JP2004023416A - 指向性形成装置および指向性形成方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】他セル干渉の影響を抑制するとともに全帯域の受信品質の劣化を防ぐこと。
【解決手段】Ｓ／Ｐ変換部１１０は、変調された送信データをシリアル／パラレル変換して、複数系列（ここではキャリア数に対応する６系列）のデータを出力する。ＩＦＦＴ部１２０−１〜１２０−３は、キャリアのグループ数（ここでは３グループ）に応じて設けられており、各グループのキャリア（ここでは１グループにつき２キャリア）で伝送されるデータを逆高速フーリエ変換する。指向性割当部１３０は、乗算部１３１〜１３６から構成されており、グループごとの各キャリアに割り当てる指向性の幅を決定する。加算部１４０−１〜１４０−３は、乗算部１３１〜１３６の出力を加算し、送信信号を生成する。
【選択図】 図１
【解決手段】Ｓ／Ｐ変換部１１０は、変調された送信データをシリアル／パラレル変換して、複数系列（ここではキャリア数に対応する６系列）のデータを出力する。ＩＦＦＴ部１２０−１〜１２０−３は、キャリアのグループ数（ここでは３グループ）に応じて設けられており、各グループのキャリア（ここでは１グループにつき２キャリア）で伝送されるデータを逆高速フーリエ変換する。指向性割当部１３０は、乗算部１３１〜１３６から構成されており、グループごとの各キャリアに割り当てる指向性の幅を決定する。加算部１４０−１〜１４０−３は、乗算部１３１〜１３６の出力を加算し、送信信号を生成する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、指向性形成装置および指向性形成方法に関し、特に、マルチキャリア伝送において用いられる指向性形成装置および指向性形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、移動通信のブロードバンド化に伴い、例えばＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）方式などのマルチキャリア伝送方式が注目されている。マルチキャリア伝送方式においては、周波数の異なる複数のキャリアでデータを伝送するため、伝送される信号は広帯域なものとなる。このような広帯域の信号を伝送する場合でも、マルチパス干渉および同一周波数干渉などの影響を受けない送受信を可能とする技術として、例えば特開平１１−２０５０２６号公報に開示された適応可変指向性アンテナがある。この適応可変指向性アンテナでは、複数設けられたアンテナ素子の素子間隔とＯＦＤＭにおけるサブキャリアの周波数間隔とに基づいて、アンテナ素子ごと、かつ、サブキャリアごとの励振を制御するための励振ウエイトを算出し、各アンテナ素子で送受信される信号に励振ウエイトを付与する。これにより、ＯＦＤＭ信号の全帯域において所望方向に最適な指向性パターンが得られ、妨害波の影響を受けない送受信が可能となる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の適応可変指向性アンテナにおいては、信号の全帯域に関して所望方向への指向性送信を行うため、隣接セルなどの他セルにおいて同様に全帯域に対して指向性送信している場合は、マルチキャリア信号の全帯域で他セル干渉の影響を受けるという問題がある。
【０００４】
また、例えば基地局装置が上記の適応可変指向性アンテナによって移動端末装置へマルチキャリア信号を指向性送信している場合、基地局装置が移動端末装置の移動の追従を行えないと、基地局装置は指向性制御を適切に行うことができず、移動局装置における全帯域の信号の受信品質が劣化してしまうという問題がある。
【０００５】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、他セル干渉の影響を抑制するとともに全帯域の受信品質の劣化を防ぐことができる指向性形成装置および指向性形成方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の指向性形成装置は、複数のキャリアでデータを伝送するマルチキャリア信号の各キャリアのデータを複数のグループに分割するグループ分割手段と、分割されて得られたグループごとのデータに互いに異なる幅の指向性を割り当てる指向性割当手段と、を有する構成を採る。
【０００７】
この構成によれば、マルチキャリア信号の各キャリアのデータを複数のグループに分割し、各グループごとのデータに互いに異なる幅の指向性を割り当てるため、全帯域のキャリアが幅の狭い指向性で送信されることなく、全帯域のキャリアが同時に他セル干渉の影響を受けることを防止できるとともに、通信相手局の移動を追従できない場合でも全帯域における受信品質が同時に劣化することを防止できる。
【０００８】
本発明の指向性形成装置は、前記グループ分割手段は、送信データを直／並列変換する直／並列変換部と、直／並列変換されて得られたキャリア数に対応する複数系列のデータを所定数のグループに分割してグループごとのデータを直交変換する直交変換部と、を有する構成を採る。
【０００９】
この構成によれば、送信データを直／並列変換し、得られた複数系列のデータを所定数のグループに分割して直交変換するため、マルチキャリア伝送されるデータをキャリア単位でグループに分割することができる。
【００１０】
本発明の指向性形成装置は、前記指向性割当手段は、前記グループのそれぞれに対応して設けられ、分割されて得られたグループのキャリアごとに指向性の幅を決定するための重み係数を乗算する乗算部、を有する構成を採る。
【００１１】
この構成によれば、グループのキャリアごとに指向性の幅を決定するための重み係数を乗算するため、データを伝送するキャリア単位で各グループの指向性の幅を制御することができ、同一グループに属する周波数の異なるキャリアに同じ指向性幅を付加することができる。
【００１２】
本発明の指向性形成装置は、前記指向性割当手段は、データを送信するために使用するアンテナ数を前記グループごとに変更することにより互いに異なる幅の指向性を割り当てる構成を採る。
【００１３】
本発明の指向性形成装置は、前記指向性割当手段は、データを送信するために使用するマルチビーム数を前記グループごとに変更することにより互いに異なる幅の指向性を割り当てる構成を採る。
【００１４】
これらの構成によれば、グループごとの指向性幅を確実に互いに異なるものとすることができる。
【００１５】
本発明の指向性形成装置は、前記指向性割当手段は、分割されて得られたグループごとのデータに割り当てる指向性幅を所定の周期ごとにグループ間で交換する交換手段、を含む構成を採る。
【００１６】
この構成によれば、分割されて得られたグループごとのデータに割り当てる指向性幅を所定の周期ごとにグループ間で交換するため、常に同一グループに属するキャリアの指向性幅が狭かったり、無指向性であったりすることを防止することができ、他セル干渉の影響が特定の帯域のキャリアに集中することを防止することができる。
【００１７】
本発明の指向性形成装置は、前記交換手段は、グループ間の指向性幅をランダムに交換する構成を採る。
【００１８】
この構成によれば、グループ間の指向性幅をランダムに交換するため、他セル干渉の影響が大きいキャリアが特定の帯域に偏ることがない。
【００１９】
本発明の指向性形成装置は、前記交換手段は、グループ間の指向性幅を多値のＭ系列に応じて交換する構成を採る。
【００２０】
この構成によれば、グループ間の指向性幅を多値のＭ系列に応じて交換するため、隣接するセル間で同じ帯域のキャリアの指向性幅は常に異なるものとすることができ、他セル間干渉の影響をさらに低減することができる。
【００２１】
本発明の指向性形成装置は、前記指向性割当手段は、キャリアごとの干渉量に応じて当該キャリアの属するグループに割り当てる指向性幅を決定する構成を採る。
【００２２】
この構成によれば、キャリアごとの干渉量に応じて当該キャリアの属するグループに割り当てる指向性幅を決定するため、例えば干渉量が小さい帯域のキャリアの指向性幅を狭くすることができ、信号の伝送品質を向上することができる。
【００２３】
本発明の指向性形成装置は、前記乗算部は、分割されて得られたグループのデータのうち特定のキャリアで伝送されるデータに乗算される重み係数を当該特定キャリアで伝送されるデータと同一のグループのデータに乗算する構成を採る。
