JP2004180108A

JP2004180108A - Radio apparatus, and antenna directivity control method

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Publication number: JP2004180108A
Application number: JP2002345551A
Authority: JP
Inventors: Tomoyoshi Yokota; 知好横田
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2002-11-28
Filing date: 2002-11-28
Publication date: 2004-06-24
Anticipated expiration: 2022-11-28
Also published as: JP4198452B2; CN100590993C; CN1893317A

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a radio apparatus which eliminates CIR fluctuations of each terminal by scaling a transmission weight vector of each terminal with the same value in an SDMA communication system and can maximize the power supplied to each terminal, and to provide an antenna directivity control method. <P>SOLUTION: A transmission control means calculates a transmission weight vector individual for an individual terminal, composed of weight coefficients corresponding to each antenna, adds absolute values of the weight coefficients of each terminal for each antenna and scales each transmission vector with the maximum value among the added values. This can improve the CIR of each terminal as a whole and maximize power to be fed to each terminal. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空間分割多重（ＳＤＭＡ；ＳｐａｔｉａｌＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ）方式の無線装置およびアンテナ指向性制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のＳＤＭＡ無線通信システムは、無線基地局にアダプティブアレーアンテナ（以下、ＡＡＡ（ＡｄａｐｔｉｖｅＡｒｒａｙＡｎｔｅｎｎａ）という）を備え、ユーザ端末（以下、端末という）毎に指向性の異なる放射パターンの送信ビームを形成して同じ時間に複数の端末向けの電波を送信している。無線基地局は、ある端末の放射パターンを形成する際に、アダプティブビームフォーミング（ＡｄａｐｔｉｖｅＢｅａｍＦｏｒｍｉｎｇ）により送信相手の端末の方向に指向性を持たせ、かつ、アダプティブヌルスティアリング（ＡｄａｐｔｉｖｅＮｕｌｌＳｔｅｅｒｉｎｇ）によりそれ以外の端末の方向にヌルを形成する。これにより、端末のＣＩＲ（ＣａｒｒｉｅｒｔｏＩｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅＲａｔｉｏ）を一定値（例えば１５ｄＢ）以上に保って通話品質を確保しつつ、同じ通話チャネル（ＴＣＨ）を複数の端末に割当て、チャネルの利用効率を上げている。
【０００３】
一般的に、無線基地局において、複数端末へのアンテナ毎の送信出力信号Ｙ（ｔ）は、入力信号ベクトルＸ（ｔ）と送信重みベクトルＷ_ｉｊの掛け算により、Ｙ（ｔ）＝Ｘ（ｔ）×Ｗ_ｉｊのように表すことができる。送信重みベクトルＷは、重み係数Ｗ_ｉｊ（ｊ＝１，２，３，・・・，ｎ）を要素とするベクトルである。
