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CN100444531C - 接收装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及接收装置。对使用扩频码对构成天线阵列(10)的多个天线的接收信号的每一个进行相关处理(16)后的结果进行波束形成(18)，根据其结果生成延迟分布(20、22、26)，由此实现高精度的路径检测(26)。也可以将用于波束形成(18)的所求出的DOA信息用作提供给接收信号处理部(14)的波束形成器(33)的初始值。

Description

接收装置
技术领域
本发明涉及使用了天线阵列的无线通信装置的接收装置中的路径检测和到达方向推测技术。
技术背景
在DS-CDMA方式的移动通信系统的基站中，由于来自移动机的电波通过建筑物等的反射经由多条延迟时间不同的路径到达，所以采用将这些集中合成的RAKE接收。在进行RAKE接收的接收装置上设置有搜索器，该搜索器进行用于对提供给RAKE的各指部的解扩码的相位(即路径定时)进行确定的路径搜索。在搜索器中，使用匹配的滤波器进行相关处理以使接收码与规定码相关，将其输出进行累计得到延迟分布，通过检测出延迟分布中的峰值，得到路径定时。
如果向上述基站的无线通信装置导入天线阵列，使得能够根据移动机的方向自适应地改变天线的指向性(波束形成器所形成的波速的方向)，则期待能够容纳更多的移动机。在这种情况下，由于移动机的发送功率被控制得更低，所以需要进一步提高搜索器的路径检测精度。
在下述的专利文献1中，记载了如下的技术：在将对由构成天线阵列的多个天线所接收的各个信号进行的相关处理的结果转换成功率值后，从单纯总计后的结果得到延迟分布。专利文献1中还记载了：根据多个相关处理结果算出天线间相关，将对其进行累计后的结果作为接收部的波束形成器的初始值，由此使提供给波束形成器的权重在通过搜索器取得同步后立即收敛，从而开始接收。
专利文献1
特开第2002-84216号公报
在上述专利文献1中，因为将从到达相位不同的多个电波得到的相关处理结果单纯地进行功率合成而得到延迟分布，所以存在着路径检测和精度的提高都受到限制的问题。
发明内容
本发明的目的在于提高采用天线阵列的接收装置的路径检测精度。
根据本发明，提供一种接收装置，具有接收部和搜索器，该接收部由多个指部构成，进行RAKE接收，该搜索器检测提供给接收部的各指部的路径定时，接收部的各指部分别具有第1波束形成器，第1波束形成器根据来自构成天线阵列的多个天线的接收信号进行波束形成，搜索器具有：多个相关处理部，针对来自多个天线的各个接收信号进行相关处理；到达方向计算部，根据多个相关处理部的输出，估计到达方向；第2波束形成器，根据到达方向计算部的估计结果，对多个相关处理部的输出进行波束形成；路径检测部，根据第2波束形成器的输出，进行路径定时的检测。
到达方向计算部的估计结果可以在第1波束形成器中被使用。
到达方向计算部的估计结果也可以在发送装置所具有的第3波束形成器中被使用。
优选地上述接收装置也具有设置在多个相关处理部之后且在第2波束形成器之前的延迟电路。
优选地上述接收装置也具有设置在第2波束形成器之后且在路径检测部之前的、利用第1平均化时间常数对第2波束形成器的输出进行平均化的第1平均化部，到达方向估计部包括以多个相关处理部的输出为输入、进行到达方向估计的计算的计算部，以及利用与第1平均化时间常数不同的第2平均化时间常数对计算部的输出进行平均化的第2平均化部。
附图说明
图1是表示本发明一实施例的接收机的结构的图；
图2是表示图1的搜索器12中的处理的一个示例的图；
图3是表示图1的搜索器12中的处理的另一个示例的图；以及
图4a、图4b、图5a、图5b是表示延迟分布平均化时间和DOA分布平均化时间的关系的图。
具体实施方式
图1是表示本发明一实施例的接收机的结构的图。
天线阵列10的各天线所接收的无线频率信号在由未图示的频率转换部和正交解调部转换为由I相和Q相构成的基带信号后，由未图示的A/D转换器进行采样和量化，转换为复数的数字基带信号，并被输入到检测路径定时的搜索器12和进行自适应阵列接收的接收信号处理部14。
本发明的搜索器12输入天线阵列10的所有天线的信号，由针对每个天线设置的相关处理部16取得与扩频码的相关。利用波束形成器18将各天线的进行了相关处理后的信号在信号的到达方向上形成波束，进行功率转换(20)和时间平均化(22)，生成延迟分布24，从而进行具有波束形成增益的路径检测(26)。另外适用于搜索器12侧的波束形成器18的权重是使用在搜索器12内每个天线的相关处理后的信号来估计到达方向DOA(28)，并转换成权重(30)而得到的。由搜索器12所估计的路径定时信息在天线阵列接收信号处理部14中被用于指部分配31和解扩处理32，而DOA信息可以作为波束形成器33的权重更新部34的DOA信息或其初始值来使用。通过将由搜索器12得到的DOA信息作为初始值来使用，可以在由搜索器12取得了同步之后立即开始接收信号处理部14中的接收处理。也可以将由搜索器得到的DOA信息作为用于针对未图示的发送部所设置的波束形成器的DOA信息来使用。
由此，在使用了天线阵列的无线通信系统中，即使在每个天线元件的接收信号变小的情况下，也能通过以高灵敏度进行稳定的路径检测，实现高质量的接收特性。也可以同时进行到达方向估计。另外对于在利用天线阵列进行波束形成时成为问题的从波束以外到达的信号，也可以进行路径检测。
图2是表示实施参照图1所说明的搜索器12中的处理的具体结构的方框图。
图1的同相处理16由图2的匹配滤波器40和同相加法部42来执行。由匹配滤波器40针对每个天线进行由天线阵列所接收的信号与扩频码的相关运算，在同相加法部42中针对码元相位进行同相加法运算。进行了同相加法运算之后的各天线的信号被进行波束形成(18)。通过将波束形成后的信号与其复共扼相乘从而转换成功率，通过进行时间平均化生成功率延迟分布(44)，基于阈值判断进行有效路径的检测(26)。
接着对DOA估计的方法进行说明。对于每个天线的进行了同相加法运算之后的信号，可以通过估计天线间的接收相位差来估计DOA。特别在天线阵列是等间隔直线阵列配置的时候，如在图2中示出了其详细情况的DOA估计计算部45那样，对相邻天线间进行复数乘法运算(46)，(其中基准侧如*所示使用复共扼)，由于是等间隔，所以将所有的输出进行复数加法运算(48)，进行时间平均化(50)，由此通过求出天线间相关来进行DOA估计。这里，将通过进行时间平均化而得到的、为了进行DOA估计所必需的分布称为DOA分布。从DOA估计值转换为权重(图1：30)，作为延迟分布生成用的波束形成的权重来使用。另外，在DOA检测部52中，通过参照检测出的路径的定时中的DOA分布的值，可以针对每条路径取得DOA信息。
图3示出搜索器中的处理的另一例子。在图2的例子中，在进行最初的DOA估计、初次设定波束形成器的权重之前，不能通过波束形成进行分布生成。在对连续发送来的信号进行路径搜索的情况下，虽然并不太会成为问题，但在对由短的单一脉冲串构成的间歇信号进行搜索的情况下，会出现在能够估计权重的时候信号已经结束并且不能进行波束形成的情况，在这种情况下，不能得到天线阵列的效果，以进行路径检测或信号检测。因此在图3所示的例子中，在波束形成器18的前面设置了延迟电路60，在估计DOA求出权重之前使信号发生延迟，由此能够一直进行波束形成以进行路径检测，也能够进行间歇信号的接收。
并且，希望分布生成部44中的延迟分布的平均化时间和DOA分布生成部50(图2)中的DOA估计的平均化时间是不同的时间。这是因为当延迟分布的平均化时间和DOA估计的平均化时间相同使得两者同步时，由于两分布的起源是包含噪声的相同信号，所以对于噪声也进行了波束形成，从而即使进行波束形成也削弱了噪声抑制的效果。图4a和图4b表示移动平均时的平均化时间，图5a和图5b表示指数平均时的平均化时间。在这些图中示出了DOA估计的平均化时间比延迟分布的平均化时间长的情况，但相反地也可以使延迟分布的平均时间比DOA估计的平均时间长。通过使延迟分布和DOA估计的平均化时间为不同的平均化时间，或在不同的时刻进行延迟分布生成和DOA估计，可以防止在噪声间隔期间内的权重间发生相关。
本发明的搜索器，由于使用天线阵列进行波束形成，生成延迟分布进行路径检测，所以可以进行高精度的路径搜索动作和到达方向估计。
以上所述，在CDMA移动通信系统中使用天线阵列的时候，能够抑制路径搜索特性的劣化和所形成的波束的不完全性引起的发送功率的增加。因此，在根据来自其他用户的干扰量对系统容量进行限制的CDMA方式中，可以增加系统的容量，而不会招致使用天线阵列时的特性劣化。

