(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣＤＭＡ移動通信システムにおけるフェージング周波数推定装置において、
受信信号から逆拡散により所定のコード信号を取得する手段、
前記コード信号から所定の周期でコード信号電力をサンプリングする手段、
サンプリングされた隣接電力値の差分の絶対値を算出する手段、
算出された各差分の絶対値を所定の時間にわたって積算する積算手段、
電力の傾きとフェージング周波数との対応関係を示す対応テーブルを備え、前記積算値より所定時間当りの電力差の平均値を、電力の傾きとして算出し、該電力の傾きに応じたフェージング周波数を前記対応テーブルより取得してフェージング周波数を推定する手段、
前記フェージング周波数を推定する際に用いる前記コード信号電力のサンプリング時間間隔と前記差分の絶対値の積算時間と前記対応関係とを切り替える手段、
を有することを特徴とするフェージング周波数推定装置。
【請求項２】
前記コード信号取得手段は、
受信信号から逆拡散によりパイロットチャネルのコード信号を取得する手段、
該コード信号よりチャネル推定値を取得する手段、
を備え、前記電力サンプリング手段は、該チャネル推定値より所定の周期でコード信号の電力をサンプリングする、
ことを特徴とする請求項１記載のフェージング周波数推定装置。
【請求項３】
ＣＤＭＡ移動通信システムにおけるフェージング周波数推定装置において、
受信信号から逆拡散により所定のコード信号を取得する手段、
前記コード信号から所定の周期でコード信号電力をサンプリングする手段、
サンプリングされた隣接電力値の差分の絶対値を算出する手段、
算出された各差分の絶対値を所定の時間にわたって積算する積算手段、
複数の前記サンプリング時間間隔と前記積算時間の組み合わせに対して、同時に電力差分絶対値の積算値を求める手段、
それぞれの積算値に基いてフェージング周波数を推定する手段、
複数の推定フェージング周波数から最も精度の良いものを選択する手段、
を有することを特徴とするフェージング周波数推定装置。
【請求項４】
ＣＤＭＡ移動通信システムにおけるフェージング周波数推定装置において、
マルチパスの各パス毎に、
受信信号から逆拡散により所定のコード信号を取得する手段、
前記コード信号から所定の周期でコード信号電力をサンプリングする手段、
サンプリングされた隣接電力の差分の絶対値を算出する手段、
算出された各差分の絶対値を所定の時間にわたって積算する積算手段、
を備え、更に、
各パス毎に求めた前記積算値の平均を算出する手段、
該積算値の平均に基づきフェージング周波数を推定する手段、
前記フェージング周波数を推定する際に用いるマルチパスのパス数を切り替える手段、
を有することを特徴とするフェージング周波数推定装置。
【請求項５】
ＣＤＭＡ移動通信システムにおけるフェージング周波数推定装置において、
受信信号から逆拡散により所定のコード信号を取得する手段、
該コード信号から所定の周期でコード信号電力をサンプリングする手段、
サンプリングされた隣接電力値の差分を１次差分、該１次差分の差分を２次差分、以下同様に、２次以上の高次差分を定義する時、高次差分を演算し、該高次差分の絶対値を算出する手段、
算出された各高次差分の絶対値を所定の時間にわたって積算する積算手段、
積算された値に基づきフェージング周波数を推定する手段、
を有することを特徴とするフェージング周波数推定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、CDMA移動通信システムにおけるフェージング周波数推定装置に係わり、特に、受信したコード信号電力の変動の特徴からフェージング周波数を推定するフェージング周波数推定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
無線信号は送信機から受信機に到る信号伝播の過程で種々のフェージングの影響を受けて受信レベルが変動し、S/N比を減少させたり、誤り率を増加させたりして信号品質を劣化させる。このため、フェージング対策技術が研究され、各種ダイバーシチや信号合成法が提案されている。このように、フェージングは信号品質を劣化するため好ましくないが、近年、フェージング周波数に基づいた制御が種々提案されている。例えば、第1のフェージング周波数利用技術は、フェージング周波数によって電力制御幅を切り替えて通信品質を向上させることである。W-CDMAでは、移動局の受信電力に基づいてTPC(Transmission Power Control )ビットにより送信電力の増減を基地局に通知し、基地局は該TPCビットに基づいて送信電力制御を行うようになっている。フェージング周波数が大きいと送信電力がTPC電力制御に追従しにくくなり、むしろ、TPCによる電力制御はしない方がよく、一方、フェージング周波数が小さければ送信電力がTPC電力制御に追従しやすくなり、送信電力の増減幅を大きくできる。そこで、フェージング周波数を測定してTPCによる電力増減幅を制御して通信品質を向上させる。第２のフェージング周波数利用技術は、フェージング周波数より移動機の移動速度を推定して周辺セルの検索頻度を下げることである。移動機のフェージング周波数が低いと移動速度が遅いと判断できるから、フェージング周波数が低い場合、周辺セルの検索頻度を下げ、省電力化を図る。
【０００３】
