(57)【要約】  無線通信システムは、複数のアンテナ（２０４）とそれら複数のアンテナ（２０４）に結合された処理装置（２０２）とを備えている。処理装置（２０２）は、プローブレス方式の送受信補償コンポーネントを備え、この送受信補償コンポーネントは、この無線通信システムが、信号を送信しつつ、送信経路と受信経路との間の経路長の差の影響を補償し得るようにするものである。送受信補償方法では、アンテナ・アレイ（２０４）に含まれる各アンテナごとに、当該アンテナを用いて既知信号を送出しつつ、それと同時に、その送出されている既知信号をアンテナ・アレイ（２０４）に含まれるその他のアンテナを用いて受信し、そして、受信した信号と送信した信号との比に基づいて送受信補償における補償量を算出する。【選択図】図２
2008523771.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信システムにおいて、
複数のアンテナと、
前記複数のアンテナに結合された処理装置とを備え、該処理装置は、プローブレス方式の送受信補償コンポーネントを備え、該送受信補償コンポーネントは、該無線通信システムが、信号を送信しつつ、送信経路と受信経路との間の経路長の差の影響を補償し得るようにするものである、
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
前記複数のアンテナは、アンテナ・アレイを構成していることを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記処理装置は、デジタル信号処理装置であることを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記複数のアンテナは、その各アンテナが、その他のアンテナが使用する送信経路から独立した送信経路を介して、並びに、その他のアンテナが使用する受信経路から独立した受信経路を介して、前記処理装置に結合されていることを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
【請求項５】
前記処理装置の前記プローブレス方式の送受信補償コンポーネントは、送信経路と受信経路との間の経路長の差の影響を補償するための複素重み値集合を算出する動作をすることができ、その際に、前記複数のアンテナにおける各アンテナについての処理を定期的に反復して実行し、その処理においては、前記複数のアンテナのうちの１つのアンテナを用いて既知信号を送出しつつ、それと同時に、その送出されている既知信号を前記複数のアンテナのうちの残りのアンテナを用いて受信し、そして、受信した信号に基づいて補正パラメータ集合を算出することを特徴とする請求項４記載の無線通信システム。
【請求項６】
前記複数のアンテナに結合された前記処理装置は、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）信号を送受信する動作をすることができることを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
【請求項７】
前記ＯＦＤＭ信号が複数のトーンを含んでおり、前記処理装置の前記送受信補償コンポーネントは、ＯＦＤＭトーンの夫々のグループごとに個別の複素重み値集合を算出する動作をすることができることを特徴とする請求項６記載の無線通信システム。
【請求項８】
無線通信装置において、
信号処理装置と、
少なくとも２つの無線周波数装置とを備え、それら複数の無線周波数装置は、その各々が前記信号処理装置に結合されており、アンテナを介した信号の受信と信号の送信とをその各々が個別に行うように動作可能であり、該無線通信装置は、それら複数の無線周波数装置のうちの１つの無線周波数装置を用いて信号を送信しつつ、それと同時に、その送信されている信号をそれら複数の無線周波数装置のうちの別の無線周波数装置を用いて受信することが可能とされている、
ことを特徴とする無線通信装置。
【請求項９】
前記信号処理装置は、デジタル信号処理装置であることを特徴とする請求項８記載の無線通信装置。
【請求項１０】
前記信号処理装置は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）であることを特徴とする請求項８記載の無線通信装置。
【請求項１１】
前記信号処理装置は、前記複数の無線周波数装置の各々に対応してＡ／Ｄコンバータ及びＤ／Ａコンバータを含んでいることを特徴とする請求項８記載の無線通信装置。
【請求項１２】
前記信号処理装置は、プローブレス方式の送受信補償を実行するように動作可能であることを特徴とする請求項８記載の無線通信装置。
【請求項１３】
前記信号処理装置は、プローブレス方式の送受信補償を実行するに際して、前記複数の無線周波数装置のうちの１つの無線周波数装置を用いて既知信号を送信しつつ、それと同時に、その送信されている既知信号をその他の前記無線周波数装置を用いて受信することを、前記複数の無線周波数装置の各々について順次実行するように動作可能であることを特徴とする請求項１２記載の無線通信装置。
【請求項１４】
送受信補償方法において、
アンテナ・アレイに含まれる各アンテナごとに、当該アンテナを用いて既知信号を送出しつつ、それと同時に、その送出されている既知信号を前記アンテナ・アレイに含まれるその他のアンテナを用いて受信し、
受信した信号と送信した信号との比に基づいて送受信補償における補償量を算出する、
ことを特徴とする方法。
【請求項１５】
受信した信号と送信した信号との比に基づいて送受信補償における補償量を算出するに際して、
前記アンテナ・アレイに含まれる各アンテナ・ペアごとに、アンテナｊから送信してアンテナｉで受信した信号の伝達関数Ｈijを求め、
前記アンテナ・アレイに含まれる各アンテナ・ペアごとに、伝達関数Ｈmnと伝達関数Ｈnmとの比を用いてシステム関数Ｇmnを求め、
前記アンテナ・アレイに含まれる各アンテナｘごとに、当該アンテナｘと前記アンテナ・アレイに含まれる各アンテナｙとに対応したシステム関数Ｇxyを合計して、送受信補償における補償量を求める、
ことを特徴とする請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
伝達関数Ｈijを求めるに際して、アンテナｊを用いて送信した前記既知信号に対するアンテナｉで受信した信号の比を求めることを特徴とする請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
アンテナｊから送信してアンテナｉで受信した信号の伝達関数Ｈijを求めるに際して、
アンテナｊから送信した信号に対するアンテナｉで受信した信号の関係を求めることで、重み値集合を求め、
アンテナｉで受信した信号に前記重み値集合を適用することで、アンテナｊから受信した信号を特定し、
アンテナｊから受信した信号とアンテナｊで送信した信号との比を用いて伝達関数Ｈijを求め、
アンテナｉで受信した信号に別の重み値集合を適用することで、別の受信した信号を特定する、
ことを特徴とする請求項１５記載の方法。
【請求項１８】
プローブレス方式の送受信補償方法において、
ｎ個のアンテナを含むアンテナ・アレイにおいて、該アンテナ・アレイに含まれる特定の１個のアンテナｉから、該アンテナ・アレイに含まれるその他の（ｎ−１）個のアンテナの各々へ既知信号を送信し、
前記アンテナ・アレイに含まれるその他の（ｎ−１）個のアンテナの各々から、順次、前記特定の１個のアンテナｉへ既知信号を送信し、
前記特定された１個のアンテナｉに適用する送受信補償のための重み値ｈiを、式ｈi＝Ｇi1＋Ｇi2＋…＋Ｇinを用いて求め、この式において関数Ｇijは、送信された信号と受信された信号との比に基づいて算出されるシステム関数である、
ことを特徴とするプローブレス方式の送受信補償方法。
【請求項１９】
前記システム関数Ｇijを、式Ｇij＝Ｈij／Ｈjiを用いて算出し、この式においてＨijは伝達関数である、
