JP4077830B2 - Wireless device and adaptive array processing method - Google Patents

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Description

本発明は、携帯電話等の主として移動体に対する無線通信において、基地局に用いられる無線装置の構成に関する。   The present invention relates to a configuration of a radio apparatus used for a base station in radio communication mainly for a mobile body such as a mobile phone.

近年、急速に発達しつつある移動体通信システム(たとえば、Personal Handyphone System:以下、PHS)では、干渉波の影響を抑制して良好な通信品質を得るために、複数のアンテナからなるアレイアンテナの受信信号に対して、周知のアダプティブアレイ処理を行うことにより、所望波の信号を分離抽出するアダプティブアレイ基地局が実用化されている。   2. Description of the Related Art In recent years, mobile communication systems (for example, Personal Handyphone System: hereinafter referred to as PHS), which are rapidly developing, have an array antenna composed of a plurality of antennas in order to suppress the influence of interference waves and obtain good communication quality. An adaptive array base station that separates and extracts a signal of a desired wave by performing known adaptive array processing on a received signal has been put into practical use.

さらに、このようなアダプティブアレイ基地局を用いれば、電波の周波数利用効率を高めるために、同一周波数の同一タイムスロットを空間的に分割することにより複数ユーザの移動端末装置を無線基地システムにパス多重接続させることができるPDMA(Path Division Multiple Access)方式を実現することが可能である。なお、PDMA方式は、また、SDMA方式(Space Division Multiple Access)とも呼ばれる。   Furthermore, if such an adaptive array base station is used, in order to improve the frequency utilization efficiency of radio waves, the same time slot of the same frequency is spatially divided so that a mobile terminal device of multiple users is path-multiplexed to the radio base system. It is possible to realize a PDMA (Path Division Multiple Access) system that can be connected. The PDMA system is also called an SDMA system (Space Division Multiple Access).

図11は、周波数分割多重接続(Frequency Division Multiple Access:FDMA),時分割多重接続(Time Division Multiple Access :TDMA)および空間多重分割接続(Space Division Multiple Access:SDMA)の各種の通信システムにおけるチャネルの配置図である。   FIG. 11 shows channel configurations in various communication systems such as frequency division multiple access (FDMA), time division multiple access (TDMA), and space division multiple access (SDMA). FIG.

まず、図11を参照して、FDMA,TDMAおよびSDMAについて簡単に説明する。図11(a)はFDMAを示す図であって、異なる周波数f1〜f4の電波でユーザ1〜4のアナログ信号が周波数分割されて伝送され、各ユーザ1〜4の信号は周波数フィルタによって分離される。   First, FDMA, TDMA, and SDMA will be briefly described with reference to FIG. FIG. 11A is a diagram showing FDMA, in which analog signals of users 1 to 4 are transmitted by being divided by radio waves of different frequencies f1 to f4, and the signals of users 1 to 4 are separated by a frequency filter. The

図11(b)に示すTDMAにおいては、各ユーザのデジタル化された信号が、異なる周波数f1〜f4の電波で、かつ一定の時間(タイムスロット)ごとに時分割されて伝送され、各ユーザの信号は周波数フィルタと基地局および各ユーザ移動端末装置間の時間同期とにより分離される。   In the TDMA shown in FIG. 11 (b), the digitized signal of each user is transmitted in radio waves of different frequencies f1 to f4 and time-divisionally transmitted at fixed time intervals (time slots). The signal is separated by the frequency filter and time synchronization between the base station and each user mobile terminal device.

一方、SDMA方式では、図11(c)に示すように、同じ周波数における1つのタイムスロットを空間的に分割して複数のユーザのデータを伝送するものである。このSDMAでは各ユーザの信号は周波数フィルタと基地局および各ユーザ移動端末装置間の時間同期とアダプティブアレイなどの相互干渉除去装置とを用いて分離される。   On the other hand, in the SDMA system, as shown in FIG. 11C, one time slot at the same frequency is spatially divided to transmit data of a plurality of users. In this SDMA, the signal of each user is separated using a frequency filter, time synchronization between the base station and each user mobile terminal device, and a mutual interference canceller such as an adaptive array.

図12は、従来のSDMA用基地局の送受信システム2000の構成を示す概略ブロック図である。   FIG. 12 is a schematic block diagram showing a configuration of a transmission / reception system 2000 of a conventional SDMA base station.

図12に示した構成においては、たとえば、ユーザPS1とPS2とを識別するために、n本のアンテナ♯1〜♯n(n:自然数)が設けられている。   In the configuration shown in FIG. 12, for example, n antennas # 1 to #n (n: natural number) are provided to identify users PS1 and PS2.

受信動作においては、アンテナの出力は、RF回路2101に与えられ、RF回路2101において、受信アンプで増幅され、局部発振信号によって周波数変換された後、フィルタで不要な周波数信号が除去され、A/D変換されて、デジタル信号としてデジタルシグナルプロセッサ2102に与えられる。   In the reception operation, the output of the antenna is given to the RF circuit 2101. In the RF circuit 2101, after being amplified by the reception amplifier and frequency-converted by the local oscillation signal, unnecessary frequency signals are removed by the filter, and A / D-converted and supplied to the digital signal processor 2102 as a digital signal.

デジタルシグナルプロセッサ2102には、チャネル割当基準計算器2103と、チャネル割当器2104と、アダプティブアレイ2100とが設けられている。チャネル割当基準計算器2103は、2人のユーザからの信号がアダプティブアレイによって分離可能かどうかを予め計算する。その計算結果に応じて、チャネル割当器2104は、周波数と時間とを選択するユーザ情報を含むチャネル割当情報をアダプティブアレイ2100に与える。アダプティブアレイ2100は、チャネル割当情報に基づいて、アンテナ♯1〜♯nからの信号に対して、リアルタイムに重み付け演算を行なうことで、特定のユーザの信号のみを分離する。   The digital signal processor 2102 is provided with a channel assignment reference calculator 2103, a channel assigner 2104, and an adaptive array 2100. The channel assignment criterion calculator 2103 pre-calculates whether the signals from the two users can be separated by the adaptive array. In response to the calculation result, the channel allocator 2104 provides the adaptive array 2100 with channel allocation information including user information for selecting a frequency and time. Adaptive array 2100 separates only a specific user's signal by performing a weighting operation in real time on the signals from antennas # 1 to #n based on the channel assignment information.

[アダプティブアレイアンテナの構成]
図13は、アダプティブアレイ2100のうち、1人のユーザに対応する送受信部2100aの構成を示すブロック図である。図13に示した例においては、複数のユーザ信号を含む入力信号から希望するユーザの信号を抽出するため、アンテナ♯1〜♯nからの信号を受けるn個の入力ポート2020−1〜2020−nが設けられている。
[Configuration of adaptive array antenna]
FIG. 13 is a block diagram illustrating a configuration of the transmission / reception unit 2100a corresponding to one user in the adaptive array 2100. In the example shown in FIG. 13, n input ports 2020-1 to 2020-receiving signals from antennas # 1 to #n in order to extract a desired user signal from input signals including a plurality of user signals. n is provided.

各入力ポート2020−1〜2020−nに入力された信号が、スイッチ回路2010−1〜2010−nを介して、ウエイトベクトル計算機2011と乗算器2012−1〜2012−nとに与えられる。   Signals input to the input ports 2020-1 to 2020-n are given to the weight vector calculator 2011 and the multipliers 2012-1 to 2012-n via the switch circuits 2010-1 to 2010-n.

ウエイトベクトル計算機2011は、入力信号と予めメモリ2014に記憶されている参照信号であるユニークワード信号と加算器2013の出力とを用いて、ウエイトベクトルw1i〜wniを計算する。ここで、添字iは、i番目のユーザとの間の送受信に用いられるウエイトベクトルであることを示す。したがって、ユニークワード信号は、アダプティブアレイ処理のためのトレーニング信号である。 The weight vector calculator 2011 calculates the weight vectors w 1i to w ni using the input signal, the unique word signal that is a reference signal stored in advance in the memory 2014, and the output of the adder 2013. Here, the subscript i indicates a weight vector used for transmission / reception with the i-th user. Therefore, the unique word signal is a training signal for adaptive array processing.

乗算器2012−1〜2012ーnは、各入力ポート2020−1〜2020−nからの入力信号とウエイトベクトルw1i〜wniとをそれぞれ乗算し、加算器2013へ与える。加算器2013は、乗算器2012−1〜2012−nの出力信号を加算して受信信号SRX(t)として出力し、この受信信号SRX(t)は、ウエイトベクトル計算機2011にも与えられる。 Multipliers 2012-1 to 2012-n multiply the input signals from the input ports 2020-1 to 2020-n and the weight vectors w 1i to w ni , respectively, and supply the result to the adder 2013. The adder 2013 adds the output signals of the multipliers 2012-1 to 2012-n and outputs the result as a received signal S RX (t). The received signal S RX (t) is also given to the weight vector calculator 2011. .

さらに、送受信部2100aは、アダプティブアレイ無線基地局からの出力信号STX(t)を受けて、ウエイトベクトル計算機2011により与えられるウエイトベクトルw1i〜wniとそれぞれ乗算して出力する乗算器2015−1〜2015−nを含む。乗算器2015−1〜2015−nの出力は、それぞれスイッチ回路2010−1〜2010−nに与えられる。つまり、スイッチ回路2010−1〜2010−nは、信号を受信する際は、入力ポート2020−1〜2020−nから与えられた信号を、信号受信部1Rに与え、信号を送信する際には、信号送信部1Tからの信号を入出力ポート2020−1〜2020−nに与える。 Further, the transceiver unit 2100a receives the output signal S TX (t) from the adaptive array radio base station, multiplies the weight vectors w 1i to w ni given by the weight vector calculator 2011, and outputs the multipliers 2015- 1-2015-n. Outputs of the multipliers 2015-1 to 2015-n are respectively supplied to switch circuits 2010-1 to 2010-n. That is, when the switch circuits 2010-1 to 2010-n receive a signal, the signals given from the input ports 2020-1 to 2020-n are given to the signal receiving unit 1R and the signals are transmitted. The signal from the signal transmission unit 1T is given to the input / output ports 2020-1 to 2020-n.

[アダプティブアレイの動作原理]
次に、図13に示した送受信部2100aの動作原理について簡単に説明する。
[Operation principle of adaptive array]
Next, the operation principle of the transmission / reception unit 2100a shown in FIG. 13 will be briefly described.

以下では、数式を用いた説明にあたっては、説明を簡単にするために、アンテナ素子数を4本とし、同時に通信するユーザ数PSを2人とする。このとき、各アンテナから受信部1Rに対して与えられる信号は、以下のような式で表わされる。   In the following description, in order to simplify the description using mathematical formulas, the number of antenna elements is four, and the number of users PS simultaneously communicating is two. At this time, a signal given from each antenna to the receiving unit 1R is expressed by the following equation.

Figure 0004077830
Figure 0004077830

ここで、信号RXj (t)は、j番目(j=1,2,3,4)のアンテナの受信信号を示し、信号Srxi (t)は、i番目(i=1,2)のユーザが送信した信号を示す。 Here, the signal RX j (t) indicates the received signal of the j-th (j = 1, 2, 3, 4) antenna, and the signal Srx i (t) is the i-th (i = 1, 2). Indicates a signal transmitted by the user.

さらに、係数hjiは、j 番目のアンテナに受信された、i 番目のユーザからの信号の複素係数を示し、nj (t)は、j番目の受信信号に含まれる雑音を示している。 Further, the coefficient h ji indicates a complex coefficient of the signal from the i th user received by the j th antenna, and n j (t) indicates noise included in the j th received signal.

上の式(1)〜(4)をベクトル形式で表記すると、以下のようになる。   The above equations (1) to (4) are expressed in the vector format as follows.

Figure 0004077830
Figure 0004077830

なお式(6)〜(8)において、[…]T は、[…]の転置を示す。
ここで、X(t)は入力信号ベクトル、Hi はi番目のユーザの受信応答ベクトル、N(t)は雑音ベクトルをそれぞれ示している。
In the formulas (6) to (8), [...] T represents transposition of [...].
Here, X (t) represents an input signal vector, Hi represents a reception response vector of the i-th user, and N (t) represents a noise vector.

アダプティブアレイアンテナは、図13に示したように、それぞれのアンテナからの入力信号に重み係数w1i〜w4iを掛けて合成した信号を受信信号SRX(t)として出力する。 As shown in FIG. 13, the adaptive array antenna outputs a signal synthesized by multiplying input signals from the respective antennas by weighting factors w 1i to w 4i as a received signal S RX (t).

さて、以上のような準備の下に、たとえば、1番目のユーザが送信した信号Srx1 (t)を抽出する場合のアダプティブアレイの動作は以下のようになる。 With the above preparation, for example, the operation of the adaptive array when extracting the signal Srx 1 (t) transmitted by the first user is as follows.

アダプティブアレイ2100の出力信号y1(t)は、入力信号ベクトルX(t)とウエイトベクトルW1 のベクトルの掛算により、以下のような式で表わすことができる。 The output signal y1 of the adaptive array 2100 (t) is the multiplication of the input signal vector X (t) and weight vector W 1 vector can be represented by the following formula.

Figure 0004077830
Figure 0004077830

すなわち、ウエイトベクトルW1 は、j番目の入力信号RXj (t)に掛け合わされる重み係数wj1(j=1,2,3,4)を要素とするベクトルである。 That is, the weight vector W 1 is a vector whose elements are weighting factors w j1 (j = 1, 2, 3, 4) multiplied by the jth input signal RX j (t).

ここで式(9)のように表わされたy1(t)に対して、式(5)により表現された入力信号ベクトルX(t)を代入すると、以下のようになる。   Here, when the input signal vector X (t) expressed by the equation (5) is substituted for y1 (t) expressed by the equation (9), the result is as follows.

Figure 0004077830
Figure 0004077830

ここで、アダプティブアレイ2100が理想的に動作した場合、周知な方法により、ウエイトベクトルW1 は次の連立方程式を満たすようにウエイトベクトル計算機2011により逐次制御される。 Here, if the adaptive array 2100 is operating ideally, by well known methods, weight vector W 1 is sequentially controlled by weight vector calculator 2011 so as to satisfy the following simultaneous equations.

Figure 0004077830
Figure 0004077830

式(12)および式(13)を満たすようにウエイトベクトルW1 が完全に制御されると、アダプティブアレイ2100からの出力信号y1(t)は、結局以下の式のように表わされる。 When the weight vector W 1 is completely controlled so as to satisfy the expressions (12) and (13), the output signal y1 (t) from the adaptive array 2100 is eventually expressed as the following expression.

