JP2005286587A

JP2005286587A - 逆拡散装置

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Publication number: JP2005286587A
Application number: JP2004096066A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Todate; 高広戸舘
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2004-03-29
Filing date: 2004-03-29
Publication date: 2005-10-13

Abstract

【課題】簡単な制御でデータ変換部へのデータ入力のタイミングを簡単な制御で設定できるようにした逆拡散装置を提供する。
【解決手段】受信されたスペクトル拡散変調信号のデータチャンネルはＤＣＨ復調部６で、また、制御チャンネルはＣＣＨ復号部５で夫々逆拡散される。ＣＣＨ復調部５からの制御チャンネルの逆拡散信号のレート情報ＴＦＣＩはＴＦＣＩデコード部８でデコードされ、１フレーム毎にそのレート情報ＴＦＣＩをもとに拡散係数ＳＦが検出される。また、ＤＣＨ復調部６から出力されるデータチャンネルの逆拡散信号は、交互に書込みと読出しが行なわれるメモリ７ａ，７ｂで１フレーム分遅延された後、データ変換部９に供給される。データ変換部９では、データチャンネルの逆拡散信号に対し、１フレーム毎に、フレームの先頭から拡散係数ＳＦに応じた変換処理がなされる。
【選択図】図１

Description

本発明は、スペクトル拡散を用いて移動通信のマルチプルアクセスを行なうＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）方式，Ｗ−ＣＤＭＡ（Wideband-CDMA）方式における、無線機の受信部に適用可能な受信スペクトル拡散変調信号の逆拡散装置に関する。

スペクトル拡散方式を用いたＣＤＭＡ方式の移動通信方式では、移動局から基地局の上りリンクで送信情報が各種データを送信するためのデータチャンネル（ＤＰＤＣＨ（Dedicated Physical Data Channel））と制御情報を送受信するための制御チャンネル（ＤＰＣＣＨ（Dedicated Physical Control Channel））とを含み、移動局では、制御チャンネルは拡散符号でＱ軸にスペクトル拡散変調されてＱ相のスペクトル拡散変調信号となり、また、データチャンネルは拡散符号でＩ軸にスペクトル拡散変調されてＩ相のスペクトル拡散変調信号となり、これらが同じ周波数帯域で合成され、直交位相多重された構成で送信される。これを受信する基地局側では、この受信されたスペクトル拡散変調信号を、Ｑ相の制御チャンネルとＩ相のデータチャンネル毎に移動局と同じ拡散符号（逆拡散符号）を用いて逆拡散し、夫々毎に逆拡散信号を得るようにしている。

ところで、基地局では、同じ移動局からのスペクトル拡散変調信号が複数の異なるパス（経路）を経由して受信されるものであるから、各パスを経由して受信されたスペクトル拡散変調信号毎に位相が異なるものであり、このために、これらスペクトル拡散変調信号毎に異なる位相の逆拡散符号を用いて制御チャンネル，データチャンネルを逆拡散するようにしており、夫々の拡散符号で得られた逆拡散出力を合成（ＲＡＫＥ合成）して夫々のチャンネルの逆拡散信号を得るようにしている。このようにして、各パスを経由した受信信号を有効に利用することができる。

ところで、かかるスペクトル拡散方式では、拡散符号として、周期性を持つが、その周期内ではランダムなパターンの擬似雑音系列が用いられる。そして、拡散符号のチップレート（拡散符号のビット速度）はこれによってスペクトル拡散変調される制御チャンネルやデータチャンネルのシンボルレートよりも充分高く設定されており、このため、制御チャンネルやデータチャンネルは、かかる拡散符号によって拡散変調されることにより、そのスペクトルが大きく拡散されることになる。

受信した制御チャンネルやデータチャンネルを逆拡散では、これらチャンネルを変調した拡散符号に受診用の逆拡散符号のタイミングが一致すると、このタイミングでピーク状の逆拡散出力（以下、ピークという）が得られ、１シンボル周期で逆拡散を行なえば、１シンボル毎に１回ずつピークが発生する。

