无线通信装置及到来方向估算方法转让专利
申请号 : CN03130719.1
文献号 : CN100583710C
文献日 : 2010-01-20
发明人 : 岸上高明 , 深川隆 , 汤田泰明 , 高草木惠二 , 宫本昭司
申请人 : 松下电器产业株式会社
摘要 :
本发明提供一种无线通信装置及到来方向估算方法。在具备阵列天线的接收装置，对带一定张角到来的多通路的到来方向进行高精度估算。为此通过利用对在阵列天线接收的基带信号进行与导频信号的相互相关运算的多个相关运算部(4)；通过根据各相关运算部(4)的输出生成延迟轮廓来检测多个到来通路接收定时的通路检测部(6)；对被检测出的多个到来通路接收定时的、在上述多个相关运算部算出的相关运算部进行合成的通路相关值合成部(7)；利用通路相关值合成部(7)的输出集中进行多通路的到来方向估算的到来方向估算部(8)，来从1个角谱计算结果对有张角的多通路全体的平均到来方向进行估算，由此在不增大处理量、每通路的功率小的场合下，也能确保到来方向的估算精度。
权利要求 :
1.一种无线通信装置，其特征在于，具备：
阵列天线，由多个天线振子构成；
多个相关运算部，进行将由上述阵列天线的各天线振子接收到的 信号通过频率转换得到的基带信号与预先确定了的信号之间的相互相 关运算，并算出相关运算值；
通路检测部，根据上述多个相关运算部的输出，通过生成延迟轮 廓来检测多个到来通路接收定时；
通路相关值合成部，采用检测到的上述到来通路接收定时的、相 关运算值和复共轭值，生成相关矩阵或相关向量；
到来方向估算部(8)，利用上述通路相关值合成部的输出，进行 到来方向估算。
2.权利要求1中记载的无线通信装置，其特征在于：具备到来方向估算部(8)，其利用通路相关值合成部的输出来求出1 个角谱，检测上述角谱的峰值位置。
3.权利要求2中记载的无线通信装置，其特征在于：到来方向估算部(8)
利用通路相关值合成部的输出来求出1个角谱，检测上述角谱的 峰值电平，当上述峰值位置存在多个时，
把处于从最大峰值位置及最大峰值电平规定范围内的峰值电平的 峰值位置作为到来方向候补角度，并把以相关运算值为元素的向量与 方向向量的内积的绝对值成为最大的上述到来方向候补角度，作为每 个通路的到来方向估算值，其中，上述相关运算值是到来通路接收定 时的、多个相关运算部中算出的相关运算值，上述方向向量是在阵列 天线的空间配置中预先求出的峰值位置方向的方向向量。
4.权利要求1中记载的无线通信装置，其特征在于：通路检测部在对规定次数的各相关运算部的输出进行了平均化后 生成延迟轮廓，由此来检测多个到来通路接收定时。
5.权利要求1中记载的无线通信装置，其特征在于：通路相关值合成部合成在多个到来通路接收定时加进了前后相邻 的规定取样数的相关向量而在相关运算部算出的相关运算值。
6.权利要求1中记载的无线通信装置，其特征在于：具备按通路到来方向估算部(30)，其从多个到来通路接收定时的、在 多个相关运算部算出的相关运算值来估算上述多个到来通路的每个通 路的接收定时的到来方向；
张角计算部，其从上述按通路到来方向估算部(30)的每通路的 到来方向估算结果，来计算到来通路全体的张角；
到来方向估算方式选择部，其基于上述张角计算部的输出值和规 定值的大小，选择集中进行多通路到来方向估算的到来方向估算部(8) 的方向估算结果或上述按通路到来方向估算部(30)的方向估算结果 之一进行输出。
7.权利要求1中记载的无线通信装置，其特征在于：具备按通路到来方向估算部(30)，其从多个到来通路接收定时的、在 多个相关运算部算出的相关运算值来估算上述多个到来通路的每个通 路的接收定时的到来方向；
张角计算部，其从在通路相关值合成部生成的相关矩阵的最大固 有值与第2大固有值之比，来计算到来通路全体的张角；
到来方向估算方式选择部，其基于上述张角计算部的输出值和规 定值的大小，选择集中进行多通路到来方向估算的到来方向估算部(8) 的方向估算结果或上述按通路到来方向估算部(30)的方向估算结果 之一进行输出。
8.权利要求1中记载的无线通信装置，其特征在于：具备按通路到来方向估算部(30)，其从多个到来通路接收定时的、在 多个相关运算部算出的相关运算值来估算上述多个到来通路的每个通 路的接收定时的到来方向；
张角计算部，其从在到来方向估算部(8)生成的角谱上出现的峰 值位置，来计算到来通路全体的张角；
到来方向估算方式选择部，其基于上述张角计算部的输出值和规 定值的大小，选择集中进行多通路到来方向估算的到来方向估算部(8) 的方向估算结果或上述按通路到来方向估算部(30)的方向估算结果 之一进行输出。
9.权利要求6～8中任一项记载的无线通信装置，其特征在于：还具备有效通路选择部，其根据在每通路的到来方向方向性接收 场合下的接收功率来选择进行瑞克合成的最大分支数内的通路，通路检测部检测超过瑞克合成接收的最大分支数的多个到来通路 接收定时，按通路到来方向估算部(30)从上述多个到来通路接收定时的、 在多个相关运算部算出的相关运算值来估算上述多个到来通路的每个 通路的接收定时的到来方向，而且张角计算部及到来方向估算选择部取代上述按通路到来方向估算 部(30)的输出，而输入上述有效通路选择部的输出。
10.权利要求6～8中任一项记载的无线通信装置，其特征在于：按通路到来方向估算部(30)利用在到来通路接收定时上加进了 前后相邻的规定取样数的相关向量而在相关运算部算出的相关运算 值，估算每个通路的到来方向。
11.权利要求10记载的无线通信装置，其特征在于：按通路到来方向估算部(30)
利用上述相关运算值来计算相关矩阵，估算每通路的到来方向。
12.权利要求11中记载的无线通信装置，其特征在于：按通路到来方向估算部(30)
还利用实施了空间平滑处理的相关矩阵，估算每通路的到来方向。
13.权利要求1中记载的无线通信装置，其特征在于：还具备多个通路接收束形成部，其按被分离的每个上述到来通路在由到 来方向估算部(8)估算的方向形成方向性束；
通路合成部，其把上述多个通路接收束形成部的输出信号合成进 行接收。
14.权利要求13中记载的无线通信装置，其特征在于：通路接收束形成部
利用通路相关值合成部的输出即相关矩阵R和由到来方向估算部 估算的到来通路方向的信息，形成含有零形成的方向性束。
15.权利要求13中记载的无线通信装置，其特征在于：通路接收束形成部
利用通路相关值合成部的输出即相关矩阵R的逆矩阵与由到来方 向估算部(8)估算的到来通路方向的阵列天线的方向向量之积的通路 接收权重，形成方向性束。
16.权利要求13中记载的无线通信装置，其特征在于：通路接收束形成部
利用通路相关值合成部的输出即相关矩阵R的逆矩阵与以在到来 通路接收定时的各天线振子的相关运算部算出的相关运算值为元素的 列向量之积的通路接收权重，形成方向性束。
17.权利要求1中记载的无线通信装置，其特征在于：具备方向性束发送部，其在由到来方向估算部(8)估算的方向形成方 向性束进行发送。
18.权利要求17中记载的无线通信装置，其特征在于：具备方向性束发送部，其按由到来方向估算部(8)估算的到来通路的 到来方向，形成方向性束进行发送。
19.权利要求17中记载的无线通信装置，其特征在于：具备方向性束发送部，其在由到来方向估算部(8)估算的到来通路的 到来方向中，只在最大接收功率的通路方向形成方向性束进行发送。
20.一种到来方向估算方法，其特征在于，包括如下步骤：进行将由多个天线振子构成的阵列天线的各天线振子接收到的信 号通过频率转换得到的基带信号与预先确定了的信号之间的相互相关 运算，并算出相关运算值的步骤；
根据算出的相关运算值，通过生成延迟轮廓，来检测多个到来通 路接收定时的步骤；
采用检测到的上述到来通路接收定时的、相关运算值和复共轭值， 生成相关矩阵或相关向量的步骤；
利用上述相关矩阵或上述相关向量，进行到来方向估算的步骤。
说明书 :
技术领域
本发明涉及在数字无线通信系统使用的具备阵列天线的无线通信 装置中的到来通路的方向估算单元和基于此的方向性控制单元。
背景技术
无线通信装置接收的信号受到由各种各样的信号所引起的干扰， 将会产生接收质量的下降。作为控制这种干扰只对从希望方向到来的 信号进行增强接收的技术，自适应阵列天线广为人知。在自适应阵列 天线中，可以通过对与接收信号相乘的加权系数(以下，称该加权系 数为“权重”)进行调整、对赋予接收信号的振幅和相位进行调整， 来只对从希望方向到来的信号进行增强接收。
而且，在无线通信装置中需要有接收时对希望信号的接收定时进 行检测的通路定时检测电路(以下称通路搜索电路)，通过使这种电 路和自适应阵列天线组合，可以进一步实现正确的接收定时的检测和 利用了通路搜索时处理结果的到来方向的估算。
作为具备通路搜索电路的现有的自适应阵列天线装置，在特开 2002-84216号公报中已被公开。图1是表示现有的具备自适应阵列的 直扩CDMA方式接收装置构成的框图。以下，利用图1进行其概况的动 作说明。对图1的搜索器50输入由多个天线振子51-1～N组成的阵列 天线51的所有信号。搜索器50中，在相关处理部52进行了按天线的 与已知信号的相互相关运算处理后，输入到与天线合成通路定时检测 部53并列设置的天线间相关估算部54。天线合成通路定时检测部53 中，通过把各天线的相关处理后的复数相关值信号转换成功率后进行 合成，来实现即使在低SNR(Signal Noise Ratio：信噪比)下的高精 度的通路定时检测。而且，天线间相关估算部54中，利用相关处理后 的各天线的复数相关值信号对天线间相关值进行估算。阵列天线接收 信号处理部55与搜索器50间接口在通路定时信号基础上准备相当于 天线间相关值的信号。自适应阵列接收部中，把从搜索器获得的天线 间相关估算值设定为权重更新部的初始值。
然而，采取上述构成的现有的接收装置中，由于在实现高速传输 率的情况下，在直扩CDMA方式码片速率被高速化，因此会产生随之而 来的由于到来通路的时间分解能变高、每通路的功率被降低，而不能 确保每通路的到来方向估算精度的问题。在不以通信装置高速移动为 前提的情况下，虽然对多个帧实施相关值平均化则精度变高，但阵列 权重的跟踪性变差。另外，在短分组传送时，还存在不能对充分的时 间间隔实施相关值平均化的问题。
而且，在无线通信装置中需要有接收时对希望信号的接收定时进 行检测的通路定时检测电路(以下称通路搜索电路)，通过使这种电 路和自适应阵列天线组合，可以进一步实现正确的接收定时的检测和 利用了通路搜索时处理结果的到来方向的估算。
作为具备通路搜索电路的现有的自适应阵列天线装置，在特开 2002-84216号公报中已被公开。图1是表示现有的具备自适应阵列的 直扩CDMA方式接收装置构成的框图。以下，利用图1进行其概况的动 作说明。对图1的搜索器50输入由多个天线振子51-1～N组成的阵列 天线51的所有信号。搜索器50中，在相关处理部52进行了按天线的 与已知信号的相互相关运算处理后，输入到与天线合成通路定时检测 部53并列设置的天线间相关估算部54。天线合成通路定时检测部53 中，通过把各天线的相关处理后的复数相关值信号转换成功率后进行 合成，来实现即使在低SNR(Signal Noise Ratio：信噪比)下的高精 度的通路定时检测。而且，天线间相关估算部54中，利用相关处理后 的各天线的复数相关值信号对天线间相关值进行估算。阵列天线接收 信号处理部55与搜索器50间接口在通路定时信号基础上准备相当于 天线间相关值的信号。自适应阵列接收部中，把从搜索器获得的天线 间相关估算值设定为权重更新部的初始值。
