JP3551254B2 - Path detecting method, path detecting apparatus, and array antenna receiving apparatus - Google Patents

Path detecting method, path detecting apparatus, and array antenna receiving apparatus Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アレーアンテナシステムのパス検出装置に関し、特に、符号分割多重アクセス(CDMA)信号をアレーアンテナシステムで受信し、マルチパスの各タイミングを検出するとともに各パスの初期アンテナビームを形成するパス検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
符号分割多重アクセス(CDMA)方式では、従来方式に比べて周波数帯域に対する加入者容量が増大すると言われており、次世代移動通信システムの無線アクセス方式として期待されている。
【0003】
CDMA移動通信システムにおいて、同一周波数に複数のユーザ信号が混在するため、基地局の受信装置では、希望するユーザ信号に対して他のユーザ信号は干渉波となる。この干渉の影響を低減する手段として適応アレーアンテナがある。適応アレーアンテナは、複数のアンテナで信号を受信し、各アンテナで受信した信号に複素数の重み付け(以下、アンテナ重みと称す)を行って合成(以下、アンテナ合成と称す)するものである。各アンテナでの受信信号の振幅及び位相を制御することで、希望のユーザ信号に適した指向性ビームを形成し、他のユーザ信号による干渉を抑圧する。
【0004】
また、CDMA移動通信システムにおいて、基地局の受信装置は、マルチパス伝搬路によって生じる、到達するタイミング(以下、パスタイミングと称す)の異なる複数のパスの信号を検出し、各信号をレイク合成してユーザ信号を復調する。レイク合成においても、各パスに重み付け(以下、レイク重みと称する)が行われる。
【0005】
基地局の受信装置におけるパス検出装置は、各パスのパスタイミングを検出し、受信復調部へ各パスタイミングを通知する。受信復調部は、パス検出装置より通知された各パスタイミングで、複数のアンテナでの受信信号を逆拡散する。また、受信復調部は、それぞれ指向性ビームにより各アンテナでの受信信号をアンテナ合成する。更に、受信復調部は、各パスの信号をレイク合成してユーザ信号の復調結果を得る。
【0006】
適応アレーアンテナのような複数のアンテナを有する受信システムでは、1つのアンテナ当たりのSINR(信号対干渉電力比)がアンテナの数に比例して低くなる。したがって、1つのアンテナのみを用いてパス検出を行うと、パス検出の精度が低くなる。
【0007】
そこで、従来より、複数のアンテナの受信信号を用いるパス検出装置が提案されている。例えば、複数のアンテナを用いる従来のパス検出装置には、アンテナ毎に遅延プロファイルを生成し、それらを合成することで遅延プロファイルの平滑化を行い特性改善を図るものがある。
【0008】
図8は、従来の受信装置の一構成例を示す。
【0009】
従来の受信装置は、パス検出装置801及び受信復調部806を有する。
【0010】
パス検出装置801は、CDMA信号をアレーアンテナ(不図示)で受信し、パス検出を行う。ここで、アレーアンテナはM個のアンテナより構成されるものとする。
【0011】
パス検出装置801は、スライディング相関器802、アンテナ毎遅延プロファイル生成部803、遅延プロファイル合成部804、パスタイミング検出部805を有する。
【0012】
スライディング相関器802は、各アンテナで受信した拡散信号S811,S812,…,S81Mを複数のチップに渡り、チップ周期の1/N(Nは、1以上の整数)の分解能でそれぞれ逆拡散し、それらを逆拡散信号系列として出力する。
【0013】
アンテナ毎遅延プロファイル生成部803は、スライディング相関器802より出力された逆拡散信号系列について同相でベクトル平均をとり、その振幅レベル或いは電力レベルを計算する。更に、アンテナ毎遅延プロファイル生成部803は、逆拡散信号系列のベクトル平均の振幅レベル或いは電力レベルについて所定時間の平均をとる。それにより、アンテナ毎遅延プロファイル生成部803は、所定時間で平均化された、各アンテナに対応する遅延プロファイルを生成する。
【0014】
遅延プロファイル合成部804は、各アンテナに対応する遅延プロファイルを合成して1つの遅延プロファイル(以下、合成遅延プロファイルと称す)を生成する。
【0015】
パスタイミング検出部805は、合成遅延プロファイルにより、受信復調部でレイク合成に用いるL個のパスタイミングを選択する。パスタイミング検出部805におけるパスタイミングの選択方法として、合成遅延プロファイルから振幅レベル或いは電力レベルの大きなパスを順次選択するものがある。但し、0.75〜1チップのパス選択間隔をとるのが一般的である。すなわち、先に選択されたパスの前後0.75〜1チップにあるパスは選択されない。
【0016】
受信復調部806は、L個のパス受信部8071,8072,…,807L及び合成器812を有し、パス検出部801で検出したパスタイミングで各パスの信号を復調し、レイク合成してユーザ信号を出力する。
【0017】
パス受信部8071は、相関器8081、ビームフォーマ8091、レイク合成重み付け部8101、重み適応制御部8111を有する。
【0018】
同様にして、パス受信部8072,…,807Lは、それぞれに対応する相関器8082,…,808L、ビームフォーマ8092,…,809L、レイク合成重み付け部8102,…,810L、重み適応制御部8112,…,811Lを有する。パス受信部8071,8072,…,807Lは全て同様の構成であり、それぞれが対応する各パスタイミングで拡散信号S811,S812,…,S81Mを受信する。
【0019】
以下、パス受信部8071に着目して説明する。
【0020】
相関器8081は、パスタイミング検出部805で検出されたパスタイミングで、各アンテナで受信した拡散信号S811,S812,…,S81Mを逆拡散する。
【0021】
ビームフォーマ8091は、相関器8081の各出力を受信し、各ユーザに適応した指向性ビームを形成するための、与えられた重み付け(アンテナ重み)でアンテナ合成を行い、パス信号S821を出力する。
【0022】
レイク合成重み付け部8101は、パス信号S821に、キャリヤ位相変動を補償するとともに合成後のSINRが最大となるように重み付け(レイク重み)を行い、重み付けパス信号S831を出力する。
【0023】
重み適応制御部8111は、相関器の出力やパス信号S821の判定誤差を用いてアンテナ重みを適応的に更新する。重み適応制御部8111の制御動作として、例えば、最小二乗平均誤差(MMSE)制御などが用いられる。MMSEについては、特願2000−256549号に詳しく述べられている。
【0024】
合成器812は、レイク合成重み付け部8101,8102,…,810Lがそれぞれ出力する重み付けパス信号S831,S832,…,S83Lを加算することでレイク合成された高品質な復調出力を生成する。
【0025】
【発明が解決しようとする課題】
従来のパス検出装置801は、各アンテナの遅延プロファイルをレベル(振幅あるいは電力)合成することで遅延プロファイルを平滑化して、パスのピークと雑音との識別を確実にすることでパス検出特性を改善する。しかし、パス検出装置801は、各遅延プロファイルのSINR(パスのピークと雑音レベルとの差)を直接に改善するのではないため、そのパス検出特性の改善には限界がある。
【0026】
また、従来のパス検出装置801は、各パスのタイミングを検出することはできるが、受信復調部806のビームフォーマ809でのアンテナ合成に用いる初期指向性ビームを知ることはできないため、ビームフォーマ809は、例えば、予め定められた初期指向性ビームを用いることになる。好ましい初期指向性ビームを知ることができれば、初期の時点より良好なアンテナ合成の効果を得ることができる。
【0027】
本発明の目的は、アレーアンテナ受信装置において、パス検出特性の改善効果が高く、アンテナ合成に用いる初期指向性ビームをも検出するパス検出装置を提供することである。
【0028】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のパス検出方法は、符号分割多重アクセス信号をアレーアンテナで受信し、マルチパスのタイミングを検出するためのパス検出方法であって、前記アレーアンテナの各アンテナの逆拡散信号系列を複数の指向性ビームで受信するステップと、前記指向性ビーム毎の遅延プロファイルを生成するステップと、前記指向性ビーム毎の前記遅延プロファイルより、タイミング毎にレベル値の大きな少なくとも1つの遅延プロファイルを選択し、
前記遅延プロファイルの選択数が1つの場合には、選択した前記レベル値を用い、前記選択数が複数の場合には、選択した前記遅延プロファイルの前記れベル値の合計を用いて、合成遅延プロファイルを生成するステップと、前記マルチパスの前記タイミングを前記合成遅延プロファイルより検出するステップを有する。
【0029】
本発明によれば、各アンテナの逆拡散信号系列を複数の指向性ビームで受信し、指向性ビーム毎の遅延プロファイルより選択的にレベル値を加算した合成遅延プロファイルよりマルチパスの各タイミングを検出する。
【0030】
本発明の実施態様によれば、前記マルチパスの前記タイミングを前記合成遅延プロファイルより検出するとともに、前記各指向性ビームの前記遅延プロファイルにおけるタイミング毎のレベル値を示すレベル情報より、各パスを受信するためのパス受信用指向性ビームの初期値を生成する。
【0031】
したがって、マルチパスの各パスのタイミングを検出するときに検出した各タイミングでの各遅延プロファイルのレベル値を示すレベル情報を利用して、各パス受信用の指向性ビームの初期重みを生成できる。
【0032】
本発明のパス検出装置は、符号分割多重アクセス信号をアレーアンテナで受信し、マルチパスのタイミングを検出するパス検出装置であって、前記アレーアンテナのアンテナ毎に、複数のチップに渡り信号を逆拡散し、逆拡散信号系列を出力するスライディング相関器と、前記アンテナ毎の前記信号系列出力を複数の指向性ビームで受信し、該指向性ビーム毎の信号系列を出力するマルチビームフォーマと、前記指向性ビーム毎の前記信号系列の所定時間での平均をとり、前記指向性ビーム毎の遅延プロファイルを生成するビーム毎遅延プロファイル生成手段と、前記指向性ビーム毎の前記遅延プロファイルより、タイミング毎にレベル値の大きな少なくとも1つの遅延プロファイルを選択し、前記遅延プロファイルの選択数が1つの場合には、選択した前記レベル値を用い、前記選択数が複数の場合には、選択した前記遅延プロファイルの前記レベル値の合計を用いて、合成遅延プロファイルを生成する遅延プロファイル選択/合成手段と、前記マルチパスの前記タイミングを前記合成遅延プロファイルより検出するパスタイミング検出手段を有する。
【0033】
本発明の実施態様によれば、前記各指向性ビームの前記遅延プロファイルにおけるタイミング毎のレベル値を示すレベル情報より、各パスを受信するためのパス受信用指向性ビームを形成するアンテナ重みの初期値を生成する初期重み生成手段を更に有する。
【0034】
本発明の受信装置は、符号分割多重アクセス信号をアレーアンテナで受信し、マルチパスの信号をレイク合成する受信装置であって、前記アレーアンテナのアンテナ毎に、複数のチップに渡り信号を逆拡散し、逆拡散信号系列を出力するスライディング相関器と、前記アンテナ毎の前記信号系列出力を複数の指向性ビームで受信し、該指向性ビーム毎の信号系列を出力するマルチビームフォーマと、前記指向性ビーム毎の前記信号系列の所定時間での平均をとり、前記指向性ビーム毎の遅延プロファイルを生成するビーム毎遅延プロファイル生成手段と、前記指向性ビーム毎の前記遅延プロファイルより、タイミング毎にレベル値の大きな少なくとも1つの遅延プロファイルを選択し、前記遅延プロファイルの選択数が1つの場合には、選択した前記レベル値を用い、前記選択数が複数の場合には、選択した前記遅延プロファイルの前記レベル値の合計を用いて、合成遅延プロファイルを生成する遅延プロファイル選択/合成手段と、前記マルチパスの前記タイミングを前記合成遅延プロファイルより検出するパスタイミング検出手段と、前記各指向性ビームの前記遅延プロファイルにおけるタイミング毎のレベル値を示すレベル情報より、各パスを受信するためのパス受信用指向性ビームを形成するアンテナ重みの初期値を生成する初期重み生成手段と、前記マルチパスの前記タイミングに対応し、前記アレーアンテナで受信した各拡散信号を該タイミングで逆拡散する、少なくとも1つの相関器と、前記相関器に対応して設けられ、与えられたアンテナ重み付けでパス受信用指向性ビームを形成し、対応する前記相関器より出力された信号を該パス受信用指向性ビームで受信するビームフォーマと、前記ビームフォーマに対応して設けられ、初期動作時に前記アンテナ重みを前記初期値とし、その後、前記相関器で逆拡散された信号及び前記ビームフォーマの判定誤差を用いて前記アンテナ重みを適応的に更新し、前記ビームフォーマに与える重み適応制御手段と、前記ビームフォーマに対応して設けられ、キャリヤ位相変動を補償するとともにレイク合成後のSINRが最大となるように、対応する前記ビームフォーマの出力に重み付けを行うレイク合成重み付け手段と、各前記レイク合成重み付け手段の出力を加算して復調出力を生成する合成器とを有する。
【0035】
