JPH07202777A - 多重経路環境における信号受信方法及び装置 - Google Patents
多重経路環境における信号受信方法及び装置Info
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- JPH07202777A JPH07202777A JP6284650A JP28465094A JPH07202777A JP H07202777 A JPH07202777 A JP H07202777A JP 6284650 A JP6284650 A JP 6284650A JP 28465094 A JP28465094 A JP 28465094A JP H07202777 A JPH07202777 A JP H07202777A
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- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
- H04B7/005—Control of transmission; Equalising
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
- H01Q3/26—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
- H01Q3/2605—Array of radiating elements provided with a feedback control over the element weights, e.g. adaptive arrays
Abstract
(57)【要約】
【目的】 多重経路環境における通信を提供する。
【構成】 多重信号経路からの信号は多素子アンテナ２
０及びビーム生成回路網３４を用いて受信される。各ア
ンテナ素子からの信号はサンプルベクトルを生成するた
めにサンプリングされる。いくつかのサンプルベクトル
が自動共変行列を生成するために用いられる。自動共変
行列の特異値分解が３つの行列を生成するために用いら
れる。第１の行列は信号経路数を確認するために用いら
れ、第２の行列はいくつかの多項式を生成するために用
いられる。単位円上またはその近傍にある多項式根は、
各信号経路と関連する単位円上の点を決定するために用
いられる。単位円上の各点は、各信号経路の受信ビーム
を生成するビーム生成回路網３４の加重値を計算するた
めに用いられる。
０及びビーム生成回路網３４を用いて受信される。各ア
ンテナ素子からの信号はサンプルベクトルを生成するた
めにサンプリングされる。いくつかのサンプルベクトル
が自動共変行列を生成するために用いられる。自動共変
行列の特異値分解が３つの行列を生成するために用いら
れる。第１の行列は信号経路数を確認するために用いら
れ、第２の行列はいくつかの多項式を生成するために用
いられる。単位円上またはその近傍にある多項式根は、
各信号経路と関連する単位円上の点を決定するために用
いられる。単位円上の各点は、各信号経路の受信ビーム
を生成するビーム生成回路網３４の加重値を計算するた
めに用いられる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、無線通信に関し、特に
多重経路環境における通信に関する。
多重経路環境における通信に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】セルラ
ーシステムやＴＤＭＡ（時分割多重アクセス）システム
のような多くの通信システムは、受信機と送信機間の多
重信号経路から生じる性能損失をこうむる。この問題
は、符号を用いて情報を送信する通信システムの符号間
干渉と呼ばれることがある。従来の通信システムは、多
重経路状態のようなチャンネル状態を補償する適応イコ
ライザを含む受信機を用いて、この問題に取り組んでい
る。適応イコライゼーション技術は、"Adaptive Equali
zation for TDMA Digital Mobile Radio",J.G.Proakis,
IEEE Transactions on Vihicular Technology,pp.333-4
1,Vol.40,No.2,May 1991に論じられている。システムが
移動受信機、例えば自動車内の受信機、を含む場合、チ
ャンネル状態は比較的早く変化し、受信機のイコライザ
による補償が不正確になることがある。例えば、自動車
の移動は、イコライザが適応できる速度より早い速度で
信号経路を遅らせたり進ませたりするので、補償が不正
確になることがある。その結果、信号経路が遅れると、
受信機の性能は、受信機のイコライザの不正確な補償
と、信号経路の遅れで与えられる信号電力の損失の両方
で劣化し、信号経路が進むと、不正確な補償は符号間干
渉になる。
ーシステムやＴＤＭＡ（時分割多重アクセス）システム
のような多くの通信システムは、受信機と送信機間の多
重信号経路から生じる性能損失をこうむる。この問題
は、符号を用いて情報を送信する通信システムの符号間
干渉と呼ばれることがある。従来の通信システムは、多
重経路状態のようなチャンネル状態を補償する適応イコ
