JP2002539710A - 拡散スペクトル信号の受信方法及び受信器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 受信器(10)は、第１ドメインの信号(r(t))を受信する入力手段を備えている。受信信号に変換関数を適用してそれを第２ドメインに変換するためのプロセッサ手段(14)が設けられる。第１の抽出構成体(16)は、第２ドメインの信号から第１形式の情報を抽出する。複数の情報部分を受信するように各々構成された複数の処理手段(34,36)は、それに上記変換関数を適用し、そして変換された出力を発生する。第２の抽出構成体(38,40)は、上記複数の処理手段各々の出力から第２の異なる形式の情報を抽出する。補償回路は、抽出された第２形式の情報の１つを用いて受信信号を補償する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】

本発明は、受信器及び受信方法に係り、より詳細には、拡散スペクトル受信器
及び拡散スペクトル信号の受信方法に係るが、これに限定されるものではない。

【０００２】

【背景技術】

ワイヤレスセルラーテレコミュニケーションネットワークにおいては、ネット
ワークが複数のセルに分割され、各セルがベースステーションのサービスを受け
る。各ベースステーションは、そのベースステーションに関連したセル内の移動
ステーションと通信するように構成される。セルラーネットワークに使用するた
めに拡散スペクトル技術が提案されている。例えば、米国のＩＳ−９５規格は、
コード分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）技術ともしばしば称される直接シーケンス
の拡散スペクトル技術を使用している。これらのシステムでは、異なるセルの複
数のユーザが同じ周波数を同時に使用する。これらのユーザは、一般に、異なる
拡散コードによって区別される。このようなシステムの容量及び信号クオリティ
は、干渉の程度と、受信信号からいかに効率的に干渉を除去できるかとによって
大きく影響される。干渉を更に除去するように信号処理を改善できる場合には、
更に大きな干渉を実際上許容できることになり、ひいては、容量及び／又は信号
クオリティの潜在的な増加に繋がる。

【０００３】 発生する干渉の１つの形式は、「狭帯域干渉」である。換言すれば、干渉の帯
域巾は、信号が広がる周波数帯域よりも著しく狭い。拡散スペクトルシステムの
本来の処理利得は、狭帯域干渉に対してある程度の保護を与えることができる。
しかしながら、ある状態においては、狭帯域干渉の電力レベルが非常に高くて、
システムがその干渉に対して保護を与えられないことがある。

【０００４】 「ＤＳ−ＳＳ通信における狭帯域／広帯域干渉除去のための新規な技術(A Nov
el Technique For Narrowband/Broadband Interference Excision in DS-SS Com
munication)（Proceedings of Milcom 1994 Conference、第６２８−６３２ペー
ジ）」と題する論文において、Ｅ．カンテラキス氏は、狭帯域干渉を減少する技
術を開示している。この文書に開示された技術は、受信信号のフーリエ変換の大
きさ応答を所定の関数に設定する一方、位相応答を不変に保つことに依存する。
フーリエ変換の大きさ応答は、信号スペクトル全体にわたってできるだけ一定と
され、これにより、ホワイトニングフィルタを形成する。この文書では、振幅応
答が、干渉を伴う受信信号の単一ビットを表わす大きさ応答に設定される。

【０００５】

【発明の開示】

そこで、本発明の目的は、狭帯域干渉抑制を改善できる受信器を提供すること
である。 本発明の１つの特徴によれば、第１ドメインの信号を受信するための入力手段
と、受信信号に変換関数を適用して、その信号を第２ドメインへ変換するための
プロセッサ手段と、第２ドメインの信号から第１形式の情報を抽出するための第
１抽出構成体と、複数の情報部分を受け取り、上記変換関数をそれに適用し、そ
して変換された出力を各々発生する複数のプロセッサ手段と、この複数のプロセ
ッサ手段各々の出力から第２の異なる形式の情報を抽出するための第２抽出構成
体と、上記複数のプロセッサ手段の出力の１つから抽出された第２形式の情報の
１つを使用して受信信号を補償するための補償回路とを備えた受信器が提供され
る。

