JP3856126B2 - パスタイミング検出方法、パスタイミング検出装置及び適応アレーアンテナシステム - Google Patents
パスタイミング検出方法、パスタイミング検出装置及び適応アレーアンテナシステム Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は適応アレーアンテナシステムのパスタイミング検出に関し、特に、符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）信号をアレーアンテナで受信し、マルチビーム受信を行った信号を用いてパスタイミングを検出するパスタイミング検出方法、パスタイミング検出装置及び適応アレーアンテナシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）方式は加入者容量を増大できる可能性があるため、移動通信セルラーシステムの無線アクセス方式として期待されている。しかし、基地局受信側では所望のユーザ信号に対し同時アクセスする他のユーザ信号が干渉となる。これらの干渉を空間領域で除去する技術として適応アレーアンテナがある。
【０００３】
適応アレーアンテナは複数のアンテナで信号を受信し、それらに複素数の重み付け合成を行うことで指向性ビームを形成し、希望のユーザ号を受信するとともに他のユーザ信号による干渉を抑圧するものである。
【０００４】
一方、ＣＤＭＡ移動通信システムでは、信号の受信復調を行うためには受信復調部において伝搬路で生じるマルチパスのタイミングを知る必要がありパスタイミング検出部を備える。適応アレーアンテナシステムにおいてパスタイミング検出部は、受信復調に先立ち複数のパスタイミングを検出して受信復調部へ通知する。受信復調部は、通知されたパスタイミングで受信信号を逆拡散し、それらをユーザ固有の指向性ビームにより受信して最後に各パス信号を合成（レイク合成）して復調結果を得る。
【０００５】
ところが、適応アレーアンテナシステムのような多アンテナシステムでは、アンテナあたりの信号電力対干渉雑音電力比（Signal to Interference Noise Ratio：ＳＩＮＲという。）がアンテナ数に比例して低くなるため、１つのアンテナのみの受信信号を用いてパスタイミング検出を行うとパス検出特性、特にＳＩＮＲが悪くなる。そこで複数のアンテナの受信信号を用いてパスタイミング検出を行う方法が考えられている。かかるパスタイミング検出を行う例として例えば、特開２０００−２２５８７号公報「スペクトル拡散信号受信方式および受信機」に記載されている方式がある。この方式はアンテナ毎に遅延プロファイルを生成し、それらを合成することで遅延プロファイルの平滑化を行い、特性改善を図るように構成したものである。
【０００６】
図７は、従来のパスタイミング検出装置及び適応アレーアンテナシステムの構成例を示す図である。
従来の適応アレーアンテナシステムは、パスタイミング検出部１０１と、受信復調部１０６と、を備え、パスタイミング検出部１０１は、符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）信号をアレーアンテナで受信しパスタイミングを検出するために、スライディング相関器１０２、アンテナ毎遅延プロファイル生成手段１０３、遅延プロファイル合成手段１０４及びパスタイミング検出手段１０５を有している。
【０００７】
スライディング相関器１０２は、アンテナ毎に複数のチップタイミングにわたり信号をチップ周期の１／ＮＲ（ＮＲは１以上の整数）の分解能で逆拡散し、逆拡散信号系列を出力する。アンテナ毎遅延プロファイル生成手段１０３は、スライディング相関器１０２のアンテナ毎の信号系列出力をそれぞれ一定周期で平均し、アンテナ毎の遅延プロファイルを生成する。遅延プロファイル合成手段１０４は、アンテナ毎の遅延プロファイルを合成し、１つの遅延プロファイルを生成する。パスタイミング検出手段１０５は、１つに合成された遅延プロファイルに基づき受信復調部１０６で用いる複数のパスタイミングを検出する。
【０００８】
図８は、従来のパスタイミング検出手段１０５の動作を説明する図である。パスタイミングの検出では、遅延プロファイル合成手段１０４からの１つの遅延プロファイルからレベルの大きなチップタイミングを選択する検出方法が採用されるが、一般にＣＤＭＡ方式では狭帯域の周波数帯域制限を行っているため、１つのパスの信号が複数のチップタイミングに広がって現れる。そこでパスタイミング検出手段１０５は、遅延プロファイルからレベルの大きなチップタイミングを順次選択していく過程で、既に選択したチップタイミングを中心とし次に選択するチップタイミングとして選択可能な最小のチップタイミングの間隔（最小選択タイミング間隔という。）１２１を設定し、最小選択タイミング間隔１２１未満のチップタイミングは以降のパスタイミング検出では選択しない方法をとる。
【０００９】
つまり、図８において、ＮＲを４とし、最小選択タイミング間隔１２１を±４チップタイミング（１チップ周期）と仮定すると、まず１番目のパスタイミングとしてレベルの最も大きなチップタイミング６を選択する。最小選択タイミング間隔１２１未満のチップタイミングはその後のパスタイミング検出では除外する。すなわちチップタイミング６の両側のチップタイミング３、４、５、７、８、９を除外する。次に２番目のパスタイミングとしてチップタイミング１３を選択し、その両側のチップタイミング１０、１１、１２、１４、１５、１６を除外する。この処理により例えば、チップタイミング５はチップタイミング１３よりレベルは大きいが、これは１番目のパスの広がりと見なして選択しない。以降は同様のパスタイミング検出処理を繰り返す。最小選択タイミング間隔１２１としてＮＲ＝４では±３〜４チップタイミングが適している。
【００１０】
受信復調部１０６は、符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）信号をアレーアンテナで受信し、検出したパスタイミングで各パス信号の復調を行うために、マルチパス伝搬路に対応してパス数に相当するＬ個のパス受信手段１０７−１〜１０７−Ｌと、１つの合成器１１１と、を有している。パス受信手段１０７−１〜１０７−Ｌは、相関器１０８−１〜１０８−Ｌ、ビームフォーマ１０９−１〜１０９−Ｌ、レイク合成重み付け手段１１０−１〜１１０−Ｌ、アンテナ重み制御手段１１２−１〜１１２−Ｌを有している。
【００１１】
相関器１０８−１〜１０８−Ｌは、パスタイミング検出手段１０１で検出したパスタイミングで拡散信号をパス毎に逆拡散する。ビームフォーマ１０９−１〜１０９−Ｌは、適応的に生成したユーザ固有のアンテナ重みを用い、アンテナ指向性ビームで相関器１０８−１〜１０８−Ｌの出力をパス毎に受信する。レイク合成重み付け手段１１０−１〜１１０−Ｌは、各パスのビーム出力に重み付けを行いキャリヤ位相変動を補償するとともに合成後のＳＩＮＲが最大（最大比合成）となるように重み付けを行う。アンテナ重み制御手段１１２−１〜１１２−Ｌは、パス毎の逆拡散信号を用いてアンテナ重みを計算する。
【００１２】
アンテナ重み制御手段１１２−１〜１１２−Ｌとして、各パスの到来角度推定に基づき各パスにビームを向けるようにアンテナ重みを計算する方法、最小二乗平均誤差制御（ＭＭＳＥ）などの適応アルゴリズムを用いる方法がある。ＭＭＳＥ法については、例えば、特開２００２−７７００８号公報「適応アンテナ受信装置」に述べられている。合成器１１１は、レイク合成重み付け手段１１０−１〜１１０−Ｌの出力を加算し、各パスを合成した高品質な復調結果を出力する。
【００１３】
