(57)【要約】【課題】初期捕捉確立に要する時間が増大するという課題がある。【解決手段】送信機において周期を有する拡散系列が乗算された信号を受信する受信部、受信信号に対し拡散系列の複素共役を乗算する相関処理部、乗算結果の部分和である部分相関値を計算する部分相関計算部、部分相関値間の位相差を計算する位相計算部、位相差に基づいて電力値を計算する電力計算部、電力値の変化に基づいて拡散系列タイミングを判定する判定部、を備えたスペクトル拡散受信機。【選択図】        図１
2015026972.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信機において周期を有する拡散系列が乗算された信号を受信する受信部、
前記受信信号に対し前記拡散系列の複素共役を乗算する相関処理部、
前記乗算結果の部分和である部分相関値を計算する部分相関計算部、
前記部分相関値間の位相差を計算する位相計算部、
前記位相差に基づいて電力値を計算する電力計算部、
前記電力値の変化に基づいて拡散系列タイミングを判定する判定部、
を備えたことを特徴とするスペクトル拡散受信機。
【請求項２】
送信機において周期を有する拡散系列が乗算された信号を受信する受信部、
前記受信信号に対し前記拡散系列の複素共役を乗算する相関処理部、
前記乗算結果の部分和である部分相関値を計算する部分相関計算部、
前記部分相関値間の位相差を計算する位相計算部、
前記位相差に基づいて電力値を計算する電力計算部、
前記電力値と前記拡散系列の周期に基づいて拡散系列タイミングを判定する判定部、
を備えたことを特徴とするスペクトル拡散受信機。
【請求項３】
周波数計算部を備え、該周波数計算部は、前記判定部で判定された拡散系列タイミング及び前記位相計算部で計算された位相差に基づいて前記受信信号の周波数誤差を推定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のスペクトル拡散受信機。
【請求項４】
前記部分相関計算部は、前記拡散系列の各周期のうちの前半部の相関値と、後半部の相関値とを部分相関値とすることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のスペクトル拡散受信機。
【請求項５】
前記位相計算部は、隣接する部分相関値間の位相差を算出することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のスペクトル拡散受信機。
【請求項６】
送信機において周期を有する拡散系列が乗算された信号を受信する受信部、
前記受信信号に対し前記拡散系列の複素共役を乗算する相関処理部、
前記乗算結果の部分和である部分相関値を計算する部分相関計算部、
前記部分相関値間の位相差である第１の位相差を算出する第１の位相計算部、
該第１の位相計算部での部分相関値間と異なる部分相関値間の位相差である第２の位相差を算出する第２の位相計算部、
前記第１の位相差に基づいて第１の電力値を計算する第１の電力計算部、
前記第２の位相差に基づいて第２の電力値を計算する第２の電力計算部、
前記第１の電力値、第２の電力値に基づいて拡散系列タイミングを判定する判定部、
を備えたことを特徴とするスペクトル拡散受信機。
【請求項７】
送信機において周期を有する拡散系列が乗算された信号を受信する受信部、
前記受信信号に対し前記拡散系列の複素共役を乗算する相関処理部、
前記乗算結果の部分和である部分相関値を計算する部分相関計算部、
前記部分相関値間の位相差を算出する位相計算部、
前記位相差に基づいて電力値を計算する電力計算部、
前記電力値及び前記拡散系列の周期に基づいて拡散系列タイミングを判定する判定部、
該判定部で判定された拡散系列タイミング及び前記位相計算部で計算された位相差に基づいて前記受信信号の周波数誤差を推定する周波数計算部、
前記周波数誤差に基づいて前記受信部で受信した受信信号に対して位相補正を行なう位相補正部、
を備えたことを特徴とするスペクトル拡散受信機。
【請求項８】
送信機において周期を有する拡散系列が乗算された信号を受信する受信部、
