JP3475163B2 - 無線装置 - Google Patents
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- JP3475163B2 JP3475163B2 JP2000272923A JP2000272923A JP3475163B2 JP 3475163 B2 JP3475163 B2 JP 3475163B2 JP 2000272923 A JP2000272923 A JP 2000272923A JP 2000272923 A JP2000272923 A JP 2000272923A JP 3475163 B2 JP3475163 B2 JP 3475163B2
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- Japan
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- signal
- reception
- circuit
- vector
- transmission
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
- H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
- H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
- H04B7/08—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the receiving station
- H04B7/0837—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the receiving station using pre-detection combining
- H04B7/0842—Weighted combining
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Radio Transmission System (AREA)
- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
- Time-Division Multiplex Systems (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、リアルタイムに
アンテナ指向性を変更可能な無線装置の構成に関し、特
に、アダプティブアレイ無線基地局において用いられる
無線装置の構成に関する。
アンテナ指向性を変更可能な無線装置の構成に関し、特
に、アダプティブアレイ無線基地局において用いられる
無線装置の構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、移動通信システムにおいて、周波
数の有効利用を図るべく種々の伝送チャネル割当方法が
提案されており、その一部のものは実用化されている。
数の有効利用を図るべく種々の伝送チャネル割当方法が
提案されており、その一部のものは実用化されている。
【０００３】図６は周波数分割多重接続（Frequency Di
vision Multiple Access：ＦＤＭＡ），時分割多重接続
（Time Division Multiple Access ：ＴＤＭＡ）および
ＰＤＭＡの各種の通信システムにおけるチャネルの配置
図である。
vision Multiple Access：ＦＤＭＡ），時分割多重接続
（Time Division Multiple Access ：ＴＤＭＡ）および
ＰＤＭＡの各種の通信システムにおけるチャネルの配置