また、本願の出願前の出願であって本願発明者の発明に係る特願２００１−２８２１５号の明細書において、アレーアンテナの各アンテナの逆拡散信号系列を複数の指向性ビームで受信し、指向性ビーム毎の複数の遅延プロファイルを生成し、遅延プロファイル選択／合成部において、各タイミング毎に複数の遅延プロファイルの中からレベル値の大きな２個の遅延プロファイルを選択し、それらのレベル値を加算して合成遅延プロファイルを生成し、パスタイミング検出部で合成遅延プロファイルよりレベルの大きなパスを順次選択するように構成したパスタイミング検出方法及び装置が記載されている。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
図７に示す従来の適応アレーアンテナシステムのパスタイミング検出装置は、各アンテナの遅延プロファイルをレベル合成（振幅、あるいは電力合成）することで遅延プロファイルを平滑化し、パスタイミング識別をよくして検出特性を改善しようとするものである。
【００１５】
しかし、この方法は遅延プロファイルのパスのピークレベルと雑音レベルのそれぞれの分散を低減しているだけであるから、ＳＩＮＲ（ピークレベルと雑音レベルとの差）を直接に改善しているわけではない。特にアレーアンテナのアンテナ数が増えるとアンテナあたりのＳＩＮＲが低下し、パスのピークが現れ難くなるため、遅延プロファイル合成による特性改善には限界がある。
【００１６】
一方、特願２００１−２８２１５号明細書記載のパス検出方法及び装置の場合は、マルチビーム受信を行って生成したビーム毎の遅延プロファイルを利用しており、パスタイミング検出特性を改善することが可能ではあるものの、遅延プロファイル選択／合成部は２個のレベル値を加算する処理を行い、パスタイミング検出部は常に２個のレベル値を加算した合成遅延プロファイルからパスタイミングを検出するものであり、ある指向性ビームのピーク方向から信号が到来した場合やパスがないタイミングでは遅延プロファイル選択／合成部では雑音を加算してしまうこととなり、パスタイミング検出部のパスタイミングの検出特性が劣化する虞がある。このため該明細書では２個目の選択に制約条件を設けることを推奨しており（同明細書段落００６８〜００７２）、このためには信号の到来方向の検出、レベル差の検出、複数の遅延プロファイルの平均雑音レベルとの差演算等、全ての遅延プロファイルに対する判断及び演算が必要となるから、パスタイミング検出及びその前処理アルゴリズムが複雑化する可能性があり、パスタイミング検出の処理アルゴリズムの簡略化が望まれる。
【００１７】
（目的）
本発明の目的は、上記の問題点を解決するものであり、簡単な処理により優れたパスタイミング検出特性を実現し、高品質な復調結果を実現するための適応アレーアンテナシステムのパスタイミング検出方法、パスタイミング検出装置及び適応アレーアンテナシステムを提供することにある。
【００１８】
本発明の目的は、マルチビーム受信を行ってＳＩＮＲを改善した信号からビーム毎の遅延プロファイルを生成し、全てのビームの遅延プロファイルのチップタイミングを対象とするとともにパスの広がりの影響を排除して確実にパスタイミングを検出することで、パスタイミング検出特性の向上を実現し、高品質な復調結果を実現するための適応アレーアンテナシステムのパスタイミング検出方法、パスタイミング検出装置及び適応アレーアンテナシステムを提供することにある。
【００１９】
本発明の目的は、マルチビーム受信を行ってＳＩＮＲを改善した信号からビーム毎の遅延プロファイルを生成し、最小選択タイミング間隔と最小選択ビーム間隔に基づきパスタイミングを検出することで優れたパスタイミング検出特性を実現し、高品質な復調結果を実現するための適応アレーアンテナシステムのパスタイミング検出方法、パスタイミング検出装置及び適応アレーアンテナシステムを提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明のパスタイミング検出方法は、符号分割多重アクセス信号をアレーアンテナで受信し、パスタイミングを検出するパスタイミング検出方法において、アンテナ毎に複数のチップタイミングにわたり信号を逆拡散し逆拡散信号系列を出力するステップと、アンテナ毎の逆拡散信号系列をマルチビームで受信しビーム毎の信号系列を出力するステップと、ビーム毎の信号系列からビーム毎の遅延プロファイルを生成するステップと、全てのビームの遅延プロファイルのチップタイミングを対象としてパスの信号のチップタイミング方向とビーム方向の両方の広がりを考慮し複数のパスタイミングをレベルの大きなチップタイミングから順次選択して検出するステップと、を含む。
【００２１】
本発明のパスタイミング検出方法は、複数のパスタイミングを検出するステップとして、全てのビームの遅延プロファイルからレベルの大きなチップタイミングを順次選択していく過程で既に選択したチップタイミングを中心に最小選択タイミング間隔未満のチップタイミングは以降のパスタイミング検出では選択せず、かつ、既に選択したチップタイミングのビームを中心に最小選択ビーム間隔未満のビームで最小選択タイミング間隔未満のチップタイミングは以降のパスタイミング検出では選択しないステップを、含む。
【００２２】
本発明の適応アレーアンテナシステムのパスタイミング検出装置は、符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）信号をアレーアンテナで受信し、各アンテナの逆拡散信号系列毎にマルチビーム受信を行い、ビーム毎の遅延プロファイルを生成する手段と、全てのビームの遅延プロファイルのチップタイミングを対象としてパスの信号のチップタイミング方向とビーム方向の両方の広がりを考慮し複数のパスタイミングをレベルの大きなチップタイミングから順次選択して検出するパスタイミング検出手段と、を有する。
【００２３】
本発明の適応アレーアンテナシステムのパスタイミング検出装置は、符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）信号をアレーアンテナで受信し、アンテナ毎に複数のチップタイミングにわたり信号を逆拡散して逆拡散信号系列を出力するスライディング相関器と、アンテナ毎の逆拡散信号系列をマルチビームで受信しビーム毎の信号系列を出力するマルチビームフォーマと、ビーム毎の信号系列出力を用いて一定周期で平均したビーム毎の遅延プロファイルを生成するビーム毎遅延プロファイル生成手段と、全てのビームの遅延プロファイルのチップタイミングを対象としてパスの信号のチップタイミング方向とビーム方向の両方の広がりを考慮し複数のパスタイミングをレベルの大きなチップタイミングから順次選択して検出するパスタイミング検出手段と、を有する。
【００２４】
本発明の適応アレーアンテナシステムは、符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）信号をアレーアンテナで受信し、パスタイミングを検出するパスタイミング検出部と、受信復調を行う受信復調部とからなり、パスタイミング検出部は、各アンテナの逆拡散信号系列毎にマルチビーム受信を行い、ビーム毎の遅延プロファイルを生成する手段と、全てのビームの遅延プロファイルのチップタイミングを対象としてパスの信号のチップタイミング方向とビーム方向の両方の広がりを考慮し複数のパスタイミングをレベルの大きなチップタイミングから順次選択して検出するパスタイミング検出手段とを有し、又は、アンテナ毎に複数のチップタイミングにわたり信号を逆拡散して逆拡散信号系列を出力するスライディング相関器と、アンテナ毎の逆拡散信号系列をマルチビームで受信してビーム毎の信号系列を出力するマルチビームフォーマと、ビーム毎の信号系列を用いて一定周期で平均したビーム毎の遅延プロファイルを生成するビーム毎遅延プロファイル生成手段と、全てのビームの遅延プロファイルのチップタイミングを対象としてパスの信号のチップタイミング方向とビーム方向の両方の広がりを考慮し複数のパスタイミングをレベルの大きなチップタイミングから順次選択して検出するパスタイミング検出手段とを有し、受信復調部は、パスタイミング検出部で検出したパスタイミングで拡散信号をパス毎に逆拡散する相関器と、ユーザ固有の指向性ビームで各パスを受信するビームフォーマと、各ビーム出力に重み付けを行うレイク合成重み付け手段と、重み付け信号を合成する合成器と、パス毎の逆拡散信号を用いてアンテナ重みを計算するアンテナ重み制御手段と、を有する。
