JPH10510406A - ファントム搬送波信号を有するｏｃｄｍａ符号追尾システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 チャンネル信号がＰＮ符号にしたがって帯域拡散され、それぞれのチャンネル信号がＲＷ符号アクセスの選択された組によって識別されるＯＣＤＭＡ通信システム。ＲＷの組は予め定められた１つ（好ましくはＲＷ_o）だけ低減される。それぞれの送受信局は、所定のスレショルド値よりも小さいゼロ（即ち、非送出ＲＷアクセス符号）降下を探索し、追尾を該ゼロの検出と同期させる捕捉・追尾回路を有する。

Description

【発明の詳細な説明】 ファントム搬送波信号を有するＯＣＤＭＡ符号追尾システム発明の背景 これまでの研究は、直交ＣＤＭＡ（ＯＣＤＭＡ）の、従来の疑似直交ＣＤＭＡ （ＱＯＣＭＤ。非同期ＣＤＭＡとも呼ばれることが多い。）に優る利点を確立し た。ＯＣＤＭＡの利点は、アクセス・ノイズがほとんど無く、したがって、極め て多くのユーザをサポートすることができ、電力制御誤りに対して感度がずっと 低いという事実から生じる。ＯＣＤＭＡシステムは米国特許出願第９８０，９５ ７号（この出願の記載は本明細書に援用される）に記載されている。１つの例示 的なシステムとして、無線ＰＢＸの応用が用いられた。ＩＢＳバンドを用いるこ の例においては、ある種の時間同期信号を独占的な使用のための専用のタイム・ スロットで送出することが容易にできる時分割２重通信（ｔｉｍｅ−ｄｉｖｉｓ ｉｏｎ ｄｕｐｌｅｘｉｎｇ。ＴＤＤと略す。）を使用することができた。つま り、ＯＣＤＭＡシステムを動作させるのに必要なタイミングを容易に得ることが できた。 ＴＤＤを利用することができない多くの帯域が存在するので、周波数分割２重 通信（ＦＤＤ）を利用しなければならない。こうした場合、何等かの理由で、タ イミング信号のための個別の専用のタイム・スロットを使いたくないことがある 。しかし、加入者端末においては、正確な受信タイミングを導き出して保持する ことが依然として必要である。この発明の目的は、ＯＣＤＭＡシステムで動作し ている加入者端末において正確な受信タイミングを達成する新規な技術を提供す ることである。課題 移動ユニット又は加入者ユニットが基地局から発せられる信号上で疑似雑音（ ＰＮ）符号ロック（ｃｏｄｅ ｌｏｃｋ）を維持しようとする状況において、問 題が生じる。この複合信号は、完全にロードされたとき、それぞれが等しい電力 で あり且つ完全に時間同期したラデマッヒャー・ウォルシュ（Ｒａｄｅｍａｃｈｅ ｒ−Ｗａｌｓｈ。ＲＷと略す。）信号の完全な組からなる。同じＰＮ符号はそれ ぞれのＲＷ信号を変調し、異なるデータはそれぞれのチャンネル上で（典型的に は、帯域幅の効率の理由からＱＰＳＫ変調を用いて）位相変調される。加入者端 末又は移動端末は、この信号と受信符号ロックを維持しなければならない。これ は、基地局からのデータを復調して基地局へ信号を返送することを動作可能化さ れるためである。 ＯＣＤＭＡ信号が完全にロードされ、図１に示す従来の非コヒーレントな相互 相関の手法を用いてＲＷチャンネル上でＰＮ／ＲＷ符号を追尾しようとすると、 この仕事はほぼ不可能であることに気が付く。この理由は後述する。ここで、単 一のＰＮ信号に作用する図１の非コヒーレントな遅延ロック・ループ（ＤＬＬ） の動作を考察する。受信信号が早く到来すると、進み相互相関器（ｅａｒｌｙ ｃｒｏｓｓ−ｃｏｒｒｅｌａｔｏｒ）１０−Ｅの電力出力は遅れ相互相関器（ｌ ａｔｅ ｃｒｏｓｓ−ｃｏｒｒｅｌａｔｏｒ）１０−Ｌの電力出力を越え、差動 回路１４に負の電圧が生じる。