以上より、正確にフェージング周波数を測定する技術が要望されている。フェージングの影響を受けると受信電力は例えば、図16に示すように変動する。図16に着目すると、高さは異なるがある程度周期性を持って山(ピーク)が出現している。そこで、所定時間当たりのピーク数を計数してフェージング周波数を測定する技術が提案されているが測定精度が悪い問題がある。また、従来のフェージング周波数推定装置として特開平8-79161号に開示されている技術がある。図17はかかる従来のフェージング周波数推定装置の概略構成図であり、PDC(Personal Digital Cellular)方式で採用できるものである。受信部1はアンテナ受信信号より所定チャンネルの信号を選択して出力し、サンプリング部２は受信部１より入力する信号を設定周期でサンプリングし、差分算出部3は隣接するサンプリング信号のレベルの差分を算出し、積算部4は所定時間前記差分を積算し、フェージング周波数推定部５は前記積算値に基づいてフェージング周波数を推定する。
【０００４】
図16の受信電力波形を考察すると、フェージング周波数が低いとピークの傾斜が緩くなり、フェージング周波数が高いとピークの傾斜が急になる。このため、図17のフェージング周波数推定装置は、サンプリング部２、差分算出部3、積算部４により受信電力波形のピーク部の傾斜を算出し、該傾斜に基づいてフェージング周波数を推定する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
CDMAシステムでは、逆拡散前の受信信号には複数チャネルのコード信号が多重されている。また、CDMAシステムではマルチパスによる自局干渉や他基地局からの送信電波による他基地局干渉の影響が無視できない。このため、CDMAシステムにおいて、受信信号の時間変化は伝播路のフェージングによるものだけでなくなり、他チャネルのコード信号や干渉信号が含まれる。以上から、CDMAシステムにおいて、従来のフェージング周波数推定装置のように、単に受信信号をサンプリングし、隣接サンプリング値の差分を積算しても、積算値とフェージング周波数との相関がはっきりしなくなる。すなわち、CDMAの場合、従来のフェージング周波数推定装置では積算値を基にフェージング周波数を求めることができない。
以上から本発明の目的は、CDMAシステムにおいて正確にフェージング周波数を取得できるようにすることである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
(1)本発明のフェージング周波数推定装置では、上記課題を解決するために、受信信号を逆拡散して所定チャネルのコード信号を出力し、該コード信号の電力を所定の時間間隔でサンプリングし、サンプリングされた隣接電力の差分の絶対値を計算し、該差分の絶対値を所定の時間積算し、積算値に基づいてフェージング周波数を推定する。
すなわち、受信信号を既知のコードを用いて逆拡散することにより多重されている他のコード成分を除去し、同時に、差電力を積算することで雑音成分を低減する。これにより所定チャネルのコード成分のみを精度良く抽出することができるので、該コード成分からサンプリングした電力は、ほぼフェージングによる変動を示すことになる。従ってこのサンプリング電力から求めた差分の絶対値の積算値はフェージング周波数との相関をもつことになり、この積算値に基づいてフェージング周波数を推定することができるようになる。
【０００７】
積算値よりフェージング周波数を推定するには、電力の傾きとフェージング周波数との対応関係を予めテーブルに保持し、前記積算値より所定時間当りの電力差の平均値を電力の傾きとして算出し、該平均値に応じたフェージング周波数を前記テーブルより取得する。あるいは、前記積算値より所定時間当りの電力差の平均値を算出し、該平均値に応じたフェージング周波数を、計算式を用いて計算する。
また、推定フェージング周波数の利用状況に従って、コード信号電力をサンプリングする時間および積算時間および利用パス数を切り替える。フェージング周波数が低周波数で精度の高いフェージング周波数推定を行いたいときはサンプリングの時間間隔を広げ、かつ、積算時間を大きくし、一方、フェージング周波数が高周波数で精度の高いフェージング周波数推定を行いたいときはサンプリングの時間間隔を小さくして積算時間を大きくする。また、荒い精度でよければ、いずれの場合にも積算時間を小さくする。これを運用の状況に従って切り替えることで、最大精度のパラメータに固定する場合に比べて、システムリソース及び電力の消費量を削減することができる。
【０００８】
(2)本発明のフェージング周波数推定装置では、逆拡散したコード信号のうち既知信号であるパイロットチャネルから求められるチャネル推定値から電力をサンプリングする。チャネル推定値を用いることでより精度良くフェージングの時間変動を抽出することができる。これに伴い、差分絶対値の積算値の精度がより良くなり、フェージング周波数を精度良く推定することができる。また、実装コストの面では、チャネル推定値は受信コードの復調機能にとって必須の機能であるためにフェージング周波数推定に対して新たに実装する必要はないため有利となる。
【０００９】
(3)本発明のフェージング周波数推定装置では、マルチパスのそれぞれのパスについて前記積算値を求め、パス毎の積算値の平均値を算出し、該平均値に基づいてフェージング周波数の推定を行う。
マルチパスのそれぞれより逆拡散により所定チャネルのコード信号を求めることができ、それぞれのコード信号は、独立なフェージングの振る舞いをする。このため、それぞれについて求めた積算値の平均値は、より精度良く測定された積算値になる。よってこの積算値のパス平均に基づいてフェージング周波数を精度良く推定することができる。
また、推定フェージング周波数の利用状況に従って、コード信号電力をサンプリングする時間および積算時間および利用パス数を切り替える。フェージング周波数が低周波数で精度の高いフェージング周波数推定を行いたいときはサンプリングの時間間隔を広げ、かつ、積算時間を大きくし、一方、フェージング周波数が高周波数で精度の高いフェージング周波数推定を行いたいときはサンプリングの時間間隔を小さくして積算時間を大きくする。荒い精度でよければ、いずれの場合にも積算時間を小さくする。また、複数のパスについての積算値を平均することで、積算時間を小さくして短時間で必要な精度を得ることができる。以上より、運用の状況に従って、サンプリング時間や積算時間、利用パス数を切り替えることで、最大精度のパラメータに固定する場合に比べて、システムリソース及び電力の消費量を削減することができる。
