(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
単一の他の無線装置との間に複数の空間パスを形成して通信を行うことができる無線装置であって、
前記複数の空間パスにおける個別制御メッセージを１つのパスで一括して送信するための制御メッセージを形成するメッセージ形成手段と、
前記複数の空間パスの通信品質に関する情報に基づいて、最も通信品質の良好な空間パスを前記制御メッセージを送信するための空間パスとして選択するパス選択手段とを備える、無線装置。
【請求項２】
前記選択された空間パスの通信品質に関する情報に基づいて、前記選択された空間パスの通信動作を選択する動作選択手段をさらに備える、請求項１に記載の無線装置。
【請求項３】
前記動作選択手段は、前記選択された空間パスの送信パワーを上げる動作を選択する、請求項２に記載の無線装置。
【請求項４】
前記動作選択手段は、前記選択された空間パスが複数の変調方式に対応可能なときに変調方式を変更する動作を選択する、請求項２に記載の無線装置。
【請求項５】
前記無線装置は、移動体通信システムの基地局における無線装置であり、前記単一の他の無線装置は移動体通信システムの移動端末装置における無線装置である、請求項１から４のいずれかに記載の無線装置。
【請求項６】
前記無線装置は、移動体通信システムの移動端末装置における無線装置であり、前記単一の他の無線装置は移動体通信システムの基地局における無線装置である、請求項１から４のいずれかに記載の無線装置。
【請求項７】
前記基地局は、前記複数の空間パスを形成するアダプティブアレイ基地局である、請求項５または６に記載の無線装置。
【請求項８】
単一の他の無線装置との間に複数の空間パスを形成して通信を行うことができる無線装置であって、
前記複数の空間パスにおける個別制御メッセージを１つのパスで一括して送信するための制御メッセージを形成するメッセージ形成手段と、
前記複数の空間パスの通信品質に関する情報に基づいて、最も通信品質の良好な空間パスを前記制御メッセージを送信するための空間パスとして選択するパス選択手段と、
前記選択された空間パスの通信品質に関する情報に基づいて、前記選択された空間パスの送信パワーを上げる第１の動作および前記選択された空間パスの変調方式を変更する第２の動作のいずれかを選択する動作選択手段とを備える、無線装置。
【請求項９】
前記動作選択手段は、前記選択された空間パスが複数の変調方式に対応可能なときに前記第２の動作を選択する、請求項８に記載の無線装置。
【請求項１０】
前記動作選択手段は、前記選択された空間パスにおける受信エラー率が所定のしきい値を超えているときに前記第１の動作を選択する、請求項８に記載の無線装置。
【請求項１１】
前記無線装置は、移動体通信システムの基地局における無線装置であり、前記単一の他の無線装置は移動体通信システムの移動端末装置における無線装置である、請求項８から１０のいずれかに記載の無線装置。
【請求項１２】
前記無線装置は、移動体通信システムの移動端末装置における無線装置であり、前記単一の他の無線装置は移動体通信システムの基地局における無線装置である、請求項８から１０のいずれかに記載の無線装置。
【請求項１３】
前記基地局は、前記複数の空間パスを形成するアダプティブアレイ基地局である、請求項１１または１２に記載の無線装置。
【請求項１４】
第１の無線装置と第２の無線装置との間に複数の空間パスを形成して通信を行うことができる無線通信システムであって、
前記第１の無線装置および前記第２の無線装置の各々は、
前記複数の空間パスにおける個別制御メッセージを１つのパスで一括して送信するための制御メッセージを形成するメッセージ形成手段と、
前記複数の空間パスの通信品質に関する情報に基づいて、最も通信品質の良好な空間パスを前記制御メッセージを送信するための空間パスとして選択するパス選択手段とを備える、無線通信システム。
【請求項１５】
前記第１の無線装置および前記第２の無線装置の各々は、前記選択された空間パスの通信品質に関する情報に基づいて、前記選択された空間パスの通信動作を選択する動作選択手段をさらに備える、請求項１４に記載の無線通信システム。
【請求項１６】
前記動作選択手段は、前記選択された空間パスの送信パワーを上げる動作を選択する、請求項１５に記載の無線通信システム。
【請求項１７】
前記動作選択手段は、前記選択された空間パスが複数の変調方式に対応可能なときに変調方式を変更する動作を選択する、請求項１５に記載の無線通信システム。
【請求項１８】
前記第1の無線装置および前記第２の無線装置の一方は、移動体通信システムの基地局における無線装置であり、他方は移動体通信システムの移動端末装置における無線装置である、請求項１４から１７のいずれかに記載の無線通信システム。
【請求項１９】
前記基地局は、前記複数の空間パスを形成するアダプティブアレイ基地局である、請求項１８に記載の無線通信システム。
【請求項２０】
単一の他の無線装置との間に複数の空間パスを形成して通信を行うことができる無線装置における空間パス制御方法であって、
前記複数の空間パスにおける個別制御メッセージを１つのパスで一括して送信するための制御メッセージを形成するステップと、
前記複数の空間パスの通信品質に関する情報に基づいて、最も通信品質の良好な空間パスを前記制御メッセージを送信するための空間パスとして選択するステップとを備える、空間パス制御方法。
【請求項２１】
前記選択された空間パスの通信品質に関する情報に基づいて、前記選択された空間パスの通信動作を選択するステップをさらに備える、請求項２０に記載の空間パス制御方法。
【請求項２２】
前記通信動作を選択するステップは、前記選択された空間パスの送信パワーを上げる動作を選択する、請求項２１に記載の空間パス制御方法。
【請求項２３】
前記通信動作を選択するステップは、前記選択された空間パスが複数の変調方式に対応可能なときに変調方式を変更する動作を選択する、請求項２１に記載の空間パス制御方法。
【請求項２４】
前記無線装置は、移動体通信システムの基地局における無線装置であり、前記単一の他の無線装置は移動体通信システムの移動端末装置における無線装置である、請求項２０から２３のいずれかに記載の空間パス制御方法。
【請求項２５】
