(57)【要約】      （修正有）【課題】受信信号品質が劣化した受信データの品質を向上することができるスマートアンテナを提供する。【解決手段】所望信号を含む無線信号を受信するアンテナ素子群と、受信される無線信号をデジタル化してデジタルベースバンド信号として出力するＲＦ処理部と、デジタルベースバンド信号に対し無線フレーム毎に適応的に所望のビームを形成する第１のスマートアンテナ処理を実行し第１の復調データを出力するベースバンド処理部と、所望信号の受信信号品質の劣化量が閾値以上の場合、デジタルベースバンド信号を無線フレーム毎に第１のスマートアンテナ処理に比べて良好な受信特性が得られるように適応的に所望のビームを形成する第２のスマートアンテナ処理を実行し第２の復調データを出力する再処理部と、所望信号の受信信号品質に応じて第１の復号データと第２の復号データとを選択して所望信号の復号データとして出力する信号選択部とを具備する。【選択図】図１
2007096748.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所望信号を含む無線信号を受信するアンテナ素子群と、
前記無線信号をデジタル化してデジタルベースバンド信号として出力するＲＦ処理部と、
前記デジタルベースバンド信号を、無線フレーム毎に第１のスマートアンテナ処理を実行し、復調して第１の復調データを出力するベースバンド処理部と、
前記第１のスマートアンテナ処理は、適応的に所望のビームを形成する処理であり、
前記所望信号の受信信号品質の劣化量が閾値以上の場合、前記デジタルベースバンド信号を、無線フレーム毎に第２のスマートアンテナ処理を実行し、復調して第２の復調データを出力する再処理部と、
前記第２のスマートアンテナ処理は、前記第１のスマートアンテナ処理に比べて良好な受信特性が得られるように、適応的に所望のビームを形成する処理であり、  前記所望信号の受信信号品質に応じて、前記第１の復調データに基づく第１の復号データと、前記第２の復調データに基づく第２の復号データとのいずれかを前記所望信号の復号データとして出力する信号選択部とを具備する
スマートアンテナ。
【請求項２】
請求項１に記載のスマートアンテナにおいて、
前記ＲＦ処理部から出力されたデジタルベースバンド信号を格納する記憶装置を更に具備し、
前記再処理部は、前記所望信号の受信信号品質の劣化量が閾値以上の場合、前記記憶装置に格納された前記デジタルベースバンド信号に対し、第２のスマートアンテナ処理を実行し、復調して第２の復調データを出力し、
前記信号選択部は、前記第２の復調データに基づく第２の復号データを前記復号データとして出力する
スマートアンテナ。
【請求項３】
請求項２に記載のスマートアンテナにおいて、
前記第１の復調データに基づくデータ誤りを監視する特性判定部を更に具備し、
前記特性判定部は、前記データ誤りが閾値以上の場合、前記再処理部に対して第２のスマートアンテナ処理を実行させるための再処理要求を発行し、
前記再処理部は、前記再処理要求に従い、前記記憶装置に格納された前記デジタルベースバンド信号に対し、前記第２のスマートアンテナ処理を実行する
スマートアンテナ。
【請求項４】
請求項３に記載のスマートアンテナにおいて、
前記ベースバンド処理部は、第２の復調データを格納するＨＡＲＱ（Ｈｙｂｒｉｄ  Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｒｅｐｅａｔ  Ｒｅｑｕｅｓｔ）メモリを備え、
前記特性判定部は、前記第１の復号データの劣化量が閾値以上の場合、前記所望信号の発信元に対し前記所望信号の第１の再送要求を発行するとともに、前記再処理部に対し第１の再処理要求を発行し、
前記ＨＡＲＱメモリは、前記第１の再処理要求に応じて前記再処理部から出力される前記第２の復調データを格納し、
前記ベースバンド処理部は、前記第１の再送要求に応じて送信された第１の再送信号に対して第１のスマートアンテナ処理を実行し、復調して第３の復調データを出力し、前記ＨＡＲＱメモリ内の第２の復調データと、前記第３の復調データを再生合成して第４の復調データを生成し、
ベースバンド処理部は、前記第４の復調データに基づく第４の復号データの劣化量が閾値より小さい場合、前記第４の復号データを前記所望信号の復号データとして出力する
スマートアンテナ。
【請求項５】
請求項４に記載のスマートアンテナにおいて、
前記特性判定部は、前記第４の復号データの劣化量が閾値以上の場合、前記所望信号の発信元に対し前記所望信号の第２の再送要求を発行するとともに、前記再処理部に対し第２の再処理要求を発行し、
前記再処理部は前記第２の再処理要求に応じて前記第１の再送信号に対し前記第２のスマートアンテナ処理を実行し、復調して第５の復調データを生成し、
前記第５の復調データに基づく第５の復号データの劣化量が閾値以上の場合、前記ベースバンド処理部は、前記ＨＡＲＱメモリ内の第２の復調データと前記第５の復調データを再送合成して第６の復調データを生成し、前記第６の復調データに基づく第６の復号データの劣化量が閾値より小さい場合、前記第６の復号データを前記所望信号の復号データとして出力し、前記第６の復号データの劣化量が閾値以上の場合、前記第６の復調データを前記ＨＡＲＱメモリに格納する
スマートアンテナ。
【請求項６】
請求項５又は６に記載のスマートアンテナにおいて、
前記ベースバンド処理部は、前記第２の再送要求に応じて送信された第２の再送信号に対し第１のスマートアンテナ処理を実行し、復調して第７の復調データを生成し、
前記ベースバンド処理部は、前記ＨＡＲＱメモリ内の第６の復調データと前記第７の復調データを再送合成して第８の復調データを生成し、前記第８の復調データに基づく第８の復号データの劣化量が閾値より小さい場合、前記第８の復号データを前記所望信号の復号データとして出力する
スマートアンテナ。
【請求項７】
請求項１から６いずれか１項に記載のスマートアンテナにおいて、
前記再処理部の数は、前記ベースバンド処理部の数より少ない
スマートアンテナ。
【請求項８】
