JPH0752869B2 - スペクトラム拡散信号の受信方式 - Google Patents
スペクトラム拡散信号の受信方式Info
- Publication number
- JPH0752869B2 JPH0752869B2 JP62075249A JP7524987A JPH0752869B2 JP H0752869 B2 JPH0752869 B2 JP H0752869B2 JP 62075249 A JP62075249 A JP 62075249A JP 7524987 A JP7524987 A JP 7524987A JP H0752869 B2 JPH0752869 B2 JP H0752869B2
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- signal
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- antenna
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Description
【発明の詳細な説明】 （発明の属する分野） 本発明はスペクトラム拡散方式の電波を受信する方式、
殊にアダブティプアンテナを用いたスペクトラム拡散信
号の受信方式に関する。
殊にアダブティプアンテナを用いたスペクトラム拡散信
号の受信方式に関する。
（従来技術） 近年通信に対する秘話性或は耐妨害性能等の要求にこた
えるためスペクトラム拡散（ss:spread spectrum）方
式の実用化が進められている。
えるためスペクトラム拡散（ss:spread spectrum）方
式の実用化が進められている。
スペクトラム拡散通信方式とは比較的広い周波数帯域内
に電磁エネルギーを拡散して送信、或は受信する方式で
あって、希望波レベルが雑音レベル以下すなわちS/Nが0
dB以下であつても所謂処理利得（process gain）によ
ってS/Nを0dB以上に改善することが可能であり、雑音の
多い悪質な通信路に於ては従来の狭帯域通信方式に比べ
てはるかに良い通話品質が得られる。
に電磁エネルギーを拡散して送信、或は受信する方式で
あって、希望波レベルが雑音レベル以下すなわちS/Nが0
dB以下であつても所謂処理利得（process gain）によ
ってS/Nを0dB以上に改善することが可能であり、雑音の
多い悪質な通信路に於ては従来の狭帯域通信方式に比べ
てはるかに良い通話品質が得られる。
一方、異なる方向から到来する同一周波数の妨害波を抑
圧除去する手段として所定間隔をもって配置したアレイ
アンテナ出力信号の振幅、位相（或は遅延時間）等を制
御する重み付け処理を行うことによって所望方向からの
到来電波のみを抽出する所謂アダブティブアンテナが研
究されている。
圧除去する手段として所定間隔をもって配置したアレイ
アンテナ出力信号の振幅、位相（或は遅延時間）等を制
御する重み付け処理を行うことによって所望方向からの
到来電波のみを抽出する所謂アダブティブアンテナが研
究されている。
そこで従来から、上述したスペクトル拡散通信方式とア
ダプティブアンテナとを併用することによってより一層
のS/N比改善をはかることが提案されている。
ダプティブアンテナとを併用することによってより一層
のS/N比改善をはかることが提案されている。
しかしながら、従来の提案によるアダプティブアンテナ
のウェートを求める方法は、主としてLMS（Least Mean
Square:最少２乗誤差）方式を用いたものであってこ
の場合、希望波に何等かの特殊信号を付加する等、希望
波と妨害波との識別ができることが前提条件であるが、
現実には希望波と妨害波とが明確に区別し得ることはま
れであり実現は困難である。
のウェートを求める方法は、主としてLMS（Least Mean
Square:最少２乗誤差）方式を用いたものであってこ
の場合、希望波に何等かの特殊信号を付加する等、希望
波と妨害波との識別ができることが前提条件であるが、
現実には希望波と妨害波とが明確に区別し得ることはま
れであり実現は困難である。
尚、希望波と妨害波との識別が困難な場合、前記アダブ
ティブアンテナとして、基本的に前記LMSアルゴリズム
を用いたパワーインバージョンアダブティプアンテナ
（PI）を採用することが考えられるが、このPIはレベル
の大きい信号を抑圧する機能を持ったものであるため、
希望波より妨害波レベルが大きい場合は妨害波を抑圧
し、S/Nを向上させるうえで有効であるが、その逆に希
望波レベルが妨害波レベルより大きい場合は、反対に希
望波を滅殺してしまいS/Nを劣化させるという問題点が
ある。