【００２４】
この構成によれば、特定のキャリアで伝送されるデータに乗算される重み係数を同一のグループのデータに乗算するため、グループ内の特定のキャリアに対応する重み係数を同一グループに属するキャリアすべてに乗算し、装置の小型化・簡略化を図ることができる。
【００２５】
本発明の指向性形成装置は、自装置と通信を行うユーザとの距離を測定する距離測定手段、をさらに有し、前記指向性割当手段は、測定された距離に応じて前記ユーザ宛てのデータに割り当てる指向性幅を決定する構成を採る。
【００２６】
この構成によれば、自装置と通信を行うユーザとの距離を測定し、測定された距離に応じてユーザ宛てのデータに割り当てる指向性幅を決定するため、より正確なデータ送信を行うことができる。
【００２７】
本発明の基地局装置は、上記のいずれかに記載の指向性形成装置を有する構成を採る。
【００２８】
この構成によれば、上記のいずれかに記載の指向性形成装置と同様の作用効果を基地局装置において実現することができる。
【００２９】
本発明の指向性形成方法は、複数のキャリアでデータを伝送するマルチキャリア信号の各キャリアのデータを複数のグループに分割するステップと、分割して得られたグループごとのデータに互いに異なる幅の指向性を割り当てるステップと、を有するようにした。
【００３０】
この方法によれば、マルチキャリア信号の各キャリアのデータを複数のグループに分割し、各グループごとのデータに互いに異なる幅の指向性を割り当てるため、全帯域のキャリアが幅の狭い指向性で送信されることなく、全帯域のキャリアが同時に他セル干渉の影響を受けることを防止できるとともに、通信相手局の移動を追従できない場合でも全帯域における受信品質が同時に劣化することを防止できる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
本発明の骨子は、マルチキャリア伝送において、キャリアを複数のグループに分割し、グループごとに互いに異なる幅の指向性を割り当てて信号を送信することである。
【００３２】
以下、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。なお、以下の説明においては、送信データを６つのキャリアで送信し、１グループに属するキャリアが２つである３グループに分割する場合を例にとって説明するが、本発明はこれに限定されず、１グループに属するキャリア数およびグループ数はいくつでも良い。
【００３３】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る指向性形成装置の要部構成を示すブロック図である。同図に示す指向性形成装置は、変調部１００、Ｓ／Ｐ変換部１１０、ＩＦＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ：逆高速フーリエ変換）部１２０−１〜１２０−３、乗算部１３１〜１３６からなる指向性割当部１３０、加算部１４０−１〜１４０−３、および送信アンテナ１５０−１〜１５０−３を有している。
【００３４】
変調部１００は、送信データを変調する。Ｓ／Ｐ変換部１１０は、変調された送信データをシリアル／パラレル変換（以下、「Ｓ／Ｐ変換」という）して、複数系列（ここではキャリア数に対応する６系列）のデータを出力する。ＩＦＦＴ部１２０−１〜１２０−３は、キャリアのグループ数（ここでは３グループ）に応じて設けられており、各グループのキャリア（ここでは１グループにつき２キャリア）で伝送されるデータを逆高速フーリエ変換する。指向性割当部１３０は、乗算部１３１〜１３６から構成されており、各キャリアに割り当てる指向性を決定する。指向性割当部１３０および乗算部１３１〜１３６については、後に詳述する。加算部１４０−１〜１４０−３は、乗算部１３１〜１３６の出力を加算し、送信信号を生成する。送信アンテナ１５０−１〜１５０−３は、対応する加算部１４０−１〜１４０−３から出力される送信信号を送信する。
【００３５】
次に、指向性割当部１３０および乗算部１３１〜１３６の構成について、図２から図４を用いて説明する。なお、ここでは、ＩＦＦＴ部１２０−１〜１２０−３によって３グループに分割されるキャリアのうち、ＩＦＦＴ部１２０−１に入力される２キャリア（以下、この２キャリアが属するグループを「グループＡ」という）については幅の狭い指向性で送信され、ＩＦＦＴ部１２０−２に入力される２キャリア（以下、この２キャリアが属するグループを「グループＢ」という）については無指向性で送信され、ＩＦＦＴ部１２０−３に入力される２キャリア（以下、この２キャリアが属するグループを「グループＣ」という）については幅の広い指向性で送信されるものとして説明する。
【００３６】
図２は、乗算部１３１の内部構成を示すブロック図である。
【００３７】
乗算部１３１は、乗算器１３１ａ、乗算器１３１ｂ、および乗算器１３１ｃを有している。また、図では省略したが、乗算部１３２も同様の構成を有している。乗算部１３１および乗算部１３２は、幅の狭い指向性で送信されるグループＡに属する２キャリアに対応して設けられている。乗算器１３１ａは、ＩＦＦＴ部１２０−１から出力されるデータに送信アンテナ１５０−３からの出力を制御するためのウエイトＷ１を乗算する。乗算器１３１ｂは、ＩＦＦＴ部１２０−１から出力されるデータに送信アンテナ１５０−２からの出力を制御するためのウエイトＷ２を乗算する。乗算器１３１ｃは、ＩＦＦＴ部１２０−１から出力されるデータに送信アンテナ１５０−１からの出力を制御するためのウエイトＷ３を乗算する。これにより、グループＡに属するキャリアは送信アンテナ１５０−１〜１５０−３から送信されることとなり、幅の狭い指向性で送信される。
【００３８】
図３は、乗算部１３３の内部構成を示すブロック図である。
【００３９】
乗算部１３３は、乗算器１３３ａ、乗算器１３３ｂ、および乗算器１３３ｃを有している。また、図では省略したが、乗算部１３４も同様の構成を有している。乗算部１３３および乗算部１３４は、無指向性で送信されるグループＢに属する２キャリアに対応して設けられている。乗算器１３３ａは、ＩＦＦＴ部１２０−２から出力されるデータに送信アンテナ１５０−３からの出力を制御するためのウエイトＷ４を乗算する。乗算器１３３ｂは、ＩＦＦＴ部１２０−２から出力されるデータに０を乗算する。乗算器１３３ｃは、ＩＦＦＴ部１２０−２から出力されるデータに０を乗算する。これにより、グループＢに属するキャリアは送信アンテナ１５０−３のみから送信されることとなり、無指向性で送信される。
【００４０】
図４は、乗算部１３５の内部構成を示すブロック図である。
【００４１】
乗算部１３５は、乗算器１３５ａ、乗算器１３５ｂ、および乗算器１３５ｃを有している。また、図では省略したが、乗算部１３６も同様の構成を有している。乗算部１３５および乗算部１３６は、幅の狭い指向性で送信されるグループＣに属する２キャリアに対応して設けられている。乗算器１３５ａは、ＩＦＦＴ部１２０−３から出力されるデータに送信アンテナ１５０−１からの出力を制御するためのウエイトＷ５を乗算する。乗算器１３５ｂは、ＩＦＦＴ部１２０−３から出力されるデータに送信アンテナ１５０−２からの出力を制御するためのウエイトＷ６を乗算する。乗算器１３５ｃは、ＩＦＦＴ部１２０−３から出力されるデータに０を乗算する。これにより、グループＣに属するキャリアは送信アンテナ１５０−１および送信アンテナ１５０−２から送信されることとなり、幅の広い指向性で送信される。
【００４２】
次いで、上記構成を有する指向性形成装置の動作について説明する。
【００４３】
まず、送信データは、変調部１００によって変調され、Ｓ／Ｐ変換部１１０によってＳ／Ｐ変換される。Ｓ／Ｐ変換された送信データは、グループごとにＩＦＦＴ部１２０−１〜１２０−３によって逆高速フーリエ変換される。ここで、ＩＦＦＴ部１２０−１は、幅の狭い指向性で送信されるグループＡのキャリアに対応するデータに対して逆高速フーリエ変換を行い、ＩＦＦＴ部１２０−２は、無指向性で送信されるグループＢのキャリアに対応するデータに対して逆高速フーリエ変換を行い、ＩＦＦＴ部１２０−３は、幅の広い指向性で送信されるグループＣのキャリアに対応するデータに対して逆高速フーリエ変換を行う。
【００４４】
