WO2001082501A1

WO2001082501A1 - Spread spectrum receiving apparatus

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Publication number: WO2001082501A1
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Inventors: Hiroyasu Sano
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
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Filing date: 2001-04-19
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Description

明細書スぺクトル散受信装置技術分野

本発明は、スぺクトル拡散変調方式を用いた符号分割多元接続 (CDMA： Co de Division Multiple Access) 方式を採用するスぺクトル拡散受信装置に関するものであり、特に、周波数選択性フェージングが発生する伝送路を用いて通信を行うスぺクトル拡散受信装置に関するものである。背景技術

以下、従来のスぺクト /レ拡散受信装置について説明する。スぺクトル拡散変調方式を用た CDMA方式を採用する従来のスぺクトル拡散受信装置として、たとえば、文献「DS— CDMA適応アレイアンテナダイバーシチの室内伝送実験特性，電子情報通信学会信学技報 RCS98-94 p.33-38 1998年 9月 j ,

「ブロードバンド DS— CDMAにおけるコヒーレント R a k e受信の室内実験特性，電子情報通信学会信学技報 RCS99-129 p.57-62 1999年 10月」等がある。

ここで、上記文献に基づいて、従来のスぺクトル拡散受信装置の構成および動作を説明する。第 6図は、従来のスぺクトル拡散受信装置の構成を示す図である。第 6図において、 500， 501, …， 502はN (自然数）本で構成されるァンテナであり、 510， 511, ■··, 512はパンドパスフィルタ（BPF) であり、 520, 521， ···, 522は逆拡散部であり、 530， 531, ■··, 5 32は、マルチパス波による影響を受けた逆拡散後信夸に基づいて生成された L (自然数）個のパスから、個別にビームを形成するビーム形成部であり、 540 はパス検出部であり、 550, 551， ···, 552は複素乗算器であり、 553 は遅延器であり、 560はウェイト制御部であり、 561は加算部であり、 56 2は複素乗算器であり、 5 6 3は複素共役算出部であり、 5 6 4は減算器であり、 5 6 5は複素乗算器であり、. 5 7 0は個々のパスに対して伝送路の推定を行う伝送路推定部であり、 5 8 0 , 5 8 1， ···， 5 8 2 , ···, 5 8 3 , 5 .8 4は遅延器であり、 5 8 5は加算部であり、 5 9 0はデータ判定部である。

つぎに、上記のように構成される従来のスぺクトル拡散受信装置の動作を説明する。まず、 N本のアンテナ 5 0 0〜 5 0 2.で受信した移動局からの信号は、それぞれ、 B P F 5 1 0 , 5 1 1， '··， 5 1 2でろ波され、所望の帯域制限がなされる。そして、帯域制限後の信号は、逆拡散部 5 2 0 , 5 2 1 , ···, 5 2 2に入力され、ここでは、送信側で用いられた拡散符号系列（P N系列に相当）と同じ系列により逆拡散が行われる。

パス検出部 5 4 0では、マルチパス波の影響を受けたある 1つの逆拡散後信号から、 L個のパスの選択を行う。ここで、パス検出部 5 4 0の動作を詳細に説明する。第 7図は、パス検出部 5 4 0の構成を示す図である。第 7図において、 6 0 0は伝送路推定部であり、 6 0 1は平均電力値算出部であり、 6 0 2はしきい値算出部であり、 6 0 3は判; δ部であり、 6 0 4はパス選択部である。 , このようなパス検出部 5 4 0では、まず、伝送路推定部 6 0 0が、スロット単位に設けられたパイロットシンボル（既知信号）に基づいて、 1スロット内のすベてのシンボルを同相加算し、その結果として瞬時の伝送路推定値を出力する。つぎに、平均電力値算出部 6 0 1では、受け取った伝送路推定値を用いて、数ス口ットにわたる電力の平均化処理を行い、その処理結果として平均電力遅延プロフアイノレを算出する。

つぎに、しきい値算出部 6 0 2では、受け取った平均電力遅延プロファイルのなかから、最も電力の小さいパスを雑音あるいは干渉電力とみなし、さらに、その電力から厶 d Bだけ大きい電力値を、パス選択のためのしきい値として出力する。つぎに、判定部 6 0 3では、平均電力遅延プロファイルとしきい値とを比較し、そのしきい値よりも大きな平均電力値を有するすべてのパスを、所望信号に対応するマルチパスとする。そして、それらのパスの時系列的な位置情報、およびそれらのパスの電力値を出力する。

つぎに、パス選択部 6 0 4では、各ビーム形成部が、 HZWおよび SZWの制約から予め定められた L個のパスに対してのみ信号処理を行うため、平均電力値の大きレヽ順に L個のパスを選択する。そして、各パスに対応する時系列的な位置力パス位置情報として出力される。第 8図は、しきい値算出部 6 0 2、判定部 6 0 3およびパス選択部 6 0 4の処理を示す図である。

