スペクトル拡散受信装置

【目的】相関波形の奇相関の影響による雑音成分を取り除いて、パスダイバーシチ時の特性劣化を防止したＰＤＩ（Post Decision Integrator）直接拡散／スペクトル拡散受信装置を得ることを目的としている
【構成】ＰＤＩ直接拡散／スペクトル拡散受信装置の相関器７の出力を遅延検波部６で遅延検波し、その出力を分岐し補償回路付き伝搬路検出部１７に入力し、奇相関に相関波形の変動を取り除き、先行波と遅延波の位置を検出する。その結果を用いて、遅延検波部６出力に乗算器９で重み付けし、その乗積結果を積分器４で積分し、データ判定器５で判定する。

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は直接拡散／スペクトル拡散受信装置の多重伝搬路（マルチパス）下における受信特性の改善に関する。
【０００２】
【従来の技術】図３は、例えば，横山光雄著“スペクトル拡散通信システム”科学技術出版社（１９８８）に示されたパスダイバーシチの一種であるＰＤＩ（Post DecisionIntegrator）直接拡散／スペクトル拡散受信装置の構成である。図において、１はマッチドフィルタやＳＡＷ素子などを用いた相関器、２は１シンボル時間ＴS だけ相関器出力を遅延させる遅延回路、３は遅延回路２によって遅延した相関器出力と、相関器１の出力を乗積する乗算器、４は遅延波の存在する時間（遅延広がり）ＴM だけ乗算器３の出力を積分する積分器であり、５は積分器４の出力を判定するデータ判定器である。
【０００３】次に動作について説明する。図３のＰＤＩ直接拡散／スペクトル拡散受信装置において、直接拡散／スペクトル拡散信号を受信し、周波数変換、帯域制限などを行ったのち、受信信号は相関器１に入力する。相関器１では、受信信号と送信器側でスペクトル拡散に用いたものと同一の拡散コードとを用いて、直接拡散／スペクトル拡散信号の逆拡散（相関処理）を行う。逆拡散後の相関波形の一例を図４（ａ），（ｂ）に示す。ここで、図４（ａ）は多重伝搬路（マルチパス）による遅延波の存在しない場合の相関波形の例を示す図であり、図４R>４（ｂ）は遅延波が存在する場合の相関波形の例を示す図である。
【０００４】図４（ａ）において、１０１，１０２は先行波の相関ピークを表し、横軸１０３は時間軸、１０４，１０５は受信信号の位相を表す実数軸及び虚数軸である。上記の相関ピークの間隔は１情報シンボル時間ＴSである。さらに、図４（ｂ）の１０６，１０７は多重伝搬路（マルチパス）によって生じた先行波１０１の遅延波の相関ピークである。同様に１０８，１０９は先行波１０２による遅延波の相関ピークである。上記の先行波の相関ピークから最も長い遅延を有する遅延波の相関ピークまでの時間をＴMとする。なお、遅延波の相関波形１０６と１０８、同様の１０７と１０９の位相差は先行波の相関ピーク１０１と１０２の位相差にほぼ等しい。
【０００５】遅延回路２では相関器１からの信号を１情報シンボル時間ＴS 遅延させ、乗算器３で相関器１の出力（相関波形）と、遅延回路２によってＴS だけ遅延した相関波形を乗積（遅延検波）する。その結果、乗算器３の出力には１情報シンボル時間だけ異なる２つの相関波形の位相差に相当する信号が得られる。例えば、相関波形が図４（ａ）の場合、相関ピーク１０１と１０２の位相差に相当する信号が乗算器３の出力に得られる。通常のＰＤＩを用いずに遅延検波のみを行うスペクトル拡散受信装置では、この先行波の相関ピーク１０１，１０２の位相差を用いデータ判定器５でデータの判定を行っている。
