(57)【要約】 【課題】  受信信号のＳＩＮＲがアンテナ重みの計算に与える影響を軽減すること。【解決手段】  複数のアンテナの受信出力に基づいてアンテナ重みを算出する相関行列演算部３２と、前記アンテナ重みに基づいて送信信号のアンテナ指向性を制御する送信部５６と、を備える無線通信装置において、前記各アンテナの受信信号のそれぞれについて、受信強度に関する情報を測定する相関行列演算部３２と、前記各アンテナの受信信号の受信強度に関する情報に応じて前記各受信信号の雑音強度を上昇させる擬似雑音制御部３６及び擬似雑音加算部３８と、を含み、前記相関行列演算部３２は、雑音を上昇された前記各受信信号に基づいてアンテナ重みを算出する、ことを特徴とする。【選択図】        図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のアンテナの受信出力に基づいてアンテナ重みを算出するアンテナ重み算出手段と、
前記アンテナ重みに基づいて送信信号のアンテナ指向性を制御する制御手段と、
を備える無線通信装置において、
前記各アンテナの受信信号のそれぞれについて、受信強度に関する情報を測定する受信レベル測定手段と、
前記各アンテナの受信信号の受信強度に関する情報に応じて前記各受信信号の雑音強度を上昇させる雑音上昇手段と、
を含み、
前記アンテナ重み算出手段は、雑音強度を上昇された前記各受信信号に基づいてアンテナ重みを算出する、
ことを特徴とする無線通信装置。
【請求項２】
請求項１に記載の無線通信装置において、
前記雑音上昇手段は、
雑音を生成する手段と、
前記雑音を前記各受信信号に加算することにより、前記各受信信号の雑音強度を上昇させる、
ことを特徴とする無線通信装置。
【請求項３】
請求項１又は２のいずれか１項に記載の無線通信装置において、
前記受信信号の受信強度に関する情報は、該受信信号の受信強度である、
ことを特徴とする無線通信装置。
【請求項４】
請求項１又は２のいずれか１項に記載の無線通信装置において、
前記受信信号の受信強度に関する情報は、該受信信号の信号対干渉雑音比である、
ことを特徴とする無線通信装置。
【請求項５】
請求項１又は４のいずれか１項に記載の無線通信装置において、
前記各アンテナの受信強度に応じて、信号対干渉雑音比補正量を決定する信号対干渉雑音比補正量決定手段と、
前記雑音を加算された受信信号及び前記信号対干渉雑音比補正量に基づいて、送信信号の送信電力又は変調方式を決定する送信信号送信電力決定手段と、
をさらに含むことを特徴とする無線通信装置。
【請求項６】
複数のアンテナの受信信号のそれぞれについて、受信強度に関する情報を測定する受信レベル測定ステップと、
前記各アンテナの受信信号の受信強度に関する情報に応じて前記各受信信号の雑音強度を上昇させる雑音上昇ステップと、
雑音強度を上昇された前記各受信信号に基づいてアンテナ重みを算出するアンテナ重み算出ステップと、
前記アンテナ重みに基づいて送信信号のアンテナ指向性を制御する制御ステップと、
を含むことを特徴とする送信電力制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は無線通信装置及び送信電力制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＰＨＳシステム等の移動体通信システムでは、ＳＤＭＡ（Space Division Multiple Access，空間分割多重接続）方式等のアダプティブアレイ技術を使用する場合がある。そして、該アダプティブアレイ技術を使用する無線通信システムにおいては、複数のアンテナを用いてデータ伝送が行われる。この場合、該複数のアンテナで受信される受信信号は、受信信号と参照信号の相関関係に基づいて算出されるアンテナ重みを用いて信号再生される。また、該アンテナ重みに基づいて、送信信号の指向性が決定される。
【０００３】
なお、特許文献１には、端末アダプティブアレイアンテナ受信動作の制御に関し、受信状態によらない良好なデータ受信を、消費電力を増加させることなく可能にする発明が開示されている。また、非特許文献１は、アダプティブアンテナ技術についての教科書として広く使用されている書籍である。
【特許文献１】特開２００３−３７５４７号公報
