(57)【要約】【課題】各マルチパス波が互いに逆位相で合成される環境下における電波の到来方向推定精度を向上させる。【解決手段】複数の受信アンテナ毎に受信された受信信号に基づいて送信元からの電波の到来方向を推定する無線装置において、２本以上の受信アンテナ素子からなり、互いに異なる場所に配置された２群以上の受信アンテナ群と、受信アンテナ群毎に送信元からの電波の到来方向を引数とする評価関数を算出する評価関数算出手段と、受信アンテナ群毎に受信信号の受信電力を算出する受信電力算出手段と、受信電力算出手段により算出された受信電力に基づいて、評価関数算出手段により算出された評価関数を合成する評価関数合成手段と、評価関数合成選択手段により合成した評価関数に基づいて、到来方向を推定する到来方向推定手段とを具備する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の受信アンテナ毎に受信された受信信号に基づいて送信元からの電波の到来方向を推定する無線装置において、
２本以上の受信アンテナ素子からなり、互いに異なる場所に配置された２群以上の受信アンテナ群と、
前記受信アンテナ群毎に前記送信元からの電波の到来方向を引数とする評価関数を算出する評価関数算出手段と、
前記受信アンテナ群毎に前記受信信号の受信電力を算出する受信電力算出手段と、
前記受信電力算出手段により算出された受信電力に基づいて、前記評価関数算出手段により算出された評価関数を合成する評価関数合成手段と、
前記評価関数合成選択手段により合成した評価関数に基づいて、前記到来方向を推定する到来方向推定手段と
を具備することを特徴とする無線装置。
【請求項２】
前記評価関数合成手段は、
前記受信電力算出手段により算出された前記受信アンテナ群毎の受信電力に基づいて、前記受信アンテナ群毎に算出した評価関数に対して重み付けし、該重み付けした評価関数を加算し、該加算結果を、前記送信元からの電波の到来方向とする
ことを特徴とする請求項１記載の無線装置。
【請求項３】
前記評価関数合成手段は、
前記受信アンテナ群の受信信号電力の平均値、または最小値、または最大値のいずれかを前記重み付けにおける重み係数とする
ことを特徴とする請求項２記載の無線装置。
【請求項４】
複数の受信アンテナ毎に受信された受信信号に基づいて送信元からの電波の到来方向を推定する電波到来方向推定方法において、
２本以上の受信アンテナ素子からなり、互いに異なる場所に配置された２群以上の受信アンテナ群毎に前記送信元からの電波の到来方向を引数とする評価関数を算出するステップと、
前記受信アンテナ群毎に前記受信信号の受信電力を算出するステップと、
前記受信電力算出手段により算出された受信電力に基づいて、前記評価関数算出手段により算出された評価関数を合成するステップと、
前記評価関数合成選択手段により合成した評価関数に基づいて、前記到来方向を推定するステップと
を含むことを特徴とする電波到来方向推定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の受信アンテナを用いて電波到来方向を推定する無線装置及び電波到来方向推定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図３は、従来技術による無線基地局装置の構成を示すブロック図である。従来技術による電波到来方向推定方法では、電波到来方向の推定方法として、複数の受信アンテナ＃１〜＃Ｎを装備し、到来方向推定部１０により、各受信アンテナ＃１〜＃Ｎの受信信号ｒ＃１〜ｒ＃Ｎの位相差を用いて受信信号の到来方向を推定する（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
