(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信信号及び局部搬送波を混合する検波器と、
検波器の出力に基づきマルチパスごとの相関値を求める２以上の復調器であって、
該復調器は、
検波器の出力する検波信号と所定の擬似拡散符号系列の複素乗算を行う複素乗算器と、
この複素乗算結果を積分して部分相関値を出力する第１の積分器と、
この部分相関値に基づき部分相関値ごとの位相回転速度を求める周波数偏差検出部と、
この位相回転速度に基づき部分相関値の位相を回転させる周波数偏差補償部と、
この周波数偏差補償部の出力する部分相関値を積分して所定の１情報シンボル期間あたりの相関値を出力する第２の積分器とを有し、
各復調器の出力する所定の１情報シンボル期間あたりの相関値を合成する相関値合成部とを備え、
前記位相回転速度に基づき、第１及び第２の積分器の積分時間を制御することを特徴とするＣＤＭＡ通信装置。
【請求項２】
受信信号及び局部搬送波を混合する検波器と、
検波器の出力に基づきマルチパスごとの相関値を求める２以上の復調器であって、
該復調器は、
所定の擬似拡散符号系列で検波信号を逆拡散して相関値を求める相関器と、
この相関値に基づき、相関値ごとの位相回転速度を求める周波数偏差検出部と、
この位相回転速度に基づき相関値の位相を回転させる周波数偏差補償部を有し、
前記各復調器の出力する相関値を合成する相関値合成部と、
前記位相回転速度に基づき、所定の送信補償時間ごとの位相回転速度である送信回転速度をマルチパスごとに求める２以上の送信回転速度検出器と、
各送信回転速度を合成して合成回転速度を求める回転速度合成器と、
この合成回転速度に基づき、送信補償時間ごとに送信ベースバンド信号の位相を回転させる送信補償部と、
位相回転後の送信ベースバンド信号及び局部搬送波を混合する変調器とを備えたことを特徴とするＣＤＭＡ通信装置。
【請求項３】
前記周波数偏差検出部は、前記相関値の所定の遅延時間だけ遅延させる第１の遅延器と、
遅延前後の相関値について共役複素乗算を行い、これらの相関値間の位相回転量を求める第１の複素乗算器と、
この位相回転量を正規化し相関値ごとの位相回転速度を生成する位相回転速度検出器を備え、
位相回転量又は位相回転速度に基づき、第１の遅延器の遅延時間が制御される請求項１または２に記載のＣＤＭＡ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、ＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）送受信器に係り、さらに詳しくは、受信搬送波に対する局所搬送波の周波数偏差を補償する周波数偏差補償機能を備えた携帯電話機などのＣＤＭＡ送受信器の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１０は、従来のＣＤＭＡ送受信器の構成を示したブロック図である。図中の１は無線周波数信号（ＲＦ信号）を送受信するアンテナ、２０は局部搬送波を出力する局部発振器、２１は受信したＲＦ信号と局部搬送波を混合して受信ベースバンド信号を出力する直交検波回路、３ａ〜３ｃは各マルチパスごとに受信ベースバンド信号を復調信号に変換する復調器（フィンガー）であり、４は復調信号を合成して合成相関値を出力する相関値合成器である。
【０００３】
また、図中の２９は各復調器３ａ〜３ｃの出力する相関値から周波数偏差を検出する周波数偏差検出器、２４は検出された周波数偏差を平均化するループフィルタ、２２は送信ベースバンド信号と局部搬送波を混合してＲＦ信号を出力する直交変調回路である。なお、図中のＴ１は受信ベースバンド信号の出力端子、Ｔ２が送信ベースバンド信号の入力端子であり、ともにベースバンド信号処理回路（不図示）に接続されている。
【０００４】
アンテナ１で受信したＲＦ信号は、直交検波回路２１で局部搬送波と混合され、受信ベースバンド信号となる。この受信ベースバンド信号は、各マルチパスごとに復調器３ａ〜３ｃで復調される。
【０００５】
各復調器３ａ〜３ｃは、各パスのタイミングに合わせて受信ベースバンド信号を擬似拡散符号系列ＰＮで逆拡散して相関値を求める相関器３０と、この相関値の絶対位相誤差を補償して復調信号を生成する絶対位相差補償器３４からなる。この相関器３０では、受信ベースバンド信号と擬似雑音符号系列の複素乗算結果を１情報シンボル期間ごとに積分することによって、１情報シンボルごとの相関値を求めている。
【０００６】
各復調器３ａ〜３ｃで生成された復調信号は相関値合成器４で合成され、ベースバンド信号処理回路へ出力される。また、ベースバンド信号処理回路の出力する送信ベースバンド信号は、直交変調回路２２で局部搬送波と混合され、送信ＲＦ信号としてアンテナ１から送信される。
【０００７】
周波数偏差検出器２９は、復調器３ａ〜３ｃで求められた相関値に基づき、受信ＲＦ信号に対する局部搬送波の周波数偏差量を求める。すなわち、時間的に前後する２つの相関値の位相回転量に基づき周波数偏差量が求められる。この周波数偏差量はループフィルタ７で平均化され、局部発振器２の制御電圧信号となる。ＶＣＯ（Voltage control oscillator）としての局部発振器２では、この制御電圧信号により発振周波数が制御される。
【０００８】
従来のＣＤＭＡ送受信器は、この様な構成によって局部搬送波の周波数偏差を補償している。すなわち、従来のＣＤＭＡ送受信器は、受信ベースバンド信号に基づき周波数偏差を求め、局部発振器２へ周波数偏差量をフィードバックすることによって、周波数自動制御（ＡＦＣ：automatic frequency control）を行っている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、マルチパスは一般的に異なる周波数誤差を含んでおり、周波数偏差量は各マルチパスごとに異なっているのに対し、各マルチパスに対応する各変調器３ａ〜３ｃには、共通の局部搬送波によって直交検波された同一のベースバンド信号が入力されている。このため、周波数偏差検出部２９では各マルチパスごとの周波数偏差量を平均化して周波数偏差量を求めており、全てのマルチパスに関して周波数を一致させることは不可能であった。
