JP2003008483A - アダプティブアレイアンテナ受信装置 - Google Patents

アダプティブアレイアンテナ受信装置

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JP2003008483A
JP2003008483A JP2001183749A JP2001183749A JP2003008483A JP 2003008483 A JP2003008483 A JP 2003008483A JP 2001183749 A JP2001183749 A JP 2001183749A JP 2001183749 A JP2001183749 A JP 2001183749A JP 2003008483 A JP2003008483 A JP 2003008483A
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貴史 中川
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Abstract

(57)【要約】 【課題】パスが時間軸上で重なった場合にパスを区別す
ることが可能であり、遅延情報に相違が出た時点でのパ
スの割り当てを再実行する必要がなく、ビームの追従性
を向上させるアダプティブアレイアンテナ受信装置を提
供する。 【解決手段】アンテナ素子101a,101b…101
nはアダプティブアレイアンテナである。無線受信部1
02a,102b…102nはアンテナ素子101a〜
101nからのRF信号をベースバンド信号118a,
118b…118nに変換出力する。サーチャー部10
3はアンテナ素子101a〜101nのビーム毎にパス
の位置(タイミング)を検出する。フィンガー部104
はサーチャー部103が検出したタイミングで逆拡散を
行い、適応アルゴリズムを用いてビームを形成し、最大
比合成を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はアダプティブアレイ
アンテナ受信装置に関し、特にDS−CDMA方式(直
接拡散符号分割多重方式)を用いた移動体通信システム
の無線基地局に複数のアンテナ素子を有するアレイアン
テナを設け、受信した信号に任意の振幅ウェイト、位相
ウェイトを乗算して合成することで所望のビームパター
ンを等価的に形成するアダプティブアレイアンテナ受信
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、DS−CDMA方式(Dire
ct Sequence−CodeDivision
Multiple Access:直接拡散符号分割多
重方式)は複数の通信者が同一の周波数帯を用いて多重
通信を行う方式であり、各通信者の識別は拡散符号によ
って分離識別される。移動通信では多重波伝搬の各受信
波の伝搬路長にばらつきがあるため、伝搬遅延時間が異
なる多重波が干渉して複数受信機に入力することにな
る。また移動局は基地局に対して位置が変動するため、
各々の伝搬路でのパス信号は見通し外でレイリー変動
し、この遅延プロファイル(遅延時間に対する信号電力
分布)も時間変動することになる。DS−CDMA通信
においては、この時間分離した伝搬遅延時間の異なる複
数のマルチパス信号をかき集め同相合成(RAKE合
成)することで、パスのダイバーシティ効果が得られ受
信特性を向上させることができる。
【0003】あるいは、一定の受信品質に対してはRA
KE合成に伴うダイバーシティ効果によって送信電力を
低減することができる。
【0004】一方、DS−CDMA方式を用いた移動体
通信システムの基地局アンテナでは現在、セクタアンテ
ナが用いられている。これは、360度の全周(セル)
を複数のセクタに分割したとき各セクタを担当するアン
テナである。セルのセクタ化はセクタ外の移動局から到
来する干渉波を除去することができ、またセクタ外の移
動局への干渉を減らすことができるが、同一セクタ内の
他ユーザーからの到来波は干渉波となる。他ユーザーか
らの干渉はチャネル容量の低下や伝送品質を劣化させる
主要因となるので、この干渉を低減して伝送品質を向上
する技術としてアダプティブアレイアンテナシステムの
研究・開発が行われている。
【0005】アダプティブアレイアンテナシステムは、
各アンテナ出力に振幅ウェイトおよび位相ウェイトを乗
