JP3088308B2 - 直接スペクトラム拡散通信方法 - Google Patents
直接スペクトラム拡散通信方法Info
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- H04B1/707—Spread spectrum techniques using direct sequence modulation
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- H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
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- H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
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- H04B7/0837—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the receiving station using pre-detection combining
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- H04B7/0865—Independent weighting, i.e. weights based on own antenna reception parameters
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- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Radio Transmission System (AREA)
- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、直接スペクトラム
拡散（ＤＳ−ＳＳ）無線通信方式に関し、特に、複数の
アンテナを利用してＤＳ−ＳＳ受信器における時間ダイ
バーシティを生成するＤＳ−ＳＳ方式に関する。
拡散（ＤＳ−ＳＳ）無線通信方式に関し、特に、複数の
アンテナを利用してＤＳ−ＳＳ受信器における時間ダイ
バーシティを生成するＤＳ−ＳＳ方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】セルラ無線方式では、各セルは、基地局
および複数の移動ユーザ（移動局）を含む局所的な地理
的領域である。各移動ユーザは基地局とのみ直接通信す
る。移動局間の直接通信はない。基地局は、とりわけ、
移動ユーザが他の地点のユーザと通信することを可能に
する中継機能を実行する。例えば、基地局は、移動ユー
ザの送信を、同じセル内の他の移動ユーザに接続するこ
と、他のセル内の移動ユーザに接続するために他の基地
局に接続すること、あるいは、通常の公衆交換電話網に
接続することを行う。このようにして、移動ユーザは、
他のアドレス可能なユーザとの間で情報を送受信するこ
とができる。また、理解されるべき点であるが、本明細
書で送信器という用語は、基地局またはユーザの移動通
信装置のいずれを意味することもある。同様に、本明細
書で受信器という用語は、基地局またはユーザの移動通
信装置のいずれを意味することもある。
および複数の移動ユーザ（移動局）を含む局所的な地理
的領域である。各移動ユーザは基地局とのみ直接通信す
る。移動局間の直接通信はない。基地局は、とりわけ、
移動ユーザが他の地点のユーザと通信することを可能に
する中継機能を実行する。例えば、基地局は、移動ユー
ザの送信を、同じセル内の他の移動ユーザに接続するこ
と、他のセル内の移動ユーザに接続するために他の基地
局に接続すること、あるいは、通常の公衆交換電話網に
接続することを行う。このようにして、移動ユーザは、
他のアドレス可能なユーザとの間で情報を送受信するこ
とができる。また、理解されるべき点であるが、本明細
書で送信器という用語は、基地局またはユーザの移動通
信装置のいずれを意味することもある。同様に、本明細
書で受信器という用語は、基地局またはユーザの移動通
信装置のいずれを意味することもある。
【０００３】直接拡散符号分割多重（ＤＳ−ＣＤＭＡ）
方式のような直接スペクトラム拡散（ＤＳ−ＳＳ）方式
は、例えばディジタルセルラ無線のようなパーソナル通
信分野において広範囲の注目を集めている。ＤＳ−ＣＤ
ＭＡ通信方式では、時間および周波数の両方の領域がす
べてのユーザによって同時に共有される（このような時
間および周波数の領域の同時共有は、複数のユーザ通信
が互いに固有のタイムスロットまたは周波数帯域を用い
ることにより容易になるという時分割多重方式（ＴＤＭ
Ａ）および周波数分割多重方式（ＦＤＭＡ）とは区別さ
れる）。基地局は、単一の周波数帯域を用いて異なる情
報信号を異なるユーザへ同時に送信することが可能であ
る。情報信号の送信時に固有のシグニチャ系列を基地局
が利用しているため、同時に送信される個々の情報信号
は、各受信ユーザが分離することが可能である。送信前
に、基地局は、信号を受信すべきユーザに割り当てられ
たシグニチャ系列信号を各情報信号に乗じる。１つの周
波数帯域で同時に送信されたそれらの信号から１つの送
信信号を復元するには、受信移動ユーザは、自分の固有
のシグニチャ系列信号を受信信号（すべての送信信号を
含む）に乗じてその結果を積分する。こうすることによ
って、ユーザは、自分宛の信号を、他のユーザ宛の他の
信号とは別のものとして識別する。
方式のような直接スペクトラム拡散（ＤＳ−ＳＳ）方式
は、例えばディジタルセルラ無線のようなパーソナル通
信分野において広範囲の注目を集めている。ＤＳ−ＣＤ
ＭＡ通信方式では、時間および周波数の両方の領域がす
べてのユーザによって同時に共有される（このような時
間および周波数の領域の同時共有は、複数のユーザ通信
が互いに固有のタイムスロットまたは周波数帯域を用い
ることにより容易になるという時分割多重方式（ＴＤＭ
Ａ）および周波数分割多重方式（ＦＤＭＡ）とは区別さ
れる）。基地局は、単一の周波数帯域を用いて異なる情
報信号を異なるユーザへ同時に送信することが可能であ
