(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の端末装置との間でパス分割多元接続を行うための送信指向性を有する無線装置であって、
受信電波信号からパス分割多元接続している複数の前記端末装置の受信信号を分離するための受信手段（２１００）を備え、
前記受信手段は、
前記パス分割多元接続している端末装置ごとに対応する受信ウェイトベクトルを前記受信電波信号に乗算することで前記受信信号を抽出する複数の受信信号分離手段（２１１０，２１２０，２１３０，２１４０，２２１０，２２２０，２２３０，２２４０）と、
前記パス分割多元接続している端末装置ごとのフェージング速度を測定するためのフェージング速度測定手段（２３００）とを含み、
前記パス分割多元接続している複数の端末装置への指向性を有する送信信号を生成するための送信手段（２４００）をさらに備え、
前記送信手段は、
前記パス分割多元接続している端末装置ごとに、前記フェージング速度測定手段からのフェージング速度に対応する係数によって前記受信ウェイトベクトルを重み付けすることによって生成された送信ウェイトベクトルを送信信号に乗算し、これにより当該端末装置に対して送信指向性を有し、かつフェージング速度の大きい端末装置への送信電力が相対的に高くなるように送信電力が制御された送信信号を生成する複数の送信信号生成手段（２４１０，２４２０，２５１０，２５２０）を含む、送信指向性を有する無線装置。
【請求項２】
前記複数の端末装置はＭ個（Ｍ：自然数）であって、前記複数の端末装置のうちのｉ番目（ｉ：自然数）の端末装置の前記フェージング速度をＸｉとするとき、
前記送信手段は、
前記受信ウェイトベクトルに、Ｘｉに比例する係数を乗ずることで、前記ｉ番目の端末装置に対する前記送信ウェイトベクトルを生成する、請求項１記載の送信指向性を有する無線装置。
【請求項３】
前記複数の端末装置はＭ個（Ｍ：自然数）であって、前記複数の端末装置のうちのｉ番目（ｉ：自然数）の端末装置の前記フェージング速度をＸｉとするとき、
前記送信手段は、
前記受信ウェイトベクトルに、Ｘｉが所定のフェージング速度Ｆ0以上の場合にのみ（Ｘｉ−Ｆ0）に比例する係数を乗ずることで、前記ｉ番目の端末装置に対する前記送信ウェイトベクトルを生成する、請求項１記載の送信指向性を有する無線装置。
【請求項４】
前記複数の端末装置はＭ個（Ｍ：自然数）であって、前記複数の端末装置のうちのｉ番目（ｉ：自然数）の端末装置の前記フェージング速度をＸｉとするとき、
前記送信手段は、
前記受信ウェイトベクトルに、フェージング速度の所定の範囲ごとに応じて予め設定された複数の係数からなるテーブルからＸｉに応じて決定された係数を乗ずることで、前記ｉ番目の端末装置に対する前記送信ウェイトベクトルを生成する、請求項１記載の送信指向性を有する無線装置。
【請求項５】
複数の端末装置との間でパス分割多元接続を行うための送信指向性を有する無線装置であって、
受信電波信号からパス分割多元接続している複数の前記端末装置の受信信号を分離するための受信手段（２１００）を備え、
前記受信手段は、
前記パス分割多元接続している端末装置ごとに対応する受信ウェイトベクトルを前記受信電波信号に乗算することで前記受信信号を抽出する複数の受信信号分離手段（２１１０，２１２０，２１３０，２１４０，２２１０，２２２０，２２３０，２２４０）と、
前記パス分割多元接続している端末装置ごとの受信電波強度を測定するための受信強度測定手段（２６００）と、
前記パス分割多元接続している端末装置ごとのフェージング速度を測定するためのフェージング速度測定手段（２３００）とを含み、
前記パス分割多元接続している複数の端末装置への指向性を有する送信信号を生成するための送信手段（２４００）をさらに備え、
前記送信手段は、
前記パス分割多元接続している端末装置ごとに、前記受信強度測定手段からの受信電波強度に対応する係数および前記フェージング速度測定手段からのフェージング速度に対応する係数によって前記受信ウェイトベクトルを重み付けすることによって生成された送信ウェイトベクトルを送信信号に乗算し、これにより当該端末装置に対して送信指向性を有し、かつフェージング速度の大きい端末装置への送信電力が相対的に高くなるように送信電力が制御された送信信号を生成する複数の送信信号生成手段（２４１０，２４２０，２５１０，２５２０）を含む、送信指向性を有する無線装置。
【請求項６】
前記複数の端末装置はＭ個（Ｍ：自然数）であって、前記複数の端末装置のうちのｉ番目（ｉ：自然数）の端末装置の前記フェージング速度をＸｉとするとき、
前記送信手段は、
前記受信ウェイトベクトルに、Ｘｉに比例する係数を乗ずることで、前記ｉ番目の端末装置に対する前記送信ウェイトベクトルを生成する、請求項５記載の送信指向性を有する無線装置。
【請求項７】
前記複数の端末装置はＭ個（Ｍ：自然数）であって、前記複数の端末装置のうちのｉ番目（ｉ：自然数）の端末装置の前記フェージング速度をＸｉとするとき、
前記送信手段は、
前記受信ウェイトベクトルに、Ｘｉが所定のフェージング速度Ｆ0以上の場合にのみ（Ｘｉ−Ｆ0）に比例する係数を乗ずることで、前記ｉ番目の端末装置に対する前記送信ウェイトベクトルを生成する、請求項５記載の送信指向性を有する無線装置。
【請求項８】
前記複数の端末装置はＭ個（Ｍ：自然数）であって、前記複数の端末装置のうちのｉ番目（ｉ：自然数）の端末装置の前記フェージング速度をＸｉとするとき、
前記送信手段は、
前記受信ウェイトベクトルに、フェージング速度の所定の範囲ごとに応じて予め設定された複数の係数からなるテーブルからＸｉに応じて決定された係数を乗ずることで、前記ｉ番目の端末装置に対する前記送信ウェイトベクトルを生成する、請求項５記載の送信指向性を有する無線装置。
【請求項９】
複数の端末装置との間でパス分割多元接続を行うための送信指向性を有する無線装置の制御方法であって、
前記パス分割多元接続している端末装置ごとに対応する受信ウェイトベクトルをリアルタイムに導出し、前記端末装置からの受信信号を分離するステップと、
前記パス分割多元接続している端末装置ごとのフェージング速度を測定するステップと、
前記パス分割多元接続している端末装置ごとに、前記測定されたフェージング速度に対応する係数によって前記受信ウェイトベクトルを重み付けすることにより送信ウェイトベクトルを導出するステップと、
前記送信ウェイトベクトルを送信信号に乗算することで、当該端末装置に対して送信指向性を有し、かつフェージング速度の大きい端末装置への送信電力が相対的に高くなるように送信電力が制御された送信信号を生成するステップとを含む、送信指向性を有する無線装置の制御方法。
【請求項１０】
前記受信ベクトルへの重み付け処理は、
前記複数の端末装置はＭ個（Ｍ：自然数）であって、前記複数の端末装置のうちのｉ番目（ｉ：自然数）の端末装置の前記フェージング速度をＸｉとするとき、
前記受信ウェイトベクトルに、Ｘｉに比例する係数を乗ずることで、前記ｉ番目の端末装置に対する前記送信ウェイトベクトルを生成する、請求項９記載の送信指向性を有する無線装置の制御方法。
【請求項１１】
前記受信ベクトルへの重み付け処理は、
前記複数の端末装置はＭ個（Ｍ：自然数）であって、前記複数の端末装置のうちのｉ番目（ｉ：自然数）の端末装置の前記フェージング速度をＸｉとするとき、
前記受信ウェイトベクトルに、Ｘｉが所定のフェージング速度Ｆ0以上の場合にのみ（Ｘｉ―Ｆ0）に比例する係数を乗ずることで、前記ｉ番目の端末装置に対する前記送信ウェイトベクトルを生成する、請求項９記載の送信指向性を有する無線装置の制御方法。
【請求項１２】
前記受信ベクトルへの重み付け処理は、
前記複数の端末装置はＭ個（Ｍ：自然数）であって、前記複数の端末装置のうちのｉ番目（ｉ：自然数）の端末装置の前記フェージング速度をＸｉとするとき、
前記受信ウェイトベクトルに、フェージング速度の所定の範囲ごとに予め設定された複数の係数からなるテーブルから、Ｘｉに応じて決定される係数を乗ずることで、前記ｉ番目の端末装置に対する前記送信ウェイトベクトルを生成する、請求項９記載の送信指向性を有する無線装置の制御方法。
【請求項１３】
複数の端末装置との間でパス分割多元接続を行うための送信指向性を有する無線装置の制御方法であって、
前記パス分割多元接続している端末装置ごとに対応する受信ウェイトベクトルをリアルタイムに導出し、前記端末装置からの受信信号を分離するステップと、
受信した電波信号と前記分離された受信信号とに基づいて、前記パス分割多元接続している端末装置ごとの受信電波強度を測定するステップと、
前記パス分割多元接続している端末装置ごとのフェージング速度を測定するステップと、
前記パス分割多元接続している端末装置ごとに、前記測定された受信電波強度に対応する係数およびフェージング速度に対応する係数によって前記受信ウェイトベクトルを重み付けすることにより送信ウェイトベクトルを導出するステップと、
前記送信ウェイトベクトルを送信信号に乗算することで、当該端末装置に対して送信指向性を有し、かつフェージング速度の大きい端末装置への送信電力が相対的に高くなるように送信電力が制御された送信信号を生成するステップとを含む、送信指向性を有する無線装置の制御方法。
【請求項１４】
前記受信ベクトルへの重み付け処理は、
前記複数の端末装置はＭ個（Ｍ：自然数）であって、前記複数の端末装置のうちのｉ番目（ｉ：自然数）の端末装置の前記フェージング速度をＸｉとするとき、
前記受信ウェイトベクトルに、Ｘｉに比例する係数を乗ずることで、前記ｉ番目の端末装置に対する前記送信ウェイトベクトルを生成する、請求項１３記載の送信指向性を有する無線装置の制御方法。
【請求項１５】
前記受信ベクトルへの重み付け処理は、
前記複数の端末装置はＭ個（Ｍ：自然数）であって、前記複数の端末装置のうちのｉ番目（ｉ：自然数）の端末装置の前記フェージング速度をＸｉとするとき、
前記受信ウェイトベクトルに、Ｘｉが所定のフェージング速度Ｆ0以上の場合にのみ（Ｘｉ―Ｆ0）に比例する係数を乗ずることで、前記ｉ番目の端末装置に対する前記送信ウェイトベクトルを生成する、請求項１３記載の送信指向性を有する無線装置の制御方法。
【請求項１６】
前記受信ベクトルへの重み付け処理は、