算することで、アンテナの指向性パターン(ビーム)を
等価的に形成し、そのビームを希望波到来方向に向け
る、あるいは干渉波到来方向にヌルを向けることで、希
望波利得の向上とエリア内の干渉を抑制することを可能
にするものである。
【0006】図5は従来のアダプティブアレイアンテナ
受信装置を示すブロック図である。
【0007】アンテナ群521にて受信した受信信号
は、無線受信部群522で中間周波数に周波数変換され
た後、自動利得増幅器(図示せず)で増幅され、I/Q
チャネルのベースバンド信号に直交検波され、その後A
/D変換器(図示せず)でディジタル信号に変換され
る。この無線受信部群522の各ディジタル信号出力は
サーチャー部501とフィンガー部504に送られる。
サーチャー部501ではまず相関器群505にてアンテ
ナ群521で受信した受信信号に含まれる所望波信号の
符号相関を算出し、その結果により遅延プロファイル推
定部群507で遅延プロファイル信号群508(遅延時
間に対する信号電力分布)を生成し出力する。パス検出
回路502はこの遅延プロファイル信号群508により
マルチパス信号の受信タイミングをサーチして、フィン
ガー部504の各Finger(Finger−1〜F
inger−n)に割り当てる。
【0008】一方、フィンガー部504は無線受信部群
522が出力するディジタル信号出力を、パス検出回路
502が出力する受信タイミング通知信号503を用い
て逆拡散を行う。フィンガー部504が有するFing
er−1〜Finger−nの各Fingerは、復調
器群511(各Finger内にアンテナ群521の全
アンテナ素子数分の復調器を持つ)でサーチャー部50
1が割り当てたパスの逆拡散を各々行うことになる。逆
拡散後の復調器群511が出力する信号は、ビーム形成
器512に出力され、ウェイト制御部514内の適応ア
ルゴリズムで算出された振幅ウェイト・位相ウェイトが
乗算されて、等価的にビームが形成される。ビーム形成
器512の出力は参照信号516をもとにチャネル推定
部513でチャネル推定演算が施され、RAKE合成回
路515に出力される。RAKE合成回路515では各
Fingerが有するチャネル推定部513の出力をR
AKE合成したのちに復号回路へ送出する。
【0009】次に、ウェイト制御部514内の適応制御
アルゴリズムで必要となる誤差信号は、参照信号516
をチャネル推定部513でチャネル推定値を乗算した後
にビーム形成器512の出力との差分をとることで生成
する。ウェイト制御部514ではこの誤差信号が最小に
なるように振幅ウェイト・位相ウェイトを更新していく
ことで等価的にビームパターンを形成し、割り当てられ
たパスに追従させる。
【0010】なお、振幅ウェイト・位相ウェイトのウェ
イトを決定するアルゴリズムについてはMMSE(Mi
nimum−Mean−Squared−Error)
などの適応アルゴリズムが用いられる。これら種々のア
ルゴリズムの多くはその算出するウェイトを漸次的に最
適値へ収束させるものである。
【0011】上述の通り従来のアダプティブアレイアン
テナ受信装置では、サーチャー部501はパスの電力レ
ベルと遅延時間情報しか得ることができない。したがっ
てフィンガー部504の各Fingerへのパスの割り
当てはこれら二つの情報を基に行うしかない。
【0012】このようなパスの割り当て方法の一例とし
て、特開平9−181704号公報記載の「CDMAマ
ルチパス・サーチ方法及びCDMA信号受信装置」が知
られている。この公報では、下記の技術が記載されてい
る。
【0013】遅延情報が重なったパスについては電力レ
ベル情報を基にFingerへのパスの再割り当てを行
う方法や、一定周期毎に検出した複数のパスを遅延時間
順にフィンガー部504へ割り当てを行うものなどがあ
る。しかしながら、これらの方法ではパスの電力レベル
や遅延情報が時々刻々と変化する環境化においては、適
応処理の計算を初期状態から再三やり直すこととなり、
その都度ビームが広がって受信品質の悪化・通信容量の
劣化を招くことになる。
【0014】図6はパス遅延を説明する図である。
【0015】図7は図6の遅延プロファイルを示す図で
ある。
【0016】図6および図7を参照して、例えばある時
刻t1で図6(a)に示すように、移動機601から送
信された信号が、パス1とパス2の二つの伝送路で基地
局602に届いたとする。このときパス1の伝送路長の
