JPH09200178A - Spread spectrum communication equipment and spread spectrum communication method - Google Patents

Spread spectrum communication equipment and spread spectrum communication method

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JPH09200178A
JPH09200178A JP8004829A JP482996A JPH09200178A JP H09200178 A JPH09200178 A JP H09200178A JP 8004829 A JP8004829 A JP 8004829A JP 482996 A JP482996 A JP 482996A JP H09200178 A JPH09200178 A JP H09200178A
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JP
Japan
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signal
spread spectrum
spectrum communication
orthogonal
user
Prior art date
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Pending
Application number
JP8004829A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Suzuki
博 鈴木
Kazuhiko Fukawa
和彦 府川
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH09200178A publication Critical patent/JPH09200178A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To allow a canceller to be converged at a high processing speed. SOLUTION: A 1st user sends a data series DI. A multiplex circuit MPX1 selects its input from a signal to a training signal generator TR1 based on a timing signal received from a timing terminal. The training signal generator TRI provides an output of symbols of an orthogonal signal series N' for the 1st user. The output symbol series of the multiplex MPX1 is spread by a spread code by a spread circuit SP1 similarly to the case with a conventional spread spectrum system. The circuits for other users are operated similarly to above.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、スペクトラム拡散
通信装置およびスペクトラム拡散通信方法に関するもの
である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a spread spectrum communication device and a spread spectrum communication method.

【0002】さらに詳述すると、本発明は、直接拡散符
号分割多元接続方式によるスペクトラム拡散通信を行う
際に、直交化による干渉キャンセラを高速に収束させる
のに好適な、スペクトラム拡散通信装置およびスペクト
ラム拡散通信方法に関するものである。
More specifically, the present invention is a spread spectrum communication apparatus and a spread spectrum communication device suitable for quickly converging an interference canceller by orthogonalization when performing spread spectrum communication by a direct spread code division multiple access system. It relates to a communication method.

【0003】[0003]

【従来の技術】近年、ディジタル移動通信において周波
数の有効利用を図るため、様々なスペクトラム拡散方式
が検討されている(M. K. Simon, J. K. Omura, R. A. S
choltzand B. K.Levitt著、“Spread Spectrum Communi
cation ”, Computer SciencePress出版,1985)。
特に、直接拡散(Direct Sequence:DS)方式を用いた
CDMA(Code Division Multiple Access) 方式は比較
的構成が簡単であることから、実用化が比較的容易と考
えられる。
2. Description of the Related Art In recent years, various spread spectrum methods have been studied in order to effectively use frequencies in digital mobile communication (MK Simon, JK Omura, RA S.
choltzand BKLevitt, “Spread Spectrum Communi
cation ", Computer Science Press Publishing, 1985).
In particular, a CDMA (Code Division Multiple Access) method using a direct sequence (DS) method is considered to be relatively easy to put into practical use because its configuration is relatively simple.

【0004】このDS−CDMA方式では、同一キャリ
ヤ周波数を複数のユーザが同時に使用する。各ユーザは
互いに異なる拡散符号を用いているが、これらの拡散符
号の相互には相関があるため、希望波の拡散符号で逆拡
散を行っても他ユーザの成分が逆拡散信号に混入するこ
とになる。そのため、他ユーザの数が多い場合には、逆
拡散信号に混入する干渉波成分のレベルが増大し、伝送
特性が大幅に劣化する。この劣化は、他ユーザの受信レ
ベルが、希望波の受信レベルより大きくなるとますます
大きくなる。
In this DS-CDMA system, a plurality of users simultaneously use the same carrier frequency. Each user uses different spreading codes, but since these spreading codes are correlated with each other, the components of other users should be mixed in the despreading signal even when despreading with the spreading code of the desired wave. become. Therefore, when the number of other users is large, the level of the interference wave component mixed in the despread signal increases, and the transmission characteristic deteriorates significantly. This deterioration becomes larger as the reception level of other users becomes higher than the reception level of the desired wave.

【0005】このような拡散符号間の相互相関に起因す
る伝送特性の劣化は、受信機に干渉キャンセラを追加す
ることで解決できることが知られている。
It is known that the deterioration of the transmission characteristics due to such cross-correlation between spreading codes can be solved by adding an interference canceller to the receiver.

【0006】干渉キャンセラの形式として、ブラインド
形のものが知られている。これは直交化整合フィルタと
いわれるもので、その基本構成を図1に示す(K. Fukaw
a,and H. Suzuki,“Orthogonalizing Matched Filter
(OMF) detection forDS-CDMA mobile radio system
s”,IEEE Globecom 1994, pp.385-389, Nov.1994.)。
この干渉キャンセラは、以下のように動作する。
A blind type is known as a type of interference canceller. This is called an orthogonalized matched filter, and its basic configuration is shown in Fig. 1 (K. Fukaw
a, and H. Suzuki, “Orthogonalizing Matched Filter
(OMF) detection for DS-CDMA mobile radio system
s ”, IEEE Globecom 1994, pp.385-389, Nov.1994.).
This interference canceller operates as follows.

