WO2000065750A1 - Recepteur radio et procede de detection du moment de reception - Google Patents

Recepteur radio et procede de detection du moment de reception Download PDF

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WO2000065750A1
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directivities
timing
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Katsuhiko Hiramatsu
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
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    • H—ELECTRICITY
    • 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
    • H—ELECTRICITY
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    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/08—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the receiving station
    • H04B7/0837—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the receiving station using pre-detection combining
    • H04B7/0842—Weighted combining
    • H04B7/086—Weighted combining using weights depending on external parameters, e.g. direction of arrival [DOA], predetermined weights or beamforming

Definitions

  • the present invention relates to a radio reception device used in a digital radio communication system and a reception timing detection method.
  • a propagation path in a digital wireless communication system is composed of a large number of multipaths, and thus has a frequency characteristic as a transmission path and a transmission characteristic having selectivity with respect to frequency. . Furthermore, with the movement of a communication terminal device such as a mobile device, these characteristics change over time, and the received signal undergoes different fading without a band. This fading is called selective fading.
  • This adaptive array technology is a technology in which a plurality of antenna elements are prepared, and signals received by these antenna elements are weighted and then combined.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of the adaptive array antenna device.
  • the adaptive array antenna device sends the signals received by the antennas 11-1 to 1-n to the weighting circuits 2_1 to 2-n, respectively.
  • the weighted signal is sent to the combining circuit 3 and combined.
  • This synthesized signal is sent to the receiver 4 and the frame synchronization circuit 6.
  • demodulation processing is performed on the combined signal to obtain a demodulated output.
  • RSSI is detected for the combined signal, and the detection result (RSSI signal) is sent to the weight controller 7.
  • the frame synchronization circuit 6 maintains synchronization based on the synthesized signal, and sends the synchronization timing to the weighting controller 7.
  • the weighting controller 7 controls the respective weighting factors sent to the weighting circuits 2_1 to 2_n so as to maintain the timing at which the RSI signal becomes maximum.
  • the weight coefficient is stored in the memory 8 as appropriate.
  • a delay profile as shown in FIG. 2 is created. That is, if the desired station and the interfering station are present and the apparatus receives the signals without separating the directivity directions, the signal from the desired station is received at time a and time b.
  • the signal at time a is a signal that reaches the device directly from direction B
  • the signal at time b is a signal that reaches the device from direction A after being reflected by a distant reflector such as a mountain (directions A and B). See Figure 5). Therefore, the signal at time b arrives at the device later than the signal at time a.
  • the interference signals increase when the directivity directions are not separated. As the number of interference signals increases, it becomes difficult to accurately detect the reception timing.
  • weighting circuit 2 If the directions of directivity are not separated, weighting circuit 2— :! It cannot capture incoming signals from directions other than the directivity formed by ⁇ 2-n. In addition, when the received signal is detected at power-on or in all directions, it takes a very long time for weight control. Disclosure of the invention
  • the present inventor has noted that when performing directional reception, all signals from directions other than the direction in which directivity is directed become interference signals, and this interference signal makes it difficult to detect accurate reception timing.
  • the present inventors have found that by providing a plurality of fixed directivities and dispersing the interference signal, the amount of interference in each directivity can be reduced, and the present invention has been made.
  • the gist of the present invention is to use a delay profile created for each fixed directivity to narrow the direction in which an interference signal arrives, suppress the amount of interference of the interference signal, detect reception timing, and select a path. Is to do. BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
  • FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a conventional radio receiving apparatus
  • FIG. 2 is a diagram showing a delay profile created in a conventional wireless receiving apparatus
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of a wireless reception device according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a directivity separation circuit of the wireless reception device according to the above embodiment
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing a communication system including the wireless reception device according to the above embodiment
  • FIG. 6A is a diagram showing a delay profile created in the wireless reception device according to the above embodiment.
  • FIG. 6B is a diagram showing a delay profile created in the wireless reception device according to the above embodiment.
  • FIG. 6C is a diagram showing a delay profile created in the wireless reception device according to the above embodiment.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of an adaptive array antenna device which is a wireless receiving device according to one embodiment of the present invention.
  • signals are received by receiving RF circuits 104 to 106 via antennas 101 to 103.
  • the receiving RF circuits 104 to 106 amplify the received signal and convert it to a lower frequency.
  • the IF signal or the base span signal thus obtained is sent to the directivity separating circuit 107, where it is separated for each directivity.
  • the signals separated for each directivity are sent to correlators 108 to 110, respectively.
  • the operation of the directivity separating circuit will be described later.
  • the correlators 108 to 110 perform a correlation operation between the received signal and the known signal. For example, in the case of the CDMA communication system, a despreading process is performed on a received signal using a spreading code and a scrambling code.