ライザを含む受信機を用いて、この問題に取り組んでい
る。適応イコライゼーション技術は、"Adaptive Equali
zation for TDMA Digital Mobile Radio",J.G.Proakis,
IEEE Transactions on Vihicular Technology,pp.333-4
1,Vol.40,No.2,May 1991に論じられている。システムが
移動受信機、例えば自動車内の受信機、を含む場合、チ
ャンネル状態は比較的早く変化し、受信機のイコライザ
による補償が不正確になることがある。例えば、自動車
の移動は、イコライザが適応できる速度より早い速度で
信号経路を遅らせたり進ませたりするので、補償が不正
確になることがある。その結果、信号経路が遅れると、
受信機の性能は、受信機のイコライザの不正確な補償
と、信号経路の遅れで与えられる信号電力の損失の両方
で劣化し、信号経路が進むと、不正確な補償は符号間干
渉になる。
【０００３】
【課題を解決するための手段】本発明は、種々の経路を
介して到達する信号を分離し、前記信号を時間合わせ
し、前記信号を加算して、出力信号対雑音比を最大にす
ることにより、多重信号経路から生じる干渉を減少させ
る。本発明は各信号経路の到達角度を確認するために多
数のアンテナ素子からの信号を用いる。また、本発明は
到達角度に対応する受信ビームを生成するビーム生成回
路網を用いる。
介して到達する信号を分離し、前記信号を時間合わせ
し、前記信号を加算して、出力信号対雑音比を最大にす
ることにより、多重信号経路から生じる干渉を減少させ
る。本発明は各信号経路の到達角度を確認するために多
数のアンテナ素子からの信号を用いる。また、本発明は
到達角度に対応する受信ビームを生成するビーム生成回
路網を用いる。
【０００４】本発明を具体化した受信機は、信号経路の
損失があると、その経路に関連した信号電力を減じる
が、イコライザによる不正確な補償から生じるさらなる
性能損失を避ける。さらに、新しい信号経路があって
も、この追加の経路は符号間干渉にならない。
損失があると、その経路に関連した信号電力を減じる
が、イコライザによる不正確な補償から生じるさらなる
性能損失を避ける。さらに、新しい信号経路があって
も、この追加の経路は符号間干渉にならない。
【０００５】
【実施例】図１は、ｎ経路、ここでは例えばｎ＝３とす
る、を有する多重経路環境において、受信機４に信号を
送信する送信機２を示す。多重経路環境は受信機４への
信号経路６，８及び１０を作り出す。信号経路は長さが
異なるので、信号経路からの信号はわずかに異なる時間
に受信機４で受信される。到達時間の相違は符号間干渉
のような干渉を引き起こし得る。
る、を有する多重経路環境において、受信機４に信号を
送信する送信機２を示す。多重経路環境は受信機４への
信号経路６，８及び１０を作り出す。信号経路は長さが
異なるので、信号経路からの信号はわずかに異なる時間
に受信機４で受信される。到達時間の相違は符号間干渉
のような干渉を引き起こし得る。
【０００６】図２は、受信機４のアンテナ２０と、信号
経路６，８及び１０に沿って進んだ信号の到達角度を示
す。この例では、到達角度はアンテナ２０に垂直な線に
対して測定される。本発明は、３つの信号経路の到達角
度θ1 乃至θ3 を確認し、信号経路からの３つの信号の
うちの１つまたは全部を選択的に受信するビーム生成回
路網を用いることにより、多重信号経路を補償する。ビ
ーム生成回路網が１つだけの信号を受信するように用い
られる場合、最も強い信号すなわち最も高い信号対雑音
比を有する信号経路が選択され、出力として供給され
る。出力信号対雑音比を増加させることが望ましい場合
は、３つの信号経路からの信号が時間合わせされて加算
され、信号対雑音比が増加した出力信号を生成する。信
号は、最も強い信号を選び、次いで他の２つの信号をこ
の最も強い信号のデータすなわちトレーニングシーケン
スと相関させることによって時間合わせされる。相関は
３つの信号の時間ずれを確かめ、その結果、３つの信号
は時間合わせされて加算され、出力信号対雑音比を増加
させることができる。
経路６，８及び１０に沿って進んだ信号の到達角度を示
す。この例では、到達角度はアンテナ２０に垂直な線に
対して測定される。本発明は、３つの信号経路の到達角
度θ1 乃至θ3 を確認し、信号経路からの３つの信号の
うちの１つまたは全部を選択的に受信するビーム生成回
路網を用いることにより、多重信号経路を補償する。ビ
ーム生成回路網が１つだけの信号を受信するように用い
られる場合、最も強い信号すなわち最も高い信号対雑音
比を有する信号経路が選択され、出力として供給され
る。出力信号対雑音比を増加させることが望ましい場合
は、３つの信号経路からの信号が時間合わせされて加算
され、信号対雑音比が増加した出力信号を生成する。信
号は、最も強い信号を選び、次いで他の２つの信号をこ
の最も強い信号のデータすなわちトレーニングシーケン
スと相関させることによって時間合わせされる。相関は
３つの信号の時間ずれを確かめ、その結果、３つの信号
は時間合わせされて加算され、出力信号対雑音比を増加
させることができる。
【０００７】図３は、ｅ素子を有する多素子アンテナ２
０を含む。素子数ｅは、予測される信号経路の最大数プ
