(57)【要約】【課題】高速移動する移動局に対し、移動局がビームから外れる可能性を低減することが可能なアンテナ指向性制御ができる通信システムを提供する。【解決手段】複数のアンテナを備えるアレイアンテナ１０と、移動局の移動速度情報を取得する移動速度情報取得部２１と、前記移動速度情報に基づき前記移動局の移動速度が増加した場合、前記アレイアンテナ１０において信号を伝送するアンテナ数を減少させる制御部２２と、を有することを特徴とする。【選択図】図１
2013106270.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動局と基地局とを備える通信システムであって、
前記基地局は、
複数のアンテナを備えるアレイアンテナと、
前記複数のアンテナに対応して設けられた複数のスイッチと、
前記移動局の移動速度情報を取得する移動速度情報取得部と、
前記移動速度情報に基づく前記移動局の移動速度が増加した場合、前記複数のスイッチを切り替え、前記アレイアンテナにおいて信号を伝送するアンテナ数を減少させる制御部と、
を有することを特徴とする通信システム。
【請求項２】
前記通信システムはさらに、
前記基地局が、前記アレイアンテナが受信した受信信号の品質を判定する品質判定部を有し、
前記制御部は、前記移動速度情報及び前記受信信号の品質に基づき、前記移動局の移動速度が増加し、かつ、前記受信信号の品質が所定値以下の場合、前記複数のスイッチを切り替え、前記アレイアンテナにおいて信号を伝送するアンテナ数を減少させることを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
【請求項３】
前記移動速度情報取得部は、バースト信号の受信レベル変動に基づき推定した前記移動速度情報を取得することを特徴とする請求項１又は２に記載の通信システム。
【請求項４】
前記移動速度情報取得部は、バースト信号に組み込まれた所定信号の受信レベル変動に基づき推定した前記移動速度情報を取得することを特徴とする請求項１又は２に記載の通信システム。
【請求項５】
前記移動速度情報取得部は、前記移動局が受信したブロードキャスト信号の受信レベル変動に基づき推定した前記移動速度情報を、前記移動局から取得することを特徴とする請求項１又は２に記載の通信システム。
【請求項６】
移動局と基地局とを備える通信システムの制御方法であって、
移動局の移動速度情報を取得するステップと、
移動速度情報に基づき前記移動局の移動速度が増加した場合、前記複数のアンテナに対応して設けられた複数のスイッチを切り替え、前記アレイアンテナにおいて信号を受信するアンテナ数を減少させるアンテナ切替ステップと、
を含むことを特徴とする通信システムの制御方法。
【請求項７】
前記通信システムの制御方法はさらに、
前記アレイアンテナが受信した受信信号の品質を判定する品質判定ステップを含み、
前記アンテナ切替ステップは、前記移動速度情報及び前記受信信号の品質に基づき、前記移動局の移動速度が増加し、かつ、前記受信信号の品質が所定値以下の場合、前記アレイアンテナにおいて信号を受信するアンテナ数を減少させることを特徴とする請求項６に記載の通信システムの制御方法。
【請求項８】
前記移動速度情報取得ステップは、バースト信号の受信レベル変動に基づき推定した前記移動速度情報を取得することを特徴とする請求項６又は７に記載の通信システムの制御方法。
【請求項９】
前記移動速度情報取得ステップは、バースト信号に組み込まれた所定信号の受信レベル変動に基づき推定した前記移動速度情報を取得することを特徴とする請求項６又は７に記載の通信システムの制御方法。
【請求項１０】
前記移動速度情報取得ステップは、前記移動局が受信したブロードキャスト信号の受信レベル変動に基づき推定した前記移動速度情報を、前記移動局から取得することを特徴とする請求項６又は７に記載の通信システムの制御方法。
【請求項１１】
複数のアンテナを備えるアレイアンテナと、
前記複数のアンテナに対応して設けられた複数のスイッチと、
前記移動局の移動速度情報を取得する移動速度情報取得部と、
前記移動速度情報に基づく前記移動局の移動速度が増加した場合、前記複数のスイッチを切り替え、前記アレイアンテナにおいて信号を伝送するアンテナ数を減少させる制御部と、
を有することを特徴とするアダプティブアレイ無線装置。
【請求項１２】
前記無線装置はさらに、
前記アレイアンテナが受信した受信信号の品質を判定する品質判定部を有し、
