CN1528060A - 无线基地系统、发送指向性控制方法及发送指向性控制程序 - Google Patents

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Abstract

无线装置(2000)根据由接收加权矢量计算机(20)计算的接收加权矢量，分离来自阵列天线(#1～#4)的信号中来自特定终端的信号。接收应答矢量计算机(22)导出来自特定终端的信号的传输路径的接收应答矢量。发送应答矢量推测机(40)将接收应答矢量计算机(22)的推测结果看作根据多普勒频率确定的多个频率的函数的合成波形，求出各个函数的系数，从而预测发送时刻的发送应答矢量。发送加权矢量计算机(30)根据发送应答矢量推测机(40)的预测结果，控制发送时的天线指向性。

Description

无线基地系统、发送指向性控制方法及发送指向性控制程序
技术领域
本发明涉及无线基地系统、发送指向性控制方法及发送指向性控制程序，具体地说，涉及在移动通信系统中，实时变更阵列天线的指向性，在多个移动终端装置之间进行信号的收发的无线基地系统、该无线基地系统中的发送指向性的控制方法及控制程序。
背景技术
近年，在高速持续发展的移动通信系统(例如，个人手持电话系统(Personal Handy phone System)：以下称为PHS)中，提出了这样的系统，即，在无线基地系统(基站)和移动终端装置(终端)之间进行通信时，与基站空间复用连接的多个终端中，通过基站侧的自适应阵列处理来分离抽出来自特定终端的接收信号的系统。
自适应阵列处理是众所周知的处理，它根据来自多个终端、由基站的阵列天线接收的信号，计算出构成阵列天线的每个天线的加权所组成的接收加权矢量并进行适当控制，从而正确抽出来自特定终端的信号。
在基站中设置对接收信号的每个符号计算这样的接收加权矢量的接收加权矢量计算机，该接收加权矢量计算机执行使接收加权矢量收敛的处理，即，执行使来自特定终端的接收指向性收敛的自适应阵列处理，以减少接收信号和计算的接收加权矢量的复数乘法和与已知参照信号的误差的2次方。
自适应阵列处理中，根据时间和信号电波的传输路径特性的变动适当进行这样的接收加权矢量的收敛，从接收信号中除去干涉分量和噪声，抽出来自特定终端的接收信号。
另一方面，基站中设置有对发送信号的每个符号计算发送加权矢量的发送加权矢量计算机，用由该发送加权矢量计算机计算的发送加权矢量加权的发送信号采用与接收时相同的阵列天线进行发送。
这里，发送加权矢量计算机若将接收加权矢量直接拷贝作为发送加权矢量，则对发送信号执行以与接收时相同的特定终端为目标的加权，发送的电波信号好象是具有对该终端的发送指向性一样地进行发送。
但是，从通过上行线路(上行链路)从特定终端向基站发送电波到反向通过下行线路(下行链路)从基站向该终端发送电波为止，存在时间间隔。如上所述，若直接将在上行线路中获得的接收加权矢量作为发送加权矢量在下行线路中使用，则在无法忽视终端的移动速度时，来自基站的电波的射出方向和现实终端存在的方向之间产生误差，在下行线路中来自基站的发送指向性有可能劣化。
作为主要考虑了因终端移动导致传输环境变动(衰落)的下行线路用发送加权矢量的计算方法，有提出如下方法，即通过采用在上行线路中获得的接收应答(系数)矢量的外插处理来推测下行线路的发送应答(系数)矢量，根据推测的发送应答矢量计算发送加权矢量的方法。
即，在帧内的上行线路的多个定时测定接收应答矢量，通过根据这些测定值数次外插(例如1次外插或2次外插)接收应答矢量的时间波形，推测出下行线路的任意发送定时的接收应答矢量作为发送应答矢量，从而计算发送加权矢量。
这样的方法中，与终端的移动速度成比例的(表示衰落的程度)多普勒频率(以下称为FD)在不超过40Hz程度的状态下，对基站可维持2用户的终端的空间复用连接。例如，在信学技报(CS99-44，RCS99-36，1999年6月)、岸山他的「アダプテイブアレ一を用いたTDD/SDMA方式における下り回線用ウエイト推定法に関する検討」中公开了这种可在不超过FD＝40Hz程度而维持空间复用连接的情况。
但是，采用上述外插处理的方法中，若终端的移动速度加快、接收应答矢量的时间波形的变动发生周期短的剧烈变动，则外插结果显著偏离接收应答矢量的现实时间波形，外插误差增大。
特别是，表示终端的移动速度的多普勒频率若超过FD＝40Hz程度，则已经无法维持空间复用连接。
本发明鉴于解决上述问题而提出，其目的在于提供：即使终端的移动速度变快、多普勒频率变高的场合，也可正确推测下行线路的发送应答矢量，从而可进行良好的发送指向性控制的无线基地系统、发送指向性控制方法及发送控制程序。
发明的公开