そして、各ＩＦＦＴ部１２０−１〜１２０−３から出力されたデータは、キャリアごとにそれぞれ３分割され、対応する乗算部１３１〜１３６へ入力される。データが３分割されるのは、送信信号の数を送信アンテナ数に対応させるためである。そして、各乗算部１３１〜１３６では、３分割されたそれぞれのデータに対して送信アンテナ１５０−１〜１５０−３からの出力を制御するためのウエイトが乗算され、その結果は加算部１４０−１〜１４０−３へ出力される。
【００４５】
このとき、グループＡに対応する乗算部１３１および乗算部１３２においては、３分割されたそれぞれのデータすべてにウエイトが乗算され、加算部１４０−１〜１４０−３へ出力される。グループＢに対応する乗算部１３３および乗算部１３４においては、３分割されたデータのうち、送信アンテナ１５０−３から送信されるデータのみにウエイトが乗算され、加算部１４０−３へ出力されるとともに、送信アンテナ１５０−１および送信アンテナ１５０−２から送信されるデータには０が乗算され、加算部１４０−１および加算部１４０−２へ出力される。また、グループＣに対応する乗算部１３５および乗算部１３６においては、３分割されたデータのうち、送信アンテナ１５０−１および送信アンテナ１５０−２から送信されるデータにはウエイトが乗算され、加算部１４０−１および加算部１４０−２へ出力されるとともに、送信アンテナ１５０−３から送信されるデータには０が乗算され、加算部１４０−３へ出力される。
【００４６】
そして、加算部１４０−１〜１４０−３によって、乗算部１３１〜１３６からの出力が加算され、対応する送信アンテナ１５０−１〜１５０−３から送信される。
【００４７】
次に、本実施の形態に係る指向性形成装置の動作について、具体的に例を挙げて説明する。
【００４８】
図５は、本実施の形態において伝送されるマルチキャリア信号のキャリア構成の一例を示す図である。同図において、キャリア２００およびキャリア２１０はグループＡに属し、幅の狭い指向性で送信されるものとする。また、同様に、キャリア２２０およびキャリア２３０はグループＢに属し、無指向性で送信され、キャリア２４０およびキャリア２５０はグループＣに属し、幅の広い指向性で送信されるものとする。
【００４９】
送信データのうち、キャリア２００およびキャリア２１０によって伝送されるデータはＩＦＦＴ部１２０−１によって逆高速フーリエ変換され、さらにキャリア２００によって伝送されるデータは、３分割されて乗算部１３１の乗算器１３１ａ〜１３１ｃへ入力され、それぞれウエイトＷ１、ウエイトＷ２、ウエイトＷ３が乗算される。同様にキャリア２１０によって伝送されるデータも３分割され、乗算部１３２の図示しない乗算器によってそれぞれウエイトが乗算される。
【００５０】
また、送信データのうち、キャリア２２０およびキャリア２３０によって伝送されるデータはＩＦＦＴ部１２０−２によって逆高速フーリエ変換され、さらにキャリア２２０によって伝送されるデータは、３分割されて乗算部１３３の乗算器１３３ａ〜１３３ｃへ入力され、それぞれウエイトＷ４、０、０が乗算される。同様にキャリア２３０によって伝送されるデータも３分割され、乗算部１３４の図示しない乗算器によってそれぞれウエイトおよび０が乗算される。
【００５１】
さらに、送信データのうち、キャリア２４０およびキャリア２５０によって伝送されるデータはＩＦＦＴ部１２０−３によって逆高速フーリエ変換され、さらにキャリア２４０によって伝送されるデータは、３分割されて乗算部１３５の乗算器１３５ａ〜１３５ｃへ入力され、それぞれウエイトＷ５、Ｗ６、０が乗算される。同様にキャリア２５０によって伝送されるデータも３分割され、乗算部１３６の図示しない乗算器によってそれぞれウエイトおよび０が乗算される。
【００５２】
これらの乗算結果は、それぞれ加算部１４０−１〜１４０−３へ出力される。そして、加算部１４０−１〜１４０−３によって、各乗算部１３１〜１３６の乗算結果が加算され、対応する送信アンテナ１５０−１〜１５０−３を介して送信される。
【００５３】
このとき、キャリア２００およびキャリア２１０によって伝送されるデータは、３分割された各データ系列にウエイトが乗算された上で送信アンテナ１５０−１〜１５０−３から送信されるため、図６に示すように、幅の狭いビーム３００の方向へ送信されることになる。また、キャリア２２０およびキャリア２３０によって伝送されるデータは、３分割されたデータ系列のうち１系列のみにウエイトが乗算された上で送信アンテナ１５０−３のみから送信されるため、図６に示すように、全方向へのビーム３１０によって無指向性で送信されることになる。さらに、キャリア２４０およびキャリア２５０によって伝送されるデータは、３分割されたデータ系列のうち２系列にウエイトが乗算された上で送信アンテナ１５０−１および送信アンテナ１５０−２から送信されるため、図６に示すように、幅の広いビーム３２０の方向へ送信されることになる。
【００５４】
このように、本実施の形態によれば、マルチキャリア伝送される送信データをキャリア単位で送信アンテナ数に対応する数のグループに分割し、各グループごとのキャリアの指向性幅を互いに異なるものとするため、全帯域において同一の指向性で信号が送信されることがなく、幅の広いビームや無指向性で送信される帯域の信号成分に関しては他セル干渉の影響を抑制することができるともに、信号の送信先の移動を追従できない場合でも、幅の広いビームや無指向性で送信される帯域の信号成分に関しては受信品質の劣化を防ぐことができる。
【００５５】
（実施の形態２）
図７は、本発明の実施の形態２に係る指向性形成装置の要部構成を示すブロック図である。同図に示す指向性形成装置において、図１に示す指向性形成装置と同じ部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００５６】
交換部４００は、ＩＦＦＴ部１２０−１〜１２０−３から出力されるキャリアごとのデータが属するグループを所定の周期で交換し、それぞれグループに対応する乗算部１３１〜１３６へ出力する。これにより、幅の狭い指向性で送信されるキャリアが一定でなくなり、常に同一キャリアのみが他セルからの干渉を大きく受けることがないようにする。
【００５７】
交換部４００によるグループの交換は、例えば、グループ数（ここでは３）と同数の乱数を所定の周期で発生させ、ＩＦＦＴ部１２０−１〜１２０−３の出力ごとに乱数を対応させてグループを決定することにより行われる。また、所定周期で３値のＭ系列を発生させ、隣接セルの同一帯域のキャリア同士が同じグループに属さないようにグループを決定することにより、他セル干渉の影響をさらに低減することができる。
【００５８】
このように、本実施の形態によれば、常に同一キャリアの指向性幅が狭かったり、無指向性であったりすることを防止するため、他セル干渉の影響が特定の帯域のキャリアに集中することを防止することができる。
【００５９】
（実施の形態３）
図８は、本発明の実施の形態３に係る指向性形成装置の要部構成を示すブロック図である。同図に示す指向性形成装置において、図１に示す指向性形成装置と同じ部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００６０】
受信部５１０は、受信アンテナ５００を介して、通信相手局によって測定されたキャリアごとの受信品質情報を受信する。受信品質情報としては、例えばＣＩＲ（Ｃａｒｒｉｅｒ ｔｏ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｒａｔｉｏ）などが用いられる。
【００６１】
指向性指示部５２０は、受信品質情報に基づいて干渉量が小さいキャリアを選択し、指向性割当部１３０に対して、干渉量が小さいキャリアが属するグループの指向性幅を狭くする旨の指示を出力する。
【００６２】
次いで、上記構成を有する指向性形成装置の動作について説明する。
【００６３】
受信アンテナ５００を介して受信部５１０によって受信されたキャリアごとの受信品質情報は、指向性指示部５２０へ出力される。そして、指向性指示部５２０によって、受信品質情報に基づいて干渉量が最も小さい帯域のキャリアが選択され、選択されたキャリアが属するグループの指向性幅を狭くする旨の指示が指向性割当部１３０に対して出力される。ここでは、ＩＦＦＴ部１２０−２から出力されたグループのキャリアの干渉量が小さかったものとする。
【００６４】
そして、指向性割当部１３０の乗算部１３３および乗算部１３４は、指向性指示部５２０の指示に応じて、ＩＦＦＴ部１２０−２から出力されたデータに対してウエイトを乗算し、このグループのキャリアの指向性幅が狭くなるようにする。
【００６５】