【００１０】
(4) 本発明のフェージング周波数推定装置では、サンプリングされた隣接電力の差分を1次差分、該1次差分の差分を２次差分、以下同様に、2次以上の高次差分を定義する時、高次差分を演算し、該高次差分の絶対値を所定時間にわたって積算し、積算値に基づきフェージング周波数を推定する。高次差分の絶対値の積算値は電力差分の絶対値の積算値とは異なるものが得られる。したがって、電力差分の絶対値の積算値では、必要な精度が得られない場合、代わりに高次差分の絶対値の積算値を用いることで適切なフェージング周波数の推定を行う。
【００１１】
(5) 本発明のフェージング周波数推定装置では、サンプリング時間間隔と積前記算時間の複数の組み合わせに対して、同時に電力差分の絶対値の積算値を求め、それぞれの積算値に基いてフェージング周波数を推定し、複数の推定フェージング周波数から最も精度の良いものを選択する。このようにすれば、広い範囲の周波数について精度よくフェージング周波数を推定することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
(A)本発明の原理
図1は本発明の原理構成図である。受信部11はアンテナ受信信号を増幅すると共にべースバンド信号に周波数変換し、且つ直交検波により同相成分（In-phase component）と直交成分(Quadrature component)を出力する。逆拡散部12は、受信部11の出力信号に送信側の拡散符号と同一の拡散符号を乗算して逆拡散する。これにより、逆拡散部12より所定のユーザチャネルに応じたコード信号とパイロットチャネルに応じたコード信号が発生する。コード電力サンプリング部１３は、ユーザチャネルあるいはパイロットチャネルのコード信号電力を所定周期でサンプリングし、差分絶対値算出部14は、サンプリングされた隣接する電力値の差分の絶対値を算出する。積算部15は算出された各差分の絶対値を所定の時間にわたって積算し、フェージング周波数推定部16は、積算された値に基づきフェージング周波数を推定する。
【００１３】
図2は図1の動作説明図であり、SCDはフェージングの影響を受けた受信コード信号の電力波形である。フェージングの影響で発生するピーク形状はほぼ左右対称である。そこで、ピーク立ち上がりの麓FM1を測定開始時刻Tstとし、また、ピーク立ち下がりの麓FM2を測定終了時刻Tspとし、測定開始時刻から測定終了時刻までの期間を積算時間とする。コード電力サンプリング部１３は、測定開始時刻Tstから測定終了時刻Tspまでの期間、所定のサンプリング周期Δt毎にコード信号電力をサンプリングして差分絶対値算出部14に入力する。差分絶対値算出部14は、サンプリングされた隣接する電力値の差分の絶対値ΔPiを算出し、積算部15は算出された各差分の絶対値を積算する。この結果、積算値は実線の階段状に増加し、十分に長い時間に渡って積算した場合、積算値を積算時間で割った値は積算値の平均の傾きと考えられ、図２では直線AVLが積算値の平均の傾きを示す。この積算値の平均の傾きは、電力差分の平均値(電力傾き)を示す。
【００１４】
電力傾きとフェージング周波数との間には図3に示す関係があるから、この関係を予めテーブルとして用意しておけば、積算値から求められる電力傾きに応じたフェージング周波数を前記テーブルより推定することができる。またはサンプリングの時間間隔によっては内挿曲線により近似できるため直接公式(計算式)によりフェージング周波数を算出することで推定することができる。従って、フェージング周波数推定部16は、積算値の平均の傾きを演算し、前記テーブルあるいは計算式に基づいてフェージング周波数を推定する。なお、図3において、曲線Ａ，Ｂ，Ｃはサンプリング周期Δtをパラメータとした特性であり、サンプリング周期Δｔが大きくなる程、特性曲線は直線からのずれが大きくなる。従って、フェージング周波数推定部16は、実際のサンプリング周期Δtに応じた特性を用いてフェージング周波数を推定する。
【００１５】
図４はフェージング周波数推定部の構成例であり、電力傾き・フェージング周波数対応表16aは図3に示す特性Ａ，Ｂ，Ｃ…を，サンプリング周期をパラメータにして多数保持している。電力傾き算出部16bは積算値より所定時間当りの電力傾きを算出し、フェージング周波数取得部16cは該電力傾きをに応じたフェージング周波数を電力傾き・フェージング周波数対応表16aより取得して出力する。
図５はフェージング周波数推定部の別の構成例であり、電力傾き算出部16dは積算値より所定時間当りの電力傾きを算出し、フェージング周波数算出部16eは該電力傾きに応じたフェージング周波数を所定の計算式を用いて計算する。計算式は、たとえば、図3に示す特性曲線を直線近似することにより得られる。
【００１６】
（B）積算値の性質
以下において、上記積算値の性質について説明する。所定チャネルの受信コード信号電力は受信伝播路において時間的にフェージング変動を起こし、またこの変動の周期は移動機の速度等に依存して変わる。フェージング変動の周波数と電力変動の平均的な傾きは相関をもつ。電力傾きとフェージング周波数の関係を示す特性曲線Ａ，Ｂ，Ｃ(図3参照)は、電力傾きを求めるサンプリング時間間隔Δtによって変わるが、おおよそ単調増加関数となる。
