JP2000509575A - 異なるビーム、偏波、位相関係によって干渉リジェクションを行う方法および装置 - Google Patents

異なるビーム、偏波、位相関係によって干渉リジェクションを行う方法および装置

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Abstract

(57)【要約】 ディジタル無線通信システムにおいて、フェージングやタイムディスパーション、チャンネル干渉による悪影響を排除するために干渉リジェクションおよびダイバーシチコンバイニングを利用した処理を行う。干渉リジェクションおよびダイバーシチコンバイニングのため、このシステムは一つ以上の基準に基づいて予備的に信号数を選択するセレクションプロセッサを備えている。このシステムは二重偏波アンテナによる受信信号に適する。一実施例によれば、受信信号を同相分および直角分に分離することにより、干渉リジェクションおよびダイバーシチコンバイニングを行う。

Description

【発明の詳細な説明】 異なるビーム、偏波、位相関係によって干渉リジェクションを行う方法および装 置 背景 本発明はマルチパスフェージングやタイムディスパーション(time dispersio n)、チャンネル干渉の影響を除去するために行う無線通信信号処理に関するも のである。本発明は特に、多様なアンテナ設計から得られる信号、あるいは同相 分および直角分に分割された信号を利用する上記信号処理に関するものである。 実際の無線通信システムでは、送信信号品質を劣化させる現象が数多く共存し ている。最も面倒な現象として、フラットフェージング、タイムディスパーショ ン、チャンネル干渉がある。 フラットフェージングおよびタイムディスパーションは、主送信信号の干渉、 反射またはエコー(周囲の地形に依存)に起因するマルチパス効果である。経路長 が比較的短い場合、複数の信号がほとんど同時に受信機に到達することがある。 これら信号は建設的または破壊的に混成され、レイリー分布を持つフラットフェ ージングの原因となる。経路長が比較的長い場合は、伝播媒体はタイムディスパ ーション性と考えられ、混成信号は送信信号のエコーとみなすことができる。エ コーは主電波から遅延している。タイムディスパーションはシンボル間干渉(I SI)の原因となる。 チャンネル干渉は、所望の信号とは直交しない信号源が存在する場合に生じる 。非直交信号すなわち干渉波は、同一周波数で動作する無線機器によるもの(共 通チャンネル干渉)や隣接周波数で動作する無線機器によるもの(隣接チャンネ ル干渉)がある。非直交信号源は干渉源と呼ばれる。 多重の受信アンテナを用いて、選択コンバイニング(combining)、等利得コ ンバイニング、最大比コンバイニングなど、何らかのダイバーシチコンバイニン グを利用すれば、フェージングを軽減することができる。ダイバーシチには、異 なるアンテナ上のフェージングが同一ではないという利点があるので、一つのア ンテナがフェージング信号を受信したとき、他のアンテナも同様とは限らない。 ここで、ウイリアム・シー・ワイ・リー(William C.Y.Lee)著「モービルコ ミュニケーションデザインファンダメンタルズ」(Mobile communication Design Fundamentals,Howard W.Sams & Co.,Indiana,USA)を参照する。この本の 章3.5.1には、フェージング対策として、夫々のアンテナを備えた2台の受 信機増幅器から得られる信号の合成方法が数例説明されている。 タイムディスパーションはイコライザを用いて修正することができる。ディジ タル信号変調の場合、例えば、ジョーン・ジー・プローキス(John G.Proakis) 著「デイジタル通信」(Digital communications,2nd Ed.,McGraw Hill book Company,New York,New York,1989)に記載された種類の最尤(maximum likel ihood)シーケンス推定(MLSE)イコライザが使用可能である。この本の章 6.7には、タイムディスパーションあるいはシンボル間干渉(ISI)による 損傷信号を検出するためにMLSEイコライゼーションを利用した方法がいくつ か記載されている。 チャンネル間干渉の衝撃は、複数のアンテナを用いたアレー処理法によって軽 減することができる。例えば、干渉方向のアンテナパターン内でヌル(null)を 「ステア(steer)する」ために、アダプティブビームフォーミングを利用する ことが可能である。 ごく最近、マルチパスフェージングおよび干渉の問題を部分的に解決する方法 米国特許第5、191,598号では、フラットフェージングおよびタイムディ スパーションのもとで信号を正確に検出する問題は、各アンテナの推定伝達関数 を備えたビタビアルゴリズムを利用することによって解決している。米国特許第 5、191,598号は全体として引用によりここに包含される。フラットフェ ージングおよびタイムディスパーションのもとで信号を正確に検出するために、 ジェイ・エイチ・ウインタース(J.H.Winters)著「フラットフェージングを 伴うディジタルモービルラジオシステムにおけるアダプティブアレーを用いた信 号アクイジションおよびトラッキング」(Signal Acquisition and Tracking with Adaptive Arrays in the Digital Mobile Radio System IS-54 with Flat Fading,IEEE Transactions on Vehicle Technology,vol.42,No.4,Nov.1993 )にもう一つの方法が記載されている。 上記各方法は信号品質を著しく改善するが、さらに改良の余地がある。フェー ジング、タイムディスパーション、干渉に個別に対応するために個別のモジュー ルを使用すると、装置のコストおよび複雑さが加わる。 また、多数のダイバーシチブランチを取り扱う場合、アルゴリズム(例えばビ タビアルゴリズム)は費用効果が良いとはいえない。数値計算の複雑さと受信機 のハードウェア条件を軽減するために干渉リジェクションおよびダイバーシチコ ンバイニングを行う前に、少数のダイバーシチブランチを選択する方法が望まれ る。 結論的に、上述の各方法は、フェーズドアレーアンテナや異なる偏波の信号を 生成するアンテナ等の各種アンテナ構成に適応し易い受信機設計を提供するもの ではない。多様なアンテナ構成に有用で、信号送信の悪影響を軽減する方法の出 現が望まれる。また、干渉波の同相分と直角分に相関がある場合は、信号送信の 悪影響を軽減する必要がある。 概要 本発明の目的はフラットフェージング、タイムディスパーション、チャンネル 間干渉の影響を共通にオフセットする干渉リジェクションコンバイニングを行う ことである。 本発明の目的は異なる偏波の信号を生成するアンテナ等のアンテナ設計に有用 な方法で干渉リジェクションコンバイニングを行うことである。 本発明の目的は無線通信信号を同相分および直角分に分離するために干渉リジ ェクションコンバイニングを行うことである。 本発明によれば、送信シンボルシーケンスを表す信号を生成、送信し、少なく とも2個の個別アンテナでその信号を受信する方法および装置を用い、本発明の 実施例に基づいて上記目的およびその他の目的が達成される。各アンテナ用の受 信信号サンプルを得るために信号処理が行なわれる。各アンテナに対してチャン ネルタップが推定される。アンテナ間のインペアメント(impairment)相関性も 推定される。受信信号サンプルとチャンネルタップを用いてブランチメトリック (metric)プロセッサ内でブランチメトリックが形成され、インペアメント相関 性が推定される。ブランチメトリックは、送信シンボルシーケンスを推定するた めのシーケンス推定アルゴリズムで使用される。 一実施例において、各アンテナ用の仮想(hypothetical)受信信号サンプルを 得るために、仮想シンボルシーケンスを生成すると共にその信号シーケンスをチ ャンネルタップ推定値にしたがって濾波することによってブランチメトリックが 形成される。仮想受信信号サンプルを受信信号サンプルから差し引くと、ハイポ セシス(hypothesis)エラー信号が得られ、ハイポセシスエラー信号をインペア メント相関性の推定値にしたがって処理することによってブランチメトリックが 得られる。 別の実施例では、各アンテナ用の検出信号サンプルを得るためにテンタティブ 検出シンボルシーケンスを生成しそれをチャンネルタップ推定値にしたがって濾 波することによってインペアメント相関性の推定値が得られる。検出信号サンプ ルを受信信号サンプルから差し引くと、ハイポセシスエラー信号が得られ、ハイ ポセシスエラー信号をインペアメント相関性の推定値にしたがって処理すること によってインペアメント相関性の更新推定値が得られる。 さらに別の、特に有用な実施例によれば、上述の方法および装置は各種異なる アンテナ設計および構成と共に使用可能である。この実施例では、アンテナまた はビーム形成プロセッサで受信されるM個の入力信号からN個の出力信号を選び 出すセレクションプロセッサを使用する(ただしM≧N)。セレクションプロセ ッサは1個以上の条件を満たすN個の信号を(M個から)選び出す。