(57)【要約】【課題】演算処理量が増大することなく、無線伝搬路の変動状態に応じてアレイアンテナの指向性の鋭さを制御可能な無線通信装置を提供する。【解決手段】アレイアンテナ１２０を使用して無線通信端末と通信する無線基地局１００であって、無線通信端末の移動速度を判定する速度判定部１０６と、アンテナ素子Ａｎｔ１〜Ａｎｔｎに対応して設けられ、アンテナ素子Ａｎｔ１〜Ａｎｔｎから出力される受信信号又はアンテナ素子Ａｎｔ１〜Ａｎｔｎに入力される送信信号の信号経路を接続又は切断するスイッチＳＷ１Ｒ〜ＳＷｎＲ，ＳＷ１Ｓ〜ＳＷｎＳと、判定された移動速度に応じて、スイッチＳＷ１Ｒ〜ＳＷｎＲ，ＳＷ１Ｓ〜ＳＷｎＳによって信号経路を接続又は切断することで、無線通信端末との通信に使用されるアンテナ素子Ａｎｔ１〜Ａｎｔｎの数を制御するアンテナ切替部１０７とを備える。【選択図】図２
2008278076.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のアンテナ素子を有するアレイアンテナを使用して通信先装置と通信する無線通信装置であって、
前記通信先装置との間の無線伝搬路の特性が変動する度合いを示す伝搬路変動情報を取得する取得部と、
前記アンテナ素子に対応して設けられ、前記アンテナ素子から出力される受信信号又は前記アンテナ素子に入力される送信信号の信号経路を接続又は切断する複数のスイッチ部と、
前記取得部によって取得された前記伝搬路変動情報に応じて、前記スイッチ部によって前記信号経路を接続又は切断することで、前記通信先装置との通信に使用される前記アンテナ素子の数を制御するスイッチ制御部と
を備える無線通信装置。
【請求項２】
前記スイッチ制御部は、前記取得部によって取得される前記伝搬路変動情報が増加する場合、前記通信先装置との通信に使用される前記アンテナ素子の数を減少させる請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項３】
前記スイッチ制御部は、前記取得部によって取得される前記伝搬路変動情報が減少する場合、前記通信先装置との通信に使用される前記アンテナ素子の数を増加させる請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項４】
前記取得部は、前記通信先装置によって通知される前記伝搬路変動情報を取得する請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項５】
前記通信先装置との通信期間において、前記通信先装置によって互いに異なる期間に送信される複数の既知信号の受信レベルを検出する受信レベル検出部をさらに備え、
前記取得部は、前記受信レベル検出部によって前記既知信号毎に検出された前記受信レベルの差分と、所定の閾値との比較結果に応じて、前記伝搬路変動情報を取得する請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項６】
所定間隔で報知される報知情報の受信レベルを検出する受信レベル検出部をさらに備え、
前記取得部は、前記受信レベル検出部によって検出される前記受信レベルに応じて、前記伝搬路変動情報を取得する請求項１に記載の無線通信装置。
【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を有するアレイアンテナを使用して通信先装置と通信する無線通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ｉＢｕｒｓｔ（登録商標）などの無線通信システムにおいては、無線基地局は、無線通信端末の方向にアレイアンテナの指向性を向けて当該無線通信端末と通信する。具体的には、無線基地局は、各アンテナ素子において送信又は受信される無線信号に対してウェイトを乗算する、すなわち、無線信号の位相や振幅を制御することで、無線通信端末の方向にアレイアンテナの指向性を向ける。
【０００３】
このような無線基地局においては、アンテナ素子の数が多いほど指向性が鋭くなり、無線信号の利得を向上させることができる。一方、アレイアンテナの指向性が鋭い場合、無線基地局は、移動する無線通信端末の位置に応じてアレイアンテナの指向性を調整することが困難になり、無線通信端末との通信が不可能となる恐れがある。
【０００４】
上記の不具合に鑑みて、次のような無線通信装置が提案されている（特許文献１参照。）。当該無線通信装置は、すべてのアンテナ素子において受信される無線信号に対し、通常動作用のウェイトである通常ウェイトを乗算し、乗算結果を合成することで通常ウェイト出力を生成する。
【０００５】
また、当該無線通信装置は、通常ウェイト出力においてＳＩＮＲ(Signal to Interference Noise power Ratio)又はＢＥＲ（Bit Error Rate）などの受信品質が劣化した場合に、通常動作と並行して補助動作が実行される。
【０００６】
具体的には、当該無線通信装置は、一部のアンテナ素子において受信される無線信号に対し、通常動作用のウェイトである補助ウェイトを乗算し、乗算結果を合成することで補助ウェイト出力を生成する。すなわち、補助ウェイト出力は、通常ウェイト出力よりも広い指向性を用いて得られる出力信号である。
【０００７】
当該無線通信装置は、通常ウェイト出力及び補助ウェイト出力のそれぞれから受信品質を検出する。そして、当該無線通信装置は、通常ウェイト出力又は補助ウェイト出力のうち、検出される受信品質が良い方を最終的な出力信号として選択する。