本発明の実施態様によれば、前記遅延プロファイル選択/合成手段は、前記指向性ビーム毎の前記遅延プロファイルより、タイミング毎に最もレベル値の大きな遅延プロファイルを選択し、該レベル値を前記合成遅延プロファイルのレベル値とする。
【0036】
本発明の実施態様によれば、前記遅延プロファイル選択/合成手段は、前記選択数を複数とする場合、前記指向性ビーム毎の前記遅延プロファイルより、タイミング毎に最もレベル値の大きい遅延プロファイル及び2番目にレベル値の大きい遅延プロファイルを選択し、それらレベル値を加算して合成遅延プロファイルを生成する。
【0037】
本発明の実施態様によれば、前記遅延プロファイル選択/合成手段は、前記選択数を複数とする場合、前記指向性ビーム毎の前記遅延プロファイルのタイミング毎に、最もレベル値の大きい遅延プロファイルと2番目にレベル値の大きい遅延プロファイルとが互いに隣接する指向性ビームのものである場合に、最も大きい前記レベル値に2番目に大きい前記レベル値を加算し、前記合成遅延プロファイルを生成する。
【0038】
本発明の実施態様によれば、前記遅延プロファイル選択/合成手段は、前記選択数を複数とする場合、前記指向性ビーム毎の前記遅延プロファイルのタイミング毎に、最もレベル値の大きいものから複数N個の遅延プロファイルの前記レベル値を順次加算して前記合成遅延プロファイルを生成する。
【0039】
本発明の実施態様によれば、前記遅延プロファイル選択/合成手段は、前記選択数を複数とする場合、前記指向性ビーム毎の前記遅延プロファイルのタイミング毎に、最もレベル値の大きい遅延プロファイルの前記レベル値から所定の範囲内で、最もレベル値の大きいものから複数N個の遅延プロファイルの前記レベル値を順次加算して前記合成遅延プロファイルを生成する。
【0040】
本発明の実施態様によれば、前記遅延プロファイル選択/合成手段は、前記選択数を複数とする場合、前記指向性ビーム毎の前記遅延プロファイルのタイミング毎に、レベル値が前記指向性ビーム毎の前記遅延プロファイルの平均雑音レベルより所定レベル以上大きく、最もレベル値の大きいものから複数N個の遅延プロファイルの前記レベル値を順次加算して前記合成遅延プロファイルを生成する。
【0041】
本発明の実施態様によれば、前記初期重み生成手段は、前記レベル情報から最もレベル値の大きな指向性ビームの重みを初期重みとする。
【0042】
本発明の実施態様によれば、前記初期重み生成手段は、前記レベル情報から最もレベル値の大きな指向性ビームの前記レベル値と、該指向性ビームに隣接する指向性ビームで次にレベル値の大きな指向性ビームの前記レベル値との比により、最もレベル値の大きな前記指向性ビームを形成するための重み、或は該指向性ビームと隣接する前記指向性ビームとの中間の指向性ビームを形成するための重みを初期重みとする。
【0043】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【0044】
図1を参照すると、本発明の一実施形態のアレーアンテナ受信装置は、パス検出装置101及び受信復調部108を有する。ここで、アレーアンテナ(不図示)は、N個のアンテナより構成されるものとする。
【0045】
パス検出装置101は、アレーアンテナで受信した符号分割多重アクセス(CDMA)信号より、レイク合成に適したパスを検出するために、スライディング相関器102、マルチビームフォーマ103、ビーム毎遅延プロファイル生成部104、遅延プロファイル選択/合成部105、パスタイミング検出部106及び初期重み生成部107を有する。
【0046】
受信復調部108は、L個のパス受信部1091,1092,…,109L及び合成器114を有する。受信復調部108は、パス検出装置101で検出されたパスタイミングで各パスの信号を復調し、レイク合成して復調出力を生成する。このレイク合成では最大L個のパスの信号が合成される。パス受信部1091は、相関器1101、ビームフォーマ1111、レイク合成重み付け部1121、重み適応制御部1131を有する。同様にして、パス受信部1092,…,109Lは、それぞれに対応する相関器1102,…,110L、ビームフォーマ1112,…,111L、レイク合成重み付け部1122,…,112L、重み適応制御部1132,…,113Lを有する。パス受信部1091,1092,…,109Lは全て同様の構成であり、それぞれが対応する各パスタイミングで拡散信号S111,S112,…,S11Nを受信する。
【0047】
スライディング相関器102は、各アンテナで受信した拡散信号S111,S112,・・S11Nを複数のチップに渡り、チップ周期の1/N(Nは1以上の整数)の分解能でそれぞれ逆拡散し、それらを逆拡散信号系列S121,S122,…,S12Nとして出力する。
【0048】
マルチビームフォーマ103は、スライディング相関器102より出力された逆拡散信号系列S121,S122,…,S12NをM個の指向性ビーム(以下、マルチ指向性ビームと称す)で受信し、指向性ビーム毎の信号系列S131,S132,…,S13Mを出力する。
【0049】
図2を参照すると、マルチビームフォーマ103は、乗算器2111,2112,…,211N、乗算器2121,2122,…,212N、…、乗算器21M1,21M2,…,21MN及び合成器221,222,…,22Mを有している。
【0050】
乗算器2111,2122,…,212Nは、信号系列S121,S122,…,S12Nにそれぞれ重み付けする。合成器211は、乗算器2111,2122,…,212Nの出力を合成して信号系列S131を出力する。
【0051】
同様にして、乗算器2122は、信号系列S122に重み付けする。合成器222は、乗算器2121,2122,…,212Nの出力を合成して信号系列S132を生成する。更に、以下同様に、乗算器21M1,21M2,…,21MN及び合成器22Mまで構成される。なお、マルチビームフォーマ103はIC化することができ、その場合、ソフトウェア演算量は従来のものと同程度となる。
【0052】
乗算器2111,2112,…,211N、乗算器2121,2122,…,212N、〜乗算器21M1,21M2,…,21MNにそれぞれ与えられる重みは、マルチビームフォーマ103のM個の指向性ビームを形成するための所定の値である。
【0053】
図6は、指向性ビーム数M=6、アンテナ数N=6の場合のマルチビームフォーマ103のマルチ指向性ビームの一例を示すグラフであり、6個のアンテナを直線配置したアレーアンテナにおいて、6個の指向性ビームを構成した直交マルチビームパターンが示されている。
【0054】
図7は、指向性ビーム数M=12、アンテナ数N=6の場合のマルチビームフォーマ103のマルチ指向性ビームの一例を示すグラフであり、6個のアンテナを直線配置したアレーアンテナにおいて、12個の指向性ビームを構成した直交マルチビームパターンが示されている。
【0055】
ビーム毎遅延プロファイル生成部104は、マルチビームフォーマ103より入力した信号系列S131,S132,…,S13Mの一定周期でのそれぞれの平均をとり、ビーム毎の遅延プロファイルS141,S142,…,S14Mを生成する。
【0056】
図3は、ビーム毎遅延プロファイル生成部104の構成を示すブロック図である。ビーム毎遅延プロファイル生成部104は、ビーム毎同相平均部301、ビーム毎レベル検出部302及びビーム毎レベル平均部303を有する。
【0057】
ビーム毎同相平均部301は、マルチビームフォーマ103より入力した信号系列S131,S132,…,S13Mの所定数のシンボルについて同相でベクトル平均をとる。ビーム毎レベル検出部302は、ビーム毎同相平均部301の各出力のレベル(振幅あるいは電力)を計算する。ビーム毎レベル平均部303は、ビーム毎レベル検出部302の各出力の所定の時間の平均をそれぞれとり、遅延プロファイルS141,S142,…,S14Mを生成する。
【0058】
ビーム毎同相平均部301は、各信号系列S131,S132,…,S13Mの、逆拡散されたシンボルの位相を合わせてベクトル加算するので、SINRが大幅に改善される。
【0059】
なお、シンボルが変調されている場合、その変調を除去しなければならない。その場合、パイロット信号ならば既知パイロットシンボルで変調を除去でき、同相での加算が可能である。
【0060】
また、同相平均をとるシンボル数は多い程SINRが改善されるが、フェージングなどにより位相の変動が速い場合には平均をとるシンボル数は限られる。ビーム毎同相平均部301での平均をとるシンボル数や平均重み付けの方法は任意であり、本装置が適用される態様に応じて最適なものを選択すればよい。
【0061】
また、本実施形態のパス検出装置101は、ビーム毎同相平均部301がマルチビームフォーマ103の前段に置かれてもよい。この構成により演算量が削減される場合がある。この場合、ビーム毎同相平均部301は、ビーム毎に同相平均をとる代わりにアンテナ毎に同相平均をとる。この場合でも原理的に同様であり、本発明に含まれる。
【0062】
遅延プロファイル選択/合成部105は、M個の遅延プロファイルS141,S142,…,S14Mのレベルを各タイミング毎に測定し、各遅延プロファイルS141,S142,…,S14Mの中から、各タイミング毎にレベルの大きな1個以上の遅延プロファイルを選択し、それらのレベル値を加算して1個の遅延プロファイル(以下、合成遅延プロファイルと称す)を生成し、パスタイミング検出部106に出力する。また、遅延プロファイル選択/合成部105は、各遅延プロファイルS141,S142,…,S14Mのレベルを各タイミング毎に測定した結果をレベル情報として初期重み生成部107に通知する。
【0063】
遅延プロファイル選択/合成部105は、本発明の特徴をなす構成要素であり、その選択及び合成方法について、いくつかの手段が考えられる。そして、適する手段はマルチビームパターンの形状に依存して異なる。
【0064】
例えば、図7のようにマルチ指向性ビームが密に配置されている場合、信号が2つの指向性ビームの中間の方向から到来した場合でも1個の指向性ビームを選択するだけでレベルの劣化はほとんどない。したがって、遅延プロファイル選択/合成部105は、タイミング毎に、M個の遅延プロファイルの中からレベルの大きな1個の遅延プロファイルを選択し、そのレベルを合成遅延プロファイルのレベルとすればよい。
【0065】
これに対して、マルチ指向性ビームの各指向性ビームが疎に配置してある場合には、信号が2つの指向性ビームの中間の方向から到来した場合、1個の指向性ビームを選択するだけではレベルの劣化が大きい。
【0066】
図6の例において1個の指向性ビームを選択するだけでは、2つの指向性ビームの丁度中央から信号が到来した場合、合成遅延プロファイルに記載されるレベルは本来のレベルに対して約4dB劣化した値となる。
【0067】
そこで、例えば、遅延プロファイル選択/合成部105は、各タイミング毎に、M個の遅延プロファイルの中からレベルの大きな2個の遅延プロファイルを選択し、それらのレベル値を加算して合成遅延プロファイルを生成する。
【0068】
しかし、各タイミング毎に、常に2個の遅延プロファイルを選択すると、ある指向性ビームのピーク方向から信号が到来した場合や、パスがない無いタイミングでは、雑音を加算してしまうことになる。そのため、遅延プロファイル選択/合成部105は、2個目のレベル値を加算する場合に制約条件を設けるとよい。
【0069】
制約条件を設ける第1の方法として、信号が2つの指向性ビームの中間方向から到来する場合にはレベル値は隣接する指向性ビームで高くなる。したがって、2個目のレベル値の指向性ビームが1個目の指向性ビームに隣接する場合に、2個目のレベル値を加算するという方法が考えられる。
【0070】
第2の方法として、1個目と2個目のレベル値の差が所定値以下の場合に、2個目のレベル値を加算する方法がある。
【0071】
第3の方法として、1個目のレベル値がM個の遅延プロファイルの平均雑音レベルに対して一定レベル以上大きい場合に、1個目のレベル値から一定のレベル以内である2個目のレベル値を加算する方法が考えられる。
【0072】
なお、ビーム選択数を3個以上に拡張する場合も、2個目と同様の方法が適用可能であるが、前記した第2、第3の方法では合成する指向性ビームの数を余り多くとると雑音が増加するため望ましくない。
【0073】
パスタイミング検出部106は、合成遅延プロファイルよりレベルの大きなパスを順次選択する。但し、0.75〜1チップのパス選択間隔がとられるのが一般的である。すなわち、先に選択されたパスの前後0.75〜1チップにあるパスは選択されない。
【0074】
初期重み生成部107は、パスタイミング検出部106で検出されたパスタイミングで、遅延プロファイル選択/合成部105で測定されたレベル情報より、受信復調部108の各パスのパス受信部1091,1092,…,109Lで初期状態で用いる重み(以下、初期重みと称す)を生成する。
【0075】
初期重み生成部107の初期重み生成方法について、いくつかの手段が考えられる。
【0076】
例えば、各指向性ビームのうち最もレベルの大きな指向性ビームを形成するためにマルチビームフォーマ103で用いた重み付けをそのまま初期重みとする方法が考えられる。
【0077】
他の方法として、最もレベルの大きな指向性ビームとそれに隣接する指向性ビームとのレベル値の比から判断して、それらの中間の指向性ビームを形成するための重みを用いるする方法が考えられる。
【0078】
図5は、本方法の具体的な処理を示すフローチャートである。図5において、レベルが最大の指向性ビームのビーム番号をB、そのレベル値をPとし、Bに隣接する指向性ビームのうちレベルの大きい指向性ビームのビーム番号をB、そのレベル値をPとする。また、Xは所定の閾値である。
【0079】
