(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セルラー移動通信システムにおいて伝送信号を受信する受信装置であって、
与えられたビーム制御情報によって決められ該伝送信号を容易に受信するため受信装置の使用中に必要に応じて調整される主ビームパターンに応じて、該伝送信号を表す受信信号を処理するよう動作する主ビーム形成手段と、
受信装置の初期動作段階で、個別に対応したビーム制御情報によって決められた複数の異なる補助ビームパターン毎に対応した一つ以上の出力信号を得るため補助ビームパターンに応じて受信信号を処理するよう動作する補助ビーム形成手段と、
該異なる補助ビームパターン毎に対応した該出力信号の一つ以上の所定の特性を比較して一つ以上の最良の補助ビームパターンを識別し、該識別した一つ以上の最良の補助ビームパターンに対応したビーム制御情報に基づいて該主ビーム形成手段のための該ビーム制御情報を初期推定するよう動作するビーム制御情報設定手段と、
を有する受信装置。
【請求項２】
該補助ビーム形成手段は、該補助ビームパターンの異なるビームパターン毎に応じて該受信信号を同時に処理するよう動作する複数の個別の補助ビーム形成ユニットを有する、請求項１記載の受信装置。
【請求項３】
複数のバッファを更に有し、
各バッファは、対応した受信信号を受信するため接続された入力と、主ビーム形成手段の入力へ接続された出力とを含み、受信信号が補助ビーム形成手段へ供給されてから所定の遅延期間後に、受信信号を主ビーム形成手段へ供給する、請求項２記載の受信装置。
【請求項４】
該補助ビーム形成手段は、所定のシーケンスで該補助ビームパターンの各ビームパターンに応じて受信信号を処理するよう動作する単一のビーム形成ユニットを有し、
該シーケンスの各補助ビームパターン毎に、該単一のビーム形成ユニットによって生成された一つ以上の出力信号の一つ以上のアンプルを保存する出力信号記憶手段を更に具備する請求項１記載の受信装置。
【請求項５】
該単一のビーム形成ユニットは、該初期動作段階後に、受信信号を該主ビームパターンに応じて処理するため該主ビーム形成手段によって利用される、請求項４記載の受信装置。
【請求項６】
各補助ビームパターンに対応した該ビーム制御情報を保存し、該補助ビームパターン毎に対応した該保存されたビーム制御情報を単一のビーム形成ユニットへ供給するビーム制御情報記憶手段を更に有する請求項４又は５記載の受信装置。
【請求項７】
ビーム制御情報記憶手段は循環型シフトレジスタにより構成される請求項６記載の受信装置。
【請求項８】
該出力信号の中の少なくとも二つのサンプルは補助ビームパターン毎に保存され、
補助ビームパターン毎に保存された出力信号のサンプルの平均を求める平均化手段を更に有する請求項４乃至７のうちいずれか一項記載の受信装置。
【請求項９】
該受信信号に対応したバッファ手段を更に有し、
該バッファ手段は、伝送信号の所定の部分を表す同じ受信信号を該単一のビーム形成ユニットへ連続して複数回に亘り供給するよう動作し、
補助ビーム形成手段は、供給された受信信号を、１回毎に異なる補助ビームパターンに応じて処理するよう動作する、
請求項４記載の受信装置。
【請求項１０】
該バッファ手段は、同じ受信信号を複数回に亘って供給した後に、該同じ受信信号を該単一のビーム形成ユニットへ供給するよう動作し、これにより、該主ビーム形成器に該主ビームパターンに応じて受信信号を処理させる、請求項９記載の受信装置。
【請求項１１】
該バッファ手段は、該補助ビームパターン毎に対応した第１の入力の組と、該単一のビーム形成ユニットの入力へ接続された出力とを有するスイッチ手段を含み、
第１の入力の組の各入力は、対応したバッファ素子によって順番に接続されている、請求項９又は１０記載の受信装置。
【請求項１２】
該バッファ手段は、同じ受信信号を複数回に亘って供給した後に、該同じ受信信号を該単一のビーム形成ユニットへ供給するよう動作し、これにより、該主ビーム形成器に該主ビームパターンに応じて受信信号を処理させ、
スイッチ手段は、該主ビームパターンに対応した更なる入力を有し、
該スイッチ手段の更なる入力は、該バッファ手段の更なるバッファ素子によって該第１の入力の組の最後の入力に接続されている、請求項９記載の受信装置。
【請求項１３】
該補助ビーム形成手段は、異なる補助ビームパターン毎に応じて受信信号を処理する間に、関連した補助ビームパターンに対する複数の最良パスを識別するよう動作するパス探索手段を含む、請求項１乃至１２のうちいずれか一項記載の受信装置。
【請求項１４】
該補助ビーム形成手段は、該パス探索手段によって識別された最良パス毎に出力信号を獲得する、請求項１３記載の受信装置。
【請求項１５】
該補助ビーム形成手段は、識別された最良パスに対応した信号を合成するよう動作するＲＡＫＥ合成器を更に有し、
補助ビーム形成手段は、合成された信号を表す一つの出力信号を獲得する、
請求項１３記載の受信装置。
【請求項１６】
複数のＲＡＫＥフィンガー手段を更に有し、
各ＲＡＫＥフィンガー手段は主ビーム形成手段を含み、
該ビーム制御情報設定手段は、ＲＡＫＥフィンガー手段内の主ビーム形成手段に対するビーム制御情報の初期推定値を獲得するよう動作する、
請求項１乃至１５のうちいずれか一項記載の受信装置。
【請求項１７】
該複数のＲＡＫＥフィンガー手段の中の少なくとも二つのＲＡＫＥフィンガー手段に対する初期推定値は互いに異なることがあり得る、請求項１６記載の受信装置。
【請求項１８】
該所定の特性は、搬送波干渉比と、信号対雑音と干渉の比と、ビット誤り率と、信号強度の中の少なくとも一つの特性を含む、請求項１記載の受信装置。
【請求項１９】
ビーム制御情報設定手段は、該所定の特性の中の第１の特性に関する出力信号の比較が一つ以上の最良パターンを識別するために確定的では無い場合に、該所定の特性の中の該第１の特性とは異なる第２の特性に関して出力信号を比較するよう動作する、請求項１８記載の受信装置。
【請求項２０】
一つの最良の補助ビームパターンが識別されたとき、該ビーム情報設定手段は、該初期推定値を、一つの識別された補助ビームパターンに対応したビーム制御情報と一致させる、請求項１乃至１９のうちいずれか一項記載の受信装置。
【請求項２１】
ビーム制御情報設定手段は、二つ以上の最良の補助ビームパターンが識別されたとき、識別された補助ビームパターンに対応したビーム制御情報から補間することにより該初期推定値を決定する補間手段を含む、請求項１乃至２０のうちいずれか一項記載の受信装置。
【請求項２２】
補間の際に、識別された補助ビームパターンは該所定の特性の中の一つの特性に応じて重み付けされる、請求項２１記載の受信装置。
【請求項２３】
ビーム制御情報設定手段は、二つ以上の最良の補助ビームパターンが識別されたとき、該複数のＲＡＫＥフィンガー手段の中の少なくとも一つのＲＡＫＥフィンガー手段へ該初期推定値を供給するため、識別された補助ビームパターン毎のビーム制御情報を使用するよう動作する、請求項１乃至１９のうちいずれか一項記載の受信装置。
【請求項２４】
該伝送信号はＣＤＭＡ信号である、請求項１乃至２３のうちいずれか一項記載の受信装置。
【請求項２５】
該伝送信号はＴＤＭＡ信号である、請求項１乃至２３のうちいずれか一項記載の受信装置。
