JP2005191996A - 受信方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 受信のためのアンテナを変更しても、連続して受信する。
【解決手段】 アンテナ選択部２１０は、制御信号の区間でひとつのアンテナ１３４を選択する。受信ウエイトベクトル計算部６８は、受信ウエイトベクトル３１２を計算する。乗算部６２は、データ信号区間において、デジタル受信信号３００を受信ウエイトベクトル３１２で重み付けして、合成信号３０４を出力する。スイッチ２１２は、信号処理部１８からの出力信号として、制御信号の区間でアンテナ選択部２１０からの出力信号を選択し、データ信号の区間で合成信号３０４を選択する。キャリア再生部２００は、キャリアを再生する。キャリア制御部２０２は、制御信号の区間にわたって、キャリア再生部２００で再生したキャリアを出力する。乗算部２０４は、信号処理部出力信号３３０とキャリア制御部２０２からの信号を乗算する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、受信技術に関し、特に複数のアンテナによって信号を受信する受信方法および装置に関する。

ワイヤレス通信において、一般的に限りある周波数資源の有効利用が望まれている。周波数資源を有効利用するための技術のひとつが、アダプティブアレイアンテナ技術である。アダプティブアレイアンテナ技術は、複数のアンテナでそれぞれ送受信される信号の振幅と位相を制御して、アンテナの指向性パターンを形成する。すなわち、アダプティブアレイアンテナを備えた装置は、複数のアンテナで受信した信号の振幅と位相をそれぞれ変化させ、変化した複数の受信信号をそれぞれ加算して、当該振幅と位相との変化量（以下、「ウエイト」という）に応じた指向性パターンのアンテナで受信される信号と同等の信号を受信する。また、ウエイトに応じたアンテナの指向性パターンによって信号が送信される。

アダプティブアレイアンテナ技術において、ウエイトを算出するための処理の一例には、最小二乗誤差（ＭＭＳＥ：Ｍｉｎｉｍｕｍ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ Ｅｒｒｏｒ）法にもとづく方法がある。ＭＭＳＥ法において、ウエイトの最適値を与える条件としてウィナー解が知られており、さらにウィナー解を直接解くよりも計算量が少ない漸化式も知られている。漸化式としては、例えば、ＲＬＳ（Ｒｅｃｕｒｓｉｖｅ Ｌｅａｓｔ Ｓｑｕａｒｅｓ）アルゴリズムやＬＭＳ（Ｌｅａｓｔ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅｓ）アルゴリズムなどの適応アルゴリズムが使用される。ＲＬＳアルゴリズムは、一般に高速に収束するが、計算が複雑であるため、高速な演算回路や大規模な演算回路を要求する。ＬＭＳアルゴリズムは、ＲＬＳアルゴリズムより簡易な演算回路で実現可能であるが、その収束速度が遅い（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００２−２６７８８号公報

アダプティブアレイアンテナを無線移動局に使用する場合、演算回路は小さいほうが望ましいので、重み係数の更新については、ＬＭＳアルゴリズムの使用が適している。しかし、ＬＭＳアルゴリズムは一般的に収束が遅いので、合成するための受信した信号を、収束するまで遅延させるとすれば、処理遅延が大きくなり、テレビ会議等の許容遅延時間が規定されているリアルタイム処理的なアプリケーションが使用できない可能性がある。一方、処理遅延を小さくするために、ＬＭＳアルゴリズムが収束していない段階の重み係数を使用して受信処理を行えば、一般に受信特性が劣化する。

本発明者はこうした状況を認識して、本発明をなしたものであり、その目的は処理遅延が小さく、簡易な演算回路の受信装置を提供することである。また、重み係数が収束していない場合においても、受信特性の劣化が小さい受信装置を提供することである。また、複数種類の重み係数をスムーズに切り替える受信装置を提供することである。

本発明のある態様は、受信装置である。この装置は、複数の信号をそれぞれ入力する入力部と、入力した複数の信号にもとづいて、入力した複数の信号にそれぞれ対応した複数の重み係数をそれぞれ導出する重み係数導出部と、所定の第１の期間にわたって、入力した複数の信号のうちのひとつから搬送波を再生する搬送波再生部と、第１の期間に続く第２の期間にわたって、導出した複数の重み係数によって入力した複数の信号を重み付けして合成する合成部と、第１の期間に、入力した複数の信号のうちのひとつと再生した搬送波によって、復調信号を生成して出力し、第２の期間に、合成した信号を復調信号として出力する復調部とを備える。
以上の装置により、第１の期間において、ひとつの受信信号と再生した搬送波から復調信号を生成するが、第２の期間において、再生した搬送波を作用させずに、合成した信号をそのまま復調信号とするために、第１の期間と第２の期間で復調信号の連続性が保たれる。

