JP4407829B2 - 受信装置及びそれを用いる無線通信システム - Google Patents

Description

本発明は受信装置及びそれを用いる無線通信システムに関し、特に複数の送受信アンテナを用いたスペクトル拡散方式の無線通信システムに関する。

スペクトル拡散無線通信システムでは受信機で同定されるパスを分離、合成することにより受信品質を向上させている。送信装置ならびに受信装置に複数のアンテナを用いた場合も、同様の手法によりパスを選択、合成することで通信品質の向上が期待できる。

図１を参照して、特許文献１に開示されたスペクトル拡散無線通信システムについて説明する。以下では、送信アンテナ数ｍが２、受信アンテナ数ｎが２の場合について説明する。送信装置５では全ての送信アンテナ２１−１、２１−２で同一の拡散符号を用いるものとする。また、各受信アンテナ１１−１、１１−２におけるパスの遅延時間は等しいものとし、各アンテナ間の伝搬路は図２に示す２パスと仮定する。加えて、受信装置４における逆拡散器は１つとする。

図３は、受信装置４の構成例を示す。第１、第２の受信アンテナ１１−１，１１−２で受信される受信信号ｒ₁ （ｔ）、ｒ₂ （ｔ）はそれぞれ、以下の式で表される。

ｒ₁ （ｔ）＝ｈ_11-1ｃ（ｔ−τ₁ ）ｂ₁ （ｔ−τ₁ ）
＋ｈ_11-2ｃ（ｔ−τ₂ ）ｂ₁ （ｔ−τ₂ ）
＋ｈ_12-1ｃ（ｔ−τ₁ ）ｂ₂ （ｔ−τ₁ ）
＋ｈ_12-2ｃ（ｔ−τ₂ ）ｂ₂ （ｔ−τ₂ ）
＋ｎ₁ （ｔ）
ｒ₂ （ｔ）＝ｈ_21-1ｃ（ｔ−τ₁ ）ｂ₁ （ｔ−τ₁ ）
＋ｈ_21-2ｃ（ｔ−τ₂ ）ｂ₁ （ｔ−τ₂ ）
＋ｈ_22-1ｃ（ｔ−τ₁ ）ｂ₂ （ｔ−τ₁ ）
＋ｈ_22-2ｃ（ｔ−τ₂ ）ｂ₂ （ｔ−τ₂ ）
＋ｎ₂ （ｔ）

但し、伝搬路の変動は送信信号の変動に対して十分遅いものとしている。τ₁ 、τ₂ はパスを表し、ｃ（ｔ−τ₁ ）、ｂ_m （ｔ−τ₁ ）、ｎ_n （ｔ）はそれぞれ拡散符号、第ｍの送信アンテナ２１−ｍからのデータ信号、第ｎの受信アンテナ１１−ｎにおける雑音信号を表している。また、ｈ_nm-1は第ｍの送信アンテナ２１−ｍと第ｎの受信アンテナ１１−ｎ間の１番目のパスを表している。なお、前述したように、ここではｍ＝ｎ＝２である。

チャネル推定装置１２は受信信号を用いてチャネル推定を行い、得られたチャネル推定値Ｈを出力する。通常、スペクトル拡散システムでは電力の大きな順にパスを選択するため、最大電力パス選択装置４１は電力の大きなパスを選択し、最大パス信号Ｘ_max を出力する。ここでは、先行するパスの電力が大きいものと仮定する。この時、逆拡散器１４−１，１４−２は最大パス信号に基づいて先行パスのタイミングにあわせて逆拡散を行う。

特開２００１−２３０７０２号公報

説明を簡単にするため、ある受信シンボルに着目すると、第１の受信アンテナ１１−１の逆拡散信号ｙ₁ は、以下の数式（１）で表される。

ここで、Ｔｓは１シンボル時間を表し、Ｒは拡散符号の自己相関関数を表す。また、ｎ’₁ はガウス雑音を表す。

通常用いられる拡散符号の自己相関関数は、図４に示すように、時間差０で鋭いピークを持ち、それ以外の時間差に対しては充分小さな値となる。したがって、ここでは、数式（１）の第２項を無視する。

その結果、逆拡散信号ｙ₁ は以下の式で表される。
ｙ₁ ＝ｈ_11-1ｂ₁ ＋ｈ_12-1ｂ₂ ＋ｎ₁

同様にして、第２の受信アンテナ１１−２における逆拡散信号ｙ₂ は以下の式で表される。
ｙ₂ ＝ｈ_21-1ｂ₁ ＋ｈ_22-1ｂ₂ ＋ｎ₂

復調装置１５は逆拡散信号を入力として復調を行い、データ系列を再生する。いま、逆拡散信号をベクトル表示すると、以下の数式（２）で表される。

復調装置１５では、例えばチャネル推定値Ｈの逆行列を左から掛けることによって、以下の式のように送信系列を再生する。
ｂ₀ ＝Ｈ^-1Ｙ＝ｂ＋Ｈ^-1ｎ

伝搬路が全て独立である場合には、上述したチャネル行列の逆行列が正しく求まる。しかしながら、チャネル応答に相関がある場合には、逆行列が存在せず、受信できないこととなる。

