JPH1188247A

JPH1188247A - スペクトル拡散信号のレイク受信方法

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Publication number: JPH1188247A
Application number: JP24674297A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Ono; 茂小野
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1997-09-11
Filing date: 1997-09-11
Publication date: 1999-03-30
Anticipated expiration: 2017-09-11
Also published as: JP3095065B2; US5999560A

Abstract

(57)【要約】【課題】複数の受信アンテナを用いて行う、スペクト
ル拡散信号のレイク受信方法において、スペースダイバ
ーシティ効果とパスダイバーシティ効果を従来より小さ
い規模で効率よくできるようにする。【解決手段】複数の受信アンテナとフィンガー部の接
続を固定することなく、各アンテナブランチにおけるマ
ルチパス伝搬路毎の受信状態に応じて各フィンガー部に
対するアンテナ出力の接続を切り替え、レイク合成の対
象となるフィンガー部の選択を制御する。さらに受信状
態が一定の条件を満足しないフィンガー部をレイク合成
の対象から除外する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、移動体通信におい
てスペクトル拡散された信号を受信するレイク受信方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】スペクトル拡散通信方式は、耐干渉性、
耐妨害性に優れ、マルチパス環境下でも良好な受信特性
が実現できるものとして、近年移動体通信への応用が検
討されている。スペクトル拡散通信方式では、拡散周波
数が高いため、マルチパス伝搬路の違いを区別でき、レ
イク受信が適用できる。レイク受信方式は、マルチパス
伝搬路をパス毎に分離すると共に各パスの伝搬路特性を
推定し、各パスの受信信号に対してそれぞれの伝搬路特
性を補償した後に同相合成することにより、パスダイバ
ーシティ効果を実現する技術である。レイク受信方式に
おいて、このマルチパス伝搬路のパス毎の特性の推定と
その補償を行う部分をフィンガーと言う。尚、フィンガ
ーには、スペクトル拡散符号を逆拡散する相関部も含ま
れる（文献１：ＡｎｄｒｅｗＪ．Ｖｉｔｅｒｂｉ、Ｃ
ＤＭＡ−ＰｒｉｎｃｉｐｌｅｓｏｆＳｐｒｅａｄ
ＳｐｅｃｔｒｕｍＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｎｏ、Ａｄ
ｄｉｓｏｎ−ＷｅｓｌｅｙＰｕｂｌｉｓｈｉｎｇＣ
ｏｍｐａｎａｙ、ｐ．８９、１９９５年）。

【０００３】レイク受信は、マルチパス伝搬路の伝搬路
遅延が拡散周波数によってパス毎に分離できる場合、パ
スダイバーシティ効果により極めて有効な受信方式とな
る。しかし、都市部のようにマルチパス伝搬路間の伝播
距離の差が小さい場合、拡散周波数によってはパス分離
ができないため、パス毎の受信信号にはフラットフェー
ジングが現れる。フラットフェージングによる受信特性
の劣化に対応するためには、アンテナを複数用意するス
ペースダイバーシティ技術が効果がある。このため、ス
ペクトル拡散受信方式の特性を改善する方式として、レ
イク受信によるパスダイバーシティ効果と複数アンテナ
によるスペースダイバーシティ効果を融合しようとする
ものが提案されている。

【０００４】例えば、文献２：（特開平８−２３７１７
１「スペクトル拡散通信受信装置」）では、アンテナを
複数用意し、各アンテナブランチ毎に独立にレイク受信
した受信レベルを測定し、最も受信レベルの高いブラン
チを選択する方法が提案されている。また、文献３：
（東、大野、“ＤＳ−ＣＤＭＡにおける内挿型同期検波
ＲＡＫＥのパス／スペースダイバーシチ複合効果、”電
子情報通信学会総合大会予行集Ｂ−４１０、１９９５
年）及び文献４：（唐沢、岩井、塩川、“ＣＤＭＡ移動
通信の基地局受信におけるスペース・パスハイブリッド
ダイバーシティ方式、電子情報通信学会技術報告、ＳＡ
Ｔ９３−１２、ｐｐ．４１−４７、１９９３年）では、
アンテナブランチの切り替えではなく、アンテナブラン
チ毎に受信されるマルチパス成分を全て同相合成するこ
とで、パスダイバーシティとスペースダイバーシティの
融合効果を得る方式が提案されている。更に、文献５：
（安藤、佐和橋、“ＤＳ−ＣＤＭＡマルチパイロットブ
ロックによるチャネル推定ＲＡＫＥのスペースダイバー
シティ特性、電子情報通信学会総合大会、Ｂ−５−１
３、１９９７年）では、スペースダイバーシティとパス
ダイバーシティの融合効果がシミュレーション実験によ
り確認されている。

