JP2002084216A - アレーアンテナ無線通信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】アレーアンテナを用いた受信装置のベースバン
ド処理部における高速ビーム形成のための回路構成、及
び、これを実現するためのサーチャの回路構成を提供す
る。 【解決手段】アレーアンテナ２１からそれぞれ受信され
た信号は、サーチャ２０において、各アンテナからの信
号毎に相関処理され、複素相関値が算出される。アンテ
ナ合成パスタイミング検出部２２では、各アンテナから
の複素相関値を電力値に変換し、平均化して合成し、パ
スサーチを行う。この結果は、アダプティブアレー受信
部２４に入力され、逆拡散処理に使用される。また、ア
ンテナ間相関推定部２３では、複数アンテナからの複素
相関値間の相関値（位相差）を検出し、これをビームフ
ォーマのウェイトに変換して、ウェイト更新部に初期ウ
ェイトとして与える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アレーアンテナを
用いた無線通信装置のベースバンド信号処理の構成に関
する。

【０００２】

【従来の技術】次世代移動通信システムとして、ＤＳ−
ＣＤＭＡ技術を用いたデジタルセルラ無線通信システム
の開発が進められている。ＣＤＭＡ方式は、符号により
チャネルを割り当てて同時に通信を行う方式であるが、
同時に通話を行っている他チャネルからの信号が干渉と
なり、結果として同時通話可能なチャネル数（チャネル
容量）が制限される。このため干渉抑制技術の適用がチ
ャネル容量増加に有効である。

【０００３】アダプティブアレーアンテナは、希望ユー
ザへのビーム形成（アレーアンテナからの電波の送信強
度が方向によって異なることから、最も強度の大きい方
向にビームが形成されているという。同様に電波を受信
する場合も、最も電波の受信感度の良い方向をビームが
形成されているという）、大きな干渉源となるユーザへ
のヌル点形成（アレーアンテナから送信される電波の強
度が０になる方向をヌル点という。同様に、電波を受信
する際にも受信感度が０である方向をヌル点という）を
環境に応じて適応的に行う技術であり、チャネル容量増
加を可能とする技術である。すなわち、希望ユーザの方
向にビームを形成し、大きな干渉源となるユーザへヌル
点を向けることによって希望ユーザからは感度よく電波
を受信し、大きな干渉源からは電波を全く受信しないよ
うにすることができる。このようにして干渉量を減らす
ことにより、チャネル容量を増やすことが出来る。

【０００４】図１０は、従来のＤＳ−ＣＤＭＡアレーア
ンテナ受信装置ベースバンド信号処理部の構成を示す。
アダプティブアレー受信部１０は、マルチパス信号をＲ
ＡＫＥ受信するために複数のフィンガ１１から構成さ
れ、各フィンガ１１は逆拡散部１２、ビームフォーマ１
３、同期検波部１４を有し、各パスの受信信号処理を行
う。各フィンガ１１で復調された出力信号を同相合成す
ることでＲＡＫＥ受信を行っている。また、受信環境に
応じて適応的にビーム形成を行うための適応アルゴリズ
ムを用いたウェイト更新部１５を有する。このウェイト
更新部１５のウェイト更新アルゴリズムは公知であるの
で、詳細な説明は省略する。この公知のウェイト更新ア
ルゴリズムによれば、ビームを所望の方向に向ける他
に、ヌル点を干渉電力の大きい他のユーザの方向に向け
て、干渉量を削減することが出来る。ビームフォーマ１
３は、各アンテナからの信号に複素数で表されるウェイ
トを乗算することにより、受信信号あるいは送信信号の
相対位相を調整して、アレーアンテナから送信される電
波の送信／受信強度の強い方向（ビームが形成される方
向）を変化させるものである。ウェイト更新部１５は、
ビームフォーマ１３が形成するビームの方向を最適化す
るために、ビームフォーマ１３が使用するウェイトの値
を更新してビームフォーマ１３に与えるものである。

【０００５】サーチャ１６でのパス検出には、１つのア
ンテナの受信信号が用いられている。サーチャ１６での
処理は、マッチドフィルタ（ＭＦ）を用いて相関処理
（逆拡散処理に相当）を行い、得られた複素相関値をフ
ェージングによる位相回転が少ない期間で同相加算する
ことでＳＮＲ（信号対雑音比）の改善を図った後、電力
に変換して電力加算することでフェージングによるパス
レベル変動を平均化した遅延プロファイルを取得する。
この平均化は、異なる時間に測定されたパス検出窓を重
ね合わせて換算するものである。このときのパス検出窓
幅はＭＦのタップ長となる。取得した遅延プロファイル
を基に、レベルの大きなパスをサーチすることでパスタ
イミング検出を行っている。

