(57)【要約】【課題】同期用コード領域に同期用コードが多重化されているアクティブなユーザ、各ユーザのゲイン等の多重情報を正確に特定できるようにする。【解決手段】多重情報特定部５０は、同期用コード領域に多重化されて挿入される可能性のある全ユーザの理想同期用コードを生成する理想同期用コード生成手段５３と、解析対象信号の同期用コード領域の信号、生成された全ユーザの理想同期用コードおよび多重化の際に使用された各ユーザのゲインとを関連付ける連立一次方程式の係数を算出する係数算出手段５４と、その算出された係数を用いて連立一次方程式を解き、各ユーザのゲインを算出するゲイン算出手段５５と、算出されたゲインから実際に多重化されているアクティブなユーザを判定するアクティブユーザ判定手段５６と、アクティブと判定されたユーザ数を求める多重数算出手段５７とを有している。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
時分割多重符号拡散方式で変調された信号の同期用コード領域に含まれている信号を抽出する段階（Ｓ１）と、
前記同期用コード領域に多重化されて挿入される可能性のある全ユーザの理想同期用コードを生成する段階（Ｓ２）と、
前記抽出した信号のデータ、前記全ユーザの理想同期用コードおよび多重化の際に使用された各ユーザのゲインとを関連付ける連立一次方程式の係数を算出する段階（Ｓ３）と、
算出された係数を用いて前記連立一次方程式を解き、各ユーザのゲインを算出する段階（Ｓ４）とを含む多重情報特定方法。
【請求項２】
前記算出された各ユーザのゲインから実際に多重化されているアクティブなユーザおよびその数を特定する段階（Ｓ５）を含む請求項１記載の多重情報特定方法。
【請求項３】
時分割多重符号拡散方式で変調された信号を解析対象信号として受け、該解析対象信号の同期用コード領域に同期用コードが多重化されているユーザおよびその数を特定する多重情報特定部（５０）を備え、該多重情報特定部によって特定されたユーザおよびその数に基づいて、前記解析対象信号に対する解析処理を行う信号解析装置であって、
前記多重情報特定部は、
前記同期用コード領域に多重化されて挿入される可能性のある全ユーザの理想同期用コードを生成する理想同期用コード生成手段（５３）と、
前記解析対象信号の前記同期用コード領域の信号、前記理想同期用コード生成手段によって生成された全ユーザの理想同期用コードおよび多重化の際に使用された各ユーザのゲインとを関連付ける連立一次方程式の係数を算出する係数算出手段（５４）と、
前記係数算出手段によって算出された係数を用いて前記連立一次方程式を解き、各ユーザのゲインを算出するゲイン算出手段（５５）とを有していることを特徴とする信号解析装置。
【請求項４】
前記ゲイン算出手段によって算出された各ユーザのゲインから実際に多重化されているアクティブなユーザを判定するアクティブユーザ判定手段（５６）と、
前記アクティブユーザ判定手段でアクティブと判定されたユーザ数を求める多重数算出手段（５７）とを有していることを特徴とする請求項３記載の信号解析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、時分割多重符号拡散方式で変調された信号の同期用コード領域に含まれる信号から、各ユーザのゲイン、多重化されているアクティブなユーザおよびその数を正確に特定できるようにするための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話等の移動体通信方式として、３ＧＰＰにはＴＤ−ＣＤＭＡ、ＴＤ−ＳＣＤＭＡ等の時分割多重符号拡散方式があり、中国等ではＴＤ−ＳＣＤＭＡの使用が予定されている。
【０００３】
時分割多重符号拡散方式は、例えば図５に示すように、複数のタイムスロットＴｉｍｅＳｌｏｔ＃０〜ＴｉｍｅＳｌｏｔ＃６からなるフレーム構造を有し、各タイムスロットにはタイムスロットの同期をとるための非拡散の同期用コードを挿入するための同期用コード領域としてミッドアンブル領域が設けられており、この信号の変調解析などを行う装置では、このミッドアンブル領域に挿入されている信号の多重数、アクティブユーザ、各ユーザのゲイン等の多重情報を正確に求める必要が生じている。
【０００４】
ここで、ミッドアンブル領域と同期用コードの関係について説明する。
例えば上記ＴＤ−ＳＣＤＭＡ方式では、ミッドアンブル領域の長さ１４４ビット（チップ）に対し、図６のように、１２８ビットの基本パターン信号が１４４ビットに延長され、ユーザ毎にパターンが決まる。ここで、ユーザとはＴＤ−ＳＣＤＭＡ方式の通信システムを同時に利用する可能性のある端末（例えば携帯端末）を示す。