請求項１から６いずれか１項に記載のスマートアンテナを具備する
基地局装置。
【請求項９】
アンテナ素子群が、所望信号を含む無線信号を受信するするステップと、
ＲＦ処理部が、前記無線信号をデジタル化してデジタルベースバンド信号として出力するステップと、
ベースバンド処理部が、前記デジタルベースバンド信号を、無線フレーム毎に第１のスマートアンテナ処理を実行し、復調して第１の復調データを出力するステップと、
前記第１のスマートアンテナ処理は、適応的に所望のビームを形成する処理であり、
前記所望信号の受信信号品質の劣化量が閾値以上の場合、
再処理部が、前記デジタルベースバンド信号を、無線フレーム毎に第２のスマートアンテナ処理を実行し、復調して第２の復調データを出力するステップと、
前記第２のスマートアンテナ処理は、前記第１のスマートアンテナ処理に比べて良好な受信特性が得られるように、適応的に所望のビームを形成する処理であり、
前記所望信号の受信信号品質に応じて、前記第１の復調データに基づく第１の復号データと、前記第２の復調データに基づく第２の復号データとのいずれかを前記所望信号の復号データとして出力するステップとを具備する
スマートアンテナの処理方法。
【請求項１０】
請求項９に記載のスマートアンテナの処理方法において、
前記ＲＦ処理部から出力されたデジタルベースバンド信号を記憶装置に格納するステップと、
前記所望信号の受信信号品質の劣化量が閾値以上の場合、前記記憶装置に格納された前記デジタルベースバンド信号に対し、第２のスマートアンテナ処理を行い、復調して第２の復調データを出力するステップと、
前記選択部が、前記第２の復調データに基づく第２の復号データを前記復号データとして出力するステップとを備える
スマートアンテナの処理方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載のスマートアンテナの処理方法において、
特性判定部が、前記第１の復調データに基づくデータ誤りを監視するステップと、
前記データ誤りが閾値以上の場合、前記再処理部に対して第２のスマートアンテナ処理を実行させるための再処理要求を発行するステップと、
前記再処理部が、前記再処理要求に従い、前記記憶装置に格納された前記デジタルベースバンド信号に対し、前記第２のスマートアンテナ処理を実行するステップ
スマートアンテナの処理方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載のスマートアンテナの処理方法において、
前記特性判定部が、前記第１の復号データの劣化量が閾値以上の場合、前記所望信号の発信元に対し前記所望信号の第１の再送要求を発行するとともに、前記再処理部に対し第１の再処理要求を発行するステップと、
ＨＡＲＱ（Ｈｙｂｒｉｄ  Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｒｅｐｅａｔ  Ｒｅｑｕｅｓｔ）メモリが、前記第１の再処理要求に応じて前記再処理部から出力される前記第２の復調データを格納するステップと、
前記ベースバンド処理部が、前記第１の再送要求に応じて送信された第１の再送信号に対して第１のスマートアンテナ処理を実行し、復調して第３の復調データを出力するステップと、
前記ベースバンド処理部が、前記ＨＡＲＱメモリ内の第２の復調データと、前記第３の復調データを再送合成して第４の復調データを生成するステップと、
前記ベースバンド処理部が、前記第４の復調データに基づく第４の復号データの劣化量が閾値より小さい場合、前記第４の復号データを前記所望信号の復号データとして出力するステップとを含む
スマートアンテナの処理方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載のスマートアンテナの処理方法において、
前記特性判定部が、前記第４の復号データの劣化量が閾値以上の場合、前記所望信号の発信元に対し前記所望信号の第２の再送要求を発行するとともに、前記再処理部に対し第２の再処理要求を発行するステップと、
前記再処理部が、前記第２の再処理要求に応じて前記第１の再送信号に対し前記第２のスマートアンテナ処理を実行し、復調して第５の復調データを生成するステップと、
前記ベースバンド処理部が、前記第５の復調データに基づく第５の復号データの劣化量が閾値以上の場合、前記ＨＡＲＱメモリ内の第２の復調データと前記第５の復調データを再送合成して第６の復調データを生成するステップと、
前記ベースバンド部が、前記第６の復調データに基づく第６の復号データの劣化量が閾値より小さい場合、前記第６の復号データを前記所望信号の復号データとして出力するステップと、
前記ベースバンド部が、前記第６の復号データの劣化量が閾値以上の場合、前記第６の復調データを前記ＨＡＲＱメモリに格納するステップとを更に含む
スマートアンテナの処理方法。
【請求項１４】
請求項１２又は１３に記載のスマートアンテナの処理方法において、
前記ベースバンド処理部が、前記第２の再送要求に応じて送信された第２の再送信号に対し第１のスマートアンテナ処理を実行し、復調して第７の復調データを生成するステップと、
前記ベースバンド処理部が、前記ＨＡＲＱメモリ内の第６の復調データと前記第７の復調データを再送合成して第８の復調データを生成するステップと、
前記ベースバンド処理部が、前記第８の復調データに基づく第８の復号データの劣化量が閾値より小さい場合、前記第８の復号データを前記所望信号の復号データとして出力するステップとを更に含む
スマートアンテナの処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スマートアンテナ、それを利用した基地局装置及びスマートアンテナの処理方法に関し、特に移動通信システムに利用されるスマートアンテナ、それを利用した基地局装置及びスマートアンテナの処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信システムにおいて、チャネル容量の増大、伝送品質の改善、伝送速度の高速化を実現するため、基地局のアンテナの指向性を環境に応じて変化させることが可能な技術としてスマートアンテナが知られている
