段に設定され
ている間欠周期の値に応じてタイミング検出手段におけ
るスペクトラム拡散信号のタイミング検出精度(検出能
力)を設定する制御手段とを備えるようにする。
の誤差がより蓄積されて同期確立に不利になるという事
情があるため、その間欠周期に応じて、同期確立のため
のタイミング検出動作の精度(例えば検出幅としての検
出能力)を設定させることで、移動局の発振器精度の誤
差を補うことができ、例えば長い間欠周期で低消費電力
を実現する間欠受信動作などを可能にする。
て、IS-95 方式として米国などにおいて標準化されたC
DMA通信システムにおける間欠受信方式を例として、
図面を参照して詳細に説明する。
施の形態となる移動局受信装置を示している。この移動
局受信装置はアンテナ11で受信した受信信号S1を、
アンテナ共用器12、高周波増幅器13、直交検波回路
14での各処理に順次供することでベースバンド信号S
2に変換し、得られたベースバンド信号S2をA/D変
換して(図示せず)複数の復調器16a、16b、16
cとタイミング検出器17とに供給する。
るパイロット信号をベースバンド信号S2から検出す
る。検出処理のために、タイミング検出器17は内部の
PN生成部20dでPN符号を生成する。またタイミン
グ検出器17はこうして検出されたパイロット信号に基
づくタイミングを復調器16a、16b、16cに制御
部20を介して割り当てる。復調器16a、16b、1
6cはそれぞれ割り当てられたタイミングでベースバン
ド信号S2を復調し、各々得られた復調信号S3,S
4,S5を合成器19に送出する。具体的には、各復調
器16a、16b、16cでは、それぞれ内部のPN生
成部20a、20b、20cでPN符号を生成してお
り、このPN符号を上述したタイミングでベースバンド
信号S2に掛け合わせることにより復調を行う。
ぞれ基地局毎の固有のタイミングで送信している。した
がって、パイロット信号に示されるタイミングにPN符
号を同期させ、この同期したPN符号を用いてベースバ
ンド信号S2を復調することにより、復調対象の基地局
から送信された信号のみを選択的に復調することができ
る。なお、このようにパイロット信号に示されるタイミ
ングに復調器内で生成したPN符号のタイミングを同期
させることをロックと呼ぶ。
供給されるベースバンド信号S2をそれぞれ異なるPN
符号を用いて復調している。すなわち、基地局から送信
される信号は一定の伝播経路長でなる伝送路のみを介し
て受信されるものばかりではなく、建物等の障害物に反
射するなどしてそれぞれ異なる経路長の伝送路を介して
受信機に受信されるものもある。このような複数の伝送
路を介して受信される複数の反射波を、マルチパスと呼
ぶ。実際上、マルチパスが一般的に存在するため、受信
機は複数の復調器16a、16b、16cを設けてパス
の数または受信可能な基地局の数に応じて動作させてい
る。
して(すなわちタイミングのみが異なった状態で)受信
される受信信号S1をそれぞれ復調器16a、16b、
16cで復調させるようになされている。合成器19は
このようなマルチパスから得られた復調信号S3,S
4,S5を入力して合成する。この際、復調信号S3,
S4,S5がそれぞれ異なるタイミングで復調されてい
るため、合成器19は、復調信号S3,S4,S5のタ
イミングを同期させた上で合成する。合成器19は、こ
のように復調信号S3,S4,S5を合成することによ
り、対雑音及び対妨害比の大きな受信データS6を生成
することができ、こうして得られた受信データS6を後
段の回路系に出力している。
り、送信データS7を変調部18に供給してスペクトラ
ム拡散処理及びオフセットQPSK(Quadrature Phase
Shift Keying:4相位相変調) 処理を施す。移動局はこ
うして変調部18で生成した変調信号S8を高周波増幅
器15で増幅させて、アンテナ共用器12及びアンテナ
11を順次介して放射送信する。
受信動作を図2に模式的に示す。移動局受信装置は、電
源オンで基地局との初期同期を確立すればシステムタイ
ムを得ることができる。ここでシステムタイムは、CD
MAシステムで使用される時刻情報であって、移動局と
基地局の双方で維持更新され続ける。
イミングは、このシステムタイムを基準にして行われ
る。すなわち、移動局における受信は80msec長単
位の区間のスロット(Paging Channel Slot )に分割さ
