JP2006319765A - Ｃｄｍａ用受信装置およびセルサーチ方法 - Google Patents

Abstract

【課題】セルサーチにおける処理時間の短縮を実現可能とするＣＤＭＡ用受信装置を得ること。
【解決手段】本発明にかかるＣＤＭＡ用受信装置は、ＣＤＭＡ方式を採用する移動機に搭載され、３段階セルサーチを実行する受信装置であって、たとえば、３段階セルサーチに関する動作を制御する制御部（５）と、Ｓｔｅｐ１を所定の無送信区間で実行するＳｔｅｐ１処理部（１２）と、Ｓｔｅｐ１実行と同時に受信データを記録し、Ｓｔｅｐ１完了後に、記録した受信データを再生するＡＤデータ記録再生部（１５）と、ＡＤデータ記録再生部（１５）が再生する受信データを用いてＳｔｅｐ２を実行するＳｔｅｐ２処理部（１３）と、Ｓｔｅｐ２完了後に、ＡＤデータ記録再生部（１５）が再生する受信データを用いてＳｔｅｐ３を実行するＳｔｅｐ３処理部（１４）と、を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ＣＤＭＡ方式を採用する移動機に搭載され、３段階セルサーチを実行するＣＤＭＡ用受信装置（以降、受信装置と呼ぶ）に関するものであり、特に、異周波数のセルサーチを行う受信装置およびそのセルサーチ方法に関するものである。

Ｗ−ＣＤＭＡ方式においては、基地局と移動機との間で無線リンクを確立するために、移動機が、下りリンクの拡散符号同期を確立する必要がある。この下りリンクの拡散符号同期を確立する処理は、セルサーチと呼ばれ、下りリンクで最も受信電力の大きい共通パイロットチャネル（ＣＰＩＣＨ：Common Pilot Channel）のスクランブルコードを有するセルを検出する。セルサーチは、たとえば、電源立ち上げ時において無線リンクを接続すべきセルを探す初期セルサーチ、ハンドオーバ先セルを探すセルサーチ、通信待ち受け時において無線リンクを接続するセルを探すセルサーチ、に分類できる。また、Ｗ−ＣＤＭＡ方式では、高速なセルサーチを実現するために３段階セルサーチが採用されている。

ここで、上記３段階セルサーチの概要を説明する。なお、３段階セルサーチの理論については、たとえば、下記非特許文献１に詳しく説明されている。
（１）Ｓｔｅｐ１：受信信号とＰＳＣとの相関検出の結果に基づいてスロットの先頭タイミングを検出する（スロットタイミングの検出）。
（２）Ｓｔｅｐ２：検出したスロットタイミングに対しては、受信信号とＳＳＣとの相関検出の結果に基づいてフレームタイミングを検出する。また、ＳＳＣの配置パターンに基づいてスクランブルコードグループを特定する。
（３）Ｓｔｅｐ３：特定されたスクランブルコードグループに属する８種類のスクランブルコード番号の全てについて逆拡散を行い、相関値の比較結果からスクランブルコードを特定する。

立川敬二監修，「W-CDMA移動通信方式」 丸善，2001年8月10日，P35〜P45

上記従来の技術によれば、セルサーチ処理に使用できる時間とセルの検出性能は規格で決まっているが、以下の観点から、セルサーチ処理の高速化、高性能化を達成することが望まれている。
（１）移動機の起動時間短縮（呼接続が可能になるまでの時間短縮）
（２）移動機が通信可能な周辺セル検出（同一周波数および異周波数のセルサーチ）によるスムーズなハンドオーバ実現
（３）セルサーチ処理部の動作率低減による消費電力削減

ここで、上記異周波数のセルサーチにおける問題点を具体的に説明する。図４は、従来の移動機における異周波数のセルサーチの動作を示す図である。たとえば、異周波数のセルサーチは、コンプレストモード実行時のギャップ（無送信区間）で行われる。なお、図４において、ＴＧＬ＃１，ＴＧＬ＃２はギャップを表し、ＴＧＤは２つ目のギャップが出現するまでの時間を表している。

異周波数のセルサーチでは、図４に示すように、ギャップの中で「無線機の受信周波数を異周波数へ切り替えて、セルサーチ処理を実行し、周波数を元に戻す」という処理を繰り返し実行する。したがって、１周波数のセルサーチ完了までには複数のギャップが必要となり、ある程度の時間が必要となる（図４の「１回のセルサーチ処理にかかる時間」に相当）。さらに、複数周波数のセルサーチを行う場合には、その処理を全て終えるまでにかなりの時間を必要とする。

