JP3519338B2 - 受信装置及び利得制御方法 - Google Patents
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Description
電話等のディジタル無線通信システムに用いられる受信
装置及び利得制御方法に関する。
動車電話等のディジタル無線通信システムでは、セル毎
に設置された基地局が、セル内に存在する複数の通信端
末に対して無線チャネルを割当てて同時に無線通信を行
う。
成を示す図である。図9において、基地局11はセル2
1に、基地局12はセル22に、基地局13はセル23
に、それぞれ設置された基地局とする。移動局31、3
2、33は、現在セル21の中に存在し、基地局11と
無線通信を行っているものとする。
信号の内訳を示す図である。図10に示すように、基地
局11と無線通信を行っている移動局31にとって、基
地局11から送信された信号が所望信号Sであるが、移
動局31に受信された際には雑音Nが含まれる。
干渉信号Iとして、基地局11から自局以外の移動局3
2、33に向けて送信された現在通信中の基地局のセル
(以下、「自セル」という)の干渉信号Iintraと、通
信相手以外の基地局12、13から送信された他セルの
干渉信号Iinterとが含まれる。
信号に対して自動利得制御(以下、「AGC」という)
を行い、ディジタル信号に変換した後、受信信号に含ま
れる所望信号を復調して受信データを取り出す。なお、
AGCは、受信信号をディジタル変換する際の精度向上
を図ることを目的として、受信信号の電界強度を予め設
定された目標値にする制御である。
の構成について、図11のブロック図を用いて説明す
る。
2は、アンテナ51に受信された無線周波数の信号に対
して増幅し、ベースバンドに周波数変換する。AGC部
53は、受信RF部52から出力されたベースバンド信
号のゲインをゲイン係数に応じて制御する。A/D変換
部54は、AGC部53の出力信号をディジタル信号に
変換する。
信号に対して送信側と同一の拡散コードを乗算する。干
渉キャンセラ56は、逆拡散部55の出力信号から干渉
信号を除去する。復調部57は、干渉キャンセラ56の
出力信号を復調し、復号部58は、復調部57の出力信
号を復号して受信データを取り出す。
の出力信号の電界強度を測定する。ゲイン係数算出部6
0は、電界強度測定部59にて測定された電界強度と目
標値との差が最小になるようにゲイン係数を算出する。
なお、目標値として、ビットで表現できる信号振幅X
(以下、「振幅X」と省略する)等が用いられる。
0にて算出されたゲイン係数をアナログ値に変換してA
GC部53に出力する。
のAGCを行って、受信信号をディジタル信号に変換す
る際の精度向上を図っている。
セルの干渉信号Iintraと他セルの干渉信号Iinterとに
分けられる。自セルの干渉信号Iintraには当該ユーザ
以外の所望信号が含まれている。
lti User Detection:マルチユーザディテクション)型
干渉キャンセラを用いる場合には、所望信号Sに加えて
自セルの干渉信号Iintraのビット精度が落ちても干渉
抑圧効果が劣化する。
含まれる所望信号S及び自セルの干渉信号Iintraの割
合が小さい場合、これらの信号のビット精度が不十分に
なり、受信品質が劣化してしまう。
を見込んで、目標値を振幅Xより大きく設定してクリッ
ピング受信するようにAGCを行うと、受信信号Rに含
まれる所望信号S及び自セルの干渉信号Iintraの割合
が大きい場合、これらの信号までもがクリッピングされ
てしまい、受信品質が劣化してしまう。なお、クリッピ
ングとは、伝送時に信号や言語音節のピークが感知でき
る程度に切り取られてしまうことをいう。
に含まれる各信号の割合を考慮せず、受信信号の電界強
度に基づいてゲイン係数を算出しているため、AGCを
精度良く行うことができず、受信品質が劣化してしまう
場合が生じるという問題を有する。
あり、MUD型干渉キャンセラを用いる場合に、AGC
を精度良く行うことができ、受信品質の劣化を防止する
ことができる受信装置及び利得制御方法を提供すること
を目的とする。
局が所属するセルの基地局装置とCDMA方式のディジ
タル無線通信を行う通信端末装置の受信装置であって、
受信信号に対しゲイン係数に基づいて自動利得制御を行
う自動利得制御手段と、自動利得制御後の信号に対して
逆拡散処理を行う逆拡散手段と、逆拡散後の信号から干
渉信号を除去するMUD型干渉キャンセラと、前記基地
局装置から送信された自局宛の信号の最大パス及び自局
が所属するセルに存在する他の通信端末装置宛の信号の