  • a correlation operation is performed between the known signal embedded in the received signal and the known signal on the device side.
  • the correlation output is sent to power detection circuits 111 to 113, where power is detected.
  • the result is sent to delay profile creation circuits 114 to 116, and a delay profile is created for each directivity.
  • the information of the delay port file is sent to the determination circuit A 117, where the peak timing having the highest received power in each delay profile is determined as the reception timing. The creation of the delay profile will be described later.
  • the signals received by the reception RF circuits 104 to 106 are sent to the weighting circuits 118 to 120, respectively. These signals are multiplied by weighting factors in weighting circuits 118 to 120, sent to a synthesizing circuit 121, and synthesized.
  • the synthesized signal is sent to the correlator 122, where it is compared with the known signal on the device side as described above. Is calculated.
  • the correlation result is sent to the power detection circuit 123 and the receiver 124.
  • the power detection circuit 123 detects power in the synthesized signal. The result is sent to the delay profile creation circuit 126 to create a delay profile. The information of the delay profile is sent to the decision circuit B 127, where the peak timing of the largest received power in the delay profile is determined as the reception timing, and the timing is output as a synchronization signal.
  • the judgment result from the judgment circuit A 117 and the judgment result from the judgment circuit B 127 are sent to the directivity table 128, respectively.
  • the directivity table 128 stores a predetermined directivity pattern, and outputs a predetermined directivity pattern to the directivity separation circuit 107 based on the determination result.
  • Receivers 124 demodulate the combined signal and output a demodulated signal. Also, the output from the receiver 124 is sent to the weight control circuit 125, where the weighting circuits 118 to 120 are used so that the received signal is correctly received by the LMS algorithm or the CMA algorithm. The weight coefficient is controlled.
  • the signals received by the RF circuits 104 to 106 via the antennas 101 to 103 are amplified, frequency-converted, and sent to the directivity separating circuit 107.
  • the directivity separating circuit 107 a signal is separated for each directivity.
  • Methods for separating directivity include a method of performing FFT (Fast Fourier Transform) operation and a method of multiplying by a weighting factor based on each directivity.
  • FFT Fast Fourier Transform
  • a method of multiplying by a weight coefficient based on each directivity will be described as an example.
  • the directivity separating circuit 107 has a configuration as shown in FIG. As shown in FIG. 4, the outputs of the receiving RF circuit 104 are weighted by the weighting circuits 201, 205, and 2, respectively. Sent to 09. The outputs of the receiving RF circuit 105 are sent to weighting circuits 202, 206, 210, respectively. The output of the reception RF circuit 106 is sent to the weighting circuits 203, 207, and 211, respectively.
  • the signals received by the respective antennas 101 to 103 are multiplied by the weighting coefficient of the arrival direction A (see FIG. 5), and the weighting circuits 205 to 2 In 07, the signals received by the respective antennas 101 to 103 are multiplied by the weighting factor in the direction of arrival B, and the weighting circuits 209 to 211 cause the respective antennas 101 to 10
  • the signal received in step 3 is multiplied by a weighting factor in the direction of arrival C.
  • the respective weighted signals are added by adders 204, 208, and 212. That is, in the adder 204, the signals multiplied by the weighting coefficients in the weighting circuits 201 to 203 are added, and the received signal in the direction A is output. In the adder 208, the weighting circuit is added. The signals multiplied by the weighting factors at 205 to 207 are added, and a received signal in the direction B is output. The adder 212 generates the weighting circuit 209 to 211 at which the weighting factor is changed. Add the multiplied signals and output the received signal in direction C. In this way, the received signal can be separated for each directivity.
  • Correlation calculations are performed on the received signal outputs for each of the directivities by the correlators 108 to 110, thereby extracting the signal of the desired station. Then, in the power detection circuits 111 to 113, the power of the extracted signal is detected.
  • a delay profile for each directivity is created by the delay profile creation circuits 114 to 116.
  • the delay profile in direction A there is a peak of the signal of the desired station (desired signal) at time b, as shown in FIG. 6A, and in the delay profile in direction B, as shown in FIG. A peak of the desired signal exists at time a (b> a).
  • the desired signals are received from directions A and B, but the desired signals are not received from direction C. That is, from the direction C, only the interference signals from the interference stations 303 to 305 are received.
  • the delay profile in this case is as shown in FIG. 6C.
  • the timing of the signal from the desired station can be accurately detected in the delay profile. That is, by selecting the path at time a in direction B from the delay profile shown in FIG. 6A, the timing of the signal from the desired station can be accurately detected.
  • the reception timing of the desired signal is detected as described above.
  • the detected timing (determination result) is sent to the directivity table 128.
  • the weight coefficient corresponding to the directivity selected in the directivity table 128 is sent to the weight coefficient control circuit 125.
