JP2007312205A - 基地局装置およびアレイアンテナ制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】所望信号近傍の干渉信号の利得を抑えつつ、高利得の所望信号を得ること。
【解決手段】到来方向推定部１０４は、無線受信部１０２で受信された所望信号の到来方向および干渉信号の到来方向を推定し、到来角度差算出部１０５は、所望信号の到来方向と干渉信号の到来方向との到来角度差を算出し、受信電力重み付け部１０７は、受信電力算出部１０３で算出された所望信号の受信電力および干渉信号の受信電力に、重み付け算出部１０６で到来角度差に基づき算出された受信電力用の重み付けを乗じ、受信ウェイト算出部１０８は、所望信号の到来方向、干渉信号の到来方向、重み付けられた所望信号の受信電力、および重み付けられた干渉信号の受信電力を用いて、干渉信号の方向へヌルを形成する受信ウェイトを生成し、受信ウェイト乗算部１０９は、受信ウェイトを用いて所望信号および干渉信号を受信する。
【選択図】図１

Description

本発明は、基地局装置およびアレイアンテナ制御方法に関し、特に、同一セル内に移動局装置が複数ある場合において、アレイアンテナの指向性パターンを制御する基地局装置およびアレイアンテナ制御方法に関する。

移動通信システムの基地局（ＢＳ）装置において、移動局（ＭＳ）装置が受ける干渉波の影響を除去する手法として、アレイアンテナが用いられることがある。図９は、アレイアンテナを用いる移動通信システムを示す略図である。この図において、基地局装置がカバーする１つのセルの中に３つの移動局装置が含まれる場合を例にとる。アレイアンテナは、指向性パターンのヌル（指向性パターンの落ち込み点）の方向制御を行い、通信相手となる移動局装置＃１に対して指向性パターンのビームを向け、通信相手以外の移動局装置＃２および移動局装置＃３に対しては指向性パターンのヌルを向ける。こうして、通信相手以外の移動局装置による干渉波の影響を低減している。

具体的には、基地局装置が有する複数のアンテナの送信ウェイトを調整することで送信出力を制御して、指向性パターンを形成し、ヌルを通信相手以外の移動局装置＃２および移動局装置＃３へ向けている。上記の複数のアンテナの送信ウェイトを調整する方法としては、通常のウィーナー解に基づく送信ウェイト生成法が一般的である。ウィーナー解に基づく送信ウェイト生成方法は、各移動局装置からの信号の到来方向を推定し、各移動局装置からの信号の到来方向の推定結果を用いて、通信相手の移動局装置＃１への送信ウェイトＷ_ｊ＝［ｗ_１，ｗ_２，…，ｗ_Ｎ］^Ｔを下記の式（１）に従って求める。ここで、ｊは複数の移動局装置のうち、通信相手の移動局装置の番号を示し、Ｎは１つの基地局装置がカバーする移動局装置の総数を示す。ｗ_ｉ（ｉ＝１，２，…，Ｎ）は、通信相手の移動局方向のアレイ応答ベクトルの各要素それぞれに乗じるウェイトを示す。

式（１）において、Ｖ_ｊはｊ番目の移動局、すなわち通信相手の移動局方向のアレイ応答ベクトルを示し、Ｒ_ｘｘは、下記の式（２）のように相関行列を示す。

式（２）において、Ｐ_ｉはｉ番目の移動局の電力設定値を示し、Ｖ_ｉはｉ番目の移動局方向のアレイ応答ベクトルを示す。Ｐ_ｎは雑音電力値、Ｉは単位行列、Ｋはヌルを向ける方向の数を示す。すなわち、上記の式（１）および式（２）を用いて送信ウェイトを求める移動通信システムにおいて、１つの基地局装置がカバーするすべての移動局装置の数はＫ＋１個である。

図１０は、通常のウィーナー解に基づき送信ウェイトを生成する技術により得られるアレイアンテナ指向性を示す図である。図１０においては、基地局装置が有するアンテナ数が６である場合を例にとり、各矢印は、通信相手の移動局装置への送信信号の利得を０ｄＢと正規化した場合の各移動局装置への送信信号の利得を示す。ここで、矢印＃１は、通信相手の移動局装置へ向けるビームを示し、矢印＃２〜＃６は、通信相手以外の移動局装置へ向けるヌルを示す。図１０に示すように、干渉信号の利得に比べ所望信号の利得は著しく大きい。すなわち、ウィーナー解に基づき送信ウェイトを生成して用いれば、所望信号方向に向けるビームと干渉信号方向に向けるヌルとを得ることができ、アレイアンテナの良好な指向性を得ることができる。ただし、図１０は、所望信号の近傍に干渉信号がない場合、すなわち、通信相手の移動局装置の近傍に通信相手以外の移動局装置が存在しない場合のアレイアンテナ指向性を示す。

