(57)【要約】【課題】  サブ・アレイ・グルーピングされた適応配列アンテナを利用してビーム形成およびダイバーシティ利得を提供する無線フェ−ディングチャンネル復調器、これを備えた移動通信受信システムおよびその方法を提供する。【解決手段】  サブ・アレイ・グルーピングされた適応配列アンテナを利用してビーム形成およびダイバーシティ利得を結合することによって、無線フェ−ディングチャンネル環境で他の角度から入射する他使用者端末局の干渉を除去する無線フェ−ディングチャンネル復調器である。したがって、フェ−ディングに強靭な特性とサブ・アレイ・グルーピングされたアンテナ各々で得られるビーム形成特性とによって高いＳＩＮＲを得られ、アンテナの数が端末局使用者の数より少ない場合にも高いＳＩＮＲを得られる。このような無線フェ−ディングチャンネル復調器は、基地局や端末局のような移動通信情報を受信するあらゆるシステムに使用されうる。【選択図】      図２
2005027268.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サブ・アレイ・グルーピングされたアナログ通信信号を受信して、サブ・アレイ・グループ各々で前記アナログ通信信号各々をデジタル入力信号に変換して、加重値ベクトルの元素各々をそれに対応するデジタル入力信号と乗算して出力する信号を前記サブ・アレイ・グループ各々ごとに合算したダイバーシティビームの形成信号を生成するダイバーシティビーム形成部と、
前記サブ・アレイ・グループ各々で前記デジタル入力信号のうち代表とする何れか一つのデジタル入力信号についてのサイズおよび位相をそれに対応するダイバーシティビーム形成信号と乗算して出力する信号サイズおよび位相処理部と、
前記信号サイズおよび位相処理部から出力される信号を全て合算して最終ビーム形成信号を出力する最終ビーム出力部と、
前記デジタル入力信号から前記加重値ベクトルを計算して出力し、前記サブ・アレイ・グループ各々で前記デジタル入力信号のうち代表とする何れか一つのデジタル入力信号を選択し、前記選択されたデジタル入力信号についてのサイズおよび位相を計算して出力する加重値ベクトル計算部と、を備える、
ことを特徴とする無線フェ−ディングチャンネル復調器。
【請求項２】
前記ダイバーシティビーム形成部は、
前記サブ・アレイ・グループ各々で前記アナログ通信信号各々をデジタル入力信号に変換し、前記加重値ベクトルの元素各々とそれに対応するデジタル入力信号を利用して前記ダイバーシティビーム形成信号を生成する多数のビーム形成器を備え、
前記ビーム形成器各々は、
前記サブ・アレイ・グループのうち何れか一つで前記アナログ通信信号各々をデジタル入力信号に変換して出力するＤＡ変換器と、
前記加重値ベクトルの元素のうち前記ＤＡ変換器が属するサブ・アレイ・グループに対応する加重値ベクトルの元素各々をそれに対応するデジタル入力信号と乗算して出力する乗算器と、
前記乗算器から出力される信号を合算して前記ダイバーシティビーム形成信号のうち何れか一つを出力する合算器と、を備える、
ことを特徴とする請求項１に記載の無線フェ−ディングチャンネル復調器。
【請求項３】
前記サブ・アレイ・グループは、
無線フェ−ディングチャンネル信号を受信するアンテナが多数のサブ・アレイにグルーピングされる時のグループであり、前記サブ・アレイ・グループ各々に属するアンテナの間隔は前記グルーピングされたアンテナグループの間隔より狭い、
ことを特徴とする請求項１に記載の無線フェ−ディングチャンネル復調器。
【請求項４】
前記加重値ベクトルは、
【数１】
2005027268.tif 000009
ここで、ｕｍＬは第ｍグループの第Ｌデジタル入力信号、Ｅ[]は平均値、ｗｍ,optは第ｍグループの加重値ベクトル、ｓｍ１は第ｍグループの代表デジタル入力信号の到達角を利用した方向性ベクトル、
によって計算される、ことを特徴とする請求項１に記載の無線フェ−ディングチャンネル復調器。
【請求項５】
割当てられた無線フェ−ディングチャンネルから無線空中波を受信するサブ・アレイ・グルーピングされたアンテナと、
前記アンテナから受信された空中波各々からアナログ通信信号を抽出して、サブ・アレイ・グルーピングされたアナログ通信信号を出力するＲＦモジュールと、
前記サブ・アレイ・グルーピングされたアナログ通信信号を受信して、サブ・アレイ・グループ各々で前記アナログ通信信号各々をデジタル入力信号に変換し、このように変換されたデジタル入力信号から計算される加重値ベクトルの元素各々とそれに対応するデジタル入力信号とを利用してダイバーシティビーム形成信号を生成し、前記サブ・アレイ・グループ各々で前記デジタル入力信号のうち代表とする何れか一つのデジタル入力信号についてのサイズと位相、およびそれに対応するダイバーシティビーム形成信号を利用して最終ビーム形成信号を出力する無線フェ−ディングチャンネル復調器と、を備える、ことを特徴とする移動通信受信システム。
【請求項６】
前記移動通信受信システムは、
前記最終ビーム形成信号を処理して前記割当てられた無線フェ−ディングチャンネルを使用する端末局相互間の無線通信を中継する中継処理器をさらに備える、
ことを特徴とする請求項５に記載の移動通信受信システム。
【請求項７】
前記移動通信受信システムは、
前記最終ビーム形成信号を処理して使用者端末局のディスプレイ装置を駆動するディスプレイ信号を出力するディスプレイ信号出力器をさらに備える、
ことを特徴とする請求項５に記載の動通信受信システム
【請求項８】
前記無線フェ−ディングチャンネル復調器は、