然而，采取上述构成的现有的接收装置中，由于在实现高速传输 率的情况下，在直扩CDMA方式码片速率被高速化，因此会产生随之而 来的由于到来通路的时间分解能变高、每通路的功率被降低，而不能 确保每通路的到来方向估算精度的问题。在不以通信装置高速移动为 前提的情况下，虽然对多个帧实施相关值平均化则精度变高，但阵列 权重的跟踪性变差。另外，在短分组传送时，还存在不能对充分的时 间间隔实施相关值平均化的问题。
发明内容
本发明就是鉴于以上问题点而进行的，其第1目的是在具备阵列 天线的无线通信装置中，对按通路获得的天线间相关值合成后，进行 多通路的到来方向估算，由此来估算通路全体的平均到来方向。
另外，本发明的第2目的是提供一种即使在每通路的接收功率小 的情况下，也可以在具有某程度张角到来的多通路平均的到来方向形 成方向性束的无线通信装置。
而且，本发明的第3目的是提供一种不使方向性接收的跟踪性变 差而确保稳定质量通信的无线通信装置。
本发明无线通信装置的基本构成，具备：阵列天线，由多个天线 振子构成；多个相关运算部，进行由上述阵列天线的各天线振子接收 到的信号与预先确定了的信号之间的相互相关运算，并算出相关运算 值；通路检测部，根据上述多个相关运算部的输出，来检测到来通路 接收定时；通路相关值合成部，算出检测到的上述到来通路接收定时 的上述相关运算值的复共轭值，并且利用上述相关运算值和上述复共 轭值生成相关矩阵或相关向量；到来方向估算部，利用上述通路相关 值合成部的输出，进行到来方向估算。
上述构成具有的作用是可以对具有张角的多通路全体的平均到来 方向进行估算。
本发明的特征还在于具备一种到来方向估算部，其利用通路相关 值合成部的输出来求出1个角谱，检测上述角谱的峰值位置，具有可 大幅度削减针对多通路的到来方向估算运算量的作用。
本发明的特征还在于具备一种到来方向估算部，其利用通路相关 值合成部的输出来求出1个角谱，检测上述角谱的峰值位置和峰值电 平，当上述峰值位置存在多个时，把处于从最大峰值位置及最大峰值 电平规定范围内的峰值电平的峰值位置作为到来方向候补角度，并把 以相关运算值为元素的向量与方向向量的内积的绝对值成为最大的上 述到来方向候补角度，作为每个通路的到来方向估算值，其中，上述 相关运算值是到来通路接收定时的、多个相关运算部中算出的相关运 算值，上述方向向量是在阵列天线的空间配置中预先求出的峰值位置 方向的方向向量，具有即使当张角大于阵列天线的束幅度时，也可对 应估算多通路的到来方向的作用。
本发明的特征还在于具备一种通路检测部，其在对规定次数的各 相关运算部的输出进行了平均化后生成延迟轮廓，由此来检测多个到 来通路接收定时，具有可提高通路检测精度的作用。
本发明的特征还在于具备一种通路相关值合成部，其合成在多个 到来通路接收定时及与其相邻的规定定时之间的、在相关运算部算出 的相关运算值，具有可利用更多的通路到来方向信息进行到来方向估 算，由此来提高方向估算精度的作用。
本发明的特征还在于具备一种通路相关值合成部，其当在通路检 测部检测出N个通路，把在其第k个到来通路接收定时的、以各天线 振子的在相关运算部算出的相关运算值为元素的列向量设为Vk，把H 设为复共轭转置运算符时，生成可表示为
R＝V1(V1)H+V2(V2)H+......+VN(VN)H
的相关矩阵R，具有可估算有张角的多个通路全体的平均到来方向的作 用。
本发明的特征还在于具备一种通路相关值合成部，其当在通路检 测部检测出N个通路，把在其第k个到来通路接收定时的、以各天线 振子的在相关运算部算出的相关运算值为元素的列向量设为Vk，把Vkm 设为列向量Vk的第m个元素，把H设为复共轭转置运算符时，生成可 作为
z＝V11(V1)H+V21(V2)H+......+VN1(VN)H
表示的相关向量z，具有比利用相关矩阵的方向估算简易但可减少运算 量的作用。
本发明的特征还在于具备：按通路到来方向估算部，其从多个到 来通路接收定时的、在多个相关运算部算出的相关运算值来估算每上 述多个到来通路接收定时的到来方向；张角计算部，其从上述按通路 到来方向估算部的每通路的到来方向估算结果，来计算到来通路全体 的张角；到来方向估算方式选择部，其基于上述张角计算部的输出值 和规定值的大小，选择集中进行多通路到来方向估算的到来方向估算 部的方向估算结果或上述按通路到来方向估算部的方向估算结果之一 进行输出，具有可根据基于每通路的方向估算结果的张角来选择最佳 方向估算方法的作用。
本发明的特征还在于具备：按通路到来方向估算部，其从多个到 来通路接收定时的、在多个相关运算部算出的相关运算值来估算每上 述多个到来通路接收定时的到来方向；张角计算部，其从在通路相关 值合成部生成的相关矩阵的最大固有值与第2大固有值之比，来计算 到来通路全体的张角；到来方向估算方式选择部，其基于上述张角计 算部的输出值和规定值的大小，选择集中进行多通路到来方向估算的 到来方向估算部的方向估算结果或上述按通路到来方向估算部的方向 估算结果之一进行输出，具有可根据基于相关矩阵固有值大小的张角 来选择最佳方向估算方法的作用。
本发明的特征还在于具备：按通路到来方向估算部，其从多个到 来通路接收定时的、在多个相关运算部算出的相关运算值来估算每上 述多个到来通路接收定时的到来方向；张角计算部，其从在到来方向 估算部生成的角谱上出现的峰值位置，来计算到来通路全体的张角； 到来方向估算方式选择部，其基于上述张角计算部的输出值和规定值 的大小，选择集中进行多通路到来方向估算的到来方向估算部的方向 估算结果或上述按通路到来方向估算部的方向估算结果之一进行输 出，具有可根据基于角谱信息的张角来选择最佳方向估算方法的作用。
本发明的特征还在于具备：通路检测部，其检测超过瑞克合成接 收的最大分支数的多个到来通路接收定时；按通路到来方向估算部， 其从上述多个到来通路接收定时的、在多个相关运算部算出的相关运 算值来估算每上述多个到来通路接收定时的到来方向；有效通路选择 部，其根据在上述每通路的到来方向方向性接收场合下的接收功率来 选择进行瑞克合成的最大分支数内的通路；张角计算部及到来方向估 算选择部，其取代上述按通路到来方向估算部的输出，而输入上述有 效通路选择部的输出，具有可提高有效通路检测性能的作用。
本发明的特征还在于具备一种按通路到来方向估算部，其利用在 到来通路接收定时基础上在上述到来通路接收定时前后相邻的取样定 时的、在相关运算部算出的相关运算值，估算每通路的到来方向，具 有可提高每通路的到来方向估算精度的作用。
本发明的特征还在于具备一种按通路到来方向估算部，其利用在 到来通路接收定时基础上在上述到来通路接收定时前后相邻的取样定 时的、在相关运算部算出的相关运算值来计算相关矩阵，估算每通路 的到来方向，具有可提高每通路的到来方向估算精度的作用。
本发明的特征还在于具备一种到来方向估算部，其利用在到来通 路接收定时基础上在上述到来通路接收定时前后相邻的取样定时的、 在相关运算部算出的相关运算值来计算相关矩阵，还利用实施了空间 平滑处理的相关矩阵，估算每通路的到来方向，具有可提高每通路的 到来方向估算精度的作用。
本发明的特征还在于具备：多个通路分离部，其从基带信号按到 来通路接收定时分离到来通路；多个通路接收束形成部，其按被分离 的上述到来通路在由到来方向估算部估算的方向形成方向性束；通路 合成部，其把上述多个通路接收束形成部的输出信号合成进行接收， 具有可按通路形成最佳接收束进行方向性接收的作用。
本发明的特征还在于具备一种通路接收束形成部，其利用通路相 关值合成部的输出即相关矩阵R和由到来方向估算部估算的到来通路 方向的信息，形成含有零形成的方向性束，具有可按通路形成最佳接 收束进行方向性接收的作用。
本发明的特征还在于具备一种通路接收束形成部，其利用通路相 关值合成部的输出即相关矩阵R的逆矩阵与由到来方向估算部估算的 到来通路方向的阵列天线的方向向量之积的通路接收权重，形成方向 性束，具有接收方向性束在通路到来方向主束朝向，在干扰波方向形 成零朝向的作用。
本发明的特征还在于具备一种通路接收束形成部，其利用通路相 关值合成部的输出即相关矩阵R的逆矩阵与以在到来通路接收定时的 各天线振子的相关运算部算出的相关运算值为元素的列向量之积的通 路接收权重，形成方向性束，具有接收方向性束在通路到来方向主束 朝向，在干扰波方向形成零朝向的作用。
本发明的特征还在于具备一种方向性束发送部，其在由到来方向 估算部估算的方向形成方向性束进行发送，具有可聚方向性于所希望 用户方向进行方向性束发送的作用。
本发明的特征还在于具备一种方向性束发送部，其按由到来方向 估算部估算的到来通路的到来方向，形成方向性束进行发送，具有可 在由到来方向估算部估算的到来通路的到来方向中，在到来通路方向 形成方向性束进行发送的作用。
本发明的特征还在于具备一种方向性束发送部，其在由到来方向 估算部估算的到来通路的到来方向中，只在最大接收功率的通路方向 形成方向性束进行发送，具有可聚方向性于所希望用户方向进行方向 性束发送的作用。
本发明的一种到来方向估算方法，包括如下步骤：进行由多个天 线振子构成的阵列天线的各天线振子接收到的信号与预先确定了的信 号之间的相互相关运算，并算出相关运算值的步骤；根据算出的相关 运算值，来检测到来通路接收定时的步骤；算出检测到的上述到来通 路接收定时的上述相关运算值的复共轭值，并且利用上述相关运算值 和上述复共轭值生成相关矩阵或相关向量的步骤；利用上述相关矩阵 或上述相关向量，进行到来方向估算的步骤，具有可对有张角的多通 路全体的平均到来方向进行估算的作用。
如上所述，依据本发明，在具备阵列天线的无线通信装置中，可 以通过对多通路一次算出角谱，来估算多通路的到来方向，与个别到 来方向的场合相比较可大大减少处理量。而且，由于对具有一定张角 到来的多个通路的平均到来方向进行估算，所以即使在每通路接收功 率小的场合、有衰落变动的场合下，也能以稳定的精度进行到来方向 的估算。
本发明的上述目的以及优点，通过参照附图进行说明的以下实施 方式，将会进一步明确。
另外，本发明的第2目的是提供一种即使在每通路的接收功率小 的情况下，也可以在具有某程度张角到来的多通路平均的到来方向形 成方向性束的无线通信装置。
而且，本发明的第3目的是提供一种不使方向性接收的跟踪性变 差而确保稳定质量通信的无线通信装置。
本发明无线通信装置的基本构成，具备：阵列天线，由多个天线 振子构成；多个相关运算部，进行由上述阵列天线的各天线振子接收 到的信号与预先确定了的信号之间的相互相关运算，并算出相关运算 值；通路检测部，根据上述多个相关运算部的输出，来检测到来通路 接收定时；通路相关值合成部，算出检测到的上述到来通路接收定时 的上述相关运算值的复共轭值，并且利用上述相关运算值和上述复共 轭值生成相关矩阵或相关向量；到来方向估算部，利用上述通路相关 值合成部的输出，进行到来方向估算。
上述构成具有的作用是可以对具有张角的多通路全体的平均到来 方向进行估算。
本发明的特征还在于具备一种到来方向估算部，其利用通路相关 值合成部的输出来求出1个角谱，检测上述角谱的峰值位置，具有可 大幅度削减针对多通路的到来方向估算运算量的作用。
本发明的特征还在于具备一种到来方向估算部，其利用通路相关 值合成部的输出来求出1个角谱，检测上述角谱的峰值位置和峰值电 平，当上述峰值位置存在多个时，把处于从最大峰值位置及最大峰值 电平规定范围内的峰值电平的峰值位置作为到来方向候补角度，并把 以相关运算值为元素的向量与方向向量的内积的绝对值成为最大的上 述到来方向候补角度，作为每个通路的到来方向估算值，其中，上述 相关运算值是到来通路接收定时的、多个相关运算部中算出的相关运 算值，上述方向向量是在阵列天线的空间配置中预先求出的峰值位置 方向的方向向量，具有即使当张角大于阵列天线的束幅度时，也可对 应估算多通路的到来方向的作用。
本发明的特征还在于具备一种通路检测部，其在对规定次数的各 相关运算部的输出进行了平均化后生成延迟轮廓，由此来检测多个到 来通路接收定时，具有可提高通路检测精度的作用。