【0007】図1において、受信波の同相成分振幅と直
交成分振幅から成る受信信号SIGは入力端子Q1から
入力される。サンプル手段SMPでは、受信信号SIG
を一定時間ごとに標本化して標本化信号SPSを端子Q
2に出力する。信号抽出手段EXTRでは、標本化信号
SPSを入力とし逆拡散と線形合成の操作を行い合成信
号DCSを端子Q5へ出力する。復調手段DETでは、
合成信号DCSを復調して判定信号OPSを端子Q6へ
出力する。タイミング制御手段TIMでは、上記各手段
の動作タイミングを制御する。
In FIG. 1, a reception signal SIG having the in-phase component amplitude and the quadrature component amplitude of the received wave is input from the input terminal Q1. In the sampling means SMP, the received signal SIG
Is sampled at fixed time intervals and the sampling signal SPS is sampled at the terminal Q.
Output to 2. The signal extraction means EXTR receives the sampled signal SPS, performs despreading and linear combination operations, and outputs a combined signal DCS to the terminal Q5. In the demodulation means DET,
The combined signal DCS is demodulated and the determination signal OPS is output to the terminal Q6. The timing control means TIM controls the operation timing of each of the above means.

【0008】ここで、信号抽出手段EXTRは逆拡散・
合成手段DES・COMと係数制御手段C−CONTか
ら成り、これらの手段は次のように動作する。まず、逆
拡散・合成手段DES・COMは、重み付け係数を用い
て標本化信号の逆拡散と線形合成の処理を行い、変換さ
れた合成信号DCSと、重み付け係数Wが乗積される被
乗算信号MPSとを、それぞれ端子Q5とQ3へ出力す
る。次に、係数制御手段C−CONTは、被乗算信号M
PSと合成信号DCSを入力として、重み付け係数Wの
拘束条件のもとで合成信号の平均電力を最小にするアル
ゴリズムで求められた重み付け係数Wを端子Q4へ出力
する。
Here, the signal extraction means EXTR is used for despreading and
It is composed of synthesizing means DES.COM and coefficient control means C-CONT, and these means operate as follows. First, the despreading / combining means DES / COM performs despreading and linear combination processing of the sampled signal using the weighting coefficient, and the converted composite signal DCS and the multiplied signal by which the weighting coefficient W is multiplied. MPS and MPS are output to terminals Q5 and Q3, respectively. Next, the coefficient control means C-CONT causes the multiplied signal M.
PS and the composite signal DCS are input, and the weighting coefficient W obtained by the algorithm that minimizes the average power of the composite signal under the constraint condition of the weighting coefficient W is output to the terminal Q4.

【0009】重み付け係数の拘束条件のもとで合成信号
の平均電力を最小にするアルゴリズムは、種々考えられ
るが、簡易な方法としては拘束条件付きのLMSである
Frost の方法(Frost, O.L., “An algorithm for linea
rly constrained adaptivearray processing”,Proc.
IEEE, vol.60, No.8, PP.926-935, August 1972)が知ら
れている。
Various algorithms are conceivable for minimizing the average power of the combined signal under the constraint condition of the weighting coefficient, but a simple method is LMS with constraint condition.
Frost's method (Frost, OL, “An algorithm for linea
rly constrained adaptive array processing ”, Proc.
IEEE, vol.60, No.8, PP.926-935, August 1972) are known.

【0010】次に、信号抽出手段EXTRとして、逆拡
散手段DESPと線形合成手段LCOMの縦続接続とす
る構成例を図2に示す。逆拡散手段DESPは、標本化
信号を複数の逆拡散用符号で逆拡散して得た複数の逆拡
散信号を出力する。また、複数のこれら逆拡散信号を被
乗算信号として出力する。線形合成手段LCOMは、逆
拡散手段DESPで得られた複数の逆拡散信号に重み付
け係数を乗算し、合成した合成信号を出力する。ただ
し、図2では、説明を簡単にするために拡散率は4と
し、同一周波数を使用するユーザ数は4としてある。
Next, FIG. 2 shows a configuration example in which the despreading means DESP and the linear synthesizing means LCOM are connected in cascade as the signal extracting means EXTR. The despreading means DESP outputs a plurality of despread signals obtained by despreading the sampled signal with a plurality of despreading codes. Also, a plurality of these despread signals are output as the multiplied signals. The linear synthesizing means LCOM multiplies the plurality of despread signals obtained by the despreading means DESP by weighting factors and outputs a synthesized signal. However, in FIG. 2, the spreading factor is 4 and the number of users using the same frequency is 4 in order to simplify the description.

【0011】次に、図2に示した信号抽出手段EXTR
の動作を説明する。まず、入力端子Q2から標本化信号
が入力される。逆拡散手段DESPは、4つの整合フィ
ルタMF1およびOCF1〜OCF3で構成される。整
合フィルタMF1には希望波の拡散符号を用い、整合フ
ィルタOCF1〜OCF3は希望波の拡散符号に直交し
かつ互いに直交する拡散符号を用いる。これらの整合フ
ィルタでは標本化信号と拡散符号との相関演算を行い、
逆拡散信号が被乗算信号MPSとして出力される。
Next, the signal extraction means EXTR shown in FIG.
Will be described. First, a sampling signal is input from the input terminal Q2. The despreading means DESP is composed of four matched filters MF1 and OCF1 to OCF3. The matching filter MF1 uses a spreading code of the desired wave, and the matching filters OCF1 to OCF3 use spreading codes orthogonal to the spreading code of the desired wave and mutually orthogonal. These matched filters perform correlation calculation between the sampled signal and the spread code,
The despread signal is output as the multiplied signal MPS.

