JP3877424B2 - Direct spread spectrum communication path detection method and apparatus - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、直接拡散符号分割多重接続(DS−CDMA:Direct Sequence - Code Devision Multiple Access)を用いる直接スペクトラム拡散通信方式に関し、特に、その受信機におけるパス検出に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般にスペクトラム拡散通信方式における無線受信機では、相関器で受信信号と拡散符号との相関を検出し、その相関ピークのみを用いて復調が行われるため、1拡散符号周期中、相関ピークが出現する点だけのタイミングを得る必要がある。しかしながら、相関器からの出力は雑音に埋もれており、パス検出は極めて困難である。
また、開空間の伝送路で生ずる直接到来波(直接パス)以外に遅延パスも復調の特性向上に寄与するため、遅延パスの出現タイミングの検出も必要である。直接パスや遅延パスの集合からなるマルチパスを分離した後に同相化して合成する受信機としてRAKE(熊手)受信機が知られているが、このようなマルチパス分離処理のためにもパス検出が不可欠である。
【0003】
ここで、パス検出に用いられる従来のパス検出装置の一構成例を、図11を参照して説明する。
図11中、101と102はそれぞれ受信信号と受信機が待つ拡散符号との相関を得る相関器であり、相関器101は受信信号を直交検波して得たI相出力と受信機に設定された拡散符号との相関による逆拡散出力を生成し、相関器102は受信信号を直交検波して得たQ相出力と受信機に設定された拡散符号との相関による逆拡散出力を生成する。
【0004】
これら相関器101、102は、例えば、整合フィルタ(MF:Matched Filter)で構成されており、それぞれ図12に示すような回路構成となっている。すなわち、所定のサンプル数の遅延素子120を直列に接続したレジスタと、拡散符号を発生する拡散符号生成器121と、各遅延素子120の出力と拡散符号とを乗算する乗算器122と、各乗算器122からの出力を総和する加算器123とを有し、受信信号と拡散符号との相関演算を各サンプル毎に逐次行っている。
すなわち、図11に示すパス検出装置において、受信信号中の拡散符号と拡散符号生成器121から出力される拡散符号との位相が合致すれば、相関器101、102では、拡散符号特有の鋭い自己相関ピークが検出される。なお、伝送路において遅延パスが発生した場合には、この自己相関ピークが遅延パスが持つ遅延時間だけ時間シフトして相関器101、102の出力に現れる。
【0005】
そして、これらの相関器出力には伝送路での位相回転や送信情報信号の位相遷移等による位相変動があるため、相関器101のI相出力を二乗器103で二乗し、相関器102のQ相出力を二乗器104で二乗して、これら二乗値を加算器105で加算することにより、位相変動成分を消去する。
そして、この加算器105からの出力を、加算器106とメモリ107(本例では、ディジタルメモリ)とから成る累加算器にて累加算平均する。すなわち、信号は定常的に存在するが雑音は非定常的なので、累加算平均することで雑音耐性を向上させる。ここで、メモリ107には、1拡散符号周期(正確には1拡散符号周期×オーバーサンプリング数)以上のワード数(1ワードはxビット、xは累加算するときにオーバーフローしない値)の容量が必要である。
【0006】
累加算平均された値は最大値検出回路108と最小値検出回路109にその都度入力され、最大値検出回路108からは累加算平均値の内の最大値がしきい値作成回路110へ入力され、最小値検出回路109からは累加算平均値の内の最小値がしきい値作成回路110へ入力される。
しきい値作成回路110では、入力された最小値と最大値を用いて、例えば最大値と最小値の中間にしきい値を設定することによりしきい値を作成して、当該しきい値を比較器111へ入力する。
そして、比較器111では、累加算平均された信号値と当該しきい値とを比較して、しきい値を超える累加算信号が出現した場合は、それを到来パス出現と認定して検出信号を出力する。なお、検出されたパス位置は、図1に示されるようなマルチパス分離回路において、デマルチプレクサへのパス出現タイミング(=ラッチタイミング)として利用される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来のパス検出装置では、メモリ107に入力されるレベル値(加算器105からの二乗値の和)が多ビットで表現されるため、メモリ107に蓄積記憶する数値のビット数はかなり大きくなってメモリ107の規模が増大してしまうという問題があった。
また、受信信号の相関検出をアナログ方式で実現する場合にも、消費電力の低減化や処理の高速化のためにできるだけデジタル処理化することが望まれるが、このようなデジタル処理化するためにはA/Dコンバータが必要となって、所期の目的を十分に達成し得ないばかりか、コストの増大を招いてしまうという問題があった。
【0008】
本発明は上記従来の事情に鑑みなされたもので、累加算処理に用いるメモリ規模の削減を達成するパス検出方法及び装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、デジタル処理化を容易に図ることができるパス検出方法及び装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るパス検出方法は、直接スペクトラム拡散通信方式の受信機において実施され、受信信号を直交検波して得たI相出力およびQ相出力の各々と受信機に設定された拡散符号との相関による逆拡散出力を生成し、これらI相の逆拡散出力とQ相の逆拡散出力との絶対値或いは二乗値の和を第1のしきい値と比較して2値出力を生成し、受信信号の1シンボルに相当する部分の2値出力を複数シンボル時間にわたって累積し、累積値を第2のしきい値と比較判定することにより1シンボル時間中で当該累積値が第2のしきい値を越えるポイントをパスの到来ポイントと判定する。
【0010】
このように2値出力を累積するようにしたことにより、累加算処理に必要なメモリ容量を従来の1ビット/xビットとすることができ、また、比較処理によって処理対象の信号が2値化されるため、多値A/D変換器を用いずとも当該比較処理以降をデジタル処理化することができる。
