(57)【要約】【課題】  相関値と比較するための閾値を通信環境に適合させることが可能であり、且つデータ処理量を削減可能とする。【解決手段】  受信信号と参照信号とを相関演算することで第１相関値ＣＯＲ１を算出し、第１相関値ＣＯＲ１が第１閾値ＴＨ１以上であるか否かを判定する第１位相算出部２ａと、第１相関値ＣＯＲ１が第１閾値ＴＨ１以上である場合、第１相関値ＣＯＲ１と第１閾値ＴＨ１とを平均演算することで第２閾値ＴＨ２を算出する閾値算出部６ａと、第１閾値ＴＨ１以上の第１相関値ＣＯＲ１の得られた参照信号の位相に基づき、受信信号と参照信号とを相関演算することで第２相関値ＣＯＲ２を算出し、第２相関値ＣＯＲ２が第２閾値ＴＨ２以上であるか否かを判定する第２位相算出部３ａとを備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信信号と参照信号とを相関演算することで第１相関値を算出し、前記第１相関値が第１閾値以上であるか否かを判定する第１位相算出部と、
前記第１相関値が第１閾値以上である場合、前記第１相関値と前記第１閾値とを平均演算することで第２閾値を算出する閾値算出部と、
前記第１閾値以上の前記第１相関値の得られた前記参照信号の位相に基づき、前記受信信号と前記参照信号とを相関演算することで第２相関値を算出し、前記第２相関値が前記第２閾値以上であるか否かを判定する第２位相算出部
とを備えることを特徴とする同期捕捉装置。
【請求項２】
前記閾値算出部は、前記第２相関値が前記第２閾値未満である場合、前記第２相関値と前記第２閾値とを平均演算することで前記第１閾値を算出することを特徴とする請求項１に記載の同期捕捉装置。
【請求項３】
前記第１位相算出部は、
前記第１相関値を算出する第１相関器と、
前記第１相関値を前記第１閾値と比較して、前記第１相関値が前記第１閾値以上であるか否かを判定する第１比較器
とを備え、前記第２位相算出部は、
前記第２相関値を算出する第２相関器と、
前記第２相関値を前記第２閾値と比較して、前記第２相関値が前記第２閾値以上であるか否かを判定する第２比較器
とを備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の同期捕捉装置。
【請求項４】
前記第１位相算出部は、複数系統の参照信号を用いて、相関演算を複数同時に実行し、
前記閾値算出部は、前記第１閾値以上の前記第１相関値と前記第１閾値とを平均演算して前記第２閾値を算出することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の同期捕捉装置。
【請求項５】
受信信号と参照信号とを相関演算することで第１相関値を算出し、
前記第１相関値が第１閾値以上であるか否かを判定し、
前記第１相関値が第１閾値以上である場合、前記第１相関値と前記第１閾値とを平均演算することで第２閾値を算出し、
前記第１閾値以上の前記第１相関値の得られた前記参照信号の位相に基づき、前記受信信号と前記参照信号とを相関演算することで第２相関値を算出し、
前記第２相関値が前記第２閾値以上であるか否かを判定する
ことを含むことを特徴とする同期捕捉方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直接拡散−符号分割多元接続 (ＤＳ−ＣＤＭＡ)方式を用いた移動通信システムに用いられる同期捕捉装置及び同期捕捉方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＤＭＡ移動通信において、同期捕捉は、通信の開始に先立って最初に必要とされる最も基本的な機能である。この同期捕捉に必要とされる時間は、通信のオーバーヘッドになるため、その高速化は重要な問題である。
【０００３】
同期捕捉とは、移動局において拡散符号（参照信号）を所定のタイミングで発生させ、そのタイミングをずらしながら、基地局からの拡散符号のタイミングに合わせていくことにより、同期の確立を図る方法である。具体的には、送信側で用いた拡散符号と同じ拡散符号を用いて拡散符号の位相を順次変更しながら相関演算を行い、相関演算により得られた相関値と閾値とを比較し、比較結果を利用することで送信側との同期が確立される（例えば、非特許文献１参照。）。相関値と比較するための閾値は、通常、受信信号から高精度なチャンネル推定値を算出し、この値を調整しながら設定する。
【０００４】
また、相関値と比較するための閾値を通信環境に適合させるための技術として、受信信号の平均電力を算出し、算出した平均電力に対して演算を行って、閾値を制御する手法が提案されている（特許文献１参照。）。
【０００５】
しかしながら、同期捕捉においては、相関演算や閾値との比較処理を複数回繰り返すために、その都度複雑な演算を実行する場合、演算量が大幅に増加するため、そのデータ処理量及びハードウェア規模が大きくなる。
【非特許文献１】A. Polydoros and C.L. Weber, “A unified approach to serial search spread-spectrum code acquisition-Part 1:General Theory,” IEEE Trans. Commun., vol. COM-32, No. 5, May 1984.