Figure 0004077830
Figure 0004077830

すなわち、出力信号y1(t)には、2人のユーザのうちの第1番目のユーザが送信した信号Srx1 (t)が得られることになる。 That is, the signal Srx 1 (t) transmitted by the first user of the two users is obtained as the output signal y1 (t).

一方、図13において、アダプティブアレイ2100に対する入力信号STX(t)は、アダプティブアレイ2100中の送信部1Tに与えられ、乗算器2015−1,2015−2,2015−3,…,2015−nの一方入力に与えられる。これらの乗算器の他方入力にはそれぞれ、ウエイトベクトル計算機2011により以上説明したようにして受信信号に基づいて算出されたウエイトベクトルw1i,w2i,w3i,…,wniがコピーされて印加される。 On the other hand, in FIG. 13, an input signal S TX (t) to the adaptive array 2100 is given to the transmission unit 1T in the adaptive array 2100, and multipliers 2015-1, 2015-2, 2015-3,. To one input. The weight vectors w 1i , w 2i , w 3i ,..., W ni calculated based on the received signal as described above by the weight vector calculator 2011 are copied and applied to the other inputs of these multipliers. Is done.

これらの乗算器によって重み付けされた入力信号は、対応するスイッチ2010−1,2010−2,2010−3,…,2010−nを介して、対応するアンテナ♯1,♯2,♯3,…,♯nに送られ、送信される。   The input signals weighted by these multipliers correspond to the corresponding antennas # 1, # 2, # 3,..., Through the corresponding switches 2010-1, 2010-2, 2010-3,. Sent to #n and transmitted.

ここで、ユーザPS1,PS2の識別は以下に説明するように行なわれる。すなわち、携帯電話機の電波信号はフレーム構成をとって伝達される。携帯電話機の電波信号は、大きくは、無線基地局にとって既知の信号系列からなるプリアンブルと、無線基地局にとって未知の信号系列からなるデータ(音声など)から構成されている。   Here, the identification of the users PS1 and PS2 is performed as described below. That is, the radio signal of the mobile phone is transmitted in a frame configuration. The radio signal of a mobile phone is mainly composed of a preamble made up of a signal sequence known to the radio base station and data (speech etc.) made up of a signal sequence unknown to the radio base station.

プリアンブルの信号系列は、当該ユーザが無線基地局にとって通話すべき所望のユーザかどうかを見分けるための情報の信号列(ユニークワード信号)を含んでいる。アダプティブアレイ無線基地局1のウエイトベクトル計算機2011は、メモリ2014から取出したユニークワード信号と、受信した信号系列とを対比し、ユーザPS1に対応する信号系列を含んでいると思われる信号を抽出するようにウエイトベクトル制御(重み係数の決定)を行なう。   The preamble signal sequence includes a signal sequence (unique word signal) of information for identifying whether or not the user is a desired user to communicate with the radio base station. The weight vector calculator 2011 of the adaptive array radio base station 1 compares the unique word signal extracted from the memory 2014 with the received signal sequence, and extracts a signal that seems to include a signal sequence corresponding to the user PS1. Thus, the weight vector control (determination of the weighting factor) is performed.

なお、以上の説明では、信号の送信時には、受信時のウェイトベクトルをコピーして送信信号の指向性を形成することとしたが、送信時には、端末装置の移動速度等を考慮して、受信時のウェイトベクトルを補正したものを送信用のウェイトベクトルとして使用してもよい。   In the above description, at the time of signal transmission, the weight vector at the time of reception is copied to form the directivity of the transmission signal. At the time of transmission, the moving speed of the terminal device is taken into consideration at the time of reception. Alternatively, the weight vector corrected may be used as a transmission weight vector.

一方で、周波数の利用効率の高い通信方式として、直交周波数分割多重(OFDM:Orthogonal Frequency Division Multiplexing)方式が知られている。   On the other hand, an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) system is known as a communication system with high frequency utilization efficiency.

OFDM方式は、1チャンネルのデータを複数の搬送波に分散させて変調を行なうマルチキャリア変調の一種である。OFDM方式では、通信に使用される信号の周波数スペクトラムは、矩形に近い形状となる。   The OFDM system is a type of multi-carrier modulation in which modulation is performed by dispersing 1-channel data over a plurality of carriers. In the OFDM system, the frequency spectrum of a signal used for communication has a shape close to a rectangle.

図14は、このようなOFDM方式において使用される複数のキャリア(搬送波)の周波数スペクトラムのうち、3キャリア分を抜き出して示す図である。   FIG. 14 is a diagram showing three carriers extracted from the frequency spectrum of a plurality of carriers (carrier waves) used in such an OFDM system.

OFDM方式においては、図14に示すとおり、1つの搬送波のスペクトラムに注目すると、この搬送波のスペクトラムのゼロ点が、隣接する搬送波の周波数と一致するように、複数の搬送波の周波数間隔が設定されている。言い換えると、各搬送波は互いに干渉しない周波数に配列されており、しかも、各搬送波は互いに直交している。   In the OFDM system, as shown in FIG. 14, when attention is paid to the spectrum of one carrier, the frequency interval of a plurality of carriers is set so that the zero point of the spectrum of this carrier coincides with the frequency of an adjacent carrier. Yes. In other words, the carriers are arranged at frequencies that do not interfere with each other, and the carriers are orthogonal to each other.

ここで、各搬送波の周波数の間隔Δfは、送信されるデータの1シンボルの継続時間をTsとするとき、以下の式で与えられる。   Here, the frequency interval Δf of each carrier wave is given by the following equation, where Ts is the duration of one symbol of data to be transmitted.

Δf=1/Ts×n(n:自然数)
図15は、このようなOFDM方式によって伝送される伝送シンボルの波形を示す図である。
Δf = 1 / Ts × n (n: natural number)
FIG. 15 is a diagram showing a waveform of a transmission symbol transmitted by such an OFDM method.

i=1からi=NまでのN個の搬送波の波形を合成した結果として、図15の一番下の波形で示されるような信号が、OFDMの伝送シンボルとして用いられることになる。   As a result of synthesizing the waveforms of N carriers from i = 1 to i = N, a signal as shown by the bottom waveform in FIG. 15 is used as an OFDM transmission symbol.

OFDM方式の変調においては、各キャリア成分を得るために、ベースバンド信号に対して、逆離散フーリエ変換が行なわれる。これに対応して、受信波の復調処理においては、受信信号に対して、離散フーリエ変換が、いわゆる高速フーリエ変換(FFT)のアルゴリズムによって行なわれることになる。   In OFDM modulation, inverse discrete Fourier transform is performed on a baseband signal in order to obtain each carrier component. Correspondingly, in the demodulation process of the received wave, the discrete Fourier transform is performed on the received signal by a so-called fast Fourier transform (FFT) algorithm.

ここで、図15においては、OFDMの信号波形中には、有効シンボル期間の前に、「ガードインターバル」が設けられている。このようなガードインターバルとしては、有効シンボル波形の一部、たとえば有効シンボル波形の最後尾の所定期間Tgの期間の信号がコピーされて付加されている。   Here, in FIG. 15, a “guard interval” is provided before the effective symbol period in the OFDM signal waveform. As such a guard interval, a part of an effective symbol waveform, for example, a signal of a predetermined period Tg at the end of the effective symbol waveform is copied and added.

このようなガードインターバルはマルチパス干渉によって生ずる干渉波信号への対策として設けられるものである。   Such a guard interval is provided as a countermeasure against an interference wave signal generated by multipath interference.

所望波と時間遅れで到達した干渉波が合成され受信信号となった場合、干渉波の遅延時間がガードインターバルとして設定した時間内であれば、干渉波の影響はガードインターバル期間内に限定される。予め予想される干渉波の遅延時間よりもガードインターバル期間を長く設定しておけば、以下に説明するように、この干渉波の影響を排除して復調することが可能となる。   When a desired wave and an interference wave that arrives with a time delay are combined into a received signal, if the delay time of the interference wave is within the time set as the guard interval, the influence of the interference wave is limited within the guard interval period. . If the guard interval period is set longer than the expected delay time of the interference wave, it is possible to demodulate by eliminating the influence of the interference wave as described below.

図16は、このような所望波と干渉波が受信された場合の復調動作について説明するための概念図である。   FIG. 16 is a conceptual diagram for explaining a demodulation operation when such a desired wave and an interference wave are received.

OFDM方式の復調に当っては、図16に示すように、各シンボル期間においてFFTウィンドウと称する時間窓が設けられる。この時間窓は、受信したOFDMの伝送シンボルのうち、有効シンボル区間のみを切取る処理を行なう区間を示す。ここで、このようなFFTウィンドウは有効シンボル期間長Tsと等しくする。また、ガードインターバル期間は、上述のとおり、干渉波の遅れ時間よりも長く設定されている。このようにすれば、干渉波が存在している場合でも、ガードインターバル期間に存在する信号は、同一の有効シンボル内の信号であるため、受信波の各搬送波についての直交性を維持することが可能となる。したがって、受信側では、このような干渉波の影響を排除した復調を行なうことが可能となる。   In the demodulation of the OFDM system, as shown in FIG. 16, a time window called an FFT window is provided in each symbol period. This time window indicates a section in which only the effective symbol section is cut out of the received OFDM transmission symbols. Here, such an FFT window is made equal to the effective symbol period length Ts. Further, as described above, the guard interval period is set longer than the delay time of the interference wave. In this way, even when an interference wave is present, the signals present in the guard interval period are signals within the same effective symbol, so that the orthogonality of each carrier wave of the received wave can be maintained. It becomes possible. Therefore, the receiving side can perform demodulation without the influence of such interference waves.

したがって、上述したようなアダプティブアレイ方式と、このようなOFDM方式とを組合せれば、より高い通信品質の実現とより周波数の利用効率の高い受信方式の実現とが期待される。   Therefore, combining the above-described adaptive array system and such an OFDM system is expected to realize higher communication quality and a reception system with higher frequency utilization efficiency.

しかしながら、このような2つの方式を単純に組合せたのみでは、以下に説明するような問題点がある。   However, simply combining these two methods has the following problems.

[キャリアごとに異なるアダプティブアレイを動作させる構成の問題点]
以下では、アダプティブアレイを用いて、OFDM伝送を行なうための第1の構成例について説明する。
[Problems of configuring different adaptive arrays for each carrier]
Hereinafter, a first configuration example for performing OFDM transmission using an adaptive array will be described.

このような構成を利用すれば、さらに、アダプティブアレイ技術の適用により、上述したようなSDMA方式の多重接続を行なうことも可能である。   By using such a configuration, it is also possible to perform the SDMA multiple connection as described above by applying the adaptive array technology.

図17は、このようなアダプティブアレイ基地局3000の構成を説明するための概略ブロック図である。   FIG. 17 is a schematic block diagram for explaining the configuration of such an adaptive array base station 3000.

図17を参照して、アダプティブアレイ基地局3000は、説明の簡単のために、4本のアンテナ♯1〜♯4を有するアダプティブアレイアンテナを用いて送受信を行なっているものとする。また、図17では、アダプティブアレイ基地局の構成にうち受信を行なうための構成を抜き出して説明を行なうことにする。   Referring to FIG. 17, adaptive array base station 3000 is assumed to perform transmission / reception using an adaptive array antenna having four antennas # 1 to # 4 for the sake of simplicity. In FIG. 17, the configuration for performing reception is extracted from the configuration of the adaptive array base station.

図17を参照して、アダプティブアレイ基地局3000は、アダプティブアレイアンテナ♯1〜♯4からの信号を受取って、検波やアナログ・デジタル変換を行なうためのA/D変換部3010と、A/D変換部3010から出力されるデジタル信号を受取って、高速フーリエ変換を行ない、各搬送波ごとの信号を分離するためのFFT部3020とを備える。   Referring to FIG. 17, adaptive array base station 3000 receives signals from adaptive array antennas # 1 to # 4, and performs A / D conversion unit 3010 for performing detection and analog / digital conversion, and A / D An FFT unit 3020 is provided for receiving a digital signal output from the conversion unit 3010, performing a fast Fourier transform, and separating a signal for each carrier wave.

ここで、FFT部3020から出力される信号のうち、l番目のキャリアについてのi番目のアンテナからの信号を以下、信号fl,i(l,i:自然数)と表わすことにする。   Here, among the signals output from the FFT unit 3020, the signal from the i-th antenna for the l-th carrier is hereinafter expressed as a signal fl, i (l, i: natural number).

アダプティブアレイ基地局3000は、さらに、各キャリアごとに設けられ、各々が、アンテナ♯1〜♯4からの信号をFFT部3020でフーリエ変換することにより得られた、対応するキャリアの成分を受取って、アダプティブアレイ処理を行なうためのN個(N:キャリアの総数)のアダプティブアレイブロック3030.1〜3030.Nを備える。   Adaptive array base station 3000 is further provided for each carrier, and each receives a corresponding carrier component obtained by subjecting signals from antennas # 1 to # 4 to Fourier transform by FFT section 3020. , N (N: total number of carriers) adaptive array blocks 3030.1 to 3030. N is provided.

ただし、図17においては、l番目のキャリアについてのアダプティブアレイブロック3030.lのみを抜出して示している。   However, in FIG. 17, the adaptive array block 3030. Only l is shown.

アダプティブアレイブロック3030.lは、図13に示したアダプティブアレイ基地局と同様に、信号fl,1〜fl,4を受取って、受信ウエイトベクトルを計算するための受信ウエイトベクトル計算機3041と、信号fl,1〜fl,4をそれぞれ一方入力に受け、他方入力に、それぞれ受信ウエイトベクトル計算機3041からの受信ウエイトベクトルを受ける乗算器3042−1〜3042−4と、乗算器3042−1〜3042−4の出力を受けて合成するための加算器3043と、受信ウエイトベクトル計算機3041において、アダプティブアレイ処理の計算を行なう際に使用されるユニークワード信号(参照信号)を予め格納しておくためのメモリ3044とを備える。加算器3043からは、キャリアlについての所望信号Sl(t)が出力され、この所望信号Sl(t)は、受信ウエイトベクトル計算機3041に対しても与えられる。   Adaptive array block 3030. In the same manner as the adaptive array base station shown in FIG. 13, l is a reception weight vector calculator 3041 for receiving signals fl, 1 to fl, 4 and calculating reception weight vectors, and signals fl, 1 to fl, 4 are respectively received at one input, and the outputs of the multipliers 3042-1 to 3042-4 and the multipliers 3042-1 to 3042-4 that receive the reception weight vectors from the reception weight vector calculator 3041 are respectively received at the other inputs. An adder 3043 for combining, and a memory 3044 for storing in advance a unique word signal (reference signal) used in the calculation of adaptive array processing in the reception weight vector calculator 3041 are provided. The adder 3043 outputs a desired signal S1 (t) for the carrier l, and this desired signal S1 (t) is also given to the reception weight vector calculator 3041.

