JP2928776B1 - スペクトル拡散通信装置 - Google Patents

スペクトル拡散通信装置

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JP2928776B1
JP2928776B1 JP14108098A JP14108098A JP2928776B1 JP 2928776 B1 JP2928776 B1 JP 2928776B1 JP 14108098 A JP14108098 A JP 14108098A JP 14108098 A JP14108098 A JP 14108098A JP 2928776 B1 JP2928776 B1 JP 2928776B1
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切 直 彦 岩
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株式会社ワイ・アール・ピー移動通信基盤技術研究所
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  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)

Abstract

【要約】 【課題】 品質、伝送レート、伝送遅延の異なるデータ
の混在した複数のチャンネル伝送について通信品質の向
上を図る。 【解決手段】 低速データの1シンボルを分割してCh
1_a(b),Ch2_a(b),Ch3_a(b)に
割り当て、高速データはCh1_c,Ch2_c,Ch
3_cに割り当て、前者のデータ周期を制御して後者の
信号点配置を適応的に変化させるようなQPSK変調を
各符号チャンネルについて行う。さらに伝送すべきデー
タがある場合は、並列に通信路の状況、データ毎に必要
となる品質に応じて適切なデータレートを設定してBP
SKあるいはQPSKといった位相シフトキーイングを
行い、Ch_4に割り当てる。そして、全ての符号チャ
ンネルを多重化して送信する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、品質、伝送レー
ト、伝送遅延の異なるデータの混在した複数のチャンネ
ルの伝送が可能なスペクトル拡散通信装置に関する。
【0002】
【従来の技術】移動通信分野でのCDMA(Code Divis
ion Multiple Access)方式の実現例としては、DS(D
irect Sequence)方式のスペクトル拡散を利用したCD
MAセルラー電話システムとして標準化されたIS−9
5があり、音声、低速データの伝送を実現している。C
DMAでは移動局の基地局に対する位置の違いにより基
地局が受信する電界強度が異なるようになり、これによ
り生じる遠近問題がシステム容量劣化の原因になること
が知られている。そこで、このシステム容量劣化を抑制
するために、移動局の送信電力が適正値になるよう制御
を行うパワーコントロールが採用されている。その一例
であるクローズド ループ パワーコントロールは、基
地局からパワーコントロールビット(PCB)を送り移
動局の送信電力を制御する方法である。
【0003】また、データの高品質化を図るためにはイ
ンターリーブとFEC(Forward Error Correction)が
必要であるがデータの遅延時間は、IS−95の場合は
40ms以上になる。ところが、PCBデータは高速な
応答が必要であるためインターリーブとFECを使わず
に送信し、受信側では復調データをPCBデータとして
摘出することにより高速化を図っている。PCBデータ
の例をあげると、IS−95では、Traffic C
hにおいて図13に示す様に24変調シンボル(1.2
5ms)周期のうち連続した2シンボルを消失シンボル
としてパワーコントロール チャンネルとし、その位置
にPCBデータを2ビット挿入している。この方法で
は、FECを付加していないことから復調シンボルの誤
り率特性の劣化が大きく、パワーコントロールにより制
御させる送信電力のばらつきが大きくなる。
【0004】さらに、図13に示すようにPCBデータ
を送る場合において、PCBデータの品質を向上しよう
としてPCBデータの処理利得を上げるためには、PC
Bデータの割り当てを24変調シンボル(1.25m
s)周期のうち連続した2シンボル以上のシンボルに割
り当てるようにすればよい。しかし、このようにする
と、フレームのデータ構成を適時変更する必要があり、
適応的にPCBデータの数を変えることは制御が複雑に
なる欠点が生じる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】近年、移動通信におい
ても1Mbps(bit per second)以上の高速データ伝
送方式が検討されており、無線アクセス方式としてCD
MA方式の研究が行われている。ところで、CDMAの
高速データ伝送としては、1チャンネルでデータレート
とチップレートを上げて伝送する方式が考えられるが、
データレート1Mbps以上の場合、チップレートが数
十Mcps(chip per second)以上必要となり装置化す
る場合、高速信号処理が要求されるため実現が困難であ
る。また、上述したようにCDMAではPCBデータと
いった高速に応答するチャンネルが必要であるが、この
チャンネルはFECを付加しないことから誤り率特性が
劣化するといった問題点がある。
【0006】また、移動通信における伝搬環境はフェー
ジングチャンネルであり通信路の状況が時々刻々と変化
する。そのため適応的にデータレートを変化できる可変
データレート伝送方式とデータの重要度により通信品質
を変化できる階層化構成を実現することが高速データ伝
送を実現するための要素技術とされる。そこで、本発明
は上述の実情に鑑み、各チャンネルに要求される伝送レ
ート、品質、遅延時間に応じて可変データレート伝送、
データの階層化伝送といったCDMAによる高速データ
伝送方式に必要な要素技術を備えたスペクトル拡散通信
装置を提供することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係るスペクトル拡散通信装置の送信部は、
第1のチャンネルのデータが第1の符号の場合、第1の
チャンネルのデータ周期分連続的に第2のチャンネルの
データを、そのデータ値に応じてa×exp(jb)ま
たはa×exp(j(b+π))のいずれかの信号点配
置を割り当ててQPSK変調し、第1のチャンネルのデ
ータが第2の符号の場合、第1のチャンネルのデータ周
期分連続的に第2のチャンネルのデータを、そのデータ
値に応じてa×exp(j(b+π/2))またはa×
exp(j(b−π/2))のいずれかの信号点配置を
割り当ててQPSK変調を行うQPSK変調手段と、第
3のチャンネルのデータのデータ値に応じて信号点配置
を割り当てて位相シフトキーイングを行うPSK変調手
段と、伝送すべき複数のデータのそれぞれの重要度、通
信路の回線品質に応じて、複数並列に配置された前記Q
PSK変調手段あるいは前記PSK変調手段に前記複数
のデータをそれぞれ割り当てるセレクタ手段と、前記Q
PSK変調手段および前記PSK変調手段から出力され
る各変調シンボルを互いに異なる直交符号により並列に
多重化する多重化手段とを備え、前記セレクタ手段は、
前記伝送すべき複数の各データに要求されるデータレー
ト、通信品質、遅延時間、通信路の回線品質に応じて、
前記複数並列に配置された前記QPSK変調手段および
前記PSK変調手段の複数系列に、並列に一つのデータ
を割り当てることが可能とされて、可変データレート伝
送を行えるようにされている。
【0008】また、前記スペクトラム拡散通信装置の送
信部において、前記セレクタ手段が前記QPSK変調手
段あるいは前記PSK変調手段にデータを割り当てる際
に、1ビットのデータをそのデータレートより高速のク
ロックで複数データに分割し、該分割された分割データ
を、そのデータのデータレート、データの重要度、通信
路の回線品質に応じて、前記複数並列に配置された前記
QPSK変調手段および前記PSK変調手段の複数系列
に割り当てることにより、前記伝送すべきデータの処理
利得を可変可能とし、前記伝送すべき複数データのそれ
ぞれに要求される品質に合わせた処理利得で送信可能と
するようにしてもよい。
【0009】上記目的を達成するために、本発明に係る
スペクトル拡散通信装置の受信部は、第1のチャンネル
のデータが第1の符号の場合、第1のチャンネルのデー
タ周期分連続的に第2のチャンネルのデータを、そのデ
ータ値に応じてa×exp(jb)またはa×exp
(j(b+π))のいずれかの信号点配置を割り当てて
QPSK変調し、第1のチャンネルのデータが第2の符
号の場合、第1のチャンネルのデータ周期分連続的に第
2のチャンネルのデータを、そのデータ値に応じてa×
exp(j(b+π/2))またはa×exp(j(b
−π/2))のいずれかの信号点配置を割り当ててQP
SK変調されたQPSK変調信号と、第3のチャンネル
のデータのデータ値に応じて信号点配置を割り当ててP
SK変調されたPSK変調信号とを、互いに異なる直交
符号により並列に多重化して送信されたスペクトル拡散
信号を、受信して復調するスペクトル拡散通信装置にお
