JPH1188228A

JPH1188228A - コード拡散方式における受信装置

Info

Publication number: JPH1188228A
Application number: JP9237228A
Authority: JP
Inventors: Takumi Miyashita; 工宮下
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1997-09-02
Filing date: 1997-09-02
Publication date: 1999-03-30

Abstract

(57)【要約】【課題】できるだけ前段階で、直交変調と逆拡散を行っ
て、ダイナミックレンジの狭いアナログ回路で受信回路
を構成する。【解決手段】本発明は、コード拡散通信方式の受信装置
において、送信された信号を受信する受信手段と、通信
チャネルに割り当てられた拡散コードを直交変調し、該
直交変調された複素信号の逆数を生成し、ローカル周波
数信号を乗じた復調信号を生成する復調信号生成手段
と、前記受信手段が受信した送信信号に、前記復調信号
を乗じて、逆拡散と直交復調を行う第一の乗算器とを有
することを特徴とする。即ち、上記の復調信号を高周波
の受信信号に乗じることで、直交復調と逆拡散を同時に
行うことができる。従って、その後のアナログ回路で
は、低周波の信号を処理するだけであり、ダイナミック
レンジを狭くすることができる。また、逆拡散処理をア
ナログ回路で行うので、後段のデジタル処理装置での負
担が軽くなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コード拡散方式に
おける受信装置に関し、高周波帯の受信信号を処理する
回路部分をできるだけ少なくした受信装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】スペクトル拡散通信の一つである符号分
割多元接続（ＣＤＭＡ：Code Division Multiple Acces
s ）は、携帯電話の通信や高速データ通信等において限
られた周波数の中でより多くのチャネルを生成すること
ができる通信方式として注目されている。このＣＤＭＡ
通信システムでは、２つの通信ユニット間での通信が、
通信チャネルの周波数帯上で送信信号を固有の拡散コー
ドで拡散して行われる。その結果、通信される信号は他
の通信される信号と同じ周波数帯にあり、固有の拡散コ
ードによってのみ分離される。即ち、受信側で、送信さ
れた信号を拡散コードで逆拡散することにより、もとの
送信信号が通信チャネルから取り出される。また、更に
拡散コードで拡散された送信信号は、４相位相シフトキ
ーイング等のデジタル変調されて送信される。４相位相
シフトキーイング等のデジタル変調を行うことにより、
送信波の周波数帯をできるだけ狭くし、且つ同一通信チ
ャネル上の他の送信波との干渉を低減することが可能に
なる。

【０００３】上記の通り、コード拡散処理と４相位相シ
フトキーイング等は、全てデジタル信号で処理されるの
で、近年においては、これらの処理をデジタル・シグナ
ル・プロセッサにより行うのが一般的になっている。

【０００４】図７は、従来のコード拡散方式における受
信装置の例を示す図である。この従来例では、受信アン
テナ１０により受信された通信信号を、バンドパスフィ
ルタ２を通過させることで、通信チャネルの周波数帯の
信号を取り出し、ローノイズアンプ３で増幅する。そし
て、乗算器４でその増幅された信号に局部周波数ｆ_Lを
持つ信号Ｌｏ１を乗算することで、キャリア周波数ｆ_R
から中間周波数ｆ_Mに落とす。乗算した結果、周波数
は、ｆ_R−ｆ_Lとｆ_R＋ｆ_Lになり、更にバンドパスフ
ィルタ５を通過させて、中間周波数ｆ_M＝ｆ_R−ｆ_Lの
信号６が生成される。

【０００５】その後、第二の局部周波数Ｌｏ２のπ／２
ずれた信号を、乗算器７，８で乗算することで、直交検
波（直交復調）が行われる。即ち、送信側で直交変調が
行われた送信信号に対して、π／２ずれた第二の局部周
波数Ｌｏ２を持つ信号を乗算することで、中間周波数の
Ｉ成分の信号とＱ成分の信号とが生成される。それぞれ
の信号は、ローパスフィルタを通過してからＡＤコンバ
ータ５６，５８によりデジタル信号に変換されて、デジ
タル・シグナル・プロセッサ７０に入力される。デジタ
ル・シグナル・プロセッサ７０では、コード拡散された
ベースバンドの信号が、拡散コードにより逆拡散（コー
ド相関）され、そして、元のデジタル信号に戻される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来例では、拡散コードによる逆拡散処理が最終段のデ
ジタル・シグナル・プロセッサ７０で行われるので、そ
のデジタル・シグナル・プロセッサ７０に至るまでの回
路では、同じ周波数帯にある他のチャネルの信号を含ん
だダイナミックレンジの信号を処理する必要がある。特
に、チャネル数を増やして多重度を高くとる程に、所要
のダイナミックレンジが広くなると共に、信号の帯域幅
も広くなる。その為、受信アンテナ１からデジタル・シ
グナル・プロセッサ７０までのアナログ回路のダイナミ
ックレンジを十分広くする必要があり、大きなＳＮ比が
要求される。