このような構成とすることで、OFDM伝送方式によって伝送される信号をアダプティブアレイ基地局によって所望のユーザからの信号を、アダプティブアレイ処理によりキャリアごとに分離して受信することが可能となる。   With such a configuration, it is possible to receive a signal transmitted from the desired user by the adaptive array base station by using the OFDM transmission scheme, and to separate and receive the signal for each carrier by adaptive array processing.

しかしながら、このようなアダプティブアレイ基地局3000の構成では、以下のような問題点がある。   However, the configuration of the adaptive array base station 3000 has the following problems.

上述したとおり、OFDM方式においては、1チャネル分の信号を、多数のキャリアに分散して伝送する。   As described above, in the OFDM system, a signal for one channel is distributed and transmitted over many carriers.

したがって、一般にOFDM方式で伝送される信号において、各キャリアごとに含まれる参照信号のシンボル数は十分な個数でない場合が多い。たとえば、総務省等により推進されている「マルチメディア移動アクセスシステム(MMAC:Multimedia Mobile Access Communication systems)」においては、OFDMのキャリア(サブキャリア)ごとの参照信号は2シンボルと規定されている。   Therefore, in general, in a signal transmitted by the OFDM method, the number of reference signal symbols included in each carrier is often not sufficient. For example, in “Multimedia Mobile Access Communication systems (MMAC)” promoted by the Ministry of Internal Affairs and Communications, etc., a reference signal for each OFDM carrier (subcarrier) is defined as two symbols.

このような場合、図17に示したようなアダプティブアレイ基地局3000の構成では、ウエイトを収束させることが困難となり、精度のよい指向性を形成することができないという問題がある。   In such a case, with the configuration of the adaptive array base station 3000 as shown in FIG. 17, there is a problem that it is difficult to converge the weights, and it is impossible to form highly accurate directivity.

さらに、図17に示したアダプティブアレイ基地局3000の構成では、以下に説明するような問題点も存在する。   Furthermore, the configuration of the adaptive array base station 3000 shown in FIG. 17 has the following problems.

図18は、図17に示したアダプティブアレイ基地局3000が受信する信号のタイミングを示す概念図である。   FIG. 18 is a conceptual diagram showing timing of signals received by adaptive array base station 3000 shown in FIG.

図18において、受信信号のうち、「G」で示した部分は、上述したようなガードインターバル期間を表わしている。   In FIG. 18, the portion indicated by “G” in the received signal represents the guard interval period as described above.

また、本来の所望波は、一般には最初に基地局に到来する信号であり、最初に到来する信号を以下、「先頭到来信号」と呼ぶことにする。   Further, the original desired wave is generally a signal that first arrives at the base station, and the signal that arrives first is hereinafter referred to as a “first arrival signal”.

また、この先頭到来信号に対して、マルチパスの影響で、ガードインターバル期間内の遅延時間で到達する信号を「短遅延信号」と呼び、マルチパスの影響により、先頭到来信号よりもガードインターバル期間以上遅延して到来する信号を「長遅延信号」と呼ぶことにする。さらに、このような先頭到来信号、短遅延信号および長遅延信号がそれぞれ伝達された経路を「パス」と呼ぶことにする。   Also, a signal that arrives at this head arrival signal with a delay time within the guard interval period due to the influence of the multipath is called a “short delay signal”. A signal that arrives with a delay as described above will be referred to as a “long delay signal”. Further, such a path through which the head arrival signal, the short delay signal, and the long delay signal are transmitted is referred to as a “path”.

また、図18においては、アダプティブアレイブロック3030.lにおいて、信号のサンプリングを行なうタイミングが矢印で示されている。   Also, in FIG. 18, adaptive array block 3030. In l, the timing for sampling a signal is indicated by an arrow.

アダプティブアレイ基地局3000においては、アダプティブアレイ処理は、各キャリアごとに分割された後の信号に対して行なわれるため、そのサンプリングタイミングも、この各キャリアごとの信号波形を抽出するのに十分な時間間隔であればよい。   In adaptive array base station 3000, adaptive array processing is performed on the signal after being divided for each carrier, so that the sampling timing is also sufficient to extract the signal waveform for each carrier. Any interval may be used.

アダプティブアレイ処理を行なうことにより、図18に示すような長遅延信号は除去することが可能である。   By performing adaptive array processing, it is possible to remove a long delay signal as shown in FIG.

一方、帯域分割されたキャリアの帯域幅は、短遅延信号を分離できないほどに狭いために、先頭到来信号と短遅延信号とはアダプティブアレイ処理においては、同一信号と見なして処理が行なわれる。   On the other hand, since the bandwidth of the band-divided carrier is so narrow that the short delay signal cannot be separated, the head arrival signal and the short delay signal are processed in the adaptive array processing as the same signal.

図19は、このようなアダプティブアレイ通過後の各キャリアに対応する信号の強度分布を示す図である。   FIG. 19 is a diagram showing a signal intensity distribution corresponding to each carrier after passing through such an adaptive array.

図19において、各キャリアの周波数f1〜fNの各々において、先頭到来信号(「先頭波」)のスペクトルと、短遅延信号(「短遅延波」)のスペクトルは、上述したように、アダプティブアレイ処理後においては、同一の信号のように見える。しかしながら、全キャリアについての帯域は非常に広いため、たとえば、図19の矢印で示したキャリアにおいては、先頭波と短遅延波が逆相になっているという場合が存在し得る。   In FIG. 19, at each of the frequencies f1 to fN of each carrier, the spectrum of the head arrival signal (“head wave”) and the spectrum of the short delay signal (“short delay wave”) are adaptive array processing as described above. Later, it looks like the same signal. However, since the bandwidth for all carriers is very wide, for example, in the carrier indicated by the arrow in FIG. 19, there may be a case where the leading wave and the short delay wave are in opposite phases.

図20は、図19で示したような場合に、各キャリアごとの信号を合成したときの強度分布を示す図である。   FIG. 20 is a diagram showing an intensity distribution when signals for each carrier are combined in the case as shown in FIG.

先頭波にタイミングを合わせた参照信号を使用してアダプティブアレイ受信を行なうと、この先頭信号と短遅延信号とが逆相になっている周波数のキャリアについては、レベルが小さい信号しか取出すことができない。つまり、各キャリアごとにアダプティブアレイ受信を行なうと、図19に示すように、先頭波と短遅延波が逆相になっている周波数のキャリアについては、極端に信号レベルが低下した信号しか取出すことができなくなってしまう。   When adaptive array reception is performed using a reference signal whose timing is aligned with the leading wave, only a signal with a low level can be extracted for a carrier having a frequency in which the leading signal and the short delay signal are in opposite phases. . In other words, when adaptive array reception is performed for each carrier, as shown in FIG. 19, only signals with extremely low signal levels are extracted for carriers having frequencies in which the leading wave and the short delay wave are in opposite phases. Will not be able to.

このため、図19の矢印で示したキャリアについては、十分な信号伝達を行なうことができないため、冗長符号を使用したり、このキャリアを使わずに通信するといった制御を行なうことが必要となってしまう。後者の場合、本来、短遅延信号として基地局に到来している信号を、不要信号として除去してしまうことに相当し、受信感度の低下をもたらすことになる。   For this reason, since the carrier indicated by the arrow in FIG. 19 cannot perform sufficient signal transmission, it is necessary to perform control such as using a redundant code or performing communication without using this carrier. End up. In the latter case, this is equivalent to removing the signal originally arriving at the base station as a short delay signal as an unnecessary signal, resulting in a decrease in reception sensitivity.

したがって、以上をまとめると、図17に示したようにキャリアごとに異なるアダプティブアレイを動作させる構成の場合、まず第1に精度よい指向性制御をするための十分な参照信号を確保することが困難であるという問題がある。   Therefore, in summary, in the case of a configuration in which a different adaptive array is operated for each carrier as shown in FIG. 17, first, it is difficult to secure a sufficient reference signal for accurate directivity control. There is a problem that.

さらに、ガードインターバル以内のマルチパス信号を最大比合成できないため、受信感度が低下するという問題がある。   Furthermore, there is a problem that the reception sensitivity is lowered because the maximum ratio combining of multipath signals within the guard interval cannot be performed.

つまり、ガードインターバル以内の遅延時間の信号(短遅延成分)は、先頭信号と相関が高いため、先頭信号にタイミングを合わせた参照信号を使ってアダプティブアレイ合成すると、アレイ合成出力に短遅延成分が含まれることになる。しかしながら、OFDM伝送方式では、通信に使用する複数のキャリアが、非常に広帯域に分布する場合は、キャリアによっては、先頭波と短遅延波の位相が逆位相になる場合がある。この場合、キャリア全体で見ると最大比合成されないという問題が生じることになる。   In other words, a signal with a delay time within the guard interval (short delay component) has a high correlation with the head signal. Therefore, when adaptive array synthesis is performed using a reference signal whose timing is aligned with the head signal, a short delay component is present in the array synthesis output. Will be included. However, in the OFDM transmission method, when a plurality of carriers used for communication are distributed in a very wide band, the phase of the leading wave and the short delay wave may be opposite depending on the carrier. In this case, there arises a problem that the maximum ratio synthesis is not performed in the entire carrier.

[全キャリア共通のウェイトでアダプティブアレイ動作をする構成の問題点]
アダプティブアレイ基地局3000の構成では、上述したような問題があるため、他の構成として、FFT処理により帯域分割される前の信号に対して、アダプティブアレイ処理を行なうという構成も考えられる。
[Problems of Adaptive Array Operation with Common Weight for All Carriers]
Since the configuration of adaptive array base station 3000 has the above-described problems, another configuration is also possible in which adaptive array processing is performed on a signal before being subjected to band division by FFT processing.

図21は、このようなすべてのキャリアに共通の重みを計算して、アダプティブアレイを動作させるアダプティブアレイ基地局4000の構成を説明するための概略ブロック図である。   FIG. 21 is a schematic block diagram for explaining the configuration of an adaptive array base station 4000 that operates the adaptive array by calculating weights common to all such carriers.

図21を参照して、アダプティブアレイ基地局4000は、図17に示したアダプティブアレイ基地局3000と同様に、4本のアンテナ♯1〜♯4からの信号を受けて、検波やアナログ・デジタル変換を行なうためのA/D変換部4010と、A/D変換部4010の出力を受けて、各アンテナごとの信号に対する受信ウエイトベクトルを計算するための受信ウエイトベクトル計算部4041と、一方入力に各アレイアンテナからの信号受け、他方入力に受信ウエイトベクトル計算機4041からのウエイトベクトルをそれぞれ受ける乗算器4042−1〜4042−4と、乗算器4042−1〜4042−4からの出力を受けて、合成するための加算器4043と、受信ウエイトベクトル計算機4041がウエイトベクトルを計算する際に用いる参照信号を予め記憶しておくためのメモリ4044と、加算器4043の出力を受けて高速フーリエ変換処理を行ない、各キャリアごとの所望波の信号S1(t)〜SN(t)を分離するためのFFT部4050とを備える。加算器4043の出力は、受信ウエイトベクトル計算機4041に与えられ、受信ウエイトベクトルの計算に使用される。 Referring to FIG. 21, adaptive array base station 4000 receives signals from four antennas # 1 to # 4 in the same manner as adaptive array base station 3000 shown in FIG. An A / D conversion unit 4010 for receiving the signal, a reception weight vector calculation unit 4041 for calculating a reception weight vector for the signal for each antenna in response to the output of the A / D conversion unit 4010, Receiving signals from the array antenna and receiving outputs from the multipliers 4042-1 to 4042-4 and the multipliers 4042-1 to 4042-4 receiving the weight vectors from the reception weight vector calculator 4041 at the other input, and combining them When the adder 4043 and the reception weight vector calculator 4041 calculate the weight vector A memory 4044 for storing a reference signal used in advance, performs fast Fourier transform processing by receiving the output of the adder 4043, a desired wave signal S 1 (t) ~S N ( t) of each carrier And an FFT unit 4050 for separation. The output of the adder 4043 is given to the reception weight vector calculator 4041 and used for calculation of the reception weight vector.

図22は、図21に示したアダプティブアレイ基地局4000の動作を説明するための概念図である。   FIG. 22 is a conceptual diagram for explaining the operation of adaptive array base station 4000 shown in FIG.

図22においても、「G」はガードインターバル期間を示す。また、帯域分割前の信号に対してアダプティブアレイ処理を行なうために、アダプティブアレイにおいて、たとえば受信ウエイトベクトル計算機4041のサンプリングタイミングは、図18に示したように帯域分割後の信号に対するのに比べて、より短い期間でサンプリングを行なうことが必要となる。   Also in FIG. 22, “G” indicates a guard interval period. Further, in order to perform adaptive array processing on the signal before band division, in the adaptive array, for example, the sampling timing of the reception weight vector calculator 4041 is compared with that for the signal after band division as shown in FIG. It is necessary to perform sampling in a shorter period.

この場合も、長遅延信号は、アダプティブアレイブロックによるアダプティブアレイ処理により除去することが可能である。   In this case as well, the long delay signal can be removed by adaptive array processing by the adaptive array block.

一方、アダプティブアレイブロックに入力される信号は、帯域分割されていないため、非常に帯域が広い信号となる。つまり、先頭到来信号と短遅延信号も完全に異なる信号として受信ウエイトベクトル計算機4041では認識される。したがって、このような短遅延信号もアダプティブアレイ処理によって除去されてしまうことになる。   On the other hand, since the signal input to the adaptive array block is not band-divided, it becomes a signal having a very wide band. That is, the reception weight vector calculator 4041 recognizes the head arrival signal and the short delay signal as completely different signals. Therefore, such a short delay signal is also removed by the adaptive array processing.