ラス１より大きくまたは等しくすべきである。各素子は
フィルタ／復調器３２に出力を供給する。フィルタ／復
調器３２からの信号は（アナログ／デジタルコンバー
タ）Ａ／Ｄ３４を通ってビーム生成回路網３６に進む。
ビーム生成回路網３６の出力は信号処理器３８に送ら
れ、信号処理器３８は信号経路の数とそれらに関連した
到達角度を確認する。信号処理器３８は、マイクロプロ
セッサまたはＤＳＰ（デジタル信号処理）デバイスのよ
うなデバイスを用いて提供することができる。到達角度
に関連する加重値は信号処理器３８からビーム生成回路
網３６に送られる。ビーム生成回路網３６は、各到達角
度の受信ビームを生成し、各受信ビームに対応する出力
を発生する。ビーム生成回路網３６は、信号処理器３８
を提供するために用いられるデバイスと同一タイプのも
のを用いて提供することができる。また、同一のデバイ
スを用いて信号処理器３８とビーム生成回路網３６を提
供することも可能である。
０を含む。素子数ｅは、予測される信号経路の最大数プ
ラス１より大きくまたは等しくすべきである。各素子は
フィルタ／復調器３２に出力を供給する。フィルタ／復
調器３２からの信号は（アナログ／デジタルコンバー
タ）Ａ／Ｄ３４を通ってビーム生成回路網３６に進む。
ビーム生成回路網３６の出力は信号処理器３８に送ら
れ、信号処理器３８は信号経路の数とそれらに関連した
到達角度を確認する。信号処理器３８は、マイクロプロ
セッサまたはＤＳＰ（デジタル信号処理）デバイスのよ
うなデバイスを用いて提供することができる。到達角度
に関連する加重値は信号処理器３８からビーム生成回路
網３６に送られる。ビーム生成回路網３６は、各到達角
度の受信ビームを生成し、各受信ビームに対応する出力
を発生する。ビーム生成回路網３６は、信号処理器３８
を提供するために用いられるデバイスと同一タイプのも
のを用いて提供することができる。また、同一のデバイ
スを用いて信号処理器３８とビーム生成回路網３６を提
供することも可能である。
【０００８】図４はビーム生成回路網３６を示す。ビー
ム生成回路網３６は技術上周知であり、Ａ／Ｄ３４の出
力に加重値Ｗを掛け、その結果生じる積を加算して１つ
の受信ビームを生成することにより、それぞれ異なる受
信ビームを生成する。これらの演算のうちのいくつかを
並列形式にして多数の受信ビームを生成することができ
る。各入力５０には、アンテナ２０の素子からの信号が
フィルタ／復調器３２及びＡ／Ｄ３４を介して入力され
る。１組の入力５０が信号処理器３８に送られる。さら
に、各入力５０は乗算器５２に送られ、ここで加重値Ｗ
が掛けられる。乗算器５２の出力は加算器５４に送ら
れ、受信ビームに対応する受信信号が生成される。同様
に、乗算器５６及び加算器５８は第２の受信ビームを生
成するために用いられる。追加の受信ビームは同じやり
方で生成することができる。受信ビームが特定の到達角
度から到達する信号を選択的に受け入れるように加重値
Ｗを選択する方法は、技術上周知である。
ム生成回路網３６は技術上周知であり、Ａ／Ｄ３４の出
力に加重値Ｗを掛け、その結果生じる積を加算して１つ
の受信ビームを生成することにより、それぞれ異なる受
信ビームを生成する。これらの演算のうちのいくつかを
並列形式にして多数の受信ビームを生成することができ
る。各入力５０には、アンテナ２０の素子からの信号が
フィルタ／復調器３２及びＡ／Ｄ３４を介して入力され
る。１組の入力５０が信号処理器３８に送られる。さら
に、各入力５０は乗算器５２に送られ、ここで加重値Ｗ
が掛けられる。乗算器５２の出力は加算器５４に送ら
れ、受信ビームに対応する受信信号が生成される。同様
に、乗算器５６及び加算器５８は第２の受信ビームを生
成するために用いられる。追加の受信ビームは同じやり
方で生成することができる。受信ビームが特定の到達角
度から到達する信号を選択的に受け入れるように加重値
Ｗを選択する方法は、技術上周知である。
【０００９】受信ビームに対応するビーム生成回路網３
６からの出力は信号処理器４０に送られる。信号処理器
４０は受信ビームから最も強い信号を選び、その信号を
出力として供給する。信号処理器４０は、マイクロプロ
セッサまたはＤＳＰデバイスのようなデバイスを用いて
提供することができる。また、信号処理器４０は、信号
処理器３８及び／またはビーム生成回路網３６に用いら
れるものと同一のデバイスを用いて提供することができ
る。
６からの出力は信号処理器４０に送られる。信号処理器
４０は受信ビームから最も強い信号を選び、その信号を
出力として供給する。信号処理器４０は、マイクロプロ
セッサまたはＤＳＰデバイスのようなデバイスを用いて
提供することができる。また、信号処理器４０は、信号
処理器３８及び／またはビーム生成回路網３６に用いら
れるものと同一のデバイスを用いて提供することができ
る。
【００１０】また、信号処理器４０として、最も強い信
号を他の受信ビームからの弱い信号の各々と相関させ
て、弱い信号と最も強い信号間の時間ずれを確認するこ
とが可能である。この情報を用いて、信号処理器４０は
受信信号を時間合わせして加算し、より高い信号対雑音
比を有する出力信号を生成することができる。
号を他の受信ビームからの弱い信号の各々と相関させ
て、弱い信号と最も強い信号間の時間ずれを確認するこ
