(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のアンテナ素子からなるアレー・アンテナを設け、それぞれのアンテナ素子に入力する信号に任意ウエイトを適応 的に与えてビーム形成を行う適応アンテナを用いた通信装置であって、
上りリンクのユーザ信号の情報から各ユーザの到来角情報を抽出し、希望ユーザの到来角 に基づいて各アンテナ・ブランチに対応した擬似的ユーザ信号を生成し、これらの擬似的ユーザ信号を用いて任意適応アルゴリズムにより、それぞれのアンテ ナ・ブランチに適用する下りリンクのウエイトを制御することを特徴とする適応アンテナを用いた通信装置。
【請求項２】
上記ウエイトを制御する方法 は、上りリンクのユーザ信号の情報から各ユーザの到来角情報を抽出し、希望ユーザの到来角と該希望ユーザの到来角を挟む擬似的な第１、第２の到来角とを設定し、更にそれらの到来角以外に擬似的な到来方向をＮ−３個以上設定し（Ｎ：アンテナ素子数、Ｎ＞３）、それら到来方向情報と、アンテナ配列等から決定される位相情報と、それぞれが無相関あるいは相関の低い信号とを用いて各アンテナ・ブランチに対応した擬似的ユーザ信号を生成し、これらの擬似的ユーザ信号を用いて任意適応アルゴリズムにより、それぞれのアンテナ・ブランチに適用する下りリンクのウエイトを制御することを特徴とする請求項１記載の適応アンテ ナを用いた通信装置。
【請求項３】
各セルあるいは各セクタにおいて、各ユーザの到来角情報を集め、任意角度範囲ごとに各ユーザ情報を集計し任意時間ごとに更新するメモリ機能を設けたことを特徴とする請求項１または２記載の適応アンテナを用いた通信装置。
【請求項４】
希望ユーザの到来角を挟む擬似的な第１、第２の到来方向を、希望ユーザ方向に利得が最大のビームを向けた時のヌル方向のうちメインビームに最も近い方向とすることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の適応アンテナを用いた通信装置。
【請求項５】
各セルあるいは各セクタにおいて集計された各ユーザの到来角と第１、第２の到来角を基に選んだ各角度範囲の代表値を用いて第３、第４・・・の擬似的到来方向を設定することを特徴とする請求項４記載の適応アンテナを用いた通信装置。
【請求項６】
逐次的に各アンテナ・ブランチに適用するウエイトを更新するにあたり、任意時間毎に各ユーザ機能ブロックで形成されるビーム・パターンと希望ユー ザ方向と干渉ユーザ方向の情報から、希望方向ユーザのレベルと各干渉ユーザ方向のレベルを算出し、その前のレベルと比較する機能を設け、新しくウエイトを 更新した方が特性が向上する場合は新しいウエイトに更新し、逆に前の状態の方が特性が良い場合はそのウエイトを保持し、適応アルゴリズムはその選択によらず新しいウエイトを元に次のウエイトを計算するようにすることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の適応アンテナを用いた通信装置。
【請求項７】
擬似的ユーザ信号の生成に用いる無相関あるいは相関の低い信号にはお互いに直交するコードを用いることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の適応アンテナを用いた通信装置。
【請求項８】
上りリンクの有効マルチパスの到来角情報から下りリンクのビーム形成を行う時に用いる到来方向を一つ決定し、その方向にのみビームを向けるように制御することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の適応アンテナを用いた通信装置。
【請求項９】