ここで、本発明に係るパス検出方法では、第1のしきい値や第2のしきい値は種々な方法で設定することができるが、例えば、雑音を排除するために予め設定された固定値としたり、或いは、雑音を排除するために雑音量によって変動する値として、混入した雑音を排除してパス検出の精度を高めるのが好ましい。
【0011】
また、本発明に係るパス検出装置は、直接スペクトラム拡散通信方式の受信機に設けられ、受信信号を直交検波して得たI相出力およびQ相出力の各々と受信機に設定された拡散符号との相関によって相関器で逆拡散出力を生成し、これらI相逆拡散出力とQ相逆拡散出力とを絶対値和や二乗値和等してそのレベルをレベル検出器で求め、これらI相逆拡散出力のレベルとQ相逆拡散出力のレベルの和を第1加算器で生成する。そして、この第1加算器からの和出力と第1のしきい値とを第1比較器で比較して比較結果を2値で出力し、記憶領域が1拡散符号周期以上のメモリ及び第2加算器を有した累加算器で第1比較手段からの2値出力を累加算し、この累加算出力と第2のしきい値とを第2比較器で比較して、比較結果をパス出現信号として出力する。
このように第1比較器で処理対象の信号を2値化するため、その後の累加算処理を従来に較べて大幅に容量が小さいメモリによって実現することができ、また、多値A/D変換器を使用しなくとも当該比較処理以降をデジタル処理化することができる。
【0012】
ここで、本発明に係るパス検出装置は、種々な態様で実現することができるが、例えば、第1比較器は比較結果を正負の符号をもった2値で出力するものとし、累加算器は第1比較手段からの2値出力を符号付きで加算するものとすれば、累加算処理に必要なメモリ容量を更に削減することができる。
また、本発明に係るパス検出装置では、第1のしきい値や第2のしきい値としてメモリに予め記憶させた固定値を用いるようにしてもよいが、次のように第1のしきい値や第2のしきい値を変動させて、パス検出をより効果的且つ精度よく行うようにするのが好ましい。
【0013】
すなわち、第1加算器で生成された和出力に基づいて第1のしきい値を生成する第1しきい値作成器や、累加算器からの出力に基づいて第2のしきい値を生成する第2しきい値作成器を、パス検出装置に更に備えることが好ましい。
なお、第1しきい値作成器は、例えば、第1加算器で生成された和出力の平均値を生成する低域通過フィルタと、生成された和出力の平均値に所定のオフセットを加えて第1しきい値を生成する直流オフセット加算器とから構成する。また、第2しきい値作成器は、例えば、累加算器で生成された出力の平均値を生成する低域通過フィルタと、生成された平均値に所定のオフセットを加えて第2しきい値を生成する直流オフセット加算器とから構成する。
【0014】
上記のような本発明によるパス検出処理を具体例を交えてより詳細に説明すると、次のようである。
直交検波されたI相及びQ相(複素平面上での同相座標系と直交座標系)と受信機が持つ拡散符号との相関による逆拡散操作により、それぞれの出力は図10に示すような拡散符号の相関波形となる。なお、図10には、相関器が時間的に連続であるアナログ方式の場合および時間的に離散的であるディジタル方式の場合をそれぞれ示してあるが、アナログ方式の場合でもサンプルホールド回路を用いて離散的に構成することもできる。
【0015】
そして、相関器出力(MF出力)のI相とQ相の絶対値もしくは電力値をそれぞれとり、これらの和を求め、情報信号や伝送路変動による位相変動の影響を消去とする。
この後、第1のしきい値でMF出力和を2値判定し、その1ビットの比較出力を1シンボル分(1拡散符号長×オーバーサンプリング数)、サンプルとして出力する。
【0016】
そして、これらの比較出力は、一定間隔(最短1シンボル時間)毎に得られるため、その度にメモリに記憶されている値と加算し、その結果を再びメモリに格納することを繰り返して累加算する。ここで、伝送路のフェージングの速度に比べシンボルレートが大きい時には、シンボル時間単位内でのパス(到来波)の出現位置の変化は極めて緩慢であるため、パスが出現する位置はシンボル時間毎に大きく変化することはなく、かつ、ノイズの発生はランダムであるので、複数シンボル時間にわたってそれぞれのサンプリングポイントで累加算し平均化することにより、ノイズ抑圧性が高められる。
【0017】
第1のしきい値の作成方法は幾通りも考えられるが、図10に示した例では、中心の大きなピーク以外を無視できるようなしきい値を作成すればよい。このためには、例えば、固定的にレベル100の点を第1のしきい値にしてもよいし、雑音レベルを測定する外部回路を用いて雑音レベルを測定し、その雑音レベルにマージンを加えた値を第1しきい値としてもよい。
このようにして得られた複数シンボル区間の累加算値が、第2のしきい値を超えたと比較判定されるサンプリングポイントをパス(受信到来波)の到来時間位置と判定する。例えば、第2しきい値を累加算値の最大値の半分とし、この第2しきい値のレベルを超えたものはパスとして認定するとすれば、パスの出現を認識できる。
【0018】
【発明の実施の形態】
本発明に係るパス検出方法及び装置を、その一実施形態に基づいて具体的に説明する。
図1には直接スペクトラム拡散通信方式の受信機に設けられたマルチパス分離回路の構成を示してあり、以下に説明するパス検出装置は当該マルチパス分離回路のパス検出回路1として用いられている。
同図において、2は受信拡散符号と受信機が持つ拡散符号との相関を取得する相関器(MF)であり、3は相関器2の出力をデマルチプレクサ4から与えられたタイミングでラッチするラッチ回路であり、このデマルチプレクサ4はパス検出回路1から得られるシリアル的データ系列であるパスの出現タイミングをパラレルに分配するして各ラッチ回路3へ入力する。すなわち、このマルチパス分離回路では、相関器2出力中で相関ピークが出現した時間におけるピーク値のみが必要であり、その他の雑音領域は必要としないため、そのピーク点のみをパス検出回路1からのパス出現タイミングに基づいて抜き出すようにしている。なお、このマルチパス分離回路は、相関ピークが4本出現する場合まで対応可能となっている。
【0019】
図2には、上記したパス検出回路1の構成例を示してある。
図2中で、11と12はそれぞれ受信信号と受信機が待つ拡散符号との相関を得る相関器であり、相関器11は受信信号を直交検波して得たI相出力と受信機に設定された拡散符号との相関による逆拡散出力を生成し、相関器12は受信信号を直交検波して得たQ相出力と受信機に設定された拡散符号との相関による逆拡散出力を生成する。
これら相関器11、12は、例えば、整合フィルタ(MF)で構成されており、それぞれ図12に示したと同様な回路構成となっている。なお、相関器11、12はディジタル信号処理とアナログ信号処理の何れにおいても実現できる。
