(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基地局より複数のアンテナを介して送信した所定のパイロット信号を移動局にて受信・解析し、求めたフィードバック情報を基地局の上りチャネルに送信すると共に、基地局の下りチャネルの送信信号を移動局からのフィードバック情報に基づき制御する移動通信システムの基地局装置において、
複数のアンテナを複数のグループに分け、各グループの基準となるアンテナのみからパイロット信号を送信することを特徴とする基地局装置。
【請求項２】
各グループ内のアンテナをフェージング相関が高くなるように互いに近接して設け、かつ各グループ間のアンテナ群をフェージング相関が低くなるように互いに離れて設けたことを特徴とする請求項１に記載の基地局装置。
【請求項３】
特定のグループ内における全てのアンテナからパイロット信号を更に送信することを特徴とする請求項２に記載の基地局装置。
【請求項４】
基地局より複数のアンテナを介して送信した所定のパイロット信号を移動局にて受信・解析し、求めたフィードバック情報を基地局の上りチャネルに送信すると共に、基地局の下りチャネルの送信信号を移動局からのフィードバック情報に基づき制御する移動通信システムの移動局装置において、
複数のアンテナを複数のグループに分けた基地局の各グループの基準となるアンテナからのパイロット信号を受信・解析すると共に、特定のグループの基準アンテナを基準とした他の各グループの基準アンテナの制御量を求めてフィードバック情報を形成し、基地局に返送することを特徴とする移動局装置。
【請求項５】
基地局の特定のグループ内の全てのアンテナからのパイロット信号を更に受信・解析すると共に、特定のグループの基準アンテナを基準とした同グループ内の他の全てのアンテナの制御量を求めてフィードバック情報を形成し、基地局に返送することを特徴とする請求項４に記載の移動局装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は送信ダイバーシティ通信装置に関し、更に詳しくは、基地局より複数のアンテナを介して送信した所定のパイロット信号を移動局にて受信・解析し、求めたフィードバック情報を基地局の上りチャネルに送信すると共に、基地局の下りチャネルの送信信号を移動局からのフィードバック情報に基づき制御する移動通信システムの送信ダイバーシティ通信装置（基地局装置、移動局装置）に関する。
【０００２】
第３世代の移動通信システムであるＷ−ＣＤＭＡにおけるダイバーシティ方式では、２本の送信アンテナを用いた閉ループ送信ダイバーシティ方式が採用されている。セルラー移動通信システムの無線基地局に２本の送信アンテナによる閉ループ送信ダイバーシティ方式を適用すると、各送信アンテナからの信号が独立のフェージングを受けた後、理想的には移動局の受信アンテナ位置においてこれらが同相合成されるため、送信アンテナ数に応じたダイバーシティ利得、更には同相合成による利得向上が得られる。従って、受信特性が向上すると共に、１つのセルに収容できるユーザ数を増大できる。また送信アンテナ数を増せば、同相合成利得の増大が期待できるため、現在では送信アンテナを４本とする場合が盛んに研究開発されている。
【０００３】
【従来の技術】
図８は従来技術を説明する図で、２本の送信アンテナを用いる閉ループ送信ダイバーシティ方式のシステム構成を示している。図において、８０は基地局、８１は下りチャネルの送信信号を送信する２本の送信アンテナ（＃１，＃２）、８２はパイロット信号を生成するパイロット信号生成部、８３は上りチャネルの受信信号からフィードバック情報を抽出するフィードバック情報抽出部、８４はフィードバック情報に基づき下りチャネルの送信信号の振幅・位相を制御する振幅・位相制御部、８９は受信アンテナ、９０は移動局、９１はその受信アンテナ、９２は下りチャネルのパイロット信号に基づき基地局１０の送信信号の制御量（振幅、位相）を計算する制御量計算部、９３は求めた制御量（フィードバック）情報を上り送信データに多重する多重部、９９は送信アンテナである。
【０００４】
基地局８０は２本の送信アンテナ＃１，＃２を介して互いに直交するパイロット信号Ｐ1，Ｐ2を送信する。移動局９０では受信したパイロット信号Ｐ1'，Ｐ2'と既知のパイロット信号Ｐ1，Ｐ2との相関をとることにより、基地局８０の送信アンテナ＃１，＃２から移動局９０の受信アンテナ９１に至る経路のチャネルインパルス応答ベクトル〈ｈ1〉，〈ｈ2〉を求める。更に、これらのチャネル推定値を用いて（１）式で示す電力Ｐを最大とするような基地局送信アンテナ＃１，＃２の振幅及び位相制御ベクトル（重みベクトル）〈ｗ〉＝［ｗ1，ｗ2］を計算し、これを量子化して上りチャネルに多重し、基地局８０に伝送（フィードバック）する。但し、ｗ1，ｗ2の両方を伝送する必要は無く、重み係数ｗ1＝１として求めた場合のｗ2（＝ａ＋ｊｂ）の値のみを伝送すればよい。
