JP4064545B2

JP4064545B2 - 拡散スペクトル通信のためのレーキ受信機およびフィンガ管理方法

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Publication number: JP4064545B2
Application number: JP27432698A
Authority: JP
Inventors: クリストファー・ピー・ラローザ; マイケル・ジェイ・カーニー; クリストファー・ジェイ・ベッカー; マイケル・エー・エバーハート; コリン・ディー・フランク; フィリップ・ディー・ラスキー
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Motorola Solutions Inc
Priority date: 1997-09-16
Filing date: 1998-09-10
Publication date: 2008-03-19
Anticipated expiration: 2018-09-10
Also published as: ITRM980585A1; FI981939A; DE19841148A1; GB9819707D0; SE520761C2; SE9803142L; FR2768576B1; BR9803430B1; AU735531B2; JPH11168448A; BR9803430A; CA2244602C; GB2331901B; CN1146121C; KR100276532B1; SE9803142D0; CN1216420A; KR19990029806A; ITRM980585A0; CA2244602A1

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、一般に通信システムに関する。さらに詳しくは、本発明は、拡散スペクトル通信システムにおけるレーキ受信機とレーキ受信機フィンガを管理する方法とに関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
拡散スペクトル通信システムにおいて、基地局から移動局へのダウンリンク送信には、パイロット・チャネルと複数のトラフィック・チャネルとが含まれる。パイロット・チャネルは、すべてのユーザにより解読される。各トラフィック・チャネルは、単独のユーザによる解読を意図する。従って、各トラフィック・チャネルは、基地局と移動局の両方に既知のコードを用いて符号化される。パイロット・チャネルは、基地局およびすべての移動局に既知のコードを用いて符号化される。パイロット・チャネルとトラフィック・チャネルとを符号化すると、システム内の送信のスペクトルが拡散される。
【０００３】
拡散スペクトル通信システムの一例に、米国電子通信工業会／電子工業会（TIA/EIA ）暫定規準IS-95 「Mobile Station-Base Station Compatibility Standard for Dual-Mode Wideband Spread Spectrum Cellular System （二重モード広帯域拡散スペクトル・セルラ・システムに関する移動局−基地局互換性規準）」（「IS-95 」）によるセルラ無線電話システムがある。システム内の各ユーザは、同じ周波数を用いるが、個別の拡散コードを利用することにより、互いに区別することができる。その他の拡散スペクトル・システムに通常DCS1900 と呼ばれる、１９００MHz で動作する無線電話システムがある。他の無線および無線電話システムも、同様に拡散スペクトル技術を利用する。
【０００４】
IS-95 は、直接シーケンス符号分割多重接続（DS-CDMA ： direct sequence code division multiple access）通信システムの一例である。DS-CDMA システムにおいては、送信は疑似乱数ノイズ（PN: pseudorandom noise）コードにより拡散される。データはチップにより拡散されるが、チップとは拡散スペクトルの最小持続期間の調整要素である。主要なシステム・パラメータは、チップ持続期間またはチップ時間である。IS-95 システムにおいては、チップ・クロック速度は毎秒１．２２８８メガチップで、これは約０．８１４μ秒／チップのチップ時間に相当する。
【０００５】
拡散スペクトル通信システムで用いる移動局は、通常はレーキ受信機（RAKE receivers）を採用する。レーキ受信機は、独立して無線周波数（RF）信号を受信する２つ以上の受信機フィンガを具備する。各フィンガはチャネルの利得と位相とを推定して、RF信号を復調し、トラフィック・シンボルを生成する。受信機フィンガのトラフィック・シンボルがシンボル合成装置内で合成されて、被受信信号を生成する。
【０００６】