  • the weight coefficient control circuit 125 controls the weight circuits 118 to 120 so that the signals received by the antennas 101 to 103 are multiplied by the weight coefficient.
  • the signals multiplied by the weighting coefficients are combined by a combining circuit 121 and subjected to a correlation operation by a correlator 122, that is, after a signal from a desired station is extracted, a receiver 124 Sent to
  • the receiver 124 demodulates the combined signal to obtain a demodulated signal.
  • the output from the receiver 124 is sent to the weight control circuit 125.
  • the weighting control circuit 125 controls the weighting factors of the weighting circuits 118 to 120 so that the received signal is correctly received by the LMS algorithm or the CAM algorithm. In this way, reception directivity is formed.
  • reception is performed with a plurality of fixed directivities, a delay profile is created for each directivity, and interference is generated. Since the reception timing detection (synchronization establishment) is performed with the signal suppressed, unlike the conventional reception timing detection method that detects the reception timing and the reception directivity at the same time, when there are many interference signals or when there is a lot of noise. However, the reception timing can be quickly detected.
  • the initial value can be set quickly, so that the speed is faster. It is possible to calculate the reception weight coefficient of the dap array antenna.
  • reception is first performed with multiple fixed directivities, delay profiles are created for each directivity, and a path is selected. Then, the weighting factor corresponding to the directivity of the selected path is used as the initial value of the weighting factor of the adaptive array antenna.
  • a delay profile is created for each direction in all directions. Then, the timing and direction at which the delay profile is maximized are detected. This timing and direction are the result of the path search and are sent to the decision circuit B127 as the timing of the path of the desired station that is currently communicating.
  • the signal of the desired station is extracted from the signals received by the reception RF circuits 104 to 106, and the power is detected by the power detection circuit 123.
  • the detection result is sent to the delay profile creation circuit 126.
  • the delay profile creation circuit 126 measures the received power at each reception time. Then, a path that may be a signal of a desired station is extracted based on the power measurement result. In this way, it is monitored whether a new incoming signal has appeared. This delay profile information (timing of the receiver's symbol identification point) is sent to the decision circuit B127.
  • the decision circuit B 127 compares the new path determined by the decision circuit A with the path from the delay profile creation circuit 126. If the arrival directions of the two paths are almost the same and the times are almost the same, the processing for the previous path is continued. On the other hand, if the arrival directions of the two paths are different, and if the received power of the new path is higher, switch to the new path. That is, synchronization is established at the timing detected by the delay profile creation circuit 126, and the path at that timing is added. Trace. In a method that combines multiple paths in a RAKE manner, such as the CDMA reception method, the new path is replaced with the path that has the minimum power of the existing path.
  • the reception timing detection by creating a delay profile for each directivity, the direction in which the interference signal arrives is narrowed, and the reception timing is detected while suppressing the amount of interference of the interference signal. You can search. Therefore, even during communication, by continuing to detect paths from all directions, it is possible to track the path of a desired station even when an incoming signal disappears or a new incoming signal appears.
  • the optimum weight coefficient can be calculated at high speed even at the time of path switching.
  • the wireless reception device and the reception timing detection method according to the above embodiments can be applied to a base station device that performs wireless communication with a communication terminal device in a digital wireless communication system.
  • Reception timing when detecting a received signal from all directions, such as when power is turned on, or when receiving a signal arriving from a direction different from the directivity being received during communication, Reception timing can be accurately detected.
  • the present invention is not limited to the above embodiment, and can be implemented with various modifications. For example, although a case has been described with the present embodiment where a received signal is separated into three directivities, it may be separated into two or four or more directivities. As described above, the wireless reception device and the timing detection method of the present invention select an optimal path by suppressing an interference signal by creating a delay profile for each directivity using a plurality of directivities. be able to.
  • the present invention can be applied to a base station device and a communication terminal device in a digital wireless communication system.

