(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
空間多重接続方式により複数の移動局と無線通信する無線基地局であって、
移動局との通信における通信品質を示すｎ個の指標の値を、測定を通じて取得する指標値取得手段と、
判定式である関数ｆ（ｘ1、ｘ2、・・・、ｘn）の構造、係数及び定数を特定するため
の関数データを記憶している記憶手段と、
前記指標値取得手段により取得されたｎ個の指標の値を、それぞれ前記関数データで特定される関数ｆのｘ1からｘnに当てはめて演算を行う演算手段と、
前記演算手段による演算結果と所定閾値とを比較することにより、移動局との通信可否を判定する判定手段とを備え、
前記ｎ個の指標は、ｎ≧２であり、かつ、ＤＤＲ、空間相関値、フェージング速度、電力レベル、送信タイミング差及び瞬時エラーのうちのいずれかｎ個であって、少なくともフェージング速度、送信タイミング差及び瞬時エラーのうちのいずれか１個を含む
ことを特徴とする無線基地局。
【請求項２】
前記空間多重接続方式は、時分割による各タイムスロットに複数の移動局を割当てて当該複数の移動局と多重通信する方式であり、
前記記憶手段には、多重度別に前記関数ｆの係数が記憶されており、
前記判定手段は、あるタイムスロットについて、当該タイムスロットに係る前記指標値を前記指標値取得手段に取得させて前記演算手段に前記演算を行わせて、当該タイムスロットを判定対象の移動局に割当てた場合における当該移動局との通信可否を判定し、
前記演算手段は、演算に係るタイムスロットの多重度に応じて前記関数ｆの係数を選定して前記演算を行う
ことを特徴とする請求項１記載の無線基地局。
【請求項３】
前記無線基地局はさらに、
前記判定手段により、判定対象の移動局と通信可能と判定されたところのタイムスロットを、当該移動局に割当てるタイムスロット割当手段と、
前記判定手段により通信不可と判定された場合、他のタイムスロットについて前記判定手段に再び判定させる再判定手段と、
前記判定手段により再び判定がなされた回数を記録する記録手段とを備え、
前記再判定手段は、前記記録手段により記録された回数が一定数を超えている場合には前記判定手段に再び判定させることを中止する
ことを特徴とする請求項２記載の無線基地局。
【請求項４】
前記無線基地局は、
複数のアンテナと、
複数の移動局それぞれについて、移動局から送信された電波が前記アンテナに到達するまでの伝搬路と電波の電力の大きさとを示す受信応答ベクトルを算出する受信応答ベクトル算出手段とを備え、
前記指標値取得手段は、
該当タイムスロットにおいて多重される２つ以上の移動局の、各々の前記受信応答ベクトルの大きさを２乗した値の比であるＤＤＲを算出するＤＤＲ算出部と、
該当タイムスロットにおいて多重される２つ以上の移動局の、各々の前記受信応答ベクトルの到来方向の近さを示す空間相関値を算出する空間相関値算出部とを有する
ことを特徴とする請求項３記載の無線基地局。
【請求項５】
空間多重方式により複数の移動局と無線通信しＣＰＵを備える無線基地局に、移動局との通信可否を判定する通信可否判定処理を実行させるためのプログラムであって、
前記通信可否判定処理は、
移動局との通信における通信品質を示すｎ個の指標値を、測定を通じて取得する指標値取得ステップと、
前記指標値取得ステップにより取得したｎ個の指標値を、それぞれ演算データである関数ｆ（ｘ1、ｘ2、・・・、ｘn）の判定式のｘ1からｘnに当てはめて演算を行う演算ステップと、
前記演算ステップによる演算結果と所定閾値とを比較することにより、移動局との通信可否を判定する判定ステップとを含み、
前記ｎ個の指標は、ｎ≧２であり、かつ、ＤＤＲ、空間相関値、フェージング速度、電力レベル、送信タイミング差及び瞬時エラーのうちのいずれかｎ個であって、少なくともフェージング速度、送信タイミング差及び瞬時エラーのうちのいずれか１個を含む
ことを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のＰＨＳ携帯端末、携帯電話機等の無線電話装置（以下、「移動局」という。）と空間多重接続を行う無線基地局に関し、特に無線基地局が各移動局に対して通信チャネルを割当てる技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＰＨＳ、携帯電話等の移動局の増加に伴い、周波数資源の有効利用に対する社会的要請が高まっている。この要請に応えるマルチプルアクセス技術の１つに、空間多重接続（ＰＤＭＡ：Ｐａｔｈ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）方式がある。
【０００３】
空間多重接続方式とは、無線基地局が、同一時刻、同一周波数において、異なる方向に存在する移動局に対し、アダプティブアレイ装置等を用いた指向性パターンの形成により、通信を行う接続方式である。
