(57)【要約】    【課題】      到来方向推定の精度を保持しつつ、到来方向推定の処理量あるいは処理時間を小さくすること。    【解決手段】  到来方向推定部１０１は、まず、到来方向推定方式制御部１０２から指示された角度分解能が低い第１の到来方向推定方法を用いてビーム出力電力を大きいステップ幅で角度スイープを行って大まかに到来方向を推定し、次に、到来方向推定方式制御部１０２から指示された角度分解能が高い第２の到来方向推定方法を用いて、大まかに推定した到来方向の角度付近のみを細かいステップ幅で角度スイープを行って到来方向を推定する。  【選択図】      図１
2006292660.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
到来波を受信する複数のアンテナ素子で構成されるアレイアンテナと、前記アレイアンテナの対応するアンテナ素子で受信された高周波信号を周波数変換後に直交検波してベースバンド信号を出力する複数の無線受信処理手段と、対応する前記無線受信処理手段が出力するベースバンド信号と送受既知の信号との相互相関演算を行う複数の相関演算処理手段と、前記複数の相関演算処理手段の演算結果に基づき遅延プロファイルを生成しそれを用いて到来波受信タイミング及び到来波数を検出するパス検出処理手段と、前記複数の相関演算処理手段の演算結果と前記パス検出処理手段の処理結果とに基づき、まず、電波到来方向を大まかに推定し、その後、大まかに推定した電波到来方向の角度範囲に限定して目的とする電波到来方向を推定する到来方向推定手段と、前記到来方向推定手段に２段階の推定動作を実行させる制御手段と、を具備することを特徴とする電波到来方向推定装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記到来方向推定手段に対し、まず、角度分解能が低い第１の到来方向推定方法を用い、その後、角度分解能が高い第２の到来方向推定方法を用いる指示を発行し、前記到来方向推定手段は、まず、指示された前記第１の到来方向推定方法を用いてビーム出力電力の角度スイープを大きいステップ幅で行って大まかに電波到来方向を推定し、その後、指示された前記第２の到来方向推定方法を用いて、大まかに推定した電波到来方向の角度範囲に限定してビーム出力電力の角度スイープを細かいステップ幅で行って目的とする電波到来方向を推定する、ことを特徴とする請求項１記載の電波到来方向推定装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記到来方向推定手段に対し、まず、数が少ない第１のアンテナ素子数を用い、その後、数を増やした第２のアンテナ素子数を用いる指示を発行し、前記到来方向推定手段は、まず、指示された前記第１のアンテナ素子数を用いてビーム幅の広いビーム出力電力の角度スイープを大きいステップ幅で行って大まかに電波到来方向を推定し、その後、指示された前記第２のアンテナ素子数を用いて、大まかに推定した電波到来方向の角度範囲に限定してビーム幅の狭いビーム出力電力の角度スイープを細かいステップ幅で行って目的とする電波到来方向を推定する、ことを特徴とする請求項１記載の電波到来方向推定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のアンテナ素子で構成されるアレイアンテナで受信された信号から到来波の数及び各到来波の方向を推定する電波到来方向推定装置に関し、特にディジタル無線通信システムにおいてアレイアンテナを用いて受信処理を行う基地局装置が装備する電波到来方向推定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
基地局装置が受信する信号は、様々な方向から到来する信号による干渉を受けて、受信品質の劣化が生ずる。この干渉を抑制し、所望の方向から到来する信号のみを強く受信する方法として、アダプティブアレイアンテナを用いる受信方法が知られている。アダプティブアレイアンテナを用いる受信方法では、各アンテナ素子での受信信号に乗算する重み付け係数（以下、この重み付け係数を「ウェイト」という。）を調整し、アンテナ素子毎の受信信号に対して与える振幅と位相を調整することにより、所望の方向から到来する信号のみを強く受信することができる。以下に、図９、図１０を参照してその概要を説明する。なお、到来方向推定方法に関しては、ビームフォーマ（ｂｅａｍ  ｆｏｒｍｅｒ）法、Ｃａｐｏｎ法、線型予測法、ＭＵＳＩＣ法等の様々な方法がある（例えば非特許文献１）。