パス検出部 5 4 0によりパス位置情報を出力後、ビーム形成部 5 3 0〜 5 3 2 では、適応アルゴリズムによる信号処理によりビームを形成する。なお、ビーム形成部 5 3 0は、信号電力の最も大きいパスに対して信号処理を実施するものであり、ビーム形成部 5 3 1 , ···, 5 3 2については、 2番目から L番目に信号電力の大きいパスに対して信号処理を実施するものである。ここで、ビーム形成部 5 3 0 動作を詳細に説明する。

前述したように、逆拡散部 5 2 0からの逆拡散後信号は、パス検出部 5 4 0によりパス単位に分離され、ビーム形成部 5 3 0に入力される。したがって、各ビーム形成部では、検出されたパス単位にビームを形成することになる。

まず、ウェイト制御部 5 6 0では、 LM S (Least Mean Square) 等の適応ァノレゴリズムに基づいてウェイトの計算を行い、複素乗算器 5 5 0〜5 5 2では、各アンテナにて受信した信号に対して、パス単位に、ビーム形成のための複素ゥヱイトを乗算する。そして、加算部 5 6 1では、複素ウェイトが乗算された各受信信号を合成し、その合成結果を、指向性を有するアンテナ合成後信号として出力する。

つぎに、伝送路推定部 5 7 0では、伝送路の推定を行う。具体的にいうと、たとえば、スロット毎に備えられた既知系列のパイロットシンボルを用いて、第 1 番目のパスに対する伝送路推定値（複素値）を算出する。第 9図は、スロット構成を示す図である。

つぎに、複素共役算出部 5 6 3では、伝送路推定部 5 7 0にて算出した伝送路推定値の複素共役値を算出する。そして、この複素共役値は、複素乗算器 5 6 2 に入力されてアンテナ合成後信号との乗算が行われ、ここでは、信号振幅に比例した重み付けが実 ¾Sされ、かつ位相変動が除去された信号が出力される。

ビーム形成部 530〜 532により 1番目（信号電力の最も大きいパス）から L番目（信号電力が L番目に大きいパス）のビームを形成後、遅延器 580〜5 8 2では、第 1番目のパスから第 L番目のパスがすべての同じタイミングとなるように、それぞれ、遅延量 D D₂, ···, D_Lを付加する。

カロ算部 585では、パス単位に同相化された信号を合成し、データ判定部 5 9 0では、データの硬判定処理を行い、その硬判定結果を受信装置の復調データとして出力する。なお、この硬判定結果は、各パスのビームを形成するための参照信号として用いられるため、それぞれ、遅延器 583〜584にて遅延調整を行レヽ、たとえば、遅延量 D_L— D₁ D_L— D₂， ·■·, 0 (L番目のパスは遅延させない）を付加する。

ここで、ビーム形成部 530を一例として、各受信信号に対するウェイトの決定方法を具体的に説明する。なお、ここでは、ビーム形成のために既知の適応ァルゴリズムを'用いることとする。

たとえば、遅延器 584の出力は、複素乗算器 565により伝送路推定値と乗算され、参照信号となる。その後、減算器 564では、その参照信号からアンテナ合成後信号を減算し、第 1番目のパスに対する誤差信号 _ei (k) を生成する。そして、ウェイト制御部 560では、正規化 LMSを表す式 (1) にしたがって、ウェイトを更新/決する。 ) (1)

ただし、式（1) 右辺第 2項の分母はノルムを表し、 kはサンプリング時刻 ( t = kT_s： T_sはサンプリング周期）に対応し、 (k) は各逆拡散後信号の第 1番目のパスのベクトル表現（Xi (k) = [_Xl (1, k) , _Xl (2， k) ， ·■·, x _t (N， k) ] ^T) であり、 (k ) は第 1番目のパスに対する各ウェイ.トのべクトル表現（Λ^ ( k ) = [w_x ( 1 , k ) ， _Wl ( 2 , k ) ， ···, _Wl (N, k ) ] ^T) である。また、 W_t ( k ) の初期値は _Wl ( 0 ) =' [ 1 , 0 , -, 0 ] τであり、 μはステップサイズを表し、ては遅延時間（遅延量）を表す。

このように、従来のスぺクトル拡散受信装置では、複数のアンテナにより受信される受信信号から検出された L個のパスに対して、個別にビームを形成し（適応アルゴリズムを用いて）、すなわち、伝送路推定値に応じた重み付け合成 (R a k e合成）を行うことで、干渉信号にヌルを向けながら希望信号に関する S I R (信号対干渉波電力比）の改善を図っている。また、従来のスぺクトル拡散受信装置は、基地局にてサービス可能なセル内の移動局の位置分布が一様で、かつ上記パス単位に形成されたビームの干渉波電力が同一である場合に、理想的なチャネル容量を得ることができる。