図である。
【０００４】まず、図６を参照して、ＦＤＭＡ，ＴＤＭ
ＡおよびＰＤＭＡについて簡単に説明する。図６（ａ）
はＦＤＭＡを示す図であって、異なる周波数ｆ１〜ｆ４
の電波でユーザ１〜４のアナログ信号が周波数分割され
て伝送され、各ユーザ１〜４の信号は周波数フィルタに
よって分離される。
ＡおよびＰＤＭＡについて簡単に説明する。図６（ａ）
はＦＤＭＡを示す図であって、異なる周波数ｆ１〜ｆ４
の電波でユーザ１〜４のアナログ信号が周波数分割され
て伝送され、各ユーザ１〜４の信号は周波数フィルタに
よって分離される。
【０００５】図６（ｂ）に示すＴＤＭＡにおいては、各
ユーザのデジタル化された信号が、異なる周波数ｆ１〜
ｆ４の電波で、かつ一定の時間（タイムスロット）ごと
に時分割されて伝送され、各ユーザの信号は周波数フィ
ルタと基地局および各ユーザ移動端末装置間の時間同期
とにより分離される。
ユーザのデジタル化された信号が、異なる周波数ｆ１〜
ｆ４の電波で、かつ一定の時間（タイムスロット）ごと
に時分割されて伝送され、各ユーザの信号は周波数フィ
ルタと基地局および各ユーザ移動端末装置間の時間同期
とにより分離される。
【０００６】一方、最近では、携帯型電話機の普及によ
り電波の周波数利用効率を高めるために、ＰＤＭＡ方式
が提案されている。このＰＤＭＡ方式は、図６（ｃ）に
示すように、同じ周波数における１つのタイムスロット
を空間的に分割して複数のユーザのデータを伝送するも
のである。このＰＤＭＡでは各ユーザの信号は周波数フ
ィルタと基地局および各ユーザ移動端末装置間の時間同
期とアダプティブアレイ（adaptive array）などの相互
干渉除去装置とを用いて分離される。
り電波の周波数利用効率を高めるために、ＰＤＭＡ方式
が提案されている。このＰＤＭＡ方式は、図６（ｃ）に
示すように、同じ周波数における１つのタイムスロット
を空間的に分割して複数のユーザのデータを伝送するも
のである。このＰＤＭＡでは各ユーザの信号は周波数フ
ィルタと基地局および各ユーザ移動端末装置間の時間同
期とアダプティブアレイ（adaptive array）などの相互
干渉除去装置とを用いて分離される。
【０００７】このようなアダプティブアレイ無線基地局
の動作原理については、たとえば下記の文献等に説明さ
れているように周知なものである。
の動作原理については、たとえば下記の文献等に説明さ
れているように周知なものである。
【０００８】B. Widrow, et al. ：“Adaptive Antenna
Systems, ”Proc. IEEE, vol.55,No.12, pp.2143-2159
（Dec. 1967 ）． S. P. Applebaum ：“Adaptive Arrays ”, IEEE Tran
s. Antennas & Propag., vol.AP-24, No.5, pp.585-598
（Sept. 1976）． 図７は、このようなアダプティブアレイ無線基地局の動
作原理を概念的に示す模式図である。図７において、１
つのアダプティブアレイ無線基地局１は、ｎ本のアンテ
ナ♯１，♯２，♯３，…，♯ｎからなるアレイアンテナ
２を備えており、その電波が届く範囲を第１の斜線領域
３として表わす。一方、隣接する他の無線基地局６の電
波が届く範囲を第２の斜線領域７として表わす。
Systems, ”Proc. IEEE, vol.55,No.12, pp.2143-2159
（Dec. 1967 ）． S. P. Applebaum ：“Adaptive Arrays ”, IEEE Tran
s. Antennas & Propag., vol.AP-24, No.5, pp.585-598
（Sept. 1976）． 図７は、このようなアダプティブアレイ無線基地局の動
