(57)【要約】【課題】  ウェイト更新処理の負担を軽減しながら、フェージングなどによる受信信号のレベル変動に対してウェイトを即座に応答させることができるにする。【解決手段】  ＡＡアレイ１を用いたアンテナ部（図４（ａ））では、ユーザの移動局装置（図示せず）毎に、その指向性を制御するためのウェイトがウェイト制御部４によって更新される。かかるアンテナ部からのアレイ出力Ａと参照信号とを用いてこのウェイトの更新が行なわれている。各移動局装置毎のアレイ出力Ａは、同期検波部５で検波された後、受信ＳＩＲ測定部９に供給される。受信ＳＩＲ測定部９では、一定周期でＳＩＲが測定され、測定されたＳＩＲがウェイト更新順位参照テーブル１０でランク付けされる。そして、このランクが最下位から順にＮ個の移動局装置が指定され、これらＮ個の移動局装置に対してのみウェイトの更新を行なうように、ウェイト制御部４に指示する。【選択図】図１
2005072719.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の移動局装置からの信号を受信する複数のアンテナからなるアダプティブ・アンテナ・アレイと、該アダプティブ・アンテナ・アレイの指向性を該移動局装置に合わせるためのウェイトを更新制御するウェイト制御部と、該アダプティブ・アンテナ・アレイからの該移動局装置毎のアレイ出力を処理する受信部とを備えた基地局装置であって、
所定の周期で該移動局装置毎の電波伝播環境を検出し、検出した該電波伝播環境に応じて予め決められた個数の該移動局装置をウェイト更新を必要とする移動局装置と指定するウェイト更新指示装置を設け、
該ウェイト制御部は、ウェイト更新指示装置によって指定された該移動局装置からの受信信号に対してのみ、ウェイト更新を行なうことを特徴とするアダプティブ・アンテナ・アレイのウェイト更新装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記ウェイト更新指示装置は、
前記移動局装置からの受信信号毎に、前記所定の周期毎に希望信号対干渉成分比を測定する受信ＳＩＲ測定装置と、
該受信ＳＩＲ測定装置で測定された該移動局装置毎の希望信号対干渉成分比を、その大きさに応じて、ランク付けし、最下位のランクから順に前記予め決められた個数の前記移動局装置を指定するとともに、該指定した移動局装置に対するウェイト更新を前記ウェイト制御部に指示するウェイト更新順位参照テーブルと
を備えたことを特徴とするアダプティブ・アンテナ・アレイのウェイト更新装置。
【請求項３】
複数の移動局装置からの信号をアダプティブ・アンテナ・アレイで受信し、該アダプティブ・アンテナ・アレイの指向性を該移動局装置に合わせるためのウェイトの更新を行なう基地局装置のアダプティブ・アンテナ・アレイのウェイト更新方法であって、
該アダプティブ・アンテナ・アレイの受信信号を基に、所定の周期で、該移動局装置毎に電波伝播環境を検出し、
検出された該電波伝播環境を基に予め決められた個数の該移動局装置を、ウェイト更新を必要とする移動局装置として、指定し、
指定された該移動局装置からの受信信号に対して、該ウェイトの更新を行なうことを特徴とするアダプティブ・アンテナ・アレイのウェイト更新方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のアンテナを用い、指向性を調整可能としたアタプティブ・アンテナ・アレイのウェイト更新装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、移動通信システムの基地局装置において、アダプティブ・アンテナ・アレイ（以下、ＡＡアレイという）を用い、その指向性を調整して移動局装置（例えば、携帯電話機，携帯端末装置や車載用端末装置など）からの信号を良好に受信できるようにした技術が提案されている（例えば、特許文献参照）。
【０００３】
図４はかかるＡＡアレイを用いた基地局装置の受信系の要部を示す構成図であって、同図（ａ）はアンテナ部、同図（ｂ）は受信部であり、１はＡＡアレイ、１ａ〜１ｃはアンテナ、２ａ〜２ｃは複素乗算部、３は加算部、４はウェイト制御部、５は同期検波部、６は合成部、７は復号処理部である。