る。情報信号の送信時に固有のシグニチャ系列を基地局
が利用しているため、同時に送信される個々の情報信号
は、各受信ユーザが分離することが可能である。送信前
に、基地局は、信号を受信すべきユーザに割り当てられ
たシグニチャ系列信号を各情報信号に乗じる。１つの周
波数帯域で同時に送信されたそれらの信号から１つの送
信信号を復元するには、受信移動ユーザは、自分の固有
のシグニチャ系列信号を受信信号（すべての送信信号を
含む）に乗じてその結果を積分する。こうすることによ
って、ユーザは、自分宛の信号を、他のユーザ宛の他の
信号とは別のものとして識別する。
【０００４】（ＤＳ−ＣＤＭＡ方式のような）無線通信
方式では、情報信号は、複数の独立のパスからなるチャ
ネルを通じて送信器から受信器へ通信される。これらの
パスをマルチパスという。各マルチパスは、情報信号が
送信器と受信器の間を伝わる際にとり得る別々の経路を
表す。このような経路すなわちマルチパスを通って通信
される情報信号は受信器において、各マルチパスごとに
１つの信号を含む複数のマルチパス信号として現れる。
方式では、情報信号は、複数の独立のパスからなるチャ
ネルを通じて送信器から受信器へ通信される。これらの
パスをマルチパスという。各マルチパスは、情報信号が
送信器と受信器の間を伝わる際にとり得る別々の経路を
表す。このような経路すなわちマルチパスを通って通信
される情報信号は受信器において、各マルチパスごとに
１つの信号を含む複数のマルチパス信号として現れる。
【０００５】通信チャネルの異なるマルチパスを通って
送信器から受信される信号の振幅および位相は一般に互
いに独立である。マルチパス信号の複雑な加算により、
受信信号の強度は非常に小さい値とかなり大きい値の間
で変動することがある。マルチパス信号の複雑な加算に
よる受信信号強度変動のこのような減少はフェージング
として知られている。フェージング環境では、非常に低
い信号強度の点（深フェージング）は、互いに約半波長
だけ分離される。
送信器から受信される信号の振幅および位相は一般に互
いに独立である。マルチパス信号の複雑な加算により、
受信信号の強度は非常に小さい値とかなり大きい値の間
で変動することがある。マルチパス信号の複雑な加算に
よる受信信号強度変動のこのような減少はフェージング
として知られている。フェージング環境では、非常に低
い信号強度の点（深フェージング）は、互いに約半波長
だけ分離される。
【０００６】無線通信方式で現れるマルチパスは、振幅
減衰や位相シフトのようないくつかの特性によって記述
することができる。例えば、ＤＳ−ＣＤＭＡチャネルの
マルチパスは、送信器から受信器へ通信される情報信号
の異なる振幅減衰および位相シフトを与えることがあ
る。これらの異なる振幅および位相の特性は、例えば、
送信器と受信器の間の相対移動や、移動による送信器ま
たは受信器の局所的地理条件の変化によって変動し得
る。マルチパス特性の変動のため、受信器は時間ととも
に強さが変動する信号を受けることがある。このフェー
ジングは、時間的に変動する振幅および位相を有するマ
ルチパス信号の複雑な加算の現れである。
減衰や位相シフトのようないくつかの特性によって記述
することができる。例えば、ＤＳ−ＣＤＭＡチャネルの
マルチパスは、送信器から受信器へ通信される情報信号
の異なる振幅減衰および位相シフトを与えることがあ
る。これらの異なる振幅および位相の特性は、例えば、
送信器と受信器の間の相対移動や、移動による送信器ま
たは受信器の局所的地理条件の変化によって変動し得
る。マルチパス特性の変動のため、受信器は時間ととも
に強さが変動する信号を受けることがある。このフェー
ジングは、時間的に変動する振幅および位相を有するマ
ルチパス信号の複雑な加算の現れである。
【０００７】ＤＳ−ＣＤＭＡマルチパスの特性がゆっく
りと変動する場合、深フェージングを受けている受信器
は長時間にわたって弱い信号を観測することがある。長
いフェージングは例えば屋内無線システムでは稀ではな
い。屋内無線システムでは、受信器と送信器の間の相対
移動はゆっくりであるかまたは存在しない（多くの場
合、これらのうちの一方は不動の基地局であり、他方は
人が持ち運ぶ移動装置である）。深フェージングの持続
時間は、情報記号の通信時間に比べて長いこともあるた
め、（長時間にわたって受信信号強度が弱いために）記
号誤りの長いバーストが起こることがある。
りと変動する場合、深フェージングを受けている受信器
は長時間にわたって弱い信号を観測することがある。長
いフェージングは例えば屋内無線システムでは稀ではな
い。屋内無線システムでは、受信器と送信器の間の相対
移動はゆっくりであるかまたは存在しない（多くの場
合、これらのうちの一方は不動の基地局であり、他方は
人が持ち運ぶ移動装置である）。深フェージングの持続
時間は、情報記号の通信時間に比べて長いこともあるた
め、（長時間にわたって受信信号強度が弱いために）記
号誤りの長いバーストが起こることがある。
【０００８】フェージングの悪影響を回避または緩和す
るため、ダイバーシティを与える技術が使用されること
がある。ダイバーシティとは、一般に、通信システムが
いくつかの独立のフェージングチャネルを通じて情報を
受信する能力のことである。一般的に、ダイバーシティ
技術により、システム受信器の能力は、これらの独立の
フェージングチャネルから到着する信号の組合せまたは
選択（またはその両方）を行うように強化され、通信チ
ャネルの抽出が可能（または容易）になる。
るため、ダイバーシティを与える技術が使用されること
がある。ダイバーシティとは、一般に、通信システムが
いくつかの独立のフェージングチャネルを通じて情報を
受信する能力のことである。一般的に、ダイバーシティ
技術により、システム受信器の能力は、これらの独立の
フェージングチャネルから到着する信号の組合せまたは
選択（またはその両方）を行うように強化され、通信チ
ャネルの抽出が可能（または容易）になる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】米国特許第５，２８
９，４９９号には、ＤＳ−ＳＳシステムのためのダイバ
ーシティ方式が記載されている。この米国特許に記載さ
れているシステムは、ディジタルデータ通信システムに
おいて複数の送信アンテナを利用して、送信される信号