特性曲線Aに着目すると、フェージング周波数は該特性曲線Ａに対して誤差を持つ。このため、テーブル値との比較あるいは公式によって求めたフェージング周波数も誤差をもつことになる。図６には一意的にある精度±σ(およそ85%の確率)で所望のフェージング周波数を推定できる特性曲線Ａ′，Ａ"を示しており、推定誤差範囲はａである。すなわち、特性曲線Ａ′，Ａ"は±σ(およそ85%の確率)の精度から決まる誤差範囲ａを示す直線であり、特性曲線Ａでフェージング周波数を十分近似できる場合を示しており、直線の公式によりフェージング周波数を求めても図６に示すような精度で推定できる。特性曲線Ａが直線の場合、推定誤差範囲ａはフェージング周波数に依存せず一定であるため全周波数範囲でフェージング周波数の推定に使用できる。
【００１７】
図７は全体を直線で近似できない特性曲線Bの例であり、この特性曲線Ｂは区分的に幾つかの近似直線により表わすことができる。フェージング周波数は特性曲線Ｂに対して誤差を持つ。このため、テーブル値との比較あるいは公式によって求めたフェージング周波数も誤差をもつ。図７には一意的にある精度±σ(およそ85%の確率)で所望のフェージング周波数を推定できる特性曲線Ｂ′，Ｂ"を示している。すなわち、特性曲線Ｂ′，Ｂ"は±σ(およそ85%の確率)の精度から決まる推定誤差範囲ｂを示す曲線である。特性曲線Bの推定誤差範囲は、低周波数では小さいが、高周波数になると推定誤差が大きくなる。このため、図７の特性曲線は低周波数で信頼度が高く、高周波数で信頼度が小さい。従って、高周波数ではフェージング周波数の推定に使えないが、フェージング周波数の高低を判断することは可能である。
【００１８】
（C）第1実施例
図８は第1実施例のフェージング周波数推定装置を備えたCDMA受信装置の構成図である。受信機11は無線部21、直交復調器22、ローパスフィルタ23,24を備えている。無線部21は、アンテナが受信した高周波信号を増幅する共にべースバンド信号に周波数変換し、直交検波器22はべースバンド信号を直交検波して同相成分(I成分)信号と直交成分(Q成分)信号を出力し、ローパスフィルタ23,24は出力信号の帯域を制限する。直交検波器22において、22aは受信キャリア発生部、22bはπ/2移相器、22c,22dは乗算器で、べースバンド信号に受信キャリアを乗算してI成分信号、Q成分信号を出力するものである。
【００１９】
AD変換器17は受信機11から出力するI成分信号、Q成分信号をそれぞれディジタル信号に変換して逆拡散部12に入力する。逆拡散部12の情報逆拡散部12aは受信信号のI,Q成分（I,Q信号成分）にユーザチャネルに応じた拡散コードを乗算(逆拡散)して該ユーザチャネルの情報信号のI,Q成分(Iu′、Ｑu′)を出力する。すなわち、多数の直交コードで拡散されて多重された受信信号より所定ユーザチャネルのみの情報信号のI,Q成分(Iu′、Ｑu′)を取り出す。
一方、逆拡散部12のパイロット逆拡散部12bは受信信号のI,Q成分（I,Q信号成分）にパイロットチャネルCPICHに応じたコードを乗算(逆拡散)してパイロット信号のI,Q成分を出力する。チャネル推定部18は、パイロット信号のI,Q成分をそれぞれ所定スロット分電圧平均してチャネル推定信号It，Qtを出力する。同期検波部19はチャネル推定信号It，Qtより受信信号に含まれるパイロット信号と既知のパイロット信号間の位相差θを求め（チャネル推定信号It，Qtは位相差θのcos成分、sin成分である）、該位相差θに基づいて逆拡散された情報信号Iu′、Ｑu′の位相を元の位相の信号Ｉu，Ｑuに戻す。復号部20は信号Ｉu，Ｑuに基づいて送信されたデータを復号して出力する。以上は、通常のCDMA受信機の受信動作である。
【００２０】
一方、フェージング周波数推定装置１０において、電力サンプリング部１３は、情報逆拡散部12aから出力する情報信号の複素成分Iu′、Ｑu′の二乗和
（＝Iu′2＋Iu′2）を所定周期で演算し、該演算結果を電力として保存する。差分絶対値算出部14は、サンプリングされた隣接する電力値の差分の絶対値を算出し、積算部15は該算出された各差分の絶対値を所定の時間にわたって積算し、フェージング周波数推定部16は、積算値より所定時間当りの電力傾きを算出し、該電力傾きに基づいてフェージング周波数を推定する。
第1実施例によれば、受信信号を既知のコードを用いて逆拡散することで多重されている他のコード成分を除去し、同時に、差電力を積算することで雑音成分を低減するから、所望のコード信号成分を精度良く抽出することができる。この結果、該コード信号成分からサンプリングした電力は、フェージングによる変動を示すことになり、従来方法に比べてフェージング周波数の推定精度を向上する事ができる。
【００２１】
（D）第2実施例
図９は第2実施例のフェージング周波数推定装置を備えたCDMA受信装置の構成図であり、第1実施例と同様に通常のCDMA受信機の受信動作を行う。しかし、フェージング周波数の推定に際して、第1実施例のようにユーザチャネルのコード信号の電力サンプリングはせず、パイロットチャネルのコード信号よりチャネル推定値を算出し、該チャネル推定値より該コード信号の電力をサンプリングする。すなわち、フェージング周波数推定装置１０において、電力サンプリング部１３は、チャネル推定部18から出力するチャネル推定値の複素成分It、Ｑtの二乗和（＝It2＋Qt2）を所定周期で演算し、該演算結果を電力として保存する。差分絶対値算出部14は、サンプリングされた隣接する電力値の差分の絶対値を算出し、積算部15は算出された各差分の絶対値を所定の時間にわたって積算し、フェージング周波数推定部16は、積算値より所定時間当りの電力傾きを算出し、該電力傾きに基づいてフェージング周波数を推定する。
【００２２】
要約すれば、第1実施例では電力を求めるのにサンプリング時間間隔毎にその間隔に含まれるシンボルを平均して電力を求めたが、時間間隔が小さくなると、雑音成分を十分に除去することができずに測定誤差が大きくなる。そこで、チャネル推定値を用いてコード信号電力を求める。チャネル推定値は同期検波のために用いられるのでシンボル単位で十分に雑音成分を除去したものが求められている。よってこの受信コードシンボルを用いることで精度良く電力差分の絶対値の積算値を求めることができる。
