JP4441064B2 - Receiving machine - Google Patents

Description

【００１３】
【数２】

【００１４】
【数３】

【００１５】
一例として、図１０（ａ）には、基準点（同図（ａ）に示した座標中心の０点）にアレイアンテナが存在し、希望信号（希望波）が３０゜の角度方向から到来し、干渉信号（干渉波）が３３０゜の角度方向から到来するとした場合に、アダプティブアレイアンテナの適応処理が適切に行われたときの指向性パターンの一例を示してある。同図（ａ）に示されるように、指向性パターンの制御が成功すると、希望信号の到来方向にメインローブ（到来方向毎に利得の異なる指向性パターンのうち、利得が最大となる方向を含む指向性パターン）を向ける一方、干渉信号の到来方向にヌル（利得がゼロとなる指向性パターン）を向けることができ、これにより、干渉信号を抑圧して希望信号を受信することができる。
【００１６】
なお、アダプティブアレイアンテナの適応処理を行うための適応アルゴリズムとしては様々なものがあるが、その中でも、例えば「The CM Array : An Adaptive Beamformer for Constant Modulus Signals, R.Gooch and J.Lundell,Proc.ICASSP,4,pp.2523-252 6(1986-04)」に記載されたＣＭＡ（Constant Modulus Algorithm）は、その処理が比較的容易でトレーニング信号が不要であるという特徴を有していることから、一般に広く採用されている。
【００１７】
ここで、ＣＭＡによる処理では、例えば希望信号に干渉信号が合成されてしまうとレベル変動が引き起こされることに着目して、このようなレベル変動を除去するように（すなわち、定包絡とするように）各アンテナの重み付けを制御することにより、干渉信号を受信信号から除去することが行われる。そして、このようなＣＭＡ処理では、希望信号が到来する（と予想される）角度方向にメインローブを向けて当該角度方向からの信号を大きい強度で受信するとともに、干渉信号が到来する（と予想される）最大で（ｎ−１）個の角度方向（ｎはアンテナの総数）にヌルを向けて当該角度方向からの信号を小さい強度（ゼロも含む）で受信するアンテナ指向性が実現される。
【００１８】
しかしながら、ＣＭＡ処理では、最大電力が検出される角度方向にメインローブを向けるようにアダプティブアレイアンテナが制御されてしまうため、受信信号に含まれる干渉信号の電力が大きい場合には、適切な初期値を与えられなければ、希望信号の方向にヌルを向けることになってしまうといった問題があった。
【００１９】
一例として、図１０（ｂ）には、例えば上記図１０（ａ）と同様な場合に、指向性パターンの制御が失敗したときの指向性パターンの一例を示してある。同図（ｂ）に示されるように、指向性パターンの制御が失敗すると、ＣＭＡ処理により得られる受信信号では例えば希望信号の到来角度方向にヌルが向けられてしまうことから希望信号が抑圧されてしまい、この結果、希望信号に含まれるフレーム同期信号を検出することが非常に困難になってしまう。
【００２０】
なお、上記したＣＭＡ等の適応制御アルゴリズムを用いたものとして、例えば特開平７−２４５５２６号公報に記載されたアレーアンテナの制御方法及び制御装置では、複数設けられたＣＭＡ処理器の初期値の設定の仕方を工夫することで、直接波と少なくとも１つの遅延波を分離して受信することを実現している。また、例えば特開平１１−１５０４１１号公報に記載されたアレーアンテナの制御方法及び制御装置では、ＣＭＡ処理やＬＭＳ（Least Mean Square）アルゴリズム処理を用いて、送受信の周波数が異なる場合においても送信時に受信時の所望信号方向及び干渉信号方向と同一方向にそれぞれ主ビーム及び零点（ヌル点）を向けることを実現している。
【００２１】
なお、例えば参照信号を用いて適応信号処理を行うＬＭＳアルゴリズムのような方式を用いてアダプティブアレイアンテナを制御する構成や、参照系列を用いて干渉信号を除去するような方式を用いてアダプティブアレイアンテナを制御する構成では、フレーム同期を確立することが前提となるため、フレーム同期信号の検出が困難である干渉信号電力が大きい環境においては十分な性能を得ることができない。
【００２２】
そこで、上記のようなＣＭＡ処理等を用いた場合の問題を解消するものとして、例えばアダプティブアレイアンテナの制御を行いながらフレーム同期信号を検出する方式が提案されており、この方式の一例が「移動通信用アダプティブアレイのフレーム同期確立方法とその特性、府川、電子情報通信学会技術報告、ＲＣＳ９９−８１（１９９９−８）」に記載されている。
【００２３】
しかしながら、この方式では、例えば同一チャネルの干渉信号が存在する環境下においても比較的良好なフレーム同期特性を得ることができるものの、信号処理に逐次最小自乗法（ＲＬＳ）が用いられることから、処理が非常に複雑になるとともに計算精度も部分的に高精度な計算が要求されるため、装置化するに際して消費電力の増大や回路規模の増大が障害となってしまうといった不具合があった。
【００２４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来例で示したように、従来の受信機では、例えばアダプティブアレイアンテナのように複数のアンテナを用いてＣＭＡ処理等により信号を受信するに際して、大きい干渉信号が存在する環境においては、希望信号に含まれるフレーム同期信号の位置を正確に検出することが困難となってしまうといった不具合があった。
【００２５】
本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたもので、複数のアンテナを用いて希望信号を受信するに際して、例えば比較的大きい干渉信号が存在する環境においても、希望信号に含まれるフレーム同期信号の位置を正確に検出することができる受信機を提供することを目的とする。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る受信機では、次のようにして、複数のアンテナを用いて受信した希望信号に含まれるフレーム同期信号の位置を検出する。
すなわち、まず、総和信号生成手段が希望信号が到来すると予想される方向からの信号を大きい強度で受信するとともに干渉信号が到来すると予想される方向からの信号を小さい強度で受信する重み付けをそれぞれのアンテナにより受信した信号に施して当該信号を総和した総和信号を生成し、相関度検出手段が当該生成した総和信号と予め用意されたフレーム同期信号パターンとの相関度が最大となる信号位置における当該相関度を検出する。
【００２７】
そして、相関度検出手段により検出した相関度が所定の閾値未満であった場合には、総和信号再生成手段が前記重み付けにおいて受信強度が小さい方向（つまり、前記重み付けにおいて干渉信号が到来すると予想された方向）から希望信号が到来すると想定した重み付けをそれぞれのアンテナにより受信した信号に施して当該信号を総和した総和信号を生成し、フレーム同期信号位置検出手段が当該生成した総和信号と予め用意されたフレーム同期信号パターンとの相関度が最大となる信号位置をフレーム同期信号の位置又はその候補として検出する。
【００２８】
従って、例えば希望信号と比べて干渉信号のレベルが小さく、希望信号が到来すると予想された方向から実際に希望信号が到来するような場合には、総和信号生成手段により生成される総和信号とフレーム同期信号パターンとの相関度の最大値が所定の閾値を超え、これにより、当該最大値が得られた信号位置をフレーム同期信号の位置として検出することができる。
【００２９】
一方、例えば希望信号と比べて干渉信号のレベルが大きく、希望信号が到来すると予想された方向から実際には干渉信号が到来し、希望信号は実際には干渉信号が到来すると予想された方向から到来するような場合には、総和信号生成手段により生成される総和信号とフレーム同期信号パターンとの相関度の最大値が所定の閾値未満となり、これにより、干渉信号が到来すると予想された方向から希望信号が到来すると想定した重み付けによる総和信号が総和信号再生成手段により生成される。
【００３０】
このように、総和信号生成手段による総和信号の生成において希望信号が到来すると予想された方向が間違っていた場合であっても、希望信号の実際の到来方向に適合した重み付けによる総和信号の生成が総和信号再生成手段により行われるため、例えば比較的大きい干渉信号が存在する環境においても、希望信号に含まれるフレーム同期信号の位置を正確に検出することができる。
【００３１】
なお、希望信号が到来する方向や干渉信号が到来する方向としては、どのような仕方で予想されてもよいが、一例として、様々な角度方向から受信する信号の中で受信強度が最大である信号を希望信号とみなすとともに、最大ではないが比較的受信強度が大きい信号を干渉信号とみなすような予想の仕方を用いることができる。
【００３２】
また、フレーム同期信号位置検出手段としては、上記のように、例えば総和信号再生成手段により生成した総和信号と予め用意されたフレーム同期信号パターンとの相関度が最大となる信号位置をフレーム同期信号の位置として検出する手段（以下で、手段Ａと言う）として構成されてもよく、又は、例えばこのような信号位置をフレーム同期信号の位置の候補として検出する手段（以下で、手段Ｂと言う）として構成されてもよい。
【００３３】
フレーム同期信号位置検出手段が上記した手段Ａとして構成された場合には、フレーム同期信号位置検出手段により検出した信号位置をフレーム同期信号の位置とみなして、例えば後続するフレーム同期の確立等の処理を実行する構成となる。
一方、フレーム同期信号位置検出手段が上記した手段Ｂとして構成された場合には、フレーム同期信号位置検出手段により検出した信号位置をフレーム同期信号の位置の候補とみなして、例えば当該信号位置が実際にフレーム同期信号の位置であるか否かを上記した相関度等を用いて判定する構成となる。そして、この判定の結果に応じて、当該信号位置がフレーム同期信号の位置とみなされて利用される場合もあり、また、当該信号位置はフレーム同期信号の位置ではないとみなされて利用されない場合もある。
【００３４】
また、本発明では、総和信号生成手段による総和信号の生成において希望信号が到来すると予想された方向が間違っていたとみなされる場合に、これに基づいて総和信号再生成手段により再び総和信号を生成することを行っているが、このような総和信号の再生成処理は、必ずしも１回ばかりでなく、２回以上実行されてもよい。このように総和信号の再生成処理が複数回実行される態様についても、例えば或る回数目の総和信号の生成処理を総和信号生成手段によるものとみなすとともに、次の回数目の総和信号生成処理を総和信号再生成手段によるものとみなすことにより、本発明に包含される。
【００３５】
なお、このように総和信号の再生成処理を複数回実行する態様は、例えば複数の干渉信号が存在するような場合に有効であり、つまり、例えば１回目の総和信号の再生成によってフレーム同期信号の位置が正しく検出されなくとも、２回目以降の総和信号の再生成によってフレーム同期信号の位置を正しく検出することが可能である。
【００３６】
また、それぞれのアンテナにより受信した信号に重み付けを施すとは、具体的には、例えば上記式３に示したような演算処理を行うことを言っており、この場合、上記式１中に示したＸ１〜Ｘｎがそれぞれのアンテナにより受信した信号に相当し、上記式２中に示したＷ１〜Ｗｎがそれぞれのアンテナにより受信した信号に乗算する重み付けの値に相当する。また、この場合、上記式３で示した信号ｙが総和信号に相当する。
