(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のアンテナを用いて固定の指向性を有するビームを形成するビーム形成手段と、
前記固定の指向性ビームに対応した複数のビーム信号を個別に逆拡散する逆拡散手段と、
個別に求められた複数の逆拡散後信号に基づいて伝送路上のマルチパス波を検出し、検出結果としてパス位置情報を出力するパス検出手段と、
前記パス位置情報に基づいてパス毎にアダプティブビーム合成信号の伝送路を推定する伝送路推定手段と、
前記パス毎の伝送路推定結果を用いて、パス毎に伝送路推定結果の複素共役値を算出する複素共役算出手段と、
前記パス毎に算出された複素共役値を前記複数の逆拡散後信号に対して個別に複素乗算する複素乗算手段と、
各パスにおける複数の複素乗算結果とデータ判定結果とを用いてパス毎に適応アルゴリズムを動作させることにより、パス毎のウェイトを生成し、当該ウェイトと前記複数の逆拡散後信号とを用いてパス毎にアダプティブビーム合成信号を形成するアダプティブビーム形成手段と、
前記パス毎のアダプティブビーム合成信号と前記パス毎に算出された複素共役値とをパス毎に複素乗算することにより、前記伝送路推定結果に応じた同相化を行う同相化手段と、
全パス分の前記同相化後のアダプティブビーム合成信号を合成するパス合成手段と、
前記パス合成後の信号に含まれるデータを判定するデータ判定手段と、
を備えることを特徴とするアダプティブアンテナ受信装置。
【請求項２】
さらに、送信スロットに付加された既知系列に基づいて、前記パス毎のアダプティブビーム合成信号から干渉量を推定する干渉量推定手段と、
前記同相化後のアダプティブビーム合成信号をパス毎に推定された干渉量に基づいて正規化する正規化手段と、
を備え、
前記パス合成手段は、全パス分の正規化後のアダプティブビーム合成信号を合成することを特徴とする請求項１に記載のアダプティブアンテナ受信装置。
【請求項３】
前記パス検出手段は、
前記ビーム毎の逆拡散後信号を用いて個別にパス位置およびパス電力値を求めるビーム毎パス検出手段と、
パス位置の異なるパスのなかから、パス電力値の大きな方から順に、所定数のパスを選択し、選択結果としてパス位置情報を出力するパス選択部と、
を備え、
さらに、前記各ビーム毎パス検出手段は、
前記ビーム毎の逆拡散後信号のスロット単位に設けられた既知系列を利用して１スロット内の全シンボルを同相加算する同相加算手段と、
前記同相加算結果を用いて数スロット間にわたる電力の平均化処理を行い、平均電力遅延プロファイルを生成する平均電力遅延プロファイル手段と、
前記平均電力遅延プロファイルに基づいてパスを選択するためのしきい値を生成するしきい値生成手段と、
前記平均電力遅延プロファイルと前記しきい値とを比較し、しきい値を越えたパスのパス位置とパス電力値とを出力する比較手段と、
を備えることを特徴とする請求項１または２に記載のアダプティブアンテナ受信装置。
【請求項４】
複数のアンテナを用いて固定の指向性を有するビームを形成するビーム形成手段と、
前記固定の指向性ビームに対応した複数のビーム信号を個別に逆拡散する逆拡散手段と、
個別に求められた複数の逆拡散後信号に基づいて伝送路上のマルチパス波を検出し、検出結果として、パス位置情報および適応アルゴリズムを動作させるために必要な所定のビーム選択情報を出力するパス検出手段と、
前記パス位置情報に基づいてパス毎にアダプティブビーム合成信号の伝送路を推定する伝送路推定手段と、
前記パス毎の伝送路推定結果を用いて、パス毎に伝送路推定結果の複素共役値を算出する複素共役算出手段と、
前記パス毎に算出された複素共役値を前記複数の逆拡散後信号に対して個別に複素乗算する複素乗算手段と、
全パス分の複素乗算結果とデータ判定結果と前記ビーム選択情報とを用いて１つの適応アルゴリズムを動作させることにより、全パス共通のウェイトを生成し、当該全パス共通のウェイトと前記複数の逆拡散後信号とを用いてパス毎にアダプティブビーム合成信号を形成するアダプティブビーム形成手段と、
前記パス毎のアダプティブビーム合成信号と前記パス毎に算出された複素共役値とをパス毎に複素乗算することにより、前記伝送路推定結果に応じた同相化を行う同相化手段と、
全パス分の前記同相化後のアダプティブビーム合成信号を合成するパス合成手段と、
前記パス合成後の信号に含まれるデータを判定するデータ判定手段と、
を備えることを特徴とするアダプティブアンテナ受信装置。
【請求項５】
前記伝送路推定手段、前記複素共役算出手段、前記複素乗算手段、前記アダプティブビーム形成手段、前記同相化手段および前記パス合成手段の組み合わせで構成される複数のアダプティブビーム形成グループと、
前記アダプティブビーム形成グループ出力をさらに合成するグループ合成手段と、
を備え、
前記データ判定手段は、前記グループ合成手段出力の信号に含まれるデータを判定することを特徴とする請求項４に記載のアダプティブアンテナ受信装置。
【請求項６】
前記伝送路推定手段、前記複素共役算出手段、前記複素乗算手段、前記アダプティブビーム形成手段、前記同相化手段、送信スロットに付加された既知系列に基づいて前記パス毎のアダプティブビーム合成信号から干渉量を推定する干渉量推定手段、前記同相化後のアダプティブビーム合成信号をパス毎に推定された干渉量に基づいて正規化する正規化手段、全パス分の正規化後のアダプティブビーム合成信号を合成するパス合成手段、の組み合わせで構成される複数のアダプティブビーム形成グループと、
前記アダプティブビーム形成グループ出力をさらに合成するグループ合成手段と、
を備え、
前記データ判定手段は、前記グループ合成手段出力の信号に含まれるデータを判定することを特徴とする請求項４に記載のアダプティブアンテナ受信装置。
【請求項７】
前記パス検出手段は、
前記ビーム毎の逆拡散後信号を用いて個別にパス位置およびパス電力値を求めるビーム毎パス検出手段と、
パス位置の異なるパスのなかから、パス電力値の大きな方から順に、所定数のパスを選択し、選択結果としてパス位置情報を出力するパス選択部と、
を備え、
さらに、前記各ビーム毎パス検出手段は、
前記ビーム毎の逆拡散後信号のスロット単位に設けられた既知系列を利用して１スロット内の全シンボルを同相加算する同相加算手段と、
前記同相加算結果を用いて数スロット間にわたる電力の平均化処理を行い、平均電力遅延プロファイルを生成する平均電力遅延プロファイル手段と、
前記平均電力遅延プロファイルに基づいてパスを選択するためのしきい値を生成するしきい値生成手段と、
前記平均電力遅延プロファイルと前記しきい値とを比較し、しきい値を越えたパスのパス位置とパス電力値とを出力する比較手段と、
前記パス位置および前記パス電力値に基づいてビーム毎のパス電力の総和を算出し、最も総和の大きなビームの選択を行い、選択結果としてビーム選択情報を生成するビーム選択情報生成手段と、
を備えることを特徴とする請求項４，５または６に記載のアダプティブアンテナ受信装置。
【請求項８】
前記アダプティブビーム形成手段は、適応アルゴリズムが初期状態のとき、パスが検出されたビームに対するウェイトを１とし、その他のビームに対するウェイトを０とすることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載のアダプティブアンテナ受信装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スペクトル拡散変調方式を用いた符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）方式を採用する移動体通信システムのアダプティブアンテナ受信装置に関するものであり、特に、周囲の建物や地形を起因とする電波の反射，回折，散乱によりマルチパス波がお互いに干渉する周波数選択性フェージング伝送路に対応可能なアダプティブアンテナ受信装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
