JP2004289758A - Interference reduction apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、干渉低減装置に係わり、特に、マルチパスのうち所定のパスを介して到来するスペクトル拡散信号を逆拡散して得られる逆拡散信号に含まれる干渉成分を低減する干渉低減装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
スペクトラム拡散、またはスペクトル拡散通信方式は移動体通信の最も基本的な技術として広範囲に利用されている。スペクトラム拡散通信の最も単純なモデルとしての直接拡散(DS)方式では、送るべき情報信号の周期Tに対してチップ周期Tc(T/Tc=拡散比)の拡散コードを該情報信号に乗算して拡散変調し、これによりスペクトルを広げて受信側に送信する。受信側では広帯域に拡散された信号から、逆拡散によって信号成分を検出する。逆拡散は受信信号に拡散コードと同じコードを乗算して復調することにより行われる。
【0003】
受信側で受信する信号には直接波の他に多くの反射波が存在する。このようなマルチパス環境においては、様々な遅延時間差を持って受信される信号を合成することにより正しい信号成分を検出する技術がレイク受信機として確立されている。すなわち、レイク受信機は、直接波だけでなく、遅延波にも情報成分が含まれていることに着目して、各パスの遅延波に存在する情報成分を該パスの遅延タイミングに基づいて逆拡散し、各パスの逆拡散信号をタイミングを合わせて最大比合成して出力する方式である。
従来のレイク受信機では、マルチパスを介して到来するそれぞれのタイミングをサーチャで検出し、各タイミングをパスに応じたフィンガー部に入力し、各フィンガーでは入力されたタイミングで逆拡散を行い、レイク合成器で各フィンガー部で得られた逆拡散信号を合成することにより希望信号を復調する。
【0004】
図16はレイク受信機の従来の構成図であり、無線受信部2はアンテナ1で受信した高周波信号をべースバンド信号に周波数変換すると共に直交復調し、AGCアンプ3を介してAD変換器4に入力する。AD変換器4は直交復調信号をデジタルに変換し、パスサーチャ5はADサンプリング信号に送信側の拡散コード(チャネルに応じた拡散コードで既知)を乗算してマルチパスを構成する各パスの遅延タイミングをサーチする。フィンガー6a〜6nはマルチパスの各パスに対応して設けられ、図示しないがそれぞれ逆拡散部や遅延回路を備えている。タイミング発生部7は、各パスの遅延タイミングを逆拡散タイミングとして各フィンガー部6a〜6nの逆拡散部に入力すると共に、各逆拡散部から出力される逆拡散信号の合成タイミングを一致させるための遅延時間を各フィンガー部6a〜6nの遅延回路に入力する。レイク合成部8は、各フィンガー部6a〜6nから出力する逆拡散信号を最大比合成して次段の図示しない誤り検出復号部に出力する。
【0005】
かかるレイク受信機において、各フィンガー部は対応するパスの遅延タイミングで逆拡散するが、そのタイミングにおける他パスの信号が干渉として逆拡散信号に含まれてしまう。この他パスの信号成分、すなわち干渉成分を低減できればBER(Bit Error Rate)を改善でき品質良好な受信が可能になる。
このため、本願出願人はMIXR (Multipath Interference eXchange Reduction method) と呼ぶ干渉低減方法を特願2001−332510号で提案している。この干渉低減方法はMICT (Multipath InterferenceCorrelative Timing: マルチパス干渉相関タイミング)と呼ぶ特別なタイミングで逆拡散した信号(MICT信号)を使うことにより、干渉を低減する方法である。
【0006】
図17 、図18はMIXRの説明図であり、CDMA 移動端末で受信される2 パスの信号のタイミングを示す。図中、A,B,C,Y,Z は各パスの各タイミングにおける信号を表すラベルで、A が正しい逆拡散タイミングにおける信号である。パス1 とパス2 のチャネル特性値をそれぞれα1 とα2、逆拡散タイミングをt1,t2、そのタイミングで逆拡散した信号をx1,x2 と表記する。ここで、特別なタイミングt0 = t1−(t2−t1) を決め、すなわち、時刻t1より(t2−t1)前の時刻t0を定め、そのタイミングt0 で逆拡散した信号をx0 と表記すると、x1,x0 はそれぞれ次のように表記できる。
x1 = α1 S + α2IZ + n1 (1)
x0 = α1IZ +α2IY + n0 (2)
【0007】
ここで、α1 S はパス1 の受信信号をタイミングt1から逆各拡散した希望信号、α2IZ はパス2 の受信信号をタイミングt1から逆各拡散した干渉、α1IZ はパス1 の受信信号をタイミングt0から逆各拡散した信号、α2IY はパス2 の受信信号をタイミングt0から逆各拡散した信号、n1, n0 はそれぞれの雑音である。このx0は、希望信号S を得られないタイミングで逆拡散したものであるが、その中にα1IZ が含まれている。つまりx1 の干渉成分α2IZ と相関を持つ信号がx0の中に含まれていることが分かる。この意味で、x0 のような信号のことをパス1
のパス2 に対するマルチパス干渉相関信号(MICS:Multipath Interference Correlative Signal) と呼び、t0のようなタイミングのことをパス1 のパス2 に対するマルチパス干渉相関タイミング(MICT:Multipath Interference Correlative Timing) と呼ぶ。
【0008】
x0 がx1 の干渉成分と相関を持つため、x1からx0 に適切な係数rをかけて減ずることにより、x1 の干渉成分を減らすことができる。ここで注意することは、x1 に含まれる干渉成分IZ を全て消すように係数r を決めるとx0 に含まれる別の干渉成分IY が増大するためにかえって干渉全体の大きさがが増えてしまうことがある点である。最適な係数r は、もとの干渉IZ も残しつつ干渉全体の電力が最少になるように決めた係数である。
【0009】
以下、係数をr として干渉成分を最少にするr を求める。
【数2】
ただし、<>は時間平均、 <|IZ|2> =<|IY|2> = I2, <|n0|2> = n0 2,
<|n1|2>= n1 2とした。この式(6)と式(7)式より
【数3】
のとき、干渉と雑音の和が最小になることが判る。式(1)の低減前の干渉と雑音の平均値
【数4】
が、式(7) の低減後は次のようになり、干渉と雑音の平均値が減少しているのが分かる。
【0010】
【数5】
このように、MIXR は逆拡散信号に含まれる干渉信号の一部を別の干渉信号と交換することにより全干渉電力を低減する方法である。
以上は2パスの場合であるが、次に一般的なN パス信号の場合を考える。図19はNパスの遅延プロファイルである。各パスi のチャネルの値をαi、タイミングをti とし、簡単のため、拡散後の信号を正しいタイミングからΔt だけずれたタイミングで逆拡散した信号をI(Δt) とする。特にΔt = 0 の時はI(0) = S である。このI(Δt) を使うと、Nパスの場合逆拡散後の信号xi は次のよう
に書ける。
【0011】
【数6】
ここで、簡単のためIi,j, i=I(ti−tj)とした。次にパスiのパスjに対するMICTtijで拡散した信号mi 、jは次のように書ける。
【数7】
ここで簡単のためI i,j,k=I(2ti−tj−tk)とした。また、Ii,j, i=I(2ti−tj−ti)=Ii,j,であることに注意するとmi 、jは次のようになる。
【数8】
このとき、2パスのときと同様に係数rを求めることができ、次のようになる。
【0012】
【数9】
ここで、na 2は希望信号Sの得られないタイミングで逆拡散したときの全干渉と雑音の平均値に相当する値であり、次式
【数10】
で表わされる。このna 2を使うと、MIXR前のパスiでの全干渉と雑音電力の平均値nb iは次のようになる(b,iは添え字)。
【数11】
【特許文献1】特願2001−332510号
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、提案されているMIXR方式では、マルチパス干渉相関タイミング(MICT) と呼ばれるタイミング、すなわち、マルチパス干渉信号と相関のある信号が得られる特別なタイミングを使うことでマルチパス干渉を低減する。この時、マルチパス干渉を効果的に低減するためには、MICT で逆拡散した信号に適切な係数rijをかけて振幅を調整する必要がある。この適切な係数rijはMIXR 係数と呼ばれるもので、(14)式を参照すると、各パスのフェージングチャネル値αi,αj、全干渉の平均電力I2、雑音の平均電力na 2から求められる。
【0014】
しかし、MIXR 係数を求めるための各パスのフェージングチャネル値、全干渉の平均電力、雑音の平均電力に関する情報は、受信される信号成分に混在する形で含まれており、その分離が難しく、(14)式を適用することが難しい問題があった。
以上から本発明の目的は、MIXR 係数を求めるための各要素係数(各パスのフェージングチャネル値αi,αj、全干渉の平均電力I2、雑音の平均電力na 2)を分離算出できるようにし、これによりMIXR 係数を演算でき、逆拡散信号に含まれる干渉成分を除去できるようにすることである。
本発明の別の目的は、簡単な構成で干渉相関係数cijを算出し、この干渉相関係数を用いてMIXR 係数を演算して逆拡散信号に含まれる干渉成分を除去できるようにすることである。
本発明の別の目的は、簡単な構成で、しかも短時間で干渉相関係数cijを算出し、この干渉相関係数を用いてMIXR 係数を演算して逆拡散信号に含まれる干渉成分を除去できるようにすることである。
【0015】
【課題を解決するための手段】
