JP2007006365A - 適応アンテナ送受信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 所望ユーザーと干渉ユーザーが同一方向に存在する場合でも、干渉ユーザーの通信品質を悪化させることなく、所望ユーザーと良好に通信を行うことが可能な適応アンテナ送受信装置を提供する。
【解決手段】 所定のしきい値よりも大きい二次元プロファイル上のパスレベル、あるいは所定のしきい値よりも信号電力対干渉電力比または信号電力が大きいパスを選択することで受信品質が良好な複数のパスを選択する。そして、それらのパスの受信信号に含まれる干渉電力をそれぞれ算出し、干渉電力が最小のパスを選択し、そのパスのＤＯＡを下り信号の送信方向として決定する。
【選択図】 図１

Description

本発明は符号分割多重アクセス(Code Division Multiple Access：以下、ＣＤＭＡと称す)方式の移動通信システムに用いて好適な適応アンテナ送受信装置に関する。

ＣＤＭＡは、各ユーザーに対して固有に割り当てられた拡散符号を用いてユーザー毎の信号を広帯域の信号に拡散（スペクトル拡散）して送信する通信方式である。受信側では、送信側で用いた拡散符号と同じ拡散符号を用いて逆拡散を行うことで送信された情報データ系列を再生する。

ＣＤＭＡ方式では、上記拡散符号を利用して各ユーザーを識別するため、複数のユーザーが同一の周波数帯を利用して無線通信を行う。そのため、同一の周波数帯で通信するユーザー数が増えると、それにしたがって干渉電力の電力レベルが増大し、移動通信システムの加入者容量を制限する大きな要因となる。この加入者容量をさらに増大させるためには、受信時に通信相手と異なる他ユーザー（以下、干渉ユーザーと称す）からの受信信号を抑制し、送信時に干渉ユーザーの方向への送信を避けて干渉ユーザーの移動端末に与える干渉電力を低減できる適応アンテナ技術が有効である。

適応アンテナ技術を採用した送受信装置(適応アンテナ送受信装置)は、一定の間隔で配列された複数のアンテナを備え、各アンテナに対応する受信信号あるいは送信信号の位相及び振幅を制御して通信相手（以下、所望ユーザーと称す）の移動端末方向へビームを指向させることで通信品質を向上させる構成である。

このような適応アンテナ送受信装置の従来例として、複数のアンテナを用いて指向性を制御する技術が特許文献１に記載されている。特許文献１には、受信時に、複数のアンテナで受信した受信信号にそれぞれ最適な重みベクトルを乗算して合成することで通信相手（以下、所望ユーザーと称す）の移動端末方向へ受信ビームを指向させて通信品質を向上させ、送信時に、受信時の重みベクトルに基づいて生成した送信重みベクトルをアンテナ毎の送信データに乗算することで送信対象の移動端末方向へ送信ビームを指向させることが記載されている。

適応アンテナ送受信装置では、通常、上り信号（移動端末から無線基地局へ送信される信号）の到来方向（以下、Direction Of Arrival：ＤＯＡと称す）を推定し、その推定結果に基づいて下り信号（無線基地局から移動端末へ送信される信号）の送信方向を決定する。上記特許文献１には、複数の受信信号毎に遅延プロファイルを生成し、該遅延プロファイルに基づき上り信号の到来角度範囲を推定し、推定した到来角度範囲のうち受信電力が最大の方向へ下り信号を送信することが記載されている。ここで、遅延プロファイルは、所望波及びその遅延波の到来する時刻並びに既知のパイロットシンボル系列との相互相関電力をそれぞれ測定したものを示している。

なお、特許文献１には、干渉ユーザーが存在する方向を検出し、該干渉ユーザーの方向にヌルパターンを向ける指向性ビームを形成して下り信号を送信することも記載されている。このような処理を実行することで、送信時に干渉ユーザーの移動端末に与える干渉電力を低減している。

また、従来の適応アンテナ送受信装置の他の例として、ＣＤＭＡ方式で用いる適応アンテナ送受信装置において、上り信号を受信するためのパスサーチを低Ｅｂ／Ｉｏ（１ビット当たりの信号エネルギー対１Ｈｚ当たりの干渉電力比）下でも行うための技術が特許文献２に記載されている。適応アンテナ送受信装置では指向性利得が得られるため、所要通信品質を満たすようＥｂ／Ｉｏが制御された場合、アンテナ当たりのＥｂ／Ｉｏが低くなる。したがって、アンテナ毎にパスサーチを行うことが困難になるという問題がある。特許文献２では、アンテナ毎に上り信号と既知のパイロットシンボル系列（レプリカ信号）との相互相関値を求め、その演算結果（相関信号）にアンテナの指向性を制御するための重み付け係数をそれぞれ乗算して合成することで、ビームの指向方向に対応した遅延プロファイルを生成している。そして、遅延プロファイルを一定期間にわたって平均化し、重み付け平均化された相関信号（アンテナ指向性毎の遅延プロファイルに相当する）からレベルの大きい一つまたは複数のピークを検出し、そのピークに対応する受信レベル及び受信タイミングを受信パスの受信レベル及び受信タイミングとして出力することが記載されている。

したがって、上記特許文献２に記載された技術を用いて上り信号のパスを検出し、さらに上記特許文献１に記載されているように、検出されたパスのうち、受信電力が最大のパスの方向へ下り信号を送信すれば、干渉ユーザーに与える干渉電力を低減しつつ所望ユーザーとの通信品質を向上させることができる。
特開２００１−２５１２３３ 特開２００１−０３６４５１

