JP2006166463A - 疑似雑音コードの識別及び除去により通信品質を改善させる方法及びこれを利用した信号処理装置 - Google Patents

疑似雑音コードの識別及び除去により通信品質を改善させる方法及びこれを利用した信号処理装置 Download PDF

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Abstract

【課題】PN追跡器によりその他の疑似雑音信号を除去することによって、通信品質を改善することができる方法と、これを利用した信号処理装置を提供する。
【解決手段】受信した信号を処理して再伝送する装置であって、受信したRF信号を中間周波数に変換する第1処理手段と、アナログ信号である前記中間周波数をデジタル信号に変換し、前記デジタル信号を基底帯域デジタル信号にダウンコンバージョンした後、デジタル信号処理部により再伝送しようとする基地局信号の疑似雑音コードを識別し、その他の疑似雑音信号を除去することによって、デジタル信号処理する第2処理手段と、前記デジタル信号処理した基底帯域デジタル信号をアップコンバージョンし、さらにアナログ信号に変換する第3処理手段と、前記アナログに変換した中間周波数をRF信号に変換する第4処理手段と、を備えてなる。
【選択図】 図5

Description

本発明は、無線通信システムの信号処理装置に関し、基地局から受信したRF信号をデジタル信号に変換した後、デジタル信号処理部により前記RF信号の疑似雑音コードを識別し、不要な疑似雑音信号を除去することによって、通信品質を改善することができ、良質の信号を伝送することができる疑似雑音コードの識別及び除去により通信品質を改善させる方法とこれを利用した信号処理装置に関する。
従来技術に係る無線通信システムの信号処理装置として、基地局からRF信号を受信し、陰影地域に再伝送する中継装置は、通常、受信したRF信号を単純増幅して伝送する方式、受信したRF信号の周波数を変換した後、伝送する方式、光線路のような伝送媒体を介して受信したRF信号を伝送する方式などが使われている。
図1は、中継装置が設けられた基地局環境を示す概略図であって、第1基地局BTS1の既存サービス領域(点線で表示された部分)に陰影地域が発生して、中継装置Rにより信号を再伝送する場合を示すものである。一般的に、セル(cell)方式の移動通信システムは、所定領域をカバーする多数の基地局が互いに隣接して設けられ、割り当てられたチャンネル周波数を再使用する方式で運用される。すなわち、図1に示されるように、第1基地局BTS1の周囲には、各々のサービス領域を有する第2基地局BTS2と第3基地局BTS3が隣接しており、図示してはいないが、前述のような基地局が多数個配置され、通信網が構築される。
図2は、一般的な中継装置の信号送受信状態を示す図であって、前記図1で、第1基地局の信号を中継装置を用いて陰影地域に再伝送する場合、前記中継装置の受信アンテナ101に引き込まれる信号を示す。図示のように、受信アンテナ101には、基本的に、再伝送しようとする第1基地局の信号fB1が受信され、送信アンテナ102により再伝送される信号fB1Rが送出されるように構成されているが、実際の伝搬環境では、前記受信アンテナ101に他の基地局の信号fB2、fB3、…と一緒に前記送信アンテナ102に再伝送された信号fB1Rがフィードバックされて受信されるようになる。
したがって、上記のように、従来の技術に係る中継装置は、受信アンテナを介して再伝送しようとする基地局の信号以外にも、他の基地局や端末機から意図しない多数の不要な信号が混入されたり、送信アンテナに伝送した信号がフィードバックされるので、このような多重干渉信号により通信品質が非常に劣化するという問題点がある。すなわち、前記図2に示されたように、再伝送しようとする信号(実線で表示されたもの)以外にも、多数の不要な信号(点線で表示されたもの)が混在するようになる。
このような問題点を解決するために、従来、図3に示されるような干渉除去システムが開示されている。このような従来技術に係る干渉除去システムは、受信アンテナ101により受信したRF信号が増幅器103により増幅され、送信アンテナ102を介して送出され、前記増幅器103の出力信号を信号分配手段104により分岐させて、前記RF信号の振幅と位相を検出した後、位相器105、減衰器106及び遅延線路107により同振幅、逆位相の信号を生成し、これをフィードバックさせて、信号合成手段108で合成させることによって、干渉信号を除去する方式を利用した。
