(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信されたスペクトル拡散信号に基づき、希望信号の拡散符号と各局からの搬送波信号を検出する同期回路と、
受信されたスペクトル拡散信号と、前記同期回路により出力された希望信号の拡散符号とを乗算する乗算回路と、
前記乗算回路からの出力と、前記同期回路から出力された各局からの搬送波信号とをそれぞれ乗算する同期検波回路と、
前記同期検波回路からの各乗算結果と希望信号の拡散符号との相関値に基づき、各非希望信号の干渉雑音成分を計算する相関値計算回路と、
各局からの搬送波信号の位相情報からタップ係数を求めるタップ係数制御回路と、
前記相関値計算回路により求められた干渉雑音成分と、タップ係数制御回路により求められたタップ係数とに基づき、合成成分を求める干渉発生部と、
前記相関値計算回路により求められた希望信号についての相関値から、前記干渉発生部により求められた合成成分を減算し、希望受信信号を得る減算回路と
を備えた干渉除去装置。
【請求項２】
前記減算回路により求められた受信信号を制限するリミタをさらに備え、
前記タップ係数制御回路は、前記リミタの入力と出力との誤差信号に基づき、前記タップ係数を制御することを特徴とする請求項１に記載の干渉除去装置。
【請求項３】
前記相関値計算回路は、受信信号と希望信号の拡散符号と各搬送波信号との積を所定ビット時間で積分することで求めた相関値、及び、希望信号と各非希望信号との位相差に基づいて、干渉雑音成分を求めたことを特徴とする請求項１又は２に記載の干渉除去装置。
【請求項４】
スペクトル拡散信号を受信するアンテナと、
前記アンテナで受信した信号を入力する請求項１乃至３のいずれかに記載の干渉除去装置と、
前記干渉除去装置の出力からデータを判定する判定回路と、
を備えた無線端末装置。
【請求項５】
受信されたスペクトル拡散信号と希望信号の拡散符号とを乗算した出力と、各局からの搬送波信号とをそれぞれ乗算し、
各乗算結果と希望信号の拡散符号との相関値に基づき、各非希望信号の干渉雑音成分を計算し、
求められた干渉雑音成分と、各局からの搬送波信号の位相情報から求められたタップ係数とに基づき、合成成分を求め、
希望信号についての相関値から求められた合成成分を減算し、希望受信信号を得る
ようにした干渉除去方法。
【請求項６】
求められた希望受信信号から誤差信号を得て、
誤差信号を小さくするようにタップ係数を制御するようにした請求項５に記載の干渉除去方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、干渉除去装置、無線端末装置及び干渉除去方法に係り、特に、直接スペクトル拡散通信システムにおける位相情報を利用する干渉除去装置、無線端末装置及び干渉除去方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４に、従来のスペクトル拡散通システムの構成図を示す。
このシステムは、送信機１００と受信機２００を備える。送信機１００は、データ送信回路１０１、1次変調回路１０２、2次変調回路１０３、拡散符号発生回路１０４、アンテナ１０５を備える。また、受信機２００は、データ受信回路２０１、1次復調回路２０２、2次復調回路２０３、同期回路２０４、アンテナ２０５を備える。
【０００３】
ここで、d1(t)は自局が送信するデータ、a1(t)は1次変調された信号、s1(t)は2次変調された信号でスペクトル拡散信号、そしてc1(t)はスペクトルを拡散するための符号を表わす。他局からのスペクトル拡散信号をsi(t)，i＝2,3,〜,Kと表わしてある。
【０００４】
スペクトル拡散通信システムでは、同じ周波数帯域を複数の信号が共存しあった状態で通信する。それぞれの信号には互いに直交する性質を持つ拡散符号で変調されているので、復調の際、希望する拡散符号と一致しない符号を含む信号は排除される。しかし、完全に直交していないので、相互相関値がわずかながら存在し、その総和が他局信号の数が増えると大きな値となり、同時通信局数を制限する。
【０００５】