【０００３】
スマートアンテナシステムは、Ｎ個の配列アンテナから受信された信号を利用し、各々の加入者へ適応的にビームを形成してＳＩＲ（Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  Ｒａｔｉｏ：信号対干渉電力比）を高め、既存の移動通信システムよりもサービスエリア範囲とチャネル容量を増加させることのできる次世代移動通信システムの核心技術である。
【０００４】
一般にスマートアンテナは、信号環境に応答して放射パターンを自動的に変化させることができ、所望の信号の方向に対する最適のビーム指向性や、他の干渉方向に対するヌルパターンを発生することができる。このため、スマートアンテナは、受信した諸信号からＳＩＲを最大にするビームを形成することができる。
【０００５】
特表２００３−５３２３１３号公報に、アンテナ素子アレイとスマートアンテナの処理手段を有する無線通信受信機におけるスマートアンテナの処理に対する重み付けの方法に関する適応型スマートアンテナ処理方法及び通信装置が開示されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特表２００３−５３２３１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
スマートアンテナは、高いアンテナ利得、干渉の除去、空間的ダイバーシチ、良好な電力効率、良好なサービスエリア、誤り率の低減及び省電力という利点を有する。しかしながら、スマートアンテナは、電波環境に最適のビームを探すための計算量が多く、実時間処理が困難となる。又、回路構成が複雑となり、回路面積が増大するという問題がある。
【０００７】
このため、スマートアンテナの実現方式は各種のものが提案されているが、一般には処理能力の制約から、必ずしも最適な性能の方式を実装できる訳ではない。理想的にはメインビームを相手端末に向けつつ、干渉源となる他の端末に対してはヌルポイントを形成すると非常に良好な特性を得られる。しかし、実際のスマートアンテナは、以下に示す例のように性能のトレードオフが生じ得る。例えば、メインビームのビームフォーミングのみ、あるいはヌルポイントの形成のみの機能に絞り込む。処理負荷を削減するためにビーム形成処理を毎フレームは行わず間引き処理とする。スマートアンテナ処理を行えるユーザの数に制限をかける等である。
【０００８】
一般に無線伝搬路は時々刻々と変化し、その状態が悪いと受信データを正しく復号することができず、誤りを生ずることになる。スマートアンテナを導入すれば伝搬路の劣化への耐性は高くなるが、上述のような実装上の制約がある場合、制約さえなければ救済できていた受信状態の悪い無線フレームを正しく復号することができない。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以下に、［発明を実施するための最良の形態］で使用される番号・符号を括弧付きで用いて、［課題を解決するための手段］を説明する。この番号・符号は、［特許請求の範囲］の記載と［発明を実施するための最良の形態］の記載との対応関係を明らかにするために付加されたものであるが、［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【００１０】
本発明によるスマートアンテナ（１００、１００’）は、所望信号を含む無線信号を受信するアンテナ素子群（１１）と、アンテナ素子群（１１）で受信される無線信号をデジタル化してデジタルベースバンド信号（１０１）として出力するＲＦ処理部（１２）と、デジタルベースバンド信号（１０１）に対し無線フレーム毎に第１のスマートアンテナ処理を実行し、復調して第１の復調データを出力するベースバンド処理部（２０、２０’）と、所望信号の受信信号品質の劣化量が閾値以上の場合、デジタルベースバンド信号（１０５）を、無線フレーム毎に第２のスマートアンテナ処理を実行し、復調して第２の復調データを出力する再処理部（３０、３０’）と、所望信号の受信信号品質に応じて、第１の復調データに基づく第１の復号データ（１０２）と、第２の復調データに基づく第２の復号データ（１０６）とを選択して前記所望信号の復号データ（１０７）として出力する信号選択部（１５、２４）とを具備する。ここで、第１のスマートアンテナ処理とは、適応的に所望のビームを形成する処理であり、第２のスマートアンテナ処理とは、第１のスマートアンテナ処理に比べて良好な受信特性が得られるように、適応的に所望のビームを形成する処理である。このような構成により、アンテナ素子群（１１）で受信した所望信号の受信信号品質に応じて、スマートアンテナ処理を実行する処理部を切り替えて、復号データを得ることができる。このため、受信信号品質の良好な無線信号に対しては、ベースバンド処理部（２０、２０’）でスマートアンテナ処理を実行し、受信信号品質の劣化が大きい無線信号に対しては、再処理部（３０、３０’）で、より高度なスマートアンテナ処理を実行することで、信頼性が向上した復号データ（１０７）を出力することができる。
【００１１】
又、ＲＦ処理部（１２）から出力されたデジタルベースバンド信号（１０１）を格納する記憶装置（１３）を更に具備することが好ましい。再処理部（３０、３０’）は、所望信号の受信信号品質の劣化量が閾値以上の場合、記憶装置（１３）に格納されたデジタルベースバンド信号（１０５）に対し、第２のスマートアンテナ処理を実行し、復調して第２の復調データを出力する。信号選択部（１５、２４）は、第２の復調データに基づく第２の復号データ（１０６）を所望信号の復号データ（１０７）として出力する。このように、デジタルベースバンド信号（１０１）を記憶装置（１３）に一時格納することで、全てのデジタルベース信号（１０１）を再処理部（３０、３０’）でスマートアンテナ処理を行う必要がなくなり、例えば、所望信号の受信信号品質の劣化が大きい無線信号を受信した場合のみ再処理部（３０、３０’）を使用するといったように、選択的に再処理部（３０、３０’）で処理することができる。
