(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アダプティブアレーアンテナを構成する複数ｎのアンテナ素子でそれぞれ受信された受信信号に対する受信重み付け係数Ｗkを算出する第１の算出手段と、
ステアリングベクトルＳkを算出して前記受信信号の到来方向を推定する到来方向推定手段と、
前記受信重み付け係数Ｗkおよび前記ステアリングベクトルＳkに従ってレプリカ信号生成用の重み付け係数Ｗrkを算出する第２の算出手段と、
仮判定後の信号に前記レプリカ信号生成用の重み付け係数Ｗrkを乗算して前記受信信号のそれぞれについてレプリカ信号を生成するレプリカ信号生成手段と、
前記受信信号から前記レプリカ信号を除去する除去手段と、を具備し、
第２の算出器は、
【数１】
0003619729.tif 000013
に従って、レプリカ信号生成用の重み付け係数Ｗrkを算出する、
ことを特徴とする無線受信装置。
【請求項２】
第１の算出手段は、干渉信号源が存在する方向にヌル点を向けるような指向性パターンが形成される受信重み付け係数を算出することを特徴とする請求項１記載の無線受信装置。
【請求項３】
第１の算出手段、到来方向推定手段および除去手段を有する処理手段を多段具備することを特徴とする請求項１または請求項２記載の無線受信装置。
【請求項４】
後段の処理手段において、第１の算出手段は、前段の除去手段において受信信号からレプリカ信号が除去された信号に対して受信重み付け係数を算出することを特徴とする請求項３記載の無線受信装置。
【請求項５】
後段の処理手段において、到来方向推定手段は、前段の除去手段において受信信号からレプリカ信号が除去された信号について到来方向を推定することを特徴とする請求項３または請求項４記載の無線受信装置。
【請求項６】
後段の処理手段において、到来方向推定手段は、所定の区間において算出したステアリングベクトルの平均値を用いて到来方向を推定することを特徴とする請求項５記載の無線受信装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載の無線受信装置を搭載することを特徴とする移動局装置。
【請求項８】
請求項１から請求項６のいずれかに記載の無線受信装置を搭載することを特徴とする基地局装置。
【請求項９】
アダプティブアレーアンテナを構成する複数ｎのアンテナ素子でそれぞれ受信された受信信号に対する受信重み付け係数Ｗkを算出する第１の算出工程と、
ステアリングベクトルＳkを算出して前記受信信号の到来方向を推定する推定工程と、
前記受信重み付け係数Ｗkおよび前記ステアリングベクトルＳkに従ってレプリカ信号生成用の重み付け係数Ｗrkを算出する第２の算出工程と、
仮判定後の信号に前記レプリカ信号生成用の重み付け係数Ｗrkを乗算して前記受信信号のそれぞれについてレプリカ信号を生成する生成工程と、
前記受信信号から前記レプリカ信号を除去する除去工程と、を具備し、
第２の算出工程において、
【数２】
0003619729.tif 000014
に従って、レプリカ信号生成用の重み付け係数Ｗrkを算出する、
ことを特徴とする無線受信方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ；符号分割多元接続）方式の移動体通信システムに用いられる無線受信装置および無線受信方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＤＭＡ方式の移動体通信システムにおいては、同一帯域で複数のユーザの信号が伝送されるので、受信側装置が受信する信号は、様々な信号による干渉を受けて、特性の劣化を生ずることになる。
【０００３】
上記干渉を除去する装置としては、アレーアンテナが知られている。アレーアンテナとは、複数のアンテナ素子で構成されており、各アンテナ素子で受信する信号に各々振幅と位相の調整を与えることにより、受信指向性を自由に設定できるアンテナである。この場合、受信信号に対して与える振幅と位相の調整は、受信信号処理回路において重み付け係数（以下、この重み付け係数を「受信ウェイト」という。）を乗算することにより行うことができる。受信信号処理回路において乗算する受信ウェイトを調整することにより、所望の方向から到来する信号のみを強く受信することができる。
【０００４】
また、上記干渉を除去する別の装置としては、干渉キャンセラも知られている。干渉キャンセラは、通信相手の以外の他の通信相手からの信号（干渉）を除去して、受信信号から所望信号を抽出する技術である。従来、干渉キャンセラとしては、１）佐和橋、三木、安藤、樋口による”ＤＳ−ＣＤＭＡにおけるパイロットシンボルを用いる逐次チャネル推定型シリアルキャンセラ（電子情報通信学会、無線通信システム研究会技術報告、ＲＣＳ９５−５０、１９９５年７月）”、２）吉田、後川による”シンボルレプリカ処理を活用した逐次伝送路推定型ＣＤＭＡマルチステージ干渉キャンセラ（電子情報通信学会、無線通信システム研究会技術報告、ＲＣＳ９６−１７１、１９９７年２月）”、３）上杉、加藤、本間による”上り回線におけるＣＤＭＡ用干渉キャンセラの検討（電子情報通信学会、無線通信システム研究会技術報告、ＲＣＳ９６−１２１、１９９７年１月）”等に記載された装置がある。以下、上記３装置をそれぞれ、１）シリアル型干渉キャンセラ、２）パラレル型干渉キャンセラ、３）シンボルランキング型干渉キャンセラ、と呼ぶものとする。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