例えば、第１の送信アンテナ２１−１と第１の受信アンテナ１１−１との間の伝送路と、第１の送信アンテナ２１−１と第２の受信アンテナ１１−２との間の伝送路及び第２の送信アンテナ２１−２と第１の受信アンテナ１１−１との間の伝送路と、第２の送信アンテナと第２の受信アンテナの伝送路とにそれぞれ完全な相関があるものとすると、ｈ_11-1＝ｈ_21-1、ｈ_11-2＝ｈ_21-2、ｈ_12-1＝ｈ_22-1かつｈ_12-2＝ｈ_22-2となる。この場合、チャネル推定値Ｈは以下の数式（３）となる。

そして、｜Ｈ｜＝０となるため、逆行列が存在しない。したがって、復調処理が極めて困難になる。

そこで、本発明の目的は上記の問題点を解消し、伝搬路に相関がある場合にも良好な通信品質を得ることができる受信装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、上記受信装置を用いる無線通信システムを提供することにある。

本発明による受信装置は、送信装置からｍ本（ｍは２以上の整数）の送信アンテナを通して送信されたスペクトル拡散信号を受信するｎ本（ｎは２以上の整数）の受信アンテナを備える。受信装置はまた、受信アンテナで受信された信号を逆拡散するパスを選択して選択結果をパス選択信号として出力するパス選択装置を備える。受信装置は更に、受信アンテナで受信された信号をパス選択信号に基づいて逆拡散しかつその逆拡散した信号を出力する、受信アンテナ毎にＫ_n 個の逆拡散器を備える。但し、Ｋ_n は１以上の整数、ｎはｎ番目の受信アンテナを表し、１≦ｎ≦Ｋ_n である。

本発明による無線通信システムは、送信装置からｍ本（ｍは２以上の整数）の送信アンテナを通して送信されたスペクトル拡散信号を受信するｎ本（ｎは２以上の整数）の受信アンテナと、受信アンテナで受信された信号を逆拡散するパスを選択して選択結果をパス選択信号として出力するパス選択装置と、受信アンテナで受信された信号をパス選択信号に基づいて逆拡散しかつその逆拡散した信号を出力するＫ_n 個の逆拡散器とを含む受信装置を備える。但し、Ｋ_n は１以上の整数、ｎはｎ番目の受信アンテナを表し、１≦ｎ≦Ｋ_n である。受信装置は前記ｍ本の送信アンテナと前記ｎ本の受信アンテナとの間の伝送路における相関値に応じてパスを選択する。

本発明による受信装置においては、受信アンテナは送信装置から送信されたスペクトル拡散信号を受信する。パス選択装置は受信アンテナで受信された信号を入力として各逆拡散器で逆拡散するパスを選択し選択結果をパス選択信号として出力する。逆拡散器は受信アンテナで受信された信号とパス選択信号とを入力としてパス選択信号に基づいて逆拡散した信号を出力する。

本発明の第１のパス選択装置は、ｍ本の送信アンテナとｎ本の受信アンテナとの間の伝送路における相関値を計算し、計算された相関値が予め決められた基準値よりも小さい場合に各受信アンテナで独立にＫ_n 個の最も電力の大きなパスを選択する。一方、第１のパス選択装置は、計算された相関値が予め決められた基準値よりも大きい場合には各受信アンテナで他の受信アンテナで選択されたパスと相関の低いパスを優先してＫ_n 個選択する。

本発明の第２のパス選択装置は、基準値として複素相関値の振幅を用いる。

本発明の第３のパス選択装置は、ｎ本の受信アンテナ間の優先順位を決定し、決定された優先順位で各受信アンテナで逆拡散するパスをＰ個ずつ選択する。但し、Ｐは整数で、１≦Ｐ≦Ｋ_n である。第３のパス選択装置は、上記動作を各受信アンテナで選択されるパスがＫ_n 個となるまで繰り返す。

本発明の第４のパス選択装置は、ｎ本の受信アンテナ間の優先順位を決定する際に、各受信アンテナで同定されるパスの中で最大の電力を持つパスを受信アンテナ毎に検出し、検出されたパスの電力値がより大きい受信アンテナに対してより高い優先順位を割り当てる。

本発明の第５のパス選択装置は、ｎ本の受信アンテナ間の優先順位を決定する際に、各受信アンテナで同定されるパスの中で最小の電力を持つパスを受信アンテナ毎に検出し、検出されたパスの電力値がより小さい受信アンテナに対してより高い優先順位を割り当てる。

本発明の第６のパス選択装置は、ｎ本の受信アンテナ間の優先順位を決定する際に、各受信アンテナで同定されるパスの中で最大の電力を持つパスを受信アンテナ毎に検出し、検出されたパスの電力値がより小さい受信アンテナに対してより高い優先順位を割り当てる。

本発明の第７のパス選択装置は、ｎ本の受信アンテナ間の優先順位を決定する際に、各受信アンテナで同定されるパスの中で最小の電力を持つパスを受信アンテナ毎に検出し、検出されたパスの電力値がより大きい受信アンテナに対してより高い優先順位を割り当てる。

本発明の第８のパス選択装置は、ｎ本の受信アンテナ間の優先順位を決定する際に、各受信アンテナで同定されるパスの平均電力を受信アンテナ毎に計算し、より平均電力値の大きな受信アンテナに対してより高い優先順位を割り当てる。