いて、逆拡散された受信信号の復調を、割り当てられた
全てのチャンネルについて行い、さらに、第1のチャン
ネルおよび第2のチャンネルで生成される複素軟判定復
調シンボルを記憶する遅延手段と、前記複素軟判定復調
シンボルをそれぞれπ/4あるいは−π/4位相回転さ
せる移相回転手段と、位相回転したそれぞれの出力の同
相チャンネル成分(Ich)について、自乗あるいは絶
対値をとった値を前記データ周期に相当する時間だけ積
分を行う2つの積分手段と、該2つの積分手段において
積分された積分値を比較し、π/4回転した方の積分値
が大きい場合は第1の符号と判定し、それ以外の場合は
第2の符号と判定して、判定された符号を前記第1のチ
ャンネルの復調データとして出力する比較判定手段と、
前記遅延部に記憶された複素軟判定復調シンボルを、前
記比較判定手段において第1の符号と判定された場合は
π/4、第2の符号と判定された場合は−π/4位相回
転させた後の同相チャンネル成分を第2のチャンネルの
復調データとして出力する移相手段と、前記比較判定手
段あるいは前記位相手段から出力された復調データを、
適正な順に並び替えて出力する並べ替え手段とを備えて
いる。
【0010】また、上記スペクトル拡散通信装置の受信
部において、前記複素軟判定復調シンボルについて、同
相チャンネル成分と直交チャンネル成分とを乗算した結
果の符号が、第1の極性の場合は前記複素軟判定復調シ
ンボルの位相をπ/4回転させ、乗算した結果の符号
が、第2の極性の場合は前記複素軟判定復調シンボルの
位相を−π/4回転させる位相回転手段と、該位相回転
手段により位相回転された前記複素軟判定復調シンボル
の同相チャンネル成分の極性を一の極性として、前記デ
ータ周期に相当する時間だけ積分を行う積分手段と、該
積分手段における積分結果が第1の極性の場合は、第1
の符号と判定し、該積分手段における積分結果が第2の
極性の場合は、第2の符号と判定して、判定された符号
を前記第1のチャンネルの復調データとして出力する比
較判定手段とを備えさせるようにしてもよい。
【0011】さらに、上記目的を達成することのできる
本発明に係るスペクトル拡散通信装置は、上記した送信
部と受信部とを備えており、パワーコントロール ビッ
ト、ユーザーへ割り当てられた並列チャンネル数、並列
チャンネル毎の符号化率といった前記第1のチャンネル
におけるチャンネル情報を適応的に送信することによ
り、高品質に可変データレート伝送を行えるようにして
もよい。
【0012】このような本発明によれば、低速データの
1シンボルを分割して第1のデータとして複数符号チャ
ンネルに割り当てられるようにし、高速のデータは第2
のデータとして割り当て、前者のデータ周期を制御して
後者の信号点配置を適応的に変化させるようなQPSK
変調を割り当てられた符号チャンネルについて行う。さ
らに伝送すべきデータがある場合は、並列に通信路の状
況、データ毎に必要となる品質に応じて適切なデータレ
ートを設定してBPSKあるいはQPSKといった位相
シフトキーイングを行い、符号チャンネルを割り当て
る。そして、全ての符号チャンネルを多重化して送信す
ることができる。また、受信側では割り当てられた全て
の符号チャンネルについて送信時の位相変調に対応した
復調を行い、さらに適応的にQPSK変調された第1の
データである低速データと第2のデータである高速デー
タについては、複数の符号チャンネルに分割された第1
のデータのシンボルを優先的に再復調を行った後、各符
号チャンネルの第2のデータの復調を行うようにしてい
る。これにより、低速データのシンボルタイミングを変
えず処理利得の向上と復調の高速化が図れ、高速データ
はQPSK変調にもかかわらずBPSKと同等の誤り特
性が得られるようになる。したがって、各チャンネルに
要求されるデータの品質、伝送レート、遅延時間に応じ
て可変データレート伝送、データの階層化伝送といった
CDMAによる高速データ伝送を行えるようになる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明のスペクトル拡散通
信装置の実施の形態について、図面を参照しながら説明
する。図1に、本発明に係るスペクトル拡散通信装置の
実施の形態における送信部の概略的な構成例を示す。図
1において、101はデータレート、通信品質の異なる
複数のデータをチャンネル(Ch)1〜4に割り当てる
送信データ セレクタ、102は各チャンネルに要求さ
れるデータレート、通信品質からフレーム割り当てを決
定し、その決定に応じて送信データ セレクタ101お
よび後述するデータ送信部の制御を行う制御部、103
は低速データを設定されたタイムスロットおよび処理利
得Gpで適応的に符号シンボルを生成するフレーム生成
部A、104,111は設定された符号化率に従って符
号シンボルを生成するフレーム生成部Bである。
【0014】また、105はフレーム生成部A103と
フレーム生成部B104から入力される符号シンボルに
基づいて図9(b)(c)に示される信号点配置に従い
BPSK変調またはQPSK変調を行い変調シンボルを
出力する変調部A、106,113は各変調シンボルと
それぞれに割り当てられた直交符号の乗算を行う乗算
器、107,114はそれぞれの変調シンボルに割り当
てられたゲインで直交符号化されたそれぞれの変調シン
ボルの増幅を行う増幅器、108,109,110はC
h1,Ch2,Ch3におけるフレームを生成してBP
SK変調あるいはQPSK変調し、その変調シンボルに
それぞれ異なる直交符号を乗算して出力する全て同様の
構成とされているデータ送信部A、112は図9(a)
に示す信号点配置に従いQPSK変調を行い変調シンボ
ルを出力する変調部B、115はCh4におけるフレー
ムを生成してQPSK変調し、その変調シンボルに異な
る直交符号を乗算して出力するデータ送信部B、116
はデータ送信部Aおよびデータ送信部Bから出力される
すべての直交符号化された変調シンボルの加算を行う加
算器、117はDS(Direct Sequence)−SS(Sprea
d Spectrum)用に割り当てられたPN(Pseudo Noise)
符号により拡散を行う拡散部である。
【0015】次に、前記した本発明に係るスペクトル拡
散通信装置の各部の構成を図2ないし図6を参照して説
明する。まず、データ送信部101におけるフレーム生
成部A103の概略的な構成を図2に示し、図2を参照
しながらフレーム生成部A103の説明を行う。図2に
おいて、Chタイミング設定部201は入力されるCh
1_a,Ch1_bのデータについてフレーム毎に割り
当てられた処理利得(Gp)に従って、それぞれのシン
ボルを生成するシンボル生成タイミングをフレーム生成
部A103の各部に出力している。入力されるCh1_
a,Ch1_bのデータは入力バッファ202,入力バ
ッファ203にそれぞれ一時記憶され、シンボル生成タ
イミングに従って読み出されて所定の処理が行われる。
そして、Ch1_bのデータにFECが必要な場合、入
力バッファ203からシンボル生成タイミングに従って
読み出されたデータは、シンボル生成タイミングに従っ
て畳み込み符号化を行う畳み込み符号器204、符号シ
ンボルを生成するシンボル生成部205、インターリー
ブを行うインターリーバ206においてそれぞれ処理さ
れるようになる。入力バッファ202及びインターリー
バ206からシンボル生成タイミングに従って出力され
たCh1_aの符号シンボル、Ch1_bの符号シンボ
ルは、セレクタ201において所定タイミングで選択さ
れて、第1符号シンボルとして変調部A105に供給さ
れるようになる。
【0016】次に、図3にフレーム生成部B104の概
略的な構成を示し、図3を参照しながらフレーム生成部
B104の説明を行う。図3において、入力されたCh
1_cのデータは入力バッファ301に一時記憶され、
所定タイミングで入力バッファ301から読み出され
る。読み出されたデータは、畳み込み符号化を行う畳み
込み符号器302において畳み込み符号化が施されて、
シンボル生成部303において符号シンボルが生成され
る。さらに、インターリーバ304においてインターリ
ーブが施されて、第2符号シンボルとして変調部A10
5に供給されるようになる。
【0017】次いで、フレーム生成部A103およびフ
レーム生成部B104から出力される第1符号シンボル
および第2符号シンボルが入力される変調部A105の
概略的な構成を図4に示す。図4において、フレーム生
成部A103から出力される第1符号シンボルとシンボ
ル生成タイミングとの論理積がAND回路401でとら
れ、その論理積出力はEXOR回路402の一方へ入力
される。また、EXOR回路402の他方へはフレーム
生成部B104から出力される第2符号シンボルが入力
され、AND回路401から出力される第1符号シンボ
ルとの排他的論理和(EXOR)がとられる。そして、
QPSK変調器403の同相入力(Ich)に、第2符
号シンボル(Ch1_cの符号シンボル)が供給され、
直交入力(Qch)にはEXOR回路402から出力さ
れる符号シンボルが供給され、これらの供給された符号
シンボルに基づいてQPSK変調が行われ、変調シンボ
ルが出力される。
【0018】この変調部A105により行われるQPS
K変調動作を、図9(b)(c)を参照しながら説明す