前記無線装置は、移動体通信システムの移動端末装置における無線装置であり、前記単一の他の無線装置は移動体通信システムの基地局における無線装置である、請求項２０から２３のいずれかに記載の空間パス制御方法。
【請求項２６】
前記基地局は、前記複数の空間パスを形成するアダプティブアレイ基地局である、請求項２４または２５に記載の空間パス制御方法。
【請求項２７】
単一の他の無線装置との間に複数の空間パスを形成して通信を行うことができる無線装置における空間パス制御方法であって、
前記複数の空間パスにおける個別制御メッセージを１つのパスで一括して送信するための制御メッセージを形成するステップと、
前記複数の空間パスの通信品質に関する情報に基づいて、最も通信品質の良好な空間パスを前記制御メッセージを送信するための空間パスとして選択するステップと、
前記選択された空間パスの通信品質に関する情報に基づいて、前記選択された空間パスの送信パワーを上げる第１の動作および前記選択された空間パスの変調方式を変更する第２の動作のいずれかを選択するステップとを備える、空間パス制御方法。
【請求項２８】
前記動作を選択するステップは、前記選択された空間パスが複数の変調方式に対応可能なときに前記第２の動作を選択する、請求項２７に記載の空間パス制御方法。
【請求項２９】
前記動作を選択するステップは、前記選択された空間パスにおける受信エラー率が所定のしきい値を超えているときに前記第１の動作を選択する、請求項２７に記載の空間パス制御方法。
【請求項３０】
前記無線装置は、移動体通信システムの基地局における無線装置であり、前記単一の他の無線装置は移動体通信システムの移動端末装置における無線装置である、請求項２７から２９のいずれかに記載の空間パス制御方法。
【請求項３１】
前記無線装置は、移動体通信システムの移動端末装置における無線装置であり、前記単一の他の無線装置は移動体通信システムの基地局における無線装置である、請求項２７から２９のいずれかに記載の空間パス制御方法。
【請求項３２】
前記基地局は、前記複数の空間パスを形成するアダプティブアレイ基地局である、請求項３０または３１に記載の空間パス制御方法。
【請求項３３】
単一の他の無線装置との間に複数の空間パスを形成して通信を行うことができる無線装置における空間パス制御プログラムであって、コンピュータに、
前記複数の空間パスにおける個別制御メッセージを１つのパスで一括して送信するための制御メッセージを形成するステップと、
前記複数の空間パスの通信品質に関する情報に基づいて、最も通信品質の良好な空間パスを前記制御メッセージを送信するための空間パスとして選択するステップとを実行させる、空間パス制御プログラム。
【請求項３４】
前記選択された空間パスの通信品質に関する情報に基づいて、前記選択された空間パスの通信動作を選択するステップをさらにコンピュータに実行させる、請求項３３に記載の空間パス制御プログラム。
【請求項３５】
前記通信動作を選択するステップは、前記選択された空間パスの送信パワーを上げる動作を選択する、請求項３４に記載の空間パス制御プログラム。
【請求項３６】
前記通信動作を選択するステップは、前記選択された空間パスが複数の変調方式に対応可能なときに変調方式を変更する動作を選択する、請求項３４に記載の空間パス制御プログラム。
【請求項３７】
前記無線装置は、移動体通信システムの基地局における無線装置であり、前記単一の他の無線装置は移動体通信システムの移動端末装置における無線装置である、請求項３３から３６のいずれかに記載の空間パス制御プログラム。
【請求項３８】
前記無線装置は、移動体通信システムの移動端末装置における無線装置であり、前記単一の他の無線装置は移動体通信システムの基地局における無線装置である、請求項３３から３６のいずれかに記載の空間パス制御プログラム。
【請求項３９】
前記基地局は、前記複数の空間パスを形成するアダプティブアレイ基地局である、請求項３７または３８に記載の空間パス制御プログラム。
【請求項４０】
単一の他の無線装置との間に複数の空間パスを形成して通信を行うことができる無線装置における空間パス制御プログラムであって、コンピュータに、
前記複数の空間パスにおける個別制御メッセージを１つのパスで一括して送信するための制御メッセージを形成するステップと、
前記複数の空間パスの通信品質に関する情報に基づいて、最も通信品質の良好な空間パスを前記制御メッセージを送信するための空間パスとして選択するステップと、
前記選択された空間パスの通信品質に関する情報に基づいて、前記選択された空間パスの送信パワーを上げる第１の動作および前記選択された空間パスの変調方式を変更する第２の動作のいずれかを選択するステップとを実行させる、空間パス制御プログラム。
【請求項４１】
前記動作を選択するステップは、前記選択された空間パスが複数の変調方式に対応可能なときに前記第２の動作を選択する、請求項４０に記載の空間パス制御プログラム。
【請求項４２】
前記動作を選択するステップは、前記選択された空間パスにおける受信エラー率が所定のしきい値を超えているときに前記第１の動作を選択する、請求項４０に記載の空間パス制御プログラム。
【請求項４３】
前記無線装置は、移動体通信システムの基地局における無線装置であり、前記単一の他の無線装置は移動体通信システムの移動端末装置における無線装置である、請求項４０から４２のいずれかに記載の空間パス制御プログラム。
【請求項４４】
前記無線装置は、移動体通信システムの移動端末装置における無線装置であり、前記単一の他の無線装置は移動体通信システムの基地局における無線装置である、請求項４０から４２のいずれかに記載の空間パス制御プログラム。
【請求項４５】
前記基地局は、前記複数の空間パスを形成するアダプティブアレイ基地局である、請求項４３または４４に記載の空間パス制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、無線装置、無線通信システム、空間パス制御方法および空間パス制御プログラムに関し、特に、１つの無線端末と無線基地局との間で空間分割により形成された複数のパスを介して多重通信することができる無線装置、無線通信システム、空間パス制御方法および空間パス制御プログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、急速に発達しつつある移動体通信システム（たとえば、Personal Handyphone System：以下、ＰＨＳ）では、電波の周波数利用効率を高めるために、同一周波数の同一タイムスロットを空間的に分割することにより形成される複数のパスを介して複数ユーザの移動無線端末装置（端末）を無線基地局（基地局）に空間多重接続させることができるＰＤＭＡ（Path Division Multiple Access）方式が提案されている。
