JPH0993158A - スペクトル拡散通信システムにおける受信装置 - Google Patents

スペクトル拡散通信システムにおける受信装置

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JPH0993158A
JPH0993158A JP26463095A JP26463095A JPH0993158A JP H0993158 A JPH0993158 A JP H0993158A JP 26463095 A JP26463095 A JP 26463095A JP 26463095 A JP26463095 A JP 26463095A JP H0993158 A JPH0993158 A JP H0993158A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 マルチパスフェージングによる受信品質の劣
化をなくす。 【解決手段】 送信側装置１０から直接拡散変調方式に
よってスペクトルを拡散された信号が送信される。受信
側装置２０には、所定間隔離されて設置された複数個の
受信アンテナ２１〜２３が設けられており、各受信アン
テナにより受信された信号はそれぞれ対応して設けられ
た受信機回路２４〜２６に入力される。各受信機回路に
おいて中間周波信号に変換された受信信号は信号強度測
定回路２７に入力され、クロック発生器２８から出力さ
れるチップ周波数の整数倍のクロックによりサンプリン
グされてその信号強度が測定される。該信号強度測定回
路２７における判定の結果に応じて、経路切替回路２９
に選択信号が印加され、複数の受信機回路２４〜２６の
出力うちの一つが選択されて、直接拡散復調回路３０に
供給される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、スペクトル拡散通
信システムにおける受信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】無線通信においては、送信側から発せら
れた電波は複数の伝搬経路を通過した複数の到来波とし
て受信側のアンテナに到達することがある。この状態は
マルチパスと呼ばれており、このマルチパスについて図
５を用いて説明する。図５において、１０１は送信アン
テナ、１０２は受信アンテナである。送信アンテナ１０
１から輻射された電波は受信アンテナ１０２により受信
されるが、このとき、受信アンテナ１０２には、送信ア
ンテナ１０１から伝搬経路１０３を通って直接到来する
直接波と、伝搬経路１０５のように、反射体１０４によ
り反射されて到来する間接波とが到達する。この電波を
反射する反射体１０４は、実際には、ビルの壁面や室内
の壁などであり、このような伝搬経路１０５を伝搬して
くる間接波は複数存在している。このように、伝搬時間
の異なる複数の経路を介して電波が伝搬することをマル
チパスと呼んでいる。
【０００３】マルチパスが発生すると種々の障害が発生
するが、無線データ通信機などのデジタルデータを伝送
する通信機の場合には、受信信号が不確定となってしま
うため受信不能状態に陥ったり、あるいは、受信が可能
であっても、ビットエラーレート（ＢＥＲ）が悪くな
り、通信品質の劣化を招くこととなる。特に、マルチパ
スによる複数の信号が相互に打ち消しあって受信信号の
スペクトルの一部もしくは全部における強度が低下する
マルチパスによるフェージングは大きな問題となる。
【０００４】従来より、このようなマルチパスによる障
害に対して、（１）アンテナによる空間ダイバーシティ
方式を採用する、（２）波形等化器を使用する、およ
び、（３）スペクトル拡散通信方式を採用するなど、各
種の対策がとられている。図６はアンテナによる空間ダ
イバーシティ方式を説明するための図である。この図に
おいて、２０１、２０２および２０３は、それぞれ、空
間的に離して設置された複数個（この例においては、３
個）の受信アンテナ、２０４はアンテナ切替装置、２０
５は受信装置である。この方法は、複数個の受信アンテ
ナ２０１〜２０３を空間的に離して設置し、これらのう
ち受信強度の強いアンテナを、アンテナ切替装置２０４
により選択して受信装置２０５に接続することにより、
安定した受信を行おうとするものである。
【０００５】また、図７は波形等化器を使用する方法を
説明するための図である。この図において、３０１は受
信アンテナ、３０２は高周波回路、３０３は波形等化
器、３０４は復調回路である。このように構成された受
