(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直接拡散による拡散変調を行うスペクトル拡散無線通信システムにおいて、
マルチパス伝播のそれぞれの伝播パスにおける伝送路応答値を測定する手段と、
前記各伝播パスに対応して、前記伝送路応答値を用いて所望パス以外の信号からの干渉を抑圧する等化手段と、
この手段による等化結果を用いて前記マルチパス成分の一部を除去する手段と、
前記各伝播パスに対応して逆拡散を行う手段と、
この手段により得られた前記各伝播パスの逆拡散信号を合成する手段とを具備することを特徴とするレイク受信機。
【請求項２】
請求項１に記載の受信機において、等化手段はトランスバーサルフィルタの形式を持ち、そのタップ係数は所望波を直交化するようにマルチパスそれぞれの伝播係数から計算して求めることを特長とするレイク受信機。
【請求項３】
請求項１に記載の受信機において、等化手段は主要干渉信号のみを抑圧することを特徴とするレイク受信機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はスペクトル拡散通信システムおよび放送システムのレイク受信機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
直接拡散方式によるスペクトル拡散無線システムは、帯域拡大効果によるパスダイバーシチの実現、符号チャネル割当て及び周波数配置の容易さ、等の面で利点が多く、現在、移動体通信システムや放送システム等に応用がなされている。特に、１つの送信局から直交符号を用いて多重伝送するＣＤＭ（Ｃｏｄｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）は、適応的に伝送レートを変化させたり、チャネル間の直交性を保ちつつ異なる符号チャネルに別のデータを伝送できる事から、これらのシステムにおいて用いられている。
【０００３】
ところで、直接拡散方式の無線システムにおけるパスダイバーシチ実現方法にレイク（ＲＡＫＥ）受信機（以下ＲＡＫＥ受信機という。）がある。この受信機は、各マルチパス信号をそれぞれのパスにあったタイミングで逆拡散し、その結果を位相と振幅で重みを付けをして合成することで受信信号のＳＮ比を向上する。ここで、所望信号以外のマルチパス信号は、所望信号の逆拡散の処理の過程で抑圧される。ところが、マルチパスのパス数が非常に多い場合や多重数の多いＣＤＭを行って干渉成分の電力が大きくなってしまった場合には、干渉信号が逆拡散により十分抑圧されずＲＡＫＥ受信機の性能を劣化させる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来のＲＡＫＥ受信機では、マルチパスのパス数が非常に多い場合や多重数の多いＣＤＭを行って干渉成分の電力が大きくなってしまった場合には、干渉信号が逆拡散により十分抑圧されずＲＡＫＥ受信機の性能を劣化させるといった問題点がある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１記載のＲＡＫＥ受信機は、直接拡散による拡散変調を行うスペクトル拡散無線通信システムにおいて、マルチパス伝播のそれぞれの伝播パスにおける伝送路応答値を測定する手段と、前記各伝播パスに対応して、前記伝送路応答値を用いて所望パス以外の信号からの干渉を抑圧する等化手段と、この手段による等化結果を用いて前記マルチパス成分の一部を除去する手段と、前記各伝播パスに対応して逆拡散を行う手段と、この手段により得られた前記各伝播パスの逆拡散信号を合成する手段とを具備することを特徴とする。
これによりＲＡＫＥ受信機の逆拡散過程におけるマルチパスの干渉信号増加による特性劣化を防ぐことができる。
【０００６】
請求項２記載の発明のＲＡＫＥ受信機では、等化手段としてトランスバーサルフィルタを用い、所望信号に対して干渉信号の直交化を行う重み係数であることを特徴とする。
【０００７】
請求項３記載の発明のＲＡＫＥ受信機では、さらに、等化手段としてトランスバーサルフィルタを用い、所望信号に対して主要な干渉信号の抑圧を行う重み係数であることを特徴とする。これにより、大きな干渉の影響を抑圧して受信特性を改善しつつタップ係数計算の負荷を減らすことができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
【０００９】
図１は、本発明に係る第一の実施形態としてのＲＡＫＥ受信機の構成図を示すものであり、図２はマルチパス伝播路の一般化されたモデルを示す図である。本実施例のＲＡＫＥ受信機は、ＲＦフロントエンド部１１と、伝送路応答推定器１２と、マルチパス遅延と等化遅延を補償するための可変遅延器１１４〜１１６と、それぞれの所望パスに対する等化器１３〜１５と、前段の等化結果を受信信号から除去する手段１１７〜１１８と、それぞれの伝播パスの逆拡散を行う逆拡散器１６〜１８と、ＲＡＫＥ合成の為の複素重みを掛ける乗算器１９〜１１１と、重み付けされた逆拡散結果を合成する加算器１１２と、判定器１１３からなる。
