JP3716953B2 - ディジタル変調におけるフェージング信号生成装置 - Google Patents
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Description
【発明が属する技術分野】
この発明は、CDMA(code division multiple access:符号分割マルチプルアクセス)方式などのディジタル変調方式の移動体通信で用いられるフェージングシミュレータにおいて、高速サンプリングデータに対して、フェージングパラメータを掛け合わせることにより、ディジタル信号処理でフェージング特性を持つ信号を生成するディジタル変調におけるフェージング信号生成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
現在、ディジタル移動通信の分野では、FDMA(frequency division multiple access: 周波数分割マルチプルアクセス)方式やTDMA(time division multiple access:時割マルチプルアクセス)方式より周波数の利用効率のよいCDMA方式が注目を集めている。
【0003】
CDMA方式は、送信側と受信側とで同一の拡散符号を割り当てることにより符号多重された信号を受信側で逆拡散することにより、自局の情報を取り出すことができる。異なる符号で拡散された他局信号は受信側で符号相関が取れないために、雑音とみなされる。
【0004】
しかし、少数ユーザでCDMA方式を採用する場合では、各局間の相関がほとんどないため正しい通信が可能であるが、多数のユーザにより多重通信すると、各ユーザ間での完全な直交性が損なわれ、他局の信号の干渉波として自局に影響を与えることになる。この干渉波を除去するためにRAKE受信や誤り訂正方式などが用いられるが、干渉波除去機能をいかに引き出せるかがシステムの特性を左右するポイントとなる。
【0005】
したがって、CDMA方式の開発評価には、疑似的に複数の干渉波を発生することのできる標準信号発生器が必要となる。この標準信号発生器は、基地局と携帯端末の両方が評価でき、任意の干渉波を発生することができるとともに、マルチパスフェージング環境を作り出すために、フェージングシミュレーション機能を有していることが要求される。
【0006】
ここで、フェージングを得る過程について概述する。図3は直交変調回路の基本的原理構成を示すブロック図であり、図3の乗算器21の一方の入力端に直交ベースバンド信号Iを入力させるとともに、乗算器22の一方の入力端に直交ベースバンド信号Qを入力させ,(1)式のローカル信号LOとして、
LO=cosωc t・・・(1)
を乗算器21の他方の入力端に入力させるとともに、このローカル信号LO=cosωc t を90度移相器23で90度位相をシフトさせて乗算器22の他方の入力端に次の(2)式のローカル信号LOを、
LO=−sinωc t・・・(2)
として入力させる。
【0007】
これにより、乗算器21において、直交ベースバンド信号Iとローカル信号LO=cosωc tとの乗算を行って、加算器24の一方の入力端に出力する。同様にして、乗算器22において、直交ベースバンド信号Qとローカル信号LO=−sinωc tとの乗算を行って、加算器24の他方の入力端に出力する。
【0008】
加算器24では、両乗算器21と22の出力を加算して、次の(3)式のような加算結果、すなわち、直交変調信号(St)が得られる。
(St)=Icosωc t−Qsinωc t・・・(3)
【0009】
一方、このような直交変調信号にフェージング特性をもたせるためのレイリーフェージング発生器の基本的回路構成を図4に示す。図4において、搬送波cosω1 tを乗算器25の一方の入力端に入力させるとともに、90度移相器26に入力させて、−sinω1 tとして乗算器27の一方の入力端に入力させる。
【0010】
乗算器25,27の各他方の入力端には、それぞれ独立したガウス雑音信号x(t),y(t)を入力させる。これにより、乗算器25では、搬送波cosω1 tとガウス雑音信号x(t)との乗算を行う。同様にして、乗算器27は搬送波−sinω1 tとガウス雑音信号y(t)との乗算を行う。
【0011】
乗算器25,27の各演算結果は加算器28に出力され、加算器28で乗算器25,27の各演算結果を加算することにより、次の(4)式のようなレイリーフェージングの一般式で示すようなレイリーフェージング信号e(t)が得られる。
e(t)=x(t)cosω1 t−y(t)sinω1 t・・・(4)
このようにして得られた直交変調信号S(t)とレイリーフェージング信号e(t)とを加え合わせる回路を構成することにより、図5に示すような上述の標準信号発生器が得られる。