【０００４】
図４（ａ）において、複数のアンテナ１ａ〜１ｃはＡＡアレイ１を形成しており、これらアンテナ１ａ〜１ｃの受信信号Ｒａ〜Ｒｃは夫々複素乗算部２ａ〜２ｃに供給され、ウェイト制御部４からのウェイトＷａ〜Ｗｃと複素乗算される。このように乗算処理された受信信号は加算部３で加算され、アレイ出力Ａとして、図４（ｂ）に示す受信部に供給される。受信信号Ｒａ〜Ｒｃはユーザの移動局装置からの信号であって、この移動局装置が移動するとともに、ＡＡアレイ１の指向性がこの移動局装置の方向とずれることにより、この移動局装置に対する電波伝播環境が変化して、ＡＡアレイ１でのこの移動局装置に対する受信信号に混入する干渉成分やノイズなどの不要信号の割合が増加してくる。このため、ウェイト制御部４がウェイトＷａ〜Ｗｃを更新することにより、変化するこの移動局装置の方向にＡＡアレイ１の指向性を追従させ、この指向性が常にこの移動局装置の方向に合致するようにしている。
【０００５】
ウェイト制御部４は、各アンテナ１ａ〜１ｃからの受信信号Ｒａ〜Ｒｃが供給され、そのフレームやスロットなどの周期でこれら受信信号Ｒａ〜Ｒｃやアレイ出力Ａを用いて演算処理し、ＡＡアレイ１の指向性を所定のユーザの移動局装置の方向に持たせるようにウェイトＷａ〜Ｗｃを更新する。このように所定の周期で更新されるウェイトＷａ〜Ｗｃは複素乗算部２ａ〜２ｃに供給される。これにより、ＡＡアレイ１は常にこのユーザの移動局装置の方向に指向性を持つことになり、この移動局装置からの送信信号が干渉成分やノイズなどの不要成分が抑圧された良好な状態で、即ち、良好な電波伝播環境で受信されることになる。
【０００６】
ところで、図４（ａ）では、複数の複素乗算部２ａ〜２ｃと加算部３とは１つのユニットをなし、このユニットが１つのユーザの移動局装置に対するものである。複数のユーザの移動局装置からの送信信号を受信する場合には、これら移動局装置毎にかかるユニットが互いにパラレルの関係でＡＡアレイ１に接続されている。そして、夫々のユニット毎に、該当するユーザの移動局装置の方向に指向性を持たせるように、ウェイト制御部４がウェイトＷａ〜Ｗｃを更新する。
【０００７】
次に、図４（ｂ）に示す受信部において、上記のようにアンテナ部で得られた各ユニットのアレイ出力Ａは夫々、同期検波部５で同期検波され、ＲＡＫＥ合成部やダイバーシティ合成部などの合成部６で処理された後、復号処理部７で復号処理される。
【０００８】
また、アンテナ部からの各ユニットのアレイ出力Ａはウェイト制御部４にも供給され、各アンテナ１ａ〜１ｃからの受信信号Ｒａ〜Ｒｃとともに、ユニット毎に上記のウェイトＷａ〜Ｗｃの更新に用いられる。かかる更新は、このアレイ出力Ａと予め設定された参照信号との差分の２乗を減少させるように、受信信号Ｒａ〜Ｒｃを基にウェイトＷａ〜Ｗｃを設定するものである。この参照信号は、各移動局装置から送信される信号（従って、受信信号Ｒａ〜Ｒｃ）に共通に付加されている既知の信号であり、例えば、プリアンブル期間などの既知の区間でのビット列の信号である。しかし、受信信号によっては、かかる既知の区間内に参照信号がない場合もあり、参照信号がかかる既知の区間にある場合には、アレイ出力Ａの既知の区間の参照信号と予め設定された参照信号との差分を取り、この差分を用いてＲＬＳ(Recursive Least Squares）アルゴリズムを実行することにより、ウェイトの更新を行ない、また、既知の区間内に参照信号がない場合には、アレイ出力Ａの１シンボル前に得られたウェイトと現シンボルでの受信信号とを用いて参照信号を逆算し、アレイ出力Ａの現シンボルと得られた参照信号との差分を用いてＬＭＳ（Least Mean Squares）アルゴリズムを実行することにより、ウェイトの更新を行なうものである。
【０００９】