【００１０】
次に、本実施例の動作を図１と図２を用いて示す。まず、直接拡散方式のスペクトル拡散信号が図２に示すようなマルチパス伝播路を通って受信されたとする。ここで、各マルチパスｈ１〜ｈＮ（複素数表記）は任意のチップ時間毎のサンプル値とし、説明を簡単にするため信号強度はｈ１＞ｈ２＞…＞ｈＮと仮定する。ＲＦフロントエンド１１ではこれらのマルチパス多重波が多重されたままでベースバンド信号に周波数変換を行い、サンプリングする。伝送路応答推定部１２はサンプリングされた信号を用いてマルチパス伝播路の複素遅延プロファイル（マルチパスの遅延時間、振幅、位相）を測定し、測定結果を等化器１３〜１５に、また、遅延プロファイルの中の所望パスの伝送重み（振幅，位相）の複素共役を、所望パスに応じてそれぞれ乗算器１９〜１１１に伝送する。可変遅延器１１４〜１１５は前段の等化後の信号を受信信号から除去するためのタイミング調整の為に設置され、減算器１１７〜１１８で前段までの等化後信号を除去する。なお、先行波ｈ１の強度が最も強い場合には、そのパスに対する可変遅延器１１４は不要である。ここで、等化器１３及び逆拡散器１６はパスｈ１の信号に対する受信系と仮定する。このｈ１の受信系において、ｈ２〜ｈＮのマルチパスは干渉信号となるために、等化器１３ではｈ２〜ｈＮの信号を抑圧する。一方、パスｈ２の受信系（等化器１４及び逆拡散器１７と仮定）では、ｈ１及びｈ３〜ｈＮが干渉信号となるが、減算器１１７により前段の等化後の信号（ｈ１に対する受信成分）が除去されるので、等化器１４ではｈ３〜ｈＮの信号を抑圧するように処理を行う。
【００１１】
以下パスｈＮの信号に対する受信系まで同様の動作を行う。この様に、それぞれの受信系では、マルチパスの素波を等化しそれ以外のパスからの干渉を抑圧し、逆拡散器１６〜１８では等化されたそれぞれの素波信号に対し逆拡散処理を行い出力する。この様にして得られた逆拡散結果は、乗算器１９〜１１１を用いてそれぞれのパスの振幅と位相の複素共役で重み付けを行い、加算器１１２にて同相合成される。判定器１１３はこの合成シンボルを情報の変調方式に基づいてビット判定を行う。この様な処理により、マルチパス干渉による受信信号品質の歪を削減でき、通信品質を向上することができる。
【００１２】
なお、本発明の別の実施例として、チップクロックの分数間隔でサンプリングされた信号に対するＲＡＫＥ受信機がある。この形態の受信機では、等化器でベースバンドフィルタのインパルス応答に応じた波形等化を行った後に、所望信号の最適サンプリング点においてリサンプルを行い逆拡散をする。この手法を用いることで、精度良く波形等化を実行でき、受信特性を更に向上することができる。
【００１３】
次に本発明のＲＡＫＥ受信機に用いられる等化器の一実施例を、図３を用いて説明する。本実施例の等化器は、トランスバーサルフィルタ型の等化器で構成され、タップ係数計算器３１と、タップ付きシフトレジスタ３２と、重み係数３３〜３６と、加算器３７とから構成される。ここで説明のため、本等化器はｈ１の受信系に対応するものとする。
【００１４】
受信信号サンプルは、シフトレジスタ３２の左側から順次入力される。受信信号ｈ１をそのまま出力するために、重み係数３３（ｗ１）は係数１とする。まず、受信信号ｈ１を用いて１チップ遅れた受信信号ｈ２をキャンセルするために、重み係数３４（ｗ２）を以下の様に設定する。
【００１５】
ｗ２＝−ｈ２／ｈ１
この結果、３チップ遅延時間に生じる干渉成分は、元々のｈ３に加えｈ２のパスにｗ２の作用した成分となる。このため、重み係数３５（ｗ３）は
ｗ３＝−（ｈ３＋ｗ２ｈ２）／ｈ１
以下同様に、重み係数３６（ｗＬ）まで計算して求める。
【００１６】
なお、本発明の別の実施例として、ＲＡＫＥ受信機の重み付け乗算器１９〜１１１の動作をタップ係数３３〜３６で行う方法がある。この手法では、例えばｈ１の受信系に対しては、タップ係数計算機で求めた全てのタップ係数に対し、ｈ１の複素共役を予め乗算しておく。これにより、各受信系において逆拡散器の出力は同相に位相が調整され、また、信号のＳＮ比に応じた重み付けがなされている。
【００１７】
また、本発明の別の実施例として、等化器により抑圧する干渉波を主要な干渉源に限定する方法がある。この手法により、等化器およびタップ係数計算器の負荷を軽くし、受信機の消費電力、回路規模を削減することができる。
【００１８】
次に本発明のＲＡＫＥ受信機の別の一実施例を、図４を用いて説明する。本実施例のＲＡＫＥ受信機は複数のアンテナ（図では２アンテナの場合を示している）、それぞれのアンテナに対応したＲＦ部４１，４２、それぞれのアンテナ毎にマルチパスの伝送路応答を測定する伝送路応答測定器４３，４７、マルチパス遅延と等化遅延を補償するための可変遅延器４２７〜４３２と、それぞれの所望波に対してマルチパスの波形等化を行う等化器４４〜４６，４８〜４１０、前段の等化結果を受信信号から除去する手段４３３〜４３６と、受信信号の逆拡散を行う逆拡散器４１１〜４１３，４１４〜４１６、マルチパスの位相／振幅の重み付けを行う乗算４１７〜４１９，４２０〜４２２、受信信号をＲＡＫＥ合成する加算器４２３〜４２５、判定器４２６からなる。