【０００５】
即ち、図６に示すように、１２８ビットの基本パターン信号が連続しているデータ列を考え、この通信システムの最大ユーザ数Ｋが例えば２の場合、ユーザ１は、基本パターン信号の６５ビット目から１２８ビット目の後に１ビット目から８０ビット目までが連続した１４４ビットの同期用コードが使用される。
【０００６】
また、ユーザ２は、基本パターン信号の１ビット目から１２８ビット目の後に１ビット目から１６ビット目までが連続した１４４ビットの同期用コードが使用される。
【０００７】
図７に、最大ユーザ数Ｋ、ユーザ間のシフト量Ｗ、ユーザ１の最終ビットの関係を示す。この図から明らかなように、ユーザ毎の同期用コードは、１２８／Ｋビット分シフトしており、これらが所定演算によって加算多重化されて前記したミッドアンブル領域に挿入されることになる。
【０００８】
なお、この加算多重は、多重化するアクティブなユーザについては、そのアクティブなユーザそれぞれに応じた正のゲインが与えられ、多重化されない非アクティブなユーザについては０のゲインが与えられる。
【０００９】
したがって、基準のパターン信号の符号列、解析対象信号の最大ユーザ数Ｋだけでなく、実際に多重化されているユーザおよびそのゲインが既知であれば、理想の同期用コードを生成することができ、その理想同期用コードと解析対象信号とを対比することで、解析対象信号の変調状態の良否などを正確に調べることができる。
【００１０】
なお、上記したＴＤ−ＣＤＭＡ、ＴＤ−ＳＣＤＭＡ等の時分割多重符号拡散方式の信号解析を行う技術は、例えば特許文献１に開示されている。
【００１１】
【特許文献１】特開２００３−３４７９６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上記したようにミッドアンブル領域に挿入された信号の解析処理を行う装置では、多重数、アクティブユーザ、各ユーザのゲイン等の多重情報を測定結果として正確に求める必要がある。
【００１３】
さらに、解析結果（EVM、     Phase Error、Magnitude
Error等）を算出する際、理想信号が必要となるが、この理想信号を生成するために正確な多重情報を求める必要がある。
【００１４】
ここで、データ部のようなＯＶＳＦコードで完全な直交性をもって拡散変調された信号であれば、その相関パワー｛＝ΣＭ（ｔ）×＊Ｍ（ｔ）｝を用いて各ユーザのゲインを求めることが容易にできる。
【００１５】
しかしながら、前記したようにミッドアンブル領域に挿入されている信号は、同一符号列の信号をシフトして多重化したものであるため、その信号の直交性は不完全であり、上記のような相関パワーを用いたゲインの特定が行えず、その結果、信号解析に必要な多重数、アクティブユーザ、各ユーザのゲイン等の多重情報を正確に求めることができないという問題があった。
【００１６】
本発明は、この問題を解決し、時分割多重符号拡散方式の同期用コード領域に同期用コードが多重化されているアクティブなユーザ、各ユーザのゲイン等の多重情報を正確に特定できる多重情報特定方法および信号解析装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
前記目的を達成するために、本発明の多重情報特定方法は、
時分割多重符号拡散方式で変調された信号の同期用コード領域に含まれている信号を抽出する段階（Ｓ１）と、
前記同期用コード領域に多重化されて挿入される可能性のある全ユーザの理想同期用コードを生成する段階（Ｓ２）と、
前記抽出した信号のデータ、前記全ユーザの理想同期用コードおよび多重化の際に使用された各ユーザのゲインとを関連付ける連立一次方程式の係数を算出する段階（Ｓ３）と、
算出された係数を用いて前記連立一次方程式を解き、各ユーザのゲインを算出する段階（Ｓ４）とを含んでいる。
【００１８】
また、本発明の請求項２の多重情報特定方法は、請求項１記載の多重情報特定方法において、
前記算出された各ユーザのゲインから実際に多重化されているアクティブなユーザおよびその数を特定する段階（Ｓ５）を含んでいる。
【００１９】
また、本発明の請求項３の信号解析装置は、
時分割多重符号拡散方式で変調された信号を解析対象信号として受け、該解析対象信号の同期用コード領域に同期用コードが多重化されているユーザおよびその数を特定する多重情報特定部（５０）を備え、該多重情報特定部によって特定されたユーザおよびその数に基づいて、前記解析対象信号に対する解析処理を行う信号解析装置であって、