まず、初期重み生成部107は、レベル番号B,B及びレベル値P,Pを決定する(ステップ51)。次に、初期重み生成部107は、P/P≧X[dB]であるか否か判定する(ステップ52)。
【0080】
初期重み生成部107は、P/P≧X[dB]であれば、ビーム番号Bの指向性ビームの重みを選択する(ステップ53)。また、初期重み生成部107は、P/P<X[dB]であれば、ビーム番号Bの指向性ビームとビーム番号Bの指向性ビームの中間に指向性ビーム(以下、中間ビームと称す)を形成するための所定の重み付け(中間重み)を初期重みとする。この方法によれば、マルチビームフォーマ103の分解能より高い精度の指向性ビーム、即ち中間ビームを形成する初期重みを容易に生成できる。なお、図6の直交マルチビームパターンの場合、閾値Xは約9dBである。
【0081】
パス受信部1091,1092,…,109Lは全て同様の構成なので、パス受信部1101のみに着目して説明する。
【0082】
相関器1101は、パスタイミング検出部106で検出された、自身に対応するパスタイミングで拡散信号S111,S112,…,S11Nを逆拡散する。
【0083】
重み適応制御部1131は、初期動作時、初期重み生成部107より与えられた初期重みをそのまま用い、その後、各ユーザからのマルチパスに含まれるパス受信用の指向性ビームを形成するためにアンテナ重みを適応的に制御する。重み適応制御部1131は、相関器1101の出力やパス信号S151の判定誤差を用いてアンテナ重みを適応的に更新し、ビームフォーマ1111へ通知する。重み適応制御部1131の制御動作として、例えば、最小二乗平均誤差(MMSE)制御などが用いられる。MMSEについては、特願2000−256549号に詳しく述べられている。
【0084】
ビームフォーマ1111は、相関器1101の各出力を受信し、重み適応制御部1131より通知されたアンテナ重みでアンテナ合成を行い、パス信号S151を出力する。
【0085】
図4は、ビームフォーマ1111の構成を示すブロック図である。
【0086】
ビームフォマ1111は、複素共役操作部4111,4112,…,411N、乗算器4211,4212,…,421N及び合成器431を有する。
【0087】
複素共役操作部4111,4112,…,411Nは、重み適応制御部1131より入力したアンテナ重みに対して複素共役操作を行う。
【0088】
乗算器4211,4212,…,421Nは、相関器1101の各出力と、複素共役操作部4111,4112,…,411Nより入力したアンテナ重みの複素共役とをそれぞれ乗じる。
【0089】
合成器431は、乗算器4211,4212,…,421Nの各出力を加算し、パス信号S151として出力する。
【0090】
レイク合成重み付け部1121は、パス信号S151に対してキャリヤ位相変動を補償するとともに、合成後のSINRが最大となるようにレイク合成のための重み付けを行い、信号系列S161として出力する。
【0091】
合成器12は、レイク合成重み付け部1121,1122,…,112Lより出力された信号系列S161,S162,…,S16Lを加算し、高品質な復調出力を生成する。
【0092】
次に、本実施形態の動作について説明する。
【0093】
まず、パス検出装置101は、アレーアンテナで受信したCDMA信号を受信し、スライディング相関器102で、各アンテナのCDMA信号をそれぞれ逆拡散する。次に、パス検出装置101は、マルチビームフォーマ103で、マルチ指向性ビームにより指向性ビーム毎の信号系列S131,S132,…,S13Mを生成する。次に、パス検出装置101は、ビーム毎遅延プロファイル生成部104で、指向性ビーム毎の信号系列S131,S132,…,S13Mの一定周期でのそれぞれの平均をとり、ビーム毎の遅延プロファイルS141,S142,…,S14Mを生成する。次に、パス検出装置101は、遅延プロファイル選択/合成部105で、遅延プロファイルS141,S142,…,S14Mのレベルを各タイミング毎に測定し、その中から各タイミング毎にレベルの大きな1個以上のものを選択し、それらのレベル値を加算して合成遅延プロファイルを生成する。次に、パス検出装置101は、パスタイミング検出部106で、合成遅延プロファイルよりレベルの大きなパスを最大L個選択し、そのパスタイミングを受信復調部108に入力する。また、パス検出装置101は、検出されたパスタイミングで、各遅延プロファイルS141,S142,…,S14Mのレベルを各タイミング毎に測定したレベル情報より初期重みを初期重み生成部107により生成し、受信復調部108へ入力する。
【0094】
受信復調部108は、各パスタイミングで拡散信号S111,S112,…,S11Nを逆拡散し、初期重みを初期値としてビームフォーマのアンテナ重みを適応的に制御して、パス受信用指向性ビームを形成し、受信した各パスの信号系列をレイク合成する。
【0095】
本実施形態によれば、逆拡散信号系列毎に指向性ビームで受信することでSINRを直接に改善し、指向性ビーム毎の遅延プロファイルより生成した合成遅延プロファイルに基づきパス検出を行うことで優れたパスタイミング検出特性を実現できる。
【0096】
また、本実施形態によれば、パスタイミングを検出するために求めた、各パスタイミングでの各指向性ビームのレベル情報から各パスのビームフォーマーの初期重みを生成できるので、初期の段階より好ましい指向性ビームでアンテナ合成することができる。
【0097】
更に、本実施形態によれば、マルチビームフォーマ103をIC化することでソフトウェア演算量を従来と同程度に抑えることができる。
【0098】
【発明の効果】
本発明によれば、各アンテナの逆拡散信号系列を複数の指向性ビームで受信し、指向性ビーム毎の遅延プロファイルより選択的にレベル値を加算した合成遅延プロファイルよりマルチパスの各タイミングを検出するので、SINRを改善し、優れたパスタイミング検出特性を実現できる。
【0099】
したがって、マルチパスの各パスのタイミングを検出するときに検出した各タイミングでの各遅延プロファイルのレベル値を示すレベル情報を利用して、各パス受信用の指向性ビームの初期重みを生成できるので、初期の時点より良好なアンテナ合成の効果を得ることができる。
【0100】
また、マルチビームフォーマをIC化することでソフトウェア演算量を従来と同程度に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態のアレーアンテナ受信装置の構成を示すブロック図である。
【図2】図1のマルチビームフォーマの構成を示すブロック図である。
【図3】図1のビーム毎遅延プロファイル生成部の構成を示すブロック図である。
【図4】図1のビームフォーマの構成を示すブロック図である。
【図5】図1の初期重み生成部の初期重み生成方法の一例を示すフローチャートである。
【図6】指向性ビーム数M=6、アンテナ数N=6の場合のマルチビームフォーマのマルチ指向性ビームの一例を示すグラフである。
【図7】指向性ビーム数M=12、アンテナ数N=6の場合のマルチビームフォーマ103のマルチ指向性ビームの一例を示すグラフである。
【図8】従来の受信装置の一構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
101 パス検出装置
102 スライディング相関器
103 マルチビームフォーマ
104 ビーム毎遅延プロファイル生成部
105 遅延プロファイル選択/合成部
106 パスタイミング検出部
107 初期重み生成部
108 受信復調部
1091,1092,…,109L パス受信部
1101,1102,…,110L 相関器
1111,1112,…,111L ビームフォーマ
1121,1122,…,112L レイク合成重み付け部
1131,1132,…,113L 重み適応制御部
114 合成器
2111〜211N、2121〜212N,…,21M1〜21MN 乗算器
221,222,…,22M 合成器
301 ビーム毎同相平均部
302 ビーム毎レベル検出部
303 ビーム毎レベル平均部
4111,4112,…,411N 複素共役操作部
4211,4212,…,421N 乗算器
431 合成器
S111,S112,…,S11N 拡散信号
S121,S122,…,S12N 逆拡散信号系列
S131,S132,…,S13M 信号系列
S141,S142,…,S14M 遅延プロファイル
S151,S152,…,S15L パス信号
S161,S162,…,S16L 信号系列
51〜54 ステップ
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a path detection apparatus for an array antenna system, and more particularly, to a path detection apparatus that receives a code division multiple access (CDMA) signal at an array antenna system, detects each timing of multipath, and forms an initial antenna beam of each path. It relates to a detection device.
[0002]
[Prior art]
It is said that the code division multiple access (CDMA) system increases the subscriber capacity for the frequency band as compared with the conventional system, and is expected as a wireless access system for the next generation mobile communication system.
[0003]
In a CDMA mobile communication system, a plurality of user signals coexist on the same frequency. Therefore, in a receiving device of a base station, another user signal becomes an interference wave with respect to a desired user signal. As means for reducing the influence of this interference, there is an adaptive array antenna. The adaptive array antenna receives signals with a plurality of antennas, weights the signals received by each antenna with a complex number (hereinafter, referred to as antenna weight), and combines them (hereinafter, referred to as antenna combining). By controlling the amplitude and phase of the received signal at each antenna, a directional beam suitable for a desired user signal is formed, and interference due to other user signals is suppressed.
[0004]
Also, in a CDMA mobile communication system, a receiving device of a base station detects signals of a plurality of paths having different arrival timings (hereinafter, referred to as path timings) generated by a multipath propagation path, and rake-combines the signals. To demodulate the user signal. Also in rake combining, each path is weighted (hereinafter referred to as rake weight).
[0005]
The path detection device in the reception device of the base station detects the path timing of each path and notifies the reception demodulation unit of each path timing. The reception demodulation unit despreads signals received by a plurality of antennas at each path timing notified from the path detection device. The reception demodulation unit combines the reception signals from the respective antennas with the directional beams. Further, the reception demodulation unit rakes the signals of each path to obtain a demodulation result of the user signal.
