(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナのアレイを用いて信号源によって送信される信号を受信する方法であって、
複数のビーム信号が、異なるアンテナによって受信される前記信号を重み付けすることにより得られ、
前記ビーム信号はそれぞれ前記信号源によって送信される基準信号のレプリカと相関をとられ、
また前記ビーム信号は、相関結果によって得られる係数を用いて合成され、
前記係数は、予め共役化された相関結果の線形関数から得られ、
前記係数は行列演算
【数１】
0004183971.tif 000022
によって得られ、ただしγ＝（γ０，．．．，γＬ−１）Ｔは前記係数のベクトルであり、α＝（α０，．．．，αＬ−１）Ｔは前記相関結果のベクトルであり、Ｌはビームの数であり、Ωは大きさＬ×Ｌの行列であり、その係数は、種々のビームに関連する利得関数の相関の関数であることを特徴とする信号受信方法。
【請求項２】
前記係数Ωｌ'ｌは、Ωｌ'ｌ＝ｇｌ'Ｈｇｌによって得られ、ただしｇｌおよびｇｌ'は、添え字ｌおよびｌ’のビームに関連する利得関数の角度サンプリングによって形成されるベクトルであることを特徴とする請求項１に記載の信号受信方法。
【請求項３】
前記係数Ωｌ'ｌは、Ωｌ'ｌ＝∫Ｇｌ'（θ）＊Ｇｌ（θ）ｄθによって得られ、ただしＧｌ（θ）およびＧｌ'（θ）はそれぞれ添え字ｌおよびｌ’のビームに関連する利得関数であり、加算処理は前記アレイによって画定される角度走査範囲にわたって行われることを特徴とする請求項１に記載の信号受信方法。
【請求項４】
前記ビーム信号を合成する前に、前記各ビーム信号は、前記信号源と前記アレイとの間の種々の伝搬経路に関連する成分を同相に戻すようになされることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の信号受信方法。
【請求項５】
アンテナのアレイを用いて、複数の信号源によって送信される信号を受信する方法であって、
複数のビーム信号が、種々のアンテナによって受信される前記信号を重み付けすることにより得られ、
前記各信号源の場合に、前記ビーム信号は前記信号源によって送信される基準信号のレプリカと相関をとられ、
また前記ビーム信号は相関結果から得られる係数を用いて合成され、
前記各信号源の場合に、前記合成されるステップの前に、前記各ビーム信号に対して、前記信号源と前記アレイとの間の種々の伝搬経路に関連する成分が同相に戻され、
各信号源Ｓｍの場合に、前記係数は、行列演算
【数２】
0004183971.tif 000023
によって得られ、ただしγｍ＝（γ０ｍ，．．．，γＬ−１ｍ）Ｔは前記信号源Ｓｍのための前記係数のベクトルであり、αｍ＝（α０ｍ，．．．，αＬ−１ｍ）Ｔは前記相関結果のベクトルであり、Ｌはビームの数であり、Ωは大きさＬ×Ｌの行列であり、その係数は、種々のビームに関連する利得関数の相関の関数であることを特徴とする信号受信方法。
【請求項６】
前記係数ｌ'ｌは、Ωｌ'ｌ＝ｇｌ'Ｈｇｌによって得られ、ただしｇｌおよびｇｌ'は、添え字ｌおよびｌ’のビームに関連する利得関数の角度サンプリングによって形成されるベクトルであることを特徴とする請求項５に記載の信号受信方法。
【請求項７】
前記係数Ωｌ'ｌは、Ωｌ'ｌ＝∫Ｇｌ'（θ）＊Ｇｌ（θ）ｄθによって得られ、ただしＧｌ（θ）およびＧｌ'（θ）はそれぞれ添え字ｌおよびｌ’のビームに関連する利得関数であり、加算処理は前記アレイによって画定される角度走査範囲にわたって行われることを特徴とする請求項５に記載の信号受信方法。
【請求項８】
請求項１から請求項４までのいずれか１項による方法を実施するための手段を備えることを特徴とする、信号源によって送信される信号を受信するための装置。
【請求項９】
