(57)【要約】【課題】受信機の受信性能を向上させることが可能なタイミング追尾装置を得ること。【解決手段】本発明のタイミング追尾装置は、オーバーサンプルタイミング毎に受信ベースバンド信号と拡散コードとの相関電力値を検出し、当該相関電力値が極大となるピークタイミングを逆拡散タイミングとして出力する同期用逆拡散部４と、同期用逆拡散部４から得られる相関電力値に基づいて遅延プロファイルを生成し、複数タイミングの相関電力値の関数近似により、オーバーサンプリング周期よりも解像度の高いピークタイミングを検出する遅延プロファイル算出部５と、前記ピークタイミングを追尾することによりクロック位相を制御するタイミング制御部２と、を備える構成とした。【選択図】　　　図１
2004015539.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
遅延プロファイルに基づいてタイミング追尾を行うタイミング追尾装置において、
オーバーサンプルタイミング毎に受信ベースバンド信号と拡散コードとの相関電力値を検出し、当該相関電力値が極大となるピークタイミングを逆拡散タイミングとして出力する同期用逆拡散手段と、
前記同期用逆拡散手段から得られる相関電力値に基づいて遅延プロファイルを生成し、複数タイミングの相関電力値の関数近似により、オーバーサンプリング周期よりも解像度の高いピークタイミングを検出するピーク検出手段と、
前記ピークタイミングを追尾することによりクロック位相を制御するタイミング制御手段と、
を備え、
前記逆拡散タイミングで受信ベースバンド信号を逆拡散することを特徴とするタイミング追尾装置。
【請求項２】
前記遅延プロファイル生成時の平均化による過渡応答の影響を取り除くことによって、前記遅延プロファイル生成時における遅延で発生する寄生振動の影響を緩和する寄生振動緩和手段、
を備えることを特徴とする請求項１に記載のタイミング追尾装置。
【請求項３】
前記遅延プロファイル生成時の平均化による過渡応答の影響を取り除くことによって、前記逆拡散タイミングを補正する逆拡散タイミング補正手段、
を備えることを特徴とする請求項１または２に記載のタイミング追尾装置。
【請求項４】
積分放電により前記ピークタイミングを平均化して当該タイミングのジッタを抑制するジッタ抑制手段、
を備えることを特徴とする請求項１、２または３に記載のタイミング追尾装置。
【請求項５】
タイミング追尾制御周期より長い時間にわたって前記ピークタイミングを平均化して当該タイミングのジッタを抑制するジッタ抑制手段と、
前記ジッタ抑制手段における応答遅延を補正する応答遅延補正手段と、
を備えることを特徴とする請求項１、２または３に記載のタイミング追尾装置。
【請求項６】
前記タイミング制御手段出力を積分してタイミング制御量を補正することによって、チップレート偏差を補償するチップレート補償手段、
を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載のタイミング追尾装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅ　Ａｃｃｅｓｓ）通信技術を用いた自動車電話，携帯電話などに利用されるタイミング追尾装置に関するものであり、特に、受信信号に基づいてタイミング追尾を行うタイミング追尾装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
以下、従来のタイミング追尾装置について説明する。図７は、特開平１０−２７１０３４号公報に記載された従来のＣＤＭＡ受信装置（タイミング追尾装置に相当）の構成例を示す図である。図７において、１０１は無線受信部であり、１０２は同期用逆拡散部であり、１０３は遅延プロファイル算出部であり、１０４は同期捕捉／追跡部であり、１０５は移動平均時間制御部であり、１０６はデータ復調用逆拡散部であり、１０７はデータ復調部である。
【０００３】