しかしながら、上記、従来のスぺクトル拡散受信装置においては、移動局の位置が瞬時的に偏在するか、または、伝送速度が異なることで送信信号電力の異なる移動局が存在することで、パス単位に形成されるビームの干渉波電力が同一とみなせない場合、 S I Rを最適ィ匕できずに良好なビット誤り率特性が得られないため、理想的なチャネル容量を得ることができない、という問題があった。また、従来のスぺクトル拡散受信装置においては、通信対象となる移動局が移動し、その移動速度が高速である場合に、基地局側が移動局に対して精度よくビームを向けることが困難になる、という問題があった。

また、従来のスぺクトノレ拡散受信装置にてァダプティブアレイアンテナでビームを形成する初期状態においては、移動局から基地局へのマルチパス波の到来方向がわからず、指向性の鋭いビームを形成できないため、上記のように、 1つのアンテナを利用してパスの選択を行う。しかしながら、 1つのアンテナを用いる場合、干渉の影響が大きい伝送路においては、精度よくパス検出を行うことができない、という問題があった。

また、従来のスペクトル拡散受信装置においては、前述のように、 1つのアンテナを用いる場合、各受信信号に対してウェイトが設定される。この場合、適応ァルゴリズムに基づいてビームを形成するまでに多くの時間を要することとなり、移動局の送信側では、基地局での所要品質を満たすことができるように、ビーム形成が終るまでの間、多くの送信信号電力が必要となる。これにより、基地局側では、瞬時的に干渉電力が増大することとなり、理想的なチャネル容量を得ることができない、という問題があった。

従って、本発明は、パス単位に形成されるビームの干渉波電力が同一とみなせない場合においても、良好なビット誤り率特性を実現可能なスぺクトル拡散受信装置を提供することを目的としている。

また、本発明は、通信対象となる移動局が移動し、その移動速度が高速である場合においても、基地局側が移動局に対して精度よくビームを向けることが可能なスぺクトル拡散受信装置を提供することを目的としている。

また、本発明は、 1つのアンテナを用いてパス選択を行う場合においても、精度よくパス検出を行うことができ、さらに、適応アルゴリズムに基づいてビームを形成するまでの時間を大幅に短縮することができるスぺクトル拡散受信装置を提供することを目的としている。

発明の開示 - 従って、本発明にかかるスぺクトル拡散受信装置にあっては、単一のまたは複数のアンテナで受信した信号に対して逆拡散処理を実施し、その逆拡散後信号に基づいてデ^タの復調処理を行うことを特徴とし、さらに、前記逆拡散後信号から所定の基準を満たした複数のマルチパス波を検出し、それらのパスの時系列的な位置情報を出力するパス検出手段（後述する実施の形態のパス検出部 1 4 0に相当）と、前記パス単位に受け取る前記時系列的な位置情報に基づいて、適応ァルゴリズムによりビームを形成する複数のビーム形成手段（複素乗算器 1 5 0〜 1 5 2，加算部 1 6 1に相当）と、前記ビーム単位に得られる受信信号に基づいて伝送路推定値を算出し、その推定結果に基づいて信号振幅に応じた重み付け処理、および位相変動の除去処理を行う複数の伝送路推定手段（伝送路推定部 1 7 0，複素共役算出部 1. 6 3に相当）と、前記ビーム単位に得られる受信信号に基づいて干渉量を抽出する複数の干渉量抽出手段（干渉量推定部 1 7 1に相当）と、前記干渉量に基づいて前記位相変動除去処理後の信号を正規化する複数の正規化手段（正規ィ匕部 1 7 2に相当）と、前記すベての正規化後の信号を合成する合成手段（遅延器 1 8 0〜1 8 2 , 加算部 1 8 5に相当）と、前記合成後の信号を判定する判定手段（データ判定部 1 9 0に相当）と、を備えることを特徴とする。つぎの発明にかかるスぺクトル拡散受信装置において、前記干渉量抽出手段は、送信信号に付加された既知系列に基づいて、干渉量を算出することを特徴とする。つぎの発明にかかるスぺクトル拡散受信装置において、前記パス検出手段は、サービス対象のェリアを力バーするために必要な複数の tf一ムを生成する複数ビ —ム生成手段（複数ビーム生成部 1 4 1に相当）と、前記ビーム単位に、所定のしきい値以上の電力値を有するすべてのパスを検出し、さらに、前記ビーム毎に算出される干渉電力に基づいて前記検出されたパスの電力値を正規化するパス検出手段（ビーム毎パス検出部 2 0 0， 2 1 0 , 2 2 0に相当）と、前記検出されたパスのなかから電力値の大きい順に所定数分のパスを選択するパス選択手段 ( パス選択部 3 3 0に相当）と、を備えることを特徴とする。

つぎの発明にかかるスぺクトル拡散受信装置において、前記ビーム形成手段は、前記適応アルゴリズムを用いてビ"ムを形成するときに必要となるウェイトの初期値として、前記複数ビーム生成手段によるビーム形成時のウェイトを用いることを特 ί敷とする。