信装置において、受信アンテナ３０１において受信され
た信号は、高周波回路３０２において中間周波数に周波
数変換された後、波形等化器３０３に入力される。波形
等化器３０３は、信号の伝搬経路において発生したマル
チパスによる波形歪みを遅延素子および可変重み付け回
路等を用いて補正するための回路であり、Ａ／Ｄ変換器
およびデジタル回路などにより構成されている。波形等
化器３０３において補正された受信信号は復調回路３０
４に入力される。このとき、波形等化器３０３において
受信信号は送信されたときの状態に補正されているの
で、安定した復調動作が可能となる。
【０００６】図８は直接拡散変調方式によるスペクトル
拡散方式を説明するための図である。図８において、４
０１はベースバンド信号発生回路、４０２は直接拡散変
調回路、４０３は拡散符号発生器、４０４は送信アンテ
ナであり、これら４０１〜４０４により送信側装置が構
成されている。また、４０５は受信アンテナ、４０６は
直接拡散復調回路、４０７は拡散符号発生器、４０８は
ベースバンド受信回路であり、これら４０５〜４０８に
より受信側装置が構成されている。
【０００７】このような構成において、ベースバンド信
号発生回路４０１からは送信すべきベースバンド情報が
出力される。このベースバンド情報は、通常、図８の
（イ）に示すようなスペクトルを有している。また、拡
散符号発生器４０３からは、ベースバンド情報よりも高
速の疑似雑音（Pseudo Noise；ＰＮ）符号などからなる
拡散符号系列が発生されている。そして、ベースバンド
信号と拡散符号系列は直接拡散変調回路４０２に入力さ
れ、ベースバンド信号が拡散符号系列により変調され
て、図８の（ロ）に示すような広い帯域に拡散されたス
ペクトルを有する拡散変調信号とされる。この拡散変調
信号は、該直接拡散変調回路４０２において、さらに、
ＰＳＫ変調やＦＳＫ変調などの搬送波変調をされて、送
信アンテナ４０４から受信側に向けて送信される。
【０００８】一方、受信側において、受信アンテナ４０
５により受信された信号は直接拡散復調回路４０６に入
力される。このとき、上述したマルチパスによるフェー
ジングなどにより、受信信号のスペクトルの一部が図８
の（ハ）に示すように減衰しているものとする。この受
信アンテナ４０５より入力されたフェージングを受けた
受信信号は、直接拡散復調回路４０６において、復調さ
れ送信側の拡散符号発生器４０３と同一の拡散符号系列
を発生する拡散符号発生器４０７により発生される拡散
符号系列により相関をとられて、図８の（ニ）に示すよ
うなスペクトルを有する復調信号が直接拡散復調回路４
０６から出力される。このとき、受信信号が図８の
（ハ）に示すようにスペクトルの一部が減衰したもので
あっても、受信信号全体のスペクトルは広い周波数帯域
に拡散されているのでこの減衰の影響は少なく、直接拡
散復調回路４０６により復調された信号はフェージング
による影響がほとんどあらわれていないものとなってい
る。この復調された信号はベースバンド受信回路４０８
に入力され、ベースバンド信号が再生される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】マルチパス障害に対し
て、上述したような各種の対策がとられているが、これ
らの対策は、それぞれ、次のような問題点を有してい
る。
【００１０】まず、図６に示したアンテナによる空間ダ
イバーシティ方式は、受信装置２０５に含まれる信号強
度検出回路によりアンテナ切替装置２０４を制御してア
ンテナの選択を行っており、信号強度検出回路がフェー
ジングによる受信信号の強度の低下を検出した時点でア
ンテナ切替装置２０４を制御してアンテナの切り替えを
行うと、アンテナ端から信号強度検出回路までの間に回
路やフィルタによる信号遅延が存在しているために、ア
ンテナを切り替えるまでの反応時間が低速であり、切り
替えが行われるまでの間、受信信号は劣化したままとな
る。したがって、無線データ通信機などの場合は、その
切り替えが行われるまでの間に受信されたデータは誤り
を含むものとなってしまうという問題点がある。
【００１１】また、図７に示した波形等化器を用いる場
合には、タップ係数の設定や補正レベルの算出方式が複
雑であり、また、これを実現するためには高度な論理回
路やＤＳＰ（Digtal Signal Processor ）などを応用し
たデジタルフィルタ等が必要となる。また、補正不可能
なレベルまでスペクトルの強度が劣化したときや、受信
強度限界以下まで信号強度が低下したときには、受信信