電力出力は、進み相互相関器１０−Ｅと遅れ相互 相関器１０−Ｌとの出力をデータ・シンボル期間にわたり積分（１１−Ｅ、１１ −Ｌ）し、（図のスイッチ１２−Ｅ、１２−Ｌによって）シンボル端で複合電圧 をサンプリングすることによって求められる。これらの電圧は２乗（１３−Ｅ、 １３−Ｌ）されて電力が求まる。この負の電圧は（図のローパス・フィルタ１５ によって適宜にフィルタ処理された後）電圧制御発振器（ＶＣＯ）１６へ入力さ れる。ＶＣＯ１６の出力はＰＮ／ＲＷ函数発生器１７を制御し、時間基準が遅ら されるので、基準の時間基準は受信した時間基準と整列することができる。受信 信号が遅れて到来する、即ち、正の電圧が発生したならば、逆の事態が生じ、同 期を達成するために局所時間基準は早められる。ＤＬＬの成功した動作にとって 、進み相互相関器と遅れ相互相関器から強力な遅延弁別器函数を生成することが 重要であることは明らかである。 （最も起こり得る場合である、全部の信号の電力が等しい）完全にロードされ たＯＣＤＭＡシステムの課題は、正しい時間での相互相関はチップの任意の整数 のオフセットでの相互相関と電力の点で同じであるということである。従来のワ ン・チップ・オフセットを用いて遅延弁別器を形成するとき、進み相互相関器及 び遅れ相互相関器は同一の電力を生じ、その結果、出力はゼロである。したがっ て、追尾を行うことができない。 ＯＣＤＭＡシステムが完全にではないが重くロードされていると、弁別器函数 は従来の手法を用いて生成される。しかし、弁別器の利得は、この出願で開示さ れる独特の技術よりもかなり小さい。利得の低下に起因して、劣悪な追尾が行わ れる。該システムが部分的にロードされ、信号が異なる電カレベルを有するなら ば、従来の手法は広範な弁別器利得を持つことになる。更に、利得の極性は反転 され、追尾ループは壊滅的に破壊されてしまう。この出願の発明 ファントム搬送波（ｐｈａｎｔｏｍ ｃａｒｒｉｅｒ）信号の課題は、この発 明によれば、ＲＷチャンネルの総数を１だけ減らし、新規な捕捉・追尾回路を用 いることにより解決することができる。つまり、全部で２ⁿ個のアクセスを用い るのではなく、（２ⁿ−１）個、例えば１５個や３１個を用いるだけである。典 型的には、組からＲＷ_oが除去される。この搬送波は「ファントム搬送波信号」 又は「ファントム搬送波」と呼ばれる。これは、この搬送波を追尾することは該 搬送波が放射されていなくとも可能だからである。加入者端末において受信符号 同期を捕捉するために、ＲＷ_oを相関器のための局所基準波形として使用する。 スレショルド値を越えるピークを探すのではなく、スレショルド値よりも小さい ゼロ降下（ｎｕｌｌ ｆａｌｌｉｎｇ）を探索する。検出確率を最大にするため に、ＰＮ／ＲＷチップの１／２を下回らないステップで探索することが望ましい 。図面の説明 この発明の上記の及び他の目的、利点及び特徴は、以下の詳細な説明及び添付 の図面と共に考察されるとき一層明らかになろう。 図１は、基地局からの複合信号に作用する従来の１△遅延ロック・ループのブ ロック図である。 図２は、ファントム搬送波技術のための捕捉回路のブロック図である。この図 において、ファントム搬送波はＲＷ_oである（ＲＷ_oは受信複合信号には存在しな いことに注意）。 図３は、ファントム搬送波技術のための遅延弁別器のブロック図である。ファ ントム搬送波（ＲＷ_o符号）は相互相関器のための基準信号として用いられるが 、受信信号にはＲＷ_o信号は存在しない。