例えば、許 容瞬時ブランチパワーと、許容平均ブランチパワーと、所望信号方向に対する許 容ビーム中心方向と、同期語を基準とした許容信号品質をすべて、またはその一 部を持つN個の信号群がセレクションプロセッサによって選択される。 一実施例によれば、セレクションプロセッサはM個のアンテナエレメント間に 介在する。なお、これらアンテナエレメントは垂直および水平偏波のアンテナエ レメントの組合せであっても良い。M個の共通位相(co-phased)アンテナエレ メントで受信される信号は固定ビーム形成処理の後、セレクションプロセッサに 供給される。また、この信号は2個の固定ビーム形成プロセッサに供給しても良 い。2個の固定ビーム形成プロセッサのうち、一方は垂直偏波信号を処理し、他 方は水平偏波信号を処理する。垂直および水平偏波の代わりに、他の種類の直交 偏波を使用することも可能である。 別の実施例によれば、セレクションプロセッサはセクタアンテナ(sector ant enas)間に介在し、その場合、アンテナは垂直、水平いずれの偏波であっても良 い。この実施例では、同一偏波のアンテナは物理的に分離される。この実施例で も、垂直および水平偏波の代わりに、他の種類の直交偏波を使用することが可能 である。 さらに別の、特に有用な実施例では、入力無線信号が同相成分、直角成分に分 離される。同相成分および直角成分は、別々のアンテナで受信したものとみなし て処理される。 この実施例によれば、発明は送信シンボルシーケンスを表す無線信号を少なく とも一個のアンテナエレメントで受信する方法および装置を包含する。この無線 信号は、上記少なくとも一個のアンテナに対する受信信号サンプルを得るために 処理される。スカラー相関性と同じく,少なくとも1個のアンテナに対するチャ ンネルタップを推定する。受信信号サンプルと、チャンネルタップ推定値と、ス カラーインペアメント相関性の推定値とに基づいてスカラーブランチメトリック プロセッサがブランチメトリックを生成する。そして、スカラーブランチメトリ ックをシーケンス推定アルゴリズムに適用することによって送信シンボルシーケ ンスを推定する。 もう一つの実施例によれば、ブランチマトリックスは仮想シンボルシーケンス を生成することによって形成される。その仮想信号シーケンスは、少なくとも1 個のアンテナに対して仮想受信信号サンプルを得るためにチャンネルタップ推定 値にしたがって濾波される。仮想受信信号サンプルを受信信号サンプルから差し 引くことによって複素エラー信号が得られる。この、複素エラー信号はインペア メント相関性のスカラー推定値にしたがって処理され、それによってブランチメ トリックが得られる。具体的には、ブランチメトリックを得る最後のステップは 、複素エラー信号から同相成分の抽出、複素エラー信号から直角成分の抽出、同 相 成分および直角成分の処理を含む。 もう一つの実施例によれば、インペアメント相関性はまず、仮の検出シンボル シーケンスの生成によって推定される。仮の検出シンボルシーケンスはスカラー チャンネルタップ推定値にしたがって濾波され、少なくとも1個のアンテナに対 して推定受信信号サンプルが得られる。推定受信信号サンプルを受信信号サンプ ルから差し引くと、インペアメント信号サンプルが得られる。インペアメント信 号サンプルはインペアメント相関性の推定値にしたがって処理され、その結果、 上記スカラーインペアメント相関性の推定値が更新される。さらに具体的には、 最後のステップは、インペアメント信号サンプルから同相位相成分の抽出、イン ペアメント信号サンプルから直角成分の抽出、これら抽出成分の処理を含む。 さらにもう一つの実施例によれば、複数のブランチメトリックプロセッサが使 用され、それぞれのプロセッサが異なる信号群を処理する。具体的には、この実 施例において、送信シンボルシーケンスを表すM個の無線信号が受信され、その 中からセレクションプロセッサによって無線信号群が選ばれる。無線信号群はブ ランチメトリックを得るために処理される。ブランチメトリックは合算され、合 成ブランチメトリックとなる。その後、合成ブランチメトリックはシーケンス推 定アルゴリズムと共に使用され、送信シンボルシーケンスの推定が行なわれる。 図面の簡単な説明 本発明に関する上記およびその他の特徴、利点は以下の記述と付図によって明 らかにされる。なお、図中の同一参照番号は同一部材を示すものとする。 図1はディジタル通信システムを示す図。 図2はベクトルブランチメトリックプロセッサを用いた本発明の受信プロセッ サおよび送信機能を示す図。 図3は送信機能を示す図。 図4は本発明によるベクトルメトリックプロセッサを示す図。 図5はインペアメント相関性のベクトルアダプティブエスティメータを示す図 。 図6は垂直および水平の各アンテナエレメントと、単一の固定ビーム形成プロ セッサとからなる実施例を示す図。 図7は垂直および水平の各アンテナエレメントと、各アンテナエレメント用の 個別固定ビーム形成プロセッサとからなる実施例を示す図。 図8は垂直および水平の各アンテナエレメントからなり、固定ビーム形成プロ セッサを持たない実施例を示す図。 図9はM個の可能な信号からN個(N≦M)のアンテナ信号を信号品質の尺度 に基づいて選び出すブランチセレクションプロセッサを示す図。 図10はスカラーブランチメトリックプロセッサを用いた本発明の受信機プロ セッサおよび送信機能を示す図。 図11は本発明のスカラーブランチメトリックプロセッサを示す図。 図12は本発明のスカラー相関エスティメータを示す図。 図13は複数のブランチメトリックプロセッサを使用した実施例を示す図。 発明の詳細な説明 以下の説明において、特定の回路、回路部材、技術について具体的な例が含ま れるが、これは本発明の完全な理解を得るためであって、何ら制約を付けるもの ではない。当業者には明らかと思うが、この詳細記述とは異なる他の実施例を用 いて本発明を実施することが可能である。また、不必要な記述により発明の説明 が不明瞭になるのを避けるため、周知の方法や装置、回路に関する詳細は除外し た。 A.2個のアンテナとブランチメトリックプロセッサを使用した実施例の説明 無線通信システム用の無線送受信システムを図1に示す。この無線通信システ ムは周波数分割多元接続(FDMA)、時分割多元接続(TDMA)、コード分 割多元接続(CDMA)、あるいはそれらの組合せで動作可能である。送信機は 、情報搬送信号101を受信し、対応ディジタルシンボルシーケンスSを生成す るため、ディジタルシンボル発生器102を備えている。シンボルシーケンスS はディジタルアナログ(D/A)変換、変調、パルス整形濾波、増幅の後、周知 の送信機103からアナログ信号Yとして送信される。 熱ノイズに加えて、信号Yに対して非直角分の信号Xを放射する干渉源108 が存在することもある。信号YおよびXは別々の無線経路を進行し、D個のアン テナ104で阻止される。 受信信号は無線ユニット105によって周知の方法で増幅、ダウンコンバート 、 濾波され、アナログ信号が得られる。各アナログ信号はアナログディジタル(A /D)変換器106に供給され、そこで受信信号サンプル流rd(kTs)に変換 される。ここで、Tsはサンプリング周期、係数kは整数、添字dはd番目のア ンテナで信号が受信されたことを示す(1≦d≦D)。サンプリング周期Tsは シンボル周期T以下であっても良い。受信信号サンプル流はプロセッサ107に が得られる。後述で、ディジタル送信機103、無線送信チャンネル(図1に示 さず)、アンテナ104、無線ユニット105、A/D変換器106を経由する 信号経路を集合的に参照するために送信機能109が利用される。 プロセッサユニット107の詳細を図2に示すが、単純にするため、D個のア ンテナは、a、b、cの3個で表す。プロセッサユニット107は、例えばテキ サスインスツルメンツ(Texas Instruments)社製TMS320C50等のディ ジタル信号プロセッサ(DSP)とする。プロセッサユニット107は、元の送 求める機能を持っている。 受信信号サンプル流ra(kTs)、rb(kTs)、rc(kTs)は送信機能1 09で生成され、プロセッサユニット107へ送られ、そこで本発明にしたがっ て処理される。受信信号サンプル流ra(kTs)、rb(kTs)、rc(kTs) は信号プリプロセッサすなわち同期ブロック206に入力され、そこで、例えば 周知のタイミング/同期シーケンスとの相関が求められる。このタイミング/同 期シーケンスについては、ジオバンナ(Giovanna)ほかによる「狭帯域TDMA 移動体無線用高速アダプティブイコライザ」(Fast Adaptive Equalizer for Na rrow-Band TDMA Mobile Radio,IEEE Transactions on Vehicular Technology. Vol.40,No.2,May 1991,pp.392-404)に記載されている。シンボルスペース 復調の場合、サンプリング周期Tsがシンボル周期Tより短いと、信号プロセッ サ206によって受信信号サンプル流ra(kTs)、rb(kTs)、rc(kTs )のデシメーション(decimation)を行ない、各シンボルについて一つづつのサ ンプルが得られ、それぞれra(n)、rb(n)、rc(n)で表される。フラ クショナリスペースデモジュレーション(fractionally-spaced modulation)の場合は、各シンボルについて一つ以上のサンプルが得られる。 