JP2003283394A - マルチビームアンテナ送受信装置及び送受信方法並びに送信ビーム選択方法 - Google Patents

マルチビームアンテナ送受信装置及び送受信方法並びに送信ビーム選択方法

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JP2003283394A JP2002088967A JP2002088967A JP2003283394A JP 2003283394 A JP2003283394 A JP 2003283394A JP 2002088967 A JP2002088967 A JP 2002088967A JP 2002088967 A JP2002088967 A JP 2002088967A JP 2003283394 A JP2003283394 A JP 2003283394A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】マルチパス環境においても最適な送信ビームを
選択する。 【解決手段】アンテナ1無線受信部1031〜アンテナ
N無線受信部103N、受信ビーム1形成部1041〜受
信ビームM形成部104M、ユーザ1復調ブロック10
1〜ユーザL復調ブロック105L、ユーザ1変調処理
部1111〜ユーザL変調処理部111L、ユーザ1送信
ビーム切替回路1121〜ユーザL送信ビーム切替回路
112L、送信ビーム1形成部1131〜送信ビームJ形
成部113J、アンテナ1無線送信部1141〜アンテナ
K無線送信部114Kで構成する。ユーザ1復調ブロッ
ク1051〜ユーザL復調ブロック105Lは、受信ビー
ム1パス検出部1061〜受信ビームMパス検出部10
M、パス遅延/受信ビーム選択部107、受信ビーム
1計算処理部1081〜受信ビームM計算処理部10
M、送信ビーム選択部109、復調処理部110で構
成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はアンテナ指向性制御
により、他ユーザ干渉を抑圧するアレーアンテナ送受信
装置に関し、特に複数の固定指向性パターン(マルチビ
ーム)から送受信指向性を選択するマルチビームアンテ
ナ送受信装置及び送受信方法並びに送信ビーム選択方法
に関する。
【0002】
【従来の技術】セルラ移動通信システムなどにおいて、
信号の高速/高品質化、加入者容量の増大を目指し、複
数のアンテナ素子から成るアレーアンテナ送受信装置を
用いて、希望信号方向に対しては送受信利得を大きく
し、その他の方向に対しては送受信利得を小さくするよ
うな指向性パターン(ビーム)を形成する方式が検討さ
れている。複数の固定指向性パターン(マルチビーム)
から送受信ビームを選択するマルチビーム方式は、その
一方式である。
【0003】この種のマルチビームアンテナ送受信装置
では、例えば「無線基地局のマルチビームアンテナシス
テム」(特開平11−266228号公報)に開示され
ているように、受信時には複数の固定受信ビームの中か
ら受信品質の優れた遅延パスの存在する受信ビームを選
択して受信を行い、送信時には受信時に選択したパス遅
延/受信ビーム番号の組の中から、受信品質の優れた組
と同一方向の送信ビームを選択して送信を行う。
【0004】図7は、従来のマルチビームアンテナ送受
信装置の一例を示すブロック図である。従来のマルチビ
ームアンテナ送受信装置は、受信アレーアンテナ201
と、受信アンテナ素子2021〜202Nに対応するアン
テナ1無線受信部2031〜アンテナN無線受信部20
Nと、受信ビーム1形成部2041〜受信ビームM形成
部204M(受信ビーム形成部204とも称す)と、ユ
ーザ1復調ブロック2051〜ユーザL復調ブロック2
05L(ユーザ復調ブロック205とも称す)と、ユー
ザ1変調処理部2111〜ユーザL変調処理部211
Lと、ユーザ1送信ビーム切替回路2121〜ユーザL送
信ビーム切替回路212Lと、送信ビーム1形成部21
1〜送信ビームJ形成部213Jと、送信アンテナ素子
2161〜216Kに対応するアンテナ1無線送信部21
1〜アンテナK無線送信部214Kと、送信アレーアン
テナ215とから構成される。
【0005】受信アレーアンテナ201は、N個の受信
アンテナ素子2021〜202Nから構成される。受信ア
ンテナ素子2021〜202Nのアンテナ素子単体での水
平面内および垂直面内指向性に制限はなく、例としては
オムニ(無指向性)、ダイポール(双極指向性)が挙げ
られる。N個の受信アンテナ素子2021〜202Nは、
各々のアンテナ素子の受信信号が相関を有するように近
接して配置される。ここで、受信アレーアンテナ201
は、N個の受信アンテナ素子2021〜202Nが近接し
て配置されていれば、受信アンテナ素子の数、および配
置の仕方に制限はない。配置の仕方の例としては搬送波
の半波長間隔の円状配置、線状配置が挙げられる。
【0006】N個の受信アンテナ素子2021〜202N
によって受信された各信号には、希望ユーザ信号成分と
複数の干渉信号成分、及び熱雑音が含まれている。さら
に希望ユーザ信号成分、干渉信号成分それぞれに複数の
マルチパス成分が存在する。通常、これらの信号成分
(希望ユーザ信号成分、干渉信号成分)は異なる方向か
ら到来する。そのため、希望ユーザ信号のパス遅延と受
信ビーム番号(パス遅延/受信ビーム番号)の組は複数
存在する。
【0007】アンテナ1無線受信部2031〜アンテナ
N無線受信部203Nは、ローノイズアンプ、帯域制限
フィルタ、ミキサ、局部発振器、AGC(Auto G
ainController)、直交検波器、低域通過
フィルタ、アナログ/ディジタル変換器などから構成さ
れる。ここで、アンテナ1無線受信部2031を例にと
ると、アンテナ1無線受信部2031は、受信アンテナ
素子2021の出力を入力とし、入力信号の増幅、無線
帯域から基底帯域への周波数変換、直交検波、アナログ
/ディジタル変換などの受信処理を行い、受信ビーム1
形成部2041〜受信ビームM形成部204Mへと出力す
る。
【0008】受信ビーム1形成部2041〜受信ビーム
M形成部204Mは、アンテナ1無線受信部2031〜ア
ンテナN無線受信部203Nの出力を入力とし、入力信
号に対して受信ビーム形成部毎に異なる固定受信ビーム
を形成し、ユーザ1復調ブロック2051〜ユーザL復
調ブロック205Lへと出力する。固定受信ビームの
数、形状、および固定受信ビームの形成方法に制限はな
く、固定受信ビームの形状の例としては直交マルチビー
ムがあり、固定受信ビームの形成方法の例としてはディ
ジタル演算により各入力信号に固定複素ビーム重みを乗
じ総和を求める手法(ディジタルビームフォーミング)
が挙げられる。また、図7では受信ビーム1形成部20
1〜受信ビームM形成部204Mがアンテナ1無線受信
部2031〜アンテナN無線受信部203Nの後段にあ
り、基底帯域のディジタル信号に対してビーム形成を行
っているが、バトラーマトリクス等の無線帯域における
ビーム形成法を用いることも可能である。
【0009】受信ビーム1形成部2041〜受信ビーム
M形成部204Mは、すべてのユーザ信号(ユーザ1信
号〜ユーザL信号)成分とユーザ信号のマルチパス成分
を含んだ状態の入力信号に対して、受信ビーム形成部2
04毎に異なる固定受信ビームを形成して、到来方向毎
に入力信号を分離する。
【0010】ユーザ1復調ブロック2051〜ユーザL
復調ブロック205Lは、受信ビーム1パス検出部20
1〜受信ビームMパス検出部206Mと、パス遅延/受
信ビーム選択部207と、送信ビーム選択部209と、
復調処理部210とから構成される。
【0011】ユーザ1復調ブロック2051〜ユーザL
復調ブロック205Lは、ユーザ毎に対応してユーザ1
受信データ〜ユーザL受信データ(ユーザ受信データ)
を出力する。ユーザ復調ブロック205それぞれの機能
は同一なので、以下、ユーザ1復調ブロック2051
例に挙げて説明する。
【0012】ユーザ1復調ブロック2051は、受信ビ
ーム1形成部2041〜受信ビームM形成部204Mの出
力を入力とし、ユーザ1送信ビーム番号とユーザ1受信
データとを出力する。
【0013】受信ビーム1パス検出部2061〜受信ビ
ームMパス検出部206Mは、受信ビーム1形成部20
1〜受信ビームM形成部204Mの出力を入力とし、そ
れぞれの入力信号におけるユーザ信号のパス遅延を検出
し、検出したパス遅延におけるユーザ信号の受信品質を
測定して、パス遅延/受信ビーム選択部207へと出力
する。ここで、それぞれの入力信号にはユーザ1信号〜
ユーザL信号が多重され、さらに伝搬遅延による各ユー
