(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スペクトル拡散変調されたパイロット信号を用いて復調するスペクトル拡散通信装置において、フェージングのドップラー周波数を推定するドップラー周波数推定手段と、ドップラー周波数に応じてパイロット信号についての部分相関の相関をとる長さを可変とする相関長可変手段を含み、該相関長可変手段に基づいて相関をとる相関器と、該相関器の相関値を用いて情報信号を復調する手段を備えることを特徴とするスペクトル拡散通信装置。
【請求項２】
スペクトル拡散変調されたパイロット信号を用いて復調するスペクトル拡散通信装置において、フェージングのドップラー周波数を推定するドップラー周波数推定手段と、パイロット信号についての部分相関をとる相関器と、該相関器の出力をドップラー周波数に応じて重みづけし合成するフィルタ手段と、該フィルタ手段から出力された相関値を用いて情報信号を復調する手段を備えることを特徴とするスペクトル拡散通信装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディジタル無線通信システムなどに使用されるスペクトル拡散通信装置の受信機に組み込まれる相関器及び復調装置に関し、特にフェージング変動に応じて部分相関の相関をとる長さを可変にして受信性能を向上させるスペクトル拡散通信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
割り当てられた周波数帯を利用して、多数の局が相互に通信するマルチプルアクセス（多元接続）方式としてスペクトル拡散通信方式を用いたCDMA（符号分割多元接続）方式がある。スペクトル拡散通信方式とは、元の情報変調されたデータを拡散符号と呼ばれるものにより広帯域に拡散して送信し、受信側においては、送信側と同じ拡散符号を乗算することにより逆拡散して受信を行なう方式である。CDMA方式は、このスペクトル拡散通信方式を利用したアクセス方式の一つであり、各ユーザに対しそれぞれ異なった拡散符号が割り当てられ、１つのセル内においても同一の周波数帯を複数のユーザが利用することができるといった特徴がある。
【０００３】
ところで、無線通信における特有の問題としてフェージングという現象がある。陸上移動伝搬路は、移動局の周囲の建物や地形により反射、回折、散乱等を受けるため多重波伝搬路となる。この場合、移動局周辺にはさまざまな方向から到来する多数の波が互いに干渉し合い、ランダムな定在波性の電磁界分布が形成される。このような定在波性の電磁界分布の中を移動局が走行すると、受信波の包絡線と位相はランダムに変動する。また、この変動の度合いは、移動局の速度に関係しており、ドップラー周波数で表される。移動局の速度をvとし、電波の波長をλとするとこのドップラー周波数fdは、fd=v/λで表される。このような変動を起こした電波を移動局が受信すると、受信特性が劣化し、最悪の場合においては受信不能となる。
【０００４】
従来、北米において標準化されているCDMA方式セルラ電話システム(IS-95)では、データ信号にパイロット信号(情報変調されていないデータ)を多重して基地局から移動局に送信する方式を採用しており、このパイロット信号が移動局側の復調においてフェージングの補償として用いられている。
【０００５】
図５にパイロット信号を用いて復調する従来のスペクトル拡散通信システムの受信装置の簡略化ブロック図が示され、スペクトル拡散通信システムの受信装置は、A/D変換後の多重化された受信信号のパイロット信号と部分相関をとる相関器500と、パイロット信号の拡散符号を発生するPN符号発生器501と、情報信号と相関をとる相関器502と、情報信号の拡散符号を発生するPN符号発生器503と、パイロット信号より情報信号を補償するフェージング補償装置504と、データを判定する検波回路505とから構成されている。
【０００６】