【特許文献１】特開２００６−２９５７３６号公報（第１１頁、第２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述した特許文献１の無線通信装置では、通常ウェイト出力及び補助ウェイト出力を並行して生成する必要がある。さらに、上述した特許文献１の無線通信装置では、通常ウェイト出力及び補助ウェイト出力の受信品質の検出、及び検出した受信品質の比較を行う必要がある。したがって、特許文献１の無線通信装置では、無線通信装置における演算処理量が増大するという問題があった。
【０００９】
上記問題点に鑑み、本発明は、演算処理量が増大することなく、無線伝搬路の変動状態に応じてアレイアンテナの指向性の鋭さを制御可能な無線通信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】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の第１の特徴は、複数のアンテナ素子（アンテナ素子Ａｎｔ１〜Ａｎｔｎ）を有するアレイアンテナ（アレイアンテナ１２０）を使用して通信先装置（例えば無線通信端末２００）と通信する無線通信装置（例えば無線基地局１００）であって、前記通信先装置との間の無線伝搬路の特性が変動する度合いを示す伝搬路変動情報を取得する取得部（速度判定部１０６又は速度情報取得部１１１）と、前記アンテナ素子に対応して設けられ、前記アンテナ素子から出力される受信信号又は前記アンテナ素子に入力される送信信号の信号経路を接続又は切断する複数のスイッチ部（スイッチＳＷ１Ｒ〜ＳＷｎＲ、又はスイッチＳＷ１Ｓ〜ＳＷｎＳ）と、前記取得部によって取得された前記伝搬路変動情報に応じて、前記スイッチ部によって前記信号経路を接続又は切断することで、前記通信先装置との通信に使用される前記アンテナ素子の数を制御するスイッチ制御部（アンテナ切替部１０７）とを備えることを要旨とする。
【００１１】
このような特徴によれば、スイッチ制御部は、取得部によって取得された伝搬路変動情報に応じて、スイッチ部によって信号経路を接続又は切断することで、通信先装置との通信に使用される前記アンテナ素子の数を制御するので、演算処理量が増大することなく、通信先装置の移動速度に応じてアレイアンテナの指向性の鋭さを制御することができる。
【００１２】
本発明の第２の特徴は、本発明の第１の特徴に係り、前記スイッチ制御部は、前記取得部によって取得される前記伝搬路変動情報が増加する場合、前記通信先装置との通信に使用される前記アンテナ素子の数を減少させることを要旨とする。
【００１３】
本発明の第３の特徴は、本発明の第１の特徴に係り、前記スイッチ制御部は、前記取得部によって取得される前記伝搬路変動情報が減少する場合、前記通信先装置との通信に使用される前記アンテナ素子の数を増加させることを要旨とする。
【００１４】
本発明の第４の特徴は、前記取得部は、前記通信先装置によって通知される前記伝搬路変動情報を取得することを要旨とする。
【００１５】
本発明の第５の特徴は、本発明の第１の特徴に係り、前記通信先装置との通信期間（１タイムスロット）において、前記通信先装置によって互いに異なる期間に送信される複数の既知信号（トレーニングシンボル）の受信レベルを検出する受信レベル検出部（受信レベル検出部１０５）をさらに備え、前記取得部は、前記受信レベル検出部によって前記既知信号毎に検出された前記受信レベルの差分（差分ｄ，差分ｄ１，差分ｄ２）と、所定の閾値（閾値Ｘ１，Ｘ２）との比較結果に応じて、前記伝搬路変動情報を取得することを要旨とする。
【００１６】
本発明の第６の特徴は、本発明の第１の特徴に係り、所定間隔で報知される報知情報の受信レベルを検出する受信レベル検出部をさらに備え、前記取得部は、前記受信レベル検出部によって検出される前記受信レベルに応じて、前記伝搬路変動情報を取得することを要旨とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の特徴によれば、演算処理量が増大することなく、通信先装置の移動速度に応じてアレイアンテナの指向性の鋭さを制御可能な無線通信装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
次に、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。以下の実施形態における図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。
【００１９】
［第１実施形態］
本実施形態においては、（１）無線通信システムの概略構成、（２）無線基地局の構成、（３）アンテナ素子数切替処理、（４）速度判定処理、（５）無線基地局の動作、（６）作用・効果、の順で説明する。
【００２０】
（１）無線通信システムの概略構成
まず、本実施形態に係る無線通信システムの概略構成について説明する。図１は、本実施形態に係る無線通信システムの概略構成図である。
【００２１】
図１に示すように、無線通信システムは、無線基地局１００及び無線通信端末２００を含む。本実施形態では、無線基地局１００及び無線通信端末２００は、時分割多元接続−時分割複信（ＴＤＭＡ−ＴＤＤ）方式を用いた無線通信を実行する。
【００２２】
具体的には、無線基地局１００及び無線通信端末２００は、ｉＢｕｒｓｔ（登録商標）に基づく無線通信を実行する（ｉＢｕｒｓｔについては、“High Capacity-Spatial Division Multiple Access (HC-SDMA)”，WTSC - 2005 - 032，ＡＴＩＳ／ＡＮＳＩを参照）。
