JP2001500332A - 受信方法及び受信器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、セルラー方式無線システムにおいて使用される受信方法及び受信器に関する。変換手段（３０）で、受信信号はＦＦＴ変換され、受信器の拡散コードはＦＦＴ変換される。変換された信号（３６）と拡散コード（３７）は乗算されて積（３８）を提供する。その位相は、シフト手段（３３）において信号の伝播遅延だけシフトされる。この後、異なる経路上を伝播してきた伝送された信号の成分が合成されるのと同時に、シフトされた積（３９）が逆変換手段（３４）でＩＦＦＴ変換され、それによって、信号の情報を検知できる。

Description

【発明の詳細な説明】 受信方法及び受信器 発明の分野 本発明は、少なくとも１つの基地局と加入者端末機器とを備え、基地局及び加 入者端末機器は信号を拡散コードで乗算し、信号が１もしくは１よりも多数の経 路上を伝播してきた時に受信信号の１もしくは１よりも多数の伝播遅延を調べる ような無線システムで使用される受信方法に関する。 本発明は更に、少なくとも１つの基地局と加入者端末機器とを備え、基地局及 び加入者端末機器は信号を拡散コードで乗算し、信号が１もしくは１よりも多数 の経路上を伝播してきた時に受信信号の１もしくは１よりも多数の伝播遅延を調 べるようにされるような無線システムで使用される受信器に関する。 発明の背景 ＣＤＭＡでは、ユーザーの狭帯域データ信号は、データ信号よりも広い帯域を 有する拡散コードで、例えば１から５０ＭＨｚの比較的広い帯域に変調される。 一般的に、拡散コードは長い擬似ランダムビットシーケンスから形成される。拡 散コードのビットレートはデータ信号のビットレートよりもかなり早く、データ ビットやデータシンボルと区別して、拡散コードのビットはチップと呼ばれる。 ユーザーの各々のデータシンボルは拡散コードの全てのチップで乗算される。こ の場合には、狭帯域データ信号は、拡散コードによって使用される周波数帯域ま で拡散される。各々のユーザーは特定の拡散コードを有する。何人かのユーザー は彼らの信号を同一周波数帯域上で同時に伝送する。そして、擬似ランダム拡散 コードに基づいて、データ信号は受信器において互いに区別される。 最初に、受信器は、基地局によって伝送されるパイロット信号を使用して、受 信されるべき信号と同期され、その後、受信器内の相関器が所望の信号と同期さ れ、相関器は所望の信号を拡散コードに基づいて識別する。相関器はデータ信号 をその本来の狭帯域に復元する。別の拡散コードで変調された受信器で受信され る信号は、理想的な場合には、受信器において相関せず、それらの信号はそれら の広い帯域を保持する。システムによって選定される拡散コードは、それらが互 いに関して可能な限り相関しないように、すなわち、それらが直交するように選 定される。 ユーザーと基地局との間を通る信号は直接には伝播せず、環境の特性に応じて 、送信器から受信器までの異なる長さの様々な経路上を伝播するということは、 無線システム環境にはよくある。基地局と移動局との間には直線のサイトがある けれども、複数経路伝播が発生する。複数経路伝播は、信号が遭遇するインター フェースで反射されて散乱される信号によって生成される。異なる経路上を通る 信号は異なる長さの伝播遅延を有し、従って、それらは異なる位相で受信器に到 着する。 一般的に、１もしくは１よりも多数のレーキブランチを備えるいわゆるレーキ 受信器が、ＣＤＭＡ受信器の解決策において使用される。各々のブランチは、機 能が１つの受信信号成分を合成して復調することである別個の受信器ユニットで ある。異なる経路上で伝播された信号成分と同期するように各々のレーキブラン チに指示することができる。そして、従来のＣＤＭＡ受信器では、受信器ブラン チの信号が、良好な品質の信号を提供するように合成されるのが好ましい。 拡散スペクトルシステムでは、フェージングチャネルから複数経路伝播の信号 を受信する通常の方法は、異なる経路用のいくつかの受信器を使用することによ って、また、様々な受信器の結果を最後に合成することによってなされる。