【００２５】
本発明のパスタイミング検出装置及び適応アレーアンテナシステムのパスタイミング検出手段は、全てのビームの遅延プロファイルからレベルの大きなチップタイミングを順次選択していく過程で既に選択したチップタイミングを中心に最小選択タイミング間隔未満のチップタイミングは以降のパスタイミング検出では選択せず、かつ、既に選択したチップタイミングのビームを中心に最小選択ビーム間隔未満のビームで最小選択タイミング間隔未満のチップタイミングは以降のパスタイミング検出では選択しないようにしながら複数のパスタイミングを検出する。つまり、レベルの大きなチップタイミングから順次選択していく過程で、既に選択したチップタイミングを中心とする最小選択タイミング間隔未満のチップタイミング及び既に選択したチップタイミングのビームを中心とする最小選択ビーム間隔未満のビームで前記最小選択タイミング間隔未満のチップタイミングは選択しないように複数のパスタイミングを検出する。
【００２６】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施の形態を示す図である。本発明のパスタイミング検出装置及び適応アレーアンテナシステムは、パスタイミング検出部１と受信復調部１０６を備え、パスタイミング検出部１は、スライディング相関器２、マルチビームフォーマ３、ビーム毎遅延プロファイル生成手段４、パスタイミング検出手段５を有している。
【００２７】
スライディング相関器２は、アンテナ毎に複数のチップタイミングにわたり信号をチップ周期の１／ＮＲ（ＮＲは１以上の整数）の分解能で逆拡散し、逆拡散信号系列を出力する。マルチビームフォーマ３は、スライディング相関器２のアンテナ毎の信号系列出力をマルチビームで受信し、ビーム毎の信号系列を出力する。
【００２８】
図２は、マルチビームフォーマ３の構成を示す図である。マルチビームフォーマ３は、アンテナ毎信号系列にＭ個（Ｍは１以上の整数）のビーム重みで重み付けを行う乗算器１１−１−１〜１１−１−Ｎ〜１１−Ｍ−１〜１１−Ｍ−Ｎと、乗算器１１−１−１〜１１−１−Ｎ〜１１−Ｍ−１〜１１−Ｍ−Ｎの各Ｎ個（Ｎは１以上の整数）の出力を加算するＭ個の合成器１２−１〜１２−Ｍと、を有している。
【００２９】
図４は、マルチビームフォーマ３の指向性ビームパターンの例を示す図である。６つのアンテナを直線配置したアンテナ構成において、図４（ａ）は６ビームの直交マルチビームパターン、図４（ｂ）は図４（ａ）の各ビームの中間にビームを補間した１２ビームのパターンを示している。ビーム毎遅延プロファイル生成手段４は、マルチビームフォーマ３のビーム毎の信号系列出力を用いて一定周期で平均したビーム毎の遅延プロファイルを生成する。
【００３０】
図３は、ビーム毎遅延プロファイル生成手段４の構成を示す図である。ビーム毎遅延プロファイル生成手段４は、マルチビームフォーマ３のビーム毎の信号系列出力を同相でベクトル平均するビーム毎同相平均手段２１と、そのレベル（振幅、あるいは電力）を求めるビーム毎レベル検出手段２２と、さらに任意の時間平均を行うビーム毎レベル平均手段２３と、を有している。
【００３１】
ビーム毎同相平均手段２１では、逆拡散されたシンボルの位相を合わせてベクトル加算することでＳＩＮＲを大幅に改善する。シンボルに変調がかかっている場合には変調を除去しなければこの操作は行えないが、パイロット信号を用いれば既知のパイロットシンボルで変調を除去して同相加算を行える。同相平均を行うシンボル数は大きいほどＳＩＮＲを改善できるが、フェージングなどにより速い位相変動がある場合には平均シンボル数は限られる。ビーム毎同相平均手段２１の平均シンボル数や平均重み付け方法は任意である。
【００３２】
また、ビーム毎同相平均手段２１は、マルチビームフォーマ３の演算量削減のためマルチビームフォーマ３の前に置き、アンテナ毎に行うことができる。この場合も原理的には同様で本発明に含まれる。一方、ビーム毎レベル平均手段２３でのレベル平均は遅延プロファイルの平滑化に効果があり、パスタイミング変化に追従できる範囲でできるだけ長く行う。ビーム毎レベル平均手段２３の平均時間や平均重み付け方法は任意である。パスタイミング検出手段５は、ビーム毎の遅延プロファイルに基づき受信復調部１０６で用いる複数のパスタイミングを検出する。パスタイミング検出手段５は、本発明の特徴をなす構成要素である。
【００３３】
図５は、パスタイミング検出手段５の動作を説明する図である。従来のパスタイミング検出手段１０５の動作で説明したように帯域制限を行うＣＤＭＡ方式では、１つのパスの信号が複数のチップタイミングに広がって現れる。それに加えてビーム毎に遅延プロファイルを生成する本発明では、１つのパスの信号が複数のビームに広がって現れる。図４（ａ）に示す直交マルチビームを用いる場合は、ビームの中間方向からパスが到来する場合に２つのビーム出力にパスが現れる。図４（ｂ）の内挿マルチビームを用いる場合は、２〜３つのビーム出力にパスが現れる。内挿ビーム数が多いほどパスが現れるビーム数が多くなる。
【００３４】
そこでパスタイミング検出手段５では、全てのビームの遅延プロファイルからレベルの大きなチップタイミングを順次選択していくパスタイミング検出を行い、その過程で既に選択したチップタイミングを中心に最小選択タイミング間隔１２１未満のチップタイミングは以降のパスタイミング検出では選択しない方法をとるとともに、既に選択したチップタイミングのビームを中心とし、次に選択するチップタイミングとして選択可能な遅延プロファイルのパスタイミングに関連する最小のビームの間隔（最小選択ビーム間隔という。）３１を設定し、最小選択ビーム間隔３１未満のビームで最小選択タイミング間隔１２１未満のチップタイミングは以降のパスタイミング検出では選択しないパスタイミング検出方法を採用する。
【００３５】
このパスタイミング検出方法を図５により説明する。ＮＲを４とし、最小選択タイミング間隔１２１を±４チップタイミング（４チップタイミングの間隔は１チップ周期（ＰＮ符号の１符号周期）に相当）、最小選択ビーム間隔を±２ビームとすると、まず１番目のパスタイミングとしてレベルの最も大きなビーム＃３のチップタイミング６を選択する。最小選択タイミング間隔１２１未満のチップタイミングはその後のパスタイミング検出では除外する。すなわちビーム＃３のチップタイミング６の両側のチップタイミング３、４、５、７、８、９を除外する。それとともに最小選択ビーム間隔３１未満のビームで最小選択タイミング間隔１２１未満のチップタイミングを除外する。すなわちビーム＃２とビーム＃４のチップタイミング３、４、５、６、７、８、９を除外する。次に２番目のパスタイミングとしてビーム＃２のチップタイミング１３を選択し、その両側のチップタイミング１０、１１、１２、１４、１５、１６を除外するとともに、ビーム＃１とビーム＃３のチップタイミング１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６を除外する。以下同様な処理により、パス受信手段１０７−１〜１０７−Ｌのパスを検出する。
【００３６】
この処理により、例えば図５の場合では、ビーム＃３のチップタイミング５はビーム＃２のチップタイミング１３よりレベルは大きいが、これは１番目のパスの広がりと見なして選択しない。同様にビーム＃４のチップタイミング５はビーム＃２のチップタイミング１３よりレベルは大きいが、これは１番目のパスのビーム方向の広がりと見なして選択しない。結果として従来のパスタイミング検出手段１０５と同様にチップタイミング６とチップタイミング１３が選択される。以降は同様のパスタイミング検出処理を繰り返す。最小選択タイミング間隔１２１としてＮＲ＝４では±３〜４チップタイミングが適している。図４（ｂ）の内挿マルチビームを用いる場合は最小選択ビーム間隔３１として±２〜３ビームが適している。