【0020】
また、図2中で、13、14はそれぞれ相関器11、12の逆拡散出力から位相変動の影響を除去した振幅値や電力値などのレベル値を得るレベル検出器であり、15はI相とQ相のレベルを単純加算する第1加算器であり、16は相関器出力和のレベルを調整して後段の第1比較器17に与える第1のしきい値を生成する第1しきい値作成回路である。
なお、図示の例では、レベル検出器13、14は逆拡散出力を絶対値化しているが、これら逆拡散出力を二乗してレベル値を得るようにしてもよい。また、この例では、第1しきい値作成回路16は相関器出力和のレベルに応じた第1のしきい値を生成しているが、雑音を排除するに適した或る固定値を第1のしきい値として供給するようにしてもよい。
【0021】
上記した第1比較器17はI相とQ相のレベルの和と第1のしきい値とを比較して、比較結果を正負の符号付きの2値(1、−1)として第2加算器18へ出力し、第2加算器18はこの比較結果の2値と累加算用メモリ19からの出力とを符号付き加算する。なお、本発明では、第1比較器17は単純な2値(0、1)を出力し、第2加算器18はこの2値と累加算用メモリ19からの出力とを単純加算するようにしてもよい。
ここで、メモリ19少なくとも1拡散符号周期以上の累加算値を保持する容量を有しており、第2加算器18による加算結果を複数シンボル時間にわたって累加算平均している。すなわち、第2加算器18からの出力は、第2比較器20へ入力するとともに、再びメモり19の読み出しアドレスと同じ書き込みアドレスへ再入力し、第2加算器18とメモリ19とにより累加算器を構成している。
【0022】
第2比較器20は、第2しきい値作成回路21にて作成された第2のしきい値と、前記累加算器からの出力とを比較し、この比較によってパスが検出されたことを2値(1、0)で出力する。すなわち、このパス検出の2値出力が図1に示すパス検出回路1からデマルチプレクサ4へパスの出現タイミング信号として入力される。
ここで、第2しきい値作成回路21は、システム要求によって種々な構成とすることができ、例えば、平均レベルの高いパスのみを検出したい場合には第2のしきい値として高い値の固定値を設定しておけばよく、また、低レベルのパスをも検出したい場合には後述するように累加算器からの出力に基づいた変動値を第2のしきい値として生成するようにすればよい。
【0023】
上記構成のパス検出回路1を、その処理動作に従って更に詳しく説明する。
直交検波されたベースバンド受信信号のI送信号とQ送信号は、それぞれ相関器11と12に入力されて、上記したように逆拡散される。ここで、相関器11、12のタップ係数には、受信機で作成した拡散符号(リファレンスという)が与えられており、このリファレンスとの相関によって逆拡散される。
なお、相関器11、12にはディジタル式とアナログ式とがあるが、本発明ではどちらも採用することができる。
【0024】
レベル検出器13、14及び第1加算器15では、相関器11、12からの逆拡散出力を、例えばI2+Q2の平方根やI2+Q2を計算することにより振幅値や電力値へ変換して、受信信号が受ける位相変動の影響を消去する。図3には第1加算器15から出力される逆拡散出力の代表例を示してあり、同図に示すようにレベルの高い相関ピークが得られる。
第1しきい値作成回路16では、第1加算器15からの出力を用いて、固定レベル或いは変動レベルを作成する。変動レベルを作成する場合には後述するが、固定レベルを作成する場合には、例えば、相関器11、12が0〜3Vのフルレンジを有するアナログ相関器の場合であれば、その出力電圧は、1.5Vセンターで動作するため、第1しきい値作成回路16では、第1のしきい値として1.7Vを出力する。なお、この場合、第1加算器15も1.5Vセンターで動作するアナログ系とすることが望ましい。
【0025】
第1比較器17では、第1しきい値作成回路16より得られた第1のしきい値と、第1加算器15からの出力とのレベル比較を行い、この比較結果を符号付きの2値で出力する。
第2加算器18では、この比較結果の2値とメモリ19から出力される累積値とを符号付き加算する。例えば、第1比較器17からの出力が1ならば+1、0ならば−1として加算する。そして、この加算結果を再びメモり19の同一アドレスへ入力して累加算するとともに第2比較器20へ入力する。
【0026】
ここで、メモリ19では、比較結果の2値出力を複数シンボル時間にわたって、累加算平均している。これは、図3に示した例では相関ピーク値がはっきり認識できるが、雑音レベルが上昇すると相関ピーク値が不鮮明となるため、このように複数シンボル時間にわたって平均化することによりパスの認識を容易化している。
また、第1比較器17で2値判定するため、第1比較器17からの後段はディジタル回路へ容易に置き換えることができる。つまり、相関器11、12から第1比較器17までがアナログ系で構成しても、この第1比較器17自体が1ビットのA/D変換器として機能するため、第2加算器18以降はA/D変換器を介することなくディジタル系で構成することができる。
【0027】
上記のようにして累加算平均された出力は、第2比較器20へ入力されて、第2しきい値作成回路21によって作成される第2のしきい値に基づいて2値判定される。
図4には第2しきい値作成回路21から出力される第2のしきい値と第2加算器18からの累加算出力との関係を示してあり、例えば累加算出力が第2しきい値を超えた場合には1、それ以下のときには0と言ったように、第2比較器20から2値判定結果がパス出現タイミング信号として出力される。
なお、図4では、入力信号として2波マルチパスモデルを想定していることから、図中、中央の先行波と、それに続く遅延波が検出されている。
【0028】
第2しきい値作成回路21は、システム要求によって、その構成を変更することができ、固定値或いは入力に基づいた変動値として第2のしきい値を生成するように設定することができる。
図4に示したように第2のしきい値を変動値として生成するためには、第2しきい値作成回路21は例えば図5に示すように構成される。
【0029】
すなわち、図5に示す構成の第2しきい値作成回路21では、第2加算器18からの累加算信号を比較器22において、メモリ23から得られる1サンプル時間前のしきい値と比較し、この比較結果が0、1で出力される。そして、比較器22が、例えば、累加算信号がしきい値よりもレベルが低い場合には比較結果を0、累加算信号がしきい値よりもレベルが高い場合には比較結果を1として出力すると、この比較結果を受けてスイッチ24が動作して、例えば、0なら+1を、1なら−1を加算器25にて現在のしきい値に加算し、当該加算結果をメモリ23に蓄積する。つまり、広義のLPFが構成されている。
