JP3580495B2 - 適応アンテナ受信装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は適応アンテナ受信装置に関し、特に、符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）信号を受信し、アンテナ指向性ビームを適応的に形成して希望ユーザ信号を受信するとともに他ユーザ干渉信号を抑圧する適応アンテナ受信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）方式は加入者容量を増大できる可能性があり、次世代の移動通信セルラーシステムの無線アクセス方式として期待されている。しかし、基地局受信側では同一キャリヤで同時アクセスする他ユーザ信号が干渉となる問題がある。これらの干渉を除去する方法にアレーアンテナがある。
【０００３】
アレーアンテナは複数のアンテナで信号を受信し、複素数の重み付け合成を行うことで各アンテナの受信信号の振幅、位相を制御して指向性ビームを形成し、希望ユーザ信号を受信するとともに他ユーザ干渉信号を抑圧する。この指向性ビームを、適応制御を用いて形成するものが適応アレーアンテナである。
【０００４】
適応アンテナ受信装置は一般に図７に示す構成を有している。移動通信環境におけるマルチパス伝搬路に対応して、適応アンテナ受信装置は、パス数に相当するＬ個のパス処理手段を有しており、Ｌ個の各パスに対してそれぞれ指向性ビームを形成して受信し、それらの受信信号を合成してさらに高品質な受信信号を得る。
【０００５】
図７において、ビームフォーマー１０１−１〜１０１−Ｌは、各パスタイミングで希望ユーザの拡散符号を用いて逆拡散した逆拡散信号を入力とし、複素数の重み付け合成を行うことでパス毎に指向性ビームを形成する。
【０００６】
合成器１０２は、各ビームフォーマーの出力を合成する。判定器１０３は、受信信号を送られた可能性の最も高い送信信号に判定し、ユーザ判定シンボルとして出力する。スイッチ１０４は、既知参照信号がある場合には既知参照信号を、既知参照信号がない場合には判定信号を参照信号として用いるように切り替える。減算器１０５は、参照信号から受信信号を減算し誤差信号を生成する。
【０００７】
適応制御手段１０６−１〜１０６−Ｌは、各パスのビームフォーマーで用いられるアンテナ重み係数を、誤差信号とビーム形成前の受信信号を用いて適応制御で求める。適応制御として一般に最小二乗平均誤差制御（ＭＭＳＥ）が用いられる。誤差信号を用いるアンテナ重み係数の適応更新アルゴリズムにはＬＭＳ（Ｌｅａｓｔ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ）、ＮＬＭＳ（Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ ＬＭＳ）、ＲＬＳ（Ｒｅｃｕｒｓｉｖｅ Ｌｅａｓｔ Ｓｑｕａｒｅ）アルゴリズムが知られている。
【０００８】
図９は、各パスのビームフォーマーで形成されるビームパターンの利得を示している。図９では２パスの場合を表しており、希望信号の各パス方向に高い利得を向けるとともに干渉信号方向の利得を低く抑えている。適応制御を用いるアレーアンテナではビームを希望信号方向へ向けるだけでなく利得の極めて低いポイント（ヌル）を干渉方向に向けることで受信ＳＩＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ
ａｎｄ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）を最大とする制御が行われる。
【０００９】
適応アンテナ受信装置の他の従来例として、田中、佐和橋、安達らによる文献「Ｐｉｌｏｔ Ｓｙｍｂｏｌ−Ａｓｓｉｓｔｅｄ Ｄｅｃｉｓｉｏｎ−Ｄｉｒｅｃｔｅｄ Ｃｏｈｅｒｅｎｔ Ａｄａｐｔｉｖｅ Ａｒｒａｙ Ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ｆｏｒ ＤＳ−ＣＤＭＡ Ｍｏｂｉｌｅ Ｒａｄｉｏ Ｒｅｖｅｒｓｅ Ｌｉｎｋ」（ＩＥＩＣＥ Ｔｒａｎｓ． ｖｏｌ． Ｅ８０−Ａ， ｐｐ． ２４４５−２４５４， Ｄｅｃ １９９７）や「Ｗ−ＣＤＭＡにける各ユーザ毎のアンテナウェイトを生成する適応アンテナアレイダイバーシチ受信の特性」（信学技報，ＲＣＳ９９−１００，１９９９年８月）に記載された方式がある。
【００１０】
これらの方式の基本構成を図８に示す。ビームフォーマー１２１−１〜１２１−Ｌは、各パスタイミングで希望ユーザの拡散符号を用いて逆拡散した逆拡散信号を入力とし、複素数の重み付け合成を行うことでパス毎に指向性ビームを形成する。
【００１１】
図６にビームフォーマー１２１−１〜１２１−Ｌの実施例を示す。複素乗算器６１−１〜６１−Ｎ（Ｎはアンテナ素子数）と合成器６２は、ビームフォーマーの基本部分を構成している。伝送路推定手段６３、複素共役手段６４、複素乗算器６５は、伝送路補正手段６６を構成しており、合成器６２の出力であるビーム形成された受信信号を用いて、伝送路の振幅、位相変動の補正を行う。
【００１２】
この機能は伝送路変動が遅い場合には必要なく、アンテナ重み係数自体で伝送路の振幅、位相変動を補正できる。伝送路変動が速い場合には適応制御によるアンテナ重み係数更新速度では伝送路補正が間に合わないため、伝送路補正機能を別に分離して設け、アンテナ重み係数では希望信号の伝送路補正は行わず、信号の到来方向のみを追従する長時間平均したビーム形成を行う。
【００１３】
伝送路補正手段６６は、ビーム形成機能には直接関係しないが、ここでは便宜上、ビームフォーマー１２１−１〜１２１−Ｌに含めている。伝送路推定手段６３の出力である伝送路推定値は、適応制御手段１２７−１〜１２７−Ｌでも用いられる。合成器１２２は、ビームフォーマー１２１−１〜１２１−Ｌの出力を合成する。判定器１２３は、受信信号を送られた可能性の最も高い送信信号に判定する。
【００１４】
スイッチ１２４は、既知参照信号がある場合には既知参照信号を、既知参照信号がない場合には判定信号を参照信号として用いるように切り替える。乗算器１２５は、既知参照信号または判定信号と平均手段１３０の出力である参照信号レベルを乗算する。減算器１２６は、参照信号から受信信号を減算して誤差信号を生成する。
【００１５】
適応制御手段１２７−１〜１２７−Ｌは、ビームフォーマー１２１−１〜１２１−Ｌで用いられるアンテナ重み係数を誤差信号とビーム形成前の受信信号を用いて適応制御で求める。上記文献ではＮＬＭＳアルゴリズムを用いてアンテナ重み係数の更新を行っている。
【００１６】
一例として、アンテナ重み係数ｗＮＬＭＳ（ｉ，ｊ，ｎ）、（ｉはパス番号、ｊはアンテナ番号、ｎはシンボル番号）は以下の更新式を用いて計算される。
【数１】