本发明的特征还在于具备一种通路相关值合成部，其合成在多个 到来通路接收定时及与其相邻的规定定时之间的、在相关运算部算出 的相关运算值，具有可利用更多的通路到来方向信息进行到来方向估 算，由此来提高方向估算精度的作用。
本发明的特征还在于具备一种通路相关值合成部，其当在通路检 测部检测出N个通路，把在其第k个到来通路接收定时的、以各天线 振子的在相关运算部算出的相关运算值为元素的列向量设为Vk，把H 设为复共轭转置运算符时，生成可表示为
R＝V1(V1)H+V2(V2)H+......+VN(VN)H
的相关矩阵R，具有可估算有张角的多个通路全体的平均到来方向的作 用。
本发明的特征还在于具备一种通路相关值合成部，其当在通路检 测部检测出N个通路，把在其第k个到来通路接收定时的、以各天线 振子的在相关运算部算出的相关运算值为元素的列向量设为Vk，把Vkm 设为列向量Vk的第m个元素，把H设为复共轭转置运算符时，生成可 作为
z＝V11(V1)H+V21(V2)H+......+VN1(VN)H
表示的相关向量z，具有比利用相关矩阵的方向估算简易但可减少运算 量的作用。
本发明的特征还在于具备：按通路到来方向估算部，其从多个到 来通路接收定时的、在多个相关运算部算出的相关运算值来估算每上 述多个到来通路接收定时的到来方向；张角计算部，其从上述按通路 到来方向估算部的每通路的到来方向估算结果，来计算到来通路全体 的张角；到来方向估算方式选择部，其基于上述张角计算部的输出值 和规定值的大小，选择集中进行多通路到来方向估算的到来方向估算 部的方向估算结果或上述按通路到来方向估算部的方向估算结果之一 进行输出，具有可根据基于每通路的方向估算结果的张角来选择最佳 方向估算方法的作用。
本发明的特征还在于具备：按通路到来方向估算部，其从多个到 来通路接收定时的、在多个相关运算部算出的相关运算值来估算每上 述多个到来通路接收定时的到来方向；张角计算部，其从在通路相关 值合成部生成的相关矩阵的最大固有值与第2大固有值之比，来计算 到来通路全体的张角；到来方向估算方式选择部，其基于上述张角计 算部的输出值和规定值的大小，选择集中进行多通路到来方向估算的 到来方向估算部的方向估算结果或上述按通路到来方向估算部的方向 估算结果之一进行输出，具有可根据基于相关矩阵固有值大小的张角 来选择最佳方向估算方法的作用。
本发明的特征还在于具备：按通路到来方向估算部，其从多个到 来通路接收定时的、在多个相关运算部算出的相关运算值来估算每上 述多个到来通路接收定时的到来方向；张角计算部，其从在到来方向 估算部生成的角谱上出现的峰值位置，来计算到来通路全体的张角； 到来方向估算方式选择部，其基于上述张角计算部的输出值和规定值 的大小，选择集中进行多通路到来方向估算的到来方向估算部的方向 估算结果或上述按通路到来方向估算部的方向估算结果之一进行输 出，具有可根据基于角谱信息的张角来选择最佳方向估算方法的作用。
本发明的特征还在于具备：通路检测部，其检测超过瑞克合成接 收的最大分支数的多个到来通路接收定时；按通路到来方向估算部， 其从上述多个到来通路接收定时的、在多个相关运算部算出的相关运 算值来估算每上述多个到来通路接收定时的到来方向；有效通路选择 部，其根据在上述每通路的到来方向方向性接收场合下的接收功率来 选择进行瑞克合成的最大分支数内的通路；张角计算部及到来方向估 算选择部，其取代上述按通路到来方向估算部的输出，而输入上述有 效通路选择部的输出，具有可提高有效通路检测性能的作用。
本发明的特征还在于具备一种按通路到来方向估算部，其利用在 到来通路接收定时基础上在上述到来通路接收定时前后相邻的取样定 时的、在相关运算部算出的相关运算值，估算每通路的到来方向，具 有可提高每通路的到来方向估算精度的作用。
本发明的特征还在于具备一种按通路到来方向估算部，其利用在 到来通路接收定时基础上在上述到来通路接收定时前后相邻的取样定 时的、在相关运算部算出的相关运算值来计算相关矩阵，估算每通路 的到来方向，具有可提高每通路的到来方向估算精度的作用。
本发明的特征还在于具备一种到来方向估算部，其利用在到来通 路接收定时基础上在上述到来通路接收定时前后相邻的取样定时的、 在相关运算部算出的相关运算值来计算相关矩阵，还利用实施了空间 平滑处理的相关矩阵，估算每通路的到来方向，具有可提高每通路的 到来方向估算精度的作用。
本发明的特征还在于具备：多个通路分离部，其从基带信号按到 来通路接收定时分离到来通路；多个通路接收束形成部，其按被分离 的上述到来通路在由到来方向估算部估算的方向形成方向性束；通路 合成部，其把上述多个通路接收束形成部的输出信号合成进行接收， 具有可按通路形成最佳接收束进行方向性接收的作用。
本发明的特征还在于具备一种通路接收束形成部，其利用通路相 关值合成部的输出即相关矩阵R和由到来方向估算部估算的到来通路 方向的信息，形成含有零形成的方向性束，具有可按通路形成最佳接 收束进行方向性接收的作用。
本发明的特征还在于具备一种通路接收束形成部，其利用通路相 关值合成部的输出即相关矩阵R的逆矩阵与由到来方向估算部估算的 到来通路方向的阵列天线的方向向量之积的通路接收权重，形成方向 性束，具有接收方向性束在通路到来方向主束朝向，在干扰波方向形 成零朝向的作用。
本发明的特征还在于具备一种通路接收束形成部，其利用通路相 关值合成部的输出即相关矩阵R的逆矩阵与以在到来通路接收定时的 各天线振子的相关运算部算出的相关运算值为元素的列向量之积的通 路接收权重，形成方向性束，具有接收方向性束在通路到来方向主束 朝向，在干扰波方向形成零朝向的作用。
本发明的特征还在于具备一种方向性束发送部，其在由到来方向 估算部估算的方向形成方向性束进行发送，具有可聚方向性于所希望 用户方向进行方向性束发送的作用。
本发明的特征还在于具备一种方向性束发送部，其按由到来方向 估算部估算的到来通路的到来方向，形成方向性束进行发送，具有可 在由到来方向估算部估算的到来通路的到来方向中，在到来通路方向 形成方向性束进行发送的作用。
本发明的特征还在于具备一种方向性束发送部，其在由到来方向 估算部估算的到来通路的到来方向中，只在最大接收功率的通路方向 形成方向性束进行发送，具有可聚方向性于所希望用户方向进行方向 性束发送的作用。
本发明的一种到来方向估算方法，包括如下步骤：进行由多个天 线振子构成的阵列天线的各天线振子接收到的信号与预先确定了的信 号之间的相互相关运算，并算出相关运算值的步骤；根据算出的相关 运算值，来检测到来通路接收定时的步骤；算出检测到的上述到来通 路接收定时的上述相关运算值的复共轭值，并且利用上述相关运算值 和上述复共轭值生成相关矩阵或相关向量的步骤；利用上述相关矩阵 或上述相关向量，进行到来方向估算的步骤，具有可对有张角的多通 路全体的平均到来方向进行估算的作用。
如上所述，依据本发明，在具备阵列天线的无线通信装置中，可 以通过对多通路一次算出角谱，来估算多通路的到来方向，与个别到 来方向的场合相比较可大大减少处理量。而且，由于对具有一定张角 到来的多个通路的平均到来方向进行估算，所以即使在每通路接收功 率小的场合、有衰落变动的场合下，也能以稳定的精度进行到来方向 的估算。
本发明的上述目的以及优点，通过参照附图进行说明的以下实施 方式，将会进一步明确。
附图说明
图1是表示现有无线通信装置构成的框图。
图2是表示本发明实施方式1的无线通信装置构成的框图。
图3是表示本发明实施方式1的到来方向估算部的角谱算出结果 的附图。
图4是表示本发明实施方式2的无线通信装置构成的框图。
图5是表示本发明实施方式3的无线通信装置构成的框图。
图6是表示本发明实施方式4的无线通信装置构成的框图。
图2是表示本发明实施方式1的无线通信装置构成的框图。
图3是表示本发明实施方式1的到来方向估算部的角谱算出结果 的附图。
图4是表示本发明实施方式2的无线通信装置构成的框图。
图5是表示本发明实施方式3的无线通信装置构成的框图。
图6是表示本发明实施方式4的无线通信装置构成的框图。
具体实施方式
以下，对本发明的实施方式利用图2至图6进行说明。
实施方式1
图2是表示本发明实施方式1涉及的无线通信装置构成的框图。 在图2所示的无线通信装置中，由构成阵列天线1的天线振子1-1～N 接收到的高频信号，在设置于各天线振子1-1～N的无线接收部2-1～N， 依次实施高频放大、频率转换、正交检波以及A/D转换，生成由I信 号以及Q信号组成的基带信号3-1～N。这里的N为天线振子数。
对相关运算部4-1～N的每一个，分别对应输入基带信号3-1～N。 导频信号发生部5生成预埋在接收信号中的已知信号(以下称导频信 号)。相关运算部4-1～N进行与导频信号的相互相关运算。例如，在 W-CDMA通信方式的场合下，在基于加扰码以及信道化码的解扩处理后， 进行与按帧埋入的导频信号的相关运算。在此把导频信号设为r(s)。 这里的s＝1～Np，Np是导频信号的码元数。第m个相关运算部4-m针对 第m个基带信号3-m(以下表示为Xm(t)。t表示取样定时)，把(式1) 所示的相关运算进行相当于进行通路搜索的时间范围内的取样数Ts的 次数，使开始相关运算的取样定时p从1变化到Ts，算出各取样定时 的导频相关值hm(p)。No是针对码元的过速率取样数。*表示复共轭。 由此可获得以取样定时p为相关运算开始点的第m个天线振子1-m的 导频信号相关值hm(p)。对所有的由天线振子1-1～N接收到的基带信 号3-1～N进行以上的动作。
......(式1)
通路检测部6根据在各相关运算部4-1～N获得的导频信号相关值 hm(p)来生成延迟轮廓，选择规定数L个的功率上位通路，输出所选 择的通路的定时。在此，p＝1～T8、m＝1～N。而且，延迟轮廓由以下方 法生成：1)把在各天线振子1-1～N获得的导频信号相关值hm(p)的 绝对值或乘方按相同定时进行合成的方法，或是2)通过把方向性束形 成的权重乘到相同定时的导频相关值后、进行加法运算并取其绝对值 或乘方，来生成多个延迟轮廓的方法，进一步合成这些的方法。
通路相关值合成部7在检测出的L个通路中，把第k个通路的定 时信息表示为Pk，则如(式2)所示那样输出合成通路相关值的相关矩 阵R。这里的k表示1至L的自然数，H表示复共轭转置。Vk如(式3) 所示表示以在第k个通路的检测定时即Pk中的由相关运算部4-1～N得 到的导频相关值hm(Pk)为元素的相关向量。(m是从1到N的自然数) 这里的T表示向量转置。由于相关向量Vk包含起因于阵列天线1的空 间配置的相位信息，所以即使只由(式3)也可以估算到来通路的方向， 但在本实施方式中，可通过生成合成了从各个通路获得的相关向量Vk 的相关矩阵，来估算多通路的平均到来方向。当多通路带一定的张角 到来时，即使在每通路的功率小的场合下，由于在对这些多通路的到 来方向信息进行向量相加后实施方向估算，所以基于本构成即使在衰 落变动下也能确保到来方向估算精度。
......(式2)
Vk＝[h1(pk)h2(pk)......hN(pk)]T ......(式3)
另外，针对码元速率或码片速率，在进行过速率取样处理时，也 可以在通路检测部6即使是在检测到的到来通路接收定时相邻的取样， 也一定程度保存有起因于阵列天线1的空间配置的相位信息，生成加 进了这些的相关矩阵。(式4)表示该场合下的相关矩阵R2。(式4)中， 计算在第k个到来通路接收定时Pk加进了前后相邻的规定取样数T的 相关向量的相关矩阵，作为通路全体，对L×(2T+1)定时的相关向量 进行相加。由此，虽然运算量增加，但即使通路数少相关矩阵的秩数 易成为满秩，容易应用高分解能到来方向估算算法。而且，即使在到 来通路的功率小的情况下，通过相加在相邻定时的相关向量也能获得 提高估算精度的效果。