つぎの発明にかかるスぺクトル拡散受信装置において、前記適応アルゴリズムは、前記判定結果から生成された参照信号から前記受 ¾信号を引くことで誤差信号を算出し、さらに、その誤差信号に対して重み付け係数を用いた積分処理を行うことで、新たな誤言号を生成することを特徴とする。図面の簡単な説明第 1図は、本発明にかかるスぺクトル拡散受信装置の実施の形態 1の構成を示す図であり、第 2図は、本発明にかかるスペクトル拡散受信装置の実施の形態 3 の構成を示す図であり、第 3図は、複数のビームにてサービス対象のエリアを力バーする様子を表した図であり、第 4図は、複数ビーム生成部の構成を示す図であり、第 5図は、時空間領域パス検出部の構成を示す図であり、第 6図は、従来のスぺクトル拡散受信装置の構成を示す図であり、第 7図は、パス検出部の構成 • を示す図であり、第 8図は、しきい値算出部、判定部およびパス選択部の処理を示す図であり、第 9図は、スロット構成を示す図である。発明を実施するための最良の形態

以下に、本発明にかかるスぺクトル拡散受信装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態 1.

本実施の形態においては、ァダプティブアレイアンテナを用いたスぺクトノレ拡散受信装置について説明する。第 1図は、本発明にかかるスぺクトノレ拡散受信装置の構成を示す図である。第 1図において、 100, 101， …， 102はN ( 自然数）本で構成されるアンテナであり、 110， 111， …， 112はバンドパスフィルタ（BPF) であり、 120, 121, ···, 122は逆拡散部であり、 130， 131， ··'， 132は、マルチパス波による影響を受けた逆拡散後の信号から生成された L (自然数）個のパスに基づいて、個別にビームを形成するビーム形成部であり、 140はパス検出部であり、 150, 151, ···, 152は複素乗算器であり、 153は遅延器であり、 160はウェイト制御部であり、 1 61は加算部であり、 162は複素乗算器であり、 163は複素共役算出部であり、 164は減算器であり、 165は複素乗算器であり、 170は個々のパスに対して伝送路の推定を行う伝送路推定部であり、 171は個々のパスに対する干渉量の推定を行う干渉量推定部であり、 172は複素乗算器 162の出力を正規化する正規化部であり、 180， 181， ···, 182, …， 183， 184は遅延器であり、 185は加算部であり、 190はデータ判定部である。

つぎに、上記のように構成されるスぺクトル拡散受信装置の動作を説明する。まず、 N本のアンテナ 100〜102で受信した移動局からの信号は、それぞれ、 BPF 1 10， 1 11， -·, 112でろ波され、所望の帯域制限がなされる。そして、帯域制限後の信号は、逆拡散部 120， 121, ···, 122に入力され、ここでは、送信側で用いられた拡散符号系列（PN系列に相当）と同じ系列により逆拡散が行われる。'

なお、移動体通信においては、周囲の建物や地形によって電波が反射，回折，および散乱するため、複数の伝送路を経たマルチパス波が到来することで干渉が発生し、伴って受信波の振幅と位相がランダムに変動する周波数選択性フェージングが発生する。そこで、パス検出部 140では、従来技術（第 7図参照）と同様の手順で、マルチパス波の影響を受けたある 1つの逆拡散後信号から、 L個のパスの選択を行う。具体的にいうと、後述する各ビーム形成部が、 H/Wおよび S/Wの制約から予め定められた L個のパスに対してのみ信号処理を行うために、たとえば、すべてのパスのなかから平均電力値の大きい順に L個のパスを選択し、そして、各パスに対応する時系列的な位置を、パス位置情報として出力する。パス検出部 140によりパス位置情報を出力後、ビーム形成部 130〜 132 では、適応アルゴリズムによる信号処理によりビームを形成する。なお、ビーム形成部 130は、従来同様、信号電力の最も大きレ、パスに対して信号処理を実施するものであり、ビーム形成部 131, ···, 132についても、従来同様、 2番目力ら L番目に信号電力の大きレ、パスに対して信号処理を実施するものである。ここで、ビーム形成部 130の動作を詳細に説明する。なお、前述した逆拡散部 120からの逆拡散後信号は、パス検出部 140によりパス単位に分離され、ビーム形成部 130に入力される。したがって、各ビーム形成部では、検出されたパス単位にビームを形成することになる。

まず、ウェイト制御部 160では、 LMS (Least Mean Square) 等の適応ァルゴびリズムに基づいてウェイトの計算を行い、複素乗算器 150〜152では、各アンテナにて受信した信号に対して、パス単位に、ビーム形成のための複素ゥエイトを乗算する。そしで、加算部 161では、複素ウェイトが乗算された各受信信号を合成し、その合成結果を、指向性を有するアンテナ合成後信号として出力する。