また、セルサーチにおけるＳｔｅｐ１，Ｓｔｅｐ２，Ｓｔｅｐ３が複数ギャップに分散するため、処理タイミングの判定、周波数の切り替えおよび復帰処理などのスケジューリングが複雑化し、制御ソフトウェアの負担が増大する。

また、フェージングの影響から、セルサーチＳｔｅｐ１，Ｓｔｅｐ２，Ｓｔｅｐ３の各段階で、Ｐ−ＳＣＨ、Ｓ−ＳＣＨおよびＣＰＩＣＨ信号の受信品質が変動するため（図４の無線品質を参照）、各段階における検出率にばらつきが生じ、セル検出性能を低下させてしまう可能性がある。たとえば、図４においては、Ｓｔｅｐ２実行時の無線品質が悪いため、Ｓｔｅｐ２の検出性能が他のＳｔｅｐに比べ悪い場合を示している。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、セルサーチにおける処理時間の短縮を実現可能とするＣＤＭＡ用受信装置およびセルサーチ方法を得ることを目的とする。また、セルサーチに関する制御ソフトウェアの負担軽減、セル検出性能の向上、を実現可能とするＣＤＭＡ用受信装置およびセルサーチ方法を得ることを目的とする。

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ＣＤＭＡ用受信装置は、ＣＤＭＡ方式を採用する移動機に搭載され、３段階セルサーチ（Ｓｔｅｐ１、Ｓｔｅｐ２、Ｓｔｅｐ３）を実行するＣＤＭＡ用受信装置であって、たとえば、前記３段階セルサーチに関する動作を制御する制御手段と、前記制御手段の制御により、Ｓｔｅｐ１を所定の無送信区間で実行するＳｔｅｐ１処理手段と、前記制御手段の制御により、Ｓｔｅｐ１実行と同時に受信データを記録し、Ｓｔｅｐ１完了後に、記録した受信データを再生するデータ記録再生手段と、前記制御手段の制御により、前記データ記録再生手段が再生する受信データを用いてＳｔｅｐ２を実行するＳｔｅｐ２処理手段と、前記制御手段の制御により、Ｓｔｅｐ２完了後に、前記データ記録再生手段が再生する受信データを用いてＳｔｅｐ３を実行するＳｔｅｐ３処理手段と、を備えることを特徴とする。

この発明によれば、Ｓｔｅｐ１を実行しながら受信データを記録し、Ｓｔｅｐ１完了後に、記録したデータを再生してＳｔｅｐ２およびＳｔｅｐ３を実行することとしたので、従来と比較してセルサーチ完了までに要する時間を大幅に短縮することができる、という効果を奏する。

以下に、本発明にかかるＣＤＭＡ用受信装置（以降、受信装置と呼ぶ）およびセルサーチ方法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。

図１は、Ｗ−ＣＤＭＡ方式を採用する移動機に搭載された受信装置、すなわち、本発明にかかる受信装置の構成例を示す図である。この受信装置は、アンテナで受信した信号の増幅や無線周波数信号のベースバンド周波数への変換など、一般的な受信処理を実行する無線受信部１と、Ａ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ）２と、サーチャ部３と、フィンガ部４と、制御部（ＤＳＰ）５と、を備えている。また、上記サーチャ部３は、Ｓｔｅｐ１処理部１２，Ｓｔｅｐ２処理部１３，Ｓｔｅｐ３処理部１４，複素ベースバンド信号を記録再生するＡＤデータ記録再生部１５を有するセルサーチ処理部１１と、パスサーチ処理部１６と、を備えている。

