(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のアンテナ素子と、
前記複数のアンテナ素子からの受信信号に対し、受信アンテナウェイトをそれぞれ乗算することにより重み付け乗算を行う複数の第１の乗算器と、
前記複数の第１の乗算器により重み付けされた各アンテナ毎の受信信号どうしを加算して１つの受信データとして出力する加算器と、
前記加算器から出力された受信データの受信品質を測定する受信品質測定回路と、
前記加算器から出力された受信データを入力とし、該受信データが最適な値となるような重み付け係数を前記受信アンテナウェイトとして生成する受信アンテナウェイト生成回路と、
前記受信アンテナウェイト生成回路により生成された受信アンテナウェイトを送信アンテナウェイトに変換するアンテナウェイト変換回路と、
前記受信品質測定回路により測定された受信品質が予め設定されたしきい値を越えている場合、前記アンテナウェイト変換回路から出力された送信アンテナウェイトをそのまま出力し、前記受信品質がしきい値を下回った場合、前記アンテナウェイト変換回路から出力された送信アンテナウェイトの代わりに、予め設定されている値を送信アンテナウェイトとして出力する送信アンテナウェイト制御回路と、
送信データと前記送信アンテナウェイト制御回路から出力された送信アンテナウェイトとの乗算をそれぞれ行う複数の第２の乗算器と
を備えた適応アンテナ送受信装置。
【請求項２】
前記送信アンテナウェイト制御回路は、予め設定されている値として、ある特定のアンテナ素子に対応するウェイトのみに値を有し、他のアンテナ素子に対応するウェイトは全て０となるような送信アンテナウェイトとして出力する請求項１に記載の適応アンテナ送受信装置。
【請求項３】
前記受信品質測定回路は、前記加算回路の出力である受信データの信号電力対干渉電力比に基づいて受信品質を測定する請求項１または２に記載の適応アンテナ送受信装置。
【請求項４】
前記受信品質測定回路は、前記加算回路の出力である受信データのビット誤り率に基づいて受信品質を測定する請求項１または２に記載の適応アンテナ送受信装置。
【請求項５】
前記受信品質測定回路は、前記加算回路の出力である受信データのブロック誤り率に基づいて受信品質を測定する請求項１または２に記載の適応アンテナ送受信装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、適応アンテナを用いた送受信装置である適応アンテナ送受信装置に関し、特に受信アンテナウェイトに基づいて送信アンテナウェイトを生成する適応アンテナ送受信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、移動通信方式においては、他ユーザからの干渉、すなわちマルチユーザ干渉がシステム容量を制限する大きな要因となる。このため、システム容量増大のためには、受信時において特定方向(干渉波方向)の受信信号を抑圧し、送信時においては不要な方向への干渉を避ける適応アンテナ技術が有効であると考えられる。
【０００３】
このような適応アンテナを用いた送受信装置(適応アンテナ送受信装置)の従来例を図２に示す。この従来の適応アンテナ送受信装置は、図２に示されるように、Ｎ個のアンテナ素子１０１1〜１０１Nと、Ｎ個の乗算器１０２1〜１０２Nと、加算器１０３と、受信アンテナウェイト生成回路１０４と、アンテナウェイト変換回路１０５と、Ｎ個の乗算器１０６1〜１０６Nとから構成されている。
【０００４】
乗算器１０２1〜１０２Nは、アンテナ素子１０１1〜１０１Nからの受信信号に対し、受信アンテナウェイト生成回路１０４により生成された受信アンテナウェイトＷ＝（ｗ1、ｗ2、・・・、ｗN）をそれぞれ乗算することにより重み付け乗算を行う。加算器１０３は、乗算器１０２1〜１０２Nにより重み付けされた各アンテナ毎の受信信号どうしを加算して１つの受信データとして出力する。
【０００５】
受信アンテナウェイト生成回路１０４は、加算器１０３から出力された受信データを入力とし、この受信データが最適な値となるような重み付け係数を受信アンテナウェイトＷとして生成する。
【０００６】
受信アンテナウェイト生成回路１０４の動作としては、重み付け加算された受信信号と、基準信号の平均２乗誤差が最小になるように適応的に重み係数を更新するＭＭＳＥ(Minimum Mean Squared Error)制御が一般的に用いられる。ＭＭＳＥを実現するアルゴリズムとして、ＬＭＳ(Least Mean Square)やＲＬＳ(Recursive Least Square)アルゴリズムなどが知られている。本発明では受信アンテナウェイト生成回路１０４で用いられるアルゴリズムは特に限定しない。
【０００７】