前記受信信号に対し前記拡散系列の複素共役を乗算する相関処理部、
前記乗算結果の部分和である部分相関値を計算する部分相関計算部、
前記部分相関値間の位相差を算出する位相計算部、
前記位相差に基づいて電力値を計算する電力計算部、
前記電力値の変化に基づいて拡散系列タイミングを判定する判定部、
前記判定部で判定された拡散系列タイミング及び前記位相計算部で計算された位相差に基づいて前記受信信号の周波数誤差を推定する周波数計算部、
前記周波数誤差に基づいて前記受信部で受信した受信信号に対して位相補正を行なう位相補正部、
を備えたことを特徴とするスペクトル拡散受信機。
【請求項９】
第２の電力計算部、第２の判定部を備え、
前記第２の電力計算部は、前記部分相関計算部が計算した部分相関値に基づいて部分相関電力値を計算し、
前記第２の判定部は、前記第２の電力計算部により計算された前記部分相関電力値に基づいて拡散系列タイミングを判定することを特徴とする請求項７または請求項８に記載のスペクトル拡散受信機。
【請求項１０】
送信機において周期を有する拡散系列が乗算された信号を受信する受信部、
前記受信信号に対し前記拡散系列の複素共役を乗算する相関処理部、
前記相関処理部の乗算結果の部分和である部分相関値を計算する部分相関計算部、
前記部分相関値間の位相差を算出する位相計算部、
前記位相差に基づいて電力値を計算する第１の電力計算部、
前記電力値の変化に基づいて第１の拡散系列タイミングを判定する第１の判定部、
該第１の判定部で判定された第１の拡散系列タイミング及び前記位相計算部で計算された位相差に基づいて前記受信信号の周波数誤差を推定する周波数計算部、
前記周波数誤差に基づいて前記受信部で受信した受信信号に対して位相補正を行なう位相補正部、
前記位相補正が行なわれた受信信号に対して前記相関処理部による複素共役の乗算がなされ、該乗算結果に対して前記部分相関計算部による部分相関値の計算がなされた結果である第２の部分相関値に基づいて部分相関電力値を計算する第２の電力計算部、
前記部分相関電力値に基づいて第２の拡散系列タイミングを判定する第２の判定部、
を備えたことを特徴とするスペクトル拡散受信機。
【請求項１１】
送信機において周期を有する拡散系列が乗算された信号を受信する受信部、
前記受信信号に対し前記拡散系列の複素共役を乗算する相関処理部、
前記相関処理部の乗算結果の部分和である部分相関値を計算する部分相関計算部、
前記部分相関値間の位相差を算出する位相計算部、
前記位相差に基づいて電力値を計算する第１の電力計算部、
前記電力値と前記拡散系列の周期に基づいて拡散系列タイミングを判定する判定部、
前記判定部で判定された拡散系列タイミング及び前記位相計算部で計算された位相差に基づいて前記受信信号の周波数誤差を推定する周波数計算部、
前記周波数誤差に基づいて前記受信部で受信した受信信号に対して位相補正を行なう位相補正部、
前記位相補正が行なわれた受信信号に対して前記相関処理部による複素共役の乗算がなされ、該乗算結果に対して前記部分相関計算部による部分相関値の計算がなされた結果である第２の部分相関値に基づいて部分相関電力値を計算する第２の電力計算部、
前記部分相関電力値に基づいて第２の拡散系列タイミングを判定する第２の判定部、
を備えたことを特徴とするスペクトル拡散受信機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定の帯域幅を持った送信信号を、より広い帯域幅に拡散させて伝送するスペクトル拡散通信のスペクトル拡散受信機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
スペクトル拡散通信は、所定の帯域幅を持った送信信号をより広い帯域幅に拡散させて伝送を行う方式である。スペクトル拡散通信は、他のシステムに与える干渉量を低減できる、自システムが干渉を受けていても良好な通信を維持できる、無線伝搬路のフェージングに強い、といった利点から広く検討が行われている。スペクトル拡散通信の一種である直接拡散方式は、送信信号に対して広帯域な拡散符号からなる拡散系列を乗じることでスペクトル拡散信号を得る手法である。