ティブアンテナとして、基本的に前記LMSアルゴリズム
を用いたパワーインバージョンアダブティプアンテナ
（PI）を採用することが考えられるが、このPIはレベル
の大きい信号を抑圧する機能を持ったものであるため、
希望波より妨害波レベルが大きい場合は妨害波を抑圧
し、S/Nを向上させるうえで有効であるが、その逆に希
望波レベルが妨害波レベルより大きい場合は、反対に希
望波を滅殺してしまいS/Nを劣化させるという問題点が
ある。
このようにPIでは妨害波とそれよりもレベルの低い希望
波とがスペクトラム拡散受信機に入力した場合でもスペ
クトラム拡散方式の有する処理利碍によりS/Nを改善
し、通信をすることは可能であるが、前述したように、
入力レベルが大きい信号ほどより多く抑圧するという特
性があるため、アンテナに入力する希望波のレベルが妨
害波よりも非常に大きい場合には、PIの出力端では希望
波は妨害波に比べはるかにレベルが小さくなり、この信
号はスペクトラム拡散方式の処理利得をもってしてもS/
Nを0dB以上に改善することができず通話が不可能になっ
てしまうという不都合がある。
波とがスペクトラム拡散受信機に入力した場合でもスペ
クトラム拡散方式の有する処理利碍によりS/Nを改善
し、通信をすることは可能であるが、前述したように、
入力レベルが大きい信号ほどより多く抑圧するという特
性があるため、アンテナに入力する希望波のレベルが妨
害波よりも非常に大きい場合には、PIの出力端では希望
波は妨害波に比べはるかにレベルが小さくなり、この信
号はスペクトラム拡散方式の処理利得をもってしてもS/
Nを0dB以上に改善することができず通話が不可能になっ
てしまうという不都合がある。
（発明の目的） 本発明は以上説明した事情に鑑みてなされたものであっ
て、希望波と妨害波との識別が困難な場合であって、且
つPIによって希望波レベルが妨害波レベルに比べスペク
トラム拡散方式の処理利得以下に抑圧された場合でもS/
Nを0dB以上に改善でき、かつ実現の容易なスペクトラム
拡散信号の受信方式を提供することを目的とする。
て、希望波と妨害波との識別が困難な場合であって、且
つPIによって希望波レベルが妨害波レベルに比べスペク
トラム拡散方式の処理利得以下に抑圧された場合でもS/
Nを0dB以上に改善でき、かつ実現の容易なスペクトラム
拡散信号の受信方式を提供することを目的とする。
（発明の概要） この目的を達成するため、本発明に於いては所定間隔を
もって並べた複数のアンテナ素子と、パワーインバージ
ョンアルゴリズムを備えた複数の重み付け手段と、前記
複数の重み付け手段出力を加算する手段と、前記複数の
重み付け手段出力とを減算する手段と、前記加算手段出
力と前記減算手段出力がほぼ等しいレベルとなるように
夫々の出力を増幅する複数の増幅手段と、前記増幅手段
出力を入力し合成する手段とを備え、前記複数のアンテ
ナ素子に受信された信号のうち、レベルの大きい信号
と、レベルの小さい信号とをそれぞれ抽出し、両信号の
レベルを等しくした後、これらを合成し、該合成された
信号をスペクトラム拡散受信機入力したことを特徴とす
る。
もって並べた複数のアンテナ素子と、パワーインバージ
ョンアルゴリズムを備えた複数の重み付け手段と、前記
複数の重み付け手段出力を加算する手段と、前記複数の
重み付け手段出力とを減算する手段と、前記加算手段出
力と前記減算手段出力がほぼ等しいレベルとなるように
夫々の出力を増幅する複数の増幅手段と、前記増幅手段
出力を入力し合成する手段とを備え、前記複数のアンテ
ナ素子に受信された信号のうち、レベルの大きい信号
と、レベルの小さい信号とをそれぞれ抽出し、両信号の
レベルを等しくした後、これらを合成し、該合成された
信号をスペクトラム拡散受信機入力したことを特徴とす
る。
（実施例） 以下図示した実施例に基づいて本発明を詳細に説明す
る。
る。
尚、本発明の説明に先立って、本発明に用いるPI重み制
御回路について、少しく説明する。
御回路について、少しく説明する。
PI重み制御回路としては、例えば、前述したLMS（最小
２乗誤差）アルゴリズムを用いたものやMSN（Maximize
signal to noise ratio:最大信号／雑音）アルゴ
リズムを用いたものがよく知られ、これらのうちLMSア
ルゴリズムに関しては、例えば、 分献（R.L.Riegler,R.T.Compton:“An adaptive array
for interference rejection",Proceedings of THE IEE
E,Vol.61,pp.748−758）に詳細に記載されている。以
下、LMSアルゴリズムについて簡単に説明する。
２乗誤差）アルゴリズムを用いたものやMSN（Maximize