【０００３】
このＰＤＭＡ方式では、現在のところアダプティブアレイ技術が採用されている。アダプティブアレイ処理とは、端末からの受信信号に基づいて、基地局のアンテナごとの受信係数（ウェイト）からなるウェイトベクトルを計算して適応制御することによって、所望の端末からの信号を正確に抽出する処理である。
【０００４】
このようなアダプティブアレイ処理により、各ユーザ端末のアンテナからの上り信号は、基地局のアレイアンテナによって受信され、受信指向性を伴って分離抽出されるとともに、基地局から当該端末への下り信号は、端末のアンテナに対する送信指向性を伴ってアレイアンテナから送信される。
【０００５】
このようなアダプティブアレイ処理は周知の技術であり、たとえば菊間信良著の「アレーアンテナによる適応信号処理」（科学技術出版）の第３５頁〜第４９頁の「第３章  ＭＭＳＥアダプティブアレー」に詳細に説明されているので、ここではその動作原理についての説明を省略する。
【０００６】
図７（ａ）は、このようなＰＤＭＡ方式の移動体通信システム（ＰＨＳ）において、空間分割により形成される複数のパスの１つを介して、１本アンテナの１つの端末２がＰＤＭＡ基地局１に接続されている様子を模式的に示す概念図である。
【０００７】
より具体的には、ＰＤＭＡ基地局１は、端末２の１本のアンテナ２ａからの上り信号をアレイアンテナ１ａで受信して、上述のアダプティブアレイ処理によって、受信指向性を伴って分離抽出している。一方、ＰＤＭＡ基地局１のアレイアンテナ１ａからは、端末２の１本のアンテナ２ａに送信指向性が向けられて下り信号が送信され、端末２側では、アダプティブアレイ処理を行なうことなく、そのアンテナ２ａで下り信号を受信している。
【０００８】
また、図７（ｂ）は、この場合のチャネル割当の態様を模式的に示すタイミング図である。図７（ｂ）の場合、同一周波数で時間軸方向に分割されたそれぞれのタイムスロットにユーザ１〜４が時分割多重されており、各スロットにおいては空間方向には１つのパスを介して１ユーザが割当られている。
【０００９】
これ対し、複数のアンテナを有する１つの端末とＰＤＭＡ基地局との間で、同一周波数・同一タイムスロットの複数の空間パスを介して多重通信するＭＩＭＯ（Multi Input Multi Output）方式が提案されている。
【００１０】
このようなＭＩＭＯ方式の通信技術については、西村他による「ＭＩＭＯチャネルでのＳＤＭＡ下り回線ビーム形成法」（２００１年１０月の信学技報Ａ−Ｐ２００１−１１６，ＲＣＳ２００１−１５５の第２３頁から第３０頁）、富里他による「移動通信用ＭＩＭＯチャネル信号伝達における無線信号処理」（２００１年１０月の信学技報Ａ−Ｐ２００１−９７，ＲＣＳ２００１−１３６の第４３頁から第４８頁）などに詳細に説明されている。
【００１１】
図８（ａ）は、このようなＭＩＭＯ方式の移動体通信システム（ＰＨＳ）において、空間分割により形成される複数の（たとえば４つの）パスを介して、４本アンテナの１つの端末１２がＰＤＭＡ基地局１１に空間多重接続されている様子を模式的に示す概念図である。
【００１２】
より具体的には、ＰＤＭＡ基地局１１は、端末１２の４本のアンテナ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄのそれぞれからの上り信号をアレイアンテナ１１ａで受信し、上述のアダプティブアレイ処理によって信指向性を伴って分離抽出している。一方、ＰＤＭＡ基地局１１のアレイアンテナ１１ａからは、端末１２の４本のアンテナ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄのそれぞれに送信指向性が向けられて下り信号が送信され、端末１２側では、アダプティブアレイ処理を行なうことなく、それぞれのアンテナで対応する下り信号を受信している。
【００１３】
また、図８（ｂ）は、この場合のチャネル割当の態様を模式的に示すタイミング図である。図８（ｂ）の場合、同一周波数で時間軸方向に分割されたそれぞれのタイムスロットにユーザ１〜４が時分割多重されており、各スロットにおいては空間方向には４つのパスを介して同一ユーザが多重して割当られている。
【００１４】
たとえば、図８（ｂ）の最初のタイムスロットに注目すると、４つの空間パスを介するチャネルのすべてにユーザ１が割当されている。そして、この同一スロットの４つのパスを介して、端末・基地局間でユーザ１の信号を分割して伝送し、受信側でそれらの信号を再構成するようにしている。図８（ｂ）に示すような１ユーザ４パス方式により、図７（ｂ）の１ユーザ１パス方式に比べて、通信速度を４倍にすることができる。
【００１５】
なお、ＰＤＭＡ方式の同一スロットの複数の空間パスのうちのいくつかを用いて、図８に示すような１ユーザ複数パス方式の通信を行ない、残りのパスを用いて同時に図７に示すような１ユーザ１パス方式の通信を行なってもよい。
【００１６】
なお、図８に示すようなＭＩＭＯ方式の信号の送受信の具体的方法については、たとえば、特開平１１−３２０３０号公報に詳細に開示されている。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
図８に示すようなＭＩＭＯ方式では、１ユーザ複数パス方式を採用しており、たとえば複数のパスに関して一斉に制御すべき事象がある場合、複数のパスのそれぞれで別々に、対応するパスで制御すべき事象に関する制御メッセージを端末・基地局間で送信している。
【００１８】
しかしながら、複数のパスでそれぞれ独立して制御メッセージを送信することは信号伝達の効率上好ましくはなく、また何らかの原因で通信品質が劣化したパスでは制御メッセージを受信できず、当該パスで必要な制御を実行できなくなる恐れがある。
【００１９】