【０００５】
【数１】
0004298932.tif 000002
【０００６】
ここで、〈ｈ1〉，〈ｈ2〉はそれぞれ送信アンテナ＃１，＃２からのチャネルインパルス応答ベクトルである。またＨHや〈ｗ〉Hの肩の添え字は、Ｈや〈ｗ〉のエルミート共役をとることを表す。インパルス応答の長さをＬとすると、ベクトル〈ｈi〉は（３）式で表される。
【０００７】
【数２】
0004298932.tif 000003
【０００８】
なお、ソフトハンドオーバ時には上記（１）式の代わりに（４）式の電力Ｐを最大とするような制御ベクトル〈ｗ〉を求める。
【０００９】
【数３】
0004298932.tif 000004
【００１０】
ここで、Ｈkはｋ番目の基地局からのパイロット信号のチャネルインパルス応答である。基地局８０では、上りチャネルの受信信号から制御量ｗ2（但し、ｗ1＝１とする）を抽出し、これを送信アンテナ＃２の送信信号に乗算する。こうして、送信アンテナ＃１，＃２から送信するデータ信号の振幅及び位相を予め基地局８０の側で修正できる。
【００１１】
また、Ｗ−ＣＤＭＡでは、重み係数ｗ2を１ビットに量子化するモード１と、４ビットに量子化するモード２の２通りの方法が規定されている。モード１では、１ビットのフィードバック情報をスロット毎に伝送して制御するため、制御速度が速い反面、制御量の量子化が粗くなるため、正確な制御が出来ない。一方，モード２では、４ビット情報で制御するため、より精度の高い制御が可能となる反面、４スロットで１ワードのフィードバック情報を伝送するため、フェージング周波数が高い場合にはこれに追従できず、特性が劣化する。従って、上りチャネルの伝送レートが限られている状況では、制御精度とフェージングへの追従速度とはトレードオフの関係にある。
【００１２】
また、Ｗ−ＣＤＭＡのRelease−９９規格には、フィードバック情報伝送による上りチャネル伝送効率の低下を回避するために、送信アンテナ数を２本より多くする場合については考慮されていないのが現状である。しかし、フィードバック情報の増加や更新速度の低減を抑制できれば、実際には３本以上への拡張も可能である。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、送信アンテナ数を増加させる場合に重要となる問題の一つに共通パイロット信号による影響が挙げられる。即ち、フィードバック情報の生成に必要なチャネルインパルス応答の推定において、十分な精度を得るには、各送信アンテナからの共通パイロット信号の送信電力を十分高く保つことが必要であるが、送信アンテナ数の増加に伴い、全送信アンテナからの共通パイロット信号の総送信電力は増加するため、マルチパスによって各データ信号や制御信号の直交性が崩れた場合には、データ信号に対して共通パイロット信号が与える干渉量も大きくなる問題がある。
【００１４】
一方、このような干渉の影響を一定にするために、送信アンテナ数によらず共通パイロット信号の総送信電力を一定にすると、送信アンテナ数の増加に伴い、１送信アンテナ当たりの共通パイロット信号の送信電力は減少するため、チャネルインパルス応答の推定精度が低くなる。
【００１５】
また、このことから、３本以上の送信アンテナによる閉ループ送信ダイバーシチ方式対応の移動局と、２送信アンテナによる閉ループ送信ダイバーシチ方式対応の移動局とが同一セル内に混在する環境においては、利用できる共通パイロット信号の総送信（受信）電力がそれぞれ異なるため、送信アンテナ数の増加に伴い、後者の移動局にとって不利になるという問題が生じる。
【００１６】
本発明は上記従来技術の問題点に鑑み成されたもので、その目的とするところは、送信アンテナ数の増加によらず、少ないパイロット信号の総送信電力で安定な送信ダイバーシティ制御を行えるダイバーシティ通信装置を提供することにある。またその他の目的は、異なるチャネル数の送信ダイバーシチ方式に対応する複数の移動局間で互換性を維持できる送信ダイバーシティ通信装置を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題は例えば図１の構成により解決される。即ち、本発明（１）の基地局装置１０は、 基地局より複数のアンテナを介して送信した所定のパイロット信号を移動局にて受信・解析し、求めたフィードバック情報を基地局の上りチャネルに送信すると共に、基地局の下りチャネルの送信信号を移動局からのフィードバック情報に基づき制御する移動通信システムの基地局装置において、複数のアンテナ＃１〜＃Ｎを複数のグループに分け、各グループの基準となるアンテナ＃１，＃ｊ等のみからパイロット信号を送信するものである。
【００１８】