図１１は、所望信号の近傍に干渉信号がある場合、すなわち、通信相手の移動局装置の近傍に通信相手以外の移動局装置がある場合、通常のウィーナー解に基づき送信ウェイトを生成する技術により得られるアレイアンテナの指向性を示す。図１１が示すように、所望信号の近傍に干渉信号がある場合、上記の（１）および式（２）に従い得られる所望信号の利得は図１０に示す場合と比べ減少するため、所望信号に向けるビームは小さくなる。また、かかる場合、得られる干渉信号の利得は図１０に示す場合と比べ増加するため、基地局装置が干渉信号方向に向けるヌルの深さは浅くなる。すなわち、通信相手の移動局装置の近傍に通信相手以外の移動局装置がある場合、通信相手の移動局装置に向けるビームと通信相手以外の移動局装置に向けるヌルとはお互いに影響を受け、アレイアンテナの指向性は劣化する。

そこで、所望信号の近傍に干渉信号がある場合、アレイアンテナの指向性を改善するために、所望信号の近傍にある干渉信号を無視してウィーナー解に基づき送信ウェイトを生成する技術がある（特許文献１参照）。図１２は、所望信号近傍の干渉信号を無視してウィーナー解に基づき送信ウェイトを生成する移動通信システムを示す略図である。この図において、通信相手の移動局装置＃１の近傍に通信相手以外の移動局装置＃４が存在する。かかる場合、基地局装置は、所望信号の近傍にある干渉信号を無視して、ウィーナー解に基づき送信ウェイトを生成する。これにより、通信相手以外の移動局装置＃４の方向にヌルを向けないようにすることができ、ヌルにより所望信号の利得が抑えられることを回避する。この移動通信システムにおいて、所望信号近傍の干渉信号を無視してウィーナー解に基づき送信ウェイトを生成する基地局装置の主要な構成は図１３に示される。

図１３において、ＲＦ受信機１２は、アレイアンテナ１１を介して信号を受信し、到来方向推定部１３は、ＲＦ受信機１２で受信した信号を用いて、各移動局装置から送信される信号の到来方向を推定して到来方向推定値を算出する。補償信号選択部１４は、到来方向推定部１３で算出された到来方向推定値を用い、通信相手の移動局装置＃１の近傍の通信相手以外の移動局装置＃４からの干渉信号を除外して、通信相手以外の移動局装置＃２および移動局装置＃３から送信される信号を送信ウェイト生成部１５に出力する。送信ウェイト生成部１５は、到来方向推定部１３から入力される通信相手の移動局装置＃１の信号、補償信号選択部１４から入力される通信相手以外の移動局装置＃２および移動局装置＃３の信号を用い、通信相手の移動局装置＃１に対応する送信ウェイトＷ_ｊ＝［ｗ_１，ｗ_２，…，ｗ_Ｎ］^Ｔを上記の式（１）および式（２）に従い求める。ここでｊ＝１であり、Ｎはアレイアンテナが備えるアンテナの総数を示し、ここではＮ＝６である場合を例にとる。次いで、乗算器１６は、送信ウェイト生成部１５で生成された送信ウェイトを送信信号に乗じ、ＲＦ送信機１７に出力する。ＲＦ送信機１７は、アレイアンテナ１１を介して送信信号を送信する。

図１４は、所望信号の近傍の干渉信号を無視してウィーナー解に基づき送信ウェイトを生成する技術により得られるアレイアンテナの指向性を示す図である。すなわち、図１４は、送信ウェイト生成部１５で生成された送信ウェイトを用いて得られるアレイアンテナ１１の指向性を示す。この図において、送信信号の利得は所望方向を０ｄＢと正規化したものである。基地局装置は、送信ウェイトを生成する際に、所望信号近傍の干渉信号を無視するため、図１４に示すように、基地局装置は所望信号近傍の干渉信号にむけるヌルを形成せず、干渉信号が近傍にある場合でも高利得の所望信号を得ることができる。
特開２０００−０３７００７号公報（第１−４頁、第１図）