このような動作を行なうと、実際には、短遅延信号自体も所望波であって、有効に活用すればその特性を向上することが期待されるのに対し、このような短遅延信号自体もアダプティブアレイ処理によって除去されてしまうために、通信品質が低下してしまうという問題点がある。   When such an operation is performed, the short delay signal itself is actually a desired wave, and if it is effectively used, its characteristics are expected to be improved. Since it is removed by adaptive array processing, there is a problem in that communication quality deteriorates.

さらに、短遅延信号も干渉信号と見なしてしまうため、アダプティブアレイ基地局4000から見ると、非常に多くの干渉波が到来しているように見えることになる。これらの信号を除去するために、アダプティブアレイによって指向性を形成すると、アンテナ自由度を使い切ってしまう可能性がある。   Furthermore, since the short delay signal is also regarded as an interference signal, when viewed from the adaptive array base station 4000, it appears that a large number of interference waves have arrived. If directivity is formed by an adaptive array to remove these signals, the degree of freedom of the antenna may be used up.

このように、アンテナ自由度を使い切ってしまった場合は、所望波方向への利得が低下する、もしくは、アンテナ自由度超える干渉が見えるためにすべての干渉を除去することができなくなるという問題がある。   As described above, when the degree of freedom of the antenna has been used up, there is a problem that the gain in the desired wave direction is reduced, or interference exceeding the degree of freedom of the antenna is seen, so that all interference cannot be removed. .

本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、OFDM伝送方式に対して、アダプティブアレイ受信を行なった場合においても、ガードインターバル以内のマルチパス信号については最大比合成して、受信感度を向上させることが可能なアダプティブアレイ基地局を提供することである。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and its purpose is to provide a multipath signal within a guard interval even when adaptive array reception is performed for an OFDM transmission system. Is to provide an adaptive array base station capable of improving the reception sensitivity by combining the maximum ratio.

この発明の他の目的は、ガードインターバル期間以内のマルチパス信号については、それらを合成する際に、アンテナ自由度を消費せず、干渉抑圧性能を維持することが可能なアダプティブアレイ基地局を提供することである。   Another object of the present invention is to provide an adaptive array base station capable of maintaining interference suppression performance without consuming antenna degrees of freedom when combining multipath signals within a guard interval period. It is to be.

この発明は要約すると、複数のキャリアを用いた直交周波数分割通信方式により伝送される信号の送受信を行うための無線装置であって、複数のアンテナを有するアレイアンテナと、所望波信号に対する第1の応答ベクトルを推定する受信応答ベクトル推定手段と、第1の応答ベクトルをフーリエ変換して、複数のキャリアの各々に対する成分を抽出する第1のフーリエ変換手段と、アレイアンテナからの受信信号をフーリエ変換して、アンテナごとの受信信号のキャリアそれぞれに対する成分を抽出する第2のフーリエ変換手段と、複数のキャリアごとに設けられ、各々が、アンテナごとの受信信号のキャリアに対する成分のうち、対応するキャリア成分を第2のフーリエ変換手段から受けて、所望波における対応するキャリアの成分を抽出するアダプティブアレイ処理手段とを備え、アダプティブアレイ処理手段は、第1のフーリエ変換手段からの第1の応答ベクトルの対応するキャリアに対する成分に基づいて、対応するキャリアの成分を抽出するためのウェイトベクトルを導出する。   In summary, the present invention provides a radio apparatus for transmitting / receiving a signal transmitted by an orthogonal frequency division communication system using a plurality of carriers, comprising: an array antenna having a plurality of antennas; and a first signal for a desired wave signal. Received response vector estimating means for estimating a response vector, first Fourier transform means for extracting a component for each of a plurality of carriers by Fourier transforming the first response vector, and Fourier transforming a received signal from the array antenna A second Fourier transform means for extracting a component for each carrier of the received signal for each antenna and a plurality of carriers, each of which corresponds to a corresponding carrier among the components for the carrier of the received signal for each antenna. The component is received from the second Fourier transform means, and the corresponding carrier component in the desired wave is extracted. Adaptive array processing means, wherein the adaptive array processing means extracts a corresponding carrier component based on a component of the first response vector from the first Fourier transform means for the corresponding carrier. Is derived.

好ましくは、無線装置は、アレイアンテナにより受信した信号から、所望波の到来タイミングを検出し、アンテナごとに、第2のフーリエ変換手段においてフーリエ変換される前の受信信号と複数のキャリアに対応するトレーニング信号成分を含む参照信号との相互相関が所定のしきい値を超えることに応じて、所望波を検知する到来タイミング検出手段をさらに備える。   Preferably, the radio apparatus detects the arrival timing of the desired wave from the signal received by the array antenna, and corresponds to the reception signal and the plurality of carriers before being Fourier-transformed by the second Fourier transform unit for each antenna. It further includes arrival timing detection means for detecting a desired wave when the cross-correlation with the reference signal including the training signal component exceeds a predetermined threshold.

好ましくは、無線装置は、アレイアンテナにより受信した信号から、所望波の到来タイミングを検出するための到来タイミング検出手段をさらに備え、受信応答ベクトル推定手段は、到来タイミング検出手段により検出された到来タイミング以外の時刻における第1の応答ベクトル中の応答のレベルを0とする。   Preferably, the radio apparatus further includes arrival timing detection means for detecting arrival timing of a desired wave from a signal received by the array antenna, and the reception response vector estimation means is the arrival timing detected by the arrival timing detection means. The level of the response in the first response vector at a time other than is 0.

好ましくは、無線装置は、アレイアンテナにより受信した信号から、所望波の到来タイミングを検出するための到来タイミング検出手段をさらに備え、無線装置は有効シンボル区間にガードインターバル区間が付加された信号を受信し、受信応答ベクトル推定手段は、ガードインターバル区間以降の時刻における第1の応答ベクトル中の応答のレベルを0とする。   Preferably, the radio apparatus further includes arrival timing detection means for detecting an arrival timing of a desired wave from a signal received by the array antenna, and the radio apparatus receives a signal in which a guard interval section is added to an effective symbol section. The reception response vector estimation means sets the response level in the first response vector to 0 at the time after the guard interval.

好ましくは、無線装置は、アレイアンテナにより受信した信号から、所望波の到来タイミングを検出するための到来タイミング検出手段をさらに備え、アダプティブアレイ処理手段は、第1の応答ベクトルの対応するキャリアに対する成分に基づいて導出される、キャリアごとの相関行列により、対応するキャリアについての所望波を抽出するためのウェイトベクトルを導出する。   Preferably, the wireless device further includes arrival timing detection means for detecting arrival timing of a desired wave from a signal received by the array antenna, wherein the adaptive array processing means is a component for the corresponding carrier of the first response vector. A weight vector for extracting a desired wave for the corresponding carrier is derived from the correlation matrix for each carrier derived based on.

好ましくは、到来タイミング検出手段は、さらに、アレイアンテナにより受信した信号から、n個の干渉波(n:自然数、n≧1)の到来タイミングを検出し、受信応答ベクトル推定手段は、n個の干渉波のそれぞれについて、各信号に対する第2〜第(n+1)の応答ベクトルを推定し、第1のフーリエ変換手段は、さらに、第2〜第(n+1)の応答ベクトルをフーリエ変換して、複数のキャリアの各々に対する成分を抽出し、アダプティブアレイ処理手段は、第1のフーリエ変換手段からの第1から第(n+1)の応答ベクトルの対応するキャリアに対する成分に基づいて、対応するキャリアの成分を抽出するためのウェイトベクトルを導出する。   Preferably, the arrival timing detection means further detects the arrival timing of n interference waves (n: natural number, n ≧ 1) from the signal received by the array antenna, and the reception response vector estimation means For each of the interference waves, the second to (n + 1) th response vectors for each signal are estimated, and the first Fourier transform means further Fourier transforms the second to (n + 1) th response vectors to obtain a plurality of response vectors. And the adaptive array processing means extracts the corresponding carrier components based on the corresponding carrier components of the first to (n + 1) th response vectors from the first Fourier transform means. A weight vector for extraction is derived.

さらに、好ましくは、到来タイミング検出手段は、アンテナごとに、第2のフーリエ変換手段においてフーリエ変換される前の受信信号と複数のキャリアに対応するトレーニング信号成分を含む参照信号との相互相関が所定のしきい値を超えることに応じて、所望波および干渉波を検知する。   Furthermore, it is preferable that the arrival timing detection means has a predetermined cross-correlation between the reception signal before being Fourier transformed by the second Fourier transform means and a reference signal including training signal components corresponding to a plurality of carriers for each antenna. The desired wave and the interference wave are detected in response to exceeding the threshold value.

好ましくは、受信応答ベクトル推定手段は、到来タイミング検出手段により検出された到来タイミング以外の時刻における第1から第(n+1)の応答ベクトル中の応答のレベルを0とする。   Preferably, the reception response vector estimation means sets the response level in the first to (n + 1) th response vectors at time other than the arrival timing detected by the arrival timing detection means to be zero.

好ましくは、アダプティブアレイ処理手段は、第1から第(n+1)の応答ベクトルの対応するキャリアに対する成分に基づいて導出される、キャリアごとの相関行列により、対応するキャリアについての所望波を抽出するためのウェイトベクトルを導出する。   Preferably, the adaptive array processing means extracts a desired wave for the corresponding carrier based on a correlation matrix for each carrier derived based on components for the corresponding carrier of the first to (n + 1) th response vectors. The weight vector of is derived.

好ましくは、アダプティブアレイ処理手段は、キャリアごとの相関行列により、対応するキャリアについての干渉波を抽出するためのウェイトベクトルを導出する。   Preferably, the adaptive array processing means derives a weight vector for extracting an interference wave for the corresponding carrier from the correlation matrix for each carrier.

好ましくは、受信応答ベクトル推定手段は、MMSE法により、第1から第(n+1)の応答ベクトルを推定する。   Preferably, the reception response vector estimation means estimates the first to (n + 1) th response vectors by the MMSE method.

この発明の他の局面に従うと、複数のキャリアを用いた直交周波数分割通信方式により伝送される信号をアレイアンテナで受信して、アダプティブアレイ処理によりキャリアに対応する成分ごとに抽出するためのアダプティブアレイ処理方法であって、所望波信号に対する第1の応答ベクトルを推定するステップと、第1の応答ベクトルをフーリエ変換して、複数のキャリアの各々に対する成分を抽出するステップと、第1の応答ベクトルのキャリアごとの成分に基づいて、所望波についてのキャリアに対応する成分をアダプティブアレイ処理により分離するためのウェイトベクトルを導出するステップと、アレイアンテナからの受信信号をフーリエ変換して、アンテナごとの受信信号のキャリア成分を抽出するステップと、アンテナごとの受信信号のキャリア成分に対して、ウェイトベクトルを乗算することにより、所望波についての対応するキャリアの成分を抽出するステップとを備える。   According to another aspect of the present invention, an adaptive array for receiving a signal transmitted by an orthogonal frequency division communication system using a plurality of carriers with an array antenna and extracting each component corresponding to the carrier by adaptive array processing A processing method for estimating a first response vector for a desired wave signal, Fourier transforming the first response vector to extract a component for each of a plurality of carriers, and a first response vector Deriving a weight vector for separating the component corresponding to the carrier for the desired wave by adaptive array processing based on the component for each carrier, and Fourier-transforming the received signal from the array antenna, Extracting the carrier component of the received signal and for each antenna The carrier component of the signal signal, by multiplying the weight vector, and a step of extracting the corresponding component of the carrier for the desired wave.

好ましくは、アダプティブアレイ処理方法は、複数のアンテナにより受信した信号から、少なくとも所望波の到来タイミングを検出するとともに、少なくとも1つの干渉波の到来タイミングを検出するステップと、干渉波に対する応答ベクトルを推定するステップと、干渉波に対する応答ベクトルをフーリエ変換して、複数のキャリアの各々に対する成分を抽出するステップとをさらに備え、ウェイトベクトルを導出するステップは、干渉波に対する応答ベクトルのキャリアごとの成分に基づいて、ウェイトベクトルを導出する。   Preferably, the adaptive array processing method detects at least the arrival timing of a desired wave from signals received by a plurality of antennas, detects the arrival timing of at least one interference wave, and estimates a response vector for the interference wave And a step of Fourier-transforming a response vector for the interference wave to extract a component for each of the plurality of carriers, and the step of deriving a weight vector includes converting the response vector for the interference wave to a component for each carrier. Based on this, a weight vector is derived.

[実施の形態1]
図1は、本発明の実施の形態のアダプティブアレイ基地局1000の構成を示す概略ブロック図である。本発明のアダプティブアレイ基地局1000は、ユーザの端末などの移動局との間で、アダプティブアレイ処理により指向性を持った信号の送受信を行なう。ただし、以下の説明で明らかとなるように、アダプティブアレイ基地局1000は、空間分割多重方式により移動局との間で信号の送受信を行なうことも可能である。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a schematic block diagram showing a configuration of an adaptive array base station 1000 according to the embodiment of this invention. The adaptive array base station 1000 of the present invention transmits and receives a signal having directivity to and from a mobile station such as a user terminal by adaptive array processing. However, as will be apparent from the following description, adaptive array base station 1000 can also transmit and receive signals to and from mobile stations using the space division multiplexing method.