前記複数の端末装置はＭ個（Ｍ：自然数）であって、前記複数の端末装置のうちのｉ番目（ｉ：自然数）の端末装置の前記フェージング速度をＸｉとするとき、
前記受信ウェイトベクトルに、フェージング速度の所定の範囲ごとに予め設定された複数の係数からなるテーブルから、Ｘｉに応じて決定される係数を乗ずることで、前記ｉ番目の端末装置に対する前記送信ウェイトベクトルを生成する、請求項１３記載の送信指向性を有する無線装置の制御方法。
【請求項１７】
複数の端末装置との間でパス分割多元接続を行うための送信指向性を有する無線装置の制御プログラムであって、コンピュータに、
前記パス分割多元接続している端末装置ごとに対応する受信ウェイトベクトルをリアルタイムに導出し、前記端末装置からの受信信号を分離するステップと、
前記パス分割多元接続している端末装置ごとのフェージング速度を測定するステップと、
前記パス分割多元接続している端末装置ごとに、前記測定されたフェージング速度に対応する係数によって前記受信ウェイトベクトルを重み付けすることにより送信ウェイトベクトルを導出するステップと、
前記送信ウェイトベクトルを送信信号に乗算することで、当該端末装置に対して送信指向性を有し、かつフェージング速度の大きい端末装置への送信電力が相対的に高くなるように送信電力が制御された送信信号を生成するステップとを実行させる、送信指向性を有する無線装置の制御プログラム。
【請求項１８】
前記受信ベクトルへの重み付け処理は、
前記複数の端末装置はＭ個（Ｍ：自然数）であって、前記複数の端末装置のうちのｉ番目（ｉ：自然数）の端末装置の前記フェージング速度をＸｉとするとき、
前記受信ウェイトベクトルに、Ｘｉに比例する係数を乗ずることで、前記ｉ番目の端末装置に対する前記送信ウェイトベクトルを生成する、請求項１７記載の送信指向性を有する無線装置の制御プログラム。
【請求項１９】
前記受信ベクトルへの重み付け処理は、
前記複数の端末装置はＭ個（Ｍ：自然数）であって、前記複数の端末装置のうちのｉ番目（ｉ：自然数）の端末装置の前記フェージング速度をＸｉとするとき、
前記受信ウェイトベクトルに、Ｘｉが所定のフェージング速度Ｆ0以上の場合にのみ（Ｘｉ―Ｆ0）に比例する係数を乗ずることで、前記ｉ番目の端末装置に対する前記送信ウェイトベクトルを生成する、請求項１７記載の送信指向性を有する無線装置の制御プログラム。
【請求項２０】
前記受信ベクトルへの重み付け処理は、
前記複数の端末装置はＭ個（Ｍ：自然数）であって、前記複数の端末装置のうちのｉ番目（ｉ：自然数）の端末装置の前記フェージング速度をＸｉとするとき、
前記受信ウェイトベクトルに、フェージング速度の所定の範囲ごとに予め設定された複数の係数からなるテーブルから、Ｘｉに応じて決定される係数を乗ずることで、前記ｉ番目の端末装置に対する前記送信ウェイトベクトルを生成する、請求項１７記載の送信指向性を有する無線装置の制御プログラム。
【請求項２１】
複数の端末装置との間でパス分割多元接続を行うための送信指向性を有する無線装置の制御プログラムであって、コンピュータに、
前記パス分割多元接続している端末装置ごとに対応する受信ウェイトベクトルをリアルタイムに導出し、前記端末装置からの受信信号を分離するステップと、
受信した電波信号と前記分離された受信信号とに基づいて、前記パス分割多元接続している端末装置ごとの受信電波強度を測定するステップと、
前記パス分割多元接続している端末装置ごとのフェージング速度を測定するステップと、
前記パス分割多元接続している端末装置ごとに、前記測定された受信電波強度に対応する係数およびフェージング速度に対応する係数によって前記受信ウェイトベクトルを重み付けすることにより送信ウェイトベクトルを導出するステップと、
前記送信ウェイトベクトルを送信信号に乗算することで、当該端末装置に対して送信指向性を有し、かつフェージング速度の大きい端末装置への送信電力が相対的に高くなるように送信電力が制御された送信信号を生成するステップとを実行させる、送信指向性を有する無線装置の制御プログラム。
【請求項２２】
前記受信ベクトルへの重み付け処理は、
前記複数の端末装置はＭ個（Ｍ：自然数）であって、前記複数の端末装置のうちのｉ番目（ｉ：自然数）の端末装置の前記フェージング速度をＸｉとするとき、
前記受信ウェイトベクトルに、Ｘｉに比例する係数を乗ずることで、前記ｉ番目の端末装置に対する前記送信ウェイトベクトルを生成する、請求項２１記載の送信指向性を有する無線装置の制御プログラム。
【請求項２３】
前記受信ベクトルへの重み付け処理は、
前記複数の端末装置はＭ個（Ｍ：自然数）であって、前記複数の端末装置のうちのｉ番目（ｉ：自然数）の端末装置の前記フェージング速度をＸｉとするとき、
前記受信ウェイトベクトルに、Ｘｉが所定のフェージング速度Ｆ0以上の場合にのみ（Ｘｉ―Ｆ0）に比例する係数を乗ずることで、前記ｉ番目の端末装置に対する前記送信ウェイトベクトルを生成する、請求項２１記載の送信指向性を有する無線装置の制御プログラム。
【請求項２４】
前記受信ベクトルへの重み付け処理は、
前記複数の端末装置はＭ個（Ｍ：自然数）であって、前記複数の端末装置のうちのｉ番目（ｉ：自然数）の端末装置の前記フェージング速度をＸｉとするとき、
前記受信ウェイトベクトルに、フェージング速度の所定の範囲ごとに予め設定された複数の係数からなるテーブルから、Ｘｉに応じて決定される係数を乗ずることで、前記ｉ番目の端末装置に対する前記送信ウェイトベクトルを生成する、請求項２１記載の送信指向性を有する無線装置の制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
技術分野
この発明は、送信指向性を有する無線装置、その制御方法およびその制御プログラムに関し、特に、アダプティブアレイ無線基地局において用いられる無線装置、その制御方法およびその制御プログラムに関する。
背景技術
近年、携帯電話等の移動通信システムの無線基地局として、アレイアンテナを用いたアダプティブアレイ（ａｄａｐｔｉｖｅ  ａｒｒａｙ）無線基地局が実用化されている。このようなアダプティブアレイ無線基地局の動作原理については、たとえば下記の文献に説明されている。
Ｂ．Ｗｉｄｒｏｗ，ｅｔ  ａｌ．：″Ａｄａｐｔｉｖｅ  Ａｎｔｅｎｎａ  Ｓｙｓｔｅｍｓ，″Ｐｒｏｃ．ＩＥＥＥ，ｖｏｌ．５５，Ｎｏ．１２，ｐｐ．２１４３−２１５９（Ｄｅｃ．１９６７）．
Ｓ．Ｐ．Ａｐｐｌｅｂａｕｍ：″Ａｄａｐｔｉｖｅ  Ａｒｒａｙｓ″，ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．Ａｎｔｅｎｎａｓ  ＆  Ｐｒｏｐａｇ．，ｖｏｌ．ＡＰ−２４，Ｎｏ．５，ｐｐ．５８５−５９８（Ｓｅｐｔ．１９７６）．
Ｏ．Ｌ．Ｆｒｏｓｔ，ＩＩＩ：″Ａｄａｐｔｉｖｅ  Ｌｅａｓｔ  Ｓｑｕａｒｅｓ  Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ  Ｓｕｂｊｅｃｔ  ｔｏ  Ｌｉｎｅａｒ  Ｅｑｕａｌｉｔｙ  Ｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｓ，″ＳＥＬ−７０−０５５，Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｒｅｐｏｒｔ．Ｎｏ．６７９６−２，Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｌａｂ．，Ｓｔａｎｆｏｒｄ  Ｕｎｉｖ．（Ａｕｇ．１９７０）．
Ｂ．Ｗｉｄｒｏｗ  ａｎｄ  Ｓ．Ｄ．Ｓｔｅａｒｎｓ：″Ａｄａｐｔｉｖｅ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，″Ｐｒｅｎｔｉｃｅ−Ｈａｌｌ，Ｅｎｇｌｅｗｏｏｄ  Ｃｌｉｆｆｓ（１９８５）．
Ｒ．Ａ．Ｍｏｎｚｉｎｇｏ  ａｎｄ  Ｔ．Ｗ．Ｍｉｌｌｅｒ：″Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  ｔｏ  Ａｄａｐｔｉｖｅ  Ａｒｒａｙｓ，″Ｊｏｈｎ  Ｗｉｌｅｙ  ＆  Ｓｏｎｓ，Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ（１９８０）．
Ｊ．Ｅ．Ｈｕｄｓｏｎ：″Ａｄａｐｔｉｖｅ  Ａｒｒａｙ  Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ，″Ｐｅｔｅｒ  Ｐｅｒｅｇｒｉｎｕｓ  Ｌｔｄ．，Ｌｏｎｄｏｎ（１９８１）．
Ｒ．Ｔ．Ｃｏｍｐｔｏｎ，Ｊｒ．：″Ａｄａｐｔｉｖｅ  Ａｎｔｅｎｎａｓ−Ｃｏｎｃｅｐｔｓ  ａｎｄ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ，″Ｐｒｅｎｔｉｃｅ−Ｈａｌｌ．Ｅｎｇｌｅｗｏｏｄ  Ｃｌｉｆｆｓ（１９８８）．
Ｅ．Ｎｉｃｏｌａｕ  ａｎｄ  Ｄ．Ｚａｈａｒｉａ：″Ａｄａｐｔｉｖｅ  Ａｒｒａｙｓ，″Ｅｌｓｅｖｉｅｒ，Ａｍｓｔｅｒｄａｍ（１９８９）．
図１７は、このようなアダプティブアレイ無線基地局の動作原理を概略的に示す模式図である。図１７において、１つのアダプティブアレイ無線基地局１は、ｎ本のアンテナ＃１，＃２，＃３，…，＃ｎからなるアレイアンテナ２を備えており、その電波が届く範囲を第１の斜線領域３として表わす。一方、隣接する他の無線基地局６の電波が届く範囲を第２の斜線領域７として表わす。
領域３内において、ユーザＡの端末である携帯電話機４とアダプティブアレイ無線基地局１との間で電波信号の送受信が行なわれる（矢印５）。一方、領域７内において、他のユーザＢの端末である携帯電話機８と無線基地局６との間で電波信号の送受信が行なわれる（矢印９）。
ここで、たまたまユーザＡの携帯電話機４の電波信号の周波数とユーザＢの携帯電話機８の電波信号の周波数とが等しい場合、ユーザＢの位置によっては、ユーザＢの携帯電話機８からの電波信号が領域３内において不要な干渉信号となり、ユーザＡの携帯電話機４とアダプティブアレイ無線基地局１との間の電波信号に混入してしまうことになる。
このように、ユーザＡおよびユーザＢの双方からの混合した電波信号を受信したアダプティブアレイ無線基地局１では、何らかの処理を施さなければ、ユーザＡおよびＢの双方からの信号が混じった信号を受信することとなり、本来通話すべきユーザＡの通話が妨げられてしまうことになる。