......(式4)
uk n＝[h1(pk+n)h2(pk+n)......hN(pk+n)]T ......(式5)
到来方向估算部8通过以规定的角度步进Δθ可变(式6)所示的 到来方向估算评价函数F(θ)中的θ来计算角谱，按角谱峰值电平高 的顺序检测规定数Nd(Nd≥1)的峰值方向，作为到来方向估算值。这 里，a(θ)是由阵列天线1的振子配置决定的方向向量，例如振子间 隔d的等间隔直线阵列的场合下，可表示为(式7)。在此，λ是载波 波长，θ以阵列的法线方向为0°方向。另外，H表示复共轭转置。
F(θ)＝|a(θ)HRa(θ)|
......(式6)
......(式7)
图3表示阵列振子数N＝8、通路数L＝2(等电平2通路条件)场合 下的角谱计算结果。图3(a)是通路1的到来角度θ1＝20°、通路2 的到来角度θ2＝-20°的结果，图3(b)是θ1＝5°、通路2的到来角度 θ2＝-5°的结果。(式6)所示的到来方向估算是被称为束形成方法， 相对由阵列权重W＝a(θ)形成的阵列天线1的束宽度，多通路的到来 角度充分相离的场合可以检测针对各个通路方向的峰值(图3a)。而且， 多通路的到来角度接近的场合(图3b)，可获得具有与通路数相比少的 峰值数的角谱。该场合下的峰值方向成为多通路的合成功率达到最大 的导引束方向。
在计算出的角谱中，1)峰值位置是1的场合下(＝θ1)，所有的通 路的到来方向估算值为θ1。2)存在多个峰值位置的场合下，把最大电 平的峰值位置φ1及处于从最大电平规定范围内的峰值电平的峰值位置 φ2、φ3、......、φM作为通路到来方向估算值的候补。这里，M≤L。 由可利用阵列天线1的方向向量a(θ)及相关向量Vk进行表示的(式 8)来判定第k个通路是否属于多个峰值位置φs之一。这里，s是从1 到M的自然数。(式8)的判定结果，把提供最大值的通路方向作为第 k个通路的到来方向估算值θk。
......(式8)
通过以上的动作，到来通路的方向估算将成为可能。以下，就针 对到来通路的方向性接收控制，以采用CDMA通信方式的场合为例进行 说明。
解扩部9-1～L针对到达各天线1-1～N的L个多通路分量(以下， 作为第1通路～第L通路)进行解扩处理。也就是解扩部9-1～L根据 在通路检测部6检测出的通路定时信息，按照到达天线1-1～N的各通 路的接收定时进行解扩处理。由此，在从天线1-1～N按通路数量分配 连接的针对通路p的解扩部9-p-1～N中，分别取出在天线1-1～N接 收到的第p通路的信号。这里，p＝1～N，N是天线振子数。
通路接收束形成部10-1～L根据在到来方向估算部8的方向估算 结果对阵列天线1的主束进行方向性形成。即通路接收束形成部10-p 生成把方向性朝向第p个通路的到来方向估算值方向θp的束权重向量 Wp，如(式9)输出对解扩部9-p-1～N的输出即第p通路阵列接收信 号向量xp(t)，相乘束权重向量Wp的结果即阵列合成信号yp(t)。这 里p＝1～L。作为束权重向量Wk，例如采用(式7)所示的方向向量a (θp)、切比雪夫束等。
yp(t)＝Wk Hxp(t) ......(式9)
RAKE合成部11对针对第1～L通路的阵列合成信号y1(t)～yL (t)分别相乘信道估算值h1’～hM’的复共轭值(h1’)*～(hM’)*，在 补偿线路变动值h1～hM后，进行RAKE合成。被RAKE合成的信号在数 据判定部12进行代码判定，由此获得接收数据。
这样，依据本实施方式，根据到来方向估算部8的估算结果，在 通路接收束形成部10，可以把通路共通的阵列天线1的方向性朝向从 接近的方向到来的多通路合成功率为最大的方向来进行接收。因此， 即使在每一通路的接收功率小的场合下，也可以对带有一定张角到来 的多通路的平均到来方向即使有衰落变动也可确保精度进行估算。在 阵列天线1的设置场所比周围的建筑物充分高的场合，一般可以考虑 到来波的张角在10°左右以下，在这样的环境下，在到来方向估算部 8算出的角谱呈现出具有1个峰值。并且，在阵列天线1的设置场所比 周围的建筑物低的场合，到来波的张角变得更大，在到来方向估算部8 算出的角谱会呈现多个峰值，但即使在这种场合下，也可以按每一通 路从多个峰值判定最佳峰值方向，对各个通路进行方向性接收，因此 不论张角的大小都可以获得良好的估算精度。通过基于这样的稳定的 方向估算结果进行方向性接收，可以防止通信质量的降低。而且，这 些一连串的动作可以通过对多通路一次算出角谱，估算多通路的到来 方向来完成，因此与个别到来方向的场合相比可以大大减少处理量。
另外，在本实施方式中，由于是利用在通路检测过程所获得的导 频信号相关值来进行到来方向的估算，所以可以实现处理的共享化， 进而减少作为装置全体的运算量。而且即使在大功率干扰波存在的场 合下，由于如果到来通路定时不同则导频信号相关值变小，因此干扰 波将被抑制。
而且，在本实施方式的到来方向估算部8中，虽然是采用束形成 方法来实施方向估算，但已经在菊间著、“基于阵列天线的自适应信号 处理”(科学技术出版)等信息公开了的MUSIC法ESPRIT法一类的固 有值分解方法、包含相关矩阵的逆矩阵运算的Capon法等的到来方向 估算的高分解能方法可以应用于(式2)或(式4)所示的通路相关值 合成部7的输出的相关矩阵R。只是由于可以考虑到当到来通路数比阵 列振子数小的场合下，通路相关值合成部7的输出即相关矩阵的秩数 未成为满秩的情况，因此根据秩数或通路数，可以考虑与束形成方法 的适应性合用。另外，当阵列天线1的构成是等间隔直线阵列配置的 场合下，对在通路相关值合成部7获得的相关矩阵，同样可以适用空 间平滑处理、通过相乘单式变换矩阵的使方向向量实数化的束空间的 到来方向估算处理。
而且，在采用这些到来方向估算的高分解能方法的场合下，到来 方向估算的分解能高于阵列天线1的束幅度，然而由于即使超出所需 地提高峰值位置间隔的分解能，作为接收性能也不会有大地变化，所 以可以使到来方向估算部8进行以下的动作。即作为在到来方向估算 部8算出的角谱存在多个峰值位置场合下的动作，把最大电平的峰值 位置φ1及在处于从最大电平规定范围内的峰值电平、进一步峰值位置 间隔分离在其峰值位置的阵列天线1的束幅度以上的峰值位置φ2、φ 3、......、φM作为通路到来方向估算值的候补，在(式8)的判定结果， 把提供最大值的通路方向作为第k个通路的到来方向估算值θk。
另外，为了降低通路相关值合成部7以及到来方向估算部8的运 算量，也可以在通路相关值合成部7中计算在(式2)或(式4)中所 示的相关矩阵的第1行所示的相关向量r，在到来方向估算部8中，通 过用相关向量r与阵列天线1的方向向量a(θ)的内积绝对值|r*·a (θ)|表示的到来方向估算评价函数来计算角谱进行方向估算。
另外，在本实施方式中，通路接收束形成部10-1～L基于到来方 向估算部8的结果，形成主束朝向估算方向的束，但也可以利用通路 相关值合成部7的输出即相关矩阵R和通路方向的方向向量a(θ)进 行零形成。该场合下，针对第k个通路的接收权重Wk是利用第k个通 路的到来方向θk，由(式10)表示。或是也可以利用由第k个通路的 导频相关值生成的相关向量Vk如(式11)那样生成。这里的Vk可从(式 3)获得。
Wk＝R-1a(θk) ......(式10)
Wk＝R-1Vk ......(式11)
另外，在通路检测部6，可以通过在把规定次数(规定帧期间)的 各相关运算部4-1～N的输出平均化后生成延迟轮廓，来检测多个到来 通路接收定时，该场合下针对通路变动的跟踪性变差但可提高通路检 测精度，可使通路检测动作的稳固性得到改善。
另外，在本实施方式中，虽然对在作为多路复用采用CDMA方式的 通信系统中所使用的基站装置进行了说明，但并不限于此。本发明还 可以应用于在采用TDMA方式或OFDM方式的多路复用方式的通信系统 中所使用的基站装置。
另外，在上述实施方式中，设想并说明了以载波的半波长间隔把 多个天线直线状配置的场合。但并不限于此，本发明可以应用于所有 具备多个天线形成方向性的基站装置。
实施方式2
图4是表示基于实施方式1中到来方向估算部8的结果自适应形 成发送方向性的构成的框图。以下，主要说明与实施方式1不同的部 分。
根据阵列天线1的接收信号在到来方向估算部8获得方向估算值 之前的动作与实施方式1相同。另外，在本实施方式中，在到来方向 估算部8的动作，即在1)所有的通路的到来方向估算是共通方向θs 的场合和2)多个到来方向估算值被输出的场合进行不同的动作。
调制部20按规定的调制格式调制发送数据。发送束形成部21按 与阵列天线1的振子数N相等的数分配调制部20的输出，对各个输出 相乘发送权重向量Ws＝[w1、w2、......、wn]的元素进行输出。在此，1) 在所有的通路的到来方向估算是共通方向θs的场合下，发送权重向量 Ws如(式12)使用导引向量a(θ)，或使用主束朝向θs方向的切比雪 夫束权重等。
Ws＝a(θs) ......(式12)
另外，2)在Nd个的多个到来方向估算值θk被输出的场合下，发 送权重向量Ws如(式13)使用合成了导引向量a(θ)的值，或使用 主束朝向估算方向的多个切比雪夫束权重合成了的权重等。这里k＝1～ Nd。
......(式13)
扩展部22-1～N用规定扩展率的扩展码扩展来自发送束形成部21 的输出信号，输出到发送部23-1～N。发送部23-1～N在对扩展部 22-1～N的输出实施了规定的无线处理(D/A转换、上变频等)后，通 过天线1-1～N向通信终端发送。
如上所述，基于本实施方式在实施方式1的效果基础上，到来方 向估算部8的估算值、1)当所有的通路到来方向估算为共通方向θs 的场合下，可以在发送束形成部21，把通路共通的阵列天线1的方向 性朝向从接近的方向到来的多通路的合成功率为最大的方向来进行发 送。当阵列天线1的设置场所处于比周边建筑物充分高的场合，一般 可以认为到来波的张角在10°左右以下，在这种环境下本实施方式的 应用是非常有效的，不会向不需要的方向发射电波从而通信终端的接 收特性得到提高。而且，本实施方式不按通路进行到来方向估算，而 可以通过在到来方向估算部8的一次角度扫描运算来实现多通路的合 成功率达到最大的方向估算，可以减少处理量、削减运算电路的规模。
另外，到来方向估算部8的估算值、2)当有多个到来方向估算值 θk被输出的场合下，可以在发送束形成部21，形成朝向多个估算方 向的束。当阵列天线1的设置场所是设置在与周边建筑物同程度以下 高度的场合下，一般来讲到来波的张角变大，成为各自具有张角的多 个通路到来的环境。在本实施方式中，对在这种环境下，可以针对方 向不同的各自带张角的通路形成具有方向性的束，在通信终端，可以 接受来自各个通路方向的电波，通过由在通信终端的Rake合成等有效 地合成接收多通路，来提高接收特性。而且，本实施方式可以用一次 的到来方向估算处理对多个通路方向集中估算。在该场合下，由于可 以从1个角谱估算多个通路的到来方向，所以可以减少运算量，减小 相应的装置规模。
而且，在本实施方式中，当在到来方向估算部8有多个到来方向 估算值θk被输出的场合下，生成了发送权重使得方向性朝向各自的方 向，但也可以只在所估算的到来通路的到来方向中的最大接收功率的 通路方向形成方向性束来发送。在这种场合下，当多个用户进行多路 复用通信时，可以抑制对其他用户的干扰量，使得系统全体的通信容 量得到改善。
而且，在本实施方式中，对在作为多路复用方式采用CDMA方式的 通信系统中所使用的基站装置进行了说明，但并不限于此。本发明也 可适用于在采用TDMA方式或OFDM方式的多路复用方式的通信系统中 所使用的基站装置。
而且，在上述实施方式中，是设想把多个天线以载波半波长的间 隔直线状排列的场合而进行了说明。但并不限于此，本发明可以适用 于所有具备多个天线形成方向性的基站装置。