アレーアンテナと干渉キャンセラとを組み合わせて用いることにより、それぞれを独立して用いるよりも、干渉除去効果をさらに大きくできることが期待できる。
【０００６】
しかしながら、アレーアンテナを用いて受信指向性を各通信相手に対応するチャネル毎に個別に与える無線通信システムにおいては、それぞれの通信相手に対して干渉となる度合いは通信相手毎に異なってくる。したがって、このようなシステムにおいて干渉キャンセラを適用する場合、干渉キャンセラを各通信相手に対応するチャネル毎に個別に設ける必要がある。よって、アレーアンテナと干渉キャンセラとを単純に組み合わせたのでは、演算量および装置規模が大きくなってしまい、実際にハード設計を考慮すると非常に実現困難である。
【０００７】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、アレーアンテナと干渉キャンセラを組み合わせた場合においても、各通信相手に対応するチャネル毎に干渉キャンセラを設けることなく小さい装置規模で、所望信号を高い品質で受信することができる無線受信装置および無線受信方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の無線受信装置は、アダプティブアレーアンテナを構成する複数ｎのアンテナ素子でそれぞれ受信された受信信号に対する受信重み付け係数Ｗkを算出する第１の算出手段と、ステアリングベクトルＳkを算出して前記受信信号の到来方向を推定する到来方向推定手段と、前記受信重み付け係数Ｗkおよび前記ステアリングベクトルＳkに従ってレプリカ信号生成用の重み付け係数Ｗrkを算出する第２の算出手段と、仮判定後の信号に前記レプリカ信号生成用の重み付け係数Ｗrkを乗算して前記受信信号のそれぞれについてレプリカ信号を生成するレプリカ信号生成手段と、前記受信信号から前記レプリカ信号を除去する除去手段と、を具備し、第２の算出器は、
【数３】
0003619729.tif 000002
に従って、レプリカ信号生成用の重み付け係数Ｗrkを算出する構成を採る。
【０００９】
この構成によれば、受信ウェイトの算出アルゴリズムに限定されずに干渉除去効果を高めるために最適な指向性制御方法を用いてアレー受信を行い、アレーアンテナの各アンテナで受信した信号毎にレプリカ信号を生成することができるため、アレーアンテナと干渉キャンセラを組み合わせた場合においても、小さい装置規模で、所望信号を高い品質で受信することができる。
【００１０】
本発明の無線受信装置は、第１の算出手段が、干渉信号源が存在する方向にヌル点を向けるような指向性パターンが形成される受信重み付け係数を算出する構成を採る。
【００１１】
この構成によれば、ヌルステアリングによるアレー受信を行うので、干渉除去効果を高めることができる。
【００１２】
本発明の無線受信装置は、第１の算出手段、到来方向推定手段および除去手段を有する処理手段を多段具備する構成を採る。
【００１３】
本発明の無線受信装置は、後段の処理手段において、第１の算出手段が、前段の除去手段において受信信号からレプリカ信号が除去された信号に対して受信重み付け係数を算出する構成を採る。
【００１４】
これらの構成によれば、干渉の状態の変化に追従して受信重み付け係数を更新することができるため、指向性パターンおよびレプリカ信号を精度よく生成することができる。
【００１５】
本発明の無線受信装置は、後段の処理手段において、到来方向推定手段が、前段の除去手段において受信信号からレプリカ信号が除去された信号について到来方向を推定する構成を採る。
【００１６】
本発明の無線受信装置は、後段の処理手段において、到来方向推定手段が、所定の区間において算出したステアリングベクトルの平均値を用いて到来方向を推定する構成を採る。
【００１７】
これらの構成によれば、後段のステージに進むほど、到来方向の推定精度を高めることができるため、レプリカ信号生成用の重み付け係数の算出精度を高めることができる。
【００１８】
本発明の移動局装置は、前記いずれかの無線受信装置を搭載する構成を採る。また、本発明の基地局装置は、前記いずれかの無線受信装置を搭載する構成を採る。
【００１９】
これらの構成によれば、移動局装置や基地局装置においてアレーアンテナと干渉キャンセラを組み合わせた場合においても、小さい装置規模で、所望信号を高い品質で受信することができる。
【００２０】
本発明の無線受信方法は、アダプティブアレーアンテナを構成する複数ｎのアンテナ素子でそれぞれ受信された受信信号に対する受信重み付け係数Ｗkを算出する第１の算出工程と、ステアリングベクトルＳkを算出して前記受信信号の到来方向を推定する推定工程と、前記受信重み付け係数Ｗkおよび前記ステアリングベクトルＳkに従ってレプリカ信号生成用の重み付け係数Ｗrkを算出する第２の算出工程と、仮判定後の信号に前記レプリカ信号生成用の重み付け係数Ｗrkを乗算して前記受信信号のそれぞれについてレプリカ信号を生成する生成工程と、前記受信信号から前記レプリカ信号を除去する除去工程と、を具備し、第２の算出工程において、