ザ信号のマルチパス成分が多重されている。
【0014】受信ビーム1パス検出部2061〜受信ビ
ームMパス検出部206Mは、ユーザ信号の既知のシン
ボル(パイロットシンボル等)のみを用いて、パス検出
および検出したパス遅延におけるユーザ信号の受信品質
の測定を行うことも可能である。
【0015】パス遅延/受信ビーム選択部207は、受
信ビーム1パス検出部2061〜受信ビームMパス検出
部206Mの出力であるパス遅延/受信ビーム番号にお
けるユーザ信号の受信品質情報を入力とし、ユーザ信号
の受信品質に基づいて復調に用いるパス遅延/受信ビー
ム番号の組を選択して、選択したパス遅延/受信ビーム
番号におけるユーザ信号の受信品質情報を送信ビーム選
択部209と復調処理部210へと出力する。
【0016】送信ビーム選択部209は、パス遅延/受
信ビーム選択部207の出力であるパス遅延/受信ビー
ム番号におけるユーザ信号の受信品質情報を入力とし、
受信品質の優れた遅延パスの存在する受信ビームと同一
方向の送信ビーム番号をユーザ1送信ビーム切替回路2
121へと出力する。
【0017】一般に、復調に用いるパス遅延/受信ビー
ム番号の組の数よりも、選択される送信ビームの数は少
ない。送信ビームの数が1という場合も多い。理由は、
複数ビームでの送信による他ユーザへの干渉を低減する
ためである。
【0018】復調処理部210は、パス遅延/受信ビー
ム選択部207の出力であるパス遅延/受信ビーム番号
におけるユーザ信号の受信品質情報を入力とし、入力さ
れたパス遅延/受信ビーム番号に基づいて復調処理を行
い、ユーザ1受信データを出力する。
【0019】ユーザ1変調処理部2111〜ユーザL変
調処理部211Lは、それぞれユーザ1送信データ〜ユ
ーザL送信データ(ユーザ送信データ)を入力とし、変
調処理を行い、ユーザ1送信ビーム切替回路2121
ユーザL送信ビーム切替回路212Lへと出力する。
【0020】ユーザ1送信ビーム切替回路2121〜ユ
ーザL送信ビーム切替回路212Lは、ユーザ毎の送信
ビーム選択部209の出力であるユーザ1送信ビーム番
号〜ユーザL送信ビーム番号と、ユーザ1変調処理部2
111〜ユーザL変調処理部211Lの出力であるユーザ
変調信号とを入力とし、送信ビーム1形成部2131
送信ビームJ形成部213Jの中からユーザ毎の送信ビ
ーム番号に相当する送信ビーム形成部を選択してユーザ
変調信号を出力する。
【0021】送信ビーム1形成部2131〜送信ビーム
J形成部213Jは、ユーザ1送信ビーム切替回路21
1〜ユーザL送信ビーム切替回路212Lの出力を入力
とし、入力信号に対して送信ビーム1形成部2131
送信ビームJ形成部213J毎に異なる固定送信ビーム
を形成し、アンテナ1無線送信部2141〜アンテナK
無線送信部214Kへと出力する。固定送信ビームの
数、形状、および固定送信ビームの形成方法に制限はな
く、固定送信ビームの形状の例としては直交マルチビー
ム、固定送信ビームの形成方法の例としてはディジタル
演算により各入力信号に固定複素ビーム重みを乗じる手
法(ディジタルビームフォーミング)が挙げられる。ま
た、図7では送信ビーム1形成部2131〜受信ビーム
J形成部213Jがアンテナ1無線送信部2141〜アン
テナK無線送信部214Kの前段にあり、基底帯域のデ
ィジタル信号に対してビーム形成を行っているが、バト
ラーマトリクス等の無線帯域におけるビーム形成法を用
いることも可能である。
【0022】アンテナ1無線送信部2141〜アンテナ
K無線送信部214Kは、アンプ、帯域制限フィルタ、
ミキサ、局部発振器、直交変調、低域通過フィルタ、デ
ィジタル/アナログ変換器などから構成される。ここ
で、アンテナ1無線送信部214 1を例にとると、アン
テナ1無線送信部2141は、送信ビーム1形成部21
1〜送信ビームJ形成部213Jの出力を入力とし、入
力信号のディジタル/アナログ変換、直交変調、基底帯
域から無線帯域への周波数変換、信号の増幅などの受信
処理を行い、送信アンテナ素子2161へと出力する。
【0023】送信アレーアンテナ215は、K個の送信
アンテナ素子2161〜216Kから構成される。送信ア
ンテナ素子2161〜216Kのアンテナ素子単体での水
平面内および垂直面内指向性に制限はなく、例としては
オムニ(無指向性)、ダイポール(双極指向性)が挙げ
られる。K個の送信アンテナ素子2161〜216Kは、
各々のアンテナ素子の送信信号が相関を有するように近
接して配置される。ここで、送信アレーアンテナ215
は、K個の受信アンテナ素子2161〜216Kが近接し
て配置されていれば。配置の仕方に制限はない。例とし
ては搬送波の半波長間隔の円状配置、線状配置が挙げら
れる。
【0024】K個の送信アンテナ素子2161〜216K
は、アンテナ1無線送信部2141〜アンテナK無線送
信部214Kの出力であるそれぞれの送信ビームによる
ユーザ信号(ユーザ1信号〜ユーザL信号)が多重され
た信号を入力とし、送信を行う。
【0025】図7に示した従来のマルチビーム送受信装
置は、受信時には複数の固定受信ビームの中から受信品
質の優れた遅延パスの存在する受信ビームを選択して受
信を行い、送信時には受信時に選択したパス遅延/受信
ビーム番号の組の中から、受信品質の優れた組と同一方
向の送信ビームを選択して送信を行うことで、希望信号
方向に対しては送受信利得を大きくし、その他の方向に
は送受信利得を小さくするようなビームを形成すること
ができる。
【0026】
【発明が解決しようとする課題】問題点は、図7に示し
たような従来のマルチビームアンテナ送受信装置では、
送信特性が劣化する、ということである。その理由は、
受信時に選択したパス遅延/受信ビーム番号の組の中か
ら、受信品質の優れたパス遅延/受信ビーム番号の組と
同一方向の送信ビームを選択するため、マルチパス環境
において最適な送信ビームを選択できないことにある。
マルチパス環境下では、ユーザ信号成分には複数のマル
チパス成分が存在する。通常、これらの信号成分は異な
る方向から到来するので、それぞれの受信ビームに複数
のマルチパス成分が含まれる。
【0027】ここで、従来のマルチビームアンテナ送受
信装置では、受信時に選択したパス遅延/受信ビーム番
号の組の中から、受信品質の優れたパス遅延/受信ビー
ム番号の組と同一方向の送信ビームを選択するが、受信
ビーム毎の総受信品質を比較した場合、選択した受信ビ
ームとは別の受信ビームの方が総受信品質に優れる場合
が起こりうる。ここで、総受信品質とは、受信ビームに
含まれるマルチパス成分(パス遅延)毎の受信品質の部
分又は全体を計算(例えば、加算)したものである。最
適な送信ビームは、総受信品質の優れた受信ビームと合
致(同一)する方向又は近接する方向の送信ビームであ
り、従来のマルチビームアンテナ送受信装置では、マル
チパス環境下において最適な送信ビームを選択できない
ことになる。
【0028】以下、具体的に数値を示して説明するが、
本発明は、この数値に限定されるものではない。
【0029】パス遅延/受信ビーム選択部207が、以
下の4つのパス遅延/受信ビーム番号の組に対して、上
位2つの組(組イ、組ロ)を選択したとする。
【0030】組イ(パス遅延イ/受信ビーム1)の受信
品質:10 組ロ(パス遅延ロ/受信ビーム2)の受信品質:8 組ハ(パス遅延ハ/受信ビーム2)の受信品質:5 組ニ(パス遅延ニ/受信ビーム1)の受信品質:1 その際、図7に示す従来のマルチビームアンテナ送受信
装置では、送信ビーム選択部209が1つの送信ビーム
を選択すると、組イと組ロの受信品質を比較して(10
>8)受信ビーム1と同一方向の送信ビームを選択して
しまう。しかし、受信ビーム毎の受信品質を計算して求
めた総受信品質は受信ビーム2の方が優れており(受信
ビーム1の総受信品質=10+1<受信ビーム2の総受
信品質=8+5)、従来のマルチビームアンテナ送受信
装置では、本当に最適な送信ビームを選択できないこと
になる。
【0031】本発明の目的は、マルチパス環境において
も最適な送信ビームを選択し、送信特性及び回線品質の
優れたマルチビームアンテナ送受信装置及び送受信方法
並びに送信ビーム選択方法を提供することにある。
【0032】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明のマルチビームアンテナ送受信装置は、複
数の受信ビームと複数の送信ビームとを備えるマルチビ
ームアンテナ送受信装置であって、前記複数の受信ビー
ムに存在するユーザ信号のパス遅延の受信品質から計算
した総受信品質に基づいて、前記送信ビームを選択する
ことを特徴とする。
【0033】本発明のマルチビームアンテナ送受信装置