下りリンクのウエイトを算出する場合は、アンテナ・ブランチに適用するウエイトを規格化制御し、１ユーザ当たりの送信電力を任意の値に保つことに よって通信装置の全送信電力を任意の値に保つことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の適応アンテナを用いた通信装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動通信システムの無線基地局等に適用される適応アンテナを用いた通信装置に関する。
【０００２】
ＩＭＴ２０００と呼ばれる次世代移動通信システムにおいては、音声ばかりでなく、画像等の比較的容量の大きなデータ通信を行えることが要求されている。そのような要求から無線基地局においてシステム容量を向上するためのより高度な技術として、各ユーザ信号のＳＩＲ（信号対干渉の比）を改善し、システム容量を増大することができる適応アンテナ（アダプティブ・アレー・アンテナ）が有力候補と目されている。
【０００３】
かかる適応アンテナは、移動通信システムの無線基地局に複数のアンテナ素子を設け、それぞれの素子に入力する信号に任意ウエイト（振幅、位相）を与えて希望方向へのビーム形成を行うものであるが、希望ユーザ（通信相手のユーザ）にはビームの利得の高い部分を向ける一方、干渉ユーザ（通信相手となっていないユーザ）に対してはビームの利得の低い部分を向けるように、アンテナ・ブランチに適用するウエイトを制御できることが必要とされる。
【０００４】
【従来の技術】
従来例の構成を図１２に示す。図中、１は複数のアンテナ・ブランチ（アンテナ素子）からなるアレーアンテナである。２は分波器であり、一つのアンテナ・ブランチを送受信に共用する場合に送受信経路のアイソレーションを得るために用いる。３はウエイト乗算器３であり、このウエイト乗算器３は上りリンクにおいて、アダプティブ・アレイ・アンテナ（ＡＡＡ）を用いる時のウエイトと各アンテナ・ブランチの上り信号とを掛け合わせるものである。４はウエイト乗算器３の出力信号を足し合わせる加算器である。
【０００５】
５は上りリンクのアダプティブ処理部（ＡＡＡウエイト演算部）であり、このアダプティブ処理部５は各アンテナ・ブランチのウエイトを各アンテナ・ブランチの上り信号と加算器４からの合成信号と任意参照信号集に基づいて計算する。このアダプティブ処理部５で算出された各アンテナ・ブランチのウエイトは各アンテナ・ブランチに対応した乗算器９にそれぞれ入力する。
【０００６】
１１はデータの生成部であり、このデータ生成部１１では符号化やフレーム・フォーマットに合わせたデータ生成が行われ、生成されたデータは信号分配器１０で分岐してそれぞれウエイト乗算器９に入力され、アダプティブ処理部５からのウエイトと掛け合わされる。この各アンテナ・ブランチに対応した出力（ユーザ信号）は、ユーザ信号多重化部１２で同一セルあるいは同一セクタのユーザ信号とそれぞれのブランチごとに多重化され、分波器２を通ってアレーアンテナ１から出力される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述のシステムは、下りリンクにおいては、特に上りと下りで周波数が異なるＦＤＤ（Frequency Division Duplex)の場合、「Ｗ−ＣＤＭＡにおけるアダプティブ・アレー・アンテナ送信による下り回線干渉抑圧効果」（ＲＣＳ９８−７２）に示すように、上りリンクでアダプティブ制御を行い、下りリンクについては上りリンクで生成したと全く同じアダプティブ・ウエイトをそのまま用いて送信するものであるが、アレー・アンテナのビーム形状は周波数によって変化する性質のものなので、上述の方法は受信周波数と送信周波数の差が１０％程度までであることを条件に使用できる、という制約がある。
【０００８】
この場合、従来例のシステムでは、下りリンクにおいて上りリンクのウエイトを用いているため、ＦＤＤの場合、受信周波数と送信周波数の差が大きいと、必ずしも希望ユーザ方向にビームの利得の高い部分が向いているとは限らず、また干渉ユーザ方向についても同様にレベルの低いビームが向いている保証はない。特に、周波数差が１０％を超える場合はこの傾向が更に悪化して、特性の劣化を招く。