る。まず、フレーム生成部A103から出力される第1
符号シンボルが“0”であったとする。そして、Ch1
_cの符号シンボルである第2符号シンボルが“0”で
あったとすると、変調部A105のIchおよびQch
には共に“0”が入力され、図9(b)に示す(−1,
−1)の信号点配置の変調シンボルが出力される。この
際に、第2符号シンボルが“1”になると、変調部A1
05のIchおよびQchには共に“1”が入力され、
図9(b)に示す(1,1)の信号点配置の変調シンボ
ルが出力される。
【0019】また、フレーム生成部A103から出力さ
れる第1符号シンボルが“1”であったとする。そし
て、Ch1_cの符号シンボルである第2符号シンボル
が“0”であったとすると、変調部A105のIchに
“0”が、Qchに“1”が入力され、図9(c)に示
す(−1,1)の信号点配置の変調シンボルが出力され
る。この際に、第2符号シンボルが“1”になると、変
調部A105のIchに“1”が、Qchに“0”が入
力され、図9(c)に示す(1,−1)の信号点配置の
変調シンボルが出力される。このように、第1符号シン
ボルのシンボル値に応じて、図9(b)に示すQPSK
−aの信号点配置とされるか、図9(c)に示すQPS
K−bの信号点配置とされるかが決定されるため、第1
符号シンボルの周期分連続的に、第2符号シンボルのデ
ータにQPSK−aあるいはQPSK−bの信号点配置
が割り当てられるようになる。なお、QPSK−aある
いはQPSK−bの信号点配置は回転していてもよいた
め、QPSK−aあるいはQPSK−bの信号点配置
は、a×exp(jb)またはa×exp(j(b+
π))の信号点配置、および、a×exp(j(b+π
/2))またはa×exp(j(b−π/2))の信号
点配置として表すことができる。ただし、a,bは任意
の数であり回転角はラジアンで表している。
【0020】つぎに、図5に変調部B112の概略的な
構成を示す。図5に示すように、フレーム生成部B11
1から出力されるCh4の符号シンボルである第3符号
シンボルに、S/P変換器501においてシリアル/パ
ラレル変換が施されて2シンボルづつ並列とされる。こ
の並列とされた2シンボルはそれぞれ、Ich,Qch
としてQPSK変調器502に入力され、並列とされた
2シンボルのシンボル値の組み合わせに応じて、図9
(a)に示す信号点配置でQPSK変調され、その変調
シンボルが出力される。
【0021】ここで、図1に示す本発明に係るスペクト
ル拡散通信装置の動作を、伝送すべきデータがPCBデ
ータ、制御データ1、制御データ2、情報データ1、情
報データ2であった場合を例に挙げて以下に説明する。
この際のPCBデータ、制御データ1、制御データ2、
情報データ1、情報データ2を伝送する際のフレーム仕
様の例を図10に示し、そのデータ構成を図11に示
す。図10におけるフレーム仕様は、1ユーザーにおけ
るフレーム仕様であり、この図表に示す例においては、
拡散部117に供給されるPN符号のチップレートが4
0(Mcps)とされ、1ユーザーにCh1,Ch2,
Ch3,Ch4の4符号チャンネルが割り当てられてい
る。さらに、Ch1は、Ch1_a、Ch1_b、Ch
1_cの3つのサブチャンネルで構成され、Ch2,C
h3も同様に3つのサブチャンネルから構成されてい
る。
【0022】これらのチャンネルにおいて、Ch1_
a,Ch2_a,Ch3_aでは、クローズドループ
パワーコントロールを行うビットレート1.625(k
bps)のパワーコントロール ビット(PCB)の同
一のビットが並列に伝送され、Ch1_bでは高速復調
を必要とする制御情報であるビットレート16.27
(kbps)の制御データ1が伝送され、Ch2_bで
は高品質を必要とする制御情報であるビットレート1
6.27(kbps)の制御データ2が伝送される。さ
らに、Ch1_c,Ch2_c,Ch3_cでは重み付
けの最も高いデータであるビットレート312.5×3
(kbps)の情報データ1が、3チャンネルにそれぞ
れ振り分けられて並列に伝送され(各チャンネルのビッ
トレートは312.5(kbps)となる)、2番目に
重み付けの高いビットレート937.5(kbps)の
情報データ2はCh4で伝送される。なお、制御データ
2と情報データ1は符号化率1/2とされると共に、拘
束長7の畳み込み符号によりFECが付加される。ま
た、情報データ2はさらに符号化率が3/4になるよう
パンクチャド符号化される。
【0023】図10に示すフレーム仕様の際のデータ構
成を図11に示す。このデータ構成は、614.4(μ
s)のフレーム周期毎に切り替え可能とされている。フ
レーム1ないしフレーム3におけるCh1では、PCB
データの1ビットがCh1_aで約1/12フレーム周
期を使用して伝送され、制御データ1がCh1_bで約
1/3フレーム周期使用されて伝送され、情報データ1
はCh1_cの全フレーム周期を使用して伝送されてい
る。また、フレーム1およびフレーム2におけるCh2
では、PCBデータの1ビットがCh2_aで約1/1
2フレーム周期を使用して伝送され、制御データ2がC
h2_bの後半の約2/3フレーム周期を使用して伝送
され、情報データ1がCh2_cの全フレーム周期を使
用して伝送されている。なお、フレーム3におけるCh
2では、PCBデータは伝送されず、制御データ2がC
h2_bの後半の約2/3フレーム周期を使用して伝送
され、情報データ1がCh2_cの全フレーム周期を使
用して伝送されている。
【0024】さらに、フレーム1およびフレーム2にお
けるCh3では、PCBデータの1ビットがCh3_a
で約1/12フレーム周期を使用して伝送され、情報デ
ータ1がCh3_cの全フレーム周期を使用して伝送さ
れている。なお、フレーム3におけるCh2では、PC
Bデータの2ビットがCh3_aで約1/6フレーム周
期を使用して伝送されている。さらにまた、フレーム1
ないしフレーム3におけるCh4では、情報データ2が
全フレーム周期を使用して伝送されている。ところで、
PCBデータはCh1_a,Ch2_a,Ch3_aに
おいて同一の内容のPCBデータを並列に伝送するよう
にしている。この際に、フレーム1に示すように全チャ
ンネルで同時に伝送したり、フレーム2におけるCh1
_a,Ch2_a,Ch3_aに示すようにチャンネル
毎に時刻を分散させて伝送するようにしてもよい。同一
時刻でPCBデータを伝送するようにすると、受信側に
おける受信電界強度が高い場合には高品質の通信を行
え、時刻を分散させてPCBデータを伝送するようにす
ると、あるチャンネルで情報が消失しても他のチャンネ
ルからその情報を受信して再生することができる。ま
た、フレーム3におけるように、Ch1_aで1ビッ
ト、Ch3_aで同じビットを2ビット重複してPCB
データを伝送するようにしてもよい。
【0025】図10に示すフレーム仕様で図11に示す
データ構成で伝送されると、PCBデータの1チャンネ
ルあたりの処理利得(Gp)は、1フレームにおいて1
変調シンボルを1/12フレーム周期使用して伝送する
と、 Gp=40×106×614.4×10−6/12=64
×32 となる。ただし、PCBデータは3チャンネルで並列に
伝送されるので、総合した処理利得はその3倍の64×
96となる。また、制御データ1および制御データ2の
1変調シンボル当たり処理利得は、1フレームにおいて
10変調シンボルを1変調シンボル当たり1/24フレ
ーム周期使用して伝送すると、 Gp=40×106×614.4×10−6/24=64
×16 となる。さらに、制御データ2の処理利得は、1フレー
ムにおいて10変調シンボルをFEC符号化率1/2
で、1変調シンボル当たり制御データ1の2倍の1/1
2フレーム周期使用して伝送すると、制御データ1の処
理利得と同じ64×16となる。
【0026】さらにまた、情報データ1の処理利得は、
FEC符号化率1/2で3チャンネルに振り分けて伝送
されるので、1フレームあたりのチャンネル毎の変調シ
ンボル数は384シンボルとなるため、各チャンネルの
変調シンボル当たりの処理利得は、 Gp=40×106×614.4×10−6/384=6
4 となる。さらにまた、情報データ2の処理利得は、FE
C符号化率3/4でQPSK変調により伝送されるの
で、1フレームあたりの変調シンボル数は384シンボ
ルとなり、情報データ2の変調シンボル当たりの処理利
得は、 Gp=40×106×614.4×10−6/384=6
4 となる。なお、上記したPCBデータないし情報データ
2の処理利得は、一例であって、FEC符号化率や伝送
に使用するフレーム周期を変更することにより、任意の
処理利得で伝送することができる。
【0027】次に、上記した図10に示すフレーム構成
および図11に示すデータ構成とされた本発明のスペク
トル拡散通信装置における図1に示すスペクトル拡散通
信装置送信部の動作を、図1ないし図5を参照しながら
説明する。送信データ セレクタ101は、PCBデー
タ、制御データ1、制御データ2、情報データ1、情報
データ2の入力データを制御部102から出力されるタ
イミングに従ってCh1〜Ch4に割り当てる。Ch1
_a,Ch2_a,Ch3_aはPCBデータを伝送す
るチャンネルであり、Ch1_aにおけるPCBデータ
はChタイミング設定部201から送られてくるタイミ
ングに従いフレーム生成部A103に入力されて、入力