【数４】
0003619729.tif 000003
に従って、レプリカ信号生成用の重み付け係数Ｗrkを算出するようにした。
【００２１】
この方法によれば、受信ウェイトの算出アルゴリズムに限定されずに干渉除去効果を高めるために最適な指向性制御方法を用いてアレー受信を行い、アレーアンテナの各アンテナで受信した信号毎にレプリカ信号を生成することができるため、アレーアンテナと干渉キャンセラを組み合わせた場合においても、小さい装置規模で、所望信号を高い品質で受信することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明の骨子は、アレーアンテナの各アンテナで受信した信号毎にレプリカ信号を生成することにより、アレーアンテナと干渉キャンセラを組み合わせた場合においても、各通信相手に対応するチャネル毎に干渉キャンセラを設けることなく小さい装置規模で、所望信号を高い品質で受信することである。特に、本発明では、受信ウェイトの算出アルゴリズムに限定されず、干渉除去効果を高めるために最適な指向性パターンが形成されるような受信ウェイトを算出することを特徴とする。また、本発明では、逐次干渉信号が除去された信号を使用して受信ウェイトを逐次更新して、信頼性の高い指向性パターンを逐次生成することにより、干渉除去効果をさらに高めることを特徴とする。
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２４】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る無線受信装置の概略構成を示す要部ブロック図である。なお、以下の説明では、一例として、干渉キャンセラのステージ数（段数）を３、通信相手数を３、およびマルチパスの数を３とした場合について説明する。なお、上記それぞれの数は一例であり、本実施形態はこれらの数には限定されない。
【００２５】
また、図１に示すように、第１ステージと第２ステージとは同一の構成となるため、同一の各構成部には同一の符号を付し、第２ステージの説明を省略する。
【００２６】
図１において、アンテナ１０１−１を介して受信された信号は、ＩＣＵ（Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  Ｃａｎｃｅｌｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）１０２−１〜３およびアンテナ１０１−１に対応して設けられた遅延器１０３−１に入力される。同様に、アンテナ１０１−２を介して受信された信号は、ＩＣＵ１０２−１〜３およびアンテナ１０１−２に対応して設けられた遅延器１０３−２に入力される。
【００２７】
ＩＣＵ１０２−１〜３は、それぞれ通信相手１〜３に対応して備えられ、アンテナ１０１−１、２を介して受信されたそれぞれの信号についてレプリカ信号を生成する。ＩＣＵ１０２−１〜３によって生成されたレプリカ信号は、アンテナ１０１−１、２に対応して設けられた加算器１０４−１、２に入力されるとともに、加算器１０５−１、２に入力される。ＩＣＵ１０２−１〜３の構成については、後に詳述する。
【００２８】
遅延器１０３−１、２は、受信信号を、ＩＣＵ１０２−１〜３の処理時間だけ遅延させて加算器１０４−１、２へそれぞれ出力する。
【００２９】
加算器１０４−１では、アンテナ１０１−１を介して受信された信号から、アンテナ１０１−１を介して受信された信号についての通信相手１〜３のレプリカ信号が減算される。また、加算器１０４−２では、アンテナ１０１−２を介して受信された信号から、アンテナ１０１−２を介して受信された信号についての通信相手１〜３のレプリカ信号が減算される。これにより、各アンテナを介して受信された信号から通信相手すべてのレプリカ信号が除去される。受信信号から通信相手すべてのレプリカ信号が除去された信号（残差信号）は、それぞれ加算器１０５−１、２に入力されるとともに、第２ステージの遅延器１０３−１、２に入力される。
【００３０】
加算器１０５−１、２では、通信相手毎にそれぞれ、アンテナ１０１−１、２を介して受信された信号についてのレプリカ信号と残差信号とが加算される。これにより、アンテナ毎に、通信相手１のレプリカ信号、通信相手２のレプリカ信号および通信相手３のレプリカ信号が、受信信号から除去されることになる。つまり、通信相手１に着目すると、通信相手１について干渉となる通信相手２の信号および通信相手３の信号が受信信号から除去され、通信相手１について所望の信号がアンテナ毎に得られることになる。上記同様の処理が行われることにより、干渉となる他の通信相手の信号が受信信号から除去され、通信相手２についての所望の信号および通信相手３についての所望の信号が、アンテナ毎に得られる。得られた所望の信号は、第２ステージのＩＣＵ１０２−１〜３にそれぞれ入力される。
【００３１】
本実施形態の無線受信装置は、第１ステージにて行った上記同様の処理を第２ステージにおいて繰り返すことにより、レプリカ信号の精度を向上させ、干渉信号除去精度を向上させる。つまり、ステージ数を多くするほど、各通信相手について、他の通信相手から与えられる干渉信号がより多く除去される。
