(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
垂直偏波アンテナおよび水平偏波アンテナを備えた複数の偏波ダイバーシティアンテナを配列してなるアダプティブアレイアンテナを用いて所望の移動局に対する送信を行うＣＤＭＡ基地局装置であって、
前記複数の偏波ダイバーシティアンテナを配列してなるアダプティブアレイアンテナを、前記垂直偏波アンテナからなる垂直ブランチのアダプティブアレイアンテナと、前記水平偏波アンテナからなる水平ブランチのアダプティブアレイアンテナとから構成し、
前記所望の移動局に送信する信号を複製することにより、前記垂直ブランチのアダプティブアレイアンテナから送信される垂直偏波用の送信信号と、前記水平ブランチのアダプティブアレイアンテナから送信される水平偏波用の送信信号を生成し、
前記所望の移動局に送信する信号のうち、垂直偏波用の送信信号に、前記各偏波ダイバーシティアンテナの前記垂直偏波アンテナに対する、垂直ブランチウエイトと垂直ブランチのアダプティブアレイアンテナとしての個々の送信アレイウエイトを乗算し、
かつ、前記所望の移動局に送信する信号のうち、水平偏波用の送信信号に、前記各偏波ダイバーシティアンテナの前記水平偏波アンテナに対する、水平ブランチウエイトと水平ブランチのアダプティブアレイアンテナとしての個々の送信アレイウエイトを乗算するとともに、
前記所望の移動局に応じた符号拡散を行って、当該垂直偏波アンテナおよび水平偏波アンテナに出力する送信手段と、
前記所望の移動局から送信された信号を受信して得られた受信信号に基づいて、前記垂直ブランチウエイト、前記水平ブランチウエイト、および、前記個々の送信アレイウエイトを制御する送信ウエイト制御手段、
を有することを特徴とするＣＤＭＡ基地局装置。
【請求項２】
前記送信ウエイト制御手段は、前記各偏波ダイバーシティアンテナの少なくとも一方の偏波アンテナに対して計算された受信アレイウエイトの値を、前記少なくとも一方の偏波アンテナに対する送信アレイウエイトとするものである、
ことを特徴とする請求項１に記載のＣＤＭＡ基地局装置。
【請求項３】
前記送信ウエイト制御手段は、前記所望の移動局から送信された信号を、前記各偏波ダイバーシティアンテナの垂直偏波アンテナおよび水平偏波アンテナの一方を用いて得られた前記受信信号に基づいて、当該垂直偏波アンテナおよび水平偏波アンテナの一方に対する前記送信アレイウエイトを計算し、制御するとともに、前記垂直偏波アンテナおよび水平偏波アンテナの両者に対する前記送信アレイウエイトを等しい値にする、
ことを特徴とする請求項１または２に記載のＣＤＭＡ基地局装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、直接拡散符号分割多元接続方式（DS-CDMA：Direct Sequence - Code Division Multiple Access）を用いて複数の移動局と通信を行うCDMA基地局装置に関するものであり、基地局から移動局へ送信する下りリンクにおいて、偏波ダイバーシティアンテナをアダプティブアレイアンテナのエレメントとして用いるものである。
【０００２】
【従来の技術】
複数の基地局でエリアをカバーするセルラー移動通信システムにおいて、拡散符号により信号を拡散するDS-CDMA方式を用いて、基地局が所望の移動局と通信を行うものがある。DS-CDMA方式においては、同一のキャリア周波数であっても異なる拡散符号を用いることにより、多数の移動局と同時に通信できる。しかし、符号間干渉は、同時通信チャネル数が多くなると無視できなくなる。そのため、基地局にアダプティブアレイアンテナ（AAA）を適用することにより、所望の移動局にメインローブを向けたり、他の移動局にビームヌルを形成したりしたビームパターンを生成することにより、干渉波の少ない通信を行うことが検討されている。
【０００３】
図４は、従来のアダプティブアレイアンテナのウエイト制御を説明するための基地局のブロック構成図である。図中、図４（ａ）は受信側、図４（ｂ）は送信側を示す。
図４（ａ）において、１は基地局、３１はアレイアンテナであって、３１1〜３１4はアレイアンテナの各エレメントである。本明細書では、４エレメントのアレイアンテナを例示するが、エレメント数は２以上であればよい。３は移動局、４は移動局アンテナである。各エレメント３１1〜３１4の間隔は、上り回線の波長をλupとしたとき、通常、λup／２に選ばれる。