請求項５から請求項７までのいずれか１項による方法を実施するための手段を備えることを特徴とする、複数の信号源によって送信される信号を受信するための装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は包括的には、アンテナのアレイを用いて信号を受信するための方法および装置に関する。この発明は特に、１つあるいは複数の移動端末によって送信される信号を基地局によって受信することに当てはまる。
【０００２】
【従来の技術】
狭帯域アンテナ処理の分野において、ビーム形成がよく知られている。ビーム形成は、一般に線形で、一様な（すなわち、アンテナ間に一定の間隔を有する）アンテナのアレイと、信号重み付けモジュールとを用いる。受信モードにおいてビームを形成するために、アレイ内の種々のアンテナによって受信される信号は、加算される前に１組の複素係数によって重み付けされる。
【０００３】
アレイ内のＮ個のアンテナによって受信される信号のベクトルがｘ＝（ｘ０，ｘ１，．．．，ｘＮ−１）Ｔによって表され、重み付け係数のベクトル（さらに簡単にして、重み付けベクトルと呼ばれるであろう）がｗ＝（ｗ０，ｗ１，．．．，ｗＮ−１）Ｔによって表される場合には、ビーム形成器の出力信号ｙは以下の式によって書き表されるであろう。
【０００４】
【数３】
0004183971.tif 000002
【０００５】
所与の信号源（たとえば、移動端末）によって送信される信号を受信しようとするとき、重み付け係数ｗｉは、受信ビームがこの信号源の方向を指すように決定される。大部分の場合に、信号の到来方向（ＤＯＡ）は不明であり、当分野の現状において利用可能な多数の推定方法（たとえば、ＭＵＳＩＣ、ＥＳＰＲＩＴおよびそこから派生した方法）のうちの１つが用いられる。
【０００６】
信号源によって送信される基準信号（あるいは送信される信号の推定値）が前もってわかっており、利用可能である場合には、ビーム形成器の出力と基準信号との間の二乗平均誤差を最小にするように重み付け係数を決定することができる。式（１）は空間フィルタリング動作を表しており、その際、最適フィルタの係数は、ウィーナー・ホップ方程式を用いて求めることができる。
【０００７】
【数４】
0004183971.tif 000003
ただしＲｘｘは受信される信号の自己相関行列、すなわちＲｘｘ＝Ｅ（ｘｘＨ）であり、Ｒｄｘは、基準信号ｄと受信される信号との相関のための行列（この場合には、線形の行列）、すなわちＲｄｘ＝Ｅ（ｄｘＨ）である。これらの行列は、空間伝達関数が変動する場合に更新されなければならない。
【０００８】
アンテナのアレイを用いて、複数の信号源Ｓ０，．．．，ＳＭ−１によって送信される信号を受信したい場合には、種々の信号源によって送信される信号の各到来方向を指す複数のＭ個のビームを形成すれば十分である。種々の信号源によって送信される基準信号ｄ０，．．．，ｄＭ−１が前もってわかっており、利用可能である場合には、以下の行列によりＭ個の各ビーム形成器の重み付け係数を決定することができる。
【０００９】
【数５】
0004183971.tif 000004
ただし、Ｒｘｘは受信される信号の自己相関行列であり、ｄ＝（ｄ０，．．．，ｄＭ−１）Ｔは基準信号のベクトルであり、Ｒｄｘは基準信号と受信される信号との間の相関行列、すなわちＲｄｘ＝Ｅ（ｄｘＨ）である。種々のビーム形成器の各重み付けベクトルは行列Ｗの列によって与えられる。
【００１０】
この技術は具体的には、移動電気通信の分野において、特に略称ＣＡＡＡＤ（コヒーレント・アダプティブアレイ・ダイバーシティ）によって知られるＣＤＭＡ（符号分割多元接続）システムに適用されている。ＣＡＡＡＤ受信機が図１に概略的に示される。その受信機は、アンテナ１０００，．．．，１００Ｎ−１のアレイと、Ｎ個のアンテナ信号を受信し、ビーム信号ｙ０，．．．，ｙＭ−１をレイク受信機１２００，．．．，１２０Ｍ−１に供給するビーム形成器１１００，．．．，１１０Ｍ−１とを備える。Ｍ個のビーム形成器はそれぞれ、移動端末によって送信される信号の到来方向を指す。各ビーム形成器の出力では、レイク受信機が、該当する移動端末とアンテナのアレイとの間の種々の伝搬経路に関連する信号のＭＲＣ（最大比合成）結合を達成する。ここで、全ての伝搬経路はビーム形成器によって受信されるものと仮定される。