【請求項２６】
該受信信号はデジタル信号であり、
該主ビーム形成手段及び該補助ビーム形成手段はデジタルビーム形成手段である、
請求項１乃至２５のうちいずれか一項記載の受信装置。
【請求項２７】
該補助ビーム形成手段は、受信信号の中で、伝送信号に含まれたパイロットシンボルを表す部分を処理するよう動作する、請求項１乃至２６のうちいずれか一項記載の受信装置。
【請求項２８】
該受信信号は別々のアンテナ素子から獲得される、請求項１乃至２７のうちいずれか一項記載の受信装置。
【請求項２９】
該複数の異なる補助ビームパターンの数はアンテナ素子の数を上回る、請求項２８記載の受信装置。
【請求項３０】
該アンテナ素子は不均等な間隔に配置されている、請求項２８又は２９記載の受信装置。
【請求項３１】
少なくとも二つの該アンテナ素子は異なる平面に配置されている、請求項２８乃至３０のうちいずれか一項記載の受信装置。
【請求項３２】
各補助ビームパターンに個別に対応する該ビーム制御情報は、関連した補助ビームパターンに組み込まれたビームの向き、形状及び幅の中の少なくとも一つの特性を制御するため役立つ情報である、請求項１乃至３１のうちいずれか一項記載の受信装置。
【請求項３３】
ビームパターンの該特性の中の少なくとも一つの特性は、該補助ビームパターンの中の少なくとも二つの補助ビームパターンの間で相異する、請求項３２記載の受信装置。
【請求項３４】
セルラー移動通信システムにおいて、ビーム制御情報によって決められ、伝送信号を容易に受信するため必要に応じて調整される主ビームパターンに応じて該伝送信号を表す受信信号を処理する、伝送信号の受信方法であって、
個別に対応したビーム制御情報によって決められた複数の異なる補助ビームパターン毎に対応した一つ以上の出力信号を得るため補助ビームパターンに応じて受信信号を処理し、
該異なる補助ビームパターン毎に対応した該出力信号の一つ以上の所定の特性を比較して一つ以上の最良の補助ビームパターンを識別し、該識別した一つ以上の最良の補助ビームパターンに対応したビーム制御情報に基づいて該主ビームパターンに対応した該ビーム制御情報を初期推定する、伝送信号の受信方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、適応ビーム形成器を備えた受信装置に関する。特に、本発明は、セルラー移動通信システムの基地局で使用するための受信装置を提供する。
【０００２】
セルラー移動通信システムにおいて、基地局の主要な役割の一つは、マルチユーザ・マルチパス環境において、所要の各ユーザの信号を検出することである。低ビット誤り率で満足できる信号検出を達成するため、以下の二つの条件を充たす必要がある。第１の条件は、基地局によって受信される移動局からの信号のパワーレベルが閾値を超えることである。第２の条件は、多元接続干渉（ＭＡＩ）と称されることのあるマルチユーザ干渉（ＭＵＩ）は、許容可能なレベルまで抑える必要がある。
【０００３】
上記の二つの条件を充たすため、一般的には適応ビーム形成器を使用することが有効であり、特に、デジタルビーム形成器を使用することが有効である。デジタルビーム形成器の基礎をなす原理は、呼出先の所要信号の到来角度がビームパターンのメインローブ内に十分に収まり、干渉信号が低サイドローブ又はメインローブの境界領域であるヌルにできるだけ多く入るように空間ビームパターンを形成することである。
【０００４】
図１には、従来型のデジタルビーム形成器の部品が示されている。複数の独立型センサ（アンテナ素子２１乃至２４）は、移動ユニットから基地局へ送信された伝送信号を空間の種々のポイントで検出するため設けられる。アンテナ素子２１乃至２４は、空間中の受信信号をサンプリングすることができる。アンテナ素子２１乃至２４によって生成された対応した受信信号は、（たとえば、図示されないＲＦダウンコンバータ）によってデジタル化され、空間フィルタとして利用されるデジタルビーム形成器６へ供給される。
【０００５】
デジタルビーム形成器６は複素数乗算器８の組を含み、各複素数乗算器８は異なるアンテナ信号を受信するため対応したアンテナ素子に接続される。各複素数乗算器は、ビーム形成器６の重み設定ユニット１２により設定された重み値Ｗをアンテナ信号に掛ける。乗算器８から得られる出力は、結合器１０によって組み合わされ、デジタルビーム形成器の出力信号を生成する。デジタルビーム形成器によって行われる空間フィルタリングの目的は、出力信号中の雑音及び干渉が最小限に抑えられるように、ある種の予め定められた規準に関してビーム形成器の応答を最適化することである。
【０００６】
減算器１１は、デジタルビーム形成器の出力信号から基準信号を減算し、誤差信号を生成する。重み設定ユニット１２は、誤差信号と、アンテナ素子２１乃至２４からの受信信号とを受け取り、これらの信号を処理し、複素数乗算器８へ供給される重み値Ｗ１乃至Ｗ４を獲得する。
【０００７】
呼出先からの所要信号と干渉信号が受信装置で対応した固定到来角度をもつ定常状態条件において、ビーム形成器の出力で雑音及び干渉を最小限に抑える上述の規準を充たすビーム形成器の重みＷ１乃至Ｗ４の固定された最適な組が存在する。適応アルゴリズムが、定常状態条件で重み値を最適定常状態値へ収束させる重み設定ユニット１２で採用され、その後、ビーム形成器の出力での雑音及び干渉は、重みの個数と関連した最小レベルに保たれる。しかし、実際上、マルチパス伝搬は、対象の移動ユニットと基地局の間の伝送チャネルが時間的に変化することを意味し、さらに、干渉信号源（たとえば、他の移動局）の位置は、相互に、並びに、基地局に対し、時間的に変化する。したがって、適応アルゴリズムを使用することにより、重み設定ユニット１２は、変更動作用パラメータに応じて、ビーム形成器の重み値を絶え間なく更新する必要がある。
【０００８】
デジタルビーム形成技術及び関連した適応アルゴリズムに関する更なる情報は、たとえば、参考のため内容が引用される文献：John Litra and Titus Kwok-Yeung Lo, "Digital beamforming in wireless communications", Artech House Publishers, 1996, ISBN: 0-89006-712-0に記載されている。
【０００９】
実際上、基地局が所要のユーザからの信号を受信する予定であるとき、基地局は、最初、その所要の信号がどの方向から来るかはわからない。そのため、デジタルビーム形成器の初期重み設定によって決まる初期ビームパターンを、特定の方向へ適切に向けることはできない。また、全方向性初期ビームパターンが使用される場合、ＭＵＩのレベルは非常に高くなり、適応アルゴリズムが収束するまでに長い時間を必要とし、大きな遅延、及び／又は、帯域幅の無駄を避けることができない。
【００１０】