【００１０】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、受信ベースバンド信号に対し周波数偏差補償を行うことにより、各マルチパスごとの周波数偏差補償を実現し、受信特性の良好なＣＤＭＡ通信装置を提供することを目的とする。
【００１１】
また、本発明は、周波数偏差量に応じて周波数偏差の検出を行うことにより、高精度の周波数偏差補償を実現し、受信特性の良好なＣＤＭＡ通信装置を提供することを目的とする。
【００１２】
さらに、本発明は、送信ＲＦ信号の周波数偏差を送信ベースバンド信号に対して補償することにより、局部発振器の構成を簡略化し、小型のＣＤＭＡ通信装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明によるＣＤＭＡ通信装置は、受信信号及び局部搬送波を混合する検波器と、検波器の出力に基づきマルチパスごとの相関値を求める２以上の復調器であって、該復調器は、検波器の出力する検波信号と所定の擬似拡散符号系列の複素乗算を行う複素乗算器と、この複素乗算結果を積分して部分相関値を出力する第１の積分器と、この部分相関値に基づき部分相関値ごとの位相回転速度を求める周波数偏差検出部と、この位相回転速度に基づき部分相関値の位相を回転させる周波数偏差補償部と、この周波数偏差補償部の出力する部分相関値を積分して所定の１情報シンボル期間あたりの相関値を出力する第２の積分器とを有し、各復調器の出力する所定の１情報シンボル期間あたりの相関値を合成する相関値合成部とを備え、前記位相回転速度に基づき、第１及び第２の積分器の積分時間を制御するため、受信信号の１シンボル期間における周波数偏差量が大きい場合であっても高精度の周波数偏差補償を行うことができる。
【００１４】
また、本発明によるＣＤＭＡ通信装置は、受信信号及び局部搬送波を混合する検波器と、検波器の出力に基づきマルチパスごとの相関値を求める２以上の復調器であって、該復調器は、所定の擬似拡散符号系列で検波信号を逆拡散して相関値を求める相関器と、この相関値に基づき、相関値ごとの位相回転速度を求める周波数偏差検出部と、この位相回転速度に基づき相関値の位相を回転させる周波数偏差補償部を有し、前記各復調器の出力する相関値を合成する相関値合成部と、前記位相回転速度に基づき、所定の送信補償時間ごとの位相回転速度である送信回転速度をマルチパスごとに求める２以上の送信回転速度検出器と、各送信回転速度を合成して合成回転速度を求める回転速度合成器と、この合成回転速度に基づき、送信補償時間ごとに送信ベースバンド信号の位相を回転させる送信補償部と、位相回転後の送信ベースバンド信号及び局部搬送波を混合する変調器とを備えたため、送信ＲＦ信号の周波数偏差を送信ベースバンド信号に対して補償することにより、局部発振器の構成を簡略化でき、あるいは、ＣＤＭＡ通信装置を小型化できる。
【００１５】
また、本発明によるＣＤＭＡ通信装置は、前記周波数偏差検出部は、前記相関値の所定の遅延時間だけ遅延させる第１の遅延器と、遅延前後の相関値について共役複素乗算を行い、これらの相関値間の位相回転量を求める第１の複素乗算器と、この位相回転量を正規化し相関値ごとの位相回転速度を生成する位相回転速度検出器を備え、位相回転量又は位相回転速度に基づき、第１の遅延器の遅延時間が制御される。このため、周波数偏差量に応じて第１の遅延器の遅延時間を制御することができるので、高精度かつ広範囲の周波数偏差の補償を行うことができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、本発明によるＣＤＭＡ送受信器の一構成例を示したブロック図である。図中の１はＲＦ信号を送受信するアンテナ、２０は局部搬送波を出力する局部発振器、２１は受信ＲＦ信号と局部搬送波を混合して受信ベースバンド信号を出力する直交検波回路、３ａ〜３ｃは各マルチパス信号を復調する復調器（フィンガー）、４は復調信号を合成して合成相関値を出力する相関値合成器である。
【００１８】
また、図中の２３は各復調器３ａ〜３ｃからの位相回転量を合成する位相回転量合成器、２４は合成された位相回転量に基づき、周波数偏差を時間的に平均化するループフィルタ等の平均化器、２２は送信ベースバンド信号と局部搬送波を混合してＲＦ信号を出力する直交変調回路である。なお、図中のＴ１は受信ベースバンド信号の出力端子、Ｔ２が送信ベースバンド信号の入力端子であり、ともにベースバンド信号処理回路（不図示）に接続されている。
【００１９】
各復調器３ａ〜３ｃは、各マルチパスのタイミングに合わせて受信ベースバンド信号を擬似雑音系列ＰＮで逆拡散して相関値を求める相関器３０と、この相関値の位相回転速度を求める周波数偏差検出部３１と、この位相回転速度に基づき周波数偏差を補償する周波数偏差補償部３２と、受信搬送波と局部搬送波との絶対位相差を補償する絶対位相差補償部３４からなる。
【００２０】
相関器３０は、受信ベースバンド信号と擬似雑音符号系列との複素乗算を行う複素乗算器３００と、この乗算結果を１情報シンボル期間ｔｓごとに積分する積分器３０１からなる。従って、相関器３０は、１情報シンボルごとの複素相関値を出力する。
【００２１】
周波数偏差検出部３１は、この複素相関値から情報信号を除去する情報信号除去回路（逆変調回路）３１０と、周波数偏差を検出するために相関値を遅延させる遅延器３１１と、時間的に異なる２つの相関値の共役複素乗算を行って位相回転量を求める複素乗算器３１２と、相関器３０の積分時間あたりの位相回転量（位相回転速度ν）を求める位相回転速度検出器３１３からなる。