【００２３】
無線基地局１００は、アレイアンテナ１２０を備える。アレイアンテナ１２０は、複数のアンテナ素子Ａｎｔ１〜Ａｎｔｎ（ｎ≧２）（図２参照）を含む。無線基地局１００は、アレイアンテナ１２０を用いてアダプティブアレイ制御を行う。具体的には、無線基地局１００は、無線通信端末２００の方向にアレイアンテナ１２０の指向性を向けて無線通信端末２００と通信する。
【００２４】
なお、ｉＢｕｒｓｔでは、通信レートを高速化することを目的として、受信電界強度（ＲＳＳＩ）や信号対雑音比（ＳＮＲ）品質に応じた変調方式を選択する適応変調が導入されている。適応変調では、ＢＰＳＫ（Binary Phase Shift Keying）や２４ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）などの複数の変調方式から適切な変調方式が選択される。
【００２５】
また、ｉＢｕｒｓｔでは、無線基地局１００と無線通信端末２００との通信に割り当てられた通信期間であるタイムスロットにおいて、最初の一定期間及び最後の一定期間に、既知信号としてのトレーニングシンボルが挿入される。
【００２６】
（２）無線基地局の構成
次に、無線基地局１００の構成について説明する。図２は、無線基地局１００の構成を示すブロック図である。
【００２７】
図２に示すように、無線基地局１００は、アレイアンテナ１２０に加え、送受信スイッチ（送受信ＳＷ）１０１１〜１０１ｎ、Ａ／Ｄ変換器（ＡＤＣ）１０２１〜１０２ｎ、乗算器１０３１〜１０３ｎ、スイッチＳＷ１Ｒ〜ＳＷｎＲ、加算器１０４、受信レベル検出部１０５、速度判定部１０６、アンテナ切替部１０７、ウェイト生成部１０８、品質判定部１０９、信号分配器（ＨＹＢ）１１０、スイッチＳＷ１Ｓ〜ＳＷｎＳ、乗算器１１１１〜１１１ｎ、及びＤ／Ａ変換器（ＤＡＣ）１１２１〜１１２ｎを備える。
【００２８】
送受信ＳＷ１０１１〜１０１ｎは、アンテナ素子Ａｎｔ１〜Ａｎｔｎに対応して設けられ、受信タイミングと送信タイミングとを切替る。具体的には、受信タイミングにおいて送受信ＳＷ１０１１〜１０１ｎは、アンテナ素子Ａｎｔ１〜Ａｎｔｎからの受信アナログ信号をＡＤＣ１０２１〜１０２ｎに入力する。送信タイミングにおいて送受信ＳＷ１０１１〜１０１ｎは、ＤＡＣ１１２１〜１１２ｎからの送信アナログ信号をアンテナ素子Ａｎｔ１〜Ａｎｔｎに入力する。
【００２９】
なお、ｉＢｕｒｓｔでは、１フレーム期間において、アップリンク（上り方向）タイムスロットがダウンリンク（下り方向）タイムスロットよりも先に設定されている。
【００３０】
まず、受信系統について説明する。ＡＤＣ１０２１〜１０２ｎは、送受信ＳＷ１０１１〜１０１ｎからの受信アナログ信号を受信ディジタル信号に変換する。
【００３１】
乗算器１０３１〜１０３ｎは、ＡＤＣ１０２１〜１０２ｎからの受信ディジタル信号と、受信ウェイトＷ１,Ｗ２，・・・Ｗnの初期値とを乗算する。なお、ｉＢｕｒｓｔのようにＴＤＤを利用した無線通信システムでは、受信ウェイトを送信ウェイトとしてそのまま用いる構成が一般的である。したがって、以下では、受信ウェイト及び送信ウェイトを総称して「ウェイト」と呼ぶ。
【００３２】
スイッチＳＷ１Ｒ〜ＳＷｎＲは、ウェイトが乗算された受信ディジタル信号を加算器１０４に入力するか否かを切替る。スイッチＳＷ１Ｒ〜ＳＷｎＲとしては、例えばリレー回路が使用される。
【００３３】
加算器１０４は、ウェイトが乗算された受信ディジタル信号を合成する。合成して得られた受信信号は、品質判定部１０９を介して、図示を省略する復調部に入力される。復調部では、受信信号の復調及び復号が行われる。
【００３４】
受信レベル検出部１０５は、各受信ブランチを代表する１つのブランチのＡＤＣ１０２１からの出力信号をモニターして、受信信号の受信レベルを検出する。なお、「受信ブランチ」とは、アンテナ素子Ａｎｔ１〜Ａｎｔｎから加算器１０４までの各信号経路である。また、「送信ブランチ」とは、ＨＹＢ１１０からアンテナ素子Ａｎｔ１〜Ａｎｔｎまでの各信号経路である。以下では、受信ブランチ及び送信ブランチを総称して「ブランチ」と呼ぶ。
【００３５】
速度判定部１０６は、受信レベル検出部１０５によって検出された受信レベルから、受信レベルの変動を検出する。受信レベルの変動が大きい場合、速度判定部１０６は、無線通信端末２００の移動速度が大であると判定する。一方、受信レベルの変動が小さい場合、速度判定部１０６は、無線通信端末２００の移動速度が小であると判定する。このようにして、速度判定部１０６は、無線通信端末２００の移動速度を分類した速度クラス（高速、中速、低速など）を判定する。
【００３６】
アンテナ切替部１０７は、速度判定部１０６によって判定された速度クラスに応じて、通信に使用するアンテナ素子Ａｎｔ１〜Ａｎｔｎの数（以下、「アンテナ素子数」という）を決定する。アンテナ切替部１０７は、決定したアンテナ素子数に応じて生成されるアンテナ切替信号を、スイッチＳＷ１Ｒ〜ＳＷｎＲ、スイッチＳＷ１Ｓ〜ＳＷｎＳ、及びウェイト生成部１０８に送出する。
【００３７】
ウェイト生成部１０８は、受信信号に含まれる既知信号（トレーニングシンボル）と、既知の参照信号とを比較するとともに、既知信号と参照信号との誤差を示す誤差信号を検出する。ウェイト生成部１０８は、検出した誤差信号が最小になるように各ブランチのウェイトＷ１,Ｗ２，・・・Ｗnを算出する。ただし、ウェイト生成部１０８は、アンテナ切替信号に基づき、通信に使用されないアンテナ素子についてのウェイトの算出を省略する。
