JPH1028083A - Cdma受信装置 - Google Patents
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Abstract
除去を行うことができるCDMA受信装置を提供する。 【解決手段】 CDMA受信装置10は、アンテナ部1
1、周波数変換部12、複数の干渉除去段21,31か
らなる干渉除去部13、符号判定部14を備え、干渉除
去部13は、1つ、又は複数の干渉除去段21からな
り、各干渉除去段21内部は、局干渉除去部22及び加
算器23を直列に接続して構成し、さらに干渉除去部1
3は、受信信号を取り込み、送信局からの信号を推定し
た推定信号を出力するとともに、この推定信号を用いて
他の送信局からの信号に与える局間干渉量を推定し、こ
の局間干渉量を受信信号から除去した除去誤差信号を出
力する構成とし、これら推定信号を各々重みづけし、除
去誤差信号を小さくするように重み係数を逐次的に更新
するように構成する。
Description
に係り、詳細には、基地局受信システム及び移動局受信
システムに適用可能なCDMA受信装置に関する。
を向上させるための技術の一つとして、CDMA(符号
分割多元接続:Code Division Multiple Access)方式
に関する研究及び開発が盛んに行われている。このCD
MAでは、拡散/逆拡散のプロセスにおいて多重化され
ている希望波以外の他の送信局などからの干渉信号を熱
雑音と同様に扱うことにより、プロセス利得(processi
ng gain)に比例した数の送信局が同じ周波数帯を同時
に使用することが可能となっている。
S:Direct Sequence)では、同一周波数を利用するユ
ーザーなどの送信局は疑似直交したコードで分離されて
いるが、コード間の相関に応じて希望波以外の送信局な
どからの干渉波が希望波に重畳されてしまうため、所望
信号のみ完全に抽出することは困難である。この干渉波
を除去する機能を有する受信装置として、例えば特開平
7−303092号に開示されているものがある。
波の除去は、受信信号から各局各パスの信号を推定し、
これを取り除くことにより相互相関の影響を低減するも
のである。その場合、各局各パスの位相情報が、伝搬路
でどのような影響を受けたかを推定する機能が必要とな
る。
去装置においては、受信信号から他局の信号を除去して
いくが、相互相関の含まれた信号から所望局あるいは所
望パスの信号を推定するため、正確な推定を行うことは
難しい。特に、同じ信号から同時に各局各パスの推定を
行う並列構成の場合、1つずつ各局各パスの信号を除去
していく直列接続に比べて、相互相関の多い信号からの
推定となるため特性が劣化するという問題点があった。
し、正確な干渉除去を行うことができるCDMA受信装
置を提供することを目的とする。
信装置は、複数の送信局からの符号分割多元接続用の信
号を受信する受信手段と、各送信局に割り当てられてい
る各拡散符号に対応した各逆拡散符号を使用して、各送
信局からの信号を受信信号から推定するものであって、
しかも拡散符号間の干渉又は逆拡散符号間の干渉に起因
した局間干渉量を推定し、この局間干渉量を受信信号か
ら除去しながら各送信局からの信号の推定を行い、この
各推定信号を出力する局信号推定手段とを備えたCDM
A受信装置において、局信号推定手段は、M(Mは、2
以上の整数)の送信局からの信号をそれぞれ推定するた
めの、並列に接続したM個の第1の局干渉除去手段〜第
Mの局干渉除去手段を備え、第1の局干渉除去手段〜M
の局干渉除去手段は、受信信号を取り込み第1〜Mの送
信局からの信号を推定した第1〜Mの推定信号を出力す
るとともに、この第1〜Mの推定信号を用いて他の送信
局からの信号に与える局間干渉量を推定し、この局間干
渉量を受信信号から除去した除去誤差信号を出力する構
成とし、第1〜Mの推定信号を各々重みづけし、除去誤
差信号を小さくするように重み係数を逐次的に更新する
ように構成する。
号の硬判定前後の信号の差に基づいて重みを逐次的に更