【０００７】更に、拡散コードによる逆拡散処理（コー
ド相関）は高速のデジタル処理が要求される。特に、多
重度が高くなる程、この高速デジタル処理の要求が高く
なり、デジタル・シグナル・プロセッサ７０の消費電力
の増加を招く。かかる点は、携帯通信端末等では、消費
電力節約の要請があり、デジタル・シグナル・プロセッ
サの動作速度を十分高速にできないことと相反する。

【０００８】そこで、本発明の目的は、アナログ回路の
ダイナミックレンジを広くする必要がないコード拡散通
信方式の受信方式を提供することにある。

【０００９】更に、本発明の別の目的は、拡散コードに
よる逆拡散処理（コード相関）にデジタル処理を利用し
ないコード拡散通信方式の受信方式を提供することにあ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成する為
に、本発明は、コード拡散通信方式の受信装置におい
て、送信された信号を受信する受信手段と、通信チャネ
ルに割り当てられた拡散コードを直交変調し、該直交変
調された複素信号の逆数を生成し、ローカル周波数信号
を乗じた復調信号を生成する復調信号生成手段と、前記
受信手段が受信した送信信号に、前記復調信号を乗じ
て、逆拡散と直交復調を行う第一の乗算器とを有するこ
とを特徴とする。

【００１１】即ち、上記の復調信号を高周波の受信信号
に乗じることで、直交復調と逆拡散を同時に行うことが
できる。従って、その後のアナログ回路では、低周波の
信号を処理するだけであり、ダイナミックレンジを狭く
することができる。また、逆拡散処理をアナログ回路で
行うので、後段のデジタル処理装置での負担が軽くな
る。

【００１２】更に、本発明は、上記の発明において、前
記復調信号生成手段は、送信側と位相同期した拡散コー
ドを生成する拡散コード生成部と、該拡散コードを直並
列変換して複数のシンボル点に変換する直並列変換部
と、該変換されたシンボル点のＩ成分とＱ成分からなる
複素数を逆数の変換する逆数変換部と、該逆数のＩ成分
とＱ成分とに、π／２だけ位相がずれた前記ローカル周
波数信号を乗じる第二の乗算器とを有することを特徴と
する。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の例に
ついて図面に従って説明する。しかしながら、かかる実
施の形態例が本発明の技術的範囲を限定するものではな
い。

【００１４】図１は、本発明の実施の形態例のコード拡
散方式における受信装置を示す図である。受信アンテナ
１０には、送信データを拡散コードによりコード拡散し
た信号を直交変調して位相シフトキーイング波にした信
号が受信される。受信アンテナ１０により受信された受
信信号は、バンドパスフィルター１２により使用周波数
帯以外の信号を除去され、ローノイズ・アンプ１４によ
り増幅される。従って、その出力信号４３は、受信され
た位相シフトキーイング波と実質的に同じである。

【００１５】この信号４３は、乗算器４４，４６で復調
信号生成回路６２により生成された復調信号４０，４２
と乗算されることで、高周波回路内で直交検波されて且
つコード拡散の逆拡散もされたベースバンドのＩ信号４
８およびＱ信号５０が生成される。これらのＩ信号４８
およびＱ信号５０は、乗算により発生する高周波信号を
除去する為にローパスフィルター５２，５４を通過して
から、ＡＤコンバータ５６，５８によりデジタル信号に
変換される。そして、デジタル・シグナル・プロセッサ
６０により位相の合成と並列直列変換が行われ、最終的
な送信データが生成される。

【００１６】復調信号生成回路６２では、拡散コード発
生回路１６が、送受信局間に割り当てられた拡散コード
であって、送信側の拡散コード信号と位相が一致した拡
散コード信号１７を生成する。この拡散コード発生回路
１６は、拡散コード信号の位相を変化させた時の受信信
号が最も強くなる時の位相を検出する等の通常の方式に
より、送信側と位相が一致した拡散コード信号１７を生
成する。