【００２２】
周波数偏差補償部３２は、周波数偏差補償の対象となる相関値ごとの補償量を求める複素乗算器３２０と、この補償量を相関器３０の積分時間（１情報シンボル期間ｔｓ）だけ遅延させて複素乗算器３２０に戻す遅延器３２１と、対応する相関値と補償量の共役複素乗算を行って周波数偏差を補償する複素乗算器３２２からなる。
【００２３】
次に、このＣＤＭＡ送受信器の動作について説明する。直交検波回路２１は、受信ＲＦ信号と局部搬送波を混合してＩ信号及びＱ信号からなる受信ベースバンド信号を生成する。この受信ベースバンド信号はＡ／Ｄ変換されて各復調器３ａ〜３ｃに入力される。相関器３０では、受信ベースバンド信号と疑似雑音符号系列ＰＮを複素乗算し、この乗算結果を１情報シンボル期間ｔｓ分積分することにより相関値が求められる。
まず、ある時刻ｔ1における相関値Ｃ1は次式で表される。
【００２４】
【数１】
0003637812.tif 000002
【００２５】
上式において、Ｒ１は振幅成分、θ１は情報変調信号の位相、ωは受信ＲＦ信号と局部搬送波の角周波数偏差、φは受信ＲＦ信号と局部搬送波の絶対位相差である。相関値Ｃ１の次に出力される相関値Ｃ２は次式のように表される。
【００２６】
【数２】
0003637812.tif 000003
【００２７】
上式において、Ｒ2は振幅成分、θ2は情報変調信号の位相である。
直交検波回路２１では受信ＲＦ信号及び局部搬送波の位相、周波数が完全には一致しない準同期検波が行われ、受信ベースバンド信号には、位相偏差、周波数偏差が含まれている。すなわち、位相偏差が受信ベースバンド信号中の絶対位相差φとして現れるとともに、周波数偏差が受信ベースバンド信号の位相回転速度（角速度ω）となって現れる。
【００２８】
周波数偏差検出部３１は、相関値Ｃ1、Ｃ2間の位相回転量、すなわち、所定期間（ｔ2−ｔ1）当たりの位相回転速度を周波数偏差として検出する。まず、情報信号除去回路３１０において、相関器３０の出力する相関値Ｃ1、Ｃ2から情報変調信号θ1、θ2が除去される。情報変調信号θ1、θ2が既知である場合、相関値Ｃ1、Ｃ2をそれぞれ−θ1、−θ2だけ位相回転させることにより情報変調信号を除去くことができる。この場合、例えば、受信信号に含まれているパイロット信号を既知データとして用いてもよい。また、既知データとして復調結果を用いる判定帰還による方法、若しくは、４逓倍する方法などを用いることもできる。情報信号除去回路３１０において情報信号が除去された相関値Ｃ1’、Ｃ2’は次式のように表される。
【数３】
0003637812.tif 000004
【００２９】
情報変調信号が除去された相関値は、遅延器３１１及び複素乗算器３１２へ入力される。遅延器３１１は、この相関値を１情報シンボル期間ｔｓだけ遅延させて、複素乗算器３１２へ出力する。このため、複素乗算器３１２では、１情報シンボル期間ｔｓだけ異なる２つの相関値Ｃ1’、Ｃ2’の共役複素乗算が行われる。この結果、１情報シンボル期間ｔｓにおける位相回転量ｕが次式のように求められる。
【００３０】
【数４】
0003637812.tif 000005
【００３１】
位相回転速度検出器３１３は、位相回転量ｕから位相回転速度νを求める。位相回転速度検出器３１３では、雑音の影響を取り除くため、位相回転量ｕを時間的に平均化する。また、振幅成分（受信強度成分）を単位長とする正規化を行うために、位相回転量ｕをその絶対値|ｕ|で除算する。従って、位相回転速度検出器３１３において求められる位相回転速度νは次式のように表される。
【００３２】
【数５】
0003637812.tif 000006
【００３３】
周波数偏差補償部３２は、周波数偏差検出部３１からの位相回転速度νに基づき、相関器３０から出力される相関値に含まれる周波数偏差を補償する。位相回転速度νは、複素乗算器３２０に入力される。この複素乗算器３２０の演算結果は、遅延器３２１で１情報シンボル期間ｔｓだけ遅延させて複素乗算器３２０に再び入力されている。従って、複素乗算器３２０及び遅延器３２１によって、ｎ番目の相関値Ｃnに関する補償量Ｗnを次式のように求めることができる。
【００３４】
【数６】
0003637812.tif 000007
【００３５】
なお、上式ではＷ0＝１とする。
複素乗算器３２２は、この補償量Ｗnの共役複素数と、ｎ番目の相関値Ｃnの複素乗算を行って周波数偏差を補償する。周波数偏差が補償された相関値Ｄnは次式のように表される。
【００３６】
【数７】
0003637812.tif 000008
【００３７】
この様にして周波数偏差の補償された相関値Ｄnが得られる。
この相関値Ｄnは、絶対位相差補償回路３４において絶対位相差φが補償された後、復調信号として出力される。各復調器３ａ〜３ｃから出力される復調信号は、さらに相関値合成器４で合成されてベースバンド処理回路へ出力される。
【００３８】
一方、位相回転量合成器２３は、各復調器３ａ〜３ｃ内の周波数偏差検出部３１で求められた位相回転量ｕを合成して周波数偏差量を求める。例えば、各パスの受信信号強度等により、位相回転量ｕの重み付け加算を行って求めることができる。この様にして求められた周波数偏差量は、平均化器２４において時間的に平均化され、ＶＣＯ２０の電圧制御信号となる。すなわち、従来と同様の周波数自動制御（ＡＦＣ）を行っている。ベースバンド処理回路の出力する送信ベースバンド信号はＤ／Ａ変換され、直交変調回路２２においてＡＦＣ制御された局部搬送波と混合されてＲＦ信号となり、アンテナ１から送出される。
【００３９】
本実施の形態によれば、マルチパスを構成する各パスごとに周波数偏差を補償することができる。すなわち、各パスごとに周波数偏差量を求め、各パスごとの受信ベースバンド信号に対し周波数偏差の補償を行うことができる。このため、精度の高い周波数偏差補償を行ってＣＤＭＡ送受信器の受信特性を向上させることができる。