【００３７】
また、総和信号とフレーム同期信号パターンとの相関度としては、これらがどれくらい相関しているかを示すものであれば、どのようなものが用いられてもよい。具体的には、例えば総和信号とフレーム同期信号パターンとの相関値や、例えば総和信号とフレーム同期信号パターンとでビット値等が一致する数を相関度として用いることができ、これらの場合には、当該相関値や当該一致数が大きいほど相関度が高いとみなすことができる。
【００３８】
また、所定の閾値としては、特に限定はなく、例えば実用上で有効な精度でフレーム同期信号の位置を検出することができるような値であれば、装置の使用状況等に応じて種々な値に設定されてもよい。
また、本発明では、相関度検出手段により検出した相関度が所定の閾値未満であった場合には総和信号の再作成を行う一方、当該相関度が所定の閾値を超えた場合には例えば総和信号の再作成を行わずに希望信号の到来方向の予想は正しかったとして後続するフレーム同期の確立等の処理を実行する構成であるが、例えば当該相関度と所定の閾値とが等しい場合に総和信号の再生成を行うか否かについては任意に設定されて構わない。
【００３９】
【発明の実施の形態】
本発明の第１実施例に係る受信機を図面を参照して説明する。
なお、本発明に係る受信機の特徴的な構成部分は、フレーム同期信号の位置を検出する構成部分であるため、本例では、主として、当該構成部分を詳しく説明し、他の構成部分については説明を省略する。
【００４０】
図１には、本例の受信機に備えられたフレーム同期信号検出回路の構成例を示してあり、このフレーム同期信号検出回路には、複数（本例では、２以上のｋ個）のアンテナＴ１〜Ｔｋから構成されたアレイアンテナと、各アンテナＴ１〜Ｔｋにより受信した信号から各アンテナブランチの複素ベースバンド（デジタル）信号を取得する直交検波回路１と、取得した全て（ｋ個）のアンテナブランチの複素ベースバンド信号について１フレーム分のデータ（フレームデータ）を記憶保持する記憶回路２と、記憶保持されたフレームデータに対してＣＭＡ処理を施してアンテナ指向性を制御した受信データ（指向性付きフレームデータ）を算出するとともに当該受信データとフレーム同期信号パターンとの複素相関値（例えば複素相関電力）を算出した結果に基づいてフレーム同期信号の位置を検出する干渉除去回路３とが備えられている。
【００４１】
以下で、上記したフレーム同期信号検出回路の更に詳しい構成例及び動作例を説明する。
各アンテナＴ１〜Ｔｋは、送信側の装置から無線送信される信号を受信して直交検波回路１へ出力する機能を有している。なお、これら複数のアンテナＴ１〜Ｔｋの配置の仕方としては、例えば直線状に並べる仕方や方形状に並べる仕方や円状に並べる仕方等の種々な配置の仕方を用いることが可能である。
【００４２】
直交検波回路１は、ｋ個のアンテナＴ１〜Ｔｋのそれぞれから入力される信号を直交検波して得られるｋ個の複素ベースバンド（デジタル）信号を記憶回路２へ出力する機能を有している。
記憶回路２は、直交検波回路１から入力されるｋ個の複素ベースバンド信号についてそれぞれ１フレーム分のデータ（フレームデータ）を記憶保持し、干渉除去回路３からのアクセスに応じて当該フレームデータを干渉除去回路３へ出力する機能を有している。なお、記憶回路２は、このような１フレーム分に相当する時間分の受信データ（つまり、ｋ個のフレームデータ）を記憶する記憶容量を有している。
【００４３】
干渉除去回路３は、記憶回路２にアクセスして当該記憶回路２に記憶保持されたフレームデータを読み出し、読み出したフレームデータに対してＣＭＡ処理を施してアンテナ指向性を制御した受信データ（指向性付きフレームデータ）を算出する機能や、当該受信データとフレーム同期信号パターンとの複素相関演算を行って、当該演算結果に基づいて希望信号に含まれるフレーム同期信号の位置を検出する機能や、検出したフレーム同期信号の位置の情報（フレーム同期信号位置情報）を出力する機能を有している。
【００４４】
ここで、フレーム同期信号パターンとしては例えば送信側の装置と受信側の装置（本例では、受信機）とで予め共通のパターンが用意されており、送信側の装置では当該パターンと同じパターンを有するフレーム同期信号を送信フレーム（例えば上記図８（ｂ）に示したようにデータ信号の先頭）に含めて無線送信する。なお、フレーム同期信号パターンは、本例では、上記のような複素相関値の算出処理が行われる前に用意されていればよい。
【００４５】
ここで、図２には、干渉除去回路３の具体的な構成例を示してあり、本例の干渉除去回路３は、ＣＭＡ信号処理回路１１と、同期信号検出回路１２と、ヌル方向検出回路１３と、アンテナ係数記憶回路１４とから構成されている。
ＣＭＡ信号処理回路１１は、例えば、記憶回路２から入力したｋ個のフレームデータに対してＣＭＡ処理を施して、アンテナ指向性を制御した受信データを算出する機能等を有している。
【００４６】
具体的には、本例のＣＭＡ信号処理回路１１によるＣＭＡ処理では、希望信号が到来すると予想される角度方向からの信号を大きい強度で受信する（つまり、例えば当該方向にメインローブを向ける）とともに干渉信号が到来すると予想される角度方向からの信号を小さい強度で受信する（つまり、例えば当該方向にヌルを向ける）重み付けを算出し、当該重み付けをそれぞれのアンテナＴ１〜Ｔｋにより受信した信号（本例では、それぞれのアンテナＴ１〜Ｔｋから得られたフレームデータを構成する各時刻における信号値）に施して、当該重み付け後の信号を総和した結果である総和信号を生成する。なお、本例では、重み付けとして、上記式２に示したような（複素）アンテナ係数ベクトルを用いている。
【００４７】
同期信号検出回路１２は、例えば、ＣＭＡ信号処理回路１１により生成された総和信号と例えば予め用意されてメモリに記憶されているフレーム同期信号パターンとの乗算タイミングをずらしながら、当該総和信号と当該フレーム同期信号パターンとを複素乗算して、当該複素乗算結果である複素相関値（本発明に言う相関度に相当するもの）が最大となる乗算タイミングに対応した（フレーム中の）信号位置を検出する機能や、当該信号位置における複素相関値（つまり、最大となる複素相関値）を検出する機能や、当該複素相関値と例えば予め設定されてメモリに記憶されている所定の閾値との大小を比較する機能や、異なる総和信号について得られた前記最大となる複素相関値の中で最大となるものを検出する機能や、これら各機能による処理結果に基づいてフレーム同期信号の位置を検出して当該位置の情報を出力する機能等を有している。
【００４８】
ヌル方向検出回路１３は、例えば、ＣＭＡ信号処理回路１１による総和信号の生成処理に際して用いられた重み付けにおいて受信強度が小さくなる角度方向（つまり、例えば当該重み付けにおいてヌルが向けられる角度方向）を検出する機能等を有している。
【００４９】
アンテナ係数記憶回路１４は、例えば、ＣＭＡ信号処理回路１１により総和信号を生成する際に用いられるアンテナ係数ベクトル（更に具体的には、当該アンテナ係数ベクトルを構成する各成分）の初期値を記憶する機能や、ＣＭＡ信号処理回路１１により総和信号が生成されるに際して（最終的に）用いられたアンテナ係数ベクトル（更に具体的には、当該アンテナ係数ベクトルを構成する各成分）を記憶する機能等を有している。
【００５０】
以下では、具体的に、アレイアンテナとして２個のアンテナＴ１、Ｔ２から構成された２素子アレイアンテナが用いられた場合（すなわち、アンテナの総数ｋが２である場合）を例として、干渉除去回路３の動作例を説明する。
なお、以下に示すｃｏｒｒ１やｃｏｒｒ２は最大となる複素相関値を表し、それぞれ最大相関尤度レジスタ１や最大相関尤度レジスタ２に保持される。また、以下に示すｎ１やｎ２は最大となる複素相関値が得られた信号位置を表し、それぞれ最大相関値位置レジスタ１や最大相関値位置レジスタ２に保持される。また、以下に示すＷＭ１やＷＭ２はＣＭＡ処理により形成されるアンテナ係数ベクトルを表し、それぞれアンテナ係数レジスタ１やアンテナ係数レジスタ２に保持される。ここで、以上に示した“１”や“２”の添え字は何回目のＣＭＡ処理結果に関するものであるかを表している。
【００５１】
また、以下に示すＷｉｎｉは例えば前回のフレームデータに対するＣＭＡ処理が終了した時点において最終的に用いられたアンテナ係数ベクトルを表し、本例では当該アンテナ係数ベクトルを次回のフレームデータに対するＣＭＡ処理の初期値として用いることとしており、アンテナ係数初期値レジスタに保持される。また、以下に示すｎｍａｘはフレーム同期信号位置情報を表し、フレーム同期信号位置情報レジスタに保持される。
【００５２】
なお、本例では、最大相関尤度レジスタ１、２や最大相関値位置レジスタ１、２やフレーム同期信号位置情報レジスタは例えば同期信号検出回路１２に設けられており、アンテナ係数レジスタ１、２やアンテナ係数初期値レジスタは例えばアンテナ係数記憶回路１４に設けられている。
【００５３】
図３には、本例の干渉除去回路３により行われる動作の一例を示してある。なお、ここでは、或るフレームにおけるｋ個のフレームデータに対して行われる一連の処理動作例を示してあり、これと同様な処理動作が各フレーム毎に行われる。
すなわち、まず、ＣＭＡ信号処理回路１１は、ＣＭＡ処理に用いるアンテナ係数の初期値Ｗとして、前回のタイミングのフレームに関して（最終的に）制御されて用いられたアンテナ係数初期値レジスタ中のアンテナ係数ベクトルＷｉｎｉを設定する（ステップＳ１）。
【００５４】
なお、例えば受信機の動作が開始された直後等であって第１回目のフレームにおけるフレームデータをＣＭＡ処理する場合には、他の仕方でアンテナ係数ベクトルの初期値を設定することとする。この設定の仕方としては、例えば所定の１個のアンテナ素子のみを有効とする公知の手法を用いることができ、具体的に、本例の場合には、ｊが虚数部分を示すとして、アンテナＴ１のアンテナ係数Ｗ１をＷ１＝１＋ｊ・０とするとともにアンテナＴ２のアンテナ係数Ｗ２をＷ２＝０とする仕方を用いることができる。また、他の公知の手法として、例えば各アンテナから得られる受信信号の電力をフレーム内の数サンプルに関して比較し、当該電力が最も大きいアンテナ素子をアクティブにする仕方を用いることができる。また、他の手法を用いることも可能である。
【００５５】
次に、ＣＭＡ信号処理回路１１は、各アンテナＴ１〜Ｔ２により受信された信号から成る２個のフレームデータを記憶回路２から読み出して、当該フレームデータに対して第１回目のＣＭＡ処理を施し、この適応制御処理の結果として算出されたアンテナ係数ベクトルを同期信号検出回路１２及びヌル方向検出回路１３へ出力して、当該アンテナ係数ベクトルをアンテナ係数レジスタ１にＷＭ１として保存する（ステップＳ２）。
【００５６】
次に、同期信号検出回路１２は、上記した第１回目のＣＭＡ処理の対象となったフレームデータ（例えば上記式１に示したような複素入力ベクトル）を記憶回路２から読み出し、上記したアンテナ係数レジスタ１に保持されたアンテナ係数ベクトルＷＭ１と当該フレームデータとの内積演算（例えば上記式３に示したような演算）を行って、第１回目のＣＭＡ処理の結果に基づくビーム（つまり、それぞれのアンテナＴ１、Ｔ２により受信された信号を重み付けして総和した総和信号）を形成する。その後、同期信号検出回路１２は、形成した総和信号とフレーム同期信号パターンとの複素相関値が最大となる信号位置を検出し、当該信号位置における複素相関値を最大相関尤度レジスタ１にｃｏｒｒ１として記憶するとともに、当該信号位置を最大相関値位置レジスタ１にｎ１として記憶する（ステップＳ３）。
【００５７】
