JPH10173630A - Cdmaチップ同期回路 - Google Patents
Cdmaチップ同期回路Info
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Abstract
テムにおいて、低いEb/No環境で、マルチパス受信
タイミング、特に同期追尾(トラッキング)を確実に行
うことのできる手段を提供することである。 【解決手段】 直接拡散符号分割多元接続方式を用いた
移動通信システムの受信機のCDMAチップ同期回路
を、受信信号に含まれる複数のマルチパス成分の受信タ
イミングを測定するサーチ手段と、このサーチ手段で測
定した前記受信タイミングに対して、該受信タイミング
を中心として、その前後の1チップ周期より短い時間間
隔の複数のタイミングで受信を行う複数の受信手段と、
この複数の受信手段の出力を一時記憶するメモリと、前
記複数の受信手段で受信した複数の受信信号のうち、受
信品質の最も良い受信信号を一定時間間隔で選択する選
択手段とから構成した。
Description
回路に関し、詳しくは移動通信システム、特に直接拡散
符号分割多元接続(DS−CDMA)方式を用いた自動
車電話・携帯電話システム(セルラシステム)の受信装
置、特に基地局受信装置におけ受信タイミング検出回路
に関する。
号公報や、特開平6−284111号公報の「スペクト
ラム拡散通信装置の同期装置」や、特公平2−3913
9号公報の「スペクトラム拡散通信方式の受信装置」
や、1994年5月に発行されたTelecommunication In
dustry Association (TIA)による「TIA/EIA INTERIM ST
ANDARD(TIA/EIA/IS-95-A) Mobile Station-Base Statio
n Compatibility Standardfor Dual-Mode Wideband Spr
ead Spectrum Cellular System PN-3421(to be publish
ed as IS-95-A) の第6章、第7章」や、1995年4
月に発行されたAndrew J.Viterbi著の「Principle of S
pread Spectrum Communicationの第3章39ペ−ジ〜6
6ペ−ジおよび図3.1、図3.2、図3.6」等が挙
げられる。
多元接続(CDMA)方式を用いたデジタル自動車電話
・携帯電話システム(セルラシステム)として、北米標
準方式(TIA IS95)が知られている。TIAの
発行する標準仕様書TIA/EIA/IS−95−Aの
第6章には移動局に要求される動作が記述されており、
第7章には基地局に要求される動作が記述されている。
しかしながら、上記標準仕様書は主に無線インタフェー
スを規格化するものであるため、変調方式、信号フォ−
マット等は記述されているが、具体的な受信方法につい
ては書かれていない。
局)では、情報で変調された複数ユ−ザのトラフィック
チャネル(TCH)に加えて、情報で変調されていない
共通パイロットチャネル(PLCH)が比較的強い電力
で送信されており、移動局はこのパイロットチャネルを
使って最適な受信タイミングを決めれば良いため、低い
Eb/No(Ebは情報1ビット当たりの受信信号のエ
ネルギー、Noは1Hz当たりの雑音と干渉信号の電力
密度)のもとで受信タイミングを決定しなければならな
いという問題は小さかった。しかしながら、パイロット
チャネルを強い電力で送信するということは、それだ
け、実際に情報を送信するトラフィックチャネルの数を
減らさなければならないため、1基地局当たりのユ−ザ
数が減少するという別の問題がある。
局)では、共通パイロットチャネルは存在せず、64−
ary直交符号で変調と4倍直接拡散を組み合わせた変
調方式が採用されている。64−ary直交符号を用い
ることにより、BPSK、QPSK等と比べて、1シン
ボル当たりの電力が大きくなること、非同期検波を採用
しても同期検波に対する劣化が小さいこと、等のメリッ
トがあるが、受信方式は複雑である。
ト1.2288Mcps、ビットレート9.6kbp