【０００３】
直接拡散方式の受信機では、受信信号に対して、送信機で乗算された拡 散系列（チップからなる列）の複素共役を乗じる逆拡散処理を行い、広帯域に拡散された信号を元の狭帯域信号に戻してから所定の復調処理を行う。逆拡散処理は、受信機で保持している拡散系列の複素共役を、受信信号に含まれる拡散系列に同期させて乗じる必要がある。そのため、スペクトル拡散受信機は受信信号から拡散系列の先頭タイミングを検出するための初期捕捉が必要となる。一般には、拡散系列としてＰＮ系列等の自己相関特性が良い系列が使われる。このことを利用して、受信信号と、受信機で保持している拡散系列との相関演算を行い、ピークを検出することで初期捕捉を実現可能である。
【０００４】
相関演算による初期捕捉では、送信機と受信機との間の周波数に誤差があるような環境において相関ピークが低くなってしまい、高精度に初期捕捉を確立できないという課題がある。このため、初期捕捉処理とともに周波数誤差を補正する必要がある。このような課題に対して、例えば、特許文献１のような技術が知られている。特許文献１では、初期捕捉確立の前にマッチドフィルタを用いて受信信号と拡散系列との相関を計算し、拡散系列の前半と後半それぞれに対して相関ベクトルを計算する。相関電力が所定のしきい値を超えた場合に前半相関ベクトルと後半相関ベクトルとの位相差を計算することで周波数誤差を推定する。そして、周波数誤差の推定の後、逆拡散後の信号に対して前半相関ベクトルと後半相関ベクトルとの位相差を計算し初期補足を行なう。
【０００５】
【特許文献１】特許第３４１９３６１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示されている技術は、初期捕捉の処理と周波数誤差推定の処理が独立している。このため、大きな周波数誤差が存在する環境では、マッチドフィルタを用いた周波数誤差推定で周波数同期を取った後のみ初期捕捉が可能となり、結果的に初期捕捉確立に要する時間が増大するという課題がある。本発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、初期捕捉と周波数同期を同時に実現することで、周波数誤差が存在する環境でも高速に精度良く初期捕捉を実現できるスペクトル拡散受信機を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は、送信機において周期を有する拡散系列が乗算された信号を受信する受信部、受信信号に対し拡散系列の複素共役を乗算する相関処理部、乗算結果の部分和である部分相関値を計算する部分相関計算部、部分相関値間の位相差を計算する位相計算部、位相差に基づいて電力値を計算する電力計算部、電力値の変化に基づいて拡散系列タイミングを判定する判定部、を備えたスペクトル拡散受信機に関するものである。
【０００８】
また、この発明は、送信機において周期を有する拡散系列が乗算された信号を受信する受信部、受信信号に対し拡散系列の複素共役を乗算する相関処理部、乗算結果の部分和である部分相関値を計算する部分相関計算部、部分相関値間の位相差を計算する位相計算部、位相差に基づいて電力値を計算する電力計算部、電力値と拡散系列の周期に基づいて拡散系列タイミングを判定する判定部、を備えたスペクトル拡散受信機に関するものである。
【０００９】
また、この発明は、周波数計算部を備え、周波数計算部は、判定部で判定された拡散系列タイミング及び位相計算部で計算された位相差に基づいて受信信号の周波数誤差を推定するスペクトル拡散受信機に関するものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明は、電力値の変化に基づいて拡散系列タイミングを判定するため、初期捕捉確立に要する時間を短縮することができる。
【００１１】
また、この発明は、電力値と拡散系列の周期に基づいて拡散系列タイミングを判定するため、初期捕捉確立に要する時間を短縮することができる。
【００１２】