【００３２】
第２ステージの加算器１０５−１、２で加算された信号は、第３ステージのＩＣＵ１０６−１〜３にそれぞれ入力され、復調される。これにより、通信相手１〜３のそれぞれの復調信号１〜３が得られる。ＩＣＵ１０６−１〜３の構成については、後に詳述する。
【００３３】
次いでＩＣＵ１０２−１〜３およびＩＣＵ１０６−１〜３について説明する。図２は、本発明の実施の形態１に係る干渉信号除去装置の第１ステージおよび第２ステージのＩＣＵの概略構成を示す要部ブロック図であり、図３は、本発明の実施の形態１に係る干渉信号除去装置の第３ステージのＩＣＵの概略構成を示す要部ブロック図である。なお、第１ステージおよび第２ステージのＩＣＵ１０２−１〜３はすべて同一の構成および動作となる。また、第３ステージのＩＣＵ１０６−１〜３は、同一の構成および動作となる。よって、以下の説明では、通信相手１に対応する第１ステージのＩＣＵ１０２−１および第３ステージのＩＣＵ１０６−１についてのみ説明し、通信相手２および通信相手３に対応する各ＩＣＵについての説明を省略する。また、図２に示すＩＣＵ１０２−１および図３に示すＩＣＵ１０６−１は、無線受信装置へのマルチパスを３と仮定して構成されており、図２および図３においては、各パス用の構成部がそれぞれＰ１〜Ｐ３として示されている。各パス用の各構成部は、同一の構成および動作となるため、第１パス用Ｐ１についてのみ説明し、第２パス用Ｐ２および第３パス用Ｐ３についての説明を省略する。
【００３４】
図２において、ＩＣＵ１０２−１は、大きく分けて、各アンテナ１０１−１、２で受信された信号を逆拡散した後、それぞれアンテナ毎の受信ウェイトを乗算する前段Ｓ１、レイク合成および仮判定を行う中段Ｓ２、および仮判定後の信号に、レプリカ信号生成用の重み付け係数（以下、「レプリカ用ウェイト」という。）を乗算することによってレプリカ信号を生成する後段Ｓ３から構成される。
【００３５】
アンテナ１０１−１を介して受信された信号は逆拡散部２０１−１で逆拡散され、アンテナ１０１−２を介して受信された信号は逆拡散部２０１−２で逆拡散される。逆拡散後の信号Ｘ１、Ｘ２は、乗算器２０２−１、２、受信ウェイト算出部２０３、および到来方向推定部２０４に入力される。
【００３６】
受信ウェイト算出部２０３は、アンテナ毎の受信ウェイトＷ１、Ｗ２を算出し、乗算器２０２−１、２へ出力するとともに、レプリカ用ウェイト算出部２１１へ出力する。受信ウェイト算出部２０３は、パス毎、通信相手毎に設けられているので、パス毎、ユーザ毎に異なる受信ウェイトを算出することが可能である。
受信ウェイトの算出方法については後に詳述する。
【００３７】
到来方向推定部２０４は、アンテナ毎に受信信号の到来方向を推定し、各アンテナについてのステアリングベクトルＳ１、Ｓ２を、レプリカ用ウェイト算出部２１１に出力するとともに、第２ステージの到来方向推定部２０４に出力する。ここで、第１ステージの到来方向推定部２０４が、ステアリングベクトルＳ１、Ｓ２を第２ステージの到来方向推定部２０４へ出力しているのは、第２ステージの到来方向推定部２０４では、各パス毎に、第１ステージで算出されたステアリングベクトルと第２ステージで算出されたステアリングベクトルとを平均して、第２ステージでのステアリングベクトルとするためである。これにより、後段のステージに進むほど、ステアリングベクトルの精度を高めることができる。つまり、後段のステージに進むほど、到来方向の推定精度を高めることができるため、レプリカ用ウェイトの算出精度を高めることができる。
【００３８】
ここで、各ステージに入力される信号は、それぞれ前段のステージにおいて干渉信号を除去された信号なので、各ステージ毎に干渉の状態が変化する信号が入力されることになる。そこで、本実施形態では、受信ウェイト算出部２０３および到来方向推定部２０４がステージ毎に設けられている。これにより、本実施形態では、各ステージ毎にその時点における干渉信号の状態に応じて指向性パターンを適応的に変化させることができる。よって、本実施形態では、指向性パターンおよびレプリカ信号を精度よく生成することができるため、干渉キャンセル処理のみで十分除去できるている干渉に対してさらに指向性制御による干渉除去を行ったり、逆に、指向性制御のみで十分除去できている干渉に対してさらに干渉キャンセル処理を行う、といった無駄な処理が行われることがなくなる。また、本実施形態では、順次干渉信号が除去された信号に対して到来方向が推定されるため、後段のステージに進むほど、到来方向の推定精度が向上する。よって、本実施形態では、比較的少ないステージ数で性能の良い干渉除去を行えるので、装置規模を小さくすることができる。
【００３９】
逆拡散後の信号Ｘ１、Ｘ２は、それぞれ乗算器２０２−１、２によって、受信ウェイトＷ１、Ｗ２を乗算され、加算器２０５によって加算される。これにより、アレー合成が行われる。アレー合成後の信号は、チャネル推定部２０６に出力されるとともに、乗算器２０７に出力される。
【００４０】
チャネル推定部２０６は、アレー合成後信号に基づいてチャネル推定を行い、チャネル推定値ｈａの複素共役ｈａ＊を乗算器２０７に出力するとともに、チャネル推定値ｈａを乗算器２１０に出力する。乗算器２０７では、アレー合成後信号にチャネル推定値の複素共役ｈａ＊が乗算される。これにより、アレー合成後信号の位相回転が補償される。