ところで、１シンボルに対する拡散符号のチップ数を拡散係数ＳＦ（Spread Factor）というが、この拡散係数ＳＦが大きいほど、単位時間当りに伝送されるシンボル数が減少する。拡散係数ＳＦの最小値は４、最大値は５１２である。

また、従来から、マルチパス環境において、同じシンボルを逆拡散して得られる２個以上のピークを合成することにより、１シンボルに１ピークの逆拡散出力を得るようにした技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

図４はＣＤＭＡ方式やＷ−ＣＤＭＡ方式の上りリンク（移動局から基地局への通信）でのデータチャンネル（ＤＰＤＣＨ）と制御チャンネル（ＤＰＣＣＨ）とのフレームフォーマットを示すものであって、制御チャンネルの各フレームはデータチャンネルの該当するフレームを制御するためのものである。図示するように、これらチャンネルの１フレームは１５スロット（s#1〜s#15）からなって、時間長が10msecであり、また、１スロットの時間長は666μsecである。そして、制御チャンネルの各スロットは、パイロット信号Pilotやレート情報ＴＦＣＩ（Transport Format Combination Indicator），フィードバック情報ＦＢＩ（FeedBack Information），送信電力制御情報ＴＰＣ（Transmit Power Control）を含んでいる。

上記の拡散係数ＳＦは、各フレームにおいて、制御チャンネルでの１５スロットのレート情報ＴＦＣＩによって表わされる。これにより、拡散係数ＳＦが受信側（即ち、基地局）に通知されることになる。

図５は上記の特許文献１に記載の逆拡散装置を示す構成図であって、ここでは、遅延パス数Ｍ＝６としている。

同図において、受信されたスペクトル拡散変調信号は、Ａ／Ｄ変換器１００でデジタル信号に変換された後、サーチャ部１０１と逆拡散部１０２，１０３とに供給される。サーチャ部２では、このスペクトル拡散変調信号から各遅延パス毎の逆拡散タイミングが検出され、かかる検出タイミングで、逆拡散部１０２がスペクトル拡散変調信号のＩ相（データチャンネルＤＰＤＣＨ）の逆拡散処理を、逆拡散部１０３がスペクトル拡散変調信号のＱ相（制御チャンネルＤＰＣＣＨ）の逆拡散処理を夫々遅延パス毎に行なう。逆拡散部１０２からの遅延パス毎の逆拡散データは、逆拡散後データ格納メモリ１０５を介して、検波部１０７に供給される。

なお、逆拡散タイミングコード設定部１０４では、１フレーム周期分の逆拡散符号が設定されており、逆拡散部１０２，１０３では、この設定された１周期の逆拡散符号を用いて逆拡散が行なわれる。

また、逆拡散部１０３からの遅延パス毎の制御チャンネルの逆拡散データは、逆拡散後データ格納メモリ１０６を介して、チャンネル推定処理部１０９と検波部１０８に供給される。このチャンネル推定処理部１０９は制御チャンネルの遅延パルス毎に伝播路による位相，振幅の変動を推定するものであって、かかる推定量を検波部１０７がデータチャンネルの各遅延パスの逆拡散信号量に乗算し、検波部１０８が制御チャンネルの対応する各遅延パスの逆拡散信号に乗算する。

検波部１０７の各遅延パスの出力が最大比合成部１１０でＲＡＫＥ合成されることにより、データチャンネルの逆拡散信号が得られる。この逆拡散信号は、メモリ１１２を介して、データ変換部１１３に供給される。検波部１０８の各遅延パスの出力は最大比合成部１１１でＲＡＫＥ合成されることにより、制御チャンネルの逆拡散信号が得られる。この逆拡散信号はＳＦ検出部１１５に供給され、各フレーム毎にレート情報ＴＦＣＩ（図４）から拡散係数ＳＦが検出される。

ここで、逆拡散部１０２では、逆拡散タイミングコード設定部１０４で設定されている１周期の逆拡散符号を用いて最小の拡散係数ＳＦにおけるシンボル長間隔でで逆拡散を行なう。逆拡散部１０２は、例えば、スライディング相関器で構成され、その出力は、最小の拡散係数ＳＦにおける１シンボル毎に１つの相関値が発生することになるので、データ変換部１１３に入力される逆拡散信号はそのままこのデータ変換部１１３を通過して誤り訂正部１１４に供給される。