以下、従来の受信装置について説明する。従来の受信装置としては、たとえば、文献「ＤＳ−ＣＤＭＡ適応アレイアンテナダイバーシチの室内伝送実験特性、電子情報通信学会 信学技報 RCS98-94 p.33-38 1998年9月」、および「ブロードバンドＤＳ−ＣＤＭＡにおけるコヒーレントＲａｋｅ受信の室内実験特性、電子情報通信学会 信学技報 RCS99-129 p.57-62 1999年10月」に記載されたものがある。
【０００３】
図９は、上記従来の受信装置の構成を示す図である。図９において、２０１−１，２０１−２，２０１−ＮはＮ本のアンテナであり、２０２−１，２０２−２，２０２−Ｎはバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）であり、２０３−１，２０３−２，２０３−Ｎは逆拡散部であり、２０４はパス検出部であり、２０５−１，２０５−２，２０５−Ｌはマルチパス波の影響を受けた逆拡散後信号を受け取り、Ｌ個のパスに対してパス毎にビームを形成するビーム形成部であり、２０６は加算部であり、２０７はデータ判定部である。
【０００４】
また、上記各ビーム形成部において、２２１−１，２２１−２，２２１−Ｎは複素乗算器であり、２２２は遅延器であり、２２３はウェイト制御部であり、２２４は加算部であり、２２５は複素乗算器であり、２２６は複素共役算出部であり、２２７は複素乗算器であり、２２８は減算器であり、２２９は個々のパスに対して伝送路推定を行う伝送路推定部である。
【０００５】
また、図１０は、上記パス検出部２０４の構成を示す図である。図１０において、３００は伝送路推定部であり、３０１は平均電力値算出部であり、３０２はしきい値算出部であり、３０３は判定部であり、３０４はパス選択部であり、逆拡散後の信号から複数のパスを検出する。
【０００６】
なお、図１１は、送信スロットのフォーマットを示す図である。送信スロットは、パイロットシンボル部分（既知系列）とデータ部分から構成される。また、図１２は、周波数選択性フェージング伝送路のインパルス応答の一例を示す図である。移動体通信システムにおいては、周囲の建物や地形を起因とする電波の反射，回折，散乱により、複数の伝送路を経た波（マルチパス波）が到来し、お互いに干渉する。ここでは、マルチパス波となった信号が受信アンテナに入力される場合を示している。
【０００７】
ここで、上記従来の受信装置の動作を図９および図１０を用いて説明する。Ｎ本のアンテナ２０１−１〜Ｎで受信した移動局からの信号は、それぞれＢＰＦ２０２−１〜Ｎでろ波され、所望の帯域制限がなされる。帯域制限後の信号を受け取った逆拡散部２０３−１〜Ｎでは、送信側で用いられた拡散符号系列と同じ系列を用いて逆拡散を行う。
【０００８】
パス検出部２０４では、１つのアンテナ出力を用いて、マルチパス波の影響を受けた逆拡散後の信号からＬ個のパスの選択を行う。具体的にいうと、パス検出部２０４では、まず、伝送路推定部３００が、スロットごとに設けられたパイロットシンボルを用いて、１スロット内の全シンボルを同相加算して瞬時の伝送路推定値を求める。つぎに、平均電力値算出部３０１が、その伝送路推定値を用いて数スロット間にわたって電力平均化処理を行い、平均電力遅延プロファイルを算出する。つぎに、しきい値算出部３０２が、平均電力遅延プロファイルの中で最も電力の小さいパスの電力を雑音とみなし、さらに、この最も電力の小さいパスの電力からΔｄＢだけ大きい電力をパス選択のためのしきい値とする。つぎに、判定部３０３が、平均電力遅延プロファイルとしきい値との比較を行い、しきい値よりも大きな平均電力値を有するパスを所望信号に対するマルチパスとし、当該パスの時間的な位置情報およびパス電力値を出力する。
【０００９】
なお、各ビーム形成部では、Ｈ／Ｗ的あるいはＳ／Ｗ的な制約から、一般に予め定められたＬ個のパスに対して信号処理が行われることが多い。そこで、パス検出部２０４では、最後に、パス選択部３０４が、パスの平均電力値の大きな方から順に、Ｌ個の有効なパスを選択する。そして、選択されたパスの時間的な位置が、パス位置情報として各ビーム形成部へ出力される。また、逆拡散部後の信号は、パス検出部２０４にて検出されたパス毎に分離され、それぞれビーム形成部２０５−１〜Ｌに送られる。
【００１０】
ビーム形成部２０５−１〜Ｌでは、検出されたパス毎にビームを形成する。なお、ここでは、ビーム形成部２０５−１が第１番目のパスに対して信号処理を行い、順にビーム形成部２０５−２〜Ｎが第２番目〜第Ｌ番目のパスに対して信号処理を行う。
【００１１】
ここで、上記各ビーム形成部の動作を詳細に説明する。ウェイト制御部２２３では、ＬＭＳ（Least Mean Square）等の適応アルゴリズムに基づくウェイトの計算を行い、複素乗算器２２１−１〜Ｎでは、各アンテナからの受信信号に対してビーム形成のための複素ウェイトを乗算する。加算部２２４では、複素ウェイトが乗算された各アンテナの受信信号を合成し、指向性を有するアンテナ合成後の信号を生成する。
【００１２】
伝送路推定部２２９では、スロット（図１１参照）毎に備えられたパイロットシンボルを用いて、第１番目のパスに対する伝送路推定値（複素値）を算出する。複素共役算出部２２６では、伝送路推定値の複素共役値を算出する。複素乗算器２２５では、当該複素共役値と加算部２２４出力の合成後信号とを乗算し、信号振幅に比例した重み付けおよび位相変動の除去が行われた信号を出力する。
【００１３】
第１番目〜第Ｌ番目のパスの信号を同時に受け取った加算部２０６では、パス毎に同相化された信号を合成する。最後に、データ判定部２０７では、加算部２０６出力に対して硬判定を行い、その結果を復調結果として出力する。なお、上記復調結果は、各パスのビームを形成する際の参照信号として用いるため、分岐されて各ビーム形成部に送られる。
【００１４】
つぎに、第１番目のパスに対応するビーム形成部２０５−１を用いて、適応アルゴリズムによる各アンテナへのウェイト決定方法を説明する。まず、複素乗算器２２７では、データ判定部２０７出力と伝送路推定部２２９出力との複素乗算を行うことで参照信号を生成する。つぎに、減算器２２８では、複素乗算器２２７出力と加算部２２４出力との減算処理を行い、第１番目のパスに対する誤差信号ｅ1（ｋ）を生成する。最後に、ウェイト制御部２２３では、誤差信号ｅ1（ｋ）を受け取り、適応アルゴリズムの正規化ＬＭＳに基づいて、（１）のように、ウェイトを更新する。
【００１５】
【数１】
0004531969.tif 000002
【００１６】
ただし、||・||はノルムを表し、ｋはｋ番目のサンプリング時刻（ｔ＝ｋＴs：Ｔsはサンプリング周期）に対応し、＊は複素共役を表す。さらに、Ｘ1（ｋ）は各アンテナで受信した逆拡散後の信号の第１番目のパスのベクトル表現であり、Ｘ1（ｋ）＝［ｘ1（１，ｋ），ｘ1（２，ｋ），…，ｘ1（Ｎ，ｋ）］Tであり、Ｗ1（ｋ）は第１番目のパスに対する各アンテナへのウェイトのベクトル表現であり、Ｗ1（ｋ）＝［ｗ1（１，ｋ），ｗ1（２，ｋ），…，ｗ1（Ｎ，ｋ）］Tである。なお、Ｗ1（ｋ）の初期値はＷ1（０）＝［１，０，…，０］Tであり、μはステップサイズであり、τはウェイト制御部２２３に入力されるまでの一連の処理に必要な遅延時間である。
【００１７】
