(57)【要約】【課題】  パイロット信号を使用せずに、複数のアンテナに対するウエイトを適応的に設定するウエイト決定装置を提供すること。【解決手段】  送信ウエイト決定装置は、複数のアンテナで受信される複数の受信信号の各々について、振幅比及び位相差の瞬時値を一定の期間にわたって測定する測定手段と、相対的に出現頻度の多い振幅比及び位相差を導出する導出手段と、導出された振幅比及び位相差に基づいて複数のアンテナに対する送信ウエイトを設定する設定手段とを有する。受信信号の時間的な簡易な統計処理でウエイトが導出されるので、パイロット信号のような特殊な信号を通信しなくて済む。高い放射効率を実現できるので、装置の低消費電力化、バッテリの長寿命化、サービスエリアの拡大、通信品質の向上等を図ることができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のアンテナで受信される複数の受信信号の各々について、振幅比及び位相差の瞬時値を一定の期間にわたって測定する測定手段と、
相対的に出現頻度の多い振幅比及び位相差を導出する導出手段と、
導出された振幅比及び位相差に基づいて複数のアンテナに対する送信ウエイトを設定する設定手段と、
を有することを特徴とする送信ウエイトを決定する装置。
【請求項２】
前記測定手段は、所定のアンテナで受信された受信信号と他のアンテナで受信された受信信号とを比較し、振幅比及び位相差の瞬時値を測定する
ことを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記導出手段は、振幅比及び位相差の瞬時値の組み合わせのうち、所定の出現頻度より多い頻度で得られたものを選別する
ことを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項４】
前記設定手段は、導出された振幅比が維持され、導出された位相の先後関係が逆転するように前記送信ウエイトを設定する
ことを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項５】
複数のアンテナで受信される複数の受信信号の各々について、振幅比及び位相差の瞬時値を一定の期間にわたって測定し、
相対的に出現頻度の多い振幅比及び位相差を導出し、
導出された振幅比及び位相差に基づいて複数のアンテナに対する送信ウエイトを設定する、
ことを特徴とする送信ウエイトを決定する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に移動通信の技術分野に関連し、特に複数のアンテナに対する送信ウエイトを決定するウエイト決定装置及びウエイト決定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
移動通信の技術分野では、通信信号の品質を向上させることや無線リソースを有効活用すること等の観点から、通信装置の放射効率を向上させることが求められる。携帯電話のような小型の移動局では特にその要請が強い。放射効率を向上させる１つの試みは、複数のアンテナ素子を用いてビームパターンに指向性をもたせることである。これは、各アンテナ素子から送信される信号のウエイト（位相及び／又は振幅）を適切に調整することで、高い放射効率を実現しようとする。
【０００３】
ウエイトの決定法に関し、特許文献１に記載されているような従来の手法では、所定の参照信号（パイロット信号とも呼ばれる）と受信信号との誤差に基づいて受信用の重み係数（ウエイト）が決定されている。また、特許文献１では最適なウエイトで受信された信号に基づいて所望波の到来方向を検出し、到来方向を考慮して送信用のウエイトが決定されている。
【特許文献１】特開２００４−２９７６６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながらそのような従来の手法では、パイロット信号が通信されなければならないので、そのためにいくらかの無線リソースが消費されてしまう。また、パイロット信号に基づいてリアルタイムにウエイトを決定する適応アルゴリズムの処理は一般に複雑であり、演算負担や電力消費量等も小さくない。
【０００５】
本発明の課題は、パイロット信号を使用せずに、複数のアンテナに対するウエイトを適応的に設定するウエイト決定装置及びウエイト決定方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明では送信ウエイトを決定する装置が使用される。本装置は、複数のアンテナで受信される複数の受信信号の各々について、振幅比及び位相差の瞬時値を一定の期間にわたって測定する測定手段と、相対的に出現頻度の多い振幅比及び位相差を導出する導出手段と、導出された振幅比及び位相差に基づいて複数のアンテナに対する送信ウエイトを設定する設定手段とを有する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によればパイロット信号を使用せずに、複数のアンテナに対するウエイトを適応的に設定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の一形態では、複数のアンテナで受信される複数の受信信号の各々について、振幅比及び位相差の瞬時値（瞬時的なウエイト）が一定の期間にわたって測定される。相対的に出現頻度の多い振幅比及び位相差が導出され、それに基づいて送信ウエイトが決定される。