新するものであってもよく、また、上記CDMA受信装
置は、M個の第1の局干渉除去手段〜第Mの局干渉除去
手段を直列に接続したものであってもよい。
定手段が、パスダイバーシティに必要な数だけ、M×L
(Lは2以上)個の局干渉除去手段を備え、同じ局で異
なるパスに対応するL個の局干渉手段を直列又は、並列
に接続するようにしてもよく、また、上記CDMA受信
装置は、局信号推定手段が、接続されたM個又は(M×
L)個の第1の局干渉除去手段〜第M又は第(M×L)
個の局干渉除去手段を一つの干渉除去段として構成し、
しかもこの干渉除去段を少なくともK以上(Kは2以上
の整数)備え、第1の干渉除去段の第1の推定信号〜第
M又は第(M×L)の推定信号と、受信信号から推定信
号を除去した除去誤差信号を第2の干渉除去段に与え、
第Kの干渉除去段の局干渉除去手段は、局干渉除去段を
並列に接続した場合は第K−1の干渉除去段からの、直
列に接続した場合は1つ前に処理を行う局干渉除去手段
からの除去誤差信号と第K−1の干渉除去段の第1の推
定信号から再推定し、該推定信号を出力するとともに、
除去誤差信号から推定信号を除去した除去誤差信号を出
力する構成としてもよい。
を複数のタップ係数を持つディジタルフィルタで構成し
たものであってもよく、また、上記CDMA受信装置
は、重み係数の更新周期を最大フェージング周波数に基
づいて決定するものであってもよい。
は、基地局受信システム及び移動局受信システム等に用
いられるCDMA受信装置に適用することができる。
本原理を説明する。
ースバンドでの送信信号は、一般に数1に示す式(1)
で表すことができる。
局iが実際に送信した送信データ、diは送信したいシ
ンボルデータの値であり、この値は例えば、+1又は−
1で表される。ΡNiは送信局iが使用している拡散コ
ード列であり、PNi(n)は時刻nにおける送信デー
タを拡散する拡散データである。ベースバンドでの受信
信号r(n)は全送信局、M局分の送信信号の和と見な
すことができ、数2に示す式(2)によって表すことが
できる。
る位相の変化成分であり、1シンボル内では一定と考え
られる。相関検波によって送信局iの信号を検出する場
合には、受信信号r(n)と送信局iの拡散コードPN
i(n)との相関演算を1シンボルの区間行うことによ
り復調する。1つのシンボル相関検波出力(シンボル相
関値)Riは数3に示す式(3)によって表すことがで
きる。
ボル区間長)としている。式(3)の右辺第1項が送信
局iの送信データであり、第2項は送信局i以外のM−
1局分の干渉信号となる。
パイロット信号を用いることにより、伝搬路による位相
の変化成分ziを推定し、受信信号にziの推定値zi′
の共役zi′*を掛けることにより位相の引き戻しを行
う。位相の引き戻されたシンボル相関検波出力は以下の
数4に示す式(4)で表される。
からの相互相関による干渉(上記式(4)の第2項)の
ため、相関検波出力Ri′には正確なシンボルデータdi
と完全には一致せず、復調データにビット誤りが発生す
る。
得られる前に、その送信局が他の局に与える干渉波信
号、つまり、上記式(4)の右辺第2項の信号rjを推
定し、他の局が復調に使用する受信信号時から除去する
ものである。その際に、重み計数を導入して伝送路の推
定誤差を修正する。このような干渉除去操作を繰り返し
ながら、各送信信号を推定し、上記式(4)の右辺第2
項の干渉量を低減することで誤り率の低い復調信号を得
るものである。
i″とする。その値に対して、再度位相の変化zi′を与
えて拡散符号ΡNi(n)を用いて再拡散する。再拡散
された信号を受信信号がら減じると、除去誤差信号ei
(n)は数5に示す式(5)で表される。
近いほど、送信局iの信号を正しく再生しており、除去
誤差信号は小さくなる。
除去誤差信号を小さくするのが、本発明の特徴である。
重み係数wiを導入し、この値を例えば|e(n)|2が
小さくなるようにLMSなどのアルゴリズムを用いて逐
次的に更新する。
(n)には、送信局iの信号が含まれない。そのため、