本発明の第９のパス選択装置は、ｎ本の受信アンテナ間の優先順位を決定する際に、各受信アンテナで同定されるパスの平均電力を受信アンテナ毎に計算し、より平均電力値の小さな受信アンテナに対してより高い優先順位を割り当てる。

本発明の第１０のパス選択装置は、ｎ本の受信アンテナ間の優先順位を決定する際に、各受信アンテナで同定されるパスの中で電力がＰ_th（Ｐ_thは任意の実数）を超えるパスの数を受信アンテナ毎に計算し、Ｐ_thを超えるパスがより多い受信アンテナに対してより高い優先順位を割り当てる。

本発明の第１１のパス選択装置は、ｎ本の受信アンテナ間の優先順位を決定する際に、各受信アンテナで同定されるパスの中で電力がＰ_th（Ｐ_thは任意の実数）を超えるパスの数を受信アンテナ毎に計算し、Ｐ_thを超えるパスがより少ない受信アンテナに対してより高い優先順位を割り当てる。

本発明の第１２のパス選択装置は、ｎ本の受信アンテナ間の優先順位を決定する際に、各受信アンテナで同定されるパスの中で到来時刻の最も早いパスを受信アンテナ毎に検出し、検出されたパスの到来時刻がより早い受信アンテナに対してより高い優先順位を割り当てる。

本発明の第１３のパス選択装置は、ｎ本の受信アンテナ間の優先順位を決定する際に、各受信アンテナで同定されるパスの中で到来時刻の最も早いパスを受信アンテナ毎に検出し、検出されたパスの到来時刻がより遅い受信アンテナに対してより高い優先順位を割り当てる。

本発明の第１４のパス選択装置は、ｎ本の受信アンテナ間の優先順位を決定する際に、各受信アンテナで同定されるパスに対し、パスの電力で重み付けした平均遅延時間を計算し、計算された平均遅延時間がより小さい受信アンテナに対してより高い優先順位を割り当てる。

本発明の第１５のパス選択装置は、ｎ本の受信アンテナ間の優先順位を決定する際に、各受信アンテナで同定されるパスに対し、パスの電力で重み付けした平均遅延時間を計算し、計算された平均遅延時間がより大きい受信アンテナに対してより高い優先順位を割り当てる。

本発明の第１６のパス選択装置は、ｎ本の受信アンテナ間の優先順位を決定する際に、ランダムに受信アンテナ間の優先順位を決定する。

本発明の第１７のパス選択装置は、ある受信アンテナで逆拡散するパスを決定する際に、各受信アンテナで同定されるパスの到来時刻の和集合を全集合とし、当該及び他の受信アンテナに対して既に選択されたパスの情報を用いて既選択パス集合を決定する。第１７のパス選択装置はまた、全集合と既選択パス集合の差分を未選択パス集合とし、未選択パス集合から逆拡散に用いるパスを決定する。

本発明の第１８のパス選択装置は、既選択パス集合を決定する際に、ある受信アンテナで逆拡散に用いられたパスの到来時刻に対し、そのＦサンプル前（Ｆは０以上の整数）からＢサンプル後（Ｂは０以上の整数）までを既選択パス部分集合とし、全受信アンテナに対して既選択パス部分集合の和集合を取り、得られた集合を既選択パス集合として用いる。

本発明の第１９のパス選択装置は、未選択パス群から逆拡散に用いるパスを選択する際に、未選択パス群の中で最も受信電力の高いパスを選択する。

本発明の第２０のパス選択装置は、未選択パス群から逆拡散に用いるパスを選択する際に、未選択パス群の中で最も到来時刻の早いパスを選択する。

本発明の第２１のパス選択装置は、未選択パス群から逆拡散に用いるパスを選択する際に、未選択パス群の中からランダムにパスを選択する。

本発明によるスペクトル拡散通信システムは、伝搬路の相関値に応じてパスを選択する受信装置を用いて無線通信システムを構成する。

本発明による受信装置及び無線通信システムは、上記のような構成及び動作によって、伝搬路に相関がある場合にも、良好な通信品質を得ることができる。

従来の無線通信システムを説明するためのブロック図である。 図１に示された無線通信システムにおける伝搬路モデルの一例を示す図である。 図１に示された受信装置の構成例を示すブロック図である。 図１に示された無線通信システムにおける拡散符号の自己相関関数の一例を示す図である。 本発明の好ましい実施の形態による受信装置の構成を示すブロック図である。 ２本の受信アンテナを備えた本発明による受信装置の構成例を示すブロック図である。 ２本の受信アンテナを備えた本発明による受信装置の他の構成例を示すブロック図である。 図７の他の実施例における伝搬路モデルの一例を示す図である。

図５は本発明の好ましい実施の形態による受信装置の構成を示すブロック図である。図５において、図３に示された受信装置と同じ構成要素には同じ参照番号を付している。受信装置１はｎ本の受信アンテナ１１−１〜１１−ｎと、チャネル推定装置１２と、パス選択装置１３と、ｎ個の逆拡散装置１４−１〜１４−ｋｎと、復調装置１５とから構成されている。