【０００９】
また、ＣＤＭＡのようにアンテナ（アンテナ素子数Ｎ）の自由度（Ｎ−１）を超えるユーザが同時に通信を行う場合は、効率の良い特性改善は図れない。
【００１０】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、上りと下りの周波数の差の大小にかかわらず、上りの到来角情報から下りリンクの各アンテナ素子に入力されるウエイトを適応制御できるようにすることを目的とし、これにより通信装置のシステム容量の増加を図ることができる。
【００１１】
【課題を解決するための手段および作用】
本発明は、複数のアンテナ素子からなるアレー・アンテナを設け、それぞれのアンテナ素子に入力する信号に任意ウエイトを適応的に与えてビーム形成を行う適応アンテナを用いた通信装置に適用されるものである。
上述の課題を解決するために、本発明に係る適用アンテナを用いた通信装置は、上りリンクのユーザ信号の情報から各ユーザの到来角情報を抽出し、希望ユーザの到来角に基づいて各アンテナ・ブランチに対応した擬似的ユーザ信号を生成し、これらの擬似的ユーザ信号を用いて任意適応アルゴリズムにより、それぞれのアンテナ・ブランチに適用する下りリンクのウエイトを制御する。
【００１２】
上記のように擬似的ユーザ信号を生成してウエイトを制御するには、希望ユーザの到来角と該希望ユーザの到来角を挟む擬似的な第１、第２の到来角とを設定し、更にそれらの到来角以外に擬似的な到来方向（第３、第４・・・）をＮ−３個以上設定し（Ｎ：アンテナ素子数、Ｎ＞３）、それら到来方向情報と、アンテナ配列等から決定される位相情報と、それぞれが無相関あるいは相関の低い信号とを用いて各アンテナ・ブランチに対応した擬似的ユーザ信号を生成し、これらの擬似的ユーザ信号を用いて任意適応アルゴリズムにより、それぞれのアンテナ・ブランチに適用する下りリンクのウエイトを制御する。
【００１３】
そして、希望ユーザの到来角を挟む擬似的な第１、第２の到来方向を、希望ユーザ方向に利得が最大のビームを向けた時のヌル方向のうちメインビームに最も近い方向とすることができる。
【００１４】
また、各セルあるいは各セクタにおいて集計された各ユーザの到来角と第１、第２の到来角を基に選んだ各角度範囲の代表値を用いて第３、第４・・・の擬似的到来方向を設定することができる。
【００１５】
また、逐次的に各アンテナ・ブランチに適用するウエイトを更新するにあたっては、任意時間毎に各ユーザ機能ブロックで形成されるビーム・パターンと希望ユーザ方向と干渉ユーザ方向の情報から、希望方向ユーザのレベルと各干渉ユーザ方向のレベルを算出し、その前のレベルと比較する機能を設け、新しくウエイトを更新した方が特性が向上する場合は新しいウエイトに更新し、逆に前の状態の方が特性が良い場合はそのウエイトを保持し、適応アルゴリズムはその選択によらず新しいウエイトを元に次のウエイトを計算するようにする。
このようにすることで、適応アルゴリズムは収束の過程において必ずしも最適値を更新していくとは限らず誤差関数は最適値を挟んで変動することがあるので、これに対処することができる。
【００１６】
擬似的ユーザ信号の生成に用いる無相関あるいは相関の低い信号としては、お互いに直交するコードを用いることができる。
【００１７】
マルチパスが生じる場合には、上りリンクの有効マルチパスの到来角情報から下りリンクのビーム形成を行う時に用いる到来方向を一つ決定し、その方向にのみビームを向けるように制御することができる。
【００１８】
また、下りリンクのウエイトを算出する場合は、アンテナ・ブランチに適用するウエイトを規格化制御し、１ユーザ当たりの送信電力を任意の値に保つことによって通信装置の全送信電力を任意の値に保つことができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の一実施例としての適応アンテナを用いた通信装置の無線系回路構成を示す図である。この実施例はＣＤＭＡ（コード分割多重アクセス）の移動通信システムの無線基地局に本発明の適応アンテナを適用したものである。