は、複数の受信ビームと複数の送信ビームとを備えるマ
ルチビームアンテナ送受信装置であって、前記複数の受
信ビームに存在するユーザ信号の受信品質から計算した
総受信品質に基づいて前記受信ビームを選択し、選択さ
れた前記受信ビームの方向に合致する方向又は近接する
方向を有する前記送信ビームを選択することを特徴とす
る。
【0034】本発明のマルチビームアンテナ送受信装置
は、前記受信品質の指標として受信電力又はSIR(S
ignal to Interference Rat
io:信号対干渉電力比)を用いることを特徴とする。
【0035】本発明のマルチビームアンテナ送受信装置
は、受信アンテナ素子を配置した受信アレーアンテナ
と、前記受信アンテナ素子の出力を入力とし、入力した
信号を受信処理して出力する無線受信手段と、前記無線
受信手段の出力を入力として受信ビームを形成する受信
ビーム形成手段と、前記受信ビーム形成手段の出力を入
力とし、前記受信ビームに存在するユーザ信号のパス遅
延/受信ビーム番号における総受信品質を計算してユー
ザ送信ビーム番号を出力し、前記パス遅延/受信ビーム
番号を用いてユーザ受信データを出力するユーザ復調手
段と、ユーザ送信データを入力し、変調処理を行ってユ
ーザ変調信号を出力するユーザ変調処理手段と、前記ユ
ーザ送信ビーム番号及び前記ユーザ変調信号を入力し、
前記ユーザ送信ビーム番号に相当する送信ビームが形成
されるように前記ユーザ変調信号を出力するユーザ送信
ビーム切替手段と、前記ユーザ送信ビーム切替手段の出
力を入力とし、前記送信ビームを形成する送信ビーム形
成手段と、前記送信ビーム形成手段の出力を入力とし、
入力した信号を送信処理して出力する無線送信手段と、
前記無線送信手段の出力を送信する送信アンテナ素子を
配置した送信アレーアンテナと、を備えることを特徴と
する。
【0036】本発明のマルチビームアンテナ送受信装置
は、前記ユーザ復調手段において、前記受信ビーム形成
手段の出力からユーザ毎のパス遅延を検出し、前記パス
遅延/受信ビーム番号を出力する受信ビームパス検出手
段と、前記受信ビームパス検出手段の出力である前記パ
ス遅延/受信ビーム番号におけるユーザ信号の受信品質
から復調に用いる前記パス遅延/受信ビーム番号を選択
するパス遅延/受信ビーム選択手段と、前記パス遅延/
受信ビーム選択手段から通知された前記パス遅延/受信
ビーム番号を用いて復調を行う復調処理手段と、前記受
信ビームパス検出手段の出力である前記パス遅延/受信
ビーム番号におけるユーザ信号の受信品質から前記受信
ビーム毎のユーザ信号の総受信品質を計算する受信ビー
ム計算処理手段と、前記受信ビーム計算処理手段から通
知された前記受信ビーム毎のユーザ信号の総受信品質か
ら前記送信ビームを選択し前記ユーザ送信ビーム切替手
段に通知する送信ビーム選択手段と、を備えることを特
徴とする。
【0037】本発明のマルチビームアンテナ送受信装置
は、前記受信ビーム計算処理手段において、前記受信ビ
ームパス検出手段の出力である前記パス遅延/受信ビー
ム番号におけるユーザ信号の受信品質から前記受信ビー
ム毎のユーザ信号の総受信品質を計算する際に、受信品
質の指標として受信電力を用い、総受信品質として総受
信電力を計算することを特徴とする。
【0038】本発明のマルチビームアンテナ送受信装置
は、前記受信ビーム計算処理手段において、前記受信ビ
ームパス検出手段の出力である前記パス遅延/受信ビー
ム番号におけるユーザ信号の受信品質から前記受信ビー
ム毎のユーザ信号の総受信品質を計算する際に、受信品
質の指標としてSIRを用い、総受信品質として総SI
Rを計算することを特徴とする。
【0039】本発明のマルチビームアンテナ送受信装置
は、前記受信ビーム計算処理手段において、前記受信ビ
ームパス検出手段の出力である前記パス遅延/受信ビー
ム番号におけるユーザ信号の受信品質から前記受信ビー
ム毎にユーザ信号の総受信品質を計算する際、一定の基
準に基づいて選択した前記パス遅延/受信ビーム番号に
おける受信品質を用いて前記受信ビーム毎にユーザ信号
の総受信品質を計算することを特徴とする。
【0040】本発明のマルチビームアンテナ送受信装置
は、前記受信ビーム計算処理手段において、前記一定の
基準に基づいて選択した前記パス遅延/受信ビーム番号
として受信品質の優れた上位P個(Pは2以上の整数)
の前記パス遅延/受信ビーム番号を選択することを特徴
とする。
【0041】本発明のマルチビームアンテナ送受信装置
は、前記受信ビーム計算処理手段において、前記一定の
基準に基づいて選択した前記パス遅延/受信ビーム番号
として受信品質が一定の受信品質基準を満たす最大Q個
(Qは2以上の整数)までの前記パス遅延/受信ビーム
番号を選択することを特徴とする。
【0042】本発明のマルチビームアンテナ送受信装置
は、前記受信ビーム計算処理手段において、前記一定の
基準に基づいて選択した前記パス遅延/受信ビーム番号
として、前記パス遅延/受信ビーム選択手段で選択され
た前記パス遅延/受信ビーム番号を用いることを特徴と
する。
【0043】本発明のマルチビームアンテナ送受信方法
は、複数の受信ビームと複数の送信ビームとを備えるマ
ルチビームアンテナ送受信方法であって、前記複数の受
信ビームに存在するユーザ信号のパス遅延の受信品質か
ら計算した総受信品質に基づいて、前記送信ビームを選
択することを特徴とする。
【0044】本発明のマルチビームアンテナ送受信方法
は、複数の受信ビームと複数の送信ビームとを備えるマ
ルチビームアンテナ送受信方法であって、前記複数の受
信ビームに存在するユーザ信号の受信品質から計算した
総受信品質に基づいて前記受信ビームを選択し、選択さ
れた前記受信ビームの方向に合致する方向又は近接する
方向を有する前記送信ビームを選択することを特徴とす
る。
【0045】本発明のマルチビームアンテナ送受信方法
は、前記受信品質の指標として受信電力又はSIRを用
いることを特徴とする。
【0046】本発明のマルチビームアンテナ送受信方法
は、受信アレーアンテナを構成する受信アンテナ素子の
出力を入力とし、入力した信号を受信処理して出力する
無線受信ステップと、前記無線受信ステップの出力を入
力として受信ビームを形成する受信ビーム形成ステップ
と、前記受信ビーム形成ステップの出力を入力とし、前
記受信ビームに存在するユーザ信号のパス遅延/受信ビ
ーム番号における総受信品質を計算してユーザ送信ビー
ム番号を出力し、前記パス遅延/受信ビーム番号を用い
てユーザ受信データを出力するユーザ復調ステップと、
ユーザ送信データを入力し、変調処理を行ってユーザ変
調信号を出力するユーザ変調処理ステップと、前記ユー
ザ送信ビーム番号及び前記ユーザ変調信号を入力し、前
記ユーザ送信ビーム番号に相当する送信ビームが形成さ
れるように前記ユーザ変調信号を出力するユーザ送信ビ
ーム切替ステップと、前記ユーザ送信ビーム切替ステッ
プの出力を入力とし、前記送信ビームを形成する送信ビ
ーム形成ステップと、前記送信ビーム形成ステップの出
力を入力とし、入力した信号を送信処理して送信アレー
アンテナを構成する送信アンテナ素子へ出力する無線送
信ステップと、を備えることを特徴とする。
【0047】本発明のマルチビームアンテナ送受信方法
は、前記ユーザ復調ステップにおいて、前記受信ビーム
形成ステップの出力からユーザ毎のパス遅延を検出し、
前記パス遅延/受信ビーム番号を出力する受信ビームパ
ス検出ステップと、前記受信ビームパス検出ステップの
出力である前記パス遅延/受信ビーム番号におけるユー
ザ信号の受信品質から復調に用いる前記パス遅延/受信
ビーム番号を選択するパス遅延/受信ビーム選択ステッ
プと、前記パス遅延/受信ビーム選択ステップから通知
された前記パス遅延/受信ビーム番号を用いて復調を行
う復調処理ステップと、前記受信ビームパス検出ステッ
プの出力である前記パス遅延/受信ビーム番号における
ユーザ信号の受信品質から前記受信ビーム毎のユーザ信
号の総受信品質を計算する受信ビーム計算処理ステップ
と、前記受信ビーム計算処理ステップから通知された前
記受信ビーム毎のユーザ信号の総受信品質から前記送信
ビームを選択し前記ユーザ送信ビーム切替ステップに通
知する送信ビーム選択ステップと、を備えることを特徴
とする。
【0048】本発明のマルチビームアンテナ送受信方法
は、前記受信ビーム計算処理ステップにおいて、前記受
信ビームパス検出ステップの出力である前記パス遅延/
受信ビーム番号におけるユーザ信号の受信品質から前記
受信ビーム毎のユーザ信号の総受信品質を計算する際
に、受信品質の指標として受信電力を用い、総受信品質
として総受信電力を計算することを特徴とする。