アダプティブアレイ装置は固定的に設置された複数のアンテナを備え、個々のアンテナに対する送受信信号の振幅と位相とを動的に調整することにより、アンテナ全体として、送信、受信のための指向性パターンを動的に形成するもので、所望の移動局の方向へ送信強度及び受信強度を高めるのみならず、空間多重している他の移動局の方向へ送信強度および受信強度を低下させることも行う。
【０００４】
現在この空間多重接続方式を、従来利用されている時分割多重接続（ＴＤＭＡ／ＴＤＤ：Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ／Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｄｕｐｌｅｘ）方式に併用した無線基地局が研究されている。例えば、時分割多重接続方式により周波数を一定時間毎に時分割したタイムスロットの、送信用のタイムスロットと受信用のタイムスロットの１組（以下、「送受信タイムスロット」と言う。）において、空間多重接続方式を用いて最大４つの移動局に双方向の通信チャネル（Ｔｒａｆｆｉｃ  Ｃｈａｎｎｅｌ：ＴＣＨ）を割当てる無線基地局である。
【０００５】
この、いわゆるチャネル割当ては、ある移動局の新規接続時、またはチャネル割当済みのある移動局の通信品質低下等に基づくＴＣＨ切替必要時に、無線基地局によって行われるもので、ここでチャネル割当てを要求したある移動局を移動局Ｘとすると、まず、無線基地局は時分割された送受信タイムスロットを何らかの基準によって選択し、選択された送受信タイムスロットがまったく空いている状態であれば、そのまま当該タイムスロットをＴＣＨとして移動局Ｘに割当てる。
【０００６】
もし他の移動局により当該タイムスロットが利用されていて空間多重接続を行う必要がある場合は、当該タイムスロットを移動局Ｘに割当てる上での空間多重可否判定を行い、空間多重可能の判定が出れば当該タイムスロットを割当て、割当て不可の判定が出れば別のタイムスロットを検討する。
空間多重可否判定とは、ＴＣＨの割当候補である送受信タイムスロットにおいて、移動局Ｘ及び既に当該タイムスロットを利用している移動局が、ある程度の品質で通信することが可能か否かを判定するものである。その際、測定から得られる通信品質を示す指標と、予め固定的に定められた当該指標の閾値との比較を行い、この閾値を超えない値であれば割当可能と判定される。
【０００７】
ここで空間多重接続における通信品質を示す、代表的な指標である空間相関値と、ＤＤＲ（Ｄｅｓｉｒｅｄ  ｔｏ  Ｄｅｓｉｒｅｄ  Ｒａｔｉｏ）について述べる。
＜空間相関値＞
空間相関値とは、２つの移動局の信号到来方向の近さを示す指標のことで、２つの移動局の受信応答ベクトルから算出される。ここで受信応答ベクトルとは、移動局からの信号の到来方向に関する情報であり、後で詳しく述べる。
【０００８】
空間相関値が大きい場合、２つの移動局はほぼ同一方向に存在し、ある一定の閾値を超えると指向性パターンの差異によって両者の信号を分離することが不可能になる。
よって、無線基地局は空間相関値の閾値をもって割当可否判定を行うことができる。
＜ＤＤＲ＞
ＤＤＲとは、無線基地局が受信した、２つの移動局の、電力レベルの比を示す指標のことで、２つの移動局の受信応答ベクトルから算出される。
【０００９】
ＤＤＲがある一定の閾値を超える場合、指向性パターンを最善に形成しても２つの信号を適切に分離できない。
よって、無線基地局はＤＤＲの閾値をもって空間多重可否判定を行うことができる。
図８は空間相関値の空間多重度に応じた閾値のデータと、ＤＤＲの空間多重度に応じた閾値のデータである。
【００１０】
空間多重度とは、１の送受信タイムスロットにおいて空間多重対象とされている移動局の数のことである。空間多重度が高いと移動局相互間の干渉除去は技術的に難しくなるため、各指標における閾値は空間多重度に応じて空間多重可能とする条件を制限する値を取るようにしている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のように空間相関値、ＤＤＲ等の複数の指標それぞれについて個別の閾値を設けて空間多重可否判定を行うと、実際上問題があることがわかった。その問題とは、ＤＤＲ、空間相関値が共に閾値を超えない範囲の値であるにもかかわらず、それぞれの値が共に閾値に近い値が算出される場合は、混信が発生するという問題である。
【００１２】
これを解決する方法として、空間多重が可能な条件を狭めるように各々の指標における閾値を変更する方法が考えられるが、それに伴って、通信が可能なのにＴＣＨを割当てないといった、ＴＣＨ割当てにおける過度の制限を行うことになる。
