JP4187760B2 - 受信方法およびそれを利用した受信装置、無線移動局、無線装置 - Google Patents
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「複数の重み係数」には、入力した複数の信号が、(X1,Y1)と(X2,Y2)の場合に、乗算結果が(AX1,BY1)と(CX2,DY2)になるような、複数の信号と同一の項数を有する(A,B,C,D)や、乗算結果が(AX1,AY1)と(BX2,BY2)になるような、複数の信号と異なる項数を有する(A,B)を含む。
以上の装置により、特性の異なる重み係数を切り替えることによって、その時に適した特性を得ることができる。
「連続」とは、長時間において連続である必要はなく、短時間において連続であればよい。さらに、当該装置がその規則性を認知していれば、離散的な場合も含み、すなわち、当該装置が「連続」と認識できるものすべてを含む。
入力した複数の信号をもとに、複数の第3の重み係数を適応的に更新する重み係数更新部と、入力した複数の信号のうちの少なくともひとつと既知の信号を相関処理することによって、複数の第1の重み係数と複数の第3の重み係数の間のギャップを推定するギャップ推定部と、推定したギャップをもとに、複数の第3の重み係数をそれぞれ補正することによって、複数の第2の重み係数を生成するギャップ補正部とをさらに含んでもよい。
以上の装置により、区間の途中で異なる重み係数を切り替えることによって、その時に適した特性を得ることができる。
本発明のさらに別の態様も、受信方法である。この方法は、処理対象とすべき複数の信号を入力するステップと、入力した複数の信号に乗算される複数の重み係数を、複数の第1の重み係数と複数の第2の重み係数で切り替えるステップと、複数の信号が所定の区間において連続的に入力される場合に、区間の途中で、複数の第1の重み係数と複数の第2の重み係数の切替を指示するステップと、入力した複数の信号と複数の重み係数をそれぞれ乗算した後、乗算結果を合成するステップとを含む。
入力した複数の信号をもとに、複数の第3の重み係数を適応的に更新するステップと、入力した複数の信号のうちの少なくともひとつと既知の信号を相関処理することによって、複数の第1の重み係数と複数の第3の重み係数の間のギャップを推定するステップと、推定したギャップをもとに、複数の第3の重み係数をそれぞれ補正することによって、複数の第2の重み係数を生成するステップとをさらに含んでもよい。
本発明のさらに別の態様も、プログラムである。このプログラムは、処理対象とすべき複数の信号を入力するステップと、入力した複数の信号に乗算される複数の重み係数を、複数の第1の重み係数と複数の第2の重み係数で切り替えるステップと、複数の信号が所定の区間において連続的に入力される場合に、区間の途中で、複数の第1の重み係数と複数の第2の重み係数の切替を指示するステップと、入力した複数の信号と複数の重み係数をそれぞれ乗算した後、乗算結果を合成するステップとを含む。
入力した複数の信号をもとに、複数の第3の重み係数を適応的に更新するステップと、入力した複数の信号のうちの少なくともひとつと既知の信号を相関処理することによって、複数の第1の重み係数と複数の第3の重み係数の間のギャップを推定するステップと、推定したギャップをもとに、複数の第3の重み係数をそれぞれ補正することによって、複数の第2の重み係数を生成するステップとをさらに含んでもよい。
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
実施の形態1は、バースト信号の無線信号を、複数のアンテナで受信し、受信した信号を各々異なる重み係数で重み付けして合成するアダプティブアレイアンテナを備える受信装置に関する。バースト信号は、先頭部分に配置された既知のトレーニング信号と、それ以外のデータ信号で構成される。実施の形態1に係る受信装置は、処理遅延を小さくするために、受信信号をほとんど遅延させずに重み係数で重み付けして合成する。重み係数はLMSアルゴリズムにより逐次更新されるが、トレーニング信号区間の初期では収束していない場合が多いため、トレーニング信号区間における重み係数には、予め準備しているオムニアンテナパターンの重み係数を使用する。データ信号区間における重み係数には、LMSアルゴリズムにより更新されるアダプティブアレイアンテナパターンの重み係数を使用する。