【００４０】
なお、本実施の形態では３つの復調器３ａ〜３ｃを備えたＣＤＭＡ送受信器について説明したが、一般に復調器は２以上のいくつであってもよい。以下の各実施の形態においても同様である。
【００４１】
また、本実施の形態では、説明の便宜上、複素相関値Ｃn、Ｃn’、Ｄn、位相回転量ｕ、位相回転速度νを、振幅成分及び位相成分（Ａｅjω）を用いて表現しているが、本発明によるＣＤＭＡ送受信器におけるデータの表現形式は、この様な場合に限定されない。例えば、直交成分及び同相成分（Ｉ＋ｊＱ）からなる表現形式であってもよい。
【００４２】
実施の形態２．
図２は、本発明によるＣＤＭＡ送受信器の他の構成例を示したブロック図である。このＣＤＭＡ送受信器は、位相回転速度検出器３１３の出力する位相回転速度νが遅延器３１１にフィードバックされ、位相回転量を求める時間間隔を制御している点で図１に示したＣＤＭＡ送受信器と異なる。なお、図１で示した構成部分に相当するものについては、同一の符号を付している。
【００４３】
図１の遅延器３１１は、その遅延時間が固定値（相関器の積分期間＝１情報シンボル期間ｔｓ）であったが、本実施の形態（図２）における遅延器３１１は、位相回転速度検出器３１３が検出した位相回転速度νに基づき遅延時間を制御している。すなわち、周波数回転速度νが小さい場合には遅延時間を大きくし、周波数回転速度νが大きい場合には遅延時間を小さくする。
また、図１の位相回転速度検出器３１３は、位相回転量ｕの時間的な平均化と振幅の正規化を行っていたが、図２の位相回転速度検出器３１３は、さらに遅延器３１１の遅延時間における位相回転量を、１情報シンボル期間ｔｓにおける位相回転量に変換している。すなわち、時間軸上での正規化も行っている。
【００４４】
図３の（ａ）〜（ｄ）は、遅延器３１１における遅延時間の制御に関する説明図であり、位相回転量ｕを複素平面上で表した図である。図中の（ａ）、（ｂ）は周波数偏差が小さい場合を示しており、（ｃ）、（ｄ）は周波数偏差が大きい場合を示している。
【００４５】
（ａ）に示した通り、周波数偏差が小さければ、位相回転量ｕの位相成分は小さくなる。このため、例えば固定浮動小数点演算を行っている場合、計算ダイナミックレンジに対し、検出される位相差のダイナミックレンジが小さくなって、周波数偏差の検出精度が低下することになる。この様な場合、遅延器３１１の遅延時間を大きくすることにより、（ｂ）に示した様に位相回転量ｕの位相成分を大きくすることができ、位相回転量の検出精度を向上させることができる。
【００４６】
逆に、（ｃ）に示した通り、周波数偏差が大きくなり、位相回転量ｕの位相成分がπ（rad）を越えてしまう場合がある。位相成分がπ（rad）を越え、あるいは、−π（rad）未満になった場合には、回転方向が不明となってしまう。この様な場合、遅延器３１１の遅延時間を小さくすることにより、（ｄ）に示した様に位相回転量を小さくして回転方向が不明となるのを防止できる。例えば、位相回転量ｕを−π＜ｕ≦πと定義した場合であれば、π＜ｕ又はｕ≦−πとなるのを防止し、正しい位相回転速度νを得ることができる。
【００４７】
次に、図２に示したＣＤＭＡ送受信器の動作について説明する。遅延器３１１の遅延時間をｔｄ（ｔｄ＝ｔｓ×Ｍ：Ｍは自然数）とすれば、ある時刻ｔ1における相関値Ｃ1と、時刻（ｔ1＋ｔｄ）における相関値ＣM+1は次式で表される。
【００４８】
【数８】
0003637812.tif 000009
【００４９】
これらの相関値Ｃ1、ＣM+1は、情報変調信号の除去後に複素乗算器３１２で共役複素乗算されて、位相回転量ｕが求められる。この位相回転量ｕは次式により表される。
【００５０】
【数９】
0003637812.tif 000010
【００５１】
遅延器３１１は、式（９）の位相成分ωｔｄが小さくなり過ぎず、またπ（rad）を越えないように、遅延期間ｔｄを制御している。
位相回転速度検出器３１３は、位相回転量ｕを時間的に平均化し、振幅成分を単位長とする正規化を行うとともに、遅延期間ｔｄにおける位相回転量を１情報シンボル期間ｔｓにおける位相回転量に変換し、位相回転速度νを求める。すなわち、位相回転速度νは次式により表される。
【００５２】
【数１０】
0003637812.tif 000011
【００５３】
本実施の形態によれば、周波数偏差に基づき、位相回転量を求めるための遅延器の遅延時間を制御している。このため、１情報シンボル期間ｔｓにおける周波数偏差が小さい場合であっても、演算精度を向上させることなく、位相回転量の検出精度を向上させることができる。また、周波数偏差に応じて上記時間差を適切に制御することにより、周波数偏差が大きい場合に位相の回転方向を見失わないため、広範囲の周波数偏差を検出し補償することができる。
【００５４】
なお、本実施の形態では、位相回転速度νに基づき、遅延器３１１遅延時間を制御する場合について説明したが、位相回転量ｕに基づき制御することもできる。
【００５５】
実施の形態３．
図４は、本発明によるＣＤＭＡ送受信器の他の構成例を示したブロック図である。このＣＤＭＡ送受信器は、積分器３３を備えるとともに、位相回転速度νがこの積分器３３と相関器３０内の積分器３０１に入力され、相関器３０の積分時間を制御している点で図１に示したＣＤＭＡ送受信器と異なる。なお、図１で示した構成部分に相当するものについては、同一の符号を付している。
【００５６】
