JP2003509946A - シンボル間干渉が減少されたスペクトラム拡散伝送システム - Google Patents

シンボル間干渉が減少されたスペクトラム拡散伝送システム

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JP2003509946A JP2001524255A JP2001524255A JP2003509946A JP 2003509946 A JP2003509946 A JP 2003509946A JP 2001524255 A JP2001524255 A JP 2001524255A JP 2001524255 A JP2001524255 A JP 2001524255A JP 2003509946 A JP2003509946 A JP 2003509946A
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Abstract

(57)【要約】 スペクトラム拡散通信システムでは、送信器は源シンボルから拡散されたディジタルシンボルを得るために拡散コードワードを使用する。これらの拡散されたディジタルシンボルは、元の送信された源シンボルを得るために逆拡散手段を用いる受信器へ送信される。スペクトラム拡散伝送システムにおける問題は、マルチパス伝送によりいわゆるシンボル間干渉が生じうることである。このシンボル間干渉は、ビット誤り率を増加させる。本発明による伝送システムでは、拡散コードワードよりも短い逆拡散コードワードを用いることが提案され、それにより逆拡散コードワードにより異なるシンボルから生じた信号が重なることはない。望ましくは、拡散コードワードは、逆拡散コードワードとプレアンブルを連結したものを含む。このプレアンブルは、逆拡散コードワードの循環的に順列を入れ替えた部分であり得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、ディジタル源信号から拡散コードワードに従って拡散ディジタル信
号を導出する拡散手段、及び、拡散ディジタル信号を伝送媒体を通じて送信する
送信手段を有する送信器と、伝送媒体から上記拡散ディジタル信号を受信する受
信手段、及び、拡散ディジタル信号からディジタル入力信号の複製を導出する逆
拡散手段を有する受信器とを含むスペクトラム拡散伝送システムに関する。
【０００２】 本発明は、また、送信器、受信器、拡散ユニット、逆拡散ユニット、通信方法
、送信方法、及び受信方法に関する。
【０００３】 冒頭の段落に記載される伝送システムは、米国特許第５，９７０，５８８号よ
り公知である。
【０００４】 近年、移動電話システムにおけるスペクトラム拡散システムの使用は急速に増
加している。スペクトラム拡散伝送システムでは、所与のシンボル速度のディジ
タル入力信号は、かなり高いシンボル速度を有する拡散されたディジタル信号を
えるために、拡散コードからのコードワードで乗算される。拡散されたディジタ
ル信号は、搬送波に変調され、受信器へ送信され、受信器では拡散されたディジ
タル信号を得るために入力信号が復調される。源信号の複製は、拡散されたディ
ジタル信号を逆拡散コードワードで乗算することにより逆拡散することによって
得られる。
【０００５】 移動電話システムでは、異なる加入者局のために異なる拡散コードワードが使
用される。異なる加入者局によって使用される拡散コードワードは、加入者局間
の干渉を防止するため、直交するよう選定される。移動電話システムでは、スペ
クトラム拡散通信は、（移動端末から基地局への）アップリンクのため、及び（
基地局から移動端末への）ダウンリンクのために使用されうる。
【０００６】 移動電話方式においてスペクトラム拡散システムを使用する場合の問題は、マ
ルチパス伝送によりシンボル間の干渉が生ずることである。マルチパス伝送は、
無線信号が、直接的なパスと、反射を含みうる１つ以上の間接的なパスとを介し
て受信される場合に生ずる。直接的なパスを介して受信される無線信号の到着時
間は、間接的なパスを介して受信される無線信号の到着時間とは異なる。この時
間差により、逆拡散コードワードと相関する信号は、検出されるべき現在のシン