以上、従来の受信装置では、上記周波数選択性フェージング伝送路において、パス検出されたＬ個のパスに対して、適応アルゴリズムを用いて個別にビームを形成し、伝送路推定値に応じて重み付け合成（ＲＡＫＥ合成）を行う手法により、干渉信号にヌルを向けながら所望信号に関するＳＩＲ（信号対干渉波電力比）の改善を図っている。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記、従来の受信装置では、アダプティブアレイアンテナでビームを形成する前の初期状態に、移動局から基地局へのマルチパスの到来方向がわからないため、一般に指向性の鋭いビームを形成することができず、ブロードな指向性を有する１つのアンテナが利用される。そのため、パス検出を１つのアンテナで行う場合で、かつ干渉量が多いときには、パスの信号品質に応じて精度よくパス検出を行うことが難しくなる、という問題があった。
【００１９】
さらに、従来の受信装置では、パス検出の結果に基づいて、アダプティブアレイアンテナでビームを形成する際の初期状態時に、上記と同様の理由から、１つのアンテナを利用するようにウェイトの初期値が設定される。この場合、適応アルゴリズムに基づいてビームを形成する処理に多くの時間を要するため、移動局の送信側では、基地局側でビーム形成が終わるまでの信号処理を行っている間、基地局受信側で所要品質が満たせるように多くの送信信号電力が必要となる。そのため、基地局受信側では、瞬時的に干渉電力が増大することとなり、理想的なチャネル容量を得ることが難しくなる、という問題があった。
【００２０】
また、従来の受信装置では、検出されたＬ個のパスに対して、各々１つの適応アルゴリズムを準備する必要があるため、ハードウエア規模が増大する、という問題があった。
【００２１】
また、従来の受信装置では、検出されたパスであれば、受信電力が小さなパスに対しても、パス単位に適応アルゴリズムを動作させる必要があることから、適応アルゴリズムの収束までの時間が増加し、収束までの間、干渉電力を十分に抑圧することができない、という問題があった。
【００２２】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、パスの信号品質に応じた精度よいパス検出および受信品質の向上を実現するとともに、さらにハードウエアおよびソフトウエアの規模の低減を実現することが可能なアダプティブアンテナ受信装置を得ることを目的とする。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるアダプティブアンテナ受信装置にあっては、複数のアンテナを用いて固定の指向性を有するビームを形成するビーム形成手段（後述する実施の形態のビーム形成部１０３に相当）と、前記固定の指向性ビームに対応した複数のビーム信号を個別に逆拡散する逆拡散手段（逆拡散部１０４−１〜Ｈに相当）と、個別に求められた複数の逆拡散後信号に基づいて伝送路上のマルチパス波を検出し、検出結果としてパス位置情報を出力するパス検出手段（パス検出部１０５に相当）と、前記パス位置情報に基づいてパス毎にアダプティブビーム合成信号の伝送路を推定する伝送路推定手段（伝送路推定部１２６に相当）と、前記パス毎の伝送路推定結果を用いて、パス毎に伝送路推定結果の複素共役値を算出する複素共役算出手段と、前記パス毎に算出された複素共役値を前記複数の逆拡散後信号に対して個別に複素乗算する複素乗算手段（複素乗算器１２１−１〜Ｈに相当）と、各パスにおける複数の複素乗算結果とデータ判定結果とを用いてパス毎に適応アルゴリズムを動作させることにより、パス毎のウェイトを生成し、当該ウェイトと前記複数の逆拡散後信号とを用いてパス毎にアダプティブビーム合成信号を形成するアダプティブビーム形成手段（遅延器１２２、ウェイト制御部１２３、複素乗算器１２４−１〜Ｈ、加算部１２５に相当）と、前記パス毎のアダプティブビーム合成信号と前記パス毎に算出された複素共役値とをパス毎に複素乗算することにより、前記伝送路推定結果に応じた同相化を行う同相化手段（複素乗算器１２８に相当）と、全パス分の前記同相化後のアダプティブビーム合成信号を合成するパス合成手段（加算部１０７に相当）と、前記パス合成後の信号に含まれるデータを判定するデータ判定手段（データ判定部１０８に相当）と、を備えることを特徴とする。
【００２４】
つぎの発明にかかるアダプティブアンテナ受信装置にあっては、さらに、送信スロットに付加された既知系列に基づいて、前記パス毎のアダプティブビーム合成信号から干渉量を推定する干渉量推定手段（干渉量推定部１２９に相当）と、前記同相化後のアダプティブビーム合成信号をパス毎に推定された干渉量に基づいて正規化する正規化手段（正規化部１３０に相当）と、を備え、前記パス合成手段は、全パス分の正規化後のアダプティブビーム合成信号を合成することを特徴とする。
【００２５】
つぎの発明にかかるアダプティブアンテナ受信装置において、前記パス検出手段は、前記ビーム毎の逆拡散後信号を用いて個別にパス位置およびパス電力値を求めるビーム毎パス検出手段（ビーム毎パス検出部４０１−１〜Ｈに相当）と、パス位置の異なるパスのなかから、パス電力値の大きな方から順に、所定数のパスを選択し、選択結果としてパス位置情報を出力するパス選択部（パス選択部４０２に相当）と、を備え、さらに、前記各ビーム毎パス検出手段は、前記ビーム毎の逆拡散後信号のスロット単位に設けられた既知系列を利用して１スロット内の全シンボルを同相加算する同相加算手段（伝送路推定部４０３に相当）と、前記同相加算結果を用いて数スロット間にわたる電力の平均化処理を行い、平均電力遅延プロファイルを生成する平均電力遅延プロファイル手段（平均電力値算出部４０４に相当）と、前記平均電力遅延プロファイルに基づいてパスを選択するためのしきい値を生成するしきい値生成手段（しきい値算出部４０５に相当）と、前記平均電力遅延プロファイルと前記しきい値とを比較し、しきい値を越えたパスのパス位置とパス電力値とを出力する比較手段（判定部４０６に相当）と、を備えることを特徴とする。
【００２６】
つぎの発明にかかるアダプティブアンテナ受信装置にあっては、複数のアンテナを用いて固定の指向性を有するビームを形成するビーム形成手段と、前記固定の指向性ビームに対応した複数のビーム信号を個別に逆拡散する逆拡散手段と、個別に求められた複数の逆拡散後信号に基づいて伝送路上のマルチパス波を検出し、検出結果として、パス位置情報および適応アルゴリズムを動作させるために必要な所定のビーム選択情報を出力するパス検出手段（パス検出部１０５ｂに相当）と、前記パス位置情報に基づいてパス毎にアダプティブビーム合成信号の伝送路を推定する伝送路推定手段と、前記パス毎の伝送路推定結果を用いて、パス毎に伝送路推定結果の複素共役値を算出する複素共役算出手段と、前記パス毎に算出された複素共役値を前記複数の逆拡散後信号に対して個別に複素乗算する複素乗算手段と、全パス分の複素乗算結果とデータ判定結果と前記ビーム選択情報とを用いて１つの適応アルゴリズムを動作させることにより、全パス共通のウェイトを生成し、当該全パス共通のウェイトと前記複数の逆拡散後信号とを用いてパス毎にアダプティブビーム合成信号を形成するアダプティブビーム形成手段（遅延器１２２、ウェイト制御部１２３ｂ、複素乗算器１２４−１〜Ｈ、加算部１２５に相当）と、前記パス毎のアダプティブビーム合成信号と前記パス毎に算出された複素共役値とをパス毎に複素乗算することにより、前記伝送路推定結果に応じた同相化を行う同相化手段と、全パス分の前記同相化後のアダプティブビーム合成信号を合成するパス合成手段と、前記パス合成後の信号に含まれるデータを判定するデータ判定手段と、を備えることを特徴とする。
【００２７】
つぎの発明にかかるアダプティブアンテナ受信装置にあっては、前記伝送路推定手段、前記複素共役算出手段、前記複素乗算手段、前記アダプティブビーム形成手段、前記同相化手段および前記パス合成手段の組み合わせで構成される複数のアダプティブビーム形成グループ（アダプティブビーム形成グループ１５１−１〜Ｍに相当）と、前記アダプティブビーム形成グループ出力をさらに合成するグループ合成手段（加算部１４１に相当）と、を備え、前記データ判定手段は、前記グループ合成手段出力の信号に含まれるデータを判定することを特徴とする。