アダプティブアレイ無線基地局１では、受信した信号からユーザＢからの信号を除去するために、次のような構成および処理を行なっている。
［アダプティブアレイアンテナの構成］
図１８は、アダプティプアレイ１００の構成を示すブロック図である。図１８に示した例においては、複数のユーザ信号を含む入力信号から希望するユーザの信号を抽出するため、ｎ個の入力ポート２０−１〜２０−ｎが設けられている。各入力ポート２０−１〜２０−ｎに入力された信号が、スイッチ回路１−１〜１０−ｎを介して、ウエイトベクトル制御部１１と乗算器１２−１〜１２−ｎとに与えられる。
ウエイトベクトル制御部１１は、入力信号と予めメモリ１４に記憶されている特定のユーザの信号に対応したトレーニング信号と加算器１３の出力とを用いて、ウエイトベクトルｗ１ｉ〜ｗｎｉを計算する。ここで、添字ｉは、ｉ番目のユーザとの間の送受信に用いられるウエイトベクトルであることを示す。
乗算器１２−１〜１２−ｎは、各入力ポート２０−１〜２０−ｎからの入力信号とウエイトベクトルｗ１ｉ〜ｗｎｉとをそれぞれ乗算し、加算器１３へ与える。加算器１３は、乗算器１２−１〜１２−ｎの出力信号を加算して受信信号ＳＲＸ（ｔ）として出力し、この受信信号ＳＲＸ（ｔ）は、ウエイトベクトル制御部１１にも与えられる。
さらに、アダプティブアレイ１００は、アダプティブアレイ無線基地局１からの出力信号ＳＴＸ（ｔ）を受けて、ウエイトベクトル制御部１１により与えられるウエイトベクトルｗ１ｉ〜ｗｎｉとそれぞれ乗算して出力する乗算器１５−１〜１５−ｎを含む。乗算器１５−１〜１５−ｎの出力は、それぞれスイッチ回路１０−１〜１０−ｎに与えられる。つまり、スイッチ回路１０−１〜１０−ｎは、信号を受信する際は、入力ポート２０−１〜２０−ｎから与えられた信号を、信号受信部１Ｒに与え、信号を送信する際には、信号送信部１Ｔからの信号を入出力ポート２０−１〜２０−ｎに与える。
［アダプティブアレイの動作原理］
次に、図１８に示した信号受信部１Ｒの動作原理について簡単に説明する。
以下では、説明を簡単にするために、アンテナ素子数を４本とし、同時に受信されるユーザ数ＰＳを２人とする。このとき、各アンテナから受信部１Ｒに対して与えられる信号は、以下のような式で表わされる。
0003976680.tif 000002
ここで、信号ＲＸｊ（ｔ）は、ｊ番目（ｊ＝１，２，３，４）のアンテナの受信信号を示し、信号Ｓｒｘｉ（ｔ）は、ｉ番目（ｉ＝１，２）のユーザが送信した信号を示す。
さらに、係数ｈｊｉは、ｊ番目のアンテナに受信された、ｉ番目のユーザからの信号の複素係数を示し、ｎｊ（ｔ）は、ｊ番目の受信信号に含まれる雑音を示している。
上の式（１）〜（４）をベクトル形式で表記すると、以下のようになる。
0003976680.tif 000003
なお式（６）〜（８）において、［…］Ｔは、［…］の転置を示す。
ここで、Ｘ（ｔ）は入力信号ベクトル、Ｈｉはｉ番目のユーザの受信信号係数ベクトル、Ｎ（ｔ）は雑音ベクトルをそれぞれ示している。
アダプティブアレイアンテナは、図１８に示したように、それぞれのアンテナからの入力信号に重み係数ｗ１ｉ〜ｗｎｉを掛けて合成した信号を受信信号ＳＲＸ（ｔ）として出力する。なお、ここでは、アンテナの本数ｎは４である。
さて、以上のような準備の下に、たとえば、ｉ番目のユーザが送信した信号Ｓｒｘ１（ｔ）を抽出する場合のアダプティブアレイの動作は以下のようになる。アダプティブアレイ１００の出力信号ｙ１（ｔ）は、入力信号ベクトルＸ（ｔ）とウエイトベクトルＷ１のベクトルの掛算により、以下のような式で表わすことができる。
0003976680.tif 000004
すなわち、ウエイトベクトルＷ１は、ｊ番目の入力信号ＲＸｊ（ｔ）に掛け合わされる重み係数ｗｊ１（ｊ＝１，２，３，４）を要素とするベクトルである。
ここで式（９）のように表わされたｙ１（ｔ）に対して、式（５）により表現された入力信号ベクトルＸ（ｔ）を代入すると、以下のようになる。
0003976680.tif 000005
ここで、アダプティブアレイ１００が理想的に動作した場合、上述した参考文献中にも記載された周知な方法により、ウエイトベクトルＷ１は次の連立方程式を満たすようにウエイトベクトル制御部１１により逐次制御される。
0003976680.tif 000006
式（１２）および式（１３）を満たすようにウエイトベクトルＷ１が完全に制御されると、アダプティブアレイ１００からの出力信号ｙ１（ｔ）は、結局以下の式のように表わされる。
0003976680.tif 000007
すなわち、出力信号ｙ１（ｔ）には、２人のユーザのうちの第１番目のユーザが送信した信号Ｓｒｘ１（ｔ）が得られることになる。
一方、図１８において、アダプティブアレイ１００に対する入力信号ＳＴＸ（ｔ）は、アダプティブアレイ１００中の送信部１Ｔに与えられ、乗算器１５−１，１５−２，１５−３，…，１５−ｎの一方入力に与えられる。これらの乗算器の他方入力にはそれぞれ、ウエイトベクトル制御部１１により以上説明したようにして受信信号に基づいて算出されたウエイトベクトルｗ１ｉ，ｗ２ｉ，ｗ３ｉ，…，ｗｎｉがコピーされて印加される。
これらの乗算器によって重み付けされた入力信号は、対応するスイッチ１０−１，１０−２，１０−３，…，１０−ｎを介して、対応するアンテナ＃１，＃２，＃３，…，＃ｎに送られ、図１７に示した領域３内に送信される。
ここで、ユーザＡ，Ｂの識別は以下に説明するように行なわれる。すなわち、携帯電話機の電波信号はフレーム構成をとって伝達される。携帯電話機の電波信号は、大きくは、無線基地局にとって基地の信号系列からなるプリアンブルと、無線基地局にとって既知の信号系列からなるデータ（音声など）から構成されている。
プリアンブルの信号系列は、当該ユーザが無線基地局にとって通話すべき所望のユーザかどうかを見分けるための情報の信号列を含んでいる。アダプティブアレイ無線基地局１のウエイトベクトル制御部１１は、メモリ１４から取出したユーザＡに対応したトレーニング信号と、受信した信号系列とを対比し、ユーザＡに対応する信号系列を含んでいると思われる信号を抽出するようにウエイトベクトル制御（重み係数の決定）を行なう。
図１９は、ユーザＡとアダプティブアレイ無線基地局１との間での電波信号の授受をイメージ化した図である。
すなわち、受信時と同じアレイアンテナ２を用いて送信される信号には、受信信号と同様にユーザＡをターゲットとする重み付けがなされているため、送信された電波信号は、あたかもユーザＡに対する指向性を有するかのようにユーザＡの携帯電話機４により受信される。
図１７に示したようにアダプティブアレイ無線基地局１から電波が届き得る範囲を示す領域３に対して、図１９のように、アダプティブアレイアンテナを適切に制御して電波信号を出力した場合は、図１９の領域３ａに示すようにアダプティブアレイ無線基地局１からはユーザＡの携帯電話機４をターゲットとするような指向性を有する電波信号が出力されることになる。
以上説明したとおり、アダプティブアレイ無線基地局１は、特定のユーザをターゲットとして、そのターゲットに対する指向性を有する電波信号の送受信を行なうことが可能であるため、以下に説明するようなパス分割多元接続移動通信方式（Ｐａｔｈ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ：ＰＤＭＡ）を実現することが可能である。
すなわち、携帯型電話機のような移動通信システムにおいて、周波数の有効利用を図るべく、種々の伝送チャネル割当方法が提案されており、上述したＰＤＭＡはそのうちの一種である。
図２０は、周波数分割多重接続（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ：ＦＤＭＡ），時分割多重接続（Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ：ＴＤＭＡ）およびＰＤＭＡの各種の通信システムにおけるチャネルの配置図である。
図２０を参照して、ＦＤＭＡ，ＴＤＭＡおよびＰＤＭＡについて簡単に説明する。図２０（ａ）はＦＤＭＡのチャネル割当方式を示す図であって、異なる周波数ｆ１〜ｆ４の電波で、ユーザ１〜４のアナログ信号が周波数分割されて伝送される。各ユーザ１〜４の信号は、周波数フィルタを用いることによって分離される。
図２０（ｂ）に示すＴＤＭＡにおいては、各ユーザのデジタル化された信号が、異なる周波数ｆ１〜ｆ４の電波で、かつ一定の時間（タイムスロット）ごとに時分割されて伝送される。各ユーザの信号は、周波数フィルタと基地局および各ユーザ移動端末装置からの時間同期とにより分離される。
一方、図２０（ｃ）に示したＰＤＭＡ方式においては、同じ周波数における１つのタイムスロットを空間的に分割して、複数のユーザのデータを伝送するものである。このＰＤＭＡでは、各ユーザの信号は、周波数フィルタと、基地局および各ユーザ移動端末装置間の時間同期と、アダプティブアレイ等を用いた相互干渉除去装置とを用いることにより分離される。
すなわち、ＰＤＭＡ方式を用いる場合、図１９に示したように、異なる無線基地局に対応する２人のユーザとの間でやり取りされる電波信号を相互に干渉しないように分離するという場合にとどまらず、同一のアダプティブアレイ無線基地局１が受け持つ領域内において、同一の周波数および同一のタイムスロットで、異なるユーザとの間で送受信される電波信号の相互の干渉を除去する必要がある。
図１９に示した例においては、アダプティブアレイアンテナを用いることによる指向性を利用することで、隣の基地局との間で電波信号の送受信をしているユーザＢの端末からの電波信号が、アダプティブアレイ無線基地局１との間で電波信号のやり取りを行なっているユーザＡの電波信号に対する干渉を除去することは可能であった。
しかしながら、ユーザＡの急速な移動などにより所望のユーザＡとアダプティブアレイ無線基地局１との間の無線伝送路の状態が変化し、電波信号の強度が変化する場合がある（フェージング）。
ＰＤＭＡ方式のような空間多重による通信では、そのようなフェージングの程度が大きくなると、アダプティブアレイ無線基地局１において所望のユーザＡに対する指向性の制御が困難となり、ユーザＡから指向性がずれてしまうことになる。