ボルの寄与を含むだけでなく、先行及び／又は後続のシンボルの寄与も含む。こ
のシンボル間干渉は、誤り率を増加させる。
【０００７】 本発明は、マルチパス伝送によるシンボル間干渉が減少した冒頭の段落による
スペクトラム拡散伝送を提供することを目的とする。
【０００８】 上記目的を達成するため、本発明によるスペクトラム拡散伝送システムは、逆
拡散手段が拡散コードワードよりも短い逆拡散コードワードを用いて拡散ディジ
タル信号を逆拡散するよう配置された手段であることを特徴とする。
【０００９】 シンボルを検出するために、拡散コードワードよりも短い逆拡散コードワード
を用いることにより、逆拡散コードワードと先行及び／又は後続のコードワード
との間の重なりは減少する。これは、シンボル間干渉の量を減少させる。
【００１０】 本発明の実施例は、拡散コードワードが、逆拡散コードワード及び複数の追加
されたシンボルを含むことを特徴とする。
【００１１】 拡散コードワードは、多数の追加されたシンボルと共に逆拡散コードワードを
使用するよう選択されることが適切である。これらの追加されたシンボルは上述
の重なりを減少させつつ、容易に検出されうる拡散されたディジタル信号を維持
する。
【００１２】 本発明の更なる実施例は、追加されたシンボルが逆拡散コードワードの一部を
含むことを特徴とする。
【００１３】 逆拡散コードの一部を拡散コードに使用することにより、シンボル間干渉の感
度は減少する。
【００１４】 以下、図面を参照して本発明について説明する。
【００１５】 図１によるスペクトラム拡散伝送システムでは、夫々が異なる受信器のための
信号である複数の信号は、送信器２の対応する符号化器４・・・１２に印加され
る。通常は、符号化器４・・・１２は、送信されるべき信号を圧縮する源符号化
器と伝送誤りが検出され訂正されることを可能とするチャネル符号化器の組合せ
を含む。源符号化器は、音声符号化器、オーディオ符号化器及び／又はビデオ符
号化器を含みうる。チャネル符号化器は、例えば畳込み符号化器又はブロック符
号化器でありうる。
【００１６】 符号化器１２の出力シンボルは、乗算器１４である拡散手段の第１の入力に印
加される。乗算器１４は、符号化器１２の出力信号よりもかなり高いシンボル速
度を有する拡散されたディジタル信号を得るために、符号化器１２の各出力信号
を拡散コードワードで乗算する。
【００１７】 他の受信器のための信号もまた符号化され、拡散コードワードに従って拡散手
段によって拡散される。しかしながら、異なる受信器のために使用される拡散コ
ードワードは、対応する受信器がその入力信号から正しい信号を抽出することを
可能とするよう略直交する。
【００１８】 乗算器６・・・１４の出力は、異なる拡散されたディジタル信号を１つの信号
へと結合する加算器１０に印加される。加算器１０の出力は、結合された拡散さ
れたディジタル信号を適当な周波数で搬送波に変調する変調器１８の入力に接続
される。変調器１８の出力は、変調された信号を受信器２２、２４及び２８へ伝
送するためのアンテナ２０に接続される。
【００１９】 アンテナ２０によって伝送される信号は、直接的なパスを介して、又は建物、
橋、及び山といった対象に対する反射による１つ以上の間接的なパスを介して、
受信器２２、２４及び２６に達しうる。このマルチパス伝送が存在することによ
り、シンボル間干渉が生ずる。
【００２０】 受信器２８では、アンテナ２６によって供給される信号は、復調器３０に印加
される。復調器３０は、受信された信号を復調し、結合された拡散されたディジ
タル信号の複製を導出する。この結合された拡散されたディジタル信号の複製は
、複数の遅延要素３２、３４、及び３６のカスケード接続に印加される。復調器
３０の出力信号は、レーキ受信器４１のフィンガーとも称される第１の分岐３８
の第１の入力信号に適用される。第１の遅延要素３２の出力は、レーキ受信器４
１の第２のフィンガー４０に接続される。遅延要素３４の出力は、レーキ受信器
４１の第３のフィンガーに接続され、遅延要素３６の出力はレーキ受信器４１の
第４のフィンガーの入力に接続される。
【００２１】 レーキ受信器の各フィンガー３８、４０、４２、及び４４において、入力信号