【０００３】
図９は、従来の電波到来方向推定装置の構成例を示すブロック図である。図９においてアレイアンテナを用いた受信処理を従来の電波到来方向推定装置によって行う基地局装置９００は、受信部として、アレイアンテナを構成するＮ個のアンテナ素子９０１−１〜９０１−Ｎと、無線受信部９０２−１〜９０２−Ｎと、パイロット信号発生部９０３と、相関値演算部９０４−１〜９０４−Ｎと、パス検出部９０５と、到来方向推定部９０６と、ビーム生成部９０７と、復調部９０８とを備えている。
【０００４】
次に、動作について説明する。図９において、Ｎ個のアンテナ素子９０１−１〜９０１−Ｎのそれぞれで受信された無線信号は、１対１の関係で設けられる無線受信部９０２−１〜９０２−Ｎに送られる。無線受信部９０２−１〜９０２−Ｎでは、それぞれ、受信された無線信号をダウンコンバータにて中間周波数帯の信号に周波数変換し、それを自動利得増幅器にて増幅し、直交検波器にて直交検波してＩ／Ｑチャネルのアナログベースバンド信号を取り出した後、Ａ／Ｄ変換器にてディジタル変換したディジタルベースバンド信号を出力する。
【０００５】
無線受信部９０２−１〜９０２−Ｎと１対１の関係で設けられる相関値演算部９０４−１〜９０４−Ｎは、それぞれ、まず受信入力するディジタルベースバンド信号をスクランブル符号と拡散符号とを用いて逆拡散処理した後に、パイロット信号発生部９０３から入力する送受既知信号であるパイロット信号と受信入力するディジタルベースバンド信号との相互相関演算を行い、その相関演算値をパス検出部９０５と到来方向推定部９０６とに与える。
【０００６】
パス検出部９０５は、相関値演算部９０４−１〜９０４−Ｎにて求められた相関値から遅延プロファイルを生成し、レイク合成に用いる最大フィンガ数を所定数Ｌ個とする電力上位パスを有効なパスとして検出し、特定ユーザに対する選択されたそのタイミング及び到来波数（パス数）を到来方向推定部９０６と復調部９０８とに与える。
【０００７】
到来方向推定部９０６は、相関値演算部９０４−１〜９０４−Ｎにて求められたアンテナ素子数分の相関演算値を基にパス検出部９０５にて検出された到来パスに対して到来方向を推定し、推定する度にその到来方向推定値に基づき到来した方向にビームを向けるウェイトを生成し、ビーム生成部９０７に対して出力する。
【０００８】
ビーム生成部９０７は、到来方向推定部９０６にて推定された方向のウェイトを無線受信部９０２−１〜９０２−Ｎが出力する対応する受信ディジタルベースバンド信号に乗算し、アンテナ素子数分の重み付けされたベースバンド信号を加算することで受信ビームを生成する。
【０００９】
復調部９０８は、ビーム生成部９０７の出力とパス検出部９０５からのパス検出結果とに基づき復調処理を行い、受信データを出力する。以上のような動作により、到来方向推定値に基づくビーム受信を行うことで他のユーザからの干渉を減らすことが可能になる。
【００１０】
次に、図１０は、図９に示す到来方向推定部９０６の推定動作を説明するフローチャートである。なお、処理手順を示す「ステップ」は、以降、単に「ＳＴ」と略記する。図１０において、到来方向推定部９０６は、例えばビームフォーマ法の到来方向推定方式を用いて、アンテナ指向性の角度スイープを行い、各角度での受信電力を算出する（ＳＴ１００１）。このとき、ステップ幅Δθでの角度スイープ範囲θ１〜θ２は、例えば、セクタ全域の−６０°〜６０°とする。続いて、角度スイープ結果から受信電力が最大となる角度をサーチして、その方向を到来方向推定値とする（ＳＴ１００２）。
【００１１】
ところで、到来方向推定方法にとしては、近年特に注目を集めているのがＭＵＳＩＣ法であるが、この方式では、固有値分解においてすべての固有値・固有ベクトルを計算する必要があり、処理量及び処理時間が問題である。
【００１２】
これに対する方策として、例えば特許文献１では、方向推定精度が高く計算負荷が小さい線形予測法にて到来方向候補を推定し、電力推定精度の高いＣａｐｏｎ法にて到来方向候補のアレイアンテナ出力電力を算出し、アレイアンテナ出力電力値を到来波数判定規範に適用して到来波数の推定を行い、到来波数推定後に到来方向候補の中から真の到来方向を推定する方法が提案されている。