３２1〜３２4は乗算器であって、アレイアンテナの各エレメント３１1〜３１4に対応して設けられる。移動局アンテナ４からの送信波６が各エレメント３１1〜３１4で受信される。乗算器３２1〜３２4は、各エレメント３１1〜３１4の受信信号に、それぞれ受信アレイウエイト（複素ウエイト）ｗup（w1，…，w4）を乗算し、加算器３３に出力する。加算器３３の出力は合成受信信号となる。アダプティブアレイアンテナ（AAA）受信ウエイト制御部３４は、各エレメント３１1〜３１4の受信信号および加算器３３の出力に基づいて、例えば、最小２乗誤差法（MMSE：Minimum Mean Square Error）を用いて、受信アレイウエイト（複素ウエイト）ｗup（w1，…，w4）を計算し、制御する。
【０００４】
図４（ａ）では逆拡散処理の構成を省略している。各エレメントの受信信号は、所望の移動局の拡散符号をタップ係数とするマッチドフィルタによって逆拡散されるとともに、複数のパス毎に出力され、各パス毎の出力が、図４（ａ）に示した乗算器３２1〜３２4および加算器３３によってパス毎の合成受信信号となり、パス毎にチャネル推定および補償が行われて、最終的にRake合成され、デ−インターリーブおよびエラー訂正のための復号がなされて受信データが出力される。その際、加算器３３の出力に代えて、Rake合成出力がAAA受信ウエイト制御部３４に入力される。
【０００５】
図４（ｂ）において、アレイアンテナの各エレメント３１1〜３１4は、図４（ａ）の各エレメント３１1〜３１4と同一のものであり、図示しないデュプレクサによって、受信側ブロックと送信側ブロックに結合されている。
図示しない送信データは、エラー訂正のために符号化されインターリーブ処理され、変調方式に応じたデータマッピングがなされて図示の送信信号となる。送信信号は、乗算器３５1〜３５4に入力されて、それぞれ送信アレイウエイト（複素ウエイト）ｗdown（w1，…，w4）が乗算され、アレイアンテナの各エレメント３１1〜３１4に出力されて、移動局３に適した送信ビームパターンとなって、送信波が出力される。
AAA送信ウエイト制御部３６は、乗算器３５1〜３５4に対し、受信側で計算された最適な受信アレイウエイトに基づいて乗算器３５1〜３５4に対する送信アレイウエイトを計算し、制御する。図４（ｂ）においては、最適な受信アレイウエイトｗup（w1，…，w4）の値をそのままコピーして送信アレイウエイトｗdown（w1，…，w4）を設定している。
【０００６】
送信と受信とで時分割スロットを異ならせることにより、同一のキャリア周波数を使用するTDD(Time Division Duplex)に関してはこれでよい。しかし、送信キャリア周波数と受信キャリア周波数とが異なっているFDD（Frequency Division Duplex）の場合、両キャリア周波数が大きく異なる場合には、アレイアンテナのエレメント間隔を受信キャリア波長（上り回線の波長λup）の１／２とすると、送信キャリア波長の半分にならなくなる。その結果、送信ビームパターンは、受信ビームパターンからシフトする。この影響が無視できない場合は、受信アレイウエイトｗupを補正する（キャリア周波数キャリブレーション）ことにより、例えば、ビームのメインローブあるいはヌルの方向をシフトさせる方法がある。
【０００７】
従って、FDDの場合、このような基地局１から所望の移動局３への下りリンクにおいて、メインローブを正しく所望の移動局３に向けるために、あるいは、他の１つの移動局にビームヌルを向けるために、各エレメントの受信信号に基づいて、到来方向（DOA：Direction of Arrival）推定を行うことにより、受信アレイウエイトの値ｗupを補正して送信アレイウエイトｗdownを計算し、制御する場合がある。
【０００８】
このような到来方向推定としては、ビーム走査、あるいは、各エレメントの受信信号から得られる相関行列の固有値解析によって行う方法がある。ビーム走査のアルゴリズムとしては、ビームフォーマ法、Capon法、線形予測法がある。
一方、相関行列の固有値解析のアルゴリズムとしては、最小ノルム法、MUSIC（MUltiple SIgnal Classification）法、ESPRIT（Estimation of Signal Parameters via Rotational Invariance Techniques）などのアルゴリズムがある。これらは、例えば、菊間信良「アレーアンテナによる適応信号処理」科学技術出版、(1998-11）、p.173-268等で知られている。
なお、図４（ｂ）においては拡散処理のための構成を省略した。拡散処理は、例えば、各乗算器３５1〜３５4の出力のそれぞれに、所望の移動局に割り当てられた拡散符号を乗算して拡散処理を行い、アレイアンテナの各エレメント３１1〜３１4に出力する。
【０００９】
