JP2005110030A - Cell search method, receiving apparatus, and mobile communication terminal apparatus - Google Patents
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Abstract
【課題】 ダイナミックレンジの大きな線形増幅器を使用することなく、基地局からの受信信号のSNRが低いときでも、初期セルサーチの性能を向上させるセルサーチ方法、並びにその方法を実施する受信装置及び移動体通信端末装置を提供すること。
【解決手段】 受信装置100は、基地局との同期が確立されるまでは、受信信号を飽和型増幅する飽和型増幅器115と、基地局との同期が確立された後は、受信信号を線形増幅する線形増幅器116と、飽和型増幅された受信信号又は線形増幅された受信信号を比較的小さいダイナミックレンジでアナログ/ディジタル変換するアナログ/ディジタル変換器120と、を具備する。
【選択図】 図1
PROBLEM TO BE SOLVED: To improve a performance of an initial cell search even when the SNR of a received signal from a base station is low without using a linear amplifier having a large dynamic range, and a receiving apparatus and a mobile for implementing the method To provide a body communication terminal device.
A receiving apparatus 100 linearly converts a received signal into a saturated amplifier 115 that saturates and amplifies a received signal until the synchronization with the base station is established, and after the synchronization with the base station is established. A linear amplifier 116 for amplifying, and an analog / digital converter 120 for analog / digital conversion of the saturation-amplified received signal or the linearly amplified received signal with a relatively small dynamic range.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、セルラー方式の無線通信システムにおいて使用されるセルサーチ方法、並びにこのセルサーチ方法を実施する受信装置及び移動体通信端末装置に関する。 The present invention relates to a cell search method used in a cellular radio communication system, and a receiving apparatus and a mobile communication terminal apparatus that implement the cell search method.
従来から携帯電話等の移動体通信端末装置を構成要素とする無線通信システムでは、限られた周波数帯域を有効に利用するため、通信エリアを複数のセルに分割し、そのセル毎に基地局を設けるセルラー方式が採用されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, in a wireless communication system having mobile communication terminal devices such as mobile phones as components, in order to effectively use a limited frequency band, a communication area is divided into a plurality of cells, and a base station is assigned to each cell. A cellular system is provided.
図5に、セルラー方式の無線通信システムの概要を示す。セル50には、基地局51が設置されており、またセル50に隣接するセル60には、基地局61が設置されている。セル50の通信エリア内に居る移動局52、53は、無線通信を開始するに当たって、それぞれが基地局51との間にチャネルを形成する必要がある。移動局52、53は、基地局51から周期的に送信されてくるパイロット信号を捕捉して、基地局51との同期を確立し、またコード同定等を行うことによって、基地局51との間にチャネルを形成する。このように、セル50の通信エリア内に居る移動局52、53がその基地局51との間にチャネルを形成するまでに行う一連の信号処理を「セルサーチ」と称する。特に、移動局52、53が起動後に初めてチャネルを形成する場合を「初期セルサーチ」と称し、また基地局51との間にチャネルを形成した後、セル50の通信エリア内からセル60の通信エリア内に移動したときに備えて、移動局52、53が基地局61から送信されてくるパイロット信号に基づいて行うセルサーチを「周辺セルサーチ」と称する。
FIG. 5 shows an outline of a cellular radio communication system. A
ところで、第3世代の携帯電話通信方式として、中国発の規格であるTD−SCDMA(Time Division Synchronous Code Division Multiple Access)方式が策定されている。TD−SCDMA方式は、CDMA(Code Division Multiple Access)方式にTDMA(Time Division Multiplexing Access)方式の技術を取り入れた方式であって、移動局から基地局へ無線信号を送信するアップリンクと基地局から移動局へ無線信号を送信するダウンリンクとを時分割で細かく切り替えて通信するTDD(Time Division Duplex)方式である。 By the way, a TD-SCDMA (Time Division Synchronous Code Division Multiple Access) system, which is a standard originated in China, has been formulated as a third generation mobile phone communication system. The TD-SCDMA scheme is a scheme in which a TDMA (Time Division Multiplexing Access) scheme technique is incorporated into a CDMA (Code Division Multiple Access) scheme, and includes an uplink and a base station that transmit radio signals from a mobile station to a base station. This is a TDD (Time Division Duplex) system in which a downlink that transmits a radio signal to a mobile station is finely switched in a time division manner for communication.