【００１３】
この提案方法によれば、ＭＵＳＩＣ法で行われる固有値分解を必要とせずに高い精度でかつ一定の小さい計算負荷で到来波数と到来方向を推定することが可能であるので、従来のＭＵＳＩＣ法を搭載した電波到来方向推定装置に比べて信号処理装置を簡略化することができる。
【特許文献１】特開２００２−１４８３２４号公報
【非特許文献１】菊間信良:“アレイアンテナによる適応信号処理”科学技術出版（１９９９年）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、上記特許文献１に開示される到来方向推定方法は、相関行列とモードベクトルとを用いて受信電力を算出し、アンテナの指向性方向をセクタの範囲内でスイープし、受信電力が最大になる角度を到来方向と推定する方法であるので、セクタの範囲が広く、スイープする範囲が大きい場合や、高い角度分解能が要求され、スイープする角度ステップを細かくする必要がある場合では、演算回数が多く必要となるので、処理量あるいは処理時間が大きくなってしまうという問題がある。
【００１５】
今後、高速移動する端末の追尾や、基地局と端末間の高速データ通信を考えた場合、到来方向推定精度は高いままで、到来方向推定の処理量あるいは処理時間を小さくし、リアルタイム処理ができるようにすることが必要である。
【００１６】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、到来方向推定の精度を保持しつつ、到来方向推定の処理量あるいは処理時間を小さくすることのできる電波到来方向推定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
かかる課題を解決するため、本発明に係る電波到来方向推定装置は、到来波を受信する複数のアンテナ素子で構成されるアレイアンテナと、前記アレイアンテナの対応するアンテナ素子で受信された高周波信号を周波数変換後に直交検波してベースバンド信号を出力する複数の無線受信処理手段と、対応する前記無線受信処理手段が出力するベースバンド信号と送受既知の信号との相互相関演算を行う複数の相関演算処理手段と、前記複数の相関演算処理手段の演算結果に基づき遅延プロファイルを生成しそれを用いて到来波受信タイミング及び到来波数を検出するパス検出処理手段と、前記複数の相関演算処理手段の演算結果と前記パス検出処理手段の処理結果とに基づき、まず、電波到来方向を大まかに推定し、その後、大まかに推定した電波到来方向の角度範囲に限定して目的とする電波到来方向を推定する到来方向推定手段と、前記到来方向推定手段に２段階の推定動作を実行させる制御手段とを具備する構成を採る。
【００１８】
この構成によれば、目的とする電波到来方向の推定を大まかに推定した電波到来方向の角度範囲に限定して行うので、推定精度の高い電波到来方向を目的とすることができる。したがって、到来方向推定の精度を保持しつつ、到来方向推定手段の処理量を削減することができる。
【００１９】
また、本発明に係る電波到来方向推定装置は、上記の発明において、前記制御手段は、前記到来方向推定手段に対し、まず、角度分解能が低い第１の到来方向推定方法を用い、その後、角度分解能が高い第２の到来方向推定方法を用いる指示を発行し、前記到来方向推定手段は、まず、指示された前記第１の到来方向推定方法を用いてビーム出力電力の角度スイープを大きいステップ幅で行って大まかに電波到来方向を推定し、その後、指示された前記第２の到来方向推定方法を用いて、大まかに推定した電波到来方向の角度範囲に限定してビーム出力電力の角度スイープを細かいステップ幅で行って目的とする電波到来方向を推定するという構成を採る。
【００２０】
この構成によれば、角度分解能が異なる２つの到来方向推定方法を用いて、２段階の推定動作を実施することができる。
【００２１】
また、本発明に係る電波到来方向推定装置は、上記の発明において、前記制御手段は、前記到来方向推定手段に対し、まず、数が少ない第１のアンテナ素子数を用い、その後、数を増やした第２のアンテナ素子数を用いる指示を発行し、前記到来方向推定手段は、まず、指示された前記第１のアンテナ素子数を用いてビーム幅の広いビーム出力電力の角度スイープを大きいステップ幅で行って大まかに電波到来方向を推定し、その後、指示された前記第２のアンテナ素子数を用いて、大まかに推定した電波到来方向の角度範囲に限定してビーム幅の狭いビーム出力電力の角度スイープを細かいステップ幅で行って目的とする電波到来方向を推定するという構成を採る。