それゆえに、この発明の目的は、ＭＩＭＯ方式のような１ユーザ複数パス方式で通信する移動体通信システムにおいて、端末・基地局間で、複数のパスに関する事象を制御する制御メッセージの効率的かつ確実な伝達を可能にする無線装置、無線通信システム、空間パス制御方法および空間パス制御プログラムを提供することである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
この発明の１つの局面によれば、単一の他の無線装置との間に複数の空間パスを形成して通信を行うことができる無線装置は、メッセージ形成手段と、パス選択手段とを備える。メッセージ形成手段は、複数の空間パスにおける個別制御メッセージを１つのパスで一括して送信するための制御メッセージを形成する。パス選択手段は、複数の空間パスの通信品質に関する情報に基づいて、最も通信品質の良好な空間パスを制御メッセージを送信するための空間パスとして選択する。
【００２１】
好ましくは、無線装置は、選択された空間パスの通信品質に関する情報に基づいて、選択された空間パスの通信動作を選択する動作選択手段をさらに備える。
【００２２】
好ましくは、動作選択手段は、選択された空間パスの送信パワーを上げる動作を選択する。
【００２３】
好ましくは、動作選択手段は、選択された空間パスが複数の変調方式に対応可能なときに変調方式を変更する動作を選択する。
【００２４】
好ましくは、無線装置は、移動体通信システムの基地局における無線装置であり、単一の他の無線装置は移動体通信システムの移動端末装置における無線装置である。
【００２５】
好ましくは、無線装置は、移動体通信システムの移動端末装置における無線装置であり、単一の他の無線装置は移動体通信システムの基地局における無線装置である。
【００２６】
好ましくは、基地局は、複数の空間パスを形成するアダプティブアレイ基地局である。
【００２７】
この発明の他の局面によれば、単一の他の無線装置との間に複数の空間パスを形成して通信を行うことができる無線装置は、メッセージ形成手段と、パス選択手段と、動作選択手段とを備える。メッセージ選択手段は、複数の空間パスにおける個別制御メッセージを１つのパスで一括して送信するための制御メッセージを形成する。パス選択手段は、複数の空間パスの通信品質に関する情報に基づいて、最も通信品質の良好な空間パスを制御メッセージを送信するための空間パスとして選択する。動作選択手段は、選択された空間パスの通信品質に関する情報に基づいて、選択された空間パスの送信パワーを上げる第１の動作および選択された空間パスの変調方式を変更する第２の動作のいずれかを選択する。
【００２８】
好ましくは、動作選択手段は、選択された空間パスが複数の変調方式に対応可能なときに第２の動作を選択する。
【００２９】
好ましくは、動作選択手段は、選択された空間パスにおける受信エラー率が所定のしきい値を超えているときに第１の動作を選択する。
【００３０】
好ましくは、無線装置は、移動体通信システムの基地局における無線装置であり、単一の他の無線装置は移動体通信システムの移動端末装置における無線装置である。
【００３１】
好ましくは、無線装置は、移動体通信システムの移動端末装置における無線装置であり、単一の他の無線装置は移動体通信システムの基地局における無線装置である。
【００３２】
好ましくは、基地局は、複数の空間パスを形成するアダプティブアレイ基地局である。
【００３３】
この発明のさらに他の局面によれば、第１の無線装置と第２の無線装置との間に複数の空間パスを形成して通信を行うことができる無線通信システムであって、第１の無線装置および第２の無線装置の各々は、メッセージ形成手段と、パス選択手段とを備える。メッセージ形成手段は、複数の空間パスにおける個別制御メッセージを１つのパスで一括して送信するための制御メッセージを形成する。パス選択手段は、複数の空間パスの通信品質に関する情報に基づいて、最も通信品質の良好な空間パスを制御メッセージを送信するための空間パスとして選択する。
【００３４】
好ましくは、第１の無線装置および第２の無線装置の各々は、選択された空間パスの通信品質に関する情報に基づいて、選択された空間パスの通信動作を選択する動作選択手段をさらに備える。
【００３５】
好ましくは、動作選択手段は、選択された空間パスの送信パワーを上げる動作を選択する。
【００３６】
好ましくは、動作選択手段は、選択された空間パスが複数の変調方式に対応可能なときに変調方式を変更する動作を選択する。
【００３７】
好ましくは、第1の無線装置および第２の無線装置の一方は、移動体通信システムの基地局における無線装置であり、他方は移動体通信システムの移動端末装置における無線装置である。
【００３８】
好ましくは、基地局は、複数の空間パスを形成するアダプティブアレイ基地局である。
【００３９】
この発明のさらに他の局面によれば、単一の他の無線装置との間に複数の空間パスを形成して通信を行うことができる無線装置における空間パス制御方法は、複数の空間パスにおける個別制御メッセージを１つのパスで一括して送信するための制御メッセージを形成するステップと、複数の空間パスの通信品質に関する情報に基づいて、最も通信品質の良好な空間パスを制御メッセージを送信するための空間パスとして選択するステップとを備える。
【００４０】
好ましくは、選択された空間パスの通信品質に関する情報に基づいて、選択された空間パスの通信動作を選択するステップをさらに備える。
【００４１】
好ましくは、通信動作を選択するステップは、選択された空間パスの送信パワーを上げる動作を選択する。
【００４２】
好ましくは、通信動作を選択するステップは、選択された空間パスが複数の変調方式に対応可能なときに変調方式を変更する動作を選択する。
【００４３】
好ましくは、無線装置は、移動体通信システムの基地局における無線装置であり、単一の他の無線装置は移動体通信システムの移動端末装置における無線装置である。
【００４４】
好ましくは、無線装置は、移動体通信システムの移動端末装置における無線装置であり、単一の他の無線装置は移動体通信システムの基地局における無線装置である。
【００４５】
好ましくは、基地局は、複数の空間パスを形成するアダプティブアレイ基地局である。
【００４６】
この発明のさらに他の局面によれば、単一の他の無線装置との間に複数の空間パスを形成して通信を行うことができる無線装置における空間パス制御方法は、複数の空間パスにおける個別制御メッセージを１つのパスで一括して送信するための制御メッセージを形成するステップと、複数の空間パスの通信品質に関する情報に基づいて、最も通信品質の良好な空間パスを制御メッセージを送信するための空間パスとして選択するステップと、選択された空間パスの通信品質に関する情報に基づいて、選択された空間パスの送信パワーを上げる第１の動作および選択された空間パスの変調方式を変更する第２の動作のいずれかを選択するステップとを備える。