受信アンテナウェイト生成回路１０４で生成された受信アンテナウェイトＷ＝（ｗ1、ｗ2、・・・、ｗN）は、乗算器１０２1〜１０２Nにおいて受信信号の重み付けに用いられるとともに、アンテナウェイト変換回路１０５へと入力される。
【０００８】
アンテナウェイト変換回路１０５は、受信アンテナウェイト生成回路１０４により生成された受信アンテナウェイトＷを送信アンテナウェイトＷ’＝（ｗ'1、ｗ'2、・・・、ｗ'N）に変換する。この変換は、ＲＦ送信回路のブランチ間の振幅／位相偏差を補正するため、またはＦＤＤ（Frequency Division Duplex）システムのように、送信／受信の周波数が異なる場合に、送受信の周波数差を補正するために行われるものであり、基本的には受信で形成した指向性パターンと同様のパターンを形成するための送信アンテナウェイトＷ’を生成することを目的として行われる。
【０００９】
乗算器１０６1〜１０６Nは、送信データとアンテナウェイト変換回路１０５から出力された送信アンテナウェイトＷ’との乗算をそれぞれ行う。
【００１０】
図２に示した従来の適応アンテナ送受信装置では、Ｎ個のアンテナ素子１０１1〜１０１Nをアレイ状に複数配置し、信号処理により各アンテナ素子１０１1〜１０１Nの重み係数を適応制御することにより、特定方向にアンテナ利得(指向性)を大きくするような制御が行われる。一方、送信時には、受信アンテナウェイトにキャリブレーションを施して生成した送信アンテナウェイトを各ユーザの送信信号に乗算することにより、希望波ユーザ方向に指向性を有し、他ユーザ方向に与える干渉を低減するように送信する。このような構成の適応アンテナ送受信装置は下記の文献[１]に記載されている。
【００１１】
例えば受信最適ウェイトの計算方法として、逆拡散後のパイロットシンボルおよび判定情報データシンボルを参照信号として生成されたレイク（RAKE）合成後の平均２乗誤差が最小になるよう受信アンテナウェイトを制御する方式が下記の文献[２]に示されている。
【００１２】
また、送信アンテナウェイトの生成方式としては、上記で生成されたアンテナウェイトを基に生成した送信アンテナウェイトを用いる方法が下記の文献[３]に説明されている。
【００１３】
[１] NTT DoCoMo テクニカル・ジャーナル Vol.8 No.1 (Apr.2000)
[２] S.Tanaka, M.Sawahashi and F.Adachi, “Pilot symbol-assisted decision-directed coherent adaptive array diversity for DS-CDMA mobile radio reverse link”, IEICE Trans. Fundamentals, Vol.E80-A, pp.2445-2454, (Dec.1997)
[３] 田中、原田、井原、佐和橋、安達、”W-CDMAにおける適応アンテナアレイダイバーシチ受信の屋外実験特性”、信学技報RCS99-127、pp.45-50 (Oct. 1999)
図２に示される従来の適応アンテナ送受信装置では、送信アンテナウェイトは、受信で生成された受信アンテナウェイトを基に生成される。これは、受信時に形成した指向性パターンを、そのまま送信に適用することを目的としている。しかしながら、例えば、
（１）受信アンテナウェイト生成が収束過程にあり、最適ウェイトが形成されていない場合
（２）受信回線品質が悪く、最適な受信アンテナウェイトが生成が困難な場合
（３）シャドウイングなどにより、受信回線が瞬断した場合
（４）装置の故障などにより、受信異常となった場合
など、最適な受信アンテナウェイトが生成されない場合、送信アンテナウェイトも最適とならない。このため希望局に対する指向性が形成されないだけでなく、他ユーザに与える干渉が逆に大きくなってしまい、受信特性だけではなく、送信特性も著しく劣化することが考えられる。
【００１４】
送信アンテナウェイトが最適な値となるように制御する従来の技術としては、特開２０００−２２６１１号公報、特開２００１−２１７７５９号公報等に記載されているものがある。
【００１５】
特開２０００−２２６１１号公報には、到来方向推定回路を設け、到来方向推定回路により到来方向を推定して送信アンテナウェイトを補正する適応アンテナ送受信装置が記載されている。しかし、この従来の適応アンテナ送受信装置では、受信回線品質が悪化すると到来方向を推定することができなくなり最適な送信ウェイト制御ができなくなり、場合によっては誤制御を行って送信特性が著しく劣化してしまう可能性もある。
【００１６】