また、この発明は、拡散系列タイミング及び位相差に基づいて受信信号の周波数誤差を推定するために、初期捕捉と周波数同期を同時に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施の形態１における受信機１の全体構成図である。
【図２】実施の形態１における初期捕捉部１４の構成図である。
【図３】実施の形態１における相関処理部２０の構成図である。
【図４】実施の形態１における初期捕捉部１４の構成図である。
【図５】実施の形態２における初期捕捉部１４の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態を詳細に説明するが、実施の形態によって本発明は限定されない。
【００１５】
実施の形態１
図１に本発明の実施の形態１における受信機１の全体構成を示す。受信機１は、受信アンテナ１０、高周波処理部１１、Ａ／Ｄ変換処理部１２、受信フィルタ１３、初期捕捉部１４、逆拡散処理部１５、復調部１６、制御部１７を備える。
【００１６】
次に、図１を用いて受信機１の動作について説明する。受信機１は、送信機（図示せず）から到来しているスペクトル拡散信号（送信機で周期性を有する拡散系列が乗算された信号）を受信アンテナ１０で受信する。高周波処理部１１は、受信信号に対して所定の高周波信号処理を施し、処理結果をＡ／Ｄ変換処理部１２へ出力する。Ａ／Ｄ変換処理部１２は、入力されたアナログ信号をディジタル信号に変換し、必要に応じて所定の信号処理を行い、複素ベースバンド信号を受信フィルタ１３へ出力する。受信フィルタ１３は、所定の帯域制限フィルタを用いて複素ベースバンド信号に対してフィルタリングを行う。受信フィルタ１３は処理結果を初期捕捉部１４および逆拡散処理部１５に出力する。初期捕捉部１４は、後述する処理によって、受信フィルタ１３から入力した信号から、送信機で乗算されている拡散系列の先頭タイミング（拡散系列タイミング）の判定と、送受信機間の周波数誤差の推定を行い、その結果を制御部１７へ出力する。制御部１７は、入力した周波数誤差の推定から周波数誤差を補正するように受信機１の周波数を制御するとともに、判定された拡散系列の先頭タイミングを逆拡散処理部１５および復調部１６に通知する。逆拡散処理部１５および復調部１６は、制御部１７から通知された拡散系列の先頭タイミングに同期して、それぞれ、逆拡散処理および復調処理を実施する。
【００１７】
次に、図２を用いて初期捕捉部１４の構成を示す。初期捕捉部１４は、相関処理部２０、拡散系列生成部２１、部分相関計算部２２、位相計算部２３、平均化処理部２４、電力計算部２５、判定部２６、周波数計算部２７を備える。
【００１８】
次に、図２を用いて初期捕捉部１４の動作について説明する。相関処理部２０は、図１の受信フィルタ１３から入力したフィルタリング後の受信信号と、拡散系列生成部２１から入力した拡散系列とを入力信号とする。相関処理部２０は、受信信号に送信機で乗算された拡散系列の複素共役を乗算し、乗算結果を部分相関計算部２２へ出力する。
【００１９】
相関処理部２０は、例えば図３に示すような複数のシフトレジスタと複数の乗算器を用いて構成する。なお、相関処理部２０は、拡散系列の１周期のチップに対応した複素共役を受信信号に乗算するために、少なくとも拡散系列の１周期のチップ数の乗算器を有する。
【００２０】
図３では、拡散系列長が８（拡散系列の１周期のチップ数は８）の場合を例示しており、３０から３７は１サンプル長の遅延素子を、ｃ０からｃ７は拡散系列生成部２１から入力した拡散符号を、それぞれ示す。また、受信フィルタ１３から入力したフィルタリング後の受信信号は遅延素子３０から３７で遅延し、各乗算器で乗算処理後、後段の部分相関計算部２２に出力される。相関処理部２０は、受信フィルタ１３からの入力毎に、拡散系列ｃ０からｃ７の複素共役をフィルタリング後の受信信号に乗算し、乗算結果a０からa７を出力する。
【００２１】
部分相関計算部２２は、相関処理部２０から入力した拡散系列乗算後の信号を、所定の組み合わせで加算した、部分和である部分相関値を計算し、位相計算部２３へ出力する。以下、図３で例示した拡散系列長８の場合を用いて説明する。
【００２２】