作原理を概念的に示す模式図である。図７において、１
つのアダプティブアレイ無線基地局１は、ｎ本のアンテ
ナ♯１，♯２，♯３，…，♯ｎからなるアレイアンテナ
２を備えており、その電波が届く範囲を第１の斜線領域
３として表わす。一方、隣接する他の無線基地局６の電
波が届く範囲を第２の斜線領域７として表わす。
【０００９】領域３内で、ユーザＡの端末である携帯電
話機４とアダプティブアレイ無線基地局１との間で電波
信号の送受信が行なわれる（矢印５）。一方、領域７内
で、他のユーザＢの端末である携帯電話機８と無線基地
局６との間で電波信号の送受信が行なわれる（矢印
９）。
話機４とアダプティブアレイ無線基地局１との間で電波
信号の送受信が行なわれる（矢印５）。一方、領域７内
で、他のユーザＢの端末である携帯電話機８と無線基地
局６との間で電波信号の送受信が行なわれる（矢印
９）。
【００１０】ここで、たまたまユーザＡの携帯電話機４
の電波信号の周波数とユーザＢの携帯電話機８の電波信
号の周波数とが等しいとき、ユーザＢの位置によって
は、ユーザＢの携帯電話機８からの電波信号が領域３内
で不要な干渉信号となり、ユーザＡの携帯電話機４とア
ダプティブアレイ無線基地局１との間の電波信号に混入
してしまうことになる。
の電波信号の周波数とユーザＢの携帯電話機８の電波信
号の周波数とが等しいとき、ユーザＢの位置によって
は、ユーザＢの携帯電話機８からの電波信号が領域３内
で不要な干渉信号となり、ユーザＡの携帯電話機４とア
ダプティブアレイ無線基地局１との間の電波信号に混入
してしまうことになる。
【００１１】このように、ユーザＡおよびＢの双方から
の混合した電波信号を受信したアダプティブアレイ無線
基地局１では、何らかの処理を施さなければ、ユーザＡ
およびＢの双方からの信号が混じった信号を出力するこ
ととなり、本来通話すべきユーザＡの通話が妨げられる
ことになる。
の混合した電波信号を受信したアダプティブアレイ無線
基地局１では、何らかの処理を施さなければ、ユーザＡ
およびＢの双方からの信号が混じった信号を出力するこ
ととなり、本来通話すべきユーザＡの通話が妨げられる
ことになる。
【００１２】［従来のアダプティブアレイアンテナの構
成および動作］アダプティブアレイ無線基地局１では、
このユーザＢからの信号を出力信号から除去するため
に、次のような処理を行なっている。図８は、アダプテ
ィブアレイ無線基地局１の構成を示す概略ブロック図で
ある。
成および動作］アダプティブアレイ無線基地局１では、
このユーザＢからの信号を出力信号から除去するため
に、次のような処理を行なっている。図８は、アダプテ
ィブアレイ無線基地局１の構成を示す概略ブロック図で
ある。
【００１３】まず、ユーザＡからの信号をＡ（ｔ）、ユ
ーザＢからの信号をＢ（ｔ）とすると、図７のアレイア
ンテナ２を構成する第１のアンテナ♯１での受信信号ｘ
１（ｔ）は、次式のように表わされる： ｘ１（ｔ）＝ａ１×Ａ（ｔ）＋ｂ１×Ｂ（ｔ） ここで、ａ１，ｂ１は、後述するようにリアルタイムで
変化する係数である。
ーザＢからの信号をＢ（ｔ）とすると、図７のアレイア
ンテナ２を構成する第１のアンテナ♯１での受信信号ｘ
１（ｔ）は、次式のように表わされる： ｘ１（ｔ）＝ａ１×Ａ（ｔ）＋ｂ１×Ｂ（ｔ） ここで、ａ１，ｂ１は、後述するようにリアルタイムで
変化する係数である。
【００１４】以下同様に、第ｎのアンテナ♯ｎでの受信
信号ｘｎ（ｔ）は、次式のように表わされる： ｘｎ（ｔ）＝ａｎ×Ａ（ｔ）＋ｂｎ×Ｂ（ｔ） ここで、ａｎ，ｂｎも同様にリアルタイムで変化する係
数である。
信号ｘｎ（ｔ）は、次式のように表わされる： ｘｎ（ｔ）＝ａｎ×Ａ（ｔ）＋ｂｎ×Ｂ（ｔ） ここで、ａｎ，ｂｎも同様にリアルタイムで変化する係
数である。
【００１５】上記の係数ａ１，ａ２，ａ３，…，ａｎ