のセグメントに異なる重み系列を導入することによって
ダイバーシティを提供している。この米国特許の実施例
では、信号のＭ個のコピーを形成する。ただし、Ｍは、
信号を送信する際に使用するアンテナの数である。これ
により、ＤＳ−ＳＳ受信器において時間ダイバーシティ
が生じる。これに対して、本発明は、受信器に配置され
た複数のアンテナを利用して受信器において時間ダイバ
ーシティを生成するものである。
９，４９９号には、ＤＳ−ＳＳシステムのためのダイバ
ーシティ方式が記載されている。この米国特許に記載さ
れているシステムは、ディジタルデータ通信システムに
おいて複数の送信アンテナを利用して、送信される信号
のセグメントに異なる重み系列を導入することによって
ダイバーシティを提供している。この米国特許の実施例
では、信号のＭ個のコピーを形成する。ただし、Ｍは、
信号を送信する際に使用するアンテナの数である。これ
により、ＤＳ−ＳＳ受信器において時間ダイバーシティ
が生じる。これに対して、本発明は、受信器に配置され
た複数のアンテナを利用して受信器において時間ダイバ
ーシティを生成するものである。
【００１０】また、米国特許第５，３０５，３５３号に
も、送信器において複数のアンテナを使用することが記
載されているが、ＤＳ−ＳＳシステムで使用するため
に、受信器において複数のアンテナを使用することは考
慮されていない。
も、送信器において複数のアンテナを使用することが記
載されているが、ＤＳ−ＳＳシステムで使用するため
に、受信器において複数のアンテナを使用することは考
慮されていない。
【００１１】H. Iwai他による論文"A Fading Reduction
Technique Using Interleave-Aided Open Loop Space
Diversity For Digital Maritime-Satellite Communica
tion", IEICE Transactions, Vol. E74, No. 10（１９
９１年１０月）第３２８６〜３２９４ページ、には、受
信器アンテナにおいて時間的に変動する（時変）位相重
みについて記載されている。しかし、この論文には、本
発明で開示しているようなタイプのＤＳ−ＳＳ方式につ
いては記載されていない。
Technique Using Interleave-Aided Open Loop Space
Diversity For Digital Maritime-Satellite Communica
tion", IEICE Transactions, Vol. E74, No. 10（１９
９１年１０月）第３２８６〜３２９４ページ、には、受
信器アンテナにおいて時間的に変動する（時変）位相重
みについて記載されている。しかし、この論文には、本
発明で開示しているようなタイプのＤＳ−ＳＳ方式につ
いては記載されていない。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、ＤＳ−
ＳＳシステムにおけるフェージングの悪影響を緩和する
技術が提供される。本発明の実施例の受信器は、各受信
信号のセグメントに別々の重みの系列を導入することに
よって受信器においてダイバーシティを与える。
ＳＳシステムにおけるフェージングの悪影響を緩和する
技術が提供される。本発明の実施例の受信器は、各受信
信号のセグメントに別々の重みの系列を導入することに
よって受信器においてダイバーシティを与える。
【００１３】具体的には、受信器はＭ個のアンテナを有
し、各アンテナは送信器から情報信号を受信する。Ｍ個
のアンテナのそれぞれにおいて受信される各情報信号に
別々の位相シフトが加えられる。この位相シフトは、０
と２πの間のＭ個の異なる位相シフトにわたる。
し、各アンテナは送信器から情報信号を受信する。Ｍ個
のアンテナのそれぞれにおいて受信される各情報信号に
別々の位相シフトが加えられる。この位相シフトは、０
と２πの間のＭ個の異なる位相シフトにわたる。
【００１４】例えば、Ｍが２の場合、位相シフトは０と
πの間でスイッチする。受信信号に加えられる位相シフ
トにより、Ｍ個の受信アンテナのそれぞれから導出され
る信号ベクトルは、所定の期間中は強め合うように加算
される。信号ベクトルの強め合う加算により受信器にお
いてダイバーシティが与えられ、ＤＳ−ＳＳ通信システ
ムにおける深フェージングの問題が除去される。
πの間でスイッチする。受信信号に加えられる位相シフ
トにより、Ｍ個の受信アンテナのそれぞれから導出され
る信号ベクトルは、所定の期間中は強め合うように加算
される。信号ベクトルの強め合う加算により受信器にお
いてダイバーシティが与えられ、ＤＳ−ＳＳ通信システ
ムにおける深フェージングの問題が除去される。
【００１５】
【発明の実施の形態】複数の受信アンテナを用いたダイ
バーシティは、直接拡散符号分割多重（ＤＳ−ＣＤＭ
Ａ）方式で非常に有用である。しかし、ＤＳ−ＣＤＭＡ
方式では搬送波対ノイズ比が非常に小さいため、検出前
選択ダイバーシティのような単純なダイバーシティはこ
のような方式ではあまり有効ではない。本発明は、直接
スペクトラム拡散（ＤＳ−ＳＳ）方式で使用可能なアン
テナダイバーシティ技術に関するものである。この技術
は、ＲＦ／ＩＦ段で実装可能であり、複数のアナログ−
ディジタルコンバータ（ＡＤＣ）を必要としない。
バーシティは、直接拡散符号分割多重（ＤＳ−ＣＤＭ
Ａ）方式で非常に有用である。しかし、ＤＳ−ＣＤＭＡ
方式では搬送波対ノイズ比が非常に小さいため、検出前
選択ダイバーシティのような単純なダイバーシティはこ
のような方式ではあまり有効ではない。本発明は、直接
スペクトラム拡散（ＤＳ−ＳＳ）方式で使用可能なアン
テナダイバーシティ技術に関するものである。この技術
は、ＲＦ／ＩＦ段で実装可能であり、複数のアナログ−
ディジタルコンバータ（ＡＤＣ）を必要としない。
【００１６】図１に、ＤＳ−ＳＳシステムの受信器の構
造を示す。図１に示されているように、単一のアンテナ
１０から、受信信号はまずＲＦ／ＩＦ段１１に送られ、
アナログ−ディジタルコンバータ（ＡＤＣ）１２によっ
てサンプリングされる。続いてこの信号はＲＡＫＥダイ
バーシティ受信器１３、デインタリーバ１４、およびチ
ャネル復号器１５でディジタル処理される。ＲＡＫＥ受
信器は当業者に周知である（例えば、R. Price and P.