バッファ202に記憶されセレクタ207に出力され
る。
【0028】Ch1_b,Ch2_bは制御データ1お
よび制御データ2を伝送するチャンネルで、送信データ
が制御データ1とされる際はCh1_bに割り当てら
れ、Chタイミング設定部201から送られてくるタイ
ミングに従い、入力バッファ203に記憶されセレクタ
207に出力される。また、送信データが制御データ2
とされる際はCh2_bに割り当てられ、バッファ20
3に入力後、畳み込み符号器204で符号化率1/2、
拘束長7の畳み込み符号化が施され、シンボル生成部2
05で符号シンボルが生成される。次いで、インターリ
ーバ206において614.4(μs)のフレーム毎に
インターリーブされ、セレクタ207に出力される。セ
レクタ207ではChタイミング設定部201から送ら
れてくるタイミングに従い入力バッファ202から出力
されたCh1_aのデータと、入力バッファ203また
はインターリーバ206から出力されたCh1_bのデ
ータのいずれかを選択し出力する。
【0029】また、情報データ1はCh1_c,Ch2
_c,Ch3_cにそれぞれに割り当てられて、それぞ
れのフレーム生成部Bにおける入力バッファ301に記
憶された後、畳み込み符号器302において符号化率1
/2、拘束長7の畳み込み符号化が施され、さらにシン
ボル生成部303において符号シンボルが生成される。
次いで、インターリーバ304で614.4(μs)の
フレーム毎にインターリーブされる。
【0030】そして、変調部A105では、第1符号シ
ンボルが存在する場合“1”、存在しない場合“0”が
割り当てられるシンボル生成タイミングと、フレーム生
成部A103から出力される第1符号シンボルとの論理
積がAND回路401でとられ、その論理積された符号
シンボルはEXOR回路402において、フレーム生成
部B104から出力される第2符号シンボルと排他的論
理和がとられる。このEXOR回路402の排他的論理
和出力と、第2符号シンボルとはQPSK変調器403
においてQPSK変調される。このときQPSK変調の
信号点は、AND回路401の出力シンボルが“0”の
場合は、図9(b)に示すように配置され、AND回路
401の出力シンボルが“1”の場合は、図9(c)に
示すように配置される。
【0031】次いで、乗算器106では変調部A105
から入力するQPSK信号と直交符号1とが、それぞれ
の変調シンボルについて乗算が行われて直交符号化さ
れ、直交符号化された信号は、増幅器107において割
り当てられたゲインで増幅が行われる。また、Ch2_
a,Ch2_b,Ch2_cで送信すべきデータは、デ
ータ送信部A109において制御部102からのタイミ
ングに従ってデータ送信部A108と同様の処理が行わ
れる。さらに、Ch3_a,Ch3_b,Ch3_cで
送信すべきデータは、データ送信部A110において制
御部102からのタイミングに従ってデータ送信部A1
08と同様の処理が行われる。
【0032】さらにまた、情報データ2はCh4に割り
当てられて、フレーム生成部Bにおける入力バッファ3
01に記憶された後、畳み込み符号器302において符
号化率1/2、拘束長7の畳み込み符号化が施され、さ
らにシンボル生成部303において符号シンボルが生成
されると共に、符号化率が3/4になるようパンクチャ
ド符号化される。次いで、インターリーバ304で61
4.4(μs)のフレーム毎にインターリーブされる。
また、フレーム生成部111からのCh4の符号シンボ
ルが入力される変調部B112では、入力される符号シ
ンボルが2ビット毎にS/P変換器501でシリアル/
パラレル変換され、2ビット毎のパラレルとされた符号
シンボルはQPSK変調器502においてQPSK変調
される。このときQPSK変調の信号点は図9(a)の
ように配置される。このQPSK変調器502から出力
される変調シンボルと直交符号4とが乗算乗算器113
において直交符号化され、直交符号化された信号は、増
幅器114において割り当てられたゲインで増幅が行わ
れる。
【0033】これらのデータ送信部A108、データ送
信部A109、データ送信部A110、データ送信部B
115から出力される直交符号化された変調シンボル
は、加算器116において総和がとられ、さらに拡散部
117においてユーザー毎に割り当てられたPN符号に
よりスペクトル拡散されてDS−SS信号が出力される
ようになる。なお、以上説明したフレーム構成およびデ
ータ構成は一例であり、本発明のスペクトル拡散通信装
置はこれに限らず、1ユーザーに割り当てる符号チャン
ネルを4符号チャンネルに替えて、2符号チャンネル,
3符号チャンネルあるいは5符号チャンネル以上として
もよい。また、ユーザー毎に割り当てられる符号チャン
ネル数は、使用する直交符号で決まる符号チャンネル総
数、ユーザー数、ユーザー当たりの伝送レートから設定
できるので、その伝送形態は、図11に示すデータ構成
に限るものではない。この場合、PCBデータ、ユーザ
ーへ割り当てられた並列チャンネル数、並列チャンネル
毎の符号化率といったチャンネル情報を適応的に送信す
ることにより、高品質で可変データレート伝送を行える
ようにすることが可能となる。
【0034】次に、本発明のスペクトル拡散通信装置の
実施の形態であるスペクトル拡散通信装置受信部の概略
的な構成を図6に示す。図6に示すスペクトル拡散通信
装置受信部において、601はベースバンドにダウン
コンバートされた受信信号のアナログ−ディジタル変換
を行うA/Dコンバータ、602はA/Dコンバータ6
01でディジタル変換された受信信号を記憶するバッフ
ァである。フィンガー♯1〜♯3はRAKE受信可能と
するための3つのフィンガーであり、各フィンガーは同
様の構成とされている。例示されるフィンガー♯1にお
いて、603はフィンガー♯1に割り当てられた位相オ
フセットに従ってPN符号を発生するPN発生器、60
4はバッファ602から出力される受信信号をPN発生
器603から出力されるPN系列により逆拡散を行う逆
拡散部、605はフィンガー♯1に割り当てられた位相
オフセットと直交チャンネル番号に従って直交符号を発
生する直交符号発生器、606は逆拡散部604から出
力される逆拡散信号と、直交符号発生器605から出力
される直交符号により逆直交変換を行う逆直交変換部、
607は逆直交変換部606から出力される逆直交変換
信号のQPSK復調を行い複素軟判定復調シンボルを出
力する復調部である。
【0035】フィンガー♯2およびフィンガー♯3は、
それぞれフィンガー♯1と同じ構成とされており、それ
ぞれに割り当てられた位相オフセットと直交チャンネル
番号に従って逆拡散、逆直交変換、QPSK復調を行い
複素軟判定復調シンボルを出力する。また、608はフ
ィンガー♯1,フィンガー♯2,フィンガー♯3それぞ
れの複素軟判定復調シンボルの最大比合成を行うチャン
ネル合成部、609はCh1,Ch2,Ch3でデータ
構成された複素軟判定復調シンボルについて再復調を行
う再復調部である。その動作は後述するが、Ch1の場
合、Ch1−aおよびCh1_bの復調シンボルはデー
タ周期分の積分ダンプが行われ、次いで比較判定が行わ
れて再復調され、その結果に基づいてCh1_cの復調
シンボルの再復調も行われている。同様の動作がCh2
およびCh3でも行われる。
【0036】さらに、610は再復調部609から出力
される再復調されたデータでシンボル単位に複数の符号
チャンネルに分割されたデータを正しい順に並び替える
データ合成部であり、復調されたPCBデータおよび制
御データ1が出力される。611はチャンネル合成部6
08から入力されるCh4の複素軟判定復調シンボルま
たはデータ合成部610から入力される再復調シンボル
を必要に応じてパラレル/シリアル変換しデインターリ
ーブしてビタビ復号を行う復号部であり、復調された制
御データ2、情報データ1および情報データ2が出力さ
れる。
【0037】次に、再復調部609の概略的な第1の構
成例を図7に示し、図7を参照しながら再復調部609
の第1の構成例の説明を行う。図7において、701は
Ch1を復調する場合はCh1−aおよびCh1−bの
データについてフレーム毎に割り当てられた処理利得
(Gp)に従ってそれぞれのシンボル生成タイミングを
出力するChタイミング設定部、702はチャンネル合
成部608から入力される最大比合成された複素軟判定
復調シンボルのうち再復調が必要なシンボルの選択を行
うデータセレクタ、703はチャンネル合成部608か
ら入力される最大比合成された複素軟判定復調シンボル
をシンボル生成タイミングに従って遅延させる遅延部、
704は遅延部のシンボルを出力するタイミングを制御
する出力制御部である。
【0038】また、705は複素軟判定復調シンボルを
π/4位相回転させる移相器、706は複素軟判定復調
シンボルを−π/4位相回転させる移相器、707は入
力するシンボルのうち有効部分を検出する積分制御部、
708,709は積分制御部707からのシンボル生成
タイミングに従って移相器705および移相器706か
ら出力される複素シンボルの同相チャンネル(Ich)
について自乗演算あるいは絶対値演算により一の極性と
した後、積分ダンプを行う積分ダンプ部、710は積分
ダンプ部708および積分ダンプ部709から出力され