しかしながら、上記の所望信号近傍の干渉信号を無視してウィーナー解に基づき送信ウェイトを生成する技術は、所望信号の高利得が得られるため、ＳＮＲ（所望信号電力対雑音電力比）が増加しても，アレイアンテナの良好な指向性を維持することができるが、ＳＩＲ（所望信号電力対干渉信号電力比）が増加する場合は、所望信号近傍の干渉信号にヌルを向けないため、所望信号は干渉信号の影響を受けアレイアンテナの指向性が劣化するという問題がある。一方、通常のウィーナー解に基づき送信ウェイトを生成する技術は、常に干渉信号にヌルを向けることができるため、ＳＩＲ（所望信号電力対干渉信号電力比）が増加してもアレイアンテナの良好な指向性を維持することができるが、干渉信号の近傍に所望信号がある場合はその所望信号の利得も抑えてしまうため、ＳＮＲ（所望信号電力対雑音電力比）が増加する場合にアレイアンテナの性能が劣化するという問題がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、所望信号の近傍に干渉信号が存在する場合、干渉信号を抑えつつ、高利得の所望信号を得ることができ、所望信号の利得に対するＳＩＲ性能とＳＮＲ性能との影響をともに抑えることができる基地局装置およびアレイアンテナ制御方法を提供することを目的とする。

本発明の基地局装置は、通信相手以外の移動局ヌルを向ける受信ウェイトを生成する受信ウェイト生成手段と、前記通信相手の移動局からの第１信号の到来方向と、前記通信相手以外の移動局からの第２信号の到来方向との到来角度差を算出する到来角度差算出手段と、前記到来角度差を用いて前記ヌルの深さを調整する調整手段と、前記第１信号および前記第２信号に前記受信ウェイトを乗じて受信する受信手段と、を具備する構成を採る。

本発明によれば、基地局装置は、送信ウェイトを調整することにより、所望信号の近傍に干渉信号が存在する場合、干渉信号を抑えつつ、高利得の所望信号を得ることができ、所望信号の利得に対するＳＩＲ性能とＳＮＲ性能との影響をともに抑えることができる。

以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る基地局装置１００の主要な構成を示すブロック図である。本実施の形態では、基地局装置１００がＴＤＤ（Time Division Duplex）方式で３つの移動局装置と通信を行う場合を例にとって説明する。基地局装置１００は、３つの信号処理系統を備え、各移動局装置との間の送受信信号を各々処理する。

図１において、基地局装置１００は、アレイアンテナ１０１、無線受信部１０２、無線送信部１１３、所望信号処理系統１５１−１、干渉信号処理系統１５１−２、および干渉信号処理系統１５１−３を備える。所望信号処理系統１５１−１は、基地局装置１００と通信相手の移動局装置との間の送受信信号を処理し、干渉信号処理系統１５１−２および干渉信号処理系統１５１−３は、基地局装置１００と通信相手以外の各移動局装置との間の送受信信号を各々処理する。以下、各信号処理系統を信号処理系統１５１と総称する場合がある。各信号処理系統１５１は、受信電力算出部１０３、到来方向推定部１０４、到来角度差算出部１０５、重み付け算出部１０６、受信電力重み付け部１０７、受信ウェイト算出部１０８、受信ウェイト乗算部１０９、復調部１１０、変調部１１１、および送信ウェイト乗算部１１２をそれぞれ備える。

無線受信部１０２は、アレイアンテナ１０１において受信された無線信号に対して、ダウンコンバート、Ａ／Ｄ変換などの無線受信処理を行い、各信号処理系統１５１の受信電力算出部１０３および到来方向推定部１０４に出力する。

受信電力算出部１０３は、無線受信部１０２から入力される受信信号の受信電力を算出し、所望信号受信電力として受信電力重み付け部１０７に出力する。干渉信号処理系統１５１−２および干渉信号処理系統１５１−３において算出された受信電力は、信号処理系統１５１−１にとっては干渉信号受信電力となる。

到来方向推定部１０４は、無線受信部１０２から入力される受信信号を用いて、所望信号から信号が到来する方向を推定し、得られる所望信号到来方向を到来角度差算出部１０５および受信ウェイト算出部１０８に出力する。干渉信号処理系統１５１−２および干渉信号処理系統１５１−３において推定された到来方向は、所望信号処理系統１５１−１にとっては干渉信号到来方向となる。

到来角度差算出部１０５は、到来方向推定部１０４から入力される所望信号到来方向と、干渉信号処理系統１５１−２および干渉信号処理系統１５１−３から入力される干渉信号到来方向との到来角度差Δθを求めて重み付け算出部１０６に出力する。通信相手の移動局装置と通信相手以外の移動局装置との距離が近いほど、到来角度差Δθはより小さい。