れ、移動局は割り当てられたスロット のみを受信す
る。また、間欠受信の周期Tは1.28秒単位で次式に
規定されている周期となる。 T=1.28×2i (i=0,1,・・・7)
(=16スロット)であり最長間欠周期は163.84
秒(=2048スロット)である。図2は間欠周期が最
短周期1.28秒とされスロット番号6が割り当てられ
た場合の例であって、次回の受信スロットは番号22
(つまり6+16)になる。移動局における間欠周期の
判定および割り当てスロット番号の決定は、基地局から
送信された制御メッセージを受信し、そのメッセージ解
析を行う必要がある。これら間欠周期判定手段は、例え
ば移動局における復調器16a、16b、16c、およ
び受信制御ソフトウェア(つまり制御部20の機能)に
よって実現される。
間欠受信動作において、移動局が割り当てられた受信ス
ロット区間を正しく受信するためには、その受信スロッ
トの前にCDMAシステムとの同期を再度獲得しておく
必要がある。これが図2下段に斜線部分として示す再獲
得処理である。これはタイミング検出器17及び制御部
20による処理となる。
ば以下の手順で行うことができる。 .前回受信していたパイロット信号のタイミング検出
(部分サーチ処理)を行う。 .検出したパイロット信号タイミングを使用して復調
器に割り当てる。
を用いて説明する。従来技術での説明において述べた通
り、CDMA方式では、基地局はパイロット信号と呼ば
れるPN符号を繰り返し送信している。IS-95 方式の場
合には、この繰り返されるPN符号の長さ(周期)は2
15(=32768チップ)である。チップ(chip)と
は、情報ビットが拡散された情報としての符号「0」
「1」の単位であり、この場合「0」「1」の符号生成
パターンが215(=32768チップ)周期で繰り返さ
れることを意味する。
ーンを生成させて受信PNパターンと相関をとることで
PN符号のタイミングを検出する。つまり移動局におけ
るタイミング検出器17は、図3に示すように、移動局
はウインドウWとして設定されたサーチ範囲内(タイミ
ング範囲)において、PN生成部20dでのPN符号生
成タイミングをずらせていきながら、図面上部に示す受
信中のPN符号との相関をとることを繰り返す。
68チップ)分すべて相関をとることは、その相関取得
処理に時間がかかることもあって、通常はPN符号の一
部分だけを対象にして相関性を調べる。この部分相関の
対象チップ数を積算チップ数と呼び、積算チップ数が大
きいとパイロット信号のタイミング検出に時間がかかる
が正確なタイミング検出判定を行うことができる。逆に
積算チップ数が小さいとパイロット信号のタイミング検
出に要する時間は少なくて済むが、タイミング検出判定
精度が劣化することになる。
28秒の際に、積算チップ数を256チップとし、また
ウインドウWとして40チップ区間のサーチ範囲を設定
してタイミング検出を行うものとしている。図3下段
に、ウインドウW内でのサーチ結果として縦軸に位相相
関エネルギーを示している。この位相相関エネルギーと
は、発生したPN符号の或るチップと受信したPN符号
の同一タイミングのチップが一致(「0」と「0」もし
くは「1」と「1」)した場合にエネルギー「1」を加
算するものと考えられる。従って、発生させたPN符号
と受信したPN符号の位相が一致するタイミングtONで
は、位相相関エネルギーが最大となる。このタイミング
tONが部分サーチ処理の結果として検出されるパイロッ
ト信号タイミングとなる。タイミング検出器17で検出
したこのパイロット信号タイミングに基づいて、制御部
20が上記の処理として復調器16a、16b、16
cへのタイミング割当を行うことで、再獲得処理が完了
する。
た通り、間欠受信で受信区間が終了して移動局と基地と
の同期が失われている間(間欠受信の非受信区間)に
は、移動局内の発振器の誤差のため間欠受信の非受信区
間長に応じて前回受信して移動局内部で記録しているパ
イロット信号のタイミングが、実環境のタイミングとず
れてしまう。このパイロット信号タイミングのずれが、
図3で示した部分サーチ範囲としてのウインドウWに収
まっていなければ、間欠受信のCDMAシステム再獲得
に失敗したことになり、その移動局に割り当てられたス
ロットを正しく受信できないことになる。
移動局の制御部20は間欠受信動作として実行されてい