【００２２】
この構成によれば、推定に使用するアンテナ素子数を大小２つ用意することで、２段階の推定動作を実施することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、到来方向推定の精度を保持しつつ、到来方向推定の処理量あるいは処理時間を小さくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明の骨子は、推定動作を、まず、大きなステップ幅で角度スイープを行って大まかに到来方向を推定する段階と、その後、大まかに推定した到来方向の角度範囲に絞って細かいステップ幅で角度スイープを行って目的とする到来方向を推定する段階との２段階に分けることで、到来方向推定の精度を保持しつつ、到来方向推定の処理量あるいは処理時間を小さくすることである。
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２６】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る電波到来方向推定装置を装備する基地局装置の構成を示すブロック図である。なお、図１では、図９（従来例）に示した構成要素と同一ないしは同等である構成要素には同一の符号が付されている。ここでは、本実施の形態１に関わる部分を中心に説明する。
【００２７】
図１に示すように、実施の形態１に係る電波到来方向推定装置を装備する基地局装置１００は、受信部として、アレイアンテナを構成するＮ個のアンテナ素子９０１−１〜９０１−Ｎと、無線受信部９０２−１〜９０２−Ｎと、パイロット信号発生部９０３と、相関値演算部９０４−１〜９０４−Ｎと、パス検出部９０５と、到来方向推定部９０６に代えた到来方向推定部１０１と、ビーム生成部９０７と、復調部９０８とに加えて、到来方向推定方式制御部１０２を備えている。
【００２８】
到来方向推定方式制御部１０２は、到来方向推定部１０１に対して、まず、角度分解能が低い第１の到来方向推定方法による推定を指示し、その後、角度分解能が高い第２の到来方向推定方法による推定を指示するようになっている。
【００２９】
到来方向推定部１０１は、相関値演算部９０４−１〜９０４−Ｎにて求められたアンテナ数分の相関演算値を基にパス検出部９０５で検出された到来パスに対して、到来方向推定方式制御部１０２から指示された第１及び第２の到来方向推定方法による２段階の推定動作を行って到来方向を推定し、推定する度にその到来方向推定値に基づき到来した方向にビームを向けるウェイトを生成し、ビーム生成部９０７に対して出力する。
【００３０】
即ち、到来方向推定部１０１は、まず、角度分解能が低い第１の到来方向推定方法を用いてビーム出力電力を大きいステップ幅で角度スイープを行って大まかに到来方向を推定し、次に、角度分解能が高い第２の到来方向推定方法を用いて、大まかに推定した到来方向の角度付近のみを細かいステップ幅で角度スイープを行って到来方向を推定し、それに基づきウェイトを生成するようになっている。
【００３１】
到来方向推定方式制御部１０２が制御する第１及び第２の到来方向推定方法は次のようになっている。図２は、各種の到来方向推定方法と図１に示す到来方向推定方式制御部が制御する到来方向推定方法との関係を説明する図である。
【００３２】
図２では、到来方向推定方法として(ａ)ビームフォーマ法、(ｂ)Ｃａｐｏｎ法、(ｃ)線型予測法を用いた場合における角度スペクトラムの模式図が示されている。ここでは、到来波は２波とし、第１の到来波は到来角−１０°、電力１．０とし、第２の到来波は到来角４５°、電力０．５としている。
【００３３】
図２に示すように、各方式によって、推定精度及び処理量が異なる。推定精度は、ビームフォーマ法＜Ｃａｐｏｎ法＜線型予測法の順に高くなる。一方、演算量は、ビームフォーマ法＜Ｃａｐｏｎ法＜線型予測法の順に多くなる。このように、一般に高精度な到来方向推定方式は演算量が多く、演算量の少ない方式は精度が低くなる。
【００３４】
