(57)【要約】【課題】ＣＤＭＡ／ＷＣＤＭＡ基盤の移動通信システムにおいて受信信号の雑音を除去する中継器の遅延時間を減らすための方法を提供する。【解決手段】ＣＤＭＡ／ＷＣＤＭＡ雑音除去中継器は、受信アンテナを通じて受信される信号を復調し、復調された信号を再度変調し、復調及び変調のステップにおいて用いられる拡散係数は、受信アンテナを通じて受信される信号の拡散に用いられた拡散係数より低い拡散係数を用いる。このようなＣＤＭＡ／ＷＣＤＭＡ雑音除去中継器は、受信信号の拡散係数より低い拡散係数を用い、デジタル信号を復調して変調することにより、中継器における復調及び変調過程中のデジタル信号の逆拡散及び拡散に所要される時間を減らすことができる。これにより、基地局において端末機の信号を探すウィンドーサイズを減らすことができるようになり、基地局の端末機検索効率を向上させ、ネットワーク設計の柔軟性を高める効果がある。【選択図】図２
2011082950.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣＤＭＡ／ＷＣＤＭＡ基盤の移動通信システムにおいて受信信号の雑音を除去する中継器において、
受信アンテナを通じて受信される信号を復調するように構成される復調部、
前記復調部において復調された信号を変調するように構成される変調部、及び
前記受信アンテナを通じて受信される信号から検出された同期信号を前記復調部及び前記変調部に供給するように構成される同期信号検出部を含み、
前記復調部及び前記変調部が用いる拡散係数は、前記受信アンテナを通じて受信される信号の拡散に用いられた拡散係数より低い、ＣＤＭＡ／ＷＣＤＭＡ雑音除去中継器。
【請求項２】
前記復調部において復調された信号を量子化し、前記復調部において復調された信号から雑音を除去するように構成される雑音除去部をさらに含む、請求項１に記載のＣＤＭＡ／ＷＣＤＭＡ雑音除去中継器。
【請求項３】
前記同期信号検出部は、別途の外部インターフェースにより受信される同期信号を前記復調部、前記雑音除去部及び前記変調部に供給するように構成される、請求項２に記載のＣＤＭＡ／ＷＣＤＭＡ雑音除去中継器。
【請求項４】
前記受信アンテナを通じて受信される信号を基底帯域の信号に変換するように構成される下り変換部、
前記基底帯域の信号をデジタル信号に変換するように構成されるデジタル変換部、
前記変調部において変調された信号を基底帯域のアナログ信号に変換するように構成されるアナログ変換部、及び
前記基底帯域のアナログ信号を高周波信号に変換するように構成される上り変換部をさらに含み、
前記復調部は、前記デジタル信号を復調するようにさらに構成され、
前記同期信号検出部は、前記受信アンテナを通じて受信された信号から同期信号を検出するようにさらに構成される、請求項１〜３のいずれか一項に記載のＣＤＭＡ／ＷＣＤＭＡ雑音除去中継器。
【請求項５】
前記上り変換部は、前記基底帯域のアナログ信号を前記中継器に受信された信号と異なる周波数帯域の信号に上り変換するようにさらに構成される、請求項４に記載のＣＤＭＡ／ＷＣＤＭＡ雑音除去中継器。
【請求項６】
受信アンテナを通じて受信される信号を復調する復調ステップ、
前記復調ステップにおいて復調された信号を変調する変調ステップ、及び
前記受信アンテナを通じて受信される信号から検出された同期信号を、前記復調ステップ及び前記変調ステップにおいて用いるステップを含み、
前記復調ステップ及び前記変調ステップにおいて用いられる拡散係数は、前記受信アンテナを通じて受信される信号の拡散係数より低い、ＣＤＭＡ／ＷＣＤＭＡデジタル中継器における雑音除去方法。
【請求項７】
前記復調ステップにおいて復調された信号を量子化し、前記復調ステップにおいて復調された信号から雑音を除去する雑音除去ステップをさらに含む、請求項６に記載のＣＤＭＡ／ＷＣＤＭＡデジタル中継器における雑音除去方法。
【請求項８】
前記同期信号検出ステップは、別途の外部インターフェースにより受信された同期信号を前記復調ステップ、前記雑音除去ステップ及び前記変調ステップにおいて用いるステップを含む、請求項７に記載のＣＤＭＡ／ＷＣＤＭＡデジタル中継器における雑音除去方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）／ＷＣＤＭＡ（Ｗｉｄｅｂａｎｄ  Ｃｏｄｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）基盤の雑音除去中継器において遅延時間を減らすための方法及び装置に関し、より詳しくは、ＣＤＭＡ／ＷＣＤＭＡ雑音除去中継器の復調部において低い拡散係数を用いることにより、復調時間を減らす方法及びそのような方法を用いる中継器に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、移動通信システムにおいて基地局のサービス領域を拡張するか、または陰影地域を解消するために中継器が設置される。しかし、中継器は、その処理過程で所望の中継信号（中継しようとする基地局や端末機の信号）だけでなく、所望しない受信雑音（周辺の他の基地局信号やチャンネル雑音等）も共に増幅されて送出される短所がある。
