WO2002049251A1 - Dispositif et procédé de réception - Google Patents

Description

明細書

受信装置及び方法 技術分野 本発明は、 移動通信システム等に用いられる受信装置及び方法に闋し、 特に基 準位相情報を用いてコヒーレント復調を行う受信装置及び方法に関する。 景技俯 例えば、 携帯電話のような移動通信システム等において採用されている C D M A (Code Division Multiple Access ：符号分割多元接続） 方式においては、 コヒ 一レント復調用の位相基準となるパイ口ット信号が用いられている。 このパイ口 ッ ト信号は、 音声情報等のデ一夕を送信するためのチャンネルとは別に、 専用の パイロッ トチャンネルにより伝送されている。

また、 他の伝送方式や多重化方式等においても、 基準位相情報とデ一夕とを同 時に送り、 受信装置側で基準位相情報を分離してコヒーレント受信を行うものが 知られている。

以下、 基準位相情報を用いてコヒーレント復調を行う受信装置の例について、 図面を参照しながら説明する。

図 2は、 このようなコヒーレント受信を行うための受信装置の一例を示すプロ ヅク図であり、 2系統のコヒ一レント受信部 2 0 1， 2 2 1を有する例を示して いる。

この図 2において、コヒーレント受信部 2 0 1は、受信用のアンテナ 2 0 2と、 アンテナ 2 0 2で受信された信号が供給される R F (Radio Frequency) 受信部 2 0 3と、 R F受信部 2 0 3からの信号を直交変調する直交変調器 2 0 4と、 直 交変調器 2 0 4からの信号を A D (アナログ一ディジタル） 変換する A D変換器 2 0 5と、 この A D変換器 2 0 5からの出力がそれそれ供給される基準位相逆拡 散部 2 0 6及びデータ部逆拡散部 2 0 7と、 基準位相逆拡散部 2 0 6からの信号 が供給される位相補正値計算部 2 0 8と、データ部逆拡散部 2 0 7からの出力（受 信データ） と位相補正値計算部 2 0 8からの出力 （位相補正情報） とを乗算する 乗算器 2 0 9とを有して構成され、 この乗算器 2 0 9からの信号がコヒ一レント 受信部 2 0 1からの出力として取り出されている。 また、 コヒーレント受信部 2 2 1の内部構成は、 コヒーレント受信部 2 0 1の内部構成と同様であるため説明 を省略する。

これらの 2系統のコヒ一レント受信部 2 0 1， 2 2 1からの出力は、 加算器 2 1 0で加算され、 フレームバヅファ 2 1 1に送られて記憶される。 コヒーレント 受信部 2 0 1 , 2 2 1からの出力がフレームバッファ 2 1 1に所定単位、 例えば 後述する軟判定誤り訂正を行う単位である 1ュニット分集まった時点で、 乗算器 2 1 4に送られる。'コヒーレン ト受信部 2 0 1の基準位相逆拡散部 2 0 6、 デー 夕部逆拡散部 2 0 7からの各出力、 及びコヒーレント受信部 2 2 1の基準位相逆 拡散部、 データ部逆拡散部からの各出力は、 S N R計算部 2 1 2に送られて S N R (Signal to Noise Ratio： 信号対雑音比） が計算され、 計算された S N Rが重 み付け係数計算部 2 1 3に送られる。 重み付け係数計算部 2 1 3からの重み付け 係数は、 乗算器 2 1 4に送られて、 フレームバッファ 2 1 1からの出力と乗算さ れる。 乗算器 2 1 4からの乗算出力はビヅト幅制限部 2 1 6に送られる。 S N R 計算部 2 1 2からの出力がビッ ト幅計算部 2 1 5に送られてビット幅が計算され、 ビヅト幅制限部 2 1 6に送られることにより、 乗算器 2 1 4からの出力のビヅ ト 幅が制限される。 ビヅト幅制限部 2 1 6からの出力は、 ディン夕一リーバ 2 1 7 に送られてディンターリーブされた後、軟判定入力誤り訂正部 2 1 8に送られる。 ここで、 フレームバヅファ 2 1 1からの出力デ一夕に対して重み付け係数計算 部 2 1 3からの重み付け係数を乗算するのは、 受信特性を改善するためである。 この受信特性が改善されるのは、 次の理由によるものである。