【非特許文献１】菊間信良著「アダプティブアンテナ技術」オーム社、２００３年１０月１０日、ｐ．１１−５４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら後に詳述するように、上記従来の方式では、コンピュータ等の情報処理装置を用いてアンテナ重みを演算する際には、ＳＩＮＲ（Signal to interference and noise ratio，信号対干渉雑音比）が大きいと、かえってアンテナ重みの誤差が大きくなる場合がある。このため、送信信号の指向性が不適切となり、通信相手となる移動局装置との通信に支障が生じることは勿論、他の移動局装置に対しても干渉を生じさせていた。
【０００５】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、受信信号のＳＩＮＲがアンテナ重みの計算に与える影響を軽減することのできる無線通信装置及び送信電力制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するための本発明に係る無線通信装置は、複数のアンテナの受信出力に基づいてアンテナ重みを算出するアンテナ重み算出手段と、前記アンテナ重みに基づいて送信信号のアンテナ指向性を制御する制御手段と、を備える無線通信装置において、前記各アンテナの受信信号のそれぞれについて、受信強度に関する情報を測定する受信レベル測定手段と、前記各アンテナの受信信号の受信強度に関する情報に応じて前記各受信信号の雑音強度を上昇させる雑音上昇手段と、を含み、前記アンテナ重み算出手段は、雑音強度を上昇された前記各受信信号に基づいてアンテナ重みを算出する、ことを特徴とする。
【０００７】
このようにすることにより、受信信号のＳＩＮＲがアンテナ重みの計算に与える影響を軽減することができる。
【０００８】
また、上記無線通信装置において、前記雑音上昇手段は、雑音を生成する手段と、前記雑音を前記各受信信号に加算することにより、前記各受信信号の雑音強度を上昇させる、こととしてもよい。
【０００９】
また、上記無線通信装置において、前記受信信号の受信強度に関する情報は、該受信信号の受信強度である、こととしてもよい。
【００１０】
また、上記無線通信装置において、前記受信信号の受信強度に関する情報は、該受信信号の信号対干渉雑音比である、こととしてもよい。
【００１１】
また、上記無線通信装置において、前記各アンテナの受信強度に応じて、信号対干渉雑音比補正量を決定する信号対干渉雑音比補正量決定手段と、前記擬似雑音を加算された受信信号及び前記信号対干渉雑音比補正量に基づいて、送信信号の送信電力又は変調方式を決定する送信信号送信電力決定手段と、をさらに含むこととしてもよい。
【００１２】
また、本発明に係る送信電力制御方法は、複数のアンテナの受信信号のそれぞれについて、受信強度に関する情報を測定する受信レベル測定ステップと、前記各アンテナの受信信号の受信強度に関する情報に応じて前記各受信信号の雑音強度を上昇させる雑音上昇ステップと、雑音強度を上昇された前記各受信信号に基づいてアンテナ重みを算出するアンテナ重み算出ステップと、前記アンテナ重みに基づいて送信信号のアンテナ指向性を制御する制御ステップと、を含むことを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１４】
本実施の形態に係る移動体通信システム１は、図１に示すように基地局装置２、移動局装置３、通信ネットワーク４を含んで構成されている。基地局装置２は、通常通信ネットワーク４及び移動局装置３と通信を行う。
【００１５】
基地局装置２として使用される通信装置５は、図２に示すように、制御部１０と、無線通信部１１と、記憶部１２と、ネットワークインターフェイス部１３と、を含んで構成されている。制御部１０は、通信装置５の各部を制御し、通話やデータ通信に関わる処理を実行している。具体的には、無線通信部１１から入力される無線区間の信号を復調・復号するとともに、ネットワークインターフェイス部１３へ出力する処理や、ネットワークインターフェイス部１３から入力される信号を符号化・変調して無線通信部１１に出力する処理も行う。ネットワークインターフェイス部１３は、通信ネットワーク４と接続されており、通信ネットワーク４からの音声信号や通信用パケット等を受信して制御部１０に出力したり、制御部１０の指示に従って音声信号や通信用パケット等を通信ネットワーク４に対して送信したりする。無線通信部１１は、空中線を備え、移動局装置３からの音声信号や通信用パケット等をそれぞれ受信して周波数変換を行い制御部１０に出力したり、制御部１０から入力される指示に従って、制御部１０から入力される音声信号や通信用パケット等に基づき搬送波周波数帯域での信号を生成して空中線を介して出力したり、といった処理を行う。記憶部１２は、制御部１０のワークメモリとして動作する。また、この記憶部１２は、制御部１０によって行われる各種処理に関わるプログラムやパラメータを保持している。
