技术领域

本发明涉及适用于以CDMA(Code Division Mul tiple Access：码分多址)作为通信访问方式的蜂窝系 统的基站等、作为天线技术，使用对信号处理进行数字化运行的数字 化波束形成(Digital Beam Forming)的接收装置以及适用于这种接 收装置的解调器。

技术背景

近年来，一直在开发作为下一代蜂窝系统中通信访问方式的叫做 CDMA(Code Division Multiple Access：码分多址)的方式。CDMA 是多个用户在同一频带访问的同时，各用户的划分靠每个用户不同的 码进行。

根据这种CDMA方式的蜂窝系统，由于多个用户共用同一频带， 因此和TDMA(Time Division Multiple Access：时分多址)方式以 及FDMA(Frequency Division Multiple Access：频分多址)方式 比较，有望改善频率利用效率。

另一方面，最近考虑未来用户的急剧增大，更加渴望增加用户容 量。为了满足这个要求，考虑使用CDMA方式。这种情况下，为了最 大限度利用CDMA的特征，就要抑制源于同一蜂窝内的各移动台的扩 散符号不完全正交引起的同一信道干扰和抑制来自其它蜂窝中使用 同一频率的移动台的干扰。

于是，对这种CDMA方式的蜂窝系统，在研究使用数字化波束形 成(Digital Beam Forming；以下简称〖DBF〗.).DBF是对由多 个元件天线接收的信号进行加权后合成，由此，将天线的波束(方向) 对准希望波的到来方向，或者将天线的空点对准不需要波的到来方 向。

按照这个DBF，可以将不需要波的接收功率控制在极小范围内， 可以抑制同一信道内的干扰和相邻信道间的干扰。因此，如果将DBF 用于CDMA方式的蜂窝系统，就可以抑制同一蜂窝内的干扰量。为此， 可以改善源于其它用户干扰的用户容量的低下。

作为将DBF用于CDMA方式的蜂窝系统组成的现有例子，例如， 发表在“DS-CDMA中的判断反馈型相关适应分集的特性田中他信 息学报RCS96-102(1996-11)”。

图7是表示上述过去文献中记载的接收装置内部结构的方框图。 这个接收装置是在每多个元件天线上为进行方向控制，实施加权控制 处理的所谓元件空间方式的装置。这个接收装置具有，将每多个路径 设置多个指形装置80以及将每个指形装置80的输出进行RAKE(最 大比)合成的RAKE合成装置90。RAKE合成装置90的输出供给数据 判断。

指形装置80具有匹配滤波器81(MF)。匹配滤波器81，对与各 元件天线分别对应的数字输出信号分别进行逆扩散，得到解调信号。 这个解调信号供给波束形成装置82。波束形成装置82具有多个加权 运算装置83。

各加权运算装置83，对各元件天线对应的解调信号，分别乘上由 加权控制装置84提供的加权系数。各加权运算装置83的输出，在合 成装置85合成。其结果，制成合成解调信号。合成解调信号是，与 具有用对所希望波的接收灵敏度高，对干扰波的接收灵敏度低的指向 性的天线接收的信号一样的信号。

合成解调信号供给相位补偿装置。合成解调信号又供给相位估计 装置87。相位估计装置87根据合成解调信号求得相位估计值。相位 补偿装置86实施根据相位估计装置87中求得的相位估计值，对合成 信号在传输路中产生的衰减进行补偿的相位补偿控制。其结果，合成 解调信号的相位被调整。向RAKE合成装置90提供这个相位补偿被实 施后的合成解调信号。

发明公开

但是，在上述的技术中，用各自的加权运算装置83及相位补偿 装置86的其它电路进行对元件天线解调信号的加权处理以及相位补 偿处理。因此，就有电路规模大的问题。

于是，本发明的目的在于提供适用于能缩小电路规模的移动通信 系统的接收装置、以及备有该接收装置的解调器。

为了达到这个目的的本发明是，适用于采用CDMA的移动通信系 统的接收装置，其特征在于具有天线、将这个天线的天线输出信号转 换为数字信号的A/D转换器、根据上述天线的天线输出信号搜索传输 路径的路径搜索器、将上述A/D转换器输出的数字信号作为输入信号 的多个指形装置、合成这些指形装置的各输出信号的合成器，上述指 形装置包括，由上述A/D转换器输出的数字信号中，对与用上述路径 搜索器搜索的传输路径对应的数字信号进行逆扩散，生成解调信号的 复原装置、根据由该复原装置生成的解调信号求得相位估计值的相位 估计装置、将根据由这个相位估计装置求得的相位估计值得到的用以 同时实现加权控制和相位补偿控制的加权/相位补偿系数乘以上述解 调信号，得到该指形装置的输出信号的1个补偿装置。