ここで、４本のアンテナからなる無線基地局において、２つのユーザ端末（以下、端末という）をＳＤＭＡ通信方式によって空間多重する場合について考える。なお、一方の端末に対する送信重みベクトルＷ１（ｗ_１１，ｗ_１２，ｗ_１３，ｗ_１４）、他方の端末に対する送信重みベクトルＷ２（ｗ_２１，ｗ_２２，ｗ_２３，ｗ_２４）とする。
各端末に対する重み係数は、ＡＡＡにおけるアルゴリズムでは式（１）で正規化される。
【０００４】
【数１】

【０００５】
そして、送信重みベクトルがスケーリングされることにより、各アンテナからユーザ端末（以下、端末という）へ送信する電力が決定されるようになっている。スケーリングは、式（２）により行われる。
【０００６】
【数２】

【０００７】
このようなスケーリングを行いつつ、複数のアンテナの指向性制御として、各端末からの受信信号強度に応じて、送信信号の指向性に加えて送信強度を制御する技術も報告されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
【特許文献１】
特許第３１６７６８２号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術の場合、アンテナ毎の指向性を制御するが、各端末に対する送信電力の効率化、ＣＩＲの安定化に問題があった。
また、式（２）において、２つの端末に対する４本のアンテナ用の送信重みベクトルの比がＷ１（１／５，２／５，２／５，４／５）、Ｗ２（５／６，３／６，１／６，１／６）である場合、これをスケーリングすると、（１／９，２／９，２／９，４／９）、（５／１０，３／１０，１／１０，１／１０）で表される。各端末への送信電力は、Ｗの各成分の２乗の和に比例するので、各端末への送信電力は、端末毎に相当程度が異なることになる。これは、スケーリングの値が各端末ごとに異なることに起因する。このように異なるスケーリングファクタでスケーリングすると、ＳＤＭＡにより多重する端末間で送信重みベクトルのバランスが崩れる。この結果、端末毎にＣＩＲが変動してしまい、総合的な端末の通話品質が劣化するという問題がある。
【００１０】
そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、ＳＤＭＡ通信方式において、各端末の送信重みベクトルを同じ値でスケーリングし、端末毎のＣＩＲの変動をなくし、且つ、各端末へ供給される電力を最大化することができる無線装置およびアンテナ指向性制御方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の無線装置は、複数のアンテナからなるアレーアンテナと、前記アレーアンテナの指向性を制御するアダプティブビームフォーミングおよびアダプティブヌルスティアリングにより複数の端末毎に個別の放射パターンの送信ビームを形成する制御を行う送信制御手段とを備え、ＳＤＭＡ方式により前記各端末との間で無線通信する無線装置において、前記送信制御手段は、前記各アンテナに対応する重み係数からなる端末個別の送信重みベクトルを算出し、各端末の前記重み係数の絶対値を前記アンテナ毎に加算し、これら加算値のうち最大の値により前記各送信重みベクトルをスケーリングすることを特徴とする。
【００１２】
このように、各端末の重み係数の絶対値をアンテナ毎に加算し、これら加算値のうち最大の値により各端末の送信重みベクトルをスケーリングすることにより、各端末のＣＩＲを全体として安定化させ、各端末毎のＣＩＲの変動をなくすことができる。これにより、ＳＤＭＡ通信方式で空間多重している複数の端末の通話品質を安定させることができる。
【００１３】
請求項２に記載のアンテナ指向性制御方法は、複数のアンテナからなるアレーアンテナを備え、前記アレーアンテナの指向性を制御するアダプティブビームフォーミングおよびアダプティブヌルスティアリングにより複数の端末毎に個別の放射パターンの送信ビームを形成してＳＤＭＡ方式により前記各端末との間で無線通信する無線装置におけるアンテナ指向性制御方法であって、前記各アンテナに対応する重み係数からなる端末個別の送信重みベクトルを算出する過程と、各端末の前記重み係数の絶対値を前記アンテナ毎に加算し、これら加算値のうち最大の値により前記各送信重みベクトルをスケーリングする過程とを含むことを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の無線装置およびアンテナ指向性制御方法の好適な実施形態について図１を参照して詳細に説明する。
図１は、本実施の形態に係る無線基地局装置（無線装置）１００の構成を示すブロック図である。この図１に示す無線基地局装置（以下、単に無線基地局という）１００は、端末との間でデジタル無線通信を行うＰＨＳ（登録商標）基地局である。なお、本実施の形態では、説明の便宜上、４本のアンテナで２台の端末とＳＤＭＡ方式で多重通信する場合を例に挙げて説明するが、３台以上の端末をＳＤＭＡ方式で多重通信する場合にも同様に適用可能である。