上述したアレイアンテナでは、メインローブを所望の移動局に向けたり、他の移動局にビームヌルを向けたりすることによって、干渉波が低減される。その結果、基地局のセルに収容できる移動局（ユーザ）数を増やすことができる。しかし、移動通信は、マルチパスフェージングによる受信信号のレベル変動や位相変動の影響を大きく受けて受信品質が低下する。
そこで、空間送信ダイバーシティの各ブランチにアレイアンテナを配置した基地局が、例えば、福田暁ほか３名「W-CDMA下りリンクにおける送信ダイバーシチを併用したときの適応アンテナアレイビームフォーミング送信の特性」、電子情報通信学会技術研究報告NS2001-82，RCS2001-83（2001-07）などで提案されている。
【００１０】
図５は、空間ダイバーシティブランチにアレイアンテナを配置した従来の送信ダイバーシティの説明図である。図中、図４と同様な部分には同じ符号を付している。３１11〜３１14は第１の空間ダイバーシティブランチに配置されたアレイアンテナのエレメントであり、３１21〜３１24は第２の空間ダイバーシティブランチに配置されたアレイアンテナのエレメントである。第１の空間ダイバーシティブランチのアレイアンテナのエレメントと第２の空間ダイバーシティブランチのアレイアンテナのエレメントの最短距離、すなわち、アレイエレメント３１14とアレイエレメント３１21間は、ダイバーシティブランチ間でフェージング相関を小さくするため、通常１０λup以上離間される。
【００１１】
図６は、図５に示したアダプティブアレイアンテナのウエイト制御を説明するブロック構成図である。図中、図５と同様な部分には同じ符号を付している。
送信信号は、乗算器４１1において第１のブランチウエイトw10を乗算され、乗算器４１2において第２のブランチウエイトw20を乗算される。
乗算器４１1の出力は、乗算器群４２1において、エレメント３１11〜３１14に対する送信アレイウエイトw11〜w14が乗算されて、対応するエレメント３１11〜３１14に出力される。同様に、乗算器４１2の出力は、乗算器群４２2において、エレメント３１21〜３１24に対する送信アレイウエイトw21〜w24が乗算されて、対応するエレメント３１21〜３１24に出力される。
【００１２】
AAA送信アレイウエイト制御部４３1は、エレメント３１11〜３１14で受信した信号に基づいて、対応するエレメント３１11〜３１14に対する送信アレイウエイトw11〜w14を計算し、制御する。同様に、AAA送信アレイウエイト制御部４３2は、エレメント３１21〜３１24で受信した信号を用いて計算された最適な受信アレイウエイトに基づいて、対応するエレメント３１21〜３１24に対する送信アレイウエイトw21〜w24を計算し、制御する。
AAA送信アレイウエイト制御部４３1，４３2は、図４で示したように、受信側で計算された最適な受信アレイウエイトの値をそのまま送信アレイウエイトw11〜w14，w21〜w24に設定してもよい。また、計算された最適な受信アレイウエイトの値を、到来方向推定などを行うことにより、補正（キャリア周波数キャリブレーション）して送信アレイウエイトw11〜w14，w21〜w24を設定してもよい。
【００１３】
第１，第２のダイバーシティブランチは、フェージング相関が小さくなるように、空間的に離れて設置され、通常１０波長以上離隔される。移動局３において、一方の空間ダイバーシティブランチからの送信波の受信レベルが低下したときに、他方のダイバーシティブランチからの送信波の受信レベルは、必ずしも低下しない。そのため、何らかの方法で、移動局３における、第１，第２の空間ダイバーシティブランチからの送信波の受信レベルやキャリア位相を測定したり、推定したりする。この測定結果あるいは推定結果に基づいて、送信ダイバーシティ用ブランチウエイト制御部４４において、第１，第２のブランチウエイト（複素ウエイト）w10，w20を計算し、制御する。これにより、送信ダイバーシティなしの場合に比べ、良好な受信特性を得ることができる。
このブランチウエイトの計算は、例えば、移動局３において、第１，第２のダイバーシティブランチからの送信波を受信した信号のキャリア位相差が最小となって、受信SIR（Signal to Interference power Ratio：希望波信号電力対干渉波信号電力比）を最大にするようにして行われる。
【００１４】