signal to noise ratio:最大信号／雑音）アルゴ
リズムを用いたものがよく知られ、これらのうちLMSア
ルゴリズムに関しては、例えば、 分献（R.L.Riegler,R.T.Compton:“An adaptive array
for interference rejection",Proceedings of THE IEE
E,Vol.61,pp.748−758）に詳細に記載されている。以
下、LMSアルゴリズムについて簡単に説明する。
LMSアルゴリズムは、受信側で用意した基準信号と受信
信号、つまりアレー出力との差を誤差とし、その誤差の
２乗平均値が最小となるようにウェートを制御していく
アルゴリズムであり、基準信号としては、受信信号から
抽出した所望波信号の複製を用いるのが一般的である。
信号、つまりアレー出力との差を誤差とし、その誤差の
２乗平均値が最小となるようにウェートを制御していく
アルゴリズムであり、基準信号としては、受信信号から
抽出した所望波信号の複製を用いるのが一般的である。
図２はLMSアルゴリズムを用いたアダプティブアンテナ
のブロックダイヤグラムを示す図である。
のブロックダイヤグラムを示す図である。
ここで所望波と妨害波と雑音から構成される入力信号を
列ベクトルＸ、ウェートを列ベクトルＷで表す。
列ベクトルＸ、ウェートを列ベクトルＷで表す。
ｉ番目のウェート回路について、入力信号及びウェート
をそれぞれxi（ｔ）及びωｉとすれば、アレー出力ｙ
（ｔ）は となる。基準信号をγ（ｔ）、誤差信号をε（ｔ）とす
れば、 ε（ｔ）＝γ（ｔ）−ｙ（ｔ） …（３） と表すことができ、従って、誤差信号の２乗の平均は、
期待値を表す記号としてＥ［・］と用いると以下のよう
になる。
をそれぞれxi（ｔ）及びωｉとすれば、アレー出力ｙ
（ｔ）は となる。基準信号をγ（ｔ）、誤差信号をε（ｔ）とす
れば、 ε（ｔ）＝γ（ｔ）−ｙ（ｔ） …（３） と表すことができ、従って、誤差信号の２乗の平均は、
期待値を表す記号としてＥ［・］と用いると以下のよう
になる。
ここで、ωｉの変動がＥ［ε２（ｔ）］に与える影響の
度合い、即ち、ωｉに関してＥ［ε２（ｔ）］の勾配
（gradient）を求めれば次式で表すことができる。
度合い、即ち、ωｉに関してＥ［ε２（ｔ）］の勾配
（gradient）を求めれば次式で表すことができる。
［ε２（ｔ）］は誤差信号の２乗項を成分とする関数で
あり、図３に示すように下に凸な関数である。したがっ
て、ウェートω１からω2nに関するＥ［ε２（ｔ）］の
勾配ベクトルを▽Ｅ［ε２（ｔ）］とすると、この勾配
ベクトルが零になったとき誤差成分の２乗平均値は最小
となり、同時にウェートも最適となる。
あり、図３に示すように下に凸な関数である。したがっ
て、ウェートω１からω2nに関するＥ［ε２（ｔ）］の
勾配ベクトルを▽Ｅ［ε２（ｔ）］とすると、この勾配
ベクトルが零になったとき誤差成分の２乗平均値は最小
となり、同時にウェートも最適となる。
このようなアルゴリズムにより最適なウェートを求め、
受信信号の位相、振幅を調整し、該調整された受信信号
を加算することにより、アンテナに着信した信号のう
ち、レベルの大きい成分が抑圧され、レベルの小さい成
分が増幅される。
受信信号の位相、振幅を調整し、該調整された受信信号
を加算することにより、アンテナに着信した信号のう
ち、レベルの大きい成分が抑圧され、レベルの小さい成
分が増幅される。
尚、上述したLMSアルゴリズムでは希望波と妨害波とが
明確に区別されることが必要であるが、PIアダプティブ
アンテナは、第２図における基準信号γ(t)を０とす
る、即ち、基準信号を用いずに処理するものであり、原
理的にはLMSアルゴリズム或いはMSNアルゴリズムを利用
している。
明確に区別されることが必要であるが、PIアダプティブ
アンテナは、第２図における基準信号γ(t)を０とす
る、即ち、基準信号を用いずに処理するものであり、原
理的にはLMSアルゴリズム或いはMSNアルゴリズムを利用
している。
本発明ではPIアダプティブアンテナの機能を用い、さら
に後述する手段によって、スペクトル拡散通信方式の特
徴を生かし、良質な通話品質を得るものである。
に後述する手段によって、スペクトル拡散通信方式の特
徴を生かし、良質な通話品質を得るものである。
以下、本発明にかかるスペクトル拡散信号の受信方式を
説明する。第１図は本発明の実施例を示すブロック図で
ある。
説明する。第１図は本発明の実施例を示すブロック図で
ある。
同図に於て、１、１′は所定の間隔を置いて配列した無
指向性アンテナ索子であって夫々の出力を重み付け回路
２、２′とPIアルゴリズムに基づく重み制御回路３、