[0006]
In a receiving system having a plurality of antennas, such as an adaptive array antenna, the SINR (signal-to-interference power ratio) per antenna decreases in proportion to the number of antennas. Therefore, when path detection is performed using only one antenna, the accuracy of path detection decreases.
[0007]
Therefore, conventionally, a path detection device using reception signals of a plurality of antennas has been proposed. For example, in a conventional path detection device using a plurality of antennas, a delay profile is generated for each antenna, and the delay profiles are smoothed by combining the delay profiles to improve characteristics.
[0008]
FIG. 8 shows a configuration example of a conventional receiving apparatus.
[0009]
The conventional receiving device includes a path detection device 801 and a reception demodulation unit 806.
[0010]
The path detection device 801 receives a CDMA signal by an array antenna (not shown) and performs path detection. Here, it is assumed that the array antenna is composed of M antennas.
[0011]
The path detection device 801 includes a sliding correlator 802, a delay profile generation unit 803 for each antenna, a delay profile synthesis unit 804, and a path timing detection unit 805.
[0012]
The sliding correlator 802 spreads the spread signals S811, S812,..., S81M received by each antenna over a plurality of chips and outputs 1 / N of the chip period. R (N R Are despread with a resolution of 1 or more) and output them as despread signal sequences.
[0013]
The per-antenna delay profile generation unit 803 calculates the amplitude level or power level of the despread signal sequence output from the sliding correlator 802 by taking the vector average in phase. Further, the antenna-dependent delay profile generation unit 803 averages the amplitude level or power level of the vector average of the despread signal sequence for a predetermined time. Accordingly, the antenna-dependent delay profile generation unit 803 generates a delay profile corresponding to each antenna, averaged over a predetermined time.
[0014]
Delay profile combining section 804 combines the delay profiles corresponding to each antenna to generate one delay profile (hereinafter, referred to as a combined delay profile).
[0015]
The path timing detection unit 805 selects L path timings used for rake combining in the reception demodulation unit according to the combined delay profile. As a method of selecting a path timing in the path timing detection unit 805, there is a method of sequentially selecting paths having a larger amplitude level or power level from a combined delay profile. However, a path selection interval of 0.75 to 1 chip is generally set. That is, a path that is 0.75 to 1 chip before and after the previously selected path is not selected.
[0016]
The reception demodulation unit 806 includes L path reception units 8071, 8072,..., 807L and a combiner 812, demodulates the signal of each path at the path timing detected by the path detection unit 801 and rake-combines the signals. Output a signal.
[0017]
The path receiving unit 8071 includes a correlator 8081, a beamformer 8091, a rake combining weighting unit 8101, and a weight adaptation control unit 8111.
[0018]
Similarly, the path receiving units 8072,..., 807L correspond to the correlators 8082,. , 811L. , 807L have the same configuration, and receive spread signals S811, S812,..., S81M at the respective corresponding path timings.
[0019]
The following description focuses on the path receiving unit 8071.
[0020]
The correlator 8081 despreads the spread signals S811, S812,..., S81M received by each antenna at the path timing detected by the path timing detection unit 805.
[0021]
The beamformer 8091 receives each output of the correlator 8081, performs antenna combining with a given weight (antenna weight) for forming a directional beam adapted to each user, and outputs a path signal S821.
[0022]
Rake combining weighting section 8101 performs weighting (rake weighting) on path signal S821 to compensate for carrier phase fluctuation and maximize combined SINR, and outputs weighted path signal S831.
[0023]
The weight adaptation control unit 8111 adaptively updates the antenna weight using the output of the correlator and the determination error of the path signal S821. As a control operation of the weight adaptive control unit 8111, for example, least mean square error (MMSE) control or the like is used. The MMSE is described in detail in Japanese Patent Application No. 2000-256549.
[0024]
The combiner 812 generates high-quality rake-combined demodulated outputs by adding the weighted path signals S831, S832,..., S83L output from the rake combining weighting units 8101, 8102,.
[0025]
[Problems to be solved by the invention]
The conventional path detection device 801 smoothes the delay profile by synthesizing the delay profile of each antenna by level (amplitude or power), and improves the path detection characteristics by ensuring the discrimination between the path peak and noise. I do. However, since the path detection device 801 does not directly improve the SINR (difference between the peak of the path and the noise level) of each delay profile, the improvement of the path detection characteristics is limited.
[0026]
Further, the conventional path detection device 801 can detect the timing of each path, but cannot know the initial directivity beam used for the antenna combining in the beam former 809 of the reception / demodulation unit 806. For example, a predetermined initial directional beam is used. If a preferred initial directional beam can be known, a better antenna combining effect than at the initial time can be obtained.
[0027]
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a path detection device that has a high effect of improving path detection characteristics in an array antenna reception device and also detects an initial directional beam used for antenna synthesis.