ここで、ｘ（ｉ，ｊ，ｎ）は、各アンテナ受信信号の逆拡散信号、Ｐ（ｉ，ｎ）はパス毎の各アンテナの逆拡散信号の総電力、ｈｎ（ｉ，ｎ）は振幅１に正規化した伝送路推定値であり、ビームフォーマー１２１−１〜１２１−Ｌから供給される伝送路推定値を用いて計算される。λＮＬＭＳはＮＬＭＳのステップサイズである。ｅ（ｎ）は誤差信号であり次式で表される。
ｅ（ｎ）＝Ａ（ｎ）ｚＲ（ｎ）−ｚ（ｎ）
ｚ（ｎ）は受信信号、ｚＲ（ｎ）は参照信号で判定信号あるいは既知参照信号である。Ａ（ｎ）は参照信号レベルである。
【００１７】
図８において、参照信号レベルＡ（ｎ）はビームフォーマー１２１の出力である伝送路推定値に基づき計算される。受信レベル検出手段１２８−１〜１２８−Ｌは、伝送路推定値からパス毎の受信レベルを検出し、加算器１２９は、各パスの受信レベルを加算する。平均手段１３０は、加算レベルを平均化する。平均手段１３０の有無、あるいはその平均時間は任意である。
【００１８】
図５に受信レベル検出手段１２８−１〜１２８−Ｌの一例を示す。振幅検出手段１４１は、伝送路推定値（複素数）の絶対値（振幅）を検出する。二乗手段１４２は、振幅検出手段１４１の出力の二乗（電力）を計算する。参照信号レベルＡ（ｎ）は次式で表される。
【数２】
ここで、ＮＡＶＲは、平均手段１３０の平均時間である。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
従来例の適応アンテナ受信装置は、アンテナ重み係数を長時間平均する低速ＭＭＳＥ適応制御を行うことで定常特性に優れている。しかし、高速なフェージング環境などではアンテナ重み係数でフェージングの振幅、位相変動を補正することができない。そこで位相変動についてはビームフォーマーの出力に別に伝送路補正手段を置いて補正を行っている。
【００２０】
しかし、受信レベル変動に対しては参照信号として規定値を用いる場合には、受信信号と参照信号との間にレベル差が生じ希望信号自身で誤差を生じてしまい動作が不安定となる。特に、高速送信電力制御（ＴＰＣ）を併用している場合には、初期収束過程で短時間に希望信号を抑圧し、ＴＰＣが発散してしまう現象が見られる。
【００２１】
また、受信レベルに応じて参照信号を決定する方法として、従来例にあるようにビーム形成後の受信レベルを参照信号に用いる場合、ビーム利得が低下した場合に同時に参照信号レベルも低下するため、ビームの利得方向を調整する力が働かず長期的に利得が低下する現象が見られる。従って、この方法では希望信号の到来方向変化への追従能力が低下する場合がある。
【００２２】
この追従能力の低下は参照信号レベルの平均化を行うことで改善できるが、これは、信号レベルの平均時間ＮＡＶＲを大きく設定することに相当し、この平均時間を大きくとると受信レベルの変動に即応できなくなるため、結果的に規定値を用いる場合と変わらなくなる。
【００２３】
本発明の目的は、参照信号を受信レベルに応じて即応的に変化させることにより、適応制御の安定化を図ることができる適応アンテナ受信装置を提供することにある。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
本発明の適応アンテナ受信装置は、ビーム形成前の各アンテナの信号レベルを参照信号に乗じることを特徴とする。ビーム形成前の各アンテナの受信レベルはビーム利得の影響を受けないため、参照信号レベルの基準として好ましい。ビーム形成前の各アンテナの受信信号のＳＩＮＲはかなり低くなるが、アンテナ素子間でレベルを平均することで改善できる。
【００２５】
具体的には、本発明の適応アンテナ受信装置は、同一キャリヤの複数ユーザの多重信号を複数アンテナで受信し、アンテナ指向性ビームを適応的に形成して希望ユーザ信号を受信するとともに他ユーザ干渉信号を抑圧する適応アンテナ受信装置において、アンテナ重み係数の適応制御に用いる誤差信号を生成するための参照信号のレベルをビーム形成前の各アンテナの受信レベルに基づいて決定することを特徴とする。
【００２６】
本発明の適応アンテナ受信装置は、符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）信号を複数アンテナで受信し、アンテナ指向性ビームを適応的に形成して希望ユーザ信号を受信するとともに他ユーザ干渉信号を抑圧する適応アンテナ受信装置において、アンテナ重み係数の適応制御に用いる誤差信号を生成するための参照信号のレベルをビーム形成前の各アンテナの受信レベルに基づき決定する。
【００２７】
本発明の適応アンテナ受信装置は、符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）信号を複数アンテナで受信し、アンテナ指向性ビームを適応的に形成して希望ユーザ信号を受信するとともに他ユーザ干渉信号を抑圧する適応アンテナ受信装置において、アンテナ重み係数の適応制御に用いる誤差信号を生成するための参照信号のレベルをビーム形成前の各アンテナの各パス受信レベルの総和に基づき決定する。
【００２８】
本発明の適応アンテナ受信装置は、符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）信号を複数アンテナで受信し、アンテナ指向性ビームを適応的に形成して希望ユーザ信号を受信するとともに他ユーザ干渉信号を抑圧する適応アンテナ受信装置において、アンテナ重み係数の適応制御に用いる誤差信号を生成するための参照信号のレベルをビーム形成前の各アンテナの各パス受信レベルに基づきパス毎に決定する。
【００２９】
本発明の適応アンテナ受信装置は、符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）信号を複数アンテナで受信し、アンテナ指向性ビームを適応的に形成して希望ユーザ信号を受信するとともに他ユーザ干渉信号を抑圧する適応アンテナ受信装置において、アンテナ毎の逆拡散信号を受信信号として入力しアンテナ指向性ビームをパス毎に形成するビームフォーマーと、前記ビームフォーマーのパス毎のビームフォーマー出力を合成する合成器と、前記合成器の出力を送信信号に判定する判定器と、判定信号と既知参照信号を切り替えて参照信号を出力するスイッチと、前記受信信号を入力し各パスの受信レベルを検出する受信レベル検出手段と、前記受信レベル検出手段の出力である各パスの受信レベルを合成する合成器と、前記合成器の出力である参照信号レベルを前記参照信号に乗算する乗算器と、前記合成器の出力から前記乗算器の出力を減算し誤差信号を生成する減算器と、前記受信信号と前記誤差信号を入力しアンテナ重み係数を計算しビームフォーマーへ出力する適応制御手段を有する。
【００３０】