重み付け算出部１０６は、到来角度差算出部１０５から入力される到来角度差Δθを用いて、各受信信号の受信電力に乗じる各重み付けｆ_ｉ（Δθ）を算出し、受信電力重み付け部１０７に出力する。ここで、下付き文字のｉは、各移動局装置の番号を示す。重み付け算出部１０６で求められるｆ_ｉ（Δθ）について図２を用いて説明する。図２において、｜Δθ｜は到来角度差Δθの絶対値を示す。図２に示すように、到来角度差Δθの絶対値が閾値Ａ以上である場合、所望信号近傍に干渉信号が存在しないと判断し、ヌルの深さを調整せず、ｆ_ｉ（Δθ）を１とする。到来角度差Δθの絶対値が閾値Ａより小さい場合、すなわち、０≦｜Δθ｜＜Ａの区間において、ｆ_ｉ（Δθ）を｜Δθ｜の減少に従って指数関数的に減少させる。すなわち、所望信号と干渉信号との到来角度差Δθの絶対値が小さいほど、ヌルの深さをより浅くする。ここで、通信相手の移動局装置と通信相手以外の移動局装置との距離が近いほど、到来角度差Δθの絶対値はより小さくなる。

受信電力重み付け部１０７は、重み付け算出部１０６から入力される各重み付けｆ_ｉ（Δθ）を、受信電力算出部１０３から入力される所望信号受信電力、および干渉信号処理系統１５１−２および干渉信号処理系統１５１−３から入力される干渉信号受信電力それぞれに乗じ、得られるすべての重み付け受信電力を受信ウェイト算出部１０８に出力する。

受信ウェイト算出部１０８は、到来方向推定部１０４から入力される所望信号到来方向、干渉信号処理系統１５１−２および干渉信号処理系統１５１−３から入力される干渉信号到来方向、および受信電力重み付け部１０７から入力される各重み付け受信電力を用い、下記の式（３）および式（４）に従って受信ウェイトＷ_ｊを算出する。

式（３）において、下付き文字のｊは、各移動局装置からの信号のうち、所望信号を示す番号であり、Ｖ_ｊは、所望信号方向のアレイ応答ベクトルを示す。ｒ_ｘｘは、下記の式（４）のように相関行列を示す。

式（４）において、Ｐ_ｉはｉ番目移動局装置からの信号の受信電力を示し、Ｖ_ｉはｉ番目移動局装置方向のアレイ応答ベクトルを示す。Ｐ_ｎは雑音電力値、Ｉは単位行列、Ｋはヌルを向ける方向の数を示す。また、ｆ_ｉ（Δθ）は、重み付け算出部１０６で算出された重み付けであるため、すなわち、受信ウェイト算出部１０８は、所望信号と干渉信号との到来角度差に基づき受信ウェイトを生成している。受信ウェイト算出部１０８は、算出される受信ウェイトＷ_ｊを受信ウェイト乗算部１０９、および送信ウェイト乗算部１１２に出力する。

受信ウェイト乗算部１０９は、無線受信部１０２から入力される各受信信号の受信電力に、受信ウェイト算出部１０８から入力される受信ウェイトＷ_ｊを乗じ、復調部１１０に出力する。

復調部１１０は、受信ウェイト乗算部１０９で受信ウェイトを乗じられた受信信号に対して、逆拡散、ＲＡＫＥ合成、誤り訂正復号等の復調処理を行い、得られる受信データを出力する。

変調部１１１は、基地局装置１００の送信データに対して誤り訂正符号化、変調及び拡散などの処理を施し、得られる変調信号を送信ウェイト乗算部１１２に出力する。

送信ウェイト乗算部１１２は、変調部１１１から入力される送信信号に、受信ウェイト算出部１０８から入力される受信ウェイトを乗じ無線送信部１１３に出力する。すなわち、送信ウェイト乗算部１１２で用いられる送信ウェイトは、受信ウェイト乗算部１０９で用いられる受信ウェイトと同一なもので、受信ウェイト算出部１０８で算出されたものである。

無線送信部１１３は、各信号処理系統の送信ウェイト乗算部１１２から入力される送信信号に対して、Ｄ／Ａ変換、アップコンバートなどの無線送信処理を行い、アレイアンテナ１０１を介して送信する。

