JPH07240708A

JPH07240708A - 空間ダイバーシチ受信装置

Info

Publication number: JPH07240708A
Application number: JP3225394A
Authority: JP
Inventors: Kiyohito Tokuda; 清仁徳田; Yuichi Shiraki; 裕一白木; Takao Suzuki; 孝夫鈴木
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1994-03-02
Filing date: 1994-03-02
Publication date: 1995-09-12
Anticipated expiration: 2016-01-09
Also published as: JP3122301B2

Abstract

(57)【要約】【目的】ダイバーシチブランチのＳＮＲを劣化させ
ず、高い空間あるいはパスダイバーシチ効果を得る。【構成】各々のアンテナ１１〜１Ｍでの受信信号にス
ペクトル拡散であれば遅延を付加し、これに、アンテナ
インデックス付加用符号発生部１００と乗算部９１〜９
Ｍとを用いて、アンテナに割り当てられた時系列符号を
乗算し、それらを加算して１つのアンテナ信号を得、こ
の信号から準動機検波部５０でキャリア成分を除去し、
その信号と各アンテナに割り当てられた時系列符号との
相関検波をアンテナ間干渉除去部６１〜６Ｍで行う。こ
の構成により、高いダイバーシチ効果が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、空間ダイバーシチ受信
装置に関するものであり、特に、スぺルトル拡散通信シ
ステム又は符号分割多重化（ＣＤＭＡ）通信システムに
おいて、使用するアンテナ数にかかわらずアンテナ受信
後の受信装置規模を増大させることなく、パスダイバー
シチ効果の活性化を図り得る空間ダイバーシチに関する
ものでる。

【０００２】

【従来の技術】ＣＤＭＡでは、用いる拡散符号の自己相
関特性により拡散符号の符号継続時間長（チップ長）Ｔ
c の分解能で受信信号を遅延波に分離して受信できる。
従って、受信信号の遅延広がりが大きい程、１受信信号
から遅延の異なる多くの分離受信信号を得ることがで
き、これらをダイバーシチ受信信号と見なせば（パスダ
イバーシチ）、ダイバーシチ合成によるＳＮ改善，フェ
ージング軽減というダイバーシチ効果を得ることができ
る。しかし、システムが対象とするサービスエリアで生
じる遅延波の広がりが小さければパスダイバーシチのブ
ランチ数が少なくなり、パスダイバーシチ効果を有効に
機能させることができなくなるため、分散アンテナシス
テムや遅延付加ダイバーシチなどの空間ダイバーシチ構
成が、例えば次記文献などで、検討されている。文献：唐沢，岩井、「ＣＤＭＡ移動通信用高耐フェージ
ング基地局アンテナシステム」、信学技報、ＲＣＳ９２
−３ p17-p21 1992 分散アンテナシステムは、１セル内に複数のアンテナ
（基地局アンテナ）を分散設置し、伝播距離による遅延
差を活用することでパスダイバーシチを有効に機能さ
せ、フェージングを軽減させようとするものである。遅
延付加ダイバーシチは、その一般的構成を示した図３を
参照するに、アンテナ１１〜１Ｍからの受信信号を加算
して１系統の受信信号にし、１系統の準同期検波部５０
によって検波し、その後、逆拡散部７１〜７Ｍ及び拡散
符号発生部８０によって、各アンテナ対応のパスブラン
チ信号（逆拡散信号）に分離する構成において、遅延部
３１〜３Ｍによって、各アンテナの遅延波が遅延時間上
で重ならないように各アンテナに遅延広がり以上の遅延
Ｔd1〜ＴdMを付加するものであり、スペクトル拡散が持
つチップ単位の遅延波分離機能を利用して、アンテナ数
に応じて分離しうるパスを増加させ、パスダイバーシチ
を活性化しうる有効なダイバーシチ効果を得ようとする
ものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実際に
は有限の拡散率で遅延波（１チップ長以上）を完全に分
離すること、即ち拡散符号の１チップ以上の自己相関を
０にすること不可能であり、必ず残留遅延干渉成分が存
在する。しかも他のユーザーからの拡散符号との相互相
関も自己相関と同様０にはならないので、残留他局干渉
成分が残ることになる。このような状況で、単に遅延を
付加してアンテナを連結すると、各々のアンテナから得
られるダイバーシチブランチに他のアンテナ受信信号を
構成する遅延波および他局信号および雑音が干渉雑音
（以後アンテナ間干渉と呼ぶ）として重畳されることに
なり、ダイバーシチブランチのＳＮＲを劣化させると言
う問題がある。即ち、付加遅延は、それぞれのアンテナ
信号を取り出すという行為（重ならない遅延位置での相
関検波）のための良い識別になっても取り出したあとの
信号の状態（ＳＮＲ）の保証という意味では、必ずしも
有効には機能しないという問題点がある。更に、このよ
うな各ダイバーシチブランチのＳＮＲの劣化が起こる
と、ダイバーシチ合成後ＳＮＲの改善とフェージングの
低減と言うダイバーシチ効果のうち合成後ＳＮＲ改善効
果が失われ、これがフェージング低減効果を相殺するよ
うになれば（ユーザー数が多い時等）結局ダイバーシチ
効果を活性化したことにはならず逆にシステムパフォー
マンスを劣化させる可能性があると言う問題がある。本
発明は、アンテナを遅延を介しあるいは介さずして、単
に連結する方法では各アンテナのダイバーシチランチの
ＳＮＲが劣化しパスダイバーシチ効果は必ずしも改善し
得ないと言う問題を、互いに相関の少ない時系列符号
を、各々のアンテナに固有のインデックスとして割当て
ることによって、解決したものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、空間的に離散
配置された複数のアンテナと、各アンテナからのアンテ
ナ受信信号に、必要ならば遅延を付加したのち、各アン
テナに固有に割り当てられ且つ互いに相関の少ない符号
で構成されたアンテナインデックス付加用時系列符号
を、それぞれ乗算して、インデックス乗積アンテナ信号
を得る手段とを有する。また、これらのインデックス乗
積アンテナ信号を加算する加算手段と、加算手段の出
力からキャリア信号成分を除去するキャリア除去手段と
を有する。また、第１の本発明においては、当該キャリ
ア除去手段の出力と前記アンテナインデックス付加用時
系列符号との相関検波を行うことによって、アンテナ間
干渉が除去された各アンテナ対応の受信信号を得る手段
を有する。を具備することを特徴とする空間ダイバーシ
チ受信装置。また、第１の本発明においては、キャリア
除去手段の出力と、所望送信局の拡散符号で変調された
前記アンテナインデックス付加用時系列符号との相関検
波を行うことによって、アンテナ間干渉が除去された各
アンテナ対応の逆拡散信号を得る手段を有する。

