(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スペクトル拡散通信システムのパスダイバーシチ受信装置において、
プリアンブル信号の検出、又はメッセージ信号のパス検出を行う複数の相関器セットを有するパス検出器と、前記各相関器セットに対応して設けられ、前記パス検出器からのパス情報を用いて前記メッセージ信号を復号する複数のＲＡＫＥ受信機を有する復号器と、これらを制御する制御部とを備え、
前記制御部は、パス検出器において一定時間内にプリアンブル信号が検出される頻度を算出し、検出頻度が低い遅延量区間では、プリアンブル信号検出に使用する相関器セットの数を減らして、相関値算出のサンプルレートを下げる制御を行う手段と、
前記減らした相関器セットをメッセージ信号又は他チャネル信号のパス検出に用いて、対応する前記ＲＡＫＥ受信機でそのパス情報を用いてメッセージ信号又は他チャネル信号を復号するように設定する手段とを有することを特徴とするスペクトル拡散通信システムのパスダイバーシチ受信装置。
【請求項２】
プリアンブル信号の検出頻度の算出を定期的に行い、サンプルレートを下げた遅延量区間のプリアンブル信号検出頻度が上昇した場合は、プリアンブル信号検出に使用する相関器セットの数を増やしてサンプルレートを元に戻す制御を行うことを特徴とする請求項１記載のスペクトル拡散通信システムのパスダイバーシチ受信装置。
【請求項３】
プリアンブル信号の検出頻度が低い遅延量区間において、遅延量が一定の値より大きい区間では、相関器セットの数を減らさずに、サンプルレートを下げない制御を行うことを特徴とする請求項１又は２記載のスペクトル拡散通信システムのパスダイバーシチ受信装置。
【請求項４】
プリアンブル信号の検出、又はメッセージ信号のパス検出を行う複数の相関器セットを有するパス検出器と、前記各相関器セットに対応して設けられ、前記パス検出器からのパス情報を用いて前記メッセージ信号を復号する複数のＲＡＫＥ受信機を有する復号器とを備えたスペクトル拡散通信システムのパスダイバーシチ受信装置において、
パス検出器において一定時間内にプリアンブル信号が検出される頻度を算出し、検出頻度が低い遅延量区間では、プリアンブル信号検出に使用する相関器セットの数を減らして、相関値算出のサンプルレートを下げ、
前記減らした相関器セットをメッセージ信号又は他チャネル信号のパス検出に用いて、対応する前記ＲＡＫＥ受信機でそのパス情報を用いてメッセージ信号又は他チャネル信号を復号するように設定することを特徴とするスペクトル拡散通信システムのパスダイバーシチ受信方法。
【請求項５】
プリアンブル信号の検出頻度の算出を定期的に行い、サンプルレートを下げた遅延量区間のプリアンブル信号検出頻度が上昇した場合は、プリアンブル信号検出に使用する相関器セットの数を増やしてサンプルレートを元に戻す制御を行うことを特徴とする請求項４記載のスペクトル拡散通信システムのパスダイバーシチ受信方法。
【請求項６】
プリアンブル信号の検出頻度が低い遅延量区間において、遅延量が一定の値より大きい区間では、相関器セットの数を減らさずに、サンプルレートを下げない制御を行うことを特徴とする請求項４又は５記載のスペクトル拡散通信システムのパスダイバーシチ受信方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スペクトル拡散通信システムにおいて、プリアンブル信号を用いたランダムアクセスによるパスダイバーシチ受信装置に関し、特に移動体通信システムにおけるスループットの高い通信方式の実現に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年普及しているＣＤＭＡ(Code Division Multiple Access)を用いた移動体通信システムにおいては、移動局から基地局に対しての上りリンクチャネルの一つにランダムアクセスを用いたものがある。例えば、ＩＭＴ−２０００（ＤＳ−ＣＤＭＡ方式）では、ＰＲＡＣＨ(Physical Random Access Channel)がこれに当たる。ＰＲＡＣＨのチャネルモデルや通信プロトコルに関しては3GPP TS25.211等の文書に記載されているが、簡単に説明するとプリアンブル信号とメッセージ信号とからなり、プリアンブル信号は移動機からのメッセージ信号送信許可の要求を基地局に伝える信号として用いられ、メッセージ信号は実際の移動機からの情報を伝送するために用いられる。
【０００３】