本発明（１）によれば、基地局１０の送信アンテナ（チャネル）数の増加によらず、パイロット信号の送信チャネル数（総送信電力）を所定の重要な送信チャネル対応に抑えることで、安定な送信ダイバーシティ制御を効率よく行える。なお、各グループ内における各アンテナのダイバーシティ制御（位相制御）については、例えば上りチャネルの電波到来方向を推定する到来方向推定手段を別途利用することで、実現可能である。
【００１９】
好ましくは本発明（２）においては、上記本発明（１）において、基地局装置１０は、 各グループ内のアンテナをフェージング相関が高くなるように互いに近接して設け、かつ各グループ間のアンテナ群をフェージング相関が低くなるように互いに離れて設けたものである。
【００２０】
従って、少ないパイロット信号の送信チャネル数（総送信電力）で、フェージング相関の低い各グループ間のアンテナ群の送信ダイバーシティ制御を効率よく行える。
【００２１】
また好ましくは本発明（３）においては、上記本発明（２）において、基地局装置１０は、 特定のグループ内における全てのアンテナからパイロット信号を更に送信するものである。
【００２２】
本発明（３）によれば、更にある特定のグループにおけるパイロット信号の送信チャネル数（総送信電力）を増すだけで、全ての送信アンテナに対する安定な送信ダイバーシティ制御を効率よく行える。
【００２３】
また本発明（４）の移動局装置３０は、基地局より複数のアンテナを介して送信した所定のパイロット信号を移動局にて受信・解析し、求めたフィードバック情報を基地局の上りチャネルに送信すると共に、基地局の下りチャネルの送信信号を移動局からのフィードバック情報に基づき制御する移動通信システムの移動局装置において、複数のアンテナ＃１〜＃Ｎを複数のグループに分けた基地局１０の各グループの基準となるアンテナ＃１，＃ｊ等からのパイロット信号を受信・解析すると共に、特定のグループの基準アンテナ＃１を基準とした他の各グループの基準アンテナ＃ｊ等の制御量を求めてフィードバック情報を形成し、基地局１０に返送するものである。
【００２４】
従って、少ないフィードバック情報の処理量で安定な送信ダイバーシティ制御を効率よく行える。なお、下りチャネルのどのパイロット信号を処理してフィードバックするかは、接続する基地局１０との関係で柔軟に対処できる。従って、全下りチャネルのパイロッ信号を処理するような通常（従来）の移動局であっても、単に処理すべき下りパイロットチャネルを選択（減少）するだけで、本発明の基地局１０に接続できる。
【００２５】
好ましくは本発明（５）においては、上記本発明（４）において、移動局装置３０は、基地局１０の特定のグループ内の全てのアンテナ＃１等からのパイロット信号を更に受信・解析すると共に、特定のグループの基準アンテナ＃１を基準とした同グループ内の他の全てのアンテナの制御量を求めてフィードバック情報を形成し、基地局１０に返送するものである。
【００２６】
本発明（５）によれば、基地局１０の特定グループのパイロット信号に対する処理を増すだけで、全チャネルについて安定な送信ダイバーシティ制御を効率良く受けられる。
【００２７】
図１，図２は本発明の原理的な構成を示す図（１），（２）で、基地局の送信部にて同一の送信データ信号に移動局からのフィードバック情報に基づいて異なる振幅及び位相制御を行った後、それぞれを異なる複数のアンテナを用いて送信を行い、移動局の側では該振幅及び位相制御量を下りパイロット信号を用いて決定し、該振幅及び位相制御量を表すフィードバック情報を上りチャネル信号に多重化して基地局の側に伝送する閉ループ送信ダイバーシティ方式への適用例を示している。図１は送信ダイバーシチ方式の原理的なシステム構成、また図２は基地局１０の送信アンテナの構成をそれぞれ示している。
【００２８】
図１において、一般に、チャネル数がＮの場合における電力Ｐを最大とするような基地局送信アンテナ＃１〜＃Ｎの振幅及び位相制御ベクトル（重みベクトル）〈ｗ〉＝［ｗ1，ｗ2，…，ｗN］は（５）式により求められる。
【００２９】
【数４】
0004298932.tif 000005
【００３０】
また、ソフトハンドオーバ時には、上記（５）式の代わりに、（８）式の電力Ｐを最大とするような制御ベクトル〈ｗ〉を求める。
【００３１】
【数５】
0004298932.tif 000006
【００３２】
但し、本発明では、基地局１０の一部の送信アンテナを利用することで、以下に述べるような効率のよい送信ダイバーシティ制御を実現している。
【００３３】
図２において、基地局１０では、全ての送信アンテナ＃１〜＃ＭＫを複数のアンテナ＃１〜＃Ｋで構成される複数のグループ１〜Ｍに分けると共に、各グループ１〜Ｍ内の送信アンテナはフェージング相関が高くなるように互いの距離を近接させて配置し、かつ各グループ１〜Ｍ間の送信アンテナ群についてはフェージング相関が低くなるように互いの距離を離して設置している。ここで、Ｎは全送信アンテナ数、Ｍはアンテナグループ数、Ｋ＝Ｎ／Ｍはグループ毎のアンテナ数である。
【００３４】