s、直接拡散の拡散率128倍、である。チップレート
が比較的低速であり(狭帯域CDMA)、伝播遅延の瞬
時変動幅に比べ、チップ周期が比較的長いので、受信タ
イミング検出回路の特性が甘くても受信特性の劣化が少
なかった。しかしながら、音声に限らず高速のデータ通
信を行うためにはビットレート、チップレートを5〜1
0倍程度速くする必要があり(広帯域CDMA)、IS
−95−Aでは見えなかった問題点がでてきている。た
とえば、チップレート10Mcpsの場合、伝播経路が
30m異なるだけで、1チップだけ受信タイミングがず
れ、元のタイミングでは受信できなくなる。また、数チ
ップの遅延時間の範囲に複数のマルチパスが重なり合っ
て現れ、ピーク位置がはっきりしないという問題があ
る。
期)は、たとえば、参考文献(アンドリュー J ビタ
ビ、Andrew J.Viterbi著、Principle of Spread Spectr
umCommunication )に記載されている。疑似ランダム符
号である拡散符号で拡散された信号のタイミングの捕捉
は2段階で行われる。すなわち、初期同期捕捉(サー
チ)と同期追尾(トラッキング)の2段階に分けられ
る。
の3章4節に説明されているように、相関電力がある閾
値を越えるまで、受信タイミングを1/2チップ間隔で
ずらせながら、シリアルにサーチする方式である。
イト・ゲート(early-late gate)あるいはディレイ・ロ
ック・ループ(DLL)と呼ばれる方法で、受信すべき
遅延時間のΔtだけ速いタイミングでの相関電力とΔt
だけ遅いタイミングでの相関電力を求め、両者の差が0
となるように、タイミングを微調整するという方式であ
る。
を多少改善し、回路の共通化とマルチパス伝播路に対す
るトラッキング機能を追加した方法が、特開平4−34
7944号公報に記載されている。しかしながら、基本
的な動作はビタビの参考文献の方法と同一であり、ま
た、広帯域CDMAにおける課題を解決するものではな
い。
スライディング相関器を、初期同期捕捉時のみではな
く、常時動作させ、新たなパスをサーチする方法が記載
されている。同様な記載が特開平6−284111号公
報にも見られる。常時新たなパスをサーチすることによ
り、瞬断時間を短縮することは可能になるが、複数のパ
スが重なって受信されるとき、短時間に正確なピーク位
置を検出することが可能になるわけではない。
移動通信システムでは、複数の建物、山等で反射され、
伝播時間が微妙に異なる複数の伝播経路を経由して受信
される、いわゆるマルチパス信号の各々にタイミングを
あわせて受信しなければならない。また、周波数の有効
利用のため、各チャネルは非常に低いEb/No環境下
で受信できなければならない。
上の広帯域CDMA方式の場合、伝播距離が30m変わ
っただけで受信タイミングが1チップずれてしまい、受
信できなくなる。30m程度の伝播遅延差は、基地局と
移動局の距離が変わらなくても、伝播経路が多少変動す
るだけで容易に発生するため、複数のマルチパスが数チ
ップの範囲で重なって受信されると同時に受信パスの変
動(新たなパスの出現、消失)が非常に頻繁になるとい
う現象が現れる。
キング)に用いられていた遅延ロックループ(DLL)
は、マルチパスの各々が分離したピークをもち、且つ、
伝播遅延時間が緩やかに連続的に変動する場合に有効な
技術であったが、マルチパスが重なって受信され且つ不
連続的に遅延時間が変化する広帯域CDMAでは、トラ
ッキング不可能になる場合があるという問題があった。
用した移動通信システムにおいて、低いEb/No環境
で、マルチパス受信タイミング、特に同期追尾(トラッ
キング)を確実に行うことのできる手段を提供すること
である。
質を向上し、高速データ伝送を可能とすることを目的と
する。
のチップ同期回路は、受信した無線周波数信号をデジタ
ルベースバンド信号に変換する無線受信部(図1の10
1)と、デジタルベースバンド信号に含まれる複数のマ
ルチパス成分の各々の復調処理を行う複数のマルチパス
復調部(図1の112)と、マルチパス復調部で復調さ
れた複数のマルチパス成分を最大比合成し受信データを
