JP2002094413A - Ｒａｋｅ受信機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ハードウェア規模や消費電力を大幅に増大さ
せることなく、適正な各パスへの重み付け係数を簡易な
計算で求めて優れた受信特性を発揮するＲＡＫＥ受信機
を提供する。 【解決手段】 マッチドフィルタ１１，１２は、それぞ
れアンテナ１，２にて受信された受信信号がディジタル
信号に変換されたのち入力され、このディジタル信号に
基づいて、パイロット信号に含まれている既知信号と受
信信号との相関を求める。チャネル推定器２０は、マッ
チドフィルタ１１，１２の出力に基づいて、フィンガ４
０１〜４１２に割り当てるパスの検出を行い、ＲＡＫＥ
合成器５０にて、フィンガ４０１〜４１２の各逆拡散結
果に与える重み付け係数を、重み付け係数の算出対象と
なるパスの干渉量の電力レベルと、他のパスの干渉量の
電力レベルを合算したものとの比から求めるようにした
ものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば移動体に
向けた放送などに用いられるＣＤＭ（Code Division Mu
ltiplex）方式のＲＡＫＥ（レイク）受信機に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、移動無線システムにおい
ては、受信側の移動や周辺の建物などからの反射によっ
て、マルチパスやフェージングが生じた電波環境で運用
されることになる。

【０００３】これに対して、ＣＤＭ方式を用いた移動無
線システムでは、移動端末側の受信機にＲＡＫＥ受信機
と呼ばれる受信機を使い、マルチパスやフェージングへ
の耐性を高め、受信品質の劣化を抑制している。

【０００４】ＲＡＫＥ受信機は、フィンガと呼ばれる受
信機を複数備えており、マルチパス環境における複数の
パスを分離して、各フィンガに１つずつ割り当てて受信
し、これらの受信結果をＲＡＫＥ合成するものである。

【０００５】ところで、上記ＲＡＫＥ合成を行う場合
に、各フィンガの受信結果に適切な重み付けをすること
により、受信品質が向上することが知られている。そし
て、ＲＡＫＥ合成された結果が最大利得となるような重
み付けによる合成を最大比合成といい、例えば、マルチ
パス数をｍとし、各パスのＳ／Ｎ比をσｉ（ｉ＝１，
２，…，ｍ）とすると、最大比合成した場合のＳ／Ｎ比
は、σ１＋σ２＋…＋σｍとなる。

【０００６】一般に、各パスに対する重み付け係数の計
算は、受信信号中のパイロット信号に周期的に含まれる
既知信号を利用する。この計算は、受信機内に設けられ
たマッチドフィルタにおいて、上記既知信号と受信信号
の間の相関を各パス毎に求め、これらの相関の電力レベ
ル（伝送路応答値）の比を各パスの重み付け係数として
用いる。

【０００７】しかしながら、このような伝送路応答値、
そのものの比に基づく重み付けでＲＡＫＥ合成を行って
も、最大のＳ／Ｎ比を得ることができない。また、正確
に最大比合成となるような各パスの重み付け係数を算出
するには、計算量が多くハードウェア規模が大きくなる
ばかりか、伝送路応答値の計算を頻繁に行うため、消費
電力が増大するという問題がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来のＲＡＫＥ受信機
では、Ｓ／Ｎ比を向上させるために、各パスの重み付け
係数を正確かつ頻繁に算出するため、ハードウェア規模
を増大させたり、消費電力が増大する必要があるという
問題があった。

【０００９】この発明は上記問題を解決すべくなされた
もので、ハードウェア規模や消費電力を大幅に増大させ
ることなく、適正な各パスへの重み付け係数を簡易な計
算で求めて優れた受信特性を発揮するＲＡＫＥ受信機を
提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、この発明は、符号拡散により変調された受信信号
を複数の逆拡散手段にてそれぞれ逆拡散して復調を行な
い、これらの復調された信号を合成するレイク受信機に
おいて、受信信号を逆拡散して、この逆拡散結果から受
信に適した複数のパスを検出し、これらのパスを逆拡散
手段に割り当てて受信させるパス割当手段と、複数の逆
拡散手段の復調結果に、それぞれ重み付けを行ってレイ
ク合成を行う合成手段と、逆拡散手段に割り当てた各パ
スの伝送路応答値を求める伝送路応答値検出手段と、こ
の伝送路応答値検出手段にて求めた各パスの伝送路応答
値に基づいて、レイク合成にて用いる重み付けの係数を
求めるもので、重み付け係数の算出対象となるパスの伝
送路応答値と、他のパスの伝送路応答値を合算したもの
との比を、算出対象となるパスの重み付け係数として算
出する重み付け係数決定手段とを具備して構成するよう
にした。