【００１６】
移動局装置３として使用される通信装置６は、図３に示すように、制御部１４と、無線通信部１５と、記憶部１６と、表示部１７と、操作部１８と、を含んで構成されている。制御部１４は、通信装置６の各部を制御し、通話やデータ通信に関わる処理を実行している。無線通信部１５は、空中線を備え、制御部１４から入力される指示に従って、音声信号や通信用パケット等を変調して空中線を介して出力したり、空中線に到来する音声信号や通信用パケット等を受信して復調し、制御部１４に出力したり、といった処理を行う。記憶部１６は、制御部１４のワークメモリとして動作する。また、この記憶部１６は、制御部１４によって行われる各種処理に関わるプログラムやパラメータを保持している。表示部１７は、例えば液晶表示装置を含んで構成されており、制御部１４から入力される信号に従って情報を表示出力する。操作部１８は、例えばテンキー等であり、利用者から電話番号や文字列の入力を受けて制御部１４に出力している。
【００１７】
なお、無線通信部１１又は無線通信部１５に備えられる空中線としては、複数のアンテナ素子の受信出力を電気的に合成することでアンテナ指向性を適応的に変化させることができるアダプティブアレイアンテナが利用される。図４は、該無線通信部１１又は無線通信部１５のより詳細な機能ブロック図である。同図に示すように、無線通信部１１又は無線通信部１５は、ｎ本のアダプティブアレイアンテナを備え、搬送波周波数帯域での信号を生成するアナログ無線回路と、該アナログ無線回路に変調周波数を提供する基準信号回路と、該アナログ無線回路に入力する送信信号の周波数を変換するディジタル・アップサンプリング・コンバータ（ＤＵＣ）と、該アナログ無線回路により出力される受信信号の周波数を変換するディジタル・ダウンサンプリング・コンバータ（ＤＤＣ）とを含んで構成される送受信部２４−１〜２４−ｎを含む。また、制御部１０又は制御部１４は、ＤＵＣへの入力送信信号およびＤＤＣからの出力受信信号の信号処理を行う送受信ディジタル・シグナル・プロセッサ（ＤＳＰ）を含んで構成される信号処理部２０と、ＤＤＣからの受信信号を該ＤＳＰに出力し該ＤＳＰからの送信信号と送信アンテナ重みを合成しＤＵＣに搬送する経路制御回路（Path Controller）を含んで構成されるパス制御部２２とを含んで構成される。さらに制御部１０又は制御部１４は、当該制御部１０に含まれるＤＳＰと接続される中央演算素子（ＣＰＵ）も含んで構成される。
【００１８】
ここで、本発明の背景となる技術について、再度詳細に説明する。
【００１９】
ＰＨＳ（Personal Handyphone System）等の移動体通信システムにおいて採用される時分割マルチキャリア方式では、信号相互の直交性を利用して周波数軸上での信号の多重を行う。そしてアダプティブアレイアンテナを利用する場合には、時分割された受信信号毎に参照信号を挿入し、受信信号と参照信号の相関を基に算出されたアンテナ重みを用いて信号再生を得る事を可能にしている。つまり、選択性フェージングの影響を緩和させる為に時分割された信号をマルチキャリアによって伝送を行うと共にアダプティブアレイアンテナを利用して伝送帯域内に存在する干渉波の除去を行う事で、通信品質の向上を図っている。
【００２０】
該アンテナ重みは非特許文献１にも記載されているように、一般に式（１）に示す演算により求めることができる。ここでｗはアンテナ重みベクトル、Ｒｘｘは受信信号の相関行列、ｒｘｒは受信信号と参照信号の相関ベクトルである。Ｒｘｘ及びｒｘｒは、それぞれ式（２）及び式（３）に示す計算により求められる。なお、Ｘ（ｔ）はアダプティブアレイアンテナからの入力信号を並べた入力ベクトルである。また、ｒ（ｔ）は参照信号であり、該参照信号は、所望信号に関する予備知識として基地局装置２において取得される。具体的には例えば既知のパイロット信号を参照信号として用いることができる。また、Ｈはエルミート共役、＊は複素共役、Ｅ［  ］は期待値を求める演算を表す。
【００２１】
【数１】
2005318328.tif 000003
【００２２】
【数２】
2005318328.tif 000004
【００２３】
【数３】
2005318328.tif 000005