根据本发明的一个方面，采用离散配置的多个天线在多个终端之间进行信号的收发的无线基地系统包括：接收信号分离单元；接收应答矢量推测单元；发送应答矢量推测单元；发送指向性控制单元。接收信号分离单元根据多个天线接收的信号，计算用于分离来自多个终端中特定终端的信号的加权矢量。接收应答矢量推测单元根据多个天线接收的信号，推测来自特定终端的传输路径的接收应答矢量。发送应答矢量推测单元根据接收应答矢量推测单元的推测结果，推测发送时的传输路径的发送应答矢量。发送指向性控制单元根据发送应答矢量推测单元的推测结果，控制天线的发送指向性。
发送应答矢量推测单元包括矢量预测单元，它将由接收应答矢量推测单元推测的接收应答矢量的各天线的要素的时间变化函数，看作规定数目的互异的规定频率分量的信号波形的合成波形，预测各个频率分量的信号波形发送时的任意定时位置中的时间变化，合成发送应答矢量。
最好矢量预测单元包括系数推测单元和计算单元。系数推测单元推测各个频率分量的信号波形的系数。计算单元根据推测的系数及规定频率分量，计算发送时的任意的定时位置中的发送应答矢量。
最好无线基地系统还包括检测表示终端的移动速度的多普勒频率的移动速度检测单元，系数推测单元根据检测的多普勒频率确定互异的规定频率分量。
最好系数推测单元确定互异的规定频率分量，使之与检测的多普勒频率频率的最大值具有规定的关系。
最好当检测的多普勒频率为表示终端几乎为不移动的范围的值时，发送指向性控制单元不是根据发送应答矢量推测单元的推测结果，而是根据由接收信号分离单元计算的加权矢量，来控制天线的发送指向性。
最好系数推测单元通过求解以系数为未知数的联立方程式来推测系数，联立方程式是通过在至少与互异的频率分量的数目相同的定时位置来推测接收应答矢量而获得的。
最好信号的发送及接收分别在多个时隙分时进行，系数推测单元将推测接收应答矢量的定时位置设定到用于接收的多个时隙的任一个中。
最好信号的发送及接收分别在多个时隙分时进行，系数推测单元将推测接收应答矢量的定时位置分散设定到用于接收的多个时隙中的至少2个时隙中。
根据本发明的其他方面的发送指向性控制方法，是采用离散配置的多个天线在多个终端之间进行信号的收发的无线基地系统中的发送指向性控制方法，它包括：计算步骤，根据多个天线接收的信号，计算用于分离来自多个终端中特定终端的信号的加权矢量；推测步骤，根据多个天线接收的信号，推测来自特定终端的传输路径的接收应答矢量；推测步骤，根据推测的接收应答矢量，推测发送时的传输路径的发送应答矢量；控制步骤，根据推测的发送应答矢量，控制天线的发送指向性。
推测发送应答矢量的步骤包括：合成步骤，将推测的接收应答矢量的各天线的要素的时间变化函数，看作规定数目的互异的规定频率分量的信号波形的合成波形，预测各个频率分量的信号波形发送时的任意定时位置中的时间变化，合成发送应答矢量。
最好合成步骤包括：推测步骤，推测各个频率分量的信号波形的系数；计算步骤，根据推测的系数及规定频率分量，计算发送时的任意定时位置中的发送应答矢量。
最好发送指向性控制方法还包括检测表示终端的移动速度的多普勒频率的步骤，推测系数的步骤包括根据检测的多普勒频率确定互异的规定频率分量的步骤。
最好推测系数的步骤，包括确定互异的规定频率分量，使之与检测的多普勒频率频率的最大值具有规定的关系的步骤。
最好控制天线的发送指向性的步骤包括：当检测的多普勒频率为表示终端几乎为不移动的范围的值时，不是根据推测的发送应答矢量，而是根据上述计算的加权矢量，来控制天线的发送指向性的步骤。
最好推测系数的步骤，包括通过求解以系数为未知数的联立方程式来推测系数的步骤，联立方程式是通过在至少与互异的频率分量的数目相同的定时位置来推测接收应答矢量而获得的。
最好信号的发送及接收分别在多个时隙分时进行，推测系数的步骤将推测接收应答矢量的定时位置设定到用于接收的多个时隙的任一个中。
最好信号的发送及接收分别在多个时隙分时进行，推测系数的步骤将推测接收应答矢量的定时位置分散设定到用于接收的多个时隙中的至少2个时隙中。
根据本发明的又一方面的发送指向性控制程序，是采用离散配置的多个天线在多个终端之间进行信号的收发的无线基地系统中的发送指向性控制程序，它使计算机执行以下步骤：计算步骤，根据多个天线接收的信号，计算用于分离来自多个终端中特定终端的信号的加权矢量；推测步骤，根据多个天线接收的信号，推测来自特定终端的传输路径的接收应答矢量；推测步骤，根据推测的接收应答矢量，推测发送时的传输路径的发送应答矢量；控制步骤，根据推测的发送应答矢量，控制天线的发送指向性。
推测发送应答矢量的步骤包括：合成步骤，将推测的接收应答矢量的各天线的要素的时间变化函数，看作规定数目的互异的规定频率分量的信号波形的合成波形，预测各个频率分量的信号波形发送时的任意定时位置中的时间变化，合成发送应答矢量。
最好合成步骤包括：推测步骤，推测各个频率分量的信号波形的系数；计算步骤，根据推测的系数及规定频率分量，计算发送时的任意定时位置中的发送应答矢量。