前記サブ・アレイ・グルーピングされたアナログ通信信号を受信して、前記サブ・アレイ・グループ各々で前記アナログ通信信号各々をデジタル入力信号に変換し、加重値ベクトルの元素各々をそれに対応するデジタル入力信号と乗算して出力する信号を前記サブ・アレイ・グループ各々ごとに合算したダイバーシティビーム形成信号を生成するダイバーシティビーム形成部と、
前記サブ・アレイ・グループ各々で前記デジタル入力信号のうち代表とする何れか一つのデジタル入力信号についてのサイズおよび位相をそれに対応するダイバーシティビーム形成信号と乗算して出力する信号サイズおよび位相処理部と、
前記信号サイズおよび位相処理部から出力される信号を全て合算して最終ビーム形成信号を出力する最終ビーム出力部と、
前記デジタル入力信号から前記加重値ベクトルを計算して出力し、前記サブ・アレイ・グループ各々で前記デジタル入力信号のうち代表とする何れか一つのデジタル入力信号を選択して、前記選択されたデジタル入力信号についてのサイズおよび位相を計算して出力する加重値ベクトル計算部と、を備える、
ことを特徴とする請求項５に記載の移動通信受信システム。
【請求項９】
前記ダイバーシティビーム形成部は、
前記サブ・アレイ・グループ各々で前記アナログ通信信号各々をデジタル入力信号に変換し、前記加重値ベクトルの元素各々とそれに対応するデジタル入力信号とを利用して前記ダイバーシティビーム形成信号を生成する多数のビーム形成器を備え、
前記ビーム形成器各々は、
前記サブ・アレイ・グループのうち何れか一つで前記アナログ通信信号各々をデジタル入力信号に変換して出力するＤＡ変換器と、
前記加重値ベクトルの元素のうち前記ＤＡ変換器が属するサブ・アレイ・グループに対応する加重値ベクトルの元素各々をそれに対応するデジタル入力信号と乗算して出力する乗算器と、
前記乗算器から出力される信号を合算して前記ダイバーシティビーム形成信号のうち何れか一つを出力する合算器と、を備える、
ことを特徴とする請求項８に記載の移動通信受信システム。
【請求項１０】
前記サブ・アレイ・グルーピングされたアンテナは、
前記サブ・アレイ・グループ各々に属するアンテナが配列された間隔が、前記グルーピングされたアンテナグループが配列された間隔より狭いアンテナで構成される、
ことを特徴とする請求項５に記載の移動通信受信システム。
【請求項１１】
サブ・アレイ・グルーピングされたアナログ通信信号を受信して、サブ・アレイ・グループ各々で前記アナログ通信信号各々をデジタル入力信号に変換し、加重値ベクトルの元素各々をそれに対応するデジタル入力信号と乗算して出力する信号を前記サブ・アレイ・グループ各々ごとに合算したダイバーシティビーム形成信号を生成するダイバーシティビーム形成段階と、
前記サブ・アレイ・グループ各々で前記デジタル入力信号のうち代表とする何れか一つのデジタル入力信号についてのサイズおよび位相をそれに対応するダイバーシティビーム形成信号と乗算して出力する信号サイズおよび位相処理段階と、
前記信号サイズおよび位相処理段階から出力される信号を全て合算して最終ビーム形成信号を出力する最終ビーム出力段階と、
前記デジタル入力信号から前記加重値ベクトルを計算して出力し、前記デジタル入力信号のうち代表とする何れか一つのデジタル入力信号を選択して、前記選択されたデジタル入力信号についてのサイズおよび位相を計算して出力する加重値ベクトル計算段階と、を備える、ことを特徴とする無線フェ−ディングチャンネル復調方法。
【請求項１２】
前記ダイバーシティビーム形成段階は、
前記サブ・アレイ・グループ各々で前記アナログ通信信号各々をデジタル入力信号に変換し、前記加重値ベクトルの元素各々とそれに対応するデジタル入力信号を利用して前記ダイバーシティビーム形成信号を生成するビーム形成段階を備え、
前記ビーム形成段階各々は、
前記サブ・アレイ・グループのうち何れか一つで前記アナログ通信信号各々をデジタル入力信号に変換して出力するＤＡ変換段階と、
前記加重値ベクトルの元素のうち前記ＤＡ変換段階が属するサブ・アレイ・グループに対応する加重値ベクトルの元素各々をそれに対応するデジタル入力信号と乗算して出力する乗算段階と、
前記乗算段階から出力される信号を合算して前記ダイバーシティビーム形成信号のうち何れか一つを出力する合算段階と、を備える、
ことを特徴とする請求項１１に記載の無線フェ−ディングチャンネル復調方法。
【請求項１３】
前記サブ・アレイ・グループは、
無線フェ−ディングチャンネル信号を受信するアンテナが多数のサブ・アレイにグルーピングされる時のグループであり、前記サブ・アレイ・グループ各々に属するアンテナの間隔は前記グルーピングされたアンテナグループの間隔より狭い、
ことを特徴とする請求項１１に記載の無線フェ−ディングチャンネル復調方法。
【請求項１４】
前記加重値ベクトルは、
【数２】
2005027268.tif 000010
ここで、ｕｍＬは第ｍグループの第Ｌデジタル入力信号、Ｅ[]は平均値、ｗｍ,optは第ｍグループの加重値ベクトル、ｓｍ１は第ｍグループの代表デジタル入力信号の到達角を利用した方向性ベクトル、
によって計算される、ことを特徴とする請求項１１に記載の無線フェ−ディングチャンネル復調方法。
【請求項１５】
サブ・アレイ・グルーピングされたアンテナが割当てられた無線フェ−ディングチャンネルから無線空中波を受信する受信信号グルーピング段階と、
前記アンテナから受信された空中波各々からアナログ通信信号を抽出し、サブ・アレイ・グルーピングされたアナログ通信信号を出力するＲＦモジュール処理段階と、
前記サブ・アレイ・グルーピングされたアナログ通信信号を受信して、サブ・アレイ・グループ各々で前記アナログ通信信号各々をデジタル入力信号に変換し、このように変換されたデジタル入力信号から計算される加重値ベクトルの元素各々とそれに対応するデジタル入力信号を利用してダイバーシティビーム形成信号を生成し、前記サブ・アレイ・グループ各々で前記デジタル入力信号のうち代表とする何れか一つのデジタル入力信号についてのサイズと位相、およびそれに対応するダイバーシティビーム形成信号を利用して最終ビーム形成信号を出力する無線フェ−ディングチャンネル復調段階と、を備える、ことを特徴とする移動通信受信方法。