E. Green, Jr., "A Communication Techniquefor Multi
path Channels", 46 Proc. Inst. Rad. Eng. 555-70 (M
arch, 1958)参照）。米国特許第５，２８９，４９９号
の第５図にもＲＡＫＥ受信器の詳細が記載されている。
米国特許第５，２８９，４９９号に関して、注意すべき
点であるが、代表的なＲＡＫＥダイバーシティコンバイ
ナは、Ｍ（送信アンテナの数）およびｍ′（データ記号
のセグメントの添字）を１と置くことによって得られ
る。
造を示す。図１に示されているように、単一のアンテナ
１０から、受信信号はまずＲＦ／ＩＦ段１１に送られ、
アナログ−ディジタルコンバータ（ＡＤＣ）１２によっ
てサンプリングされる。続いてこの信号はＲＡＫＥダイ
バーシティ受信器１３、デインタリーバ１４、およびチ
ャネル復号器１５でディジタル処理される。ＲＡＫＥ受
信器は当業者に周知である（例えば、R. Price and P.
E. Green, Jr., "A Communication Techniquefor Multi
path Channels", 46 Proc. Inst. Rad. Eng. 555-70 (M
arch, 1958)参照）。米国特許第５，２８９，４９９号
の第５図にもＲＡＫＥ受信器の詳細が記載されている。
米国特許第５，２８９，４９９号に関して、注意すべき
点であるが、代表的なＲＡＫＥダイバーシティコンバイ
ナは、Ｍ（送信アンテナの数）およびｍ′（データ記号
のセグメントの添字）を１と置くことによって得られ
る。
【００１７】ＲＡＫＥ受信器への入力ｓ（ｎ）は、米国
特許第５，２８９，４９９号の式（１）によって得られ
る。ただし、ａ（ｎ）はユーザシグニチャ系列またはチ
ップ系列であり、ｂ（ｎ）はチャネル符号化された情報
データ記号系列である。これらの系列は米国特許第５，
２８９，４９９号の第１図に示されている。米国特許第
５，２８９，４９９号の第１図に関して、注意すべき点
であるが、Ｔcはチップ期間であり、Ｔは情報データ記
号の継続時間である。インタリーバ／デインタリーバお
よびチャネル復号器の機能は米国特許第５，３０５，３
５３号に記載されている。
特許第５，２８９，４９９号の式（１）によって得られ
る。ただし、ａ（ｎ）はユーザシグニチャ系列またはチ
ップ系列であり、ｂ（ｎ）はチャネル符号化された情報
データ記号系列である。これらの系列は米国特許第５，
２８９，４９９号の第１図に示されている。米国特許第
５，２８９，４９９号の第１図に関して、注意すべき点
であるが、Ｔcはチップ期間であり、Ｔは情報データ記
号の継続時間である。インタリーバ／デインタリーバお
よびチャネル復号器の機能は米国特許第５，３０５，３
５３号に記載されている。
【００１８】遅いフェージングチャネル（代表的には屋
内無線チャネル）では、時間ダイバーシティがないた
め、米国特許第５，２８９，４９９号に記載されている
チャネル符号システムから得られる利得は非常に小さ
い。これについては米国特許第５，３０５，３５３号に
記載されている。
内無線チャネル）では、時間ダイバーシティがないた
め、米国特許第５，２８９，４９９号に記載されている
チャネル符号システムから得られる利得は非常に小さ
い。これについては米国特許第５，３０５，３５３号に
記載されている。
【００１９】米国特許第５，３０５，３５３号では、デ
ィジタルデータ通信システムにおいて複数の送信アンテ
ナを用いて受信器における高速フェージング効果を生成
している。本発明では、ＤＳ−ＳＳシステムを考慮し、
受信器に配置された複数のアンテナを使用して、ＤＳ−
ＳＳ受信器において時間ダイバーシティが得られる。
ィジタルデータ通信システムにおいて複数の送信アンテ
ナを用いて受信器における高速フェージング効果を生成
している。本発明では、ＤＳ−ＳＳシステムを考慮し、
受信器に配置された複数のアンテナを使用して、ＤＳ−
ＳＳ受信器において時間ダイバーシティが得られる。
【００２０】図２を参照して、受信器に配置されたアン
テナＴ1およびＴ2を考える。これらのアンテナからの受
信信号はまず１６でｗ1（ｔ）によって重み付けされる
とともに１７でｗ2（ｔ）によって重み付けされ、１８
で加算された後、ＲＦ／ＩＦ段１１へ送られる。注意す
べき点であるが、これらの重みは、ＡＤＣ１２の後でデ
ィジタル的に加えられることも可能である。しかし、Ａ
ＤＣで高いサンプリングレートが必要になるため、図２
に示したようにＲＦ／ＩＦ段で重みを使用するほうが費
用効率がよい。これらの重みは時間的に変動し、位相も
しくは振幅の変動またはこれら２つの組合せとすること
が可能である。
テナＴ1およびＴ2を考える。これらのアンテナからの受
信信号はまず１６でｗ1（ｔ）によって重み付けされる
とともに１７でｗ2（ｔ）によって重み付けされ、１８
で加算された後、ＲＦ／ＩＦ段１１へ送られる。注意す
べき点であるが、これらの重みは、ＡＤＣ１２の後でデ
ィジタル的に加えられることも可能である。しかし、Ａ
ＤＣで高いサンプリングレートが必要になるため、図２
に示したようにＲＦ／ＩＦ段で重みを使用するほうが費
用効率がよい。これらの重みは時間的に変動し、位相も