レーキ受信機は、多重経路電波（mutltipath rays ）を合成するために拡散スペクトル通信システム内で用いられ、それによりチャネル・ダイバーシチを活用する。多重経路電波には、送信機から直接受信される見通し線電波（line of sight rays）と物体や陸地により反射される電波とが含まれる。受信機で受信される多重経路電波は、時間的に隔てられる。この時間間隔または時間差は、通常は数チップ時間程度である。別々のレーキ・フィンガ出力を組み合わせることにより、レーキ受信機は経路ダイバーシチを達成する。
【０００７】
一般に、レーキ受信機フィンガは、多重経路電波の最も強い集合に割り当てられる。すなわち、受信機は、被受信信号の極大値の位置を特定する。第１フィンガが最も強い信号を受信するよう指定され、第２フィンガが次に強い信号を受信するよう指定されるというように順に設定される。フェーディングその他の原因により被受信信号強度が変化すると、フィンガの割当が変化する。フィンガ割当後に、極大値の時間的位置がゆっくりと変化し、これらの位置は各指定フィンガ内の時間追跡回路により追跡される。多重経路電波が少なくとも１チップ時間分の遅延だけ互いに隔てられると、各経路は、レーキ受信機の時間追跡回路構成により個別に決定されて、ダイバーシチ利得が実現される。
【０００８】
多くのチャネルにおいては、多重経路電波の間隔は、１チップ時間よりはるかに小さい。しかし、現行のシステムは、いくつかの理由により、このような小さい間隔により隔てられる多重経路を決定または区別する能力に欠ける。この理由としては、第１に、２つの密接な間隔を持つ電波が存在するときに、チャネルが定常状態にあり多重経路プロフィルが１つの極大値しか生まない場合は、極大値の１チップ時間内に割り当てられるフィンガの時間追跡回路がこれらのフィンガを極大値の時間的位置に移動させ、チャネル・ダイバーシチの利点が失われる。第２に、１チップ以上隔てられても、フィンガは同じ時間的位置に到達する。１つの経路が強く、もう１つの経路が深いフェード状態にある場合は、フェードされる経路に割り当てられるフィンガの遅延ロック・ループが、フェードしない経路のサイドローブ・エネルギを検出して、フェードしない経路の位置に到達する。この場合も、フィンガは時間的に収束して、ダイバーシチの利点が失われる。
【０００９】
従って、多重経路電波の間隔が１チップ時間未満でも、経路ダイバーシチの利点を実現することのできる改善されたレーキ受信機およびフィンガ管理方法が必要である。
【００１０】
【実施例】
図１を参照して、通信システム１００は、無線電話１０４などの１つ以上の移動局との無線通信を行うために設定される基地局１０２などの複数の基地局を具備する。無線電話１０４は、直接シーケンス符号分割多重接続（DS-CDMA ）信号を受信および送信して、基地局１０２を含む複数の基地局と通信を行うよう設定される。図示される実施例において、通信システム１００は、TIA/EIA 暫定規準IS-95 ，「二重モード広帯域拡散スペクトル・セルラ・システムのための移動局−基地局互換性規準」に従って動作し、８００MHz で動作する。あるいは、通信システム１００は、パーソナル通信システム（PCS ）を含む１８００MHz の他のDS-CDMA システムに準拠し、あるいは他の適切な拡散スペクトルまたはDS-CDMA ステムに準拠して動作する場合もある。
【００１１】
基地局１０２は、拡散スペクトル信号を無線電話１０４に送信する。トラフィック・チャネル上のシンボルは、ウォルシュ・カバリング（Walsh covering）など周知のプロセスにおいてウォルシュ・コード（Walsh code）を用いて拡散される。無線電話１０４などの各移動局には、基地局１０２により一意的なウォルシュ・コードが、各移動局へのトラフィック・チャネル送信が他の各移動局へのトラフィック・チャネル送信と直交するように割り当てられる。
【００１２】
トラフィック・チャネルに加えて、基地局１０２はパイロット・チャネル，同期チャネルおよびページング・チャネルを同報する。パイロット・チャネルは、ウォルシュ・コード０により包含される全ゼロ・シーケンスを用いて形成され、すべてゼロで構成される。パイロット・チャネルは、通常、範囲内のすべての移動局により受信されて、無線電話１０４により、CDMAシステムの存在，初期システム獲得，アイドル・モードのハンドオフ，初期および遅延された通信干渉基地局電波の識別子を識別し、同期チャネル，ページング・チャネルおよびトラフィック・チャネルの可干渉性復調のために用いられる。同期チャネルは、移動局のタイミングを基地局のタイミングに同期するために用いられる。ページング・チャネルは、基地局１０２から、無線電話１０４を含む移動局にページング情報を送付するために用いられる。
【００１３】
ウォルシュ・カバリングに加えて、基地局により送信されるすべてのチャネルは、パイロット・シーケンスとも呼ばれる疑似乱数ノイズ（PN）シーケンスを用いて拡散される。基地局１０２および通信システム１００内のすべての基地局は、パイロット・チャネル・シーケンスに関して、一意的な開始位相を用いて一意的に識別される。この開始位相は、開始時刻または位相シフトとも呼ばれる。このシーケンスは２¹⁵チップ長であり、毎秒１．２２８８メガチップのチップ速度で生成され、２６−２／３ミリ秒ごとに繰り返す。この短い拡散コードを用いて無線電話１０４のタイミングは、基地局１０２および通信システム１００の残りの部分のタイミングと同期される。
