(57)【要約】【課題】  適切なメインビームおよびヌルの指向性制御が行えるとともに、フィードバックさせる情報量を低減する。【解決手段】  複数のアンテナをアレー状に配置し、複数の移動局との間で同時に信号伝送を行う無線伝送システムにおける送信装置であって、上記移動局からの受信信号に基づき信号到来方向を推定する信号到来方向推定部と、上記移動局から当該移動局で測定した下りリンクの下り受信ＳＩＮＲ測定値を取得する下り受信ＳＩＮＲ測定値復調部と、上記信号到来方向推定部で推定した信号到来方向推定値および上記下り受信ＳＩＮＲ測定値復調部で取得した下り受信ＳＩＮＲ測定値に基づき、送信対象となる移動局の信号到来方向に対して下り受信ＳＩＮＲ測定値に応じて送信アンテナ利得を増大し、その他の移動局の信号到来方向に対して下り受信ＳＩＮＲ測定値に応じて送信アンテナ利得を減少するアンテナ重み係数を、送信対象となる移動局毎に生成するアンテナ重み係数生成部とを備える。【選択図】  図１
2006203658.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のアンテナをアレー状に配置し、複数の移動局との間で同時に信号伝送を行う無線伝送システムにおける送信装置であって、
上記移動局からの受信信号に基づき信号到来方向を推定する信号到来方向推定部と、
上記移動局から当該移動局で測定した下りリンクの下り受信ＳＩＮＲ測定値を取得する下り受信ＳＩＮＲ測定値復調部と、
上記信号到来方向推定部で推定した信号到来方向推定値および上記下り受信ＳＩＮＲ測定値復調部で取得した下り受信ＳＩＮＲ測定値に基づき、送信対象となる移動局の信号到来方向に対して下り受信ＳＩＮＲ測定値に応じて送信アンテナ利得を増大し、その他の移動局の信号到来方向に対して下り受信ＳＩＮＲ測定値に応じて送信アンテナ利得を減少するアンテナ重み係数を、送信対象となる移動局毎に生成するアンテナ重み係数生成部とを備えたことを特徴とする適応アンテナアレー送信装置。
【請求項２】
上記信号到来方向推定部は、マルチパスフェージング環境による伝播遅延時間の異なる複数のパスにつきそれぞれ信号到来方向を推定し、
上記アンテナ重み係数生成部は、送信対象となる移動局の上記複数のパスの信号到来方向に対して同時に送信アンテナ利得を増大し、その他の移動局の上記複数のパスの信号到来方向に対して同時に送信アンテナ利得を減少するアンテナ重み係数を生成することを特徴とする請求項１に記載の適応アンテナアレー送信装置。
【請求項３】
上記信号到来方向推定部は、マルチパスフェージング環境による伝播遅延時間の異なる複数のパスにつきそれぞれ信号到来方向を推定するとともに、上記複数のパスの受信信号電力をそれぞれ測定する機能を有し、
上記アンテナ重み係数生成部は、送信対象となる移動局の上記複数のパスのうち受信信号電力が最大となるパスの信号到来方向に対して送信アンテナ利得を増大し、その他の移動局の上記複数のパスのうち受信信号電力が最大となるパスの信号到来方向に対して送信アンテナ利得を減少するアンテナ重み係数を生成することを特徴とする請求項１に記載の適応アンテナアレー送信装置。
【請求項４】
上記信号到来方向推定部は、マルチパスフェージング環境による伝播遅延時間の異なる複数のパスにつき信号到来方向を推定する機能を有するとともに、
上記信号到来方向推定部で推定した信号到来方向推定値から上記複数のパスの平均的な到来方向を算出する平均到来方向算出部を備え、
上記アンテナ重み係数生成部は、送信対象となる移動局の上記複数のパスの平均的な信号到来方向に対して送信アンテナ利得を増大し、その他の移動局の上記複数のパスの平均的な信号到来方向に対して送信アンテナ利得を減少するアンテナ重み係数を生成することを特徴とする請求項１に記載の適応アンテナアレー送信装置。
【請求項５】
上記信号到来方向推定部は、マルチパスフェージング環境による伝播遅延時間の異なる複数のパスにつき信号到来方向を推定するとともに、上記複数のパスの受信信号電力をそれぞれ測定する機能を有し、
上記アンテナ重み係数生成部は、上記複数のパスの受信信号電力に応じてアンテナ重み係数を生成することを特徴とする請求項１に記載の適応アンテナアレー送信装置。
【請求項６】
上記下り受信ＳＩＮＲ測定値復調部は、上記移動局毎に上記複数のパスの信号を合成した後に下り受信ＳＩＮＲ測定値の復調を行うことを特徴とする請求項２乃至５のいずれか一項に記載の適応アンテナアレー送信装置。
【請求項７】
上記複数の移動局からの信号到来方向の角度差を算出するユーザ間信号到来方向差演算部を備え、
上記アンテナ重み係数生成部は、算出した角度差が所定の閾値以下である場合に、信号到来方向の近接した干渉移動局の信号到来方向推定値を除いてアンテナ重み係数を生成することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の適応アンテナアレー送信装置。
【請求項８】
複数のアンテナをアレー状に配置し、複数の移動局との間で同時に信号伝送を行う無線伝送システムにおける送信方法であって、
上記移動局からの受信信号に基づき信号到来方向を推定する工程と、
上記移動局から当該移動局で測定した下りリンクの下り受信ＳＩＮＲ測定値を取得する工程と、