このように、本実施の形態によれば、通信相手局において測定されるキャリアごとの受信品質情報に応じて、干渉量が小さい帯域のキャリアの指向性幅を狭くするため、信号の伝送品質を向上することができる。
【００６６】
なお、本実施の形態においては、指向性指示部５２０は、干渉量が小さい帯域のキャリアが属するグループの指向性幅を狭くする旨の指示を出力するようにしたが、例えば、キャリアごとの受信品質情報に基づいて全グループの指向性幅を指定する旨の指示を出力するようにしても良い。
【００６７】
（実施の形態４）
図９は、本発明の実施の形態４に係る指向性形成装置の要部構成を示すブロック図である。同図に示す指向性形成装置において、図１に示す指向性形成装置と同じ部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００６８】
指向性割当部６００は、乗算部１３１、乗算部１３３、および乗算部１３５から構成されており、各キャリアに割り当てる指向性を決定する。代表キャリア指示部６１０は、同一グループに属するキャリアから代表キャリアをそれぞれ選択し、その周波数を指向性割当部６００へ通知する。代表キャリアは、各グループに属するキャリアのうちのいずれか一つのキャリアである。
【００６９】
次いで、上記構成を有する指向性形成装置の動作について説明する。
【００７０】
代表キャリア指示部６１０によって、代表キャリアが選択され、選択された代表キャリアの周波数が指向性割当部６００へ通知される。そして、指向性割当部６００においては、乗算部１３１、乗算部１３３、および乗算部１３５によって、それぞれ代表キャリアの周波数に対応するウエイトとデータとが乗算され、加算部１４０−１〜１４０−３へ出力される。
【００７１】
上記実施の形態１から実施の形態３においては、同一グループに属するキャリアでも、それぞれ周波数が異なるため、乗算されるウエイトが異なるが、本実施の形態においては、同一グループに属するキャリアにはすべて同一のウエイトが乗算される。これにより、装置の小型化・簡略化を図ることができる。
【００７２】
このように、本実施の形態によれば、同一グループに属するキャリアのうち特定のキャリアを代表キャリアとして選択し、代表キャリアの周波数に対応するウエイトを同一グループに属するキャリアすべてに乗算するため、装置の小型化・簡略化を図ることができる。
【００７３】
なお、本実施の形態においては、選択された代表キャリアの周波数を指向性割当部６００へ通知する構成としたが、例えば、同一グループに属するキャリアの周波数の平均周波数を算出し、算出された平均周波数を指向性割当部６００へ通知し、この平均周波数に応じたウエイトを各グループのキャリアすべてに乗算するようにしても良い。
【００７４】
（実施の形態５）
図１０は、本発明の実施の形態５に係る指向性形成装置の要部構成を示すブロック図である。同図に示す指向性形成装置において、図１に示す指向性形成装置と同じ部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００７５】
受信部７１０は、受信アンテナ７００を介して、通信相手局から送信されたデータを受信する。伝搬遅延測定部７２０は、受信データに基づいて、通信相手局から自装置までのデータの伝搬遅延を測定し、通信相手局との距離を算出する。送信アンテナ数指示部７３０は、通信相手局との距離に応じてデータの送信に使用する送信アンテナ数を決定し、指向性割当部１３０へ通知する。
【００７６】
次いで、上記構成を有する指向性形成装置の動作について説明する。
【００７７】
受信アンテナ７００を介して受信部７１０によって受信されたデータは、伝搬遅延測定部７２０へ出力される。そして、伝搬遅延測定部７２０によって、受信データの伝搬遅延が測定され、データの送信元である通信相手局と自装置との距離が算出される。そして、送信アンテナ数指示部７３０によって、通信相手局との距離に応じた各グループごとの送信アンテナ数が決定され、指向性割当部１３０へ通知される。そして、指向性割当部１３０の乗算部１３１〜１３６において、通知された送信アンテナ数からデータが送信されるようにウエイトが設定され、乗算部１３１〜１３６内の図示しない乗算器によってデータに乗算される。具体的には、例えば、通信相手局との距離が遠い場合には、送信アンテナ１５０−１〜１５０−３のすべてのアンテナを使用し、幅の狭いビームでデータを送信するようにし、通信相手局との距離が近い場合には、いずれか一つの送信アンテナを使用し、無指向性でデータを送信する。これにより、距離が遠い通信相手局に対しても正確にデータを伝送することができる。
【００７８】
このように、本実施の形態によれば、通信相手局から送信されたデータに基づいて伝搬遅延を測定し、通信相手局との距離を算出し、その距離に応じてデータ送信に使用する送信アンテナ数を決定するため、より正確なデータ送信を行うことができる。
【００７９】
なお、上記各実施の形態においては、１グループに属するキャリア数を２つとして説明したが、１グループに属するキャリア数はいくつでも良く、グループによって異なる数のキャリアが属するようにしても良い。また、上記各実施の形態においては、各グループに１つずつＩＦＦＴ部を備える構成としたが、全キャリアに対して１つのＩＦＦＴ部を備えるようにしても良い。その場合は、ＩＦＦＴ部において、逆高速フーリエ変換を行うとともに、キャリアのグループ分けを行う。
【００８０】
また、上記各実施の形態においては、送信アンテナ数を変更することによって各グループの指向性幅が異なるようにしたが、例えば同一の指向性幅のマルチビームを形成し、グループごとにマルチビームの合成数を変更することによって各グループの指向性幅が異なるようにしても良い。
【００８１】
また、本発明をＭＣ−ＣＤＭＡ（Ｍｕｌｔｉ Ｃａｒｅｅｒ−Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式に適用する場合には、指向性の幅を変化させる単位として、周波数方向拡散単位を用い、ＭＣ／ＤＳ−ＣＤＭＡ（Ｍｕｌｔｉ Ｃａｒｅｅｒ／Ｄｉｒｅｃｔ Ｓｐｒｅａｄ−Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式に適用する場合には、指向性の幅を変化させる単位として、時間方向拡散単位を用いる。
【００８２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、他セル干渉の影響を抑制するとともに全帯域の受信品質の劣化を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る指向性形成装置の要部構成を示すブロック図
【図２】実施の形態１に係る乗算部の構成を示すブロック図
【図３】実施の形態１に係る乗算部の他の構成を示すブロック図
【図４】実施の形態１に係る乗算部のさらに他の構成を示すブロック図
【図５】実施の形態１において伝送される信号のキャリア構成の一例を示す図
【図６】実施の形態１に係る指向性形成装置によって形成される指向性の一例を示す図
【図７】本発明の実施の形態２に係る指向性形成装置の要部構成を示すブロック図
【図８】本発明の実施の形態３に係る指向性形成装置の要部構成を示すブロック図
【図９】本発明の実施の形態４に係る指向性形成装置の要部構成を示すブロック図
【図１０】本発明の実施の形態５に係る指向性形成装置の要部構成を示すブロック図
【符号の説明】
１１０ Ｓ／Ｐ変換部
１２０−１、１２０−２、１２０−３ ＩＦＦＴ部
１３０、６００ 指向性割当部
１３１、１３２、１３３、１３４、１３５、１３６ 乗算部
４００ 交換部
５２０ 指向性指示部
６１０ 代表キャリア指示部
７２０ 伝搬遅延測定部
７３０ 送信アンテナ数指示部
【発明の属する技術分野】