ここで、上記従来のＣＤＭＡ受信装置の動作について説明する。受信信号は、無線受信部１０１では、受信信号を検波し、ベースバンド拡散信号に周波数を変換する。同期用逆拡散部１０２では、既知の拡散コードを用いてベースバンド拡散信号との相関値を求める。遅延プロファイル算出部１０３では、指定された移動平均時間に応じて相関値を移動平均して、平均化された遅延プロファイルを算出する。同期捕捉／追跡部１０４では、受け取った遅延プロファイルに基づいて選択パスの位相を出力する。移動平均時間制御部１０５では、選択パスのタイミング変動を測定して移動平均時間を決定する。データ復調用逆拡散部１０６では、選択パス位相に基づいてベースバンド拡散信号を逆拡散する。データ復調部１０７では、逆拡散後のベースバンド信号を復調して受信データを得る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記、従来のＣＤＭＡ受信装置においては、同期用逆拡散部１０２にて、受信ベースバンド信号のオーバーサンプリング間隔よりも短い周期の相関値が得られない。そのため、現状の相関値を移動平均して得られる遅延プロファイルの時間的な解像度も、受信ベースバンド信号のオーバーサンプリング周期よりも短い周期とはならず、現状以上に高精度な同期捕捉／追跡を行うことが難しい、という問題があった。
【０００５】
また、従来のＣＤＭＡ受信装置では、同期捕捉／追跡部１０４におけるクロック生成位相の変化に対する同期用逆拡散部１０２の応答遅延によって、生成クロックに寄生振動が発生し、受信性能が劣化する、という問題があった。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、受信ベースバンド信号のオーバーサンプリング周期よりも解像度の高い遅延プロファイルを推定でき、同時に、同期捕捉／追跡用のクロック生成タイミングや受信ベースバンド信号の逆拡散タイミングの、制御遅延の影響を取り除くことが可能なタイミング追尾装置を得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるタイミング追尾装置にあっては、遅延プロファイルに基づいてタイミング追尾を行う構成として、たとえば、オーバーサンプルタイミング毎に受信ベースバンド信号と拡散コードとの相関電力値を検出し、当該相関電力値が極大となるピークタイミングを逆拡散タイミングとして出力する同期用逆拡散手段と、前記同期用逆拡散手段から得られる相関電力値に基づいて遅延プロファイルを生成し、複数タイミングの相関電力値の関数近似により、オーバーサンプリング周期よりも解像度の高いピークタイミングを検出するピーク検出手段と、前記ピークタイミングを追尾することによりクロック位相を制御するタイミング制御手段と、を備え、前記逆拡散タイミングで受信ベースバンド信号を逆拡散することを特徴とする。
【０００８】
つぎの発明にかかるタイミング追尾装置にあっては、前記遅延プロファイル生成時の平均化による過渡応答の影響を取り除くことによって、前記遅延プロファイル生成時における遅延で発生する寄生振動の影響を緩和する寄生振動緩和手段、を備えることを特徴とする。
【０００９】
つぎの発明にかかるタイミング追尾装置にあっては、前記遅延プロファイル生成時の平均化による過渡応答の影響を取り除くことによって、前記逆拡散タイミングを補正する逆拡散タイミング補正手段、を備えることを特徴とする。
【００１０】
つぎの発明にかかるタイミング追尾装置にあっては、積分放電により前記ピークタイミングを平均化して当該タイミングのジッタを抑制するジッタ抑制手段、を備えることを特徴とする。
【００１１】
つぎの発明にかかるタイミング追尾装置にあっては、タイミング追尾制御周期より長い時間にわたって前記ピークタイミングを平均化して当該タイミングのジッタを抑制するジッタ抑制手段と、前記ジッタ抑制手段における応答遅延を補正する応答遅延補正手段と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
つぎの発明にかかるタイミング追尾装置にあっては、前記タイミング制御手段出力を積分してタイミング制御量を補正することによって、チップレート偏差を補償するチップレート補償手段、を備えることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明にかかるタイミング追尾装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１４】
実施の形態１．