なお、Ｗ−ＣＤＭＡ方式では、高速なセルサーチを実現するために３段階セルサーチが採用され、下りリンクで最も受信電力の大きい共通パイロットチャネル（ＣＰＩＣＨ：Common Pilot Channel）のスクランブルコードを有するセルを検出する。ただし、ＣＰＩＣＨは、１フレームが１５スロットで構成され、１スロットが１０シンボルで構成され、１シンボルが２５６チップで構成されている。また、各スロットの先頭２５６チップ長区間には、“Primary Synchronization Channel：Ｐ−ＳＣＨ”および“Secondary Synchronization Channel：Ｓ−ＳＣＨ”がコード多重されて送信される。また、Ｐ−ＳＣＨの拡散には、“Primary synchronization code：ＰＳＣ”が用いられ、Ｓ−ＳＣＨの拡散には、“Secondary synchronization code：ＳＳＣ”が用いられる。また、ＰＳＣは全てのセルで共通であり、ＳＳＣは、全部で１６種類あり、６４個のスクランブルコードグループに対応して、スロット＃０〜スロット＃１４にどの種類のＳＳＣを割り当てるかが決められている（3GPP TS 25.213 V3.9.0(2003-12), P21〜P23参照）。また、１つのスクランブルコードグループに対しては、８種類のスクランブルコード番号が決められており、セルサーチの最終目標は、このスクランブルコードを特定することである。

ここで、図１および図２を用いて、本実施の形態の受信装置の特徴的な動作について説明する。図２は、本実施の形態の受信装置における異周波数のセルサーチの動作を示す図である。

Ｓｔｅｐ１処理部１２は、制御部５からサーチスロット数（Ｎｓ１）が設定され、その後、サーチ開始を指示された後、Ａ／Ｄ変換器２から出力される複素ベースバンド信号とＰＳＣとの相関検出を行い、相関値の大きい順に、制御部５が設定した数のパス、すなわち、スロットタイミング候補を選択する（図２における「異周波数へ切り替え」→「Ｓｔｅｐ１」→「復帰」に相当）。ここでは、ギャップ（図２におけるＴＧＬ＃１に相当）の中で「異周波数へ切り替えて、Ｓｔｅｐ１を実行し、周波数を元に戻す」という処理を実行する。そして、各パス（スロットタイミング＃１，スロットタイミング＃２，…，スロットタイミング＃Ｎ）の位相情報を制御部５に対して通知する。

このとき、ＡＤデータ記録再生部１５は、制御部５に制御により、指定されたタイミングに基づいて、指定された期間にわたってＡ／Ｄ変換器２から出力される複素ベースバンド信号をメモリに蓄積する（図２における「ＡＤデータ記録」に相当）。

なお、上記処理を実行するために、制御部５は、Ｓｔｅｐ１処理部１２に対してサーチ開始を指示し、同時に、ＡＤデータ記録再生部１５に対して複素ベースバンド信号のメモリへの蓄積を指示する。

つぎに、制御部５は、Ｓｔｅｐ１処理部１２から位置情報を受け取った後（Ｓｔｅｐ１処理完了後）、つぎのギャップ（図２のＴＧＬ＃２に相当）を待たずに、Ｓｔｅｐ２処理部１３に対してサーチ開始を指示し、同時に、ＡＤデータ記録再生部１５に対してメモリ内に蓄積された複素ベースバンド信号の再生を指示する。たとえば、制御部５は、スロットタイミング候補の中からスロットタイミング候補＃１（最大相関パス）を選択し、その位相情報に基づいて再生時のメモリ先頭アドレスを求め、ＡＤデータ記録再生部１５に設定する（スロットタイミング候補＃１から再生，図３参照)。

ＡＤデータ記録再生部１５は、上記制御部５の制御により、指定された先頭アドレスから、指定された期間にわたって記録された複素ベースバンド信号を再生する（図２における「ＡＤデータ再生＃１」に相当）。なお、セルサーチＳｔｅｐ２においては連続する３つ以上のＳＳＣを検出しなければフレームタイミングおよびスクランブルコードグループ番号を特定できないので、ＡＤデータ記録再生部１５の蓄積再生期間（メモリ容量）としては、３スロット以上が設定される。

また、Ｓｔｅｐ２処理部１３は、上記制御部５の制御により、サーチスロット数（Ｎｓ２）が設定され、その後、サーチ開始を指示された後、ＡＤデータ記録再生部１５が再生した複素ベースバンド信号とＳＳＣとの相関検出を行い、ＳＳＣの配置パターンによってスクランブルコードグループおよびフレームタイミングを特定し（図２における「Ｓｔｅｐ２」に相当）、その結果を制御部５に通知する。

つぎに、制御部５は、Ｓｔｅｐ２処理部１３からスクランブルコードグループおよびフレームタイミングを受け取った後（Ｓｔｅｐ２処理完了後）、つぎのギャップ（図２のＴＧＬ＃２に相当）を待つことなく、Ｓｔｅｐ３処理部１４に対してサーチ開始を指示し、同時に、ＡＤデータ記録再生部１５に対してメモリ内に蓄積された複素ベースバンド信号の再生を再度指示する（先頭アドレス、再生期間は、たとえば、Ｓｔｅｐ２サーチ時と同様に設定する）。