【００１１】
ＣＡＡＡＤ受信技術は、二乗平均誤差を最小にする（ＭＭＳＥあるいは最小平均二乗誤差）のための判定基準により最適条件になるが、実施するのが難しい。これは、セル内の移動端末と同数のビーム形成器を必要とするためである。さらに、行列Ｒｘｘの逆行列（あるいは等価的に、Ｎ個の未知数を有するＮ個の線形方程式のシステムの解を求めること）は複素演算であり、それは実際には、専用の回路によって実行されなければならないであろう。さらに、ビーム形成処理は、端末の動きに追従するためにアダプティブ（適応的）でなければならないため、この演算は頻繁に実行されなければならず、受信機の計算リソースに負荷がかかる。
【００１２】
ある受信技術は、より強力であるが、性能が低く、多数の固定されたビーム、たとえば角度に関して等しく分散されたビームを形成することと、各移動端末の場合に、その端末から到来する最も高い電力を有する信号を供給するビームを選択することからなる。この原理による受信動作が図２に示される。ビーム形成器２１００，．．．，２１０Ｌ−１は、アンテナ２０００，．．．，２００Ｎ−１によって受信される信号からＬ個の固定されたビームを形成する（ただし、Ｌ≫Ｎであり、Ｎは移動端末の数である）。ビーム形成器から出力されるビーム信号ｙ０，．．．，ｙＬ−１は、複数の選択モジュール２１５０，．．．，２１５Ｍ−１に送信され、各選択モジュールは１つの移動端末に関連付けられている。判定モジュール２１６０，．．．，２１６Ｍ−１は各選択モジュールに、選択されるビームの指標を与える。１つの端末に関連付けられる判定モジュール２１６ｉ（ただしｉ∈｛０，．．．，Ｎ−１｝）は、ビーム信号ｙ０，．．．，ｙＬ−１とこの端末によって送信される基準信号との間の相関をもたらし、最も高いエネルギーを供給するビームの指標を選択し、それを選択モジュール２１５ｉに送信する。種々の端末の基準信号は、直交するように選択されなければならない。ＣＤＭＡシステムの場合、アップリンクチャネルＤＰＣＣＨ（専用物理制御チャネル）にわたって送信されるパイロット符合が利用されるであろう。選択モジュール２１５０，．．．，２１５Ｍ−１によって選択されるビーム信号は、その後、選択された固定ビーム内で受信ダイバーシティを利用する、レイク受信機２２００，．．．，２２０Ｍ−１に供給される。
【００１３】
しかしながら、この受信技術には多くの欠点がある。一方で、その技術は、良好な角度に照準を定めた分解能を得るために、多数のビームを形成する必要がある。さらに、その技術は、多数の反射に起因して、角度が広く分散した経路に沿って信号が伝搬するマイクロセルあるいはピコセルのセルラー環境における動作が不完全である。この場合に、ある端末のために選択された固定されたビームは、最も高い電力を有する伝搬経路しか含まないことが多く、他の経路はレイク受信機のダウンストリームによって用いられないであろう。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、この発明の目的は、上記の欠点を持たない、アンテナのアレイを用いる受信方法を提案することであり、特に、大きな計算リソースを必要とすることなく、複数の信号源によって送信される信号を最適に受信できるようにすることである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
これを達成するために、この発明は、アンテナのアレイを用いて信号源によって送信される信号を受信する方法を特徴とし、その方法によれば、種々のアンテナによって受信される信号を重み付けすることにより複数のビーム信号が形成される。この方法によれば、ビーム信号はそれぞれ、その信号源によって送信される基準信号のレプリカと相関をとられ、その相関結果から得られる係数を用いて、そのビーム信号が合成される。
【００１６】
その係数は、その相関結果の複素共役によって求めることができ、そのビーム信号は、それらの合成前にノルム化されることができる。