入力部に入力された複数の信号は、ひとつのフレームに含まれた信号であって、第１の期間は、当該フレームの先頭部分からの期間に相当してもよい。入力部に入力された複数の信号を含むべき第１の期間と第２の期間で、変調方式が異なっており、第１の期間での変調方式は第２の期間の変調方式より、誤り耐性が強くてもよい。重み係数導出部で導出されるべき複数の重み係数が、所定の基準に達するまでの期間を第１の期間としてもよい。
「誤り耐性」とは、雑音等の増加に対する伝送品質の悪化の程度である。例えば、ビット誤り率（ＢＥＲ）と信号電力対雑音電力比（ＳＮＲ）の関係に対して、ＳＮＲが低下した場合に、ＢＥＲの悪化が小さいほど誤り耐性が強いといえる。
「所定の基準」とは、複数の重み係数がある程度求められたと判断できるための基準であり、例えば、誤差に対するしきい値である。

本発明の別の態様は、受信方法である。この方法は、第１の期間で、入力した複数の信号から複数の重み係数を導出し、かつ当該入力した複数の信号のひとつから搬送波を再生し、当該ひとつの入力した信号と再生した搬送波から復調信号を生成して出力し、第１の期間に続く第２の期間で、入力した複数の信号を導出した複数の重み係数でそれぞれ重み付けした後に合成し、合成した信号を復調信号として出力する。

本発明のさらに別の態様も、受信方法である。この方法は、複数の信号をそれぞれ入力するステップと、入力した複数の信号にもとづいて、入力した複数の信号にそれぞれ対応した複数の重み係数をそれぞれ導出するステップと、所定の第１の期間にわたって、入力した複数の信号のうちのひとつから搬送波を再生するステップと、第１の期間に続く第２の期間にわたって、導出した複数の重み係数によって入力した複数の信号を重み付けして合成するステップと、第１の期間に、入力した複数の信号のうちのひとつと再生した搬送波によって、復調信号を生成して出力し、第２の期間に、合成した信号を復調信号として出力するステップとを備える。

入力された複数の信号は、ひとつのフレームに含まれた信号であって、第１の期間は、当該フレームの先頭部分からの期間に相当してもよい。入力された複数の信号を含むべき第１の期間と第２の期間で、変調方式が異なっており、第１の期間での変調方式は第２の期間の変調方式より、誤り耐性が強くてもよい。導出するステップで導出されるべき複数の重み係数が、所定の基準に達するまでの期間を第１の期間としてもよい。

本発明のさらに別の態様は、プログラムである。このプログラムは、無線ネットワークを介して、複数の信号をそれぞれ入力するステップと、入力した複数の信号にもとづいて、入力した複数の信号にそれぞれ対応した複数の重み係数をそれぞれ導出して、メモリに記憶するステップと、所定の第１の期間にわたって、入力した複数の信号のうちのひとつから搬送波を再生するステップと、第１の期間に続く第２の期間にわたって、メモリに記憶した複数の重み係数によって入力した複数の信号を重み付けして合成するステップと、第１の期間に、入力した複数の信号のうちのひとつと再生した搬送波によって、復調信号を生成して出力し、第２の期間に、合成した信号を復調信号として出力するステップとをコンピュータに実行させる。

入力された複数の信号は、ひとつのフレームに含まれた信号であって、第１の期間は、当該フレームの先頭部分からの期間に相当してもよい。入力された複数の信号を含むべき第１の期間と第２の期間で、変調方式が異なっており、第１の期間での変調方式は第２の期間の変調方式より、誤り耐性が強くてもよい。導出するステップで導出されるべき複数の重み係数が、所定の基準に達するまでの期間を第１の期間としてもよい。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、処理遅延が小さく、簡易な演算回路の受信装置を提供できる。また、重み係数が収束していない場合においても、受信特性の劣化が小さい受信装置を提供できる。また、複数種類の重み係数をスムーズに切り替える受信装置を提供できる。

本発明を具体的に説明する前に、概要を述べる。本発明の実施例は、端末装置と無線通信を行う基地局装置であって、複数のアンテナで受信した複数の信号に対して、アダプティブアレイ処理を実行する基地局装置に関する。端末装置から基地局装置へ送信される信号は、バースト信号を形成しており、当該バースト信号の先頭部分にＢＰＳＫ（Ｂｉｎａｒｙ ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ ｋｅｙｉｎｇ）で変調された制御信号が配置されており、制御信号に続く形で、１６ＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）で変調されたデータ信号が配置されている。本実施例にかかる基地局装置は、バースト信号を複数のアンテナで受信すると、バースト信号を受信している期間にわたって、アダプティブアレイ処理に必要な受信ウエイトベクトルをＬＭＳアルゴリズムによって推定する。