【００４７】
好ましくは、動作を選択するステップは、選択された空間パスが複数の変調方式に対応可能なときに第２の動作を選択する。
【００４８】
好ましくは、動作を選択するステップは、選択された空間パスにおける受信エラー率が所定のしきい値を超えているときに第１の動作を選択する。
【００４９】
好ましくは、無線装置は、移動体通信システムの基地局における無線装置であり、単一の他の無線装置は移動体通信システムの移動端末装置における無線装置である。
【００５０】
好ましくは、無線装置は、移動体通信システムの移動端末装置における無線装置であり、単一の他の無線装置は移動体通信システムの基地局における無線装置である。
【００５１】
好ましくは、基地局は、複数の空間パスを形成するアダプティブアレイ基地局である。
【００５２】
この発明のさらに他の局面によれば、単一の他の無線装置との間に複数の空間パスを形成して通信を行うことができる無線装置における空間パス制御プログラムは、コンピュータに、複数の空間パスにおける個別制御メッセージを１つのパスで一括して送信するための制御メッセージを形成するステップと、複数の空間パスの通信品質に関する情報に基づいて、最も通信品質の良好な空間パスを制御メッセージを送信するための空間パスとして選択するステップとを実行させる。
【００５３】
好ましくは、選択された空間パスの通信品質に関する情報に基づいて、選択された空間パスの通信動作を選択するステップをさらにコンピュータに実行させる。
【００５４】
好ましくは、通信動作を選択するステップは、選択された空間パスの送信パワーを上げる動作を選択する。
【００５５】
好ましくは、通信動作を選択するステップは、選択された空間パスが複数の変調方式に対応可能なときに変調方式を変更する動作を選択する。
【００５６】
好ましくは、無線装置は、移動体通信システムの基地局における無線装置であり、単一の他の無線装置は移動体通信システムの移動端末装置における無線装置である。
【００５７】
好ましくは、無線装置は、移動体通信システムの移動端末装置における無線装置であり、単一の他の無線装置は移動体通信システムの基地局における無線装置である。
【００５８】
好ましくは、基地局は、複数の空間パスを形成するアダプティブアレイ基地局である。
【００５９】
この発明のさらに他の局面によれば、単一の他の無線装置との間に複数の空間パスを形成して通信を行うことができる無線装置における空間パス制御プログラムは、コンピュータに、複数の空間パスにおける個別制御メッセージを１つのパスで一括して送信するための制御メッセージを形成するステップと、複数の空間パスの通信品質に関する情報に基づいて、最も通信品質の良好な空間パスを制御メッセージを送信するための空間パスとして選択するステップと、選択された空間パスの通信品質に関する情報に基づいて、選択された空間パスの送信パワーを上げる第１の動作および選択された空間パスの変調方式を変更する第２の動作のいずれかを選択するステップとを実行させる。
【００６０】
好ましくは、動作を選択するステップは、選択された空間パスが複数の変調方式に対応可能なときに第２の動作を選択する。
【００６１】
好ましくは、動作を選択するステップは、選択された空間パスにおける受信エラー率が所定のしきい値を超えているときに第１の動作を選択する。
【００６２】
好ましくは、無線装置は、移動体通信システムの基地局における無線装置であり、単一の他の無線装置は移動体通信システムの移動端末装置における無線装置である。
【００６３】
好ましくは、無線装置は、移動体通信システムの移動端末装置における無線装置であり、単一の他の無線装置は移動体通信システムの基地局における無線装置である。
【００６４】
好ましくは、基地局は、複数の空間パスを形成するアダプティブアレイ基地局である。
【００６５】
したがって、この発明によれば、ＭＩＭＯ方式対応の移動体通信システムの端末または基地局において、複数の空間パスの制御メッセージを一括して１つの制御メッセージとして１つのパスを介して送信するので信号伝送の効率を向上させることができ、しかもそのような制御メッセージを、通信品質の良好な選択された１つのパスを介して送信するように構成しているので、制御メッセージが受信側に到達する確実性を向上させることができる。
【００６６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【００６７】
図１は、この発明の実施の形態によるＭＩＭＯ方式対応のＰＤＭＡ基地局の構成を示す機能ブロック図である。図１を参照して、ｎ本のアンテナＡ１〜Ａｎで構成されるアレイアンテナで、図示しない端末から複数の空間パスを介して受信した受信信号電波は、ＲＦ回路２０において、増幅、周波数変換などの所定の信号処理が施された後、受信信号としてデジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）２６に与えられる。
【００６８】
図１の機能ブロック図に示したＰＤＭＡ基地局の構成のうち、復調回路２１、ＦＥＲカウンタ２２、制御回路２３、および変調回路２５の機能は、基地局のＤＳＰ２６によりソフトウェアで実現される。
【００６９】
ＤＳＰ２６に与えられた受信信号は、復調回路２１に与えられて所定の復調処理が施される。復調信号は、フレームエラー率（Frame Error Rate：ＦＥＲ）を検出するＦＥＲカウンタ２２に与えられる。
【００７０】
ＦＥＲカウンタ２２は、各パスごとの信号フレームにおけるエラー数をカウントし、その結果であるＦＥＲを、通信品質を評価する通信品質情報の要素の１つとしてメモリ２４に格納する。
【００７１】
ＦＥＲカウンタ２２でエラー数がカウントされた復調信号は、制御回路２３に与えられ、制御回路２３は、メモリ２４と通信し、メモリ２４に保持されているＦＥＲなどの上り信号の通信品質情報を参照して、後述するこの発明の空間パス制御方法による下りの空間パス制御を実行する。なお、このＰＤＭＡ基地局によって実行される周知のアダプティブアレイ処理は、ＤＳＰ２６によってソフトウェアで実行されるが、図示の便宜上、制御回路２３によって実行されるものとする。