【0030】
このメモリ23に蓄積されるしきい値は、累加算平均した逆拡散出力のノイズフロアを検出している(後述する図9中の細い点線を参照)ため、このレベルにDCオフセットを与えれば、ノイズフロアよりも大きい値がパスとして検出されることになる(図9中の太い点線を参照)。よって、このDCオフセットを加算器26にて、現在のしきい値に加算した値を第2のしきい値として第2比較器20に供給する。
なお、オーバーサンプリング数によっては、上記の方式でも、到来パスが1つしかないのに、検出される値が多く存在する場合がある。そのように、連続してパスが検出されるときは、先頭もしくは後方のみのサンプルをパス検出位置とすればよい。
【0031】
次に、上記した第1しきい値作成回路16において、第1加算器15からの出力を用いてレベルが変動する第1のしきい値を作成する場合の構成例を詳しく説明する。
この第1しきい値作成回路16はLPF回路31とDCオフセット加算部41とから構成されている。
LPF回路31は図6に示すように例えば抵抗32及びキャパシタス33にて構成される1次LPFであり、第1加算器15から得られる逆拡散信号のレベルを帯域制限している。このLPF回路31の目的は、図3に示したMF出力例に見られるような、ピーク値(64番目、94番目)以外のノイズレベルを測定するためである。したがって、時定数RCは大きいほどLPF出力レベルは安定するが、図7に示すように、LPF回路31からの出力はMF出力に即したレベルとは異なってくる。
【0032】
図8には、時定数RCを1シンボル周期として、計算機シミュレーションによって得たLPF回路31への入力前と入力後とのスペクトラムを示してある。同図中、濃く示した部分がLPF回路31への入力前、薄く示した部分がLPF回路31からの出力である。同図から判るように、1次LPFのためにレベル減衰が緩やかとなっている。
また、図9には、LPF回路31からの出力及びMF出力(第1加算器15からの出力)の平均化出力を時間で見た場合の信号を示してある。同図から明らかなように、LPF出力がMF出力の時間平均した出力となっていることが分かる。
【0033】
DCオフセット加算部41は、上記のようなLPF回路31からの出力にDCオフセットを与える部分である。なお、DCオフセット加算部41は、図5に示した第2しきい値作成回路21のDCオフセット加算器26と同様な構成とすることができ、LPF回路31からの出力(入力に基づいた変動値)に所定の固定値を加算して第2のしきい値として第1比較器17へ供給すればよい。
すなわち、図9に示すように、DCオフセット加算部41は上記のLPF回路31の出力に適切なDCオフセットを与え、この値を第1のしきい値(図中の太い破線)として第1比較器17へ供給する。したがって、第1比較器17では、図9の中央部に示すピークの高い2つのパスのみが第1のしきい値を上回り、これらピークの検出信号が更に後段の処理を経てパスとして認定される。
【0034】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によると、第1比較器から1ビットで比較結果を出力するため、従来に較べて累加算用のメモリサイズを大幅に削減することができ、更に、このように処理信号がビット化されるため、相関処理をアナログ方式で実現する場合でも、A/Dコンバータを用いることなく後段の処理を容易にデジタル化して、処理の高速化や消費電力の低減化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 パス検出回路の応用例としてのマルチパス分離回路の構成を示す図である。
【図2】 本発明の一実施例に係るパス検出装置の構成を示す図である。
【図3】 MF出力の代表例として、伝送路は2波モデル、雑音レベルを示すEb/NOは100dBの場合におけるMF出力を示す図である。
【図4】 累加算出力と第2のしきい値との関係を示す図である。
【図5】 第2しきい値作成回路の一例の構成を示す図である。
【図6】 1次LPF回路の一例の構成を示す図である。
【図7】 LPF回路からの出力例を示す図である。
【図8】 LPF回路への入力前とLPF回路からの出力とのスペクトラム比較を示す図である。
【図9】 MF出力及びLPF回路の出力と第1のしきい値との関係を示す図である。
【図10】 MF出力の一例を示す図である。
【図11】 従来のパス検出装置の構成を示す図である。
【図12】 相関器の一構成例を示す図である。
【符号の説明】
1・・・パス検出装置、 11、12・・・相関器、
13、14・・・レベル検出器、 15・・・第1加算器、
16・・・第1しきい値作成器、 17・・・第1比較器、
18・・・第2加算器(累加算器)、 19・・・メモリ(累加算器)、
20・・・第2比較器、 21・・・第2しきい値作成器、
31・・・LPF回路、 41・・・DCオフセット加算器、[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a direct spread spectrum communication system using direct sequence code division multiple access (DS-CDMA), and more particularly to path detection in the receiver.
[0002]
[Prior art]
In general, in a wireless receiver in a spread spectrum communication system, a correlation between a received signal and a spread code is detected by a correlator, and demodulation is performed using only the correlation peak. Therefore, a correlation peak appears during one spread code period. It is necessary to get the timing of only points. However, the output from the correlator is buried in noise, and path detection is extremely difficult.