各アンテナに対応する無線送信チャンネルのモデル化に使用されるチャンネル タップ推定値ca(τ)、cb(τ)、cc(τ)は推定回路202a、202c 、202cから得られる。初期チャンネルタップ推定値は周知の方法に従い、同 期相関値または最小二乗法で求めることが可能である。チャンネルトラッキング が必要な場合は、受信データと、シーケンス推定プロセッサ204から出力され るテンタティブシンボル推定値を使用するのが一般的である。チャンネルトラッ キングは当業者には周知のことであり、例えば、前述のプローキス(Pruakis) による「デジタル通信」、第2版とエー・ピー・クラーク(A.P.Clerk)およ びエス・ハリハラン(S.Hariharan)著「高周波無線リンク用アダプティブチャ ンネル推定値」(Adaptive Channel Estimates for an HF Radio Link,IEEE,T rans.on Communications,Vol.37,pp.918-926,Sept.1989)に記載がある。 チャンネルタップ推定値ca(τ)、cb(τ)、cc(τ)はブランチメトリッ クプロセッサ203の入力に結合される。 インペアメント相関エスティメータ207から得られるインペアメント相関性 の推定値もまた、ブランチメトリックプロセッサ203に入力される。インペア メント相関性の推定値には、受信アンテナ104の間のインペアメント相関性に 関する情報が含まれる。インペアメント相関器はインペアメントプロセス推定値 にしたがってインペアメント相関性の推定値を更新し、さらにそれをトラッキン グすることもあるが、詳しくは後述する。 ブランチメトリックプロセッサ203は受信信号サンプルra(n)、rb(n )、rc(n)と、チャンネルタップ推定値ca(τ)、cb(τ)、cc(τ)と 、インペアメント相関性の推定値にしたがってブランチメトリックMh(n)を 形成する。このブランチメトリックを、例えばシーケンス推定プロセッサ204 で使用すると、送信シンボルの仮の推定値および最終的推定値を得ることができ る。 送信機能109の詳細を図3に示すが、単純にするため、干渉源の個数はひと つに制限する。当業者には明らかと思うが、干渉源が2個以上の場合も、本発明 を利用することが可能である。送信機能109はまず、シンボルシーケンスSの 信号経路から始まり、アナログ信号Yを出力するディジタル送信機103に続く 。アナログ信号Yは別々の無線送信チャンネルを介して3個の受信アンテナ、す なわち、無線チャンネル301aを介して受信機アンテナ104a、無線チャン ネル301bを介して受信機アンテナ104b、無線チャンネル301cを介し て受信機アンテナ104cにそれぞれ伝達される。同様に、干渉信号Xは3つの 個別無線チャンネル302a〜302cを介して受信機アンテナ104a〜10 4cにそれぞれ伝達される。無線チャンネル301a〜301cと302a〜3 02cではフェージングやタイムディスパーションが生じることがある。偏在す る熱ノイズプロセスna〜ncも、それぞれ受信機アンテナ104a〜104cで 受信される。各アンテナ104a〜104cは無線ユニット105a〜105c にそれぞれ接続され、無線ユニットにおいて受信信号を周知の方法で増幅、ダウ ンコンバート、濾波することにより、アナログ信号が得られる。各アナログ信号 はアナログディジタル(A/D)変換器106a〜106cに入力され、そこで 受信信号サンプル流ra(kTs)、rb(kTs)、rc(kTs)に変換される。 アナログディジタル変換の一方法として、ログポーラ(log−polar)信 号処理があり、この方法はデント(Dent)に付与された米国特許第5,04 8,059号に記載の通りであって、その開示は全体的に引用によりここに包含 される。その後の処理として、ログポーラから方形サンプルへの変換が行なわれ 、例えば、複素サンプルとも呼ばれるIおよびQサンプルが使用される。最初に ログポーラ信号処理を使用することにより、信号強度と位相サンプルを得るため の制限受信機が使用可能であり、また、アダプティブ利得制御が単純化すること ができる。 MLSEイコライザでは、可能な範囲の異なる受信シンボルシーケンスSが考 慮される。ある装置では、仮想シンボル値sh(n)をチャンネルタップ推定値 ca(τ)、cb(τ)、cc(τ)で濾波し、各アンテナに対する仮想受信サン プルra、h(n)、rb、h(n)、rc、h(n)を得るようにしている。仮想受信 サンプル流ra、h(n)〜rb、h(n)と実際の受信サンプル流ra(n)〜rc( n)の差はハイポセシス(hypothesis)エラーとみなされ、これが特定のハイポ セシスの精度を表す。特定のハイポセシスを評価するためのメトリックとして ハイポセシスエラーの二乗を利用する。どのハイポセシスがシーケンス推定アル ゴリズムの使用に適するかを決定するために、異なるハイポセシスに対するメト リックが累積される。このプロセスは、周知のダイナミックプログラミングの形 式であるビタビアルゴリズムを利用して効率的に実現することができる。ビタビ アルゴリズムの記述については、フォーニー著「ビタビアルゴリズム」(Forney G.,“The viterbi Algorithm”,Proc.Of the IEEE,Vol.61,pp.269-278, March 1973)を参照されたい。当業者には明らかと思うが、その他のシーケンス 推定アルゴリズム、例えばM−アルゴリズムも利用可能である。 MLSEイコライザでは、種々異なるシンボルシーケンス仮定sh(n)に関 連した状態が存在する。与えられた反復において、それ以前の状態が存在し、各 状態は累積メトリックと関連がある。以前の状態と現状態を対にすることにより 、ブランチメトリックMh(n)が得られる。したがって、現状態に対する候補 のメトリックはブランチメトリックMh(n)とそれ以前の累積メトリックの和 である。それぞれの現状態に対しては、候補メトリックが最小になるものが先行 状態として選択され、その最小の候補メトリックが現状態に対する累積メトリッ クとなる。メトリックの合成については、前述の米国特許第5,191,598 号に記載のように、ブランチメトリックは次のように表される。 遅延をτ(例えば、主電波ではτ=0、第1エコーではτ=1...)とする と、アンテナ104a〜104cで受信される各信号に対するチャンネルタップ 推定値はそれぞれca(τ)、cb(τ)、cc(τ)で表される。Nt各アンテナ 当りのチャンネルタップ推定値の数、そして、Ka、Kb、Kcはそれぞれアンテ ナ104a〜104cに対する加重係数である。 ダイバーシチおよびイコライゼーションの面から見ると、多重受信アンテナ1 04上のインペアメント(干渉+ノイズ)には、平均的な意味では相関がなくて も、特定の瞬間に相関が現れることが頻繁にあり、この事実を本発明は利用する 。このような相関を利用するためにダイバーシチコンバイニングを拡張すること により、大きな利得が実現できる。最適な性能、のため、ホワイトニング(whit ening)すなわちデコリレーショ(decorrelation)処理を行うことが可能であり 、最適ブランチメトリックはインペアメント相関マトリックスの逆数を含んでよ い。本発明によれば、最適ブランチメトリックMh(n)は次のようになる。 ただし、チャンネルおよびインペアメント相関の経時変化性は時間インデックスnで表さ れる。Rzz(n)マトリックスは離散時間nにおけるインペアメント相関マトリ ックスとみなされる。A(n)マトリックス(例えば、A−マトリックス)はRzz (n)マトリックスの逆マトリックス、即ち、随伴行列(adjoint)又は偽似 インバースといった関連量である。当業者には明らかと思うが、Rzz(n)およ びA(n)はインペアメント相関性の特定例であって、他の形式は周知であるも のとする。以下のすべての説明において、インペアメント相関性の推定値を一般 的にA−マトリックスと表現する。 時間nにおけるアンテナ104a〜104cのインペアメントはそれぞれza (n)、zb(n)、zc(n)で表される。所与の仮定に対して、インペアメン ト処理の推定値をeh(n)とする。前述のとおり、A−マトリックスA(n) はインペアメント相関マトリックスRzz(n)の逆マトリックスである。非相関 インペアメントの場合(すなわち無干渉時)は、A−マトリックスは対角マトリ ックスDになる。信号が既知、または正確に検出されたとき、インペアメントは 次のようになる。 ただし、 ここで、Sdet(n)は既知、または時間nにおける検出シンボルシーケンスと する。 本発明において使用されるA−マトリックスは、特定の用途や所望の性能に応 じて多くの方法で決定することが可能である。最も簡単な方法はA−マトリック スの値の固定セットをメモリに記憶し、それを使用することである。これらの値 は主に受信アンテナの構成と使用搬送波に依存する。これに代わるものとしては 、同期情報からA−マトリックスを決定し、同期などの既知フィールド間でA− マトリックスの値を一定に保つ方法がある。同期フィールドが新しく変わるたび に、前のA−マトリックスの値を利用するか、しないかは別として、A−マトリ ックスを再計算することができる。さらに別の方法として、A−マトリックスの 値を初期化または改善するために同期フィールドを利用し、データフィールドシ ンボルの決定を利用してA−マトリックスの値に追従することができる。 