図面の詳細な説明 図２は、包絡線相互相関器に基づく新規な捕捉回路のブロック図である。この 相互相関器の形態は、データ変調の存在下において、また、マルチパス伝搬によ って生じ得るかなりの位相ジッタが伴う場合にも符号捕捉を許容する。この図で は複素表記は変数を表すのに用いられる。 新規な捕捉回路の形態は、従来の捕捉検出器の捕捉回路と良く似ている。しか し、大きな相違が２つある。第１に、相互相関器で使用する基準信号はＰＮ（ｔ ）＊ＲＷ_O（ｔ）であり、該信号は受信された複合信号、即ち には存在しない。ただし、[ａ_i（ｔ−τ）＋ｊｂ_i（ｔ−τ）］は複素数の形で 表されたｉ次のＱＰＳＫ信号である。 これに対して、従来の捕捉回路は、受信信号に存在する基準信号を用いなけれ ばならない。したがって、ファントム搬送波信号という名前はこの発明の技術に 対して適用される。 相関ミキサ２０（又は、シンボルΠで指示されるマルチプレクサ）は複素値の 出力を生成し、この複素値の出力は複素値の積分・ダンプ（Ｉ＆Ｄ）回路２１に よって処理される。積分期間Ｔは、複数のＰＮ／ＲＷチップを表すシンボル期間 に対応する。典型的な値はＲＷの組のサイズに依存して１６、３２又は６４であ る。それぞれのＱＰＳＫシンボルの端において、Ｉ＆Ｄ回路の出力は（図のスイ ッチ２２によって）サンプリングされ、電力が２乗処理によって決定される。２ 乗検波器２３の出力（これは実値であり、サンプリングされたデータのフォーマ ットを取る）は別のＩ＆Ｄ回路２４に印加され、Ｉ＆Ｄ回路２４はこれらのサン プ ルを更に長い時間間隔にわたって蓄積し、もって、一層信頼度の高い捕捉検出器 となる。このアキュムレータの出力は２５により周期的にサンプリングされ（サ ンプリング周期は当該符号の位相でのドエル・タイム（ｄｗｅｌｌ ｔｉｍｅ） に対応する）、選択されたスレショルド・レベルと２６において比較される。 （従来の手法と比較した）第２の相違は、基準信号の時間基準が受信信号の時 間基準と正しく整列しているとき、相互相関器の出力は高いのではなく極めて低 い（又はゼロである）ということである。事実、ノイズがなければ、完全な時間 整列はゼロの出力を生じる。つまり、ファントム搬送波信号に対する捕捉回路は 、最大値ではなく最小値を探索しなければならない。これは、図示のシステムに おいては、アキュムレータ２４の出力をスレショルド・レベルと比較することに よって行われる。この出力の方がスレショルドよりも大きければ、探索は継続さ れ、システムは基準の符号時間基準よりも（選択されたアルゴリズムに依存して ）チップの何分の１か（通常は１／２）だけ進み又は遅れており、多くの公知の アルゴリズムの中の任意のアルゴリズムを使って相互相関プロセスを反復する。 出力がスレショルド値よりも小さいとき、捕捉が宣言され、符号追尾回路が活 性化される。 図示の特定の捕捉回路はスレショルド検出器であり、単純であること及びしば しば使用されることから、例示として選択された。更に優れた特性を提供する他 の実装もある。例えば、全ＰＮ符号期間にわたって１／２チップの増分で相互相 関電圧を単純に測定し、最低値を取り出すならば、受信信号レベルが広い範囲に わたる動的環境においては、適正なスレショルド・レベルの選定に関係する必要 はない。ファントム搬送波信号の概念の使用は、当業者に自明な方法でこの捕捉 回路にまで及ぶ。同様に、ファントム搬送波信号の概念は直接に他の捕捉回路に まで広げることができる。 図３は新規な遅延弁別器のブロック図である。該遅延弁別器は、図１に示す弁 別器の代わりに用いられるとき、良好な符号追尾能力を発揮する。