ここで、上記した複素相関値ｃｏｒｒ１は、フレーム同期信号パターンと１フレーム分の前記総和信号中の当該パターンと同じ長さの信号部分との一致の度合いを示す尺度（相関度）として用いられており、具体的には、第１回目のＣＭＡ処理の対象となったフレーム内で複素相関値が最大となる信号部分における当該最大値となっている。また、上記した信号位置ｎ１は、このような最大値が得られる信号部分に対応した信号位置となっている。なお、本例では、相関度として複素相関値を用いたが、例えば総和信号を復調して得られるデジタルデータ系列のビットパターンと予め用意されたフレーム同期信号パターンのビットパターンとの間で一致するビット数などを相関度として用いることもできる。
【００５８】
次に、同期信号検出回路１２は、最大相関尤度レジスタ１に格納されたｃｏｒｒ１が予め設定された所定の閾値と比べて大きいか否かを判定する（ステップＳ４）。この結果、例えばｃｏｒｒ１が閾値と比べて大きいと判定された場合には、同期信号検出回路１２は、上記した信号位置ｎ１をフレーム同期信号位置情報レジスタにｎｍａｘとして記憶するとともに、次回のフレームに関するＣＭＡ処理の初期値Ｗｉｎｉとして上記したアンテナ係数ベクトルＷＭ１をＣＭＡ処理回路１１へ出力し（ステップＳ１１）、また、当該信号位置ｎｍａｘを特定する情報をフレーム同期信号位置情報として出力して（ステップＳ１２）、今回のフレームに関する処理を終了する。
【００５９】
一方、上記の結果、例えばｃｏｒｒ１が閾値未満であると判定された場合には、第１回目のＣＭＡ処理では希望信号の到来方向の予想が誤っていて干渉信号を捕捉してしまったものと判断し、以下に示すように、第１回目のＣＭＡ処理により生成されたアンテナ指向性パターンに基づいて希望信号の到来方向を推定して当該推定結果に合ったアンテナ係数ベクトルの初期値を設定して、当該初期値を用いて第２回目のＣＭＡ処理を実行することが行われる。
【００６０】
すなわち、まず、ヌル方向検出回路１３は、アンテナ係数レジスタ１に保持されたアンテナ係数ベクトルＷＭ１を用いた場合のアンテナ指向性パターンを算出して、当該算出結果からヌル点を検出し、当該ヌル点検出結果をアンテナ係数記憶回路１４へ出力するとともに自己により保持する（ステップＳ５）。なお、アンテナ指向性パターンとしては例えばアレイアンテナが存在する受信地点を中心とする円周上の各角度方向における誘起電圧のパターンが算出され、ヌル点としては例えば当該誘起電圧が極小となるポイントが検出される。
【００６１】
具体的な一例として、第１回目のＣＭＡ処理の結果としてアダプティブアレイアンテナにより形成されるアンテナ指向性パターンが図４に示されるようなものである場合には、ヌル点は２７０度（°）の角度方向に存在するため、ヌル点検出結果としては２７０度が検出される。なお、同図に示したグラフの横軸は前記円周上の各角度方向（ｄｅｇ）を示しており、縦軸は誘起電圧の振幅を示している。また、ここでは、同図中の受信信号＃０が干渉信号であり、受信信号＃１が希望信号であるとしてある。
【００６２】
次に、アンテナ係数記憶回路１４では、ヌル方向検出回路１３により検出されたヌル点の角度方向にメインローブを向けるようなアンテナ係数ベクトルの初期値を、第２回目のＣＭＡ処理を行う前に予め算出して、アンテナ係数初期値レジスタにＷｉｎｉとして設定する（ステップＳ６）。
【００６３】
ここで、具体的な一例として、上記図４に示したように２つの方向からの電波（受信信号＃０、受信信号＃１）が存在する環境においてＣＭＡ処理を行った場合には、一般に、希望信号はＣＭＡ処理の結果により生成されるヌル点の角度方向とメインローブの角度方向とのいずれかに存在する可能性が高い。そして、第１回目のＣＭＡ処理において希望信号の到来角度方向の予想が正しかった場合には希望信号の到来方向にメインローブの方向を向けることができるが、ここでは、第１回目のＣＭＡ処理がうまく行われなかったものとし、この場合、第１回目のＣＭＡ処理の結果では干渉波方向（受信信号＃０の方向）にメインローブを向けるとともに希望波方向（受信信号＃１の方向）にヌルを向けてしまったものと考えることができる。
【００６４】
このため、上述のように、希望信号が存在すると推定される前記ヌル点の角度方向から希望信号が到来すると想定したアンテナ係数ベクトルの初期値を第２回目のＣＭＡ処理に用いられる初期値として設定することにより、第２回目のＣＭＡ処理では実際の希望波方向にメインローブを向けるとともに実際の干渉波方向にヌル点を向けることが可能となり、この結果、フレーム同期信号の位置を正しく検出することが可能となる。
【００６５】
すなわち、ＣＭＡ信号処理回路１１は、上記した第１回目のＣＭＡ処理の対象となったフレームデータを記憶回路２から読み出して、当該フレームデータに対して第２回目のＣＭＡ処理を施し、この適応制御処理の結果として算出されたアンテナ係数ベクトルを同期信号検出回路１２へ出力して、当該アンテナ係数ベクトルをアンテナ係数レジスタ２にＷＭ２として保存する（ステップＳ７）。
【００６６】
次に、同期信号検出回路１２は、上記した第２回目のＣＭＡ処理の対象となったフレームデータ（例えば上記式１に示したような複素入力ベクトル）を記憶回路２から読み出し、上記したアンテナ係数レジスタ２に保持されたアンテナ係数ベクトルＷＭ２と当該フレームデータとの内積演算（例えば上記式３に示したような演算）を行って、第２回目のＣＭＡ処理の結果に基づくビーム（つまり、それぞれのアンテナＴ１、Ｔ２により受信された信号を重み付けして総和した総和信号）を形成する。その後、同期信号検出回路１２は、形成した総和信号とフレーム同期信号パターンとの複素相関値が最大となる信号位置を検出し、当該信号位置における複素相関値を最大相関尤度レジスタ２にｃｏｒｒ２として記憶するとともに、当該信号位置を最大相関値位置レジスタ２にｎ２として記憶する（ステップＳ８）。
【００６７】
次に、同期信号検出回路１２は、最大相関尤度レジスタ２に格納されたｃｏｒｒ２が予め設定された所定の閾値と比べて大きいか否かを判定する（ステップＳ９）。この結果、例えばｃｏｒｒ２が閾値と比べて大きいと判定された場合には、同期信号検出回路１２は、上記した信号位置ｎ２をフレーム同期信号位置情報レジスタにｎｍａｘとして記憶するとともに、次回のフレームに関するＣＭＡ処理の初期値Ｗｉｎｉとして上記したアンテナ係数ベクトルＷＭ２をＣＭＡ処理回路１１へ出力し（ステップＳ１３）、また、当該信号位置ｎｍａｘを特定する情報をフレーム同期信号位置情報として出力して（ステップＳ１２）、今回のフレームに関する処理を終了する。
【００６８】
一方、上記の結果によっても、例えばｃｏｒｒ２が閾値未満であると判定された場合には、同期信号検出回路１２は、例えばｋ（本例では、ｋ＝２）回のＣＭＡ処理により得られたｋ個のｃｏｒｒ（本例では、ｃｏｒｒ１或いはｃｏｒｒ２）の中で最も大きいｃｏｒｒが得られたＣＭＡ処理が実際の希望波方向及び干渉波方向を最も正確に反映したものと判断する（ステップＳ１０）。
【００６９】
そして、同期信号検出回路１２は、最大となるｃｏｒｒが得られたＣＭＡ処理の結果を用いて検出された信号位置（本例では、ｎ１或いはｎ２）をフレーム同期信号位置情報レジスタにｎｍａｘとして記憶するとともに、次回のフレームに関するＣＭＡ処理の初期値Ｗｉｎｉとして当該ＣＭＡ処理で生成されたアンテナ係数ベクトル（本例では、ＷＭ１或いはＷＭ２）をＣＭＡ処理回路１１へ出力し（ステップＳ１４）、また、当該信号位置ｎｍａｘを特定する情報をフレーム同期信号位置情報として出力して（ステップＳ１２）、今回のフレームに関する処理を終了する。
【００７０】
以上に示したような処理動作を各フレーム単位毎に繰り返して行うことにより、干渉除去回路３では、各フレーム毎に、干渉信号を除去した総和信号を生成して希望信号に含まれるフレーム同期信号の位置を検出することができる。
以上のように、本例の受信機では、例えば希望信号と比べて干渉信号のレベルが小さく、希望信号が到来すると予想された方向から実際に希望信号が到来するような場合には、第１回目のＣＭＡ処理により生成される総和信号とフレーム同期信号パターンとの相関度の最大値が所定の閾値を超え、これにより、当該最大値が得られた信号位置をフレーム同期信号の位置として検出することができる。
【００７１】
一方、本例の受信機では、例えば希望信号と比べて干渉信号のレベルが大きく、希望信号が到来すると予想された方向から実際には干渉信号が到来し、希望信号は実際には干渉信号が到来すると予想された方向から到来するような場合には、第１回目のＣＭＡ処理により生成される総和信号とフレーム同期信号パターンとの相関度の最大値が所定の閾値未満となり、これにより、干渉信号が到来すると予想された方向から希望信号が到来すると想定した重み付けによる総和信号が第２回目のＣＭＡ処理により生成される。
【００７２】
このように、本例の受信機では、例えば第１回目のＣＭＡ処理による総和信号の生成において希望信号が到来すると予想された方向が間違っていた場合であっても、希望信号の実際の到来角度方向に適合した重み付けによる総和信号の生成が第２回目のＣＭＡ処理により行われるため、例えば希望信号と比べて等レベル以上に大きい干渉信号が存在するような環境においても、希望信号に含まれるフレーム同期信号の位置を正確に検出することができる。
また、本例の受信機では、例えばベースバンド信号処理のみによりビームフォーミングを行うことが可能であるため、装置のＬＳＩ化や低消費電力化や小型化に適している。
【００７３】
ここで、本例では、ＣＭＡ信号処理回路１１の機能やアンテナ係数記憶回路１４の機能により本発明に言う総和信号生成手段が構成され、同期信号検出回路１２の機能により本発明に言う相関度検出手段や本発明に言うフレーム同期信号位置検出手段が構成され、ＣＭＡ信号処理回路１１の機能やヌル方向検出回路１３の機能やアンテナ係数記憶回路１４の機能により本発明に言う総和信号再生成手段が構成されている。
また、本例では、アレイアンテナを構成する複数のアンテナＴ１〜Ｔｋが本発明に言う複数のアンテナに相当している。なお、アンテナの数としては、複数であれば特に限定はなく、種々な数であってもよい。
【００７４】
また、例えば特定の角度方向から希望信号が到来すると想定した場合のアンテナ係数ベクトルの初期値等を算出するために用いられるアレイアンテナビーム形成手法としては、どのような手法が用いられてもよいが、例えば共相等振幅励振の手法や低サイドローブ励振の手法が知られており、これらの手法を用いることができる。なお、これらの手法は例えば「マルチビームアレーアンテナを用いたＣＤＭＡシステムの検討、北原、小川、信学技報ＲＣＳ９８−２３１、１９９９−０２」に記載されている。
【００７５】
具体的には、上記した共相等振幅励振の手法では、所定の角度（θ）方向から到来する信号が等振幅で同相合成されるようなアンテナ係数ベクトルを生成することが行われ、このようにして生成したアンテナ係数ベクトルにより当該角度方向に最大指向特性を向けることができる。また、上記した低サイドローブ励振の手法では、希望信号が到来する角度方向以外の角度方向から到来する干渉信号の受信レベルが低減されるようなアンテナ係数ベクトルを生成することが行われ、このようにして生成したアンテナ係数ベクトルにより希望信号以外の指向特性を低くすることができる。
【００７６】
なお、メインローブの幅やサイドローブ（メインローブ、ヌルを除く他の指向性パターン）の形状等は例えばアレイアンテナの構成（例えばアンテナの総数や配置等）に依存して変化するため、例えばアンテナ係数ベクトルの初期値のパターン数や分解能としては、システムの使用状況等に応じて適当な値に設定されるのが好ましい。
【００７７】