図１は、本発明にかかるタイミング追尾装置の実施の形態１の構成を示す図である。図１において、１は無線受信部であり、２はタイミング制御部であり、３はクロック生成部であり、４は同期用逆拡散部であり、５は遅延プロファイル算出部であり、６は逆拡散部であり、７は加算器である。
【００１５】
ここで、上記のように構成されるタイミング追尾装置の基本動作を簡単に説明する。無線受信部１では、受信したキャリア信号をベースバンド拡散信号に変換する。タイミング制御部２では、後述する遅延プロファイル算出部５の出力結果に応じて、一定周期毎にクロック位相を制御する。具体的には、たとえば、「進める」，「遅らせる」，または「現状を維持する」、のいずれか１つを指示する。
【００１６】
クロック生成部３では、タイミング制御部２から与えられた指示にしたがってクロックを生成し、そのクロックを同期用逆拡散部４に供給する。同期用逆拡散部４では、供給されたクロックと同期した動作を行い、オーバーサンプリングタイミング毎のベースバンド拡散信号と逆拡散信号（拡散コード）との相関電力値を、一定周期毎もしくは動的に変動する周期毎に出力する。また、相関電力値が極大となるタイミングを逆拡散タイミングとして逆拡散部６に与える。
【００１７】
遅延プロファイル算出部５では、オーバーサンプリングタイミング毎の相関電力値に基づいて遅延プロファイルを生成し、受信信号のタイミングを推定する。逆拡散部６では、同期用逆拡散部４から供給される逆拡散タイミングでベースバンド拡散信号を逆拡散する。
【００１８】
続いて、上記タイミング追尾装置における特徴的な動作を詳細に説明する。タイミング制御部２では、遅延プロファイル算出部５の算出する遅延プロファイルに基づいて現在のクロック位相を制御する。ここでは、クロック位相を進めた場合，遅らせた場合，現状を維持した場合で、いずれの場合が最も逆拡散による相関電力値が高くなるかを判断する。そして、クロック生成部３に対して、たとえば、１／１６チップ単位で、クロックの位相を指示（「進める」，「遅らせる」，「現状を維持する」のいずれか１つ）する。
【００１９】
クロック生成部３では、タイミング制御部２からの指示（タイミング制御信号）に従い、現状のクロック位相を、１／１６チップ時間分だけ前もしくは後ろにずらす。または、現状のクロックをそのままの状態で出力する。
【００２０】
同期用逆拡散部４では、クロック生成部３から供給されるクロックに同期した動作を行う。たとえば、４倍オーバーサンプリング信号を扱う場合においては、１／４チップ時間単位に受信信号の位相をずらして逆拡散を行い、それぞれの相関電力値を計算する。そして、その中から相関電力値が最大となるタイミングと、最大タイミングにおける相関電力値および当該最大タイミングから１／４チップ時間前後にずれたタイミングの相関電力値と、を出力する。なお、上記タイミング毎に計算された相関電力値は、それぞれを複数回にわたって平均化することでノイズ等に対する耐性を増すことができる。また、移動速度が速い場合等のように信号状態の変動が激しい場合には、比較的平均化時間を短くすることによって、応答速度を高めることができる。
【００２１】
遅延プロファイル算出部５では、同期用逆拡散部４から、相関電力値が最大となるタイミングと、最大タイミングにおける相関電力値および当該最大タイミングから１／４チップ時間前後にずれたタイミングの相関電力値と、を受け取る。そして、相関電力値がピークとなるタイミングおよびその前後の計３タイミングの相関電力値を用いて、関数近似により真のピークタイミングを求める。
【００２２】
ここで、ピークタイミングの関数近似の具体例を示す。たとえば、同期用逆拡散部４による相関電力値の出力解像度が１／４チップ精度の場合、遅延プロファイル算出部５では、ピーク近傍の相関電力を２次曲線ｙ＝ａ（ｔ−ｂ）２＋ｃにて近似することによって、相関電力値がピークとなるタイミングを得る。具体的に説明すると、ピークタイミングとその前後１／４チップ時間における相関電力値ＹＡ，ＹＢ，ＹＣを、それぞれ、
2004015539.tif 000003
であるから、ピークタイミングは、
ｂ＝ＴＡ＋（ＹＣ−ＹＢ）／８（２ＹＡ−ＹＣ−ＹＢ）
を計算することにより得ることができる。
【００２３】