図1を参照して、アダプティブアレイ基地局1000は、n本(n:自然数)のアンテナからなるアレイアンテナと、アレイアンテナ♯1〜♯nからの信号を受けて、検波やアナログ・デジタル変換を行なうためのA/D変換部1010と、n本のアンテナごとに設けられ、A/D変換部1010からの出力を受けて、対応するアンテナについての各キャリアごとの信号を分離抽出するためのFFT部1020.1〜1020.nと、A/D変換部1010からの信号を受けて、後に説明するように、所望波および干渉波の到来タイミングを検出するための相関器1030と、相関器1030において所望波および干渉波の到来タイミングを検出するために、所望波および干渉波の各々に対応する参照信号を保持しておくためのメモリ1040と、高速フーリエ変換前の信号であってA/D変換部1010から相関器1030に与えられた信号と相関器1030において検出された信号の到来タイミングに対する情報とを相関器1030から受けて、所望波および干渉波について、後に説明する手順で応答ベクトルを推定するための受信応答ベクトル推定器1050と、各アンテナごとに対応して設けられ、受信応答ベクトル推定器1050において推定された各アンテナごとの受信応答を受取って、高速フーリエ変換を行なうことにより各キャリアごとの応答ベクトルを抽出するためのFFT部1060.1〜1060.nと、キャリアごとに設けられ、FFT部1060.1〜1060.nから、アンテナ♯1〜♯nについての、対応するキャリアの応答ベクトルを受けて、アダプティブアレイ処理を行なうためのアダプティブアレイブロック1070.1〜1070.N(Nはキャリアの総数)を備える。   Referring to FIG. 1, adaptive array base station 1000 receives an array antenna composed of n (n: natural number) antennas and signals from array antennas # 1 to #n, and performs detection and analog / digital conversion. A / D conversion unit 1010 for performing and FFT provided for each of the n antennas, receiving an output from the A / D conversion unit 1010, and separating and extracting a signal for each carrier for the corresponding antenna Part 1020.1-1020. n and a correlator 1030 for detecting the arrival timing of the desired wave and the interference wave, and a correlator 1030 for detecting the desired wave and the interference wave, as will be described later, upon receiving the signal from the A / D converter 1010 In order to detect the arrival timing, a memory 1040 for holding a reference signal corresponding to each of the desired wave and the interference wave, and a signal before fast Fourier transform, which is a signal before the fast Fourier transform, from the A / D converter 1010 to the correlator 1030 And a reception response vector for estimating a response vector for a desired wave and an interference wave by a procedure to be described later by receiving from the correlator 1030 information on the arrival timing of the signal detected by the correlator 1030 Each estimator 1050 is provided corresponding to each antenna and estimated by the reception response vector estimator 1050. Receiving a reception response for each burner, FFT unit for extracting a response vector for each carrier by performing a fast Fourier transform from 1060.1 to 1060. n, provided for each carrier, and FFT units 1060.1 to 1060. n, adaptive array blocks 1070.1-1070 for performing adaptive array processing in response to response vectors of corresponding carriers for antennas # 1 to #n. N (N is the total number of carriers).

図1においては、k番目のキャリアに対するアダプティブアレイブロック1070.kのみを取出して示している。   In FIG. 1, adaptive array block 1070. Only k is extracted and shown.

アダプティブアレイブロック1070.kは、ウエイトベクトルを計算する受信ウエイト計算器1072.kと、FFT部1020.1〜1020.nからのk番目のキャリアに対する信号をそれぞれ一方入力ノードに受け、他方入力ノードには、受信ウエイト計算器1072.kからのウエイトベクトルを受ける乗算器1080−1〜1080−nと、乗算器1080−1〜1080−nからの信号を受けて加算し、k番目のキャリアについての所望信号Sk(t)を出力する加算器1090とを備える。   Adaptive array block 1070. k is a received weight calculator 1072. k and FFT sections 1020.1 to 1020. n receives a signal for the kth carrier from n at one input node, and the other input node receives a receive weight calculator 1072. The signals from the multipliers 1080-1 to 1080-n receiving the weight vector from k and the signals from the multipliers 1080-1 to 1080-n are added and output, and the desired signal Sk (t) for the kth carrier is output. And an adder 1090.

図2は、図1に示したアダプティブアレイ基地局1000の受信信号を説明するための概念図である。   FIG. 2 is a conceptual diagram for explaining a received signal of adaptive array base station 1000 shown in FIG.

アダプティブアレイ基地局1000は、その受信波としては、所望波Sd(t)と、所望波の遅延波Sd(t−τS)と、干渉波Su(t)と、干渉波の遅延波Su(t−τi)とがある。ここで、時間τSおよびτiは、遅延時間である。ここで、信号の添字dは、所望波の信号であることを意味する。また、干渉波の信号は添字uを付けて表わすことにする。 Adaptive array base station 1000 receives desired wave S d (t), desired wave delay wave S d (t−τ S ), interference wave S u (t), and interference wave delay as received waves. There is a wave S u (t−τ i ). Here, the times τ S and τ i are delay times. Here, the subscript d of the signal means that the signal is a desired wave. In addition, the signal of the interference wave is represented with a suffix u.

図3は、所望波Sd(t)および干渉波Su(t)の構成を説明するための概念図である。 FIG. 3 is a conceptual diagram for explaining the configuration of the desired wave S d (t) and the interference wave S u (t).

所望波Sd(t)は、特に限定されないが、たとえば、その先頭に2シンボル分の参照信号区間(トレーニング信号区間)d(t)と、それに続くデータ信号区間とを有している。 The desired wave S d (t) is not particularly limited. For example, the desired wave S d (t) has a reference signal section (training signal section) d (t) for two symbols at the head and a data signal section that follows.

ここで、参照信号d(t)は、周波数領域に並んでいる入力信号のトレーニングシンボルを逆フーリエ変換した信号であって、時間領域の信号である。   Here, the reference signal d (t) is a signal obtained by performing inverse Fourier transform on training symbols of input signals arranged in the frequency domain, and is a signal in the time domain.

同様に、干渉波Su(t)も、たとえば、その先頭に2シンボル分の参照信号区間u(t)と、それに続くデータ信号区間とを有している。 Similarly, the interference wave S u (t) also has, for example, a reference signal section u (t) for two symbols at the head and a data signal section that follows.

ここで、一般性を失うことなく、所望波の参照信号区間d(t)は、干渉波の参照信号区間u(t)とは異なった信号であるものとする。   Here, it is assumed that the reference signal section d (t) of the desired wave is a signal different from the reference signal section u (t) of the interference wave without losing generality.

したがって、アダプティブアレイ基地局1000は、このような異なった参照信号(トレーニング信号)により、ユーザの端末等の移動局を識別することが可能である。   Therefore, the adaptive array base station 1000 can identify a mobile station such as a user terminal by using such different reference signals (training signals).

[相関器の動作]
図4は、図1に示したアダプティブアレイ基地局1000のうち、相関器1030の動作を説明するための概念図である。
[Correlator operation]
FIG. 4 is a conceptual diagram for explaining the operation of correlator 1030 in adaptive array base station 1000 shown in FIG.

相関器1030に入力される信号は、所望波については、先頭到来信号Sd(t)と、ガードインターバル期間よりも小さな遅延時間τ2で到来する短遅延信号Sd(t−τ2)と、ガードインターバル期間以上の遅延時間τ3で到来する長遅延信号Sd(t−τ3)とがあるものとする。干渉波についても同様に、先頭到来信号Su(t)と、ガードインターバル期間よりも小さな遅延時間τ2で到来する短遅延信号Su(t−τ2)と、ガードインターバル期間以上の遅延時間τ3で到来する長遅延信号Su(t−τ3)とがあるものとする。 The signals input to the correlator 1030 are the first arrival signal S d (t) and the short delay signal S d (t−τ 2 ) that arrives with a delay time τ 2 smaller than the guard interval period for the desired wave. It is assumed that there is a long delay signal S d (t−τ 3 ) that arrives with a delay time τ 3 longer than the guard interval period. Similarly for the interference wave, the head arrival signal S u (t), the short delay signal S u (t−τ 2 ) that arrives with a delay time τ 2 smaller than the guard interval period, and the delay time longer than the guard interval period It is assumed that there is a long delay signal S u (t−τ 3 ) that arrives at τ 3 .

アダプティブアレイ基地局1000においても、相関器1030が動作する際には、FFT処理を行なう前の信号を処理する必要があるため、このようなFFT前の信号処理を行なうために十分に短いサンプリングタイミングで相関器1030は受信信号をサンプリングする。   Also in adaptive array base station 1000, when correlator 1030 operates, it is necessary to process a signal before performing FFT processing. Therefore, a sampling timing sufficiently short to perform such signal processing before FFT is performed. Correlator 1030 samples the received signal.

アンテナ♯nから相関器1030に入力される信号Xn(t)は、以下の式(16)により表わすことができる。 The signal X n (t) input from the antenna #n to the correlator 1030 can be expressed by the following equation (16).

Figure 0004077830
Figure 0004077830

式(16)において、hn,1は、n番目のアンテナ♯nで受信された所望波の先頭波の応答(応答ベクトルの要素)を示し、pn,1は、n番目のアンテナ♯nで受信された干渉波(SDMAでは多重相手)の先頭波の応答を示す。 In Expression (16), h n, 1 represents the response (element of response vector) of the leading wave of the desired wave received by the nth antenna #n, and pn, 1 represents the nth antenna #n. The response of the leading wave of the interference wave (multiple partner in SDMA) received at 1 is shown.

同様にして、係数hn,2およびhn,3は、n番目のアンテナ♯nで受信された所望波の遅延波の応答(応答ベクトルの要素)を示し、係数pn,2およびpn,3は、n番目のアンテナ♯nで受信された干渉波(SDMAでは多重相手)の遅延波の応答を示す。 Similarly, the coefficients h n, 2 and h n, 3 indicate the response (element of response vector) of the delayed wave of the desired wave received by the n-th antenna #n, and the coefficients p n, 2 and p n , 3 indicate delayed wave responses of interference waves (multiple counterparts in SDMA) received by the nth antenna #n.

また、上述したとおり信号sd(t)は所望波の信号であり、信号su(t)は干渉波(SDMAでは多重相手)の信号である。 Further, as described above, the signal s d (t) is a signal of a desired wave, and the signal s u (t) is a signal of an interference wave (multiple partner in SDMA).

ただし、干渉もしくは多重ユーザがさらに存在している場合には、式(16)において干渉波の項が増加することになる。   However, in the case where interference or multiple users further exist, the term of the interference wave increases in Equation (16).

アンテナ♯nの受信信号Xn(t)と、所望波の参照信号sd(t)(tは参照信号区間)との相関関数ρn,d(t)と、アンテナ♯nの受信信号Xn(t)と干渉波の参照信号su(t)(tは参照信号区間)との相関関数ρn,u(t)を計算すると、以下のとおりとなる。 Correlation function ρ n, d (t) between received signal X n (t) of antenna #n and reference signal s d (t) of a desired wave (t is a reference signal section), and received signal X of antenna #n When the correlation function ρ n, u (t) between n (t) and the reference signal s u (t) (t is the reference signal section) of the interference wave is calculated, the following is obtained.

Figure 0004077830
Figure 0004077830

所望波の参照信号とアンテナ♯nの受信信号との相関関数ρn,d(t)には、所望波と参照信号との相関成分が残るが、わずかながら干渉波や雑音との相関成分Id(t)も残留している。 In the correlation function ρ n, d (t) between the reference signal of the desired wave and the received signal of the antenna #n, the correlation component between the desired wave and the reference signal remains, but a slight correlation component I between the interference wave and noise. d (t) also remains.

同様に、アンテナ♯nの受信信号と干渉波の参照信号との相関関数ρn,u(t)には、干渉波と参照信号との相関成分が残るだけではなく、わずかながら干渉波や雑音との相関成分Iu(t)も残留している。 Similarly, in the correlation function ρ n, u (t) between the received signal of antenna #n and the reference signal of the interference wave, not only the correlation component of the interference wave and the reference signal remains but also a slight amount of interference wave and noise. The correlation component I u (t) remains.

このような相関関数ρn,d(t)または相関関数ρn,u(t)は、「スライディング相関」とも呼ばれる。 Such a correlation function ρ n, d (t) or correlation function ρ n, u (t) is also referred to as “sliding correlation”.

図5は、このような相関関数ρn,d(t)の時間依存性を示す図である。
なお、相関関数ρn,d(t)は、実際には複素数であるので、時間経過とともに、複素平面上でその絶対値および位相が変化する信号であるが、図5においては、簡単のために、複素平面上の所定方向の成分のみを表わしているものとする。
FIG. 5 is a diagram showing the time dependence of such a correlation function ρ n, d (t).
Since the correlation function ρ n, d (t) is actually a complex number, it is a signal whose absolute value and phase change on the complex plane as time passes. It is assumed that only components in a predetermined direction on the complex plane are represented.

図5を参照して、相関関数ρn,d(t)には、まず、先頭到来信号成分として、ピークP1が存在する。このピークP1のすぐ後には、短遅延信号成分に対応してピークP2が存在する。さらに、この短遅延信号成分のピークP2から遅れた時刻には長遅延信号成分に対応するピークP3が存在する。 Referring to FIG. 5, in correlation function ρ n, d (t), first, peak P1 exists as the head arrival signal component. Immediately after this peak P1, there is a peak P2 corresponding to the short delay signal component. Furthermore, a peak P3 corresponding to the long delay signal component exists at a time delayed from the peak P2 of the short delay signal component.

干渉波についての相関関数ρn,u(t)についても同様である。
図6は、図5に示した相関関数ρn,d(t)の絶対値成分の時間依存性を示す図であり、図6において、値Vtは、後に説明するような処理を行なうためのしきい値を示している。
The same applies to the correlation function ρ n, u (t) for the interference wave.
FIG. 6 is a diagram showing the time dependency of the absolute value component of the correlation function ρ n, d (t) shown in FIG. 5. In FIG. 6, the value Vt is used for performing processing as described later. Indicates a threshold.

[受信応答ベクトル推定器の動作]
上述した相関関数ρn,d(t)は、n番目のアンテナの所望波信号の受信応答(複素数)に相当するが、このような相関により求めた複素応答には、雑音や干渉の非直交成分が残留し、誤差が大きい。
[Reception Response Vector Estimator Operation]
The above-described correlation function ρ n, d (t) corresponds to the reception response (complex number) of the desired wave signal of the n-th antenna, but the complex response obtained by such correlation has non-orthogonal noise and interference. The component remains and the error is large.

ただし、この相関関数ρn,d(t)により、先頭到来信号の到来時刻や、遅延信号の到来時間の遅延時間自体は正確に求めることができる。 However, with this correlation function ρ n, d (t), the arrival time of the head arrival signal and the delay time itself of the arrival time of the delay signal can be accurately obtained.

そこで、所望波ユーザ端末の受信応答および干渉波ユーザ端末の受信応答を相関関数ρn,d(t)や相関関数ρn,u(t)により求めた遅延時間を用いて、より正確に求める手続を、以下に説明するような手順で、受信応答ベクトル推定器1050が行なうものとする。 Therefore, the reception response of the desired wave user terminal and the reception response of the interference wave user terminal are obtained more accurately by using the delay time obtained by the correlation function ρ n, d (t) or the correlation function ρ n, u (t). It is assumed that the procedure is performed by the reception response vector estimator 1050 according to the procedure described below.

(ステップ1)
まず、図6に示したような相関関数の絶対値|ρn,d(t)|と|ρn,u(t)|に対して、しきい値Vtを予め設定しておき、しきい値以上となっている信号をピックアップする。ここで、このようなしきい値Vtとしては、予め所定の値としておくか、最大の信号レベルから所定値だけ低い信号までを抽出する等の基準を用いることとする。
(Step 1)
First, a threshold value Vt is set in advance for the absolute values | ρ n, d (t) | and | ρ n, u (t) | of the correlation function as shown in FIG. Pick up the signal that is above the value. Here, as such a threshold value Vt, a predetermined value is set in advance, or a standard such as extraction from a maximum signal level to a signal lower by a predetermined value is used.