即ち、到来方向推定方式制御部１０２では、第１の到来方向推定方法として例えばビームフォーマ法を制御し、第２の到来方向推定方法として例えばＣａｐｏｎ法を制御する。以下、図３と図４を参照して、本実施の形態１に係る到来方向推定装置の動作について説明する。図３は、図１に示す到来方向推定部１０１及び到来方向推定方式制御部１０２の動作を説明するフローチャートである。図４は、従来の到来方向推定方法と本実施の形態１による到来方向推定方法との相違を説明する図である。
【００３５】
図３において、到来方向推定方式制御部１０２は、まず、第１の到来方向推定方法としてビームフォーマ法による推定指示を到来方向推定部１０１に与える。到来方向推定部１０１は、ビームフォーマ法によるアンテナ指向性の第１角度スイープを行い、各角度での受信電力を算出する（ＳＴ３０１）。このときの角度スイープ範囲は、例えばセクタ全域の−６０°〜＋６０°とし、角度ステップ幅は３°とする。
【００３６】
そして、到来方向推定部１０１は、１次選抜として、第１角度スイープにて得られた受信電力が大きい角度をサーチする（ＳＴ３０２）。選抜する角度の数は、パス検出部１０５にて到来波数（パス数）がわかっているので、それに基づいて決定する。例えば、到来パス毎に相関行列を生成し、到来方向を推定する場合はその推定するタイミングでの到来波数は１つであるが、角度ステップ幅が大きいことによる誤差を考慮して、受信電力上位３つの角度を１次選抜結果とする。
【００３７】
次いで、到来方向推定方式制御部１０２は、第２の到来方向推定方法としてＣａｐｏｎ法による推定指示を到来方向推定部１０１に与える。到来方向推定部１０１は、１次選抜された角度付近についてＣａｐｏｎ法によるアンテナ指向性の第２角度スイープを行い、受信電力を算出する（ＳＴ３０３）。このときの角度スイープ範囲は、例えば第１選抜角度の±２°の範囲をステップ幅１°というように細かく設定される。
【００３８】
そして、到来方向推定部１０１は、２次選抜として、第２角度スイープにて得られた受信電力が最大となる角度をサーチし、その方向を到来方向推定値とする（ＳＴ３０４）。第１角度スイープにおいて、角度ステップ幅を大きくした場合、ピークを見逃してしまう可能性がある。これを避けるために、第１角度スイープ時には、精度が高くなく、ビーム幅が大きくなる到来方向推定方法を使用してピークを見逃さないようにしている。
【００３９】
次に、図４において、図４（ａ）は、高精度の到来方向推定方法を用いて全ての角度に対してスイープした従来例を説明する角度スペクトラムの模式図である。この方法では、精度は高いが、処理量が多くなってしまう。
【００４０】
図４（ｂ）は、２段階角度スイープは行うが、同じ到来方向推定方法を用いた場合を説明する角度スペクトラムの模式図である。この方法では、第１段階での精度が高いので、間引いて角度スイープをするときにピークを見逃してしまい、正しく到来方向推定ができていない。
【００４１】
図４（ｃ）は、本実施の形態１による到来方向推定方法を用いた場合を説明する角度スペクトラムの模式図である。この方法では、第１段階での角度スイープでビーム幅が大きく精度が低い到来方向推定方法を用いているので、間引いて角度スイープするときにピークを見逃すことなく検出可能である。第２段階での角度スイープでは、第１選抜された角度付近のみに高精度の到来方向推定方法を適用するので、精度落ちすることなく処理量を削減することが可能となる。
【００４２】
なお、本実施の形態１では、第１の到来方向推定方法としてビームフォーマ法を用い、第２の到来方向推定方法としてＣａｐｏｎ法を使用しているが、第２の到来方向推定方法は、第１の到来方向推定方法よりも高精度であればよいので、上記図２に示した例で言えば線形予測法など他の高精度の到来方向推定方法を用いても構わない。
【００４３】
このように、本実施の形態１によれば、２段階の推定動作を精度が異なる到来方向推定方法を用いて行うようにしたので、角度スイープ回数を少なくすることができる。したがって、到来方向の精度推定を保持しつつ、処理量を削減することが可能となる。
【００４４】
（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２に係る電波到来方向推定装置を装備する基地局装置の構成を示すブロック図である。なお、図５では、図１（実施の形態１）に示した構成要素と同一ないしは同等である構成要素には同一の符号が付されている。ここでは本実施の形態２に関わる部分を中心に説明する。