は、ユーザＡからの電波信号に対し、アレイアンテナ２
を構成するアンテナ♯１，♯２，♯３，…，♯ｎのそれ
ぞれの相対位置が異なるため（たとえば、各アンテナ同
士は互いに、電波信号の波長の５倍、すなわち１メート
ル程度の間隔をあけて配されている）、それぞれのアン
テナでの受信強度に差が生じることを表わしている。
は、ユーザＡからの電波信号に対し、アレイアンテナ２
を構成するアンテナ♯１，♯２，♯３，…，♯ｎのそれ
ぞれの相対位置が異なるため（たとえば、各アンテナ同
士は互いに、電波信号の波長の５倍、すなわち１メート
ル程度の間隔をあけて配されている）、それぞれのアン
テナでの受信強度に差が生じることを表わしている。
【００１６】また、上記の係数ｂ１，ｂ２，ｂ３，…，
ｂｎも同様に、ユーザＢからの電波信号に対し、アンテ
ナ♯１，♯２，♯３，…，♯ｎのそれぞれでの受信強度
に差が生じることを表わしている。各ユーザは移動して
いるため、これらの係数はリアルタイムで変化する。
ｂｎも同様に、ユーザＢからの電波信号に対し、アンテ
ナ♯１，♯２，♯３，…，♯ｎのそれぞれでの受信強度
に差が生じることを表わしている。各ユーザは移動して
いるため、これらの係数はリアルタイムで変化する。
【００１７】それぞれのアンテナで受信された信号ｘ１
（ｔ），ｘ２（ｔ），ｘ３（ｔ），…，ｘｎ（ｔ）は、
対応するスイッチ１０−１，１０−２，１０−３，…，
１０−ｎを介してアダプティブアレイ無線基地局１を構
成する受信部１Ｒに入り、ウエイトベクトル制御部１１
に与えられるとともに、対応する乗算器１２−１，１２
−２，１２−３，…，１２−ｎの一方入力にそれぞれ与
えられる。
（ｔ），ｘ２（ｔ），ｘ３（ｔ），…，ｘｎ（ｔ）は、
対応するスイッチ１０−１，１０−２，１０−３，…，
１０−ｎを介してアダプティブアレイ無線基地局１を構
成する受信部１Ｒに入り、ウエイトベクトル制御部１１
に与えられるとともに、対応する乗算器１２−１，１２
−２，１２−３，…，１２−ｎの一方入力にそれぞれ与
えられる。
【００１８】これらの乗算器の他方入力には、ウエイト
ベクトル制御部１１からそれぞれのアンテナでの受信信
号に対する重みｗ１，ｗ２，ｗ３，…，ｗｎが印加され
る。これらの重みは、後述するように、ウエイトベクト
ル制御部１１により、リアルタイムで算出される。
ベクトル制御部１１からそれぞれのアンテナでの受信信
号に対する重みｗ１，ｗ２，ｗ３，…，ｗｎが印加され
る。これらの重みは、後述するように、ウエイトベクト
ル制御部１１により、リアルタイムで算出される。
【００１９】したがって、アンテナ♯１での受信信号ｘ
１（ｔ）は、乗算器１２−１を経て、ｗ１×（ａ１Ａ
（ｔ）＋ｂ１Ｂ（ｔ））となり、アンテナ♯２での受信
信号ｘ２（ｔ）は、乗算器１２−２を経て、ｗ２×（ａ
２Ａ（ｔ）＋ｂ２Ｂ（ｔ））となり、アンテナ♯３での
受信信号ｘ３（ｔ）は、乗算器１２−３を経て、ｗ３×
（ａ３Ａ（ｔ）＋ｂ３Ｂ（ｔ））となり、さらにアンテ
ナ♯ｎでの受信信号ｘｎ（ｔ）は、乗算器１２−ｎを経
て、ｗｎ×（ａｎＡ（ｔ）＋ｂｎＢ（ｔ））となる。
１（ｔ）は、乗算器１２−１を経て、ｗ１×（ａ１Ａ
（ｔ）＋ｂ１Ｂ（ｔ））となり、アンテナ♯２での受信
信号ｘ２（ｔ）は、乗算器１２−２を経て、ｗ２×（ａ
２Ａ（ｔ）＋ｂ２Ｂ（ｔ））となり、アンテナ♯３での
受信信号ｘ３（ｔ）は、乗算器１２−３を経て、ｗ３×
（ａ３Ａ（ｔ）＋ｂ３Ｂ（ｔ））となり、さらにアンテ
ナ♯ｎでの受信信号ｘｎ（ｔ）は、乗算器１２−ｎを経
て、ｗｎ×（ａｎＡ（ｔ）＋ｂｎＢ（ｔ））となる。
【００２０】これらの乗算器１２−１，１２−２，１２
−３，…，１２−ｎの出力は、加算器１３で加算され、
その出力は下記のようになる： ｗ１（ａ１Ａ（ｔ）＋ｂ１Ｂ（ｔ））＋ｗ２（ａ２Ａ
（ｔ）＋ｂ２Ｂ（ｔ））＋ｗ３（ａ３Ａ（ｔ）＋ｂ３Ｂ