３′とに分岐して入力すると共に、PI重み制御回路３、
３′の出力を重み付け回路２、２′に入力することによ
って振幅と位相を制御した信号を生成する。
指向性アンテナ索子であって夫々の出力を重み付け回路
２、２′とPIアルゴリズムに基づく重み制御回路３、
３′とに分岐して入力すると共に、PI重み制御回路３、
３′の出力を重み付け回路２、２′に入力することによ
って振幅と位相を制御した信号を生成する。
即ち、PI重み制御回路３、３′は前述したようなアルゴ
リズムによって、アダプティブアンテナ１、１′で受信
した受信信号を加算した場合に、レベルの小さい受信信
号がレベルの大きい受信信号より高レベルの信号として
出力されるように各受信信号の位相或いは振幅を制御す
る制御信号を生成し、該制御信号を重み付け回路２、
２′に与えることにより、該重み付け回路２、２′にお
いてアンテナ１、１′からの出力である受信信号の位
相、振幅を調整する。
リズムによって、アダプティブアンテナ１、１′で受信
した受信信号を加算した場合に、レベルの小さい受信信
号がレベルの大きい受信信号より高レベルの信号として
出力されるように各受信信号の位相或いは振幅を制御す
る制御信号を生成し、該制御信号を重み付け回路２、
２′に与えることにより、該重み付け回路２、２′にお
いてアンテナ１、１′からの出力である受信信号の位
相、振幅を調整する。
前記重み付け回路２、２′出力はそれぞれ加算器４で加
算され、また減算器５で減算される。これらの信号を自
動利得制御（AGC）増幅器６、６′にてほぼ等レベルに
なるように利得を調整して増幅し、さらに加算器７で合
成し、スペクトル拡散受信機８に入力する。
算され、また減算器５で減算される。これらの信号を自
動利得制御（AGC）増幅器６、６′にてほぼ等レベルに
なるように利得を調整して増幅し、さらに加算器７で合
成し、スペクトル拡散受信機８に入力する。
このように構成したシステムでは、PIアダプティブアン
テナの機能、即ち、アンテナ１、１′に着信した信号の
うち、レベルの小さい信号がレベルの大きい信号より相
対的にレベルが大きくなって加算器４から出力される。
この機能は、まさしくPIアダプティブアンテナの機能で
あり、希望波のレベルより妨害波のレベルが大きい場合
に有効な手段であることを示している。
テナの機能、即ち、アンテナ１、１′に着信した信号の
うち、レベルの小さい信号がレベルの大きい信号より相
対的にレベルが大きくなって加算器４から出力される。
この機能は、まさしくPIアダプティブアンテナの機能で
あり、希望波のレベルより妨害波のレベルが大きい場合
に有効な手段であることを示している。
一方、減算器５では加算器４に於いて抑圧された信号が
増強されるため、アンテナに着信した信号のうち、レベ
ルの大きい方がさらに大きくなり、レベル比は拡大され
る。つまり、加算回路４の出力信号の主成分はアンテナ
に着信した信号のうちレベルの小さい方の信号であり、
減算回路５の出力信号の主成分はアンテナに着信した信
号のうちレベルの大きい方である。
増強されるため、アンテナに着信した信号のうち、レベ
ルの大きい方がさらに大きくなり、レベル比は拡大され
る。つまり、加算回路４の出力信号の主成分はアンテナ
に着信した信号のうちレベルの小さい方の信号であり、
減算回路５の出力信号の主成分はアンテナに着信した信
号のうちレベルの大きい方である。
これら加算回路出力及び減算回路出力を増幅器６、６′
で等レベルに揃えて加算器７で合成した後の信号には、
アンテナで着信した信号のうち、レベルの大きい方と小
さい方がほぼ等レベルで含まれていることになる。
で等レベルに揃えて加算器７で合成した後の信号には、
アンテナで着信した信号のうち、レベルの大きい方と小
さい方がほぼ等レベルで含まれていることになる。
つまり、アンテナに着信した信号のS/Nに関係なく、加
算器７からの信号は常にS/N約0dBになる。
算器７からの信号は常にS/N約0dBになる。
スペクトル拡散受信機８は入力信号のS/Nが0dB程度であ
れば処理利得により、出力のS/Nはそれ以上になるの
で、本実施例の構成をとれば受信信号のS/Nに左右され
ることなく、広い範囲のS/Nにわたって常にスペクトル
拡散信号を復調することが可能となる。
れば処理利得により、出力のS/Nはそれ以上になるの
で、本実施例の構成をとれば受信信号のS/Nに左右され
ることなく、広い範囲のS/Nにわたって常にスペクトル
拡散信号を復調することが可能となる。
尚、上記実施例ではスペクトラム拡散受信機に入力する
信号のS/Nを0dBに保つための一構成例を示したもので、
本発明の実施方法は第１図に限られるものではない。ま
た使用するアンテナは指向性アンテナてあっても良い。