このように、ＡＡアレイ１を用いた基地局装置の受信系では、ウェイト更新に非常に複雑で膨大な演算処理が行なわれており、このため、消費電力が増大するし、また、これ故、発熱量が膨大となって、これを放熱のためには、装置の筐体が大型にならざるを得ない、といった問題があるが、上記特許文献１に記載の技術では、電波伝播路の特性は、通常急激に変動するものではないから、電波伝播路の特性の変動によるフェージング速度も、通常大きなものではないことに着目し、フェージング速度が遅ければウェイト自体にそれほどの変動がないものと判断し、そのような場合には、フェージング速度に応じて予め決められた複数フレーム数おきにウェイトの更新を行ない、この複数フレームの期間内では、先行フレームで更新されたウェイトをそのまま用いるようにしており、これにより、ウェイトの更新回数を減らして、演算処理量を低減するようにしたものである。
【特許文献１】特開２００２ー７７０１２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、上記特許文献１に記載の発明では、フェージング速度の大きさに応じてウェイト更新の回数を異ならせるものであり、フェージングの速度の大きさに応じて規定されるフレーム数のうちの１フレームでウェイトの更新を行ない、そのフレーム以降の規定フレーム期間では、この更新されてウェイトをそのまま用いるようにしている。
【００１１】
このため、この規定フレーム期間では、フェージング速度が急変しても、ウェイト更新のための処理がなされず、この規定のフレーム期間の直前で更新されたウェイトがそのまま使用されることになり、かかるフェージング速度の急変に対処することができない。例えば、上記特許文献１には、一例として、推定されるフェージング速度が５Ｈｚのとき、１０フレームの期間ウェイトの更新が行なわれないことが記載されており、この期間にフェージングの速度が急変しても、この１０フレーム期間直前に更新されたウェイトがそのまま用いられることになり、このフェージングの急変に対処できないものとなる。
【００１２】
本発明の目的は、かかる問題を解消し、ウェイト更新処理の負担を軽減しながら、フェージングなどの電波伝播環境の変動に対してウェイトを即座に更新させることができるようにしたアダプティプ・アンテナ・アレイのウェイト更新装置及び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】
上記目的を達成するために、本発明は、複数の移動局装置からの信号を受信する複数のアンテナからなるアダプティブ・アンテナ・アレイ（ＡＡアレイ）と、ＡＡアレイの指向性を移動局装置に合わせるためのウェイトを更新制御するウェイト制御部と、ＡＡアレイからの移動局装置毎のアレイ出力を処理する受信部とを備えた基地局装置のウェイト更新装置であって、所定の周期で移動局装置毎の電波伝播環境を検出し、検出した電波伝播環境に応じて予め決められた個数の移動局装置をウェイト更新を必要とする移動局装置と指定するウェイト更新指示装置を設け、ウェイト更新指示装置によって指定された該移動局装置からの受信信号に対してのみ、ウェイト制御部がウェイト更新を行なうものである。
【００１４】
そして、このウェイト更新指示装置は、移動局装置からの受信信号毎に、所定の周期毎に希望信号対干渉成分比を測定する受信ＳＩＲ測定装置と、測定された移動局装置毎の希望信号対干渉成分比を、その大きさに応じて、ランク付けし、最下位のランクから順に予め決められた個数の移動局装置を指定するとともに、指定した移動局装置に対するウェイト更新をウェイト制御部に指示するウェイト更新順位参照テーブルとを備えたものである。
【００１５】
また、本発明は、複数の移動局装置からの信号をＡＡアレイで受信し、ＡＡアレイの指向性を移動局装置に合わせるためのウェイトの更新を行なう基地局装置のＡＡアレイのウェイト更新方法であって、ＡＡアレイの受信信号を基に、所定の周期で、移動局装置毎に電波伝播環境を検出し、検出した電波伝播環境を基に予め決められた個数の移動局装置を、ウェイト更新を必要とする移動局装置として、指定し、指定された移動局装置からの受信信号に対して、ウェイトの更新を行なうものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ウェイト制御部でのウェイト更新のための情報処理量を低減できて、消費電力の低減や装置の小型化を可能とするとともに、フェージング速度の急変などの電波伝播環境の急変にも直ちに対応することが可能となり、全てのユーザの移動局装置に対して、良好な受信状態を維持することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態を図面により説明する。  