【０００６】積分器４では、乗算器の出力を時間ＴM だけ積分することで、多重伝搬路による遅延広がりによって時間的に分散している先行波１０１と１０２の位相差に相当する信号、及び先行波に対して遅延時間がＴM 以下の遅延波１０６と１０８、１０７と１０９の位相差に相当する信号を積分（合成）する。この積分器４の出力をデータ判定器５で判定し、その判定結果を出力する。以上の結果、ＰＤＩを用いない場合には、１つの相関波形（先行波の相関波形）のピークの位相差のみを用いてデータの判定を行っていたのに対し、ＰＤＩでは複数の相関波形（先行波及び遅延波の相関波形）の位相差を積分（合成）し、その合成結果を用いて判定を行うので、遅延波が存在する場合、ダイバーシチ利得が得られる。
【０００７】以下に、上記のように構成された従来の直接拡散／スペクトル拡散受信装置における、奇相関の影響について説明する。例えば、直接拡散／スペクトル拡散通信方式の拡散コードとして、７チップのＰＮ系列（-1,-1,+1,+1,+1,-1,+1）を用い、差動符号化後の送信情報１に対しては、この拡散コードをそのまま送信し、差動符号化後の送信情報０に対しては、この拡散コードの＋１と−１とを反転し送信することでスペクトルの拡散を行うとする（受信側で遅延検波を行う場合、通常、送信側では差動符号化が行われる）。上記のＰＮ系列を用いて、１，１，１という送信情報を拡散変調すると、送信信号は（-1,-1,+1,+1,+1,-1,+1,-1,-1,+1,+1,+1,-1,+1,-1,-1,+1,+1,+1,-1,+1）となる。
【０００８】次に、上記の送信信号を受信し、送信側で用いたものと同一の拡散コード（-1,-1,+1,+1,+1,-1,+1）で相関処理したときの相関波形を図５（ａ）に示す。図において、１１０，１１１，１１２は相関波形のピーク（相関ピーク）であり、このピーク値の正負が送信情報の１，０に対応している。これに対し、送信情報として１，０，１を用いると、拡散変調された送信信号は（-1,-1,+1,+1,+1,-1,+1,+1,+1,-1,-1,-1,+1,-1,-1,-1,+1,+1,+1,-1,+1）であり、上記の送信信号を受信し、送信側で用いたものと同一の拡散コード（-1,-1,+1,+1,+1,-1,+1）で相関処理したときの相関波形をこの時の相関波形を図５（ｂ）に示す。後者の場合、相関波形がピーク１１０，１１１，１１２以外の点１１３，１１４，１１５，１１６で大きく変動していることがわかる。この変動が奇相関の影響であり、この変動の形および大きさは、それぞれの拡散系列に固有のものであり、また、送信情報によりこの変動が生じたり、生じない場合がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】上記のように構成された従来の直接拡散／スペクトル拡散受信装置では、相関器出力の奇相関の影響によって、相関波形が本来の先行波、遅延波の存在する時間以外で変動する。この変動１１３，１１４，１１５，１１６は直接拡散／スペクトル拡散通信方式では雑音と等価であると見なせる。ＰＤＩ受信機では、このような雑音と等価である相関波形の位相差と、雑音と等価であると見なせる相関波形のピーク以外の位相差まで積分器４で積分（合成）してしまうため、相関波形のピークの位相差のみを合成する理想的なダイバーシチに比べ、ダイバーシチ利得が劣化するという課題があった。
【００１０】本発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、奇相関による相関波形の位相差の変動が生じた場合でも、その奇相関による相関波形の変動をキャンセラーによって除去し、受信特性の劣化を防止した直接拡散／スペクトル拡散受信装置を得ることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するために、この発明の直接拡散／スペクトル拡散受信装置は、受信信号の逆拡散を行う相関器と、その相関器出力を遅延させる遅延回路と、その遅延回路出力と相関器出力を乗積する乗算器と、乗算器出力から先行波と遅延波を検出する伝搬路検出部と、伝搬路検出部で検出した先行波と遅延波を用いて、乗算器出力の雑音成分を取り除く回路と、その出力を積分する積分器を有し、パスダイバーシチを行うように構成された直接拡散／スペクトル拡散受信装置において、受信装置の判定結果を用いて、相関器出力の奇相関成分の影響を打ち消す奇相関キャンセラーを備えるようにしたものである。