ことを特徴とする請求項１８記載のプローブレス方式の送受信補償方法。
【請求項２０】
前記伝達関数Ｈijを、式Ｈij＝Ｘij／Ｙを用いて算出し、この式においてＸijはアンテナｊから送信した信号に対するアンテナｉにおける応答であり、Ｙはアンテナｊから送信した既知信号である、
ことを特徴とする請求項１９記載のプローブレス方式の送受信補償方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は無線通信システムに関し、より詳しくは、スマート・アンテナ・システムに適用する補償法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば携帯電話システムや無線ネットワークなどの無線通信システムにおいては、１つまたは複数のアンテナを介して信号の送受信が行われる。アンテナを介して送受信される信号は通信チャネルを伝播するのであるが、その通信チャネルは様々な要因によって影響を受ける。通信チャネルに影響を及ぼす要因の具体例としては、例えば、大気状態、人工構築物、地勢、それに、無線電波による干渉などがある。干渉発生源は数多く存在しており、それらからの干渉のために、無線通信システムのシステム・パフォーマンスが低下することがある。
【０００３】
マルチパス干渉というのは、信号が伝播する際に、様々な物体によって反射されるために、受信機に複数の信号が到達することにより発生する干渉である。受信機が受信するそれら複数の信号は、位相及び振幅が互いに異なるために相互に干渉する。例えば、送信された信号が、視線経路と、建物で反射される反射経路との、２通りの経路を伝播して受信機に到達することがある。反射して到達する信号は、視線経路を伝播して到達する信号と比べて、より長い距離を伝播するため、減衰量がより大きく、位相も偏位している。この場合、受信したそれら２つの信号は相互に干渉し、それによってリンク品質が低下する。
【０００４】
更に、受信している信号の周波数と同一周波数で別の無線通信装置が信号を送信している場合には、その送信によっても干渉が発生し、また様々なスプリアス送信も、干渉の発生原因となり得る。干渉は無関係な他のデバイスを原因として発生することもあるが、計画的な周波数リユースを原因として干渉が発生することもある。かなりの広さの地理的領域に亘って設けられている通信ネットワークでは、周波数リユースを行うのはごく普通のことである。周波数リユースは、一般的に、有害干渉が最小になるように設計されるが、それでもなお、干渉の発生原因となり得る。
【０００５】
多くの場合、受信しようとしている信号の到来方向と、その信号に干渉する干渉信号の到来方向とは異なっている。それゆえ、例えばビーム形成法やスペース・タイム・コーディング法などの空間処理法を実行して、無線送受信装置の送信特性及び／または受信特性に補正を加えることにより、有害干渉の影響を緩和することができる。
【０００６】
無線通信システムの全体としての通信容量及びパフォーマンスは、アンテナの放射パターンに影響される。例えば、無指向性アンテナの放射パターンは、全ての方向に略々同じパフォーマンスをもって信号を送受信するような放射特性を有するものである。そのことによって、無指向性アンテナは本来的に、以上に述べた様々な種類の有害干渉の影響を受けやすいアンテナとなっている。
【０００７】
アンテナ・アレイ（即ち、複数のアンテナ・エレメントをアレイ状に並べて構成したアンテナ・システム）を使用する場合には、空間処理法を実行して、個々のアンテナ・エレメントが送信または受信する信号の利得特性及び位相特性を変化させることにより、干渉信号を減衰させて特定の方向の信号利得だけを増大させるような放射パターンを形成することができる。またこれによって、通信容量も増大させることができ、なぜならば、そうすることによって、複数の無線通信装置が互いに同一の周波数または互いに近接した周波数で信号を送信する場合でも、送信ないし受信しようとする信号の方向の利得を増大させることによって、干渉が発生する確率やマルチパス・フェージングが発生する確率を小さく抑えて、高い信頼性を確保することができるからである。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の１つの包括的特徴として、無線通信システムを、複数のアンテナとそれら複数のアンテナに結合された処理装置とを備えた無線通信システムとしたということがある。前記処理装置は、プローブレス方式の送受信補償コンポーネントを備え、該送受信補償コンポーネントは、該無線通信システムが、信号を送信しつつ、送信経路と受信経路との間の経路長の差の影響を補償し得るようにするものである。
【０００９】
その具体的な構成例としては、前記複数のアンテナが、アンテナ・アレイを構成しているようにしたものがある。また、前記処理装置は、デジタル信号処理装置として構成するとよく、前記複数のアンテナは、その各アンテナが、その他のアンテナが使用する送信経路から独立した送信経路を介して、並びに、その他のアンテナが使用する受信経路から独立した受信経路を介して、前記処理装置に結合されているようにするとよい。
【００１０】
その具体的な１つの構成例においては、前記処理装置の前記プローブレス方式の送受信補償コンポーネントは、送信経路と受信経路との間の経路長の差の影響を補償するための複素重み値集合を算出する動作をすることができ、その際に、前記複数のアンテナにおける各アンテナについての処理を定期的に反復して実行し、その処理においては、前記複数のアンテナのうちの１つのアンテナを用いて既知信号を送出しつつ、それと同時に、その送出されている既知信号を前記複数のアンテナのうちの残りのアンテナを用いて受信し、そして、受信した信号に基づいて補正パラメータ集合を算出する。送受信する信号は、例えば、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）信号などである。送受信する信号が、複数のトーンを含んでいるＯＦＤＭ信号である場合には、前記処理装置の前記送受信補償コンポーネントが、ＯＦＤＭトーンの夫々のグループごとに個別の複素重み値集合を算出する動作を行うようにするとよい。
【００１１】
別の１つの包括的特徴として、無線通信装置を、信号処理装置と、少なくとも２つの無線周波数装置とを備えた無線通信装置としたということがある。それら複数の無線周波数装置は、その各無線周波数装置が、前記信号処理装置に結合され、個別に動作してアンテナを介した信号の受信と信号の送信とを行うように動作することができ、該無線通信装置は、それら複数の無線周波数装置のうちの１つの無線周波数装置を用いて信号を送信しつつ、それと同時に、その送信されている信号をそれら複数の無線周波数装置のうちの別の無線周波数装置を用いて受信することが可能とされている。前記信号処理装置は、例えば、デジタル信号処理装置を用いて構成してもよく、或いはまた、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）を用いて構成してもよい。
【００１２】
その具体的な構成例としては、前記信号処理装置が、前記複数の無線周波数装置の各々に対応してＡ／Ｄコンバータ及びＤ／Ａコンバータを含んでいるようにしたものがある。前記信号処理装置は、プローブレス方式の送受信補償を実行するように動作し、その際には例えば、前記複数の無線周波数装置のうちの１つの無線周波数装置を用いて既知信号を送信しつつ、それと同時に、その送信されている既知信号をその他の前記無線周波数装置を用いて受信することを、前記複数の無線周波数装置の各々について順次実行するように動作可能である。
【００１３】