図３は、所望信号の近傍に干渉信号がある場合に本実施の形態により得られるアレイアンテナの指向性を示す図である。ここでは、同じく所望信号の近傍に干渉信号がある場合のアレイアンテナの指向性を示した図１１、図１４と比べながら、図３に示すアレイアンテナの指向性を説明する。図１１は、通常のウィーナー解に基づき受信ウェイトを生成する技術により得られるアレイアンテナの指向性を示し、所望信号の近傍に干渉信号がある場合、所望信号の利得が抑えられるためアレイアンテナの指向性が劣化する。図１４は、所望信号の近傍の干渉信号を無視してウィーナー解に基づき受信ウェイトを生成する技術により得られるアレイアンテナの指向性を示し、所望信号の近傍に干渉信号がある場合、干渉信号の利得が増加するためアレイアンテナの指向性が劣化する。一方、図３に示すように、所望信号と干渉信号との到来角度差に基づき受信ウェイトを生成する本実施の形態によれば、所望信号の近傍に干渉信号がある場合、所望信号近傍の干渉信号の利得を抑えつつ、所望信号の高利得が得られるためアレイアンテナの指向性が向上する。

このように、本実施の形態によれば、基地局装置は所望信号と干渉信号との到来角度差Δθに応じて重み付けｆ_ｉ（Δθ）を調整することによりヌルの深さを調整するため、所望信号近傍にある干渉信号の利得を適応的に抑えつつ、所望信号の利得を高くすることができるため、アレイアンテナの指向性を向上することができる。

なお、本実施の形態では、重み付け算出部１０６が到来角度差Δθに基づき重み付けを算出する場合を例にとって説明したが、重み付け算出部１０６は、図２に示すような関係を満たす到来角度差Δθと重み付けｆ_ｉ（Δθ）とを１対１で対応づけたデータテーブルを内蔵し、入力される到来角度差Δθに対応する重み付けｆ_ｉ（Δθ）を、上記のデータテーブルを用いて求めても良い。

また、本実施の形態では、到来角度差Δθの絶対値が所定の閾値Ａより小さい場合、到来角度差Δθの絶対値の減少に従って重み付けを指数的に減少させる場合を例にとって説明したが、到来角度差Δθの絶対値が所定の閾値Ａより小さい場合、到来角度差Δθの減少に従って重み付けを線形的に減少させても良い。図４は、到来角度差Δθの減少に従って重み付けを線形的に減少させる場合を示す図である。図４において、到来角度差Δθの絶対値が所定の閾値Ａより大きい場合は、図２に示した場合と同様に重み付けは１となる。

また、本実施の形態において、到来角度差Δθの絶対値が所定の閾値Ａより大きい場合、重み付けｆ_ｉ（Δθ）は１となり、ヌルの深さは調整されず、式（３）および式（４）に従って求められる受信ウェイトは、通常のウィーナー解に基づき求められる受信ウェイトと同様となる。

また、仮に本実施の形態に係る重み付け算出部１０６で重み付けｆ_ｉ（Δθ）を下記の式（５）に従って算出する場合、受信ウェイト算出部１０８で式（３）および式（４）に従って求められる受信ウェイトは、所望信号近傍の干渉信号を無視してウィーナー解に基づき求められた受信ウェイトと同様となる。

すなわち、本実施の形態に係る基地局装置は、到来角度差Δθの絶対値が所定の閾値Ａより大きい場合はヌルの深さを調整せず受信ウェイトを求め、到来角度差Δθの絶対値が所定の閾値Ａより小さい場合は所望信号近傍の干渉信号を無視して受信ウェイトを求める。

（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２に係る基地局装置２００の主要な構成を示すブロック図である。なお、基地局装置２００は、実施の形態１に示した基地局装置１００（図１参照）と同様の基本的構成を有しており、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。

基地局装置２００の各信号処理系統は、ＳＩＲ算出部２０１および重み付け制御部２０２をさらに備える点において、基地局装置１００の各信号処理系統と相違する。

ＳＩＲ算出部２０１は、無線受信部１０２から所望信号が入力され、所望信号のＳＩＲを算出して重み付け制御部２０２に出力する。

重み付け制御部２０２は、ＳＩＲ算出部２０１から入力される所望信号のＳＩＲと干渉信号処理系統から入力される所望信号近傍の干渉信号のＳＩＲとに基づき、重み付け算出部１０６から入力される重み付けを調整し、調整された重み付けを受信電力重み付け部１０７に出力する。

図６は、重み付け制御部２０２において重み付けに対する調整の方法を説明するための図である。図６（ａ）は、所望信号のＳＩＲと所望信号近傍の干渉信号のＳＩＲとが共に所定の最小閾値より低い場合、重み付けに対する調整の方法を示し、図（ｂ）は、所望信号のＳＩＲと所望信号近傍の干渉信号のＳＩＲとがともに所定の最大閾値より高い場合、重み付けに対する調整の方法を示す。