Description

明 細 書 無線受信装置及び受信タイミング検出方法 技術分野
本発明は、 ディジタル無線通信システムにおいて使用される無線受信装置及 び受信タイミング検出方法に関する。 背景技術
一般に、 ディジタル無線通信システムにおける伝搬路は、 多数のマルチパス から構成されているため、 伝送路として周波数特性を有しており、 周波数に対 して選択性を持った伝送特性を有している。 さらに、 移動機のような通信端末 装置の動きに伴って、 これらの特性は時間的にも変化し、 受信信号は帯域ない で異なったフェージングを受ける。 このフェージングを選択性フェージングと いう。
この選択性フエ一ジングの対策として、 ァダプティブアレイ技術がある。 こ のァダプティブアレイ技術は、 複数のアンテナ素子を用意し、 これらのアンテ ナ素子で受信した信号に重み付けを行なった後に合成する技術である。
このようなァダプティブアレイ技術においては、 所望信号を正確に受信する ために、 受信タイミング検出を行う。 受信タイミング検出機能を備えた従来の 無線受信装置であるァダプティブアレイアンテナ装置として特開平 1 0— 5 1 2 2 1号公報に開示されているものがある。 図 1は、 前記ァダプティブァレ イアンテナ装置の概略構成を示すプロック図である。
ァダプティブアレイアンテナ装置は、 アンテナ 1 一 1〜 1—nで受信した信 号をそれぞれ重み付け回路 2 _ 1〜2— nに送り、 そこで指向性を制御するた めにそれぞれの信号に対して重み付けし、 重み付けされた信号を合成回路 3に 送り、 合成する。 この合成信号は、 受信機 4及びフレーム同期回路 6に送られる。 受信機 4で は、 合成信号に対して復調処理がなされて復調出力が得られる。 また、 受信機 4では、 合成信号について R S S Iが検出され、その検出結果（R S S I信号） が重み付け制御器 7へ送られる。
また、 フレーム同期回路 6では、 合成信号に基づいて同期を維持し、 この同 期タイミングを重み付け制御器 7へ送る。 重み付け制御器 7では、 R S S I信 号が最大になるタイミングを維持するように重み付け回路 2 _ 1〜 2 _ nに 送るそれぞれの重み係数を制御する。 この重み係数は、 適宜メモリ 8に記憶さ れる。
しかしながら、 従来のァダプティブアレイアンテナ装置では、 図 2に示すよ うな遅延プロファイルが作成される。 すなわち、 所望局及び干渉局が存在する 場合に、 装置で指向性の方向を分離しないで受信すると、 所望局からの信号が 時刻 aと時刻 bで受信される。 時刻 aの信号は、 方向 Bから装置に対して直接 届く信号で、 時刻 bの信号は、 山などの遠くの反射物に反射して方向 Aから装 置に届く信号である （方向 A， Bについては図 5参照） 。 したがって、 時刻 b の信号は、 時刻 aの信号より遅く装置に届く。 この場合、 所望局の方向以外の 方向からの信号はすべて干渉信号となるので、 指向性の方向を分離していない 場合は、 干渉信号が多くなる。 干渉信号が多くなると、 受信タイミングを正確 に検出することが困難になる。
また、 指向性の方向を分離していない場合は、 重み付け回路 2— :！〜 2— n で形成した指向性以外の方向からの到来信号を捕らえることができない。 また、 電源投入時や全方向に渡って受信信号を検出する場合は、 重み付け制御のため に非常に長い時間がかかってしまう。 発明の開示
本発明の目的は、 電源投入時などの全方向から受信信号を検出する時や、 通 信中に受信している指向性とは異なる方向から到来する信号を受信する時に も、 受信タイミングを精度良く検出できる無線受信装置及び受信タイミング検 出回路を提供することである。
本発明者は、 指向性受信を行う場合において、 指向性を向ける方向以外の方 向からの信号はすべて干渉信号となり、 この干渉信号が正確な受信タイミング の検出を困難にしていることに着目し、 複数の固定指向性を設けて干渉信号を 分散させることにより、 各指向性における干渉量を低減できることを見出し本 発明をするに至った。
すなわち、 本発明の骨子は、 各固定指向性毎に作成された遅延プロファイル を用いて、 干渉信号が到来する方向を絞り、 干渉信号の干渉量を抑えて受信夕 イミングの検出やパスの選択を行うことである。 図面の簡単な説明
図 1は、 従来の無線受信装置の構成を示すブロック図；
図 2は、 従来の無線受信装置において作成された遅延プロファイルを示す 図；
図 3は、 本発明の一実施の形態に係る無線受信装置の構成を示すプロック 図；
図 4は、 上記実施の形態に係る無線受信装置の指向性分離回路の構成を示す ブロック図；
図 5は、 上記実施の形態に係る無線受信装置を含む通信システムを示す概略 図；
図 6 Aは、 上記実施の形態に係る無線受信装置において作成された遅延プロ ファイルを示す図；