【００２４】
式（１）より、アンテナ重みを求めるにはＲｘｘの逆行列の演算が必要になる。相関行列は正定値対称行列であるため、コンピュータにおける演算では従来公知のコレスキー分解を使用して演算することが一般的である。コレスキー分解でＲｘｘの逆行列を求める演算の原理を以下に説明する。
【００２５】
正定値対称行列Ｒｘｘを下三角行列Ｌを用いて、式（４）のように分解することを一般にコレスキー分解という。なお、Ｔは転置行列を表している。
【００２６】
【数４】
2005318328.tif 000006
【００２７】
そして、Ｒｘｘのｉ行ｊ列の要素をｒｉｊ、Ｌのｉ行ｊ列の要素をｌｉｊとすると、式（４）より、これらの要素は式（５）のように表される。
【００２８】
【数５】
2005318328.tif 000007
【００２９】
ここで、Ｌは下三角行列であるので、ｉ＜ｊではｌｉｊ＝０となる。このため、式（５）は以下の式（６）に置き換えることができる。ただし、ｉ，ｊは整数であり、ｍｉｎ（ｉ，ｊ）はｉ，ｊの中から小さい方を取得する関数である。
【００３０】
【数６】
2005318328.tif 000008
【００３１】
さらに、Ｒｘｘは対称行列であることから、ｉ≧ｊについてｒｉｊを求めれば、Ｒｘｘの全ての要素を求めることができる。そこで、以下の式（７）についてのみ演算することとする。
【００３２】
【数７】
2005318328.tif 000009
【００３３】
式（７）を成分ごとに書き下ろすと、以下の式（８）のようにｒｉｊがｌｉｊを用いて記述できる。
【００３４】
【数８】
2005318328.tif 000010
【００３５】
このようにして正定値対称行列Ｒｘｘは下三角行列Ｌを用いて表すことができる。該下三角行列Ｌの要素は式（９）のように順にｌｉｊを求めていくことができる。
【００３６】
【数９】
2005318328.tif 000011
【００３７】
そして、Ｒｘｘの逆行列Ｒｘｘ−１は式（１０）を満たす行列であるので、該逆行列Ｒｘｘ−１を列ごとに分解して記述すると、ｊ列の要素ｒｉｊ−１からなるベクトルｒｊは、以下の式（１１）を満たす。すなわち、式（１２）に示すように、ベクトルｒｊを用いて逆行列Ｒｘｘ−１が表される。なお、Ｉは単位行列、Ｉｊは単位行列Ｉのｊ列の要素からなるベクトルである。
【００３８】
【数１０】
2005318328.tif 000012
【００３９】
【数１１】
2005318328.tif 000013
【００４０】
【数１２】
2005318328.tif 000014
【００４１】
さらに式（１１）は式（４）より、以下の式（１３）のように表される。
【００４２】
【数１３】
2005318328.tif 000015
【００４３】
式（９）よりＬの要素は求められているので、以下の式（１４）のようにｒｊ’を定義して演算することにより、まず式（１６）すなわち式（１７）によりｒｊ’を求めることができ、次いで式（１４）すなわち式（１５）よりベクトルｒｊを計算することができる。この処理は、Ｌが下三角行列であることから順に計算していくだけの処理となり、コンピュータでの計算に適している。
【００４４】
【数１４】
2005318328.tif 000016
【００４５】
【数１５】
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【００４６】
【数１６】
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【００４７】
【数１７】
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【００４８】
このようにしてＲｘｘの逆行列Ｒｘｘ−１を求めることにより、式（１）よりアンテナ重みｗを得ることができる。そして、該計算は理論的には厳密に行うことが可能であるが、コンピュータでの計算を行う場合には、加算・減算等の演算を多用することになるため、演算の丸め誤差が発生する。そして、該丸め誤差は行列Ｒｘｘの各要素間の値の差が大きいほど大きくなる。また、式（８）及び式（９）から分かるように、Ｒｘｘの対角成分に０が含まれる場合には、０による除算やマイナスの数字の平方根が発生してしまい、計算ができなくなる。
【００４９】