【００２８】
つぎの発明にかかるアダプティブアンテナ受信装置にあっては、前記伝送路推定手段、前記複素共役算出手段、前記複素乗算手段、前記アダプティブビーム形成手段、前記同相化手段、送信スロットに付加された既知系列に基づいて、前記パス毎のアダプティブビーム合成信号から干渉量を推定する干渉量推定手段、前記同相化後のアダプティブビーム合成信号をパス毎に推定された干渉量に基づいて正規化する正規化手段、全パス分の正規化後のアダプティブビーム合成信号を合成するパス合成手段、の組み合わせで構成される複数のアダプティブビーム形成グループ（アダプティブビーム形成グループ１５１ｄ−１〜Ｍに相当）と、前記アダプティブビーム形成グループ出力をさらに合成するグループ合成手段（加算部１４１に相当）と、を備え、前記データ判定手段は、前記グループ合成手段出力の信号に含まれるデータを判定することを特徴とする。
【００２９】
つぎの発明にかかるアダプティブアンテナ受信装置において、前記パス検出手段は、前記ビーム毎の逆拡散後信号を用いて個別にパス位置およびパス電力値を求めるビーム毎パス検出手段と、パス位置の異なるパスのなかから、パス電力値の大きな方から順に、所定数のパスを選択し、選択結果としてパス位置情報を出力するパス選択部と、を備え、さらに、前記各ビーム毎パス検出手段は、前記ビーム毎の逆拡散後信号のスロット単位に設けられた既知系列を利用して１スロット内の全シンボルを同相加算する同相加算手段と、前記同相加算結果を用いて数スロット間にわたる電力の平均化処理を行い、平均電力遅延プロファイルを生成する平均電力遅延プロファイル手段と、前記平均電力遅延プロファイルに基づいてパスを選択するためのしきい値を生成するしきい値生成手段と、前記平均電力遅延プロファイルと前記しきい値とを比較し、しきい値を越えたパスのパス位置とパス電力値とを出力する比較手段と、前記パス位置および前記パス電力値に基づいてビーム毎のパス電力の総和を算出し、最も総和の大きなビームの選択を行い、選択結果としてビーム選択情報を生成するビーム選択情報生成手段（ビーム選択部４０７に相当）と、を備えることを特徴とする。
【００３０】
つぎの発明にかかるアダプティブアンテナ受信装置において、前記アダプティブビーム形成手段は、適応アルゴリズムが初期状態のとき、パスが検出されたビームに対するウェイトを１とし、その他のビームに対するウェイトを０とすることを特徴とする。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明にかかるアダプティブアンテナ受信装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００３２】
実施の形態１．
図１は、本発明にかかるアダプティブアンテナ受信装置の実施の形態１の構成を示す図である。本実施の形態では、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）方式を採用する移動体通信システムにて使用されるアダプティブアンテナ受信装置について説明する。なお、送信スロットのフォーマットについては、先に説明した図１１の構成をとるものとする。
【００３３】
図１において、１０１−１，１０１−２，１０１−ＮはＮ本のアンテナであり、１０２−１，１０２−２，１０２−Ｎはバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）であり、１０３は複数の固定の指向性ビームを形成するビーム形成部であり、１０４−１，１０４−２，１０４−Ｈは逆拡散部であり、１０５はパス検出部であり、１０６−１，１０６−２，１０６−Ｌは、検出されたパス単位に、適応アルゴリズムを用いてアダプティブにビームを形成するアダプティブビーム形成部であり、１０７は加算部であり、１０８はデータ判定部である。
【００３４】
また、上記各アダプティブビーム形成部において、１２１−１，１２１−２，１２１−Ｈ，１２４−１，１２４−２，１２４−Ｈは複素乗算器であり、１２５は加算部であり、１２６は個々のパスに対して伝送路推定を行う伝送路推定部であり、１２７は複素共役算出部であり、１２８は複素乗算器であり、１２２は遅延器であり、１２３はウェイト制御部である。
【００３５】
図２は、上記パス検出部１０５の構成を示す図である。図２において、４０１−１，４０１−２，４０１−Ｈは、第１，２，Ｈ番目のビームにおけるビーム毎パス検出部であり、４０２は各ビーム毎パス検出部の出力から最大Ｌ個のパスを選択するパス選択部であり、パス検出部１０５は、第１〜Ｈ番目の固定ビーム毎の逆拡散後信号からパスの検出を行うものである。また、上記各ビーム毎パス検出部において、４０３は伝送路推定部であり、４０４は平均電力値算出部であり、４０５はしきい値算出部であり、４０６は判定部である。なお、各ビーム毎パス検出部の構成は同一であり、ここでは、ビーム毎パス検出部４０１−１の構成を一例にとり説明を行う。
【００３６】
以下、本実施の形態のアダプティブアンテナ受信装置の動作を図面を用いて詳細に説明する。まず、Ｎ本のアンテナ１０１−１〜Ｎで受信した移動局からの信号は、それぞれＢＰＦ１０２−１〜Ｎでろ波され、所望の帯域制限がなされる。
【００３７】
ビーム形成部１０３では、帯域制限後の信号を受け取り、Ｈ個の固定ビームのパターンを形成する。図３は、ビーム形成部１０３で生成されるＨ個の固定ビームのパターンを示す図である。逆拡散部１０４−１〜Ｈでは、移動局からの到来角に応じてＨ個のビームで受け取った信号に対して、送信側で用いられた拡散符号系列（ＰＮ系列）と同じ系列により逆拡散を行う。
【００３８】
パス検出部１０５では、マルチパス波の影響を受けた逆拡散後の信号を用いてパスの検出を行い、パス電力の大きなものから順に、パス位置が時間的に異なる最大Ｌ個のパスを選択する。具体的にいうと、まず、ビーム毎パス検出部４０１−１では、伝送路推定部４０３が、ビーム＃１に対する逆拡散信号のスロットごとに設けられたパイロットシンボルを利用して、１スロット内の全シンボルを同相加算する。この平均化処理により雑音の影響が低減された伝送路推定値が求められる。つぎに、平均電力値算出部４０４が、伝送路推定部４０３出力の伝送路推定値を用いて数スロット間にわたる電力平均化処理を行い、予め定められた時間内の平均電力遅延プロファイルを算出する。つぎに、しきい値算出部４０５が、平均電力遅延プロファイル内の最も電力の小さいパスの電力を雑音および干渉電力とみなし、このパスの電力よりも任意に定められたΔｄＢだけ大きい電力をパス選択のためのしきい値とする。最後に、判定部４０６が、平均電力値算出部４０４出力としきい値算出部４０５出力との比較を行い、しきい値を越えたパスの時間的な位置を表すパス位置情報と当該パスの平均電力値とを出力する。なお、第２番目〜第Ｈ番目のビーム毎パス検出部でも、上記第１番目のビーム毎パス検出部４０１−１と同様の信号処理が行われる。
【００３９】
また、パス選択部４０２では、第１〜Ｈ番目のビームで検出されたパス位置の異なるパスのなかから、パス電力値の大きな方から順に、最大Ｌ個のパスを選択する。そして、パス選択部４０２では、選択されたパスの空間／時間的なパス位置を、パス位置情報としてアダプティブビーム形成部１０６−１〜Ｌへ出力する。
【００４０】
ここで、第１番目のパスに対応するアダプティブビーム形成部１０６−１を一例として、各アダプティブビーム形成部の動作を説明する。なお、第２〜Ｌ番目のパスに対応するアダプティブビーム形成部については、第１番目のパスに対応するアダプティブビーム形成部１０６−１と同一の構成であるため、その説明を省略する。