図6に、TD−SCDMA方式のフレームフォーマットを示す。TD−SCDMA方式のサブフレームは、スロットタイム675μsである7つのスロットTS#0〜#6と、ダウンリンクのパイロット信号を含むスロットDwPTS(Downlink Pilot Time Slot physical channel)と、アップリンクのパイロット信号を含むスロットUpPTS(Uplink Pilot Time Slot physical channel)と、2つのガードスロットGP(Guard Period)と、から構成される。従って、TD−SCDMA方式の無線通信システムにおいて、移動局52、53は、DwPTS及びUpPTSのパイロット信号を基地局51、61と送受信することによってセルサーチを行うことになる。なお、TD−SCDMA方式の無線通信システムでは、移動局52、53がUpPTSを共用することになる。
FIG. 6 shows a frame format of the TD-SCDMA system. The subframe of the TD-SCDMA system includes seven
また、TD−SCDMA方式の無線通信システムでは、4ステップセルサーチと呼ばれるセルサーチ方式が採用されている。4ステップセルサーチでは、TS#0に含まれるビーコンチャネルのミッドアンブルコードと、DwPTSに含まれるSYNC−DLコードと、に基づいて、移動局52、53が基地局51、61との同期捕捉及びコード同定等を行う。
Further, in a TD-SCDMA wireless communication system, a cell search method called 4-step cell search is adopted. In the 4-step cell search, based on the beacon channel midamble code included in
4ステップセルサーチにおいて、移動局52、53が行う信号処理の具体的な手順は、以下の通りである。
(Step1)同期捕捉及びコードグループの同定
1. 1サブフレームの受信信号に基づいて32種類のSYNC−DLコード毎の遅延プロファイルを取得する。
2. 相関値の最大値を検出することにより、SYNC−DLコードとDwPTSのタイミングとを同時に検出する。
(Step2)ベーシックミッドアンブルコード及びスクランブリングコードの同定
1. TS#0に含まれるビーコンチャネル又はP−CCPCH(Primary Common Control Physical Channel)のミッドアンブル部と、Step1で検出されたコードグループのベーシックミッドアンブル4種類との相関を取る。
2. 相関値が最大のものを、セルサーチを行っているセルのベーシックミッドアンブルと同定する。
3. 上記2.で同定したベーシックミッドアンブルに対応するスクランブリングコードを同定する。
(Step3)フレーム同期およびマルチフレーム制御の同期
1. TS#0に含まれるビーコンチャネル又はP−CCPCHのミッドアンブル部とDwPTSの位相差を算出する。
2. 2フレーム(4サブフレーム)周期の位相差パターンからフレームの先頭を検出する。
3. 次の4サブフレームにP−CCPCHがある「S1」か、ない「S2」か、を検出する。
(Step4)報知チャネル(BCH:Broadcast CHannel)情報取得
1. BCHを復調する。
The specific procedure of signal processing performed by the
(Step 1) Synchronization acquisition and code group identification Delay profiles for each of the 32 types of SYNC-DL codes are acquired based on the received signal of one subframe.
2. By detecting the maximum correlation value, the SYNC-DL code and the DwPTS timing are detected simultaneously.
(Step 2) Identification of basic midamble code and scrambling code Correlation between the beacon channel or the P-CCPCH (Primary Common Control Physical Channel) midamble part included in
2. The one with the largest correlation value is identified as the basic midamble of the cell that is performing the cell search.
3. 2. The scrambling code corresponding to the basic midamble identified in
(Step 3) Frame synchronization and multi-frame control synchronization A phase difference between the beacon channel included in
2. The head of a frame is detected from a phase difference pattern with a period of 2 frames (4 subframes).
3. It is detected whether “S1” or “S2” in which the P-CCPCH is present in the next four subframes.
(Step 4) Broadcast channel (BCH)
図7は、TD−SCDMA方式の無線通信システムにおいて、セルサーチを行う受信装置10の構成を示すブロック図である。移動局52、53は共に、受信装置10を具備しているものとする。なお、図7に示す受信装置10を用いることにより、移動局52、53における受信信号の受信レベルの変動が大きかったり、周波数オフセットが大きかったりするときでも、同期捕捉を的確に行えるようにする技術が特許文献1に記載されている。
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of receiving
受信装置10は、アンテナ素子11、低雑音アンプ12、周波数変換器13、線形増幅器14、オートゲインコントローラー(AGC)15、アナログ/ディジタル変換器(A/D変換器)16、相関器17、規格化部18、相関ピーク検出器19、受信タイミング出力端子20、基準電力供給端子21、復調器22及び復調信号出力端子23を具備する。
The
アンテナ素子11によって捕捉された基地局51からの無線信号は、低雑音アンプ12及び周波数変換器13で所定の信号処理を施された後に、線形増幅器14に入力される。線形増幅器14において、受信信号は、その受信レベルに応じてAGC15によって調節されたゲイン値で線形増幅される。線形増幅された受信信号は、A/D変換器16に入力されてディジタル信号に変換された後に、相関器17と復調器22とにそれぞれ入力される。相関器17において、受信信号は、予め用意された既知コードとの相関を取られ、その相関値が規格化部18に入力される。規格化部18において、受信信号の相関値は、AGC15から入力されてくる受信レベルの情報に基づいて、その受信レベルで規格化された後に、相関ピーク検出器19に入力される。相関ピーク検出器19においては、規格化された受信信号の相関値のピーク検出が行われる。そして、相関ピーク検出器19によって検出された相関ピークの位置(タイミング)についての情報が、受信タイミング出力端子20から取り出される。
A radio signal from the