【００１２】
本発明によるスマートアンテナ（１００、１００’）は、第１の復調データに基づくデータ誤りを監視する特性判定部（１４）を更に具備する。特性判定部（１４）は、データ誤りが閾値以上の場合、再処理部（３０、３０’）に対して第２のスマートアンテナ処理を実行させるための再処理要求（１０４）を発行する。再処理部（３０、３０’）は、再処理要求（１０４）に従い、記憶装置（１３）に格納されたデジタルベースバンド信号（１０５）に対し、第２のスマートアンテナ処理を実行する。このように、受信した無線信号は、ベースバンド処理部（２０、２０’）でスマートアンテナ処理され、その結果に基づいて、再処理部（３０、３０’）で、より高度なスマートアンテナ処理が行われる。
【００１３】
再処理部（３０、３０’）は、ベースバンド処理部（２０、２０’）よりも高度な演算をするため、構成が複雑で回路面積も大きく、演算量も多くなる。このため、スマートアンテナ（１００、１００’）に含まれる再処理部（３０、３０’）の数はベースバンド処理部（２０、２０’）の数より少ないことが好ましい。
【００１４】
他の態様に係る本発明によるスマートアンテナ（１００’）ベースバンド処理部（２０’）は、再処理部（３０’）において第２のスマートアンテナ処理を施された第２の復調データ（１０９’）を格納するＨＡＲＱ（Ｈｙｂｒｉｄ  Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｒｅｐｅａｔ  Ｒｅｑｕｅｓｔ）メモリ（２３）を備える。特性判定部（１４）は、第１の復号データ（１１０Ａ）の劣化量が閾値以上の場合、所望信号の発信元（２、２’）に対し所望信号の第１の再送要求を発行するとともに、再処理部に対し第１の再処理要求（１０４）を発行する。ＨＡＲＱメモリ（２３）は、第１の再処理要求に応じて再処理部（３０’）から出力される第２の復調データ（１０９’Ａ）を格納し、ベースバンド処理部（２０’）は、第１の再送要求に応じて送信された第１の再送信号に対して第１のスマートアンテナ処理を実行し、復調して第３の復調データ（１０９Ｂ）を出力する。又、ＨＡＲＱメモリ（２３）内の第２の復調データ（１０９’Ａ）と、第３の復調データ（１０９Ｂ）とを再送合成して第４の復調データ（１０９Ｄ）を生成する。ベースバンド処理部（２０’）は、第４の復調データ（１０９Ｄ）に基づく第４の復号データ（１１０Ｄ）の劣化量が閾値より小さい場合、第４の復号データ（１１０Ｄ）を所望信号の復号データ（１０７）として出力する。
【００１５】
又、特性判定部（１４）は、第４の復号データ（１１０Ｄ）の劣化量が閾値以上の場合、所望信号の発信元（２、２’）に対し所望信号の第２の再送要求を発行するとともに、再処理部（３０’）に対し第２の再処理要求を発行する。再処理部（３０’）は第２の再処理要求に応じて第１の再送信号に対し第２のスマートアンテナ処理を実行し、復調して第５の復調データ（１０９’Ｂ）を生成する。前記第５の復調データ（１０９’Ｂ）に基づく第５の復号データ（１１０’Ｂ）の劣化量が閾値以上の場合、ベースバンド処理部（２０’）は、ＨＡＲＱメモリ（２３）内の第２の復調データ（１０９’Ａ）と第５の復調データ（１０９’Ｂ）を再送合成して第６の復調データ（１０９Ｄ）を生成し、第６の復調データ（１０９Ｄ）に基づく第６の復号データ（１１０Ｄ）の劣化量が閾値より小さい場合、第６の復号データ（１１０Ｄ）を所望信号の復号データ（１０７）として出力する。第６の復調データ（１０９Ｄ）に基づく第６の復号データ（１１０Ｄ）の劣化量が閾値以上の場合、第６の復調データ（１０９Ｄ）はＨＡＲＱメモリ（２３）に格納される。
【００１６】
更に、ベースバンド処理部（２０’）は、第２の再送要求に応じて送信された第２の再送信号に対し第１のスマートアンテナ処理を実行し、復調して第７の復調データ（１０９Ｅ）を生成する。ベースバンド処理部（２０’）は、ＨＡＲＱメモリ（２３）内の第６の復調データ（１０９Ｄ）と第７の復調データ（１０９Ｅ）を再送合成して第８の復調データ（１０９Ｆ）を生成する。第８の復調データ（１０９Ｆ）に基づく第８の復号データ（１１０Ｄ）の劣化量が閾値より小さい場合、第８の復号データ（１１０Ｄ）を所望信号の復号データ（１０７）として出力する。
【００１７】
このように、スマートアンテナ（１００’）では、復調処理においてＨＡＲＱ（Ｈｙｂｒｉｄ  Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｒｅｐｅａｔ  Ｒｅｑｕｅｓｔ）を適用することで、その誤り率特性の大幅な改善を実現することができる。
【００１８】
以上のように、本発明は、複数のユーザを収容し、かつスマートアンテナの機能を有する基地局装置において、受信状態の悪い、ある無線フレームにおける、あるユーザのデータのみ、メモリに蓄積されている受信データに対してさらに性能を上げたスマートアンテナ処理を実行することで、データ誤りを救済することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によるスマートアンテナ、それを使用した基地局装置及びスマートアンテナの処理方法によれば、受信信号品質が劣化した受信データの品質を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、添付図面を参照して、本発明によるスマートアンテナ及びそれを利用した基地局装置の実施の形態が説明される。本発明による基地局装置は、複数のユーザを収容し、かつスマートアンテナの機能を有する基地局に適用される。
【００２１】
（第１の実施の形態）
図１から図３を参照して、本発明によるスマートアンテナ１００の第１の実施の形態が説明される。
【００２２】
（第１の実施の形態における構成）