而且，在上述实施方式中，利用RAKE合成对通过各通路到来的信 号进行了合成。但并不限于此，在本发明中，只要是可以按每一天线 来对通过各通路到来的信号进行合成的方法，可以采用任何的合成方 法。
实施方式3
图5是表示对在实施方式1中所说明的到来方向估算部8，追加对 不同的通路接收定时的通路到来方向进行个别估算的按通路到来方向 估算部30，选择性采用这些方向估算结果的一方来形成通路接收束进 行接收的无线通信装置构成的框图。
以下，由于到来方向估算部8的动作与实施方式1相同，所以主 要对新追加的通路到来方向估算部30、根据每通路的方向估算结果计 算张角的张角计算部31、根据张角的检测结果来选择到来方向估算部 8或按通路到来方向估算部30的估算结果之一的到来方向估算方式选 择部32的动作进行说明。在图5所示的无线通信装置中，由构成阵列 天线1的天线振子1-1～N接收到的高频信号在设置于各天线振子 1-1～N的无线接收部2-1～N被依次实施高频放大、频率转换、正交检 波以及A/D转换，生成由I信号及Q信号组成的基带信号3-1～N。这 里的N是天线振子数。
对相关运算部4-1～N的各个分别对应输入基带信号3-1～N。导频 信号发生部5生成预先埋入在接收信号中的已知信号(以下称导频信 号)。相关运算部4-1～N进行与导频信号的相互相关运算。例如，W-CDMA 通信方式的场合下，在基于加扰码及信道化码的解扩处理后，进行与 被按帧埋入的导频信号的相关运算。在此，设导频信号为r(s)。这里 的s＝1～Np，Np为导频信号的码元数。第m个相关运算部4-m，针对第 m个基带信号3-m(以下为xm(t)。这里t表示取样定时)，把(式1) 所示的相关运算进行相当于进行通路搜索的时间范围内的取样数Ts的 次数，使开始相关运算的取样定时p从1变化到Js，算出各取样定时 的导频相关值hm(p)。No是针对码元的过速率取样数。*表示复共轭。 由此可获得以取样定时p为相关运算开始点的第m个天线振子1-m的 导频信号相关值hm(p)。对所有的由天线振子1-1～N接收到的基带信 号3-1～N进行以上的动作。
通路检测部6根据在各相关运算部4-1～N获得的导频信号相关值 hm(p)来生成延迟轮廓，选择规定数L个的功率上位通路，输出所选 择的通路的定时。在此，p＝1～Ts、m＝1～N。而且，延迟轮廓由以下方 法生成：
1)把在各天线振子1-1～N获得的导频信号相关值hm(p)的绝 对值或乘方按相同定时进行合成的方法，或是
2)通过把方向性束形成的权重乘到相同定时的导频相关值后、 进行加法运算并取其绝对值或乘方，来生成多个延迟轮廓的方法，进 一步
3)利用方向性不同的多个权重来生成延迟轮廓，并功率相加的 方法。
按通路到来方向估算部30对检测出的L个的每通路到来方向进行 估算。以下说明其动作。当设第k个到来通路接收定时为Pk的场合， 通过利用(式3)所示的包含阵列天线振子间相关信息的相关向量Vk， 以规定的角度步进Δθ可变(式14)所示的到来方向估算评价函数Gk (θ)中的θ来计算角谱。这里k＝1～L的整数，a(θ)表示由阵列 天线1的振子配置决定的方向向量，H表示向量共轭转置。把所获得的 第k个通路的角谱中的峰值方向Φk作为第k个通路的到来方向估算值。
Gk(θ)＝|Vk Ha(θ)|2
......(式14)
另外，针对码元速率或码片速率，在进行过速率取样处理时，在 通路检测部6即使是在检测到的到来通路接收定时相邻的取样，也一 定程度保存有起因于阵列天线1的空间配置的相位信息，可以通过进 行加进了这些的到来方向估算来提高方向估算精度。该场合下的到来 方向估算评价函数Gk(θ)用(式15)表示。相关矩阵Uk利用(式5) 的Uk，用(式16)表示。在此，计算在第k个到来通路接收定时Pk加 进了前后相邻的规定取样数T的相关向量的相关矩阵，每一通路对 (2T+1)定时的相关向量进行相加。由此，虽然运算量增加，但通过 使每通路的取样定时总数(2T+1)成为天线振子数N以上，可以使相 关矩阵的秩数成为满秩，可以应用MUSIC法或ESPRIT法等的高分解能 到来方向估算算法，或采用了Capon法一类的其它束形成方法的到来 方向估算算法。而且，即使在到来通路的功率小的情况下，通过相加 在相邻定时的相关向量也能获得提高估算精度的效果。另外，在阵列 天线为等间隔直线阵列的场合下，可以在对(式16)所示的相关矩阵 实施空间平滑处理后，实施MUSIC法、ESPRIT法、Capon法、傅立叶 成束法等的方向估算处理，这种场合相关波的抑制成为可能，可以恢 复相关矩阵Uk的秩。而且，也可以增加计算相关矩阵Uk的第1行所示 的相关向量rk，通过用相关向量rk与方向向量a(θ)的内积绝对值 □rk *·a(θ)|表示的到来方向估算评价函数来计算角谱进行方向估 算，从而减少计算量的处理。
Gk(θ)＝a(θ)HUka(θ) (式15)
......(式16)
张角计算部31利用所得到的L个通路的到来方向估算值Φk和其 方向的到来方向估算评价函数值Gk(θ)、采用(式17)所示的计算式 计算张角AS。这里φ0用(式18)表示。
......(式17)
......(式18)
由于通路相关值合成部7、到来方向估算部8的动作与实施方式1 相同，所以在此省略其说明。到来方向估算方式选择部32根据张角计 算部31的张角AS的计算值，在张角AS超过规定值的场合下，有选择 地输出按通路到来方向估算部30的方向估算结果。在张角AS为规定 值以下的场合下，有选择地输出到来方向估算部8的方向估算结果。 用于同张角AS进行比较的规定值也依存于阵列振子数，采用例如5°～ 10°左右。通过以上的动作，到来通路的方向估算将成为可能。有关 对到来通路的方向性接收控制，与实施方式1的方向性接收动作相同， 省略说明。
如以上那样，依据本实施方式，可以根据每通路的到来方向估算 的结果获得的张角的大小来选择到来方向估算方式。由此，在张角比 规定值小的场合下，可以基于到来方向估算部8的估算结果，在通路 接收束形成部10把通路共通的阵列天线1的方向性朝向从接近的方向 到来的多通路的合成功率为最大的方向来进行接收。所以，即使每通 路的接收功率小的场合，对带有一定的张角到来的多通路平均的到来 方向即使存在衰落变动也可以确保精度进行估算，以稳定的质量进行 通信。
另一方面，当张角大于规定值的场合下，由于到来通路是从各个 方向到来的通信周边环境，所以在与到来通路的接收功率对应的方向 估算精度下，可以对每一通路估算到来方向。张角是对应于阵列天线1 的设置场所和周边的建筑物高度等来确定其大小的，但在本实施方式 中，可以适当地选择到来方向估算方式，从而能不基于阵列天线1的 设置场所而保证稳定的质量进行通信。而且，与实施方式1的动作相 比，本实施方式由于是按通路来估算到来方向，所以在张角大的环境 下能以更稳定的质量进行通信。
另外，本实施方式中，在张角计算部31是利用每一通路的到来方 向估算部30的结果来计算张角AS，但也可以应用与此不同的下述2个 方法。
(1)张角计算部31，取代按通路到来方向估算部30的方向估算 结果，而把在通路相关值合成部7算出的(式2)或(式4)所表示的 相关矩阵R或R2作为输入，算出其相关矩阵的最大固有值及第2大固 有值，然后计算张角AS＝(第2大固有值)/(最大固有值)。此时的张 角AS取1以下的值，在到来方向估算方式选择部32进行张角AS与比 1小的规定值的大小比较，当张角AS超过规定值时有选择地输出按通 路到来方向估算部30的方向估算结果，当张角AS在规定值以下时有 选择地输出到来方向估算部8的方向估算结果。
(2)张角计算部31，取代按通路到来方向估算部30的方向估算 结果，而把在到来方向估算部算出的(式6)所示的角谱作为输入，在 其峰值位置存在多个且这些峰值电平处于从最大峰值电平规定电平的 范围内时，把其最大峰值间隔作为张角AS。到来方向估算方式选择部 32进行张角AS与规定值的大小比较，当张角AS超过规定值时有选择 地输出按通路到来方向估算部30的方向估算结果，当张角AS在规定 值以下时有选择地输出到来方向估算部8的方向估算结果。另外，在 通路检测部6可以通过对规定次数(规定帧期间)的各相关运算部4-1～ N的输出进行平均化后生成延迟轮廓，来对多个到来通路接收定时进行 检测，虽然该场合下针对通路变动的跟踪性变差，但可提高通路检测 精度，可使通路检测动作的稳固性得到改善。
而且，在本实施方式中，对在作为多路复用方式采用CDMA方式的 通信系统中所使用的基站装置进行了说明，但并不限于此。本发明也 可适用于在采用TDMA方式或OFDM方式的多路复用方式的通信系统中 所使用的基站装置。
而且，在上述实施方式中，是设想把多个天线以载波半波长的间 隔直线状排列的场合而进行了说明。但并不限于此，本发明可以适用 于所有具备多个天线形成方向性的基站装置。
实施方式4
图6是表示在实施方式3所说明的构成中追加了对超过瑞克合成 接收的最大分支数的多个到来通路接收定时进行检测的通路检测部 6b、以及、根据在检测通路定时的按通路到来方向估算部30b的在到 来估算方向方向性接收的场合下的接收功率，选择进行瑞克合成接收 的最大分支数内的通路的有效通路选择部40的无线通信装置构成的框 图。
以下主要说明与实施方式3不同的部分。在图6所示的无线通信 装置，由构成阵列天线1的天线振子1-1～N接收到的高频信号，在设 置于各天线振子1-1～N的无线接收部2-1～N，依次实施高频放大、频 率转换、正交检波以及A/D转换，生成由I信号以及Q信号组成的基 带信号3-1～N。这里的N为天线振子数。
对相关运算部4-1～N的每一个，分别对应输入基带信号3-1～N。 导频信号发生部5生成预埋在接收信号中的已知信号(以下称导频信 号)。相关运算部4-1～N进行与导频信号的相互相关运算。例如，在 W-CDMA通信方式的场合下，在基于加扰码以及信道化码的解扩处理后， 进行与按帧埋入的导频信号的相关运算。在此把导频信号设为r(s)。 这里的s＝1～Np，Np是导频信号的码元数。第m个相关运算部4-m针对 第m个基带信号3-m(以下表示为Xm(t)。t表示取样定时)，把(式1) 所示的相关运算进行相当于进行通路搜索的时间范围内的取样数Ts的 次数，使开始相关运算的取样定时p从1变化到Js，算出各取样定时 的导频相关值hm(p)。No是针对码元的过速率取样数。*表示复共轭。 由此可获得以取样定时p为相关运算开始点的第m个天线振子1-m的 导频信号相关值hm(p)。对所有的由天线振子1-1～N接收到的基带信 号3-1～N进行以上的动作。
通路检测部6b根据在各相关运算部4-1～N获得的导频信号相关 值hm(p)来生成延迟轮廓，选择超过瑞克合成接收的最大分支数的多 个规定数L个的功率上位通路，输出所选择的通路的定时。在此，p＝1～ Ts、m＝1～N。而且，延迟轮廓由以下方法生成：1)把在各天线振子1-1～ N获得的导频信号相关值hm(p)的绝对值或乘方按相同定时进行合成 的方法，或是2)通过把方向性束形成的权重乘到相同定时的导频相关 值后、进行加法运算并取其绝对值或乘方，来生成多个延迟轮廓的方 法，进一步利用方向性不同的多个权重来生成延迟轮廓，并功率相加 的方法。
按通路到来方向估算部30b对检测出的L个的每通路到来方向进 行估算。以下说明其动作。当设第k个通路的定时信息为Pk的场合， 通过利用(式3)所示的包含阵列天线振子间相关信息的相关向量Vk， 以规定的角度步进Δθ可变(式14)所示的到来方向估算评价函数Gk (θ)中的θ来计算角谱。这里k＝1～L的整数，a(θ)表示由阵列 天线1的振子配置决定的方向向量，H表示向量共轭转置。把所获得的 第k个通路的角谱中的峰值方向Φk作为第k个通路的到来方向估算值。