（ｔ））＋…＋ｗｎ（ａｎＡ（ｔ）＋ｂｎＢ（ｔ）） これを信号Ａ（ｔ）に関する項と信号Ｂ（ｔ）に関する
項とに分けると次のようになる： （ｗ１ａ１＋ｗ２ａ２＋ｗ３ａ３＋…＋ｗｎａｎ）Ａ
（ｔ）＋（ｗ１ｂ１＋ｗ２ｂ２＋ｗ３ｂ３＋…＋ｗｎｂ
ｎ）Ｂ（ｔ） ここで、後述するように、アダプティブアレイ無線基地
局１は、ユーザＡ，Ｂを識別し、所望のユーザからの信
号のみを抽出できるように上記重みｗ１，ｗ２，ｗ３，
…，ｗｎを計算する。たとえば、図８の例では、ウエイ
トベクトル制御部１１は、本来通話すべきユーザＡから
の信号Ａ（ｔ）のみを抽出するために、係数ａ１，ａ
２，ａ３，…，ａｎ，ｂ１，ｂ２，ｂ３，…，ｂｎを定
数とみなし、信号Ａ（ｔ）の係数が全体として１、信号
Ｂ（ｔ）の係数が全体として０となるように、重みｗ
１，ｗ２，ｗ３，…，ｗｎを計算する。
−３，…，１２−ｎの出力は、加算器１３で加算され、
その出力は下記のようになる： ｗ１（ａ１Ａ（ｔ）＋ｂ１Ｂ（ｔ））＋ｗ２（ａ２Ａ
（ｔ）＋ｂ２Ｂ（ｔ））＋ｗ３（ａ３Ａ（ｔ）＋ｂ３Ｂ
（ｔ））＋…＋ｗｎ（ａｎＡ（ｔ）＋ｂｎＢ（ｔ）） これを信号Ａ（ｔ）に関する項と信号Ｂ（ｔ）に関する
項とに分けると次のようになる： （ｗ１ａ１＋ｗ２ａ２＋ｗ３ａ３＋…＋ｗｎａｎ）Ａ
（ｔ）＋（ｗ１ｂ１＋ｗ２ｂ２＋ｗ３ｂ３＋…＋ｗｎｂ
ｎ）Ｂ（ｔ） ここで、後述するように、アダプティブアレイ無線基地
局１は、ユーザＡ，Ｂを識別し、所望のユーザからの信
号のみを抽出できるように上記重みｗ１，ｗ２，ｗ３，
…，ｗｎを計算する。たとえば、図８の例では、ウエイ
トベクトル制御部１１は、本来通話すべきユーザＡから
の信号Ａ（ｔ）のみを抽出するために、係数ａ１，ａ
２，ａ３，…，ａｎ，ｂ１，ｂ２，ｂ３，…，ｂｎを定
数とみなし、信号Ａ（ｔ）の係数が全体として１、信号
Ｂ（ｔ）の係数が全体として０となるように、重みｗ
１，ｗ２，ｗ３，…，ｗｎを計算する。
【００２１】すなわち、ウエイトベクトル制御部１１
は、下記の連立一次方程式を解くことにより、信号Ａ
（ｔ）の係数が１、信号Ｂ（ｔ）の係数が０となる重み
ｗ１，ｗ２，ｗ３，…，ｗｎをリアルタイムで算出す
る： ｗ１ａ１＋ｗ２ａ２＋ｗ３ａ３＋…＋ｗｎａｎ＝１ ｗ１ｂ１＋ｗ２ｂ２＋ｗ３ｂ３＋…＋ｗｎｂｎ＝０ この連立一次方程式の解法の説明は省略するが、先に列
挙した文献に記載されているとおり周知であり、現にア
ダプティブアレイ無線基地局において既に実用化されて
いるものである。
は、下記の連立一次方程式を解くことにより、信号Ａ
（ｔ）の係数が１、信号Ｂ（ｔ）の係数が０となる重み
ｗ１，ｗ２，ｗ３，…，ｗｎをリアルタイムで算出す
る： ｗ１ａ１＋ｗ２ａ２＋ｗ３ａ３＋…＋ｗｎａｎ＝１ ｗ１ｂ１＋ｗ２ｂ２＋ｗ３ｂ３＋…＋ｗｎｂｎ＝０ この連立一次方程式の解法の説明は省略するが、先に列
挙した文献に記載されているとおり周知であり、現にア
ダプティブアレイ無線基地局において既に実用化されて
いるものである。
【００２２】このように重みｗ１，ｗ２，ｗ３，…，ｗ
ｎを設定することにより、加算器１３の出力信号は下記
のとおりとなる： 出力信号＝１×Ａ（ｔ）＋０×Ｂ（ｔ）＝Ａ（ｔ） ［ユーザの識別、トレーニング信号］なお、前記のユー
ザＡ，Ｂの識別は次のように行なわれる。
ｎを設定することにより、加算器１３の出力信号は下記
のとおりとなる： 出力信号＝１×Ａ（ｔ）＋０×Ｂ（ｔ）＝Ａ（ｔ） ［ユーザの識別、トレーニング信号］なお、前記のユー
ザＡ，Ｂの識別は次のように行なわれる。
【００２３】図９は、携帯電話機の電波信号のフレーム
構成を示す概略図である。携帯電話機の電波信号は大き
くは、無線基地局にとって既知の信号系列からなるプリ
アンブルと、無線基地局にとって未知の信号系列からな
るデータ（音声など）とから構成される。
構成を示す概略図である。携帯電話機の電波信号は大き