図１の積分器３０１は、その積分時間が固定値（１情報シンボル期間ｔｓ）であったが、本実施の形態（図４）における積分器３０１の積分時間は、１情報シンボル期間ｔｓ以下の期間ｔｐである。従って、相関器３０は１情報シンボル期間よりも短い期間における相関値（部分相関値）を出力する部分相関器である。この積分期間ｔｐは位相回転速度νに基づいて制御され、周波数回転速度νが小さい場合には積分時間ｔｐを大きくし（最大値は１情報シンボル期間ｔｓ）、周波数回転速度νが大きい場合には遅延時間ｔｐを小さくする。この様にして求められた部分相関値は、周波数偏差の補償後に積分器３３において積分され、１情報シンボル期間ｔｓ当たりの相関値に変換される。
【００５７】
部分相関値ごとに、周波数偏差検出部３１で周波数偏差を検出し、周波数偏差補償部３２で周波数偏差を補償している。このため、遅延器３１１における遅延時間及び遅延器３２１における遅延時間も積分器３０１の積分時間に応じて制御する必要がある。従って、これらも位相回転速度νに基づいて制御される。
【００５８】
図５及び図６は、相関器３０における積分時間の制御に関する説明図である。まず、図５は、周波数偏差が大きい場合の相関値を複素平面上で表した図であり、図中のＶCは、相関器３０で１情報シンボル期間ｔｓ分積分することにより求められた相関値ベクトル、Ｖｏは、周波数偏差がなかった場合に相関器３０で生成される相関値ベクトル、ＶC1〜ＶC4は、部分相関値ベクトルである。
【００５９】
相関値ベクトルＶCは、部分相関値ベクトルＶC1〜ＶC4のベクトル和として表される。すなわち、位相回転により相関値ベクトルＶCの長さ、すなわち、相関値の振幅が低下していく。この様に、周波数偏差が大きくなり、１情報シンボル期間ｔｓ内における位相回転量が多くなると、相関値の振幅低下により受信特性が低下する。
【００６０】
図６は、周波数偏差が大きい場合の部分相関値を複素平面上で表した図であり、図中のＶC1〜ＶC4は、相関器３０で積分期間ｔｄ（ここではｔｄ＝ｔｓ／４）積分することにより求められた部分相関値ベクトル、ＶD1〜ＶD4は、それぞれＶC1〜ＶC4に対し周波数偏差を補償して得られた相関値ベクトル、ＶCは、ＶD1〜ＶD4を積分して得られる相関値ベクトルである。
【００６１】
この場合、部分相関値ＶC1〜ＶC4ごとに周波数偏差を補償し、その後に積分を行って１情報シンボル期間ｔｓについての相関値ＶCを求めている。すなわち、相関器における積分時間を短くし、周波数偏差が相関値に及ぼす影響を小さくすることにより、図５の場合比べ振幅の低下を抑制している。この様に、部分相関値ごとに周波数偏差を補償すれば、周波数偏差が大きい場合であっても受信特性を向上させることができる。なお、周波数偏差が小さい場合には、相関器の３０の積分期間を長くすることとにより（１情報シンボル期間ｔｓが最大）、周波数偏差検出部３１及び周波数偏差補償部３２における計算回数を削減することができる。
【００６２】
次に、図４に示したＣＤＭＡ送受信器の動作について説明する。積分器３０１の積分時間をｔｐ（ｔｐ＝ｔｓ／ｍ：ｍは自然数）とすれば、ある時刻ｔ1に出力される部分相関値Ｃ1と、その次に出力される部分相関値Ｃ2は次式のように表される。
【００６３】
【数１１】
0003637812.tif 000012
【００６４】
周波数偏差検出部３１では、これらの部分相関値Ｃ1、Ｃ2に基づき、部分相関値ごとの位相回転速度νを求める。すなわち、遅延器３１１の遅延時間は、相関器３の積分期間と一致するように制御される。遅延器３１１の遅延時間がｔｐであれば、これらの相関値Ｃ1、Ｃ2は、情報変調信号の除去後に複素乗算器３１２で共役複素乗算されて、位相回転量ｕが求められる。この位相回転量ｕは次式により表される。
【００６５】
【数１２】
0003637812.tif 000013
【００６６】
位相回転速度検出器３１３は、この位相回転量ｕを時間的に平均化し、振幅成分を単位長とする正規化を行って、積分期間ｔｐにおける位相回転速度νを求める。すなわち、位相回転速度νは次式により表される。
【００６７】
【数１３】
0003637812.tif 000014
【００６８】
周波数偏差補償部３２は、この位相回転速度νに基づき部分相関値ごとに周波数数偏差を補償する。すなわち、遅延器３２１の遅延時間も、相関器３の積分期間と一致するように制御される。遅延器３２１の遅延時間がｔｐであれば、部分相関値ごとの補償量Ｗnを次式のように求めることができる。
【００６９】
【数１４】
0003637812.tif 000015
【００７０】
複素乗算器３２は、この補償量Ｗnの共役複素数と、ｎ番目の部分相関値Ｃnとの複素乗算を行って、周波数偏差の補償された部分相関値Ｄnを生成する。積分器３３は、１つの情報シンボル期間ｔｓに含まれるｍ個の部分相関値を積分して、１情報シンボル当たりの相関値が次式のように求められる。
【００７１】
【数１５】
0003637812.tif 000016
【００７２】
本実施の形態によれば、１情報シンボル期間における周波数偏差が大きい場合には、部分相関値に対し周波数偏差の補償を行うことにより、周波数偏差が相関値に及ぼす影響を低減している。すなわち、相関値の振幅低下を抑制しつつ、受信ベースバンド信号に対し周波数偏差の補償を行っている。従って、周波数偏差が大きい場合にも、精度の高い周波数偏差補償を行ってＣＤＭＡ送受信器の受信特性を向上させることができる。
【００７３】
なお、本実施の形態では、位相回転速度νに基づき、積分器３０１、積分器３３、遅延器３１１及び遅延器３２１を制御する場合について説明したが、位相回転量ｕに基づき制御することもできる。
【００７４】
実施の形態４．
この実施の形態では、図４を用いて、実施の形態２（図２）における周波数偏差検出部３１の遅延時間制御機能と、実施の形態３（図４）における相関器３０の積分時間制御機能とを兼ね備えたＣＤＭＡ送受信装置について説明する。すなわち、必要に応じて、遅延器３１１の遅延時間と、相関器３０内の積分器３０１の積分時間が、位相回転速度検出器３１３が検出した位相回転速度νに基づき、それぞれ制御される場合について説明する。
【００７５】