In addition to the direct arrival wave (direct path) generated in the open space transmission path, the delay path also contributes to the improvement of the demodulation characteristics. Therefore, it is necessary to detect the appearance timing of the delay path. A RAKE (rake) receiver is known as a receiver that separates a multipath consisting of a set of direct paths and delay paths, and then synchronizes and combines them. Path detection is also performed for such multipath separation processing. It is essential.
[0003]
Here, a configuration example of a conventional path detection apparatus used for path detection will be described with reference to FIG.
In FIG. 11,
[0004]
These
That is, in the path detection apparatus shown in FIG. 11, if the phases of the spread code in the received signal and the spread code output from the
[0005]
Since these correlator outputs have phase fluctuations due to phase rotation in the transmission path, phase transition of the transmission information signal, etc., the I-phase output of the
The output from the
[0006]
The cumulative average value is input to the maximum
The threshold
Then, the
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described conventional path detection device, the level value (sum of square values from the adder 105) input to the
Also, when the correlation detection of the received signal is realized by an analog method, it is desirable to perform digital processing as much as possible in order to reduce power consumption and speed up the processing. However, the A / D converter is required, so that not only the intended purpose cannot be sufficiently achieved but also the cost is increased.
[0008]
The present invention has been made in view of the above-described conventional circumstances, and an object thereof is to provide a path detection method and apparatus that achieves a reduction in the scale of a memory used for cumulative addition processing.
It is another object of the present invention to provide a path detection method and apparatus that can facilitate digital processing.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The path detection method according to the present invention is implemented in a direct spread spectrum receiver, and each of an I-phase output and a Q-phase output obtained by orthogonal detection of a received signal and a spreading code set in the receiver. A despread output by correlation is generated, and a binary output is generated by comparing the sum of the absolute value or square value of the despread output of I phase and the despread output of Q phase with the first threshold value; The binary output of the portion corresponding to one symbol of the received signal is accumulated over a plurality of symbol times, and the accumulated value is compared with the second threshold value, so that the accumulated value becomes the second threshold in one symbol time. A point exceeding the value is determined as an arrival point of the path.