【００４１】
アダプティブビーム形成部１０６−１では、パス検出部１０５から出力される第１番目のパス位置情報に基づいて、Ｈ個のビームの逆拡散後信号から第１番目のパスの逆拡散後信号ｘi（１，ｋ），ｘi（２，ｋ），…，ｘi（Ｈ，ｋ）を受け取る（ただし、ｉは第ｉ番目のパスに対する処理であること意味し、ここでは、ｉ＝１となる）。
【００４２】
複素乗算器１２４−１〜Ｈでは、上記第１番目のパスの逆拡散信号と、ウェイト制御部１２３が算出した複素値のウェイトｗi（１，ｋ），ｗi（２，ｋ），…，ｗi（Ｈ，ｋ）と、が複素乗算される（ただし、ｉは第ｉ番目のパスに対する処理であること意味し、ここでは、ｉ＝１となる）。加算部１２５では、複素乗算器１２４−１〜Ｈ出力の加算処理が行われ、この加算結果が指向性を有するビーム信号（アダプティブビーム合成信号）となる。
【００４３】
伝送路推定部１２６では、図１１に示すスロット毎に備えられたパイロットシンボルを用いて、第１番目のパスに対する伝送路推定値（複素値）を算出する。さらに、複素共役算出部１２７では、上記伝送路推定値の複素共役値を算出する。そして、複素乗算器１２８では、複素共役算出部１２７出力と加算部１２５出力とを乗算し、信号振幅に比例した重み付けおよび位相変動の除去が行われた信号を出力する。
【００４４】
その後、加算部１０７では、第１番目のパスに対応する信号出力と、同様の処理で出力された第２番目〜第Ｌ番目のパスに対応する信号出力と、を受け取り、パス毎に同相化されたアダプティブビーム合成信号を合成する。データ判定部１０８では、加算部１０７出力に対して硬判定を行い、その結果を復調結果として出力する。なお、データの復調結果は、それぞれパス単位に分岐され、各パスに対応するアダプティブビーム形成部１０６−１〜Ｌに送られる。
【００４５】
また、上記複素共役算出部１２７出力は複素乗算器１２１−１〜Ｈに送られ、複素乗算器１２１−１〜Ｈでは、それぞれ第１番目〜Ｈ番目のビームの逆拡散後信号と複素共役算出部１２７出力との複素乗算が行われ、フェ−ジングによる位相変動成分が除去された第１番目〜Ｈ番目のビームの逆拡散後信号ｙi（１，ｋ），ｙi（２，ｋ），…，ｙi（Ｈ，ｋ）を算出する（ただし、ｉは第ｉ番目のパスに対する処理であること意味し、ここでは、ｉ＝１となる）。遅延器１２２では、各複素乗算器１２１−１〜Ｈ出力を、ビーム形成のために必要となる参照信号（すなわち、データ判定結果）がウェイト制御部１２３に入力されるまでの処理遅延時間τ分（τは離散的なシンボル単位の遅延量）だけ遅延させる。
【００４６】
つぎに、アダプティブビーム形成のための適応アルゴリズムとしてＳＭＩ（Sample Matrix Inversion）を用いた場合を一例とし、ウェイト制御部１２３の動作、すなわち、各ビームへのウェイト決定方法を説明する。ウェイト制御部１２３では、遅延器１２２から、遅延量が調整された、１番目のパスに対応する第１番目〜Ｈ番目のビームの逆拡散後信号ｙ1（１、ｋ−τ），ｙ1（２、ｋ−τ），…，ｙ1（Ｈ、ｋ−τ）を受け取る（ただし、ｋは離散的な時刻を示すシンボルの番号を示し、τは処理遅延量を表す）。また、データ判定部１０８からは、復調結果である参照信号ｄ（ｋ−τ）を受け取る（ただし、複素共役値であり、kは離散的な時刻を示すシンボルの番号を示し、τは処理遅延量を表す）。
【００４７】
また、遅延器１２２の出力信号をベクトル表現すると、第１番目のパスに対する信号ベクトルは、Ｙ1（ｋ−τ）＝［ｙ1（１、ｋ−τ），ｙ1（２、ｋ−τ），…，ｙ1（Ｈ、ｋ−τ）］Tとなり、同様に、第１番目のパスに対するウェイト制御部１２３出力のウェイトベクトルは、Ｗ1（ｋ）＝［ｗ1（１、ｋ），ｗ1（２、ｋ），…，ｗ1（Ｈ、ｋ）］Tとなる。
【００４８】
したがって、第１番目のパスのウェイトベクトルＷ1（ｋ）は、（２）式で表すことができる。
Ｗ1（ｋ）＝ＲY1Y1（ｋ−τ）-1ｒY1d（ｋ−τ）            （２）
ただし、ＲY1Y1（ｋ）は入力ベクトルＹ1（ｋ）の相関行列を表し、ｒY1d（ｋ）は相関ベクトルを表している。
【００４９】
なお、ｋ−τ＜１の場合、あるいは、パケット伝送のように送信フレームが連続的に伝送されない場合は、ウェイトベクトルＷ1（ｋ）の初期状態として、パス検出部１０５が出力するパスの空間的な位置情報（パス検出情報）に基づいて、第１〜Ｈ番目のビームのなかからパスが検出されたビームに対するウェイトを１とし、残りを０としてビーム形成を行う。たとえば、第１番目のパスが第１番目のビームで検出されたという位置情報を取得した場合、第１番目のパスに対応するアダプティブビーム形成部１０６−１では、第１番目のパスに対するウェイトベクトルとして、Ｗ1（ｋ）＝［１，０，…，０］Tを設定する。
【００５０】
また、上記相関行列ＲY1Y1（ｋ）は、（３）式で表すことができる。
【００５１】
【数２】
0004531969.tif 000003
【００５２】
ただし、Hは複素共役転置を表す記号である。
【００５３】
また、第１番目のパスに対する相関ベクトルｒY1d（ｋ−τ）は、（４）式で表すことができる。
【００５４】
【数３】
0004531969.tif 000004
【００５５】
ただし、*は複素共役値を表す。
【００５６】
つぎに、上記（２）式で得られた第１番目のパスのウェイトベクトルＷ1（ｋ）を用いて、適応アルゴリズムによるビームの形成が行われる。ここでは、相関行列ＲY1Y1（ｋ）の逆行列演算の簡単化のため、相関ベクトルｒY1d（ｋ）も含めて、以下に示されるアルゴリズムに従い、再帰的に演算処理を行う。
【００５７】
相関ベクトルｒY1d（ｋ）は（５）式で算出できる。
ｒY1d（１）＝Ｙ1（１）ｄ*（１）
ｒY1d（ｋ）＝βｒY1d（ｋ−１）＋（１−β）Ｙ1（ｋ）ｄ*（ｋ）
ｋ＝２，３…                  （５）
ただし、βは０＜β＜１を満たす実数パラメータであり、推定の時定数をコントロールするものである。
【００５８】
また、相関行列ＲY1Y1（ｋ）は（６）式で算出できる。
【００５９】
【数４】
0004531969.tif 000005
【００６０】
したがって、上記（５）および（６）式に基づいて、ＲY1Y1-1（ｋ−τ）、ｒY1d（ｋ−τ）を算出後、当該算出結果を（２）式に対して代入することで、第１番目のパスに対するウェイトベクトルＷ1（ｋ）を算出することができる。
【００６１】
なお、本実施の形態では、ビームを形成するためのウェイトの決定に、ＳＭＩという適応アルゴリズムを用いた場合について説明したが、必ずしもＳＭＩである必要はなく、たとえば、ＲＬＳおよびＬＭＳ等の既知の適応アルゴリズムを用いることとしてもよい。
【００６２】
このように、本実施の形態においては、パス検出を行う際に、予め定められた指向性を有する複数のビームを用いてサービス可能なエリアをカバーし、固定の指向性ビーム単位にパス検出を行う構成とした。これにより、サービスするエリア内で干渉量が多い場合においても、固定の指向性ビーム単位の干渉電力が抑えられるため、パス検出を精度よく行うことができる。
【００６３】
また、本実施の形態においては、予め定められた固定の指向性ビームを用いて適応アルゴリズムを動作させる構成とした。これにより、ビームごとの干渉量が低減され、ＳＩＲが高められるため、適応アルゴリズムにより形成されるアダプティブビームを迅速に形成することが可能となる。
【００６４】
また、本実施の形態においては、パス毎に同相化されたアダプティブビーム合成信号を用い、かつ適応アルゴリズムを利用して、パス単位にアダプティブビームを形成する構成とした。これにより、フェージング変動ならびにサービスするエリア内で受ける干渉の影響を軽減しながら、通信品質を向上させることができる。
【００６５】
