(57)【要約】  本開示にかかる基地局は、送信と受信とに用いられる複数のアンテナと、前記複数のアンテナで受信した受信信号に対してアダプティブアレイ処理を行うアダプティブアレイ処理部と、送信信号を送信するとき前記複数のアンテナから送信に用いられる送信アンテナを決定する制御部とを備え、前記制御部は、前記アダプティブアレイ処理部の処理結果から得られた前記複数のアンテナのそれぞれに対応する送信ウエイトベクトルに基づいて前記送信アンテナを決定する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信と受信とに用いられる複数のアンテナと、
前記複数のアンテナで受信した受信信号に対してアダプティブアレイ処理を行うアダプティブアレイ処理部と、
送信信号を送信するとき前記複数のアンテナから送信に用いられる送信アンテナを決定する制御部とを備える、基地局であって、
前記制御部は、前記アダプティブアレイ処理部の処理結果から得られた前記複数のアンテナのそれぞれに対応する送信ウエイトベクトルに基づいて前記送信アンテナを決定する。
【請求項２】
請求項１の基地局において、
前記制御部は、前記複数のアンテナのそれぞれに対応する前記送信ウエイトベクトルのうち、最も大きい送信ウエイトベクトルに対応するアンテナを前記送信アンテナとして決定する。
【請求項３】
請求項１の基地局において、
前記制御部は、前記複数のアンテナのうち、前記受信信号の受信レベルの変動値が閾値以下のアンテナの何れかを前記送信アンテナとして決定する。
【請求項４】
請求項３の基地局において、
前記閾値は、前記受信レベルに応じて得られる。
【請求項５】
請求項１の基地局において、
前記制御部は、前記複数のアンテナで受信した際の受信レベルそれぞれの差が基準内である場合、それぞれの受信レベルのうち最も大きい受信レベルに対応するアンテナを前記送信アンテナとして決定する基地局。
【請求項６】
請求項１の基地局において、
前記基地局は、前記複数のアンテナを用いたダイバシティ受信により受信信号を受信し、
前記制御部は、前記複数のアンテナのうち１つを送信アンテナとして決定する。
【請求項７】
請求項１の基地局は、
前記複数のアンテナにそれぞれ対応した複数の受信回路と、
前記複数のアンテナのいずれか1つに接続される、1つの送信回路を備える。
【請求項８】
送信と受信とに用いられる複数のアンテナと、
前記複数のアンテナで受信した受信信号に対してアダプティブアレイ処理を行うアダプティブアレイ処理回路と、
送信信号を送信するとき前記複数のアンテナから送信に用いられる送信アンテナを決定する制御回路とを備える、基地局であって、
前記制御回路は、前記アダプティブアレイ処理回路の処理結果から得られた前記複数のアンテナのそれぞれに対応する送信ウエイトベクトルに基づいて前記送信アンテナを決定する。
【請求項９】
送信と受信とに用いられる複数のアンテナを備えた基地局における送信アンテナ決定方法は、
前記複数のアンテナで受信した受信信号に対してアダプティブアレイ処理を行い、
送信信号を送信するとき前記複数のアンテナから送信に用いられる送信アンテナを決定し、
前記アダプティブアレイ処理の処理結果から得られた前記複数のアンテナのそれぞれに対応する送信ウエイトベクトルに基づいて前記送信アンテナを決定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、複数のアンテナを備え、該複数のアンテナを用いて信号の送受信を行う基地局における送信アンテナ決定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
背景技術の基地局においてはアダプティブアレイ方式が利用されているものがある（例えば特許文献１）。アダプティブアレイ方式を用いる基地局では、複数のアンテナに対応した受信回路、およびそれに対応した複数の送信回路が搭載されている。そして、通信端末から信号を受信した際に受信回路ごとのウエイト（受信ウエイト）を算出し、この受信ウエイトを送信ウエイトとして送信回路から信号の送信が行われる。【０００３】
今後、次世代通信において基地局が密接して配置されるような通信環境になるため、干渉回避や基地局製造のコスト削減を図るために、無線信号を送信するアンテナを削減していくことが検討されている。例えば、受信回路は従来通り複数搭載し、送信回路を１つのみとする基地局が検討されている。送信時のアンテナ選択方法としては、例えば特許文献２に開示されているように受信信号の電波強度が最も高いアンテナを選択する方法が一般的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】日本国特開２００８−０１１４９５号公報