ここでも、ＡＤデータ記録再生部１５は、上記制御部５の制御により、指定された先頭アドレスから、指定された期間にわたって記録された複素ベースバンド信号を再生する（図２における「ＡＤデータ再生＃２」に相当）。

また、Ｓｔｅｐ３処理部１４は、上記制御部５の制御により、サーチスロット数（Ｎｓ３）が設定され、その後、サーチ開始を指示された後、ＡＤデータ記録再生部１５が再生した複素ベースバンド信号と、Ｓｔｅｐ２処理部１３で特定されたスクランブルコードグループに属する８個のスクランブルコードと、を用いてＣＰＩＣＨの逆拡散を行い、最大の相関値を検出することにより受信信号に乗算されているスクランブルコードを特定し（図２における「Ｓｔｅｐ３」に相当）、その結果を制御部５に対して通知する。

以上、本実施の形態においては、セルサーチＳｔｅｐ１を実行しながら、複素ベースバンド信号をメモリへ記録し、セルサーチＳｔｅｐ１完了後に、記録したデータを再生してセルサーチＳｔｅｐ２およびＳｔｅｐ３を実行することとした。これにより、異周波数のセルサーチが、１周波数あたり、たとえば、図２に示す処理（図２に示す「１回のセルサーチ処理に必要な時間」に相当）に変更できるため、セルサーチ完了までに要する時間を大幅に短縮することができる。

また、本実施の形態では、たとえば、図２に示すように、１周波数のセルサーチを１つのギャップで処理できるので、処理タイミングの判定、周波数の切り替えおよび復帰処理などのスケジューリングを簡単化でき、ひいては、セルサーチにかかわる制御ソフトウェアの負担を軽減できる。また、処理時間の短縮および制御ソフトウェアの負担軽減などにより、セルサーチ処理にかかわる動作率を低減することができるので、これにより、移動機全体の消費電力を削減することも可能となる。

さらに、本実施の形態では、セルサーチＳｔｅｐ１，Ｓｔｅｐ２，Ｓｔｅｐ３において、同じ区間の受信信号を用いることができるため、各段階で異なる受信信号を用いる場合と比較して、フェージング等に起因したセル検出性能低下を抑制することができる。

なお、上記においては、Ｓｔｅｐ２処理部１３が一つの場合について説明したが、本実施の形態においては、たとえば、Ｓｔｅｐ２処理部１３をＭ個用意し、Ｓｔｅｐ１処理部１２で検出したパス（スロットタイミング候補）からＭ個選択し（たとえば、スロットタイミング＃１，スロットタイミング＃２，…，スロットタイミング＃Ｍ)、その後、各Ｓｔｅｐ２処理部１３がＳｔｅｐ２を実行することとしてもよい。具体的には、ＡＤデータ記録再生部１５に与える再生時のメモリ先頭アドレスとして、制御部５は、たとえば、Ｓｔｅｐ１で最初に見つかったスロットタイミングに対応するアドレスを設定する。そして、制御部５は、各Ｓｔｅｐ２処理部１３に対して、個別にスロットタイミング＃１，スロットタイミング＃２，…，スロットタイミング＃Ｍを割り当て、さらに、個別にサーチスロット数（Ｎｓ２（１），Ｎｓ２（２），…，Ｎｓ２（Ｍ））を設定する。その後、制御部５は、ＡＤデータ記録再生部１５に対して再生開始を指示し、さらに、各スロットタイミングの再生開始時刻において各Ｓｔｅｐ２処理部１３に対してサーチ開始を指示する。なお、これらの処理を行う場合には、Ｍ個のＳｔｅｐ３処理部１４を用意し、Ｓｔｅｐ２と同様にＡＤデータを再生し、Ｍ個のＳｔｅｐ３処理部１４がＳｔｅｐ３を実行する。これにより、メモリ（ＡＤデータ記録再生部）を増加させることなく、複数のスロットタイミング候補についてセルサーチを実行することができる。

以上のように、本発明にかかる受信装置およびセルサーチ方法は、ＣＤＭＡ方式を採用する移動機に有用であり、特に、異周波数のセルサーチを実行する移動機に適している。

本発明にかかる受信装置の構成例を示す図である。 本発明にかかる受信装置における異周波数のセルサーチの動作を示す図である。 データ再生の一例を示す図である。 従来の移動機における異周波数のセルサーチの動作を示す図である。

