JP3688630B2 - 直接スペクトル拡散通信の受信方法及び装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）通信等の直接スペクトル拡散通信に係り、特に、マルチパス環境下でのＲａｋｅ合成のためのパスタイミングを検出するマルチパスサーチを含む直接スペクトル拡散信号の受信方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
移動通信では、送信側からの送信信号が異なる伝搬経路を経由し、受信側では、直接波や複数の反射波等、伝搬経路が相違することにより受信タイミングがずれた複数のパス（マルチパス）の受信波が合成された信号が受信される。従って、受信側で、遅延時間が異なるマルチパスを時間的に分離してＲａｋｅ合成することにより、受信信号の高品質化を実現することがなされている。Ｒａｋｅ合成を行なうためには、マルチパスを構成する各パスの伝播遅延時間と受信レベルとの関係を調べる必要がある。この関係は、パス遅延プロファイルと呼ばれている。移動通信の場合、パス遅延プロファイルは、移動局の走行と共に刻々と変動するため、移動局では、定期的にマルチパスの検出、即ちパスサーチを行なわなければならない。このパスサーチを行なう周期およびマルチパスサーチ窓幅は、ある程度のパス変動にも耐えられるような一定値に設定されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、パスサーチ周期が一定値であると、パス変動が殆ど無い状況では、無駄なサーチ動作が頻繁に実行されることになり、電力を無駄に消費するという問題がある。また、パス伝搬遅延が比較的少なく、マルチパスが時間的に集中しているような状況では、設定されたパスサーチ窓幅は必要以上に広い窓幅となる。この場合にも電力が無駄に消費されることになり、回路規模の増加を招くという問題がある。
【０００４】
本発明は、このような問題点に鑑みなされたもので、消費電力の低減及び回路規模の削減を図ることができる直接スペクトル拡散通信の受信方法及び装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る直接スペクトル拡散通信の受信方法は、直接スペクトル拡散信号を受信するステップと、前記受信された直接スペクトル拡散信号に対して予め与えられたマルチパスタイミングで拡散符号との逆拡散を行うステップと、前記逆拡散されたデータを復号するステップと、前記データの復号時にデータの受信品質を測定するステップと、前記測定されたデータの受信品質に応じてパスサーチ周期を決定するステップと、前記受信された直接スペクトル拡散信号に対して前記決定されたパスサーチ周期でパスサーチを行って前記逆拡散時のマルチパスタイミングを決定するステップとを備え、前記データの受信品質は、所定のサーチ区間における複数回のビタビ復号のパスメトリック値の和であり、前記パスメトリック値の和が前の区間よりも減少しているときはパスサーチ周期を大きくし、
前記パスメトリック値の和が前の区間よりも増加しているときはパスサーチ周期を小さくするようにしたことを特徴とする。
【０００６】
また、本発明に係る直接スペクトル拡散通信の受信装置は、直接スペクトル拡散信号を受信する受信部と、この受信部で受信された直接スペクトル拡散信号に対して予め与えられたマルチパスタイミングで拡散符号との逆拡散を行う逆拡散部、及び逆拡散されたデータを復号すると共にデータの受信品質を測定するデータ復号部を有するＲａｋｅ受信部と、前記データ復号部で測定されたデータの受信品質に応じてパスサーチ周期を決定し前記受信部で受信された直接スペクトル拡散信号に対して前記決定されたパスサーチ周期でパスサーチを行って前記逆拡散部でのマルチパスタイミングを決定するマルチパスサーチ部とを備え、前記データ復号部は、所定