また、本実施の形態においては、ウェイトの初期状態時、あるいは、パケット伝送時のように連続して伝送が行われない場合で、さらにアダプティブアンテナの適応アルゴリズムが初期状態のとき、固定の指向性ビーム単位に検出されたパスを、その信号レベルに応じて重み付けした後、合成する構成とした。これにより、ビーム形成および適応アルゴリズムが収束するまでの時間を短縮できるとともに、さらに、サービスするエリア内で受ける干渉の影響を軽減しながら、通信品質を向上させることができる。
【００６６】
実施の形態２．
本実施の形態では、前述の実施の形態１の構成に加えて、干渉量推定部部と、干渉量推定部が算出する干渉量を用いて正規化を行う正規化部と、を追加した。ここでは、説明の簡略化のため、実施の形態１と異なる動作について説明を行う。
【００６７】
図４は、本発明にかかるアダプティブアンテナ受信装置の実施の形態２の構成を示す図である。ここでは、干渉量推定部と正規化部の動作について説明する。なお、送信スロットのフォーマットについては、実施の形態１と同様、図１１の構成を用いる。また、前述の実施の形態１と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００６８】
図４において、１０６ａ−１，１０６ａ−２，…，１０６ａ−Ｌは、検出されたパス単位に、適応アルゴリズムを用いてアダプティブにビームを形成するアダプティブビーム形成部であり、１２９は干渉量推定部であり、１３０は正規化部である。
【００６９】
以降、説明の簡略化のため、第１番目のパスに対応するアダプティブビーム形成部１０６ａ−１の動作について説明する。干渉量推定部１２９では、第１番目のパスに対して形成されたアダプティブビームの合成信号である加算部１２５の出力Ｚ1（ｋs，ｊ）から干渉量を算出するために（ただし、ｋsはスロットであり、ｊは第ｋs番目のスロットにおける第ｊ番目のパイロットシンボルである）、第ｋs番目のスロット内のパイロットシンボルＰs（ｋs，ｊ）を全シンボル分同相加算し（ただし、｜Ｐs（ｋs，ｊ）｜＝１）、第１番目のパスにおける第ｋs番目のスロットに対する伝送路推定値η1（ｋs）を算出する（ただし、η1（ｋs）は複素数である）。すなわち、干渉量推定部１２９では、伝送路推定値η1（ｋs）と第１番目のパスに対するアダプティブビームの合成信号Ｚ1（ｋs，ｊ）とを用いて、（７）式に示すように、第１番目のパスのアダプティブビ−ム合成信号に対する第ｋs番目のスロットの干渉量σ12（ｋs）を算出する。
【００７０】
【数５】
0004531969.tif 000006
【００７１】
ただし、Ｐs*（ｋs，ｊ）は、Ｐs（ｋs，ｊ）の複素共役値であり、Ｐは１スロット中のパイロットシンボル数を表す。
【００７２】
また、干渉量推定部１２９では、（８）式にしたがって、得られた干渉量σ12（ｋs）を複数スロットにわたって平均化し、第１番目のパスのアダプティブビーム合成信号における第ｋs番目のスロットの干渉量推定値Ｉ1（ｋ）を算出する。
【００７３】
【数６】
0004531969.tif 000007
【００７４】
ただし、Ｓは平均化に使用するスロット数を表す。
【００７５】
その後、干渉量推定部１２９出力と複素乗算器１２８出力とを受け取った正規化部１３０では、複素乗算器１２８出力を干渉量推定部１２９出力で割ることにより、干渉量で正規化された第１番目のパスのアダプティブビーム合成信号を生成する。
【００７６】
このように、本実施の形態においては、移動局の位置が瞬間的に偏在するか、もしくは伝送速度が異なることにより送信信号電力の異なる移動局が存在し、アダプティブアレイアンテナにより形成されるビーム単位の干渉電力が同一と見なせない場合に、パス単位のアダプティブビーム合成信号を、干渉量に応じた重み付けを行った後、合成する構成とした。これにより、前述の実施の形態１と同様の効果が得られるとともに、さらに、受信ＳＩＲを最大化することが可能となるため、理想的なチャネル容量を得ることができる。
【００７７】
実施の形態３．
本実施の形態では、ウェイト制御部への入力信号が固定の指向性ビーム数分となり、さらに、ウェイト制御部で生成されたウェイトが全パスに適用される。すなわち、１つの移動局に対する基地局受信機側のウェイト制御部が一つとなる。ここでは、実施の形態１と異なる動作について説明する。
【００７８】
図５は、本発明にかかるアダプティブアンテナ受信装置の実施の形態３の構成を示す図である。なお、送信スロットのフォーマットについては、実施の形態１と同様、図１１の構成を用いる。また、前述の実施の形態１と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００７９】
図５において、１０５ｂはパス検出部であり、１０６ｂ−１，１０６ｂ−２，…，１０６ｂ−Ｌは、検出されたパス単位に、適応アルゴリズムを用いてアダプティブにビームを形成するアダプティブビーム形成部であり、１２３ｂはウェイト制御部である。
【００８０】
図６は、上記パス検出部１０５ｂの構成を示す図である。図６において、４０１ｂ−１，４０１ｂ−２，…，４０１ｂ−Ｈは、第１，２，…，Ｈ番目のビームにおけるビーム毎パス検出部であり、４０２はパス選択部であり、４０７は複数の固定ビームのなかから受信状態の最もよいビームを選択するビーム選択部であり、パス検出部１０５ｂでは、第１〜Ｈ番目の固定ビーム毎の逆拡散後信号からパスの検出、ならびに受信状態のよいビームの選択を行う。
【００８１】
以下、本実施の形態のアダプティブアンテナ受信装置の動作を、図面を用いて詳細に説明する。なお、ここでは、前述の実施の形態１と異なる動作についてのみ説明する。本実施の形態のパス検出部１０５ｂでは、実施の形態１の動作に加えて、ビーム選択部４０７が、パス位置（時間）、パス位置（空間）およびパス電力値に関する情報を用いて、ビーム毎のパス電力の総和を算出し、最もパス電力の総和の大きなビームの選択を行い、その後、当該ビーム選択結果をウェイト制御部１２３ｂに出力する。
【００８２】
つぎに、第１番目のパスに対応するアダプティブビーム形成部１０６ｂ−１とウェイト制御部１２３ｂの動作を説明する。なお、第２〜Ｌ番目のパスに対応するアダプティブビーム形成部については、第１番目のパスに対応するアダプティブビーム形成部１０６ｂ−１と同一の構成であるためその説明を省略する。また、ここでも、前述の実施の形態１と異なる動作についてのみ説明する。
【００８３】
アダプティブビーム形成部１０６ｂ−１では、パス検出部１０５ｂから出力される第１番目のパス位置情報に基づいて、Ｈ個のビームの逆拡散後信号から第１番目のパスの逆拡散後信号ｘi（１，ｋ），ｘi（２，ｋ），…，ｘi（Ｈ，ｋ）を受け取る。
【００８４】
複素乗算器１２４−１〜Ｈでは、上記第１番目のパスの逆拡散信号と、ウェイト制御部１２３ｂが算出した全パス共通の複素値のウェイトｗ（１，ｋ），ｗ（２，ｋ），…，ｗ（Ｈ，ｋ）と、が複素乗算される。加算部１２５では、複素乗算器１２４−１〜Ｈ出力の加算処理が行われ、この加算結果が指向性を有するビーム信号（アダプティブビーム合成信号）となる。
【００８５】
伝送路推定部１２６では、図１１に示すスロット毎に備えられたパイロットシンボルを用いて、第１番目のパスに対する伝送路推定値（複素値）を算出する。さらに、複素共役算出部１２７では、上記伝送路推定値の複素共役値を算出する。そして、複素乗算器１２８では、複素共役算出部１２７出力と加算部１２５出力とを乗算し、信号振幅に比例した重み付けおよび位相変動の除去が行われた信号を出力する。
【００８６】
その後、加算部１０７では、第１番目のパスに対応する信号出力と、同様の処理で出力された第２番目〜第Ｌ番目のパスに対応する信号出力と、を受け取り、パス毎に同相化されたアダプティブビーム合成信号を合成する。データ判定部１０８では、加算部１０７出力に対して硬判定を行い、その結果を復調結果として出力する。なお、データの復調結果は、参照信号としてウェイト制御部１２３ｂに送られる。