【００３７】
図６は、本発明のパスタイミング検出方法の処理フローの例を示す図である。パスタイミングの検出対象として、全てのビームの遅延プロファイルのチップタイミングを選択し（ｓ１）、一定レベル以上のピークを示すチップタイミングが存在する場合（ｓ２）、最も大きいレベルのチップタイミングをパスタイミングとして選択する（ｓ３）。選択したチップタイミング（パスタイミング）を中心とする最小選択タイミング間隔未満のチップタイミング及び選択したチップタイミング（パスタイミング）のビームを中心とする最小選択ビーム間隔未満のビームで前記最小選択タイミング間隔未満のチップタイミングを除外した全てのビームの遅延プロファイルのチップタイミングをパスタイミングの検出対象として選択し（ｓ４）、ｓ２から処理を繰り返しパス受信手段毎のパスタイミングを検出する。
【００３８】
受信復調部１０６は、従来の適応アレーアンテナシステムと同じ構成であり、符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）信号をアレーアンテナで受信し、検出したパスタイミングで各パス信号の復調を行うために、マルチパス伝搬路に対応してパス数に相当するＬ個のパス受信手段１０７−１〜１０７−Ｌと１つの合成器１１１を有している。
【００３９】
パス受信手段１０７−１〜１０７−Ｌは、相関器１０８−１〜１０８−Ｌ、ビームフォーマ１０９−１〜１０９−Ｌ、レイク合成重み付け手段１１０−１〜１１０−Ｌ、アンテナ重み制御手段１１２−１〜１１２−Ｌを有している。相関器１０８−１〜１０８−Ｌは、パスタイミング検出手段１０１で検出したパスタイミングで拡散信号をパス毎に逆拡散する。ビームフォーマ１０９−１〜１０９−Ｌは、適応的に生成したユーザ固有のアンテナ重みを用い、アンテナ指向性ビームで相関器１０８−１〜１０８−Ｌの出力をパス毎に受信する。レイク合成重み付け手段１１０−１〜１１０−Ｌは、各パスのビーム出力に重み付けを行いキャリヤ位相変動を補償するとともに合成後のＳＩＮＲが最大（最大比合成）となるように重み付けを行う。アンテナ重み制御手段１１２−１〜１１２−Ｌは、パス毎の逆拡散信号を用いてアンテナ重みを計算する。
【００４０】
アンテナ重み制御手段１１２−１〜１１２−Ｌとして、各パスの到来角度推定に基づき各パスにビームを向けるようにアンテナ重みを計算する方法、最小二乗平均誤差制御（ＭＭＳＥ）などの適応アルゴリズムを用いる方法がある。ＭＭＳＥ法については、例えば、特開２００２−７７００８号公報「適応アンテナ受信装置」に記載されている。合成器１１１は、レイク合成重み付け手段１１０−１〜１１０−Ｌの出力を加算し、各パスを合成した高品質な復調結果を出力する。
【００４１】
【発明の効果】
本発明によれば、マルチビーム受信により生成したＳＩＮＲを改善した信号によるビーム毎の全ての遅延プロファイルを直接使用してパスタイミングを検出するように構成しているから、優れたパスタイミング検出特性を実現することが可能である。また、ビーム毎の遅延プロファイルに基づくパスタイミングの検出は、選択したチップタイミングに対しＣＤＭＡ方式の周波数帯域制限等によるパスの広がりの影響を考慮して行うことによりパスタイミングの誤検出を確実に回避することを可能としている。特に、各チップタイミング間及び各ビーム間における最小選択タイミング間隔と最小選択ビーム間隔とを使用してパスタイミングの検出を行うことにより、パスタイミングの検出を簡易なアルゴリズムにより確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態を示すブロック図である。
【図２】 本発明のマルチビームフォーマの構成を示すブロック図である。
【図３】 本発明のビーム毎遅延プロファイル生成手段の構成を示すブロック図である。
【図４】 本発明のマルチビームパターンの例を示す図である。
【図５】 本発明のパスタイミング検出手段の動作を説明する図である。
【図６】 本発明のパスタイミング検出の処理フローの一例を示す図である。
【図７】 従来の適応アレーアンテナシステムのパスタイミング検出装置を示す図である。
【図８】 従来のパスタイミング検出手段の動作を説明する図である。
【符号の説明】
１、１０１ パスタイミング検出部
２、１０２ スライディング相関器
３ マルチビームフォーマ
４ ビーム毎遅延プロファイル生成手段
５、１０５ パスタイミング検出手段
１１−１−１〜１１−１−Ｎ〜１１−Ｍ−Ｎ 乗算器
１２−１〜１２−Ｍ、１１１ 合成器
２１ ビーム毎同相平均手段
２２ ビーム毎レベル検出手段
２３ ビーム毎レベル平均手段
３１ 最小選択ビーム間隔
１０３ アンテナ毎遅延プロファイル生成手段
１０４ 遅延プロファイル合成手段
１０６ 受信復調部
１０７−１〜１０７−Ｌ パス受信手段
１０８−１〜１０８−Ｌ 相関器
１０９−１〜１０９−Ｌ ビームフォーマ
１１０−１〜１１０−Ｌ レイク合成重み付け手段
１１２−１〜１１２−Ｌ アンテナ重み制御手段
１２１ 最小選択タイミング間隔
【発明の属する技術分野】
本発明は適応アレーアンテナシステムのパスタイミング検出に関し、特に、符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）信号をアレーアンテナで受信し、マルチビーム受信を行った信号を用いてパスタイミングを検出するパスタイミング検出方法、パスタイミング検出装置及び適応アレーアンテナシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）方式は加入者容量を増大できる可能性があるため、移動通信セルラーシステムの無線アクセス方式として期待されている。しかし、基地局受信側では所望のユーザ信号に対し同時アクセスする他のユーザ信号が干渉となる。これらの干渉を空間領域で除去する技術として適応アレーアンテナがある。
【０００３】
適応アレーアンテナは複数のアンテナで信号を受信し、それらに複素数の重み付け合成を行うことで指向性ビームを形成し、希望のユーザ号を受信するとともに他のユーザ信号による干渉を抑圧するものである。
【０００４】
一方、ＣＤＭＡ移動通信システムでは、信号の受信復調を行うためには受信復調部において伝搬路で生じるマルチパスのタイミングを知る必要がありパスタイミング検出部を備える。適応アレーアンテナシステムにおいてパスタイミング検出部は、受信復調に先立ち複数のパスタイミングを検出して受信復調部へ通知する。受信復調部は、通知されたパスタイミングで受信信号を逆拡散し、それらをユーザ固有の指向性ビームにより受信して最後に各パス信号を合成（レイク合成）して復調結果を得る。
【０００５】
ところが、適応アレーアンテナシステムのような多アンテナシステムでは、アンテナあたりの信号電力対干渉雑音電力比（Signal to Interference Noise Ratio：ＳＩＮＲという。）がアンテナ数に比例して低くなるため、１つのアンテナのみの受信信号を用いてパスタイミング検出を行うとパス検出特性、特にＳＩＮＲが悪くなる。そこで複数のアンテナの受信信号を用いてパスタイミング検出を行う方法が考えられている。かかるパスタイミング検出を行う例として例えば、特開２０００−２２５８７号公報「スペクトル拡散信号受信方式および受信機」に記載されている方式がある。この方式はアンテナ毎に遅延プロファイルを生成し、それらを合成することで遅延プロファイルの平滑化を行い、特性改善を図るように構成したものである。
【０００６】
図７は、従来のパスタイミング検出装置及び適応アレーアンテナシステムの構成例を示す図である。