【００１５】
図１において、無線基地局１００は、４つのアンテナＡＮＴ１〜ＡＮＴ４からなるアレーアンテナを備え、これらアンテナＡＮＴ１〜４が送受信切り替えスイッチ２に接続されている。送受信切り替えスイッチ２は、これらアンテナＡＮＴ１〜ＡＮＴ４を時分割で制御して送信と受信との切り替え制御を行っている。無線部４は、第１〜第４の受信部６と、第１〜第４の送信部８とを備え、第１〜第４の受信部６はアンテナＡＮＴ１〜４に各々対応して設けられており、第１〜第４の送信部８はアンテナＡＮＴ１〜４に各々対応して設けられている。第１〜第４の受信部６および第１〜第４の送信部８は、送受信切り替えスイッチ２を介してそれぞれアンテナＡＮＴ１〜ＡＮＴ４に接続される。
【００１６】
受信部６は、不図示のローノイズ増幅器とダウンコンバータとＡ／Ｄコンバータから構成されている。また、受信部６は、変復調部１２に接続されている。受信部６では、自己に対応するアンテナで受信された信号がローノイズ増幅器を介してダウンコンバータに入力され、該ダウンコンバータ１８の出力がＡ／Ｄコンバータでデジタル化されて変復調部１２に出力される。
【００１７】
送信部８は、二つの乗算器＃１＿１０，＃２＿１０と、不図示のＤ／Ａコンバータとアッパコンバータと電力増幅器から構成されている。また、送信部８は、変復調部１２に接続されている。送信部８では、変復調部１２から入力される二つの重み係数（複素数）が乗算器＃１＿１０，＃２＿１０にそれぞれ設定される。乗算器＃１＿１０には、ＳＤＭＡ方式で多重通信する２台の端末のうち、一方の端末用の放射パターンを形成するための重み係数が設定される。乗算器＃１＿１０は、設定された重み係数と当該端末に送信するデータを複素乗算して出力する。同様に、乗算器＃２＿１０には、もう一方の端末用の放射パターンを形成するための重み係数が設定され、乗算器＃２＿１０は、設定された重み係数と当該端末に送信するデータを複素乗算して出力する。これら乗算器＃１＿１０，＃２＿１０の出力は合成された後、Ｄ／Ａコンバータによりアナログ化され、アッパコンバータと電力増幅器を介して、自己に対応するアンテナから送信される。
【００１８】
変復調部１２は、複数のＣＰＵから構成されており、送受信データの変復調およびデジタル信号処理による位相制御を行っている。具体的には以下の５つの制御を行う。
（１）第１〜第４の受信部６それぞれの最終段で変換されたディジタル信号を、例えばＤ／Ｕ（Ｄｅｓｉｒｅ／Ｕｎｄｅｓｉｒｅ；希望波／妨害波）すなわちＣＩＲ値が最大となるように合成し復調する。
（２）アンテナＡＮＴ１〜ＡＮＴ４での受信の各々の位相を算出して、送信時にはアンテナ端で同等の位相になるように制御する。これにより、通信を行う端末の方向に送信／受信とも指向性を持たせることができる。
（３）干渉波と遅延波の到来方向にヌル点を作ることによって抑圧する。
【００１９】
（４）４本のアンテナＡＮＴ１〜ＡＮＴ４に供給する信号の位相を制御することによって、任意の方向に指向性を持たせてビームを絞って送信することを可能とする。この位相制御は、上記第１〜第４の送信部８の乗算器＃１＿１０，＃２＿１０にそれぞれ重み係数を設定することで行う。上述したように、乗算器＃１＿１０にはＳＤＭＡ方式で多重通信する２台の端末のうち、一方の端末用の放射パターンを形成するための重み係数を設定し、乗算器＃２＿１０にはもう一方の端末用の放射パターンを形成するための重み係数を設定する。これにより、２台の端末に対して、各々異なる重み付けが成された放射パターンの送信ビームにより、同時にデータを送信することができる。さらに、その重み係数の設定により、各々の送信ビームの放射パターンの任意の方向にヌルを形成することができる。
【００２０】
（５）周囲の基地局や通話中、あるいはデータ（通信）のやりとりをしている端末以外の端末に対して、下り方向に与える干渉を減少させる。
この変復調部１２は制御部１４に接続されている。
【００２１】
制御部１４は、複数のＣＰＵから構成され、無線基地局１００全体の制御を行う。制御部１４は、送信時の放射パターンを形成するための重み係数と受信時の放射パターンを形成するための重み係数をそれぞれ算出する機能と、空間分割多重するチャネルを割当てる機能と、各端末からの受信信号係数ベクトル（ＳｐａｔｉａｌＳｉｇｎａｔｕｒｅ）を計算する機能と、その受信信号係数ベクトルの変化速度を計算する機能と、各端末からの受信強度（ＲＳＳＩ）を統計処理する機能と、スケーリングする機能などを有する。具体的には以下の５つの制御を行う。受信信号係数ベクトルは、端末の受信情報（振幅と位相）を表すものである。
【００２２】
（１）変復調部１２に対して必要なパラメータおよびタイミングを指示し、変復調部１２が受信したデータを処理する。このデータ受信処理において、受信エラーの検出を行う。また、空中に輻射すべき送信データを作成して変復調部１２に渡す。