Claims (4)

1、一种接收装置，具有接收部和搜索器，该接收部由多个指部构成，进行RAKE接收，该搜索器检测提供给接收部的各指部的路径定时，其特征在于，接收部的各指部分别具有第1波束形成器，第1波束形成器根据来自构成天线阵列的多个天线的接收信号进行波束形成，搜索器具有：
多个相关处理部，针对来自多个天线的各个接收信号进行相关处理；
到达方向计算部，根据多个相关处理部的输出，估计到达方向；
第2波束形成器，根据到达方向计算部的估计结果，对多个相关处理部的输出进行波束形成；
路径检测部，根据第2波束形成器的输出，进行路径定时的检测；以及
设置在多个相关处理部之后且在第2波束形成器之前的延迟电路。
2、根据权利要求1所述的接收装置，到达方向计算部的估计结果在第1波束形成器中被使用。
3、根据权利要求1或2所述的接收装置，到达方向计算部的估计结果在发送装置所具有的第3波束形成器中被使用。
4、根据权利要求1所述的接收装置，还具有设置在第2波束形成器之后且在路径检测部之前的、利用第1平均化时间常数对第2波束形成器的输出进行平均化的第1平均化部，
到达方向估计部包括以多个相关处理部的输出为输入、进行到达方向估计的计算的计算部，以及利用与第1平均化时间常数不同的第2平均化时间常数对计算部的输出进行平均化的第2平均化部。
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