従来の適応アレーアンテナシステムは、パスタイミング検出部１０１と、受信復調部１０６と、を備え、パスタイミング検出部１０１は、符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）信号をアレーアンテナで受信しパスタイミングを検出するために、スライディング相関器１０２、アンテナ毎遅延プロファイル生成手段１０３、遅延プロファイル合成手段１０４及びパスタイミング検出手段１０５を有している。
【０００７】
スライディング相関器１０２は、アンテナ毎に複数のチップタイミングにわたり信号をチップ周期の１／ＮＲ（ＮＲは１以上の整数）の分解能で逆拡散し、逆拡散信号系列を出力する。アンテナ毎遅延プロファイル生成手段１０３は、スライディング相関器１０２のアンテナ毎の信号系列出力をそれぞれ一定周期で平均し、アンテナ毎の遅延プロファイルを生成する。遅延プロファイル合成手段１０４は、アンテナ毎の遅延プロファイルを合成し、１つの遅延プロファイルを生成する。パスタイミング検出手段１０５は、１つに合成された遅延プロファイルに基づき受信復調部１０６で用いる複数のパスタイミングを検出する。
【０００８】
図８は、従来のパスタイミング検出手段１０５の動作を説明する図である。パスタイミングの検出では、遅延プロファイル合成手段１０４からの１つの遅延プロファイルからレベルの大きなチップタイミングを選択する検出方法が採用されるが、一般にＣＤＭＡ方式では狭帯域の周波数帯域制限を行っているため、１つのパスの信号が複数のチップタイミングに広がって現れる。そこでパスタイミング検出手段１０５は、遅延プロファイルからレベルの大きなチップタイミングを順次選択していく過程で、既に選択したチップタイミングを中心とし次に選択するチップタイミングとして選択可能な最小のチップタイミングの間隔（最小選択タイミング間隔という。）１２１を設定し、最小選択タイミング間隔１２１未満のチップタイミングは以降のパスタイミング検出では選択しない方法をとる。
【０００９】
つまり、図８において、ＮＲを４とし、最小選択タイミング間隔１２１を±４チップタイミング（１チップ周期）と仮定すると、まず１番目のパスタイミングとしてレベルの最も大きなチップタイミング６を選択する。最小選択タイミング間隔１２１未満のチップタイミングはその後のパスタイミング検出では除外する。すなわちチップタイミング６の両側のチップタイミング３、４、５、７、８、９を除外する。次に２番目のパスタイミングとしてチップタイミング１３を選択し、その両側のチップタイミング１０、１１、１２、１４、１５、１６を除外する。この処理により例えば、チップタイミング５はチップタイミング１３よりレベルは大きいが、これは１番目のパスの広がりと見なして選択しない。以降は同様のパスタイミング検出処理を繰り返す。最小選択タイミング間隔１２１としてＮＲ＝４では±３〜４チップタイミングが適している。
【００１０】
受信復調部１０６は、符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）信号をアレーアンテナで受信し、検出したパスタイミングで各パス信号の復調を行うために、マルチパス伝搬路に対応してパス数に相当するＬ個のパス受信手段１０７−１〜１０７−Ｌと、１つの合成器１１１と、を有している。パス受信手段１０７−１〜１０７−Ｌは、相関器１０８−１〜１０８−Ｌ、ビームフォーマ１０９−１〜１０９−Ｌ、レイク合成重み付け手段１１０−１〜１１０−Ｌ、アンテナ重み制御手段１１２−１〜１１２−Ｌを有している。
【００１１】
相関器１０８−１〜１０８−Ｌは、パスタイミング検出手段１０１で検出したパスタイミングで拡散信号をパス毎に逆拡散する。ビームフォーマ１０９−１〜１０９−Ｌは、適応的に生成したユーザ固有のアンテナ重みを用い、アンテナ指向性ビームで相関器１０８−１〜１０８−Ｌの出力をパス毎に受信する。レイク合成重み付け手段１１０−１〜１１０−Ｌは、各パスのビーム出力に重み付けを行いキャリヤ位相変動を補償するとともに合成後のＳＩＮＲが最大（最大比合成）となるように重み付けを行う。アンテナ重み制御手段１１２−１〜１１２−Ｌは、パス毎の逆拡散信号を用いてアンテナ重みを計算する。
【００１２】
アンテナ重み制御手段１１２−１〜１１２−Ｌとして、各パスの到来角度推定に基づき各パスにビームを向けるようにアンテナ重みを計算する方法、最小二乗平均誤差制御（ＭＭＳＥ）などの適応アルゴリズムを用いる方法がある。ＭＭＳＥ法については、例えば、特開２００２−７７００８号公報「適応アンテナ受信装置」に述べられている。合成器１１１は、レイク合成重み付け手段１１０−１〜１１０−Ｌの出力を加算し、各パスを合成した高品質な復調結果を出力する。
【００１３】
また、本願の出願前の出願であって本願発明者の発明に係る特願２００１−２８２１５号の明細書において、アレーアンテナの各アンテナの逆拡散信号系列を複数の指向性ビームで受信し、指向性ビーム毎の複数の遅延プロファイルを生成し、遅延プロファイル選択／合成部において、各タイミング毎に複数の遅延プロファイルの中からレベル値の大きな２個の遅延プロファイルを選択し、それらのレベル値を加算して合成遅延プロファイルを生成し、パスタイミング検出部で合成遅延プロファイルよりレベルの大きなパスを順次選択するように構成したパスタイミング検出方法及び装置が記載されている。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
図７に示す従来の適応アレーアンテナシステムのパスタイミング検出装置は、各アンテナの遅延プロファイルをレベル合成（振幅、あるいは電力合成）することで遅延プロファイルを平滑化し、パスタイミング識別をよくして検出特性を改善しようとするものである。
【００１５】
しかし、この方法は遅延プロファイルのパスのピークレベルと雑音レベルのそれぞれの分散を低減しているだけであるから、ＳＩＮＲ（ピークレベルと雑音レベルとの差）を直接に改善しているわけではない。特にアレーアンテナのアンテナ数が増えるとアンテナあたりのＳＩＮＲが低下し、パスのピークが現れ難くなるため、遅延プロファイル合成による特性改善には限界がある。
【００１６】
一方、特願２００１−２８２１５号明細書記載のパス検出方法及び装置の場合は、マルチビーム受信を行って生成したビーム毎の遅延プロファイルを利用しており、パスタイミング検出特性を改善することが可能ではあるものの、遅延プロファイル選択／合成部は２個のレベル値を加算する処理を行い、パスタイミング検出部は常に２個のレベル値を加算した合成遅延プロファイルからパスタイミングを検出するものであり、ある指向性ビームのピーク方向から信号が到来した場合やパスがないタイミングでは遅延プロファイル選択／合成部では雑音を加算してしまうこととなり、パスタイミング検出部のパスタイミングの検出特性が劣化する虞がある。このため該明細書では２個目の選択に制約条件を設けることを推奨しており（同明細書段落００６８〜００７２）、このためには信号の到来方向の検出、レベル差の検出、複数の遅延プロファイルの平均雑音レベルとの差演算等、全ての遅延プロファイルに対する判断及び演算が必要となるから、パスタイミング検出及びその前処理アルゴリズムが複雑化する可能性があり、パスタイミング検出の処理アルゴリズムの簡略化が望まれる。
【００１７】
（目的）
本発明の目的は、上記の問題点を解決するものであり、簡単な処理により優れたパスタイミング検出特性を実現し、高品質な復調結果を実現するための適応アレーアンテナシステムのパスタイミング検出方法、パスタイミング検出装置及び適応アレーアンテナシステムを提供することにある。
【００１８】
本発明の目的は、マルチビーム受信を行ってＳＩＮＲを改善した信号からビーム毎の遅延プロファイルを生成し、全てのビームの遅延プロファイルのチップタイミングを対象とするとともにパスの広がりの影響を排除して確実にパスタイミングを検出することで、パスタイミング検出特性の向上を実現し、高品質な復調結果を実現するための適応アレーアンテナシステムのパスタイミング検出方法、パスタイミング検出装置及び適応アレーアンテナシステムを提供することにある。