ほうがパス2の伝送路長より短く遅延が少ないとして、
基地局601の受信装置内のサーチャー部501で図7
(a)のような遅延プロファイルが得られたとする。
【0017】その後、ある時刻t2では移動機601が
移動して図6(b)に示された位置関係になったとする
と、パス1よりパス2のほうが伝送路長が短くなり、基
地局602で得られる遅延プロファイルが図7(b)に
なる。
【0018】従来のアダプティブアレイアンテナ受信装
置では、図7(a)のときにFinger−1(すなわ
ちビーム1)にパス1、Finger−2(ビーム2)
にパス2が割り当てられていたものが、図7(b)とな
った時点で、Finger−1(ビーム1)にパス2、
Finger−2(ビーム2)にパス1へとパスの割り
当てが入れ替わることになる。すなわち従来のサーチャ
ー部501ではパスがパス1、パス2のように時間軸上
で重なった場合に、移動機601の移動に依存する二つ
のパスを区別することが不可能であるため、その時点で
どちらかのパスの追従を失い、その後遅延情報に相違が
出た時点でパスの割り当てをやり直す必要が生じる。
【0019】アダプティブアレイアンテナシステムの適
応処理において、このパスの再割り当ては収束したビー
ム、あるいは収束途中のビームを再度初期状態から再計
算することになるので、ビームの追従性(収束性)を著
しく悪化させる一要因となり、基本性能上の大きな問題
点となる。
【0020】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のアダプ
ティブアレイアンテナ受信装置は、移動機の移動に伴う
基地局とのパス径路長による伝搬遅延時間の変化によ
り、当初Finger−1(すなわちビーム1)にパス
1、Finger−2(ビーム2)にパス2が割り当て
られていたものが、移動機の移動時点で、Finger
−1(ビーム1)にパス2、Finger−2(ビーム
2)にパス1へとパスの割り当てが入れ替わることにな
り、サーチャー部ではパスが時間軸上で重なった場合に
二つのパスを区別することが不可能となるため、その時
点でどちらかのパスの追従を失い、その後遅延情報に相
違が出た時点でパスの割り当てを再実行しなければなら
ないという欠点を有している。
【0021】また、アダプティブアレイアンテナシステ
ムの適応処理において、このパスの再割り当ては収束し
たビーム、あるいは収束途中のビームを再度初期状態か
ら再計算することになるので、ビームの追従性(収束
性)を著しく悪化させるという欠点を有している。
【0022】本発明の目的は、パスが時間軸上で重なっ
た場合に空間情報を用いることでパスを区別することを
可能とし、遅延情報に相違が出た時点でのパスの割り当
てを再実行する必要がなく、かつビームの追従性(収束
性)を向上させるアダプティブアレイアンテナ受信装置
を提供することにある。
【0023】
【課題を解決するための手段】本発明のアダプティブア
レイアンテナ受信装置は、DS−CDMA方式(Dir
ect Sequence−Code Divisio
n MultipleAccess:直接拡散符号分割
多重方式)を用いたアダプティブアレイアンテナ受信装
置において、n(nは1以上の整数)個のアンテナ素子
と;これらn個のアンテナ素子からのRF(Radio
Frequency)信号をn個のベースバンド信号
に変換するn個の無線受信部と;前記n個のベースバン
ド信号を入力し、m(mは1以上の整数)個のビームを
形成した後、各ビーム毎にパスのタイミング位置を検出
するサーチャー部と;前記n個のベースバンド信号を入
力し、前記サーチャー部が検出したタイミングで逆拡散
を行い、適応アルゴリズムを用いてビームを形成し、最
大比合成を行うフィンガー(Finger)部と;を備
えたことを特徴としている。
【0024】前記サーチャー部は、前記n個のアンテナ
素子の数に対応したn個の相関器と;これらn個の相関
器の出力すべてを入力し、ビームウェイト信号により重
み付けを行い、ビーム毎の相関結果を出力するm個のサ
ーチャー部ビーム形成器と;前記サーチャー部ビーム形
成器の出力数mに対応したm個の遅延プロファイル推定
部と;これらm個の遅延プロファイル推定部が出力する
m個の遅延プロファイル信号を入力処理し、有効パス信
号を出力するパス検出回路と;前記有効パス信号を入力
し、受信タイミング通知信号を出力するパス判定回路