具体的には、到来電波を平面波近似して、送信源から各受信アンテナ＃１〜＃Ｎまでの経路差が電波到来方向に依存することを利用し、各受信アンテナの受信信号の位相差を算出し、該位相差を上記経路差に換算することによって電波到来方向を推定している。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】R. O. Schmidet, “Multiple Emitter Location and Signal Parameter Estimation”, IEEE Trans, Antennas and Propagation, Vol. AP-34, No.3, pp276-280, Mar. 1986.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した従来技術では、フェージング環境下において、特に各マルチパス波が互いに逆位相で合成され、電力が低下するような環境では、各マルチパス波の位相関係がわずかに変化しても、その合成波の位相が大きく変化する。
【０００６】
したがって、そのような環境下では、受信位置がわずかに変化しても、各受信信号の位相差が大きく変動するために、各受信アンテナを到来方向推定で一般的に用いられる電波半波長間隔程度離した場合でも、各受信アンテナの位相差が経路差を正しく反映できなくなり、電波の到来方向の推定精度が劣化するという問題がある。本現象は、受信機に印加される雑音には無関係であるため、送信局の送信信号電力向上や、推定時に用いる信号長の拡張などにより、ＣＮＲ（Carrier vs. Noise Ratio）を向上させても改善できないという問題がある。
【０００７】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、各マルチパス波が互いに逆位相で合成される環境下で到来方向推定を行う際に、電波の到来方向推定精度を向上させることができる無線装置及び電波到来方向推定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決するために、本発明は、複数の受信アンテナ毎に受信された受信信号に基づいて送信元からの電波の到来方向を推定する無線装置において、２本以上の受信アンテナ素子からなり、互いに異なる場所に配置された２群以上の受信アンテナ群と、前記受信アンテナ群毎に前記送信元からの電波の到来方向を引数とする評価関数を算出する評価関数算出手段と、前記受信アンテナ群毎に前記受信信号の受信電力を算出する受信電力算出手段と、前記受信電力算出手段により算出された受信電力に基づいて、前記評価関数算出手段により算出された評価関数を合成する評価関数合成手段と、前記評価関数合成選択手段により合成した評価関数に基づいて、前記到来方向を推定する到来方向推定手段とを具備することを特徴とする無線装置である。
【０００９】
本発明は、上記の発明において、前記評価関数合成手段は、前記受信電力算出手段により算出された前記受信アンテナ群毎の受信電力に基づいて、前記受信アンテナ群毎に算出した評価関数に対して重み付けし、該重み付けした評価関数を加算し、該加算結果を、前記送信元からの電波の到来方向とすることを特徴とする。
【００１０】
本発明は、上記の発明において、前記評価関数合成手段は、前記受信アンテナ群の受信信号電力の平均値、または最小値、または最大値のいずれかを前記重み付けにおける重み係数とすることを特徴とする。
【００１１】
また、上述した課題を解決するために、本発明は、複数の受信アンテナ毎に受信された受信信号に基づいて送信元からの電波の到来方向を推定する電波到来方向推定方法において、２本以上の受信アンテナ素子からなり、互いに異なる場所に配置された２群以上の受信アンテナ群毎に前記送信元からの電波の到来方向を引数とする評価関数を算出するステップと、前記受信アンテナ群毎に前記受信信号の受信電力を算出するステップと、前記受信電力算出手段により算出された受信電力に基づいて、前記評価関数算出手段により算出された評価関数を合成するステップと、前記評価関数合成選択手段により合成した評価関数に基づいて、前記到来方向を推定するステップとを含むことを特徴とする電波到来方向推定方法である。