つぎに、伝送路推定部 170では、スロット毎に備えられた既知系列のパイ口ットシンボル（第 9図参照）を用いて、第 1番目のパスに対する伝送路推定値 ( 複素値）を算出する。その後、複素共役算出部 163では、伝送路推定部 170 にて算出した伝送路推定値の複素値を算出する。そして、この複素共役値は、複素乗算器 162に入力されてアンテナ合成後信号との乗算が行われ、ここでは、信号振幅に比例した重み付けが実施され、カゝっ位相変動が除去された信号が出力される。 '

一方、干渉量推定部 171では、アンテナ合成後信号である加算部 161の出力 _yi (k_s， j ) 力、ら干渉量を算出する。ただし、 k_sはスロットの順番を表し、 jは第 k_s番目のスロットにおけるパイ口ットシンポルの順番を表す。

まず、干渉量推定部 171では、第 k_s番目のスロット内のパイロットシンポル P_s (k_s, j) を全シンボル分同相加算し（ただし、 I P_s (k_s, j) | =1 ) 、第 k_s番目のスロットに対応する伝送路推定値 _ηι (k_s) を算出する。ただし、 (k_s) は複素数である。

つぎに、干渉量推定部 171では、上記伝送路推定値 (k_s) と、加算部 1 61の出力 _yi (k_s, j ) と、を用いて、式（2) のように、第 k_s番目のスロットの干渉量 (kj を算出する。

ただし、 P (k_s, j ) は：？。（k_s， j ) の複素共役値であり、 Pが 1スロット中のパイロットシンボル数を表す。

最後に、干渉量推定部 1 7 1では、得られた第 k _s番目のスロットの干渉量 _{σ ι} ² ( k _s) に対して、式（3 ) のように、複数スロットにわたり平均化処理を行い、第 1番目のパスから形成されたビームにおける第 k番目のスロットの干渉量推定値 ( k _s) を算出する。

ただし、 Sは平均化に使用するス口ット数を表す。

その後、正規化部 1 7 2では、複素乗器 1 6 2の出力である重み付け Z位相変動除去後の信号を、干渉量推定部 1 7 1の出力である干渉量推定値 ( k _s) で割り、ビーム単位に、正規化後信号を出力する。

ビ^-ム形成部 1 3 0〜1 3 2により 1番目（信号電力の最も大きいパス）から L番目（信号電力が L番目に大きレ、パス）のビームを形成後、遅延器 1 8 0〜1 8 2では、第 1番目のパスから第 L番目のパスがすべての同じタイミングとなるように、それぞれ、遅延量 D D₂, · · ·, D_Lを付加する。 '

加算部 1 8 5では、パス単位に同相化された信号を合成し、データ判定部 1 9 0では、データの硬判定処理を行い、その硬判定結果を受信装置の復調データとして出力する。なお、この硬判定結果は、各パスのビームを形成するための参照信号として用いられるため、それぞれ、遅延器 1 8 3〜1 8 4にて遅延調整を行い、たとえば、遅延量 D_L— Di， D_L- D₂, …， 0 ( L番目のパスは遅延させない）を付加する。

そして、ビーム形成部 1 3 0では、上記遅延量が付加された硬判定データを受け取り、各受信信号に対するウェイトの決定する。なお、ここでは、ビーム形成のために既知の適応アルゴリズムを用いる。

たとえば、遅延器 1 8 4の出力は、複素乗算器 1 6 5により伝送路推定値と乗算され、参照信号となる。その後、減算器 164では、その参照信号からアンテナ合成後信号を減算し、第 1番目のパスに対する誤差信号 _ei (k) を生成する。そして、ウェイト制御部 1 60では、正規化 LMSを表す前述の式（1) にしたがって、ウェイトを更新/決定する。

このように、本実施の形態においては、移動局の位置が瞬時的に偏在するか、または、伝送速度が異なることで送信信号電力の異なる移動局が存在することで、パス単位に形成されるビームの干渉波電力が同一とみなせない場合にぉレ、ても、複素乗算器 1 6 2の出力である重み付け Z位相変動除去後の信号を、干渉量に応じた重み付けを実施後に、すなわち、正規化後に、合成しているため、 S i Rを最適化でき、良好なビット誤り率特性が得られる。これにより、理想的なチヤネル容量を得ることができる。

なお、本実施の形態においては、ビームを決定するためのウェイトの決定に L MSを用いたが、適応アルゴリズムはこれに限らず、たとえば、 RLS等の既知のアルゴリズムを適用することとしてもよい。

実施の形態 2.

