JP2991170B2 - Ｃｄｍａ受信装置および方法 - Google Patents

Ｃｄｍａ受信装置および方法

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JP2991170B2 JP26905297A JP26905297A JP2991170B2 JP 2991170 B2 JP2991170 B2 JP 2991170B2 JP 26905297 A JP26905297 A JP 26905297A JP 26905297 A JP26905297 A JP 26905297A JP 2991170 B2 JP2991170 B2 JP 2991170B2
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    • H04B1/707—Spread spectrum techniques using direct sequence modulation
    • H04B1/709—Correlator structure

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は移動通信システム、
特に自動車電話・携帯電話システム（セルラシステム）
の符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）受信装置および方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】ＣＤＭＡ受信方法では、すべてのセルで
同一周波数を利用でき、また簡単なＲＡＫＥ受信機でパ
スダイバーシティ効果を得られるという利点があるが、
チャネル間の干渉を０にできない。この問題を解決する
方法として、適応逆拡散フィルタを使って干渉除去を行
う方法の一例が特開平７−１７０２４２号明細書に記載
されている。
【０００３】図４に従来のＣＤＭＡ受信装置の構成を示
す。この従来のＣＤＭＡ受信装置は、通信の相手局から
送信された無線信号を受信する受信アンテナ１０１と、
受信アンテナ１０１で受信された無線信号を復調してベ
ースバンド信号に変換する無線受信部１０２と、ベース
バンド信号をデジタル信号に変換し受信信号ｒとして出
力するアナログ・デジタル変換部（Ａ／Ｄ）１０３と、
アナログ・デジタル変換部１０３により変換された受信
信号を蓄えるためのデータ蓄積部１０４と、チャネル信
号処理部１０５と、チャネル信号処理部１０５の各ブロ
ックにクロック信号ｃｌｋを伝達するクロック発生部１
０６とから構成されている。
【０００４】チャネル信号処理部１０５の各ブロックで
は、クロック信号ｃｌｋを用いて拡散の基準時間単位で
あるチップレートの周期の２倍の周期の信号を作成し、
その信号を基準として動作している。
【０００５】また、チャネル信号処理部１０５は、適応
逆拡散フィルタ１１０と、適応制御部１１１と、判定部
１１２と、自己相関逆行列演算部１１３とから構成され
ている。
【０００６】適応逆拡散フィルタ１１０は、トランスバ
ーサルフィルタで構成され、可変係数ベクトルａを用い
て逆拡散を行うことにより、受信信号ｒにフィルタ処理
を行う。
【０００７】適応制御部１１１は、出力信号ｒeと判定
データｒdとの誤差電力が最小となるように可変係数ベ
クトルａの更新を行う。
【０００８】判定部１１２は、適応逆拡散フィルタ１１
０の出力信号ｒeを無線信号を送信した送信機の送信系
列のデータとなるように判定して判定データｒdとして
出力する。つまり判定データｒdは、出力信号データｒe
から雑音を取り除いたデータとなる。
【０００９】自己相関逆行列演算部１１３は、受信信号
ｒの自己相関行列の逆行列を計算し、その逆行列を適応
制御部１１１に伝達する。
【００１０】図５は適応逆拡散フィルタ１１０の構成を
示したブロック図である。適応逆拡散フィルタ１１０
は、サンプリング回路２０１、２０５と、シフトレジス
タ２０２と、可変係数掛け算器２０３と、加算器２０４
により構成されている。
【００１１】サンプリング回路２０１は、受信信号ｒを
チップレートの２倍の周期でサンプリングし、シフトレ