【0049】本発明のマルチビームアンテナ送受信方法
は、前記受信ビーム計算処理ステップにおいて、前記受
信ビームパス検出ステップの出力である前記パス遅延/
受信ビーム番号におけるユーザ信号の受信品質から前記
受信ビーム毎のユーザ信号の総受信品質を計算する際
に、受信品質の指標としてSIRを用い、総受信品質と
して総SIRを計算することを特徴とする。
【0050】本発明のマルチビームアンテナ送受信方法
は、前記受信ビーム計算処理ステップにおいて、前記受
信ビームパス検出ステップの出力である前記パス遅延/
受信ビーム番号におけるユーザ信号の受信品質から前記
受信ビーム毎にユーザ信号の総受信品質を計算する際、
一定の基準に基づいて選択した前記パス遅延/受信ビー
ム番号における受信品質を用いて前記受信ビーム毎にユ
ーザ信号の総受信品質を計算することを特徴とする。
【0051】本発明のマルチビームアンテナ送受信方法
は、前記受信ビーム計算処理ステップにおいて、前記一
定の基準に基づいて選択した前記パス遅延/受信ビーム
番号として受信品質の優れた上位P個(Pは2以上の整
数)の前記パス遅延/受信ビーム番号を選択することを
特徴とする。
【0052】本発明のマルチビームアンテナ送受信方法
は、前記受信ビーム計算処理ステップにおいて、前記一
定の基準に基づいて選択した前記パス遅延/受信ビーム
番号として受信品質が一定の受信品質基準を満たす最大
Q個(Qは2以上の整数)までの前記パス遅延/受信ビ
ーム番号を選択することを特徴とする。
【0053】本発明のマルチビームアンテナ送受信方法
は、前記受信ビーム計算処理ステップにおいて、前記一
定の基準に基づいて選択した前記パス遅延/受信ビーム
番号として、前記パス遅延/受信ビーム選択ステップで
選択された前記パス遅延/受信ビーム番号を用いること
を特徴とする。
【0054】本発明の送信ビーム選択方法は、受信ビー
ムの出力からユーザの送信ビームを選択する送信ビーム
選択方法であって、前記受信ビームに存在する前記ユー
ザの信号のパス遅延の受信品質から計算した総受信品質
に基づいて、前記送信ビームを選択することを特徴とす
る。
【0055】本発明の送信ビーム選択方法は、受信ビー
ムの出力からユーザの送信ビームを選択する送信ビーム
選択方法であって、前記受信ビームに存在する前記ユー
ザの信号のパス遅延の受信品質から計算した総受信品質
に基づいて前記受信ビームを選択し、選択された前記受
信ビームの方向に合致する方向又は近接する方向を有す
る前記送信ビームを選択することを特徴とする。
【0056】上述した本発明のマルチビームアンテナ送
受信装置を基地局に具備することを特徴とする。また、
上述した本発明のマルチビームアンテナ送受信装置を移
動局に具備することを特徴とする。
【0057】
【発明の実施の形態】本発明の実施形態について、図面
を参照して詳細に説明する。ここでは、ユーザの数をL
(Lは1以上の整数)、受信アンテナ素子の数をN(N
は1以上の整数)、受信ビームの数をM(Mは1以上の
整数)、送信ビームの数をJ(Jは1以上の整数)、送
信アンテナ素子の数をK(Kは1以上の整数)としてい
る。従って、ユーザはユーザ1〜ユーザLとなり、ユー
ザ信号はL個あり、ユーザ1信号〜ユーザL信号とな
る。また、受信ビームは受信ビーム1〜受信ビームMと
なり、送信ビームは送信ビーム1〜送信ビームJとな
る。以下、上記のように設定した場合のマルチビームア
ンテナ送受信装置について説明する。
【0058】図1を参照すると、本発明によるマルチビ
ームアンテナ送受信装置は、受信アレーアンテナ101
と、受信アレーアンテナ101を構成する受信アンテナ
素子1021〜102Nと、受信アンテナ素子1021
102Nに対応するアンテナ1無線受信部1031〜アン
テナN無線受信部103N(無線受信部103とも称
す)と、受信ビーム1形成部1041〜受信ビームM形
成部104M(受信ビーム形成部104とも称す)と、
ユーザ1復調ブロック1051〜ユーザL復調ブロック
105L(ユーザ復調ブロック105とも称す)と、ユ
ーザ1変調処理部1111〜ユーザL変調処理部111L
(ユーザ変調処理部111とも称す)と、ユーザ1送信
ビーム切替回路1121〜ユーザL送信ビーム切替回路
112L(ユーザ送信ビーム切替回路112とも称す)
と、送信ビーム1形成部1131〜送信ビームJ形成部
113J(送信ビーム形成部113とも称す)と、送信
アンテナ素子1161〜116Kに対応するアンテナ1無
線送信部1141〜アンテナK無線送信部114K(無線
送信部114とも称す)と、無線送信部114に対応す
る送信アンテナ素子1161〜116Kと、送信アンテナ
素子1161〜116Kから成る送信アレーアンテナ11
5とを含んで構成される。
【0059】受信アンテナ素子1021〜102Nのアン
テナ素子単体での水平面内および垂直面内指向性に制限
はなく、例としてはオムニ(無指向性)、ダイポール
(双極指向性)が挙げられる。N個の受信アンテナ素子
1021〜102Nは、受信信号が相関を有するように近
接して配置される。ここで、受信アレーアンテナ101
は、受信アンテナ素子1021〜102Nが近接して配置
されていれば、受信アンテナ素子1021〜102N
数、および配置の仕方に制限はない。配置の仕方の例と
しては搬送波の半波長間隔の円状配置、線状配置が挙げ
られる。
【0060】受信アンテナ素子1021〜102Nによっ
て受信された各信号には、希望ユーザ信号成分と複数の
干渉信号成分、及び熱雑音が含まれている。さらに希望
ユーザ信号成分、干渉信号成分それぞれに複数のマルチ
パス成分が存在する。通常、それらの信号成分(マルチ
パス成分を含む希望ユーザ信号成分、干渉信号成分)は
異なった方向から到来する。そのため、希望ユーザ信号
のパス遅延/受信ビーム番号の組は複数存在する。
【0061】アンテナ1無線受信部1031〜アンテナ
N無線受信部103Nは、ローノイズアンプ、帯域制限
フィルタ、ミキサ、局部発振器、AGC(Auto G
ainController)、直交検波器、低域通過
フィルタ、アナログ/ディジタル変換器などから構成さ
れる。ここで、アンテナ1無線受信部1031を例にと
ると、アンテナ1無線受信部1031は、受信アンテナ
素子1021の出力を入力とし、入力信号の増幅、無線
帯域から基底帯域への周波数変換、直交検波、アナログ
/ディジタル変換などの受信処理を行い、受信ビーム1
形成部1041〜受信ビームM形成部104Mへと出力す
る。
【0062】受信ビーム1形成部1041〜受信ビーム
M形成部104Mは、アンテナ1無線受信部1031〜ア
ンテナN無線受信部103Nの出力を入力とし、入力信
号に対して受信ビーム形成部104毎に異なる固定受信
ビームを形成し、ユーザ1復調ブロック1051〜ユー
ザL復調ブロック105Lへと出力する。固定受信ビー
ムの数、形状、および固定受信ビームの形成方法に制限
はなく、固定受信ビームの形状の例としては直交マルチ
ビームがあり、固定受信ビームの形成方法の例としては
ディジタル演算により各入力信号に固定複素ビーム重み
を乗じ総和を求める手法(ディジタルビームフォーミン
グ)が挙げられる。また、図1では受信ビーム1形成部
1041〜受信ビームM形成部104Mがアンテナ1無線
受信部103 1〜アンテナN無線受信部103Nの後段に
あり、基底帯域のディジタル信号に対してビーム形成を
行っているが、バトラーマトリクス等の無線帯域におけ
るビーム形成法を用いることも可能である。
【0063】受信ビーム1形成部1041〜受信ビーム
M形成部104Mは、すべてのユーザ信号(ユーザ1信
号〜ユーザL信号)成分とユーザ信号のマルチパス成分
を含んだ状態の入力信号に対して、受信ビーム形成部1
04毎に異なる固定受信ビームを形成して、到来方向毎
に入力信号を分離する。
【0064】ユーザ1復調ブロック1051〜ユーザL
復調ブロック105Lは、受信ビーム1パス検出部10
1〜受信ビームMパス検出部106M(受信ビームパス
検出部106とも称す)と、パス遅延/受信ビーム選択
部107と、受信ビーム1計算処理部1081〜受信ビ
ームM計算処理部108M(受信ビーム計算処理部10
8とも称す)と、送信ビーム選択部109と、復調処理
部110とから構成され、ユーザ1送信ビーム番号〜ユ
ーザL送信ビーム番号(ユーザ送信ビーム番号)及びユ
ーザ1受信データ〜ユーザL受信データ(ユーザ受信デ
ータ)を出力する。
【0065】以下、ユーザ1復調ブロック1051〜ユ
ーザL復調ブロック105Lのうちユーザ1復調ブロッ
ク1051を例にとって説明する。
【0066】ユーザ1復調ブロック1051は、受信ビ