【００１９】
本実施例の動作を図４と図２を用いて示す。まず、直接拡散方式のスペクトル拡散信号が図２に示すようなマルチパス伝播路を通って受信されたとする。ここで、各マルチパスｈ１〜ｈＮは前述の条件と同様であると仮定する。ＲＦフロントエンド４１及び４２では、個別のアンテナに受信された受信信号に対し、図２に示された様なマルチパス多重波が多重されたままでベースバンド信号に周波数変換を行い、サンプリングする。伝送路応答推定部４２及び４７はそれぞれのアンテナに関してサンプリングされた信号を用いてマルチパス伝播路の複素遅延プロファイル（マルチパスの遅延時間、振幅、位相）を測定し、測定結果を等化器４４〜４６及び４８〜４１０に、また、遅延プロファイルの中の所望パスの伝送重み（振幅，位相）の複素共役を、所望パスに応じてそれぞれ乗算器４１７〜４１９及び４２０〜４２２に伝送する。ここで、等化器４４及び逆拡散器４１１は片側のアンテナに受信されたパスｈ１の信号に対する受信系と仮定する。可変遅延器４２７〜４３２は前段の等化後の信号を受信信号から除去するためのタイミング調整の為に設置され、減算器４３３〜４３６で前段までの等化後信号を除去する。なお、先行波ｈ１の強度が最も強い場合には、そのパスに対する可変遅延器４２７，４３０は不要である。このｈ１の受信系において、ｈ２〜ｈＮのマルチパスは干渉信号となるために、等化器４４ではｈ２〜ｈＮの信号を抑圧する。一方、パスｈ２の受信系（等化器４５，逆拡散器４１２及び等化器４９，逆拡散器４１５と仮定）では、ｈ１及びｈ３〜ｈＮが干渉信号となるが、減算器４３３（４３５）により前段の等化後の信号（ｈ１に対する受信成分）が除去されるので、等化器４５（４９）ではｈ３〜ｈＮの信号を抑圧するように処理を行う。以下パスｈＮの信号に対する受信系まで同様の動作を行う。この様に、それぞれの受信系では、マルチパスの素波を等化しそれ以外のパスからの干渉を抑圧し、逆拡散器４１１〜４１３及び４１４〜４１６では等化されたそれぞれの素波信号に対し逆拡散処理を行い出力する。この様にして得られた逆拡散結果は、乗算器４１７〜４１９及び４２０〜４２２を用いてそれぞれのパスの振幅と位相の複素共役で重み付けを行い、加算器４２３，４２４，４２５にて同相合成される。判定器４２６はこの合成シンボルを情報の変調方式に基づいてビット判定を行う。以上の様な構成とすることで、マルチパスによる干渉の影響を低減させつつＲＡＫＥ受信でき、更にアンテナダイバーシチを行うことで、受信信号の品質を向上することが可能となる。
【００２０】
なお、以上の実施例を複数組み合わせることも可能である。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明した様に、本発明の第一の実施例のＲＡＫＥ受信器によると、ＲＡＫＥの各フィンガに等化器および等化後信号除去手段を持つことで、マルチパス干渉による受信信号品質の歪を削減でき、通信品質を向上することができる。また、本発明の第二の実施例のＲＡＫＥ受信機における等化器によると、抑圧する干渉波を主要な干渉源に限定し、等化器およびタップ係数計算器の負荷を軽くし、受信機の消費電力、回路規模を削減することができる。また、本発明の第三の実施例のＲＡＫＥ受信機によると、マルチパスによる干渉の影響を低減させつつＲＡＫＥ受信でき、更にアンテナダイバーシチを行うことで、受信信号の品質を向上することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＲＡＫＥ受信機の構成の一実施例を示す図。
【図２】マルチパス伝播路の遅延プロファイルの例を示す図。
【図３】本発明のＲＡＫＥ受信機における等化器の一実施例を示す図。
【図４】本発明のＲＡＫＥ受信機の別の実施例を示す図。
【符号の説明】
１１，４１，４２…ＲＦフロントエンド
１２，４３，４７…伝送路応答推定器
１３，１４，１５，３０，４４，４５，４６，４８，４９，４１０…等化器
１６，１７，１８，４１１，４１２，４１３，４１４，４１５，４１６…逆拡散器
１９，１１０，１１１，４１７，４１８，４１９，４２０，４２１，４２２…乗算器
１１２，３７，４２３，４２４，４２５，１１９，４３７，４３８…加算器
１１３，４２６…判定器
１１４，１１５，１１６，４２７，４２８，４２９，４３０，４３１，４３２…可変遅延器
１１７，１１８，４３３，４３４，４３５，４３６…減算器
３１…タップ係数計算器
３３，３４，３５，３６…重み係数
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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