【００１７】
典型的には、その係数は予め共役化された相関結果の線形関数から得られる。その係数は、行列演算γ＝Ω−１α＊によって得られることが有利である。ただしγ＝（γ０，．．．，γＬ−１）Ｔはその係数のベクトルであり、α＝（α０，．．．，αＬ−１）Ｔはその相関結果のベクトルであり、Ｌはビームの数であり、Ωは大きさＬ×Ｌの行列であり、その係数は、種々のビームに関連する利得関数の相関の関数である。
【００１８】
第１の変形形態によれば、その係数Ωｌ’ｌは、Ωｌ’ｌ＝ｇｌ’Ｈｇｌによって得られる。ただしｇｌおよびｇｌ’は、添え字ｌおよびｌ’のビームに関連する利得関数の角度サンプリングによって形成されるベクトルである。
【００１９】
第２の変形形態によれば、その係数Ωｌ’ｌは、Ωｌ’ｌ＝∫Ｇｌ’（θ）＊Ｇｌ（θ）ｄθによって得られる。ただしＧｌ（θ）およびＧｌ’（θ）はそれぞれ添え字ｌおよびｌ’のチャネルに関連する利得関数であり、加算処理はそのアレイによって画定される角度走査範囲にわたって行われる。
【００２０】
そのビーム信号を合成することから生じる信号は、信号源とアレイとの間の種々の伝搬経路に関連する成分を同相に戻すようになされることが有利である。
【００２１】
またこの発明は、アンテナのアレイを用いて、複数の信号源によって送信される信号を受信する方法を特徴とし、その方法によれば、種々のアンテナによって受信される信号を重み付けすることにより複数のビーム信号が形成され、各信号源の場合に、そのビーム信号は信号源によって送信される基準信号のレプリカと相関をとられ、またそのビーム信号は、相関結果から得られる係数を用いて合成される。
【００２２】
合成されるステップの前に、各ビーム信号に対して、信号源とアレイとの間の種々の伝搬経路に関連する成分が同相に戻されることが有利である。
【００２３】
典型的には、各信号源Ｓｍの場合に、その係数は、行列演算γｍ＝Ω−１（αｍ）＊によって得られる。ただしγｍ＝（γ０ｍ，．．．，γＬ−１ｍ）Ｔは信号源Ｓｍのための係数のベクトルであり、αｍ＝（α０ｍ，．．．，αＬ−１ｍ）Ｔは相関結果のベクトルであり、Ｌはビーム信号の数であり、Ωは大きさＬ×Ｌの行列であり、その係数は、種々のビームに関連する利得関数の相関の関数である。
【００２４】
第１の変形形態によれば、その係数Ωｌ’ｌは、Ωｌ’ｌ＝ｇｌ’Ｈｇｌによって得られる。ただしｇｌおよびｇｌ’は、添え字ｌおよびｌ’のビームに関連する利得関数の角度サンプリングによって形成されるベクトルである。
【００２５】
第２の変形形態によれば、その係数Ωｌ’ｌは、Ωｌ’ｌ＝∫Ｇｌ’（θ）＊Ｇｌ（θ）ｄθによって得られる。ただしＧｌ（θ）およびＧｌ’（θ）はそれぞれ添え字ｌおよびｌ’のビームに関連する利得関数であり、加算処理はそのアレイによって画定される角度走査範囲にわたって行われる。
【００２６】
またこの発明は、先に開示された方法を実施するための手段を備える、１つの信号源あるいは複数の信号源によって送信される信号を受信するための装置を特徴とする。
【００２７】
上記のこの発明の特徴、および他の特徴は、添付の図面に関連して与えられる以下に記載される説明を読めば、さらに明らかになるであろう。
【００２８】
【発明の実施の形態】
この発明の根底をなす第１の概念は、１組の基本的なビームにわたって受信利得関数を分解することが可能であることに基づいている。
【００２９】
この発明の根底をなす第２の概念は、式（２）および（３）の逆行列を省くために、この分解を用いている。
【００３０】
ＦＲ００１４２２２で本出願人の名義で２０００年１０月３１日に出願され、参照として本明細書に援用されるフランス国特許出願は、１組の初等関数にわたってビーム形成する（送信時および受信時）ことによって得られる任意の利得関数を分解することができることを示す。この発明において開示される主な結果が以下に簡単に記載されるであろう。
【００３１】