前記多重情報特定部は、
前記同期用コード領域に多重化されて挿入される可能性のある全ユーザの理想同期用コードを生成する理想同期用コード生成手段（５３）と、
前記解析対象信号の前記同期用コード領域の信号、前記理想同期用コード生成手段によって生成された全ユーザの理想同期用コードおよび多重化の際に使用された各ユーザのゲインとを関連付ける連立一次方程式の係数を算出する係数算出手段（５４）と、
前記係数算出手段によって算出された係数を用いて前記連立一次方程式を解き、各ユーザのゲインを算出するゲイン算出手段（５５）とを有していることを特徴としている。
【００２０】
また、本発明の請求項４の信号解析装置は、請求項３記載の信号解析装置において、
前記ゲイン算出手段によって算出された各ユーザのゲインから実際に多重化されているアクティブなユーザを判定するアクティブユーザ判定手段（５６）と、
前記アクティブユーザ判定手段でアクティブと判定されたユーザ数を求める多重数算出手段（５７）とを有していることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２１】
このように、本発明では、同期用コード領域に多重化されて挿入される可能性のある全ユーザの理想同期用コードを生成し、その全ユーザの理想同期用コード、同期用コード領域から抽出した信号および多重化の際に使用された各ユーザのゲインとを関連付ける連立一次方程式の係数を算出し、その算出した係数を用いて前記連立一次方程式を解き、各ユーザのゲインを算出しているので、各ユーザのゲインを精度よく得ることができる。
【００２２】
また、算出した各ユーザのゲインから実際に多重化されているアクティブなユーザおよびその数を特定しているので、アクティブなユーザおよびその数を正確に特定できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
始めに、本発明のミッドアンブル領域に挿入された信号から各ユーザのゲインを求めて、アクティブなユーザおよびその数を特定する方法について説明する。
【００２４】
ミッドアンブル領域の多重化された信号Ｍｍ（ｔ）は、全ユーザのゲインをＧ１〜ＧＫとし、ｔをチップ時刻とすれば、以下のようになる。
【００２５】
Ｍｍ（ｔ）＝Ｇ１Ｍ１（ｔ）＋Ｇ２Ｍ２（ｔ）＋……＋ＧＫＭＫ（ｔ）  ……（１）
【００２６】
上記式（１）から判るように、多重化された信号Ｍｍ（ｔ）は重ね合わせの原理が成り立つ。この特徴を利用して連立一次方程式を使い、解（ゲイン）を求める。
【００２７】
先ず、信号Ｍｍ（ｔ）を含め、全ての同期用の信号は複素数のベクトルであるため、実数項と虚数項とに分けて方程式を解く必要がある。このとき、未知の解がＡ個であれば、異なる連立方程式が２Ａ個必要となるが、必要数が得られない場合が生じる。
【００２８】
そこで、ミッドアンプル領域の信号がπ／２シフトＢＰＳＫと同等である特徴を利用すし、虚数項の係数を全て０とし、実数項のみを使い、未知の解Ａに対して方程式の数をＡ個で済ませることができる。
【００２９】
次にその証明をする。先ず、ミッドアンブル領域に挿入されるあるユーザについての理想的な信号は、図１のように、ｔ（チップ時刻）が奇数の場合に実数項（Ｉ項）が０、ｔが偶数の場合、虚数項（Ｑ項）が０であり、その他の値Ａ１〜Ａ１４４は１または−１のいずれかとなる。
【００３０】
また、多重化された理想的な信号についても、図２のように、ｔ（チップ時刻）が奇数の場合に実数項（Ｉ項）が０、ｔが偶数の場合、虚数項（Ｑ項）が０となる。ただし、その他の値Ｂ１〜Ｂ１４４は、０以外の値あるいは０の場合もある。
【００３１】
上記特徴を利用し、各ユーザ間の複素相関をとる。具体例として、Ｍ１（ｔ）×＊Ｍｋ（ｔ）について展開する。
【００３２】
信号Ｍ１（ｔ）、＊Ｍｋ（ｔ）は、それぞれ以下のように表すことができる。なお、以下の式でＭ１、＊Ｍｋ、Ｉ１、Ｑ１、Ｉｋ′、Ｑｋ′はｔの関数であるが、（ｔ）を省略して記載する。
【００３３】
Ｍ１＝Ｉ１＋ｊＱ１
＊Ｍｋ＝Ｉｋ′−ｊＱｋ′
【００３４】
Ｍ１×＊Ｍｋを展開すると、以下のようになる。
【００３５】
Σ｛Ｍ１×＊Ｍｋ｝
＝Σ｛［Ｉ１×Ｉｋ′＋Ｑ１×Ｑｋ′］＋ｊ［Ｉ１×Ｑｋ′−Ｉｋ′×Ｑ１］｝
＝Σ｛［Ｉ１×Ｉｋ′＋Ｑ１×Ｑｋ′］      ……（２）
【００３６】
上記式（２）で示すように、ｔが奇数ならば実数項（Ｉ項）は０となり、ｔが偶数ならば、虚数項（Ｑ項）は０となるので、式の虚数部はｔに関わらず０となる。したがって、上記結果から、理想的な信号の場合、虚数項を考慮することなく、実数項のみを使った連立一次方程式により解を求めることができる。