【００１４】
無線電話１０４は、アンテナ１０６，アナログ・フロント・エンド１０８，受信経路および送信経路によって構成される。受信経路には、アナログ−デジタル変換器（ADC: analog to digital converter）１１０，レーキ受信機１１２およびサーチャ・エンジン１１４と、コントローラ１１６とが含まれる。送信経路には、送信経路回路１１８とデジタル−アナログ変換器１２０が含まれる。
【００１５】
アンテナ１０６は、基地局１０２と、付近にある他の基地局とからRF信号を受信する。受信されたRF信号の一部は直接送信されるが、これは基地局により送信される見通し線電波である。その他の被受信RF信号は、反射信号すなわち多重経路信号であり、直接送信電波と比較すると時間的に遅延する。多重経路信号には、第１電波タイミングを有する第１電波と、第２電波タイミングを有する第２電波とが少なくとも含まれる。第１電波タイミングと第２電波タイミングは、時間の関数として可変し、この変化はレーキ受信機１１２により追跡される。
【００１６】
被受信RF信号は、アンテナ１０６により電気信号に変換され、アナログ・フロント・エンド１０８に送られる。アナログ・フロント・エンド１０８は、信号を濾波して、ベースバンド信号へと変換する。アナログ・ベースバンド信号はADC １０に送られ、そこでデジタル・データのストリームに変換されて、さらに処理を受ける。
【００１７】
レーキ受信機１１２は、受信機フィンガ１２２，受信機フィンガ１２４，受信機フィンガ１２６および受信機フィンガ１２８を含む複数の受信機フィンガを備える。図示される実施例においては、レーキ受信機１１２には４つの受信機フィンガが含まれる。しかし、任意の適切な数の受信機フィンガを用いることができる。各受信機フィンガは、多重経路信号の１つの電波を受信するよう割り当てられる受信機回路を形成する。受信機フィンガは、フィンガの時間的位置−−ここではフィンガ・タイミングとも呼ばれる−−を制御する時間追跡回路を備える。受信機フィンガの構造および動作は、詳細に後述される。
【００１８】
コントローラ１１６は、クロック１３４を備える。クロック１３４は、無線電話１０４のタイミングを制御する。たとえば、クロックは、毎秒１．２２８８メガチップのチップ速度の８倍の速度で、チップｘ８クロック信号を生成する。コントローラ１１６は、無線電話１０４の他の要素に結合される。このような相互接続部は、図面を過度に複雑にしないために図１には図示されない。
【００１９】
サーチャ・エンジン１１４は、基地局１０２を含む複数の基地局から無線電話１０４により受信されるパイロット信号を検出する。サーチャ・エンジン１１４は、局部基準タイミングを用いて無線電話１０４内に生成されるPNコードとの相関子を用いることでパイロット信号を拡散解除する。以下にさらに詳細に説明されるように、サーチャ・エンジン１１４は、無線電話１０４において受信される多重経路電波の多重経路プロフィルを展開する。多重経路プロフィルを用いて、サーチャ・エンジン１１４は、レーキ受信機の１つ以上のフィンガを多重経路電波に割り当てる。たとえば、サーチャ・エンジン１１４は、第１フィンガ１２２を最も強い被受信信号に、第２フィンガ１２４を次に強い被受信信号にと割り当て、この要領ですべてのフィンガを割り当てる。被受信信号強度以外の規範を用いることもできる。かくして、サーチャ・エンジンは、第１フィンガ１２２などの第１受信機回路を、多重経路信号の第１電波を受信するよう割り当て、第２フィンガ１２４などの第２受信機回路を多重経路信号の第２電波を受信するよう割り当てる制御回路として動作する。サーチャ・エンジンがレーキ受信機フィンガを割り当てると、フィンガは割り当てられた電波のタイミング変動を個別に追跡する。
【００２０】
ある実施例においては、本発明はレーキ受信機においてフィンガ割当を管理する方法を提供する。本方法には、レーキ受信機の第１フィンガにおいて第１信号を受信する段階と、第１信号のタイミング変動に従って第１フィンガ・タイミングを可変する段階とが含まれる。本方法はさらに、レーキ受信機の第２フィンガにおいて、第２信号を受信する段階と、第２信号のタイミング変動に従って第２フィンガ・タイミングを可変する段階とを含む。本方法は、第１フィンガ・タイミングと第２フィンガ・タイミングとの間の最小時間間隔を決定する段階と、少なくともその時間間隔を維持する段階とをさらに含む。サーチャ・エンジンは、多重経路信号の低遅延拡散条件を検出し、１つ以上の時間追跡回路に制御信号を与えて、共通の時間的位置の周囲に２つ以上のフィンガが収束することを防ぐ。第２実施例において、レーキ受信機におけるフィンガ管理方法は、レーキ受信機において複数の信号を受信する段階と、レーキ受信機の各フィンガを１つの信号に割り当てる段階と、複数の信号の低遅延拡散条件を検出する段階と、それに応答して１つ以上のフィンガを制御して共通の時間的位置に２つのフィンガが収束することを防ぐ段階とを含む。図示される実施例においては、レーキ受信機内の衝突防止回路は、多重経路信号の低遅延拡散条件を検出し、制御信号を１つ以上の時間追跡回路に与えて２つ以上のフィンガが共通の時間的位置に収束することを防ぐ。低遅延拡散条件は、所定の閾値より小さい時間間隔により隔てられる２つ以上のレーキ受信機フィンガのタイミングに相当する。図示される実施例においては、所定の閾値とは１チップ時間である。しかし、他の閾値を用いることもできる。