そして、上記アンテナ重みが精度よく計算できない場合のひとつとして、受信信号のＳＩＮＲが大きい場合が挙げられる。すなわち、移動局装置３が送信した信号である所望信号と、干渉信号或いは雑音との比が大きい場合である。ここでまず極端な場合として、干渉信号或いは雑音が全くなく、さらに所望信号は入射角０°で入射する場合を考える。この場合、全てのアンテナで受信される信号は同じ信号となり、各アンテナで受信される信号の相関を表す相関行列Ｒｘｘの要素は全て同じ値となる。そしてこのような場合、式（９）で表される下三角行列Ｌの要素ｌｉ１（ｉ＝１，２，・・・，Ｎ）は全て同じ値となり、その他の要素は全て０となる。このような場合には式（１６）及び式（１４）により、精度よくＲｘｘ−１を求めることができる。
【００５０】
しかし、干渉信号或いは雑音は０ではないが、所望信号に比べて非常に小さい値である場合、式（１６）及び式（１４）において、下三角行列Ｌの要素ｌｉ１（ｉ＝１，２，・・・，Ｎ）以外の要素の絶対値は、要素ｌｉ１の絶対値に比べて非常に小さい値をとる。すなわち、下三角行列Ｌの要素間の大きさの比が非常に大きくなり、この場合に丸め誤差の影響が出て、Ｒｘｘ−１を精度よく求めることができなくなってしまう。
【００５１】
すなわち、固定小数点演算器は式（１６）及び式（１４）の演算において、特に計算を進めるにつれて、誤差が生じ易くなる。このため、式（１）においてアンテナ重みベクトルｗを計算する場合においても、ＳＩＮＲが大きい場合には式（１６）及び式（１４）での誤差が、演算を繰り返し行うために蓄積され、アンテナ重みベクトルｗの各要素の精度が劣化する。そして、この精度劣化は計算が多いほど増大するので、アンテナ本数が多いほど増大する。そして、アンテナ重みベクトルｗの計算における精度劣化により、送信信号の適切な指向性が保てなくなる。その結果移動局装置３では、適切な受信電力が得られなくなり、フレームエラーが増加し伝送速度が劣化する。また、指向性の保てない送信信号は本来送信されるべきでない方向に送信され、他の移動局装置３が行う通信に対して干渉波として作用するため、該他の移動局装置３が行う通信の通信品質も劣化させる。
【００５２】
そこで本発明の発明者は、Ｒｘｘの各要素間の値の差を小さくすることにより、受信信号のＳＩＮＲがアンテナ重みの計算に与える影響を軽減することができるとともに、Ｒｘｘの対角成分に０が含まれないようにする手段を発明した。以下に、本実施の形態について該手段を実現するための構成を説明する。
【００５３】
図５は、本実施の形態における通信装置５又は６の信号処理部２０における機能ブロック図である。アダプティブアレイアンテナで受信された受信信号は、パス制御部２２を介して受信部３０に入力される。そして該受信信号は入力ベクトルＸ（ｔ）として相関行列演算部３２と参照信号生成部３４に対して出力される。
【００５４】
参照信号生成部３４は入力される受信信号から参照信号ｒ（ｔ）を生成する。具体的には、例えば移動局装置３が参照信号としてトレーニングシーケンスと呼ばれる既知の信号を全てのフレームに含めて送信している場合には、該トレーニングシーケンスを取得することにより、参照信号を生成することができる。そして該参照信号を相関行列演算部３２に出力する。
【００５５】
相関行列演算部３２は、後述する擬似雑音加算部３８から入力される擬似雑音を加算した受信信号と、参照信号生成部３４から入力される参照信号との相関行列を演算する。すなわち、受信信号の１バースト中に含まれる既知の参照信号区間で式（２）の計算を行うことにより、自己相関行列Ｒｘｘを算出する。そして該擬似雑音を加算した受信信号、参照信号及び該自己相関行列Ｒｘｘを行列処理部４０に出力する。また、受信部３０から入力される受信信号のＲＳＳＩ（受信強度）を測定し、受信信号とともに擬似雑音制御部３６に出力する。
【００５６】
行列処理部４０は、入力される自己相関行列Ｒｘｘから上述のコレスキー分解を行うことにより下三角行列Ｌを算出し、受信信号及び参照信号とともに周波数補償部４２に出力する。
【００５７】
周波数補償部４２は、行列処理部４０から入力される受信信号と参照信号の相関ベクトルｒｘｒを式（３）により演算するとともに、受信信号と下三角行列Ｌより処理タイミング及び周波数を補償するための基準時間及び基準周波数からのオフセットと、参照信号と受信信号との誤差係数と、を算出するとともに、上述の方法により自己相関行列Ｒｘｘの逆行列Ｒｘｘ−１を算出する。そして受信信号、該基準時間及び該基準周波数を復調部４４に出力する。また、相関ベクトルｒｘｒ及び誤差係数を、受信変数演算部４８に出力し、さらに受信信号、逆行列Ｒｘｘ−１及び相関ベクトルｒｘｒを最適重み演算部５０に出力する。
【００５８】