基地局１０における同一グループ内の送信アンテナからの信号はフェージング相関が高いため、ほぼ同一のフェージングを受けるが、移動局３０の基地局１０に対する角度に応じた位相差を持って移動局３０の受信アンテナ３１に到達する。従って、基地局１０の同一グループ内の送信アンテナからのインパルスチャネル応答は、この移動局３０の基地局１０に対する角度に応じた位相差を有しており、これらの値は移動局３０の移動に伴って変化するが、フェージング変動に比べてゆっくりと変動する性質がある。
【００３５】
特に、セル半径がある程度大きいマクロセルシステムでは、基地局１０における各アンテナグループに対する移動局３０の角度はほぼ等しいため、各送信アンテナの振幅及び位相の制御を、グループ間のアンテナ制御量Ｆ1,m （ｍ＝２，…，Ｍ）と、各グループ内のアンテナ制御量Ｇm,k （ｍ＝１，…，Ｍ，ｋ＝２，…，Ｋ）とにより行なうとすると、ある特定のグループ内のアンテナ制御量を他の各グループ内のアンテナ制御量として利用できる。
【００３６】
従って、実質的には基地局１０のある特定グループ（例えばグループ１）内のアンテナ制御量Ｇ1,k （ｋ＝２，…，Ｋ）と、該特定グループの基準アンテナ＃１と他のグループ２〜Ｍの各基準アンテナ＃（ｋ＋１）〜＃（Ｍ−１）ｋ＋１との間におけるグループ間のアンテナ制御量Ｆ1,m （ｍ＝２，…，Ｍ）とを移動局３０で求め、これを量子化してフィードバック情報として上りチャネル信号に多重化して基地局１０の側に伝送すれば、送信アンテナ（チャネル）数の増加によらず、共通パイロット信号の総送信電力の増加を十分に抑えた状態で、全送信アンテナ＃１〜＃ＭＫの振幅及び位相の制御を的確にかつ効率良く行える。
【００３７】
次に図１，図２を参照して本発明による送信ダイバーシティの動作を説明する。基地局１０で、特定（例えば最初）のグループ１内の全てのアンテナ＃１，#２，…，＃Ｋ、かつその他の各グループについては各グループ内の基準アンテナ＃（Ｋ＋１），＃（２Ｋ＋１），…，＃｛（Ｍ−１）Ｋ＋１｝から互いに直交する共通パイロット信号Ｐ1（ｔ），Ｐ2（ｔ），…，Ｐk（ｔ）及びＰk+1（ｔ），Ｐ2k+1（ｔ），…，Ｐ(M-1)k+1（ｔ）を送信する。各パイロット信号はそれぞれフェージングによる振幅及び位相変動を受けると共に、これらの合成信号が移動局３０の受信アンテナ３１に入力される。
【００３８】
移動局３０の制御量計算部３５では、各受信パイロット信号と、移動局３０内で既知の各パイロット信号との相関をそれぞれ求めることにより、基地局１０の特定グループ１内のアンテナからのチャネルインパルス応答ベクトル〈ｈ1〉，〈ｈ2〉，…，〈ｈK〉、及びその他の各グループの基準アンテナからのチャネルインパルス応答ベクトル〈ｈK+1〉，〈ｈ2K+1〉，…，〈ｈ(M-1)K+1〉を推定する。
【００３９】
更に、これらのチャネルインパルス応答ベクトルを用いて、基地局１０の特定グループ１内の各アンテナについては（９）式で示す電力Ｐintra_groupを最大とするような送信アンテナの振幅及び位相制御ベクトル（重みベクトル）〈ｗintra_group〉＝［ｗ1，ｗ2，…，ｗK］を求め、また各グループ間の基準アンテナについては（１１）式で示す電力Ｐinter_groupを最大とするような送信アンテナの振幅及び位相制御ベクトル（重みベクトル）〈ｗinter_group〉＝［ｗ1，ｗk+1，…，ｗ(M-1)K+1］を計算する。但し、この場合でも重み係数ｗ1＝１とする。
【００４０】
【数６】
0004298932.tif 000007
【００４１】
更に、これらの〈ｗintra_group〉＝［ｗ1，ｗ2，…，ｗK］と、〈ｗinter_group〉＝［ｗ1，ｗk+1，…，ｗ(M-1)K+1］とを用いて、各グループ間のアンテナ制御量Ｆ1,m、及び特定グループ１内のアンテナ制御量Ｇ1,kは（１３）式，（１４）式により求められる。
【００４２】
【数７】
0004298932.tif 000008
【００４３】
このように、本発明においては、基地局１０において、特定グループ１内のアンテナ制御量Ｇ1,kを他の各グループ２〜Ｍ内のアンテナ制御量として利用することにより、移動局３０では基地局１０の一部の送信アンテナからのチャネル応答推定を行なえばよい。一方、基地局１０ではパイロット信号を送信するためのアンテナ数を削減できる。
【００４４】
従って、基地局１０の送信アンテナ数を増加させた場合に、１送信アンテナ当たりの共通パイロット信号の送信電力が一定の場合には、共通パイロット信号の総送信電力の増加が穏やかになるため、マルチパス環境で共通パイロット信号がデータ信号に与える干渉量を抑えられる。また、共通パイロット信号の総送信電力が一定の場合には、１送信アンテナ当たりの共通パイロット信号の送信電力の減少は穏やかになるため、各チャネル応答の推定精度の低下を抑えられる。
【００４５】