最大パスを前記逆拡散後の信号から検出するユーザ判定
手段と、検出された最大パスの電界強度を加算して合計
値を算出する電界強度算出手段と、前記合計値と予め設
定された目標値との大小関係に基づいてゲイン係数を算
出するゲイン係数算出手段と、を具備する構成を採る。
に基づいてゲイン係数を算出することができ、MUD型
干渉キャンセラを用いる場合にAGCを精度良く行うこ
とができ、受信品質の劣化を防止することができる。
の基地局装置とCDMA方式のディジタル無線通信を行
う通信端末装置の受信装置であって、複数のアンテナ
と、前記各アンテナに受信された信号に対しゲイン係数
に基づいて自動利得制御を行う自動利得制御手段と、自
動利得制御後の各信号に対して逆拡散処理を行う逆拡散
手段と、逆拡散後の各信号から干渉信号を除去するMU
D型干渉キャンセラと、前記MUD型干渉キャンセラか
ら出力された各信号を合成する合成手段と、前記アンテ
ナ毎に、前記基地局装置から送信された自局宛の信号の
最大パス及び自局が所属するセルに存在する他の通信端
末装置宛の信号の最大パスを前記逆拡散後の信号から検
出するユーザ判定手段と、前記アンテナ毎に、検出され
た最大パスの電界強度を加算して合計値を算出する電界
強度算出手段と、前記電界強度算出手段から出力された
合計値の中で最大のものを選択する選択手段と、前記選
択手段にて選択された合計値と目標値との大小関係に基
づいてゲイン係数を算出するゲイン係数算出手段と、を
具備する構成を採る。
し、信頼性の高いチャネル推定値を選択することができ
るので、受信品質が最も良いアンテナに受信された信号
をクリッピングすることなく最良のビット精度で受信で
き、最適なAGCを行うことができる。
所定の基本コードを2つ並べてユーザ毎にシフトして割
り当てた拡散コードを乗算された受信信号に対して前記
基本コードとの相関をとって遅延プロファイルを測定し
て相関値を検出し、前記ユーザ判定手段は、前記遅延プ
ロファイルに基づいて自局宛の信号の最大パス及び自局
が所属するセルに存在する他の通信端末装置宛の信号の
最大パスを検出する構成を採る。
逆拡散し、自セルの各ユーザの最大パスを容易に検出す
ることができる。
セルの基地局装置とCDMA方式のディジタル無線通信
を行う通信端末装置の利得制御方法であって、所定の基
本コードを2つ並べてユーザ毎にシフトして割り当てた
拡散コードを乗算された受信信号に対してゲイン係数に
基づく自動利得制御を行ってディジタル信号に変換し、
このディジタル信号と前記基本コードとの相関を示す遅
延プロファイルに基づいて自局宛の信号の最大パス及び
自局が所属するセルに存在する他の通信端末装置宛の信
号の最大パスを検出し、検出した最大パスの電界強度を
加算した合計値と予め設定された目標値との大小関係に
基づいてゲイン係数を算出し、受信信号に対し前記ゲイ
ン係数に基づいて自動利得制御を行う方法を採る。
逆拡散し、自セルの各ユーザの最大パスを検出すること
ができるので、最大パスの電力の合計値に基づいてゲイ
ン係数を算出することができ、MUD型干渉キャンセラ
を用いる場合にAGCを精度良く行うことができ、受信
品質の劣化を防止することができる。
ドシフトにより得られた拡散コードにて送信データを拡
散して送信し、受信側が、逆拡散して自セルの各ユーザ
の最大パスを検出し、最大パスの電力の合計値に基づい
てゲイン係数を算出することである。
発明において用いられる拡散コードの生成方法について
図1を用いて説明する。
ップ)、無線回線の最大遅延プロファイル長をW(チッ
プ)とする。また、同一の基本コードを2つ直列的に並
べ、前方を基本コードBC1とし、後方を基本コードB
C2とする。
コードBC1に基本コードBC2の先頭からWの部分を加
えて作成される。また、ユーザ2に対する拡散コードu
2 は、基本コードBC1の先頭からWの部分を除いたもの
に基本コードBC2の先頭から2×Wの部分を加えて作
成される。すなわち、拡散コードu 2 は、基本コードB
C1、BC2において、拡散コードu 1 にあたる部分をW
だけ後方に移動(シフト)したものである。
(i=1、2、…、K)に対する拡散コードuiは、基
本コードBC1の先頭から(i−1)×Wの部分を除い
たものに基本コードBC2の先頭からi×Wの部分を加
えて作成される。各拡散コードuiは、Lm=P+W(チ
ップ)の長さである。
図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明で
は、基地局装置が送信側、通信端末装置が受信側とす
る。
コードが割当てられ、基地局装置が各ユーザiに対する