とが可能である。この情報を用いて、信号処理器４０は
受信信号を時間合わせして加算し、より高い信号対雑音
比を有する出力信号を生成することができる。
【００１１】ビーム生成回路網３６を介して信号処理器
３８に送られるＡ／Ｄコンバータ３４の出力は、式１の
形になり、これは受信ベクトルを示す。
３８に送られるＡ／Ｄコンバータ３４の出力は、式１の
形になり、これは受信ベクトルを示す。
【数１】 受信ベクトルＹk は、時間ｋのアンテナ２０の各素子か
らのサンプルを含む。これらのサンプルは、例えばクォ
ードラチャ振幅変調信号を受信する場合には合成値にな
る。この手順はＬ個のサンプルが収集されるまで実行さ
れる。ここでＬ≧ｅである。各受信ベクトルＹk につい
て、行列Ｒk は式２に従って生成される。
らのサンプルを含む。これらのサンプルは、例えばクォ
ードラチャ振幅変調信号を受信する場合には合成値にな
る。この手順はＬ個のサンプルが収集されるまで実行さ
れる。ここでＬ≧ｅである。各受信ベクトルＹk につい
て、行列Ｒk は式２に従って生成される。
【００１２】
【数２】 行列Ｒk は、行列Ｙk と行列Ｙk * の積で生成されるｅ
×ｅ行列である。ここで、行列Ｙk * は行列Ｙk の共役
転置行列である。行列またはベクトルＹk * は行列ＹK
を用いて生成される。行列Ｙk の入力はそれらの合成共
役と転置され、その結果生じる行列の列は行列Ｙk * の
行を形成する。
×ｅ行列である。ここで、行列Ｙk * は行列Ｙk の共役
転置行列である。行列またはベクトルＹk * は行列ＹK
を用いて生成される。行列Ｙk の入力はそれらの合成共
役と転置され、その結果生じる行列の列は行列Ｙk * の
行を形成する。
【００１３】式３は、ｋ＝１乃至Ｌの行列Ｒk の和を生
成し、次にその和をＬで割ることによって、受信ベクト
ルの自動共変行列を生成するために用いられる。
成し、次にその和をＬで割ることによって、受信ベクト
ルの自動共変行列を生成するために用いられる。
【数３】 行列Σを生成するために式４に従って特異値分解（ＳＶ
Ｄ）が用いられる。
Ｄ）が用いられる。
【数４】
【数５】
【００１４】特異値分解は技術上周知であり、例えば、
Matrix Computations,pp.16-20,byG.H.Golub and C.F.V
an Loan,The John Hopkins University Press,Baltimor
e,Maryland 1983に見ることができる。特異値分解は、
例えばジャコビ法、ＱＲアルゴリズムまたはゴルブ(Gol
ub) ／カハン(Kahan) ＳＶＤステップを用いて実行する
ことができる。行列Σはｅ×ｅ対角行列である。すなわ
ち、全入力は対角上の入力を除いてゼロである。Σ行列
の対角上の入力は、入力の大きさがかなり減少する場合
を確認するために調べられる。Σ行列の対角に沿った入
力の大きさに変化がある点は、送信機２と受信機４間の
信号経路数の値ｎを定義する。図１及び図２の例では、
ｎは３に等しい。
Matrix Computations,pp.16-20,byG.H.Golub and C.F.V
an Loan,The John Hopkins University Press,Baltimor
e,Maryland 1983に見ることができる。特異値分解は、
例えばジャコビ法、ＱＲアルゴリズムまたはゴルブ(Gol
ub) ／カハン(Kahan) ＳＶＤステップを用いて実行する
ことができる。行列Σはｅ×ｅ対角行列である。すなわ
ち、全入力は対角上の入力を除いてゼロである。Σ行列
の対角上の入力は、入力の大きさがかなり減少する場合
を確認するために調べられる。Σ行列の対角に沿った入
力の大きさに変化がある点は、送信機２と受信機４間の
信号経路数の値ｎを定義する。図１及び図２の例では、
ｎは３に等しい。
【００１５】入力１，１から入力ｅ，ｅまで移動する場
合の対角に沿った１点で、入力の値に減少がある。この
値の減少はｎを確認するために用いられる。入力ｎｎ
は、入力ｎ＋１，ｎ＋１乃至ｅ，ｅに対して大きな値を
有する最後の入力である。この値の変化は、対角上の隣
接入力間の比を単純比較することによって確認すること
ができる。比が対角上の先行入力の比に対して大きくな
る場合、位置ｎ，ｎを決定することができる。このこと
は式６を観察して説明される。
合の対角に沿った１点で、入力の値に減少がある。この
値の減少はｎを確認するために用いられる。入力ｎｎ
は、入力ｎ＋１，ｎ＋１乃至ｅ，ｅに対して大きな値を
有する最後の入力である。この値の変化は、対角上の隣
接入力間の比を単純比較することによって確認すること
ができる。比が対角上の先行入力の比に対して大きくな
る場合、位置ｎ，ｎを決定することができる。このこと
は式６を観察して説明される。
【数６】
【００１６】比Δ1 はσ11をσ22で割ることにより確認
され、比Δ2 はσ22をσ33で割ることにより確認され
る。これは、σnn／σn+1,n+1 に等しい比Δn が見つか
るまで続けられる。これはスレショールドを設定するこ
とにより確認することができる。例えば、アンテナ素子
からの信号の信号対雑音比の平均が３０ｄＢ以上なら、
１００というスレショールドを用いることができる。こ