【０００９】
各アンテナ素子で受信した複数の受信信号を一定期間にわたって統計処理することで受信に最適なウエイトが導出される。このウエイトから直ちに導出されるウエイトを送信時に使用することで、高い放射効率を実現できる。受信信号の時間的な簡易な統計処理でウエイトが導出されるので、パイロット信号のような特殊な信号を通信しなくて済む。統計処理には瞬時的なウエイトの出現頻度測定、頻度の多いウエイトの選別、出現頻度が最高のウエイトの判定等が含まれてもよい。高い放射効率を実現できるので、装置の低消費電力化、バッテリの長寿命化、サービスエリアの拡大、通信品質の向上等を図ることができる。
【００１０】
瞬時的な振幅比及び位相差は、所定のアンテナで受信された受信信号と他のアンテナで受信された受信信号とを比較することで算出されてもよい。或いは瞬時的な振幅比及び位相差は、何らかの基準値とアンテナで受信された受信信号とを比較することで算出されてもよい。
【００１１】
振幅比及び位相差の瞬時値の組み合わせ（瞬時的なウエイト）のうち、所定の出現頻度より多い頻度で得られたものが選別されてもよい。これにより、演算精度を維持しつつデータ処理に使用するサンプル数を減らし、上記の簡易な演算を更に効率化することができる。
【００１２】
送信ウエイトは、受信ウエイトから導出された振幅比が維持され、受信ウエイトから導出された位相の先後関係が逆転するように設定される。このような送信ウエイトは受信ウエイトから簡易に速やかに求めることができる。
【実施例１】
【００１３】
図１は本発明の一実施例によるウエイト決定システムを示す。図１には、携帯電話のような移動局１０と、第1のアンテナ素子１１と、第２のアンテナ素子１２と、第1のアンテナ素子に接続された受信機１３及び送信機１４と、第２のアンテナ素子に接続された受信機１５及び送信機１６と、分析部１７とが描かれている。図示の実施例では移動局１０は２つのアンテナ素子しか備えていないが、２より多くのアンテナ素子を備えていてもよい。なお、図示の都合上、受信機１３，１５、送信機１４，１６及び分析部１７は移動局１０の外側に位置するかのように描かれているが、これらの要素は典型的には移動局１０の内部に設けられる。
【００１４】
受信機１３は第1のアンテナ素子１１で受信された信号を適切なアナログ信号又はディジタル信号に変換し、出力する。ディジタル信号への変換は受信機で行われてもよいし、分析部で行われてもよい。
【００１５】
受信機１５は第２のアンテナ素子１２で受信された信号を適切なアナログ信号又はディジタル信号に変換し、出力する。ディジタル信号への変換は受信機で行われてもよいし、分析部で行われてもよい。
【００１６】
第1及び第２のアンテナ素子１１，１２は携帯電話１０の中で異なる場所に設けられているので、瞬時的には異なる振幅及び位相を有する受信信号Ｅ１（ｔ），Ｅ２（ｔ）が出力される。
【００１７】
分析部１７は各受信機１３，１５から得られた受信信号に基づいて、各送信機１４，１６から送信する信号のウエイトを決定する。ウエイトには受信用と送信用とがある。時分割二重（ＴＤＤ）方式では送受信に同じ周波数が使用されるので、受信ウエイト及び送信ウエイトは等しくしてよい。しかし送受信に異なる周波数が使用される場合には、受信ウエイト及び送信ウエイトは別々に設定される。受信ウエイト及び送信ウエイトの周波数特性は非常に異なり、それらは独立に決定されるべきことが従来から知られているからである。しかしながら、本願発明者等は、受信ウエイト及び送信ウエイトの周波数特性は瞬時的には非常に異なるが、ある期間にわたって統計的に考察すると最適な受信ウエイト及び最適な送信ウエイトの間に高い相関が生じることを見出した。本発明ではこの性質を活用することで受信ウエイトから送信ウエイトが決定される。
【００１８】
送信機１４は適切な送信ウエイトで重み付けされた信号を第1のアンテナ素子１１から送信するのに適切な無線信号に変換する。
【００１９】
送信機１６も適切な送信ウエイトで重み付けされた信号を第２のアンテナ素子１２から送信するのに適切な無線信号に変換する。
【００２０】