また、各グループのアンテナ数Ｋ（＞２）の場合に、任意の同一グループｍ内において、基準アンテナ＃（ｍ−１）Ｋ＋１からのチャネル応答に対する、その他のアンテナからのチャネル応答の位相差を比較すると、この値は比較しているアンテナ間の距離に依存する。従って、グループ内のアンテナ制御量Ｇm,2とアンテナ間の距離情報とを用いて、Ｇm,k （ｋ＝３，…，Ｋ）を容易に計算できる。このようにすると、フィードバック情報として伝送する各グループ内のアンテナ制御量はある特定のグループ１に対するグループ内のアンテナ制御量Ｇ1,2だけでよいので、その他のＧ1,k （ｋ＝３，…，Ｋ）を求めるための共通パイロット信号をさらに削減できる。
【００４６】
但し、あるアンテナに対するアンテナ制御量を、他のアンテナに対するアンテナ制御量として用いる上記の手法は、基地局の複数の送信アンテナ（回路）が同一の回路特性を有している場合には理想的に働くが、実際はこれらのアンテナは別系統の回路であるために、回路特性のばらつき、つまり、位相・振幅の偏差が存在する。従って、上記の手法は各アンテナの位相・振幅偏差を補償するキャリブレーション技術が適用されている場合に有効である。
【００４７】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に従って本発明に好適なる複数の実施の形態を詳細に説明する。なお 、全図を通して同一符号は同一又は相当部分を示すものとする。図３は第１の実施の形態による送信ダイバーシチ方式の構成を示す図で、送信アンテナ数Ｎ＝４、送信アンテナグループ数Ｍ＝２の場合を示している。
【００４８】
図３において、１０は基地局、１１は４本の送信アンテナ（＃１〜＃４）、１２はパイロット信号を生成するパイロット信号生成部、１３は上りチャネルの受信信号からフィードバック情報を抽出するフィードバック情報抽出部、１４はフィードバック情報に基づき下りチャネルの送信信号の振幅・位相を制御する振幅・位相制御部、１９は受信アンテナ、３０は移動局、３１はその受信アンテナ、３２はデータチャネル逆拡散部、３３はパイロットチャネル逆拡散部、３４は受信パイロット信号と既知のパイロット信号との相関計算に基づき各下りチャネルのインパルス応答を求めるチャネル推定部、３５は求めたインパルス応答に基づき基地局１０の送信信号の制御量（振幅、位相）を計算する制御量計算部、３６は求めた制御量（フィードバック）情報を上り送信データに多重する多重部、３７は上りチャネル信号の拡散部、３９は送信アンテナである。
【００４９】
基地局１０における、送信アンテナ＃１，＃２の間及び送信アンテナ＃３，＃４の間は、フェージング相関が高くなるように、それぞれ例えば１波長（λ）分の長さだけ離れて配置されている。また送信アンテナ＃１，＃３の間及び送信アンテナ＃２，＃４の間は、フェージング相関が十分低く（無相関に）なるように、それぞれ例えば２０波長（２０λ）分の長さだけ離れて配置されている。ここで、送信アンテナ＃１，＃２をグループ１、送信アンテナ＃３，＃４をグループ２とする。また、送信アンテナ＃１，＃３をグループ１，２におけるそれぞれの基準アンテナとする。更に、送信アンテナ＃１を全グループの基準アンテナとする。
【００５０】
基地局１０では、パイロット信号生成部１２で３種類の互いに直交するパイロット信号Ｐ1（ｔ），Ｐ2（ｔ），Ｐ3（ｔ）を生成し、それぞれを送信アンテナ＃１，＃２，＃３より送信する。各パイロット信号はそれぞれフェージングによる振幅及び位相変動を受けて、移動局３０の受信アンテナ３１に到達する。
【００５１】
移動局３０では、受信アンテナ３１で基地局１０からの信号を受信し、パイロットチャネル逆拡散部３３で受信パイロット信号を逆拡散する。更にチャネル推定部３４では、受信パイロット信号Ｐ1（ｔ）'，Ｐ2（ｔ）'，Ｐ3（ｔ）'と既知のパイロット信号Ｐ1（ｔ），Ｐ2（ｔ），Ｐ3（ｔ）との相関をとって平均することにより、基地局１０の各送信アンテナ＃１，＃２、＃３からのチャネル応答ベクトル〈ｈ1〉，〈ｈ2〉，〈ｈ3〉を求める。更に制御量計算部３５では、得られたチャネル応答ベクトルＨ＝［〈ｈ1〉，〈ｈ2〉，〈ｈ3〉］を基に、公知の方法により上記（５）式の電力Ｐを最大にするような重みベクトル〈ｗ〉＝［ｗ1，ｗ3］を求め、これをフィードバック情報として多重部３６に転送する。このフィードバック情報は、多重部３６で上り送信データ信号に多重され、その出力は拡散部３７で拡散され、送信アンテナ３９から送信される。
【００５２】
基地局１０では、受信アンテナ１９で移動局３０からの信号を受信し、フィードバック情報抽出部１３でフィードバック情報を抽出する。抽出されたフィードバック情報は振幅・位相制御部１４に入力され、フィードバック情報に含まれる重み係数ｗ1，ｗ3から重み係数ｗ2（＝ｗ1）を生成して、これらを各対応するアンテナの下り送信データ信号に乗算する。そして、各送信データを送信アンテナ＃１〜＃４から送信する。
【００５３】