最好发送指向性控制程序还包括使计算机执行检测表示终端的移动速度的多普勒频率的步骤，推测系数的步骤包括根据检测的多普勒频率确定互异的规定频率分量的步骤。
最好推测系数的步骤，包括确定互异的规定频率分量，使之与检测的多普勒频率频率的最大值具有规定的关系的步骤。
最好控制天线的发送指向性的步骤包括：当检测的多普勒频率为表示终端几乎为不移动的范围的值时，不是根据推测的发送应答矢量，而是根据计算的加权矢量，来控制天线的发送指向性的步骤。
最好推测系数的步骤，包括通过求解以系数为未知数的联立方程式来推测系数的步骤，联立方程式是通过在至少与互异的频率分量的数目相同的定时位置来推测接收应答矢量而获得的。
最好信号的发送及接收分别在多个时隙分时进行，推测系数的步骤将推测接收应答矢量的定时位置设定到用于接收的多个时隙的任一个中。
最好信号的发送及接收分别在多个时隙分时进行，推测系数的步骤将推测接收应答矢量的定时位置分散设定到用于接收的多个时隙中的至少2个时隙中。
如上所述，根据本发明，传输环境的变化引起的接收应答矢量的时间变动着眼于多个频率的信号波形的合成，对规定数目的互异的每个规定频率分量预测发送时的变化并合成，从而推测此时的接收应答矢量，使之用于无线基地系统中的发送指向性的控制。从而，与通过外插处理推测发送时的接收应答矢量的情况相比，可进行更准确的发送指向性的控制，特别是即使终端的移动快、多普勒频率高时，也可以维持对无线基地系统的多个终端的空间复用连接。
图面的简单说明
图1是本发明的实施例的无线基地系统的构成的功能方框图。
图2是本发明的发送应答矢量的推测原理的概念说明图。
图3是说明图1的无线基地系统的发送指向性控制的基本动作的流程图。
图4是根据多普勒频率进行接收应答矢量的频率分量的确定处理的流程图。
图5是执行传统的发送应答矢量推测处理的无线基地系统的构成的功能方框图。
图6是说明图5的无线基地系统的传统的发送指向性控制的基本动作的流程图。
图7是根据传统的外插处理的发送应答矢量的推测原理的概念说明图。
发明的最佳实施例
以下，参照本发明的实施例图面进行详细说明。另外，在图中同一或相当部分附上同一符号，不重复其说明。
首先，说明本发明的实施例之前，说明采用基站中的传统的外插处理进行发送应答矢量的推测及发送指向性的控制。
图5是说明由数字信号处理器(DSP)以软件方式执行、通过传统的外插处理来推测发送应答矢量的基站1000构成的功能方框图。
图5所示构成中，为了识别两个用户PS1和PS2，设了4根天线#1～#4。但是，更一般地说，天线根数可以是N根(N：自然数)。
图5所示基站1000中，设置有用于接受来自天线#1～#4的信号并将来自对应的用户例如用户PS1的信号分离的接收部SR1及用于向用户PS1发送信号的发送部ST1。天线#1～#4和接收部SR1及发送部ST1的连接通过开关10-1～10-4进行选择切换。
这里，由天线#1～#4分别接收的接收信号RX1(t)、RX2(t)、RX3(t)、RX4(t)用下式表示。
RX1(t)＝h11Srx1(t)+h12Srx2(t)+n1 (t)
RX2(t)＝h21Srx1(t)+h22Srx2(t)+n2 (t)
RX3(t)＝h31Srx1(t)+h32Srx2(t)+n3 (t)
RX4(t)＝h41SrxS1(t)+h42Srx2(t)+n4(t)
这里，信号Srx1(t)及Srx2(t)分别表示从用户PS1及用户PS2发送来的信号，系数h11、h21、h31、h41表示用天线#1～#4分别接收的来自用户PS1的信号的复数系数，系数h12、h22、h32、h42表示用天线#1～#4分别接收的来自用户PS2的信号的复数系数。另外，n1(t)、n2(t)、n3(t)、n4(t)表示用天线#1～#4分别接收的信号所包含的噪声分量。
各个天线接收的上述接收信号RX1(t)、RX2(t)、RX3(t)、RX4(t)经由对应的开关10-1、10-2、10-3、10-4进入接收部SR1，提供给接收加权矢量计算机20、接收应答矢量计算机22，同时，分别提供给对应的乘法器12-1、12-2、12-3、12-4的一个输入。
这些乘法器的另一个输入施加来自接收加权矢量计算机20、与各个天线中的接收信号对应的加权系数wrx11、wrx21、wrx31、wrx41。这些加权系数通过接收加权矢量计算机20，实时进行计算。
该接收加权矢量计算机20中，使用RLS(递归最小二乘方：Recursive Least Squares)算法和SMI(抽样矩阵倒置：Sample MatrixInversion)算法等的自适应阵列算法，计算这些加权系数组成的接收加权矢量。