相互相関による干渉が減少しており、このe(n)から
第i+1局の信号を推定すれば、精度よく推定ができる
ことになる。つまり、今、抽出したい送信局以外のでき
るだけ多くの局の信号を除去しておけば、相互相関が減
少し、精度は更に向上する。
返すことによって信号の干渉を除去するものである。ま
た、レイク(Rake)合成を考えた場合は、各パスについ
ても行う。
として、この1段を複数回繰り返すことによってより正
確に干渉を除去することも考えられる。
には全ての局の信号が除去されており、数7に示す式
(7)で表される。
の信号を判定するためには、1段で除去したdi′×z
i′×wi×PNi(n)を加えてやればよい。これは、
e(n)をPNiとの相関演算処理を行なった後に、d
i′×zi′×wiを加えても同じである。その後、伝搬
路推定からの処理を1段と同様に行う。2段目では、
今、処理を行う送信局i以外の信号は、除去での誤差分
しか影響を与えないので、推定精度は向上する。
修正の処理を行うものであるから、前段から加えたd
i′×zi′×wi′は再拡散を行う前に取り除く必要が
ある。
成を示すブロック図であり、無線基地局に適用したCD
MA受信装置の機能構成図である。
アンテナ部11、周波数変換部12、干渉除去部13及
び符号判定部14から構成される。
であり、干渉除去部において干渉除去段内の局干渉除去
部を直列に接続した場合のブロック図である。
又は複数の干渉除去段21からなり、各干渉除去段21
内部は、局干渉除去部22及び加算器23を直列に接続
した構成となっている。
の構成を示す図であり、干渉除去部において干渉除去段
内の局干渉除去部を並列に接続した場合のブロック図で
ある。
複数の干渉除去段31からなり、各干渉除去段は局干渉
除去部32を並列に接続し、加算器33で加算する構成
となっている。
除去部22の構成例であり、図3に示す干渉除去段31
の局干渉除去部32も同様な構成をとる。
干渉除去部22,32は、拡散符号発生部41、相関検
波部42、伝搬路推定部43、共役複素計算部44、硬
判定部45、再拡散部46及び重み係数算出部47から
なる。
部の構成例である。
去部50は、拡散符号発生部51、相関検波部52、伝
搬路推定部53、共役複素計算部54、硬判定部55、
再拡散部56、重み係数算出部57、拡散符号遅延部5
8、レイク合成部59及びパス合成部60からなる。
除去部50は、図4に示す局干渉除去部22に、拡散符
号遅延部58、レイク合成部59、パス合成部60が付
加された構成となる。また、相関検波部52、伝搬路推
定部53、共役複素計算部54、再拡散部56、重み係
数算出部57などは、レイク合成するパスの数だけ必要
になる。
て、重み係数を複数のタップ係数を持つディジタルフィ
ルタで構成してもよく、また、重み係数の更新周期を最
大フェージング周波数に基づいて決定する態様であって
もよい。
信装置10の動作を説明する。
12で周波数変換され、べースバンド信号として出力さ
れ干渉除去部13に与えられる。
の信号、M局分のシンボル推定値が出力される。M局分
のシンボル推定値は符号判別部4に与えられ、各局の信
号は符号判定部14で判定される。符号判別部4はそれ
ぞれのシンボル推定値に対して符号判定を行うために、
例えば、ビタビ復号処理を行い、M局分のデイジタル符
号による再生出力を得るようにする。
段m局の局干渉除去部には、前の局干渉除去部22から
の除去誤差信号Es(k,m−1)と前段の判定信号D
s(k−1,m)と本局干渉処理後の除去誤差信号Es
(k,m)が入力される。
行なった後、新たな判定信号Ds(k,m)が次段に出
力される。また、新たな除去誤差信号は、次の局干渉除
去部に出力されるとともに、本実施形態の特徴である重
み係数の算出に用いるために入力される。但し、1段目
の干渉除去には判定信号の入力はない。また、1段目、
1局目の局干渉除去部には除去誤差信号の代わりにベー
スバンド信号が入力される。
続した場合も、同様の動作となる。すなわち、k段m局