擬似雑音制御部３６は、擬似雑音を生成するとともに、前記相関行列演算部３２から入力されるＲＳＳＩに基づいて、擬似雑音電力量と、擬似雑音を付加することで生じるＳＩＮＲの誤差量を補正する補正量を算出する。すなわち、あるアンテナにおける受信信号の受信強度に関する情報であるＲＳＳＩが大きい場合には、該アンテナにおける受信強度に関する他の情報であるＳＩＮＲが大きいとみなし、該ＲＳＳＩに対応して記憶される擬似雑音電力量を決定する。さらに擬似雑音電力量に応じた値をＳＩＮＲ補正量として決定する。もちろん、受信信号のＳＩＮＲを算出することにより、該ＳＩＮＲに基づいて擬似雑音電力量と、擬似雑音を付加することで生じるＳＩＮＲの誤差量を補正する補正量を算出することとしてもよい。また、受信信号のＲＳＳＩやＳＩＮＲの関数として擬似雑音電力量を算出することとしてもよい。なお、該ＳＩＮＲ補正量は擬似雑音電力量と同じ値としてもよい。また、該生成される擬似雑音は、受信信号に含まれる所望信号とは相関がないことが望ましいため、例えば白色ノイズ等の無相関雑音が望ましい。また、該擬似雑音電力量及び該ＳＩＮＲ補正量はアンテナごとに算出されてもよいし、複数のアンテナで同じ擬似雑音電力量及びＳＩＮＲ補正量を算出することとしてもよい。そして、該擬似雑音、擬似雑音電力量、ＳＩＮＲ補正量及び相関行列演算部３２から入力される受信信号を擬似雑音加算部３８に出力する。
【００５９】
擬似雑音加算部３８は、入力される擬似雑音電力量に基づいて、入力される擬似雑音の電力量を調整する。具体的には、例えば該擬似雑音の電力量がそのまま該擬似雑音電力量となるよう、調整することができる。そして該擬似雑音を受信信号に加算することにより該受信信号の雑音強度を上昇させ、擬似雑音を加算された該受信信号を相関行列演算部３２に出力するとともに、擬似雑音制御部３６から入力されるＳＩＮＲ補正量を復調部４４に入力する。なお、擬似雑音電力量及びＳＩＮＲ補正量がアンテナごとに算出されている場合には、アンテナごとの受信信号に擬似雑音を加算することとしてもよい。
【００６０】
復調部４４は、時間及び周波数補償部４２より得られる時間及び周波数オフセットで受信信号の処理タイミングと周波数を補償し、受信信号とアンテナ重みを合成して、所望信号のみを抽出する。また、複数の変調方式の中から受信信号の変調方式を判定するリンクアダプテーションのための処理も行っている。さらに、擬似雑音加算部３８から入力されるＳＩＮＲ補正量を受信信号の電力量から減算することにより、加算された擬似雑音を相殺する。そして、所望信号を復号部４６に出力する。
【００６１】
復号部４６は、入力される所望信号を復調部４４で判定された変調方式を用いて適宜復号し、ディジタル信号データを図示しない上位の処理部に出力する。
【００６２】
最適重み演算部５０は、入力される受信信号、逆行列Ｒｘｘ−１及び相関ベクトルｒｘｒに基づいて、式（１）に示す演算を行うことにより、受信に最適なアンテナ重みを算出する。そして、該アンテナ重みを合成部５２に出力する。
【００６３】
受信変数演算部４８は、入力される相関ベクトルｒｘｒ及び誤差係数に基づいて、信号対干渉雑音比（ＳＩＮＲ）、所望信号強度（ＤＳＳＩ）を算出するとともに、受信信号が信号処理部２０の処理タイミングに同期出来たかを判定する同期誤り判定係数を算出する。そして、該ＳＩＮＲ、該ＤＳＳＩ、該同期誤り判定係数は、図示しない上位処理部に出力され、復調部４４において上記ＳＩＮＲ補正量に応じて復調された受信信号の受信強度に基づいて、送信電力制御やリンクアダプテーションにおける送信時の変調方式の決定等が行われる。
【００６４】
次に、当該通信装置５又は６から送信する場合の処理について説明する。合成部５２は、最適重み演算部５０が演算するアンテナ重みに基づいて、送信信号の送信電力を制御する。具体的には、回路上の特性が変化するために生じるハードウェア歪みを補正する校正ベクトルに、該アンテナ重みを乗算することにより、該校正ベクトルに該アンテナ重みを記憶させることとしてもよい。
【００６５】
電力制御部５４は、受信変数演算部４８で算出される信号対干渉雑音比（ＳＩＮＲ）、所望信号強度（ＤＳＳＩ）、同期誤り判定係数に基づいて、送信する際のアンテナ重みの最適な振幅量を算出し、送信アンテナ重みを調節する。この場合も、上記校正ベクトルに記憶されるアンテナ重みを調節することにより、送信アンテナ重みを調節することとしてもよい。
【００６６】