【請求項１６】
前記移動通信受信方法は、
前記最終ビーム形成信号を処理して前記割当てられた無線フェ−ディングチャンネルを使用する端末局相互間の無線通信を中継する中継処理段階をさらに備える、
ことを特徴とする請求項１５に記載の移動通信受信方法。
【請求項１７】
前記移動通信受信方法は、
前記最終ビーム形成信号を処理して使用者端末局のディスプレイ装置を駆動するディスプレイ信号を出力するディスプレイ信号出力段階をさらに備える、
ことを特徴とする請求項１５に記載の移動通信受信方法。
【請求項１８】
前記無線フェ−ディングチャンネル復調段階は、
前記サブ・アレイ・グルーピングされたアナログ通信信号を受信して、前記サブ・アレイ・グループ各々で前記アナログ通信信号各々をデジタル入力信号に変換し、加重値ベクトルの元素各々をそれに対応するデジタル入力信号と乗算して出力する信号を前記サブ・アレイ・グループ各々ごとに合算したダイバーシティビーム形成信号を生成するダイバーシティビーム形成段階と、
前記サブ・アレイ・グループ各々で前記デジタル入力信号のうち代表とする何れか一つのデジタル入力信号についてのサイズおよび位相をそれに対応するダイバーシティビーム形成信号と乗算して出力する信号サイズおよび位相処理段階と、
前記信号サイズおよび位相処理段階から出力される信号を全て合算して最終ビーム形成信号を出力する最終ビーム出力段階と、
前記デジタル入力信号から前記加重値ベクトルを計算して出力して前記デジタル入力信号のうち代表とする何れか一つのデジタル入力信号を選択して、前記選択されたデジタル入力信号についてのサイズおよび位相を計算して出力する加重値ベクトル計算段階と、を備える、ことを特徴とする請求項１５に記載の移動通信受信方法。
【請求項１９】
前記ダイバーシティビーム形成段階は、
前記サブ・アレイ・グループ各々で前記アナログ通信信号各々をデジタル入力信号に変換し、前記加重値ベクトルの元素各々とそれに対応するデジタル入力信号を利用して前記ダイバーシティビーム形成信号を生成するビーム形成段階を備え、
前記ビーム形成段階各々は、
前記サブ・アレイ・グループのうち何れか一つで前記アナログ通信信号各々をデジタル入力信号に変換して出力するＤＡ変換段階と、
前記加重値ベクトルの元素のうち前記ＤＡ変換段階が属するサブ・アレイ・グループに対応する加重値ベクトルの元素各々をそれに対応するデジタル入力信号と乗算して出力する乗算段階と、
前記乗算段階から出力される信号を合算して前記ダイバーシティビーム形成信号のうち何れか一つを出力する合算段階と、を備える、
ことを特徴とする請求項１８に記載の移動通信受信方法。
【請求項２０】
前記サブ・アレイ・グルーピングされたアンテナは、
前記サブ・アレイ・グループ各々に属するアンテナが配列された間隔が、前記グルーピングされたアンテナグループが配列された間隔より狭いアンテナで構成される、
ことを特徴とする請求項１５に記載の移動通信受信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は移動通信受信システムに係り、特に無線フェ−ディングチャンネル環境で適応配列アンテナを利用したビーム形成、およびダイバーシティ結合システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
適応配列アンテナを利用するビーム形成システムは、軍事用レーダに使われる移動通信システムの一分野であって、システムの容量が他使用者の干渉信号に左右されるＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）システムで多くの容量増加を得られる。したがって、このようなビーム形成システムは、３世帯移動通信システムとして跳躍している。一般的なビーム形成システムについては、特許文献１によく現れている。
【０００３】
図１は、従来のビーム形成システムの無線フェ−ディングチャンネルモデルである。図１を参照すれば、これは、適応配列アンテナが設置されている基地局ＢＳの受信システムが目標端末局ＭＳ１から通信情報を受信する時、他使用者の端末局ＭＳ２による信号干渉や反射ソースＣ、Ｄによる信号干渉を示すモデルである。ここで、端末局は、携帯電話、無線ランカード、または車両用ナビゲーションシステムのような無線フェ−ディングチャンネルで無線通信できる全てのシステムである。一般的に、ビーム形成システムは、数十のアンテナが一定の間隔に配列される適応配列アンテナを利用して、無線フェ−ディングチャンネル環境に適応する。これにより、目標端末局ＭＳ１に対して他の角度から入射する多くの干渉信号を除去することによって、大きい信号対雑音比（ＳＩＮＲ：Ｓｉｇｎａｌ  ａｎｄ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ−ｔｏ−Ｎｏｉｓｅ  Ｒａｔｉｏ）を得られる。
【０００４】