推定した信号到来方向推定値および取得した下り受信ＳＩＮＲ測定値に基づき、送信対象となる移動局の信号到来方向に対して下り受信ＳＩＮＲ測定値に応じて送信アンテナ利得を増大し、その他の移動局の信号到来方向に対して下り受信ＳＩＮＲ測定値に応じて送信アンテナ利得を減少するアンテナ重み係数を、送信対象となる移動局毎に生成する工程とを備えたことを特徴とする適応アンテナアレー送信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のアンテナをアレー状に配置して複数の移動局との間で同時に信号伝送を行う無線伝送システムに用いられる適応アンテナアレー送信装置および適応アンテナアレー送信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線伝送システムにおける、加入者容量の増大、セル半径（セルカバレッジエリア）の増大、セル内のスループットの増大のための非常に有用な技術の一つとして適応アンテナアレー送受信がある。これは、複数のアンテナをアレー状に配置し、信号処理により各アンテナの重み係数（ウエイト）を適応制御することにより、希望波信号の到来方向に対してメインビームを向けることでアンテナ利得を増大させ、干渉波信号の到来方向に指向性のヌル（零点）を向けることでアンテナ利得を減少させるものであり、指向性の制御を可能としたものである。
【０００３】
このような指向性のビーム送受信の原理を利用した適応アンテナアレー送受信は、第３世代移動通信方式の無線アクセス方式の一つであるＷ−ＣＤＭＡ(Wideband Code Division Multiple Access)においても実現化に向けた研究開発が盛んに行われてきた。例えば、非特許文献１には適応アンテナアレーを用いた受信技術が、非特許文献２には適応アンテナアレーを用いた送信技術が示されている。
【０００４】
これらの文献に示される適応アンテナアレー送受信の検討では、移動通信システムの基地局と移動局との間の信号伝送において、基地局側にアレーアンテナを用意し、基地局受信において適応的に移動局毎の受信アンテナ重み係数を生成し、上りリンクの効率的な指向性受信を実現する。また、得られた各アンテナでの受信アンテナ重み係数にキャリブレーションを行って送信アンテナ重み係数を生成し、これを各移動局への送信信号に乗算することにより、所望の移動局方向に指向性を持たせ、他の移動局方向に与える干渉を低減するようにしている。
【０００５】
ここで、現在までのセルラ等の無線伝送システムでは音声に代表されるような回線交換型の通信が主流であり、この場合、上下リンクでの通信（通信チャネル数、データ伝送レート等）の対称性は高く、また、通信チャネルが連続して送受信される性質を有している。このため、このような回線交換型の通信を想定したこれまでの適応アンテナアレー送受信では、上りリンクの受信アンテナ重み係数を、ＬＭＳ(Least Mean Square)やＲＬＳ(Recursive Least Square)アルゴリズムのような適応アルゴリズムを用い、比較的長い時間をかけて最適なアンテナ重み係数に逐次的に収束させる方法で生成していた。また、上りリンクで生成された重み係数を基にキャリブレーションを行うことで、下りリンクでの送信アンテナ重み係数を生成していた。これは、回線交換では、上りリンクで干渉となる通信チャネルを送信しているユーザの方向は、下りリンクでも干渉となるユーザの方向となるためである。
【０００６】
しかしながら、今後の無線伝送システムではインターネット網との整合性等を考慮して回線交換型からより効率のよいパケット型に転換していくと考えられる。このとき、通信チャネルはバースト的（データパケットを送信するときだけ）に送受信されることになる。また、データのダウンロード等の例から分かるように、上りリンクと下りリンクの通信チャネル数が異なり、更に上りリンクと下りリンクでそれぞれの伝送レートが異なる。すなわち、上下リンクの通信の対称性が大きく崩れる。
【０００７】
このような場合、ＬＭＳやＲＬＳのような適応アルゴリズムを用いた受信アンテナ重み係数生成は収束に時間がかかるため、短いパケット伝送には不適切である。また、上りリンクと下りリンクで通信しているユーザ（チャネル）およびデータレートが異なる場合は、上りリンクで生成された受信アンテナ重み係数から生成される下りリンク用の送信アンテナ重み係数では、下りリンクの干渉抑圧が十分に行えない場合が生じる。例えば、上りリンクで多数のユーザからアクセスがあり、それに基づいて受信アンテナ重み係数ひいては送信アンテナ重み係数を生成した場合、実際にはそのうちの少数のユーザにしか送信を行わない場合には、多数のユーザの方向にヌルを形成することで、本来の送信対象のユーザに対するメインビームが鈍ってしまい、十分な利得の確保が行えず、十分な干渉抑圧が行えない場合が生ずる。
【０００８】
これらの問題を解決するため、基地局受信において上りリンクの移動局毎の信号到来方向を推定し、得られた到来方向推定結果に基づいて受信・送信の重み係数をそれぞれ生成する方法が提案されている（例えば、非特許文献３、４を参照。）。また、移動局毎に各送信アンテナからの下りリンクの伝播路推定を行い、得られた伝播路推定結果を上りリンクのチャネルを介して通知することにより、下りリンクに最適な送信重み係数を算出する方法が提案されている（例えば、非特許文献５、６を参照。）。
【非特許文献１】S. Tanaka, M. Sawahashi, and F. Adachi, “Pilot symbol-assisted decision-directed coherent adaptive array diversity for DS-CDMA mobile radio reverse link”, IEICE Trans. Fundamentals, Vol. E80-A, pp.2445-2454, Dec. 1997.