しかし、前述のような方式は、システム構成が複雑であり、正確な同振幅、逆位相の信号を得ることが難しくて、干渉信号の除去効率が低下するだけでなく、帯域特性が狭帯域であるから、広い帯域幅を有する信号を処理することができないという問題点がある。
本発明は、前述のような従来技術の問題点を解決するためになされたもので、本発明の目的は、中継装置が基地局から受信したRF信号をデジタルに変換した後、デジタル信号処理部でPN検出器により再伝送しようとする基地局信号の疑似雑音コードを識別し、PN追跡器によりその他の疑似雑音信号を除去することによって、通信品質を改善することができる方法と、これを利用した信号処理装置を提供することにある。
前記目的を達成するために、本発明は、有線または無線接続により基地局または通信システムから受信した信号を処理して再伝送する装置であって、受信したRF信号を中間周波数に変換する第1処理手段と、アナログ信号である前記中間周波数をデジタル信号に変換し、前記デジタル信号を基底帯域デジタル信号にダウンコンバージョンした後、デジタル信号処理部により再伝送しようとする基地局信号の疑似雑音コードを識別し、その他の疑似雑音信号を除去することによって、デジタル信号処理する第2処理手段と、前記デジタル信号処理した基底帯域デジタル信号をアップコンバージョンし、さらにアナログ信号に変換する第3処理手段と、前記アナログに変換した中間周波数をRF信号に変換する第4処理手段と、を備えてなる。
前記第1処理手段は、基地局から受信したRF信号を低雑音増幅する装置と、所要帯域以外の信号を除去するために帯域通過フィルタリングする装置と、ミキサーにより前記RF信号を中間周波数にダウンコンバージョンする装置と、前記中間周波数に含まれた雑音成分を除去するためにSAWフィルタリングする装置と、所要利得を得るために前記中間周波数信号を増幅または減衰させる装置と、を備える。
前記第2処理手段は、A/D変換器により前記中間周波数信号をデジタル信号に変換する装置と、前記デジタル信号を基底帯域デジタル信号にダウンコンバージョンする装置と、前記基底帯域デジタル信号からPN検出器により再伝送しようとする基地局信号の疑似雑音コードを識別し、PN追跡器によりその他の疑似雑音信号を除去することによって、デジタル信号処理する装置と、を備える。
前記第3処理手段は、前記デジタル信号処理した基底帯域デジタル信号をアップコンバージョンする装置と、前記デジタル信号をD/A変換器によりアナログ信号である中間周波数に変換する装置と、を備える。
前記第4処理手段は、所要利得を得るために前記中間周波数信号を増幅または減衰させる装置と、前記中間周波数信号に含まれた不要な信号を除去するために低帯域通過フィルタリングする装置と、ミキサーにより前記中間周波数信号をRF信号にアップコンバージョンする装置と、所要利得を得るために前記RF信号を増幅させる装置と、所要帯域以外の信号を除去するために帯域通過フィルタリングする装置と、を備える。
本発明は、中継装置が基地局から受信したRF信号をデジタル信号に変換した後、デジタル信号処理部により前記RF信号のうち再伝送しようとする基地局信号の疑似雑音コードを識別し、その他の疑似雑音信号を除去することによって、通信品質を改善することができる。また、陰影地域の伝搬環境を考慮した事業者の網運用が容易となり、多様な中継システムに対してデジタル信号処理によるソフトウェアーの変更だけで広範囲に適用することができる。また、デジタル信号処理技術を用いて基底帯域において不要な信号を除去することができるので、広帯域化が可能である。
前述の目的、特徴や利点は、後述する本発明の詳細な説明や添付する図面に基づく、より詳細な説明によって明らかになるであろう。以下、添付の図面を参照しながら、本発明に係る好適な実施例を詳細に説明する。
図4は、本発明に係る疑似雑音コードの識別及び除去により通信品質を改善させる信号処理装置の使用を示すブロック図である。同図に示すように、受信アンテナ401を介して入力されたRF信号は、受信帯域フィルタ402により所要周波数帯域だけがフィルタリングされ、低雑音増幅器403により雑音が最大限抑制された状態に増幅され、発振器408から局部発振信号を受信し、第1ミキサー404を介して中間周波数にダウンコンバージョンされる。また、前記中間周波数信号は、SAWフィルタ405によりフィルタリングされ、第1増幅器406と第1減衰器407により信号の強度が適宜調整される。