【０００６】サーチャ１６で検出した複数のパスタイミ
ング情報は、アダプティブアレー受信部１０に送られ、
各フィンガ１１の逆拡散タイミングとして用いられる。
フィンガ１１で逆拡散信号が得られた後、ウェイト更新
部１５は動作を開始する。従って、ウェイトの収束には
フィンガ割当て後、しばらく時間が必要となる。また、
ビーム形成で得られた利得分の送信電力を下げようとす
ると、ＳＮＲ低下により安定したパス検出が行われなく
なるおそれがある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ＤＳ−ＣＤＭＡを用い
た移動通信システムでは、多元接続を行っている他ユー
ザからの干渉量により通信品質（デジタル通信時の平均
ビット誤り率）が劣化し、所要品質を満たす多元接続ユ
ーザ数としてシステム容量が決定される。特に移動通信
環境のＣＤＭＡ通信方式では、１つの基地局と通信を行
う多数のユーザとの基地局間距離の違いにより、システ
ム容量が低下してしまう。この問題を解決するため、基
地局において全ユーザの受信電力が等しくなるように送
信電力を制御することで、システム容量の増加が可能で
あり、ＣＤＭＡ移動通信において送信電力制御は必要不
可欠な技術である。

【０００８】さて、送信電力制御を行うＤＳ−ＣＤＭＡ
システムにアレーアンテナを適用すると、ビームフォー
ミング及びＲＡＫＥ合成後のＳＩＲ（信号対干渉電力
比）を一定とするように送信電力制御が行われる。この
ため複数のアンテナを使用するアレーアンテナにおいて
は、アンテナ１素子当たりの電波の受信強度が小さくな
り、従って、アンテナ１素子当たりのＳＮＲ（信号対雑
音比）は低下し、アンテナ１素子のみを用いたパスサー
チでは、パス検出精度が劣化してしまう。すなわち、従
来技術のように、複数のアンテナの内、１つのアンテナ
からの信号を使用してパスサーチを行っていたのでは、
アンテナが一本の場合よりＳＮＲが悪い状態で処理を行
わなくてはならない。パス検出精度が低下し、複数のパ
スを受信できなくなると、ビームフォーミング及びＲＡ
ＫＥ合成による効果が少なくなるため、送信電力を増加
することになってしまい、チャネル容量の増加を目的に
アレーアンテナを適用したにもかかわらず、適用効果が
上がらないという結果になってしまう。従って、アレー
アンテナ適用時にアンテナ１素子当たりのＳＮＲ低下が
起こっても、十分な精度でのパス検出が可能な方式は、
受信信号処理部の安定動作のために望ましく、アレーア
ンテナ適用時に確実なシステム容量増加のためには不可
欠である。

【０００９】また、アレーアンテナ受信信号処理部に用
いられているＬＭＳ（最小二乗誤差）法などのウェイト
更新アルゴリズムでは、ビーム形成までに数十フレーム
程度の時間が必要であり、送られてくるデータ伝送の継
続時間がそれ以下の場合にはアレーアンテナ化の効果は
望めない。またデータをダウンロードするような場合、
端末から基地局に対する上り信号の送信時間は短く、下
り信号の送信時間は長くなることが予想される。その
際、下りビームの形成が十分でないため、大きな電力で
送信を行うことになり、システム容量の観点から望まし
くない。従って、端末から短時間の送信信号に対しても
高速にビーム形成可能な方法が望まれる。

【００１０】本発明の課題は、アレーアンテナを用いた
受信装置のベースバンド処理部における高速ビーム形成
のための回路構成、及び、これを実現するためのサーチ
ャの回路構成を提供することにより、アレーアンテナ適
用時のパス検出特性の改善、パケット伝送の増加及びデ
ータのダウンロードなどにおいて、高速ビーム形成を行
うことで、システムの安定動作を実現し、システム容量
改善を図ることである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明のアレーアンテナ
無線通信装置は、複数のアンテナからなるアレーアンテ
ナと、該複数のアンテナの一部あるいは全てから信号を
受信し、受信信号のパスタイミングを検出するサーチャ
手段と、該サーチャ手段で得られたパスタイミングに基
づいて、アンテナから受信した信号の逆拡散を行う信号
処理手段とを備えることを特徴とする。

【００１２】本発明によれば、従来アレーアンテナの１
本のみを用いてパスタイミングを検出していたのに比
べ、送信電力制御による１本のアンテナ当たりのＳＮＲ
の低下によるパスタイミングの検出精度の劣化を防止す
ることが出来る。

【００１３】また、アレーアンテナのそれぞれのアンテ
ナからの信号の相関値をとり、更に、アンテナ間の相関
値の相関を取ることにより、ユーザからの電波の到来方
向を推定することが出来るとともに、この情報を基にし
てビームフォーマに設定するウェイトの初期値を与える
ことによって、ビーム形成を迅速に行うことが出来る。
このように、迅速にビーム形成を行うことによって、ユ
ーザからの受信信号の品質やユーザに送る送信信号の品
質を高品質に保つことが出来る。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施形態の原理
的説明図である。本発明の実施形態のサーチャ２０に
は、複数のアンテナからなるアレーアンテナ２１の全て
の信号が入力される。