【００８７】
また、上記複素共役算出部１２７出力は複素乗算器１２１−１〜Ｈに送られ、複素乗算器１２１−１〜Ｈでは、それぞれ第１番目〜Ｈ番目のビームの逆拡散後信号と複素共役算出部１２７出力との複素乗算が行われ、フェ−ジングによる位相変動成分が除去された第１番目〜Ｈ番目のビームの逆拡散後信号ｙi（１，ｋ），ｙi（２，ｋ），…，ｙi（Ｈ，ｋ）を算出する（ただし、ｉは第ｉ番目のパスに対する処理であること意味し、ここでは、ｉ＝１となる）。遅延器１２２では、各複素乗算器１２１−１〜Ｈ出力を、ビーム形成のために必要となる参照信号（すなわち、データ判定結果）がウェイト制御部１２３ｂに入力されるまでの処理遅延時間τ分（τは離散的なシンボル単位の遅延量）だけ遅延させる。なお、ウェイト制御部１２３ｂが受け取る、各パス毎に遅延された複素乗算後の第１〜Ｈ番目のビーム信号は、シンボルタイミングの精度で入力されるように、遅延時間があわせられている。
【００８８】
つぎに、アダプティブビーム形成のための適応アルゴリズムとしてＳＭＩ（Sample Matrix Inversion）を用いた場合を一例とし、ウェイト制御部１２３ｂの動作、すなわち、各ビームへのウェイト決定方法を説明する。ウェイト制御部１２３ｂでは、遅延器１２２から、遅延量が調整された、１番目のパスに対応する第１番目〜Ｈ番目のビームの逆拡散後信号ｙ1（１、ｋ−τ），ｙ1（２、ｋ−τ），…，ｙ1（Ｈ、ｋ−τ）を受け取る（ただし、ｋは離散的な時刻を示すシンボルの番号を示し、τは処理遅延量を表す）。また、データ判定部１０８からは、復調結果である参照信号ｄ（ｋ−τ）を受け取る（ただし、複素共役値である）。
【００８９】
ここで、第１番目のパスに対する信号ベクトルは、Ｙi（ｋ−τ）＝［ｙi（１、ｋ−τ），ｙi（２、ｋ−τ），…，ｙi（Ｈ、ｋ−τ）］Tとなり、全パスに対するウェイト制御部１２３ｂ出力のウェイトベクトルは、Ｗ（ｋ）＝［ｗ（１、ｋ），ｗ（２、ｋ），…，ｗ（Ｈ、ｋ）］Tとなる。
【００９０】
したがって、第１番目のパスのウェイトベクトルＷ1（ｋ）は、（９）式で表すことができる。
Ｗ（ｋ）＝ＲYY（ｋ−τ）-1ｒYd（ｋ−τ）            （９）
ただし、ＲYY（ｋ）は、（１０）式で示すように、各パスの信号ベクトルＹi（ｋ）を合成した信号の相関行列を表す。
【００９１】
【数７】
0004531969.tif 000008
【００９２】
Ｌは全パス数を表す。また、上記ｒYd（ｋ）は、（１１）式で示すように、各パスの信号ベクトルＹi（ｋ）を合成した信号の相関ベクトルを表す。
【００９３】
【数８】
0004531969.tif 000009
【００９４】
なお、ｋ−τ＜１の場合、あるいは、パケット伝送のように送信フレームが連続的に伝送されない場合は、ウェイトベクトルＷ（ｋ）の初期状態として、パス検出部１０５ｂが出力するビーム選択信号に基づいて、第１〜Ｈ番目のビームののうち、パスの電力の総和が最も大きなビームに対するウェイトを１とし、残りを０としてビーム形成を行う。たとえば、第１番目のビームのパス電力の総和が一番大きいというビーム選択信号を取得した場合、ウェイト制御部１２３ｂでは、ウェイトベクトルとして、Ｗ（ｋ）＝［１，０，…，０］Tを設定する。
【００９５】
つぎに、上記（９）式で得られたウェイトベクトルＷ（ｋ）を用いて、適応アルゴリズムによるビームの形成が行われる。ここでは、相関行列ＲYY（ｋ）の逆行列演算の簡単化のため、相関ベクトルｒYd（ｋ）も含めて、以下に示されるアルゴリズムに従い、再帰的に演算処理を行う。相関ベクトルｒYd（ｋ）は（１２）式で算出できる。
【００９６】
【数９】
0004531969.tif 000010
【００９７】
ただし、βは０＜β＜１を満たす実数パラメータであり、推定の時定数をコントロールするものである。
【００９８】
また、相関行列ＲYY（ｋ）は（１３）式で算出できる。
【００９９】
【数１０】
0004531969.tif 000011
【０１００】
したがって、上記（１２）および（１３）式に基づいて、ＲYY-1（ｋ−τ）、ｒY1d（ｋ−τ）を算出後、当該算出結果を（９）式に対して代入することで、ウェイトベクトルＷ（ｋ）を算出することができる。
【０１０１】
なお、本実施の形態では、ビームを形成するためのウェイトの決定に、ＳＭＩという適応アルゴリズムを用いた場合について説明したが、必ずしもＳＭＩである必要はなく、たとえば、ＲＬＳおよびＬＭＳ等の既知の適応アルゴリズムを用いることとしてもよい。
【０１０２】
このように、本実施の形態では、パス毎に同相化されたアダプティブビーム合成信号を全パスにわたって合成した信号を用い、かつ適応アルゴリズムを利用して全パス共通のウェイトを生成する構成とした。これにより、基地局受信側では、１つの移動局に対して、固定の指向性ビーム数に応じた適応アルゴリズムを１つ用意するだけでよいため、ハードウエアおよびソフトウエアの規模を大幅に低減できる。
【０１０３】
また、本実施の形態では、ウェイトの初期状態時、あるいは、パケット伝送時のように連続して伝送が行われない場合で、さらにアダプティブアンテナの適応アルゴリズムが初期状態のとき、固定の指向性ビームのなかからパス電力の総和が最も大きなビームを選択することで、適応アルゴリズムを動作させる構成とした。これにより、適応アルゴリズムが収束するまでの時間を短縮することができるとともに、サービスするエリア内の干渉量を軽減しながら、さらに大幅に通信品質を向上させることができる。
【０１０４】
実施の形態４．
本実施の形態では、前述の実施の形態３に加えて、さらに、到来方向が空間的に大きく異なるパスが存在する場合に対応することとした。具体的にいうと、アダプティブビーム形成部１０６ｂ−１〜Ｌとウェイト制御部１２３ｂと加算部１０７の組み合わせを、複数グループ分備える構成とした。ここでは、実施の形態３と異なる動作について説明する。
【０１０５】
図７は、本発明にかかるアダプティブアンテナ受信装置の実施の形態４の構成を示す図である。なお、送信スロットのフォーマットについては、実施の形態１〜３と同様、図１１の構成を用いる。また、前述の実施の形態３と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【０１０６】
図７において、１０５ｃは先に説明したパス検出部１０５と同様の機能を有するパス検出部であり、１４１は加算部１４１であり、１５１−１，１５１−Ｍはアダプティブビーム形成部１０６ｂ−１〜Ｌとウェイト制御部１２３ｂと加算部１０７の組み合わせで構成されたアダプティブビーム形成グループである。
【０１０７】
以下、本実施の形態のアダプティブアンテナ受信装置の動作を、図面を用いて詳細に説明する。なお、ここでは、前述の実施の形態３と異なる動作についてのみ説明する。たとえば、図６のパス選択部４０２にて２以上の固定ビームでパスが検出され、パス位置が隣り合う固定の指向性ビームを超えるような空間的に異なるパスに対しては、個別のパスに対応できるように、複数のアダプティブビーム形成グループを設け、適応的にビームを形成する。
【０１０８】
そして、アダプティブビーム形成グループ出力は、さらに加算部１４１で加算され、その加算結果は、データ判定部１０８に対して出力される。
【０１０９】
このように、本実施の形態においては、パスの検出位置が空間的に大きく異なっている場合、空間的に近接して検出されるパスのグループ単位に、適切なアダプティブビームを形成する構成とした。これにより、実施の形態３と同様の効果が得られるとともに、さらに、適応アルゴリズムを実行するウェイト制御部の数を増加させることなくアダプティブビームを形成できる。