前記中間周波数信号は、A/D変換器301によりデジタル信号に変換され、前記A/D変換された信号は、デジタル処理部(DSP)302で、再伝送しようとする基地局信号の疑似雑音コードだけを識別し、その他の疑似雑音信号を除去した後、D/A変換器303によりさらにアナログ信号に変換される。
そして、前記デジタル信号処理によりアナログに変換された信号は、第2増幅器409により増幅され、低帯域フィルタ410を通過した後、第2減衰器411によりレベルが調整された後、第2ミキサー412を介してRF信号にアップコンバージョンされる。前記アップコンバージョンされたRF信号は、電力増幅器413により増幅され、送信帯域フィルタ414により帯域通過フィルタリングされた後、送信アンテナ415を介して送信される。
図5は、前記図4の疑似雑音コードの識別及び除去アルゴリズムを示すブロック図であって、その動作は、次の通りである。A/D変換器501でアナログ信号からデジタル信号に変換されたCDMA(IS−95、CDMA2000、WCDMAなど)信号及びその他の標準に従う信号は、前記A/D変換器501の出力端から見れば、再伝送しようとする基地局の信号が各々異なる経路を介して受信されると共に、多数の基地局あるいは端末機から受信された信号が存在する。
ここで、前記A/D変換器501の出力信号は、第1デジタルミキサー509により基底帯域信号に周波数変換され、前記基底帯域化したI、Q信号は、各々第1デジタルフィルタ502により通信事業者別周波数または所定の通信標準に従う帯域幅だけが出力される。また、前記基底帯域化したI、Q信号は、分岐され、各々第2デジタルフィルタ502−1により個別チャンネル(CDMAの場合、個別FA)の信号だけが通過し、前記個別FA信号は、PN検出器(Searcher)504とPN追跡器(Tracker)507に入力される。
前記PN検出器504は、多数の基地局あるいは再伝送しようとする基地局の多重経路信号から各信号のパイロット(Pilot)または予め知られた(preamble)信号を検出し、前記各パイロット信号の時間遅延情報t、位相情報Φ、振幅情報Aを抽出する。前記時間遅延、位相及び振幅情報は、PN追跡器507に伝達され、時間によって変化する各パイロットのt、Φ、Aを追跡する。前記PN追跡器507が追跡した結果は、PN生成器(Generator)505に伝達され、前記PN生成器505は、その結果を用いて除去しようとする疑似雑音信号を生成させ、前記生成した信号は、基底帯域フィルタ506により個別FA帯域だけがフィルタリングされた後、第4デジタルミキサー510−1を介して前記基底帯域信号がアップコンバージョンされ、加算器/減算器508に入力されることによって、不要な疑似雑音信号が除去される。
すなわち、前記PN検出器504により再伝送しようとする基地局の多重経路信号と多数の基地局あるいは端末機から受信された信号のパイロットの時間遅延、位相及び振幅情報が検出されれば、PN追跡器507は、前記情報を基準として時間によって変化する前記信号のパイロットから同じ種類の情報t、Φ、Aを持続的に追跡し、その結果を用いてPN生成器505が除去しようとする疑似雑音信号を生成させ、これを加算器/減算器508を通過させることによって、不要な信号が除去され、所望の基地局の信号だけが中継されるようにするものである。
また、図5から分かるように、前記PN追跡器507、前記PN生成器505及び前記基底帯域フィルタ506は、1つの集合体としてPN除去回路部500を構成し、前記PN除去回路部500がFA毎に設けられ、FA毎に不要な信号を除去することができる。本発明に係る中継装置は、単一のFAだけを再伝送するものに限定されない。
さらに、本発明に係る信号処理装置の第1デジタルフィルタ502は、不要な信号の除去方式とは独立的に受信アンテナを介して受信される順方向リンク信号、逆方向リンク信号に関係なく、各通信方式の帯域幅(CDMAの場合、1.23MHz、WCDMAの場合、5MHzなど)でフィルタリングすることによって、帯域外の信号抑圧を向上させることができ、信号純度及び高出力増幅器の効率を向上させることができるものであって、FIR(Finite Impulse Response)方式またはIIR(Infinite Impulse Response)方式などが使われることができる。