また、本例では、２素子アレイアンテナを用いた場合について干渉除去回路３の動作例を説明したが、一般に、アレイアンテナの自由度は（アンテナ素子の総数−１）で表され、当該自由度数が確保されるような適切な間隔でアンテナ素子の配置が行われてアレイアンテナが構成された場合には、適応制御処理により、当該自由度数と同数のヌル点を形成することができる。
【００７８】
そして、希望信号が存在する可能性のある角度方向の数は前記形成可能なヌル点の数と等しくなるため、例えば２以上のヌル点が形成されるような構成では、より多くのヌル点方向に関してアンテナ係数ベクトルの初期値を再設定して総和信号の再生成処理を行うことにより、フレーム同期信号の位置の検出精度を高めることができる。なお、このような再生成処理の回数の最大値は、例えばアレイアンテナにより形成することが可能なヌル点の数（＝アンテナ素子の総数−１）となる。
【００７９】
具体的な一例として、図５には、アレイアンテナとして４個のアンテナＴ１〜Ｔ４から構成された４素子アレイアンテナが用いられた場合（すなわち、アンテナの総数ｋが４である場合）に、ＣＭＡ処理の結果としてアダプティブアレイアンテナにより形成されるアンテナ指向性パターンの一例を示してあり、この場合、３つのヌル点を形成することができる。なお、同図に示したグラフの横軸は例えば上記図４に関して述べたような円周上の各角度方向（ｄｅｇ）を示しており、縦軸は誘起電圧の振幅を示している。
【００８０】
同図に示した例では、例えばヌル点の落ち込みの大きい順（つまり、縦軸で示される振幅の小さい順）に述べると、２７０度の角度方向の第１ヌル点と、０度（＝３６０度）の角度方向の第２ヌル点と、９０度の角度方向の第３ヌル点とが検出される。そして、例えば、これらのヌル点を落ち込みの大きい順に記憶し、当該順番に従って（つまり、第１ヌル点、第２ヌル点、第３ヌル点という順番で）各ヌル点の角度方向から希望信号が到来すると想定してＣＭＡ処理に用いるアンテナ係数ベクトルの初期値の再設定処理や総和信号の再生成処理を繰り返して行ってフレーム同期信号の位置の検出を試みることにより、フレーム同期信号位置の検出の成功確率を高めることができる。
【００８１】
なお、多数のアンテナから構成されるアレイアンテナシステムであっても、例えば大電力を有する干渉信号が多数存在するようなシステムは特殊なものであり、通常は、それほど多数の干渉信号が存在しないような場合もあるため、このような場合には、例えば本発明を適用するシステムの使用状況等に応じて総和信号の再生成処理の繰り返し数（本例の場合には、ＣＭＡ処理を繰り返して行う回数）が適宜調整されるのがよい。
【００８２】
次に、本発明の第２実施例に係る基地局装置を図６を参照して説明する。
同図には、本例の基地局装置の概略的な構成例を示してあり、この基地局装置には、移動局装置等との間で無線信号を送受信する複数（本例では、２以上のｈ個）のアンテナＲ１〜Ｒｈと、送信処理や受信処理を行う通信処理部２１と、各種の制御等を行う制御部２３とが備えられており、通信処理部２１には例えば上記第１実施例の図１に示したものと同様な機能を有するフレーム同期信号検出回路２２が備えられている。また、基地局装置は例えば有線の回線を介して他の基地局装置と通信可能に接続されている。
【００８３】
通信処理部２１に備えられたフレーム同期信号検出回路２２では、例えば上記第１実施例の図１で示した回路と同様な処理を行うことにより、複数のアンテナＲ１〜Ｒｈを用いて受信される希望信号に含まれるフレーム同期信号の位置を検出する。そして、通信処理部２１では、このようにして検出されたフレーム同期信号の位置に基づいた受信タイミングで希望信号を受信処理（例えばデータの復調処理等）することを行う。
【００８４】
以上のように、本例の基地局装置では、上記第１実施例で示した受信機と同様に、例えば希望信号と等しい電力レベル以上の干渉信号が存在するような環境においても、通信相手となる移動局装置等から無線送信される希望信号に含まれるフレーム同期信号の位置を正確に検出することができる。
【００８５】
次に、本発明の第３実施例に係る移動局装置を図７を参照して説明する。
同図には、本例の移動局装置の概略的な構成例を示してあり、この移動局装置には、基地局装置等との間で無線信号を送受信する複数（本例では、２以上のｇ個）のアンテナＶ１〜Ｖｇと、送信処理や受信処理を行う通信処理部３１と、各種の制御等を行う制御部３３と、音声を出力するスピーカやデータを出力する表示画面等から構成された出力部３４と、音声を入力するマイクやデータを入力するキーボタン等から構成された入力部３５とが備えられており、通信処理部３１には例えば上記第１実施例の図１に示したものと同様な機能を有するフレーム同期信号検出回路３２が備えられている。
【００８６】
通信処理部３１に備えられたフレーム同期信号検出回路３２では、例えば上記第１実施例の図１で示した回路と同様な処理を行うことにより、複数のアンテナＶ１〜Ｖｇを用いて受信される希望信号に含まれるフレーム同期信号の位置を検出する。そして、通信処理部３１では、このようにして検出されたフレーム同期信号の位置に基づいた受信タイミングで希望信号を受信処理（例えばデータの復調処理等）することを行う。
【００８７】
以上のように、本例の移動局装置では、上記第１実施例で示した受信機と同様に、例えば希望信号と等しい電力レベル以上の干渉信号が存在するような環境においても、通信相手となる基地局装置等から無線送信される希望信号に含まれるフレーム同期信号の位置を正確に検出することができる。
【００８８】
ここで、本発明に係る受信機や基地局装置や移動局装置の構成としては、必ずしも以上の第１実施例〜第３実施例に示したものに限られず、種々な構成が用いられてもよい。
一例として、本発明に係る受信機や基地局装置や移動局装置の適用分野としては、特に限定はなく、本発明は、例えばＣＤＭＡ方式やＴＤＭＡ方式やＦＤＭＡ方式等の種々な通信方式を用いた通信システムに適用することが可能なものである。また、本発明に係る受信機は、例えば中継増幅装置等に適用することも可能なものである。
【００８９】
また、本発明に係る受信機や基地局装置や移動局装置により行われる各種の処理としては、例えばプロセッサやメモリ等を備えたハードウエア資源においてプロセッサがＲＯＭに格納された制御プログラムを実行することにより制御される構成であってもよく、また、例えば当該処理を実行するための各機能手段が独立したハードウエア回路として構成されてもよい。また、本発明は上記の制御プログラムを格納したフロッピーディスクやＣＤ−ＲＯＭ等のコンピュータにより読み取り可能な記録媒体として把握することもでき、当該制御プログラムを記録媒体からコンピュータに入力してプロセッサに実行させることにより、本発明に係る処理を遂行させることができる。
【００９０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る受信機によると、複数のアンテナを用いて受信した希望信号に含まれるフレーム同期信号の位置を検出するに際して、希望信号が到来すると予想される方向からの信号を大きい強度で受信するとともに干渉信号が到来すると予想される方向からの信号を小さい強度で受信する重み付けをそれぞれのアンテナにより受信した信号に施して当該信号を総和した総和信号を生成し、当該生成した総和信号と予め用意されたフレーム同期信号パターンとの相関度が最大となる信号位置における当該相関度を検出し、当該検出した相関度が所定の閾値未満であった場合に、前記重み付けにおいて受信強度が小さい方向から希望信号が到来すると想定した重み付けをそれぞれのアンテナにより受信した信号に施して当該信号を総和した総和信号を生成し、当該生成した総和信号と予め用意されたフレーム同期信号パターンとの相関度が最大となる信号位置をフレーム同期信号の位置又はその候補として検出するようにしたため、例えば比較的大きい干渉信号が存在する環境においても、希望信号に含まれるフレーム同期信号の位置を正確に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に係る受信機に備えられたフレーム同期信号検出回路の一例を示す図である。
【図２】干渉除去回路の構成例を示す図である。
【図３】干渉除去回路の動作例を示すフローチャート図である。
【図４】ヌル点の判定例を説明するための図である。
【図５】ヌル点の判定例を説明するための図である。
【図６】本発明の第２実施例に係る基地局装置の一例を示す図である。
【図７】本発明の第３実施例に係る移動局装置の一例を示す図である。
【図８】従来例に係るフレーム同期信号検出回路の一例を説明するための図である。
【図９】干渉波電力と相関電力との関係の一例を示す図である。
【図１０】アダプティブアレイアンテナによる指向性パターンの形成例を示す図である。
【符号の説明】
Ｔ１〜Ｔk、Ｒ１〜Ｒｈ、Ｖ１〜Ｖｇ・・アンテナ、 １・・直交検波回路、
２・・記憶回路、 ３・・干渉除去回路、 １１・・ＣＭＡ信号処理回路、
１２・・同期信号検出回路、 １３・・ヌル方向検出回路、
１４・・アンテナ係数記憶回路、 ２１、３１・・通信処理部、
２２、３２・・フレーム同期信号検出回路、 ２３、３３・・制御部、
３４・・出力部、 ３５・・入力部、[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a receiver that receives a desired signal using a plurality of antennas, and in particular, a technique for accurately detecting the position of a frame synchronization signal included in the desired signal even in an environment where a relatively large interference signal exists, for example. About.
[0002]
[Prior art]
For example, in digital wireless communication, in order to be able to detect the head position of a signal frame received by a receiving device, the transmitting device adds a frame synchronization signal to the head of the data signal to be transmitted. Sending is done. For example, the same frame synchronization signal pattern is set in advance in the transmission side device and the reception side device, and the reception side device calculates the complex correlation value between the reception signal and the frame synchronization signal pattern. The position of the frame synchronization signal (that is, the start position of the received signal frame) can be detected, and thereby frame synchronization can be established.