例えば、 1ブロック単位あるいは上記 1ユニットのデータを、 畳み込み符号化 して、 インターリーブをかけて送信し、 上記図 2の構成のような受信装置で受信 して、 1ブロック分のデ一夕をディンタ一リーブして、 ビ夕ビデコードして、 元 デ一夕を復元する場合を想定する。 このとき、 元デ一夕のある 1ビットに着目す ると、 畳み込み符号化によりこの 1ビットは、 （（拘束長 + 1 ) /符号化率） の符 号化ビヅ トに情報が含まれるが、 イン夕一リーブによりこれらのビヅ トが送受信 の際の 1プロヅク内にばら撒かれる。 送受信の際の 1プロヅクを N個の等間隔の 分割プロヅクに分け、 S N R (信号対雑音比） を計算すると、 S N Rが高い分割 プロツク内のデ一夕は伝送状態が良いので誤りがより少なく、 S N Rが低い分割 プロヅク内のデータは伝送状態が悪いので誤りがより多くなる。この情報を基に、 受信データの受信強度値に、 分割ブロック単位で計算した重みを掛け合わせ、 S N Rが高いときには大きな重み値、 S N Rが小さいときは小さな重み値を用い、 ディン夕一リーブし、 元データを復元すれば、 誤りの多いデータの影響を少なく し、 誤りの少ないデータをより多く用いることにより、 ビ夕ビデコード後のビッ ト誤り率を改善することができる。

ところで、 従来のコヒ一レント受信においては、 受信データと、 位相補正情報 との乗算を行い、 フレームパヅファによるバッファリング等を行い、 その後に、 受信データの S N Rに基づく値を用いて軟判定入力値に重み付け係数を計算し、 軟判定入力誤り訂正部に入力する前段で、 重み付け乗算を行っている。

この従来技術においては、 1データに対して、 位相補正と重み付けにおいて、 2回の乗算が必要になる。

また、 位相補正乗算後のデ一夕をバッファリングする際に、 ダイナミックレン ジが広いため、 データのビヅト幅が大きくなつており、 このため、 後段の乗算器 や R A M等の回路規模が増大している。

具体的に、 図 2の例では、 2系統のコヒーレント受信部 2 0 1、 2 2 1のデー 夕を合成する受信系において、 位相補正用の乗算器 2 0 9等と、 重み付け用の乗 算器 2 1 4での 2回の乗算が行われており、また、デ一夕加算用の加算器 2 1 0、 フレ一ムバヅファ 2 1 1でのビヅト幅が大きく、 回路規模が増大している。 発明の鬨示 本発明は、 乗算回数等の演算量の削減が図れ、 メモリ等の回路規模の削減も図 れるような受信装置及び方法を提供することを目的とする。

上述の課題を解決するために、 本発明に係る受信装置及び方法は、 基準位相情 報とデータとが同時に送られる信号を受信する際に、 受信信号からデータと基準 位相情報とを分離して取り出し、 分離された上記基準位相情報に基づき位相補正 値を計算し、 上記受信信号に基づいて重み付け係数を計算し、 上記位相補正値と 上記重み付け係数とに基づいて補正係数を求め、 上記補正係数を上記分離された データに乗算し、 この乗算出力のビッ ト幅を制限し、 このビット幅制御された出 力の所定単位分のデータを記憶手段に記憶し、 この記憶手段からの出力に誤り訂 正を施すことを特徴とするものである。

上記基準位相情報に基づく位相補正値に、 上記受信信号の S N R (信号対雑音 比） 等に基づいて計算された重み付け係数を予め乗算し、 この乗算されて得られ た補正係数を上記分離されたデータに乗算 （位相補正乗算） することで、 乗算回 数を削減し、 乗算出力のビッ ト幅制限、 すなわちデータのスケーリング効果によ るビヅト幅削減によって、 後段の演算処理やバッファメモリ量を削減する。 本発明の更に他の目的、 本発明によって得られる具体的な利点は、 以下に説明 される実施例の説明から一層明らかにされるであろう。 図面の簡単な説明

図 1は、 本発明の実施の形態となる受信装置の概略構成を示すプロック図であ る。

図 2は、 従来の C D M A方式の受信装置の一例の概略構成を示すプロック図で め 発明を実施するための最良の形態 以下、 本発明に係る受信装置及び方法の実施の形態について、 図面を参照しな がら説明する。