【００１１】上記構成のＲＡＫＥ受信機では、複数の逆
拡散手段にてそれぞれ復調した結果をレイク合成する際
の重み付け係数を、重み付け係数の算出対象となるパス
の伝送路応答値と、他のパスの伝送路応答値を合算した
ものとの比とするようにしている。

【００１２】したがって、上記構成のＲＡＫＥ受信機に
よれば、比較的簡単な計算により重み付け係数を算出す
ることができるので、大規模なハードウェアの増大が不
要で、なおかつ従来に比して最大比合成に近い優れた受
信特性を発揮するＲＡＫＥ受信を行うことができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の一実施形態について説明する。図１は、この発明の一
実施形態に係わるＲＡＫＥ受信機の構成を示すものであ
る。ＲＡＫＥ受信機は、マッチドフィルタ（ＭＦ）１
１，１２、チャネル推定器２０、遅延器３０、フィンガ
４０１〜４１２、ＲＡＫＥ合成器５０を備えている。

【００１４】マッチドフィルタ１１は、アンテナ１にて
受信された受信信号がディジタル信号に変換されたのち
入力され、このディジタル信号に基づいて、パイロット
信号に含まれている既知信号と受信信号との相関を求め
る。

【００１５】同様に、マッチドフィルタ１２は、アンテ
ナ２にて受信された受信信号がディジタル信号に変換さ
れたのち入力され、このディジタル信号に基づいて、パ
イロット信号に含まれている既知信号と受信信号との相
関を求める。

【００１６】マッチドフィルタ１１，１２で求められる
相関、すなわちマッチドフィルタ１１，１２の出力は、
図２に示すようなマルチパスの遅延プロファイルで、各
パスとの相関の高さが電力レベルで表されたものとな
る。

【００１７】チャネル推定器２０は、１スロット周期Ｔ
１を１周期として、マッチドフィルタ１１，１２の出力
に基づいて、後述するフィンガ４０１〜４１２に割り当
てるパスの検出を行う。この検出されたパスは、それぞ
れフィンガ４０１〜４１２に割り当てられる。

【００１８】そして、チャネル推定器２０は、フィンガ
４０１〜４１２に割り当てる各パスの受信タイミングに
応じて、後述するＲＡＫＥ合成器５０における合成タイ
ミングが適正となるように、遅延器３０の遅延時間を制
御する。

【００１９】また、チャネル推定器２０は、１スロット
周期Ｔ１を１周期として、フィンガ４０１〜４１２にて
受信した結果をＲＡＫＥ合成する際の各重み付け係数を
求める。この求められた重み付け係数は、フィンガ４０
１〜４１２の識別情報に対応づけられてＲＡＫＥ合成器
５０に通知される。

【００２０】遅延器３０は、アンテナ１，２にて受信さ
れた受信信号がディジタル信号に変換されたのち入力さ
れ、このディジタル信号を遅延させてフィンガ４０１〜
４１２に入力する。なお、遅延器３０は、フィンガ４０
１〜４１２毎に、チャネル推定器２０にて指定される時
間だけ上記ディジタル信号を遅延させる。

【００２１】フィンガ４０１〜４１２は、遅延器３０を
通じて入力される、アンテナ１あるいはアンテナ２の受
信信号に基づくディジタル信号を逆拡散して、チャネル
推定器２０にて割り当てられたパスを受信するものであ
る。

【００２２】ＲＡＫＥ合成器５０は、フィンガ４０１〜
４１２の各逆拡散結果に、チャネル推定器２０より通知
された、各フィンガ４０１〜４１２毎の重み付け係数を
乗算した後、ＲＡＫＥ合成する。

【００２３】次に、上記構成のＲＡＫＥ受信機の動作に
ついて説明する。アンテナ１にて受信された受信信号
は、ディジタル信号に変換されたのちマッチドフィルタ
１１に入力される。同様に、アンテナ２にて受信された
受信信号は、ディジタル信号に変換されたのちマッチド
フィルタ１２に入力される。