ジスタ２０２に出力する。
【００１２】シフトレジスタ２０２は、サンプリング回
路２０１でサンプリングされた受信信号ｒを順次記憶す
ることによりタップ出力ベクトルｕを生成し出力する。
【００１３】可変係数掛け算器２０３は、タップ出力ベ
クトルｕと可変係数ベクトルａをそれぞれ掛け合わせ
る。
【００１４】加算器２０４は、可変係数掛け算器２０３
によって掛け合わされた値どうしを加算する。サンプリ
ング回路２０５は、加算器２０４で加算された値をシン
ボルレートの周期でサンプリングして出力信号ｒeとし
て出力する。
【００１５】次に、この従来のＣＤＭＡ受信装置の動作
について説明する。
【００１６】まず、受信アンテナ１０１で受信された無
線信号は、復調部１０２で復調されベースバンド信号に
変換され、アナログ・ディジタル変換部１０３でデジタ
ルの受信信号ｒに変換され、データ蓄積部１０４へ蓄積
される。
【００１７】データ蓄積部１０４に蓄積された受信信号
ｒは、サンプリング回路２０１においてチップレートの
周期の２倍の周期でサンプリングされ、シフトレジスタ
２０２に入力される。シフトレジスタ２０２ではＣＤＭ
Ａの拡散率をＭとする時、タップ間隔がチップレートの
周期の１／２となり、タップ数が６Ｍとなる。
【００１８】そして、自己相関逆行列計算部１１３で
は、受信信号ｒの自己相関行列の逆行列が計算され、適
応制御部１１１に伝達される。適応制御部１１１では、
その逆行列を用いて適応逆拡散フィルタ１１０のフィル
タ係数となる可変係数ベクトルａ＝〔ａ0，ａ1，
ａ2，...，ａ6M-1〕を生成する。
【００１９】そして、適応逆拡散フィルタ１１０では、
受信信号ｒをサンプリング回路２０１でサンプリング
し、シフトレジスタ２０２で順次記憶することによりタ
ップ出力ベクトルｕ＝〔ｕ0，ｕ1，ｕ2，...，ｕ6M-1〕
を生成し、適応制御部１１１に出力する。また、適応逆
拡散フィルタ１１０では、タップ出力ベクトルｕは可変
係数ベクトルａで重みづけて加算され、サンプリング回
路２０５でシンボルレートの周期でサンプリングされ、
出力信号ｒeとして出力される。そして、判定部１１２
では出力信号ｒeの雑音を取り除いて判定データｒdとし
て出力する。
【００２０】ここで、適応制御部１１１は、出力信号ｒ
eと判定データｒdとの誤差電力が最小となるように可変
係数ベクトルａを制御する。バースト受信開始直後で適
応逆拡散フィルタ１１０の可変係数ベクトルａが収束す
るまでは送信側・受信側であらかじめ既知のトレーニン
グ信号を送受する。可変係数ベクトルａが収束した後は
判定部１１２からの判定データｒdには正しいデータが
出力されるため、適応制御部１１１が適応逆拡散フィル
タ１１０からの出力信号ｒeと判定部１１２からの判定
データｒdの誤差電力を最小とするように可変係数ベク
トルａを逐次判定することにより伝送路特性の変動に追
従することができるようになる。適応制御部１１１が、
誤差電力を最小とする適応制御アルゴリズムとしては簡
単だが収束速度の遅いＬＭＳ（Ｌｅａｓｔ Ｍｅａｎ
Ｓｕｑｕａｒｅ）アルゴリズム、収束速度は速いが複雑
なＲＬＳアルゴリズム等が知られている。
【００２１】なお、誤差を発生させる要因は他受信機あ
ての信号成分（干渉信号）と受信機雑音である。したが
って、干渉信号電力＞＞受信機雑音電力のとき、適応逆
拡散フィルタ１１０は干渉信号をキャンセルするように
動作する。
【００２２】この従来のＣＤＭＡ受信装置では合成パス
長つまり適応逆拡散フィルタ１１０のタップ数を予め定
めた最大値に固定設定している。このため、例えばビル
等が多い都市圏のように無線伝送路の状態が悪くマルチ
パスが多発している無線環境下で通信を行なう場合に
は、多くのパスの合成によりマルチパスをもれなく加算
することができるので、Ｓ／Ｎが高まり誤り率も低くな
るため極めて効果的である。しかし、例えば見通しの良
い郊外のように無線伝送路の状態が比較的良好でマルチ
パスが少ない無線環境下で通信を行なう場合には、遅延
分散が予め設定された合成パス長より小さくなり不要な
タップが存在することになり、適応逆拡散フィルタ１１
０では不要なタップを動作させることになり不必要な演
