JP3667313B2

JP3667313B2 - Ｃｄｍａ信号受信装置

Info

Publication number: JP3667313B2
Application number: JP2002316424A
Authority: JP
Inventors: 衛佐和橋; 健一樋口
Original assignee: NTT Docomo Inc
Current assignee: NTT Docomo Inc
Priority date: 2002-10-30
Filing date: 2002-10-30
Publication date: 2005-07-06
Anticipated expiration: 2015-12-22
Also published as: JP2003163615A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スペクトル拡散を用いた符号分割多元接続方式（ＣＤＭＡ）の受信装置に関する。とりわけ、セルラ構成を用いた移動通信分野におけるＣＤＭＡの受信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＤＳ−ＣＤＭＡ(Direct Sequence - Code Division Multiple Access：直接拡散−符号分割多元接続方式) は、複数の通信者が同一の周波数帯を用いて通信を行う方式であり、各通信者の識別は拡散符号で行う。移動通信では、多重波伝搬の各受信波の伝搬路長にばらつきがあるために、伝搬遅延時間が異なる多重波が干渉しあう。ＤＳ−ＣＤＭＡ通信においては、情報データを伝搬遅延時間よりも周期に短い高速のレートの拡散符号で帯域拡散するために、この伝搬遅延時間の異なるそれぞれの多重波が分離・抽出できるようになる。移動局は基地局に対して変動するために、この遅延プロファイル（遅延時間に対する信号電力分布）も時間変動する。また、それぞれのパスの信号は、見通しでない所ではレイリー変動をする。ＤＳ−ＣＤＭＡにおいては、この時間分離した伝搬遅延時間の異なる複数のレイリー変動をするマルチパス信号をかき集めて、同相合成（ＲＡＫＥ合成）することにより、ダイバーシチ効果が得られて受信特性が向上する。あるいは、一定の受信品質（ビット誤り率）に対しては、ＲＡＫＥ合成に伴うダイバーシチ効果により送信電力を低減することができ、従って同一セル内、セル外の他ユーザに対しての干渉電力が低減するために、一定周波数帯域における加入者容量を増大することができる。
【０００３】
しかし、前述のように移動局は基地局に対して相対変動をするために、遅延プロファイルも変動し、ＲＡＫＥ合成すべきパスの遅延時間も変動する。従って、移動通信環境下では、遅延プロファイルの変動に対して追従し、瞬時において最大の信号電力が得られる複数パスに対してＲＡＫＥ合成できるような、マルチパス・サーチ、トラッキング機能が受信機に必要になる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、セルラＤＳ−ＣＤＭＡ通信において遅延プロファイルの変動するマルチパス信号に対して、プロファイルの変動に対して追従特性の良好な、高精度のＲＡＫＥ合成パスを選択するＣＤＭＡ信号受信装置を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、ＣＤＭＡ信号を受信するための装置において、チャネルに対応した拡散符号レプリカを発生する拡散符号レプリカ発生器と、該拡散符号レプリカ発生器からの前記拡散符号レプリカに対して、各パスの受信信号の拡散符号の位相に同期した遅延を与える拡散符号レプリカ遅延手段を有し、各パスの受信信号に応じた拡散符号レプリカを用いて、各パスの受信信号と相関検出を行い、前記