の例では、Δn は１００以上の比として確認される。信
号対雑音比が小さければ、低いスレショールドを用いる
のが望ましい。ｎの値は、入力σnnを含むΣ行列の行ま
たは列の数である。
され、比Δ2 はσ22をσ33で割ることにより確認され
る。これは、σnn／σn+1,n+1 に等しい比Δn が見つか
るまで続けられる。これはスレショールドを設定するこ
とにより確認することができる。例えば、アンテナ素子
からの信号の信号対雑音比の平均が３０ｄＢ以上なら、
１００というスレショールドを用いることができる。こ
の例では、Δn は１００以上の比として確認される。信
号対雑音比が小さければ、低いスレショールドを用いる
のが望ましい。ｎの値は、入力σnnを含むΣ行列の行ま
たは列の数である。
【００１７】ＳＶＤの結果として、行列Ｕを式７に見ら
れるように書くことができる。
れるように書くことができる。
【数７】
【００１８】Ｕ行列の最後のｅ−ｎ列、すなわち列ｎ＋
１乃至ｅは、ｅ−ｎ多項式群を生成するために用いられ
る。多項式は式８に示されるように行列Ｕからの入力を
用いて生成される。 c1,n+1＋c2,n+1z ＋c3,n+1z2＋…＋ce,n+1ze-1＝ 0 根P1,1→根P1,e-1 ： （８） c1,e＋c2,ez ＋c3,ez2＋…＋ce,eze-1＝ 0 根Pe,1→根Pe,e-1
１乃至ｅは、ｅ−ｎ多項式群を生成するために用いられ
る。多項式は式８に示されるように行列Ｕからの入力を
用いて生成される。 c1,n+1＋c2,n+1z ＋c3,n+1z2＋…＋ce,n+1ze-1＝ 0 根P1,1→根P1,e-1 ： （８） c1,e＋c2,ez ＋c3,ez2＋…＋ce,eze-1＝ 0 根Pe,1→根Pe,e-1
【００１９】各多項式の根は、ニュートン反復のような
周知の方法を用いて決定される。多項式１からの根はＰ
1,1 乃至Ｐ1,e-1 と名付けられる。多項式２からの根は
Ｐ2, 1 乃至Ｐ2,e-1 と名付けられ、多項式３からの根は
Ｐ3,1 乃至Ｐ3,e-1 と名付けられる。ｅ−ｎ多項式の全
部の根を計算する必要はないが、多数の多項式の根の計
算すれば雑音から生じる誤差が減少する。
周知の方法を用いて決定される。多項式１からの根はＰ
1,1 乃至Ｐ1,e-1 と名付けられる。多項式２からの根は
Ｐ2, 1 乃至Ｐ2,e-1 と名付けられ、多項式３からの根は
Ｐ3,1 乃至Ｐ3,e-1 と名付けられる。ｅ−ｎ多項式の全
部の根を計算する必要はないが、多数の多項式の根の計
算すれば雑音から生じる誤差が減少する。
【００２０】図５は、横軸が実軸で縦軸が虚軸の単位円
を示す。３つの多項式の根がいくつか記入されている。
明快にするため、３つの多項式の各々のｅ−ｎ根の全部
は図示されていない。単位円上または単位円の近くにあ
る各多項式のｎ根が重要な根である。雑音に起因して、
各３多項式のｎ根は単位円上の位置に正確に来ず、他の
多項式からの根と正確に一致しないことに注目すべきで
ある。その結果、単位円上またはその近傍に３つの根か
らなる集団がｎ個できる。
を示す。３つの多項式の根がいくつか記入されている。
明快にするため、３つの多項式の各々のｅ−ｎ根の全部
は図示されていない。単位円上または単位円の近くにあ
る各多項式のｎ根が重要な根である。雑音に起因して、
各３多項式のｎ根は単位円上の位置に正確に来ず、他の
多項式からの根と正確に一致しないことに注目すべきで
ある。その結果、単位円上またはその近傍に３つの根か
らなる集団がｎ個できる。
【００２１】根の大きさは、その根の実部及び虚部の２
乗の和の平方根であり、根が単位円上またはその近傍に
あるかどうかを確認するために用いられる。根の大きさ
が１に等しければ、その根は単位円上にある。根の大き
さが上限スレショールド以下で下限スレショールド以上
ならば、その根は単位円の近傍にあるものとみなされ
る。アンテナ素子からの信号の信号対雑音比の平均が１
５ｄＢ以下の状態では、１．１の上限スレショールドと
０．９の下限スレショールドを用いることができる。信
号対雑音比の平均がもっと高ければ、もっと狭い１組の
スレショールドを用いることができる。例えば、信号対
雑音比の平均が３０ｄＢ以上ならば、１．０５の上限ス
レショールドと０．９５の下限スレショールドを用いる
ことができる。
乗の和の平方根であり、根が単位円上またはその近傍に
あるかどうかを確認するために用いられる。根の大きさ
が１に等しければ、その根は単位円上にある。根の大き
さが上限スレショールド以下で下限スレショールド以上
ならば、その根は単位円の近傍にあるものとみなされ
る。アンテナ素子からの信号の信号対雑音比の平均が１
５ｄＢ以下の状態では、１．１の上限スレショールドと
０．９の下限スレショールドを用いることができる。信
号対雑音比の平均がもっと高ければ、もっと狭い１組の
スレショールドを用いることができる。例えば、信号対
雑音比の平均が３０ｄＢ以上ならば、１．０５の上限ス
レショールドと０．９５の下限スレショールドを用いる
ことができる。
【００２２】根の集団が単位円上またはその近傍にある
ｎ個の集団を構成しているのを確認後、各々の根集団と
関連する点Ｔm （ｍ＝１乃至ｎ）が求められる。点Ｔm
は、特定の根集団の図心に最も近い、単位円上の点であ
る。各々の根集団の図心は、集団中の根の虚部の平均と