【００１７】更に、変調信号生成回路６２では、直並列
変換回路１８により、例えば拡散コードの２ビット例を
４つのシンボル点に変換され、そのシンボル点の座標の
Ｉ成分１８ＩとＱ成分１８Ｑとが出力される。この処理
は、直交変調の処理と同様にして行われる。

【００１８】そして、逆数変換回路１９が、上記のＩ成
分１８ＩとＱ成分１８Ｑとからなる複素数の逆数を生成
する。その逆数のＩ成分の信号２０とＱ成分の信号２２
がローパスフィルタ２４，２６を通過する。このローパ
スフィルタ２４，２６は、例えばＲＲＣＯＳ（Root Rai
sed Cosine) やＲＣＯＳ（Raised Cosine)等のナイクィ
ストフィルタ（Nyquest Filter) 等で構成され、直並列
変換された結果、４つのシンボル点間を移動する信号の
高周波成分を除去する。言い換えれば、シンボル点を移
動する周期以外の周波数の信号ノイズが除去される。こ
のローパスフィルタ２４，２６は、逆数変換回路１９の
入力側に設けられても良い。

【００１９】そのローパスフィルタを通過した信号２
８，３０に、局部発振回路３６により生成された搬送波
周波数信号Ｌｏが乗算器３２，３４で乗じられる。Ｉ成
分信号２８とＱ成分信号３０とに、π／２シフト回路３
８により位相がπ／２ずらされた局部発振周波数信号が
乗算されることで、Ｉ信号４０とＱ信号４２とが生成さ
れる。この局部発振周波数信号Ｌｏは、受信された信号
４３の搬送波信号と同じ周波数を有し、局部発振周波数
信号Ｌｏが乗じられることにより、搬送波信号と同じ周
波数帯のＩ信号４０とＱ信号４２とが生成される。

【００２０】そこで、乗算器４４，４６により、この復
調信号であるＩ信号４０とＱ信号４２とが受信信号４３
に乗じられて、ベースバンドの周波数帯のＩ信号４８と
Ｑ信号５０とが生成される。即ち、復調信号４０，４２
を受信信号４３に乗じたことにより、直交検波とコード
拡散の復調とが高周波回路にて同時に行われる。

【００２１】上記の通り、拡散コードのシンボル点への
変換後の座標値１８Ｉ，１８Ｑの逆数を、受信信号４３
に乗算することで、逆拡散処理が行われる。今仮に、受
信信号４３がｓ（ｔ）とすると、受信信号ｓ（ｔ）は、ｓ（ｔ）＝｜Ｈ（Ｄ（ａ＋ｉｂ））ｅ^iwt｜と表される。ここで、Ｈは送信フィルタの特性、Ｄは送
信データ、ａ＋ｉｂは拡散コードの直並列変換後のコン
ステレーション（シンボル点）の座標を複素数で表した
もの、ｅ^iwtは搬送波信号である。

【００２２】そこで、復調信号４０，４２は、Ｉ（ｔ）
とすると、Ｉ（ｔ）＝｛１／Ｈ（ａ＋ｉｂ）｝ｅ^iwt である。従って、乗算器４４，４６により復調信号Ｉ
（ｔ）が受信信号ｓ（ｔ）に乗算された結果、リカバー
されるデータＤは、Ｄ＝Ｈｌｐｆ（ｓ（ｔ）Ｉ（ｔ））となる。尚、Ｈｌｐｆは、ローパスフィルタ５２，５４
の特性値である。

【００２３】また、複素数の逆数は、次の式により簡単
に生成される。

【００２４】１／ｃ＝ｃ^*／｜ｃ｜² 上記説明した通り、上記実施の形態例では、周波帯が広
く他のチャネルの信号も含むのコード拡散された受信信
号は、受信アンテナからバンドパスフィルタ１２とアン
プ１４を通過するだけである。そして、その後のローパ
スフィルタ５２，５４、ＡＤコンバータ５６，５８及び
デジタル・シグナル・プロセッサ６０は、データ受信レ
ートの信号を処理すれば良く、更に、コード逆拡散によ
り他のチャネルの信号は減衰されて取り除かれているの
で、それらの回路のダイナミックレンジを広くする必要
がない。また、ＳＮ特性もそれほど高くする必要もな
い。更に、デジタル・シグナル・プロセッサ６０では、
コード拡散の逆拡散処理を行う必要がないので、デジタ
ル・シグナル・プロセッサ６０に高速動作は要求され
ず、消費電力を抑えることができる。