図6は、前記図4の疑似雑音コードの識別及び除去アルゴリズムの他の実施例を示すブロック図である。図6は、前記図5でデジタル信号処理のための分岐信号を第1デジタルミキサー509から分岐させることなく、第1デジタルフィルタ502の出力から分岐させる方式を示す。これは、本発明に係る信号処理装置の具現上における差異に過ぎないもので、前記第1デジタルフィルタ502の後段のPN検出器504とPN除去回路部500の構成と動作は、図5と同様である。
図7は、従来技術及び本発明に係る中継装置の疑似雑音コードの除去を示す図であって、図7(a)は、従来技術に係る中継装置を示し、図7(b)は、本発明に係る中継装置を示す。図示のように、従来の中継装置は、出力端に目標基地局の疑似雑音コードPN Aだけでなく、隣接基地局の疑似雑音コードPN B、PN Cが除去されない状態に中継されるのに対し、本発明の中継装置は、出力端に隣接基地局の疑似雑音コードPN B、PN Cが除去された状態、または非常に微弱な状態に現れ、目標基地局の疑似雑音コードPN Aだけが正常に中継されることが分かる。
図8及び図9は、本発明に係る疑似雑音コードの識別及び除去により通信品質を改善させる信号処理装置を利用した中継装置を示すブロック図であり、図8は、基地局からRF信号を受信して再伝送する方式を示し、図9は、伝送線路などにより基地局と有線で接続され、RF信号を再伝送する方式を示す。
前記図8及び図9によれば、本発明に係る中継装置は、順方向リンクの第1デュプレクサ601と第1低雑音増幅器602及び第1電力増幅器603、そして逆方向リンクの第2デュプレクサ604と第2低雑音増幅器605及び第2電力増幅器606だけを残して、デジタル信号処理装置600を適用すればよいので、システムの構成が非常に簡単になる。
また、図9に示すように、伝送線路などにより基地局に接続される場合、高周波同軸(coaxial)ケーブル、光(optic)線路、UTPケーブルなど多様な線路が使われることができる。特に大型建物内において多数個のリモートモジュール(remote module)を使用した分散方式で再伝送する中継装置の場合には、VDSL通信を利用した有線電話ラインやCATV網などが利用されることができる。
したがって、本発明に係る中継装置は、陰影地域の伝搬環境を考慮した事業者の網運用が容易となり、多様な中継システムに対してデジタル信号処理によるソフトウェアーの変更だけで広範囲に適用することができる。また、デジタル信号処理技術を用いて基底帯域において不要な信号を除去することができるので、広帯域化が可能で、既存のアナログ方式の干渉除去システムが有する狭帯域の限界を克服した技術である。すなわち、本発明は、全体帯域幅をデジタル信号処理して、信号をチャンネル別に分析する技術であるから、特定のシステムに限定されずに、ソフトウェアーのアップグレードにより多様な移動通信方式(IS95、GSM、CDMA2000、WCDMAなど)に広範囲に適用することができる。
以上において説明した本発明は、本発明が属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で、様々な置換、変形及び変更が可能であるので、上述した実施例及び添付された図面に限定されるものではない。
中継装置が設けられた基地局環境を示す概略図である。 一般的な中継装置の信号送受信状態を示す図である。 従来技術に係る干渉除去システムを示すブロック図である。 本発明に係る疑似雑音コードの識別及び除去により通信品質を改善させる信号処理装置の使用を示すブロック図である。 前記図4の疑似雑音コードの識別及び除去アルゴリズムを示すブロック図である。 前記図4の疑似雑音コードの識別及び除去アルゴリズムの他の実施例を示すブロック図である。 従来技術及び本発明に係る中継装置の疑似雑音コードの除去を示す図である。 本発明に係る疑似雑音コードの識別及び除去により通信品質を改善させる信号処理装置を利用した中継装置を示すブロック図である。 本発明に係る疑似雑音コードの識別及び除去により通信品質を改善させる信号処理装置を利用した中継装置を示すブロック図である。
符号の説明