这样的RLS算法和SMI算法是自适应阵列处理的领域中周知的技术，例如在菊间信良著的「アレ一アンテナによる道応信号処理」(科学技术出版)的第35页～第49页的「第3章MMSEアダプテイブアレ一」有详细说明，因而这里省略其说明。
图5的接收应答矢量计算机22接收上述式的接收信号RX1(t)、RX2(t)、RX3(t)、RX4(t)，计算从用户PS1发送的信号的4根天线的要素(系数)h11、h21、h31、h41组成的接收应答(系数)矢量H1＝[h11，h21，h31，h41]，及从用户PS2发送的信号的4根天线的要素(系数)h12、h22、h32、h42组成的接收应答矢量H2＝[h12，h22，h32，h42]并输出。
图5所示这样的接收应答矢量计算机22的基本动作是周知的，例如在本申请的申请人的国际公开号WO 00/79702号中有详细说明。从而，这里省略其说明。
另一方面，发送部ST1包括：发送应答矢量推测机32，接收在接收应答矢量计算机22中计算的接收应答矢量，如后所述，通过推测发送时的传输路径，即，推测发送时刻的假想接收应答矢量，来求出发送应答(系数)矢量；存储器34，在发送应答矢量推测机32之间进行数据收发，存储保持数据；发送加权矢量计算机30，根据发送应答矢量推测机32的推测结果，计算发送加权矢量；乘法器15-1、15-2、15-3、15-4，它们的一个输入分别接收发送信号，另一个输入施加来自发送加权矢量计算机30的加权系数wtx11、wtx21、wtx31、wtx41。乘法器15-1、15-2、15-3、15-4的输出经由开关10-1～10-4提供给天线#1～#4。
另外，图1中虽然未图示，对各用户也设置了与接收部SR1及发送部ST1同样的构成。
图6是说明采用传统的外插处理的图5的基站1000的基本动作概要的流程图。
该基站1000中，自适应阵列的加权矢量(加权系数矢量)着眼于通过各天线元件中的应答矢量来唯一表示，通过前述的外插处理推测到发送时为止的接收应答矢量的时间变动，从而间接地推测发送加权矢量。
首先，接收部SR1中，根据接收信号进行接收信号的传输路径的推测(步骤S100)。换言之，例如，如果可以通过接收应答矢量计算机22推测接收应答矢量H1，则可推测接收来自用户PS1的信号时的传送路径。
接着，发送应答矢量推测机32通过发送时的传输路径的预测，即，以下说明的传统的外插处理，根据接收时的接收应答矢量来执行发送时刻的接收应答矢量的预测(步骤S102)。该预测的接收应答矢量与发送时的发送应答矢量相当。
而且，发送加权矢量计算机30根据推测的发送应答矢量，采用维纳解等的算法，执行发送加权矢量的计算，并向乘法器15-1～15-4输出(步骤S104)。发送加权矢量的计算原理是周知的，例如在本申请的申请人的国际公开号WO 00/79702号中有详细说明。从而，这里省略其说明。
图7说明通过图5所示发送应答矢量推测机32的基本动作，即传统的外插处理来执行发送应答矢量的推测的概念图。图7中，考虑在上下线路分别向4个用户分配的8个时隙所组成的帧结构。即，上行线路由4个接收时隙RX1、RX2、RX3及RX4构成，下行线路由4个发送时隙TX1、TX2及图示省略的TX3、及TX4构成。另外，1个时隙由120个符号构成。
在图7的例中，发送应答矢量推测机32从接收应答矢量计算机22接受接收时(上行线路)的4个时隙中最初的时隙RX1中的3点的接收应答矢量的测定值，将其结果存储在存储器34。然后，发送应答矢量推测机32通过基于这些测定值的外插处理，推测发送时(下行线路)的4个时隙中最初的时隙TX1中的接收应答矢量。
更详细地说，图7中，横轴表示时间轴，纵轴表示接收应答矢量。令与上行线路的最初时隙RX1的前缘部相当的定时x2(18符号目)中测定的接收应答矢量为y2，与该时隙RX1的中央部相当的定时x1(43符号目)中测定的接收应答矢量为y1，与该时隙RX1的后缘部相当的定时x0(68符号目)中测定的接收应答矢量为y0。
如果从这3点x0、x1、x2的接收应答矢量y0、y1、y2通过例如2次外插，来推测时刻t中的接收应答矢量y(t)，则y(t)可以用下式表示。
y(t)＝y0+(x-x0)(y0-y1)/(x0-x1)
       +(x-x0)(x-x1){(y0-y1)-(y1-y2)}/{2(x0-x1)(x1-x2)}
这里，若将x0＝68、x1＝43、x2＝18及x＝540代入上述式(1)，则例如下行线路的最初的时隙TX1的第60个符号，即从该帧的最初算起第540个符号的定时x中的接收应答矢量y(t)，可用下式求出。
y(t)＝y0+{472/25}(y0-y1)+{472/25}{497/25}{(y0-y1)-(y1-y2)}/2
    ＝{1+472/25+(472*497)/(25*25*2)}y0