【０００３】
図１は、一般の移動通信中継器（１１０）の構成を概略的に示している。中継器は、一般的に、基地局または端末機から信号を受信する受信アンテナ（１０２）、受信アンテナ（１０２）を通じて受信される信号から不要な信号を除去するための帯域通過フィルタ（１１２）、帯域通過フィルタ（１１２）を通過した信号を所定のレベルに増幅する増幅器（１１４）及び上記の増幅器において増幅された信号を送出する送信アンテナ（１０４）を含む。
【０００４】
このとき、従来の中継器を構成する帯域通過フィルタ（１１２）は、単に帯域内の信号を通過させ、帯域外の信号については遮断する機能を行うだけであるため、帯域内信号に存在する雑音については除去が不可能である。さらに、現実的な帯域通過フィルタ（１１２）は、理想的ではないため、帯域外信号も完璧に除去されるわけではないので、帯域外信号に存在する雑音までも完全に除去することはできない。従って、既存の中継器は、受信雑音が完全に除去されず、その一部が増幅されて送出される問題点がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のような中継器の短所を補完するために受信雑音を除去する技術が考えられるが、そのうちの一つが中継器内において別途のデジタル復調及び変調過程を介して雑音を除去する雑音除去中継器である。
【０００６】
上記のような雑音除去中継器によると、中継信号から雑音成分を効果的に除去することができるが、雑音除去中継器をＣＤＭＡ／ＷＣＤＭＡ基盤のシステムに実際に適用する場合、デジタル復調及び変調過程でデジタル信号の拡散及び逆拡散に多くの時間を所要するため、雑音除去中継器において遅延時間が発生する可能性もある。従って、ＣＤＭＡ／ＷＣＤＭＡ基盤の中継器において、中継器内において別途のデジタル復調及び変調過程を介し、雑音を除去する構成を具現する上で発生する可能性のある時間遅延の問題を解消することも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によるＣＤＭＡ／ＷＣＤＭＡ基盤の移動通信システムにおいて雑音を除去する中継器は、受信アンテナを通じて受信される信号を復調するように構成される復調部、復調された信号を変調するように構成される変調部、及び受信アンテナを通じて受信される信号から検出された同期信号を復調部及び変調部に供給するように構成される同期信号検出部を含み、復調部及び変調部が用いる拡散係数は、中継器に受信された信号の拡散に用いられた拡散係数より低い。
【０００８】
本発明による一実施例において、復調部において復調されたデジタルデータを量子化し、復調部において復調されたデジタルデータから雑音を除去するように構成される雑音除去部をさらに含むこともできる。
【０００９】
また、本発明による一実施例において、同期信号検出部は、別途の外部インターフェースにより受信される同期信号を復調部、雑音除去部及び変調部に供給するように構成することもできる。
【００１０】
また、本発明による一実施例において、中継器に受信された信号を基底帯域の信号に変換するように構成される下り変換部、基底帯域の信号をデジタル信号に変換するように構成されるデジタル変換部、変調部において変調された信号を基底帯域のアナログ信号に変換するように構成されるアナログ変換部、及び基底帯域のアナログ信号を高周波信号に変換するように構成される上り変換部をさらに含み、復調部は、デジタル信号を復調するようにさらに構成され、同期信号検出部は、上記中継器に受信された信号から同期信号を検出するようにさらに構成することもできる。
【００１１】
また、本発明による一実施例において、上り変換部は、上記基底帯域のアナログ信号を受信アンテナを通じて受信された信号と異なる周波数帯域の信号に上り変換するように構成することもできる。
【００１２】
本出願の発明によるＣＤＭＡ／ＷＣＤＭＡデジタル中継器において信号の雑音を除去する方法は、受信アンテナを通じて受信される信号を復調する復調ステップ、復調ステップにおいて復調された信号を変調する変調ステップ、及び受信アンテナを通じて受信される信号から検出された同期信号を復調ステップ及び変調ステップにおいて用いるステップを含み、復調ステップ及び変調ステップにおいて用いられる拡散係数は、受信アンテナを通じて受信される信号の拡散係数より低い。