本発明は、指向性形成装置および指向性形成方法に関し、特に、マルチキャリア伝送において用いられる指向性形成装置および指向性形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、移動通信のブロードバンド化に伴い、例えばＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）方式などのマルチキャリア伝送方式が注目されている。マルチキャリア伝送方式においては、周波数の異なる複数のキャリアでデータを伝送するため、伝送される信号は広帯域なものとなる。このような広帯域の信号を伝送する場合でも、マルチパス干渉および同一周波数干渉などの影響を受けない送受信を可能とする技術として、例えば特開平１１−２０５０２６号公報に開示された適応可変指向性アンテナがある。この適応可変指向性アンテナでは、複数設けられたアンテナ素子の素子間隔とＯＦＤＭにおけるサブキャリアの周波数間隔とに基づいて、アンテナ素子ごと、かつ、サブキャリアごとの励振を制御するための励振ウエイトを算出し、各アンテナ素子で送受信される信号に励振ウエイトを付与する。これにより、ＯＦＤＭ信号の全帯域において所望方向に最適な指向性パターンが得られ、妨害波の影響を受けない送受信が可能となる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の適応可変指向性アンテナにおいては、信号の全帯域に関して所望方向への指向性送信を行うため、隣接セルなどの他セルにおいて同様に全帯域に対して指向性送信している場合は、マルチキャリア信号の全帯域で他セル干渉の影響を受けるという問題がある。
【０００４】
また、例えば基地局装置が上記の適応可変指向性アンテナによって移動端末装置へマルチキャリア信号を指向性送信している場合、基地局装置が移動端末装置の移動の追従を行えないと、基地局装置は指向性制御を適切に行うことができず、移動局装置における全帯域の信号の受信品質が劣化してしまうという問題がある。
【０００５】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、他セル干渉の影響を抑制するとともに全帯域の受信品質の劣化を防ぐことができる指向性形成装置および指向性形成方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の指向性形成装置は、複数のキャリアでデータを伝送するマルチキャリア信号の各キャリアのデータを複数のグループに分割するグループ分割手段と、分割されて得られたグループごとのデータに互いに異なる幅の指向性を割り当てる指向性割当手段と、を有する構成を採る。
【０００７】
この構成によれば、マルチキャリア信号の各キャリアのデータを複数のグループに分割し、各グループごとのデータに互いに異なる幅の指向性を割り当てるため、全帯域のキャリアが幅の狭い指向性で送信されることなく、全帯域のキャリアが同時に他セル干渉の影響を受けることを防止できるとともに、通信相手局の移動を追従できない場合でも全帯域における受信品質が同時に劣化することを防止できる。
【０００８】
本発明の指向性形成装置は、前記グループ分割手段は、送信データを直／並列変換する直／並列変換部と、直／並列変換されて得られたキャリア数に対応する複数系列のデータを所定数のグループに分割してグループごとのデータを直交変換する直交変換部と、を有する構成を採る。
【０００９】
この構成によれば、送信データを直／並列変換し、得られた複数系列のデータを所定数のグループに分割して直交変換するため、マルチキャリア伝送されるデータをキャリア単位でグループに分割することができる。
【００１０】
本発明の指向性形成装置は、前記指向性割当手段は、前記グループのそれぞれに対応して設けられ、分割されて得られたグループのキャリアごとに指向性の幅を決定するための重み係数を乗算する乗算部、を有する構成を採る。
【００１１】
この構成によれば、グループのキャリアごとに指向性の幅を決定するための重み係数を乗算するため、データを伝送するキャリア単位で各グループの指向性の幅を制御することができ、同一グループに属する周波数の異なるキャリアに同じ指向性幅を付加することができる。
【００１２】
本発明の指向性形成装置は、前記指向性割当手段は、データを送信するために使用するアンテナ数を前記グループごとに変更することにより互いに異なる幅の指向性を割り当てる構成を採る。
【００１３】
本発明の指向性形成装置は、前記指向性割当手段は、データを送信するために使用するマルチビーム数を前記グループごとに変更することにより互いに異なる幅の指向性を割り当てる構成を採る。
【００１４】
これらの構成によれば、グループごとの指向性幅を確実に互いに異なるものとすることができる。
【００１５】
本発明の指向性形成装置は、前記指向性割当手段は、分割されて得られたグループごとのデータに割り当てる指向性幅を所定の周期ごとにグループ間で交換する交換手段、を含む構成を採る。
【００１６】
この構成によれば、分割されて得られたグループごとのデータに割り当てる指向性幅を所定の周期ごとにグループ間で交換するため、常に同一グループに属するキャリアの指向性幅が狭かったり、無指向性であったりすることを防止することができ、他セル干渉の影響が特定の帯域のキャリアに集中することを防止することができる。
【００１７】
本発明の指向性形成装置は、前記交換手段は、グループ間の指向性幅をランダムに交換する構成を採る。
【００１８】
この構成によれば、グループ間の指向性幅をランダムに交換するため、他セル干渉の影響が大きいキャリアが特定の帯域に偏ることがない。
【００１９】
本発明の指向性形成装置は、前記交換手段は、グループ間の指向性幅を多値のＭ系列に応じて交換する構成を採る。
【００２０】
この構成によれば、グループ間の指向性幅を多値のＭ系列に応じて交換するため、隣接するセル間で同じ帯域のキャリアの指向性幅は常に異なるものとすることができ、他セル間干渉の影響をさらに低減することができる。
【００２１】
本発明の指向性形成装置は、前記指向性割当手段は、キャリアごとの干渉量に応じて当該キャリアの属するグループに割り当てる指向性幅を決定する構成を採る。
【００２２】
この構成によれば、キャリアごとの干渉量に応じて当該キャリアの属するグループに割り当てる指向性幅を決定するため、例えば干渉量が小さい帯域のキャリアの指向性幅を狭くすることができ、信号の伝送品質を向上することができる。
【００２３】
本発明の指向性形成装置は、前記乗算部は、分割されて得られたグループのデータのうち特定のキャリアで伝送されるデータに乗算される重み係数を当該特定キャリアで伝送されるデータと同一のグループのデータに乗算する構成を採る。
【００２４】
この構成によれば、特定のキャリアで伝送されるデータに乗算される重み係数を同一のグループのデータに乗算するため、グループ内の特定のキャリアに対応する重み係数を同一グループに属するキャリアすべてに乗算し、装置の小型化・簡略化を図ることができる。
【００２５】
本発明の指向性形成装置は、自装置と通信を行うユーザとの距離を測定する距離測定手段、をさらに有し、前記指向性割当手段は、測定された距離に応じて前記ユーザ宛てのデータに割り当てる指向性幅を決定する構成を採る。
【００２６】
この構成によれば、自装置と通信を行うユーザとの距離を測定し、測定された距離に応じてユーザ宛てのデータに割り当てる指向性幅を決定するため、より正確なデータ送信を行うことができる。
【００２７】
本発明の基地局装置は、上記のいずれかに記載の指向性形成装置を有する構成を採る。
【００２８】
この構成によれば、上記のいずれかに記載の指向性形成装置と同様の作用効果を基地局装置において実現することができる。
【００２９】
本発明の指向性形成方法は、複数のキャリアでデータを伝送するマルチキャリア信号の各キャリアのデータを複数のグループに分割するステップと、分割して得られたグループごとのデータに互いに異なる幅の指向性を割り当てるステップと、を有するようにした。
【００３０】
この方法によれば、マルチキャリア信号の各キャリアのデータを複数のグループに分割し、各グループごとのデータに互いに異なる幅の指向性を割り当てるため、全帯域のキャリアが幅の狭い指向性で送信されることなく、全帯域のキャリアが同時に他セル干渉の影響を受けることを防止できるとともに、通信相手局の移動を追従できない場合でも全帯域における受信品質が同時に劣化することを防止できる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
本発明の骨子は、マルチキャリア伝送において、キャリアを複数のグループに分割し、グループごとに互いに異なる幅の指向性を割り当てて信号を送信することである。
【００３２】
以下、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。なお、以下の説明においては、送信データを６つのキャリアで送信し、１グループに属するキャリアが２つである３グループに分割する場合を例にとって説明するが、本発明はこれに限定されず、１グループに属するキャリア数およびグループ数はいくつでも良い。