図１は、本発明によるスマートアンテナ１００の実施の形態におけるブロック図である。図１を参照して、スマートアンテナ１００は、複数のアンテナ素子からなるアンテナアレイであるアンテナ素子群１１と、アンテナ素子群１１で受信された無線信号をデジタル信号化するＲＦ回路を含むＲＦ処理部１２と、ＲＦ処理部１２でデジタル化されたデジタル信号が記憶される記憶装置１３と、デジタル信号の第１のスマートアンテナ処理（以下、単にスマートアンテナ処理と呼ぶ）を行うベースバンド処理部２０−１〜ｎと、ベースバンド処理部２０−１〜ｎにおける処理結果に基づき、デジタル信号の再処理が必要か否かを判定する特性判定部１４と、特性判定部１４の判定に基づき記憶装置１３に格納されているデジタル信号の第２のスマートアンテナ処理（以下、再処理と呼ぶ）を実行する再処理部３０−１〜ｍと、ベースバンド処理部２０−１〜ｎ及び再処理部３０−１〜ｍから入力される復号データを選択的に出力する信号選択部１５とを具備する。
【００２３】
ここで、スマートアンテナ処理とは、アンテナアレイから入力された無線信号から信号の到来方向、又は干渉の方向を推定し、各アンテナ素子の受信信号に適切な重み付け演算を実行し、適応的に所望のビームを形成する処理である。例えば、スマートアンテナ処理により、受信信号電力が最大になるようにメインビームを通信相手方向に向けるビームフォーミング、あるいは、干渉電力が最小になるようにヌルポイントを形成する、あるいはその両者を実現する処理を言う。
【００２４】
図２は、本発明に係る移動通信システムの概念図である。本発明に係る移動通信システムは、スマートアンテナ１００を利用した基地局装置１と、基地局装置１に収容される携帯端末２及び携帯端末３とを具備する。以下の説明では、通信相手の端末を携帯端末２、干渉源となる端末を携帯端末３とする。
【００２５】
図２のように基地局装置１からのメインビームを通信相手の携帯端末２に向けつつ、干渉源となる他の携帯端末３に対してはヌルポイントを形成すると非常に良好な特性を得られる。
【００２６】
本発明によるスマートアンテナ１００では、ベースバンド処理部２０で行われるスマートアンテナ処理に比べ、再処理部３０−１〜ｍで行われるスマートアンテナ処理の方がより高性能な処理ができるように設計される。例えば、本発明に係るベースバンド処理部２０−１〜ｎは、メインビームのみ、あるいはヌルポイントのみしか形成しないというように機能を限定する。一方、再処理部３０−１〜ｍにおけるスマートアンテナ処理は、ビームフォーミング処理及びヌルポイントの形成処理を同時に行う。あるいは、ベースバンド処理部２０−１〜ｎにおけるスマートアンテナ処理は、処理負荷を削減するためにビーム形成処理を毎フレームは行わず間引き処理とし、再処理部３０−１〜ｍでは、全てのフレームに対してスマートアンテナ処理を実行する。尚、ベースバンド処理部２０で行われるスマートアンテナ処理に比べ、再処理部３０−１〜ｍで行われるスマートアンテナ処理の方が、より良好な受信特性が得られるように高性能な処理ができれば、例示された構成、動作に限らない。
【００２７】
ベースバンド処理部２０−１〜ｎのそれぞれは、ＲＦ処理部１２から入力されたデジタル信号のうち、１ユーザ（１携帯端末）に対応付けられたデジタル信号のベースバンド信号処理を行う。このため、最大ｎ個のユーザまでの処理を同時に行うことができる。余分に必要となる再処理部３０−１〜ｍの個数ｍは、スマートアンテナの実装に制約があるため、ベースバンド処理部２０の個数ｎよりも十分に小さいことが望ましい。
【００２８】
記憶装置１３は、メモリ等の記憶装置であり、無線フレーム毎にＲＦ処理部１２から出力されるデジタル信号が格納される。又、記憶装置１３は全アンテナから受信され、変換されたデジタル信号を、少なくとも、再処理部３０に再処理要求が行われ、蓄積されたデジタル信号を読み出すまではデータの保持が必要であり、数フレーム〜数十フレーム分の容量より大きな容量を有することが好ましい。
【００２９】
特性判定部１４は、ベースバンド処理部２０で復号された復号データ毎に対応する各ユーザ（携帯端末）のデータ誤り状況を監視し、データ誤りの発生したユーザに対しては再処理部３０−１〜ｍから１つの再処理部３０を選択し、データ誤りの発生した無線フレームに対応するデジタル信号を記憶装置１３から読み出して再処理を行うよう再処理要求１０４を発行する。
【００３０】
信号選択部１５は、ベースバンド処理部２０から入力される復号データ１０２と、再処理部３０から入力される復号データ１０６を選択して次段に出力する
【００３１】
（第１の実施の形態における動作）
図１から図３を参照して、本発明によるスマートアンテナ１００の第１の実施の形態における無線信号の復号処理の動作が説明される。
【００３２】
図３は、本発明によるスマートアンテナ１００における無線信号の復号処理の動作フロー図である。
【００３３】
図２を参照して、基地局装置１は、携帯端末２から送信される所望信号を含む無線信号を受信する。この無線信号は、アンテナ素子群１１の全てのアンテナ素子を介して受信され、ＲＦ処理部１２に入力される。無線信号が入力されたＲＦ処理部１２は、アンテナ素子毎に無線信号を増幅・周波数変換・直交検波し、更にＡ／Ｄ変換によりデジタル信号１０１に変換する（ステップＳ２）。
【００３４】
ＲＦ処理部１２は、変換したデジタル信号１０１を無線フレーム毎に記憶装置１３に蓄積するとともに（ステップＳ４）、ベースバンド処理部２０−１〜ｎの全てに入力する。
【００３５】
ベースバンド処理部２０−１〜ｎの各々は、入力されたデジタル信号１０１に対して、スマートアンテナ処理・復調・復号等のベースバンド信号処理を行い、対応付けられたユーザから送信された所望信号に対する復号データ１０２を信号選択部１５に出力する（ステップＳ６）。この際、デジタル信号に関連する無線フレーム情報とともに出力することが好ましい。又、ベースバンド処理部２０−１〜ｎのそれぞれは、それぞれが復号した復号データ１０２の誤り率情報１０３を特性判定部１４に通知する。この際、誤り率情報１０３を無線フレーム情報とともに特性判定部１４に通知することが望ましい。
【００３６】
特性判定部１４はベースバンド処理部２０−１〜ｎのそれぞれから入力された誤り率情報１０３に基づき、当該復号データ１０２を再処理するか否かを判定する（ステップＳ８）。例えば、復号データ１０２の誤り率が所定の閾値以上の場合、再処理を実行すべきであると判定する。又、再処理をするか否かの判定は無線フレーム毎に行われることが望ましい。