【００２０】
図中、１は複数のアンテナ・ブランチ（アンテナ素子）からなるアレー・アンテナである。２は分波器であり、一つのアンテナを送受信に共用する場合に送受信経路のアイソレーションを得るために用いる。３はウエイト乗算器３であり、上りリンクにおいて、アダプティブ・アレイ・アンテナ（ＡＡＡ）を用いる時のウエイトと各アンテナ・ブランチの上り信号を掛け合わせるものである。４はウエイト乗算器３の出力信号を足し合わせる加算器であり、５は上りリンクの各アンテナ・ブランチのウエイトを計算するアダプティブ処理部（ＡＡＡウエイト演算部）である。
【００２１】
なお、本発明においては、上りのアダプティブ・アレイ・アンテナの方式は特に限定されるものではないため、上りリンクに関する上記構成はあくまで一例として示したものであり、この他にも種々の形態が可能である。
【００２２】
６は到来方向推定部であり、この到来方向推定部６は上りの各アンテナ・ブランチの各ユーザ信号からその到来方向（到来角）を推定する機能ブロックである。この到来方向推定部６は各ユーザごとに設けられており、上りのマルチパス信号の到来方向から代表値として一つの到来方向を下りリンク・ビーム・フォーミングのために算出する。この到来方向推定部６の到来角推定方法としては、文献「 '９８信学会総合大会ｂ−５−１７２」や「 '９７信学会総合大会Ｂ一５−９４」等に示す方式が知られているが、本発明における上りの到来角推定の方式は特に限定されるものではなく、どの方式によっても良い。
【００２３】
ところで、ＦＤＤシステムの下りリンクの場合、上りと下りではチャネル複素包絡線変動の相関は低いが、マルチパスの各到来角方向は同じであり、また電力についてもその大きさは瞬間瞬間には異なるが比較的長期間にわたり規格化および平均化すると同じとなる。従ってこのうち、上りの信号から抽出される各パスの到来角の情報に関しては、上り信号に対して瞬時に下り信号を返す場合においても信頼性が高く、下りの各アンテナ素子のウエイトを決める上で有用な情報となる。
【００２４】
７はユーザ方向データ蓄積部であり、このユーザ方向データ蓄積部７は各セルあるいは各セクタごとに到来方向推定部６で求めた各ユーザの到来方向推定値（到来角の推定値）を集約し、任意に設定した角度範囲に当てはまるユーザの数（ユーザ度数）をカウントする。この様にして各角度範囲のユーザ分布を求めてメモリにテーブル化し（図６参照）、任意時間ごとにこのテーブルのデータを随時更新して行く。そして、ユーザの到来角とその到来角から一意的に決まる擬似的な角度２つ、更にこれら３つの角度とユーザ方向データ蓄積部７で生成した角度範囲との情報から適応的にヌルを向ける方向を抽出して、下りリンクの下りウエイト計算部８に入力する。この詳しい動作については後述する。
【００２５】
下りウエイト計算部８では、ユーザ方向データ蓄積部７からの角度情報と自身で発生した無相関あるいは相関の低い信号（例：直交コード）とを用いて、下りリンクの周波数を考慮した擬似的ユーザ信号を生成し、この擬似的ユーザ信号に基づいてヌル・フォーミングを含むアダプティブ処理を行い、下りリンクのウエイトを算出して、それらのウエイトを各アンテナ・ブランチに対応したウエイト乗算器９に入力する。
【００２６】
データ生成部１１では符号化やフレーム・フォーマットに合わせたデータ生成が行われ、生成されたデータは信号分配器１０で分岐してそれぞれウエイト乗算器９に入力され、下りウエイト計算部８からのウエイトと掛け合わされる。この各アンテナ・ブランチに対応した出力は、ユーザ信号多重化部１２で同一セルあるいは同一セクタのユーザ信号とそれぞれのブランチごとに多重化され、分波器２を通ってアンテナ１から出力される。