【００３３】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る指向性形成装置の要部構成を示すブロック図である。同図に示す指向性形成装置は、変調部１００、Ｓ／Ｐ変換部１１０、ＩＦＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ：逆高速フーリエ変換）部１２０−１〜１２０−３、乗算部１３１〜１３６からなる指向性割当部１３０、加算部１４０−１〜１４０−３、および送信アンテナ１５０−１〜１５０−３を有している。
【００３４】
変調部１００は、送信データを変調する。Ｓ／Ｐ変換部１１０は、変調された送信データをシリアル／パラレル変換（以下、「Ｓ／Ｐ変換」という）して、複数系列（ここではキャリア数に対応する６系列）のデータを出力する。ＩＦＦＴ部１２０−１〜１２０−３は、キャリアのグループ数（ここでは３グループ）に応じて設けられており、各グループのキャリア（ここでは１グループにつき２キャリア）で伝送されるデータを逆高速フーリエ変換する。指向性割当部１３０は、乗算部１３１〜１３６から構成されており、各キャリアに割り当てる指向性を決定する。指向性割当部１３０および乗算部１３１〜１３６については、後に詳述する。加算部１４０−１〜１４０−３は、乗算部１３１〜１３６の出力を加算し、送信信号を生成する。送信アンテナ１５０−１〜１５０−３は、対応する加算部１４０−１〜１４０−３から出力される送信信号を送信する。
【００３５】
次に、指向性割当部１３０および乗算部１３１〜１３６の構成について、図２から図４を用いて説明する。なお、ここでは、ＩＦＦＴ部１２０−１〜１２０−３によって３グループに分割されるキャリアのうち、ＩＦＦＴ部１２０−１に入力される２キャリア（以下、この２キャリアが属するグループを「グループＡ」という）については幅の狭い指向性で送信され、ＩＦＦＴ部１２０−２に入力される２キャリア（以下、この２キャリアが属するグループを「グループＢ」という）については無指向性で送信され、ＩＦＦＴ部１２０−３に入力される２キャリア（以下、この２キャリアが属するグループを「グループＣ」という）については幅の広い指向性で送信されるものとして説明する。
【００３６】
図２は、乗算部１３１の内部構成を示すブロック図である。
【００３７】
乗算部１３１は、乗算器１３１ａ、乗算器１３１ｂ、および乗算器１３１ｃを有している。また、図では省略したが、乗算部１３２も同様の構成を有している。乗算部１３１および乗算部１３２は、幅の狭い指向性で送信されるグループＡに属する２キャリアに対応して設けられている。乗算器１３１ａは、ＩＦＦＴ部１２０−１から出力されるデータに送信アンテナ１５０−３からの出力を制御するためのウエイトＷ１を乗算する。乗算器１３１ｂは、ＩＦＦＴ部１２０−１から出力されるデータに送信アンテナ１５０−２からの出力を制御するためのウエイトＷ２を乗算する。乗算器１３１ｃは、ＩＦＦＴ部１２０−１から出力されるデータに送信アンテナ１５０−１からの出力を制御するためのウエイトＷ３を乗算する。これにより、グループＡに属するキャリアは送信アンテナ１５０−１〜１５０−３から送信されることとなり、幅の狭い指向性で送信される。
【００３８】
図３は、乗算部１３３の内部構成を示すブロック図である。
【００３９】
乗算部１３３は、乗算器１３３ａ、乗算器１３３ｂ、および乗算器１３３ｃを有している。また、図では省略したが、乗算部１３４も同様の構成を有している。乗算部１３３および乗算部１３４は、無指向性で送信されるグループＢに属する２キャリアに対応して設けられている。乗算器１３３ａは、ＩＦＦＴ部１２０−２から出力されるデータに送信アンテナ１５０−３からの出力を制御するためのウエイトＷ４を乗算する。乗算器１３３ｂは、ＩＦＦＴ部１２０−２から出力されるデータに０を乗算する。乗算器１３３ｃは、ＩＦＦＴ部１２０−２から出力されるデータに０を乗算する。これにより、グループＢに属するキャリアは送信アンテナ１５０−３のみから送信されることとなり、無指向性で送信される。
【００４０】
図４は、乗算部１３５の内部構成を示すブロック図である。
【００４１】
乗算部１３５は、乗算器１３５ａ、乗算器１３５ｂ、および乗算器１３５ｃを有している。また、図では省略したが、乗算部１３６も同様の構成を有している。乗算部１３５および乗算部１３６は、幅の狭い指向性で送信されるグループＣに属する２キャリアに対応して設けられている。乗算器１３５ａは、ＩＦＦＴ部１２０−３から出力されるデータに送信アンテナ１５０−１からの出力を制御するためのウエイトＷ５を乗算する。乗算器１３５ｂは、ＩＦＦＴ部１２０−３から出力されるデータに送信アンテナ１５０−２からの出力を制御するためのウエイトＷ６を乗算する。乗算器１３５ｃは、ＩＦＦＴ部１２０−３から出力されるデータに０を乗算する。これにより、グループＣに属するキャリアは送信アンテナ１５０−１および送信アンテナ１５０−２から送信されることとなり、幅の広い指向性で送信される。
【００４２】
次いで、上記構成を有する指向性形成装置の動作について説明する。
【００４３】
まず、送信データは、変調部１００によって変調され、Ｓ／Ｐ変換部１１０によってＳ／Ｐ変換される。Ｓ／Ｐ変換された送信データは、グループごとにＩＦＦＴ部１２０−１〜１２０−３によって逆高速フーリエ変換される。ここで、ＩＦＦＴ部１２０−１は、幅の狭い指向性で送信されるグループＡのキャリアに対応するデータに対して逆高速フーリエ変換を行い、ＩＦＦＴ部１２０−２は、無指向性で送信されるグループＢのキャリアに対応するデータに対して逆高速フーリエ変換を行い、ＩＦＦＴ部１２０−３は、幅の広い指向性で送信されるグループＣのキャリアに対応するデータに対して逆高速フーリエ変換を行う。
【００４４】
そして、各ＩＦＦＴ部１２０−１〜１２０−３から出力されたデータは、キャリアごとにそれぞれ３分割され、対応する乗算部１３１〜１３６へ入力される。データが３分割されるのは、送信信号の数を送信アンテナ数に対応させるためである。そして、各乗算部１３１〜１３６では、３分割されたそれぞれのデータに対して送信アンテナ１５０−１〜１５０−３からの出力を制御するためのウエイトが乗算され、その結果は加算部１４０−１〜１４０−３へ出力される。
【００４５】
このとき、グループＡに対応する乗算部１３１および乗算部１３２においては、３分割されたそれぞれのデータすべてにウエイトが乗算され、加算部１４０−１〜１４０−３へ出力される。グループＢに対応する乗算部１３３および乗算部１３４においては、３分割されたデータのうち、送信アンテナ１５０−３から送信されるデータのみにウエイトが乗算され、加算部１４０−３へ出力されるとともに、送信アンテナ１５０−１および送信アンテナ１５０−２から送信されるデータには０が乗算され、加算部１４０−１および加算部１４０−２へ出力される。また、グループＣに対応する乗算部１３５および乗算部１３６においては、３分割されたデータのうち、送信アンテナ１５０−１および送信アンテナ１５０−２から送信されるデータにはウエイトが乗算され、加算部１４０−１および加算部１４０−２へ出力されるとともに、送信アンテナ１５０−３から送信されるデータには０が乗算され、加算部１４０−３へ出力される。
【００４６】
そして、加算部１４０−１〜１４０−３によって、乗算部１３１〜１３６からの出力が加算され、対応する送信アンテナ１５０−１〜１５０−３から送信される。
【００４７】
次に、本実施の形態に係る指向性形成装置の動作について、具体的に例を挙げて説明する。
【００４８】
図５は、本実施の形態において伝送されるマルチキャリア信号のキャリア構成の一例を示す図である。同図において、キャリア２００およびキャリア２１０はグループＡに属し、幅の狭い指向性で送信されるものとする。また、同様に、キャリア２２０およびキャリア２３０はグループＢに属し、無指向性で送信され、キャリア２４０およびキャリア２５０はグループＣに属し、幅の広い指向性で送信されるものとする。
【００４９】
送信データのうち、キャリア２００およびキャリア２１０によって伝送されるデータはＩＦＦＴ部１２０−１によって逆高速フーリエ変換され、さらにキャリア２００によって伝送されるデータは、３分割されて乗算部１３１の乗算器１３１ａ〜１３１ｃへ入力され、それぞれウエイトＷ１、ウエイトＷ２、ウエイトＷ３が乗算される。同様にキャリア２１０によって伝送されるデータも３分割され、乗算部１３２の図示しない乗算器によってそれぞれウエイトが乗算される。