有效通路选择部40根据在按通路到来方向估算部30b的到来估算 方向Φk(这里k＝1～L的整数)方向性接收的场合下的接收功率Hk，选 择进行接收功率上位的瑞克合成接收的最大分支数内的通路。该场合 下，方向性接收的场合下的接收功率Hk用(式19)表示。由此动作， 能估算可在每通路的到来方向方向性接收场合下的所获得的通路功 率，可以基于该结果选择有效通路来提高有效通路选择性能。
Hk＝□Vk Ha(φk)|2 ......(式19)
张角计算部31b根据有效通路选择部40的有效通路选择结果，利 用进行瑞克合成接收的最大分支数内某Q个按通路的到来方向估算值 Φk和朝向其方向的方向性束场合下得到的接收功率Hk、使用(式20) 所示的计算式计算张角AS。这里，k是从1到Q个的整数。而且φ0用 (式21)表示。
......(式20)
......(式21)
通路相关值合成部7、到来方向估算部8的动作与实施方式1相同， 在此省略其说明。到来方向估算方式选择部32b根据张角计算部31b 的张角AS的计算值，在张角AS超过规定值的场合下，有选择地输出 有效通路选择部40的每一有效通路的方向估算结果。在张角AS为规 定值以下的场合下，有选择地输出到来方向估算部8的方向估算结果。 用于同张角AS进行比较的规定值也依存于阵列振子数，采用例如5°～ 10°左右。
通过以上的动作，到来通路的方向估算将成为可能。有关对到来 通路的方向性接收控制，与实施方式1的方向性接收动作相同，省略 说明。
如以上那样，依据本实施方式，在实施方式3的效果基础上，可 以通过在通路检测部6b对超过最大分支数的到来通路接收定时进行检 测，来对超过瑞克接收的最大分支数的数量的每一通路的到来方向进 行估算，由此，基于按通路把方向性束朝向到来方向场合下能够进行 接收的通路功率，可以对瑞克接收的最大分支数内的有效通路进行选 择，因此可以提高有效通路选择性能即通路搜索的性能。而且可以通 过提高通路搜索性能来提高接收性能。
另外，本实施方式中，在张角计算部31b是利用有效通路选择部 40的结果来计算张角AS，但也可以应用与此不同的下述2个方法。
(1)张角计算部31b，取代有效通路选择部40的方向估算结果， 而把在通路相关值合成部7算出的(式2)或(式4)所表示的相关矩 阵R或R2作为输入，算出其相关矩阵的最大固有值及第2大固有值， 然后计算张角AS＝(第2大固有值)/(最大固有值)。此时的张角AS 取1以下的值，在到来方向估算方式选择部32b进行张角AS与比1小 的规定值的大小比较，当张角AS超过规定值时有选择地输出有效通路 选择部40的方向估算结果，当张角AS在规定值以下时有选择地输出 到来方向估算部8的方向估算结果。
(2)张角计算部31b，取代有效通路选择部40的方向估算结果， 而把在到来方向估算部算出的(式6)所示的角谱作为输入，在其峰值 位置存在多个且这些峰值电平处于从最大峰值电平规定电平的范围内 时，把其最大峰值间隔作为张角AS。到来方向估算方式选择部32b进 行张角AS与规定值的大小比较，当张角AS超过规定值时有选择地输 出有效通路选择部40的方向估算结果，当张角AS在规定值以下时有 选择地输出到来方向估算部8的方向估算结果。
另外，在通路检测部6可以通过对规定次数(规定帧期间)的各 相关运算部4-1～N的输出进行平均化后生成延迟轮廓，来对多个到来 通路接收定时进行检测，虽然该场合下针对通路变动的跟踪性变差， 但可提高通路检测精度，可使通路检测动作的稳固性得到改善。
而且，在本实施方式中，对在作为多路复用方式采用CDMA方式的 通信系统中所使用的基站装置进行了说明，但并不限于此。本发明也 可适用于在采用TDMA方式或OFDM方式的多路复用方式的通信系统中 所使用的基站装置。
而且，在上述实施方式中，是设想把多个天线以载波半波长的间 隔直线状排列的场合而进行了说明。但并不限于此，本发明可以适用 于所有具备多个天线形成方向性的基站装置。
本发明，基于附图所示的恰当的实施方式进行了说明，显然，只 要是本专业人员，无须脱离本发明的思想就能容易地进行各种变更、 改变。本发明也包含那样的变更例。
实施方式1
图2是表示本发明实施方式1涉及的无线通信装置构成的框图。 在图2所示的无线通信装置中，由构成阵列天线1的天线振子1-1～N 接收到的高频信号，在设置于各天线振子1-1～N的无线接收部2-1～N， 依次实施高频放大、频率转换、正交检波以及A/D转换，生成由I信 号以及Q信号组成的基带信号3-1～N。这里的N为天线振子数。
对相关运算部4-1～N的每一个，分别对应输入基带信号3-1～N。 导频信号发生部5生成预埋在接收信号中的已知信号(以下称导频信 号)。相关运算部4-1～N进行与导频信号的相互相关运算。例如，在 W-CDMA通信方式的场合下，在基于加扰码以及信道化码的解扩处理后， 进行与按帧埋入的导频信号的相关运算。在此把导频信号设为r(s)。 这里的s＝1～Np，Np是导频信号的码元数。第m个相关运算部4-m针对 第m个基带信号3-m(以下表示为Xm(t)。t表示取样定时)，把(式1) 所示的相关运算进行相当于进行通路搜索的时间范围内的取样数Ts的 次数，使开始相关运算的取样定时p从1变化到Ts，算出各取样定时 的导频相关值hm(p)。No是针对码元的过速率取样数。*表示复共轭。 由此可获得以取样定时p为相关运算开始点的第m个天线振子1-m的 导频信号相关值hm(p)。对所有的由天线振子1-1～N接收到的基带信 号3-1～N进行以上的动作。
......(式1)
通路检测部6根据在各相关运算部4-1～N获得的导频信号相关值 hm(p)来生成延迟轮廓，选择规定数L个的功率上位通路，输出所选 择的通路的定时。在此，p＝1～T8、m＝1～N。而且，延迟轮廓由以下方 法生成：1)把在各天线振子1-1～N获得的导频信号相关值hm(p)的 绝对值或乘方按相同定时进行合成的方法，或是2)通过把方向性束形 成的权重乘到相同定时的导频相关值后、进行加法运算并取其绝对值 或乘方，来生成多个延迟轮廓的方法，进一步合成这些的方法。
通路相关值合成部7在检测出的L个通路中，把第k个通路的定 时信息表示为Pk，则如(式2)所示那样输出合成通路相关值的相关矩 阵R。这里的k表示1至L的自然数，H表示复共轭转置。Vk如(式3) 所示表示以在第k个通路的检测定时即Pk中的由相关运算部4-1～N得 到的导频相关值hm(Pk)为元素的相关向量。(m是从1到N的自然数) 这里的T表示向量转置。由于相关向量Vk包含起因于阵列天线1的空 间配置的相位信息，所以即使只由(式3)也可以估算到来通路的方向， 但在本实施方式中，可通过生成合成了从各个通路获得的相关向量Vk 的相关矩阵，来估算多通路的平均到来方向。当多通路带一定的张角 到来时，即使在每通路的功率小的场合下，由于在对这些多通路的到 来方向信息进行向量相加后实施方向估算，所以基于本构成即使在衰 落变动下也能确保到来方向估算精度。
......(式2)
Vk＝[h1(pk)h2(pk)......hN(pk)]T ......(式3)
另外，针对码元速率或码片速率，在进行过速率取样处理时，也 可以在通路检测部6即使是在检测到的到来通路接收定时相邻的取样， 也一定程度保存有起因于阵列天线1的空间配置的相位信息，生成加 进了这些的相关矩阵。(式4)表示该场合下的相关矩阵R2。(式4)中， 计算在第k个到来通路接收定时Pk加进了前后相邻的规定取样数T的 相关向量的相关矩阵，作为通路全体，对L×(2T+1)定时的相关向量 进行相加。由此，虽然运算量增加，但即使通路数少相关矩阵的秩数 易成为满秩，容易应用高分解能到来方向估算算法。而且，即使在到 来通路的功率小的情况下，通过相加在相邻定时的相关向量也能获得 提高估算精度的效果。
......(式4)
uk n＝[h1(pk+n)h2(pk+n)......hN(pk+n)]T ......(式5)
到来方向估算部8通过以规定的角度步进Δθ可变(式6)所示的 到来方向估算评价函数F(θ)中的θ来计算角谱，按角谱峰值电平高 的顺序检测规定数Nd(Nd≥1)的峰值方向，作为到来方向估算值。这 里，a(θ)是由阵列天线1的振子配置决定的方向向量，例如振子间 隔d的等间隔直线阵列的场合下，可表示为(式7)。在此，λ是载波 波长，θ以阵列的法线方向为0°方向。另外，H表示复共轭转置。
F(θ)＝|a(θ)HRa(θ)|
......(式6)
......(式7)
图3表示阵列振子数N＝8、通路数L＝2(等电平2通路条件)场合 下的角谱计算结果。图3(a)是通路1的到来角度θ1＝20°、通路2 的到来角度θ2＝-20°的结果，图3(b)是θ1＝5°、通路2的到来角度 θ2＝-5°的结果。(式6)所示的到来方向估算是被称为束形成方法， 相对由阵列权重W＝a(θ)形成的阵列天线1的束宽度，多通路的到来 角度充分相离的场合可以检测针对各个通路方向的峰值(图3a)。而且， 多通路的到来角度接近的场合(图3b)，可获得具有与通路数相比少的 峰值数的角谱。该场合下的峰值方向成为多通路的合成功率达到最大 的导引束方向。
在计算出的角谱中，1)峰值位置是1的场合下(＝θ1)，所有的通 路的到来方向估算值为θ1。2)存在多个峰值位置的场合下，把最大电 平的峰值位置φ1及处于从最大电平规定范围内的峰值电平的峰值位置 φ2、φ3、......、φM作为通路到来方向估算值的候补。这里，M≤L。 由可利用阵列天线1的方向向量a(θ)及相关向量Vk进行表示的(式 8)来判定第k个通路是否属于多个峰值位置φs之一。这里，s是从1 到M的自然数。(式8)的判定结果，把提供最大值的通路方向作为第 k个通路的到来方向估算值θk。
......(式8)
通过以上的动作，到来通路的方向估算将成为可能。以下，就针 对到来通路的方向性接收控制，以采用CDMA通信方式的场合为例进行 说明。
解扩部9-1～L针对到达各天线1-1～N的L个多通路分量(以下， 作为第1通路～第L通路)进行解扩处理。也就是解扩部9-1～L根据 在通路检测部6检测出的通路定时信息，按照到达天线1-1～N的各通 路的接收定时进行解扩处理。由此，在从天线1-1～N按通路数量分配 连接的针对通路p的解扩部9-p-1～N中，分别取出在天线1-1～N接 收到的第p通路的信号。这里，p＝1～N，N是天线振子数。
通路接收束形成部10-1～L根据在到来方向估算部8的方向估算 结果对阵列天线1的主束进行方向性形成。即通路接收束形成部10-p 生成把方向性朝向第p个通路的到来方向估算值方向θp的束权重向量 Wp，如(式9)输出对解扩部9-p-1～N的输出即第p通路阵列接收信 号向量xp(t)，相乘束权重向量Wp的结果即阵列合成信号yp(t)。这 里p＝1～L。作为束权重向量Wk，例如采用(式7)所示的方向向量a (θp)、切比雪夫束等。
yp(t)＝Wk Hxp(t) ......(式9)
RAKE合成部11对针对第1～L通路的阵列合成信号y1(t)～yL (t)分别相乘信道估算值h1’～hM’的复共轭值(h1’)*～(hM’)*，在 补偿线路变动值h1～hM后，进行RAKE合成。被RAKE合成的信号在数 据判定部12进行代码判定，由此获得接收数据。
这样，依据本实施方式，根据到来方向估算部8的估算结果，在 通路接收束形成部10，可以把通路共通的阵列天线1的方向性朝向从 接近的方向到来的多通路合成功率为最大的方向来进行接收。因此， 即使在每一通路的接收功率小的场合下，也可以对带有一定张角到来 的多通路的平均到来方向即使有衰落变动也可确保精度进行估算。在 阵列天线1的设置场所比周围的建筑物充分高的场合，一般可以考虑 到来波的张角在10°左右以下，在这样的环境下，在到来方向估算部 8算出的角谱呈现出具有1个峰值。并且，在阵列天线1的设置场所比 周围的建筑物低的场合，到来波的张角变得更大，在到来方向估算部8 算出的角谱会呈现多个峰值，但即使在这种场合下，也可以按每一通 路从多个峰值判定最佳峰值方向，对各个通路进行方向性接收，因此 不论张角的大小都可以获得良好的估算精度。通过基于这样的稳定的 方向估算结果进行方向性接收，可以防止通信质量的降低。而且，这 些一连串的动作可以通过对多通路一次算出角谱，估算多通路的到来 方向来完成，因此与个别到来方向的场合相比可以大大减少处理量。