第2実施例によれば、チャネル推定値を用いて電力をサンプリングするため、精度良くフェージングの時間変動を抽出することができ、フェージング周波数を精度良く推定することができる。また、実装コストの面では、チャネル推定値は受信コードの復調機能にとって必須の機能であるためにフェージング周波数推定に対して新たに実装する必要はないため有利となる。
【００２３】
（E）第3実施例
図10は第３実施例のフェージング周波数推定装置を備えたCDMA受信装置の構成図である。第1、第2実施例では、マルチパスの一系統のみを用いて電力差分の積算値を求めた。しかしCDMAシステムではマルチパスのそれぞれのパスについて逆拡散によって同一ユーザチャネルあるいはパイロットチャネルのコード信号を取り出すことができる。各パスにおけるフェージング変動は無相関であるから、パスのそれぞれについて積算値を求め、平均を取ることでより雑音を除去し精度の高い積算値を求めることができる。
【００２４】
図10において、受信機11はアンテナが受信した高周波信号を増幅する共にべースバンド信号に周波数変換し、べースバンド信号を直交検波して同相成分(I成分)信号と直交成分(Q成分)信号を出力する。AD変換器17は受信機11から出力するI成分信号、Q成分信号をそれぞれディジタル信号に変換して逆拡散部31とサーチャ32に入力する。
サーチャ32はマルチパスの影響を受けた直接拡散信号が入力すると、マッチトフィルタを用いて自己相関演算を行ってマルチパスを検出し、各パスにおける逆拡散タイミングt1〜tnを決定して逆拡散部31に入力する。
【００２５】
逆拡散部31にはマルチパスの各パスに応じた逆拡散部(DSP)311〜31nが設けられている。これら逆拡散部(DSP)311〜32nは情報逆拡散部であり、それぞれサーチャ32から指示されたタイミングでユーザチャネルの拡散コードを受信信号のI,Q成分に乗算(逆拡散)し、該ユーザチャネルの情報信号のI,Q成分(Iuj、Ｑuj)(j=1〜ｎ)を出力する。これらI,Q成分(Iuj、Ｑuj)(j=1〜ｎ)は情報の復号に使用されるが、フェージング周波数の推定にも使用される。
【００２６】
マルチパスの各パスに応じた電力サンプリング部13j(j=1〜n)は、情報逆拡散部31jから出力する情報信号の複素成分Iuj、Ｑuj(j=1〜ｎ)の二乗和
（＝Iuj2＋Iuj2）を所定周期で演算し、該演算結果を電力として保存する。差分絶対値算出部14j(j=1〜n)は、電力サンプリング部13jでサンプリングされた隣接電力値の差分の絶対値ΔPjを算出し、積算部15j(j=1〜n)は該算出された各差分の絶対値ΔPjを所定の時間にわたって積算する。パス平均部33は積算時間毎に各積算部151〜15nの積算値を合計し、合計値をパス数で割って積算値を平均化し、フェージング周波数推定部16は、平均化された積算値より所定時間当りの電力傾きを算出し、該電力傾きに基づいてフェージング周波数を推定する。
【００２７】
第3実施例によればフェージング周波数の推定精度を向上することができる。なぜならば、マルチパスのそれぞれより逆拡散により求まる所定チャネルのコード信号は、独立なフェージングの振る舞いをするため、それぞれのパスについて求めた積算値の平均値は、より精度良く測定された積算値になり、この積算値のパス平均に基づいてフェージング周波数を推定すればその推定精度を向上することができるからである。
以上では、逆拡散部311〜31nは情報逆拡散部であるとして説明したがパイロット逆拡散部とすることもできる。この場合には、各電力サンプリング部はチャネル推定値より電力をサンプリングすることになる。
また、第3実施例では受信信号の復調系を省略したが、パス毎にフィンガー部が設けられ、これらフィンガー部の出力信号をレーク合成し、該合成信号より受信データを復調する構成になっている。また、以降の実施例でも復調系は省略するが、第1実施例と同等の復調系、あるいは上記のマルチパスの復調系が存在する。
【００２８】
（Ｆ）第4実施例
図11は第4実施例のフェージング周波数推定装置を備えたCDMA受信装置の構成図である。第1、第2実施例では所定の時間間隔で電力をサンプリングし、電力差の絶対値を所定の時間、積算する。かかる第1、第2実施例において、推定したフェージング周波数を利用する全ての場合に対応できるようにするためには、最も精度良くフェージング周波数を推定できるようにする必要がある。このため、パラメータ(電力サンプリング周期、積算時間等)を、最も精度良くフェージング周波数を推定できるような値に固定して運用しなければならない。このようにパラメータを固定して運用すると、場合によっては不必要に精度を出しすぎることになり、システムリソースを浪費することになる。そこで、第4実施例では予めフェージング周波数の利用状況に従ってパラメータを最適化し、これを各処理ブロックに通知して処理を制御し、これにより、システムリソースの消費を節約し省電力化する。
【００２９】
図11において、オペレータはパラメータ設定部42からフェージング周波数の利用状況に応じた最適のパラメータをパラメータ切替部41に設定する。パラメータ切替部41はパラメータ設定部42からの指示に従って、電力サンプリング周期TS、積算時間TA、フェージング周波数推定特性CRをそれぞれ、電力サンプリング部13、積算部15、フェージング周波数推定部１６に設定する。これにより、電力サンプリング部13は設定されたサンプリング周期TS毎に逆拡散部12aより出力するユーザチャネルのコード信号の電力をサンプリングする。また、積算部15は設定された積算時間TAの間、差分算出部14より出力する電力差の絶対値を積算し、フェージング周波数推定部１６は設定された電力傾き・フェージング周波数特性(図3参照)を用いてフェージング周波数を推定する。