【００１３】
本発明による一実施例において、復調ステップにおいて復調された信号を量子化し、復調ステップにおいて復調された信号から雑音を除去する雑音除去ステップをさらに含むこともできる。
【００１４】
本発明による一実施例において、同期信号検出ステップは、別途の外部インターフェースにより受信された同期信号を復調ステップ、雑音除去ステップ及び変調ステップにおいて用いるステップを含むこともできる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によると、受信された無線信号に含まれている受信雑音を効果的に除去することにより、中継器の性能を向上させる効果がある。また、ＣＤＭＡ／ＷＣＤＭＡ基盤システムの雑音除去中継器において、デジタル復調及び変調過程中のデジタル信号の逆拡散及び拡散に所要する時間を短縮させることにより、雑音除去中継器における遅延時間を減らすことができる。これを通じ、基地局において端末機信号を探すウィンドーサイズを減らすことができ、基地局の端末機の検索効率を高めることができ、また、ネットワーク設計の柔軟性を高める効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、雑音除去中継器の一般的な概念図。
【図２】図２は、本発明の実施例による雑音除去中継器の構成図。
【図３】図３は、受信信号の拡散係数と同一の拡散係数を用いて逆拡散を行う過程。
【図４】図４は、受信信号の拡散係数に関わらず、拡散係数４を用いて逆拡散を行う過程。
【図５】図５は、本発明の実施例による雑音除去中継器の動作過程を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、添付の図面を参考とし、本発明の実施例について詳細に説明する。
【００１８】
図２は、本発明による雑音除去中継器を例示的に示した構成図である。
【００１９】
図２を参照すると、雑音除去中継器は、受信アンテナ（２０２）、第１変換部（２１０）、信号処理部（２２０）、第２変換部（２３０）及び送信アンテナ（２０４）を含む。第１変換部（２１０）は、受信アンテナ（２０２）から受信された無線信号を下り変換部（２１２）とデジタル変換部（２１４）を介して基底帯域のデジタル信号に変換する。このとき、受信アンテナ（２０２）により受信された無線信号ｒは、中継器において中継しようとする中継信号ｓと、除去されるべき受信雑音ｎが混合された形態である。信号処理部（２２０）は、上記第１変換部（２１０）から出力されたデジタル形態の受信信号ｒ＝ｓ＋ｎを復調した後、受信雑音ｎを除去し、残った中継信号ｓのみを再度変調し、第２変換部（２３０）に伝達する。このような信号処理部（２２０）は、デジタル復調部（２２２）、雑音除去部（２２４）、デジタル変調部（２２６）及び同期信号検出部（２２８）を含む。デジタル復調部（２２２）は、第１変換部（２１０）から伝達された基底帯域のデジタル信号を復調してデジタルデータを復元する。雑音除去部（２２４）は、量子化等の方法を通じてデジタル復調部（２２２）において復調されたデジタルデータから受信雑音ｎを除去する。
【００２０】
以下に、雑音を除去する方法の一実施例を説明する。しかし、必ずこのような方法を用いなければならないものではない。また、雑音を除去する方法は、ＱＰＳＫまたは直交振幅変調（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ、  ＱＡＭ）等の変調方式により変わる可能性がある。ＱＰＳＫで可能なデータは、下記の４つである。
2011082950.tif 000003
【００２１】
2011082950.tif 000004
【００２２】
【数１】
2011082950.tif 000005
【００２３】
ここで、下記のような数式を適用すると、ｒｄｅｍｏｄから雑音成分であるｎｄｅｍｏｄを除去し、ｓｄｅｍｏｄを抽出することができる。
【００２４】
【数２】
2011082950.tif 000006
【００２５】