論文：K Watanabe, I Yoshii, and R Johno, "An adaptive array antenna using combined DFT and LMS Algorithm", Annual EIT Conference of Telecommunications, 1997には、ＴＤＭＡ通信システムにおいてビーム方向を決定する２段階法が開示されている。第１段階で、デジタルビーム形成器（加重和回路）の代わりに、離散フーリエ変換（ＤＦＴ）処理が受信信号に適用され、複数の固定ビームが効率的に形成される。ＤＦＴ処理の結果は、受信信号の最小自乗平均（ＬＭＳ）処理を含む第２段階のための初期重み係数を確定するため使用される。この２段階法は、ビーム形成器の重みの収束をよくするために部分的に効果がある。しかし、この２段階法は、以下の重大な制限をうける。
【００１１】
第一に、ＤＦＴ処理中に形成される全てのビームは、同時に生成する必要があるため、受信装置のハードウエア構成が高価になる。第二に、固定ビームの数は、アンテナ素子の数を超えないように制限される。第三に、ＤＦＴ処理中にビーム形状及びビーム方向を制御できない。特に、アンテナ素子の「探索方向」と、パラメータｄ／λを独立に選択する自由度が無い（ｄは素子間の間隔を表し、λは有効波長を表す）。このような制御性の欠如のため、ＤＦＴ法が切換ビーム型アンテナ及びマルチビーム型アンテナに使用できるのは、ビームが特定の方向へ向けられ、サイドローブ制御が必要ではない場合に限られる。実際上、アンテナ素子は、等間隔で平面上に設置する必要がある。第四に、ＤＦＴ法は、二つ以上の固定ビームが比較的良好な信号を生ずる場合に十分に有効ではない。
【００１２】
したがって、本発明は、上記の従来技術を伴うことなく、収束時間を短縮し、長いパイロット信号が必要ではなくなるように、基地局のビーム形成器が初期重みを直ぐに設定できる技術を提供することを目的とする。
【００１３】
本発明の第１の局面によれば、セルラー移動通信システムにおいて伝送信号を受信する受信装置は、
与えられたビーム制御情報によって決められ上記伝送信号を容易に受信するため受信装置の使用中に必要に応じて調整される主ビームパターンに応じて、上記伝送信号を表す受信信号を処理するよう動作する主ビーム形成手段と、
受信装置の初期動作段階で、個別に対応したビーム制御情報によって決められた複数の異なる補助ビームパターン毎に対応した一つ以上の出力信号を得るため補助ビームパターンに応じて受信信号を処理するよう動作する補助ビーム形成手段と、
上記出力信号と、上記補助ビームパターン毎に対応した上記ビーム制御情報とを利用し、上記主ビーム形成手段のための上記ビーム制御情報を初期推定するよう動作するビーム制御情報設定手段と、
を有する。
【００１４】
本発明の第２の局面によれば、セルラー移動通信システムにおいて、ビーム制御情報によって決められ、伝送信号を容易に受信するため必要に応じて調整される主ビームパターンに応じて上記伝送信号を表す受信信号を処理する、伝送信号の受信方法は、
個別に対応したビーム制御情報によって決められた複数の異なる補助ビームパターン毎に対応した一つ以上の出力信号を得るため補助ビームパターンに応じて受信信号を処理し、
上記主ビームパターンに対応した上記ビーム制御情報を初期推定するため、上記出力信号と、上記補助ビームパターン毎に対応した上記ビーム制御情報とを利用する、
初期化手順を有する。
【００１５】
本発明を具現化する受信装置及び受信方法において、主ビーム形成器のビーム制御情報（重み値）の高速収束は、従来の２段階ＤＦＴ法やＬＭＳ法に本質的に伴う制限を受けることなく、高い信頼性で実現される。とくに、必要に応じて、同じ補助ビーム形成器が固定ビーム（補助ビームパターン）を形成するため直列形式で使用され得るので、コストを削減できる。補助ビームの数は、アンテナ素子（受信信号）の数より大きくても構わない。各補助ビームパターンは、固有の個別に対応したビーム制御情報（重み値）によって決定されるので、補助ビーム形成器の向き、形状及び幅は、最適に制御され、要求に応じて独立に設計され得る。
【００１６】
たとえば、様々なトラヒック状況に応じるため、２４時間の間に時折、補助ビームパターンを変化させることが望ましい場合がある。また、各基地局は独立しているので、互いに無関係に補助ビームパターンを選択する完全な自由度を備えることが重要である。さらに、アンテナ素子は、不均一な間隔で配置してもよく、また、一平面内に一様に配置しなくてもよい。
【００１７】
以下の説明では、例示のため添付図面を参照する。
【００１８】
図２には、本発明の第１実施例による受信装置の部品が示されている。本実施例は、パイロット・シンボル支援変調（ＰＳＡＭ）と、直接シーケンス符号分割多元接続（ＤＳ−ＣＤＭＡ）を組み合わせたセルラー移動通信システムで使用するための受信装置である。このＤＳ−ＣＤＭＡ  ＰＳＡＭシステムの仕様は、たとえば、
変調方式：４位相偏移変調（ＱＰＳＫ）、パイロット・シンボル支援コヒーレント検出
チップレート＝４．０９６  メガチップ／秒
シンボルレート＝３２  キロビット／秒
である。
【００１９】
このようなＣＤＭＡシステムにおいて、擬似乱数（ＰＮ）拡散符号は、移動局で伝送信号を拡散するため使用される。この拡散符号は受信装置側でわかっているので、移動局から受信した拡散伝送信号を復号（又は、逆拡散）することができる。さらに、ＤＳ−ＣＤＭＡシステムにおける拡散及び逆拡散に関する更なる情報は、たとえば、参考のため内容を引用した文献：Andrew J Viterbi, "CDMA - principles of spread spectrum communications", Addison-Wesley Publishing Co., 1995, ISDN: 0-201-63374-4に記載されている。
【００２０】
ＰＳＡＭシステムの場合、既知のパイロット・シンボルがチャネル情報を獲得する目的のためユーザ・データストリームに周期的に挿入される。受信装置は、受信パイロット・シンボル毎に、減衰と位相回転とを推定することができ、これにより、包絡線及び位相のフェージングを補償するメカニズムが得られる。ＰＳＡＭに関する更なる情報は、たとえば、参考のため内容を引用した文献：William T Webb and Lajos Honjo, "Modern quadrature amplitude modulation - principles and applications for fixed and wireless communications", Pentech Press and IEEE Press 1994/95, ISBN: 0-7273-1701-6に記載されている。
【００２１】
図２に示されるように、第１実施例による受信装置は、３つのアンテナ素子２１乃至２３を含み、各アンテナ素子は対応したＲＦダウンコンバータ４に接続されている。ＲＦダウンコンバータ４は、ビーム形成器６の組に接続される。
【００２２】
このビーム形成器の組は、第１の補助ビーム形成器６Ａ１、第２の補助ビーム形成器６Ａ２、及び、第３の補助ビーム形成器６Ａ３と、主ビーム形成器６Ｍとにより構成される。図２を参照するに、各補助ビーム形成器６Ａ１〜６Ａ３及び主ビーム形成器６Ｍの構造が示されている。各ビーム形成器の構造は、図１を参照して説明した構造と基本的に同じである。ビーム形成器は、三つの異なるアンテナ２１〜２３に対応した三つのデジタル入力を有する。補助ビーム形成器６Ａ１〜６Ａ３の場合、補助ビーム形成器の各入力は、対応したアンテナ素子用のＲＦダウンコンバータ４のデジタル出力へ直結される。主ビーム形成器６Ｍの場合、ビーム形成器の各入力は、後述の目的のためバッファ１８を介して、いずれかのＲＦダウンコンバータへ接続される。