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、その目的は、ＰＤＭＡ方式により電波信号の送受信を行なうシステムにおいて、フェージングによって所望の端末に対する指向性がずれることを防止することが可能な、送信指向性を有する無線装置および送信指向性の制御方法および制御プログラムを提供することである。
この発明の他の目的は、ＰＤＭＡ方式により電波信号の送受信を行なうシステムにおいて、フェージングに基づく送信指向性制御に加えて、受信電力に基づく送信指向性制御を併用することにより、所望の端末に対するより的確な指向性制御が可能な、送信指向性を有する無線装置および送信指向性の制御方法および制御プログラムを提供することである。
発明の開示
この発明によれば、複数の端末装置との間でパス分割多元接続を行うための送信指向性を有する無線装置は、受信電波信号から特定の端末装置の受信信号を分離するための受信手段を備え、受信手段は、端末装置ごとに対応する受信ウェイトベクトルを受信電波信号に乗算することで受信信号を抽出する複数の受信信号分離手段と、端末装置ごとのフェージング速度を測定するためのフェージング速度測定手段とを含み、特定の端末装置への指向性を有する送信信号を生成するための送信手段をさらに備え、送信手段は、端末装置ごとに、フェージング速度測定手段からのフェージング速度に応じて受信ウェイトベクトルに重み付けした送信ウェイトベクトルを送信信号に乗算することで、指向性を有する送信信号を生成する複数の送信信号生成手段を含む。
好ましくは、複数の端末装置はＭ個（Ｍ：自然数）であって、複数の端末装置のうちのｉ番目（ｉ：自然数）の端末装置のフェージング速度をＸｉとするとき、送信手段は、受信ウェイトベクトルに、Ｘｉに比例する係数を乗ずることで、ｉ番目の端末装置に対する送信ウェイトベクトルを生成する。
より好ましくは、複数の端末装置はＭ個（Ｍ：自然数）であって、複数の端末装置のうちのｉ番目（ｉ：自然数）の端末装置のフェージング速度をＸｉとするとき、送信手段は、受信ウェイトベクトルに、Ｘｉが所定のフェージング速度Ｆ０以上の場合にのみ（Ｘｉ−Ｆ０）に比例する係数を乗ずることで、ｉ番目の端末装置に対する送信ウェイトベクトルを生成する。
より好ましくは、複数の端末装置はＭ個（Ｍ：自然数）であって、複数の端末装置のうちのｉ番目（ｉ：自然数）の端末装置のフェージング速度をＸｉとするとき、送信手段は、受信ウェイトベクトルに、フェージング速度の所定の範囲ごとに応じて予め設定された複数の係数からなるテーブルからＸｉに応じて決定された係数を乗ずることで、ｉ番目の端末装置に対する送信ウェイトベクトルを生成する。
この発明の他の局面によれば、複数の端末装置との間でパス分割多元接続を行うための送信指向性を有する無線装置は、受信電波信号から特定の端末装置の受信信号を分離するための受信手段を備え、受信手段は、端末装置ごとに対応する受信ウェイトベクトルを受信電波信号に乗算することで受信信号を抽出する複数の受信信号分離手段と、端末装置ごとの受信電波強度を測定するための受信強度測定手段と、端末装置ごとのフェージング速度を測定するためのフェージング速度測定手段とを含み、特定の端末装置への指向性を有する送信信号を生成するための送信手段をさらに備え、送信手段は、端末装置ごとに、受信強度測定手段からの受信電波強度およびフェージング速度測定手段からのフェージング速度に応じて受信ウェイトベクトルに重み付けした送信ウェイトベクトルを送信信号に乗算することで、指向性を有する送信信号を生成する複数の送信信号生成手段を含む。
好ましくは、複数の端末装置はＭ個（Ｍ：自然数）であって、複数の端末装置のうちのｉ番目（ｉ：自然数）の端末装置のフェージング速度をＸｉとするとき、送信手段は、受信ウェイトベクトルに、Ｘｉに比例する係数を乗ずることで、ｉ番目の端末装置に対する送信ウェイトベクトルを生成する。
より好ましくは、複数の端末装置はＭ個（Ｍ：自然数）であって、複数の端末装置のうちのｉ番目（ｉ：自然数）の端末装置のフェージング速度をＸｉとするとき、送信手段は、受信ウェイトベクトルに、Ｘｉが所定のフェージング速度Ｆ０以上の場合にのみ（Ｘｉ−Ｆ０）に比例する係数を乗ずることで、ｉ番目の端末装置に対する送信ウェイトベクトルを生成する。
より好ましくは、複数の端末装置はＭ個（Ｍ：自然数）であって、複数の端末装置のうちのｉ番目（ｉ：自然数）の端末装置の前記フェージング速度をＸｉとするとき、送信手段は、受信ウェイトベクトルに、フェージング速度の所定の範囲ごとに応じて予め設定された複数の係数からなるテーブルからＸｉに応じて決定された係数を乗ずることで、ｉ番目の端末装置に対する送信ウェイトベクトルを生成する。
この発明のさらに他の局面によれば、複数の端末装置との間でパス分割多元接続を行うための送信指向性を有する無線装置の制御方法は、端末装置ごとに対応する受信ウェイトベクトルをリアルタイムに導出し、端末装置からの受信信号を分離するステップと、端末装置ごとのフェージング速度を測定するステップと、端末装置ごとに、測定されたフェージング速度に応じて受信ウェイトベクトルに重み付けした送信ウェイトベクトルを導出するステップと、送信ウェイトベクトルを送信信号に乗算することで、指向性を有する送信信号を生成するステップとを含む。
好ましくは、受信ベクトルへの重み付け処理は、複数の端末装置はＭ個（Ｍ：自然数）であって、複数の端末装置のうちのｉ番目（ｉ：自然数）の端末装置の前記フェージング速度をＸｉとするとき、受信ウェイトベクトルに、Ｘｉに比例する係数を乗ずることで、ｉ番目の端末装置に対する送信ウェイトベクトルを生成する。
より好ましくは、受信ベクトルへの重み付け処理は、複数の端末装置はＭ個（Ｍ：自然数）であって、複数の端末装置のうちのｉ番目（ｉ：自然数）の端末装置の前記フェージング速度をＸｉとするとき、受信ウェイトベクトルに、Ｘｉが所定のフェージング速度Ｆ０以上の場合にのみ（Ｘｉ―Ｆ０）に比例する係数を乗ずることで、ｉ番目の端末装置に対する送信ウェイトベクトルを生成する。
より好ましくは、受信ベクトルへの重み付け処理は、複数の端末装置はＭ個（Ｍ：自然数）であって、複数の端末装置のうちのｉ番目（ｉ：自然数）の端末装置の前記フェージング速度をＸｉとするとき、受信ウェイトベクトルに、フェージング速度の所定の範囲ごとに予め設定された複数の係数からなるテーブルから、Ｘｉに応じて決定される係数を乗ずることで、ｉ番目の端末装置に対する送信ウェイトベクトルを生成する。
この発明のさらに他の局面によれば、複数の端末装置との間でパス分割多元接続を行うための送信指向性を有する無線装置の制御方法は、端末装置ごとに対応する受信ウェイトベクトルをリアルタイムに導出し、端末装置からの受信信号を分離するステップと、受信した電波信号と分離された受信信号とに基づいて、端末装置ごとの受信電波強度を測定するステップと、端末装置ごとのフェージング速度を測定するステップと、端末装置ごとに、測定された受信電波強度およびフェージング速度に応じて受信ウェイトベクトルに重み付けした送信ウェイトベクトルを導出するステップと、送信ウェイトベクトルを送信信号に乗算することで、指向性を有する送信信号を生成するステップとを含む。
好ましくは、受信ベクトルへの重み付け処理は、複数の端末装置はＭ個（Ｍ：自然数）であって、複数の端末装置のうちのｉ番目（ｉ：自然数）の端末装置の前記フェージング速度をＸｉとするとき、受信ウェイトベクトルに、Ｘｉに比例する係数を乗ずることで、ｉ番目の端末装置に対する送信ウェイトベクトルを生成する。
より好ましくは、受信ベクトルへの重み付け処理は、複数の端末装置はＭ個（Ｍ：自然数）であって、複数の端末装置のうちのｉ番目（ｉ：自然数）の端末装置の前記フェージング速度をＸｉとするとき、受信ウェイトベクトルに、Ｘｉが所定のフェージング速度Ｆ０以上の場合にのみ（Ｘｉ―Ｆ０）に比例する係数を乗ずることで、ｉ番目の端末装置に対する前記送信ウェイトベクトルを生成する。
より好ましくは、受信ベクトルへの重み付け処理は、複数の端末装置はＭ個（Ｍ：自然数）であって、複数の端末装置のうちのｉ番目（ｉ：自然数）の端末装置の前記フェージング速度をＸｉとするとき、受信ウェイトベクトルに、フェージング速度の所定の範囲ごとに予め設定された複数の係数からなるテーブルから、Ｘｉに応じて決定される係数を乗ずることで、ｉ番目の端末装置に対する送信ウェイトベクトルを生成する。
この発明のさらに他の局面によれば、複数の端末装置との間でパス分割多元接続を行うための送信指向性を有する無線装置の制御プログラムは、コンピュータに、端末装置ごとに対応する受信ウェイトベクトルをリアルタイムに導出し、端末装置からの受信信号を分離するステップと、端末装置ごとのフェージング速度を測定するステップと、端末装置ごとに、測定されたフェージング速度に応じて受信ウェイトベクトルに重み付けした送信ウェイトベクトルを導出するステップと、送信ウェイトベクトルを送信信号に乗算することで、指向性を有する送信信号を生成するステップとを実行させる。
好ましくは、受信ベクトルへの重み付け処理は、複数の端末装置はＭ個（Ｍ：自然数）であって、複数の端末装置のうちのｉ番目（ｉ：自然数）の端末装置のフェージング速度をＸｉとするとき、受信ウェイトベクトルに、Ｘｉに比例する係数を乗ずることで、ｉ番目の端末装置に対する送信ウェイトベクトルを生成する。
より好ましくは、受信ベクトルへの重み付け処理は、複数の端末装置はＭ個（Ｍ：自然数）であって、複数の端末装置のうちのｉ番目（ｉ：自然数）の端末装置のフェージング速度をＸｉとするとき、受信ウェイトベクトルに、Ｘｉが所定のフェージング速度Ｆ０以上の場合にのみ（Ｘｉ―Ｆ０）に比例する係数を乗ずることで、ｉ番目の端末装置に対する送信ウェイトベクトルを生成する。
より好ましくは、受信ベクトルへの重み付け処理は、複数の端末装置はＭ個（Ｍ：自然数）であって、複数の端末装置のうちのｉ番目（ｉ：自然数）の端末装置のフェージング速度をＸｉとするとき、受信ウェイトベクトルに、フェージング速度の所定の範囲ごとに予め設定された複数の係数からなるテーブルから、Ｘｉに応じて決定される係数を乗ずることで、ｉ番目の端末装置に対する送信ウェイトベクトルを生成する。
