(57)【要約】      （修正有）【課題】送信ダイバーシティ制御専用のフィードバック情報を必要とせずに、送信ダイバーシティを適切に制御することを可能とする。【解決手段】パワーコントロールビット検出部５は適応アレーアンテナ出力信号の中からパワーコントロールビットを検出する。そして、この検出されたパワーコントロールビットＡは、送信ダイバーシティ制御部７に入力される。送信ダイバーシティ制御部７は、パワーコントロールビットＡによる送信電力の指示内容に基づいて送信ダイバーシティを制御する。送信ダイバーシティ制御部７は、その送信ダイバーシティ制御により送信するアンテナを選択し、この選択したアンテナに対して無線出力信号Ｂを出力する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のアンテナを備えたダイバーシティ装置において、
該ダイバーシティ装置の送信出力を指示する制御情報を受信する受信手段と、
該受信手段により受信した前記制御情報に基づいて、前記ダイバーシティ装置の送信ダイバーシティを制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とするダイバーシティ装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記制御情報による送信出力の増加指示の割合が小さくなるように送信ダイバーシティを制御することを特徴とする請求項１に記載のダイバーシティ装置。
【請求項３】
前記制御手段は、一定周期で前記制御情報による送信出力の増加指示の割合を検証することを特徴とする請求項２に記載のダイバーシティ装置。
【請求項４】
前記制御手段は、送信するアンテナを切り替えることにより前記ダイバーシティ装置の送信ダイバーシティを制御することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかの項に記載のダイバーシティ装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記複数のアンテナに供給する送信信号に対して重み付けすることにより前記ダイバーシティ装置の送信ダイバーシティを制御することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかの項に記載のダイバーシティ装置。
【請求項６】
前記重み付けする送信信号は、ベースバンド信号であることを特徴とする請求項５に記載のダイバーシティ装置。
【請求項７】
前記重み付けする送信信号は、無線出力信号であることを特徴とする請求項５に記載のダイバーシティ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイバーシティ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＦＤＤ（周波数分割全二重）通信方式等のように送信と受信のキャリア周波数が異なる無線通信システムにおいては、送信と受信の電波伝搬状況が異なる可能性があるので、送信局が受信信号の状態から送信ダイバーシティを制御しても効果が得られない場合があり、通信品質が安定しない。このため、従来は、受信局が送信局からの受信信号に基づいて当該送信局の送信ダイバーシティを制御する専用のフィードバック情報を生成し、この専用フィードバック情報を当該送信局へ提供している。なお、ダイバーシティ技術については特許文献１に開示されている。
【特許文献１】特開２００２−３５９５８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上述した従来の技術では、受信局から送信局へ送信ダイバーシティ制御専用のフィードバック情報を伝達するための通信リソース（チャネルや伝送フォーマット内の使用可能領域等）が必要となる。しかし、既存の無線通信システムでは、その通信リソースを新たに割当てることができない場合がある。例えば、既存のＣＤＭＡ（符号分割多元接続）方式移動通信システムの一つにおいては、基地局において、フィードバック情報を生成する手段を追加しなければならない。さらに、基地局から移動局方向の伝送フォーマットを改定しなければ、基地局から移動局へ該専用フィードバック情報を伝達することができず、従って移動局の送信ダイバーシティを適切に制御することができない。また、仮に伝送フォーマットを改定したとしても、フィードバック情報の伝送分だけデータ伝送効率が低下するという問題が生じる。