の局干渉除去部32には、前段の除去誤差信号Ep(k
−1)と前段の判定信号Dp(k−1,m)と本段後の
除去誤差信号Ep(k)が入力される。それらの信号か
ら、局干渉除去部で処理を行なった後、新たな判定信号
Dp(k,m)が次段に出力される。
独立に行うものであったが、本実施形態では同じ段の局
干渉除去部は、同じ誤差除去信号によって重みが更新さ
れるため、相互の影響を受けた状態での制御となる。そ
のため、本実施形態による改善効果は直列構成の場合に
比べて大きい。
共通である。
を説明する。
で処理の対象となる局と同じ拡散符号を発生させる。こ
れは、各段共通のものが使用できる。
信号E(k,m−1)(直列構成のEs(k,m−1)
但し、各段の最初の局干渉除去部ではEs(k−1,
M)、並列構成のEp(k−1))について相関演算、
すなわち逆拡散を行う。更に、前段の同一局同一パスの
判定信号D(k−1,m)(直列構成のDs(k−1,
m)、並列構成のDp(k−1,m))と合成し、伝搬
路で受けたの位相変化の共役Z′*(k,m)を掛け
て、伝搬路での影響を除去する。
に挿入されているパイロット信号などを用いて伝搬路に
よって生じた位相の変化の推定値Z′(k,m)を求め
る。共役複素計算部44では伝搬路推定値42で求めた
伝搬路推定値Z′(k,m)の共役複素数Z′*(k,
m)を出力して、相関検波部42に渡す。
れ伝搬路の影響が除去された信号から、符号の判定を行
い、判定された符号がとるべき位相を持つ信号を出力す
る。
力信号に対して、伝搬路推定値Z′(k,m)と重み係
数W(k,m)を掛け、更に相関検波部42で加えた前
段の判定信号D(k−1,m)を除去する。これによ
り、第1段では各局あるいは各パスの信号を推定し、そ
れらを受信信号から除去する処理が行われ、それ以降の
段では前段の干渉除去との修正部分のみが出力されるこ
とになる。更に、その局に割り当てられた拡散符号で再
拡散したものが、本局干渉除去部の出力P(k,m)と
なる。
推定して再拡散して除去し、その除去誤差信号に対して
次の干渉除去を行うものであるから、信号の推定が正し
く行われれば、除去誤差信号は小さくなる。しかし、他
局の信号による干渉のため、正確な推定は難しい。そこ
で、除去誤差信号を観測し、それが小さくなるように推
定した信号を修正して、干渉除去の効果を大きくするの
が本実施形態の特徴である。
(k,m)のパワーが小さくなるように、再拡散部46
で使用する各パスに掛ける重み係数を算出する。重み係
数の算出には、例えば逐次最小2乗法などが適用でき
る。
う場合も、基本的な動作は同じである。
渉除去部で処理の対象となる局の信号は、伝搬路に応じ
た遅延が拡散符号遅延部58で与えられる。
してレイク合成部59で例えば最大比合成などによる合
成を行い、その出力Vhを硬判定すること、再拡散後の
信号はパス合成部60で合成されることを除けば、他の
処理は前記図4の場合と同様であり、図4で説明した処
理が各パスごとに行われることになる。
経過して受信された信号について硬判定以外、並列的に
処理するものと考えられる。
DMA受信装置10は、アンテナ部11、周波数変換部
12、複数の干渉除去段21,31からなる干渉除去部
13、符号判定部14を備え、干渉除去部13は、1
つ、又は複数の干渉除去段21からなり、各干渉除去段
21内部は、局干渉除去部22及び加算器23を直列に
接続して構成し、さらに干渉除去部13は、受信信号を
取り込み、送信局からの信号を推定した推定信号を出力
するとともに、この推定信号を用いて他の送信局からの
信号に与える局間干渉量を推定し、この局間干渉量を受
信信号から除去した除去誤差信号を出力する構成とし、
これら推定信号を各々重みづけし、除去誤差信号を小さ
くするように重み係数を逐次的に更新するように構成し
ているので、局干渉除去部22で精度よく信号の推定が
行うことができ、より正確な干渉除去を行うことができ
る。
場合、従来例は独立に局の信号を推定していたため、性
能が良くなかった。しかし、本実施形態では重みは各段