ｈを、ある角度範囲にわたって規定される複素関数のベクトル空間ＦにおけるＣＮの線形適用とし、その角度範囲では、係数ｖｉ（ｉ＝０，．．．，Ｎ−１）によってアンテナ信号を重み付けすることにより得られる、受信時の複素利得関数Ｇ＝ｈ（ｖ）をＣＮの任意のベクトルｖと関連付けるネットワークが動作する（たとえば、ある線形アレイの場合に［―π／２，π／２］）。すなわち、たとえば、ある線形アレイの場合、
【００３２】
【数６】
0004183971.tif 000005
ただしψｉ（θ）＝（２πｄ／λ）ｉｓｉｎθは２つの連続したアンテナ間の位相差であり、ｄおよびλはそれぞれ、該当するアレイのピッチおよび波長である。Ｉｍ（ｈ）で示されるｈによるＣＮの像は、大きくてもＮに等しい次数を有するＦのベクトル部分空間である。ここで、アンテナのアレイを用いて生成することが望まれる利得関数Ｇ’（θ）があるものとする。関数Ｇ’（θ）は、Ｉｍ（ｈ）上に投影されることができる。Ｇ’Ｐ（θ）をこの投影であるとしよう。ｈ（ｖ）＝Ｇ’Ｐのようなベクトルｖが存在し、このベクトルは利得関数Ｇ’（θ）を最もよく近似することを可能にすることを示すことができる。
【００３３】
さらに、得られる複素利得関数Ｇ（θ）（そのモジュールは、そのアレイに等価なアンテナのダイヤグラムを与える）は、ある制限された帯域を有する。それゆえ、情報を損失することなく、ナイキスト周波数より高い周波数で角度に関してサンプリングすることができる。たとえば、ナイキスト周波数は、ある線形アレイの場合にＮｒａｄ−１であり、円形のアレイの場合に２Ｎｒａｄ−１であり、それにより第１の場合には、角度範囲［―π／２，π／２］にわたってＫ＞πＮ（実際にはＫ＝４Ｎ）個のサンプルをとり、第２の場合には、角度範囲［―π，π］にわたって同じ数のサンプルをとることを示すことができる。
【００３４】
複素ダイアグラムのサンプルが（ｇｋ）（ｋ＝０，．．．，Ｋ−１）、すなわちｇｋ＝Ｇ（θｋ）（ただし、θｋ値は、サンプリング方向を画定する［―π／２，π／２］（線形アレイ）あるいは［―π，π］（円形アレイ）にわたって等しく分布するＭ個の角度である）で表される場合には、利得ベクトルｈ（ｖ）＝ｇ＝（ｇ０，ｇ１，．．．，ｇＫ−１）Ｔを任意の重み付けベクトルｖに対応させるＣＫにおいて、ＣＮの線形適用ｈｓを定義することができる。ｈｓによるＣＮの像は、Ｉｍ（ｈｓ）で表されることになる、大きくてもＮに等しい次数を有するＣＫのベクトル部分空間である。ＣＮの基底、たとえば標準基およびＣＫの基底が選択される場合には、大きくても階数Ｎからなる、大きさＫ×Ｎの行列Ｈによる線形適用ｈを表すことができる。
【００３５】
ここでｇ’を、求めたい任意のサンプリングされる複素利得関数Ｇ’（θ）に対応する利得ベクトルであるとする。ＣＫにおけるユークリッド計量の意味において、ｈｓ（ｖ）ができる限りｇ’に近くなるように、すなわちｈｓ（ｖ）＝ｇＰ’になるようなベクトルｖを求めることができる。ただし、ｇＰ’は、Ｉｍ（ｈｓ）上へのベクトルｇ’の正投影である。行列Ｈが階数Ｎからなる場合には、求められるベクトルｖは以下のように書き表される。
【００３６】
【数７】
0004183971.tif 000006
ただし、Ｈ＋はＨ＋＝（ＨＨＨ）−１ＨＨによって定義されるＨの擬似逆行列であり、ＨＨは行列Ｈの共役転置行列である。重み付けベクトルｖは、ビーム形成を用いて、所望の利得関数Ｇ’（θ）を最もよく近似する利得関数Ｇ（θ）を求めることを可能にする。
【００３７】
理論的には、それを生成するには、空間Ｉｍ（ｈｓ）のＮ個の独立したベクトルがあれば十分である。しかしながら、基数Ｌ≦Ｎの１組の独立したベクトルを用いて、Ｉｍ（ｈｓ）の部分空間ＦＬを生成することを満足することができるであろう。その理由は後に記載されるであろう。ＦＮ＝Ｉｍ（ｈｓ）であることに留意されたい。ＦＬの生成ベクトルは、ｇ０，．．．，ｇＬ−１で表されるであろう。実際には、サンプリング方向θｋを指すビームに対応するＬ＝Ｎ個のベクトルを選択することができるであろう。ＦＬの生成ベクトルに対応するビームは、Ｂ０，Ｂ１，．．．，ＢＬ−１で表され、それらは単に「生成ビーム」と呼ばれるであろう。生成ビームを形成することを可能にする重み付けベクトルは、ｖ０，．．．，ｖＬ−１で表されるであろう。言い換えると、ｈ（ｖｌ）＝ｇｌであろう。