ここで、A−マトリックスの値に追従する方法について考察する。A−マトリ ックスは、アンテナ104a〜104cの相互間のインペアメント相関性に関す る情報を含んでいるので、相関または逆相関マトリックスを推定するための標準 推定法を応用することができる。既知の値または検出シンボル値を利用すれば、 受信サンプル流ra(n)〜rc(n)と仮想受信サンプル流ra、h(n)〜rc、h (n)の差を求めることによってインペアメント値が得られる。このようにして 時間nにおけるインペアメント値のベクトルz(n)が、各アンテナについて一 個づつ得られる。ここで、ベクトルの各成分は、それぞれ異なるアンテナ 104に対応する。A−マトリックスを直接的に求める方法として、次の式を使 うことができる。 R(n)はエルミート(Hermitian)マトリックスであるから、マトリックスの 一部分のみを計算すれば良い。 このような直接的な方法には煩雑さが伴う。煩雑さを軽減するため、マトリッ クスの反転補助定理を使って、A−マトリックスを次のように直接更新する。ただし、 A−マトリックスはエルミートマトリックスであるので、対角成分と、対角線の 上下いずれか一方のみを計算すれば良い。 A−マトリックスの推定および追従の上記方法については、単に説明の目的で 述べたに過ぎない。当業者には明らかと思うが、A−マトリックスは一般的に、 種々の方法で表現、推測することが可能である。その一例として、ヘイキン(S .Haykin)の著書「アダプティブフィルタ理論」(Adaptive Filter Theory,Se cond Edition,Prentice-Hall,Emglewood Cliffs,N.J.1991)を参照されたい 。本発明はまた、既知の同期シーケンスが存在しないと言うブラインドイコライ ゼーションにも応用することができる。この場合、A−マトリックスの推定はチ ャンネルの推定と同様の方法で行なわれる。 第1の実施例では、データフィールドまたはバースト上でチャンネルの追従が 必要な場合に、シンボルスペース(symbol-spaced)すなわちTスペース(T-spac ed)イコライザーを備えたプロセッサ107が使用され、データフィールド 全体にわたってチャンネルトラッキングが必要である。この実施例は、時間的に かなり長いTDMAデータバースト(6.67ミリ秒)を持つIS−136規格 のディジタルセル−ラシステムに応用可能である。この実施例について、ブラン チプロセッサ203の詳細は図4に示すが、単純にするため、アンテナ数は2個 に制限し、aおよびbで示されている。受信アンテナを2個使用することは、既 にある種のダイバーシチコンバイニングを利用している多くのセルラーシステム に共通するので、この実施例は有用である。これも当業者には明らかと思うが、 3個以上のアンテナを使用する場合にも、この実施例を利用することができる。 インペアメント相関マトリックスRzz(n)と、その逆マトリックスAは次の ように定義される。ここで、変数paaはアンテナaで受信したインペアメントパワー、変数pbbはア ンテナbで受信したインペアメントパワーである。マトリックスの非対角成分は 相互相関値であり、pabはアンテナaで受信したインペアメントとアンテナbで 受信したインペアメントの共役との相関を表す。 ブランチメトリックは次のようになる。 ここで、 このブランチメトリックの計算手順は図4に示されている。 シンボルシーケンス発生器410は仮想シンボルシーケンスsh(n)を出力 する。これらシーケンスは、アンテナaおよびbに対するチャンネルタップ推定 値 ca(τ)、cb(τ)にしたがってフィルタ400で濾波され、仮想受信信号サ ンプルra、h(n)、rb、h(n)がそれぞれ生成される。加算ジャンクション4 01において、仮想受信信号サンプルra、h(n)は、実際にアンテナaで受信 した信号サンプルra(n)から差し引かれ、エラー信号ea、h(n)が生成され る。同様に、加算ジャンクション402において、仮想受信信号サンプルrb、h (n)は、実際にアンテナbで受信した信号サンプルrb(n)から差し引かれ 、エラー信号eb、h(n)が生成される。ブロック403はエラー信号ea、h(n )およびeb、h(n)の二乗を出力する。エラー信号ea、h(n)の二乗はジャン クション406で乗数maaと乗算され、乗算結果は加算ジャンクション408に 入力される。エラー信号eb、h(n)の二乗はジャンクション407で乗数mbb と乗算され、乗算結果は加算ジャンクション408に入力される。最後に、ea、 h (n)とe* b、h(n)が乗算器404で乗算され、乗算結果は乗算器405にお いて、さらに乗数mabと乗算されることにより、実部のみが生成される。この結 果は加算ジャンクション408で減算され、この加算ジャンクションからの出力 がブランチメトリックMh(n)である。乗数maa、mbb、mabとインペアメン ト相関マトリックスとの関連は次のように表される。 当業者には明らかと思うが、w項はブランチメトリック計算に共通であって、異 なる応用法が可能であり、また、w項の分母がゼロに近いときには除外すること もできる。 時間nにおいて、A−マトリックスの各成分は次のように更新される。 Kはスケーリングファクタであって、1に等しいときは、計算から除外して計算 回数を少なくすることができる。Kは、いわゆる「フォゲッティングファクタ」 (forgetting factor)と呼ばれるλから導くことができる。 インペアメント相関マトリックスの更新手順を図5に示す。シーケンス推定プ ロセッサ204で検出された仮のシンボル値Sdet(n)は、チャンネルタップ エスティメータ202から得られたアンテナaおよびbに対するチャンネルタッ プ推定値ca(τ)、cb(τ)にしたがってフィルタ400で濾波され、それに より、期待される受信サンプルra、det(n)、rb、det(n)がそれぞれ生成さ れる。加算ジャンクション501において、アンテナaで実際に受信した信号サ ンプルra(n)からra、det(n)を差し引くことによって、インペアメント信 号za(n)が得られる。同様に、加算ジャンクション502において、アンテ ナbで実際に受信した信号サンプルrb(n)からrb、det(n)を差し引くこと によって、インペアメント信号zb(n)が得られる。仮の検出シンボル値が正 しく、かつ、チャンネルタップ推定値が正確であれば、エラー信号za(n)お よびzb(n)はそれぞれアンテナaおよびbで受信したインペアメントを表す 。インペアメント信号za(n)およびzb(n)はそれぞれ、乗算器503およ び505においてスケーリングファクタKの平方根で乗算され、スケールドイン ペアメント信号がブロック506および507にそれぞれ結合される。 アンテナaで受信したインペアメントパワーpaa(n)は乗算器511におい て、フォゲッティングファクタλと乗算され、ジャンクション510においてブ ロック506からのスケールドインペアメント信号の二乗に加算され、それによ り、更新済みのインペアメントパワーppaa(n+1)が得られる。その後、p paa(n+1)の値は前のインペアメントパワーppaa(n)の記憶場所515 を書き換えるために使用される。同様に、アンテナbで受信した前のインペアメ ントパワーpbb(n)は乗算器513においてフォゲッティングファクタλと乗 算され、ジャンクション512においてブロック507からのスケールドインペ アメント信号の二乗に加算され、それにより、更新済みのインペアメントパワー ppbb(n+1)が得られ、ppaa(n+1)は前のインペアメントパワーppbb (n)の記憶場所514を書き換えるために使用される。更新済みインペアメ ント相互相関を得るため、乗算器503からのスケールドエラー信号はジャンク ション504において、乗算器505からのスケールドエラー信号の共役と乗算 される。また、前の相互相関pab(n)はメモリ516に保存されているが、 これも乗算器509においてフォゲッティングファクタによってスケールされる 。ジャンクション504からの出力はジャンクション508において乗算器50 9の出力と加算され、更新済み相互相関pab(n+1)が生成される。前記と同 様に、更新済み相互相関pab(n+1)は前の値pab(n)の記億場所516を 書き換えるために使用される。 仮の検出シンボルが信頼し得るようにチャンネルタップ推定値を更新する際、 一般に遅れが生じる。引用により全体的に本明細書に包含されるグッドムンドソ ン(Gudmundson)ほかの米国特許第5,164,961号では、複数のチャンネ ルモデル、つまり、シーケンス推定プロセッサ204の各状態に1個づつ使用す ることによって、この遅延を回避している。本発明でも、A−マトリックス量の 更新時に遅延が生じる。当業者には明らかであると思うが、複数のA−マトリッ クス、つまり、シーケンス推定プロセッサ204の各状態に1個づつ使用するこ とによって、この遅延を回避することが可能である。 B.セレクションプロセッサを使用する実施例の説明 以下の本発明の実施例によれば、N個の異なるアンテナエレメントに対応する 各信号に干渉リジェクションが実施される。ただし、N個のアンテナエレメント は、Nより小さくないM個の可能なアンテナ信号から選択されるものとする。