【００３７】
特性判定部１４は、再処理が必要であると判定すると、再処理部３０−１〜ｍのいずれかを指定し、再処理要求１０４を発行する（ステップＳ８Ｙ）。この際、ある無線フレームにおいて、再処理すべき復号データ１０２の数が、再処理部３０−１〜ｍの数（ｍ個）を超える場合、再処理を行うユーザ数をｍに絞るための何らかのアルゴリズムによって、再処理を行うべき復号データ１０２を決定する。例えば、再処理を行うことでデータ誤りの回復する可能性が高い、即ち伝搬状態がより良好なユーザから優先的に選択する方法等がある。伝搬状態の指標としては信号レベルや信号対干渉電力比等が挙げられる。又、誤り率の大きい復号データ１０２を優先して再処理を行っても良い。尚、記憶装置１３の容量に余裕があれば、ｍを超えるユーザに対しては、次のフレーム以降に処理を行うとしても良い。この場合、許容待ち時間には制約があると考えられるので、待ち状態の再処理ユーザ数にはある制限が必要になる。
【００３８】
特性判定部１４から再処理要求１０４を受け付けた再処理部３０−１〜ｍの各々は、特性判定部１４から通知された無線フレームに対応するデジタル信号１０５を記憶装置１３から読み出し、特性判定部１４から通知された所望信号に対し、ベースバンド処理部２０で行われるものよりさらに高性能なスマートアンテナ処理を行い、更に復調・復号動作を行い復号データ１０６として信号選択部１５に出力する（ステップＳ１０）。この際、再処理部３０−１〜ｍの各々は、復号データ１０６の誤り率を判定し、誤り無しとなった復号データ１０６を信号選択部１５に出力することが好ましい。又、復号を行ったデジタル信号１０５に関連する無線フレーム情報とともに信号選択部１５に出力することが好ましい。
【００３９】
信号選択部１５は、ベースバンド処理部２０から入力される復号データ１０２と、再処理部３０から入力される復号データ１０６を選択して、無線フレーム毎の各ユーザからの所望信号に対応する復号データ１０７を次段に出力する（ステップＳ１２）。この際、信号選択部１５は、再処理部３０から入力される復号データ１０６を優先して復号データ１０７として出力する。復号データ１０６が選択されて出力される場合、必要に応じて、ベースバンド処理部２０から出力される同一のユーザで別の無線フレームの復号データ１０２との間でタイミング調整が行われた後、次段に送出されることが好ましい。
【００４０】
以上のように、再処理部３０−１〜ｍは、ベースバンド処理部２０−１〜ｎと同様の機能を有するが、スマートアンテナ機能はより強化されたものとなっている。このようにして品質を高めた信号で復調・復号を行うため、ベースバンド処理部２０−１〜ｎでは誤りとなったデータも再処理部３０−１〜ｍでは誤り無しとなることが期待できる。本発明に係る再処理部３０は、ベースバンド処理部２０に比べ実装規模は大きくなるが、その個数がｍ≪ｎであれば全体の実装規模への影響は少ない。従って、本発明によるスマートアンテナ１００は、全体の実装規模をそれほど増大させることなく、誤りの発生した受信データを回復できるという効果が得られる。
【００４１】
（第２の実施の形態）
図１、図４及び図５を参照して、本発明によるスマートアンテナ１００の第２の実施の形態が説明される。
【００４２】
（第２の実施の形態における構成）
図１を参照して、第２の実施の形態におけるスマートアンテナ１００’は、図１に示される構成におけるベースバンド処理部２０−１〜ｎに換えて、ベースバンド処理部２０’−１〜ｎを具備し、再処理部３０−１〜ｍに換えてベースバンド処理部２０’より良好な第２のスマートアンテナ処理（再処理）及び復調動作を実行する再処理部３０’−１〜ｍを具備し、信号選択部１５を具備しない構成である。符号が同一の構成は、第１の実施の形態と同様の構成及び動作であるので説明は省略される。
【００４３】
図４は、第２の実施の形態におけるベースバンド処理部２０’−１〜ｎ及び再処理部３０’−１〜ｍのうち各１つのブロックにおける復号処理のブロック図である。
図４を参照して、ベースバンド処理部２０’−１は、第１の実施の形態と同様にＲＦ処理部１２から入力されるデジタル信号に対しスマートアンテナ処理を実行するスマートアンテナ処理部２１と、スマートアンテナ処理が行われたデジタル信号を復調する復調部２２と、復調された信号を復号して復号データ１０７として次段に出力する復号部２４とを備える。又、復調部２２は、ＨＡＲＱ（Ｈｙｂｒｉｄ  Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｒｅｐｅａｔ  Ｒｅｑｕｅｓｔ）を実行する際、再送パケット品質向上のため、誤りを検出したパケットと再送パケットとを再送合成する機能を実現するために用いられる記憶装置としてＨＡＲＱメモリ２３を備える。
【００４４】
（第２の実施の形態における動作）
図４及び図５を参照して、本発明によるスマートアンテナ１００’の第２の実施の形態における無線信号の復号処理の動作が説明される。
【００４５】
図５Ａ及び図５Ｂは、本発明によるスマートアンテナ１００’における無線信号の復号処理の動作フロー図である。以下、図５Ａ及び図５Ｂを参照して本発明によるスマートアンテナ１００’における無線信号の復号処理の動作が説明される。
【００４６】
図２を参照して、基地局装置１は、通信相手である携帯端末２及び干渉源である携帯端末３から無線信号を受信する。この無線信号は、アンテナ素子群１１の全てのアンテナ素子を介して受信され、ＲＦ処理部１２に入力される。無線信号が入力されたＲＦ処理部１２は、アンテナ素子毎に無線信号を増幅・周波数変換・直交検波し、更にＡ／Ｄ変換によりデジタル信号１０１に変換する（ステップＳ２２）。
【００４７】
ＲＦ処理部１２は、変換したユーザ毎のデジタル信号１０１を記憶装置１３に蓄積するとともに（ステップＳ２４）、ユーザ毎に対応付けられたベースバンド処理部２０’−１〜ｎのいずれかに入力する。一例として、携帯端末２に対応付けられたベースバンド処理部２０’−１にデジタル信号１０１が入力され、携帯端末２からの所望信号の復号データ