算を行っている。また、不要なタップが存在することに
より適応制御部１１１でのフィルタ演算、自己相関逆行
列計算部１１３の逆行列計算での演算でも不必要な演算
を行っていることになる。
【００２３】携帯電話機等では、近年の小型化のため消
費電力の低減が大きな課題となっているが、不必要な演
算を行っていることにより無駄な消費電力を使用してい
ることになる。
【００２４】また、不要なタップに対応した可変係数ベ
クトルａが０になっていない場合には雑音を加算するこ
とになってしまい、かえってＳ／Ｎの劣化や誤り率の増
加を招いてしまう場合があった。
【００２５】
【発明が解決しようとする課題】上記従来のＣＤＭＡ受
信装置では、下記のような問題点があった。 （１）無線伝送路の状態が比較的良好でマルチパスが少
ない無線環境下で通信を行なう場合には、不要なタップ
が存在することになり、無駄な電力を消費している。 （２）無線伝送路の状態が比較的良好でマルチパスが少
ない無線環境下で通信を行なう場合には、不要なタップ
が存在することになり、雑音を加算することになってし
まい、かえってＳ／Ｎの劣化や誤り率の増加を招いてし
まう。
【００２６】本発明は、必要なタップ数のみを用いて適
応逆拡散フィルタを動作させることにより、演算量を削
減して消費電力を低減するとともに受信品質が向上した
ＣＤＭＡ受信装置を提供することを目的とする。
【００２７】
【課題を解決するための手段】本発明のＣＤＭＡ受信装
置は、上記目的を達成するために、通信の相手局から送
信された無線信号を受信する受信アンテナと、前記受信
アンテナにより受信された無線信号をベースバンド信号
に変換する無線受信部と、前記ベースバンド信号をデジ
タル信号に変換して受信信号として出力するアナログ・
デジタル変換部と、前記受信信号を時間的にずらした拡
散符号で逆拡散した信号のレベルと、前記拡散符号を時
間的にずらした量とからプロファイルデータを計算する
プロファイル計算部と、可変係数ベクトルを用いて逆拡
散を行うことにより前記受信信号にフィルタ処理を行う
適応逆拡散フィルタと、前記プロファイルデータから逆
拡散に必要な前記適応逆拡散フィルタのタップ長および
前記受信信号と前記可変係数ベクトルを用いて逆拡散を
行うタイミングを決定するタップ制御部と、前記受信信
号の自己相関行列の逆行列を計算する自己相関逆行列演
算部と、前記適応逆拡散フィルタからの出力信号を前記
無線信号を送信した送信機の送信系列のデータとなるよ
うに判定して前記判定データとして出力する判定部と、
前記適応逆拡散フィルタからの出力信号と前記判定部か
らの判定データとの誤差電力が最小となるように前記自
己相関逆行列演算部で求められた自己相関行列の逆行列
を用いて適応的に前記可変係数ベクトルの更新を行う適
応制御部とから構成される。
【００２８】本発明は、プロファイル計算部において受
信信号のプロファイルデータを作成し、タップ制御部で
はそのプロファイルデータを用いて必要なタップ数およ
びタイミングを決定することにより、適応制御部および
自己相関逆行列計算部では必要なタップ数分だけの演算
が行われるようにし、適応逆拡散フィルタでは不要なタ
ップの演算が行われないようにしたものである。
【００２９】したがって、演算量が削減されることによ
り消費電力が低減するとともに不要なタップによる雑音
が発生しないため受信品質が向上する。
【００３０】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態について
図面を参照して詳細に説明する。
【００３１】図１は本発明の一実施形態のＣＤＭＡ受信
装置の構成を示したブロック図である。図４中と同番号
は同じ構成要素を示す本実施形態のＣＤＭＡ受信装置
は、図４の従来のＣＤＭＡ受信装置に対して、各受信信
号ｒに含まれる複数の各信号のレベルと時間的位置から
なるプロファイルデータを計算するプロファイル計算部
１０７と、プロファイルデータから必要なタップ長とタ
イミングを決定するタップ制御部１０８とを設けたもの
である。
【００３２】図２は、本発明のプロファイル計算部１０
７の構成を示すブロック図である。
【００３３】プロファイル計算部１０７は、サンプリン