のサーチ区間における複数回のビタビ復号のパスメトリック値の和を前記データの受信品質として測定し、前記マルチパスサーチ部は、前記パスメトリック値の和が前の区間よりも減少しているときはパスサーチ周期を大きくし、前記パスメトリック値の和が前の区間よりも増加しているときはパスサーチ周期を小さくするものであることを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、直接スペクトル拡散信号から復号されたデータの受信品質に基づいてパスの変動を推定し、パスサーチ周期をパスの変動に合わせて適応的に変化させるようにしているので、パスの変動が無いときには、無駄な回路動作が省かれ、消費電力を削減することができると共に、回路規模の削減を図ることができる。また、パスの変動が大きいときには、変動に対して十分追従可能である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
【００１１】
（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施形態に係る直接スペクトル拡散通信の受信装置の構成を示すブロック図である。
この受信装置は、信号を受信するアンテナ１と、このアンテナを介して受信された直接スペクトル拡散信号をベースバンドの受信信号に変換するＲＦ部２と、ＲＦ部２の出力をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器３と、Ａ／Ｄ変換された受信信号に対してパスサーチを行ってマルチパスタイミングを検出するマルチパスサーチ部４と、マルチパスサーチ部４で求められたパスタイミングで受信信号をＲａｋｅ合成するＲａｋｅ受信部５とを備えて構成されている。
【００１２】
アンテナ１を介して受信された複数の直接スペクトル拡散信号は、ＲＦ部２においてベースバンド信号に周波数変換され、Ａ／Ｄ変換器３によりサンプリングされる。サンプリングされたスペクトル拡散信号は、マルチパスサーチ部４において所定のパスサーチ周期Ｔ及び所定のパスサーチ窓幅Ｗでパスサーチされ、パスタイミングが決定される。
【００１３】
マルチパスサーチ部４は、直接スペクトル拡散信号の逆拡散のための拡散符号を生成する拡散符号発生器４１と、生成された拡散符号を用いて逆拡散を行なうための逆拡散部４２と、逆拡散結果である相関値からパス遅延プロファイルを生成し、パスタイミングを出力すると共に、パスサーチ動作をコントロールするパスサーチコントローラ４３とを備えて構成されている。
【００１４】
一方、Ｒａｋｅ受信部５は、パスサーチコントローラ４３で決定されたパスタイミングに基づいて直接スペクトル拡散信号の逆拡散のための拡散符号を発生させる拡散符号発生器５１と、発生された拡散符号を用いて受信された直接スペクトル拡散信号の逆拡散を行なうための逆拡散部５２と、逆拡散結果のデータを復号するデータ復号部５３とを備えて構成されている。そして、この実施形態では、データ復号部５３に、図示しない誤り検出部が設けられ、この誤り検出部で所定の監視区間に得られた受信データの誤り検出個数に基づいて、パスサーチコントローラ４３がパスサーチ周期Ｔを決定するようにしている。
【００１５】
次にパスサーチ動作について詳細に説明する。
図２は、マルチパスサーチ部４でのパスサーチ動作を説明するための図である。時間ｎでパスサーチが開始されると、逆拡散部４２で、まずＣ１で示す範囲について直接スペクトル拡散信号と拡散符号との相関値（逆拡散により得られた同相加算電力）が計算される。得られた相関値は、図３のグラフ中の最も左側のＣ１で示されている。次に、相関演算の開始点をずらして同様にＣ２の範囲について相関値を求める。このときずらす量は、例えばデータのサンプリング周期（又はそれを内挿した周期）に対応した１チップ（τ）分、又は１チップ分を更に内挿した周期とする。得られた相関値は、図３の左から２番目のＣ２で示される。以下同様に、Ｗチップずらした位置まで１チップずつずらして、相関値Ｃ３，…，Ｃｗを求める。ここで相関値を計算する範囲Ｗがパスサーチ窓幅となる。なお、相関演算は、複数の逆拡散部４２又は複数のマルチパスサーチ部４により並列に行うこともできる。得られた図３に示す相関値は、パスサーチコントローラ４３内の図示しない記憶装置に記憶される。