而且，上述天线最好是包括多个元件天线，又，最好是具备通过 调整由该多个元件天线输出的信号的相位，形成面向多个方向的多个 副波束，而且将对应各副波束的信号作为天线输出信号输出的固定波 束形成器，此时，上述A/D转换器，将与从上述固定波束形成器输出 的各副波束对应的天线输出信号转换为数字信号。

又，上述天线，最好是包括多个元件天线，而且上述A/D转换器 最好是，将上述各元件天线的天线输出信号转换为数字信号，此时， 上述指形装置包括的复原装置、相位估计值装置以及补偿装置，对每 一个元件天线上设置多个，与从上述A/D转换器输出的各元件天线分 别对应，而且，最好是将与用上述路径搜索器搜索的传输路径对应的 数字信号各自作为处理对象。

又，本发明是适用于采用CDMA的移动通信系统的接收装置，具 有生成与天线输出信号对应的数字信号的功能、根据天线输出信号搜 索传输路径的功能以及合成指形装置输出信号的功能，在拥有多个指 形装置的解调器中，其特征在于包括，上述各指形装置，各自对上述 数字信号中与被搜索的路径对应的数字信号进行逆扩散，生成解调信 号的复原装置、根据由这个复原装置生成的解调信号求得相位估计值 的相位估计装置、将根据由这个相位估计装置求得的相位估计值得到 的用以同时实现加权控制以及相位补偿控制的加权/相位补偿系数乘 以上述解调信号，得到该指形装置的输出信号的1个补偿装置。

依据本发明，根据加权/相位补偿系数，可以由1个补偿装置同时 实现加权控制以及相位补偿控制。因此，与将加权控制以及相位补偿 控制在其它电路进行的情况相比较，可以缩小电路规模。为此，可以 提供一种廉价的接收装置。

而且，在本发明中最好还具备，根据上述多个指形装置中分别求 得的相位估计值，将上述加权/相位补偿系数分别在每个指形装置上 分时求得，将这个求得的各加权/相位补偿系数分别供给各指形装置 的1个补偿系数运算装置。

依据本发明，由1个补偿系数运算装置求得各指形装置中分别使 用的多个加权/相位补偿系数。因此，与每个指形装置备有补偿系数 运算装置的结构相比，可以缩小电路规模。为此，作为整体，可以进 一步缩小电路规模。并且可以提供一种更为廉价的接收装置。

图示简单说明

图1是表示本发明实施例1中接收装置和解调器适用的蜂窝系统 的大体结构的图；

图2是表示基站接收装置内部结构的方框图；

图3是表示多束波束形成的内部结构的电路图；

图4是表示波束形状的图；

图5是表示解调器内部组成的方框图；

图6是表示在适用本发明实施例2的接收装置或者解调器的蜂窝 系统中具备的基站的接收装置内部结构的方框图；

图7是表示过去基站接收装置内部结构的方框图。

实施发明的最佳方式

以下，参考附图详细说明本发明的实施例。

实施例1

图1是表示包括本发明接收装置或者解调器适用的基站的蜂窝系 统的结构的概念图。这个蜂窝系统将CDMA作为通信访问方式。这个 蜂窝系统，具有多个便携式电话机1、用无线线路与便携式电话机1 连接的多个基站2、将多个同类基站2以有线线路连接的通信线路网 3、便携式电话机1以及基站2，都具有发送装置和接收装置。用这种 结构，便携式电话机1，通过基站2以及通信线路网3，可以与其它 便携式电话机1通信。

第2图是表示基站2的接收装置的电气结构的方框图。基站2的 接收装置4，作为天线技术，使用着DBF(Digital Beam Forming)。 也就是说，接收装置4成在CDMA上使用DBF的结构。接收装置4，是 所谓波束空间方式，具有天线10、固定波束生成器20、路径搜索器 30、拥有n(n是整数。例如n=8)个指形装置40a的解调器40 以及RAKE合成器50。

接收装置4，由固定波束生成器20将多束波束作为天线10的波 束生成。又，接收装置4，将用路径搜索器30搜索的有效路径(有效 传输路径)的天线输出信号供给解调器40。而且，接收装置4，在解 调器40中，对上述天线输出信号，实施加权控制以及相位补偿控制， 并将解调信号复原。之后，将这些解调信号在RAKE合成器50中进行 RAKE合成，得到最终的相当于解调信号的RAKE合成信号。