【００３８】
品質判定部１０９は、受信信号の品質を判定する。本実施形態では、受信信号の品質としてＳＮＲが使用される。
【００３９】
次に、送信系統について説明する。ＨＹＢ１１０は、送信ディジタル信号を各送信ブランチに分配する。スイッチＳＷ１Ｓ〜ＳＷｎＳは、ＨＹＢ１１０からの送信ディジタル信号を乗算器１１１１〜１１１ｎに入力するか否かを切替る。スイッチＳＷ１Ｓ〜ＳＷｎＳとしては、例えばリレー回路が使用される。
【００４０】
乗算器１０３１〜１０３ｎは、送信ディジタル信号とウェイトＷ１,Ｗ２，・・・Ｗnとを乗算する。ＤＡＣ１１２１〜１１２ｎは、ウェイトが乗算された送信ディジタル信号を送信アナログ信号に変換する。
【００４１】
以上の構成によって、無線基地局１００は、変動レベルの変動（伝搬路変動）に応じてアンテナ素子数を切替ることによって、アレイアンテナ１２０の指向性の鋭さを制御する。以下、本実施形態をより詳細に説明する。
【００４２】
（３）アンテナ素子数切替処理
次に、アンテナ素子数切替処理について説明する。図３は、アンテナ素子数と、アレイアンテナ１２０の指向性との関係を示す図である。以下では、アンテナ素子Ａｎｔ１〜Ａｎｔｎの数が１２（ｎ＝１２）であるものとする。
【００４３】
図３（ａ）に示すように、アレイアンテナ１２０においては、アンテナ素子数が増加すると、指向性が鋭くなり、利得が向上するという特徴を有する。しかし、アレイアンテナ１２０の指向性が鋭い場合、無線通信端末２００の移動速度が上昇すると、アレイアンテナ１２０の指向性を調整する頻度が多くなる。
【００４４】
一方、図３（ｃ）に示すように、アンテナ素子数を減らして、指向性を広くした場合には、利得は減少するが、無線通信端末２００の移動速度が上昇しても、アレイアンテナ１２０の指向性を調整する頻度は少ない。したがって、無線通信端末２００の高速移動時にも、安定した通信路が維持される。
【００４５】
図４は、本実施形態に係るアンテナ切替部１０７が保持するテーブルの構成例を示す図である。アンテナ切替部１０７は、図４に示すテーブルに従って、速度クラスに対応するアンテナ素子数を選択する。
【００４６】
具体的には、アンテナ切替部１０７は、速度クラスがI（低速）である場合には、すべてのアンテナ素子Ａｎｔ１〜Ａｎｔ１２を使用するために、スイッチＳＷ１Ｒ〜ＳＷ１２Ｒ及びスイッチＳＷ１Ｓ〜ＳＷ１２Ｓをすべてオンに設定する。その際、ウェイト生成部１０８では、Ｗ１〜Ｗ１２まですべてのブランチに対応してウェイトを算出する。
【００４７】
アンテナ切替部１０７は、速度クラスがII（中速）である場合には、アンテナ素子数を１／２の６本とする。ここでは、アンテナ素子Ａｎｔ１〜Ａｎｔ１２においてオン又はオフの設定を交互に配置する。ウェイト生成部１０８は、スイッチＳＷ１Ｒ〜ＳＷ１２Ｒ及びスイッチＳＷ１Ｓ〜ＳＷ１２Ｓがオンしているブランチに対してウェイトを算出する。
【００４８】
アンテナ切替部１０７は、速度クラスがIII（高速）である場合には、アンテナ素子数をさらに１／２に設定して３本とする。ここでは、使用するアンテナ素子が等間隔になるように設定される。スイッチＳＷ１Ｒ〜ＳＷ１２Ｒ及びスイッチＳＷ１Ｓ〜ＳＷ１２Ｓがオンしているブランチに対してウェイトを算出する。
【００４９】
（４）速度判定処理
次に、速度判定処理、すなわち、受信レベルの検出及び当該受信レベルに基づく速度クラスの判定について説明する。
【００５０】
速度判定処理としては、受信スロット（無線基地局１００においてはアップリンクスロット）の全体に渡って受信レベルを検出し、当該受信レベルの変動分に応じて速度クラスを判定することが考えられる。
【００５１】
しかし、変調方式がＱＡＭ等の振幅変調を含む場合や、マルチキャリア伝送の場合、データ区間において変調信号の電力変動が大きくなるため、短い時間間隔で精度良く受信レベルを検出することが困難となる。
【００５２】
以下では、（４．１）速度判定処理方法１、（４．２）速度判定処理方法２について説明する。速度判定処理方法１は、２つのトレーニングシンボルを用いる方法である。速度判定処理方法２は、３つのトレーニングシンボルを用いる方法である。なお、第２実施形態で詳述するように、無線基地局１００が報知する同期用の報知情報の受信レベル変動を無線通信端末２００で検出し、無線通信端末２００が当該受信レベル変動に基づき速度情報（速度クラス）を判定してもよい。
【００５３】
（４．１）速度判定処理方法１  
図５は、速度判定処理方法１において受信レベルを検出する動作を示す図である。
【００５４】
受信レベル検出部１０５は、図５（ｂ）に示すタイミング信号に基づき、受信スロットにおいてトレーニングシンボルが含まれる期間を特定する。
【００５５】
受信レベル検出部１０５は、図５（ａ）及び図５（ｃ）に示すように、受信スロット内のトレーニングシンボル（ヘッド部）、及びトレーニングシンボル（テール部）のそれぞれの受信レベルを検出する。
【００５６】
そして、受信レベル検出部１０５は、検出した各受信レベルの受信レベル差ｄを算出する。このように、既知のトレーニング信号を使用することにより、短時間で正確に受信レベルを検出することが可能となり、正確なレベル変動情報を得ることが可能となる。
【００５７】
図６は、速度判定処理方法１において速度クラスを判定する動作を示す図である。
【００５８】
速度判定部１０６は、図６に示すように、受信レベル差の閾値をＸ１及びＸ２（Ｘ１＞Ｘ２）の２点設定している。
【００５９】