【００１５】サーチャ２０では、アンテナ毎に逆拡散の
ための相関処理を行った後、アンテナ合成パスタイミン
グ検出部２２と並列に設けられたアンテナ間相関推定部
２３に入力される。アンテナ合成パスタイミング検出部
２２では、各アンテナの相関処理後の複素相関値信号を
電力に変換後、合成することで、低ＳＮＲでも高精度な
パスタイミング検出を実現する。また、アンテナ間相関
推定部２３では、相関処理後の各アンテナの複素相関値
信号を用いてアンテナ間相関値を推定する。

【００１６】アレーアンテナ受信信号処理部２４とサー
チャ２０間のインターフェースは、パスタイミング信号
に加えてアンテナ間相関値に相当する信号を設けてお
く。アダプティブアレー受信部２４では、サーチャ２０
から得たアンテナ間相関推定値をウェイト更新部の初期
値として設定する。

【００１７】図２は、本発明のアレーアンテナ受信機構
成の一実施形態を示す図である。アレーアンテナ２１の
各アンテナで受信された無線周波数の信号は、周波数変
換部でベースバンド信号に変換された後、Ａ／Ｄ変換器
により離散・量子化されデジタルベースバンド信号に変
換される（不図示）。

【００１８】デジタルベースバンド信号は、ビームフォ
ーミング・復調処理を行うアダプティブアレー受信部２
４とパスサーチを行うサーチャ２０に入力される。本発
明の実施形態のサーチャ２０では、アレーアンテナ２１
の複数アンテナの信号が入力される。アレーアンテナ２
１の信号は、アンテナ毎に逆拡散処理のための相関処理
を受けて複素相関値信号となって、アンテナ合成パスタ
イミング検出部２２とアンテナ間相関推定部２３に入力
される。

【００１９】アンテナ合成パスタイミング検出部２２で
は、各アンテナからの複素相関値信号を電力変換器２５
で電力に変換した後、合成器２６で合成する。これは、
パスの存在する時刻ではアンテナ間でほぼ同レベルの大
きな信号が得られているが、パスの存在しない時刻では
雑音であるためランダムでレベルの小さな信号を合成す
ることになり、信号成分がアンテナ数倍されるのに対
し、雑音はアンテナ数倍されることはなく平均化され、
従って、合成後の信号に対する雑音の分布は、合成前に
対して抑圧されたものとなる。

【００２０】アンテナ間の複素相関値を合成した信号
は、平均化部２７において、所定時間分の電力値を積算
して時間平均を行い、各パスのフェージングによる変動
の平均化処理を行って遅延プロファイルを遅延プロファ
イル部２８に格納する。そして、この遅延プロファイル
を用いて、パス検出部２９においてパス検出を行うこと
でパス検出特性を改善することができる。

【００２１】アンテナ間相関推定部２３では、アレーア
ンテナ間の相関値をアンテナ間相関部３０において推定
し、平均化部３１において時間平均を行うことによりフ
ェージングによるパスのレベル変動を補償し、推定精度
向上を行っている。平均化処理の出力では、遅延プロフ
ァイルの各タイミングに対応するアンテナ間相関値が得
られている。

【００２２】アダプティブアレー受信部２４では、検出
したパスタイミングの信号を、対応するタイミングのア
ンテナ間相関値から得られるウェイトを用いて、ビーム
フォーミングした信号により復調処理を行う。

【００２３】図３は、本発明の実施形態のより詳細な構
成例を示した図である。図４は、アレーアンテナの構成
とアンテナ間相関について説明する図である。本実施形
態のサーチャ２０のアンテナ間合成パスタイミング検出
部２２の構成は、図２と同様であるため説明は省略す
る。

【００２４】本実施形態において、アンテナ構成は図４
に示すような等間隔直線アレーアンテナであるとする。
このとき隣り合うアンテナ間の位相差は全てωである。
従って、サーチャ２０のアンテナ間相関推定部２３で
は、アンテナ間相関部３０で、複素の相関処理出力（複
素の相関値、すなわち、Ｉ信号とＱ信号のそれぞれにつ
いて求められた相関値を１組の複素数としてあつかった
もの）を隣り合うアンテナ間で乗算（ただし基準側信号
は複素共役とする）を行った後、合成する。このような
演算を行うことにより、等間隔直線アレー構成では、全
ての乗算結果の位相部分がωとなるべきであるため、合
成により雑音成分は平均化され、正しいアンテナ間相関
値を示す複素値は加算されるため雑音抑圧効果が得られ
る。