上述した空間ダイバーシティ構成をとることにより、十分離間させたアレイアンテナが２系統必要になる。そのため、アンテナの設置スペースが２倍以上必要になる。また、アダプティブアルゴリズムの計算処理量も２倍になる。また、２ブランチ分のエレメント総数に等しい数をエレメント数とした１つのアレイアンテナを想定して、これと比較すると、アンテナのエレメント数が半減するので、上述したダイバーシティ構成をとることによりアレイアンテナの利得が低下することになる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたもので、基地局のセルに収容できる移動局（ユーザ）数を増やせるとともに、少ない設置スペースでフェージング変動の影響を低減でき、また、アレイエレメントのウエイト計算量を削減することも可能なＣＤＭＡ基地局装置を提供することを目的とするものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、請求項１に記載の発明においては、垂直偏波アンテナおよび水平偏波アンテナを備えた複数の偏波ダイバーシティアンテナを配列してなるアダプティブアレイアンテナを用いて所望の移動局に対する送信を行うＣＤＭＡ基地局装置であって、
前記複数の偏波ダイバーシティアンテナを配列してなるアダプティブアレイアンテナを、前記垂直偏波アンテナからなる垂直ブランチのアダプティブアレイアンテナと、前記水平偏波アンテナからなる水平ブランチのアダプティブアレイアンテナとから構成し、
前記所望の移動局に送信する信号を複製することにより、前記垂直ブランチのアダプティブアレイアンテナから送信される垂直偏波用の送信信号と、前記水平ブランチのアダプティブアレイアンテナから送信される水平偏波用の送信信号を生成し、
前記所望の移動局に送信する信号のうち、垂直偏波用の送信信号に、前記各偏波ダイバーシティアンテナの前記垂直偏波アンテナに対する、垂直ブランチウエイトと垂直ブランチのアダプティブアレイアンテナとしての個々の送信アレイウエイトを乗算し、
かつ、前記所望の移動局に送信する信号のうち、水平偏波用の送信信号に、前記各偏波ダイバーシティアンテナの前記水平偏波アンテナに対する、水平ブランチウエイトと水平ブランチのアダプティブアレイアンテナとしての個々の送信アレイウエイトを乗算するとともに、
前記所望の移動局に応じた符号拡散を行って、当該垂直偏波アンテナおよび水平偏波アンテナに出力する送信手段と、
前記所望の移動局から送信された信号を受信して得られた受信信号に基づいて、前記垂直ブランチウエイト、前記水平ブランチウエイト、および、前記個々の送信アレイウエイトを制御する送信ウエイト制御手段、
を有するものである。
従って、アレイアンテナを用いた送信ダイバーシティとして、従来の空間ダイバーシティに代えて偏波ダイバーシティを採用したので、基地局のセルに収容できる移動局（ユーザ）数を増やせるとともに、少ない設置スペースでフェージング変動の影響を低減できる。
【００１７】
なお、上述した、垂直ブランチウエイトおよび前記水平ブランチウエイトを計算するための信号として、移動局からのフィードバック情報を用いることができる。例えば、基地局の各偏波ダイバーシティアンテナの垂直偏波アンテナから第１のパイロットパターン信号を送信し、水平偏波アンテナから第２のパイロットパターン信号を送信する。移動局においては、受信した第１，第２のパイロットパターン信号を識別比較することにより、フィードバック情報を基地局に送信する。また、上りリンクと下りリンクのキャリア周波数が同じであるTDDのときには、基地局の各偏波ダイバーシティアンテナの垂直偏波アンテナおよび水平偏波アンテナの両方で受信した受信信号の比較に基づいて、垂直ブランチウエイトおよび前記水平ブランチウエイトを制御するための信号を得ることもできる。
【００１８】
請求項２に記載の発明においては、請求項１に記載のＣＤＭＡ基地局装置において、前記送信ウエイト制御手段は、前記各偏波ダイバーシティアンテナの少なくとも一方の偏波アンテナに対して計算された受信アレイウエイトの値を、前記少なくとも一方の偏波アンテナに対する送信アレイウエイトとするものである。
従って、送信アレイウエイトの計算処理が簡単化される。特に、上り回線で使用するキャリア周波数と下り回線で使用するキャリア周波数が、等しいかまたはその差が小さいときに適用できる。
一方、上下回線のキャリア周波数差が大きいときは、最適な送信アレイウエイトが最適な受信アレイウエイトから大きくずれる。この場合、より大きな効果を得るためには、従来技術で説明した到来方向推定手段等を用いて、移動局の方向を特定し、送信ビームが希望局の方向を向くような補正等が必要となる。
【００１９】
請求項３に記載の発明においては、請求項１または２に記載のＣＤＭＡ基地局装置において、前記送信ウエイト制御手段は、前記所望の移動局から送信された信号を、前記各偏波ダイバーシティアンテナの垂直偏波アンテナおよび水平偏波アンテナの一方を用いて得られた前記受信信号に基づいて、当該垂直偏波アンテナおよび水平偏波アンテナの一方に対する前記送信アレイウエイトを計算し、制御するとともに、前記垂直偏波アンテナおよび水平偏波アンテナの両者に対する前記送信アレイウエイトを等しい値にするものである。