前記制御部は、前記移動速度情報及び前記受信信号の品質に基づき、前記移動局の移動速度が増加し、かつ、前記受信信号の品質が所定値以下の場合、前記複数のスイッチを切り替え、前記アレイアンテナにおいて信号を伝送するアンテナ数を減少させることを特徴とする請求項１１に記載のアダプティブアレイ無線装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信システム、通信システムの制御方法、及びアダプティブアレイ無線装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のアダプティブアレイアンテナシステムを備えた無線装置（以下、「アダプティブアレイ無線装置」という。）を図１１に示す。従来のアダプティブアレイ無線装置は、アレイアンテナ（アンテナ１１８ａ〜アンテナ１１８ｎ）にて信号が受信され、それぞれのアンテナからの入力信号が各Ａ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ変換器１１９ａ〜Ａ／Ｄ変換器１１９ｎ）でデジタル信号に変換される。その後、各デジタル信号は、各乗算器（乗算器１２０ａ〜乗算器１２０ｎ）、加算器１２２ａを経由して加算器１２４において参照信号と比較され誤差信号を生成する。ウェイト制御部１２３は、該誤差信号を最小にするアルゴリズムに基づきウェイトを決定し、各乗算器（乗算器１２０ａ〜乗算器１２０ｎ）においてウェイト制御部１２３から出力されたウェイトと各アンテナからの受信信号が乗算される。各アンテナで受信信号はそれぞれ乗算された後に、合成され復調・複合処理をされる（特許文献１）。
【０００３】
ここでアダプティブアレイ無線装置と通信をする移動局の移動速度が上がった場合に、合成後の信号の通信品質が断続的に劣化することが発生する。従来技術においては、ウェイト演算における収束度を確認して、収束していない場合には通常動作に復帰するが、収束している場合には、補助ウェイト制御を動作させて、現在適用されているウェイトから所望ビーム方向を選定して、その方向のウェイトを補助ウェイトとして、入力信号とウェイトを第２の各乗算器（乗算器１２１ａ〜乗算器１２１ｎ）において乗算して合成する。その後、通常ウェイトと補助ウェイトの通信品質を比較して、良好な方を選択する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２９５７３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来技術では、ＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）やＢＥＲ（Ｂｉｔ Ｅｒｒｏｒ Ｒａｔｉｏ）等の通信品質が断続的に劣化した状態を移動速度が上がったものとみなしている。ここで、通信品質の断続的な劣化を検知するためには時間を要する。また、通常ウェイトと補助ウェイトの双方を計算した後に通信品質を比較し良好な方を選択するため、演算量が膨大になる。さらに、従来技術では通信品質を基に移動速度が変化したとみなしているため、仮に妨害波の変動によりＳＮＲが劣化した場合には、移動していなくても移動したとみなしてしまう問題がある。
【０００６】
加えて、高速に移動するユーザに対しては、ある受信時において最適なアンテナ指向性（ウェイト）であっても、該受信時の経過後のある時点においては、必ずしも最適なアンテナ指向性になっているとはいえず、高速に移動するユーザに対して最適なアンテナ指向性制御を行うことは困難であった。またＴＤＤ方式のアダプティブアレイアンテナにおいて、受信時に設定したアンテナ指向性を送信時にも使用する場合、ある受信時において最適なアンテナ指向性であっても、送信時において最適なアンテナ指向性とは限らないため、高速に移動するユーザに対して最適なアンテナ指向性制御を行うことは困難であった。
【０００７】
さらに、従来技術では、アダプティブアレイアンテナの妨害波除去性能を向上させるためにアンテナ数を増やしているが、アンテナ数の増加に伴いビームの指向性が鋭くなるため、移動局が高速で移動している場合には、該移動局がビームから外れる可能性が高くなる問題点があった。
【０００８】
従って、上記のような問題点に鑑みてなされた本発明の目的は、高速移動する移動局に対し、演算量を増大させること無く移動局がビームから外れる可能性を低減することが可能なアンテナ指向性制御ができる通信システム、通信システムの制御方法、及びアダプティブアレイ無線装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために本発明に係る通信システムは、
移動局と基地局とを備える通信システムであって、
前記基地局は、
複数のアンテナを備えるアレイアンテナと、
前記複数のアンテナに対応して設けられた複数のスイッチと、
前記移動局の移動速度情報を取得する移動速度情報取得部と、
前記移動速度情報に基づく前記移動局の移動速度が増加した場合、前記複数のスイッチを切り替え、前記アレイアンテナにおいて信号を伝送するアンテナ数を減少させる制御部と、
を有することを特徴とする。
【００１０】
また本発明に係る通信システムはさらに、
前記基地局が、前記アレイアンテナが受信した受信信号の品質を判定する品質判定部を有し、