こ れら選択されたアンテナエレメントからの信号は特定のビーム成形処理を通って 来ることもあり、且つ/又は異なる偏波のアンテナから来ることもある。特定の 例として、水平および垂直偏波の複合エレメント受信アンテナを使用した三つの 場合を考察する。しかし、その他の交差偏波、例えばプラスマイナス45度また は左右円偏波なども使用可能である。 図1に戻って、この特定例が、無線信号を送出するM個のアンテナエレメント 104を使用するものとして考察する。必ずしもM個の信号すべてが送信信号に 関連する情報を含んでいるとは限らない。また、プロセッサ107に送るダイバ ーシチブランチの数を減らすことが望ましい。したがって、送信シンボルシーケ ンスを最も良く表しているN個組み信号群を選び出すことが好ましい。 プロセッサ107で処理され、M個のアンテナエレメントで生成されたN個の チャンネルを図6〜図9に示す。図6に示す第1実施例では、信号6010〜6 012で表されるM個の共通位相(co-phased)アンテナエレメント(水平およ び垂直偏波エレメントの組合せが可能)が固定ビーム形成プロセッサ601を通 過し、その結果として、M個のビームスペース信号6020〜6021が得られ る。この実施例のアンテナエレメントは互いに狭い間隔(例えば半波長間隔)で 配置される。セレクションプロセッサ602は、次のIRC処理のためにN個の ビームスペース信号6022−6023を選び出す。 図7の実施例では、M個の共通位相アンテナエレメント信号7001〜700 4が、垂直および水平偏波用の2個のビーム形成プロセッサ701〜702を通 過する。信号7001〜7002は垂直アンテナエレメントに対応する信号であ って、これらの信号が701で処理されて、出力7011〜7012が得られる 。一方、信号7003〜7004は水平アンテナエレメントに対応する信号であ って、これらの信号が702で処理されて、出力7021〜7022が得られる 。信号7011〜7012および信号7021〜7022はセレクションプロセ ッサ703で処理され、N個の出力信号7030〜7031が選択される。 図8の実施例では、垂直または水平偏波のセクタアンテナが使用される。アン テナ信号8000〜8003はセレクションプロセッサ801で処理され、N個 の出力信号8010〜8011が得られる。この実施例において、同一偏波のア ンテナは物理的に分離される(例えば、10〜20波長分)。 前にも述べたように、図6〜図8の実施例は垂直および水平偏波の使用に限定 するものではない。その他の交差偏波、例えばプラスマイナス45度または左右 円偏波なども使用可能である。また、図7の実施例において、3個以上のビーム プロセッサを使用することが可能である。例えば、空間的に分離された相異なる アンテナエレメント群から得られる信号群の処理に、異なるビームプロセッサを 割り当てることが可能である。 ブランチセレクションプロセッサの実施例を図9に示す。まず、各入力信号ブ ランチ9000〜9001が901〜902において濾波され、次に信号品質評 価装置903〜904に入力され、信号品質評価装置は信号品質を他の信号と比 較するための基準値9030〜9040を出力する。M個の信号9010〜90 20はセレクションマルチプレクサ905に入力され、そこで、最良基準値を持 つN個の信号9030〜9040が(M個から)選び出される。評価判定基準は 下記の量、すなわち、実測瞬時ブランチパワー、実測平均ブランチパワー、所望 信号方向に対するビーム中心方向、同期語((S+N)/Nの実測値)から測定 された信号品質の内の一つ以上を表すように定義される。ただし、Sは信号パワ ー、Nはインペアメントパワーとする。 また、選択に際して、垂直偏波信号および水平偏波信号を少なくとも1個づつ 維持しなければならない場合がある。例えば、ある環境(例えばレイリーフェー ジングが存在する場合)においては、最大パワーの水平ビームと最大パワーの垂 直ビームを選択することで最良の効果が得られる。ここでも、他の形式の直交信 号が使用可能である。 もう一つの実施例では、セレクションプロセッサを除外することができる。こ の場合、アンテナエレメントで受信したM個の信号はすべて、プロセッサ107 に供給される。この実施例は、交差偏波信号発生用のアンテナと、1個以上の前 述の固定ビームプロセッサとの一方または両方の使用が可能である。 C.1個のアンテナとスカラーブランチメトリックプロセッサを使用する実施 例の説明 本発明の代替実施例において、異なる位相干渉に対応する信号に対して干渉リ ジェクションが行なわれる。通常、ベースバンド信号の同相成分(I)および直 角分(Q)は合成されて単一の複素信号になる。しかし、インペアメントが交替 するように不変(rotationally invariant)でなければ、二つの信号成分は別々 のスカラー信号として取り扱う必要がある。この件については、例えば、ピチン ボノ(B.Picinbono)著「オンサーキュラリティ」(On Circularity,IEEE,Tr ans.Sig.Proc.Vol.42,pp.3473-3482,Dec.1994)を参照されたい. 多重受信アンテナ、ビーム、偏波の使用法については当業者に説明するまでも ないが、特定の実施例として,単一受信アンテナの場合を考えてみる。単一の受 信アンテナを使用するとき、複合受信サンプルr(n)は同相サンプルI(n) と直角サンプルQ(n)とに分割される。この二つのサンプル流は、あたかも二 つのスカラーチャンネルから得られたように処理される。そして、新しいブラン チメトリックは次のように表される。 ただし、ここで、z(n)は複素相加性インペアメントを表す。下付き添字Tは転置を示 す。ベクトルw(n)は対応するスカラーのインペアメントベクトルである。チ ャンネルタップ推定値はc(τ)で表され、その数はNtである。実マトリック は既知とする。以下のすべての説明において、インペアメント相関性のすべての 推定値を一般的にA−マトリックスと表現する。 A−マトリックスは種々の方法で推定、追従することができる。その一つの方 法として、期待される受信サンプルを実際の受信サンプルから差し引くことによ ってインペアメントサンプルz(n)を生成する。そうすれば、上記方程式から スカラーインペアメントベクトルw(n)が求められる。A−マトリックスを得 る単純な方法は次の通りである。 煩雑さを省くため、マトリックスの反転補助定理を用いると、A−マトリックス は次のように直接更新される。 A−マトリックスは対称性を持つので、対角成分とその上側のみを計算すれば良 い。 受信チャンネルが一つの場合、ブランチメトリックは次のように表される。 また、インペアメント相関は次の式を用いて推定することができる。 ただし、vI(n)およびvQ(n)はインペアメントサンプル推定値の実部およ び虚部とする。 この推定値にしたがって、合成加重は次のように計算される。 理論的には、スケーリングファクタKは次の式で与えられる。 しかし、他の数値も可能であり、1にすれば、逓倍処理が不要になる。 図10には、この代替実施例がプロセッサで示されている。高周波段および初 期アナログディジタル変換(図示せず)の後、受信信号は信号プリプロセッサま たは同期ブロック1002に入力され、そこでタイミングおよび同期情報を決定 することにより、同期受信サンプルr(n)が得られる。チャンネルタップエス ティメータ1004はフェージングのある分散性チャンネルをモデル化するチャ ンネルタップ推定値c(τ)を生成する。これらチャンネルタップ推定値はスカ ラーブランチメトリックプロセッサ1006に入力される。 インペアメント相関エスティメータ1008から得られるスカラーインペアメ ント相関性の推定値も、スカラーブランチメトリックプロセッサ1006に入力 される。スカラーインペアメント相関性の推定値には、受信信号のスカラー量で あるI成分とQ成分の間のインペアメント相関性に関する情報を含んでいる。 スカラーブランチメトリックプロセッサ1006は受信信号サンプルr(n) と、チャンネルタップ推定値c(τ)と、インペアメント相関性の推定値からブ ランチメトリックMh(n)を生成する。このブランチメトリックはシーケンス 推定プロセッサ1010で処理され、送信シンボルの仮の推定値と最終的推定値 が出力される。 図11に、スカラーブランチメトリックプロセッサ1006の特定実施例を示 す。シンボルシーケンス発生器1124は仮想シンボルシーケンスsn(n)を 出力する。これらシーケンスはチャンネル推定値c(τ)にしたがってフィルタ 1104で濾波され、仮想受信信号サンプルが得られる。仮想受信信号サンプル は加算ジャンクション1102において実際の受信信号サンプルから差し引かれ 、複素エラー信号が得られる。実部フィルタ1108は複素エラー信号の実部( 同相成分)のみを通過させ、虚部フィルタ1106は複素エラー信号の虚部(直 角成分)のみを通過させる。エラー信号の実部はブロック1110において二乗 され、さらにブロック1132において乗数mIIと乗算され、その結果は加算ジ ャンクション1116に結合される。同様に、エラー信号の虚部はブロック11 18において二乗され、さらにブロック1114において乗数mQQと乗算され、 その結果は加算ジャンクション1116に結合される。