(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の受信器モジュールからなり、該受信器モジュールの各々は複数のレーキ受信器フィンガを含み、さらに、
１組の重みを決定するレーキ結合重み計算装置からなり、該１組の重みのそれぞれの重みが、該レーキ受信器フィンガの各々のレーキ結合掛け算器のそれぞれへ供給され、該レーキ結合重み計算装置は、該受信器モジュールの全ての該レーキ受信器フィンガの全ての出力に応動して、該重みを決定するものであり、さらに、
該受信器モジュールの全ての該レーキ受信器フィンガの全てからの重み付けられた出力を受信する結合器とからなり、該結合器は、該受信器モジュールの全ての該レーキ受信器フィンガの全てからの出力の各々を結合して合成出力を発生し、これにより、該合成出力は該レーキ受信器フィンガの信号対混信／雑音比（ＳＩＮＲ）以上のＳＩＮＲを有することを特徴とする受信器。
【請求項２】
請求項１に記載の受信器であって、複数のダウンコンバータをさらに含み、該受信器モジュールの各々に該ダウンコンバータの異なるそれぞれから信号を供給することを特徴とする受信器。
【請求項３】
請求項１に記載の受信器であって、複数のダウンコンバータと複数のアンテナとをさらに含み、該ダウンコンバータの各々は、ダウンコンバートのために、該アンテナのそれぞれから信号を受信し、該受信器モジュールの各々に該ダウンコンバータの異なるそれぞれからダウンコンバートした信号を供給することを特徴とする受信器。
【請求項４】
請求項１に記載の受信器であって、複数のダウンコンバータをさらに含み、該受信器モジュールの各々のレーキ受信器フィンガの各々に該ダウンコンバータの異なるそれぞれから同じ信号を供給することを特徴とする受信器。
【請求項５】
請求項１に記載の受信器であって、複数のダウンコンバータと複数のアンテナとをさらに含み、該ダウンコンバータの各々は、ダウンコンバートのために、該アンテナのそれぞれから信号を受信し、該受信器モジュールの各々のレーキ受信器フィンガの各々に該ダウンコンバータの異なるそれぞれから同じダウンコンバートした信号を供給することを特徴とする受信器。
【請求項６】
請求項１に記載の受信器において、該レーキ受信器フィンガの各々は、
遅延要素と、
デスプレッダと、
レーキ結合掛け算器とからなることを特徴とする受信器。
【請求項７】
請求項６に記載の受信器において、該レーキ結合重み計算装置は、最大比結合を使用して、各レーキ結合掛け算器に供給する各重みを決定することを特徴とする受信器。
【請求項８】
請求項６に記載の受信器において、該レーキ結合重み計算装置は、
該受信器モジュールの各々の全てのレーキ受信器フィンガの相関関係マトリックスΦ、
デスプレッド信号ベクトルおよび訓練シーケンスの相互相関関係ｐ、及び
ｖ＝Φ−１ｐ（ｖは、該重みの各々を要素として有するベクトル）、
を計算することにより、各レーキ結合掛け算器に供給すべき重みの各々を決定することを特徴とする受信器。
【請求項９】
請求項８に記載の受信器において、該訓練シーケンスが、該受信器に送信されたパイロット信号上に加えられることを特徴とする受信器。
【請求項１０】
請求項８に記載の受信器において、該訓練シーケンスが、該受信器に送信されるフレーム内に含まれることを特徴とする受信器。
【請求項１１】
複数のレーキ受信器フィンガからなり、該複数のレーキ受信器の各々は、遅延要素、デスプレッダおよびレーキ結合掛け算器を含み、さらに、
該レーキ受信器フィンガの出力を一緒に結合する手段とからなり、
該レーキ受信器フィンガのそれぞれの該レーキ結合掛け算器に供給されるそれぞれの重みをその要素とする重みベクトルｖが、
該レーキ受信器フィンガの全ての相関関係マトリックスΦ、
(i) 該レーキ受信器フィンガの各々の該デスプレッダの各々による出力としてその要素が供給されるデスプレッド信号ベクトルと、(ii)訓練シーケンス、との相互相関関係ｐ、及び
ｖ＝Φ−１ｐ、
を計算することにより決定されることを特徴とする受信器。
【請求項１２】
請求項１１に記載の受信器において、該訓練シーケンスが、該受信器に送信されるパイロット信号上に加えられることを特徴とする受信器。
【請求項１３】
請求項１１に記載の受信器において、該訓練シーケンスが、該受信器に送信されるフレーム内に含まれることを特徴とする受信器。
【請求項１４】