【００３７】
ただし、これは理想的な条件であり、実際の解析対象の信号には、ノイズの影響、同期位置誤差、周波数誤差、座標の位相誤差等が含まれ、実数項のみの演算だけでは、誤差が発生するが、その誤差を小さくするために、同期位置処理、周波数補正処理、座標の位相誤差の補正処理を併用する。
【００３８】
実際に各ユーザのゲインを求めるために、次のようにして連立一次方程式を作成する。
始めに、式（１）の両辺に、ユーザｋの共役な信号＊Ｍｋを掛けて次式（３）を得る。
【００３９】
Σ｛Ｍｍ×＊Ｍｋ｝＝Ｇ１Σ｛Ｍ１×＊Ｍｋ｝＋Ｇ２Σ｛Ｍ２×＊Ｍｋ｝
＋……＋ＧＫΣ｛ＭＫ×＊Ｍｋ｝        ……（３）
【００４０】
上式（３）を全てのユーザについて作成して、これを行列式で表すと、次式（４）となる。
【００４１】
【数１】
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【００４２】
上記係数を求めるｔの範囲について説明する。
連立一次方程式を解く過程で対角行列成分が０となり演算できなくなることを防ぐため、対角行列成分（Ａ１，１，……ＡＫ，Ｋ）とその他の行列成分（Ａ１，２，……Ａ１，Ｋ）に係数の差が出るようにする必要がある。
【００４３】
そのために、上記係数を求めるｔの範囲は大きくした方がよく、ここでは、ｔの範囲をミッドアンブル領域長である１〜１４４としている。
【００４４】
上記連立一次方程式を解いた場合、ノイズ等の影響で各ユーザのゲインが負になる可能性があるが、その場合には、そのゲインを０と置き直した後、その項を省き、再度演算を行うことで、精度を上げることができる。また、前記したように、同期位置誤差、周波数誤差、座標の位相誤差等の補正を行い、その補正毎に、再度ミッドアンブル領域の多重数の特定を行うことで、各ユーザのゲインの誤差を少なくすることができる。
【００４５】
このようにして得られたゲインとアクティブ判定のしきい値とを比較することで、アクティブなユーザを特定でき、その数も求めることができる。なお、この判定のしきい値は、例えばチャネルのオン／オフを判定する値を使用している。
【００４６】
図３は、上記の方法をまとめたフローチャートであり、時分割多重符号拡散方式で変調された信号を受け、その信号に対して同期をとるための同期用コードが含まれている同期用コード領域（ミッドアンブル領域）の信号を抽出し（Ｓ１）、その同期用コード領域に多重化されて挿入される可能性のある全ユーザについての理想同期用コードを生成し（Ｓ２）、解析対象信号のデータと全ユーザの理想同期用コードとの演算により、連立一次方程式の各係数を算出し（Ｓ３）、その連立一次方程式を解いて各ユーザのゲインを求め（Ｓ４）、その求めたゲインからアクティブか非アクティブのユーザかを判定し、アクティブなユーザとその数（多重数）を特定している（Ｓ５）。
【００４７】
図４は、上記した多重情報特定方法を用いた信号解析装置２０の構成を示す図である。
【００４８】
この信号解析装置２０は、ＴＤ−ＣＤＭＡ、ＴＤ−ＳＣＤＭＡ等の時分割多重符号拡散方式で変調された解析対象信号ｓを直交検波部２１で直交検波し、２相の信号ｉ、ｑに変換し、Ａ／Ｄ変換部２２で所定周期でサンプリングしてデジタル信号Ｉ（ｔ）、Ｑ（ｔ）に変換し、波形メモリ２３に記憶する。ここでｔはチップ時刻とする。
【００４９】
バースト検出部２４は、波形メモリ２３に記憶された信号Ｉ（ｔ）、Ｑ（ｔ）を読み出して、信号がバースト状に発生している部分、即ち、時分割多重符号拡散方式のタイムスロットに存在している信号部分を検出する。
【００５０】
クロック推定部２５は、バースト検出部２４で検出された信号からクロック（チップ時刻のタイミングずれ）を推定し、そのチップ時刻のタイミングずれを考慮したクロックをリサンプリング部２６に出力する。リサンプリング部２６は、チップ時刻のタイミングずれを考慮したクロックで信号のサンプリング、即ち、チップ時刻のタイミングずれの補正を行う。なお、この処理は解析対象信号の精度により省略することも可能である。
【００５１】
これらの前処理された信号は、同期用コード領域特定部３０に入力される。
同期用コード領域特定部３０は、バースト検出された信号の前後のデータ、即ち、ミッドアンブル領域に含まれる信号のデータを抽出し、理想の同期用コードとの相関処理を行うことでミッドアンブル領域の開始位置を特定する。
【００５２】