別の１つの包括的特徴として、送受信補償方法を、アンテナ・アレイに含まれる各アンテナごとに、当該アンテナを用いて既知信号を送出しつつ、それと同時に、その送出されている既知信号を前記アンテナ・アレイに含まれるその他のアンテナを用いて受信し、受信した信号と送信した信号との比に基づいて送受信補償における補償量を算出するようにしたということがある。受信した信号と送信した信号との比に基づいて送受信補償における補償量を算出するに際しては、前記アンテナ・アレイに含まれる各アンテナ・ペアごとに、アンテナｊから送信してアンテナｉで受信した信号の伝達関数Ｈijを求め、前記アンテナ・アレイに含まれる各アンテナ・ペアごとに、伝達関数Ｈmnと伝達関数Ｈnmとの比を用いてシステム関数Ｇmnを求め、前記アンテナ・アレイに含まれる各アンテナｘごとに、当該アンテナｘと前記アンテナ・アレイに含まれる各アンテナｙとに対応したシステム関数Ｇxyを合計して、送受信補償における補償量を求めるようにするとよい。
【００１４】
その具体的な実施例のうちには、伝達関数Ｈijを求めるに際して、アンテナｊを用いて送信した前記既知信号に対するアンテナｉで受信した信号の比を求めるようにしたものがある。また、その他の通信の実行中に、それと同時に、送受信補償を実行するようにした実施例では、アンテナｊから送信してアンテナｉで受信した信号の伝達関数Ｈijを求めるに際して、アンテナｊから送信した信号に対するアンテナｉで受信した信号の関係を求めることで、重み値集合を求め、アンテナｉで受信した信号に前記重み値集合を適用することで、アンテナｊから受信した信号を特定し、アンテナｊから受信した信号とアンテナｊで送信した信号との比を用いて伝達関数Ｈijを求め、アンテナｉで受信した信号に別の重み値集合を適用することで、別の受信した信号を特定するようにしている。
【００１５】
別の１つの包括的特徴として、ｎ個のアンテナを含むアンテナ・アレイのためのプローブレス方式の送受信補償方法を、前記アンテナ・アレイに含まれる特定の１個のアンテナｉから、前記アンテナ・アレイに含まれるその他の（ｎ−１）個のアンテナの各々へ既知信号を送信し、前記アンテナ・アレイに含まれるその他の（ｎ−１）個のアンテナの各々から、順次、前記特定の１個のアンテナｉへ既知信号を送信し、前記特定された１個のアンテナｉに適用する送受信補償のための重み値ｈiを、式ｈi＝Ｇi1＋Ｇi2＋…＋Ｇinを用いて求めるようにしたということがあり、この式において関数Ｇijは、送信された信号と受信された信号との比に基づいて算出されるシステム関数である。
【００１６】
その具体的な実施例のうちには、前記システム関数Ｇijを、式Ｇij＝Ｈij／Ｈjiを用いて算出するようにしたものがあり、この式においてＨijは伝達関数である。また、この伝達関数Ｈijを、式Ｈij＝Ｘij／Ｙを用いて算出するようにするとよく、この式においてＸijはアンテナｊから送信した信号に対するアンテナｉにおける応答であり、Ｙはアンテナｊから送信した既知信号である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に図面を参照しつつ、幾つかの具体的な実施の形態について詳細に説明して行く。また、以下の説明、添付図面、並びに特許請求の範囲の記載を通して、その他の特徴並びにその他の利点についても明らかにして行く。
【００１８】
図１について説明すると、無線通信システム１００は基地局１０２を備えており、この基地局１０２は複数のリモート局１０４との間で通信を行うように動作するものである。基地局１０２はネットワーク１０６に接続しており、このネットワーク１０６と複数のリモート局１０４との間の通信信号の伝送を仲介する機能を備えている。この無線通信システム１００を用いて、様々な無線サービスを提供することができ、提供可能な無線サービスの具体例としては、例えば、無線メトロポリタン・エリア・ネットワーク・サービス、無線ローカル・エリア・ネットワーク・サービス、無線ビデオ・オン・デマンド・サービス、それに無線ボイス・サービスなどがある。
【００１９】
その具体例として、例えばこの無線通信システム１００を用いて、ＩＥＥＥ８０２．１１規格に準拠した無線ローカル・エリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）などを構築することができる。そのように構成した具体例においては、基地局１０２が、アクセス・ポイントとして、またはルータとして機能して、１つまたは複数のリモート局１０４をネットワーク１０６に接続する。その場合のネットワーク１０６は、例えば、ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）または、インターネットなどのワイド・エリア・ネットワーク（ＷＡＮ）である。リモート局１０４の典型的な具体例は、例えば、ラップトップ型コンピュータや、デスクトップ型コンピュータなどであって、それらに無線ネットワーク・インターフェース・カードを装備したものである。基地局１０２は、リモート局１０４との間で無線周波数（ＲＦ）通信を行うことができるように構成したハードウェア・デバイスである。このＲＦ通信は、多くの場合、２ウェイ方式（基地局１０２とリモート局１０４とが通信信号の送受信を相互に行うことのできる方式）の通信である。２ウェイ方式のＲＦ通信を行うために、基地局１０２は、少なくとも１つのアンテナを備え、また信号処理装置を備えている。更に、その信号処理装置は、通常、信号にフィルタ処理を施し信号を増幅するためのコンポーネント、アナログ信号をデジタル信号に、また、デジタル信号をアナログ信号に変換するためのコンポーネント、それに、受信したデータの解釈及び処理を行うコンポーネントを備えている。
【００２０】
基地局１０２とリモート局１０４とは、通常の電子回路設計技術及び通常の製作技術を用いて構成することができ、また、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）及び／または市販の既製部品をによって構成することができる。また、それらを構成する際には、その各部分を、デジタル信号処理装置（ＤＳＰ）や汎用マイクロプロセッサに適当なソフトウェアを組合せたものによって構成するとよい。
【００２１】
無線通信システム１００には、そのパフォーマンスを向上させるために様々な技法が用いられており、それら技法のうちの１つに、スマート・アンテナ技術と呼ばれているものがある。スマート・アンテナ技術とは、送信信号及び／または受信信号に信号処理を施すことによって、潜在干渉の低減及び／または利得の増大を達成する技術である。無指向性アンテナは、それが単独で設置されている場合には、全ての方向へ同等に無線信号の送受信を行う。しかるに、無線通信システムの多くは、基地局１０２と１つまたは複数のリモート局１０４とを結ぶ通信リンクの方向におけるパフォーマンスが可及的に大きなものとなることが望ましいといえる。そして、複数の無指向性アンテナを１つの集合体として使用する場合には、信号処理技術を用いることによって、そのアンテナ集合体の実効放射特性に補正を加えることができ、それによって、そのアンテナ集合体の指向性を強化し、意図する方向の利得を増大させ、潜在干渉をゼロにすることができる。スマート・アンテナ・システムとは、このように、何らかの信号処理技術を用いて、複数のアンテナで構成された１つのアンテナ集合体が、無線通信信号を送信または受信する際の実効放射特性を、変化させることができるようにしたシステムである。
【００２２】
スマート・アンテナ・システムにおいては、実際に送信または受信に使用する複数のアンテナ（アンテナ・アレイに含まれる全アンテナであることもあれば、それらアンテナのうちの部分集合に相当する幾つかのアンテナであることもある）によって送信する信号または受信した信号の、その位相及び／または振幅を、信号処理技術を用いて変化させるようにしている。それら信号の振幅や位相をどのように変化させるかに応じて、アンテナ放射パターンが決定され、ひいては、スマート・アンテナ技術を用いた無線通信システムの全体としてのパフォーマンスが変動する。スマート・アンテナ・システムのアンテナ集合体を構成している複数のアンテナの間の、相対的な送信特性及び／または受信特性を変化させる要因には、様々なものがあり、その具体例を挙げるならば、例えば、熱雑音、給電線の長さの差、部品のばらつきなどがある。そして、それら要因によって送信特性及び／または受信特性が変化することによって、形成されるアンテナ放射パターンが歪んでしまい、目標パターンからずれた形状となり、それによってパフォーマンスの低下が引き起こされることがある。