しかし、このような移動通信システムの性能は、他の使用者端末局の干渉信号だけでなく、多くの反射ソースから起因する無線チャンネルの多重経路によって発生するフェ−ディング効果によって、多くの影響を受ける。図１で基地局ＢＳに受信された目標信号のビーム形成形態Ａは、フェ−ディング効果によって干渉信号から形成される干渉ビームＢの影響を受ける。すなわち、図１のように適応配列アンテナを利用するビーム形成システムは、比較的遠い距離にある反射ソースＣ、Ｄから反射されて入る干渉信号を除去することによって、フェ−ディングをある程度減衰させるが、ビーム形成のためのこのような適応配列アンテナによってだけでは、フェ−ディング効果を減らすのには限界がある。なぜなら、都心地のような環境下にあるほとんどの移動通信システムの基地局および端末局の通信構造では、基地局が高い所に位置し、端末局は基地局に比べて顕著に低い所に位置するので、端末局から伝送した信号のほとんどが端末局の近くで反射され、ここで反射された信号は、基地局に入射される時、非常に狭い到達角（ＤＯＡ：Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ  Ｏｆ  Ａｒｒｉｖａｌ）を有するためである。
【０００５】
したがって、従来のビーム形成システムで形成される目標信号のビームＡでは、このような反射信号各々による到達角が区分されないので、このような反射波は位相干渉を起こし、短い時間に急激な信号の変動を起こるフェ−ディング効果が克服できない、という問題点がある。また、従来のビーム形成システムでは、アンテナの数が端末局使用者の数より少ない場合に、自由度（ＤＯＦ：Ｄｅｇｒｅｅ−Ｏｆ−Ｆｒｅｅｄｏｍ）の減少効果によって、ＳＩＮＲを減少させる問題点もある。
【特許文献１】米国特許“ＵＳ６，３３６，０３３”
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする技術的課題は、サブ・アレイ・グルーピングされた適応配列アンテナを利用して、ビーム形成およびダイバーシティ利得を結合することによって、無線フェ−ディングチャンネル環境で他の角度から入射する他使用者端末局の干渉を除去し、フェ−ディングに強靭な特性とサブ・アレイ・グルーピングされたアンテナ各々で得られるビーム形成特性とによって高いＳＩＮＲを得られ、アンテナの数が端末局使用者の数より少ない場合にも高いＳＩＮＲを得られる無線フェ−ディングチャンネル復調器、および移動通信受信システムを提供することである。
本発明が解決しようとする他の技術的課題は、サブ・アレイ・グルーピングされた適応配列アンテナを利用してビーム形成およびダイバーシティ利得を結合することによって、無線フェ−ディングチャンネル環境で他の角度から入射する他使用者端末局の干渉を除去し、フェ−ディングに強靭な特性とサブ・アレイ・グルーピングされたアンテナ各々で得られるビーム形成特性とによって高いＳＩＮＲを得られ、アンテナの数が端末局使用者の数より少ない場合にも高いＳＩＮＲを得られる無線フェ−ディングチャンネル復調方法、および移動通信受信方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を達成するための本発明による無線フェ−ディングチャンネル復調器は、ダイバーシティビーム形成部、信号サイズおよび位相処理部、最終ビーム出力部、および加重値ベクトル計算部を備える。前記ダイバーシティビーム形成部は、サブ・アレイ・グルーピングされたアナログ通信信号を受信して、サブ・アレイ・グループ各々で前記アナログ通信信号各々をデジタル入力信号に変換し、加重値ベクトルの元素各々をそれに対応するデジタル入力信号と乗算して出力する信号を前記サブ・アレイ・グループ各々ごとに合算したダイバーシティビーム形成信号を生成する。前記信号サイズおよび位相処理部は前記サブ・アレイ・グループ各々で前記デジタル入力信号のうち代表とする何れか一つのデジタル入力信号についてのサイズおよび位相をそれに対応するダイバーシティビーム形成信号と乗算して出力する。前記最終ビーム出力部は前記信号サイズおよび位相処理部から出力される信号を全て合算して最終ビーム形成信号を出力する。前記加重値ベクトル計算部は前記デジタル入力信号から前記加重値ベクトルを計算して出力し、前記サブ・アレイ・グループ各々で前記デジタル入力信号のうち代表とする何れか一つのデジタル入力信号を選択して、前記選択されたデジタル入力信号についてのサイズおよび位相を計算して出力する。
【０００８】
前記ダイバーシティビーム形成部は、前記サブ・アレイ・グループ各々で前記アナログ通信信号各々をデジタル入力信号に変換し、前記加重値ベクトルの元素各々とそれに対応するデジタル入力信号とを利用して前記ダイバーシティビーム形成信号を生成する多数のビーム形成器を備え、前記ビーム形成器各々は、ＤＡ変換器、乗算器、および合算器を備える。前記ＤＡ変換器は前記サブ・アレイ・グループのうち何れか一つで前記アナログ通信信号各々をデジタル入力信号に変換して出力する。前記乗算器は、前記加重値ベクトルの元素のうち前記ＤＡ変換器が属するサブ・アレイ・グループに対応する加重値ベクトルの元素各々を、それに対応するデジタル入力信号と乗算して出力する。前記合算器は、前記乗算器から出力される信号を合算して前記ダイバーシティビーム形成信号のうち何れか一つを出力する。
【０００９】
前記サブ・アレイ・グループは、無線フェ−ディングチャンネル信号を受信するアンテナが多数のサブ・アレイでグルーピングされる時のグループであり、前記サブ・アレイ・グループ各々に属するアンテナの間隔は、前記グルーピングされたアンテナグループの間隔より狭いことを特徴とする。前記加重値ベクトルは、
【００１０】
【数１】
2005027268.tif 000003
（ここで、ｕｍＬは第ｍグループの第Ｌデジタル入力信号、Ｅ［ ］は平均値、ｗｍ,optは第ｍグループの加重値ベクトル、ｓｍ１は第ｍグループの代表デジタル入力信号の到達角を利用した方向性ベクトル）
によって計算されることを特徴とする。
【００１１】
上記の課題を達成するための本発明による移動通信受信システムは、サブ・アレイ・グルーピングされたアンテナ、ＲＦモジュール、および無線フェ−ディングチャンネル復調器を備える。