このように、本実施の形態においては、最大タイミングにおける相関電力値および当該最大タイミングから１／４チップ時間前後にずれたタイミングの相関電力値の、合計３タイミングの相関電力値を用いて、関数近似により真のピークタイミングを求める構成とした。これにより、同期用逆拡散部４の出力する相関電力値の精度以上のピークタイミングが推定できる。また、精度の高いピークタイミング推定結果にしたがってタイミング制御を行う構成としたので、より高精度な同期制御を実現できる。これにより、受信機の受信性能を向上させることができる。
【００２４】
実施の形態２．
前述の実施の形態１では、遅延プロファイル算出部５より得られた遅延プロファイルに基づいてクロック位相を変化させることによって、タイミング追尾を行っている。しかしながら、タイミング追尾制御後、同期用逆拡散部４は、たとえば、相関電力値の平均化時間の２倍程度の時間が経過した後でなければ、正確なタイミング検出を行うことができない。一方、高速移動時の受信特性維持を考慮すると、タイミング追尾制御は、相関電力値の平均化時間より短い周期で行うことが望ましいが、その場合には、制御ループの遅延によりオーバーシュートが発生してしまう。そこで、実施の形態２では、タイミング追尾制御時に、同期用逆拡散部４の応答遅延を相殺するタイミング補正部を設けることによって、発生する寄生振動の影響を緩和する。
【００２５】
図２は、本発明にかかるタイミング追尾装置の実施の形態２の構成を示す図であり、８はタイミング補正部であり、９は加算器である。本実施の形態では、先に説明した図１の装置構成に加えて、タイミング補正部８がタイミング制御部２への入力信号を補正する。なお、前述の実施の形態１と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００２６】
タイミング制御部２では、前述同様、たとえば、遅延プロファイルに基づいてベースバンド拡散信号の位相を、１／１６チップだけ進めるかもしくは遅らせる。または、現状のクロックをそのままの状態で出力する。
【００２７】
タイミング制御信号によってピークタイミングに追尾したクロック生成部３の出力位相は、制御信号の離散系の積分値として、１／（１−Ｚ−１）で表される。また、たとえば、同期用逆拡散部４が相関電力値の忘却係数付き巡回積分を行う場合、その応答は、１次遅れ系として、
（１−ｋ）／（１−ｋＺ−１）
で表すことができる（ｋは忘却係数）。そのため、タイミング制御部２から遅延プロファイル算出部５の出力までの系は、
（１−ｋ）／（（１−Ｚ−１）×（１−ｋＺ−１））
で表すことができる。
【００２８】
一方、タイミング制御を行った場合の過渡応答は、タイミング差が小さな場合には線形性があるため、同期用逆拡散部４における平均化と同じ１次遅れ系となる。したがって、タイミング補正部８では、忘却係数ｋを用いた制御信号ｋ／（１−ｋＺ−１）を出力し、そして、加算器９では、この制御信号と上記遅延プロファイル出力と加算して１／（１−Ｚ−１）を出力する。
【００２９】
加算器７では、ベースバンド拡散信号から加算器９の加算結果を減算する。タイミング制御部２では、加算器７の減算結果に基づいてタイミング制御信号を生成する。これにより、同期用逆拡散部４の平均化による過渡応答の影響を取り除くことができる。
【００３０】
このように、本実施の形態においては、同期用逆拡散部４における平均化に伴う制御遅延の影響を緩和する構成とした。これにより、さらに高精度なタイミング追尾を実現することができる。
【００３１】
実施の形態３．
図３は、本発明にかかるタイミング追尾装置の実施の形態３の構成を示す図であり、１０は加算器である。本実施の形態では、先に説明した実施の形態２の動作に加えて、さらに、逆拡散部６に対するフィンガ割り当てタイミングを補正する。
【００３２】
逆拡散部６では、たとえば、相関電力値が極大となるタイミングを逆拡散タイミングとして同期用逆拡散部４から与えられる。そして、指示されたタイミングで受信データを逆拡散する。本実施の形態においては、さらに、この逆拡散タイミングについても、同期用逆拡散部４における平均化に伴う過渡応答の影響を取り除く。
【００３３】