【００１６】
パスサーチコントローラ４３は、図３に示すパスサーチ窓幅Ｗでパスサーチして求められた相関値系列から極大値を示す相関値Ｐ１，Ｐ２，…をＭ個抽出し、これをパス遅延プロファイルとして内部の図示しない記憶装置に保存する。保存されるパス遅延プロファイルは、図４に示すように、パス番号、パスタイミング及び相関値（電力）からなる。パス遅延プロファイルは、通常、相関値の大きい順に並ぶ。パスタイミングの単位としては、例えばチップ、サンプル、先頭パスからの相対遅延時間等を用いる。
【００１７】
Ｒａｋｅ受信部５では、このようにしてパスサーチコントローラ４３で求められたマルチパス遅延プロファイルにより特定されるマルチパスタイミングに基づいて直接スペクトル拡散信号をＲａｋｅ合成する。移動体通信の受信装置では、端末の移動と共にマルチパス遅延プロファイルが変化するため，定期的にマルチパスサーチを行ない、Ｒａｋｅ合成に必要なパスの遅延時間を調べる必要がある。マルチパスサーチを行なう周期Ｔは固定で行われることが一般的であるが、受信した信号品質が良い状態ではマルチパスサーチを行なう周期Ｔを大きくし、逆に、受信した信号品質が悪い場合にはマルチパスサーチを行う周期Ｔを小さくすれば、無駄なマルチパスサーチ処理を減らし、回路の消費電力を低減できる。
【００１８】
一般的に、ディジタル移動通信では、送信される情報ビットに誤り検出符号が付加される。具体的には、ＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）などが用いられる。受信装置でこの誤り検出符号を利用すれば、送信データに誤りがあるかどうかを検出できる。
【００１９】
図５は、パスサーチコントローラ４３で実行される誤り検出符号を用いた次回のパスサーチ周期Ｔの決定処理を示すフローチャート、図６は、同決定処理を説明するための図である。
まず、図６に示すように、Ｌ回のＣＲＣが実行される監視区間を設定し、その監視区間内のＣＲＣにより検出した誤り検出回数ｘをカウントする（ステップＳ１１）。パスサーチ周期Ｔの更新は、監視区間毎に行われる。ここで、監視区間ｍにおけるＣＲＣによる誤り検出回数をｘ、パスサーチ周期Ｔ[m]とすると、パスサーチコントローラ４３は、次の監視区間ｍ＋１でのパスサーチ周期Ｔ[m+1]を次のように決定する。
【００２０】
１）ｘ＝０のとき
Ｔ[m+1]＝Ｔ[m]＋ΔＴ（周期を大きくする：ステップＳ１２，Ｓ１３）
２）ｘ＞Ｎのとき
Ｔ[m+1]＝Ｔ[m]−ΔＴ（周期を小さくする：ステップＳ１４，Ｓ１５）
３）０＜ｘ≦Ｎのとき
Ｔ[m+1]＝Ｔ[m]（周期は変わらず：ステップＳ１６）
【００２１】
但し、パスサーチ周期Ｔ[m]は、最大値Ｔmaxと最小値Ｔminの間の値をとるものとする（ステップＳ１７〜Ｓ２０）。
ここで、各パラメータとしては、例えば次の値を用いることができる。
Ｌ＝１００（時間では、例えば１０００ｍｓ）
Ｎ＝１
Ｔmax＝１００ｍｓ
Ｔmin＝６０ｍｓ
ΔＴ＝４ｍｓ
【００２２】
このように、誤りの検出が少ない場合、すなわち受信信号品質が良い場合には、マルチパスサーチを行なう周期Ｔを大きくとることで、マルチパスサーチ部４を動作させない時間を増やすことができるので、消費電力の削減が期待できる。
【００２３】
（第２の実施の形態）