本実施の形態は、実施の形態 1と同様に、 LMS等の適応アルゴリズムに基づいてウェイトの計算を行うが、さら.に、誤差信号 _ei (k) に対して重み付けがなされた積分処理を実施することを特徴とする。なお、実施の形態 1の第 1図と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。したがって、ここでは、ウェイト制御部 1 60の動作について詳細に説明する。

まず、ウェイト制御部 1 60では、減算器から誤差信号 _ei (k) を受け取り、その誤差信号 _{e i} (k) に対して、式（4) のように、重み付け係数； Iを用いた積分処理を行う。 E_x (k+ 1) =E₁ (k) +λ. · , (k) … (4) ただし、 λ は重み付け係数（0く； Lく 1) であり、 (k) は複素値である _c なお、複素値 (k) の初期値は、 (0) =0である。

つぎに、ウェイト制御部 160では、正規化 LMSを表す式 (5) にしたがつて、ウェイトを更新 Z決定する。

'1 て

W₁(k+1)=W₁(k)+_>w い

l|Xi(k-r -、i|2 (5)

ただし、式（5) 右辺第 2項の分母はノルムを表し、 kはサンプリング時刻 ( t=kT_s: T_sはサンプリング周期）に対応し、 X！ (k) は各逆拡散後信号の第 1番目のパスのベクトル表現 (k) = [_Xl (1， k) ， _Xl (2, k) ， ··', _Xl (N, k) ] ^T) であり、 (k) は第 1番目のパスに対する各ウェイトのべクトル表現（w: (k) = [w_I (1， k) ， _Wl (2, k) , ···, wj (N， k) ] ^T) である。また、 (k) の初期値は _Wl (0) = [1， 0， ···, 0] ^Tであり、 μ はステップサイズを表し、 τ は遅延時間（遅延量）を表す。

このように、本実施の形態においては、前述した実施の形態 1と同様の効果が得られるとともに、さらに、誤差信号 _ei (k) に対して重み付け係数； Iを用いた積分処理を実施することで、その特性を強調することができるため、通信対象となる移動が移動し、その移動速度が高速である場合においても、基地局側が移動局に対して精度よくビームを向けることができる。

実施の形態 3.

本実施の形態においても、実施の形態 1と同様に、ァダプティブアレイアンテナを用いたスぺクトル拡散受信装置について説明する。第 2図は、本発明にかかるスペクトル拡散受信装置の実施の形態 2の構成を示す図である。なお、前述した実施の形態 1または 2と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。

第 2図において、 130, 131, ···, 132は、マルチパス波による影響を受けた逆拡散後の信号から生成された L (自然数）個のパスに基づいて、個別にビームを形成するビーム形成部であり、 1 4 1は複数ビーム生成部であり、 1 4 2はウェイトべクトル設定部であり、 1 4 3は時空間領域パス検出部である。つぎに、上記のように構成されるスぺクトル拡散受信装置の動作を説明する。なお、実施の形態 1と同^の動作についてはその説明を省略する。たとえば、複数ビーム生成部 1 4 1では、各逆拡散部から受け取った逆拡散後信号に基づいて、複数のビームでサービス対象のエリアを力パーする。第 3図は、複数のビームにてサービス対象のエリアをカバーする様子を表した図であり、ここでは、 H (自然数）個のビームでカバーしている。

第 4図は、複数ビーム生成部 1 4 1の構成を示す図である。第 4図において、 2 0 0 , 2 1 0 , ···, 2 2 0はビーム形成部であり、 2 0 1， 2 0 2 , …， 2 0 3は複素乗算器であり、 2 0 4は加算部である。

この複数ビーム生成部 1 4 1では、まず、 H個のビームにおける、第 1番目のパスに対応するビームを形成するために、乗算器 2 0 1〜2 0 3が、各逆拡散後信号に対して、ウェイトべクトル設定部 1 4 2から出力される第 1番目のビーム形成用のウェイトを乗算する。そして、加算部 2 0 4では、すべての乗算結果を加算して、第 1番目のパスに対応するビームを時空間領域パス検出部 1 4 3に対して出力する。なお、この複数ビーム生成部 1 4 1では、上記と同様に、 H個のビームにおける、第 2〜H番目のパスに対応するビームを形成するために、各逆拡散後信号に対して、ウェイトべクトル設定部 1 4 2から出力される第 2〜；《番目のビーム形成用のウェイトを乗算する。

時空間領域パス検出部 1 4 3では、受け取った H個のビーム信号に基づいて、ビーム単位にパスの検出を行う。第 5図は、時空間領域パス検出部 1 4 3の構成を示す図である。第 5図において、 3 0 0 , 3 1 0 , ■··, 3 2 0はビーム単位にパス検出を行うビーム毎パス検出部であり、 3 0 1は伝送路推定部であり、 3 0 2は平均電力値算出部であり、 3 0 3はしきレ、値算出部であり、 3 0 4はノ、°スの判定を行う判定部であり、 3 0 5は干渉電力値算出部であり、 3 0 6は正規化部であり、 3 3 0はパス選択部である。以下、第 1番目のビームに対応するビーム毎検出部 3 0 0を一例として動作を説明する。