また、複素エラー信号の 実部と虚部はブロック1134において互いに掛け合わされ、さらにブロック1 112において乗数mIQと乗算され、その結果は加算ジャンクション1116に 結合される。その加算ジャンクション1116からの出力がMh(n)である。 図12に、スカラーインペアメント相関エスティメータの特定実施例を示す。 シーケンス推定プロセッサ1010から得られた既知またはテンタティブ検出信 号値が、チャンネルタップエスティメータ1004からのチャンネルタップ推定 値c(τ)にしてがってフィルタ1232によって濾波されて、推定受信サンプ ルが得られる。加算ジャンクション1202において実際の受信サンプルから推 定受信サンプルを差し引くことによってインペアメントサンプルが得られる。実 部フィルタ1204はインペアメントの実部(同相成分)のみを通過させ、虚部 フィルタ1206はインペアメントサンプルの虚部(直角成分)のみを通過させ る。インペアメントサンプルの同相成分はブロック1220で二乗され、加算ジ ャンクション1228に与えられる。また、メモリ1224に保存されている同 相インペアメントパワー推定値pIIはジャンクション1222においてスケール ファクタλによって測られ(scaled)加算ジャンクション1228に与えられる 。ジャンクション1228からの出力は更新パワー推定値として、メモリ122 4に書込まれる。同様に、インペアメントサンプルの直角成分はブロック121 0で二乗され、加算ジャンクション1212に与えられる。また、メモリ120 8に保存されている直角インペアメントパワー推定値pQQはジャンクション12 14においてスケールファクタにより測られ(scaled)加算ジャンクション12 1 2に与えられる。ジャンクション1212からの出力は更新パワー推定値として 、メモリ1208に書込まれる。最後に、インペアメントサンプルの同相成分お よび直角成分はブロック1250において相互に乗算され、加算ジャンクション 1216に与えられる。また、メモリ1218に保存されている同相/直角相互 相関推定値pIQはジャンクション1230においてスケールファクタλによって 測られ(scaled)、加算ジャンクション1216に与えられる。ジャンクション 1216からの出力は更新相互相関推定値として、メモリ1218に書込まれる 。 パーサーバイバ(Per-Survivor)処理法を利用すれば性能の改善が可能である 。例えば、シーケンス推定プロセッサの各状態に対して1組以上のチャンネルタ ップ推定値およびインペアメント相関推定値を用意する。これにより、信頼でき る仮の検出シンボルを得るために決定を遅らることなく即時的に推定値の更新が できる。 また、セクションB(上述)で論じたすべての方法がここでも使用可能であり 、それにより、スカラーブランチマトリックスプロセッサを用いて干渉リジェク ション行う前にM個の信号からN個の信号を選び出すことができる。 本発明をフラクショナリスペースイコライゼーション(fractionally-spaced equalization)や非アダプティブシナリオに適用する方法も、当業者には理解さ れることと思う。 D.ハイブリッドコンバイニングを使用した実施例の説明 次に述べる本発明の実施例において、複数の信号群に干渉リジェクションを適 用する。その結果として得られた各メトリックは加算前の可能な重み付け後、単 純に相互に合算される。これは複雑さを解消する効果がある。インペアメント相 関測定や信号強度測定等に基づいて、セレクションクライテリアに適応性を与え ることも可能であり、また、選択を固定することもできる。 図13に、図1のプロセッサ107の実施例を示す。ここでは、2個のアンテ ナとファクタ2によるフラクショナリスペースサンプリング(fractionally-spa ced sampling)を採用する。各アンテナについて、2つのシンブルスペースデー タシーケンス(symbol-spaced data sequence)が2つのサンプリング相に対応 して形成される。同期ブロック1302および1304はアンテナaおよび bからオーバーサンプルされた信号流を取り込み、それぞれ2つづつのシンボル スペースサンプル(symbol-spaced sample)流を出力する。アンテナに添字aお よびb、サンプリング相に添字0および1を付けると、4つの受信信号サンプル シーケンスra0(n)、ra1(n)、rb0(n)、rb1(n)が得られる。この 実施例は固定のセレクション基準を使うので、干渉リジェクションは対{ra0( n)、rb0(n)}および対{ra1(n)、rb1(n)}に対して行なわれる。 そして、受信信号サンプル流ra0(n)およびrb0(n)はブランチメトリック プロセッサ1306に与えられる。また、ra0(n)およびrb0(n)に対応す るチャンネルタップ推定値はチャンネルタップエスティメータ1310および1 312で算出され、ブランチメトリックプロセッサ1306に与えられる。ra0 (n)およびrb0(n)に対応するインペアメント相関推定値はインペアメント 相関エスティメータ1314で求められる。 同様に、受信信号サンプル流ra1(n)およびrb1(n)はブランチメトリッ クプロセッサ1308に与えられる。また、ra1(n)およびrb1(n)に対応 するチャンネルタップ推定値はチャンネルタップエスティメータ1316および 1318で算出され、ブランチメトリックプロセッサ1308に与えられる。流 ra1(n)およびrb1(n)に対応するインペアメント相関推定値はインペアメ ント相関エスティメータ1320によって与えられる。 ブランチメトリックプロセッサ1306および1308からのブランチメトリ ックは1322で加算され、合成ブランチメトリックを生成する。この合成ブラ ンチメトリックはシーケンス推定プロセッサ1324に与えられ、そこで送信シ ンボルシーケンスの仮のおよび最終的推定値が得られる。 本発明の理解を容易にするため代表的な実施例について付図と共に説明したが 、本発明は上記実施例に限定するものではなく、当業者による修正が可能である 。そのような修正は全て、ここに開示され、請求された発明の範囲内にあるもの とする。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE, DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,IT,L U,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF ,CG,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE, SN,TD,TG),AP(GH,KE,LS,MW,S D,SZ,UG),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ ,MD,RU,TJ,TM),AL,AM,AT,AU ,AZ,BA,BB,BG,BR,BY,CA,CH, CN,CU,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,G B,GE,HU,IL,IS,JP,KE,KG,KP ,KR,KZ,LC,LK,LR,LS,LT,LU, LV,MD,MG,MK,MN,MW,MX,NO,N Z,PL,PT,RO,RU,SD,SE,SG,SI ,SK,TJ,TM,TR,TT,UA,UG,UZ, VN (72)発明者 オストマン,トマス スウェーデン国 エス―163 61 スパン ガ,ソティンゲプラン 8

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1. 無線通信システムにおける信号フェージングと、タイムディスパーション と、干渉の影響を軽減する方法であって、 (a)少なくとも1個のアンテナで送信シンボルシーケンスを表す無線信号を 受信するステップと、 (b)前記1個のアンテナに対する受信信号サンプルを得るため前記無線信号 を処理するステップと、 (c)チャンネルタップ推定値を得るため前記少なくとも1個のアンテナに対 するチャンネルタップを推定するステップと、 (d)スカラーインペアメント相関性の推定値を得るため受信信号サンプル間 でスカラーインペアメント相関性を推定するステップと、 (e)前記受信信号サンプルと、前記チャンネルタップ推定値と、前記スカラ ーインペアメント相関性の推定値とを用いてスカラーブランチメトリックプロセ ッサによってスカラーブランチメトリックを生成するステップと (f)前記送信シンボルシーケンスを推定するためシーケンス推定アルゴリズ ムに前記スカラーブランチメトリックを採用するステップ とを含む前記方法。 2. 請求項1において、前記生成ステップ(e)は、 (g)仮想シンボルシーケンスを生成するステップと、 (h)前記少なくとも1個のアンテナに対する仮想受信信号サンプルを得るた め前記チャンネルタップ推定値にしたがって前記仮想信号シーケンスを濾波する ステップと、 (i)複素エラー信号を得るため受信信号サンプルから前記仮想受信信号サン プルを差し引くステップと、 (j)ブランチメトリックを得るためインペアメント相関性の前記スカラー推 定値にしたがって前記複素エラー信号を処理するステップ とを含む前記方法。 3. 