この発明のさらに他の局面によれば、複数の端末装置との間でパス分割多元接続を行うための送信指向性を有する無線装置の制御プログラムは、コンピュータに、端末装置ごとに対応する受信ウェイトベクトルをリアルタイムに導出し、端末装置からの受信信号を分離するステップと、受信した電波信号と分離された受信信号とに基づいて、端末装置ごとの受信電波強度を測定するステップと、端末装置ごとのフェージング速度を測定するステップと、端末装置ごとに、測定された受信電波強度およびフェージング速度に応じて受信ウェイトベクトルに重み付けした送信ウェイトベクトルを導出するステップと、送信ウェイトベクトルを送信信号に乗算することで、指向性を有する送信信号を生成するステップとを実行させる。
好ましくは、受信ベクトルへの重み付け処理は、複数の端末装置はＭ個（Ｍ：自然数）であって、複数の端末装置のうちのｉ番目（ｉ：自然数）の端末装置のフェージング速度をＸｉとするとき、受信ウェイトベクトルに、Ｘｉに比例する係数を乗ずることで、ｉ番目の端末装置に対する送信ウェイトベクトルを生成する。
より好ましくは、受信ベクトルへの重み付け処理は、複数の端末装置はＭ個（Ｍ：自然数）であって、複数の端末装置のうちのｉ番目（ｉ：自然数）の端末装置のフェージング速度をＸｉとするとき、受信ウェイトベクトルに、Ｘｉが所定のフェージング速度Ｆ０以上の場合にのみ（Ｘｉ―Ｆ０）に比例する係数を乗ずることで、ｉ番目の端末装置に対する送信ウェイトベクトルを生成する。
より好ましくは、受信ベクトルへの重み付け処理は、複数の端末装置はＭ個（Ｍ：自然数）であって、複数の端末装置のうちのｉ番目（ｉ：自然数）の端末装置のフェージング速度をＸｉとするとき、受信ウェイトベクトルに、フェージング速度の所定の範囲ごとに予め設定された複数の係数からなるテーブルから、Ｘｉに応じて決定される係数を乗ずることで、ｉ番目の端末装置に対する送信ウェイトベクトルを生成する。
したがって、本発明に係る送信指向性制御が可能な無線装置および送信指向性の制御方法および制御プログラムによれば、フェージングにより指向性がずれた端末と電波信号の送受信を行なう場合には、当該ユーザのフェージング速度の大きさに応じて基地局からの送信電力を増大させることにより、送信指向性制御を回復させることが可能である。
さらに、従来の受信電力の測定値に基づく送信電力制御と組合せることにより、より的確な送信指向性の制御を実現することができる。
発明を実施するための最良の形態
［実施の形態１］
図１は、ＰＤＭＡ用基地局の送受信システム１０００の構成を示す概略ブロック図である。
図１に示した構成においては、ユーザＰＳ１とＰＳ２とを識別するために、４本のアンテナ＃１〜＃４が設けられている。
受信動作においては、アンテナの出力は、ＲＦ回路１０１０に与えられ、ＲＦ回路１０１０において、受信アンプで増幅され局部発振信号によって周波数変換された後、フィルタで不要な周波数成分を除去し、Ａ／Ｄ変換された後、デジタル信号としてデジタルシグナルプロセッサ１０２０に与えられる。
デジタルシグナルプロセッサ１０２０には、チャネル割当基準計算機１０３０と、チャネル割当装置１０４０と、アダプティブアレイ２０００とが設けられている。チャネル割当基準計算機１０３０は、２人のユーザからの信号がアダプティブアレイによって分離可能かどうかを予め計算する。その計算結果に応じて、チャネル割当装置１０４０は、周波数と時間とを選択するユーザ情報を含むチャネル割当情報をアダプティブアレイ２０００に与える。アダプティブアレイ２０００は、チャネル割当情報に基づいて、４つのアンテナ＃１〜＃４からの信号に対して、リアルタイムに重み付け演算を行なうことで、特定のユーザの信号のみを分離する。
［アダプティブアレイの指向性を用いて等電力で送信する構成］
図２は、図１に示したアダプティブアレイ２０００の第１の構成を示す概略ブロック図である。
すなわち、図２に示したアダプティブアレイにおいては、ユーザが２人であることに対応して、図１１に示した従来のアダプティブアレイの構成を単純に２系統設ける構成としている。
この場合、２つのユーザＰＳ１とＰＳ２から同一周波数およびタイムスロットを用いることで空間多重通信を行なうとき、４本のアレイアンテナの受信信号ＲＸｉ（ｔ）は、上述した式（１）〜（４）により表わされる。
受信動作時においては、アダプティブアレイ無線基地局では、すでに説明したとおり、空間多重された受信信号をアダプティブアレイ技術を用いることで分離する。
このとき、ユーザＰＳ１から送信された信号Ｓｒｘ１（ｔ）を抽出するために、基地局の受信回路で計算されるウエイトベクトルＷｒｘ１と、ユーザＰＳ２から送信された信号Ｓｒｘ２（ｔ）を抽出するためのウエイトベクトルＷｒｘ２をそれぞれ以下のように表わすこととする。
0003976680.tif 000008
ここで、Ｗｉｋはｋ番目の端末からの信号を抽出するためのウエイトベクトルのｉ番目の重み係数成分を表わす。
送信時においては、ユーザＰＳ１への送信信号Ｓｔｘ１（ｔ）をユーザＰＳ１へ、ユーザＰＳ２への送信信号Ｓｔｘ２（ｔ）をユーザＰＳ２へそれぞれ送信するようにアンテナの指向性を形成するため、たとえば、次式のように表わされる受信時のウエイトベクトルを規格化したものを送信時のウエイトベクトルとする。
0003976680.tif 000009
ここで、式（１８）および（１９）において、Ｍは空間多重接続ユーザ数を示し、上述の例ではＭ＝２である。
ウエイトベクトルＷｔｘ１は、信号Ｓｔｘ１（ｔ）をユーザＰＳ１のみに送信するためのウエイトベクトルであって、ユーザＰＳ２の方向へは指向性のヌル点が来るように制御されている。したがって、ウエイトベクトルＷｔｘ１は、ユーザＰＳ１の方向へは電波が放射されるもののユーザＰＳ２の方向へは電波が放射されない指向性を、アンテナ＃１〜＃４に対して形成する。
また、ウエイトベクトルＷｔｘ２は、同様に、信号Ｓｔｘ２（ｔ）をユーザＰＳ２のみに送信するためのウエイトベクトルである。よって、ユーザＰＳ１へは信号Ｓｔｘ１（ｔ）のみが送信され、ユーザＰＳ２へは信号Ｓｔｘ２（ｔ）のみが送信されるアンテナ指向性が形成されることになる。
この場合、各ウエイトベクトルの大きさが１／Ｍに規格化されているため、送信電力は各ユーザに対してすべて等電力となり、基地局からの全送信電力は１に規格化されている。
図３は、図２に示したアダプティブアレイの構成において、同一基地局内の２人のユーザＰＳ１およびＰＳ２に対して、パス分割された状態で、電波信号がやり取りされている状態を示す図である。すなわち、図３に示した状態においては、基地局１と第１のユーザＰＳ１との距離に対して、基地局と第２のユーザＰＳ２との距離が比較的近い場合を示している。
このような場合においても、上述したとおり、ユーザＰＳ１への送信電力と同じ送信電力でユーザＰＳ２に対して電波が放射されている。
上述したとおり、ユーザＰＳ１に対するアンテナの指向性は、そのヌル点がユーザＰＳ２に対する方向に相当するように制御されている。しかしながら、前述のようにフェージングのために、このようなユーザＰＳ１の指向性制御が困難になる場合がある。
［送信電力をユーザに応じて制御するアダプティブアレイアンテナの構成］
図４は、フェージングの程度を示すフェージング速度の大きさに応じて送信電力を制御することにより、ターゲットとなるユーザに対する送信指向性の制御が可能な、この発明の実施の形態１による無線装置におけるアダプティブアレイ２０００の構成を説明するための概略ブロック図である。
アダプティブアレイ２０００は、４本のアンテナ＃１〜＃４からの受信信号を受けて、各ユーザからの受信信号に分離するための受信回路２１００と、各ユーザに対する送信信号Ｓｔｘｊ（ｔ）を各ユーザに対して指向性をもって送信可能となるように重み付け処理を行なった結果を出力する送信回路２４００と、４本のアンテナ＃１〜＃４と、受信回路２１００および送信回路２４００との間に設けられ、送信時および受信時において、アンテナ＃１〜＃４と受信回路２１００または送信回路２４００との接続経路をそれぞれ切換えるためのスイッチ回路２０１０−１〜２０１０−４とを含む。
なお、図４においては、説明の簡単のために、アンテナの本数を４本としているが、本発明はこのような場合に限定されることなく、より一般的にはｎ本（ｎ：自然数）の場合に適用することが可能である。
さらに、以下では、説明の簡単のために、基地局との間で電波の送受信を行なうユーザの数が２である場合について説明することにする。
受信回路２１００は、スイッチ回路２０１０−１〜２０１０−４からの出力を受ける第１の受信ウエイトベクトル制御部２１１０と、受信ウエイトベクトル制御部２１１０から出力されるウエイトベクトルＷｒｘ１にそれぞれ応じて、対応するスイッチ回路２０１０−１〜２０１０−４からの出力に対して、重み係数を乗算した結果を出力する乗算器２１２０−１〜２１２０−４と、乗算器２１２０−１〜２１２０−４からの出力を受けてその加算結果を第１のユーザＰＳ１からの受信信号Ｓｒｘ１（ｔ）として出力する加算器２１４０とを含む。
第１の受信ウエイトベクトル制御部２１１０は、切換回路２１１０−１〜２１１０−４からの受信信号と予めメモリ２１３０に記憶されているユーザＰＳ１からの信号に対応したトレーニング信号あるいは加算器２１４０からの出力を用いて、ウエイトベクトルＷ１１〜Ｗ４１を計算する。第２のユーザＰＳ２からの受信信号に対応して、第１のユーザＰＳ１に対応するのと同様の構成の第２の受信ウエイトベクトル制御部２２１０、乗算器２２２０−１〜２２２０−４、メモリ２２３０および加算器２２４０が設けられている。
受信回路２１００には、第２のユーザＰＳ２からの受信信号Ｓｒｘ２（ｔ）を分離するために、第１のユーザＰＳ１に対応するのと同様の構成が設けられている。
受信回路２１００は、さらに、切換回路２０１０−１〜２０１０−４からの出力を受けて、それぞれのユーザのフェージング速度を測定するためのフェージング速度測定回路２３００を含む。
送信回路２４００は、第１のユーザＰＳ１に対して出力される送信信号Ｓｔｘ１（ｔ）を受けて、第１の受信ウエイトベクトル制御部２１１０からの第１のユーザＰＳ１に対する受信ウエイトベクトルの値と、フェージング速度測定回路２３００からの第１のユーザＰＳ１に対するフェージング速度情報とに基づいて、送信ウエイトベクトルを算出する第１の送信ウエイトベクトル制御部２４１０と、第１の送信ウエイトベクトル制御部２４１０から出力される送信ウエイトベクトルＷｔｘ１をそれぞれ受けて、送信信号Ｓｔｘ１（ｔ）に対して、それぞれの重み係数を乗算して出力する乗算器２４２０−１〜２４２０−４とを含む。すなわち、乗算器２４２０−１〜２４２０−４からは、それぞれ信号Ｓｔｘ１（ｔ）ｗ１１、Ｓｔｘ１（ｔ）ｗ２１、Ｓｔｘ１（ｔ）ｗ３１およびＳｔｘ１（ｔ）ｗ４１が出力される。