上記の問題に鑑み、本発明は従来の空間多重可否判定に比して、混信の発生を抑えた空間多重可否判定を実施し、かつＴＣＨの割当てにおける過度の制限を行わない無線基地局の提供を目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、空間多重接続方式により複数の移動局と無線通信する無線基地局であって、移動局との通信における通信品質を示すｎ個の指標の値を、測定を通じて取得する指標値取得手段と、判定式である関数ｆ（ｘ1、ｘ2、・・・、ｘn）の構造、係数及び定数を特定するための関数データを記憶している記憶手段と、前記指標値取得手段により取得されたｎ個の指標値を、それぞれ前記関数データで特定される関数ｆのｘ1からｘnに当てはめて演算を行う演算手段と、前記演算手段による演算結果と所定閾値とを比較することにより、移動局との通信可否を判定する判定手段とを備え、前記指標は、ＤＤＲ、空間相関値、フェージング速度、電力レベル、送信タイミング差、瞬時エラーのうち少なくとも２つ以上の指標であることを特徴とする。
【００１４】
この構成により、測定を通じて得られる通信品質を示す各指標間の相関を反映させた空間多重可否判定を行うことができ、それに伴い、従来のような混信が発生するにもかかわらず、ＴＣＨを割当てるということを抑えることができ、かつＴＣＨ割当てにおける過度の制限をすることもない。
また、本発明のプログラムは、空間多重方式により複数の移動局と無線通信するＣＰＵを備える無線基地局に、移動局との通信可否を判定する通信可否判定処理を実行させるためのプログラムであって、前記通信可否判定処理は、移動局との通信における通信品質を示すｎ個の指標値を、測定を通じて取得する指標値取得ステップと、前記指標値取得ステップにより取得したｎ個の指標値を、それぞれ演算データである関数ｆ（ｘ1、ｘ2、・・・、ｘn）の判定式のｘ1からｘnに当てはめて演算を行う演算ステップと、前記演算ステップによる演算結果と所定閾値とを比較することにより、移動局との通信可否を判定する判定ステップとを含み、前記指標は、ＤＤＲ、空間相関値、フェージング速度、電力レベル、送信タイミング差、瞬時エラーのうち少なくとも２つ以上の指標であることを特徴とする。
【００１５】
この構成により、測定を通じて得られる通信品質を示す各指標間の相関を反映させた空間多重可否判定を行うことができ、それに伴い、従来のような混信が発生するにもかかわらず、ＴＣＨを割当てるということを抑えることができ、かつＴＣＨ割当てにおける過度の制限をすることもない。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本実施形態における無線基地局は、ＰＨＳ規格で定められた時分割多重接続（ＴＤＭＡ／ＴＤＤ、Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ／Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｄｕｐｌｅｘ）方式によりＰＨＳ移動局を無線接続する基地局として設置され、前記時分割多重接続に加えて空間多重接続をも行って移動局と通信する。
＜全体構成＞
図１は、実施の形態における無線基地局の構成を示すブロック図である。無線基地局１００は、アンテナ１１〜１４、無線部２１〜２４、信号処理部５０、モデム部６０、ベースバンド部７０、制御部８０、および記憶部９０から構成され、同一時刻に、同一周波数を用いて最大４つの信号を空間多重接続して通信する。
【００１７】
ベースバンド部７０は、図外の電話交換網を介して接続される複数の回線と信号処理部５０との間で複数の信号（音声またはデータのベースバンド信号）を授受する。本実施形態では、ＰＨＳ規格に従って１つのＴＤＭＡ／ＴＤＤフレーム内に３つの送信タイムスロット、３つの受信タイムスロット、２つの制御タイムスロットを時分割多重し、１つの送信タイムスロットと１つの受信タイムスロットからなる１組の送受信タイムスロットにつき最大４つの空間多重されたＴＣＨのベースバンド信号を並列に処理する。
【００１８】
モデム部６０は、信号処理部５０とベースバンド部７０との間で、デジタル化されたベースバンド信号に対してπ／４シフトＱＰＳＫ（ＱｕａｄｒａｔｕｒｅＰｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）により、変調および復調を行う。この変調および復調は、１組の送受信タイムスロットにつき最大４つの空間多重されたＴＣＨのベースバンド信号に対して並列に行われる。
【００１９】
信号処理部５０は、信号調整部５１、受信応答ベクトル算出部５２、ＤＤＲ計算機５３、および空間相関値計算機５４から構成され、具体的には、プログラマブルなＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）により実現される。
信号処理部５０は、無線部１１〜１４の各送受信信号の振幅と位相とを調整することで、移動局ごとに指向性パターンを形成する。これにより、無線部２１〜２４から入力される空間多重された信号から移動局ごとの信号を分離してモデム部６０へ出力し、かつ、モデム部６０から入力された信号を所望の移動局のみへ送信されるよう空間多重して無線部２１〜２４へ出力する。