移動局３０では、受信アンテナ３１で基地局１０からの信号を受信し、データチャネル逆拡散部３２で下り受信データ信号を逆拡散し、更に不図示のデータ受信部で各データチャネルの信号をチャネル推定結果に従ってＲＡＫＥ合成し、最終的に復号する。
【００５４】
次に、重み係数ｗi＝ａiｅjφiと表した場合に、ａi＝１（ｉ＝１，２，３）として、位相制御量φiのみの制御を行う場合を説明する。移動局３０では、アンテナ＃１を基準としたアンテナ＃２の位相制御量φ1（ｗ1相当）、及びアンテナ＃１を基準としたアンテナ３の位相制御量φ3（ｗ3相当）を求めて量子化し、これらをフィードバック情報として基地局１０に伝送する。それぞれを１ビットで量子化する場合、例えば以下のようにする。
【００５５】
【数８】
0004298932.tif 000009
【００５６】
更に、φQi＝０の場合のフィードバック情報ｂi＝０、φQi＝πの場合のフィードバック情報ｂi＝１とする。
【００５７】
位相制御量φ1，φ2は、基地局１０に対する移動局３０の方向に依存し、位相制御量φ2はφ1で代用できるので、この場合のフィードバック情報は位相制御量φ3に対応するｂ3の伝送速度を、位相制御量φ1（φ2を兼ねる）に対応するｂ1の伝送速度よりも高くなるようにして、上りチャネルに多重化し、基地局１０に伝送する。
【００５８】
図４（Ａ）にこの場合のフィードバック情報の伝送フォーマット例を示す。例えばＷ−ＣＤＭＡのフレームフォーマット（１０ｍｓ長の１フレームが１５スロットで構成される場合）にのっとり、各スロットで１ビットのフィードバック情報が伝送される場合には、５スロット毎にビットｂ1を、その他のスロットではビットｂ3を伝送する。なお、フィードバック情報ビットの送信レートは、ｂ3＞ｂ1の関係があればよく、必ずしも図４（Ａ）の例に限定されない。図４（Ｂ）にフィードバック情報の他の伝送フォーマット例を示す。ここでは１フレーム当たりビットｂ1を２ビット送信している。
【００５９】
図３に戻り、基地局１０では振幅・位相制御部１４が上りチャネルで受信されたフィードバック情報ｂ1，ｂ3（ｗ1，ｗ3相当）に基づきスロット毎に各送信アンテナの位相制御を行う。このとき、ｗ2（＝ｗ1）が生成される。
【００６０】
例えば、直前の受信スロットで受信したフィードバック情報ｂ1に基づき対応するアンテナ＃２，＃４の重み係数ｗ1，ｗ2（＝ｗ1）を直接に制御する。また直前の受信スロットで受信したフィードバック情報ｂ3に基づき対応するアンテナ＃３（＃４を含む）の重み係数ｗ3を直接に制御する。この場合に、制御対象（タイミング）でなかったアンテナについては時間的に最新のフィードバック情報を保持して制御に用いる。
【００６１】
又は、時系列に入力する各フィードバック情報ｂ1,ｂ3のそれぞれについてフィルタリング処理を行うことで、伝送誤りや量子化誤差の影響を低減しても良い。例えば、直前の受信スロットで受信したフィードバック情報による制御量ｗ1とそれ以前の時間的に最近の当該フィードバック情報による制御量ｗ1との２つを平均した値を、実際に用いる制御量ｗ1とする方法が考えられる。
【００６２】
なお、Ｗ−ＣＤＭＡでは移動局３０で同期検波を行なう際に、基地局１０の各送信アンテナからのチャネル応答推定値が用いられる。この値を求めるには、全ユーザに共通の共通パイロット信号又は各ユーザに固有の個別パイロット信号が用いられるが、一般的には、送信電力が比較的高い共通パイロット信号がよく用いられる。ところで、本第１の実施の形態では、移動局３０で共通パイロット信号を用いた同期検波を行なう場合には、一部のアンテナ（例えば送信アンテナ＃４）からは共通パイロット信号が送信されていないが、これらのアンテナからのチャネル応答推定値は、その他のアンテナからのチャネル応答推定値とアンテナ制御量とにより求めることが可能である。従って、この方式でも同期検波を適正に行える。
【００６３】
次に移動局３０で求めた制御量を複数ビット（ワード）で量子化する場合を説明する。図５（Ａ）にｂ1を３ビットｂ1（２），ｂ1（１），ｂ1（０）、ｂ3を４ビットｂ3（３），ｂ3（２），ｂ3（１），ｂ3（０）でそれぞれ量子化する場合の伝送フォーマット例を示す。ｂ1（２），ｂ1（１），ｂ1（０）については、例えば図５（Ｄ）に示す如く、フェージング相関の高いアンテナ＃１，＃２（及びアンテナ＃３，＃４）間の位相制御に使用される。一方、ｂ3（３），ｂ3（２），ｂ3（１）については、例えば図５（Ｃ）に示す如く、フェージング相関の低いアンテナグループ１，２間の位相制御に使用される。また、ｂ3（０）ビットについては、例えば図５（Ｂ）に示す如く、同じくフェージング相関の低いアンテナグループ１，２間の位相制御に使用される。
【００６４】