くは、無線基地局にとって既知の信号系列からなるプリ
アンブルと、無線基地局にとって未知の信号系列からな
るデータ（音声など）とから構成される。
【００２４】プリアンブルの信号系列は、当該ユーザが
無線基地局にとって通話すべき所望のユーザかどうかを
見分けるための情報の信号系列を含んでいる。アダプテ
ィブアレイ無線基地局１のウエイトベクトル制御部１１
（図８）は、メモリ１４から取出したユーザＡに対応し
たトレーニング信号と、受信した信号系列とを対比し、
ユーザＡに対応する信号系列を含んでいると思われる信
号を抽出するようにウエイトベクトル制御（重みの決
定）を行なう。このようにして抽出されたユーザＡの信
号は、出力信号ＳRX（ｔ）としてアダプティブアレイ無
線基地局１から外部出力される。
無線基地局にとって通話すべき所望のユーザかどうかを
見分けるための情報の信号系列を含んでいる。アダプテ
ィブアレイ無線基地局１のウエイトベクトル制御部１１
（図８）は、メモリ１４から取出したユーザＡに対応し
たトレーニング信号と、受信した信号系列とを対比し、
ユーザＡに対応する信号系列を含んでいると思われる信
号を抽出するようにウエイトベクトル制御（重みの決
定）を行なう。このようにして抽出されたユーザＡの信
号は、出力信号ＳRX（ｔ）としてアダプティブアレイ無
線基地局１から外部出力される。
【００２５】一方、図８において、外部からの入力信号
ＳTX（ｔ）は、アダプティブアレイ無線基地局１を構成
する送信部１Ｔに入り、乗算器１５−１，１５−２，１
５−３，…，１５−ｎの一方入力に与えられる。これら
の乗算器の他方入力にはそれぞれ、ウエイトベクトル制
御部１１により先に受信信号に基づいて算出された重み
ｗ１，ｗ２，ｗ３，…，ｗｎがコピーされて印加され
る。
ＳTX（ｔ）は、アダプティブアレイ無線基地局１を構成
する送信部１Ｔに入り、乗算器１５−１，１５−２，１
５−３，…，１５−ｎの一方入力に与えられる。これら
の乗算器の他方入力にはそれぞれ、ウエイトベクトル制
御部１１により先に受信信号に基づいて算出された重み
ｗ１，ｗ２，ｗ３，…，ｗｎがコピーされて印加され
る。
【００２６】これらの乗算器によって重み付けされた入
力信号は、対応するスイッチ１０−１，１０−２，１０
−３，…，１０−ｎを介して、対応するアンテナ♯１，
♯２，♯３，…，♯ｎに送られ、図７の領域３内に送信
される。
力信号は、対応するスイッチ１０−１，１０−２，１０
−３，…，１０−ｎを介して、対応するアンテナ♯１，
♯２，♯３，…，♯ｎに送られ、図７の領域３内に送信
される。
【００２７】ここで、受信時と同じアレイアンテナ２を
用いて送信される信号には、受信信号と同様にユーザＡ
をターゲットとする重み付けがされているため、送信さ
れた電波信号はあたかもユーザＡに対する指向性を有す
るかのようにユーザＡの携帯電話機４により受信され
る。
用いて送信される信号には、受信信号と同様にユーザＡ
をターゲットとする重み付けがされているため、送信さ
れた電波信号はあたかもユーザＡに対する指向性を有す
るかのようにユーザＡの携帯電話機４により受信され
る。
【００２８】図１０は、このようなユーザＡとアダプテ
ィブアレイ無線基地局１との間での電波信号の授受をイ
メージ化した図である。現実に電波が届き得る範囲を示
す図７の領域３に対比して、図１０の仮想上の領域３ａ
に示すようにアダプティブアレイ無線基地局１からはユ
ーザＡの携帯電話機４をターゲットとして指向性を伴っ
て電波信号が放射されている状態がイメージされる。
ィブアレイ無線基地局１との間での電波信号の授受をイ
メージ化した図である。現実に電波が届き得る範囲を示
す図７の領域３に対比して、図１０の仮想上の領域３ａ
に示すようにアダプティブアレイ無線基地局１からはユ
ーザＡの携帯電話機４をターゲットとして指向性を伴っ
