JP4336796B2

JP4336796B2 - パスサーチ方法及びパスサーチ回路

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Publication number: JP4336796B2
Application number: JP2003335978A
Authority: JP
Inventors: 長実西村
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2003-09-26
Filing date: 2003-09-26
Publication date: 2009-09-30
Anticipated expiration: 2023-09-26
Also published as: JP2005109541A

Description

本発明は、パスサーチ回路に関し、特にＣＤＭＡ（ＣｏｄｅＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ）通信システムにおけるパスサーチ回路に関する。

この種の従来技術の一例として、ＣＤＭＡ受信機において、精度の高い遅延プロファイルの測定（遅延波のパス検出）のために、同相の連続するデータを加算する際に、その加算数を異ならせて、複数のデータを取得し、取得されたそれらの各データを基にして、受信信号の電力値、あるいは受信信号の電力とノイズ電力との比を検出し、検出された電力値または電力比の値の比較、あるいはそれらの時間的な変化の判定により、フェージング周波数に応じて同相加算するデータ数を適応的に変化させることとしている（例えば、特許文献１参照）。

フェージングがないＳｔａｔｉｃな無線伝播条件のときは、同相加算数を大きくするほどパス検出能力が向上するため、電力加算数を少なくすることができ、検出時間も短縮される。

しかしながら、フェージングによるレベル変動がある場合は、受信信号点が変化するため、同相加算の効果が減少するという問題があった。

特開２００１−２７４７２４号公報

上述した従来のパスサーチ回路は、フェージング周波数に応じて同相加算するデータ数を適応的に変化させることとしているが、フェージングによるレベル変動がある場合は、受信信号点が変化するため、同相加算の効果が減少するという欠点がある。

本発明の目的は、このような従来の欠点を除去するため、相関値を同相加算する前に重み付けを行うことによって、同相加算効果を向上させ、パス検出特性を改善することができるパスサーチ回路を提供することにある。

また、重み係数として近似係数を用いることにより、重み付けによる処理負荷の増加を抑えたパスサーチ回路を提供することにある。

本発明のパスサーチ方法は、ＣＤＭＡ通信システムにおけるパスサーチ方法であって、
入力された受信データよりパイロット信号の相関値を計算し、
前記相関値に対して複素乗算による重み付けを行い、
重み付けされた相関値を予め設定された回数の同相加算を行って電力値に変換し、該電力値を予め設定された回数の加算を行いその遅延における平均化された相関電力値（遅延プロファイル）を求める遅延プロファイル計算の手順において、
前記重み付けは、現時点（時刻ｔ）の相関値と時刻ｔ−ｔ′における相関値との間の単位時間あたりの位相変移量が設定された閾値以下の場合には、該位相変移量を用いた位相補正を行い、該閾値以上の場合には、該閾値以内の設定値を用いた位相補正を行うものであることを特徴としている。

また、本発明のパスサーチ方法は、ＣＤＭＡ通信システムにおけるパスサーチ方法であって、
入力された受信データよりパイロット信号の相関値を計算し、
前記相関値に対して複素乗算による重み付けを行い、
重み付けされた相関値を予め設定された回数の同相加算を行って電力値に変換し、該電力値を予め設定された回数の加算を行いその遅延における平均化された相関電力値（遅延プロファイル）を求める遅延プロファイル計算の手順において、
前記重み付けは、前記相関値の絶対値または前記相関値の実数部あるいは虚数部のいずれか大きい方の絶対値を用いた振幅乗算と、現時点（時刻ｔ）の相関値と時刻ｔ−ｔ′における相関値との間の単位時間あたりの位相変移量が設定された閾値以下の場合には、該位相変移量を用いた位相補正と、該閾値以上の場合には、該閾値以内の設定値を用いた位相補正と、を組み合わせたものであることを特徴としている。

また、本発明のパスサーチ回路は、入力された受信データよりパイロット信号の相関値を計算する相関器と、
前記相関器出力のレベル変動または位相変移を監視し、その監視結果に応じて前記相関値に対して複素乗算による重み付けを行う重み乗算部と、
該重み乗算部出力を予め設定された回数の同相加算を行う同相加算部と、
同相加算結果を電力値に変換し、予め設定された回数の電力加算を行いその遅延における平均化された相関電力値（遅延プロファイル）を求めて出力する電力加算部とを有するパスサーチ回路であって、
前記重み乗算部は、前記相関器出力の相関値に対して、該相関値より算出された実数部または虚数部の大きい方の絶対値を重み係数として、重み付けすることを特徴としている。