前記制御部は、前記移動速度情報及び前記受信信号の品質に基づき、前記移動局の移動速度が増加し、かつ、前記受信信号の品質が所定値以下の場合、前記複数のスイッチを切り替え、前記アレイアンテナにおいて信号を伝送するアンテナ数を減少させることを特徴とする。
【００１１】
また本発明に係る通信システムは、前記移動速度情報取得部が、バースト信号の受信レベル変動に基づき推定した前記移動速度情報を取得することを特徴とする。
【００１２】
また本発明に係る通信システムは、前記移動速度情報取得部が、バースト信号に組み込まれた所定信号の受信レベル変動に基づき推定した前記移動速度情報を取得することを特徴とする。
【００１３】
また本発明に係る通信システムは、前記移動速度情報取得部が、前記移動局が受信したブロードキャスト信号の受信レベル変動に基づき推定した前記移動速度情報を、前記移動局から取得することを特徴とする。
【００１４】
上述したように本発明の解決手段を装置として説明してきたが、本発明はこれらに実質的に相当する方法、プログラム、プログラムを記録した記憶媒体としても実現し得るものであり、本発明の範囲にはこれらも包含されるものと理解されたい。なお、方法やプログラムの各ステップは、データの処理においては必要に応じて、ＣＰＵ、ＤＳＰなどの演算処理装置を使用するものであり、入力したデータや加工・生成したデータなどをＨＤＤ、メモリなどの記憶装置に格納するものである。
【００１５】
例えば、本発明を方法として実現した通信システムの制御方法は、
移動局と基地局とを備える通信システムの制御方法であって、
移動局の移動速度情報を取得するステップと、
移動速度情報に基づき前記移動局の移動速度が増加した場合、前記複数のアンテナに対応して設けられた複数のスイッチを切り替え、前記アレイアンテナにおいて信号を受信するアンテナ数を減少させるアンテナ切替ステップと、
を含むことを特徴とする。
【００１６】
また本発明に係る通信システムの制御方法はさらに、
前記アレイアンテナが受信した受信信号の品質を判定する品質判定ステップを含み、
前記アンテナ切替ステップは、前記移動速度情報及び前記受信信号の品質に基づき、前記移動局の移動速度が増加し、かつ、前記受信信号の品質が所定値以下の場合、前記アレイアンテナにおいて信号を受信するアンテナ数を減少させることを特徴とする。
【００１７】
また本発明に係る通信システムの制御方法は、前記移動速度情報取得ステップが、バースト信号の受信レベル変動に基づき推定した前記移動速度情報を取得することを特徴とする。
【００１８】
また本発明に係る通信システムの制御方法は、前記移動速度情報取得ステップが、バースト信号に組み込まれた所定信号の受信レベル変動に基づき推定した前記移動速度情報を取得することを特徴とする。
【００１９】
また本発明に係る通信システムの制御方法は、前記移動速度情報取得ステップが、前記移動局が受信したブロードキャスト信号の受信レベル変動に基づき推定した前記移動速度情報を、前記移動局から取得することを特徴とする。
【００２０】
また本発明に係るアダプティブアレイ無線装置は、
複数のアンテナを備えるアレイアンテナと、
前記複数のアンテナに対応して設けられた複数のスイッチと、
前記移動局の移動速度情報を取得する移動速度情報取得部と、
前記移動速度情報に基づく前記移動局の移動速度が増加した場合、前記複数のスイッチを切り替え、前記アレイアンテナにおいて信号を伝送するアンテナ数を減少させる制御部と、
を有することを特徴とする。
【００２１】
また本発明に係るアダプティブアレイ無線装置は、
前記無線装置がさらに、
前記アレイアンテナが受信した受信信号の品質を判定する品質判定部を有し、
前記制御部は、前記移動速度情報及び前記受信信号の品質に基づき、前記移動局の移動速度が増加し、かつ、前記受信信号の品質が所定値以下の場合、前記複数のスイッチを切り替え、前記アレイアンテナにおいて信号を伝送するアンテナ数を減少させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明における通信システム、通信システムの制御方法、及びアダプティブアレイ無線装置によれば、高速移動する移動局に対し、演算量を増大させること無く移動局がビームから外れる可能性を低減することが可能なアンテナ指向性制御をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】実施の形態１に係るアダプティブアレイ基地局の構成を表すブロック図である。
【図２】アンテナ数とビームの関係を表す概念図である。
【図３】ブロードキャスト信号を利用した速度推定の概念図である。
【図４】移動局の受信回路の構成を表すブロック図である。
【図５】周波数同期部の構成を表すブロック図である。
【図６】スライディングＤＦＴの出力波形を表す図である。
【図７】実施の形態１に係るアダプティブアレイ基地局の動作を示すフローチャートである。
【図８】アンテナ切替例を表す概念図である。
【図９】実施の形態２に係るアダプティブアレイ基地局の構成図である。