る積分ダンプ結果を比較し前者が大きい場合“1”を出
力し、後者が大きい場合“0”を出力する比較判定部、
711は比較判定部710で判定されたシンボルが
“1”の場合、遅延部703からの出力をπ/4位相回
転させ、“0”の場合遅延部703からの出力を−π/
4位相回転させて同相チャンネル(Ich)成分から再
復調された符号シンボルを出力する移相器、712は再
復調された符号シンボルをPCBデータまたは制御デー
タ1のどちらかとして出力する1:2セレクタ、713
は再復調された情報データ1,情報データ2の復調符号
シンボルと、制御データ2の復調符号シンボルとのいず
れかを選択して出力する2:1セレクタである。
【0039】次に、図6に示す本発明に係るスペクトル
拡散通信装置の受信部における再復調部609の概略的
な第2の構成例を図8に示す。この再復調部609の第
2の例では、第1の例よりその構成が簡易化されてい
る。この再復調部609の第2の例において、Chタイ
ミング設定部801はCh1を復調する場合、Ch1−
aおよびCh1−bのデータについてフレーム毎に割り
当てられた処理利得(Gp)に従って、それぞれのシン
ボル生成タイミングを出力している。遅延部802はチ
ャンネル合成部608から供給される最大比合成された
複素軟判定復調シンボルを、Chタイミング設定部80
1から送られたシンボル生成タイミングに従って遅延さ
せている。
【0040】また、I,Q乗算器803はIch(同相
チャンネル)シンボル×Qch(直交チャンネル)シン
ボルの乗算を行っており、移相器804はI,Q乗算器
803における乗算結果の極性が−の場合は、入力され
た複素軟判定復調シンボルをπ/4位相回転させ、I,
Q乗算器803の乗算結果の極性が+の場合は、入力さ
れた複素軟判定復調シンボルを(−π/4)位相回転さ
せている。さらに、810は入力するシンボルのうち有
効部分を検出する積分制御部であり、積分ダンプ部80
5は積分制御部810からのシンボル生成タイミングに
従って、I,Q乗算器803の乗算結果の極性が−の場
合、移相器804から出力される複素シンボルのIch
データを、絶対値演算あるいは自乗演算により一の極性
として積分している。また、I,Q乗算器803の乗算
結果の極性が+の場合、移相器804から出力される複
素シンボルのIchデータを、絶対値演算あるいは自乗
演算により一の極性として−1倍した結果について積分
している。
【0041】さらにまた、比較判定部806は積分ダン
プ部805から出力される積分ダンプ結果の極性が+の
場合に、チャンネルCh1の復調符号シンボルとして
“1”を出力し、積分ダンプ結果の極性が−の場合に、
復調符号シンボルとして“0”を出力する。さらに、移
相器807は比較判定部806で判定された復調符号シ
ンボルが“1”の場合、遅延部802により遅延された
チャンネル合成部608よりの合成信号をπ/4位相回
転させ、復調符号シンボルが“0”の場合遅延された合
成信号を−π/4位相回転させてIch軸上の信号と
し、この信号を復調符号シンボルとして出力している。
そして、808は再復調された符号シンボルをPCBデ
ータまたは制御データ1のどちらかとして出力する1:
2セレクタ、809は再復調された情報データ1,情報
データ2の復調符号シンボルと、制御データ2の復調符
号シンボルとのいずれかを選択して出力する2:1セレ
クタである。
【0042】次に、本発明のスペクトル拡散通信装置受
信部の動作について図6および図7を参照しながら説明
する。A/Dコンバータ601によりベースバンドにダ
ウン コンバートされた受信DS−SS信号のアナログ
−ディジタル変換を行い、変換されたディジタル信号は
バッファ602に記憶される。バッファ602から所定
タイミングで読み出されたディジタル信号とされた受信
DS−SS信号は、PN発生器603でフィンガー1に
割り当てられた位相オフセットに従って発生されたPN
符号により逆拡散される。この逆拡散信号と直交符号発
生器605から出力される復調したい符号チャンネルの
チャンネル番号における直交符号により、逆直交変換部
606において逆直交変換が行われた後、復調部607
でQPSK復調される。
【0043】3フィンガーでRAKE受信を行う場合
は、バッファ602からフィンガー♯1に送られたDS
−SS信号と同じ信号をフィンガー♯2およびフィンガ
ー♯3に出力し、それぞれのフィンガーに割り当てられ
た位相オフセットに従って逆拡散をおこない、フィンガ
ー♯1と同じ直交符号により逆直交変換が行われた後、
それぞれQPSK復調されて、複素軟判定復調シンボル
が出力される。これらの操作をすべてのチャンネルのデ
ータが復調されるまで行う。RAKE受信を行った場
合、チャンネル合成部608ではフィンガー♯1,フィ
ンガー♯2,フィンガー♯3から入力される複素軟判定
復調シンボルの最大比合成が行われ、PCBデータ,制
御データ1,制御データ2と情報データ1とで合成され
た複素軟判定復調シンボルが再復調部609に出力され
る。再復調部609ではCh1の場合、Ch1_a,C
h1_b,Ch1_cの復調が行われ、PCBデータと
制御データ1が出力される。また、制御データ2およ
び、情報データ1,2の複素軟判定復調シンボルは復号
部611に供給される。
【0044】再復調部609が図7の構成の場合、チャ
ンネル合成部608から入力される複素軟判定復調シン
ボルは遅延部703で遅延されると共に、π/4移相器
704、および−π/4移相器705によりそれぞれπ
/4、および−π/4位相回転されてIchについて自
乗演算あるいは絶対値演算により一の極性とされた後、
積分制御部707で設定されるタイミングに従って積分
ダンプが行われる。この際に、前記図11に示すデータ
構成とされたPCBデータの積分ダンプが行われる場合
には、各フレームにおいてCh1_a,Ch2_a,C
h3_aで並列に伝送されてくるため、時間的にずらせ
て順次PCBデータの1単位周期づつ積分するように、
積分制御部707がタイミング制御する。
【0045】比較判定器710では積分ダンプ部708
および積分ダンプ部709から入力されるそれぞれのダ
ンプ直前の積分ダンプ値が比較され積分ダンプ部708
の積分値が大きい場合は、判定結果“1”をそれ以外の
場合は“0”を判定結果として出力する。この比較判定
部710の出力は、Ch1の場合Ch1_aで伝送され
るPCBデータあるいはCh1_bで伝送される制御デ
ータ1の復調符号シンボルとなる。また、移相器711
では比較判定部710の判定結果が“1”の場合はπ/
4、“0”の場合は(−π/4)位相回転されてIch
軸上の信号とされ、Ch1の場合Ch1_cで伝送され
る情報データ1の復調符号シンボルとして出力される。
1:2セレクタ712ではPCBデータの場合は、比較
判定部710の判定結果がCh1の場合はCh1_aの
復調データとして出力され、制御データ1の場合は、C
h1_bの復調データとして出力される。
【0046】2:1セレクタ713では比較判定部71
0から出力される制御データ2の復調符号シンボルと移
相器711から出力される情報データ1の復調符号シン
ボルをタイミングに従って選択して出力する。再復調部
609から出力される再復調されたデータで、図11に
示す情報データ1のようにシンボル単位で複数符号チャ
ンネルに分割されたデータについてはデータ合成部61
0で正しい順に並びかえられてから出力される。復号部
611ではチャンネル合成部608及びデータ合成部6
10から入力される復調シンボルについてデインターリ
ーブを行い、当該データの符号化率に従ってビタビ復号
を行う。復号後、それぞれのデータは、制御データ2,
情報データ1や情報データ2に分けられて出力される。
【0047】ところで、上記積分ダンプ部708,70
9における積分ダンプでは、図11に示すデータ構成と
されている場合、一の極性とされた複素軟判定復調シン
ボルが、伝送に使用されるフレーム周期分積分されると
共に、その積分値が比較判定部に710に供給されてか
ら、積分値のダンプが行われることになる。ただし、P
CBデータのように同一のビットが並列に伝送される場
合は、それぞれのフレーム周期分順次積分が行われて、
その積分値が比較判定部に710に供給されてからダン
プされることになる。
【0048】また、再復調部609が図8に示す構成と
されている場合の再復調部609の動作を説明する。図
8に示す再復調部609において、チャンネル合成部6
08から入力される複素軟判定復調シンボルは遅延部8
02に記憶され所定時間遅延される。また、チャンネル
合成部608から入力される複素軟判定復調シンボル
は、I,Q乗算器803において当該複素軟判定復調シ
ンボルのIch成分と、Qch成分との乗算(I×Q)
が行われて、乗算結果の+あるいは−の極性情報が出力
される。
【0049】さらに、チャンネル合成部608から入力
される複素軟判定復調シンボルの位相が、移相器804
において移相される。この移相器804における移相量
は、I,Q乗算器803から出力される極性が−の場合
はπ/4位相回転され、I,Q乗算器803から出力さ
れる極性が+の場合は−π/4位相回転されて、Ich
軸上の信号とされる。移相器803においてI,Q乗算
器803から出力される極性に応じてπ/4あるいは−
π/4位相回転されてIch軸上になるよう回転された