請求項１１に記載の受信器であって、複数のダウンコンバータをさらに含み、該レーキ受信器フィンガのグループに該ダウンコンバータの異なるそれぞれから同じ信号を入力として供給することを特徴とする受信器。
【請求項１５】
請求項１１に記載の受信器であって、複数のアンテナをさらに含み、該レーキ受信器フィンガのグループに該アンテナの異なるそれぞれから該受信器で発生した同じ信号を入力として供給することを特徴とする受信器。
【請求項１６】
複数のレーキ受信器フィンガを含む受信器で用いる方法であって、該複数のレーキ受信器フィンガの各々は、(i) 遅延要素、(ii)デスプレッダ、および(iii) レーキ結合掛け算器と、該レーキ受信器フィンガの各々の出力を一緒に結合する結合器とを含み、該方法は、
該レーキ受信器フィンガの全ての相関関係マトリックスΦを決定する段階と、
(i) 該レーキ受信器フィンガの該デスプレッダの各々により出力としてその要素が供給されるデスプレッド信号ベクトルと、(ii)訓練シーケンスと、の間の相互相関関係ｐを計算する段階と、
重みベクトルｖ＝Φ−１ｐを発生する段階と、
重みベクトルｖの各要素を該レーキ受信器フィンガのそれぞれの入力として供給する段階とからなることを特徴とする方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の方法において、該レーキ受信器フィンガの一つが受信した重みベクトル要素の各々を、該レーキ受信器フィンガの該結合掛け算器へ供給することを特徴とする方法。
【請求項１８】
それぞれが出力を発生する複数のレーキ受信器フィンガと、
重みベクトルｖを決定するレーキ結合重み計算装置からなり、該重みベクトルのそれぞれの重みが、該レーキフィンガの各々のレーキ結合掛け算器のそれぞれへ供給され、該レーキ結合重み計算装置は、該受信器の該レーキ受信器フィンガの全ての出力に応動して、該重みを決定するものであり、さらに、
該レーキ受信器フィンガの該出力を一緒に結合する手段とからなり、
該レーキ受信器フィンガの各々は、その出力を、最大比結合を計算することにより決定される前記重みベクトルｖのそれぞれの要素の関数として決定することを特徴とする受信器。
【請求項１９】
請求項１８に記載の受信器において、該結合手段が総和器であることを特徴とする受信器。
【請求項２０】
それぞれが出力を発生する複数のレーキ受信器フィンガと、
該レーキ受信器フィンガの該出力を一緒に結合する手段とからなり、
該レーキ受信器フィンガの各々は、その出力を、重みベクトルｖのそれぞれの要素の関数として決定し、該重みベクトルｖがｖ＝Φ−１ｐを計算することにより決定され、Φは、該レーキ受信器フィンガの全ての相関関係マトリックス、ｐは、(i) 該レーキ受信器フィンガの各々のデスプレッダによって出力としてその要素が供給されるデスプレッド信号ベクトルと、(ii)訓練シーケンスと、の間の相互相関関係であることを特徴とする受信器。
【請求項２１】
請求項２０に記載の受信器において、該結合手段が総和器であることを特徴とする受信器。
【請求項２２】
複数のアンテナと、
複数のダウンコンバータと、
複数の遅延要素と、
複数のデスプレッダと、
複数の掛け算器と、
レーキ結合重み計算装置とからなり、
該遅延要素、該デスプレッダおよび該掛け算器のそれぞれが一緒に結合して、それぞれが出力を発生する複数のレーキ受信器フィンガを形成し、該総和器は該レーキ受信器フィンガの各々からの該出力を結合し、該レーキ結合重み計算装置は、該掛け算器の各々へ入力としてその要素が供給される重みベクトルｖ（ｖはΦ−１ｐに等しい）を発生するものであり、
Φは、(i) 該レーキ受信器フィンガの全ての相関関係マトリックスであり、
ｐは、該レーキ受信器フィンガの該デスプレッダによって出力としてその要素が供給されるデスプレッド信号ベクトルと、(ii)訓練シーケンスと、の間の相互相関関係であることを特徴とする受信器。
【請求項２３】
符号分割多元アクセスレーキ受信器で使用する方法であって、
複数のレーキ受信器フィンガ内の複数のアンテナにより受信した信号をデスプレッドして、デスプレッド信号を発生する段階と、
該デスプレッド信号を加重して、加重デスプレッド信号を発生する段階とからなり、該加重が、該レーキ受信器フィンガ内で、ｖ＝Φ−１ｐを計算することにより決定したベクトルｖの各要素を該レーキ受信器フィンガの各々の重みとして使用して行われ、Φは、該レーキ受信器フィンガの全ての相関関係マトリックスであり、ｐは、(i) 該デスプレッド信号の要素から形成されたデスプレッド信号ベクトルと、(ii)訓練シーケンス、の間の相互相関関係であり、そして