しかしながら上述した特許文献１，２に記載された従来の技術では、適応アンテナ送受信装置に対して所望ユーザーと干渉ユーザーとが同一の方向に存在する場合が考慮されていない。したがって、このような場合に上述した特許文献１，２に記載された従来の技術に基づいて所望ユーザーの上り信号から推定したＤＯＡに指向性ビームを形成して下り信号を送信すると、干渉ユーザーに対して干渉波を与えることになり、干渉ユーザーの通信品質を悪化させることになってしまう。

本発明は上記したような従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものであり、所望ユーザーと干渉ユーザーが同一方向に存在する場合でも、干渉ユーザーの通信品質を悪化させることなく、所望ユーザーと良好に通信を行うことが可能な適応アンテナ送受信装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため本発明の適応アンテナ送受信装置は、複数のアンテナにより受信された上り信号の相関信号に対してアンテナ重み係数を乗算し、アンテナ間で合成して指向性ビームを形成することにより通信相手である所望ユーザーとの間の複数のパスを検出して到来方向を推定し、該到来方向に応じたアンテナ重み係数を前記上り信号と乗算しアンテナ間で合成することにより指向性ビームを形成して上り信号を復調すると共に、該到来方向に応じたアンテナ重み係数を下り信号に乗算することにより指向性ビームを形成して前記所望ユーザーへ下り信号を送信する適応アンテナ送受信装置であって、
前記パス毎のパスレベルが所定のしきい値よりも大きいか否かをそれぞれ判定し、該しきい値よりも大きいパスレベルを持つパスを識別するための識別情報を出力する下り信号送信用パス選択しきい値処理回路と、
前記下り信号送信用パス選択しきい値処理回路で指定されたパスを選択するパス選択回路と、
前記パス選択回路で選択されたパスの受信信号に含まれる干渉電力をそれぞれ算出する干渉電力計算回路と、
前記干渉電力計算回路で算出された干渉電力のうち、干渉電力が最も小さいパスの方向を前記下り信号の送信方向として決定する最小干渉電力到来方向判定回路と、
を有する構成である。

または、複数のアンテナにより受信された上り信号の相関信号に対してアンテナ重み係数を乗算し、アンテナ間で合成して指向性ビームを形成することにより通信相手である所望ユーザーとの間の複数のパスを検出して到来方向を推定し、該到来方向に応じたアンテナ重み係数を前記上り信号と乗算しアンテナ間で合成することにより指向性ビームを形成して上り信号を復調すると共に、該到来方向に応じたアンテナ重み係数を下り信号に乗算することにより指向性ビームを形成して前記所望ユーザーへ下り信号を送信する適応アンテナ送受信装置であって、
前記パス毎の受信信号の信号電力対干渉電力比をそれぞれ算出するＳＩＲ計算回路と、
前記パス毎の前記信号電力対干渉電力比が所定のしきい値よりも大きいか否かをそれぞれ判定し、該しきい値よりも大きい信号電力対干渉電力比を持つパスを識別するための識別情報を出力する下り信号送信用ＳＩＲしきい値処理回路と、
前記下り信号送信用ＳＩＲしきい値処理回路で指定されたパスを選択するパス選択回路と、
前記パス選択回路で選択されたパスの受信信号に含まれる干渉電力をそれぞれ算出する干渉電力計算回路と、
前記干渉電力計算回路で算出された干渉電力のうち、干渉電力が最も小さいパスの方向を前記下り信号の送信方向として決定する最小干渉電力到来方向判定回路と、
を有する構成である。

または、複数のアンテナにより受信された上り信号の相関信号に対してアンテナ重み係数を乗算し、アンテナ間で合成して指向性ビームを形成することにより通信相手である所望ユーザーとの間の複数のパスを検出して到来方向を推定し、該到来方向に応じたアンテナ重み係数を前記上り信号と乗算しアンテナ間で合成することにより指向性ビームを形成して上り信号を復調すると共に、該到来方向に応じたアンテナ重み係数を下り信号に乗算することにより指向性ビームを形成して前記所望ユーザーへ下り信号を送信する適応アンテナ送受信装置であって、
前記パス毎の受信信号の信号電力をそれぞれ算出する信号電力計算回路と、
前記パス毎の前記信号電力が所定のしきい値よりも大きいか否かをそれぞれ判定し、該しきい値よりも大きい信号電力を持つパスを識別するための識別情報を出力する下り信号送信用信号電力しきい値処理回路と、
前記下り信号送信用信号電力しきい値処理回路で指定されたパスを選択するパス選択回路と、
前記パス選択回路で選択されたパスの受信信号に含まれる干渉電力をそれぞれ算出する干渉電力計算回路と、
前記干渉電力計算回路で算出された干渉電力のうち、干渉電力が最も小さいパスの方向を前記下り信号の送信方向として決定する最小干渉電力到来方向判定回路と、
を有する構成である。

上記のように構成された適応アンテナ送受信装置では、下り信号送信用パス選択しきい値処理回路、下り信号送信用ＳＩＲしきい値処理回路または下り信号送信用信号電力しきい値処理回路により、所定のしきい値よりもパスレベルや信号電力対干渉電力比あるいは信号電力が大きいパスを選択することで、受信品質が良好な複数のパスを選択する。そして、それらのパスの上り受信信号に含まれる干渉電力をそれぞれ干渉電力計算回路で算出し、最小干渉電力到来方向判定回路により干渉電力が最小のパスを選択し、そのパスのＤＯＡを下り信号の送信方向として決定する。したがって、適応アンテナ送受信装置に対して所望ユーザーと干渉ユーザーが同一方向に存在する場合でも、適応アンテナ送受信装置は、例えば所望ユーザーからの直接波の方向ではなく、受信品質が比較的良好な間接波の方向へ下り信号を送信することになる。よって、干渉ユーザーを避けつつ所望ユーザーとの通信が可能になる。