その後、デジタル変調部（２２６）は、雑音除去部（２２４）において受信雑音ｎが除去された信号を変調し、送信信号を生成した後、第２変換部（２３０）に伝達する。同期信号検出部（２２８）は、第１変換部（２１０）から伝達された基底帯域のデジタル信号から同期信号を検出し、デジタル復調部（２２２）、雑音除去部（２２４）、デジタル変調部（２２６）に供給する。同期信号検出部（２２８）は、別途の外部インターフェースにより同期信号を受信し、デジタル復調部（２２２）、雑音除去部（２２４）及びデジタル変調部（２２６）に供給することもできる。第２変換部（２３０）は、信号処理部（２２０）において受信雑音ｎが除去された送信信号が伝達され、アナログ変換部（２３２）及び上り変換部（２３４）を介して無線信号に変換した後、送信アンテナを通じて送出する。上り変換部（２３４）は、受信アンテナ（２０２）から受信された無線信号と異なる周波数帯域の信号にアナログ信号を上り変換することもできる。
【００２６】
本発明の実施例においては、ＷＣＤＭＡ（Ｗｉｄｅｂａｎｄ  Ｃｏｄｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）移動通信システムを仮定して説明しているが、本発明はこれだけに限定されるものではなく、ＣＤＭＡ基盤の移動通信システム全てに適用することができる。また、ここでは単方向中継経路について説明しているが、両方向中継経路の場合、２つの単方向中継経路で構成することにより容易に拡張することができる。
【００２７】
以下、図３を参照し、信号処理部２２０の動作原理をＷＣＤＭＡの帯域拡散及び逆拡散の原理を参照して詳細に説明する。
【００２８】
Ｎ個のチャンネルを用いるＷＣＤＭＡシステムにおいて、拡散係数２５６を用いて帯域拡散された信号が中継器に受信されると仮定すると、上記信号処理部２２０に入力される入力信号ｒは、下記の数式で表現される。
【００２９】
【数３】
2011082950.tif 000007
【００３０】
ここで、ａ１、ａ２、ａ３、…、ａＮは、送信データ、ｗ１、ｗ２、ｗ３、…、ｗＮは、拡散コード、Ｅは、受信雑音である。一般的に、各データａ１、ａ２、ａ３、…、ａＮを抽出するために、受信信号ｒに拡散コードｗ１、ｗ２、ｗ３、…、ｗＮを掛けた後、１つのシンボル周期で各要素を平均するようになる。
【００３１】
各データの抽出方法は、図３に示されたとおりである。上記した例においては、拡散係数が２５６である拡散コードを用いる。この場合、拡散コードの１つのシンボルをチップ（ｃｈｉｐ）とし、１つのデータシンボルを抽出するためには２５６個のチップが必要となる。ＷＣＤＭＡのチップレートが３．８４Ｍｃｐｓであるため、１つのデータシンボルを抽出するためには２５６個のチップが必要であり、２５６個のチップを受信するのに６６．６７μｓの時間が必要となる。即ち、中継器の遅延時間が６６．６７μｓだけ増加する。本発明においては、データシンボルを抽出するのに所要する時間を減らすために、受信データの拡散係数に関わらず、信号処理部（２２０）において用いる別途の拡散係数を定めるようにする。
【００３２】
図４は、例示的に、拡散係数が４である場合の逆拡散過程を示したものである。拡散係数４を用いると、長さ４の拡散コードｗ１’＝１、−１、１、−１が生成され、上記入力信号ｒを逆拡散した信号ｘは、下記の数式で表現することができる。
【００３３】
【数４】
2011082950.tif 000008
【００３４】
拡散コードの特徴として、ｗ１、ｗ２、ｗ３、…、ｗＮを長さ４の拡散コードで除すると、これらはそれぞれ、ｗ１’と同一であるか、直交するか、または符号が反対のコードになる。即ち、Σｗ１ｗ１’は、−４、０、＋４のうち一つの値になる。また、ａ１、ａ２、ａ３、…、ａＮは、二進値であるため、それぞれ、−Ｂ、Ｏ、＋Ｂのうち一つの値を有するようになる。従って、数式２において、ａｎ／４Σｗｎｗ１’は、−Ｂ、Ｏ、＋Ｂのうち一つの値を有するようになり、逆拡散された信号ｘ１は、Ｂの整数倍に雑音成分（１／４ΣＥｗ１’）が加えられた形態で示されるようになる。即ち、デジタル復調部（２２２）の各チャンネル別出力は、Ｂの整数倍に雑音成分が加えられた形態になる。これを利用すると、雑音除去部（２２４）は、デジタル復調部（２２２）の出力をＢの整数倍に量子化する等の方法で雑音成分を除去することができる。以下において雑音を除去する方法の一実施例を説明する。
【００３５】
Ｂの整数倍に雑音成分が加えられた形態の信号ｘは、下記の数式のように表現することができる。
【００３６】
【数５】
2011082950.tif 000009
【００３７】
ここで、ｎは整数であり、εは雑音成分を示す。数式５に次の量子化数式を適用すると、雑音成分が除去された信号ｘｑを求めることができる。
【００３８】
【数６】
2011082950.tif 000010
【００３９】
ここで、ｒｏｕｎｄ（ｘ／Ｂ）は、ｘ／Ｂと最も近い整数である。その後、デジタル変調部（２２６）もデジタル復調部（２２２）において用いた拡散係数と同一の拡散係数を用いることにより、雑音除去部（２２４）において雑音成分が除去された信号を再度変調することができる。