遅延器３１１は、位相回転速度検出器３１３が検出した位相回転速度νに基づき、遅延時間ｔｄを制御している。そして、この遅延時間ｔｄに応じて、位相回転速度検出器３１３は、位相回転量ｕについて時間軸上の正規化を行っている。さらに、積分器３０１は、位相回転速度νに基づき、積分時間ｔｐを制御している。そして、この積分時間に応じて、遅延器３１１及び３２１がそれぞれの遅延時間を制御するとともに、積分器３３が積分時間を制御する。
【００７６】
次に、このＣＤＭＡ送受信器の動作について説明する。積分器３０１の積分時間をｔｐ（ｔｐ＝ｔｓ／ｍ：ｍは自然数）とし、遅延器３１１の遅延時間をｔｄ（ｔｄ＝ｔｐ×Ｍ）とすれば、ある時刻ｔ1に出力される部分相関値Ｃ1と、時刻ｔ1＋ｔｄに出力される部分相関値ＣM+1は次式のように表される。
【００７７】
【数１６】
0003637812.tif 000017
【００７８】
周波数偏差検出部３１では、これらの部分相関値Ｃ1、ＣM+1に基づき、部分相関値ごとの位相回転速度νを求める。すなわち、これらの相関値Ｃ1、ＣM+1は、情報変調信号の除去後に複素乗算器３１２で共役複素乗算されて、位相回転量ｕが求められる。この位相回転量ｕは次式により表される。
【００７９】
【数１７】
0003637812.tif 000018
【００８０】
位相回転速度検出器３１３は、この位相回転量ｕを時間的に平均化し、振幅成分を単位長とする正規化を行うとともに、遅延期間ｔｄにおける位相回転量を積分時間ｔｐにおける位相回転量に変換し、位相回転速度νを求める。すなわち、位相回転速度νは次式により表される。
【００８１】
【数１８】
0003637812.tif 000019
【００８２】
周波数偏差補償部３２は、この位相回転速度νに基づき部分相関値ごとに周波数数偏差を補償する。すなわち、遅延器３２１の遅延時間は、積分器３０１の積分時間ｔｐと一致するように制御される。遅延器３２１の遅延時間がｔｐであれば、部分相関値ごとの補償量Ｗnを次式のように求めることができる。
【００８３】
【数１９】
0003637812.tif 000020
【００８４】
複素乗算器３２２は、この補償量Ｗnの共役複素数と、ｎ番目の部分相関値Ｃnとの複素乗算を行って、周波数偏差の補償された部分相関値Ｄnを生成する。積分器３３は、１つの情報シンボル期間ｔｓに含まれるｍ個の部分相関値を積分して、１情報シンボル当たりの相関値Ｅnが求められる。
【００８５】
本実施の形態によれば、１情報シンボルにおける位相回転量が小さい場合には、積分器３０１の積分時間ｔｐを１情報シンボル期間ｔｓとし、遅延器３１１の遅延時間ｔｄを大きな値（ｔｐ×Ｍ）とすれば、位相回転量ｕの検出精度を高め、高精度の周波数補償を行うことができる。
【００８６】
また、１情報シンボルにおける位相回転量が大きい場合には、積分器３０１の積分時間ｔｐを小さな値（ｔｓ／ｍ）とし、遅延器３１１の遅延時間ｔｄをｔｐとすれば、相関値の振幅低下を抑制するとともに、位相の回転方向を見失うことないため、正しい位相回転量を得ることができる。
【００８７】
さらに、複素乗算器３１２で乗算される２つの相関値の時間差を情報シンボル期間ｔｓのＭ／ｍ倍にすることができる。このため、周波数偏差の大小のみならず、周波数検出部３１及び周波数補償部３２における計算量等を考慮して、任意の時間差を有する２つの相関値について位相回転量を求め、この位相回転量に基づき、相関値の周波数補正を行うことができる。
【００８８】
実施の形態５．
図７は、本発明によるＣＤＭＡ送受信器の他の構成例を示したブロック図である。このＣＤＭＡ送受信器の受信時の動作は、図１に示したＣＤＭＡ送受信器と同一であるが、送信時には、送信ベースバンド信号に対しても周波数偏差補償を行っている点で異なる。なお、図１で示した構成部分に相当するものについては、同一の符号を付している。
【００８９】
図中の５ａ〜５ｃは各マルチパス信号を復調する復調器であり、図１に示した復調器３ａ〜３ｃに、送信位相回転速度νtxを求める送信回転速度検出器５０を追加して構成される。送信位相回転速度νtxとは、送信ベースバンド信号の周波数偏差を補償する時間間隔（送信補償期間ｔａ）ごとの位相回転量である。６０は、各復調器５ａ〜５ｃからの送信位相回転速度νtxを合成して合成位相回転速度νtを出力する回転速度合成器、６１は、この合成位相回転速度νtに基づき周波数偏差の補償を行う送信補償部、６２は、周波数偏差補償後の送信ベースバンド信号のパルス系列から不要高周波成分を取り除くための低域通過フィルタ（ＬＰＦ）である。
【００９０】
送信補償部６１は、送信補償期間ｔａごとの位相回転量を求める複素乗算器６１０と、この位相回転量を送信補償期間ｔａだけ遅延させる遅延器６１１と、送信ベースバンド信号と位相回転量の複素乗算を行って周波数偏差を補償する複素乗算器６１２からなる。
【００９１】
次に、このＣＤＭＡ送受信器の送信動作について説明する。送信回転速度検出器５０は、位相回転量ｕに基づき、各マルチパスごとに送信位相回転速度νtxを求める。雑音の影響を軽減するため送信位相回転量ｕを時間平均するとともに、振幅成分を単位長とする正規化を行うためにその絶対値|ｕ|で除算する。そして、受信側の１情報シンボル期間ｔｓにおける位相回転量を送信補償期間ｔａ当たりの位相回転量に変換して送信位相回転速度νtxを求める。すなわち、送信位相回転速度νtxは次式のように表される。
【数２０】
0003637812.tif 000021
【００９２】
ここで、ｆtは送信ＲＦ周波数、ｆrは受信ＲＦ周波数、ωtは送信角周波数偏差量であり、送信補償期間ｔａは、送信ベースバンド信号のシンボル時間間隔ｔsymbolに対し、ｔａ＜ｔsymbolかつ｜ωtｔａ｜＜πを満たす値とする。
回転速度合成器６０では、各復調器５ａ〜５ｃから出力される送信位相回転速度νtxが加算（平均化）され、次式に示す合成位相回転速度νtが求められる。