該加重デスプレッド信号を直接結合して、決定統計信号を発生する段階とからなることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の分野】
本発明は、無線通信に関し、特に符号分割多元接続（Ｃｏｄｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ：ＣＤＭＡ）システム用の受信器に関する。
【０００２】
【発目の背景】
複数のアンテナを有する従来技術の符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）受信器は、それぞれが複数のレーキ受信器フィンガ（ｒａｋｅ  ｒｅｃｅｉｖｅｒ  ｆｉｎｇｅｒ）および総和器を含み、それぞれが上記各アンテナの要求を満している、いくつかの独立のレーキ受信器モジュールの出力を結合するために、ビーム形成係数ベクトル、すなわち、重みベクトルを使用する。上記システムにおいては、アンテナの前に位置する受信器モジュールの最適化とは独立して、ビーム形成係数の最適化が行われる。アンテナの前に位置する受信器モジュールの最適化は、上記レーキ受信器モジュールで入手することができる情報だけに基づいて、各レーキ受信器モジュールに対するレーキ掛け算器係数を作成することにより行われる。アンテナの前に位置する受信器モジュールの出力は、ビーム形成係数により加重され、加重された結果は結合され、決定統計信号が発生する。
【０００３】
【発明の概要】
複数のアンテナを使用するＣＤＭＡ受信器の性能は、本発明の原理に従って、少なくとも二つの異なるアンテナが供給するレーキ受信器フィンガからの適当に加重した信号を直接一緒に結合することにより改善することができることが分かっている。すなわち、これらは、二つの異なる受信器モジュール内に存在しており、それぞれのモジュールは従来技術においてはレーキ受信器モジュールと呼ばれていたが、関連総和器を持たず、従来技術のレーキ受信器アーキテクチャと比較すると信号対混信／雑音比（Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｎｏｉｓｅ  Ｒａｔｉｏ：ＳＩＮＲ）が少なくとも同じか、多くの場合、改善された出力を発生する。そうすることにより、ビーム形成係数およびレーキ掛け算器ベクトルの機能は結合され、レーキ受信器の性能を最適化することができる。すなわち、本発明のアーキテクチャにより、各レーキ・フィンガの出力を最適に加重する一つのレーキ結合重みベクトルを発生するために、レーキ掛け算器、およびビーム形成に対する重みの最適化を一緒に行うことができる。本発明の一態様によれば、レーキ結合重みベクトルを決定するために使用する訓練シーケンスをＣＤＭＡパイロット信号で運ばれるビット速度の遅い信号として受信することができる。
【０００４】
【発明の詳細な記述】
下記の説明は、単に本発明の原理を説明するためだけのものである。それ故、当業者なら、本明細書にはっきりと説明または図示していなくても、本発明の原理を実行する種々の装置を考案することができ、それらが本発明の精神および範囲に含まれることを理解することができるだろう。さらに、本明細書に記載するすべての例およびを条件付き文言は、主として読者が本発明の原理およびこの技術を改善するための、発明者によるコンセプトの理解を助けるためだけのものであり、上記の特に記載した例および条件に制限されるものでないと解釈すべきものである。さらに、本明細書の本発明の原理、諸機能および実施形態、並びにその特定の例は、その構造上および機能上の相当物を含むためのものである。さらに、上記相当物は、現在周知の相当物、将来開発される相当物、すなわち、構造が何であれ、同じ機能を行うために開発された任意の要素を含む。
【０００５】
それ故、例えば、当業者なら、本明細書のブロック図は、本発明の原理を実行する例示としての回路の概念図であることを理解することができるだろう。同様に、すなわち、フローチャート、流れ図、状態遷移図、疑似コード等が、コンピュータが読むことができる媒体で、実質的に表わすことができること、コンピュータまたはプロセッサがはっきりと表示されていてもいなくても、このようなコンピュータまたはプロセッサにより実行できる種々のプロセスを表わすことも理解することができるだろう。
【０００６】