図６（ａ）に示すように、所望信号のＳＩＲと所望信号近傍の干渉信号のＳＩＲとがともに所定の最小閾値より低い場合、重み付け制御部２０２はヌルをより深くするように、重み付け算出部１０６で算出された重み付けを調整する。すなわち、重み付け制御部２０２は、ｆ_ｉ（Δθ）の値に１より大きい定数を掛けることによりｆ_ｉ（Δθ）の値を増大して受信電力重み付け部１０７に出力する。一方、図６（ｂ）に示すように、所望信号のＳＩＲと所望信号近傍の干渉信号のＳＩＲとがともに所定の最大閾値より高い場合、重み付け制御部２０２は、ヌルをより浅くするように、重み付け算出部１０６で算出された重み付けを調整する。すなわち、重み付け制御部２０２は、ｆ_ｉ（Δθ）の値に１より小さい定数を掛けることによりｆ_ｉ（Δθ）の値を減少して、受信電力重み付け部１０７に出力する。

重み付け制御部２０２が上記のように重み付けを調整する理由は、所望信号のＳＩＲと所望信号近傍の干渉信号のＳＩＲとがともに所定の最小閾値より低い場合、所望信号近傍の干渉信号が所望信号に対する影響（干渉）が小さいため、所望信号の利得はヌルの深さの影響を受けにくい。従って、重み付け制御部２０２は、ヌルを深く調整することにより干渉信号の利得を抑えつつ、所望信号の利得を所定レベル以上に保つことができる。一方、所望信号のＳＩＲと所望信号近傍の干渉信号のＳＩＲとがともに所定の最大閾値より高い場合、所望信号近傍の干渉信号が所望信号に対する影響（干渉）が大きく、所望信号の利得はヌルの深さの影響を受け易いため、ヌルを浅く調整することにより、所望信号の利得に対するヌルの影響を低減し、所望信号の利得を所定レベル以上に保つことができる。

このように、本実施の形態によれば、基地局装置は所望信号のＳＩＲ値と所望信号近傍の干渉信号のＳＩＲ値とがともに所定の最小閾値より低い場合は、所望信号の利得はヌルの深さの影響を受け難いため、ヌルを深く調整することにより、所望信号の利得を所定レベル以上に保ちつつ、干渉信号の利得を抑えることができる。一方、所望信号のＳＩＲと所望信号近傍の干渉信号のＳＩＲとがともに所定の最大閾値より高い場合は、所望信号の利得はヌルの深さの影響を受け易いため、ヌルを浅く調整することにより、所望信号の利得に対するヌルの影響を低減し、所望信号の利得を所定レベル以上に保つことができる。すなわち、本実施の形態によれば所望信号のＳＩＲ値および所望信号近傍の干渉信号のＳＩＲ値に基づき、干渉信号が所望信号に対する影響度合いに応じて、ヌルの深さを適応的に調整するため、最適なアンテナ指向性を得ることができる。

なお、本実施の形態では、重み付け制御部２０２において重み付けに対する調整の方法として、重み付け算出部１０６で算出された重み付けに定数を掛ける場合を例にとって説明したが、所望信号の到来方向と干渉信号の到来方向との到来角度差Δθの絶対値に応じて、重み付けに掛ける数値を変化させても良い。かかる場合、重み付け制御部２０２は、到来角度差Δθの絶対値と、重み付けに掛ける数値とが対応づけられたデータテーブルを内蔵して用いれば良い。

（実施の形態３）
図７は、本発明の実施の形態３に係る基地局装置３００の主要な構成を示すブロック図である。なお、基地局装置３００は、実施の形態１に示した基地局装置１００（図１参照）と同様の基本的構成を有しており、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。

基地局装置３００は、各信号処理系統にウェイト補正部３０１をさらに具備する点において、実施の形態１に示した基地局装置１００と相違する。

基地局装置３００は、ＦＤＤ（Frequency Division Duplex）方式の通信を行うために、実施の形態１に示した基地局装置１００の構成を変更したものである。ＦＤＤ方式の通信を行う基地局装置３００は、送信および受信に異なる周波数を用いるため、送信ビームパターンと受信ビームパターンとに外れが生じ、受信パターンをそのまま送信パターンとして用いる場合、アレイアンテナの指向性が劣化する。従って、基地局装置３００は、アレイアンテナの指向性を向上するために、受信ビームパターンに対して補正を行い、送信ビームパターンとして用いる。具体的には、ウェイト補正部３０１は、受信ウェイト算出部１０８から入力される受信ウェイトを下記の式（６）に従い補正し、送信ウェイト乗算部１１２に入力する。送信ウェイト乗算部１１２は、補正された受信ウェイトを送信ウェイトとして、変調部１１１から入力される送信信号に乗算する。