複素軟判定復調シンボルは、その絶対値が演算される
か、あるいは、自乗演算されて一の極性とされた後、積
分制御部810で設定されるタイミングに従って積分ダ
ンプが行われる。この際に、前記図11に示すデータ構
成とされたPCBデータの積分ダンプが行われる場合に
は、各フレームでCh1_a,Ch2_a,Ch3_a
において並列に伝送されてくるため、時間的にずらせて
順次PCBデータの1単位周期づつ積分するように、積
分制御部810がタイミングを制御する。
【0050】この積分ダンプ部805におけるダンプ直
前の積分ダンプ値は、比較判定器806に供給されその
積分ダンプ値の極性が判定される。ここで、積分ダンプ
部806における積分ダンプ値の極性が+の場合は判定
結果として“1”が出力され、それ以外の場合は“0”
が判定結果として出力される。この比較判定部806の
出力は、PCBデータあるいは制御データ1の復調符号
シンボルとなる。なお、上記積分ダンプ部805におけ
る積分ダンプでは、図11に示すフレーム仕様とされて
いる場合は、一の極性とされた複素軟判定復調シンボル
が、伝送に使用されるフレーム周期分積分されると共
に、その積分値が比較判定部に806に供給されてから
ダンプが行われることになる。
【0051】また、移相器807では比較判定部806
の判定結果が“1”の場合、遅延部802から出力され
た複素軟判定復調シンボルの位相がπ/4回転され、比
較判定部806の判定結果が“0”の場合、遅延部80
2から出力された複素軟判定復調シンボルの位相が(−
π/4)回転される。すなわち、図9(b)(c)を参
照すれば理解できるように、移相器807において複素
軟判定復調シンボルの位相は同相チャンネル(Ich)
軸上になるように位相回転される。このため、移相器8
07の出力は、Ch1の場合Ch1_cで伝送される情
報データ1の復調符号シンボルとなる。なお、遅延部8
02は移相器804から比較判定部806までの処理遅
延時間を補償するための遅延部である。
【0052】また、1:2セレクタ808ではPCBデ
ータの場合は、比較判定部806の判定結果がCh1の
場合はCh1_aの復調データとして出力され、制御デ
ータ1の場合は、Ch1_bの復調データとして出力さ
れる。さらに、2:1セレクタ809では比較判定部8
06の比較部から出力される制御データ2の復調符号シ
ンボルと移相器807から出力される情報データ1の復
調符号シンボルをタイミングに従って選択して出力す
る。再復調部609から出力される再復調されたデータ
で、図11に示す情報データ1のようにシンボル単位で
複数符号チャンネルに分割されたデータについてはデー
タ合成部610で正しい順に並びかえられて出力され
る。
【0053】図11に示すデータ構成では、フレーム
1,フレーム2,フレーム3においてPCBデータを3
符号チャンネル(例えば、Ch1_a,Ch2_a,C
h3_a)に分割して並列に伝送しているが、分割する
利点として、フェージングのようにバースト的な誤りが
発生するチャンネルでは、通信路が安定な時にフレーム
1のように別々の符号チャンネルにおいて同じタイミン
グで同一のPCBデータを割り当てることにより、PC
Bデータの誤り率を低減することができる。また、高速
復調が必要なPCBデータあるいは制御データをフレー
ム1と同様に割り当てて、再復調を優先的に行うように
すると、1チャンネルのみにPCBデータまたは制御デ
ータを割り当てた場合に比べ、同じシンボル周期で処理
利得(Gp)を大きくすることができることから再復調
の高速化が図れ、かつ復調誤り率を低減することができ
る。このように高速復調が必要なチャンネルと重要度の
高いデータチャンネルについては、複数の符号チャンネ
ルに分割されたシンボルの再復調を優先的に行うように
するのが好適である。
【0054】図12(a)(b)にWGN(White Gaus
sian Noise)チャンネルでの各データの復調後の誤り率
特性を示す。情報データ1および情報データ2の処理利
得をGp=64とし、PCBデータおよび制御データ
1,制御データ2の処理利得をGp=64×64とした
際の特性を図12(a)に、情報データ1およびデータ
情報2の処理利得をGp=64とし、PCBデータおよ
び制御データ1,制御データ2の処理利得をGp=64
×32とした際の特性を図12(b)に示す。なお、縦
軸をビット誤り率(BIT ERROR RATE)、横軸をCNRと
してプロットしている。
【0055】図12(a)(b)を参照すると、情報デ
ータ2は一般的なQPSK復調を行っていることからQ
PSKの理想誤り率とほぼ同じ値を示している。再復調
を行ったPCBデータと制御データ1および制御2は積
分回数が情報データ1および情報データ2に比べて64
倍あるいは32倍とされていることから、等しいCNR
ではビット誤り率がQPSKに比べて大きく向上してい
る。さらに、図12(a)と図12(b)を比較すると
図12(a)の方が処理利得が倍とされていることから
誤り率が向上している。また、情報データ1の誤り率は
情報データ2の誤り率よりほぼ3dB向上しておりBP
SKの誤り率とほぼ等しい。実用域となるCNR>0d
BにおいてPCBデータおよび制御データ1,制御デー
タ2は,BER<10−4で伝送することができる特性
となる。
【0056】上記したようにチャンネルCh1〜Ch3
におけるサブチャンネルa,b,cはQPSK変調であ
りながら、図9(b)(c)に示す信号点配置を採用
し、図7に示す再復調器の第1の例で復調することによ
り復調シンボル誤り率を向上できる。このように各チャ
ンネルのサブチャンネルaにPCBデータのように高速
復調が必要なチャンネルを割り当てれば、高信頼度の復
調が可能であることからパワーコントロールにより制御
させる送信電力のばらつきが小さくなり遠近問題に対し
て有効となる。データの重み付けは、QPSK変調を用
いているのに関わらず、高信頼度が必要なチャンネルを
各チャンネルのサブチャンネルcに割り当てれば等価的
にBPSK復調を行っていることになりQPSK伝送し
たチャンネルに比べて高品質を得ることができる。
【0057】なお、以上説明したフレーム構成およびデ
ータ構成は一例であり、本発明のスペクトル拡散通信装
置はこれに限らず、1ユーザーに割り当てる符号チャン
ネルを4符号チャンネルに替えて、2符号チャンネル,
3符号チャンネルあるいは5符号チャンネル以上として
もよい。また、ユーザー毎に割り当てられる符号チャン
ネル数は、使用する直交符号で決まる符号チャンネル総
数、ユーザー数、ユーザー当たりの伝送レートから設定
できるので、その伝送形態は、図11に示すデータ構成
に限るものではない。この場合、PCBデータ、ユーザ
ーへ割り当てられた並列チャンネル数、並列チャンネル
毎の符号化率といったチャンネル情報を適応的に送信す
ることにより、高品質で可変データレート伝送を行うよ
うにしてもよい。また、Ch4における位相シフトキー
イングは、QPSK変調に限るものではなく、そのデー
タレートや品質に応じてBPSK変調あるいは任意の相
数の多相PSK変調としてもよい。
【0058】
【発明の効果】以上説明したように本発明のスペクトル
拡散通信装置は、低速データの1シンボルを分割して第
1のデータとして複数符号チャンネルに割り当てられる
ようにし、高速のデータは第2のデータとして割り当
て、前者のデータ周期を制御して後者の信号点配置を適
応的に変化させるようなQPSK変調を割り当てられた
符号チャンネルについて行う。さらに伝送すべきデータ
がある場合は、並列に通信路の状況、データ毎に必要と
なる品質に応じて適切なデータレートを設定してBPS
KあるいはQPSKといった位相シフトキーイングを行
い、符号チャンネルを割り当てる。そして、全ての符号
チャンネルを多重化して送信することができる。
【0059】また、受信側では割り当てられた全ての符
号チャンネルについて送信時の位相変調に対応した復調
を行い、さらに適応的にQPSK変調された第1のデー
タである低速データと第2のデータである高速データに
ついては、複数の符号チャンネルに分割された第1のデ
ータのシンボルを優先的に再復調を行った後、各符号チ
ャンネルの第2のデータの復調を行うようにしている。
これにより、低速データのシンボルタイミングを変えず
処理利得の向上と復調の高速化が図れ、高速データはQ
PSK変調にかかわらずBPSKと同等の誤り特性が得
られるようになる。したがって、各チャンネルに要求さ
れるデータの品質、伝送レート、遅延時間に応じて可変
データレート伝送、データの階層化伝送といったCDM
Aによる高速データ伝送を行えるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のスペクトル拡散通信装置の実施の形態
であるスペクトル拡散通信装置送信部の概略的な構成を
示す図である。
【図2】本発明に係るスペクトル拡散通信装置送信部に
おけるフレーム生成部Aの概略的な構成を示す図であ
る。
【図3】本発明に係るスペクトル拡散通信装置送信部に
おけるフレーム生成部Bの概略的な構成を示す図であ
る。
【図4】本発明に係るスペクトル拡散通信装置送信部に
おける変調部Aの概略的な構成を示す図である。
【図5】本発明に係るスペクトル拡散通信装置送信部に
おける変調部Bの概略的な構成を示す図である。
【図6】本発明のスペクトル拡散通信装置の実施の形態