【００２５】また、平均化部３１において時間平均を行
うことにより、フェージングによるレベル変動を含めた
平均化効果によりアンテナ間相関の推定精度向上を図
る。平均化部３１の時間平均は、パス検出窓に対し繰り
返し測定した結果を加算するもので、すなわち、複数の
異なる時間に検出されたアンテナ相関値が含まれるパス
検出窓を重ね合わせて加算するものである。なお、この
平均化部３１は、連続通信のように長時間にわたって信
号が送られて来るような場合には、時間平均を行うが、
パケット通信のように、データがバースト的に送信され
る場合には、時間平均を行う時間的余裕がないので、平
均化処理は行わない。このようにして得られたアンテナ
間相関推定値は、パス毎に平均電力が異なる信号を処理
するため大きなダイナミックスレンジが必要となる。し
かしながら、本アンテナ間相関推定部２３で推定した信
号は、ビームフォーマのウェイトとして用いることを主
たる目的としている。すなわち、各ウェイトの振幅が１
／（アンテナ素子数）であれば、ビームフォーマの出力
で得られる信号はアレーアンテナ２１を用いない（一本
のアンテナを用いる）ときと等しいダイナミックレンジ
となる。また、直線アレーアンテナであるため、隣り合
うアンテナでのウェイトの位相項の差は等しい。すなわ
ち、推定したアンテナ間相関値から隣り合うアンテナ間
の位相差が分かれば、全てのアンテナウェイトを求める
ことができる。従って、本実施形態では、アンテナ間相
関推定部２３では、位相項抽出部３３においてアンテナ
間相関値から位相項抽出処理を行っている。具体的な位
相項抽出処理については、特願２０００−１８１２９２
号明細書を参照されたい。

【００２６】パス検出部２９では、遅延プロファイル部
２８に格納されている遅延プロファイルをもとにパス検
出閾値を上回ったパスタイミングの検出を行う。検出パ
ス情報転送部３５では、検出されたパスのタイミングパ
ルスを送出する。その際、最大パスのアンテナ間相関推
定値の位相項も転送する。アダプティブアレー受信部２
４では、受信したパルスタイミングで逆拡散を開始す
る。また、同時に受信したアンテナ間相関の位相項情報
（例えば、図４の位相回転量ω）は、演算またはテーブ
ルを用いてウェイト情報に変換し（例えば、ωを用いて
ｅｘｐ（ｊｎω）を求める。ここで、ｊは虚数単位、ｎ
はアンテナ番号を示す整数）、当該フィンガのビーム形
成のためのウェイトとして用いる。なお、ここでは、ア
ダプティブアレー受信部２４にサーチャ２０から送るア
ンテナ間相関推定値として、位相回転量を送信し、ウェ
イト変換部４２においてウェイトに変換しているが、ウ
ェイトそのものをサーチャ２０で算出して、ウェイト更
新部４１に直接入力するようにしても良い。

【００２７】このように、本実施形態においては、ビー
ムフォーマの初期ウェイトとして、サーチャ２０で求め
られた、アンテナ間相関推定値を用いているので、所望
のユーザのいると思われる概略の方向にビーム形成をい
きなり行うことが出来る。その後、ウェイト更新部４１
が公知のアルゴリズムを用いて、ウェイトを更新し、正
しい方向にビーム形成を行うので、従来のように、全く
所望のユーザのいる方向と関係ないウェイト初期値から
ウェイトを更新するより、より速く、ウェイト更新の収
束を達成することが出来る。

【００２８】図５は、図３の実施形態の構成の変形例を
示す図である。なお、図５において、図３と同じ構成要
素には同じ参照符号を付する。図５の実施形態において
は、各フィンガ４０のそれぞれにウェイト更新部４１及
びウェイト変換部４２が設けられている。図３の実施形
態の場合には、全てのフィンガに共通にウェイト更新部
とウェイト変換部が設けられていたため、同一チャネル
については、異なるパスからの信号でも同じウェイトを
使って、１つのビームの形成をおこなっていた。しか
し、実際には、パスが異なるとアレーアンテナ２１に入
力する電波の入力方向が異なると考えられるので、本実
施形態では、各パスに対応する各フィンガ４０にそれぞ
れ異なったウェイトを設定するようにしている。このよ
うにすることによって、同一チャネルであってもそれぞ
れのパスに対して、独立にビーム形成を行い、所望のユ
ーザからの電波を感度よく受信し、その他のユーザから
の電波の受信感度を低く、あるいは、０とすることによ
り受信感度をより向上することが出来る。

【００２９】サーチャ２０においては、アレーアンテナ
２１からそれぞれ送られてきた信号を基に、それぞれの
アンテナに対し相関処理を行い、複素の相関値を生成す
る。複素の相関値は、一方は、アンテナ合成パスタイミ
ング検出部２２に入力され、他方はアンテナ間相関推定
部に入力される。そして、前述したように、アンテナ合
成パスタイミング検出部２２では、複素の相関値の電力
値を取り、各アンテナに対応する相関値の電力値を加算
し、平均化して、遅延プロファイルを求める。そして、
求められた遅延プロファイルを基に、所定の閾値以上の
相関電力値を求めて、パス検出を行う。この結果は、検
出パス情報転送部３５に入力される。