前記サブ・アレイ・グルーピングされたアンテナは、割当てられた無線フェ−ディングチャンネルから無線空中波を受信する。
前記ＲＦモジュールは、前記アンテナから受信された空中波各々からアナログ通信信号を抽出して、サブ・アレイ・グルーピングされたアナログ通信信号を出力する。
【００１２】
前記無線フェ−ディングチャンネル復調器は、前記サブ・アレイ・グルーピングされたアナログ通信信号を受信して、サブ・アレイ・グループ各々で前記アナログ通信信号各々をデジタル入力信号に変換し、このように変換されたデジタル入力信号から計算される加重値ベクトルの元素各々とそれに対応するデジタル入力信号を利用してダイバーシティビーム形成信号を生成し、前記サブ・アレイ・グループ各々で前記デジタル入力信号のうち代表とする何れか一つのデジタル入力信号についてのサイズと位相、およびそれに対応するダイバーシティビーム形成信号を利用して最終ビーム形成信号を出力する。
【００１３】
前記移動通信受信システムは、前記最終ビーム形成信号を処理して前記割当てられた無線フェ−ディングチャンネルを使用する端末局相互間の無線通信を中継する中継処理器をさらに備えうる。または、前記移動通信受信システムは、前記最終ビーム形成信号を処理して使用者端末局のディスプレイ装置を駆動するディスプレイ信号を出力するディスプレイ信号出力器をさらに備えうる。
【００１４】
前記無線フェ−ディングチャンネル復調器は、ダイバーシティビーム形成部、信号サイズおよび位相処理部、最終ビーム出力部、および加重値ベクトル計算部を備える。前記ダイバーシティビーム形成部は、前記サブ・アレイ・グルーピングされたアナログ通信信号を受信して、前記サブ・アレイ・グループ各々で前記アナログ通信信号各々をデジタル入力信号に変換し、加重値ベクトルの元素各々をそれに対応するデジタル入力信号と乗算して出力する信号を前記サブ・アレイ・グループ各々ごとに合算したダイバーシティビーム形成信号を生成する。前記信号サイズおよび位相処理部は、前記サブ・アレイ・グループ各々で前記デジタル入力信号のうち代表とする何れか一つのデジタル入力信号についてのサイズおよび位相をそれに対応するダイバーシティビーム形成信号と乗算して出力する。前記最終ビーム出力部は、前記信号サイズおよび位相処理部から出力される信号を全て合算して最終ビーム形成信号を出力する。前記加重値ベクトル計算部は、前記デジタル入力信号から前記加重値ベクトルを計算して出力して、前記サブ・アレイ・グループ各々で前記デジタル入力信号のうち代表とする何れか一つのデジタル入力信号を選択し、前記選択されたデジタル入力信号についてのサイズおよび位相を計算して出力する。
【００１５】
前記サブ・アレイ・グルーピングされたアンテナは、前記サブ・アレイ・グループ各々に属するアンテナが配列された間隔が、前記グルーピングされたアンテナグループが配列された間隔より狭いアンテナで構成されたことを特徴とする。
【００１６】
上記の他の課題を達成するための本発明による無線フェ−ディングチャンネル復調方法は、次のような段階を備える。すなわち、本発明による無線フェ−ディングチャンネル復調方法はサブ・アレイ・グルーピングされたアナログ通信信号を受信して、サブ・アレイ・グループ各々で前記アナログ通信信号各々をデジタル入力信号に変換し、加重値ベクトルの元素各々をそれに対応するデジタル入力信号と乗算して出力する信号を前記サブ・アレイ・グループ各々ごとに合算したダイバーシティビーム形成信号を生成するダイバーシティビーム形成段階と、前記サブ・アレイ・グループ各々で前記デジタル入力信号のうち代表とする何れか一つのデジタル入力信号についてのサイズおよび位相をそれに対応するダイバーシティビーム形成信号と乗算して出力する信号サイズおよび位相処理段階と、前記信号サイズおよび位相処理段階から出力される信号を全て合算して最終ビーム形成信号を出力する最終ビーム出力段階と、前記デジタル入力信号から前記加重値ベクトルを計算して出力して、前記デジタル入力信号のうち代表とする何れか一つのデジタル入力信号を選択し、前記選択されたデジタル入力信号についてのサイズおよび位相を計算して出力する加重値ベクトル計算段階と、を備えることを特徴とする。
【００１７】
上記の他の課題を達成するための本発明による移動通信受信方法は、次のような段階を備える。すなわち、本発明による移動通信受信方法は、サブ・アレイ・グルーピングされたアンテナが割当てられた無線フェ−ディングチャンネルから無線空中波を受信する受信信号グルーピング段階と、前記アンテナから受信された空中波各々からアナログ通信信号を抽出して、サブ・アレイ・グルーピングされたアナログ通信信号を出力するＲＦモジュール処理段階と、前記サブ・アレイ・グルーピングされたアナログ通信信号を受信して、サブ・アレイ・グループ各々で前記アナログ通信信号各々をデジタル入力信号に変換して、このように変換されたデジタル入力信号から計算される加重値ベクトルの元素各々とそれに対応するデジタル入力信号を利用してダイバーシティビーム形成信号を生成し、前記サブ・アレイ・グループ各々で前記デジタル入力信号のうち代表とする何れか一つのデジタル入力信号についてのサイズと位相、およびそれに対応するダイバーシティビーム形成信号を利用して最終ビーム形成信号を出力する無線フェ−ディングチャンネル復調段階と、を備えることを特徴とする。
【００１８】