受信装置１は受信アンテナ１１−１〜１１−ｎを通して送信装置（図示せず）から送信されたスペクトル拡散信号をそれぞれ受信し、受信信号ｒ₁ 〜ｒ_n を出力する。チャネル推定装置１２は受信信号ｒ₁ 〜ｒ_n を用いてチャネル推定を行い、推定されたチャネル情報Ｈを出力する。

パス選択装置１３はチャネル情報Ｈを入力として受けてパス選択信号Ｘ_sel を出力する。この時、パス選択装置１３は初めにチャネルの相関値を計算し、計算された相関値があらかじめ決められた基準値よりも低い場合に各受信アンテナ１１−１〜１１−ｎで電力の高いパスを優先的に選択するパス選択信号Ｘ_sel を出力する。一方、パス選択装置１３は計算された相関値があらかじめ決められた基準値よりも高い場合に他の受信アンテナと相関の低いパスを優先的に選択するパス選択信号Ｘ_sel を出力する。

逆拡散装置１４−１〜１４−ｋｎはパス選択信号Ｘ_sel にしたがって受信信号ｒ₁ 〜ｒ_n の逆拡散を行い、逆拡散信号ｙ_n-k を出力する。復調装置１５では逆拡散信号ｙ_n-k を入力としてデータ系列を復調し、再生信号ｂ₀ を出力する。

図６は受信アンテナを２本備えた本発明による受信装置の構成を示すブロック図である。図６において、受信装置２は送信装置（図示せず）の送信アンテナ数２に対応して２つの受信アンテナ１１−１，１１−２を備える。受信アンテナ１１−１，１１−２にはそれぞれ１つの逆拡散器１４−１，１４−２が接続されている。なお、送信アンテナと受信アンテナ間の全ての伝搬路は図２で説明したパスモデルにしたがうものとする。さらに、各送信アンテナから送信される信号には完全に相関があり、パス間、受信アンテナ間は無相関であるものとする。

送信装置では全ての送信アンテナで同一の拡散符号を用いている。このとき、受信信号は、以下の数式（４）で表される。

チャネル推定装置１２では受信信号を用いてチャネル推定を行い、チャネル情報Ｈを出力する。パス選択装置１３ではチャネル情報Ｈを用いてチャネルの相関を計算する。

一般に、複素数の相関係数は、以下の数式（５）で与えられる。

いま、例えば、ｈ_11-1とｈ_12-1との相関係数を考えると、これらの間には完全な相関、すなわち、ｈ_11-1＝ｈ_12-1があるため、相関係数は、以下の数式（６）となる。

例えば、あらかじめ決められた基準値として、０．５を用いているとすると、計算された相関係数はあらかじめ決められた基準値を上回ることとなる。

このように、相関係数があらかじめ決められた基準値を上回った場合、パス選択装置１３は他の受信アンテナで同定されるパスと相関の低いパスを優先的に選択するようなパス選択信号Ｘ_SEL を決定する。

初めに、パス選択装置１３は受信アンテナ１１−１，１１−２間の優先順位を決定する。ここでは、第１の受信アンテナ１１−１の優先順位が高いものとする。次に、パス選択装置１３は全到来パスの到来時刻を基に、全集合Ｕ、既選択パス集合Ｕ₁ 、未選択パス集合Ｕ₂ を決定する。全集合Ｕは各受信アンテナ１１−１，１１−２で同定されるパス到来時刻の和集合であり、以下のようになる。
Ｕ＝｛τ₁ ，τ₂ ｝

一方、既選択パス集合Ｕ₁ は空集合とする。未選択パス集合は全集合Ｕと既選択パス集合Ｕ₁ との差分であり、以下のようになる。
Ｕ₂ ＝｛τ₁ ，τ₂ ｝

これらの集合を基に、パス選択装置１３は優先順位の高い第１の受信アンテナ１１−１に対するパスを未選択パス集合Ｕ₂ から一つ選択する。ここでは、パスτ₁ が選択されたとする。

次に、選択されたパスτ₁ を用いて既選択パス集合及び未選択パス集合を更新する。これによって、以下のようになる。
Ｕ₁ ＝｛τ₁ ｝
Ｕ₂ ＝Ｕ−Ｕ₁ ＝｛τ₂ ｝

第２の優先順位を持つ第２の受信アンテナ１１−２に対しても、上記と同様に、未選択パス集合からパス選択を行う。ここでは、パスτ₂ を選択する。最後に、パス選択装置１３は上述した過程で得られたパス選択信号Ｘ_sel を出力する。

各受信アンテナ１１−１，１１−２における逆拡散器１４−１，１４−２では、パス選択信号に基づいて受信信号を逆拡散し、逆拡散信号ｙ_1-1 ，ｙ_2-1 を出力する。この時、第１の受信アンテナ１１−１で得られる逆拡散信号は、以下の式で表される。
ｙ_1-1 ＝ｈ_11-1ｂ₁ ＋ｈ_22-1ｂ₂ ＋ｎ₁

一方、第２の受信アンテナ１１−２で得られる逆拡散信号は、以下の式で表される。
ｙ_2-1 ＝ｈ_11-2ｂ₁ ＋ｈ_22-2ｂ₂ ＋ｎ₂
これを行列表示すると、以下の数式（７）で表される。