【００３０】また、アンテナ間相関推定部２３では、各
アンテナからの複素の相関値間で、相関を取るために、
あるアンテナの相関値と、隣の、基準となるアンテナの
相関値の複素共役とを乗算し、アンテナ間相関値を得
る。これを加算して、平均化し、アンテナ間相関値とし
て、アンテナ間相関値部３２に格納する。従って、アン
テナ間相関値部３２に格納される値は、複素相関値の相
関値であるため、複素値となっている。位相項抽出部３
３は、アンテナ間相関値部３２内のアンテナ間相関値か
ら位相項を取り出し、検出パス情報転送部３５に転送す
る。検出パス情報転送部３５では、パス検出部２９がパ
スを検出したタイミングに合わせて、位相項抽出部３３
で抽出された位相項をウェイト変換部４２に送出する。
このようにすることによって、パスが存在するタイミン
グに合致する位相項のみを対応するパスに対するアンテ
ナ間位相差としてウェイト変換部４２に送ることが出来
る。

【００３１】以下に、一般的なパス検出方法について述
べる。ここでの説明は、本発明の実施形態のアンテナ合
成パスタイミング検出部にもそのまま適用できる。図６
は、遅延プロファイルの例を示す図である。

【００３２】横軸はサンプルで簡単のため１２８サンプ
ルとし、縦軸は各サンプルのレベルを示している。実際
の回路では、メモリのアドレスに各サンプルを対応さ
せ、データとして各サンプルのレベルが格納されること
になる。

【００３３】パス検出部２９では、遅延プロファイルの
各サンプルのレベルが閾値を上回ったものをパスとして
検出する。ここで、検出したパス数が割り当てるフィン
ガ数よりも多い時には、全ての検出パスにフィンガを割
り当てることは出来ない。そこで、検出したパスの大小
を比較し、レベルの大きな順に並べ替えを行い、レベル
の大きなパスから順にフィンガを割り当てることで、フ
ィンガ数の不足による受信特性劣化を抑えることができ
る。図６では、４フィンガを割り当てるときを示してい
る。今、閾値を上回る６パスを検出したとすると、大小
比較を行って、大きい順に４つのパスを見つけだして、
フィンガを割り当てることになる。

【００３４】検出パス情報転送部３５では、検出したフ
ィンガ数分、あるいは、それ以下のパスについて、パス
の時刻に同期したタイミングパルスを送出する。各フィ
ンガでは、タイミングパルスを基に受信信号と拡散符号
との相関処理を行うことで逆拡散を行うことができる。

【００３５】図３及び図５に示した構成では、パス検出
窓における全てのタイミングについてアンテナ間相関処
理を行い、位相項抽出処理を行っていた。以下では消費
電力削減を目的として、特定の時刻のみでアンテナ間相
関処理を行う方法について述べる。

【００３６】図７は、低消費電力・メモリ容量削減のた
めの構成の説明図である。図７では、サーチャ２０のみ
示しており、図３及び図５と同じ構成要素には同じ参照
符号を付している。

【００３７】サーチャ２０の初段で、アンテナ毎に信号
が相関処理され、さらにアンテナ合成パスタイミング検
出部２２でアンテナ合成された信号は、受信信号に比べ
てＳＮＲが改善されている。従って、この信号を用いて
瞬時のパスの有無を、閾値判定部５２において閾値判定
し、閾値を上回った時刻についてのみアンテナ間相関演
算を行うことで、低消費電力化が可能となる。このとき
の回路は、閾値判定部５２、遅延素子５０及びセレクタ
５１で構成される。遅延素子５０は、電力化器２５、合
成器２６及び閾値判定部５２の処理遅延による信号の遅
延を調整するために設けられている。また、平均化部３
１の平均化処理のためのメモリは、パスの存在する時刻
のみを格納しておけばよいためメモリ容量を削減可能で
ある。

【００３８】図５のようなフィンガ毎に独立なビーム形
成を行う受信機構成では、検出パス毎のアンテナ間相関
値を用いてビーム形成を行う。従って、パスが検出され
たときのみ位相項抽出処理を行うことで、低消費電力化
が可能である。

【００３９】フィンガに共通のビーム形成（１ＣＨ当た
り１つのビームを形成）を行う受信機構成（図３）で
は、サーチャで検出した最大パスについてのみ位相項抽
出処理を行うことで、低消費電力化が可能である。

【００４０】すなわち、パス検出部２９でパスが検出さ
れると、パス検出信号が位相項抽出部３３に入力され、
パスの存在するタイミングのアンテナ間相関値の位相項
を抽出するようにする。そして、このようにして、抽出
された位相項は、検出パス情報転送部３５に送られ、パ
ス検出部２９からのパス検出信号に従って、パスタイミ
ングとアンテナ間相関推定値が出力される。