る間欠周期を判定し、タイミング検出器17によって行
われる間欠受信の際のCDMAシステム再獲得における
部分サーチ範囲としてのウインドウWを、その間欠周期
の値に応じて可変設定することでタイミング検出精度を
設定し、タイミング検出器17で確実にパイロット信号
を検出させることを行わせるようにしている。より具体
的には、間欠周期として長い周期が設定されている場合
ほど、ウインドウWとしてのサーチ範囲を広げ、検出精
度を向上させることで、発振器誤差の蓄積が大きくなる
長い周期の間欠受信動作の際でも、確実にパイロット信
号検出を実現するものである。
ようにT=1.28×2i (i=0,1,・・・7)で規定
される8種類の周期があり、これらは次の(表1)に間
欠受信周期として示される。
果や使用勝手を考えてユーザーが選択できるようにして
もよいし、製造者が出荷前に固定設定するものとしても
よい。また何らかの事情、例えば受信電波状況や通信頻
度などに応じて制御部20が自動的に可変設定するよう
にしてもよい。
は、或る間欠周期が設定されていることになるが、本例
の移動局受信装置では、その間欠周期に応じてタイミン
グ検出精度を変更することになる。即ちタイミング検出
器17におけるウインドウWとしてのサーチ範囲の情報
と、サーチ動作時の積算チップ数の情報は制御部20に
よって設定されるが、制御部はこのウインドウWと積算
チップ数をそのときの間欠受信周期に応じて、上記(表
1)に示すように設定することになる。
は、ウインドウWを40チップの範囲とするとともに、
積算チップ数を256チップとして、図3に示したよう
なサーチ動作を実行させる。また、間欠受信周期が2.
56秒の際には、ウインドウWを50チップの範囲、積
算チップ数を256チップとし、さらに間欠受信周期が
5.12秒の際には、ウインドウWを60チップの範
囲、積算チップ数を256チップとする。間欠受信周期
が最大の163.84秒の場合は、ウインドウWを11
0チップの範囲、積算チップ数を128チップとする。
インドウWの範囲を広げることで、大きな発振器誤差に
も対応できるようになり、確実にパイロット信号タイミ
ングを検出できる。また積算チップ数は間欠受信周期が
比較的小さい場合に256チップ、比較的大きい場合に
128チップとしているが、これにより、間欠受信周期
が長くウインドウWを広げる場合での処理時間のバラン
スを計っている。つまり上述したように積算チップ数が
小さいとタイミング検出判定精度が劣化すことは否めな
いが、パイロット信号のタイミング検出に要する時間は
少なくて済む。従ってサーチ範囲の増大という処理の長
時間化要因と、積算チップ数を小さくすることでの処理
の短時間化要因を合わせることで、ウインドウWが広げ
られても処理が長時間化しないようにしている。
て、実際に使用する発振器の精度や基地局の送信してい
るパイロット信号のエネルギー強度等に応じて適正に設
定すればよいことはいうまでもない。
ることでタイミング検出精度を変更するようにしたが、
これ以外の方法でタイミング検出精度を変更することも
考えられる。例えば積算チップ数の変更や、PN符号相
関取得時の分解能の変更という手法によってもタイミン
グ検出精度を変更できる。
6チップとする場合と128チップとする場合について
述べたが、これらはウインドウ幅の変化に応じた従属的
な設定変更とした。ところが、例えばウインドウ幅を固
定として、積算チップ数を間欠受信周期に応じて変更し
ていくことも考えられる。積算チップ数を増やせば誤検
出の確率が減るという利点がある。ただしタイミング検
出時間は長くなる。積算チップ数を減らせばタイミング
検出時間は短くなるという利点がある。ただし誤検出の
確率は増加する。これらの長短所を、間欠受信周期の長
短の際の各事情に照らし合わせて考えて、間欠受信周期
に応じた積算チップ数を設定すればよい。
る手法とは、PN符号の生成タイミングのずらし量を可
変するものである。図3の説明において述べたとおり、
PN符号相関取得時にはウインドウWとして設定された
サーチ範囲内において、PN符号生成タイミングをずら
せていきながら、受信中のPN符号との相関をとること
を繰り返す。ここでずらせていく量は、上記例では1チ
ップとした。1チップ単位でずらせていく状態を図4
(a)に示すが、このずらしていく量を例えば図4
(b)のように1/2チップとしたり、図4(c)のよ