受信したバースト信号を受信するために、制御信号の期間にわたって、複数のアンテナのうちのひとつを選択し、選択したアンテナで受信した信号を同期検波する。その際、同期検波に必要なキャリアの再生も選択したアンテナで受信した信号にもとづいて行う。同期検波した信号は、判定されて出力される。一方、データ信号の期間にわたって、推定した受信ウエイトベクトルにもとづいて、複数のアンテナで受信した複数の信号をアダプティブアレイ処理する。アダプティブアレイ処理した信号は、判定されて出力される。選択したアンテナで受信した信号と、アダプティブアレイ信号処理した信号は、一般的に同相軸と直交軸が同一とならずに、これらの信号の間で連続性が保たれない。ここでは、連続性を保つために、選択したアンテナで受信した信号のみを同期検波している。すなわち、同期検波した信号とアダプティブアレイ処理した信号は、同一の同相軸と直交軸を有しているため、判定する場合に、振幅の基準のみを変更すれば、制御信号とデータ信号を連続して処理可能である。

図１は、実施例に係る通信システム１００の構成を示す。通信システム１００は、端末装置１０、基地局装置３４、ネットワーク３２を含む。端末装置１０は、ベースバンド部２６、モデム部２８、無線部３０、端末用アンテナ１６を含み、基地局装置３４は、基地局用アンテナ１４と総称される第１基地局用アンテナ１４ａ、第２基地局用アンテナ１４ｂ、第Ｎ基地局用アンテナ１４ｎ、無線部１２と総称される第１無線部１２ａ、第２無線部１２ｂ、第Ｎ無線部１２ｎ、信号処理部１８、モデム部２０、ベースバンド部２２、制御部２４を含む。また、信号として、デジタル受信信号３００と総称される第１デジタル受信信号３００ａ、第２デジタル受信信号３００ｂ、第Ｎデジタル受信信号３００ｎ、デジタル送信信号３０２と総称される第１デジタル送信信号３０２ａ、第２デジタル送信信号３０２ｂ、第Ｎデジタル送信信号３０２ｎ、信号処理部出力信号３３０、分離前信号３０８、信号処理部制御信号３１０、無線部制御信号３１８、モデム部制御信号３３２を含む。

基地局装置３４のベースバンド部２２は、ネットワーク３２とのインターフェースであり、端末装置１０のベースバンド部２６は、端末装置１０と接続したＰＣや、端末装置１０内部のアプリケーションとのインターフェースであり、それぞれ通信システム１００で伝送の対象となる情報信号の送受信処理を行う。また、誤り訂正や自動再送処理がなされてもよいが、ここではこれらの説明を省略する。

基地局装置３４のモデム部２０、端末装置１０のモデム部２８は、変調処理として、キャリアを情報信号で変調して、送信信号を生成する。また、復調処理は、受信信号を復調して、送信された情報信号を再生する。

信号処理部１８は、アダプティブアレイアンテナによる送受信処理に必要な信号処理を行う。
基地局装置３４の無線部１２、端末装置１０の無線部３０は、信号処理部１８、モデム部２０、ベースバンド部２２、ベースバンド部２６、モデム部２８で処理されるベースバンドの信号と無線周波数の信号間の周波数変換処理、増幅処理、ＡＤまたはＤＡ変換処理等を行う。

基地局装置３４の基地局用アンテナ１４、端末装置１０の端末用アンテナ１６は、無線周波数の信号を送受信処理する。それぞれのアンテナの指向性は任意でよく、基地局用アンテナ１４のアンテナ数はＮとされる。
制御部２４は、無線部１２、信号処理部１８、モデム部２０、ベースバンド部２２のタイミングやチャネル配置を制御する。

図２は、実施例に係るバーストフォーマットの構成を示す。バースト信号は、先頭部分に制御信号を配置しており、制御信号に続く部分にデータ信号を配置している。ここで、制御信号には、端末装置１０と基地局装置３４間の通信に必要な制御を行うための信号に加えて、プリアンブル信号やトレーニング信号等も含まれるものとする。一方、データ信号は、送信すべき情報などに相当する。前述のごとく、制御信号は、ＢＰＳＫによって変調されており、データ信号は、１６ＱＡＭによって変調されている。

図３は、第１無線部１２ａの構造を示す。第１無線部１２ａは、スイッチ部４０、受信部４２、送信部４４を含む。さらに、受信部４２は、周波数変換部４６、ＡＧＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ）４８、直交検波部５０、ＡＤ変換部５２を含み、送信部４４は、増幅部５４、周波数変換部５６、直交変調部５８、ＤＡ変換部６０を含む。