【非特許文献２】A. Harada, S. Tanaka, M. Sawahashi, and F. Adachi, “Performance of Adaptive Antenna Array Diversity Transmitter for W-CDMA Forward Link”, Proc. PIMRC99, pp.1134-1138, Osaka, Japan, Sep. 1999.
【非特許文献３】T. Kataoka, H. Taoka, K. Higuchi, and M. Sawahashi, “Adaptive Antenna Array-Beam Forming with Simultaneous Received Path Timing and DOA Estimations Based on Two-Dimensional Power Profile in Broadband CDMA Reverse Link”, Proc. ISSSE2004, Linz, Austria, Aug. 2004.
【非特許文献４】T. Taoka, T. Kataoka, K. Higuchi, and M. Sawahashi, “Optimum Beam Generation Method of Adaptive Antenna Array-Beam Forming Transmitter for OFCDM Broadband Packet Wireless Access in Forward Link”, Proc. WPMC2004, Abano Terme, Italy, Sep. 2004.
【非特許文献５】D. Gerlach and A. Paulraj, “Adaptive Transmitting Antenna Arrays with Feedback”, IEEE Signal Processing Letters, vol.1, pp.150-152, Oct. 1994.
【非特許文献６】原，神尾，“マルチメディア通信環境を考慮したＷ−ＣＤＭＡ下りリンクにおける基地局用ビーム形成法”，信学技報RCS2001-172, pp.25-32, Nov.2001.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述したように、適応アンテナアレー送受信について各種の先行技術文献が存在するものであるが、パケット型の非対称な通信を前提とした場合、次のような問題があった。
【００１０】
すなわち、非特許文献３、４に示される技術では、メインビームの制御にのみ関して検討されており、ヌル制御に関する検討は行われていない。従って、干渉抑圧に関して十分でないという問題があった。
【００１１】
また、非特許文献５、６に示される技術では、上りリンクを介してフィードバックさせる情報量が膨大となるため、上りリンクの伝送レートを著しく低下させるという問題があった。
【００１２】
本発明は上記の従来の問題点に鑑み提案されたものであり、その目的とするところは、適切なメインビームおよびヌルの指向性制御が行えるとともに、フィードバックさせる情報量を低減することのできる、上下リンクの通信チャネルやデータ伝送レートが非対称となるパケット通信に適した適応アンテナアレー送信装置および適応アンテナアレー送信方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の課題を解決するため、本発明にあっては、請求項１に記載されるように、複数のアンテナをアレー状に配置し、複数の移動局との間で同時に信号伝送を行う無線伝送システムにおける送信装置であって、上記移動局からの受信信号に基づき信号到来方向を推定する信号到来方向推定部と、上記移動局から当該移動局で測定した下りリンクの下り受信ＳＩＮＲ測定値を取得する下り受信ＳＩＮＲ測定値復調部と、上記信号到来方向推定部で推定した信号到来方向推定値および上記下り受信ＳＩＮＲ測定値復調部で取得した下り受信ＳＩＮＲ測定値に基づき、送信対象となる移動局の信号到来方向に対して下り受信ＳＩＮＲ測定値に応じて送信アンテナ利得を増大し、その他の移動局の信号到来方向に対して下り受信ＳＩＮＲ測定値に応じて送信アンテナ利得を減少するアンテナ重み係数を、送信対象となる移動局毎に生成するアンテナ重み係数生成部とを備える適応アンテナアレー送信装置を要旨としている。
【００１４】
また、請求項２に記載されるように、上記信号到来方向推定部は、マルチパスフェージング環境による伝播遅延時間の異なる複数のパスにつきそれぞれ信号到来方向を推定し、上記アンテナ重み係数生成部は、送信対象となる移動局の上記複数のパスの信号到来方向に対して同時に送信アンテナ利得を増大し、その他の移動局の上記複数のパスの信号到来方向に対して同時に送信アンテナ利得を減少するアンテナ重み係数を生成するようにすることができる。
【００１５】
また、請求項３に記載されるように、上記信号到来方向推定部は、マルチパスフェージング環境による伝播遅延時間の異なる複数のパスにつきそれぞれ信号到来方向を推定するとともに、上記複数のパスの受信信号電力をそれぞれ測定する機能を有し、上記アンテナ重み係数生成部は、送信対象となる移動局の上記複数のパスのうち受信信号電力が最大となるパスの信号到来方向に対して送信アンテナ利得を増大し、その他の移動局の上記複数のパスのうち受信信号電力が最大となるパスの信号到来方向に対して送信アンテナ利得を減少するアンテナ重み係数を生成するようにすることができる。