【００２７】
尚、以上の説明においてはＲＦ信号からＩＦ信号、ベースバンド信号、さらにデジタル信号まで、あるいはその逆の周波数変換回路は省略して示しており、全ての処理はデジタル領城で行われる。また、図１にはユーザ方向データ蓄積部７を除いてユーザ１人分の機能ブロック（以下、ユーザ機能ブロックという）を示している。
【００２８】
図２はユーザ方向データ蓄積部７の詳細な構成例を示す図である。図２に示すように、ユーザ方向データ蓄積部７では、同一セルあるいは同一セクタ内の各ユーザ機能ブロックからの到来角情報を集め、任意角度範囲毎にユーザ数をカウントしてテーブル化しておき、これを任意時間で更新していく。到来角グループ化部７１は各ユーザの到来角を代表到来角にグループ化してメモリ部７２に出力する。メモリ部７２では、これらを各角度範囲で集計し、メモリに保持しておく。そして、擬似的ユーザ到来方向計算部７３では各ユーザの到来角（到来方向推定部６からの出力）とそれにより一意的に決まる第１、第２の擬似的ユーザ到来方向θn を次式（１）によりθn 計算部７３１で算出する。
θn ＝ sin-1［（λd ／２πｄ）｛（２ｎ／Ｎ）π＋φ 0  ｝］・・・（１）
ｄ：素子間隔
Ｎ：素子数、
φ0 ：隣接素子間の位相差（メインビームの方向による）
λd ：下り周波数の波長、
ｎ：±１
【００２９】
このように、各ユーザ機能ブロックにおいて、希望ユーザの到来角を挟む擬似的な第１、第２の到来方向を、希望ユーザ方向に利得が最大のビームを向けた時のヌル方向のうちメインビームに最も近い方向とする。
【００３０】
次に、セクタ構成（アンテナ・アレーが指向するセクタの範囲など）、アンテナ構成（アンテナ数、アンテナ間隔等〉などから、これら希望ユーザ方向を含む第１，第２の擬似的ユーザ到来方向を含まない角度範囲のうち、ユーザ数の多い順に（角度範囲の度数には、ユーザの情報レートが低いほど大きくなる係数を考慮する）、第３、第４、・・・の擬似的ユーザ到来方向を選択部７３２で選択する。つまり、希望ユーザの到来角と該希望ユーザの到来角を挟む擬似的な第１、第２の到来角とを設定し、更にそれらの到来角以外に擬似的な到来方向をＮ−３個以上（Ｎ：アンテナ素子数、Ｎ＞３）設定する。
【００３１】
このように、各セルあるいは各セクタにおいて集計された各ユーザの到来角と第１、第２の到来角を基に選んだ各角度範囲の代表値を用いて第３、第４・・・の擬似的到来方向を設定する。
【００３２】
図６はこの選択部７３２の上記動作を説明するための図であり、第３、４、・・の擬似的ユーザ信号の到来角の設定方法を示している。この図６においては、６０°セクタ、アンテナ数５、１λ間隔のリニア配列で、希望ユーザ信号到来方向がａ、第１、２の擬似的ユーザ到来方向がそれぞれｂ、ｃであり、干渉ユーザ分布はそれぞれの角度範囲について棒グラフの形で示してある。この場合、第３、４の擬似的ユーザ信号の到来角はユーザ数の多い順（ｂ、ｃ以外の度数の多い順）にｄ、ｅのように設定する。
【００３３】
図３は、下りリンクＡＡＡ機能ブロックとしての下りウエイト計算部８の詳細な構成例を示した送信系の構成図である。図中、図１と同一のものは同一の記号で示してある。この図３において、コード発生部８１において必要な数の無相関あるいは相関の低い信号（例：直交コード）を発生させ、擬似的ユーザ信号生成部８２でユーザ方向データ蓄積部７からの到来角情報とコード発生部８１の信号とから擬似的なユーザ信号を生成し、各アンテナ・ブランチごとに各擬似的ユーザ信号を合成して出力する。乗算部８３では、ウエイト計算部８６で計算された各アンテナ・ブランチのウエイトを擬似的ユーザ信号生成部８２の擬似的ユーザ信号に乗算して出力し、合成部８４では乗算部８３それぞれの出力を合成して出力する。
【００３４】