本発明は、マルチパスのうち所定のパスを介して到来するスペクトル拡散信号を逆拡散して得られる逆拡散信号に含まれる干渉成分を低減する干渉低減装置であり、マルチパス干渉相関信号を発生し、該マルチパス干渉相関信号に所定の係数を乗算して干渉抑圧信号を発生する抑圧信号発生部、前記逆拡散信号から該干渉抑圧信号を減算する手段を備え、前記抑圧信号発生部は、フェージングチャネル推定値αiを、受信信号に含まれるパイロットを平均することにより算出し、雑音の平均電力n2をパイロットシンボルの分散から算出し、全干渉の平均電力I2を全受信電力と雑音の平均電力とから算出し、これらの値から前記係数を算出する。
【0016】
より具体的には、前記係数算出手段は、前記チャネル推定値αi,αj、雑音の平均電力n2、全干渉の平均電力I2を用いて次式
【数12】
により前記係数rij を算出し、この係数rij をマルチパス干渉相関信号に乗算して干渉抑圧信号を発生し、逆拡散信号から該干渉抑圧信号を減算する。
以上のようにすれば、MIXR 係数を求めるための各要素係数(各パスのフェージングチャネル値αi,αj、全干渉の平均電力I2、雑音の平均電力na 2)を分離算出でき、これによりMIXR 係数を演算でき、逆拡散信号に含まれる干渉成分を除去できるようになる。
【0017】
なお、上記の方法によらず、干渉相関値ci jは、着目しているパスの遅延タイミングにおける逆拡散値とマルチパス干渉相関タイミングti jでの逆拡散値との相関を算出することにより簡単に求めることができる。この場合、着目しているパスの任意のタイミングtaにおける逆拡散値と、タイミングta +ti jの逆拡散値との相関を算出するようにすれば、短時間で干渉相関値cijを、求めることができる。また、干渉相関値cij は、逆拡散前信号の自己相関値から簡単に算出することもできる。
【0018】
【発明の実施の形態】
(A)第1実施例
(a)全体の構成
図1はマルチパス干渉低減法MIXRに基づいた干渉低減機能を備えた本発明のレイク受信機の構成図である。図16に示す従来の構成に加えて、フィンガー部6a〜6nとレイク合成部8の間に干渉を低減する干渉低減装置10が設けられている構成になっている。この干渉低減装置10は、フィンガー部6a〜6nに対応して設けられたMIXR回路11a ̄11nと、(14)式の係数を演算するための係数演算部12を備えている。各MIXR回路11a ̄11nは、(13)式のマルチパス干渉相関信号m i,j を発生し、このマルチパス干渉相関信号に所定の係数r i,jを乗算して干渉抑圧信号を発生し、対応するフィンガー部から出力する逆拡散信号から該干渉抑圧信号を減算する。なお、9は各パスのチャネル特性値(チャネル値)を推定するチャネル推定部であり、レイク合成部8は各パスに応じた各MIXR回路11a ̄11nから出力する信号にチャネル推定値を乗算して合成する。
【0019】
(b)干渉低減装置の構成
図2は干渉低減装置10の詳細な構成図であり、パスiに応じた1つのMIXR回路11iと、係数計算部12と、MICTタイミングt i,j(j=1〜N)を発生するMICT発生部13、パスiのフィンガー部6iが示されている。
MIXR回路11iにおいて、第1〜第N逆拡散部211〜21NはMICTタイミングt i,j(j=1〜N)を逆拡散タイミングとして既知の拡散コードをAD変換器4から出力するA/Dサンプル値に乗算し、(13)式で示すマルチパス干渉相関信号m i,j (j=1〜N)を発生する。乗算部221〜22Nは、このマルチパス干渉相関信号m i,j (j=1〜N)に係数計算部12から出力する所定のMIXR係数r i,j(j=1〜N)を乗算して干渉抑圧信号を発生し、演算部23対応するフィンガー部6iから各干渉抑圧信号を減算してレイク合成部8に入力する。
【0020】
係数計算部12は、第1係数算出部24と第2係数算出部25を備えている。第1係数算出部24は(14)式で示す要素係数
【数13】
を演算し、第2係数算出部25は次式
【数14】
によりMIXR係数r i,j(j=1〜N)を計算してMIXR回路11iに入力する。
【0021】
(c)第1係数算出部
図3は第1係数算出部24の構成図である。なお、図ではna 2を(18)式によらずに算出している。すなわち、逆拡散部30はどのパスタイミングとも一致しない任意のタイミングta でA/D サンプル値を拡散コードで逆拡散してnaを求め、二乗回路31で二乗した後に平均部32で平均化することでna 2(全干渉と雑音の和の平均電力)を計算する。パイロット逆拡散部33は、A/D サンプル値に含まれるパイロット信号を拡散コードで逆拡散し、平均部34で平均することでパスiのチャネル推定値αiを算出する。長期平均部35は二乗回路31の出力信号をフェージング周期に比べて十分に長く平均する。分散部36はパイロット逆拡散部33から出力する信号の分散σi 2の二乗を演算し、第1演算部37は、na 2とσi 2とを用いて雑音の平均電力n2を計算し、加算部38は長期平均部35の出力からn2を減算して全干渉電力I2を計算し、第2演算部39は、チャネル推定値αi,αj及びI2を用いて(17)式より干渉相関値cijを計算して出力する。
【0022】
(d)平均電力n2と全干渉電力I2の算出原理
第1演算部37における平均電力n2の算出式及び全干渉電力I2の算出式は以下のようにして得られる。
パスi の逆拡散値をxi とすると、
【数15】
となる。xi の分散σi 2を求めると、
【数16】
となる。どのパスタイミングとも違うタイミングで逆拡散して平均することで、全干渉と雑音の和の平均電力na 2
【数17】
が得られる。各パスの分散の総和を取ると(23)式が得られ、(24)式より雑音の平均電力n2が求まる。
【0023】
【数18】
図3の第1演算部37は(24)式に基づいて雑音の平均電力n2を演算する。
ところで、フェージングの周期よりも十分に長い期間で、信号の無いタイミングでの電力平均を求めると次式が成立する。
【0024】
【数19】
加算器38は上記の(26)式に基づいて干渉電力I2を計算する。なお、(25)式におけるチャネル推定値は全電力の平均値が1になるように正規化された値である。すなわち、
【数20】
【0025】
(B)第2実施例
(a)更に進んだMIXR
以上は、着目するパスiにパスjから干渉があるとしたときの2パスの干渉低減を、Nパスに拡張した場合のマルチパス干渉低減法MIXRに基づいた実施例である。すなわち、着目するパスiに他の(N−1)本(j=1〜N,ただしj≠i)からのパスから干渉があるとしたときのNパスに適用した場合のマルチパス干渉低減法MIXRに基づいた実施例である。しかし、この方法に基づくマルチパス干渉低減法MIXR は原理的にパス数N の増加に従って効果が少なくなって行く。その原因は、所定の2パスに着目すると、干渉成分を再生する際、該着目した2 パスのみの情報しか利用していないからである。すなわち着目した2 パス以外のパスに含まれているはずの情報を有効に利用できなかったために、効果が小さくなってしまうのである。
そこで、干渉成分を再生するために、全てのパスを使うことで干渉再生精度を向上させる方法について説明する。以下、今までのMIXR と区別するため、ここで説明するMIXR をA−MIXR (Advanced− MIXR)と表記する。
【0026】
(b)A−MIXR のMICT とMICS
図4はA−MIXRにおけるNパス信号と、パスi に含まれるパスj の干渉の低減に利用できるMICTs を示す。パスiのタイミングで逆拡散した信号は次のように書ける。
【数21】
ここで、sは希望信号、I i,jはxiに含まれるパスjによる干渉成分である。図中のt i,j, iは従来使用していたMICTでパスiとパスjの時間差分Δtだけtiからシフトしたタイミングである。このt i,j, iで逆拡散することにより、I i,jと相関のある信号を得ることができる。
【0027】
ここで、iとj以外のパスについても着目すると、それぞれのパスからΔtシフトさせたタイミングt i,j, k(kはjを除く1〜N)で逆拡散することにより、t i,j, iと同じ原理でI i,jと相関のある信号が得られることが判る。t i,j, kと、t i,j, kで逆拡散した信号mi , j,kは次のように書くことができる。
【数22】
【0028】
すなわち、パスjのパスiに対する干渉成分は図4のMICTタイミングt i,j, i(=ti−Δt)おけるパスiの逆拡散信号に含まれており、この干渉成分はmi , j ,iとして表現する。パスjのパスiに対する干渉成分はこのmi , j ,iだけでなく、パス1のタイミングt1よりΔt前の時刻t i,j,1(=t1−Δt)のパスiの逆拡散信号にも含まれており、この干渉成分をmi , j , 1と表現する。同様に、パスjのパスiに対する干渉成分は、パスk(k=1〜N)のタイミングtkよりΔt前の時刻t i,j, k(=tk−Δt)のパスiの逆拡散信号に含まれており、この干渉成分をmi , j,kと表現すれば、(30)式より求めることができる。
【0029】
(c)A−MIXRにおける干渉抑圧信号
(30)式において、所望の干渉αkIi,j 以外の信号電力は雑音とみなせるので、合成後のMICS をMi,j とすると、mi,j,k のk についての最大比合成は次式で表現できる。
【数23】
ここでnb kは式(16) より得られる。次に、Mi,j で干渉低減するための係数rj を求める。まず、(I/N) を、MICS 内の着目している干渉信号電力Iと、それ以外の干渉信号電力と雑音電力の和N、との比と定義すると、MICT係数rは、
【数24】
となる(a,bは係数)。すなわち、rjはMICS の(I/N)、MICS に含まれる低減したい干渉成分の係数a、希望信号に含まれる低減したい干渉成分の係数b により求まる。
ついで、Mi,jの(I/N)を求める。これを(I/N)jと表記すると、(I/N)jは最大比合成前のmi,j,k の(I/N) の和であるので、次のようになる。
【0030】
【数25】
また、Mi,j のIi,j の係数a は次のように(I/N)j/I2 になる。