【図１０】実施の形態に係るアダプティブアレイ基地局の動作を示すフローチャートである。
【図１１】従来技術の構成を表すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００２５】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１に係るアダプティブアレイ無線装置の構成を表すブロック図である。なお本実施の形態１においては、アダプティブアレイ無線装置が基地局であるものとして（すなわちアダプティブアレイ基地局）として説明をする。本発明の実施の形態１に係るアダプティブアレイ基地局１は、アレイアンテナ１０と、複数の送受信切替スイッチ（送受信切替スイッチ１１ａ〜送受信切替スイッチ１１ｎ）と、複数のアナログデジタル変換器（ＡＤＣ１２ａ〜及びＡＤＣ１２ｎ）と、複数のデジタルアナログ変換器（ＤＡＣ１３ａ〜及びＤＡＣ１３ｎ）と、複数の乗算器（乗算器１４ａ〜乗算器１４ｎ、乗算器１５ａ〜及び乗算器１５ｎ）と、複数のスイッチ（スイッチ１６ａ〜スイッチ１６ｎ、スイッチ１７ａ〜スイッチ１７ｎ）と、加算器１８と、信号分岐装置（ＨＹＢ）１９と、ウェイト制御部２０と、移動速度情報取得部２１と、制御部２２とを備える。
【００２６】
アレイアンテナ１０は、複数のアンテナ（アンテナ１０ａ〜アンテナ１０ｎ）を備える。アンテナ１０ａ〜アンテナ１０ｎはそれぞれ信号を受信または送信する。各アンテナが受信する信号を受信ブランチ信号と呼び、送信する信号を送信ブランチ信号と呼ぶ。
【００２７】
送受信切替スイッチ１１ａ〜送受信切替スイッチ１１ｎは、それぞれアンテナ１０ａ〜アンテナ１０ｎに接続され、受信ブランチ信号を受信するか、送信ブランチ信号を送信するかを切り替える。
【００２８】
ＡＤＣ１２ａ〜ＡＤＣ１２ｎは、それぞれ送受信切替スイッチ１１ａ〜送受信切替スイッチ１１ｎに接続され、受信ブランチ信号をアナログ信号からデジタル信号に変換する。
【００２９】
ＤＡＣ１３ａ〜ＤＡＣ１３ｎは、それぞれ送受信切替スイッチ１１ａ〜送受信切替スイッチ１１ｎに接続され、信号を送信する場合に、送信ブランチ信号をデジタル信号からアナログ信号に変換する。
【００３０】
乗算器１４ａ〜乗算器１４ｎは、それぞれＡＤＣ１２ａ〜ＡＤＣ１２ｎに接続され、各アナログデジタル変換器から出力されたデジタル信号と、各ウェイト（Ｗ１〜Ｗｎ）とを乗算する。同様に乗算器１５ａ〜乗算器１５ｎは、それぞれＤＡＣ１３ａ〜ＤＡＣ１３ｎに接続され、各デジタルアナログ変換器に入力するデジタル信号と、各ウェイト（Ｗ１〜Ｗｎ）とを乗算する。
【００３１】
スイッチ１６ａ〜スイッチ１６ｎは、それぞれ乗算器１４ａ〜乗算器１４ｎに接続され、各乗算器から出力された信号を受信信号として使用するか否かを切り替える。当該切り替えは、後述する制御部２２からのアンテナ切替信号に基づき行われる。同様にスイッチ１７ａ〜スイッチ１７ｎは、それぞれ乗算器１５ａ〜乗算器１５ｎに接続され、各乗算器に信号を入力するか否かを切り替える。すなわち、スイッチ１６ａ〜スイッチ１６ｎ及びスイッチ１７ａ〜１７ｎを切り替えることにより、夫々のスイッチに対応するアンテナを送受信に用いるか否かを切り替えることができる。
【００３２】
加算器１８は、スイッチ１６ａ〜スイッチ１６ｎに接続され、各スイッチにおける受信ブランチ信号を加算（合成）し、受信信号を出力する。当該受信信号は、図示しない復調器において復調、復号される。
【００３３】
信号分岐装置（ＨＹＢ）１９は、図示しない変調器において変調された送信信号を受取り、送信信号を分岐し、分岐したそれぞれの送信ブランチ信号を、スイッチ１７ａ〜スイッチ１７ｎに出力する。
【００３４】
ウェイト制御部２０は、受信ブランチ信号と既知の参照信号とに基づき、誤差信号を生成する。また当該誤差信号に基づき、誤差信号が最小になるようにウェイトを算出する。
【００３５】
移動速度情報取得部２１は、移動局の移動速度に係る情報（以下、移動速度情報という）を取得し、取得した移動速度情報を制御部２２に出力する。なお、移動速度情報は、後述するように移動局から取得する。あるいはアダプティブアレイ基地局１が速度を推定するための回路を備えていてもよい。
【００３６】
制御部２２は、移動速度情報に基づき、スイッチ１６ａ〜スイッチ１６ｎ、スイッチ１７ａ〜スイッチ１７ｎのスイッチの切り替えを制御し、使用するアンテナ数を増減する。具体的には制御部２２は移動速度情報に基づき、移動速度が過去よりも増加している場合は、使用するアンテナ数を減少するようにアンテナ切替信号を各スイッチに送信する。移動速度が減少している場合には、使用するアンテナ数を増加するようにアンテナ切替信号を各スイッチに送信する。
【００３７】