出力するRAKE合成部(図1の107)と、スペクト
ラムを逆拡散する符号を発生する逆拡散符号発生部(図
1の108)と、複数のマルチパス成分の受信タイミン
グを測定するサーチ手段(図1の111)と、より構成
され、特にマルチパス復調部は、逆拡散符号をサーチ手
段の検出した受信タイミングと一致するように遅延させ
る遅延手段(図1の109)と、遅延された逆拡散符号
を一定の遅延間隔たとえば1/4チップ間隔で遅らせた
複数の出力端子を持つシフトレジスタ(図1の110)
と、デジタルベースバンド信号とシフトレジスタの各出
力との相関値を求めることにより受信信号の逆拡散を行
う複数の相関器(図1の102)と、複数の相関器の出
力を一時的に蓄積するメモリ(図1の103)と、メモ
リから一定時間間隔で読み出し、最も受信品質の良い相
関器出力を選択する最適値検出手段および選択手段(図
1の104、105)と、選択された相関器出力を用い
て同期検波を行う同期検波手段(図1の106)と、に
より構成されている。
受信タイミングを基準として、たとえば1/4チップ間
隔でずらせたタイミングで同時に相関計算(逆拡散)を
行い、逆拡散後の受信品質の最も良いタイミングの信号
を後で選択することにより、受信タイミングが不連続的
に変化する場合でも確実な受信が可能になる。また、D
LLと異なって、複数のパスが完全に分離されずに重な
って受信されるような伝播環境でも確実に受信レベルが
ピークとなるタイミングを捕捉することが可能になる。
プ精度で正確な受信レベルがピークとなるタイミングを
検出する必要がなく、各マルチパス復調部の捕捉できる
範囲におさまる精度でピークのタイミングを検出できれ
ば良い。したがって、サーチ手段の検出精度を押えるか
わりに検出速度を早めることが可能になる。
て図面を参照して説明する。
Aにおける遅延時間と受信レベルの関係をモデル化して
示すグラフである。
もち、1つのマルチパス群は1/2チップずつ離れた3
つのパスが互いに重なりあって受信される場合をモデル
化している。
の3つのパスは同位相で受信されているため、強め合っ
て中央に大きなピークができている。第2のパス群の3
つのパスは、中央のパスが逆位相で受信されているた
め、打ち消しあって中央の受信レベルは非常に小さくな
り、2つのサブピークに分かれて見えている。
の3つのパスのうち、最後の1パスが逆位相で受信され
ているため、ピークの位置がセンターより1/2チップ
前にずれて見えている。また、センターより1/2チッ
プ後に小さなサブピークでできている。第2のパス群
は、最初の1パス以外が逆位相となっているため、ピー
ク位置がセンターより1/2チップ遅れた位置になって
いる。
ずれて重なり合って受信される場合には、各パスの受信
タイミングも受信レベルも変化しなくても、互いの位相
関係が変化するだけで、受信レベルのピークが揺らぐこ
とが分かる。
位置を検出し、サーチ手段の検出したパス群の各々に対
して、マルチパス復調部を割り当て、各マルチパス復調
部は、サーチ手段の検出したタイミングをセンターとし
て、その両側(遅延の少ないタイミングと大きいタイミ
ング、たとえば±1/2チップ、±1/4チップ)で受
信信号を逆拡散する複数の相関器をもち、一定の時間間
隔で受信品質の最も良いタイミングの相関器出力(逆拡
散信号)を選んで復調することを行うものである。
うに、同じレベルの2つのピークが1チップ以上離れて
(すなわち2つのピークに含まれる雑音が独立とみなせ
る場合)現れる場合、あるいは図2のうち下のグラフの
第1のパス群のように1チップ以上離れた位置に比較的
大きなサーブピークが現れる場合は、2つのピークに対
応する相関器出力を取り出し、合成することも可能であ
る。
号フォーマットを示す図であり、図3において、PLは
パイロットシンボルを示している。
べて短い一定周期(たとえば0.625ms周期)で既
知のパイロット信号が挿入されて伝送され、このパイロ
ット信号を参照信号として同期検波を行う方式の場合、
このパイロット周期を区切りとして、複数の相関器出力
をメモリに蓄積し、このパロット周期に含まれる信号の
受信品質を各相関器ごとに測定し、最も受信品質の高い