【０００４】
また、受信局において、送信ダイバーシティ制御専用のフィードバック情報を生成する処理分の負荷が増加するという問題もある。さらに、送信局の送信ダイバーシティ制御機能は、その専用フィードバック情報に対応しなければならず、送信ダイバーシティの制御方式が限定される等の悪影響が生じる虞もある。
【０００５】
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、送信ダイバーシティ制御専用のフィードバック情報を必要とせずに、送信ダイバーシティを適切に制御することができるダイバーシティ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載のダイバーシティ装置は、複数のアンテナを備えたダイバーシティ装置において、該ダイバーシティ装置の送信出力を指示する制御情報を受信する受信手段と、該受信手段により受信した前記制御情報に基づいて、前記ダイバーシティ装置の送信ダイバーシティを制御する制御手段とを備えたことを特徴としている。
【０００７】
請求項２に記載のダイバーシティ装置においては、前記制御手段は、前記制御情報による送信出力の増加指示の割合が小さくなるように送信ダイバーシティを制御することを特徴とする。
【０００８】
請求項３に記載のダイバーシティ装置においては、前記制御手段は、一定周期で前記制御情報による送信出力の増加指示の割合を検証することを特徴とする。
【０００９】
請求項４に記載のダイバーシティ装置においては、前記制御手段は、送信するアンテナを切り替えることにより前記ダイバーシティ装置の送信ダイバーシティを制御することを特徴とする。
【００１０】
請求項５に記載のダイバーシティ装置においては、前記制御手段は、前記複数のアンテナに供給する送信信号に対して重み付けすることにより前記ダイバーシティ装置の送信ダイバーシティを制御することを特徴とする。
【００１１】
請求項６に記載のダイバーシティ装置においては、前記重み付けする送信信号は、ベースバンド信号であることを特徴とする。
【００１２】
請求項７に記載のダイバーシティ装置においては、前記重み付けする送信信号は、無線出力信号であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、送信出力指示用の既存の制御情報を送信ダイバーシティの制御に活用したので、送信ダイバーシティ制御専用のフィードバック情報は不要となる。さらに、送信出力の指示内容に基づいて送信ダイバーシティを制御するので、送信出力の増減に応じて送信ダイバーシティを適切に制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照し、本発明の実施形態を順次説明する。
本実施形態においては、ＣＤＭＡ方式移動通信システムの移動局が本発明に係るダイバーシティ装置を具備する場合を例に挙げて説明する。なお、このＣＤＭＡ方式移動通信システムは、基地局が移動局からの受信強度に応じて当該移動局の送信出力を増減制御するものである。そして、その送信出力制御は、移動局と基地局間の距離及びフェージングに起因した基地局における各移動局からの受信強度のばらつきを抑えることを目的としている。すなわち、各移動局からの受信強度は、移動局の送信出力一定条件下では移動局と基地局間の距離に応じて基地局に近い移動局ほど大きくなる。また、フェージングにより減衰の大きさが異なる。従って、そのままでは基地局における受信電力が低い移動局から受信し辛くなる。そこで、従来より、基地局が移動局の送信出力を制御して各移動局からの受信強度の均衡を図っている。
【００１５】
具体的には、基地局は制御対象の移動局へパワーコントロールビットを送信する。パワーコントロールビットは、１ビット構成であり、ビット値「０」が０．５ｄＢまたは１ｄＢの送信電力増加の指示、ビット値「１」が０．５ｄＢまたは１ｄＢの送信電力減少の指示である。移動局は、基地局から受信したパワーコントロールビットの指示に従って、自己の送信電力を増減する。これにより移動局の送信出力が変化する。
【００１６】
本発明は、上記した送信出力指示用の既存の制御情報（パワーコントロールビット）に着目し、該既存の制御情報を送信ダイバーシティの制御に活用することを着想したものである。以下、上記した既存のパワーコントロールビットを送信ダイバーシティの制御に利用するための構成を主に説明する。
