CN1302489A

CN1302489A - 无线接收装置和接收定时测定方法

Info

Publication number: CN1302489A
Application number: CN00800637.7A
Authority: CN
Inventors: 平松胜彦
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1999-04-23
Filing date: 2000-04-18
Publication date: 2001-07-04
Anticipated expiration: 2020-04-18
Also published as: JP2000307489A; WO2000065750A1; AU3680500A; EP1091504A1; CN1124703C; US6498928B1

Abstract

按多个方向性对全方向进行接收,对各个方向性形成延迟分布。这样,通过变窄方向来抑制干扰信号,从形成的多个延迟分布中选择接收信号最大方向的路径。

Description

无线接收装置和接收定时测定方法

技术领域

本发明涉及数字无线通信系中使用的无线接收装置和接收定时检测方法。

背景技术

一般来说，数字无线通信系统的传送路径由多个多路径构成，所以作为传送路径具有频率特性，具有频率选择性的传送特性。并且，随着移动机等通信终端装置的移动，这些特性也随时间变化，接收信号不在频带内时受到不同的衰落，把该衰落称为选择性衰落。

作为该选择性衰落的对策，有自适应阵列技术。该自适应阵列技术是这样的技术，准备多个天线元件，在对这些天线元件接收到的信号加权后进行合成。

在这样的自适应阵列技术中，为了准确接收期望信号，进行接收定时检测。在特开平10-51221号公报中公开了作为具有接收定时检测功能的现有无线接收装置的自适应阵列天线装置。图1表示上述自适应阵列天线装置的示意结构方框图。

自适应阵列天线装置将天线1-1～1-n接收到的信号送到各个加权电路2-1～2-n，为了控制方向性而对各个信号加权，把加权后的信号发送到合成电路3进行合成。

该合成信号被传送到接收机4和帧同步电路6。接收机4对合成信号进行解调处理，获得解调输出。此外，接收机4还对合成信号检测RSSI，将该检测结果(RSSI信号)传送到加权控制器7。

帧同步电路6根据合成信号来保持同步，将该同步定时传送到加权控制器7。加权控制器7控制传送到加权电路2-1～2-n的各个加权系数，以便维持RSSI信号变为最大的定时。该加权系数被存储在适当的存储器8中。

然而，在现有的自适应阵列天线装置中，形成如图2所示的延迟分布。即，在期望台和干扰台都存在的情况下，如果用装置不分离方向性的方向进行接收，则来自期望台的信号在时刻a和时刻b时被接收。时刻a的信号是从方向B直接到达装置B的信号，而时刻b的信号是反射到山等远处的反射物后从A方向达到装置的信号(就方向A、B来说，参照图5)。因此，时刻b的信号比时刻a的信号到达装置迟。这种情况下，来自所期望台的方向以外的信号都为干扰信号，在未分开方向性方向的情况下，干扰信号增多。如果干扰信号增多，则难以正确地检测接收定时。

在未分开方向性方向的情况下，不能捕捉由加权电路2-1～2-n形成的来自方向性以外方向的到达信号。此外，在电源投入时和进行全方向检测接收信号等情况下，为了加权控制，可能需要非常长的时间。

发明概述

本发明的目的在于提供无线接收装置和接收定时检测电路，即使在从电源投入等的全方向检测接收信号时、和在接收来自与通信中正接收的方向性不同的方向到达的信号等时，也能高精度地检测接收定时。

本发明人这样完成本发明，在进行方向性接收的情况下，着眼于来自朝向方向性的方向以外的方向的信号都为干扰信号，该干扰信号难以进行正确的接收定时的检测，通过设置多个固定方向性来分散干扰信号，可以降低各方向性中的干扰量。

即，本发明的要点是利用对每个固定方向性形成的延迟分布，使干扰信号到达的方向变窄，抑制干扰信号的干扰量，进行接收定时的检测和路径选择。

附图的简单说明

图1是表示现有无线接收装置的结构方框图；

图2表示现有无线接收装置中形成的延迟分布；

图3表示本发明一实施例的无线接收装置的结构方框图；

图4表示上述实施例的无线接收装置的方向性分离电路的结构方框图；

图5表示包括上述实施例的无线接收装置的通信系统的示意图；

图6A表示上述实施例的无线接收装置中形成的延迟分布；

图6B表示上述实施例的无线接收装置中形成的延迟分布；以及

图6C表示上述实施例的无线接收装置中形成的延迟分布。

实施发明的最佳形式

下面参照附图详细说明本发明的实施例。

(实施例1)