100 中継装置
101、401 受信アンテナ
102、415 送信アンテナ
103 増幅器
104 信号分配手段
105 位相器
106 減衰器
107 遅延線路
108 信号合成手段
301、501 A/D変換器
302 デジタル信号処理部
303、503 D/A変換器
402 受信帯域フィルタ
403 低雑音増幅器
404 第1ミキサー
405 SAWフィルタ
406 第1増幅器
407 第1減衰器
408 発振器
409 第2増幅器
410 低帯域通過フィルタ
411 第2減衰器
412 第2ミキサー
413 電力増幅器
414 送信帯域フィルタ
502、502−1 第1及び第2デジタルフィルタ
504 PN検出器
505 PN生成器
506 基底帯域フィルタ
507 PN追跡器
508 加算器/減算器
509、509−1 第1及び第2デジタルミキサー
510、510−1 第3及び第4デジタルミキサー
601 第1デュプレクサ
602 第1低雑音増幅器
603 第1電力増幅器
604 第2デュプレクサ
605 第2低雑音増幅器
606 第2電力増幅器
607 伝送線路

Claims (10)

  1. 有線または無線接続により基地局または通信システムから受信した信号を処理して再伝送する方法であって、
    受信したRF信号を中間周波数に変換する第1段階と、
    アナログ信号である前記中間周波数をデジタル信号に変換し、前記デジタル信号を基底帯域デジタル信号にダウンコンバージョンした後、デジタル信号処理部により再伝送しようとする基地局信号の疑似雑音コードを識別し、その他の疑似雑音信号を除去することによって、デジタル信号処理する第2段階と、
    前記デジタル信号処理した基底帯域デジタル信号をアップコンバージョンし、さらにアナログ信号に変換する第3段階と、
    前記アナログに変換した中間周波数をRF信号に変換する第4段階と、を備えることを特徴とする疑似雑音コードの識別及び除去により通信品質を改善させる信号処理方法。
  2. 前記第2段階は、
    前記A/D変換器の出力信号が第1デジタルミキサーにより基底帯域信号に周波数変換されるものの、前記基底帯域信号が分岐されてPN検出器とPN追跡器に入力され、
    前記PN検出器により各信号のパイロットまたは予め知られた信号を検出した後、時間遅延情報、位相情報、振幅情報を抽出してPN追跡器に伝達し、
    前記PN追跡器が、時間によって変化する各パイロットまたは予め知られた信号の時間遅延情報、位相情報、振幅情報を追跡し、その結果からPN生成器が除去しようとする疑似雑音信号を生成させ、加算器/減算器により不要な疑似雑音信号が除去される段階であることを特徴とする請求項1に記載の疑似雑音コードの識別及び除去により通信品質を改善させる信号処理方法。
  3. 有線または無線接続により基地局または通信システムから受信した信号を処理して再伝送する装置であって、
    受信したRF信号を中間周波数に変換する第1処理手段と、
    アナログ信号である前記中間周波数をデジタル信号に変換し、前記デジタル信号を基底帯域デジタル信号にダウンコンバージョンした後、デジタル信号処理部により再伝送しようとする基地局信号の疑似雑音コードを識別し、その他の疑似雑音信号を除去することによって、デジタル信号処理する第2処理手段と、
    前記デジタル信号処理した基底帯域デジタル信号をアップコンバージョンし、さらにアナログ信号に変換する第3処理手段と、
    前記アナログに変換した中間周波数をRF信号に変換する第4処理手段と、を備えることを特徴とする疑似雑音コードの識別及び除去により通信品質を改善させる信号処理装置。
  4. 前記第1処理手段は、
    基地局から受信したRF信号を低雑音増幅する装置と、
    所要帯域以外の信号を除去するために帯域通過フィルタリングする装置と、
    ミキサーにより前記RF信号を中間周波数にダウンコンバージョンする装置と、
    前記中間周波数に含まれた雑音成分を除去するためにSAWフィルタリングする装置と、
    所要利得を得るために前記中間周波数信号を増幅または減衰させる装置と、を備えることを特徴とする請求項3に記載の疑似雑音コードの識別及び除去により通信品質を改善させる信号処理装置。
  5. 前記第2処理手段は、
    A/D変換器により前記中間周波数信号をデジタル信号に変換する装置と、