以上のように構成された受信装置のブロック図を用いて、その復調動作について説明する。A/D変換された受信データは、パイロット信号用のデータ相関器、情報信号用のデータ相関器とに分けられる。パイロット信号のデータはパイロット信号用の相関器500に入力され、パイロット信号の拡散符号を送信側と同期したタイミングで発生するPN符号発生器501により部分相関をとる。ただし、相関をとる長さは固定である。情報信号は情報信号用の相関器502に入力され、情報信号の拡散符号を送信側と同期したタイミングで発生するPN符号発生器503により相関をとる。この相関器出力(逆拡散されたデータ)はフェージング補償装置504に入力され、パイロット信号をもとにフェージングによりデータが受けた位相変動歪を補償する処理を行なってデータを出力し、そのデータが検波回路505に入力され検波される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来のスペクトル拡散通信装置においては、フェージング補償として用いるパイロット信号の部分相関の相関をとる長さは固定されたものであり、フェージング変動が速いとき（ドップラー周波数が高いとき）においては、部分相関を長くとるとパイロット信号の位相変動分が平均化されてしまい、位相情報の推定がうまく行なわれず十分な位相追従性能が得られないという問題を有しており、また、フェージング変動が遅いとき（ドップラー周波数が低いとき）においては、高いドップラー周波数を想定して部分相関をとる長さを短くしていると、位相情報の雑音抑圧のための平均化が十分に行なえず十分な性能が得られないという問題を有していた。
【０００８】
本発明は、前記従来の問題を解決するもので、フェージング変動に応じて部分相関の相関をとる長さを可変とするスペクトル拡散通信装置を提供すること、すなわち、フェージング変動が速いときには部分相関をとる長さを短くし、フェージング変動が遅いときには部分相関をとる長さを長くすることによりパイロット信号の位相情報の精度を上げ、優れた受信性能をもったスペクトル拡散通信装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記問題を解決するために本発明は、スペクトル拡散変調されたパイロット信号を用いて復調するスペクトル拡散通信装置において、フェージングのドップラー周波数を推定するドップラー周波数推定手段と、ドップラー周波数に応じてパイロット信号についての部分相関の相関をとる長さを可変とする相関長可変手段を含み、該相関長可変手段に基づいて相関をとる相関器と、該相関器の相関値を用いて情報信号を復調する手段を備えることを特徴としたものである。
【００１０】
以上により、フェージング変動に応じて部分相関をとる長さを可変とし、フェージング変動が速いときには部分相関をとる長さを短くし、フェージング変動が遅いときには部分相関をとる長さを長くすることにより、データ復調の際に用いるフェージング補償のためのパイロット信号の精度を上げ、優れた受信性能をもったスペクトル拡散通信装置が得られる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１記載の発明は、スペクトル拡散変調されたパイロット信号を用いて復調するスペクトル拡散通信装置において、フェージングのドップラー周波数を推定するドップラー周波数推定手段と、ドップラー周波数に応じてパイロット信号についての部分相関の相関をとる長さを可変とする相関長可変手段を含み、該相関長可変手段に基づいて相関をとる相関器と、該相関器の相関値を用いて情報信号を復調する手段を備えることを特徴としたものであり、フェージング変動が速いときには部分相関をとる長さを短くし、フェージング変動が遅いときには部分相関をとる長さを長くすることにより、データを復調する際に用いるフェージング補償のためのパイロット信号の精度を上げ、優れた受信性能が得られるという作用を有する。
【００１２】
また、本発明の請求項２記載の発明は、スペクトル拡散変調されたパイロット信号を用いて復調するスペクトル拡散通信装置において、フェージングのドップラー周波数を推定するドップラー周波数推定手段と、パイロット信号についての部分相関をとる相関器と、該相関器の出力をドップラー周波数に応じて重みづけし合成するフィルタ手段と、該フィルタ手段から出力された相関値を用いて情報信号を復調する手段を備えることを特徴としたものであり、フェージング変動に応じてフィルタ手段の重みづけを可変とし、このフィルタ手段の重みづけを可変とすることにより部分相関の相関をとる長さを柔軟に制御することが可能であり、データを復調する際にフェージングを補償するパイロット信号の精度を上げ、優れた受信性能が得られるという作用を有する。