【特許文献１】特開２００１−２５１２１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、相関値と比較するための閾値を通信環境に適合させることが可能であり、且つデータ処理量を削減可能な同期捕捉装置及び同期捕捉方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様によれば、受信信号と参照信号とを相関演算することで第１相関値を算出し、第１相関値が第１閾値以上であるか否かを判定する第１位相算出部と、第１相関値が第１閾値以上である場合、第１相関値と第１閾値とを平均演算することで第２閾値を算出する閾値算出部と、第１閾値以上の第１相関値の得られた参照信号の位相に基づき、受信信号と参照信号とを相関演算することで第２相関値を算出し、第２相関値が第２閾値以上であるか否かを判定する第２位相算出部とを備える同期捕捉装置が提供される。
【０００８】
本発明の他の態様によれば、受信信号と参照信号とを相関演算することで第１相関値を算出し、第１相関値が第１閾値以上であるか否かを判定し、第１相関値が第１閾値以上である場合、第１相関値と第１閾値とを平均演算することで第２閾値を算出し、第１閾値以上の第１相関値の得られた参照信号の位相に基づき、受信信号と参照信号とを相関演算することで第２相関値を算出し、第２相関値が第２閾値以上であるか否かを判定することを含む同期捕捉方法が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、相関値と比較するための閾値を通信環境に適合させることが可能であり、且つデータ処理量を削減可能な同期捕捉装置及び同期捕捉方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
次に、図面を参照して、本発明の第１及び第２実施形態を説明する。以下の第１及び第２実施形態における図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。
【００１１】
（第１実施形態）
以下の実施形態においては、ＣＤＭＡ移動通信システムに適用される同期捕捉装置について説明する。本発明の第１実施形態に係る同期捕捉装置１は、図１に示すように、逆拡散部８と共に使用され、参照信号生成部４ａと、第１位相算出部２ａと、閾値算出部６ａと、クロック発生部５と、第２位相算出部３ａとを備える。
【００１２】
なお、図１に示す同期捕捉装置１は、移動通信端末に実装され、基地局から受信した受信信号が、図示を省略する高周波（ＲＦ）部を介して入力される。このＲＦ部は、アンテナからの受信信号に対して、増幅、ダウンコンバート、及び帯域制限等を実行する。
【００１３】
参照信号生成部４ａは、クロック発生部５が発生させるクロックに基づき、受信信号と比較するための拡散符号を参照信号として生成する。拡散符号としては、例えば、ＰＮ符号又はＧｏｌｄ符号などが利用される。
【００１４】
第１位相算出部２ａは、受信信号と参照信号の一致度を粗く判定するために設けられ、第２位相算出部３ａは、受信信号と参照信号の一致度を厳密に判定するために設けられている。一致度判定のため、第１位相算出部２ａには第１閾値ＴＨ１が設定され、第２位相算出部３ａには第２閾値ＴＨ２が設定されている。
【００１５】
第１位相算出部２ａは、受信信号と参照信号とを相関演算することで第１相関値ＣＯＲ１を求め、第１相関値ＣＯＲ１が第１閾値ＴＨ１以上であるか否かを判定する。具体的には第１位相算出部２ａは、第１相関値ＣＯＲ１を算出する第１相関器２１と、第１相関値ＣＯＲ１を第１閾値ＴＨ１と比較して、第１相関値ＣＯＲ１が第１閾値ＴＨ１以上であるか否かを判定する第１比較器２２とを備える。