すなわち、先に説明したタイミング制御部２への入力信号（ベースバンド拡散信号）の補正と同様の手順で、加算器１０が、忘却係数付き加算を行った制御信号ｋ／（１−ｋＺ−１）と同期用逆拡散部４出力の逆拡散タイミング信号とを加算する。そして、逆拡散部６が、その加算結果を真の逆拡散タイミングと見なして逆拡散を行う。これにより、同期用逆拡散部４における平均化に伴う過渡応答の影響を取り除く。
【００３４】
このように、本実施の形態においては、さらに、同期用逆拡散部４における平均化に伴う制御遅延の影響を緩和することによって、真の逆拡散タイミングを生成する構成とした。これにより、さらに高精度なタイミング追尾を実現することができる。
【００３５】
実施の形態４．
図４は、本発明にかかるタイミング追尾装置の実施の形態４の構成を示す図であり、１１はジッタ抑制部である。図４のタイミング追尾装置は、実施の形態２の動作に加えて、さらに、加算器９出力のピークタイミング信号を積分放電により平均化する。なお、本実施の形態では、タイミング補正部８を備えることとしているが、これは本実施の形態において必ずしも必要な構成ではない。たとえば、実施の形態１または実施の形態３の構成に適用することとしてもよい。
【００３６】
ジッタ抑制部１１では、遅延プロファイル算出周期がタイミング制御周期より短い場合、積分時間がタイミング制御周期と同一になるまで、加算器９出力のピークタイミング信号の積分放電を行う。また、同期用逆拡散部４における相関電力値の平均化時間、すなわち、遅延プロファイル算出周期が、動作環境に応じて動的に変更される場合であっても、常にピークタイミング信号の出力周期がタイミング制御周期と同一となるように積分放電を行う。
【００３７】
このように、本実施の形態においては、ピークタイミング信号を長時間にわたって平均化する構成とした。これにより、タイミング制御信号のジッタ発生を抑制することができる。また、常にピークタイミング信号の出力周期が一定となるように平均化を行い、ピークタイミング信号の出力周期と同一の周期でタイミング制御を実施する構成とした。これにより、タイミング制御周期が一定し、制御を単純化できる。
【００３８】
実施の形態５．
図５は、本発明にかかるタイミング追尾装置の実施の形態５の構成を示す図であり、１２はジッタ抑制部であり、１３はタイミング補正部であり、１４は加算器である。図５のタイミング追尾装置は、先に説明した実施の形態２の動作に加えて、さらに、ジッタ抑制部１２が、加算器９出力のピークタイミング信号を平均化し、タイミング補正部１３が、ジッタ抑制部１２の応答遅延を補正する。なお、本実施の形態では、タイミング補正部８を備えることとしているが、これは本実施の形態において必ずしも必要な構成ではない。たとえば、実施の形態１または実施の形態３の構成に適用することとしてもよい。
【００３９】
本実施の形態は、タイミングジッタを抑えるために、タイミング制御周期以上にピークタイミング信号の平均化が必要な場合、に適用される。ジッタ抑制部１２は、加算器９出力のピークタイミング信号を平均化する１次のＩＩＲフィルタである。また、タイミング補正部１３では、タイミング制御部２の出力に対して忘却係数付き加算を行った制御信号ｋ１／（１−ｋ１Ｚ−１）を出力し、加算器１４では、この制御信号とジッタ抑制部１２の出力とを加算する。
【００４０】
このように、本実施の形態においては、ジッタ抑制部１２の応答遅延を補正する構成とした。これにより、タイミングジッタを抑えるために長時間にわたって平均化した遅延プロファイルに基づいて、応答遅延の影響を抑えたタイミング追尾を行うことができる。
【００４１】
実施の形態６．
図６は、本発明にかかるタイミング追尾装置の実施の形態６の構成を示す図であり、１５はチップレート偏差補償部であり、１６は加算器である。図６のタイミング追尾装置は、先に説明した実施の形態５の動作に加えて、チップレート偏差補償部１５が、タイミング制御部２の出力を積分する。なお、本実施の形態では、タイミング補正部８，ジッタ抑制部１２，タイミング補正部１３を備えることとしているが、これらの一部もしくは全部は本実施の形態において必ずしも必要な構成ではない。たとえば、実施の形態１〜実施の形態４の構成に適用することとしてもよい。
【００４２】