【００２３】
本実施例におけるビーム形成器の入力は、同相デジタル信号Ｉと直交位相デジタル信号Ｑのペアを受信するよう適合している。
【００２４】
ビーム形成器の入力は、対応した重み値が与えられる複素数乗算器８に接続される。補助ビーム形成器６Ａ１〜６Ａ３の場合、重み値Ｗ１１乃至Ｗ３３は固定である（予め決められる）。重み値Ｗの表記に関して、１番目の添え字は補助ビーム形成器の番号を表し、２番目の添え字はアンテナ素子の番号を表す。かくして、たとえば、重み値Ｗ１２は、第１のデジタル補助ビーム形成器６Ａ１の中で第２のアンテナ素子２２によって生成された信号を処理するため使用される複素数乗算器８に供給される。
【００２５】
主ビーム形成器６Ｍの場合、重み値は可変であり（固定ではない）、装置の使用中に必要に応じて調整される。これらの重み値は、（後で詳述する）重み設定及び適応アルゴリズム部２０によって主ビーム形成器６Ｍへ供給される。
【００２６】
もう一度図２に戻ると、第１の補助ビーム形成器６Ａ１、第２の補助ビーム形成器６Ａ２、及び、第３の補助ビーム形成器６Ａ３の出力は、対応した第１、第２及び第３のパス探索及びＲＡＫＥ合成部１４Ａ１、１４Ａ２及び１４Ａ３に供給される。主ビーム形成器６Ｍの出力は、更なるパス探索及びＲＡＫＥ合成部１４Ｍへ供給される。主ビーム形成器６Ｍの出力は、減算器１１の負入力へも接続される。
【００２７】
第１、第２及び第３のパス探索及びＲＡＫＥ合成部１４Ａ１、１４Ａ２及び１４Ａ３の対応した出力ＯＡ１、ＯＡ２及びＯＡ３は、比較器１６の入力へ供給される。比較器１６によって生成された選択信号ＳＥＬは、上記の重み設定及び適応アルゴリズム部２０の入力へ供給される。
【００２８】
主ビーム形成器側パス探索及びＲＡＫＥ合成部１４Ｍの出力ＯＭは、検出器２２の入力へ供給される。検出器２２は、移動局からの検出された伝送信号を表す検出信号ＤＥＦと、減算器１１の正入力へ与えられる基準信号ＲＥＦとを生成する。減算器１１により生成される誤差信号ＥＲＲは、重み設定及び適応アルゴリズム部２０の入力へ供給される。
【００２９】
検出信号ＤＥＦ及び基準信号ＲＥＦは、重み設定及び適応アルゴリズム部２０に実現された適応アルゴリズムに依存して、全く同一の信号とすることも可能である。
【００３０】
次に、図２を参照して説明した第１実施例の動作を説明する。移動通信環境において、移動局から基地局への伝送信号をマルチパス伝搬させる反射器の存在は避けられない。異なるパスは、種々の長さ及び向きを持つので、基地局は、種々の遅延及び到来角度を有する伝送信号の反射の系統を受信する。図２に示されたパス探索及びＲＡＫＥ合成部１４は、たとえば、４本のフィンガー部を有し、受信機を移動局と基地局の間の４個の最良パス、すなわち、伝送信号の中の４個の最強の信号にロックさせ、各パスに対する出力信号を生成させ得る。
【００３１】
基地局が所要のユーザ（移動局）からのデータ受信を予定しているとき、第１、第２及び第３の補助ビーム形成器は、作動され、多数のビームパターン（補助ビームパターン）を同時に形成する。各補助ビームパターンは、指定されたセクタレンジ内の所定の方向へ有効に向けられる。各補助ビームパターンのビーム幅は、十分に大きくする必要があり、たとえば、マクロセルの場合には、所要のユーザからの殆どのマルチパス信号を遮るため、１５°よりも広角にされ、かつ、任意の方向の所要のユーザからの信号が満足できるパワーレベルで受信されるように十分に重ね合わされる。
【００３２】
一例として、図４は、６０°のセクタを覆う三つの補助ビームパターンを示す図である。図４において、覆われるべきセクタは、−３０°から＋３０°まで拡がる。三つの補助ビームパターンの主ビームの中心は、夫々、−２０°、０°及び＋２０°に置かれる。このビームパターン配置によれば、着目中のセクタ内の任意のユーザからの受信信号の強度は、その最大値から２ｄＢよりも大きく減少することがない。図４において、低ピーク（−１０ｄＢ未満）は、補助ビームパターンのサイドローブを表す。
【００３３】
補助ビームパターンは、関係している補助ビーム形成器の複素数乗算器８に供給された重み値Ｗ１１乃至Ｗ３３によって決定される。種々の方向へ向けられた補助ビームパターンの組を形成するため、補助ビーム形成器の重みは、同一の振幅分布と、夫々に異なる位相分布とを有する。振幅分布は均一でもよく、その場合には、狭い主ビームと、高いサイドローブとが得られる。或いは、振幅分布がテイラー分布のように不均一であるならば、主ビームの幅が拡がり、サイドローブが低くなる。ビームパターンの検出法に関する更なる情報は、たとえば、文献：RJ Mailloux, "Phase array antenna handbook", Artech House Publishers, 1994に記載されている。
【００３４】
異なるアンテナ素子２１乃至２３のＲＦダウンコンバータ４によって生成された対応したデジタル信号（Ｉ−Ｑ信号ペア）は、複素数乗算器８を用いて、適切な重み値で乗算され、次に、結合器１０によって結合され、関係した補助ビーム形成器の出力信号を生成する。
【００３５】
パス探索及びＲＡＫＥ合成部１４Ａ１は第１の補助ビーム形成器６Ａ１から出力信号を受け、この第１の補助ビーム形成器６Ａ１によって形成された補助ビームパターン内で獲得された４個の最良信号を識別する。パス探索及びＲＡＫＥ合成部１４Ａ１は、一つ以上のフィンガー部の動作を止め、雑音を低減し、パワーを節約する。
【００３６】
パス探索及びＲＡＫＥ合成部１４Ａ１において、パス探索器によって選択された信号は、次に、適切に結合され、第１の補助ビーム形成器の結合出力信号ＯＡ１を生成する。
【００３７】
これと同じ動作が、第２及び第３のパス探索及びＲＡＫＥ合成部１４Ａ２及び１４Ａ３で並行して行われる。
【００３８】
所要ユーザ（移動局）のマルチパス信号が基地局に到達したとき、一つ、又は、場合によっては二つのパス探索及びＲＡＫＥ合成部１４Ａ１乃至１４Ａ３は、「最良」の出力信号（所要信号を表す信号）を生成する。最良信号は、以下の品質規準：
各出力信号ＯＡ１乃至ＯＡ３の搬送波−干渉比（ＣＩＲ）
信号対雑音と干渉の比（ＳＮＩＲ）
ビット誤り率（ＢＥＲ）
信号強度（ＳＳ）
の中の一つ以上の規準を参照することによって決定される。二つ以上の規準を組み合わせて比較してもよく、或いは、二つ以上の規準を重要度の順番で比較してもよい。たとえば、最初に、補助ビーム形成器の出力信号ＯＡ１乃至ＯＡ３のＣＩＲを比較し、次に、ＣＩＲ比較だけでは確定的でない場合に限り、出力信号の信号強度を比較してもよい。
【００３９】
比較器１６によって行われる比較の結果として最良信号を明確に表現する唯一の出力信号が得られる場合、比較器１６は、その唯一の信号を生成した補助ビーム形成器を識別する選択信号ＳＥＬを重み設定及び適応アルゴリズム部２０に送出する。
【００４０】
しかし、二つ以上の補助ビーム形成器が同程度に良好な出力信号を生成した場合、比較器１６によって生成される選択信号ＳＥＬは、関係のある各補助ビーム形成器を識別する。
【００４１】