（２）端末からの受信信号係数ベクトルの変化速度を計算する。
（３）端末からの上りの受信強度について、端末間の相関係数を統計処理する。
【００２３】
（４）空間分割多重した場合の呼のＱＯＳ（ＱｕａｌｉｔｙＯｆＳｅｒｖｉｃｅ）が、空間分割多重していない場合の呼のＱＯＳ相当になるように、空間分割多重するチャネルの割当てを行う。
（５）２台の端末に対して空間分割多重により同じ通話チャネルを使用して通話を確立する場合は、端末のＣＩＲ値が当該端末のＱＯＳを良好に保つために必要な値（例えば１５ｄＢ）以上になるように、各端末に対応する重み係数を計算する。
【００２４】
この制御部１４は回線インタフェース部１５に接続されている。
回線インタフェース部１６は、ＩＳＤＮ回線等のデジタル通信回線に接続され、これとのインタフェースの処理を実行する。
上記変復調部１２及び制御部１４によって、アダプティブビームフォーミング機能およびアダプティブヌルスティアリング機能が実現される。
【００２５】
次に、制御部１４による送信重みベクトルのスケーリングについて説明する。なお、ここでは４本のアンテナからなる無線基地局において、２つの端末をＳＤＭＡ通信方式によって空間多重する場合について考える。
制御部１４は、正規化された各端末の送信重みベクトルを、式（３）でスケーリングする。
【００２６】
【数３】

【００２７】
例えば、式（３）において、４本のアンテナＡＮＴ１〜ＡＮＴ４からの各端末に対する送信重みベクトルの比が１つの端末に対する送信重みベクトルＷ１（ｗ_１１，ｗ_１２，ｗ_１３，ｗ_１４）＝（１／５，２／５，２／５，４／５）、Ｗ２（ｗ_２１，ｗ_２２，ｗ_２３，ｗ_２４）＝（５／６，３／６，１／６，１／６）である場合、そのスケーリングファクターは「３０／３１」となる。これによりスケーリングすると送信重みベクトルＷ１の端末では（（３０／３１）・（１／５，２／５，２／５，４／５））、送信重みベクトルＷ２の端末では（（３０／３１）・（５／６，３／６，１／６，１／６））で表される。このように、各端末について同じ値（ここでは、「３０／３１」）でスケーリングすることにより、各端末への送信重みベクトルを同じ値でスケーリングしているので、結果として各端末のＣＩＲの変動をなくすことができ、且つ、各端末へ届く電力を最大化することができる。
【００２８】
ここで、本実施の形態のシミュレーションによるＣＩＲの変動について説明する。図２は、従来のスケーリングにおける各端末間のＣＩＲ差を、図３は本発明のスケーリングにおける各端末間のＣＩＲ差を示した図である。なお、各図において、縦軸は度数分布確率を、横軸は端末間のＣＩＲ差を表している。
図２に示すように従来のスケーリングでは、端末同士にＣＩＲが＋／−５ｄＢの変動があることがわかる。一方、本発明によるスケーリングを行うと、図３に示すように０ｄＢに相当することになり、端末同士でＣＩＲの変動がないことがわかる。
【００２９】
このように、各アンテナに対応する重み係数からなる端末個別の送信重みベクトルを算出し、各端末の重み係数の絶対値をアンテナ毎に加算し、これら加算値のうち最大の値により各端末の送信重みベクトルをスケーリングすることにより、ＣＩＲの変動をなくし、安定させることができる。また、各端末に供給する電力を最大化することができる。これにより、ＳＤＭＡ通信方式で空間多重している複数の端末の通話品質を安定させることができる。
以上、本発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、各アンテナに対応する重み係数からなる端末個別の送信重みベクトルを算出し、各端末の重み係数の絶対値をアンテナ毎に加算し、これら加算値のうち最大の値により各端末の送信重みベクトルをスケーリングすることにより、ＣＩＲの変動をなくし、安定させることができる。また、端末へ供給される電力を最大化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係る無線基地局装置の構成を示したブロック図である。
【図２】従来のスケーリングにおける各端末間のＣＩＲ差を示した図である。
【図３】本発明のスケーリングにおける各端末間のＣＩＲ差を示した図である。
【符号の説明】
２送受信切り替えスイッチ
４無線部
６受信部
８送信部
１０乗算器
１２変復調部
１４制御部
１６回線インタフェース部
ＡＮＴ１〜ＡＮＴ４アンテナ
１００無線基地局装置（無線装置）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a radio apparatus of an SDMA (Spatial Division Multiple Access) system and an antenna directivity control method.