本発明の適応アンテナ送受信装置によれば、所望ユーザーと干渉ユーザーが同一方向に存在する場合でも、干渉ユーザーを避けつつ所望ユーザーとの通信が可能になる。したがって、干渉ユーザーの通信品質を悪化させることなく、所望ユーザーと良好に通信を行うことができる。

次に本発明について図面を参照して説明する。

本発明の適応アンテナ送受信装置は、複数のパス（マルチパス）を検出するＣＤＭＡ方式の移動通信システムの特徴を利用して干渉ユーザーを避けつつ所望ユーザーとの通信を可能にする。例えば、図１に示す移動端末Ａが所望ユーザーであり、移動端末Ｂが干渉ユーザーである場合、適応アンテナ送受信装置は、直接波の方向に第１の指向性ビームを形成し、かつ間接波（建造物からの反射波）の方向に第２の指向性ビームを形成して上り信号をそれぞれ受信し、複数の指向性ビームによって受信した上り信号をＲＡＫＥ合成することで受信信号を復調する。

一方、下り信号については、移動端末Ａと移動端末Ｂとが同一方向に存在するため、移動端末Ａに対する直接波の方向へ下り信号を送信するよりも、間接波の方向へ下り信号を送信した方が移動端末Ｂの通信品質に悪影響を与えない。本発明では、このように適応アンテナ送受信装置から見て所望ユーザーと干渉ユーザーとが同一の方向に存在する場合に、干渉ユーザーの通信品質に与える悪影響が少ない方向に指向性ビームを形成して下り信号を送信することが可能な手法を提案する。具体的には、上り信号のパス毎の到来方向（ＤＯＡ）を推定し、受信品質が良好なパスを選択すると共に各パスの干渉電力をそれぞれ計算して、干渉電力が最小のパスのＤＯＡに指向性ビームを形成して下り信号を送信する。

（第１の実施の形態）
図２は本発明の適応アンテナ送受信装置の第１の実施の形態の構成を示すブロック図である。

図２に示すように、第１の実施の形態の適応アンテナ送受信装置は、アンテナ部１００−１〜１００−Ｎ（Ｎは自然数）、無線送受信回路１０２−１〜１０２−Ｎ、逆拡散相関回路１１１−１〜１１１−Ｎ、第１の上り信号受信用アンテナ重み生成回路１１４、第１の上り信号受信用指向性ビーム形成回路１１３、パス検出回路１１７、逆拡散復調回路１０４、第２の上り信号受信用指向性ビーム形成回路１０６、第２の上り信号受信用アンテナ重み生成回路１２０、ＲＡＫＥ合成回路１０８、復号回路１１０、下り信号送信用パス選択しきい値処理回路１２３、パス選択回路１２５、干渉電力計算回路１２７−１〜１２７−Ｈ、最小干渉電力到来方向判定回路１２９、下り信号送信用アンテナ重み生成回路１３１、下り信号生成回路１３３、下り信号送信用指向性ビーム形成回路１３５及び拡散変調回路１３７を有する構成である。

アンテナ部１００−１〜１００−Ｎは、複数の無線信号１０１−１〜１０１−Ｎを送受信する。

無線送受信回路１０２−１〜１０２−Ｎは、アンテナ部１００−１〜１００−Ｎで受信した上り無線信号１０１−１〜１０１−Ｎをベースバンド帯域の上り拡散信号１０３−１〜１０３−Ｎに変換し、下り拡散信号１３８−１〜１３８−Ｎを下り無線信号１０１−１〜１０１−Ｎに変換してアンテナ部１００−１〜１００−Ｎへ出力する。

逆拡散相関回路１１１−１〜１１１−Ｎは、上り拡散信号１０３−１〜１０３−Ｎに対して逆拡散処理及び既知のパイロットシンボル系列との相関値演算を行い、相関信号１１２−１〜１１２−Ｎを出力する。

第１の上り信号受信用アンテナ重み生成回路１１４は、上り信号受信用のアンテナ重み係数１１５−１〜１１５−Ｊ（Ｊは自然数）を生成する。

第１の上り信号受信用指向性ビーム形成回路１１３は、相関信号１１２−１〜１１２−Ｎに第１の上り信号受信用アンテナ重み生成回路１１４で生成されたアンテナ重み係数１１５−１〜１１５−Ｊを乗算し、アンテナ数（Ｎ）分合成することにより指向性ビームを形成して時間及び角度方向の遅延プロファイル（以下、二次元プロファイルと称す）１１６を生成する。

パス検出回路１１７は、上記二次元プロファイル１１６からパスレベルが所定のパス検出しきい値よりも大きいＬ（Ｌは自然数）個のパスを検出し、パス毎の到来方向（ＤＯＡ）１１９−１〜１１９−Ｌ、パスタイミング１１８−１〜１１８−Ｌ及びパスレベル１２２−１〜１２２−Ｌをそれぞれ出力する。