【００７２】
制御回路２３から出力される復調信号は、図示しないモデムに与えられる。
一方、図示しないモデムから供給された送信信号は、制御回路２３を介して変調回路２５によって所定の変調処理が施された後、ＲＦ回路２０に与えられる。
【００７３】
ＲＦ回路２０は、各パスごとの信号に周知の送信処理を施し、アンテナＡ１〜Ａｎを介して送信指向性を伴って対応する端末のアンテナに信号を送信する。
【００７４】
次に、図２は、この発明の実施の形態によるＭＩＭＯ方式対応のユーザ端末の構成を示す機能ブロック図である。図２を参照して、図示しないＰＤＭＡ基地局からｎ個の空間パスを介してｎ本のアンテナａ１〜ａｎでそれぞれ受信した受信信号電波は、ＲＦ回路３０において、増幅、周波数変換などの所定の信号処理が施された後、受信信号としてＤＳＰ３６に与えられる。
【００７５】
図２の機能ブロック図に示した端末の構成のうち、復調回路３１、ＦＥＲカウンタ３２、制御回路３３、および変調回路３５の機能は、端末のＤＳＰ３６によりソフトウェアで実現される。
【００７６】
ＤＳＰ３６に与えられた受信信号は、復調回路３１に与えられて所定の復調処理が施される。復調信号は、ＦＥＲを検出するＦＥＲカウンタ３２に与えられる。
【００７７】
ＦＥＲカウンタ３２は、各パスごとの信号フレームにおけるエラー数をカウントし、その結果であるＦＥＲを、通信品質を評価する通信品質情報の要素の１つとしてメモリ３４に格納する。
【００７８】
ＦＥＲカウンタ３２でエラー数がカウントされた復調信号は、制御回路３３に与えられ、制御回路３３は、メモリ３４と通信し、メモリ３４に保持されているＦＥＲなどの下り信号の通信品質情報を参照して、後述するこの発明の空間パス制御方法による上りの空間パス制御を実行する。
【００７９】
なお、この端末は、図１に示したＰＤＭＡ基地局とは異なって、通常はアダプティブアレイ受信を行なわない。
【００８０】
制御回路３３から出力される復調信号は、図示しないモデムに与えられる。
一方、図示しないモデムから供給された送信信号は、制御回路３３を介して変調回路３５によって所定の変調処理が施された後、ＲＦ回路３０に与えられる。
【００８１】
ＲＦ回路３０は、各パスごとの信号に周知の送信処理を施し、アンテナａ１〜ａｎを介して対応する空間パスを介してＰＤＭＡ基地局に信号を送信する。
【００８２】
以上のように、この発明の実施の形態によれば、図１に示した基地局と、図２に示した端末とでは、前者がアダプティブアレイ受信を行なうのに対し、後者がそのようなアダプティブアレイ受信を行なわない点でのみ相違し、その他の構成および機能は共通している。ただし、端末側も複数のアンテナを有しているのでこれらをアレイアンテナとして利用して端末側でアダプティブアレイ受信を可能にすることはＤＳＰ３６を用いてソフトウェアで容易に実現できる。
【００８３】
従来、複数のパスの各々ごとに対応する事象を制御するための制御メッセージをパスごとに別個に送信していたのに対し、この発明では、複数パス分の制御メッセージを１つにパックして１つのパスを介して端末・基地局間で送信するのもであり、しかも複数のパスのうちで最も通信品質のよいパスを選択してそのパスを介して複数パス分の制御メッセージを一括して送信するものである。
【００８４】
これは、たとえ各パスごとに関連する制御メッセージを独立して送信しなくても、受けて側の端末または基地局において、１つのパスを介してパックされて送られてきた制御メッセージの内容にしたがってそれぞれのパスに対する必要な制御を行なうことができるからである。
【００８５】
次に、図３は、図２に示したこの発明の実施の形態によるＭＩＭＯ対応のユーザ端末の基本動作、すなわち端末から基地局へ上り制御メッセージを送信する場合の端末動作を説明するフロー図である。図３に示す動作は、図２に示す端末のＤＳＰ３６によってソフトウェアで実行される。
【００８６】
まず、端末において、基地局へ上り制御メッセージを送信する要求が発生すると、処理が開始される。
【００８７】
ステップＳ１において、端末側では、基地局に送信すべき複数パスの制御メッセージを１つのパスで一括して送信するための上りの制御メッセージを作成する。
【００８８】
次に、ステップＳ２において、基地局との間でパス多重動作が実行されているか否かが検出される。パス多重が検出されなければ、そのまま処理を終了し、パス多重が検出されればステップＳ３に進んで上り制御メッセージを送信するためのパスを決定する。
【００８９】
すなわち、ステップＳ３においては、パス多重しているパスのうち、最も通信品質のよいパスを選択する。なお、通信品質が最良のパスを正しく選択して端末から基地局への上り制御メッセージの伝達を成功させるためには、端末で測定される下りの通信品質に加えて、基地局で測定される上りの通信品質も、送出側の端末において把握することが望ましい。
【００９０】
このため、基地局側で測定された多重パスの上りの通信品質に関する情報が定期的に基地局から端末に送信されているものとする。また、端末では、独自に多重パスの下りの通信品質に関する情報を測定している。なお、現実的には、上りの通信品質と下りの通信品質とが大きく異なるということはあまり起こらないと考えられるので、端末で測定される下りの通信品質で上りの通信品質を代用することも可能である。
【００９１】
通信品質に関する情報とは、図２の端末のＦＥＲカウンタ３２で測定される下り受信エラーの他、下りパスのＭＳＥ（Mean Square Error）など、さまざまな要素が考えられる。これらの要素は、図２の端末のメモリ３４に格納されている。
【００９２】
ステップＳ３においては、これらの基地局から与えられた上り通信品質に関する情報と、端末側で測定された下り通信品質に関する情報とに基づいて、多重パスのうち、最良の通信品質のパスを、上り制御メッセージ送信のためのパスとして選択する。
【００９３】
次に、ステップＳ４において、ステップＳ３で決定されたパスでの制御メッセージの基地局への到達の可能性を高めるための空間パスの動作を決定する。
【００９４】
すなわち、ステップＳ４において、ステップＳ５の第１の動作またはステップＳ６の第２の動作のいずれに進むかが決定される。ステップＳ４の動作決定方法については後述する。
【００９５】