【0012】線形合成手段LCOMは、乗算器M1〜M
4および加算器ADDで構成され、複数の逆拡散信号に
重み付け係数を乗算して合成信号DCSを生成し、出力
端子Q5から出力する。係数制御手段C−CONTは、
複数の逆拡散信号と合成信号を入力として、重み付け係
数の拘束条件のもとで合成信号の平均電力を最小にする
アルゴリズムで求められた重み付け係数Wを出力する。
The linear synthesizing means LCOM includes multipliers M1 to M.
4 and an adder ADD, a plurality of despread signals are multiplied by a weighting coefficient to generate a combined signal DCS, which is output from the output terminal Q5. The coefficient control means C-CONT is
A plurality of despread signals and the combined signal are input, and a weighting coefficient W obtained by an algorithm that minimizes the average power of the combined signal under the constraint condition of the weighting coefficient is output.

【0013】このアルゴリズムでは、検波出力すなわち
復号されたデータ情報を必要としないので、ブラインド
形といわれる。また、このアルゴリズムで制御すると、
出力のSINR(Signal to Interference and Noise Ra
tio)が最大になることも知られている。なお、整合フィ
ルタMF1およびOCF1〜OCF3は相関器に置き換
えることも可能であり、以下で述べる整合フィルタにつ
いても同様である。
This algorithm does not require a detection output, that is, decoded data information, and is therefore called a blind type. Also, when controlled by this algorithm,
Output SINR (Signal to Interference and Noise Ra
tio) is also known to be maximum. The matched filter MF1 and OCF1 to OCF3 can be replaced with a correlator, and the same applies to the matched filter described below.

【0014】このときの4次元の重み付け係数ベクトル
の最適値をWo=[Wo1 Wo2 Wo3 Wo4T とす
ると、
When the optimum value of the four-dimensional weighting coefficient vector at this time is Wo = [Wo 1 Wo 2 Wo 3 Wo 4 ] T ,

【0015】[0015]

【数1】 [Equation 1]

【0016】となる。ここで、αはあるスカラ値、Rは
4×4の逆拡散信号の相関行列、Tは4次元のステアリ
ング・ベクトルである。Rは逆拡散信号X(i) =[x
1(i)x2(i)x3(i)x4(i)]T を用いて、
## EQU1 ## Here, α is a scalar value, R is a correlation matrix of a 4 × 4 despread signal, and T is a four-dimensional steering vector. R is the despread signal X (i) = [x
1 (i) x 2 (i) x 3 (i) x 4 (i)] T ,

【0017】[0017]

【数2】 [Equation 2]

【0018】のようになる。ここで、iはシンボル周期
Tを単位にした時刻、Woj はWj の最適値、xj(i)は
j番目の整合フィルタにおける時刻iの逆拡散信号、T
は転置行列、H は複素共役転置行列、〈〉は集合平均を
表す。このRは以下のように近似することができる。
It becomes like this. Where i is the time in units of the symbol period T, Wo j is the optimum value of W j , x j (i) is the despread signal at the time i in the j-th matched filter, T
Is the transposed matrix, H is the complex conjugate transposed matrix, and <> is the set average. This R can be approximated as follows.

【0019】[0019]

【数3】 (Equation 3)

【0020】ただし、Nt は非常に大きい自然数であ
る。ステアリング・ベクトルTはこの場合
However, N t is a very large natural number. The steering vector T is in this case

【0021】[0021]

【数4】 (Equation 4)

【0022】のようにする。Do as follows.

【0023】重み付け係数の制御は、合成信号に含まれ
る希望波の信号レベルを一定に保つように行う。整合フ
ィルタOCF1〜OCF3の拡散符号は希望波の拡散符
号に直交しているので、x2(i)〜x4(i)には希望波の信
号成分が含まれない。このことを考慮すると、上記の重
み付き係数の拘束条件は、
The control of the weighting coefficient is performed so that the signal level of the desired wave included in the combined signal is kept constant. Since the spreading codes of the matched filters OCF1 to OCF3 are orthogonal to the spreading code of the desired wave, x 2 (i) to x 4 (i) do not include the signal component of the desired wave. Considering this, the constraint condition of the weighted coefficient is

【0024】[0024]

【数5】 (Equation 5)

【0025】で表される。上記のαはWoがこの拘束条
件を満足するように定める。
## EQU2 ## The above α is set so that Wo satisfies this constraint condition.

【0026】以上に述べた信号抽出手段EXTRは、逆
拡散手段DESPと線形合成手段LCOMとの縦続接続
として表されている。これらの各手段は線形手段である
から、これら2つの処理はひとつの線形処理にまとめる
ことができる。このとき、このひとつの線形処理はひと
つのトランスバーサルフィルタで実現できることが知ら
れている(図1の構成の文献と同じ文献)。この場合で
も、処理の結果は同じであるから、直交化処理は式
(2)の相関行列の逆行列を用いた式(1)で規定され
ている。
The signal extraction means EXTR described above is represented as a cascade connection of the despreading means DESP and the linear combining means LCOM. Since each of these means is a linear means, these two processes can be combined into one linear process. At this time, it is known that this one linear processing can be realized by one transversal filter (the same document as the document of the configuration of FIG. 1). Even in this case, since the result of the processing is the same, the orthogonalization processing is defined by the equation (1) using the inverse matrix of the correlation matrix of the equation (2).