と;m個のビームウェイト信号を前記m個のサーチャー
部ビーム形成器に出力するビームウェイト生成部と;を
備えたことを特徴としている。
【0025】前記フィンガー部は、複数のFinger
回路と、これらFinger回路の各々が有するチャネ
ル推定部の出力を同相合成するRAKE合成回路とを有
し、前記複数のFinger回路の各々は、前記n個の
無線受信部が出力する前記n個のベースバンド信号を復
調するn個の復調器と;これらn個の復調器出力を入力
し、振幅ウェイト、位相ウェイトの重み付けを行ったビ
ームを出力するビーム形成器と;参照信号をもとに、前
記ビーム形成器のビーム出力のチャネル推定演算を行う
チャネル推定部と;前記適応アルゴリズムで算出した前
記振幅ウェイト、位相ウェイトの重み付けを行い、前記
ビーム形成器を制御するウェイト制御部と;を備えたこ
とを特徴としている。
【0026】前記サーチャー部ビーム形成器は、前記n
個のアンテナ素子の数に対応した複素積和を行うため、
(4×n)個の乗算器と、(2×n)個の加算器と、さ
らにn個のI出力及びn個のQ出力をそれぞれ加算合成
する2個のアキュムレータとを備えたことを特徴として
いる。
【0027】また、nの数がn=4であることを特徴と
している。
【0028】前記パス判定回路は、前記受信タイミング
通知信号を出力するとともに、ビームナンバー通知信号
を前記ビームウェイト生成部に対して出力することを特
徴としている。
【0029】前記ビームウェイト生成部は、前記フィン
ガー部の前記ビーム形成器に対して、該当のパスが検出
されたビームのウェイトをビームウェイト通知信号とし
て出力することを特徴としている。
【0030】前記サーチャー部は、検出したパスのタイ
ミング情報を前記受信タイミング通知信号として前記フ
ィンガー部内の前記n個の復調器に通知するだけでな
く、該当パスが検出されたビームのビームウェイトを初
期値として前記フィンガー部内の前記ビーム形成器に対
して出力することを特徴としている。
【0031】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。
【0032】図1は本発明のアダプティブアレイアンテ
ナ受信装置の一つの実施の形態を示すブロック図であ
る。
【0033】図1に示す本実施の形態は、例として4つ
のビームを生成する場合の空間型サーチャーを備えた受
信装置の構成を示しており、n個のアンテナ素子101
a,101b…101nと、各アンテナ素子101a〜
101nからのRF信号をベースバンド信号118a,
118b…118nに変換するn個の無線受信部102
a,102b…102nと、アンテナ素子101a〜1
01nのビーム毎にパスの位置(タイミング)を検出す
るサーチャー部103と、ベースバンド信号118a〜
118nを入力し、サーチャー部103が検出したタイ
ミングで逆拡散を行い、MMSE(Minimum−M
ean−Squared−Error)等の適応アルゴ
リズムを用いてビームを形成し、最大比合成を行うフィ
ンガー部104とから構成されている。
【0034】サーチャー部103はアンテナ素子101
a〜101nの数に対応した相関器105a,105b
…105nと、相関器105a〜105nの出力すべて
を入力し、対応するビームウェイト信号119a〜11
9dにより重み付けを行い、生成したビームを出力する
サーチャー部ビーム形成器106a〜106dと、ビー
ム出力の数に対応した遅延プロファイル推定部107a
〜107dと、これら遅延プロファイル推定部107a
〜107dが出力する遅延プロファイル信号120a〜
120dを入力処理し、有効パス信号121を出力する
パス検出回路108と、有効パス信号121を入力し受
信タイミング通知信号116を出力するパス判定回路1
09と、ビームウェイト信号119a〜119dを各々
サーチャー部ビーム形成器106a〜106dに出力す
るビームウェイト生成部110とを有している。
【0035】また、フィンガー部104は複数のFin
ger回路のFinger−1〜Finger−nとR
AKE合成回路115とを持ち、各Finger回路内
には無線受信部102a〜102nが出力するベースバ
ンド信号118a〜118nを復調する復調器111
a,111b…111nと、これら復調器111a〜1
11n出力を入力し、振幅ウェイト、位相ウェイトの重