各パスの受信信号に応じた拡散符号レプリカの位相更新情報を出力するトラッキング・フィンガと、前記拡散符号レプリカ発生器からの前記拡散符号レプリカに対して各チップ位相ごとの遅延を与える拡散符号レプリカ遅延手段、入力変調信号と前記拡散符号レプリカ遅延手段からの各チップ位相ごとの拡散符号レプリカとを乗算する第１乗算手段、該第１乗算手段の出力信号を一定時間積分する第１積分・ダンプ手段、該第１積分・ダンプ手段の出力信号を振幅２乗する振幅２乗手段、および、該振幅２乗手段の出力信号を入力として前記各チップ位相ごとの拡散符号レプリカに対する平均受信信号電力を格納する受信信号レベルメモリ手段とを有し、サーチ範囲の全チップ位相における受信信号レベルを検出し、さらに数周期の受信信号レベルを検出して平均受信信号レベルを求め、前記受信信号レベルメモリ手段に格納するサーチ・フィンガと、前記受信信号レベルメモリ手段に格納された前記平均受信信号レベルを基に、一定周期毎にＲＡＫＥ合成パスを選択するとともに、前記トラッキング・フィンガからの前記位相更新情報を入力として、ＲＡＫＥ合成を行っている各パスについて独立に各パスの遅延時間の変動に対する相関検出を行い、合成したパス位置が重複する場合にはＲＡＫＥ合成パスの再割り当てを行うコントロール手段とを備えたことを特徴とする。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載のＣＤＭＡ信号受信装置において、前記トラッキング・フィンガは、前記拡散符号レプリカ遅延手段が、前記コントロール手段からの各パスに対する拡散符号レプリカの位相情報を入力し、各パスの受信信号の拡散符号の位相に同期した、および拡散符号の位相に±Δ位相シフトした拡散符号レプリカを生成し、前記拡散符号レプリカ遅延手段から前記拡散符号の位相に同期した拡散符号レプリカを、前記受信信号に乗算する第２乗算手段と、該第２乗算手段の出力信号を一定時間積分する第２積分・ダンプ手段と、前記拡散符号レプリカ遅延手段からの前記拡散符号の位相に±Δ位相シフトした拡散符号レプリカを、前記受信信号にそれぞれ乗算する第３乗算手段と、該第３乗算手段の出力信号をそれぞれ一定時間積分する第３積分・ダンプ手段と、該第３積分・ダンプ手段の出力信号から拡散符号レプリカ位相誤差を検出する拡散符号レプリカ位相誤差検出手段と、該拡散符号レプリカ位相誤差検出手段からの前記拡散符号レプリカ位相誤差を平均化して、前記位相更新情報を出力する手段とを有することを特徴とする。
【０００７】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２記載のＣＤＭＡ信号受信装置において、前記拡散符号レプリカ発生器から発生する拡散符号レプリカは、ロングコード拡散符号であることを特徴とする。
【０００８】
上記の様な構成を用いることにより、移動通信環境下において、遅延プロファイルの変動に対して追従し、瞬時において最大の信号電力が得られる複数パスに対してＲＡＫＥ合成できるような、マルチパス・サーチ、トラッキングができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１に本発明のマルチパス・サーチ方式におけるサーチ・アルゴリズムを示す。図２に本発明のマルチパス・サーチ方式の基本動作を示す。
【００１０】
図１、図２を用いて、遅延プロファイルの変動するマルチパス信号に対して、プロファイルの変動に対して追従特性の良好な、高精度のＲＡＫＥ合成パスを選択するマルチパス・サーチ・トラッキングを説明する。
【００１１】