(ステップ2)
このようにしてピックアップした信号に対して、以下に説明するように、アレー出力と参照信号との平均自乗誤差を最小とする、いわゆるMMSE(Minimum Mean Square Error)法により複素応答を正確に推定する。
(Step 2)
For the signal picked up in this way, as will be described below, the complex response is accurately estimated by a so-called MMSE (Minimum Mean Square Error) method that minimizes the mean square error between the array output and the reference signal. .

ここで、あるアンテナの1つについて注目することとし、このアンテナでの受信信号をサンプリングした信号列をベクトルXとし、以下のように表わす。   Here, attention is paid to one of the antennas, and a signal sequence obtained by sampling the received signal at this antenna is set as a vector X, which is expressed as follows.

Figure 0004077830
Figure 0004077830

特に制限されないが、このようなベクトルの要素数は、たとえば、64サンプルまたは128サンプルであるものとすることができる。   Although not particularly limited, the number of elements of such a vector can be, for example, 64 samples or 128 samples.

また、所望波の参照信号について逆フーリエ変換を行なった信号をsd1,sd2,sd3,…とする。所望波の遅延信号はパスkを伝達して到来するものとし、その遅延時間をτkとすると、このような所望波についての参照信号は、上述した受信信号のサンプリング値からなるベクトルに対応して、以下のように表わされる。 Further, signals obtained by performing inverse Fourier transform on the reference signal of the desired wave are denoted by sd 1 , sd 2 , sd 3 ,. The delay signal of the desired wave is assumed to arrive through the path k, and when the delay time is τ k , the reference signal for such a desired wave corresponds to the vector composed of the sampling value of the received signal described above. Is expressed as follows.

Figure 0004077830
Figure 0004077830

上述した式(20)において、□で表わした要素は、遅延時間τkに相当する個数だけ存在する。また、□で表わした要素の値としては、たとえば参照信号の前にガードインターバルが存在すると、そのガードインターバルに存在する信号の逆フーリエ変換の成分がこの部分に存在することになる。 In the above equation (20), there are a number of elements represented by □ corresponding to the delay time τ k . In addition, as a value of the element represented by □, for example, when a guard interval exists before the reference signal, an inverse Fourier transform component of a signal existing in the guard interval exists in this portion.

さらに、以下では、簡単のために干渉信号が1つ存在する場合を考える。
このとき、同様にして干渉信号の参照信号についての逆フーリエ変換を行なった要素の時系列が、su1,su2,…と表わされるものとする。干渉波の遅延信号は、パスk´を伝達して到来するものとし、その遅延時間がτk'であるものとすると、受信信号のサンプリング要素からなるベクトルXに対応して、干渉信号の参照信号の時系列は、以下のように表わされる。
Further, in the following, a case where there is one interference signal is considered for the sake of simplicity.
At this time, it is assumed that the time series of elements obtained by performing the inverse Fourier transform on the reference signal of the interference signal in the same manner is represented as su 1 , su 2 ,. Assuming that the delay signal of the interference wave arrives through the path k ′ and the delay time is τ k ′ , the interference signal reference is made corresponding to the vector X formed by the sampling elements of the received signal. The time series of signals is expressed as follows.

Figure 0004077830
Figure 0004077830

以下では、MMSE法により、応答ベクトルを推定するにあたり、遅延時間の異なるパスkが所望波についても複数個、たとえば3個存在し、干渉波のパスk′も複数個、たとえば3個存在するものとする。   In the following, when estimating the response vector by the MMSE method, there are a plurality of, for example, three paths k having different delay times for the desired wave, and a plurality of, for example, three paths k ′ for the interference wave. And

このような条件で、たとえばn番目のアンテナの受信信号について、応答ベクトルを求める処理は、以下の式(22)で表される評価関数J1を極小化するように所望波についての応答hk、干渉波についての応答pk'を求めることに相当する。 Under such conditions, for example, the processing for obtaining the response vector for the received signal of the n-th antenna is a response h k for the desired wave so as to minimize the evaluation function J 1 expressed by the following equation (22). This corresponds to obtaining the response p k ′ for the interference wave.

Figure 0004077830
Figure 0004077830

ここで、行列Qおよびベクトルaを式(23)および(24)のように定義すると、評価関数J1は、(25)のように表わされる。 Here, when the matrix Q and the vector a are defined as in the equations (23) and (24), the evaluation function J 1 is expressed as in (25).

Figure 0004077830
Figure 0004077830

さらに、この評価関数J1かベクトルaについて極小であるという条件から、以下の手順によりベクトルaを式(26)のように求めることができる。 Furthermore, from the condition that the evaluation function J 1 or the vector a is minimal, the vector a can be obtained as shown in Expression (26) by the following procedure.

Figure 0004077830
Figure 0004077830

以上のようにして、所望信号および干渉信号について各パスの複素振幅を求めることができる。   As described above, the complex amplitude of each path can be obtained for the desired signal and the interference signal.

以上の手続は、たとえば、n番目のアンテナについての導出であるが、このような処理を、他のアンテナについても同様に行ない、各アンテナごとに、所望波と干渉波の応答を求める。   The above procedure is, for example, derivation for the n-th antenna. Such processing is similarly performed for the other antennas, and the response of the desired wave and the interference wave is obtained for each antenna.

(ステップ3)
以上のようにして、しきい値以上であるとしてピックアップされ、かつ、複素応答が推定された信号以外の信号レベルはすべて0と置く。
(Step 3)
As described above, all signal levels other than the signal that is picked up as being above the threshold and whose complex response is estimated are set to 0.

この処理により、残留した雑音や干渉成分を除去することができる。
(ステップ4)
次に、ガードインターバル時間よりも長い遅延時間については、その複素応答を0とし、ガードインターバル時間以内の遅延波に対応する成分のみからなる複素応答の信号を、所望波については受信応答ρn,dd(t)とし、干渉波についても受信応答(相関関数)ρn,ud(t)と置くことにする。ここで、添字のddは、所望波についてガードインターバル以内の信号であることを示し、添字udは、干渉波についてガードインターバル以内の信号であることを意味する。
By this processing, residual noise and interference components can be removed.
(Step 4)
Next, for a delay time longer than the guard interval time, the complex response is set to 0, and a complex response signal consisting only of a component corresponding to the delayed wave within the guard interval time is obtained . It is assumed that dd (t) and the interference wave is also set as a reception response (correlation function) ρ n, ud (t). Here, the subscript dd indicates that the signal is within the guard interval for the desired wave, and the subscript ud indicates that the signal is within the guard interval for the interference wave.

(ステップ5)
同様にして、ガードインターバル時間よりも短い遅延波については、その複素応答をすべて0と置き、それ以外の複素応答のレベルを残した応答を新たに所望波については応答(相関関数)ρn,du(t)とし、干渉波については応答(相関関数)ρn,uu(t)とする。
(Step 5)
Similarly, for delayed waves that are shorter than the guard interval time, all the complex responses are set to 0, and other responses that leave the level of the complex response are newly set as responses (correlation functions) ρ n, It is assumed that du (t) and the interference wave is a response (correlation function) ρ n, uu (t).

ここで、添字のduは、所望波についてガードインターバル時間よりも長い遅延波であることを示し、添字uuは、干渉波についてガードインターバル時間よりも長い遅延時間を有する遅延波であることを意味する。   Here, the subscript du indicates that the desired wave is a delay wave longer than the guard interval time, and the subscript uu indicates that the interference wave is a delay wave having a delay time longer than the guard interval time. .

このようにして求められた干渉波についての応答は、SDMAでは多重ユーザに対する複素応答に相当する。   The response for the interference wave thus obtained corresponds to a complex response for multiple users in SDMA.

図7は、以上のようにして計算された応答ρn,dd(t)および応答ρn,du(t)の時間変化を示す図である。 FIG. 7 is a diagram showing temporal changes in the response ρ n, dd (t) and the response ρ n, du (t) calculated as described above.

図7においてはパスが3つ存在し、先頭到来波と第1番目の遅延波についてのパス1およびパス2からの信号がガードインターバル長以内に基地局に到来しており、パス3に対応する遅延波は、先頭波の到来時間から、ガードインターバル長以上の遅延時間経過した後にアダプティブアレイ基地局1000に到来している。   In FIG. 7, there are three paths, and the signals from the path 1 and the path 2 for the first incoming wave and the first delayed wave have arrived at the base station within the guard interval length and correspond to the path 3 The delay wave arrives at the adaptive array base station 1000 after a delay time longer than the guard interval length has elapsed from the arrival time of the leading wave.

したがって、応答ρn,dd(t)には2つのピークが含まれ、応答ρn,du(t)には1つのピークが含まれている。 Accordingly, the response ρ n, dd (t) includes two peaks, and the response ρ n, du (t) includes one peak.

このような手続きにより、所望波については、応答ρn,dd(t)に相当する各アンテナの応答からなる第1の応答ベクトルと、応答ρn,du(t)に相当する各アンテナの応答からなる第2の応答ベクトルとが導出されることになる。 With such a procedure, for the desired wave, the first response vector consisting of the response of each antenna corresponding to the response ρ n, dd (t) and the response of each antenna corresponding to the response ρ n, du (t) The second response vector consisting of is derived.

干渉波の応答についても同様に、応答ρn,ud(t)に相当する各アンテナの応答からなる第3の応答ベクトルと、応答ρn,uu(t)に相当する各アンテナの応答からなる第4の応答ベクトルとが導出されることになる。 Similarly, the response of the interference wave includes a third response vector composed of responses of the respective antennas corresponding to the response ρ n, ud (t) and responses of the respective antennas corresponding to the response ρ n, uu (t). A fourth response vector will be derived.

なお、干渉波がm波(m≧2)存在する場合は、m波目の干渉波についても同様にして、ガードインターバル時間以内の遅延波に対応する成分のみからなる複素応答に相当する各アンテナの応答からなる第(2m+1)の応答ベクトルと、ガードインターバル時間以降の遅延波に対応する成分のみを残した複素応答に相当する各アンテナの応答からなる第(2m+2)の応答ベクトルとが導出されることになる。   If there are m interference waves (m ≧ 2), each antenna corresponding to a complex response consisting of only a component corresponding to a delayed wave within the guard interval time is similarly applied to the m-th interference wave. And a (2m + 1) th response vector consisting of responses of antennas corresponding to complex responses leaving only components corresponding to delayed waves after the guard interval time. It will be.

[FFT部1060.1〜1060.nの動作]
以上のようにして、受信応答ベクトル推定器1050において、各アンテナごとに応答が求められる。
[FFT section 1060.1-1060. Operation of n]
As described above, reception response vector estimator 1050 obtains a response for each antenna.

次に、FFT部1060.1〜1060.nにおいては、以下のような処理を行なう。
所望端末から送信されてガードインターバル以内に到来した信号の複素応答ρn,dd(t)を高速フーリエ変換することにより、キャリアごとの複素応答ξn,dd(k)に変換する。ここで、kは、キャリアの番号である。
Next, FFT section 1060.1-1060. In n, the following processing is performed.
The complex response ρ n, dd (t) of the signal transmitted from the desired terminal and arrived within the guard interval is converted into a complex response ξ n, dd (k) for each carrier by performing a fast Fourier transform. Here, k is a carrier number.

図8は、複素応答ρn,dd(t)と、これに対する高速フーリエ変換により得られるキャリアごとの複素応答ξn,dd(k)を示す図である。 FIG. 8 is a diagram showing the complex response ρ n, dd (t) and the complex response ξ n, dd (k) for each carrier obtained by the fast Fourier transform.

すべてのアンテナに対して、同様の操作を行ない、すべてのアンテナのキャリアごとの複素応答を計算する。キャリアごとに複素応答を要素とする応答ベクトルが算出される。さらに、複素応答ρn,du(t)を高速フーリエ変換することにより、キャリアごとの複素応答ξn,du(k)を得る。 The same operation is performed for all antennas, and the complex response for each carrier of all antennas is calculated. A response vector having a complex response as an element is calculated for each carrier. Further, a complex response ξ n, du (k) for each carrier is obtained by performing a fast Fourier transform on the complex response ρ n, du (t).

このような処理を行なえば、たとえば、k番目のキャリアのガードインターバル期間以内に到達した信号に対する応答ベクトルdd(k)は式(27)のように表わされる。同様に、所望端末から送信されて、ガードインターバル以上の遅延時間で到来した信号の複素応答ρn,du(t)からk番目のキャリアの応答ベクトルdu(k)は式(28)のように計算される。 If such processing is performed, for example, a response vector d d (k) for a signal that has arrived within the guard interval period of the k-th carrier is expressed as shown in Expression (27). Similarly, the response vector d u (k) of the k-th carrier from the complex response ρ n, du (t) of the signal transmitted from the desired terminal and arriving with a delay time equal to or longer than the guard interval is given by Equation (28). Is calculated.

Figure 0004077830
Figure 0004077830

同様にして、干渉ユーザ(SDMAでは、所望ユーザ以外のすべての接続ユーザ)から送信されて、ガードインターバル以内に到来した信号の複素応答ρn,ud(t)を高速フーリエ変換することにより、キャリアごとの応答ξn,ud(k)に変換し、干渉波のk番目のキャリアの応答ベクトルid(k)が式(29)のように計算される。 Similarly, by performing a fast Fourier transform on the complex response ρ n, ud (t) of a signal transmitted from an interfering user (in SDMA, all connected users other than the desired user) and arriving within the guard interval, a carrier is obtained. Each response ξ n, ud (k) is converted, and the response vector i d (k) of the k-th carrier of the interference wave is calculated as in equation (29).

同様に、干渉波について、ガードインターバル期間後に到来した信号の複素応答ρn,uu(t)を高速フーリエ変換することにより、キャリアごとの応答ξn,uu(k)に変換し、ガードインターバル以上の遅延時間で到来した干渉波についての応答ベクトルiu(k)は式(30)のように表わされる。 Similarly, with respect to the interference wave, the complex response ρ n, uu (t) of the signal arriving after the guard interval period is converted into a response ξ n, uu (k) for each carrier by performing a fast Fourier transform , and the signal exceeds the guard interval. The response vector i u (k) for the interference wave arriving at a delay time of is expressed as in equation (30).