請求項2において、前記生成するステップ(j)は更に、 (k)前記複素エラー信号から同相成分を抽出し、前記複素エラー信号から直 角成分を抽出するステップと、 (l)前記ブランチメトリックを得るため前記同相成分および前記直角成分を 処理するステップ とを含む前記方法。 4. 請求項1において、前記推定するステップ(d)は、 (g)仮の検出シンボルシーケンスを生成するステップと、 (h)前記少なくとも1個のアンテナに対する推定受信信号サンプルを得るた め前記スカラーチャンネルタップ推定値にしたがって仮の検出シンボルシーケン スを濾波するステップと、 (i)インペアメント信号サンプルを得るため受信信号サンプルから前記推定 受信信号サンプルを差し引くステップと、 (j)スカラーインペアメント相関性の更新推定値を得るためスカラーインペ アメント相関性の前記推定値にしたがって前記インペアメント信号サンプルを処 理するステップ とを含む前記方法。 5. 請求項4において、前記生成するステップ(j)は更に、 (k)前記インペアメント信号サンプルから同相成分を抽出し、前記インペア メント信号サンプルから直角成分を抽出するステップと、 (l)前記スカラー相関性の前記推定更新値を得るため前記同相成分および前 記直角成分を処理するステップ とを含む前記方法。 6. 無線通信システムにおける信号フェージングと、タイムディスパーション と、干渉の影響を軽減する装置であって 少なくとも1個のアンテナで送信シンボルシーケンスを表す無線信号を受信す る手段と、 前記1個のアンテナに対する受信信号サンプルを得るため前記無線信号を処理 する手段と、 チャンネルタップ推定値を得るため前記少なくとも1個のアンテナに対するチ ャンネルタップを推定する手段と、 スカラーインペアメント相関性の推定値を得るため受信信号サンプル間でスカ ラーインペアメント相関性を推定する手段と、 前記受信信号サンプルと、前記チャンネルタップ推定値と、前記スカラーイン ペアメント相関性の推定値とを用いてスカラーブランチメトリックプロセッサに よってスカラーブランチメトリックを生成する手段と、 前記送信シンボルシーケンスを推定するためシーケンス推定アルゴリズムに前 記スカラーブランチメトリックを採用する手段 とを有する前記装置。 7. 請求項6において、前記スカラーブランチメトリック生成手段は、 仮想シンボルシーケンスを生成する手段と、 前記少なくとも1個のアンテナに対する仮想受信信号サンプルを得るため前記 チャンネルタップ推定値にしたがって前記仮想信号シーケンスを濾波する手段と 、 複素エラー信号を得るため受信信号サンプルから前記仮想受信信号サンプルを 差し引く手段と、 ブランチメトリックを得るためインペアメント相関性の前記スカラー推定値に したがって前記複素エラー信号を処理する手段 とを含む前記装置。 8. 請求項7において、前記複素エラー信号処理手段は、更に、 前記複素エラー信号から同相成分を抽出し、前記複素エラー信号から直角成分 を抽出する手段と、 前記ブランチメトリックを得るため前記同相成分および前記直角成分を処理す る手段 とを含む前記方法。 9. 請求項6において、前記スカラーインペアメント相関性推定手段は、 仮の検出シンボルシーケンスを生成する手段と、 前記少なくとも1個のアンテナに対する推定受信信号サンプルを得るため前記 スカラーチャンネルタップ推定値にしたがって仮の検出シンボルシーケンスを濾 波する手段と、 インペアメント信号サンプルを得るため受信信号サンプルから前記推定受信信 号サンプルを差し引く手段と、 スカラーインペアメント相関性の更新推定値を得るためスカラーインペアメン ト相関性の前記推定値にしたがって前記インペアメント信号サンプルを処理する 手段 とを含む前記方法。 10.請求項9において、前記インペアメント信号サンプル処理手段は更に、 前記インペアメント信号サンプルから同相成分を抽出し、前記インペアメント 信号サンプルから直角成分を抽出する手段と、 前記スカラー相関性の前記推定更新値を得るため前記同相成分および前記直角 成分を処理する手段 とを含む前記方法。 11.送信信号シーケンスの劣化を軽減する方法において、 (a)前記送信信号シーケンスを表すM個の無線信号を受信するステップと、 (b)1個以上のセレクション基準に基づいて前記M個の無線信号からN個( N≦M)の信号を選択するステップと、 (c)前記送信信号シーケンスの推定値を得るため前記N個の信号を処理する ステップ とを含む前記方法。 12.請求項11において、ステップ(a)は更に、 (d)M個の共通位相アンテナエレメントで前記M個の無線信号を受信するス テップ (e)固定ビーム形成プロセッサを用いて前記M個の無線信号を処理するステ ップ とを含む前記方法。 13.請求項12において、前記M個のアンテナエレメントが2つが直交する偏 波の各々から少なくとも1個のエレメントを含む前記方法。 14.請求項11において、ステップ(a)は更に、 (d)複数のアンテナエレメント群を形成するM個のアンテナエレメントから 前記M個の無線信号を受信するステップと、 (e)各ビーム形成プロセッサが前記アンテナエレメント群の1つに関連して いる複数のビーム形成プロセッサを用いて前記M個の無線信号を処理するステッ プ とを含む前記方法。 15.請求項14において、第1偏波のアンテナエレメントの集合が第1群を形 成し、第2偏波のアンテナエレメントの集合が第2群を形成し、前記第1偏波お よび第2偏波が直交関係にある前記方法。 16.請求項14において、空間的関係を持つアンテナエレメントの第1集合が 第1群を形成し、空間的関係を持つアンテナエレメントの第2集合が第2群を形 成する前記方法。 17.請求項11において、ステップ(a)は更に、 (d)少なくとも1個のセクタアンテナから前記M個の無線信号を受信するス テップ を含む前記方法。 18.請求項11において、前記基準は、瞬間信号パワー、平均信号パワー、所 望信号方向に対するビーム中心方向、同期語から評価した信号品質の内、1個以 上である前記方法。 19.請求項11において、前記ステップ(b)は、第1偏波を有する少なくと も1つの信号と、第2偏波を有する少なくとも1つの信号を選択するようにされ 、前記第1偏波および第2偏波が直交関係にある前記方法。 20.請求項11において、前記ステップ(c)は更に、 (d)前記セレクションプロセッサから前記N個の信号を受信するステップ (e)N個のアンテナに対する受信信号サンプルを得るため前記N個の信号を 処理するステップ (f)チャンネルタップ推定値を得るため前記N個のアンテナに対するチャン ネルタップを推定するステップ (g)インペアメント相関性の推定値を得るため前記受信信号間のインペアメ ント相関性を推定するステップ (h)前記受信信号サンプルと、前記チャンネルタップ推定値と、インペアメ ント相関性の前記推定値とを用いてブランチメトリックプロセッサによってブラ ンチメトリックを生成するステップ (i)前記送信シンボルシーケンスを推定するためシーケンス推定アルゴリズ ムに前記スカラーブランチメトリックを採用するステップ が前記ステップ(c)に含まれる前記方法。 21.請求項11において、前記ステップ(c)は更に、 (d)前記セレクションプロセッサから前記N個の信号を受信するステップ (e)N個のアンテナに対する受信信号サンプルを得るため前記N個の信号を 処理するステップ (c)チャンネルタップ推定値を得るため前記N個のアンテナに対するチャン ネルタップを推定するステップ (d)スカラーインペアメント相関性の推定値を得るため受信信号間でスカラ ーインペアメント相関性を推定するステップ (e)前記受信信号サンプルと、前記チャンネルタップ推定値と、スカラーイ ンペアメント相関性の前記推定値とを用いてスカラーブランチメトリックプロセ ッサによってスカラーブランチメトリックを生成するステップ (f)前記送信シンボルシーケンスを推定するためシーケンス推定アルゴリズ ムに前記スカラーブランチメトリックを採用するステップ が前記ステップ(c)に含まれる前記方法。 22.送信信号シーケンスの劣化を軽減する装置において、 (a)前記送信信号シーケンスを表すM個の無線信号を受信する手段 (b)1個以上のセレクション基準に基づいて前記M個の無線信号からN個( N≦M)の信号をセレクションプロセッサを用いて選択する手段 (c)前記送信信号シーケンスの推定値を得るため前記N個の信号を処理する 手段 を含む前記装置。 23.請求項22において、前記受信する手段は更に、 M個の共通位相アンテナエレメントから前記M個の無線信号を受信する手段と 、 固定ビーム形成プロセッサを用いて前記M個の無線信号を処理する手段 とを含む前記装置。 24.請求項23において、前記M個のアンテナエレメントが2つの直交する偏 波の各々から少なくとも1個のエレメントを含む前記装置。 25.請求項22において、前記受信する手段は更に、 対応するM個の信号を受信するため複数のアンテナエレメント群を形成するM 個のアンテナエレメントと、 各々が前記アンテナ群の1つに関連した複数のビーム形成プロセッサ とを含む前記装置。 26.請求項25において、第1偏波を有するアンテナエレメントの集合が第1 群を形成し、第2偏波を有するアンテナエレメントの集合が第2群を形成し、前 記第1偏波および第2偏波が直交関係にある前記装置。 27.請求項25において、空間的関係を持つアンテナエレメントの第1集合が 第1群を形成し、空間的関係を持つアンテナエレメントの第2集合が第2群を形 成する前記装置。 