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、２本以上の受信アンテナ素子からなり、互いに異なる場所に配置された２群以上の受信アンテナ群毎に送信元からの電波の到来方向を引数とする評価関数を算出し、受信アンテナ群毎に受信信号の受信電力を算出し、算出された受信電力に基づいて、算出された評価関数を合成し、合成した評価関数に基づいて、到来方向を推定する。したがって、フェージング環境下にて各マルチパス波が逆位相で足し合わさる状況を回避することが可能となり、電波の到来方向推定精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態による無線基地局装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第２実施形態による無線基地局装置の構成を示すブロック図である。
【図３】従来技術による無線基地局装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。
Ａ．第１実施形態
図１は、本発明の第１実施形態による無線基地局装置の構成を示すブロック図である。図において、無線基地局装置は、受信アンテナ群１−１（＃１１、＃２１、…、＃Ｎ１）、受信アンテナ群１−２（＃１２、＃２２、…、＃Ｎ２）…、受信アンテナ群１−Ｍ（＃１Ｍ、＃２Ｍ、…、＃ＮＭ）を装備し、各受信アンテナ群１−１〜１−Ｍは、互いのフェージング相関が低くなるように互いに離れた位置に配置されている。
【００１５】
到来方向推定の精度は、フェージングの相関値が低ければ低いほど高精度になる。しかし、フェージングの相関値は、受信信号がどの方向から来るのかなどの環境によって変化するので、受信アンテナ群１−１〜１−Ｍの最適な配置条件は、一般的に決定できない。例えば、端末装置が受信アンテナの正面にあるのであれば、受信アンテナ群１−１〜１−Ｍ間の距離をキャリア周波数における波長の３０倍程度離せば、無相関となるので、その程度の距離で推定精度が最良となり、それ以上離してもほとんど意味がない。また、端末装置が受信アンテナから見てあらゆる方向にある可能性があるのであれば、その端末装置の方向毎に相関が低くなるアンテナ群の配置は変わってくるため、総合的に見れば、受信アンテナ群１−１〜１−Ｍ間の距離をキャリア周波数における１波長程度とするのがよい。
【００１６】
無線基地局装置は、各受信アンテナ群１−１、１−２、…、１−Ｍに対応して複数のブロックから構成されている。各ブロック構成は、到来方向推定部２−１、２−２、…、２−Ｍと、電力算出部３−１、３−２、…、３−Ｍとから構成されている。また、無線基地局装置は、到来方向推定結果合成選択部４を備えている。
【００１７】
到来方向推定部２−１、２−２、…、２−Ｍは、受信アンテナ群１−１〜１−Ｍ毎の受信信号を用いて、周知の方法により（後述）、電波の到来方向推定を行う。電力算出部３−１、３−２、…、３−Ｍは、受信アンテナ群１−１〜１−Ｍ毎に受信電力を算出する。到来方向推定結果合成選択部４は、到来方向推定部２−１、２−２、…、２−Ｍで推定される到来方向ハット（＾）θ１、ハット（＾）θ２、…、ハット（＾）θＭを、電力算出部３−１、３−２、…、３−Ｍで算出された電力Ｐ１、Ｐ２、…、ＰＭに基づいて、合成または選択して最終的に到来方向を決定する。
【００１８】
次に、本第１実施形態の具体的動作について説明する。
受信アンテナ群１−１〜１−Ｍの各々のアンテナ＃１１〜＃１Ｎ１、＃１２〜＃Ｎ２、…、＃１Ｍ〜＃ＮＭで受信された受信信号ｒ＃１１〜ｒ＃Ｎ１、ｒ＃１２〜ｒ＃Ｎ２、ｒ＃１Ｍ〜ｒ＃ＮＭは、到来方向推定を行う到来方向推定部２−１〜２−Ｍと受信電力算出を行う受信電力算出部３−１〜３−Ｍとに入力される。
【００１９】
到来方向推定部２−１は、受信アンテナ群１−１の受信信号ｒ＃１１〜ｒ＃Ｎ１から到来方向ハット（＾）θ１を推定し、到来方向推定部２−２は、受信アンテナ群１−２の受信信号ｒ＃１２〜ｒ＃Ｎ２から到来方向ハット（＾）θ２を推定し、以下同様に各受信アンテナ群で到来方向を推定し、最後に、到来方向推定部２−Ｍは、受信アンテナ群１−Ｍの受信信号ｒ＃１Ｍ〜ｒ＃ＮＭから到来方向ハット（＾）θＭを推定する。