スイッチ部４０は、図示しない制御部２４からの無線部制御信号３１８にもとづいて、受信部４２と送信部４４に対する信号の入出力を切りかえる。すなわち、送信時には送信部４４からの信号を選択し、受信時には受信部４２への信号を選択する。
受信部４２の周波数変換部４６と送信部４４の周波数変換部５６は、対象とする信号に対して無線周波数と中間周波数間の周波数変換を行う。ここで図示しないが、周波数変換部４６と周波数変換部５６での周波数変換のために、ひとつの無線部１２にひとつの周波数発振器が設けられており、その結果、複数の無線部１２に対して複数の周波数発振器が設けられる。複数の周波数発振器は、互いに独立して動作する。

ＡＧＣ４８は、受信した信号の振幅をＡＤ変換部５２のダイナミックレンジ内の振幅にするために、利得を自動的に制御する。
直交検波部５０は、中間周波数の信号を直交検波して、ベースバンドのアナログ信号を生成する。一方、直交変調部５８は、ベースバンドのアナログ信号を直交変調して、中間周波数の信号を生成する。
ＡＤ変換部５２は、ベースバンドのアナログ信号をデジタル信号に変換し、ＤＡ変換部６０は、ベースバンドのデジタル信号をアナログ信号に変換する。
増幅部５４は、送信すべき無線周波数の信号を増幅する。

図４は、信号処理部１８およびモデム部２０の構成を示す。信号処理部１８は、乗算部６２と総称される第１乗算部６２ａ、第２乗算部６２ｂ、第Ｎ乗算部６２ｎ、加算部６４、受信ウエイトベクトル計算部６８、参照信号生成部７０、乗算部７４と総称される第１乗算部７４ａ、第２乗算部７４ｂ、第Ｎ乗算部７４ｎ、送信ウエイトベクトル計算部７６、応答ベクトル計算部８０、アンテナ選択部２１０、立上がり検出部１２２、スイッチ２１２を含む。モデム部２０は、キャリア再生部２００、キャリア制御部２０２、乗算部２０４、判定部２０６、変調部２０８を含む。また、信号として、合成信号３０４、ウエイト用参照信号３０６、受信ウエイトベクトル３１２と総称される第１受信ウエイトベクトル３１２ａ、第２受信ウエイトベクトル３１２ｂ、第Ｎ受信ウエイトベクトル３１２ｎ、送信ウエイトベクトル３１４と総称される第１送信ウエイトベクトル３１４ａ、第２送信ウエイトベクトル３１４ｂ、第Ｎ送信ウエイトベクトル３１４ｎ、応答用参照信号３２０、応答ベクトル３２２を含む。

立上がり検出部１２２は、デジタル受信信号３００から信号処理部１８とモデム部２０の動作のトリガーとなるバースト信号の先頭を検出する。検出したバースト信号の先頭のタイミングは信号処理部制御信号３１０を介して、図示しない制御部２４に報告され、制御部２４は、先頭タイミングから制御信号の区間の終了タイミングを計算し、これらのタイミングを信号処理部制御信号３１０とモデム部制御信号３３２として、必要に応じて各部に通知する。
アンテナ選択部２１０は、制御信号の区間で有効にする図示しないひとつの基地局用アンテナ１４を選択するために、制御信号の区間開始後、デジタル受信信号３００の電力をそれぞれ測定し、最大の電力となるひとつのデジタル受信信号３００を決定する。さらに、決定したデジタル受信信号３００を出力する。

受信ウエイトベクトル計算部６８は、デジタル受信信号３００、合成信号３０４、ウエイト用参照信号３０６から、デジタル受信信号３００の重み付けに必要な受信ウエイトベクトル３１２を、ＬＭＳアルゴリズムによって計算する。
乗算部６２は、データ信号区間において、デジタル受信信号３００を受信ウエイトベクトル３１２で重み付けし、加算部６４は乗算部６２の出力を加算して、合成信号３０４を出力する。

スイッチ２１２は、信号処理部１８からの出力信号として、制御信号の区間でアンテナ選択部２１０からの出力信号を選択し、データ信号の区間で合成信号３０４を選択し、選択した信号を信号処理部出力信号３３０として出力する。
参照信号生成部７０は、トレーニング期間中は予め記憶したトレーニング信号をウエイト用参照信号３０６、応答用参照信号３２０として出力する。またトレーニング期間後は合成信号３０４を予め規定しているしきい値で判定して、その結果をウエイト用参照信号３０６、応答用参照信号３２０として出力する。なお、判定は硬判定である必要はなく、軟判定でもよい。