       -{472/25+(472*497)/(25*25)}y1+(472*497)/(25*25*2)y2
    ＝207.5472y0-394.2144y1+187.6672y2
图5的发送加权矢量计算机30根据通过这样的2次外插所推测的发送应答矢量y(t)，采用维纳解等的算法来计算发送加权矢量，执行发送指向性的控制。
但是，如上所述，采用这样的外插处理的方法中，若终端的移动速度加快(衰落的程度变剧烈)，接收应答矢量的时间波形的变动变剧烈，则有外插误差变大的问题。特别是，若超过FD＝40Hz程度，则基站已经无法维持空间复用连接。
因而，本发明不采用外插处理，而是通过正确推测下行线路的定时中的接收应答矢量，即使是多普勒频率FD高的环境，也可以实现正确的发送指向性。
图1是说明由DSP以软件方式执行的、本发明实施例的基站2000的构成的功能方框图。
图1所示基站2000在以下方面与图5所示基站1000不同。即，从接收应答矢量计算机22供给的接收应答矢量提供给发送应答矢量推测机40，同时也提供给移动速度判定器36。
移动速度判定器36从提供的接收应答矢量检测出与终端的移动速度对应的多普勒频率FD。检测的FD提供给发送应答矢量推测器40。另外，移动速度判定器36根据检测的FD的值，产生开关切换信号，提供给切换开关38的切换控制输入。
以下说明移动速度判定器36的判定原理。如上所述，传输路径的传输环境通过传输路径的接收系数的变动，即衰落的程度表示，衰落的程度作为物理量，由多普勒频率FD表现。
传输环境中的多普勒频率FD，例如如下进行推测。即，计算通过自适应阵列处理而分离的各用户的接收信号的时间前后的2个接收应答矢量的相关值。若无衰落，则2个接收应答矢量一致，相关值成为1。另一方面，若衰落显著，则接收应答矢量的差变大，相关值变小。
若预先通过实验求出这样的接收应答矢量的相关值和多普勒频率FD的关系并保持在存储器34，则移动速度判定器36可通过计算接收应答矢量的相关值，推测此时的多普勒频率FD。
发送应答矢量推测器40根据供给的接收应答矢量及多普勒频率FD以及后述的本发明的推测原理，推测发送应答矢量。
发送加权矢量计算机30根据推测的发送应答矢量，采用维纳解等周知的算法来计算发送加权矢量。
向切换开关38的一个输入提供用接收加权矢量计算机20计算的接收加权矢量，向另一个输入提供用发送加权矢量计算机30计算的发送加权矢量。
来自移动速度判定器36的开关切换信号，即，判定多普勒频率FD比10Hz程度低时选择来自接收加权矢量计算机20的接收加权矢量、判定比10Hz程度高时选择来自发送加权矢量计算机30的发送加权矢量的开关切换信号，提供给切换开关38的切换控制输入。
切换开关38选择的加权矢量分别提供给乘法器15-1、15-2、15-3及15-4的一个输入。图1所示基站2000的其他部分的构成及动作与图5所示基站1000相同，因而不重复其说明。
接着，说明由图1的发送应答矢量推测器40进行的本发明的发送应答矢量的推测原理。
图2是说明本发明的发送应答矢量的推测原理的概念图。
参照图2，(A)是示意表示构成接收应答矢量H的各天线的要素(系数)中第i个天线对应的要素(系数)hi沿时间轴(横轴)的时间变化的波形。该图2(A)的时间变化函数可看作互异的几个频率分量的信号波形的合成波形。
例如，图2的例中，波形(A)可以看成第1频率的信号波形(B)和较高的第2频率的信号波形(C)和更高的第3频率的信号波形(D)的合成波形。
更一般地说，若将这样的接收应答矢量的各天线的系数的时间变化函数hi(t)考虑成互异的x种规定频率分量的信号波形cos(ωxt)的合成波形，则该函数hi(t)可表示如下式。
    hi(t)＝Ai，1cos(ω1t)+Ai，2cos(ω2t)+…+Ai，x-1cos(ωx-1t)
               +Ai，xcos(ωxt)
这里，若预先确定x个互异的频率ω1～ωx，则系数Ai，1～Ai，x是不随时间变化的常数，因而可以推测这些系数。若推测这些系数Ai，1～Ai，x，则从上述数式(3)的hi(t)可获得下行线路的发送时隙中任意定时t中的发送应答矢量的要素。
以下说明这些系数Ai，1～Ai，x的推测方法的一例。接收应答矢量的各要素的时间变化函数hi(t)的值，在接收时隙的区间(上行线路)中，可通过接收应答矢量计算机22直接测定。
由于系数Ai，1～Ai，x的个数为x个，因而若在接收时的1个时隙的区间内，在x以上的M个定时测定接收应答矢量的值，则在t1～tM的M个定时的每一个可以获得下式表示的M个测定值。
hi(t1)＝Ai，1cos(ω1t1)+Ai，2cos(ω2t1)+…+Ai，x-1cos(ωx-1t1)
         +Ai，xcos(ωxt1)