【００４５】
図５に示すように、実施の形態２に係る電波到来方向推定装置を装備する基地局装置５００では、図１（実施の形態１）に示した構成において、到来方向推定部１０１に代えて到来方向推定部５０１が設けられ、到来方向推定方式制御部１０２に代えて使用アンテナ数制御部５０２が設けられている。
【００４６】
使用アンテナ数制御部５０２は、到来方向推定部５０１に対して、まず、使用するアンテナ素子数を制限した少ない数（第１のアンテナ素子数）のアンテナ素子を用いた推定を指示し、その後、制限したアンテナ素子数を超えた数（第２のアンテナ素子数）のアンテナ素子を用いた推定を指示するようになっている。
【００４７】
到来方向推定部５０１は、相関値演算部９０４−１〜９０４−Ｎにて求められたアンテナ数分の相関演算値を基にパス検出部９０５で検出された到来パスに対して、使用アンテナ数制御部５０２から指示された第１及び第２のアンテナ素子数による２段階の推定動作を行って到来方向を推定し、推定する度にその到来方向推定値に基づき到来した方向にビームを向けるウェイトを生成し、ビーム生成部９０７に対して出力する。
【００４８】
即ち、到来方向推定部５０１は、所定の到来方向推定方法を用いて、まず、第１のアンテナ素子数である少ない数のアンテナ素子を用いてビーム幅の広いビーム出力電力を大きいステップ幅で角度スイープを行って大まかに到来方向を推定し、次に、第２のアンテナ素子数である多数のアンテナ素子を用いて、第１のアンテナ素子数を用いて大まかに推定した到来方向の角度付近のみを細かいステップ幅で角度スイープを行って到来方向を推定し、それに基づきウェイトを生成するようになっている。
【００４９】
使用アンテナ数制御部５０２が制御する使用アンテナ数は次のようになっている。図６は、到来方向推定方法と図５に示す使用アンテナ数制御部が制御する使用アンテナ数との関係を説明する図である。
【００５０】
図６では、到来方向推定方法としてＣａｐｏｎ法を用いた場合における角度スペクトラムの模式図が示されている。図６（ａ）は使用アンテナ数が４の場合を示し、図６（ｂ）は使用アンテナ数が１２の場合を示している。ここでは、到来波は２波とし、第１の到来波は到来角−１０°、電力１．０とし、第２の到来波は到来角４５°、電力０．５としている。
【００５１】
図６（ａ）でのビーム幅は、図６（ｂ）の場合よりも広くなっている。このように、使用するアンテナ素子数によって、ビーム幅が異なる。ビーム幅が広いと推定精度は低下する。アンテナ素子数を増やすと推定精度が高くなる。
【００５２】
即ち、使用アンテナ数制御部５０２は、到来方向推定部５０１に推定処理を指示するアンテナ素子数として、アンテナ素子９０１−１〜９０１−Ｎのうち、例えば、まず４個のアンテナ素子を指定し、その後、例えば１２個のアンテナ素子を指定することを行う。以下、図７と図８を参照して、本実施の形態２に係る到来方向推定装置の動作について説明する。図７は、図５に示す到来方向推定部５０１及び使用アンテナ数制御部５０２の動作を説明するフローチャートである。図８は、従来の到来方向推定方法と本実施の形態２による到来方向推定方法との相違を説明する図である。
【００５３】
図７において、使用アンテナ数制御部５０２は、まず、４個のアンテナ素子による推定指示を到来方向推定部５０１に与える。到来方向推定部５０１は、Ｃａｐｏｎ法を用いて４アンテナ素子によるアンテナ指向性の第１角度スイープを行い、各角度での受信電力を算出する（ＳＴ７０１）。このときの角度スイープ範囲は、例えばセクタ全域の−６０°〜６０°とし、角度ステップ数は３°とする。
【００５４】
そして、到来方向推定部５０１は、１次選抜として、第１角度スイープにて得られた受信電力が大きい角度をサーチする（ＳＴ７０２）。選抜する角度の数は、パス検出部９０５にて到来波数（パス数）がわかっているので、それに基づいて決定する。例えば、到来パス毎に相関行列を生成し、到来方向を推定する場合はその推定するタイミングの到来波数は１つであるが、角度ステップ幅が大きいことによる誤差を考慮して、受信電力上位３つの角度を１次選抜結果とする。
【００５５】