【０００６】 実際には、複数の情報部分を使用する上記構成体は、上記文書の構成体よりも
著しく良好な結果を生じる。 入力手段は、拡散スペクトル信号を受信する。拡散スペクトル信号は、直接シ
ーケンスの拡散スペクトル信号である。又、拡散スペクトル信号は、例えば周波
数ホップ技術で合成された直接シーケンス信号を含む混成信号でもよい。 第１ドメインは時間ドメインである。第２ドメインは周波数ドメインである。 プロセッサ手段は、フーリエ変換関数を使用して、第１ドメインの信号を第２
ドメインの信号に変換する。或いは又、他の適当な変換関数を使用してもよい。

【０００７】 第１形式の情報は位相情報であり、一方、第２形式の情報は振幅情報である。 好ましくは、情報部分はビットより成る。しかしながら、これは、送信信号の
フォーマットに依存する。好ましくは、複数のプロセッサ手段の各々は、２つの
ビットを受け取るように構成される。しかしながら、複数のプロセッサ手段は、
３つ以上のビットを受け取るように各々構成されてもよい。 プロセッサ手段の数は、第２抽出構成体が発生することのできる異なる出力の
最大数に等しい。例えば、本発明の１つの実施形態では、２つのビットが使用さ
れる。４つの考えられる組み合わせが得られる。しかしながら、実際には、２つ
の組合せの出力が同じでありそして他の２つの組合せの出力も同じであるから、
２つの組合せを使用するだけでよい。本発明の好ましい実施形態では、プロセッ
サ手段の数は、２に等しい。

【０００８】 補償回路は、第１抽出構成体の出力を第２抽出構成体の各出力と合成して複数
の信号を発生するための手段を含む。補償回路は、この合成手段により与えられ
る複数の信号に基づいて、受信信号に含まれた有望な情報を判断するための判断
回路を含む。この判断回路は、上記合成手段により出力された複数の信号に変換
関数の逆関数を適用する手段を含む。 この判断回路は、上記合成手段の出力を整合フィルタリングするための整合フ
ィルタ、又は合成手段の出力を相関するための相関回路のような等価回路を備え
ている。整合フィルタは、逆変換関数を適用する手段の出力に接続される。

【０００９】 上述した受信器は、移動ステーション又はベースステーションに組み込むこと
ができる。 本発明の第２の特徴によれば、第１ドメインの信号を受信し、受信信号に変換
関数を適用して、その信号を第２ドメインへ変換し、第２ドメインの信号から第
１形式の情報を抽出し、複数の異なる情報部分に上記変換関数を適用し、上記変
換関数が適用された複数の異なる情報部分の各々から第２の異なる形式の情報を
抽出し、そして上記第２形式の情報を使用して受信信号を補償するという段階を
含む受信方法が提供される。

【００１０】

【発明を実施するための最良の形態】

以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。 図１には、ワイヤレスセルラーネットワーク２が示されている。このネットワ
ーク２は、複数のセル４を備え、各セルは、各ベーストランシーバステーション
６のサービスを受ける。各ベーストランシーバステーション６は、それに関連し
たセル４内のターミナル８へ無線信号を送信し及びそこから信号を受信するよう
に構成される。実際に、図１に示すセル４間の境界は、特に明確に画成されず、
拡散スペクトルシステムでは、ターミナルは、２つ以上のベーストランシーバス
テーションと同時に通信することができる。これは、「ソフトハンドオーバー」
と称される。ターミナル８は、移動ターミナル又は固定ターミナルである。ター
ミナルは、移動電話でもよいし又はデータ通信装置でもよい。

【００１１】 図２に示す本発明の実施形態は、拡散スペクトルシステムに使用され、特に、
コード分割多重アクセスシステムに使用される。これは、信号が直接シーケンス
の拡散スペクトル信号であることを意味する。又、本発明の実施形態は、他の形
式の拡散スペクトル方法、特に、周波数ホッピング／直接シーケンスの混成方法
のような直接シーケンス要素を組み込んだものにも適用できることが明らかであ
る。 図２は、受信器１０の一部分を示す。この受信器１０は、ベーストランシーバ
ステーション又は移動ステーションに組み込むことができる。受信信号ｒ(ｔ)は
拡散スペクトル信号である。換言すれば、受信器１０に送信されるべきビットは
、拡散コードを使用して拡散されている。この拡散コードは、擬似ランダムコー
ドである。第１ミクサ１２を使用して、受信信号はウインドウ関数ｗ(ｔ)と混合
される。このウインドウ関数は、受信信号の関連部分を効果的に考慮できるよう
にする。受信信号は時間ドメインにあることを指摘しておく。ミクサの出力は、
次の式で表すことができる。 ｒ_w(ｎ)＝ｒ(ｔ)ｗ(ｔ)