図 6 Bは、 上記実施の形態に係る無線受信装置において作成された遅延プロ ファイルを示す図；並びに
図 6 Cは、 上記実施の形態に係る無線受信装置において作成された遅延プロ ファイルを示す図；である。 発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明の実施の形態について、 添付図面を参照して詳細に説明する。
(実施の形態 1 )
図 3は、 本発明の一実施の形態に係る無線受信装置であるァダプティプアレ ィァンテナ装置の構成を示すプロック図である。
このァダプティブアレイアンテナ装置においては、 アンテナ 1 0 1〜1 0 3 を介して受信 R F回路 1 0 4〜 1 0 6で信号を受信する。 受信 R F回路 1 0 4 〜 1 0 6では、 受信信号を増幅し、 低い周波数への変換を行う。 このようにし て得られた I F信号又はべ一スパンド信号は、 指向性分離回路 1 0 7に送られ、 そこで指向性毎に分離される。 指向性毎に分離された信号は、 それぞれ相関器 1 0 8〜1 1 0に送られる。 なお、 この指向性分離回路の動作は後述する。 相関器 1 0 8〜1 1 0では、 受信信号と既知信号の相関演算を行う。 例えば、 C D MA通信方式の場合は、 受信信号に対してスプレツディングコードとスク ランプリングコードを用いて逆拡散処理を行う。 また、 T D MA通信方式の場 合は、 受信信号に埋め込まれた既知信号と装置側の既知信号との間で相関演算 を行う。 いずれにしても、 あらかじめ受信信号と装置側の既知信号との間で相 関演算を行うことによって、 通信したい送信局の信号を抽出することができる c 相関器 1 0 8〜1 1 0からの相関出力は、 パヮ検出回路 1 1 1〜1 1 3に送 られ、 そこでパヮが検出される。 その結果は、 遅延プロファイル作成回路 1 1 4〜1 1 6に送られ、 指向性毎に遅延プロファイルが作成される。 この遅延プ 口ファイルの情報は、 判定回路 A 1 1 7に送られ、 そこでそれぞれの遅延プロ ファイル中で最も受信電力が大きいピークのタイミングを受信タイミングと 判定する。 なお、 遅延プロファイルの作成については後述する。
一方、 受信 R F回路 1 0 4〜1 0 6で受信された信号は、 それぞれ重み付け 回路 1 1 8〜1 2 0に送られる。 これらの信号は、 重み付け回路 1 1 8〜 1 2 0で重み係数が乗算され、 合成回路 1 2 1に送られ、 合成される。 合成された 信号は、 相関器 1 2 2に送られ、 上述したように装置側の既知信号との間で相 関演算される。 この相関結果は、 パヮ検出回路 1 2 3に送られると共に、 受信 機 1 2 4に送られる。
パヮ検出回路 1 2 3では、 合成された信号についてパヮが検出される。 その 結果は、 遅延プロファイル作成回路 1 2 6に送られ、 遅延プロファイルが作成 される。 この遅延プロファイルの情報は、 判定回路 B 1 2 7に送られ、 そこで 遅延プロファイル中で最も受信電力が大きいピークのタイミングを受信タイ ミングと判定し、 そのタイミングが同期信号として出力される。
なお、 判定回路 A 1 1 7からの判定結果及び判定回路 B 1 2 7からの判定結 果は、 それぞれ指向性テーブル 1 2 8に送られる。 指向性テーブル 1 2 8は、 所定の指向性パターンが格納されており、 判定結果に基づいて所定の指向性パ ターンを指向性分離回路 1 0 7に出力するようになっている。
受信機 1 2 4では、 合成された信号を復調して復調信号を出力する。 また、 受信機 1 2 4からの出力が重み制御回路 1 2 5に送られ、 そこで L M Sァルゴ リズムや C M Aアルゴリズムによって受信信号が正しく受信されるように重 み付け回路 1 1 8〜 1 2 0の重み係数が制御される。
上記構成を有するァダプティブアレイアンテナ装置の動作について説明す る。 まず、 重み付け回路で形成した指向性以外の方向からの到来信号を捕らえ る場合について説明する。
アンテナ 1 0 1〜 1 0 3を介して受信 R F回路 1 0 4〜 1 0 6で受信され た信号は、 増幅され、 周波数変換された後に、 指向性分離回路 1 0 7に送られ る。 指向性分離回路 1 0 7では、 指向性毎に信号が分離される。
指向性を分離する方法としては、 F F T (高速フーリエ変換） 演算により行 う方法と、 それぞれの指向性に基づく重み係数を乗算する方法などが挙げられ る。 ここでは、 一例としてそれぞれの指向性に基づく重み係数を乗算する方法 について説明する。
指向性分離回路 1 0 7は、 図 4に示すような構成を有する。 図 4に示すよう に、 受信 R F回路 1 0 4の出力は、 それぞれ重み付け回路 2 0 1， 2 0 5 , 2 0 9に送られる。 また、 受信 R F回路 1 0 5の出力は、 それぞれ重み付け回路 2 0 2 , 2 0 6， 2 1 0に送られる。 また、 受信 R F回路 1 0 6の出力は、 そ れぞれ重み付け回路 2 0 3 , 2 0 7 , 2 1 1に送られる。