図２は、アダプティブアンテナにおけるアンテナ数とビームの関係を表す概念図である。ビーム３１は、アンテナ数が１２本の場合に形成されるビームである。ビーム３２は、アンテナ数が６本の場合に形成されるビームである。ビーム３３は、アンテナ数が３本の場合に形成されるビームである。このように、アダプティブアレイアンテナでのビームフォーミングは、アンテナ数が増加するとビームが鋭くなり、利得（ゲイン）が向上する。しかしビーム幅が狭いため、移動局の移動に合わせてビームを追従させる必要がある。もし、移動局の移動速度が増して急に移動局が移動した場合には、ビームを移動局に追従させることができず、受信レベルが劣化する。一方ビームを追従させるために頻繁にウェイト生成を行った場合には演算量が増大し、電力増加・アダプティブアレイ基地局のハード規模増加をする必要がある。本実施の形態によれば、移動速度が増した場合にアンテナ数を減らして、ビームをブロードにするため、利得は減少するがビームを追従する頻度を少なくすることが可能となり、高速移動時にも、安定した通信路を維持することができる。
【００３８】
移動速度情報は、例えば、アダプティブアレイ無線装置１と通信している夫々の移動局が、同期用のブロードキャスト信号を利用し、移動局側で速度推定を行い推定される。
【００３９】
図３は、ブロードキャスト信号を利用した速度推定の概念図である。一般的に、基地局から定期的に送信している同期用のブロードキャスト信号３４は、単一信号（トーン信号）３５を使用している。同期用のブロードキャスト信号３４は、スーパーフレーム３６毎に定期的に送信している。移動局は同期用のブロードキャスト信号３４を用いて、周波数同期、時間同期を取る。
【００４０】
ここで移動局は、同期用のブロードキャスト信号３４を受信してレベル変動を検出し、移動速度情報を推定することができる。具体的には移動局は、当該ブロードキャスト信号３４のレベル変動として受信レベル波形４０を取得する。
【００４１】
移動局は、受信レベル波形４０の移動平均を算出し、平均受信レベル波形４１を算出する。平均受信レベル波形４１に基づき、平均受信レベルが高い場合には移動速度は低く、平均受信レベルが低い場合には移動速度は高いと推定する。すなわち平均受信レベル波形４１の逆数が移動速度情報となる。
【００４２】
このように移動速度情報を推定することにより、通話やデータ通信を開始する前にアダプティブアレイ基地局１が通信状況を把握できるため、予め通信に用いるスロット中に、トレーニングシンボルを多く入れて、通信相手の受信側で、より制度が高い速度検出ができるように、信号を送信することが可能である。
【００４３】
したがって移動局が、同期用のブロードキャスト信号３４をレベル変動検出に使用することにより、特に通話やデータ通信を行なっていない場合においても、移動局の移動速度情報を推定することができる。
【００４４】
なお、移動速度情報の推定方法は上記方法に限られない。他にも、移動局が受信するバースト信号を受信している区間（以下、バースト区間という。）の受信レベル変動を検出することにより移動速度情報とすることができる。また、移動局が受信するバースト信号に組み込まれた既知の信号の変動を検知して移動速度情報とすることもできる。移動局が受信するバースト信号の受信レベル変動により移動速度情報を推定する例を図４〜図６に示す。
【００４５】
移動局は、アダプティブアレイ基地局１との間で、初期設定のための同期フェーズと、データ通信を行う通信フェーズとを有する通信シーケンスにより通信を行う。すなわち、移動局は、同期フェーズにおいて、通信を開始する前に、アダプティブアレイ基地局１からの信号を受信して、基地局と周波数および時間の同期をとり、基地局が要求する周波数および時間でバースト通信路を確定し、その後、通信フェーズに移行して、データの通信を開始する。
【００４６】
ここで、同期フェーズにおいては、一般に、アダプティブアレイ基地局１からブロードバンドチャネル（同報信号）を、前もって決められている周波数のトーン信号（Ｆ burst）で送信する。移動局では、受信したトーン信号の周波数を検知して、移動局自身が保有するローカル周波数の周波数を調整することにより、基地局側と周波数およびフレームタイミングを同期させる。この周波数同期を行うための回路を利用して、移動局自身の移動速度を推定することができる。
【００４７】
図４は、移動局の受信回路の構成を表すブロック図である。受信回路は、アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）５１と、Ｉチャネル用の局部発振器（ＮＣＯ：Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｌｙ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）５２ｉと、Ｑチャネル用のＮＣＯ５２ｑと、Ｉチャネル用の乗算器５３ｉと、Ｑチャネル用の乗算器５３ｑと、Ｉチャネル用のＣＩＣ（Ｃａｓｃａｄｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ−Ｃｏｍｂ）フィルタ５４ｉと、Ｑチャネル用のＣＩＣフィルタ５４ｑと、Ｉチャネル用のＳＲＲＣ（Ｓｑｕｉｒｅ Ｒｏｏｔ Ｒａｉｓｅｄ Ｃｏｓｉｎ）フィルタ５５ｉと、Ｑチャネル用のＣＩＣフィルタ５５ｑと、周波数同期回路５６と、時間同期回路５７とを備える。