【0027】干渉キャンセラのもうひとつの形式とし
て、非ブラインド形式のものが知られている(Yoshida,
S., A. Ushirokawa, S. Yanagi and Y. Furuya, “DS/C
DMAadaptive interference canceller on differential
detection in fastfading channel”,Proc. 44nd Veh
icular Techn. Conf., pp.780-784, June1994) 。
As another type of interference canceller, a non-blind type is known (Yoshida,
S., A. Ushirokawa, S. Yanagi and Y. Furuya, “DS / C
DMAadaptive interference canceller on differential
detection in fastfading channel ”, Proc. 44nd Veh
icular Techn. Conf., pp.780-784, June 1994).

【0028】図3は、非ブラインド形の直交化フィルタ
を用いた干渉キャンセラの構成を示す。この干渉キャン
セラは、数ビット周期相当のタップ長を有し、チップレ
ートのm(m=1,2,…)倍のレートで動作する直交
化フィルタ(TVF)と遅延波検波器DDとで構成され
る。直交化フィルタTVFは、上述した例と同様に、逆
拡散手段と線形合成手段をひとつで実現している。
FIG. 3 shows the configuration of an interference canceller using a non-blind type orthogonalization filter. This interference canceller has a tap length corresponding to several bit periods, and is composed of a quadrature filter (TVF) operating at a rate m times the chip rate (m = 1, 2, ...) And a delay wave detector DD. To be done. The orthogonalization filter TVF realizes the despreading means and the linear synthesizing means by one, as in the above-mentioned example.

【0029】直交化フィルタTVFは、数ビット周期の
受信信号を入力として、すべての他局の各拡散符号に対
して直交したタップ重み(自局の逆拡散符号)を適応的
に形成することで他局干渉を除去し、自局信号成分を抽
出する。この直交化フィルタTVFのタップ重みはシン
ボルごとに適応的に更新され、シンボルごとに復調信号
が得られる。
The orthogonalization filter TVF receives the received signal of several bit periods as input, and adaptively forms tap weights (despreading codes of its own station) orthogonal to each spreading code of all other stations. Other station interference is removed, and the local station signal component is extracted. The tap weights of this orthogonalization filter TVF are adaptively updated for each symbol, and a demodulated signal is obtained for each symbol.

【0030】遅延検波器DDは、直交化フィルタTVF
の出力により他局干渉が除去された自局のみの信号から
検波を行う。
The differential detector DD is an orthogonalization filter TVF.
Detection is performed from the signal of only the local station from which the interference of other stations is removed by the output of.

【0031】直交化フィルタTVF単独構成による干渉
キャンセラでは、干渉除去とキャリヤ位相追従の二つを
同時に満足するように直交化フィルタTVFのタップ重
みを制御する必要があるが、図示の構成では、位相同期
機能の分離により干渉除去専用にタップ重みを形成すれ
ばよく、キャリヤ位相追従のため適応制御に求められる
高速性の要求は緩和される。すなわち、入力端子INに
導入される複素信号に対応してタップ重み制御も複素的
に行う必要があるが、位相同期を要求しない場合には、
直交化フィルタのタップ制御は実数分についてのみ行え
ばよいことになる。かくして、キャリヤ位相の変化に追
随する必要がないことから、上記適応制御に求められる
高速性の要求は緩和される。
In the interference canceller having the orthogonalization filter TVF alone, it is necessary to control the tap weights of the orthogonalization filter TVF so that the interference cancellation and the carrier phase tracking are simultaneously satisfied. It is sufficient to form tap weights exclusively for interference removal by separating the synchronization function, and the requirement of high speed required for adaptive control for carrier phase tracking is relaxed. That is, tap weight control must be performed in a complex manner corresponding to the complex signal introduced to the input terminal IN, but when phase synchronization is not required,
The tap control of the orthogonalization filter only needs to be performed for real numbers. Thus, since it is not necessary to follow the change of the carrier phase, the high speed required for the adaptive control is relaxed.

【0032】ただし、判定回路DECの出力はある一定
値に判定されるので、判定回路DECの入力も同じレベ
ルになるよう、直交化フィルタTVFがレベルの調整を
している。図3の構成では、判定値を元にして直交化フ
ィルタTVFを適応的に調整しているので、非ブライン
ド形である。しかしながら、直交化フィルタTVFは出
力誤差を最小にしているので、その出力のSINRが最
大となり、その動作原理の基本はブラインド形で証明し
たものと同じである。すなわち、相関行列Rの逆行列を
用いた式(1)で規定されている。
However, since the output of the decision circuit DEC is determined to be a certain constant value, the orthogonalization filter TVF adjusts the level so that the input of the decision circuit DEC is also at the same level. In the configuration of FIG. 3, since the orthogonalization filter TVF is adaptively adjusted based on the determination value, it is a non-blind type. However, since the orthogonalization filter TVF minimizes the output error, the SINR of its output is maximized, and the operating principle thereof is the same as that proved in the blind form. That is, it is defined by the equation (1) using the inverse matrix of the correlation matrix R.

【0033】[0033]

【発明が解決しようとする課題】上述の通り、これらの
入力信号の直交化により干渉をキャンセルする従来の方
法は、合成係数が収束しなければ、その特性を発揮する
ことができない。しかしながら、その収束を速く確立す
る方法は未だ知られていない。また、非ブラインド形の
ものでは、トレーニングを行うが、トレーニング信号は
あらかじめ受信側で既知である必要がある。
As described above, the conventional method for canceling interference by orthogonalizing these input signals cannot exhibit its characteristics unless the synthesis coefficient converges. However, the method of establishing the convergence quickly is not yet known. In the non-blind type, training is performed, but the training signal needs to be known in advance on the receiving side.