Figure 0004077830
Figure 0004077830

なお、干渉もしくは多重ユーザが複数いる場合は、各干渉波もしくは多重ユーザごとにこのような応答ベクトルが計算されることになる。   When there are a plurality of interference or multiple users, such a response vector is calculated for each interference wave or multiple users.

[受信ウエイト計算器の動作]
以上のようにして高速フーリエ変換により求められたアンテナごとのk番目のキャリアの応答ベクトルに基づいて、受信ウエイト計算器1070.kは、以下のようにしてk番目のキャリアについての受信ウエイトベクトルを計算する。
[Operation of Receive Weight Calculator]
Based on the response vector of the k-th carrier for each antenna obtained by the fast Fourier transform as described above, the reception weight calculator 1070. k calculates the reception weight vector for the k-th carrier as follows.

k番目のキャリアのガードインターバル以内の遅延時間の所望波の応答ベクトルdd(k)、ガードインターバルを超える遅延時間の所望波の応答ベクトルdu(k)、ガードインターバル以内の遅延時間の干渉波の応答ベクトルid(k)、ガードインターバルを超える遅延時間の干渉波の応答ベクトルiu(k)は、以下のとおりにFFT部1060.1〜1060.nにより求められている。 Response vector d d (k) of desired wave with delay time within guard interval of k-th carrier, response vector d u (k) of desired wave with delay time exceeding guard interval, interference wave with delay time within guard interval Response vector i d (k) and the response vector i u (k) of the interference wave with a delay time exceeding the guard interval are as follows. It is calculated | required by n.

Figure 0004077830
Figure 0004077830

これらの信号からk番目のキャリアの相関行列Rxx (k)は、式(32)のように計算され、これに基づけば、所望信号の受信ウエイトベクトルは式(33)のように計算される。 From these signals, the correlation matrix R xx (k) of the kth carrier is calculated as shown in Expression (32), and based on this, the reception weight vector of the desired signal is calculated as shown in Expression (33). .

さらに、SDMAの場合の多重信号の相手に対する受信ウエイトベクトルは式(34)のように計算される。   Further, the reception weight vector for the counterpart of the multiplexed signal in the case of SDMA is calculated as shown in Equation (34).

Figure 0004077830
Figure 0004077830

式(32)において、σ2は、正の実数であり、この値としては、相関行列が特異にならないように経験的に求められた値でもよいし、システムの熱雑音電力の値としてもよい。さらに、Iはn×nの単位行列を表している。 In Expression (32), σ 2 is a positive real number, and this value may be a value empirically determined so that the correlation matrix does not become singular or may be a value of thermal noise power of the system. . Further, I represents an n × n unit matrix.

なお、干渉波が存在しない場合には、式(32)において干渉波に相当する項は0となり、所望波のみの場合でも、やはり、所望信号の受信ウエイトベクトルは式(33)のように計算されることになる。   When there is no interference wave, the term corresponding to the interference wave in equation (32) is 0, and even when only the desired wave is present, the reception weight vector of the desired signal is calculated as in equation (33). Will be.

図9および図10は、以上説明したアダプティブアレイ基地局1000の動作を全体として説明するためのフローチャートである。   9 and 10 are flowcharts for explaining the overall operation of adaptive array base station 1000 described above.

図9を参照して、処理が開始されると(ステップS100)、相関器1030において、アレイアンテナの各アンテナについて受信信号と所望波の参照信号とのスライディング相関がとられる(ステップS102)。   Referring to FIG. 9, when the processing is started (step S100), the correlator 1030 performs a sliding correlation between the received signal and the reference signal of the desired wave for each antenna of the array antenna (step S102).

さらに、相関器1030では、アレイアンテナの各アンテナについて受信信号と干渉波の参照信号とのスライディング相関がとられる(ステップS104)。   Further, the correlator 1030 performs a sliding correlation between the received signal and the reference signal of the interference wave for each antenna of the array antenna (step S104).

続いて、受信応答ベクトル推定器1050では、所望波について所定のしきい値を超える相関値の絶対値を有する信号と、干渉波について所定のしきい値を超える相関値の絶対値を有する信号とがピックアップされる(ステップS106、S108)。   Subsequently, reception response vector estimator 1050 includes a signal having an absolute value of a correlation value exceeding a predetermined threshold for a desired wave, and a signal having an absolute value of a correlation value exceeding a predetermined threshold for an interference wave Is picked up (steps S106, S108).

さらに、受信応答ベクトル推定器1050では、所望波および干渉波について、ピックアップした信号に対する複素応答をMMSE法等により推定する(ステップS110)。そして、ピックアップされた信号以外の信号のレベルを0とする(ステップS112)。   Further, reception response vector estimator 1050 estimates a complex response to the picked-up signal for the desired wave and interference wave by the MMSE method or the like (step S110). Then, the level of signals other than the picked-up signal is set to 0 (step S112).

その上で、受信応答ベクトル推定器1050では、ガードインターバルより長い遅延時間の信号成分を0として、所望波についての受信応答ρn,dd(t)と、干渉波についての受信応答ρn,ud(t)を求める(ステップS114)。さらに、受信応答ベクトル推定器1050では、ガードインターバルより短い遅延時間の信号成分を0として、所望波についての受信応答ρn,du(t)と、干渉波についての受信応答ρn,uu(t)を求める(ステップS116)。 Then, the reception response vector estimator 1050 sets the signal component having a delay time longer than the guard interval to 0, and receives the reception response ρ n, dd (t) for the desired wave and the reception response ρ n, ud for the interference wave. (T) is obtained (step S114). Further, reception response vector estimator 1050 sets the signal component having a delay time shorter than the guard interval to 0, and receives reception response ρ n, du (t) for the desired wave and reception response ρ n, uu (t for the interference wave. ) Is obtained (step S116).

次に、図10を参照して、FFT部1060.1〜1060.nでは、受信応答ρn,dd(t)、受信応答ρn,ud(t)、受信応答ρn,du(t)および受信応答ρn,uu(t)をフーリエ変換することにより、各アンテナについて、キャリア毎の複素応答を求める(ステップS118)。 Next, referring to FIG. 10, FFT units 1060.1 to 1060. In n, each of the received responses ρ n, dd (t), received response ρ n, ud (t), received response ρ n, du (t) and received response ρ n, uu (t) is subjected to Fourier transform. For the antenna, a complex response for each carrier is obtained (step S118).

これにより、1)所望波のうちガードインターバル以内の遅延で到来した信号に対するキャリア毎の複素応答ベクトルdd(k)、2)所望波のうちガードインターバルを超える遅延で到来した信号に対するキャリア毎の複素応答ベクトルdu(k)、3)干渉波のうちガードインターバル以内の遅延で到来した信号に対するキャリア毎の複素応答ベクトルid(k)、4)干渉波のうちガードインターバルを超える遅延で到来した信号に対するキャリア毎の複素応答ベクトルiu(k)、が導出される(ステップS120)。 Accordingly, 1) a complex response vector d d (k) for each carrier with respect to a signal arriving with a delay within the guard interval among the desired waves, and 2) for each carrier with respect to a signal arriving with a delay exceeding the guard interval among the desired waves. Complex response vector d u (k), 3) Complex response vector i d (k) for each carrier with respect to a signal arriving with a delay within the guard interval of the interference wave, 4) Arrival with a delay exceeding the guard interval of the interference wave A complex response vector i u (k) for each carrier with respect to the received signal is derived (step S120).

さらに、受信ウェイト計算器1072.kでは、導出された複素応答ベクトルに基づいて、k番目のキャリアの相関行列RXX (k)を導出して、k番目のキャリアに対するウェイトベクトルを所望波について計算する(ステップS122)。 Further, the reception weight calculator 1072. At k, a correlation matrix R XX (k) of the kth carrier is derived based on the derived complex response vector, and a weight vector for the kth carrier is calculated for the desired wave (step S122).

乗算器1080−1〜1080−nおよび加算器1090では、アレイアンテナの各アンテナからの受信信号をフーリエ変換して得られたキャリア毎の信号に対して、ウェイトベクトルを乗算して、k番目のキャリアについての所望信号を抽出する(ステップS124)。なお、SDMA方式では、必要に応じて、干渉波についてもウェイトベクトルを求め、干渉波の抽出が行われる。   Multipliers 1080-1 to 1080-n and adder 1090 multiply the signal for each carrier obtained by Fourier transform of the received signal from each antenna of the array antenna by a weight vector to obtain the kth A desired signal for the carrier is extracted (step S124). In the SDMA system, if necessary, a weight vector is also obtained for an interference wave, and the interference wave is extracted.

さらに、キャリア毎の成分を合成すれば、OFDM方式で伝送された信号の復調を行うことができる。以上で処理が終了する(ステップS130)。   Furthermore, if the components for each carrier are combined, the signal transmitted by the OFDM method can be demodulated. The process ends here (step S130).

以上のような方法で短遅延信号が、先頭到来波との位相差により減衰することなく合成される理由は、キャリアごとの応答ベクトルdd(k)に先頭信号と短遅延信号との双方の成分が含まれているため、キャリアごとに先頭信号と短遅延信号のそれぞれに対してビームを向けるようにアダプティブアレイ動作が行なわれることによる。 The reason why the short delay signal is synthesized without being attenuated by the phase difference from the head arrival wave by the above method is that the response vector d d (k) for each carrier includes both the head signal and the short delay signal. Because the component is included, the adaptive array operation is performed so that the beam is directed to each of the head signal and the short delay signal for each carrier.

このため、キャリアの周波数が異なっても逆位相で合成されることがない。また、相関行列RXX(k)の式より有意な信号成分の項は4つ(干渉が1つの場合)なので、消費される自由度は3であって、たとえば、4素子のアンテナであれば、完全なヌル方向制御を行なうことが可能である。 For this reason, even if the frequency of the carrier is different, it is not synthesized in the opposite phase. In addition, since there are four significant signal component terms (in the case of one interference) from the expression of the correlation matrix R XX (k), the degree of freedom consumed is 3, for example, a four-element antenna. It is possible to perform complete null direction control.

これに対して、上述のような方式によらず、すべての信号に対してヌル制御をする場合は、短遅延に対してもヌルを向けるような制御を行なうことが必要となる。この場合は4素子アンテナでは自由度が不足し十分な特性を得ることができないことになる。   On the other hand, regardless of the method as described above, when performing null control on all signals, it is necessary to perform control that directs null even for a short delay. In this case, the four-element antenna has insufficient flexibility and cannot obtain sufficient characteristics.

[実施の形態2]
実施の形態1においては、受信応答ベクトル推定器1050の動作として、式(22)〜(26)に説明した方法にしたがって、所望信号の複素応答と干渉信号の複素応答を求めた。
[Embodiment 2]
In the first embodiment, as an operation of reception response vector estimator 1050, a complex response of a desired signal and a complex response of an interference signal are obtained according to the method described in equations (22) to (26).

しかしながら、所望信号の参照信号区間と干渉信号の参照信号区間とに重なりがない場合、式(22)〜(26)に説明した方法はそのままでは適用できない。   However, when there is no overlap between the reference signal section of the desired signal and the reference signal section of the interference signal, the methods described in the equations (22) to (26) cannot be applied as they are.

実施の形態2では、このような場合でも適用可能な所望信号の複素応答と干渉信号の複素応答の導出方法について説明する。   In the second embodiment, a method for deriving a complex response of a desired signal and a complex response of an interference signal that can be applied even in such a case will be described.

(所望信号の応答の推定)
所望信号の複素応答を求めるにあたり、以下の式(35)で与えられる評価関数J2を用いる。なお、以下の式のノーテーションは、特に断らない限り、式(22)〜(26)と同様とする。
(Estimation of desired signal response)
In obtaining the complex response of the desired signal, the evaluation function J 2 given by the following equation (35) is used. In addition, the notation of the following formulas is the same as the formulas (22) to (26) unless otherwise specified.

Figure 0004077830
Figure 0004077830

ここで、以下の式(36)および式(37)で定義される行列Q´およびベクトルhを用いることにする。   Here, a matrix Q ′ and a vector h defined by the following equations (36) and (37) are used.

Figure 0004077830
Figure 0004077830

このとき、式(35)は、以下のように書きかえられる。   At this time, Expression (35) can be rewritten as follows.

Figure 0004077830
Figure 0004077830

ベクトルhについて、極小という条件から、式(26)と同様に、所望波のパスkに対する複素応答hkが以下の式(39)のようにして求められる。 With respect to the vector h, the complex response h k with respect to the path k of the desired wave is obtained as in the following equation (39), as in the equation (26), under the condition that it is minimal.

Figure 0004077830
Figure 0004077830

(干渉信号の応答の推定)
干渉信号の複素応答を求めるにあたっては、以下の式(40)で与えられる評価関数J3を用いる。
(Estimation of interference signal response)
In obtaining the complex response of the interference signal, the evaluation function J 3 given by the following equation (40) is used.

Figure 0004077830
Figure 0004077830

ここで、以下の式(41)および式(42)で定義される行列Q″およびベクトルpを用いることにする。   Here, a matrix Q ″ and a vector p defined by the following equations (41) and (42) are used.

Figure 0004077830
Figure 0004077830

このとき、式(40)は、以下のように書きかえられる。   At this time, Expression (40) can be rewritten as follows.

Figure 0004077830
Figure 0004077830

ベクトルpについて、極小という条件から、式(39)と同様に、干渉波のパスk´に対する複素応答pk´が以下の式(44)のようにして求められる。 With respect to the vector p, the complex response p k ′ with respect to the path k ′ of the interference wave is obtained as in the following equation (44), as in the equation (39), under the condition that it is minimal.

Figure 0004077830
Figure 0004077830

以上説明したような複素応答の推定方法を受信応答ベクトル推定器1050が行うことによっても、実施の形態1と同様の効果が奏される。   The reception response vector estimator 1050 performs the complex response estimation method as described above, and the same effects as those of the first embodiment can be obtained.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

以上説明したとおり、本発明によるアダプティブアレイ基地局の構成を用いれば、ガードインターバル以内のマルチパス信号を、完全に最大比合成して、受信感度を最大化することが可能となる。さらに、ガードインターバル以内のマルチパス信号を合成するときに、アンテナ自由度を消費せず、干渉抑圧性能を維持することが可能である。   As described above, by using the configuration of the adaptive array base station according to the present invention, multipath signals within a guard interval can be completely combined at the maximum ratio to maximize reception sensitivity. Furthermore, when combining multipath signals within the guard interval, it is possible to maintain the interference suppression performance without consuming antenna freedom.