【特許文献２】日本国特開平７−３１２５９０号公報
【発明の概要】
【０００５】
本開示は、複数のアンテナから送信用のアンテナを選ぶ際に干渉波の影響を低減することができ、良好な無線通信を行うことが可能な基地局および送信アンテナ決定方法を提供する。
【０００６】
本開示にかかる基地局は、送信と受信とに用いられる複数のアンテナと、前記複数のアンテナで受信した受信信号に対してアダプティブアレイ処理を行うアダプティブアレイ処理部と、送信信号を送信するとき前記複数のアンテナから送信に用いられる送信アンテナを決定する制御部とを備える、基地局であって、前記制御部は、前記アダプティブアレイ処理部の処理結果から得られた前記複数のアンテナのそれぞれに対応する送信ウエイトベクトルに基づいて前記送信アンテナを決定する。
【０００７】
本開示にかかる基地局は、送信と受信とに用いられる複数のアンテナと、前記複数のアンテナで受信した受信信号に対してアダプティブアレイ処理を行うアダプティブアレイ処理回路と、送信信号を送信するとき前記複数のアンテナから送信に用いられる送信アンテナを決定する制御回路とを備える、基地局であって、前記制御回路は、前記アダプティブアレイ処理回路の処理結果から得られた前記複数のアンテナのそれぞれに対応する送信ウエイトベクトルに基づいて前記送信アンテナを決定する。
【０００８】
本開示にかかる送信アンテナ決定方法は、送信と受信とに用いられる複数のアンテナを備え、前記複数のアンテナで受信した受信信号に対してアダプティブアレイ処理を行い、送信信号を送信するとき前記複数のアンテナから送信に用いられる送信アンテナを決定し、前記アダプティブアレイ処理の処理結果から得られた前記複数のアンテナのそれぞれに対応する送信ウエイトベクトルに基づいて前記送信アンテナを決定する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本実施形態にかかる基地局の構成を例示する機能ブロック図である。
【図２】図２は、本実施の第１形態にかかる送信アンテナ決定方法を説明するフローチャートである。
【図３】図３は、本実施の第２形態にかかる送信アンテナ決定方法を説明するフローチャートである。
【図４】図４は、本実施の第３形態にかかる送信アンテナ決定方法を説明するフローチャートである。
【図５】図５は、本実施の第３形態にかかる送信アンテナ決定方法を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本開示を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本開示に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００１１】
本開示によれば、複数のアンテナから送信用のアンテナを選ぶ際に干渉波の影響を低減することができ、良好な無線通信を行うことが可能な基地局および送信アンテナ決定方法を提供することができる。
【００１２】
図１は、本実施形態にかかる基地局１００の構成を例示する機能ブロック図である。図１に示すように、本実施形態の基地局１００は、複数（本実施形態では４つを例示）のアンテナ１４０ａ・１４０ｂ・１４０ｃ・１４０ｄを備え、その複数のアンテナ１４０ａ〜１４０ｄを用いて、無線端末１０２との信号の送受信（無線通信）を、時分割複信（ＴＤＤ: Time Division Duplex）で行う。
【００１３】
基地局１００は制御部１１０を備える。制御部１１０は、中央処理装置（ＣＰＵ）を含む半導体集積回路（不図示）により構成され、基地局１００全体を管理および制御する。また本実施形態では、制御部１１０は、後述するアンテナ決定部１１２としても機能する。
【００１４】
また基地局１００は、複数（本実施形態では４つを例示）の受信回路１２０ａ・１２０ｂ・１２０ｃ・１２０ｄを備える。複数の受信回路１２０ａ〜１２０ｄには切替スイッチ１３０ａ・１３０ｂ・１３０ｃ・１３０ｄがそれぞれ接続されている。
【００１５】
複数の受信回路１２０ａ〜１２０ｄは、切替スイッチ１３０ａ〜１３０ｄを介して複数のアンテナ１４０ａ〜１４０ｄにそれぞれ接続される。受信時にはすべての切替スイッチ１３０ａ〜１３０ｄの受信側（ＲＸ）がＯＮとなる。受信回路１２０は、ＯＮになっている切替スイッチ１３０に対応するアンテナ１４０から無線信号を受信することができる。