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１４】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態のスペクトル拡散通信装置における受信機のブロック図を示す。スペクトル拡散通信装置における受信機は、A/D変換されたパイロット信号に対し相関をとるための乗算器100と、パイロット信号のデータと相関をとるためのPN符号発生器101と、情報信号に対し相関をとる相関器102と、相関器102において情報信号のデータと相関をとるためのPN符号発生器103と、ドップラー周波数を推定するドップラー周波数推定装置104と、部分相関をとる長さを可変にする相関長可変装置105と、フェージング補償を行なうフェージング補償装置106と、データを判定する検波回路107とから構成される。相関用乗算器100とPN符号発生器101と相関長可変装置105により、部分相関演算を可変長で行なう相関器108を構成する。
【００１５】
また、図２は相関長可変装置105を中心としたその周辺の詳細ブロック図を示し、部分相関値を貯めておく相関値バッファ200と、部分相関をとる長さを可変にする相関長可変スイッチ201と、それらの部分相関値を合成する加算器202と、ドップラー周波数推定装置203とから構成される。
【００１６】
以上のように構成された受信機について、図１及び図２を用いてその動作を説明する。
まず、受信した信号をA/D変換し、そのデータをパイロット信号、情報信号とに分ける。ドップラー周波数推定装置104としては、自動車などの移動速度の判る場合の通信システムにおいては、その速度と使用周波数をもとにドップラー周波数を推定する方式、あるいはそれ以外の場合においては、相関器を用いてその相関器出力のピークの変動分を用いて推定する方式等で行なう。
【００１７】
パイロット信号のデータは部分相関演算を可変長で行なう相関器108に入力され、PN符号発生器101によりパイロット信号と同期した拡散符号を発生させ乗算する。そのパイロット信号のチップ単位の乗算したデータを相関長可変装置105に出力する。
【００１８】
相関長可変装置105を中心とする詳細ブロック図は図２に示され、ドップラー周波数推定装置203により、部分相関をとる長さを決定し、その長さを相関長可変スイッチ201をON/OFFするように制御する。したがって、ドップラー周波数推定装置203により決められた部分相関をとる長さに基づく部分相関値が加算器202において合成される。この合成された部分相関値が位相推定結果となる。
【００１９】
合成された部分相関値（位相推定値）はフェージング補償装置106に入力される。一方、情報信号は情報信号用の相関器102に入力され、情報信号が送信側で拡散された符号と同期した信号を発生させ相関をとる。この相関器出力(逆拡散されたデータ)はフェージング補償装置106に入力される。フェージング補償装置106においては位相情報をもとにフェージングによりデータが受けた位相変動歪を補償する処理を行ない、その出力データが検波回路107に入力され検波される。
【００２０】
以上のように、本発明の第１の実施の形態によれば、フェージングのドップラー周波数を推定するドップラー周波数推定手段と、その推定結果によりパイロット信号についての部分相関長を可変にする相関長可変手段を含み、該相関長可変手段に基づいて相関をとる相関器を設けることにより、情報信号を復調する際に用いるパイロット信号の精度を上げ、優れた受信特性を得ることができる。
【００２１】
（第２の実施の形態）
図３に本発明の第２の実施の形態のスペクトル拡散通信装置における受信機のブロック図を示す。スペクトル拡散通信装置における受信機は、A/D変換されたパイロット信号に対し相関をとる相関器300と、相関器300においてパイロット信号のデータと相関をとるためのPN符号発生器301と、情報信号に対し相関をとる相関器302と、相関器302において情報信号のデータと相関をとるためのPN符号発生器303と、ドップラー周波数を推定するドップラー周波数推定装置304と、相関値出力を通すフィルタ手段305と、フェージング補償を行なうフェージング補償装置306と、データを判定する検波回路307とから構成される。
【００２２】
また、図４は図３のフィルタ手段305を中心としたその周辺の詳細ブロック図を示し、部分相関値を貯めておく相関値バッファ400と、部分相関をとる長さを可変にするためのフィルタ手段の重みづけとなる乗算器401と、それらの部分相関値を合成する加算器402と、ドップラー周波数推定装置403とから構成される。