【００１２】
【作用】上記のように構成された直接拡散／スペクトル拡散受信装置では、判定結果を用いて、奇相関の影響で相関波形の変動が生じているかどうかを検出し、変動している場合には、相関波形の変動を除去し、その変動を除去した相関波形を用いることにより、奇相関の影響によるダイバーシチ利得の劣化を防止することができる。
【００１３】
【実施例】実施例１．図１は本発明の直接拡散／スペクトル拡散受信装置の実施例１を示す構成ブロック図である。図において、７は受信信号の逆拡散を行う相関器、６ａ，６ｂはそれぞれ同相及び直交チャネルの遅延検波部、遅延検波部出力１０，１１は補償回路付き伝搬路検出部１７に入力される。補償回路付き伝搬路検出部の出力１８は乗積器９ａ，９ｂに入力され、それぞれ遅延検波回路６ａ，６ｂの出力と乗積される。この乗積結果を積分器４で積分し、積分結果をデータ判定器５で判定し出力する。判定結果は補償回路付き伝搬路検出部１７にも入力される。なお、本実施例では変調方式としてＱＰＳＫ等の直交変調を用いた場合を例にあげ説明しているため、上記相関器７は直交変復調方式用のものであり、遅延検波部６ａ，６ｂ、積分器４ａ，４ｂ等は同相チャネル、直交チャネル用に２系統用いている。
【００１４】図２は図１に示す補償回路付き伝搬路検出部１７の内部構成を示すブロック図である。図において、１３ａ，１３ｂは遅延検波部６ａ，６ｂの出力信号を２乗する２乗器、１４は同相チャネル、直交チャネルの２乗器１３ａ，１３ｂの出力を加算する加算器、２０は加算器１４の出力を遅延させる遅延回路、２１は判定器５の出力の判定結果と判定回路１６の出力を用いて奇相関の影響を打ち消す奇相関キャンセラである。１５は巡回加算器、１６は１５の巡回加算結果が所定のしきい値を超えた場合１を出力し、それ以外の時は０を出力する判定回路である。
【００１５】上記のように構成された直接拡散／スペクトル拡散受信装置の動作について説明する。受信信号は相関器７により逆拡散（相関処理）が行われ、各遅延検波部６ａ，６ｂによって遅延検波される。その結果、遅延検波部６ａ，６ｂの出力には、１シンボルの時間差の相関波形の位相差に相当する信号が得られる。さらに、遅延検波器６ａ，６ｂの出力からそれぞれ２乗器１３ａ，１３ｂを介して、加算器１４により相関波形の位相差の絶対値の２乗が得られる。この相関波形の位相差の絶対値の２乗は、遅延回路２０により、積分器４ａ，４ｂ及びデータ判定器５の処理時間に相当する時間だけ遅延させる。
【００１６】奇相関キャンセラ２１ではデータ判定器５で得られた送信情報の判定結果より、奇相関により相関波形の変動が生じているかどうかを推定する。奇相関による相関波形の変動の有無は、送信情報によって決まるので、受信信号の判定結果から、奇相関による相関波形の変動の有無を推定できる。奇相関の影響による相関波形の変動が生じている場合には、判定回路１６で得られる先行波、遅延波の位置情報を用いて、各先行波及び遅延波の奇相関による相関波形の変動のみを打ち消す。奇相関による相関波形の変動の形は、拡散コードによって一意に定まるので、先行波、遅延波の位置がわかれば、ある時点での奇相関による相関波形の変動は推定可能である。奇相関キャンセラ２１によって奇相関の影響が打ち消された信号は、巡回加算器１５で巡回加算され、相関波形のピークを強調し、相関波形のピークの位相差以外の雑音成分を抑圧する。