【００１６】
アダプティブアレイ処理回路１５０は、複数のアンテナ１４０ａ〜１４０ｄで受信した受信信号に対してアダプティブアレイ処理を行う際に送信ウエイトベクトルを計算する。
【００１７】
基地局１００は更に、１つの送信回路１６０を有する。送信回路１６０は、切替スイッチ１３０ａ〜１３０ｄに接続されている。
【００１８】
送信回路１６０は、切替スイッチ１３０ａ〜１３０ｄを介してアンテナ１４０ａ〜１４０ｄに接続される。送信時には切替スイッチ１３０ａ〜１３０ｄのすべての受信側（ＲＸ）はＯＦＦとなり、いずれか１つの送信側（ＴＸ）がＯＮとなる。送信回路１６０は、ＯＮになっている切替スイッチ１３０に対応するアンテナ１４０に無線信号を送信することができる。
【００１９】
アンテナ決定部１１２は、複数のアンテナ１４０ａ〜１４０ｄから、送信回路１６０が信号の送信に用いるアンテナを決定するため、何れかの切替スイッチ１３０の送信側（ＴＸ）をＯＮにする。
【００２０】
図２は、本実施の第１形態にかかる送信アンテナ決定方法を説明するフローチャートである。以下、図２を参照して上述した基地局１００の動作について詳述しながら、かかる基地局１００における送信アンテナ決定方法について説明する。
【００２１】
図２に示すように、本実施形態の送信アンテナ決定方法では、基地局１００の制御部１１０はまず、受信時に、切替スイッチ１３０ａ〜１３０ｄをすべて受信側（Ｒｘ）に切り替え、複数のアンテナ１４０ａ〜１４０ｄにおいて無線端末１０２からの信号を受信する（ステップＳ２０２）。
【００２２】
そして、制御部１１０は、アダプティブアレイ処理回路１５０によって、複数のアンテナ１４０ａ〜１４０ｄおよび受信回路１２０ａ〜１２０ｄで受信した信号に対してアダプティブアレイ処理を行い、各アンテナ１４０ａ〜１４０ｄにおける受信ウエイトベクトルを計算する（ステップＳ２０４）。
【００２３】
次に、制御部１１０は、アダプティブアレイ処理回路１５０において、ステップＳ２０４で計算した受信ウエイトベクトルを用いて送信ウエイトベクトルを計算する（ステップＳ２０６）。なお、各アンテナ１４０ａ〜１４０ｄにおける受信ウエイトベクトルを送信ウエイトベクトルとして用いてもよい。
【００２４】
具体的には、制御部１１０は、各アンテナ１４０ａ〜１４０ｄの受信ウエイトベクトルをそれぞれ送信ウエイトベクトルＷ１・Ｗ２・Ｗ３・Ｗ４とする。なお、ウエイトベクトルは複素数である。送信ウエイトベクトルＷｎ＝（ｘｎ）＋ｊ（ｙｎ）（ｎ＝１，２，３，４、ｘｎ、ｙｎは実部、ｊは虚部）とすると、その大きさ|Ｗｎ|はルート（（ｘｎ）＾２＋ｙｎ）＾２）によって計算できる。したがって、各送信ウエイトベクトルＷ１・Ｗ２・Ｗ３・Ｗ４の大きさは、それぞれ|Ｗ１|、|Ｗ２|、|Ｗ３|、|Ｗ４|となる。
【００２５】
続いて、アンテナ決定部１１２として機能する制御部１１０は、各アンテナ１４０ａ〜１４０ｄのうち、送信ウエイトベクトル（|Ｗ１|、|Ｗ２|、|Ｗ３|、|Ｗ４|）の値が最も大きいアンテナを判断する（ステップＳ２０８）。なお、ステップＳ２０８では送信ウエイトベクトルの大きさを比較するだけであるため、ルート（平方根）の計算は必ずしも必要でなく、処理時間を要する場合は略することが可能である。
【００２６】
次に、アンテナ決定部１１２は、その値が最も大きかったアンテナを、送信時に用いるアンテナに決定し（ステップＳ２１０）、決定したアンテナと送信回路１６０とが接続されるよう、切替スイッチ１３０ａ〜１３０ｄを制御する（ステップＳ２１２）。
【００２７】
背景技術の基地局においてはアダプティブアレイ方式が利用されており、この受信ウエイトを送信ウエイトとして送信回路から信号の送信が行われる。また、別の背景技術の基地局では、複数の受信回路それぞれに接続されたアンテナを用いて、アダプティブアレイ方式ではなく、ダイバシティ受信を行う。ダイバシティ受信（アンテナダイバシティ）とは、複数のアンテナを用いて、いずれか受信状態の良い（一般には電波強度（ＲＳＳＩ）が大きい）アンテナおよび受信回路に切り替えて受信を行う方式である。そして、送信時には、いずれかのアンテナを選択して送信を行う。
【００２８】
背景技術のダイバシティ受信を行う基地局の送信時のアンテナ選択方法においては、受信信号の電波強度が最も高いアンテナを選択する方法が一般的であるが、干渉波が存在した場合、アンテナを選択する際の電波強度に干渉波の電波強度が加算されてしまう。このため、電波強度が最も高いアンテナであっても、それが必ずしも送信時に最適なアンテナではない場合がある。本実施の基地局１００では、このような課題などを改善している。