また、ミッドアンブル領域に挿入する同期用コードのより詳細な生成方法については、例えば、移動体通信についての規格３ＧＰＰ  ＴＳ２５．２２１  Ｖ５．５．０  ｐ４７「Training sequences for spread bursts」に記載されており、個々の理想同期用コードは、前記したように、ＩとＱが交互に０となる、即ち、π／２オフセットＢＰＳＫと同等にデータが遷移する性質がある。
【００５３】
このようにして、ミッドアンブル領域の位置が特定されると、この信号解析装置２０は、座標補正部４０により座標補正処理を行う。
【００５４】
この補正は、理想同期用コードと解析対象信号との相関演算処理で得られた実数項と虚数項を用いた逆正接演算により信号の位相誤差を求め、この誤差分の補正処理を行っている。
【００５５】
このようにして、同期用コードが挿入されているミッドアンブル領域の開始位置が正確に求められ、また、その座標補正された解析対象信号は、周波数補正部４５により、周波数誤差の補正処理がなされ、多重情報特定部５０に出力される。
【００５６】
多重情報特定部５０は、信号抽出手段５１により、上記各種補正がさなされた解析対象信号のミッドアンブル領域の信号Ｍｍを抽出してメモリ５２に記憶する。
【００５７】
一方、理想同期用コード生成手段５３は、指定された同期用コードのパターン情報と最大ユーザ数Ｋとに基づいて、前記ユーザについての理想同期用コードを生成して、係数算出手段５４に出力する。
【００５８】
係数算出手段５４は、メモリ５２に記憶されている信号と、各ユーザの理想同期用コードとから、その前記したゲイン算出のために必要な連立一次方程式の各係数Ａ、Ｒを算出する。
【００５９】
ゲイン算出手段５５は、係数算出手段５４により算出された係数を用いて連立一次方程式を解き、各ユーザについてのゲインＧを求める。この際、求めたゲインが負の場合、そのゲインを０と置き直した後、その項を省き、再度演算を行う。
【００６０】
アクティブユーザ判定手段５６は、算出されたゲインからアクティブなユーザを判定する。この判定のためのしきい値は、例えばチャネルのオン／オフを判定する値を用いている。
【００６１】
多重数算出手段５７は、アクティブユーザ判定手段５６でアクティブと判定されたユーザの数を求め、多重数として出力する。
【００６２】
このようにして求められたゲイン、アクティブユーザおよび多重数の情報は、信号解析部６０に出力される。信号解析部６０は、多重情報特定部５０によって得られた情報等に基づいて、変調解析などを含む各種の解析処理を行う。
【００６３】
また、本発明は、上記したＴＤ−ＳＣＤＭＡの他に、ＴＤ−ＣＤＭＡやミッドアンブルに同期用コードを挿入して通信する他の方式でも適用することができ、また、この同期用コードの領域の後ろだけにデータ領域があるプリアンブル方式や前だけにデータ領域があるポストアンブル方式についても、上記のような多重方法を用いている方式であれば、同様に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の多重情報特定方法の原理を説明するための図
【図２】本発明の多重情報特定方法の原理を説明するための図
【図３】本発明の多重情報特定方法の手順を示すフローチャート
【図４】本発明の信号解析装置の構成図
【図５】ＴＤ−ＳＣＤＭＡ方式のフレームを示す図
【図６】ミッドアンブル領域に挿入する同期用コードの例を示す図
【図７】ミッドアンブル領域に同期用コードを多重化して挿入する場合の例を示す図
【符号の説明】
【００６５】
２０……信号解析装置、２１……直交検波部、２２……Ａ／Ｄ変換部、２３……波形メモリ、２４……バースト検出部、２５……クロック推定部、２６……リサンプリング部、３０……同期用コード領域特定部、４０……座標補正部、４５……周波数補正部、５０……多重情報特定部、５１……信号抽出手段、５２……メモリ、５３……理想同期用コード生成手段、５４……係数算出手段、５５……ゲイン算出手段、５６……アクティブユーザ判定手段、５７……多重数算出手段、６０……信号解析部
【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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【図６】
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【図７】
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