[0028]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a path detection method according to the present invention is a path detection method for receiving a code division multiple access signal with an array antenna and detecting multipath timing, wherein each antenna of the array antenna Receiving the despread signal sequence with a plurality of directional beams, generating a delay profile for each of the directional beams, and at least a level value greater for each timing than the delay profile for each directional beam. Select one delay profile,
When the number of selections of the delay profile is one, the selected level value is used, and when the number of selections is plural, the sum of the level values of the selected delay profile is used. Generating a combined delay profile; and detecting the timing of the multipath from the combined delay profile.
[0029]
According to the present invention, a despread signal sequence of each antenna is received by a plurality of directional beams, and each timing of multipath is detected from a combined delay profile obtained by selectively adding a level value from a delay profile for each directional beam. I do.
[0030]
According to the embodiment of the present invention, the timing of the multipath is detected from the combined delay profile, and each path is received from level information indicating a level value for each timing in the delay profile of each directional beam. The initial value of the directional beam for path reception for generating
[0031]
Therefore, the initial weight of the directional beam for receiving each path can be generated using the level information indicating the level value of each delay profile at each timing detected when detecting the timing of each path of the multipath.
[0032]
A path detection device of the present invention is a path detection device that receives a code division multiple access signal by an array antenna and detects the timing of multipath, and reverses a signal over a plurality of chips for each antenna of the array antenna. Spreading, a sliding correlator that outputs a despread signal sequence, a multi-beamformer that receives the signal sequence output for each antenna with a plurality of directional beams, and outputs a signal sequence for each directional beam, Taking an average of the signal sequence for each directional beam at a predetermined time and generating a delay profile for each beam which generates a delay profile for each directional beam, Select at least one delay profile with a large level value, When the number of selections of the delay profile is one, the selected level value is used, and when the number of selections is plural, using the sum of the level values of the selected delay profile, A delay profile selecting / combining unit for generating a combined delay profile; and a path timing detecting unit for detecting the timing of the multipath from the combined delay profile.
[0033]
According to the embodiment of the present invention, based on level information indicating a level value for each timing in the delay profile of each directional beam, an initial value of an antenna weight for forming a directional beam for path reception for receiving each path is obtained. The apparatus further includes initial weight generation means for generating a value.
[0034]
The receiving apparatus of the present invention is a receiving apparatus that receives a code division multiple access signal by an array antenna and rake-combines a multipath signal, and despreads a signal across a plurality of chips for each antenna of the array antenna. A sliding correlator that outputs a despread signal sequence; a multi-beamformer that receives the signal sequence output for each antenna with a plurality of directional beams and outputs a signal sequence for each directional beam; An average of the signal sequence for each directional beam at a predetermined time, and a delay profile generating means for each beam for generating a delay profile for each directional beam; and a level for each timing based on the delay profile for each directional beam. Select at least one delay profile with a large value, When the number of selections of the delay profile is one, the selected level value is used, and when the number of selections is plural, using the sum of the level values of the selected delay profile, Delay profile selecting / combining means for generating a combined delay profile; path timing detecting means for detecting the timing of the multipath from the combined delay profile; and a level value for each timing in the delay profile of each directional beam. Initial weight generation means for generating an initial value of an antenna weight for forming a directional beam for receiving a path for receiving each path from the level information shown, and receiving at the array antenna corresponding to the timing of the multipath. At least one correlator for despreading each spread signal obtained at the timing, and a directional beam for path reception provided with a given antenna weight, provided for the correlator, and the corresponding correlator A beam former for receiving the output signal from the path receiving directional beam, It is provided corresponding to the beamformer, the antenna weight is used as the initial value at the time of the initial operation, and thereafter, the antenna weight is adaptively adjusted using the signal despread by the correlator and the determination error of the beamformer. Weight adaptive control means for updating and giving to the beamformer, and an output of the corresponding beamformer provided corresponding to the beamformer so as to compensate for carrier phase fluctuation and maximize SINR after rake combining. And a combiner for adding the outputs of the rake combining weighting means to generate a demodulated output.
[0035]
According to an embodiment of the present invention, the delay profile selecting / synthesizing means selects a delay profile having a largest level value for each timing from the delay profiles for each of the directional beams, and sets the level value to the combined delay. This is the profile level value.
[0036]
According to an embodiment of the present invention, the delay profile selecting / combining means includes: When the selection number is plural, From the delay profile for each directional beam, a delay profile having the largest level value and a delay profile having the second largest level value are selected for each timing, and the level values are added to generate a combined delay profile.
[0037]
According to an embodiment of the present invention, the delay profile selecting / combining means includes: When the selection number is plural, For each timing of the delay profile for each directional beam, when the delay profile with the largest level value and the delay profile with the second largest level value are those of the directional beams adjacent to each other, The second largest value is added to the value to generate the combined delay profile.
[0038]
According to an embodiment of the present invention, the delay profile selecting / combining means includes: When the selection number is plural, For each timing of the delay profile for each directional beam, from the one with the largest level value Multiple The composite delay profile is generated by sequentially adding the level values of the N delay profiles.
[0039]
According to an embodiment of the present invention, the delay profile selecting / combining means includes: When the selection number is plural, For each timing of the delay profile for each of the directional beams, within a predetermined range from the level value of the delay profile with the largest level value, from the one with the largest level value Multiple The composite delay profile is generated by sequentially adding the level values of the N delay profiles.
[0040]
According to an embodiment of the present invention, the delay profile selecting / combining means includes: When the selection number is plural, At each timing of the delay profile for each directional beam, the level value is higher than the average noise level of the delay profile for each directional beam by a predetermined level or more, and from the largest level value Multiple The composite delay profile is generated by sequentially adding the level values of the N delay profiles.
[0041]
According to an embodiment of the present invention, the initial weight generation means sets the weight of the directional beam having the largest level value from the level information as the initial weight.
[0042]
According to the embodiment of the present invention, the initial weight generation means may include the level value of the directional beam having the largest level value from the level information, and the next level value of the directional beam adjacent to the directional beam. According to the ratio of the large directional beam to the level value, a weight for forming the directional beam having the largest level value, or a directional beam intermediate between the directional beam and the adjacent directional beam is used. The weight to be formed is set as an initial weight.
[0043]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0044]
Referring to FIG. 1, an array antenna receiving device according to one embodiment of the present invention includes a path detecting device 101 and a receiving and demodulating unit 108. Here, it is assumed that the array antenna (not shown) includes N antennas.
[0045]
The path detection apparatus 101 includes a sliding correlator 102, a multi-beamformer 103, and a beam-based delay profile generation unit 104 in order to detect a path suitable for rake combining from a code division multiple access (CDMA) signal received by an array antenna. , A delay profile selection / synthesis unit 105, a path timing detection unit 106, and an initial weight generation unit 107.
[0046]
The reception demodulation section 108 includes L path reception sections 1091, 1092,..., 109L and a combiner 114. The reception demodulation unit 108 demodulates the signal of each path at the path timing detected by the path detection device 101, performs rake combining, and generates a demodulated output. In this rake combining, signals of a maximum of L paths are combined. The path receiving unit 1091 includes a correlator 1101, a beamformer 1111, a rake combining weighting unit 1121, and a weight adaptation control unit 1131. Similarly, the path receiving units 1092,..., 109L include the corresponding correlators 1102,. .., 113L. , 109L have the same configuration, and receive the spread signals S111, S112,..., S11N at the respective corresponding path timings.
[0047]
The sliding correlator 102 spreads the spread signals S111, S112,... S11N received by each antenna over a plurality of chips, R (N R Are despread at resolutions of 1 or more) and output as despread signal sequences S121, S122,..., S12N.
[0048]
The multi-beamformer 103 receives the despread signal sequences S121, S122,..., S12N output from the sliding correlator 102 with M directional beams (hereinafter, referred to as multi-directional beams). , S13M are output.
[0049]
Referring to FIG. 2, the multi-beamformer 103 includes multipliers 2111, 112,..., 211N, multipliers 2121, 122,. .., 22M.
[0050]
, 212N weight the signal sequences S121, S122,..., S12N, respectively. The combiner 211 combines the outputs of the multipliers 2111, 122,..., 212N and outputs a signal sequence S131.
[0051]
Similarly, multiplier 2122 weights signal sequence S122. The combiner 222 combines the outputs of the multipliers 2121, 122,..., 212N to generate a signal sequence S132. In the same manner, the same applies to multipliers 21M1, 21M2,..., 21MN and combiner 22M. Note that the multi-beamformer 103 can be made into an IC, and in that case, the amount of software calculation is almost the same as that of the conventional one.
[0052]
The weights given to the multipliers 2111, 112,..., 211N, the multipliers 2121, 1222,. This is a predetermined value for performing
[0053]
FIG. 6 is a graph showing an example of multi-directional beams of the multi-beamformer 103 when the number of directional beams is M = 6 and the number of antennas is N = 6. In an array antenna in which six antennas are linearly arranged, 6 is shown. An orthogonal multi-beam pattern comprising three directional beams is shown.
[0054]
FIG. 7 is a graph showing an example of a multi-directional beam of the multi-beamformer 103 when the number of directional beams M = 12 and the number of antennas N = 6. In an array antenna in which six antennas are linearly arranged, 12 is shown. An orthogonal multi-beam pattern comprising three directional beams is shown.
[0055]
The beam-by-beam delay profile generation unit 104 averages the signal sequences S131, S132,..., S13M input from the multi-beamformer 103 in a fixed period, and generates beam-by-beam delay profiles S141, S142,. I do.
[0056]
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of the beam-based delay profile generation unit 104. The beam-by-beam delay profile generation unit 104 includes a beam-by-beam in-phase averaging unit 301, a beam-by-beam level detection unit 302, and a beam-by-beam level averaging unit 303.
[0057]
The beam-by-beam in-phase averaging unit 301 performs vector averaging in phase for a predetermined number of symbols of the signal sequences S131, S132,..., S13M input from the multi-beamformer 103. The beam level detection unit 302 calculates the level (amplitude or power) of each output of the beam in-phase averaging unit 301. The beam level averaging unit 303 averages each output of the beam level detecting unit 302 for a predetermined time, and generates delay profiles S141, S142,..., S14M.
[0058]
The beam-by-beam in-phase averaging unit 301 adds the phases of the despread symbols of the signal sequences S131, S132,..., S13M, and performs vector addition, so that the SINR is significantly improved.
[0059]
If the symbol is modulated, the modulation must be removed. In that case, if it is a pilot signal, modulation can be removed with a known pilot symbol, and addition in phase is possible.