ここで、ＰＲＡＣＨを送受信するに当たり重要となるのがスループットである。なぜなら、このＰＲＡＣＨはパケットデータの送信以外にも移動機の電源を入れた際や、発呼の際にもまず始めに送信されるもので、このＰＲＡＣＨのスループットが悪いと「なかなか繋がらない」と利用者に不快を感じさせてしまう。このスループットを向上させる手段として、信号の誤りを減らして再送回数を減らすこと以外に一番簡単な方法として考えられることは、基地局においてＰＲＡＣＨのメッセージ信号を同時に復号できる数、すなわち同時復号数を増やすことである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、同時復号数を増やすために、図６のようなパス検出用の相関器セットや図７のようなＲＡＫＥ受信機を単純に増やすことは、装置規模やコストの面を考えるとあまり得策であるとはいえない。また、相関器セットはメッセージ信号のパス検出用としてのみではなく、プリアンブル信号の検出用としても使用される。しかし、メッセージ信号のパス検出をする際は、プリアンブル信号が受信された遅延量付近の重点的な遅延プロファイルを求めればよいのに対して、プリアンブル信号の検出はこのような事前情報がないため、セル半径に応じた最大遅延量までを全て、相関器セットを用いて遅延プロファイルを求める必要がある。したがって、図８のようにセル半径が大きくなるに従って多くの相関器セットがプリアンブル信号の検出のために必要になり、メッセージ信号のパス検出のために使える相関器セットの数は限られてしまうため、復号器において稼動できるＲＡＫＥ受信機の数も減ってしまう。
【０００５】
そこで本発明は、移動体通信などで用いられるＣＤＭＡシステム等のスペクトル拡散通信システムにおいて、プリアンブル信号を用いたランダムアクセスを行う際にパスダイバーシチ受信装置の信号処理部を効率的に使用し、スループットを向上させたスペクトル拡散通信システムのパスダイバーシチ受信装置及び方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するため、本発明は、スペクトル拡散通信システムのパスダイバーシチ受信装置において、パス検出器にて一定時間内のプリアンブル信号が検出される頻度の統計を取り、検出頻度が低い遅延量区間は相関値算出のサンプルレートを落とし、プリアンブル信号検出に使用する相関器セットの数を減らす。それにより余った相関器セットをメッセージ信号のパス検出に用いることにより、復号器のＲＡＫＥ受信機の稼働率を上げ、メッセージ信号のスループットを向上させることを特徴とする。さらに、プリアンブル信号の検出頻度の統計を定期的に更新し、サンプルレートを落とした遅延量区間のプリアンブル信号検出頻度が上昇した場合は、サンプルレートを元に戻すためにプリアンブル信号検出に使用する相関器セットの数を増やす制御を行う。
【０００７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【０００８】
図１は、本発明を説明するための要部機能ブロック図である。本図は、ＣＤＭＡ移動体通信システムに本発明を適用した例であり、ＩＭＴ−２０００（ＤＳ−ＣＤＭＡ方式）のPhysical Channelの規格を定めた3GPP TS25.211 V3.8.0の5.2.2.1章や7.3章などに記載されているＰＲＡＣＨ(Physical Random Access Channel)を基地局で受信する際のベースバンド信号処理部の一部の機能ブロックを抜き出して描いたものである。
【０００９】
図１において、ＣＤＭＡ移動体通信システムの基地局の受信信号処理部にプリアンブル信号の検出及びメッセージ信号のパス検出をするためのパス検出器１００及びメッセージ信号を復号するための復号器２００を備えている。パス検出器１００は相関器セット１０１〜１１２を備えており、プリアンブル信号の検出及びメッセージ信号受信のためのパス検出を行う。また、復号器２００はＲＡＫＥ受信機２０１〜２１２を備えており、パス検出器１００から通知されたパス情報を用いてメッセージ信号をパスダイバーシチ受信する。
【００１０】
プリアンブル信号の検出は、セル半径によって決まる遅延量の最大値まで全てを対象に処理をする必要があるため、セル半径が大きくなるにしたがって、プリアンブル信号の検出のために使われる相関器セットは増える。図１では相関器セット１０１〜１０８をプリアンブル信号の検出用に用い、相関器セット１０９〜１１２をメッセージ信号のパス検出用に用いている。
【００１１】