【数26】
また、xi に含まれるIi,j の係数は式(28) よりb = αj となるので、rj は次のように求まる。すなわち
【数27】
このとき、(3)式のrx0 に相当する干渉レプリカは次のようになる。
【数28】
【0031】
(d)A−MIXRにおける干渉抑圧装置の構成
図5はA−MIXRにおけるパスiの干渉低減装置50の構成図である。各第j干渉成分演算部51jは干渉成分mi , j,k(k=1〜N)を演算し、順次mi , j, 1,mi , j, 2,…mi , j, Nを出力し、各第j干渉抑圧信号演算部52jは干渉成分mi , j,k、干渉相関値ckj、雑音電力na 2を用いて(36)式より干渉抑圧信号rjM i,jを算出する。なお、干渉相関値ckj、雑音電力na 2は、第1実施例で説明した図3に示す第1係数算出部により演算することができる。
演算部53は第iパスのフィンガー部6iから出力するパスiの逆拡散信号より、第j干渉抑圧信号演算部52j(j=1〜N)から出力する干渉抑圧信号rjM i,j(j=1〜N)をそれぞれ減算して干渉を低減したパスiの逆拡散信号をレイク合成部8に入力する。
【0032】
図6は第j干渉成分演算部51jの構成図であり、MICT発生部51aは、MICTタイミングt i,j,k(k=1〜N)を発生する。第1〜第N逆拡散部51b1〜51bNはそれぞれMICTタイミングt i,j,k(k=1〜N)で拡散コードを用いて逆拡散を行って干渉成分mi , j,kを発生し(k=1〜N)、セレクタ51cは順次干渉成分mi , j,kを次段の第j干渉抑圧信号演算部52jに入力する。
【0033】
図7は第j干渉抑圧信号演算部52jの構成図であり、第1演算部52aは(16)式に従って全干渉と雑音電力の平均値nb kを演算し、第2演算部52bは(33)式に従って(I/N)jを演算し、第3演算部52cは(36)式に従って干渉抑圧信号rjM i,jを算出する。
【0034】
(C)干渉相関値算出法
第1、第2実施例で使用する干渉相関値cijは図3に示す構成により演算することができるが、構成が複雑である。図8は干渉相関値の別の演算方法の実施例である。(14)式に示すように干渉相関値cij =αI *αjI2はパスi の逆拡散値xi とMICTタイミングt i,jでの逆拡散値mi,jとの相関値を直接計算することで求めることができる。すなわち、2パスの場合を例に説明する。この場合、xi とmi,jが、それぞれ式(1) 式(2) のx1 とx0 に相当する。この時、相関値<m* i,jxi>は次のようになる。ただし、<・>は平均値を表わす。
【数29】
ここで、S,IZ,IY ,n0,n1 はお互いに相関の無いランダムな系列であるので、(37)式の右辺2 項目と3 項目は平均すると0 に収束し、第1項目から所望の相関値αi *αjI2を得ることができる。
【0035】
図8の実施例において、第1,第2逆拡散部61、62は、それぞれA/D サンプル値をタイミングtiとMICT ti ,jとで逆拡散することでxi とmi ,jを求め、相関演算部63はxi とmi ,j *の相関値を演算し、平均部64は演算結果を平均して干渉相関値cijを出力する。これにより図3に比べて簡単な構成により干渉相関値を求めることができる。
【0036】
(D)干渉相関値算出の別の方法
図8において、理想的には平均操作を無限のシンボルについて行うべきものであるが、この方式を実装する場合はαi *αjI2に比べて十分小さくなるような大きさにすればよい。ここで、(37)式の第2項目に含まれるS は、正しいタイミングで逆拡散した信号であるため、干渉信号IZ に比べて拡散比の分だけ大きな信号になっているはずである。そのため、図8の方法では第2項目を十分小さく収束させるには平均部64において比較的長いシンボルに渡って平均操作をしなければならない。
【0037】
そこで、このS にあたる値をあらかじめ小さくすることができれば、平均シンボル数を減らせ、処理量を削減できる。このため、図9では上記x1,x0 の逆拡散タイミングを正しい逆拡散タイミングからずらして逆拡散することで第2項を小さくして平均時間を短縮する。すなわち、正しい逆拡散タイミングではないタイミングta での逆拡散値をx1′,x0′とすると、それぞれ次式のようになる。
x1′=α1I′+α2IZ′+n1′ (38)
x0′=α1IZ′+α2IY′+n0′ (39)
さらにこの時の相関値は次式のようになる。
【数30】
ここで(37)式との違いは、(40)式では右辺第2 項目のSがI′なっていることである。ここで、I′は正しくないタイミングで逆拡散された値であるため、S に比べて拡散比の分だけ小さな値となる。例えば拡散比が256 であるなら、1/256 になる。そのため、第2項目を十分小さくするための平均シンボル数を減らすことができ、処理量を削減できる。
【0038】
図9の実施例において、第1,第2逆拡散部61′、62′は、それぞれA/D サンプル値をタイミングtaとta−MICT ti ,jとで逆拡散することでxi とmi ,j′を求め、相関演算部63はxi′ とmi ,j′*の相関値を演算し、平均部64は演算結果を平均して干渉相関値cij を出力する。これにより図3に比べて簡単な構成により、しかも、短時間で干渉相関値cij を得ることができる。
【0039】
(E)干渉相関値算出の更に別の方法
逆拡散前の受信信号の自己相関を求めることでMIXR 係数rijが得られる。このことを示すために、I2,n2,n2 a に対応する逆拡散前の値として、次のようにIor,
Ioc, 全受信電力RSSI を定義する。
【数31】
ここでNSF は拡散符号長を示す。各パスの受信フィルタ通過後の信号をαiv(t)と表記すると、逆拡散前の受信信号vR(t)は次のように書ける。
【数32】
ここで、vR(t)について自己相関vR*(t)vR(t−Δt)を求める。(Δt = ti − tj)。
【0040】
【数33】
ここで、k=iかつI=jのときのみ(−tk=−Δt−tl)が成り立つとし、Δ≠0で<v*(t)v(t−Δt)>=0とすると、(46)式の時間平均は第1項のみが残る。
【数34】
また、vR(t)の電力平均は次のようになるので、
【数35】
以上より、MIXR係数rI,jは次式
【数36】
より求まる。
【0041】
以上より、(41)式と(47)式を用いれば干渉相関値cijは図10に示す構成により算出することができる。すなわち、遅延回路71は受信信号vR(t)をΔt=(ti−tj)遅延し、相関乗算器72は自己相関vR*(t)vR(t−Δt)を演算し、平均部73は自己相関を所定時間平均し、乗算部74は平均値にNSF乗算して干渉相関値cijを算出して出力する。
【0042】
(F) 干渉相関値の連鎖計算
算出した既知の干渉相関値cij(=αi *αj)とチャネル推定値とを用いて未知の干渉相関値cklを算出することができる。図11は未知の干渉相関値cklの算出法説明図であり、既知の干渉相関値cij(=αi *αj)とチャネル推定値αi,αj,αk,αlとら乗算部81において、次式の右辺
【数37】
の演算を行うことにより未知の干渉相関値cklを算出できる。同様に、他のチャネル推定値も演算することができる。
【0043】
(G) 干渉相関値の別の連鎖計算
3 種類の既知の干渉相関値から未知の干渉相関値を算出することができる。図12は3つの既知の干渉相関値cij , ckl , cil から未知の干渉相関値ckj を算出する算出法の説明図であり、乗算部82において、次式の右辺
【数38】
の演算を行うことにより干渉相関値ckj を算出することができる。同様に、他のチャネル推定値も演算することができる。
【0044】
(H)連鎖計算される干渉相関値の精度
(50)式あるいは(51)式により、連鎖計算される未知のMIXR 係数の精度は、既知の干渉相関値の精度に依存する。そこで上記の既知の干渉相関値cij 求める時にその精度をできる限り高いものとする。このために、できる限り大きなエネルギー(電力)の2 パスi,jを選んで干渉相関値cij を求め、それに対して(50)式あるいは(51)式を適用して未知の干渉相関値を算出する。
【0045】
図13は連鎖計算される干渉相関値の精度を向上するための実施例であり、チャネル推定値91は各マルチパスのチャネル推定値αi(i=1〜N)を推定し、パス選択部92はエネルギーの大きな2つのパスi,jを選択し、干渉相関値算出部93は図3および図8〜図10で説明した方法により干渉相関値cij を求め、連鎖計算部94は既知の干渉相関値cijとチャネル推定値を用いて(50)式により、あるいは(51)式に従って未知のチャネル推定値を算出する。
【0046】
(I)パス選択
図13の実施例において、エネルギーの大きな2つのパスi,jを選択し、干渉相関値cijを算出するが、図14に示すようにパスi,jの遅延タイミングti,tjの差が別のパスのペアk,lのタイミング差と等しいと正確な干渉相関値cijを算出できなくなる。すなわち、パスi,jの遅延タイミングti,tjのタイミング差ti−tjと別のパスのペアk,lのタイミング差tk−tlが等しいと(47)式が次式
【数39】
となり、正確な干渉相関値cijを算出できなくなる。そこで、遅延タイミング差が等しくなるペアが他に存在しないペアであってエネルギーの大きなペアを選択して既知の干渉相関値を算出する。
【0047】
図15は図13の構成にパスサーチ部95を付加した例である。パスサーチ部95はマルチパスの各パスの遅延タイミングを測定してパス選択部92に通知し、パス選択部92は遅延タイミング差が等しくなるペアが他に存在しないペアであってエネルギーの大きなペアを選択して次段の干渉相関値算出部93に通知する。干渉相関値算出部93は図3および図8〜図10で説明した方法により通知された2パスの干渉相関値cij を求め、連鎖計算部94はこの計算された既知の干渉相関値cijとチャネル推定値を用いて(50)式により、あるいは(51)式に従って未知のチャネル推定値を算出する。