て電波信号が放射されている状態がイメージされる。
【００２９】デジタル移動通信システムであるＰＨＳで
は、既に、以上説明したようなアダプティブアレイが実
用化されており、今後より多くのユーザ収容できるＰＤ
ＭＡ方式の実現についても検討されている。このような
ＰＤＭＡ方式については、以下の文献に開示されてい
る。
は、既に、以上説明したようなアダプティブアレイが実
用化されており、今後より多くのユーザ収容できるＰＤ
ＭＡ方式の実現についても検討されている。このような
ＰＤＭＡ方式については、以下の文献に開示されてい
る。
【００３０】（１） 鈴木、平出著、信学技報、vol. R
CS93-84, pp.37-44, Jan.1994 （２） S.C.Swales, M.A.Beach, D.J.Edwards, J.P.Mc
Geehan, IEEE Trans.Veh. Technol., vol. 39, pp.56-6
7, Feb.1990 （３） T.Ohgane, Y.Ogawa, and K.Itoh, Proc. VTC '
97, vol. 2, pp.725-729, May 1997 以上説明したとおり、アダプティブアレイを用いたＰＤ
ＭＡ（Path DivisionMultiple Access）方式では、最適
なウエイトベクトルが算出されている限り、適応的に干
渉ユーザに対してアレイアンテナの指向性のヌル方向を
向けることで、同一セル内で複数ユーザに同一チャネル
を割当てることが可能となる。
CS93-84, pp.37-44, Jan.1994 （２） S.C.Swales, M.A.Beach, D.J.Edwards, J.P.Mc
Geehan, IEEE Trans.Veh. Technol., vol. 39, pp.56-6
7, Feb.1990 （３） T.Ohgane, Y.Ogawa, and K.Itoh, Proc. VTC '
97, vol. 2, pp.725-729, May 1997 以上説明したとおり、アダプティブアレイを用いたＰＤ
ＭＡ（Path DivisionMultiple Access）方式では、最適
なウエイトベクトルが算出されている限り、適応的に干
渉ユーザに対してアレイアンテナの指向性のヌル方向を
向けることで、同一セル内で複数ユーザに同一チャネル
を割当てることが可能となる。
【００３１】
【発明が解決しようとする課題】上述の通り、ＰＤＭＡ
方式では、同一チャネル干渉を除去する技術が必要であ
る。この点で、干渉波に適応的にヌルを向けるアダプテ
ィブアレイは、所望波のレベルより干渉波のレベルが高
い場合でも効果的に干渉波を抑制できるため、有効な手
段である。
方式では、同一チャネル干渉を除去する技術が必要であ
る。この点で、干渉波に適応的にヌルを向けるアダプテ
ィブアレイは、所望波のレベルより干渉波のレベルが高
い場合でも効果的に干渉波を抑制できるため、有効な手
段である。
【００３２】ところで、基地局にアダプティブアレイを
用いた場合には、受信時の干渉除去だけではなく、送信
時に不要な放射を低減することも可能である。
用いた場合には、受信時の干渉除去だけではなく、送信
時に不要な放射を低減することも可能である。
【００３３】このとき、送信時のアレイパターンは、受
信時のアレイパターンを用いるか、到来方向推定などの
結果から新たに生成する手法が考えられる。後者はＦＤ
Ｄ（Frequency Division Duplex）、ＴＤＤ（Time Divi
sion Duplex）を問わず適用することができるが、複雑
な処理が必要となる。一方、前者をＦＤＤで用いる場
合、送受信のアレイパターンが異なるため、アレイ配置
やウエイトなどの補正が必要となる。このため、一般に
は、ＴＤＤでの適用が前提となり、外部スロットが連続