一方、復号器２００においてはパス検出器１００から最大同時に４つのメッセージ信号のパス情報が通知されるので、それに対応するためＲＡＫＥ受信機２０９〜２１２の４つをメッセージ信号の復号に用いる。このため、ＲＡＫＥ受信機２０１〜２０８は未使用状態となる。これら未使用のＲＡＫＥ受信機はセル半径が大きくなり、プリアンブル信号の検出用に使われる相関器セットがパス検出器１００で多くなるほど増えることになるので、システムを構築する上では出来ることであれば、これらのＲＡＫＥ受信機を使用できることが望ましい。
【００１２】
そこで本発明では、パス検出器１００において一定時間内のプリアンブル信号が検出される頻度の統計を取り、検出頻度が低い遅延量区間は相関値算出のサンプルレートを落とし、プリアンブル信号検出に使用する相関器セットの数を減らす。それにより余った相関器セットをメッセージ信号のパス検出に用いることにより、復号器２００のＲＡＫＥ受信機の稼働率を上げ、メッセージ信号のスループットを向上させる。さらに、プリアンブル信号の検出頻度の統計を定期的に更新し、サンプルレートを落とした遅延量区間のプリアンブル信号検出頻度が上昇した場合は、サンプルレートを元に戻すためにプリアンブル信号検出に使用する相関器セットの数を増やす制御を行う。
【００１３】
図２は、図１に描いた機能ブロックを含めた基地局におけるベースバンド信号処理部のブロック図である。
【００１４】
図３は、図１のパス検出器１００においてプリアンブル信号を検出する際の相関器セットと遅延量区間との対応例を示す。
【００１５】
次に、図４に示すフローチャートを参照して、本実施形態におけるＰＲＡＣＨの呼処理シーケンスを説明する。図２に示すパス検出器１００へ、予め復調器により復調された後の受信ベースバンド信号９０１が入力される。パス検出器１００では始めに、セル半径に応じた遅延量分の遅延プロファイルを求め（Ｓ１）、相関値のピークがある閾値（プリアンブル閾値）を超えたとき、プリアンブル信号が検出されたと判断することによって、プリアンブル信号の検出が行われる（Ｓ２）。
【００１６】
遅延プロファイルを求める際に、本実施形態では図３で示すように、遅延量全体を８ｃｈｉｐ毎の短い遅延量区間に区切り、それぞれの区間で２つの相関器セットを用いて１／２ｃｈｉｐのサンプルレートの相関値を算出する。このとき、１／２ｃｈｉｐ毎に使用する相関器セットを交互に変えることを行う。すなわち、遅延量が０から８ｃｈｉｐ未満までの区間Ａでは、図１の相関器セット１０１と相関器セット１０２を交互に使い、８ｃｈｉｐ以上１６ｃｈｉｐ未満の区間Ｂでは相関器セット１０３と相関器セット１０４を交互に使う。（図３では省略しているが、１６ｃｈｉｐ以上２４ｃｈｉｐ未満の区間Ｃは相関器セット１０５と相関器セット１０６、２４ｃｈｉｐ以上３２ｃｈｉｐ未満の区間Ｄでは相関器セット１０７と相関器セット１０８を１／２ｃｈｉｐ毎に交互に使用する。）
【００１７】
プリアンブル信号をパス検出器１００で検出した場合（Ｓ３）、その検出情報とプリアンブル信号が検出された遅延量の情報（プリアンブル信号検出情報９０２）が制御装置３００に通知される（Ｓ４）。制御装置３００ではパス検出器１００の相関器セットの使用状況を常時管理しており、プリアンブル信号の検出が通知されると、まずメッセージ信号のパス検出用に割り当てている相関器セットに余裕があるかの判断を行う（Ｓ５）。余裕がある場合は移動機にメッセージ信号の送信を許可するＡＣＫ信号を送信するように符号生成器４００に符号生成情報９０３を送る（Ｓ６）。逆に余裕が全くない場合は、移動機にメッセージ信号の送信を禁止するＮＡＣＫ信号を送信するように符号生成器４００に符号生成情報９０３を送る（Ｓ１２）。符号生成器４００では、符号生成情報９０３に応じて、実際にＡＣＫ信号もしくはＮＡＣＫ信号を表す送信ベースバンド信号９０４を生成し、変調器に送る。
【００１８】
移動機に対してＡＣＫ信号を送信した場合（Ｓ６）、制御装置３００は次にパス検出器１００に対して相関器セット設定情報９０５を送り、メッセージ信号のパス検出用に確保されている相関器セットの１つに対して拡散符号やタイミングの設定を行い、メッセージ信号のパス検出処理を開始させる（Ｓ７）。また、制御装置３００は復号器２００に対しても、拡散符号やデータフォーマットなどの設定をするためにＲＡＫＥ受信機設定情報９０６を送る（Ｓ８）。
【００１９】
相関器セット設定情報９０５によりメッセージ信号のパス検出処理を指示されたパス検出器１００は、指定された相関器セットとタイミングで移動機から送信されたメッセージ信号のパス検出を行う（Ｓ９）。このとき、プリアンブル信号が検出された遅延量付近の遅延プロファイルを重点的に求め、相関値が高い所を探す。