【0048】
・付記
(付記1) マルチパスのうち所定のパスを介して到来するスペクトル拡散信号を逆拡散して得られる逆拡散信号に含まれる干渉成分を低減する干渉低減装置おいて、
マルチパス干渉相関信号を発生し、該マルチパス干渉相関信号に所定の係数を乗算して干渉抑圧信号を発生する抑圧信号発生部、
前記逆拡散信号から該干渉抑圧信号を減算する手段、
を備え、前記抑圧信号発生部は
フェージングチャネル推定値αiを、受信信号に含まれるパイロットを平均することにより算出する手段、
雑音の平均電力n2をパイロットシンボルの分散から算出する手段、
全干渉の平均電力I2を全受信電力と雑音の平均電力とから算出する手段、
これらの値から前記係数を算出する手段、
を備えることを特徴とする干渉低減装置。
(付記2) 前記係数算出手段は、
前記チャネル推定値αi,αj、雑音の平均電力n2、全干渉の平均電力I2を用いて次式
【数40】
により前記係数rij を算出する、
ことを特徴とする付記1記載の干渉低減装置。
(付記3) マルチパスのうち所定のパスを介して到来するスペクトル拡散信号を逆拡散して得られる前記逆拡散信号に含まれる干渉成分を低減する干渉低減装置おいて、
マルチパス干渉相関信号を発生し、該マルチパス干渉相関信号に所定の係数を乗算して抑圧信号を発生する抑圧信号発生部、
前記逆拡散信号から該抑圧信号を減算する手段、
を備え、前記抑圧信号発生部は
着目しているパスの遅延タイミングにおける逆拡散値とマルチパス干渉相関タイミングでの逆拡散値との相関を算出することにより干渉相関値を算出する手段、
該干渉相関値を用いて、前記係数を算出する手段、
を備えることを特徴とする干渉低減装置。
(付記4) 前記干渉相関値を算出する手段は、
どのパスタイミングとも一致しない任意のタイミングtaにおける逆拡散値と、マルチパス干渉相関タイミングからta だけずれたタイミングの逆拡散値との相関を算出することにより前記干渉相関値を算出する、
ことを特徴とする付記3記載の干渉低減装置。
(付記5) マルチパスのうち所定のパスを介して到来するスペクトル拡散信号を逆拡散して得られる前記逆拡散信号に含まれる干渉成分を低減する干渉低減装置おいて、
マルチパス干渉相関信号を発生し、該マルチパス干渉相関信号に所定の係数を乗算して抑圧信号を発生する抑圧信号発生部、
前記逆拡散信号から該抑圧信号を減算する手段、
を備え、前記抑圧信号発生部は
干渉相関値を逆拡散前信号の自己相関値から算出する手段、
該干渉相関値を用いて前記係数を算出する手段、
を備えることを特徴とする干渉低減装置。
(付記6) 前記算出した既知の干渉相関値cijとチャネル推定値とを用いて未知の干渉相関値cklを算出する手段、
を備えたことを特徴とする付記1乃至5記載の干渉低減装置。
(付記7) 3種類の既知の干渉相関値cij , ckj , ckl から未知の干渉相関値cil を算出する手段、
を備えたことを特徴とする付記1乃至5記載の干渉低減装置。
(付記8) 前記未知の干渉相関値算出手段は、
既知の干渉相関値としてなるべく電力の大きなパスi,jのチャネル推定値を用いて求めた干渉相関値cijを用いて未知の干渉相関値を算出する、
ことを特徴とする付記6又は7記載の干渉低減装置。
(付記9) 前記未知の干渉相関値算出手段は、
選んだパスi,j のタイミング差ti−tj と同じタイミング差を持つパスj,kがある場合、そのようなパスの組み合わせを避ける、
ことを特徴とする付記8記載の干渉低減装置。
【0049】
【発明の効果】
以上の本発明によれば、MIXR 係数を求めるための各要素係数(各パスのフェージングチャネル値αi,αj、全干渉の平均電力I2、雑音の平均電力na 2を分離算出できるようになり、これによりMIXR 係数を演算でき、逆拡散信号に含まれる干渉成分を除去することができる。
また、本発明によれば、着目しているパスの遅延タイミングにおける逆拡散値とマルチパス干渉相関タイミングでの逆拡散値との相関を算出して干渉相関値を算出するようにしたから、簡単な構成で干渉相関値を算出でき、この干渉相関値を用いてMIXR 係数を演算して逆拡散信号に含まれる干渉成分を除去することができる。
【0050】
また、本発明によれば、どのパスタイミングとも一致しない任意のタイミングtaにおける逆拡散値と、マルチパス干渉相関タイミングからta だけずれたタイミングの逆拡散値との相関を算出することにより干渉相関値を算出するようにしたから、簡単な構成で、しかも短時間で干渉相関値を算出でき、この干渉相関値を用いてMIXR 係数を演算して逆拡散信号に含まれる干渉成分を除去することができる。
また、本発明によれば、干渉相関値を逆拡散前の信号の自己相関値から算出するようにしたから、簡単な構成で干渉相関値を算出でき、この干渉相関値を用いてMIXR 係数を演算して逆拡散信号に含まれる干渉成分を除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】マルチパス干渉低減法MIXRに基づいた干渉低減機能を備えた本発明のレイク受信機の構成図である。
【図2】干渉低減装置の詳細な構成図である。
【図3】干渉低減装置における第1係数算出部の構成図である。
【図4】A−MIXRにおけるNパス信号と、パスi に含まれるパスj の干渉の低減に利用できるMICTsの説明図である。
【図5】A−MIXRにおけるパスiの干渉低減装置の構成図である。
【図6】第j干渉成分演算部の構成図である。
【図7】第j干渉抑圧信号演算部の構成図である。
【図8】干渉相関値の演算方法の実施例である。
【図9】干渉相関値算出の別の方法である。
【図10】逆拡散前の受信信号の自己相関を用いて干渉相関値を算出する実施例の説明図ある。
【図11】未知の干渉相関値cklの算出法説明図である。
【図12】3つの既知の干渉相関値から未知の干渉相関値を算出する算出法の説明図である。
【図13】連鎖計算される干渉相関値の精度を向上するための実施例である。
【図14】干渉相関値の算出に使用する2パスの選択方法の説明図である。
【図15】パス選択機能を備えた干渉相関値算出方法の実施例ある。
【図16】レイク受信機の従来の構成図である。
【図17】CDMA 移動端末で受信される2 パスの信号のタイミング説明図である。
【図18】CDMA 移動端末で受信される2 パスの遅延プロファイルである。
【図19】Nパスの遅延プロファイルである。
【符号の説明】
5 パスサーチ
6a〜6n フィンガー部
9 チャネル推定部
10 干渉低減装置
11a ̄11n MIXR回路
12 係数演算部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an interference reduction apparatus, and more particularly to an interference reduction apparatus that reduces an interference component included in a despread signal obtained by despreading a spread spectrum signal arriving via a predetermined path among multipaths.
[0002]
[Prior art]
Spread spectrum or spread spectrum communication is widely used as the most basic technology of mobile communication. In the direct spread (DS) system as the simplest model of spread spectrum communication, the information signal is multiplied by a spreading code of a chip period Tc (T / Tc = spreading ratio) with respect to a period T of the information signal to be transmitted. Spread modulation is performed, and thereby the spectrum is spread and transmitted to the receiving side. On the receiving side, a signal component is detected by despreading from the signal spread over a wide band. Despreading is performed by multiplying the received signal by the same code as the spread code and demodulating it.
[0003]
A signal received on the receiving side includes many reflected waves in addition to a direct wave. In such a multipath environment, a technology for detecting a correct signal component by synthesizing signals received with various delay time differences has been established as a rake receiver. That is, the rake receiver pays attention to the fact that not only the direct wave but also the delayed wave includes the information component, and reverses the information component present in the delay wave of each path based on the delay timing of the path. In this method, the signals are spread, and the despread signals of the respective paths are combined at the maximum ratio and output at the maximum ratio.
