(57)【要約】      （修正有）【課題】符号分割多重通信装置における遅延多重波干渉による通信品質の劣化を低減し、高速かつ高品質である符号分割多重通信装置を提供する。【解決手段】符号分割多重通信装置において、同期補足のための受信パケットの冒頭にあるプリアンブルに対して、時間的な符合位相をずらせて復調を行う複数のプリアンブル相関復調手段と、それらの復調出力から受信信号に含まれる遅延波成分を推定し、受信信号から除去する干渉除去手段を備える。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の直交符号を拡散符号として用いて通信路を多重化し、情報伝送速度を高速化する同期式のパケット型符号分割多重通信装置で、送信機は多重化情報伝送直前の一定期間、単一の拡散符号によってスペクトラム拡散されたパイロット信号をプリアンブルとして送出し、受信機は前記プリアンブルに対して符号同期を獲得し、多重化情報信号受信中はクロックを保持し、再生チップクロックおよび符号同期パルスを生成する符号同期手段と、受信高周波信号をベースバンド信号に変換するベースバンド変換手段と、前記ベースバンド信号を前記再生チップクロックによって同期式サンプリングしてデジタルデータとして出力するアナログ・デジタル変換手段と、前記デジタルデータを前記複数の直交符号によって相関復調する複数のデジタル相関器を備えたもので、前記プリアンブルに対して、前記符号同期回路から生成される前記再生チップクロックと前記符号同期パルスを参照して、前記単一の拡散符号について同位相で相関復調を行う第１のプリアンブル復調手段と、前記プリアンブルに対して、前記符号同期回路から生成される前記符号同期パルスよりチップクロック周期の一定倍の時間だけ遅延された符号位相において、前記単一の拡散符号について相関復調を行う第２のプリアンブル復調手段と、前記第１および第２のプリアンブル復調手段によって得られる復調出力を用いて受信信号中の遅延波干渉を除去する干渉除去手段を備えたことを特徴とする符号分割多重通信装置。
【請求項２】
前記特許請求の範囲第１項における第２のプリアンブル復調手段を複数個備えたことを特徴とする符号分割多重通信装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はスペクトラム拡散通信において、直交する複数の拡散符号によって通信路を多重化し、情報伝送速度を高速化する同期式の符号分割多重通信装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
スペクトラム拡散通信においては、拡散符号の低い相互相関特性を利用して、同一帯域で複数の通信路を多重化し、情報伝送速度を高速化する符号分割多重通信方式が考えられており、とりわけ直交符号群を用いた符号分割多重通信は、理論的には各符号チャネル間の符号間干渉が零となるため、多重化によって互いのチャネル間干渉による通信品質の劣化を起こすことなく、伝送速度の高速化を図ることが可能である。（ＦＩＬＥ  １２７０１９，  特願平５−１５１２１９、特願平５−３４４９２０「国内優先」、特開平７−０９９４８７）
【０００３】
一般に、スペクトラム拡散通信では拡散符号の符号同期を獲得することが復調に際して必要であり、受信機はスライディング相関器、整合フィルタ、コンボルバなどの相関演算器を具備し、受信信号との相関演算を行って相関値ピークを検出し、符号同期を捕捉、追従しながらデータ復調を行う。
【０００４】
ところが、符号分割多重通信では、情報伝送のために複数の拡散信号が使用され、またそれぞれの情報チャネルは情報データシンボルによって変調されているため、多重化信号に対して前述のような手段で常時、符号同期を獲得し追従することは容易ではなく、また符号同期回路の回路構成も大きくなってしまうという欠点がある。
【０００５】
これに対して、符号分割多重通信における符号同期方式としては、パケット同期方式が有効であると考えられている。これは、伝送すべき情報データをパケットに分割し、それぞれのパケットに対して図５に示したように単一の拡散符号によってスペクトラム拡散されたプリアンブルを設ける方式である。このようなパケット型データを受信した受信機は、まずプリアンブルに対して同期を捕捉し、多重化情報伝送期間中は再生したクロックを保持することにより、チップクロックを再生し、さらに符号同期信号を生成する。
【０００６】
図６は従来の符号分割多重通信における受信機の構成例を示した図である。受信機は、アンテナ１０１によって受信した高周波受信信号を高周波フロントエンド部１０２によって中間周波信号に周波数変換を行い、さらに搬送波再生回路１０３において再生された再生搬送波を用いてベースバンド変換手段１０４によってベースバンド信号に変換する。同時に、符号同期手段１０５はプリアンブルの受信中に同期の引き込みを行い、多重化情報の受信中は引き込んだクロック位相を保持する。こうして符号同期手段１０５から再生されたチップクロックをサンプリングクロックとして、アナログ・デジタル変換手段１０６はベースバンド信号を同期式にデジタルデータに標本化する。