[0010]
By accumulating binary output in this way, the memory capacity required for the cumulative addition process can be reduced to the conventional 1 bit / x bit, and the signal to be processed is binarized by the comparison process. Therefore, the comparison processing and subsequent steps can be digitally processed without using a multi-value A / D converter.
Here, in the path detection method according to the present invention, the first threshold value and the second threshold value can be set by various methods. For example, a fixed value set in advance to eliminate noise is used. It is preferable to increase the accuracy of path detection by eliminating mixed noise as a value or a value that varies depending on the amount of noise in order to eliminate noise.
[0011]
A path detection apparatus according to the present invention is provided in a direct spread spectrum receiver, and each of an I-phase output and a Q-phase output obtained by orthogonal detection of a received signal and a spread code set in the receiver The de-spread output is generated by the correlator by the correlation with the I-phase, the I-phase de-spread output and the Q-phase de-spread output are summed in absolute value, sum of squares, etc. The sum of the level of the despread output and the level of the Q-phase despread output is generated by the first adder. Then, the sum output from the first adder and the first threshold value are compared by the first comparator, and the comparison result is output as a binary value. The binary output from the first comparison means is cumulatively added by an accumulator having an adder, the cumulative output and the second threshold value are compared by a second comparator, and a comparison result appears as a path. Output as a signal.
Since the signal to be processed is binarized by the first comparator in this way, the subsequent cumulative addition processing can be realized by a memory having a much smaller capacity than the conventional one, and multi-value A / D conversion. Even without using a device, the subsequent processing can be digitally processed.
[0012]
Here, the path detection apparatus according to the present invention can be realized in various modes. For example, the first comparator outputs a comparison result as a binary value having a positive / negative sign, and an accumulator. If the binary output from the first comparison means is added with a sign, the memory capacity required for the cumulative addition process can be further reduced.
Further, in the path detection device according to the present invention, fixed values stored in advance in the memory may be used as the first threshold value or the second threshold value. It is preferable to change the threshold value and the second threshold value so that path detection is performed more effectively and accurately.
[0013]
That is, a first threshold value generator that generates a first threshold value based on the sum output generated by the first adder, and a second threshold value that is generated based on the output from the cumulative adder It is preferable that the path detection device further includes a second threshold value generator.
The first threshold value generator includes, for example, a low-pass filter that generates an average value of the sum output generated by the first adder, and adds a predetermined offset to the average value of the generated sum output. And a DC offset adder for generating the first threshold value. Further, the second threshold value generator includes, for example, a low-pass filter that generates an average value of the output generated by the accumulator, and a second threshold value by adding a predetermined offset to the generated average value. And a DC offset adder for generating
[0014]
The path detection process according to the present invention as described above will be described in more detail with specific examples as follows.
The respective outputs are spread as shown in FIG. 10 by the despreading operation based on the correlation between the quadrature-detected I-phase and Q-phase (in-phase coordinate system and orthogonal coordinate system on the complex plane) and the spreading code of the receiver. It becomes the correlation waveform of the code. FIG. 10 shows an analog method in which the correlator is continuous in time and a digital method in which the correlator is discrete in time, respectively, but even in the analog method, a sample hold circuit is used. It can also be constructed discretely.
[0015]
Then, the absolute value or power value of the I-phase and Q-phase of the correlator output (MF output) is taken, and the sum of these is obtained, and the influence of the phase fluctuation due to the information signal and the transmission path fluctuation is eliminated.
Thereafter, the MF output sum is subjected to binary determination with the first threshold value, and the 1-bit comparison output is output as a sample for one symbol (1 spread code length × oversampling number).
[0016]
Since these comparison outputs are obtained at regular intervals (minimum 1 symbol time), the value is added to the value stored in the memory each time, and the result is stored again in the memory and accumulated. To do. Here, when the symbol rate is larger than the fading speed of the transmission path, the change in the appearance position of the path (arrival wave) within the symbol time unit is extremely slow, so the position where the path appears is every symbol time. Since noise does not change greatly and the occurrence of noise is random, noise suppression is enhanced by accumulating and averaging at each sampling point over a plurality of symbol times.
[0017]
There are various methods for creating the first threshold value, but in the example shown in FIG. 10, it is only necessary to create a threshold value that can ignore other than the peak at the center. For this purpose, for example, the point of
The sampling point that is compared and determined that the accumulated value of the plurality of symbol periods obtained in this way exceeds the second threshold value is determined as the arrival time position of the path (received incoming wave). For example, if the second threshold value is set to half of the maximum value of the cumulative addition value and a value exceeding the second threshold level is recognized as a path, the appearance of the path can be recognized.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A path detection method and apparatus according to the present invention will be specifically described based on an embodiment thereof.