【００２０】
到来方向推定方法としては、ＣＭＡ（Constant Modulus Algorithm)やＭＭＳＥ(Minimum Mean Square Error）、前述した非特許文献１記載のＭＵＳＩＣ（Multiple Signal Classification）法など、複数のアンテナを用いて到来方向推定を行うあらゆる方法が考えられる。
【００２１】
一方、電力算出部３−１は、受信アンテナ群１−１の受信信号ｒ＃１１〜ｒ＃Ｎ１から受信電力Ｐ１＝Ｆ（Ｐ＃１１、Ｐ＃２１、…、Ｐ＃Ｎ１）を算出し、電力算出部３−２は、受信アンテナ群１−２の受信信号ｒ＃１２〜ｒ＃Ｎ２から受信電力Ｐ２＝Ｆ（Ｐ＃１２、Ｐ＃２２、…、Ｐ＃Ｎ２）を算出し、以下同様に各受信アンテナ群で受信電力を算出し、最後に、電力算出部３−Ｍは、受信アンテナ群１−Ｍの受信信号ｒ＃１Ｍ〜ｒ＃ＮＭから受信電力ＰＭ＝Ｆ（Ｐ＃１Ｍ、Ｐ＃２Ｍ、…、Ｐ＃ＮＭ）を算出する。
【００２２】
上記受信電力は、アナログ信号処理でＡＧＣ（Auto Gain Control）などを用いて算出しても、ディジタル信号処理で複素信号の二乗成分の移動平均などを用いて算出してもよく、受信電力を算出するいかなる方法を用いてもよい。また、受信電力算出処理は、ＲＦ（Radio Frequency）信号のまま行っても、ベースバンド信号で行ってもよい。
【００２３】
各受信アンテナ群１−１〜１−Ｍで算出された電波到来方向ハット（＾）θ１〜ハット（＾）θＭと受信電力Ｐ１〜ＰＭとは、到来方向推定結果合成選択部４に入力される。到来方向推定結果合成選択部４は、入力された各受信アンテナ群１−１〜１−Ｍの受信電力Ｐ１〜ＰＭに基づいて、電波到来方向ハット（＾）θ１〜ハット（＾）θＭの合成、または選択を行い、合成、または選択された結果ハット（＾）θｆｉｎａｌを最終的な電波の到来方向として出力する。
【００２４】
ここで、到来方向推定結果合成選択部４における到来方向推定値の合成、または選択方法のいくつかについて詳細に説明する。
【００２５】
（１）第１の到来方向推定結果合成選択方法
到来方向推定結果合成選択部４による第１の到来方向推定結果合成選択方法としては、例えば、受信電力Ｐ１〜ＰＭの平均値が最大となる受信アンテナ群の到来方向推定値を選択するという方法が考えられる。すなわち、電力算出部３−１〜３−Ｍでそれぞれ計算された受信電力Ｐ１〜ＰＭから、受信アンテナ群１−１の平均電力Ｐａｖｅ１＝ｍｅａｎ（Ｐ１）＝ｍｅａｎ（Ｐ＃１１、Ｐ＃２１、…、Ｐ＃Ｎ１）、受信アンテナ群１−２の平均電力Ｐａｖｅ２＝ｍｅａｎ（Ｐ２）＝ｍｅａｎ（Ｐ＃１２、Ｐ＃２２、…、Ｐ＃Ｎ２）、…、受信アンテナ群１−Ｍの平均電力ＰａｖｅＭ＝ｍｅａｎ（ＰＭ）＝ｍｅａｎ（Ｐ＃１Ｍ、Ｐ＃２Ｍ、…、Ｐ＃ＮＭ）を算出し、Ｐａｖｅ１〜ＰａｖｅＭ＝の中で最大値を抽出してＰａｖｅｉとする。ここで、Ｐａｖｅｉは、ｍａｘ（Ｐａｖｅ１、Ｐａｖｅ２、…、ＰａｖｅＭ）にて算出される受信アンテナ群１−ｉ（ｉ＝１〜Ｍ）の平均電力である。そして、受信アンテナ群１−ｉの到来方向推定部２−ｉにて算出した電波到来方向ハット（＾）θｉを、最終的な電波の到来方向ハット（＾）θｆｉｎａｌとする。
【００２６】
（２）第２の到来方向推定結果合成選択方法
また、到来方向推定結果合成選択部４による第２の到来方向推定結果合成選択方法としては、例えば、受信電力Ｐ１〜ＰＭの最小値が最大となる受信アンテナ群の到来方向推定値を選択するという方法が考えられる。すなわち、電力算出部３−１〜３−Ｍでそれぞれ計算された受信電力Ｐ１〜ＰＭから、受信アンテナ群１−１の最小電力Ｐｍｉｎ１＝ｍｉｎ（Ｐ１）＝ｍｉｎ（Ｐ＃１１、Ｐ＃２１、…、Ｐ＃Ｎ１）、受信アンテナ群１−２の最小電力Ｐｍｉｎ２＝ｍｉｎ（Ｐ２）＝ｍｉｎ（Ｐ＃１２、Ｐ＃２２、…、Ｐ＃Ｎ２）、…、受信アンテナ群１−Ｍの最小電力ＰｍｉｎＭ＝ｍｉｎ（ＰＭ）＝ｍｉｎ（Ｐ＃１Ｍ、Ｐ＃２Ｍ、…、Ｐ＃ＮＭ）を算出し、Ｐｍｉｎ１〜ＰｍｉｎＭ＝の中で最大値を抽出してＰｍｉｎｉとする。ここで、Ｐｍｉｎｉは、ｍａｘ（Ｐｍｉｎ１、Ｐｍｉｎ２、…、ＰｍｉｎＭ）にて算出される受信アンテナ群１−ｉ（ｉ＝１〜Ｍ）の最大電力である。そして、受信アンテナ群１−ｉの到来方向推定部２−ｉにて算出した電波到来方向ハット（＾）θｉを、最終的な電波の到来方向ハット（＾）θｆｉｎａｌとする。