[0060]
The SINR is improved as the number of symbols for which the in-phase averaging is performed is large. However, when the phase changes rapidly due to fading or the like, the number of symbols to be averaged is limited. The number of symbols to be averaged by the in-beam in-phase averaging section 301 and the method of average weighting are arbitrary, and an optimum one may be selected according to the mode to which the present apparatus is applied.
[0061]
Further, in the path detection apparatus 101 of the present embodiment, the in-phase in-phase averaging unit 301 may be placed before the multi-beamformer 103. This configuration may reduce the amount of calculation in some cases. In this case, the per-beam in-phase averaging unit 301 takes the in-phase average for each antenna instead of taking the in-phase average for each beam. This case is similar in principle, and is included in the present invention.
[0062]
The delay profile selection / synthesis unit 105 measures the levels of the M delay profiles S141, S142,..., S14M at each timing, and selects the level from each of the delay profiles S141, S142,. One or more delay profiles having a large delay profile are selected, and their level values are added to generate one delay profile (hereinafter, referred to as a combined delay profile), which is output to the path timing detection unit 106. The delay profile selection / synthesis unit 105 notifies the initial weight generation unit 107 of the result of measuring the level of each delay profile S141, S142,..., S14M at each timing as level information.
[0063]
The delay profile selection / synthesis unit 105 is a constituent element of the present invention, and several methods can be considered for its selection and synthesis method. The suitable means differs depending on the shape of the multi-beam pattern.
[0064]
For example, when multi-directional beams are densely arranged as shown in FIG. 7, even if a signal arrives from an intermediate direction between two directional beams, the level is deteriorated only by selecting one directional beam. Almost no. Therefore, the delay profile selection / synthesis unit 105 may select one large-level delay profile from the M delay profiles for each timing, and use that level as the level of the composite delay profile.
[0065]
On the other hand, when each directional beam of the multi-directional beams is sparsely arranged, one directional beam is selected when the signal arrives from an intermediate direction between the two directional beams. Alone alone will cause a significant degradation of the level.
[0066]
When only one directional beam is selected in the example of FIG. 6, when a signal arrives from the center of the two directional beams, the level described in the combined delay profile is degraded by about 4 dB from the original level. Value.
[0067]
Therefore, for example, for each timing, the delay profile selecting / combining unit 105 selects two large-level delay profiles from the M delay profiles and adds their level values to generate a composite delay profile. Generate.
[0068]
However, if two delay profiles are always selected for each timing, noise is added when a signal arrives from the peak direction of a certain directional beam or when there is no path. Therefore, the delay profile selection / synthesis unit 105 may set a constraint condition when adding the second level value.
[0069]
As a first method of providing a constraint, when a signal arrives from an intermediate direction between two directional beams, the level value increases in adjacent directional beams. Therefore, when the directional beam of the second level value is adjacent to the first directional beam, a method of adding the second level value is considered.
[0070]
As a second method, there is a method of adding the second level value when the difference between the first and second level values is equal to or smaller than a predetermined value.
[0071]
As a third method, when the first level value is larger than the average noise level of the M delay profiles by a certain level or more, the second level that is within a certain level from the first level value A method of adding values is conceivable.
[0072]
When the number of beam selections is extended to three or more, the same method as the second method can be applied. However, in the above-described second and third methods, the number of directional beams to be combined is excessively large. This is undesirable because noise increases.
[0073]
The path timing detection unit 106 sequentially selects paths having a higher level than the combined delay profile. However, a path selection interval of 0.75 to 1 chip is generally set. That is, a path that is 0.75 to 1 chip before and after the previously selected path is not selected.
[0074]
The initial weight generation unit 107 uses the path timing detected by the path timing detection unit 106 to obtain the path reception units 1091 and 1092 of each path of the reception demodulation unit 108 based on the level information measured by the delay profile selection / combination unit 105. , 109L generate weights used in the initial state (hereinafter, referred to as initial weights).
[0075]
Several methods can be considered for the initial weight generation method of the initial weight generation unit 107.
[0076]
For example, a method is conceivable in which the weight used by the multi-beamformer 103 to form the directional beam having the highest level among the directional beams is used as the initial weight.
[0077]
As another method, a method of judging from a level value ratio between a directional beam having the highest level and a directional beam adjacent thereto and using a weight for forming an intermediate directional beam can be considered. .
[0078]
FIG. 5 is a flowchart showing a specific process of the present method. In FIG. 5, the beam number of the directional beam having the highest level is denoted by B. 1 , Its level value is P 1 And B 1 The beam number of the directional beam having a higher level among the directional beams adjacent to 2 , Its level value is P 2 And X is a predetermined threshold.
[0079]
First, the initial weight generation unit 107 determines the level number B 1 , B 2 And level value P 1 , P 2 Is determined (step 51). Next, the initial weight generation unit 107 1 / P 2 It is determined whether or not ≧ X [dB] (step 52).
[0080]
The initial weight generation unit 107 calculates P 1 / P 2 If ≧ X [dB], the beam number B 1 Is selected (step 53). Also, the initial weight generation unit 107 1 / P 2 <X [dB], beam number B 1 Directional beam and beam number B 2 A predetermined weight (intermediate weight) for forming a directional beam (hereinafter, referred to as an intermediate beam) in the middle of the directional beam is set as an initial weight. According to this method, it is possible to easily generate a directional beam with higher accuracy than the resolution of the multi-beamformer 103, that is, an initial weight for forming an intermediate beam. In the case of the orthogonal multi-beam pattern of FIG. 6, the threshold value X is about 9 dB.
[0081]
Since the path receiving units 1091, 1092,..., 109L have the same configuration, the description will focus on only the path receiving unit 1101.
[0082]
The correlator 1101 despreads the spread signals S111, S112,..., S11N at the path timing corresponding to itself, which is detected by the path timing detection unit 106.
[0083]
At the time of the initial operation, the weight adaptation control unit 1131 uses the initial weight given by the initial weight generation unit 107 as it is, and then forms an antenna to form a directional beam for receiving a path included in a multipath from each user. Control weights adaptively. The weight adaptation control unit 1131 adaptively updates the antenna weight using the output of the correlator 1101 and the determination error of the path signal S151, and notifies the beamformer 1111 of the update. As the control operation of the weight adaptive control unit 1131, for example, least mean square error (MMSE) control or the like is used. The MMSE is described in detail in Japanese Patent Application No. 2000-256549.
[0084]
The beamformer 1111 receives each output of the correlator 1101, performs antenna combining with the antenna weight notified from the weight adaptive control unit 1131, and outputs a path signal S151.
[0085]
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of the beam former 1111.
[0086]
The beamformer 1111 includes complex conjugate operation units 4111, 4112, ..., 411N, multipliers 4211, 4212, ..., 421N, and a combiner 431.
[0087]
, 411N perform a complex conjugate operation on the antenna weights input from the weight adaptive control unit 1131.
[0088]
, 421N multiply each output of the correlator 1101 by the complex conjugate of the antenna weight input from the complex conjugate operation units 4111, 4112,.
[0089]
The combiner 431 adds the outputs of the multipliers 4211, 4212,..., 421N and outputs the result as a pass signal S151.
[0090]
Rake combining weighting section 1121 compensates for carrier phase variation in path signal S151, performs weighting for rake combining so that the combined SINR is maximized, and outputs the result as signal sequence S161.
[0091]
The combiner 12 adds the signal sequences S161, S162,..., S16L output from the rake combining weighting units 1121, 1122,..., 112L to generate a high-quality demodulated output.
[0092]
Next, the operation of the present embodiment will be described.
[0093]
First, the path detecting apparatus 101 receives the CDMA signal received by the array antenna, and despreads the CDMA signal of each antenna by the sliding correlator 102. Next, the path detection apparatus 101 uses the multi-beamformer 103 to generate signal sequences S131, S132,... Next, the path detection apparatus 101 uses the beam-by-beam delay profile generation unit 104 to average each of the signal sequences S131, S132,... , S14M are generated. Next, in the path detecting apparatus 101, the delay profile selecting / combining unit 105 measures the levels of the delay profiles S141, S142,..., S14M at each timing, and among them, one or more signals having a large level at each timing. Are selected, and their level values are added to generate a combined delay profile. Next, the path detection apparatus 101 selects a maximum of L paths whose level is greater than the combined delay profile in the path timing detection section 106 and inputs the path timing to the reception demodulation section 108. Further, the path detection apparatus 101 generates an initial weight by the initial weight generation unit 107 from the level information obtained by measuring the level of each of the delay profiles S141, S142,. Input to demodulation section 108.
[0094]
The reception demodulation unit 108 despreads the spread signals S111, S112,..., S11N at each path timing, adaptively controls the antenna weight of the beamformer using the initial weight as an initial value, and generates a directional beam for path reception. Rake-combines the formed and received signal sequences of each path.
[0095]
According to the present embodiment, SINR is directly improved by receiving a directional beam for each despread signal sequence, and path detection is performed by performing path detection based on a combined delay profile generated from a delay profile for each directional beam. Path timing detection characteristics can be realized.
[0096]
Further, according to the present embodiment, the initial weight of the beamformer of each path can be generated from the level information of each directional beam at each path timing obtained for detecting the path timing. Antenna synthesis can be performed with a preferable directional beam.
[0097]
Furthermore, according to the present embodiment, the amount of software operation can be suppressed to the same level as in the past by integrating the multi-beamformer 103 into an IC.
[0098]
【The invention's effect】
According to the present invention, a despread signal sequence of each antenna is received by a plurality of directional beams, and each timing of multipath is detected from a combined delay profile obtained by selectively adding a level value from a delay profile for each directional beam. Therefore, the SINR can be improved and excellent path timing detection characteristics can be realized.
[0099]
Therefore, the initial weight of the directional beam for receiving each path can be generated using the level information indicating the level value of each delay profile at each timing detected when detecting the timing of each path of the multipath. , It is possible to obtain a better antenna combining effect than at the initial time.
[0100]
In addition, by integrating the multi-beamformer into an IC, the amount of software operation can be suppressed to the same level as in the past.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of an array antenna receiving device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of the multi-beamformer of FIG.