グ回路３０１、３０５と、シフトレジスタ３０２と、固
定係数掛け算器３０３と、加算器３０４と、レベル演算
部３０６とにより構成される。
【００３４】サンプリング回路３０１は、受信信号ｒを
チップレートの２倍の周期でサンプリングし、シフトレ
ジスタ３０２に出力する。
【００３５】シフトレジスタ３０２は、サンプリング回
路３０１でサンプリングされた受信信号ｒを順次記憶す
る。
【００３６】固定係数掛け算器３０３は、シフトレジス
タ３０２で順次記憶された受信信号ｒと固定係数ベクト
ルｃをそれぞれ掛け合わせる。
【００３７】加算器３０４は、固定係数掛け算器３０３
によって掛け合わされた値どうしを加算する。
【００３８】サンプリング回路３０５は、加算器３０４
で加算された値をチップレートの周期の２倍の周期でサ
ンプリングして出力する。
【００３９】レベル演算部３０６は、サンプリング回路
３０５でサンプリングされたデータを２乗することによ
りプロファイルデータＰを生成し出力する。
【００４０】次に、本実施形態の動作について図面を参
照して説明する。
【００４１】データ蓄積部１０４に受信信号ｒが蓄積さ
れるまでの動作は上記従来のＣＤＭＡ受信装置動作のと
同様である。本実施形態においては、プロファイル計算
部１０７では、受信信号ｒはサンプリング回路３０１で
チップレートの周期の２倍の周期でサンプリングされ、
シフトレジスタ３０２に入力される。シフトレジスタ３
０２のタップ長は固定であり、ここでタップ長をＬとす
る。プロファイル計算部１０７の固定係数ベクトルｃ＝
〔ｃ0，ｃ1，ｃ2，...，ｃL-1〕は送信系列符号および
拡散符号から一意に定まる。
【００４２】シフトレジスタ３０２に順次記憶された受
信信号ｒは、固定係数ベクトルｃで重み付け加算され、
サンプリング回路３０５でチップレートの周期の２倍の
周期でサンプリングされ、レベル演算部３０６で２乗さ
れることによりプロファイルデータＰとなる。つまり、
固定係数ベクトルｃと受信信号ｒを乗算し加算後２乗し
たデータがチップレートの周期の１／２周期ごとに得ら
れる。このことにより、プロファイルデータＰには、受
信信号ｒを時間的にずらした拡散符号で逆拡散した信号
のレベルと、その拡散符号を時間的にずらした量の情報
が含まれることになる。
【００４３】タップ制御部１０８では、プロファイルデ
ータＰのレベルの大きさとその時間的位置から必要なタ
ップ数及びタイミングを決定する。具体的には、プロフ
ァイルデータＰのレベルの大きいものから順にいくつか
選び出し、それらを包含するようなタップ数およびタイ
ミングを決定する。適応制御部１１１では、このタップ
数およびタイミングを用いて適応逆拡散フィルタ１１０
の可変係数ベクトルａが計算される。
【００４４】そして、適応逆拡散フィルタ１１０ではそ
の可変係数ベクトルａを用いることにより受信信号ｒは
適応逆拡散され出力信号ｒeとして出力される。以下に
その動作を説明する。
【００４５】適応逆拡散フィルタ１１０では、受信信号
ｒはサンプリング回路２０１でチップレートの周期の２
倍の周期でサンプリングされ、シフトレジスタ２０２に
入力される。タップ制御部１０８から与えられたタップ
数がＮである場合、適応制御部１１１は可変係数ベクト
ルａ＝〔ａ0，ａ1，ａ2，...，ａN-1〕を適応逆拡散フ
ィルタ１１０に与える。タップ出力ベクトルｕ＝
〔ｕ0，ｕ1，ｕ2，...，ｕN- 1〕はフィルタ係数ベクト
ルａで重み付け加算され、サンプリング回路２０５でシ
ンボルレートの周期でサンプリングされ、適応逆拡散フ
ィルタ１１０の出力信号ｒeとして出力される。
【００４６】そして後は上記従来のＣＤＭＡ受信装置で
説明したのと同様に、適応制御部１１１はフィルタ係数
ａの制御を行うことにより伝送路特性の変動に追従す
る。
【００４７】次に、プロファイルデータＰの具体例を図
３に示す。
【００４８】図３（ａ）は比較的遅延時間の長いマルチ
パスが存在する場合である。このようにプロファイルの
広がりがあらがじめ設定された最大タップ数より大きい
場合には、タップ長は最大タップ数とし、タイミング
は、最大レベルの部分が中心にもしくはタップ長内のレ
ベルの和が最大となるように設定する。