【００１６】
また、請求項４に記載されるように、上記信号到来方向推定部は、マルチパスフェージング環境による伝播遅延時間の異なる複数のパスにつき信号到来方向を推定する機能を有するとともに、上記信号到来方向推定部で推定した信号到来方向推定値から上記複数のパスの平均的な到来方向を算出する平均到来方向算出部を備え、上記アンテナ重み係数生成部は、送信対象となる移動局の上記複数のパスの平均的な信号到来方向に対して送信アンテナ利得を増大し、その他の移動局の上記複数のパスの平均的な信号到来方向に対して送信アンテナ利得を減少するアンテナ重み係数を生成するようにすることができる。
【００１７】
また、請求項５に記載されるように、上記信号到来方向推定部は、マルチパスフェージング環境による伝播遅延時間の異なる複数のパスにつき信号到来方向を推定するとともに、上記複数のパスの受信信号電力をそれぞれ測定する機能を有し、上記アンテナ重み係数生成部は、上記複数のパスの受信信号電力に応じてアンテナ重み係数を生成するようにすることができる。
【００１８】
また、請求項６に記載されるように、上記下り受信ＳＩＮＲ測定値復調部は、上記移動局毎に上記複数のパスの信号を合成した後に下り受信ＳＩＮＲ測定値の復調を行うようにすることができる。
【００１９】
また、請求項７に記載されるように、上記複数の移動局からの信号到来方向の角度差を算出するユーザ間信号到来方向差演算部を備え、上記アンテナ重み係数生成部は、算出した角度差が所定の閾値以下である場合に、信号到来方向の近接した干渉移動局の信号到来方向推定値を除いてアンテナ重み係数を生成するようにすることができる。
【００２０】
また、請求項８に記載されるように、複数のアンテナをアレー状に配置し、複数の移動局との間で同時に信号伝送を行う無線伝送システムにおける送信方法であって、上記移動局からの受信信号に基づき信号到来方向を推定する工程と、上記移動局から当該移動局で測定した下りリンクの下り受信ＳＩＮＲ測定値を取得する工程と、推定した信号到来方向推定値および取得した下り受信ＳＩＮＲ測定値に基づき、送信対象となる移動局の信号到来方向に対して下り受信ＳＩＮＲ測定値に応じて送信アンテナ利得を増大し、その他の移動局の信号到来方向に対して下り受信ＳＩＮＲ測定値に応じて送信アンテナ利得を減少するアンテナ重み係数を、送信対象となる移動局毎に生成する工程とを備える適応アンテナアレー送信方法として構成することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の適応アンテナアレー送信装置および適応アンテナアレー送信方法にあっては、各移動局の信号到来方向推定値および移動局側からフィードバックして得た下り受信ＳＩＮＲ測定値に基づいてアンテナ重み係数を生成するようにしたため、適切なメインビームおよびヌルの指向性制御が行えるとともに、フィードバックさせる情報量を低減することができる。その結果、上下リンクにおけるスループットを大幅に増大させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の好適な実施形態につき図面に基づいて説明する。
【００２３】
＜第１の実施形態＞
図１は本発明の第１の実施形態にかかるアレーアンテナ送受信装置の構成図である。なお、このアレーアンテナ送受信装置は基地局装置として設けられるものである。また、実際の基地局における適応アンテナアレー送信では、送受信のアンテナ数分のＲＦ回路の振幅・位相の個体差を補償するキャリブレーションが必要となるが、ここでは説明の簡単化のため省略している。このキャリブレーションの方法については、例えば、文献「吹野、竹内、“ＤＳ−ＣＤＭＡにおけるアレイアンテナ無線部のＬＭＳアルゴリズムを用いた自動校正法”、信学技報RCS2000-31, pp.9-16, June 2000.」、「高草木、塩原、小坂、“アレイアンテナ用バックグラウンド無線回路校正方法とその性能”、信学ソ大、B-5-69, Sep. 2001」等にその方法が示されており、本発明におけるアレーアンテナ送受信装置に適用することができる。
【００２４】
図１において、アレーアンテナ送受信装置は、送受信用のＭ個のアンテナ１０１−１〜１０１−Ｍと、アンテナ１０１−１〜１０１−Ｍにそれぞれ接続されたデュープレクサ１０２−１〜１０２−Ｍと、デュープレクサ１０２−１〜１０２−Ｍの受信出力側にそれぞれ順次に接続されたＲＦ受信部１０３−１〜１０３−Ｍ、Ａ／Ｄ変換部１０４−１〜１０４−Ｍ、分配部１０５−１〜１０５−Ｍとを備えている。
【００２５】
分配部１０５−１〜１０５−Ｍはデジタル化された受信信号をユーザ（移動局）数Ｋに分配するものであり、この分配部１０５−１〜１０５−Ｍの出力端には、受信信号に基づき、ビームフォーマー法、カポン法、ＭＵＳＩＣ(MUltiple SIgnal Classification)法等により、ユーザ毎に信号到来方向を推定する信号到来方向推定部１０６−１〜１０６−Ｋと、推定された信号到来方向推定値をウエイトとしてユーザ毎に受信信号を合成するアンテナ合成部１０７−１〜１０７−Ｋとが接続されている。また、アンテナ合成部１０７−１〜１０７−Ｋの出力端には、受信信号の復調を行って各ユーザの受信信号系列を出力する復調部１０８−１〜１０８−Ｋと、移動局側で測定した下りリンクの下り受信ＳＩＮＲ(Signal-to-Interference plus Noise power Ratio)測定値を復調する下り受信ＳＩＮＲ測定値復調部１０９−１〜１０９−Ｋが接続されている。また、信号到来方向推定部１０６−１〜１０６−Ｋで推定されたユーザ毎の信号到来方向推定値と、下り受信ＳＩＮＲ測定値復調部１０９−１〜１０９−Ｋで復調されたユーザ毎の下りリンクの下り受信ＳＩＮＲ測定値とを保持する到来方向・下り受信ＳＩＮＲ測定値保存部１１０が設けられている。