hi(t2)＝Ai，1cos(ω1t2)+Ai，2cos(ω2t2)+…+Ai，x-1cos(ωx-1t2)
         +Ai，xcos(ωxt2)
           ……………
hi(tM)＝Ai，1cos(ω1tM)+Ai，2cos(ω2tM)+…+Ai，x-1cos(ωx-1tM)
         +Ai，xcos(ωxtM)
如后述，若将x个互异的频率ω1～ωx的值预先确定成与用移动速度判定器36检测的多普勒频率FD具有规定关系的值，则上述数式(4)成为以系数Ai，1～Ai，x为未知数的联立方程式。如上述，接收应答矢量的测定定时的数M若在频率的个数x以上，则系数Ai，1～Ai，x有适当的解，通过求解该联立方程式，可求出系数Ai，1～Ai，x的值。
这样求出的系数Ai，1～Ai，x的值若代入上述数式(3)的时间变化函数hi(t)的式中，则由于频率ω1～ωx的值全部已知，因而对任意的时间t，可求出接收应答矢量的第i个天线的系数的时间变化函数hi(t)的值。
特别是，通过对下行线路的发送时隙的定时t求出时间变化函数hi(t)，可以推测定时t中的接收应答矢量，该推测的接收应答矢量作为发送应答矢量，从发送应答矢量推测机40提供给发送加权矢量计算机30。
再度参照图2的概念图说明这样的发送应答矢量的计算过程。上行线路的1个接收时隙中，如上述数式(3)所示，(A)所示接收应答矢量的时间变化函数可分解成：(B)所示规定的第1频率ω1的信号波形cos(ω1t)和(C)所示规定的第2频率ω2的信号波形cos(ω2t)和(D)所示规定的第3频率ω3的信号波形cos(ω3t)。
这3个信号波形的各个不随时间变化的系数A1、A2、A3可通过求解联立方程式获得，该联立方程式是如上所述通过获得在接收时隙内的3点定时的函数(A)的测定值而获得的。结果，函数(B)、(C)、(D)分别被求出。
而且，通过令时间为发送时隙内的任意定时t，预测此时对应的信号波形(B)、(C)、(D)的变化并将其合成，从而可以获得与该发送时隙中的定时t对应的接收应答矢量。
这样，在本发明实施例的方法中，通过对每个频率求出信号波形的系数、增大时间t，来预测每个频率的信号波形的变化，通过合成此时的信号波形来推测时间t中的接收应答矢量。
另外，每个频率的信号波形(函数)的系数的求法不限于求解上述联立方程式的方法。通过反复执行维纳解和RLS、LMS等的周知的适应算法，可以用各种方法求出系数A。
这样的处理，主要由图1的发送应答矢量推测机40执行。图3是采用这样的发送应答矢量的推测处理的发送指向性控制方法的流程图。
参照图3，在步骤S1中，首先通过图1的接收应答矢量计算机22推测传输路径，具体地推测上行线路的接收应答矢量。
接着，步骤S2中，由移动速度判定器36通过前述判定法推测衰落的程度即多普勒频率FD。
接着，步骤S3中，由图1的发送应答矢量推测机40用后述的方法确定与检测的多普勒频率FD对应的多个频率ω。
接着，步骤S4中，通过发送应答矢量推测机40，在步骤S3中确定的多个频率ω的各个信号波形的系数用与数式(3)及(4)关联说明的方法进行推测，并进行下行线路的传输路径的推测，即发送应答矢量的推测。
最后，步骤S5中，由图1的发送加权矢量计算机30根据上述步骤S4确定的下行线路的发送应答矢量，推测发送加权。
接着，说明与图3的步骤S3中的多普勒频率FD对应的频率ω的确定方法。
首先，频率ω的个数x通过构成发送应答矢量推测机40的运算装置的运算精度预先确定。即，若个数x过多，则应求出的系数的数目增大，数式(4)的方程式的数目也增多，运算量变得过多。以下说明的例中，频率为ω1～ω5的5种。
图4是表示与多普勒频率对应的接收应答矢量的频率分量ω的确定处理的流程图。图4中，步骤S2与图3中的步骤S2对应，由移动速度判定器36检测多普勒频率FD的最大值。
接着，步骤S3a及步骤S3b与图3的步骤S3对应。首先，步骤S3a中，确定与FD的最大值具有规定关系的ω的最大值即ωMAX。例如，设定ωMAX为FD的2π倍的值。
接着，步骤S3b中，ω1～ω5设定成与上述的ωMAX具有规定的关系。例如，ω1设定成-ωMAX，ω2设定成-ωMAX/2，ω3设定成0，ω4设定成ωMAX/2，ω5设定成ωMAX。
另外，上述例中，ωMAX设定成ωMAX＝2πFD，但是也可以设定成具有一定余量的ωMAX＝2π(FD+FMARGIN)。
另外，多普勒频率FD若比10Hz程度低，则推测终端几乎不移动。对这样几乎不移动的终端，除了由发送应答矢量推测机40执行用于上述复杂的发送应答矢量推测的计算外还可能产生误差，因而，对这样停止的终端，考虑最好将接收时的接收应答矢量直接复制，用于发送指向性的控制。
因而，根据移动速度判定器36的FD的判定结果，检测的FD比10Hz程度低时，切换开关38选择用接收加权矢量计算机20计算的接收加权矢量，直接作为发送加权矢量提供给乘法器15-1、15-2、15-3、15-4。