In a conventional rake receiver, each timing arriving via a multipath is detected by a searcher, and each timing is input to a finger unit corresponding to a path, and each finger performs despreading at the input timing to perform rake. A desired signal is demodulated by synthesizing the despread signal obtained at each finger unit by a synthesizer.
[0004]
FIG. 16 is a diagram showing a conventional configuration of a rake receiver. A
[0005]
In such a rake receiver, each finger despreads at the delay timing of the corresponding path, but a signal of another path at that timing is included in the despread signal as interference. If the signal component of the other path, that is, the interference component can be reduced, the BER (Bit Error Rate) can be improved and good quality reception can be achieved.
For this reason, the applicant of the present application has proposed in Japanese Patent Application No. 2001-332510 an interference reduction method called MIXR (Multipath Interference eXchange Reduction method). This interference reduction method is a method of reducing interference by using a signal (MICT signal) despread at a special timing called MICT (Multipath Interference Correlating Timing).
[0006]
FIG. 17 and FIG. 18 are explanatory diagrams of MIXR, and show the timing of two-path signals received by the CDMA mobile terminal. In the figure, A, B, C, Y and Z are labels representing signals at each timing of each path, and A is a signal at a correct despread timing. Let the channel characteristic values of
x1 = Α1 S + α2IZ+ N1 (1)
x0 = Α1IZ+ Α2IY+ N0 (2)
[0007]
Where α1 S sets the received signal of
Is called a multipath interference correlation signal (MICS) for
[0008]
x0 Is x1 Has a correlation with the interference component of1To x0 Is multiplied by an appropriate coefficient r to obtain x1 Can be reduced. Note that x1 Interference component I contained inZ When the coefficient r is determined so as to eliminate all0 Interference component I contained inY Is that the size of the entire interference may be increased due to the increase of the interference. The
[0009]
In the following, r is used to minimize the interference component, where r is the coefficient.
(Equation 2)
Where <> is the time average and <| IZ|2> = <| IY|2> = I2, <| N0|2> = N0 2,
<| N1|2> = N1 2And From equations (6) and (7),
(Equation 3)
It can be seen that at the time, the sum of interference and noise is minimized. Average value of interference and noise before reduction in equation (1)
(Equation 4)
However, after the reduction of equation (7), the following is obtained, and it can be seen that the average values of interference and noise are reduced.
[0010]
(Equation 5)
As described above, MIXR is a method of reducing the total interference power by exchanging a part of the interference signal included in the despread signal with another interference signal.
The above is the case of two paths. Next, the case of a general N path signal will be considered. FIG. 19 is a delay profile of the N path. Let the value of the channel of each path i be αiAnd the timing is ti For simplicity, a signal obtained by despreading the spread signal at a timing shifted by Δt from a correct timing is defined as I (Δt). In particular, when Δt = 0, I (0) = S. Using this I (Δt), the signal x after despreading in the case of N passesi Is as follows
Can be written in
[0011]
(Equation 6)
Here, for simplicity, Ii, j, i= I (ti-Tj). Next, MICTt of path i for path jijSignal m spread byi , JCan be written as
(Equation 7)
Here for simplicity Ii, j, k= I (2ti-Tj-Tk). Also, Ii, j, i= I (2ti-Tj-Ti) = Ii, j,Note that mi , JIs as follows.
(Equation 8)
At this time, the coefficient r can be obtained in the same manner as in the case of the two passes, and is as follows.
[0012]
(Equation 9)
Where na 2Is a value corresponding to an average value of all interference and noise when despreading at a timing when the desired signal S cannot be obtained.
(Equation 10)
Is represented by This na 2Is used, the average value n of the total interference and noise power on the path i before the MIXRb iIs as follows (b and i are subscripts).