【００２６】
一方、到来方向・下り受信ＳＩＮＲ測定値保存部１１０に保存された信号到来方向推定値および下り受信ＳＩＮＲ測定値に基づき、送信対象となるユーザの信号到来方向に対して下り受信ＳＩＮＲ測定値に応じて送信アンテナ利得を増大し、その他のユーザの信号到来方向に対して下り受信ＳＩＮＲ測定値に応じて送信アンテナ利得を減少するアンテナ重み係数をユーザ毎に生成するアンテナ重み係数生成部１１１−１〜１１１−Ｋと、ユーザ毎の送信信号系列のチャネル符号化、データ変調、マッピングを行うフレーム生成部１１２−１〜１１２−Ｋと、フレーム生成部１１２−１〜１１２−Ｋの出力信号をアンテナ数Ｍに分配する分配部１１３−１〜１１３−Ｋと、分配部１１３−１〜１１３−Ｋにより分配された信号とアンテナ重み係数生成部１１１−１〜１１１−Ｋのアンテナ重み係数とを乗算する乗算部１１４−１〜１１４−Ｋとを備えている。
【００２７】
また、乗算部１１４−１〜１１４−Ｋの出力をアンテナ１０１−１〜１０１−Ｍ毎に多重する多重部１１５−１〜１１５−Ｍと、その後段に順次接続される、Ｄ／Ａ変換部１１６−１〜１１６−Ｍ、ＲＦ送信部１１７−１〜１１７−Ｍとを備えている。そして、ＲＦ送信部１１７−１〜１１７−Ｍの出力端はデュープレクサ１０２−１〜１０２−Ｍの送信入力側に接続されている。
【００２８】
図２は上記の第１の実施形態におけるアンテナ重み係数生成部１１１−１〜１１１−Ｋの算出式を示す図である。図２において、式２０１はユーザ（移動局）ｋに関するアンテナ重み係数ｗ(ｋ)の算出式を示すものであり、アンテナ重み係数ｗ(ｋ)はアンテナ相関行列Ｒxx(ｋ)とステアリングベクトル（メインビームの方向を向くベクトル）ａ(ｋ)との演算により求められる。式２０２はステアリングベクトルａ(ｋ)の成分を示したものであり、アレーアンテナ数Ｍとアンテナ間隔ｄと波長λdと移動局ｋからの信号到来方向推定値θ(ｋ)とで表現される。また、アンテナ相関行列Ｒxx(ｋ)の項２０３はメインビームを向ける方向に相当し、項２０４は干渉ユーザの方向に相当する。項２０５は雑音成分である。
【００２９】
すなわち、式２０１でアンテナ重み係数ｗ(ｋ)を算出するにあたり、アンテナ相関行列Ｒxx(ｋ)の項２０３はステアリングベクトルａ(ｋ)と方向が揃うために大きな値として算出され、更に下り受信ＳＩＮＲ測定値(SINR)k倍されたものとなる。また、アンテナ相関行列Ｒxx(ｋ)の項２０４はステアリングベクトルａ(ｋ)と方向が揃わないために小さな値として算出され、更に下り受信ＳＩＮＲ測定値(SINR)k’倍されたものとなる。従って、送信対象となる移動局の信号到来方向に対して下り受信ＳＩＮＲ測定値に応じて送信アンテナ利得を増大し、その他の移動局の信号到来方向に対して下り受信ＳＩＮＲ測定値に応じて送信アンテナ利得を減少するアンテナ重み係数となる。
【００３０】
図３は上記の第１の実施形態における送信ビームパターンの例を示す図であり、横軸は方位角度を示し、縦軸は利得を示している。実線はユーザ＃１に対する送信ビームパターンを示すが、ユーザ＃１の存在する角度３０１にメインビームが形成されるとともに、ユーザ＃２の存在する角度３０２にヌルが形成されている。同様に、破線はユーザ＃２に対する送信ビームパターンを示すが、ユーザ＃２の存在する角度３０２にメインビームが形成されるとともに、ユーザ＃１の存在する角度３０１にヌルが形成されている。
【００３１】
このように、各移動局の信号到来方向および移動局側からフィードバックして得た下り受信ＳＩＮＲ測定値に基づいてアンテナ重み係数を生成するようにしたため、適切なメインビームおよびヌルの指向性制御が行えるとともに、移動局側からフィードバックさせるのは下り受信ＳＩＮＲ測定値のみであるため情報量を低減することができる。
【００３２】
＜第２の実施形態＞
図４は本発明の第２の実施形態にかかるアレーアンテナ送受信装置の構成図であり、マルチパスフェージング環境における伝播遅延時間の異なる複数のパスを考慮し、送信対象となる移動局の複数のパスの信号到来方向に対して同時に送信アンテナ利得を増大し、その他の移動局の複数のパスの信号到来方向に対して同時に送信アンテナ利得を減少するようにしたものである。複数のパスを考慮することで、希望波に対するダイバーシチ効果が期待できる。
【００３３】