重み付け回路 2 0 1〜2 0 3において、 それぞれのアンテナ 1 0 1〜1 0 3 で受信された信号に到来方向 A (図 5参照） の重み係数を乗算し、 重み付け回 路 2 0 5〜2 0 7において、 それぞれのアンテナ 1 0 1〜1 0 3で受信された 信号に到来方向 Bの重み係数を乗算し、 重み付け回路 2 0 9〜2 1 1において、 それぞれのアンテナ 1 0 1〜 1 0 3で受信された信号に到来方向 Cの重み係 数を乗算する。
それぞれ重み付けされた信号は加算器 2 0 4， 2 0 8， 2 1 2で加算される。 すなわち、 加算器 2 0 4では、 重み付け回路 2 0 1〜2 0 3で重み係数が乗算 された信号を加算して、 方向 Aの受信信号を出力し、 加算器 2 0 8では、 重み 付け回路 2 0 5〜2 0 7で重み係数が乗算された信号を加算して、 方向 Bの受 信信号を出力し、 加算器 2 1 2では、 重み付け回路 2 0 9〜2 1 1で重み係数 が乗算された信号を加算して、 方向 Cの受信信号を出力する。 このようにして、 受信信号について、 各指向性毎に信号を分離することができる。
これらの指向性毎の受信信号出力は、 相関器 1 0 8〜1 1 0で相関演算され、 これにより所望局の信号が抽出される。 そして、 パヮ検出回路 1 1 1〜1 1 3 において、 抽出された信号のパヮが検出される。
このようにパヮが検出された後に、 遅延プロファイル作成回路 1 1 4〜1 1 6で指向性毎の遅延プロファイルが作成される。 図 5に示すように、 本受信装 置 3 0 1で複数の指向性 （方向 A〜C ) で信号を受信する場合、 所望局 3 0 2 からの信号は、 方向 Bから直接届き、 方向 Aからは山などに反射して遅延して 届く。 したがって、 方向 Aにおける遅延プロファイルでは、 図 6 Aに示すよう 〖こ、 時刻 bで所望局の信号 （所望信号） のピークが存在し、 方向 Bにおける遅 延プロファイルでは、 図 6 Bに示すように、 時刻 a ( b〉a ) で所望信号のピ —クが存在する。 図 5から分かるように、 方向 Aと方向 Bから所望信号が受信されるが、 方向 Cからは所望信号が受信されない。 すなわち、 方向 Cからは、 干渉局 3 0 3〜 3 0 5からの干渉信号のみが受信される。 この場合の遅延プロファイルは、 図 6 Cに示すようになる。
図 5から分かるように、 指向性を分離しているので、 干渉局 3 0 3〜3 0 5 から受信される信号は、 各到来方向に絞られるので、 干渉信号についての千渉 量が低減される。 これは、 図 6 A〜 6 Cに示す遅延プロファイルの干渉信号の 電力から明らかである。 言い換えれば、 指向性毎に遅延プロファイルを作成し ているために、 図 2に示す遅延プロファイルにおける干渉信号の干渉量 （干渉 電力） が各指向性に分散され、 各指向性についての遅延プロファイルにおいて 干渉量が低減されている。
その結果、 遅延プロファイルにおいて所望局からの信号のタイミングを正確 に検出することができる。 すなわち、 図 6 Aに示す遅延プロファイルから方向 Bの時刻 aのパスを選択することにより、 所望局からの信号のタイミングを正 確に検出することができる。
このように、 各指向性毎に遅延プロファイルを作成することにより、 干渉信 号が到来する方向を絞り、 干渉信号の干渉量を抑えて受信タイミングの検出を 行うことができる。 したがって、 指向性をあらかじめ全方向 （3 6 0 ° ) に対 して設定しておくことにより、 全ての方向についての受信信号のタイミングを 千渉信号を抑圧して検出することができる。
(実施の形態 2 )
次に、 実施の形態 1におけるァダプティブアレイアンテナ装置の通信中の動 作について説明する。
装置の電源投入直後は、 上記のようにして所望信号の受信タイミングを検出 する。 上述したように、 本発明の装置においては、 各指向性毎に遅延プロファ ィルを作成することにより、 干渉信号が到来する方向を絞り、 干渉信号の千渉 量を抑えて受信タイミングの検出を行う。 次に、 検出されたタイミング （判定結果） は、 指向性テーブル 1 2 8に送ら れる。 指向性テーブル 1 2 8で選択された指向性に対応する重み係数が重み係 数制御回路 1 2 5に送られる。 重み係数制御回路 1 2 5は、 各アンテナ 1 0 1 〜 1 0 3で受信された信号に前記重み係数を乗算するように重み付け回路 1 1 8〜 1 2 0を制御する。 前記重み係数が乗算された信号は、 合成回路 1 2 1 で合成され、 相関器 1 2 2で相関演算された後に、 すなわち、 所望局からの信 号が抽出された後に、 受信機 1 2 4に送られる。