１０７を次段に出力する場合について説明される。
【００４８】
ベースバンド処理部２０’−１では、入力された１ユーザ分のデジタル信号１０１に対しスマートアンテナ処理部２１においてスマートアンテナ処理を実行し、復調部２２において復調して復調データ１０９Ａを生成する（ステップＳ２６）。復号部２４は復調データ１０９Ａを復号して、復号データ１１０Ａを生成する（ステップＳ２６）。この際、復調データ１０９Ａは、無線フレームに関連付けられてＨＡＲＱメモリ２３に格納される。ベースバンド処理部２０’−１は、復号データ１１０Ａの誤り率情報１０３Ａを特性判定部１４に通知する。
【００４９】
特性判定部１４はベースバンド処理部２０’−１〜ｎのそれぞれから入力された誤り率情報１０３に基づき、当該復号データ１１０を再処理するか否かを判定し、判定結果１０８をベースバンド処理部２０’−１〜ｎのそれぞれに通知する（ステップＳ３０）。ベースバンド処理部２０’−１から特性判定部１４に入力された誤り率情報１０３Ａが所定の閾値未満であると判定された場合、ベースバンド処理部２０’−１の復号部２４は、判定結果１０８に基づいて復号データ１１０Ａを所望信号の復号データ１０７として次段に出力する（ステップＳ３０小、ステップＳ４８）。一方、特性判定部１４は、入力された誤り率情報１０３が所定の閾値以上であると判定すると、当該無線フレームにおいて再度スマートアンテナ処理（再処理）を行うべきｍ個以下の再処理部３０’−１〜ｍのいずれかに、再処理要求１０４を発行する（ステップＳ３０大）。又、スマートアンテナ１００’は、特性判定部１４の判定結果１０８に基づいて、所望信号の送信元の携帯端末に対し、無線信号の再送要求を発行する（ステップＳ３０大、ステップＳ３４）。ここでは、再処理部３０’−１に対して携帯端末２から送信された無線信号に対する再処理要求が発行された場合について説明される。
【００５０】
ステップＳ３０において、復号データ１１０Ａの誤り率情報１０３Ａが閾値以上であると判定された場合、特性判定部１４から再処理要求１０４を受け付けた再処理部３０’−１は、特性判定部１４から通知された無線フレームのデジタル信号１０５を記憶装置１３から読み出し、ベースバンド処理部２０’−１で行われるものよりさらに高性能なスマートアンテナ処理（再処理）を行い、復調して復調データ１０９’Ａを生成する。又、再処理を実行した再処理部３０’−１は入力された再処理要求１０４に対応するベースバンド処理部２０’−１に復調データ１０９’Ａを出力する（ステップＳ３２）。ベースバンド処理部２０’−１の復号部２４は入力された復調データ１０９’Ａを復号して、復号データ１１０’Ａを生成する（ステップＳ３６）。復号データ１１０’Ａを生成すると、ベースバンド処理部２０’−１は、復号データ１１０’Ａの誤り率情報１０３’Ａを特性判定部１４に通知する。特性判定部１４は、ステップ３０と同様に誤り率特性を判定して判定結果１０８をベースバンド処理部２０’−１に通知する（ステップＳ３８）。特性判定部１４に入力された誤り率情報１０３’Ａが所定の閾値未満であると判定された場合、復号部２４は復号データ１１０’Ａを所望信号の復号データ１０７として次段に出力する（ステップＳ３８小、ステップＳ４８）。特性判定部１４に入力された誤り率情報１０３’Ａが所定の閾値以上であると判定された場合、復調データ１０９’ＡはＨＡＲＱメモリ２３に格納される（ステップＳ３８大、ステップＳ４０）。
【００５１】
一方、ステップＳ３４における再送要求に応じて携帯端末２から再送される再送データを含む無線信号（以下、再送信号と呼ぶ）は、スマートアンテナ処理部２１によって、スマートアンテナ処理が施され、復調部によって復調されて復調データ１０９Ｂとして生成される（ステップＳ４２）。ここでは、再送信号を受信する前に、ステップＳ３２の処理が終了していることとして説明される。
【００５２】
ステップＳ３８において、誤り率情報１０３’Ａが閾値以上の場合、ＨＡＲＱメモリ２３に格納された復調データ１０９’Ａと、再送信号に対しスマートアンテナ処理が行われて生成された復調データ１０９Ｂとが再送合成され、復調データ１０９Ｃとして生成される（ステップＳ４４）。復号部２４は、生成された復調データ１０９Ｃを復号して復号データ１１０Ｃを生成する（ステップＳ５２）。ベースバンド処理部２０’−１は、復号データ１１０Ｃの誤り率情報１０３Ｃを特性判定部１４に通知する。特性判定部１４に入力された誤り率情報１０３Ｃが所定の閾値以上であると判定されると、特性判定部１４は、当該無線フレームにおいて再度スマートアンテナ処理（再処理）を行う再処理部３０’−１〜ｍのいずれかに通知し、再送信号に対する再処理要求１０４を発行する（ステップＳ５４大）。又、スマートアンテナ１００’は、特性判定部１４の判定結果１０８に基づいて、携帯端末２に対し無線信号の再送要求を発行する（ステップＳ５４大、ステップＳ５８）。ステップＳ５４において、特性判定部１４に入力された誤り率情報１０３Ｃが所定の閾値未満であると判定されると、復号部２４はその判定結果１０８に基づいて復号データ１１０Ｃを所望信号の復号データ１０７として次段に出力する（ステップＳ５４小、ステップＳ７６）。
【００５３】
ステップＳ５４において、特性判定部１４から再処理要求１０４を受け付けた再処理部部３０’−１〜ｍのいずれか（例えば再処理部３０’−１）は、特性判定部１４から通知された無線フレーム（ステップＳ５４直前の再送要求に応答して送信された再送信号の無線フレーム）のデジタル信号１０５を記憶装置１３から読み出し、ベースバンド処理部２０’−１で行われるものよりさらに高性能なスマートアンテナ処理（再処理）を行い、復調して復調データ１０９’Ｂを生成する（ステップＳ５６）。ここでは、ステップＳ３４における再送要求に応答して送信された再送信号の無線フレームに対して再処理及び復調処理が行われる。再処理を実行した再処理部３０’−１はベースバンド処理部２０’−１に復調データ１０９’Ｂを出力する。ベースバンド処理部２０’−１の復号部２４は、復調データ１０９’Ｂを復号して復号データ１１０’Ｂを生成する。（ステップＳ６０）。