天线10，包括4个元件天线10a，10b，10c，10d。4 个元件天线10a-10d，例如平面、并例地配置着。固定波束生成 器20，生成多束波束的同时，进行解调器40用的前处理。固定波束 生成器20，具有多束形成器21。多束形成器21，将各元件天线10a -10d的天线输出信号的相位分别进行调整，由此生成包括多个副 波束的固定多波束。

图3是表示多波束形成器21的内部组成的电路图。图3中，假 设作为固定多波束，生成2个副波束的情况。多波束形成器21，具有 分别连接在4个元件天线10a-10b的4个分配器24a，24b， 24c，24d。在各分配器24a-24d上分别连接着第1供电线 25a，25b，25c，25d以及第2供电线26a，26b，2 6c，26d的一端。各供电线25a-25d，26a-26d的另 一端分别与第1合成器27A以及第2合成器27B连接。

第1供电线25a-25d的途中部，分别装着第1移相器28a， 28b，28c，28d。第2供电线26a-26d的途中部，分 别装着第2移相器29a，29b，29c，29d。第1移相器28 a-28d以及第2移相器29a-29d，分别拥有固定的相移量。 举一例子，第1移相器28a-28d，分别拥有exp(j3π/8)、 exp(jπ/8)、exp(-jπ/8)以及exp(-j3π/ 8)的相移量。第2移相器29a-29d，分别拥有exp(-j3 π/8)、exp(-jπ/8)、exp(jπ/8)、exp(j 3π/8)的相移量。

此时，第1合成器273以及第2合成器27B，分别生成在下式(1) 以及(2)示出的天线输出信号g1以及g2。但是，在下式(1)以 及(2)中，a1，a2，a3以及a4分别表示各元件天线10a -10d的天线输出。

g1=exp(j3π/8)×a1+exp(jπ/8)×a2+ exp(-jπ/8)×a3+exp(-j3π/8)×a4……(1)

g2=exp(-j3π/8)×a1+exp(-jπ/8)×a 2+exp(jπ/8)×a3+exp(j3π/8)×a4……(2)

其结果，天线10的波束形状就成为，例如图4(a)所示，拥有 分别±15度配置的半值幅度30度的2个副波束SB1、SB2。

而且，多波束形成器21，不仅可以是用上述模拟处理形成波束的 装置，也可以是例如通过数字处理形成波束的装置。此时，后述的A/D 转换装置23，设置在多波束形成器21的前级，后述的频率转换装置 22的频率转换处理也就成为数字化的处理方式。

回到图2，固定波束形成器20，还具有频率转换装置22。频率转 换装置22，将由多波束形成器21输出的2个天线输出信号g1、g 2的频率从高频转换为中频。频率转换装置22具有，例如低噪声放 大器、DC变频器、带通滤波器、AGC电路以及放大器。频率转换后的 天线输出信号，供给模/数转换装置(以下成为〖A/D〗转换装置)23。 A/D转换装置23，将中频的各天线输出信号分别转换为数字信号。

路径搜索器30，将大接收功率的电波传输路径作为有效路径检测 出来。更详细地讲，路径搜索器30，根据由A/D转换装置23输出的 数字信号中包含的导频符号，检测出功率峰值以及该功率峰值出现的 迟延时间。之后，在检测出的功率峰值里抽出规定的域值以上的值。 这样，得到与上述阈值以上的功率峰值对应的迟延时间作为有效路 径。

路径搜索器30，将这些求得的有效路径数据(迟延时间数据)供 给解调器40的各指形装置40a。这时，有效路径数和指形装置数相 等时，将与各有效路径对应的迟延时间数据分别供给各指形装置40 a。另一方面，有效路径数比指形装置数大时，路径搜索器30，就将 1个迟延时间数据供给2个以上的指形装置40a。

这样，路径搜索器30，只将与有效路径对应的数字信号供给指形 装置40a。因此，在指形装置40a里，可以只根据接收功率大的信 号进行解调处理。为此，可以达到提高解调精度。

图5是表示解调器40的内部结构的方框图。如上所示，解调器 40具有n个指形装置40a。各指形装置40a的内部结构一样，以下， 举1个指形装置40a的例子进行说明。

指形装置40a，具有选择器41。选择器41，从A/D转换装置23 输出的数字信号中抽出由路径搜索器30提供的与迟延时间数据对应 的数字信号。这些被抽出的数字信号，供给逆扩散装置42。