【００９３】
【数２１】
0003637812.tif 000022
【００９４】
送信シンボルは、ベースバンド処理回路において帯域制限され、サンプリングされて、送信ベースバンド信号として端子Ｔ２から入力される。すなわち、ベースバンド処理回路内の帯域制限フィルタにより周波数が±１／（２ｔa）以下に制限され、時間間隔ｔａでサンプリングされた値Ｓ（ｎｔa）が送信ベースバンド信号である。
【００９５】
送信補償部６１は、この送信ベースバンド信号Ｓ（ｎｔa）に対し周波数偏差の補償を行う。まず、合成位相回転速度νtが複素乗算器６１０に入力される。この複素乗算器６１０の演算結果は、遅延器６１１で送信補償期間ｔａだけ遅延させて複素乗算器６１０に再び入力される。従って、複素乗算器６１０及び遅延器６１１により、ｎ番目の送信ベースバンド信号Ｓ（ｎｔa）に対する補償量Ｗnを次式のように求めることができる。
【００９６】
【数２２】
0003637812.tif 000023
【００９７】
なお、上式ではＷ0＝１とする。複素乗算器６１２は、この補償量Ｗnとｎ番目のベースバンド信号Ｓ（ｎｔa）の複素乗算を行って周波数偏差を補償する。周波数偏差が補償された送信ベースバンド信号Ｔnは次式のように表される。
【００９８】
【数２３】
0003637812.tif 000024
【００９９】
周波数偏差補償された送信ベースバンド信号Ｔnは、Ｄ／Ａ変換後にＬＰＦ６２において不要高周波成分が除去され、次式で表される送信ベースバンド信号Ｔ（ｔ）となる。
【０１００】
【数２４】
0003637812.tif 000025
【０１０１】
この送信ベースバンド信号Ｔ（ｔ）は、ＶＣＯ２０が出力する局所搬送波によって、直交変調回路２２において直交変調され、送信ＲＦ信号Ｕ（ｔ）となる。この送信ＲＦ信号Ｕ（ｔ）は、次式のように表される。
【０１０２】
【数２５】
0003637812.tif 000026
【０１０３】
本実施の形態によれば、局部発振器２０の周波数偏差を補償を、送信ベースバンド信号に対して行っている。このため、従来のＣＤＭＡ送受信器のように局部発振器２０へ周波数偏差をフィードバックする必要がなく、ＣＤＭＡ送受信器を小型化することができる。
【０１０４】
なお、本実施の形態では、送信回転速度検出器５０が位相回転量ｕに基づき、送信位相回転速度νtxを求める場合について説明したが、位相回転速度検出器３１３の出力する位相回転速度νに基づいて送信位相回転速度νtxを求める様に構成することもできる。
【０１０５】
実施の形態６．
図８は、本発明によるＣＤＭＡ送受信器の他の構成例を示したブロック図である。このＣＤＭＡ送受信器の受信時の動作は、図２に示したＣＤＭＡ送受信器と一であるが、送信時には、送信ベースバンド信号に対しても周波数偏差補償を行っている点で異なる。また、復調器内の位相回転速度νが送信回転速度検出器５０に入力されている点で図７に示したＣＤＭＡ送受信器とも異なる。なお、図２及び図７で示した構成部分に相当するものについては、同一の符号を付している。
【０１０６】
送信回転速度検出器５０に入力される位相回転量ｕは、遅延器３１１の遅延時間ｔｄ（ｔｄ＝ｔｓ×Ｍ）における位相回転量であり、この遅延時間ｔｄは位相回転量νに基づき制御される。このため、送信回転速度検出器５０は、位相回転量νに基づいて遅延時間ｔｄを取得し、入力された位相回転量ｕを送信補償期間ｔａごとの位相回転量に変換する。従って、送信位相回転速度νtxは、次式により表される。
【０１０７】
【数２６】
0003637812.tif 000027
【０１０８】
本実施の形態によれば、遅延器３１１の遅延時間が受信信号の１情報シンボル期間ｔｓよりも長い場合（実施の形態２の場合）であっても、局部発振器２０の周波数偏差の補償を送信ベースバンド信号に対して行うことができる。また、受信信号の１情報シンボル期間ｔｓにおける周波数偏差が小さい場合でも、位相回転量ｕの検出精度を向上させ、ひいては、送信位相回転速度νtxの精度を向上させることができる。このため、送信ＲＦ信号に関しても精度の高い周波数補償を行うことができる。
【０１０９】
なお、本実施の形態では、送信回転速度検出器５０が位相回転速度νに基づき、遅延時間ｔｄを取得する場合について説明したが、周波数偏差検出部３１（例えば遅延器３１１、位相回転速度検出器３１３）において求められた遅延時間ｔｄに基づいて送信位相回転速度νtxを求める様に構成することもできる。
【０１１０】
実施の形態７．
図９は、本発明によるＣＤＭＡ送受信器の他の構成例を示したブロック図である。このＣＤＭＡ送受信器の受信時の動作は、実施の形態３（図４）に示したＣＤＭＡ送受信器と同一であるが、送信時には、送信ベースバンド信号に対しても周波数偏差補償を行っている点で異なる。また、復調器内の位相回転速度νが送信回転速度検出器５０に入力されている点で図７に示したＣＤＭＡ送受信器とも異なる。なお、図４及び図７で示した構成部分に相当するものについては、同一の符号を付している。
【０１１１】
送信回転速度検出器５０に入力される位相回転量ｕは、相関器３０の積分時間ｔｐ（＝ｔｓ／ｍ）における位相回転量であり、この積分時間ｔｐは位相回転量νに基づき制御される。このため、送信回転速度検出器５０は、位相回転量νに基づいて積分時間ｔｐを取得し、入力された位相回転量ｕを送信補償期間ｔａごとの位相回転量に変換する。従って、送信位相回転速度νtxは、次式により表される。
【０１１２】
【数２７】
0003637812.tif 000028
【０１１３】
本実施の形態によれば、相関器３０の積分時間が受信信号の１情報シンボル期間ｔｓよりも短い場合（実施の形態３の場合）であっても、局部発振器２０の周波数偏差の補償を送信ベースバンド信号に対して行うことができる。また、受信信号の１情報シンボル期間ｔｓにおける周波数偏差が大きい場合でも、送信ＲＦ信号について精度の高い周波数補償を行うことができる。