つぎに、図を参照しながらスペクトル拡散通信システムの動作を説明する。送信機１００では、データ送信回路１０１から送信されるデータd1(t)は、+１と-１をランダムにとるデータとし、1次変調回路１０２による１次変調は、例えばPSK（位相シフトキーイング）とする。1次変調回路１０２の出力a1(t)は、次のように記述される。
a1(t) = d1(t) cos(2πfct +θ1)
ただし、fcは搬送周波数でθ1は搬送波の位相を表わす。
【０００６】
ここで、c1(t)を+1と-1をとる拡散符号とする。2次変調回路１０３は、この拡散符号ｃ1(t)と１次変調信号a1(t)との乗算により２次変調を行い、スペクトル拡散信号s1(t)を発生させる。スペクトル拡散信号s1(t)は、次のように記述される。
s1(t) = c1(t) d1(t) cos(2πfct +θ1)
【０００７】
他局からのスペクトル拡散信号は次のように表わされる。
sk(t) = ck(t) dk(t) cos(2πfct +θk), k = 2,3,4,〜,K
一方、受信機２００では、スペクトル拡散信号s1(t)を希望信号として復調する。受信信号r(t)は次のように記述される。
【０００８】
【数１】
0003662818.tif 000002
【０００９】
ただし、n(t)は受信機雑音である。
以後の説明では便宜上、雑音を省略して説明する。
同期回路２０４では、受信信号r(t)に含まれる拡散符号c1(t)の同期を確立し、その符号を同期回路２０４から２次復調回路２０３に供給する。2次復調回路２０３では、受信信号r(t)と符号ｃ1(t)との乗算を行い、次の計算によりa1(t)を得る。
【００１０】
【数２】
0003662818.tif 000003
【００１１】
ただし、γk(t) = c1(t)×ck(t),  ak(t) = dk(t) cos(2πfct +θk), k = 2,3,〜,Kで、c1(t)×c1(t) = 1の関係を使用している。
第１項が希望信号の変調信号で、第２項が、他局信号による雑音成分として寄与する項である。γk(t)は希望信号を拡散する符号c1(t)と、他局信号を拡散する符号ck(t)との積で、直交していない為、１周期積分してもゼロにならならず広帯域信号のままである。
１次復調器２０２では、a1(t)を復調してデータd1(t)を出力する。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
このように、現在、携帯電話等の通信局数を増やす方法として、スペクトル拡散による符号変調方式が主流となりつつある。しかしながら、スペクトル拡散方式では、複数の他局信号からの干渉を除去する必要があり、この干渉波が、通信局数を制限している。従来は、基地局で干渉波除去に対応しているため大規模のシステム構成になっている。
【００１３】
本発明は、以上の点に鑑み、無線端末に組み込むことを可能とし、容易に他局信号からの干渉信号を除去することを目的とする。また、本発明は、スペクトル拡散通信方式において、雑音として作用する他局の信号成分を除去し、耐雑音特性を向上させ、同時通信局数を増やすことを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の解決手段によると、
受信されたスペクトル拡散信号に基づき、希望信号の拡散符号と各局からの搬送波信号を検出する同期回路と、
受信されたスペクトル拡散信号と、前記同期回路により出力された希望信号の拡散符号とを乗算する乗算回路と、
前記乗算回路からの出力と、前記同期回路から出力された各局からの搬送波信号とをそれぞれ乗算する同期検波回路と、
前記同期検波回路からの各乗算結果と希望信号の拡散符号との相関値に基づき、各非希望信号の干渉雑音成分を計算する相関値計算回路と、
各局からの搬送波信号の位相情報からタップ係数を求めるタップ係数制御回路と、
前記相関値計算回路により求められた干渉雑音成分と、タップ係数制御回路により求められたタップ係数とに基づき、合成成分を求める干渉発生部と、
前記相関値計算回路により求められた希望信号についての相関値から、前記干渉発生部により求められた合成成分を減算し、希望受信信号を得る減算回路と
を備えた干渉除去装置を提供する。
【００１５】
本発明の第２の解決手段によると、
スペクトル拡散信号を受信するアンテナと、