であるスペクトル拡散通信装置受信部の概略的な構成を
示す図である。
【図7】本発明に係るスペクトル拡散通信装置受信部に
おける再復調部の概略的な第1の構成例を示す図であ
る。
【図8】本発明に係るスペクトル拡散通信装置受信部に
おける再復調部の概略的な第2の構成例を示す図であ
る。
【図9】本発明のスペクトル拡散通信装置における信号
点配置を示す図である。
【図10】本発明のスペクトル拡散通信装置におけるフ
レーム仕様の一例を示す図である。
【図11】本発明のスペクトル拡散通信装置におけるデ
ータ構成の一例を示す図である。
【図12】本発明のスペクトル拡散通信装置における誤
り率特性を示す図である。
【図13】従来のデータ構成を示す図である。
【符号の説明】
101 送信データ セレクタ 102 フレーム生成部A 104,111 フレーム生成部B 105 変調部A 106,113 乗算器 107,114 増幅器 108,109,110 データ送信部A 115 データ送信部B 116 加算器 117 拡散部 201 Chタイミング設定部 202,203,301 入力バッファ 204,302 畳み込み符号器 205,303 シンボル生成部 206,304 インターリーバ 207 セレクタ 401 AND回路 402 EXOR回路 403 QPSK変調器 501 S/P変換器 502 QPSK変調器 601 A/D変換器 602 バッファ 603 PN発生器 604 逆拡散部 605 直交符号発生器 606 逆直交変換部 607 復調部 608 チャンネル合成部 609 再復調部 610 データ合成部 611 復号部 701,801 Chタイミング設定部 702 データ セレクタ 703,802 遅延部 704 出力制御部 705 π/4移相器 706 −π/4移相器 707,810 積分制御部 708,709,805 積分ダンプ部 710,806 比較判定部 711,804,807 移相器 712,808 1:2セレクタ 713,809 2:1セレクタ 803 I,Q乗算器
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−21989(JP,A) 特開 平9−261124(JP,A) 特開 平10−164009(JP,A) 特開 平10−224322(JP,A) 特許2820918(JP,B1) 特許2862527(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H04J 13/04 H04L 27/22

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1のチャンネルのデータが第1の符号
    の場合、第1のチャンネルのデータ周期分連続的に第2
    のチャンネルのデータを、そのデータ値に応じてa×e
    xp(jb)またはa×exp(j(b+π))のいず
    れかの信号点配置を割り当ててQPSK変調し、第1の
    チャンネルのデータが第2の符号の場合、第1のチャン
    ネルのデータ周期分連続的に第2のチャンネルのデータ
    を、そのデータ値に応じてa×exp(j(b+π/
    2))またはa×exp(j(b−π/2))のいずれ
    かの信号点配置を割り当ててQPSK変調を行うQPS
    K変調手段と、 第3のチャンネルのデータのデータ値に応じて信号点配
    置を割り当てて位相シフトキーイングを行うPSK変調
    手段と、 伝送すべき複数のデータのそれぞれの重要度、通信路の
    回線品質に応じて、複数並列に配置された前記QPSK
    変調手段あるいは前記PSK変調手段に前記複数のデー
    タをそれぞれ割り当てるセレクタ手段と、 前記QPSK変調手段および前記PSK変調手段から出
    力される各変調シンボルを互いに異なる直交符号により
    並列に多重化する多重化手段とを備え、 前記セレクタ手段は、前記伝送すべき複数の各データに
    要求されるデータレート、通信品質、遅延時間、通信路
    の回線品質に応じて、前記複数並列に配置された前記Q
    PSK変調手段および前記PSK変調手段の複数系列
    に、並列に一つのデータを割り当てることが可能とされ
    て、可変データレート伝送を行えるようにされているこ
    とを特徴とするスペクトル拡散通信装置。
  2. 【請求項2】 前記セレクタ手段が前記QPSK変調手
    段あるいは前記PSK変調手段にデータを割り当てる際
    に、 1ビットのデータをそのデータレートより高速のクロッ
    クで複数データに分割し、該分割された分割データを、
    そのデータのデータレート、データの重要度、通信路の
    回線品質に応じて、前記複数並列に配置された前記QP
    SK変調手段の第1のチャンネルに割り当てることによ
    り、前記伝送すべき第1のチャンネルのデータの処理利
    得を可変可能とし、前記伝送すべき第1のチャンネルの
    データに要求される品質に合わせた処理利得で送信可能
    とするようにしたことを特徴とする請求項1記載のスペ
    クトル拡散通信装置。
  3. 【請求項3】 第1のチャンネルのデータが第1の符号
    の場合、第1のチャンネルのデータ周期分連続的に第2
    のチャンネルのデータを、そのデータ値に応じてa×e
    xp(jb)またはa×exp(j(b+π))のいず
    れかの信号点配置を割り当ててQPSK変調し、第1の
    チャンネルのデータが第2の符号の場合、第1のチャン
    ネルのデータ周期分連続的に第2のチャンネルのデータ
    を、そのデータ値に応じてa×exp(j(b+π/
    2))またはa×exp(j(b−π/2))のいずれ
    かの信号点配置を割り当ててQPSK変調されたQPS
    K変調信号と、第3のチャンネルのデータのデータ値に
    応じて信号点配置を割り当ててPSK変調されたPSK
    変調信号とを、互いに異なる直交符号により並列に多重
    化して送信されたスペクトル拡散信号を、受信して復調
    するスペクトル拡散通信装置において、 逆拡散された受信信号の復調を、割り当てられた全ての
    チャンネルについて行い、さらに、第1のチャンネルお
    よび第2のチャンネルで生成される複素軟判定復調シン
    ボルを記憶する遅延手段と、 前記複素軟判定復調シンボルをそれぞれπ/4あるいは
    −π/4位相回転させる移相回転手段と、 位相回転したそれぞれの出力の同相チャンネル成分(I
    ch)について、自乗あるいは絶対値をとった値を前記
    データ周期に相当する時間だけ積分を行う2つの積分手
    段と、 該2つの積分手段において積分された積分値を比較し、
    π/4回転した方の積分値が大きい場合は第1の符号と
    判定し、それ以外の場合は第2の符号と判定して、判定
    された符号を前記第1のチャンネルの復調データとして
    出力する比較判定手段と、 前記遅延部に記憶された複素軟判定復調シンボルを、前
    記比較判定手段において第1の符号と判定された場合は
    π/4、第2の符号と判定された場合は−π/4位相回
    転させた後の同相チャンネル成分を第2のチャンネルの
    復調データとして出力する移相手段と、 前記比較判定手段あるいは前記位相手段から出力された
    復調データを、適正な順に並び替えて出力する並べ替え
    手段と、 を備えることを特徴とするスペクトル拡散通信装置。
  4. 【請求項4】 第1のチャンネルのデータが第1の符号
    の場合、第1のチャンネルのデータ周期分連続的に第2
    のチャンネルのデータを、そのデータ値に応じてa×e
    xp(jb)またはa×exp(j(b+π))のいず
    れかの信号点配置を割り当ててQPSK変調し、第1の
    チャンネルのデータが第2の符号の場合、第1のチャン
    ネルのデータ周期分連続的に第2のチャンネルのデータ
    を、そのデータ値に応じてa×exp(j(b+π/
    2))またはa×exp(j(b−π/2))のいずれ
    かの信号点配置を割り当ててQPSK変調されたQPS
    K変調信号と、第3のチャンネルのデータのデータ値に
    応じて信号点配置を割り当ててPSK変調されたPSK
    変調信号とを、互いに異なる直交符号により並列に多重
    化して送信されたスペクトル拡散信号を、受信して復調
    するスペクトル拡散通信装置において、 逆拡散された受信信号の復調を、割り当てられた全ての
    チャンネルについて行い、さらに、第1のチャンネルお
    よび第2のチャンネルで生成される複素軟判定復調シン
    ボルを記憶する遅延手段と、 前記複素軟判定復調シンボルについて、同相チャンネル
    成分と直交チャンネル成分とを乗算した結果の符号が、
    第1の極性の場合は前記複素軟判定復調シンボルの位相
    をπ/4回転させ、乗算した結果の符号が、第2の極性
    の場合は前記複素軟判定復調シンボルの位相を−π/4
    回転させる位相回転手段と、 該位相回転手段により位相回転された前記複素軟判定復
    調シンボルの同相チャンネル成分の極性を一の極性とし