【００３０】
以上では、パラメータ設定部42はオペレータの指示に従って各パラメータの値を直接パラレルメタ切替部41に設定したが、必要とするフェージング周波数の推定精度を入力し、パラメータ切替部41がフ該入力されたフェージング周波数の推定精度に応じた各パラメータを自動的に決定して各部に設定するように構成することもできる。
また、以上では、逆拡散部12aは情報逆拡散部であるとして説明したがパイロット逆拡散部とすることもできる。この場合には、電力サンプリング部13はチャネル推定値より電力をサンプリングすることになる。
【００３１】
（G）第５実施例
図12は第５実施例のフェージング周波数推定装置を備えたCDMA受信装置の構成図である。第3実施例では、利用できるマルチパスの全パスについて、所定の時間間隔で電力をサンプリングし、電力差の絶対値を所定の時間、積算する。この第3実施例においては、推定したフェージング周波数を利用する全ての場合に対応できるようにするために、最も精度良くフェージング周波数を推定できるようにする必要がある。このため、パラメータ(電力サンプリング周期、積算時間、パス数)を、最も精度良くフェージング周波数を推定できるような値に固定して運用しなければならない。このようにパラメータを固定して運用すると、場合によっては不必要に精度を出しすぎることになり、システムリソースを浪費することになる。そこで、第5実施例では、予め推定フェージング周波数の利用状況に従ってパラメータを最適化し、これを各処理ブロックに通知して処理を制御する。これにより、システムリソースの消費を節約し省電力化することができる。
【００３２】
図12において、オペレータはパラメータ設定部42からフェージング周波数の利用状況に応じた最適のパラメータをパラメータ切替部41に設定する。パラメータ切替部41はパラメータ設定部42からの指示に従って、電力サンプリング周期TS、積算時間TA、フェージング周波数推定特性CR、使用パス数PNをそれぞれ、電力サンプリング部131〜13n、積算部151〜15n、フェージング周波数推定部１６、サーチャ32に設定する。
サーチャ32はマルチパスのうち受信電界強度が大きい順にPN本のパスを決定し、これらパスに応じた逆拡散部に逆拡散のタイミング信号を入力して逆拡散を行わせ、その他の逆拡散部には逆拡散を行わせない。前記PN本のパスに応じた電力サンプリング部は設定されたサンプリング周期TS毎に逆拡散部より出力するユーザチャネルのコード信号の電力をサンプリングする。同様に、前記PN本のパスに応じた積算部は設定された積算時間TAの間、差分算出部より出力する電力差の絶対値を積算する。パス平均部33は積算時間毎に各積算部の積算値を合計し、合計値をパス数PNで割って積算値を平均化し、フェージング周波数推定部16は、平均化された積算値より所定時間当りの電力傾きを算出し、該電力傾きに基づいてフェージング周波数を推定する。
以上では、逆拡散部311〜31nは情報逆拡散部であるとして説明したがパイロット逆拡散部とすることもできる。この場合には、各電力サンプリング部はチャネル推定値より電力をサンプリングすることになる。
【００３３】
（H）第６実施例
図13は第6実施例のフェージング周波数推定装置を備えたCDMA受信装置の構成図である。第6実施例では、電力の差ではなく、電力の高次差分の絶対値をもとめ、この高次差分の絶対値を積算し、積算時間で割り、得られた高次差分の平均値に基づいてフェージング周波数を推定する。電力の高次差分とは、図14を参照すると、サンプリングされた隣接する電力値の差分(電力差分)を1次差分、該1次差分の差分を２次差分、以下同様に、2次以上の高次差分を定義する。
受信コード信号電力の高次微分値の平均はフェージング周波数と相関を持ち、フェージング周波数を推定することができる。そして、高次微分値の平均・フェージング周波数特性は電力傾き・フェージング周波数特性と異なる形状をしており、場合によっては同じパラメータに対して精度がよくなる場合がある。
【００３４】
図13において、受信機11はアンテナが受信した高周波信号を増幅する共にべースバンド信号に周波数変換し、べースバンド信号を直交検波して同相成分(I成分)信号と直交成分(Q成分)信号を出力する。AD変換器17は受信機11から出力するI成分信号、Q成分信号をそれぞれディジタル信号に変換して逆拡散部12aに入力する。電力サンプリング部13は設定されたサンプリング周期毎に逆拡散部12aより出力するユーザチャネルのコード信号の電力をサンプリングする。高次差分算出部51は、例えばコード信号電力の2次差分の絶対値を算出して出力する。すなわち、電力差分算出部51aは、電力サンプリング部13でサンプリングされた隣接電力値の差分を計算して記憶部51bに保存する。2次差分値算出部51cは現サンプリング時刻の電力差分値と1つ前の時刻における電力差分値との差(2次差分値)を演算し、絶対値化部51dは2次差分値の絶対値を演算して出力する。積算部15は設定された積算時間の間、高次差分算出部51から出力する高次差分の絶対値を積算し、フェージング周波数推定部１６は設定された高次差分の傾き・フェージング周波数特性を用いてフェージング周波数を推定する。
以上では、逆拡散部12aは情報逆拡散部であるとして説明したがパイロット逆拡散部とすることもできる。この場合には、電力サンプリング部13はチャネル推定値より電力をサンプリングすることになる。
【００３５】
（I）第７実施例