【００２９】
上記説明したように、本実施の第１形態の基地局１００および送信アンテナ決定方法によれば、複数のアンテナ１４０ａ〜１４０ｄを用いてダイバシティ受信を行う基地局１００において、送信用のアンテナの選択に送信ウエイトベクトルを用いている。これにより、背景技術のように電波強度を参照してアンテナを選択していた際に生じていた干渉波による影響を低減することができる。したがって、より安定した無線通信を提供することが可能となる。
【００３０】
図３は、本実施の第２形態にかかる送信アンテナ決定方法を説明するフローチャートである。以下、図３を参照して上述した基地局１００の動作について詳述しながら、かかる基地局１００における送信アンテナ決定方法について説明する。なお、本実施の第１形態にかかる送信アンテナ決定方法と同じ動作には、同じ符号を付している。
【００３１】
図３に示すように、本実施形態の送信アンテナ決定方法では、基地局１００の制御部１１０はまず、受信時に、切替スイッチ１３０ａ〜１３０ｄをすべて受信側（Ｒｘ）に切り替え、複数のアンテナ１４０ａ〜１４０ｄにおいて無線端末１０２からの信号を受信する（ステップＳ３０２）。このとき、制御部１１０は、各受信回路１２０からそれぞれの受信レベル（ＲＳＳＩ：Received Signal Strength Indicator）を取得する。
【００３２】
そして、制御部１１０は、アダプティブアレイ処理回路１５０によって、複数のアンテナ１４０ａ〜１４０ｄおよび受信回路１２０ａ〜１２０ｄで受信した信号に対してアダプティブアレイ処理を行い、各アンテナ１４０ａ〜１４０ｄにおける受信ウエイトベクトルを計算する（ステップＳ２０４）。
【００３３】
次に、制御部１１０は、それぞれの受信レベル同士の差を算出し、それぞれの差すべてが基準値以内か否かを判定する（ステップＳ３０６）。例えば、次のように６つの差が算出され、制御部１１０は、６つの差すべてが基準値以内か否かを判定する。
１：受信回路１２０ａからの受信レベルと受信回路１２０ｂからの受信レベルとの差
２：受信回路１２０ａからの受信レベルと受信回路１２０ｃからの受信レベルとの差
３：受信回路１２０ａからの受信レベルと受信回路１２０ｄからの受信レベルとの差
４：受信回路１２０ｂからの受信レベルと受信回路１２０ｃからの受信レベルとの差
５：受信回路１２０ｂからの受信レベルと受信回路１２０ｄからの受信レベルとの差
６：受信回路１２０ｃからの受信レベルと受信回路１２０ｄからの受信レベルとの差
【００３４】
制御部１１０は、それぞれの差すべてが基準値以内である場合、それぞれの受信レベルのうち、受信レベルが最も大きいアンテナを判断する（ステップＳ３０８）。
【００３５】
制御部１１０は、それぞれの差すべてが基準値以内でない場合、アダプティブアレイ処理回路１５０において、ステップＳ２０４で計算した受信ウエイトベクトルを用いて送信ウエイトベクトルを計算する（ステップＳ２０６）。なお、ステップＳ２０６については、上述で説明したので詳細は省略する。
【００３６】
続いて、アンテナ決定部１１２として機能する制御部１１０は、各アンテナ１４０ａ〜１４０ｄのうち、送信ウエイトベクトルの値が最も大きいアンテナを判断する（ステップＳ２０８）。
【００３７】
次に、アンテナ決定部１１２は、ステップＳ２０８またはステップＳ３０８で判断されたアンテナを、送信時に用いるアンテナに決定し（ステップＳ３１０）、決定したアンテナと送信回路１６０とが接続されるよう、切替スイッチ１３０ａ〜１３０ｄを制御する（ステップＳ２１２）。
【００３８】
上記説明したように、本実施の第２形態の基地局１００および送信アンテナ決定方法によれば、それぞれの受信レベルの差を参照し、その差がほとんど無いのであれば、送信ベクトルの計算を中止して、基地局の処理効率を高めて消費電力を省略することができる。
【００３９】
図４および図５は、本実施の第３形態にかかる送信アンテナ決定方法を説明するフローチャートである。以下、図４および図５を参照して基地局１００の動作について詳述しながら、かかる基地局１００における送信アンテナ決定方法について説明する。なお、本実施の第２形態にかかる送信アンテナ決定方法と同じ動作には、同じ符号を付している。
【００４０】