【０００５】これら従来技術の内、文献２のブランチ毎
に切り替える構成に比べ、文献３、文献４、及び文献５
で提案されているような、アンテナブランチ毎に受信さ
れるマルチパス成分を全て同相合成する構成の受信特性
が優っており、本発明は後者の方式に属する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来技術の第一の問題
点は、ダイバーシティ受信アンテナ毎に接続されるフィ
ンガーが固定的であることである。都市部はビルに囲ま
れているため、伝搬路はマルチパス数が多いばかりでな
く、特に移動体通信の場合、パスの生成や消失が著し
く、パス数が時々刻々変動する。また、シャドウイング
の影響で、アンテナブランチ毎の受信特性も短時間に変
動する。このため、最適な受信構成を構築するには、ア
ンテナブランチとフィンガーの接続を固定するのは望ま
しくないと考えられる。

【０００７】図２および図３は、それぞれ文献２および
文献３におけるレイク受信方式の構成を示すブロック図
であり、いずれもアンテナブランチ毎に一定の数のフィ
ンガーが固定的に接続されており、図２の場合は、レイ
ク合成がアンテナブランチ毎に行われ、受信レベルの高
いアンテナブランチが選択され、図３の場合は両アンテ
ナブランチのフィンガー出力のすべてがレイク合成され
ている。また、文献２、文献３、文献４のようにアンテ
ナブランチ毎に固定のフィンガーを割り当てると、必要
なフィンガー数がブランチ数の倍数となり、受信機のサ
イズが大きくなるという問題もある。

【０００８】従来技術の第二の問題点は、同相合成対象
となるブランチ或いはパスが少数シンボルの受信により
瞬時的に切り替わり、ブランチ或いはパス毎に受信され
る受信信号の瞬時変動に追随し過ぎることである。上述
したように都市部などではマルチパス数が多いため、パ
ス当たりの信号電力対雑音電力比（Ｅｂ／Ｎｏ）或いは
信号電力対干渉電力比（Ｅｂ／Ｉｏ）が小さいという性
質を持つ。このとき、希望受信信号以外の成分も多くな
り、瞬時的には高い相関を得られた受信信号に着目して
行ったパスの選択が、平均的には受信特性を向上させる
補償がないという問題がある。特にレイク合成が正しく
動作するためには、各パスの伝搬特性が統計的に独立で
あることと、各フィンガーが正しい受信信号を処理して
いることが必要である。

【０００９】スペクトル拡散通信方式においては、他局
からの干渉や自分自身のマルチパスの影響を受け、パス
当たりのＥｂ／ＮｏやＥｂ／Ｉｏが悪くなると、擬似的
に高い相関が現れ、この擬似相関ピークに基いてレイク
合成するパスを選択すると、受信特性がかえって劣化し
てしまう。したがって、レイク合成の対象とするフィン
ガーは、本来、受信信号の特性に応じて選択する必要が
あり、特にレイク合成対象とするパスには平均的な受信
特性を向上させるものを選択する必要がある。更に、マ
ルチパス変動やアンテナブランチ毎の受信信号の変動は
本来確率的であるため、瞬時的に高い相関値を得たから
と言って、平均的な正しいパスあるいはブランチを捕捉
しているという補償はない。瞬時的な変動により誤った
パスを捕捉しないためには、同期保護の機構を組み込む
必要がある。

【００１０】本発明の目的は、スペースダイバーシティ
効果とパスダイバーシティ効果の融合を従来より小さい
規模で効率良く実現することができるスペクトル拡散信
号のレイク受信方法を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明のスペクトル拡散
信号のレイク受信方法は、各アンテナブランチにおける
マルチパス伝搬路毎の受信状況に応じて各フィンガー部
に対する各アンテナ出力の接続先を切り換え、レイク合
成の対象となるフィンガー部の選択を制御する。

【００１２】マルチパス伝搬路毎の受信状況は、アンテ
ナブランチ毎に求める平均的な遅延プロファイルに基づ
いて判断することができる。

【００１３】マルチパス伝搬路毎の受信状況が一定の条
件を満足しないときは、フィンガー部の選択に拘らず、
そのような一定の条件を満足しないマルチパス伝搬路に
割り当てられたフィンガー部をレイク合成の対象から除
外する。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図面
を参照して詳細に説明する。以下の説明は、送受両側で
既知であるパイロットシンボルを定期的に送信するスペ
クトル拡散方式を想定する。