逆拡散復調回路１０４は、パスタイミング１１８−１〜１１８−Ｌを用いて上り拡散信号１０３−１〜１０３−Ｎの逆拡散復調処理を行う。

第２の上り信号受信用指向性ビーム形成回路１０６は、各パスについてアンテナ毎の逆拡散シンボル信号１０５−１〜１０５−Ｋ（Ｋは自然数）にアンテナ重み係数１２１−１〜１２１−Ｋを乗算し、アンテナ数（Ｎ）分合成することで指向性ビームを形成し、パス毎の指向性ビーム形成後の逆拡散シンボル信号１０７−１〜１０７−Ｌを出力する。

第２の上り信号受信用アンテナ重み生成回路１２０は、パス検出回路１１７から出力されたパス毎のＤＯＡ１１９−１〜１１９−Ｌを基に生成したアンテナ重み係数１２１−１〜１２１−Ｋを第２の上り信号受信用指向性ビーム形成回路１０６に出力する。

ＲＡＫＥ合成回路１０８は、第２の上り信号受信用指向性ビーム形成回路１０６から出力された指向性ビーム形成後の逆拡散シンボル信号１０７−１〜１０７−ＬをＲＡＫＥ合成する。

復号回路１１０は、ＲＡＫＥ合成後のシンボル信号１０９を復号する。

下り信号送信用パス選択しきい値処理回路１２３は、パス検出回路１１７から出力されたパスレベル１２２−１〜１２２−Ｌが所定の下り信号送信用パス選択しきい値よりも大きいか否かを判定し、該しきい値よりも大きいパスを選択し、該パスを識別するためのパス番号情報１２４を出力する。

パス選択回路１２５は、第２の上り信号受信用指向性ビーム形成回路１０６から出力された指向性ビーム形成後の逆拡散シンボル信号（受信信号）１０７−１〜１０７−Ｌの中からパス番号情報１２４で指定されたＨ（Ｈは自然数）個のパスを選択する。

干渉電力計算回路１２７−１〜１２７−Ｈは、パス選択回路１２５で選択されたパスの指向性ビーム形成後の逆拡散シンボル信号１２６−１〜１２６−Ｈに含まれる干渉電力を算出する。

最小干渉電力到来方向判定回路１２９は、干渉電力計算回路１２７−１〜１２７−Ｈで算出された干渉電力１２８−１〜１２８−Ｈのうち、最も干渉電力が小さいパスのＤＯＡを判定する。

下り信号送信用アンテナ重み生成回路１３１は、最小干渉電力到来方向判定回路１２９から出力されたＤＯＡ１３０を基に下り信号送信用のアンテナ重み係数１３２−１〜１３２−Ｎを生成する。

下り信号生成回路１３３は下りシンボル信号１３４を生成する。

下り信号送信用指向性ビーム形成回路１３５は、下りシンボル信号１３４をアンテナ数（Ｎ）だけ分配し、下り信号送信用アンテナ重み生成回路１３１で生成されたアンテナ重み係数１３２−１〜１３２−Ｎをアンテナ毎の下りシンボル信号に乗算することで指向性ビームを形成する。

拡散変調回路１３７は、指向性ビーム形成後の下りシンボル信号１３６−１〜１３６−Ｎに拡散変調処理を行い、下り拡散信号１３８−１〜１３８−Ｎを出力する。

このような構成において、次に本実施形態の適応アンテナ送受信装置の動作について説明する。

上り無線信号１０１−１〜１０１−Ｎは、Ｎ個のアンテナ部１００−１〜１００−Ｎで受信され、無線送受信回路１０２−１〜１０２−Ｎによってベースバンド帯域の上り拡散信号１０３−１〜１０３−Ｎに変換される。

逆拡散相関回路１１１−１〜１１１−Ｎは、上り拡散信号１０３−１〜１０３−Ｎに対して逆拡散処理及び既知のパイロットシンボル系列との相関値演算を行い、その演算結果を示す相関信号１１２−１〜１１２−Ｎを第１の上り信号受信用指向性ビーム形成回路１１３へ出力する。アンテナ毎の相関信号１１２−１〜１１２−Ｎは、時間方向に関する受信信号の相関値であり、任意に設定された時間範囲内で受信信号の相関が高いタイミングを示している。この時間範囲は、逆拡散相関回路１１１−１〜１１１−Ｎのハードウェア性能等によって決定される。

第１の上り信号受信用アンテナ重み生成回路１１４は、上り信号受信用のＪ個のアンテナ重み係数１１５−１〜１１５−Ｊを生成し、第１の上り信号受信用指向性ビーム形成回路１１３へ出力する。ここで、Ｊは任意に設定された指向性ビーム数×アンテナ数（Ｎ）であり、自然数で表される。例えば、正面を中心とした±６０°の範囲で１°毎に上り信号受信用の指向性ビームを形成する場合、計１２１セットのアンテナ重み係数を生成する。このとき、Ｊは１２１×アンテナ数（Ｎ）となる。

第１の上り信号受信用指向性ビーム形成回路１１３は、上り信号受信用に生成される各指向性ビームの角度に対応したアンテナ重み係数１１５−１〜１１５−Ｊをアンテナ毎の相関信号１１２−１〜１１２−Ｎに乗算し、アンテナ数（Ｎ）分合成することで上り信号受信用の指向性ビームを形成し、二次元プロファイル１１６を生成する。このように相関信号１１２−１〜１１２−Ｎに対してアンテナ重み係数１１５−１〜１１５−Ｊを乗算して合成することで、相関信号の各タイミングにおいて計１２１個の角度方向の相関値が算出され、時間と角度両方向の受信信号の相関情報を含む二次元プロファイルが生成される。