み付けを行ったビームを出力するビーム形成器112
と、参照信号117をもとにこのビーム形成器112の
ビーム出力のチャネル推定演算を行うチャネル推定部1
13と、MMSE等の適応アルゴリズムで算出した振幅
ウェイト、位相ウェイトの重み付けを行い、ビーム形成
器112を制御するウェイト制御部114と、各Fin
ger回路が有するチャネル推定部113の出力を同相
合成するRAKE合成回路115とを有している。
【0036】図2は図1のサーチャー部が有するサーチ
ャー部ビーム形成器の詳細ブロック図である。
【0037】図2を参照すると、一つのサーチャー部ビ
ーム形成器はアンテナ素子101a〜101nの数に対
応した複素積和を行うため(4×n)個の乗算器201
a,201b,201c,201dと、(2×n)個の
加算器202a,202bと、さらにn個のI出力およ
びQ出力をそれぞれ加算合成する2個のアキュムレータ
203a,203bとを内蔵している。
【0038】次に、図1および図2を参照して本実施の
形態の動作をより詳細に説明する。
【0039】n個のアンテナ素子101a〜101nに
て受信されたRF信号はアンテナ素子毎にそれぞれ無線
受信部102a〜102nに送られる。無線受信部10
2a〜102nで、RF信号は中間周波数(IF帯)に
周波数変換された後、自動利得増幅器(図示せず)で増
幅され、I/Qチャネルのベースバンド信号118a〜
118nに直交検波された後、A/D変換器(図示せ
ず)でディジタル信号に変換される。この無線受信部1
02a〜102nの出力であるベースバンド信号118
a〜118nはサーチャー部103とフィンガー部10
4とに送られる。
【0040】サーチャー部103ではまずn個の相関器
105a〜105nで受信信号に含まれる所望波信号の
符号相関値をアンテナ素子毎に算出する。相関器105
a〜105nのn個の出力全てがサーチャー部ビーム形
成器106a〜106dの各々に送られ、サーチャー部
ビーム形成器106a〜106d内でビームウェイト生
成部110が出力するビームウェイト信号119a〜1
19dにより重み付けが行われる。
【0041】次に図2を参照して、サーチャー部ビーム
形成器106a〜106dの各々ははアンテナ素子10
1a〜101n毎に入力されたI/Qチャネルの所望波
信号の符号相関値に乗算器201a〜201dと加算器
202a,202bを用いて該当のビームウェイト20
4を掛け合わせた後に、各アンテナ素子毎の結果をアキ
ュムレータ203a,203bに出力して加算合成を行
う。ビームウェイト204を示すW(m,n)は(1)
式に示された式にて算出することができる。
【0042】
【数1】
【0043】ただし、 m:ビームナンバー(サーチャー部ビーム形成器のナン
バー) n:アンテナ素子ナンバー s:ビーム数 t:アンテナ素子数 例えば、4つアンテナ素子を用いて4つのビームを生成
する場合、(1)式は、
【0044】
【数2】
【0045】となり、1番目のサーチャー部ビーム形成
器での1番目のアンテナ素子からの入力信号に掛け合わ
せるビームウェイトは(2)式のm,nに1を代入して
求めることができる。
【0046】ビームウェイト生成部110では(1)式
よりビームウェイトを算出して、ビームウェイト信号1
19a〜119dとして各々対応するサーチャー部ビー
ム形成器106a〜106dへ通知する。各アンテナ素
子の相関値を示す相関器105a〜105nの出力は、
サーチャー部ビーム形成器106a〜106dの各々に
対応するビームウェイト信号119a〜119dを乗算
された後に合成されるので、素子間の位相が補正され
る。
【0047】これによって、各サーチャー部ビーム形成
器106a〜106dはそれぞれ一つのビームを生成
し、その出力は該ビームの受信相関値出力となる。
【0048】図3は4つのアンテナ素子を用いて4ビー
ムを形成した場合のビーム指向特性を示す図である。
【0049】サーチャー部ビーム形成器106a〜10
6dの各ビーム出力であるビーム1、ビーム2、ビーム
3、ビーム4に対応して、ビーム到来角に対する各ビー
ムの利得を示す。例えば、15度角で入射したパスにつ
いてはビーム1で20dB弱のゲインを得て受信するこ
とができる。また、各ビームはそのビーム位置に他のビ
ームのヌル点がくるように構成されているため、15度
角で入射したパスは他のビームでは受信することができ