【0034】よって本発明の目的は、上述の点に鑑み、
直交化による干渉キャンセラを用いる通信システムにお
いて、キャンセラの収束を高速化するためのスペクトラ
ム拡散通信装置およびスペクトラム拡散通信方法を提供
することにある。
Therefore, in view of the above points, an object of the present invention is to
It is an object of the present invention to provide a spread spectrum communication device and a spread spectrum communication method for speeding up convergence of a canceller in a communication system using an interference canceller by orthogonalization.

【0035】[0035]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明に係るスペクトラム拡散通信装置は、送信
シンボル系列として相互に直交している直交信号を、各
ユーザが、同期して送信する送信手段と、適応信号処理
により相互相関を除去する直交化フィルタを含む受信手
段とを具備したものである。また、その他のスペクトラ
ム拡散通信装置は、送信シンボル系列として自己相関ピ
ークが鋭い信号を、各ユーザが、同期して送信する送信
手段と、適応信号処理により相互相関を除去する直交化
フィルタを含む受信手段とを具備したものである。
In order to achieve the above object, in a spread spectrum communication apparatus according to the present invention, each user synchronously transmits orthogonal signals which are orthogonal to each other as a transmission symbol sequence. And a receiving means including an orthogonalization filter for removing cross-correlation by adaptive signal processing. In addition, other spread spectrum communication devices include a transmission unit that allows each user to synchronously transmit a signal having a sharp autocorrelation peak as a transmission symbol sequence, and a reception unit that includes an orthogonalization filter that removes cross-correlation by adaptive signal processing. And means.

【0036】本発明に係るスペクトラム通信方法は、送
信側では、送信シンボル系列として相互に直交している
直交信号を、各ユーザが、同期して送信し、受信側で
は、適応信号処理により相互相関を除去する直交化フィ
ルタを用いる。
In the spectrum communication method according to the present invention, on the transmitting side, each user synchronously transmits orthogonal signals that are orthogonal to each other as a transmission symbol sequence, and on the receiving side, cross-correlation is performed by adaptive signal processing. An orthogonal filter that removes is used.

【0037】また、その他のスペクトラム拡散通信方法
は、送信側では、送信シンボル系列として自己相関ピー
クが鋭い信号を、各ユーザが、同期して送信し、各受信
側では、適応信号処理により相互相関を除去する直交化
フィルタを用いる。
Further, in other spread spectrum communication methods, at the transmitting side, each user synchronously transmits a signal having a sharp autocorrelation peak as a transmission symbol sequence, and at each receiving side, cross-correlation is performed by adaptive signal processing. An orthogonal filter that removes is used.

【0038】[0038]

【発明の実施の形態】本発明を適用したスペクトラム拡
散通信システムでは、各ユーザの送信手段は、(1)送
信シンボル系列として相互に直交している直交信号、ま
たは、(2)送信シンボル系列として自己相関ピークが
鋭い信号を同期して送信し(図4〜図6参照)、かつ受
信手段は、(3)それに含まれる直交化フィルタにおい
て適応信号処理により相互相関の除去を行う(図1〜図
3参照)。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In a spread spectrum communication system to which the present invention is applied, the transmitting means of each user is (1) orthogonal signals mutually orthogonal as a transmission symbol sequence, or (2) a transmission symbol sequence. A signal having a sharp autocorrelation peak is synchronously transmitted (see FIGS. 4 to 6), and the receiving means (3) removes cross-correlation by adaptive signal processing in the orthogonalization filter included therein (FIGS. 1 to 1). (See FIG. 3).

【0039】このように送信側において、各ユーザが、
送信シンボル系列として相互に直交している直交信号、
または自己相関ピークが鋭い信号を同期して送信するこ
とが、従来技術と異なっている。
In this way, on the transmitting side, each user
Orthogonal signals that are orthogonal to each other as a transmission symbol sequence,
Alternatively, it is different from the related art that a signal having a sharp autocorrelation peak is synchronously transmitted.

【0040】[0040]

【実施例】まず初めに、本実施例の動作原理を説明す
る。
EXAMPLE First, the operating principle of this example will be described.

【0041】直交化フィルタを用いる方法では、すでに
式(1)で説明したように、係数Wは入力の相関行列R
の逆行列R-1とステアリングベクトルVとの積の形R-1
Vで表すことができる。ステアリングベクトルは一定で
あるから、入力に応じてRの逆行列すなわちR-1が変化
することになる。動作の初期状態においては、Rは不明
であるから、入力信号からRを推定する必要がある。こ
の測定されたRをQで表す。
In the method using the orthogonalization filter, the coefficient W is the input correlation matrix R as already described in the equation (1).
Form of product of inverse matrix R −1 of R −1 and steering vector V R −1
It can be represented by V. Since the steering vector is constant, the inverse matrix of R, that is, R −1 changes according to the input. Since R is unknown in the initial state of operation, it is necessary to estimate R from the input signal. This measured R is denoted by Q.