は、受信器２８に関連付けられる拡散コードワードに対応する逆拡散コードワー
ドで乗算される。本発明によれば、逆拡散コードワードの長さは、マルチパス伝
送が生じたときにシンボル間干渉を減少させるよう、拡散コードワードの長さよ
りも小さい。本発明によれば、拡散コードワードは、逆拡散コードワードとそれ
に付加されたプレアンブルを含みうる。このプレアンブルは固定プレアンブルで
あり得るが、望ましくは、このプレアンブルは拡散コードワードの循環的な連続
である。これは、Ｎ個のシンボルのプレアンブルが必要であるとき、逆の順序で
はプレアンブルは拡散コードワードの最後のＮ個のシンボルと一致することを意
味する。
【００２２】 レーキ受信器の各フィンガー３８、４０、４２、及び４４は、受信された信号
のマルチパス成分のうちの１つを受信するよう配置される。従って、同期及びチ
ャネル推定ユニット４９から、適当な時間に亘って遅延された逆拡散シーケンス
を受信する。更に、レーキ受信器４１の各フィンガー中の信号は、その強度に対
応する値で乗算される。これは、加算器４８によるフィンガー３８、４０、４２
及び４４の出力信号のいわゆる最大率結合を可能とするために行われる。最大率
結合を用いることにより、レーキ受信器の最適なパフォーマンスが得られること
は周知である。同期及びチャネル推定ユニット４９の構成は、当業者によって周
知である。また、ユニットにおいて使用されるべき逆拡散コードワードは、フィ
ンガー３８、４０、４２及び４４に適用されるべきものと同じであることが分か
る。
【００２３】 加算器４８の出力は、復号化器５０の入力に印加される。復号化器５０は、送
信器２の入力に印加された信号の複製を得るために、まずチャネル復号化を行な
い、続いて源復号化器を行なう。
【００２４】 図２中、従来技術による拡散コードが使用された場合の、受信器２８の入力信
号の３つの成分５２、５４、及び５６が示される。本発明の拡散コードは、例え
ば適切なフィードバック網を有するシフトレジスタを使用することによって得ら
れる最大長ＬＳＦＲコードでありうる。これらの成分５２、５４、及び５６は、
異なる信号遅延値を有する異なる伝送パスを介して受信される。従来技術のレー
キ受信器では、受信された信号は、レーキ受信器４１の４つのフィンガーのうち
の３つにおいて逆拡散コードワードで乗算される。この場合、逆拡散コードワー
ドは、拡散コードワード「＋１，＋１，＋１，−１，＋１，−１，−１」に等し
い。
【００２５】 第１のフィンガー３８における逆拡散コードワードのアラインメントは、成分
５２の斜線が付されていない部分に対応する。第２のフィンガー４０における逆
拡散コードワードのアラインメントは、成分５４の斜線が付されていない部分に
対応し、第３のフィンガー４２における逆拡散コードワードのアラインメントは
成分５６の斜線が付されていない部分に対応する。
【００２６】 ｉ番目のフィンガーＦｉの出力における信号については、 Ｆ０＝（７・ｈ０＋ｈ２）・ｂ０−（ｈ１＋２ｈ２）・ｂ−１ Ｆ１＝（７・ｈ１−ｈ０）・ｂ０− ｈ０・ｂ−１ −ｈ０・ｂ１ Ｆ２＝（７・ｈ２＋ｈ０）・ｂ０− （ｈ１＋２・ｈ０）・ｂ −１ （１） と表わせる。
【００２７】 式（１）中、ｈｉはレーキ受信器のｉ番目のフィンガー上で受信された信号成
分の強度であり、ｂｋは入力信号によって表わされるシンボル値に対応する。ｂ ０ は現在のシンボル値であり、ｂ−１及びｂ１は先行するシンボル値及び次のシ
ンボル値である。式（１）より、３つのフィンガー全ての出力信号について、現
在のシンボルｂ０とは異なる他のシンボルの寄与（ｂ１，ｂ−１）が存在するこ
とがわかる。この（望ましくない）寄与は、シンボル間干渉と称される。このシ
ンボル間干渉は、ビット誤り率を増加させる。
【００２８】 図３中、本発明による拡散コードが使用された場合の受信器２８の入力信号の
３つの成分５８、６０、及び６２が示される。本発明による拡散コードワードは
、最大長ＬＳＦＴコードとそれに付加されたプレアンブルとを含みうる。図３に
よる例では、拡散コードワードは「−１，−１，＋１，＋１，＋１，−１，＋１
，−１，−１」であり、基本コードワード「＋１，＋１，＋１，−１，＋１，−