【００２７】
（３）第３の到来方向推定結果合成選択方法
また、到来方向推定結果合成選択部４による第３の到来方向推定結果合成選択方法としては、例えば、受信電力Ｐ１〜ＰＭの最大値が最大となる受信アンテナ群の到来方向推定値を選択するという方法が考えられる。すなわち、電力算出部３−１〜３−Ｍでそれぞれ計算された受信電力Ｐ１〜ＰＭのから受信アンテナ群１−１の最大電力Ｐｍａｘ１＝ｍａｘ（Ｐ１）＝ｍａｘ（Ｐ＃１１、Ｐ＃２１、…、Ｐ＃Ｎ１）、受信アンテナ群１−２の最大電力Ｐｍａｘ２＝ｍａｘ（Ｐ２）＝ｍａｘ（Ｐ＃１２、Ｐ＃２２、…、Ｐ＃Ｎ２）、…、受信アンテナ群１−Ｍの最大電力ＰｍａｘＭ＝ｍａｘ（ＰＭ）＝ｍａｘ（Ｐ＃１Ｍ、Ｐ＃２Ｍ、…、Ｐ＃ＮＭ）を算出し、Ｐｍａｘ１〜ＰｍａｘＭ＝の中で最大値を抽出してＰｍａｘｉとする。ここで、Ｐｍａｘｉは、ｍａｘ（Ｐｍａｘ１、Ｐｍａｘ２、…、ＰｍａｘＭ）にて算出される受信アンテナ群１−ｉ（ｉ＝１〜Ｍ）の最大電力である。そして、受信アンテナ群１−ｉの到来方向推定部２−ｉにて算出した電波到来方向ハット（＾）θｉを、最終的な電波の到来方向ハット（＾）θｆｉｎａｌとする。
【００２８】
（４）第４の到来方向推定結果合成選択方法
また、到来方向推定結果合成選択部４による第４の到来方向推定結果合成選択方法としては、例えば、受信電力Ｐ１〜ＰＭの最大値と最小値との比が最小となる受信アンテナ群の到来方向推定値を選択するという方法が考えられる。すなわち、電力算出部３−１〜３−Ｍでそれぞれ計算された受信電力Ｐ１〜ＰＭから受信アンテナ群１−１の最大電力と最小電力との比Ｐｄｉｆｆ１＝ｍａｘ（Ｐ１）／ｍｉｎ（Ｐ１）＝ｍａｘ（Ｐ＃１１、Ｐ＃２１、…、Ｐ＃Ｎ１）／ｍｉｎ（Ｐ＃１１、Ｐ＃２１、…、Ｐ＃Ｎ１）、受信アンテナ群１−２の最大電力と最小電力との比Ｐｄｉｆｆ２＝ｍａｘ（Ｐ２）／ｍｉｎ（Ｐ２）＝ｍａｘ（Ｐ＃１２、Ｐ＃２２、…、Ｐ＃Ｎ２）／ｍｉｎ（Ｐ＃１２、Ｐ＃２２、…、Ｐ＃Ｎ２）、…、受信アンテナ群１−Ｍの最大電力と最小電力との比ＰｄｉｆｆＭ＝ｍａｘ（ＰＭ）／ｍｉｎ（ＰＭ）＝ｍａｘ（Ｐ＃１Ｍ、Ｐ＃２Ｍ、…、Ｐ＃ＮＭ）／ｍｉｎ（Ｐ＃１Ｍ、Ｐ＃２Ｍ、…、Ｐ＃ＮＭ）を算出し、Ｐｄｉｆｆ１〜ＰｄｉｆｆＭ＝の中で最大値を抽出してＰｄｉｆｆｉとする。ここで、Ｐｄｉｆｆｉは、ｍｉｎ（Ｐｄｉｆｆ１、Ｐｄｉｆｆ２、…、ＰｄｉｆｆＭ）にて算出される受信アンテナ群１−ｉ（ｉ＝１〜Ｍ）の最大電力と最小電力との比である。そして、受信アンテナ群１−ｉの到来方向推定部２−ｉにて算出した電波到来方向ハット（＾）θｉを、最終的な電波の到来方向ハット（＾）θｆｉｎａｌとする。
【００２９】
（５）第５の到来方向推定結果合成選択方法
また、到来方向推定結果合成選択部４による第５の到来方向推定結果合成選択方法としては、例えば、受信電力Ｐ１〜ＰＭの標準偏差が最小となる受信アンテナ群の到来方向推定値を選択するという方法が考えられる。１つの受信アンテナ群における各受信アンテナの受信電力の相対的な差異が大きい場合には、フェージングの影響を大きく受けていると言える。このため、各受信アンテナの受信電力の絶対値の大小にかかわらず、受信アンテナの受信電力の最大値と最小値との比が小さい受信アンテナ群の方が、受信電力の位相差が電波の経路差を正しく反映しており、到来方向を正しく推定できると考えられる。
【００３０】
すなわち、電力算出部３−１〜３−Ｍでそれぞれ計算された受信電力Ｐ１〜ＰＭから受信アンテナ群１−１の受信電力の標準偏差Ｐｓｔｄ１＝ｓｔｄ（Ｐ１）＝ｓｔｄ（Ｐ＃１１、Ｐ＃２１、…、Ｐ＃Ｎ１）、受信アンテナ群１−２の受信電力の標準偏差Ｐｓｔｄ２＝ｓｔｄ（Ｐ２）＝ｓｔｄ（Ｐ＃１２、Ｐ＃２２、…、Ｐ＃Ｎ２）、…、受信アンテナ群１−Ｍの受信電力の標準偏差ＰｓｔｄＭ＝ｓｔｄ（ＰＭ）＝ｓｔｄ（Ｐ＃１Ｍ、Ｐ＃２Ｍ、…、Ｐ＃ＮＭ）を算出し、Ｐｓｔｄ１〜ＰｓｔｄＭ＝の中で最小値を抽出してＰｓｔｄｉとする。ここで、Ｐｓｔｄｉは、ｍｉｎ（Ｐｓｔｄ１、Ｐｓｔｄ２…、ＰｓｔｄＭ）にて算出される受信アンテナ群１−ｉ（ｉ＝１〜Ｍ）の受信電力の標準偏差である。そして、受信アンテナ群１−ｉの到来方向推定部２−ｉにて算出した電波到来方向ハット（＾）θｉを、最終的な電波の到来方向ハット（＾）θｆｉｎａｌとする。