【0042】Rは本来の収束値であるが、Qは測定で求
められるものである。したがって、Qは徐々にRに収束
するものである。また、QはRの近傍で変動している。
その様子について、詳しく以下に述べる。
Although R is an original convergence value, Q is obtained by measurement. Therefore, Q gradually converges on R. Further, Q fluctuates in the vicinity of R.
The details will be described below.

【0043】コードベクトルをC1 とC2 とする。コー
ドC1 で逆拡散した出力をv1 とする。このとき、時刻
iのv1(i)は、
Let the code vectors be C 1 and C 2 . The output despread with the code C 1 is v 1 . At this time, v 1 (i) at time i is

【0044】[0044]

【数6】 (Equation 6)

【0045】となる。ここで、Tは転置を表す。A1
よびA2 は各コードの受信信号振幅、d1(i)およびd
2(i)は各コードのユーザのデータ系列とする。同様にC
2 で逆拡散した出力v2(i)は、
It becomes Here, T represents transposition. A 1 and A 2 are the received signal amplitude of each code, d 1 (i) and d
2 (i) is the user data series of each code. Similarly C
The output v 2 (i) despread by 2 is

【0046】[0046]

【数7】 (Equation 7)

【0047】となる。明らかに、Is as follows. clearly,

【0048】[0048]

【数8】 (Equation 8)

【0049】である。Is as follows.

【0050】[0050]

【数9】 [Equation 9]

【0051】となる。相関行列Rの(1,2)要素をr
1,2 とすると、
Is as follows. The (1,2) element of the correlation matrix R is r
If 1,2 ,

【0052】[0052]

【数10】 (Equation 10)

【0053】となる。ただし、〈〉は平均を表し、Is as follows. However, <> represents the average,

【0054】[0054]

【数11】 [Equation 11]

【0055】とした。式(11)からわかるように、r
1,2 成分はρに比例している。
[0055] As can be seen from equation (11), r
The 1,2 component is proportional to ρ.

【0056】一方、測定値QはN個のサンプル値の平均
であるから、その(1,2)要素q1,2(i)は、
On the other hand, since the measured value Q is the average of N sample values, its (1,2) element q 1,2 (i) is

【0057】[0057]

【数12】 (Equation 12)

【0058】となる。これは、Is as follows. this is,

【0059】[0059]

【数13】 (Equation 13)

【0060】となる。ただし、Is as follows. However,

【0061】[0061]

【数14】 [Equation 14]

【0062】である。もし、これら2つのデータ系列d
1(i),d2(i)がランダム系列であれば、
Is as follows. If these two data series d
If 1 (i) and d 2 (i) are random sequences,

【0063】[0063]

【数15】 (Equation 15)

【0064】となる。しかしながら、データ系列が0〜
N−1区間で互いに直交していれば、
Is obtained. However, the data series is 0
If they are orthogonal to each other in the N-1 section,

【0065】[0065]

【数16】 (Equation 16)

【0066】とすることができる。このとき、式(1
5)からq1,2(i)=r1,2 となり、Nシンボル目に収束
させることができる。
It can be At this time, equation (1)
From 5), q 1,2 (i) = r 1,2 , and it is possible to converge to the Nth symbol.

【0067】上述では2ユーザの場合について説明した
が、N倍に拡散していれば、Nユーザまで、本来通信で
きるはずである。したがって、N個の直交コードで各ユ
ーザが異なる系列を用いる必要がある。そのためには、
N′≧NのシンボルからなるN′次元の直交コードを用
いる。
In the above description, the case of two users has been described, but if the spread is N times, up to N users should be able to communicate originally. Therefore, it is necessary for each user to use different sequences with N orthogonal codes. for that purpose,
An N′-dimensional orthogonal code composed of N ′ ≧ N symbols is used.

【0068】さて、このような原理にしたがって送信側
に収束を高速化するための手段を導入する方法を、以下
に説明する。
Now, a method of introducing means for speeding up the convergence on the transmitting side according to such a principle will be described below.

【0069】図4は、本発明の一実施例による送信手段
の構成を示す。本図は、移動通信システムにおける基地
局の送信手段の一例である。第1ユーザはデータ系列D
1を送信する。タイミング端子から入力されるタイミン
グ時点で、多重化回路MPX1は入力をトレーニング信
号発生器TR1に切り替える。トレーニング信号発生器
TR1からは、第1ユーザ用の直交信号系列N′シンボ
ルが出力される。多重化回路MPX1の出力シンボル系
列は、通常のスペクトル拡散方式と同様に、拡散回路S
P1で拡散コードにより拡散される。他のユーザも、同
様に動作している。
FIG. 4 shows the structure of the transmitting means according to an embodiment of the present invention. This figure is an example of a transmitting means of a base station in a mobile communication system. First user is data series D
Send 1. At the timing of input from the timing terminal, the multiplexing circuit MPX1 switches its input to the training signal generator TR1. The training signal generator TR1 outputs an orthogonal signal sequence N'symbol for the first user. The output symbol sequence of the multiplexing circuit MPX1 is the spreading circuit S in the same manner as in the normal spread spectrum system.
It is spread by the spreading code at P1. Other users are operating similarly.