１，−１」とプレアンブル「−１，−１」とを含む。このプレアンブルは、逆の
順序では基本コードワードの最後の部分と一致する。成分５８、６０、６２は、
異なる信号遅延値を有する異なる伝送パスを介して受信される。本発明によるレ
ーキ受信器では、受信された信号は、レーキ受信器４１の４つのフィンガーのう
ちの３つにおいて逆拡散コードワードで乗算される。この場合、逆拡散コードワ
ードは、基本コードワード「＋１，＋１，＋１，−１，＋１，−１，−１」に対
応する。
【００２９】 第１のフィンガー３８における逆拡散コードワードのアラインメントは、成分
５８の斜線のない部分の最後の７つのシンボルに対応する。第２のフィンガー４
０における逆拡散コードワードのアラインメントは、成分６０の斜線のない部分
の最後の７つのシンボルに対応し、第３のフィンガー４２における逆拡散コード
ワードのアラインメントは、成分６２の斜線のない部分の最後の７つのシンボル
に対応する。
【００３０】 ｉ番目のフィンガーＦｉの出力における信号については、 Ｆ０＝（７・ｈ０−ｈ１−ｈ２）・ｂ０ Ｆ１＝（７・ｈ１−ｈ０−ｈ２）・ｂ０ Ｆ２＝（７・ｈ２−ｈ０−ｈ１）・ｂ０ （２） と表わせる。
【００３１】 式（２）より、出力信号Ｆ０、Ｆ１及びＦ２は、もはやシンボル間干渉を含ま
ないことがわかる。これにより、高い信号対雑音比におけるシンボル誤り率が減
少する。
【００３２】 図４は、ビット当たりエネルギーＥｂと雑音の分光密度の比率によって決まる
信号対雑音比の関数としてビット誤り率を示す図である。これらの関数は、１５
シンボルの長さの基本拡散シーケンスについて計算された。遅延プロファイルＥ
［ｈ・ｈ＊］は、１、０．５、０．２５によって表わされると想定する。
【００３３】 グラフ６４は、拡散が用いられない狭帯域システムについてのビット誤り率を
示す。グラフ６６は、従来技術のシステムについてのビット誤り率を示す。図３
から、従来技術のスペクトラム拡散システムは全ての信号対雑音比についてより
よいパフォーマンスを示すことが分かる。しかしながら、従来技術のスペクトラ
ム拡散システムではビット誤り率は、約５・１０−４のビット誤り下限を有する
ことがわかる。グラフ６８は、本発明による伝送システムについてのビット誤り
率を示す。グラフ６８より、高い信号対雑音比では、本発明によるシステムのビ
ット誤り率は、１５ｄＢを上回る信号対雑音比ではかなり低く、１５ｄＢを上回
る信号対雑音比ではわずかに高いことがわかる。本発明によるプリフィックスの
使用は、信号対雑音比が所定の閾値を超える場合にのみ有効であることが考えら
れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 レーキ受信器が使用される本発明による伝送システムを示すブロック図である
。
【図２】 従来技術の伝送システムにおける３つのマルチパス成分を含む拡散された信号
を示す図である。
【図３】 本発明による３つのマルチパス成分を含む拡散された信号を示す図である。
【図４】 従来技術の伝送システムと本発明による伝送システムについて、ビット誤り率
をビット当たりエネルギーの関数として示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5K022 EE01 EE22 EE36 5K067 AA03 CC10 EE71 HH21 HH24

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ディジタル源信号から拡散コードワードに従って拡散ディジ
    タル信号を導出する拡散手段、及び、上記拡散ディジタル信号を伝送媒体を通じ
    て送信する送信手段を有する送信器と、 上記伝送媒体から上記拡散ディジタル信号を受信する受信手段、及び、上記拡
    散ディジタル信号から上記ディジタル入力信号の複製を導出する逆拡散手段を有
    する受信器とを含む、スペクトラム拡散伝送システムであって、 上記逆拡散手段は、上記拡散コードワードよりも短い逆拡散コードワードを用
    いて上記拡散ディジタル信号を逆拡散するよう配置された手段であることを特徴
    とする伝送システム。