图3表示本发明一实施例的无线接收装置的自适应阵列天线装置的结构方框图。

该自适应阵列天线装置通过天线101～103由接收RF电路104～106来接收信号。接收RF电路104～106放大接收信号，进行低频变换。将这样获得的IF信号或基带信号传送到方向性分离电路107，从而被分离成每个方向性。将被分离成每个方向性的信号传送到各个相关器108～110。该定向分离电路的操作将在以下描述。

相关器108～110进行接收信号和已知信号的相关运算。例如，在CDMA通信方式的情况下，使用扩频码和扰频码对接收信号进行解扩处理。此外，在TDMA通信方式的情况下，在接收信号覆盖的已知信号与装置端的已知信号之间进行相关运算。总之，通过在接收信号与装置端的已知信号之间预先进行相关运算，可以抽取要通信的发送台的信号。

将来自相关器108～110的相关输出传送到功率检测电路111～113，从而检测功率。将该结果传送到延迟分布形成电路114～116，对每个方向性形成延迟分布。将该延迟分布的信息传送到判定电路A117，从而在各个延迟分布中将接收功率最大峰值的定时判定为接收定时。延迟分布的形成将在以后描述。

另外，将接收RF电路104～104接收到的信号传送到各个加权电路118～120。将这些信号在加权电路118～120中乘以加权系数后，传送到合成电路121进行合成。合成后的信号被传送到相关器122，如上所述，进行与装置端的已知信号之间的相关运算。将该相关结果传送到功率检测电路123，同时也传送到接收机124。

功率检测电路123检测合成后的信号的功率。将该结果传送到延迟分布形成电路126，形成延迟分布。将该延迟分布的信息传送到判定电路B127，从而将延迟分布中接收功率最大峰值的定时判定为接收定时，将该定时作为同步信号输出。

将来自判定电路A117的判定结果和判定电路B127的判定结果分别传送到方向性表128中。方向性表预先存储规定的方向性图案，根据判定结果将规定的方向性图案输出到方向性分离电路107。

接收机124对已合成的信号进行解调，输出解调信号。来自接收机124的输出被传送到加权控制电路125，从而通过LMS算法和CMA算法控制加权电路118～120的加权系数，以便接收信号能被正确地接收。

下面说明具有上述结构的自适应阵列天线装置的操作。首先，就捕捉由加权电路形成的方向性以外的方向的到达信号的情况进行说明。

在通过天线101～103接收RF电路104～106接收到的信号被放大、频率变换后，被传送到方向性分离电路107。方向性分离电路107将信号分离在每个方向性上。

作为分离方向性的方法，可以举出利用FFT(快速傅立叶变换)进行运算的方法和基于各个方向性乘以加权系数的方法等。这里，以乘以基于各个方向性乘以加权系数的方法为例进行说明。

方向性分离电路107具有图4所示那样的结构。如图4所示，将接收RF电路104的输出分别传送到加权电路201、205和209。将接收RF电路105的输出分别传送到加权电路202、206和210。将接收RF电路106的输出分别传送到加权电路203、207和211。

加权电路201～203将各个天线101～103接收到的信号乘以到达方向A(见图5)的加权系数，加权电路205～207将各个天线101～103接收到的信号乘以到达方向B的加权系数，加权电路209～211将各个天线101～103接收到的信号乘以到达方向C的加权系数。

各个加权后的信号由加法器204、208和211进行加法运算。即，加法器204对用加权电路201～203乘以加权系数后的信号进行加法运算，输出方向A的接收信号，加法器208对用加权电路205～207乘以加权系数后的信号进行加法计算，输出方向B的接收信号，加法器211对用加权电路209～211乘以加权系数后的信号进行加法计算，输出方向C的接收信号。这样一来，对于接收信号来说，可以将信号分离在每个方向性上。

将每个方向性的接收信号输出用相关器108～110进行相关运算，借此抽取期望台的信号。然后，功率检测电路111～113检测被抽取的信号的功率。

这样，在检测功率后，用延迟分布形成电路114～116来形成每个方向性的延迟分布。如图5所示，在用本接收装置301以多个方向性(方向A～C)接收信号的情况下，来自期望台302的信号从方向B直接达到，而从方向A被山等反射延迟到达。因此，在方向A中的延迟分布中，如图6A所示，在时刻b存在期望台的信号(期望信号)的峰值，而在方向B的延迟分布中，如图6B所示，在时刻a(b＞a)存在期望信号的峰值。