【００４１】
チャネル推定値の複素共役ｈａ＊を乗算された各パスＰ１〜Ｐ３のアレー合成後信号は、中段Ｓ２の加算器２０８によってＲＡＫＥ合成される。ＲＡＫＥ合成された結果は、判定器２０９により仮判定される。仮判定後の信号ｄは、後段Ｓ３において、各パスＰ１〜Ｐ３毎に乗算器２１０によってチャネル推定値ｈａを乗算され、乗算器２１２−１、２に入力される。
【００４２】
レプリカ用ウェイト算出部２１１は、受信ウェイトＷ１、Ｗ２およびステアリングベクトルＳ１、Ｓ２を用いて、レプリカ用ウェイトＷｒ１、Ｗｒ２を算出し、乗算器２１２−１、２にそれぞれ出力する。レプリカ用ウェイトの算出方法については後に詳述する。
【００４３】
乗算器２１２−１、２では、乗算器２１０より出力された信号に、それぞれレプリカ用ウェイトＷｒ１、Ｗｒ２が乗算される。これにより、Ｘ１、Ｘ２にそれぞれ対応するレプリカ信号Ｘｒ１、Ｘｒ２が得られる。レプリカ信号Ｘｒ１、Ｘｒ２は、それぞれ再拡散部２１３−１、２で拡散され、加算器２１４−１、２に入力される。各パスＰ１〜Ｐ３毎に再拡散されたレプリカ信号Ｗｒ１、Ｗｒ２は、加算器２１４−１、２によってそれぞれ加算され、加算器１０５−１、２に入力される。
【００４４】
次いで、第３ステージのＩＣＵ１０６−１について説明する。第３ステージのＩＣＵ１０６−１は、図３に示すように、図２に示すＩＣＵ１０２−１の前段Ｓ１および中段Ｓ２とほぼ同一の構成となる。よって、図２に示すＩＣＵ１０２−１と同一の各構成部には同一の符号を付し、第３ステージのＩＣＵ１０６−１の説明を省略する。ＩＣＵ１０６−１がＩＣＵ１０２−１と違う点は、ＩＣＵ１０２−１に設けられていた到来方向推定部２０４がない点である。これは、第３ステージでは、レプリカ信号ではなく復調信号１が出力されるため、レプリカ信号の生成に必要なレプリカ用ウェイトが必要ないので、レプリカ用ウェイトの算出に必要なステアリングベクトルも必要ないからである。
【００４５】
次いで、受信ウェイトＷ１、Ｗ２の算出方法およびレプリカウェイトＷｒ１、Ｗｒ２の算出方法について説明する。
【００４６】
アレーアンテナによる指向性制御の方法には、大きく分けて、ビームステアリングにより指向性制御を行うものと、ヌルステアリングにより指向性制御を行うものとがある。
【００４７】
ビームステアリングとは、所望の通信相手が存在する方向に指向性を向けるような指向性パターンを生成することにより他の通信相手からの干渉を除去する方法であり、一方、ヌルステアリングとは所望の通信相手に対して干渉となる通信相手が存在する方向にヌル点を形成した指向性パターンを生成することにより他の通信相手からの干渉を除去する方法である。
【００４８】
ビームステアリングを用いてアレー受信する場合には、各アンテナで受信された信号がすべて同相で加算されるように、受信ウェイトＷ１、Ｗ２として同相加算ウェイトが各アンテナで受信された信号に乗算される。同相加算ウェイトは各アンテナで受信された信号の位相のみを調整するウェイトであるため、受信ウェイトＷ１、Ｗ２として同相加算ウェイトが用いられた場合には、調整された位相を元に戻すように、レプリカ用ウェイトＷｒ１、Ｗｒ２として受信ウェイトＷ１、Ｗ２の複素共役を仮判定後の信号に乗算することによって、アンテナ毎のレプリカ信号Ｘｒ１、Ｘｒ２を生成することができる。
【００４９】
しかしながら、ビームステアリング（すなわち、同相加算ウェイト）では、図４に示すように指向性パターンが急峻にならない。また、ビームステアリングでは、所望の通信相手が存在する方向に指向性パターンの中心が向くように制御されるため、所望の通信相手が存在する方向と干渉となる通信相手の存在する方向とが近接している場合や、干渉となる通信相手の送信パワーが所望の通信相手の送信パワーに比べて大きい場合には、所望の通信相手について十分に干渉を除去することができない。具体的には、図４に示すように、所望の通信相手１が存在する方向に近接して通信相手２が存在した場合には、ビームステアリングでは、通信相手１に対して干渉となる通信相手２から送信される信号を十分に除去することができないため、所望の通信相手１のゲインが、通信相手２からの干渉がないときに比べ非常に小さくなる。
【００５０】
これに対して、ヌルステアリングでは、図５に示すように、所望の通信相手１については、干渉となる通信相手２が存在する方向にヌル点を向けるような指向性パターンが形成される。これにより、通信相手１に対して干渉となる通信相手２から送信される信号を十分に除去することができ、ビームステアリングを用いた場合に比べ、所望の通信相手１のゲインが非常に大きくなる。このように、干渉信号の除去にあたっては、ヌルステアリングによるアレー受信を行うのが効果的である。
【００５１】
よって、本実施形態の無線受信装置では、ヌルステアリングによるアレー受信を行うようにした。つまり、図２に示す受信ウェイト算出部２０３が、例えば、ＭＭＳＥ（Ｍｉｎｉｍｕｍ  Ｍｅａｎ  Ｓｑｕａｒｅ  Ｅｒｒｏｒ）を規範とする制御アルゴリズムにより受信ウェイトＷ１、Ｗ２を算出して、ヌル点を求める。
【００５２】