従って、送信アレイウエイトの計算量を削減できる。垂直偏波アンテナおよび水平偏波アンテナから見た所望の移動局の方向が同じであるため、垂直偏波アンテナおよび水平偏波アンテナに対する送信アレイウエイトを等しくしても、最適な送信アレイウエイトからの誤差が少ない。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明のCDMA基地局装置の概要を示す説明図である。
図中、図４と同様な部分には同じ符号を付している。２1〜２4は偏波ダイバーシティアンテナである。偏波ダイバーシティアンテナ２1は、垂直偏波アンテナ２1Vおよび水平偏波アンテナ２1Hからなり、同様に、偏波ダイバーシティアンテナ２2〜２4は、垂直偏波アンテナ２2V〜２4Vおよび水平偏波アンテナ２2H〜２4Hからなる。垂直偏波アンテナ２1V〜２4Vは垂直ブランチのアレイアンテナとなり、水平偏波アンテナ２1H〜２4Hは水平ブランチのアレイアンテナとなる。
【００２１】
基地局１は、下りリンクにおいて、垂直ブランチおよび水平ブランチのアレイアンテナを用いて、偏波ダイバーシティで送信する。移動局３は、垂直偏波送信波５Vおよび水平偏波送信波５Hを移動局アンテナ４で受信する。線状の移動局アンテナ４は、一般に傾いた状態で使用されるので、垂直，水平の両偏波を受信できる。また、都市部では建物により反射や散乱または回折するので、元の主偏波成分に対し交差偏波成分も生じているので、線状の移動局アンテナ４が垂直または水平状態であっても、両偏波を受信できる。
上りリンクにおいて、移動局４からの送信波６は、基地局１の垂直ブランチおよび水平ブランチのアレイアンテナを用いて偏波ダイバーシティ受信する。ただし、いずれか一方のブランチでのみ受信してもよい。
【００２２】
偏波ダイバーシティアンテナ２1〜２4の具体例として、垂直ダイポールアンテナと水平ダイポールアンテナとを組み合わせたもの、垂直水平両偏波の給電ポートを有するマイクロストリップアンテナなどがある。垂直偏波アンテナ２1V〜２4Vと水平偏波アンテナ２1H〜２4Hとは、それぞれ、空間上、同一位置と見なせるように構成されていることが、後述するように、垂直偏波アンテナと水平偏波アンテナの対応するエレメントのウエイト値を同じにする場合に望ましい。
図示の偏波ダイバーシティアンテナ２1〜２4は、直線状に等間隔（λup/２）で配列されたリニアアレイアンテナとして構成している。図示のように水平方向に配置する場合に限らず、垂直方向に配列してもよい。また、直線状に限らず、従来のアレイアンテナと同様に、この他の配列を採用してもよい。
【００２３】
図２は、本発明のCDMA基地局装置の実施の一形態を説明するためのブロック構成図である。図中、図４，図１と同様な部分には同じ符号を付している。１１は送信部であり、送信ウエイト付加および符号拡散を行う。１２は送信ウエイト制御部であるが、図示しない受信部や受信ウエイト制御部の機能の一部を利用する場合がある。１３は拡散符号発生部であり、所望の移動局３に割り当てられた拡散符号を出力する。
図２では、所望の１つの移動局３に対するブロック構成を示しているが、個々の移動局について同様のブロックが設けられる。複数の移動局に対する同時送信時には、送信部１１において、送信ウエイト制御部１２で計算された個々の移動局に対する送信ウエイトが乗算され、個々の移動局に割り当てられた拡散符号を用いて拡散され、各移動局に対する拡散信号が合成されて、各偏波ダイバーシティアンテナの垂直偏波アンテナ２1V〜２4Vと水平偏波アンテナ２1H〜２4Hに供給される。
上述した構成は、従来技術で説明した空間ダイバーシティを用いたアダプティブアレイアンテナ用のブロック構成をそのまま用いることができる。
【００２４】
送信部１１は、所望の移動局３に送信する送信信号に、各偏波ダイバーシティアンテナの垂直偏波アンテナ２1V〜２4Vに対する、垂直ブランチウエイトwV0および個々の送信アレイウエイトwV1〜wV4を乗算し、かつ、各偏波ダイバーシティアンテナの水平偏波アンテナ２1H〜２4Hに対する、水平ブランチウエイトwH0および個々の送信アレイウエイトwH1〜wH4を乗算するとともに、拡散符号発生部１３から出力され、所望の移動局３に割り当てられた拡散符号で符号拡散を行って、対応する垂直偏波アンテナ２1V〜２4Vおよび水平偏波アンテナ２1H〜２4Hに出力する。