FIG. 1 shows a configuration of a multipath separation circuit provided in a direct spread spectrum communication system receiver, and a path detection device described below is used as a
In the figure, 2 is a correlator (MF) for acquiring the correlation between the received spread code and the spread code of the receiver, and 3 is a latch for latching the output of the
[0019]
FIG. 2 shows a configuration example of the
In FIG. 2, 11 and 12 are correlators for obtaining a correlation between a received signal and a spreading code that the receiver waits for. The
These
[0020]
In FIG. 2,
In the illustrated example, the
[0021]
The
Here, the
[0022]
The
Here, the second threshold
[0023]
The
The I transmission signal and Q transmission signal of the baseband reception signal subjected to quadrature detection are input to the
The
[0024]
The first threshold
[0025]
The
The
[0026]
Here, in the
Since the
[0027]
The output that has been cumulatively averaged as described above is input to the
FIG. 4 shows the relationship between the second threshold value output from the second threshold
In FIG. 4, since a two-wave multipath model is assumed as an input signal, a central preceding wave and a subsequent delayed wave are detected in the figure.
[0028]
The second
In order to generate the second threshold value as a fluctuation value as shown in FIG. 4, the second threshold
[0029]
That is, in the second threshold
[0030]
Since the threshold value accumulated in the
Depending on the number of oversamplings, even in the above method, there may be many detected values even though there is only one incoming path. In this way, when paths are detected continuously, only the head or rear sample may be set as the path detection position.
[0031]
Next, an example of the configuration in the case where the first threshold
The first threshold
As shown in FIG. 6, the
[0032]
FIG. 8 shows the spectrum before and after input to the
FIG. 9 shows signals when the averaged output of the output from the
[0033]
The DC offset adding
That is, as shown in FIG. 9, the DC offset adding
[0034]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, since the comparison result is output from the first comparator with 1 bit, the memory size for cumulative addition can be greatly reduced as compared with the prior art. Thus, even if the correlation processing is realized in an analog manner, the subsequent processing can be easily digitized without using an A / D converter to speed up processing and reduce power consumption. Can be achieved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a multipath separation circuit as an application example of a path detection circuit.
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a path detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing an MF output when the transmission path is a two-wave model and Eb / NO indicating a noise level is 100 dB as a representative example of the MF output.
FIG. 4 is a diagram illustrating a relationship between an accumulated output and a second threshold value.
FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of an example of a second threshold value creating circuit.
FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of an example of a primary LPF circuit.
FIG. 7 is a diagram illustrating an output example from an LPF circuit.
FIG. 8 is a diagram showing a spectrum comparison between the input before the LPF circuit and the output from the LPF circuit.
FIG. 9 is a diagram illustrating a relationship between an MF output and an output of an LPF circuit and a first threshold value.
FIG. 10 is a diagram illustrating an example of MF output.
FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration of a conventional path detection apparatus.
FIG. 12 is a diagram illustrating a configuration example of a correlator.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
13, 14 ... level detector, 15 ... first adder,
16 ... 1st threshold value generator, 17 ... 1st comparator,
18 ... second adder (cumulative adder), 19 ... memory (cumulative adder),
20 ... second comparator, 21 ... second threshold value generator,
31 ... LPF circuit, 41 ... DC offset adder,
Claims (10)
受信信号を直交検波して得たI相出力およびQ相出力の各々と受信機に設定された拡散符号との相関による逆拡散出力を生成し、
これらI相の逆拡散出力とQ相の逆拡散出力との絶対値の和を第1のしきい値と比較して2値出力を生成し、
受信信号の1シンボルに相当する部分の2値出力を、複数シンボル時間にわたって累積し、
累積値を第2のしきい値と比較判定することにより、1シンボル時間中で当該累積値が第2のしきい値を越えるポイントをパスの到来ポイントと判定することを特徴とする直接スペクトラム拡散通信方式のパス検出方法。In a path detection method provided in a direct spread spectrum receiver,
Generating a despread output based on the correlation between each of the I-phase output and the Q-phase output obtained by orthogonal detection of the received signal and the spreading code set in the receiver;
The sum of the absolute values of the I-phase despread output and the Q-phase despread output is compared with the first threshold value to generate a binary output,
The binary output of the portion corresponding to one symbol of the received signal is accumulated over a plurality of symbol times,
A direct spread spectrum characterized in that by comparing and determining the accumulated value with a second threshold value, a point where the accumulated value exceeds the second threshold value during one symbol time is determined as a path arrival point. Path detection method for communication method.
受信信号を直交検波して得たI相出力およびQ相出力の各々と受信機に設定された拡散符号との相関による逆拡散出力を生成し、
これらI相の逆拡散出力とQ相の逆拡散出力との二乗値の和を第1のしきい値と比較して2値出力を生成し、
受信信号の1シンボルに相当する部分の2値出力を、複数シンボル時間にわたって累積し、
累積値を第2のしきい値と比較判定することにより、1シンボル時間中で当該累積値が第2のしきい値を越えるポイントをパスの到来ポイントと判定することを特徴とする直接スペクトラム拡散通信方式のパス検出方法。In a path detection method provided in a direct spread spectrum receiver,
Generating a despread output based on the correlation between each of the I-phase output and the Q-phase output obtained by orthogonal detection of the received signal and the spreading code set in the receiver;
The sum of square values of the I-phase despread output and the Q-phase despread output is compared with the first threshold value to generate a binary output,
The binary output of the portion corresponding to one symbol of the received signal is accumulated over a plurality of symbol times,
A direct spread spectrum characterized in that by comparing and determining the accumulated value with a second threshold value, a point where the accumulated value exceeds the second threshold value during one symbol time is determined as a path arrival point. Path detection method for communication method.