図15は第7実施例のフェージング周波数推定装置を備えたCDMA受信装置の構成図である。図３に示すように、電力傾き・フェージング周波数特性はパラメータ（電力サンプリング時間、電力差積算時間）の組み合わせによって異なり、また、図6、図7に示すようにパラメータが異なるとフェージング周波数に対する精度が変化する。そこで、第7実施例では、電力差分値の積算値を求める演算を複数の異なるパラメータの組み合わせについて行い、その中から最も精度のよいものを選択しこれを最終結果(推定フェージング周波数)とする。たとえば、図6、図7を参照すると、フェージング周波数fB以下では図7の特性（電力サンプリング時間が長い）によってフェージング周波数を求めると精度が良く、一方、フェージング周波数fB以上では図6の特性（電力サンプリング時間が短い）によってフェージング周波数を求めると精度が良い。すなわち、パラメータによっては低い周波数で精度がよく高い周波数では精度は劣化する場合があり、あるいはその逆の場合もありえる。従って、これらを同時に測定することで、広い周波数の範囲にわたって精度を最適化できる。
【００３６】
図1５において、受信機11はアンテナが受信した高周波信号を増幅する共にべースバンド信号に周波数変換し、べースバンド信号を直交検波して同相成分(I成分)信号と直交成分(Q成分)信号を出力する。AD変換器17は受信機11から出力するI成分信号、Q成分信号をそれぞれディジタル信号に変換して逆拡散部12aに入力する。電力サンプリング部13は最小のサンプリング周期毎に逆拡散部12aより出力するユーザチャネルのコード信号の電力をサンプリングする。
差分算出部62j(j=1〜n)はそれぞれ設定されているサンプリング時間間隔における隣接サンプリング電力の差分を演算し、その絶対値を出力する。積算部63j(j=1〜n)はそれぞれ設定された積算時間の間、差分算出部62j(j=1〜n)から出力する電力差分の絶対値を積算し、フェージング周波数推定部64j(j=1〜n)は設定された電力サンプリング時刻と積算時刻の組合わせに対応する傾き・フェージング周波数特性を用いてフェージング周波数を推定する。最適精度選択部65は、推定された各フェージング周波数の推定誤差(図6、図7参照)を求め、推定誤差が最小のフェージング周波数を出力する。
以上では、逆拡散部12aは情報逆拡散部であるとして説明したがパイロット逆拡散部とすることもできる。この場合には、電力サンプリング部13はチャネル推定値より電力をサンプリングすることになる。
【００３７】
・付記
(付記１）  CDMA移動通信システムにおけるフェージング周波数推定装置において、
受信信号から逆拡散により所定のコード信号を取得する手段、
前記コード信号から所定の周期でコード信号電力をサンプリングする手段、
サンプリングされた隣接電力値の差分の絶対値を算出する手段、
算出された各差分の絶対値を所定の時間にわたって積算する積算手段、
積算された値に基づきフェージング周波数を推定する手段、
を有することを特徴とするフェージング周波数推定装置。
（付記２）  前記フェージング周波数推定手段は、
電力の傾きとフェージング周波数との対応関係を保持する対応テーブル、
前記積算値より所定時間当りの電力差の平均値を電力の傾きとして算出し、該平均値に応じたフェージング周波数を前記対応テーブルより取得するフェージング周波数取得部、
を有することを特徴とする付記１記載のフェージング周波数推定装置。
（付記３）  前記フェージング周波数推定手段は、
前記積算値より所定時間当りの電力差の平均値を算出し、該平均値に応じたフェージング周波数を計算するフェージング周波数算出部、
を有することを特徴とする付記１記載のフェージング周波数推定装置。
(付記４）  前記コード信号取得手段は、
受信信号から逆拡散によりパイロットチャネルのコード信号を取得する手段、該コード信号よりチャネル推定値を取得する手段、
を備え、前記電力サンプリング手段は、該チャネル推定値より所定の周期でコード信号の電力をサンプリングする、
ことを特徴とする請求項1記載のフェージング周波数推定装置。
（付記５）  前記フェージング周波数推定装置は、更に、
前記コード信号電力をサンプリングする時間間隔と前記差分の絶対値の積算時間を切り替える手段、
を有することを特徴とする付記1記載のフェージング周波数推定装置。
（付記６）  前記サンプリング時間間隔と積前記算時間の複数の組み合わせに対して、同時に電力差分絶対値の積算値を求める手段、
それぞれの積算値に基いてフェージング周波数を推定する手段、
複数の推定フェージング周波数から最も精度の良いものを選択する手段、
を有することを特徴とする付記1記載のフェージング周波数推定装置。
（付記７）  CDMA移動通信システムにおけるフェージング周波数推定装置において、
マルチパスの各パス毎に、
受信信号から逆拡散により所定のコード信号を取得する手段、
前記コード信号から所定の周期でコード信号電力をサンプリングする手段、
サンプリングされた隣接電力の差分の絶対値を算出する手段、
算出された各差分の絶対値を所定の時間にわたって積算する積算手段、
を備え、更に、
各パス毎に求めた前記積算値の平均を算出する手段、
該積算値の平均に基づきフェージング周波数を推定する手段、
マルチパスのパス数を切り替える手段、
を有することを特徴とするフェージング周波数推定装置。
（付記８）  前記コード信号取得手段は、
受信信号から逆拡散によりパイロットチャネルのコード信号を取得する手段、
該コード信号よりチャネル推定値を取得する手段、
を備え、前記電力サンプリング手段は、該チャネル推定値より所定の周期でコード信号の電力をサンプリングする、
ことを特徴とする付記７記載のフェージング周波数推定装置。
（付記９）  前記フェージング周波数推定装置は、更に、
前記コード信号電力をサンプリングする時間間隔と、前記差分の絶対値の積算時間を切り替える手段、
を備えたことを特徴とする付記７記載のフェージング周波数推定装置。
（付記１０）  CDMA移動通信システムにおけるフェージング周波数推定装置において、