送信装置100のアンテナ132は、無線周波数の信号を送信する。アンテナの指向性とアンテナ数は任意でよい。
RF部108は、無線周波数の信号をベースバンド受信信号300に変換する。RF部108には、周波数発振器等が設けられるほか、マルチキャリア通信の場合には、フーリエ変換部が設けられ、スペクトラム拡散通信の場合には、逆拡散部が設けられる。
復調部112は、合成した信号を復調し、送信した情報信号を判定する。遅延検波回路や同期検波のためのキャリア再生回路が復調部112に設けられてもよい。
立ち上がり検出部122は、ベースバンド受信信号300から信号処理部110の動作のトリガーとなるバースト信号の先頭を検出する。検出したバースト信号の先頭のタイミングは制御部124に報告され、制御部124は、先頭タイミングからトレーニング信号302区間の終了タイミングを計算し、これらのタイミングを制御信号306として、必要に応じて各部に通知する。
ウエイト計算部120は、ベースバンド受信信号300と後述する誤差信号308をもとに、LMSアルゴリズムによって、制御重み係数310を更新する。
合成部118は、ベースバンド受信信号300を重み係数322で重み付けした後、それらを加算する。
判定部128は、同期検波した信号を予め規定しているしきい値と比較して、送信した情報信号を判定する。判定は、硬判定でもよく、軟判定でもよい。
加算部130は、ウエイト計算部120のLMSアルゴリズムで使用するための誤差信号308を、同期検波した信号と判定した信号の差分により生成する。誤差信号308が小さくなるように、LMSアルゴリズムは制御重み係数310を制御するため、理想状態において、誤差信号308はゼロとなる。
準同期検波部138は、中間周波数の信号を周波数発振器により、直交検波し、ベースバンドのアナログ信号を生成する。準同期検波部138に含まれる周波数発振器は、送信装置100にある周波数発振器と独立して動作するため、一般的にふたつの周波数発振器間の周波数は異なる。
AD変換部142は、ベースバンドのアナログ信号をデジタル信号に変換する。デジタル信号に変換するためのサンプリング間隔は、デジタル化による信号の劣化を抑えるために、通常、シンボル間隔より短く設定する。ここでは、サンプリング間隔をシンボル間隔の1/2とする(以下、このサンプリング間隔でデジタル化された信号を「高速デジタル信号」という)。
図6の逆拡散部172は、ベースバンド受信信号300を、予め規定されている符号系列で相関処理する。図7のフーリエ変換部174は、ベースバンド受信信号300を、フーリエ変換する。
データ記憶部152は、タイミング同期のためのプリアンブル信号をそれぞれ1シンボル記憶する。
乗算部150は、高速デジタル信号とプリアンブル信号を乗算し、その結果は加算部154で加算される。
選択部160は、高速デジタル信号から、最適サンプリングタイミングに対応するベースバンド受信信号300を選択する。ここでは、2個の連続した高速デジタル信号のうち、1個を順次選択する。
電力計算部162は、ベースバンド受信信号300の受信電力をそれぞれ計算し、それらを合計することにより、すべてのアンテナ134によって受信される信号の電力を求める。
判定部164は、受信電力を予め既定してある条件と比較し、その条件が満たされた場合に、バースト信号の先頭が検出されたと判定する。
レベル測定部22は、制御信号306からバースト信号の先頭タイミングを認識し、先頭のタイミングより所定の区間、ベースバンド受信信号300の電力をそれぞれ測定する。
図12は、第1ウエイト計算部120aの構成を示す。第1ウエイト計算部120aは、切替部48、複素共役部50、主信号遅延部52、乗算部54、ステップサイズパラメータ記憶部56、乗算部58、加算部60、遅延部62を含む。
主信号遅延部52は、立ち上がり検出部122によって検出されるタイミングと同期させるために、第1ベースバンド受信信号300aを遅延させる。
乗算部58は、第1の乗算結果にステップサイズパラメータ記憶部56で記憶されているステップサイズパラメータを乗算し、第2の乗算結果を生成する。第2の乗算結果は、遅延部62と加算部60により、フィードバックされた後に、新たな第2の乗算結果と加算され、LMSアルゴリズムによって、加算結果が逐次更新される。この加算結果が第1制御重み係数310aとして出力される。