【００１２】 これは、次のように更に詳細に表すことができる。

【数１】 従って、受信信号は、送信信号と、送信信号に対する干渉と、ノイズとの和で
表すことができる。

【００１３】 第１ミクサ１２の出力は、受信信号にフーリエ変換を適用するフーリエ変換プ
ロセッサ１４へ入力される。フーリエ変換の適用により信号が時間ドメインから
周波数ドメインへ変換される。 フーリエ変換プロセッサ１４の出力は、位相応答抽出ユニット１６に入力され
、このユニットは、フーリエ変換された受信信号の位相応答を２ビットインター
バルにわたって計算する。受信信号は、一般に、位相変調されており、それ故、
受信信号の含まれた情報は、計算された位相応答から得ることができる。位相応
答抽出ユニット１６の出力は、次のように表わすことができる。

【数２】 又、Ｎ_DFTは、フーリエ変換プロセッサ１４により生じる複素数の変換係数をカ
ルテシアン座標において表し、そしてＲｅ及びＩｍは、ｒ_rect(ｋ)の各々実数部
及び虚数部である。

【００１４】 位相応答抽出ユニット１６の出力は、位相応答の出力のサイン値を取り出す同
相応答抽出ユニット１８と、位相応答ユニット１６の出力のコサイン値を取り出
す直角位相ユニット２０とに入力される。同相信号ユニット１８の出力は、第２
及び第４のミクサ２２及び２４に各々入力される。直角位相信号ユニット２０の
出力は、第３及び第５のミクサ２６及び２８に各々入力される。 ２つのビットを考える場合には、次のような値の組合せが考えられる。００、
１１、０１及び１０。これらは、２つのグループに分けることができ、即ち００
及び１１は第１グループに、そして０１及び１０は第２グループに入れられる。
ビット００又は１１は、第１の拡散コードユニット３０において、受信信号を拡
散するのに使用された同じ拡散コードで乗算される。第２の拡散コードユニット
３２は、ビット１０又は０１を、第１の拡散コードユニット３０に使用されたも
のと同じ拡散コードで拡散するために設けられる。これら拡散コードは、通常、
ＰＮコード即ち擬似ランダムノイズコードと称される。

【００１５】 第１及び第２の拡散コードユニット３０及び３２の出力は、更に別のフーリエ
変換プロセッサ３４及び３６に各々入力される。これら更に別のフーリエ変換プ
ロセッサ３４及び３６の各々は、拡散コードユニット３０及び３２の出力を時間
ドメインから周波数ドメインへ変換する。 各々の更に別のフーリエ変換プロセッサ３４及び３６の出力は、各振幅応答ユ
ニット３８及び４０に各々入力される。振幅応答ユニット３８及び４０は、信号
の振幅を、それが「正」であるか「負」であるかに関わりなく考慮するので、ビ
ット００及び１１の結果は同じであり、そして同様に、ビット１０及び０１の結
果も同じである。従って、４つの考えられる全組合せを別々に考慮する必要はな
い。第１の拡散コードブロック３０に関連した振幅ユニット３８により計算され
た振幅応答は、次のように表わすことができる。

【数３】 同様に、第２の拡散コードユニットに関連した振幅ユニット４０により計算さ
れた振幅応答は、次のように表わすことができる。

【数４】 但し、ｂ(ｓｅｔ１)＝［１、１］（ＰＮ−ｃｏｄｅ１）及びｂ(ｓｅｔ２)＝［−
１、１］（ＰＮ−ｃｏｄｅ２）である。

【００１６】 第１の拡散コードユニット３０に対応する第１の振幅応答ブロック３８の出力
は、第２及び第３のミクサ２２及び２６に入力される。第２の拡散コードユニッ
ト３２に関連した第２の振幅応答ブロック４０の出力は、第４及び第５のミクサ
２４及び２８に入力される。従って、第２ないし第５ミクサ２２−２８の各々は
２つの信号を受信し、そしてそれら信号を互いに混合する。一方の信号は、同相
ユニット１８又は直角位相ユニット２０からの受信信号の位相応答であり、他方
の信号は、振幅応答ユニット３８及び４０の一方からの考えられるビット値に対
する振幅応答信号である。第２及び第３のミクサ２２及び２６の出力は、次のよ
うに表すことができる。