【００４８】
ＡＤＣ５１でデジタル信号に変換された入力信号は、ＩチャネルとＱチャネルの２系統の信号に分けられ各々ＮＣＯ５２ａ及びＮＣＯ５２ｂからの局部発信信号と乗算器５３ａ及び乗算器５３ｂにおいて乗算される。その後、各系統における入力信号は、ＣＩＣフィルタ５４ａ及びＣＩＣフィルタ５４ｂを通過してデシメーションされ、ＳＲＲＣフィルタ５５ａ及びＳＲＲＣフィルタ５５ｂにて帯域制限される。
【００４９】
それぞれ出力された信号は、同期フェーズにおいては、周波数同期回路５６に入力され、周波数と時間に関して同期するための周波数情報を出力する。さらに周波数同期回路５６は、速度推定情報を出力する。
【００５０】
また通信フェーズにおいては、時間同期回路５７から受信データを得る。
【００５１】
図５は、受信回路における周波数同期回路５６の構成を表すブロック図である。周波数同期回路５６は、ＣＩＣフィルタ５５１と、スライディングウィンドウＲＳＳＩ（ＳＷＲＳＳＩ）５５２と、スライディングウィンドウＤＦＴ（ＳＷＤＦＴ）５５３と、周波数検出回路５５４を有する一般的な構成の他に、速度推定回路５５５を有する。
【００５２】
図５において、図４に示したＳＲＲＣフィルタ５５ｉ，ＳＲＲＣフィルタ５５ｑからの信号は、ＣＩＣフィルタ５５１でデシメーションして有効帯域を低下した後、ＳＷＲＳＳＩ５５２およびＳＷＤＦＴ５５３に供給する。ＳＷＲＳＳＩ５５２は、スライディングウィンドウで取り込まれた入力信号のＲＳＳＩレベルを、Ｆ ｂｕｒｓｔのスロット長で移動平均することにより、Ｆ ｂｕｒｓｔの受信タイミング（受信区間）を検出し、その検出したＦ ｂｕｒｓｔの受信タイミングを、周波数検出回路５５４および速度推定回路５５５に供給する。また、ＳＷＤＦＴ５５３は、入力信号に対してスライディングウィンドウＤＦＴ（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ：離散フーリエ変換）処理を実施して、入力信号の周波数成分を検出して、周波数検出回路５５４および速度推定回路５５５に供給する。
【００５３】
周波数検出回路５５４は、ＳＷＲＳＳＩ５５２で検出されたＦ ｂｕｒｓｔの受信タイミングにおいて、ＳＷＤＦＴ５５３で検出された入力信号の周波数成分に基づいて、Ｆ ｂｕｒｓｔの周波数を検出して周波数情報を出力する。また、速度推定回路５５５は、ＳＷＲＳＳＩ５５２で検出されたＦ ｂｕｒｓｔの受信タイミングにおいて、ＳＷＤＦＴ５５３で検出された入力信号の周波数成分に基づいて、当該移動局の移動速度を推定して速度推定情報を出力する。
【００５４】
ここで、同期フェーズにおいて、ＳＷＤＦＴ５５３で検出されるＦ ｂｕｒｓｔ信号の周波数成分は、当該移動局の移動速度が遅い場合には、フェージング周波数が低いので、図６（ａ）に示すように、周波数変動は小さい。しかし、移動局が高速移動した場合には、フェージング周波数が高くなるため、図６（ｂ）に示すように、周波数変動は大きくなる。なお、図６（ａ）は、フェージング周波数（Ｆｍ）が１００Ｈｚの場合のＳＷＤＦＴ５５３の出力信号波形を示しており、図６（ｂ）は、Ｆｍが１ｋＨｚの場合のＳＷＤＦＴ５５３の出力信号波形を示している。
【００５５】
したがって、速度推定回路５５５において、Ｆ ｂｕｒｓｔ受信区間におけるＳＷＤＦＴ５５３の出力信号の周波数変動を観測することにより、フェージング周波数が高い場合には、移動速度が大きいと推定し、フェージング周波数が低い場合には、移動速度が小さいと推定することが可能となる。なお、ＳＷＤＦＴ５５３は、入力信号がない場合には雑音の周波数成分を検出するため、速度推定回路５５５は、上述したように、ＳＷＲＳＳＩ５５２からのＦ ｂｕｒｓｔの受信タイミング（受信区間）におけるＳＷＤＦＴ５５３の出力に基づいて移動速度を推定する。
【００５６】
次に、本発明の実施の形態１に係るアダプティブアレイ基地局の動作について、図８に示すフローチャートによりその動作を説明する。
【００５７】
はじめにアレイアンテナ１０が信号を受信する（ステップＳ１１）。次に加算器１８でアレイアンテナ１０の各アンテナ（アンテナ１０ａ〜アンテナ１０ｎ）の出力信号と、既知の参照信号とに基づいて、誤差信号が生成される（ステップＳ１２）。
【００５８】
当該誤差信号をウェイト制御部２０が受取ると、ウェイト制御部２０は、誤差信号を最小にするアルゴリズムに基づいて所定のウェイトを算出する（ステップＳ１３）。
【００５９】
ウェイト制御部２０は算出した所定のウェイトを、各乗算器（乗算器１４ａ〜乗算器１４ｎ）に送り、各乗算器で合成されるウェイトの値が更新される（ステップＳ１４）。
【００６０】