図１は本発明によるアダプティプ・アンテナ・アレイのウェイト更新装置及び方法の一実施形態の要部を示すブロック図であって、８はウェイト更新指示装置、９は受信ＳＩＲ測定部、１０はウェイト更新順位参照テーブルであり、図４（ｂ）に対応する部分には同一符号を付けて重複する説明を省略する。
【００１８】
この実施形態は、例えば、無線通信システムの基地局装置として、図４（ａ）に示すアンテナ部を備え、このアンテナ部からのアレイ出力Ａが図１に示す受信部に供給される構成をなすものである。
【００１９】
図１において、この実施形態では、この受信部に受信ＳＩＲ測定部９とウェイト更新順位参照テーブル１０とからなるウェイト更新指示装置８が設けられており、これらを用いて、ウェイト制御部４において、ウェイトの更新をする移動局装置を指定するものである。
【００２０】
即ち、アンテナ部（図４（ａ））からの各ユーザの移動局装置毎のアレイ出力Ａが同期検波部５で同期検波されて合成部６に供給されるが、同期検波部５から出力される各ユーザの移動局装置毎の受信信号は、また、受信ＳＩＲ測定部９に供給され、これら受信信号毎にＳＩＲ(Signal Interference Rario：信号成分と干渉成分との比）が測定される。そして、夫々の測定結果はウェイト更新順位参照テーブル１０に供給され、ＳＩＲが高い順にランク付けされる。このようにＳＩＲがランク付けされた各ユーザの移動局装置のうち、ＳＩＲのランクが低い方から順に所定の順位までのユーザの移動局装置に対して、ウェイト制御部４にウェイトの更新を指示する。このウェイト更新の方法は、先に図４で説明した従来技術と同様、ＡＡアレイの各アンテナからの受信信号やアレイ出力Ａ，参照信号を用いて行なわれる。
【００２１】
ここで、１０個のユーザの移動局装置から信号を受信するものとし、受信ＳＩＲ測定部９で測定された各ユーザの移動局装置毎の受信信号（即ち、同期検波部５の出力であって、以下では、ユーザ別受信信号という）のＳＩＲを夫々USER(1)，USER(2)，……，USER(10)として、いま、
USER(5)＞USER(7)＞……＞USER(3)＞USER(10)＞……＞USER(2)
とすると、ウェイト更新順位参照テーブル１０では、図２に示すように、このように各ＳＩＲがランク付けされる。そして、ウェイト更新順位参照テーブル１０では、ウェイト制御部４でウェイト更新の対象とするユーザ別受信信号の個数をＳＩＲのランクが最下位のものからＮ個（但し、Ｎは受信する移動局装置数よりも小さい正整数であって、例えば、そのほぼ１／２の値（上記の場合、Ｎ＝５））と規定されており、図２においては、例えば、最下位のランクから順にUSER(2)，……，USER(10)のＮ個のＳＩＲに対応するユーザ別受信信号（電波伝播環境が安定していないユーザの移動局装置）に対し、ウェイト制御部４でウェイトの更新が行なわれるようにする。ウェイト更新順位参照テーブル１０は、かかるＮ個の移動局装置を指定し、ウェイト制御部４に対し、かかるＮ個の移動局装置に対するユーザ別受信信号に対してウェイト更新するように指示する。
【００２２】
なお、図２では、図示しないが、これらUSER(1)，USER(2)，……，USER(10)は夫々、該当するユーザの移動局装置を表わす情報（例えば、移動局装置の識別符号などでユーザ別受信信号に付加されている）と対応付けられて格納される。
【００２３】
以上の一連の処理（即ち、受信ＳＩＲ測定部９でＳＩＲを測定してからウェイト制御部４で所定のＮ個の移動局装置に対してウェイトの調整を行なう一連の処理）は一定の周期（例えば、フレームもしくはスロット周期）で行なわれ、ウェイト制御部４では、ウェイト更新順位参照テーブル１０で指示されたＮ個のユーザ別受信信号に対してウェイト更新を行なう。ウェイト制御部４では、また、更新されたウェイトを、次のウェイト更新が行われるまで、保持しておき、これらＮ個以外のユーザ別受信信号に対しては、ウェイト更新を行なわず、この保持しているウェイトをそのまま用いる。