本発明の適応アンテナ受信装置において、前記受信レベル検出手段は、パス毎に各アンテナの伝送路を推定するアンテナ素子毎伝送路推定手段と、前記アンテナ素子毎伝送路推定手段の出力の絶対値を計算する振幅検出手段と、前記振幅検出手段の出力をアンテナ素子間で平均するアンテナ素子間平均手段と、前記アンテナ素子間平均手段の出力を二乗する二乗手段を有する。
【００３１】
本発明の適応アンテナ受信装置は、符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）信号を複数アンテナで受信し、アンテナ指向性ビームを適応的に形成して希望ユーザ信号を受信するとともに他ユーザ干渉信号を抑圧する適応アンテナ受信装置において、アンテナ毎の逆拡散信号を受信信号として入力しアンテナ指向性ビームをパス毎に形成するビームフォーマーと、前記ビームフォーマーのパス毎のビームフォーマー出力を合成する合成器と、前記合成器の出力を送信信号に判定する判定器と、判定信号と既知参照信号を切り替えて参照信号を出力するスイッチと、前記受信信号を入力し各パスの受信レベルを検出する受信レベル検出手段と、前記受信レベル検出手段の出力である各パスの受信レベルを参照信号レベルとして前記参照信号に乗算する乗算器と、前記ビームフォーマーの出力から前記乗算器の出力を減算し誤差信号をパス毎に生成する減算器と、前記受信信号と前記誤差信号を入力しアンテナ重み係数を計算しビームフォーマーへ出力する適応制御手段を有する。
【００３２】
本発明の適応アンテナ受信装置において、前記受信レベル検出手段は、パス毎に各アンテナの伝送路を推定するアンテナ素子毎伝送路推定手段と、前記アンテナ素子毎伝送路推定手段の出力の絶対値を計算する振幅検出手段と、前記振幅検出手段の出力をアンテナ素子間で平均するアンテナ素子間平均手段を有する。
【００３３】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施形態について図１を用いて説明する。ビームフォーマー１−１〜１−Ｌは、各パスタイミングで希望ユーザの拡散符号を用いて逆拡散した逆拡散信号を入力とし、複素数の重み付け合成を行うことでパス毎に指向性ビームを形成する。図６にビームフォーマー１−１〜１−Ｌの実施例を示す。複素乗算器６１−１〜６１−Ｎ（Ｎはアンテナ素子数）と合成器６２は、ビームフォーマーの基本部分を構成している。
【００３４】
伝送路推定手段６３、複素共役手段６４、複素乗算器６５は、伝送路補正手段６６を構成しており、合成器６２の出力であるビーム形成された受信信号を用いて、伝送路の振幅、位相変動の補正を行う。この機能は伝送路変動が遅い場合には必要なく、アンテナ重み係数自体で伝送路の振幅、位相変動を補正できる。
【００３５】
伝送路変動が速い場合には適応制御によるアンテナ重み係数更新速度では伝送路補正が間に合わないため、伝送路補正機能を別に分離して、アンテナ重み係数では希望信号の伝送路補正は行わず、信号の到来方向のみを追従する長時間平均したビーム形成を行う。伝送路補正手段６６は、ビーム形成機能には直接関係しないが、ここでは便宜上、ビームフォーマー１−１〜Ｌに含めている。伝送路推定手段６３の出力である伝送路推定値は、適応制御手段７−１〜７−Ｌでも用いられる。
【００３６】
合成器２は、ビームフォーマー１−１〜１−Ｌの出力を合成する。判定器３は、受信信号を送られた可能性の最も高い送信シンボルに判定する。スイッチ４は、既知参照信号がある場合には既知参照信号を、既知参照信号がない場合には判定信号を参照信号として用いるように切り替える。既知参照信号がなく判定信号のみを用いる場合、あるいは時間的に既知参照信号がない場合には判定信号を用いず既知参照信号のみを用いる場合も当然考えられる。
【００３７】
乗算器５は、参照信号のレベルを乗算する。減算器６は、参照信号から受信信号を減算し誤差信号を生成する。適応制御手段７−１〜７−Ｌは、ビームフォーマー１−１〜１−Ｌで用いられるアンテナ重み係数を、誤差信号とビーム形成前の各アンテナの受信信号を用いて適応制御で求める。
【００３８】
適応制御手段７−１〜７−Ｌの一例として、ＮＬＭＳアルゴリズムを用いたアンテナ重み係数ｗＮＬＭＳ（ｉ，ｊ，ｎ）、（ｉはパス番号、ｊはアンテナ番号、ｎはシンボル番号）は以下の式で更新される。
【数３】
ｘ（ｉ，ｊ，ｎ）は、各アンテナ受信信号の逆拡散信号、Ｐ（ｉ，ｎ）はパス毎の各アンテナの逆拡散信号の総電力、ｈｎ（ｉ，ｎ）は振幅１に正規化した伝送路推定値であり、ビームフォーマー１−１〜１−Ｌから供給されるパス毎の伝送路推定値を用いて計算される。正規化せずに伝送路推定値をそのまま用いる方法もある。λＮＬＭＳはＮＬＭＳのステップサイズである。
【００３９】
適応制御手段７−１〜７−Ｌにおけるアンテナ重み係数の更新法には上式に示される方法以外にも様々なアルゴリズム、それらを基本とした変形が存在するが、本件特許発明の本質とは直接関係ないのでその具体的方法については省略する。ｅ（ｎ）は誤差信号であり次式で表される。
ｅ（ｎ）＝Ａ（ｎ）ｚＲ（ｎ）−ｚ（ｎ）
ここで、ｚ（ｎ）は受信信号、ｚＲ（ｎ）は参照信号で判定信号、あるいは既知参照信号である。Ａ（ｎ）は参照信号レベルである。
【００４０】
図１において、参照信号レベルＡ（ｎ）はビームフォーマー１−１〜１−Ｌの入力である各アンテナの受信信号に基づき計算される。受信レベル検出手段８−１〜８−Ｌは、各アンテナ毎の伝送路推定値からパス毎の受信レベルを検出し、加算器９は、各パスの受信レベルを加算する。
【００４１】
図３に受信レベル検出手段８−１〜８−Ｌの一例を示す。アンテナ素子毎伝送路推定手段４１は、アンテナ素子毎に伝送路推定を行い、伝送路推定値（複素数）を求める。振幅検出手段４２は、伝送路推定値（複素数）の絶対値（振幅）を検出する。アンテナ素子間平均手段４３は、振幅検出手段４２の出力である各アンテナの受信レベルをアンテナ間で平均化する。二乗手段４４は、アンテナ素子間平均手段４３の出力の二乗（電力）を計算する。
【００４２】
したがって参照信号レベルＡ（ｎ）は次式で表される。
【数４】
ここで、ｈＥＬ（ｉ，ｊ，ｎ）は各アンテナ素子毎の伝送路推定値（複素数）である。アンテナ素子毎伝送路推定手段４１、アンテナ素子間平均手段４３は、必ずしも全素子Ｎについて行う必要はなく、ＳＩＮＲの改善特性と演算量を考慮して設計される。
【００４３】
本発明の第２の実施の形態を図２に示す。第２の実施形態は第１の実施形態に類似しているが、各パス毎に適応制御の誤差信号を生成する特徴がある。ビームフォーマー２１−１〜２１−Ｌ、合成器２２、判定器２３、スイッチ２４は、第１の実施形態のビームフォーマー１−１〜１−Ｌ、合成器２、判定器３、スイッチ４と同様である。
【００４４】
乗算器２６−１〜２６−Ｌは、ビームフォーマー２１−１〜２１−Ｌの出力である伝送路推定値を振幅１に正規化した値と参照信号を乗算する。乗算器２７−１〜２７−Ｌは、位相補正した参照信号に参照信号のレベルを乗算する。減算器２８−１〜２８−Ｌは、参照信号から各パスの受信信号、すなわち図６における位相補正前ビームフォーマー出力を減算し誤差信号を生成する。