【0012】
図5は図3の直交変調回路の出力端すなわち加算器24の出力端を、図4のレイリーフェージング発生器の入力端すなわち乗算器25の一方の入力端と90度移相器26の入力端とに接続し、図4のレイリーフェージング発生器の入力信号として、直交変調回路から出力される直交変調信号を入力するようにしている。
【0013】
図5において、図3,図4と同一部分には同一符号が付されており、直交変調回路から出力される直交変調信号S(t)は前記(3)式で示したとおりである。また、レイリーフェージング発生器における乗算器25から加算器28に送出される乗算器25の出力信号29は、次の(5)式に示すようになる。
x(t)(Icosωc t−Qsinωc t)=Ix(t)cosωc t−Qx(t)sinωc t・・・(5)
また、乗算器27の出力信号30は次の(6)式に示すようになり、
−Isinωc t−Qcosωc t・・・(6)
したがって、乗算器28の出力信号は次の(7)式に示すようになる。
−y(t)sinωc t−Qy(t)cosωc t・・・(7)
乗算器25の出力信号29、すなわち(5)式に示す信号と、乗算器27の出力信号30、すなわち(7)式に示す信号は加算器28で加算されることにより、次の(8)式に示すように、レイリーフェージング信号e(t)が得られる。
e(t)=Ix(t)cosωc t−Qx(t)sinωc t−Iy(t)sinωc t−Qy(t)cosωc t・・・(8)
(8)式に示すレイリーフェージング信号e(t)が前述のフェージング特性を含む標準信号となるものである。
【0014】
ところで、CDMA方式において、このようなフェージングシミュレーション機能を有する標準信号発生器を得るには、
(1).乗算器を使用して、ハードウェアでディジタル変調信号に高速サンプリング周波数でサンプリングした高速サンプリングデータにフェージングをかける方法、
(2).DSP(ディジタル信号処理装置)を使用してフェージングをかける方法、
の2通りがある。
【0015】
このうち、(1)のハードウェアでフェージングをかける方法の場合には、図6に示すように、乗算器32を用いて、高速サンプリングデータ33とフェージングパラメータ34とを掛け合わせるもので、高速サンプリングデータ33の周波数が10MHzに対して、乗算器32を高速なクロック信号により動作する汎用の乗算器を用い、これと同じサンプリング周波数で生成されるフェージングパラメータ34を掛けることにより、高速サンプリングデータのフェージング特性を得るものである。
【0016】
一方、(2)のDSPを使用してフェージングをかける方法の場合においては、通常フェージングの最大周波数は2KHz程度に設定される。したがって、信号処理におけるフェージングパラメータ算出のためのサンプリング周波数は10KHz程度で十分である。10KHz程度のサンプリング周波数のフェージングパラメータはDSPで算出が可能である。
【0017】
そこで、図7に示すように、DSP35でフェージングパラメータを算出して、このフェージングパラメータを低速クロック信号38でフェージングパラメータレジスタ37に保持させたのち、このフェージングパラメータレジスタ37からフェージングパラメータ34を読み出して、乗算器32に加えることにより乗算器32で高速サンプリングデータ36と掛け合わせることによって、高速サンプリンデータ36にフェージング特性をもたせるものである。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】
このように、(1)のハードウェアでフェージングをかける方法の場合に、フェージングパラメータ34を得るためには、複雑な演算が必要であり、これをハードウェアで構成するには、回路構成が複雑になり、実現するのが困難である。
【0019】
また、(2)のDSPを使用してフェージングをかける方法の場合においては、10MHzのサンプリング周波数の高速サンプリングデータ36は0.1μsの周期であり、フェージングパラメータ34のサンプリング周波数が10KHz(0.1msの周期)では、1000個のデータを同じフェージングパラメータ34と乗算器32で掛け合わせることになる。したがって、高速サンプリングデータ36に対してフェージングパラメータ34が階段状の変化となり、実際のフェージング特性と一致しないという課題がある。
【0020】
この発明は、DSPで算出したフェージングパラメータの初期値と増分値を求めて直線補間を行い、高速サンプリング周波数のフェージングパラメータを求めることにより、フェージングパラメータが階段状になることを防止し、簡単な回路構成でフェージング特性を満足した高速サンプリングデータにフェージング特性を加えるディジタル変調におけるフェージング信号生成装置を提供することを目的とする。