この時空間領域パス検出部 1 4 3では、まず、伝送路推定部 3 0 1が、第 1番目のビームに相当するビーム毎信号 # 1に基づレ、て伝送路の推定を行う。具体的にいうと、伝送路推定部 3 0 1では、スロット単位に設けられたパイロットシンボルを用いて、 1スロット内の全シンボルを同相加算し、瞬時の伝送路推定値を求める。

つぎに、平均電力値算出部 3 0 2では、上記伝送路推定値を用いて数スロット間にわたる霉カ平均化処理を行い、その処理結果として平均電力遅延プロフアイルを算出する。その後、しきい値算出部 3 0 3では、平均電力遅延プロファイル ,のなかで、最も電力の小さいパスを雑音、すなわち、干渉電力とみなし、さらに、この最小電力から A d Bだけ大きい電力を、パス選択のためのしきい値として出力する。 ' ，

判定部 3 0 4では、平均電力遅延プロファイルとしきい値とを比較し、そのしきい値よりも大きな平均電力値を有するパスを、希望信号に対するマルチパスとして、そのパスの時間的な位置情報および電力値情報を出力する。なお、パスの時間的な位置情報については、パス選択部 3 3 0へ、一方、パスの電力値情報については、干渉電力の正規ィ匕を行うために正規ィ匕部へ、それぞれ出力される。一方、干渉電力 ί直算出部 3 0 5には、平均電力遅延プロファイルと、パスの時間的な位置情報おょぴ電力値情報と、が入力され、ここでは、パスの時聞的な位置情報および電力値情報に基づいて、干渉量を推定する。具体的にいうと、干渉電力値算出部 3 0 5では、予め定められた観測時間範囲でパスがあると判定されなかったすべての平均電力プロファイルを加算し、さらに、その加算回数で平均化することにより、ビームの干渉電力を算出する。

正規化部 3 0 6では、上記パスの電力値に対してビームの干渉電力に基づいた正規ィ匕処理を行うため、パスの電力値をビームの干渉電力で割り、その割り算の結果を正規化電力値として出力する。

パス選択部 3 3 0では、まず、どのビームから得られたパス情報であるかを識別するためのビーム識別情報に基づいて、すなわち、パスの時間的な位 Λ情報および正規化電力値に基づいて、 H個のビーム毎パス検出部出力を識別する。そして、各ビーム形成部が、 HZWおよび S /Wの制約から予め定められた L個のパスに対してのみ信号処理を行うために、たとえば、すべてのパスのなかから正規化電力値の大きい順に L個のパスを選択する。また、パス選択部 3 3 0では、選択したパスの時間的な位置情報を各ビーム形成部へ出力し、一方、時間的な位置情報をウェイトべクトル設定部 1 4 2へ出力する。なお、第 2番目〜第 L番目のパスに対しても同様の処理が行われる。

また、ウェイトベクトル設定部 1 4 2では、まず、時空間領域パス検出部 1 4 3によるパス検出結果に基づいて、パス単位に、各ビーム形成部に対して初期ゥエイトを設定する。なお、各ビーム形成部に対して設定する初期ウェイトは、複数ビーム生成部 1 4 1によるビーム形成時のウェイトが用いられることとし、時空間領域パス検出部 1 4 3でパスが検出された際のビームのウェイトが、パス単位のビームの初期値として設定される。また、第 2番目〜第 L番目のパスに対しても同様の設定される。

このように、本実施の形態においては、実施の形態 1および 2と同様の効果が得られるとともに、さらに、ァダプティブアレイアンテナでビームを形成する初期状態において、予め定められた指向性を有する複数のビームを用いてサービス対象のエリアをカバーし、力、つ干渉電力に基づいたパス検出を行うことで、ビーム内の干渉電力が抑えられるため、たとえば、干渉の影響が大きい伝送路においても、精度よくパス検出を行うことができる。

また、本実施の形態においては、パス検出後におけるビーム形成の初期状態時、前記予め定められた指向性を有する複数のビームの、どのビームから得られたパス情報であるかを識別するためのビーム識別情報を利用し、かつ複数ビーム生成部 1 4 1によるビーム形成時のウェイトをァダプティブアンテナのウェイトの初期値として設定する。これにより、マルチパスの到来方向がわかるため、マルチパスの到来方向がわからない状態からウェイトを決定していた従来技術と比較して、適応アルゴリズムに基づいてビームを形成するまでの時間を大幅に短縮することができる。

なお、本実施の形態において、ビームを決定するためのウェイトの決定に L M Sを用いたが、適応アルゴリズムはこれに限らず、たとえば、 R L S等の既知のアルゴリズムを適用することとしてもよい。