前記無線フェ−ディングチャンネル復調段階は、前記サブ・アレイ・グルーピングされたアナログ通信信号を受信して、前記サブ・アレイ・グループ各々で前記アナログ通信信号各々をデジタル入力信号に変換し、加重値ベクトルの元素各々をそれに対応するデジタル入力信号と乗算して出力する信号を前記サブ・アレイ・グループ各々ごとに合算したダイバーシティビーム形成信号を生成するダイバーシティビーム形成段階と、前記サブ・アレイ・グループ各々で前記デジタル入力信号のうち代表とする何れか一つのデジタル入力信号についてのサイズおよび位相をそれに対応できるダイバーシティビーム形成信号と乗算して出力する信号サイズおよび位相処理段階と、前記信号サイズおよび位相処理段階から出力される信号を全て合算して最終ビーム形成信号を出力する最終ビーム出力段階と、前記デジタル入力信号から前記加重値ベクトルを計算して出力し、前記デジタル入力信号のうち代表とする何れか一つのデジタル入力信号を選択して、前記選択されたデジタル入力信号についてのサイズおよび位相を計算して出力する加重値ベクトル計算段階と、を備えることを特徴とする。
【００１９】
前記サブ・アレイ・グルーピングされたアンテナは、前記サブ・アレイ・グループ各々に属するアンテナが配列された間隔が、前記グルーピングされたアンテナグループが配列された間隔より狭いアンテナで構成されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明による無線フェ−ディングチャンネル復調器は、サブ・アレイ・グルーピングされた適応配列アンテナを利用してビーム形成およびダイバーシティ利得を結合することによって、無線フェ−ディングチャンネル環境で他の角度から入射する他使用者端末局の干渉を除去する。したがって、フェ−ディングに強靭な特性とサブ・アレイ・グルーピングされたアンテナ各々で得られるビーム形成特性とによって高いＳＩＮＲを得られ、アンテナの数が端末局使用者の数より少ない場合にも高いＳＩＮＲを得られる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明と本発明の動作上の利点、および本発明の実施によって達成される目的を十分に理解するためには、本発明の望ましい実施例を例示する添付図面および添付図面に記載された内容を参照しなければならない。
以下、添付した図面に基づいて、本発明の望ましい実施例を説明することによって、本発明を詳細に説明する。各図面に示した同じ参照符号は同じ部材を表す。
【００２２】
図２は、本発明の一実施例による無線フェ−ディングチャンネル復調器を備える移動通信受信システムのブロック図である。
図３は、図２のサブ・アレイ・グルーピングされたアンテナ２００、ＲＦモジュール３００、および無線フェ−ディングチャンネル復調器４００の具体的なブロック図である。
【００２３】
図２および図３を参照すれば、本発明の一実施例による移動通信受信システムは、サブ・アレイ・グルーピングされたアンテナ２００、ＲＦモジュール３００、および無線フェ−ディングチャンネル復調器４００を備える。その以外にも、前記移動通信受信システムは、基地局に使われる場合に中継処理器５００をさらに備えうる。前記移動通信受信システムは、携帯電話、無線ランカード、または車両用ナビゲーションシステムのような端末局に使われる場合に、前記中継処理器５００の代りにディスプレイ信号出力器（図示せず）をさらに備えうる。前記サブ・アレイ・グルーピングされたアンテナ２００は、図３で第１サブ・アレイ・グループアンテナ２１０、第２サブ・アレイ・グループアンテナ２２０，....，および第Ｍサブ・アレイ・グループアンテナ２３０で構成される。
【００２４】
前記サブ・アレイ・グルーピングされたアンテナ２００各々は、割当てられた無線フェ−ディングチャンネルから無線空中波を受信する。前記ＲＦモジュール３００は前記アンテナから受信された空中波各々からアナログ通信信号を抽出して、サブ・アレイ・グルーピングされたアナログ通信信号を出力する。すなわち、前記ＲＦモジュール３００を構成する第１ＲＦモジュール器３１０は、前記第１サブ・アレイ・グループアンテナ２１０から受信された空中波各々からアナログ通信信号を抽出して、サブ・アレイ・グルーピングされた第１アナログ通信信号を出力する。同様に、前記ＲＦモジュール３００を構成する第２ＲＦモジュール器３２０，....，および第ＭＲＦモジュール器３３０各々も、それに対応されているサブ・アレイ・グループアンテナ２２０〜２３０から受信された空中波各々からアナログ通信信号を抽出して、サブ・アレイ・グルーピングされた第２アナログ通信信号、第３アナログ通信信号、....、および第Ｍアナログ通信信号を出力する。
【００２５】
前記無線フェ−ディングチャンネル復調器４００は、前記サブ・アレイ・グルーピングされたアナログ通信信号を受信して、サブ・アレイ・グループ各々で前記アナログ通信信号各々をデジタル入力信号に変換し、このように変換されたデジタル入力信号から計算される加重値ベクトルの元素（例えば、ｗ１１，ｗ１２，...，ｗ１Ｌ）各々とそれに対応するデジタル入力信号（例えば、ｕ１１，ｕ１２，...，ｕ１Ｌ）を利用してダイバーシティビーム形成信号（ｚ１，ｚ２，...，ｚＭ）を生成し、前記サブ・アレイ・グループ各々で前記デジタル入力信号のうち代表とする何れか一つのデジタル入力信号（例えば、第１サブ・アレイ・グループでｕ１１）についてのサイズと位相、およびそれに対応するダイバーシティビーム形成信号を利用して、最終ビーム形成信号（ｙ）を出力する。ここで、前記サブ・アレイ・グループは、無線フェ−ディングチャンネル信号を受信する前記アンテナが、図３のように、多数のサブ・アレイにグルーピングされる時のグループであり、前記サブ・アレイ・グループ各々に属するアンテナの間隔（例えば、送信信号波長の１／２以内）は、前記グルーピングされたアンテナグループの間隔（例えば、送信信号波長の１０倍以上）より狭い。
【００２６】