【００３１】
（６）第６の到来方向推定結果合成選択方法
また、到来方向推定結果合成選択部４による第６の到来方向推定結果合成選択方法としては、例えば、各受信アンテナ群１−１〜１−Ｍの受信電力Ｐ１〜ＰＭに応じて、到来方向指定部２−１〜２−Ｍで算出した到来方向推定値ハット（＾）θ１〜ハット（＾）θＭに重み付けを行い、加算するという方法が考えられる。すなわち、電力算出部３−１で計算された受信アンテナ群１−１の受信電力Ｐ１に基づいた重み付け係数Ｌ１、電力算出部３−１で計算された受信アンテナ群１−２の受信電力Ｐ２に基づいた重み付け係数Ｌ２、…、電力算出部３−Ｍで計算された受信アンテナ群１−Ｍの受信電力ＰＭに基づいた重み付け係数ＬＭをそれぞれ算出する。
【００３２】
ここで、受信アンテナ群１−ｉ（ｉ＝１〜Ｍ）の受信電力Ｐｉに基づく重み付け係数Ｌｉの算出方法としては、受信アンテナ群１−ｉの受信電力の平均値ｍｅａｎ（Ｐｉ）＝ｍｅａｎ（Ｐ＃１ｉ、Ｐ＃２ｉ、…、Ｐ＃Ｎｉ）に任意の定数Ａを乗算した重み付け係数Ｌｉ＝Ａ＊ｍｅａｎ（Ｐｉ）や、受信アンテナ群１−ｉの受信電力の最小値ｍｉｎ（Ｐｉ）＝ｍｉｎ（Ｐ＃１ｉ、Ｐ＃２ｉ、…、Ｐ＃Ｎｉ）に任意の定数Ａを乗算した重み付け係数Ｌｉ＝Ａ＊ｍｉｎ（Ｐｉ）など、電力を指標とするあらゆる手法が考えられる。そして、各受信アンテナ群１−１〜１−Ｍで推定した到来方向推定値ハット（＾）θ１〜ハット（＾）θＭに前述の重み付け係数を乗算して全てを加算した結果ΣＬｎハット（＾）θｎを、最終的な電波の到来方向ハット（＾）θｆｉｎａｌとする。
【００３３】
上述したように、到来方向推定結果合成選択部４では、（１）各受信アンテナ群１−１〜１−Ｍの受信電力Ｐ１〜ＰＭの平均値が最大となる受信アンテナ群の到来方向推定値を選択するという方法、（２）各受信アンテナ群１−１〜１−Ｍの受信電力Ｐ１〜ＰＭの最小値が最大となる受信アンテナ群の到来方向推定値を選択するという方法、（３）各受信アンテナ群１−１〜１−Ｍの受信電力Ｐ１〜ＰＭの最大値が最大となる受信アンテナ群の到来方向推定値を選択するという方法、（４）各受信アンテナ群１−１〜１−Ｍの受信電力Ｐ１〜ＰＭの最大値と最小値との比が最小となる受信アンテナ群の到来方向推定値を選択するという方法、（５）各受信アンテナ群１−１〜１−Ｍの受信電力Ｐ１〜ＰＭの標準偏差が最小となる受信アンテナ群の到来方向推定値を選択するという方法、（６）各受信アンテナ群１−１〜１−Ｍの受信電力Ｐ１〜ＰＭに応じて、到来方向指定部２−１〜２−Ｍで算出した到来方向推定値ハット（＾）θ１〜ハット（＾）θＭに重み付けを行い、加算するという方法のいずれかを用いる。
【００３４】
上述した第１実施形態によれば、各受信アンテナ群１−１〜１−Ｍを互いのフェージング相関が低くなるような位置に配置し、各受信アンテナ群１−１〜１−Ｍの受信電力Ｐ１〜ＰＭに基づいて各受信アンテナ群１−１〜１−Ｍで推定した到来方向推定値ハット（＾）θ１〜ハット（＾）θＭを合成、または選択することにより、各マルチパス波が逆位相で足し合わせることで、大きな位相変動が生じて到来方向推定の大幅なずれを生じることを回避することが可能となり、到来方向推定精度を向上させることができる。
【００３５】
Ｂ．第２実施形態
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
図２は、本第２実施形態による無線基地局装置の構成を示すブロック図である。なお、図１に対応する部分には同一の符号を付けて説明を省略する。無線基地局装置は、前述した到来方向推定部２−１〜２−Ｍに代えて、評価関数計算部５−１〜５−Ｍを備え、到来方向推定結果合成選択部４に代えて、評価関数合成選択部６及び到来方向推定部７を備えている。
【００３６】