【００４９】しかし、図３（ｂ）のように比較的遅延時
間の長いマルチパスが存在せずにプロファイルの広がり
があらかじめ設定された最大タップ数より小さい場合に
は、必要なタップ数はＮbでよい。ここでＮbは、プロフ
ァイルの最初のピークから最後のピークまでのタップ数
にＮsを加えた数である。なお、Ｎsは１シンボルあたり
のチップ数つまり拡散率で決まりその値は拡散率の２倍
であり、図３（ｂ）は拡散率が４の場合である。
【００５０】このようにプロファイルの広がりがあらか
じめ設定された最大タップ数より小さい場合には、全て
のタップを動作させる必要がないため、適応逆拡散フィ
ルタ１１０の演算量が減るとともに、適応制御部１１１
でのフィルタ係数演算量、自己相関逆行列計算部１１３
での逆行列計算の演算量も減少する。また、タップ係数
ベクトルａが収束するまでの時間も減少しトレーニング
信号を送受信する時間が減るため、データ伝送効率も上
昇する。
【００５１】なお、実際には、送受信フィルタの影響等
を考慮してタンプ長を前後に少し延ばすのが好ましい。
【００５２】
【発明の効果】以上説明したように本発明のＣＤＭＡ受
信装置は、プロファィルデータから適応逆拡散フィルタ
のタップ数を決定することで演算量が削減され、適応制
御部の消費電力を削減することができるという効果を有
する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すＣＤＭＡ受信装置の
構成を示したブロック図である。
【図２】図１中のプロファイル計算部１０７の構成を示
した図である。
【図３】プロファイルデータＰの具体例を示す図であ
る。
【図４】従来のＣＤＭＡ受信装置の構成を示したブロッ
ク図である。
【図５】図４中の適応逆拡散フィルタ１１０の構成を示
したブロック図である。
【符号の説明】
１０１ 受信アンテナ １０２ 復調部 １０３ アナログ・ディジタル（Ａ／Ｄ）変換部 １０４ データ蓄積郡 １０５ チャネル信号処理部 １０６ クロック発生部 １０７ プロファイル計算部 １０８ タップ制御部 １１０ 適応逆拡散フィルタ １１１ 適応制御部 １１２ 判定部 １１３ 自己相関逆行列計算部 ２０１ サンプリング回路 ２０２ シフトレジスタ ２０３ 可変係数掛け算器 ２０４ 加算器 ２０５ サンプリング回路 ３０１ サンプリング回路 ３０２ シフトレジスタ ３０３ 固定係数掛け算器 ３０４ 加算器 ３０５ サンプリング回路 ３０６ レベル演算部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H04B 1/707 H03H 21/00

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 通信の相手局から送信された無線信号を
    受信する受信アンテナと、 前記受信アンテナにより受信された無線信号をベースバ
    ンド信号に変換する無線受信部と、 前記ベースバンド信号をデジタル信号に変換して受信信
    号として出力するアナログ・デジタル変換部と、 前記受信信号を時間的にずらした拡散符号で逆拡散した
    信号のレベルと、前記拡散符号を時間的にずらした量と
    からプロファイルデータを計算するプロファイル計算部
    と、 可変係数ベクトルを用いて逆拡散を行うことにより前記
    受信信号にフィルタ処理を行う適応逆拡散フィルタと、 前記プロファイルデータから逆拡散に必要な前記適応逆
    拡散フィルタのタップ長および前記受信信号と前記可変
    係数ベクトルを用いて逆拡散を行うタイミングを決定す
    るタップ制御部と、 前記受信信号の自己相関行列の逆行列を計算する自己相
    関逆行列演算部と、 前記適応逆拡散フィルタからの出力信号を前記無線信号
    を送信した送信機の送信系列のデータとなるように判定
    して前記判定データとして出力する判定部と、 前記適応逆拡散フィルタからの出力信号と前記判定部か
    らの判定データとの誤差電力が最小となるように前記自
    己相関逆行列演算部で求められた自己相関行列の逆行列
    を用いて適応的に前記可変係数ベクトルの更新を行う適