部分相関値として、拡散系列長の半分の長さ（周期性のある拡散系列の前半部、後半部の長さ）を加算するように構成されている場合、部分相関計算部２２は、相関処理部２０から受け渡される乗算結果a０からa７を用いて、ｂ０=a０+a１+a２+a３およびｂ１=a４+a５+a６+a７のように隣接サンプル間の和を計算し、２つの部分相関値ｂ０、ｂ１を位相計算部２３へ出力する。また、拡散系列長の１／４の長さを加算するように構成されている場合は、ｂ０=a０+a１、ｂ１=a２+a３、ｂ２=a４+a５、ｂ３=a６+a７のように隣接サンプル間の和を計算し、４つの部分相関値ｂ０からｂ３を位相計算部２３へ出力する。以下では、部分相関値を４つ計算する場合を用いて位相計算部２３以降の処理を説明する。
【００２３】
位相計算部２３は、部分相関計算部２２から入力した複数の部分相関値に対して、部分相関値間の位相差を計算し、平均化処理部２４へ出力する。位相計算部２３は、４つの部分相関値ｂ０からｂ３を入力した場合、ｄ０=ｂ１×ｂ０*、ｄ１=ｂ２×ｂ１*、ｄ２=ｂ３×ｂ２*のように隣接部分相関値間で複素共役を乗算することで３つの位相差を計算する。更に、ｄ０からｄ２の和を計算し、平均化処理部２４へ出力する。
【００２４】
平均化処理部２４は、位相計算部２３から入力した位相差信号を複数サンプルに渡り平均化する処理を行う。平均化処理部２４は、拡散系列長と同数のサンプル数分の信号を保持できるメモリを有する。このメモリにより拡散系列長の周期で同一サンプルタイミングとなる信号同士で平均化が行える構成を有する。例えば、拡散系列長が８の場合、８サンプル置きに位相計算部２３の信号を平均化する。平均化方法としては、一般的なＦＩＲフィルタやＩＩＲフィルタを用いることができるが、これに限られるものではない。平均化処理部２４は、処理結果を電力計算部２５および周波数計算部２７へ出力する。なお、ここでは平均化処理部２４が、拡散系列長の周期で同一サンプルタイミングとなる信号同士で平均化するとして説明したが、これに限られるものではない。合計処理部（図示せず）を設け、拡散系列長の周期で同一サンプルタイミングとなる位相差の合計値を計算し、記憶しても良い。
【００２５】
電力計算部２５は、平均化処理部２４から入力した平均化された位相差信号の電力値を計算し、判定部２６へ出力する。なお、ここでは平均化された位相差信号の電力値を計算するとして説明するが、これに限られるものではない。位相計算部２３から入力した位相差に基づいて電力値を計算し、判定部２６へ出力しても良い。
【００２６】
判定部２６は、電力計算部２５から入力した電力値から最大値を拡散系列長周期で検索する。最大電力値に対応するサンプルタイミングを拡散系列タイミングと判定し、図１の制御部１７と、周波数計算部２７へ出力する。
【００２７】
なお、ここでは、判定部２６は、電力計算部２５から入力した電力値から最大値を拡散系列長周期で検索するとして説明したが、これに限られるものではない。判定部２６は、電力計算部２５から入力した電力値の変化から、拡散系列タイミングを判定しても良い。例えば、電力計算部２５から順次入力した電力値が、８回毎に大きな値を示す場合には、拡散系列タイミングは、拡散系列長は８であり、その拡散系列タイミングは、電力値が大きな値がでたタイミングであると判定できる。
【００２８】
周波数計算部２７は、平均化処理部２４から平均化後の位相差信号を、判定部２６から拡散系列タイミングの判定結果を入力すると、拡散系列タイミングの判定結果に対応する平均化後の位相差信号を選択し、位相差信号を周波数オフセット量に変換して図１の制御部１７へ出力する。
【００２９】
以上のように、本実施の形態では、受信信号と拡散系列との部分相関を計算し、部分相関間の位相差を計算し、位相差信号から電力値を算出する構成とした。これにより、部分相関を計算するタイミングが拡散系列のタイミングと一致するときに、平均化処理部２４の出力に複素平面上で周波数オフセットに対応する位相をもつ、レベルの大きなベクトルが出現する。この信号を用いて拡散系列タイミングと周波数オフセットとを同時に推定することが可能となる。その結果、初期同期時間の短縮を実現することができる。