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a beam-by-beam delay profile generator of FIG. 1;
FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration of a beam former of FIG. 1;
FIG. 5 is a flowchart illustrating an example of an initial weight generation method of an initial weight generation unit in FIG. 1;
FIG. 6 is a graph showing an example of a multi-directional beam of a multi-beamformer when the number of directional beams is M = 6 and the number of antennas is N = 6.
FIG. 7 is a graph showing an example of a multi-directional beam of the multi-beamformer 103 when the number of directional beams is M = 12 and the number of antennas is N = 6.
FIG. 8 is a block diagram illustrating a configuration example of a conventional receiving device.
[Explanation of symbols]
101 Path detection device
102 sliding correlator
103 Multi Beam Former
104 Beam-Delay Profile Generation Unit
105 Delay Profile Selection / Synthesis Unit
106 Path timing detection unit
107 Initial weight generator
108 reception demodulation unit
1091,1092, ..., 109L path receiving unit
1101, 1102, ..., 110L correlator
1111,1112, ..., 111L beamformer
1121, 1122,..., 112L Rake synthesis weighting unit
, 113L, weight adaptive control unit
114 Synthesizer
2111 to 211N, 2121 to 212N,..., 21M1 to 21MN multiplier
221, 222, ..., 22M synthesizer
301 In-phase average for each beam
302 Beam level detector
303 Level averaging unit for each beam
4111, 4112, ..., 411N complex conjugate operation unit
4211, 4212, ..., 421N multiplier
431 Synthesizer
S111, S112, ..., S11N Spread signal
S121, S122, ..., S12N Despread signal sequence
S131, S132, ..., S13M signal sequence
S141, S142, ..., S14M delay profile
S151, S152,..., S15L Pass signal
S161, S162, ..., S16L Signal sequence
51-54 steps

Claims (21)

符号分割多重アクセス信号をアレーアンテナで受信し、マルチパスのタイミングを検出するためのパス検出方法であって、
前記アレーアンテナの各アンテナの逆拡散信号系列を複数の指向性ビームで受信するステップと、
前記指向性ビーム毎の遅延プロファイルを生成するステップと、
前記指向性ビーム毎の前記遅延プロファイルより、タイミング毎にレベル値の大きな少なくとも1つの遅延プロファイルを選択し、前記遅延プロファイルの選択数が1つの場合には、選択した前記レベル値を用い、前記選択数が複数の場合には、選択した前記遅延プロファイルの前記レベル値の合計を用いて、合成遅延プロファイルを生成するステップと、
前記マルチパスの前記タイミングを前記合成遅延プロファイルより検出するステップを有するパス検出方法。
A path detection method for receiving a code division multiple access signal with an array antenna and detecting multipath timing,
Receiving the despread signal sequence of each antenna of the array antenna with a plurality of directional beams,
Generating a delay profile for each directional beam;
At least one delay profile having a large level value is selected for each timing from the delay profile for each directional beam , and when the number of selections of the delay profile is one, the selected level value is used for the selection. If the number is plural, using the sum of the level values of the selected delay profile, generating a combined delay profile;
A path detection method comprising: detecting the timing of the multipath from the combined delay profile.
前記マルチパスの前記タイミングを前記合成遅延プロファイルより検出するとともに、前記各指向性ビームの前記遅延プロファイルにおけるタイミング毎のレベル値を示すレベル情報より、各パスを受信するためのパス受信用指向性ビームの初期値を生成する、請求項1記載のパス検出方法。A path receiving directional beam for receiving each path from level information indicating a level value for each timing in the delay profile of each directional beam while detecting the timing of the multipath from the combined delay profile. 2. The path detecting method according to claim 1, wherein an initial value is generated. 符号分割多重アクセス信号をアレーアンテナで受信し、マルチパスのタイミングを検出するパス検出装置であって、
前記アレーアンテナのアンテナ毎に、複数のチップに渡り信号を逆拡散し、逆拡散信号系列を出力するスライディング相関器と、
前記アンテナ毎の前記信号系列出力を複数の指向性ビームで受信し、該指向性ビーム毎の信号系列を出力するマルチビームフォーマと、
前記指向性ビーム毎の前記信号系列の所定時間での平均をとり、前記指向性ビーム毎の遅延プロファイルを生成するビーム毎遅延プロファイル生成手段と、
前記指向性ビーム毎の前記遅延プロファイルより、タイミング毎にレベル値の大きな少なくとも1つの遅延プロファイルを選択し、前記遅延プロファイルの選択数が1つの場合には、選択した前記レベル値を用い、前記選択数が複数の場合には、選択した前記遅延プロファイルの前記レベル値の合計を用いて、合成遅延プロファイルを生成する遅延プロファイル選択/合成手段と、
前記マルチパスの前記タイミングを前記合成遅延プロファイルより検出するパスタイミング検出手段を有するパス検出装置。
A path detection device that receives a code division multiple access signal with an array antenna and detects multipath timing,
For each antenna of the array antenna, a despread signal over a plurality of chips, a sliding correlator that outputs a despread signal sequence,
A multi-beamformer that receives the signal sequence output for each antenna with a plurality of directional beams and outputs a signal sequence for each directional beam,
Taking an average of the signal sequence for each of the directional beams at a predetermined time, a beam-by-beam delay profile generating means for generating a delay profile for each of the directional beams,
At least one delay profile having a large level value is selected for each timing from the delay profile for each directional beam , and when the number of selections of the delay profile is one, the selected level value is used for the selection. If the number is plural, a delay profile selecting / synthesizing means for generating a synthetic delay profile by using the sum of the level values of the selected delay profiles;
A path detection device having path timing detection means for detecting the timing of the multipath from the combined delay profile.
前記各指向性ビームの前記遅延プロファイルにおけるタイミング毎のレベル値を示すレベル情報より、各パスを受信するためのパス受信用指向性ビームを形成するアンテナ重みの初期値を生成する初期重み生成手段を更に有する、請求項3記載のパス検出装置。Initial weight generation means for generating an initial value of an antenna weight for forming a path reception directional beam for receiving each path from level information indicating a level value for each timing in the delay profile of each directional beam. The path detecting device according to claim 3, further comprising: 前記遅延プロファイル選択/合成手段は、前記指向性ビーム毎の前記遅延プロファイルより、タイミング毎に最もレベル値の大きな遅延プロファイルを選択し、該レベル値を前記合成遅延プロファイルのレベル値とする、請求項3または4記載のパス検出装置。The said delay profile selection / synthesis means selects the delay profile with the largest level value for every timing from the said delay profile for every said directional beam, and makes this level value the level value of the said synthetic delay profile. 5. The path detection device according to 3 or 4. 前記遅延プロファイル選択/合成手段は、前記選択数を複数とする場合、前記指向性ビーム毎の前記遅延プロファイルより、タイミング毎に最もレベル値の大きい遅延プロファイル及び2番目にレベル値の大きい遅延プロファイルを選択し、それらレベル値を加算して合成遅延プロファイルを生成する、請求項3または4記載のパス検出装置。When the number of selections is plural , the delay profile selecting / synthesizing unit selects a delay profile having the largest level value and a delay profile having the second largest level value for each timing from the delay profile for each directional beam. The path detection device according to claim 3, wherein the path detection device selects and adds the level values to generate a combined delay profile. 前記遅延プロファイル選択/合成手段は、前記選択数を複数とする場合、前記指向性ビーム毎の前記遅延プロファイルのタイミング毎に、最もレベル値の大きい遅延プロファイルと2番目にレベル値の大きい遅延プロファイルとが互いに隣接する指向性ビームのものである場合に、最も大きい前記レベル値に2番目に大きい前記レベル値を加算し、前記合成遅延プロファイルを生成する、請求項3または4記載のパス検出装置。When the number of selections is plural , the delay profile selecting / synthesizing unit sets a delay profile having the largest level value and a delay profile having the second largest level value for each timing of the delay profile for each of the directional beams. 5. The path detection device according to claim 3, wherein, if the directional beams are adjacent directional beams, the second largest level value is added to the largest level value to generate the combined delay profile. 前記遅延プロファイル選択/合成手段は、前記選択数を複数とする場合、前記指向性ビーム毎の前記遅延プロファイルのタイミング毎に、最もレベル値の大きいものから複数N個の遅延プロファイルの前記レベル値を順次加算して前記合成遅延プロファイルを生成する、請求項3または4記載のパス検出装置。When the number of selections is plural , the delay profile selecting / synthesizing unit sets the level value of a plurality of N delay profiles from the largest one to the timing of the delay profile for each directional beam. The path detection device according to claim 3, wherein the combined delay profile is generated by sequentially adding the combined delay profile. 前記遅延プロファイル選択/合成手段は、前記選択数を複数とする場合、前記指向性ビーム毎の前記遅延プロファイルのタイミング毎に、最もレベル値の大きい遅延プロファイルの前記レベル値から所定の範囲内で、最もレベル値の大きいものから複数N個の遅延プロファイルの前記レベル値を順次加算して前記合成遅延プロファイルを生成する、請求項3または4記載のパス検出装置。The delay profile selecting / synthesizing unit, when the number of selections is plural, for each timing of the delay profile for each directional beam, within a predetermined range from the level value of the delay profile having the largest level value, The path detection device according to claim 3, wherein the combined delay profile is generated by sequentially adding the level values of a plurality of N delay profiles starting from the one with the largest level value. 前記遅延プロファイル選択/合成手段は、前記選択数を複数とする場合、前記指向性ビーム毎の前記遅延プロファイルのタイミング毎に、レベル値が前記指向性ビーム毎の前記遅延プロファイルの平均雑音レベルより所定レベル以上大きく、最もレベル値の大きいものから複数N個の遅延プロファイルの前記レベル値を順次加算して前記合成遅延プロファイルを生成する、請求項3または4記載のパス検出装置。When the number of selections is plural , the delay profile selecting / synthesizing means sets a level value at each timing of the delay profile for each directional beam from an average noise level of the delay profile for each directional beam. 5. The path detection device according to claim 3, wherein the combined delay profile is generated by sequentially adding the level values of a plurality of N delay profiles starting from the one having the largest level value and being the largest. 前記初期重み生成手段は、前記レベル情報から最もレベル値の大きな指向性ビームの重みを初期重みとする、請求項4記載のパス検出装置。The path detection device according to claim 4, wherein the initial weight generation unit sets a weight of a directional beam having a largest level value from the level information as an initial weight. 前記初期重み生成手段は、前記レベル情報から最もレベル値の大きな指向性ビームの前記レベル値と、該指向性ビームに隣接する指向性ビームで次にレベル値の大きな指向性ビームの前記レベル値との比により、最もレベル値の大きな前記指向性ビームを形成するための重み、或は該指向性ビームと隣接する前記指向性ビームとの中間の指向性ビームを形成するための重みを初期重みとする、請求項4記載のパス検出装置。The initial weight generating means, the level value of the directional beam having the largest level value from the level information, and the level value of the directional beam having the next highest level value in the directional beam adjacent to the directional beam The weight for forming the directional beam having the largest level value or the weight for forming a directional beam intermediate between the directional beam and the adjacent directional beam is defined as an initial weight by the ratio of The path detection device according to claim 4, wherein 符号分割多重アクセス信号をアレーアンテナで受信し、マルチパスの信号をレイク合成するアレーアンテナ受信装置であって、