从图5可知，从方向A和方向B接收期望信号，而从方向C接收不到期望信号。即，从方向C只接收来自干扰台303～305的干扰信号。这种情况的延迟分布如图6C所示。

从图5可知，由于分离方向性，使从干扰台303～305接收的信号分散在各个到达方向，所以使干扰信号的干扰量减少。从图6A～6C所示的延迟分布的干扰信号的功率不难看出。换言之，因为对每个方向性形成延迟分布，所以图2所示的延迟分布中的干扰信号的干扰量(干扰功率)被分散在各个方向性上，使对各个方向性的延迟分布的干扰量减少。

结果，可以正确地检测延迟分布中来自期望台的信号定时。即，通过从图6A所示的延迟分布中选择方向B的时刻a的路径，就可以正确检测来自期望台的信号定时。

这样，通过对每个方向性形成延迟分布，使干扰信号到达的方向变窄，可以抑制干扰信号的干扰量，进行接收定时的检测。从而，通过预先对全方向(360°)设定方向性，可以抑制干扰信号，检测全方向的接收信号的定时。

(实施例2)

下面说明实施例1的自适应阵列天线装置的通信中的操作。

在装置的电源接通后，如上述那样检测期望信号的接收定时。如上所述，在本发明的装置中，通过对每个方向性形成延迟分布，使干涉信号到达方向变窄，抑制干涉信号的干扰量，进行接收定时检测。

接着，将检测出的定时(判定结果)传送到方向性表128。将用方向性表128选择的与方向性对应的加权系数传送到加权系数控制电路125。加权系数控制电路125控制加权电路118～120，以便将上述加权系数乘以各天线101～103接收到的信号。与上述加权系数相乘后的信号由合成电路121合成，用相关器122进行相关运算后，即，在来自期望台的信号被抽取后，传送到接收机124。

接收机124对合成的信号进行解调并获得解调信号。来自该接收机124的输出被传送到加权控制电路125。加权控制电路125利用LMS算法或CMA算法等控制加权电路118～120的加权系数，以便接收信号被正确地接收。于是，形成接收方向性。

这样，在装置的电源接通后那样的接收开始之后等的接收信号的定时不清楚的状态下，以多个固定的方向性来接收，对每个方向性形成延迟分布，在抑制干扰信号的状态下进行接收定时检测(确立同步)，所以与同时检测接收定时和接收方向性的现有接收定时检测方法不同，即使在干扰信号多或噪声多的情况下，也能迅速地检测接收定时。

而且，在接收开始之后，通过将检测出的定时中的方向性所对应的加权系数设定为自适应阵列天线的初始值，可以迅速地进行初始值设定，所以可以更快地计算自适应阵列天线的接收加权系数。

(实施例3)

下面说明在实施例1中的自适应阵列天线装置的通信中路径的切换操作。

即使在通信中，由于发送机端的移动，到达方向和到来时间也随之变化。对于缓慢的到达方向和到来时间的变化，在已有例子所示的装置中也能跟踪。但是，在对前时隙的加权系数不断更新的现有装置中，对于到达信号的消失和新到达信号的出现不能跟踪。这里，说明对到达信号的消失和新到达信号的出现的跟踪方法。

首先，在装置电源接通后，如上述那样，最初按多个固定方向性来接收，按各个方向性形成延迟分布，选择路径。然后，将选择路径的方向性对应的加权系数用作自适应阵列天线的加权系数的初始值。

在通信中，如实施例1所述，在所有方向上，对每个方向性形成延迟分布。然后，检测延迟分布达到最大的定时和方向。该定时和方向是路径搜索的结果，作为地区通信的期望台的路径定时被传送到判定电路B127。

同时，如实施例2所述，对接收RF电路104～106接收到的信号抽取期望台的信号，用功率检测电路123检测功率，将该检测结果传送到延迟分布形成电路126。

延迟分布形成电路126测定每个接收时刻的接收功率。然后，根据功率测定结果，抽取有可能是期望台信号的路径。这样监视是否出现新到达的信号。将该延迟分布信息(接收机的符号识别点的定时)传送到判定电路B127。

判定电路B127对判定电路A判定的新路径和来自延迟分布形成电路126的路径进行比较。然后，在这两个路径的到达方向大致相同，时刻也大致相同时，继续对当前路径的处理。另一方面，在两个路径的到达方向不同的情况下，在新路径的接收功率大的情况下，就切换到新路径。即，用延迟分布形成电路126检测出的定时来获得同步，跟踪该定时的路径。如CDMA接收方式那样，在将多个路径进行RAKE合成的方式中，用新路径替换变成当前路径最小功率的路径。