「プロセッサ」と表示した機能ブロックを含めて、図面に示す種々の要素の機能は、専用ハードウェア、および適当なソフトウェアに関連するソフトウェアを実行することができるハードウェアを使用することにより入手することができる。プロセッサを使用する場合には、上記諸機能は、１台の専用プロセッサ、１台の共有プロセッサにより、またはその中のいくつかを共有することができる、複数の個々のプロセッサにより入手することができる。さらに、「プロセッサ」または「コントローラ」という用語がはっきりと記載されている場合、この用語がソフトウェアを実行することができるハードウェアだけを指すと解釈すべきではなく、はっきりと記載されていなくても、デジタル信号プロセッサ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｅｒｖｉｃｅ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ：ＤＳＰ）ハードウェア、ソフトウェアを記憶するための読出し専用メモリ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ：ＲＯＭ）、ランダム・アクセス・メモリ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ：ＲＡＭ）および不揮発性記憶装置も暗黙の中に無制限に含むことができると解釈すべきである。この用語は、また従来の、および／または特注の他のハードウェアも含むことができる。同様に、図面に示す任意のスイッチは単に概念上のものである。その機能は、プログラム・ロジック、専用ロジック、プログラム制御および専用ロジックの相互作用、または手動でも実行することができ、特定の技術を、本明細書を読めばもっとはっきり理解することができる実行装置により選択することができる。
【０００７】
特許請求の範囲においては、特定の機能を実行するための手段として表示されている任意の要素は、例えば、ａ）その機能を実行する回路要素の組合せ、または、ｂ）それ故、その機能を実行するために、そのソフトウェアを実行するための適当な回路と組合せて、ファームウェア、マクロコード等を含む任意の形のソフトウェアを含む、その機能を実行する任意の方法を含むことを意図している。上記特許請求の範囲内に定義するように、本発明の本質は、種々の上記手段が供給する機能が特許請求の範囲が記載する方法で組合され、結合されるという点にある。それ故、本出願人は、これらの機能を供給することができるすべての手段を本明細書に記載する手段と同じものであると見なす。
【０００８】
図１は、例示としての符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）無線受信器１０３である。この受信器は、無線ターミナルまたは基地局で使用することができる。受信器１０３は、本発明の原理に従って配置された、いわゆる、二次元「レーキ」受信器である。図１の受信器１０３のこれらの部分は従来のものであるので簡単に説明する。
【０００９】
受信器１０３は、ａ）Ｐ個のアンテナ１５１、ｂ）Ｐ個のダウンコンバータ１５３、ｃ）Ｐ個の受信器モジュール１５２、ｄ）レーキ結合計算装置１６９を含む。各受信器モジュール１５２は、Ｌレーキ受信器フィンガ１５５を含む。各レーキ受信器フィンガ１５５は、遅延要素１５７の中の一つ、デスプレッダ１５８の中の一つ、およびレーキ結合掛け算器１６３の中の一つを含む。各デスプレッダ１５８は、インテグレータ１６１の中の一つに接続しているチップ掛け算器１５９の中の一つを含む。
【００１０】
各アンテナ１５１は、そこに送られてくる無線信号を受信する。各ダウンコンバータ１５３は、アンテナ１５１の中の各関連アンテナが受信する無線信号をベースバンドにダウンコンバートする。その後で、ダウンコンバータ１５３の中の一つが発生するベースバンド信号は、受信モジュール１５２の関連各モジュール内の各受信器フィンガ１５５に供給される。本発明の原理に従って、従来技術とは対照的に、各受信器モジュール１５２のすべてのＬレーキ受信器フィンガ１５５は、結合装置１６５に接続している。
【００１１】
図２は、本発明の原理に従って、すべてのＰ個の受信器モジュール１５２のすべてのＬレーキ受信器フィンガ１５５の出力を結合するために、受信器１０３が必要とする重みを発生するレーキ結合重み計算装置１６９（図１）が実行する例示としてのプロセスである。このプロセスは、新しい信号を受信し、新しいフレームに対して使用するレーキ結合重みベクトルを決定する必要がある場合に、ステップ２０１（図２）からスタートする。