本発明の実施の形態のアダプティブアレイ基地局1000の構成を示す概略ブロック図である。It is a schematic block diagram which shows the structure of the adaptive array base station 1000 of embodiment of this invention. 図1に示したアダプティブアレイ基地局1000の受信信号を説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating the received signal of the adaptive array base station 1000 shown in FIG. 所望波Sd(t)および干渉波Su(t)の構成を説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating the structure of desired wave Sd (t) and interference wave Su (t). 図1に示したアダプティブアレイ基地局1000のうち、相関器1030の動作を説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating operation | movement of the correlator 1030 among the adaptive array base stations 1000 shown in FIG. 相関関数ρn,d(t)の時間依存性を示す図である。It is a figure which shows the time dependence of correlation function (rho) n, d (t). 図5に示した相関関数ρn,d(t)の絶対値成分の時間依存性を示す図である。It is a figure which shows the time dependence of the absolute value component of the correlation function (rho) n, d (t) shown in FIG. 応答ρn,dd(t)および応答ρn,du(t)の時間変化を示す図である。It is a figure which shows the time change of response (rho) n, dd (t) and response (rho) n, du (t). 複素応答ρn,dd(t)と、これに対する高速フーリエ変換により得られるキャリアごとの複素応答ξn,dd(k)を示す図である。It is a figure which shows complex response (p) n, dd (t) and the complex response (xi) n, dd (k) for every carrier obtained by the fast Fourier transformation with respect to this. アダプティブアレイ基地局1000の動作を全体として説明するための第1のフローチャートである。3 is a first flowchart for explaining the operation of adaptive array base station 1000 as a whole. アダプティブアレイ基地局1000の動作を全体として説明するための第2のフローチャートである。6 is a second flowchart for explaining the operation of adaptive array base station 1000 as a whole. 周波数分割多重接続,時分割多重接続および空間多重分割接続の各種の通信システムにおけるチャネルの配置図である。FIG. 2 is a channel layout diagram in various communication systems of frequency division multiplex connection, time division multiplex connection, and spatial multiplex division connection. 従来のSDMA用基地局の送受信システム2000の構成を示す概略ブロック図である。It is a schematic block diagram which shows the structure of the transmission / reception system 2000 of the conventional SDMA base station. アダプティブアレイ2100のうち、1人のユーザに対応する送受信部2100aの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the transmission / reception part 2100a corresponding to one user among the adaptive arrays 2100. FIG. OFDM方式において使用される複数のキャリア(搬送波)の周波数スペクトラムのうち、3キャリア分を抜き出して示す図である。It is a figure which extracts and shows three carriers out of the frequency spectrum of the some carrier (carrier wave) used in an OFDM system. OFDM方式によって伝送される伝送シンボルの波形を示す図である。It is a figure which shows the waveform of the transmission symbol transmitted by OFDM system. 所望波と干渉波が受信された場合の復調動作について説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating the demodulation operation | movement when a desired wave and an interference wave are received. アダプティブアレイ基地局3000の構成を説明するための概略ブロック図である。4 is a schematic block diagram for explaining a configuration of an adaptive array base station 3000. FIG. 図17に示したアダプティブアレイ基地局3000が受信する信号のタイミングを示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the timing of the signal which the adaptive array base station 3000 shown in FIG. 17 receives. アダプティブアレイ通過後の各キャリアに対応する信号の強度分布を示す図である。It is a figure which shows intensity distribution of the signal corresponding to each carrier after passing an adaptive array. 図19で示したような場合に、各キャリアごとの信号を合成したときの強度分布を示す図である。It is a figure which shows intensity distribution when the signal for every carrier is synthesize | combined in the case as shown in FIG. アダプティブアレイ基地局4000の構成を説明するための概略ブロック図である。2 is a schematic block diagram for explaining a configuration of an adaptive array base station 4000. FIG. 図21に示したアダプティブアレイ基地局4000の動作を説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating operation | movement of the adaptive array base station 4000 shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1000 アダプティブアレイ基地局、♯1〜♯n アンテナ、1010 A/D変換部、1020.1〜1020.n FFT部、1030 相関器、1040 メモリ、1050 受信応答ベクトル推定器、1060.1〜1060.n FFT部、1070.1〜1070.N アダプティブアレイブロック、1072.k 受信ウエイト計算器、1080−1〜1080−n 乗算器、1090 加算器。   1000 Adaptive array base station, # 1 to #n antenna, 1010 A / D converter, 1020.1 to 1020. n FFT unit, 1030 correlator, 1040 memory, 1050 reception response vector estimator, 1060.1-1060. n FFT section, 1070.1-1070. N adaptive array block, 1072. k Receive weight calculator, 1080-1 to 1080-n multiplier, 1090 adder.

Claims (10)

複数のキャリアを用いた直交周波数分割通信方式により伝送される信号の送受信を行うための無線装置であって、
複数のアンテナを有するアレイアンテナと、
所望波信号に対する第1の応答ベクトルを推定する受信応答ベクトル推定手段と、
前記第1の応答ベクトルをフーリエ変換して、前記複数のキャリアの各々に対する成分を抽出する第1のフーリエ変換手段と、
前記アレイアンテナからの受信信号をフーリエ変換して、前記アンテナごとの受信信号のキャリアそれぞれに対する成分を抽出する第2のフーリエ変換手段と、
前記複数のキャリアごとに設けられ、各々が、前記アンテナごとの受信信号のキャリアに対する成分のうち、対応するキャリア成分を前記第2のフーリエ変換手段から受けて、前記所望波における対応するキャリアの成分を抽出するアダプティブアレイ処理手段とを備え、
前記アダプティブアレイ処理手段は、前記第1のフーリエ変換手段からの前記第1の応答ベクトルの対応するキャリアに対する成分に基づいて、前記対応するキャリアの成分を抽出するためのウェイトベクトルを導出する、無線装置。
A wireless device for transmitting and receiving signals transmitted by an orthogonal frequency division communication system using a plurality of carriers,
An array antenna having a plurality of antennas;
Reception response vector estimation means for estimating a first response vector for a desired wave signal;
First Fourier transform means for Fourier transforming the first response vector to extract a component for each of the plurality of carriers;
Second Fourier transform means for performing Fourier transform on the received signal from the array antenna and extracting a component for each carrier of the received signal for each antenna;
Provided for each of the plurality of carriers, each of which receives a corresponding carrier component from the second Fourier transform means among the components of the received signal carrier for each antenna, and corresponding carrier component in the desired wave Adaptive array processing means for extracting
The adaptive array processing means derives a weight vector for extracting the component of the corresponding carrier based on the component of the first response vector from the first Fourier transform means for the corresponding carrier. apparatus.
前記アレイアンテナにより受信した信号から、所望波の到来タイミングを検出し、前記アンテナごとに、前記第2のフーリエ変換手段においてフーリエ変換される前の前記受信信号と前記複数のキャリアに対応するトレーニング信号成分を含む参照信号との相互相関が所定のしきい値を超えることに応じて、前記所望波を検知する到来タイミング検出手段をさらに備える、請求項1記載の無線装置。   From the signals received by the array antenna, the arrival timing of a desired wave is detected, and for each antenna, the received signals before being Fourier transformed by the second Fourier transform means and the training signals corresponding to the plurality of carriers The radio apparatus according to claim 1, further comprising arrival timing detection means for detecting the desired wave in response to a cross-correlation with a reference signal including a component exceeding a predetermined threshold. 前記無線装置は、前記アレイアンテナにより受信した信号から、所望波の到来タイミングを検出するための到来タイミング検出手段をさらに備え、
前記受信応答ベクトル推定手段は、前記到来タイミング検出手段により検出された前記到来タイミング以外の時刻における前記第1の応答ベクトル中の応答のレベルを0とする、請求項1記載の無線装置。
The wireless device further includes arrival timing detection means for detecting arrival timing of a desired wave from a signal received by the array antenna,
The radio apparatus according to claim 1, wherein the reception response vector estimation unit sets a response level in the first response vector to 0 at a time other than the arrival timing detected by the arrival timing detection unit.
前記無線装置は、前記アレイアンテナにより受信した信号から、所望波の到来タイミングを検出するための到来タイミング検出手段をさらに備え、
前記無線装置は有効シンボル区間にガードインターバル区間が付加された信号を受信し、前記受信応答ベクトル推定手段は、前記ガードインターバル区間以降の時刻における前記第1の応答ベクトル中の応答のレベルを0とする、請求項1記載の無線装置。
The wireless device further includes arrival timing detection means for detecting arrival timing of a desired wave from a signal received by the array antenna,
The radio apparatus receives a signal in which a guard interval period is added to an effective symbol period, and the reception response vector estimation means sets a response level in the first response vector to 0 at a time after the guard interval period. The wireless device according to claim 1.
前記無線装置は、前記アレイアンテナにより受信した信号から、所望波の到来タイミングを検出するための到来タイミング検出手段をさらに備え、
前記到来タイミング検出手段は、さらに、前記アレイアンテナにより受信した信号から、n個の干渉波(n:自然数、n≧1)の到来タイミングを検出し、
前記受信応答ベクトル推定手段は、前記n個の干渉波のそれぞれについて、各信号に対する第2〜第(n+1)の応答ベクトルを推定し、
前記第1のフーリエ変換手段は、さらに、前記第2〜第(n+1)の応答ベクトルをフーリエ変換して、前記複数のキャリアの各々に対する成分を抽出し、
前記アダプティブアレイ処理手段は、前記第1のフーリエ変換手段からの前記第1から第(n+1)の応答ベクトルの対応するキャリアに対する成分に基づいて、前記対応するキャリアの成分を抽出するためのウェイトベクトルを導出する、請求項1記載の無線装置。
The wireless device further includes arrival timing detection means for detecting arrival timing of a desired wave from a signal received by the array antenna,
The arrival timing detection means further detects the arrival timing of n interference waves (n: natural number, n ≧ 1) from the signal received by the array antenna,
The reception response vector estimation means estimates second to (n + 1) th response vectors for each signal for each of the n interference waves,
The first Fourier transform means further performs Fourier transform on the second to (n + 1) th response vectors to extract a component for each of the plurality of carriers,
The adaptive array processing means is a weight vector for extracting the component of the corresponding carrier based on the component for the corresponding carrier of the first to (n + 1) th response vectors from the first Fourier transform means. The wireless device according to claim 1, wherein
前記到来タイミング検出手段は、前記アンテナごとに、前記第2のフーリエ変換手段においてフーリエ変換される前の前記受信信号と前記複数のキャリアに対応するトレーニング信号成分を含む参照信号との相互相関が所定のしきい値を超えることに応じて、前記所望波および前記干渉波を検知する、請求項記載の無線装置。 The arrival timing detection means has a predetermined cross-correlation between the received signal before being Fourier transformed by the second Fourier transform means and a reference signal including training signal components corresponding to the plurality of carriers for each antenna. The wireless device according to claim 5 , wherein the desired wave and the interference wave are detected in response to exceeding a threshold value. 前記受信応答ベクトル推定手段は、前記到来タイミング検出手段により検出された前記到来タイミング以外の時刻における前記第1から第(n+1)の応答ベクトル中の応答のレベルを0とする、請求項記載の無線装置。 The reception response vector estimating means, and zero level of the response in the response vector of the from the first at a time other than said detected arrival timing (n + 1) that by the arrival timing detecting means of claim 5, wherein Wireless device. 前記受信応答ベクトル推定手段は、MMSE法により、前記第1から第(n+1)の応答ベクトルを推定する、請求項記載の無線装置。 6. The radio apparatus according to claim 5 , wherein the reception response vector estimation means estimates the first to (n + 1) th response vectors by MMSE method. 複数のキャリアを用いた直交周波数分割通信方式により伝送される信号をアレイアンテナで受信して、アダプティブアレイ処理により前記キャリアに対応する成分ごとに抽出するためのアダプティブアレイ処理方法であって、
所望波信号に対する第1の応答ベクトルを推定するステップと、
前記第1の応答ベクトルをフーリエ変換して、前記複数のキャリアの各々に対する成分を抽出するステップと、
前記第1の応答ベクトルのキャリアごとの成分に基づいて、所望波についての前記キャリアに対応する成分をアダプティブアレイ処理により分離するためのウェイトベクトルを導出するステップと、
前記アレイアンテナからの受信信号をフーリエ変換して、前記アンテナごとの受信信号のキャリア成分を抽出するステップと、
前記アンテナごとの受信信号のキャリア成分に対して、前記ウェイトベクトルを乗算することにより、前記所望波についての前記対応するキャリアの成分を抽出するステップとを備える、アダプティブアレイ処理方法。
An adaptive array processing method for receiving a signal transmitted by an orthogonal frequency division communication system using a plurality of carriers with an array antenna and extracting each component corresponding to the carrier by adaptive array processing,
Estimating a first response vector for the desired wave signal;
Fourier transforming the first response vector to extract a component for each of the plurality of carriers;
Deriving a weight vector for separating a component corresponding to the carrier for a desired wave by adaptive array processing based on a component for each carrier of the first response vector;
Fourier transforming the received signal from the array antenna to extract a carrier component of the received signal for each antenna;
An adaptive array processing method comprising: extracting the corresponding carrier component of the desired wave by multiplying the carrier component of the received signal for each antenna by the weight vector.
前記アダプティブアレイ処理方法は、
複数のアンテナを有するアレイアンテナにより受信した信号から、少なくとも所望波の到来タイミングを検出すると共に、少なくとも1つの干渉波の到来タイミングを検出するステップと、
前記干渉波に対する応答ベクトルを推定するステップと、
前記干渉波に対する応答ベクトルをフーリエ変換して、前記複数のキャリアの各々に対する成分を抽出するステップとをさらに備え、
前記ウェイトベクトルを導出するステップは、前記干渉波に対する応答ベクトルのキャリアごとの成分に基づいて、前記ウェイトベクトルを導出する、請求項記載のアダプティブアレイ処理方法。
The adaptive array processing method includes:
Detecting at least the arrival timing of a desired wave from a signal received by an array antenna having a plurality of antennas, and detecting the arrival timing of at least one interference wave;
Estimating a response vector for the interference wave;
Further comprising: Fourier transforming a response vector for the interference wave to extract a component for each of the plurality of carriers,
The adaptive array processing method according to claim 9 , wherein the step of deriving the weight vector derives the weight vector based on a component for each carrier of a response vector with respect to the interference wave.
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