【０００７】
このようにして得られたデジタルデータは、多重化に使用されている各々の直交符号によって相関復調を行う複数のデジタル相関器１０７によって相関復調され、多重化された各情報チャネルの情報データを個々に復調する。これら複数の復調データは、最後にパラレル・シリアル変換手段１０８によって高速受信データ信号として得られる。
【０００８】
【発明が解決しようとしている課題】
ここで、直交符号を用いた符号分割多重通信は、符号同期点における互いの符号の相互相関が零であることを利用して多重化しているが、これら拡散符号間の相互相関値は符号同期点がずれた位置にある場合は必ずしも零とはならない。その一方で、室内無線通信における到来波は、一般に図７に示すように多重伝搬路を経て反射や回折などの影響を受け、いくつもの遅延波を合成した電波として受信される。すなわち、受信信号中には、直接波あるいは第１波であるところの所望波成分の他に、それぞれある遅延時間と強度を持った遅延波成分を多数含んでいる。
【０００９】
いま、図６における符号同期手段１０５が第１波に対して同期を捕捉しているとき、これらの遅延波成分は第１波に混在して同時に復調されるが、この時、これら遅延波成分は符号同期点から符号位相のずれた状態で相関復調されるため、拡散符号間の相互相関特性がチャネル間干渉として復調に影響を与え、誤り率特性などの通信品質が劣化するという欠点があった。特に、同期式サンプリングによるデジタル復調方式の場合には、受信信号をチップクロックに同期して標本化した離散データ列として扱っているため、チップクロック周期ごとに遅延して到来する波による影響が大きくなり、例えば２０メガヘルツのチップクロックで動作している通信システムの場合であれば、１チップ周期に相当する伝搬経路差１５メートルの遅延波による影響が大であり、この程度の遅延波は室内伝搬環境においては容易に発生することが知られている。
【００１０】
以上を考慮し、本発明は符号分割多重通信装置における遅延多重波干渉による通信品質の劣化を低減し、高速かつ高品質である符号分割多重通信装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明では上記目的を達成するために、同期捕捉のためのプリアンブルに対して、時間的な符号位相をずらせて復調を行う複数のプリアンブル相関復調手段と、それらの復調出力から受信信号に含まれる遅延波成分を推定し、受信信号から除去する干渉除去手段を備えたことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
［本発明に関わる請求項第１項の実施例］
図１は本発明の請求項第１項の実施例の受信機の構成例を示したものである。本受信機は、まず受信パケットの冒頭にあるプリアンブルに対して、符号同期手段１０５によって符号同期を獲得する。そして、符号同期の捕捉と搬送波再生手段１０３による搬送波再生が完了すると、受信信号はベースバンド信号に変換され、アナログ・デジタル変換手段１０６によってデジタルデータに変換される。従来の符号分割多重通信装置では、これ以降、受信パケットはプリアンブルから多重化情報信号に切替わり、情報データの復調を開始することになるが、ここで第１のプリアンブル復調手段２０１および第２のプリアンブル復調手段２０２によって、受信機がプリアンブルに対して相関復調を行うことが本発明の特徴である。
【００１３】
図２にプリアンブルとして用いられる拡散符号の自己相関特性の一例を示す。本図に見られるように、この拡散系列は符号位相が合致した場合には、相関値に鋭いピークを持ち、その他の符号位相のずれた点においては相関値の低いサイドローブとなる。このような特性は、スペクトラム拡散通信を実現させるための重要な性質であるが、ここで挙げた拡散符号について特筆すべき点は、符号同期点から１チップずれた位相点においても自己相関値が零であるところである。
【００１４】
この拡散符号を用いてスペクトラム拡散されたプリアンブルは、図１における第１のプリアンブル復調手段および第２のプリアンブル復調手段によって復調され、相関復調された信号強度を得る。ここで、第１のプリアンブル復調手段は、符号同期手段１０５から得られる符号同期パルスによって、受信信号と同一の符号位相において相関復調を行う一方、第２のプリアンブル復調手段は、符号同期手段１０５から出力される符号同期パルスを遅延手段２０３によって１チップ周期（Ｔｃ）だけ遅延させた信号を参照して相関復調を行うため、符号位相が１チップずれた場合の自己相関値が得られる。図２に示したように、本拡散符号は符号位相が１チップずれたときの自己相関値は零であるため、理論的にはこの第２のプリアンブル復調手段から出力される信号強度は零になる。
【００１５】