図４において、信号到来方向推定部１０６−１〜１０６−Ｋはマルチパスフェージング環境による伝播遅延時間の異なる複数のパスにつきそれぞれ信号到来方向を推定するように機能が拡張され、アンテナ合成部１０７−１〜１０７−Ｋは複数のパスを考慮してアンテナ合成を行うように機能が拡張されている。また、アンテナ合成部１０７−１〜１０７−Ｋの後段にＲＡＫＥ受信等によりユーザ毎にマルチパスの信号を合成するマルチパス合成部１１８−１〜１１８−Ｋが設けられている。更に、到来方向・下り受信ＳＩＮＲ測定値保存部１１０は信号到来方向推定部１０６−１〜１０６−Ｋから得たパス毎の信号到来方向推定値を保存するように機能が拡張され、アンテナ重み係数生成部１１１−１〜１１１−Ｋは送信対象となる移動局の複数のパスの信号到来方向に対して同時に送信アンテナ利得を増大し、その他の移動局の複数のパスの信号到来方向に対して同時に送信アンテナ利得を減少するアンテナ重み係数を生成するように機能が変更されている。その他の構成は図１に示した第１の実施形態と同様である。
【００３４】
図５は上記の第２の実施形態におけるアンテナ重み係数生成部１１１−１〜１１１−Ｋの算出式を示す図であり、希望波および干渉波の複数のパスについて考慮した式となっている。
【００３５】
図６は上記の第２の実施形態における送信ビームパターンの例を示す図であり、実線で示すユーザ＃１に対する送信ビームパターンでは、ユーザ＃１のパスの存在する角度３１１、３１２をまたぐようにメインビームが形成されるとともに、ユーザ＃２のパスの存在する角度３２１、３２２にヌルが形成されている。同様に、破線で示すユーザ＃２に対する送信ビームパターンでは、ユーザ＃２のパスの存在する角度３２１、３２２をまたぐようにメインビームが形成されるとともに、ユーザ＃１のパスの存在する角度３１１、３１２にヌルが形成されている。
【００３６】
＜第３の実施形態＞
図７は本発明の第３の実施形態にかかるアレーアンテナ送受信装置の構成図であり、マルチパスフェージング環境における伝播遅延時間の異なる複数のパスを考慮し、送信対象となる移動局の複数のパスのうち受信信号電力が最大となるパスの信号到来方向に対して送信アンテナ利得を増大し、その他の移動局の複数のパスのうち受信信号電力が最大となるパスの信号到来方向に対して送信アンテナ利得を減少するようにしたものである。上記の第２の実施形態と比較してパスダイバーシチ効果は低下するが、対象とするパスを限定することで、メインビームおよびヌルをよりシャープなものとすることができる。
【００３７】
図７において、信号到来方向推定部１０６−１〜１０６−Ｋ（図４）に代えて、マルチパスフェージング環境による伝播遅延時間の異なる複数のパスにつきそれぞれ信号到来方向を推定するとともに、複数のパスの受信信号電力をそれぞれ測定する機能を有した信号到来方向・受信信号電力測定部１１９−１〜１１９−Ｋが設けられている。また、到来方向・下り受信ＳＩＮＲ測定値保存部１１０は各ユーザの複数のパスのうち受信信号電力が最大となる信号到来方向推定値を保持するように機能が変更され、アンテナ重み係数生成部１１１−１〜１１１−Ｋは、送信対象となる移動局の複数のパスのうち受信信号電力が最大となるパスの信号到来方向に対して送信アンテナ利得を増大し、その他の移動局の複数のパスのうち受信信号電力が最大となるパスの信号到来方向に対して送信アンテナ利得を減少するアンテナ重み係数を生成するように機能が変更されている。その他の構成は図４に示した第２の実施形態と同様である。
【００３８】
図８は上記の第３の実施形態におけるアンテナ重み係数生成部１１１−１〜１１１−Ｋの算出式を示す図であり、希望波および干渉波につきそれぞれ受信信号電力が最大となるパスについて計算する式となっている。
【００３９】
図９は上記の第３の実施形態における送信ビームパターンの例を示す図であり、実線で示すユーザ＃１に対する送信ビームパターンでは、ユーザ＃１の２つのパスのうち受信信号電力が最大となるパスの存在する角度３１１にメインビームが形成されるとともに、ユーザ＃２の２つのパスのうち受信信号電力が最大となるパスの存在する角度３２１にヌルが形成されている。同様に、破線で示すユーザ＃２に対する送信ビームパターンでは、ユーザ＃２の２つのパスのうち受信信号電力が最大となるパスの存在する角度３２１にメインビームが形成されるとともに、ユーザ＃１の２つのパスのうち受信信号電力が最大となるパスの存在する角度３１１にヌルが形成されている。この場合、受信信号電力が最大とならなかったパスの存在する角度３１２、３２２については考慮されないが、メインビームおよびヌルが図６と比べてよりシャープなものとなっている。
【００４０】
＜第４の実施形態＞
図１０は本発明の第４の実施形態にかかるアレーアンテナ送受信装置の構成図であり、マルチパスフェージング環境における伝播遅延時間の異なる複数のパスを考慮し、送信対象となる移動局の複数のパスの平均的な信号到来方向に対して送信アンテナ利得を増大し、その他の移動局の複数のパスの平均的な信号到来方向に対して送信アンテナ利得を減少するようにしたものである。上記の第３の実施形態と比較して、ダイバーシチ効果をある程度残すことができるとともに、対象とするパスを限定することでメインビームおよびヌルのシャープさを維持することができる。
【００４１】
図１０において、信号到来方向・受信信号電力測定部１１９−１〜１１９−Ｋで推定した信号到来方向推定値から複数のパスの平均的な信号到来方向を算出する平均到来方向算出部１２０−１〜１２０−Ｋが新たに設けられている。平均的な信号到来方向は、各パスの信号到来方向推定値をパス毎の受信信号電力で重み付け平均することにより算出される（前述の非特許文献４を参照。）。また、到来方向・下り受信ＳＩＮＲ測定値保存部１１０は各ユーザにつき複数のパスの平均的な信号到来方向推定値を保持するように機能が変更され、アンテナ重み係数生成部１１１−１〜１１１−Ｋは、送信対象となる移動局の複数のパスの平均的な信号到来方向に対して送信アンテナ利得を増大し、その他の移動局の複数のパスの平均的な信号到来方向に対して送信アンテナ利得を減少するアンテナ重み係数を生成するように機能が変更されている。その他の構成は図７に示した第３の実施形態と同様である。