【００３０】
なお、本実施の形態では、判定部２６は、最大電力値に対応するサンプルタイミングを拡散系列タイミングと直ちに判定するとしたが、本発明はこれに限定されない。例えば、電力値に対してしきい値を設定し、最大電力値がしきい値を超えた場合にのみ拡散系列タイミングの判定が完了するようにしてもよい。また、最大電力値がしきい値を超える回数に対しても条件を設け、条件を満たした場合のみ拡散系列タイミングの判定ができたと見なしてもよい。このように判定部２６における拡散系列タイミングの判定に条件を加えることで、雑音の影響を排除でき、誤検出の確率を減らすことができる。
【００３１】
また、上述した判定部２６におけるしきい値の設定方法は任意の方法を用いることができる。例えば、あらかじめ決めておいた固定のしきい値としてもよいし、最大電力値と、最大電力値以外の電力値との比で動的に決めてもよい。比を用いてしきい値を決める場合、例えば、電力値の平均値を観測しておき、最大電力値が電力値のα倍（αはあらかじめ決めておいた定数）を越えた場合に条件を満たしたと判定するような方法がある。また、別な方法として、最大電力値が２番目に大きな電力値のβ倍（βはあらかじめ決めておいた定数）を越えた場合に条件を満たしたと判定することもできる。固定のしきい値を用いる場合は簡易な処理で誤検出確率を低減できる利点があり、動的にしきい値を決める場合は、通信環境に応じて適切なしきい値を設定できるという利点がある。
【００３２】
また、本実施の形態では、平均化処理部２４は、拡散系列長と同数のサンプル数分の信号を保持できるようなメモリを備える構成として説明したが、例えば、オーバーサンプルされた信号を保持できるように、拡散系列長より大きなサンプル数に対応した構成にしてもよい。この場合、拡散系列タイミングを判定する分解能が上がるという効果が期待できる。また、ＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）で適用されているのと同様に、拡散信号の１周期の最後尾の信号をコピーして先頭に付加するＣＰ（Ｃｙｃｌｉｃ  Ｐｒｅｆｉｘ）を導入したスペクトル拡散通信に適用する場合、平均化処理部２４におけるメモリは、拡散系列長とＣＰ長を合計した大きさとなる。また、ＣＰを考慮した場合においても、オーバーサンプル信号を取り扱うことなどを目的として、拡散系列長とＣＰ長の合計より大きなサイズのメモリを備えて信号処理を行う構成にすることもできる。
【００３３】
また、本実施の形態では、位相計算部２３を一つだけ持つ構成としたが、異なる間隔で部分相関間の位相差を計算できるように構成した複数の位相計算部を持つ構成にしてもよい。図４に、位相計算部を２つ持つ場合の構成を例示する。図４において、図２と同一の機能を持つ箇所は同一の番号を付してその説明を省略する。
【００３４】
図４において、受信機１は更に第２の位相計算部４０、第２の平均化処理部４３、第２の電力計算部４４、２つの電力計算部２５及び４４から信号を受け取れるように構成した判定部４１、２つの平均化処理部２４及び４３から信号を受け取れるように構成した周波数計算部４２を備える
【００３５】
図４において、位相計算部２３は、部分相関計算部２２の出力である部分相関に対して、隣接した部分相関間の位相差を算出するように構成され、位相計算部４０は、一つおきの部分相関間の位相差を算出するように構成される。前述の、部分相関値を４つ計算する場合を例にとって説明すると、位相計算部２３はｄ０=ｂ１×ｂ０*、ｄ１=ｂ２×ｂ１*、ｄ２=ｂ３×ｂ２*と計算し、これらの和を平均化処理部２４に出力する。一方、位相計算部４０はｄ０'=ｂ２×ｂ０*、ｄ１'=ｂ３×ｂ１*と計算し、これらの和を平均化処理部４３に出力する。位相計算部２３および位相計算部４０でそれぞれ計算した、部分相関間の位相差は、それぞれ独立に平均化が行われた後、電力値に換算されて判定部４１へ出力される。
【００３６】
なお、ここでは、位相計算部２３は、隣接した部分相関間の位相差を算出するように構成され、位相計算部４０は、一つおきの部分相関間の位相差を算出するように構成されるとして説明したが、これに限られるものではない。すなわち、位相計算部２３、位相計算部４０が計算する部分相関間が互いに異なればよい。