【００４５】
適応制御手段２９−１〜２９−Ｌは、ビームフォーマー２１−１〜２１−Ｌで用いられるアンテナ重み係数を誤差信号とビーム形成前の各アンテナの受信信号を用いて適応制御で求める。
【００４６】
適応制御手段２９−１〜２９−Ｌの一例として、ＮＬＭＳアルゴリズムを用いたアンテナ重み係数ｗＮＬＭＳ（ｉ，ｊ，ｎ）、（ｉはパス番号、ｊはアンテナ番号、ｎはシンボル番号）は以下の式で更新される。
【数５】
ここで、ｘ（ｉ，ｊ，ｎ）は各アンテナ受信信号の逆拡散信号、Ｐ（ｉ，ｎ）はパス毎の各アンテナの逆拡散信号の総電力、λＮＬＭＳはＮＬＭＳのステップサイズである。
【００４７】
適応制御手段２９−１〜２９−Ｌにおけるアンテナ重み係数の更新法には上式に示される方法以外にも様々なアルゴリズム、それらを基本とした変形が存在するが、本件特許発明の本質とは直接関係しないのでその具体的説明は省略する。ｅ（ｎ）は誤差信号であり次式で表される。
ｅ（ｉ，ｎ）＝Ａ（ｉ，ｎ）ｈｎ（ｉ，ｎ）ｚＲ（ｎ）−ｚ（ｉ，ｎ）
ここで、ｚ（ｉ，ｎ）はパス毎の受信信号、すなわち位相補正前のビームフォーマー出力、ｚＲ（ｎ）は参照信号で判定信号、あるいは既知参照信号である。Ａ（ｉ，ｎ）はパス毎の参照信号レベルである。
【００４８】
図２において、パス毎の参照信号レベルＡ（ｉ，ｎ）はビームフォーマー２１−１〜２１−Ｌの入力である各アンテナの受信信号に基づき計算される。受信レベル検出手段３０−１〜３０−Ｌは、各アンテナ毎の伝送路推定値からパス毎の受信レベルを検出する。
【００４９】
図４に受信レベル検出手段３０−１〜３０−Ｌの一例を示す。アンテナ素子毎伝送路推定手段５１は、アンテナ素子毎に伝送路推定を行い、伝送路推定値（複素数）を求める。振幅検出手段５２は、伝送路推定値（複素数）の絶対値（振幅）を検出する。アンテナ素子間平均手段５３は、振幅検出手段５２の出力である各アンテナの受信レベルをアンテナ間で平均化する。
【００５０】
したがってパス毎の参照信号レベルＡ（ｉ，ｎ）は次式で表される。
【数６】
ここで、ｈＥＬ（ｉ，ｊ，ｎ）は各アンテナ素子毎の伝送路推定値（複素数）である。アンテナ素子毎伝送路推定手段５１、アンテナ素子間平均手段５３は、必ずしも全素子Ｎについて行う必要はなく、ＳＩＮＲの改善特性と演算量を考慮して設計される。
【００５１】
本発明は、伝送路変動が速く適応制御で伝送路補正が間に合わない場合、すなわちビームフォーマー１−１〜１−Ｌで伝送路補正手段６６を分離し有する構成において特に有効であるが、本発明はそれに限定されるものではなく、アンテナ重み係数自体で伝送路変動を補正できる場合、すなわちビームフォーマー１−１〜１−Ｌで伝送路補正手段６６を有しない構成（適応アンテナの基本的構成）に適用してもよい。
【００５２】
なお、実施例では、多重信号としてＣＤＭＡ信号を用いているが、本発明はＣＤＭＡを用いる場合に限定されるものではなく、受信信号としてＣＤＭＡ信号以外の例えば符号拡散を行わないＦＤＭＡ信号、ＴＤＭＡ信号等を用いる場合にも適用可能である。
【００５３】
【発明の効果】
本発明では、ビーム形成前の各アンテナの信号レベルを参照信号に乗じているので、フェージング環境などで参照信号を受信レベルに応じて即応的に変化させ適応制御の安定化を図ることができる。
【００５４】
また本発明によれば、特に、高速送信電力制御（ＴＰＣ）を併用している場合に、初期収束過程で希望信号を抑圧し、ＴＰＣが発散してしまう現象を抑えることができ、希望信号の到来方向変化に対して適応制御本来の追従能力を発揮できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示すブロック図である。
【図２】本発明の他の実施形態を示すブロック図である。
【図３】本発明の受信レベル検出手段を示すブロック図である。
【図４】本発明の別の受信レベル検出手段を示すブロック図である。
【図５】従来の受信レベル検出手段を示すブロック図である。
【図６】ビームフォーマーの一例を示すブロック図である。
【図７】従来の適応アンテナ受信装置の一例を示すブロック図である。
【図８】従来の適応アンテナ受信装置の別の例を示すブロック図である。
【図９】適応アンテナ受信装置によるビームパターンの一例を示す図である。
【符号の説明】
１−１〜１−Ｌ、２１−１〜２１−Ｌ、１０１−１〜１０１−Ｌ、１２１−１〜１２１−Ｌ ビームフォーマー
２、９、２２、６２、１０２、１２２、１２９ 合成器
３、２３、１０３、１２３ 判定器
４、２４、１０４、１２４ スイッチ
５、２６−１〜２６−Ｌ、２７−１２〜７−Ｌ、６１−１〜６１−Ｎ、６５、１２５ 乗算器
６、２８−１〜２８Ｌ、１０５、１２６ 減算器
７−１〜７−Ｌ、２９−１〜２９−Ｌ、１０６−１〜１０６−Ｌ、１２７−１〜１２７−Ｌ 適応制御手段
８−１〜８−Ｌ、３０−１〜３０−Ｌ、１２８−１〜１２８−Ｌ 受信レベル検出手段
１０−１〜１０−Ｌ、３１−１〜３１−Ｌ、１０７−１〜１０７−Ｌ、１３１−１〜１３１−Ｌ パス処理手段
２５−１〜２５−Ｌ 正規化手段
４１、５１ アンテナ素子毎伝送路推定手段
４２、５２、１４１ 振幅検出手段
４３、５３ アンテナ素子間平均手段
４４、１４２ 二乗手段
６３ 伝送路推定手段
６４ 複素共役手段
６６ 伝送路補正手段
１３０ 平均手段
【発明の属する技術分野】
本発明は適応アンテナ受信装置に関し、特に、符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）信号を受信し、アンテナ指向性ビームを適応的に形成して希望ユーザ信号を受信するとともに他ユーザ干渉信号を抑圧する適応アンテナ受信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）方式は加入者容量を増大できる可能性があり、次世代の移動通信セルラーシステムの無線アクセス方式として期待されている。しかし、基地局受信側では同一キャリヤで同時アクセスする他ユーザ信号が干渉となる問題がある。これらの干渉を除去する方法にアレーアンテナがある。
【０００３】
アレーアンテナは複数のアンテナで信号を受信し、複素数の重み付け合成を行うことで各アンテナの受信信号の振幅、位相を制御して指向性ビームを形成し、希望ユーザ信号を受信するとともに他ユーザ干渉信号を抑圧する。この指向性ビームを、適応制御を用いて形成するものが適応アレーアンテナである。
【０００４】
適応アンテナ受信装置は一般に図７に示す構成を有している。移動通信環境におけるマルチパス伝搬路に対応して、適応アンテナ受信装置は、パス数に相当するＬ個のパス処理手段を有しており、Ｌ個の各パスに対してそれぞれ指向性ビームを形成して受信し、それらの受信信号を合成してさらに高品質な受信信号を得る。
【０００５】