まず、サーチ・フィンガで、遅延プロファイルのサーチ範囲におけるオーバ・サンプリングを考慮した、全てのチップ位相における受信信号レベルを検出する（Ｓ１）。これは、各チップ位相毎に順次受信信号レベルの検出を行い、サーチ範囲の全チップ位相における受信信号レベルを検出後、さらに数周期レベル検出を行って１サーチ単位位相あたりの平均の受信信号レベルを求めることで行う。各パスはレイリー変動を受けているため、平均の受信信号レベルを求めるには、ドップラ周波数が平均できる程度に長い時間受信レベルの平均化を行う必要がある。
【００１２】
この初期のサーチにおける平均受信信号レベル検出により、ＲＡＫＥ合成パス選択手段でＲＡＫＥ合成すべきパスを選択する（Ｓ２）。この選択したパスについて、トラッキング・フィンガで相関検出を行う。そして、積分・ダンプ後、各パス毎に復調を行いＲＡＫＥ合成する。各トラッキング・フィンガは、各パス毎に独立トラッキング機能を有する。各パスが独立のトラッキングを行うために、異なるパスについて相関検出を行った場合、パスが重なる場合もある。この場合には、一方のトラッキング・フィンガについて、受信信号レベルのランキング情報を基に選択パスの再割り当てを行う（Ｓ４）。受信拡散レプリカ符号位相を基に、ＲＡＫＥ合成しているパスの遅延時間を認識できる。
【００１３】
また、トラッキング・フィンガが、独立にトラッキングを行っているために、トラッキングに伴う各トラッキング・フィンガの拡散符号レプリカの位相更新情報を基に、ＲＡＫＥ合成の各パスの拡散符号レプリカの位相をリアルタイムで管理する（Ｓ４）。
【００１４】
複数のサーチ・フィンガは、ＲＡＫＥ合成すべき遅延時間の範囲の全チップ位相について受信信号レベル検出を行い、さらに各チップ位相について平均化して一定時間周期でＲＡＫＥ合成パスを選択し、対応する拡散符号レプリカ符号を複数のトラッキング・フィンガのレプリカ符号として与える（Ｓ３）。
【００１５】
この図１の動作は、実際の信号との対応を示す図２を参照することで、より理解が深まる。図２において、（ａ）は、受信信号を表しており、情報データＮ個のシンボル間、マルチパス・サーチが行われる。（ｂ）は、サーチ・フィンガで検出される各マルチパス信号の受信信号レベルを表している。また、（ｃ）は各パスに割り当てれてたトラッキング・フィンガがトラッキングしている様子を表している。ＤＬＬ(Delay Lock Loop) でトラッキングを行う。（ｄ）はコントロールがトラッキング・フィンガに対して、制御を行っている様子を示している。（ｅ）は、サーチ・フィンガが周期的にサーチする様子を示している。
【００１６】
まず、サーチ・フィンガは、マルチパス・サーチ範囲内で、各コード位相毎に受信信号レベルを検出し、その受信信号レベルの高いコード位相に対してトラッキング・フィンガを割り当てる。割り当てられたトラッキング・フィンガは、受信信号の拡散符号位相に対して±Δ位相シフトした拡散符号でトラッキングを行うと同時に、復調を行う。コントロールは、トラッキング・フィンガが同じ位置になった場合、ＲＡＫＥ合成パスの変更を指示する。また、サーチ・フィンガは、周期的にサーチを継続し、各コード位相受信信号のレベルを検出しているので、トラッキング・フィンガのパスとサーチ・フィンガの受信レベルを比較して、復調するための拡散符号レプリカの位相を指定する。
【００１７】
【実施例】
図３に本発明の具体的な実施例構成を示すブロック図である。
【００１８】
１００は受信入力拡散信号が入力される端子である。２００はトラッキング・フィンガで、トラッキングと逆拡散を行う。３００はサーチ・フィンガで、各位相における受信信号のレベルを検出する。４０２はＲＡＫＥ合成パス選択部で、サーチ・フィンガ３００やトラッキング・フィンガからの信号により、拡散符号の位相を選択している。４０３はパイロット内挿補間絶対同期検波器で、トラッキング・フィンガ２００で逆拡散された信号を同期検波する。４０１は拡散符号レプリカ発生器で、トラッキング・フィンガ２００やサーチフィンガ３００に対して、使用する特定チャネルに対する拡散符号レプリカを供給している。トラッキング・フィンガ２００やサーチフィンガ３００は、この拡散符号レプリカを所定量遅延して使用している。４０５はＲＡＫＥ合成回路で、各パスの信号を合成する。