【００２０】
このようにして見つけられたパスの遅延量情報はパス情報９０７として復号器２００に通知され、この情報を復号器２００内のＲＡＫＥ受信機の一つに設定し、メッセージ信号を復号する（Ｓ１０）。そして、得られたメッセージデータ９０８は制御装置３００を経由して上位装置５００に送られる（Ｓ１１）。
【００２１】
続いて、図５に示すフローチャートを参照して、本実施形態における相関器セット管理に関する処理シーケンスを説明する。図２に示す制御装置３００は、ＰＲＡＣＨの呼処理の終了後、もしくはそれと平行して、パス検出器１００内の相関器セットの管理を行う。まず、プリアンブル信号検出時にパス検出器１００から送られるプリアンブル信号検出情報９０２に含まれる遅延量情報を見て、どの遅延量区間で検出されたかを判定する（Ｓ２１）。そして、一定時間における遅延量区間毎のプリアンブル信号を検出して受信回数の集計を行い（Ｓ２２）、規定時間経過後（Ｓ２３）、遅延量区間毎ループ処理を行う（Ｓ２４〜Ｓ２８）。この区間毎ループ処理は、ｉ＝０からｉ＜遅延両区間数まで、ｉに順次１を加えて処理を繰り返す。各区間毎に、プリアンブル信号の受信数をその時間内の全プリアンブル信号サンプル回数で割ることにより、遅延量区間毎のプリアンブル信号検出頻度を求める（Ｓ２５）。その結果が、予め設定された閾値よりも低い値となった遅延量区間については（Ｓ２６）、プリアンブル信号の検出に使用する相関器セットを減らし、相関値算出のサンプルレートを下げる制御を行う。このための制御情報は相関器セット設定情報９０５としてパス検出器１００に送られる（Ｓ２７）。
【００２２】
この一連の制御により余剰となった相関器セットは、メッセージ信号のパス検出のために使用される。また、この制御の基本となるプリアンブル信号検出頻度は一定時間毎に更新され、プリアンブル信号検出頻度が閾値以下で一時サンプルレートを下げたとしても、これが閾値以上の値となれば再び相関器セットを追加して、サンプルレートを元の状態に戻すことが出来る。この制御に関しても制御装置３００より、相関器セット設定情報９０５として制御情報がパス検出器１００に送られることにより実行される。
【００２３】
例えば、図１において、パス検出器１００内の相関器セット１０１〜１１２、復号器２００内のＲＡＫＥ受信機２０１〜２１２が初期状態として状態Ａのように、相関器セット１０１〜１０８をプリアンブル信号の検出用に用い、相関器セット１０９〜１１２をメッセージ信号のパス検出用に用い、ＲＡＫＥ受信機２０９〜２１２をメッセージ信号の復号に用いていたとする。ここで、復号器２００において４つのＲＡＫＥ受信機２０９〜２１２でしかメッセージ信号の復号を行っていないのは、４つの相関器セット１０９〜１１２から４つ分のメッセージ信号のパス情報しか送られないためである。
【００２４】
この状態で相関器セット１０１〜１０８を使用してプリアンブル信号の検出を行い、一定時間経過後に遅延量区間毎のプリアンブル信号検出頻度を求めてみたところ、グラフＧ１のような結果が得られたとする。グラフＧ１より、区間Ａ及び区間Ｄのプリアンブル信号検出頻度が閾値ｔｈ以下になっていることが分かるので、区間Ａ及び区間Ｄを担当する相関器セットを一つずつ減らすことを行う。すなわち、図１の状態Ｂで示すように区間Ａと区間Ｄのプリアンブル信号の検出は、それぞれ、相関器セット１０１と相関器セット１０７のみで行うことにし、余った相関器セット１０２と相関器セット１０８はメッセージ信号のパス検出用に用いることにする。このようにすることにより、パス検出器１００においてメッセージ信号のパス検出用に使うことができる相関器セットを増やすことができるので、それに伴って復号器２００でメッセージ信号の復号のために稼動させることができるＲＡＫＥ受信機も増やすことができる。
【００２５】
一方、区間Ａ及び区間Ｄにおいて使用する相関器セット数が減ってしまうため、遅延プロファイル作成のためのサンプルレートが１／２ｃｈｉｐから１ｃｈｉｐになってしまうという状態が生じるが、プリアンブル信号検出頻度からこの区間でプリアンブル信号が受信されることが少ないことが分かっており、その影響を受ける移動機の数は少ないといえる。また、これらの区間で移動機がプリアンブル信号を送信したとしても、基地局で全くプリアンブル信号を検出できないわけではなく、サンプルレートが低下したことにより正確な相関値のピーク値を求めることができないために検出確率が低下するという程度の問題である。さらに、3GPP TS25.211で規定されているＰＲＡＣＨには、プリアンブル信号の再送制御及び再送時の送信電力制御のプロトコルが備わっているので、最悪でも、数回の再送をすれば基地局においてプリアンブル信号を検出できる。