[0002]
[Prior art]
A conventional SDMA wireless communication system includes an adaptive array antenna (AAA) in a wireless base station, and forms a transmission beam having a radiation pattern having a different directivity for each user terminal (hereinafter, referred to as a terminal). At the same time, radio waves for multiple terminals are transmitted. When forming a radiation pattern of a certain terminal, the radio base station provides directivity in the direction of the terminal of the transmission destination by Adaptive Beam Forming, and generates the radiation pattern by Adaptive Null Steering. A null is formed in the terminal direction other than. As a result, the same call channel (TCH) is allocated to a plurality of terminals while maintaining the CIR (Carrier to Interference Ratio) of the terminal at a certain value (for example, 15 dB) or more, and the channel use efficiency is increased. I have.
[0003]
Generally, in a wireless base station, a transmission output signal Y (t) for each antenna to a plurality of terminals is obtained by multiplying an input signal vector X (t) and a transmission weight vector W _ij by Y (t) = X (t) ) × W _ij . The transmission weight vector W is a vector having weighting factors W _ij (j = 1, 2, 3,..., N) as elements.
Here, a case is considered where two user terminals (hereinafter, referred to as terminals) are spatially multiplexed by the SDMA communication method in a radio base station including four antennas. The transmission weight vector _W1 with respect to one of the terminals _{_{(w 11, w 12, w}} 13, w 14), the transmit weight vector _W2 to the other terminal _{_{(w 21, w 22, w}} 23, w 24).
The weight coefficient for each terminal is normalized by Equation (1) in the algorithm in AAA.
[0004]
(Equation 1)

[0005]
Then, by scaling the transmission weight vector, the power transmitted from each antenna to a user terminal (hereinafter referred to as a terminal) is determined. Scaling is performed according to equation (2).
[0006]
(Equation 2)

[0007]
While performing such scaling, as a directivity control of a plurality of antennas, a technique of controlling the transmission intensity in addition to the directivity of a transmission signal according to the reception signal intensity from each terminal has also been reported (for example, Patent Document 1).
[0008]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 3167682
[Problems to be solved by the invention]
However, in the case of the above-described conventional technology, the directivity of each antenna is controlled, but there is a problem in improving transmission power efficiency and stabilizing CIR for each terminal.
In equation (2), the ratios of the transmission weight vectors for the four antennas to the two terminals are W1 (1/5, 2/5, 2/5, 4/5) and W2 (5/6, 3 / 6, 1/6, 1/6), this is scaled to (1/9, 2/9, 2/9, 4/9), (5/10, 3/10, 1/10). , 1/10). Since the transmission power to each terminal is proportional to the sum of the squares of each component of W, the transmission power to each terminal differs considerably for each terminal. This is because the scaling value differs for each terminal. When scaling is performed with such different scaling factors, the balance of the transmission weight vector is lost between terminals multiplexed by SDMA. As a result, there is a problem that the CIR fluctuates for each terminal and the overall communication quality of the terminal deteriorates.