しかし、受信されたスペクトル拡散変調信号のＩ相のデータチャンネルの本来のシンボル長が最小の拡散係数ＳＦにおけるシンボルの１周期の２倍以上であるときには（つまり、拡散係数ＳＦが最小値（例えば、４）より大きいときには）、逆拡散部１０２から出力される各遅延パスの逆拡散信号、従って、データ変換部１１３に入力される逆拡散信号は１シンボル毎が２^m個ずつの相関値からなり、逆拡散が途中ということになる。データ変換部１１３は、このように１シンボル毎に生ずる２^m個の相関値を合成し、１シンボル当り１個の相関値のデータチャンネルの逆拡散信号とするものであり、ＳＦ検出部１１５で検出された拡散係数ＳＦとチャネライゼーションコードとに応じて、１シンボル毎のかかるピークの合成処理を行なうものである。

そして、データ変換部１１３でのかかる処理をフレームの先頭から行なうようにするために、メモリ１１２が設けられており、各フレームの先頭の拡散係数ＳＦの検出タイミングがデータチャンネルの対応するフレームの先頭よりも先行するように、最大比合成部１１０からのデータチャンネルのフレームを遅延するものである。
特開平２００１ー２６７９５９

ところで、上記の特許文献１の記載の技術においては、メモリ１１２が最大比合成部１１０から供給されるデータチャンネルの逆拡散信号を書き込みながら、これを読み出してデータ変換部１１３に供給しなければならず、そのための制御が複雑なものとなるし、また、その制御のための複雑な手段も必要となり、メモリ１１２が大型化する。

本発明の目的は、かかる問題点を解消し、簡単な制御のメモリを用いてデータ変換部へのデータ入力のタイミングを設定できるようにした逆拡散装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、スペクトル拡散変調信号の制御チャンネルを復調する第１の逆拡散手段と、スペクトル拡散変調信号のデータチャンネルを復調する第２の逆拡散手段と、第１の逆拡散手段の出力の１フレーム毎に拡散係数を抽出するデコード手段と、第２の逆拡散手段から出力されるデータチャンネルの逆拡散信号をフレーム毎に拡散係数に応じたデータ変換処理するデータ変換手段とを備えた逆拡散装置であって、データチャンネルの逆拡散信号の１フレーム分の記憶容量を有する第１，第２のメモリと、第１，第２のメモリを１フレーム毎に交互に選択し、第１，第２のメモリのうちの選択したメモリにデータチャンネルの逆拡散信号を供給する第１の切換スイッチと、第１，第２のメモリのうちの第１の切換スイッチによって選択されないメモリを選択する第２の切換スイッチとを設け、第１，第２のメモリのうちの第１の切換スイッチで選択されたメモリに第２の逆拡散手段からのデータチャンネルの逆拡散信号を順次書き込み、第１，第２のメモリのうちの第２の切換スイッチで選択されたメモリからデータチャンネルの逆拡散信号を順次読み出してデータ変換手段に供給するものである。

本発明によると、逆拡散信号を拡散係数ＳＦに応じてデータ変換処理する場合の該逆拡散信号のタイミング合わせを、制御が簡単なメモリを用いて行なうことができる。

以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。
図１は本発明による逆拡散装置の一実施形態を示すブロック図であって、１はサーチ部、２は制御部、３は受信データバッファ、４ａ，４ｂは逆拡散符号生成部、５はＣＣＨ（制御チャンネル）復調部、６はＤＣＨ（データチャンネル）復調部、７ａ，７ｂはメモリ、８はＴＦＣＩデコード部、９はデータ変換部、１０ａ，１０ｂは切換スイッチである。

同図において、受信されたＣＤＭＡ方式もしくはＷ-ＣＤＭＡ方式のスペクトル拡散変調信号は、図４に示すフレーム構成をなし、サーチ部１とＣＣＨ復調部５と、受信データバッファ３を介して、ＤＣＨ復調部６とに供給される。サーチャ部２では、逆拡散符号生成部４ａや逆拡散符号生成部４ｂから出力される逆拡散符号を用いて、このスペクトル拡散変調信号から各遅延パス毎の逆拡散タイミングが検出され、これが位置検出結果として制御部２に供給される。