【0070】基地局送信の場合にはタイミングを同時に
することは容易であるが、場所的にバラバラに分散して
いる移動機のトレーニング信号を同期させるには、別に
同期のための手段を必要とする。実際には、基地局から
の信号に同期して移動機は動作しているから、この同期
に合わせてタイミングを合わせれば、同期してトレーニ
ング信号を送信することができる。
In the case of base station transmission, it is easy to make the timings the same, but in order to synchronize the training signals of the mobile stations, which are dispersed in different places, a separate means for synchronization is required. To do. Actually, since the mobile device operates in synchronization with the signal from the base station, the training signal can be transmitted in synchronization by adjusting the timing in accordance with this synchronization.

【0071】以上の証明は、伝送路の伝搬が単一パスの
場合であったが、実際の伝送路の伝搬はマルチパス伝搬
であり、トレーニング信号は遅延時間差のある信号に対
しても直交している必要がある。したがって、マルチパ
ス伝搬路では自己相関特性に鋭い単一のピークがあるこ
と、すなわち遅延時間の異なる自分自身の信号に対して
も直交していること、が必要である。
The above proof is that the propagation of the transmission path is a single path, but the actual propagation of the transmission path is multipath propagation, and the training signal is orthogonal to the signal having the delay time difference. Need to be. Therefore, it is necessary for the multipath propagation path to have a single peak with a sharp autocorrelation characteristic, that is, be orthogonal to its own signals with different delay times.

【0072】このようにトレーニング信号を導入するこ
とにより、収束プロセスを高速化することができる。な
お、トレーニング信号は送信側で挿入されるが、ブライ
ンド形の干渉キャンセラではトレーニング信号に関し
て、信号系列の内容、挿入タイミングの位置を、予め受
信側で知る必要はない。
By introducing the training signal in this way, the convergence process can be sped up. Although the training signal is inserted on the transmission side, the blind type interference canceller does not need to know the contents of the signal sequence and the position of the insertion timing on the reception signal in advance on the reception side.

【0073】トレーニング信号の条件は次のようにな
る。
The conditions of the training signal are as follows.

【0074】(i)トレーニング信号の同期複素シンボ
ル系列が正規直交系を形成すること:
(I) The synchronized complex symbol sequence of the training signal forms an orthonormal system:

【0075】[0075]

【数17】 [Equation 17]

【0076】(ii)マルチパスディレースプレッドがあ
るときには、自己、あるいは他ユーザの非同期複素シン
ボル系列(非同期時間差:Δ≠0)と直交しているこ
と:
(Ii) When there is a multipath delay spread, it must be orthogonal to the self or other user's asynchronous complex symbol sequence (asynchronous time difference: Δ ≠ 0):

【0077】[0077]

【数18】 (Equation 18)

【0078】しかしながら、以上のトレーニング系列に
対する条件を同時に完全に満足させることは、原理的に
不可能である。そこで、以下では、上述した条件に近い
コードをトレーニング信号に用い、OMFにおける特性
を具体的な系列について計算機シミュレーションで求め
た。
However, in principle, it is impossible in principle to completely satisfy the above conditions for the training sequence. Therefore, in the following, a code close to the above condition is used for the training signal, and the characteristics in OMF are obtained by computer simulation for a specific series.

【0079】対象とするシステムは以下の通りである: ・変調方式:10kb/s BPSK ・拡散率(プロセスゲイン):16 ・拡散コード:相互相関0.25以下(計算機で選択) ・同期検波(ダイバーシチなし) ・トレーニング信号:16,32シンボル ・パス数:1,2 ・ユーザ数:単一パス:16(OMF),2パス:7
(OMF−RAKE) ・平均Eb/N0:15dB,30dB 係数ベクトルの初期値W(0)=Tからスタートし、ビ
ット誤り率(BER)特性の過渡応答を測定した。トレ
ーニング信号としては、ウォルシュコードおよび直交ゴ
ールドコードを用いた。
The target system is as follows: -Modulation method: 10 kb / s BPSK-Spreading factor (process gain): 16-Spreading code: Cross-correlation 0.25 or less (selected by computer) -Synchronous detection (・ No diversity) ・ Training signal: 16,32 symbols ・ Number of paths: 1, 2 ・ Number of users: Single path: 16 (OMF), 2 paths: 7
(OMF-RAKE) -Average Eb / N0: 15 dB, 30 dB Starting from the initial value W (0) = T of the coefficient vector, the transient response of the bit error rate (BER) characteristic was measured. As the training signal, Walsh code and orthogonal Gold code were used.

【0080】16シンボル長トレーニング信号を用いた
ビット誤り率(BER)の特性を図5に示す。Eb/N
0が15dBでも30dBでも、トレーニング信号がな
いと、3×10-2程度の誤り率を得るのに80シンボル
程度を要する。トレーニング信号(Walsh) を用いれば、
32シンボル程度である。これは、相関行列の誤差がト
レーニング信号の正規直交性により、高速に収束するこ
とによる。
FIG. 5 shows the characteristics of the bit error rate (BER) using a 16-symbol length training signal. Eb / N
Whether 0 is 15 dB or 30 dB, without a training signal, it takes about 80 symbols to obtain an error rate of about 3 × 10 -2 . With the training signal (Walsh),
It is about 32 symbols. This is because the error of the correlation matrix converges at high speed due to the orthonormality of the training signal.

【0081】2パスの静特性を図6に示す(32シンボ
ル長のトレーニング信号を用いている)。本図から明ら
かなように、自己相関特性が比較的シャープで、直交性
も優れている直交ゴールドコードが非常によい収束特性
を示している。
FIG. 6 shows static characteristics of two paths (using a training signal of 32 symbol length). As is clear from this figure, the orthogonal Gold code, which has relatively sharp autocorrelation characteristics and excellent orthogonality, exhibits very good convergence characteristics.