図 1は、 本発明の実施の形態として、 2系統のコヒ一レン ト受信部 1 0 1 ， 1 2 1を有する C D MA (Code Division Multiple Access ：符号分割多元接続）方 式の受信装置の一例を示すプロック図である。 この具体例における基準位相情報 については、 既知の信号パターンのパイ口ット信号がデータとは別のチャンネル (パイロヅ トチャンネル） により伝送されるものとしているが、 これに限定され るものではなく、 例えば、 時間軸上の異なる位置にデータと基準位相情報とを配 置して伝送する場合等にも本発明を適用でき、 要は、 データと基準位相情報とが 同時に送られてきて、 これらを受信側で分離できるものであればよい。

この図 1において、コヒーレント受信部 1 0 1は、受信用のアンテナ 1 0 2と、 アンテナ 1 0 2で受信された信号が供給される R F (Radio Frequency) 受信部 1 0 3と、 R F受信部 1 0 3からの信号を直交変調する直交変調器 1 0 4と、 直 交変調器 1 0 4からの信号を A D (アナログ—ディジタル） 変換する A D変換器 1 0 5と、 この A D変換器 1 0 5からの出力がそれぞれ供給される基準位相逆拡 散部 1 0 6及びデータ部逆拡散部 1 0 7と、 基準位相逆拡散部 1 0 6からの信号 が供給される位相補正値計算部 1 0 8と、 この位相補正値計算部 1 0 8からの出 力 （相補正情報） が入力され後述する重み付け係数との乗算が行われる乗算器 1 0 9と、 この乗算器 1 0 9からの出力 （補正係数） が供給されて記憶される係数 レジスタ 1 1 0と、 デ一夕部逆拡散部 1 0 7からの出力 （受信データ） と係数レ ジス夕 1 1 0からの出力 （補正係数） とを乗算する乗算器 1 1 1と、 この乗算器 1 1 1からの出力が供給されるビット幅制御部 1 1 2とを有して構成され、 この ビヅト幅制御部 1 1 2からの信号がコヒ一レント受信部 1 0 1からの出力として 取り出されている。 また、 コヒーレント受信部 1 2 1の内部構成は、 コヒーレン ト受信部 1 0 1の内部構成と同様であるため説明を省略する。

これらの 2系統のコヒ一レント受信部 1 0 1 , 1 2 1からの出力は、 加算器 1 1 7で加算され、 フレームバッファ 1 1 8に送られて記憶される。 フレームバヅ ファ 1 1 8からの出力は、 ディン夕ーリーバ 1 1 9に送られてディン夕ーリーブ 処理された後、 軟判定入力誤り訂正部 1 2 0に送られる。 この軟判定入力誤り訂 正部 1 2 0から誤り訂正されたデ一夕出力が取り出される。

また、 コヒーレント受信部 1 0 1の基準位相逆拡散部 1 0 6、 デ一夕部逆拡散 部 1 0 7の伝送路情報を得るための各出力、 及びコヒ一レント受信部 1 2 1の基 準位相逆拡散部、 デ一夕部逆拡散部からの伝送路情報を得るための各出力は、 S N R計算部 1 1 4に送られて S N R (Signal to Noise Ratio： 信号対雑音比） が 計算され、 計算された S N Rが重み付け係数計算部 1 1 5に送られる。 重み付け 係数計算部 1 1 5からの重み付け係数は、 コヒーレント受信部 1 0 1の乗算器 1 0 9に送られて、 位相補正値計算部 1 0 8からの出力と乗算され、 補正係数とな る。 コヒーレント受信部 1 2 1についても同様である。

また、 S N R計算部 1 1 4からの出力がビット幅計算部 1 1 5に送られること によりビッ ト幅が計算され、コヒーレント受信部 1 0 1のビヅ ト幅制限部 1 1 2、 及びコヒーレント受信部 1 2 1のビット幅制限部に送られる。