ここで、図２により、サーチ部１の一具体例について説明する。

図２（ａ）において、Ｉ相のデータチャンネルとＱ相の制御チャンネルとからなるスペクトル拡散変調信号は複素相関部２１に供給され、逆拡散符号生成部４ｂからのＩ相の逆拡散符号とデータチャンネルとの相関がパス毎にとられて（逆拡散されて）、Ｉ相の相関値が順次得られ、逆拡散符号生成部４ａからのＱ相の逆拡散符号と制御チャンネルとの相関がとられて（逆拡散されて）、Ｑ相の相関値が順次得られる。これら相関値は夫々、データチャンネル，制御チャンネルの拡散符号と逆拡散符号とのタイミングが一致したとき、ピークが発生し、それ以外のときには、正，負の低いレベルが現われる。

これらＩ相の相関値とＱ相の相関値とがパワー演算部２２に供給され、これら相関値の瞬時の値をＰ_I，Ｐ_Qとすると、Ｐ_IQ＝（Ｐ_I ²＋Ｐ_Q ²）^1/2の演算が行なわれ、スペクトル拡散変調信号の瞬時の相関値Ｐ_IQが求められる。複素相関部２１で得られたＩ，Ｑ相の相関値Ｐ_I，Ｐ_Qは、Ｉ，Ｑ相がＩＱ平面上で回転していることにより、ともにレベルが大きい場合もあるが、いずれか一方しか大きくない場合もあるために、相関値Ｐ_I，Ｐ_Qを求めてそのパワー演算を行ない、ピークを漏れることなく検出できるようにしている。パワー演算処理された相関値Ｐは平均化部２３に供給される。

この平均化部２３では、記憶部２４を用いて、相関値Ｐ_IQが所定期間（例えば、フレーム周期もしくはスロット周期の整数倍の期間）ずつ平均化される。平均化部２３と記憶部２４とで図２（ｂ）に示す構成をなすものであって、パワー演算部２２からはチップ周期の１／２で相関値Ｐ_IQが供給され、この相関値Ｐ_IQは乗算器２３ａで１/ａ倍（但し、ａは整数）され、加算器２３ｂで乗算器２３ｃの出力と加算される。この加算器２３ｂの出力Ｐ_Aは、ピーク検出部２５に供給されるとともに、記憶部２４でチップ周期分遅延され、さらに、乗算器２３で｛１−（１/ａ）｝倍されて加算器２３ｂに供給され、次に乗算器２３ａから供給される１/ａ倍された相関値Ｐ_IQと加算される。このようにして、チップ周期毎にかかる乗算と加算とからなる演算処理が繰り返され、この繰り返し毎に加算器２３ｂの出力Ｐ_Aがピーク検出部２５に供給される。そして、上記の所定期間が経過すると、リセット信号によって記憶部２４の内容がクリアされ、記憶部２４の出力を０として、次の所定期間の上記の演算処理が始まることになる。このようにして、パワー演算部からの相関値Ｐ_IQが所定期間毎に平均化される。

図２（ａ）におけるピーク検出部２５では、このようにして平均化された相関値Ｐ_Aのピークを検出する。

以上の処理は遅延パス毎に行なわれるものであり、従って、ピーク検出部２５では、遅延パス毎にピークのタイミングが検出される。これらタイミングは、パス位置検出結果として、図１における制御部２に供給される。制御部２は、サーチ部１からのパス位置検出結果をもとに、逆拡散符号生成部４ａ，４ｂの各遅延パス毎の逆拡散符号の発生タイミングを制御し、また、ＣＣＨ復調部５やＤＣＨ復調部６の動作タイミングを制御する。

ＣＣＨ復調部５は、制御部２の上記のタイミング制御のもとに、逆拡散符号生成部４ａからの逆拡散符号と受信されたスペクトル拡散変調信号のＱ相の制御チャンネルと相関演算を行ない、遅延パス毎に逆拡散し、これらをＲＡＫＥ合成して、制御チャンネルの逆拡散信号として出力する。