另一方面，检测的FD比10Hz程度高时，切换开关38选择由发送加权矢量计算机30新计算的发送加权矢量，提供给乘法器15-1、15-2、15-3、15-4。
结果，可根据多普勒频率FD进行更正确且有效的发送指向性控制。
以上的说明中，用于获得数式(4)的联立方程式的接收应答矢量的测定是通过在上行线路的1个发送时隙内设定求解方程式所必要的个数的定时来进行的。但是，测定接收应答矢量的定时不必集中设定在1个发送时隙内，也可以分散设定在上行线路内的2个或以上的发送时隙内。
通过采用在这样分散到多个发送时隙的定时中的接收应答矢量测定值，可进行考虑了接收应答矢量在时间轴上宽范围变化的推测处理，可显著提高发送应答矢量的推测精度。
如上所述，本发明实施例的发送指向性控制方法中，将接收应答矢量分解成各个频率的信号波形并求出其系数，通过增大时间t，预测每个频率的信号波形的变化，合成此时的信号波形，从而，推测时间t中的接收应答矢量。从而，象传统的外插处理一样，不会因衰落的影响产生误差，可推测发送应答矢量，进行正确的发送指向性的控制。具体地说，根据计算机模拟的结果确认，即使是多普勒频率FD超过100Hz程度的终端高速移动时，也可维持与基站的空间复用连接。
如上所述，根据本发明，即使终端的移动速度快、传输环境的变动剧烈的场合，通过将推测的接收应答矢量看成多个频率的函数的合成波形，对每个函数预测下行线路中的时间变化并进行合成，可正确推测下行线路中的发送应答矢量，从而可实现良好的发送指向性。

Claims (24)

1.一种无线基地系统，采用离散配置的多个天线(#1-#4)在多个终端之间进行信号的收发，它包括：
接收信号分离单元(20)，根据由上述多个天线接收的信号，计算用于分离来自上述多个终端中特定终端的信号的加权矢量；
接收应答矢量推测单元(22)，根据由上述多个天线接收的信号，推测来自上述特定终端的传输路径的接收应答矢量；
发送应答矢量推测单元(40)，根据上述接收应答矢量推测单元的推测结果，推测发送时的上述传输路径的发送应答矢量；
发送指向性控制单元(30，38)，根据上述发送应答矢量推测单元的推测结果，控制上述天线的发送指向性，
上述发送应答矢量推测单元，包括：
矢量预测单元(40)，它将由上述接收应答矢量推测单元推测的接收应答矢量的各天线的要素的时间变化函数，看作规定数目的互异的规定频率分量的信号波形的合成波形，预测各个频率分量的信号波形发送时的任意定时位置中的时间变化，合成上述发送应答矢量。
2.权利要求1所述的无线基地系统，其特征在于：
上述矢量预测单元包括：
系数推测单元，推测上述各个频率分量的信号波形的系数；
计算单元，根据上述推测的系数及上述规定频率分量，计算发送时的任意定时位置中的上述发送应答矢量。
3.权利要求2所述的无线基地系统，其特征在于：
还包括：
移动速度检测单元(36)，检测表示上述终端的移动速度的多普勒频率，
上述系数推测单元，根据上述检测的多普勒频率来确定上述互异的规定频率分量。
4.权利要求3所述的无线基地系统，其特征在于：
上述系数推测单元确定上述互异的规定频率分量，使之与上述检测的多普勒频率的最大值具有规定的关系。
5.权利要求3所述的无线基地系统，其特征在于：
当上述检测的多普勒频率为表示上述终端几乎为不移动的范围的值时，上述发送指向性控制单元不是根据上述发送应答矢量推测单元的推测结果，而是根据由上述接收信号分离单元计算的上述加权矢量，控制上述天线的发送指向性。
6.权利要求2所述的无线基地系统，其特征在于：
上述系数推测单元通过求解以上述系数为未知数的联立方程式来推测上述系数，联立方程式是通过在至少与上述互异的频率分量的数目相同的定时位置来推测接收应答矢量而获得的。
7.权利要求6所述的无线基地系统，其特征在于：
上述信号的发送及接收分别在多个时隙分时进行，
上述系数推测单元将推测上述接收应答矢量的定时位置设定到用于上述接收的多个时隙的任一个中。
8.权利要求6所述的无线基地系统，其特征在于：
上述信号的发送及接收分别在多个时隙分时进行，
上述系数推测单元将推测上述接收应答矢量的定时位置分散设定到用于上述接收的多个时隙中的至少2个时隙中。
9.一种发送指向性控制方法，是采用离散配置的多个天线(#1-#4)在多个终端之间进行信号的收发的无线基地系统中的发送指向性控制方法，它包括：
计算步骤，根据上述多个天线接收的信号，计算用于分离来自上述多个终端中特定终端的信号的加权矢量；
推测步骤，根据上述多个天线接收的信号，推测来自上述特定终端的传输路径的接收应答矢量；
推测步骤，根据上述推测的接收应答矢量，推测发送时的上述传输路径的发送应答矢量；