さらに送信されるディジタル信号データは、適宜必要な変調方式により符号化する符号化部５８により符号化され、符号化部５８から特定の変調信号に載せる符号化されたデータをマッピングして特定の変調方式の信号に変換する変調部６０を通じて変調され、送信部５６において校正ベクトルに記憶されるアンテナ重みによってアンテナごとの重みをつけた上でパス制御部２２に対して出力される。このようにして、受信信号から算出されたアンテナ重みは送信信号の指向性を決定するために使用される。
【００６７】
擬似雑音制御部３６及び擬似雑音加算部３８の処理を、フロー図に基づいてさらに具体的に説明する。
【００６８】
図６は擬似雑音制御部３６及び擬似雑音加算部３８の処理の一例を示すフロー図である。まず、変数ｑの記憶領域を確保し、該ｑに０を代入する（Ｓ１００）。次に、変数Ｎ，Ｋの記憶領域を確保し、それぞれアダプティブアレイアンテナのアンテナ素子の数，参照信号に含まれるシンボルの数（Ｓ１０２）、を代入する。そして、擬似雑音信号配列であるＰＮＳｉｇ［Ｎ］［Ｋ］を生成する（Ｓ１０４）。このＰＮＳｉｇ［Ｎ］［Ｋ］の値は、上述したように白色ノイズとなるような値が望ましい。なお、該擬似雑音信号配列はアンテナごとに異なるものであってもよいし、同じものでもよい。また、該擬似雑音信号配列として具体的には、例えば公知のアルゴリズムにより生成される０から６５５３６までの乱数又は受信信号と相関がないと見なせるＰＮ符号等の符号列を設定することができる。
【００６９】
次に、アンテナごとの受信電力がＰ［ｑ］より大きいか否かを判断する（Ｓ１０６）。Ｐ［ｑ］は受信電力の範囲を決定するための受信電力範囲データであり、アンテナごとの受信電力に応じて決定される擬似雑音電力量及びＳＩＮＲ補正量を決定するために使用される。そして、該Ｐ［ｑ］は図７に示すテーブルのように、ｑに対応付けて記憶されていてもよい。受信電力がＰ［ｑ］より大きければ、ｑに１を加算し（Ｓ１０７）、該ｑがｑｍａｘより小さければ（Ｓ１０８）、再度受信電力がＰ［ｑ］より大きいか否かを判断する（Ｓ１０６）。すなわち、受信電力がＰ［ｑ］によって決定される範囲にある場合に、次の処理であるＳ１１０に進む。あるいは、ｑの値がｑｍａｘを超えた場合にも同様にＳ１１０に進むが、これもやはり受信電力がＰ［ｑｍａｘ］より大きい範囲である場合にＳ１１０に進むことを意味する。
【００７０】
そしてｑの値に応じて、すなわち上記受信電力範囲データに応じて例えば図７に示すテーブルに記憶されるＳＩＮＲ補正量ＳＩＮＲＭａｒｇｉｎ［ｑ］を出力する（Ｓ１１０）。そして出力された該ＳＩＮＲ補正量は、上述の通り復調部４４で受信信号から減算される。
【００７１】
次に、変数ｉ及びｊの記憶領域を確保し、ともに０を代入する（Ｓ１１２）。そして擬似雑音信号配列ＰＮＳｉｇ［Ｎ］［Ｋ］の電力量を、ｑの値に応じて、すなわち上記受信電力範囲データに応じて例えば図７に示すテーブルに記憶される擬似雑音電力量Ｓｃａｌｅ［ｑ］に設定する（Ｓ１１４）。そしてｉをインクリメントし（Ｓ１１６）、さらにｊもインクリメントし（Ｓ１１８）、受信信号配列ＲｘＳｉｇ［ｉ］［ｊ］に擬似雑音信号配列ＰＮＳｉｇ［ｉ］［ｊ］を加算する（Ｓ１２０）。そしてＳ１１６からＳ１１８の処理を受信信号配列の要素の数、すなわちアンテナの数Ｎ及び参照信号のシンボル数Ｋまで繰り返す（Ｓ１１７，Ｓ１１９）ことにより、受信信号に擬似雑音信号を加算する。
【００７２】
以上のようにすることにより、受信信号のＳＩＮＲがアンテナ重みの計算に与える影響を軽減することができる。すなわち、アンテナ重みの計算の誤差を減らすことができ、送信におけるアダプティブアンテナの指向性を適切に決定することができる。
【００７３】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。
【００７４】
例えば、上記実施の形態は移動体通信システムに本発明を適用した場合について説明したが、複数のアンテナ素子の受信出力を電気的に合成することでアンテナ指向性を適応的に変化させることができるどのような無線通信装置にも適用は可能である。また、アダプティブアレイアンテナでなくとも、複数のアンテナ素子における受信電力に基づいて送信信号のアンテナ指向性を制御する場合に、本発明を適用することができる。
【実施例】
【００７５】
図８から図１０は、本発明の上記実施の形態のシミュレーションによる実験の結果である。
【００７６】