【００１５】図１は、本発明に従うレイク受信装置の構
成例を示すブロック図である。本例では２アンテナブラ
ンチを備え、レイク受信のために復調器であるフィンガ
ーを８個備えている。図１では、煩雑さを避けるため、
第１のフィンガーであるフィンガー＃１と第８のフィン
ガーであるフィンガー＃８のみが記載されている。他の
フィンガーは省略されているが、同一の構成になってい
る。

【００１６】図１において、ブランチ＃１入力端子１０
とブランチ＃２入力端子２０からは、それぞれのアンテ
ナブランチが受信した受信信号が入力される。それぞれ
の入力端子から供給される受信信号は、フィンガー＃１
のスイッチ１００からフィンガー＃８のスイッチ２００
までのそれぞれのフィンガーに備わっているスイッチに
供給されると共に、ブランチ＃１遅延プロファイル計算
部３１０とブランチ＃２遅延プロファイル計算部３２０
に供給される。ブランチ＃１遅延プロファイル計算部３
１０とブランチ＃２遅延プロファイル計算部３２０で
は、送信信号のレプリカを用いて、受信信号から遅延プ
ロファイルを計算する。遅延プロファイルは、送信レプ
リカと受信信号との相関電力値で表されている。遅延プ
ロファイルを計算するための積分時間や遅延プロファイ
ルを計算する間隔（計算の開始および終了のタイミン
グ）は予め定められているか、受信特性に応じて外部か
ら指定されるような構成にしてもよい。この積分時間
は、パスの瞬時変動を吸収する効果を持つ。各遅延プロ
ファイル計算部で計算される遅延プロファイルは、上記
積分時間に応じた時間単位でパス制御部３３０へ出力さ
れる。

【００１７】パス制御部３３０では、ブランチ＃１遅延
プロファイル計算部３１０とブランチ＃２遅延プロファ
イル計算部３２０で計算された遅延プロファイルに基づ
き、フィンガー部に接続するアンテナとフィンガー部の
相関器が行う逆拡散のタイミングを決定する。パス制御
部３３０の動作は以下の通りである。

【００１８】１）まず、ブランチ＃１及びブランチ＃２
両方のアンテナの受信信号から計算される遅延プロファ
イルから、相関電力ピークを与えるＭ個の位置（以下ピ
ーク出力位相と呼ぶ）を検出する（Ｍはフィンガー部の
総数とする）。ただし、ここでＭ個のピーク出力位相の
間隔は、例えば０．７５チップ以上離れている必要があ
る。また、このとき、Ｍ個のピーク出力位相の近傍、例
えば、１シンボル以上離れた位置における相関電力を平
均して、平均雑音電力レベルを推定する。

【００１９】２）次に、現在、各フィンガー部に割り当
てられているアンテナ及び逆拡散タイミングと、１）で
検出されたピーク出力位相との比較を行い、現在各フィ
ンガー部に割り当てられているアンテナ及び逆拡散タイ
ミングを変更するべきか否かを判定するため、各フィン
ガー部が有効なマルチパス伝搬路を捉えているか判断す
る。各フィンガー部の内、既に割り当てられているアン
テナでの逆拡散タイミングが、検出されたピーク出力位
相との位相差が例えば±０．７５チップ以内である場
合、そのフィンガーは同期状態にある（有効なマルチパ
ス伝搬路を捉えている）と判断し、既に割り当てられて
いるパラメータを更新しない。一方、そのようなピーク
出力位相が見つけられなかったフィンガーは、非同期状
態にある（有効なマルチパス伝搬路を捉えていない）と
判断する。尚、ここでの逆拡散タイミングは、ピーク出
力位相と同様の遅延プロファイル上の位置に換算されて
いるものとする。

【００２０】３）検出されたピーク出力移動の内、各フ
ィンガーに割り当てられているアンテナの逆拡散タイミ
ングとの位相差が例えば±１チップ以上離れているもの
がある場合、そのピーク出力位相を有効ピーク出力位相
候補と判断する。また、有効ピーク出力位相候補の内、
±０．７５チップ以内に２回連続して現れた有効ピーク
出力位相候補を有効ピーク出力位相とする。

【００２１】４）例えば、２回連続して非同期状態と判
断されたフィンガーがある場合、有効ピーク出力位相が
あれば、それを新たなアンテナ及び逆拡散タイミングと
して割り当てる。また、有効ピーク出力位相が無い場
合、非同期状態にあるフィンガー部の出力信号をレイク
合成の対象にしないようにレイク合成部に指令を送る。
一方、非同期状態と判断される回数が例えば連続２回に
満たない場合、当該フィンガー部に割り当てられている
パラメータの変更は行わない。