【００２０】
受信応答ベクトル算出部５２は、各ＴＤＭＡ／ＴＤＤフレーム内のタイムスロットごとに、無線部２１〜２４から入力された信号と信号調整部５１により調整された信号とに基づいて、当該タイムスロットにおいて通信している移動局の方向情報を含む受信応答ベクトルと呼ばれるパラメータを算出し、ＤＤＲ計算機５３及び空間相関値計算機５４へ出力する。なお、受信応答ベクトル算出方法については後ほど詳しく説明する。
【００２１】
ＤＤＲ計算機５３は、受信応答ベクトル算出部５２から送られてきた受信応答ベクトルより、２つの移動局間のＤＤＲを算出する機能を有し、算出した結果を制御部８０に送る。なお、ＤＤＲ計算機の詳細については後述する。
空間相関値計算機５４は、受信応答ベクトル算出部５２から送られてきた受信応答ベクトルより、２つの移動局間の空間相関値を算出する機能を有し、算出した結果を制御部８０に送る。なお、空間相関値計算機の詳細については後述する。
【００２２】
信号調整部５１は、モデム部６０で並列に処理される、１組の送受信タイムスロットにつき空間多重された最大４つのＴＣＨのベースバンド信号を最適に送受信するよう、無線部２１〜２４の各送受信信号の振幅と位相とを調整する機能を有する。なお、信号調整部の詳細については後述する。
無線部２１は、ハイパワーアンプ等を含む送信部１１１と、ローノイズアンプ等を含む受信部１１２とから構成される。
【００２３】
送信部１１１は、信号処理部５０から入力された低周波信号を高周波信号に変換し、送信出力レベルにまで増幅してアンテナ１１に出力する機能を有する。
送信部１１１はまた、制御部８０からの指示に応じて、ハイパワーアンプのゲインを制御する等して送信出力を調整する機能を有する。
受信部１１２は、アンテナ１１に受信された高周波信号を低周波信号に変換し、増幅して信号処理部５０に出力する機能を有する。
【００２４】
無線部はアンテナごとに設けられており、無線部２２、２３、２４は、無線部２１と同じ構成なので説明を省略する。
制御部８０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）およびメモリなどで構成され、ＣＰＵはメモリに格納されたプログラムに従って本無線基地局全体を制御する機能を有する。
【００２５】
制御部８０はまた、複数ある各移動局に対してＴＣＨを割当てるチャネル割当て機能を有し、割当てる送受信タイムスロットが既に他の移動局に割当てられていて、空間多重接続方式により当該送受信タイムスロットを割当てる必要がある場合、判定式ａｙ＋ｂｘ2−ｃを示す演算データを用いた空間多重可否判定を行う機能を有する。
【００２６】
判定式ａｙ＋ｂｘ2−ｃとは、ｙに算出された空間相関値を、ｘに算出されたＤＤＲを、ａ、ｂ、ｃにはそれぞれ所定の係数を当てはめて制御部８０のＣＰＵにより演算される演算データのことである。
更に制御部８０は、ある送受信タイムスロットにおいて移動局Ｘのチャネル割当てができないと判定した場合、他の送受信タイムスロットにおいてチャネル割当てを検討する機能を有し、これを割当てリトライと呼ぶ。そして、制御部８０は、この割当てリトライの回数をカウントしてメモリに記憶する。
【００２７】
記憶部９０は、判定式ａｙ＋ｂｘ2−ｃを示す演算データ及び空間多重度に応じて設定される判定式ａｙ＋ｂｘ2−ｃの係数（ａ、ｂ、ｃ）の値を記憶しており、空間多重度に応じて設定する。
＜信号調整部の詳細＞
図２は、信号調整部５１の構成を示すブロック図である。信号調整部５１は、送受信切替スイッチ５６１〜５６４、加算器５５１〜５５４、ユーザ処理部５１ａ〜５１ｄから構成される。
【００２８】
ユーザ処理部５１ａ〜５１ｄは、ＴＤＭＡ／ＴＤＤフレーム内の各送受信タイムスロット毎に、当該送受信タイムスロットにおいて空間多重している各移動局の信号を最適に送受信するよう、無線部１１〜４１との間で入出力される各送受信信号の振幅と位相とを調整する。また、例えばユーザ処理部５１ａにおいて、移動局ａの信号Ｕａを分離抽出する。
【００２９】
加算器５５１〜５５４は、ユーザ処理部５１ａ〜５１ｄによって調整された送信信号Ｓａ〜Ｓｄを無線部ごとに加算し、無線部１１〜１４へ出力する。
＜受信応答ベクトル算出部の詳細＞
受信応答ベクトル算出部５３は、受信応答ベクトルを次のように求める。
移動局ａ、移動局ｂ、移動局ｃ、移動局ｄの信号が空間多重され無線部１１〜４１に受信された信号をＸ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４、移動局ａ、移動局ｂ、移動局ｃ、移動局ｄから理想的に受信されるべき信号をそれぞれＡa、Ａb、Ａc、Ａdとして、
［数１］Ｘ１＝ｈ1aＡa＋ｈ1bＡb＋ｈ1cＡc＋ｈ1dＡd
Ｘ２＝ｈ2aＡa＋ｈ2bＡb＋ｈ2cＡc＋ｈ2dＡd
Ｘ３＝ｈ3aＡa＋ｈ3bＡb＋ｈ3cＡc＋ｈ3dＡd