従っ て、いくつかの重複する構成及びそれらのための調整手段が必要とされ、このこ とは受信器を複雑にする。また、使用可能な経路の数は受信器ユニットの数に限 定され、この場合には、複数経路伝播の信号のエネルギーが失われる。 発明の特徴 本発明の目的は、受信器を簡素化し、事前に限定されない多数の複数経路伝播 信号の経路を使用できるような受信方法を達成することである。 これは、前文に開示されるような方法で達成され、その方法は、受信信号をコ ンボルーション変換し、受信器の拡散コードをコンボルーション変換し、変換さ れた信号と拡散コードを乗算して、１つの積を提供し、既知の方法で伝播遅延に よって決まる量だけ積の位相をシフトし、位相シフトされた積を逆コンボルーシ ョン変換して、異なる経路上を伝播してきた伝送された信号の成分を合成し、そ れによって、信号の情報を検知できることを特徴とする。 本発明の受信器は、受信器が、受信信号及び拡散コードをコンボルーション変 換するための変換手段と、変換された信号と拡散コードを乗算して、積を提供す るための乗算手段と、既知の方法で伝播遅延によって決まる量だけ積の位相をシ フトするためのシフト手段と、位相シフトされた積を逆コンボルーション変換し て、異なる経路上で伝送された信号を合成するための逆変換手段とを備え、それ によって、信号の情報を検知できることを特徴とする。 本発明の方法によって、かなりの利点が達成される。１つの受信器ユニットだ けが複数経路伝播の信号のために必要とされる。位相補足は簡単である。経路の 数及び特性に関する情報は必要とされず、これは、特に、時間変化する環境にお いて、受信品質を改善する。経路が多ければ多い程、受信はより良くなる。何故 ならば、複数経路信号の経路の全信号成分によって検知が強化されるからである 。 図面の簡単な説明 以下では、添付図の例を参照して、本発明をより詳細に説明する。 図１は無線システムを示す。 図２はトランシーバのブロック図を示す。 図３は受信器を示す。 好ましい実施態様 本発明の解決策は、特に、ＤＳ（Direct Sequence（直接拡散））方式で動作 するＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access（コード分割多元接続））シス テムにおいて使用されるのに適しているが、それに限定するわけではない。 本発明の方法をより詳細に調べる。一般的な従来技術の解決策では、無線シス テムの受信は時間ドメインで動作する。本発明の好ましい実施例では、コンボル ーション変換によって、受信信号と受信器の特定の拡散コードとの両方が変換ド メインに変換され、信号の処理はこの変換ドメインにおいて行われる。処理の後 、積は逆変換される。コンボルーション積を乗算の場合のように通常の積に変換 する何らかの変換によって、本発明の解決策を実現することができる。適切な変 換は、例えば、フーリエ、ラプラス、Ｚ変換である。それらの一般的な数式表現 及び逆変換の表現は以下の通りである。 逆ラプラス変換、ＺはＺ変換、Ｚ^-1は逆Ｚ変換のことをいう。Ｆ(ω)はf(t)のフ ーリエ変換、Ｆ(s)はf(t)のラプラス変換、Ｆ(z)はf(n)のＺ変換である。ｉは、 周波数ドメインの変数、ｓはラプラス変換の虚数ｓドメインのｓ変数、ｚはＺ変 換のｚ変数である。フーリエ及びラプラス変換は特に連続関数f(t)のために意図 されているが、それらを、例えば、Ｓｄ無線システムにおけるサンプリングに基 づくようなデジタル信号である離散時間サンプル関数f(n)のために使用すること もできる。次に、Ｚ変換は、離散時間サンプル関数を変換するために意図されて いる。上記の変換はいわゆるコンボルーション変換であり、この変換に対して、 関数f(t)及びg(t)のコンボルーションf(t)^*g(t)は以下のようにはらたく。 ここで、t=p+qに変えると以下のようになる。 これは次の式になる。 更に、これは次の式になる。 