    て、前記データ周期に相当する時間だけ積分を行う積分
    手段と、 該積分手段における積分結果が第1の極性の場合は、第
    1の符号と判定し、該積分手段における積分結果が第2
    の極性の場合は、第2の符号と判定して、判定された符
    号を前記第1のチャンネルの復調データとして出力する
    比較判定手段と、前記遅延部に記憶された複素軟判定復
    調シンボルを、前記比較判定手段において第1の符号と
    判定された場合はπ/4、第2の符号と判定された場合
    は−π/4位相回転させた後の同相チャンネル成分を第
    2のチャンネルの復調データとして出力する移相手段
    と、 前記比較判定手段あるいは前記位相手段から出力された
    復調データを、適正な順に並び替えて出力する並べ替え
    手段と、 を備えることを特徴とするスペクトル拡散通信装置。
  5. 【請求項5】 前記第1のチャンネルに割り当てられた
    データが、1ビット毎に複数データに分割されて、前記
    直交符号により並列に多重化される複数の符号チャンネ
    ルを使用して送信されており、 前記積分手段において、前記分割されたデータに相当す
    る複素軟判定復調シンボルが、複数の符号チャンネル分
    積分されることを特徴とする請求項3あるいは4記載の
    スペクトル拡散通信装置。
  6. 【請求項6】 第1のチャンネルのデータが第1の符号
    の場合、第1のチャンネルのデータ周期分連続的に第2
    のチャンネルのデータを、そのデータ値に応じてa×e
    xp(jb)またはa×exp(j(b+π))のいず
    れかの信号点配置を割り当ててQPSK変調し、第1の
    チャンネルのデータが第2の符号の場合、第1のチャン
    ネルのデータ周期分連続的に第2のチャンネルのデータ
    を、そのデータ値に応じてa×exp(j(b+π/
    2))またはa×exp(j(b−π/2))のいずれ
    かの信号点配置を割り当ててQPSK変調を行うQPS
    K変調手段と、 第3のチャンネルのデータのデータ値に応じて信号点配
    置を割り当てて位相シフトキーイングを行うPSK変調
    手段と、 伝送すべき複数のデータのそれぞれの重要度、通信路の
    回線品質に応じて、複数並列に配置された前記QPSK
    変調手段あるいは前記PSK変調手段に前記複数のデー
    タをそれぞれ割り当てるセレクタ手段と、 前記QPSK変調手段および前記PSK変調手段から出
    力される各変調シンボルを互いに異なる直交符号により
    並列に多重化する多重化手段とを備え、 前記セレクタ手段は、前記伝送すべき複数の各データに
    要求されるデータレート、通信品質、遅延時間、通信路
    の回線品質に応じて、前記複数並列に配置された前記Q
    PSK変調手段および前記PSK変調手段の複数系列
    に、並列に一つのデータを割り当てることが可能とされ
    て、可変データレート伝送を行えるようにされている送
    信部と、 逆拡散された受信信号の復調を、割り当てられた全ての
    チャンネルについて行い、さらに、第1のチャンネルお
    よび第2のチャンネルで生成される複素軟判定復調シン
    ボルを記憶する遅延手段と、 前記複素軟判定復調シンボルをそれぞれπ/4あるいは
    −π/4位相回転させる移相回転手段と、 位相回転したそれぞれの出力の同相チャンネル成分(I
    ch)について、自乗あるいは絶対値をとった値を前記
    データ周期に相当する時間だけ積分を行う2つの積分手
    段と、 該2つの積分手段において積分された積分値を比較し、
    π/4回転した方の積分値が大きい場合は第1の符号と
    判定し、それ以外の場合は第2の符号と判定して、判定
    された符号を前記第1のチャンネルの復調データとして
    出力する比較判定手段と、 前記遅延部に記憶された複素軟判定復調シンボルを、前
    記比較判定手段において第1の符号と判定された場合は
    π/4、第2の符号と判定された場合は−π/4位相回
    転させた後の同相チャンネル成分を第2のチャンネルの
    復調データとして出力する移相手段と、 前記比較判定手段あるいは前記位相手段から出力された
    復調データを、適正な順に並び替えて出力する並べ替え
    手段とを備える受信部と、 からなることを特徴とするスペクトル拡散通信装置。
  7. 【請求項7】 第1のチャンネルのデータが第1の符号
    の場合、第1のチャンネルのデータ周期分連続的に第2
    のチャンネルのデータを、そのデータ値に応じてa×e
    xp(jb)またはa×exp(j(b+π))のいず
    れかの信号点配置を割り当ててQPSK変調し、第1の
    チャンネルのデータが第2の符号の場合、第1のチャン
    ネルのデータ周期分連続的に第2のチャンネルのデータ
    を、そのデータ値に応じてa×exp(j(b+π/
    2))またはa×exp(j(b−π/2))のいずれ
    かの信号点配置を割り当ててQPSK変調を行うQPS
    K変調手段と、 第3のチャンネルのデータのデータ値に応じて信号点配
    置を割り当てて位相シフトキーイングを行うPSK変調
    手段と、 伝送すべき複数のデータのそれぞれの重要度、通信路の
    回線品質に応じて、複数並列に配置された前記QPSK
    変調手段あるいは前記PSK変調手段に前記複数のデー
    タをそれぞれ割り当てるセレクタ手段と、 前記QPSK変調手段および前記PSK変調手段から出
    力される各変調シンボルを互いに異なる直交符号により
    並列に多重化する多重化手段とを備え、 前記セレクタ手段は、前記伝送すべき複数の各データに
    要求されるデータレート、通信品質、遅延時間、通信路
    の回線品質に応じて、前記複数並列に配置された前記Q
    PSK変調手段および前記PSK変調手段の複数系列
    に、並列に一つのデータを割り当てることが可能とされ
    て、可変データレート伝送を行えるようにされている送
    信部と、 逆拡散された受信信号の復調を割り当てられた全てのチ
    ャンネルについて行い、さらに、第1のチャンネルおよ
    び第2のチャンネルで生成される複素軟判定復調シンボ
    ルを記憶する遅延手段と、 前記複素軟判定復調シンボルについて、同相チャンネル
    成分と直交チャンネル成分とを乗算した結果の符号が、
    第1の極性の場合は前記複素軟判定復調シンボルの位相
    をπ/4回転させ、乗算した結果の符号が、第2の極性
    の場合は前記複素軟判定復調シンボルの位相を−π/4
    回転させる位相回転手段と、 該位相回転手段により位相回転された前記複素軟判定復
    調シンボルの同相チャンネル成分の極性を一の極性とし
    て、前記データ周期に相当する時間だけ積分を行う積分
    手段と、 該積分手段における積分結果が第1の極性の場合は、第
    1の符号と判定し、該積分手段における積分結果が第2
    の極性の場合は、第2の符号と判定して、判定された符
    号を前記第1のチャンネルの復調データとして出力する
    比較判定手段と、 前記遅延部に記憶された複素軟判定復調シンボルを、前
    記比較判定手段において第1の符号と判定された場合は
    π/4、第2の符号と判定された場合は−π/4位相回
    転させた後の同相チャンネル成分を第2のチャンネルの
    復調データとして出力する移相手段と、 前記比較判定手段あるいは前記位相手段から出力された
    復調データを、適正な順に並び替えて出力する並べ替え
    手段とを備える受信部と、 からなることを特徴とするスペクトル拡散通信装置。
  8. 【請求項8】 前記送信部における前記セレクタ手段
    が、前記QPSK変調手段あるいは前記PSK変調手段
    にデータを割り当てる際に、 1ビットのデータをそのデータレートより高速のクロッ
    クで複数データに分割し、該分割された分割データを、
    そのデータのデータレート、データの重要度、通信路の
    回線品質に応じて、前記複数並列に配置された前記QP
    SK変調手段および前記PSK変調手段の複数系列に割
    り当てることにより、前記伝送すべきデータの処理利得
    を可変可能とし、前記伝送すべき複数データのそれぞれ
    に要求される品質に合わせた処理利得で送信され、 前記受信部における前記積分手段において、前記分割さ
    れたデータに相当する複素軟判定復調シンボルが、複数
    の符号チャンネル分積分されることを特徴とする請求項
    6あるいは7記載のスペクトル拡散通信装置。
  9. 【請求項9】 パワーコントロール ビット、ユーザー
    へ割り当てられた並列チャンネル数、並列チャンネル毎
    の符号化率といった前記第1のチャンネルにおけるチャ
    ンネル情報を適応的に送信することにより、高品質に可
    変データレート伝送を行えるようにしたことを特徴とす
    る請求項6あるいは7記載のスペクトル拡散通信装置。
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