[0003]
Specifically, in general, a specific signal having a sharp correlation characteristic such as an M-sequence is used as the frame synchronization signal, whereby a complex correlation value between a signal other than the frame synchronization signal and the frame synchronization signal is represented by the frame synchronization signal. It is made smaller than the complex correlation value between them. For this reason, for example, when the multiplication timing of the received signal and the frame synchronization signal pattern is shifted and the complex correlation value between the received signal and the frame synchronization signal pattern exceeds a certain threshold, the multiplication timing is supported. The detected signal position can be detected as the position of the frame synchronization signal.
[0004]
FIG. 8A shows an example of a frame synchronization signal detection circuit provided in the receiver of the device on the receiving side, and shows an operation example thereof.
That is, first, a complex baseband signal obtained by quadrature detection of a received signal is converted from an analog signal to a digital signal by the A / D conversion circuit 41, and the converted complex baseband (digital) signal and frame synchronization signal are converted. The complex correlation operation with the pattern is performed by the complex correlation circuit 42. Then, the complex correlation value (correlation power value) obtained by this complex correlation calculation is output from the complex correlation circuit 42, and the complex correlation value and a predetermined threshold value are compared by the comparison circuit 43. The complex baseband signal position for which the correlation value is calculated is detected as the position of the frame synchronization signal.
[0005]
Here, the complex correlation value of the two signals is obtained, for example, by time integration of a complex multiplication of these two signals. As an example, a digital signal composed of j signal components A1 to Aj and j signals are obtained. A complex correlation value P with a digital signal composed of the signal components B1 to Bj is calculated by P = A1 · B1 + A2 · B2 +... + Aj · Bj.
The predetermined threshold value is set to an appropriate value according to, for example, the length of the frame synchronization signal, the usage status of the applied system, and the like.
[0006]
FIG. 2B shows an example of a complex baseband signal input to the A / D conversion circuit 41. The complex baseband signal has a frame synchronization signal (UW) at the head of the data signal. include.
FIG. 4C shows an example of the complex correlation value obtained by the complex correlation calculation, and FIG. 4D shows the frame synchronization signal when the complex correlation value exceeding the threshold is obtained. The pattern multiplication timing is shown. As shown in FIG. 5C, when the communication status through the radio channel is good, the peak of the complex correlation value exceeding the threshold is detected only at the position where the frame synchronization signal is included.
[0007]
However, in the frame synchronization signal detection circuit as shown in FIG. 8 (a), for example, in an environment where co-channel interference power of a level equal to or higher than the desired signal (signal from the communication partner desiring to receive) exists. Since the frame synchronization signal included in the desired signal is buried in the interference signal, the magnitude of the complex correlation value at the position including the frame synchronization signal and the position including the data signal (including the interference signal) are also included. There is a problem that it becomes difficult to detect the position of the frame synchronization signal because there is no difference between the magnitude of the complex correlation values. In particular, in an environment where the power of the interference signal is twice or more the power of the desired signal, it becomes impossible to detect the position of the frame synchronization signal.
[0008]
FIG. 9A shows an example of a complex correlation value (correlation power) obtained when the power of the interference signal (interference wave power) is relatively small, and FIG. An example of the complex correlation value obtained when the signal power is relatively large is shown. As described above, when the power of the interference signal is small enough to prevent the peak of the complex correlation value at the position of the frame synchronization signal from being buried, the position can be detected, but the interference signal is so large that the peak is buried. If the electric power of is high, the position cannot be detected.
[0009]
As an effective means for solving the above problems, for example, a means for removing an interference signal of the same channel using an adaptive array antenna is known.
Specifically, an adaptive array antenna receives a signal using an array antenna composed of a plurality of antenna elements, and optimizes a complex antenna coefficient vector by which the received signal (complex input vector) is multiplied by an adaptive algorithm. Thus, the antenna directivity with the null directed in the direction in which the interference signal arrives can be realized and the interference signal can be removed.
[0010]
For example, when the above complex input vector X is expressed by Equation 1 and the above complex antenna coefficient vector W is expressed by Equation 2, the received signal (sum signal) y generally obtained by a plurality of antennas constituting the adaptive array antenna is expressed by Equation (1). This received signal y is an inner product value of the complex input vector X and the complex antenna coefficient vector W.
[0011]
Here, in this example, the total number of antennas constituting the adaptive array antenna is assumed to be n (n is an integer of 2 or more), and X1 to Xn in Equation 1 are the respective antennas (first antenna to nth). , W1 to Wn in Equation 2 represent antenna coefficients (weighting values) to be multiplied by the received signals from the respective antennas (first antenna to nth antenna).
Note that “T” in Formula 1 and Formula 2 indicates transposition, and “*” in Formula 3 indicates complex conjugate transposition.
[0012]
[Expression 1]

[0013]
[Expression 2]

[0014]
[Equation 3]

[0015]
As an example, in FIG. 10A, an array antenna exists at a reference point (0 point of the coordinate center shown in FIG. 10A), and a desired signal (desired wave) arrives from an angle direction of 30 °. An example of a directivity pattern when adaptive processing of an adaptive array antenna is appropriately performed when an interference signal (interference wave) comes from an angular direction of 330 ° is shown. As shown in FIG. 5A, when the directivity pattern control is successful, the direction of arrival of the desired signal includes the main lobe (of the directivity patterns having different gains for each direction of arrival, the direction having the maximum gain). While directing the directivity pattern), a null (directivity pattern with a gain of zero) can be directed in the direction of arrival of the interference signal, whereby the desired signal can be received while suppressing the interference signal.
[0016]
There are various adaptive algorithms for performing adaptive array antenna adaptation processing.For example, `` The CM Array: An Adaptive Beamformer for Constant Modulus Signals, R. Gooch and J. Lundell, Proc. The CMA (Constant Modulus Algorithm) described in ICASSP, 4, pp. 2523-252 6 (1986-04) is characterized in that its processing is relatively easy and no training signal is required. Widely adopted in general.
[0017]
Here, in the process by CMA, for example, if an interference signal is combined with a desired signal, attention is paid to the fact that level fluctuation is caused, so that such level fluctuation is removed (that is, a constant envelope is used). ) The interference signal is removed from the received signal by controlling the weighting of each antenna. In such CMA processing, the main lobe is directed in the angular direction in which the desired signal arrives (expected) and the signal from the angular direction is received with high intensity, and the interference signal arrives (expected). Antenna directivity for receiving signals from the angular direction with a small intensity (including zero) by directing nulls in a maximum of (n-1) angular directions (n is the total number of antennas) is realized. .
[0018]
However, in the CMA processing, the adaptive array antenna is controlled so that the main lobe is directed in the angle direction in which the maximum power is detected. Therefore, when the power of the interference signal included in the received signal is large, an appropriate initial value is set. If N is not given, there is a problem that null is directed in the direction of the desired signal.
[0019]
As an example, FIG. 10B shows an example of a directivity pattern when control of the directivity pattern fails in the same case as in FIG. As shown in FIG. 5B, if the directivity pattern control fails, the received signal obtained by the CMA process is directed toward the arrival angle direction of the desired signal, for example, so that the desired signal is suppressed. As a result, it becomes very difficult to detect the frame synchronization signal included in the desired signal.
[0020]
For example, in the array antenna control method and control apparatus described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-245526, the initial values of a plurality of CMA processors are set as those using the above-described adaptive control algorithm such as CMA. By devising this method, the direct wave and at least one delayed wave are separated and received. Further, for example, in the array antenna control method and control device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-150411, reception is performed at the time of transmission using CMA processing or LMS (Least Mean Square) algorithm processing even when transmission and reception frequencies are different. The main beam and the zero point (null point) are respectively directed in the same direction as the desired signal direction and the interference signal direction.
[0021]
Note that, for example, a configuration in which an adaptive array antenna is controlled using a method such as an LMS algorithm that performs adaptive signal processing using a reference signal, or an adaptive array antenna that uses a method that removes an interference signal using a reference sequence. Since it is assumed that the frame synchronization is established in the configuration for controlling the signal, sufficient performance cannot be obtained in an environment where the interference signal power is large and it is difficult to detect the frame synchronization signal.
[0022]
In order to solve the problem in the case of using the above-described CMA processing or the like, for example, a method of detecting a frame synchronization signal while controlling an adaptive array antenna has been proposed. A method for establishing frame synchronization of communication adaptive array and its characteristics, Fukawa, IEICE Technical Report, RCS99-81 (1999-8) ”.
[0023]
However, in this method, although relatively good frame synchronization characteristics can be obtained even in an environment where interference signals of the same channel exist, for example, the sequential least square method (RLS) is used for signal processing. However, there is a problem that an increase in power consumption or an increase in circuit scale becomes an obstacle when the device is realized.
[0024]
[Problems to be solved by the invention]
As shown in the above conventional example, in a conventional receiver, when receiving a signal by CMA processing or the like using a plurality of antennas such as an adaptive array antenna, a desired signal is present in an environment where a large interference signal exists. There is a problem that it becomes difficult to accurately detect the position of the frame synchronization signal included in.
[0025]
The present invention has been made to solve such a conventional problem. When receiving a desired signal using a plurality of antennas, the present invention includes, for example, an environment where a relatively large interference signal exists. An object of the present invention is to provide a receiver that can accurately detect the position of a frame synchronization signal.
[0026]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the receiver according to the present invention detects the position of a frame synchronization signal included in a desired signal received using a plurality of antennas as follows.
That is, first, the sum signal generation means receives weights from the direction in which the desired signal is expected to arrive at a high intensity and weights to receive signals from the direction in which the interference signal is expected to arrive at a low intensity. The sum signal is applied to the signal received by the antenna to generate a sum signal, and the correlation level detection means generates the sum signal at the signal position where the correlation between the generated sum signal and the frame synchronization signal pattern prepared in advance is maximized. Detect the degree of correlation.
[0027]
If the degree of correlation detected by the degree-of-correlation detecting means is less than a predetermined threshold, the sum signal regenerating means is expected to receive an interference signal in the direction in which the received intensity is smaller in the weighting (that is, in the weighting). The signal received by the respective antennas is weighted assuming that the desired signal comes from the other direction) to generate a sum signal obtained by summing the signals, and the frame synchronization signal position detecting means is prepared in advance with the generated sum signal. The signal position having the maximum correlation with the frame synchronization signal pattern is detected as the position of the frame synchronization signal or its candidate.
[0028]
Therefore, for example, when the level of the interference signal is small compared to the desired signal and the desired signal actually arrives from the direction in which the desired signal is expected to arrive, the sum signal and frame generated by the sum signal generating means The maximum value of the degree of correlation with the synchronization signal pattern exceeds a predetermined threshold value, whereby the signal position where the maximum value is obtained can be detected as the position of the frame synchronization signal.
[0029]
On the other hand, for example, the level of the interference signal is larger than that of the desired signal, the interference signal actually arrives from the direction in which the desired signal is expected to arrive, and the desired signal actually comes from the direction in which the interference signal is expected to arrive. In such a case, the maximum value of the degree of correlation between the sum signal generated by the sum signal generation means and the frame synchronization signal pattern is less than a predetermined threshold value, so that the interference signal is expected to arrive. A sum signal by weighting assuming that the desired signal arrives is generated by the sum signal regenerating means.
[0030]
In this way, even if the direction in which the desired signal is expected to arrive in the generation of the sum signal by the sum signal generation means is incorrect, the sum signal is generated by weighting suitable for the actual arrival direction of the desired signal. Since it is performed by the sum signal regenerating means, the position of the frame synchronization signal included in the desired signal can be accurately detected even in an environment where a relatively large interference signal exists, for example.