受信信号から逆拡散により所定のコード信号を取得する手段、
該コード信号から所定の周期でコード信号電力をサンプリングする手段、
サンプリングされた隣接電力値の差分を1次差分、該1次差分の差分を２次差分、以下同様に、2次以上の高次差分を定義する時、高次差分を演算し、該高次差分の絶対値を算出する手段、
算出された各高次差分の絶対値を所定の時間にわたって積算する積算手段、
積算された値に基づきフェージング周波数を推定する手段、
を有することを特徴とするフェージング周波数推定装置。
（付記１１）  前記コード信号取得手段は、
受信信号から逆拡散によりパイロットチャネルのコード信号を取得する手段、該コード信号よりチャネル推定値を取得する手段、
を備え、前記電力サンプリング手段は、該チャネル推定値より所定の周期でコード信号の電力をサンプリングする、
ことを特徴とする付記１０記載のフェージング周波数推定装置。
【００３８】
【発明の効果】
以上、本発明によれば、逆拡散により多重されている他のコード成分を除去して所望のコード信号成分を抽出し、同時に、差電力を積算することで雑音成分を低減し、これにより所望のコード信号を精度良く抽出することができるので、該コード信号よりサンプリングした電力は、ほぼフェージングによる変動を示すことになり、精度の高いフェージング周波数の推定ができる。
【００３９】
また、本発明によれば、チャネル推定値から電力をサンプリングするから、精度良くフェージングの時間変動を抽出することができ、これにより、フェージング周波数推定を精度良く行うことができる。また、実装コストの面では、チャネル推定値は受信コードの復調機能にとって必須の機能であるためにフェージング周波数推定に対して新たに実装する必要はないため有利となる。
また、本発明によれば、マルチパスのそれぞれのパスについて電力差の絶対値の積算値を求め、パス毎の前記積算値の平均値を算出し、該平均値に基づいてフェージング周波数の推定を行うようにしたから、積算値の精度を向上でき、これによりフェージング周波数を精度良く推定することができる。
【００４０】
また、本発明によれば、サンプリングされた隣接受信信号電力の差分を1次差分、該1次差分の差分を２次差分、以下同様に、2次以上の高次差分を定義する時、高次差分を演算し、該高次差分の絶対値を所定時間にわたって積算し、積算値に基づきフェージング周波数を推定するようにしたから、高次差分の絶対値の積算値は電力差分の絶対値の積算値とは異なる特性が得られ、したがって、電力差分の絶対値の積算値では必要な精度が得られない場合であっても、代わりに高次差分の絶対値の積算値を用いることで適切にフェージング周波数を推定することができる。
本発明のフェージング周波数推定装置では、サンプリング時間間隔と積算時間の複数の組み合わせに対して、同時に電力差分の絶対値の積算値を求め、それぞれの積算値に基いてフェージング周波数を推定し、複数の推定フェージング周波数から最も精度の良いものを選択するようにしたから、広い範囲の周波数について精度よくフェージング周波数を推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理構成図である。
【図２】図1の動作説明図である。
【図３】電力傾き・フェージング周波数特性説明図である。
【図４】フェージング周波数推定部の構成例である。
【図５】フェージング周波数推定部の別の構成例である。
【図６】ある精度σで所望のフェージング周波数を推定できる場合の電力傾き・フェージング周波数特性説明図である。
【図７】ある精度σで所望のフェージング周波数を推定できる場合の別の電力傾き・フェージング周波数特性説明図である。
【図８】第1実施例のフェージング周波数推定装置を備えたCDMA受信装置の構成図である。
【図９】第2実施例のフェージング周波数推定装置を備えたCDMA受信装置の構成図である。
【図１０】第３実施例のフェージング周波数推定装置を備えたCDMA受信装置の構成図である。
【図１１】第4実施例のフェージング周波数推定装置を備えたCDMA受信装置の構成図である。
【図１２】第５実施例のフェージング周波数推定装置を備えたCDMA受信装置の構成図である。
【図１３】第6実施例のフェージング周波数推定装置を備えたCDMA受信装置の構成図である。
【図１４】電力の高次差分説明図である。
【図１５】第7実施例のフェージング周波数推定装置を備えたCDMA受信装置の構成図である。
【図１６】受信電力のフェージングによる影響説明図である。
【図１７】従来のフェージング周波数推定装置の構成図である。
【符号の説明】
１１  受信部
１２  逆拡散部
１３  電力サンプリング部
１４  差分絶対値算出部
１５  積算部
１６  フェージング周波数推定部
【図１】
0003961907.tif 000002
【図２】
0003961907.tif 000003
【図３】
0003961907.tif 000004
【図４】
0003961907.tif 000005
【図５】
0003961907.tif 000006
【図６】
0003961907.tif 000007
【図７】
0003961907.tif 000008
【図８】
0003961907.tif 000009
【図９】
0003961907.tif 000010
【図１０】
0003961907.tif 000011
【図１１】
0003961907.tif 000012
【図１２】
0003961907.tif 000013
【図１３】
0003961907.tif 000014
【図１４】
0003961907.tif 000015
【図１５】
0003961907.tif 000016
【図１６】
0003961907.tif 000017
【図１７】
0003961907.tif 000018