例えば、図４または図５のように３セクターに配列されるアンテナが、多数のサブ・アレイアンテナグループ２１０，２２０，...，２３０にグルーピングされる時、サブ・アレイ・グループ各々に属するアンテナの間隔（例えば、送信信号波長の１／２以内）は、グルーピングされたアンテナグループ２１０，２２０，...，２３０の間隔（例えば、送信信号波長の１０倍以上）より狭まらなければならない。アンテナがこのような配列関係を有することは、サブ・アレイ・グループ各々に属するアンテナから受信される信号の相関度は大きく、相異なるアンテナグループ各々から受信される信号の相関度は非常に低いという性質を利用して、無線フェ−ディングチャンネル環境でフェ−ディングに強靭で高いＳＩＮＲを得るためのことである。図３または図４のように配列されるアンテナ構造で、一般的に相異なるアンテナグループ各々から受信される信号の相関度が低いほどＳＩＮＲが大きくなる。特に、図３のように空間ダイバーシティを利用する構造よりは、図４のように角度ダイバーシティを共に利用する構造で、相異なるアンテナグループ各々から受信される信号の相関度が低いので、より高いＳＩＮＲを得られる。
【００２７】
このような前記無線フェ−ディングチャンネル復調器４００は、ダイバーシティビーム形成部４１０、信号サイズおよび位相処理部４２０、最終ビーム出力部４３０、および加重値ベクトル計算部４４０を備える。前記ダイバーシティビーム形成部４１０は、前記サブ・アレイ・グルーピングされたアナログ通信信号を受信して、前記サブ・アレイ・グループ各々で前記アナログ通信信号各々をデジタル入力信号に変換し、加重値ベクトルの元素（例えば、ｗ１１，ｗ１２，...，ｗ１Ｌ）各々をそれに対応するデジタル入力信号（例えば、ｕ１１，ｕ１２，...，ｕ１Ｌ）と乗算して出力する信号を前記サブ・アレイ・グループ各々に合算したダイバーシティビーム形成信号（ｚ１，ｚ２，...，ｚＭ）を生成する。
【００２８】
すなわち、前記ダイバーシティビーム形成部４１０は、前記サブ・アレイ・グループ各々で前記アナログ通信信号各々をデジタル入力信号に変換し、前記加重値ベクトルの元素（例えば、ｗ１１，ｗ１２，...，ｗ１Ｌ）各々とそれに対応するデジタル入力信号（例えば、ｕ１１，ｕ１２，...，ｕ１Ｌ）を利用して前記ダイバーシティビーム形成信号（ｚ１，ｚ２，...，ｚＭ）を生成する多数のビーム形成器４１１，４１２，...，４１３を備え、前記ビーム形成器４１１，４１２，...，４１３各々は、ＤＡ変換器４１１１，４１２１，...，または４１３１、乗算器４１１３，４１２３，...，または４１３３、および合算器４１１５，４１２５，...，または４１３５を備える。
【００２９】
前記加重値ベクトルは、前記加重値ベクトル計算部４４０で、数学式、すなわち、［数１］ないし［数３］によって計算される。［数１］で、ｕｍＬは第ｍグループの第Ｌデジタル入力信号であり、ｕｍは、第ｍグループのデジタル入力信号を元素とするカラムベクトルである（［数１］でＴはカラムベクトルへの変換）。ここで、第ｍグループのデジタル入力信号は、送信信号（ｘｋ）を利用して［数４］のように一般化できるということを仮定する。［数４］で、ｘｋは、端末局でｋ番目の使用者端末局が伝送した復調変調信号、ａｍｋとｅｊΦｍｋ各々は、無線フェ−ディングチャンネルを通じて受信されて処理されたデジタル入力信号それぞれのサイズと位相、ψｍ１は、第ｍグループの第１デジタル入力信号の位相遅延、θｍｋは、第ｍグループのｋ番目の使用者端末局から入射される到達角（ＤＯＡ）、ｎは、加算性白色ガウス雑音（ＡＷＧＮ：Ａｄｄｉｔｉｖｅ  Ｗｈｉｔｅ  Ｇａｕｓｓｉａｎ  Ｎｏｉｓｅ）をそれぞれ表す。
【００３０】
［数２］で、Ｅ［ ］は平均値を表し、Ｈはエルミートベクトルを表す。したがって、Ｒｍはアレイ相関度行列である。［数３］で、ｗｍ,ｏｐｔは第ｍグループの加重値ベクトルであって、ｓｍ１は第ｍグループの代表デジタル入力信号の到達角（ＤＯＡ）を利用した方向性ベクトルである。［数３］で、ｗｍ,ｏｐｔは、ビーム形成のために最適化された加重値ベクトルであって、サブ・アレイ・グループそれぞれの出力電力を最小化させ、ビーム形成方向への出力信号の値を一定に維持させる条件を満足するように決定された値である。
【００３１】
【数２】
2005027268.tif 000004
【００３２】
【数３】
2005027268.tif 000005
【００３３】
【数４】
2005027268.tif 000006
【００３４】
【数５】
2005027268.tif 000007
【００３５】
前記ＤＡ変換器４１１１，４１２１，...，または４１３１は、前記サブ・アレイ・グループのうち何れか一つで前記アナログ通信信号各々をデジタル入力信号に変換して出力する。前記乗算器４１１３，４１２３，...，または４１３３は、前記加重値ベクトルの元素（例えば、ｗ１１，ｗ１２，...，ｗ１Ｌ）のうち前記ＤＡ変換器４１１１，４１２１，...，または４１３１が属するサブ・アレイ・グループに対応する加重値ベクトルの元素（例えば、ｗ１１，ｗ１２，...，ｗ１Ｌ）各々をそれに対応するデジタル入力信号（例えば、ｕ１１，ｕ１２，...，ｕ１Ｌ）と乗算して出力する。前記合算器４１１５，４１２５，...，または４１３５は、前記乗算器４１１３，４１２３，...，または４１３３から出力される信号を合算して前記ダイバーシティビーム形成信号（ｚ１，ｚ２，...，ｚＭ）のうち何れか一つを出力する。
【００３６】
前記信号サイズおよび位相処理部４２０は、前記サブ・アレイ・グループ各々で前記デジタル入力信号のうち代表とする何れか一つのデジタル入力信号（例えば、第１サブ・アレイ・グループでｕ１１）についてのサイズおよび位相をそれに対応するダイバーシティビーム形成信号と乗算して出力する。ここで、代表デジタル入力信号は、前記サブ・アレイ・グループ各々に属するデジタル入力信号のうち選択された何れか一つのデジタル入力信号であって、前記サブ・アレイ・グループ各々に属するデジタル入力信号であれば何れでも良い。