図６は第２の実施の形態による送信ダイバーシチ方式の構成を示す図で、基地局１０におけるグループ内のアンテナ制御情報（位相制御情報）に上りチャネルの到来方向推定結果を用いる場合を示している。図において、１５は上り電波の到来方向を推定する到来方向推定部、１６は上りチャネル信号の受信処理部、１８は送／受信共用のアレーアンテナである。ここでは、パイロット信号Ｐ2が送信されていないことに注意されたい。その他の構成については、上記図３で述べたものと同様で良い。
【００６５】
到来方向推定部１５としては、公知のビームフォーミング法や部分空間法（ＭＵＳＩＣ：Multiple Signal Classification)等を採用できる。ビームフォーミング法は、アンテナの受信ゲインの一番大きな方向（メインローブ）を左右にスイープすると共に、その受信パワーを測定することで上りチャネルの到来方向を推定するものである。また、ＭＵＳＩＣ手法は、受信信号の共分散行列の固有構造を利用するもので、高精度な到来方向の推定方法として広く用いられている。なお、受信波の到来方向は、基地局１０に対する移動局３０の角度に強く依存するため、下り送信ビームの方向を、この上り受信信号到来方向に設定する方法も知られている。
【００６６】
アレーアンテナ１８において、グループ１の送信アンテナ＃１，＃２及びグループ２の送信アンテナ＃３，＃４としてはそれぞれに１波長λ間隔で配置された複数のアンテナ素子を使用する。一方、受信波到来方向を推定するための受信アンテナ（アンテナグループ１，２）としては、到来方向推定方式に応じて必要なら、例えばλ／２間隔で配置された複数のアンテナ素子を使用できる。到来方向推定部１５は、受信グループ１又は２の単独の測定結果に基づき、又はグループ１，２の双方の測定結果の平均値等に基づき受信波の到来方向を推定する。
【００６７】
基地局１０では、アレーアンテナ１８で受信された上り受信信号からその到来方向を推定する。本第２の実施の形態では、上りチャネルの到来方向推定結果からグループ内の位相差情報を計算し、グループ間のアンテナ制御情報については、上りフィードバック情報のグループ間位相差情報を用いる。移動局３０において、この場合のフィードバック情報を求めるには、送信アンテナ＃１，＃３からの共通パイロット信号Ｐ1，Ｐ3のみを処理すればよいので、この場合の基地局１０としては共通パイロット信号を送信するアンテナの本数を上記第１の実施の形態の３本よりも更に少ない２本に削減できる。
【００６８】
図７は第３の実施の形態による送信ダイバーシチ方式の構成を示す図で、基地局１０においてグループ内のアンテナ制御情報（位相差情報）を上りチャネルのフィードバック情報及び上りチャネルの到来方向推定結果情報の双方を用いて制御する場合を示している。なお、ここでは、パイロット信号Ｐ2も送信される。その他の構成については、上記図６で述べたものと同様で良い。
【００６９】
上りチャネルのフィードバック情報と到来方向推定結果情報との双方を用いて制御する方法にはいくつか考えられる。例えばグループ内位相差情報に関する上りフィードバック情報の制御量φ1が、上りチャネルの到来方向推定結果による制御量θを中心とした所定の範囲内にない場合には、到来方向推定結果による制御量θのみを用いて制御を行う。
【００７０】
又は、グループ内位相差情報の上りフィードバック情報による制御量φ1を時系列に監視した時の分散が所定よりも大きい場合には、到来方向推定結果の制御量θのみを用いて制御を行う。従って、本第３の実施の形態によれば、グループ内アンテナ制御情報の精度をより高くすることが可能となる。
【００７１】
なお、上記実施の形態では全ユーザに共通の共通パイロット信号への適用例を述べたが、これに限らない。本発明は、各ユーザに固有の個別パイロット信号にも適用できる。
【００７２】
また、上記実施の形態では移動局３０が必要最小限（３つ又は２つ）規模のチャネル推定部３４を備える場合を述べたが、これに限らない。例えば、移動局３０は下りパイロットチャネル４本分規模のチャネル推定部３４を備えることが可能であり、このような移動局３０は、簡単なソフトウェアの切替制御により、本発明による基地局１０に接続することも、又は他のタイプの、即ち、全ての下りパイロットチャネルを送信ダイバーシティ制御に使用するような、基地局に接続することも可能である。
【００７３】
また、上記実施の形態は具体的数値例を伴って説明をしたが、本発明はこれらの数値例に限定されない。
【００７４】
また、上記本発明に好適なる複数の実施の形態を述べたが、本発明思想を逸脱しない範囲内で各部の構成、制御、処理及びこれらの組み合わせの様々な変更が行えることは言うまでも無い。
【００７５】
（付記１）  基地局より複数のアンテナを介して送信した所定のパイロット信号を移動局にて受信・解析し、求めたフィードバック情報を基地局の上りチャネルに送信すると共に、基地局の下りチャネルの送信信号を移動局からのフィードバック情報に基づき制御する移動通信システムの基地局装置において、複数のアンテナを複数のグループに分け、各グループの基準となるアンテナのみからパイロット信号を送信することを特徴とする基地局装置。