図２は図１等に示されるウエイト決定システムで使用されるウエイト決定方法を示す。ステップ２１では、第1及び第２のアンテナ１１，１２を通じて信号が受信される。受信される信号はパイロット信号である必要はなく、トラフィック信号でもよい。アンテナを通じて受信された信号は、受信機１３，１５にて後段の信号処理に適切な形式にそれぞれ変換され、分析部１７に入力される。分析部１７では、第1のアンテナ１１で受信した信号の瞬時的な振幅ｒ１（ｔ）及び瞬時的な位相θ１（ｔ）がサンプリングされる。第２のアンテナ１２で受信した信号の瞬時的な振幅ｒ２（ｔ）及び瞬時的な位相θ２（ｔ）もサンプリングされる。分析部１７では、瞬時的な振幅比及び瞬時的な位相差が一定の期間にわたって算出される。瞬時的な振幅比は第1及び第２のアンテナからの瞬時的な振幅の比（ｒ２（ｔ）／ｒ１（ｔ））に基づいて算出される。瞬時的な位相差は第1及び第２のアンテナからの瞬時的な位相の差（θ１（ｔ）−θ２（ｔ））に基づいて算出される。
【００２１】
ステップ２３では、一定の期間（例えば数秒間）の間に得られた振幅比及び位相差の様々な瞬時値の出現頻度が算出され、その分布の様子が分析される。振幅比及び位相差の瞬時値の１つの組み合わせは、２つのアンテナに対する１つのウエイトに関連付けられる。様々なウエイト（例えば、数千個以上の瞬時的なウエイト）のうち、出現頻度の最も多い値（振幅比及び位相差の瞬時値）を含むウエイトが、最適な（受信）ウエイトになる。従って、上記の分布の中でピーク又は重心の地点に対応するウエイトが最適な受信ウエイトである。ピーク位置等を求めるために用意されるウエイトのサンプリング数は、使用されるアナログディジタル変換器の性能、クロック周波数、許容遅延時間等の要因によって適切に決定される。
【００２２】
最適な受信ウエイトは、出現頻度の高いウエイトを平均化することで導出されてもよい。平均化は算術平均又は重み付け平均でもよい。また、所定の出現頻度（閾値）を超える頻度で出現したウエイトだけに基づいて最適な受信ウエイトが導出されてもよい。
【００２３】
ステップ２５では最適な受信ウエイトに基づいて最適な送信ウエイトが決定される。本願発明者等の研究結果によれば、送受信に異なる周波数が使用されたとしても周波数差が高々数百メガヘルツならば、ある期間にわたって統計的に考察すると最適な受信ウエイト及び最適な送信ウエイトの間に高い相関が生じる（受信ウエイト及び送信ウエイトの瞬時的な周波数特性は非常に異なる。）。具体的には、送信ウエイトの振幅比は最適な受信ウエイトの振幅比と同じに設定される。送信ウエイトの位相差は、最適な受信ウエイトを与える位相差の符号を反転したものに設定される。このような送信ウエイトで第1及び第２のアンテナ素子から信号が送信されると、通信相手側での受信信号品質が良好になる。例えば最適な受信ウエイトが＋０．３ｄＢの振幅比及び＋１０度の位相差で表現されたとする。この場合の送信ウエイトは＋０．３ｄＢの振幅比及び−１０度の位相差で表現される。即ち第２のアンテナ素子から送信される信号の振幅は第1のアンテナ素子からのものより約２倍大きく調整され、位相差が−１０度になるように位相の先後関係が調整される。
【００２４】
図３はウエイトの出現頻度に関するシミュレーション結果の一例を示す。図３では半径方向に振幅比（−１０ｄＢ乃至＋１０ｄＢ）が関連付けられている。位相差（０度乃至３６０度）は角度方向又は円周方向に関連付けられている。様々な値の出現頻度は４段階（非常に少ない、少ない、多い、非常に多い）で表現されている。出現頻度が非常に多いウエイトは図中の黒い領域で示される。このシミュレーションでは、最適な受信ウエイトは、０ｄＢの振幅比及び−７度の位相差で表現される。従って、送信ウエイトは、０ｄＢの振幅比及び＋７度の位相差で表現される。
【実施例２】
【００２５】
図４は本発明の一実施例によるウエイト決定システムを示す図である。図１のシステムとは異なり、本実施例では３つのアンテナ素子に対する受信及び送信ウエイトが決定される。振幅比及び位相差は、一例として第1のアンテナ素子で受信された信号を基準にして導出される。或いは振幅や位相の基準値がアンテナ素子によらず別に設定されていてもよい。分析部では実施例１の場合と同様にウエイトの出現頻度が分析される。本実施例では、図２で説明済みの手法をアンテナ素子ごとに反復することで、各アンテナ素子に対するウエイトを適切に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施例によるウエイト決定システムを示す図である。
【図２】本発明の一実施例によるウエイト決定方法のフローチャートを示す。
【図３】ウエイトの出現頻度に関するシミュレーション結果を示す。
【図４】本発明の一実施例によるウエイト決定システムを示す図である。
【符号の説明】
【００２７】
１０  移動局
１１，１２  アンテナ素子
１３，１５  受信機
１４，１６  送信機
１７  分析部
【図１】
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【図２】
2007060043.tif 000004
【図３】
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【図４】
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