这样，在接收定时检测中，通过对每个方向性形成延迟分布，使干扰信号到达方向变窄，抑制干扰信号的干扰量，进行接收定时的检测，所以可以迅速地进行路径搜索。因此，即使在通信中，通过继续检测来自全方向的路径，即使在到达信号的消失或新的到达信号出现的情况下，也可进行对期望台的路径的跟踪。

通过将选择出的路径方向性信息设定为加权控制电路的初始值，即使在路径切换时，也能高速计算最佳的加权系数。

上述实施例的无线接收装置和接收定时检测方法，可应用于数字无线通信系统中与通信终端装置进行无线通信的基站装置。

因此，在数字无线通信系统中，无论在从电源接通时等的全方向来检测接收信号时、或在从与通信中接收的方向性不同方向接收到达的信号时，都能正确检测接收定时。

本发明不限于上述实施例，可以进行各种变更来实施。例如，在本实施例中，将接收信号分离为三个方向性的情况来说明，但也可以分离为二个或四个以上的方向性。

如上所述，本发明的无线接收装置和定时检测方法，利用多个方向性，通过对每个方向性形成延迟分布，可以抑制干扰信号并选择最佳的路径。

另外，通过与自适应阵列天线接收机组合，在电源接通时，与现有的自适应阵列天线相比，可以更快地进入同步。并且，通过将选择出的路径的方向性信息用作自适应阵列天线的加权控制电路的初始值，与现有的自适应阵列天线相比，可以更快地导出最佳的加权系数。

此外，通过与自适应阵列天线接收机组合，在通信中也能对全方向抑制干扰信号并形成延迟分布，与当前的路径进行比较，可以选择最佳路径。并且，通过将选择出的路径的方向性信息用作自适应阵列天线的加权控制电路的初始值，与现有的自适应阵列天线相比，可以更快地导出最佳的加权系数。

本说明书基于1999年4月2日申请的特愿平11-115765号。其内容全部包含于此。

产业上的利用可能性

本发明可以应用于数字无线通信系统中的基站装置和通信终端装置。

Claims

1．一种无线接收装置，包括：接收部件，以多个固定方向性来接收信号；延迟分布形成部件，对于从上述信号中抽取的期望信号，对每个上述多个方向性形成延迟分布；和定时检测部件，从上述延迟分布中检测上述期望信号的接收定时。

2．如权利要求1所述的无线接收装置，其中，根据上述多个固定方向性来分割全方向。

3．如权利要求1所述的无线接收装置，其中，配有方向性形成部件，形成上述信号的接收方向性。

4．如权利要求1所述的无线电接收装置，其中，在接收开始后，将上述定时检测部件检测出的定时中的方向性作为初始的方向性。

5．一种无线电接收装置，包括：第一延迟分布形成部件，对每个用多个固定方向性接收的信号抽取期望信号，并对每个上述固定方向性形成上述期望信号的第一延迟分布；第二延迟分布形成部件，形成从用可变方向性接收到的信号中抽取的期望信号的第二延迟分布；和路径选择部件，利用上述第一和第二延迟分布，从分别检出的上述期望信号的路径中选择上述期望信号的最佳路径。

6．一种配有无线接收装置的基站装置，其中，上述无线接收装置包括：接收部件，以多个固定方向性来接收信号；延迟分布形成部件，对于从上述信号中抽取的期望信号，对每个上述多个方向性形成延迟分布；和定时检测部件，从上述延迟分布中检测上述期望信号的接收定时。

7．一种配有无线接收装置的与基站装置进行无线通信的通信终端装置，其中，上述无线接收装置包括：接收部件，以多个固定方向性来接收信号；延迟分布形成部件，对于从上述信号中抽取的期望信号，对每个上述多个方向性形成延迟分布；和定时检测部件，从上述延迟分布中检测上述期望信号的接收定时。

8．一种接收定时检测方法，包括：用分割全方向的多个固定方向性来接收信号的步骤；对于从上述信号中抽取的期望信号，对每个上述的多个方向性形成延迟分布的步骤；和从上述延迟分布中检测上述期望信号的接收定时的步骤。

9．如权利要求8所述的接收定时检测方法，其中，包括将检测出的定时的方向性设定为接收开始后的初始方向性的步骤。

10．一种接收定时检测方法，包括：对每个以多个固定方向性接收到的信号抽取期望信号，对每个上述固定方向性形成上述期望信号的第一延迟分布的步骤；形成从以可变方向性接收到的信号中抽取的期望信号的第二延迟分布的步骤；和利用上述第一和第二延迟分布，从各个检测出的上述期望信号的路径中选择上述期望信号的最佳路径的步骤。