一方、ウエイト計算部８６においては、擬似的ユーザ信号生成部８２からの各アンテナ・ブランチごとの擬似的ユーザ信号の合成信号を入力し、またコード発生部８１で生成された信号のうち希望ユーザ方向に適用した信号をリフォレンス信号として合成部８５に入力して合成部８４の出力との差をとったものをウエイト計算部８６に入力する。
【００３５】
図４にはコード発生部８１の詳細な構成例を示す。一般的に適応処理においては、用いるユーザ信号が互いに相関が低くなければ良好に機能しないため、ユーザ信号には無相関あるいは相関の低い信号の設定が前提条件である。本発明の方式の場合は、このユーザ信号を劣化の全く無い理想的な信号とすることができるため、無相関であることが保証されている直交コードを用いることができる。図４は下り専用にそのようなコードを発生するコード発生器８１の詳細を示したものである。内部にはアンテナ数Ｎ個以上の直交コードが書き込まれたコードメモリがあり、このコードメモリからコードを読み出し、擬似的ユーザ信号生成部８２に渡す。各直交コードは同一の周期を持ち、これを繰り返して使用する。コード発生部８１で発生する無相関あるいは相関の低い信号Ｃm (t) を以下に示す。
Ｃm (t) ＝ａm (t) ＋ｊｂm (t)                         ・・・・（２）
ｍ＝希望（ｍ＝０）および擬似的ユーザ番号
このうち、希望ユーザの擬似的信号に用いたコードはリフォレンス信号として、合成部８５に入力する。
【００３６】
図５には擬似的ユーザ信号発生部８２の詳細な構成を示す。ここでは以下のようにして、希望および擬似的ユーザ信号を生成する。先ず、コード発生部８１から上述の式（２）のような無相関あるいは相関の低い信号Ｃm (t) を入力する。この信号Ｃm (t) は等分配され、乗算部８２１に入力される。
【００３７】
次に、希望あるいは擬似的ユーザの到来角情報を位相項計算部８２２に入力し、各アンテナ・ブランチに対応した位相項を次式のように決める。
Ａmn＝〔１， exp(jkd sinθm ),exp(jk2d sinθm ),・・・
・・・exp(jknd sinθm ),・・・exp(jk(N-1) sin θm ) ］・・・（３）
ｋ＝２π／λd （λd は下り周波数の波長）
ｄ：アンテナ間距離
θm ：ｍ番目ユーザ信号到来角
ｎ：０〜Ｎ−１、アンテナ・ブランチ番号
Ｎ：アンテナの数
【００３８】
これより、各アンテナ・ブランチに対応した擬似的なユーザ信号を、乗算部８２１において
χmn(t) ＝Ｃm (t) ・Ａmn                            ・・・・（４）
のように生成すると、各ブランチの信号は合成部８２３で合成され、次のようになる。
Ｘn (t) ＝Σχmn(t)                               ・・・・・（５）
（但し、Σはｍ＝１からＭまでの加算）
Ｍ：全擬似的ユーザ信号数
【００３９】
そして図３に示すウエイト計算部８６において、これらの各アンテナ・ブランチ信号を用い、例えばＬＭＳ（Least Mean Square ）適応アルゴリズムを適用すると、希望ユーザの各アンテナ・ブランチに対する適応ウエイトＷ0nが次のように遂次的に計算される。
Ｗ0n(t＋Δｔ) ＝Ｗ0n(t) ＋μ・Ｘn * (t) ・ｅ(t)       ・・・（６）
Ｙ0 (t) ＝ΣＷ0n(t) ・Ｘn (t)
（但し、Σはｎ＝１からＮ−１までの加算）
ｒ0 (t) ＝Ｃ0 (t)
ｅ(t) ＝ｒ0 (t) −Ｙ0 (t)
μ：ステップ・サイズ
なお、適応アルゴリズムの初期値は希望ユーザの到来方向に同相条件となるウエイトとする。
【００４０】
但し、本発明においは、適用する適応アルゴリズムは特に限定されるものではなく、本発明が生成する擬似的なユーザ信号を用いることのできるアルゴリズムであれば、どのような方式でも良い。また、ここで述べているのは、１ユーザに関する部分であり、実際には各ユーザごと同様の処理を行う。
【００４１】