ここで、移動局52において、相関器17から規格化部18に入力される受信信号の相関値が図8(a)に示す態様であると仮定する。移動局52における受信信号の相関値が図8(a)に示す態様となるのは、移動局53が基地局51よりも物理的に近い位置に居るため、移動局52には、基地局51からDwPTSで送信されてくる無線信号よりも移動局53からUpPTSで送信されてくる無線信号の方がより高い受信レベルで受信されるからである。
Here, it is assumed that the correlation value of the received signal input from the correlator 17 to the normalization unit 18 in the
仮に、移動局52が規格化部18を具備しないとすると、図8(a)に示す態様の相関値が相関ピーク検出器19に入力されることになる。この仮定の下に、移動局52が初期セルサーチを実施したとすると、相関ピーク検出器19は、UpPTSにおける相関ピークPUをDwPTSの相関ピークPDと誤検出してしまうことになる。なぜなら、初期セルサーチにおいて、移動局52は、基地局51との同期が未だ確立されていないため、DwPTSとDwPTSとを峻別できないからである。このようにUpPTSにおける相関ピークPUをDwPTSにおける相関ピークPDと誤検出してしまった場合、移動局52は、当然ながら基地局51との同期捕捉ができないため、初期セルサーチを再度実施しなければならなくなる。
If the
一方で、移動局52が規格化部18を具備すれば、規格化部18によってDwPTSにおける相関値はDwPTSにおける受信レベルに応じて規格化され、同様にUpPTSにおける相関値もUpPTSにおける受信レベルに応じて規格化される。規格化部18によって規格化された後の受信信号の相関値の態様を図8(b)に示す。図8(b)では、図8(a)よりもUpPTSにおける相関値が全体的に低下し、DwPTSにおける相関ピークPDがUpPTSにおける相関ピークPUよりも高くなっている。従って、図8(b)を図8(a)と比較することにより、移動局52が規格化部18を具備すれば、相関ピーク検出器19は、DwPTSにおける相関ピークPDを正しく検出することができるようになることが判る。
しかしながら、移動局52が従来の受信装置10を具備したとしても、基地局51から送信されてくる無線信号のSNR(Signal to Noise Ratio)が一層低くなると、相関ピーク検出器19がUpPTSにおける相関ピークPUをDwPTSの相関ピークPDと誤検出するようになる。即ち、移動局52において、受信信号のSNRが一層低下すると、規格化部18から相関ピーク検出器19に入力される受信信号の相関値が図8(c)の態様となる。基地局51からの無線信号のSNRが低下する具体例としては、移動局52が移動することによって基地局51と移動局52との間に障害物が介在するようになった場合や基地局51と移動局52との間の物理的な距離が長くなった場合が挙げられる。
However, even if the
ここで、基地局51からの無線信号のSNRが一層低くなると、移動局52の相関ピーク検出器19に入力される受信信号の相関値が図8(c)の態様となる理由について、図9及び図10を適宜参照しつつ説明する。TD−SCDMA方式の無線通信システムでは、信号変調方式として位相変調方式が採用されていることから、基地局51からQPSK(Quadrature phase shift keying)方式で変調された無線信号が送信され、その無線信号が雑音を含んで移動局52に受信される場合を想定する。図9に、基地局51から送信された時点の無線信号70と、この送信時の無線信号70が雑音の影響によってずれる範囲71と、移動局52での受信信号の平均受信レベル72と、を直交成分(Quadrature component)と同相成分(In-phase component)とを座標軸とする直交座標平面上に示す。図9において、送信時の無線信号70は雑音を含まないため4つの象限にそれぞれ点として均等に配置されており、また送信時の無線信号70が雑音の影響によってずれる範囲71は送信時の無線信号70を中心とする斜線を引かれた円で表示されており、また受信信号の平均受信レベル72は送信時の無線信号70の4つの点を通る円で表されている。この図9を用いて基地局51からの無線信号のSNRが低下することを示すとすれば、斜線を引かれた円の直径をより大きくすることになる。
Here, the reason why the correlation value of the received signal input to the correlation peak detector 19 of the
大きな雑音を含む受信信号即ちSNRの低い受信信号が線形増幅器14によって線形増幅された後にA/D変換器16に入力された場合、この受信信号は、A/D変換器16によって図10に示す矩形の枠80の内側又はその周辺上に集束させられる。即ち、移動局52において、矩形の枠80からはみ出た斜線部で観測された受信信号は、A/D変換器16によって矩形の枠80と直線距離が最も短いその周辺上の点で観測されたものと擬制される。そして、受信信号のSNRが低くなるに従って、上記の通り斜線部の範囲が一層大きくなるため、A/D変換に依拠する受信信号の位相及び受信レベルの変動量も一層大きくなる。このようにA/D変換後の受信信号が送信時の無線信号70と大きく相違するようになれば、相関器17によって相関値を求めても、その相関ピークPDが低くなることは自明である。
When a received signal including a large noise, that is, a received signal having a low SNR, is linearly amplified by the linear amplifier 14 and then input to the A /
なお、移動局52において、A/D変換器16のダイナミックレンジは、通常は線形増幅器14で線形増幅された受信信号の平均受信レベルに合わせて設計される。移動局52のA/D変換器16として、雑音の影響によってずれる範囲71の全体を包含するほど大きなダイナミックレンジのA/D変換器を使用すれば、上記のA/D変換に依拠する諸問題を解決できるが、このようなA/D変換器は、非常に高価で、かつ、消費電力が大きいため、移動局52の構成部材としては不適当である。従って、移動局52のA/D変換器16には、ダイナミックレンジの比較的小さいものを採用せざるを得ず、またダイナミックレンジの比較的小さいA/D変換器を使用する場合には、A/D変換に依拠する受信信号の位相及び受信レベルの変動量を小さくすることにも留意しなければならないため、A/D変換器16のダイナミックレンジは、必然的に受信信号の平均受信レベルに合わせて設定されることになる。
In the
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、ダイナミックレンジの大きな線形増幅器を使用することなく、基地局からの受信信号のSNRが低いときでも、初期セルサーチの性能を向上させるセルサーチ方法、並びにその方法を実施する受信装置及び移動体通信端末装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and a cell search method for improving the performance of an initial cell search even when the SNR of a received signal from a base station is low without using a linear amplifier having a large dynamic range. An object of the present invention is to provide a receiving apparatus and a mobile communication terminal apparatus that implement the method.