復調装置１５ではチャネル情報Ｈの逆行列を計算し、以下の式のようにデータ系列を再生する。
ｂ₀ ＝Ｈ_-1Ｙ＝ｂ＋Ｈ_-1ｎ
これによって、伝送路に相関がある場合でも正しく信号を受信できることがわかる。

図７は本発明の他の実施例による受信装置の構成を示すブロック図であり、図８は本発明の他の実施例による伝搬路モデルの一例を示す図である。図７及び図８を参照して本発明の他の実施例による受信装置３について説明する。

図７において、受信装置３は２本の受信アンテナ１１−１，１１−２を備える。各受信アンテナ１１−１，１１−２にはそれぞれ二つの逆拡散器１４−１、１４−２及び１４−３、１４−４が接続されている。一方、図示しない送信装置における送信アンテナ数は４とし、各アンテナ間の伝搬路は全て図８に示すような４パス（τ₁ 〜τ₄ ）からなるものとする。ここでも、各送信アンテナから送信される信号には完全な相関があるものと仮定する。

したがって、受信装置３におけるパス選択装置１３では、図６で説明した受信装置２のパス選択装置１３と同様に、あらかじめ決められた基準値以上の相関値が検出される。

パス選択装置１３で決定されたアンテナ間の優先順位は、第１の受信アンテナ１１−１が高いものとする。次に、図６で説明した実施例と同様に、全集合Ｕ、既選択パス集合Ｕ₁ 、未選択パス集合Ｕ₂ を求めると、以下のようになる。
Ｕ＝｛τ₁ ，τ₂ ，τ₃ ，τ₄ ｝
Ｕ₁ ＝０
Ｕ₂ ＝Ｕ−Ｕ₁ ＝｛τ₁ ，τ₂ ，τ₃ ，τ₄ ｝

パス選択装置１３は、各受信アンテナ１１−１，１１−２に対するパス選択を１本ずつ決定するものと仮定する。また、未選択パス集合からパスを選択する基準として、電力の高いパスを優先するものとする。

パス選択装置１３はアンテナ間の優先順位及び未選択パス集合を用いて、まず初めに第１の受信アンテナ１１−１で選択するパスとして、τ₁ を選択する。これにより、既選択パス集合Ｕ₁ 、未選択パス集合Ｕ₂ は、以下のように更新される。
Ｕ₁ ＝｛τ₁ ｝
Ｕ₂ ＝｛τ₂ ，τ₃ ，τ₄ ｝

次に、第２の受信アンテナ１２で選択されるパスとして、未選択パス集合で最も高い電力をもつτ₂ が選択される。これにより、既選択パス集合、未選択パス集合は、以下のように更新される。
Ｕ₁ ＝｛τ₁ ，τ₂ ｝
Ｕ₂ ＝｛τ₃ ，τ₄ ｝

続いて、再び第１の受信アンテナ１１−１で選択されるパスとしてτ₃ が選択され、既選択パス集合Ｕ₁ 、未選択パス集合Ｕ₂ は、以下のように更新される。
Ｕ₁ ＝｛τ₁ ，τ₂ ，τ₃ ｝
Ｕ₂ ＝｛τ₄ ｝

最後に、第２の受信アンテナ１１−２で選択されるパスとしてτ₄ が選択される。パス選択装置１３はここで得られたパス選択信号Ｘ_sel を出力する。２つの受信アンテナ１１−１，１１−２に接続された各々二つの逆拡散器１４−１、１４−２及び１４−３、１４−４ではパス選択情報Ｘ_sel を用いて入力信号の逆拡散を行い、それぞれ逆拡散信号ｙ_1-1 ，ｙ_1-2 ，ｙ_2-1 ，ｙ_2-2 を出力する。

ここで、これらの逆拡散信号は伝搬路の完全な相関に注意して、以下のように表すことができる。
ｙ_1-1 ＝ｈ_11-1ｂ₁ ＋ｈ_12-1ｂ₂ ＋ｈ_13-1 ｂ ₃ ＋ｈ_14-1 ｂ ₄ ＋ｎ_1-1
ｙ_1-2 ＝ｈ_11-3ｂ₁ ＋ｈ_12-3ｂ₂ ＋ｈ_13-3 ｂ ₃ ＋ｈ_14-3 ｂ ₄ ＋ｎ_1-2
ｙ_2-1 ＝ｈ_11-2ｂ₁ ＋ｈ_12-2ｂ₂ ＋ｈ_13-2 ｂ ₃ ＋ｈ_14-2 ｂ ₄ ＋ｎ_2-1
ｙ_2-2 ＝ｈ_11-4ｂ₁ ＋ｈ_12-4ｂ₂ ＋ｈ_13-4 ｂ ₃ ＋ｈ_14-4 ｂ ₄ ＋ｎ_2-2
これらの逆拡散信号を行列表示すると、以下の数式（８）のようになる。

したがって、チャネル情報Ｈの逆行列を左からかけることによって、データ系列を以下の式のように再生できる。
ｂ₀ ＝Ｈ_-1Ｙ＝ｂ＋Ｈ_-1ｎ

このように、本発明による受信装置を用いることによって、伝搬路の相関が高い場合にも良好な通信品質を得ることができる。

以上説明したように、本発明の実施の形態の構成及び動作、より具体的には、本発明の実施例及び他の実施例の構成及び動作を用いることによって、伝搬路に相関がある場合にも、良好な通信品質を得ることができる。