【００２３】
また、スマート・アンテナ・システムにおいては、信号処理を実行することによって、特定の方向の信号利得を増大させ、それ以外の方向から到来する干渉信号の強度をゼロにするようにしている。スマート・アンテナ・システムの指向性を調節するには、適当な複数の複素重み値を、複数のアンテナの夫々によって送信する信号または受信した信号に対して適用すればよい。それら複数の複素重み値は、信号を受信したときに、その受信信号に基づいて算出することができ、そのようにして算出した複数の複素重み値を送信信号に対して適用することによって、それら複数の複素重み値を算出するために使用した受信信号の方向における送信信号の利得を最大にすることができる。しかしながら、送信経路と受信経路とでは経路長が同一であるとは限らず、通常はそれらの経路長が異なっている。そのため、送信経路の経路長に適合した複素重み値を算出すべきところを、受信経路の経路長に適合した複素重み値を算出しているために、送信信号の振幅及び位相が、意図した振幅及び位相から偏位してしまい、その結果として、放射パターンに不都合な偏差が生じる可能性がある。更に、その法やパターンの偏差のために、システムのパフォーマンスが低下するおそれがあり、それゆえ、送信経路と受信経路との間の経路長の差の影響を補償して、空間処理による送信特性の補正が正確に且つ効果的に行われるようにし、それによってシステム全体としてのパフォーマンスを改善することが望まれている。
【００２４】
このような送受信補償のための技法の１つとして、アンテナ・アレイに含まれる個々のアンテナに個別にプローブ経路を付加し、そのプローブ経路を利用して、送信経路の経路長が受信経路の経路長と異なることの影響を補償するようにした方法があった。これに対して、本明細書において説明する技法は、プローブ経路を使用せずに送受信補償を行うプローブレス方式の技法であり、プローブ経路を使用しないことによって、設置コストを低減し、また、シングル・ポイント型のシステム故障を潜在的に排除できる可能性をもたらすものである。
【００２５】
図２に示した無線通信装置２００は、アンテナ・アレイ２０４と、このアンテナ・アレイ２０４に結合された信号処理装置２０２とを備えており、この無線通信装置２００は、基地局１０２としても、また、リモート局１０４としても使用することのできる装置である。無線通信装置２００は、空間処理技術法を用いて、この無線通信装置２００が実行する信号の受信及び／または送信の品質を改善するようにしたものである。具体的な１つの構成例においては、この無線通信装置２００を基地局１０２として使用し、１つまたは複数のリモート局１０４に無線ネットワーク・サービスを提供するようにしている。この構成例において、無線通信装置２００は、一般的なビーム形成法を実行するものであり、またそれを実行するために、無線通信装置２００は、受信した信号に基づいて、複数の複素重み値を算出するようにしている。そして、算出した複数の複素重み値を、アンテナ・アレイ２０４に含まれる複数のアンテナから送信する複数の送信信号の夫々に適用することによって、それら送信信号の位相及び／または利得に補正を加えるようにしている。そして、送信経路と受信経路とでは経路長が必ずしも同一ではないことから、プローブレス方式の送受信補償を実行することにより、システムのパフォーマンスを向上させるようにしたものである。
【００２６】
図３Ａに示したのは、単一のユーザとの間で通信を行うためにビーム形成法によって形成する、目標パターンとしての放射パターンの具体例である。この具体例では、一般的なビーム形成法を用いて、アンテナ・アレイ３０２からデバイス３０４へ通信信号を送信するための送信ビームを形成している。このビーム形成法においては、複素重み値を算出して適用することにより、アンテナ・アレイ３０２の放射パターンを変化させて、デバイス３０４の方向が最大利得方向となる放射パターンにしている。また、デバイス３０４の方向は、このデバイス３０４から受信した１つまたは複数の信号に信号処理を施すことによって判定するようにしている。以上に加えて更に、アンテナ・アレイ３０２の放射パターンが、デバイス３０６及び３０８の方向においてゼロ重み値になるようにしている。このような送信ビームを形成することによって、デバイス３０６及び３０８の方向の送信信号を減衰させて、潜在的干渉を低減することができる。一方、送信に際して信号に適用する複素重み値と同じものを受信信号に適用するならば、それによって、アンテナ・アレイ３０２の放射パターンにゼロ重み値が形成されることから、デバイス３０６及び３０８の方向の潜在干渉を低減することができる。更に、送信信号の放射パターンを変化させて、所望の方向における利得を増大させ、それ以外の方向の送信信号を減衰させることにより、マルチパス干渉も低減することができる。
【００２７】
以上に例示した構成では、信号処理技術を用いて、アンテナ・アレイ３０２から送信する送信信号の放射パターンを変化させている。また例えば、一般的なビーム形成法を用いる場合に、アンテナ・アレイ３０２によって信号を受信している無線通信装置２００は、このアンテナ・アレイ３０２に含まれるアンテナ・エレメントのうちの幾つかまたは全てを用いて送信する信号の位相及び／または振幅に補正を加えるために適用する、１つの複素重み値集合を構成する複数の複素重み値を、そのアンテナ・アレイ３０２によって受信した受信信号に基づいて算出することができる。ただし、通常は、受信経路と送信経路とで経路長が異なっているために、受信信号に基づいて算出した複素重み値を送信信号に適用したのでは、予期したパフォーマンスが得られないことがある。
【００２８】
図３Ｂに示したのは、送信経路と受信経路との間の経路長の差の影響を補償していない場合の送信モードの具体例である。この具体例では、位相及び／または振幅の偏差のために、形成された放射パターンが、図３Ａに示した目標パターンとは少々異なっている。この具体例では、信号利得が最大になる方向が、目標方向であるデバイス３５４の方向に正しく向いていない。最大利得方向は、デバイス３５８の側へ偏位しており、更に、１つのサイドローブが、デバイス３５６の側へ偏位している。このような偏位が生じていると、それによってデバイス３５６及び３５８の方向の干渉が増大し、デバイス３５４の方向の信号強度が低下することにもなりかねない。このような偏位は、シングル・ユーザ・システムにおいてもパフォーマンスを低下させるが、マルチ・ユーザ・システムでは、その影響が更に大きなものになる。
【００２９】
図４Ａに示したマルチ・ユーザ・システムは、基地局のアンテナ４０２と複数のデバイス４０４、４０６、及び４０８との間の通信を提供している。空間処理法（例えばビーム形成法）を採用している場合には、最大利得方向を特定のデバイス（図示例ではデバイス４０４）へ向けるビーム・ステアリングを行うために必要な複素重み値集合を算出して適用することができる。一般的な空間処理法では、最大利得方向を１つの主方向に集中させるように、送信信号の放射パターンを変化させる。しかしながら、放射パターンは通常、１つないし複数のサイドローブを含むため、意図した通信相手先の方向以外の方向にも、信号が送信されることになる。図示例では、最大利得方向をデバイス４０４に合わせた放射パターン４１０を発生させるように、複素重み値集合が算出され適用されている。
【００３０】