ない。逆に云えば図3に示すビームを形成した場合、ビ
ーム1のみでパスが検出することができた場合、そのパ
スの到来角は15度であると判断することが可能とな
る。
【0050】すなわち(1)式で求めたビームウェイト
の係数を乗算してやることで図3のようなビームを形成
し、パスがそれらのビームのどこで受信できているか、
あるいはそれらのビーム間でどのような受信レベル関係
で受信できているかを見ることで、そのパスがどの方向
から入射したものかを判断することが可能となる。
【0051】従来はパスをその到来時間情報のみで分類
していたが、上述のようにビームを形成して受信するこ
とで、時間情報に加えて空間情報も使って分類すること
ができる。このような空間情報(ビームナンバー)を使
ってパスを検出することを空間サーチと称している。
【0052】サーチャー部ビーム形成器106a〜10
6dのビーム出力により、遅延プロファイル推定部10
7a〜107dは遅延プロファイル信号120a〜12
0dを生成出力する。パス検出回路108は、ビーム毎
の遅延プロファイル信号120a〜120dから有効な
パスを検出して、遅延情報、電力レベル情報、空間情報
(ビームナンバー)を有効パス信号121としてパス判
定回路109へ通知する。
【0053】パス判定回路109は有効パス信号121
が含むこれら3つの情報を用いて前回判定したパス情報
との整合をとり、同一パスと見なせるものについては同
一フィンガーへ割り当てるようにパスの入れ替えを行
う。
【0054】例えば図6のような場合、本発明を用いれ
ば、パス1が移動機601の移動によりパス2と時間的
に重なったときでも、パス1とパス2の空間情報(ビー
ムナンバー)が違えば、この二つのパスは異なるパスと
して認識できるためフィンガー部への割り当てを変更せ
ずに済む。
【0055】図4は本発明のアダプティブアレイアンテ
ナ受信装置の第2の実施の形態を示すブロック図であ
る。
【0056】なお、図4において図1に示す構成要素に
対応するものは同一の参照数字または符号を付し、その
説明を省略する。
【0057】図4では、パス判定回路109は受信タイ
ミング通知信号116の他に、ビームナンバー通知信号
401をビームウェイト生成部110に対して出力す
る。また、ビームウェイト生成部110はフィンガー部
104のビーム形成器112に対して、該当のパスが検
出されたビームのウェイトをビームウェイト通知信号4
02として出力する。
【0058】従って、サーチャー部103は検出したパ
スのタイミング情報を受信タイミング通知信号116と
してフィンガー部104内の復調器111a,111
b,111nに通知するだけでなく、該当パスが検出さ
れたビームのビームウェイトを初期値としてフィンガー
部104内のビーム形成器112に対して出力する。
【0059】これによりフィンガー部104は無指向性
の状態からビームを形成するのではなく、パスの到来方
向に近いところからビームウェイトを計算することがで
きるため、その収束にかかる時間を従来の受信装置より
短くすることが可能となる。
【0060】上述の通り、本発明は、DS−CDMA方
式(直接拡散符号分割多重方式)を用いた移動体通信シ
ステムの無線基地局に複数のアンテナ素子を有するアレ
イアンテナを設け、受信した信号に任意の振幅ウェイ
ト、位相ウェイトを乗算して合成することで所望のビー
ムパターンを等価的に形成するアダプティブアレイアン
テナシステムであり、空間サーチ機能を有することを特
徴としている。
【0061】本発明による空間サーチ機能を備えた受信
装置は、図5の従来のアダプティブアレイアンテナ受信
装置のサーチャー部501に、サーチャー部ビーム形成
器106a〜106d、パス判定回路109、ビームウ
ェイト生成部110を追加した構成であり、サーチャー
部ビーム形成器106a〜106dは生成するビーム数
分の実装が必要となる。一つのサーチャー部ビーム形成
器に全てのアンテナ素子入力信号の相関値が相関器10
5a〜105nから出力され、この相関値にビームウェ
イト生成部110にて生成されたある固定の振幅ウェイ
ト・位相ウェイトを示す該当のビームウェイト信号11
9a〜119nを乗算し合成することで、図3に示すよ
うな複数のビームを形成する(ただし、図3はビーム数
を4とした例を示す)。
【0062】一方、パス判定回路109は前段のパス検
出回路108よりマルチパスの電力レベル情報、遅延時