受信機 1 2 4では、 合成された信号を復調して復調信号を得る。 この受信機 1 2 4からの出力は、 重み付け制御回路 1 2 5に送られる。 重み付け制御回路 1 2 5では、 L M Sアルゴリズムや C MAアルゴリズムによって、 受信信号が 正しく受信されるように重み付け回路 1 1 8〜 1 2 0の重み係数を制御する。 このようにして、 受信指向性を形成する。
このように、 装置の電源投入直後のような受信開始直後などの受信信号の夕 イミングが分からない状態において、 複数の固定の指向性で受信し、 各指向性 毎の遅延プロファイルを作成し、 干渉信号を抑圧した状態で受信タイミング検 出 （同期確立） を行うので、 受信タイミングと受信指向性を同時に検出する従 来の受信タイミング検出方法と異なり、 干渉信号が多い場合や雑音が多い場合 であっても迅速に受信タイミングを検出することができる。
さらに、 受信開始直後に、 検出されたタイミングにおける指向性に対応する 重み係数をァダプティブアレイアンテナの初期値に設定することにより、 初期 値設定を迅速に行うことができるので、 より高速にァダプティプアレイアンテ ナの受信重み係数を算出することができる。
(実施の形態 3 )
次に、 実施の形態 1におけるァダプティブアレイアンテナ装置の通信中にお いて、 パスの切り替え動作について説明する。
通信中においても、 送信機側の移動によって、 到来方向や到来時間が変化す る。 緩やかな到来方向や到来時間の変化に対しては、 従来例で示した装置にお いても追従することができる。 しかしながら、 前スロットの重み係数に対して 更新していくような従来の装置では、 到来信号の消滅や新たな到来信号の出現 については、 追従することができない。 ここでは、 到来信号の消滅や新たな到 来信号の出現を追従できる方法について説明する。
まず、 装置の電源投入直後は、 上述した通り、 最初に複数の固定指向性で受 信し、 それぞれの指向性で遅延プロファイルを作成し、 パスを選択する。 そし て、 パスを選択した指向性に対応する重み係数をァダプティブアレイアンテナ の重み係数の初期値に用いる。
通信中において、 実施の形態 1で説明したように、 全ての方向について、 そ れぞれの指向性毎に遅延プロファイルを作成する。 そして、 遅延プロファイル の最大になるタイミングと方向を検出する。 このタイミングと方向は、 パスサ 一チの結果であり、 現在通信している所望局のパスのタイミングとして判定回 路 B 1 2 7に送られる。
同時に、 実施の形態 2で説明したように、 受信 R F回路 1 0 4〜 1 0 6で受 信した信号に対して、 所望局の信号を抽出し、 パヮ検出回路 1 2 3でパヮを検 出し、 その検出結果を遅延プロファイル作成回路 1 2 6へ送る。
遅延プロファイル作成回路 1 2 6では、 受信時刻毎の受信電力を測定する。 そして、 電力の測定結果に基づいて、 所望局の信号である可能性のあるパスを 抽出する。 このようにして、 新たな到来信号が出現したかどうかを監視する。 この遅延プロファイル情報 （受信機のシンポル識別点のタイミング） を判定回 路 B 1 2 7に送る。
判定回路 B 1 2 7では、 判定回路 Aで判定した新たなパスと、 遅延プロファ ィル作成回路 1 2 6からのパスとを比較する。 そして、 2つのパスの到来方向 がほぼ等しく、 時刻もほぼ等しい場合は、 今までのパスについての処理を継続 する。 一方、 2つのパスの到来方向が異なる場合で、 新しいパスの受信電力の 方が大きい場合は新しいパスに切り替える。 すなわち、 遅延プロファイル作成 回路 1 2 6で検出されたタイミングで同期を取り、 そのタイミングのパスを追 跡する。 なお、 C D MA受信方式のように複数のパスを R AK E合成する方式 においては、 新しいパスと今までのパスの最小電力となるパスとを入れ替える。 このように、 受信タイミング検出において、 各指向性毎に遅延プロファイル を作成することにより、 干渉信号が到来する方向を絞り、 干渉信号の干渉量を 抑えて受信タイミングの検出を行うので、 迅速にパスサーチを行うことができ る。 このため、 通信中においても、 全ての方向からのパスを検出し続けること によって、 到来信号の消滅や新たな到来信号が出現した場合においても、 所望 局のパスの追跡を行うことができる。
また、 選択したパスの指向性情報を重み制御回路の初期値に設定することに よって、 パス切り替え時においても高速に最適な重み係数を計算することがで さる。
上記実施の形態に係る無線受信装置及び受信タイミング検出方法は、 ディジ 夕ル無線通信システムにおいて通信端末装置と無線通信を行う基地局装置に 適用することができる。