応答ベクトル計算部８０は、送信信号に対する受信信号の受信応答特性として応答ベクトル３２２を、デジタル受信信号３００、応答用参照信号３２０から計算する。応答ベクトル３２２の計算方法は任意のものでよいが、一例として次に示すように、相関処理にもとづいて実行される。なお、デジタル受信信号３００と応答用参照信号３２０は、信号処理部１８内からだけではなく、図示しない信号線によって、他のユーザの端末装置に対応する信号処理部からも入力されるものとする。第１の端末装置に対応するデジタル受信信号３００をｘ１（ｔ）、第２の端末装置に対応するデジタル受信信号３００をｘ２（ｔ）と示し、第１の端末装置に対応する応答用参照信号３２０をＳ１（ｔ）、第２の端末装置に対応する応答用参照信号３２０をＳ２（ｔ）と示せば、ｘ１（ｔ）とｘ２（ｔ）は、次の式で示される。

ここで、ｈｉｊは、第ｉ番目の端末装置から第ｊ基地局用アンテナ１４ｊまでの応答特性であり、また雑音は無視する。第１の相関行列Ｒ１は、Ｅをアンサンブル平均として、次の式で示される。

応答用参照信号３２０間の第２の相関行列Ｒ２も次の式のように計算される。

最終的に、第２の相関行列Ｒ２の逆行列と第１の相関行列Ｒ１を乗算し、次の式で示される応答ベクトル３２２が求められる。

送信ウエイトベクトル計算部７６は、分離前信号３０８の重み付けに必要な送信ウエイトベクトル３１４を、受信応答特性である受信ウエイトベクトル３１２や応答ベクトル３２２から推定する。送信ウエイトベクトル３１４の推定方法は、任意とするが、最も簡易な方法として、受信ウエイトベクトル３１２や応答ベクトル３２２をそのまま使用すればよい。あるいは、受信処理と送信処理の時間差で生じる伝搬環境のドップラー周波数変動を考慮して、従来の技術によって、受信ウエイトベクトル３１２や応答ベクトル３２２を補正してもよい。なお、ここでは、送信ウエイトベクトル３１４に応答ベクトル３２２をそのまま使用するものとする。
乗算部７４は、分離前信号３０８を送信ウエイトベクトル３１４でそれぞれ重み付けし、デジタル送信信号３０２を出力する。なお、以上の動作におけるタイミングは、信号処理部制御信号３１０に従うものとする。

キャリア再生部２００は、制御信号の区間において、特に制御信号に含まれたプリアンブル信号からキャリアを再生する。キャリアの再生方法は、任意のものでよく、例えば、逆変調方式、逓倍方式、コスタスループ方式等が使用される。
キャリア制御部２０２は、モデム部制御信号３３２にもとづいて、キャリア再生部２００で再生したキャリアを出力するか否かを制御する。制御信号の区間にわたって、キャリア再生部２００で再生したキャリアを出力する。一方、データ信号の区間にわたって、同相成分のみの信号、すなわち複素乗算によって位相を回転させない信号を出力する。
乗算部２０４は、信号処理部出力信号３３０とキャリア制御部２０２からの信号を乗算する。

判定部２０６は、乗算部２０４から出力された信号を判定する。判定は硬判定である必要はなく、軟判定でもよい。ここで、制御信号の区間でキャリア再生部２００から出力されたキャリアで同期検波した信号と、データ信号の区間で受信ウエイトベクトル計算部６８、乗算部６２、加算部６４によってアダプティブアレイ処理した信号は、同一の同相軸と直交軸を有しているため、判定部２０６は、乗算部２０４から出力された信号の同相成分と直交成分をそのまま判定する。なお、制御信号とデータ信号は、変調方式が異なるため、判定のための基準は変更される。
変調部２０８は、送信すべき情報を変調する。ここでは、図２のごとく、変調方式にＢＰＳＫと１６ＱＡＭを使用する。

この構成は、ハードウエア的には、任意のコンピュータのＣＰＵ、メモリ、その他のＬＳＩで実現でき、ソフトウエア的にはメモリのロードされた予約管理機能のあるプログラムなどによって実現されるが、ここではそれらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックがハードウエアのみ、ソフトウエアのみ、またはそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは、当業者には理解されるところである。

図５は、立上がり検出部１２２の構成を示す。立上がり検出部１２２は、電力計算部１６２、判定部１６４を含む。
電力計算部１６２は、デジタル受信信号３００の受信電力をそれぞれ計算し、それらを合計することにより、すべての基地局用アンテナ１４で受信される信号の電力を求める。
判定部１６４は、受信電力を予め既定してある条件と比較し、その条件が満たされた場合に、バースト信号の先頭が検出されたと判定する。検出した場合は、信号処理部制御信号３１０によって図示しない制御部２４に通知する。