【０００５】

【作用】本発明においても、図３のものと同様に、アン
テナで受信した後の装置規模の増大を回避するために、
アンテナで受信した受信信号を加算して１系統のキャリ
ア除去手段で検波する。アンテナ受信信号の加算まえ
に、各アンテナ受信信号にそれ固有のアンテナインデッ
クス付加用符号を乗積し、検波後、そのアンテナインデ
ックス付加用符号を用いて相関検波することによって、
各アンテナ対応の受信信号に分離する。アンテナインデ
ックス付加用符号として相互相関が少ないものを用いる
ことにより、その相関特性に応じてた量だけアンテナ間
干渉を除去出来る。従って、各アンテナから得られるダ
イバーシチブランチのＳＮＲの劣化を除去し、受信装置
規模を大きく増大させるこなく、ダイバーシチ効果を活
性化しうる空間ダイバーシチ受信装置を提供することを
可能となる。対１の本発明においては、相関検波による
アンテナ間干渉除去が逆拡散と別の手段で行われ、第２
の本発明では１つの共通の手段で行われる。

【０００６】

【実施例】図１に本発明のＣＤＭＡでの実施例を示すブ
ロック図を示す。図１において、１１〜１Ｍはアンテ
ナ、２１〜２Ｍは帯域制限部、３１〜３Ｍは付加遅延
部、４０は加算部、５０はキャリア成分を除去する準同
期検波部５０、６１〜６Ｍ検波出力とアンテナインデッ
クス付加用時系列符号との相関をとるアンテナ間干渉除
去部、７１〜７Ｍは逆拡散部、８０は拡散符号発生部、
９１〜９Ｍは遅延アンテナ信号とアンテナインデックス
付加用時系列符号との乗算を行う乗算部、１００は各ア
ンテナ固有に割り当てられたアンテナインデックス付加
用時系列符号を発生するアンテナインデックス付加用符
号発生部である。