【数５】 同様に、第４及び第５のミクサ２４及び２８の出力は、次のように表すことが
できる。

【数６】

【００１７】 第２及び第３ミクサ２２及び２６の出力は、逆フーリエ変換を実行するプロセ
ッサ４２へ入力される。同様に、第４及び第５のミクサ２４及び２８の出力は、
逆フーリエ変換を適用する第２の逆フーリエ変換プロセッサ４４へ入力される。 第１の逆フーリエ変換プロセッサ４２の出力は、次の式で表すことができる。

【数７】 同様に、第２の逆フーリエ変換ユニットの出力は、次のように表すことができ
る。

【数８】 逆フーリエ変換プロセッサ４２及び４４によって行なわれる変換は、時間ドメ
インの信号を発生し、そしてこの変換は、極−カルテシアン変換を遂行しそして
信号の逆フーリエ変換値を取り出すことを含む。

【００１８】 逆フーリエ変換プロセッサ４２及び４４の出力は、各整合フィルタ４６及び４
８に各々入力される。整合フィルタとは、判断回路５０の直前のフィルタとして
定義することができ、デジタル通信受信器は、フィルタの入力に特定の記号パル
スが存在するときにサンプリング時に出力信号対ノイズ比を最大にする場合に、
そのパルスに整合されると言える。整合フィルタ４６及び４８の各々は、判断変
数を与える。第１の整合フィルタ４６により出力される判断変数ｙ１は、次の通
りである（１サンプル／チップを仮定する）。

【数９】 同様に、第２の整合フィルタ４８により出力される判断変数ｙ２は、次の通り
である。

【数１０】 但し、Ｌはシーケンスの長さであり、そしてｒΔ１(ｎ−ｋ)及びｒΔ２(ｎ−ｋ)
は、逆フーリエ変換の出力から得られたシーケンスを反転しそしてスライドさせ
ることを表す。

【００１９】 第１及び第２の整合フィルタ４６及び４８から出力された判断変数ｙ１及びｙ
２は、判断実行ブロック５０へ入力される。ビットパターンセット００及び０１
そして０１又は１０間の判断は、次の式に基づいて行なわれる。

【数１１】 但し、ｙ１は、セット［００、０１］を指し、そしてｙ２は、［０１、１０］を
指す。所与のセットのこれら値に関する判断は、判断変数の符号に基づいて行な
われ、従って、最終的なビットに対するその後のルールは、次の通りである。

【数１２】

【００２０】 従って、判断変数ｙ１の大きさが判断変数ｙ２の大きさより大きくそしてｙ１
が０より小さい場合には、受信ビットが００であるという判断がなされる。ｙ１
の大きさがｙ２の大きさより小さくそしてｙ２が０より小さい場合には、受信ビ
ットが０１である。ｙ１の大きさがｙ２の大きさより小さくそしてｙ２が０より
大きい場合には、１０が受信ビットである。ｙ１の大きさがｙ２の大きさより大
きくそしてｙ１が０より大きい場合には、ビットが１１である。

【００２１】 上述した装置及び方法は、周波数ドメインにおける狭帯域干渉を取り扱うこと
ができる。受信信号の振幅情報は、データ信号の「既知の」振幅応答に置き換え
られる。換言すれば、考えられる振幅応答の各々は、受信信号を修正するように
決定されそして使用される。次いで、整合フィルタを使用して、考えられる振幅
補償信号のどれが最良の補償を与えるかの判断がなされる。

【００２２】 整合フィルタは、例えば、相関積分プロセッサ又は他の適当な要素と置き換え
ることができる。整合フィルタリングは、時間ドメインにおいて行なわれるもの
として上述した。しかしながら、整合フィルタリングは、周波数ドメインにおい
て行うこともできる。 本発明の方法及び装置は、２つのビットが考えられる構成について説明した。
この方法及び装置は、３ビット以上を使用するように変更することもできる。Ｐ
Ｎコードブロック、及びそれに関連したフーリエ変換及び振幅ブロックの数は、
全ての考えられるビット組合せに対して考えられる結果の数に基づいて増加しな
ければならない。

【００２３】 図２に示された種々のブロック、例えば、次のブロック、即ちフーリエ変換プ
ロセッサ１４、位相応答抽出ユニット１６、拡散コードユニット３０及び３２、
更に別のフーリエ変換プロセッサ３４及び３６、及び振幅抽出ユニット、の１つ
以上は、単一のプロセッサの一部分であってもよい。或いは又、１つ以上の要素
を同じ単一プロセッサに組み込んでもよい。第２ないし第５ミクサより下流の要
素についても同じことが言える。