ここでは、図３に示す二次元プロファイルが得られるものとする。図３は、時間方向に３２ｃｈｉｐ範囲で０．２５ｃｈｉｐ精度、角度方向に±６０°範囲で１°精度の相関値がプロットされたグラフである。

パス検出回路１１７は、第１の上り信号受信用指向性ビーム形成回路１１３で生成された二次元プロファイル１１６を用いて、所定のパス検出しきい値よりも大きいレベルを持ち、かつレベルが最も高いものから順にＬ個のピークをパスとして検出する。このとき、各々のパスに対応したタイミング、角度、レベルをそれぞれパスタイミング、ＤＯＡ、パスレベルとして検出する。つまり、パスとＤＯＡは関連付けられるため、以降の処理ではパスを選択することでＤＯＡを一意に決めることができる。なお、パス検出しきい値は、二次元プロファイル１１６から最適に設定することが望ましく、例えば最も大きいパスレベルの０．１倍の値に設定する。Ｌの数はパス検出回路１１７のハードウェア性能等によって決定される。図３に示した例では、パス検出しきい値が１４．０ｄＢに設定され、パス検出しきい値よりも大きい６つのピークがパスとして選択される。各パスのパスタイミング、ＤＯＡ及びパスレベルは表１に示す値であるとする。なお、検出されたパスには、それぞれを識別するためのパス番号（識別情報）が付与されるものとする。

パス検出回路１１７は、検出されたパスタイミング１１８−１〜１１８−Ｌを逆拡散復調回路１０４へ出力し、ＤＯＡ１１９−１〜１１９−Ｌを第２の上り信号受信用アンテナ重み生成回路１２０へ出力し、パスレベル１２２−１〜１２２―Ｌを下り信号送信用パス選択しきい値処理回路１２３へ出力する。パスタイミング、ＤＯＡ、パスレベルは、それぞれパス番号と一対一で対応付けられているため、その数は検出されたパス数（Ｌ）に一致する。

逆拡散復調回路１０４は、パス検出回路１１７から出力されたパスタイミング１１８−１〜１１８-Ｌを同期タイミングとして用いて、アンテナ毎の上り拡散信号１０３−１〜１０３−Ｎを逆拡散復調処理し、パス及びアンテナ毎の逆拡散シンボル信号（受信信号）１０５−１〜１０５-Ｋをそれぞれ取得する。このとき、Ｎ個の上り拡散信号をＬ個のパスタイミングで逆拡散復調するため、逆拡散シンボルの数はパス数（Ｌ）×アンテナ数（Ｎ）となる。なお、Ｋはアンテナ数（Ｎ）×パス数（Ｌ）であり、自然数で表される。

第２の上り信号受信用アンテナ重み生成回路１２０は、パス検出回路１１７から出力されたＤＯＡ１１９−１〜１１９−Ｌに対応するアンテナ重み係数１２１−１〜１２１−Ｋを第２の上り信号受信用指向性ビーム形成回路１０６へ出力する。

第２の上り信号受信用指向性ビーム形成回路１０６は、逆拡散復調回路１０４から出力されたパス及びアンテナ毎の逆拡散シンボル１０５−１〜１０５−Ｋに対して、第２の上り信号受信用アンテナ重み生成回路１２０で生成されたアンテナ重み係数１２１−１〜１２１−Ｋを乗算し、パス毎にアンテナ数（Ｎ）分合成することで、パス数（Ｌ）の指向性ビーム形成後の逆拡散シンボル信号１０７−１〜１０７−Ｌを求め、ＲＡＫＥ合成回路１０８及びパス選択回路１２５へそれぞれ出力する。

ＲＡＫＥ合成回路１０８は、Ｌ個の指向性ビーム形成後の逆拡散シンボル１０７−１〜１０７−ＬをＲＡＫＥ合成し、ＲＡＫＥ合成後の逆拡散シンボル１０９を出力する。

復号回路１１０は、ＲＡＫＥ合成後の逆拡散シンボル１０９の復号処理を行って原信号を再生する。

下り信号送信用パス選択しきい値処理回路１２３は、パス検出回路１１７から出力されたＬ個のパスのパスレベル１２２−１〜１２２−Ｌについて、所定の下り信号送信用パス選択しきい値よりも大きいか否かを判定し、該しきい値よりも大きいパスレベルを持つパスのパス番号をパス番号情報１２４としてパス選択回路１２５へ出力する。図３に示した例では、下り信号送信用パス選択しきい値を１６ｄＢとしているため、該しきい値よりも大きいレベルを持つパスはパス１，２，３，６の４個となる。なお、下り信号送信用パス選択しきい値処理回路１２３で選択するパスの数は、下り信号送信用パス選択しきい値よりもパスレベルが大きい複数のパスを選択すればいくつであってもよい。例えば下り信号送信用パス選択しきい値よりもパスレベルが大きい全てのパスを選択してもよく、パスレベルが最も大きいパスから順に予め設定した数（Ｈ個）のパスを選択してもよい。Ｈの数は下り信号送信用パス選択しきい値処理回路１２３のハードウェア性能等によって決定される。但し、下り信号送信用パス選択しきい値よりもパスレベルが大きいパスが１つも存在しない場合は、例外的に最もパスレベルが大きいパスを選択することとする。