ステップＳ５の第１の動作では、多重パスのうち、制御メッセージを送信するパスの送信パワーを上げる送信パワー制御を実行する。
【００９６】
ステップＳ６の第２の動作では、多重パスのうち、制御メッセージを送信するパスの変調度を下げるように当該パスの変調方式を変更する。これらの第１および第２の動作の詳細については後述する。
【００９７】
第１および第２の動作の詳細について説明する前に、ステップＳ４における動作決定の手法について、具体例を挙げて説明する。このステップＳ４においては、通信品質に関する情報に基づいて、選択されたパスを介する制御メッセージの基地局への到達の可能性を高めるための空間パスの動作を決定する。
【００９８】
ステップＳ４における動作決定（選択）手法の第１の例としては、制御メッセージを送信するために選択された空間パスが複数の変調方式に対応しているか、すなわち端末および基地局の双方で複数の変調方式に対応しているか否かという通信品質情報に基づいて、動作決定を行なう手法が考えられる。
【００９９】
より具体的に、複数の変調方式に対応している場合は、ステップＳ６の第２の動作（変調方式の変更）を選択し、対応していない場合は、ステップＳ５の第１の動作（送信パワー制御）を選択する。第２の動作では、変調度を下げることにより、パスの通信速度は低下するが、エラーに対する耐性が強くなり、制御メッセージを基地局に到達させる確実性が大きくなる。
【０１００】
ステップＳ４における動作決定（選択）手法の第２の例としては、制御メッセージを送信するために選択された空間パスの受信エラー率が所定のしきい値を超えているか否かという通信品質情報に基づいて、動作決定を行なう手法が考えられる。
【０１０１】
より具体的に、受信エラー率が所定のしきい値を超えている場合は、ステップＳ５の第１の動作（送信パワー制御）を選択し、超えていない場合は、空間パスが複数変調方式に対応可能な場合、ステップＳ６の第２の動作（変調方式の変更）を選択する。第１の動作では送信パワーのアップにより、上り受信エラーの発生を抑制する効果が期待される。
【０１０２】
しきい値を超えるほど受信エラー率が大きい場合に第２の動作を選択しないのは、変調方式を変更するための基地局とのネゴシエーションが受信エラーによって失敗し、別の変調方式に移行できない可能性があるからである。
【０１０３】
ただし、この第２の動作は例示であって、設定される受信エラーしきい値によっては、しきい値をこえた場合に第２の動作を選択して変調度を下げ、選択されたパスの受信エラーに対する耐性を高めるように制御してもよい。
【０１０４】
次に、図４は、図１に示したこの発明の実施の形態によるＭＩＭＯ対応のＰＤＭＡ基地局の基本動作、すなわち基地局から端末へ下り制御メッセージを送信する場合の端末動作を説明するフロー図である。図４に示す動作は、図１に示す基地局のＤＳＰ２６によってソフトウェアで実行される。
【０１０５】
まず、基地局において、端末へ下り制御メッセージを送信する要求が発生すると、処理が開始される。
【０１０６】
ステップＳ１１において、基地局側では、端末に送信すべき複数パスの制御メッセージを１つのパスで一括して送信するための下りの制御メッセージを作成する。
【０１０７】
次に、ステップＳ１２において、端末との間でパス多重動作が実行されているか否かが検出される。パス多重が検出されなければ、そのまま処理を終了し、パス多重が検出されればステップＳ１３に進んで下り制御メッセージを送信するためのパスを決定する。
【０１０８】
すなわち、ステップＳ１３においては、パス多重しているパスのうち、最も通信品質のよいパスを選択する。なお、通信品質が最良のパスを正しく選択して基地局から端末への下り制御メッセージの伝達を成功させるためには、基地局で測定される上りの通信品質に加えて、端末で測定される下りの通信品質も、送出側の基地局において把握することが望ましい。
【０１０９】
このため、端末側で測定された多重パスの下りの通信品質に関する情報が定期的に端末から基地局に送信されているものとする。また、基地局では、独自に多重パスの上りの通信品質に関する情報を測定している。なお、現実的には、上りの通信品質と下りの通信品質とが大きく異なるということはあまり起こらないと考えられるので、基地局で測定される上りの通信品質で下りの通信品質を代用することも可能である。
【０１１０】
通信品質に関する情報とは、図１の基地局のＦＥＲカウンタ２２で測定される下り受信エラーの他、下りパスのＭＳＥ（Minimum Square Error）など、さまざまな要素が考えられる。これらの要素は、図１の基地局のメモリ２４に格納されている。
【０１１１】
ステップＳ１３においては、これらの端末から与えられた下り通信品質に関する情報と、基地局側で測定された上り通信品質に関する情報とに基づいて、多重パスのうち、最良の通信品質のパスを、下り制御メッセージ送信のためのパスとして選択する。
【０１１２】
次に、ステップＳ１４において、ステップＳ１３で決定されたパスでの制御メッセージの端末への到達の可能性を高めるための空間パスの動作を決定する。
【０１１３】
すなわち、ステップＳ１４において、ステップＳ１５の第１の動作またはステップＳ１６の第２の動作のいずれに進むかが決定される。
【０１１４】
ステップＳ１５の第１の動作では、前述のように、多重パスのうち、制御メッセージを送信するパスの送信パワーを上げる送信パワー制御を実行する。
【０１１５】
ステップＳ１６の第２の動作では、前述のように、多重パスのうち、制御メッセージを送信するパスの変調度を下げるように当該パスの変調方式を変更する。これらの第１および第２の動作の詳細については後述する。
【０１１６】
ステップＳ１４における動作決定の手法については、図３の端末動作のステップＳ４に関連して、第１の例、第２の例として説明したとおりなので、ここでは説明を繰返さない。
【０１１７】
次に、図３のステップＳ５および図４のステップＳ１５における第１の動作の詳細について説明する。図５は、この第１の動作を示すフロー図である。前述のように、この第１の動作では、多重パスのうち、制御メッセージを送信するパスの送信パワーを上げる送信パワー制御を実行する。
【０１１８】
たとえば、端末と基地局との間の多重数が４であり、１多重目の空間パスで制御メッセージを送信することが決定した場合を想定する。
【０１１９】