また、本発明のパスサーチ回路は、入力された受信データよりパイロット信号の相関値を計算する相関器と、
前記相関器出力のレベル変動または位相変移を監視し、その監視結果に応じて前記相関値に対して複素乗算による重み付けを行う重み乗算部と、
該重み乗算部出力を予め設定された回数の同相加算を行う同相加算部と、
同相加算結果を電力値に変換し、予め設定された回数の電力加算を行いその遅延における平均化された相関電力値（遅延プロファイル）を求めて出力する電力加算部とを有するパスサーチ回路であって、
前記重み乗算部は、前記相関器出力の相関値に対して、現時点（時刻ｔ）の相関値と時刻ｔ−ｔ′における相関値との間の単位時間あたりの位相変移量が設定された閾値以下の場合には、該位相変移量を用いた位相補正を行うことを特徴としている。

また、本発明のパスサーチ回路は、入力された受信データよりパイロット信号の相関値を計算する相関器と、
前記相関器出力のレベル変動または位相変移を監視し、その監視結果に応じて前記相関値に対して複素乗算による重み付けを行う重み乗算部と、
該重み乗算部出力を予め設定された回数の同相加算を行う同相加算部と、
同相加算結果を電力値に変換し、予め設定された回数の電力加算を行いその遅延における平均化された相関電力値（遅延プロファイル）を求めて出力する電力加算部とを有するパスサーチ回路であって、
前記重み乗算部は、前記相関器出力の相関値に対して、現時点（時刻ｔ）の相関値と時刻ｔ−ｔ′における相関値との間の単位時間あたりの位相変移量が設定された閾値以上の場合には、該閾値以内の設定値を用いた位相補正を行うことを特徴としている。

また、本発明のパスサーチ回路は、入力された受信データよりパイロット信号の相関値を計算する相関器と、
前記相関器出力のレベル変動または位相変移を監視し、その監視結果に応じて前記相関値に対して複素乗算による重み付けを行う重み乗算部と、
該重み乗算部出力を予め設定された回数の同相加算を行う同相加算部と、
同相加算結果を電力値に変換し、予め設定された回数の電力加算を行いその遅延における平均化された相関電力値（遅延プロファイル）を求めて出力する電力加算部とを有するパスサーチ回路であって、
前記重み乗算部は、前記相関器出力の相関値に対して、前記相関値の絶対値または前記相関値の実数部あるいは虚数部のいずれか大きい方の絶対値を用いた振幅乗算と、現時点（時刻ｔ）の相関値と時刻ｔ−ｔ′における相関値との間の単位時間あたりの位相変移量が設定された閾値以下の場合には、該位相変移量を用いた位相補正と、該閾値以上の場合には、該閾値以内の設定値を用いた位相補正と、を組み合わせて行うことを特徴としている。

本発明のパスサーチ方法及びパスサーチ回路によれば、相関値を同相加算する前に重み付けを行うことによって、同相加算効果を向上させ、パス検出特性を改善することができる。

また、ノイズによる瞬時的強電界レベルの影響、あるいはフェージング補償に対してある程度の重み付けに制限を加えることにより、ノイズによる受信パスタイミングの誤検出を低減し、良好な受信特性を得ることができる。

次に、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明のパスサーチ回路の実施の形態の構成図である。パスサーチ回路は、受信信号から異なる複数のパスについて遅延プロファイルを計算し、求められた遅延プロファイルからパスタイミングとして有効な相関値ピークを検出し、そのタイミングを図示しないフィンガー部やレイク合成部へ通知するものである。

また、同図はパスサーチ回路中の遅延プロファイル計算部を示している。

図１を参照すると、遅延プロファイル計算部１０は、入力信号よりパイロット信号の相関値を計算する相関器１と、相関器１出力を重み付けする重み乗算部２と、同相加算を行なう同相加算部３と、平均化された相関電力値（遅延プロファイル）を求める電力加算部４とを備えて構成されている。

次に、遅延プロファイル計算部の動作を図１を参照して詳細に説明する。

図１によると、相関器１は、デジタル信号に変換されたベースバンドの入力信号と拡散符号のパイロットシンボルとの乗算による逆拡散をとって相関値を出力する。

重み乗算部２は、相関器１出力の相関値を監視し、該相関値に応じた重み付けを行う。

同相加算部３は、重み付けされた相関値が、Ｉ信号成分およびＱ信号成分ごとに一定回数だけ加算する。

電力加算部４は、同相加算結果を電力値に変換し、設定回数の電力加算を行い、その遅延における相関電力値を求める。さらに、相関電力値を集計し、遅延プロファイルとして出力する。この遅延プロファイルは、各遅延時間における相関電力を示したものであり、ピークのところの遅延量を図示しないＦｉｎｇｅｒ部に通知される。