【００４２】
図１１は上記の第４の実施形態におけるアンテナ重み係数生成部１１１−１〜１１１−Ｋの算出式を示す図であり、希望波および干渉波につきそれぞれ複数のパスの平均的な信号到来方向について計算する式となっている。
【００４３】
図１２は上記の第４の実施形態における送信ビームパターンの例を示す図であり、実線で示すユーザ＃１に対する送信ビームパターンでは、ユーザ＃１のパスの存在する角度３１１、３１２の中心位置（平均角度位置）にメインビームが形成されるとともに、ユーザ＃２のパスの存在する角度３２１、３２２の中心位置にヌルが形成されている。同様に、破線で示すユーザ＃２に対する送信ビームパターンでは、ユーザ＃２のパスの存在する角度３２１、３２２の中心位置にメインビームが形成されるとともに、ユーザ＃１のパスの存在する角度３１１、３１２の中心位置にヌルが形成されている。
【００４４】
＜第５の実施形態＞
図１３は本発明の第５の実施形態にかかるアレーアンテナ送受信装置の構成図であり、マルチパスフェージング環境における伝播遅延時間の異なる複数のパスを考慮し、パス毎の信号到来方向推定値に加えて複数のパスの受信信号電力を加味するようにしたものである。これによれば、希望波については受信信号電力が大きいほどメインビームを強めることができ、干渉波については受信信号電力が大きいほどヌルを深くすることができる。特に、上りリンクと下りリンクのフェージング変動の相関が大きいシステム、例えば時間分割デュープレックス(ＴＤＤ：Time Division Duplex)において有効である。
【００４５】
図１３において、信号到来方向・受信信号電力測定部１１９−１〜１１９−Ｋ（図１０）に代えて、マルチパスフェージング環境による伝播遅延時間の異なる複数のパスにつき信号到来方向を推定するとともに、複数のパスの受信信号電力をそれぞれ測定する機能を有した受信信号電力・到来方向測定部１２１−１〜１２１−Ｋが設けられている。また、到来方向・下り受信ＳＩＮＲ測定値保存部１１０（図１０）に代えて、ユーザのパス毎の信号到来方向推定値と受信信号電力と下り受信ＳＩＮＲ測定値とを保持する到来方向・上り受信信号電力・下り受信ＳＩＮＲ測定値保存部１２２が設けられている。更に、アンテナ重み係数生成部１１１−１〜１１１−Ｋは、信号到来方向推定値、受信信号電力、および下り受信ＳＩＮＲ測定値に基づき、送信対象となる移動局の信号到来方向に対して受信信号電力および下り受信ＳＩＮＲ測定値に応じて送信アンテナ利得を増大し、その他の移動局の信号到来方向に対して受信信号電力および下り受信ＳＩＮＲ測定値に応じて送信アンテナ利得を減少するアンテナ重み係数を移動局毎に生成するように機能が変更されている。その他の構成は図１０に示した第４の実施形態と同様である。
【００４６】
図１４は上記の第５の実施形態におけるアンテナ重み係数生成部１１１−１〜１１１−Ｋの算出式を示す図であり、信号到来方向推定値および下り受信ＳＩＮＲ測定値に加え、受信信号電力を加味して計算する式となっている。
【００４７】
図１５は上記の第５の実施形態における送信ビームパターンの例を示す図であり、実線で示すユーザ＃１に対する送信ビームパターンでは、ユーザ＃１のパスの存在する角度３１１、３１２をまたぐように、かつ受信信号電力の大きいパスの角度３１１寄りにメインビームが形成されるとともに、ユーザ＃２のパスの存在する角度３２１、３２２に、受信信号電力の大きいパスの角度３２１により深く（図６と比較して）ヌルが形成されている。同様に、破線で示すユーザ＃２に対する送信ビームパターンでは、ユーザ＃２のパスの存在する角度３２１、３２２をまたぐように、かつ受信信号電力の大きいパスの角度３２１寄りにメインビームが形成されるとともに、ユーザ＃１のパスの存在する角度３１１、３１２に、受信信号電力の大きいパスの角度３１１により深く（図６と比較して）ヌルが形成されている。
【００４８】
＜第６の実施形態＞
図１６は本発明の第６の実施形態にかかるアレーアンテナ送受信装置の構成図であり、マルチパスフェージング環境における伝播遅延時間の異なる複数のパスを考慮し、信号到来方向の近接した干渉移動局の信号到来方向推定値を除いてアンテナ重み係数を生成するようにしたものである。すなわち、近接した信号到来方向の干渉波にヌルを向けると、希望波の信号到来方向へのメインビームも小さくなってスループットが低下してしまう弊害が予想されるため、所定の近接範囲にある干渉波の信号到来方向推定値をアンテナ重み係数の計算から除外することで、希望波の信号到来方向へのメインビームの強度を保つようにしている。
【００４９】
図１６において、到来方向・上り受信信号電力・下り受信ＳＩＮＲ測定値保存部１２２に、複数の移動局からの信号到来方向の角度差を算出するユーザ間信号到来方向差演算部１２３が新たに設けられている。また、アンテナ重み係数生成部１１１−１〜１１１−Ｋは、ユーザ間信号到来方向差演算部１２３で算出された角度差が所定の閾値以下である場合に、信号到来方向の近接した干渉移動局の信号到来方向推定値を除いてアンテナ重み係数を生成するように機能が変更されている。その他の構成は図１３に示した第５の実施形態と同様である。