前記アレーアンテナのアンテナ毎に、複数のチップに渡り信号を逆拡散し、逆拡散信号系列を出力するスライディング相関器と、
前記アンテナ毎の前記信号系列出力を複数の指向性ビームで受信し、該指向性ビーム毎の信号系列を出力するマルチビームフォーマと、
前記指向性ビーム毎の前記信号系列の所定時間での平均をとり、前記指向性ビーム毎の遅延プロファイルを生成するビーム毎遅延プロファイル生成手段と、
前記指向性ビーム毎の前記遅延プロファイルより、タイミング毎にレベル値の大きな少なくとも1つの遅延プロファイルを選択し、前記遅延プロファイルの選択数が1つの場合には、選択した前記レベル値を用い、前記選択数が複数の場合には、選択した前記遅延プロファイルの前記レベル値の合計を用いて、合成遅延プロファイルを生成する遅延プロファイル選択/合成手段と、
前記マルチパスの前記タイミングを前記合成遅延プロファイルより検出するパスタイミング検出手段と、
前記各指向性ビームの前記遅延プロファイルにおけるタイミング毎のレベル値を示すレベル情報より、各パスを受信するためのパス受信用指向性ビームを形成するアンテナ重みの初期値を生成する初期重み生成手段と、
前記マルチパスの前記タイミングに対応し、前記アレーアンテナで受信した各拡散信号を該タイミングで逆拡散する、少なくとも1つの相関器と、
前記相関器に対応して設けられ、与えられたアンテナ重み付けでパス受信用指向性ビームを形成し、対応する前記相関器より出力された信号を該パス受信用指向性ビームで受信するビームフォーマと、
前記ビームフォーマに対応して設けられ、初期動作時に前記アンテナ重みを前記初期値とし、その後、前記相関器で逆拡散された信号及び前記ビームフォーマの判定誤差を用いて前記アンテナ重みを適応的に更新し、前記ビームフォーマに与える重み適応制御手段と、
前記ビームフォーマに対応して設けられ、キャリヤ位相変動を補償するとともにレイク合成後のSINRが最大となるように、対応する前記ビームフォーマの出力に重み付けを行うレイク合成重み付け手段と、
各前記レイク合成重み付け手段の出力を加算して復調出力を生成する合成器とを有するアレーアンテナ受信装置。
An array antenna receiving apparatus for receiving a code division multiple access signal by an array antenna and rake combining multipath signals,
For each antenna of the array antenna, a despread signal over a plurality of chips, a sliding correlator that outputs a despread signal sequence,
A multi-beamformer that receives the signal sequence output for each antenna with a plurality of directional beams and outputs a signal sequence for each directional beam,
Taking an average of the signal sequence for each of the directional beams at a predetermined time, a beam-by-beam delay profile generating means for generating a delay profile for each of the directional beams,
At least one delay profile having a large level value is selected for each timing from the delay profile for each directional beam , and when the number of selections of the delay profile is one, the selected level value is used for the selection. If the number is plural, a delay profile selecting / synthesizing means for generating a synthetic delay profile by using the sum of the level values of the selected delay profiles;
Path timing detection means for detecting the timing of the multipath from the combined delay profile,
An initial weight generation unit configured to generate an initial value of an antenna weight for forming a directional beam for path reception for receiving each path from level information indicating a level value for each timing in the delay profile of each directional beam; ,
At least one correlator, corresponding to the timing of the multipath, despreading each spread signal received by the array antenna at the timing;
A beamformer is provided corresponding to the correlator, forms a directional beam for path reception with given antenna weighting, and receives a signal output from the corresponding correlator with the directional beam for path reception. ,
Provided corresponding to the beamformer, the antenna weight is used as the initial value at the time of initial operation, and then the antenna weight is adaptively adjusted using the signal despread by the correlator and the determination error of the beamformer. Weight adaptive control means for updating and giving to the beamformer;
Rake combining weighting means provided corresponding to the beamformer and for weighting the output of the corresponding beamformer so as to compensate for carrier phase fluctuation and maximize SINR after rake combining,
A combiner that adds the outputs of the rake combining weighting means to generate a demodulated output.
前記遅延プロファイル選択/合成手段は、前記指向性ビーム毎の前記遅延プロファイルより、タイミング毎に最もレベル値の大きな遅延プロファイルを選択し、該レベル値を前記合成遅延プロファイルのレベル値とする、請求項13記載のアレーアンテナ受信装置。The said delay profile selection / synthesis means selects the delay profile with the largest level value for every timing from the said delay profile for every said directional beam, and makes this level value the level value of the said synthetic delay profile. 14. The array antenna receiving device according to claim 13. 前記遅延プロファイル選択/合成手段は、前記選択数を複数とする場合、前記指向性ビーム毎の前記遅延プロファイルより、タイミング毎に最もレベル値の大きい遅延プロファイル及び2番目にレベル値の大きい遅延プロファイルを選択し、それらレベル値を加算して合成遅延プロファイルを生成する、請求項13記載のアレーアンテナ受信装置。When the number of selections is plural , the delay profile selecting / synthesizing unit selects a delay profile having the largest level value and a delay profile having the second largest level value for each timing from the delay profile for each directional beam. 14. The array antenna receiving apparatus according to claim 13, wherein a combined delay profile is generated by selecting and adding the level values. 前記遅延プロファイル選択/合成手段は、前記選択数を複数とする場合、前記指向性ビーム毎の前記遅延プロファイルのタイミング毎に、最もレベル値の大きい遅延プロファイルと2番目にレベル値の大きい遅延プロファイルとが互いに隣接する指向性ビームのものである場合に、最も大きい前記レベル値に2番目に大きい前記レベル値を加算し、前記合成遅延プロファイルを生成する、請求項13記載のアレーアンテナ受信装置。When the number of selections is plural , the delay profile selecting / synthesizing unit sets a delay profile having the largest level value and a delay profile having the second largest level value for each timing of the delay profile for each of the directional beams. 14. The array antenna receiving apparatus according to claim 13, wherein, when are the directional beams adjacent to each other, the second largest level value is added to the largest level value to generate the combined delay profile. 前記遅延プロファイル選択/合成手段は、前記選択数を複数とする場合、前記指向性ビーム毎の前記遅延プロファイルのタイミング毎に、最もレベル値の大きいものから複数N個の遅延プロファイルの前記レベル値を順次加算して前記合成遅延プロファイルを生成する、請求項13記載のアレーアンテナ受信装置。When the number of selections is plural , the delay profile selecting / synthesizing unit sets the level value of a plurality of N delay profiles from the largest one to the timing of the delay profile for each directional beam. 14. The array antenna receiving device according to claim 13, wherein the combined delay profile is generated by sequentially adding. 前記遅延プロファイル選択/合成手段は、前記選択数を複数とする場合、前記指向性ビーム毎の前記遅延プロファイルのタイミング毎に、最もレベル値の大きい遅延プロファイルの前記レベル値から所定の範囲内で、最もレベル値の大きいものから複数N個の遅延プロファイルの前記レベル値を順次加算して前記合成遅延プロファイルを生成する、請求項13記載のアレーアンテナ受信装置。The delay profile selecting / synthesizing unit, when the number of selections is plural, for each timing of the delay profile for each directional beam, within a predetermined range from the level value of the delay profile having the largest level value, 14. The array antenna receiving apparatus according to claim 13, wherein the combined delay profile is generated by sequentially adding the level values of a plurality of N delay profiles starting from the one with the largest level value. 前記遅延プロファイル選択/合成手段は、前記選択数を複数とする場合、前記指向性ビーム毎の前記遅延プロファイルのタイミング毎に、レベル値が前記指向性ビーム毎の前記遅延プロファイルの平均雑音レベルより所定レベル以上大きく、最もレベル値の大きいものから複数N個の遅延プロファイルの前記レベル値を順次加算して前記合成遅延プロファイルを生成する、請求項13記載のアレーアンテナ受信装置。When the number of selections is plural , the delay profile selecting / synthesizing means sets a level value at each timing of the delay profile for each directional beam from an average noise level of the delay profile for each directional beam. 14. The array antenna receiving apparatus according to claim 13, wherein the combined delay profile is generated by sequentially adding the level values of a plurality of N delay profiles starting from the one with the largest level value and the largest. 前記初期重み生成手段は、前記レベル情報から最もレベル値の大きな指向性ビームの重みを初期重みとする、請求項13記載のアレーアンテナ受信装置。14. The array antenna receiving device according to claim 13, wherein the initial weight generation unit sets a weight of a directional beam having a largest level value from the level information as an initial weight. 前記初期重み生成手段は、前記レベル情報から最もレベル値の大きな指向性ビームの前記レベル値と、該指向性ビームに隣接する指向性ビームで次にレベル値の大きな指向性ビームの前記レベル値との比により、最もレベル値の大きな前記指向性ビームを形成するための重み、或は該指向性ビームと隣接する前記指向性ビームとの中間の指向性ビームを形成するための重みを初期重みとする、請求項13記載のアレーアンテナ受信装置。The initial weight generating means, the level value of the directional beam having the largest level value from the level information, and the level value of the directional beam having the next highest level value in the directional beam adjacent to the directional beam The weight for forming the directional beam having the largest level value or the weight for forming a directional beam intermediate between the directional beam and the adjacent directional beam is defined as an initial weight by the ratio of The array antenna receiving device according to claim 13, wherein:
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