【0082】[0082]

【発明の効果】以上説明した通り、本発明の特徴は、ト
レーニング信号を送信することにより、フェージングが
ほとんどないときでも高速にキャンセラの係数を収束さ
せることができることにある。さらに加えて、(1)送
信するトレーニング信号を受信側で既知である必要はな
いこと、(2)トレーニング信号の同期は下り回線では
同一基板局内であるので容易であること、が挙げられ
る。
As described above, the feature of the present invention is that the coefficient of the canceller can be converged at high speed by transmitting the training signal even when there is almost no fading. Furthermore, (1) the training signal to be transmitted does not need to be known on the receiving side, and (2) the synchronization of the training signal is easy because it is within the same circuit board station on the downlink.

【0083】かくして、本発明によれば、高速にキャン
セラを動作状態にすることができるので、リアルタイム
に信号伝送している伝送路を高速に立ち上げることがで
きる、という格別な効果を得ることができる。
Thus, according to the present invention, since the canceller can be brought into the operating state at high speed, the special effect that the transmission path for transmitting signals in real time can be started up at high speed can be obtained. it can.

【0084】また公衆移動通信システムでは、割り当て
られた有限の周波数バンドを極力有効に利用して、なる
べく多くのユーザを収容する必要があり、直交化による
干渉キャンセラは重要なテクノロジーである。かかる観
点から、本発明は、このような干渉キャンセラを用いる
システムに特に有効である。
Further, in the public mobile communication system, it is necessary to utilize the limited finite frequency band as effectively as possible to accommodate as many users as possible, and the interference canceller by orthogonalization is an important technology. From this point of view, the present invention is particularly effective for a system using such an interference canceller.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】直交化フィルタを有するブラインド形干渉キャ
ンセラの構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a blind interference canceller having an orthogonalization filter.

【図2】図1に示した信号抽出手段EXTRの詳細な構
成図である。
FIG. 2 is a detailed configuration diagram of a signal extraction means EXTR shown in FIG.

【図3】直交化フィルタを有する非ブラインド形干渉キ
ャンセラの構成を示すブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a non-blind type interference canceller having an orthogonalization filter.

【図4】本発明の一実施例による送信手段を示すブロッ
ク図である。
FIG. 4 is a block diagram showing transmitting means according to an embodiment of the present invention.

【図5】単一パスにおける本実施例の収束特性を示す図
である。
FIG. 5 is a diagram showing a convergence characteristic of the present embodiment in a single pass.

【図6】2パスにおける本実施例の収束特性を示す図で
ある。
FIG. 6 is a diagram showing a convergence characteristic of the present embodiment in two passes.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

TR1〜TR4 トレーニング信号発生器 MPX1〜MPX4 多重化回路 SP1〜SP4 拡散回路 COMB 合成回路 TR1 to TR4 training signal generator MPX1 to MPX4 multiplexing circuit SP1 to SP4 spreading circuit COMB synthesizing circuit

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 送信シンボル系列として相互に直交して
いる直交信号を、各ユーザが、同期して送信する送信手
段と、 適応信号処理により相互相関を除去する直交化フィルタ
を含む受信手段とを具備したことを特徴とするスペクト
ラム拡散通信装置。
1. A transmission means for allowing each user to transmit orthogonal signals which are orthogonal to each other as a transmission symbol sequence in synchronization with each other, and a reception means including an orthogonalization filter for removing cross-correlation by adaptive signal processing. A spread spectrum communication device characterized by being provided.
【請求項2】 送信シンボル系列として自己相関ピーク
が鋭い信号を、各ユーザが、同期して送信する送信手段
と、 適応信号処理により相互相関を除去する直交化フィルタ
を含む受信手段とを具備したことを特徴とするスペクト
ラム拡散通信装置。
2. A transmission means for synchronously transmitting a signal having a sharp autocorrelation peak as a transmission symbol sequence to each user, and a reception means including an orthogonalization filter for removing cross-correlation by adaptive signal processing. A spread spectrum communication device characterized by the above.
【請求項3】 送信側では、送信シンボル系列として相
互に直交している直交信号を、各ユーザが、同期して送
信し、 受信側では、適応信号処理により相互相関を除去する直
交化フィルタを用いることを特徴とするスペクトラム拡
散通信方法。
3. On the transmitting side, each user synchronously transmits orthogonal signals that are orthogonal to each other as a transmission symbol sequence, and on the receiving side, an orthogonalization filter that removes cross-correlation by adaptive signal processing is used. A spread spectrum communication method characterized by being used.
【請求項4】 送信側では、送信シンボル系列として自
己相関ピークが鋭い信号を、各ユーザが、同期して送信
し、 各受信側では、適応信号処理により相互相関を除去する
直交化フィルタを用いることを特徴とするスペクトラム
拡散通信方法。
4. On the transmitting side, each user synchronously transmits a signal having a sharp autocorrelation peak as a transmission symbol sequence, and on each receiving side, an orthogonalization filter for removing cross-correlation by adaptive signal processing is used. A spread spectrum communication method characterized by the above.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7305051B2 (en) 2001-05-21 2007-12-04 At&T Corp. Optimum training sequences for wireless systems
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