以下、 この図 1に示すような構成を有する受信装置の動作について、 概略的に 説明する。

一つのコヒ一レント受信部 1 0 1は、 アンテナ 1 0 2を介して R F受信部 1 0 3で受信した信号を直交変調器 1 0 4で直交変調することにより、 複素ペースバ ンド信号に変換した後、 A D変換器 1 0 6でディジタル信号に変換する。 上記基 準位相情報と、 デ一夕とは、 それそれ別の拡散コード （P N (擬似雑音） 符号） で拡散されて互いに異なるチャンネル （いわゆるパイロットチャンネルとトラフ イツクチヤンネル） により伝送されてきており、 それそれ対応する拡散コードを 用いて逆拡散することにより、基準位相逆拡散部 1 0 6で基準位相情報を分離し、 データ部逆拡散部 1 0 7でデータを分離する。

基準位相逆拡散部 1 0 6からの基準位相情報は、 位相補正値計算部 1 0 8に送 られて位相補正値が計算される。 また、 基準位相逆拡散部 1 0 6からの基準位相 情報、 及びデータ部逆拡散部 1 0 7からのデータの各信号に基づいて、 S N R計 算部 1 1 4が伝送路情報としての S N R値を計算し、 この S N R値に基づいて、 重み付け係数計算部 1 1 5が重み付け係数を計算する。 重み付け係数計算部 1 1 5からの重み付け係数と位相補正値計算部 1 0 8からの位相補正値とを乗算器 1 0 9で乗算し、 補正係数として、 係数レジスタ 1 1 0に格納する。 この係数レジ ス夕 1 1 0からの補正係数を乗算器 1 1 1に送って、 データ部逆拡散部 1 0 7か らのデ一夕 （受信デ一夕） に乗算する。 すなわち、 従来のように重み付け係数を 受信データに直接乗算する代わりに、 先に位相補正値と重み付け係数とを乗算し て補正係数とした後、 この補正係数を受信データに乗算している。 後述するよう に、 乗算器 1 1 1での乗算はデータ毎であるが、 乗算器 1 0 9での乗算は S N R を更新する毎でよく乗算回数は少ない。 乗算器 1 0 9からの乗算出力は、 ビット幅制御部 1 1 2に送られて、 後段での 誤り訂正に最適なビット幅となるようにデ一夕のビッ ト幅を制限される。ここで、 ビット幅制御部 1 1 2でデ一夕から切り出すビット位置を決定するビット幅制限 情報は、 S N R計算部 1 1 4からのデータを用いてビヅト幅計算部 1 1 5が計算 して求めている。 このビヅト幅制限部 1 1 2からの出力が、 コヒーレント受信部 1 0 1からの出力として、 加算器 1 1 7に送られる。

なお、 もう一つのコヒ一レント受信部 1 2 1の動作については、 上述したコヒ 一レント受信部 1 0 1の動作と同様であるため、 説明を省略する。

これらの 2系統のコヒーレント受信部 1 0 1、 1 2 1からの各出力は、 加算器 1 1 7に送られて加算され、 フレームバッファ 1 1 8に蓄積され、 所定単位、 例 えば軟判定入力誤り訂正部 1 2 0における誤り訂正を行う単位である 1ユニット 分が蓄積された時点で、 ディン夕一リーバ 1 1 9に送られてディンターリーブ処 理された後、 軟判定入力誤り訂正部 1 2 0に送られる。 軟判定入力誤り訂正部 1 2 0では、 ビ夕ビアルゴリズムを用いて、 上記 1ュニヅトを単位として誤り訂正 処理を行う。

ここで、 軟判定入力誤り訂正部 1 2 0への入力データとして、 受信データの S N R等の伝送路情報に基づく重み付けを行うのは、 受信特性を改善するためであ る。 すなわち、 送受信の際の 1プロヅクあるいは上記 1ュニヅトを N個の等間隔 の分割ブロックに分け、 S N R (信号対雑音比） を計算すると、 S N Rが高い分 割プロック内のデータは伝送状態が良いので誤りがより少なくなり、 S N Rが低 い分割プロヅク内のデ一夕は伝送状態が悪いので誤りがより多くなる。 従って、 分割プロヅク単位で計算した重み付け値として、 S N Rが小さいときは小さな重 み付け値、 S N Rが高いときには大きな重み付け値を用い、 受信データに対して 乗算した後、必要な処理を介して、ディン夕一リーブし、元データを復元すれば、 誤りの多いデ一夕の影響を少なくし、 誤りの少ないデータをより多く用いること により、 軟判定入力誤り訂正部でのビ夕ビデコード後のビッ ト誤り率を改善する ことができる。 図 1の例では、 予め位相補正値に S N Rに基づく重み付け値を乗 算して補正係数とし、 この補正係数を受信データに乗算している。