図７において、ビームフォーマー１０１−１〜１０１−Ｌは、各パスタイミングで希望ユーザの拡散符号を用いて逆拡散した逆拡散信号を入力とし、複素数の重み付け合成を行うことでパス毎に指向性ビームを形成する。
【０００６】
合成器１０２は、各ビームフォーマーの出力を合成する。判定器１０３は、受信信号を送られた可能性の最も高い送信信号に判定し、ユーザ判定シンボルとして出力する。スイッチ１０４は、既知参照信号がある場合には既知参照信号を、既知参照信号がない場合には判定信号を参照信号として用いるように切り替える。減算器１０５は、参照信号から受信信号を減算し誤差信号を生成する。
【０００７】
適応制御手段１０６−１〜１０６−Ｌは、各パスのビームフォーマーで用いられるアンテナ重み係数を、誤差信号とビーム形成前の受信信号を用いて適応制御で求める。適応制御として一般に最小二乗平均誤差制御（ＭＭＳＥ）が用いられる。誤差信号を用いるアンテナ重み係数の適応更新アルゴリズムにはＬＭＳ（Ｌｅａｓｔ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ）、ＮＬＭＳ（Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ ＬＭＳ）、ＲＬＳ（Ｒｅｃｕｒｓｉｖｅ Ｌｅａｓｔ Ｓｑｕａｒｅ）アルゴリズムが知られている。
【０００８】
図９は、各パスのビームフォーマーで形成されるビームパターンの利得を示している。図９では２パスの場合を表しており、希望信号の各パス方向に高い利得を向けるとともに干渉信号方向の利得を低く抑えている。適応制御を用いるアレーアンテナではビームを希望信号方向へ向けるだけでなく利得の極めて低いポイント（ヌル）を干渉方向に向けることで受信ＳＩＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ
ａｎｄ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）を最大とする制御が行われる。
【０００９】
適応アンテナ受信装置の他の従来例として、田中、佐和橋、安達らによる文献「Ｐｉｌｏｔ Ｓｙｍｂｏｌ−Ａｓｓｉｓｔｅｄ Ｄｅｃｉｓｉｏｎ−Ｄｉｒｅｃｔｅｄ Ｃｏｈｅｒｅｎｔ Ａｄａｐｔｉｖｅ Ａｒｒａｙ Ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ｆｏｒ ＤＳ−ＣＤＭＡ Ｍｏｂｉｌｅ Ｒａｄｉｏ Ｒｅｖｅｒｓｅ Ｌｉｎｋ」（ＩＥＩＣＥ Ｔｒａｎｓ． ｖｏｌ． Ｅ８０−Ａ， ｐｐ． ２４４５−２４５４， Ｄｅｃ １９９７）や「Ｗ−ＣＤＭＡにける各ユーザ毎のアンテナウェイトを生成する適応アンテナアレイダイバーシチ受信の特性」（信学技報，ＲＣＳ９９−１００，１９９９年８月）に記載された方式がある。
【００１０】
これらの方式の基本構成を図８に示す。ビームフォーマー１２１−１〜１２１−Ｌは、各パスタイミングで希望ユーザの拡散符号を用いて逆拡散した逆拡散信号を入力とし、複素数の重み付け合成を行うことでパス毎に指向性ビームを形成する。
【００１１】
図６にビームフォーマー１２１−１〜１２１−Ｌの実施例を示す。複素乗算器６１−１〜６１−Ｎ（Ｎはアンテナ素子数）と合成器６２は、ビームフォーマーの基本部分を構成している。伝送路推定手段６３、複素共役手段６４、複素乗算器６５は、伝送路補正手段６６を構成しており、合成器６２の出力であるビーム形成された受信信号を用いて、伝送路の振幅、位相変動の補正を行う。
【００１２】
この機能は伝送路変動が遅い場合には必要なく、アンテナ重み係数自体で伝送路の振幅、位相変動を補正できる。伝送路変動が速い場合には適応制御によるアンテナ重み係数更新速度では伝送路補正が間に合わないため、伝送路補正機能を別に分離して設け、アンテナ重み係数では希望信号の伝送路補正は行わず、信号の到来方向のみを追従する長時間平均したビーム形成を行う。
【００１３】
伝送路補正手段６６は、ビーム形成機能には直接関係しないが、ここでは便宜上、ビームフォーマー１２１−１〜１２１−Ｌに含めている。伝送路推定手段６３の出力である伝送路推定値は、適応制御手段１２７−１〜１２７−Ｌでも用いられる。合成器１２２は、ビームフォーマー１２１−１〜１２１−Ｌの出力を合成する。判定器１２３は、受信信号を送られた可能性の最も高い送信信号に判定する。
【００１４】
スイッチ１２４は、既知参照信号がある場合には既知参照信号を、既知参照信号がない場合には判定信号を参照信号として用いるように切り替える。乗算器１２５は、既知参照信号または判定信号と平均手段１３０の出力である参照信号レベルを乗算する。減算器１２６は、参照信号から受信信号を減算して誤差信号を生成する。
【００１５】
適応制御手段１２７−１〜１２７−Ｌは、ビームフォーマー１２１−１〜１２１−Ｌで用いられるアンテナ重み係数を誤差信号とビーム形成前の受信信号を用いて適応制御で求める。上記文献ではＮＬＭＳアルゴリズムを用いてアンテナ重み係数の更新を行っている。
【００１６】
一例として、アンテナ重み係数ｗＮＬＭＳ（ｉ，ｊ，ｎ）、（ｉはパス番号、ｊはアンテナ番号、ｎはシンボル番号）は以下の更新式を用いて計算される。
【数１】
ｅ（ｎ）＝Ａ（ｎ）ｚＲ（ｎ）−ｚ（ｎ）
ｚ（ｎ）は受信信号、ｚＲ（ｎ）は参照信号で判定信号あるいは既知参照信号である。Ａ（ｎ）は参照信号レベルである。
【００１７】
図８において、参照信号レベルＡ（ｎ）はビームフォーマー１２１の出力である伝送路推定値に基づき計算される。受信レベル検出手段１２８−１〜１２８−Ｌは、伝送路推定値からパス毎の受信レベルを検出し、加算器１２９は、各パスの受信レベルを加算する。平均手段１３０は、加算レベルを平均化する。平均手段１３０の有無、あるいはその平均時間は任意である。
【００１８】
図５に受信レベル検出手段１２８−１〜１２８−Ｌの一例を示す。振幅検出手段１４１は、伝送路推定値（複素数）の絶対値（振幅）を検出する。二乗手段１４２は、振幅検出手段１４１の出力の二乗（電力）を計算する。参照信号レベルＡ（ｎ）は次式で表される。
【数２】
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
従来例の適応アンテナ受信装置は、アンテナ重み係数を長時間平均する低速ＭＭＳＥ適応制御を行うことで定常特性に優れている。しかし、高速なフェージング環境などではアンテナ重み係数でフェージングの振幅、位相変動を補正することができない。そこで位相変動についてはビームフォーマーの出力に別に伝送路補正手段を置いて補正を行っている。
【００２０】
しかし、受信レベル変動に対しては参照信号として規定値を用いる場合には、受信信号と参照信号との間にレベル差が生じ希望信号自身で誤差を生じてしまい動作が不安定となる。特に、高速送信電力制御（ＴＰＣ）を併用している場合には、初期収束過程で短時間に希望信号を抑圧し、ＴＰＣが発散してしまう現象が見られる。