【００２１】
図２は、本発明の第１実施例による時間追跡回路２００のブロック図である。時間追跡回路２００は、第１強度回路２０２，第２強度回路２０４，累算器２０６，オーバフロー検出器２０８およびタイミング調整回路２１０を具備する。時間追跡回路を用いると、第１フィンガ・タイミングと第２フィンガ・タイミングの追跡を共同して制御することにより、第１受信機フィンガと第２受信機フィンガとの間の時間間隔が維持される。
【００２２】
第１強度回路２０２は、第１フィンガからパイロット信号サンプルを受信するよう設定される入力２１６を有する。第２強度回路２０４は、第２フィンガからパイロット信号サンプルを受信するよう設定される入力２１８を同様に有する。時間追跡回路２００は、好ましくは、すべてのフィンガ間で時間的に共有され、制御論理に対して、適切なパイロット信号サンプルを第１強度回路２０２と第２強度回路２０４とに結合することを求める。あるいは、時間追跡回路２００の必要な回路構成がレーキ受信機のフィンガに対する適切な接続で繰り返され、各フィンガの可能な組み合わせが合成される。
【００２３】
第１強度回路２０２は、第１フィンガから受信されるパイロット信号サンプルの振幅を決定し、第２強度回路２０４が、第２フィンガから受信されるパイロット信号サンプルの振幅を決定する。個々の振幅は累算器２０６に送られ、第２フィンガ・パイロット信号サンプルの振幅を第１フィンガ・パイロット信号サンプルの振幅から減ずる。オーバーフロー検出器２０８は、累算器２０６により生成される差分内のオーバーフロー条件を検出する。オーバーフロー条件が起こると、オーバーフロー検出器２０８は、リセット信号を累算器２０６に送り、タイミング調整回路２１０にオーバーフロー標示を与える。オーバーフロー標示に応答して、タイミング調整回路２１０は第１フィンガおよび第２フィンガの時間的位置を調整し、これらのフィンガの時間間隔を少なくとも閾値に等しくなるよう維持する。
【００２４】
たとえば、図示される実施例においては、時間間隔を少なくとも閾値に等しくなるよう維持する段階は、第１フィンガ・タイミングと第２フィンガ・タイミングの追跡を共同して制御する段階によって構成される。ある例では、２つのフィンガは同じ早遅時間追跡ループ，タイミング調整回路２０１を共有する。早期時間信号とはあるフィンガに関して拡散解除されたパイロットであり、遅延時間信号とは他のフィンガに関して拡散解除されたパイロットである。早遅時間追跡ループをこのように用いることにより、２つのフィンガは、タイミング変更のたびに（時間的に）共に移動する。第２例においては、サーチャ・エンジンが第１フィンガの第１時間追跡回路と第２フィンガの第２時間追跡回路とに制御信号を与えて、第２時間追跡回路を、第１時間追跡回路からの一定した所定の時間差に維持し、一方で第１時間追跡回路が第１電波の時間的位置を追跡する。
【００２５】
かくして、この第１実施例においては、サーチャ・エンジンにより決定される多重経路プロフィルを用いて、多重経路がたとえば１／４チップから１チップまでの領域に拡散するか否かを検出する。多重経路プロフィルには、ショート・コードPNシーケンスの１／２チップ増分におけるE_C/I₀ （チップ・エネルギ対公称干渉比）エネルギ測定値を含む。１つの多重経路電波が受信されると、その電波の位置に対応するエネルギ・プロフィルに極大値が存在することになる。多重経路プロフィル内のエネルギ測定値は、最大エネルギから＋１チップおよび−１チップだけ有意に離れて存在する。これは、１つの経路を表し、１つのフィンガだけがその経路に割り当てられることになる。しかし、極大エネルギから＋１チップまたは−１チップだけ離れても、依然として大きなエネルギが測定される場合は、フィンガ間に一定の距離（たとえば３／４チップ）をおいて２つのフィンガが領域に割り当てられる。
【００２６】
多重経路領域に２つのフィンガが割り当てられると、この２つのフィンガの時間追跡回路は共に結合され、２つのフィンガが共に追跡して一定の間隔を保つようになる。本発明により、この２つのフィンガが一緒に揺動したり、共通の時間的位置周囲に収束することを防ぐために、時間追跡動作に制御が加えられる。
【００２７】
図３は、本発明の第１実施例によるレーキ受信機においてフィンガ割当を管理する方法を示す流れ図である。本方法は段階３０２で始まる。段階３０４において、レーキ受信機はトラフィック・チャネル群と１つのパイロット・チャネルとを受信および復調する。これらの信号には、１つ以上の多重経路成分または電波が含まれるのが普通である。段階３０６において、被受信信号に関する多重経路プロフィルが、たとえば、レーキ受信機に接続するサーチャ・エンジンによって決定される。多重経路プロフィルに応答して、レーキ受信機のフィンガが１つ以上の多重経路電波に割り当てられる。段階３０８，段階３１０および段階３１２において、割り当てられたフィンガが各々の電波のタイミングを追跡する。