[0031]
Note that the direction in which the desired signal arrives and the direction in which the interference signal arrives may be predicted in any way, but as an example, the reception strength is the highest among signals received from various angular directions. It is possible to use a predicting method in which a signal is regarded as a desired signal and a signal having a relatively high reception intensity although not maximum is regarded as an interference signal.
[0032]
Further, as described above, as the frame synchronization signal position detecting means, for example, the signal position at which the correlation between the sum signal generated by the sum signal regenerating means and the frame synchronization signal pattern prepared in advance is maximized is determined as the frame synchronization signal. Or a means for detecting such a signal position as a frame synchronization signal position candidate (hereinafter referred to as means B). ).
[0033]
When the frame synchronization signal position detection means is configured as the above-described means A, the signal position detected by the frame synchronization signal position detection means is regarded as the position of the frame synchronization signal, for example, processing such as subsequent establishment of frame synchronization. Is configured to execute.
On the other hand, when the frame synchronization signal position detection unit is configured as the above-described unit B, the signal position detected by the frame synchronization signal position detection unit is regarded as a frame synchronization signal position candidate. In other words, it is determined whether or not it is the position of the frame synchronization signal by using the above-described degree of correlation or the like. Depending on the result of this determination, the signal position may be regarded as the position of the frame synchronization signal and used, or the signal position is not regarded as the position of the frame synchronization signal and may not be used. There is also.
[0034]
Further, in the present invention, when it is considered that the direction in which the desired signal arrives in the generation of the sum signal by the sum signal generation means is considered to be wrong, the sum signal is generated again by the sum signal regeneration means based on this. However, such a sum signal regeneration process is not necessarily performed once but may be performed twice or more. As for the aspect in which the sum signal regeneration process is executed a plurality of times as described above, for example, the sum signal generation process for a certain number of times is regarded as being performed by the sum signal generating means, and the sum signal generation process for the next number of times Is considered to be due to the sum signal regenerating means.
[0035]
The aspect in which the sum signal regeneration process is executed a plurality of times in this way is effective when there are a plurality of interference signals, for example, that is, the frame synchronization signal is generated by, for example, the first sum signal regeneration. Even if the position of the frame synchronization signal is not correctly detected, the position of the frame synchronization signal can be correctly detected by regenerating the sum signal after the second time.
[0036]
In addition, weighting the signals received by the respective antennas specifically refers to performing arithmetic processing such as that shown in Equation 3 above. X1 to Xn correspond to signals received by the respective antennas, and W1 to Wn shown in Equation 2 above correspond to weighting values to be multiplied to the signals received by the respective antennas. In this case, the signal y shown in the above equation 3 corresponds to the sum signal.
[0037]
As the degree of correlation between the sum signal and the frame synchronization signal pattern, any correlation may be used as long as it indicates how much they are correlated. Specifically, for example, the correlation value between the sum signal and the frame synchronization signal pattern, for example, the number of matching bit values between the sum signal and the frame synchronization signal pattern can be used as the degree of correlation. As the correlation value or the number of matches increases, it can be considered that the degree of correlation is higher.
[0038]
Further, the predetermined threshold value is not particularly limited, and various values can be used depending on the usage status of the apparatus as long as the position of the frame synchronization signal can be detected with practically effective accuracy. May be set.
In the present invention, when the correlation detected by the correlation detection means is less than a predetermined threshold, the total signal is recreated. On the other hand, when the correlation exceeds a predetermined threshold, for example, It is configured to execute subsequent processing such as establishment of frame synchronization on the assumption that the direction of arrival of the desired signal was correct without recreating the signal, but for example, when the degree of correlation is equal to a predetermined threshold, the sum is Whether or not to regenerate the signal may be arbitrarily set.
[0039]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A receiver according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
Since the characteristic components of the receiver according to the present invention are components that detect the position of the frame synchronization signal, in this example, the components will be mainly described in detail, and the other components will be described. Description is omitted.
[0040]
FIG. 1 shows a configuration example of a frame synchronization signal detection circuit provided in the receiver of this example, and the frame synchronization signal detection circuit includes a plurality of antennas (two or more k antennas in this example). An array antenna composed of T1 to Tk, a quadrature detection circuit 1 that acquires a complex baseband (digital) signal of each antenna branch from signals received by the antennas T1 to Tk, and all (k) antennas acquired A storage circuit 2 that stores and holds one frame of data (frame data) for the complex baseband signal of the branch, and reception data (directivity) in which antenna directivity is controlled by performing CMA processing on the stored and held frame data Frame data) and a complex correlation value (for example, complex correlation power) between the received data and the frame synchronization signal pattern. A interference cancellation circuit 3 for detecting the position of the frame sync signal based on the result is provided.
[0041]
Hereinafter, a more detailed configuration example and operation example of the frame synchronization signal detection circuit will be described.
Each of the antennas T <b> 1 to Tk has a function of receiving a signal wirelessly transmitted from a transmission side device and outputting the signal to the quadrature detection circuit 1. In addition, as a method of arranging the plurality of antennas T1 to Tk, various arrangement methods such as a method of arranging them in a straight line, a method of arranging them in a square shape, a method of arranging them in a circular shape, or the like can be used.
[0042]
The quadrature detection circuit 1 has a function of outputting k complex baseband (digital) signals obtained by quadrature detection of signals input from the k antennas T1 to Tk to the storage circuit 2. .
The storage circuit 2 stores and holds one frame of data (frame data) for each of the k complex baseband signals input from the quadrature detection circuit 1, and stores the frame data in response to access from the interference removal circuit 3. It has a function of outputting to the interference removal circuit 3. Note that the storage circuit 2 has a storage capacity for storing received data (that is, k pieces of frame data) for a time corresponding to one frame.
[0043]
The interference removal circuit 3 accesses the storage circuit 2 to read out the frame data stored and held in the storage circuit 2, and performs CMA processing on the read out frame data to receive the received data (directivity). Attached frame data), a function of performing a complex correlation calculation between the received data and the frame synchronization signal pattern, and detecting a position of the frame synchronization signal included in the desired signal based on the calculation result. It has a function of outputting position information of the frame synchronization signal (frame synchronization signal position information).
[0044]
Here, as a frame synchronization signal pattern, for example, a common pattern is prepared in advance by a transmission-side device and a reception-side device (in this example, a receiver), and the transmission-side device has the same pattern as that pattern. The frame synchronization signal is included in the transmission frame (for example, the head of the data signal as shown in FIG. 8B) and transmitted wirelessly. In this example, the frame synchronization signal pattern may be prepared before the complex correlation value calculation process as described above is performed.
[0045]
Here, FIG. 2 shows a specific configuration example of the interference cancellation circuit 3. The interference cancellation circuit 3 of this example includes a CMA signal processing circuit 11, a synchronization signal detection circuit 12, and a null direction detection circuit. 13 and an antenna coefficient storage circuit 14.
The CMA signal processing circuit 11 has a function of performing, for example, CMA processing on k frame data input from the storage circuit 2 and calculating received data in which antenna directivity is controlled.
[0046]
Specifically, in the CMA processing by the CMA signal processing circuit 11 of this example, a signal from an angular direction where a desired signal is expected to arrive is received with a high intensity (that is, for example, a main lobe is directed in the direction). A weighting for receiving a signal from an angular direction in which an interference signal is expected to arrive at a low intensity (that is, for example, directing null in the direction) is calculated, and the weighted signal received by each antenna T1 to Tk (this In the example, a sum signal is generated as a result of summing the weighted signals by applying to the signal values at each time constituting frame data obtained from the respective antennas T1 to Tk. In this example, a (complex) antenna coefficient vector as shown in Equation 2 is used as weighting.
[0047]
For example, the synchronization signal detection circuit 12 shifts the multiplication signal between the sum signal generated by the CMA signal processing circuit 11 and the frame synchronization signal pattern prepared in advance and stored in the memory, for example, while shifting the sum signal and the frame. The synchronous signal pattern is subjected to complex multiplication, and a signal position (in a frame) corresponding to the multiplication timing at which the complex correlation value (corresponding to the correlation degree according to the present invention) corresponding to the complex multiplication is maximized is detected. Function, function for detecting the complex correlation value at the signal position (that is, the maximum complex correlation value), and comparison between the complex correlation value and a predetermined threshold value stored in the memory, for example, in advance A function for detecting the largest complex correlation value obtained for different sum signals, and a function for detecting each of these functions. That the processing result to detect the position of the frame sync signal based has a function for outputting the information of the position.
[0048]
The null direction detection circuit 13 detects, for example, an angular direction in which the reception intensity decreases in the weighting used in the sum signal generation processing by the CMA signal processing circuit 11 (that is, an angular direction in which null is directed in the weighting, for example). It has functions.
[0049]
The antenna coefficient storage circuit 14 stores an initial value of an antenna coefficient vector (more specifically, each component constituting the antenna coefficient vector) used when the sum signal is generated by the CMA signal processing circuit 11, for example. A function of storing the antenna coefficient vector (more specifically, each component constituting the antenna coefficient vector) used when the sum signal is generated by the CMA signal processing circuit 11 (finally) Have.
[0050]
In the following, an interference cancellation circuit will be specifically described by taking as an example a case where a two-element array antenna composed of two antennas T1 and T2 is used as an array antenna (that is, when the total number k of antennas is 2). The operation example 3 will be described.
Note that corr1 and corr2 shown below represent maximum complex correlation values, and are held in the maximum correlation likelihood register 1 and the maximum correlation likelihood register 2, respectively. Further, n1 and n2 shown below represent signal positions where the maximum complex correlation value is obtained, and are held in the maximum correlation value position register 1 and the maximum correlation value position register 2, respectively. WM1 and WM2 shown below represent antenna coefficient vectors formed by CMA processing, and are held in the antenna coefficient register 1 and the antenna coefficient register 2, respectively. Here, the subscripts “1” and “2” shown above represent the number of CMA processing results.
[0051]
Wini shown below represents, for example, an antenna coefficient vector finally used when the CMA process for the previous frame data is completed. In this example, the antenna coefficient vector is used as an initial value of the CMA process for the next frame data. And stored in the antenna coefficient initial value register. Further, nmax shown below represents frame synchronization signal position information and is held in the frame synchronization signal position information register.
[0052]
In this example, the maximum correlation likelihood registers 1 and 2, the maximum correlation value position registers 1 and 2, and the frame synchronization signal position information register are provided in the synchronization signal detection circuit 12, for example. The antenna coefficient initial value register is provided in the antenna coefficient storage circuit 14, for example.
[0053]
FIG. 3 shows an example of the operation performed by the interference cancellation circuit 3 of this example. Here, a series of processing operation examples performed on k frame data in a certain frame is shown, and the same processing operation is performed for each frame.
That is, first, the CMA signal processing circuit 11 uses the antenna coefficient vector in the antenna coefficient initial value register that is controlled and used (finally) for the frame at the previous timing as the initial value W of the antenna coefficient used for CMA processing. Wini is set (step S1).