送信データに拡散コードuiを乗算した信号を多重送信
する。また、制御信号の送受信により基本コードとシフ
ト量は、予め通信端末装置に通知される。
形態1に係る受信装置の構成を示すブロック図である。
2は、アンテナ101に受信された無線周波数の信号に
対して増幅し、ベースバンドに周波数変換する。AGC
部103は、後述するD/A変換部114から入力した
ゲイン係数に応じて、受信RF部102から出力された
ベースバンド信号のゲインを制御する。A/D変換部1
04は、AGC部103の出力信号をディジタル信号に
変換する。
れた基本コードを保存する。コード生成部106は、コ
ード記憶部105に保存された基本コードを所定のタイ
ミングで出力する。
出力信号と、コード生成部106から出力された基本コ
ードとの相関をとって遅延プロファイルを測定し、相関
値を検出する。
ャンセラであって、逆拡散部107で検出された相関値
から干渉信号Iを除去する。復調部109は、干渉キャ
ンセラ108の出力信号を復調し、復号部110は、復
調部109の出力信号を復号して受信データを取り出
す。
送信された信号には、上述の作成方法により作成された
拡散コードが乗算されているので、逆拡散部107で測
定された遅延プロファイルには、図3に示すように、区
間Wiの範囲内でユーザiの最大パスPAiが現れる。こ
の中で、例えば、ユーザ0であれば、区間W0の最大パ
スPA0が所望信号Sであり、区間W0以外の最大パスP
Aj(j=1、2、…、K−1)が自セルの干渉信号I
intraである。
散部107で測定された遅延プロファイルに基づいて、
ユーザ毎に最大パスを検出する。
11から出力された各ユーザiの最大パスPAiの電力
Piから、以下に示す式(1)より、自セルの合計の振幅
値(以下、単に「セル合計振幅値」という)Rcellを算
出する。
出されたセル合計振幅値Rcellが目標値と等しくなるよ
うにゲイン係数を算出する。D/A変換部114は、ゲ
イン係数算出部113から出力されたゲイン係数をアナ
ログ値に変換し、AGC部103に出力する。
GC及びA/D変換前後の信号成分を示す図である。そ
して、図4(a)は、セル合計振幅値Rcellが目標値以
上であった場合を示し、図4(b)は、セル合計振幅値
Rcellが目標値未満であった場合を示す。
望信号S及び自セルの干渉信号Iin traがクリッピング
しないように、AGC部103にて電界強度を下げられ
る。AGC部103の出力信号202は、A/D変換部
104にてディジタル信号に変換される。その際、他セ
ルの干渉信号Iinterがクリッピング(縦軸方向距離
a)される。
03に含まれる所望信号S及び自セルの干渉信号I
intraは、クリッピングされず、しかも、十分なビット
精度(縦軸方向距離b)を有するので、受信品質は劣化
しない。
は、所望信号S及び自セルの干渉信号Iintraのビット
精度を高めるために、AGC部103にて電界強度を上
げられる。AGC部103の出力信号212は、A/D
変換部104にてディジタル信号に変換される。その
際、他セルの干渉信号Iinterがクリッピング(縦軸方
向距離c)される。
13に含まれる所望信号S及び自セルの干渉信号I
intraは、クリッピングされず、しかも、十分なビット
精度(縦軸方向距離d)を有するので、受信品質は劣化
しない。
拡散コードにて送信データを拡散して送信し、受信側
が、基本コードで逆拡散し、自セルの各ユーザの最大パ
スを検出することにより、最大パスの電力の合計値に基
づいてゲイン係数を算出することができ、MUD型干渉
キャンセラを用いる場合にAGCを精度良く行うことが
でき、受信品質の劣化を防止することができる。
形態2に係る受信装置の構成を示すブロック図である。
但し、図5に示す受信装置において、図2に示した受信
装置と共通する構成部分には図2と同一符号を付して説
明を省略する。
装置と比較して、アンテナ101と、受信RF部102
と、AGC部103と、A/D変換部104と、コード
記憶部105と、コード生成部106と、逆拡散部10
7と、干渉キャンセラ108と、ユーザ判定部111
と、電界強度算出部112とを2つずつ具備し、合成部
301と、選択部302とを追加した構成を採る。
08の出力を合成する。これにより、ダイバーシチ効果
を得られるので受信品質を向上させることができる。
から出力されたセル合計振幅値Rce llを比較し、大きい
方を選択してゲイン係数算出部113に出力する。
頼性の高いチャネル推定値を選択することにより、受信
品質が最も良いアンテナに受信された信号をクリッピン