【００２８】
段階３１４において、ある電波が他の電波から１チップ時間など、所定の閾値より小さい値だけ時間的に隔てられるか否かが判断される。隔てられない場合は、低遅延拡散条件は存在せず、制御は段階３０８，段階３１０および段階３１２に戻る。低遅延拡散条件が存在する場合は、制御は段階３１６に進み、３／４チップ時間などの一定の時間間隔が選択されてフィンガを隔てる。段階３１６において、２つのフィンガは共同して追跡を開始する。共同追跡は、図２に関連して上述されるサーチャ・エンジン内の単独の時間追跡ループを用いて、第２フィンガの時間的位置を第１フィンガの時間的位置に調和させるか、あるいは他の任意の適切な方法により行われる。
【００２９】
段階３１８において、２つのフィンガが１チップ時間など所定の閾値内に依然として存在するか否かを判断する。存在しない場合は、共同追跡はもはや必要ではなく、段階３２０において独立追跡が再開される。２つのフィンガが依然として所定の閾値内にある場合は、段階３２２において、この２つのフィンガが、１／４チップ時間など最低閾値より小さい値だけ隔てられるか否かが判断される。２つのフィンガの間隔が最低閾値より小さい場合は、多重経路は２つのフィンガの割当を正当にするだけ充分に拡散するとはいえず、段階３２４において第２フィンガの割当が解除される。２つのフィンガの間隔が最低閾値より大きい場合は、制御は段階３１６に戻り、フィンガは共同追跡を続ける。
【００３０】
かくして、第１実施例によりサーチャ・エンジンは電波位置を検出し、フィンガ・タイミングを制御してフィンガの時間的間隔を維持して経路ダイバーシチの利点を保持しようとする。時間追跡ループを用いて、レーキ受信機の２つ以上のフィンガを共同制御し、低遅延拡散チャネル上の性能を改善する。低遅延拡散条件が存在しない場合は、フィンガは独立追跡に戻る。
【００３１】
第２実施例により、衝突防止回路は、割り当てられたフィンガが最小時間間隔を維持するよう制約する。この第２実施例の構造と動作を以下に説明する。
【００３２】
図４は、図１のレーキ受信機１１２で用いる受信機フィンガ４００のブロック図である。受信機フィンガ４００は、レーキ受信機１１２の複数のフィンガのうちの１つである。受信機フィンガ４００を含む各フィンガは、多重経路信号の１つの電波を受信する。受信機フィンガ４００は、サーチャ・エンジン１１４（図１）によって１つの電波に割り当てられる。受信機フィンガ４００は、一般に、ある時間的位置を有する、多重経路信号の電波を復調する復調器４０２と、電波の時間的位置により受信機フィンガ４００の時間的位置を制御する時間追跡回路４０４とを備える。
【００３３】
復調器４０２は、ADC １１０（図１）から入力信号を受信する。この入力信号は、IS-95 では毎秒１．２２８８メガチップなどのシステム・チップ速度におけるチップのストリームの形態をとる。復調器４０２は、入力信号を拡散解除して、パイロット信号とチャネル・シンボルとを抽出する。チャネル・シンボルはコントローラ１１６に送られ、処理を受ける。復調器４０２は、チャネル利得およびチャネル位相などチャネルに関する情報をサーチャ・エンジン１１４（図１）に提供する。
【００３４】
時間追跡回路４０４は、受信機フィンガ４００に割り当てられる多重経路電波のタイミング変動を追跡し、それに応答して受信機フィンガ４００の時間的位置を制御する。ある実施例においては、時間追跡回路４０４は、時間追跡誤差を検出し、修正信号を生成する遅延ロック・ループを備える。フィンガ・タイミングは、チップ時間の増分およびその分数においてシステム時間に参照される。修正信号は復調器に与えられ、復調器の時間的位置を可変させる。割り当てられる多重経路電波の時間的位置は、基地局１０２と無線電話１０４（図１）との間の経路長の変化の結果として変動することがある。これは、たとえば、無線電話１０４が移動するとか、その他の理由によるものである。無線電話１０４のタイミングはシステム・タイミングと同期するので、多重経路電波とフィンガの時間的位置との間に小さな変動でも時間追跡回路４０４によって検出し修正することができる。
【００３５】
図５は、本発明の第２実施例による時間追跡回路５００のブロック図を示す。時間追跡回路５００は、各レーキ受信機フィンガを有して具備されるか、あるいは時間追跡回路５００などの単独の時間追跡回路が各受信機フィンガに対する適切な接続部を有してレーキ受信機のために設けられる。時間追跡回路５００は、クロック追跡誤差検出器５０２，衝突防止回路５０４およびフィンガ・タイミング調整回路５０６を備える。
【００３６】
レーキ受信機に関連して、サーチャ・エンジンは多重経路プロフィルを測定し、フィンガを最大値に割り当てる。各フィンガは、それに関わる位置を有し、これが相対時間指標となる。位置の各増分はチップ・クロック期間の分数を表し、IS-95 システムにおいては１．２２８８MHz である。図示される実施例においては、１／８チップの分数が用いられ、他の適切な分数も同様に用いることができる。２つのフィンガの時間的位置を比較することにより、２つの到着電波の遅延または時間的間隔がわかる。