【００５４】
復号部２４は、復号データ１１０’Ｂの誤り率情報１０３’Ｂを特性判定部１４に通知する。特性判定部１４に入力された誤り率情報１０３’Ｂが所定の閾値未満であると判定された場合、復号部２４は復号データ１１０’Ｂを所望信号の復号データ１０７として次段に出力する（ステップＳ６２小、ステップＳ７６）。特性判定部１４に入力された誤り率情報１０３’Ｂが所定の閾値以上であると判定された場合、ＨＡＲＱメモリ２３内の復調データ１０９’Ａと、ステップ５６において生成された復調データ１０９’Ｂとが再送合成されて復調データ１０９Ｄが生成される（ステップＳ６４）。ステップＳ６４では、ステップＳ５４における特性判定前に、携帯端末２から送信された全ての無線信号に対して再処理及び復調処理が行われて生成された復調データの合成結果（ＨＡＲＱメモリ内の復調データ）と、ステップＳ５４における特性判定の結果に基づき携帯端末２から送信された再送信号に対して、再処理及び復調処理が行われて生成された復調データとが再送合成される。復号部２４は、この生成された復調データ１０９Ｄを復号して復号データ１１０Ｄを生成する（ステップＳ６６）。復号部２４は、復号された復号データ１１０Ｄの誤り率情報１０３Ｄを特性判定部１４に通知する。特性判定部１４は入力された誤り率情報１０３Ｄに基づき、当該復号データ１１０Ｄを再処理するか否かを判定する（ステップＳ６８）。
【００５５】
特性判定部１４に入力された誤り率情報１０３Ｄが所定の閾値未満であると判定された場合、復号部２４は復号データ１１０Ｄを所望信号の復号データ１０７として次段に出力する（ステップＳ６８小、ステップＳ７６）。特性判定部１４に入力された誤り率情報１０３Ｄが所定の閾値以上であると判定された場合、復調データ１０９ＤはＨＡＲＱメモリ２３に格納される（ステップＳ６８大、ステップＳ７０）。
【００５６】
一方、ステップＳ５８における再送要求に応じて携帯端末２から再送された再送信号は、スマートアンテナ処理部２１によってスマートアンテナ処理が施され、復調部２２によって復調されて復調データ１０９Ｅとして生成される（ステップＳ７２）。ステップＳ６８において、誤り率情報１０３Ｄが閾値以上の場合、ＨＡＲＱメモリ２３に格納された復調データ１０９Ｄと、再送信号からスマートアンテナ処理及び復調処理が行われて生成された復調データ１０９Ｅとが再送合成され、復調データ１０９Ｆとして生成される（ステップＳ７４）。復号部２４は、生成された復調データ１０９Ｆを復号して復号データ１１０Ｆを生成する（ステップＳ５２）。以下、同様に誤り率が向上するまでステップＳ５４からステップＳ７４及びステップＳ５２が繰り返され、信号劣化が改善された段階で、携帯端末２から送信される所望信号の復号データ１０７が次段に出力される。ここで、ステップＳ５６にて再処理が行われる再送信号は、ステップ５８における再送要求に応じて携帯端末２から送信される無線信号である。尚、携帯端末２から送信される無線信号の劣化が改善されない場合、ステップＳ５４からステップＳ７４及びステップＳ５２は設定された最大再送回数まで繰り返されることが望ましい。
【００５７】
以上のように、第２の実施の形態におけるスマートアンテナ１００’では、復調処理においてＨＡＲＱ（Ｈｙｂｒｉｄ  Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｒｅｐｅａｔ  Ｒｅｑｕｅｓｔ）を適用することで、その特性の大幅な改善を実現することができる。又、少ない再送回数で所望信号の誤りを回復することが期待できる。
【００５８】
以上、本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は上記実施の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変更があっても本発明に含まれる。本実施の形態では、所望信号の発信元として携帯端末２、干渉源として携帯端末３を例示したが、発信元として他の基地局装置２’、干渉源として他の基地局装置３’でも構わない。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】図１は、本発明によるスマートアンテナの実施の形態における無線信号の復号処理動作のブロック図である。
【図２】図２は、本発明に係る移動通信システムの概念図である
【図３】図３は、本発明によるスマートアンテナの第１の実施の形態における無線信号の復号処理の動作フロー図である。
【図４】図４は、第２の実施の形態におけるベースバンド処理部及び再処理部のうち各１つのブロックにおける復号処理のブロック図である。
【図５Ａ】図５Ａは、本発明によるスマートアンテナの第２の実施の形態における無線信号の復号処理の動作フロー図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、本発明によるスマートアンテナの第２の実施の形態における無線信号の復号処理の動作フロー図である。
【符号の説明】
【００６０】
１：基地局装置
２、３：携帯端末
１００、１００’：スマートアンテナ
１１：アンテナ素子群
１２：ＲＦ処理部
１３：記憶装置
１４：特性判定部
１５：信号選択部
２０−１〜２０−ｎ、２０’−１〜２０’−ｎ：ベースバンド処理部
２１：スマートアンテナ処理部
２２：復調部
２３：ＨＡＲＱメモリ
２４：復号部
３０−１〜３０−ｍ、３０’−１〜３０’−ｍ：再処理部
１０１、１０５：デジタル信号
１０２、１０６、１０７、１１０、１１０’：復号データ
１０３：誤り率情報
１０４：再処理要求
１０８：判定結果
１０９、１０９’：復調データ
【図１】
2007096748.tif 000003
【図２】
2007096748.tif 000004
【図３】
2007096748.tif 000005
【図４】
2007096748.tif 000006
【図５Ａ】
2007096748.tif 000007
【図５Ｂ】
2007096748.tif 000008