図４Ｂ及び図４Ｃに示したように、ビーム・ステアリングによって信号の送信方向をデバイス４０６や４０８に向けるには、放射パターン４２０や４３０を形成するような複素重み値集合を算出して適用する。同時に複数のデバイスとの間で通信を行わず、一時にただ１つのデバイスとの間でだけ通信を行う無線通信システムでは、意図した通信相手先のデバイス４０４、４０６、または４０８と通信を行う際に、その通信相手先に対応した放射パターン４１０、４２０、または４３０を個別に形成する。これに対して、同時に複数のデバイスとの間で無線通信を行う無線通信システムでは、それら３つの放射パターンを併合した放射パターンを形成することになる。例えば、同時に複数のデバイスを送信相手先として送信を行うには、無線通信システムは、３つの異なった送信信号に対して、３組の複素重み値集合を夫々に適用して、放射パターン４１０、４２０、及び４３０を形成する。このようにして生成された３つの送信信号は１つに併合されて送信されるが、各々の信号は意図した送信先のデバイス４０４、４０６、及び４０８の各々へ送信されることになる。アンテナ４０２から、デバイス４０４、４０６、及び４０８の各々へ送信されることになる信号は、夫々、放射パターン４１０、４２０、及び４３０を形成するための複素重み値集合を適用する信号処理が施されたものであるため、アンテナ４０２から１つのデバイスへ送信される通信が、アンテナ４０２から他のデバイスへ送信される通信に対して干渉することがない。そのため、デバイス４０４、４０６、及び４０８の各々が、同時に同一周波数で通信を行った場合であっても、デバイス間干渉は発生しない。
【００３１】
図４Ｄに、３つの放射パターン４１０、４２０、及び４３０を併合した放射パターンを示した。個々の放射パターンは、同一の信号に対して適用してもよく、夫々に異なった信号に対して適用してもよいが、いずれにせよ、併合した放射パターンを使用することによって、複数のデバイスとの間で同時に通信を行うことができる。図示例では、３組の複素重み値集合を適用して３つのアンテナ放射パターン４１０、４２０、及び４３０を形成することにより、アンテナ４０２が、３つのデバイス４０４、４０６、及び４０８との間で通信できるようにしている。アンテナ４０２が、同時に３つのデバイス４０４、４０６、及び４０８から通信信号を受信しているときには、その受信した信号に対して、信号処理装置が、３つの放射パターン４１０、４２０、及び４３０の夫々に対応した３組の重み値集合を順次適用して行くことによって、所望の通信信号を分離することができる。
【００３２】
その具体例として、アンテナ４０２が、デバイス４０４から到来する信号と、デバイス４０８から到来する信号との、両方によって励振されているときに、このアンテナ４０２に結合されている無線通信装置は、このアンテナ４０２の受信信号に対して、通信相手先として意図する方のデバイスに対応した複素重み値集合を適用することによって、所望の信号を分離することができる。例えば、デバイス４０４から到来している信号を受信したいのであれば、信号処理技術を用いて、アンテナ４０２の受信信号に対して、放射パターン４１０に対応した複素重み値集合を適用すればよい。それによって、結果的に、デバイス４０４の方向から到来する信号が増幅され、それ以外の方向から到来する信号が除去されることになる。その他のデバイスから到来する通信信号も、以上と同様にして信号処理を施すことによって分離することができる。
【００３３】
ビーム形成法などの空間処理法を実行するマルチ・ユーザ・システムとして構成された無線通信システムは、複数のデバイス４０４、４０６、及び／又は４０８を通信相手先として通信信号を送信する際には、先ず、送信する１つまたは複数の通信信号を特定し、次に、送信する通信信号の各々に必要な信号処理を施し、更に、信号処理を施した通信信号を足し合わせて１つの通信信号に併合し、その併合した通信信号を送信する。その具体例として、ビーム形成法を実行する無線通信装置が、第１の通信信号をデバイス４０４へ送信し、第２の通信信号をデバイス４０６に送信するときには、第１の通信信号に放射パターン４１０に対応した複素重み値集合を適用すると共に第２通信信号に放射パターン４２０に対応した複素重み値集合を適用する。こうして得られた２つの通信信号を足し合わせて１つの通信信号に併合し、その併合した通信信号をアンテナ４０２から送信する。この場合、複素重み値集合を適用することで放射パターンを変化させているため、第１の通信信号はデバイス４０４の方向を主方向として送信され、第２の通信信号はデバイス４０６の方向を主方向として送信されることになる。
【００３４】
その場合に、もし第１の通信信号と第２の通信信号とが同一周波数の通信信号であるならば、それら通信信号は、互いに潜在干渉となるおそれがあるが、ただし、空間処理法を実行してそれら２つの通信信号を十分に分離することができるならば、同一周波数での通信が可能となる。空間処理法を実行する無線通信システムは、多くの場合、ある種のパラメータ（例えばビーム形成法に用いる複素重み値など）を、受信信号に基づいて算出し、そして、その算出したパラメータを用いて、送信信号を制御するようにしている。しかるに、送信経路と受信経路とで経路長が同一であるとは限らず、それらの経路長が異なると位相及び振幅に偏差が生じる可能性がある。
【００３５】
図４Ｅに示したのは、受信経路と送信経路との間の経路長に差があるために、位相及び振幅に偏差が生じたときの、送信放射パターンの一例である。位相及び振幅にごく僅かな偏差が生じただけでも、送信放射パターンが目標パターンから偏位してしまい、デバイス間の漏話が発生して、デバイス４０４、４０６、及び４０８が、他のデバイスに当てた信号の一部を受信してしまうことによって、ＳＩＮＲ（信号対干渉及び雑音比）が低下する。
【００３６】
図４Ａ〜図４Ｅからは、振幅及び／または位相の歪みによってパフォーマンスの低下が発生するおそれがあることが明らかである。例えば、空間処理法を実行してアンテナ・アレイ２０４から通信信号を送信する無線通信システム２００は、送信に際して使用する空間処理のためのパラメータ集合を、受信信号に基づいて算出している場合には、送信経路と受信経路との間の経路長の差のために、振幅及び／または位相の歪みを生じるおそれがある。以下に、この経路長の差の影響を補償する方法について説明する。
【００３７】
図５Ａに示したのは、空間処理法を実行するように構成した典型的な無線通信システム５００の一例であり、空間処理法を実行するには、１つの複素重み値集合を構成する複数の複素重み値（ｗ1，ｗ2，…，ｗn）を出力信号ｙ（ｔ）に対して適用し、それによってスペクトル効率を向上させる。より具体的には、無線通信システム５００は、送信用ビーム形成を行うために、先ず、１つの複素重み値集合を構成する複数の複素重み値（ｗ1，ｗ2，…，ｗn）を算出する。それら複数の複素重み値は、その各々が１つずつのアンテナ（５０２、５０４、または５０６）に対して適用される重み値である。アンテナ（５０２、５０４、及び５０６）は、１つの集合体として、即ち１つのアンテナ・アレイとして動作するものであり、このアンテナ・アレイを構成するアンテナの個数は任意の個数とすることができる。続いて、複数の複素重み値（ｗ1，ｗ2，…，ｗn）を出力信号ｙ（ｔ）に対して適用し、それによって得られた信号を、アンテナ５０２、５０４、及び５０６から送信する。この構成によれば、複素重み値（ｗ1，ｗ2，…，ｗn）は、受信した信号に基づいて算出されるため、送信経路の如何によっては、信号の位相及び／または利得に、不都合な偏差が導入されるおそれがある。
【００３８】