【００１６】
第１相関器２１は、シリアルサーチにより相関値を得る。すなわち、第１相関器２１は、受信信号の同期捕捉の全サーチ範囲において、１／Ｍ（Ｍ；１以上の整数）チップの間隔で、参照信号との相関値を第１相関値ＣＯＲ１として算出する。
【００１７】
図２及び図３に示すように、受信信号と参照信号との位相差が大きい場合、第１相関値ＣＯＲ１は小さな値（例えば０）となり、受信信号と参照信号との位相が一致する場合、第１相関値ＣＯＲ１は大きな値（例えば１）となる。
【００１８】
ただし、受信品質が劣化している場合、受信信号と参照信号の位相が一致している場合であっても、相関値が低く算出されることとなる。このため、受信品質が良好な場合は、第１閾値ＴＨ１を大きく維持していても良いが、受信品質が劣化している場合には、第１閾値ＴＨ１を低めの値とすることが必要である。なお、第１閾値ＴＨ１及び第２閾値ＴＨ２の初期値は例えば０．５に設定されている。
【００１９】
第１相関値ＣＯＲ１が第１閾値ＴＨ１以上である場合、閾値算出部６ａは、第１相関値ＣＯＲ１と第１閾値ＴＨ１とを平均演算することで第２閾値ＴＨ２を算出する。すなわち、第１相関値を“ＣＯＲ１”、第１閾値を“ＴＨ１”とすると、第２閾値“ＴＨ２”は、
TH2=(COR1+TH1)/2                                ・・・（１）
により算出される。これに対して、第１相関値ＣＯＲ１が第１閾値ＴＨ１未満である場合、閾値算出部６ａは、クロック発生部５の発生させるクロックを調整する。
【００２０】
したがって、受信品質が良好である場合には、第２閾値ＴＨ２を増加させることで、より厳密な一致度判定を実行可能としている。
【００２１】
第２位相算出部３ａは、第１閾値ＴＨ１以上の第１相関値ＣＯＲ１の得られた参照信号の位相に基づき、受信信号と参照信号とを相関演算することで第２相関値ＣＯＲ２を求め、第２相関値ＣＯＲ２が第２閾値ＴＨ２以上であるか否かを判定する。
【００２２】
具体的には、第２位相算出部３ａは、第２相関値ＣＯＲ２を算出する第２相関器３１ａと、第２相関値ＣＯＲ２を第２閾値ＴＨ２と比較して、第２相関値ＣＯＲ２が第２閾値ＴＨ２以上であるか否かを判定する第２比較器３２とを備える。第２相関器３１ａは、第１閾値ＴＨ１以上の第１相関値ＣＯＲ１の得られた参照信号の位相に対し、例えば１／（２Ｍ）チップ範囲で第２相関値ＣＯＲ２を算出する。
【００２３】
第２相関値ＣＯＲ２が第２閾値ＴＨ２以上である場合、この位相を最終位相として出力する。これに対して、第２相関値ＣＯＲ２が第２閾値ＴＨ２未満である場合、閾値算出部６ａは、第２相関値ＣＯＲ２と第２閾値ＴＨ２とを平均演算することで第１閾値ＴＨ１を算出する。すなわち、第２相関値を“ＣＯＲ２”、第２閾値を“ＴＨ２”とすると、第１閾値“ＴＨ１”は、
TH1=(COR2+TH2)/2                              ・・・（２）
により算出される。したがって、受信品質が劣化している場合には、第１閾値ＴＨ１を減少させる。なお、第２相関値ＣＯＲ２が第２閾値ＴＨ２未満である場合、誤警報が生じたとして、ペナルティ時間を付加し、第１位相算出部２ａに戻る。
【００２４】
第２閾値ＴＨ２以上の第２相関値ＣＯＲ２の得られた参照信号の位相は、最終位相として逆拡散部８に供給される。このようにして、同期捕捉により得られた位相情報（タイミング情報）が逆拡散部８に与えられる。逆拡散部８は、同期捕捉により得られた位相情報（タイミング情報）を用いて受信信号を逆拡散する。