[0054]
For example, when the frame data in the first frame is subjected to CMA processing immediately after the operation of the receiver is started, the initial value of the antenna coefficient vector is set in another manner. As a setting method, for example, a publicly known method that enables only one predetermined antenna element can be used. Specifically, in this example, assuming that j represents an imaginary part, the antenna T1 The antenna coefficient W1 can be set to W1 = 1 + j · 0 and the antenna coefficient W2 of the antenna T2 can be set to W2 = 0. As another known technique, for example, a method of comparing the power of the received signal obtained from each antenna with respect to several samples in the frame and activating the antenna element having the largest power can be used. Other methods can also be used.
[0055]
Next, the CMA signal processing circuit 11 reads out two pieces of frame data composed of signals received by the antennas T1 to T2 from the storage circuit 2, performs a first CMA process on the frame data, The antenna coefficient vector calculated as a result of this adaptive control processing is output to the synchronization signal detection circuit 12 and the null direction detection circuit 13, and the antenna coefficient vector is stored in the antenna coefficient register 1 as WM1 (step S2).
[0056]
Next, the synchronization signal detection circuit 12 reads out the frame data (for example, the complex input vector as shown in the above equation 1), which is the object of the first CMA process, from the storage circuit 2, and the antenna coefficient described above. An inner product operation (for example, the operation shown in the above equation 3) between the antenna coefficient vector WM1 held in the register 1 and the frame data is performed, and the beam based on the result of the first CMA processing (that is, each A sum signal obtained by weighting and summing signals received by the antennas T1 and T2. After that, the synchronization signal detection circuit 12 detects a signal position where the complex correlation value between the formed sum signal and the frame synchronization signal pattern is maximized, and sets the complex correlation value at the signal position as corr1 in the maximum correlation likelihood register 1. The signal position is stored as n1 in the maximum correlation value position register 1 (step S3).
[0057]
Here, the above-described complex correlation value corr1 is used as a scale (correlation degree) indicating the degree of coincidence between the frame synchronization signal pattern and the signal portion having the same length as the pattern in the sum signal for one frame. Specifically, it is the maximum value in the signal portion where the complex correlation value is maximum in the frame that is the target of the first CMA processing. Further, the signal position n1 described above is a signal position corresponding to a signal portion where such a maximum value is obtained. In this example, the complex correlation value is used as the degree of correlation. For example, the bit pattern of the digital data sequence obtained by demodulating the sum signal coincides with the bit pattern of the frame synchronization signal pattern prepared in advance. The number of bits can also be used as the degree of correlation.
[0058]
Next, the synchronization signal detection circuit 12 determines whether or not corr1 stored in the maximum correlation likelihood register 1 is larger than a predetermined threshold value set in advance (step S4). As a result, for example, when it is determined that corr1 is larger than the threshold value, the synchronization signal detection circuit 12 stores the above-described signal position n1 as nmax in the frame synchronization signal position information register and at the same time the CMA for the next frame. The antenna coefficient vector WM1 described above is output to the CMA processing circuit 11 as the initial value Wini of processing (step S11), and information specifying the signal position nmax is output as frame synchronization signal position information (step S12). The process related to the current frame is terminated.
[0059]
On the other hand, as a result of the above, for example, when it is determined that corr1 is less than the threshold value, it is determined in the first CMA process that the desired signal arrival direction is incorrect and the interference signal is captured. Then, as shown below, the arrival direction of the desired signal is estimated based on the antenna directivity pattern generated by the first CMA process, and the initial value of the antenna coefficient vector that matches the estimation result is set. The second CMA process is performed using the initial value.
[0060]
That is, first, the null direction detection circuit 13 calculates an antenna directivity pattern when the antenna coefficient vector WM1 held in the antenna coefficient register 1 is used, detects a null point from the calculation result, and performs the null check. The output result is output to the antenna coefficient storage circuit 14 and held by itself (step S5). As an antenna directivity pattern, for example, an induced voltage pattern in each angular direction on the circumference centered on a reception point where an array antenna exists is calculated, and as a null point, for example, a point at which the induced voltage is minimized Detected.
[0061]
As a specific example, when the antenna directivity pattern formed by the adaptive array antenna as a result of the first CMA processing is as shown in FIG. 4, the null point is 270 degrees (°). Since it exists in the angle direction, 270 degrees is detected as the null point detection result. In the graph shown in the figure, the horizontal axis indicates each angular direction (deg) on the circumference, and the vertical axis indicates the amplitude of the induced voltage. Here, it is assumed that reception signal # 0 in the figure is an interference signal and reception signal # 1 is a desired signal.
[0062]
Next, in the antenna coefficient storage circuit 14, an initial value of the antenna coefficient vector that directs the main lobe in the angular direction of the null point detected by the null direction detection circuit 13 is set in advance before performing the second CMA process. Calculate and set to the antenna coefficient initial value register as Wini (step S6).
[0063]
Here, as a specific example, when CMA processing is performed in an environment where radio waves (received signal # 0, received signal # 1) from two directions exist as shown in FIG. There is a high possibility that the desired signal exists in either the angular direction of the null point or the angular direction of the main lobe generated by the result of the CMA processing. When the arrival angle direction of the desired signal is correct in the first CMA processing, the direction of the main lobe can be directed to the arrival direction of the desired signal. Here, however, the first CMA processing is performed. In this case, the result of the first CMA processing is that the main lobe is directed in the interference wave direction (reception signal # 0 direction) and null in the desired wave direction (reception signal # 1 direction). Can be thought of as having gone.
[0064]
For this reason, as described above, the initial value of the antenna coefficient vector that is assumed that the desired signal comes from the angular direction of the null point where the desired signal is estimated to exist is set as the initial value used in the second CMA process. As a result, in the second CMA process, the main lobe can be directed in the actual desired wave direction and the null point can be directed in the actual interference wave direction. As a result, the position of the frame synchronization signal can be detected correctly. Is possible.
[0065]
That is, the CMA signal processing circuit 11 reads out the frame data subjected to the first CMA processing from the storage circuit 2, performs the second CMA processing on the frame data, and performs this adaptive control. The antenna coefficient vector calculated as a result of the processing is output to the synchronization signal detection circuit 12, and the antenna coefficient vector is stored in the antenna coefficient register 2 as WM2 (step S7).
[0066]
Next, the synchronization signal detection circuit 12 reads out the frame data (for example, the complex input vector as shown in the above equation 1), which is the object of the second CMA process, from the storage circuit 2, and performs the antenna coefficient described above. An inner product operation (for example, the operation shown in the above equation 3) between the antenna coefficient vector WM2 held in the register 2 and the frame data is performed, and the beam based on the result of the second CMA processing (that is, each A sum signal obtained by weighting and summing signals received by the antennas T1 and T2. Thereafter, the synchronization signal detection circuit 12 detects a signal position where the complex correlation value between the formed sum signal and the frame synchronization signal pattern is maximum, and sets the complex correlation value at the signal position as corr2 in the maximum correlation likelihood register 2. The signal position is stored as n2 in the maximum correlation value position register 2 (step S8).
[0067]
Next, the synchronization signal detection circuit 12 determines whether or not corr2 stored in the maximum correlation likelihood register 2 is larger than a predetermined threshold value set in advance (step S9). As a result, for example, when it is determined that corr2 is larger than the threshold value, the synchronization signal detection circuit 12 stores the above-described signal position n2 in the frame synchronization signal position information register as nmax, and at the same time the CMA for the next frame. The antenna coefficient vector WM2 described above is output to the CMA processing circuit 11 as the initial value Wini of processing (step S13), and information specifying the signal position nmax is output as frame synchronization signal position information (step S12). The process related to the current frame is terminated.
[0068]
On the other hand, if it is determined from the above result that corr2 is less than the threshold value, for example, the synchronization signal detection circuit 12 uses k (k = 2 in the present example) CMA processing, for example. It is determined that the CMA process in which the largest corr among the corr (corr1 or corr2 in this example) is obtained reflects the actual desired wave direction and the interference wave direction most accurately (step S10).
[0069]
Then, the synchronization signal detection circuit 12 stores the signal position (in this example, n1 or n2) detected using the result of the CMA process in which the maximum corr is obtained as nmax in the frame synchronization signal position information register. At the same time, the antenna coefficient vector (WM1 or WM2 in this example) generated by the CMA processing is output to the CMA processing circuit 11 as the initial value Wini of the CMA processing for the next frame (step S14), and the signal position Information specifying nmax is output as frame synchronization signal position information (step S12), and the process for the current frame is terminated.
[0070]
By repeatedly performing the processing operation as described above for each frame, the interference removal circuit 3 generates a sum signal from which the interference signal is removed for each frame, and generates a frame synchronization signal included in the desired signal. Can be detected.
As described above, in the receiver of this example, for example, when the level of the interference signal is smaller than the desired signal and the desired signal actually arrives from the direction in which the desired signal is expected to arrive, The maximum value of the degree of correlation between the sum signal generated by the first CMA process and the frame synchronization signal pattern exceeds a predetermined threshold, and thereby the signal position where the maximum value is obtained is detected as the position of the frame synchronization signal. be able to.
[0071]
On the other hand, in the receiver of this example, the level of the interference signal is larger than the desired signal, for example, the interference signal actually arrives from the direction in which the desired signal is expected to arrive, and the desired signal does not actually have the interference signal. When coming from the direction expected to arrive, the maximum value of the degree of correlation between the sum signal generated by the first CMA processing and the frame synchronization signal pattern is less than a predetermined threshold value, thereby causing interference. A summed signal based on weighting assuming that the desired signal arrives from the direction in which the signal is expected to arrive is generated by the second CMA process.
[0072]
Thus, in the receiver of this example, even if the direction in which the desired signal is expected to arrive in the generation of the sum signal by the first CMA processing is wrong, the actual arrival angle of the desired signal Since the sum signal generation by weighting suitable for the direction is performed by the second CMA processing, for example, even in an environment where there is an interference signal larger than the desired signal compared to the desired signal, the frame included in the desired signal The position of the synchronization signal can be accurately detected.
In addition, the receiver of this example can perform beam forming only by baseband signal processing, for example, and is therefore suitable for the LSI, low power consumption, and miniaturization of the apparatus.
[0073]
Here, in this example, the function of the CMA signal processing circuit 11 and the function of the antenna coefficient storage circuit 14 constitute the sum signal generation means according to the present invention, and the function of the synchronization signal detection circuit 12 detects the correlation degree according to the present invention. Frame synchronization signal position detection means according to the present invention, and the sum signal regeneration means according to the present invention is determined by the function of the CMA signal processing circuit 11, the function of the null direction detection circuit 13, and the function of the antenna coefficient storage circuit 14. It is configured.
In this example, the plurality of antennas T1 to Tk constituting the array antenna correspond to the plurality of antennas referred to in the present invention. Note that the number of antennas is not particularly limited as long as it is plural, and may be various numbers.
[0074]
For example, any method may be used as an array antenna beam forming method used to calculate an initial value of an antenna coefficient vector when it is assumed that a desired signal comes from a specific angular direction. For example, a common-phase equal-amplitude excitation method and a low-sidelobe excitation method are known, and these methods can be used. These methods are described in, for example, “Study of CDMA System Using Multi-Beam Array Antenna, Kitahara, Ogawa, Shingaku Giho RCS 98-231, 1999-02”.