【００３７】
クロック追跡誤差検出器５０２は、１つ以上のレーキ受信機フィンガの現在の時間的位置の誤差を検出して、修正信号を生成する。クロック追跡誤差検出器５０２は、たとえば、フィンガにおいて受信される多重経路電波のタイミングと現在の時間的位置とを比較して、早期調整信号または遅延調整信号を修正信号として生成する遅延ロック・ループを備える。修正信号は、１つ以上のフィンガに供給された場合に、フィンガ・タイミングを可変させて、多重経路電波の実際のタイミングにフィンガ・タイミングをより密接に整合させるのに充分なものである。かくして、クロック追跡誤差検出器５０２は、調整されたフィンガ位置を決定し、衝突防止回路５０４に修正を提案する。
【００３８】
衝突防止回路５０４は修正信号を受信し、提案された修正を時間間隔閾値と比較する。衝突防止回路５０４は、調整されたフィンガ位置と第２フィンガ時間的位置との時間差を判定する。提案された修正が、時間間隔閾値を侵害するものであれば、衝突防止回路は提案された修正を禁止する。提案された修正によりレーキ受信機フィンガが共通の時間的位置付近に併合して、経路ダイバーシチの利点が損なわれる場合にこれが起こる。かくして、衝突防止回路５０４は、第１フィンガなどの第１受信機回路の時間的位置と、第２フィンガなどの第２受信機回路の時間的位置とが共通の時間的位置付近に収束することを防ぐ。侵害が起こらない場合は、衝突防止回路５０４は提案された修正を許可する。
【００３９】
許可された修正は、フィンガ・タイミング調整回路５０６に伝えられる。修正が許可されたことに応答して、フィンガ・タイミング調整回路５０６は、適切なフィンガまたはフィンガ群に修正信号を伝えて、フィンガのタイミングを調整する。このようにして、フィンガのタイミングが被受信電波のタイミングと整合され、最小指定時間間隔を維持する。
【００４０】
図７は、図５の衝突防止回路の動作を示すタイミング図７００である。図７は、サーチャ・エンジンによる４つの復調レーキ受信機フィンガの多重経路電波に対する可能な割当を示す。図７において、横軸には１／８チップ時間単位で相対時刻が示される。この場合、すべてのフィンガは衝突防止回路により、１チップの最小時間間隔閾値を維持するよう強いられる。これにより、早期または遅延タイミング調整を行うクロック追跡回路の能力が制限される。早期タイミング調整は、左に移動する、あるいは１だけフィンガ位置を減分することに相当する。遅延タイミング調整は、右に移動する、あるいは１だけフィンガ位置を増分することに相当する。
【００４１】
図７に図示されるように、第１フィンガ７０２，第２フィンガ７０４および第３フィンガ７０６は、１チップ時間だけ隔てられるに過ぎず、第４フィンガ７０８は１．５４チップの間隔で第３フィンガ７０６の最も近い隣接フィンガを有する。この場合、全フィンガに関して１チップの時間間隔閾値があると、衝突防止回路はクロック追跡ループが次のような調整をできるようにするだけである。第１フィンガ７０２は早期調整しかできない。第２フィンガ７０４は調整を行うことができない。第３フィンガ７０６は遅延調整しかできない。第４フィンガ７０８は早期調整または遅延調整のいずれか一方を行うことができる。
【００４２】
図７の前提が一部変わると状況は変化する。全チップに関する時間間隔閾値が変化すると、フィンガの調整を行う能力が変わる。同様に、時間間隔閾値が個々のフィンガに関して異なる値に指定されると、フィンガの調整を行う能力が変わる。これらの閾値は個別に可変されて、現在のチャネル条件に対応し、レーキ受信機における経路ダイバーシチの利点を最大限に生かす。
【００４３】
図６は、レーキ受信機の衝突防止回路６００のブロック図である。衝突防止回路６００は、図５の時間追跡回路５００に用いられる。衝突防止回路６００は、マルチプレクサ６０２，マルチプレクサ６０４，加算器６０６，強度回路６０８，比較器６１０，比較器６１２，AND ゲート６１４，AND ゲート６１６および反転器６１８を備える。
【００４４】
図５の時間追跡回路５００を再び参照して、クロック追跡誤差検出器５０２がタイミング調整を行おうとする場合、提案される修正はまず衝突防止回路５０４により処理しなければならない。衝突防止回路によって処理されるフィンガを現フィンガと呼ぶ。現フィンガのタイミングを調整する前に、調整によりフィンガの時間間隔閾値が侵害されるか否かをチェックしなければならない。これは、現フィンガの位置と非現フィンガの位置の差の大きさを比較して、この差が閾値より小さいか否かを判断することによってチェックされる。差が閾値より大きい場合は、遅延または早期タイミング調整が許可される。差が閾値と等しいか、それより小さい場合は、差の符号を検証しなければならない。この差がマイナスの場合は、早期タイミング調整は禁止される。差がプラスの場合は遅延タイミング調整は禁止される。
【００４５】