【００２４】
図３は以上の処理動作を示すフローチャートであって、まず、受信ＳＩＲ測定部９で同期検波部５からの各移動局装置のユーザ別受信信号毎にＳＩＲを測定し、ウェイト更新順位参照テーブル１０に供給する（ステップ１０１）。ウェイト更新順位参照テーブル１０では、供給された各ユーザ別受信信号のＳＩＲを大きい方からソートし（ステップ１０２）、その結果に基づいて受信ＳＩＲテーブルを更新する。これにより、図２に示すように、測定されたＳＩＲが大きい順にランク付けされて記憶される（ステップ１０３）。次いで、このようにランク付けされたＳＩＲのうち、ウェイトの更新を行なうユーザ別受信信号として、ランクが最下位のものから順にＮ個指定し、指定されたＮ個のユーザ別受信信号（従って、移動局装置）を表わす情報をウェイト制御部４に供給する（ステップ１０４）。ウェイト制御部４では、この情報に基づいて、指定されたＮ個のユーザ別受信信号に対して、ウェイトの更新処理が行なわれる（ステップ１０５）。
【００２５】
以上の処理動作が、ウェイト制御部４が一定の周期で（例えば、１フレームもしくは１スロット毎に）行なわれる。しかも、常に上記Ｎ個のユーザ別受信信号に対してしか、ウェイト更新が行なわれない。
【００２６】
なお、ウェイト更新順位参照テーブル１０が実行する上記ステップ１０２でのソートの処理方法としては、受信ＳＩＲ測定部９で得られた全てのＳＩＲを相互に比較してランク付けしてもよいが、ウェイト更新を必要としないＳＩＲの下限値としての基準ＳＩＲを設定し、受信ＳＩＲ測定部９で得られたＳＩＲがこの基準ＳＩＲを満たす上位のユーザ群とこれを満たさない下位のユーザ群とに分類し、下位のユーザ群に対してウェイトの更新をするようにしてもよい。この場合、夫々のユーザ群でのＳＩＲの順位は前回のランクが反映されるものであり、ＳＩＲが悪いユーザの移動局装置は、統計的に見てほぼ確実にウェイト更新の対象となる。このようにして、ウェイト更新の対象となる移動局装置の判定処理が簡略化できる。
【００２７】
以上のようにして、この実施形態では、ウェイト制御部４は、ウェイト更新順位参照テーブル１０で指定される電波伝播環境が良好でない方のユーザ別受信信号に対してのみウェイト更新を行なうものであるから、電波伝播環境が良好なユーザ別受信信号に対しては、ウェイト更新を必要としないものとして、そのための処理を省くことができて、ウェイト更新のための情報処理量を低減することができ、しかも、全てのユーザ別受信信号を対象とし、一定周期でウェイト更新を必要とするか否かを判定してウェイト更新を必要とするユーザ別受信信号を検出するものであるから、フェージング速度の急変などの電波伝播環境の急変によるユーザ別受信信号の急変に直ちに対処することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明によるアダプティプ・アンテナ・アレイのウェイト更新装置及び方法の一実施形態の要部を示すブロック図である。
【図２】図１におけるウェイト更新順位参照テーブルの一具体例を示す図である。
【図３】図１に示す実施形態の動作の一具体例を示すフローチャートである。
【図４】従来のアダプティプ・アンテナ・アレイのウェイト更新装置及び方法の一例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００２９】
１  アダプティプ・アンテナ・アレイ（ＡＡアレイ）
１ａ〜１ｃ  アンテナ
２ａ〜２ｃ  複素乗算部
３  加算部
４  ウェイト制御部
５  同期検波部
６  合成部
７  復号処理部
８  ウェイト更新指示装置
９  受信ＳＩＲ測定部
１０  ウェイト更新順位参照テーブル
【図１】
2005072719.tif 000003
【図２】
2005072719.tif 000004
【図３】
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【図４】
2005072719.tif 000006