【００２５】図２は、上記の受信装置内の復調信号生成
回路６２の別の例を示す図である。図中、図１と同じ若
しくは対応する部分には、同じ引用番号を付した。図２
の例では、拡散コード生成部１６は、多重化に使用され
る最終的な拡散コードのうち、高周波の一部の拡散コー
ドを生成する。例えば、拡散コードが、高周波のコード
Ａと低周波のコードＢを掛け合わせたＡ×Ｂで構成され
る場合、拡散コード生成部１６は、高周波のコードＡの
みを生成する。生成された拡散コード信号１７は、直並
列変換回路１８にて、Ｉ成分の信号１８ＩとＱ成分の信
号１８Ｑの並列信号に変換される。そして、逆数変換回
路１９にて、複素数の逆数の座標値２０、２２がデジタ
ル値で生成される。ローパスフィルタ２４，２６は、上
記のＲＲＣＯＳからなるデジタルフィルタで構成され、
そのデジタル信号が、ＤＡ変換回路２５，２７にて、そ
れぞれ信号２８，３０が生成される。

【００２６】このＲＲＣＯＳフィルタ２５，２７は、ハ
ーフナイクィスト特性を有し、同様に送信側に設けられ
たＲＲＣＯＳフィルタのハーフナイクィスト特性とあい
まって、シンボル点間を移動するシンボル周期以外のノ
イズを除去する。また、拡散コードの残りのコード信号
Ｂについてのコード相関は、図１に示されたＤＳＰ６０
内にて行われる。低周波数であるので、そのコード相関
の処理は比較的容易である。

【００２７】図３は、上記の受信装置に対する送信側の
構成例を示す図である。上記の受信側の構成の理解の為
に、送信側の構成例を説明する。図３は、特に図２に示
したデジタルフィルタと同様のフィルタを使用した送信
側の例を示す。

【００２８】まず、送信されるデータ８０に対して、送
信チャネルに固有の拡散コード８１をＥＯＲゲート８２
で合成することで、コード拡散が行われる。このコード
拡散されたビット列のデータ８３が、直交変調の為に、
直並列変換回路８４、直交変換部９０、フィルタ９１，
９２，及びＤＡ変換回路９３，９４を介して、例えば２
ビットのデータを４つの並列データｕ_s、ｕ_cに変換さ
れる。これらのデータｕ_s、ｕ_cに、任意の中間周波数
を持つローカル信号Ｌｏ３のπ／２ずれた信号をそれぞ
れ乗算器８５，８６で乗算し、それぞれＩ信号とＱ信号
とが生成される。このＩ信号とＱ信号とが合成器８７で
合成され、さらに搬送波周波数に上げる為に、ローカル
信号Ｌｏ４を乗算器８８で乗算し、送信アンテナ８９か
ら送信される。

【００２９】この様に、送信側では、送信データに対し
て拡散コードによりコード拡散の変調が行われ、更にそ
のビット列に対してデジタル変調である直交変調が行わ
れる。しかも、ローパスフィルタ９１，９２は、図２に
示したフィルタ２４，２６と同等のハーフネクィスト特
性を有し、直交変換後のシンボル点間の移動の周波数以
外のノイズを除去する。

【００３０】図４は、本発明の別の実施の形態例の受信
装置の構成図である。図１と同じ部分には同じ引用番号
を付している。この例は、図１の例の拡散コード生成回
路１６、直並列変換回路１８、逆数変換回路１９、ロー
パスフィルタ２４，２６が全てデジタル・シグナル・プ
ロセッサ９０内で実現される。これらの回路の機能は、
デジタル・シグナル・プロセッサ９０によりソフトウエ
アにより実現される。

【００３１】そして、生成されたＩ成分信号２８とＱ成
分信号３０とが、デジタル・アナログ変換回路９１，９
２によりアナログ信号として生成される。その後、搬送
波周波数信号Ｌｏのπ／２ずれた信号を乗算して、搬送
波の周波数帯の復調信号４０，４２を生成し、それを受
信信号４３に乗算することは、図１の回路と同じであ
る。

【００３２】図４中の破線で示した回路９３は、例えば
化合物半導体を利用した高周波特性の優れたＨＥＭＴの
集積回路として提供されることが望ましい。その結果、
受信回路は、２つのデジタル・シグナル・プロセッサ９
０，６０と、ＨＥＭＴの集積回路９３で実現され、小型
化を実現することができる。