間情報、そして空間情報(ビームナンバー情報)を得
て、前回検出したパスとの整合をとってフィンガー部1
04へパスの割り当てを行う。
【0063】本発明が示す空間サーチ機能を備えた受信
装置を用いれば、サーチャー部103は従来の電力レベ
ル情報と遅延時間情報に加えて空間情報(ビームナンバ
ー情報)を得ることができるため、これにより遅延情報
が重なったパスについてもその識別を可能とし、ダイナ
ミックに変動するマルチパス環境化でのビームの追従性
(収束性)を改善することができる。これは、ひいては
受信品質の改善、通信容量の増大へとつなげることがで
きる。
【0064】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のアダプテ
ィブアレイアンテナ受信装置は、空間情報(ビームナン
バー情報)を有する空間サーチ機能を備えた受信装置を
用いることで、サーチャー部は従来の電力レベル情報と
遅延時間情報に加えて空間情報(ビームナンバー情報)
を得ることができるので、ダイナミックに変動するマル
チパス環境におけるアダプティブアレイアンテナシステ
ムビームの追従性(収束性)を大幅に改善することが可
能となり、アダプティブアレイアンテナシステムにおけ
る通信品質の改善および通信容量の増大につながるとい
う効果を有している。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のアダプティブアレイアンテナ受信装置
の一つの実施の形態を示すブロック図である。
【図2】図1のサーチャー部が有するサーチャー部ビー
ム形成器の詳細ブロック図である。
【図3】4つのアンテナ素子を用いて4ビームを形成し
た場合のビーム指向特性を示す図である。
【図4】本発明のアダプティブアレイアンテナ受信装置
の第2の実施の形態を示すブロック図である。
【図5】従来のアダプティブアレイアンテナ受信装置を
示すブロック図である。
【図6】パス遅延を説明する図である。
【図7】図6の遅延プロファイルを示す図である。
【符号の説明】
101a,101b,101n アンテナ素子 102a,102b,102n 無線受信部 103 サーチャー部 104 フィンガー部 105a,105b,105n 相関器 106a,106b,106c,106d サーチャ
ー部ビーム形成器 107a,107b,107c,107d 遅延プロ
ファイル推定部 108 パス検出回路 109 パス判定回路 110 ビームウェイト生成部 111a,111b,111n 復調器 112 ビーム形成器 113 チャネル推定部 114 ウェイト制御部 115 RAKE合成回路 116 受信タイミング通知信号 117 参照信号 118a,118b,118n ベースバンド信号 119a,119b,119c,119d ビームウ
ェイト信号 120a,120b,120c,120d 遅延プロ
ファイル信号 121 有効パス信号 201a,201b,201c,201d 乗算器 202a,202b 加算器 203a,203b アキュムレータ 204 ビームウェイト 401 ビームナンバー通知信号 402 ビームウェイト通知信号 501 サーチャー部 502 パス検出回路 503 受信タイミング通知信号 504 フィンガー部 505 相関器群 507 遅延プロファイル推定部群 508 遅延プロファイル信号群 511 復調器群 512 ビーム形成器 513 チャネル推定部 514 ウェイト制御部 515 RAKE合成回路 516 参照信号 521 アンテナ群 522 無線受信部群 601 移動機 602 基地局
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5J021 AA05 AA06 CA06 DB02 DB03 EA04 FA14 FA15 FA16 FA17 FA20 FA26 FA29 FA30 FA32 GA08 HA05 5K022 EE01 EE31 5K059 CC03 DD32

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 DS−CDMA方式(Direct S
    equence−Code Division Mul
    tiple Access:直接拡散符号分割多重方
    式)を用いたアダプティブアレイアンテナ受信装置にお