【００３７】
前記最終ビーム出力部４３０は、前記信号サイズおよび位相処理部４２０から出力される信号を全て合算して最終ビーム形成信号（ｙ）を出力する。前記最終ビーム形成信号（ｙ）は前記信号サイズおよび位相処理部４２０から出力される信号を最大比合成（ＭＲＣ：Ｍａｘｉｍｕｍ  Ｒａｔｉｏ  Ｃｏｍｂｉｎｅ）したことであって、［数５］のように表せる。
【００３８】
【数６】
2005027268.tif 000008
【００３９】
前記加重値ベクトル計算部４４０は、前述したように、前記デジタル入力信号から前記加重値ベクトルを計算して出力し、前記サブ・アレイ・グループ各々で前記デジタル入力信号のうち代表とする何れか一つのデジタル入力信号（例えば、第１サブ・アレイ・グループでｕ１１）を選択して、前記選択されたデジタル入力信号についてのサイズおよび位相を計算して出力する。
【００４０】
前述したように、前記移動通信受信システムは基地局に使われる場合に、前記最終ビーム形成信号（ｙ）を処理して前記割当てられた無線フェ−ディングチャンネルを使用する端末局相互間の無線通信を中継する中継処理器５００をさらに備えうる。前記移動通信受信システムは、携帯電話、無線ランカード、または車両用ナビゲーションシステムのような端末局に使われる場合に、前記中継処理器５００の代りに、前記最終ビーム形成信号（ｙ）を処理して使用者端末局のディスプレイ装置を駆動するディスプレイ信号を出力するディスプレイ信号出力器（図示せず）をさらに備えうる。図２で、ＶＯＵＴは、中継処理器５００またはディスプレイ信号出力器（図示せず）から出力される信号である。
【００４１】
図６は、本発明による移動通信受信システムのＳＩＮＲ利得を示すグラフである。図６を参照すれば、使用者端末局の数が６０である場合に、総アンテナを色々なサブ・アレイ・グループ（Ｍ＝１，２，または４）とする時、ＳＩＮＲが現れている。図６で、Ｍ＝２またはＭ＝４の場合のカーブは、Ｍ＝１である場合のカーブより改善された特性を表す。また、アンテナの数が端末局使用者の数より少ない場合にも高いＳＩＮＲを得られることが分かる。図６で、Ｍ＝１である場合は、サブ・アレイ・グループなしにアンテナ全体が一定の間隔に配列されている従来のアンテナ配列に当たる。
【００４２】
前述したように、本発明の一実施例による無線フェ−ディングチャンネル復調器４００を備える移動通信受信システムは、サブ・アレイ・グルーピングされたアナログ通信信号を受信して、サブ・アレイ・グループ各々で前記アナログ通信信号各々をデジタル入力信号に変換し、このように変換されたデジタル入力信号から計算される加重値ベクトルの元素（例えば、ｗ１１，ｗ１２，...，ｗ１Ｌ）各々とそれに対応するデジタル入力信号（例えば、ｕ１１，ｕ１２，...，ｕ１Ｌ）を利用してダイバーシティビーム形成信号（ｚ１，ｚ２，...，ｚＭ）を生成し、前記サブ・アレイ・グループ各々で前記デジタル入力信号のうち代表とする何れか一つのデジタル入力信号（例えば、第１サブ・アレイ・グループでｕ１１）についてのサイズと位相、およびそれに対応するダイバーシティビーム形成信号を利用して、最終ビーム形成信号（ｙ）を出力する。前記最終ビーム形成信号（ｙ）は、端末局相互間の無線通信を中継する中継処理器５００、または使用者端末局のディスプレイ装置を駆動するディスプレイ信号を出力するディスプレイ信号出力器（図示せず）に伝送できる。
【００４３】
以上のように図面と明細書に最適な実施例が開示された。ここで、特定の用語が使われたが、これは単に本発明を説明するための目的として使われたことであり、意味の限定や特許請求の範囲に記載された本発明の範囲を制限するために使われたものではない。したがって、当業者なら、ここから多様な変形および均等な他の実施例が可能なのを容易に理解しうる。よって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想によって決まらなければならない。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
このような無線フェ−ディングチャンネル復調器は、基地局や端末局のように移動通信情報を受信するあらゆるシステムに使用されうる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】従来のビーム形成システムの無線フェ−ディングチャンネルモデルである。
【図２】本発明の一実施例による無線フェ−ディングチャンネル復調器を備える移動通信受信システムのブロック図である。
【図３】図２のサブ・アレイ・グルーピングされたアンテナ、ＲＦモジュール、および無線フェ−ディングチャンネル復調器の具体的なブロック図である。
【図４】３セクターを有する移動通信基地局システムで空間ダイバーシティを利用したアンテナ配列の構造図である。
【図５】３セクターを有する移動通信基地局システムで受信到達角ダイバーシティを利用したアンテナ配列の構造図である。
【図６】本発明による移動通信受信システムのＳＩＮＲ利得を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４６】
２００    アンテナ
３００    ＲＦモジュール
４００    無線フェ−ディングチャンネル復調器
５００    中継処理器
【図１】
2005027268.tif 000011
【図２】
2005027268.tif 000012
【図３】
2005027268.tif 000013
【図４】
2005027268.tif 000014
【図５】
2005027268.tif 000015
【図６】
2005027268.tif 000016