しかし、こようにして算出された受信ウェイトＷ１、Ｗ２は、単に各アンテナで受信された信号の位相のみを調整するウェイトではないため、ヌルステアリングを用いてアレー受信する場合には、レプリカ用ウェイトＷｒ１、Ｗｒ２として、単に受信ウェイトＷ１、Ｗ２の複素共役を仮判定後の信号に乗算することによっては、アンテナ毎のレプリカ信号Ｘｒ１、Ｘｒ２を生成することができない。
【００５３】
そこで、本実施形態では、図２に示すレプリカ用ウェイト算出部２１１が、以下のようにしてレプリカ用ウェイトＷｒｋを算出する。なお、本実施形態では、アレーアンテナの本数は２本であるため、ｋは１または２となる。
【００５４】
今、判定器２０９で仮判定された信号をｄ、到来方向推定部２０４で求められた各アンテナについてのステアリングベクトルをＳｋ、各アンテナで受信された信号Ｘｋについてのチャネル推定値をｈとすると、レプリカ信号Ｘｒｋは、
【数１】
0003619729.tif 000004
と表される。なお、今、各アレーアンテナ間のフェージング相関を１として考えているため、各アンテナで受信された信号についてのチャネル推定値は、すべてｈとなる。
【００５５】
また、チャネル推定部２０６によって求められるアレー合成後信号についてのチャネル推定値をｈａとし、各アンテナで受信された信号Ｘｋに乗算される受信ウェイトをＷｋとすると、
【数２】
0003619729.tif 000005
の関係が成り立つ。ここで、ｎはアンテナの本数になる。
【００５６】
上式（１）を（２）に代入すると、
【数３】
0003619729.tif 000006
となり、上式（３）より
【数４】
0003619729.tif 000007
となる。
【００５７】
次いで、上式（４）を上式（１）に代入すると、
【数５】
0003619729.tif 000008
となる。
【００５８】
また、レプリカ信号Ｘｒｋは、
【数６】
0003619729.tif 000009
となるので、上式（５）と上式（６）とを比較して、レプリカ用ウェイトＷｒｋは、
【数７】
0003619729.tif 000010
として、レプリカ用ウェイト算出部２１１によって算出される。よって、本実施形態の無線受信装置では、受信ウェイトＷｋがどのような種類の受信ウェイトであっても、その受信ウェイトの種類に限定されずに、レプリカ用ウェイトＷｒｋを算出することができる。
【００５９】
従って、本実施形態の無線受信装置は、レプリカ用ウェイトＷｒｋが、受信ウェイトＷｋの複素共役でない場合であっても、レプリカ信号Ｘｒｋをアンテナ毎に生成することができる。つまり、本実施形態の無線受信装置で用いる受信ウェイトの種類は同相加算ウェイトに限定されないため、本実施形態の無線受信装置は、干渉除去効果の高いヌルステアリングを用いてアレー受信を行うことができる。
【００６０】
なお、上記説明では一例としてヌルステアリングを用いてアレー受信を行う場合について説明したが、本実施形態の無線受信装置は、受信ウェイトがどのような種類の受信ウェイトであってもレプリカ信号を生成することができるため、アレー受信の方法はヌルステアリングに限定されない。
【００６１】
例えば、本実施形態の無線受信装置が、ビームステアリングによるアレー受信を行う場合には、到来方向推定部２０４がステアリングベクトルＳｋを受信ウェイト算出部２０３に出力し、受信ウェイト算出部２０３が、受信ウェイトＷｋを、ステアリングベクトルＳｋの複素共役Ｓｋ＊として算出する。すなわち、上式（７）において
【数８】
0003619729.tif 000011
となる。
【００６２】
よって、レプリカ用ウェイト算出部２１１は、上式（７）を使用してレプリカ用ウェイトＷｒｋを
【数９】
0003619729.tif 000012
と算出する。
【００６３】
よって、レプリカ用ウェイトＷｒｋは、受信ウェイトＷｋの複素共役となるので、本実施形態の無線受信装置では、受信ウェイトＷｋとして、同相加算ウェイトを用いることも可能である。
【００６４】
このように、本実施の形態に係る無線受信装置および無線受信方法によれば、受信ウェイトの算出アルゴリズムに限定されずに干渉除去効果を高めるために最適な指向性制御方法を用いてアレー受信を行い、アレーアンテナの各アンテナで受信した信号毎にレプリカ信号を生成することができるため、アレーアンテナと干渉キャンセラを組み合わせた場合においても、小さい装置規模で、所望信号を高い品質で受信することができる。
【００６５】
また、本実施の形態に係る無線受信装置および無線受信方法によれば、干渉の状態の変化に追従して受信ウェイトを更新することができるため、指向性パターンおよびレプリカ信号を精度よく生成することができる。よって、本実施の形態に係る無線受信装置および無線受信方法によれば、比較的少ないステージ数で性能の良い干渉除去を行えるので、装置規模を小さくすることができる。
【００６６】
さらに、本実施の形態に係る無線受信装置および無線受信方法によれば、後段のステージに進むほど、到来方向の推定精度を高めることができるため、レプリカ用ウェイトの算出精度を高めることができる。
【００６７】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係る無線受信装置および無線受信方法は、１つのステージ内において通信相手毎に順次干渉信号の除去を行うものであり、１つのステージ内において通信相手毎に逐次受信ウェイトを更新するものである。