【００１２】
各受信フレームは、レーキ結合重みベクトルを決定する際に使用するための訓練シーケンスを含むことができることに留意されたい。そうである場合には、訓練シーケンスをフレーム内の任意の場所に設置することができる。各ダウンコンバータ１５３からの受信信号を記憶しない従来のＣＤＭＡの実施形態の場合には、フレームで訓練シーケンスから発生する重みベクトルは、それが計算される時間から１フレーム時間の間に使用される。ＣＤＭＡの非連続フレーム・タイプを使用する場合には、訓練シーケンスをフレームの始めに使用するのが有利である。別の方法としては、各ダウンコンバータ１５３からの受信信号を使用することができる場合には、訓練シーケンスを後でそこから抽出することができる。その後で、抽出した訓練シーケンスを使用して、レーキ結合重みベクトルが決定され、決定したレーキ結合重みベクトルは、そのフレーム内に含まれる情報の残りを決定するために記憶した信号に適用される。
【００１３】
次に、ステップ２０３においては、従来の方法により、各レーキ受信器フィンガ１５５（図１）に対する遅延が決定される。その後で、ステップ２０５においては、各フィンガのところの受信信号は、従来の方法により、インテグレータ１６１に接続しているチップ掛け算器１５９を使用して、デスプレッダ１５８によりデスプレッドされる。すべての受信器モジュール１５２のすべてのフィンガの相関関係マトリックスΦは、ステップ２０７において、
【数１】
0003634696.tif 000002
により計算される。ここで、Ｎは、訓練シーケンスの長さであり、ｘｉは、その要素が、訓練シーケンスのｉ番目の記号のところの、各インテグレータ１６１の出力である、デスプレッド信号ベクトルであり、Ｈは、ベクトルまたはマトリックスの複素共役交差であるエルミートである。
【００１４】
ステップ２０９においては、デスプレッド信号ベクトルｘおよび訓練シーケンスの相互相関関係ｐが、
【数２】
0003634696.tif 000003
より決定される。ここで、ｄｉは訓練シーケンスのｉ番目の記号である。その要素が、各レーキ結合掛け算器１６３に供給される種々の重みである、受信レーキ結合重みベクトルｖは、下記式により計算される。
【数３】
0003634696.tif 000004
【００１５】
その後で、そこから特定の受信ビットが決定される、決定統計信号であるレーキ受信器の出力を形成するために、例えば、総和器のような結合装置１６５により加重信号が結合される。その後で、このプロセスは、ステップ２１５において抜け出る。
【００１６】
訓練シーケンスは、本発明の一態様に従って、ＣＤＭＡパイロット信号上でビット速度が遅い信号として適用される。例えば、無線ターミナルまたは基地局の受信器で使用される個々のレーキ受信器は、それがその上を通過するチャネル、すなわち、パイロット・チャネルにより影響を受けた状態の訓練シーケンスを抽出し、例えば、現在のフレームに対するようなレーキ結合重みベクトルを決定する際に使用するためにそれを供給する。このプロセスは有用である。何故なら、ａ）従来は、複数のレーキ受信器は、各受信器に配置されていたからであり、ｂ）パイロット信号およびフレームは、両方とも同じ物理的チャネルを通過し、それにより同じ影響を蒙るからである。このプロセスの利点は、フレームのどのビットも訓練シーケンス上で浪費されず、そのため、システムの容量にさらに余裕ができることである。
【００１７】
本発明の他の実施形態の場合には、例えば、最大比結合のような他のタイプの従来の結合を行うことにより、重みベクトルを入手することができる。従来の結合方法を使用しても、最適な性能を得ることはできないが、本発明のアーキテクチャと一緒にある種の従来の最大結合方法を使用すれば、従来技術のレーキ受信器と比較した場合、性能を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理に従って配置された例示としてのコードいわゆる二次元「レーキ」受信器である。
【図２】すべての受信器モジュールのレーキ受信器フィンガの出力を結合するために、図１の受信器が必要とする重みを発生するための、図１のレーキ結合重み計算装置が行う例示としてのプロセスである。
【図１】
0003634696.tif 000005
【図２】
0003634696.tif 000006