重み設定及び適応アルゴリズム部２０において、比較器１６により生成された選択信号ＳＥＬが解析される。選択信号ＳＥＬが唯一の最良出力信号を識別する場合、各フィンガー部の主ビーム形成器６Ｍの初期重み値は、最良信号を生成した補助ビーム形成器の重み値と一致させるだけでよい。かくして、初期時の主ビームパターンは、最良信号を生成した補助ビーム形成器によって生じた補助ビームパターンと同じである。
【００４２】
これに対し、選択信号ＳＥＬが比較的良好な出力信号を生じた二つの補助ビーム形成器を識別する場合、所要のユーザの信号は、関係した二つの補助ビーム形成器の向きの間の方向から到来すると考えられるので、主ビーム形成器の初期重み設定値を得るため、補間処理が使用される。この補間処理において、主ビームパターンの初期方向は、二つの補助ビームパターンの向きの真ん中の方向へ設定される。或いは、二つの補助ビームパターンの対応した向きの中間の向きを有する予測初期ビームパターンを得るため、二つの補助ビームパターンを、対応した出力信号品質規準（たとえば、ＣＩＲ、ＳＮＩＲ）に応じて重み付けすることが可能である。
【００４３】
また、必要に応じて、補間処理は、三つ以上の相対的に良好な出力信号に適用することが可能である。
【００４４】
重み設定および適応アルゴリズム部２０によって達成された初期重み設定値は、主ビーム形成器６Ｍへ供給され、次に、通常の適応処理が重み設定及び適応アルゴリズム部２０内で始まる。この適応処理中、減算器１１によって生じた誤差信号ＥＲＲは、フィードバック信号として利用されるので、（パス探索及びＲＡＫＥ合成部１４Ｍ、検出器２２及び重み設定及び適応アルゴリズム部２０を含む）フィードバックループが作成される。このフィードバックループのため、初期主ビームパターンが最適化され、続いて、主ビームパターンは、ある種の所定の規準（たとえば、ＳＩＲ）に関する主ビーム形成器の応答を最適化すべく、移動局の動き及びチャネル変動を追跡するため動的に更新される。
【００４５】
適応処理の開始後、補助ビーム形成器は解放され、同じセクタ又は隣接したセクタに対する同様の初期重み設定作業を行える。
【００４６】
上述の通り、三つの種々のアンテナ素子２１乃至２３からのダウンコンバート後のアンテナ信号は、対応したバッファ１８を経由して、主ビーム形成器の入力へ供給される。これらのバッファによって導入される遅延は、移動局によって送信された伝送信号の各タイムスロットに存在する一群のパイロットシンボルの長さ（たとえば、６０μ秒）以上である。たとえば、ＣＤＭＡシステムの場合、伝送信号は、２０シンボルからなるタイムスロットへ分割され、２０個のシンボルの中の最初の４個のシンボルはパイロットシンボルであり、残りの１６個のシンボルは、ユーザデータシンボル又は制御シンボルである。バッファ１８を用いることによって、同じ一群のパイロットシンボルが、最初に、主ビーム形成器に対する初期重み設定値を得るため補助ビーム形成器で使用され、次に、初期重み設定値を用いて設定された後の主ビーム形成器自体で使用できるようになる。
【００４７】
バッファは、必要に応じて、スイッチで置き換えることができる。このスイッチは、最初、補助ビーム形成器の動作中にはオフされ、次に、主ビーム形成器に対する初期重み設定値が決定された後、アンテナ信号を主ビーム形成器の入力へ繋ぐため動作状態にされる。この場合、補助ビーム形成器によって使用されたパイロットシンボルは、主ビーム形成器では利用できない。
【００４８】
図３は、第１実施例に変更を加えた例を示す図である。図２では、全てのＲＡＫＥ・フィンガー部に対し共通の主ビーム形成器６Ｍが設けられていたのに対し、図３では、主ビーム形成器側の各ＲＡＫＥ・フィンガー部Ｆ１乃至Ｆ４は、専用のビーム形成器６Ｍ１乃至６Ｍ４を含む。本例の場合、各フィンガー部の主ビーム形成器は、他の主ビーム形成器とは独立して動作することができ、図２の比較器１６と重み設定及び適応部２０の機能が図３では再配分されている。したがって、比較器と重み設定の機能は、図３の装置では、重み設定部２０Ａで行われ、適応機能は、専用の適応部２０Ｂを備えた各フィンガー部で別個に行われる。
【００４９】
図３に概略的に示されるように、主ビーム形成器側の各フィンガー部Ｆ１乃至Ｆ４は、専用の主ビーム形成器６Ｍ１乃至６Ｍ４と、専用の適応部２０Ｂ１乃至２０Ｂ４と、専用の減算器１１１乃至１１４と、専用の逆拡散器１４１１乃至１４１４とを含む。最大比合成（ＭＲＣ）部１４２は、四つのフィンガー部の対応した逆拡散器１４１１乃至１４１４の出力を受信するため接続される。逆拡散器１４１１乃至１４１４とＭＲＣ部１４２は、（図示されないパス探索器のような他の素子と一体となって）図２に示されたパス探索及びＲＡＫＥ合成部１４Ｍを構築する。
【００５０】
図３において、補助ビーム形成器の出力は、対応したパス探索部１４’Ａ１乃至１４’Ａ３に接続される。パス探索部１４’Ａ１乃至１４’Ａ３は、図２に示された対応したパス検索及びＲＡＫＥ合成部１４Ａ１乃至１４Ａ３のようなＲＡＫＥ合成機能を含まない。各パス探索部１４’Ａ１乃至１４’Ａ３は、対応した補助ビームパターン内で、ｎ最良パス（ｎ個の最良パス、たとえば、ｎ＝４）を識別する機能だけを果たし、この例による最良パスは、図２に示された第１実施例とは違って、補助ビーム形成器毎に一つの出力信号を形成するために合成されない。その代わりに、図３では、第１の補助ビーム形成器のｎ最良パスに対応したｎ個の出力信号ＰＯＡ１が重み設定部２０Ａへ供給される。同様に、第２の補助ビーム形成器の最良ｎパスに対応したｎ個の出力信号ＰＯＡ２が重み設定部２０Ａへ供給される。そして、第３の補助ビーム形成器のｎ最良パスに対応したｎ個の出力信号ＰＯＡ３が重み設定部２０Ａへ供給される。
【００５１】
図３の装置を使用する場合、補助ビーム形成器は，図２を参照して説明した通りに動作し、各補助ビーム形成器は、異なる方向へ向けられた補助ビームパターンを有する。補助ビームパターン毎に、ｎ最良パスが対応したパス探索器によって識別され、関連した補助ビームパターンに対し、１パス当たりに１個ずつのｎ個の出力信号の組を生成する（ビーム形成器６Ａ１に対する組ＰＯＡ１、ビーム形成器６Ａ２に対する組ＰＯＡ２、ビーム形成器６Ａ３に対する組ＰＯＡ３）。（全部で３ｎ個の）出力信号は重み設定部２０Ａへ渡され、重み設定部２０Ａは、主ビーム形成器に対する初期重みＷＩ１乃至ＷＩ４を決定するため、（ＣＩＲ、ＳＮＩＲ、ＢＥＲ、ＳＳなどのような一つ以上の品質規準に従って）出力信号を比較する。
【００５２】
たとえば、移動局が二つの異なる補助ビーム形成器のメインローブの向きの間の方向にある場合を考える。この場合、一部の最良パスは、二つの補助ビーム形成器の一方のメインローブ内に収まる可能性が高く、残りの最良パスは、二つの補助ビーム形成器の他方のメインローブ内に含まれる。このような場合には、図２に示された共通の主ビーム形成器に対する初期重みを設定するために補間を使用するのではなく、図３の装置では、パス毎に主ビーム形成器に対する初期重みを設定することが可能である。かくして、最良パスの中の二つのパスが第１の補助ビーム形成器の補助ビーム内に収まり、残りの最良パスが第３の補助ビーム形成器の補助ビームパターン内に収まるならば、二つの主ビーム形成器に対する初期重み（たとえば、ＷＩ１、ＷＩ２）は、第１の補助ビーム形成器の重みと一致させることが可能であり、他の二つの主ビーム形成器に対する初期重み（たとえば、ＷＩ３、ＷＩ４）は、第３の補助ビーム形成器の重みと一致させることができる。