【００２４】そして、マッチドフィルタ１１，１２で
は、上記ディジタル信号に基づいて、パイロット信号に
含まれている既知信号と受信信号との相関を求め、これ
をチャネル推定器２０に出力する。

【００２５】チャネル推定器２０では、１スロット周期
Ｔ１毎に、マッチドフィルタ１１，１２にて求められた
遅延プロファイルをそれぞれ電力値に変換して、その包
絡線をそれぞれ求める。

【００２６】そして、図３に示すように、各包絡線の極
大値を求める。そして、これらの極大値のうち、図４に
示すように、上位１６個に対応するパスを検出する。

【００２７】そして、マッチドフィルタ１１の遅延プロ
ファイルより求めた１６個のパスの干渉量を求め、この
干渉量に基づいて、各パスのＲＡＫＥ合成器５０で用い
る重み付け係数を求める。

【００２８】その計算方法としては、図５に示すよう
に、重み付け係数の算出対象となるパスの干渉量の電力
レベルと、残る１５個のパスの干渉量の電力レベルを合
算したものとの比を求める。このような計算を、１６個
の各パスについて行い、所望パス電力対干渉電力比Ｓｉ
／Ｉｉ（ｉ＝１，２，…，１６）を求める。

【００２９】また、チャネル推定器２０では、このよう
な計算を、マッチドフィルタ１２の遅延プロファイルよ
り求めた１６個のパスについても行い、マッチドフィル
タ１１とマッチドフィルタ１２を合わせて、合計３２個
の所望パス電力対干渉電力比Ｓｉ／Ｉｉを求める。

【００３０】そして、チャネル推定器２０では、フィン
ガ４０１〜４１２に対するパスの割り当て処理が、図６
に示すようなフローチャートにしたがって行われる。す
なわち、ステップ６ａでは、合計３２個の所望パス電力
対干渉電力比Ｓｉ／Ｉｉのうち、上位１２個のパスを求
める。そして、このうち、最大となる所望パス電力対干
渉電力比から、所定の閾値以内に含まれるような所望パ
ス電力対干渉電力比のパスを求め、ステップ６ｂに移行
する。

【００３１】ステップ６ｂでは、ステップ６ａにて求め
られた最大１２個のパスが、すでにすべてフィンガ４０
１〜４１２に割り当てられているか否かを判定する。こ
こで、すべてがフィンガ４０１〜４１２に割り当てられ
ている場合には、当該処理を終了し、次のスロットの受
信信号に基づくパス割当処理に備える。

【００３２】一方、ステップ６ａにて求められた最大１
２個のパスのうち、割り当てられていないものが存在す
る場合には、ステップ６ｃに移行して、そのパスについ
て後方保護回数ＢＮの値を１だけ加算し、ステップ６ｄ
に移行する。

【００３３】ステップ６ｄでは、ステップ６ｃにて、後
方保護回数ＢＮが加算されたパスの後方保護回数ＢＮ
が、閾値ＢＴＨＲを越えたか否かを判定する。ここで、
閾値ＢＴＨＲを越えた場合には、ステップ６ｅに移行
し、一方、越えていない場合には、当該処理を終了し、
次のスロットの受信信号に基づくパス割当処理に備え
る。

【００３４】ステップ６ｅでは、フィンガ４０１〜４１
２のうち、パス割当が行われていない空いているフィン
ガを検出する。ここで、空いているものが検出できた場
合には、ステップ６ｆに移行し、一方、検出できない場
合には当該処理を終了し、次のスロットの受信信号に基
づくパス割当処理に備える。

【００３５】ステップ６ｆでは、ステップ６ｅにて検出
した空きフィンガに対して、後方保護回数ＢＮが閾値Ｂ
ＴＨＲを越えるパスを割り当て、当該処理を終了し、次
のスロットの受信信号に基づくパス割当処理に備える。

【００３６】なお、このようなパス割当処理に並行し
て、チャネル推定器２０では、フィンガ４０１〜４１２
に対するパスの割り当ての解放処理が、図７に示すよう
なフローチャートにしたがって行われる。

【００３７】すなわち、ステップ７ａでは、フィンガ４
０１〜４１２に割り当て中の各パスの所望パス電力対干
渉電力比を求め、ステップ７ａに移行する。ステップ７
ｂでは、ステップ７ａで求めた、フィンガ４０１〜４１
２に割り当て中の各パスの所望パス電力対干渉電力比
が、上記ステップ６ａで求めた、上位１２個の所望パス
電力対干渉電力比Ｓｉ／Ｉｉに含まれるか否かを判定す
る。