図６は、立上がり検出部１２２の動作の手順を示すフローチャートである。判定部１６４は、内部のカウンタＴをゼロにセットする（Ｓ１０）。電力計算部１６２は、デジタル受信信号３００から受信電力を計算する（Ｓ１２）。判定部１６４は、受信電力をしきい値と比較し、しきい値より大きい場合（Ｓ１４のＹ）、Ｔに１を加算する（Ｓ１６）。Ｔが規定されている値τより大きくなった場合（Ｓ１８のＹ）、バースト信号の先頭を検出したとする。バースト信号の先頭が検出されるまでは、以上の処理を繰り返す（Ｓ１４のＮ、Ｓ１８のＮ）。

図７は、受信ウエイトベクトル計算部６８の構成を示す。受信ウエイトベクトル計算部６８は、第１受信ウエイトベクトル計算部６８ａ、第２受信ウエイトベクトル計算部６８ｂ、第Ｎ受信ウエイトベクトル計算部６８ｎを総称する。受信ウエイトベクトル計算部６８は、加算部１４０、複素共役部１４２、乗算部１４８、ステップサイズパラメータ記憶部１５０、乗算部１５２、加算部１５４、遅延部１５６を含む。

加算部１４０は、合成信号３０４とウエイト用参照信号３０６との間で差分を計算し、誤差信号、すなわち誤差ベクトルを出力する。この誤差信号は、複素共役部１４２で複素共役変換される。
乗算部１４８は、複素共役変換された誤差信号と、第１デジタル受信信号３００ａを乗算し、第１の乗算結果を生成する。

乗算部１５２は、第１の乗算結果にステップサイズパラメータ記憶部１５０で記憶されているステップサイズパラメータを乗算し、第２の乗算結果を生成する。第２の乗算結果は、遅延部１５６と加算部１５４によって、フィードバックされた後に、新たな第２の乗算結果と加算される。このような、ＬＭＳアルゴリズムによって、逐次更新された加算結果が、受信ウエイトベクトル３１２として出力される。

図８（ａ）−（ｄ）は、信号処理部１８およびモデム部２０でのコンスタレーションを示す。図８（ａ）は、制御信号の区間において、図４の「Ｐ１」での信号処理部出力信号３３０のコンスタレーションを示す。これは、アンテナ選択部２１０から出力された信号に相当する。当該信号は、同期検波を行う前なので、任意の位相成分を有している。なお、図中の「Ｉ」は、同相軸を示し、「Ｑ」は、直交軸を示す。図８（ｂ）は、制御信号の区間において、図４の「Ｐ２」での乗算部２０４から出力された信号のコンスタレーションを示す。当該信号は、乗算部２０４で同期検波がなされた後なので、Ｉ軸上に配置される。

図８（ｃ）は、データ信号の区間において、図４の「Ｐ１」での信号処理部出力信号３３０のコンスタレーションを示す。当該信号は、受信ウエイトベクトル計算部６８、乗算部６２、加算部６４でアダプティブアレイ信号処理がなされた後なので、Ｉ軸上に配置される。図８（ｄ）は、データ信号の区間において、図４の「Ｐ２」での乗算部２０４から出力された信号のコンスタレーションを示す。既に、「Ｐ１」において、信号点がＩ軸上に配置されているため、乗算部２０４では、処理を行わない。そのため、図８（ｃ）と図８（ｄ）は、同一のコンスタレーションになる。

制御信号の区間では、デジタル受信信号３００が任意の位相を有しているために、同期検波を行い、データ信号の区間では、アダプティブアレイ処理した合成信号３０４は、同期検波を行った場合と同一の位相平面を有しているために、同期検波を行わない。このような処理によって、判定部は、無指向性アンテナで受信された信号かアダプティブアレイアンテナで受信された信号かを意識せずに、同一の位相平面で、これらの信号を処理できる。

図９は、基地局装置３４の動作の手順を示すフローチャートである。制御部２４から出力される信号処理部制御信号３１０とモデム部制御信号３３２によって指示されたタイミングが、制御信号の期間であれば（Ｓ５０のＹ）、受信ウエイトベクトル計算部６８は受信ウエイトベクトルを計算する（Ｓ５２）。アンテナ選択部２１０は、複数のデジタル受信信号３００の中から、ひとつのアンテナに対応したデジタル受信信号３００を選択する（Ｓ５４）。スイッチ２１２は、アンテナ選択部２１０で選択されたデジタル受信信号３００を信号処理部出力信号３３０として出力し、キャリア再生部２００は、信号処理部出力信号３３０からキャリアを再生する（Ｓ５６）。キャリア制御部２０２は、モデム部制御信号３３２にもとづいて、キャリア再生部２００で再生したキャリアを出力し、乗算部２０４は、信号処理部出力信号３３０を再生したキャリアで同期検波する（Ｓ５８）。判定部２０６は、同期検波された信号を判定する（Ｓ６０）。一方、制御信号の期間でなければ（Ｓ５０のＮ）、受信ウエイトベクトル計算部６８、乗算部６２、加算部６４は、デジタル受信信号３００に対してアダプティブアレイ信号処理を実行して（Ｓ６２）、合成信号３０４を出力する。スイッチ２１２は、合成信号３０４を信号処理部出力信号３３０として出力し、信号処理部出力信号３３０は、乗算部２０４で位相に関する処理が行われずに、判定部２０６に入力される。判定部２０６は、入力した信号を判定する（Ｓ６０）。