28.請求項22において、前記受信手段は更に、少なくとも1個のセクタアン テナから前記M個の無線信号を受信する手段を含む前記装置。 29.請求項22において、前記セレクション基準は、瞬間信号パワー、平均信 号パワー、所望信号方向に対するビーム中心方向、同期語から評価した信号品質 の内、1個以上である前記装置。 30.請求項22において、前記選択する手段は、第1偏波を有する少なくとも 1つの信号と、第2偏波を有する少なくとも1つの信号とを選択するようにされ 、前記第1偏波および第2偏波が直交関係にある前記装置。 31.請求項22において、前記処理手段は更に、 前記セレクションプロセッサから前記N個の信号を受信する手段と、 N個のアンテナに対する受信信号サンプルを得るため前記N個の信号を処理す る手段と、 チャンネルタップ推定値を得るため前記N個のアンテナに対するチャンネルタ ップを推定する手段と、 インペアメント相関性の推定値を得るため前記受信信号間のインペアメント相 関性を推定する手段と、 前記受信信号サンプルと、前記チャンネルタップ推定値と、インペアメント相 関性の前記推定値とを用いてブランチメトリックプロセッサによってブランチメ トリックを生成する手段と、 前記送信シンボルシーケンスを推定するためシーケンス推定アルゴリズムに前 記スカラーブランチメトリックを採用する手段 とを含む前記装置。 32.請求項22において、前記処理する手段は更に、 前記セレクションプロセッサから前記N個の信号を受信する手段と、 N個のアンテナに対する受信信号サンプルを得るため前記N個の信号を処理す る手段と、 チャンネルタップ推定値を得るため前記N個のアンテナに対するチャンネルタ ップを推定する手段と、 スカラーインペアメント相関性の推定値を得るため受信信号間でスカラーイン ペアメント相関性を推定する手段と、 前記受信信号サンプルと、前記チャンネルタップ推定値と、スカラーインペアメ ント相関性の前記推定値とを用いてスカラーブランチメトリックプロセッサによ ってスカラーブランチメトリックを生成する手段と、 前記送信シンボルシーケンスを推定するためシーケンス推定アルゴリズムに前記 スカラーブランチメトリックを採用する手段 とを含む前記装置。 33.送信信号シーケンスの劣化を軽減する方法において、 (a)第1偏波を有する少なくとも1個のエレメントと第2偏波を有する少な くとも1個の他のエレメントを持つ対応するM個のアンテナエレメントから前記 送信信号シーケンスを表すM個の無線信号を受信するステップ (b)1個以上のセレクション基準に基づいて前記M個の無線信号からN個( N≦M)の信号をセレクションプロセッサを用いて選択するステップ (c)前記送信信号シーケンスの推定値を得るため前記N個の信号を処理する ステップ を含む前記方法。 34.請求項33において、前記の第1偏波および第2偏波が互いに直交関係に ある前記方法。 35.請求項34において、前記直交関係にある第1偏波および第2偏波がi) それぞれ、水平偏波および垂直偏波、またはii)それぞれ、プラスマイナス45 度偏波、またはiii)それぞれ、左右円偏波である前記方法。 36.送信信号シーケンスの劣化を軽減する装置において、 (a)第1偏波を有する少なくとも1つのエレメントと、第2偏波を有する少 なくとも1つの他のエレメントとを含み、前記送信信号シーケンス表わすM個の 無線信号を受信するM個のアンテナエレメントと、 (b)1個以上のセレクション基準に基づいて前記M個の無線信号からN個( N≦M)の信号をセレクションプロセッサを用いて選択するセレクタと、 (c)前記送信信号シーケンスの推定値を得るため前記N個の信号を処理する 処理ロジック とを含む装置。 37.請求項36において、前記の第1偏波および第2偏波が互いに直交関係に ある前記装置。 38.請求項37において、前記直交関係にある第1偏波および第2偏波はi) それぞれ、水平偏波および垂直偏波、またはii)それぞれ、プラスマイナス45 度偏波、またはiii)それぞれ、左右円偏波である前記装置。 39.無線通信システムにおける信号フェージングと、タイムディスパーション と、干渉の影響を軽減する方法であって (a)送信シンボルシーケンスを表す信号をM個のアンテナエレメントで受信 するステップと、 (b)前記M個の各アンテナエレメントの各々に対する受信信号サンプルを得 るため前記信号を処理するステップと、 (c)チャンネルタップ推定値を得るため前記M個のアンテナエレメントに対 するチャンネルタップを推定するステップと、 (d)インペアメント相関性の推定値を得るため前記受信信号間のインペアメ ント相関性を推定するステップと、 (e)前記受信信号サンプルと、前記チャンネルタップ推定値と、インペアメ ント相関性の前記推定値とを用いてブランチメトリックプロセッサによってブラ ンチメトリックを生成するステップと、 (f)前記送信シンボルシーケンスを推定するためシーケンス推定アルゴリズ ムに前記ブランチメトリックを採用するステップ とを含み、前記M個のアンテナエレメントに少なくとも1個の第1偏波のエレメ ントと少なくとも1個の第2偏波のエレメントを含む前記方法。 40.請求項39において、前記処理ステップ(b)は、少なくとも1個の固定 ビーム形成プロセッサを用いて前記無線信号を処理するステップを含む前記方法 。 41.無線通信システムにおける信号フェージングと、タイムディスパーション と、干渉の影響を軽減する装置であって 送信シンボルシーケンスを表す信号を受信するM個のアンテナエレメントと、 前記M個の各アンテナエレメントに対する受信信号サンプルを得るため前記信 号を処理する処理ロジックと、 チャンネルタップ推定値を得るため前記M個のアンテナエレメントに対するチ ャンネルタップを推定する第1のエスティメータと、 インペアメント相関性の推定値を得るため前記受信信号間のインペアメント相 関性を推定する第2のエスティメータと、 前記受信信号サンプルと、前記チャンネルタップ推定値と、インペアメント相 関性の前記推定値とからブランチメトリックを生成するブランチメトリックプロ セッサと、 前記送信シンボルシーケンスを推定するためシーケンス推定アルゴリズムに前 記ブランチメトリックを採用するロジック とを含み、前記M個のアンテナエレメントは、少なくとも、第1偏波を生成する 第1のエレメントと第2偏波を生成する第2のエレメントを含む前記装置。 42.請求項41において、前記処理ロジックは少なくとも1個の固定ビーム成 形プロセッサを採用する前記装置。 43.ディジタルシンボルシーケンス送信用ディジタル通信システムにおいて、 無線通信システムに生じる信号フェージングと、タイムディスパーションと、干 渉の影響を軽減する方法であって、 (a)M個の無線信号を受信するステップと、 (b)セレクションプロセッサを用いて無線信号群を選び出すステップと、 (c)ブランチメトリックを得るため各無線信号群を処理するステップと、 (d)合成ブランチメトリックを得るため異なる信号群からの前記ブランチメ トリックを加算するステップ (e)前記送信シンボルシーケンスを推定するためシーケンス推定アルゴリズ ムに前記合成ブランチメトリックを採用するステップ を含む前記方法。 44.請求項43において、前記処理ステップ(c)が前記各無線信号群に対し て適用され、さらに、前記各無線信号群のために (f)前記セレクションプロセッサから無線信号群を受信するステップと、 (g)受信信号サンプルを得るため前記信号群を処理するステップと、 (h)チャンネルタップ推定値を得るため前記信号群に対するチャンネルタッ プを推定するステップと、 (i)インペアメント相関性の推定値を得るため信号群内における信号間のイ ンペアメント相関性を推定するステップと、 (j)前記受信信号サンプルと、前記チャンネルタップ推定値と、インペアメ ント相関性の前記推定値とを用いてブランチメトリックプロセッサによってブラ ンチメトリックを生成するステップ とを含む前記方法。 45.無線通信システムに生じる信号フェージングと、タイムディスパーション と、干渉の影響を軽減する装置であって、 送信シンボルシーケンスを表すM個の無線信号を受信する手段と、 セレクションプロセッサを用いて無線信号群を選び出す手段と、 ブランチメトリックを得るため各無線信号群をそれぞれ処理する複数の処理手 段と、 複素ブランチメトリックを得るため異なる信号群からの前記ブランチメトリッ クを加算する手段と、 前記送信シンボルシーケンスを推定するためシーケンス推定アルゴリズムに前 記合成ブランチメトリックを適用する手段 を含む前記装置。 46.請求項45において、前記複数の処理手段の各々は、 受信信号サンプルを得るため前記信号群を受信する手段と、 受信信号サンプルを得るため前記信号群を処理する手段と、 チャンネルタップ推定値を得るため前記信号群に対するチャンネルタップを推 定する手段と、 インペアメント相関性の推定値を得るため信号群内における信号間のインペア メント相関性を推定する手段と、 前記受信信号サンプルと、前記チャンネルタップ推定値と、インペアメント相 関性の前記推定値とを用いてブランチメトリックプロセッサによってブランチメ トリックを生成する手段 とを含む前記装置。
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