ーム1形成部1041〜受信ビームM形成部104Mの出
力を入力とし、ユーザ1送信ビーム番号とユーザ1受信
データとを出力する。
【0067】受信ビーム1パス検出部1061〜受信ビ
ームMパス検出部106Mは、受信ビーム1形成部10
1〜受信ビームM形成部104Mの出力を入力とし、そ
れぞれの入力信号におけるユーザ信号のパス遅延を検出
し、検出したパス遅延におけるユーザ信号の受信品質を
測定して、パス遅延/受信ビーム番号などをパス遅延/
受信ビーム選択部107と受信ビーム1計算処理部10
1〜受信ビームM計算処理部108Mへと出力する。こ
こで、それぞれの入力信号にはユーザ1信号〜ユーザL
信号が多重されており、さらに伝搬遅延による各ユーザ
信号のマルチパス成分が多重されている。ユーザ信号の
多重方法に制限はなく、例としてはTDMA(時分割多
元接続)、CDMA(符号分割多元接続)が挙げられ
る。また、多重された複数のユーザ信号の分離方法とマ
ルチパス成分のパス遅延の検出方法および検出されるパ
ス遅延の数に制限はない。さらに、測定する受信品質の
指標と測定方法に制限はない。受信品質の指標の例とし
ては、受信電力(受信レベル、受信電界強度なども含ま
れる。)、SIR(Signal to Interf
erence Ratio:信号対干渉電力比)が挙げ
られる。SIRの他に、SINR(Signal to
Interference−plus−Noisep
ower Ratio:信号対干渉電力+雑音電力
比)、SNR(Signal to Noise Ra
tio:信号対雑音比)などで表現される指標も含まれ
るものとする。
【0068】受信ビーム1パス検出部1061〜受信ビ
ームMパス検出部106Mは、ユーザ信号の既知のシン
ボル(パイロットシンボル等)のみを用いて、パス検出
および検出したパスに関するパス遅延におけるユーザ信
号の受信品質の測定を行うことも可能である。
【0069】パス遅延/受信ビーム選択部107は、受
信ビーム1パス検出部1061〜受信ビームMパス検出
部106Mの出力であるパス遅延/受信ビーム番号にお
けるユーザ信号の受信品質情報を入力とし、ユーザ信号
の受信品質に基づいて復調に用いるパス遅延/受信ビー
ム番号の組を選択して、選択したパス遅延/受信ビーム
番号の組を復調処理部110へと出力する。
【0070】ここで、復調に用いるパス遅延/受信ビー
ム番号の組の選択方法に制限はなく、例としては受信品
質の優れた上位A個(Aは2以上の整数)の組を選択す
る方法、一定の受信品質基準を満たす組を最大B個(B
は2以上の整数)まで選択する方法が挙げられる。
【0071】受信ビーム1計算処理部1081〜受信ビ
ームM計算処理部108Mは、各受信ビームに対応する
受信ビーム1パス検出部1061〜受信ビームMパス検
出部106Mの出力であるパス遅延/受信ビーム番号に
おけるユーザ信号の受信品質情報を入力とし、受信ビー
ム毎のユーザ信号の総受信品質を計算して、受信ビーム
番号と受信ビーム毎のユーザ信号の総受信品質情報とを
送信ビーム選択部109へと出力する。総受信品質と
は、受信ビームに含まれるマルチパス成分(パス遅延)
毎の受信品質の部分又は全体を計算(例えば、加算)し
たものである。
【0072】ここで、受信ビーム毎に計算するユーザ信
号の総受信品質の指標として、受信ビーム毎に通知され
たパス遅延/受信ビーム番号におけるユーザ信号の受信
電力を用いる方法が挙げられる。
【0073】また、受信ビーム毎に計算するユーザ信号
の総受信品質の指標として、受信ビーム毎に通知された
パス遅延/受信ビーム番号におけるユーザ信号のSIR
を用いる方法が挙げられる。
【0074】受信ビーム1計算処理部1081〜受信ビ
ームM計算処理部108Mにおいて受信ビーム毎のユー
ザ信号の総受信品質を計算する際、計算を簡略化するた
めに、一定の基準に基づいて選択したパス遅延/受信ビ
ーム番号におけるユーザ信号の受信品質のみを用いて受
信ビーム毎にユーザ信号の総受信品質を計算する手法
も、本発明に含まれる。
【0075】ここで、一定の基準に基づいて選択したパ
ス遅延/受信ビーム番号として、ユーザ信号の受信品質
の優れた上位P個(Pは2以上の整数)のパス遅延/受
信ビーム番号を用いる方法が挙げられる。
【0076】また、一定の基準に基づいて選択したパス
遅延/受信ビーム番号として、ユーザ信号の受信品質が
一定の受信品質基準を満たす最大Q個(Qは2以上の整
数)までのパス遅延/受信ビーム番号を用いる方法が挙
げられる。
【0077】さらに、一定の基準に基づいて選択したパ
ス遅延/受信ビーム番号として、パス遅延/受信ビーム
選択部107おいて選択されたパス遅延/受信ビーム番
号を用いる方法が挙げられる。
【0078】送信ビーム選択部109は、受信ビーム1
計算処理部1081〜受信ビームM計算処理部108M
出力である受信ビーム番号とその受信ビームにおけるユ
ーザ信号の総受信品質情報を入力とし、総受信品質の優
れた受信ビーム番号と合致する方向又は近接する方向を
有するユーザ1送信ビーム番号〜ユーザL送信ビーム番
号(ユーザ送信ビーム番号)をユーザ1送信ビーム切替
回路1121へ出力する。
【0079】復調処理部110は、パス遅延/受信ビー
ム選択部107の出力であるパス遅延/受信ビーム番号
におけるユーザ信号の受信品質情報を入力とし、入力さ
れたパス遅延/受信ビーム番号に基づいて復調処理を行
い、ユーザ1受信データを出力する。
【0080】ユーザ1変調処理部1111〜ユーザL変
調処理部111Lは、それぞれユーザ1送信データ〜ユ
ーザL送信データ(ユーザ送信データ)を入力とし、変
調処理を行い、ユーザ1変調信号〜ユーザL変調信号
(ユーザ変調信号)をユーザ1送信ビーム切替回路11
1〜ユーザL送信ビーム切替回路112Lへと出力す
る。
【0081】ユーザ1送信ビーム切替回路1121〜ユ
ーザL送信ビーム切替回路112Lは、ユーザ(ユーザ
1〜ユーザL)毎の送信ビーム選択部109の出力であ
るユーザ1送信ビーム番号〜ユーザL送信ビーム番号
と、ユーザ1変調処理部1111〜ユーザL変調処理部
111Lの出力であるユーザ1変調信号〜ユーザL変調
信号とを入力とし、送信ビーム1形成部1131〜送信
ビームJ形成部113Jの中からユーザ毎のユーザ送信
ビーム番号に相当する送信ビーム形成部113を選択し
てユーザ変調信号を出力する。
【0082】送信ビーム1形成部1131〜送信ビーム
J形成部113Jは、ユーザ1送信ビーム切替回路11
1〜ユーザL送信ビーム切替回路112Lの出力を入力
とし、入力信号に対して送信ビーム1形成部1131
送信ビームJ形成部113J毎に異なる固定送信ビーム
を形成し、アンテナ1無線送信部1141〜アンテナK
無線送信部114Kへと出力する。
【0083】固定送信ビームの数、形状、および固定送
信ビームの形成方法に特に制限はなく、固定送信ビーム
の形状の例としては直交マルチビームがあり、固定送信
ビームの形成方法の例としてはディジタル演算により各
入力信号に固定複素ビーム重みを乗じる手法(ディジタ
ルビームフォーミング)が挙げられる。また、図1では
送信ビーム1形成部1131〜受信ビームJ形成部11
Jがアンテナ1無線送信部1141〜アンテナK無線送
信部114Kの前段にあり、基底帯域のディジタル信号
に対してビーム形成を行っているが、バトラーマトリク
ス等の無線帯域におけるビーム形成法を用いることも可
能である。
【0084】アンテナ1無線送信部1141〜アンテナ
K無線送信部114Kは、アンプ、帯域制限フィルタ、
ミキサ、局部発振器、直交変調、低域通過フィルタ、デ
ィジタル/アナログ変換器などから構成される。ここ
で、アンテナ1無線送信部114 1を例にとると、アン
テナ1無線送信部1141は、送信ビーム1形成部11
1〜送信ビームJ形成部113Jの出力を入力とし、入
力した信号のディジタル/アナログ変換、直交変調、基
底帯域から無線帯域への周波数変換、信号の増幅などの
送信処理を行い、送信アンテナ素子1161へと出力す
る。
【0085】送信アレーアンテナ115は、K個の送信
アンテナ素子1161〜116Kから構成される。送信ア
ンテナ素子1161〜116Kのアンテナ素子単体での水
平面内および垂直面内指向性に特に制限はなく、例とし
てはオムニ(無指向性)、ダイポール(双極指向性)が
挙げられる。送信アンテナ素子1161〜116Kは、送
信する信号が相関を有するように近接して配置される。
ここで、送信アレーアンテナ115は、送信アンテナ素
子1161〜116Kが近接して配置されていれば、配置
の仕方に特に制限はない。例としては搬送波の半波長間
隔の円状配置、線状配置が挙げられる。
【0086】送信アンテナ素子1161〜116Kは、ア