本実施形態では、上記パスを検出するために用いるパス検出しきい値とは別に下り信号送信用パス選択しきい値を設けることで、受信品質が良好なパスを選別し、下り信号の送信方向の判定に使用する。これにより、受信品質が悪いパスであるにも関わらず、干渉電力が低いために下り信号の送信方向として選択されてしまうことを防止する。なお、下り信号送信用パス選択しきい値は、パス検出しきい値と同様に二次元プロファイル１１６から最適に設定することが望ましく、例えばパス検出しきい値よりも数ｄＢ程度大きい値に設定される。

パス選択回路１２５は、Ｌ個の指向性ビーム形成後の逆拡散シンボル１０７−１〜１０７−Ｌの中から、パス番号情報１２４で指定された、下り信号送信用パス選択しきい値よりも大きいパスレベルを持つＨ個のパスを選択する。図３に示した例ではＨ＝４である。

干渉電力計算回路１２７−１〜１２７−Ｈは、パス選択回路１２５で選択された指向性ビーム形成後の逆拡散シンボル１２６−１〜１２６−Ｈに含まれる干渉電力をそれぞれ計算する。干渉電力は、例えば逆拡散シンボル中のパイロット信号を測定区間としたフェージング・エンベロップの平均値からの分散として計算することができる。本発明では、逆拡散後の受信信号毎の干渉電力をそれぞれ求めることができればよいため、その計算方法は周知のどのような方法を用いてもよい。

最小干渉電力到来方向判定回路１２９は、干渉電力計算回路１２７−１〜１２７−Ｈで算出されたパスの干渉電力１２８−１〜１２８−Ｈの中から最も干渉電力が小さいパスを判定し、そのパスのＤＯＡ１３０を出力する。このとき、各パス番号に対応したＤＯＡを参照する必要があるため、第２の上り信号受信用指向性ビーム形成回路１０６は、指向性ビーム形成後の逆拡散シンボル１０７−１〜１０７−ＬにＤＯＡ情報を載せるものとし、以降、最小干渉電力到来方向判定回路１２９までの各構成回路はＤＯＡ情報を載せた信号を出力するものとする。

下り信号送信用アンテナ重み生成回路１３１は、ＤＯＡ１３０に対応したアンテナ重み係数１３２−１〜１３２−Ｎを下り信号送信用指向性ビーム形成回路１３５へ出力する。

下り信号送信用指向性ビーム形成回路１３５は、下りシンボル信号１３４をアンテナ数（Ｎ）分分配し、下り信号送信用アンテナ重み生成回路１３１から出力されたアンテナ重み係数１３２−１〜１３２−Ｎを乗算することで、下り信号を送信する指向性ビームを形成する。

例えば、図３に示した二次元プロファイルから各パスの干渉電力が表２に示すように算出された場合、パスレベルはパス１が最も大きいが、干渉電力もパス１が最も大きくなる。これにより、パス１のＤＯＡ（−３８°）には干渉ユーザーが多いか、高速パケット等のように大きな電力で通信を行っている干渉ユーザーが存在することが分かる。

一方、表２ではパス３が最も小さい干渉電力を持つため、パス３のＤＯＡ（＋１２°）の方向には干渉ユーザーが存在しないか、少ないことが分かる。したがって、本実施形態では、パス３のＤＯＡに下り信号を送信する。このようにすることで干渉ユーザーを避けつつ所望ユーザーとの通信が可能になる。

拡散変調回路１３７は、指向性ビーム形成後の下りシンボル信号１３６−１〜１３６−Ｎに拡散変調処理を行い、下り拡散信号１３８−１〜１３８−Ｎを出力する。

下り拡散信号１３８−１〜１３８−Ｎは、無線送受信回路１０２−１〜１０２−Ｎによって下り無線信号１０１−１〜１０１−Ｎに変換され、アンテナ部１００−１〜１００−Ｎから送信される。

以上説明したように、本実施形態の適応アンテナ送受信装置によれば、上り信号に対して指向性ビームを形成することで検出したパスのうち、受信品質が良好なパスを複数選択し、それらのパス毎に干渉電力を計算し、該干渉電力が最小のパスのＤＯＡに対して指向性ビームを形成して下り信号を送信するため、適応アンテナ送受信装置から見て所望ユーザーと干渉ユーザーが同一方向に存在する場合でも、適応アンテナ送受信装置は、例えば所望ユーザーからの直接波の方向ではなく、受信品質が比較的良好な間接波の方向へ下り信号を送信することになる。よって、干渉ユーザーを避けつつ所望ユーザーとの通信が可能になる。したがって、干渉ユーザーの通信品質を悪化させることなく、所望ユーザーと良好に通信を行うことができる。

（第２の実施の形態）
図４は本発明の適応アンテナ送受信装置の第２の実施の形態の構成を示すブロック図である。

図４に示すように、第２の実施の形態の適応アンテナ送受信装置は、図２に示した下り信号送信用パス選択しきい値処理回路１２３に代えてＳＩＲ計算回路２３９−１〜２３９−Ｌ及び下り信号送信用ＳＩＲしきい値処理回路２４１を備え、パス検出回路２１７がパスレベル１２２−１〜１２２−Ｌを出力しない点で第１の実施の形態の適応アンテナ送受信装置と異なっている。その他の構成は第１の実施の形態と同様であるため、その説明は省略する。

第１の実施の形態の適応アンテナ送受信装置では、パス検出回路１１７によって検出したパスのパスレベルが所定の下り信号送信用パス選択しきい値よりも大きいか否かを判定することで受信品質が良好なパスのみを下り信号の送信方向の判定に利用していた。