本発明に係るセルサーチ方法は、基地局から送信されてくる無線信号を受信する受信ステップと、前記基地局との同期が確立されるまでは、受信信号を飽和型増幅する飽和型増幅ステップと、前記基地局との同期が確立された後は、前記受信信号を線形増幅する線形増幅ステップと、飽和型増幅された前記受信信号又は線形増幅された前記受信信号をアナログ/ディジタル変換する変換ステップと、ディジタル信号に変換された前記受信信号と既知コードとの相関値を求める相関ステップと、前記相関値を受信レベルで規格化する規格化ステップと、規格化された前記相関値に基づいて相関ピークを検出する検出ステップと、を具備するようにした。 The cell search method according to the present invention includes a reception step of receiving a radio signal transmitted from a base station, and a saturation type amplification step of performing saturation type amplification of the received signal until synchronization with the base station is established. After the synchronization with the base station is established, a linear amplification step for linearly amplifying the received signal, and a conversion step for analog / digital conversion of the saturation-amplified received signal or the linearly amplified received signal A correlation step for obtaining a correlation value between the received signal converted into a digital signal and a known code, a normalization step for normalizing the correlation value at a reception level, and a correlation based on the normalized correlation value And a detection step for detecting a peak.
この方法によれば、飽和型増幅された受信信号に基づいて初期セルサーチが行われ、かつ、初期セルサーチによって基地局との同期が確立された後は、線形増幅された受信信号に基づいてこの基地局との間で無線通信が行われるため、基地局からの受信信号のSNRが低くても、初期セルサーチの性能を向上させ、かつ、同期確立後には従来通りの高い受信性能を維持することができる。 According to this method, after the initial cell search is performed based on the saturation-amplified received signal, and after synchronization with the base station is established by the initial cell search, based on the linearly amplified received signal, Since wireless communication is performed with this base station, even if the SNR of the received signal from the base station is low, the performance of the initial cell search is improved and the high reception performance as before is maintained after synchronization is established. can do.
本発明に係る受信装置は、基地局から送信されてくる無線信号を受信する受信手段と、前記基地局との同期が確立されるまでは、受信信号を飽和型増幅する飽和型増幅器と、前記基地局との同期が確立された後は、前記受信信号を線形増幅する線形増幅器と、飽和型増幅された前記受信信号又は線形増幅された前記受信信号をアナログ/ディジタル変換するアナログ/ディジタル変換器と、ディジタル信号に変換された前記受信信号と既知コードとの相関値を求める相関器と、前記相関値を受信レベルで規格化する規格化手段と、規格化された前記相関値に基づいて相関ピークを検出する検出手段と、を具備する構成を採る。 The receiving apparatus according to the present invention includes a receiving unit that receives a radio signal transmitted from a base station, a saturation amplifier that saturates and amplifies the received signal until synchronization with the base station is established, After synchronization with the base station is established, a linear amplifier that linearly amplifies the received signal, and an analog / digital converter that performs analog / digital conversion of the saturation-amplified received signal or the linearly amplified received signal A correlator for obtaining a correlation value between the received signal converted into a digital signal and a known code, a normalizing means for normalizing the correlation value at a reception level, and a correlation based on the normalized correlation value And a detecting means for detecting a peak.
この構成によれば、飽和型増幅された受信信号に基づいて初期セルサーチが行われ、かつ、初期セルサーチによって基地局との同期が確立された後は、線形増幅された受信信号に基づいてこの基地局との間で無線通信が行われるため、基地局からの受信信号のSNRが低くても、初期セルサーチの性能を向上させ、かつ、同期確立後には従来通りの高い受信性能を維持することができる。 According to this configuration, after the initial cell search is performed based on the saturation-amplified received signal and synchronization with the base station is established by the initial cell search, the linearly amplified received signal is used. Since wireless communication is performed with this base station, even if the SNR of the received signal from the base station is low, the performance of the initial cell search is improved and the high reception performance as before is maintained after synchronization is established. can do.