【０１１４】
なお、本実施の形態では、送信回転速度検出器５０が位相回転速度νに基づき、積分時間ｔｐを取得する場合について説明したが、周波数偏差検出部３１（例えば遅延器３１１、位相回転速度検出器３１３）又は相関器３０（例えば積分器３０１）において求められた積分時間ｔｐに基づいて送信位相回転速度νtxを求める様に構成することもできる。
【０１１５】
実施の形態８．
この実施の形態では、図９を用いて、実施の形態４で説明したＣＤＭＡ送受信装置において、送信ベースバンド信号に対し周波数偏差補償を行う場合について説明する。
【０１１６】
送信回転速度検出器５０に入力される位相回転量ｕは、遅延器３０の遅延時間ｔｄ（ｔｄ＝ｔｓ×Ｍ／ｍ）における位相回転量であり、この遅延時間ｔｄは位相回転量νに基づき制御される。このため、送信回転速度検出器５０は、位相回転量νに基づいて遅延時間ｔｄを取得し、入力された位相回転量ｕを送信補償期間ｔａごとの位相回転量に変換する。従って、送信位相回転速度νtxは、次式により表される。
【０１１７】
【数２８】
0003637812.tif 000029
【０１１８】
本実施の形態によれば、相関器３０の積分時間が受信信号の１情報シンボル期間ｔｓよりも短い場合（実施の形態３の場合）であっても、局部発振器２０の周波数偏差の補償を送信ベースバンド信号に対して行うことができる。また、受信信号の１情報シンボル期間ｔｓにおける周波数偏差が大きい場合でも、送信ＲＦ信号について精度の高い周波数補償を行うことができる。
【０１１９】
なお、本実施の形態では、送信回転速度検出器５０が位相回転速度νに基づき、遅延時間ｔｄを取得する場合について説明したが、周波数偏差検出部３１（例えば遅延器３１１、位相回転速度検出器３１３）において求められた遅延時間ｔｄに基づいて送信位相回転速度νtxを求める様に構成することもできる。
【０１２０】
本発明によるＣＤＭＡ通信装置は、周波数偏差が大きい場合に、相関値の振幅低下を抑制しつつ、受信ベースバンド信号に対し周波数偏差の補償を行うことができ、受信特性を向上させることができる。
【０１２１】
また、本発明によるＣＤＭＡ通信装置は、局部発振器の周波数偏差の補償を送信ベースバンド信号に対して行うことができる。このため、従来のＣＤＭＡ通信装置のように局部発振器２０へ周波数偏差をフィードバックする必要がなく、ＣＤＭＡ通信装置を小型化することができる。
【０１２２】
また、本発明によるＣＤＭＡ通信装置は、周波数偏差が小さい場合であっても、演算精度を向上させることなく、位相回転量の検出精度を向上させることができる。また、周波数偏差が大きい場合に位相の回転方向を見失わないようにし、正しい位相回転量を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明によるＣＤＭＡ送受信器の一構成例を示したブロック図である（実施の形態１）。
【図２】  本発明によるＣＤＭＡ送受信器の他の構成例を示したブロック図である（実施の形態２）。
【図３】  遅延器３１１における遅延時間の制御に関する説明図であり、位相回転量ｕを複素平面上で表した図である。
【図４】  本発明によるＣＤＭＡ送受信器の他の構成例を示したブロック図である（実施の形態３、４）。
【図５】  相関器３０における積分時間の制御に関する説明図であり、周波数偏差が大きい場合に得られる相関値ＶCを複素平面上で表した図である。
【図６】  相関器３０における積分時間の制御に関する説明図であり、周波数偏差が大きい場合に、部分相関値ＶC1〜ＶC4ごとに周波数偏差補償を行って得られた相関値ＶCを複素平面上で表した図である。
【図７】  本発明によるＣＤＭＡ送受信器の他の構成例を示したブロック図である（実施の形態５）。
【図８】  本発明によるＣＤＭＡ送受信器の他の構成例を示したブロック図である（実施の形態６）。
【図９】  本発明によるＣＤＭＡ送受信器の他の構成例を示したブロック図である（実施の形態７、８）。
【図１０】  従来のＣＤＭＡ送受信器の構成を示したブロック図である。
【符号の説明】
１      アンテナ、    ２０    局部発振器
２１    検波器、      ２２    変調器
２３    位相回転量合成器、２４    平均化器
３（３ａ〜３ｃ）  復調器
３０    相関器、      ３００  複素乗算器
３０１  第２の積分器、    ３１    周波数偏差検出部
３１０  情報信号除去回路、３１１  第１の遅延回路
３１２  複素乗算器、    ３１３  位相回転速度検出器
３２    周波数偏差補償部、３２０  複素乗算器
３２１  遅延器、      ３２２  複素乗算器
３３    第１の積分器、    ３４    絶対位相補償回路
４      相関値合成部
５（５ａ〜５ｃ）  復調器、５０    送信回転速度検出器
６０    回転速度合成器、  ６１    送信補償部
６１０  複素乗算器、    ６１１  遅延器
６１２  複素乗算器    ６２    低域通過フィルタ
Ｔ１    受信ベースバンド信号の出力端子
Ｔ２    送信ベースバンド信号の入力端子
【図１】
0003637812.tif 000030
【図２】
0003637812.tif 000031
【図３】
0003637812.tif 000032
【図４】
0003637812.tif 000033
【図５】
0003637812.tif 000034
【図６】
0003637812.tif 000035
【図７】
0003637812.tif 000036
【図８】
0003637812.tif 000037
【図９】
0003637812.tif 000038
【図１０】
0003637812.tif 000039