【００２１】
また、受信レベルに応じて参照信号を決定する方法として、従来例にあるようにビーム形成後の受信レベルを参照信号に用いる場合、ビーム利得が低下した場合に同時に参照信号レベルも低下するため、ビームの利得方向を調整する力が働かず長期的に利得が低下する現象が見られる。従って、この方法では希望信号の到来方向変化への追従能力が低下する場合がある。
【００２２】
この追従能力の低下は参照信号レベルの平均化を行うことで改善できるが、これは、信号レベルの平均時間ＮＡＶＲを大きく設定することに相当し、この平均時間を大きくとると受信レベルの変動に即応できなくなるため、結果的に規定値を用いる場合と変わらなくなる。
【００２３】
本発明の目的は、参照信号を受信レベルに応じて即応的に変化させることにより、適応制御の安定化を図ることができる適応アンテナ受信装置を提供することにある。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
本発明の適応アンテナ受信装置は、ビーム形成前の各アンテナの信号レベルを参照信号に乗じることを特徴とする。ビーム形成前の各アンテナの受信レベルはビーム利得の影響を受けないため、参照信号レベルの基準として好ましい。ビーム形成前の各アンテナの受信信号のＳＩＮＲはかなり低くなるが、アンテナ素子間でレベルを平均することで改善できる。
【００２５】
具体的には、本発明の適応アンテナ受信装置は、同一キャリヤの複数ユーザの多重信号を複数アンテナで受信し、アンテナ指向性ビームを適応的に形成して希望ユーザ信号を受信するとともに他ユーザ干渉信号を抑圧する適応アンテナ受信装置において、アンテナ重み係数の適応制御に用いる誤差信号を生成するための参照信号のレベルをビーム形成前の各アンテナの受信レベルに基づいて決定することを特徴とする。
【００２６】
本発明の適応アンテナ受信装置は、符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）信号を複数アンテナで受信し、アンテナ指向性ビームを適応的に形成して希望ユーザ信号を受信するとともに他ユーザ干渉信号を抑圧する適応アンテナ受信装置において、アンテナ重み係数の適応制御に用いる誤差信号を生成するための参照信号のレベルをビーム形成前の各アンテナの受信レベルに基づき決定する。
【００２７】
本発明の適応アンテナ受信装置は、符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）信号を複数アンテナで受信し、アンテナ指向性ビームを適応的に形成して希望ユーザ信号を受信するとともに他ユーザ干渉信号を抑圧する適応アンテナ受信装置において、アンテナ重み係数の適応制御に用いる誤差信号を生成するための参照信号のレベルをビーム形成前の各アンテナの各パス受信レベルの総和に基づき決定する。
【００２８】
本発明の適応アンテナ受信装置は、符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）信号を複数アンテナで受信し、アンテナ指向性ビームを適応的に形成して希望ユーザ信号を受信するとともに他ユーザ干渉信号を抑圧する適応アンテナ受信装置において、アンテナ重み係数の適応制御に用いる誤差信号を生成するための参照信号のレベルをビーム形成前の各アンテナの各パス受信レベルに基づきパス毎に決定する。
【００２９】
本発明の適応アンテナ受信装置は、符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）信号を複数アンテナで受信し、アンテナ指向性ビームを適応的に形成して希望ユーザ信号を受信するとともに他ユーザ干渉信号を抑圧する適応アンテナ受信装置において、アンテナ毎の逆拡散信号を受信信号として入力しアンテナ指向性ビームをパス毎に形成するビームフォーマーと、前記ビームフォーマーのパス毎のビームフォーマー出力を合成する合成器と、前記合成器の出力を送信信号に判定する判定器と、判定信号と既知参照信号を切り替えて参照信号を出力するスイッチと、前記受信信号を入力し各パスの受信レベルを検出する受信レベル検出手段と、前記受信レベル検出手段の出力である各パスの受信レベルを合成する合成器と、前記合成器の出力である参照信号レベルを前記参照信号に乗算する乗算器と、前記合成器の出力から前記乗算器の出力を減算し誤差信号を生成する減算器と、前記受信信号と前記誤差信号を入力しアンテナ重み係数を計算しビームフォーマーへ出力する適応制御手段を有する。
【００３０】
本発明の適応アンテナ受信装置において、前記受信レベル検出手段は、パス毎に各アンテナの伝送路を推定するアンテナ素子毎伝送路推定手段と、前記アンテナ素子毎伝送路推定手段の出力の絶対値を計算する振幅検出手段と、前記振幅検出手段の出力をアンテナ素子間で平均するアンテナ素子間平均手段と、前記アンテナ素子間平均手段の出力を二乗する二乗手段を有する。
【００３１】
本発明の適応アンテナ受信装置は、符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）信号を複数アンテナで受信し、アンテナ指向性ビームを適応的に形成して希望ユーザ信号を受信するとともに他ユーザ干渉信号を抑圧する適応アンテナ受信装置において、アンテナ毎の逆拡散信号を受信信号として入力しアンテナ指向性ビームをパス毎に形成するビームフォーマーと、前記ビームフォーマーのパス毎のビームフォーマー出力を合成する合成器と、前記合成器の出力を送信信号に判定する判定器と、判定信号と既知参照信号を切り替えて参照信号を出力するスイッチと、前記受信信号を入力し各パスの受信レベルを検出する受信レベル検出手段と、前記受信レベル検出手段の出力である各パスの受信レベルを参照信号レベルとして前記参照信号に乗算する乗算器と、前記ビームフォーマーの出力から前記乗算器の出力を減算し誤差信号をパス毎に生成する減算器と、前記受信信号と前記誤差信号を入力しアンテナ重み係数を計算しビームフォーマーへ出力する適応制御手段を有する。
【００３２】
本発明の適応アンテナ受信装置において、前記受信レベル検出手段は、パス毎に各アンテナの伝送路を推定するアンテナ素子毎伝送路推定手段と、前記アンテナ素子毎伝送路推定手段の出力の絶対値を計算する振幅検出手段と、前記振幅検出手段の出力をアンテナ素子間で平均するアンテナ素子間平均手段を有する。
【００３３】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施形態について図１を用いて説明する。ビームフォーマー１−１〜１−Ｌは、各パスタイミングで希望ユーザの拡散符号を用いて逆拡散した逆拡散信号を入力とし、複素数の重み付け合成を行うことでパス毎に指向性ビームを形成する。図６にビームフォーマー１−１〜１−Ｌの実施例を示す。複素乗算器６１−１〜６１−Ｎ（Ｎはアンテナ素子数）と合成器６２は、ビームフォーマーの基本部分を構成している。