次に、 図 1のような構成の受信装置における乗算回数について説明する。 基準位相逆拡散部 106からの出力である基準位相情報の上記 1ュニッ ト当た りのシンボル数 Nr と、 データ部逆拡散部 1 07からの出力データの上記 1ュニ ヅト当たりのシンボル数 Ndは、 Nr <Nd となっている。 ここで、 前記図 2に 示すような従来の受信装置において、 上記 1ユニット当たりの乗算回数は、 乗算 器 209での Nd 回が、 2系統のコヒーレント受信部 20 1、 22 1で 2 xNd 回となり、 また乗算器 2 14で Nd 回であるから、 合計 3 xNd 回となる。 これ に対して、 図 1の受信装置によれば、 コヒーレン ト受信部 1 0 1で乗算器 1 09 による Nr 回の乗算と、 乗算器 1 1 1での Nd 回の乗算で済み、 2系統のコヒー レン ト受信部 10 1、 1 2 1では、 上記 1ュニヅ ト当たり、 2 X (Nr+Nd) 回 となる。 ここで、 例えば Nr = 10、 Nd = 1000とすると、 上記 1ュニヅ ト 当たりの乗算回数は、 図 2の従来例では 3000回、 図 1の本発明の実施の形態 では 2020回となり、 980回の乗算回数が削減できる。

一般的に、 Nr く Nd/2ならば、 1ユニット当たり （Nd — 2 xNr) 回だ け乗箅回数を減らすことができ、 削減の効果が大きいのは、 Nr <<Ndのとき で、 ほぼ Nd 回の乗算回数の削減が図れることになる。

次に、 乗算や加算等の演算ビット幅について説明する。 ここで、 上述したよう な受信系で必要なビット幅の具体例として、 A D変換器 1 06の出力を 8ビット、 逆拡散部 1 06, 107の各出力をそれぞれ 8ビット、 位相補正計算部 1 08か らの位相補正値、 重み付け係数計算部からの重み付け係数値もそれぞれ 8ビット とし、 軟判定入力誤り訂正部 1 20への入力を 6ビットとする。

図 2に示した従来例においては、 乗算器 209での 8ビヅトの逆拡散デ一夕と 8ビッ トの位相補正値により、 乗算出力は 1 6ビヅ トとなり、 加算器 2 1 0で加 算されることで 1 7ビヅ トとなってフレームバッファ 2 1 1に格納され、その後、 8ビットの重み付け係数値と乗算されて 25ビットになる。 これを、 ビット幅制 限部 2 1 6により 6ビヅトにビット幅制限して、 軟判定入力誤り訂正部 2 1 8に 供給する。

これに対して、 図 1に示す本発明の実施の形態によれば、 乗算器 1 09にて、 8ビットの位相補正値と 8ビヅトの重み付け係数値との乗算により、 出力は 1 6 ビヅトとなり、 係数レジス夕 1 10に格納される。 乗算器 1 1 1では、 係数レジ ス夕 1 1 0からの 1 6ビヅトの係数が 8ビヅ トの逆拡散デ一夕と乗算されて、 出 力は 2 4ビットとなるが、 ビヅ ト幅制限部 1 1 2でビット幅制限されて 6ビット になり、 加算器 1 1 7で加算されると共に 6 ビヅ トに丸められて、 フレームバヅ ファ 1 1 8に送られ記憶される。

従って、 図 2の従来例のフレームバヅファ 2 1 1のビヅ ト幅が 2 5 ビヅ ト必要 であったのに対して、 図 1に示す本発明の実施の形態によれば、 フレームバヅフ ァ 1 1 8のビヅ ト幅が 6 ビヅトで済み、 R A M等のメモリの回路規模が約 1 / 4 に低減される。