速度判定部１０６は、受信レベル検出部１０５によって算出された受信レベル差ｄを閾値をＸ１及びＸ２と比較する。
【００６０】
速度判定部１０６は、ｄ≧Ｘ１の場合には、高速（速度クラスI）と判定する。速度判定部１０６は、Ｘ２≦ｄ＜Ｘ１の場合には、中速（速度クラスII）と判定する。速度判定部１０６は、ｄ＜Ｘ２の場合には、低速（速度クラスIII）と判定する。
【００６１】
なお、速度判定処理方法１は、無線基地局１００が実行する場合に限らず、無線通信端末２００において実行してもよい。この場合、無線通信端末２００から無線基地局１００へ速度クラスが通知される。
【００６２】
（４．２）速度判定処理方法２
図７は、速度判定処理方法２において受信レベルを検出する動作を示す図である。
【００６３】
速度判定処理方法１では、受信スロットのヘッド部とテール部の２点にてレベル検出を実施した。しかし、無線通信端末２００の移動速度が上がった場合には、図７（ｃ）に示すように、１スロット中で受信レベルの上下が発生する。この場合には、ヘッド部とテール部の２点のみで観測すると、レベル差が発生していないという誤検出が発生する。このような不具合を解消するため、速度判定処理方法２では、図７（ａ）に示すように、トレーニングシンボル（ミッド部）をスロットの中央に配置する。
【００６４】
図７（ａ）及び図７（ｃ）に示すように、受信レベル検出部１０５は、受信スロット内のヘッド部、ミッド部、テール部の３点で受信レベルを測定することにより、スロット中で発生する上下のレベル変動を観測することが可能になる。
【００６５】
図７（ｃ）の例では、受信レベル検出部１０５は、ヘッド部とミッド部との受信レベル差をｄ１とし、ミッド部とテール部の受信レベル差をｄ２として、２つの受信レベル差を算出している。
【００６６】
なお、トレーニングシンボル数の配置に関しては、無線通信端末２００の移動速度に応じて、無線基地局１００及び無線通信端末２００間で速度情報をやり取りすることで、適応的に２点、３点、４点・・・と増加又は減少させていくことも可能である。
【００６７】
図８は、速度判定処理方法２において速度クラスを判定する動作を示す図である。
【００６８】
速度判定部１０６は、図８に示すように、受信レベル差ｄ１及びｄ２を閾値Ｘ１及びＸ２と比較する。
【００６９】
また、速度判定部１０６は、比較結果の組合せに応じて、５つの速度クラスの中から速度クラスを判定する。
【００７０】
なお、速度判定処理方法２は、無線基地局１００が実行する場合に限らず、無線通信端末２００において実行してもよい。この場合、無線通信端末２００から無線基地局１００へ速度クラスが通知される。
【００７１】
（５）無線基地局の動作
次に、無線基地局１００の動作について説明する。以下、（５．１）無線基地局の動作パターン１、（５．２）無線基地局の動作パターン２、の順で説明する。
【００７２】
（５．１）無線基地局の動作パターン１
図９は、無線基地局１００の動作パターン１を示すフローチャートである。
【００７３】
ステップＳ１０１において、無線基地局１００は、アレイアンテナ１２０を用いて無線通信端末２００からの無線信号を受信する。
【００７４】
ステップＳ１０２において、無線基地局１００は、受信信号と既知の参照信号に基づき、誤差信号を検出する。
【００７５】
ステップＳ１０３において、無線基地局１００は、ステップＳ１０２で検出された誤差信号に基づき、ウェイトを算出する。
【００７６】
ステップＳ１０４において、無線基地局１００は、ステップＳ１０３で算出されたウェイトを用いて、各ブランチのウェイトを更新する。
【００７７】
ステップＳ１０５において、無線基地局１００は、無線通信端末２００の移動速度（速度クラス）が変更されたか否かを判定する。無線通信端末２００の移動速度（速度クラス）が変更された場合、処理がステップＳ１０６に進む。一方、無線通信端末２００の移動速度（速度クラス）が変更されない場合、処理がステップＳ１０７に進む。ステップＳ１０７では、無線基地局１００は、受信信号を復調・復号する。
【００７８】
ステップＳ１０６において、無線基地局１００は、無線通信端末２００の移動速度（速度クラス）を判定する。
【００７９】
ステップＳ１０８において、無線基地局１００は、無線通信端末２００の移動速度（速度クラス）が下がったか、又は上がったかを判定する。無線通信端末２００の移動速度（速度クラス）が下がった場合、処理がステップＳ１１０に進む。一方、無線通信端末２００の移動速度（速度クラス）が上がった場合、処理がステップＳ１０９に進む。
【００８０】
ステップＳ１０９において、無線基地局１００は、アンテナ素子数を減少させる。
【００８１】
ステップＳ１１０において、無線基地局１００は、アンテナ素子数を増加させる。
【００８２】
（５．２）無線基地局の動作パターン２
図１０は、無線基地局１００の動作パターン２を示すフローチャートである。
【００８３】
ステップＳ１０１〜ステップＳ１０７の各処理は、図９と同様である。
【００８４】
ステップＳ２０１において、無線基地局１００は、無線通信端末２００の移動速度（速度クラス）が下がったか、又は上がったかを判定する。無線通信端末２００の移動速度（速度クラス）が下がった場合、処理がステップＳ１１０に進む。一方、無線通信端末２００の移動速度（速度クラス）が上がった場合、処理がステップＳ２０２に進む。ステップＳ１１０では、無線基地局１００は、アンテナ素子数を増加させる。
【００８５】
ステップＳ２０２において、無線基地局１００は、受信信号のＳＮＲを確認（測定）する。
【００８６】