送信回路２４００は、さらに、第１のユーザＰＳ１に対するのと同様に、第２のユーザＰＳ２に対する送信信号を生成するための第２の送信ウエイトベクトル制御部２５２０と、乗算器２５２０−１〜２５２０−４とを含む。
第２の送信ウエイトベクトル制御部２５１０には、フェージング速度測定回路２３００から第２のユーザＰＳ２に対するフェージング速度情報ＲＳＰ２と、第２の受信ウエイトベクトル制御部２２１０からの受信ウエイトベクトルの情報とが与えられ、これに基づいて第２の送信ウエイトベクトル制御部２５１０が、送信ウエイトベクトルＷｔｘ２を出力する。
フェージング速度測定回路２３００は、各ユーザのフェージングの程度を表わすフェージング速度を推定する。フェージング速度の推定方法としては、たとえば時間的に前後する受信信号に含まれる基準信号の相関値を求めてフェージング速度を推定する方法が従来から提案されており、たとえば特開平７−１６２３６０号公報に開示されている。しかしながらこの発明におけるフェージング速度の推定方法は、このような方法に限定されるものではなく、応答ベクトル相関値を用いるなど様々な方法を用いることができる。
次に、図５は、図４の機能ブロック図に示したこの発明の実施の形態１によるアダプティブアレイ２０００による送信指向性の第１の制御方法を、ＤＳＰ１０２０（図１）を用いてソフトフェア的に実行した場合の処理を示すフローチャートである。
この第１の制御方法では、各ユーザごとに測定されたフェージング速度に比例する係数を、対応する送信ウェイトベクトルに乗算することにより、フェージング速度の大きい端末に対して送信電力を増大させようとするものである。
図５において、ステップＳ１において送信ウェイトベクトルの計算が開始されると、まずフェージング速度測定回路２３００は、空間多重ユーザ数Ｍの値を測定するとともに、それぞれのユーザのフェージング速度Ｘｉを測定する（ステップＳ２）。
次に、ステップＳ３において、多重接続ユーザを識別するためのパラメータｉの値を１に初期化する。
ステップＳ４において、対応するユーザｉの送信ウェイトベクトルＷ’ｔｘｉを算出し、一旦メモリに格納し、測定されたフェージング速度Ｘｉに比例する係数を送信ウェイトベクトルＷ’ｔｘｉに乗算する。これにより、フェージング速度に応じて重み付された送信ウェイトベクトルＷｔｘｉにより送信信号が乗算されて、フェージング速度に応じた送信電力の調整が図られることになる。
次に、ステップＳ５において、パラメータｉの値が多重接続ユーザ数Ｍを超えたか否かが判断される。パラメータｉの値がユーザ数Ｍを超えない場合は、ステップＳ６においてパラメータｉの値が１だけインクリメントされて、処理はステップＳ４に戻り、パラメータｉの値がユーザ数Ｍを超えるまでステップＳ４の処理を繰返し実行する。
ステップＳ５において、パラメータｉの値がユーザ数Ｍを超えた場合は、処理はステップＳ７に進む。
ステップＳ７においては、法律上の規制に基づき各ユーザへの送信電力が規制値を超えないように、各ユーザごとの送信ウェイトベクトルＷｔｘｉ（ｉ＝１，２，・・・，Ｍ）が制御される。より具体的には、それぞれのユーザの送信ウェイトベクトルの絶対値の２乗和の平方根をＰｔｘとし、かつ送信電力の最大値をＰｍａｘとし、Ｐｍａｘ／Ｐｔｘを各ユーザごとの送信ウェイトベクトルＷｔｘｉに乗じることにより、送信ウェイトベクトルの最大値が制限される。
そして、ステップＳ８において送信ウェイトベクトルの計算が終了する。
次に、図６は、図４の機能ブロック図に示したこの発明の実施の形態１によるアダプティブアレイ２０００による送信指向性の第２の制御方法を、ＤＳＰ１０２０（図１）を用いてソフトフェア的に実行した場合の処理を示すフローチャートである。
この第２の制御方法では、各ユーザごとに測定されたフェージング速度Ｘｉのうち、所定のフェージング速度Ｆ０を超える端末についてのみ、（Ｘｉ―Ｆ０）に比例する係数を対応する送信ウェイトベクトルに乗算し、それ以外の端末については送信ウェイトベクトルの重み付をしないことにより、フェージング速度の大きい端末に対して送信電力を増大させようとするものである。
図６に示したフローチャートは、図５に示したフローチャートと次の点で異なるだけであり、共通する処理については説明を繰返さない。すなわち、図５のステップＳ４に代えて図６ではステップＳ９およびＳ１０の処理が設けられている。
ステップＳ９においては、多重接続ユーザごとに測定されたフェージング速度Ｘｉが所定のフェージング速度Ｆ０を超えているか否かが判定される。そして、所定のフェージング速度Ｆ０を超えていることが判定されたユーザについてのみ、ステップＳ１０の処理が実行される。
ステップＳ１０において、対応するユーザｉの送信ウェイトベクトルＷ’ｔｘｉを算出し、一旦メモリに格納し、測定されたフェージング速度Ｘｉに応じて、（Ｘｉ―Ｆ０）に比例する係数を送信ウェイトベクトルＷ’ｔｘｉに乗算する。これにより、フェージング速度が所定の大きさを超える端末についてのみ、フェージング速度に応じて重み付された送信ウェイトベクトルＷｔｘｉにより送信信号が乗算されて、フェージング速度に応じた送信電力の調整が図られることになる。
次に、図７は、図４の機能ブロック図に示したこの発明の実施の形態１によるアダプティブアレイ２０００による送信指向性の第３の制御方法を、ＤＳＰ１０２０（図１）を用いてソフトフェア的に実行した場合の処理を示すフローチャートである。
この第３の制御方法では、フェージング速度の所定の範囲ごとに応じて予め設定された複数の係数からなるテーブルから、各ユーザごとに測定されたフェージング速度Ｘｉに応じて決定された係数を、対応する送信ウェイトベクトルに乗算することにより、フェージング速度の大きい端末に対して送信電力を増大させようとするものである。
図７に示したフローチャートは、図５に示したフローチャートと次の点で異なるだけであり、共通する処理については説明を繰返さない。すなわち、図５のステップＳ４に代えて図６ではステップＳ１１の処理が設けられている。
ステップＳ１１において、対応するユーザｉの送信ウェイトベクトルＷ’ｔｘｉを算出し、一旦メモリに格納する。そして測定されたフェージング速度Ｘｉに応じて、たとえば図８に示すような予め設定されたテーブルから対応するパワーアップ係数を決定して送信ウェイトベクトルＷ’ｔｘｉに乗算する。これにより、フェージング速度に応じて重み付された送信ウェイトベクトルＷｔｘｉにより送信信号が乗算されて、フェージング速度に応じた送信電力の調整が図られることになる。
図９は、このような実施の形態１の送信指向性制御方法による効果を模式的に説明する図である。図９において、所望端末ＰＳ１は、その急速な移動などフェージングにより当初のＰＳ１に対する送信電波の指向性の範囲（実線（Ｘ）で示す範囲）からずれてしまっており、干渉端末である端末ＰＳ２の送信電波の指向性の範囲（実線（Ｙ）で示す範囲）との差（実線の両側矢印）を増大して、点線（Ｚ）で示す指向性の範囲を拡張（点線の両側矢印）する必要がある。
このため、この発明の実施の形態１では、フェージングの程度を表わすフェージング速度に応じて所望端末に対する送信電力を（法律上の規制の範囲内で）パワーアップすることにより、一旦ずれてしまった所望端末に対する指向性を回復することができる。
図１０は、フェージングの程度を示すフェージング速度の大きさに加えて、受信電力の大きさに応じて送信電力を制御することにより、ターゲットとなるユーザに対する送信指向性の制御が可能な、この発明の実施の形態２による無線装置におけるアダプティブアレイ２０００の構成を説明するための概略ブロック図である。
図１０に示したアダプティブアレイは、以下の点を除いて図４に示したアダプティブアレイと同じである。すなわち、フェージング速度測定回路２３００と並列に、切換回路２０１０−１〜２０１０−４からの出力を受けて、受信中の電波信号の受信電力値を測定する受信電力測定回路２６００が設けられている。
第１の送信ウェイトベクトル制御部２４１０は、第１のユーザＰＳ１に対して出力される送信信号Ｓｔｘ１（ｔ）を受けて、第１の受信ウエイトベクトル制御部２１１０からの第１のユーザＰＳ１に対する受信ウエイトベクトルの値と、フェージング速度測定回路２３００からの第１のユーザＰＳ１に対するフェージング速度情報と、受信電力測定回路２６００からの受信電力情報に基づいて、送信ウエイトベクトルを算出する。
第２の送信ウエイトベクトル制御部２５１０には、フェージング速度測定回路２３００から第２のユーザＰＳ２に対するフェージング速度情報と、受信電力測定回路２６００からの受信電力情報と、第２の受信ウエイトベクトル制御部２２１０からの受信ウエイトベクトルの情報とが与えられ、これに基づいて第２の送信ウエイトベクトル制御部２５１０が、送信ウエイトベクトルＷｔｘ２を出力する。
なお、受信電力のみを測定して送信電力（送信指向性）を制御する方法は知られており、たとえば特開２０００−１０６５３９に開示されている。
続いて、図１０に示した受信電力測定回路２６００の動作について説明する。
まず、アンテナ素子数を４本、同時に通信するユーザ数を２人とした場合、各アンテナを経て受信回路から出力される信号は、上述した式（１）〜（４）で表わされる。
このとき、この式（１）〜（４）で表わされるアンテナの受信信号をベクトルで表記した式を再び記すことにすると、以下の式（５）〜（８）のようになる。
0003976680.tif 000010
ここで、アダプティブアレイが良好に動作していると、各ユーザからの信号を分離・抽出しているため、上記信号Ｓｒｘｉ（ｔ）（ｉ＝１，２）はすべて既知の値となる。
まず、信号Ｓｒｘｉ（ｔ）が既知の信号であることを利用して、受信信号ベクトルＨ１＝［ｈ１１，ｈ２１，ｈ３１，ｈ４１］およびＨ２＝［ｈ１２，ｈ２２，ｈ３２，ｈ４２］を以下に説明するようにして導出することができる。
すなわち、受信信号と既知となったユーザ信号、たとえば第１のユーザからの信号Ｓｒｘ１（ｔ）を掛け合わせて、アンサンブル平均（時間平均）を計算すると以下のようになる。
0003976680.tif 000011