この式において、θは受信ウェイト用の受信方向であり、θ’はウェイト補正処理により得られる送信ウェイト用の送信方向である。すなわち、θは受信ウェイトにより決まるヌルの方向であり、θ’は送信ウェイトにより決まるヌルの方向である。λ_ＴＸは送信信号の波長を、λ_ＲＸは受信信号の波長を、ｆ_ＴＸは送信周波数を、ｆ_ＲＸは受信周波数を示す。

このように、本実施の形態によれば、基地局装置は受信に用いる受信ウェイトに対して補正を行い、送信ウェイトとして送信に用いるため、ＦＤＤ方式の通信において送信ビームパターンと受信ビームパターンとの外れを補正することができ、アレイアンテナの指向性を向上することができる。

なお、本実施の形態に係る基地局装置３００のウェイト補正部３０１を、実施の形態２に示した基地局装置２００に適用しても良い。係る場合、図８のブロック図に示すような基地局装置４００が得られる。基地局装置４００は、実施の形態２に示した基地局装置２００（図７参照）と同様の基本的構成を有しており、ウェイト補正部３０１をさらに具備する点において、実施の形態２に示した基地局装置２００と相違する。この構成によれば、ＦＤＤ方式の通信を行う基地局装置４００において、所望信号のＳＩＲ値と干渉信号のＳＩＲ値とに基づき受信ウェイトを調整し、調整された受信ウェイトをさらに補正して送信ウェイトをして用いるため、アレイアンテナの指向性をさらに向上することができる。

以上、本発明の各実施の形態について説明した。

本発明に係る基地局装置およびアレイアンテナ制御方法は、上記各実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。例えば、実施の形態２において、ＳＩＲ算出部２０１に替えて、ＳＮＲ算出部２０１ａを備えるように変更して実施することが可能である。かかる場合、重み付け制御部２０２は、所望信号のＳＮＲ値および所望信号近傍の干渉信号のＳＮＲ値がともに所定の最小値以下である場合は、雑音が所定レベル以下であり、所望信号の利得の減少によるアレイアンテナの指向性の劣化度合いよりも、近傍の干渉信号によるアレイアンテナの指向性の劣化度合いがより大きいと判断する。従って、かかる場合は干渉信号へ向けるヌルの深さをより浅く調整して、干渉信号の影響を低減する。一方、所望信号のＳＮＲ値および所望信号近傍の干渉信号のＳＮＲ値がともに所定の最大値以上である場合は、雑音が所定レベル以上であり、所望信号近傍の干渉信号によるアレイアンテナの指向性の劣化度合いよりも、所望信号の利得の減少によるアレイアンテナの指向性の劣化度合いがより大きいと判断する。従って、かかる場合は干渉信号へ向けるヌルの深さをより深く調整して、所望信号の利得を向上する。

なお、ここでは、本発明をハードウェアで構成する場合を例にとって説明したが、本発明をソフトウェアで実現することも可能である。例えば、本発明に係るアレイアンテナ制御方法のアルゴリズムをプログラミング言語によって記述し、このプログラムをメモリに記憶しておいて情報処理手段によって実行させることにより、本発明に係る基地局装置と同様の機能を実現することができる。

本発明に係る基地局装置およびアレイアンテナ制御方法は、アレイアンテナを用いて通信を行う移動通信システム等の用途に適用することができる。

実施の形態１に係る基地局装置の主要な構成を示すブロック図 実施の形態１に係る重み付け算出部で求められるｆ_ｉ（Δθ）について説明するための図 本実施の形態１に係る所望信号の近傍に干渉信号がある場合、得られるアレイアンテナの指向性を示す図 実施の形態１に係る到来角度差の減少に従って重み付けを線形的に減少させる場合を示す図 実施の形態２に係る基地局装置の主要な構成を示すブロック図 実施の形態２に係る重み付けに対する調整の方法を説明するための図 実施の形態３に係る基地局装置の主要な構成を示すブロック図 本実施の形態３に係る基地局装置のウェイト補正部を、実施の形態２に示した基地局装置に適用する場合、得られる基地局装置の主要な構成を示すブロック図 従来のアレイアンテナを用いる移動通信システムを示す略図 従来の通常のウィーナー解に基づき送信ウェイトを生成する技術により得られるアレイアンテナ指向性を示す図 従来の所望信号の近傍に干渉信号がある場合、通常のウィーナー解に基づき送信ウェイトを生成する技術により得られるアレイアンテナの指向性を示す図 従来の所望信号近傍の干渉信号を無視してウィーナー解に基づき送信ウェイトを生成する移動通信システムを示す略図 従来の所望信号近傍の干渉信号を無視してウィーナー解に基づき送信ウェイトを生成する基地局装置の主要な構成を示すブロック図 従来の所望信号近傍の干渉信号を無視してウィーナー解に基づき送信ウェイトを生成する技術により得られるアレイアンテナの指向性を示す図