【００３８】
図３は、この発明による受信装置を示す。その中に、上記のＬ個の生成ビームを形成するための役割を果たすビーム形成器３１００，．．．，３１０Ｌ−１を見いだすことができる。その角度範囲が、信号源を配置することができないブラインド角度を有する場合には、このエリアにおいて生成ビームは選択されないであろう。ビーム信号ψ０，．．．，ψＬ−１は、以下の式によって出力信号ｙを計算する合成モジュール３１５に向けられる。
【００３９】
【数８】
0004183971.tif 000007
ただし係数γｌ（ｌ＝１，．．．，Ｌ）は、最適化モジュール３１６によって供給される。
【００４０】
図４は、第１の変形形態による最適化モジュール３１６を示す。これは、ビーム信号ψ０，．．．，ψＬ−１と、信号源Ｓによって送信される基準信号ｄのレプリカとの間の相関、すなわち、
【００４１】
【数９】
0004183971.tif 000008
を実行する。
【００４２】
係数αｌは合成係数γｌを供給するために、４３００，．．．，４３０Ｌ−１において共役化される。合成係数γｌは、ＭＲＣタイプのビーム信号ψ０，．．．，ψＬ−１のコヒーレントな合成を達成するために、合成モジュール３１５によって用いられる。Ｌ個の生成ビームが分離される（言い換えると、これらのビームが関連付けられるＬ個の利得ベクトルが直交するように選択される）場合には、ｙを供給するその受信方法は最適である。一方、Ｌ個の生成ビームの分離が不完全である場合には、種々のビームの信号が相関をとられ、ＭＲＣ合成はもはや最適ではない。これは、不完全に分離されたビームによって受信される干渉信号もコヒーレントに合成されるためである。
【００４３】
干渉レベルが各ビームの場合に同じでない場合には、ビーム信号は、それらの合成前にノルム化される。その際、出力信号は以下の式によって求められる。
【００４４】
【数１０】
0004183971.tif 000009
【００４５】
図５は、第２の変形実施形態による最適化モジュール３１６を示す。この変形形態によれば、生成ビームの合成によって、ビームの最適な形成を最もよく近似することが試みられる。
【００４６】
ベクトルｘは、信号源からの信号および空間伝達関数の関数として表すことができる。
【００４７】
【数１１】
0004183971.tif 000010
ただし、ａは、信号源とアンテナのアレイとの間の空間伝達関数を表す次数Ｎのベクトルであり、ｂは雑音ベクトルであり、その成分はガウス分布であるものと想定される。
【００４８】
信号源Ｓによって送信される信号ｓは、ある角度分布Ｆ（θ）でアレイに到達する。その成分がＦ（θｋ）である次数Ｋのベクトルが、ｆで表されるであろう。ここで角度θｋはサンプリング方向を定義する。それゆえ、これは、関数ｈの線形性によって、
【００４９】
【数１２】
0004183971.tif 000011
を与える。ただし、ｎ＝ｈ（ｂ）である。複素利得関数Ｇ（θ）および関連する利得ベクトルｇに対応するビーム関数ψは以下のように書き表すことができる。
【００５０】
【数１３】
0004183971.tif 000012
結果として、最適ベクトルｇｏｐｔは
【００５１】
【数１４】
0004183971.tif 000013
を、それゆえ、
【００５２】
【数１５】
0004183971.tif 000014
を満足する。
【００５３】
最初に、Ｌ＝Ｎであるものと仮定されるであろう。その際、１組のＩｍ（ｈ）の生成ベクトル、すなわち、ベクトルｇｏｐｔを分解したものであるｇ０，．．．，ｇＮ−１が存在する。
【００５４】
【数１６】
0004183971.tif 000015
【００５５】
さらに、ビーム信号ψｌ’と送信される信号との相関の結果は、
【００５６】
【数１７】