実部の平均を生成するような方法を用いて計算される。
虚平均及び実平均はそれぞれ図心の虚部及び実部とな
る。
ｎ個の集団を構成しているのを確認後、各々の根集団と
関連する点Ｔm （ｍ＝１乃至ｎ）が求められる。点Ｔm
は、特定の根集団の図心に最も近い、単位円上の点であ
る。各々の根集団の図心は、集団中の根の虚部の平均と
実部の平均を生成するような方法を用いて計算される。
虚平均及び実平均はそれぞれ図心の虚部及び実部とな
る。
【００２３】図５に関して、３つの根からなる３つの集
団（Ｐ1,1 ，Ｐ2,1 ，Ｐ3,1 ；Ｐ1, 3 ，Ｐ2,3 ，Ｐ
3,3 ；Ｐ1,5 ，Ｐ2,5 ，Ｐ3,5 ）は、単位円の近傍に集
まっており、単位円上またはその近傍にあるとみなすこ
とができる。この例では、送信機と受信機間に３つの経
路があり（ｎは３に等しくなる）、したがって、３つの
根集団が単位円上またはその近傍にあるということに一
致している。各々の根集団について、図心は点Ｔm=1 乃
至Ｔm=n=3 を求めて計算される。
団（Ｐ1,1 ，Ｐ2,1 ，Ｐ3,1 ；Ｐ1, 3 ，Ｐ2,3 ，Ｐ
3,3 ；Ｐ1,5 ，Ｐ2,5 ，Ｐ3,5 ）は、単位円の近傍に集
まっており、単位円上またはその近傍にあるとみなすこ
とができる。この例では、送信機と受信機間に３つの経
路があり（ｎは３に等しくなる）、したがって、３つの
根集団が単位円上またはその近傍にあるということに一
致している。各々の根集団について、図心は点Ｔm=1 乃
至Ｔm=n=3 を求めて計算される。
【００２４】点Ｔm と到達角度θm の関係は式９に明示
される。
される。
【数８】 ここで、ωは送信信号の搬送周波数の２π倍、ｄはアン
テナ素子間の間隔、ｃは光の速度である。点Ｔm が求め
られれば、式９の全ての他の変数の値はわかっているの
で、到達角度が確認される。到達角度の実際値θm ＝１
乃至θm ＝ｎ＝３は式９に従って計算され、ビーム生成
回路網３６の加重値を得ることができるが、到達角度の
値を計算してビーム生成回路網の加重値ｗを計算する必
要はない。到達角度θm の受信ビームに対応する加重値
は式１０に見られる行列Ａm を生成することにより計算
される。
テナ素子間の間隔、ｃは光の速度である。点Ｔm が求め
られれば、式９の全ての他の変数の値はわかっているの
で、到達角度が確認される。到達角度の実際値θm ＝１
乃至θm ＝ｎ＝３は式９に従って計算され、ビーム生成
回路網３６の加重値を得ることができるが、到達角度の
値を計算してビーム生成回路網の加重値ｗを計算する必
要はない。到達角度θm の受信ビームに対応する加重値
は式１０に見られる行列Ａm を生成することにより計算
される。
【数９】
【００２５】行列Ａm は式１１に従って用いられ、到達
角度θm に対応する受信ビームを生成するための加重値
を含む加重値行列Ｗm を生成する。
角度θm に対応する受信ビームを生成するための加重値
を含む加重値行列Ｗm を生成する。
【数１０】 ここで、Ｒ-1は式３の自動共変行列の逆数、Ａ* mはＡm
の共役転置行列である。ｍ＝１の場合、加重値Ｗ1,1 ，
Ｗ1,2 乃至Ｗ1,e は行列Ｗm=1 の入力である。ここで、
加重値は図４の乗算器５２に供給され、到達角度θm=1
に対応する受信ビームを生成する。同様に、ｍ＝２の場
合、加重値Ｗ2,1 乃至Ｗ2,e は図４の乗算器５６に供給
され、到達角度θm=2 に対応する受信ビームを生成す
る。
の共役転置行列である。ｍ＝１の場合、加重値Ｗ1,1 ，
Ｗ1,2 乃至Ｗ1,e は行列Ｗm=1 の入力である。ここで、
加重値は図４の乗算器５２に供給され、到達角度θm=1
に対応する受信ビームを生成する。同様に、ｍ＝２の場
合、加重値Ｗ2,1 乃至Ｗ2,e は図４の乗算器５６に供給
され、到達角度θm=2 に対応する受信ビームを生成す
る。
【００２６】各到達角度の加重値の決定後、処理器３８
はビーム生成回路網３６に前記加重値を供給し、それに
より各到達角度の受信ビームが生成される。その結果、
送信機２と受信機４間の各信号経路の信号は別々の受信
ビームで受信される。各受信ビームからの出力は信号処
理器４０に送られる。信号処理器４０は、最も強い信
号、すなわち最も高い信号対雑音比を有する信号を選び
出し、その信号を出力に送る。また、各々の弱い信号を
最も強い信号と相関させて、弱い信号と最も強い信号間
の時間ずれを確認することもできる。時間ずれがわかれ
ば、信号を時間合わせして加算することにより、出力信
号の信号対雑音比を増加させることができる。各ビーム
は受信機２から受信機４まで異なる距離を進み、したが
って進むのに異なる時間がかかるので、各ビームからの
信号は時間合わせすべきである。
はビーム生成回路網３６に前記加重値を供給し、それに
より各到達角度の受信ビームが生成される。その結果、
送信機２と受信機４間の各信号経路の信号は別々の受信
ビームで受信される。各受信ビームからの出力は信号処
理器４０に送られる。信号処理器４０は、最も強い信
号、すなわち最も高い信号対雑音比を有する信号を選び
出し、その信号を出力に送る。また、各々の弱い信号を
最も強い信号と相関させて、弱い信号と最も強い信号間
の時間ずれを確認することもできる。時間ずれがわかれ
ば、信号を時間合わせして加算することにより、出力信