相関器出力、および、受信品質の最も高い相関器のタイ
ミング(ピーク位置)から雑音が独立と考えられるだけ
離れた位置にサブピークが検出される場合は、このサブ
ピークに対応する相関器出力をメモリより取り出し、パ
イロット信号をキャリア位相を示す参照信号として同期
検波を行う。
としては、次のような方法が適用できる。 ・パイロット信号の受信レベルによる判定。 ・パイロット信号が複数のシンボルで構成されるとき、
その平均値の2乗(信号電力の推定値)と分散(雑音電
力の推定値)の比による判定。 ・パイロット信号部分だけでなく、データ信号部分も使
って受信レベルを測定して判定する。 ・データ部分を仮判定し、仮判定結果で受信データを逆
変調することで全データの位相をキャリア位相にそろえ
た後、その平均値の2乗(信号電力の推定値)と分散
(雑音電力の推定値)の比による判定。
て説明する。
である。
プ同期回路は、受信した無線周波数信号をデジタルベー
スバンド信号に変換する無線受信部101と、デジタル
ベースバンド信号に含まれる複数のマルチパス成分の各
々の復調処理を行う複数のマルチパス復調部112と、
マルチパス復調部112で復調された複数のマルチパス
成分を最大比合成し受信データを出力するRAKE合成
部107と、スペクトラムを逆拡散する符号を発生する
逆拡散符号発生部108と、複数のマルチパス成分の受
信タイミングを測定するサーチ手段111と、より構成
され、特にマルチパス復調部112は、逆拡散符号をサ
ーチ手段111の検出した受信タイミングと一致するよ
うに遅延させる遅延手段109と、遅延された逆拡散符
号を一定の遅延間隔、たとえば1/4チップ間隔で遅ら
せた複数の出力端子を持つシフトレジスタ110と、デ
ジタルベースバンド信号とシフトレジスタ110の各出
力との相関値を求めることにより受信信号の逆拡散を行
う複数の相関器102と、複数の相関器の出力を一時的
に蓄積するメモリ103と、メモリを一定時間間隔で読
み出し、最も受信品質の良い相関器出力を選択する最適
値検出手段104および選択手段105と、選択された
相関器出力を用いて同期検波を行う同期検波手段106
と、により構成されている。
おいて、有効なマルチパス数の最大値とハードウェア規
模のトレードオフ関係で決定されるが、通常の都市部で
は1無線信号受信部(1アンテナに対応)当たり4個程
度あれば良い。1つのマルチパス復調部112は、サー
チ手段111の示すタイミングをセンターとして、0、
±1/4チップ、±1/2チップの合計5つのタイミン
グで相関値を求める5個の相関器102を含んでいる。
イロットシンボルで区切られた1スロット区間分記憶で
きれば良い。
る下り信号にフレーム同期をとって上り信号を送信する
ため、基地局のサーチ手段111は、1つの基地局のカ
バーするサービスエリア半径にしたがって、あらかじめ
定められ伝播遅延の範囲で、パスサーチを行えば良い。
このような基地局用パスサーチ方法は、たとえば特願平
8−185103号に記載されているので、あえて説明
しない。
施の形態で説明した通りである。
ロット信号が挿入される周期)ごとに最適な受信タイミ
ングを微調整できることである。このため、広帯域CD
MAにおいて、複数のマルチパスが重なり合って受信さ
れるような伝播環境においても、受信レベルのピークの
変動に同期追尾(トラッキング)でき、安定した受信が
可能になるという効果がある。
るめることが可能になることである。このため、サーチ
を行う際の平均化時間を少なくすることが可能になり、
伝播経路が急に変化しても新たなパスを速やかに検出す
ることが可能になるという効果がある。
る。
特性(遅延プロファイル)をモデル化してあらわしたグ
ラフであり、伝播遅延時間、受信レベルが変動しない
で、パス間の位相関係が変化したときの合成プロファイ
ルの差を比較したグラフである。
トを示す図である。
Claims (6)
- 【請求項1】 直接拡散符号分割多元接続方式を用いた
移動通信システムの受信機のCDMAチップ同期回路に
おいて、 受信信号に含まれる複数のマルチパス成分の受信タイミ
ングを測定するサーチ手段と、 該サーチ手段で測定した前記受信タイミングに対して、