しかし、ここで受信信号が遅延多重波を含み、符号同期回路が第１波に対して符号同期を獲得している時、第２のプリアンブル受信手段は第１波よりも１チップ周期分の遅延時間によって遅れて到来した遅延波成分を復調し、その極性と信号強度を出力することになる。このようにして現れる遅延波成分は、前述したように多重化情報信号の復調に際してチャネル間干渉として復調特性を劣化させるが、本実施例で挙げたようなデジタル相関器による離散的な逆拡散処理の場合には、このようなチップクロックに同期して現れる干渉成分のみに影響を受け、言い換えれば前記第２のプリアンブル復調手段から得られる復調出力によって、干渉要因となる遅延波の状態を推測することができる。
【００１６】
以上のようにして得られた同期点でのプリアンブルの信号強度および同期点から１チップ遅れた遅延波を復調した極性および信号強度を利用して、干渉除去手段２０４はデジタルデータ化された受信信号から遅延波による干渉分を取り除くことができる。図３は、本実施例における干渉除去手段の構成例である。この干渉除去手段は、第１のプリアンブル復調手段および第２のプリアンブル復調手段から、それぞれの相関演算によって得られた出力信号を得て、プリアンブルの終了時点、すなわち多重化情報信号の受信開始時からパケットの終了までこれら復調出力を保持する。今、現タイミングで受信されている受信信号は、１チップ前のタイミングでの信号の遅延波から干渉を受けており、本干渉除去手段はラッチされている１チップ前の受信データに対し、第１および第２のプリアンブル復調出力を用いて重み付けし、現在の受信データから差し引くことによって干渉成分を除去する作用を持つ。
【００１７】
また、特に本実施例で挙げた拡散符号は、符号位相が１チップずれた点での自己相関値が零となるものであるが、これは本発明において必須ではなく、たとえ零でない相関値を持っている拡散符号であっても、その値が既知であれば第２のプリアンブル相関出力から差し引くことによって、本発明による効果を得ることは同様に可能である。
【００１８】
［本発明に関わる請求項第２項の実施例］
前記実施例では、第２のプリアンブル復調手段は１個であり、１チップ周期分の遅延波成分からの干渉のみを除去する場合を示した。通常の伝搬環境では、第１波直後に到来する遅延波成分が支配的であり、多くの環境では前項に示した実施例によって、遅延波干渉を除去し通信品質を向上させることは可能である。
【００１９】
しかしながら遠距離に反射率の高い反射物体が設置されている場合など、比較的長い経路を経て到来した多数の遅延波が、非常に強い強度を持つような特異な伝搬環境であっても、第２のプリアンブル復調手段を複数個具備することによって本発明を適用することが可能である。
【００２０】
図４は本発明の請求項第２項の実施例における受信機の構成例を示したものである。本例では、２個の第２のプリアンブル復調手段を備えており、これらはそれぞれ符号同期点から１チップおよび２チップ周期分遅れた点で、プリアンブルに対して相関復調を行う。前項の実施例と同様にして、現受信信号からこれら相関出力によって重み付けした１チップ前および２チップ前の受信信号を差し引くことによって、同様にチップ周期ごとの遅延波成分を除去することができる。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、従来の符号分割多重通信装置においては、直交符号を利用した多重化であっても、到来波に含まれる遅延波が復調時の相関演算において符号間干渉を生じさせるため、復調特性が必ずしも良好ではないという欠点があったが、本発明によれば、同期獲得のためのプリアンブル受信時に符号同期点から数チップ遅れた符号位相でプリアンブルに対して相関復調を行うことで、遅延伝搬路特性を推測し、干渉除去手段で符号間干渉を除去することにより、良好な復調特性を持った符号分割多重通信装置が実現可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の請求項第１項の実施例における受信装置の構成例を示した図である。
【図２】拡散符号の自己相関特性を示した図である。
【図３】本発明の請求項第１項における干渉除去手段の構成例を示した図である。
【図４】本発明の請求項第２項の実施例における受信装置の構成例を示した図である。
【図５】符号分割多重通信におけるパケット構成の一例を示した図である。
【図６】従来の符号分割多重通信装置における受信機の構成を示した図である。
【図７】室内多重波伝搬構造を示した概念図である。
【符号の説明】
１０１  アンテナ
１０２  高周波フロントエンド部
１０３  搬送波再生手段
１０４  ベースバンド変換手段
１０５  符号同期手段
１０６  アナログ・デジタル変換手段
１０７  デジタル相関器
１０８  パラレル・シリアル変換手段
２０１  第１のプリアンブル復調手段
２０２  第２のプリアンブル復調手段
２０３  遅延手段
２０４  干渉除去手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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