グすることなく最良のビット精度で受信でき、最適なA
GCを行うことができる。
の場合について説明したが、本発明は受信系列の数に制
限がない。
制御方法では、ハンドオーバ時に、現在通信中の基地局
(以下、「第1基地局」という)と新たに通信を開始す
る基地局(以下、「第2基地局」という)とで、同一の
ゲイン係数でAGCを行っている。この場合、第1基地
局と第2基地局とで通信中のユーザ数が異なると、所望
信号S及び自セルの干渉信号Iintraのビット精度が不
十分になったり、逆に、これらの信号までもがクリッピ
ングされるため、受信品質が劣化してしまう。実施の形
態3は、この問題を解決し、ハンドオーバ時に受信品質
が劣化すること防止することを目的としたものである。
装置の構成を示すブロック図である。但し、図6に示す
受信装置において、図2に示した受信装置と共通する構
成部分には図2と同一符号を付して説明を省略する。
装置と比較して、コード記憶部401と、コード生成部
402と、切替え部403と、バッファ404と、切替
え部405と、ハンドオーバ制御部406とを追加した
構成を採る。
に割当てられた基本コードを保存する。コード生成部4
02は、コード記憶部401に保存された基本コードを
所定のタイミングで出力する。
06からの指示に基づいて、コード生成部106あるい
はコード生成部402にて生成された拡散コードのいず
れか一方を逆拡散部107に出力する。
2にて算出された第2基地局のセル合計振幅値Rcellが
保存される。切替え部405は、ハンドオーバ制御部4
06からの指示に基づいて、電界強度算出部112にて
算出された自セルのセル合計振幅値Rcell、あるいは、
バッファ404に保存されている第2基地局のセル合計
振幅値Rcellのいずれか一方をゲイン係数算出部113
に出力する。
バ時に切替え部403及び切替え部405を制御する。
ユーザ数及び各ユーザの遅延プロファイルから当該第2
基地局のセル合計振幅値Rcellを算出して保存し、ハン
ドオーバ時に、当該第2基地局のセル合計振幅値Rcell
に切替えることにより、第2基地局において最適なゲイ
ン係数を算出できるので、ハンドオーバ時に受信品質が
劣化すること防止することができる。
つの場合について説明したが、本発明は基本コードの数
に制限がない。
れぞれに互いに異なる拡散コードを乗算し、それらを多
重して送信するマルチコード伝送の場合について説明す
る。図7は、マルチコード伝送を説明する図である。
は、情報データに複数(図7では2種類)のユーザ固有
の拡散コード501、502が乗算され多重される。
生成した所定の系列の拡散コード511を上記情報デー
タ部分の信号に挿入する。図8は、本実施の形態に係る
送信装置の構成を示すブロック図である。
訂正用等の符号化を行う。変調部602は、符号部60
1の出力信号に対してPSK等の一次変調を行う。
コードを複数保存する。拡散部603、604は、コー
ド記憶部605に保存された互いに異なる拡散コードで
変調部602の出力信号を拡散する。加算部606は、
コード記憶部605から出力される拡散コードの電力を
加算し、合計電力を算出する。
れた基本コードを保存する。コード生成部608は、コ
ード記憶部607に保存された基本コードから上記の生
成方法により所定の系列の拡散コードを生成する。振幅
調整部609は、コード生成部608から出力された拡
散コードの電力を加算部606から出力された合計電力
に合わせるように調整する。
び振幅調整部609の出力信号を多重する。D/A変換
部611は、多重部610の出力信号をアナログ信号に
変換する。送信RF部612は、D/A変換部611の
出力信号に対して増幅し、無線周波数に周波数変換し、
アンテナ613から無線送信する。
は、上記実施の形態1から3のいずれかの受信装置に受
信される。そして、当該受信装置では、拡散コード51
1の部分を用いてAGCが行われる。
定の系列の拡散コードを挿入することにより、受信側
が、逆拡散して自セルの各ユーザの最大パスを検出し、
最大パスの電力の合計値に基づいてゲイン係数を算出す
ることができる。これにより、受信側でMUD型干渉キ
ャンセラを用いる場合、AGCを精度良く行うことがで
き、受信品質の劣化を防止することができる。
種類のユーザ固有の拡散コードを乗算する場合について
説明したが、本発明は情報データに乗算されるユーザ固
有の拡散コードの数に制限がない。
は、M系列等の自己相関性が良好なものを用いることが
望ましい。これにより、各ユーザの伝播路情報を正確に
算出することができる。但し、M系列はコード数が少な