第２の実施の形態の適応アンテナ送受信装置では、検出されたパス毎の逆拡散シンボルから信号電力対干渉電力比（以下、ＳＩＲと称す）をそれぞれ求め、ＳＩＲが所定の下り信号送信用パス選択しきい値よりも大きいか否かを判定することで受信品質が良好なパスのみを下り信号の送信方向の判定に利用する。

図４に示す第２の上り信号受信用指向性ビーム形成回路２０６から出力されたパス毎の指向性ビーム形成後の逆拡散シンボル２０７−１〜２０７−Ｌは、ＲＡＫＥ合成回路２０８、パス選択回路２２５及びＳＩＲ計算回路２３９−１〜２３９−Ｌにそれぞれ出力される。

ＳＩＲ計算回路２３９−１〜２３９−Ｌは、指向性ビーム形成後の逆拡散シンボル２０７−１〜２０７−ＬからＳＩＲ２４０−１〜２４０−Ｌを計算して出力する。

下り信号送信用ＳＩＲしきい値処理回路２４１は、第１の実施の形態で示した下り信号送信用パス選択しきい値処理回路１２３と同様に、ＳＩＲ２４０−１〜２４０−Ｌが下り信号送信用パス選択しきい値よりも大きいか否かを判定し、該しきい値よりも大きいＳＩＲを持つＨ個のパスを選択し、それらのパス番号をパス番号情報２４２としてパス選択回路２２５へ出力する。

パス選択回路２２５は、指向性ビーム形成後の逆拡散シンボル２０７−１〜２０７−Ｌのうち、パス番号情報２４２で指定されたＨ個のパスを選択して出力する。以降の処理については第１の実施の形態の適応アンテナ送受信装置と同様である。

本実施形態の適応アンテナ送受信装置においても、第１の実施の形態と同様に、適応アンテナ送受信装置から見て所望ユーザーと干渉ユーザーが同一方向に存在する場合でも、干渉ユーザーを避けつつ所望ユーザーとの通信が可能になる。したがって、干渉ユーザーの通信品質を悪化させることなく、所望ユーザーと良好に通信を行うことができる。

（第３の実施の形態）
図５は本発明の適応アンテナ送受信装置の第３の実施の形態の構成を示すブロック図である。

図５に示すように、第３の実施の形態の適応アンテナ送受信装置は、図４に示したＳＩＲ計算回路２３９−１〜２３９−Ｌに代えて信号電力計算回路３３９−１〜３３９−Ｌを備え、下り信号送信用ＳＩＲしきい値処理回路２４１に代えて下り信号送信用信号電力しきい値処理回路３４１を備えている点で第２の実施の形態の適応アンテナ送受信装置と異なっている。その他の構成は第２の実施の形態と同様であるため、その説明は省略する。

第２の実施の形態の適応アンテナ送受信装置では、パス検出回路で検出されたパス毎の逆拡散シンボルについてそれぞれＳＩＲを求め、ＳＩＲが所定の下り信号送信用パス選択しきい値よりも大きいパスを選択することで、受信品質が良好なパスのみを下り信号の送信方向の判定に利用していた。

第３の実施の形態の適応アンテナ送受信装置では、検出されたパス毎の逆拡散シンボルの信号電力をそれぞれ求め、該信号電力が下り信号送信用パス選択しきい値よりも大きいパスを選択することで受信品質が良好なパスのみを下り信号の送信方向の判定に利用する。

図５に示す第２の上り信号受信用指向性ビーム形成回路３０６から出力されたパス毎の指向性ビーム形成後の逆拡散シンボル３０７−１〜３０７−Ｌは、ＲＡＫＥ合成回路３０８、パス選択回路３２５及び信号電力計算回路３３９−１〜３３９−Ｌにそれぞれ出力される。

信号電力計算回路３３９−１〜３３９−Ｌは、指向性ビーム形成後の逆拡散シンボル３０７−１〜３０７−Ｌから信号電力３４０−１〜３４０−Ｌを計算して出力する。

下り信号送信用信号電力しきい値処理回路３４１は、第１の実施の形態で示した下り信号送信用パス選択しきい値処理回路１２３と同様に、Ｌ個の信号電力３４０−１〜３４０−Ｌが下り信号送信用パス選択しきい値よりも大きいか否かを判定し、該しきい値よりも大きい信号電力を持つＨ個のパスを選択し、それらのパスのパス番号をパス番号情報３４２としてパス選択回路３２５へ出力する。以降の処理については第２の実施の形態と同様である。

本実施形態の適応アンテナ送受信装置においても、第１及び第２の実施の形態と同様に、適応アンテナ送受信装置から見て所望ユーザーと干渉ユーザーが同一方向に存在する場合でも、干渉ユーザーを避けつつ所望ユーザーとの通信が可能になる。したがって、干渉ユーザーの通信品質を悪化させることなく、所望ユーザーと良好に通信を行うことができる。