図５Ｂに示したのは、送信経路と受信経路との間の経路長の差の影響を補償するように構成した無線通信システム５５０の一例であり、経路長の差の影響を補償するには、１つの複素重み値集合を構成する複数の複素重み値（ｈ1，ｈ2，…，ｈn）を出力信号に対して適用する。図示した構成例において、複数の複素重み値（ｈ1，ｈ2，…，ｈn）は、その各々が特定の１つずつのアンテナ５０２、５０４、または５０６に対して適用される重み値である。尚、それら複数の複素重み値（ｈ1，ｈ2，…，ｈn）を適用する処理と、別の複数の複素重み値を適用する他の処理とを共に実行する場合には、それら複数の複素重み値（ｈ1，ｈ2，…，ｈn）を適用する処理と、別の複数の複素重み値を適用する他の処理との、いずれを先に行うようにしてもよく、或いはまた、それらの処理において特定のアンテナに対して適用する夫々の複素重み値を全て足し合わせて１つの重み値を算出し、その算出した重み値を、当該アンテナに対して適用するようにしてもよく、それによっても、所望の信号処理と必要とされる送受信補償との両方を実行することができる。図示した構成例においては、出力信号ｙ（ｔ）に対して、先ず、空間処理法を実行するための複数の複素重み値（ｗ1，ｗ2，…，ｗn）を適用し、その後に、送信経路と受信経路との間の経路長の差の影響を補償するための複数の複素重み値（ｈ1，ｈ2，…，ｈn）を適用するようにしている。
【００３９】
アンテナ５０２、５０４、及び５０６は、個別に制御可能なように構成されている（即ち、各アンテナ５０２、５０４、及び５０６は、個別に送信モードと受信モードとの間で切換えることができる）。それらアンテナを個別に制御可能としてあるため、無線通信システム５００は、複数の複素重み値（ｈ1，ｈ2，…，ｈn）の算出を、以下に説明する方法によって実行することができる。
【００４０】
図６において、複数のアンテナで構成されたアンテナ・アレイに適用する送受信補償における補償量を算出するには、アンテナ・アレイに含まれる各アンテナから、順次、既知信号を送信する。そして、アンテナ・アレイに含まれる１つのアンテナから既知信号を送信するときに、それと同時に、その送出されている既知信号を、アンテナ・アレイに含まれる残りのアンテナで受信する。こうして受信した複数の信号に基づいて、１つの補償用重み値集合を構成する複数の補償用重み値を算出することができる。図６に示したのは、送受信補償における補償用重み値を算出する方法の１つの具体例である。この具体例において、算出プロセスを開始したならば、先ず、信号を最初に送信するアンテナを特定する（６０２）。信号を最初に送信するアンテナは、送受信補償を適用する複数のアンテナから成るアンテナ群のうちから選択する。ここでいうアンテナ群は、アンテナ・アレイを構成している全アンテナを含む場合もあり、或いは、全アンテナのうちの幾つかのアンテナだけを含む場合もある。最初に信号を送信するアンテナを特定したならば、そのアンテナから既知信号を送信する（６０４）。その送信した信号を、アンテナ群に含まれるその他のアンテナの各々によって受信し（６０６）、受信した信号に関する情報を保持し、ここで保持する情報は、後に、１つの送受信補償用重み値集合を構成する複数の送受信補償用重み値を算出する際に利用する情報である。
【００４１】
続いて、この算出プロセスでは、まだ他に信号を送信すべきアンテナがあるか否かを判定する（６０８）。もし、まだ他に信号を送信すべきアンテナがあったならば、信号を次に送信するアンテナを特定し（６１０）、そして、そのアンテナから既知信号を送信する（６０４）。こうして送信すべき全てのアンテナから既知信号を送信し終わったならば、続いて、送受信補償用重み値を算出する。送受信補償用重み値の算出（６１２）を実行するために、無線通信システムは、先ず、１つの伝達関数集合を構成する複数の伝達関数を算出する。ここで算出する伝達関数は、１つの送信アンテナと１つの受信アンテナとの組合せから成る各アンテナ・ペアにおける、送信信号に対する受信信号の比であり、この伝達関数を算出するには、受信信号を送信信号で除す除算を行う。更に、算出した複数の伝達関数から、１つのシステム関数集合を構成する複数のシステム関数を算出する。個々のシステム関数は、各アンテナ・ペアを構成している２つのアンテナの間の伝達関数の比として与えられる。続いて、それら複数のシステム関数から、１つの補償用重み値集合を構成する複数の重み値（ｈ1，ｈ2，…，ｈn）を求める。
【００４２】
その１つの具体例として、３個のアンテナ（Ａｎｔ１、Ａｎｔ２、及びＡｎｔ３）から成るアンテナ・システムを使用する場合の、送受信補償における補償量の算出手順について説明する。送信経路によってもたらされる利得及び位相の偏差と、受信経路によってもたらされる利得及び位相の偏差とが等しくない場合には、そのことによってパフォーマンスの低下をきたすおそれがある。そこで、それら偏差の影響を、以下のようにして補償する。先ず、Ａｎｔ１から既知信号Ｙを送信し、その送信した既知信号を他の２個のアンテナで受信する。この具体例において、既知信号Ｙは、ＯＦＤＭ信号（直交周波数分割多重信号）の周波数ドメイン表示に相当する信号であるものとする。また、問題を簡明にするために、ここでは更に具体的に、その既知信号Ｙが単一のＯＦＤＭ第１トーンであるものとする。そのＹの値には、任意の値を選定してかまわない。例えば、その既知信号Ｙが、回転ＢＰＳＫ（二相位相変調）信号であるならば、その既知信号Ｙを、「−１−ｉ」または「１＋ｉ」で表される信号とするのもよい。また、既知信号としては、一定のモジュラスの信号を選択することが好ましい。既知信号ＹをＯＦＤＭ信号とする場合に、一定のモジュラスの信号を生成する方法の１つは、そのＯＦＤＭ信号のトーンを例えば「−１」及び「１」の一定の振幅でみたし、そして「−１」と「１」との選択を、疑似ランダム信号とし、ただしＦＦＴにおいて既知であるような信号とするという方法がある。「−１」と「１」と（ただし、それらには適当な定数係数が乗じられている）の選択を、このようにランダム信号とすることによって、時間ドメインにおけるその信号のクレストファクタをより小さくすることができ、ひいては、Ｄ／Ａコンバータのクリッピングや増幅回路の飽和が発生するおそれをより小さく抑えることができる。同様に、その既知信号の個々のトーンの位相を異ならせることによっても、クレストファクタを好ましい値にすることができる。
【００４３】
既知信号Ｙを送信したときに、その既知信号Ｙに影響を及ぼす要因には以下のものがある。（１）送信するアンテナの送信伝達関数Ｔ（ｎ）、（２）空気の伝達関数Ｃ（ｎ）、（３）受信するアンテナの受信伝達関数Ｒ（ｎ）、（４）ノイズＮ（ｎ）。最後のノイズは、熱ノイズによるもの、タイム・エラーによるもの、それに、その他の様々なノイズ源によるものが含まれる。送受信補償用重み値を算出するためには、先ず、既知信号ＹをアンテナＡｎｔ１から送信して、他のアンテナ（Ａｎｔ２及びＡｎｔ３）で受信する。ここで、受信信号Ｘｐｑは、既知信号をアンテナｑから送信したときの、アンテナｐにおける応答の測定値である。この具体例では、既知信号ＹをアンテナＡｎｔ１から送信してアンテナＡｎｔ２で受信したときの応答と、アンテナＡｎｔ１から送信してアンテナＡｎｔ３で受信したときの応答とを測定し、それらの応答の測定結果が、次の通りであったものとする。
【数１】
2008523771.tif 000003
【００４４】
次に、既知信号ＹをアンテナＡｎｔ２から送信して、他のアンテナで受信する。ここでは、それらの応答の測定結果が、次の通りであったものとする。
【数２】
2008523771.tif 000004
【００４５】
更に、既知信号ＹをアンテナＡｎｔ３から送信して、他のアンテナで受信する。ここでは、それらの応答の測定結果が、次の通りであったものとする。
【数３】
2008523771.tif 000005
【００４６】
こうして応答を測定したならば、続いて、それら応答を既知信号Ｙで除すことにより、個々の応答に対応した夫々の伝達関数を求める。この具体例では、それら伝達関数は以下のようになる。
【数４】
2008523771.tif 000006
【００４７】
続いて、以上の伝達関数を用いて、夫々のシステム関数Ｇpqを求める。ここで、システム関数Ｇpqとは、２つの送受信伝達関数ＨpqとＨqpとの比であり、従って、Ｇpq＝Ｈpq／Ｈqpである。この具体例においては、得られるシステム関数は以下のようになる。
【数５】
2008523771.tif 000007