また、移動局の通信環境によっては、レイリーフェージングの影響により、伝送される信号が位相回転（位相変動）を受けることになる（特開２００１ー２１７７５０の段落００３〜００４）。かかる位相回転を補償するために、図４に示すように、一定時間間隔のスロット毎に付加されて周波数が一定に規定されるパイロット信号Pilotが用いられる。ＣＣＨ復調部５では、制御チャンネルの逆拡散信号の各スロットからこのパイロット信号Pilotを抽出し、位相の回転量の推定の対象となるスロットを含む複数のスロットのパイロット信号Ｐｉｌｏｔの実際の位相と本来の位相とを比較し、その比較結果間を補間することにより、推定対象となるスロットの位相回転量を推定する（特開２００１ー２１７７５０の段落０００５〜０００７）。そして、この位相回転量に対する位相補償量の情報を作成し、ＤＣＨ復調部６に供給する。

一方、受信されたディジタル化されたスペクトル拡散変調信号は、遅延手段としての受信データバッファ３で遅延された後、上記のように、制御部２でタイミング制御されるＤＣＨ復調部６に供給される。このＤＣＨ復調部６では、逆拡散符号生成部４ｂからのＩ相の逆拡散符号と受信データバッファ３からのスペクトル拡散変調信号のうちのＩ相のデータチャンネルとの相関演算が行なわれ、これによって遅延パス毎に得られた相関値をＲＡＫＥ合成し、データチャンネルの逆拡散信号として出力するのであるが、このとき、ＣＣＨ復調部５からの位相補償量をもとに同期検波が行なわれ、位相回転量が補償される。このように供給された位相補償量の情報によって位相回転量が補償されるデータは、この位相補償量を得るために位相回転量が検出されたときの回転量の推定の対象となる制御チャンネルでのスロットに対応するデータ部分であり、このデータ部分がＣＣＨ復調部５からの位相補償量の情報の供給タイミングに合って、この位相補償量の情報で位相回転が補償されるように、受信データバッファ３を設けてＤＣＨ復調部６に供給されるデータチャンネルを遅延している。

なお、かかる受信データバッファの容量は、ＣＣＨ復調部５での位相回転量を検出するためのスロット数にもよるが、例えば、前後する２つのスロットのパイロット信号Pilotから位相回転量を検出するものであれば、２スロット分の容量であればよい。

このようにして、ＤＣＨ復調部から出力されるデータチャンネルの逆拡散信号（ＲＡＫＥ合成された累積相関値）は、制御部２からの切換制御信号によって制御される切換スイッチ１０ａ，１０ｂで交互に選択されるメモリ７ａ，７ｂによって遅延されて、データ変換部９に供給される。また、ＣＣＨ復調部５では、逆拡散されて遅延パスでのＲＡＫＥ合成された制御チャンネルの復調信号からレート情報ＴＦＣＩ（図４）が抽出され、ＴＦＣＩデコード部８に供給される。このＴＦＣＩデコード部８では、供給されたレート情報ＴＦＣＩがデコードされて１フレーム毎（もしくはスロット毎）に、そのフレーム分のレート情報ＴＦＣＩをもとに、拡散係数ＳＦが検出され、この拡散係数ＳＦがデータ変換部９に供給される。データ変換部９では、メモリ７ａ，７ｂから供給されたデータチャンネルの逆拡散信号が、拡散係数ＳＦに応じた数の同一シンボル内の逆拡散値を合成し、シンボル毎に１つの逆拡散値が含まれる逆拡散信号に変換する。このようにデータ変換されたデータチャンネルの逆拡散信号が、相関出力として、出力される。