Ｘ４＝ｈ4aＡa＋ｈ4bＡb＋ｈ4cＡc＋ｈ4dＡd
と表わしたとき、
［数２］  Ｒa＝（ｈ1a、ｈ2a、ｈ3a、ｈ4a）Ｔ    Ｔは転置
を移動局ａの受信応答ベクトルと呼ぶ。
【００３０】
論理的には、無線部１１に受信された信号Ｘ１と、移動局ａから理想的に受信されるべき信号Ａaとの相関をとることで、他局の信号の項が除かれｈ1aが求まるが、移動局で信号の全体にわたってＡaを知ることは不可能なため、信号調整部５１によって分離された移動局ａの信号Ｕａを代用してｈ1aを漸近的に求めている。ｈ2a、ｈ3a、ｈ4aについても各々の無線部に受信された信号と、分離された移動局ａの信号Ｕａとの相関をとることで求まる。
＜ＤＤＲ計算機の詳細＞
ＤＤＲ計算機５３は、例えば移動局ａ、移動局ｂのＤＤＲを求める場合、受信応答ベクトルＲa、Ｒbに基づいて、移動局ａと移動局ｂとのＤＤＲである｜Ｄab｜を次の数１で算出する。
［数３］｜Ｄab｜＝｜Ｒa2／Ｒb｜2＝｜（ｈ1a2＋ｈ2a2＋ｈ3a2＋ｈ4a2）／（ｈ1b2＋ｈ2b2＋ｈ3b2＋ｈ4b2）｜
なお、｜Ｄab｜は１より大きな値になるように、受信応答ベクトルＲa、Ｒbの分母分子を入れ替えて調整される。
【００３１】
こうして算出したＤＤＲを、ＤＤＲ計算機５１は制御部８０に伝える。
＜空間相関値計算機の詳細＞
空間相関値計算機５４は、例えば、移動局ａと移動局ｂの空間相関値を次の数２で算出する。
［数４］  Ｃ＝｜（Ｒa・Ｒb）｜／（｜Ｒa｜・｜Ｒb｜）
ここで、（Ｘ・Ｙ）は，ベクトルＸ、Ｙの内積を表し、｜Ｘ｜はベクトルＸの大きさを表す。
【００３２】
こうして算出した空間相関値を、空間相関値計算機５１は制御部８０に伝える。
＜チャネル割当て処理＞
以下、制御部８０が行う、本発明に係るチャネル割当て処理について図３及び図４を用いて説明する。図３は、本発明に係るチャネル割当て処理を示したフローチャートである。
【００３３】
図４は、記憶部９０に記憶している、空間多重度に応じて設定される判定式ａｙ＋ｂｘ2−ｃの係数のデータである。
図３のフローチャートの流れについて説明すると、まず、制御部８０は、移動局Ｘから新規通信接続やＴＣＨの切替の要求があれば、移動局Ｘの割当てリトライ数のデータをメモリに作成し、初期値として０を格納する（Ｓ１０１）。
【００３４】
続いて、空間多重度の低い送受信タイムスロットを選択する（Ｓ１０２）。これは、空間多重度の低い送受信タイムスロットの方が空間多重可否判定で不可判定される条件が低いからである。
次に、選択された送受信タイムスロットが空間多重を行う必要があるかどうかを確認する（Ｓ１０３）。ここで、選択された送受信タイムスロットがまったくの空き状態であれば、空間多重を行う必要がないので、そのまま当該送受信タイムスロットをＴＣＨとして割当てる（Ｓ１１２）。
【００３５】
ステップＳ１０３において、空間多重を行う必要がある場合、当該送受信タイムスロットを使用している移動局の数と、移動局Ｘの数を加えた空間多重度を算出し、判定式ａｙ＋ｂｘ2−ｃの空間多重度に応じて設定される係数を記憶部９０から取得する（Ｓ１０４）。
例えば、当該送受信タイムスロットを１つの移動局が既に使用している場合、これに移動局Ｘの数である１を加えた値、即ち２が空間多重度となるので、記憶部９０に記憶している図５の判定式の係数データから、空間多重度２の場合の係数値であるａ＝１００、ｂ＝０．７７７、ｃ＝６２．５を取得する。
【００３６】
続いて移動局Ｘと当該送受信タイムスロットを使用している移動局とのＤＤＲをＤＤＲ計算機５３において算出し、制御部８０はこの算出された値を判定式ａｙ＋ｂｘ2−ｃのｘとして取得する（Ｓ１０５）。
また、移動局Ｘと当該送受信タイムスロットを使用している移動局との空間相関値を空間相関値計算機５４において算出し、制御部８０はこの算出された値を判定式ａｙ＋ｂｘ2−ｃのｙとして取得する（Ｓ１０６）。
【００３７】
取得した、判定式の係数（ａ、ｂ、ｃ）と、ＤＤＲと、空間相関値とをあてはめることで、判定式ａｙ＋ｂｘ2−ｃで示される演算を実行する（Ｓ１０７）。演算結果が０より小さい場合（Ｓ１０８）、制御部８０により移動局Ｘの割当ては可能と判定され、当該送受信タイムスロットにおいてＴＣＨが割当てられる（Ｓ１１２）。
【００３８】
もし、ステップＳ１０８において、演算結果が０以上となる場合、制御部８０により移動局Ｘの割当ては不可と判定され、他の送受信タイムスロットを検討する（Ｓ１０９）。
続いて、メモリに格納されている移動局Ｘのチャネル割当てリトライ数を確認し（Ｓ１１０）、割当てリトライ数が４未満の場合、割当てリトライ数を１加算した値を格納し（Ｓ１１１）、ステップＳ１０２に戻る。
【００３９】
もし、ステップＳ１１０においてリトライ数が４である場合、ＴＣＨを割当てることができる送受信タイムスロットがなかったと判断され、制御部８０は移動局ＸにＴＣＨを割当てない。