このように、２つの関数間のコンボルーションは、フーリエ変換において、変換 された関数の通常の積Ｆ(ω)Ｇ(ω)に変換されることが分かる。この積は、フー 換についても同様に示され得る。これは当業者にとって明白である。 コンボルーション変換された受信信号とローカルコードである受信器の特定の 拡散コードの乗算の際、それらの間のコンボルーションが得られ、そのコンボル ーションもまた受信信号の相関に対応する。この積が類似している相関では、受 信信号の経路が、送信器及び受信器の伝播遅延の時間内の（ローカル）最大ポイ ントとして識別される。１つの経路の伝播遅延τ₀が既知である時、変換された 受信信号とローカルコードの積は、フーリエ変換の周波数ドメインにおいて、例 えば、ステップτ₀における積の周波数はゼロである、すなわち、ステップτ₀の 伝播遅延はＤＣレベルに変換されるといったような方法で伝播遅延τ₀だけ位相 シフトされるのが好ましい。ＤＣレベルへの積の変換は必須ではなく、何らかの 既知の周波数への変換もまた可能である。この後、位相シフトされた積は逆変換 され、この場合には、受信信号のビット情報もしくはビット合成情報を検知でき る。式としては、これを以下のように表すことができる。 これは以下のようになる。ここで、ｆはω=２πfであるような周波数であり、Ｘ(f)は受信信号のコンボル ーション変換であって、信号のスペクトルを表し、Ａ₀は経路の振幅ピーク、す なわち、最大伝播遅延τ₀である。 複数経路信号を受信する時、様々な経路から受信される信号成分を合成するの が好ましい。その場合には、伝播遅延τ₀、τ₁、・・・、τ_nにおけるいくつかの相 関最大値の位置を定め、信号を信号の振幅Ａ₀、Ａ₁、A₂、・・・、Ａ_nで重み付けし て、それらの信号を合計する。従って、Ａ_iは、この経路の信号が検知の最終結 果に影響する分だけ重み付けされた値であるのが好ましい。数式的には、合成を 以下のように表すことができる。 におけるインパルス応答の合計である。すなわち、以下の通りとなる。 本発明の解決策では、インパルス応答を１から１０までといったようないくつか のシンボルに関して積分して、より正確なインパルス応答評価を提供することが できる。タイムスロットτ₀、τ₁、・・・、τ_nが均等にデジタル化されるならば、 実際、位相シフトはデジタルインパルス応答のパーシャルコンボルーション変換 、すなわち、例えば、フーリエ変換であり、その時間中、全ての経路の信号成分 が考慮されるのが好ましい。この方法では、経路の数や特性に関する正確な情報 は必要ない。ノイズと共にタイムスロットτ₀、τ₁、・・・、τ_n間の全ての信号成 分が本発明の解決策の結果に影響する。最も重み付けされた値Ａ_iに関する経路 が最も大きく影響する。 をなくすことができる。 信号処理の場合のように、周波数もしくはそのようなものがＤＣレベル、すな わち、位置f＝0に変換されるので、逆コンボルーション変換をする実際的な理由 はない。逆変換の代わりに、例えば、簡単な積分器で、異なる経路の信号成分を 合計すれば十分である。このように、この同一の積分器が異なる経路の信号成分 を合計し、同時に、必要な逆変換を実施するのが好ましい。 フーリエ変換はＦＦＴ（Fast Fourier Transform(高速フーリエ変換)）によっ て実施されるのが有利である。そして、当然、逆フーリエ変換はＩＦＦＴ変換（ Inverse Fast Fourier Transform（逆フーリエ変換））によって実施される。シ ンボルピリオドをＦＦＴウィンドウと同一に選定できるのが好ましいが、本発明 にとって必須ではない。 経路の遅延τ₀、τ₁、・・・、τ_nを変換された受信信号とローカルコードの積か ら定めることができるのが好ましい。何故ならば、この積は相関に対応し、相関 の最大ポイントは経路の遅延を表すからである。遅延及び相関を、他の既知の方 法によって定めることもできる。 図１は一般的なＣＤＭＡ無線システムを示す。無線システムはセルを備え、セ ルの各々は１つの基地局１及び２と、一般的に１セットの加入者端末機器３から ５とを有する。加入者端末機器は移動電話であるのが好ましい。