【０１１０】
実施の形態５．
本実施の形態では、実施の形態３と異なる処理で、到来方向が空間的に大きく異なるパスが存在する場合に対応することとした。具体的にいうと、アダプティブビーム形成部１０６ｄ−１〜Ｌ（実施の形態２の応用例）とウェイト制御部１２３ｂと加算部１０７の組み合わせを、複数グループ分備える構成とした。ここでは、実施の形態４と異なる動作について説明する。
【０１１１】
図８は、本発明にかかるアダプティブアンテナ受信装置の実施の形態５の構成を示す図である。なお、送信スロットのフォーマットについては、実施の形態１〜４と同様、図１１の構成を用いる。また、前述までの実施の形態１〜４と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【０１１２】
図８において、１０６ｄ−１，１０６ｄ−２，…，１０６ｄ−Ｌは、検出されたパス単位に、適応アルゴリズムを用いてアダプティブにビームを形成するアダプティブビーム形成部であり、１５１ｄ−１，１５１ｄ−Ｍはアダプティブビーム形成部１０６ｄ−１〜Ｌとウェイト制御部１２３ｂと加算部１０７の組み合わせで構成されたアダプティブビーム形成グループである。なお、アダプティブビーム形成部１０６ｄ−１〜Ｌ内の干渉量推定部１２９および正規化部１３０は、先に説明した実施の形態２と同様に動作し、スロット中のパイロットシンボルを用いて干渉量を推定する。
【０１１３】
このように、本実施の形態においては、前述の実施の形態４と同様の効果が得られるとともに、さらに、パス毎に干渉量で正規化する構成としたため、たとえば、形成されたアダプティブビーム毎に干渉量が異なるような場合においても、受信ＳＩＲを高めることができる。
【０１１４】
【発明の効果】
以上、説明したとおり、本発明によれば、予め定められた固定の指向性ビームを用いて適応アルゴリズムを動作させる構成とした。これにより、ビームごとの干渉量が低減され、ＳＩＲが高められるため、適応アルゴリズムにより形成されるアダプティブビームを迅速に形成できる、という効果を相する。また、パス毎に同相化されたアダプティブビーム合成信号を用い、かつ適応アルゴリズムを利用して、パス単位にアダプティブビームを形成する構成とした。これにより、フェージング変動ならびにサービスするエリア内で受ける干渉の影響を軽減しながら、通信品質を向上させることができる、という効果を奏する。
【０１１５】
つぎの発明によれば、移動局の位置が瞬間的に偏在するか、もしくは伝送速度が異なることにより送信信号電力の異なる移動局が存在し、アダプティブアレイアンテナにより形成されるビーム単位の干渉電力が同一と見なせない場合に、パス単位のアダプティブビーム合成信号を、干渉量に応じた重み付けを行った後、合成する構成とした。これにより、さらに、受信ＳＩＲを最大化することが可能となるため、理想的なチャネル容量を得ることができる、という効果を奏する。
【０１１６】
つぎの発明によれば、パス検出を行う際に、予め定められた指向性を有する複数のビームを用いてサービス可能なエリアをカバーし、固定の指向性ビーム単位にパス検出を行う構成とした。これにより、サービスするエリア内で干渉量が多い場合においても、固定の指向性ビーム単位の干渉電力が抑えられるため、パス検出を精度よく行うことができる、という効果を奏する。
【０１１７】
つぎの発明によれば、パス毎に同相化されたアダプティブビーム合成信号を全パスにわたって合成した信号を用い、かつ適応アルゴリズムを利用して全パス共通のウェイトを生成する構成とした。これにより、基地局受信側では、１つの移動局に対して、固定の指向性ビーム数に応じた適応アルゴリズムを１つ用意するだけでよいため、ハードウエアおよびソフトウエアの規模を大幅に低減できる、という効果を奏する。
【０１１８】
つぎの発明によれば、パスの検出位置が空間的に大きく異なっている場合、空間的に近接して検出されるパスのグループ単位に、適切なアダプティブビームを形成する構成とした。これにより、適応アルゴリズムの数を増加させることなくアダプティブビームを形成できる、という効果を奏する。
【０１１９】
つぎの発明によれば、さらに、パス毎に干渉量で正規化する構成としたため、たとえば、形成されたアダプティブビーム毎に干渉量が異なるような場合においても、受信ＳＩＲを高めることができる、という効果を奏する。
【０１２０】
つぎの発明によれば、パス検出を行う際に、予め定められた指向性を有する複数のビームを用いてサービス可能なエリアをカバーし、固定の指向性ビーム単位にパス検出を行う構成とした。これにより、サービスするエリア内で干渉量が多い場合においても、固定の指向性ビーム単位の干渉電力が抑えられるため、パス検出を精度よく行うことができる、という効果を奏する。
【０１２１】
つぎの発明によれば、ウェイトの初期状態時で、さらにアダプティブアンテナの適応アルゴリズムが初期状態のとき、固定の指向性ビーム単位に検出されたパスを、その信号レベルに応じて重み付けした後、合成する構成とした。これにより、ビーム形成および適応アルゴリズムが収束するまでの時間を短縮できる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明にかかるアダプティブアンテナ受信装置の実施の形態１の構成を示す図である。
【図２】  パス検出部の構成を示す図である。
【図３】  ビーム形成部で生成されるＨ個の固定ビームのパターンを示す図である。
【図４】  本発明にかかるアダプティブアンテナ受信装置の実施の形態２の構成を示す図である。
【図５】  本発明にかかるアダプティブアンテナ受信装置の実施の形態３の構成を示す図である。
【図６】  パス検出部の構成を示す図である。
【図７】  本発明にかかるアダプティブアンテナ受信装置の実施の形態４の構成を示す図である。
【図８】  本発明にかかるアダプティブアンテナ受信装置の実施の形態５の構成を示す図である。
【図９】  従来の受信装置の構成を示す図である。
【図１０】  従来のパス検出部の構成を示す図である。
【図１１】  送信スロットのフォーマットを示す図である。
【図１２】  周波数選択性フェージング伝送路のインパルス応答の一例を示す図である。
【符号の説明】
１０１−１，１０１−２，１０１−Ｎ  アンテナ、１０２−１，１０２−２，１０２−Ｎ  バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）、１０３  ビーム形成部、１０４−１，１０４−２，１０４−Ｈ  逆拡散部、１０５，１０５ｃ  パス検出部、１０６−１，１０６−２，１０６−Ｌ，１０６ａ−１，１０６ａ−２，１０６ａ−Ｌ，１０６ｂ−１，１０６ｂ−２，１０６ｂ−Ｌ，１０６ｄ−１，１０６ｄ−２，１０６ｄ−Ｌ  アダプティブビーム形成部、１０７  加算部、１０８  データ判定部、１２１−１，１２１−２，１２１−Ｈ，１２４−１，１２４−２，１２４−Ｈ  複素乗算器、１２２  遅延器、１２３，１２３ｂ  ウェイト制御部、１２５  加算部、１２６  伝送路推定部、１２７  複素共役算出部、１２８  複素乗算器、１２９  干渉量推定部、１３０  正規化部、１４１  加算部、１５１−１，１５１−Ｍ，１５１ｄ−１，１５１ｄ−Ｍ  アダプティブビーム形成グループ、４０１−１，４０１−２，４０１−Ｈ，４０１ｂ−１，４０１ｂ−２，４０１ｂ−Ｈ  ビーム毎パス検出部、４０２  パス選択部、４０３  伝送路推定部、４０４  平均電力値算出部、４０５  しきい値算出部、４０６  判定部、４０７  ビーム選択部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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