本発明の実施例によれば、無指向性アンテナで受信した信号とアダプティブアレイアンテナで受信した信号に対して、無指向性アンテナで信号を受信する期間のみ同期検波を行うため、両者の信号を同一の同相軸と直交軸上に配置でき、アンテナの種類が異なっても連続的に復調できる。また、制御信号区間においても、重み係数の収束に関係なく、無指向性アンテナで受信しているため、処理遅延を小さくできる。また、無指向性アンテナパターンを使用する場合の変調方式が、アダプティブアレイアンテナパターンを使用する場合の変調方式よりも誤り耐性が強いために、無指向性アンテナパターンによる信号の伝送特性の劣化を小さくできる。

以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

本発明の実施例において、アンテナ選択部２１０は、複数のデジタル受信信号３００間での受信電力を比較して、制御信号の区間で使用すべきひとつのデジタル受信信号３００を選択している。しかしこれに限らず例えば、予め固定したデジタル受信信号３００を選択してもよい。本変形例によれば、処理と回路がさらに簡易になる。つまり、制御信号の区間では、ひとつのデジタル受信信号３００が処理対象として選択されればよい。

本発明の実施例において、受信ウエイトベクトル計算部６８は、受信ウエイトベクトル３１２の推定のために適応アルゴリズムを使用し、応答ベクトル計算部８０は、応答ベクトル３２２の推定のために相関処理を使用している。しかし、受信ウエイトベクトル計算部６８と応答ベクトル計算部８０でこれら以外の処理が実行されてもよく、例えば、受信ウエイトベクトル計算部６８と応答ベクトル計算部８０において、適応アルゴリズムあるいは相関処理のいずれか一方が実行されてもよい。その際は、受信ウエイトベクトル計算部６８と応答ベクトル計算部８０が一体となってもよい。また、受信ウエイトベクトル計算部６８や応答ベクトル計算部８０において、適応アルゴリズムや相関処理とは異なるＭＵＳＩＣ（ＭＵｌｔｉｐｌｅ ＳＩｇｎａｌ Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ）アルゴリズムなどの到来方向推定が実行されてもよい。この変形例によって、より詳細に希望波と不要波が識別される。つまり、アダプティブアレイアンテナについての信号処理において、複数の受信信号を分離可能な値が推定されればよい。

本発明の実施例において、無指向性アンテナパターンとアダプティブアレイアンテナパターンを切り換えるための基準として、制御部２４が、制御信号区間とデータ信号区間の区切りを通知していた。しかしながらこれに限らず例えば、受信ウエイトベクトル計算部６８で実行される適応アルゴリズムの収束にもとづいて、無指向性アンテナパターンとアダプティブアレイアンテナパターンを切り換えてもよい。すなわち、受信ウエイトベクトル計算部６８が、適応アルゴリズムを実行する際に導出される誤差の値を監視しておき、当該誤差が所定のしきい値より小さくなった場合に、受信ウエイトベクトル３１２が収束したとして、制御部２４に通知する。その結果、制御部２４は、通知されたタイミングにもとづいて無指向性アンテナパターンとアダプティブアレイアンテナパターンを切り換える。本変形例によれば、無指向性アンテナパターンの期間を短くできる。つまり、所定の基準にもとづいて、無指向性アンテナパターンとアダプティブアレイアンテナパターンが、切り換えられればよい。