(Equation 11)
[Patent Document 1] Japanese Patent Application No. 2001-332510
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the proposed MIXR system, multipath interference is reduced by using a timing called a multipath interference correlation timing (MICT), that is, a special timing at which a signal correlated with the multipath interference signal is obtained. Reduce. At this time, in order to effectively reduce the multipath interference, an appropriate coefficient r for the signal despread by MICT is used.ijTo adjust the amplitude. This appropriate coefficient rijIs called a MIXR coefficient. Referring to equation (14), the fading channel value α of each pathi, Αj, The average power of all interferences I2, The average power of the noise na 2Required from.
[0014]
However, the information on the fading channel value of each path, the average power of all interference, and the average power of noise for obtaining the MIXR coefficient is included in the received signal component in a mixed form, and it is difficult to separate them. 14) There was a problem that it was difficult to apply the equation.
From the above, it is an object of the present invention to provide each element coefficient (fading channel value α of each path) for obtaining the MIXR coefficient.i, Αj, The average power of all interferences I2, The average power of the noise na 2) Can be separately calculated, whereby the MIXR coefficient can be calculated and the interference component included in the despread signal can be removed.
Another object of the present invention is to provide an interference correlation coefficient c with a simple configuration.ijIs calculated, and the MIXR coefficient is calculated using the interference correlation coefficient so that the interference component included in the despread signal can be removed.
Another object of the present invention is to provide an interference correlation coefficient c with a simple configuration and in a short time.ijIs calculated, and the MIXR coefficient is calculated using the interference correlation coefficient so that the interference component included in the despread signal can be removed.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is an interference reduction apparatus for reducing an interference component included in a despread signal obtained by despreading a spread spectrum signal arriving via a predetermined path among multipaths, and generating a multipath interference correlation signal. And a suppression signal generation unit that generates an interference suppression signal by multiplying the multipath interference correlation signal by a predetermined coefficient, including means for subtracting the interference suppression signal from the despread signal, wherein the suppression signal generation unit includes: The fading channel estimation value αi is calculated by averaging the pilots included in the received signal, and the average noise power n2Is calculated from the variance of the pilot symbols, and the average power I2Is calculated from the total received power and the average power of the noise, and the coefficient is calculated from these values.
[0016]
More specifically, the coefficient calculation means calculates the channel estimation values αi, αj, the average power of noise n2, The average power of all interferences I2And the following equation
(Equation 12)
Is calculated by multiplying the multipath interference correlation signal by the coefficient rij to generate an interference suppression signal, and subtract the interference suppression signal from the despread signal.
According to the above, each element coefficient (fading channel value α of each path) for obtaining the MIXR coefficienti, Αj, The average power of all interferences I2, The average power of the noise na 2) Can be calculated separately, whereby the MIXR coefficient can be calculated and the interference component included in the despread signal can be removed.
[0017]
In addition, regardless of the above method, the interference correlation value ci jIs the despread value at the delay timing of the path of interest and the multipath interference correlation timing ti jCan be easily obtained by calculating the correlation with the despread value at In this case, the despread value of the path of interest at an arbitrary timing ta and the timing ta + ti jIs calculated in a short time, the interference correlation value c can be calculated in a short time.ijCan be sought. Also, the interference correlation value cij Can be easily calculated from the autocorrelation value of the signal before despreading.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(A) First embodiment
(A) Overall configuration
FIG. 1 is a configuration diagram of a rake receiver of the present invention having an interference reduction function based on the multipath interference reduction method MIXR. In addition to the conventional configuration shown in FIG. 16, an
[0019]
(B) Configuration of interference reduction device
FIG. 2 is a detailed configuration diagram of the
In the MIXR circuit 11i, the first to N-th despreading units 211~ 21NIs the MICT timing ti, j(J = 1 to N) is used as a despreading timing, and a known spreading code is multiplied by an A / D sample value output from the AD converter 4 to obtain a multipath interference correlation signal m represented by Expression (13).i, j(J = 1 to N). Multiplication unit 221~ 22NIs the multipath interference correlation signal mi, j(J = 1 to N) a predetermined MIXR coefficient r output from the coefficient calculator 12i, j(J = 1 to N) to generate an interference suppression signal, subtract each interference suppression signal from the
[0020]
The
(Equation 13)
And the second
[Equation 14]
MIXR coefficient ri, j(J = 1 to N) are calculated and input to the MIXR circuit 11i.
[0021]
(C) First coefficient calculation unit
FIG. 3 is a configuration diagram of the first
[0022]
(D) Average power n2And total interference power I2Calculation principle
Average power n in
Let the despread value of path i be xi Then
[Equation 15]
Becomes xi Variance σi 2And ask for
(Equation 16)
Becomes By despreading and averaging at a timing different from any path timing, the average power n of the sum of all interference and noisea 2
[Equation 17]
Is obtained. Taking the sum of the variances of each path yields equation (23). From equation (24), the average noise power n2Is found.
[0023]
(Equation 18)
The
By the way, when an average of power at a timing when there is no signal is obtained for a period sufficiently longer than the fading cycle, the following equation is established.
[0024]
[Equation 19]
The
(Equation 20)
[0025]
(B) Second embodiment
(A) Further MIXR
The above is an embodiment based on the multi-path interference reduction method MIXR in a case where the interference reduction of two paths when the path i of interest has interference from the path j is extended to N paths. That is, a multipath interference reduction method applied to an N path when it is assumed that the path i of interest has interference from other (N-1) paths (j = 1 to N, where j ≠ i). This is an embodiment based on MIXR. However, the effect of the multipath interference reduction method MIXR based on this method decreases in principle as the number N of paths increases. The reason is that, when focusing on the predetermined two paths, when reproducing the interference component, only the information of the two paths of interest is used. That is, since the information that should have been included in the paths other than the two paths of interest cannot be effectively used, the effect is reduced.
Therefore, a method for improving the interference reproduction accuracy by using all the paths to reproduce the interference component will be described. Hereinafter, MIXR described here will be referred to as A-MIXR (Advanced-MIXR) to distinguish it from the conventional MIXR.
[0026]
(B) A-MIXR MICT and MICS
FIG. 4 shows N-path signals in A-MIXR and MICTs that can be used to reduce interference of path j included in path i. The signal despread at the timing of path i can be written as follows.
(Equation 21)
Where s is the desired signal, Ii, jIs an interference component due to the path j included in xi. T in the figurei, j, iIs the timing shifted from ti by the time difference Δt between the path i and the path j in the conventionally used MICT. This ti, j, iBy despreading ini, jCan be obtained.
[0027]
Here, focusing on the paths other than i and j, the timing t shifted from each path by Δti, j, k(K is 1 to N excluding j), so that ti, j, iWith the same principle as Ii, jIt can be seen that a signal having a correlation with is obtained. ti, j, kAnd ti, j, kDe-spread signal mi , j, kCan be written as
(Equation 22)
[0028]
That is, the interference component of path j with path i is the MICT timing t in FIG.i, j, i(= Ti−Δt) is included in the despread signal of path i, and the interference component is mi , j , IExpressed as The interference component of path j to path i is mi , j , IIn addition, the time t before the time t1 of the
[0029]
(C) Interference suppression signal in A-MIXR
In equation (30), the desired interference αkIi, j Other signal powers can be regarded as noise, and if MICS after synthesis is Mi, j, mi,j, k Can be expressed by the following equation.
(Equation 23)
Where nb kIs obtained from equation (16). Next, Mi, j Coefficient r for reducing interferencej Ask for. First, if (I / N) is defined as the ratio between the interference signal power I of interest in the MICS and the sum N of the other interference signal power and noise power, the MICT coefficient r is
[Equation 24]
(A and b are coefficients). That is, rjIs obtained from (I / N) of MICS, coefficient a of the interference component to be reduced included in the MICS, and coefficient b of the interference component to be reduced included in the desired signal.
Then Mi, j(I / N) is obtained. This is (I / N)jNotation, (I / N)jIs m before maximum ratio synthesisi, j, k Since (I / N) is the sum of
[0030]
(Equation 25)
Also, Mi, j Ii, j The coefficient a of (I / N) isj/ I2 become.
(Equation 26)
Also, xi I included ini, j From equation (28), the coefficient of b = αj So rj Is obtained as follows. Ie
[Equation 27]
At this time, rx in equation (3)0Is as follows.