【００４１】次に、本発明の実施形態に関係するアンテ
ナ間相関推定値の算出処理を説明する。図８は、サーチ
ャ・アダプティブアレー受信部間インターフェースを示
す図である。

【００４２】ここで示した構成は、図７のメモリ容量削
減・低消費電力化を行った構成に相当する。パス検出部
２９では、レベルの大きな順に４つのパスのサンプル番
号（パスタイミング、回路ではメモリのアドレス）を検
出パス情報転送部３５に送る。図６同様、レベルの大き
な順に（１）、（２）、（３）、（４）と表す。同時に
アンテナ間相関推定部２３の位相項抽出部３３にも送
る。

【００４３】位相項抽出部３３では、パス検出部２９で
検出したパスに相当するアンテナ間相関値の位相項を、
アンテナ間相関値から求め、検出パス情報転送部３５に
送る。

【００４４】検出パス情報転送部３５は、パスタイミン
グ信号及びアンテナ間相関推定値をアダプティブアレー
受信部２４に送出する。パスタイミング信号は、パス検
出されたサンプルの時刻に同期したタイミングパルスと
して送られる。タイミングパルスのパルス幅はサンプル
周期であり、１ビットの信号線で送られる。図６の遅延
プロファイルの例では、（２）（１）（４）（３）の順
にパルスが送られる様子を図８に示した。

【００４５】また、アンテナ間相関値は複数ビットの情
報を必要とするため、複数ビットからなる信号線を用い
て、パスタイミング信号に同期してパラレル伝送する。
しかしながら、実質的な情報量は信号線の伝送容量に比
べて少ないため、シリアル伝送も可能である。

【００４６】図５のパス毎に独立なビーム形成を行う構
成では、パスタイミングに同期して（１）（２）（３）
（４）全てのアンテナ間相関推定値情報を転送する。図
３の唯一のビーム形成を行う構成では、最大レベルのパ
ス（１）のみのアンテナ間相関値情報を情報転送する。
すなわち、位相項抽出処理を行う際にも、（１）のみに
ついて行えば良い。

【００４７】以上の説明より、図５及び図３の構成にお
けるパスタイミング及びアンテナ間相関値情報の送信フ
ローを示すと次のようになる。図５のパス毎に独立なビ
ーム形成を行う際の処理では、 １）遅延プロファイルより、閾値以上となるパスを検出
する。 ２）レベルの大きなフィンガ数分のパスタイミングを求
める。 ３）２）のパスタイミングに相当するアンテナ間相関推
定値情報を求める。 ４）２）３）で求めた、全てのパスタイミング情報とア
ンテナ間相関推定値情報をアダプティブアレー受信部に
転送する。 ５）アダプティブアレー受信部では、パスタイミング情
報を基にフィンガ割当て、逆拡散処理を行う。また、各
フィンガの初期ウェイトとして、割り当てたパスのアン
テナ間相関推定値情報を用いる。

【００４８】図３の１つのチャネルに唯一のビーム形成
を行う際の処理では、 １）遅延プロファイルより、閾値以上となるパスを検出
する。 ２）最大レベルとなるパスタイミングと、レベルの大き
なフィンガ数分のパスタイミングを求める（あるいは、
レベルの大きな順に並べ替える）。 ３）２）の最大パスタイミングに相当するアンテナ間相
関推定値情報を求める。 ４）２）３）で求めた、全てのパスタイミング情報と最
大パスのアンテナ間相関推定値情報をアダプティブアレ
ー受信部に転送する。 ５）アダプティブアレー受信部では、パスタイミング情
報を基にフィンガ割当て、逆拡散処理を行う。また、唯
一の初期ウェイトとして、最大相関値のパスのアンテナ
間相関推定値情報を用いる。

【００４９】図９は、本発明の別の実施形態を示す図で
ある。本実施形態は図３の実施形態に示したサーチャ２
０で推定したアンテナ間相関推定値をもとにして、送信
ビームフォーマのウェイト及び到来方向推定を行う構成
である。

【００５０】図３の実施形態の受信ビーム形成と同様
に、サーチャ２０で推定したパスのアンテナ間相関の位
相項をウェイトに変換して送信ビームのウェイトとして
用いることで、高速な送信ビーム形成が可能である。こ
の際、一般に形成する送信ビームは１つであるため、サ
ーチャ２０で検出した最大相関値のパスのアンテナ間相
関値を用いることになる。

【００５１】また、アンテナ間相関推定値の位相項とし
て抽出した値は、図４におけるωである。従って、次式
を用いることによりユーザからの電波の到来方向を推定
することが可能である。