【００１９】
本発明の目的は、マルチビーム受信を行ってＳＩＮＲを改善した信号からビーム毎の遅延プロファイルを生成し、最小選択タイミング間隔と最小選択ビーム間隔に基づきパスタイミングを検出することで優れたパスタイミング検出特性を実現し、高品質な復調結果を実現するための適応アレーアンテナシステムのパスタイミング検出方法、パスタイミング検出装置及び適応アレーアンテナシステムを提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明のパスタイミング検出方法は、符号分割多重アクセス信号をアレーアンテナで受信し、パスタイミングを検出するパスタイミング検出方法において、アンテナ毎に複数のチップタイミングにわたり信号を逆拡散し逆拡散信号系列を出力するステップと、アンテナ毎の逆拡散信号系列をマルチビームで受信しビーム毎の信号系列を出力するステップと、ビーム毎の信号系列からビーム毎の遅延プロファイルを生成するステップと、全てのビームの遅延プロファイルのチップタイミングを対象としてパスの信号のチップタイミング方向とビーム方向の両方の広がりを考慮し複数のパスタイミングをレベルの大きなチップタイミングから順次選択して検出するステップと、を含む。
【００２１】
本発明のパスタイミング検出方法は、複数のパスタイミングを検出するステップとして、全てのビームの遅延プロファイルからレベルの大きなチップタイミングを順次選択していく過程で既に選択したチップタイミングを中心に最小選択タイミング間隔未満のチップタイミングは以降のパスタイミング検出では選択せず、かつ、既に選択したチップタイミングのビームを中心に最小選択ビーム間隔未満のビームで最小選択タイミング間隔未満のチップタイミングは以降のパスタイミング検出では選択しないステップを、含む。
【００２２】
本発明の適応アレーアンテナシステムのパスタイミング検出装置は、符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）信号をアレーアンテナで受信し、各アンテナの逆拡散信号系列毎にマルチビーム受信を行い、ビーム毎の遅延プロファイルを生成する手段と、全てのビームの遅延プロファイルのチップタイミングを対象としてパスの信号のチップタイミング方向とビーム方向の両方の広がりを考慮し複数のパスタイミングをレベルの大きなチップタイミングから順次選択して検出するパスタイミング検出手段と、を有する。
【００２３】
本発明の適応アレーアンテナシステムのパスタイミング検出装置は、符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）信号をアレーアンテナで受信し、アンテナ毎に複数のチップタイミングにわたり信号を逆拡散して逆拡散信号系列を出力するスライディング相関器と、アンテナ毎の逆拡散信号系列をマルチビームで受信しビーム毎の信号系列を出力するマルチビームフォーマと、ビーム毎の信号系列出力を用いて一定周期で平均したビーム毎の遅延プロファイルを生成するビーム毎遅延プロファイル生成手段と、全てのビームの遅延プロファイルのチップタイミングを対象としてパスの信号のチップタイミング方向とビーム方向の両方の広がりを考慮し複数のパスタイミングをレベルの大きなチップタイミングから順次選択して検出するパスタイミング検出手段と、を有する。
【００２４】
本発明の適応アレーアンテナシステムは、符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）信号をアレーアンテナで受信し、パスタイミングを検出するパスタイミング検出部と、受信復調を行う受信復調部とからなり、パスタイミング検出部は、各アンテナの逆拡散信号系列毎にマルチビーム受信を行い、ビーム毎の遅延プロファイルを生成する手段と、全てのビームの遅延プロファイルのチップタイミングを対象としてパスの信号のチップタイミング方向とビーム方向の両方の広がりを考慮し複数のパスタイミングをレベルの大きなチップタイミングから順次選択して検出するパスタイミング検出手段とを有し、又は、アンテナ毎に複数のチップタイミングにわたり信号を逆拡散して逆拡散信号系列を出力するスライディング相関器と、アンテナ毎の逆拡散信号系列をマルチビームで受信してビーム毎の信号系列を出力するマルチビームフォーマと、ビーム毎の信号系列を用いて一定周期で平均したビーム毎の遅延プロファイルを生成するビーム毎遅延プロファイル生成手段と、全てのビームの遅延プロファイルのチップタイミングを対象としてパスの信号のチップタイミング方向とビーム方向の両方の広がりを考慮し複数のパスタイミングをレベルの大きなチップタイミングから順次選択して検出するパスタイミング検出手段とを有し、受信復調部は、パスタイミング検出部で検出したパスタイミングで拡散信号をパス毎に逆拡散する相関器と、ユーザ固有の指向性ビームで各パスを受信するビームフォーマと、各ビーム出力に重み付けを行うレイク合成重み付け手段と、重み付け信号を合成する合成器と、パス毎の逆拡散信号を用いてアンテナ重みを計算するアンテナ重み制御手段と、を有する。
【００２５】
本発明のパスタイミング検出装置及び適応アレーアンテナシステムのパスタイミング検出手段は、全てのビームの遅延プロファイルからレベルの大きなチップタイミングを順次選択していく過程で既に選択したチップタイミングを中心に最小選択タイミング間隔未満のチップタイミングは以降のパスタイミング検出では選択せず、かつ、既に選択したチップタイミングのビームを中心に最小選択ビーム間隔未満のビームで最小選択タイミング間隔未満のチップタイミングは以降のパスタイミング検出では選択しないようにしながら複数のパスタイミングを検出する。つまり、レベルの大きなチップタイミングから順次選択していく過程で、既に選択したチップタイミングを中心とする最小選択タイミング間隔未満のチップタイミング及び既に選択したチップタイミングのビームを中心とする最小選択ビーム間隔未満のビームで前記最小選択タイミング間隔未満のチップタイミングは選択しないように複数のパスタイミングを検出する。
【００２６】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施の形態を示す図である。本発明のパスタイミング検出装置及び適応アレーアンテナシステムは、パスタイミング検出部１と受信復調部１０６を備え、パスタイミング検出部１は、スライディング相関器２、マルチビームフォーマ３、ビーム毎遅延プロファイル生成手段４、パスタイミング検出手段５を有している。
【００２７】
スライディング相関器２は、アンテナ毎に複数のチップタイミングにわたり信号をチップ周期の１／ＮＲ（ＮＲは１以上の整数）の分解能で逆拡散し、逆拡散信号系列を出力する。マルチビームフォーマ３は、スライディング相関器２のアンテナ毎の信号系列出力をマルチビームで受信し、ビーム毎の信号系列を出力する。
【００２８】
図２は、マルチビームフォーマ３の構成を示す図である。マルチビームフォーマ３は、アンテナ毎信号系列にＭ個（Ｍは１以上の整数）のビーム重みで重み付けを行う乗算器１１−１−１〜１１−１−Ｎ〜１１−Ｍ−１〜１１−Ｍ−Ｎと、乗算器１１−１−１〜１１−１−Ｎ〜１１−Ｍ−１〜１１−Ｍ−Ｎの各Ｎ個（Ｎは１以上の整数）の出力を加算するＭ個の合成器１２−１〜１２−Ｍと、を有している。
【００２９】
図４は、マルチビームフォーマ３の指向性ビームパターンの例を示す図である。６つのアンテナを直線配置したアンテナ構成において、図４（ａ）は６ビームの直交マルチビームパターン、図４（ｂ）は図４（ａ）の各ビームの中間にビームを補間した１２ビームのパターンを示している。ビーム毎遅延プロファイル生成手段４は、マルチビームフォーマ３のビーム毎の信号系列出力を用いて一定周期で平均したビーム毎の遅延プロファイルを生成する。
【００３０】