【００１７】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る移動局の構成を示すブロック図である。なお、図１には、移動局の構成のうち、無線送受信機能に係る構成を示し、その他の構成は省略している。
図１において、移動局は２つのアンテナ１−１，２を有している。アンテナ共用器２は、送信と受信とにアンテナ１−１，２を共用する。受信ＲＦ部３は、アンテナ１−１，２により受信された各ＲＦ信号をベースバンド信号に変換し、さらにデジタル化して適応アレーアンテナ処理部４へ出力する。適応アレーアンテナ処理部４は、参照信号と各受信信号とを使用して、ＭＭＳＥ（Minimum Mean Square Error：最小２乗誤差法）などに基づく適応アルゴリズムを用いた適応信号処理を行い、適応アレーアンテナによる受信を行う。この適応アレーアンテナ出力信号はデータ受信部へ出力されてデータ受信処理が行われる。
【００１８】
また、適応アレーアンテナ出力信号はパワーコントロールビット検出部５にも入力される。パワーコントロールビット検出部５は適応アレーアンテナ出力信号の中からパワーコントロールビットを検出する。そして、この検出されたパワーコントロールビットＡは、送信ダイバーシティ制御部７に入力される。
【００１９】
送信ＲＦ部６は、ベースバンドの送信信号をＲＦ信号に変換し、さらに電力増幅し、無線出力信号Ｂを送信ダイバーシティ制御部７へ出力する。そして、その電力増幅レベルについては、従来と同様に、パワーコントロールビットＡの指示に応じて増減させる。
【００２０】
送信ダイバーシティ制御部７は、パワーコントロールビットＡによる送信電力の指示内容に基づいて送信ダイバーシティを制御する。送信ダイバーシティ制御部７は、その送信ダイバーシティ制御により送信するアンテナを選択し、この選択したアンテナに対して無線出力信号Ｂを出力する。従って、アンテナ１−１を用いて送信する場合は、無線出力信号Ｂが無線出力信号Ｃ１として送信ダイバーシティ制御部７から出力される。一方、アンテナ１−２を用いて送信する場合は、無線出力信号Ｂが無線出力信号Ｃ２として送信ダイバーシティ制御部７から出力される。
【００２１】
図２は、図１に示す送信ダイバーシティ制御部７の構成を示すブロック図である。図２において、制御部１１は、パワーコントロールビットＡを使用して送信ダイバーシティ制御処理を行う。送信ダイバーシティ制御部７は、その送信ダイバーシティ制御処理により送信するアンテナを選択し、この選択結果に応じてスイッチ１２を切り替え制御する。
【００２２】
また、制御部１１は、送信状態を示す情報を取得することができる。例えば、現在、送信を待機しているのか、それとも送信中であるのか、いずれの状態であるのかを知ることができる。また、未送信の送信データの有無や種類を知ることができる。そして、制御部１１は、現在の送信状態に基づいてスイッチ１２を切り替え可能であるか否かを判断する。例えば、送信待機中の場合、未送信の送信データが無い場合、及び未送信の送信データが損なわれたとしても通信品質に悪影響を及ぼさない場合には切り替え可能と判断する。
【００２３】
次に、送信ダイバーシティ制御に係る動作を説明する。
図３は、図２に示す制御部１１が行う送信ダイバーシティ制御処理の一実施例の流れを示すフローチャートである。
図３において、先ず、制御部１１は、現在の送信状態に基づいてスイッチ１２を切り替え可能であるか否かを判断する（ステップＳ１０１）。この判断の結果、切り替え可能な場合にスイッチ１２を切り替える（ステップＳ１０２）。これにより、今まで送信していなかったアンテナが送信アンテナとなる。
【００２４】
次いで、制御部１１は、スイッチ１２の切り替え後に入力されたパワーコントロールビットＡの和を計算する（ステップＳ１０３）。なお、上述したように、パワーコントロールビットＡは、１ビット構成であり、ビット値「０」が送信電力増加の指示、ビット値「１」が送信電力減少の指示であるので、ステップＳ１０３によるパワーコントロールビットＡの和は、送信電力の増加指示の回数が多いほど小さい値となる。すなわち、パワーコントロールビットＡの和は、切り替え後の送信アンテナによる送信電力の増加指示の割合を示しており、該和が小さいほど基地局からの送信電力の増加指示の割合が大きく、送信するアンテナを切り替えたことの効果が小さいと判断することができる。