【００５２】θ＝ｓｉｎ^-1（ω・λ／２πｄ） 到来方向の検出は、基地局において、ユーザの収容状況
を把握する場合にオペレータに管理情報を提供すること
に用いることが出来る。 ＜付記＞ （付記１）複数のアンテナからなるアレーアンテナと、
該複数のアンテナの一部あるいは全てから信号を受信
し、受信信号のパスタイミングを検出するサーチャ手段
と、該サーチャ手段で得られたパスタイミングに基づい
て、アンテナから受信した信号の逆拡散を行う信号処理
手段と、を備えることを特徴とするアレーアンテナ無線
通信装置。 （付記２）該アレーアンテナのビーム形成を行うビーム
フォーマ手段と、該ビームフォーマ手段に、ビーム形成
に使用するウェイトを与えるウェイト手段と、 該アレーアンテナの一部あるいは全てから得られた信号
のそれぞれの相関値である第１の相関値を取得する相関
手段と、 それぞれのアンテナに対応する、該相関手段で得られた
それぞれの第１の相関値間の相関値である第２の相関値
を取得するアンテナ間相関手段と、 該アンテナ間相関手段によって得られた第２の相関値に
基づいて、該ウェイト手段にウェイトの初期値を設定す
る初期値設定手段と、を更に備えることを特徴とする付
記１に記載のアレーアンテナ無線通信装置。 （付記３）前記ウェイト手段は、リアルタイムにウェイ
トを更新することを特徴とする付記２に記載のアレーア
ンテナ無線通信装置。 （付記４）前記アンテナ間相関手段は、第２の相関値と
してアンテナ間で受信する信号の位相差を前記ウェイト
手段に送信し、前記ウェイト手段は、該位相差をウェイ
トに変換することを特徴とする付記２に記載のアレーア
ンテナ無線通信装置。 （付記５）前記アンテナ間相関手段で得られた前記第２
の相関値を基に、ユーザからの電波の到来方向を推定す
る到来方向推定手段を更に備えることを特徴とする付記
２に記載のアレーアンテナ無線通信装置。 （付記６）前記アンテナ間相関手段で得られた前記第２
の相関値に基づいて送信ビーム形成を行う送信ビーム形
成手段を備えることを特徴とする付記２に記載のアレー
アンテナ無線通信装置。 （付記７）前記サーチャ手段は、前記アレーアンテナの
各アンテナの受信信号を相関処理した第１の相関値を電
力変換後合成し、その後時間平均することによってパス
検出を行うタイミング検出手段と、各アンテナの受信信
号を相関処理した第１の相関値の各アンテナ間の相関を
とり、該相関をアンテナ間で合成して得た第２の相関値
に基づいて、アンテナ間の位相差情報を取得するアンテ
ナ間相関値演算処理手段とを備えることを特徴とする付
記１に記載のアレーアンテナ無線通信装置。 （付記８）前記アンテナ間相関値演算処理手段は、アン
テナ間で合成された前記第２の相関値を時間的に平均す
ることを特徴とする付記７に記載のアレーアンテナ無線
通信装置。 （付記９）前記タイミング検出手段において、前記合成
された後の第１の相関値を用いて、仮パス検出を行う仮
パス検出手段を更に有し、前記アンテナ間相関演算処理
手段は、仮パス検出されたタイミング信号のみについて
アンテナ間の位相差情報を取得することを特徴とする付
記７に記載のアレーアンテナ無線通信装置。 （付記１０）前記信号処理手段は、複数のフィンガから
なり、前記ビームフォーマ手段と、前記ウェイト手段
と、前記初期値設定手段が各フィンガ毎に設けられてお
り、前記アンテナ間相関手段は、各パス毎に前記第２の
相関値を取得し、各パスに対応する該第２の相関値を用
いて、各フィンガ毎に独立にビーム形成のためのウェイ
トの初期値を与えることを特徴とする付記２に記載のア
レーアンテナ無線通信装置。 （付記１１）前記信号処理手段は、複数のフィンガから
なり、前記ウェイト手段と前記初期値設定手段が各フィ
ンガ毎に設けられており、前記アンテナ間相関手段は、
前記相関手段が得た第１の相関値が最大値を示すパスに
ついてのみ前記第２の相関値を取得し、同一チャネルの
フィンガには、同一のビーム形成のためのウェイトの初
期値を与えることを特徴とする付記２に記載のアレーア
ンテナ無線通信装置。

【００５３】

【発明の効果】本発明のサーチャはアンテナ合成遅延プ
ロファイルを用いてパス検出を行うため、アレーアンテ
ナを適用したシステムの安定したパスサーチャ動作が可
能である。また、初期パス検出（同期獲得）の段階で推
定したアンテナ間相関値を受信アレーアンテナ処理部の
ビームフォーマの初期ウェイトとして用いることで、高
速なビーム形成が可能となる。また、下りビームフォー
ミングのウェイトにもサーチャで得たウェイトを使うこ
とが可能である。更にサーチャで推定したアンテナ間相
関値をもとに到来方向推定を行うことも可能である。