【００２５】
次に、図４に示すフローチャートを参照して、第１実施形態に係る同期捕捉方法を説明する。
【００２６】
ステップＳ１０１において、閾値算出部６ａは、第１比較器２２に対して第１閾値ＴＨ１（初期値）を設定する。
【００２７】
ステップＳ１０２において、第１相関器２１は、受信信号と参照信号とを相関演算することで第１相関値ＣＯＲ１を得る。
【００２８】
ステップＳ１０３において、第１比較器２２は、第１相関値ＣＯＲ１と第１閾値ＴＨ１とを比較し、第１相関値ＣＯＲ１が第１閾値ＴＨ１以上であるか否か判定する。第１相関値ＣＯＲ１が第１閾値ＴＨ１以上であると判定された場合、ステップＳ１０５及びステップＳ１０６に移行する。第１相関値ＣＯＲ１が第１閾値ＴＨ１よりも小さいと判定された場合、ステップＳ１０４に移行する。
【００２９】
ステップＳ１０４においては、クロック発生部５の発生させるクロックを調整する。
【００３０】
ステップＳ１０５において、第２相関器３１ａは、第１閾値ＴＨ１以上の第１相関値ＣＯＲ１の得られた参照信号の位相に対し、例えば１／（２Ｍ）チップ範囲で第２相関値ＣＯＲ２を算出する。
【００３１】
ステップＳ１０６において、閾値算出部６ａは、式（１）により、第２閾値ＴＨ２を算出する。
【００３２】
ステップＳ１０７において、閾値算出部６ａは、ステップＳ１０６で算出した第２閾値ＴＨ２を第２比較器３２に設定する。
【００３３】
ステップＳ１０８において、第２比較器３２は、第２相関値ＣＯＲ２と第２閾値ＴＨ２とを比較し、第２相関値ＣＯＲ２が第２閾値ＴＨ２以上であるか否か判定する。第２相関値ＣＯＲ２が第２閾値ＴＨ２以上であると判定された場合、最終位相が決定される。第２相関値ＣＯＲ２が第２閾値ＴＨ２よりも小さいと判定された場合、ステップＳ１０４及びステップＳ１０９に移行する。
【００３４】
ステップＳ１０９において、閾値算出部６ａは、式（２）により、第１閾値ＴＨ１を算出する。算出された第１閾値ＴＨ１は、ステップＳ１０１において第１比較器２２に設定される。
【００３５】
以上詳細に説明したように、第１実施形態によれば、単純な演算によって、同期捕捉処理に用いる閾値を通信環境に応じて適応的に決定できる。したがって、データ処理量を削減可能となり、同期捕捉を高速に実行可能となる。また、ハードウェア規模を削減することができる。
【００３６】
（第２実施形態）
上述した第１実施形態においては、第１位相算出部２ａがシリアルサーチを実行する場合について説明した。第２実施形態においては、図５に示すように、第１位相算出部２ｂがパラレルサーチを実行する場合について説明する。パラレルサーチとは、参照信号生成部４ｂが例えば拡散符号（参照信号）の１／２周期または１／４周期分異ならせた複数系統の拡散符号（参照信号）を生成し、これらの拡散符号（参照信号）を用いて並行して同期点の検出を行う手法である。
【００３７】
図６に示す例においては、参照信号生成部４ｂが、参照信号の１／４周期分異ならせた４系統の参照信号を生成し、第１〜第４サーチ範囲に分けて同期点の検出を行っている。
【００３８】
図５に示す第１位相算出部２ｂは、Ｎ個（Ｎ≧２）の第１相関器２１＿１〜２１＿Ｎと、Ｎ個の第１比較器２２＿１〜２２＿Ｎとを備えている。第１相関器２１＿１〜２１＿Ｎのそれぞれは、１／Ｍチップの間隔で参照信号の位相をずらして受信信号と参照信号との第１相関値ＣＯＲ１を各サーチ範囲にわたって算出する。
【００３９】
第１比較器２２＿１〜２２＿Ｎは、第１相関器２１＿１〜２１＿Ｎから算出された第１相関値ＣＯＲ１＿１〜ＣＯＲ１＿Ｎと閾値算出部６ｂからの第１閾値ＴＨ１とをそれぞれ比較し、第１閾値ＴＨ１以上である第１相関値ＣＯＲ１＿１〜ＣＯＲ１＿Ｎの位相を算出する。