【００３７】
判定部４１は、同一のサンプルタイミングにおける各位相差の電力値を合成する。そして、合成結果の最大値を拡散系列長周期で検索する。すなわち、単独の位相差の電力値に対して最大値を探すのではなく、２つの位相差の電力値を合算したものに対して最大値を探し、それに基づいて拡散系列タイミングを判定する。周波数計算部４２は、判定部４１で判定された拡散系列タイミングに対応する、各平均化処理部から入力されている位相差信号を用いて周波数オフセット量を計算して出力する。周波数オフセット量を計算するために、はじめに、入力されている２つの位相差信号を合成して位相差推定値を求める。この計算は、位相計算部２３側から出力された隣接した部分相関間の位相差信号をｘ１とおき、位相計算部４０側から出力された一つおきの部分相関間の位相差信号をｘ２とおくと、ｘ２はｘ１の２倍の時間間隔で計算されている値であることを利用して(ｘ２-ｘ１×２)/２と計算することで達成できる。この位相差推定値から周波数オフセット量を計算する。
【００３８】
このように、複数の位相計算部を持つ構成にすると、拡散系列タイミングの判定と周波数オフセットの推定精度を向上できるという効果がある。ここでは、説明を簡単化するために、位相計算部を２つ備える構成を用いて説明したが、位相計算部の個数は任意の数とできる。また、複数の位相計算部から計算された信号を必ずしも判定部４１と周波数計算部４２の双方で使用する必要は無く、拡散系列タイミングの判定精度がそれほど必要ない場合は、判定部４１で使用する位相差の個数を減らしてもよいし、周波数オフセット推定精度がそれほど必要ない場合は、周波数計算部４２で使用する位相差の個数を減らしてもよい。この場合、処理量を削減できる効果がある。
【００３９】
また、本実施の形態では、相関処理部２０として、図３に示すような拡散系列長と等しい数の遅延素子と乗算器を用意する構成を例示したが、これに限定されず、たとえば、拡散系列長より少ない数の遅延素子と乗算器を時分割で共用する構成でもよい。また、相関演算を行うための構成として良く知られたスライディング相関器を用いることもできる。
【００４０】
実施の形態２
次に、本発明における実施の形態２について説明する。本実施の形態が、実施の形態１と異なる点は、実施の形態１の構成で周波数オフセットを推定した後、受信信号に対して周波数オフセットの補正を行うこととした点、拡散系列タイミングの判定は周波数オフセットの補正が行われた信号を用いて実施する点、である。
【００４１】
図５に本実施の形態における初期捕捉部１４の構成を例示する。図５において、図２と同様の機能を有する箇所は同一の番号を付してその説明を省略する。
【００４２】
初期捕捉部１４は、位相補正部５０、仮判定部５１、周波数計算部５２、電力計算部５３、平均化処理部５４、同期判定部５５を更に備える。また、図１の受信フィルタ１３からのフィルタリング後の受信信号は、位相補正部５０へ出力する。
【００４３】
位相補正部５０は、周波数計算部５２から入力した周波数オフセットの推定値を用いて、受信フィルタ１３から入力したフィルタリング後の受信信号に対して周波数オフセットの補正を行い、相関処理部２０へ出力する。周波数計算部５２は、周波数オフセットの推定が完了していない場合は、受信信号をそのまま相関処理部２０へ出力する。
【００４４】
相関処理部２０から電力計算部２５は、実施の形態１と同一の処理を行う。仮判定部５１は、図２の判定部２６と処理内容は同一であるが、その処理結果である拡散系列タイミングの判定値を制御部１７には出力せず、周波数計算部５２に出力する。周波数計算部５２は、周波数オフセットの推定結果を位相補正部５０に対して出力する。
【００４５】
電力計算部５３は、部分相関計算部２２が出力した部分相関値を入力し、部分相関電力を計算する。例えば、実施の形態１で説明した４つの部分相関値ｂ０からｂ３が入力されている場合、|ｂ０|２+|ｂ１|２+|ｂ２|２+|ｂ３|２を計算し、計算結果を平均化処理部５４へ出力する。
【００４６】