【００６８】
図６は、本発明の実施の形態２に係る無線受信装置の概略構成を示す要部ブロック図である。なお、図６に示すＩＣＵ６０６−１〜３は、図２に示すＩＣＵ１０２−１と同一の構成となるため、各ＩＣＵについての詳しい説明は省略する。但し、図６に示す第３ステージのＩＣＵ６０６−１、２は、レプリカ信号を出力するとともに、それぞれ復調信号１、２を出力する構成を採る。また、図６に示す第３ステージのＩＣＵ６０６−３は、図３に示すＩＣＵ１０６−１と同一の構成を採り、復調信号３を出力する。
【００６９】
また、図６に示すように、第１ステージ〜第３ステージはすべて同一の構成となるため、同一の各構成部には同一の符号を付し、第２ステージおよび第３ステージの説明を省略する。
【００７０】
アンテナ６０１−１、２を介して受信された信号はそれぞれ、遅延器６０２−１、２および遅延器６０３−１、２に入力される。遅延器６０２−１、２に入力された受信信号は、所定の時間だけ遅延された後、第２ステージへ出力される。また、遅延器６０３−１、２に入力された受信信号は、所定の時間だけ遅延された後、ＩＣＵ６０６−１に出力されるとともに、遅延器６０４−１、２に出力される。
【００７１】
ＩＣＵ６０６−１では、受信信号より、受信ウェイト、ステアリングベクトルおよび通信相手１についてのレプリカ信号が、アンテナ毎に生成される。アンテナ毎に生成された通信相手１についてのレプリカ信号が加算器６０７−１、２にそれぞれ入力されるとともに、アンテナ毎のステアリングベクトルが第２ステージのＩＣＵ６０６−１に入力される。
【００７２】
遅延器６０４−１、２に接続されている加算器６０７−１、２では、遅延器６０４−１、２で遅延された受信信号から通信相手１についてのレプリカ信号が除去される。
【００７３】
ＩＣＵ６０６−２では、受信信号から通信相手１についてのレプリカ信号が除去された信号より、受信ウェイト、ステアリングベクトルおよび通信相手２についてのレプリカ信号が、アンテナ毎に生成される。アンテナ毎に生成された通信相手２についてのレプリカ信号が次の加算器６０７−１、２にそれぞれ入力されるとともに、アンテナ毎のステアリングベクトルが第２ステージのＩＣＵ６０６−２に入力される。
【００７４】
遅延器６０５−１、２に接続されている加算器６０７−１、２では、遅延器６０５−１、２で遅延された受信信号から、通信相手１についてのレプリカ信号および通信相手２についてのレプリカ信号が除去される。
【００７５】
そして、ＩＣＵ６０６−３では、受信信号から通信相手１についてのレプリカ信号および通信相手２についてのレプリカ信号が除去された信号より、受信ウェイト、ステアリングベクトルおよび通信相手３についてのレプリカ信号が、アンテナ毎に生成される。
【００７６】
このように、１つのステージ内において各ＩＣＵは、順次干渉信号の除去された信号より受信ウェイトを算出していくため、１つのステージ内において通信相手毎に逐次受信ウェイトが更新される。
【００７７】
次いで、図７を使用して第１ステージの各ＩＣＵで生成される指向性パターンについて説明する。図７は、本発明の実施の形態２に係る無線受信装置の各ＩＣＵで生成される指向性パターンの一例を示す図である。なお、図７においては、矢印の幅が広くなるほど、送信パワーが大きいものとする。
【００７８】
まず、ＩＣＵ６０６−１に入力される信号中には、通信相手１〜３についてのすべての信号が含まれている。ＩＣＵ６０６−１がヌルステアリングによりアレー受信を行うとすると、ＩＣＵ６０６−１では、図７（ａ）に示すように、通信相手２の存在する方向にヌル点が向くような指向性パターンが生成される。これにより、ＩＣＵ６０６−１は、通信相手２から受ける干渉を除去した後レプリカ信号を生成することができるので、通信相手１についてレプリカ信号を精度よく生成することができる。
【００７９】
なお、通信相手３の存在する方向へヌル点が向かないのは、今ここではアンテナ数が２本のためヌル点は１つしか生成できず、干渉量の大きい通信相手２の存在する方向にヌル点が形成されるからである。
【００８０】
遅延器６０４−１、２に接続された加算器６０７−１、２によって、受信信号から通信相手１についてのレプリカ信号が除去されるので、ＩＣＵ６０６−２に入力される信号中には、通信相手２および通信相手３についての信号のみが含まれる。よってＩＣＵ６０６−２では、図７（ｂ）に示すように、通信相手３の存在する方向にヌル点が向くような指向性パターンが生成される。これにより、ＩＣＵ６０６−２は、通信相手１から受ける干渉を除去された信号からさらに通信相手３から受ける干渉を除去した後レプリカ信号を生成することができるので、通信相手２についてレプリカ信号を精度よく生成することができる。
【００８１】
そして、遅延器６０５−１、２に接続された加算器６０７−１、２によって、受信信号から通信相手１についてのレプリカ信号および通信相手２についてのレプリカ信号が除去されるので、ＩＣＵ６０６−３には、通信相手３から送信された信号のみが入力されることになる。よってＩＣＵ６０６−３では、図７（ｃ）に示すように、通信相手３の存在する方向にビームが向くような指向性パターンが生成される。これにより、通信相手３についてレプリカ信号を精度よく生成することができる。