尚、本発明は上記の実施例及び他の実施例を、それぞれ単独でも、また組み合わせても適用可能であるが、以下に述べるような構成や動作についても適応可能である。

すなわち、本発明の受信装置は、ｎ本（ｎは２以上の整数）の受信アンテナと、パス選択装置と、各受信アンテナにＫ_n 個の逆拡散器とを備えている。但し、Ｋ_n は１以上の整数で、ｎはｎ番目の受信アンテナを表し、１≦ｎ≦Ｋ_n である。

受信アンテナは送信装置からｍ本（ｍは２以上の整数）の送信アンテナで送信されたスペクトル拡散信号を受信する。パス選択装置は受信アンテナで受信された信号を入力として各逆拡散器で逆拡散するパスを選択して選択結果をパス選択信号として出力する。逆拡散器は受信アンテナで受信された信号とパス選択信号とを入力としてパス選択信号に基づいて逆拡散した信号を出力する。

上記のパス選択装置は、ｍ本の送信アンテナとｎ本の受信アンテナとの間の伝送路における相関値を計算し、計算された相関値が予め決められた基準値よりも小さい場合に各受信アンテナで独立にＫ_n 個の最も電力の大きなパスを選択する。パス選択装置はまた、計算された相関値が予め決められた基準値よりも大きい場合には、各受信アンテナで他の受信アンテナで選択されたパスとの相関の低いパスを優先してＫ_n 個選択する。この場合、パス選択装置は、予め決められた基準値として複素相関値の振幅を用いる。

また、パス選択装置では、ｎ本の受信アンテナ間の優先順位を決定し、決定された優先順位で各受信アンテナで逆拡散するパスをＰ個（Ｐは整数で、１＜Ｐ＜Ｋ_n ）ずつ選択する。パス選択装置はまた、これを各受信アンテナで選択されるパスがＫ_n 個となるまで繰り返すようにしても良い。

ここで、パス選択装置は、ｎ本の受信アンテナ間の優先順位を決定する際に、以下の処理を実行しても良い。

（１）各受信アンテナで同定されるパスの中で最大の電力を持つパスを受信アンテナ毎に検出する。

（２）各受信アンテナで同定されるパスの中で最小の電力を持つパスを受信アンテナ毎に検出する。

（３）各受信アンテナで同定されるパスの平均電力を受信アンテナ毎に計算する。

その際、パス選択装置は、以下のような割当を実行しても良い。

検出されたパスの電力値がより大きい受信アンテナに対してより高い優先順位を割り当てる。

検出されたパスの電力値がより小さい受信アンテナに対してより高い優先順位を割り当てる。

より平均電力値の大きな受信アンテナに対してより高い優先順位を割り当てる。

より平均電力値の小さな受信アンテナに対してより高い優先順位を割り当てる。

また、パス選択装置は、ｎ本の受信アンテナ間の優先順位を決定する際に、以下の処理を実行しても良い。

各受信アンテナで同定されるパスの中で電力がＰ_th（Ｐ_thは任意の実数）を超えるパスの数を受信アンテナ毎に計算し、Ｐ_thを超えるパスがより多い受信アンテナに対してより高い優先順位を割り当てる。あるいはまた、Ｐ_thを超えるパスがより少ない受信アンテナに対してより高い優先順位を割り当てる。

さらに、パス選択装置は、ｎ本の受信アンテナ間の優先順位を決定する際に、以下の処理を実行しても良い。

各受信アンテナで同定されるパスの中で到来時刻の最も早いパスを受信アンテナ毎に検出し、検出されたパスの到来時刻がより早い受信アンテナに対してより高い優先順位を割り当てる。あるいはまた、検出されたパスの到来時刻がより遅い受信アンテナに対してより高い優先順位を割り当てる。

一方、パス選択装置は、ｎ本の受信アンテナ間の優先順位を決定する際に、各受信アンテナで同定されるパスに対し、パスの電力で重み付けした平均遅延時間を計算し、計算された平均遅延時間がより小さい受信アンテナに対してより高い優先順位を割り当てたり、計算された平均遅延時間がより大きい受信アンテナに対してより高い優先順位を割り当てたりすることが可能である。

パス選択装置は、ｎ本の受信アンテナ間の優先順位を決定する際に、ランダムに受信アンテナ間の優先順位を決定することも可能である。

また、パス選択装置は、ある受信アンテナで逆拡散するパスを決定する際に、各受信アンテナで同定されるパスの到来時刻の和集合を全集合とし、当該受信アンテナ及び他の受信アンテナに対して既に選択されたパスの情報を用いて既選択パス集合を決定し、全集合と既選択パス集合の差分を未選択パス集合とし、未選択パス集合から逆拡散に用いるパスを決定することも可能である。この場合、パス選択装置は、逆拡散に用いるパスをランダムに選択することが可能である。

また、パス選択装置は、既選択パス集合を決定する際に、ある受信アンテナで逆拡散に用いられたパスの到来時刻に対し、そのＦサンプル前（Ｆは０以上の整数）からＢサンプル後（Ｂは０以上の整数）までを既選択パス部分集合とし、全受信アンテナに対して既選択パス部分集合の和集合を取り、得られた集合を既選択パス集合として用いることができる。