【００５３】
異なる主ビーム形成器に対する初期重みが選択された後、主ビーム形成器は、異なるパスに対し独立に動作し、異なるパスに対する信号は、逆拡散器１４１1乃至１４１４によってフィンガー部で逆拡散され、ＭＲＣ部１４２で合成される。検出器２２は検出信号ＤＥＴを生成し、本例の場合、この検出信号ＤＥＴは、各フィンガー部内の減算器１１へ基準信号ＲＥＦとして供給される。減算器１１は、関係したフィンガー部内の主ビーム形成器６Ｍ１乃至６Ｍ４の出力信号を受け取り、基準信号ＲＥＦ１乃至ＲＥＦ４からその出力信号を減算し、誤差信号ＥＲＲ１乃至ＥＲＲ４を生成する。誤差信号は、フィンガー部内の主ビーム形成器に対する重みを調整するため適応部によって使用される。
【００５４】
図３の装置の場合、主ビーム形成器は、フィンガー部毎に設けられるので、主ビームパターンは、狭いメインローブを対応した所望のパスの近くへ向けるため、必要に応じて、調整できることがわかる。したがって、図２に示された主ビーム形成器の場合のように全てのパスを捉えるため主ビームパターンの幅を十分に広くする必要がなくなる。
【００５５】
異なる主ビーム形成器に対する初期重みを互いに違わせることは、必ずしも必要ではない。最良パスが一つの補助ビームパターンに完全に限定される場合、全ての主ビーム形成器は、その初期重みを関係した補助ビーム形成器の重みと一致させることができる。
【００５６】
図５は、本発明の第２実施例のブロック構成図である。第２実施例は、ＰＳＡＭを利用するＣＤＭＡシステムで使用するための装置である。第２実施例のコンポーネントの中で、第１実施例のコンポーネントと同一であるか、或いは、対応しているコンポーネントには、同じ参照符号が付けられている。
【００５７】
図２を参照して説明した本発明の第１実施例は、各補助ビーム形成器及び主ビーム形成器が専用の個別のハードウエアを有する並列方式を採用している。これに対し、本発明の第２実施例は直列形式を採用し、ある時点で補助ビーム形成器として機能し、別の時点では主ビーム形成器として機能する同一のハードウエアを使用することができる。
【００５８】
図５の第２実施例では、単一のビーム形成器６が利用される。ビーム形成器６は、上述のように、複素数乗算器８と合成器１０とを含む。アンテナ２１乃至２３からの対応したＲＦ信号は、ＲＦダウンコンバータ４によってダウンコンバートされ、ビーム形成器６にデジタルＩ−Ｑ信号ペアが入力される。
【００５９】
パス探索及びＲＡＫＥ合成部１４の出力信号は、選択スイッチ３０の入力へ供給される。選択スイッチ３０は、第１の出力及び第２の出力を有し、第１の出力は記憶・比較・選択部２６の入力へ接続され、第２の出力は検出器２２の入力へ接続される。検出器２２の検出信号出力ＤＥＴは、適応アルゴリズム部２０へ供給される。適応アルゴリズム部２０の出力は、デジタルビーム形成器６の乗算器８に接続される。
【００６０】
図５の実施例は、記憶・比較・選択部６の選択信号出力ＳＥＬに接続された入力と、スイッチ制御出力ＳＷとを有する制御ユニット２４を含む。図５の実施例は、Ｎ個の記憶領域を備えた重みバッファ８を更に有する。ここで、Ｎは、受信装置が生成する必要がある補助ビームパターンの数を表す。本例の場合、Ｎは３であり、３個の記憶領域Ｒ１乃至Ｒ３が設けられる。各記憶領域Ｒ１乃至Ｒ３は、デジタルビーム形成器６のための重み値の完全な組を十分に収容できる記憶容量を有する。重みバッファ２８は、たとえば、循環型シフトバッファである。重みバッファ２８は、制御ユニット２４のシフト出力ＳＨＩＦＴに接続された入力を有する。重みバッファ２８は、デジタルビーム形成器６の複素数乗算器８に接続された重み出力ＷＥＩＧＨＴを有する。
【００６１】
以下、図６を参照して、図５に示された実施例の動作を説明する。
【００６２】
最初、選択スイッチ３０は、その入力が第１の出力（記憶・比較・選択部２６に接続された出力）へ繋がれる。重みバッファ２８内で、第１の補助ビーム形成器用の重み設定値W１１乃至Ｗ１３は、記憶領域Ｒ１に保持され、第２の補助ビーム形成器用の重み設定値Ｗ２１乃至Ｗ２３は記憶領域Ｒ２に保持され、第３の補助ビーム形成器用の重み設定値Ｗ３１乃至Ｗ３３は記憶領域Ｒ３に保持される。
【００６３】
所要ユーザ（移動局）から受信した伝送信号の第１のタイムスロットＴＳ１の始まりに、すなわち、図６の時点Ａにおいて、制御ユニット２４は、シフト信号ＳＨＩＦＴを重みバッファ２８へ供給する。この信号に応答して、重みバッファ２８の記憶領域Ｒ１の内容は、デジタルビーム形成器６へ転送される。同時に、循環型シフトレジスタである重みバッファは、記憶領域Ｒ１、Ｒ２及びＲ３の内容を、それぞれ、記憶領域Ｒ３、Ｒ１及びＲ２へシフトする。
【００６４】
したがって、このとき、第１の補助ビーム形成器用の重み設定値がデジタルビーム形成器６へ入力される。かくして、第１の補助ビームパターンは、受信装置によって効率的に形成される。このパターンは、タイムスロットＴＳ１のパイロットシンボル期間１及び２に亘って保持される。
【００６５】
既に説明した通り、パイロットシンボル期間毎に、パス探索及びＲＡＫＥ合成部１４は、補助ビームパターン内で最良有効信号（たとえば、ＲＡＫＥが四つのフィンガーを有する場合には、４個の最良有効信号）を決定するよう動作する。パス探索及びＲＡＫＥ合成部１４は、適宜、最良信号を合成し、タイムスロットＴＳ１の第１のパイロットシンボル期間及び第２のパイロットシンボル期間の各期間に、第１ビームパターンに対応した出力信号サンプルＯＡ１を生成する。第１の補助ビーム形成器に対するこれらの２個の出力信号サンプルＯＡ１は、選択スイッチ３０を経由して、記憶・比較・選択部２６へ転送される。この記憶・比較・選択部２６は、後で使用するため２個のサンプルを保存する。
【００６６】
パイロットシンボル期間２の最後に（時点Ｂで）、制御ユニット２４は、別のシフト信号ＳＨＩＦＴを生成し、このシフト信号に応答して、第２の補助ビーム形成器の重み設定値（この時点では、重みバッファの記憶領域Ｒ１に保持されている）がデジタルビーム形成器６へ転送される。重みバッファ２８内の重み設定値の循環シフトは、時点Ａと同様に行われる。
【００６７】
その結果として、第２の補助ビームパターンがタイムスロットＴＳ１のパイロットシンボル期間３で効率的に形成される。第２の補助ビームパターンに対する出力信号の信号サンプルＯＡ２は、この期間中に取得され、そのサンプルは、記憶・比較・選択部２６に保存される。
【００６８】
次に、時点Ｃで、更なるシフト信号ＳＨＩＦＴが制御ユニット２４によって生成され、その結果、第３の補助ビーム形成器用の重み設定値が重みバッファ２８の記憶領域Ｒ１からデジタルビーム形成器６へ転送される。重みバッファ内の通常の重み設定値の循環シフトが実行される。
【００６９】
タイムスロットＴＳ１のパイロットシンボル機関４において、サンプルＯＡ３が第３の補助ビーム形成器の出力信号から取得され、このサンプルは、選択スイッチ３０によって記憶・比較・選択部２６へ渡される。
【００７０】