次に、重み付けの動作について説明する。

まず、相関器１の出力は、ノイズがない場合の信号をｈ０（ｔ）、ノイズをｎ（ｔ）とすると、ｈ１（ｔ）＝ｈ０（ｔ）＋ｎ（ｔ）と表される。

ノイズがない場合、相関器１出力からフェージング状態が推定でき、ｈ０（ｔ）がわかれば、ｈ１（ｔ）＊ｈ０^＊（ｔ）（ｈ０^＊（ｔ）はｈ０（ｔ）の複素共役）を計算し、時間的に加算していけば、Ｓ／Ｎ比を改善することができる。

しかしながら、ｈ０（ｔ）を完全に推定できない場合、ｈ０（ｔ）の代わりにｈ１（ｔ）をそのまま用いるとノイズｎ（ｔ）の影響により逆に特性が劣化する。

次に、本発明の重み付けの動作について説明する。

相関器１の出力を複素信号とすると、その出力は、ｈ１（ｔ）＝ｘ１（ｔ）＋ｊｙ１（ｔ）として表される。
ここで、相関器１出力ｈ１（ｔ）に、まず、絶対値｜ｈ１（ｔ）｜を乗算する。

さらに、現時点（時刻ｔ）の相関値と時刻ｔ−ｔ’における相関値との間の単位時間（すなわち、パイロット信号のシンボル周期単位）あたりの位相変移量を、Δφ＝ａｒｇ｛ｈ１（ｔ）−ｈ１（ｔ−ｔ’）｝とすると、この絶対値｜Δφ｜が、例えばπ／４以下の時に、位相変移量の虚数部ｅｘｐ（−ｊΔφ）を乗算する。ここで、ｊは虚数を表す。

以上の動作により、相関値の振幅を強調し、位相変移を補正することにより、続いて行なう同相加算による効果を高めることができる。

なお、振幅乗算に関して、絶対値｜ｈ１（ｔ）｜の計算をハード上に実装するのが困難な場合には、重み乗算部２の重み付け係数として、｜ｈ１（ｔ）｜の代わりに、例えば、ｈ１（ｔ）の実数部または虚数部の絶対値の大きい方の値、すなわちｍａｘ（｜ｘ１（ｔ）｜，｜ｙ１（ｔ）｜）を近似重み係数として用いることができる。

この場合、改善度が多少減少するが、回路構成を簡略化することができるため、処理する負荷を軽減することができる。

また、位相量変移量の乗算に関して、現時点（時刻ｔ）の相関値と時刻ｔ−ｔ’における相関値との間の単位時間あたりの位相変移量Δφが、例えばπ／４以上ある場合、ある設定値に制限して補正することも考えられる。

位相変移量Δφが大きい場合、瞬時的に大きくなることも考慮して、制限することにより受信データの相関性が損なわれることを抑制することができる。このときの設定値として、±π／４以内の例えば、±π／８が想定される。

次に、重み係数の他の算出方法として、３タップのＦＩＲ（Finite Impulse Filter）を用いた場合を想定して説明する。
相関器１出力の相関値より、スロット周期をＴとして、
ｈ１’（ｔ）＝α１＊ｈ１（ｔ−Ｔ）＋α２＊ｈ１（ｔ）＋α１＊ｈ１（ｔ＋Ｔ）
を求め、その複素信号出力より
ｈ１’（ｔ）＝ｘ１’（ｔ）＋ｊｙ１’（ｔ）に基づいて重み係数とすることもできる。
ただし、α１、α２はα１＋α２＋α１＝１を満たす係数とする。
ここで、α１およびα２が同じ値のときは、単純に時系列平均を計算した場合と等価になる。

以上説明したように、本発明のパスサーチ回路は、相関値の同相加算を行なう前に、相関値の振幅乗算、位相変移補正または位相補正制限による重み付けを行うことによって、同相加算の効果を高めてＳ／Ｎ比を改善することができる。