続いて、移動速度情報取得部２１が、移動速度情報を取得する（ステップＳ１５）。移動速度情報は上述の通り各種推定方法があり、移動速度情報取得部２１は、いずれかの方法により推定した移動速度情報を取得する。なお、移動速度の推定は、アダプティブアレイ基地局１において行われてもよく、または各移動局において行われてもよい。各移動局で行われる場合には、移動速度情報取得部２１は、移動局と通信し、移動速度情報を受信する。
【００６１】
次に、制御部２２は、移動速度情報取得部２１が取得した移動速度情報を受取り、移動速度が過去の移動速度情報と比較して変化したかどうかを判定する（ステップＳ１６）。移動速度が過去の移動速度と比較して変化していなければ、受信した信号の復調処理を行う（ステップＳ１７）。すなわちこの場合には、移動速度の変化に伴う指向性制御が必要ないことから、利用するアンテナ数を増減することなく、通常通り復調処理を行う。
【００６２】
一方、移動速度が過去の移動速度と比較して変化している場合にはステップＳ１８に進む。ここでは、制御部２２は、移動速度が増加したか否かを判定する（ステップＳ１８）。
【００６３】
判定の結果、移動速度が増加していない場合、すなわち減少している場合、アンテナ数を増加させる（ステップＳ１９）。具体的には、制御部２２は、アンテナ切替信号を各スイッチ（スイッチ１６ａ〜スイッチ１６ｎ、スイッチ１７ａ〜スイッチ１７ｎ）に送信する。当該アンテナ切替信号を受信すると、各スイッチは、オンまたはオフを切替え、使用するアンテナ数を増加させる。その後ステップＳ１７に進み、アレイアンテナにて受信した信号を復調する。
【００６４】
判定の結果、移動速度が増加している場合、アンテナ数を増加させる（ステップＳ２０）。具体的には、制御部２２は、アンテナ切替信号を各スイッチ（スイッチ１６ａ〜スイッチ１６ｎ、スイッチ１７ａ〜スイッチ１７ｎ）に送信する。当該アンテナ切替信号を受信すると、各スイッチは、オンまたはオフを切替え、使用するアンテナ数を減少させる。その後ステップＳ１７に進み、アレイアンテナにて受信した信号を復調する。
【００６５】
このように実施の形態１に係るアダプティブアレイ基地局によれば、制御部２２が移動速度の増減に応じて使用するアンテナ数を増減させるため、移動局が高速移動している場合であっても演算量を増大させること無くアンテナビームをブロードにすることができ、高速移動する移動局に対し、最適なアンテナ指向性制御を行うことができる。
【００６６】
なお、本実施例ではアダプティブアレイアンテナが基地局に備えられている例を示したがこれに限られず、アダプティブアレイアンテナが移動局に設けられていてもよい。また基地局と移動局の両方がアダプティブアレイアンテナを備えていてもよい。
【００６７】
なお、上述のフローチャートでは、ステップＳ１８において移動速度が増加したか否かを判定したが、移動速度が所定の閾値以上か否かを判定するように構成してもよい。例えば所定の閾値を低速用と高速用の２つ設け、移動速度が低速用の閾値未満の場合には使用するアンテナ数を全アンテナ数（全てのアンテナを使用する）とし、また移動速度が低速用の閾値以上でかつ高速用の閾値未満の場合には、使用するアンテナ数を、全アンテナ数の半分とする。さらに高速用の閾値以上の場合には、使用するアンテナ数を、全アンテナ数の１／４とする。
【００６８】
具体的なアンテナ切替例を図８に示す。制御部２２では、受信した移動速度情報（速度クラス）に応じて、低速移動と判断した場合には、全てのアンテナを使用するように、スイッチを全てオンに設定する。中速移動と判断した場合には、使用するアンテナ数を仮に１／２の６本とし、アンテナをＯＮ／ＯＦＦの設定を交互に配置する。その時のウェイト生成部は、ＳＷがＯＮしているブランチに対して、ウェイトを決定する。それぞれのＳＷがＯＮしているブランチはそのウェイトを使用して受信信号と乗算する。高速移動と判断したときは、ＯＮしているブランチ数を更に１／２に設定して３本とし、等間隔になるように設定し、ウェイト生成部では、ＳＷがＯＮに設定されている３本のブランチに対してウェイトを生成する。
【００６９】
なお、図８では速度クラスを３つ設ける例を説明したがこれに限られない。速度クラスは４つ以上設けることでき、また２つの速度クラスとしてもよい。
【００７０】
（実施の形態２）
以下に、本発明の実施の形態２について説明をする。図９は本発明の実施の形態２のアダプティブアレイ無線装置の構成を示すブロック図である。なお本実施の形態２においては、アダプティブアレイ無線装置が基地局であるものとして（すなわちアダプティブアレイ基地局）として説明をする。実施の形態１と同一の構成については同一の符号を付し、説明は省略する。実施の形態２に係るアダプティブアレイ基地局２は、概略として、実施の形態１にかかる構成と比較して、品質判定部２３を有する点が相違する。
【００７１】
品質判定部２３は、加算器１８が出力した受信信号の品質を判定する。具体的には品質判定部２３は、受信信号のＳＮＲを算出し、受信信号の品質を判定し、当該受信品質を制御部２１に出力する。
【００７２】