ンテナ1無線送信部1141〜アンテナK無線送信部1
14Kの出力であるそれぞれの送信ビームによるユーザ
信号が多重された信号を入力とし、送信を行う。
【0087】次に、受信ビーム番号の選択と送信ビーム
番号の選択について、図2、図3、図4を参照して詳細
に説明する。
【0088】図2は送信ビーム選択説明図で、説明に必
要な構成品を中心に記載している。図3は受信品質テー
ブル、図4はビーム番号対比テーブルである。ユーザ番
号が1、受信ビーム番号が1、2の場合における送信ビ
ーム選択の動作を詳細に説明する。図2では、受信ビー
ム1〜受信ビームM(受信ビーム)を示しているが、こ
こでは、受信ビーム1、受信ビーム2のみとして説明す
る。
【0089】受信ビーム計算処理部108は、受信ビー
ム1、受信ビーム2ごとのユーザ1信号の受信品質から
総受信品質を図3のように計算(例えば、加算)する。
受信ビーム番号と受信ビーム毎のユーザ1信号の総受信
品質情報とを送信ビーム選択部109へ出力する。送信
ビーム選択部109は、総受信品質の優れた受信ビーム
が受信ビーム2であるので、受信ビーム番号として2を
選択する。次に、ビーム番号対比テーブル1091を参
照して、受信ビーム2に合致する方向又は近接方向とし
て対応している送信ビーム番号として1を選択する。次
に、ユーザ1のユーザ1送信ビーム番号を1として、ユ
ーザ1送信ビーム切替回路1121へ出力する。ユーザ
1送信ビーム切替回路1121が、送信ビーム1を形成
する送信ビーム1形成部1131に切替えることで、ユ
ーザ1のユーザ1送信データは、形成された送信ビーム
1で放射される。
【0090】本発明のマルチビームアンテナ送受信装置
は、移動通信システムを構成する基地局や移動局に使用
できることは当然である。
【0091】図5は、本発明のマルチビームアンテナ送
受信方法を示すフローチャートである。図6は、本発明
のマルチビームアンテナ送受信方法のユーザ復調ステッ
プを示すフローチャートである。図1、5、6を使用し
て以下、マルチビームアンテナ送受信方法を説明する。
【0092】受信アレーアンテナ101を構成する受信
アンテナ素子1021〜受信アンテナ素子102Nの出力
を入力とし、入力した信号の増幅、周波数変換、直交検
波、アナログ/ディジタル変換などの受信処理を行って
出力する(無線受信ステップS1)。この無線受信ステ
ップS1は、アンテナ1無線受信部1031〜アンテナ
N無線受信部103Nによる。
【0093】次に、無線受信ステップS1の出力を入力
として受信ビームを形成する(受信ビーム形成ステップ
S2)。この受信ビーム形成ステップS2は、受信ビー
ム1形成部1041〜受信ビームM形成部104Mによ
る。
【0094】受信ビーム形成ステップS2の出力を入力
とし、受信ビームに存在するユーザ信号のパス遅延/受
信ビーム番号における総受信品質を計算してユーザ送信
ビーム番号を出力し、パス遅延/受信ビーム番号を用い
てユーザ受信データを出力する(ユーザ復調ステップS
3)。このユーザ復調ステップS3は、ユーザ1復調ブ
ロック1051〜ユーザL復調ブロック105Lによる。
【0095】ユーザ送信データを入力し、変調処理を行
ってユーザ変調信号を出力する(ユーザ変調処理ステッ
プS4)。このユーザ変調処理ステップS4は、ユーザ
変調処理部1111〜ユーザ変調処理部111Lによる。
【0096】ユーザ送信ビーム番号及びユーザ変調信号
を入力し、ユーザ送信ビーム番号に相当する送信ビーム
が形成されるようにユーザ変調信号を出力する(ユーザ
送信ビーム切替ステップS5)。このユーザ送信ビーム
切替ステップS5は、ユーザ1送信ビーム切替回路11
1〜ユーザL送信ビーム切替回路112Lによる。
【0097】ユーザ送信ビーム切替ステップS5の出力
を入力とし、送信ビームを形成する(送信ビーム形成ス
テップS6)。この送信ビーム形成ステップS6は、送
信ビーム1形成部1131〜送信ビームJ形成部113J
による。
【0098】送信ビーム形成ステップS6の出力を入力
とし、入力した信号のディジタル/アナログ変換、直交
変調、周波数変換、増幅などの送信処理を行って送信ア
ンテナ素子へ出力する(無線送信ステップS7)。この
無線送信ステップS7は、アンテナ1無線送信部114
1〜アンテナK無線送信部114K、送信アレーアンテナ
115によって行われる。
【0099】さらに、ユーザ復調ステップS3におい
て、受信ビーム形成ステップS2の出力からユーザ毎の
パス遅延を検出し、パス遅延/受信ビーム番号などを出
力する(受信ビームパス検出ステップS31)。この受
信ビームパス検出ステップS31は、受信ビーム1パス
検出部1061〜受信ビームMパス検出部106Mによ
る。
【0100】次に、受信ビームパス検出ステップS31
の出力であるパス遅延/受信ビーム番号におけるユーザ
信号の受信品質情報から復調に用いるパス遅延/受信ビ
ーム番号を選択する(パス遅延/受信ビーム選択ステッ
プS32)。このパス遅延/受信ビーム選択ステップS
32は、パス遅延/受信ビーム選択部107による。
【0101】次に、パス遅延/受信ビーム選択ステップ
S32から通知されたパス遅延/受信ビーム番号を用い
て復調を行う(復調処理ステップS33)。この復調処
理ステップS33は、復調処理部110による。
【0102】次に、受信ビームパス検出ステップS31
の出力であるパス遅延/受信ビーム番号におけるユーザ
信号の受信品質情報から受信ビーム毎のユーザ信号の総
受信品質を計算する(受信ビーム計算処理ステップS3
4)。この受信ビーム計算処理ステップS34は、受信
ビーム1計算処理部1081〜受信ビームM計算処理部
108Mによる。
【0103】次に、受信ビーム計算処理ステップS34
から通知された受信ビーム毎のユーザ信号の総受信品質
情報から送信ビームを選択しユーザ送信ビーム切替ステ
ップS5に通知する(送信ビーム選択ステップS3
5)。この送信ビーム選択ステップS35は、送信ビー
ム選択部109による。
【0104】なお、受信ビーム計算処理ステップS34
において、受信ビームパス検出ステップS31の出力で
あるパス遅延/受信ビーム番号におけるユーザ信号の受
信品質情報から受信ビーム毎のユーザ信号の総受信品質
を計算する際に、受信品質の指標として受信電力を用
い、総受信品質として総受信電力を計算する。
【0105】さらに、受信ビーム計算処理ステップS3
4において、受信ビームパス検出ステップS31の出力
であるパス遅延/受信ビーム番号におけるユーザ信号の
受信品質情報から受信ビーム毎のユーザ信号の総受信品
質を計算する際に、受信品質の指標としてSIRを用
い、総受信品質として総SIRを計算する。
【0106】さらに、受信ビーム計算処理ステップS3
4において、受信ビームパス検出ステップS31の出力
であるパス遅延/受信ビーム番号におけるユーザ信号の
受信品質情報から受信ビーム毎にユーザ信号の総受信品
質を計算する際、一定の基準に基づいて選択したパス遅
延/受信ビーム番号におけるユーザ信号の受信品質のみ
を用いて受信ビーム毎にユーザ信号の総受信品質を計算
する。
【0107】さらに、受信ビーム計算処理ステップS3
4において、一定の基準に基づいて選択したパス遅延/
受信ビーム番号におけるユーザ信号の受信品質の優れた
上位P個(Pは2以上の整数)のパス遅延/受信ビーム
番号を選択する。
【0108】さらに、受信ビーム計算処理ステップS3
4において、一定の基準に基づいて選択したパス遅延/
受信ビーム番号におけるユーザ信号の受信品質が一定の
受信品質基準を満たす最大Q個(Qは2以上の整数)ま
でのパス遅延/受信ビーム番号を選択する。
【0109】さらに、受信ビーム計算処理ステップS3
4において、一定の基準に基づいて選択したパス遅延/
受信ビーム番号として、パス遅延/受信ビーム選択部で
選択されたパス遅延/受信ビーム番号を用いる。
【0110】次に、本発明の効果について説明する。本
発明では、受信ビーム(受信ビーム1〜受信ビームM)
毎のユーザ信号(ユーザ1信号〜ユーザL信号)の総受
信品質を計算し、総受信品質の優れた受信ビームと同一
方向又は近接方向の送信ビームを選択するため、マルチ
パス環境においても最適な送信ビームを選択することが
できる。したがって、送信特性に優れる。
【0111】
【発明の効果】本発明の第1の効果は、送信特性が優れ
ていることである。その理由は、受信ビーム毎にユーザ
信号の総受信品質を計算し、総受信品質の優れた受信ビ
ームと同一方向又は近接方向の送信ビームを選択するた
め、マルチパス環境においても最適な送信ビームを選択
することができるからである。