ステップＳ１０４において、空間多重度が３もしくは４の場合、記憶部９０に記憶している図４の判定式の係数データから、それぞれの空間多重度に応じた係数値を取得し、３つもしくは４つの各移動局間のＤＤＲ、空間相関値を取得する（Ｓ１０５，Ｓ１０６）。
【００４０】
これは、新たに移動局Ｘが加わることで、空間多重度が２から３、或いは３から４になり、判定式の係数が変更され、既に空間多重している２つもしくは３つの移動局間におけるＤＤＲ、空間相関値では、所定基準以上の通信品質の通信ができなくなっている場合があるからである。空間多重度が３となる場合、組み合わせとして、各移動局間の３組のＤＤＲ，空間相関値を取得し、３組の値をそれぞれ用いた判定式の演算結果から判定する必要がある。
【００４１】
同様に空間多重度が４となる場合は、６組のＤＤＲ，空間相関値を取得し、６組の値をそれぞれ用いた判定式の演算結果から判定する必要がある。
＜考察＞
本発明に係る判定式を用いた空間多重可否判定を行うことで、従来の空間多重可否判定では考慮できなかった、指標間の相関を反映した空間多重可否判定を行うことができる。
【００４２】
また、空間相関値とＤＤＲの相関を検証したところ、２次曲線で近似できる相関関係があることが判明し、判定式ａｙ＋ｂｘ2−ｃを用いることで、課題で挙げた問題、即ち、共に閾値を超えない範囲の値であるにもかかわらず、それぞれの値が共に閾値に近い値が算出される場合は、混信が発生するという問題を解決することができる。
【００４３】
図５は、図３中に示される判定式ａｙ＋ｂｘ2−ｃと、図４の空間多重度に応じて設定される判定式ａｙ＋ｂｘ2−ｃの係数のデータとを用いて表した、所定基準以上の通信品質で通信ができる領域を示すグラフである。
更に、ＤＤＲが十分小さい値の場合、空間相関値は、従来示していた空間相関値の閾値を多少超えた大きさであっても所定基準以上の通信品質で通信することが可能であること、また同様に空間相関値が十分小さい値の場合、ＤＤＲは、従来示していたＤＤＲの閾値を多少超えた大きさであっても通信品質で通信することが可能であること、が新たにわかった。これにより従来に比して、ＴＣＨを割当てられる可能性が増加した。
＜補足＞
以上本発明に係る無線基地局について実施の形態を示して説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限られないことは勿論である。即ち、
（１）実施の形態では通信品質を示す指標として空間相関値、ＤＤＲを用いたが、その他のパラメータとして、フェージング速度、電力レベル、送信タイミング差、瞬時エラー等を用いて、多次元的に空間多重可否判定を行うことも可能である。また、空間多重接続により通信する場合において、その通信品質を示す指標であればどれを用いてもよい。
【００４４】
フェージング速度とは、移動局の過去の受信応答ベクトルと現在の受信応答ベクトルとの相関で表される指標のことで、過去の移動局からの信号の到来方向と現在の移動局からの信号の到来方向との角度を示す。フェ−ジング速度が大きいほど、移動局に追従した指向性パターンを形成することが難しくなり、また他の移動局の信号に干渉の影響を与えるため、空間多重接続する上での通信品質を示す指標となる。
【００４５】
電力レベルとは、無線基地局が受信した移動局の電波信号の強さを数値化したものであり、他の移動局の電力レベルと比較してその差が大きい場合、電力レベルが大きい移動局の信号は他の移動局の信号に影響を及ぼすため、空間多重接続する上での通信品質を示す指標となる。
送信タイミング差とは、空間多重している無線基地局が行う、第１の移動局への送信タイミングと、第２の移動局への送信タイミングとの間の差のことであり、この差が小さい場合、つまり第１の移動局への信号と第２の移動局への信号とをほぼ同時に送信した場合、第１の移動局は第１の移動局宛の信号と第２の移動局宛の信号とを分離しにくくなり、第２移動局もまた同様である。よって、空間多重接続する上での通信品質を示す指標となる。
【００４６】
瞬時エラーとは、空間多重接続中に発生する転送誤り、データ欠落等のエラーを指し、このエラー回数が多い場合は、当該通信チャネルにおいて空間多重接続するのに適していないと考えられるため、通信品質を示す指標となる。
（２）実施の形態では、通信品質を示す指標として空間相関値、ＤＤＲを用いた判定式ａｙ＋ｂｘ2−ｃの係数（ａ、ｂ、ｃ）を具体的に数字で示したが、本発明の意図する所においては当然これらの値に限られず、ある程度の通信品質で通信できることを示す判定式ａｙ＋ｂｘ2−ｃの係数（ａ、ｂ、ｃ）であればよい。
【００４７】
（３）実施の形態では、通信品質を示す指標として空間相関値、ＤＤＲを用いた２元２次曲線を示す演算データに基づく演算の結果と、数値０を比較することで示したが、演算データは２元２次曲線に限らず、例えば、多元多次曲線、指数関数、三角関数であってもよく、比較する数値も任意の値でよい。