另外，在本实施方式中，由于是利用在通路检测过程所获得的导 频信号相关值来进行到来方向的估算，所以可以实现处理的共享化， 进而减少作为装置全体的运算量。而且即使在大功率干扰波存在的场 合下，由于如果到来通路定时不同则导频信号相关值变小，因此干扰 波将被抑制。
而且，在本实施方式的到来方向估算部8中，虽然是采用束形成 方法来实施方向估算，但已经在菊间著、“基于阵列天线的自适应信号 处理”(科学技术出版)等信息公开了的MUSIC法ESPRIT法一类的固 有值分解方法、包含相关矩阵的逆矩阵运算的Capon法等的到来方向 估算的高分解能方法可以应用于(式2)或(式4)所示的通路相关值 合成部7的输出的相关矩阵R。只是由于可以考虑到当到来通路数比阵 列振子数小的场合下，通路相关值合成部7的输出即相关矩阵的秩数 未成为满秩的情况，因此根据秩数或通路数，可以考虑与束形成方法 的适应性合用。另外，当阵列天线1的构成是等间隔直线阵列配置的 场合下，对在通路相关值合成部7获得的相关矩阵，同样可以适用空 间平滑处理、通过相乘单式变换矩阵的使方向向量实数化的束空间的 到来方向估算处理。
而且，在采用这些到来方向估算的高分解能方法的场合下，到来 方向估算的分解能高于阵列天线1的束幅度，然而由于即使超出所需 地提高峰值位置间隔的分解能，作为接收性能也不会有大地变化，所 以可以使到来方向估算部8进行以下的动作。即作为在到来方向估算 部8算出的角谱存在多个峰值位置场合下的动作，把最大电平的峰值 位置φ1及在处于从最大电平规定范围内的峰值电平、进一步峰值位置 间隔分离在其峰值位置的阵列天线1的束幅度以上的峰值位置φ2、φ 3、......、φM作为通路到来方向估算值的候补，在(式8)的判定结果， 把提供最大值的通路方向作为第k个通路的到来方向估算值θk。
另外，为了降低通路相关值合成部7以及到来方向估算部8的运 算量，也可以在通路相关值合成部7中计算在(式2)或(式4)中所 示的相关矩阵的第1行所示的相关向量r，在到来方向估算部8中，通 过用相关向量r与阵列天线1的方向向量a(θ)的内积绝对值|r*·a (θ)|表示的到来方向估算评价函数来计算角谱进行方向估算。
另外，在本实施方式中，通路接收束形成部10-1～L基于到来方 向估算部8的结果，形成主束朝向估算方向的束，但也可以利用通路 相关值合成部7的输出即相关矩阵R和通路方向的方向向量a(θ)进 行零形成。该场合下，针对第k个通路的接收权重Wk是利用第k个通 路的到来方向θk，由(式10)表示。或是也可以利用由第k个通路的 导频相关值生成的相关向量Vk如(式11)那样生成。这里的Vk可从(式 3)获得。
Wk＝R-1a(θk) ......(式10)
Wk＝R-1Vk ......(式11)
另外，在通路检测部6，可以通过在把规定次数(规定帧期间)的 各相关运算部4-1～N的输出平均化后生成延迟轮廓，来检测多个到来 通路接收定时，该场合下针对通路变动的跟踪性变差但可提高通路检 测精度，可使通路检测动作的稳固性得到改善。
另外，在本实施方式中，虽然对在作为多路复用采用CDMA方式的 通信系统中所使用的基站装置进行了说明，但并不限于此。本发明还 可以应用于在采用TDMA方式或OFDM方式的多路复用方式的通信系统 中所使用的基站装置。
另外，在上述实施方式中，设想并说明了以载波的半波长间隔把 多个天线直线状配置的场合。但并不限于此，本发明可以应用于所有 具备多个天线形成方向性的基站装置。
实施方式2
图4是表示基于实施方式1中到来方向估算部8的结果自适应形 成发送方向性的构成的框图。以下，主要说明与实施方式1不同的部 分。
根据阵列天线1的接收信号在到来方向估算部8获得方向估算值 之前的动作与实施方式1相同。另外，在本实施方式中，在到来方向 估算部8的动作，即在1)所有的通路的到来方向估算是共通方向θs 的场合和2)多个到来方向估算值被输出的场合进行不同的动作。
调制部20按规定的调制格式调制发送数据。发送束形成部21按 与阵列天线1的振子数N相等的数分配调制部20的输出，对各个输出 相乘发送权重向量Ws＝[w1、w2、......、wn]的元素进行输出。在此，1) 在所有的通路的到来方向估算是共通方向θs的场合下，发送权重向量 Ws如(式12)使用导引向量a(θ)，或使用主束朝向θs方向的切比雪 夫束权重等。
Ws＝a(θs) ......(式12)
另外，2)在Nd个的多个到来方向估算值θk被输出的场合下，发 送权重向量Ws如(式13)使用合成了导引向量a(θ)的值，或使用 主束朝向估算方向的多个切比雪夫束权重合成了的权重等。这里k＝1～ Nd。
......(式13)
扩展部22-1～N用规定扩展率的扩展码扩展来自发送束形成部21 的输出信号，输出到发送部23-1～N。发送部23-1～N在对扩展部 22-1～N的输出实施了规定的无线处理(D/A转换、上变频等)后，通 过天线1-1～N向通信终端发送。
如上所述，基于本实施方式在实施方式1的效果基础上，到来方 向估算部8的估算值、1)当所有的通路到来方向估算为共通方向θs 的场合下，可以在发送束形成部21，把通路共通的阵列天线1的方向 性朝向从接近的方向到来的多通路的合成功率为最大的方向来进行发 送。当阵列天线1的设置场所处于比周边建筑物充分高的场合，一般 可以认为到来波的张角在10°左右以下，在这种环境下本实施方式的 应用是非常有效的，不会向不需要的方向发射电波从而通信终端的接 收特性得到提高。而且，本实施方式不按通路进行到来方向估算，而 可以通过在到来方向估算部8的一次角度扫描运算来实现多通路的合 成功率达到最大的方向估算，可以减少处理量、削减运算电路的规模。
另外，到来方向估算部8的估算值、2)当有多个到来方向估算值 θk被输出的场合下，可以在发送束形成部21，形成朝向多个估算方 向的束。当阵列天线1的设置场所是设置在与周边建筑物同程度以下 高度的场合下，一般来讲到来波的张角变大，成为各自具有张角的多 个通路到来的环境。在本实施方式中，对在这种环境下，可以针对方 向不同的各自带张角的通路形成具有方向性的束，在通信终端，可以 接受来自各个通路方向的电波，通过由在通信终端的Rake合成等有效 地合成接收多通路，来提高接收特性。而且，本实施方式可以用一次 的到来方向估算处理对多个通路方向集中估算。在该场合下，由于可 以从1个角谱估算多个通路的到来方向，所以可以减少运算量，减小 相应的装置规模。
而且，在本实施方式中，当在到来方向估算部8有多个到来方向 估算值θk被输出的场合下，生成了发送权重使得方向性朝向各自的方 向，但也可以只在所估算的到来通路的到来方向中的最大接收功率的 通路方向形成方向性束来发送。在这种场合下，当多个用户进行多路 复用通信时，可以抑制对其他用户的干扰量，使得系统全体的通信容 量得到改善。
而且，在本实施方式中，对在作为多路复用方式采用CDMA方式的 通信系统中所使用的基站装置进行了说明，但并不限于此。本发明也 可适用于在采用TDMA方式或OFDM方式的多路复用方式的通信系统中 所使用的基站装置。
而且，在上述实施方式中，是设想把多个天线以载波半波长的间 隔直线状排列的场合而进行了说明。但并不限于此，本发明可以适用 于所有具备多个天线形成方向性的基站装置。
而且，在上述实施方式中，利用RAKE合成对通过各通路到来的信 号进行了合成。但并不限于此，在本发明中，只要是可以按每一天线 来对通过各通路到来的信号进行合成的方法，可以采用任何的合成方 法。
实施方式3
图5是表示对在实施方式1中所说明的到来方向估算部8，追加对 不同的通路接收定时的通路到来方向进行个别估算的按通路到来方向 估算部30，选择性采用这些方向估算结果的一方来形成通路接收束进 行接收的无线通信装置构成的框图。
以下，由于到来方向估算部8的动作与实施方式1相同，所以主 要对新追加的通路到来方向估算部30、根据每通路的方向估算结果计 算张角的张角计算部31、根据张角的检测结果来选择到来方向估算部 8或按通路到来方向估算部30的估算结果之一的到来方向估算方式选 择部32的动作进行说明。在图5所示的无线通信装置中，由构成阵列 天线1的天线振子1-1～N接收到的高频信号在设置于各天线振子 1-1～N的无线接收部2-1～N被依次实施高频放大、频率转换、正交检 波以及A/D转换，生成由I信号及Q信号组成的基带信号3-1～N。这 里的N是天线振子数。
对相关运算部4-1～N的各个分别对应输入基带信号3-1～N。导频 信号发生部5生成预先埋入在接收信号中的已知信号(以下称导频信 号)。相关运算部4-1～N进行与导频信号的相互相关运算。例如，W-CDMA 通信方式的场合下，在基于加扰码及信道化码的解扩处理后，进行与 被按帧埋入的导频信号的相关运算。在此，设导频信号为r(s)。这里 的s＝1～Np，Np为导频信号的码元数。第m个相关运算部4-m，针对第 m个基带信号3-m(以下为xm(t)。这里t表示取样定时)，把(式1) 所示的相关运算进行相当于进行通路搜索的时间范围内的取样数Ts的 次数，使开始相关运算的取样定时p从1变化到Js，算出各取样定时 的导频相关值hm(p)。No是针对码元的过速率取样数。*表示复共轭。 由此可获得以取样定时p为相关运算开始点的第m个天线振子1-m的 导频信号相关值hm(p)。对所有的由天线振子1-1～N接收到的基带信 号3-1～N进行以上的动作。
通路检测部6根据在各相关运算部4-1～N获得的导频信号相关值 hm(p)来生成延迟轮廓，选择规定数L个的功率上位通路，输出所选 择的通路的定时。在此，p＝1～Ts、m＝1～N。而且，延迟轮廓由以下方 法生成：
1)把在各天线振子1-1～N获得的导频信号相关值hm(p)的绝 对值或乘方按相同定时进行合成的方法，或是
2)通过把方向性束形成的权重乘到相同定时的导频相关值后、 进行加法运算并取其绝对值或乘方，来生成多个延迟轮廓的方法，进 一步
3)利用方向性不同的多个权重来生成延迟轮廓，并功率相加的 方法。
按通路到来方向估算部30对检测出的L个的每通路到来方向进行 估算。以下说明其动作。当设第k个到来通路接收定时为Pk的场合， 通过利用(式3)所示的包含阵列天线振子间相关信息的相关向量Vk， 以规定的角度步进Δθ可变(式14)所示的到来方向估算评价函数Gk (θ)中的θ来计算角谱。这里k＝1～L的整数，a(θ)表示由阵列 天线1的振子配置决定的方向向量，H表示向量共轭转置。把所获得的 第k个通路的角谱中的峰值方向Φk作为第k个通路的到来方向估算值。
Gk(θ)＝|Vk Ha(θ)|2
......(式14)