【０００７】以下に本実施例の動作を詳細に説明する。
アンテナ１ｍ(m=1,2,…M) で受信される受信信号は帯域
制限部２ｍでスペクトル拡散帯域幅（ＢSS）に周波数制
限されてアンテナ受信信号ｒm(t) （ｔ：時刻）として
受信される。ここで送信ベースバンド信号の周波数帯域
をＢBS，スペクトル拡散の拡散率をＫとすると、近似的
にＢSS＝Ｋ・ＢBSである。また、アンテナ受信信号ｒm
(t)は、式（１）で表される。

【０００８】

【数１】

【０００９】ここで、第ｎ番目のユーザーの送信符号ｓ
n(t)は、ベースバンド信号Ｃn(t)（符号継続時間長Ｔ）
を拡散符号Ｐn(t)（符号（チップ）継続時間長Ｔc ）で
拡散したもので（拡散率Ｋ＝Ｔ／Ｔc ＞１）、アンテナ
１ｍへの伝搬が複素包絡Ａn,m,j(t)（受信キャリア位相
ωctを基準）と遅延τn,m,j(t)とを有するＪ個のマルチ
パスからなるとすると、第ｎ番目のユーザーからの受信
信号ｒn,m(t)は、式（２）及び式（３）で表される。

【００１０】

【数２】

【００１１】上記アンテナ受信信号ｒm(t)は遅延付加部
３ｍでＴd(m)だけ遅延されたのち、アンテナインデクス
付加用符号発生部１００から第ｍアンテナ用のアンテナ
インデックス付加用時系列符号ｖm(t)（符号継続時間長
Ｔv，拡散率Ｌ≡Ｔc ／Ｔv＞１）を乗算しインデックス
乗積アンテナ信号ｒ'm(t)をうる。このアンテナインデ
ックス付加用時系列符号ｖm(t)は、拡散符号Ｐn(t)のチ
ップ継続時間Ｔcの周期を持ち（ｖm(t+Ｔc)＝ｖm
(t)）、相互相関係数ＲAIC(ｍ，ｍ'）が小さいもので構
成する。即ち式（４）及び式（５）で表される。

【００１２】

【数３】

【００１３】インデックス乗積アンテナ信号ｒ'm(t)
を、全てのアンテナについて加算部４０で加算し、１系
統のインデックス乗積信号ｒAIC(t) として準同期検波
部５０に入力する。従って、それらは式（６）及び式
（７）で表される。

【００１４】

【数４】

【００１５】準同期検波部５０ではインデックス乗積信
号ｒAIC(t)からキャリア信号成分を取り除き、次式
（８）の検波出力ｄAIC(t)を得る。

【００１６】

【数５】

【００１７】この検波出力ｄAIC(t)は、基本的にｓn(t)
ｖm(t)即ちＰn(t)Ｃn(t)ｖm(t)からなるので、準同期検
波部でのexp｛-jωct｝を乗ずるに相当する操作（直交
検波および高調波除去における帯域制限処理）は、ｓn
(t)ｖm(t)がもつ周波数成分のロスが少ないように構成
する。アンテナ間干渉除去部６１〜６Ｍ及び逆拡散部７
１〜７Ｍを通じて、検波出力ｄAIC(t)から各アンテナ受
信波の遅延波を分離抽出する。今、第ｎ番目のユーザー
からの信号の内の第ｍアンテナの第ｊパスに対する相関
検波（遅延；τn,m,j+Ｔd(m)）に着目した場合、まず、
アンテナ間干渉除去部６ｍでは、拡散符号の１符号ごと
に、これに含まれるアンテナ間干渉成分を除去する。そ
のために、検波出力ｄAIC(t)と第ｍアンテナ用のアンテ
ナインデックス付加用時系列符号ｖm(t)との相関検波
を、拡散符号の符号継続長の相関検波区間で行い、第ｍ
アンテナ再生信号ｄn,m,j(t)を得る。この時、相関検波
区間は、次段の逆拡散部における遅延波τn,m,j に対す
る遅延（τn,m,j+Ｔd(m)）の検波区間の開始点から１拡
散符号単位Tcで行う。即ち、式（９）で示すように行
う。