これにより、 ディジタル無線通信システムにおいて、 電源投入時などの全方 向から受信信号を検出する時や、 通信中に受信している指向性とは異なる方向 から到来する信号を受信するときにも、 受信タイミングを正確に検出すること ができる。
本発明は上記実施の形態に限定されず種々変更して実施することが可能で ある。 例えば、 本実施の形態においては、 受信信号を 3つの指向性に分離する 場合について説明しているが、 2つ又は 4つ以上の指向性に分離しても良い。 以上説明したように本発明の無線受信装置及びタイミング検出方法は、 複数 の指向性を用いて、 指向性毎に遅延プロファイルを作成することによって、 干 渉信号を抑圧して最適なパスを選択することができる。
また、 ァダプティブアレイアンテナ受信機と組み合わせることによって、 電 源投入時には、 従来のァダプティブアレイアンテナよりも早く同期を引き込む ことができる。 さらに、 選択したパスの指向性情報； テナの重み制御回路の初期値に使うことによって従来のァダプティ
ァンテナよりも早く最適な重み係数を導出することができる。
また、 ァダプティブアレイアンテナ受信機と組み合わせることによって、 通 信中においても、 全ての方向に対して干渉信号を抑圧して遅延プロファイルを 作成し、 今までのパスと比較して最適なパスを選択することができる。 さらに、 選択したパスの指向性情報をァダプティブアレイアンテナの重み制御回路の 初期値に使うことによって従来のァダプティブアレイアンテナよりも早く最 適な重み係数を導出することができる。
本明細書は、 1 9 9 9年 4月 2 3日出願の特顧平 1 1— 1 1 5 7 6 5号に基 づく。 この内容はすべてここに含めておく。 産業上の利用可能性
本発明は、 ディジタル無線通信システムにおける基地局装置や通信端末装置 に適用することができる。

Claims

請求の範囲
1 . 複数の固定指向性で信号を受信する受信手段と、 前記信号から抽出された 所望信号について前記複数の指向性毎に遅延プロファイルを作成する遅延プ ロフアイル作成手段と、 前記遅延プロファイルから前記所望信号についての受 信タイミングを検出するタイミング検出手段と、 を具備する無線受信装置。
2 . 前記複数の固定指向性により全方向を分割する請求項 1記載の無線受信装
3 . 前記信号についての受信指向性を形成する指向性形成手段を具備する請求 項 1記載の無線受信装置。
4 . 受信開始直後において、 前記タイミング検出手段が検出したタイミングで の指向性を初期の指向性とする請求項 1記載の無線受信装置。
5 . 複数の固定指向性で受信した信号毎に所望信号を抽出し、 前記固定指向性 毎に前記所望信号についての第 1遅延プロファイルを作成する第 1遅延プロ ファイル作成手段と、 可変指向性で受信した信号から抽出した所望信号につい ての第 2遅延プロフアイルを作成する第 2遅延プロフアイル作成手段と、 前記 第 1及び第 2遅延プロファイルを用いてそれぞれ検出された前記所望信号に ついてのパスから前記所望信号についての最適なパスを選択するパス選択手 段と、 を具備する無線受信装置。
6 . 無線受信装置を備えた基地局装置であって、 前記無線受信装置は、 複数の 固定指向性で信号を受信する受信手段と、 前記信号から抽出された所望信号に ついて前記複数の指向性毎に遅延プロフアイルを作成する遅延プロファイル 作成手段と、 前記遅延プロファイルから前記所望信号についての受信タイミン グを検出するタイミング検出手段と、 を具備する。
7 . 無線受信装置を備えた基地局装置と無線通信を行う通信端末装置であって、 前記無線受信装置は、 複数の固定指向性で信号を受信する受信手段と、 前記信 号から抽出された所望信号について前記複数の指向性毎に遅延プロファイル を作成する遅延プロファイル作成手段と、 前記遅延プロファイルから前記所望 信号についての受信タイミングを検出するタイミング検出手段と、 を具備する。
8 . 全方向を分割した複数の固定指向性で信号を受信する工程と、 前記信号か ら抽出された所望信号について前記複数の指向性毎に遅延プロファイルを作 成する工程と、 前記遅延プロファイルから前記所望信号についての受信夕イミ ングを検出する工程と、 を具備する受信タイミング検出方法。
9 . 検出したタイミングでの指向性を受信開始直後の初期の指向性に設定する 工程を具備する請求項 8記載の受信タイミング検出方法。
1 0 . 複数の固定指向性で受信した信号毎に所望信号を抽出し、 前記固定指向 性毎に前記所望信号についての第 1遅延プロファイルを作成する工程と、 可変 指向性で受信した信号から抽出した所望信号についての第 2遅延プロファィ ルを作成する工程と、 前記第 1及び第 2遅延プロファイルを用いてそれぞれ検 出された前記所望信号についてのパスから前記所望信号についての最適なパ スを選択する工程と、 を具備する受信タイミング検出方法。
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