タイムスロットＴＳ１のパイロットシンボル期間４の最後に（時点Ｄにおいて）、更なるシフト信号ＳＨＩＦＴが制御ユニットによって生成され、第１の重み形成器用の重み設定値が重みバッファの記憶領域Ｒ１からデジタルビーム形成器へ転送され、タイムスロットＴＳ２の開始の準備が整う。
【００７１】
タイムスロットＴＳ２及びＴＳ３において、類似した動作シーケンスが行われる。但し、タイムスロットＴＳ２では、２個のサンプルＯＡ２は、第２の補助ビーム形成器のため取得され、タイムスロットＴＳ３では、２個のサンプルＯＡ３が第３の補助ビーム形成器のため取得される。かくして、３個のタイムスロットの全体では、第１、第２及び第３の補助ビーム形成器毎に、４個のサンプルが獲得されることがわかる。
【００７２】
タイムスロットＴＳ３のパイロットシンボル期間４の最後に（すなわち、必要な全サンプルが取得され、記憶・比較・選択部２６は、補助ビーム形成器毎に４個のサンプルの平均を求め、異なる補助ビーム形成器毎に平均化されたサンプルを比較する。この比較によって、第１実施例と同様に、一つ、場合によっては二つの補助ビーム形成器が最良信号を生成する補助ビーム形成器として選択される。この情報は、記憶・比較・選択部２６によって、選択信号ＳＥＬを使用して制御ユニット２４へ通知される。
【００７３】
制御ユニット２４において、確定的な最良信号を生成した補助ビーム形成器が１台だけであることが判明したとき、その補助ビーム形成器に対する重み設定値は、第１実施例に関して説明したように、主ビーム形成器用の初期重み設定値として使用され、これらの設定値は、制御ユニット２４によってビーム形成器６へ供給される。或いは、２台の異なる補助ビーム形成器から、対応した比較的良好な信号が得られたとき、上述の通り、２台の補助ビーム形成器の対応した重み設定値に基づく補間処理が、主ビーム形成器のための初期重み設定値を得るために適用される。得られた初期重み設定値は、デジタルビーム形成器６へ供給される。
【００７４】
主ビーム形成器用の初期重み設定値がこのようして制御ユニット２４によって決定された後、主ビーム形成器は、初期重み設定値を使用して動作を開始する。選択スイッチ３０は切り換えられ、パス探索及びＲＡＫＥ合成部１４は検出器２２へ接続され、フィードバックループが形成される。適応アルゴリズム部２０は、上述の通り、重み設定値を最適化し、所与の受信規準に合うように重み設定値を動的に更新するため作動される。
【００７５】
この第２実施例の場合、３個の補助ビーム形成器が設けられ、各補助ビーム形成器は、３個のタイムスロットの期間に亘り、補助ビーム形成器の出力信号の４個のサンプルを処理する。これらのサンプルは、次に平均化されて、各補助ビーム形成器の平均測定値が生成される。しかし、本発明は、このような第２実施例の形態に限定されるものではない。一般的に、全ての補助ビーム形成器は、タイムスロット毎に少なくとも１個のパイロットシンボルをサンプリングすることが望ましく、その場合、タイムスロット間でのチャネル変化は著しく大きい。また、一般的に、補助ビーム形成器のため利用可能なパイロットシンボルは全部使用することが望ましい。なぜならば、さもなければ、利用可能なパイロットシンボルの中に、最大効果を得るために利用されないパイロットシンボルが含まれるからである。一部のシステムでは、補助ビーム形成器毎に１個サンプルだけを取得し、平均化手順を省略することが可能である。しかし、その場合には、初期重み設定値の誤差が増大する危険性がある。
【００７６】
第２実施例に関して説明した直列形式は、ハードウエアに関して非常に経済的である点で有利である。この経済性は、パス探索及びＲＡＫＥ合成部１４が受信装置の中で高価な部品であるという点で特に重要である。第１実施例の場合、４個のパス探索及びＲＡＫＥ合成部が設けられるが、第２実施例の場合には、１個のパス探索及びＲＡＫＥ合成部があればよい。
【００７７】
さらに、補助ビーム形成器が作動状態であるとき、初期段階でパス探索及びＲＡＫＥ合成部１４内でＲＡＫＥ合成機能を作動させる必要がない。この場合、全ての最良パスが合成される合成出力信号サンプルの組を得る代わりに、パス探索機能だけで、各サンプリング期間中に現在作動されている補助ビーム形成器に対する最良パス毎の出力信号サンプルの組を得ることができる。
【００７８】
直列形式の主な欠点は、全ての補助ビーム形成器が同じパイロットシンボルの群を使用することができないので、収束時間が比較的長くなることである。
【００７９】
必要に応じて、図５に示された実施例において、２台以上のビーム形成器を設けることにより、初期重み設定値が決定された後、図３に示されるような専用の独立した主ビーム形成器をパス毎に設けることが可能である。
【００８０】
図７は、本発明の第３実施例による受信装置の種々の部品を示す図である。第３実施例の場合、いわゆるハイブリッド方式が採用され、第１実施例の並列方式の優れた特徴と、第２実施例の直列方式の優れた特徴とが組み合わされる。
【００８１】
第３実施例では、第２実施例と同様に複素数乗算器８及び合成器１０を含む単独のビーム形成器６が設けられる。
【００８２】
第３実施例の場合、ビーム形成器の入力は、４個の入力Ａ１、Ａ２、Ａ３及びＭを有する対応したスイッチ３４を介して供給される。各スイッチの入力Ａ１は、ＲＦダウンコンバータ４に直結され、ＲＦダウンコンバータは、いずれかのアンテナ素子２１乃至２３に接続される。各スイッチの入力Ａ２は、第１のバッファ３２１を介してＲＦダウンコンバータ４に接続される。スイッチの入力Ａ３は、第２のバッファ３２２を介して入力Ａ２へ接続され、入力Ｍ４は、第３のバッファ３２３を介して入力Ａ３へ接続される。バッファ３２１乃至３２３の構成は同一であり、バッファ３２１乃至３２３は、ＣＤＭＡ伝送タイムスロットにおける一群のパイロットシンボルの区間と一致（又は、以上）する遅延を導入する。
【００８３】
第３実施例において、制御ユニット３６は、第２実施例における記憶・比較・選択部２６の機能及び重みバッファ２８の機能の両方の機能と、第２実施例における制御ユニット２４により得られる制御機能に類似した機能とを組み込む。
【００８４】
第３実施例における残りの素子２０、２２及び３０は、第２実施例における同じ素子に対応する。
【００８５】
以下、図８を参照して第３実施例の動作を説明する。最初、各スイッチ３４は、入力Ａ１を選択するように構成され、選択スイッチ３０は図７に示された位置になるように構成され、パス探索及びＲＡＫＥ部１４の出力を制御ユニット３６の入力へ接続する。
【００８６】
動作のシーケンスは、現在タイムスロットの一群のパイロットシンボルＰＳの１番目のパイロットシンボルが各スイッチ素子の入力Ａ１に現れたときに（すなわち、図８の時点Ａで）始まる。この時点で、制御ユニット３６は、第１の補助ビーム形成器に対する重み設定値を、デジタルビーム形成器６の複素数乗算器８へ入れる。一群のパイロットシンボルによって占有された期間中のパス探索及びＲＡＫＥ合成部１４の出力信号ＯＡ１は、制御ユニット３６に保存される。
【００８７】