この場合、図５のステップＳ２１で、端末側から上り制御メッセージを送信する場合は端末側で、または基地局側から下り制御メッセージを送信する場合は基地局側で、送信パワー制御が可能か否か判定する。制御不能であればそのまま処理を終了し、制御可能であればステップＳ２２に進む。
【０１２０】
ステップＳ２２では、端末側から上り制御メッセージを送信する場合は端末側で、または基地局側から下り制御メッセージを送信する場合は基地局側で、選択された１多重目のパスの送信パワーを上げ、残りの２多重目から４多重目のパスの送信パワーを下げる。これにより、選択された１多重目のパスを介して送信される制御メッセージの到達の確実さが増大する。
【０１２１】
次に、図３のステップＳ６および図４のステップＳ１６における第２の動作の詳細について説明する。図６は、この第２の動作を示すフロー図である。前述のように、この第２の動作では、受信エラーが発生した空間パスの変調度を下げるように当該パスの変調方式を変更する。
【０１２２】
たとえば、端末と基地局との間の多重数が４であり、１多重目の空間パスで制御メッセージを送信することが決定した場合を想定する。
【０１２３】
この場合、ステップＳ３１において、端末側が上り制御メッセージを送信する場合は端末が基地局に対して、または基地局側が下り制御メッセージを送信する場合は基地局が端末に対して、１多重目で変調度を下げるためのネゴシエーションを起動する。
【０１２４】
ステップＳ３２において、ネゴシエーションに失敗したことが判定されるとそのまま動作を終了し、ネゴシエーションに成功したことが判定されると、ステップＳ３３において、１多重目で変調度を下げる動作が実行される。
【０１２５】
空間パスの変調度を下げるとは、端末および基地局で採用している変復調方式を変更することである。たとえば、従来のＰＨＳでは通常、変復調方式として、π／４シフトＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）方式が採用されている。
【０１２６】
一方で、最近の移動体通信システムでは、データ通信のように、従来の音声通信に比べて高品質、大容量の伝送が要求されるようになっており、そのために上述のπ／４シフトＱＰＳＫ方式に比べてより多値の（変調度の高い）変復調方式の適用が検討されている。
【０１２７】
このような多値変復調方式の一例として、周知の１６ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）方式のＰＨＳへの適用が検討されている。このような変調度の高い多値変復調方式では、通信速度は速いが、電波環境の影響を受けやすく受信エラーが発生しやすいという性質を有している。
【０１２８】
そこで、端末および基地局が、たとえばπ／４シフトＱＰＳＫ方式および１６ＱＡＭ方式の双方に対応するよう切替可能な無線装置である場合には、変調度の高い１６ＱＡＭ方式で通信中の空間パスが制御メッセージの送信に選択されると、１６ＱＡＭ方式から、より変調度が低く受信エラーの発生しにくいπ／４シフトＱＰＳＫ方式に切替える制御を行なう。これにより、当該空間パスにおける通信速度は低下するが、そのかわりに受信エラーの発生を防止し、通信を維持しようとするものである。
【０１２９】
なお、移動体通信システムにおける変復調方式としては、上述の１６ＱＡＭ、π／４シフトＱＰＳＫ以外にも、ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、８ＰＳＫなど、さまざまな方式があり、この発明は１６ＱＡＭ、π／４シフトＱＰＳＫに限られるものではない。要するに、変調度の異なる複数の変復調方式に対応可能な空間パスであれば、変調度が高いものから低いものに変更するような制御を行なえばよい。
【０１３０】
一方、制御メッセージを送信するパスとしては、通信品質のよいパスが選択されるが、特に通信品質のよいパスで送信する場合には、逆に変調度を上げるように変調方式を変更する方が通信速度が上がり、１つのメッセージでより多くの情報を送信することが可能となる。いずれにしても、変調度は、パスの通信品質に応じて上下させるよう適応的に制御すればよく、この発明は、上述の実施の形態のように変調度を下げる場合に限定されるものではない。
【０１３１】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【０１３２】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、ＭＩＭＯ方式対応の移動体通信システムの端末または基地局において、複数の空間パスの制御メッセージを、通信品質の良好な選択された１つのパスを介して送信するように構成しているので、信号伝送の効率を向上するとともに、制御メッセージが受信側に到達する確実性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態によるＰＤＭＡ基地局の構成を示す機能ブロック図である。
【図２】  この発明の実施の形態によるＭＩＭＯ対応の端末の構成を示す機能ブロック図である。
【図３】  この発明の実施の形態によるＭＩＭＯ対応の端末の動作を説明するフロー図である。
【図４】  この発明の実施の形態によるＰＤＭＡ基地局の動作を説明するフロー図である。
【図５】  この発明の実施の形態による空間パス制御の第１の動作の詳細を示すフロー図である。
【図６】  この発明の実施の形態による空間パス制御の第２の動作の詳細を示すフロー図である。
【図７】  従来の１ユーザ１パス方式の接続態様を模式的に示す概念図である。
【図８】  ＭＩＭＯ方式による１ユーザ４パス方式の接続態様を模式的に示す概念図である。
【符号の説明】
１，１１  基地局、２，１２  端末、２０，３０  ＲＦ回路、２１，３１  復調回路、２２，３２  ＦＥＲカウンタ、２３，３３  制御回路、２４，３４  メモリ、２５，３５  変調回路、２６，３６  ＤＳＰ、Ａ１，・・・，Ａｎ，ａ１，・・・，ａｎ  アンテナ。
【図１】
0003913575.tif 000002
【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】
0003913575.tif 000008
【図８】
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