（４）本実施の形態に示した制御部８０によるチャネル割当てを、無線基地局内のＣＰＵに実行させるためのコンピュータプログラムを、記録媒体に記録し又は各種通信路等を介して、流通させ頒布することもできる。このような記録媒体には、ＩＣカード、光ディスク、フレキシブルディスク、ＲＯＭ等がある。流通、頒布されたコンピュータプログラムは無線基地局のメモリ等に記録されることにより利用に供され、無線基地局のＣＰＵは前記コンピュータプログラムを実行して本実施の形態で示したような新規チャネル割当処理又は切替チャネル割当処理を実現する。
【００４８】
（５）実施の形態では、２元２次曲線の判定式を用いたが、複数の２元１次直線の判定式を用いてもよい。例えば、ｙ＋ａｘ−ｂ、ｘ−ｃ、ｙ−ｄの３つで表される判定式が挙げられる。
ここで、ｙは算出された空間相関値、ｘは算出されたＤＤＲであり、ａ、ｂ、ｃ、ｄは記憶部９０に記憶している判定式の係数である。制御部８０は、空間多重可否判定を行う送受信タイムスロットの空間多重度に応じて、記憶部９０から係数を取得する。
【００４９】
図６は、記憶部９０に記憶している２元１次直線の判定式の空間多重度に応じて設定される係数のデータである。
また、図７は、判定式ｙ＋ａｘ−ｂ、ｘ−ｃ、ｙ−ｄと図６の空間多重度に応じて設定される係数のデータを用いて表した、所定基準以上の通信品質で通信ができる領域を示すグラフである。
【００５０】
３つの判定式がすべて０以下である場合、所定基準以上の通信品質で通信が可能と判定される。
【００５１】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明に係る無線基地局は、空間多重接続方式により複数の移動局と無線通信する無線基地局であって、移動局との通信における通信品質を示すｎ個の指標の値を、測定を通じて取得する指標値取得手段と、判定式である関数ｆ（ｘ1、ｘ2、・・・、ｘn）の構造、係数及び定数を特定するための関数データを記憶している記憶手段と、前記指標値取得手段により取得されたｎ個の指標値を、それぞれ前記関数データで特定される関数ｆのｘ1からｘnに当てはめて演算を行う演算手段と、前記演算手段による演算結果と所定閾値とを比較することにより、移動局との通信可否を判定する判定手段とを備え、前記指標は、ＤＤＲ、空間相関値、フェージング速度、電力レベル、送信タイミング差、瞬時エラーのうち少なくとも２つ以上の指標であることを特徴とする。
【００５２】
これにより、測定を通じて得られる通信品質を示す各指標間の相関を反映させた空間多重可否判定を行うことができ、それに伴い、従来のような混信が発生するにもかかわらずＴＣＨを割当てるということを抑えることができ、かつＴＣＨ割当てにおける過度の制限をしないという効果が得られる。
また、前記空間多重接続方式は、時分割による各タイムスロットに複数の移動局を割当てて当該複数の移動局と多重通信する方式であり、前記記憶手段には、多重度別に前記関数ｆの係数が記憶されており、前記判定手段は、あるタイムスロットについて、当該タイムスロットに係る前記指標値を前記指標値取得手段に取得させて前記演算手段に前記演算を行わせて、当該タイムスロットを判定対象の移動局に割当てた場合における当該移動局との通信可否を判定し、前記演算手段は、演算に係るタイムスロットの多重度に応じて前記関数ｆの係数を選定して前記演算を行うこととしてもよい。
【００５３】
これにより、空間多重度に応じた各指標間の相関を反映させた空間多重可否判定を行うことができ、空間多重度が高いことによる移動局相互間の干渉除去の難易度が上がることに対応することができる。
また、前記無線基地局はさらに、前記判定手段により、判定対象の移動局と通信可能と判定されたところのタイムスロットを、当該移動局に割当てるタイムスロット割当手段と、前記判定手段により通信不可と判定された場合、他のタイムスロットについて前記判定手段に再び判定させる再判定手段と、前記判定手段により再び判定がなされた回数を記録する記録手段とを備え、前記再判定手段は、前記記録手段により記録された回数が一定数を超えている場合には前記判定手段に再び判定させることを中止することとしてもよい。
【００５４】
これにより各タイムスロットにおいて空間多重可否判定で否と判定された移動局にＴＣＨを割当てないことで、無駄な判定処理を減らす効果が得られる。
また、前記無線基地局は、複数のアンテナと、複数の移動局それぞれについて、移動局から送信された電波が前記アンテナに到達するまでの伝搬路と電波の電力の大きさとを示す受信応答ベクトルを算出する受信応答ベクトル算出手段とを備え、前記指標値取得手段は、該当タイムスロットにおいて多重される２つ以上の移動局の、各々の前記受信応答ベクトルの大きさを２乗した値の比であるＤＤＲを算出するＤＤＲ算出部と、該当タイムスロットにおいて多重される２つ以上の移動局の、各々の前記受信応答ベクトルの到来方向の近さを示す空間相関値を算出する空間相関値算出部とを有し、前記ｎは２であり、前記指標は、前記ＤＤＲと前記空間相関値とであり、前記関数ｆは、ｆ（ｘ1、ｘ2）であり、前記演算手段は、前記ＤＤＲ及び前記空間相関値をそれぞれｘ1、ｘ2に当てはめて前記演算を行うこととしてもよい。