チップレート偏差補償部１５では、タイミング制御部２の出力を一定時間にわたって積分することでチップレート偏差を測定する。そして、加算器１６では、測定されたチップレート偏差を加算器１４の出力信号に加算する。これにより、タイミング制御部２によるチップレート偏差を補償する。チップレート偏差の測定では、ＬＰＦ（Ｌｏｗ　Ｐａｓｓ　Ｆｉｌｔｅｒ）が想定以上の大きな補正量を発生しないように、内部状態にソフトリミッタを設ける。また、追尾パスが切り替わった場合には、その影響がなくなるまで内部状態の更新を停止する。
【００４３】
このように、本実施の形態においては、チップレート偏差補償部１５によりチップレート偏差の影響を緩和する構成とした。これにより、さらに高精度なタイミング追尾を実現することができる。
【００４４】
【発明の効果】
以上、説明したとおり、本発明によれば、最大タイミングにおける相関電力値および当該最大タイミングから所定の時間前後にずれたタイミングの相関電力値の、たとえば、合計３タイミングの相関電力値を用いて、関数近似により真のピークタイミングを求める構成とした。これにより、同期用逆拡散手段の出力する相関電力値の精度以上のピークタイミングが推定できる、という効果を奏する。また、精度の高いピークタイミング推定結果にしたがってタイミング制御を行う構成としたので、より高精度な同期制御を実現できる。これにより、受信機の受信性能を向上させることができる、という効果を奏する。
【００４５】
つぎの発明によれば、同期用逆拡散手段における平均化に伴う制御遅延の影響を緩和する構成とした。これにより、さらに高精度なタイミング追尾を実現することができる、という効果を奏する。
【００４６】
つぎの発明によれば、さらに、同期用逆拡散手段における平均化に伴う制御遅延の影響を緩和することによって、真の逆拡散タイミングを生成する構成とした。これにより、さらに高精度なタイミング追尾を実現することができる、という効果を奏する。
【００４７】
つぎの発明によれば、ピークタイミング信号を長時間にわたって平均化する構成とした。これにより、タイミング制御信号のジッタ発生を抑制することができる、という効果を奏する。また、常にピークタイミング信号の出力周期が一定となるように平均化を行い、ピークタイミング信号の出力周期と同一の周期でタイミング制御を実施する構成とした。これにより、タイミング制御周期が一定し、制御を単純化できる、という効果を奏する。
【００４８】
つぎの発明によれば、ジッタ抑制時の応答遅延を補正する構成とした。これにより、タイミングジッタを抑えるために長時間にわたって平均化した遅延プロファイルに基づいて、応答遅延の影響を抑えたタイミング追尾を行うことができる、という効果を奏する。
【００４９】
つぎの発明によれば、チップレート偏差の影響を緩和する構成とした。これにより、さらに高精度なタイミング追尾を実現することができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるタイミング追尾装置の実施の形態１の構成を示す図である。
【図２】本発明にかかるタイミング追尾装置の実施の形態２の構成を示す図である。
【図３】本発明にかかるタイミング追尾装置の実施の形態３の構成を示す図である。
【図４】本発明にかかるタイミング追尾装置の実施の形態４の構成を示す図である。
【図５】本発明にかかるタイミング追尾装置の実施の形態５の構成を示す図である。
【図６】本発明にかかるタイミング追尾装置の実施の形態６の構成を示す図である。
【図７】従来のタイミング追尾装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
１　無線受信部、２　タイミング制御部、３　クロック生成部、４　同期用逆拡散部、５　遅延プロファイル算出部、６　逆拡散部、７，９，１０，１４，１６　加算器、８，１３　タイミング補正部、１１，１２　ジッタ抑制部、１５　チップレート偏差補償部。
【図１】
2004015539.tif 000004
【図２】
2004015539.tif 000005
【図３】
2004015539.tif 000006
【図４】
2004015539.tif 000007
【図５】
2004015539.tif 000008
【図６】
2004015539.tif 000009
【図７】
2004015539.tif 000010