【００４８】
続いて、以上のシステム関数を用いて、送受信補償に用いる重み値（ｈ1，ｈ2，…，ｈn）を求める。それらは以下のようになる。
【数６】
2008523771.tif 000008
【００４９】
アンテナＡｎｔ１、Ａｎｔ２、またはＡｎｔ３を使用して信号を送信する際には、その使用するアンテナに対応した補償用重み値ｈ1、ｈ2、及びｈ3を適用するようにし、それによって、送信経路と受信経路との間の経路長の差に起因する利得及び／または位相の偏差の影響を補償することができる。
【００５０】
次に図７を参照して、以上に説明した方法を用いて算出した複素重み値集合を適用することによって、送信経路と受信経路との間の経路長の差の影響を補償し得るということを説明する。ただし、この補償は周波数依存性を有するものである。ここでは１つの具体例として、無線通信システムが、２個のアンテナから成るアンテナ・アレイにより信号を受信している場合について考察する。干渉信号ｎ（ｔ）が角度θの方向から到来するとき、その干渉信号は、先ず、第１アンテナ７０２に到達し、それからτ秒後に、第２アンテナ７０４に到達する。ここで、τ＝（Δｚ／ｃ）ｓｉｎθであり、ｃは信号の伝播速度である。ヌル・ステアリング法を用いて、この干渉信号ｎ（ｔ）を相殺することができ、それには、複素重み値集合を構成する複素重み値５０６及び５０８を以下のようにして算出すればよい。この具体例では、出力ｙ（ｔ）は、干渉信号ｎ（ｔ）の関数として、下式により表される。
【数７】
2008523771.tif 000009
【００５１】
これをフーリエ変換して得られる周波数ドメイン表示は、下式で表される。
【数８】
2008523771.tif 000010
【００５２】
この干渉信号が、静的な信号、即ち、ωと比べてその周波数スペクトルＮ（ω，ｔ）の時間的変動が緩やかな信号であって、しかも、中心周波数をｆ0とする狭帯域の信号であるならば、ω＝ω0以外の全ての領域においてＮ（ω，ｔ）＝０になる。ヌル・ステアリング法を用いてこの干渉信号を完全に相殺するには、ｗ1＝ｗ2ｅ−jω0τとなるように、複素重み値を定めればよい。そのように定めた複素重み値を使用することによって、出力信号ｙ（ｔ）の周波数ドメイン表示を、Ｙ（ω，ｔ）＝０とすることができる。
【００５３】
しかしながら、その干渉信号が、実際に、そのような狭帯域の信号とは見なし得ないものである場合には、各アンテナにおける応答が周波数に応じて変化するものとなる。ＯＦＤＭがそうであるように、１つの複素重み値集合に対応した１つのトーン群にあまりにも多くのトーンが割り当てられていると、その１つの複素重み値集合によって行う干渉信号の相殺は完全なものとはなり得ない。ただし静的な環境、即ち、Ｎ（ω，ｔ）＝Ｎ（ω）と見なし得る環境においては、１つの複素重み値集合を構成する複数の複素重み値によって、１つの伝達関数が得られる。
【数９】
2008523771.tif 000011
【００５４】
上式において｜ｗ1｜2＝１であるとするならば、出力電力｜Ｈ（ω）｜2は、下式で表されることになる。
【数１０】
2008523771.tif 000012
【００５５】
当然予想されることであるが、出力信号の減衰比は、干渉信号の中心周波数では無限大であるが、干渉信号の中心周波数から離れると急速に低下する。複素重み値は中心周波数に対して算出されており、この中心周波数から離れた周波数の成分は僅かに減衰するだけであって、完全に相殺されることはない。ヌル・ステアリング法が周波数依存性を有しているのと同様に、この送受信補償もまた周波数依存性を有している。従って、算出した複素重み値集合を適用するトーン群に割り当てる送信周波数は、狭い周波数範囲に含まれる送信周波数としておくと効果的である。実地試験を行った結果では、ＯＦＤＭ方式の無線通信システムにおいてトーン群を設定する際に、１つのトーン群の周波数範囲の幅が、最大でも５０〜１００ｋＨｚを超えないようにすべきであるとの結論が得られた。この周波数範囲の幅が約１００ｋＨｚを超えると、アンテナ応答のばらつきが発生し始める。
【００５６】
また同様に、この送受信補償は、時間依存性を呈することもある。温度、通信チャネル状態、それにノイズ特性などが、時間と共に変化するのにつれて、送受信補償用重み値の有効性も当然変化するものと考えられる。それゆえ、この送受信補償を常に効果的に行えるようにしておくために、送受信補償用重み値を定期的に再算出するようにするとよい。送受信補償用重み値を再算出する適当な頻度は、無線通信システムの具体的な構成によって異なる。温度が安定しているのであれば、重み値の再算出を１日に２度行えば十分であることもある。ただし、多くの場合、送受信補償用重み値の再算出の頻度として十分といえるのは、１０分間に１度ずつ再算出を行うというものである。信号対ノイズ比を高い値に維持することが特に重要な、ハイ・パフォーマンスの無線通信システムにおいては、送受信補償用重み値の再算出を２０秒間に１度ずつ実行するのがよいと思われる。
【００５７】
図８に示したのは、ブロードバンド無線通信システムの基地局８００であり、この基地局８００は複数のアンテナ８０２と、それらアンテナ８０２の各々に１つずつ設けられた複数のＲＦコンポーネント８０４と、少なくとも１つのデジタル・コンポーネント８０６とを備えるものである。基地局８００に備えるアンテナ８０２の個数は、最少の場合には２個であるが、典型的な構成例では、より多くの（例えば、４個、１２個、１６個、または３２個など）アンテナ８０２を備えるようにしている。デジタル・コンポーネント８０６は、個々のＲＦコンポーネント８０４へ送出する信号に、または、個々のＲＦコンポーネント８０４から受取る信号に補正を加えていることにより、複数のアンテナを利用した空間処理法を実行することができ、それによってパフォーマンスを向上させる。送信ビーム形成法を実行するブロードバンド無線通信システムの１つの構成例では、基地局が１６個のアンテナ８０２と、それらアンテナ８０２の各々に１つずつ設けられた複数のＲＦコンポーネント８０４とを備え、それらＲＦコンポーネント８０４を介して信号に処理を加えるようにしており、それらＲＦコンポーネントは、以下に図９を参照して説明するＲＦコンポーネント８０４のように構成されている。また、それらＲＦコンポーネント８０４は、デジタル・コンポーネント８０６に結合されており、このデジタル・コンポーネント８０６は特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）で構成してもよく、デジタル信号処理装置（ＤＳＰ）で構成してもよく、その他の処理装置で構成するようにしてもよい。
【００５８】
図９に示した具体例のＲＦコンポーネント８０４は、送信モードと受信モードとの２つのモードで動作することができ、送信モードにおいては、送信すべき信号をデジタル・コンポーネント８０６から受取り、送信周波数へアップ・コンバートし、増幅し、そして送信する。また、送信信号の品質を向上させるために、以上の処理に加えて、様々なフィルタ処理を施すこともある。例えば、デジタル・コンポーネント８０６から受取る信号は、通常、ベースバンド周波数で変調されている。そこで、余計なアーティファクトを増幅せずに済むように、デジタル・コンポーネント８０６から受取った信号に対して、ローパス・フィルタに通す処理を施すことがある。また、受取った信号をアップ・コンバートして増幅した後に、その信号に対して、バンドパス・フィルタに通す処理を施すことがあり、これは、帯域外の信号を送信せずに済むようにするためである。
【００５９】