【００２５】
また、ステップＳ１０３において和を計算するパワーコントロールビットＡの個数は、数個（例えば２〜４個）でよい。この理由は、電波伝搬環境の変化に対する追従性の向上のため、また、送信電力自体が変化することによる影響を排除するためには、和を計算するパワーコントロールビットＡの個数を極力少なくすることが望ましいからである。
【００２６】
次いで、ステップＳ１０４では、パワーコントロールビットＡの和と所定の閾値とを比較し、該和が所定の閾値以下であるか否かを判断する。この閾値は、送信するアンテナを切り替えたことによって送信ダイバーシティ効果が得られたか否かを判断するための境界値である。例えば、基地局からの送信電力の増加指示の割合が多い場合、送信ダイバーシティ効果が得られなかったと判断する。そして、本実施形態では、パワーコントロールビットＡのビット値「０」が送信電力増加の指示、ビット値「１」が送信電力減少の指示であるので、和を計算する個数が２の場合、閾値を０超過且つ１未満の値、例えば０．５とし、個数が３の場合、０．５又は１．５とし、個数が４の場合、１．５とする。これにより、パワーコントロールビットＡの和が閾値以下の場合には、アンテナを切り替えたことによる送信ダイバーシティ効果が得られなかったと判断し、閾値超過の場合にはその効果が得られたと判断する。また、和の計算は、単なる「０」と「１」の割合を計算するためのや、別の方法（単位時間内の割合など）を用いて、割合を計算してもよい。
【００２７】
次いで、ステップＳ１０４の判断の結果、閾値超過の場合には、アンテナ切り替えによる効果が得られたので、そのまま現在の送信アンテナを維持し、タイマー１をスタートさせてタイムアウトするまでの一定期間待機する（ステップＳ１０５、Ｓ１０６）。そして、タイムアウト後にステップＳ１０１へ戻る。
【００２８】
一方、ステップＳ１０４の判断の結果、閾値以下の場合には、アンテナ切り替えによる効果が得られなかったので、スイッチ１２を切戻し、切り替え前のアンテナを送信アンテナとする（ステップＳ１０７）。次いで、タイマー２をスタートさせてタイムアウトするまでの一定期間待機し、タイムアウト後にステップＳ１０１へ戻る（ステップＳ１０８、Ｓ１０９）。
【００２９】
上述した図３の実施例では、一定周期で、送信していないアンテナを送信アンテナとして試行し、基地局からの送信電力の増加指示の割合を検証する。そして、送信電力の増加指示の割合が少ないことからアンテナ切り替えによる送信ダイバーシティ効果が得られたと判断した場合には、そのまま現在の送信アンテナを維持する。一方、送信電力の増加指示の割合が多いことからアンテナ切り替えによる送信ダイバーシティ効果が得られなかったと判断した場合には、切り替え前のアンテナに戻す。これにより、基地局からの送信電力の増加指示の割合が小さくなるように送信ダイバーシティの制御が行われることとなる。これは、基地局の受信強度がより良好な状態になるように、送信ダイバーシティの制御が適切に行われることを意味する。この結果、通信品質の向上を図ることができるという優れた効果が得られる。
【００３０】
なお、タイマー１，２のタイムアウト時間は電波伝搬環境の変化速度に基づいて設定する。これにより、電波伝搬環境の変化速度に合わせて送信電力の増加指示の割合を検証し、適切なアンテナへと切り替えることが可能となるので、電波伝搬環境の変化に対する追従性が向上する。
【００３１】
図４は、図２に示す制御部１１が行う送信ダイバーシティ制御処理の他の実施例の流れを示すフローチャートである。
図４においては、先ず、制御部１１は、入力されたパワーコントロールビットＡの和を計算し、この和を所定の閾値と比較し、該和が閾値以下であるか否かを判断する（ステップＳ２０１，Ｓ２０２）。この閾値は、現在送信しているアンテナの送信効果の良さを判断するための境界値である。この例では、上記図３の実施例と同様に、パワーコントロールビットＡの和が閾値以下の場合には送信効果がよくないと判断し、閾値超過の場合には送信効果が良いと判断する。
【００３２】
ステップＳ２０２の判断の結果、現在の送信アンテナにより効果が得られている場合（ステップＳ２０２がＮＯ）には、タイマー１をスタートさせてタイムアウトするまでの一定期間待機し、タイムアウト後にステップＳ２０１へ戻る（ステップＳ２０３、Ｓ２０４）。