【００１８】

【数６】

【００１９】逆拡散部７ｍでは、第ｍアンテナ再生信号
ｄn,m,j(t)に対して第ｎユーザー用の拡散符号Ｐn(t)を
用いて逆拡散（相関検波）を行い、式（１０）に示す逆
拡散信号ｃn,m,j(t)を得る。

【００２０】

【数７】

【００２１】この逆拡散信号ｃn,m,j(t)をｍを１からＭ
までｊを１からＪまで合計ＭＪ個分算出することで、各
アンテナの各遅延波に対するパスブランチ信号を得る。
上述の構成において、拡散符号で変調されたアンテナイ
ンデックス付加用時系列符号を用いることによって、ア
ンテナ間干渉除去部６ｍと逆拡散部７ｍを同時に行う構
成も可能である。即ち、所望第ｎ番目のユーザーからの
信号の内の第ｍアンテナの第ｊパスに対する相関検波
（遅延；τn,m,j+Ｔd(m)）を、所望第ｎユーザー用の拡
散符号Ｐn(t)を遅延（τn,m,j+Ｔd(m)）だけ遅延させた
符号と、所望第ｍアンテナ用のアンテナインデックス付
加用時系列符号ｖm(t)とを乗算し、この信号とアンテナ
受信符号ｄAIC(t)とのベースバンド符号長Ｔでの相関検
波により、式（１１）に示す逆拡散信号ｃn,m,j(t)を得
る。

【００２２】

【数８】

【００２３】上記第ｍアンテナ再生信号ｄn,m,j(t)のア
ンテナ間干渉除去能力について以下に述べる。アンテナ
間干渉除去効果を調べるには、着目第ｍアンテナ以外か
らの信号が第ｍアンテナの遅延波の検出に与える影響を
調べればよい。今、アンテナ間干渉のうちユーザー送信
信号のマルチパスからなるものをアンテナ間マルチパス
干渉成分ｅn,m,j(t;m') と名付け、アンテナ間干渉のう
ち受信雑音からなるものをアンテナ間雑音干渉成分ｑn,
m,j(t;m') と名付け、第ｎ’ユーザの第ｍ’アンテナ信
号のある遅延波が第ｍアンテナ再生信号ｄn,m,j(t)に与
える干渉に付いて考えると、アンテナ間マルチパス干渉
成分ｅn,m,j(t;m') は、その複素包絡を簡単のために１
とすると、式（１２）で表わされる。

【００２４】

【数９】

【００２５】ここで、Ｃn'(t)Ｐn'(t)が積分内で一定の
場合あるいは、Ｃn'(t)Ｐn'(t)の符号変化点が、ちょう
ど１拡散符号長単位であれば、ｖm(t)がTc周期の時系列
なので（４）式より次式（１３）となり、

【００２６】

【数１０】

【００２７】アンテナインデックス付加用時系列符号に
より相互相関ＲAIC(m',m) に応じただけアンテナ間干渉
が低減されることが示される。ここで、アンテナインデ
ックス付加用時系列符号として直交符号を用いれば、相
互相関ＲAIC(m',m) は次式（１４）となるので、アンテ
ナ間マルチパス干渉成分ｅn,m,j(t;m')＝０となり、完
全に除去できる。

【００２８】

【数１１】

【００２９】一方、アンテナ間雑音干渉成分ｑn,m,j(t;
m') については、受信雑音の周波数帯域が帯域制限部２
ｍによりＢSSに制限されており、これがアンテナインデ
ックス時系列符号によりＬ・ＢSSに拡散され（パワース
ペクトル密度Ｎ0 ／Ｌ）、相関検波で１／Ｋ（＝ＢBS／
ＢSS）に帯域制限されるので、第ｍ’（≠ｍ）アンテナ
入力雑音の逆拡散信号ｅ(w)nm'j(t)の平均パワーは（Ｎ
0 ＢSS／Ｌ）／Ｋ＝Ｎ0ＢBS／Ｌとなり、アンテナイン
デックス時系列符号を用いない従来の逆拡散の場合のＮ
0ＢBSの１／Ｌに低減する。