以上、説明したとおり、本明によれば、動局の位置が瞬時的に偏在する力 \ または、伝送速度が異なることで送信信号電力の異なる移動局が存在することで、パス単位に形成されるビームの干渉波電力が同一とみなせな、場合におレ、ても、重み付け Z位相変動除去後の信号を、干渉量に応じた重み付けを実施後に、すなわち、正規化後に、合成しているため、 S I Rを最適化でき、良好なビット誤り率特性が得られる。これにより、理想的なチャネル容量を実現可能なスペクトル拡散受信装置を得ることができる、という効果を奏する。

つぎの発明によれば、干渉量に応じた重み付け処理を実施しているため、 S I Rを最適化できる。これにより、良好なビット誤り率特性を実現可能なスぺクトル拡散受信装置を得ることができる、という効果を奏する。

つぎの発明によれば、さらに、ァダプティブアレイアンテナでビームを形成する初期状態において、予め定められた指向性を有する複数のビームを用いてサービス対象のエリアをカバーし、力つ干渉電力に基づいたパス検出を行うことで、ビーム内の干渉電力が抑えられるため、たとえば、干渉の影響が大きい伝送路においても、精度よくパス検出を行うことが可能なスぺクトル拡散受信装置を得ることができる、という効果を奏する。

つぎの発明によれば、パス検出後におけるビーム形成の初期状態時、前記予め定められた指向性を有する複数のビームの、どのビームから得られたパス情報であるかを識別するためのビーム識別情報を利用し、カゝっ複数ビーム生成手段によるビーム形成時のウェイトをァダブティブアンテナのウェイトの初期値として設定する。これにより、マルチパスの到来方向がわかるため、マルチパスの到来方向がわからない状態からウェイトを決定していた従来技術と比較して、ビームを形成するまでの時間を大幅に短縮することが可能なスぺクトル拡散受信装置を得ることができる、どいう効果を奏する。，

つぎの発明によれば、さらに、誤差信号に対して重み付け係数を用いた積分処理を実施することで、その特性を強調することができるため、通信対象となる移動局が移動し、その移動速度が高速である場合においても、移動局に対して精度よくビームを向けることが可能なスぺクトル拡散受信装置を得ることができる、とレヽぅ効果を奏する。産業上の利用可能性

以上のように、本発明にかかるスぺクトル拡散受信装置は、周波数選択性フエ一ジングが発生する伝送路を用いて通信を行うのに有用であり、通信対象となる移動局が移動し、その移動速度が高速である場合においても、基地局側が移動局に対して精度よくビームを向けるのに適している。

Claims

請求の範囲

1 . 単一のまたは複数のアンテナで受信した信号に対して逆拡散処理を実施し、その逆拡散後信号に基づいてデータの復調処理を行うスぺクトル拡散受信装置において、

前記逆拡散後信号から所定の基準を満たした複数のマルチパス波を検出し、それらのパスの時系列的な位置情報を出力するパス検出手段と、

前記パス単位に受け取る前記時系列的な位置情報に基づいて、適応アルゴリズムによりビームを形成する複数のビーム形成手段と、

前記ビーム単位に得られる受信信号に基づいて伝送路推定値を算出し、その推定結果に基づレヽて信号振幅に応じた重み付け処理、および位相変動の除去処理を行う複数の伝送路推定手段と、 '

前記ビーム単位に得られる受信信号に基づいて干渉量を抽出する複数の干渉量抽出手段と、 .

前記干渉量に基づいて前記位相変動除去処理後の信号を正規化する複数の正規化手段と、

前記すベての正規ィヒ後の信号を合成する合成手段と、

前記合成後の信号を判定する判定手段と、

を備えることを特徴とするスぺクトル拡散受信装置。

2 . 前記干渉量抽出手段は、

送信信号に付加された既知系列に基づいて、干渉量を算出することを特徴とする請求の範囲第 1項に記載のスぺクトル拡散受信装置。

3. 前記パス検出手段は、 .

'：サービス対象のエリアをカバーするために必要な複数のビ^ "ムを生成する複数ビーム生成手段と、前記ビーム単位、所定のしきい値以上の電力値を有するすべてのパスを検出し、さらに、前記ビーム毎に算出される干渉電力に基づいて前記検出されたパスの電力値を正規ィ匕するパス検出手段と、

前記検出されたパスのなかから電力値の大きい順に所定数分のパスを選択するパス選択手段と、

を備えることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載のスぺクトル拡散 ¾信装置。

4 . 前記ビーム形成手段は、

前記適応アルゴリズムを用レ、てビームを形成するときに必要となるウェイトの初期値として、前記複数ビーム生成手段によるビーム形成時のウェイトを用いることを特徴とする請求の範囲第 3項に記載のスぺクトル拡散受信装置。 5 ·, 前記適応アルゴリズムは、

前記判定結果から生成された参照信号から前記受信信号を弓 Iくことで誤差信号を算出し、さらに、その誤差信号に対して重み付け係数を用いた積分処理を行うことで、新たな誤差信号を生成することを特徴とする請求の範囲第 1項に記載のスぺクトル拡散受信装置。