本発明の適応アンテナ送受信装置と所望ユーザーが所有する携帯端末との間で送受信される無線信号の伝搬路を示す模式図である。 本発明の適応アンテナ送受信装置の第１の実施の形態の構成を示すブロック図である。 本発明で用いる二次元プロファイルの一例を示すグラフである。 本発明の適応アンテナ送受信装置の第２の実施の形態の構成を示すブロック図である。 本発明の適応アンテナ送受信装置の第３の実施の形態の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１００−１〜１００−Ｎ アンテナ部
１０２−１〜１０２−Ｎ 無線送受信回路
１０４ 逆拡散復調回路
１０６ 第２の上り信号受信用指向性ビーム形成回路
１０８ ＲＡＫＥ合成回路
１１０ 復号回路
１１１−１〜１１１−Ｎ 逆拡散相関回路
１１３ 第１の上り信号受信用指向性ビーム形成回路
１１４ 第１の上り信号受信用アンテナ重み生成回路
１１７、２１７ パス検出回路
１２０ 第２の上り信号受信用アンテナ重み生成回路
１２３ 下り信号送信用パス選択しきい値処理回路
１２５ パス選択回路
１２７−１〜１２７−Ｈ 干渉電力計算回路
１２９ 最小干渉電力到来方向判定回路
１３１ 下り信号送信用アンテナ重み生成回路
１３３ 下り信号生成回路
１３５ 下り信号送信用指向性ビーム形成回路
１３７ 拡散変調回路
２３９−１〜２３９−Ｌ ＳＩＲ計算回路
２４１ 下り信号送信用ＳＩＲしきい値処理回路
３３９−１〜３３９−Ｌ 信号電力計算回路
３４１ 下り信号送信用信号電力しきい値処理回路

Claims (3)

1. 複数のアンテナにより受信された上り信号の相関信号に対してアンテナ重み係数を乗算し、アンテナ間で合成して指向性ビームを形成することにより通信相手である所望ユーザーとの間の複数のパスを検出して到来方向を推定し、該到来方向に応じたアンテナ重み係数を前記上り信号と乗算しアンテナ間で合成することにより指向性ビームを形成して上り信号を復調すると共に、該到来方向に応じたアンテナ重み係数を下り信号に乗算することにより指向性ビームを形成して前記所望ユーザーへ下り信号を送信する適応アンテナ送受信装置であって、
   前記パス毎のパスレベルが所定のしきい値よりも大きいか否かをそれぞれ判定し、該しきい値よりも大きいパスレベルを持つパスを識別するための識別情報を出力する下り信号送信用パス選択しきい値処理回路と、
   前記下り信号送信用パス選択しきい値処理回路で指定されたパスを選択するパス選択回路と、
   前記パス選択回路で選択されたパスの受信信号に含まれる干渉電力をそれぞれ算出する干渉電力計算回路と、
   前記干渉電力計算回路で算出された干渉電力のうち、干渉電力が最も小さいパスの方向を前記下り信号の送信方向として決定する最小干渉電力到来方向判定回路と、
   を有する適応アンテナ送受信装置。
2. 複数のアンテナにより受信された上り信号の相関信号に対してアンテナ重み係数を乗算し、アンテナ間で合成して指向性ビームを形成することにより通信相手である所望ユーザーとの間の複数のパスを検出して到来方向を推定し、該到来方向に応じたアンテナ重み係数を前記上り信号と乗算しアンテナ間で合成することにより指向性ビームを形成して上り信号を復調すると共に、該到来方向に応じたアンテナ重み係数を下り信号に乗算することにより指向性ビームを形成して前記所望ユーザーへ下り信号を送信する適応アンテナ送受信装置であって、
   前記パス毎の受信信号の信号電力対干渉電力比をそれぞれ算出するＳＩＲ計算回路と、
   前記パス毎の前記信号電力対干渉電力比が所定のしきい値よりも大きいか否かをそれぞれ判定し、該しきい値よりも大きい信号電力対干渉電力比を持つパスを識別するための識別情報を出力する下り信号送信用ＳＩＲしきい値処理回路と、
   前記下り信号送信用ＳＩＲしきい値処理回路で指定されたパスを選択するパス選択回路と、
   前記パス選択回路で選択されたパスの受信信号に含まれる干渉電力をそれぞれ算出する干渉電力計算回路と、
   前記干渉電力計算回路で算出された干渉電力のうち、干渉電力が最も小さいパスの方向を前記下り信号の送信方向として決定する最小干渉電力到来方向判定回路と、
   を有する適応アンテナ送受信装置。
3. 複数のアンテナにより受信された上り信号の相関信号に対してアンテナ重み係数を乗算し、アンテナ間で合成して指向性ビームを形成することにより通信相手である所望ユーザーとの間の複数のパスを検出して到来方向を推定し、該到来方向に応じたアンテナ重み係数を前記上り信号と乗算しアンテナ間で合成することにより指向性ビームを形成して上り信号を復調すると共に、該到来方向に応じたアンテナ重み係数を下り信号に乗算することにより指向性ビームを形成して前記所望ユーザーへ下り信号を送信する適応アンテナ送受信装置であって、
   前記パス毎の受信信号の信号電力をそれぞれ算出する信号電力計算回路と、
   前記パス毎の前記信号電力が所定のしきい値よりも大きいか否かをそれぞれ判定し、該しきい値よりも大きい信号電力を持つパスを識別するための識別情報を出力する下り信号送信用信号電力しきい値処理回路と、
   前記下り信号送信用信号電力しきい値処理回路で指定されたパスを選択するパス選択回路と、
   前記パス選択回路で選択されたパスの受信信号に含まれる干渉電力をそれぞれ算出する干渉電力計算回路と、
   前記干渉電力計算回路で算出された干渉電力のうち、干渉電力が最も小さいパスの方向を前記下り信号の送信方向として決定する最小干渉電力到来方向判定回路と、
   を有する適応アンテナ送受信装置。

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