【００３４】
伝送路推定手段６３、複素共役手段６４、複素乗算器６５は、伝送路補正手段６６を構成しており、合成器６２の出力であるビーム形成された受信信号を用いて、伝送路の振幅、位相変動の補正を行う。この機能は伝送路変動が遅い場合には必要なく、アンテナ重み係数自体で伝送路の振幅、位相変動を補正できる。
【００３５】
伝送路変動が速い場合には適応制御によるアンテナ重み係数更新速度では伝送路補正が間に合わないため、伝送路補正機能を別に分離して、アンテナ重み係数では希望信号の伝送路補正は行わず、信号の到来方向のみを追従する長時間平均したビーム形成を行う。伝送路補正手段６６は、ビーム形成機能には直接関係しないが、ここでは便宜上、ビームフォーマー１−１〜Ｌに含めている。伝送路推定手段６３の出力である伝送路推定値は、適応制御手段７−１〜７−Ｌでも用いられる。
【００３６】
合成器２は、ビームフォーマー１−１〜１−Ｌの出力を合成する。判定器３は、受信信号を送られた可能性の最も高い送信シンボルに判定する。スイッチ４は、既知参照信号がある場合には既知参照信号を、既知参照信号がない場合には判定信号を参照信号として用いるように切り替える。既知参照信号がなく判定信号のみを用いる場合、あるいは時間的に既知参照信号がない場合には判定信号を用いず既知参照信号のみを用いる場合も当然考えられる。
【００３７】
乗算器５は、参照信号のレベルを乗算する。減算器６は、参照信号から受信信号を減算し誤差信号を生成する。適応制御手段７−１〜７−Ｌは、ビームフォーマー１−１〜１−Ｌで用いられるアンテナ重み係数を、誤差信号とビーム形成前の各アンテナの受信信号を用いて適応制御で求める。
【００３８】
適応制御手段７−１〜７−Ｌの一例として、ＮＬＭＳアルゴリズムを用いたアンテナ重み係数ｗＮＬＭＳ（ｉ，ｊ，ｎ）、（ｉはパス番号、ｊはアンテナ番号、ｎはシンボル番号）は以下の式で更新される。
【数３】
【００３９】
適応制御手段７−１〜７−Ｌにおけるアンテナ重み係数の更新法には上式に示される方法以外にも様々なアルゴリズム、それらを基本とした変形が存在するが、本件特許発明の本質とは直接関係ないのでその具体的方法については省略する。ｅ（ｎ）は誤差信号であり次式で表される。
ｅ（ｎ）＝Ａ（ｎ）ｚＲ（ｎ）−ｚ（ｎ）
ここで、ｚ（ｎ）は受信信号、ｚＲ（ｎ）は参照信号で判定信号、あるいは既知参照信号である。Ａ（ｎ）は参照信号レベルである。
【００４０】
図１において、参照信号レベルＡ（ｎ）はビームフォーマー１−１〜１−Ｌの入力である各アンテナの受信信号に基づき計算される。受信レベル検出手段８−１〜８−Ｌは、各アンテナ毎の伝送路推定値からパス毎の受信レベルを検出し、加算器９は、各パスの受信レベルを加算する。
【００４１】
図３に受信レベル検出手段８−１〜８−Ｌの一例を示す。アンテナ素子毎伝送路推定手段４１は、アンテナ素子毎に伝送路推定を行い、伝送路推定値（複素数）を求める。振幅検出手段４２は、伝送路推定値（複素数）の絶対値（振幅）を検出する。アンテナ素子間平均手段４３は、振幅検出手段４２の出力である各アンテナの受信レベルをアンテナ間で平均化する。二乗手段４４は、アンテナ素子間平均手段４３の出力の二乗（電力）を計算する。
【００４２】
したがって参照信号レベルＡ（ｎ）は次式で表される。
【数４】
【００４３】
本発明の第２の実施の形態を図２に示す。第２の実施形態は第１の実施形態に類似しているが、各パス毎に適応制御の誤差信号を生成する特徴がある。ビームフォーマー２１−１〜２１−Ｌ、合成器２２、判定器２３、スイッチ２４は、第１の実施形態のビームフォーマー１−１〜１−Ｌ、合成器２、判定器３、スイッチ４と同様である。
【００４４】
乗算器２６−１〜２６−Ｌは、ビームフォーマー２１−１〜２１−Ｌの出力である伝送路推定値を振幅１に正規化した値と参照信号を乗算する。乗算器２７−１〜２７−Ｌは、位相補正した参照信号に参照信号のレベルを乗算する。減算器２８−１〜２８−Ｌは、参照信号から各パスの受信信号、すなわち図６における位相補正前ビームフォーマー出力を減算し誤差信号を生成する。
【００４５】
適応制御手段２９−１〜２９−Ｌは、ビームフォーマー２１−１〜２１−Ｌで用いられるアンテナ重み係数を誤差信号とビーム形成前の各アンテナの受信信号を用いて適応制御で求める。
【００４６】
適応制御手段２９−１〜２９−Ｌの一例として、ＮＬＭＳアルゴリズムを用いたアンテナ重み係数ｗＮＬＭＳ（ｉ，ｊ，ｎ）、（ｉはパス番号、ｊはアンテナ番号、ｎはシンボル番号）は以下の式で更新される。
【数５】
【００４７】
適応制御手段２９−１〜２９−Ｌにおけるアンテナ重み係数の更新法には上式に示される方法以外にも様々なアルゴリズム、それらを基本とした変形が存在するが、本件特許発明の本質とは直接関係しないのでその具体的説明は省略する。ｅ（ｎ）は誤差信号であり次式で表される。
ｅ（ｉ，ｎ）＝Ａ（ｉ，ｎ）ｈｎ（ｉ，ｎ）ｚＲ（ｎ）−ｚ（ｉ，ｎ）
ここで、ｚ（ｉ，ｎ）はパス毎の受信信号、すなわち位相補正前のビームフォーマー出力、ｚＲ（ｎ）は参照信号で判定信号、あるいは既知参照信号である。Ａ（ｉ，ｎ）はパス毎の参照信号レベルである。
【００４８】
図２において、パス毎の参照信号レベルＡ（ｉ，ｎ）はビームフォーマー２１−１〜２１−Ｌの入力である各アンテナの受信信号に基づき計算される。受信レベル検出手段３０−１〜３０−Ｌは、各アンテナ毎の伝送路推定値からパス毎の受信レベルを検出する。
【００４９】
図４に受信レベル検出手段３０−１〜３０−Ｌの一例を示す。アンテナ素子毎伝送路推定手段５１は、アンテナ素子毎に伝送路推定を行い、伝送路推定値（複素数）を求める。振幅検出手段５２は、伝送路推定値（複素数）の絶対値（振幅）を検出する。アンテナ素子間平均手段５３は、振幅検出手段５２の出力である各アンテナの受信レベルをアンテナ間で平均化する。
【００５０】
したがってパス毎の参照信号レベルＡ（ｉ，ｎ）は次式で表される。
【数６】
【００５１】
本発明は、伝送路変動が速く適応制御で伝送路補正が間に合わない場合、すなわちビームフォーマー１−１〜１−Ｌで伝送路補正手段６６を分離し有する構成において特に有効であるが、本発明はそれに限定されるものではなく、アンテナ重み係数自体で伝送路変動を補正できる場合、すなわちビームフォーマー１−１〜１−Ｌで伝送路補正手段６６を有しない構成（適応アンテナの基本的構成）に適用してもよい。
【００５２】
なお、実施例では、多重信号としてＣＤＭＡ信号を用いているが、本発明はＣＤＭＡを用いる場合に限定されるものではなく、受信信号としてＣＤＭＡ信号以外の例えば符号拡散を行わないＦＤＭＡ信号、ＴＤＭＡ信号等を用いる場合にも適用可能である。
【００５３】
【発明の効果】