この発明に係る受信装置は、基地局から送信されてくる無線信号を受信する受信手段と、前記基地局との同期が確立されるまでは、受信信号を飽和領域で飽和型増幅し、前記基地局との同期が確立された後は、前記受信信号を線形領域で線形増幅する線形増幅器と、飽和型増幅された前記受信信号又は線形増幅された前記受信信号をアナログ/ディジタル変換するアナログ/ディジタル変換器と、ディジタル信号に変換された前記受信信号と既知コードとの相関値を求める相関器と、前記相関値を受信レベルで規格化する規格化手段と、規格化された前記相関値に基づいて相関ピークを検出する検出手段と、を具備する構成を採る。 The receiving apparatus according to the present invention includes a receiving unit that receives a radio signal transmitted from a base station, and saturation-amplifies the received signal in a saturation region until synchronization with the base station is established, After synchronization with the station is established, a linear amplifier that linearly amplifies the received signal in a linear region, and an analog / digital converter that performs analog / digital conversion on the saturation-amplified received signal or the linearly amplified received signal. A converter, a correlator for obtaining a correlation value between the received signal converted into a digital signal and a known code, a normalizing means for normalizing the correlation value at a reception level, and based on the normalized correlation value And detecting means for detecting a correlation peak.
この構成によれば、初期セルサーチでは線形増幅器における飽和領域で受信信号を飽和型増幅し、初期セルサーチの終了後ではこの線形増幅器の線形領域で受信信号を増幅するため、初期セルサーチとその後の無線通信とにおいて異なる増幅器を用いる必要がなく、受信装置の回路構成を簡素化できると伴に、初期セルサーチの性能を改善することができる。 According to this configuration, in the initial cell search, the received signal is saturated and amplified in the saturation region of the linear amplifier. After the initial cell search, the received signal is amplified in the linear region of the linear amplifier. Therefore, it is not necessary to use a different amplifier for the wireless communication, and the circuit configuration of the receiving apparatus can be simplified, and the performance of the initial cell search can be improved.
本発明に係る移動体通信端末装置は、前記発明に係る受信装置を具備する構成を採る。 The mobile communication terminal apparatus according to the present invention employs a configuration including the receiving apparatus according to the present invention.
この構成によれば、ダイナミックレンジが比較的小さく安価で、かつ、消費電力の少ないA/D変換器が使用されるため、製造コストが低く、かつ、電力消費量の少ない長時間通話の可能な移動体通信端末装置が得られる。また、この構成によれば、初期セルサーチの性能が向上するため、電波の届き難い場所でも無線通信が可能な移動体通信端末装置が得られる。 According to this configuration, since the A / D converter having a relatively small dynamic range and low power consumption is used, a long-time call with low manufacturing cost and low power consumption is possible. A mobile communication terminal device is obtained. Further, according to this configuration, since the performance of the initial cell search is improved, a mobile communication terminal device capable of wireless communication even in a place where radio waves cannot reach can be obtained.
本発明よれば、ダイナミックレンジの大きな線形増幅器を使用することなく、基地局からの受信信号のSNRが低いときでも、初期セルサーチの性能を向上させることができる。 According to the present invention, the performance of the initial cell search can be improved even when the SNR of the received signal from the base station is low, without using a linear amplifier having a large dynamic range.