前記アンテナで受信した信号を入力する請求項１乃至３のいずれかに記載の干渉除去装置と、
前記干渉除去装置からの出力を復調する復調回路
を備えた無線端末装置を提供する。
本発明の第３の解決手段によると、
受信されたスペクトル拡散信号と希望信号の拡散符号とを乗算した出力と、各局からの搬送波信号とをそれぞれ乗算し、
各乗算結果と希望信号の拡散符号との相関値に基づき、各非希望信号の干渉雑音成分を計算し、
求められた干渉雑音成分と、各局からの搬送波信号の位相情報から求められたタップ係数とに基づき、合成成分を求め、
希望信号についての相関値から求められた合成成分を減算し、希望受信信号を得る
ようにした干渉除去方法を提供する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１に、本発明に係る干渉除去装置を備えた無線端末装置の第１の実施の形態の構成図を示す。ただし、本発明は、次の条件を前提にしている。
▲１▼すべての拡散符号のチップ同期がとれていること
▲２▼各局が使用する搬送波位相の相対的な関係は保たれ、受信側で知ることができること
【００１７】
この無線端末装置（受信機）は、アンテナ１、同期回路２、乗算回路３、各成分の同期検波回路４、相関値計算回路５、タップ係数制御回路６、干渉発生部７、減算回路８、判定回路９を備える。
【００１８】
同期回路２は、アンテナ１から受信されたスペクトル拡散信号に基づき、希望信号の拡散符号と各局からの搬送波信号を検出する。乗算回路３は、受信されたスペクトル拡散信号と、同期回路２により出力された希望信号の拡散符号とを乗算する。同期検波回路４は、乗算回路３からの出力と、同期回路２から出力された各局からの搬送波信号とをそれぞれ乗算する。相関値計算回路５は、同期検波回路４からの各乗算結果と希望信号の拡散符号との相関値に基づき、各非希望信号の干渉雑音成分を計算する。タップ係数制御回路６は、各局からの搬送波信号の位相情報からタップ係数を求める。干渉発生部７は、相関値計算回路５により求められた干渉雑音成分と、タップ係数制御回路６により求められたタップ係数とに基づき、合成成分を求める。減算回路８は、相関値計算回路５により求められた希望信号についての相関値から、干渉発生部７により求められた合成成分を減算し、希望受信信号を得る。
【００１９】
つぎに、動作を詳細に説明する。
まず、アンテナ１から入力された受信信号r(t)を次のように記述する。
【００２０】
【数３】
0003662818.tif 000004
【００２１】
ここで、ｋ = 1を希望局の信号（希望信号）と定める。その他のｋ＝2,3,〜,Kは非希望局の信号（非希望信号）とする。乗算回路３は、同期回路２で同期の確立した希望信号の拡散符号c1(t)を受信信号r(t)と乗算する。各成分の同期検波回路４は、その乗算結果を、同期回路２から出力した信号（各局からの搬送波信号）2cos(2πfct +θi), i = 1,2,〜,Kと乗算する。各成分の同期検波回路４により乗算された結果は、相関値計算回路５に供給される。相関値計算回路５において、相関値γiを求める操作は次の様に行われる。
【００２２】
【数４】
0003662818.tif 000005
【００２３】
なお、正弦波の和成分は積分操作で除去されるので、記述していない。また、Ｔｂは１ビット時間である。
相関値γ１ 〜 γKを整理すると、次のようになる。
【００２４】
【数５】
0003662818.tif 000006
【００２５】
この計算では、希望信号に対してはフレーム同期がとれているとして、データd1が出力すると仮定している。ベクトル表示にすると、次のように整理できる。
【００２６】
【数６】
0003662818.tif 000007
【００２７】
したがって、求める干渉成分R21, R31, 〜, RK1は次の演算で求めることができる。
【００２８】
【数７】
0003662818.tif 000008
【００２９】
このようにして、干渉雑音成分、R21, R31, 〜, RK1が求まれば、この値を干渉発生部７に供給する。タップ係数w2, w3, 〜 wKの値は、タップ係数制御回路６で同時通信している干渉信号の情報（例，希望信号との位相差）から、次のように決定され、干渉発生部７に供給される。
w2 = cos(θ21)