式（２０）において、Ｅ［…］は、時間平均を示す。この平均をとる時間が十分長い場合、この平均値は以下のようになる。
0003976680.tif 000012
ここで、式（２２）の値が０となるのは、信号Ｓｒｘ１（ｔ）と信号Ｓｒｘ２（ｔ）に互いに相関がないためである。また、式（２３）の値が０となるのは、信号Ｓｒｘ１（ｔ）と雑音信号Ｎ（ｔ）との間に相関がないためである。
したがって、式（２０）のアンサンブル平均は結果として以下に示すように、受信信号係数ベクトルＨ１に等しくなる。
0003976680.tif 000013
以上のような手続により、第１の番目のユーザＰＳ１から送信された信号の受信信号係数ベクトルＨ１を測定することができる。
同様にして、入力信号ベクトルＸ（ｔ）と信号Ｓｒｘ２（ｔ）のアンサンブル平均操作を行なうことで、２番目のユーザＰＳ２から送信された信号の受信信号係数ベクトルＨ２を測定することが可能である。
次に、図１１は、図１０の機能ブロック図に示したこの発明の実施の形態２によるアダプティブアレイ２０００による送信指向性の制御方法を、ＤＳＰ１０２０（図１）を用いてソフトフェア的に実行した場合の処理を示すフローチャートである。
この制御方法では、各ユーザごとに測定されたフェージング速度に応じた係数を、対応する送信ウェイトベクトルに乗算するとともに、平行して、各ユーザごとに測定された受信電力に応じた係数を、対応する送信ウェイトベクトルに乗算することにより、フェージング速度の大きさおよび受信電力大きさに応じて端末に対する送信電力を調整しようとするものである。
図１１において、ステップＳ２１において送信ウェイトベクトルの計算が開始されると、まずフェージング速度測定回路２３００および受信電力測定回路２６００は、空間多重ユーザ数Ｍの値を測定するとともに、それぞれのユーザのフェージング速度Ｘｉおよび受信電力Ｐｉを測定する（ステップＳ２２）。
次に、ステップＳ２３において、多重接続ユーザを識別するためのパラメータｉの値を１に初期化する。
ステップＳ２４において、後述する受信電力に応じた送信電力の調整が図られることになる。
次に、ステップＳ２５において、パラメータｉの値が多重接続ユーザ数Ｍを超えたか否かが判断される。パラメータｉの値がユーザ数Ｍを超えない場合は、ステップＳ２６においてパラメータｉの値が１だけインクリメントされて、処理はステップＳ２４に戻り、パラメータｉの値がユーザ数Ｍを超えるまでステップＳ２４の処理を繰返し実行する。
ステップＳ２５において、パラメータｉの値がユーザ数Ｍを超えた場合は、処理はステップＳ２７に進む。
次に、ステップＳ２７において、多重接続ユーザを識別するためのパラメータｉの値を１に初期化する。
ステップＳ２８において、前述したフェージング速度に応じた送信電力の調整が図られることになる。すなわちこのステップＳ２８では、図５〜図８を参照して説明した第１の制御方法（図５のステップＳ４）、第２の制御方法（図６のステップＳ９およびＳ１０）、第３の制御方法（図７のステップＳ１１）のいずれかが実行されることになる。その詳細な説明はここでは繰返さない。
次に、ステップＳ２９において、パラメータｉの値が多重接続ユーザ数Ｍを超えたか否かが判断される。パラメータｉの値がユーザ数Ｍを超えない場合は、ステップＳ３０においてパラメータｉの値が１だけインクリメントされて、処理はステップＳ８４に戻り、パラメータｉの値がユーザ数Ｍを超えるまでステップＳ２８の処理を繰返し実行する。
ステップＳ２９において、パラメータｉの値がユーザ数Ｍを超えた場合は、処理はステップＳ３１に進む。
ステップＳ３１は、図５〜図７のステップＳ７と同じであり、法律上の規制に基づき各ユーザへの送信電力が規制値を超えないように、各ユーザごとの送信ウェイトベクトルＷｔｘｉ（ｉ＝１，２，・・・，Ｍ）が制御される。
そして、ステップＳ８において送信ウェイトベクトルの計算が終了する。
図１２は、図１０および図１１に関連して説明した実施の形態２の送信指向性制御において、特に、各ユーザからの受信電力Ｐｉを導出する手続を抽出して示すフローチャートであり、図１１のステップＳ２１およびＳ２２に対応する処理である。
まず受信電力測定が開始されると（ステップＳ１００）、まず受信電力測定回路２６００は、空間多重ユーザ数Ｍの値を確認する（ステップＳ１０２）。
続いて、受信電力測定回路２６００は、空間多重接続ユーザを識別するためのパラメータｉの値を１に初期化する（ステップＳ１０４）。
次に、受信時刻を表わすパラメータｔの値が１に初期化される（ステップＳ１０６）。
続いて、ｉ番目のユーザに対する受信信号係数ベクトルのｋ番目のアンテナに対する値ｈｋｉが０に初期化され（ステップＳ１０７）、アンテナを識別するためのパラメータｋの値が１に初期化される（ステップＳ１０８）。
次に、受信電力測定回路２６００は、受信信号係数ベクトルの要素のｈｋｉの値を時刻ｔよりも前の段階での値ｈｋｉに、時刻ｔにおけるｋ番目のアンテナに受信された受信信号ＲＸｋ（ｔ）とｉ番目のユーザ信号Ｓｒｘｉ（ｔ）との積の値を加えることで更新する（ステップＳ１１０）。
続いて、パラメータｋの間がアンテナ素子数Ｎ以上となっているかの判断が行なわれ（ステップＳ１１２）、アンテナ素子数だけの処理が完了していない場合は、パラメータｋの値が１だけインクリメントされて（ステップＳ１１４）、ステップＳ１１０の処理が繰返される。
一方、パラメータｋの値がアンテナ素子数の値と等しくなっている場合は、続いて、時刻を表わすパラメータｔの値が平均時間Ｔ以上であるか否かの判断が行なわれ（ステップＳ１１６）、パラメータｔの値が平均時間Ｔ未満である場合は、さらにパラメータｔの値が１だけインクリメントされて、処理はステップＳ１０８に復帰する。
ここで、平均時間Ｔは、たとえば通信システムで決められている信号系列の長さを表わし、たとえばＰＨＳシステムであれば、１２０シンボルである。
一方、パラメータｔが、平均時間Ｔ以上となっている場合は（ステップＳ１１６）、パラメータｋの間が再び１に初期化され、さらにｉ番目のユーザに対する受信信号電力値Ｐｉの値が０に初期化される（ステップＳ１２０）。
次に、ステップＳ１０８からＳ１１６の間に演算された受信信号係数ベクトルの要素ｈｋｉの値が、累積値ｈｋｉの値を平均時間Ｔで割ることにより平均処理された値に置換えられ、さらに受信信号電力Ｐｉの値が、受信信号電力値Ｐｉに受信信号ベクトルの要素値ｈｋｉの二乗を加算した値に更新される（ステップＳ１２２）。
続いて、パラメータｋの値が、アンテナ素子数Ｎ以上となったかが判定され（ステップＳ１２４）、パラメータｋの値がアンテナ素子数Ｎに満たない場合は、パラメータＫの値が１だけインクリメントされて（ステップＳ１２６）、処理はステップＳ１２２に復帰する。
一方、パラメータｋの値がアンテナ素子数Ｎ以上であると判断された場合は（ステップＳ１２４）、受信信号電力値Ｐｉの値を、アンテナ素子数ｎで割った値が、新たに受信電力Ｐｉとしてメモリに格納される（ステップＳ１２８）。
続いて、パラメータｉの値が、空間多重ユーザ数Ｍ以上であるか否かが判断され、パラメータｉの値がユーザ数Ｍに満たない場合は（ステップＳ１３０）、パラメータｉの値が１だけインクリメントされて（ステップＳ１３２）、処理はステップＳ１０６に復帰する。
一方、パラメータｉの値がユーザ数Ｍ以上である場合は（ステップＳ１３０）、処理が終了する（ステップＳ１３４）。
以上のような処理を行なうことで、各ユーザに対する受信信号係数ベクトルの値Ｈｉに基づいて、ｉ番目のユーザに対する受信電力Ｐｉを測定することが可能である。
以上のようにして各ユーザに対する受信信号電力Ｐｉは以下のようにして表わされることになる。
0003976680.tif 000014
次に、送信ウェイトベクトル制御部２４１０および２５１０は、図１１のステップＳ２４において、受信電力測定回路２６００において上述のようにして求められた受信信号電力に基づいて、各ユーザに対応した送信ウエイトベクトルＷｔｘｉ（ｉ＝１，２）を以下の式に基づいて導出する。
0003976680.tif 000015
上記式（２７）および（２８）によって導出されたウエイトベクトルＷｔｘ１およびＷｔｘ２は、それぞれ対応するユーザの方向へ電波を放射するするものの、対応するユーザ以外の方向へは電波を放射しない指向性を有している。
以上のようなウエイトベクトルＷｔｘ１およびＷｔｘ２を用いると、ユーザＰＳ２の受信電力Ｐ２は、ユーザＰＳ１の受信電力Ｐ１に比べて大きくなる。そして、送信電力はウエイトベクトルの大きさに比例するため、ユーザＰＳ１への送信電力の方がユーザＰＳ２への送信電力よりも大きくなる。また、基地局からの全送信電力は、従来同様、１に規格化されているので、従来方式と比較して、基地局から遠い端末（ユーザＰＳ１）への送信電力は増大し、近い端末（ユーザＰＳ２）への送信電力は抑圧される。
以上の説明では、アンテナ数が４本であって、ユーザが２人である場合について説明したが、本発明はこのような場合に限定されることなく、より一般に、アンテナ素子数がｎ個であって、空間多重接続端末数がＭである場合にも適用することができる。
この場合、ｉ番目の端末に対する受信電力Ｐｉは、以下の式で表わされる。
0003976680.tif 000016
また、送信ウエイトベクトルＷｔｘｉは、以下の式で表わされる。
0003976680.tif 000017
図１３は、以上のような手続で、送信ウエイトベクトルを導出する処理のフローを示すフローチャートである。より特定的には、図１０および図１１に関連して説明した実施の形態２の送信指向性制御において、測定受信電力Ｐｉにより送信ウェイトベクトルを導出する過程を抽出して示すものであり、図１１のステップＳ２１〜Ｓ２６に対応する処理である。
まず、送信ウエイトベクトルの計算が開始されると（ステップＳ２００）、送信ウエイトベクトル制御部２４１０は、空間多重ユーザ数Ｍとその受信電力Ｐｉの測定結果を、受信電力測定回路２６００から受取る（ステップＳ２０２）。
続いて、ユーザを示すためのパラメータｉの値が１に初期化される（ステップＳ２０４）。続いて、送信ウエイトベクトル制御部２４１０は、送信ウエイトベクトルを式（３０）に応じて計算し、メモリに格納する（ステップＳ２０６）。続いて、パラメータｉの値が空間多重ユーザ数Ｍ以上であるか否かの判定が行なわれる。パラメータｉの値がユーザ数Ｍ未満であるならば（ステップＳ２０８）、パラメータｉの値が１だけインクリメントされて（ステップＳ２１０）、処理はステップＳ２０６に復帰する。