【0021】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、この発明は、サンプリング周波数が比較的低周波数のフェージングパラメータを作成して、フェージングパラメータの初期値と増分値を算出するフェージングパラメータ作成手段1と、フェージングパラメータ作成手段1で作成したフェージングパラメータの初期値を保持する初期値レジスタ4と、フェージングパラメータ作成手段1で作成したフェージングパラメータの増分値を保持する増分値レジスタ5と、初期値レジスタ4に保持されたフェージングパラメータの初期値と増分値レジスタ5に保持されたフェージングパラメータの増分値とを用いて直線補間を行って高速サンプリング周波数のフェージングパラメータを算出する直線補間によるフェージングパラメータ生成手段7と、高速サンプリングデータ9とフェージングパラメータ生成手段7で生成されたフェージングパラメータとの乗算を行って高速サンプリングデータ9にフェージング特性をもたせたフェージング信号7を生成する乗算器8とを備える。
【0022】
【発明の実施の形態】
次に、この発明のディジタル変調におけるフェージング信号生成装置の実施の形態について図面を参照して説明する。図1はこの発明の一実施の形態の構成を示すブロック図である。
【0023】
図1は、DSPによるフェージングパラメータ作成手段により算出したフェージングパラメータの初期値と増分値を求めて直線補間を行い、高速サンプリング周波数のフェージングパラメータを求め、このフェージングパラメータを高速サンプリングデータと掛け合わせる乗算器を使用してハードウェアで高速サンプリングデータにフェージング特性をもたせるようにする場合の実施の形態を示すものである。図1で、フェージング信号生成装置1全体は破線で包囲して示されている。
【0024】
フェージング信号生成装置1における乗算器8の一方の入力端には、ディジタル変調信号を高速サンプリング周波数でサンプリングした高速サンプリングデータ3が入力される。乗算器8の他方の入力端には、直線補間によるパラメータ生成手段7からのフェージングパラメータが入力される。乗算器8は高速サンプリングデータ3とフェージングパラメータとの乗算を行い、高速サンプリングデータ3にフェージング特性をもたせたフェージング信号10を生成して出力する。
【0025】
このフェージングパラメータはDSPにより作成され、10KHzのサンプリング周波数と同じ低速クロック信号3に同期してフェージングパラメータの初期値と増分値とを算出し、この算出されたフェージングパラメータの初期値を図1におけるハードウェアである初期値レジスタ4に保持させるとともに、算出されたフェージングパラメータの増分値を同様にして、ハードウェアである増分値レジスタ5に保持する。
【0026】
これらの初期値レジスタ4に保持されたフェージングパラメータの初期値と、増分レジスタ5に保持されたフェージングパラメータの増分値はそれぞれ高速クロック信号6により読み出されて、直線補間によるパラメータ生成手段7に送出される。
【0027】
この場合の高速クロック信号6は、前記低速クロック信号3が10KHzであるのに対して、デイジタル変調信号を高速でサンプリングする高速サンプリング周波数である10MHzと同じである。
【0028】
高速クロック信号6により、乗算器と加算器とで構成された直線補間によるパラメータ生成手段7にフェージングパラメータの初期値と、フェージングパラメータの増分が送られることにより、直線補間によるパラメータ生成手段7はフェージングパラメータが初期値から増加方向に変化する分を直線的になるように補間して、高速サンプリング周波数のフェージングパラメータを算出する。
【0029】
補間されたフェージングパラメータは高速サンプリングデータ9に対して、階段状に変化することがなくなり、この補間されたフェージングパラメータは前記高速クロック信号6に同期して直線補間によるパラメータ生成手段7から乗算器8の他方の入力端に入力される。これにより、乗算器8は高速サンプリングデータ9と補間されたフェージングパラメータとの乗算を行い、高速サンプリングデータ9に高速サンプリング周波数の適切なフェージング特性をもつフェージング信号10を乗算器8から出力される。したがって、実際のフェージング特性を満足したフェージング特性が得られる。
【0030】
図2はこの発明のディジタル変調におけるフェージング信号生成装置の第2の実施の形態の構成を示すブロック図である。図2では、図1内のフェージングパラメータ作成手段2として、DSP2aを用いたものである。