【００２３】
以上のように構成された受信機について、図３及び図４を用いてその動作を説明する。
【００２４】
まず、受信した信号をA/D変換し、そのデータをパイロット信号、情報信号とに分ける。ドップラー周波数推定装置304としては、自動車などの移動速度の判る場合の通信システムにおいては、その速度と使用周波数をもとにドップラー周波数を推定する方式、あるいはそれ以外の場合においては、相関器を用いてその相関器出力のピークの変動分を用いて推定する方式等で行なう。
【００２５】
パイロット信号のデータはパイロット信号用の相関器300に入力され、PN符号発生器301によりパイロット信号と同期した符号を発生させ相関をとる。そのパイロット信号の部分相関値をフィルタ手段305に出力する。フィルタ手段305を中心とする詳細ブロック図は図４に示され、推定されたドップラー周波数に基づいてドップラー周波数推定装置403により乗算器401における部分相関値に対する重みづけがなされる。その結果、重みづけされた部分相関値が加算器402で合成される。この合成された部分相関値が位相推定結果となる。
【００２６】
合成された部分相関値出力（位相推定値）がフェージング補償装置306に入力される。すなわち、ドップラー周波数推定装置304により重みづけされた部分相関値の相関値出力がフェージング補償装置306に入力される。
【００２７】
一方、情報信号は情報信号用の相関器302に入力され、情報信号が送信側で拡散された符号と同期した信号を発生させ相関をとる。この相関器出力（逆拡散されたデータ）はフェージング補償装置306に入力される。
【００２８】
フェージング補償装置306においてはパイロット信号をもとにフェージングによりデータが受けた位相変動歪を補償する処理を行ない、その出力データが検波回路307に入力され検波される。
【００２９】
以上のように本発明の第２の実施の形態によれば、フェージングのドップラー周波数を推定するドップラー周波数推定手段と、その推定結果によりパイロット信号についての部分相関値を重みづけし合成するフィルタ手段を設けることにより、情報信号を復調する際に用いるパイロット信号の精度を上げ、優れた受信特性を得ることができる。
【００３０】
なお、この説明で用いたフィルタ手段は図ではFIR型フィルタであったがIIR型のフィルタであっても同様に実施可能である。
【００３１】
【発明の効果】
以上で説明したように、本発明は、フェージングのドップラー周波数を推定するドップラー周波数推定手段と、ドップラー周波数に応じてパイロット信号についての部分相関の相関をとる長さを可変とする相関長可変手段を含み、該相関長可変手段に基づいて相関をとる相関器と、該相関器の相関値を用いて情報信号を復調する手段を設けることにより、情報信号を復調する際に用いるパイロット信号の精度を上げ、優れた受信特性を得ることが可能という効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における受信機のブロック図、
【図２】本発明の第１の実施の形態における相関長可変装置を中心としたその周辺の詳細ブロック図、
【図３】本発明の第２の実施の形態における受信機のブロック図、
【図４】本発明の第２の実施の形態におけるフィルタ手段を中心としたその周辺の詳細なブロック図、
【図５】従来のスペクトル拡散通信装置の受信機のブロック図である。
【符号の説明】
100  相関用乗算器
101、301、501  パイロット信号用PN符号発生器
102、302、502  情報信号用の相関器
103、303、503  情報信号用PN符号発生器
104、203、304、403  ドップラー周波数推定装置
105  相関長可変装置
106、306、504  フェージング補償装置
107、307、505  検波回路
108  部分相関演算を可変長で行なう相関器
200、400  相関値バッファ
201  部分相関長可変スイッチ
202、402  加算器
300、500  パイロット信号用の相関器
401  乗算器
【図１】
0003681230.tif 000002
【図２】
0003681230.tif 000003
【図３】
0003681230.tif 000004
【図４】
0003681230.tif 000005
【図５】
0003681230.tif 000006