図７は、本発明の第２の実施形態に係る直接スペクトル拡散通信の受信装置の構成を示すブロック図である。この受信装置が図１に示した第１の実施形態に係る受信装置と異なる点は、マルチパスサーチ部４′のパスサーチコントローラ４４と、Ｒａｋｅ受信部５′のデータ復号部５４の構成である。第１の実施の形態では、受信信号品質の測定法として誤り検出符号（ＣＲＣ）を用いたが、この第２の実施形態では、データ復号部５４に、移動通信でよく用いられる畳み込み符号化されたデータの復号法であるビタビ復号器が含まれている。パスサーチコントローラ４４は、ビタビ復号においてトレリス線図を得るために計算するパスメトリックの値の和を受信データの信号品質として評価して次のパスサーチ周期Ｔを決定する。その他の構成は、図１の受信装置と同様であるため、重複する部分の説明は割愛する。
【００２４】
図８は、パスサーチコントローラ４４で実行されるパスメトリック値の和を用いた次回のパスサーチ周期Ｔの決定処理を示すフローチャート、図９は、同決定処理を説明するための図である。
まず、図９に示すように、Ｌ回のビタビ復号が実行される監視区間を設定し、監視区間においてビタビ復号で計算されるパスメトリック値のＬ個分の和ｘを計算し保持しておく（ステップＳ２１）。パスサーチ周期Ｔの更新は、監視区間毎に行われる。ここで、監視区間ｍ−１，ｍにおけるＬ回のビタビ復号での各パスメトリック値の和をそれぞれｘ[m-1]，ｘ[m]、パスサーチ周期Ｔ[m]とすると、パスサーチコントローラ４４は、次の監視区間ｍ＋１でのパスサーチ周期Ｔ[m+1]を次のように決定する。
【００２５】
１）ｘ[m-1]＞ｘ[m]のとき
Ｔ[m+1]＝Ｔ[m]＋ΔＴ（周期を大きくする：ステップＳ２２，Ｓ２３）
２）ｘ[m-1]＜ｘ[m]のとき
Ｔ[m+1]＝Ｔ[m]−ΔＴ（周期を小さくする：ステップＳ２４，Ｓ２５）
３）ｘ[m-1]＝ｘ[m]のとき
Ｔ[m+1]＝Ｔ[m]（周期は変わらず：ステップＳ２６）
【００２６】
但し、パスサーチ周期Ｔ[m]は、最大値Ｔmaxと最小値Ｔminの間の値をとるものとする（ステップＳ２７〜Ｓ３０）。
ここで、各パラメータとしては、例えば次の値を用いることができる。
Ｌ＝１００（時間では、例えば１０００ｍｓ）
Ｔmax＝１００ｍｓ
Ｔmin＝６０ｍｓ
ΔＴ＝４ｍｓ
【００２７】
このように、パスメトリックが小さくなった場合、すなわち受信信号品質が良い場合には、マルチパスサーチを行なう周期Ｔを大きくとることで、マルチパスサーチ部４′を動作させない時間を増やすことができるので、消費電力の削減が期待できる。
【００２８】
（第３の実施の形態）
図１０は、本発明の第３の実施形態に係る直接スペクトル拡散通信の受信装置の構成を示すブロック図である。この受信装置が図１に示した第１の実施形態に係る受信装置と異なる点は、マルチパスサーチ部４″のパスサーチコントローラ４５と、Ｒａｋｅ受信部５″のデータ復号部５５の構成である。第１の実施の形態では、受信信号品質の測定法として誤り検出符号（ＣＲＣ）を用いたが、この第３の実施形態では、データ復号部５５に、誤り訂正符号の１つであるターボ符号を用いたターボ復号器が含まれている。パスサーチコントローラ４５は、ターボ復号の際に計算する事後情報尤度を受信データの信号品質として評価して次のパスサーチ周期Ｔを決定する。その他の構成は、図１の受信装置と同様であるため、重複する部分の説明は割愛する。
【００２９】
このように、ターボ復号処理で計算する事後情報尤度を用いて推定した受信信号品質に応じてマルチパスサーチ周期を変化させることで、マルチパスサーチ部４″を動作させない時間を増やすことができるので、消費電力の削減が期待できる。