で同じ除去誤差信号が小さくなるように制御されるの
で、各局干渉除去部が連動して信号を除去し、性能が向
上する。
装置10は、干渉除去部13において、各干渉除去段に
おける推定信号を各々重みづけし、各局各パスの推定信
号を修正するようにする。ここで、推定信号が正確であ
るほど、干渉の除去が行われた信号のパワーは減少する
はずである。ゆえに、修正で利用する重み係数は、上記
除去誤差信号を小さくするように逐次的に更新すればよ
い。
信装置において、他局からの信号による相互相関の影響
を低減するために、それぞれの局の推定信号に逐次に更
新する重み係数を掛けることにより、除去した結果であ
る除去誤差信号のパワーが小さくなる、すなわち局干渉
除去部で精度よく信号の推定が行うことができ、より正
確な干渉除去を可能になる。
る、換言すれば、受信信号からより多くの干渉信号が除
去されたことになり、相互相関が減少し、より正確な受
信できる。よって、セル容量が増加する。特に、局干渉
除去部が並列に接続されている場合、同じ除去誤差信号
に基づいて重み係数が算出されるので、各局の干渉除去
が相互に連動して行われ、干渉除去の性能向上が顕著と
なる。
かった場合の誤り率特性を示す図であり、この図は、前
記図3に示した局干渉除去部を並列に接続し、前記図5
に示すレイク合成を行う構成の場合のものである。ま
た、干渉除去段は3段である。
波数が40Hzの等レベルの2波レイリーフェージング
を受ける状況下での平均誤り率を示している。
に比べて8局の場合で37.7%、12局の場合で4
3.2%に誤り率が大幅に減少した。
の積を取り信号の修正の処理を行う場所として、以下の
ような伝搬路推定部の出力部分の構成も考えられる。
除去部の構成例を示す図であり、図4と同一構成部分に
は同一符号を付している。
は、拡散符号発生部41、相関検波部42、伝搬路推定
部43、共役複素計算部44、硬判定部45、再拡散部
71、重み係数算出部72、積算器73、遅延器74及
び加算器75からなり、上記重み係数算出部72、積算
器73、遅延器74及び加算器75は全体として畳み込
み演算部76を構成する。
との畳込み演算によって、修正を行うものである。図7
及び図8では複数の係数W1W2,…,WNを持つ例を示
したが、係数が1つの場合でも同様に実現できる。
示すものも考えられる。これは、局干渉除去部を直列に
接続し、重み係数の更新には各干渉除去段の最後の除去
誤差信号を利用するものである。
施形態と同様な効果を得ることができる。
装置を、上述したような基地局受信システムや移動局受
信システムに適用することもできるが、勿論これには限
定されず、CDMA受信を行う通信システムであれば全
ての装置(例えば、移動体通信端末)に適用可能である
ことは言うまでもない。
等を構成する回路、フィルタ等の種類、数及び接続方法
などは前述した上述の実施形態に限られないことは言う
までもない。
信号推定手段が、Mの送信局からの信号をそれぞれ推定
するための、並列に接続したM個の第1の局干渉除去手
段〜第Mの局干渉除去手段を備え、第1の局干渉除去手
段〜Mの局干渉除去手段は、受信信号を取り込み第1〜
Mの送信局からの信号を推定した第1〜Mの推定信号を
出力するとともに、この第1〜Mの推定信号を用いて他
の送信局からの信号に与える局間干渉量を推定し、この
局間干渉量を受信信号から除去した除去誤差信号を出力
する構成とし、第1〜Mの推定信号を各々重みづけし、
除去誤差信号を小さくするように重み係数を逐次的に更
新するように構成しているので、局干渉除去手段におい
て精度よく信号の推定が行うことができ、より正確な干
渉除去を行うことができる。
を基地局受信システムや移動局受信システムに適用する
ことで、システムの受信性能を改善することができる。
信装置の構成を示すブロック図である。
す図である。
す図である。
去部の構成を示す図である。
成を行う局干渉除去部の構成を示す図である。
誤り率特性図である。
除去部の構成を示す図である。
除去部の構成を示す図である。
去部の構成を示す図である。