本発明の骨子は、基地局との同期が確立されるまでは受信信号を飽和型増幅し、基地局との同期が確立された後は受信信号を線形増幅すること、さらには飽和型増幅された受信信号又は線形増幅された受信信号をダイナミックレンジの比較的小さなA/D変換器を用いてディジタル信号に変換することである。 The essence of the present invention is that the received signal is saturated and amplified until synchronization with the base station is established, and after the synchronization with the base station is established, the received signal is linearly amplified, and further saturated and amplified. The received signal or the linearly amplified received signal is converted into a digital signal by using an A / D converter having a relatively small dynamic range.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1に係る受信装置100の構成を示すブロック図である。受信装置100は、アンテナ素子111、低雑音アンプ112、周波数変換器113、スイッチ114、119、飽和型増幅器115、線形増幅器116、AGC117、状態管理部118、A/D変換器120、相関器121、規格化部122、相関ピーク検出器125、受信タイミング出力端子126、復調器127、復調信号出力端子128及び基準電力供給端子129を具備する。また、受信装置100は、携帯電話やPDA(Personal Digital Assistant)等のセルラー方式の無線通信システムにおいて利用可能な移動体通信端末装置に組み込まれて使用される。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of receiving
アンテナ素子111は、無線信号を捕捉し、捕捉した無線信号を低雑音アンプに入力する。
The
低雑音アンプ112は、増幅による雑音の発生を抑えつつ、アンテナ素子111から入力されてくる受信信号を増幅し、増幅された受信信号を周波数変換器113に入力する。
The
周波数変換器113は、低雑音アンプ112から入力されてくる受信信号から変調信号を抽出し、抽出された変調信号をスイッチ114に入力する。
The
スイッチ114は、状態管理部118から入力されてくる切替信号に従い、周波数変換器113から入力されてくる受信信号を、飽和型増幅器115又は線形増幅器116に振り分けて入力する。同様に、スイッチ119は、状態管理部118から入力されてくる切替信号に従って受信信号の入力経路を選択的に切り替えることにより、飽和型増幅器115によって飽和型増幅された受信信号又は線形増幅器116によって線形増幅された受信信号のいずれか一方をA/D変換器120に入力する。
The
飽和型増幅器115は、スイッチ114から入力されてくる受信信号を飽和型増幅し、増幅された受信信号をスイッチ119に入力する。
The
線形増幅器116は、スイッチ114から入力されてくる受信信号の受信レベルを測定し、その測定値をAGC117に入力する。また、線形増幅器116は、スイッチ114から入力されてくる受信信号を、AGC117から入力されてくるゲイン値で増幅し、増幅された受信信号をスイッチ119に入力する。
The
AGC117は、線形増幅器116から入力されてくる受信信号の受信レベルと、基準電力供給端子129から入力されてくる基準電力と、を比較して、線形増幅器116における線形増幅によって受信信号の受信レベル即ち電力レベルが平均化するように、線形増幅器116に入力するゲイン値を調節する。また、AGC117は、線形増幅器116から入力されてくる受信信号の受信レベルを規格化部122に随時入力する。
The
状態管理部118は、受信装置100の通信状態を常時監視し、受信装置100が初期セルサーチを開始する時には、受信信号が飽和型増幅器115で飽和型増幅されるようにスイッチ114、119に切替信号を入力し、また受信装置100が基地局との同期を確立し初期セルサーチを終了する時には、受信信号が線形増幅器116で線形増幅されるようにスイッチ114、119に切替信号を入力する。
The
A/D変換器120は、ダイナミックレンジが比較的小さいものであって、そのダイナミックレンジはスイッチ119から入力されてくる飽和型増幅された受信信号又は線形増幅された受信信号の平均受信レベルに合わせて調節される。また、A/D変換器120は、スイッチ119から入力されてくる受信信号の位相及び受信レベルをディジタル値に変換し、そのディジタル信号を相関器121及び復調器127にそれぞれ入力する。
The A /
相関器121は、A/D変換器120から入力されてくるディジタル信号に変換された受信信号と予め特定された既知コードとの相関値を求めて、この相関値を規格化部122に入力する。なお、上記4ステップセルサーチにおいて、相関器121によって相関値が求められる工程は、「Step1の2.相関値の最大値を検出することにより、SYNC−DLコードとDwPTSのタイミングとを同時に検出する」工程と、「Step2の1.TS#0に含まれるビーコンチャネル又はP−CCPCH(Primary Common Control Physical Channel)のミッドアンブル部と、Step1で検出されたコードグループのベーシックミッドアンブル4種類との相関を取る」工程と、である。
The
規格化部122は、AGC117から入力されてくる受信信号の受信レベルに基づいて、相関器121から入力されてくる相関値を規格化する。ここで、受信信号の相関値をその受信レベルで規格化するとは、例えば相関器121から入力されてくる相関値が図8(a)に示す態様であった場合に、DwPTSにおける相関値とUpPTSにおける相関値とからそれぞれ任意の値を差し引いて、図8(b)に示す態様にすることである。図8(a)に示す態様から図8(b)に示す態様への規格化では、図8(a)においてDwPTSの平均相関値よりもUpPTSの平均相関値の方が高いことから、その平均相関値の差を反映してUpPTSの相関値の方がより大きく低下している。そして、規格化部122により受信レベルで規格化された相関値は、相関ピーク検出器125に入力される。
The
相関ピーク検出器125は、規格化部122から入力されてくる相関値のピーク検出が行われる。そして、相関ピーク検出器125によって検出された相関ピークの位置(タイミング)についての情報が、受信タイミング出力端子126から取り出される。この相関ピークの位置についての情報は、例えば上記4ステップセルサーチにおける(Step1)から(Step3)で有効に利用される。
The
復調器127は、A/D変換器120から入力されてくるディジタル信号に変換された受信信号を、例えばQPSK方式で復調することによって、復調信号を生成する。そして、復調器127によって生成された復調信号は、復調信号出力端子128から取り出される。従って、復調器127では、例えば上記4ステップセルサーチにおける(Step4)が実施されることになる。
The
次いで、本実施の形態に係る受信装置100の各構成部の動作について、詳細に説明する。
Next, the operation of each component of receiving
受信装置100を用いて上記4ステップセルサーチを行う場合は、初期セルサーチに該当する(Step1)から(Step3)では、飽和型増幅器115によって受信信号を飽和型増幅し、初期セルサーチの終了後に行われる(Step4)では、線形増幅器116によって受信信号を線形増幅することになる。
When performing the above-described four-step cell search using the receiving
ここで、受信装置100を用いる初期セルサーチにおいて、図9の直交座標平面で表される雑音を含んだ受信信号が飽和型増幅器115によって飽和型増幅された後の状態を図2に示す。図2に示すように、飽和型増幅器115によって飽和型増幅された受信信号は、図9における受信信号の平均受信レベル72と重畳する太いリング200上に全て集束される。また、受信信号が飽和型増幅される場合には、雑音によって受信信号のずれる範囲71が存在するとしても、受信信号は、そのずれた位置における位相情報を保持したままリング200上に全て集束される。従って、飽和型増幅器115からA/D変換器120に入力される飽和型増幅された受信信号について、A/D変換器120のダイナミックレンジをリング200の大きさに合わせて設定すれば、A/D変換に依拠して生じる位相変動を極力抑えることができる。そして、このように受信信号の位相情報が極力保持されたままA/D変換されることにより、相関器121において生成される相関値のピークがより急峻となって、相関ピーク検出器125における相関ピークの検出がより正確、かつ、確実となる。