指形装置40a，又具有PN符号发生器43。由路径搜索器30将 迟延时间数据供给PN符号发生器43。PN符号发生器43，在只延迟了 由这些迟延时间数据，规定的迟延时间的时间内输出PN符号，并供 给逆扩散装置42。

逆扩散装置42，对由选择器41提供的数字信号乘上由PN符号发 生器43输出的PN符号。其结果，数字信号被逆扩散。由此，可以得 到解调信号。

这时，PN符号如上所述，在与迟延时间数据对应的时间里供给逆 扩散装置42。因此，被逆扩散装置42逆扩散的结果得到的解调信号 就成为取消了与其它路径间的时间差的信号。这样，取消了与其它路 径间的时间差的解调信号就供给数据迟延装置44。

数据迟延装置44具有迟延RAM(图中未示出)。数据迟延装置 44，将逆扩散装置42提供的解调信号写入迟延RAM后，在依据平均 时隙的指定时间里读出，由此使对解调信号，具有用以估计相位的迟 延。

具体讲，后述的相位估计值是根据多个时隙的导频信号求得。为 此，数据迟延装置44，在这个运算结束之前，具有加权解调信号所必 须容量的迟延RAM，通过将解调信号写入这个迟延RAM延迟解调信号 的输出时间。又，这时，在吸收了迟延时间差的符号单元，进行来自 迟延RAM的解调信号的读出。然后，解调信号的读出时间在所有的指 形装置40中同步。因此，数据迟延装置44，还具有消除与其它路径 间的时间差的功能。

另一方面，各有效路径的数字信号，不仅在时间领域，在相位领 域也有差异。具体讲，各有效路径的数字信号，根据传输路径的环境， 其相位从所期待的相位旋转指定角度。为此，指形装置40a实施相位 补偿。

如果更详细地讲，指形装置40a具有相位估计装置45。相位估 计装置45，根据解调信号的多个时隙的导频信号，求得相位估计值w n。该被求得的相位估计值wn，供给接口(以下成为〖I/F装置〗) 46。

I/F装置46是在连接指形装置40a和补偿系数运算装置40b时 起接口作用的装置。更详细地讲，I/F装置46，具有读出寄存器46 a和写入寄存器46b。相位估计值wn，供给I/F装置46的读出寄 存器46a。读出寄存器46a，将这个相位估计值wn供给补偿系数 运算装置40b。

补偿系数运算装置40b，由专用LSI或者专用DSP组成，因此， 根据相位估计值wn，按照指定的运算程序求出加权/相位补偿系数 α。加权/相位补偿系数α是用以同时实现加权控制和相位补偿控制的 系数。如果更具体地说明关于运算处理，补偿系数40b，根据相位估 计值wn求出加权系数wn’。之后，补偿系数运算装置40b，在软 件里进行α=wn*wn’(*表示乘法)的运算，由此求得加权/相位 补偿系数α。

补偿系数运算装置40b是n个指形装置40a中共用的装置，因 此，按各时间分割来进行各指形装置40a的补偿系数运算处理。因 此，就没有必要每个各指形装置40a具备补偿系数运算装置。为 此，与对每个指形装置40a配备补偿系数运算装置的情况相比，可以 缩小指形装置40的电路规模。

而且，在上述说明里，已经在指形装置40中具备的相位估计装 置45里求得相位估计值wn。但是，例如，在指形装置40中不具备 相位估计装置45，而在补偿系数运算装置40b里求得相位估计值w n也可以。这时，逆扩散结果得到的解调信号，在直接供给I/F装置 46的读出寄存器46a之后，就从读出寄存器46a供给补偿系数运算 装置40b。

按这个组成，由于指形装置40没有必要具备相位估计装置45， 因此可以进一步缩小指形装置40的电路规模。

之后，补偿系数运算装置40b，将求得的加权/相位补偿系数α 供给I/F装置46。加权/相位补偿系数α被写入I/F装置46的写入寄 存器46b。写入寄存器46b，将加权/相位补偿系数α供给选择器46 c上。

选择器46c除了加权/相位补偿系数α外，还从相位估计装置45 提供相位估计值wn。选择器46c，在实施例1假设的DBF模式中， 选择写入寄存器46b提供的加权/相位补偿系数α。另一方面，选择 器46c，在设置为DBF模式以外的模式时，选择相位估计装置45提 供的相位估计值wn。选择器46c将选择的数据供给相位补偿装置 47。