ここで、メモリ７ａ，７ｂは夫々データチャンネルの１フレームの容量を有しており、切換スイッチ１０ａによって１フレーム毎に書込みが切り換えられ、切換スイッチ１０ｂによって１フレーム毎に読み出しが切り換えられる。即ち、いま、切換スイッチ１０ａがメモリ７ａ側に閉じているものとすると、ＤＣＨ復調部６から出力される逆拡散信号がメモリ７ａに順次記憶され、この間切換スイッチ１０ｂによって選択されたメモリ７ｂから読み出される逆拡散信号がデータ変換部９に供給される。そして、メモリ７ａに１フレーム分の逆拡散信号が記憶されると、切換スイッチ１０ａがメモリ７ａ側からメモリ７ｂ側に切り換わり、ＤＣＨ復調部６から出力される逆拡散信号がメモリ７ｂに供給されるようになって、メモリ７ｂがこの逆拡散信号の書込みを開始する。これとともに、切換スイッチ１０ｂがメモリ７ａ側に切り換わり、このメモリ７ａがこれまで記憶された逆拡散信号の読み出しを開始して、読み出されたこの逆拡散信号がデータ変換部９に供給される。

このように、メモリ７ａ，７ｂの一方がＤＣＨ復調部６から出力される逆拡散信号を書き込んでいるときに、他方が記憶した逆拡散信号を読み出してデータ変換部９に供給するようにし、かかる逆拡散信号の書込み，読出しを夫々のメモリ７ａ，７ｂで１フレーム毎に交互に行なうものであり、図３に示すように、１フレーム周期遅延された逆拡散信号がデータ変換部９に供給される。データ変換部９では、ＴＦＣＩデコード部８から１フレーム毎にその１５個のスロットのレート情報ＴＦＣＩから検出された拡散係数ＳＦが供給され、この拡散係数ＳＦにより、メモリ７ａ，７ｂからの供給される該当するフレームのデータチャンネル（ＤＰＤＣＣＨ）の逆拡散信号がそのフレームの先頭から上記のデータ変換処理が行なわれる。

このようにして、この実施形態では、データチャンネルの逆拡散信号をデータ変換部９で拡散係数ＳＦのタイミングと合わせるための手段として、１フレームの記憶容量のメモリ７ａ，７ｂを用い、夫々で交互に書込み，読出しを行なわせるものであるから、書込みを行なっているときには、読出しを行なう必要がなく、これらメモリ７ａ，７ｂの制御が簡単になるし、記憶容量が小さく、かつ制御手段も簡単で安価なメモリを用いることになる。

本発明による逆拡散装置の一実施形態を示すブロック図である。図１におけるサーチ部の一具体例を示すブロック図である。図１におけるメモリの作用を説明するための図である。ＣＤＭＡ方式やＷ−ＣＤＭＡ方式でのデータチャンネル，制御チャンネルのフレーム構成を示す図である。従来の逆拡散装置の一例を示すブロック図である。

符号の説明

１サーチ部
２制御部
３受信データバッファ
４ａ，４ｂ逆拡散符号生成部
５ＣＣＨ（制御チャンネル）復調部
６ＤＣＨ（データチャンネル）復調部
７ａ，７ｂメモリ
８ＴＦＣＩデコード部
９データ変換部
１０ａ，１０ｂ切換スイッチ

Claims

スペクトル拡散変調信号の制御チャンネルを復調する第１の逆拡散手段と、該スペクトル拡散変調信号のデータチャンネルを復調する第２の逆拡散手段と、該第１の逆拡散手段の出力の１フレーム毎に拡散係数を抽出するデコード手段と、該第２の逆拡散手段から出力される該データチャンネルの逆拡散信号をフレーム毎に該拡散係数に応じたデータ変換処理するデータ変換手段とを備えた逆拡散装置において、
該データチャンネルの逆拡散信号の１フレーム分の記憶容量を有する第１，第２のメモリと、
該第１，第２のメモリを１フレーム毎に交互に選択し、該第１，第２のメモリのうちの選択したメモリに該データチャンネルの逆拡散信号を供給する第１の切換スイッチと、
該第１，第２のメモリのうちの該第１の切換スイッチによって選択されないメモリを選択する第２の切換スイッチと
を設け、
該第１，第２のメモリのうちの該第１の切換スイッチで選択されたメモリに該第２の逆拡散手段からの該データチャンネルの逆拡散信号を順次書き込み、該第１，第２のメモリのうちの該第２の切換スイッチで選択されたメモリから該データチャンネルの逆拡散信号を順次読み出して該データ変換手段に供給することを特徴とする逆拡散装置。