【００４０】
カウンタ９は、第１閾値ＴＨ１以上である第１相関値ＣＯＲ１＿１〜ＣＯＲ１＿Ｎの数をカウントする。閾値算出部６ｂは、カウンタ９のカウント結果ＣＮＴを用いて、第１閾値ＴＨ１以上の第１相関値ＣＯＲ１と第１閾値ＴＨ１とを平均演算して第２閾値ＴＨ２を算出する。
【００４１】
ここでは、Ｎが４である場合を例に説明する。第１相関値ＣＯＲ１＿１〜ＣＯＲ１＿４うち、第１相関値ＣＯＲ１＿１のみが第１閾値ＴＨ１を超える場合、カウント結果ＣＮＴは“１”となり、第２閾値ＴＨ２は、
TH2=(COR1a+TH1)/(CNT+1)
=(COR1a+TH1)/2                                 ・・・（３）
により算出される。これに対して、第１相関値ＣＯＲ１＿１〜ＣＯＲ１＿４のすべてが第１閾値ＴＨ１を超える場合、カウント結果ＣＮＴは“４”となり、第２閾値ＴＨ２は、
TH2=(COR1a+COR1b+COR1c+COR1d+TH1)/(CNT+1)
=(COR1a+COR1b+COR1c+COR1d+TH1)/5          ・・・（４）
により算出される。
【００４２】
サーチポイント選択部３３は、第１閾値ＴＨ１以上である第１相関値ＣＯＲ１＿１〜１＿Ｎのうち最大相関値の位相（サーチポイント）を選択する。
【００４３】
第２相関器３１ｂは、第１閾値ＴＨ１以上である第１相関値ＣＯＲ１＿１〜ＣＯＲ１＿Ｎのうち最大相関値の位相に対し、１／２Ｍチップ範囲で第２相関値ＣＯＲ２を算出する。第２比較器３２は、第２相関値ＣＯＲ２を第２閾値ＴＨ２と比較して、最終位相を選択する。その他の構成については、図１と同様であるため、重複する説明を省略する。
【００４４】
次に、図７に示すフローチャートを参照して、第２実施形態に係る同期捕捉方法を説明する。
【００４５】
ステップＳ２０１において、閾値算出部６ｂは、第1比較器２２＿１〜２２＿Ｎに対して第1閾値ＴＨ１（初期値）を設定する。
【００４６】
ステップＳ２０２＿１〜Ｓ２０２＿Ｎにおいて、第1相関器２１＿１〜２１＿Ｎは、第1相関値ＣＯＲ１＿１〜ＣＯＲ１＿Ｎを算出する。
【００４７】
ステップＳ２０３＿１〜Ｓ２０３＿Ｎにおいて、第1比較器２２＿１〜２２＿Ｎは、ステップＳＳ２０２＿１〜Ｓ２０２＿Ｎで算出された第1相関値ＣＯＲ１＿１〜ＣＯＲ１＿Ｎと、第1閾値ＴＨ１とを比較する。第1相関値ＣＯＲ１＿１〜ＣＯＲ１＿Ｎが、第1閾値ＴＨ１以上である場合、ステップＳ２０５及びステップＳ２０７に移行する。一方、第1相関値ＣＯＲ１＿１〜ＣＯＲ１＿Ｎが、第1閾値ＴＨ１よりも小さい場合、ステップＳ２０４に移行する。
【００４８】
ステップＳ２０４においては、クロック発生部５の発生させるクロックを調整する。
【００４９】
ステップＳ２０５において、サーチポイント選択部３３は、第１閾値ＴＨ１以上である第１相関値ＣＯＲ１＿１〜ＣＯＲ１＿Ｎのうち最大相関値の位相（サーチポイント）を選択する。
【００５０】
ステップＳ２０６において、第２相関器３１ｂは、第１閾値ＴＨ１以上である第１相関値ＣＯＲ１＿１〜ＣＯＲ１＿Ｎのうち最大相関値の位相（サーチポイント）に対し、１／２Ｍチップ範囲で第２相関値ＣＯＲ２を算出する。
【００５１】
一方、ステップＳ２０７において、カウンタ９は、第１閾値ＴＨ１以上である第１相関値ＣＯＲ１＿１〜ＣＯＲ１＿Ｎの数をカウントする。
【００５２】
ステップＳ２０８において、閾値算出部６ｂは、ステップＳ２０１のカウント結果ＣＮＴを用いて、第１閾値ＴＨ１以上の第１相関値ＣＯＲ１＿１〜ＣＯＲ１＿Ｎと第１閾値ＴＨ１とを平均演算して第２閾値ＴＨ２を算出する。