【００３３】図５は、直交変調された信号のベクトル図
である。上記の復調回路６２内に設けられた搬送波周波
数信号Ｌｏは、位相が固定であるが、図５の例では、位
相が単位時間毎にπ／４だけシフトする搬送波周波数信
号Ｌｏを利用した場合のベクトル図である。

【００３４】拡散コード１７は、２ビット毎に４つのシ
ンボル点Ｂ₁₀，Ｂ₁₁，Ｂ₁₂，Ｂ₁₃と更にそれらとπ／４
シフトした４つのシンボル点Ｂ₂₀，Ｂ₂₁，Ｂ₂₂，Ｂ₂₃と
に交互に割り当てられる。即ち、ＤＱＰＳＫ（Differen
tial Quadruture Phase Shift Keying) 方式の直交変調
信号の軌跡が図５に示されている。この図に示される通
り、拡散コードは、４つのシンボル点間を移動する信号
に変換されるのである。しかも、単位時間毎にπ／４シ
フトした別の４つのシンボル点に移動するので、常にシ
ンボル点を移動する信号となる。かかる方式にすること
で、シンボル点間の移動中に原点を通過することがな
く、増幅回路等の歪みを受けることが避けられる。

【００３５】図５に示した直交変調信号の軌跡は、８つ
のシンボル点を鋭角に移動する。そのため、高周波成分
を含み好ましくない。そこで、前述した通り、ＲＲＣＯ
ＳやＲＣＯＳ等のローパスフィルタ２４，２６を通過さ
せることにより、その高周波成分が除去される。図６に
そのローパスフィルタを通過した後の直交変調信号の軌
跡を示す。図示される通り、高周波成分を除去したこと
により、軌跡がなめらかな曲線になっている。従って、
復調波の周波数帯を狭くすることができる。

【００３６】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、受
信信号に拡散コードを直交変調した信号の逆数を搬送波
周波数にした復調信号を乗算することで、コード拡散さ
れた受信信号を、ベースバンドの信号に変換することが
できる。即ち、高周波回路の前段階で、逆拡散と直交検
波が同時に行われる。従って、受信回路のごく一部のア
ナログ回路においてのみ、周波数帯の広いＳＮ比の高い
受信信号を取り扱うだけとなるので、従来よりもダイナ
ミックレンジの狭いアナログ回路で構成することができ
る。また、デジタル・シグナル・プロセッサでも、逆拡
散の処理を行う必要がない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態例のコード拡散方式におけ
る受信回路を示す図である。

【図２】受信装置内の復調信号生成回路の別の例を示す
図である。

【図３】送信側の構成例を示す図である。

【図４】本発明の別の実施の形態例の受信回路の構成図
である。

【図５】直交変調された信号のベクトル図である。

【図６】ローパスフィルタを通過した後の直交変調信号
の軌跡を示すベクトル図である。

【図７】従来のコード拡散方式における受信回路の例を
示す図である。

【符号の説明】

１０アンテナ１６拡散コード生成部１８直並列変換部１９逆数変換部２４，２６ローパスフィルタＬｏローカル周波数信号３２，３４第二の乗算器４４，４６第一の乗算器６２復調信号生成回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】コード拡散通信方式の受信装置において、送信された信号を受信する受信手段と、通信チャネルに割り当てられた拡散コードを直交変調
し、該直交変調された複素信号の逆数を生成し、ローカ
ル周波数信号を乗じた復調信号を生成する復調信号生成
手段と、前記受信手段が受信した送信信号に、前記復調信号を乗
じて、逆拡散と直交復調を行う第一の乗算器とを有する
ことを特徴とする受信装置。
【請求項２】請求項１において、前記復調信号生成手段は、送信側と位相同期した拡散コードを生成する拡散コード
生成部と、該拡散コードを直並列変換して複数のシンボル点に変換
する直並列変換部と、該変換されたシンボル点のＩ成分とＱ成分からなる複素
数を逆数の変換する逆数変換部と、該逆数のＩ成分とＱ成分とに、π／２だけ位相がずれた
前記ローカル周波数信号を乗じる第二の乗算器とを有す
ることを特徴とする受信装置。
【請求項３】請求項２において、前記逆数変換部の入力側もしくは出力側に、受信装置内
のフィルタと同様の特性を有するローパスフィルタが挿
入されていることを特徴とする受信装置。
【請求項４】請求項１において、前記ローカル周波数信号は、搬送波の周波数と同じであ
ることを特徴とする受信装置。
【請求項５】請求項１において、前記拡散コードは、高周波特性を有する一部の拡散コー
ドであることを特徴とする受信装置。