符号の説明

１０１ アレイアンテナ
１０２ 無線受信部
１０３ 受信電力算出部
１０４ 到来方向推定部
１０５ 到来角度差算出部
１０６ 重み付け算出部
１０７ 受信電力重み付け部
１０８ 受信ウェイト算出部
１０９ 受信ウェイト乗算部
１１０ 復調部
１１１ 変調部
１１２ 送信ウェイト乗算部
１１３ 無線送信部
１５１−１、１５１−２、１５１−３ 信号処理系統

Claims (11)

1. 通信相手以外の移動局ヌルを向ける受信ウェイトを生成する受信ウェイト生成手段と、
   前記通信相手の移動局からの第１信号の到来方向と、前記通信相手以外の移動局からの第２信号の到来方向との到来角度差を算出する到来角度差算出手段と、
   前記到来角度差を用いて前記ヌルの深さを調整する調整手段と、
   前記第１信号および前記第２信号に前記受信ウェイトを乗じて受信する受信手段と、
   を具備する基地局装置。
2. 前記調整手段は、
   前記到来角度差が小さいほど、前記ヌルの深さをより浅く調整する、
   請求項１記載の基地局装置。
3. 前記第１信号のＳＩＲ値と前記第２信号のＳＩＲ値とを算出するＳＩＲ算出手段、
   をさらに具備し、
   前記調整手段は、
   前記到来角度差に加え、前記第１信号のＳＩＲ値と前記第２信号のＳＩＲ値とをさらに用いて前記ヌルの深さを調整する、
   請求項１記載の基地局装置。
4. 前記調整手段は、
   前記第１信号のＳＩＲ値と前記第２信号のＳＩＲ値とが共に第２閾値より小さい場合、前記ヌルの深さをより深く調整する、
   請求項３記載の基地局装置。
5. 前記調整手段は、
   前記第１信号のＳＩＲ値と前記第２信号のＳＩＲ値とが共に第３閾値より大きい場合、前記ヌルの深さをより浅く調整する、
   請求項４記載の基地局装置。
6. 前記第１信号のＳＮＲ値と前記第２信号のＳＮＲ値とを算出するＳＮＲ算出手段、
   をさらに具備し、
   前記調整手段は、
   前記到来角度差に加え、前記第１信号のＳＮＲ値と前記第２信号のＳＮＲ値とをさらに用いて前記ヌルの深さを調整する、
   請求項１記載の基地局装置。
7. 前記調整手段は、
   前記第１信号のＳＮＲ値と前記第２信号のＳＮＲ値とが共に第４閾値より小さい場合、前記ヌルの深さをより浅く調整する、
   請求項６記載の基地局装置。
8. 前記調整手段は、
   前記第１信号のＳＮＲ値と前記第２信号のＳＮＲ値とが共に第５閾値より大きい場合、前記ヌルの深さをより深く調整する、
   請求項７記載の基地局装置。
9. 前記受信ウェイトを補正し、送信ウェイトを生成する受信ウェイト補正手段、
   をさらに具備し、
   前記送信ウェイトを用い、ＦＤＤ方式で送信を行う送信手段、
   を具備する、
   請求項１記載の基地局装置。
10. 前記受信ウェイト補正手段は、
    前記受信手段に用いられる第１周波数と、前記送信手段に用いられる周波数との比率を用いて前記受信ウェイトを補正する、
    請求項９記載の基地局装置。
11. 通信相手の移動局に向けるビームと、通信相手以外の移動局に向けるヌルとを形成する受信ウェイトを生成するステップと、
    前記通信相手の移動局からの第１信号の到来方向と、前記通信相手以外の移動局からの第２信号の到来方法との到来角度差を算出するステップと、
    前記到来角度差を用いて前記ヌルの深さを調整するステップと、
    前記受信ウェイトを用いて前記第１信号と、前記第２信号とを受信するステップと、
    を有するアレイアンテナ制御方法。

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