評価関数計算部５−１〜５−Ｍは、受信アンテナ群１−１〜１−Ｍ毎に受信信号を用いて電波の到来方向を引き数とした評価関数ｆ（ハット（＾）θ１）、ｆ（ハット（＾）θ２）、…、ｆ（ハット（＾）θＭ）を算出する。評価関数合成選択部６は、評価関数計算部５−１〜５−Ｍで算出される評価関数ｆ（ハット（＾）θ１）〜ｆ（ハット（＾）θＭ）を受信電力算出部３−１〜３−Ｍで算出した電力Ｐ１〜ＰＭに基づいて、合成、または選択し、評価関数ｇ’（θ）を出力する。到来方向推定部７は、評価関数合成選択部６で合成、または選択された評価関数ｇ’（θ）を用いて最終的な到来方向ハット（＾）θｆｉｎａｌを算出する。
【００３７】
次に、本第２実施形態の具体的動作について説明する。
受信アンテナ群１−１〜１−Ｍの各々のアンテナ＃１１〜＃１Ｎ１、＃１２〜＃Ｎ２、…、＃１Ｍ〜＃ＮＭで受信された受信信号ｒ＃１１〜ｒ＃Ｎ１、ｒ＃１２〜ｒ＃Ｎ２、ｒ＃１Ｍ〜ｒ＃ＮＭは、到来方向を引き数とする評価関数の演算を行う評価関数計算部５−１〜５−Ｍと受信電力算出を行う受信電力算出部３−１〜３−Ｍとに入力される。
【００３８】
評価関数計算部５−１は、受信アンテナ群１−１の受信信号ｒ＃１１〜ｒ＃Ｎ１から評価関数ｆ（ハット（＾）θ１）を算出し、評価関数計算部５−２は、受信アンテナ群１−２の受信信号ｒ＃１２〜ｒ＃Ｎ２から評価関数ｆ（ハット（＾）θ２）を算出し、以下同様に各受信アンテナ群で評価関数を算出し、最後に、到来方向推定部５−Ｍは、受信アンテナ群１−Ｍの受信信号ｒ＃１Ｍ〜ｒ＃ＮＭから評価関数ｆ（ハット（＾）θＭ）を算出する。ここで、評価関数としては、例えば、信号が既知パターンの場合、既知パターンを用いて各受信アンテナのチャネル応答推定を行い、そのチャネル応答を用いたｆｃ（θ）などが考えられる。すなわち、例えば、各受信アンテナ群１−１〜１−Ｍの受信アンテナが２本の場合、受信アンテナ群１−ｋ（ｋ＝１〜Ｍ）の受信アンテナ＃１ｋと＃２ｋのそれぞれのチャネル応答ｈ１とｈ２を用いた評価関数は、ｆｃ（θ）＝ｈ１＊ｈ２＊となる。なお、既知パターンとしては、予め送受信間で定めたトレーニングパターンを用いてもよいし、受信側で復調したデータ部で誤り検出が通ったものを、送信信号パターンとみなしてフィードバックして用いてもよい。
【００３９】
また、前述した非特許文献１に挙げるような次式（１）で示されるＭＵＳＩＣスペクトラムｆｍｕ（θ）など、さまざまな評価関数が考えられる。
【００４０】
【数１】
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【００４１】
ここで、ａ（θ）は、アレイの応答ベクトルであり、ＥＮは、アンテナ素子間の相関行列の固有ベクトル行列である。
【００４２】
一方、電力算出部３−１は、受信アンテナ群１−１の受信信号ｒ＃１１〜ｒ＃Ｎ１から受信電力Ｐ１＝Ｆ（Ｐ＃１１、Ｐ＃２１…、Ｐ＃Ｎ１）を算出し、電力算出部３−２は、受信アンテナ群１−２の受信信号ｒ＃１２〜ｒ＃Ｎ２から受信電力Ｐ２＝Ｆ（Ｐ＃１２、Ｐ＃２２…、Ｐ＃Ｎ２）を算出し、以下同様に各受信アンテナ群で受信電力を算出し、最後に、電力算出部１−Ｍは、受信アンテナ群１−Ｍの受信信号ｒ＃１Ｍ〜ｒ＃ＮＭから受信電力ＰＭ＝Ｆ（Ｐ＃１Ｍ、Ｐ＃２Ｍ…、Ｐ＃ＮＭ）を算出する。
【００４３】
上記受信電力は、第１実施形態と同様に、アナログ信号処理でＡＧＣなどを用いて算出しても、ディジタル信号処理で複素信号の二乗成分の移動平均などを用いて算出してもよく、受信電力を算出するいかなる方法を用いてもよい。また、受信電力算出処理は、ＲＦ信号のまま行っても、ベースバンド信号で行ってもよい。
【００４４】
次に、各受信アンテナ群１−１〜１−Ｍで算出された評価関数ｆ（ハット（＾）θ１）〜ｆ（ハット（＾）θＭ）と受信電力Ｐ１〜ＰＭとは、評価関数合成部６に入力される。評価関数合成部６は、入力された各受信アンテナ群１−１〜１−Ｍの受信電力Ｐ1〜ＰMに基づいて、評価関数ｆ（ハット（＾）θ１）〜ｆ（ハット（＾）θＭ）の合成を行い、合成した結果ｇ’（θ）を到来方向推定部７に供給する。
【００４５】