[0010]
Therefore, the present invention has been made in view of the above circumstances, and in the SDMA communication system, the transmission weight vector of each terminal is scaled by the same value to eliminate the fluctuation of the CIR for each terminal, and supplied to each terminal. It is an object of the present invention to provide a wireless device and an antenna directivity control method capable of maximizing power consumption.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The radio apparatus according to claim 1, wherein an array antenna composed of a plurality of antennas, and adaptive beam forming and adaptive null steering for controlling the directivity of the array antenna, a transmission beam of a separate radiation pattern for each of a plurality of terminals. A transmission control means for performing control for forming the terminal, wherein the transmission control means comprises: a terminal-specific transmission weight comprising a weight coefficient corresponding to each of the antennas. A vector is calculated, an absolute value of the weight coefficient of each terminal is added for each antenna, and each transmission weight vector is scaled by a maximum value of the added values.
[0012]
As described above, the absolute value of the weight coefficient of each terminal is added for each antenna, and the transmission weight vector of each terminal is scaled by the maximum value of the added values, thereby stabilizing the CIR of each terminal as a whole. In addition, it is possible to eliminate the fluctuation of the CIR for each terminal. As a result, the communication quality of a plurality of terminals spatially multiplexed by the SDMA communication method can be stabilized.
[0013]
The antenna directivity control method according to claim 2, further comprising an array antenna including a plurality of antennas, wherein individual radiation patterns are provided for each of a plurality of terminals by adaptive beamforming and adaptive null steering for controlling the directivity of the array antenna. An antenna directivity control method in a wireless device that forms a transmission beam and wirelessly communicates with each of the terminals by the SDMA method, wherein a terminal-specific transmission weight vector including a weight coefficient corresponding to each of the antennas is calculated. And a step of adding the absolute value of the weighting factor of each terminal for each antenna, and scaling each of the transmission weight vectors by a maximum value of the added values.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of a wireless device and an antenna directivity control method of the present invention will be described in detail with reference to FIG.
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a wireless base station device (wireless device) 100 according to the present embodiment. A wireless base station device (hereinafter simply referred to as a wireless base station) 100 shown in FIG. 1 is a PHS (registered trademark) base station that performs digital wireless communication with a terminal. In this embodiment, for convenience of explanation, a case will be described as an example where multiplex communication is performed with two antennas using four antennas with two terminals, but multiplex communication is performed with three or more terminals using the SDMA system. The same is applicable to the case.
[0015]
In FIG. 1, the radio base station 100 includes an array antenna composed of four antennas ANT1 to ANT4, and these antennas ANT1 to ANT4 are connected to the transmission / reception switch 2. The transmission / reception switch 2 controls these antennas ANT1 to ANT4 in a time-division manner to perform switching control between transmission and reception. The radio unit 4 includes first to fourth receiving units 6 and first to fourth transmitting units 8, and the first to fourth receiving units 6 are provided corresponding to the antennas ANT1 to ANT4, respectively. The first to fourth transmitting units 8 are provided corresponding to the antennas ANT1 to ANT4, respectively. The first to fourth receiving units 6 and the first to fourth transmitting units 8 are connected to the antennas ANT1 to ANT4 via the transmission / reception switch 2 respectively.
[0016]
The receiving unit 6 includes a low noise amplifier (not shown), a down converter, and an A / D converter. Further, the receiving unit 6 is connected to the modem unit 12. In the receiving unit 6, the signal received by the antenna corresponding to the receiving unit 6 is input to the down converter via the low noise amplifier, and the output of the down converter 18 is digitized by the A / D converter and output to the modem unit 12. .
[0017]
The transmission unit 8 includes two multipliers # 1_10 and # 2_10, a D / A converter, an upper converter, and a power amplifier (not shown). Further, the transmission unit 8 is connected to the modem unit 12. In transmitting section 8, two weighting factors (complex numbers) input from modem section 12 are set in multipliers # 1_10 and # 2_10, respectively. In multiplier # 1_10, a weight coefficient for forming a radiation pattern for one of the two terminals that perform multiplex communication in the SDMA scheme is set. Multiplier # 1_10 performs complex multiplication of the set weighting factor and data to be transmitted to the terminal and outputs the result. Similarly, a weighting factor for forming a radiation pattern for the other terminal is set in multiplier # 2_10, and multiplier # 2_10 performs complex multiplication of the set weighting factor and data to be transmitted to the terminal. And output. After the outputs of these multipliers # 1_10 and # 2_10 are combined, they are converted into analog signals by a D / A converter, and transmitted from an antenna corresponding to the multiplier via an upper converter and a power amplifier.