    いて、 n(nは1以上の整数)個のアンテナ素子と;これらn
    個のアンテナ素子からのRF(Radio Frequ
    ency)信号をn個のベースバンド信号に変換するn
    個の無線受信部と;前記n個のベースバンド信号を入力
    し、m(mは1以上の整数)個のビームを形成した後、
    各ビーム毎にパスのタイミング位置を検出するサーチャ
    ー部と;前記n個のベースバンド信号を入力し、前記サ
    ーチャー部が検出したタイミングで逆拡散を行い、適応
    アルゴリズムを用いてビームを形成し、最大比合成を行
    うフィンガー(Finger)部と;を備えたことを特
    徴とするアダプティブアレイアンテナ受信装置。
  2. 【請求項2】 前記サーチャー部は、 前記n個のアンテナ素子の数に対応したn個の相関器
    と;これらn個の相関器の出力すべてを入力し、ビーム
    ウェイト信号により重み付けを行い、ビーム毎の相関結
    果を出力するm個のサーチャー部ビーム形成器と;前記
    サーチャー部ビーム形成器の出力数mに対応したm個の
    遅延プロファイル推定部と;これらm個の遅延プロファ
    イル推定部が出力するm個の遅延プロファイル信号を入
    力処理し、有効パス信号を出力するパス検出回路と;前
    記有効パス信号を入力し、受信タイミング通知信号を出
    力するパス判定回路と;m個のビームウェイト信号を前
    記m個のサーチャー部ビーム形成器に出力するビームウ
    ェイト生成部と;を備えたことを特徴とする請求項1記
    載のアダプティブアレイアンテナ受信装置。
  3. 【請求項3】 前記フィンガー部は、複数のFinge
    r回路と、これらFinger回路の各々が有するチャ
    ネル推定部の出力を同相合成するRAKE合成回路とを
    有し、 前記複数のFinger回路の各々は、 前記n個の無線受信部が出力する前記n個のベースバン
    ド信号を復調するn個の復調器と;これらn個の復調器
    出力を入力し、振幅ウェイト、位相ウェイトの重み付け
    を行ったビームを出力するビーム形成器と;参照信号を
    もとに、前記ビーム形成器のビーム出力のチャネル推定
    演算を行うチャネル推定部と;前記適応アルゴリズムで
    算出した前記振幅ウェイト、位相ウェイトの重み付けを
    行い、前記ビーム形成器を制御するウェイト制御部と;
    を備えたことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の
    アダプティブアレイアンテナ受信装置。
  4. 【請求項4】 前記サーチャー部ビーム形成器は、 前記n個のアンテナ素子の数に対応した複素積和を行う
    ため、(4×n)個の乗算器と、(2×n)個の加算器
    と、さらにn個のI出力及びn個のQ出力をそれぞれ加
    算合成する2個のアキュムレータとを備えたことを特徴
    とする請求項2記載のアダプティブアレイアンテナ受信
    装置。
  5. 【請求項5】 nの数がn=4であることを特徴とする
    請求項1、2、3又は4記載のアダプティブアレイアン
    テナ受信装置。
  6. 【請求項6】 前記パス判定回路は、前記受信タイミン
    グ通知信号を出力するとともに、ビームナンバー通知信
    号を前記ビームウェイト生成部に対して出力することを
    特徴とする請求項2記載のアダプティブアレイアンテナ
    受信装置。
  7. 【請求項7】 前記ビームウェイト生成部は、前記フィ
    ンガー部の前記ビーム形成器に対して、該当のパスが検
    出されたビームのウェイトをビームウェイト通知信号と
    して出力することを特徴とする請求項6記載アダプティ
    ブアレイアンテナ受信装置。
  8. 【請求項8】 前記サーチャー部は、 検出したパスのタイミング情報を前記受信タイミング通
    知信号として前記フィンガー部内の前記n個の復調器に
    通知するだけでなく、該当パスが検出されたビームのビ
    ームウェイトを初期値として前記フィンガー部内の前記
    ビーム形成器に対して出力することを特徴とする請求項
    2記載のアダプティブアレイアンテナ受信装置。
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