本第２実施形態による、評価関数合成部６における各受信アンテナ群１−１〜１−Ｍの評価関数の合成方法は、前述した第１実施形態による（６）各受信アンテナ群１−１〜１−Ｍの受信電力Ｐ１〜ＰＭに応じて、到来方向指定部２−１〜２−Ｍで算出した到来方向推定値ハット（＾）θ１〜ハット（＾）θＭに重み付けを行い、加算するという方法を採用する。すなわち、各受信アンテナ群１−１〜１−Ｍの受信電力Ｐ１〜ＰＭに応じて評価関数計算部５−１〜５−Ｍで算出した評価関数ｆ（ハット（＾）θ１）〜ｆ（ハット（＾）θＭ）に重み付けを行い、重み付けした評価関数ｆ（ハット（＾）θ１）〜ｆ（ハット（＾）θＭ）を加算するという方法が考えられる。すなわち、電力算出部３−１で計算された受信アンテナ群１−１の受信電力Ｐ１に基づいた重み付け係数Ｌ１、電力算出部３−２で計算された受信アンテナ群１−２の受信電力Ｐ２に基づいた重み付け係数Ｌ２、…、電力算出部５−Ｍで計算された受信アンテナ群１−Ｍの受信電力ＰＭに基づいた重み付け係数ＬＭを算出する。
【００４６】
ここで、受信アンテナ群１−ｉ（ｉ＝１〜Ｍ）の受信電力Ｐｉに基づく重み付け係数Ｌｉの算出方法としては、前述した第１実施形態と同様に、受信アンテナ群１−ｉの受信電力の平均値ｍｅａｎ（Ｐｉ）＝ｍｅａｎ（Ｐ＃１ｉ、Ｐ＃２ｉ、…、Ｐ＃Ｎｉ）に任意の定数Ａを乗算した重み付け係数Ｌｉ＝Ａ＊ｍｅａｎ（Ｐｉ）や、受信アンテナ群１−ｉの受信電力の最小値ｍｉｎ（Ｐｉ）＝ｍｉｎ（Ｐ＃１ｉ、Ｐ＃２ｉ、…、Ｐ＃Ｎｉ）に任意の定数Ａを乗算した重み付け係数Ｌｉ＝Ａ＊ｍｉｎ（Ｐｉ）など、電力を指標とするあらゆる手法が考えられる。そして、受信アンテナ群１−１〜１−Ｍ毎の評価関数計算部５−１〜５−Ｍで算出した評価関数ｆ（ハット（＾）θ１）〜ｆ（ハット（＾）θＭ）に前述の重み付け係数を乗算し、重み付け係数を乗算した評価関数を全て加算した結果ΣＬｎハット（＾）θｎを、最終的な電波の到来方向ハット（＾）θｆｉｎａｌとする。
【００４７】
上記評価関数合成部６から出力されるｇ’（ハット（＾）θ）は、到来方向推定部７に入力される。到来方向推定部７は、ｇ’（ハット（＾）θ）より最終的な到来方向推定値ハット（＾）θｆｉｎａｌを求める。ここで、例えば、受信アンテナ群１−１〜１−Ｍ毎の受信アンテナの本数が２本であり、評価関数をチャネル応答に用いるｆｃ（θ）とした場合、ｇ’ｃ（θ）＝ΣＬｎｆｃ（ハット（＾）θｎ）となり、最終的な到来方向推定値ハット（＾）θｆｉｎａｌ＝ａｎｇｌｅ（ｇ’ｃ（θ））となる。また、例えば、ＭＵＳＩＣスペクトラムｆＭＵ（θ）を用いた場合には、ｇ’ＭＵ（θ）＝ΣＬｎｆＭＵ（ハット（＾）θｎ）となり、θ（−π＜θ＜π）を代入し、ｇ’ＭＵ（θ）が最小となるθｍｉｎが最終的な到来方向推定値ハット（＾）θｆｉｎａｌとなる。
【００４８】
上述した第２実施形態によれば、到来方向推定のための評価関数が電力により最大比合成されることで、到来方向推定時に用いる受信信号の電力を最大にできるので、さらに到来方向推定精度を向上させることができる。
【符号の説明】
【００４９】
１−１〜１−Ｍ  受信アンテナ群
＃１１〜＃Ｎ１、＃１２〜＃Ｎ２、＃１Ｍ〜＃ＮＭ  受信アンテナ
２−１〜２−Ｍ  到来方向推定部
３−１〜３−Ｍ  電力算出部
４  到来方向推定結果合成選択部
５−１〜５−Ｍ  評価関数算出部
６  評価関数合成部
７  到来方向推定部
ｒ＃１１〜ｒ＃Ｎ１、ｒ＃１２〜ｒ＃Ｎ２、ｒ＃１Ｍ〜ｒ＃ＮＭ  受信信号
Ｐ＃１１〜Ｐ＃Ｎ１、Ｐ＃１２〜Ｐ＃Ｎ２、Ｐ＃１Ｍ〜Ｐ＃ＮＭ  受信電力
ハット（＾）θ１〜ハット（＾）θＭ  推定方向
ｆ（ハット（＾）θ１）〜ｆ（ハット（＾）θＭ）  評価関数
Ｐ１〜ＰＭ  各受信アンテナ群の受信電力
【図１】
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【図２】
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【図３】
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