同様に、ＲＦコンポーネント８０４は、受信モードとされたならば、アンテナ８０２から受取った信号を、低ノイズ増幅器で増幅し、ベースバンド周波数へダウン・コンバートし、そのダウン・コンバートした信号をデジタル・コンポーネント８０６へ受渡して更なる処理に付す。また、パフォーマンスを向上させるために、以上の処理に加えて、様々なフィルタ処理を施すこともあり、例えば、アンテナ８０２から受取った信号に対して、バンドパス・フィルタに通す処理を施すことがあり、これは、帯域外の信号を処理せずに済むようにするためである。また、ダウン・コンバートした信号に対して、ローパス・フィルタに通す処理を施すことがある。具体的な１つの構成例として、このＲＦコンポーネントを、信号をデジタル型式とアナログ型式との間でコンバートするためのコンポーネントを備えた構成とすることもできるが、ただし、図９に示した構成例では、このような信号のコンバートはデジタル・コンポーネント８０６に行わせるようにしている。
【００６０】
更に、以上に説明した構成例では、個々のアンテナ８０２を個別に制御できるようにしてあるため、１個または数個のアンテナ８０２から信号を送信しつつ、それと同時に、残りのアンテナ８０２で信号を受信することが可能となっている。そして、これによって、通信利用者の通信を遮断することなく、また、余計な遅延を導入することなく、送受信補償を実行することが可能となっている。例えば、送受信補償を実行するには、複数のアンテナ８０２のうちの１個のアンテナ（第１アンテナ）８０２から既知信号を送信すればよい。そのとき、残りのアンテナ８０２は、この第１アンテナ８０２が送信した既知信号を受信すると共に、他の通信デバイスが送信している信号も受信する。そして、空間処理法を実行することにより、先に説明したようにして、重み値集合を算出し、既知信号を分離し、送受信補償を行うことができる。加えて、１つ又は複数の重み値集合を適用することによって、他の通信デバイスから送信された信号を識別することができる。
【００６１】
図９に示したのは、ＲＦコンポーネント８０４の１つの具体的な構成例であり、このＲＦコンポーネント８０４はバンドバス・フィルタ（ＢＰＦ）８０２を備えている。ＢＰＦ８０２はアンテナ８０２に結合されており、取り扱うべき周波数以外の周波数の信号を除去するために、送信経路でも使用され、また受信経路でも使用されるように接続されている。また、ＢＰＦ８０２は、スイッチ９０４に結合されており、このスイッチ９０４は、受信経路と送信経路との一方を選択的にイネーブルして、そのイネーブルした経路をアンテナ８０２に結合する。スイッチ９０４が受信経路をアンテナ８０２に結合しているときには、信号が、低ノイズ増幅器（ＬＮＡ）９０６を通り、ダウン・コンバータ９０８を通り、更に、ローパス・フィルタ（ＬＰＦ）９１０を通った後に、デジタル・コンポーネント８０６へ受渡される。信号を送信するときには、デジタル・コンポーネント８０６から受取った信号が、ローパス・フィルタ（ＬＰＦ）９１２に通り、アップ・コンバータ９１４によって送信周波数へコンバートされ、更に電力増幅器（ＰＡ）９１６によって増幅される。送信経路はスイッチ９０４によってアンテナ８０２に結合されており、増幅された信号は、ＢＰＦ９０２を通ってアンテナ８０２から送信される。
【００６２】
図１０に示したのは、図８に示したデジタル・コンポーネント８０６の１つの具体的な構成例であり、このデジタル・コンポーネント８０６は複数のＲＦコンポーネント８０４から信号を受取る。受取った信号に処理を施すために、デジタル・コンポーネント８０６は１つまたは複数のＡ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ）１００２を備えるようにしている。図示した構成例においては、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）方式を採用しており、それによって、複数のユーザをサポート可能にし、しかも帯域利用率を向上させている。ＯＦＤＭ信号に処理を施すために、この構成例のデジタル・コンポーネント８０６は、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）コンポーネント１００４を備えている。フーリエ変換されたデジタル信号は、ベースバンド１００６へ受渡され、このベースバンド１００６によって処理が施される。典型的な構成例では、このベースバンド１００６を、デジタル信号処理装置（ＤＳＰ）で構成するようにしている。信号の送信に関しては、ベースバンド１００６は、送信する信号を高速逆フーリエ変換（ＩＦＦＴ）コンポーネント１００８へ受渡し、そこで逆フーリエ変換された信号は、Ｄ／Ａコンバータ（ＤＡＣ）１０１０へ受渡される。このＤＡＣ１０１０でアナログ変換された信号は、ＲＦコンポーネント８０４を介してアンテナ８０２へ供給され、アンテナ８０２から送信される。
【００６３】
以上、幾つかの具体的な構成例について説明した。ただし、容易に理解されるように、それら構成例に対しては、本発明の概念及び範囲から逸脱することなく、様々な改変を加えることが可能である。それゆえ、特許請求の範囲に明記した範囲は、その他の構成例をも包含するものである。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】無線通信システムの一例を示した模式図である。
【図２】空間処理法を実行する際にプローブレス方式の送受信補償を実行してパフォーマンスを向上させるようにした無線通信装置を示した図である。
【図３Ａ】ビーム形成法を実行して形成する目標パターンとしてのアンテナ放射パターンを示した模式図である。
【図３Ｂ】送受信補償を実行しないときに形成されるアンテナ放射パターンの一例を示した模式図である。
【図４Ａ】複数のデバイスに対応するビーム形成方式において、３個のデバイスのうちの１個のデバイスとの間で送信または受信を行うために形成する目標パターンとしてのアンテナ放射パターンを示した模式図である。
【図４Ｂ】図４Ａのビーム形成方式において、３個のデバイスのうちの別の１個のデバイスとの間で送信または受信を行うために形成する目標パターンとしてのアンテナ放射パターンを示した模式図である。
【図４Ｃ】図４Ａ及び図４Ｂのビーム形成方式において、３個のデバイスのうちの更に別の１個のデバイスとの間で送信または受信を行うために形成する目標パターンとしてのアンテナ放射パターンを示した模式図である。
【図４Ｄ】同時に複数のデバイスとの間で通信を行うために、成分信号を足し合わせることにより図４Ａ〜図４Ｃに示したアンテナ放射パターンを組合せて形成する、目標パターンとしてのアンテナ放射パターンを示した模式図である。
【図４Ｅ】複数のデバイスとの間で通信を行う、ビーム形成法を実行する無線通信システムにおいて、送受信補償を実行しないときに発生する、送信放射パターンの偏位の一例を示した模式図である。
【図５Ａ】空間処理法を実行する無線通信システムのブロック図である。
【図５Ｂ】空間処理法を実行する際に送受信補償を実行する無線通信システムのブロック図である。
【図６】無線通信システムで実行する送受信補償における補償量を算出するプロセスを示したフローチャートである。
【図７】角度θの方向からノイズ信号を受信している無線通信システムを示した模式図である。
【図８】複数のアンテナから成るアンテナ集合体を備え、個々のアンテナの送受信タイミングの制御を個別に行うことによって、プローブレス方式の送受信補償を実行するようにした無線通信装置を示した図である。
【図９】図８に示した無線通信装置の無線周波数（ＲＦ）コンポーネントのブロック図である。
【図１０】図８に示した無線通信装置のデジタル・コンポーネントのブロック図である。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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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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【国際調査報告】
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