Here, in the initial cell search using the receiving
このように飽和型増幅器115を用いれば、ダイナミックレンジの比較的小さいA/D変換器120を使用しても、A/D変換の際に受信信号の位相情報を極力保持することができる。この点が、線形増幅器116を用いる場合と最も異なる点であり、また飽和型増幅器115を使用する最も重要な利点である。
If the
ところで、初期セルサーチにおいては、飽和型増幅器115を用いて受信信号を飽和型増幅することによって、相関ピークの検出が容易となるが、初期セルサーチの終了後には、等化器などの高機能な受信信号補正機能を実現する必要があるため、飽和型増幅器115ではなく、線形増幅器116を用いて受信信号を増幅する必要がある。
By the way, in the initial cell search, it is easy to detect the correlation peak by saturating and amplifying the received signal using the saturating
そこで、状態管理部118によって初期セルサーチの状態を監視しつつ、適宜スイッチ114、119を切り替えて、初期セルサーチでは飽和型増幅器115を使用し、その後の無線通信では線形増幅器116を使用するようにする。
Therefore, while monitoring the state of the initial cell search by the
このように、本実施の形態に係るセルサーチ方法によれば、飽和型増幅された受信信号に基づいて初期セルサーチが行われ、かつ、初期セルサーチによって基地局との同期が確立された後は、線形増幅された受信信号に基づいてこの基地局との間で無線通信が行われるため、基地局からの受信信号のSNRが低くても、初期セルサーチの性能を向上させ、かつ、同期確立後には従来通りの高い受信性能を維持することができる。 As described above, according to the cell search method according to the present embodiment, after the initial cell search is performed based on the saturation type amplified received signal and the synchronization with the base station is established by the initial cell search. Since wireless communication is performed with this base station based on the linearly amplified received signal, even if the SNR of the received signal from the base station is low, the performance of the initial cell search is improved and synchronization is achieved. After establishment, the conventional high reception performance can be maintained.
また、本発明の実施の形態によれば、ダイナミックレンジが比較的小さく安価で、かつ、消費電力の少ないA/D変換器120が使用されるため、製造コストが低く、かつ、電力消費量の少ない長時間通話の可能な移動体通信端末装置が得られる。また、この移動体通信端末装置によれば、初期セルサーチの性能が向上するため、電波の届き難い場所でも無線通信が可能となる。
Further, according to the embodiment of the present invention, since the A /
(実施の形態2)
本発明に係る実施の形態2では、受信装置100から飽和型増幅器115を取り除き、状態管理部118からAGC117にゲイン値調節信号S1が入力される受信装置300を使用する点でのみ実施の形態1と相違する。従って、本実施の形態では、実施の形態1と相違する受信装置300の構成部及びその動作についてのみ、以下に詳述する。
(Embodiment 2)
In
図3は、本実施の形態に係る受信装置300の構成を示すブロック図である。状態管理部118は、初期セルサーチの状態を常時監視し、初期セルサーチが開始されるときには、AGC117にゲイン値調節信号S1を入力する。AGC117は、ゲイン値調節信号S1を入力されると、線形増幅器116にその飽和領域で受信信号を飽和型増幅するように指示する。
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of receiving
ここで、図4に、線形増幅器116の入出力信号の電力レベルに関する特性曲線を示す。一般的に、線形増幅器は、入力信号の電力レベルが低い範囲即ち線形領域では、入力信号の電力レベルにほぼ正比例して入力信号を増幅するが、入力信号の電力レベルが高い範囲即ち飽和領域では、入力信号を線形増幅することができなくなり、飽和型増幅する。従って、線形増幅器116は、入力信号の電力レベルを調節することにより、飽和型増幅器としても機能できるようになる。また、本実施の形態では、初期セルサーチにおいて受信信号を飽和型増幅し、初期セルサーチが終了した後に受信信号を線形増幅するため、受信信号の飽和型増幅と線形増幅とが同時に行われることがない。そこで、線形増幅器116の線形領域での線形増幅と飽和領域での飽和型領域とを時分割で使用することによって、受信装置300から飽和型増幅器を取り除くことができる。
Here, FIG. 4 shows a characteristic curve relating to the power level of the input / output signal of the
このように本実施の形態に係る受信装置300によれば、線形増幅器116にゲイン値調節信号が入力されると、その飽和領域で受信信号が飽和型増幅されることから、飽和型増幅器を具備する必要がなくなり、受信装置の回路構成を簡素化することができる。
As described above, according to receiving
本発明にかかるセルサーチ方法、受信装置及び移動体通信端末装置は、ダイナミックレンジの大きな線形増幅器を使用することなく、基地局からの受信信号のSNRが低いときでも、初期セルサーチの性能を向上させることができるという効果を有し、セルラー方式の無線通信システム等にとって有用である。 The cell search method, receiver and mobile communication terminal according to the present invention improve the performance of the initial cell search even when the SNR of the received signal from the base station is low, without using a linear amplifier having a large dynamic range. This is advantageous for cellular radio communication systems and the like.