第1のしきい値と第2のしきい値の少なくともいずれか一方は、雑音を排除するために予め設定された固定値であることを特徴とする直接スペクトラム拡散通信方式のパス検出方法。In the path detection method of the direct spread spectrum communication system according to claim 1 or 2,
At least one of the first threshold value and the second threshold value is a fixed value preset in order to eliminate noise, and a path detection method of a direct spread spectrum communication system, characterized in that:
第1のしきい値と第2のしきい値の少なくともいずれか一方は、雑音を排除するために雑音量によって変動する値であることを特徴とする直接スペクトラム拡散通信方式のパス検出方法。In the path detection method of the direct spread spectrum communication system according to claim 1 or 2,
At least one of the first threshold value and the second threshold value is a value that fluctuates depending on the amount of noise in order to eliminate noise.
受信信号を直交検波して得たI相出力およびQ相出力の各々と受信機に設定された拡散符号との相関による逆拡散出力を生成する相関器と、
相関器から出力されるI相逆拡散出力とQ相逆拡散出力のレベルを求めるレベル検出器と、
レベル検出器で求められるI相逆拡散出力のレベルとQ相逆拡散出力のレベルの和を生成する第1加算器と、
第1加算器からの和出力と第1のしきい値とを比較して比較結果を2値で出力する第1比較器と、
記憶領域が1拡散符号周期以上のメモリ及び第2加算器を有して、第1比較手段からの2値出力を累加算する累加算器と、
累加算器からの出力と第2のしきい値とを比較して、比較結果をパス出現信号として出力する第2比較器と、
を備えたことを特徴とする直接スペクトラム拡散通信方式のパス検出装置。In a path detection device provided in a direct spread spectrum receiver,
A correlator for generating a despread output based on a correlation between each of the I-phase output and the Q-phase output obtained by orthogonal detection of the received signal and a spread code set in the receiver;
A level detector for determining the levels of the I-phase despread output and the Q-phase despread output output from the correlator;
A first adder for generating the sum of the level of the I-phase despread output and the level of the Q-phase despread output determined by the level detector;
A first comparator that compares the sum output from the first adder with a first threshold value and outputs a comparison result in binary;
A storage area having a memory and a second adder of one spread code period or more, and a cumulative adder for accumulating the binary output from the first comparison means;
A second comparator that compares the output from the accumulator with a second threshold value and outputs the comparison result as a path appearance signal;
A direct spread spectrum communication type path detection apparatus.
第1比較器は、比較結果を正負の符号をもった2値で出力し、
累加算器は、第1比較手段からの2値出力を符号付きで加算することを特徴とする直接スペクトラム拡散通信方式のパス検出装置。In the direct spread spectrum communication path detection device according to claim 5,
The first comparator outputs the comparison result as a binary value having a positive / negative sign,
The accumulator adds a binary output from the first comparison means with a sign, and is a direct spread spectrum communication type path detection apparatus.
第1加算器で生成された和出力に基づいて第1のしきい値を生成する第1しきい値作成器を、更に備えたことを特徴とする直接スペクトラム拡散通信方式のパス検出装置。In the direct spread spectrum communication path detection device according to claim 5 or 6,
A direct spread spectrum communication type path detection apparatus, further comprising a first threshold value generator for generating a first threshold value based on the sum output generated by the first adder.
第1しきい値作成器は、第1加算器で生成された和出力の平均値を生成する低域通過フィルタと、生成された和出力の平均値に所定のオフセットを加えて第1しきい値を生成する直流オフセット加算器と、を備えていることを特徴とする直接スペクトラム拡散通信方式のパス検出装置。The direct spread spectrum communication path detection device according to claim 7,
The first threshold value generator includes a low-pass filter that generates an average value of the sum output generated by the first adder, and a first threshold by adding a predetermined offset to the average value of the generated sum output. A direct spread spectrum communication type path detection apparatus comprising: a direct current offset adder for generating a value.
累加算器からの出力に基づいて第2のしきい値を生成する第2しきい値作成器を、更に備えたことを特徴とする直接スペクトラム拡散通信方式のパス検出装置。In the direct spread spectrum communication path detection device according to any one of claims 5 to 8,
A direct spread spectrum communication type path detection apparatus, further comprising a second threshold value generator for generating a second threshold value based on an output from an accumulator.
第2しきい値作成器は、累加算器で生成された出力の平均値を生成する低域通過フィルタと、生成された平均値に所定のオフセットを加えて第2しきい値を生成する直流オフセット加算器と、を備えていることを特徴とする直接スペクトラム拡散通信方式のパス検出装置。The direct spread spectrum communication path detection device according to claim 9,
The second threshold value generator includes a low-pass filter that generates an average value of the output generated by the accumulator, and a direct current that generates a second threshold value by adding a predetermined offset to the generated average value. And a direct spread spectrum communication type path detection apparatus.
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