【００２２】５）各フィンガー部への割り当てが決定さ
れたアンテナ及び逆拡散タイミングをフィンガー部に出
力する。

【００２３】上記のパス制御部３３０で検出されたピー
ク出力位相の情報は各フィンガー部の相関器１１０・・
・２１０へ、アンテナブランチ情報は各フィンガー部の
スイッチ１００・・・２００へ、レイク合成対象とする
フィンガー部の情報はレイク合成部４００へ出力され
る。

【００２４】各フィンガー部＃１・・・８の動作は以下
の通りである。スイッチ１００・・・２００では、パス
制御部３３０より指定されるブランチの受信信号を選択
して、相関器１１０・・・２１０へ供給する。相関器１
１０・・・２１０は、パス制御部３３０で指定される位
相点から受信信号を逆拡散し、それを重み係数推定部１
２０・・・２２０と重み付け回路１３０・・・２３０へ
出力する。重み係数推定部１２０・・・２２０は、相関
器１１０・・・２１０から供給される受信信号の平均値
に基いて、当該区間のチャネル推定を行う。推定された
重み係数の共役複素数が重み付け回路１３０・・・２３
０で入力受信信号に掛けられ、レイク合成部４００へ出
力される。チャネル推定の方法は、パイロットシンボル
やプレアンブルシンボルを用いて行うことができる。パ
イロットシンボルを用いたチャネル推定の方法は、例え
ば、文献１の８９頁や、文献５或いは文献６：（東、太
口、大野、“ＤＳ／ＣＤＭＡにおける内挿型同期検波Ｒ
ＡＫＥの特性、”電子情報通信学会研究会報告、ＲＣＳ
９４−９８、ｐｐ．５７−６２、１９９４年）に詳しく
論じられている。レイク合成部４００は、パス制御部３
３０で指定されたレイク合成対象外のフィンガーを除い
て、各フィンガーから供給される重み付けされた受信信
号を同相加算して、出力端子３０から出力する。

【００２５】

【発明の効果】アンテナブランチ毎の受信特性に応じて
各アンテナに接続するフィンガー部を選択制御すること
により、従来より小さい規模で、スペースダイバーシテ
ィ効果とパスダイバーシティ効果を実現できる効果を有
する。また、マルチパス伝播路へのフィンガー部の割り
当てを、各アンテナブランチにおける平均的な遅延プロ
ファイルを用いて切り替えることにより、フェージング
や雑音変動による影響を受けずに、フィンガー部の割り
当てを行うこができる効果がある。さらに、受信レベル
が一定のレベルより低い、または受信レベルが干渉レベ
ルと同等とみなせるようなフィンガー部をレイク合成か
ら除外することにより、レイク合成による特性の劣化を
軽減することができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従うレイク受信方法が適用されるレイ
ク受信方式の構成例を示すブロック図である。

【図２】文献２におけるレイク受信方式の構成を示すブ
ロック図である。

【図３】文献３におけるレイク受信方式の構成を示すブ
ロック図である。

【符号の説明】

１０ブランチ＃１入力端子２０ブランチ＃２入力端子３０復調出力端子１００、２００スイッチ１２０、２２０重み係数推定部１３０、２３０重み付け回路３１０ブランチ＃１遅延プロファイル計算部３２０ブランチ＃２遅延プロファイル計算部３３０パス制御部３４０レイク合成部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のダイバーシティ受信アンテナから
の出力信号を複数のマルチパス伝播路に割当てられる複
数のフィンガー部を用いて復調するスペクトル拡散信号
のレイク受信方法において、各アンテナブランチにおけ
るマルチパス伝搬路毎の受信状況に応じて各フィンガー
部に対する各アンテナ出力の接続先を切り替えることに
より、レイク合成の対象となるフィンガー部の選択を制
御することを特徴とするスペクトル拡散信号のレイク受
信方法。
【請求項２】前記マルチパス伝搬路毎の受信状況は前
記アンテナブランチ毎に求める平均的な遅延プロファイ
ルに基づいて判断される請求項１に記載のスペクトル拡
散信号のレイク受信方法。
【請求項３】前記マルチパス伝搬路毎の受信状況が一
定の条件を満足しないときは、前記フィンガー部の選択
に拘らず、前記一定の条件を満足しないマルチパス伝搬
路に割り当てられたフィンガー部をレイク合成の対象か
ら除外する請求項１または２に記載のスペクトル拡散信
号のレイク受信方法。