実施例に係る通信システムの構成を示す図である。 実施例に係るバーストフォーマットの構成を示す図である。 図１の第１無線部の構造を示す図である。 図１の信号処理部およびモデム部の構成を示す図である。 図４の立上がり検出部の構成を示す図である。 図５の立上がり検出部の動作の手順を示すフローチャートである。 図４の受信ウエイトベクトル計算部の構成を示す図である。 図８（ａ）−（ｄ）は、図４の信号処理部およびモデム部でのコンスタレーションを示す図である。 図１の基地局装置の動作の手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１０ 端末装置、 １２ 無線部、 １４ 基地局用アンテナ、 １６ 端末用アンテナ、 １８ 信号処理部、 ２０ モデム部、 ２２ ベースバンド部、 ２４ 制御部、 ２６ ベースバンド部、 ２８ モデム部、 ３０ 無線部、 ３２ ネットワーク、 ３４ 基地局装置、 ４０ スイッチ部、 ４２ 受信部、 ４４ 送信部、 ４６ 周波数変換部、 ４８ ＡＧＣ、 ５０ 直交検波部、 ５２ ＡＤ変換部、 ５４ 増幅部、 ５６ 周波数変換部、 ５８ 直交変調部、 ６０ ＤＡ変換部、 ６２ 乗算部、 ６４ 加算部、 ６８ 受信ウエイトベクトル計算部、 ７０ 参照信号生成部、 ７４ 乗算部、 ７６ 送信ウエイトベクトル計算部、 ８０ 応答ベクトル計算部、 １００ 通信システム、 １２２ 立上がり検出部、 １４０ 加算部、 １４２ 複素共役部、 １４８ 乗算部、 １５０ ステップサイズパラメータ記憶部、 １５２ 乗算部、 １５４ 加算部、 １５６ 遅延部、 １６２ 電力計算部、 １６４ 判定部、 ２００ キャリア再生部、 ２０２ キャリア制御部、 ２０４ 乗算部、 ２０６ 判定部、 ２０８ 変調部、 ２１０ アンテナ選択部、 ２１２ スイッチ、 ３００ デジタル受信信号、 ３０２ デジタル送信信号、 ３０４ 合成信号、 ３０６ ウエイト用参照信号、 ３０８ 分離前信号、 ３１０ 信号処理部制御信号、 ３１２ 受信ウエイトベクトル、 ３１４ 送信ウエイトベクトル、 ３１８ 無線部制御信号、 ３２０ 応答用参照信号、 ３２２ 応答ベクトル、 ３３０ 信号処理部出力信号、 ３３２ モデム部制御信号。

Claims (6)

1. 複数の信号をそれぞれ入力する入力部と、
   前記入力した複数の信号にもとづいて、前記入力した複数の信号にそれぞれ対応した複数の重み係数をそれぞれ導出する重み係数導出部と、
   所定の第１の期間にわたって、前記入力した複数の信号のうちのひとつから搬送波を再生する搬送波再生部と、
   前記第１の期間に続く第２の期間にわたって、前記導出した複数の重み係数によって前記入力した複数の信号を重み付けして合成する合成部と、
   前記第１の期間に、前記入力した複数の信号のうちのひとつと前記再生した搬送波によって、復調信号を生成して出力し、前記第２の期間に、前記合成した信号を復調信号として出力する復調部と、
   を備えることを特徴とする受信装置。
2. 前記入力部に入力された複数の信号は、ひとつのフレームに含まれた信号であって、前記第１の期間は、当該フレームの先頭部分からの期間に相当することを特徴とする請求項１に記載の受信装置。
3. 前記入力部に入力された複数の信号を含むべき前記第１の期間と第２の期間で、変調方式が異なっており、前記第１の期間での変調方式は前記第２の期間の変調方式より、誤り耐性が強いことを特徴とする請求項１または２に記載の受信装置。
4. 前記重み係数導出部で導出されるべき前記複数の重み係数が、所定の基準に達するまでの期間を前記第１の期間とすることを特徴とする請求項１または２に記載の受信装置。
5. 第１の期間で、入力した複数の信号から複数の重み係数を導出し、かつ当該入力した複数の信号のひとつから搬送波を再生し、当該ひとつの入力した信号と前記再生した搬送波から復調信号を生成して出力し、前記第１の期間に続く第２の期間で、入力した複数の信号を前記導出した複数の重み係数でそれぞれ重み付けした後に合成し、合成した信号を復調信号として出力することを特徴とする受信方法。
6. 無線ネットワークを介して、複数の信号をそれぞれ入力するステップと、
   前記入力した複数の信号にもとづいて、前記入力した複数の信号にそれぞれ対応した複数の重み係数をそれぞれ導出して、メモリに記憶するステップと、
   所定の第１の期間にわたって、前記入力した複数の信号のうちのひとつから搬送波を再生するステップと、
   前記第１の期間に続く第２の期間にわたって、前記メモリに記憶した複数の重み係数によって前記入力した複数の信号を重み付けして合成するステップと、
   前記第１の期間に、前記入力した複数の信号のうちのひとつと前記再生した搬送波によって、復調信号を生成して出力し、前記第２の期間に、前記合成した信号を復調信号として出力するステップと、
   をコンピュータに実行させるためのプログラム。

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