いという問題がある。これに対し、Gold系列等、M系列
に比べれば自己相関性がやや劣るものの、コード数が多
いものを用いれば、多くのセルエリアをカバーすること
ができ、セル設計が容易になる。
て、目標値は適宜設定できる。例えば、ビットで表現で
きる信号振幅を目標値とする場合、あるいは、ビットで
表現できる信号振幅からマージンを減算した値を目標値
とする場合等が挙げられる。マージンを考慮することに
より、高速移動時のユーザ等、伝播路変動が大きい場合
でも所望信号がクリッピングされることを防ぐことがで
きる。
信端末装置に搭載した場合について説明したが、本発明
の受信装置は基地局装置にも搭載することができる。
及び利得制御方法によれば、コードシフトにより得られ
た拡散コードにて送信データを拡散して送信し、受信側
が、逆拡散して自セルの各ユーザの最大パスを検出し、
最大パスの電力の合計値に基づいてゲイン係数を算出す
ることにより、MUD型干渉キャンセラを用いる場合に
おいて、AGCを精度良く行うことができ、受信品質の
劣化を防止することができる。
法を説明する図
示すブロック図
延プロファイルを示す図
/D変換前後の信号成分を示す図
示すブロック図
示すブロック図
示すブロック図
示す図
Claims (4)
- 【請求項1】 自局が所属するセルの基地局装置とCD
MA方式のディジタル無線通信を行う通信端末装置の受
信装置であって、 受信信号に対しゲイン係数に基づいて自動利得制御を行
う自動利得制御手段と、自動利得制御後の信号に対して
逆拡散処理を行う逆拡散手段と、逆拡散後の信号から干
渉信号を除去するMUD型干渉キャンセラと、前記基地
局装置から送信された自局宛の信号の最大パス及び自局
が所属するセルに存在する他の通信端末装置宛の信号の
最大パスを前記逆拡散後の信号から検出するユーザ判定
手段と、検出された最大パスの電界強度を加算して合計
値を算出する電界強度算出手段と、前記合計値と予め設
定された目標値との大小関係に基づいてゲイン係数を算
出するゲイン係数算出手段と、を具備することを特徴と
する受信装置。 - 【請求項2】 自局が所属するセルの基地局装置とCD
MA方式のディジタル無線通信を行う通信端末装置の受
信装置であって、 複数のアンテナと、前記各アンテナに受信された信号に
対しゲイン係数に基づいて自動利得制御を行う自動利得
制御手段と、自動利得制御後の各信号に対して逆拡散処
理を行う逆拡散手段と、逆拡散後の各信号から干渉信号
を除去するMUD型干渉キャンセラと、前記MUD型干
渉キャンセラから出力された各信号を合成する合成手段
と、前記アンテナ毎に、前記基地局装置から送信された
自局宛の信号の最大パス及び自局が所属するセルに存在
する他の通信端末装置宛の信号の最大パスを前記逆拡散
後の信号から検出するユーザ判定手段と、前記アンテナ
毎に、検出された最大パスの電界強度を加算して合計値
を算出する電界強度算出手段と、前記電界強度算出手段
から出力された合計値の中で最大のものを選択する選択
手段と、前記選択手段にて選択された合計値と目標値と
の大小関係に基づいてゲイン係数を算出するゲイン係数
算出手段と、を具備する ことを特徴とする受信装置。 - 【請求項3】 前記逆拡散手段は、所定の基本コードを
2つ並べてユーザ毎にシフトして割り当てた拡散コード
を乗算された受信信号に対して前記基本コードとの相関
をとって遅延プロファイルを測定して相関値を検出し、
前記ユーザ判定手段は、前記遅延プロファイルに基づい
て自局宛の信号の最大パス及び自局が所属するセルに存
在する他の通信端末装置宛の信号の最大パスを検出する
ことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の受信装
置。 - 【請求項4】 自局が所属するセルの基地局装置とCD
MA方式のディジタル無線通信を行う通信端末装置の利
得制御方法であって、 所定の基本コードを2つ並べてユーザ毎にシフトして割
り当てた拡散コードを乗算された受信信号に対してゲイ
ン係数に基づく自動利得制御を行ってディジタル信号に
変換し、このディジタル信号と前記基本コードとの相関
を示す遅延プロファイルに基づいて自局宛の信号の最大
パス及び自局が所属するセルに存在する他の通信端末装
置宛の信号の最大パスを検出し、検出した最大パスの電
界強度を加算した合計値と予め設定された目標値との大
小関係に基づいてゲイン係数を算出し、受信信号に対し
前記ゲイン係数に基づいて自動利得制御を行うことを特
徴とする利得制御方法。
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