うに1/4チップとすることで、タイミング検出精度は
変更できる。
ことにより、誤検出の確率は減り、かつ検出タイミング
分解能が上がるという利点がある。ただしタイミング検
出時間が長くなるという面もある。分解能を下げる(ず
らし量を大きくする)ことにより、タイミング検出時間
を短くできるという利点がある。ただし誤検出の確率は
増え、かつ検出タイミング分解能が下がる。即ちこれら
の点を鑑みて、間欠受信周期に応じた分解能を設定すれ
ばよい。
を高く)設定するほど、ハードウエア規模は大きくなる
が、間欠受信周期に応じたフレキシブルなタイミング検
出精度変更が可能となる。
欠受信周期の値に応じてスペクトラム拡散信号のタイミ
ング検出精度を設定するようにしているため、間欠受信
の周期が長くなり発振器の誤差がより蓄積されて同期確
立に不利になる場合でも、移動局の発振器精度の誤差を
補って確実な再同期及び間欠受信動作を可能にすること
ができるという効果がある。そしてこれによって高精度
で高価な発振器を採用する必要もなく、受信装置として
の低コスト化が実現できるとともに、間欠受信周期が長
くても問題ないため、消費電力の節約を考える場合も好
適なものとなる。また、タイミング検出精度はタイミン
グ検出の対象範囲としての検出幅(ウインドウ幅)によ
り設定することで、非常に簡易に、例えばソフトウエア
処理などで精度設定ができるという利点もある。
ク図である。
である。
作の説明図である。
更の説明図である。
増幅器、14 直交検波回路、16a,16b,16c
復調器、17 タイミング検出器、19 合成器、2
0 制御部
Claims (4)
- 【請求項1】 基地局と移動局との間で符号分割多重方
式によりスペクトラム拡散信号を送受信する移動通信シ
ステムに用いられる受信装置として、 スペクトラム拡散信号のタイミングを検出するタイミン
グ検出手段と、 間欠的な受信動作を前記タイミング検出手段で検出され
るタイミングに基づいて実行する間欠受信手段と、 前記間欠受信手段に設定されている間欠周期の値に応じ
て、前記タイミング検出手段におけるスペクトラム拡散
信号のタイミング検出精度を設定する制御手段と、 を備えたことを特徴とする受信装置。 - 【請求項2】 前記制御手段は、前記タイミング検出手
段におけるスペクトラム拡散信号の検出幅を変更するこ
とでタイミング検出精度を設定することを特徴とする請
求項1に記載の受信装置。 - 【請求項3】 基地局と移動局との間で符号分割多重方
式によりスペクトラム拡散信号を送受信する移動通信シ
ステムに用いられる受信装置の受信方法として、 間欠的な受信動作をスペクトラム拡散信号のタイミング
検出に基づいて実行するとともに、そのタイミング検出
動作については、間欠受信動作としての受信周期の値に
応じてタイミング検出精度を設定することを特徴とする
受信方法。 - 【請求項4】 前記タイミング検出精度は、スペクトラ
ム拡散信号の検出幅を変更することで設定することを特
徴とする請求項3に記載の受信方法。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17702097A JP3693083B2 (ja) | 1997-07-02 | 1997-07-02 | 受信装置、受信方法 |
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Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17702097A JP3693083B2 (ja) | 1997-07-02 | 1997-07-02 | 受信装置、受信方法 |
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JP3693083B2 JP3693083B2 (ja) | 2005-09-07 |
Family
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP17702097A Expired - Fee Related JP3693083B2 (ja) | 1997-07-02 | 1997-07-02 | 受信装置、受信方法 |
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