    前記デジタル信号を基底帯域デジタル信号にダウンコンバージョンする装置と、
    前記基底帯域デジタル信号からPN検出器により再伝送しようとする基地局信号の疑似雑音コードを識別し、PN追跡器によりその他の疑似雑音信号を除去することによって、デジタル信号処理する装置と、を備えることを特徴とする請求項3に記載の疑似雑音コードの識別及び除去により通信品質を改善させる信号処理装置。
  6. 前記デジタル信号処理装置は、
    A/D変換器により前記中間周波数信号をデジタル信号に変換する装置と、
    前記デジタル信号を基底帯域信号にダウンコンバージョンする装置と、
    前記基底帯域信号をデジタルフィルタを用いてフィルタリングする装置と、
    前記基底帯域信号が分岐され、各信号のパイロットまたは予め知られた信号を検出した後、時間遅延情報、位相情報、振幅情報を抽出して、PN追跡器に伝達する装置と、
    時間によって変化する各パイロットまたは予め知られた信号の時間遅延情報、位相情報、振幅情報を追跡し、その結果をPN生成器に伝達する装置と、
    前記結果を用いて除去しようとする疑似雑音信号を生成させる装置と、
    前記生成した疑似雑音信号を前記基底帯域信号に加算/減算する装置と、
    前記基底帯域信号をデジタル信号にアップコンバージョンする装置と、
    D/A変換器により前記デジタル信号を中間周波数に変換する装置と、を備えることを特徴とする請求項3又は5に記載の疑似雑音コードの識別及び除去により通信品質を改善させる信号処理装置。
  7. 前記デジタル信号処理装置は、
    前記基底帯域信号が入力され、各信号のパイロットまたは予め知られた信号を検出した後、時間遅延情報、位相情報、振幅情報を抽出して、PN追跡器に伝達するPN検出器と、
    前記PN検出器により検出された時間遅延情報、位相情報、振幅情報を基準として時間によって変化する各パイロットまたは予め知られた信号の時間遅延情報、位相情報、振幅情報を追跡し、その結果をPN生成器に伝達する少なくとも1つ以上のPN追跡器と、
    前記PN追跡器から受けた結果を用いて除去しようとする疑似雑音信号を生成させる少なくとも1つ以上のPN生成器と、
    前記PN生成器により生成した疑似雑音信号を各FA別にフィルタリングする少なくとも1つ以上の基底帯域フィルタと、
    前記基底帯域フィルタの出力信号を前記第1デジタルフィルタの出力信号に加算/減算し、不要な信号を除去する加算器/減算器と、を備え、
    前記PN追跡器、前記PN生成器、前記基底帯域フィルタを1つの集合体とするPN除去回路部が各FA毎に設けられることを特徴とする請求項3又は5に記載の疑似雑音コードの識別及び除去により通信品質を改善させる信号処理装置。
  8. 前記第3処理手段は、
    前記デジタル信号処理した基底帯域デジタル信号をアップコンバージョンする装置と、
    前記デジタル信号をD/A変換器によりアナログ信号である中間周波数に変換する装置と、を備えることを特徴とする請求項3に記載の疑似雑音コードの識別及び除去により通信品質を改善させる信号処理装置。
  9. 前記第4処理手段は、
    所要利得を得るために前記中間周波数信号を増幅または減衰させる装置と、
    前記中間周波数信号に含まれた不要な信号を除去するために低帯域通過フィルタリングする装置と、
    ミキサーにより前記中間周波数信号をRF信号にアップコンバージョンする装置と、
    所要利得を得るために前記RF信号を増幅させる装置と、
    所要帯域以外の信号を除去するために帯域通過フィルタリングする装置と、を備えることを特徴とする請求項3に記載の疑似雑音コードの識別及び除去により通信品質を改善させる信号処理装置。
  10. 有線または無線接続により基地局または通信システムから受信した信号を処理して再伝送する中継装置において、
    前記基地局または通信システムと中継装置間の接続は、高周波同軸ケーブル、光線路、UTPケーブル、有線電話ライン、CATV網よりなる有線伝送線路群から選ばれるいずれか1つであることを特徴とする疑似雑音コードの識別及び除去により通信品質を改善させる信号処理装置。
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