0004183971.tif 000016
と書き表すことができ、それゆえ式（１３）および（１４）を考慮に入れると、
【００５７】
【数１８】
0004183971.tif 000017
と書き表すことができる。ノルム化された電力基準信号が用いられる場合には、式（１６）をベクトルによって表すことができる。
【００５８】
【数１９】
0004183971.tif 000018
ただしγ＝（γ０，．．．，γＮ−１）Ｔ、α＝（α０，．．．，αＮ−１）Ｔであり、
【００５９】
【数２０】
0004183971.tif 000019
である。
【００６０】
ベクトルｇｌが、利得関数Ｇｌ（θ）のサンプルからなるベクトルであることを思い起こされたい。式（１８）は、基底ビームの利得関数間の相関を説明する。関数Ｇｌ（θ）が利用可能である場合には、これは以下のように書き表すことができる。
【００６１】
【数２１】
0004183971.tif 000020
ただし、その加算処理は、そのアレイの角度範囲にわたって実行される。
【００６２】
最後に、そのビームの逆相関をとられる場合には、行列Ωは多数の単位行列になり、第１の実施形態が再現されることに留意されたい
【００６３】
Ｌ＜Ｎであるものと仮定される場合には、一般的な場合に、（１４）のような分解を見いだすことはできない。そのような場合には、ベクトルｇｏｐｔは最初に、ベクトルｇｌによって生成される空間ＦＬ上に投影される。式（１７）〜（１９）は依然として有効であり、その際、行列Ωは大きさＬ×Ｌ、階数Ｌからなる。
【００６４】
図５に示されるモジュール３１６の第２の変形実施形態によれば、ビーム信号ψ０，．．．，ψＬ−１は、モジュール５２００，．．．，５２０Ｌ−１において基準信号ｄとの逆相関をとられる。その際、相関結果α０，．．．，αＬ−１は、（１７）にしたがってγ０，．．．，γＬ−１を計算する行列計算モジュール５４０に供給される前に、共役化モジュール５３００，．．．，５３０Ｌ−１を用いて共役化される。
【００６５】
ビームの逆相関行列Ω−１は（アンテナ信号Ｒｘｘ−１の逆相関行列とは逆に）、生成ビームにのみ依存し、それゆえ一度に、全ての場合に対して計算されることができることに留意されたい。特に、それは、信号源Ｓの動きに依存しない。
【００６６】
図６は、ＤＳ−ＣＤＭＡ受信システムにこの発明を適用する第１の例を示す。このシステムは、たとえば、複数のＭ個の移動端末によって送信される信号を受信するために基地局に配置され、その各信号はユーザ符号Ｃｍによって拡散されている。そのシステムはアンテナ６０００，．．．，６００Ｎ−１のアレイを備える。ビーム形成器６１００，．．．，６１０Ｌ−１は、Ｌ個の生成ビームを形成し、対応するＬ個のビーム信号ψ０，．．．，ψＬ−１を生成する。これらの信号は、Ｍ個の合成モジュール６５００，．．．，６５０Ｍ−１に供給され、合成モジュールは、Ｍ個の端末から到来する受信信号ｚ０，．．．，ｚＭ−１を与える。
【００６７】
図７は第１の例の実施形態による合成モジュール６５０ｍの構造を示す。種々のモジュールの指示においては、添え字ｍは、表記上の負担を軽減するために省略されている。種々のビーム信号ψ０，．．．，ψＬ−１は、Ｌ個のレイク受信機７５００，．．．，７５０Ｌ−１に送信され、レイク受信機は、そのビーム信号と、種々の経路の遅延によって影響を及ぼされるユーザ符号Ｃｍとの相関をとり、種々の経路から到来する信号をコヒーレントに合成する。信号Ψ０ｍ，．．．ΨＬ−１ｍは、種々の生成ビーム内の経路の合成を表す。モジュール７５４は、最適化モジュール７５５によって与えられる複素係数γｌｍを用いて、種々のビーム、より正確に言うと、信号Ψ０ｍ，．．．ΨＬ−１ｍの合成を提供する。モジュール７５５の出力における信号ｚｍは、移動端末Ｓｍによって送信されるシンボルの最適な推定値を与える。
【００６８】
図８は、最適化モジュール７５５の構造を示す。信号Ψ０ｍ，．．．ΨＬ−１ｍは