ステップＳ２０３において、無線基地局１００は、ステップＳ２０２で測定されたＳＮＲが予め設定された基準値を満たすか否かを判定する。当該ＳＮＲが予め設定された基準値を満たす場合、処理がステップＳ１０７に進む。一方、当該ＳＮＲが予め設定された基準値を満たさない場合、処理がステップＳ１０９に進む。
【００８７】
ステップＳ１０９において、無線基地局１００は、アンテナ素子数を減少させる。
【００８８】
（６）作用・効果
以上説明したように本実施形態によれば、無線基地局１００のアンテナ切替部１０７は、速度判定部１０６によって判定された速度クラスに応じて、受信スイッチＳＷ１Ｒ〜ＳＷｎＲ及び送信スイッチＳＷ１Ｓ〜ＳＷｎＳによって信号経路を接続又は切断することで、無線通信端末２００との通信に使用されるアンテナ素子数を制御する。
【００８９】
したがって、演算処理量が増大することなく、無線通信端末２００の速度クラスに応じてアレイアンテナ１２０の指向性の鋭さを制御することができる。
【００９０】
本実施形態によれば、無線基地局１００のアンテナ切替部１０７は、無線通信端末２００の速度クラスが増加する場合、無線通信端末２００との通信に使用されるアンテナ素子Ａｎｔ１〜Ａｎｔｎの数を減少させる。
【００９１】
すなわち、無線通信端末２００の速度クラスが高速であるほど、アレイアンテナ１２０の指向性を広くする。よって、無線基地局１００は、無線通信端末２００の位置に応じてアレイアンテナ１２０の指向性を調整することが容易になり、無線通信端末２００が高速に移動しても通信を継続可能となる。
【００９２】
本実施形態によれば、無線基地局１００のアンテナ切替部１０７は、無線通信端末２００の速度クラスが減少する場合、無線通信端末２００との通信に使用されるアンテナ素子Ａｎｔ１〜Ａｎｔｎの数を増加させる。
【００９３】
すなわち、無線通信端末２００の速度クラスが低速であるほど、アレイアンテナ１２０の指向性を鋭くする。よって、無線基地局１００は、無線通信端末２００の速度クラスが低速である場合には、アレイアンテナ１２０の指向性を鋭くすることでアレイアンテナ１２０の利得を向上させることができる。
【００９４】
本実施形態によれば、無線基地局１００の受信レベル検出部１０５は、１タイムスロット期間において、無線通信端末２００によって互いに異なる期間に送信されるトレーニングシンボルの受信レベルを検出する。速度判定部１０６は、検出された受信レベルの差分（差分ｄ，差分ｄ１，差分ｄ２）と、所定の閾値（閾値Ｘ１，Ｘ２）との比較結果に応じて、無線通信端末２００の速度クラスを判定する。
【００９５】
したがって、無線基地局１００は、タイムスロットに含まれる既知のシンボルを利用して、無線通信端末２００の速度クラスを高精度に判定可能となる。
【００９６】
なお、従来技術では受信品質（ＳＩＮＲやＢＥＲ）によって無線通信端末２００の移動速度を判定していたが、ＳＩＮＲやＢＥＲは妨害波などの影響によって劣化する。このため、従来技術では、本実施形態とは異なり、無線通信端末２００の移動速度を高精度に判定できない。
【００９７】
本実施形態によれば、無線通信端末２００は、無線基地局１００によって報知される同期用の報知情報（トーン信号）の受信レベルを検出し、検出した受信レベルに応じて、無線通信端末２００の速度クラスを判定する。判定された速度クラスは、通信開始時において、無線基地局１００に通知される。
【００９８】
したがって、無線基地局１００は、無線通信端末２００との通信開始時に、無線通信端末２００の速度クラスに応じて、アレイアンテナ１２０の指向性の鋭さを適切に設定可能となる。つまり、無線基地局１００は、アレイアンテナ１２０の指向性の鋭さを通信開始時から適切に制御可能となり、高速移動中の無線通信端末２００と通信を開始する場合であってもより安定した通信を開始可能となる。
【００９９】
本実施形態によれば、無線基地局１００は、無線通信端末２００の移動速度が上がった場合、受信信号のＳＮＲを測定（確認）し、測定されたＳＮＲが予め設定された基準値を満たすか否かを判定する。測定されたＳＮＲが予め設定された基準値を満たす場合、無線基地局１００は復調処理を実行する。一方、測定されたＳＮＲが予め設定された基準値を満たさない場合、無線基地局１００は、アンテナ素子数を減少させる。
【０１００】
すなわち、無線通信端末２００が高速に移動しているような状況であっても、測定されたＳＮＲが良好であれば、特にアンテナ素子数を減少させずに現状を維持する処理を実行する。よって、ＳＮＲが良好である場合には、アンテナ素子数を積極的に減少させるような処理が実行されない。アンテナ素子数の制御が頻繁に実行されるような状況下においては、当該制御について誤制御等の不具合が懸念されるが、本実施形態では、かかる不具合を確実に回避でき、アンテナ素子数の制御が安定して実行される。
【０１０１】
［第２実施形態］
上述した第１実施形態では、無線基地局１００において無線通信端末２００の速度クラスを判定していた。本実施形態では、無線通信端末２００が速度クラスを判定し、判定した速度クラスを無線基地局１００に通知する構成について説明する。以下、（１）無線基地局の構成、（２）無線通信端末の構成、（３）作用・効果、の順で説明する。
【０１０２】
（１）無線基地局の構成
図１１は、本実施形態に係る無線基地局１００の構成を示すブロック図である。
【０１０３】
図１１に示すように、本実施形態に係る無線基地局１００は、速度情報取得部１１１を備える点で、上述した第１実施形態とは異なる。速度情報取得部１１１は、無線通信端末２００によって通知される速度情報（速度クラス）を取得する。