送信ウエイト制御部１２は、所望の移動局３から送信された信号を受信して得られた受信信号に基づいて、垂直ブランチウエイトwV0、水平ブランチウエイトwH0、および、前記個々の送信アレイウエイトwV1〜wV4，wH1〜wH4を計算し、制御する。
所望の移動局３から送信された信号は、各垂直偏波アンテナ２1V〜２4Vおよび各水平偏波アンテナ２1H〜２4Hの少なくとも一方の偏波アンテナを用いて受信する。ここで、少なくとも一方と限定した理由は、通常の構成であれば、各垂直偏波アンテナ２1V〜２4Vおよび各水平偏波アンテナ２1H〜２4Hの両方からの信号に基づいて受信信号を出力するが、後述するように、必ずしも両方の信号がなくても、垂直ブランチウエイトwV0、水平ブランチウエイトwH0、および、前記個々の送信アレイウエイトwV1〜wV4，wH1〜wH4が得られる場合があるからである。
【００２５】
W-CDMA方式に本発明を適用する具体例を説明する。送信ウエイト制御部１２は、少なくとも一方の各偏波アンテナ、例えば、垂直偏波アンテナ２1V〜２4Vに対する最適な受信アレイウエイトに基づいて、垂直偏波アンテナ２1V〜２4Vおよび水平偏波アンテナ２1H〜２4Hに対する個々の送信アレイウエイトwV1〜wV4，wH1〜wH4を計算し、制御する。また、所望の移動局３から送信されたフィードバック制御メッセージを受信し、これに基づいて、垂直ブランチウエイトwV0および水平ブランチウエイトwH0を制御する。
【００２６】
図３は、図２に示した送信部１１の内部構成の一具体例を説明するブロック構成図である。図中、図４，図１，図２と同様な部分には同じ符号を付している。
図中、２１は偏波ブランチウエイト付加部、２２はS-CPICH（Secondary-Common Pilot Channel：第２共通パイロットチャネル）パイロットパターン発生器、２３は送信アレイウエイト付加部、２４は符号拡散部である。図２に示した送信信号は、DPCH（Dedicated Physical Channel：個別物理チャネル、すなわちユーザ毎に割り当てられるチャネル）送信データおよびS-CPICHパイロットパターン信号に対応する。
DPCH送信データは、偏波ブランチウエイト付加部２１内の各乗算器において、それぞれ、垂直ブランチウエイトwH0および水平ブランチウエイトwV0を乗算され、垂直、水平の２系統の出力となる。
【００２７】
さらに、各系統の出力は、送信アレイウエイト付加部２３内の各乗算器において、それぞれ、垂直偏波アンテナ２1V〜２4Vに対する送信アレイウエイトwV1〜wV4および水平偏波アンテナ２1H〜２4Hに対する送信アレイウエイトwH1〜wH4を乗算され、符号拡散部２４内の各乗算器において、所望の移動局３に割り当てられた１つの拡散符号（DPCH送信信号用）を乗算されて、対応する各垂直偏波アンテナ２1V〜２4Vおよび対応する各水平偏波アンテナ２1H〜２4Hに供給される。
複数の移動局に対して同時送信する場合には、各移動局毎に、送信アレイウエイト付加部２３および符号拡散部２４を有し、各移動局毎の符号拡散部２４の出力が合成されて、各偏波ダイバーシティアンテナの垂直偏波アンテナ２1V〜２4Vと水平偏波アンテナ２1H〜２4Hに供給される。
【００２８】
一方、S-CPICHパイロットパターン発生器２２は、互いに直交するパターンである第１，第２のパイロットパターンを発生する。移動局３においては、この第１，第２のパイロットパターンを用いて、垂直偏波アンテナ２1V〜２4Vからの送信波と水平偏波アンテナ２1H〜２4Hからの送信波を識別する。
第１，第２のパイロットパターンを送信する方法には種々の方法がある。ここでは、S-CPICHを用いた例を説明する。ここでいうS-CPICHは、田中晋也  ほか２名「B-5-62  W-CDMA下りリンクにおけるS-CPICHを用いる適応アンテナアレイ送信ダイバーシチのチャネル推定法の検討」、2001年電子情報通信学会通信ソサイエティ大会講演論文集、に記載されたものである。
すなわち、例えば、3セクタセルに適用した場合、１つの120°セクタ内においてエレメント数Mのアレイアンテナを用いた場合、第１のパイロットパターンに、複数M種類の固定送信アレイウエイトを個別に乗算することにより、メインローブの方向が120°/M間隔でずれているM個のS-CPICHを送信する。M個のS-CPICHは、相互に異なるチャネライゼーション符号が使用され、DPCH送信信号とも異なるチャネライゼーション符号が使用されるが、スクランブリング符号としては同じ符号が使用されて拡散される。第２のパイロットパターンについても同様である。
【００２９】