【００５５】
これにより、空間多重接続における通信品質を示す指標の中でも代表的な指標である、ＤＤＲと空間相関値の相関を反映させた空間多重可否判定を行うことができる。
また、前記関数データで特定される判定式は、ａｙ＋ｂｘ2−ｃであり、前記ｘ及びｙは変数であり、前記ａ、ｂ及びｃは前記係数であり、前記演算手段は、前記ＤＤＲ及び前記空間相関値をそれぞれｘ、ｙに当てはめて前記演算を行うこととしてもよい。
【００５６】
これにより、実験的に得られる、ある程度の通信品質で通信ができるＤＤＲと空間相関値との相関関係を最も近似した２次曲線で表現することができ、実際の特性に則した空間多重可否判定を実施できる。
また、前記関数データで特定される判定式は３つ存在し、第１の判定式はｙ＋ａｘ−ｂであり、第２の判定式はｘ−ｃであり、第３の判定式はｙ−ｄであり、前記ｘ及びｙは変数であり、前記ａ、ｂ、ｃ及びｄは前記係数であり、前記演算手段は、前記ＤＤＲ及び前記空間相関値を、それぞれ前記関数データで特定される第１から第３の判定式におけるｘ、ｙに当てはめて各判定式に従った演算を行い、前記判定手段は、前記演算手段による３つの演算結果それぞれを各別の所定閾値と比較することにより、前記判定を行うこととしてもよい。
【００５７】
これにより、判定式の構造が容易であるため、判定に用いる指標を増やした場合でも、容易に変数の拡張を行うことができる。
また、本発明のプログラムは、空間多重方式により複数の移動局と無線通信するＣＰＵを備える無線基地局に、移動局との通信可否を判定する通信可否判定処理を実行させるためのプログラムであって、前記通信可否判定処理は、移動局との通信における通信品質を示すｎ個の指標値を、測定を通じて取得する指標値取得ステップと、前記指標値取得ステップにより取得したｎ個の指標値を、それぞれ演算データである関数ｆ（ｘ1、ｘ2、・・・、ｘn）の判定式のｘ1からｘnに当てはめて演算を行う演算ステップと、前記演算ステップによる演算結果と所定閾値とを比較することにより、移動局との通信可否を判定する判定ステップとを含み、前記指標は、ＤＤＲ、空間相関値、フェージング速度、電力レベル、送信タイミング差、瞬時エラーのうち少なくとも２つ以上の指標であることを特徴とする。
【００５８】
これにより、測定を通じて得られる通信品質を示す各指標間の相関を反映させた空間多重可否判定を行うことができ、それに伴い、従来のような混信が発生するにもかかわらず、ＴＣＨを割当てるということを抑えることができ、かつＴＣＨ割当てにおける過度の制限をしないという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態における無線基地局の構成を示すブロック図である。
【図２】信号調整部５１の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明に係るチャネル割当て処理を示したフローチャートである。
【図４】記憶部９０に記憶している、空間多重度に応じて設定される判定式ａｙ＋ｂｘ2−ｃの係数のデータである。
【図５】図３中に示される判定式ａｙ＋ｂｘ2−ｃと、図４の空間多重度に応じた判定式の係数のデータとを用いて表した、所定基準以上の通信品質で通信ができる領域を示すグラフである。
【図６】記憶部９０に記憶している２元１次直線の判定式の空間多重度に応じて設定される係数のデータである。
【図７】判定式ｙ＋ａｘ−ｂ、ｘ−ｃ、ｙ−ｄと図６の空間多重度に応じて設定される係数のデータを用いて表した、所定基準以上の通信品質で通信ができる領域を示すグラフである。
【図８】空間相関値の空間多重度に応じた閾値のデータと、ＤＤＲの空間多重度に応じた閾値のデータである。
【符号の説明】
１１〜１４      アンテナ
２１〜２４      無線部
５０            信号処理部
５１            信号調整部
５２            受信応答ベクトル算出部
５３            ＤＤＲ計算機
５４            空間相関値計算機
６０            モデム部
７０            ベースバンド部
８０            制御部
９０            記憶部
【図１】
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【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】
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【図８】
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