【0112】第2の効果は、上り及び/又は下りの回線
品質が優れることである。その理由は、第1の効果と同
じで、総受信品質の優れた受信ビームと同一方向又は近
接方向の送信ビームを選択できるからである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるマルチビームアンテナ送受信装置
の実施例を示すブロック図である。
【図2】送信ビーム選択説明図である。
【図3】受信品質テーブルである。
【図4】ビーム番号対比テーブルである。
【図5】本発明のマルチビームアンテナ送受信方法のフ
ローチャートである。
【図6】本発明のマルチビームアンテナ送受信方法のユ
ーザ復調ステップのフローチャートである。
【図7】従来のマルチビームアンテナ送受信装置の実施
例を示すブロック図である。
【符号の説明】
101 受信アレーアンテナ 1021〜102N 受信アンテナ素子 103 無線受信部 1031 アンテナ1無線受信部 103N アンテナN無線受信部 104 受信ビーム形成部 1041 受信ビーム1形成部 104M 受信ビームM形成部 105 ユーザ復調ブロック 1051 ユーザ1復調ブロック 105L ユーザL復調ブロック 106 受信ビームパス検出部 1061 受信ビーム1パス検出部 106M 受信ビームMパス検出部 107 パス遅延/受信ビーム選択部 108 受信ビーム計算処理部 1081 受信ビーム1計算処理部 108M 受信ビームM計算処理部 109 送信ビーム選択部 1091 ビーム番号対比テーブル 110 復調処理部 111 ユーザ変調処理部 1111 ユーザ1変調処理部 111L ユーザL変調処理部 112 ユーザ送信ビーム切替回路 1121 ユーザ1送信ビーム切替回路 112L ユーザL送信ビーム切替回路 113 送信ビーム形成部 1131 送信ビーム1形成部 113J 送信ビームJ形成部 114 無線送信部 1141 アンテナ1無線送信部 114K アンテナK無線送信部 115 送信アレーアンテナ 1161〜116K 送信アンテナ素子 201 受信アレーアンテナ 2021〜202N 受信アンテナ素子 2031 アンテナ1無線受信部 203N アンテナN無線受信部 204 受信ビーム形成部 2041 受信ビーム1形成部 204M 受信ビームM形成部 2051 ユーザ1復調ブロック 205L ユーザL復調ブロック 2111 ユーザ1変調処理部 211L ユーザL変調処理部 2121 ユーザ1送信ビーム切替回路 212L ユーザL送信ビーム切替回路 2131 送信ビーム1形成部 213J 送信ビームJ形成部 2141 アンテナ1無線送信部 214K アンテナK無線送信部 215 送信アレーアンテナ 2161〜216K 送信アンテナ素子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5J021 AA05 DB01 DB04 EA04 FA13 FA31 FA32 GA02 HA02 HA06 HA10 5K022 FF00 5K059 BB01 CC02 CC03 DD01 DD04 DD10 DD24 EE02

Claims (26)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の受信ビームと複数の送信ビームと
    を備えるマルチビームアンテナ送受信装置であって、前
    記複数の受信ビームに存在するユーザ信号のパス遅延の
    受信品質から計算した総受信品質に基づいて、前記送信
    ビームを選択することを特徴とするマルチビームアンテ
    ナ送受信装置。
  2. 【請求項2】 複数の受信ビームと複数の送信ビームと
    を備えるマルチビームアンテナ送受信装置であって、前
    記複数の受信ビームに存在するユーザ信号の受信品質か
    ら計算した総受信品質に基づいて前記受信ビームを選択
    し、選択された前記受信ビームの方向に合致する方向又
    は近接する方向を有する前記送信ビームを選択すること
    を特徴とするマルチビームアンテナ送受信装置。
  3. 【請求項3】 前記受信品質の指標として受信電力又は
    SIR(Signal to Interferenc
    e Ratio:信号対干渉電力比)を用いることを特
    徴とする請求項1又は2に記載のマルチビームアンテナ
    送受信装置。
  4. 【請求項4】 受信アンテナ素子を配置した受信アレー
    アンテナと、前記受信アンテナ素子の出力を入力とし、
    入力した信号を受信処理して出力する無線受信手段と、
    前記無線受信手段の出力を入力として受信ビームを形成
    する受信ビーム形成手段と、前記受信ビーム形成手段の
    出力を入力とし、前記受信ビームに存在するユーザ信号
    のパス遅延/受信ビーム番号における総受信品質を計算
    してユーザ送信ビーム番号を出力し、前記パス遅延/受
    信ビーム番号を用いてユーザ受信データを出力するユー
    ザ復調手段と、ユーザ送信データを入力し、変調処理を
    行ってユーザ変調信号を出力するユーザ変調処理手段
    と、前記ユーザ送信ビーム番号及び前記ユーザ変調信号
    を入力し、前記ユーザ送信ビーム番号に相当する送信ビ
    ームが形成されるように前記ユーザ変調信号を出力する
    ユーザ送信ビーム切替手段と、前記ユーザ送信ビーム切
    替手段の出力を入力とし、前記送信ビームを形成する送
    信ビーム形成手段と、前記送信ビーム形成手段の出力を
    入力とし、入力した信号を送信処理して出力する無線送
    信手段と、前記無線送信手段の出力を送信する送信アン
    テナ素子を配置した送信アレーアンテナと、を備えるこ
    とを特徴とするマルチビームアンテナ送受信装置。
  5. 【請求項5】 前記ユーザ復調手段において、前記受信
    ビーム形成手段の出力からユーザ毎のパス遅延を検出
    し、前記パス遅延/受信ビーム番号を出力する受信ビー
    ムパス検出手段と、前記受信ビームパス検出手段の出力
    である前記パス遅延/受信ビーム番号におけるユーザ信
    号の受信品質から復調に用いる前記パス遅延/受信ビー
    ム番号を選択するパス遅延/受信ビーム選択手段と、前
    記パス遅延/受信ビーム選択手段から通知された前記パ
    ス遅延/受信ビーム番号を用いて復調を行う復調処理手
    段と、前記受信ビームパス検出手段の出力である前記パ
    ス遅延/受信ビーム番号におけるユーザ信号の受信品質
    から前記受信ビーム毎のユーザ信号の総受信品質を計算
    する受信ビーム計算処理手段と、前記受信ビーム計算処
    理手段から通知された前記受信ビーム毎のユーザ信号の
    総受信品質から前記送信ビームを選択し前記ユーザ送信
    ビーム切替手段に通知する送信ビーム選択手段と、を備
    えることを特徴とする請求項4に記載のマルチビームア
    ンテナ送受信装置。
  6. 【請求項6】 前記受信ビーム計算処理手段において、
    前記受信ビームパス検出手段の出力である前記パス遅延
    /受信ビーム番号におけるユーザ信号の受信品質から前
    記受信ビーム毎のユーザ信号の総受信品質を計算する際
    に、受信品質の指標として受信電力を用い、総受信品質
    として総受信電力を計算することを特徴とする請求項5
    に記載のマルチビームアンテナ送受信装置。
  7. 【請求項7】 前記受信ビーム計算処理手段において、
    前記受信ビームパス検出手段の出力である前記パス遅延
    /受信ビーム番号におけるユーザ信号の受信品質から前
    記受信ビーム毎のユーザ信号の総受信品質を計算する際
    に、受信品質の指標としてSIRを用い、総受信品質と
    して総SIRを計算することを特徴とする請求項5に記
    載のマルチビームアンテナ送受信装置。
  8. 【請求項8】 前記受信ビーム計算処理手段において、
    前記受信ビームパス検出手段の出力である前記パス遅延
    /受信ビーム番号におけるユーザ信号の受信品質から前
    記受信ビーム毎にユーザ信号の総受信品質を計算する
    際、一定の基準に基づいて選択した前記パス遅延/受信
    ビーム番号における受信品質を用いて前記受信ビーム毎
    にユーザ信号の総受信品質を計算することを特徴とする
    請求項5に記載のマルチビームアンテナ送受信装置。
  9. 【請求項9】 前記受信ビーム計算処理手段において、
    前記一定の基準に基づいて選択した前記パス遅延/受信
    ビーム番号として受信品質の優れた上位P個(Pは2以