しくは振幅の変動またはこれら２つの組合せとすること
が可能である。
【００２１】米国特許第５，３０５，３５３号の第１Ａ
図および第１Ｂ図には、送信アンテナＴ1およびＴ2で加
えられる時変位相変動の効果が示されている。この場
合、Ｓ1およびＳ2は、それぞれＴ1およびＴ2から受信さ
れる信号ベクトルである。米国特許第５，３０５，３５
３号の第１Ａ図では、２つの信号ベクトルが弱め合うよ
うに加算されるため深フェージングを示している。重み
ベクトルｗ1（ｔ）およびｗ2（ｔ）が時間的に変動しな
いため、この深フェージングの期間は非常に長くなる。
しかし、重みに時間変動を導入すると、信号ベクトルＳ
1およびＳ2は連続的に回転し、この図に示されている深
フェージングは急速に消失する。米国特許第５，３０
５，３５３号の第１Ｂ図には、Ｓ1およびＳ2が強め合う
ように加算されるときが示されている。すなわち、米国
特許第５，３０５，３５３号には、複数の送信アンテナ
の使用により非常に小さい値から大きい値へと強度が変
動する時変信号が記載されている。このようにして、時
間ダイバーシティが受信器において導入される。本発明
は、同じ時間ダイバーシティを導入しようとするもので
あるが、複数のアンテナおよび重み因子を送信器で使用
するのではなく、複数のアンテナおよび複数の重み因子
を受信器で使用することにより時間ダイバーシティを実
現するものである。
図および第１Ｂ図には、送信アンテナＴ1およびＴ2で加
えられる時変位相変動の効果が示されている。この場
合、Ｓ1およびＳ2は、それぞれＴ1およびＴ2から受信さ
れる信号ベクトルである。米国特許第５，３０５，３５
３号の第１Ａ図では、２つの信号ベクトルが弱め合うよ
うに加算されるため深フェージングを示している。重み
ベクトルｗ1（ｔ）およびｗ2（ｔ）が時間的に変動しな
いため、この深フェージングの期間は非常に長くなる。
しかし、重みに時間変動を導入すると、信号ベクトルＳ
1およびＳ2は連続的に回転し、この図に示されている深
フェージングは急速に消失する。米国特許第５，３０
５，３５３号の第１Ｂ図には、Ｓ1およびＳ2が強め合う
ように加算されるときが示されている。すなわち、米国
特許第５，３０５，３５３号には、複数の送信アンテナ
の使用により非常に小さい値から大きい値へと強度が変
動する時変信号が記載されている。このようにして、時
間ダイバーシティが受信器において導入される。本発明
は、同じ時間ダイバーシティを導入しようとするもので
あるが、複数のアンテナおよび重み因子を送信器で使用
するのではなく、複数のアンテナおよび複数の重み因子
を受信器で使用することにより時間ダイバーシティを実
現するものである。
【００２２】図３のＡに示した２つの受信アンテナＴ1
およびＴ2を考える。φ1（ｔ）およびφ2（ｔ）は次の
ように時変位相オフセットを導入する。
およびＴ2を考える。φ1（ｔ）およびφ2（ｔ）は次の
ように時変位相オフセットを導入する。
【数１】 ただし、ｉ＝０，１，２，...である。これらの位相変
動を図３のＢに示す。注意すべき点であるが、この場
合、位相変動は、情報データ記号の継続時間Ｔ内で起こ
る。
動を図３のＢに示す。注意すべき点であるが、この場
合、位相変動は、情報データ記号の継続時間Ｔ内で起こ
る。
【００２３】この技術から得られるダイバーシティ効果
は以下のように説明することができる。Ｓ1およびＳ2が
それぞれアンテナＴ1およびＴ2からの受信信号ベクトル
であるとする。これらの信号ベクトルは、期間ｉＴ＜ｔ
＜（ｉ＋１／２）Ｔでは互いに相殺するようになってい
ると仮定する。これを図４のＴ／２の期間に示す。しか
し、図４に示されているように、φ2（ｔ）は位相をπ
に変えるため、これらの２つの信号は期間（ｉ＋１／
２）Ｔ＜ｔ＜（ｉ＋１）Ｔでは強め合うように加算され
る。
は以下のように説明することができる。Ｓ1およびＳ2が
それぞれアンテナＴ1およびＴ2からの受信信号ベクトル
であるとする。これらの信号ベクトルは、期間ｉＴ＜ｔ
＜（ｉ＋１／２）Ｔでは互いに相殺するようになってい
ると仮定する。これを図４のＴ／２の期間に示す。しか
し、図４に示されているように、φ2（ｔ）は位相をπ
に変えるため、これらの２つの信号は期間（ｉ＋１／
２）Ｔ＜ｔ＜（ｉ＋１）Ｔでは強め合うように加算され
る。
【００２４】ＤＳ−ＳＳ受信器における出力信号は、受
信信号に、対応するチップ系列を乗じ、その結果を周期
Ｔにわたって積分することによって得られる。すなわ
ち、受信器からの出力信号強度は、周期Ｔにわたる入力
信号強度に依存する。図４からわかるように、入力信号
強度（アンテナの組からの出力）は、期間Ｔにわたって
弱と強の間で交替する。この場合、２つの期間ｉＴ＜ｔ
＜（ｉ＋１／２）Ｔおよび（ｉ＋１／２）Ｔ＜ｔ＜（ｉ
＋１）Ｔにおける信号強度は互いに独立となる。このよ
うに、本発明の方法によれば、受信器において２次のダ
イバーシティが生じる。
信信号に、対応するチップ系列を乗じ、その結果を周期
Ｔにわたって積分することによって得られる。すなわ
ち、受信器からの出力信号強度は、周期Ｔにわたる入力
信号強度に依存する。図４からわかるように、入力信号
強度（アンテナの組からの出力）は、期間Ｔにわたって
弱と強の間で交替する。この場合、２つの期間ｉＴ＜ｔ
＜（ｉ＋１／２）Ｔおよび（ｉ＋１／２）Ｔ＜ｔ＜（ｉ
＋１）Ｔにおける信号強度は互いに独立となる。このよ
うに、本発明の方法によれば、受信器において２次のダ
イバーシティが生じる。
【００２５】この技術のための受信器の構造は以下のよ
うに導出することができる。注意すべき点であるが、米
国特許第５，２８９，４９９号の第５図（ｍ′＝１およ
びＭ＝１）は従来のＲＡＫＥダイバーシティ受信器を与
える。この図および米国特許第５，２８９，４９９号の
式（１）で用いられている記法を考慮すると、ＲＡＫＥ
受信器のｌ番目の分枝に対して所望される入力信号はβ
lａ（ｎ−τl）ｂ（ｎ−τl）である。図５のＡにこの
信号を示し、図５のＢにβlの信号強度を示す。米国特
許第５，２８９，４９９号の第６図は、本願の図５のＢ
に対応する図である。図５のＢにおいて、γlは、βlに
おいて（ｉＮ＋τl）から最も近い位相変化位置までの
（チップ内の）距離として定義され、実際のフェージン
グチャネルでは、次のように仮定される。
うに導出することができる。注意すべき点であるが、米
国特許第５，２８９，４９９号の第５図（ｍ′＝１およ
びＭ＝１）は従来のＲＡＫＥダイバーシティ受信器を与
える。この図および米国特許第５，２８９，４９９号の
式（１）で用いられている記法を考慮すると、ＲＡＫＥ
受信器のｌ番目の分枝に対して所望される入力信号はβ
lａ（ｎ−τl）ｂ（ｎ−τl）である。図５のＡにこの
信号を示し、図５のＢにβlの信号強度を示す。米国特
許第５，２８９，４９９号の第６図は、本願の図５のＢ
に対応する図である。図５のＢにおいて、γlは、βlに
おいて（ｉＮ＋τl）から最も近い位相変化位置までの
（チップ内の）距離として定義され、実際のフェージン
グチャネルでは、次のように仮定される。
【数２】
【００２６】注意すべき点であるが、受信器構造を説明
する際にディジタル記法を用いることにする。
する際にディジタル記法を用いることにする。
【００２７】この記法で、ＲＡＫＥ受信器のｌ番目の分
枝の受信器出力は次のように書くことができる。
枝の受信器出力は次のように書くことができる。
【数３】
【００２８】この場合のＲＡＫＥ受信器の出力は次式で
与えられる。
与えられる。
【数４】 ただし、ＬはＲＡＫＥ分枝の数である。
【００２９】Ｍ個の受信アンテナという一般の場合、各
受信アンテナには、図６に示すように、時変重み関数ｐ
m（ｔ）（ｍ＝１，２，...，Ｍ）がかかる。ｐm（ｔ）
の値は、米国特許第５，２８９，４９９号の式（２）〜
（５）によって与えられる。この場合のＲＡＫＥ受信器
は、米国特許第５，２８９，４９９号の第５図のブロッ
ク６４の式が次式であることを除いては、その第５図に
示されているとおりである。
受信アンテナには、図６に示すように、時変重み関数ｐ
m（ｔ）（ｍ＝１，２，...，Ｍ）がかかる。ｐm（ｔ）
の値は、米国特許第５，２８９，４９９号の式（２）〜
（５）によって与えられる。この場合のＲＡＫＥ受信器
は、米国特許第５，２８９，４９９号の第５図のブロッ
ク６４の式が次式であることを除いては、その第５図に
示されているとおりである。
【数５】
【００３０】図７に、この場合にβlがとる値を示す。
この図では次式を仮定している。
この図では次式を仮定している。
【数６】 また、定義により次式が成り立つ。
【数７】
【００３１】ＲＡＫＥに対する式で、ｖl m'およびｗl m'
は次のように定義される。
は次のように定義される。
【数８】
【００３２】注意すべき点であるが、この場合、ＡＤＣ
の前のＲＦ／ＩＦ段に時変重みｐm（ｎ）を導入してい
る。
の前のＲＦ／ＩＦ段に時変重みｐm（ｎ）を導入してい
る。
【００３３】従来のＲＡＫＥ受信器は、添字ｍ′＝１の
場合に得られる。この場合、添字１はＲＡＫＥ受信器の
特定の分枝を表す。
場合に得られる。この場合、添字１はＲＡＫＥ受信器の
特定の分枝を表す。
【００３４】Ｍ個の受信器アンテナがある場合、本発明
によれば、ＲＡＫＥ受信器の各分枝は上記のように変更
すべきである。この場合、ＲＡＫＥ受信器の各分枝はＭ
個のアンテナから得られるダイバーシティを生じる。こ
のようにして、Ｌ個のＲＡＫＥ分枝を追加すると、Ｍ個
の受信器アンテナおよびＬ個のＲＡＫＥ分枝により複合
したダイバーシティの利益が得られる。
によれば、ＲＡＫＥ受信器の各分枝は上記のように変更
すべきである。この場合、ＲＡＫＥ受信器の各分枝はＭ
個のアンテナから得られるダイバーシティを生じる。こ
のようにして、Ｌ個のＲＡＫＥ分枝を追加すると、Ｍ個
の受信器アンテナおよびＬ個のＲＡＫＥ分枝により複合
したダイバーシティの利益が得られる。
【００３５】
【発明の効果】以上述べたごとく、本発明によれば、直
接スペクトラム拡散通信システムにおけるフェージング
の悪影響を受信側で緩和することが可能となる。
接スペクトラム拡散通信システムにおけるフェージング
の悪影響を受信側で緩和することが可能となる。
【図１】直接スペクトラム拡散通信システムの受信器の
構造の図である。
構造の図である。
【図２】多重アンテナ受信器において時間的に変動する
位相あるいは振幅の重み付けを説明する図である。
位相あるいは振幅の重み付けを説明する図である。
【図３】多重アンテナ受信器において時変位相オフセッ
トの使用を説明する図である。
トの使用を説明する図である。
【図４】多重アンテナ受信器における時変位相オフセッ
トの使用によって得られるダイバーシティ効果の図であ
る。
トの使用によって得られるダイバーシティ効果の図であ
る。
【図５】本発明による多重アンテナ受信器における信号
の形式および信号強度の図である。
の形式および信号強度の図である。
【図６】時変重み関数に従う複数の受信器アンテナの一
般的な場合を説明する図である。
般的な場合を説明する図である。
【図７】複数の受信器アンテナの一般的場合に対する信
号および信号強度の図である。
号および信号強度の図である。
１０ アンテナ １１ ＲＦ／ＩＦ段 １２ アナログ−ディジタルコンバータ（ＡＤＣ） １３ ＲＡＫＥダイバーシティ受信器 １４ デインタリーバ １５ チャネル復号器
フロントページの続き (73)特許権者 596077259 600 Ｍｏｕｎｔａｉｎ Ａｖｅｎｕｅ, Ｍｕｒｒａｙ Ｈｉｌｌ， Ｎｅｗ Ｊ ｅｒｓｅｙ 07974−0636Ｕ．Ｓ．Ａ. (56)参考文献 特開 昭52−149419（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−234128（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−185130（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−334575（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−131395（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04B 1/707
Claims (18)
- 【請求項１】 Ｍを２以上の整数として、送信器から、
Ｍ個のアンテナを有する受信器へ、情報データ記号を含
む情報信号を伝送する直接スペクトラム拡散通信方法に
おいて、該方法は、 前記Ｍ個のアンテナのそれぞれにおいて受信される各情
報信号を、前記情報データ記号の継続時間内の相異なる
位相シフトを有する相異なる時変重み信号で重み付けす
る重み付けステップと、 重み付けされた信号を結合して結合受信信号を生成する
ステップとを有し、 各時変重み信号は、対応する情報信号および前記結合受
信信号とは独立に決定されることを特徴とする直接スペ
クトラム拡散通信方法。 - 【請求項２】 Ｔを情報データ記号の継続時間とし、ｉ
を整数として、前記相異なる位相シフトは、すべての時
間ｔに対して０に等しいとして定義される位相シフトφ
１（ｔ）と、ｉＴ＜ｔ＜（ｉ＋１／２）Ｔの期間は０に
等しく（ｉ＋１／２）Ｔ＜ｔ＜（ｉ＋１）Ｔの期間はπ
に等しいとして定義されるφ２（ｔ）からなることを特
徴とする請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 アンテナＴ１およびＴ２で受信される信
号ベクトルＳ１およびＳ２が所定期間中に互いに強め合
って加算されるように前記相異なる位相シフトを調節す
るステップをさらに有することを特徴とする請求項２に
記載の方法。 - 【請求項４】 Ｍを２以上の整数として、送信器から、
Ｍ個のアンテナを有する受信器へ、情報データ記号を含
む情報信号を伝送する直接スペクトラム拡散通信方法に
おいて、該方法は、 前記Ｍ個のアンテナのそれぞれにおいて受信される各情
報信号を、前記情報データ記号の継続時間内の相異なる
位相シフトを有する相異なる時変重み信号で重み付けす
る重み付けステップと、 受信される情報信号から導出される信号ベクトルが所定
期間中に互いに強め合って加算されるように前記重み付
けステップを調節するステップとを有し、 各時変重み信号は、対応する情報信号とは独立に決定さ
れることを特徴とする直接スペクトラム拡散通信方法。 - 【請求項５】 前記相異なる位相シフトは０と２πの間
のＭ個の相異なる位相シフトにわたることを特徴とする
請求項４に記載の方法。 - 【請求項６】 前記重み付けステップは、前記Ｍ個のア
ンテナのそれぞれにおいて受信される各情報信号に相異
なる振幅変化を加えるステップからなることを特徴とす
る請求項４に記載の方法。 - 【請求項７】 重み付けされた信号を結合して結合受信
信号を生成するステップをさらに有することを特徴とす
る請求項４に記載の方法。 - 【請求項８】 前記重み付けステップは、前記時変重み
信号のレートをチャネル符号化された記号のレートのあ
る割合として設定するステップを有することを特徴とす
る請求項４に記載の方法。 - 【請求項９】 前記割合は前記チャネル符号化された記
号のレート１％から２％までの範囲にあることを特徴と
する請求項８に記載の方法。 - 【請求項１０】 Ｍを２以上の整数として、送信器か
ら、Ｍ個のアンテナを有する受信器へ、情報データ記号
を含む情報信号を伝送する直接スペクトラム拡散通信装
置において、該装置は、 前記Ｍ個のアンテナのそれぞれにおいて受信される各情
報信号を、前記情報データ記号の継続時間内の相異なる
位相シフトを有する相異なる時変重み信号で重み付けす
る重み付け手段と、 重み付けされた信号を結合して結合受信信号を生成する
手段とを有し、 各時変重み信号は、対応する情報信号および前記結合受
信信号とは独立に決定されることを特徴とする直接スペ
クトラム拡散通信装置。 - 【請求項１１】 Ｔを情報データ記号の継続時間とし、
ｉを整数として、前記相異なる位相シフトは、すべての
時間ｔに対して０に等しいとして定義される位相シフト
φ１（ｔ）と、ｉＴ＜ｔ＜（ｉ＋１／２）Ｔの期間は０
に等しく（ｉ＋１／２）Ｔ＜ｔ＜（ｉ＋１）Ｔの期間は
πに等しいとして定義されるφ２（ｔ）からなることを
特徴とする請求項１０に記載の装置。 - 【請求項１２】 Ｍを２以上の整数として、送信器か
ら、Ｍ個のアンテナを有する受信器へ、情報データ記号
を含む情報信号を伝送する直接スペクトラム拡散通信装
置において、該装置は、 前記Ｍ個のアンテナのそれぞれにおいて受信される各情
報信号を、前記情報データ記号の継続時間内の相異なる
位相シフトを有する相異なる時変重み信号で重み付けす
る重み付け手段と、 受信される情報信号から導出される信号ベクトルが所定
期間中に互いに強め合って加算されるように前記重み付
け手段を調節する手段とを有し、 各時変重み信号は、対応する情報信号とは独立に決定さ
れることを特徴とする直接スペクトラム拡散通信装置。 - 【請求項１３】 前記相異なる位相シフトは０と２πの
間のＭ個の相異なる位相シフトにわたることを特徴とす
る請求項１２に記載の装置。 - 【請求項１４】 前記重み付け手段は、前記Ｍ個のアン
テナのそれぞれにおいて受信される各情報信号に相異な
る振幅変化を加える手段からなることを特徴とする請求
項１３に記載の装置。 - 【請求項１５】 情報データ記号を含む情報信号が送信
器から複数のアンテナを有する受信器へ伝送される直接
スペクトラム拡散通信方式で使用される受信器におい
て、該受信器は、 前記複数のアンテナのそれぞれにおいて受信される各情
報信号を、前記情報データ記号の継続時間内の相異なる
位相シフトを有する相異なる時変重み信号で重み付けす
る重み付け手段と、 重み付けされた信号を結合して結合受信信号を生成する
手段とを有し、 各時変重み信号は、対応する情報信号および前記結合受
信信号とは独立に決定されることを特徴とする直接スペ
クトラム拡散通信受信器。 - 【請求項１６】 情報データ記号を含む情報信号が送信
器から複数のアンテナを有する受信器へ伝送される直接
スペクトラム拡散通信方式で使用される受信器におい
て、該受信器は、 前記複数のアンテナのそれぞれにおいて受信される各情
報信号を、前記情報データ記号の継続時間内の相異なる
位相シフトを有する相異なる時変重み信号で重み付けす
る重み付け手段と、 受信される情報信号から導出される信号ベクトルが所定
期間中に互いに強め合って加算されるように前記重み付
け手段を調節する手段とを有し、 各時変重み信号は、対応する情報信号とは独立に決定さ
れることを特徴とする直接スペクトラム拡散通信受信
器。 - 【請求項１７】 前記相異なる位相シフトは０と２πの
間の複数の相異なる位相シフトにわたることを特徴とす
る請求項１６に記載の受信器。 - 【請求項１８】 前記重み付け手段は、前記複数のアン
テナのそれぞれにおいて受信される各情報信号に相異な
る振幅変化を加える手段からなることを特徴とする請求
項１７に記載の受信器。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US55595995A | 1995-11-13 | 1995-11-13 | |
| US555959 | 1995-11-13 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09153844A JPH09153844A (ja) | 1997-06-10 |
| JP3088308B2 true JP3088308B2 (ja) | 2000-09-18 |
Family
ID=24219310
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08279265A Expired - Fee Related JP3088308B2 (ja) | 1995-11-13 | 1996-10-22 | 直接スペクトラム拡散通信方法 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5949833A (ja) |
| EP (1) | EP0773638A1 (ja) |
| JP (1) | JP3088308B2 (ja) |
| KR (1) | KR970025649A (ja) |
| CA (1) | CA2186793C (ja) |
| MX (1) | MX9605370A (ja) |
| SG (1) | SG79208A1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2914445B2 (ja) * | 1997-08-05 | 1999-06-28 | 日本電気株式会社 | Ｃｄｍａ適応受信装置 |
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