【００５４】以上のことは、ＣＤＭＡ移動通信システム
にアレーアンテナを適用した際、パスサーチ特性の劣化
及び形成したビームの不完全性により生じる送信電力の
増加を抑えることが出来る。従って、他ユーザからの干
渉量によりシステム容量が制限されるＣＤＭＡ方式にお
いて、アレーアンテナ適用時に特性劣化を招くことな
く、システム容量の増加が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の原理的説明図である。

【図２】本発明のアレーアンテナ受信機構成の一実施形
態を示す図である。

【図３】本発明の実施形態のより詳細な構成例を示した
図である。

【図４】アレーアンテナの構成とアンテナ間相関につい
て説明する図である。

【図５】図３の実施形態の構成の変形例を示す図であ
る。

【図６】遅延プロファイルの例を示す図である。

【図７】低消費電力・メモリ容量削減のための構成の説
明図である。

【図８】サーチャ・アダプティブアレー受信部間インタ
ーフェースを示す図である。

【図９】本発明の別の実施形態を示す図である。

【図１０】従来のＤＳ−ＣＤＭＡアレーアンテナ受信装
置ベースバンド信号処理部の構成を示す。

【符号の説明】

２０ サーチャ ２１ アレーアンテナ ２２ アンテナ合成パスタイミング検出部 ２３ アンテナ間相関推定部 ２４ アダプティブアレー受信部 ２５ 電力化器 ２６ 合成器 ２７、３１ 平均化器 ２８ 遅延プロファイル部 ２９ パス検出部 ３０ アンテナ間相関部 ３２ アンテナ相関値部 ３３ 位相項抽出部 ３５ 検出パス情報転送部 ４０ フィンガ ４１ ウェイト更新部 ４２ ウェイト変換部 ５０ 遅延器 ５１ セレクタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｂ 1/707 Ｈ０４Ｊ 13/00 Ｄ Ｆターム(参考） 5J021 AA06 CA06 DB02 DB03 EA04 FA05 FA14 FA15 FA16 FA17 FA20 FA32 GA02 GA08 HA05 HA10 5K022 EE01 5K059 CC03 CC04 CC07 DD31 EE02 5K067 AA03 AA11 AA43 BB04 CC10 EE04 KK03

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数のアンテナからなるアレーアンテナ
   と、 該複数のアンテナの一部あるいは全てから信号を受信
   し、受信信号のパスタイミングを検出するサーチャ手段
   と、 該サーチャ手段で得られたパスタイミングに基づいて、
   アンテナから受信した信号の逆拡散を行う信号処理手段
   と、を備えることを特徴とするアレーアンテナ無線通信
   装置。
2. 【請求項２】該アレーアンテナのビーム形成を行うビー
   ムフォーマ手段と、該ビームフォーマ手段に、ビーム形
   成に使用するウェイトを与えるウェイト手段と、 該アレーアンテナの一部あるいは全てから得られた信号
   のそれぞれの相関値である第１の相関値を取得する相関
   手段と、 それぞれのアンテナに対応する、該相関手段で得られた
   それぞれの第１の相関値間の相関値である第２の相関値
   を取得するアンテナ間相関手段と、 該アンテナ間相関手段によって得られた第２の相関値に
   基づいて、該ウェイト手段にウェイトの初期値を設定す
   る初期値設定手段と、を更に備えることを特徴とする請
   求項１に記載のアレーアンテナ無線通信装置。
3. 【請求項３】前記サーチャ手段は、 前記アレーアンテナの各アンテナの受信信号を相関処理
   した第１の相関値を電力変換後合成し、その後時間平均
   することによってパス検出を行うタイミング検出手段
   と、 各アンテナの受信信号を相関処理した第１の相関値の各
   アンテナ間の相関をとり、該相関をアンテナ間で合成し
   て得た第２の相関値に基づいて、アンテナ間の位相差情
   報を取得するアンテナ間相関値演算処理手段とを備える
   ことを特徴とする請求項１に記載のアレーアンテナ無線
   通信装置。
4. 【請求項４】前記信号処理手段は、複数のフィンガから
   なり、前記ビームフォーマ手段と、前記ウェイト手段
   と、前記初期値設定手段が各フィンガ毎に設けられてお
   り、 前記アンテナ間相関手段は、各パス毎に前記第２の相関
   値を取得し、各パスに対応する該第２の相関値を用い
   て、各フィンガ毎に独立にビーム形成のためのウェイト
   の初期値を与えることを特徴とする請求項２に記載のア
   レーアンテナ無線通信装置。
5. 【請求項５】前記信号処理手段は、複数のフィンガから
   なり、前記ウェイト手段と前記初期値設定手段が各フィ
   ンガ毎に設けられており、 前記アンテナ間相関手段は、前記相関手段が得た第１の
   相関値が最大値を示すパスについてのみ前記第２の相関
   値を取得し、同一チャネルのフィンガには、同一のビー
   ム形成のためのウェイトの初期値を与えることを特徴と
   する請求項２に記載のアレーアンテナ無線通信装置。