さらに、パス選択装置は、未選択パス群から逆拡散に用いるパスを選択する際に、未選択パス群の中で最も受信電力の高いパスを選択したり、未選択パス群の中で最も到来時刻の早いパスを選択したり、未選択パス群の中からランダムにパスを選択したりすることが可能である。

以上説明したように本発明による受信装置及び無線通信システムは、上記のような構成及び動作を用いることで、伝搬路の相関が高い場合にも、良好な通信品質を得ることができるという効果を有する。

Claims (30)

1. 送信装置からｍ本（ｍは２以上の整数）の送信アンテナを通して送信されたスペクトル拡散信号を受信するｎ本（ｎは２以上の整数）の受信アンテナと、
   前記受信アンテナで受信された信号を逆拡散するパスを選択して選択結果をパス選択信号として出力するパス選択装置と、
   前記受信アンテナで受信された信号を前記パス選択信号に基づいて逆拡散しかつその逆拡散した信号を出力する、受信アンテナ毎にＫ_n 個（Ｋ_n は１以上の整数、ｎはｎ番目の受信アンテナを表し、１≦ｎ≦Ｋ_n ）の逆拡散器と、を有し、
   前記パス選択装置は、前記ｍ本の送信アンテナと前記ｎ本の受信アンテナとの間の伝送路における相関値を計算し、その計算結果が予め決められた基準値よりも小さい場合に前記ｎ本の受信アンテナ各々で独立にＫ _n 個の最も電力の大きなパスを選択し、前記計算結果が前記予め決められた基準値よりも大きい場合には前記ｎ本の受信アンテナ各々で他の受信アンテナで選択されたパスとの相関が低いパスを優先してＫ _n 個選択することを特徴とする受信装置。
2. 前記予め決められた基準値として複素相関値の振幅を用いることを特徴とする請求項１に記載の受信装置。
3. 前記パス選択装置は、前記ｎ本の受信アンテナ間の優先順位を決定し、決定された優先順位で前記ｎ本の受信アンテナ各々で逆拡散するパスをＰ個（Ｐは１以上の整数、１≦Ｐ≦Ｋ_n ）ずつ選択し、これを前記ｎ本の受信アンテナ各々で選択されるパスがＫ_n 個となるまで繰り返すことを特徴とする請求項１に記載の受信装置。
4. 前記パス選択装置は、前記ｎ本の受信アンテナ間の優先順位を決定する際に、前記ｎ本の受信アンテナ各々で同定されるパスの中で最大の電力を持つパスを受信アンテナ毎に検出し、その検出結果を基に前記優先順位を決定することを特徴とする請求項３に記載の受信装置。
5. 前記パス選択装置は、検出されたパスの電力値がより大きい受信アンテナに対してより高い優先順位を割り当てることを特徴とする請求項４に記載の受信装置。
6. 前記パス選択装置は、検出されたパスの電力値がより小さい受信アンテナに対してより高い優先順位を割り当てることを特徴とする請求項４に記載の受信装置。
7. 前記パス選択装置は、前記ｎ本の受信アンテナ間の優先順位を決定する際に、前記ｎ本の受信アンテナ各々で同定されるパスの中で最小の電力を持つパスを受信アンテナ毎に検出し、その検出結果を基に前記優先順位を決定することを特徴とする請求項３に記載の受信装置。
8. 前記パス選択装置は、検出されたパスの電力値がより小さい受信アンテナに対してより高い優先順位を割り当てることを特徴とする請求項７に記載の受信装置。
9. 前記パス選択装置は、検出されたパスの電力値がより大きい受信アンテナに対してより高い優先順位を割り当てることを特徴とする請求項７に記載の受信装置。
10. 前記パス選択装置は、前記ｎ本の受信アンテナ間の優先順位を決定する際に、前記ｎ本の受信アンテナ各々で同定されるパスの平均電力を受信アンテナ毎に計算し、その計算結果を基に前記優先順位を決定することを特徴とする請求項３に記載の受信装置。
11. 前記パス選択装置は、より平均電力値の大きな受信アンテナに対してより高い優先順位を割り当てることを特徴とする請求項１０に記載の受信装置。
12. 前記パス選択装置は、より平均電力値の小さな受信アンテナに対してより高い優先順位を割り当てることを特徴とする請求項１０に記載の受信装置。
13. 前記パス選択装置は、前記ｎ本の受信アンテナ間の優先順位を決定する際に、前記ｎ本の受信アンテナ各々で同定されるパスの中で電力がＰ_th（Ｐ_thは任意の実数）を超えるパスの数を受信アンテナ毎に計算し、その計算結果を基に前記優先順位を決定することを特徴とする請求項３に記載の受信装置。
14. 前記パス選択装置は、Ｐ_thを超えるパスがより多い受信アンテナに対してより高い優先順位を割り当てることを特徴とする請求項１３に記載の受信装置。
15. 前記パス選択装置は、Ｐ_thを超えるパスがより少ない受信アンテナに対してより高い優先順位を割り当てることを特徴とする請求項１３に記載の受信装置。