選択部64は、アンテナ選択信号314をもとに、トレーニング信号302区間で有効にされているひとつの初期重み係数320に対応するベースバンド受信信号300を選択する。
乗算部68は、複素共役部44で複素共役処理がされたトレーニング信号302とバッファ部66から出力されたひとつのベースバンド受信信号300を乗算し、ギャップ誤差信号316を出力する。ここで、トレーニング信号302とベースバンド受信信号300は、共にバースト信号の先頭信号であるとする。
乗算部70は、制御信号306からトレーニング信号302区間の終了タイミングを認識し、データ信号区間中において、制御重み係数310とギャップ誤差信号316をそれぞれ乗算し、更新重み係数318を出力する。
乗算部168は、遅延部166によって遅延されたベースバンド受信信号300と重み係数322を乗算する。加算部170は、すべての乗算結果を加算する。
実施の形態2は、実施の形態1と同様に、受信信号の重み付けをする重み係数について、予め準備しているオムニアンテナパターンとLMSアルゴリズムにより更新されるアダプティブアレイアンテナパターンを切り替えることにより、受信信号をほとんど遅延させずに重み係数で重み付けして合成する。実施の形態1は、2種類の重み係数の切替を、バースト信号に含まれるトレーニング信号が終了するタイミングで画一的に行った。一方、実施の形態2は、2種類の重み係数の切替を、LMSアルゴリズムが予め定めた範囲に収束するタイミングで適応的に行う。
図17は、アンテナ決定部10の構成を示す。アンテナ決定部10は、切替部72、レベル測定部74、記憶部76、選択部24を含む。
レベル測定部74は、切替部72で選択されたベースバンド受信信号300の電力を測定する。図11のアンテナ決定部10と異なり、複数のベースバンド受信信号300の電力を同時に測定せず、ひとつずつ測定するため、レベル測定部74に対する演算回路が小規模になる。
記憶部76は、計算されたベースバンド受信信号300の電力を記憶する。
乗算部88は、ひとつのベースバンド受信信号300と複素共役処理されたトレーニング信号302の乗算結果と、上述の変換した位相誤差を乗算し、ギャップ誤差信号316を生成する。
平均部36は、各アンテナに対応する乗算結果を平均する。さらに、時間をシフトさせた乗算結果を使用してもよい。
カウンタ部90は、平均化時間に対応した位相誤差を、周波数誤差推定部78から出力される周波数誤差から求めるために、シンボル間隔のカウントアップを実行する。乗算部92は、カウンタ値ごとに、カウンタ値と周波数誤差を乗算して、各カウンタ値に対する位相誤差を求める。位相誤差は、複素数変換部94で複素数に変換され、積算部96で平均化時間において、積算される。
除算部40は、積算部98で積算された乗算結果を積算部96で積算された位相誤差で除算する。以降は、図18のギャップ測定部14と同一である。
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
Claims (5)
- 第1アンテナ端子からの第1信号と、第2アンテナ端子からの第2信号であって、かつトレーニングの部分とデータの部分を有した少なくともひとつのバースト信号である第1信号と第2信号を送信装置からそれぞれ受信するステップと、
トレーニング開始後、第1信号および第2信号の電力を測定し、電力の大きい方の信号を選択するステップと、
少なくともひとつのバースト信号でのトレーニングの部分の期間において、第1信号および第2信号のうち、前記選択するステップにおいて選択した方を有効にするために使用される重み係数の第1の組み合わせを設定するステップと、
重み係数の第2の組み合わせを決定するために、重み係数の第1の組み合わせを設定した後の期間において、第1信号と第2信号に対して、記憶した参照信号との相関処理を実行するステップと、
少なくともひとつのバースト信号でのデータの部分の前における固定タイミングにおいて、重み係数の第2の組み合わせをアレイ合成に適用するステップと、
を含むことを特徴とする受信方法。 - 第1アンテナ端子からの第1信号と、第2アンテナ端子からの第2信号であって、かつトレーニングの部分とデータの部分を有した少なくともひとつのバースト信号である第1信号と第2信号を送信装置からそれぞれ受信する入力部と、