[0018]
The modulation / demodulation unit 12 includes a plurality of CPUs, and performs modulation / demodulation of transmission / reception data and phase control by digital signal processing. Specifically, the following five controls are performed.
(1) The digital signals converted in the final stage of each of the first to fourth receiving units 6 are combined so that, for example, D / U (Desire / Undesire; desired wave / interference wave), that is, the CIR value is maximized. Demodulate.
(2) Each phase of reception at the antennas ANT1 to ANT4 is calculated, and control is performed so that the phases are equal at the antenna end during transmission. As a result, it is possible to provide directivity for both transmission and reception in the direction of the terminal that performs communication.
(3) Suppression is achieved by creating a null point in the arrival direction of the interference wave and the delayed wave.
[0019]
(4) By controlling the phases of the signals supplied to the four antennas ANT1 to ANT4, it is possible to give directivity in an arbitrary direction and narrow the beam to transmit. This phase control is performed by setting weighting factors for the multipliers # 1_10 and # 2_10 of the first to fourth transmission units 8 respectively. As described above, a weighting factor for forming a radiation pattern for one of the two terminals performing multiplex communication in the SDMA scheme is set in multiplier # 1_10, and the other is set in multiplier # 2_10. Weighting factor for forming a radiation pattern for the terminal of FIG. As a result, data can be simultaneously transmitted to the two terminals by the transmission beams of the radiation patterns having different weights. Further, by setting the weight coefficient, nulls can be formed in any direction of the radiation pattern of each transmission beam.
[0020]
(5) Interference in the downlink direction is reduced with respect to peripheral base stations and terminals other than terminals that are communicating or exchanging data (communication).
The modem 12 is connected to the controller 14.
[0021]
The control unit 14 includes a plurality of CPUs and controls the entire wireless base station 100. The control unit 14 calculates a weight coefficient for forming a radiation pattern at the time of transmission and a weight coefficient for forming a radiation pattern at the time of reception, a function of allocating a channel to be space-division multiplexed, , A function for calculating the rate of change of the received signal coefficient vector, a function for statistically processing the received signal strength (RSSI) from each terminal, a function for scaling, and the like. Have. Specifically, the following five controls are performed. The received signal coefficient vector represents received information (amplitude and phase) of the terminal.
[0022]
(1) The necessary parameters and timing are instructed to the modem 12, and the data received by the modem 12 is processed. In this data reception process, a reception error is detected. In addition, transmission data to be radiated in the air is created and passed to the modem unit 12.
(2) Calculate the rate of change of the received signal coefficient vector from the terminal.
(3) Statistical processing is performed on the correlation coefficient between the terminals with respect to the uplink reception strength from the terminals.
[0023]
(4) Channels to be space-division multiplexed are assigned so that the quality of service (QOS) of the call when space division multiplexing is performed is equivalent to the QOS of the call when space division multiplexing is not performed.
(5) When a call is established between two terminals using the same communication channel by space division multiplexing, the CIR value of the terminal is a value necessary to maintain good QOS of the terminals (for example, 15 dB). As described above, the weight coefficient corresponding to each terminal is calculated.
[0024]
This control unit 14 is connected to the line interface unit 15.
The line interface unit 16 is connected to a digital communication line such as an ISDN line and executes processing of an interface with the digital communication line.
The modulating / demodulating unit 12 and the control unit 14 realize an adaptive beam forming function and an adaptive null steering function.
[0025]
Next, scaling of the transmission weight vector by the control unit 14 will be described. Here, a case is considered where two terminals are spatially multiplexed by the SDMA communication method in a radio base station including four antennas.
The control unit 14 scales the normalized transmission weight vector of each terminal by Expression (3).