基地局１及び２ と加入者端末機器３から５はどちらも少なくとも１つのトランシーバを備え、そ のトランシーバで、基地局１及び２と加入者端末機器３から５は拡散コード化信 号を互いに送る。 図２は、一般的なトランシーバのブロック図を示す。トランシーバは、アンテ ナ２０、無線周波数手段２１，乗算器２３、コード手段２２、復調器２４、変調 器２５、制御手段２６を備える。送信器に伝送されるべきデジタルデータは変調 器２５で変調される。変調器２５では、データをコンボルーションコード化し、 ミキシングすることができ、そして、暗号化を加えることができる。変調器２５ の後に送られたデータは、乗算器２３において、コード手段２２から受信される 拡散コードで乗算され、広帯域信号にされる。この後、広帯域信号は無線周波数 手段２１において無線周波数信号に変換される。無線周波数手段２１では、一般 的に、広帯域デジタル信号はローカル発振器の高周波数アナログ信号で乗算され 、高域フィルタリングされる。このように得られた無線周波数信号はアンテナ２ ０ によって伝送される。 受信器部分では、アンテナ２０は信号を受信し、その信号は無線周波数手段２ １に伝わる。無線周波数手段２１では、一般的に、信号は、ローカル発振器の高 周波数アナログ信号で乗算され、低域フィルタリングされる。残りの広帯域信号 は、乗算器２３において、コード手段２２から受信される受信器の特定の拡散コ ードで乗算される。従って、乗算器２３の出力はデジタル情報を含む狭帯域信号 を有する。その信号は、復調器２４において、例えば、デーコンボルーションコ ーディング、デーミキシング、デーインターリービングによって復調される。一 般的に、トランシーバの動作は制御手段２６によって制御される。 ブロック図３の必須部分に示される本発明の受信器構成をより詳細に調べる。 図２の復調器２４は、図３のブロック図に示される手段を備えるのが好ましい。 受信器は、変換手段３０、乗算手段３１、位相手段３２、シフト手段３３、逆変 換手段３４、リミッター３５を備える。受信器は本発明の方法に従って動作する 。変換手段３０は、受信信号及びローカルコードの両方を信号３６及び３７にコ ンボルーション変換する。信号３６と３７は乗算手段３１において乗算される。 受信信号とローカルコードの相関に対応する積３８は、乗算の結果として生成さ れる。位相手段３２は、複数経路信号の経路の遅延τ₀、τ₁、・・・、τ_nを形成し 、インパルス応答のコンボルーション変換をする。シフト手段３３によって、積 は、各々の遅延τ₀、τ₁、・・・、τ_nで、好ましくは、周波数ドメインにおいて０ 周波数、すなわち、ＤＣに位相−シフトされるのが好ましい。シフト手段３３の 出力信号３９は全ての必要な遅延について合計され、合計信号は逆変換手段３４ によって逆変換される。逆変換手段３４から、信号は更に本発明とは関係ない他 のプロセスに伝わる。シフト手段３３は乗算器であるのが好ましい。そこでは、 各々の遅延τ₀、τ₁、・・・、τ_nに対応する位相手段からのコンボルーション変換 されたインパルス応答４１と積３８が乗算される。ノイズを減少するために、コ ンボルーション変換されたインパルス応答４１はリミッター３５によって遮断さ れるのが好ましい。この場合には、所定の閾値を超える最大ポイントだけがイン パルス応答に関して残る。 特に、例えば、ＡＳＩＣもしくはＶＬＳＩ回路によるデジタル信号処理に関し て、本発明の解決策を実施できる。実施されるべき関数は、マイクロプロセッサ 技術に基づくプログラムとして実施されるのが好ましい。 本発明を添付図の例を参照して上記に説明したけれども、本発明はそれらに限 定されず、添付の請求の範囲内に開示される本発明の思想の範囲内で多くの方法 で本発明を修正できることは明白である。