【００８２】
ここで、実施の形態１では、アレーアンテナとパラレル型の干渉キャンセラを組み合わせた無線受信装置について説明した。実施の形態１の無線受信装置ではパラレル型の干渉キャンセラとなっているため、１つのステージ内では、各通信相手について同時並行的に干渉信号が除去される。よって、実施の形態１では、１つのステージ内においては、各ＩＣＵは、そのステージで除去される干渉信号を考慮することなく、受信ウェイトを算出する。
【００８３】
これに対し、本実施形態の無線受信装置は、図６に示すように、アレーアンテナとシリアル型の干渉キャンセラを組み合わせた無線受信装置である。このため、本実施形態の無線受信装置では、１つのステージ内において通信相手毎に順次干渉信号が除去されていく。よって、本実施形態の無線受信装置では、１つのステージ内において各ＩＣＵには干渉信号が順次除去された信号が入力される。
【００８４】
つまり、本実施形態の無線受信装置の各ＩＣＵは、１つのステージ内で順次干渉信号が除去された信号に対して受信ウェイトを算出するため、実施の形態１の無線受信装置の各ＩＣＵに比べ、干渉がより少ない信号に対して受信ウェイトを算出することができる。よって、本実施形態の無線受信装置では、実施の形態１に比べ、指向性パターンおよびレプリカ信号をより精度よく生成できる。これにより、本実施形態の無線受信装置では、実施の形態１に比べ、ステージ数をさらに減らしても高い干渉除去能力を得ることができるので、さらに装置規模を小さくすることができる。
【００８５】
このように、本実施の形態に係る無線受信装置および無線受信方法によれば、１つのステージ内において通信相手毎に順次干渉信号の除去を行い、１つのステージ内において通信相手毎に逐次受信ウェイトを更新するため、指向性パターンおよびレプリカ信号の精度を向上させることができる。よって、本実施の形態に係る無線受信装置および無線受信方法によれば、実施の形態１に比べ、ステージ数をさらに減らしても高い干渉除去能力を得ることができるので、さらに装置規模を小さくすることができる。
【００８６】
なお、上記実施の形態１および２においては、到来方向の推定方法は特に限定されない。到来方向推定ではアンテナ毎のステアリングベクトルＳｋを求めることを目的としているため、上記実施の形態１および２に係る無線受信装置は、ステアリングベクトルＳｋが求まるのならば、いかなる方法を用いてステアリングベクトルＳｋを求めても構わない。例えば、上記実施の形態１および２に係る無線受信装置は、各アンテナで受信された信号と既知信号との相互相関値を算出することによって、ステアリングベクトルＳｋを求めることができる。
【００８７】
また、上記実施の形態１ではアレーアンテナとパラレル型干渉キャンセラとを組み合わせた無線受信装置について説明し、上記実施の形態２ではアレーアンテナとシリアル型干渉キャンセラとを組み合わせた無線受信装置について説明した。しかし、上記実施の形態１および２は、アレーアンテナとシンボルランキング型干渉キャンセラとを組み合わせた無線受信装置にも適用可能である。
【００８８】
また、上記実施の形態１および２に係る無線受信装置を、移動体通信システムにおける移動局装置や基地局装置に適用することが可能である。適用した場合、移動局装置や基地局装置においてアレーアンテナと干渉キャンセラを組み合わせた場合においても、小さい装置規模で、所望信号を高い品質で受信することができる。
【００８９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、アレーアンテナと干渉キャンセラを組み合わせた場合においても、各通信相手に対応するチャネル毎に干渉キャンセラを設けることなく小さい装置規模で、所望信号を高い品質で受信することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る無線受信装置の概略構成を示す要部ブロック図
【図２】本発明の実施の形態１に係る干渉信号除去装置の第１ステージおよび第２ステージのＩＣＵの概略構成を示す要部ブロック図
【図３】本発明の実施の形態１に係る干渉信号除去装置の第３ステージのＩＣＵの概略構成を示す要部ブロック図
【図４】ビームステアリングにより形成される指向性パターン図
【図５】ヌルステアリングにより形成される指向性パターン図
【図６】本発明の実施の形態２に係る無線受信装置の概略構成を示す要部ブロック図
【図７】本発明の実施の形態２に係る無線受信装置の各ＩＣＵで生成される指向性パターンの一例を示す図
【符号の説明】
１０１−１、２  アンテナ
１０２−１〜３  ＩＣＵ
１０４−１、２  加算器
１０５−１、２  加算器
１０６−１〜３  ＩＣＵ
２０３  受信ウェイト算出部
２０４  到来方向推定部
２１１  レプリカ用ウェイト算出部
２１２−１、２  乗算器
６０６−１〜３  ＩＣＵ
【図１】
0003619729.tif 000015
【図２】
0003619729.tif 000016
【図３】
0003619729.tif 000017
【図４】
0003619729.tif 000018
【図５】
0003619729.tif 000019
【図６】
0003619729.tif 000020
【図７】
0003619729.tif 000021