制御部２１は、移動速度情報及び受信品質に基づき、スイッチ１６ａ〜スイッチ１６ｎ、スイッチ１７ａ〜スイッチ１７ｎのスイッチの切替を制御し、使用するアンテナ数を増減する。具体的には制御部２２は移動速度情報に基づき、移動速度が過去よりも減少している場合は、使用するアンテナ数を増加するようにアンテナ切替信号を各スイッチに送信する。一方移動速度が増加し、かつ受信信号のＳＮＲが所定値未満の場合には、使用するアンテナ数を増加するようにアンテナ切替信号を各スイッチに送信する。
【００７３】
次に、本発明の実施の形態２に係るアダプティブアレイ基地局の動作について、図１０に示すフローチャートによりその動作を説明する。実施の形態１と同一の動作については同一の符号を付し、説明は省略する。実施の形態２に係るアダプティブアレイ基地局は、概略として、実施の形態１にかかる動作と比較して、受信品質を判定するステップ（ステップＳ２１）が挿入される点が相違する。
【００７４】
ステップＳ１８において移動速度が増加していると判定されると、続いて受信品質判定部は、受信信号のＳＮＲが所定値以上か否かを判定する（ステップＳ２１）。所定値以上の場合にはステップＳ１７に進み受信信号を復調する。
【００７５】
一方ＳＮＲが所定値未満の場合には、ステップＳ２０に進み、制御部２１は、使用するアンテナ数を減少させる。
【００７６】
このように実施の形態２に係るアダプティブアレイ基地局によれば、受信品質が所定値以上であるか否かを判定して使用するアンテナ数を増減させるため、高速移動する移動局に対し、演算量を増大させること無く移動局がビームから外れる可能性を低減することが可能なアンテナ指向性を制御することができる。
【００７７】
なお、本実施例ではアダプティブアレイアンテナが基地局に備えられている例を示したがこれに限られず、アダプティブアレイアンテナが移動局に設けられていてもよい。また基地局と移動局の両方がアダプティブアレイアンテナを備えていてもよい。
【００７８】
なお、品質判定部２３は、受信品質として受信信号のＳＮＲを用いたがこれに限られない。他にもＢＥＲにより受信信号の品質を判定してもよい。
【００７９】
本発明を諸図面や実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各部材、各手段、各ステップ等に含まれる機能等は論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の手段やステップ等を１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。
【符号の説明】
【００８０】
１  アダプティブアレイ基地局
２  アダプティブアレイ基地局
１０  アレイアンテナ
１０ａ、１０ｂ、１０ｎ  アンテナ
１１ａ、１１ｂ、１１ｎ  送受信切替スイッチ
１２ａ、１２ｂ、１２ｎ  アナログデジタル変換器
１３ａ、１３ｂ、１３ｎ  デジタルアナログ変換器
１４ａ、１４ｂ、１４ｎ、１５ａ、１５ｂ、１５ｎ  乗算器
１６ａ、１６ｂ、１６ｎ、１７ａ、１７ｂ、１７ｎ  スイッチ
１８  加算器
１９  ＨＹＢ
２０  ウェイト制御部
２１  移動速度情報取得部
２２  制御部
２３  品質判定部
３１、３２、３３  ビーム
３４  同期用ブロードキャストスロット
３５  同期用トーン信号
３６  スーパーフレーム
４０  受信レベル波形
４１  平均受信レベル波形
５１  アナログデジタル変換器
５２ｉ、５２ｑ  ＮＣＯ
５３ｉ、５３ｑ  乗算器
５４ｉ、５４ｑ  ＣＩＣフィルタ
５５ｉ、５５ｑ  ＳＲＲＣフィルタ
５６  周波数同期回路
５７  時間同期回路
５５１  ＣＩＣフィルタ
５５２  ＳＷＲＳＳＩ
５５３  ＳＷＤＦＴ
５５４  周波数検出回路
５５５  速度推定回路
１１８ａ、１１８ｂ、１１８ｎ  アンテナ
１１９ａ、１１９ｂ、１１９ｎ  アナログデジタル変換器
１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｎ、１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｎ  乗算器
１２２ａ、１２２ｂ  加算器
１２３  ウェイト制御部
１２４  加算器
１２５  受信品質判定部
【図１】
2013106270.tif 000003
【図２】
2013106270.tif 000004
【図３】
2013106270.tif 000005
【図４】
2013106270.tif 000006
【図５】
2013106270.tif 000007
【図６】
2013106270.tif 000008
【図７】
2013106270.tif 000009
【図８】
2013106270.tif 000010
【図９】
2013106270.tif 000011
【図１０】
2013106270.tif 000012
【図１１】
2013106270.tif 000013