相位补偿装置47，由乘法器组成。相位补偿装置47，对时间校 正后的解调信号xn乘以加权/相位补偿系数α。其结果，解调信号x n的相位只旋转与相位估计值wn对应的角度。由此，路径间的相位 差被消除。这样达到相位补偿。

同时，在解调信号xn上施以加权控制。这个处理与形成将方向 对准该解调信号xn的原电波到来的方向的波束的情况等价。例如， 图4(a)所示的波束形状SB1以及SB2，如图4(b)所示，成为对 准0度的1个波束形状B。因此，可以提高解调信号的S/N。这样， 施以相位补偿以及加权控制后的解调信号，就作为指形装置40a的输 出信号，供给RAKE合成器50。

向RAKE合成器50从多个指形装置40 a提供指形装置的输出信 号。RAKE合成器50将各指形装置输出信号进行RAKE合成。其结果， 生成了相当于最终解调信号的RAKE合成信号。由于RAKE合成信号是 在传播有效路径的电波中包含的解调信号的合成结果，因此位差错率 低，可以作为有效数据使用。

按如上所述的实施例1，通过将加权/相位补偿系数α乘以解调信 号xn，可以用1个相位补偿装置47同时进行加权控制以及相位补 偿控制。因此与用其它电路分别进行加权控制和相位补偿控制的过去 技术相比，可以缩小电路规模。为此可以得到廉价的基站。

又，加权/相位补偿系数α由软件求得，因此容易进行算法的变 更。因此，可以以适应电波传输路径环境的方式求出加权/相位补偿 系数α。为此，可以以更高的精度进行加权控制和相位补偿控制。

实施例2

图6是表示在适用本发明实施例2中的接收装置或者解调器的蜂 窝系统中具备的基站接收装置的内部结构的方框图。图6中，和图2 及图5相同的功能部分使用同样的参考符号。

在上述实施例1中，将本发明使用在波束空间方式的接收装置的 情况举作了例子。与此不同，在此实施例2中，将本发明使用在元件 空间方式的接收装置的情况举作了例子。

更详细地讲，这个实施例2中有关的基站2的接收装置4将各元 件天线10a-10d的天线输出信号在频率转换装置22中由高频分 别转换为中频。也就是说，在该元件空间方式的接收装置4中与波束 空间方式的接收装置不同，对从元件天线10a-10d输出的天线输 出信号分别进行个别处理。

之后，将频率转换后的天线输出信号在A/D转换装置23中分别 转换为数字信号。数字信号供给路径搜索器30。路径搜索器30，根 据数字信号检测有效路径。

又，各数字信号，分别供给n个指形装置40a。更详细地讲，与 各元件天线10a-10d分别相对应的数字信号，分别供给1个指形 装置40a中具备的多个子指形装置60。子指形装置60，设置在每一 个元件天线10a-10d上。在这个实施例2的情况下，元件天线 10a-10d是4个，因此，子指形装置60的数目也是4。

子指形装置60，与图5所示的指形装置40a有相同的内部结构。 也就是说，在该实施例2中，使通过1个路径传播的电波对应的各元 件天线10a-10d的天线输出信号，在与1个指形装置40a不同 的子指形装置60中分别进行解调。

具体讲，在各子指形装置60中，对与各元件天线10a-10d 对应的各数字信号，施以使用了加权/相位补偿系数α的加权控制以及 相位补偿控制。这时，加权控制以及相位补偿控制在1个相位补偿装 置47中同时进行。加权/相位补偿系数α，与实施例1一样，在所有 的子指形装置60共用的1个补偿系数运算装置40b中求得。

这样，将对多个元件天线10a-10d的天线输出信号分别并个 别进行加权控制以及相位补偿控制的方式称作元件空间方式。

从1个指形装置40 a输出4个指形装置输出信号。因此，从所有 的指形装置40a输出4×n个的指形装置输出信号。这些4×n个的 指形装置输出信号供给RAKE合成器50。然后，在RAKE合成器50中， 4×n个指形装置输出信号被合成，由此就可以求得相当于最终解调 信号的RAEK合成信号。

如上所示，依据该实施例2，在元件空间方式中，也可以在1个 相位补偿装置47同时进行加权控制和相位补偿控制，因此，与上述 实施例1一样，可以缩小指形装置的电路规模。

其它实施例

以上，对本发明的第2实施例进行了说明。但是，本发明当然也 可以采取其它实施例。例如，在上述实施例中，以将本发明适用于基 站的情况为例进行说明。但是，本发明也很容易适用于车载接收装置 等其它移动通信机器。