号の信号対雑音比を増加させることができる。各ビーム
は受信機２から受信機４まで異なる距離を進み、したが
って進むのに異なる時間がかかるので、各ビームからの
信号は時間合わせすべきである。
【００２７】前記の相関は、最も強い信号のデータまた
は符号を弱い信号のデータまたは符号と相関させること
により行われる。また、最も強い信号のトレーニングシ
ーケンスを弱い信号のトレーニングシーケンスと相関さ
せることにより、信号を相関させることもできる。トレ
ーニングシーケンスは必要なく、本発明は信号経路数を
確認してそれらを盲目的にすなわちトレーニングシーケ
ンスを用いることなく補償することができることに注目
すべきである。
は符号を弱い信号のデータまたは符号と相関させること
により行われる。また、最も強い信号のトレーニングシ
ーケンスを弱い信号のトレーニングシーケンスと相関さ
せることにより、信号を相関させることもできる。トレ
ーニングシーケンスは必要なく、本発明は信号経路数を
確認してそれらを盲目的にすなわちトレーニングシーケ
ンスを用いることなく補償することができることに注目
すべきである。
【００２８】また、信号を時間合わせするために、Ａ／
Ｄ３４は符号すなわちデータレートを少なくとも８回サ
ンプリングするのが望ましく、信号経路と到達角度を確
認するためには、Ａ／Ｄ３４は符号すなわちデータレー
トを２回サンプリングすれば十分であることに注目すべ
きである。
Ｄ３４は符号すなわちデータレートを少なくとも８回サ
ンプリングするのが望ましく、信号経路と到達角度を確
認するためには、Ａ／Ｄ３４は符号すなわちデータレー
トを２回サンプリングすれば十分であることに注目すべ
きである。
【００２９】セルラー通信システムのように、１台以上
の送信機が同一周波数またはチャンネルによる送信に用
いられる通信システムでは、本発明は送信機間すなわち
セル間干渉を補償するために用いることができる。送信
機間干渉は、重要な送信機、これはセルラーシステムに
おいて受信機が配置されるセルと関連する送信機であ
る、からの信号が１台以上の送信機（干渉送信機）から
受信された信号で損なわれる場合に生じる。この干渉は
干渉送信機からの信号を除去することによって減少す
る。これは２ステップで信号経路及び到達角度を確認す
ることによって行われる。第１のステップは、重要な送
信機すなわちセルが受信されるべき信号の送信を始める
前に、干渉送信機すなわちセルからの信号と関連した信
号経路及び到達角度を確認することを含む。干渉セルす
なわち送信機と関連した到達角度の確認後、信号経路及
び到達角度は重要なセルと干渉セルの両方からの信号を
受信して確認される。全ての到達角度の確認後、干渉セ
ルから到来したものとして以前に識別された到達角度の
受信ビームは生成されず、重要なセルから到来する信号
と関連した到達角度の受信ビームが生成される。
の送信機が同一周波数またはチャンネルによる送信に用
いられる通信システムでは、本発明は送信機間すなわち
セル間干渉を補償するために用いることができる。送信
機間干渉は、重要な送信機、これはセルラーシステムに
おいて受信機が配置されるセルと関連する送信機であ
る、からの信号が１台以上の送信機（干渉送信機）から
受信された信号で損なわれる場合に生じる。この干渉は
干渉送信機からの信号を除去することによって減少す
る。これは２ステップで信号経路及び到達角度を確認す
ることによって行われる。第１のステップは、重要な送
信機すなわちセルが受信されるべき信号の送信を始める
前に、干渉送信機すなわちセルからの信号と関連した信
号経路及び到達角度を確認することを含む。干渉セルす
なわち送信機と関連した到達角度の確認後、信号経路及
び到達角度は重要なセルと干渉セルの両方からの信号を
受信して確認される。全ての到達角度の確認後、干渉セ
ルから到来したものとして以前に識別された到達角度の
受信ビームは生成されず、重要なセルから到来する信号
と関連した到達角度の受信ビームが生成される。
【００３０】また、本発明は、ＣＤＭＡ（コード分割多
重アクセス）のような広帯域通信システムにおける送信
機間干渉を減少させることができる。ＣＤＭＡでは、受
信信号は疑似ランダムコードと相関させられて干渉送信
機からの信号を除去するが、干渉送信機が特に強い場合
は、干渉信号は相関で除去することができない。上述の
ように、干渉送信機からの信号は、望ましい信号に対応
する受信ビームを生成し、干渉信号に対応する受信ビー
ムを生成しないことによって減少または除去することが
できる。
重アクセス）のような広帯域通信システムにおける送信
機間干渉を減少させることができる。ＣＤＭＡでは、受
信信号は疑似ランダムコードと相関させられて干渉送信
機からの信号を除去するが、干渉送信機が特に強い場合
は、干渉信号は相関で除去することができない。上述の
ように、干渉送信機からの信号は、望ましい信号に対応
する受信ビームを生成し、干渉信号に対応する受信ビー
ムを生成しないことによって減少または除去することが
できる。
【００３１】図６はセルラー電話７０の正面図及び背面
図を示す。正面図は表示部とキーパッドを示す。背面図
は素子７２，７４，７６及び７８を有する多素子アンテ
ナを示す。セルラー電話７０は、前記アンテナ素子を用