この遅延弁別 器は、（相互コンダクタ３０−Ｌ、３０−Ｅ、積分器３１−Ｌ、３１−Ｅ、サン プリング手段３２−Ｌ、３２−Ｅ、差動回路３４、ループ・フィルタ３５、ＶＣ Ｏ３６及びＰＮ／ＲＷ発生器３７から成り）構成が同じであるが、進み相互相関 器及び遅れ相互相関器の基準信号が、復調されるべきチャンネルに関連するＰＮ ／ＲＷ符号に基づくのではなく、ファントム搬送波信号、即ち、ＰＮ（ｔ）＊Ｒ Ｗ_O（ｔ）に基づく点で相違する。また、弁別器の極性は従来の弁別器で求めら れる極性とは逆である。つまり、ファントム搬送波遅延ロック・ループ（ＤＬＬ ）は、従来のＤＬＬとは弁別器の函数の極性と基準符号との点でのみ相違するが 、従来の遅延ロック・ループに関して負である利得を含まなければならない。 従来のＤＬＬに対するこれらの変更を付すことにより、ＯＣＤＭＡ信号につい て良好な追尾特性を得ることが可能になる。この特性は、疑似直交ＣＤＭＡ信号 に作用する従来のＤＬＬによって求められる特性と本質的に同等又はそれよりも 優れている。ＯＣＤＭＡシステムが（ファントム搬送波信号を除いて）完全にロ ードされているならば、優れた追尾特性を得ることができる。これは、該システ ムが複数の信号を追尾するため、良好な信号対雑音比（ＳＮＲ）を生じるからで ある。例えば、３２次のＰＮ／ＲＷ信号の組の場合、ＳＮＲの１５ｄＢ増加とい う同等の改善を与える。 完全にロードされたＯＣＤＭＡの等電力信号の組上で従来のＤＬＬを用いて符 号追尾をしようとすると、有用な弁別器電圧は全く生成されない。つまり、ここ に開示される発明は、許容可能な追尾特性が得られる点で有利である。 以上、遅延弁別器のための基準信号に対してファントム搬送波、即ち、ＰＮ（ ｔ）＊ＲＷ_O（ｔ）を用いる新規な弁別器の手法を説明した。データの検出のた めに、この正確な相互相関器はＰＮ（ｔ）＊ＲＷ_k（ｔ）を使用しなければなら ない。ここで、ｋは検出されるべき特定のチャンネルである。つまり、追尾のた めにはファントム搬送波を用い、データ復調のためには所望のカーダー（ｃａｒ ｄｅｒ）即ちＲＷ符号を用いる。 ファントム搬送波の概念の使用はＲＷチャンネルを組から除去し、トラヒック 容量を僅かばかり低減することは明らかである。１６次またはそれより高次のＲ Ｗの組のサイズの場合、損失は最小である。また、他の代わりの形態においては 、ＰＮ／ＲＷ符号の１つを音声信号又は搬送波信号として用い、トラヒック容量 の同じ損失に遭遇することが多いことに留意すべきである。 この発明の好適な実施の形態について図示し、説明してきたが、発明の種々の 修正及び変更は当業者には明らかであり、こうした修正及び変更はこの発明の精 神及び範囲に含まれる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．少なくとも１つの中央送受信機局と複数の加入者送受信機局とを含み、複数 のチャンネル信号が疑似雑音（ＰＮ）拡散符号にしたがって帯域拡散され、それ ぞれのチャンネル信号がラデマッヒャー・ウォルシュ（ＲＷ）符号アクセスの選 択された組によって識別される直交符号分割多元接続拡散スペクトル通信システ ムにおいて、 ＲＷ符号の前記組が予め定められた１つだけ低減され、 それぞれの前記送受信局は、所定のスレショルド値よりも小さいゼロ降下を探 索するための手段を含む捕捉回路と、受信信号の追尾を前記ゼロの検出と同期さ せる手段とを備える通信システム。 ２．請求項１記載の通信システムであって、前記探索が、検出確率を最大にする ために、ＰＮ／ＲＷチップの１／２を上回らないステップで行われる通信システ ム。