【００５３】
ステップＳ２０９において、閾値算出部６ｂは、ステップＳ２０８で算出された第２閾値ＴＨ２を第２比較器３２に設定する。
【００５４】
ステップＳ２１０において、第２比較器３２は、ステップＳ２０６で算出された第２相関値ＣＯＲ２と、ステップＳ２０９で設定された第２閾値ＴＨ２とを比較し、第２相関値ＣＯＲ２が第２閾値ＴＨ２以上であるか否か判定する。第２相関値ＣＯＲ２が第２閾値ＴＨ２以上であると判定された場合、最終位相が決定される。第２相関値ＣＯＲ２が第２閾値ＴＨ２よりも小さいと判定された場合、ステップＳ２０４及びステップＳ２１１に移行する。
【００５５】
ステップＳ２１１において、閾値算出部６ｂは、第１閾値ＴＨ１を算出する。算出された第１閾値ＴＨ１は、ステップＳ２０１において第１比較器２２＿１〜２２＿Ｎに設定される。  
このように、第２実施形態によれば、パラレルサーチを実行する場合についても、単純な演算によって、同期捕捉処理に用いる閾値を通信環境に応じて適応的に決定できる。更に、パラレルサーチはシリアルサーチよりも高速に同期点を検出可能であるため、第１実施形態よりも高速な同期捕捉処理が実行可能となる。
【００５６】
（その他の実施形態）
上記のように、本発明は第１及び第２実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【００５７】
例えば、上述した実施形態においては、ＣＤＭＡ移動通信システムに適用される同期捕捉装置について説明したが、ＣＤＭＡ移動通信システムに限らず、スペクトラム拡散を行う通信システムであれば適用可能である。
【００５８】
このように本発明は、ここでは記載していない様々な実施形態等を包含するということを理解すべきである。したがって、本発明はこの開示から妥当な特許請求の範囲の発明特定事項によってのみ限定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る同期捕捉装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る同期捕捉装置の動作を説明するための波形図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る同期捕捉装置の動作を説明するための特性図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る同期捕捉方法の一例を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第２実施形態に係る同期捕捉装置の構成例を示すブロック図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る同期捕捉装置の動作を説明するための波形図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る同期捕捉方法の一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６０】
１…同期捕捉装置
２ａ，２ｂ…第１位相算出部
３ａ，３ｂ…第２位相算出部
６ａ，６ｂ…閾値算出部
２１，２１＿１〜２１＿Ｎ…第１相関器
２２，２２＿１〜２２＿Ｎ…第１比較器
３１ａ，３１ｂ…第２相関器
３２…第２比較器
【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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