【０１０４】
（２）無線通信端末の構成
図１２は、本実施形態に係る無線通信端末２００の構成を示すブロック図である。
【０１０５】
図１２に示すように、無線通信端末２００は、アンテナ２１０、無線処理部２２０、同期情報取得部２３０、受信レベル検出部２４０、速度情報生成部２５０及び速度情報通知部２６０を備える。
【０１０６】
無線処理部２２０は、無線基地局１００と無線信号を送受信する。報知情報取得部２３０は、無線処理部２２０が無線基地局１００から受信した無線信号から報知情報を取得する。報知情報とは、無線基地局１００によって無線基地局１００のセル内に報知される情報であり、当該セル内の任意の無線通信端末によって受信可能である。
【０１０７】
具体的には、報知情報取得部２３０は、図１３（ａ）に示すように、無線基地局１００が定期的（スーパーフレーム毎など）に報知している同期用の報知情報を取得する。一般的に、無線基地局１００が定期的に報知している同期用の報知情報としては、図１３（ｂ）に示すように、単一信号（トーン信号）が使用されている。
【０１０８】
無線通信端末２００は、同期用の報知情報を用いて、無線基地局１００と周波数及びタイミングの同期をとる。なお、ｉＢｕｒｓｔでは、２０個のフレームによって１スーパーフレームが構成される。
【０１０９】
受信レベル検出部２４０は、図１３（ｃ）に示すように、報知情報取得部２３０によって取得された同期用の報知情報の受信レベルを検出する。図１３の例では、受信レベル検出部２４０は、スーパーフレーム期間の先頭に存在するタイムスロット（同期用スロット）の受信レベルを検出する。
【０１１０】
速度情報生成部２５０は、受信レベル検出部２４０によって検出された受信レベルに基づき、当該受信レベルの変動（レベル変動）を検出する。具体的には、速度情報生成部２５０は、図１３（ｃ）に示す受信レベルを移動平均することで、図１３（ｄ）に示す出力を得る。
【０１１１】
また、速度情報生成部２５０は、検出されたレベル変動から、無線通信端末２００の移動速度を示す速度情報を生成する。速度情報は、上述した第１実施形態と同様に、検出された変動を閾値と比較することで生成可能である。
【０１１２】
なお、報知情報取得部２３０、受信レベル検出部２４０及び速度情報生成部２５０は、無線基地局１００と通信を行っていない場合においても、同期用の報知情報のレベル変動を検出し、速度情報を生成する。
【０１１３】
速度情報通知部２６０は、速度情報生成部２５０によって生成された速度情報を、無線基地局１００との通信開始時において無線基地局１００に通知する。
【０１１４】
（３）作用・効果
本実施形態によれば、同期用の報知情報をレベル変動検出に使用することにより、第１実施形態の速度判定処理方法１及び２で説明したトレーニングシンボルの時間よりも、長い期間に渡ってレベル変動を検出することができる。具体的には、同期用の報知情報は１タイムスロット期間の全体を占めるが、トレーニングシンボルは１タイムスロット期間の一部にしか設けられていない。
【０１１５】
また、本実施形態によれば、無線通信端末２００は、無線基地局１００と通信を行っていない場合においても、同期用の報知情報を受信し、レベル変動を検出することにより、速度情報を推定することが可能になる。したがって、無線通信端末２００は、次回無線基地局１００との通信を開始する時には、速度クラスに応じたアンテナ素子数を選択することができる。
【０１１６】
さらに、本実施形態によれば、無線基地局１００は、無線通信端末２００との通信開始直後に無線通信端末２００の速度クラスを把握することができる。このため、無線基地局１００は、予め通信に用いるスロット中に、トレーニングシンボルを多く挿入することで、無線通信端末２００においてより精度が高い速度検出ができるようにすることもできる。
【０１１７】
なお、無線通信端末２００がアレイアンテナを搭載している場合には、無線通信端末２００において、無線基地局１００との通信に使用するアンテナ素子数を決定することができる。
【０１１８】
［その他の実施形態］
上記のように、本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなる。
【０１１９】
例えば、上述した実施形態では、アレイアンテナ１２０を備える無線基地局１００について説明したが、無線通信端末２００がアレイアンテナ１２０を備えてもよい。無線通信端末２００がアレイアンテナ１２０を備える場合、無線通信端末２００は、図２に示した構成を具備する。なお、無線基地局１００及び無線通信端末２００の両方がアレイアンテナ１２０を備えてもよい。
【０１２０】
上述した実施形態では、ｉＢｕｒｓｔに基づく無線通信システムを例に説明したが、ｉＢｕｒｓｔに限らず、アダプティブアレイ制御を行う通信システムであれば、ＰＨＳ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｈａｎｄｙｐｈｏｎｅ  ｓｙｓｔｅｍ）やＩＥＥＥ８０２．１６通信規格（ＷｉＭＡＸ）に基づいたシステムなどであっても構わない。
【０１２１】
上述した実施形態では、乗算器１０３１〜１０３ｎと加算器１０４との間にスイッチＳＷ１Ｒ〜ＳＷｎＲが接続されていたが、ＡＤＣ１０２１〜１０２ｎと乗算器１０３１〜１０３ｎとの間や、送受信ＳＷ１０１１〜１０１ｎとＡＤＣ１０２１〜１０２ｎとの間であってもよい。
【０１２２】