另外，针对码元速率或码片速率，在进行过速率取样处理时，在 通路检测部6即使是在检测到的到来通路接收定时相邻的取样，也一 定程度保存有起因于阵列天线1的空间配置的相位信息，可以通过进 行加进了这些的到来方向估算来提高方向估算精度。该场合下的到来 方向估算评价函数Gk(θ)用(式15)表示。相关矩阵Uk利用(式5) 的Uk，用(式16)表示。在此，计算在第k个到来通路接收定时Pk加 进了前后相邻的规定取样数T的相关向量的相关矩阵，每一通路对 (2T+1)定时的相关向量进行相加。由此，虽然运算量增加，但通过 使每通路的取样定时总数(2T+1)成为天线振子数N以上，可以使相 关矩阵的秩数成为满秩，可以应用MUSIC法或ESPRIT法等的高分解能 到来方向估算算法，或采用了Capon法一类的其它束形成方法的到来 方向估算算法。而且，即使在到来通路的功率小的情况下，通过相加 在相邻定时的相关向量也能获得提高估算精度的效果。另外，在阵列 天线为等间隔直线阵列的场合下，可以在对(式16)所示的相关矩阵 实施空间平滑处理后，实施MUSIC法、ESPRIT法、Capon法、傅立叶 成束法等的方向估算处理，这种场合相关波的抑制成为可能，可以恢 复相关矩阵Uk的秩。而且，也可以增加计算相关矩阵Uk的第1行所示 的相关向量rk，通过用相关向量rk与方向向量a(θ)的内积绝对值 □rk *·a(θ)|表示的到来方向估算评价函数来计算角谱进行方向估 算，从而减少计算量的处理。
Gk(θ)＝a(θ)HUka(θ) (式15)
......(式16)
张角计算部31利用所得到的L个通路的到来方向估算值Φk和其 方向的到来方向估算评价函数值Gk(θ)、采用(式17)所示的计算式 计算张角AS。这里φ0用(式18)表示。
......(式17)
......(式18)
由于通路相关值合成部7、到来方向估算部8的动作与实施方式1 相同，所以在此省略其说明。到来方向估算方式选择部32根据张角计 算部31的张角AS的计算值，在张角AS超过规定值的场合下，有选择 地输出按通路到来方向估算部30的方向估算结果。在张角AS为规定 值以下的场合下，有选择地输出到来方向估算部8的方向估算结果。 用于同张角AS进行比较的规定值也依存于阵列振子数，采用例如5°～ 10°左右。通过以上的动作，到来通路的方向估算将成为可能。有关 对到来通路的方向性接收控制，与实施方式1的方向性接收动作相同， 省略说明。
如以上那样，依据本实施方式，可以根据每通路的到来方向估算 的结果获得的张角的大小来选择到来方向估算方式。由此，在张角比 规定值小的场合下，可以基于到来方向估算部8的估算结果，在通路 接收束形成部10把通路共通的阵列天线1的方向性朝向从接近的方向 到来的多通路的合成功率为最大的方向来进行接收。所以，即使每通 路的接收功率小的场合，对带有一定的张角到来的多通路平均的到来 方向即使存在衰落变动也可以确保精度进行估算，以稳定的质量进行 通信。
另一方面，当张角大于规定值的场合下，由于到来通路是从各个 方向到来的通信周边环境，所以在与到来通路的接收功率对应的方向 估算精度下，可以对每一通路估算到来方向。张角是对应于阵列天线1 的设置场所和周边的建筑物高度等来确定其大小的，但在本实施方式 中，可以适当地选择到来方向估算方式，从而能不基于阵列天线1的 设置场所而保证稳定的质量进行通信。而且，与实施方式1的动作相 比，本实施方式由于是按通路来估算到来方向，所以在张角大的环境 下能以更稳定的质量进行通信。
另外，本实施方式中，在张角计算部31是利用每一通路的到来方 向估算部30的结果来计算张角AS，但也可以应用与此不同的下述2个 方法。
(1)张角计算部31，取代按通路到来方向估算部30的方向估算 结果，而把在通路相关值合成部7算出的(式2)或(式4)所表示的 相关矩阵R或R2作为输入，算出其相关矩阵的最大固有值及第2大固 有值，然后计算张角AS＝(第2大固有值)/(最大固有值)。此时的张 角AS取1以下的值，在到来方向估算方式选择部32进行张角AS与比 1小的规定值的大小比较，当张角AS超过规定值时有选择地输出按通 路到来方向估算部30的方向估算结果，当张角AS在规定值以下时有 选择地输出到来方向估算部8的方向估算结果。
(2)张角计算部31，取代按通路到来方向估算部30的方向估算 结果，而把在到来方向估算部算出的(式6)所示的角谱作为输入，在 其峰值位置存在多个且这些峰值电平处于从最大峰值电平规定电平的 范围内时，把其最大峰值间隔作为张角AS。到来方向估算方式选择部 32进行张角AS与规定值的大小比较，当张角AS超过规定值时有选择 地输出按通路到来方向估算部30的方向估算结果，当张角AS在规定 值以下时有选择地输出到来方向估算部8的方向估算结果。另外，在 通路检测部6可以通过对规定次数(规定帧期间)的各相关运算部4-1～ N的输出进行平均化后生成延迟轮廓，来对多个到来通路接收定时进行 检测，虽然该场合下针对通路变动的跟踪性变差，但可提高通路检测 精度，可使通路检测动作的稳固性得到改善。
而且，在本实施方式中，对在作为多路复用方式采用CDMA方式的 通信系统中所使用的基站装置进行了说明，但并不限于此。本发明也 可适用于在采用TDMA方式或OFDM方式的多路复用方式的通信系统中 所使用的基站装置。
而且，在上述实施方式中，是设想把多个天线以载波半波长的间 隔直线状排列的场合而进行了说明。但并不限于此，本发明可以适用 于所有具备多个天线形成方向性的基站装置。
实施方式4
图6是表示在实施方式3所说明的构成中追加了对超过瑞克合成 接收的最大分支数的多个到来通路接收定时进行检测的通路检测部 6b、以及、根据在检测通路定时的按通路到来方向估算部30b的在到 来估算方向方向性接收的场合下的接收功率，选择进行瑞克合成接收 的最大分支数内的通路的有效通路选择部40的无线通信装置构成的框 图。
以下主要说明与实施方式3不同的部分。在图6所示的无线通信 装置，由构成阵列天线1的天线振子1-1～N接收到的高频信号，在设 置于各天线振子1-1～N的无线接收部2-1～N，依次实施高频放大、频 率转换、正交检波以及A/D转换，生成由I信号以及Q信号组成的基 带信号3-1～N。这里的N为天线振子数。
对相关运算部4-1～N的每一个，分别对应输入基带信号3-1～N。 导频信号发生部5生成预埋在接收信号中的已知信号(以下称导频信 号)。相关运算部4-1～N进行与导频信号的相互相关运算。例如，在 W-CDMA通信方式的场合下，在基于加扰码以及信道化码的解扩处理后， 进行与按帧埋入的导频信号的相关运算。在此把导频信号设为r(s)。 这里的s＝1～Np，Np是导频信号的码元数。第m个相关运算部4-m针对 第m个基带信号3-m(以下表示为Xm(t)。t表示取样定时)，把(式1) 所示的相关运算进行相当于进行通路搜索的时间范围内的取样数Ts的 次数，使开始相关运算的取样定时p从1变化到Js，算出各取样定时 的导频相关值hm(p)。No是针对码元的过速率取样数。*表示复共轭。 由此可获得以取样定时p为相关运算开始点的第m个天线振子1-m的 导频信号相关值hm(p)。对所有的由天线振子1-1～N接收到的基带信 号3-1～N进行以上的动作。
通路检测部6b根据在各相关运算部4-1～N获得的导频信号相关 值hm(p)来生成延迟轮廓，选择超过瑞克合成接收的最大分支数的多 个规定数L个的功率上位通路，输出所选择的通路的定时。在此，p＝1～ Ts、m＝1～N。而且，延迟轮廓由以下方法生成：1)把在各天线振子1-1～ N获得的导频信号相关值hm(p)的绝对值或乘方按相同定时进行合成 的方法，或是2)通过把方向性束形成的权重乘到相同定时的导频相关 值后、进行加法运算并取其绝对值或乘方，来生成多个延迟轮廓的方 法，进一步利用方向性不同的多个权重来生成延迟轮廓，并功率相加 的方法。
按通路到来方向估算部30b对检测出的L个的每通路到来方向进 行估算。以下说明其动作。当设第k个通路的定时信息为Pk的场合， 通过利用(式3)所示的包含阵列天线振子间相关信息的相关向量Vk， 以规定的角度步进Δθ可变(式14)所示的到来方向估算评价函数Gk (θ)中的θ来计算角谱。这里k＝1～L的整数，a(θ)表示由阵列 天线1的振子配置决定的方向向量，H表示向量共轭转置。把所获得的 第k个通路的角谱中的峰值方向Φk作为第k个通路的到来方向估算值。
有效通路选择部40根据在按通路到来方向估算部30b的到来估算 方向Φk(这里k＝1～L的整数)方向性接收的场合下的接收功率Hk，选 择进行接收功率上位的瑞克合成接收的最大分支数内的通路。该场合 下，方向性接收的场合下的接收功率Hk用(式19)表示。由此动作， 能估算可在每通路的到来方向方向性接收场合下的所获得的通路功 率，可以基于该结果选择有效通路来提高有效通路选择性能。
Hk＝□Vk Ha(φk)|2 ......(式19)
张角计算部31b根据有效通路选择部40的有效通路选择结果，利 用进行瑞克合成接收的最大分支数内某Q个按通路的到来方向估算值 Φk和朝向其方向的方向性束场合下得到的接收功率Hk、使用(式20) 所示的计算式计算张角AS。这里，k是从1到Q个的整数。而且φ0用 (式21)表示。
......(式20)
......(式21)
通路相关值合成部7、到来方向估算部8的动作与实施方式1相同， 在此省略其说明。到来方向估算方式选择部32b根据张角计算部31b 的张角AS的计算值，在张角AS超过规定值的场合下，有选择地输出 有效通路选择部40的每一有效通路的方向估算结果。在张角AS为规 定值以下的场合下，有选择地输出到来方向估算部8的方向估算结果。 用于同张角AS进行比较的规定值也依存于阵列振子数，采用例如5°～ 10°左右。
通过以上的动作，到来通路的方向估算将成为可能。有关对到来 通路的方向性接收控制，与实施方式1的方向性接收动作相同，省略 说明。
如以上那样，依据本实施方式，在实施方式3的效果基础上，可 以通过在通路检测部6b对超过最大分支数的到来通路接收定时进行检 测，来对超过瑞克接收的最大分支数的数量的每一通路的到来方向进 行估算，由此，基于按通路把方向性束朝向到来方向场合下能够进行 接收的通路功率，可以对瑞克接收的最大分支数内的有效通路进行选 择，因此可以提高有效通路选择性能即通路搜索的性能。而且可以通 过提高通路搜索性能来提高接收性能。
另外，本实施方式中，在张角计算部31b是利用有效通路选择部 40的结果来计算张角AS，但也可以应用与此不同的下述2个方法。
(1)张角计算部31b，取代有效通路选择部40的方向估算结果， 而把在通路相关值合成部7算出的(式2)或(式4)所表示的相关矩 阵R或R2作为输入，算出其相关矩阵的最大固有值及第2大固有值， 然后计算张角AS＝(第2大固有值)/(最大固有值)。此时的张角AS 取1以下的值，在到来方向估算方式选择部32b进行张角AS与比1小 的规定值的大小比较，当张角AS超过规定值时有选择地输出有效通路 选择部40的方向估算结果，当张角AS在规定值以下时有选择地输出 到来方向估算部8的方向估算结果。
(2)张角计算部31b，取代有效通路选择部40的方向估算结果， 而把在到来方向估算部算出的(式6)所示的角谱作为输入，在其峰值 位置存在多个且这些峰值电平处于从最大峰值电平规定电平的范围内 时，把其最大峰值间隔作为张角AS。到来方向估算方式选择部32b进 行张角AS与规定值的大小比较，当张角AS超过规定值时有选择地输 出有效通路选择部40的方向估算结果，当张角AS在规定值以下时有 选择地输出到来方向估算部8的方向估算结果。
另外，在通路检测部6可以通过对规定次数(规定帧期间)的各 相关运算部4-1～N的输出进行平均化后生成延迟轮廓，来对多个到来 通路接收定时进行检测，虽然该场合下针对通路变动的跟踪性变差， 但可提高通路检测精度，可使通路检测动作的稳固性得到改善。
而且，在本实施方式中，对在作为多路复用方式采用CDMA方式的 通信系统中所使用的基站装置进行了说明，但并不限于此。本发明也 可适用于在采用TDMA方式或OFDM方式的多路复用方式的通信系统中 所使用的基站装置。
而且，在上述实施方式中，是设想把多个天线以载波半波长的间 隔直线状排列的场合而进行了说明。但并不限于此，本发明可以适用 于所有具备多个天线形成方向性的基站装置。
本发明，基于附图所示的恰当的实施方式进行了说明，显然，只 要是本专业人员，无须脱离本发明的思想就能容易地进行各种变更、 改变。本发明也包含那样的变更例。