図７は本発明に関する移動通信環境における典型的なマルチパスの時間特性、いわゆる遅延プロフォイルを示す。例えば同図（ａ）のような伝搬環境の場合、本発明においては矢印で示すパスのユーザ信号（パスレベルが最も大きい信号）から抽出した到来角情報を擬似的ユーザ信号生成に用いるようにする。また同図（ｂ）に示すように、マルチパスのレベルが変化した場合は、同様に矢印で示すパスのユーザ信号（変化後にパスレベルが最も大きい信号）から抽出した到来角情報を用いる。このように受信レベルの高いパスは到来角推定においても信頼性があり、この方向に下りビーム・フォーミングを行うことが適当である。更にアクセス方式がＣＤＭＡの場合、パス分離は簡単に行えるため、この方式が有効である。
【００４２】
図８は本発明の他の実施例の構成図であり、下りリンクのウエイトの更新制御部１３を含む構成を示す。図８中、前記したものは同じ記号で示す。ウエイト更新制御部１３にはユーザ方向データ蓄積部７から全ユーザのグループ化されていない到来角度情報が入力され、これを用いて任意時間ごとに各ユーザの機能ブロックにおいては、形成したビームの希望ユーザ方向のレベルを「Ｓ」とし、その他干渉ユーザ方向のレベルを各「Ｉ」としてその和をＩn とし、Ｓ／ｌn （すなわちＳＩＲ）を算出する。そして、その値が前回の値よりも改善されている場合には、下りウエイト計算部８で今回計算したウエイトに更新して下りウエイト乗算部９に渡し、改善されていない場合は、前回のウエイトを保持するように制御する。その場合、ウエイト更新式に用いるウエイトは、アルゴリズムをストップさせないために、実際に用いるウエイトを更新するしないに関わらず、逐次算出されるウエイトで計算していく。そして任意時間ごとに同様に比較を行い、実際に用いるウエイトを更新、あるいは保持していく。
【００４３】
図９はこのウエイト更新制御部１３における制御手順を示すフローチャートである。任意時間（Δｔ≧ｔ0 ，ｔ0 はウエイト更新時間）ごとに更新ウエイトＷo (t＋Δt)を入力し（ステップＳ１）、そのウエイトＷo (t＋Δt)を用いて希望ユーザを含めた各ユーザ方向のビーム・パターン・レベルを用いてＳ／Ｉn を
ｒ(t＋Δt)＝Ｓ(t＋Δt)／Ｉn (t＋Δt)
にて算出する（ステップＳ２）。この値ｒ（ｔ＋Δｔ）と前回の値Ｒとを比較して（ステップＳ３）、新しいウエイトの方が大きい場合は、ウエイト乗算器９に渡すウエイトをＷ1 ＝Ｗo (t＋Δt)にてこの値に更新するとともに（ステップＳ５）、この値を前回の値Ｒとして保持する（ステップＳ４）。また、小さい場合はウエイトの更新を行わずに前回の値を保持して用いる（ステップＳ６）。
【００４４】
このように、逐次的に各アンテナブランチに適用するウエイトを更新する場合、任意時間毎に各ユーザブロックで形成されるビーム・パターンと希望ユーザ方向と干渉ユーザ方向の情報から、希望方向ユーザのレベルと各干渉ユーザ方向のレベルを算出し、その前のレベルと比較する機能を設け、新しくウエイトを更新した方が特性が向上する場合は新しいウエイトに更新し、逆に前の状態の方が特性が良い場合はそのウエイトを保持し、適応アルゴリズムはその選択によらず新しいウエイトを元に次のウエイトを計算するようにする。
【００４５】
このウエイト更新制御部１３における制御は、図１０に示すように、適応アルゴリズムは収束の過程において必ずしも最適値を更新していくとは限らず、誤差関数は最適値を挟んで変動することへの対処方法を考慮したものである。
【００４６】
図１１は本発明のまた他の実施例の構成図であり、ウエイトの規格化制御部１４を含む下りビームホーミング機能ブロックを示す。ウエイト規格化制御部１４においては、下りウエイト計算部８の出力ウエイトに対して、下式（７）に示したように、各アンテナ・ブランチのウエイト（一般的に複素数）の絶対値を用いた演算を行ってａm を算出した後、下式（８）のように元のウエイトにその値を掛けて新たなウエイトとし、ウエイト乗算器９に渡す。