また、特開２００１−２１７７５９号公報には、干渉度算出部により算出された干渉度に基づいて送信アンテナウェイトを制御する適応アンテナ送受信装置が記載されている。しかし、この従来の適応アンテナ送受信装置でも同様に、受信回線品質が悪化すると干渉度自体が算出できなくなり最適な送信ウェイト制御ができなくなり、場合によっては誤制御を行って送信特性が著しく劣化してしまう可能性もある。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の適応アンテナ送受信装置では、最適な受信アンテナウェイトが生成されない場合、送信アンテナウェイトも最適とならないため、希望局に対する指向性が形成されないだけでなく、他ユーザに与える干渉が逆に大きくなってしまい、受信特性だけではなく送信特性も著しく劣化してしまうという問題点があった。
【００１８】
本発明の目的は、最適な受信アンテナウェイトが生成できない場合に、送信特性が著しく劣化することを防ぐことができる適応アンテナ送受信装置を提供することである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の適応アンテナ送受信装置は、
複数のアンテナ素子と、
前記複数のアンテナ素子からの受信信号に対し、受信アンテナウェイトをそれぞれ乗算することにより重み付け乗算を行う複数の第１の乗算器と、
前記複数の第１の乗算器により重み付けされた各アンテナ毎の受信信号どうしを加算して１つの受信データとして出力する加算器と、
前記加算器から出力された受信データの受信品質を測定する受信品質測定回路と、
前記加算器から出力された受信データを入力とし、該受信データが最適な値となるような重み付け係数を前記受信アンテナウェイトとして生成する受信アンテナウェイト生成回路と、
前記受信アンテナウェイト生成回路により生成された受信アンテナウェイトを送信アンテナウェイトに変換するアンテナウェイト変換回路と、
前記受信品質測定回路により測定された受信品質が予め設定されたしきい値を越えている場合、前記アンテナウェイト変換回路から出力された送信アンテナウェイトをそのまま出力し、前記受信品質がしきい値を下回った場合、前記アンテナウェイト変換回路から出力された送信アンテナウェイトの代わりに、予め設定されている値を送信アンテナウェイトとして出力する送信アンテナウェイト制御回路と、
送信データと前記送信アンテナウェイト制御回路から出力された送信アンテナウェイトとの乗算をそれぞれ行う複数の第２の乗算器と
を備えている。
【００２２】
本発明によれば、受信品質回路により受信データの受信品質を測定し、この受信品質が予め設定されたしきい値を下回った場合、送信アンテナウェイト制御回路は、アンテナウェイト変換回路により生成された送信アンテナウェイトをそのまま用いずに、予め設定されている値を送信アンテナウェイトとして用いるようにしているので、誤った送信アンテナウェイトによりアンテナ素子を制御してしまい送信特性が著しく劣化することを防ぐことができる。
【００２３】
また、前記送信アンテナウェイト制御回路は、予め設定されている値として、ある特定のアンテナ素子に対応するウェイトのみに値を有し、他のアンテナ素子に対応するウェイトは全て０となるような送信アンテナウェイトとして出力するようにしてもよい。
【００２４】
さらに、前記受信品質測定回路は、前記加算回路の出力である受信データの信号電力対干渉電力比、ビット誤り率、ブロック誤り率のいずれかに基づいて受信品質を測定するようにしてもよい。
【００２５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２６】
図１は本発明の一実施形態の適応アンテナ送受信装置の構成を示すブロック図である。図１において、図２中の構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略するものとする。
【００２７】
本実施形態の適応アンテナ送受信装置は、図２に示した従来の適応アンテナ送受信装置に対して、受信品質測定回路１０７と、送信アンテナウェイト制御回路１０８を新たに設けたものである。
【００２８】
尚、本実施形態の適応アンテナ送受信装置では、アンテナウェイト変換回路１０５と乗算器１０６1〜１０６Nとの間に送信アンテナウェイト制御回路１０８が設けられているため、本実施形態における乗算器１０６1〜１０６Nは、送信データとアンテナウェイト変換回路１０５から出力された送信アンテナウェイトＷ’との乗算をそれぞれ行うのではなく、送信データと送信アンテナウェイト制御回路１０８から出力された送信アンテナウェイトＷ”との乗算をそれぞれ行っている。
【００２９】
本実施形態は、受信アンテナウェイトを基に送信アンテナウェイトを生成する適応アンテナ送受信装置において、受信品質測定回路１０７と、送信アンテナウェイト制御回路１０８が備えられたことを特徴とする。
【００３０】