号を復元することが不可能となってしまう。
【００１２】さらに、図８に示したスペクトル拡散方式
を採用した場合であっても、スペクトル拡散により直接
拡散されたスペクトルの大半あるいは全部がフェージン
グにより落ち込んだ場合、あるいは、拡散符号系列長が
短い場合にはマルチパスによるフェージングに対してそ
れほど威力を発揮しないことがある。
【００１３】したがって、本発明は、マルチパスの生じ
る環境下におけるフェージングによる受信品質の劣化を
押さえることができる受信装置を提供することを目的と
している。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の直接拡散変調方式を採用したスペクトル拡
散通信システムにおける受信装置は、所定間隔離されて
設置された複数の受信アンテナと、該複数の受信アンテ
ナにそれぞれ対応して設けられた複数の受信機回路と、
該複数の受信機回路からの出力信号を当該拡散符号系列
の１チップの整数倍の速度でサンプリングして、その信
号強度を測定する信号強度測定手段と、該信号強度測定
手段の測定結果に応じて、前記複数の受信機回路からの
出力信号のうちの一つを選択して復調回路に供給する経
路切替回路とを有する受信装置である。
【００１５】
【発明の実施の形態】図１に本発明のスペクトル拡散通
信システムにおける受信装置の一実施の形態のブロック
図を示す。この図において、１０は送信側装置であり、
ベースバンド信号発生回路１１、直接拡散変調回路１
２、拡散符号発生器１３および送信アンテナ１４により
構成されている。この送信側装置１０における各構成要
素１１〜１４は、それぞれ、図８に記載したベースバン
ド信号発生回路４０１、直接拡散復調回路４０２、拡散
符号発生器４０３および送信アンテナ４０４と同一のも
のであり、この送信側装置１０からスペクトル拡散され
た信号が送信される。
【００１６】また受信側装置２０は、受信アンテナ２
１、２２および２３、受信機回路２４、２５および２
６、信号強度測定回路２７、クロック発生器２８、経路
切替回路２９、直接拡散復調回路３０、拡散符号発生器
３１およびベースバンド受信回路３２から構成されてい
る。ここで、受信アンテナ２１、２２および２３は、図
６に示した受信アンテナ２０１、２０２および２０３と
同様に、それぞれ、所定間隔離されて設置されている。
【００１７】このように構成された受信側装置２０にお
いて、各受信アンテナ２１、２２および２３からの入力
信号は、それぞれ、対応する受信機回路２４、２５およ
び２６に入力される。これら各受信機回路２４〜２６
は、いずれも、同様に構成されている。図２に、これら
受信機回路２４、２５および２６の一構成例のブロック
図を示す。この図において、４１は受信アンテナ２１、
２２あるいは２３からの入力信号、４２は高周波増幅回
路、４３は高周波フィルタ、４４は第１混合器、４５は
第１ローカル信号発生回路、４６は第１中間周波フィル
タ、４７は第１中間周波増幅回路、４８は第２混合器、
４９は第２ローカル信号発生回路、５０は第２中間周波
フィルタ、５１は第２中間周波増幅回路、５２は当該受
信機回路の出力である第２中間周波信号である。
【００１８】このように構成された受信機回路２４、２
５あるいは２６において、受信アンテナ２１、２２ある
いは２３からの入力信号４１は高周波増幅回路４２にお
いて高周波増幅され、高周波フィルタ４３によりノイズ
成分を除去されて、第１混合器４４に入力される。該高
周波フィルタ４３の出力信号は、第１混合器４４におい
て、第１ローカル信号発生回路４５により発振される第
１局部発振信号により周波数変換され、第１中間周波信
号に変換される。この第１中間周波信号は第１中間周波
フィルタ４６を通過し、第１中間周波増幅回路４７にお
いて増幅される。この第１中間周波増幅回路４７により
増幅された第１中間周波信号は第２混合器４８に入力さ
れ、第２混合器４８において、第２ローカル信号発生回
路４９からの第２局部発振信号により第２中間周波信号
に周波数変換される。この第２混合器の出力信号は第２
中間周波フィルタ５０を通過して第２中間周波増幅回路
５１において増幅され、第２中間周波信号５２として出
力される。
【００１９】さて、このようにして、各受信アンテナ２
１、２２および２３からの入力信号は、それぞれ、対応
する受信機回路２４、２５および２６において周波数変
換および増幅され、第２中間周波数信号とされて出力さ
れる。この各受信機回路２４、２５および２６からの出
力信号は、信号強度測定回路２７に入力されるととも