図４に示すように、本実施形態の送信アンテナ決定方法では、基地局１００の制御部１１０はまず、受信時に、切替スイッチ１３０ａ〜１３０ｄをすべて受信側（Ｒｘ）に切り替え、複数のアンテナ１４０ａ〜１４０ｄにおいて無線端末１０２からの信号を受信する（ステップＳ３０２）。このとき、制御部１１０は、各受信回路１２０からそれぞれの受信レベル（ＲＳＳＩ：Received Signal Strength Indicator）を取得する。
【００４１】
そして、制御部１１０は、アダプティブアレイ処理回路１５０によって、複数のアンテナ１４０ａ〜１４０ｄおよび受信回路１２０ａ〜１２０ｄで受信した信号に対してアダプティブアレイ処理を行い、各アンテナ１４０ａ〜１４０ｄにおける受信ウエイトベクトルを計算する（ステップＳ２０４）。
【００４２】
図５に示すように、制御部１１０は、受信レベルが最大のアンテナ１４０を選択する（ステップＳ４０２）。次に、制御部１１０は、選択したアンテナ１４０の受信レベルに対応する閾値を取得する（ステップＳ４０４）。この閾値は、受信レベルの変動の状況を判定するための閾値であり、受信レベルにより可変である。例えば、閾値は、受信レベルに対応した値、または、受信レベルを入力として数式等から得られる値である。
【００４３】
次に、制御部１１０は、選択したアンテナ１４０の受信レベルの変動値を算出する（ステップＳ４０６）。例えば、基地局１００には、前の複数フレーム分にわたり各アンテナ１４０の信号の受信レベルが記憶されており、変動値は、選択されたアンテナ１４０の過去と今の信号の受信レベルとの差でもよいし、過去の複数の受信レベルにわたる推移から変動値が求められてもよい。次に述べるように、変動値が大きい場合、制御部１１０は、フェージングの影響を受けていると判断し、このアンテナ１４０を選択しない。
【００４４】
次に、制御部１１０は、変動値が閾値より大きいか否かを判定し（ステップＳ４０８）、閾値以下の場合、選択したアンテナを判断し（ステップＳ４１０）、送信時に用いるアンテナを決定する（図４：ステップＳ３１０）。すなわち、フェージングの影響を受けていないアンテナが決定される。
【００４５】
制御部１１０は、変動値が閾値より大きい場合、この動作の中で選択したアンテナ１４０のうち最後のアンテナ１４０か否かを判定し（ステップＳ４１２）、最後ではない場合、受信レベルが次に大きいアンテナ１４０を選択する（ステップＳ４１４）。最後のアンテナ１４０であった場合（すなわち、全てのアンテナ１４０がフェージングを受けていると判定された場合）、制御部１１０は、図４のステップＳ３０６から動作を進める。
【００４６】
なお、受信レベルの変動が小さくても著しく受信レベルの低いアンテナが送信アンテナとして選択されると、無線通信品質が悪くなる可能性があるため、受信レベルの変動を判定する閾値は、このような受信レベルの低いアンテナを踏まえて、可変としている。
【００４７】
以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について説明したが、本開示はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
【００４８】
本出願は、2016年 ２月１９日付で出願された日本国特許出願（特願2016-029745）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本開示は、複数のアンテナ、複数の受信回路、および１つの送信回路を用いて信号の送受信を行う基地局、ならびにかかる基地局における送信アンテナ決定方法に利用可能である。
【符号の説明】
【００５０】
１００…基地局、１０２…無線端末、１１０…制御部、１１２…アンテナ決定部、１２０ａ…受信回路、１２０ｂ…受信回路、１２０ｃ…受信回路、１２０ｄ…受信回路、１３０ａ…切替スイッチ、１３０ｂ…切替スイッチ、１３０ｃ…切替スイッチ、１３０ｄ…切替スイッチ、１４０ａ…アンテナ、１４０ｂ…アンテナ、１４０ｃ…アンテナ、１４０ｄ…アンテナ、１５０…アダプティブアレイ処理回路、１６０…送信回路
【図１】
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【図２】
2017142045.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2017142045.tif 000007
【国際調査報告】
2017142045.tif 000008
2017142045.tif 000009
2017142045.tif 000010
2017142045.tif 000011