【００３３】
一方、ステップＳ２０２の判断の結果、現在の送信アンテナでは効果が得られていない場合（ステップＳ２０２がＹＥＳ）には、アンテナを切り替え可能か否かを判断する（ステップＳ２０５）。そして、切り替え可能ならばスイッチ１２を切り替え、今まで送信していなかったアンテナを送信アンテナとする。次いで、タイマー２をスタートさせてタイムアウトするまでの一定期間待機し、タイムアウト後にステップＳ２０１へ戻る（ステップＳ２０６、Ｓ２０７、Ｓ２０８）。
【００３４】
上述した図４の実施例では、一定周期で、現在の送信アンテナによる基地局からの送信電力の増加指示の割合を検証する。そして、送信電力の増加指示の割合が少ないことから現在の送信アンテナによる送信効果が良いと判断した場合には、そのまま現在の送信アンテナを維持する。一方、送信電力の増加指示の割合が多いことから現在の送信アンテナによる送信効果がよくないと判断した場合には、送信するアンテナを切り替える。これにより、基地局からの送信電力の増加指示の割合が小さくなるように送信ダイバーシティの制御が行われることとなり、従って基地局の受信強度がより良好な状態になるように、送信ダイバーシティの制御が適切に行われる。
【００３５】
上述したように第１の実施形態によれば、基地局から受信する既存のパワーコントロールビットを利用して、送信ダイバーシティの制御を適切に行うことができる。従って、送信ダイバーシティ制御専用のフィードバック情報は不要であり、基地局は送信ダイバーシティ制御専用のフィードバック情報を生成する必要がない。これにより、該専用フィードバック情報の生成のために処理負荷が増加するという問題が解消される。また、専用フィードバック情報の伝送分だけデータ伝送効率が低下する問題も解消される。
【００３６】
さらに、移動局は送信ダイバーシティ制御専用のフィードバック情報に対応する必要がないので、移動局用の端末装置が採用する送信ダイバーシティの制御方式は任意となる。この結果、移動局の設計の自由度が増すことから端末装置の性能向上やコストダウン等の効果が期待できる。
【００３７】
また、一定周期で基地局からのパワーコントロールビットによる送信電力の増加指示の割合を検証するので、電波伝搬環境が変化したことを間接的に検出することができ、電波伝搬環境の変化に追従して送信ダイバーシティを制御することが可能となる。
【００３８】
次に、本発明の第２の実施形態を説明する。
図５は、本発明の第２の実施形態に係る移動局の構成を示すブロック図である。この図５において図１の各部に対応する部分には同一の符号を付け、その説明を省略する。
図５に示す移動局においては、送信するアンテナをスイッチを使用して切り替えるのではなく、各アンテナ１−１，２へ個別に供給する送信信号に対して重み付けすることにより切り替える。そして、その重み付けは、ベースバンド信号に対して行う。
【００３９】
具体的には、各アンテナ１−１，２用の無線出力信号を生成する２つの送信ＲＦ部６を設ける。また、送信ダイバーシティ制御部７ａには、送信ＲＦ部６の各々に対応して重み付け部２１を設ける。そして、制御部１１ａが、各重み付け部２１に対して、各アンテナ１−１，２用の重み係数Ｗ１，Ｗ２を供給する。重み付け部２１は、ベースバンドの送信信号を制御部１１ａから供給された重み係数を用いて重み付けする。これにより、アンテナ１−１に対しては、ベースバンドの送信信号が重み係数Ｗ１により重み付けされた後に、ＲＦ信号に変換された無線出力信号が供給される。また、アンテナ１−２には、ベースバンドの送信信号が重み係数Ｗ２により重み付けされた後に、ＲＦ信号に変換された無線出力信号が供給される。
【００４０】
また、制御部１１ａは、上記図３または図４の送信ダイバーシティ制御処理と同様の処理を行う。但し、スイッチ１２を切り替える代わりに、重み係数Ｗ１，Ｗ２を制御する。この重み係数の制御方法を以下に説明する。
【００４１】
初めに、重み係数Ｗ１，Ｗ２の初期値として、一方の値を０に設定し、もう一方の値を１に設定する。これにより、重み係数の値が１である方のアンテナが送信アンテナとなる。そして、送信するアンテナを変更する際には、Ｗ１とＷ２の和が１である条件を保ちながら、値が１である重み係数を徐々に０へと変更するとともに値が０である重み係数を徐々に１へと変更する。このようにして２つの重み係数Ｗ１、Ｗ２の値を逆転させることにより、送信するアンテナを切り替える。