【００３８】ここで、すべて上位１２個に含まれる場合
には、当該処理を終了して、次のスロットのタイミング
におけるパス解放処理に備え、一方、上位１２個に含ま
れないパスが存在する場合には、ステップ７ｃに移行し
て、そのパスについて前方保護回数ＦＮの値を１だけ加
算し、ステップ７ｄに移行する。

【００３９】ステップ７ｄでは、ステップ７ｃにて、前
方保護回数ＦＮが加算されたパスの前方保護回数ＦＮ
が、閾値ＦＴＨＲを越えたか否かを判定する。ここで、
閾値ＦＴＨＲを越えた場合には、ステップ７ｅに移行
し、一方、越えていない場合には、当該処理を終了し
て、次のスロットのタイミングにおけるパス解放処理に
備える。

【００４０】ステップ７ｅでは、ステップ７ｄにて前方
保護回数ＦＮが閾値ＦＴＨＲを越えたパスが割り当てら
れていたフィンガに対して、パス割り当てを解放して、
当該処理を終了し、次のスロットのタイミングにおける
パス解放処理に備える。

【００４１】このようにして、フィンガ４０１〜４１２
に対するパスの割り当てと解放が行われると、チャネル
推定器２０は、フィンガ４０１〜４１２に割り当てた各
パスの受信タイミングに応じて、後述するＲＡＫＥ合成
器５０における合成タイミングが適正となるように、遅
延器３０の遅延時間を制御する。

【００４２】そしてまた、チャネル推定器２０は、前述
したように、求めておいた重み付け係数のうち、フィン
ガ４０１〜４１２に割り当てたパスに対応する重み付け
係数をＲＡＫＥ合成器５０に通知する。

【００４３】これに対して、ＲＡＫＥ合成器５０は、フ
ィンガ４０１〜４１２の各逆拡散結果に、チャネル推定
器２０より通知された、各フィンガ４０１〜４１２毎の
重み付け係数を乗算した後、ＲＡＫＥ合成する。

【００４４】以上のように、上記構成のＲＡＫＥ受信機
では、フィンガ４０１〜４１２の各逆拡散結果に与える
重み付け係数を、重み付け係数の算出対象となるパスの
干渉量の電力レベルと、残る１５個のパスの干渉量の電
力レベルを合算したものとの比とするようにしている。

【００４５】したがって、上記構成のＲＡＫＥ受信機に
よれば、比較的簡単な計算により重み付け係数を算出す
ることができるので、大規模なハードウェアの増大が不
要で、なおかつ従来に比して最大比合成に近い優れた受
信特性を発揮するＲＡＫＥ受信を行うことができる。

【００４６】尚、この発明は上記実施の形態に限定され
るものではない。例えば、上記実施の形態では、チャネ
ル推定器２０は、１スロット周期Ｔ１を１周期として、
受信に適したパスの検出や、それに対応するパスをＲＡ
ＫＥ合成する際の重み付け係数の算出を行うようにし
た。

【００４７】これに代わって例えば、ステップ６ａで求
めたパスのうち、最大の所望パス電力対干渉電力比が、
予め設定した閾値ＴＨを越えるような場合には、上述し
たようなチャネル推定器２０のパスの検出や重み付け係
数の算出に関わる処理の周期を、Ｔ２（＞Ｔ１）とする
ようにしてもよい。

【００４８】このようにすれば、閾値ＴＨを越えるよう
な所望パス電力対干渉電力比を有するパスが受信でき
て、良好な受信が行える場合には、不必要な演算が行わ
れなくなるので、当該ＲＡＫＥ受信機の消費電力を低減
することができる。

【００４９】また、図８に示すように、当該ＲＡＫＥ受
信機の移動速度を検出する速度検出器６０を設ける。速
度検出器６０は、当該ＲＡＫＥ受信機が自動車などに搭
載される場合には、その車速パルスに基づいて移動速度
を検出する。

【００５０】そして、速度検出器６０にて検出した移動
速度が、予め設定した速度閾値ＳＴＨよりも小さい場合
には、上述したようなチャネル推定器２０のパスの検出
や重み付け係数の算出に関わる処理の周期を、Ｔ２（＞
Ｔ１）とするようにしてもよい。