図３では、M個のS-CPICHに対するブロック構成の記載を省略している。M個のS-CPICHは、それぞれに、DPCH送信信号用と同様の送信アレイウエイト付加部および符号拡散部が設けられる。送信アレイウエイト付加部では、それぞれ、対応する固定送信アレイウエイトが乗算される。ここで、垂直偏波アンテナ２1V〜２4Vに対する固定送信アレイウエイトと水平偏波アンテナ２1H〜２4Hに対する固定送信アレイウエイトとは、等しい値を使用できる。符号拡散部では、上述したチャネライゼーション符号およびスクランブリング符号で拡散される。
上述した構成により、第１のパイロットパターンが垂直偏波アンテナ２1V〜２4Vから送信され、第２のパイロットパターンが水平偏波アンテナ２1H〜２4Hから送信されることになる。
【００３０】
移動局３においては、図示を省略するが、複数M個のS-CPICHのうち、希望波信号電力対干渉電力比（SIR）の最も高いS-CPICHを選択する。選択されたS-CPICHを用いて、垂直偏波アンテナ２1V〜２4Vから送信された第１のパイロットパターンと水平偏波アンテナ２1H〜２4Hから送信された第２のパイロットパターンとを識別比較する。第１，第２のパイロットパターンは、そのパターンの相違によって区別される。比較結果は、フィードバック信号メッセージ（FSM: Feedback Signaling Message)などのフィードバック情報として、上りリンクで基地局１に送信する。基地局１では、このフィードバック信号に基づいて垂直，水平ブランチウエイトwV0，wH0を制御する。
この垂直，水平ブランチウエイトwV0，wH0の値は、例えば、移動局３の受信部において、第１，第２のパイロットパターンの信号の位相差、または、位相差および振幅差、を比較することにより、受信電力が大きくなるように計算され、基地局１への制御情報としてフィードバックされる。
【００３１】
一般に、ダイバーシティブランチのウエイトをフィードバック制御する方法として、種々の方法がある。この垂直，水平ブランチウエイトwV0，wH0についても、任意の方法を採用することができる。
また、垂直，水平ブランチウエイトwV0，wH0の一方を１、他方を０とするような、選択ダイバーシティにすることもできる。
また、垂直，水平ブランチウエイトwV0，wH0の上述したフィードバック制御は、FDD（Frequency Division Duplex）に限らず、TDDでも適用できる。
【００３２】
TDDの場合は、上述したような第１，第２のパイロットパターンを送信しない方法もある。すなわち、基地局１側は、上りリンクにおいて、移動局３からの送信波を、垂直偏波アンテナ２1V〜２4Vと水平偏波アンテナ２1H〜２4Hの両方で受信する。それぞれによる受信信号の比較に基づいて、下りリンクにおける送信時点での伝搬路特性の差を推定することにより、移動局３での受信電力が大きくなるように垂直，水平ブランチウエイトwV0，wH0を計算し、制御する。
TDDであるため、下りリンクと上りリンクとは同じキャリア周波数を使用しており、電波伝搬経路も同じであるので、下りリンクにおける送信時点での伝搬路特性の推定が可能である。
より簡便には、垂直偏波アンテナ２1V〜２4Vおよび水平偏波アンテナ２1H〜２4Hの両方で受信し、受信信号が大きい方の偏波アンテナに対する偏波ブランチウエイトを１とし、他方を０として選択ダイバーシティとしてもよい。
【００３３】
図２における送信ウエイト制御部１３は、垂直偏波アンテナ２1V〜２4Vあるいは水平偏波アンテナ２1H〜２4Hに対する送信アレイウエイトwV1〜wV4，wH1〜wH4を、垂直偏波アンテナ２1V〜２4Vあるいはアンテナ２1H〜２4Hによる最適な受信アレイウエイトの値に設定することにより、送信アレイウエイトを計算し、制御することができる。このようにすることにより、受信ウエイト制御部が送信ウエイト制御部を兼ねる。
しかし、従来技術においても説明したように、下りリンクでの最適な送信アレイウエイトは、上下リンク間のキャリア周波数差を考慮した周波数キャリブレーションや、到来波推定を行うことなどにより、最適な受信アレイウエイトを補正して送信アレイウエイトを計算し、制御してもよい。あるいは、受信ウエイト制御部とは独立して送信アレイウエイトを計算し、制御するようにしてもよい。
【００３４】
また、上述した説明では、垂直偏波アンテナ２1V〜２4Vおよび水平偏波アンテナ２1H〜２4Hに対する送信アレイウエイトwV1〜wV4，wH1〜wH4は、独立に計算し、制御するものとして説明した。受信アレイウエイトに基づく場合では、それぞれのアンテナに対する最適な受信アレイウエイトに基づいて独立に計算し、制御していた。