同様に、上述した実施形態では、乗算器１１１１〜１１１ｎとＨＹＢ１１０との間にスイッチＳＷ１Ｓ〜ＳＷｎＳが接続されていたが、ＤＡＣ１１２１〜１１２ｎと乗算器１１１１〜１１１ｎとの間や、送受信ＳＷ１０１１〜１０１ｎとＤＡＣ１１２１〜１１２ｎとの間であってもよい。
【０１２３】
さらに、上述した実施形態では、アンテナ素子Ａｎｔ１〜ＡｎｔｎとスイッチＳＷ１Ｒ〜ＳＷｎＲとが１対１に対応していたが、必ずしもすべてのアンテナ素子Ａｎｔ１〜ＡｎｔｎについてスイッチＳＷ１Ｒ〜ＳＷｎＲを設けなくてもよい。同様に、アンテナ素子Ａｎｔ１〜ＡｎｔｎとスイッチＳＷ１Ｓ〜ＳＷｎＳとが１対１に対応していたが、必ずしもすべてのアンテナ素子Ａｎｔ１〜ＡｎｔｎについてスイッチＳＷ１Ｓ〜ＳＷｎＳを設けなくてもよい。例えば、図４ではスイッチＳＷ１，ＳＷ５，ＳＷ９は各速度クラスにおいてオンであるため、スイッチＳＷ１，ＳＷ５，ＳＷ９を不要とすることもできる。
【０１２４】
また、無線基地局１００の構成は、図２に示した構成に限らない。以下では、無線基地局の構成の変更例について説明する。
図１４は、本変更例に係る無線基地局１００の構成を示すブロック図である。
【０１２５】
上述した実施形態では、無線基地局１００は、加算器１０４によって合成された受信信号からウェイトを算出していたが、本変更例では、ウェイト生成部１０８は、合成前の受信信号からウェイトを算出する。その他の構成については、上述した実施形態と同様である。
【０１２６】
なお、無線通信端末２００がアレイアンテナ１２０を備える場合、本変更例の構成を無線通信端末２００に設けてもよい。
【０１２７】
このように本発明は、ここでは記載していない様々な実施形態等を包含するということを理解すべきである。したがって、本発明はこの開示から妥当な特許請求の範囲の発明特定事項によってのみ限定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【０１２８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る無線通信システムの概略構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る無線基地局の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係るアンテナ素子数と、アレイアンテナ１２０の指向性との関係を示す図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係るアンテナ切替部が保持するテーブルの構成例を示す図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る速度判定処理方法１において受信レベルを検出する動作を示す図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係る速度判定処理方法１において速度クラスを判定する動作を示す図である。
【図７】本発明の第１実施形態に係る速度判定処理方法２において受信レベルを検出する動作を示す図である。
【図８】本発明の第１実施形態に係る速度判定処理方法２において速度クラスを判定する動作を示す図である。
【図９】本発明の第１実施形態に係る無線基地局の動作パターン１を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の第１実施形態に係る無線基地局の動作パターン２を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の第２実施形態に係る無線基地局の構成を示すブロック図である。
【図１２】本発明の第２実施形態に係る無線通信端末の構成を示すブロック図である。
【図１３】本発明の第２実施形態に係る無線通信端末の動作を説明するための図である。
【図１４】本発明の実施形態の変更例に係る無線基地局の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０１２９】
１００…無線基地局、１０４…加算器、１０５…受信レベル検出部、１０６…速度判定部、１０７…アンテナ切替部、１０８…ウェイト生成部、１０９…品質判定部、１１０…ＨＹＢ、１１１…速度情報取得部、１２０…アレイアンテナ、２００…無線通信端末、１０１１〜１０１ｎ…送受信ＳＷ、１０２１〜１０２ｎ…ＡＤＣ、１０３１〜１０３ｎ，１１１１〜１１１ｎ…乗算器、１１２１〜１１２ｎ…ＤＡＣ、２１０…アンテナ、２２０…無線処理部、２３０…同期情報取得部、２４０…受信レベル検出部、２５０…速度情報生成部、２６０…速度情報通知部、ＳＷ１Ｒ〜ＳＷｎＲ，ＳＷ１Ｓ〜ＳＷｎＳ…スイッチ
【図１】
2008278076.tif 000003
【図２】
2008278076.tif 000004
【図３】
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【図４】
2008278076.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2008278076.tif 000009
【図８】
2008278076.tif 000010
【図９】
2008278076.tif 000011
【図１０】
2008278076.tif 000012
【図１１】
2008278076.tif 000013
【図１２】
2008278076.tif 000014
【図１３】
2008278076.tif 000015
【図１４】
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