図８から図１０では、ＳＩＮＲ（信号対干渉雑音比）に含まれる干渉信号はゼロであるとして、ＳＮＲ（信号対雑音比）で計算を行っている。また、アンテナ素子は１２本であるとしている。図８は適度な強度の電界をシミュレートしたものであり、図９はＳＮＲが大きい場合をシミュレートしたものであり、図１０はＳＮＲが小さい場合をシミュレートしたものである。そして、入力信号Ｘ（ｔ）に対してＳＮＲが各１３ｄＢ、３０ｄＢ、−１０ｄＢとなるように該入力信号に白色ノイズを加えることにより、式（２）及び式（９）に基づいて相関行列Ｒｘｘと下三角行列Ｌを計算している。
【００７７】
また、各図は相関行列Ｒｘｘと下三角行列Ｌの要素を表示しており、実際の計算は複素演算を行っているが、簡単のため実数部のみを表示している。そして、雑音は白色雑音としてアンテナ素子ごとに加えている。ＳＮＲは、小さければ小さいほど、所望受信信号に比して雑音が大きいことを示す。
【００７８】
図９では、上述の通り、下三角行列Ｌの要素ｌｉ１（ｉ＝１，２，・・・，Ｎ）以外の対角要素の絶対値は、要素ｌｉ１の絶対値に比べて非常に小さい値をとっていることが示されている。逆に図１０では、下三角行列Ｌの対角要素の絶対値は均等な大きさの値をとっていることが示されている。そして、図８でも同様に下三角行列Ｌの対角要素の絶対値は均等な大きさの値をとっていることが示されている。
【００７９】
このように、ＳＩＮＲが大きくなると、下三角行列の要素間の値の絶対値の乖離が大きくなることがシミュレーション実験の結果明らかである。このような場合、上述のようにアンテナ重みの算出における計算精度が悪化してしまう。一方、ＳＩＮＲがあまり小さいと、受信信号が復調できなくなる。このため、例えば図８に示されるように、アンテナ重みの算出における計算精度が許容範囲になる最適なＳＩＮＲになるように擬似雑音を加算することにより、アンテナ重みを精度よく算出し、問題なく復調も可能となる。また、上記実施の形態では擬似雑音を生成して加算しているが、例えば受信信号に含まれる雑音の電力量を上げることにより、受信信号の雑音強度を上昇させることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の実施の形態に係る移動体通信システムの構成図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る通信装置の構成ブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る通信装置の構成ブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る通信装置の機能ブロック図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る信号の通信装置の機能ブロック図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る処理のフロー図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る受信電力範囲データとＳＩＮＲ補正量及び擬似雑音電力量を対応づけて記憶するテーブルの例である。
【図８】本発明の実施の形態に係るシミュレーションの実験結果である。
【図９】本発明の実施の形態に係るシミュレーションの実験結果である。
【図１０】本発明の実施の形態に係るシミュレーションの実験結果である。
【符号の説明】
【００８１】
１  移動体通信システム、２  基地局装置、３  移動局装置、４  通信ネットワーク、５，６  通信装置、１０，１４  制御部、１１，１５  無線通信部、１２，１６  記憶部、１３  ネットワークインターフェイス部、１７  表示部、１８  操作部、２０  信号処理部、２２パス制御部、２４  送受信部、３０  受信部、３２  相関行列演算部、３４  参照信号生成部、３６  擬似雑音制御部、３８  擬似雑音加算部、４０  行列処理部、４２  周波数補償部、４４  復調部、４６  復号部、４８  受信変数演算部、５０  最適重み演算部、５２  合成部、５４  電力制御部、５６  送信部、５８  符号化部、６０  変調部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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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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