一方、パラメータｉの値がユーザ数Ｍ以上である場合（ステップＳ２０８）、送信ウエイトベクトルの計算が終了する（ステップＳ２１２）。
このようにして，計算された送信ウェイトベクトルにより、特定のユーザに対する指向性を有する送信電波信号が生成されることになる。
図１４は、以上のようにして導出された送信ウエイトベクトルに基づいて、ユーザＰＳ１およびユーザＰＳ２について、基地局から送信される電波信号の指向性および到達範囲を示す図であり、図３と対比される図である。
送信ウエイトベクトルが、受信端末の基地局１からの距離に応じて、言い換えると、受信電力の大きさに応じて制御される構成となっているため、端末が基地局に近い場合は、送信電力は抑圧され他のセルへの不要干渉が減少し、遠い端末、たとえばフェージングにより指向性がずれた端末への送信電力が増大するため最大到達距離が確立的に増大するという効果を有する。
なお、受信信号電力測定回路２６００としては、以下のような構成とすることも可能である。
すなわち、たとえばＰＨＳにおいて、基地局が新たにユーザと中心チャネルを確立する場合、まずキャリアセンス（すべての通信チャネルのＤ／Ｕを測定する操作）を行ない、信号電力対干渉電力の比（Ｄ／Ｕ）がある一定以上となるか、あるいは最もＤ／Ｕが良いチャネルを、通信チャネルとして端末ＰＳに指定する。次に、端末ＰＳ側で基地局ＣＳが指定したチャネルのＤ／Ｕを測定して、Ｄ／Ｕが所定値以上の場合、指定された通話チャネルを使い通信が開始される。
このようなキャリアセンスを行なう場合にも受信電力測定回路が測定されるので、図１０に示した受信電力測定回路２６００は、このような場合に用いられる回路と共用する構成とすることも可能である。
実施の形態２の送信指向性制御可能な無線装置においては、さらに次のような方法で送信ウェイトベクトルを求めることもできる。まず、受信信号に含まれるユーザＰＳｉの受信信号係数Ｈｉの測定を行なう。次に、測定した受信信号係数ベクトルＨｉから各信号電力Ｐｉを実施の形態１の式（２９）により求める。
次に、それぞれのユーザに対応した送信ウエイトベクトルＷｔｘｉを次式で計算する。
0003976680.tif 000018
ここで、ウエイトベクトルＷｔｘｉは、所望のユーザＰＳｉの方向へは電波を放射するが、非所望のユーザＰＳｉの方向へは電波を放射しない指向性を形成する。
図１５は、このような手順に従って送信ウエイトベクトルを求めるための処理の流れを示すフローチャートであり、図１１のステップＳ２１〜Ｓ２６に対応する処理である。
図１５に示したフローチャートでは、ステップＳ３０６における送信ウェイトベクトルの計算式（３１）が、図１３に示したフローチャートにおけるステップＳ２０６での送信ウェイトベクトルの計算式（３０）を置き換えた構成となっている以外、基本的に図１３のフローチャートと同様の処理の流れであるため、その説明は繰り返さない。
この図１５に示す方法でも、送信ウエイトベクトルが、受信端末の基地局１からの距離に応じて、言い換えると、受信電力の大きさに応じて制御される構成となっているため、端末が基地局に近い場合は、送信電力は抑圧され他のセルへの不要干渉が減少し、遠い端末への送信電力が増大するため最大到達距離が確立的に増大するという効果が奏される。
実施の形態２の送信指向制御が可能な無線装置においては、さらに次のような方法で送信ウェイトベクトルを求めることができる。まず、受信信号に含まれるユーザＰＳｉの受信信号係数ベクトルＨｉの測定を行なう。次に、測定した受信信号係数ベクトルＨｉから各信号電力Ｐｉを式（２９）によって求める。
この無線装置においては、各端末ごとの送信電力の最大値Ｐｍａｘを予め規定しておく。そして、各ユーザＰＳｉ（ｉ＝１，２，…，Ｍ）に対応した送信ウエイトベクトルＷｔｘｉの計算は、以下の式に従って計算する。
ｉ）Ｐｉの値がＰｍａｘ以上の場合
0003976680.tif 000019
ｉｉ）Ｐｉの値がＰｍａｘ未満の場合
0003976680.tif 000020
以上のように送信ウエイトベクトルを導出する構成とすると、基地局に近い端末へは、常に送信電力が抑圧されるため、他セルへの余分な干渉を減少させることが可能である。
図１６は、以上説明したような送信ウエイトベクトルの導出の処理の流れを説明するためのフローチャートであり、図１１のステップＳ２１〜Ｓ２６に対応する処理である。
図１６を参照して、先ず送信ウエイトベクトルの計算が開始されると（ステップＳ４００）、空間多重ユーザ数Ｍと、その受信電力Ｐｉの測定結果が、受信電力測定回路２６００から送信ウエイトベクトル制御部２４１０に与えられる。
続いて、送信ウエイトベクトル制御部２４１０においては、ユーザを識別するためのパラメータｉの値が１に初期化される（ステップＳ４０４）。
次に、受信電力Ｐｉが予め定められた最大値Ｐｍａｘ以上であるかの判定が行なわれる（ステップＳ４０６）。
受信電力Ｐｉが最大電力Ｐｍａｘ以上である場合（ステップＳ４０６）、送信ウエイトベクトル制御部２４１０は、送信ウエイトベクトルを式（３２）に応じて計算し、メモリに格納する（ステップＳ４０８）。
一方、受信電力Ｐｉが最大電力Ｐｍａｘ未満である場合は、送信ウエイトベクトル制御部２４１０は、送信ウエイトベクトルを式（３３）に応じて計算し、メモリに格納する（ステップＳ４１０）。
続いて、パラメータｉの値がユーザ数Ｍ以上であるか否かの判定が行なわれ（ステップＳ４１２）、パラメータｉの値がユーザ数Ｍ未満である場合は、パラメータｉの値が１だけインクリメントされ（ステップＳ４１４）、処理はステップＳ４０６に復帰する。
一方、パラメータｉの値がユーザ数Ｍ以上である場合（ステップＳ４１２）、送信ウエイトベクトルの計算が終了する（ステップＳ４１６）。
以上のような処理が、送信ウエイトベクトル制御部２５１０においても行なわれる。
この図１６に示した方法においても、送信ウエイトベクトルが、受信端末の基地局１からの距離に応じて、言い換えると、受信電力の大きさに応じて制御される構成となっているため、端末が基地局に近い場合は、送信電力は抑圧され他のセルへの不要干渉が減少し、遠い端末への送信電力が増大するため最大到達距離が確立的に増大するという効果が奏される。
この発明の実施の形態２では、実施の形態１で説明した測定フェージング速度に基づく送信ウェイトベクトルの重み付けに加えて、測定受信電力に基づく送信ウェイトベクトルの重み付けを行なっているので、フェージングにより指向性がずれた端末ユーザに対しても、より的確な送信電力での電波の送出が可能となり、送信指向性の制御が可能となる。
以上説明したとおり、本発明に係る送信指向性制御が可能な無線装置および送信指向性の制御方法および制御プログラムによれば、フェージングにより指向性がずれた端末と電波信号の送受信を行なう場合には、当該ユーザのフェージング速度の大きさに応じて基地局からの送信電力を増大させることにより、送信指向性制御を回復させることが可能である。
さらに、従来の受信電力の測定値に基づく送信電力制御と組合せることにより、より的確な送信指向性の制御を実現することができる。
産業上の利用可能性
この発明によれば、フェージングにより指向性がずれたユーザに対する送信指向性制御を回復させることができ、複数の端末装置との間でパス分割多元接続を行うための送信指向性を有する無線装置において有効である。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の実施の形態の無線装置の構成を示す概略ブロック図である。
図２は、図１のアダプティブアレイ２０００の１つの構成例を示す概略ブロック図である。
図３は、図２に示したアダプティブアレイの構成の場合の送受信電波信号の指向性および到達距離を示す図である。
図４は、本発明の実施の形態１のアダプティブアレイの構成を示す概略ブロック図である。
図５は、本発明の実施の形態１によるアダプティブアレイ２０００による送信指向性の第１の制御方法を示すフローチャートである。
図６は、本発明の実施の形態１によるアダプティブアレイ２０００による送信指向性の第２の制御方法を示すフローチャートである。
図７は、本発明の実施の形態１によるアダプティブアレイ２０００による送信指向性の第３の制御方法を示すフローチャートである。
図８は、図７の制御方法に用いるフェージング速度とパワーアップ係数との関係を規定したテーブルを示す図である。
図９は、図５〜図７に示した処理を行なった場合の送信電波の指向性および到達距離を示すための模式図である。
図１０は、本発明の実施の形態２のアダプティブアレイの構成を示す概略ブロック図である。
図１１は、本発明の実施の形態２によるアダプティブアレイ２０００による送信指向性の制御方法を示すフローチャートである。
図１２は、受信電力測定回路２６００の動作を説明するためのフローチャートである。
図１３は、送信ウエイトベクトル制御部２４１０および２５１０の動作を説明するためのフローチャートである。
図１４は、図１３に示した処理を行なった場合の送信電波の指向性および到達距離を示すための模式図である。
図１５は、本発明の実施の形態２の送信ウエイトベクトル制御部の動作を説明するためのフローチャートである。
図１６は、本発明の実施の形態２の送信ウエイトベクトル制御部の他の動作を説明するためのフローチャートである。
図１７は、アダプティブアレイ無線基地局の基本動作を概念的に示す模式図である。
図１８は、従来のアダプティブアレイ無線装置の構成を示す概略ブロック図である。
図１９は、アダプティブアレイ無線基地局とユーザとの間の電波信号の授受をイメージ化した模式図である。
図２０は、基地局と移動端末装置との間のデータの送受信の概念を示す図である。
【図１】
0003976680.tif 000021
【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】
0003976680.tif 000027
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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