に、経路切替回路２９に入力されている。
【００２０】信号強度測定回路２７は、クロック発生器
２８により発生されるサンプリングクロックに応答し
て、各受信機回路２４、２５および２６から入力される
第２中間周波信号をサンプリングしてその信号強度を測
定し、該測定結果に応じて、経路切替回路２９に選択信
号を出力する回路である。クロック発生器２８から出力
されるクロック信号の周波数は、拡散符号系列の１ビッ
ト長（１チップ長）の整数倍の周波数となされており、
信号強度測定回路２７において、１チップあたり複数回
のサンプリング動作が行われることとなる。この詳細を
図３を参照して説明する。
【００２１】図３において、（イ）はベースバンド信号
の一例、（ロ）は該ベースバンド信号をＰＮ符号列から
なる拡散符号系列により変調して得られた拡散変調信号
の一例であり、この図に示すように、ベースバンド信号
（イ）の各ビットの値の「０」、「１」に対応して、所
定ビット数のＰＮ符号系列が対応づけられて拡散変調信
号（ロ）が作成されている。なお、このＰＮ符号系列の
１ビットは、データの１ビットと区別して１チップ（ch
ip）と呼ばれている。また、この例においては、ベース
バンド信号の１ビットに対し、７ビットのＭ系列のＰＮ
符号系列を割り当てている例を示しているが、これに限
られることはなく、他のビット数の拡散符号系列を採用
してもよいことはいうまでもない。
【００２２】（ハ）はクロック発生器２８により発生さ
れるサンプリングクロックの一例を示す図であり、図示
するように、ＰＮ符号系列の１チップの整数倍（この例
においては２倍）の周波数の信号となされている。した
がって、信号強度測定回路２７において、各受信機回路
２４〜２６から出力される中間周波信号は、１チップ当
たり複数回（この例においては２回）サンプリングさ
れ、その信号強度の測定が行われる。なお、この信号強
度の測定は、サンプリングクロックが入力されたときに
各受信機回路２４〜２６からの中間周波信号を並列にサ
ンプリングしてそれらの信号強度を測定するように構成
してもよいし、あるいは、サンプリングクロックが入力
されたときに、該サンプリングクロック周期を時分割し
て、各受信機回路の出力を順次サンプリングし、信号強
度を順次測定するように構成してもよい。
【００２３】このようにして中間周波信号の強度が測定
され、その強度が最大である受信機回路２４〜２６の出
力が選択されるように経路切替回路２９に選択信号が供
給される。このようにして選択された受信機回路２４、
２５あるいは２６からの中間周波信号が、経路切替回路
２９を経て直接拡散復調回路３０に供給される。直接拡
散復調回路３０、拡散符号発生器３１およびベースバン
ド受信回路３２は、前述した図８における直接拡散復調
回路４０６、拡散符号発生器４０７およびベースバンド
受信回路４０８と同様のものであり、前述した場合と同
様にしてベースバンド信号が再生されることとなる。
【００２４】このようにして、直接拡散復調回路３０に
供給される時点において、最適な経路の信号が得られる
こととなり、直接拡散復調回路３０において安定した復
調動作を行うことができるようになる。特に、複数の経
路にそれぞれ設けられた受信機回路の出力の信号強度を
判定して選択を行っているので、従来技術の場合のよう
に受信機回路における伝搬遅延による不感時間をなくす
ことができる。また、拡散符号よりも短い周期でサンプ
リングを行って信号強度の判定を行っているので、経路
の切り替えの遅れを最小にすることができ、高々１チッ
プ程度の遅れとすることができる。そして、仮に、１チ
ップのデータに誤りが生じたとしても、この１チップは
ベースバンド信号の１ビットに対応する所定ビット数の
ＰＮ符号系列における１チップであるから、復調時にベ
ースバンド信号のビット誤りとなる可能性は非常に少な
い。
【００２５】本発明の受信側装置の他の実施の形態を図
４に示す。図４において、受信アンテナ２１、２２およ
び２３、受信機回路２４、２５および２６、信号強度測
定回路２７、クロック発生器２８、経路切替回路２９、
直接拡散復調回路３０、拡散符号発生器３１およびベー
スバンド受信回路３２は、前述した図１の実施の形態に
受信側装置２０と同様のものである。この実施の形態に
おける受信側装置２０’は、経路切替回路２９を前置し
て、該経路切替回路２９により選択された第２中間周波
信号のレベルを信号強度測定回路２７で測定し、該測定
強度が所定レベル以下のときに経路切替回路２９を切り
替えるようになされている点で、前述した図１における