w3 = cos(θ31)
−−
wk = cos(θk1)
希望信号の相関値γ１は
γ1 = d1 + R21 cos(θ21) + R31 cos(θ31) +・ ・ ・+RK1 cos(θK1)
である。
【００３０】
干渉発生部７から出力される、計算により求めた干渉成分の合成信号をv(t)と表わすと、
v(t) = R21 cos(θ21) + R31 cos(θ31) +・ ・ ・+RＫ1 cos(θK1)
となる。減算回路８では、この信号をγ1より引き算し、x(t)を求める。判定回路９では、受信されたデータを決定して出力する。雑音が無い場合、x(t)はデータd1になる。
【００３１】
つぎに、図２に、本発明に係る干渉除去装置を備えた無線端末装置の第２の実施の形態の構成図を示す。ここでは、雑音による不確実性を吸収するのに、誤差信号e(t)の命令でチップ係数制御を行うものである。
【００３２】
この受信機は、アンテナ１、同期回路２、乗算回路３、各成分の同期検波回路４、相関値計算回路５、干渉発生部７、減算回路８、判定回路９、タップ係数制御回路１０、リミタ１１、比較器１２を備える。
このような構成において、雑音がある場合は、相関値γ１ 〜 γKが不正確になるので、減算回路８から出力されたデータx(t)をリミタ１１で制限後、減算回路１２によりリミタ入力x(t)出力とd1〜(t)とを比較し誤差信号e(t)を得る。タップ係数制御回路１０では、この誤差信号e(t)をできるだけ小さくするように干渉発生部７におけるタップ係数w２ 〜 wKを制御する。減算回路８からの出力は、このようなループを経て、リミタ１１の出力としてデータの予測結果d1〜(t)を得る。判定回路９では、d1〜(t)から受信されたデータを決定してd1＾(t)を出力する。他の構成部及びその動作は、第１の実施の形態と同様である。
【００３３】
つぎに、本発明に係る干渉除去のシュミレーションについて説明する。
図３に、シミュレーションについての説明図を示す。横軸は同時通信局数で、縦軸は BER ( Bit Error Rate, ビット誤り率）を示す。図の中のEb／Noは、１ビットあたりの信号対雑音比である。ここでは、一例として、拡散符号には符号長31チップのGold符号を用いた。図中、点線が干渉除去を行わない時の理論値で、実線が本発明を用いた時のシミュレーションの特性である。
【００３４】
このシミュレーションで、タップ係数は、雑音があっても相関値を計算した結果だけを用い、タップ係数制御は行っていない。すなわち、この結果は、第１の実施の形態の構成についてシミュレーションを行ったものである。図から実線の結果の誤り率が低く、干渉信号が除去されていることが分る。第２の実施の形態の構成ように係数制御を最適な値に制御すれば、更に誤り率の改善を行うことができる。
本発明はPSK、BPSKの他、適宜の変調方式に適用することができる。例えば、QPSKへ適用する場合、同相成分と直交成分に本発明の回路を設けるようにすれば良い。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によると、以上のように、移動端末に組み込むことができ、容易に他局信号からの干渉信号を除去することができる。また、本発明によると、スペクトル拡散通信方式において、雑音として作用する他局の信号成分を除去し、耐雑音特性を向上させ、同時通信局数を増やすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る干渉除去装置を備えた無線端末装置の第１の実施の形態の構成図。
【図２】本発明に係る干渉除去装置を備えた無線端末装置第２の実施の形態の構成図。
【図３】シミュレーションについての説明図。
【図４】従来のスペクトル拡散通システムの構成図。
【符号の説明】
アンテナ１
同期回路２
乗算回路３
各成分の同期検波回路４
相関値計算回路５
タップ係数制御回路６
干渉発生部７
減算回路８
判定回路９
タップ係数制御回路１０
リミタ１１
比較器１２
【図１】
0003662818.tif 000009
【図２】
0003662818.tif 000010
【図３】
0003662818.tif 000011
【図４】
0003662818.tif 000012