[0075]
Specifically, in the above-described common-phase equal-amplitude excitation method, an antenna coefficient vector is generated such that signals coming from a predetermined angle (θ) direction are in-phase synthesized with equal amplitude. The maximum directivity can be directed in the angular direction by the antenna coefficient vector generated in the above manner. Further, in the above-described low sidelobe excitation method, an antenna coefficient vector is generated so that the reception level of an interference signal arriving from an angle direction other than the angle direction from which the desired signal arrives is reduced. The directional characteristics other than the desired signal can be lowered by the antenna coefficient vector generated as described above.
[0076]
The width of the main lobe and the shape of the side lobe (main lobe, other directivity pattern excluding null) change depending on, for example, the configuration of the array antenna (for example, the total number and arrangement of antennas). The number of patterns and the resolution of the initial value of the coefficient vector are preferably set to appropriate values according to the system usage conditions.
[0077]
Further, in this example, the operation example of the interference removal circuit 3 has been described for the case where the two-element array antenna is used. However, in general, the degree of freedom of the array antenna is expressed by (total number of antenna elements−1), and the number of degrees of freedom. When an array antenna is configured by arranging antenna elements at appropriate intervals so as to ensure the number of null points, the same number of null points as the number of degrees of freedom can be formed by adaptive control processing.
[0078]
Since the number of angular directions in which the desired signal may exist is equal to the number of null points that can be formed, for example, in a configuration in which two or more null points are formed, more null point directions By resetting the initial value of the antenna coefficient vector and performing the total signal regeneration process, it is possible to improve the detection accuracy of the position of the frame synchronization signal. Note that the maximum value of the number of such regeneration processes is, for example, the number of null points that can be formed by the array antenna (= total number of antenna elements−1).
[0079]
As a specific example, FIG. 5 shows a CMA when a four-element array antenna composed of four antennas T1 to T4 is used as an array antenna (that is, when the total number of antennas k is 4). An example of an antenna directivity pattern formed by an adaptive array antenna as a result of processing is shown. In this case, three null points can be formed. In addition, the horizontal axis of the graph shown in the figure indicates each angular direction (deg) on the circumference as described with reference to FIG. 4, for example, and the vertical axis indicates the amplitude of the induced voltage.
[0080]
In the example shown in the figure, for example, in order of increasing drop of the null point (that is, the order of decreasing amplitude indicated by the vertical axis), the first null point in the angular direction of 270 degrees and 0 degree (= 360) A second null point in the angular direction and a third null point in the angular direction of 90 degrees are detected. Then, for example, these null points are stored in descending order, and the desired signal is received from the angular direction of each null point according to the order (that is, in the order of the first null point, the second null point, and the third null point). The detection of the position of the frame synchronization signal is performed by repeatedly performing the reset process of the initial value of the antenna coefficient vector used for the CMA process and the regeneration process of the summation signal and attempting to detect the position of the frame synchronization signal. The probability of success can be increased.
[0081]
Even in an array antenna system composed of a large number of antennas, for example, a system in which a large number of interference signals having high power exist is special, and usually there are not so many interference signals. In this case, for example, the number of repetitions of the total signal regeneration process (in this case, the CMA process is repeated depending on the usage status of the system to which the present invention is applied). The number of times is preferably adjusted appropriately.
[0082]
Next, a base station apparatus according to a second embodiment of the present invention is described with reference to FIG.
In the figure, a schematic configuration example of the base station apparatus of this example is shown. In this base station apparatus, a plurality of radio signals are transmitted / received to / from a mobile station apparatus or the like (two or more in this example). H) antennas R1 to Rh, a communication processing unit 21 that performs transmission processing and reception processing, and a control unit 23 that performs various types of control and the like. A frame synchronization signal detection circuit 22 having the same function as that shown in FIG. 1 of the embodiment is provided. In addition, the base station apparatus is communicably connected to another base station apparatus via, for example, a wired line.
[0083]
The frame synchronization signal detection circuit 22 provided in the communication processing unit 21 receives signals using a plurality of antennas R1 to Rh, for example, by performing the same processing as the circuit shown in FIG. 1 of the first embodiment. The position of the frame synchronization signal included in the desired signal is detected. Then, the communication processing unit 21 performs reception processing (for example, data demodulation processing) on the desired signal at the reception timing based on the position of the frame synchronization signal detected in this way.
[0084]
As described above, in the base station apparatus of this example, similarly to the receiver shown in the first embodiment, for example, even in an environment where an interference signal having a power level equal to or higher than the desired signal exists, It is possible to accurately detect the position of the frame synchronization signal included in the desired signal wirelessly transmitted from the mobile station apparatus or the like.
[0085]
Next, a mobile station apparatus according to a third embodiment of the present invention is described with reference to FIG.
FIG. 1 shows a schematic configuration example of the mobile station apparatus of this example, and the mobile station apparatus includes a plurality of (two or more in this example) that transmit and receive radio signals to and from the base station apparatus and the like. (G) antennas V1 to Vg, a communication processing unit 31 that performs transmission processing and reception processing, a control unit 33 that performs various controls, a speaker that outputs sound, a display screen that outputs data, and the like The output unit 34 and an input unit 35 composed of a microphone for inputting sound, a key button for inputting data, and the like are provided. The communication processing unit 31 is, for example, as shown in FIG. 1 of the first embodiment. A frame synchronization signal detection circuit 32 having the same function as that shown is provided.
[0086]
In the frame synchronization signal detection circuit 32 provided in the communication processing unit 31, for example, by performing the same processing as the circuit shown in FIG. 1 of the first embodiment, it is received using a plurality of antennas V1 to Vg. The position of the frame synchronization signal included in the desired signal is detected. The communication processing unit 31 performs reception processing (for example, data demodulation processing) on the desired signal at the reception timing based on the position of the frame synchronization signal detected in this way.
[0087]
As described above, in the mobile station apparatus of this example, as in the receiver shown in the first embodiment, for example, even in an environment where an interference signal having a power level equal to or higher than the desired signal exists, It is possible to accurately detect the position of the frame synchronization signal included in the desired signal wirelessly transmitted from the base station apparatus or the like.
[0088]
Here, the configurations of the receiver, the base station device, and the mobile station device according to the present invention are not necessarily limited to those shown in the first to third embodiments, and various configurations may be used. Good.
As an example, the field of application of the receiver, the base station apparatus, and the mobile station apparatus according to the present invention is not particularly limited. For example, the present invention uses various communication systems such as a CDMA system, a TDMA system, and an FDMA system. It can be applied to a communication system. The receiver according to the present invention can also be applied to, for example, a relay amplification device.
[0089]
In addition, as various processes performed by the receiver, the base station apparatus, and the mobile station apparatus according to the present invention, for example, the processor executes a control program stored in the ROM in a hardware resource including a processor and a memory. For example, each functional unit for executing the processing may be configured as an independent hardware circuit. Further, the present invention can be grasped as a computer-readable recording medium such as a floppy disk or a CD-ROM storing the above control program, and the control program is input from the recording medium to the computer and executed by the processor. Thus, the processing according to the present invention can be performed.
[0090]
【The invention's effect】
As described above, according to the receiver of the present invention, when detecting the position of the frame synchronization signal included in the desired signal received using a plurality of antennas, the signal from the direction in which the desired signal is expected to arrive. Is applied to each signal received by each antenna and weighted to receive a signal from the direction in which the interference signal is expected to arrive at a low intensity. And detecting the correlation at the signal position where the correlation between the sum signal and the frame synchronization signal pattern prepared in advance is maximum, and receiving the weighting when the detected correlation is less than a predetermined threshold. Applying weighting to the signals received by the respective antennas, assuming that the desired signal arrives from the direction of lower strength. Since the sum signal is generated, and the signal position where the correlation between the generated sum signal and the frame synchronization signal pattern prepared in advance is maximized is detected as the position of the frame synchronization signal or its candidate, For example, the position of the frame synchronization signal included in the desired signal can be accurately detected even in an environment where a relatively large interference signal exists.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a frame synchronization signal detection circuit provided in a receiver according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of an interference cancellation circuit.
FIG. 3 is a flowchart showing an operation example of an interference cancellation circuit.
FIG. 4 is a diagram for explaining a determination example of a null point.
FIG. 5 is a diagram for explaining an example of determining a null point;
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a base station apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a mobile station apparatus according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram for explaining an example of a frame synchronization signal detection circuit according to a conventional example.
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a relationship between interference wave power and correlation power.
FIG. 10 is a diagram showing an example of formation of a directivity pattern by an adaptive array antenna.
[Explanation of symbols]
T1-Tk, R1-Rh, V1-Vg · · antenna, 1 · · quadrature detection circuit,
2 ... Memory circuit 3 .... Interference canceling circuit 11 .... CMA signal processing circuit,
12. ・ Synchronization signal detection circuit, 13. ・ Null direction detection circuit,
14 .. Antenna coefficient storage circuit, 21, 31 .. Communication processing unit,
22, 32... Frame synchronization signal detection circuit, 23, 33.
34 ... Output section 35 ... Input section,

Claims (2)

In a receiver for detecting the position of a frame synchronization signal included in a desired signal received using a plurality of antennas,
The signal received from each antenna is weighted to receive the signal from the direction in which the desired signal is expected to arrive at a high intensity and receives the signal from the direction in which the interference signal is expected to arrive at a low intensity. Sum signal generation means for generating a sum signal obtained by summing signals;
Correlation level detection means for detecting the correlation level at a signal position where the correlation level between the generated sum signal and the frame synchronization signal pattern prepared in advance is maximum;
When the detected degree of correlation is less than a predetermined threshold, the signals received by the respective antennas are weighted assuming that the desired signal arrives from the direction in which the received signal intensity decreases in the weighting used by the total signal generating means. A sum signal regenerating means for generating a sum signal obtained by summing the signals to
When the correlation level detected by the correlation level detection unit is less than a predetermined threshold, the correlation level between the total signal generated by the total signal regeneration unit and the frame synchronization signal pattern prepared in advance is maximum. A frame synchronization signal position detecting means for detecting the signal position as a position of the frame synchronization signal or a candidate thereof;
A receiver comprising: The receiver of claim 1,
If the sum signal regenerating means is in a direction in which the reception intensity decreases in the weighting used by the sum signal generating means and there is a weight already used by the sum signal regenerating means, the sum signal regenerating means is already used. Applying weighting assuming that the desired signal arrives from a direction different from the direction in which the desired signal arrives in weighting to the signals received by the respective antennas to generate a sum signal that sums the signals, and detecting the degree of correlation Means detects the correlation at the signal position where the correlation between the total signal generated by the total signal regeneration means and the frame synchronization signal pattern prepared in advance is maximized, and the frame synchronization signal position detection means When the correlation level detected by the correlation level detection means exceeds a predetermined threshold, the total signal regeneration unit Is detected as the position of the frame synchronization signal, while the correlation level detected by the correlation level detection means is predetermined. If the sum is less than the threshold value, the signal position at which the degree of correlation between the sum signal generated by the sum signal regenerating means and the frame sync signal pattern prepared in advance is maximized is detected as a frame sync signal position candidate. As a series of processes,
When the correlation level detected by the correlation level detection unit for the total signal generated by the total signal generation unit exceeds a predetermined threshold, the frame synchronization signal position detection unit is a signal that maximizes the correlation level. While detecting the position as the position of the frame sync signal,
If the correlation level detected by the correlation level detection unit is less than a predetermined threshold for the total signal generated by the total signal generation unit, the series of processes is repeated once or twice or more. ,
A receiver characterized by that.

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