【００５１】このようにすれば、低速移動により良好な
受信が行える場合において、不必要な演算が行われなく
なるので、当該ＲＡＫＥ受信機の消費電力を低減するこ
とができる。

【００５２】また、チャネル推定器２０の処理周期の長
期化に合わせて、マッチドフィルタ１１，１２を間欠的
に動作させて、マッチドフィルタ１１，１２における消
費電力を低減することも可能である。その他、この発明
の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を施しても同様に
実施可能であることはいうまでもない。

【００５３】

【発明の効果】以上述べたように、この発明では、複数
の逆拡散手段にてそれぞれ復調した結果をレイク合成す
る際の重み付け係数を、重み付け係数の算出対象となる
パスの伝送路応答値と、他のパスの伝送路応答値を合算
したものとの比とするようにしている。

【００５４】したがって、この発明によれば、比較的簡
単な計算により重み付け係数を算出することができるの
で、大規模なハードウェアの増大が不要で、なおかつ従
来に比して最大比合成に近い優れた受信特性を発揮する
ＲＡＫＥ受信を行うことが可能なＲＡＫＥ受信機を提供
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係わるＲＡＫＥ受信機の一実施形態
の構成を示す回路ブロック図。

【図２】図１に示したＲＡＫＥ受信機のマッチドフィル
タで求められる遅延プロファイルを示す図。

【図３】図２に示した遅延プロファイルのうち、極大値
を示すパスの伝送路応答値を抽出した様子を説明するた
めの図。

【図４】図３に示した伝送路応答値のうち、その電力レ
ベルが大きい上位１６個を抽出した様子を説明するため
の図。

【図５】抽出された１６個のパスに対する重み付け係数
を求める計算方法を説明するための図。

【図６】図１に示したチャネル推定器によるフィンガに
対するパスの割り当て処理を説明するためのフローチャ
ート。

【図７】図１に示したチャネル推定器によるフィンガに
対する割り当てパスの解放処理を説明するためのフロー
チャート。

【図８】この発明に係わるＲＡＫＥ受信機の変形例の構
成を示す回路ブロック図。

【符号の説明】

１，２…アンテナ １１，１２…マッチドフィルタ（ＭＦ） ２０…チャネル推定器 ３０…遅延器 ４０１〜４１２…フィンガ ５０…ＲＡＫＥ合成器 ６０…速度検出器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5K022 EE01 EE33 5K059 CC03 CC07 DD32 DD35 EE02 5K067 AA42 BB02 CC10 CC24 DD25 EE02 GG11

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 符号拡散により変調された受信信号を複
   数の逆拡散手段にてそれぞれ逆拡散して復調を行ない、
   これらの復調された信号をレイク合成するＲＡＫＥ受信
   機において、 前記受信信号を逆拡散して、この逆拡散結果から受信に
   適した複数のパスを検出し、これらのパスを前記逆拡散
   手段に割り当てて受信させるパス割当手段と、 前記複数の逆拡散手段の復調結果に、それぞれ重み付け
   を行ってレイク合成を行う合成手段と、 前記逆拡散手段に割り当てた各パスの伝送路応答値を求
   める伝送路応答値検出手段と、 この伝送路応答値検出手段にて求めた各パスの伝送路応
   答値に基づいて、前記レイク合成にて用いる重み付けの
   係数を求めるもので、重み付け係数の算出対象となるパ
   スの伝送路応答値と、他のパスの伝送路応答値を合算し
   たものとの比を、前記算出対象となるパスの重み付け係
   数として算出する重み付け係数決定手段とを具備するこ
   とを特徴とするＲＡＫＥ受信機。
2. 【請求項２】 前記伝送路応答値検出手段にて求められ
   た各パスの伝送路応答値のうち、最大のものが予め設定
   した閾値を越えた場合には、前記伝送路応答値検出手段
   における検出周期を予め設定した周期に延長する検出周
   期制御手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の
   ＲＡＫＥ受信機。
3. 【請求項３】 移動速度を検出する移動速度検出手段
   と、 この移動速度検出手段にて検出された移動速度が、予め
   設定した閾値未満の場合には、前記伝送路応答値検出手
   段における検出周期を予め設定した周期に延長する検出
   周期制御手段を備えることを特徴とする請求項１に記載
   のＲＡＫＥ受信機。