【００５０】
また、送信データのうち、キャリア２２０およびキャリア２３０によって伝送されるデータはＩＦＦＴ部１２０−２によって逆高速フーリエ変換され、さらにキャリア２２０によって伝送されるデータは、３分割されて乗算部１３３の乗算器１３３ａ〜１３３ｃへ入力され、それぞれウエイトＷ４、０、０が乗算される。同様にキャリア２３０によって伝送されるデータも３分割され、乗算部１３４の図示しない乗算器によってそれぞれウエイトおよび０が乗算される。
【００５１】
さらに、送信データのうち、キャリア２４０およびキャリア２５０によって伝送されるデータはＩＦＦＴ部１２０−３によって逆高速フーリエ変換され、さらにキャリア２４０によって伝送されるデータは、３分割されて乗算部１３５の乗算器１３５ａ〜１３５ｃへ入力され、それぞれウエイトＷ５、Ｗ６、０が乗算される。同様にキャリア２５０によって伝送されるデータも３分割され、乗算部１３６の図示しない乗算器によってそれぞれウエイトおよび０が乗算される。
【００５２】
これらの乗算結果は、それぞれ加算部１４０−１〜１４０−３へ出力される。そして、加算部１４０−１〜１４０−３によって、各乗算部１３１〜１３６の乗算結果が加算され、対応する送信アンテナ１５０−１〜１５０−３を介して送信される。
【００５３】
このとき、キャリア２００およびキャリア２１０によって伝送されるデータは、３分割された各データ系列にウエイトが乗算された上で送信アンテナ１５０−１〜１５０−３から送信されるため、図６に示すように、幅の狭いビーム３００の方向へ送信されることになる。また、キャリア２２０およびキャリア２３０によって伝送されるデータは、３分割されたデータ系列のうち１系列のみにウエイトが乗算された上で送信アンテナ１５０−３のみから送信されるため、図６に示すように、全方向へのビーム３１０によって無指向性で送信されることになる。さらに、キャリア２４０およびキャリア２５０によって伝送されるデータは、３分割されたデータ系列のうち２系列にウエイトが乗算された上で送信アンテナ１５０−１および送信アンテナ１５０−２から送信されるため、図６に示すように、幅の広いビーム３２０の方向へ送信されることになる。
【００５４】
このように、本実施の形態によれば、マルチキャリア伝送される送信データをキャリア単位で送信アンテナ数に対応する数のグループに分割し、各グループごとのキャリアの指向性幅を互いに異なるものとするため、全帯域において同一の指向性で信号が送信されることがなく、幅の広いビームや無指向性で送信される帯域の信号成分に関しては他セル干渉の影響を抑制することができるともに、信号の送信先の移動を追従できない場合でも、幅の広いビームや無指向性で送信される帯域の信号成分に関しては受信品質の劣化を防ぐことができる。
【００５５】
（実施の形態２）
図７は、本発明の実施の形態２に係る指向性形成装置の要部構成を示すブロック図である。同図に示す指向性形成装置において、図１に示す指向性形成装置と同じ部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００５６】
交換部４００は、ＩＦＦＴ部１２０−１〜１２０−３から出力されるキャリアごとのデータが属するグループを所定の周期で交換し、それぞれグループに対応する乗算部１３１〜１３６へ出力する。これにより、幅の狭い指向性で送信されるキャリアが一定でなくなり、常に同一キャリアのみが他セルからの干渉を大きく受けることがないようにする。
【００５７】
交換部４００によるグループの交換は、例えば、グループ数（ここでは３）と同数の乱数を所定の周期で発生させ、ＩＦＦＴ部１２０−１〜１２０−３の出力ごとに乱数を対応させてグループを決定することにより行われる。また、所定周期で３値のＭ系列を発生させ、隣接セルの同一帯域のキャリア同士が同じグループに属さないようにグループを決定することにより、他セル干渉の影響をさらに低減することができる。
【００５８】
このように、本実施の形態によれば、常に同一キャリアの指向性幅が狭かったり、無指向性であったりすることを防止するため、他セル干渉の影響が特定の帯域のキャリアに集中することを防止することができる。
【００５９】
（実施の形態３）
図８は、本発明の実施の形態３に係る指向性形成装置の要部構成を示すブロック図である。同図に示す指向性形成装置において、図１に示す指向性形成装置と同じ部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００６０】
受信部５１０は、受信アンテナ５００を介して、通信相手局によって測定されたキャリアごとの受信品質情報を受信する。受信品質情報としては、例えばＣＩＲ（Ｃａｒｒｉｅｒ ｔｏ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｒａｔｉｏ）などが用いられる。
【００６１】
指向性指示部５２０は、受信品質情報に基づいて干渉量が小さいキャリアを選択し、指向性割当部１３０に対して、干渉量が小さいキャリアが属するグループの指向性幅を狭くする旨の指示を出力する。
【００６２】
次いで、上記構成を有する指向性形成装置の動作について説明する。
【００６３】
受信アンテナ５００を介して受信部５１０によって受信されたキャリアごとの受信品質情報は、指向性指示部５２０へ出力される。そして、指向性指示部５２０によって、受信品質情報に基づいて干渉量が最も小さい帯域のキャリアが選択され、選択されたキャリアが属するグループの指向性幅を狭くする旨の指示が指向性割当部１３０に対して出力される。ここでは、ＩＦＦＴ部１２０−２から出力されたグループのキャリアの干渉量が小さかったものとする。
【００６４】
そして、指向性割当部１３０の乗算部１３３および乗算部１３４は、指向性指示部５２０の指示に応じて、ＩＦＦＴ部１２０−２から出力されたデータに対してウエイトを乗算し、このグループのキャリアの指向性幅が狭くなるようにする。
【００６５】
このように、本実施の形態によれば、通信相手局において測定されるキャリアごとの受信品質情報に応じて、干渉量が小さい帯域のキャリアの指向性幅を狭くするため、信号の伝送品質を向上することができる。
【００６６】
なお、本実施の形態においては、指向性指示部５２０は、干渉量が小さい帯域のキャリアが属するグループの指向性幅を狭くする旨の指示を出力するようにしたが、例えば、キャリアごとの受信品質情報に基づいて全グループの指向性幅を指定する旨の指示を出力するようにしても良い。
【００６７】
（実施の形態４）
図９は、本発明の実施の形態４に係る指向性形成装置の要部構成を示すブロック図である。同図に示す指向性形成装置において、図１に示す指向性形成装置と同じ部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００６８】
指向性割当部６００は、乗算部１３１、乗算部１３３、および乗算部１３５から構成されており、各キャリアに割り当てる指向性を決定する。代表キャリア指示部６１０は、同一グループに属するキャリアから代表キャリアをそれぞれ選択し、その周波数を指向性割当部６００へ通知する。代表キャリアは、各グループに属するキャリアのうちのいずれか一つのキャリアである。
【００６９】
次いで、上記構成を有する指向性形成装置の動作について説明する。
【００７０】
代表キャリア指示部６１０によって、代表キャリアが選択され、選択された代表キャリアの周波数が指向性割当部６００へ通知される。そして、指向性割当部６００においては、乗算部１３１、乗算部１３３、および乗算部１３５によって、それぞれ代表キャリアの周波数に対応するウエイトとデータとが乗算され、加算部１４０−１〜１４０−３へ出力される。
【００７１】
上記実施の形態１から実施の形態３においては、同一グループに属するキャリアでも、それぞれ周波数が異なるため、乗算されるウエイトが異なるが、本実施の形態においては、同一グループに属するキャリアにはすべて同一のウエイトが乗算される。これにより、装置の小型化・簡略化を図ることができる。
【００７２】
このように、本実施の形態によれば、同一グループに属するキャリアのうち特定のキャリアを代表キャリアとして選択し、代表キャリアの周波数に対応するウエイトを同一グループに属するキャリアすべてに乗算するため、装置の小型化・簡略化を図ることができる。