マルチプレクサ６０２とマルチプレクサ６０４は、それぞれフィンガの数に対応するいくつかの入力を有する。図示される実施例においては、各マルチプレクサは、各フィンガに関してフィンガ位置を受信するために４つの入力を有する。図６において、入力には、フィンガ位置０，フィンガ位置１，フィンガ位置２およびフィンガ位置３と記される。マルチプレクサ６０２は、現フィンガ制御信号を受信する制御入力６２０を有する。同様に、マルチプレクサ６０４は非現フィンガの制御信号を受信する制御入力６２２を有する。これらの制御信号に応答して、衝突防止回路６００はレーキ受信機のフィンガの各々の時間的位置を比較する。マルチプレクサ６０２は現フィンガ位置を提供し、マルチプレクサ６０４は非現フィンガ位置を提供する。非現フィンガ制御信号を可変することにより、衝突防止回路６００は他のフィンガを通過して、現フィンガ位置を他の各フィンガ位置と順次比較することができる。
【００４６】
加算器６０６は、現フィンガ位置と非現フィンガ位置とを受信し、２つの相対位置の減算を行う。加算器出力信号は、２つのフィンガの距離を表す。加算器出力信号は強度回路６０８に伝えられ、回路６０８は現フィンガ位置と他のフィンガ位置との間の差の大きさを判断する。差の大きさは比較器６１０の入力６３０に伝えられる。比較器６１０は、現フィンガの時間間隔閾値を受信する入力６３２を有する。
【００４７】
比較器６１０は、この大きさと時間間隔閾値とを比較して、無調整信号を生成する。比較器６１０は、フィンガ位置間の差の大きさが閾値より大きいか、あるいはそれと等しいか否かを判断する。差が閾値より大きい場合は、遅延または早期タイミング調整が許可され、無調整信号は論理０値を有することになる。差が閾値より小さいか、あるいはそれと等しい場合は、無調整信号は論理１値を有することになる。無調整信号はAND ゲート６１４およびAND ゲート６１６を含む制御論理に伝えられる。
【００４８】
加算器出力信号も加算器６０６から比較器６１２に伝えられる。比較器６１２は、たとえば差を０と比較することにより、現フィンガと非現フィンガの位置間の差の符号を判定する。差が０より小さい場合は、比較器６１２により生成される符号信号は１の論理値を有する。それに応答して、AND ゲート６１４は無早期調整信号を生成し、この信号は現フィンガ位置の早期タイミング調整を禁止する。差が０より大きい場合は、比較器６１２により生成される符号信号は０の論理値を有する。この値は反転器６１８により反転され、AND ゲート６１６は無遅延調整信号を許可して、この信号は無調整信号とイネーブル信号の両方が論理的に真である場合は、現フィンガ位置の遅延タイミング調整を禁止する。
【００４９】
AND ゲート６１４およびAND ゲート６１６はまた、それぞれ図示される実施例においてイネーブル入力も有する。イネーブル入力により、衝突防止回路６００は選択的にディスエーブルになることができる。通常、回路は特定の場合を除きイネーブルになる。１つは、フィンガがサーチャ・エンジンの制御下である時間的位置から他の時間的位置へと移動される場合である。別の場合は、フィンガの位置がディスエーブルである他のフィンガと比較される場合である。第３の場合は、フィンガの位置が、クロック回復が保留された状態のフィンガと比較される場合である。
【００５０】
図６に示す衝突防止回路６００の時間共有実行例には、各フィンガに関する無早期調整信号および無遅延調整信号を格納するためのメモリなどの記憶装置も含まれることがある。記憶装置がその後にアドレス指定され、各フィンガに無早期調整値および無遅延調整値をそれぞれ提供する。
【００５１】
代替の実行例においては、衝突防止回路６００はフィンガの可能な組み合わせの各々に関して、マルチプレクサと符号および強度比較器の別々のブロックを備える。このような実行例は、フィンガの全組み合わせを同時に処理することができるようにすることで、より迅速な動作を可能にする。
【００５２】
図８は、本発明の第２実施例によるレーキ受信機においてフィンガ割当を管理する方法を示す流れ図である。本方法は段階８０２で始まる。
【００５３】
段階８０４において、レーキ受信機はトラフィック・チャネル群と１つのパイロット・チャネルとを受信および復調する。これらの信号には、通常、１つ以上の多重経路成分または電波が含まれる。段階８０６において、被受信信号の多重経路プロフィルが、たとえば、レーキ受信機に接続するサーチャ・エンジンによって決定される。多重経路プロフィルに応答して、レーキ受信機のフィンガは段階８０８において１つ以上の多重経路電波に割り当てられる。段階８１０，８１２，８１４において、割り当てられたフィンガは個別の電波のタイミングを追跡する。
【００５４】
段階８１６において、レーキ受信機のいずれかのフィンガにおいてタイミング調整が必要とされるか否かが判定される。必要とされない場合は、フィンガは電波の追跡を続けるので、制御は段階８１０，段階８１２および段階８１４に戻る。タイミング調整が必要な場合は、制御は段階８１８に進む。段階８１８において、被調整フィンガ位置が決定される。被調整フィンガ位置とは、現フィンガのタイミングを調整して受信される多重経路電波のタイミングの変動を追跡する時間的位置である。被調整フィンガ位置は、他のフィンガ、図８でｘと指定されるフィンガの位置と比較される。この２つのフィンガ位置間の差が閾値より小さい場合、段階８２０において差がマイナスであると判定される。その場合は、段階８２２で、早期調整は認められない。そうでない場合は、遅延調整が認められない。段階８１８において、２つのフィンガ位置の差が閾値より小さくない場合は、段階８３０において早期または遅延調整が認められる。