    上の整数)の前記パス遅延/受信ビーム番号を選択する
    ことを特徴とする請求項8に記載のマルチビームアンテ
    ナ送受信装置。
  10. 【請求項10】 前記受信ビーム計算処理手段におい
    て、前記一定の基準に基づいて選択した前記パス遅延/
    受信ビーム番号として受信品質が一定の受信品質基準を
    満たす最大Q個(Qは2以上の整数)までの前記パス遅
    延/受信ビーム番号を選択することを特徴とする請求項
    8に記載のマルチビームアンテナ送受信装置。
  11. 【請求項11】 前記受信ビーム計算処理手段におい
    て、前記一定の基準に基づいて選択した前記パス遅延/
    受信ビーム番号として、前記パス遅延/受信ビーム選択
    手段で選択された前記パス遅延/受信ビーム番号を用い
    ることを特徴とする請求項8に記載のマルチビームアン
    テナ送受信装置。
  12. 【請求項12】 複数の受信ビームと複数の送信ビーム
    とを備えるマルチビームアンテナ送受信方法であって、
    前記複数の受信ビームに存在するユーザ信号のパス遅延
    の受信品質から計算した総受信品質に基づいて、前記送
    信ビームを選択することを特徴とするマルチビームアン
    テナ送受信方法。
  13. 【請求項13】 複数の受信ビームと複数の送信ビーム
    とを備えるマルチビームアンテナ送受信方法であって、
    前記複数の受信ビームに存在するユーザ信号の受信品質
    から計算した総受信品質に基づいて前記受信ビームを選
    択し、選択された前記受信ビームの方向に合致する方向
    又は近接する方向を有する前記送信ビームを選択するこ
    とを特徴とするマルチビームアンテナ送受信方法。
  14. 【請求項14】 前記受信品質の指標として受信電力又
    はSIRを用いることを特徴とする請求項12又は13
    に記載のマルチビームアンテナ送受信方法。
  15. 【請求項15】 受信アレーアンテナを構成する受信ア
    ンテナ素子の出力を入力とし、入力した信号を受信処理
    して出力する無線受信ステップと、前記無線受信ステッ
    プの出力を入力として受信ビームを形成する受信ビーム
    形成ステップと、前記受信ビーム形成ステップの出力を
    入力とし、前記受信ビームに存在するユーザ信号のパス
    遅延/受信ビーム番号における総受信品質を計算してユ
    ーザ送信ビーム番号を出力し、前記パス遅延/受信ビー
    ム番号を用いてユーザ受信データを出力するユーザ復調
    ステップと、ユーザ送信データを入力し、変調処理を行
    ってユーザ変調信号を出力するユーザ変調処理ステップ
    と、前記ユーザ送信ビーム番号及び前記ユーザ変調信号
    を入力し、前記ユーザ送信ビーム番号に相当する送信ビ
    ームが形成されるように前記ユーザ変調信号を出力する
    ユーザ送信ビーム切替ステップと、前記ユーザ送信ビー
    ム切替ステップの出力を入力とし、前記送信ビームを形
    成する送信ビーム形成ステップと、前記送信ビーム形成
    ステップの出力を入力とし、入力した信号を送信処理し
    て送信アレーアンテナを構成する送信アンテナ素子へ出
    力する無線送信ステップと、を備えることを特徴とする
    マルチビームアンテナ送受信方法。
  16. 【請求項16】 前記ユーザ復調ステップにおいて、前
    記受信ビーム形成ステップの出力からユーザ毎のパス遅
    延を検出し、前記パス遅延/受信ビーム番号を出力する
    受信ビームパス検出ステップと、前記受信ビームパス検
    出ステップの出力である前記パス遅延/受信ビーム番号
    におけるユーザ信号の受信品質から復調に用いる前記パ
    ス遅延/受信ビーム番号を選択するパス遅延/受信ビー
    ム選択ステップと、前記パス遅延/受信ビーム選択ステ
    ップから通知された前記パス遅延/受信ビーム番号を用
    いて復調を行う復調処理ステップと、前記受信ビームパ
    ス検出ステップの出力である前記パス遅延/受信ビーム
    番号におけるユーザ信号の受信品質から前記受信ビーム
    毎のユーザ信号の総受信品質を計算する受信ビーム計算
    処理ステップと、前記受信ビーム計算処理ステップから
    通知された前記受信ビーム毎のユーザ信号の総受信品質
    から前記送信ビームを選択し前記ユーザ送信ビーム切替
    ステップに通知する送信ビーム選択ステップと、を備え
    ることを特徴とする請求項15に記載のマルチビームア
    ンテナ送受信方法。
  17. 【請求項17】 前記受信ビーム計算処理ステップにお
    いて、前記受信ビームパス検出ステップの出力である前
    記パス遅延/受信ビーム番号におけるユーザ信号の受信
    品質から前記受信ビーム毎のユーザ信号の総受信品質を
    計算する際に、受信品質の指標として受信電力を用い、
    総受信品質として総受信電力を計算することを特徴とす
    る請求項14に記載のマルチビームアンテナ送受信方
    法。
  18. 【請求項18】 前記受信ビーム計算処理ステップにお
    いて、前記受信ビームパス検出ステップの出力である前
    記パス遅延/受信ビーム番号におけるユーザ信号の受信
    品質から前記受信ビーム毎のユーザ信号の総受信品質を
    計算する際に、受信品質の指標としてSIRを用い、総
    受信品質として総SIRを計算することを特徴とする請
    求項16記載のマルチビームアンテナ送受信方法。
  19. 【請求項19】 前記受信ビーム計算処理ステップにお
    いて、前記受信ビームパス検出ステップの出力である前
    記パス遅延/受信ビーム番号におけるユーザ信号の受信
    品質から前記受信ビーム毎にユーザ信号の総受信品質を
    計算する際、一定の基準に基づいて選択した前記パス遅
    延/受信ビーム番号における受信品質を用いて前記受信
    ビーム毎にユーザ信号の総受信品質を計算することを特
    徴とする請求項16に記載のマルチビームアンテナ送受
    信方法。
  20. 【請求項20】 前記受信ビーム計算処理ステップにお
    いて、前記一定の基準に基づいて選択した前記パス遅延
    /受信ビーム番号として受信品質の優れた上位P個(P
    は2以上の整数)の前記パス遅延/受信ビーム番号を選
    択することを特徴とする請求項19に記載のマルチビー
    ムアンテナ送受信方法。
  21. 【請求項21】 前記受信ビーム計算処理ステップにお
    いて、前記一定の基準に基づいて選択した前記パス遅延
    /受信ビーム番号として受信品質が一定の受信品質基準
    を満たす最大Q個(Qは2以上の整数)までの前記パス
    遅延/受信ビーム番号を選択することを特徴とする請求
    項19に記載のマルチビームアンテナ送受信方法。
  22. 【請求項22】 前記受信ビーム計算処理ステップにお
    いて、前記一定の基準に基づいて選択した前記パス遅延
    /受信ビーム番号として、前記パス遅延/受信ビーム選
    択ステップで選択された前記パス遅延/受信ビーム番号
    を用いることを特徴とする請求項19に記載のマルチビ
    ームアンテナ送受信方法。
  23. 【請求項23】 受信ビームの出力からユーザの送信ビ
    ームを選択する送信ビーム選択方法であって、前記受信
    ビームに存在する前記ユーザの信号のパス遅延の受信品
    質から計算した総受信品質に基づいて、前記送信ビーム
    を選択することを特徴とする送信ビーム選択方法。
  24. 【請求項24】 受信ビームの出力からユーザの送信ビ
    ームを選択する送信ビーム選択方法であって、前記受信
    ビームに存在する前記ユーザの信号のパス遅延の受信品
    質から計算した総受信品質に基づいて前記受信ビームを
    選択し、選択された前記受信ビームの方向に合致する方
    向又は近接する方向を有する前記送信ビームを選択する
    ことを特徴とする送信ビーム選択方法。
  25. 【請求項25】 請求項1から11のいずれかに記載の
    マルチビームアンテナ送受信装置を具備することを特徴
    とする基地局。
  26. 【請求項26】 請求項1から11のいずれかに記載の
    マルチビームアンテナ送受信装置を具備することを特徴
    とする移動局。
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