最初に、脱拡散パイロット信号Ｄｍと相関をとられ、その後、その相関結果は、共役化モジュール７５７０，．．．，７５７Ｌ−１において共役化される。こうして得られた共役化された値は、以下の計算を行う行列計算モジュールに送信される。
【００６９】
【数２２】
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ただし、γｍ＝（γ０ｍ，．．．，γＬ−１ｍ）Ｔ、αｍ＝（α０ｍ，．．．，αＬ−１ｍ）Ｔであり、係数Ωｌ’ｌは（１８）あるいは（１９）によって与えられる。
【００７０】
図６〜図８によって示される受信装置は、１組の生成ビームを用いて、最適な受信を最もよく近似することを可能にする。各ビームは、移動端末から到来する１つあるいは複数の伝搬経路を網羅することができる。
【００７１】
図９は、第２の例の実施形態による合成モジュール６５０ｍの構造を示す。同様に、種々のモジュールを指示する際に、表示上の負担を軽減するために、添え字ｍは省略されている。種々のビーム信号ψ０，．．．，ψＬ−１は、ユーザ符号Ｃｍとの相関を用いて、遅延解析器９５３０，．．．，９５３Ｌ−１によって解析される。各ビーム信号ψｌは、解析器９５３ｌによって供給される遅延だけ９５２ｌにおいて遅延され、遅延された信号は、信号ζｌを供給するために加算される。信号ζｌは、ユーザｍの種々の経路の場合に時間に関して調整されるが、脱拡散されないことに留意されたい。その後、信号ζｌ（ｌ＝０，．．．，Ｌ−１）は、最適化モジュール９５５によって与えられる複素係数γｌｍを用いて、９５４において合成される。モジュール９５５の出力信号は、移動端末Ｓｍによって送信されるシンボルの最適な推定値ｚｍを供給するために、ユーザ符号Ｃｍを用いて９５６において脱拡散される。
【００７２】
ユーザの経路が１つのビーム内であまり時間的に分散されない場合には、時間調整することなく、すなわちモジュール９５２ｌおよび９５３ｌを用いることのない、より強力な形態ものを想定することができることに留意されたい。
【００７３】
図１０は、最適化モジュール９５５の構造を示す。モジュール７５５とは異なり、モジュール９５５はスペクトル拡散前に動作する。信号ζｌ（ｌ＝０，．．．，Ｌ−１）は、９５６０，．．．，９５６Ｌ−１においてパイロット信号ｄｍとの相関をとられ、その後、その相関結果は、共役化モジュール９５７０，．．．，９５７Ｌ−１において共役化される。こうして得られた共役値は、モジュール７５８と同一の行列計算モジュール９５８に送信される。
【００７４】
この発明を、任意のタイプのアンテナアレイ、特に回路アレイに適用することができることに留意することは重要である。
【００７５】
さらに、この発明による受信装置が機能モジュールを用いて記載されてきたが、これらのモジュールは専用の回路、かつ対応する種々の機能のうちの全てあるいはいくつかのみを実行するプロセッサの両方によって実装されることができることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  第１のタイプの既知の受信装置を示す概略図である。
【図２】  第２のタイプの既知の受信装置を示す概略図である。
【図３】  この発明による受信装置を示す概略図である。
【図４】  第１の変形実施形態によるこの発明のモジュールを示す概略図である。
【図５】  第２の変形実施形態によるこの発明のモジュールを示す概略図である。
【図６】  ＤＳ−ＣＤＭＡシステムにこの発明を適用する一例を示す図である。
【図７】  第１の例の実施形態による図６のシステムのモジュールを示す図である。
【図８】  図７のモジュールのサブモジュールを示す図である。
【図９】  第２の例の実施形態による図６のシステムのモジュールを示す図である。
【図１０】  図９のモジュールのサブモジュールを示す図である。
【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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