ａm ＝ (Ｎ）1/2 ／Σ｜Ｗmn｜                            ・・・（７）
（但し、Σはｎ＝０から（Ｎ−１）までの加算）
Ｗ´mn＝ａm ・Ｗmn                                      ・・・（８）
【００４７】
このようにすることで、無線基地局の送信電力に制限がある場合などユーザ一人一人の送信電力を規格化制御することによって、無線基地局全体の送信電力を制限以下に保ちながら、適応処理制御を行う。
【００４８】
このように、下りリンクのウエイトを算出する場合は、アンテナブランチに適用するウエイトを規格化制御し、１ユーザ当たりの送信電力を任意の値に保つことによって基地局の全送信電力を任意の値に保つことができる。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、上りのユーザ信号から上りと下りで同一の到来角情報を用い、更に各ユーザに無相関あるいは相関の低い信号を用いて擬似的ユーザ信号を生成して、これによる下りビーム適応制御を行うことにより、ＦＤＤシステム等の上りと下りの周波数差の大小に関わらず、上りの到来角情報から下りリンクの各アンテナ素子に入力されるウエイトを適応制御できる。
また、希望ユーザ方向にはビームの頂点を常に向け、最大利得を確保するとともに、アンテナの自由度を超える干渉ユーザが存在する場合においても、下りリンクの各ユーザの受信ＳＩＲを最適にするように各アンテナ・ブランチのウエイトを制御することができる。
よって、本発明を無線基地局等の通信装置に適用することで、システム容量の増大に寄与するところが大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る一実施例としての適応アンテナを用いた通信装置のブロック構成を示す図である。
【図２】実施例装置におけるユーザ方向データ蓄積部の詳細な構成例を示す図である。
【図３】実施例装置における下りウエイト計算部の詳細な構成例を示す図である。
【図４】実施例装置の下りウエイト計算部におけるコード発生部の詳細な構成例を示す図である。
【図５】実施例装置の下りウエイト計算部における擬似的ユーザ信号生成部の詳細な構成例を示す図である。
【図６】実施例装置におけるユーザ方向データ蓄積部の動作説明のための図である。
【図７】実施例装置におけるマルチパスに対する動作説明のための図である。
【図８】本発明の他の実施例を示すブロック図である。
【図９】他の実施例装置におけるウエイト更新制御部の処理手順を示すフローチャートである。
【図１０】他の実施例装置におけるウエイト更新制御部の制御による収束状態を説明する図である。
【図１１】本発明のまた他の実施例を示すブロック図である。
【図１２】従来例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１  アンテナ
２  分波器
３  ウエイト乗算器
４  加算器
５  アダプティブ処理部（ＡＡＡウエイト演算部）
６  到来方向推定部
７  ユーザ方向データ蓄積部
７１  グループ化部
７２  メモリ部
７３  擬似的到来方向計算部
７３１  θn 計算部
７３２  選択部
８  下りウエイト計算部
８１  コード発生部
８２  擬似的ユーザ信号生成部
８２１  乗算部
８２２  位相項計算部
８３  乗算部
８４  合成部
８５  合成部
８６  ウエイト計算部
９  ウエイト乗算器
１０  加算器
１１  データ生成部
１２  ユーザ信号多重化部
１３  ウエイト更新制御部
１４  ウエイト規格化制御部
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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