【００３０】上述した本実施例によるアンテナ間干渉除
去の効果を相関検波後ＳＮＲ特性として従来法と比して
述べる。直交符号としては、アンテナ数以上の次数のwa
lsh符号を用い（Ｌ≧Ｍ）、ここではＬ＝Ｍとする。各
アンテナに入力するマルチパス数Ｊは１で受信レベルは
すべて等しく（Ｅ＜｜Ａn,m,j(t)｜の２乗＞＝１）互い
に独立とする。この時アンテナ数Ｍでの従来法の相関検
波後ＳＮＲCONV（Ｍ）は、次式（１５）で表わされる。

【００３１】

【数１２】

【００３２】一方、本発明の場合の相関検波後ＳＮＲ
は、上述したようにアンテナ間マルチパス干渉成分ｅn,
m,j(t;m') が除去され、アンテナ間雑音干渉成分の平均
パワーσAN2が１／Ｌ（＝１／Ｍ）となるので、次式
（１６）となる。

【００３３】

【数１３】

【００３４】図２にアンテナ数Ｍと相関検波後ＳＮＲの
関係を示す。ＳＮＲはアンテナ１本の時のＳＮＲ(CONV)
（１）を基準としている。但し、Ｎ＝１０である。図２
から、従来方法ではアンテナを増やすに伴ってアンテナ
間干渉が増え、相関検波後ＳＮＲが劣化するのに対し
て、本発明の方法では、アンテナ間干渉が抑制されほと
んど相関検波後ＳＮＲが劣化しないことが示されてい
る。

【００３５】また、本発明は、スペクトル拡散ではない
システム例えばＦＤＭＡ，ＴＤＭＡにおいても適応可能
である。この場合アンテナ間干渉をＣＤＭＡと同じ程度
にするにはアンテナインデックス時系列符号の送信ベー
スバンド信号に対する拡散率Ｌ’をＬ’＝Ｋ・Ｌ程度に
すればよい、また付加遅延部３１から３Ｍは必ずしも必
要ない。

【００３６】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、アンテナ受信信号を加算する際に互いに相関の少
ない時系列符号を乗算したのちに加算し、アンテナ信号
を分離する際に該時系列符号との相関検波によって行う
ようにしたので、使用するアンテナ数に関わらずアンテ
ナ受信後の受信装置の装置規模を増大させることなく、
かつダイバーシチブランチのＳＮＲを劣化させず、高い
空間あるいはパスダイバーシチ効果が期待できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による実施例を示すブロック図。

【図２】本発明の実施例の特性図。

【図３】従来方法の説明図。

【符号の説明】１１〜１Ｍアンテナ２１〜２Ｍ帯域制限部３１〜３Ｍ付加遅延部４０加算部５０準同期検波部６１〜６Ｍアンテナ間干渉除去部７１〜７Ｍ逆拡散部８０拡散符号発生部９１〜９Ｍ乗算部１００アンテナインデックス付加用符号発
生部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】空間的に離散配置された複数のアンテナ
と、各アンテナからのアンテナ受信信号に、必要ならば遅延
を付加したのち、各アンテナに固有に割り当てられ且つ
互いに相関の少ない符号で構成されたアンテナインデッ
クス付加用時系列符号を、それぞれ乗算して、インデッ
クス乗積アンテナ信号を得る手段と、これらのインデックス乗積アンテナ信号を加算する加算
手段と、加算手段の出力からキャリア信号成分を除去するキャリ
ア除去手段と、当該キャリア除去手段の出力と前記アンテナインデック
ス付加用時系列符号との相関検波を行うことによって、
アンテナ間干渉が除去された各アンテナ対応の受信信号
を得る手段と、を具備することを特徴とする空間ダイバ
ーシチ受信装置。
【請求項２】空間的に離散配置された複数のアンテナ
と、各アンテナからのアンテナ受信信号に、必要ならば遅延
を付加したのち、各アンテナに固有に割り当てられ且つ
互いに相関の少ない符号で構成されたアンテナインデッ
クス付加用時系列符号を、それぞれ乗算して、インデッ
クス乗積アンテナ信号を得る手段と、これらのインデックス乗積アンテナ信号を加算する加算
手段と、加算手段の出力からキャリア信号成分を除去するキャリ
ア除去手段と、当該キャリア除去手段の出力と、所望送信局の拡散符号
で変調された前記アンテナインデックス付加用時系列符
号との相関検波を行うことによって、アンテナ間干渉が
除去された各アンテナ対応の逆拡散信号を得る手段と、
を具備することを特徴とする空間ダイバーシチ受信装
置。