【００４０】
以上から見られるように、信号処理部（２２０）において用いる拡散係数を調整することにより、デジタル復調部（２２２）において所要する復調時間を短縮することができる。また、低い拡散係数を用いると、処理が必要なチャンネル数も減るようになり、ハードウェアのリソースも節約することができる。しかし、上記の例のように、拡散係数を必ず４とする必要はなく、拡散コード間の直交性が維持できる範囲内で必要に応じて調整すれば良い。
【００４１】
下記の表１は、入力信号がチップレート３．８４Ｍｃｐｓ、拡散係数（２５６）を用いて拡散された信号とすると、信号処理部（２２０）において選択した拡散係数が、復調時間と処理すべきチャンネル数にどのような影響を及ぼすかを示している。
【００４２】
【表１】
2011082950.tif 000011
【００４３】
さらに、復調過程で位相変異と周波数変異、フェーディング信号と他基地局信号による雑音が除去されるため、雑音除去部（２２４）がなくても雑音が低減される効果がある。従って、要求される仕様により雑音除去部（２２４）を含まない中継器を具現することもできる。
【００４４】
図５は、本発明の実施例による雑音除去中継器の動作過程を示すフロー図であり、以下、図５を参照して本発明の実施例による雑音除去中継器の動作過程を説明する。第１変換部（２１０）は、受信アンテナ（２０２）において受信される無線信号を基底帯域信号に変換し、これを再びデジタル信号に変換する（ステップ５０４）。その後、同期信号検出部（２２８）は、上記デジタル信号から変調及び復調に必要な同期信号を検出する（ステップ５０６）。デジタル復調部（２２２）は、上記同期信号検出部（２２８）において検出された同期信号に基づいて、第１変換部（２１０）において変換されたデジタル信号を拡散係数Ｄにより逆拡散する過程を含むＷＣＤＭＡ復調過程を行う（ステップ５０８）。このとき、拡散係数Ｄは、受信された無線信号の拡散係数とは異なり、中継器が自ら定めた値である。雑音除去部（２２４）は、上記復調された信号から雑音成分を除去する（ステップ５１０）。このとき、復調された信号が複数のチャンネル信号を含む可能性があることを考慮する。雑音が除去された信号は、デジタル変調部（２２６）においてＷＣＤＭＡ変調過程を経るが（ステップ５１２）、デジタル復調部（２２２）において用いていた拡散係数Ｄを用いる。その後、第２変換部（２３０）は、デジタル変調部（２２６）において変調した信号をアナログ信号に変換した後、再び送出しようとする周波数の無線信号に変換し（ステップ５１４）、送信アンテナ（２０４）により送出する（ステップ５１６）。
【００４５】
以上で説明した本発明によるＣＤＭＡ／ＷＣＤＭＡ基盤の雑音除去中継器は、受信アンテナを通じて受信される信号の拡散係数より低い拡散係数を用い、受信アンテナを通じて受信される信号を復調するように構成される復調部、及び復調部において用いられた拡散係数と同一の拡散係数を用い、上記復調された信号を変調するように構成される変調部を含み、低い拡散係数を用いてデジタル信号を復調し、変調することにより中継器における復調及び変調過程中のデジタル信号の逆拡散及び拡散に所要される時間を減らすことができる。
【００４６】
以上で説明した本発明の実施形態は、必ずしも装置及び方法に限定して具現されなければならないものではなく、本発明の実施形態に対応する機能を具現するコンピュータプログラムを通じて具現することもできる。このような具現は、本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、先に説明した実施形態に基づいて容易に具現することができるものである。
【符号の説明】
【００４７】
１０２：受信アンテナ   
１０４：送信アンテナ
１１０：従来の移動通信中継器  
１１２：帯域通過フィルタ
１１４：増幅器    
２０２：受信アンテナ
２０４：送信アンテナ   
２１０：第１変換部
２１２：下り変換部   
２１４：デジタル変換部
２２０：信号処理部   
２２２：デジタル復調部
２２４：雑音除去部   
２２６：デジタル変調部
２２８：同期信号検出部   
２３０：第２変換部
２３２：アナログ変換部   
２３４：上り変換部
【図１】
2011082950.tif 000012
【図２】
2011082950.tif 000013
【図３】
2011082950.tif 000014
【図４】
2011082950.tif 000015
【図５】
2011082950.tif 000016