一群のパイロットシンボルＰＳの最後に（図８の時点Ｂで）、制御ユニット３６は、第２の補助ビーム形成器用の重み設定値を複素数乗算器８へ供給し、各スイッチ３４の設定を変更して入力Ａ２を選択する。この時点までに、各スイッチ３４の入力Ａ１と入力Ａ２の間に挿入された第１のバッファ３２１の動作によって、元の一群のパイロットシンボルＰＳが各スイッチ３４の入力Ａ２に現れる。一群のパイロットシンボルは、第２の補助ビーム形成器用の重み設定値によって決定された第２の補助ビームパターンに応じて処理され、パス探索及びＲＡＫＥ合成部１４の出力に現れた出力信号ＯＡ２は記憶ユニット３６に保存される。
【００８８】
同様に、時点Ｃで、制御ユニット３６は、第３の補助ビーム形成器用の重み設定値を複素数乗算器へ送り、各スイッチ３４の設定を変更し、スイッチの入力Ａ３を選択する。各スイッチ３４の入力Ａ２と入力Ａ３の間に第２のバッファ３２２が挿入されているので、この時点で、元の一群のパイロットシンボルＰＳは、各スイッチ３４の入力Ａ３に現れる。したがって、元の一群のパイロットシンボルＰＳは、第３の補助ビームパターンに応じて処理され、得られたＯＡ３は制御ユニット３６に保存される。
【００８９】
時点Ｄで、第１、第２及び第３のビーム形成器に対して保存されている結果ＯＡ１、ＯＡ２及びＯＡ３は、相互に比較され、主ビーム形成器用の初期重み設定値が、第１実施例及び第２実施例に関して説明した方法と同じ基本的な方法で計算される。これらの初期重み設定値は、制御ユニット３６によって複素数乗算器８へ供給され、スイッチ３４は、対応した入力Ｍを選択するよう再構成され、続いて、主ビーム形成器が作動される。
【００９０】
時点Ｅで、選択スイッチ３０が切り換えられ、パス探索及びＲＡＫＥ合成部１４の出力が検出器２２の入力へ接続される。かくして、主ビーム形成器の重み設定用のフィードバックループは、パス探索及びＲＡＫＥ合成部１４と、検出器２２と、適応アルゴリズム部２０とによって構成される。
【００９１】
時点Ｅでは、既に３個の各補助ビーム形成器によって処理された元の一群のパイロットシンボルは、各スイッチ３４の入力Ｍで利用することができる。かくして、主ビーム形成器は、元の一群のパイロットシンボルを用いて動作を開始することができる。
【００９２】
上述の通り、第３実施例の場合、バッファ３２を使用することによって、３個の補助ビーム形成器は、一群のパイロットシンボルをひとつずつ順番に使用できるようになる。さらに、適応アルゴリズム部２０は、同じパイロットシンボルを使用して、精細な調整を行い、重み設定値を訓練できる。
【００９３】
さらに、補助ビーム形成器が作動しているとき、初期段階中にパス探索及びＲＡＫＥ合成部１４内のＲＡＫＥ合成機能を作動する必要がない。この場合、全ての最良パスが合成される合成出力信号サンプルの組を得る代わりに、パス探索機能だけで、各サンプリング期間中に現在作動されている補助ビーム形成器に対する最良パス毎の出力信号サンプルの組を得ることができる。
【００９４】
本発明は、ＣＤＭＡ通信システムにおける用法に限定されることはなく、時分割多元接続（ＴＤＭＡ）システムでも使用することができる。図９は、ＴＤＭＡシステムで使用される本発明の第４実施例の一部を示す図である。ＴＤＭＡシステムの場合、受信装置は、ＲＡＫＥ型ではないので、第１、第２及び第３実施例で使用されたパス探索及びＲＡＫＥ合成部１４は省かれる。パス探索及びＲＡＫＥ合成部１４の代わりに、第４実施例は、補助ビーム形成器の出力及び主ビーム形成器の出力に接続されたえ平方演算部４４Ａ１乃至４４Ａ３、及び、４４Ｍを具備する。平方演算部４４は、ビーム形成器の出力のパワーの測定量を生成する。平方演算部４４の代わりに、信号パワーを決定するための他の手段、たとえば、所要信号の所定の同期シーケンスの相関を求める手段を利用することが可能である。これは、所要信号パワーに含まれる干渉パワーを除去する効果がある。
【００９５】
第２実施例及び第３実施例に関して夫々説明した直列方式及びハイブリッド方式は、ＴＤＭＡシステムにも適用可能である。
【００９６】
本発明は、デジタル通信システムへの適用に限定されるものではない。たとえば、図１０に示された第５実施例の場合、本発明はアナログ通信システムに適用される。アナログ通信システムの場合、第５実施例で使用される乗算器８は、減衰器及び偏移器８’によって置き換えられる。同様に、第１実施例で使用されるパス探索及びＲＡＫＥ合成部１４は、パワー測定部４４’によって置き換えられる。第１実施例で使用されるＲＦダウンコンバータ４は、対応したアナログ素子４’に変更される。
【００９７】
図１１は、基地局が移動局にチャネル（トラヒック又は制御チャネル）を許可し、そのチャネルが活性化された状況における、移動局と基地局の間の通信シーケンスを示す図である。
【００９８】
最初に、移動局は、専用制御チャネル（ランダムアクセスチャネルＲＡＣＨ）を用いてチャネルの要求を基地局へ通知する。時間ＴＡ経過後、基地局は、他の専用制御チャネル（アクセス許可チャネルＡＧＣＨ）を介して、特定のチャネルを許可した旨を移動局へ通知する。基地局から移動局へのＡＧＣＨ経由の通信は、チャネルを確立するために必要なパラメータ、たとえば、基地局によって当該許可されたチャネルへ割り当てられた周波数／時間／符号を指定する。
【００９９】
チャネル許可情報がＡＧＣＨ上で伝送されてから時間ＴＴ経過後に、移動局は許可されたチャネルを活性化する。この時点以降、移動局は、情報を所定のフレームで基地局へ送信する。各フレームは１６個のタイムスロットに分割され、各タイムスロットは、一群のパイロットシンボルＰから始まり、その後にユーザデータ又は制御シンボルが続く。たとえば、時間ＴＡのオーダーは１００ｍｓである。タイムスロットは、２０乃至４０シンボルを含み、その中の４個のシンボルはパイロットシンボルである。完全なフレームの区間は、たとえば、１０ｍｓであり、各タイムスロットの間隔は６２５μｓである。これは、２０個のシンボルを含むタイムスロットの場合、３２キロ・シンボル／秒のシンボルレートに相当する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  従来技術によるデジタルビーム形成器の構成図である。
【図２】  本発明の第１実施例による受信装置のブロック構成図である。
【図３】  本発明の第１実施例による受信装置の部品の詳細ブロック図である。
【図４】  本発明の第１実施例により生成されたビームパターンの一例を示すグラフである。
【図５】  本発明の第２実施例による受信装置のブロック構成図である。
【図６】  本発明の第２実施例の動作説明用の波形図である。
【図７】  本発明の第３実施例による受信装置のブロック構成図である。
【図８】  本発明の第３実施例の動作説明用の波形図である。
【図９】  本発明の第４実施例による受信装置のブロック構成図である。
【図１０】  本発明の第５実施例による受信装置のブロック構成図である。
【図１１】  チャネルが最初に活性化された時点での移動局と基地局との通信を説明するための波形図である。
【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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【図１１】
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