信号のS/Nを0dBに保つための一構成例を示したもので、
本発明の実施方法は第１図に限られるものではない。ま
た使用するアンテナは指向性アンテナてあっても良い。
さらに、重み付け制御回路は上述したようなLMSを基本
としたアルゴリズムを用いたものに限定されず、MSNア
ルゴリズムを用いたものであってもよい。
としたアルゴリズムを用いたものに限定されず、MSNア
ルゴリズムを用いたものであってもよい。
（発明の効果） 本発明は以上説明したように構成し、かつ機能するもの
であるからスペクトラム拡散通信方式の各特長を生か
し、妨害波レベルと希望波レベルと広い範囲にわたって
S/Nを0dB以上に保ち良質な通話品質を得るうえで著効を
奏する。
であるからスペクトラム拡散通信方式の各特長を生か
し、妨害波レベルと希望波レベルと広い範囲にわたって
S/Nを0dB以上に保ち良質な通話品質を得るうえで著効を
奏する。
第１図は本発明の一実施例を示すプロツク図である。 第２図はLMSアルゴリズムを用いたアダプティブアンテ
ナのブロックダイヤグラムを示す図である。 第３図はウェートに関するＥ［ε２（ｔ）］の概念を表
す図である。 １、１……アンテナ素子、２、２′……重み付け回路、 ３、３′……PI重み制御回路、４……加算器、 ５……減算器、６、６′……自動利得制御増幅器、 ７……加算器、８……スペクトラム拡散受信機。
ナのブロックダイヤグラムを示す図である。 第３図はウェートに関するＥ［ε２（ｔ）］の概念を表
す図である。 １、１……アンテナ素子、２、２′……重み付け回路、 ３、３′……PI重み制御回路、４……加算器、 ５……減算器、６、６′……自動利得制御増幅器、 ７……加算器、８……スペクトラム拡散受信機。
Claims (2)
- 【請求項１】アダプティブアンテナを用いて希望波を受
信するスペクトラム拡散受信方式において、パワーイン
バージョンアルゴリズムを備えた複数の重み付け手段
と、前記複数の重み付け手段出力を加算する手段と、前
記複数の重み付け手段出力を減算する手段と、前記加算
手段出力と前記減算手段出力がほぼ等しいレベルとなる
ように夫々の出力を増幅する複数の増幅手段と、前記増
幅手段出力を入力し合成する手段とを備え、前記合成手
段出力をスペクトラム加算受信機入力したことを特徴と
するスペクトラム拡散信号の受信方式。 - 【請求項２】所定間隔をもって並べた複数のアンテナ素
子に誘起する信号をパワーインバージョンアルゴリズム
を備えた重み付け手段に入力したことを特徴とする特許
請求範囲１項記載のスペクトラム拡散信号の受信方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62075249A JPH0752869B2 (ja) | 1987-03-27 | 1987-03-27 | スペクトラム拡散信号の受信方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62075249A JPH0752869B2 (ja) | 1987-03-27 | 1987-03-27 | スペクトラム拡散信号の受信方式 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63240226A JPS63240226A (ja) | 1988-10-05 |
| JPH0752869B2 true JPH0752869B2 (ja) | 1995-06-05 |
Family
ID=13570762
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62075249A Expired - Lifetime JPH0752869B2 (ja) | 1987-03-27 | 1987-03-27 | スペクトラム拡散信号の受信方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0752869B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2991179B2 (ja) | 1998-01-08 | 1999-12-20 | 日本電気株式会社 | Ｃｄｍａマルチユーザ受信装置 |
-
1987
- 1987-03-27 JP JP62075249A patent/JPH0752869B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63240226A (ja) | 1988-10-05 |
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