[0026]
[Equation 3]

[0027]
For example, in the formula (3), transmit weight vectors _W1 ratio of transmit weight vectors for each terminal from four antennas ANT1~ANT4 is for one terminal _{_{_{(w 11, w 12, w}}} 13, w 14) = (1 / _5,2 / _5,2 / _{5,4 /} 5), is _{W2 (w 21, w 22,} w 23, w 24) = (5 / 6,3 / 6,1 / 6,1 / 6) In this case, the scaling factor is “30/31”. When scaling is performed by this, the terminal of the transmission weight vector W1 is ((30/31) · (1/5, 2/5, 2/5, 4/5)), and the terminal of the transmission weight vector W2 is ((30/31)). · (5/6, 3/6, 1/6, 1/6)). As described above, by scaling each terminal by the same value (here, “30/31”), the transmission weight vector to each terminal is scaled by the same value. Can be eliminated, and the power reaching each terminal can be maximized.
[0028]
Here, the fluctuation of the CIR by the simulation of the present embodiment will be described. FIG. 2 is a diagram showing a CIR difference between terminals in conventional scaling, and FIG. 3 is a diagram showing a CIR difference between terminals in scaling according to the present invention. In each figure, the vertical axis represents the frequency distribution probability and the horizontal axis represents the CIR difference between terminals.
As shown in FIG. 2, in the conventional scaling, it can be seen that the CIR varies between terminals by +/− 5 dB. On the other hand, when the scaling according to the present invention is performed, it corresponds to 0 dB as shown in FIG. 3, and it can be seen that there is no change in CIR between terminals.
[0029]
As described above, the terminal-specific transmission weight vector composed of the weight coefficient corresponding to each antenna is calculated, the absolute value of the weight coefficient of each terminal is added for each antenna, and the maximum value of these added values is used for each terminal. By scaling the transmission weight vector, fluctuations in CIR can be eliminated and stabilized. In addition, the power supplied to each terminal can be maximized. As a result, the communication quality of a plurality of terminals spatially multiplexed by the SDMA communication method can be stabilized.
As described above, the embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to the embodiments, and includes a design change or the like without departing from the gist of the present invention.
[0030]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a terminal-specific transmission weight vector composed of a weight coefficient corresponding to each antenna is calculated, the absolute value of the weight coefficient of each terminal is added for each antenna, and these added values are calculated. By scaling the transmission weight vector of each terminal by the maximum value among them, it is possible to eliminate and stabilize the CIR fluctuation. Further, it is possible to maximize the power supplied to the terminal.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a radio base station apparatus according to the present embodiment.
FIG. 2 is a diagram showing a CIR difference between terminals in conventional scaling.
FIG. 3 is a diagram illustrating a CIR difference between terminals in scaling according to the present invention.
[Explanation of symbols]
2 Transmission / reception switch 4 Radio section 6 Receiving section 8 Transmitting section 10 Multiplier 12 Modulation / demodulation section 14 Control section 16 Line interface sections ANT1 to ANT4 Antenna 100 Radio base station apparatus (radio apparatus)

Claims

An array antenna composed of a plurality of antennas, and a transmission control means for performing control to form a transmission beam of a radiation pattern individual for each of a plurality of terminals by adaptive beam forming and adaptive null steering for controlling the directivity of the array antenna. A wireless device that wirelessly communicates with each of the terminals according to the SDMA method;
The transmission control means calculates a terminal-specific transmission weight vector composed of a weight coefficient corresponding to each of the antennas, adds an absolute value of the weight coefficient of each terminal to each of the antennas, A wireless device, wherein each of the transmission weight vectors is scaled by a value.

An array antenna comprising a plurality of antennas, each of the plurality of terminals is formed by adaptive beam forming and adaptive null steering for controlling the directivity of the array antenna to form a transmission beam of a radiation pattern for each of a plurality of terminals, and each terminal is formed by an SDMA method. An antenna directivity control method in a wireless device that wirelessly communicates with
A step of calculating a terminal-specific transmission weight vector composed of weight coefficients corresponding to each antenna,
Adding the absolute value of the weighting factor of each terminal for each antenna, scaling the transmission weight vector by the maximum value of these addition values,
An antenna directivity control method comprising: