JP3342087B2 - スペクトル拡散通信におけるダイバシチ受信装置 - Google Patents

スペクトル拡散通信におけるダイバシチ受信装置

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JP3342087B2 JP7024493A JP7024493A JP3342087B2 JP 3342087 B2 JP3342087 B2 JP 3342087B2 JP 7024493 A JP7024493 A JP 7024493A JP 7024493 A JP7024493 A JP 7024493A JP 3342087 B2 JP3342087 B2 JP 3342087B2
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、直接拡散方式スペクト
ル拡散通信におけるダイバシチ受信装置に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】近年、デジタル移動通信にスペクトル拡
散(以下SSという)通信を応用した2.4GHz帯無
線LAN等の通信システムが盛んに研究されている。こ
れらのシステムでは、チップ速度が1〜20Mcps,
データレートが256K〜2Mbps程度で、変調方法
としては、CSK,BPSK,QPSK変調等を用いた
システムが検討されている。一方、LANの構内の準マ
イクロ波通信では、フェージングが発生することが知ら
れており、フェージング対策として、遅延ダイバシチ,
アンテナ切換ダイバシチ,検波後選択ダイバシチ等の各
種のダイバシチ方式が考案されている。
【0003】まず遅延ダイバシチについて説明する。図
5は、遅延ダイバシチの一例のブロック図で、1,1a
はアンテナ、22は遅延器、23は合成器、3はSS復
調部である。互いに相関係数の小さい2つのアンテナで
受信された信号のうち、一方の受信信号は数チップに相
当する時間だけ遅延器22によって遅延され、2つの受
信信号は、合成器23により合成され、SS復調部3で
整合フィルタを用いた相関検出方式で復調される。この
とき、スペクトル拡散信号は1チップ以上遅延した遅延
波を非相関性の信号として扱うことができる。したがっ
て、互いに独立に変動する2つのアンテナの受信信号の
うち、どちらか一方からノイズレベルに比較して十分高
い相関ピークが得られる確率は、1つのアンテナ受信信
号のそれより高い確率となるので、ダイバシチの効果が
期待できることになる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図5の
ような遅延ダイバシチにあっては、準マイクロ波帯にお
いて数チップに相当する時間だけ遅延させる遅延器を構
成するのは困難である。また、アンテナの受信信号を合
成器で合成するので、雑音レベルが2つのアンテナのと
きよりも高くなり、SN比はそれに伴い劣化してダイバ
シチの効果が小さくなる。
【0005】また、アンテナ切換ダイバシチは、しきい
値によるアンテナ切換の制御が複雑である。さらに、検
波後選択ダイバシチは、SS復調部が複数個必要になる
ので、構成が複雑になるという問題点がある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明によるダイバシチ
受信装置では、整合フィルタで相関を取る符号系列とし
て、検出すべき符号系列と前記の符号系列よりある期間
遅れた符号系列の2種類を用いる。さらに複数のアンテ
ナの受信信号を切換えるスイッチと、前記符号系列を切
換える切換器およびこれらを制御する制御手段を備え、
制御手段は相関ピーク信号を入力トリガ信号とし、トリ
ガ信号入力後半周期分に相当する時間だけ遅延したタイ
ミングで、スイッチと切換器を同時に切換える制御信号
を出力する。
【0007】
【作用】スイッチ切換えのための遅延時間は、2種類の
符号系列のチップのずれに相当する時間に近い時間に設
定する。一方の符号で相関が取れる場合、相関ピークを
出力するが、スイッチの切換により他方のアンテナで受
信信号が得られる場合は、再度相関ピークを出力する。
信号の繰返し周期は予め分かっているので、一旦トリガ
信号が入力した後は、一定期間ごとにスイッチを切換え
る。こうすることにより、一方のアンテナ受信信号がフ
ェージングにより減衰消失して相関ピークが得られなく
なっても、他のアンテナ受信信号から相関ピークが得ら
れる可能性があるので、相関ピークが検出される確率が
高くなり、ダイバシチ効果が得られる。
【0008】
【実施例】図1は、本発明の一実施例のブロック図であ
り2−CSK方式変調波の受信装置の一例である。
【0009】図中、1および1aはアンテナ、2はRF
スイッチ、3はSS復調部である。SS復調部3は、受
信フロントエンド4,マーク信号検出用相関器5,スペ
ース信号検出用相関器6,第1のピークレベル検出器
7,第2のピークレベル検出器8,符号判定器9,制御
手段10等によって構成される。これらは以下のように
接続される。アンテナ1および1aで受信された信号
は、RFスイッチ2に導かれる。RFスイッチ2は、制
御手段10の制御信号により切換えられ、RF入力信号
のうちの一方をSS復調部3へ出力する。SS復調部3
では、受信拡散信号を復調しデータを出力する。
【0010】CSK方式の通信において、SS復調部3
内部では、図示されていないクロック再生回路によるク
ロック再生が行なわれるとともに、以下のような処理が
行なわれる。
【0011】いずれかのアンテナからの入力信号は、受
信フロントエンド4に導かれる。受信フロントエンド4
では、受信信号の低雑音増幅,位相が直交する局部発振
信号との周波数変換,A/D変換等が行なわれて、位相
が直交するI,Qの2つのデジタル信号を出力する。受
信フロントエンド4の出力信号Iおよび9は、それぞれ
マーク信号検出用相関器5とスペース信号検出用相関器
6に入力される。
【0012】マーク信号検出用相関器5に入力された信
号は、マークデータに対応する符号系列と相関が取られ
る。また、スペース信号検出用相関器6へ入力された信
号はスペースデータに対応する符号系列と相関が取られ
る。
【0013】第1のピークレベル検出器7および第2の
ピークレベル検出器8は、それぞれ、マーク信号検出用
相関器5およびスペース信号検出用相関器6の相関ピー
クを検出する。第1および第2のピークレベル検出器7
および8の出力信号は、符号判定器9に入力されるとと
もに、制御手段10に入力される。符号判定器9では、
入力信号から受信データがマークかスペースかを判別し
データを出力する。一方制御手段10では、相関ピーク
検出信号をトリガ信号として、一定期間ごとにRFスイ
ッチ2およびマーク信号検出用相関器5およびスペース
信号検出用相関器6内部の後述の切換器を動作させる。
【0014】マーク信号検出用相関器5の内部構成のブ
ロック図を図2に示す。この相関器は、I信号用識別手
段17およびQ信号用識別手段17a,レジスタ11,
加算二乗器13,切換器14,第1および第2のデータ
保持手段15および16,加算器18等から構成され
る。マーク信号検出用相関器5に入力されたI,Qの2
つの信号は、それぞれI信号用識別手段17,Q信号用
識別手段17aで相関が取られ、出力は加算器18で和
が取られる。レジスタ11,11,…は、1チップ相当
時間だけ遅延させデータを保持しタップ付遅延線を構成
する。乗算器12は2つの入力を乗算し2つの入力の一
致不一致を検出する。加算二乗器13は入力信号の和を
取り二乗した値を出力する。切換器14は制御手段10
からの制御信号によって2つの入力のうちの1つを選択
して出力する。第1のデータ保持手段15は第1の符号
系列を保持する。第2のデータ保持手段16は第2の符
号系列を保持するが、符号系列の一部を第1のデータ保
持手段15と共有している。第2のデータ保持手段16
に保持されるデータは、第1のデータ保持手段15のデ
ータ系列をある時間τ(τ=mc,c=1チップ周期,
m=自然数)だけ遅延させたときに得られるデータであ
る。
【0015】第1のデータ保持手段15と第2のデータ
保持手段16は、必ずしもデータを共有する必要がな
く、2つ別々に分離してデータを保持してもよいが、共
有するとデータ保持回路が節約できる。なお、Q信号用
識別手段17aはI信号用識別手段17と同様の構成で
あり、スペース信号検出用相関器6も保持するデータが
異なるのみで、構成はマーク信号検出用相関器5とまっ
たく同一である。
【0016】さて、切換器14および第2のデータ保持
手段16がない場合、公知のデジタル整合フィルタとま
ったく同一の構成である。したがって、制御手段10か
らの信号により、第1のデータ保持手段15の保持する
データが選択されている場合、マーク信号検出用相関器
5の入力特性は、デジタル整合フィルタの入出力特性と
同一である。
【0017】図3(a),(b),(c)はそれぞれ、
図1および2のA,BおよびC各点における波形のグラ
フである。イ,ロ,ハ,ホはアンテナ1から受信してい
る場合であり、ロ,ニ,ヘはアンテナ1aから受信して
いる場合である。点Aでは、図3(a)のイ部に示すよ
うな相関ピーク波形が得られる。ただし簡単のためにデ
ジタル波形の代わりに連続波形で表した。
【0018】このとき、第1のピークレベル検出器7で
は、図3(a)のThで示す値にスレッショルドを設
け、入力信号の絶対値がスレッショルドレベルよりも高
い信号レベルのとき、“H”信号を、低い信号のとき
“L”信号を出力する。したがって第1のピークレベル
検出器7の出力、すなわち、図1点Bの信号波形は、図
3(b)のようになる。図3(b)のような信号が制御
手段10に入力されると、入力信号をトリガ信号とし
て、τ′(τ′≦τ)だけ遅延した時間で、スイッチ制
御信号を図3(c)のように変化させる。制御手段10
の出力信号により、RFスイッチ2,切換器14を同時
に切換え、SS復調部3への入力信号をもう一方のアン
テナ1aの受信信号に切換えるとともに、第2のデータ
保持手段16のデータを選択する。
【0019】このときアンテナ1aの受信信号のレベル
がフェージングにより小さくなっておらず、かつ、1チ
ップ以上アンテナ1の受信信号から遅延していなけれ
ば、再び相関ピークが生じ相関が取れたことが検出され
る。したがって、図1および図2中点A,B,Cの各波
形は、それぞれ図3(a),(b),(c)のロ部分の
ような形となる。制御手段10は、データ周期の1/2
の時間τ′′経つと出力信号の変化を繰返し、それに伴
ってRFスイッチ2,切換器14が切換えられる。これ
によりアンテナ1,1aの該当データの受信信号がある
場合は、必ず2つの相関ピークが1データ周期内に得ら
れるので、どちらか一方の相関ピークを基に符号判定器
9により符号判別をすればよい。
【0020】次に、アンテナ1,1aのどちらか一方の
受信信号がない場合、図1および図2中のA,B,Cの
各点の信号波形は、図3(a),(b),(c)中のハ
ニ,またはホヘの組合せで表される波形となる。したが
って、フェージングにより一方の受信信号が小さくなっ
ても、他方の受信信号により相関ピークが得られるの
で、符号誤りを生じることなく符号判別ができる。
【0021】したがって、アンテナ間の相関係数が小さ
いとき、アンテナ受信信号が1系統のときよりも相関ピ
ークが得られる確率が高くなり、ダイバシチ効果が期待
できる。制御手段10,切換器14等は、ワンショット
マルチバイブレータ,論理和,論理積,演算回路等のロ
ジック回路の組合せにより容易に実現できる。
【0022】本発明の実施例の場合、アンテナ1の受信
信号とアンテナ1aの受信信号の間の遅延時間差が1チ
ップ周期以上ある場合、良好な相関ピークパルスが得ら
れないが、チップレートはせいぜい20Mcpsなの
で、1チップ周期は50nsec以上であり、無線LA
N等は構内で用いられるので、遅延時間差はそれほど大
きくない。1チップ以上の遅延時間差に対応するには、
そのときに得られる符号系列を保持するデータ保持手段
をさらに用意し切換えればよい。
【0023】本発明をBPSK復調装置に用いる場合、
相関器は1系統でよいが、データの内容によっては第2
のデータ保持手段16に保持するデータの一部を反転さ
せねばならない場合が出てくる。すなわちBPSKにお
いては、相関出力ピークの位相の反転、すなわち、相関
ピークの極性が+か−かにより、マークかスペースかを
判別する。したがって、送受信される信号の符号がマー
ク→スペース、スペース→マークと変化する場合、第2
のデータ保持手段16の符号系列で相関を取るとき、第
2のデータ保持手段16の符号のうち、第1のデータ保
持手段15と共有化しない部分について、受信信号と相
関を取った後、その極性を反転させて加算二乗器13に
入力しなければ十分な相関出力が得られない。
【0024】図4は本発明をBPSK復調装置に用いた
場合のブロック図である。相関器5−1は、識別手段1
7−1,切換器14,第1のデータ保持手段15,第2
のデータ保持手段16によって構成され、第1のピーク
レベル検出器7−1,第2のピークレベル検出器8−
1,符号判定器9,制御手段10,論理和演算回路20
等に接続されている。識別手段17−1はレジスタ1
1,11…、乗算機12,12,…、第1の加算二乗器
13−1、第2の加算二乗器21、符号反転器19,1
9…等により構成されている。これらは以下のように接
続される。
【0025】受信信号が、マーク→マークと変化する場
合、および第1のデータ保持手段15の符号系列が選択
されるとき、第1の加算二乗器13−1および第1のピ
ークレベル検出器7−1の出力で相関ピークが検出でき
る。受信信号がマーク→スペース、またはスペース→マ
ークの場合に、第2のデータ保持手段16の符号系列が
選択されるとき、第1のデータ保持手段15とデータを
共有していない符号部分については、乗算器12で受信
信号と相関を取った後、符号反転器19で出力信号の極
性を反転させて第2の加算二乗器21で、その他の相関
出力とともに加算二乗される。
【0026】これにより、第2の加算二乗器21の出力
は、第1のデータ保持手段15のデータで相関を取り第
1の加算二乗器13で得られる信号の出力と、同等の信
号出力が得られる。したがって、第1および第2のピー
クレベル検出器7−1および8−1の出力の論理和演算
を論理和演算回路20により行なうことにより、情報の
内容にかかわりなく、ピーク検出信号を符号判定器9に
入力することができる。符号判定器9では、第1および
第2の加算二乗器13−1および21のうち出力の大き
いほうの信号を用いるとともに、ピーク検出信号で得ら
れたタイミングで符号の判別を行なう。また第1および
第2の加算器13−1および21の出力により制御手段
10を制御しアンテナおよび切換器の切換を行なう。
【0027】
【発明の効果】以上のように、本発明によればベースバ
ンド回路にいくつかの付加回路を備え、簡単な制御手段
でRFスイッチをコントロールすることにより、ダイバ
シチ効果を得ることができるので発明の効果は極めて大
きい。また、種々の応用が考えられるのはいうまでもな
く、他の類似の復調にも応用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例のブロック図である。
【図2】図1の相関器のブロック図である。
【図3】(a)〜(c)は、それぞれ図1および図2に
おける点A,B,Cの信号を示すグラフである。
【図4】本発明の他の実施例の相関器のブロック図であ
る。
【図5】従来の一例のブロック図である。
【符号の説明】
1,1a アンテナ 2 RFスイッチ 3 SS復調部 4 受信フロントエンド 5 マーク信号検出用相関器 6 スペース信号検出用相関器 7 第1のピークレベル検出器 8 第2のピークレベル検出器 9 符号判定器 10 制御手段 11 レジスタ 12 乗算器 13,21 加算二乗器 14 切換器 15 第1のデータ保持手段 16 第2のデータ保持手段 17 I信号用識別手段 18 加算器 19 符号反転器 20 論理和演算回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 太田 智三 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (56)参考文献 特開 平1−305729(JP,A) 特開 平4−185130(JP,A) 特開 平6−61979(JP,A) 特開 平6−177805(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04B 7/02 - 7/12 H04L 1/02 - 1/06 H04B 1/69 - 1/713 H04J 13/00 - 13/06

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数のアンテナと、複数のアンテナの出
    力の信号の1つを選択するスイッチと、スイッチからの
    出力のスペクトル拡散信号を復調するスペクトル拡散通
    信復調手段と、スイッチとスペクトル拡散通信復調手段
    を制御するための制御手段とを有し、 スペクトル拡散通信復調手段は、検出すべき符号系列を
    保持する第1のデータ保持手段と、前記符号系列から一
    定時間遅延させた遅延符号系列を保持する第2のデータ
    保持手段と、入力信号と符号系列の一致を識別する識別
    手段と第1のデータ保持手段と第2のデータ保持手段の
    一方を選択して前記識別手段にデータを入力する切換手
    段を有する整合フィルタによって構成され、 制御手段は、一方のデータ保持手段の相関ピーク信号か
    ら前記遅延符号系列の遅延時間以下の遅延時間だけ遅延
    したタイミングで、前記切換手段とスイッチを同時に切
    換える、 ことを特徴とするスペクトル拡散通信におけるダイバシ
    チ受信装置。
  2. 【請求項2】 第1のデータ保持手段と第2のデータ保
    持手段は、データの少なくとも一部を共有することを特
    徴とする請求項1記載のスペクトル拡散通信におけるダ
    イバシチ受信装置。
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