[Equation 28]
[0031]
(D) Configuration of interference suppression device in A-MIXR
FIG. 5 is a configuration diagram of the
The
[0032]
FIG. 6 is a configuration diagram of the j-th interference
[0033]
FIG. 7 is a configuration diagram of the j-th interference suppression
[0034]
(C) Interference correlation value calculation method
Interference correlation value c used in the first and second embodimentsijCan be calculated by the configuration shown in FIG. 3, but the configuration is complicated. FIG. 8 is an embodiment of another calculation method of the interference correlation value. As shown in equation (14), the interference correlation value cij = ΑI *αjI2Is the despread value x of path iiAnd MICT timing ti, jDespread value m ati, jIt can be obtained by directly calculating the correlation value with. That is, the case of two passes will be described as an example. In this case, xiAnd mi, jAre respectively expressed by x in Expression (1) and Expression (2).1 And x0 Is equivalent to At this time, the correlation value <m* i,jxi> Is as follows. However, <·> represents an average value.
(Equation 29)
Where S, IZ, IY , N0, N1 Are random sequences having no correlation with each other, so that the two items and the three items on the right side of equation (37) converge to 0 on average, and the desired correlation value α from the first itemi *αjI2Can be obtained.
[0035]
In the embodiment of FIG. 8, the first and
[0036]
(D) Another method of calculating an interference correlation value
In FIG. 8, ideally, the averaging operation should be performed on an infinite number of symbols.i *αjI2What is necessary is just to make it the magnitude | size which becomes sufficiently small compared with. Here,
[0037]
Therefore, if the value corresponding to S can be reduced in advance, the average number of symbols can be reduced, and the processing amount can be reduced. Therefore, in FIG.1, X0 By despreading the despreading timing from the correct despreading timing, the second term is reduced to shorten the average time. That is, the despread value at timing ta which is not the correct despread timing is x1', X0′, The following equations are respectively obtained.
x1'= Α1I '+ α2IZ'+ N1'(38)
x0'= Α1IZ'+ Α2IY'+ N0′ (39)
Further, the correlation value at this time is as follows.
[Equation 30]
Here, the difference from Expression (37) is that in Expression (40), S of the second item on the right side is I ′. Here, since I ′ is a value despread at an incorrect timing, it becomes a value smaller than
[0038]
In the embodiment of FIG. 9, the first and second despreading units 61 'and 62' respectively convert A / D sample values into timings ta and ta-MICT t.i , JDespread with xi And mi , J', And the
[0039]
(E) Still another method of calculating an interference correlation value
By calculating the autocorrelation of the received signal before despreading, the MIXR coefficient rijIs obtained. To show this, I2, N2, N2 a As the value before despreading corresponding toor,
Ioc, Total received power RSSI.
[Equation 31]
Where NSF Indicates a spreading code length. The signal after passing through the receive filter of each path is αiv (t), the received signal v before despreadingR(T) can be written as follows.
(Equation 32)
Where vRAutocorrelation v for (t)R* (T) vR(T−Δt) is obtained. (Δt = ti −tj).
[0040]
[Equation 33]
Here, only when k = i and I = j (−tk= −Δt−tl) Holds, and if Δ ≠ 0, <v*Assuming that (t) v (t−Δt)> = 0, only the first term remains in the time average of Expression (46).
[Equation 34]
Also, vRSince the power average of (t) is as follows,
(Equation 35)
From the above, the MIXR coefficient rI, jIs
[Equation 36]
Find more.
[0041]
From the above, if the equations (41) and (47) are used, the interference correlation value cijCan be calculated by the configuration shown in FIG. That is, the delay circuit 71R(T) is given by Δt = (ti-Tj) Delay, and the
[0042]
(F) Chain calculation of interference correlation values
Calculated known interference correlation value cij(= Αi *αj) And the channel estimation value, the unknown interference correlation value cklCan be calculated. FIG. 11 shows an unknown interference correlation value c.klFIG. 4 is an explanatory diagram of a calculation method of a known interference correlation value cij(= Αi *αj) And the channel estimate αi, Αj, Αk, ΑlThe right side of the following equation
(37)
Is calculated to obtain the unknown interference correlation value c.klCan be calculated. Similarly, other channel estimates can be computed.
[0043]
(G) Another calculation of the interference correlation value
An unknown interference correlation value can be calculated from three types of known interference correlation values. FIG. 12 shows three known interference correlation values c.ij , Ckl , Cil From unknown interference correlation value ckj FIG. 9 is an explanatory diagram of a calculation method for calculating the following equation.
[Equation 38]
Is calculated to obtain the interference correlation value c.kj Can be calculated. Similarly, other channel estimates can be computed.
[0044]
(H) Accuracy of chain correlation calculated interference correlation value
According to the equation (50) or the equation (51), the accuracy of the unknown MIXR coefficient subjected to the chain calculation depends on the accuracy of the known interference correlation value. Therefore, the accuracy is determined as high as possible when obtaining the known interference correlation value cij. For this purpose, an interference correlation value cij is obtained by selecting two paths i and j having as large an energy (power) as possible, and an unknown interference correlation value is calculated by applying equation (50) or equation (51) thereto. I do.
[0045]
FIG. 13 is an embodiment for improving the accuracy of the interference correlation value calculated by the chain calculation. The
[0046]
(I) Path selection
In the embodiment of FIG. 13, two paths i and j having large energy are selected and the interference correlation value cij is calculated. As shown in FIG. 14, the difference between the delay timings ti and tj of the paths i and j is different. If it is equal to the timing difference between the path pairs k and l, an accurate interference correlation value cij cannot be calculated. That is, if the timing difference ti-tj of the delay timings ti and tj of the paths i and j is equal to the timing difference tk-tl of the pair k and l of another path, the equation (47) becomes
[Equation 39]
And it becomes impossible to calculate an accurate interference correlation value cij. Thus, a pair having the same delay timing difference is a pair that does not exist and a pair having a large energy is selected to calculate a known interference correlation value.
[0047]
FIG. 15 shows an example in which a
[0048]
・ Appendix
(Supplementary Note 1) In an interference reduction apparatus that reduces an interference component included in a despread signal obtained by despreading a spread spectrum signal arriving via a predetermined path among multipaths,
A suppression signal generating unit that generates a multipath interference correlation signal and multiplies the multipath interference correlation signal by a predetermined coefficient to generate an interference suppression signal;
Means for subtracting the interference suppression signal from the despread signal,
Wherein the suppression signal generation unit comprises:
Means for calculating the fading channel estimation value αi by averaging pilots included in the received signal;
Average power of noise n2Means for calculating from the variance of the pilot symbols,
Average power of total interference I2Means for calculating from the total received power and the average power of the noise,
Means for calculating the coefficient from these values,
An interference reduction device comprising:
(Supplementary Note 2) The coefficient calculating means includes:
The channel estimation values αi and αj, the average power n of noise2, The average power of all interferences I2And the following equation
(Equation 40)
Calculating the coefficient r ij by
The interference reduction device according to
(Supplementary Note 3) In an interference reduction apparatus for reducing an interference component included in the despread signal obtained by despreading a spread spectrum signal arriving via a predetermined path among multipaths,
A suppression signal generation unit that generates a multipath interference correlation signal and multiplies the multipath interference correlation signal by a predetermined coefficient to generate a suppression signal;
Means for subtracting the suppression signal from the despread signal,
Wherein the suppression signal generation unit comprises:
Means for calculating an interference correlation value by calculating the correlation between the despread value at the delay timing of the path of interest and the despread value at the multipath interference correlation timing,
Means for calculating the coefficient using the interference correlation value,
An interference reduction device comprising:
(Supplementary Note 4) The means for calculating the interference correlation value includes:
Calculating the interference correlation value by calculating a correlation between a despread value at an arbitrary timing ta that does not match any path timing and a despread value at a timing shifted by ta from the multipath interference correlation timing;
3. The interference reduction device according to claim 3, wherein
(Supplementary Note 5) An interference reduction apparatus for reducing an interference component included in a despread signal obtained by despreading a spread spectrum signal arriving via a predetermined path among multipaths,
A suppression signal generation unit that generates a multipath interference correlation signal and multiplies the multipath interference correlation signal by a predetermined coefficient to generate a suppression signal;
Means for subtracting the suppression signal from the despread signal,
Wherein the suppression signal generation unit comprises:
Means for calculating an interference correlation value from an autocorrelation value of the signal before despreading,
Means for calculating the coefficient using the interference correlation value,
An interference reduction device comprising:
(Supplementary Note 6) The calculated known interference correlation value cijUnknown interference correlation value c usingklMeans for calculating
6. The interference reduction device according to any one of
(Supplementary Note 7) Three types of known interference correlation values cij , Ckj, Ckl Means for calculating an unknown interference correlation value cil from
6. The interference reduction device according to any one of
(Supplementary Note 8) The unknown interference correlation value calculating means includes:
An interference correlation value c obtained using a channel estimation value of paths i and j having as large a power as possible as a known interference correlation valueijCalculate the unknown interference correlation value using
8. The interference reduction device according to
(Supplementary Note 9) The unknown interference correlation value calculating means includes:
If there is a path j, k having the same timing difference as the timing difference ti-tj of the selected path i, j, avoid such a path combination;
The interference reduction device according to
[0049]
【The invention's effect】
According to the present invention described above, each element coefficient (fading channel value α of each path) for obtaining the MIXR coefficienti, Αj, The average power of all interferences I2, The average power of the noise na 2Can be separately calculated, whereby the MIXR coefficient can be calculated and the interference component included in the despread signal can be removed.