該受信タイミングを中心として、その前後の1チップ周
期より短い時間間隔の複数のタイミングで受信を行う複
数の受信手段と、 該複数の受信手段の出力を一時記憶するメモリと、 前記複数の受信手段で受信した複数の受信信号のうち、
受信品質の最も良い受信信号を一定時間間隔で選択する
選択手段と、 により構成されることを特徴とするCDMAチップ同期
回路。 - 【請求項2】 前記選択手段は、伝播路のフェージング
周期と比べて短く、且つ、受信品質の平均化処理が可能
な時間間隔で、選択する受信信号を切り替えることを特
徴とする請求項1に記載のCDMAチップ同期回路。 - 【請求項3】 前記選択手段は、最も受信品質の良い受
信信号の受信タイミングと2番目に受信品質の良い受信
信号の受信タイミングの時間間隔があらかじめ定められ
た時間より短いとき、該2つの受信信号を選択すること
を特徴とする請求項1に記載のCDMAチップ同期回
路。 - 【請求項4】 前記選択手段は、受信品質の判断を受信
信号の電力の大きさにより行うことを特徴とする請求項
1に記載のCDMAチップ同期回路。 - 【請求項5】 前記選択手段は、受信品質の判断を受信
信号電力と干渉電力の比により行うことを特徴とする請
求項1に記載のCDMAチップ同期回路。 - 【請求項6】 直接拡散符号分割多元接続方式を用いた
移動通信システムのCDMA受信機のCDMAチップ同
期回路において、 受信した無線周波数信号をデジタルベースバンド信号に
変換する無線受信部と、 前記デジタルベースバンド信号に含まれる複数のマルチ
パス成分の各々の復調処理を行う複数のマルチパス復調
部と、 該マルチパス復調部で復調された複数のマルチパス成分
を最大比合成し、受信データを出力するRAKE合成部
と、 前記デジタルベースバンド信号のスペクトラムを逆拡散
するための逆拡散符号を発生する逆拡散符号発生部と、 前記デジタルベースバンド信号に含まれる複数のマルチ
パス成分の受信タイミングを測定するサーチ手段と、 を備え、 前記マルチパス復調部が、 前記逆拡散符号を前記サーチ手段の検出した受信タイミ
ングと一致するように遅延させる遅延手段と、 前記遅延された逆拡散符号を1チップ周期より短い一定
の遅延間隔で遅らせた複数の出力端子を持つシフトレジ
スタと、 前記デジタルベースバンド信号と前記シフトレジスタの
出力の各々との相関値を求めることにより前記デジタル
ベースバンド信号の逆拡散を行う複数の相関器と、 前記複数の相関器の出力を一時的に蓄積するメモリと、 前記メモリを一定時間間隔で読み出し、最も受信品質の
良い相関器出力を選択する最適値検出手段および選択手
段と、 該選択手段により選択された相関器出力を用いて同期検
波を行う同期検波手段と、を有することを特徴とするC
DMAチップ同期回路。
Priority Applications (6)
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JP33339396A JPH10173630A (ja) | 1996-12-13 | 1996-12-13 | Cdmaチップ同期回路 |
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JPH10173630A true JPH10173630A (ja) | 1998-06-26 |
Family
ID=18265625
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP33339396A Granted JPH10173630A (ja) | 1996-12-13 | 1996-12-13 | Cdmaチップ同期回路 |
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EP (1) | EP0848503B1 (ja) |
JP (1) | JPH10173630A (ja) |
KR (1) | KR100291253B1 (ja) |
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