波数変換部、13 干渉除去部、14 符号判定部、2
1,31 干渉除去段、22,32,50,70 局干
渉除去部、23,33,75 加算器、41,51 拡
散符号発生部、42,52 相関検波部、43,53
伝搬路推定部、44,54 共役複素計算部、45,5
5 硬判定部、46,56,71 再拡散部、47,5
7,72重み係数算出部、58 拡散符号遅延部、59
レイク合成部、60 パス合成部、73 積算器、7
4 遅延器、76 畳み込み演算部
Claims (7)
- 【請求項1】 複数の送信局からの符号分割多元接続用
の信号を受信する受信手段と、 各送信局に割り当てられている各拡散符号に対応した各
逆拡散符号を使用して、各送信局からの信号を上記受信
信号から推定するものであって、しかも上記拡散符号間
の干渉又は上記逆拡散符号間の干渉に起因した局間干渉
量を推定し、この局間干渉量を上記受信信号から除去し
ながら各送信局からの信号の推定を行い、この各推定信
号を出力する局信号推定手段とを備えたCDMA受信装
置において、 上記局信号推定手段は、M(Mは、2以上の整数)の送
信局からの信号をそれぞれ推定するための、並列に接続
したM個の第1の局干渉除去手段〜第Mの局干渉除去手
段を備え、 上記第1の局干渉除去手段〜Mの局干渉除去手段は、上
記受信信号を取り込み第1〜Mの送信局からの信号を推
定した第1〜Mの推定信号を出力するとともに、この第
1〜Mの推定信号を用いて他の送信局からの信号に与え
る局間干渉量を推定し、この局間干渉量を上記受信信号
から除去した除去誤差信号を出力する構成とし、 上記第1〜Mの推定信号を各々重みづけし、上記除去誤
差信号を小さくするように重み係数を逐次的に更新する
ことを特徴とするCDMA受信装置。 - 【請求項2】 上記請求項1記載のCDMA受信装置に
おいて、 各局の信号の硬判定前後の信号の差に基づいて重みを逐
次的に更新することを特徴とするCDMA受信装置。 - 【請求項3】 上記請求項1又は2の何れかに記載のC
DMA受信装置において、 上記M個の第1の局干渉除去手段〜第Mの局干渉除去手
段を直列に接続したことを特徴とするCDMA受信装
置。 - 【請求項4】 上記請求項1、2又は3の何れかに記載
のCDMA受信装置において、 上記局信号推定手段は、パスダイバーシティに必要な数
だけ、M×L(Lは2以上)個の局干渉除去手段を備
え、 同じ局で異なるパスに対応するL個の局干渉手段を直列
又は、並列に接続することを特徴とするCDMA受信装
置。 - 【請求項5】 上記請求項1、2、3又は4の何れかに
記載のCDMA受信装置において、 上記局信号推定手段は、接続されたM個又は(M×L)
個の第1の局干渉除去手段〜第M又は第(M×L)個の
局干渉除去手段を一つの干渉除去段として構成し、しか
もこの干渉除去段を少なくともK以上(Kは2以上の整
数)備え、 第1の干渉除去段の第1の推定信号〜第M又は第(M×
L)の推定信号と、受信信号から推定信号を除去した除
去誤差信号を第2の干渉除去段に与え、 第Kの干渉除去段の局干渉除去手段は、局干渉除去段を
並列に接続した場合は第K−1の干渉除去段からの、直
列に接続した場合は1つ前に処理を行う局干渉除去手段
からの除去誤差信号と第K−1の干渉除去段の第1の推
定信号から再推定し、該推定信号を出力するとともに、
上記除去誤差信号から推定信号を除去した除去誤差信号
を出力する構成としたことを特徴とするCDMA受信装
置。 - 【請求項6】 上記請求項1、2、3、4又は5の何れ
かに記載のCDMA受信装置において、 上記重み係数を複数のタップ係数を持つディジタルフィ
ルタで構成するようにしたことを特徴とするCDMA受
信装置。 - 【請求項7】 上記請求項1、2、3、4、5又は6の
何れかに記載のCDMA受信装置において、 上記重み係数の更新周期を最大フェージング周波数に基
づいて決定することを特徴とするCDMA受信装置。
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