図３は、ビーム毎遅延プロファイル生成手段４の構成を示す図である。ビーム毎遅延プロファイル生成手段４は、マルチビームフォーマ３のビーム毎の信号系列出力を同相でベクトル平均するビーム毎同相平均手段２１と、そのレベル（振幅、あるいは電力）を求めるビーム毎レベル検出手段２２と、さらに任意の時間平均を行うビーム毎レベル平均手段２３と、を有している。
【００３１】
ビーム毎同相平均手段２１では、逆拡散されたシンボルの位相を合わせてベクトル加算することでＳＩＮＲを大幅に改善する。シンボルに変調がかかっている場合には変調を除去しなければこの操作は行えないが、パイロット信号を用いれば既知のパイロットシンボルで変調を除去して同相加算を行える。同相平均を行うシンボル数は大きいほどＳＩＮＲを改善できるが、フェージングなどにより速い位相変動がある場合には平均シンボル数は限られる。ビーム毎同相平均手段２１の平均シンボル数や平均重み付け方法は任意である。
【００３２】
また、ビーム毎同相平均手段２１は、マルチビームフォーマ３の演算量削減のためマルチビームフォーマ３の前に置き、アンテナ毎に行うことができる。この場合も原理的には同様で本発明に含まれる。一方、ビーム毎レベル平均手段２３でのレベル平均は遅延プロファイルの平滑化に効果があり、パスタイミング変化に追従できる範囲でできるだけ長く行う。ビーム毎レベル平均手段２３の平均時間や平均重み付け方法は任意である。パスタイミング検出手段５は、ビーム毎の遅延プロファイルに基づき受信復調部１０６で用いる複数のパスタイミングを検出する。パスタイミング検出手段５は、本発明の特徴をなす構成要素である。
【００３３】
図５は、パスタイミング検出手段５の動作を説明する図である。従来のパスタイミング検出手段１０５の動作で説明したように帯域制限を行うＣＤＭＡ方式では、１つのパスの信号が複数のチップタイミングに広がって現れる。それに加えてビーム毎に遅延プロファイルを生成する本発明では、１つのパスの信号が複数のビームに広がって現れる。図４（ａ）に示す直交マルチビームを用いる場合は、ビームの中間方向からパスが到来する場合に２つのビーム出力にパスが現れる。図４（ｂ）の内挿マルチビームを用いる場合は、２〜３つのビーム出力にパスが現れる。内挿ビーム数が多いほどパスが現れるビーム数が多くなる。
【００３４】
そこでパスタイミング検出手段５では、全てのビームの遅延プロファイルからレベルの大きなチップタイミングを順次選択していくパスタイミング検出を行い、その過程で既に選択したチップタイミングを中心に最小選択タイミング間隔１２１未満のチップタイミングは以降のパスタイミング検出では選択しない方法をとるとともに、既に選択したチップタイミングのビームを中心とし、次に選択するチップタイミングとして選択可能な遅延プロファイルのパスタイミングに関連する最小のビームの間隔（最小選択ビーム間隔という。）３１を設定し、最小選択ビーム間隔３１未満のビームで最小選択タイミング間隔１２１未満のチップタイミングは以降のパスタイミング検出では選択しないパスタイミング検出方法を採用する。
【００３５】
このパスタイミング検出方法を図５により説明する。ＮＲを４とし、最小選択タイミング間隔１２１を±４チップタイミング（４チップタイミングの間隔は１チップ周期（ＰＮ符号の１符号周期）に相当）、最小選択ビーム間隔を±２ビームとすると、まず１番目のパスタイミングとしてレベルの最も大きなビーム＃３のチップタイミング６を選択する。最小選択タイミング間隔１２１未満のチップタイミングはその後のパスタイミング検出では除外する。すなわちビーム＃３のチップタイミング６の両側のチップタイミング３、４、５、７、８、９を除外する。それとともに最小選択ビーム間隔３１未満のビームで最小選択タイミング間隔１２１未満のチップタイミングを除外する。すなわちビーム＃２とビーム＃４のチップタイミング３、４、５、６、７、８、９を除外する。次に２番目のパスタイミングとしてビーム＃２のチップタイミング１３を選択し、その両側のチップタイミング１０、１１、１２、１４、１５、１６を除外するとともに、ビーム＃１とビーム＃３のチップタイミング１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６を除外する。以下同様な処理により、パス受信手段１０７−１〜１０７−Ｌのパスを検出する。
【００３６】
この処理により、例えば図５の場合では、ビーム＃３のチップタイミング５はビーム＃２のチップタイミング１３よりレベルは大きいが、これは１番目のパスの広がりと見なして選択しない。同様にビーム＃４のチップタイミング５はビーム＃２のチップタイミング１３よりレベルは大きいが、これは１番目のパスのビーム方向の広がりと見なして選択しない。結果として従来のパスタイミング検出手段１０５と同様にチップタイミング６とチップタイミング１３が選択される。以降は同様のパスタイミング検出処理を繰り返す。最小選択タイミング間隔１２１としてＮＲ＝４では±３〜４チップタイミングが適している。図４（ｂ）の内挿マルチビームを用いる場合は最小選択ビーム間隔３１として±２〜３ビームが適している。
【００３７】
図６は、本発明のパスタイミング検出方法の処理フローの例を示す図である。パスタイミングの検出対象として、全てのビームの遅延プロファイルのチップタイミングを選択し（ｓ１）、一定レベル以上のピークを示すチップタイミングが存在する場合（ｓ２）、最も大きいレベルのチップタイミングをパスタイミングとして選択する（ｓ３）。選択したチップタイミング（パスタイミング）を中心とする最小選択タイミング間隔未満のチップタイミング及び選択したチップタイミング（パスタイミング）のビームを中心とする最小選択ビーム間隔未満のビームで前記最小選択タイミング間隔未満のチップタイミングを除外した全てのビームの遅延プロファイルのチップタイミングをパスタイミングの検出対象として選択し（ｓ４）、ｓ２から処理を繰り返しパス受信手段毎のパスタイミングを検出する。
【００３８】
受信復調部１０６は、従来の適応アレーアンテナシステムと同じ構成であり、符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）信号をアレーアンテナで受信し、検出したパスタイミングで各パス信号の復調を行うために、マルチパス伝搬路に対応してパス数に相当するＬ個のパス受信手段１０７−１〜１０７−Ｌと１つの合成器１１１を有している。
【００３９】
パス受信手段１０７−１〜１０７−Ｌは、相関器１０８−１〜１０８−Ｌ、ビームフォーマ１０９−１〜１０９−Ｌ、レイク合成重み付け手段１１０−１〜１１０−Ｌ、アンテナ重み制御手段１１２−１〜１１２−Ｌを有している。相関器１０８−１〜１０８−Ｌは、パスタイミング検出手段１０１で検出したパスタイミングで拡散信号をパス毎に逆拡散する。ビームフォーマ１０９−１〜１０９−Ｌは、適応的に生成したユーザ固有のアンテナ重みを用い、アンテナ指向性ビームで相関器１０８−１〜１０８−Ｌの出力をパス毎に受信する。レイク合成重み付け手段１１０−１〜１１０−Ｌは、各パスのビーム出力に重み付けを行いキャリヤ位相変動を補償するとともに合成後のＳＩＮＲが最大（最大比合成）となるように重み付けを行う。アンテナ重み制御手段１１２−１〜１１２−Ｌは、パス毎の逆拡散信号を用いてアンテナ重みを計算する。
【００４０】
アンテナ重み制御手段１１２−１〜１１２−Ｌとして、各パスの到来角度推定に基づき各パスにビームを向けるようにアンテナ重みを計算する方法、最小二乗平均誤差制御（ＭＭＳＥ）などの適応アルゴリズムを用いる方法がある。ＭＭＳＥ法については、例えば、特開２００２−７７００８号公報「適応アンテナ受信装置」に記載されている。合成器１１１は、レイク合成重み付け手段１１０−１〜１１０−Ｌの出力を加算し、各パスを合成した高品質な復調結果を出力する。
【００４１】
【発明の効果】