16. 前記パス選択装置は、前記ｎ本の受信アンテナ間の優先順位を決定する際に、前記ｎ本の受信アンテナ各々で同定されるパスの中で到来時刻の最も早いパスを受信アンテナ毎に検出し、その検出結果を基に前記優先順位を決定することを特徴とする請求項３に記載の受信装置。
17. 前記パス選択装置は、検出されたパスの到来時刻がより早い受信アンテナに対してより高い優先順位を割り当てることを特徴とする請求項１６に記載の受信装置。
18. 前記パス選択装置は、検出されたパスの到来時刻がより遅い受信アンテナに対してより高い優先順位を割り当てることを特徴とする請求項１６に記載の受信装置。
19. 前記パス選択装置は、前記ｎ本の受信アンテナ間の優先順位を決定する際に、前記ｎ本の受信アンテナ各々で同定されるパスに対し、パスの電力で重み付けした平均遅延時間を計算し、その計算結果を基に前記優先順位を決定することを特徴とする請求項３に記載の受信装置。
20. 前記パス選択装置は、計算された平均遅延時間がより小さい受信アンテナに対してより高い優先順位を割り当てることを特徴とする請求項１９に記載の受信装置。
21. 前記パス選択装置は、計算された平均遅延時間がより大きい受信アンテナに対してより高い優先順位を割り当てることを特徴とする請求項１９に記載の受信装置。
22. 前記パス選択装置は、前記ｎ本の受信アンテナ間の優先順位を決定する際に、ランダムに受信アンテナ間の優先順位を決定することを特徴とする請求項３に記載の受信装置。
23. 前記パス選択装置は、ある受信アンテナで前記逆拡散するパスを決定する際に、前記ｎ本の受信アンテナ間の優先順位を決定する際に、前記ｎ本の受信アンテナ各々で同定されるパスの到来時刻の和集合を全集合とし、当該受信アンテナ及び他の受信アンテナに対して既に選択されたパスの情報を用いて既選択パス集合を決定し、前記全集合と前記既選択パス集合との差分を未選択パス集合とし、前記未選択パス集合から逆拡散に用いるパスを決定することを特徴とする請求項１又は３に記載の受信装置。
24. 前記パス選択装置は、前記既選択パス集合を決定する際に、ある受信アンテナで逆拡散に用いられたパスの到来時刻に対し、そのＦサンプル前（Ｆは０以上の整数）からＢサンプル後（Ｂは０以上の整数）までを既選択パス部分集合とし、前記ｎ本の受信アンテナ全てに対して前記既選択パス部分集合の和集合をとり、得られた集合を前記既選択パス集合とすることを特徴とする請求項２３に記載の受信装置。
25. 前記パス選択装置は、前記未選択パス集合から前記逆拡散に用いるパスを選択する際に、前記未選択パス集合の中で最も受信電力の高いパスを選択することを特徴とする請求項２３に記載の受信装置。
26. 前記パス選択装置は、前記未選択パス集合から前記逆拡散に用いるパスを選択する際に、前記未選択パス集合の中で最も到来時刻の早いパスを選択することを特徴とする請求項２３に記載の受信装置。
27. 前記パス選択装置は、前記未選択パス集合から前記逆拡散に用いるパスを選択する際に、前記未選択パス集合の中からランダムにパスを選択することを特徴とする請求項２３に記載の受信装置。
28. 送信装置からｍ本（ｍは２以上の整数）の送信アンテナを通して送信されたスペクトル拡散信号を受信するｎ本（ｎは２以上の整数）の受信アンテナと、
    前記受信アンテナで受信された信号を逆拡散するパスを選択して選択結果をパス選択信号として出力するパス選択装置と、
    前記受信アンテナで受信された信号を前記パス選択信号に基づいて逆拡散しかつその逆拡散した信号を出力するＫ_n 個（Ｋ_n は１以上の整数、ｎはｎ番目の受信アンテナを表し、１≦ｎ≦Ｋ_n ）の逆拡散器とを含む受信装置を有し、
    前記受信装置において前記ｍ本の送信アンテナと前記ｎ本の受信アンテナとの間の伝送路における相関値に応じてパスを選択することを特徴とする無線通信システム。
29. 前記パス選択装置は、前記ｍ本の送信アンテナと前記ｎ本の受信アンテナとの間の伝送路における相関値を計算し、その計算結果が予め決められた基準値よりも小さい場合に前記ｎ本の受信アンテナ各々で独立にＫ_n 個の最も電力の大きなパスを選択し、前記計算結果が前記予め決められた基準値よりも大きい場合には前記ｎ本の受信アンテナ各々で他の受信アンテナで選択されたパスとの相関が低いパスを優先してＫ_n 個選択することを特徴とする請求項２８に記載の無線通信システム。
30. 前記パス選択装置は、前記ｎ本の受信アンテナ間の優先順位を決定し、決定された優先順位で前記ｎ本の受信アンテナ各々で逆拡散するパスをＰ個（Ｐは１以上の整数、１≦Ｐ≦Ｋ_n ）ずつ選択し、これを前記ｎ本の受信アンテナ各々で選択されるパスがＫ_n 個となるまで繰り返すことを特徴とする請求項２８又は２９に記載の無線通信システム。

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