【００７３】
なお、本実施の形態においては、選択された代表キャリアの周波数を指向性割当部６００へ通知する構成としたが、例えば、同一グループに属するキャリアの周波数の平均周波数を算出し、算出された平均周波数を指向性割当部６００へ通知し、この平均周波数に応じたウエイトを各グループのキャリアすべてに乗算するようにしても良い。
【００７４】
（実施の形態５）
図１０は、本発明の実施の形態５に係る指向性形成装置の要部構成を示すブロック図である。同図に示す指向性形成装置において、図１に示す指向性形成装置と同じ部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００７５】
受信部７１０は、受信アンテナ７００を介して、通信相手局から送信されたデータを受信する。伝搬遅延測定部７２０は、受信データに基づいて、通信相手局から自装置までのデータの伝搬遅延を測定し、通信相手局との距離を算出する。送信アンテナ数指示部７３０は、通信相手局との距離に応じてデータの送信に使用する送信アンテナ数を決定し、指向性割当部１３０へ通知する。
【００７６】
次いで、上記構成を有する指向性形成装置の動作について説明する。
【００７７】
受信アンテナ７００を介して受信部７１０によって受信されたデータは、伝搬遅延測定部７２０へ出力される。そして、伝搬遅延測定部７２０によって、受信データの伝搬遅延が測定され、データの送信元である通信相手局と自装置との距離が算出される。そして、送信アンテナ数指示部７３０によって、通信相手局との距離に応じた各グループごとの送信アンテナ数が決定され、指向性割当部１３０へ通知される。そして、指向性割当部１３０の乗算部１３１〜１３６において、通知された送信アンテナ数からデータが送信されるようにウエイトが設定され、乗算部１３１〜１３６内の図示しない乗算器によってデータに乗算される。具体的には、例えば、通信相手局との距離が遠い場合には、送信アンテナ１５０−１〜１５０−３のすべてのアンテナを使用し、幅の狭いビームでデータを送信するようにし、通信相手局との距離が近い場合には、いずれか一つの送信アンテナを使用し、無指向性でデータを送信する。これにより、距離が遠い通信相手局に対しても正確にデータを伝送することができる。
【００７８】
このように、本実施の形態によれば、通信相手局から送信されたデータに基づいて伝搬遅延を測定し、通信相手局との距離を算出し、その距離に応じてデータ送信に使用する送信アンテナ数を決定するため、より正確なデータ送信を行うことができる。
【００７９】
なお、上記各実施の形態においては、１グループに属するキャリア数を２つとして説明したが、１グループに属するキャリア数はいくつでも良く、グループによって異なる数のキャリアが属するようにしても良い。また、上記各実施の形態においては、各グループに１つずつＩＦＦＴ部を備える構成としたが、全キャリアに対して１つのＩＦＦＴ部を備えるようにしても良い。その場合は、ＩＦＦＴ部において、逆高速フーリエ変換を行うとともに、キャリアのグループ分けを行う。
【００８０】
また、上記各実施の形態においては、送信アンテナ数を変更することによって各グループの指向性幅が異なるようにしたが、例えば同一の指向性幅のマルチビームを形成し、グループごとにマルチビームの合成数を変更することによって各グループの指向性幅が異なるようにしても良い。
【００８１】
また、本発明をＭＣ−ＣＤＭＡ（Ｍｕｌｔｉ Ｃａｒｅｅｒ−Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式に適用する場合には、指向性の幅を変化させる単位として、周波数方向拡散単位を用い、ＭＣ／ＤＳ−ＣＤＭＡ（Ｍｕｌｔｉ Ｃａｒｅｅｒ／Ｄｉｒｅｃｔ Ｓｐｒｅａｄ−Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式に適用する場合には、指向性の幅を変化させる単位として、時間方向拡散単位を用いる。
【００８２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、他セル干渉の影響を抑制するとともに全帯域の受信品質の劣化を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る指向性形成装置の要部構成を示すブロック図
【図２】実施の形態１に係る乗算部の構成を示すブロック図
【図３】実施の形態１に係る乗算部の他の構成を示すブロック図
【図４】実施の形態１に係る乗算部のさらに他の構成を示すブロック図
【図５】実施の形態１において伝送される信号のキャリア構成の一例を示す図
【図６】実施の形態１に係る指向性形成装置によって形成される指向性の一例を示す図
【図７】本発明の実施の形態２に係る指向性形成装置の要部構成を示すブロック図
【図８】本発明の実施の形態３に係る指向性形成装置の要部構成を示すブロック図
【図９】本発明の実施の形態４に係る指向性形成装置の要部構成を示すブロック図
【図１０】本発明の実施の形態５に係る指向性形成装置の要部構成を示すブロック図
【符号の説明】
１１０ Ｓ／Ｐ変換部
１２０−１、１２０−２、１２０−３ ＩＦＦＴ部
１３０、６００ 指向性割当部
１３１、１３２、１３３、１３４、１３５、１３６ 乗算部
４００ 交換部
５２０ 指向性指示部
６１０ 代表キャリア指示部
７２０ 伝搬遅延測定部
７３０ 送信アンテナ数指示部
Claims (13)
- 複数のキャリアでデータを伝送するマルチキャリア信号の各キャリアのデータを複数のグループに分割するグループ分割手段と、
分割されて得られたグループごとのデータに互いに異なる幅の指向性を割り当てる指向性割当手段と、
を有することを特徴とする指向性形成装置。 - 前記グループ分割手段は、
送信データを直／並列変換する直／並列変換部と、
直／並列変換されて得られたキャリア数に対応する複数系列のデータを所定数のグループに分割してグループごとのデータを直交変換する直交変換部と、
を有することを特徴とする請求項１記載の指向性形成装置。 - 前記指向性割当手段は、
前記グループのそれぞれに属するキャリアに対応して設けられ、分割されて得られたグループのキャリアごとに指向性の幅を決定するための重み係数を乗算する乗算部、を有することを特徴とする請求項１記載の指向性形成装置。 - 前記指向性割当手段は、
データを送信するために使用するアンテナ数を前記グループごとに変更することにより互いに異なる幅の指向性を割り当てることを特徴とする請求項１記載の指向性形成装置。 - 前記指向性割当手段は、
データを送信するために使用するマルチビーム数を前記グループごとに変更することにより互いに異なる幅の指向性を割り当てることを特徴とする請求項１記載の指向性形成装置。 - 前記指向性割当手段は、
分割されて得られたグループごとのデータに割り当てる指向性幅を所定の周期ごとにグループ間で交換する交換手段、を含むことを特徴とする請求項１記載の指向性形成装置。 - 前記交換手段は、
グループ間の指向性幅をランダムに交換することを特徴とする請求項６記載の指向性形成装置。 - 前記交換手段は、
グループ間の指向性幅を多値のＭ系列に応じて交換することを特徴とする請求項６記載の指向性形成装置。 - 前記指向性割当手段は、
キャリアごとの干渉量に応じて当該キャリアの属するグループに割り当てる指向性幅を決定することを特徴とする請求項１記載の指向性形成装置。 - 前記乗算部は、
分割されて得られたグループのデータのうち特定のキャリアで伝送されるデータに乗算される重み係数を当該特定キャリアで伝送されるデータと同一のグループのデータに乗算することを特徴とする請求項３記載の指向性形成装置。 - 自装置と通信を行うユーザとの距離を測定する距離測定手段、をさらに有し、
前記指向性割当手段は、測定された距離に応じて前記ユーザ宛てのデータに割り当てる指向性幅を決定することを特徴とする請求項１記載の指向性形成装置。 - 請求項１から請求項１１のいずれかに記載の指向性形成装置を有することを特徴とする基地局装置。
- 複数のキャリアでデータを伝送するマルチキャリア信号の各キャリアのデータを複数のグループに分割するステップと、
分割して得られたグループごとのデータに互いに異なる幅の指向性を割り当てるステップと、
を有することを特徴とする指向性形成方法。
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