トレーニング開始後、第1信号および第2信号の電力を測定し、電力の大きい方の信号を選択するアンテナ決定部と、
少なくともひとつのバースト信号でのトレーニングの部分の期間において、第1信号および第2信号のうち、前記アンテナ決定部において選択した方を有効にするために使用される重み係数の第1の組み合わせを設定するウエイト切替部と、
重み係数の第2の組み合わせを決定するために、重み係数の第1の組み合わせを設定した後の期間において、第1信号と第2信号に対して、記憶した参照信号との相関処理を実行するウエイト計算部を含み、
前記ウエイト切替部は、少なくともひとつのバースト信号でのデータの部分の前における固定タイミングにおいて、重み係数の第2の組み合わせをアレイ合成に適用することを特徴とする受信装置。 - 第1アンテナと第2アンテナと、
前記第1アンテナの端子からの第1信号と、前記第2アンテナの端子からの第2信号であって、かつトレーニングの部分とデータの部分を有した少なくともひとつのバースト信号である第1信号と第2信号を送信装置からそれぞれ受信する入力部と、
トレーニング開始後、第1信号および第2信号の電力を測定し、電力の大きい方の信号を選択するアンテナ決定部と、
少なくともひとつのバースト信号でのトレーニングの部分の期間において、第1信号および第2信号のうち、前記アンテナ決定部において選択した方を有効にするために使用される重み係数の第1の組み合わせを設定するウエイト切替部と、
重み係数の第2の組み合わせを決定するために、重み係数の第1の組み合わせを設定した後の期間において、第1信号と第2信号に対して、記憶した参照信号との相関処理を実行するウエイト計算部を含み、
前記ウエイト切替部は、少なくともひとつのバースト信号でのデータの部分の前における固定タイミングにおいて、重み係数の第2の組み合わせをアレイ合成に適用することを特徴とする受信装置。 - 第1アンテナと第2アンテナと、
前記第1アンテナの端子からの第1信号と、前記第2アンテナの端子からの第2信号であって、かつトレーニングの部分とデータの部分を有した少なくともひとつのバースト信号である第1信号と第2信号を送信装置からそれぞれ受信する入力部と、
トレーニング開始後、第1信号および第2信号の電力を測定し、電力の大きい方の信号を選択するアンテナ決定部と、
少なくともひとつのバースト信号でのトレーニングの部分の期間において、第1信号および第2信号のうち、前記アンテナ決定部において選択した方を有効にするために使用される重み係数の第1の組み合わせを設定するウエイト切替部と、
重み係数の第2の組み合わせを決定するために、重み係数の第1の組み合わせを設定した後の期間において、第1信号と第2信号に対して、記憶した参照信号との相関処理を実行するウエイト計算部を含み、
前記ウエイト切替部は、少なくともひとつのバースト信号でのデータの部分の前における固定タイミングにおいて、重み係数の第2の組み合わせをアレイ合成に適用することを特徴とする無線移動局。 - 第1アンテナと第2アンテナと、
前記第1アンテナの端子からの第1信号と、前記第2アンテナの端子からの第2信号であって、かつトレーニングの部分とデータの部分を有した少なくともひとつのバースト信号である第1信号と第2信号を送信装置からそれぞれ受信する入力部と、
トレーニング開始後、第1信号および第2信号の電力を測定し、電力の大きい方の信号を選択するアンテナ決定部と、
少なくともひとつのバースト信号でのトレーニングの部分の期間において、第1信号および第2信号のうち、前記アンテナ決定部において選択した方を有効にするために使用される重み係数の第1の組み合わせを設定するウエイト切替部と、
重み係数の第2の組み合わせを決定するために、重み係数の第1の組み合わせを設定した後の期間において、第1信号と第2信号に対して、記憶した参照信号との相関処理を実行するウエイト計算部を含み、
前記ウエイト切替部は、少なくともひとつのバースト信号でのデータの部分の前における固定タイミングにおいて、重み係数の第2の組み合わせをアレイ合成に適用することを特徴とする無線装置。
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