しかし、垂直偏波アンテナ２1V〜２4Vおよび水平偏波アンテナ２1H〜２4Hの、それぞれ対応するエレメントは、空間的に同一位置と見なせるように配置されている。従って、各垂直偏波アンテナ２1V〜２4Vから見た移動局３の方向および距離と、各水平偏波アンテナ２1H〜２4Hから見た移動局３の方向および距離とが同一であるので、同一のアダプティブアレイアンテナと見なし、両アダプティブアレイアンテナ間で同一の値の送信アレイウエイトにして下り送信ビームを生成することができる。
【００３５】
すなわち、送信ウエイト制御部１２は、前記所望の移動局から送信された信号を、各偏波ダイバーシティアンテナの垂直偏波アンテナ２1V〜２4Vおよび水平偏波アンテナ２1H〜２4Hのいずれか一方を用いて得られた受信信号に基づいて、その一方に対する送信アレイウエイトを計算し、制御するとともに、垂直偏波アンテナおよび水平偏波アンテナの両者に対する送信アレイウエイトを等しい値にする。
このようにすれば、基地局アダプティブアレイアンテナに偏波ダイバーシティを適用しても、両偏波間で同一のアンテナウエイトを用いることにより、アダプティブアルゴリズムの計算量が２倍にならない。
TDDに適用し、計算された受信アレイウエイトに基づいて送信アレイウエイトを得る場合は、一方の偏波アンテナに対する最適な受信アレイウエイトに基づいて、この一方の偏波アンテナに対する最適な送信アレイウエイトを得るとともに、他方の偏波アンテナに対する最適な送信アレイウエイトを、この一方の偏波アンテナに対する最適なアレイウエイトと等しい値にする。その結果、送信アレイウエイトは、wV1＝wH1，wV2＝wH2，wV3＝wH3，wV4＝wH4となる。
【００３６】
上述した説明では、図３に示した送信部において、各垂直偏波アンテナ２1V〜２4Vおよび水平偏波アンテナ２1H〜２4Hのそれぞれに供給される信号は、２度の乗算でウエイトが付加されていた。しかし、これらは２個のウエイト値同士を先に乗算しておくことにより、送信信号に対して１回の乗算でウエイトを付加できる。
いずれの場合も、作用的には、所望の移動局３に送信する信号に、各偏波ダイバーシティアンテナの垂直偏波アンテナに対する、垂直ブランチウエイトおよび個々の送信アレイウエイトを乗算しており、各偏波ダイバーシティアンテナの水平偏波アンテナに対する、水平ブランチウエイトおよび個々の送信アレイウエイトを乗算していることになる。
また、拡散符号の乗算は、ウエイト付加後に行っていたが、先に、所望の移動局３に送信する信号である、送信データ、パイロットパターンに対して行ってもよい。さらに、ウエイト付加と拡散符号の乗算をまとめて一度で行ってもよい。送信部１１において、このような、ウエイト付加および拡散の具体的な構成は任意である。
上述した送信アレイウエイト付加は、通常、ベースバンド領域においてデジタル信号処理によって実行されるが、中間周波段や高周波段において行ってもよい。
【００３７】
【発明の効果】
本発明は、上述した説明から明らかなように、基地局アダプティブアレイアンテナの単位ユニットに偏波ダイバーシティアンテナを適用したことにより、少ない設置スペースでフェージングの影響を低減させることができるという効果がある。
従来の空間ダイバーシティと比較して、同じ単位ユニット数では、利得が２倍となるので、基地局のセル半径を大きくすることができる。
また、偏波ダイバーシティのブランチ間で、等しい送信アレイウエイトを用いることにより、送信ダイバーシティ構成における、送信アレイウエイトのアダプティブアルゴリズムの計算量増大の問題を解消されるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のCDMA基地局装置の概要を示す説明図である。
【図２】本発明のCDMA基地局装置の実施の一形態を説明するためのブロック構成図である。
【図３】図２に示した送信部の内部構成の一具体例を説明するための基地局のブロック構成図である。
【図４】従来のアダプティブアレイアンテナのウエイト制御を説明するブロック構成図である。
【図５】空間ダイバーシティブランチにアレイアンテナを配置した従来の送信ダイバーシティの説明図である。
【図６】図５に示したアダプティブアレイアンテナのウエイト制御を説明するブロック構成図である。
【符号の説明】
１…基地局、３…移動局、４…移動局アンテナ、２1〜２4…偏波ダイバーシティアンテナ、２1V〜２4V…垂直偏波アンテナ、２1H〜２4H…水平偏波アンテナ、５V…垂直偏波送信波、５H…水平偏波送信波、６…移動局からの送信波、１１…送信部、１２…送信ウエイト制御部、１３…拡散符号発生部
【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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