次いで、使用アンテナ数制御部５０２は、１２個のアンテナ素子による推定指示を到来方向推定部５０１に与える。到来方向推定部５０１は、Ｃａｐｏｎ法を用いて１２アンテナ素子によるアンテナ指向性の第２角度スイープを行い、各角度での受信電力を算出する（ＳＴ７０３）。このときの角度スイープ範囲は、例えば第１選抜角度の±２°の範囲をステップ幅１°というように細かく設定される。
【００５６】
そして、到来方向推定部５０１は、２次選抜として第２角度スイープにて得られた受信電力が最大となる角度をサーチし、その方向を到来方向推定値とする（ＳＴ７０４）。第１角度スイープにおいて、角度ステップ幅を大きくした場合、ピークを見逃してしまう可能性がある。これを避けるために、第１角度スイープ時には、使用するアンテナ素子数を制限し、ビーム幅を大きくすることで、ピークを見逃さないようにしている。
【００５７】
次に、図８において、図８（ａ）は、Ｃａｐｏｎ法を用いて全ての角度に対してスイープした従来例を説明する角度スペクトラムの模式図である。この方法では、精度は高くなるが、処理量が多くなってしまう。
【００５８】
図８（ｂ）は、２段階角度スイープは行うが、同じアンテナ素子数を用いた場合を説明する角度スペクトラムの模式図である。この方法では、第１段階での精度が高いので、間引いて角度スイープするときにピークを見逃してしまい、正しく到来方向推定ができていない。
【００５９】
図８（ｃ）は、本実施の形態１による到来方向推定方法を用いた場合を説明する角度スペクトラムの模式図である。この方法では、第１段階での角度スイープで使用するアンテナ素子数を制限してビーム幅が大きくしているので、間引いて角度スイープするときにピークを見逃すことなく検出可能である。第２段階での角度スイープでは、第１選抜された角度付近のみを使用アンテナ素子数を増やしてビーム幅を狭くしているので、精度落ちすることなく処理量を削減することが可能となる。
【００６０】
なお、本実施の形態２では、到来方向推定方法としてＣａｐｏｎ法を使用しているが、他の推定方法を用いても構わない。また、使用するアンテナ素子数を制限する際に、空間平均法を用いても構わない。
【００６１】
このように、本実施の形態２によれば、２段階の推定動作を異なるアンテナ素子数を用いて行うようにしたので、角度スイープ回数を少なくすることができる。したがって、到来方向の精度推定を保持しつつ、処理量を削減することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明に係る電波到来方向推定装置は、アレイアンテナを用いた受信処理において到来方向の精度を保持しつつ、処理負荷の低減を図るのに有用であり、特に、今後、高速移動する端末の追尾や、基地局と端末間の高速データ通信を行う場合に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の実施の形態１に係る電波到来方向推定装置を装備する基地局装置の構成を示すブロック図
【図２】各種の到来方向推定方法と図１に示す到来方向推定方式制御部が制御する到来方向推定方法との関係を説明する図
【図３】図１に示す到来方向推定部及び到来方向推定方式制御部の動作を説明するフローチャート
【図４】従来の到来方向推定方法と本実施の形態１による到来方向推定方法との相違を説明する図
【図５】本発明の実施の形態２に係る電波到来方向推定装置を装備する基地局装置の構成を示すブロック図
【図６】到来方向推定方法と図５に示す使用アンテナ数制御部が制御する使用アンテナ数との関係を説明する図
【図７】図５に示す到来方向推定部及び使用アンテナ数制御部の動作を説明するフローチャート
【図８】従来の到来方向推定方法と本実施の形態２による到来方向推定方法との相違を説明する図
【図９】アレイアンテナを用いて受信処理を行う基地局装置が装備する従来の電波到来方向推定装置の構成例を示すブロック図
【図１０】図９に示す到来方向推定部の推定動作を説明するフローチャート
【符号の説明】
【００６４】
１００、５００  基地局装置
１０１  到来方向推定部
１０２  到来方向推定方式制御部
５０１  到来方向推定部
５０２  使用アンテナ数制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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