According to the present invention, the interference correlation value is calculated by calculating the correlation between the despread value at the delay timing of the path of interest and the despread value at the multipath interference correlation timing. The interference correlation value can be calculated with such a configuration, and the MIXR coefficient can be calculated using the interference correlation value to remove the interference component included in the despread signal.
[0050]
Further, according to the present invention, the correlation between the despread value at an arbitrary timing ta that does not match any path timing and the despread value at a timing shifted by ta from the multipath interference correlation timing is calculated. , The interference correlation value can be calculated with a simple configuration and in a short time, and the MIXR coefficient can be calculated using the interference correlation value to remove the interference component included in the despread signal. it can.
Further, according to the present invention, since the interference correlation value is calculated from the autocorrelation value of the signal before despreading, the interference correlation value can be calculated with a simple configuration, and the MIXR coefficient is calculated using the interference correlation value. The operation can remove the interference component included in the despread signal.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a rake receiver of the present invention having an interference reduction function based on a multipath interference reduction method MIXR.
FIG. 2 is a detailed configuration diagram of an interference reduction device.
FIG. 3 is a configuration diagram of a first coefficient calculation unit in the interference reduction device.
FIG. 4 is an explanatory diagram of N-path signals in A-MIXR and MICTs that can be used to reduce interference of path j included in path i.
FIG. 5 is a configuration diagram of an apparatus for reducing interference of a path i in A-MIXR.
FIG. 6 is a configuration diagram of a j-th interference component calculation unit.
FIG. 7 is a configuration diagram of a j-th interference suppression signal calculation unit.
FIG. 8 is an embodiment of a method of calculating an interference correlation value.
FIG. 9 shows another method of calculating an interference correlation value.
FIG. 10 is an explanatory diagram of an embodiment for calculating an interference correlation value using autocorrelation of a received signal before despreading.
FIG. 11: Unknown interference correlation value cklFIG. 4 is an explanatory diagram of a calculation method of.
FIG. 12 is an explanatory diagram of a calculation method for calculating an unknown interference correlation value from three known interference correlation values.
FIG. 13 is an embodiment for improving the accuracy of the interference correlation value subjected to the chain calculation.
FIG. 14 is an explanatory diagram of a method of selecting two paths used for calculating an interference correlation value.
FIG. 15 shows an embodiment of an interference correlation value calculation method having a path selection function.
FIG. 16 is a conventional configuration diagram of a rake receiver.
FIG. 17 is an explanatory timing chart of a two-pass signal received by the CDMA mobile terminal.
FIG. 18 is a delay profile of two paths received by a CDMA mobile terminal.
FIG. 19 is an N-path delay profile.
[Explanation of symbols]
5 Path search
6a-6n finger part
9 Channel estimation unit
10 Interference reduction device
11a @ 11n MIXR circuit
12 Coefficient operation unit
Claims (5)
マルチパス干渉相関信号を発生し、該マルチパス干渉相関信号に所定の係数を乗算して干渉抑圧信号を発生する抑圧信号発生部、
前記逆拡散信号から該干渉抑圧信号を減算する手段、
を備え、前記抑圧信号発生部は
フェージングチャネル推定値αiを、受信信号に含まれるパイロットを平均することにより算出する手段、
雑音の平均電力n2をパイロットシンボルの分散から算出する手段、
全干渉の平均電力I2を全受信電力と雑音の平均電力とから算出する手段、
これらの値から前記係数を算出する手段、
を備えることを特徴とする干渉低減装置。In an interference reduction apparatus that reduces interference components included in a despread signal obtained by despreading a spread spectrum signal arriving via a predetermined path among multipaths,
A suppression signal generating unit that generates a multipath interference correlation signal and multiplies the multipath interference correlation signal by a predetermined coefficient to generate an interference suppression signal;
Means for subtracting the interference suppression signal from the despread signal,
Means for calculating the fading channel estimation value αi by averaging pilots included in a received signal,
Means for calculating the average power n 2 of noise from the variance of pilot symbols;
Means for calculating the average power I 2 of total interference from the average power of the total received power and noise,
Means for calculating the coefficient from these values,
An interference reduction device comprising:
前記チャネル推定値αi,αj、雑音の平均電力n2、全干渉の平均電力I2を用いて次式
ことを特徴とする請求項1記載の干渉低減装置。The coefficient calculating means,
Using the channel estimation values αi, αj, the average power n 2 of noise, and the average power I 2 of all interferences,
The interference reduction apparatus according to claim 1, wherein:
マルチパス干渉相関信号を発生し、該マルチパス干渉相関信号に所定の係数を乗算して抑圧信号を発生する抑圧信号発生部、
前記逆拡散信号から該抑圧信号を減算する手段、
を備え、前記抑圧信号発生部は
着目しているパスの遅延タイミングにおける逆拡散値とマルチパス干渉相関タイミングでの逆拡散値との相関を算出することにより干渉相関値を算出する手段、
該干渉相関値を用いて、前記係数を算出する手段、
を備えることを特徴とする干渉低減装置。In an interference reduction apparatus that reduces interference components included in the despread signal obtained by despreading a spread spectrum signal arriving via a predetermined path among multipaths,
A suppression signal generation unit that generates a multipath interference correlation signal and multiplies the multipath interference correlation signal by a predetermined coefficient to generate a suppression signal;
Means for subtracting the suppression signal from the despread signal,
Means for calculating the interference correlation value by calculating the correlation between the despread value at the delay timing of the path of interest and the despread value at the multipath interference correlation timing,
Means for calculating the coefficient using the interference correlation value,
An interference reduction device comprising:
どのパスタイミングとも一致しない任意のタイミングtaにおける逆拡散値と、マルチパス干渉相関タイミングからta だけずれたタイミングの逆拡散値との相関を算出することにより前記干渉相関値を算出する、
ことを特徴とする請求項3記載の干渉低減装置。The means for calculating the interference correlation value,
Calculating the interference correlation value by calculating a correlation between a despread value at an arbitrary timing ta that does not match any path timing and a despread value at a timing shifted by ta from the multipath interference correlation timing;
The interference reduction apparatus according to claim 3, wherein:
マルチパス干渉相関信号を発生し、該マルチパス干渉相関信号に所定の係数を乗算して抑圧信号を発生する抑圧信号発生部、
前記逆拡散信号から該抑圧信号を減算する手段、
を備え、前記抑圧信号発生部は
干渉相関値を逆拡散前信号の自己相関値から算出する手段、
該干渉相関値を用いて前記係数を算出する手段、
を備えることを特徴とする干渉低減装置。In an interference reduction apparatus that reduces interference components included in the despread signal obtained by despreading a spread spectrum signal arriving via a predetermined path among multipaths,
A suppression signal generation unit that generates a multipath interference correlation signal and multiplies the multipath interference correlation signal by a predetermined coefficient to generate a suppression signal;
Means for subtracting the suppression signal from the despread signal,
Means for calculating the interference correlation value from the autocorrelation value of the signal before despreading,
Means for calculating the coefficient using the interference correlation value,
An interference reduction device comprising:
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