また、重み付けに制限を設けることにより、パス誤検出を回避することができるとともに、パスサーチ回路の追加処理を簡素化し、処理負荷の増加を抑えることができる。

特に、ドップラー周波数が大きく、相関器出力周期に対して無視できなくなる程度のフェージングがかかっている場合には、大きな改善が期待できる。

本発明のパスサーチ回路の実施の形態の構成図である。

符号の説明

１相関器
２重み乗算部
３同相加算部
４電力加算部
１０遅延プロファイル計算部

Claims

ＣＤＭＡ通信システムにおけるパスサーチ方法であって、
入力された受信データよりパイロット信号の相関値を計算し、
前記相関値に対して複素乗算による重み付けを行い、
重み付けされた相関値を予め設定された回数の同相加算を行って電力値に変換し、該電力値を予め設定された回数の加算を行いその遅延における平均化された相関電力値（遅延プロファイル）を求める遅延プロファイル計算の手順において、
前記重み付けは、現時点（時刻ｔ）の相関値と時刻ｔ−ｔ′における相関値との間の単位時間あたりの位相変移量が設定された閾値以下の場合には、該位相変移量を用いた位相補正を行い、該閾値以上の場合には、該閾値以内の設定値を用いた位相補正を行うものであることを特徴とするパスサーチ方法。
ＣＤＭＡ通信システムにおけるパスサーチ方法であって、
入力された受信データよりパイロット信号の相関値を計算し、
前記相関値に対して複素乗算による重み付けを行い、
重み付けされた相関値を予め設定された回数の同相加算を行って電力値に変換し、該電力値を予め設定された回数の加算を行いその遅延における平均化された相関電力値（遅延プロファイル）を求める遅延プロファイル計算の手順において、
前記重み付けは、前記相関値の絶対値または前記相関値の実数部あるいは虚数部のいずれか大きい方の絶対値を用いた振幅乗算と、現時点（時刻ｔ）の相関値と時刻ｔ−ｔ′における相関値との間の単位時間あたりの位相変移量が設定された閾値以下の場合には、該位相変移量を用いた位相補正と、該閾値以上の場合には、該閾値以内の設定値を用いた位相補正と、を組み合わせたものであることを特徴とするパスサーチ方法。
入力された受信データよりパイロット信号の相関値を計算する相関器と、
前記相関器出力のレベル変動または位相変移を監視し、その監視結果に応じて重み付けを行う重み乗算部と、
該重み乗算部出力を予め設定された回数の同相加算を行う同相加算部と、
同相加算結果を電力値に変換し、予め設定された回数の電力加算を行いその遅延における平均化された相関電力値（遅延プロファイル）を求めて出力する電力加算部とを有するパスサーチ回路であって、
前記重み乗算部は、前記相関器出力の相関値に対して、該相関値より算出された実数部または虚数部の大きい方の絶対値を重み係数として、重み付けすることを特徴とするパスサーチ回路。
入力された受信データよりパイロット信号の相関値を計算する相関器と、
前記相関器出力のレベル変動または位相変移を監視し、その監視結果に応じて重み付けを行う重み乗算部と、
該重み乗算部出力を予め設定された回数の同相加算を行う同相加算部と、
同相加算結果を電力値に変換し、予め設定された回数の電力加算を行いその遅延における平均化された相関電力値（遅延プロファイル）を求めて出力する電力加算部とを有するパスサーチ回路であって、
前記重み乗算部は、前記相関器出力の相関値に対して、現時点（時刻ｔ）の相関値と時刻ｔ−ｔ′における相関値との間の単位時間あたりの位相変移量が設定された閾値以下の場合には、該位相変移量を用いた位相補正を行うことを特徴とするパスサーチ回路。
入力された受信データよりパイロット信号の相関値を計算する相関器と、
前記相関器出力のレベル変動または位相変移を監視し、その監視結果に応じて重み付けを行う重み乗算部と、
該重み乗算部出力を予め設定された回数の同相加算を行う同相加算部と、
同相加算結果を電力値に変換し、予め設定された回数の電力加算を行いその遅延における平均化された相関電力値（遅延プロファイル）を求めて出力する電力加算部とを有するパスサーチ回路であって、
前記重み乗算部は、前記相関器出力の相関値に対して、現時点（時刻ｔ）の相関値と時刻ｔ−ｔ′における相関値との間の単位時間あたりの位相変移量が設定された閾値以上の場合には、該閾値以内の設定値を用いた位相補正を行うことを特徴とするパスサーチ回路。
入力された受信データよりパイロット信号の相関値を計算する相関器と、
前記相関器出力のレベル変動または位相変移を監視し、その監視結果に応じて重み付けを行う重み乗算部と、
該重み乗算部出力を予め設定された回数の同相加算を行う同相加算部と、
同相加算結果を電力値に変換し、予め設定された回数の電力加算を行いその遅延における平均化された相関電力値（遅延プロファイル）を求めて出力する電力加算部とを有するパスサーチ回路であって、
前記重み乗算部は、前記相関器出力の相関値に対して、前記相関値の絶対値または前記相関値の実数部あるいは虚数部のいずれか大きい方の絶対値を用いた振幅乗算と、現時点（時刻ｔ）の相関値と時刻ｔ−ｔ′における相関値との間の単位時間あたりの位相変移量が設定された閾値以下の場合には、該位相変移量を用いた位相補正と、該閾値以上の場合には、該閾値以内の設定値を用いた位相補正と、を組み合わせて行うことを特徴とするパスサーチ回路。