100、300 受信装置
111 アンテナ素子
112 低雑音アンプ
113 周波数変換器
114、119 スイッチ
115 飽和型増幅器
116 線形増幅器
117 オートゲインコントローラー(AGC)
118 状態管理部
120 A/D変換器
121 相関器
122 規格化部
125 相関ピーク検出器
126 受信タイミング出力端子
127 復調器
128 復調信号出力端子
129 基準電力供給端子
200 リング
100, 300
118 State Management Unit 120 A /
Claims (4)
前記基地局との同期が確立されるまでは、受信信号を飽和型増幅する飽和型増幅ステップと、
前記基地局との同期が確立された後は、前記受信信号を線形増幅する線形増幅ステップと、
飽和型増幅された前記受信信号又は線形増幅された前記受信信号をアナログ/ディジタル変換する変換ステップと、
ディジタル信号に変換された前記受信信号と既知コードとの相関値を求める相関ステップと、
前記相関値を受信レベルで規格化する規格化ステップと、
規格化された前記相関値に基づいて相関ピークを検出する検出ステップと、を具備することを特徴とするセルサーチ方法。 A receiving step of receiving a radio signal transmitted from the base station;
Until a synchronization with the base station is established, a saturation amplification step of saturation amplification of the received signal;
After synchronization with the base station is established, a linear amplification step for linearly amplifying the received signal;
A conversion step for analog / digital conversion of the received signal amplified by saturation type or the received signal linearly amplified;
A correlation step for obtaining a correlation value between the received signal converted into a digital signal and a known code;
A normalization step of normalizing the correlation value with a reception level;
And a detecting step for detecting a correlation peak based on the normalized correlation value.
前記基地局との同期が確立されるまでは、受信信号を飽和型増幅する飽和型増幅器と、
前記基地局との同期が確立された後は、前記受信信号を線形増幅する線形増幅器と、
飽和型増幅された前記受信信号又は線形増幅された前記受信信号をアナログ/ディジタル変換するアナログ/ディジタル変換器と、
ディジタル信号に変換された前記受信信号と既知コードとの相関値を求める相関器と、
前記相関値を受信レベルで規格化する規格化手段と、
規格化された前記相関値に基づいて相関ピークを検出する検出手段と、を具備することを特徴とする受信装置。 Receiving means for receiving a radio signal transmitted from the base station;
Until the synchronization with the base station is established, a saturation amplifier that amplifies the received signal,
After synchronization with the base station is established, a linear amplifier that linearly amplifies the received signal;
An analog / digital converter that performs analog / digital conversion of the received signal that has been subjected to saturation amplification or the linearly amplified received signal;
A correlator for obtaining a correlation value between the received signal converted into a digital signal and a known code;
Normalization means for normalizing the correlation value with a reception level;
And a detecting means for detecting a correlation peak based on the normalized correlation value.
前記基地局との同期が確立されるまでは、受信信号を飽和領域で飽和型増幅し、前記基地局との同期が確立された後は、前記受信信号を線形領域で線形増幅する線形増幅器と、
飽和型増幅された前記受信信号又は線形増幅された前記受信信号をアナログ/ディジタル変換するアナログ/ディジタル変換器と、
ディジタル信号に変換された前記受信信号と既知コードとの相関値を求める相関器と、
前記相関値を受信レベルで規格化する規格化手段と、
規格化された前記相関値に基づいて相関ピークを検出する検出手段と、を具備することを特徴とする受信装置。 Receiving means for receiving a radio signal transmitted from the base station;
A linear amplifier that amplifies the received signal in a saturation region until synchronization with the base station is established, and linearly amplifies the received signal in a linear region after synchronization with the base station is established. ,
An analog / digital converter that performs analog / digital conversion on the received signal that has been subjected to saturation amplification or the linearly amplified received signal;
A correlator for obtaining a correlation value between the received signal converted into a digital signal and a known code;
Normalization means for normalizing the correlation value with a reception level;
And a detecting means for detecting a correlation peak based on the normalized correlation value.
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|---|---|---|---|---|
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2003
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