本発明によれば、マルチビーム受信により生成したＳＩＮＲを改善した信号によるビーム毎の全ての遅延プロファイルを直接使用してパスタイミングを検出するように構成しているから、優れたパスタイミング検出特性を実現することが可能である。また、ビーム毎の遅延プロファイルに基づくパスタイミングの検出は、選択したチップタイミングに対しＣＤＭＡ方式の周波数帯域制限等によるパスの広がりの影響を考慮して行うことによりパスタイミングの誤検出を確実に回避することを可能としている。特に、各チップタイミング間及び各ビーム間における最小選択タイミング間隔と最小選択ビーム間隔とを使用してパスタイミングの検出を行うことにより、パスタイミングの検出を簡易なアルゴリズムにより確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態を示すブロック図である。
【図２】 本発明のマルチビームフォーマの構成を示すブロック図である。
【図３】 本発明のビーム毎遅延プロファイル生成手段の構成を示すブロック図である。
【図４】 本発明のマルチビームパターンの例を示す図である。
【図５】 本発明のパスタイミング検出手段の動作を説明する図である。
【図６】 本発明のパスタイミング検出の処理フローの一例を示す図である。
【図７】 従来の適応アレーアンテナシステムのパスタイミング検出装置を示す図である。
【図８】 従来のパスタイミング検出手段の動作を説明する図である。
【符号の説明】
１、１０１ パスタイミング検出部
２、１０２ スライディング相関器
３ マルチビームフォーマ
４ ビーム毎遅延プロファイル生成手段
５、１０５ パスタイミング検出手段
１１−１−１〜１１−１−Ｎ〜１１−Ｍ−Ｎ 乗算器
１２−１〜１２−Ｍ、１１１ 合成器
２１ ビーム毎同相平均手段
２２ ビーム毎レベル検出手段
２３ ビーム毎レベル平均手段
３１ 最小選択ビーム間隔
１０３ アンテナ毎遅延プロファイル生成手段
１０４ 遅延プロファイル合成手段
１０６ 受信復調部
１０７−１〜１０７−Ｌ パス受信手段
１０８−１〜１０８−Ｌ 相関器
１０９−１〜１０９−Ｌ ビームフォーマ
１１０−１〜１１０−Ｌ レイク合成重み付け手段
１１２−１〜１１２−Ｌ アンテナ重み制御手段
１２１ 最小選択タイミング間隔
Claims (8)
- 符号分割多重アクセス信号をアレーアンテナで受信し、パスタイミングを検出するパスタイミング検出方法において、
アンテナ毎に複数のチップタイミングにわたり信号を逆拡散し逆拡散信号系列を出力するステップと、アンテナ毎の逆拡散信号系列をマルチビームで受信しビーム毎の信号系列を出力するステップと、ビーム毎の信号系列からビーム毎の遅延プロファイルを生成するステップと、全てのビームの遅延プロファイルのチップタイミングを対象としてパスの信号のチップタイミング方向とビーム方向の両方の広がりを考慮し複数のパスタイミングをレベルの大きなチップタイミングから順次選択して検出するステップと、を含むことを特徴とするパスタイミング検出方法。 - 複数のパスタイミングを検出するステップは、全てのビームの遅延プロファイルからレベルの大きなチップタイミングを順次選択していく過程で既に選択したチップタイミングを中心に最小選択タイミング間隔未満のチップタイミングは以降のパスタイミング検出では選択せず、かつ、既に選択したチップタイミングのビームを中心に最小選択ビーム間隔未満のビームで最小選択タイミング間隔未満のチップタイミングは以降のパスタイミング検出では選択しないことを特徴とする請求項１記載のパスタイミング検出方法。
- 符号分割多重アクセス信号をアレーアンテナで受信し、パスタイミングを検出するパスタイミング検出装置において、
各アンテナの逆拡散信号系列毎にマルチビーム受信を行い、ビーム毎の遅延プロファイルを生成する手段と、全てのビームの遅延プロファイルのチップタイミングを対象としてパスの信号のチップタイミング方向とビーム方向の両方の広がりを考慮し複数のパスタイミングをレベルの大きなチップタイミングから順次選択して検出するパスタイミング検出手段と、を有することを特徴とするパスタイミング検出装置。 - 符号分割多重アクセス信号をアレーアンテナで受信し、パスタイミングを検出するパスタイミング検出装置において、
アンテナ毎に複数のチップタイミングにわたり信号を逆拡散して逆拡散信号系列を出力するスライディング相関器と、アンテナ毎の逆拡散信号系列をマルチビームで受信しビーム毎の信号系列を出力するマルチビームフォーマと、ビーム毎の信号系列を用いて一定周期で平均したビーム毎の遅延プロファイルを生成するビーム毎遅延プロファイル生成手段と、全てのビームの遅延プロファイルのチップタイミングを対象としてパスの信号のチップタイミング方向とビーム方向の両方の広がりを考慮し複数のパスタイミングをレベルの大きなチップタイミングから順次選択して検出するパスタイミング検出手段と、を有することを特徴とするパスタイミング検出装置。 - パスタイミング検出手段は、既に選択したチップタイミングを中心とする最小選択タイミング間隔未満のチップタイミング及び既に選択したチップタイミングのビームを中心とする最小選択ビーム間隔未満のビームで最小選択タイミング間隔未満のチップタイミングは選択しないことを特徴とする請求項３又は４記載のパスタイミング検出装置。
- 符号分割多重アクセス信号をアレーアンテナで受信し、パスタイミングを検出するパスタイミング検出部と、受信復調を行う受信復調部とからなる適応アレーアンテナシステムにおいて、
パスタイミング検出部は、各アンテナの逆拡散信号系列毎にマルチビーム受信を行い、ビーム毎の遅延プロファイルを生成する手段と、全てのビームの遅延プロファイルのチップタイミングを対象としてパスの信号のチップタイミング方向とビーム方向の両方の広がりを考慮し複数のパスタイミングをレベルの大きなチップタイミングから順次選択して検出するパスタイミング検出手段と、
を有し、
受信復調部は、パスタイミング検出部で検出したパスタイミングで拡散信号をパス毎に逆拡散する相関器と、ユーザ固有の指向性ビームで各パスを受信するビームフォーマと、各ビーム出力に重み付けを行うレイク合成重み付け手段と、重み付け信号を合成する合成器と、パス毎の逆拡散信号を用いてアンテナ重みを計算するアンテナ重み制御手段と、
を有することを特徴とする適応アレーアンテナシステム。 - 符号分割多重アクセス信号をアレーアンテナで受信し、パスタイミングを検出するパスタイミング検出部と、受信復調を行う受信復調部とからなる適応アレーアンテナシステムにおいて、
パスタイミング検出部は、アンテナ毎に複数のチップタイミングにわたり信号を逆拡散してアンテナ毎の逆拡散信号系列を出力するスライディング相関器と、アンテナ毎の逆拡散信号系列をマルチビームで受信してビーム毎の信号系列を出力するマルチビームフォーマと、ビーム毎の信号系列を用いて一定周期で平均したビーム毎の遅延プロファイルを生成するビーム毎遅延プロファイル生成手段と、全てのビームの遅延プロファイルのチップタイミングを対象としてパスの信号のチップタイミング方向とビーム方向の両方の広がりを考慮し複数のパスタイミングをレベルの大きなチップタイミングから順次選択して検出するパスタイミング検出手段と、
を有し、
受信復調部は、パスタイミング検出部で検出したパスタイミングで拡散信号をパス毎に逆拡散する相関器と、ユーザ固有の指向性ビームで各パスを受信するビームフォーマと、各ビーム出力に重み付けを行うレイク合成重み付け手段と、重み付け信号を合成する合成器と、パス毎の逆拡散信号を用いてアンテナ重みを計算するアンテナ重み制御手段と、
を有することを特徴とする適応アレーアンテナシステム。 - パスタイミング検出手段は、既に選択したチップタイミングを中心とする最小選択タイミング間隔未満のチップタイミング及び既に選択したチップタイミングのビームを中心とする最小選択ビーム間隔未満のビームで最小選択タイミング間隔未満のチップタイミングは選択しないことを特徴とする請求項６又は７記載の適応アレーアンテナシステム。
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