平均化処理部５４は、平均化処理部２４と同様に、拡散系列長と同数のサンプル数分の信号を保持できるようなメモリを備え、拡散系列長の周期で同一サンプルタイミングとなる信号同士で平均化を行なうことが可能である。但し、平均化処理部５４は入力される値が電力値である点が異なる。
【００４７】
同期判定部５５は、平均化処理部５４から入力した電力値の平均結果から、拡散系列長周期で最大電力値と対応するサンプルタイミングを検出する。図２の判定部２６と同様に、所定の判定条件を満たした場合に拡散系列タイミングの検出が完了となり、拡散系列タイミングの判定結果を制御部１７へ出力する。なお、ここでは同期判定部５５が平均化処理部５４から入力した電力値の平均結果から、拡散系列長周期で最大電力値と対応するサンプルタイミングを検出するとして説明したが、これに限られるものではない。同期判定部５５は、電力計算部５３から入力した電力値の変化から、拡散系列タイミングを判定しても良い。例えば、電力計算部５３から順次入力した電力値が、８回毎に大きな値を示す場合には、拡散系列タイミングは、拡散系列長は８であり、その拡散系列タイミングは、電力値が大きな値がでたタイミングであると判定できる。
【００４８】
このように、本実施の形態では、初期捕捉部１４に位相補正部５０を備え、受信信号に対して、実施の形態１で説明した構成を用いて推定した周波数オフセットを補正できるようにした。また、部分相関計算部２２で計算された部分相関値から電力値を求め、部分相関電力で最終的な拡散系列タイミングを判定する構成とした。この結果、周波数オフセットを除去した信号から拡散系列タイミングを推定可能となり、検出精度が向上する効果が期待できる。また、周波数オフセットの推定と拡散系列タイミングの推定を別な処理系統で実施する構成のため、周波数オフセットの推定が誤った場合でも、最終的な同期判定部で判定誤りを回避する効果がある。
【００４９】
なお、本実施の形態では、電力計算部５３から同期判定部５５は、周波数計算部５２において周波数オフセットの推定値が計算されているか否かにかかわらず常に動作可能なように構成しているが、本発明はこれに限定されない。例えば、仮判定部５１で判定が完了し、周波数計算部５２において周波数オフセットの推定値が出力されるまで、同期判定部５５では同期判定処理を行わない構成にすることもできる。この場合、確実に周波数オフセットが補正された信号を用いて最終的な拡散系列タイミング判定が行われるため、誤検出確率の低減が期待できる。
【００５０】
また、本実施の形態では、部分相関計算部２２から出力される部分相関値の個数は常に一定としているが、位相計算部２３に出力する部分相関値の個数と、電力計算部５３に出力する部分相関値の個数とを、異なる個数に設定できるようにしてもよい。これによって推定精度の向上や初期捕捉時間の短縮といった効果が見込まれる。
【００５１】
また、部分相関値の個数は可変としてもよい。可変とする場合、例えば、周波数オフセットの推定が完了する前後で部分相関値の個数を変更する構成が考えられる。一般に、部分相関の分割数が増えると、より大きな周波数オフセットに耐えられるようになる。周波数オフセットの補正前は、電力計算部５３に対する部分相関の分割数を大きく設定しておき、周波数オフセットの補正後は分割数を小さく設定することで、適切な部分相関分割を行うことができ、拡散系列タイミング推定精度の向上が見込まれる。
【００５２】
また、本実施の形態では、拡散系列タイミングの最終判定は同期判定部５５で実施することとしたが、例えば、仮判定部５１で判定したサンプルタイミングと、同期判定部５５で判定したサンプルタイミングとが一致した場合のみ、判定完了とすることもできる。これにより誤検出確率を低減できる。
【００５３】
以上、本発明の詳細を例示したが、本発明の範囲は上記で説明した実施の形態に限定されず、考えうるあらゆる構成がその範囲に含まれる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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