【００７６】
（付記２）  各グループ内のアンテナをフェージング相関が高くなるように互いに近接して設け、かつ各グループ間のアンテナ群をフェージング相関が低くなるように互いに離れて設けたことを特徴とする付記１に記載の基地局装置。
【００７７】
（付記３）  特定のグループ内における全てのアンテナからパイロット信号を更に送信することを特徴とする付記２に記載の基地局装置。
【００７８】
（付記４）  各パイロット信号を互いに直交するコードパターンにより拡散することを特徴とする付記１又は３に記載の基地局装置。
【００７９】
（付記５）  上りチャネルの電波の到来方向を推定する到来方向推定手段を備え、各グループ内における下りチャネルの送信信号の位相を到来方向推定手段により推定された到来方向の情報に基づき制御することを特徴とする付記２に記載の基地局装置。
【００８０】
（付記６）  上りチャネルの電波の到来方向を推定する到来方向推定手段を備え、各グループ内における下りチャネルの送信信号の位相を、上りチャネルのフィードバック情報及び到来方向推定手段により推定された到来方向の情報の双方に基づき制御することを特徴とする付記３に記載の基地局装置。
【００８１】
（付記７）  下りチャネルの送信信号を現在及び過去の１又は２以上のフィードバック情報のフィルタリング処理結果に基づき制御することを特徴とする付記６に記載の基地局装置。
【００８２】
（付記８） 基地局より複数のアンテナを介して送信した所定のパイロット信号を移動局にて受信・解析し、求めたフィードバック情報を基地局の上りチャネルに送信すると共に、基地局の下りチャネルの送信信号を移動局からのフィードバック情報に基づき制御する移動通信システムの移動局装置において、複数のアンテナを複数のグループに分けた基地局の各グループの基準となるアンテナからのパイロット信号を受信・解析すると共に、特定のグループの基準アンテナを基準とした他の各グループの基準アンテナの制御量を求めてフィードバック情報を形成し、基地局に返送することを特徴とする移動局装置。
【００８３】
（付記９） 基地局の特定のグループ内の全てのアンテナからのパイロット信号を更に受信・解析すると共に、特定のグループの基準アンテナを基準とした同グループ内の他の全てのアンテナの制御量を求めてフィードバック情報を形成し、基地局に返送することを特徴とする付記８に記載の移動局装置。
【００８４】
（付記１０）  グループ間の制御情報を、特定のグループ内の制御情報よりも速い周期で計算し、これらをフィードバック情報として基地局側に送信することを特徴とする付記９に記載の移動局装置。
【００８５】
【発明の効果】
以上述べた如く本発明によれば、ダイバーシティアンテナ数の増加により、移動通信システムのダイバーシティ効果の向上、及び移動局における受信ダイバーシティ合成利得の向上を図ると共に、閉ループ送信ダイバーシティ制御で使用するパイロット信号を送信するのためのアンテナ数を削減することにより、送信アンテナ当たりのパイロット信号の送信電力が一定の場合には、マルチパス環境でパイロット信号がデータ信号に与えるような干渉量を有効に抑えられる。又は、パイロット信号の総送信電力が一定の場合には、下り各チャネルにおけるインパルス応答の推定精度の低下を有効に抑えられる。更には、任意複数本の送信アンテナを使用する閉ループ送信ダイバーシチ方式の移動通信システムに対して、移動局の互換性を容易に維持できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理的構成を示す図（１）である。
【図２】本発明の原理的構成を示す図（２）である。
【図３】第１の実施の形態による送信ダイバーシティ方式の構成を示す図である。
【図４】実施の形態によるフィードバック情報の伝送フォーマット例を示す図（１）である。
【図５】実施の形態によるフィードバック情報の伝送フォーマット例を示す図（２）である。
【図６】第２の実施の形態による送信ダイバーシティ方式の構成を示す図である。
【図７】第３の実施の形態による送信ダイバーシティ方式の構成を示す図である。
【図８】従来技術を説明する図である。
【符号の説明】
１０  基地局
１１  送信アンテナ（＃１〜＃４）
１２  パイロット信号生成部
１３  フィードバック情報抽出部
１４  振幅・位相制御部
１５  到来方向推定部
１６  受信処理部
１８  アレーアンテナ
１９  受信アンテナ
３０  移動局
３１  受信アンテナ
３２  データチャネル逆拡散部
３３  パイロットチャネル逆拡散部
３４  チャネル推定部
３５  制御量計算部
３６  多重部
３７  拡散部
３９  送信アンテナ
【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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