    応制御部と、 から構成されるＣＤＭＡ受信装置。
  2. 【請求項２】 前記プロファイル計算部が、 前記受信信号を拡散の基準時間単位であるチップレート
    の２倍の周期でサンプリングして出力する第１のサンプ
    リング回路と、 前記第１のサンプリング回路でサンプリングされた前記
    受信信号を順次記憶するシフトレジスタと、 前記シフトレジスタで順次記憶された受信信号と、送信
    系列符号および拡散符号から決定される固定係数ベクト
    ルとをそれぞれ掛け合わせる固定係数掛け算器と、 前記固定係数掛け算器によって掛け合わされた値どうし
    を加算する加算器と、 前記加算器で加算された値を前記チップレートの周期の
    ２倍の周期でサンプリングして出力する第２のサンプリ
    ング回路と、 前記第２のサンプリング回路でサンプリングされたデー
    タを２乗することにより前記プロファイルデータを生成
    し出力するレベル演算部とから構成される請求項１記載
    のＣＤＭＡ受信装置。
  3. 【請求項３】 前記適応逆拡散フィルタが、 前記受信信号を拡散の基準時間単位であるチップレート
    の２倍の周期でサンプリングして出力する第１のサンプ
    リング回路と、 前記第１のサンプリング回路でサンプリングされた受信
    信号を順次記憶することによりタップ出力ベクトルを生
    成し出力するシフトレジスタと、 前記タップ出力ベクトルと前記可変係数ベクトルをそれ
    ぞれ掛け合わせる可変係数掛け算器と、 前記可変係数掛け算器によって掛け合わされた値どうし
    を加算する加算器と、前記加算器で加算された値をシン
    ボルレートの周期でサンプリングして前記出力信号とし
    て出力する第２のサンプリング回路とから構成される請
    求項１または２記載のＣＤＭＡ受信装置。
  4. 【請求項４】 通信の相手局から送信された無線信号を
    受信した後にベースバンド信号に変換し、前記ベースバ
    ンド信号をデジタル信号に変換して受信信号とし、 可変係数ベクトルを用いて逆拡散を行うことにより前記
    受信信号にフィルタ処理を行い出力データとし、 前記出力データを前記無線信号を送信した送信機の送信
    系列のデータとなるように判定して判定データとし、 前記受信信号の自己相関行列の逆行列を計算し、 前記出力データと前記判定データとの誤差電力が最小と
    なるように前記自己相関行列の逆行列を用いて適応的に
    前記可変係数ベクトルの更新を行い、 前記受信信号を時間的にずらした拡散符号で逆拡散した
    信号のレベルと、前記拡散符号を時間的にずらした量と
    からなるプロファイルデータを計算し、 前記プロファイルデータから前記可変係数ベクトルの必
    要なタップ長および前記受信信号と前記可変係数ベクト
    ルを用いて逆拡散を行うタイミングを決定するＣＤＭＡ
    受信方法。
  5. 【請求項５】 前記プロファイルデータを計算する方法
    が、 前記受信信号を拡散の基準時間単位であるチップレート
    の２倍の周期でサンプリングしてから順次記憶し、 順次記憶された前記受信信号と、送信系列符号および拡
    散符号から決定される固定係数ベクトルとをそれぞれ掛
    け合わせてから加算し、 前記加算された値を前記チップレートの周期の２倍の周
    期でサンプリングしてから２乗することにより前記プロ
    ファイルデータを生成する方法である請求項４記載のＣ
    ＤＭＡ受信方法。
  6. 【請求項６】 前記受信信号の逆拡散を行う方法が、 前記受信信号を拡散の基準時間単位であるチップレート
    の２倍の周期でサンプリングしてから順次記憶してタッ
    プ出力ベクトルとし、 前記タップ出力ベクトルと前記可変係数ベクトルをそれ
    ぞれ掛け合わせてから加算し、 前記加算された値をシンボルレートの周期でサンプリン
    グして前記出力信号とする方法である請求項４または５
    記載のＣＤＭＡ受信方法。
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