受信品質測定回路１０７は、加算器１０３から出力された受信データの受信品質を、ＳＩＲ(Signal-to-Noise power Ratio：信号電力対干渉電力比)、ＢＥＲ(Bit Error Rate：ビット誤り率)、ＢＬＥＲ(BLock Error Rate：ブロック誤り率)などを算出することにより測定し、送信アンテナウェイト制御回路１０８に通知する。
【００３１】
送信アンテナウェイト制御回路１０８は、アンテナウェイト変換回路１０５の出力である送信アンテナウェイトＷ’と、受信品質測定回路１０７の出力である受信品質とを入力とし、送信アンテナウェイトＷ”を決定する。具体的には、送信アンテナウェイト制御回路１０８は、アンテナウェイト変換回路１０５で変換された送信アンテナウェイトＷ’を実際に使用するかの判断を行う。判断の基準としては、受信品質測定回路１０７で測定された受信品質を用いる。
【００３２】
送信アンテナウェイト制御回路１０８は、受信品質測定回路１０７により測定された受信品質が予め設定されたしきい値を越えている場合には、アンテナウェイト変換回路１０５からの送信アンテナウェイトＷ’をそのまま乗算器１０６1〜１０６2に出力する。
【００３３】
そして、送信アンテナウェイト制御回路１０８では、受信品質がしきい値を下回る場合、アンテナウェイト変換回路１０５の出力である送信アンテナウェイトをそのまま用いないような制御を行う。
【００３４】
この制御の例としては、例えば受信品質があるしきい値を下回った場合は、以前に計算されたアンテナウェイトをそのまま継続して用い、送信アンテナウェイトを更新しないようにすることもできる。この場合、送信アンテナウェイト制御回路１０８は、受信品質測定回路１０７の出力である受信品質と、予め設定されたしきい値とを比較し、受信品質がしきい値を越えている場合には、アンテナウェイト変換回路１０５の出力である送信アンテナウェイトを乗算器１０６1〜１０６Nにそのまま出力するとともに、出力した送信アンテナウェイトを内部に記憶する。そして、受信品質がしきい値を下回った場合には、送信アンテナウェイト制御回路１０８は、アンテナウェイト変換回路１０５の出力である送信アンテナウェイトの代わりに、記憶されている送信アンテナウェイト（最後に受信品質がしきい値を越えた時の送信アンテナウェイト）を出力する。
【００３５】
これにより、受信特性の劣化による到来方向の誤検出が送信アンテナウェイトに波及することを防ぐことができる。
【００３６】
または、送信アンテナウェイト制御回路１０８は、受信品質測定回路１０７により測定された受信品質が予め定められたしきい値を下回った場合、アンテナウェイト変換回路１０５から出力された送信アンテナウェイトＷ’の代わりに、予め設定されている値を送信アンテナウェイトＷ”として乗算器１０６1〜１０６Nに出力するようにしてもよい。
【００３７】
この予め設定されている値とは、例えば、Ｗ”＝(１、０、・・・、０)つまりｗ1＝（1.0,0.0）、ｗ2〜ｗN＝（0.0,0.0）等のように、ある特定のアンテナ素子に対応するウェイトのみに値を有し、他は全て０となるような重み付け係数である。
【００３８】
このような制御が行われると、受信アンテナウェイト生成回路１０４が正しく到来方向を推定している場合に得られていた送信時の指向性利得は失われることになるが、受信アンテナウェイト生成回路１０４が到来方向推定を誤り、送信時に誤って希望局以外に指向性を形成し、他ユーザに干渉を与えてしまう危険性を回避することができる。また、受信回線の瞬断が長時間におよび、到来方向が大きく変わってしまった場合に、送信指向性が追従できないために逆に特性が劣化することを避けることができる。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、受信データの受信品質が劣化して最適な受信アンテナウェイトが生成できない場合には、受信アンテナウェイトに基づいて生成した送信アンテナウェイトを用いずに、記憶されている送信アンテナウェイト、つまり最後に受信品質がしきい値を越えた時の送信アンテナウェイトを用いたり、予め設定された値を送信アンテナウェイトとして使用するので、送信特性が著しく劣化することを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の適応アンテナ送受信装置の構成を示すブロック図である。
【図２】従来の適応アンテナ送受信装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０１1〜１０１N    アンテナ素子
１０２1〜１０２N    乗算器
１０３    加算器
１０４    受信アンテナウェイト生成回路
１０５    アンテナウェイト変換回路
１０６1〜１０６N    乗算器
１０７    受信品質測定回路
１０８    送信アンテナウェイト制御回路
【図１】
0004134597.tif 000002
【図２】
0004134597.tif 000003