【００４２】
また、制御部１１ａは、重み係数の値が０となっている方の送信ＲＦ部６に対しては、動作を停止させる。例えば送信ＲＦ部６への電源供給を停止する。そして、アンテナ切り替え操作を行う際には双方の送信ＲＦ部６を動作させ、２つの重み係数Ｗ１、Ｗ２の値の０／１が逆転して切り替えが完了したら、重み係数の値が０の方の送信ＲＦ部６の動作を停止させる。
【００４３】
上述した第２の実施形態によれば、上記した第１の実施形態と同様の効果が得られる。さらに、重み付け制御により送信アンテナの切り替えをスムーズに行うことができる。また、ベースバンド領域において簡易に送信信号を重み付けすることができる。また、機構的なスイッチで切り替えることによるノイズを無くすことができる。
【００４４】
次に、本発明の第３の実施形態を説明する。
図６は、本発明の第３の実施形態に係る移動局の構成を示すブロック図である。この図６において図１の各部に対応する部分には同一の符号を付け、その説明を省略する。
図６に示す移動局においては、上記した図５の第２の実施形態と同様に、各アンテナ１−１，２へ個別に供給する送信信号に対して重み付けすることにより、送信するアンテナを切り替える。但し、その重み付けは、無線出力信号に対して行う。
【００４５】
具体的には、送信ダイバーシティ制御部７ｂに、各アンテナ１−１，２の各々に対応して重み付け部２２を設ける。そして、制御部１１ｂが、上記した第２の実施形態と同様のダイバーシティ制御処理を行い、各重み付け部２２に対して、各アンテナ１−１，２用の重み係数Ｗ１，Ｗ２を供給する。重み付け部２２は、送信ＲＦ部６から出力された無線出力信号を制御部１１ｂから供給された重み係数を用いて重み付けする。これにより、アンテナ１−１に対しては、無線出力信号が重み係数Ｗ１により重み付けされた後に供給される。また、アンテナ１−２には、無線出力信号が重み係数Ｗ２により重み付けされた後に供給される。
【００４６】
上述した第３の実施形態によれば、上記した第１の実施形態と同様の効果が得られる。さらに、重み付け制御により送信アンテナの切り替えをスムーズに行うことができる。また、送信ＲＦ部６が一つでよいので、送信ＲＦ部６の動作のオンオフ制御が不要となる。また、機構的なスイッチで切り替えることによるノイズを無くすことができる。
【００４７】
以上、本発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、上述した実施形態では、２つのアンテナを使用したが、３つ以上のアンテナを使用する場合にも同様に適用することができる。また、受信に適応アレーアンテナを構成しない無線装置にも同様に適用することができる。また、基地局用の無線装置にも同様に適用してもよい。
【００４８】
また、送信局に対して送信出力を指示する制御情報を送信する無線通信システムであれば、各種の無線通信システムに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る移動局の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す送信ダイバーシティ制御部７の構成を示すブロック図である。
【図３】図２に示す制御部１１が行う送信ダイバーシティ制御処理の一実施例の流れを示すフローチャートである。
【図４】図２に示す制御部１１が行う送信ダイバーシティ制御処理の他の実施例の流れを示すフローチャートである。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る移動局の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係る移動局の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００５０】
１−１，２…アンテナ、５…パワーコントロールビット検出部、７，７ａ，７ｂ…送信ダイバーシティ制御部、１１，１１ａ，１１ｂ…制御部、１２…スイッチ、２１，２２…重み付け部、Ａ…パワーコントロールビット。
【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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