【図面の簡単な説明】

【図１】 ワイヤレスセルラーネットワークの一部分を示す概略図である。

【図２】 本発明の実施形態を示す回路図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，Ｅ Ａ(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，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，Ｇ Ｈ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，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 (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１ドメインの信号を受信するための入力手段と、 受信信号に変換関数を適用して、その信号を第２ドメインへ変換するためのプ
   ロセッサ手段と、 第２ドメインの信号から第１形式の情報を抽出するための第１抽出構成体と、 複数の情報部分を受け取り、上記変換関数をそれに適用し、そして変換された
   出力を各々発生する複数のプロセッサ手段と、 上記複数のプロセッサ手段各々の出力から第２の異なる形式の情報を抽出する
   ための第２抽出構成体と、 上記複数のプロセッサ手段の出力の１つから抽出された第２形式の情報の１つ
   を使用して受信信号を補償するための補償回路と、 を備えたことを特徴とする受信器。
2. 【請求項２】 上記入力手段は、拡散スペクトル信号を受信する請求項１に
   記載の受信器。
3. 【請求項３】 上記拡散スペクトル信号は、直接シーケンスの拡散スペクト
   ル信号である請求項２に記載の受信器。
4. 【請求項４】 上記第１ドメインは、時間ドメインである請求項２又は３に
   記載の受信器。
5. 【請求項５】 上記第２ドメインは、周波数ドメインである請求項１ないし
   ４のいずれかに記載の受信器。
6. 【請求項６】 上記変換関数は、フーリエ変換関数である請求項１ないし５
   のいずれかに記載の受信器。
7. 【請求項７】 上記第１形式の情報は、位相情報である請求項１ないし６の
   いずれかに記載の受信器。
8. 【請求項８】 上記第２形式の情報は、振幅情報である請求項１ないし７の
   いずれかに記載の受信器。
9. 【請求項９】 上記情報部分はビットより成る請求項１ないし８のいずれか
   に記載の受信器。
10. 【請求項１０】 上記複数のプロセッサ手段の各々は、２ビットを受け取る
    ように構成される請求項９に記載の受信器。
11. 【請求項１１】 上記プロセッサ手段の数は、上記第２抽出構成体が発生す
    ることのできる異なる出力の最大数に等しい請求項１ないし１０のいずれかに記
    載の受信器。
12. 【請求項１２】 上記プロセッサ手段の数は、２に等しい請求項１１に記載
    の受信器。
13. 【請求項１３】 上記補償回路は、上記第１抽出構成体の出力を上記第２抽
    出構成体の各出力と合成して、複数の信号を発生するための手段を備えた請求項
    １ないし１２のいずれかに記載の受信器。
14. 【請求項１４】 上記補償回路は、上記合成手段により発生される複数の信
    号に基づいて、上記受信信号に含まれた有望な情報を判断するための判断回路を
    備えている請求項１３に記載の受信器。
15. 【請求項１５】 上記判断回路は、上記変換関数の逆関数を、上記合成手段
    によって出力された上記複数の信号に適用する手段を備えた請求項１４に記載の
    受信器。
16. 【請求項１６】 上記判断回路は、上記合成手段の出力を整合フィルタリン
    グするための整合フィルタを備えた請求項１４又は１５に記載の受信器。
17. 【請求項１７】 上記判断回路は、上記合成手段の出力を相関するための相
    関回路を備えている請求項１４又は１５に記載の受信器。
18. 【請求項１８】 請求項１ないし１７のいずれかに記載の受信器を組み込ん
    だ移動ステーション。
19. 【請求項１９】 請求項１ないし１７のいずれかに記載の受信器を組み込ん
    だベースステーション。
20. 【請求項２０】 第１ドメインの信号を受信し、 受信信号に変換関数を適用して、その信号を第２ドメインへ変換し、 第２ドメインの信号から第１形式の情報を抽出し、 複数の異なる情報部分に上記変換関数を適用し、 上記変換関数が適用された複数の異なる情報部分の各々から第２の異なる形式
    の情報を抽出し、そして 上記第２形式の情報を使用して受信信号を補償する、 という段階を含むことを特徴とする受信方法。