本発明では、ビーム形成前の各アンテナの信号レベルを参照信号に乗じているので、フェージング環境などで参照信号を受信レベルに応じて即応的に変化させ適応制御の安定化を図ることができる。
【００５４】
また本発明によれば、特に、高速送信電力制御（ＴＰＣ）を併用している場合に、初期収束過程で希望信号を抑圧し、ＴＰＣが発散してしまう現象を抑えることができ、希望信号の到来方向変化に対して適応制御本来の追従能力を発揮できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示すブロック図である。
【図２】本発明の他の実施形態を示すブロック図である。
【図３】本発明の受信レベル検出手段を示すブロック図である。
【図４】本発明の別の受信レベル検出手段を示すブロック図である。
【図５】従来の受信レベル検出手段を示すブロック図である。
【図６】ビームフォーマーの一例を示すブロック図である。
【図７】従来の適応アンテナ受信装置の一例を示すブロック図である。
【図８】従来の適応アンテナ受信装置の別の例を示すブロック図である。
【図９】適応アンテナ受信装置によるビームパターンの一例を示す図である。
【符号の説明】
１−１〜１−Ｌ、２１−１〜２１−Ｌ、１０１−１〜１０１−Ｌ、１２１−１〜１２１−Ｌ ビームフォーマー
２、９、２２、６２、１０２、１２２、１２９ 合成器
３、２３、１０３、１２３ 判定器
４、２４、１０４、１２４ スイッチ
５、２６−１〜２６−Ｌ、２７−１２〜７−Ｌ、６１−１〜６１−Ｎ、６５、１２５ 乗算器
６、２８−１〜２８Ｌ、１０５、１２６ 減算器
７−１〜７−Ｌ、２９−１〜２９−Ｌ、１０６−１〜１０６−Ｌ、１２７−１〜１２７−Ｌ 適応制御手段
８−１〜８−Ｌ、３０−１〜３０−Ｌ、１２８−１〜１２８−Ｌ 受信レベル検出手段
１０−１〜１０−Ｌ、３１−１〜３１−Ｌ、１０７−１〜１０７−Ｌ、１３１−１〜１３１−Ｌ パス処理手段
２５−１〜２５−Ｌ 正規化手段
４１、５１ アンテナ素子毎伝送路推定手段
４２、５２、１４１ 振幅検出手段
４３、５３ アンテナ素子間平均手段
４４、１４２ 二乗手段
６３ 伝送路推定手段
６４ 複素共役手段
６６ 伝送路補正手段
１３０ 平均手段
Claims (8)
- 同一キャリヤの複数ユーザの多重信号を複数アンテナで受信し、アンテナ指向性ビームを適応的に形成して希望ユーザ信号を受信するとともに他ユーザ干渉信号を抑圧する適応アンテナ受信装置において、アンテナ重み係数の適応制御に用いる誤差信号を生成するための参照信号のレベルを、既知参照信号またはビームフォーマーのパス毎の出力を合成した信号から得られた判定信号に対してビーム形成前の各アンテナの受信レベルを乗算した値に基づき決定することを特徴とする適応アンテナ受信装置。
- 前記多重信号は、符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）信号であることを特徴とする請求項１記載の適応アンテナ受信装置。
- 前記アンテナ重み係数の適応制御に用いる誤差信号を生成するための参照信号のレベルを、前記既知参照信号またはビームフォーマーのパス毎の出力を合成した信号から得られた判定信号に対してビーム形成前の各アンテナの各パス受信レベルの総和を乗算した値に基づき決定することを特徴とする請求項１または２記載の適応アンテナ受信装置。
- 前記アンテナ重み係数の適応制御に用いる誤差信号を生成するための参照信号のレベルを、前記既知参照信号またはビームフォーマーのパス毎の出力を合成した信号から得られた判定信号に対してビーム形成前の各アンテナの各パス受信レベルを乗算した値に基づきパス毎に決定することを特徴とする請求項１または２記載の適応アンテナ受信装置。
- 符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）信号を複数アンテナで受信し、アンテナ指向性ビームを適応的に形成して希望ユーザ信号を受信するとともに他ユーザ干渉信号を抑圧する適応アンテナ受信装置において、アンテナ毎の逆拡散信号を受信信号として入力しアンテナ指向性ビームをパス毎に形成するビームフォーマーと、前記ビームフォーマーのパス毎のビームフォーマー出力を合成する第１の合成器と、前記第１の合成器の出力を送信信号に判定する判定器と、該判定された信号と既知参照信号を切り替えて参照信号を出力するスイッチと、前記受信信号を入力し各パスの受信レベルを検出する受信レベル検出手段と、前記受信レベル検出手段の出力である各パスの受信レベルを合成する第２の合成器と、前記第２の合成器の出力である参照信号レベルを前記参照信号に乗算する乗算器と、前記第１の合成器の出力から前記乗算器の出力を減算し誤差信号を生成する減算器と、前記受信信号と前記誤差信号を入力しアンテナ重み係数を計算しビームフォーマーへ出力する適応制御手段を有することを特徴とする適応アンテナ受信装置。
- 前記受信レベル検出手段は、パス毎に各アンテナの伝送路を推定するアンテナ素子毎伝送路推定手段と、前記アンテナ素子毎伝送路推定手段の出力の絶対値を計算する振幅検出手段と、前記振幅検出手段の出力をアンテナ素子間で平均するアンテナ素子間平均手段と、前記アンテナ素子間平均手段の出力を二乗する二乗手段を有することを特徴とする請求項５記載の適応アンテナ受信装置。
- 符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）信号を複数アンテナで受信し、アンテナ指向性ビームを適応的に形成して希望ユーザ信号を受信するとともに他ユーザ干渉信号を抑圧する適応アンテナ受信装置において、アンテナ毎の逆拡散信号を受信信号として入力しアンテナ指向性ビームをパス毎に形成するビームフォーマーと、前記ビームフォーマーのパス毎のビームフォーマー出力を合成する合成器と、前記合成器の出力を送信信号に判定する判定器と、該判定された信号と既知参照信号を切り替えて参照信号を出力するスイッチと、前記受信信号を入力し各パスの受信レベルを検出する受信レベル検出手段と、前記受信レベル検出手段の出力である各パスの受信レベルを参照信号レベルとして前記参照信号に乗算する乗算器と、前記ビームフォーマーの出力から前記乗算器の出力を減算し誤差信号をパス毎に生成する減算器と、前記受信信号と前記誤差信号を入力しアンテナ重み係数を計算しビームフォーマーへ出力する適応制御手段を有することを特徴とする適応アンテナ受信装置。
- 前記受信レベル検出手段は、パス毎に各アンテナの伝送路を推定するアンテナ素子毎伝送路推定手段と、前記アンテナ素子毎伝送路推定手段の出力の絶対値を計算する振幅検出手段と、前記振幅検出手段の出力をアンテナ素子間で平均するアンテナ素子間平均手段を有することを特徴とする請求項７記載の適応アンテナ受信装置。
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