【００１９】
２０１，２０２，２０３及び３０１は乗算器で、拡散符号レプリカと受信信号とを乗算して逆拡散を行う。２０４，２０５，２０７及び３０２は積分・ダンプ回路で、一定時間積分している。２０８，２０９及び３０３は振幅２乗回路で回路振幅２乗検波して信号レベルを検出している。
【００２０】
上記の様な構成の回路構成の動作を説明する。サーチ・フィンガ３００の全チップ位相の受信レベル検出情報を基に、ＲＡＫＥ合成パス選択部４０２で指定された遅延のパスに対応する拡散レプリカ符号を用いて、トラッキング・フィンガ２００は、逆拡散を行う。この逆拡散後の信号に対して復調する。
【００２１】
復調方式としては、遅延検波、同期検波等がある。絶対同期検波では受信の絶対位相を推定する必要がある。本実施例では、パイロット・シンボルを用いて、パイロット・シンボルの位相をリファレンス位相として、各情報シンボルの位相を推定することで、絶対同期検波を行っている（４０３）。
【００２２】
また、トラッキング・フィンガ２００では、受信拡散変調信号と、各パスの受信信号の拡散符号位相に同期した拡散符号レプリカ位相に対して±Δ位相のシフトしたレプリカ符号とで相関検出（２０１，２０２）を行い、積分・ダンプ回路２０４及び２０５で一定時間積分し、振幅２乗検波して（２０８，２０９）、データ変調成分、瞬時位相変動成分を除去する。その後、＋Δ位相シフトした拡散符号レプリカと、−Δ位相シフトした拡散符号レプリカとで、振幅２乗出力を互いに逆極性で加算（２１０）して、拡散符号レプリカのチップ・タイミング誤差信号を生成する。このチップ・タイミング誤差信号をループ・フィルタ２１１で平均化し、このループ・フィルタ出力信号に応じて拡散符号レプリカの位相を更新する。
【００２３】
この位相更新情報をＲＡＫＥ合成パス選択部４０２に入力し、ＲＡＫＥ合成パス選択部４０２では、リアル・タイムにＲＡＫＥ合成パスを管理し、パスの重複を防ぐ。また、ＲＡＫＥ合成パス選択部４０２は、ＲＡＫＥ合成を行っている各パスに対する拡散符号レプリカの位相情報サーチ・フィンガ出力の平均遅延プロファイルを基に、一定周期毎にＲＡＫＥ合成パスを更新する。
【００２４】
さらに、ＲＡＫＥ合成パス選択部４０２は、トラッキング・フィンガ２００での復調用、チップ・タイミング誤差信号生成用の拡散符号レプリカ信号を生成する。トラッキング・フィンガ２００は、この時間遅延を有する各パスの拡散符号レプリカと入力拡散変調信号との、一定時間の相関検出を行って、積分出力信号を復調器４０３へ入力する。
【００２５】
本実施例では、情報データ周期に比較して非常に繰り返し周期の長いロングコードを用いている（４０１）ので、１情報シンボル長よりも遅延時間の長いマルチパス信号に対しても、ＲＡＫＥ合成を行うことができる。
【００２６】
【発明の効果】
以上、本発明のＣＤＭＡ信号受信装置においては、各ＲＡＫＥ合成パス信号に対して独立に遅延プロファイルの変動に対してトラッキングを行い、一定時間毎にサーチ・フィンガで全サーチチップ位相について受信信号レベル検出を行い、ＲＡＫＥ合成パスを選択してトラッキング・フィンガに割り当てている。このことにより、プロファイルの変動に対して、高精度な拡散符号トラッキングが実現できる。
【００２７】
また、プロファイルの遅延時間に応じて拡散符号レプリカの位相を遅延させて相関検出を行うことにより、非常に長遅延のマルチパスに対してもＲＡＫＥ合成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のマルチパス・サーチ法のフローを示すブロック図である。