符号の説明

１ 無線受信部
２ Ａ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ）
３ サーチャ部
４ フィンガ部
５ 制御部（ＤＳＰ）
１１ セルサーチ処理部
１２ Ｓｔｅｐ１処理部
１３ Ｓｔｅｐ２処理部
１４ Ｓｔｅｐ３処理部
１５ ＡＤデータ記録再生部
１６ パスサーチ処理部

Claims (9)

1. ＣＤＭＡ方式を採用する移動機に搭載され、３段階セルサーチ（Ｓｔｅｐ１、Ｓｔｅｐ２、Ｓｔｅｐ３）を実行するＣＤＭＡ用受信装置において、
   前記３段階セルサーチに関する動作を制御する制御手段と、
   前記制御手段の制御により、Ｓｔｅｐ１を所定の無送信区間で実行するＳｔｅｐ１処理手段と、
   前記制御手段の制御により、Ｓｔｅｐ１実行と同時に受信データを記録し、Ｓｔｅｐ１完了後に、記録した受信データを再生するデータ記録再生手段と、
   前記制御手段の制御により、前記データ記録再生手段が再生する受信データを用いてＳｔｅｐ２を実行するＳｔｅｐ２処理手段と、
   前記制御手段の制御により、Ｓｔｅｐ２完了後に、前記データ記録再生手段が再生する受信データを用いてＳｔｅｐ３を実行するＳｔｅｐ３処理手段と、
   を備えることを特徴とするＣＤＭＡ用受信装置。
2. 前記Ｓｔｅｐ１、前記Ｓｔｅｐ２および前記Ｓｔｅｐ３において、同一区間の受信データを用いることを特徴とする請求項１に記載のＣＤＭＡ用受信装置。
3. 前記Ｓｔｅｐ１完了後、前記Ｓｔｅｐ２および前記Ｓｔｅｐ３を、次の無送信区間を待つことなく実行することを特徴とする請求項１または２に記載のＣＤＭＡ用受信装置。
4. 前記制御手段は、Ｓｔｅｐ１の実行により検出されるスロットタイミングの候補に関する位相情報に基づいて、受信データ再生時の先頭アドレスを求め、当該先頭アドレスを前記データ記録再生手段に対して指定することを特徴とする請求項１、２または３に記載のＣＤＭＡ用受信装置。
5. 前記データ記録再生手段は、指定された期間にわたって受信データを記録し、さらに、前記先頭アドレスから、指定された期間にわたって記録された受信データを再生することを特徴とする請求項４に記載のＣＤＭＡ用受信装置。
6. 前記Ｓｔｅｐ２処理手段および前記Ｓｔｅｐ３処理手段をＭ（２以上の整数）個用意し、前記Ｓｔｅｐ１処理手段により検出されるスロットタイミング候補の中から選択したＭ個の候補単位に、Ｓｔｅｐ２およびＳｔｅｐ３を実行す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ＣＤＭＡ用受信装置。
7. ＣＤＭＡ方式を採用する移動機が３段階セルサーチ（Ｓｔｅｐ１、Ｓｔｅｐ２、Ｓｔｅｐ３）を実行する場合のセルサーチ方法であって、
   Ｓｔｅｐ１を所定の無送信区間で実行する第１の工程と、
   Ｓｔｅｐ１実行と同時に受信データを記録する第２の工程と、
   Ｓｔｅｐ１完了後に、前記第２の工程にて記録された受信データを再生する第３の工程と、
   前記第３の工程にて再生された受信データを用いてＳｔｅｐ２を実行する第４の工程と、
   Ｓｔｅｐ２完了後に、前記第２の工程にて記録された受信データを再生する第５の工程と、
   前記第５の工程にて再生された受信データを用いてＳｔｅｐ３を実行する第６の工程と、
   を有することを特徴とするセルサーチ方法。
8. 前記Ｓｔｅｐ１、前記Ｓｔｅｐ２および前記Ｓｔｅｐ３において、同一区間の受信データを用いることを特徴とする請求項７に記載のセルサーチ方法。
9. 前記Ｓｔｅｐ１完了後、前記Ｓｔｅｐ２および前記Ｓｔｅｐ３を、次の無送信区間を待つことなく実行することを特徴とする請求項７または８に記載のセルサーチ方法。
   

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