受信側装置２０と相違している。このように構成した場
合においても、前述した図１の場合と同様に、中間周波
信号は直接拡散復調回路３０に入力される時点におい
て、最適な経路を選択された信号となっており、安定し
た復調動作が可能となっている。
【００２６】なお、上記各実施の形態においては、受信
機回路はダブルスーパーヘテロダイン構成となされてい
るが、必ずしもこれに限られることはなく、中間周波数
を得るための受信機回路の構成はいかなる構成であって
もよい。また、上記各実施の形態においては、受信側装
置２０または２０’に受信アンテナおよび受信機回路が
３系統設けられている例を示したが、これに限られるこ
とはなく、２系統以上の受信アンテナおよび受信機回路
が設けられていればよい。
【００２７】
【発明の効果】本発明はこのように構成されているの
で、中間周波信号が直接拡散復調回路に入力される時点
において、すでに最適な経路を選択された信号となって
おり、直接拡散復調回路において安定した復調動作が可
能となる。また、経路の選択が直接拡散復調回路の入力
の前段において行われているので、アンテナ入力端から
第２中間周波数までの間における信号の遅延の影響を受
けることがなく、遅延による不感時間をなくすことがで
きる。
【００２８】さらに、チップ周波数の整数倍のサンプリ
ングクロックにより信号強度の測定を行っているため、
１チップ長以下の速度で高速に最適な経路の選択を行う
ことができる。したがって、拡散符号系列長に比べて非
常に短い期間で経路の切り替えを行うことが可能とな
り、切り替えに要した時間分の処理利得の劣化が少なく
なる。そのため、拡散符号長が短い場合であっても有効
である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示すブロック図で
ある。
【図２】本発明の実施の形態における受信機回路の構成
を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態における信号を説明するた
めの図である。
【図４】本発明の受信装置の他の実施の形態を示すブロ
ック図である。
【図５】マルチパスを説明するための図である。
【図６】アンテナによる空間ダイバーシティを説明する
ための図である。
【図７】波形等化器を用いる方法を説明するための図で
ある。
【図８】直接拡散方式のスペクトル拡散通信方式を説明
するための図である。
【符号の説明】
１０ 送信側装置 １１、４０１ ベースバンド信号発生回路 １２、４０２ 直接拡散変調回路 １３、３１、４０３、４０７ 拡散符号発生器 １４、１０１、４０４ 送信アンテナ ２０、２０’ 受信側装置 ２１、２２、２３、１０２、２０１、２０２、２０３、
３０１、４０５ 受信アンテナ ２４、２５、２６ 受信機回路 ２７ 信号強度測定回路 ２８ クロック発生器 ２９ 経路切替回路 ３０、４０６ 直接拡散復調回路 ３２、４０８ ベースバンド受信回路 ４１ アンテナからの入力信号 ４２ 高周波増幅回路 ４３ 高周波フィルタ ４４ 第１混合器 ４５ 第１ローカル信号発生回路 ４６ 第１中間周波フィルタ ４７ 第１中間周波増幅回路 ４８ 第２混合器 ４９ 第２ローカル信号発生回路 ５０ 第２中間周波フィルタ ５１ 第２中間周波増幅回路 ５２ 第２中間周波信号 １０３、１０５ 伝搬経路 １０４ 反射体 ２０４ アンテナ切替装置 ２０５ 受信装置 ３０２ 高周波回路 ３０３ 波形等化器 ３０４ 復調回路

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 直接拡散変調方式を採用したスペクトル
    拡散通信システムにおける受信装置において、 所定間隔離されて設置された複数の受信アンテナと、 該複数の受信アンテナにそれぞれ対応して設けられた複
    数の受信機回路と、 該複数の受信機回路からの出力信号を当該拡散符号系列
    の１チップの整数倍の速度でサンプリングして、その信
    号強度を測定する信号強度測定手段と、 該信号強度測定手段の測定結果に応じて、前記複数の受
    信機回路からの出力信号のうちの一つを選択して復調回
    路に供給する経路切替回路とを有することを特徴とする
    受信装置。
JP26463095A 1995-09-20 1995-09-20 スペクトル拡散通信システムにおける受信装置 Expired - Lifetime JP3598609B2 (ja)

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