【図２】本発明のマルチパス・サーチ法の基本動作を示すブロック図である。
【図３】本発明のマルチパス・サーチ法の実施例構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１００入力端子
２００トラッキング・フィンガ
２０１，２０２，２０３乗算器
２０４，２０５，２０７積分・ダンプ回路
２０８，２０９振幅２乗回路
３００サーチ・フィンガ
３０１乗算器
３０２積分・ダンプ回路
３０３振幅２乗回路
４０１拡散符号レプリカ発生器
４０２ＲＡＫＥ合成パス選択部
４０３パイロット内挿補間絶対同期検波器
４０５ＲＡＫＥ合成回路

Claims

ＣＤＭＡ信号を受信するための装置において、
チャネルに対応した拡散符号レプリカを発生する拡散符号レプリカ発生器と、
該拡散符号レプリカ発生器からの前記拡散符号レプリカに対して、各パスの受信信号の拡散符号の位相に同期した遅延を与える拡散符号レプリカ遅延手段を有し、各パスの受信信号に応じた拡散符号レプリカを用いて、各パスの受信信号と相関検出を行い、前記各パスの受信信号に応じた拡散符号レプリカの位相更新情報を出力するトラッキング・フィンガと、
前記拡散符号レプリカ発生器からの前記拡散符号レプリカに対して各チップ位相ごとの遅延を与える拡散符号レプリカ遅延手段、入力変調信号と前記拡散符号レプリカ遅延手段からの各チップ位相ごとの拡散符号レプリカとを乗算する第１乗算手段、該第１乗算手段の出力信号を一定時間積分する第１積分・ダンプ手段、該第１積分・ダンプ手段の出力信号を振幅２乗する振幅２乗手段、および、該振幅２乗手段の出力信号を入力として前記各チップ位相ごとの拡散符号レプリカに対する平均受信信号電力を格納する受信信号レベルメモリ手段とを有し、サーチ範囲の全チップ位相における受信信号レベルを検出し、さらに数周期の受信信号レベルを検出して平均受信信号レベルを求め、前記受信信号レベルメモリ手段に格納するサーチ・フィンガと、
前記受信信号レベルメモリ手段に格納された前記平均受信信号レベルを基に、一定周期毎にＲＡＫＥ合成パスを選択するとともに、前記トラッキング・フィンガからの前記位相更新情報を入力として、ＲＡＫＥ合成を行っている各パスについて独立に各パスの遅延時間の変動に対する相関検出を行い、合成したパス位置が重複する場合にはＲＡＫＥ合成パスの再割り当てを行うコントロール手段と
を備えたことを特徴とするＣＤＭＡ信号受信装置。
請求項１記載のＣＤＭＡ信号受信装置において、
前記トラッキング・フィンガは、
前記拡散符号レプリカ遅延手段が、前記コントロール手段からの各パスに対する拡散符号レプリカの位相情報を入力し、各パスの受信信号の拡散符号の位相に同期した、および拡散符号の位相に±Δ位相シフトした拡散符号レプリカを生成し、
前記拡散符号レプリカ遅延手段から前記拡散符号の位相に同期した拡散符号レプリカを、前記受信信号に乗算する第２乗算手段と、
該第２乗算手段の出力信号を一定時間積分する第２積分・ダンプ手段と、
前記拡散符号レプリカ遅延手段からの前記拡散符号の位相に±Δ位相シフトした拡散符号レプリカを、前記受信信号にそれぞれ乗算する第３乗算手段と、
該第３乗算手段の出力信号をそれぞれ一定時間積分する第３積分・ダンプ手段と、
該第３積分・ダンプ手段の出力信号から拡散符号レプリカ位相誤差を検出する拡散符号レプリカ位相誤差検出手段と、
該拡散符号レプリカ位相誤差検出手段からの前記拡散符号レプリカ位相誤差を平均化して、前記位相更新情報を出力する手段と
を有することを特徴とするＣＤＭＡ信号受信装置。
請求項１または２記載のＣＤＭＡ信号受信装置において、前記拡散符号レプリカ発生器から発生する拡散符号レプリカは、ロングコード拡散符号であることを特徴とするＣＤＭＡ信号受信装置。