【００２６】
次に状態Ｂの相関器セットのレイアウトでプリアンブル信号の検出を行い、各遅延量区間毎のプリアンブル信号検出頻度の算出によって、グラフＧ２のようなプリアンブル信号検出頻度の分布が得られたとする。区間Ａ及び区間Ｄのプリアンブル信号検出頻度が閾値ｔｈ以上になっているので、これらの区間の相関器セットの数を元に戻し、遅延プロファイルのサンプルレートを１ｃｈｉｐから１／２ｃｈｉｐにする制御を行う。すなわち、メッセージ信号のパス検出用に使用していた相関器セット１０２と相関器セット１０８を元の区間Ａ、区間Ｄのプリアンブル信号の検出用に使用するように設定変更を行う。
【００２７】
このため、復号器２００においてメッセージ信号の復号をしていたＲＡＫＥ受信機２０２及びＲＡＫＥ受信機２０８には、パス検出器１００よりパス情報が届かなくなるので、これらのＲＡＫＥ受信機は元の未使用状態に戻る。
【００２８】
なお、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、以下のようなシステムにおいても適用できる。
（１）ＩＭＴ−２０００（ＤＳ−ＣＤＭＡ方式）以外の移動通信システム。
（２）移動局側がランダムアクセスにおける受信側として動作するシステム。
（３）加入者無線アクセスシステムや基地局制御ではない自律分散的なシステム。
（４）ＣＤＭＡでなくともパスダイバーシチ受信を行うシステム。
（５）本発明の効果により余剰となったＲＡＫＥ受信機をＰＲＡＣＨのメッセージ信号ではなく、他のチャネル（音声やデータ用の個別チャネル）受信のために使用するシステム。
（６）実施形態のようなランダムアクセスではなくとも、パスダイバーシチ受信機能を持ち、パス検出のための相関器数及びサンプルレートをパスの検出頻度により制御できるシステム。
【００２９】
また、前述の実施形態において示した相関器セット及びＲＡＫＥ受信機の数、遅延量区間の幅やサンプルレートの値などは、システムや環境に応じてそれぞれ異なる値を採ってよい。
【００３０】
さらに、本発明の拡張として、遅延量の大きなところのプリアンブル信号を受信しやすくするため、相関器セットの制御においてプリアンブル信号検出頻度以外に遅延量の大きさを考慮してもよい。これは遅延量が大きい、すなわち基地局から遠いところにある移動機は近いところにある移動機に比べて、大きな電力でプリアンブル信号を送信しなければならないので、これら遠いところの移動機のプリアンブル信号を何回も再送させては他の移動機の信号への大きな干渉となるので、これを避けるためである。つまり、遅延量の多きいところはプリアンブル信号検出頻度が低くても単純に相関器セットの数を減らさずに、サンプルレートを下げないような制御を行う。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、プリアンブル信号が検出される頻度を算出し、その検出頻度によってプリアンブル信号検出に使用する相関器セットの数を適応的に変化させることにより、ＲＡＫＥ受信機の稼働率を上げ、メッセージ信号のスループットを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を説明するための要部機能ブロック図である。
【図２】基地局におけるベースバンド信号処理部のブロック図である。
【図３】相関器セットと遅延量区間との対応例を示す図である。
【図４】ＰＲＡＣＨの呼処理シーケンスを説明するフローチャートである。
【図５】相関器セット管理に関する処理シーケンスを説明するフローチャートである。
【図６】従来のパス検出用の相関器セットの一例を示す図である。
【図７】従来のＲＡＫＥ受信機の一例を示す図である。
【図８】セル半径と同時復号数の関係を示す図である。
【符号の説明】
１００  パス検出器
１０１〜１１２  相関器セット
２００  復号器
２０１〜２１２  ＲＡＫＥ受信機
３００  制御装置
４００  符号生成器
５００  上位装置
【図１】
0003858985.tif 000002
【図２】
0003858985.tif 000003
【図３】
0003858985.tif 000004
【図４】
0003858985.tif 000005
【図５】
0003858985.tif 000006
【図６】
0003858985.tif 000007
【図７】
0003858985.tif 000008
【図８】
0003858985.tif 000009