いて、上述の手法に従って到達角度に対応する受信ビー
ムを生成する。受信ビームは１つ以上の信号経路から信
号を受信するために用いることができると共に、セル間
すなわち送信機間干渉を減少させるために用いることが
できる。
図を示す。正面図は表示部とキーパッドを示す。背面図
は素子７２，７４，７６及び７８を有する多素子アンテ
ナを示す。セルラー電話７０は、前記アンテナ素子を用
いて、上述の手法に従って到達角度に対応する受信ビー
ムを生成する。受信ビームは１つ以上の信号経路から信
号を受信するために用いることができると共に、セル間
すなわち送信機間干渉を減少させるために用いることが
できる。
【００３２】電話７０は多くの他のアンテナ形態を備え
てもよい。電話は、図６と同じ形態の追加素子または異
なる形態の追加素子を用いることができる。また、電話
から遠方にある多素子アンテナを用いることも可能であ
り、例えば、電話７０は自動車に搭載されている多素子
アンテナと通信し合うことができる。
てもよい。電話は、図６と同じ形態の追加素子または異
なる形態の追加素子を用いることができる。また、電話
から遠方にある多素子アンテナを用いることも可能であ
り、例えば、電話７０は自動車に搭載されている多素子
アンテナと通信し合うことができる。
【図１】多重経路環境を示す。
【図２】到達角度を示す。
【図３】受信機のブロック図である。
【図４】ビーム生成回路網を示す。
【図５】単位円及び多項式根を示す。
【図６】本発明を具体化したセルラー電話の正面図及び
背面図を示す。
背面図を示す。
Claims (7)
- 【請求項１】 多重経路環境における通信信号の受信方
法であって、 複数の素子信号を供給する複数のアンテナ素子を用いて
複数の到達角度を有する信号を受信する工程と、 前記複数の信号をサンプリングしてサンプルセットを生
成する工程と、 複数のサンプルセットを用いて、前記の複数の到達角度
のうちの少なくとも１つに対応する受信ビームを生成す
る工程とからなることを特徴とする受信方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の受信方法において、前記
の受信ビーム生成工程は、前記の複数の到達角度に対応
する複数の受信ビームを生成して、複数のビーム信号を
発生する工程を含むことを特徴とする受信方法。 - 【請求項３】 請求項２記載の受信方法において、さら
に、信号対雑音比に基づいて前記の複数のビーム信号か
ら第１のビーム信号を選択する工程を含むことを特徴と
する受信方法。 - 【請求項４】 請求項２記載の受信方法において、さら
に、第１のビーム信号と第２のビーム信号を時間合わせ
する工程と、前記第１及び前記第２のビーム信号を加算
する工程を含むことを特徴とする受信方法。 - 【請求項５】 請求項４記載の受信方法において、前記
時間合わせ工程は、前記第１のビーム信号の予め定めら
れたシーケンスを前記第２のビーム信号の予め定められ
たシーケンスと相関させる工程を含むことを特徴とする
受信方法。 - 【請求項６】 信号の到達角度を確認する手段と、 前記到達角度に対応する受信ビームを生成する手段とか
らなることを特徴とするセルラー電話。 - 【請求項７】 請求項２３記載のセルラー電話におい
て、前記受信ビーム生成手段は多素子アンテナを含むセ
ルラー電話。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/154,773 US5542101A (en) | 1993-11-19 | 1993-11-19 | Method and apparatus for receiving signals in a multi-path environment |
| US154773 | 1993-11-19 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07202777A true JPH07202777A (ja) | 1995-08-04 |
| JP3701334B2 JP3701334B2 (ja) | 2005-09-28 |
Family
ID=22552716
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28465094A Expired - Lifetime JP3701334B2 (ja) | 1993-11-19 | 1994-11-18 | 多重経路環境における信号受信方法及び装置 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5542101A (ja) |
| EP (1) | EP0654915B1 (ja) |
| JP (1) | JP3701334B2 (ja) |
| KR (1) | KR100346316B1 (ja) |
| CA (1) | CA2133596C (ja) |
| DE (1) | DE69434616T2 (ja) |
Cited By (1)
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1994
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