【００５０】
なお、複数の移動局からの信号到来方向の角度差を算出する方法としては、次の３つのパターンがある。
【００５１】
方法１：干渉波となるユーザの複数のパスのうち最大の受信信号電力となるパスの信号到来方向と、希望波となるユーザの複数のパスのうち最大の受信信号電力となるパスの信号到来方向との差を求める方法。
【００５２】
方法２：干渉波となるユーザの複数のパスの平均的な信号到来方向と、希望波となるユーザの複数のパスの平均的な信号到来方向との差を求める方法。
【００５３】
方法３：干渉波となるユーザの複数のパスそれぞれの信号到来方向と、希望波となるユーザの複数のパスそれぞれの信号到来方向との差をそれぞれ求め、その中で最も小さい値とする方法。
【００５４】
以上、本発明の好適な実施の形態により本発明を説明した。ここでは特定の具体例を示して本発明を説明したが、特許請求の範囲に定義された本発明の広範な趣旨および範囲から逸脱することなく、これら具体例に様々な修正および変更を加えることができることは明らかである。すなわち、具体例の詳細および添付の図面により本発明が限定されるものと解釈してはならない。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかるアレーアンテナ送受信装置の構成図である。
【図２】第１の実施形態におけるアンテナ重み係数生成部の算出式を示す図である。
【図３】第１の実施形態における送信ビームパターンの例を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施形態にかかるアレーアンテナ送受信装置の構成図である。
【図５】第２の実施形態におけるアンテナ重み係数生成部の算出式を示す図である。
【図６】第２の実施形態における送信ビームパターンの例を示す図である。
【図７】本発明の第３の実施形態にかかるアレーアンテナ送受信装置の構成図である。
【図８】第３の実施形態におけるアンテナ重み係数生成部の算出式を示す図である。
【図９】第３の実施形態における送信ビームパターンの例を示す図である。
【図１０】本発明の第４の実施形態にかかるアレーアンテナ送受信装置の構成図である。
【図１１】第４の実施形態におけるアンテナ重み係数生成部の算出式を示す図である。
【図１２】第４の実施形態における送信ビームパターンの例を示す図である。
【図１３】本発明の第５の実施形態にかかるアレーアンテナ送受信装置の構成図である。
【図１４】第５の実施形態におけるアンテナ重み係数生成部の算出式を示す図である。
【図１５】第５の実施形態における送信ビームパターンの例を示す図である。
【図１６】本発明の第６の実施形態にかかるアレーアンテナ送受信装置の構成図である。
【符号の説明】
【００５６】
１０１−１〜１０１−Ｍ    アンテナ
１０２−１〜１０２−Ｍ    デュープレクサ
１０３−１〜１０３−Ｍ    ＲＦ受信部
１０４−１〜１０４−Ｍ    Ａ／Ｄ変換部
１０５−１〜１０５−Ｍ    分配部
１０６−１〜１０６−Ｋ    信号到来方向推定部
１０７−１〜１０７−Ｋ    アンテナ合成部
１０８−１〜１０８−Ｋ    復調部
１０９−１〜１０９−Ｋ    下り受信ＳＩＮＲ測定値復調部
１１０                    到来方向・下り受信ＳＩＮＲ測定値保存部
１１１−１〜１１１−Ｋ    アンテナ重み係数生成部
１１２−１〜１１２−Ｋ    フレーム生成部
１１３−１〜１１３−Ｋ    分配部
１１４−１〜１１４−Ｋ    乗算部
１１５−１〜１１５−Ｍ    多重部
１１６−１〜１１６−Ｍ    Ｄ／Ａ変換部
１１７−１〜１１７−Ｍ    ＲＦ送信部
１１８−１〜１１８−Ｋ    マルチパス合成部
１１９−１〜１１９−Ｋ    信号到来方向・受信信号電力測定部
１２０−１〜１２０−Ｋ    平均到来方向算出部
１２１−１〜１２１−Ｋ    受信信号電力・到来方向測定部
１２２                    到来方向・上り受信信号電力・下り受信ＳＩＮＲ測定値保存部
１２３                    ユーザ間信号到来方向差演算部
【図１】
2006203658.tif 000003
【図２】
2006203658.tif 000004
【図３】
2006203658.tif 000005
【図４】
2006203658.tif 000006
【図５】
2006203658.tif 000007
【図６】
2006203658.tif 000008
【図７】
2006203658.tif 000009
【図８】
2006203658.tif 000010
【図９】
2006203658.tif 000011
【図１０】
2006203658.tif 000012
【図１１】
2006203658.tif 000013
【図１２】
2006203658.tif 000014
【図１３】
2006203658.tif 000015
【図１４】
2006203658.tif 000016
【図１５】
2006203658.tif 000017
【図１６】
2006203658.tif 000018