【００５５】
段階８３４において、禁止された調整がメモリ装置に格納され、現分岐は他の分岐と比較される。段階８２６において、他のすべてのフィンガが処理されたか否かが判定される。処理されない場合は、段階８２８において、x が増分されて、非現フィンガとして新しいフィンガが選択され、現フィンガと比較されて、制御は段階８１８に戻る。他のすべてのフィンガの処理が終わった場合は、段階８２４において適切な調整が現フィンガのタイミングに行われる。段階８２４の後で、制御は段階８１０，段階８１２および段階８１４に戻り、フィンガは電波の追跡を続ける。
【００５６】
上記からわかるように、本発明はレーキ受信機においてフィンガの割当を管理する方法および装置を提供する。この方法および装置により、電波の間隔が１チップよりはるかに小さい場合にも、レーキ受信機は多重経路電波を合成して、チャネル・ダイバーシチを利用することができる。ある実施例においては、フィンガは時間的に隔てられており、低遅延拡散条件の間は共同して追跡を行う。別の実施例においては、衝突防止回路がフィンガ位置の提案された修正を監督して、フィンガを許されないほど近接して配置することになるような修正を禁止する。いずれの実施例を用いても、レーキ受信機の性能は、経路ダイバーシチをチャネル内に利用することによって改善される。
【００５７】
本発明の特定の実施例が図示および説明されるが、修正も可能である。従って、添付の請求項においては、本発明の精神と範囲に入るこれらすべての変更および修正を包含するものとする。
【図面の簡単な説明】
【図１】拡散スペクトル通信システムのブロック図である。
【図２】本発明の第１実施例による時間追跡回路のブロック図である。
【図３】本発明によるレーキ受信機内でフィンガ割当を管理する方法を示す流れ図である。
【図４】図１の無線電話で用いるレーキ受信機フィンガのブロック図である。
【図５】本発明の第２実施例による時間追跡回路のブロック図である。
【図６】レーキ受信機のための衝突防止回路のブロック図である。
【図７】図６の衝突防止回路の動作を示すタイミング図である。
【図８】本発明によるレーキ受信機においてフィンガ割当を管理する方法を示す流れ図である。
【符号の説明】
１００通信システム
１０２基地局
１０４移動局
１０６アンテナ
１０８アナログ・フロント・エンド
１１０アナログ−デジタル変換器
１１２レーキ受信機
１１４サーチャ・エンジン
１１６論理および制御
１１８送信経路
１２０デジタル−アナログ変換器
１２２，１２４，１２６，１２８フィンガ
１３４クロック

Claims

レーキ受信機（１１２）におけるフィンガ管理方法であって：
前記レーキ受信機の第１フィンガ（１２２）において、第１信号を受信し、前記第１信号のタイミング変動により第１フィンガ・タイミングを可変する段階（８１０）；
前記レーキ受信機の第２フィンガにおいて、第２信号を受信し、前記第２信号のタイミング変動により第２フィンガ・タイミングを可変する段階（８１２）；
前記第１フィンガ・タイミングと前記第２フィンガ・タイミングとの間の時間間隔を判定する段階；および
前記時間間隔を閾値より大きく維持する段階（３１６）；
によって構成されることを特徴とする方法。
前記時間間隔維持段階が：
被調整第１フィンガ位置を決定する段階；
前記被調整第１フィンガ位置と第２フィンガ位置との間の時間差を決定する段階；および
前記時間差が前記閾値を超える場合にのみ、前記第１フィンガ・タイミングを前記被調整第１フィンガ位置に調整する段階（８１８）；
によって構成されることを特徴とする請求項１記載の方法。
前記時間間隔維持段階が前記時間差の強度を決定する段階と、前記被調整第１フィンガ位置に相対して前記第２フィンガ位置を決定する段階とによって構成されることを特徴とし、前記方法が：
前記時間差の強度が前記閾値より小さく、前記第２フィンガ位置が前記被調整フィンガ位置より早い場合に、早期タイミング調整を禁止する段階（８２２）；および
前記時間差の強度が前記閾値より小さく、前記第２フィンガ位置が前記被調整フィンガ位置より後に起こる場合に、遅延タイミング調整を禁止する段階（８３２）；
によってさらに構成されることを特徴とする請求項２記載の方法。
前記時間間隔維持段階が、前記第１フィンガ・タイミングおよび前記第２フィンガ・タイミングの追跡を共同制御して、前記第１フィンガと前記第２フィンガが収束しないようにする段階（３１６）によって構成されることを特徴とする請求項１記載の方法。
前記追跡共同制御段階が、前記第１フィンガ・タイミングを可変させて、前記第１信号の前記タイミング変動を追跡する段階と、前記第２フィンガ・タイミングを前記第１フィンガ・タイミングから所定の時間差に固定する段階とによって構成されることを特徴とする請求項４記載の方法。
前記閾値が実質的に１チップ間隔によって構成されることを特徴とする請求項１記載の方法。