以上説明したように、 本発明の実施の形態によれば、 受信データ （デ一夕部逆 拡散部からのデ一夕） に対して S N R値等の伝送路情報に基づく重み付け係数を 乗算するに際し、 予め位相補正値と重み付け係数とを乗算して補正係数とし、 こ の補正係数を受信データに乗算するような構成を採用することにより、 乗算回数 を削減することができ、 また、 この乗算出力をビット幅制限した後に、 他のコヒ —レント受信部からの信号と加算し、 フレームバッファに蓄積することにより、 フレームバッファのメモリ容量を低減することができる。 これによつて、 例えば 携帯電話等の受信装置において、 消費電力を軽減でき、 ハードウヱアコストの低 減が図れる。

なお、 本発明は上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、 例えば、 上記実施の形態では、 データと基準位相情報とが別チャンネルで伝送される例を 示しているが、 時間軸上でデータとは別の部分に基準位相情報を配する等の種々 の伝送方法に適用可能である。また、コヒ一レント受信部は 2系統に限定されず、 3系統以上あってもよい。 この他、 本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更 が可能であることは勿論である。 産業上の利用可能性 本発明は、 基準位相情報に基づく位相補正値に、 重み付け係数を予め乗算し、 この乗算されて得られた補正係数を上記分離されたデータに乗算することで、 乗 算回数等の演算量の削減が図れ、 メモリ等の回路規模の削減も図れる。

Claims

請求の範囲

1 .基準位相情報とデ一夕とが同時に送られる信号を受信する受信装置において、 受信信号からデ一夕と基準位相情報とを分離して取り出す分離手段と、 分離された上記基準位相情報に基づき位相補正値を計算する位相補正値計算手 段と、

上記受信信号に基づいて重み付け係数を計算する重み付け係数計算手段と、 上記位相補正値と上記重み付け係数とに基づいて補正係数を求める補正係数計 箅手段と、

上記補正係数を上記分離されたデータに乗算する乗算手段と、

この乗算手段からの乗算出力のビット幅を制限するビット幅制御手段と、 このビット幅制御手段からの出力の所定単位分のデータを記憶する記憶手段と、 この記憶手段からの出力に誤り訂正を施す誤り訂正手段と

を有することを特徴とする受信装置。

2 . 上記受信信号からデータと基準位相情報とを分離して取り出す分離手段は、 基準位相逆拡散部と、 データ部逆拡散部とを有して成ることを特徴とする請求の 範囲第 1項記載の受信装置。

3 . 上記分離手段、 位相補正値計算手段、 補正係数計算手段、 乗算手段及びビツ ト幅制御手段を有するコヒーレント受信部を複数系統有し、 これらの各コヒーレ ント受信部からの出力を加算合成し、 上記記憶手段に記憶することを特徴とする 請求の範囲第 1項記載の受信装置。

4 . 上記重み付け係数計算手段は、 上記受信信号の S N R (信号対雑音比） に基 づいて重み付け係数を求めることを特徴とする請求の範囲第 1項記載の受信装置

5 . 上記ビット幅制御手段は、 上記受信信号の S N R (信号対雑音比） に基づい て計算されたビット幅に入力データのビット幅を制限することを特徴とする請求 の範囲第 1項記載の受信装置。

6 . 上記誤り訂正手段は、 ビ夕ビアルゴリズムを用いて軟判定入力誤り訂正を行 うことを特徴とする請求の範囲第 1項記載の受信装置。

7 .基準位相情報とデ一夕とが同時に送られる信号を受信する受信方法において、 受信信号からデータと基準位相情報とを分離して取り出す工程と、

分離された上記基準位相情報に基づき位相補正値を計算する位相補正値計算ェ 程と、

上記受信信号に基づいて重み付け係数を計算する重み付け係数計算工程と、 上記位相補正値と上記重み付け係数とに基づいて補正係数を求める補正係数計 算工程と、

上記補正係数を上記分離されたデ一夕に乗算する乗算工程と、

この乗算工程からの乗算出力のビット幅を制限するビット幅制御工程と、 このビッ ト幅制御工程からの出力の所定単位分のデ一夕を記憶する記憶工程と、 この記憶工程からの出力に誤り訂正を施す誤り訂正工程と

を有することを特徴とする受信方法。

8 . 上記受信信号からデ一夕と基準位相情報とを分離する工程から上記ビット幅 制御工程までを有するコヒーレント受信部を複数系統有し、 これらの各コヒーレ ント受信部からの出力を加算合成し、 上記記憶工程に記憶することを特徴とする 請求の範囲第 7項記載の受信方法。