  2. 【請求項２】 上記拡散コードワードは、逆拡散コードワード及び複数のプ
    レアンブルシンボルを含むことを特徴とする、請求項１記載の伝送システム。
  3. 【請求項３】 上記拡散コードワードのプレアンブルは、上記逆拡散コード
    ワードの一部と一致することを特徴とする、請求項２記載の伝送システム。
  4. 【請求項４】 ディジタル源信号から拡散コードワードに従って拡散ディジ
    タル信号を導出する拡散手段と、上記拡散ディジタル信号を送信する送信手段と
    を有する送信器であって、 上記拡散コードワードは、基本拡散コードワード及び複数のプレアンブルシン
    ボルを含むことを特徴とする送信器。
  5. 【請求項５】 上記拡散コードワードは、上記基本拡散コードワードの一部
    と一致することを特徴とする、請求項４記載の送信器。
  6. 【請求項６】 拡散コードワードに従って拡散された拡散ディジタル源信号
    を受信する受信手段と、上記拡散ディジタル信号からディジタル源入力信号を導
    出する逆拡散手段とを有する受信器であって、 上記逆拡散手段は、上記拡散コードワードよりも短い逆拡散コードワードを用
    いて、上記拡散ディジタル信号を逆拡散するよう配置された手段であることを特
    徴とする受信器。
  7. 【請求項７】 上記拡散コードワードは、上記逆拡散コードワード及び複数
    のプレアンブルシンボルを含むことを特徴とする、請求項６記載の受信器。
  8. 【請求項８】 上記拡散コードワードのプレアンブルは、上記逆拡散コード
    ワードの一部と一致することを特徴とする、請求項７記載の受信器。
  9. 【請求項９】 ディジタル源信号から拡散コードワードに従って拡散ディジ
    タル信号を導出する拡散手段であって、 上記拡散コードワードは、基本拡散コードワード及び複数のプレアンブルシン
    ボルを含むことを特徴とする拡散手段。
  10. 【請求項１０】 拡散コードワードに従って拡散された拡散ディジタル信号
    からディジタル源入力信号を導出する逆拡散手段であって、 上記拡散コードワードよりも短い逆拡散コードワードを用いて上記拡散ディジ
    タル信号を逆拡散するよう配置されることを特徴とする逆拡散手段。
  11. 【請求項１１】 ディジタル源信号から拡散コードワードに従って拡散ディ
    ジタル信号を導出する段階と、上記拡散ディジタル信号を伝送媒体を通じて伝送
    する段階とを有し、 上記伝送媒体から上記拡散ディジタル信号を受信する段階と、上記拡散ディジ
    タル信号から上記ディジタル入力信号の複製を導出する段階とを更に有する、通
    信方法であって、 上記拡散コードワードよりも短い逆拡散コードワードを用いて上記拡散ディジ
    タル信号を逆拡散する段階を含むことを特徴とする通信方法。
  12. 【請求項１２】 ディジタル源信号から拡散コードワードに従って拡散ディ
    ジタル信号を導出する段階と、上記拡散ディジタル信号を送信する段階とを含む
    送信方法であって、 上記拡散コードワードは、基本拡散コードワード及び複数のプレアンブルシン
    ボルを含むことを特徴とする送信方法。
  13. 【請求項１３】 拡散コードワードに従って拡散された拡散ディジタル源信
    号を受信する段階と、上記拡散ディジタル信号から上記ディジタル源入力信号を
    導出する逆拡散手段とを含む受信方法であって、 上記逆拡散手段は、上記拡散コードワードよりも短い逆拡散コードワードを用
    いて上記拡散ディジタル信号を逆拡散するよう配置された手段であることを特徴
    とする受信方法。
JP2001524255A 1999-09-10 2000-08-31 シンボル間干渉が減少されたスペクトラム拡散伝送システム Pending JP2003509946A (ja)

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EP99202952 1999-09-10
EP99202952.0 1999-09-10
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