【００３０】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、直接スペクトル拡散信号から復号されたデータの受信品質に基づいてパスの変動を推定し、パスサーチ周期をパスの変動に合わせて適応的に変化させるようにしているので、パスの変動が無いときには、無駄な回路動作が省かれ、消費電力を削減することができると共に、回路規模の削減を図ることができる。また、パスの変動が大きいときには、変動に対して十分追従可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施形態に係る直接スペクトル拡散通信の受信装置のブロック図である。
【図２】 同装置のパスサーチ動作を説明するための図である。
【図３】 同装置のパスサーチ動作で得られる相関値系列を示す図である。
【図４】 同装置のパスサーチ動作で得られるパス遅延プロファイルの一例を示す図である。
【図５】 同パスサーチ動作における次回パスサーチ周期決定処理を示すフローチャートである。
【図６】 同パスサーチ動作における次回パスサーチ周期決定処理を説明するためのタイムチャートである。
【図７】 本発明の第２の実施形態に係る直接スペクトル拡散通信の受信装置のブロック図である。
【図８】 同装置のパスサーチ動作における次回パスサーチ周期決定処理を示すフローチャートである。
【図９】 同パスサーチ動作における次回パスサーチ周期決定処理を説明するためのタイムチャートである。
【図１０】 本発明の第３の実施形態に係る直接スペクトル拡散通信の受信装置のブロック図である。
【符号の説明】
１…アンテナ
２…ＲＦ部
３…Ａ／Ｄ変換器
４，４′，４″…マルチパスサーチ部
５，５′，５″…Ｒａｋｅ受信部
４１，５１…拡散符号発生器
４２，５２…逆拡散部
４３，４４，４５…パスサーチコントローラ
５３，５４，５５…データ復号部

Claims (2)

1. 直接スペクトル拡散信号を受信するステップと、
   前記受信された直接スペクトル拡散信号に対して予め与えられたマルチパスタイミングで拡散符号との逆拡散を行うステップと、
   前記逆拡散されたデータを復号するステップと、
   前記データの復号時にデータの受信品質を測定するステップと、
   前記測定されたデータの受信品質に応じてパスサーチ周期を決定するステップと、
   前記受信された直接スペクトル拡散信号に対して前記決定されたパスサーチ周期でパスサーチを行って前記逆拡散時のマルチパスタイミングを決定するステップとを備え、
   前記データの受信品質は、所定のサーチ区間における複数回のビタビ復号のパスメトリック値の和であり、
   前記パスメトリック値の和が前の区間よりも減少しているときはパスサーチ周期を大きくし、
   前記パスメトリック値の和が前の区間よりも増加しているときはパスサーチ周期を小さくする
   ようにしたことを特徴とする直接スペクトル拡散通信の受信方法。
2. 直接スペクトル拡散信号を受信する受信部と、
   この受信部で受信された直接スペクトル拡散信号に対して予め与えられたマルチパスタイミングで拡散符号との逆拡散を行う逆拡散部、及び逆拡散されたデータを復号すると共にデータの受信品質を測定するデータ復号部を有するＲａｋｅ受信部と、
   前記データ復号部で測定されたデータの受信品質に応じてパスサーチ周期を決定し前記受信部で受信された直接スペクトル拡散信号に対して前記決定されたパスサーチ周期でパスサーチを行って前記逆拡散部でのマルチパスタイミングを決定するマルチパスサーチ部とを備え、
   前記データ復号部は、所定のサーチ区間における複数回のビタビ復号のパスメトリック値の和を前記データの受信品質として測定し、
   前記マルチパスサーチ部は、前記パスメトリック値の和が前の区間よりも減少しているときはパスサーチ周期を大きくし、前記パスメトリック値の和が前の区間よりも増加しているときはパスサーチ周期を小さくするものである
   ことを特徴とする直接スペクトル拡散通信の受信装置。

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