【００１７】判定回路１６では、巡回加算結果が、予め設定されたしきい値を超えるかどうかを判定することで、遅延波の位置を検出し、遅延波が存在する場合には重み付け係数として１を出力し、それ以外では０を出力する。この重み付け係数を乗積器９ａ，９ｂで遅延検波部６ａ，６ｂの出力に乗積することで、先行波及び遅延波による相関波形の位相差成分のみが積分器４ａ，４ｂに供給され、それ以外の雑音成分は積分器４に供給されない。その結果、積分器４ａ，４ｂでは相関波形のピーク（相関ピーク）の位相差のみが積分（合成）され、奇相関の影響による相関波形の変動など雑音成分は積分されないので、ダイバーシチ利得の劣化を防止することができる。
【００１８】以上のように構成された直接拡散／スペクトル拡散受信装置では、奇相関キャンセラによって奇相関の影響による相関波形の変動が取り除かれる。従って、奇相関の影響による相関波形の変動まで積分してしまうことを防止でき、ダイバーシチ利得の劣化を防止できる。
【００１９】なお、実施例１では、２乗器１３ａ，１３ｂを用いたが、２乗器の代わりに絶対値を求める回路を用いてもよい。
【００２０】また、実施例１では、重み付けの係数として１，０を用いたが、これ以外の係数を用いてもよい。
【００２１】また、実施例１では雑音成分の抑圧のために巡回加算器を用いているが、代わりに移動平均を用いた場合でも同様である。
【００２２】また、巡回加算や移動平均などの雑音抑圧手段を用いずに、先行波、遅延波の位置検出を行った場合でも、同様の効果を奏する。
【００２３】また、遅延回路２０は、積分器４、データ判定器５などの処理遅延の補償のために用いるものであり、この処理遅延が補償されれば、ブロック図中の他の位置に遅延回路２０が設置された場合も同様である。
【００２４】
【発明の効果】この発明は以上説明したように構成されるため、以下に記載されるような効果を奏する。補償回路付き伝搬路検出部で、奇相関による相関波形の位相差の変動を取り除くことにより、伝搬路検出が正確に行われ、ダイバーシチ利得の劣化を防止することのできる直接拡散／スペクトル拡散受信装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の直接拡散／スペクトル拡散受信装置の実施例１を示す構成ブロック図である。
【図２】図１に示す補償回路付き伝搬路検出部の内部構成を示すブロック図である。
【図３】従来のＰＤＩ直接拡散／スペクトル拡散受信装置の構成ブロック図である。
【図４】従来のＰＤＩ直接拡散／スペクトル拡散受信装置の動作を説明するための相関波形の例を示す図である。
【図５】従来のＰＤＩ直接拡散／スペクトル拡散受信装置の奇相関による相関波形の変動の例を説明する図である。
【符号の説明】
１相関器
２遅延回路
３乗算器
４積分器
５データ判定器
６ａ，６ｂ遅延検波部
７直交変調用相関器
９ａ，９ｂ乗算器
１０同相チャネルの信号の経路
１１直交チャネルの信号の経路
１３ａ，１３ｂ２乗器
１４加算器
１５巡回加算器
１６判定回路
１７補償回路付き伝搬路検出部
１８重み付け係数の経路
１９データ判定結果の経路
２０遅延回路
２１奇相関キャンセラ
１０１先行波の相関ピーク
１０２先行波の相関ピーク
１０３時間軸
１０４実数軸
１０５虚数軸
１０６遅延波の相関ピーク
１０７遅延波の相関ピーク
１０８遅延波の相関ピーク
１０９遅延波の相関ピーク
１１０相関ピーク
１１１相関ピーク
１１２相関ピーク
１１３奇相関による相関波形の変動
１１４奇相関による相関波形の変動
１１５奇相関による相関波形の変動
１１６奇相関による相関波形の変動

【特許請求の範囲】
【請求項１】受信信号の逆拡散を行う相関器と、その相関器出力を遅延させる遅延回路と、その遅延回路出力と相関器出力を乗積する乗算器と、乗算器出力から先行波と遅延波を検出する伝搬路検出部と、伝搬路検出部で検出した先行波と遅延波を用いて、乗算器出力の雑音成分を取り除く回路と、その出力を積分する積分器を有しパスダイバーシチを行うように構成された直接拡散／スペクトル拡散受信装置において、受信装置の判定結果を用いて、相関器出力の奇相関成分の影響を打ち消す奇相関キャンセラーを備えることを特徴とするスペクトル拡散受信装置。

【図１】