【手続補正書】 【提出日】平成１１年５月２０日（１９９９．５．２０） 【補正内容】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，Ｓ Ｄ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ， ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，Ｆ Ｉ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ， ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，Ｍ Ｗ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ， ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．少なくとも１つの基地局（１、２）及び加入者端末機器（３−５）を備え、 基地局（１、２）及び加入者端末機器（３−５）は拡散コードで信号を乗算し 、信号が１もしくは１よりも多数の経路上を伝播してきた時、受信信号の１も しくは１よりも多数の伝播遅延を調べるような無線システムにおいて使用され る受信方法において、 受信信号をコンボルーション変換し、 受信器の拡散コードをコンボルーション変換し、 変換された信号（３６）と拡散コード（３７）を乗算して、積（３８）を 提供し、 既知の方法で伝播遅延によって決まる量だけ積（３８）の位相をシフトし 、 位相シフトされた積（３９）を逆コンボルーション変換し、異なる経路上 を伝播してきた伝送された信号の成分を合成して、それによって、信号の情報 を検知できることを特徴とする方法。 ２．コンボルーション変換はフーリエ変換として実施され、逆コンボルーション 変換は逆フーリエ変換として実施される請求項１に記載の方法。 ３．逆コンボルーション変換は実質的に積分することによってのみ実施され、そ れによって、多数経路上を伝播された信号が合成される請求項１もしくは請求 項２に記載の方法。 ４．逆コンボルーション変換がフーリエ変換によって実施される時、積の位相は 伝播遅延だけシフトされ、その場合、信号の周波数は実質的にゼロまで移動す る請求項２に記載の方法。 ５．積（３８）の位相は、伝播遅延だけ遅延されたインパルス応答のコンボルー ション変換（４１）で積を乗算することによってシフトされる請求項１に記載 の方法。 ６．少なくとも１つの基地局（１、２）及び加入者端末機器（３−５）を備え、 基地局（１、２）及び加入者端末機器（３−５）は拡散コードで信号を乗算し 、信号が１もしくは１よりも多数の経路を伝播してきた時、受信信号の１もし く は１よりも多数の伝播遅延を調べるようにされているような無線システムにお いて使用される受信器において、 受信信号及び拡散コードをコンボルーション変換するための変換手段（３ ０）と、 変換された信号（３６）と拡散コード（３７）を乗算して、積（３８）を 提供するための乗算手段（３１）と、 既知の方法で伝播遅延によって決まる量だけ積（３８）の位相をシフトす るためのシフト手段（３３）と、 位相シフトされた積（３９）を逆コンボルーション変換し、異なる経路上 で伝送された信号を合成して、それによって、信号の情報を検知できる逆変換 手段（３４）とを備えることを特徴とする受信器。 ７．変換手段（３０）はコンボルーション変換をフーリエ変換として実施するよ うにされ、逆変換手段（３４）は逆コンボルーション変換を逆フーリエ変換と して実施するようにされている請求項６に記載の受信器。 ８．逆変換手段（３４）は、実質的に、積分することによってのみ逆コンボルー ション変換を実施し、それによって、多数経路上を伝播された信号を合成する ようにされている請求項６もしくは請求項７に記載の受信器。 ９．フーリエ変換手段を変換手段(30)として使用する場合、シフト手段（３３） は、伝播遅延だけ積（３８）の位相をシフトし、それによって、積の周波数は 実質的に０になるようにされている請求項６に記載の受信器。 10．シフト手段（３３）は、伝播遅延だけ遅延されたインパルス応答のコンボル ーション変換（４１）で積（３８）を乗算することによって、積（３８）の位 相をシフトするようにされている請求項６に記載の受信器。