【0031】
また、ディジタル変調信号をA/D(アナログ/ディジタル)変換器2bで高速サンプリングしてディジタルの高速サンプリングデータ3を得る場合を示している。さらに、直線補間によるパラメータ生成手段7として、直線補間回路7aが使用されている。
【0032】
図2で、A/D変換器2bにおいてディジタル変調信号を高速サンプリング周波数のクロック信号でサンプリングして、高速サンプリングデータ9を乗算器8の一方の入力端に入力させている。その他の構成と動作は図1と同様である。この図2の構成の場合も、図1の場合と同様に、簡単なハードウェアで高速サンプリング周波数の適切なフェージング特性をもつフェージング信号を生成することができる。
【0033】
【発明の効果】
この発明のディジタル変調におけるフェージング信号生成装置によれば、フェージングパラメータ作成手段により算出したフェージングパラメータの初期値と増分値を求めて直線補間を行い、高速サンプリング周波数のフェージングパラメータを求め、このフェージングパラメータを高速サンプリンデータと掛け合わせるようにしたので、簡単なハードウェアによる回路構成でフェージング信号を生成するこができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明のディジタル変調におけるフェージング信号生成装置の第1の実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図2】この発明のディジタル変調におけるフェージング信号生成装置の第2の実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図3】従来の直交変調回路の基本的な構成を示すブロック図である。
【図4】従来のレイリーフェージング回路の基本的な構成を示すブロック図である。
【図5】図4の直交変調回路と図5のレイリーフェージング回路とを組み合わせた従来のレイリーフェージング回路の構成を示すブロック図である。
【図6】乗算器を使用した従来のフェージング信号生成装置の構成を示すブロック図である。
【図7】DSPを使用した従来のフェージング信号生成装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
1 フェージング信号生成装置
2 フェージングパラメータ作成手段
2a DSP
3 低速クロック信号
4 初期値レジスタ
5 増分値レジスタ
6 高速クロック信号
7 直線補間によるパラメータ生成部
7a 直線補間回路
8,11〜14,17,18 乗算器
15,16、20 加算器
FS フェージングシミユレーション回路
QM 直交変調回路
Claims (2)
- サンプリング周波数が比較的低周波数のフェージングパラメータを作成して、フェージングパラメータの初期値と増分値を算出するフェージングパラメータ作成手段(1) と、
前記フェージングパラメータ作成手段(1) で作成したフェージングパラメータの初期値を保持する初期値レジスタ(4) と、
前記フェージングパラメータ作成手段(1) で作成したフェージングパラメータの増分値を保持する増分値レジスタ(5) と、
前記初期値レジスタ(4) に保持されたフェージングパラメータの初期値と前記増分値レジスタ(5) に保持されたフェージングパラメータの増分値とを用いて直線補間を行って高速サンプリング周波数のフェージングパラメータを算出する直線補間によるフェージングパラメータ生成手段(7) と、
前記高速サンプリングデータ(9) と前記フェージングパラメータ生成手段(7) で生成されたフェージングパラメータとの乗算を行って前記高速サンプリングデータ(9) にフェージング特性をもたせたフェージング信号(7) を生成する乗算器(8) と、
を備えることを特徴とするディジタル変調におけるフェージング信号生成装置。 - 請求項1記載のディジタル変調におけるフェージング信号生成装置において、
前記フェージングパラメータ作成手段(2) は、ディジタル信号処理装置(11)であることを特徴とするディジタル変調におけるフェージング信号生成装置。
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---|---|---|---|
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JPH10276171A JPH10276171A (ja) | 1998-10-13 |
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