控制步骤，根据上述推测的发送应答矢量，控制上述天线的发送指向性，
推测上述发送应答矢量的步骤包括：
合成步骤，将上述推测的接收应答矢量的各天线的要素的时间变化函数，看作规定数目的互异的规定频率分量的信号波形的合成波形，预测各个频率分量的信号波形发送时的任意定时位置中的时间变化，合成上述发送应答矢量。
10.权利要求9所述的发送指向性控制方法，其特征在于：
上述合成步骤包括：
推测步骤，推测上述各个频率分量的信号波形的系数；
计算步骤，根据上述推测的系数及上述规定频率分量，计算发送时的任意定时位置中的上述发送应答矢量。
11.权利要求10所述的发送指向性控制方法，其特征在于：
还包括检测表示上述终端的移动速度的多普勒频率的步骤，
推测上述系数的步骤，包括根据上述检测的多普勒频率确定上述互异的规定频率分量的步骤。
12.权利要求11所述的发送指向性控制方法，其特征在于：
推测上述系数的步骤，包括确定上述互异的规定频率分量，使之与上述检测的多普勒频率频率的最大值具有规定的关系的步骤。
13.权利要求11所述的发送指向性控制方法，其特征在于：
控制上述天线的发送指向性的步骤包括：当检测的多普勒频率为表示上述终端几乎为不移动的范围的值时，不是根据上述推测的发送应答矢量，而是根据上述计算的加权矢量，来控制上述天线的发送指向性的步骤。
14.权利要求10所述的发送指向性控制方法，其特征在于：
推测上述系数的步骤，包括通过求解以上述系数为未知数的联立方程式来推测上述系数的步骤，联立方程式是通过在至少与上述互异的频率分量的数目相同的定时位置来推测接收应答矢量而获得的。
15.权利要求14所述的发送指向性控制方法，其特征在于：
上述信号的发送及接收分别在多个时隙分时进行，
推测上述系数的步骤将推测上述接收应答矢量的定时位置设定到用于上述接收的多个时隙的任一个中。
16.权利要求14所述的发送指向性控制方法，其特征在于：
上述信号的发送及接收分别在多个时隙分时进行，
推测上述系数的步骤将推测上述接收应答矢量的定时位置分散设定到用于上述接收的多个时隙中的至少2个时隙中。
17.一种发送指向性控制程序，是采用离散配置的多个天线(#1-#4)在多个终端之间进行信号的收发的无线基地系统中的发送指向性控制程序，它使计算机执行以下步骤：
计算步骤，根据上述多个天线接收的信号，计算用于分离来自上述多个终端中特定终端的信号的加权矢量；
推测步骤，根据上述多个天线接收的信号，推测来自上述特定终端的传输路径的接收应答矢量；
推测步骤，根据上述推测的接收应答矢量，推测发送时的上述传输路径的发送应答矢量；
控制步骤，根据上述推测的发送应答矢量，控制上述天线的发送指向性，
推测上述发送应答矢量的步骤包括：
合成步骤，将上述推测的接收应答矢量的各天线的要素的时间变化函数，看作规定数目的互异的规定频率分量的信号波形的合成波形，预测各个频率分量的信号波形发送时的任意定时位置中的时间变化，合成上述发送应答矢量。
18.权利要求17所述的发送指向性控制程序，其特征在于：
上述合成步骤包括：
推测步骤，推测上述各个频率分量的信号波形的系数；
计算步骤，根据上述推测的系数及上述规定频率分量，计算发送时的任意定时位置中的上述发送应答矢量。
19.权利要求18所述的发送指向性控制程序，其特征在于：
还包括检测上述表示终端的移动速度的多普勒频率的步骤，
推测上述系数的步骤，包括根据上述检测的多普勒频率确定上述互异的规定频率分量的步骤。
20.权利要求19所述的发送指向性控制程序，其特征在于：
推测上述系数的步骤，包括确定上述互异的规定频率分量，使之与上述检测的多普勒频率频率的最大值具有规定的关系的步骤。
21.权利要求19所述的发送指向性控制程序，其特征在于：
控制上述天线的发送指向性的步骤包括：当上述检测的多普勒频率为表示上述终端几乎为不移动的范围的值时，不是根据上述推测的发送应答矢量，而是根据上述计算的加权矢量，来控制上述天线的发送指向性的步骤。
22.权利要求18所述的发送指向性控制程序，其特征在于：
推测上述系数的步骤，包括通过求解以上述系数为未知数的联立方程式来推测上述系数的步骤，联立方程式是通过在至少与上述互异的频率分量的数目相同的定时位置来推测接收应答矢量而获得的。
23.权利要求22所述的发送指向性控制程序，其特征在于：
上述信号的发送及接收分别在多个时隙分时进行，
推测上述系数的步骤将推测上述接收应答矢量的定时位置设定到用于上述接收的多个时隙的任一个中。
24.权利要求22所述的发送指向性控制程序，其特征在于：
上述信号的发送及接收分别在多个时隙分时进行，
推测上述系数的步骤将推测上述接收应答矢量的定时位置分散设定到用于上述接收的多个时隙中的至少2个时隙中。
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