した環境では良好な特性が得られている。
信時のアレイパターンを用いるか、到来方向推定などの
結果から新たに生成する手法が考えられる。後者はＦＤ
Ｄ（Frequency Division Duplex）、ＴＤＤ（Time Divi
sion Duplex）を問わず適用することができるが、複雑
な処理が必要となる。一方、前者をＦＤＤで用いる場
合、送受信のアレイパターンが異なるため、アレイ配置
やウエイトなどの補正が必要となる。このため、一般に
は、ＴＤＤでの適用が前提となり、外部スロットが連続
した環境では良好な特性が得られている。
【００３４】以上説明したように、基地局にアダプティ
ブアレイを用いたＴＤＤ／ＰＤＭＡ方式では、上り回線
で得られたアレイパターン（ウエイトベクトルパター
ン）を下り回線で使用する際に、角度広がりのある動的
なレイリー伝搬路を想定した場合には、上下回線間の時
間差により下り回線で誤り率が劣化する場合がある。
ブアレイを用いたＴＤＤ／ＰＤＭＡ方式では、上り回線
で得られたアレイパターン（ウエイトベクトルパター
ン）を下り回線で使用する際に、角度広がりのある動的
なレイリー伝搬路を想定した場合には、上下回線間の時
間差により下り回線で誤り率が劣化する場合がある。
【００３５】つまり、上り回線（アップリンク）でユー
ザ端末から基地局に電波が送信されてから、逆に基地局
から下り回線（ダウンリンク）によりユーザ端末に電波
を射出するまでに時間間隔があるため、ユーザ端末の移
動速度が無視できない場合、基地局からの電波の射出方
向と実際のユーザ端末の存在する方向との誤差のために
誤り率が劣化してしまうためである。
ザ端末から基地局に電波が送信されてから、逆に基地局
から下り回線（ダウンリンク）によりユーザ端末に電波
を射出するまでに時間間隔があるため、ユーザ端末の移
動速度が無視できない場合、基地局からの電波の射出方
向と実際のユーザ端末の存在する方向との誤差のために
誤り率が劣化してしまうためである。
【００３６】このような伝搬路の変動を考慮した下り回
線用ウエイトの推定法として、上り回線で得られたウエ
イトベクトル値を用いて一次外挿を行なう手法が以下の
文献中に提案されている。
線用ウエイトの推定法として、上り回線で得られたウエ
イトベクトル値を用いて一次外挿を行なう手法が以下の
文献中に提案されている。
【００３７】（１）加藤、大鐘、小川、伊藤、信学論
（Ｂ−ＩＩ）、ｖｏｌ．Ｊ８１−Ｂ−ＩＩ，ｎｏ．１，
ｐｐ．１−９，Ｊａｎ．１９９８． （２）土居、大鐘、唐沢、信学技報、ＲＣＳ９７−６
８、ｐｐ．２７−３２、Ｊｕｌ．１９９７． しかしながら、実際にウエイトの時間変化を観測する
と、直線的ではないため従来のウエイトベクトルの一次
外挿による方法では誤差が大きいという問題があった。
（Ｂ−ＩＩ）、ｖｏｌ．Ｊ８１−Ｂ−ＩＩ，ｎｏ．１，
ｐｐ．１−９，Ｊａｎ．１９９８． （２）土居、大鐘、唐沢、信学技報、ＲＣＳ９７−６
８、ｐｐ．２７−３２、Ｊｕｌ．１９９７． しかしながら、実際にウエイトの時間変化を観測する
と、直線的ではないため従来のウエイトベクトルの一次
外挿による方法では誤差が大きいという問題があった。
【００３８】また、送信時のウエイトの推定にあたって
は、実用的な回路規模で演算を処理可能とする必要もあ
る。
は、実用的な回路規模で演算を処理可能とする必要もあ
る。
【００３９】本発明は、上記のような問題点を解決する
ためになされたものであって、応答ベクトルの時間変動
を推定することによって間接的にウエイトを推定するこ
とにより、ＴＤＤ／ＰＤＭＡ方式において上下回線間の
時間差により発生する下り回線での誤り率の劣化の抑制
を実用的な回路規模で実現することが可能な無線装置を
提供することである。
ためになされたものであって、応答ベクトルの時間変動
を推定することによって間接的にウエイトを推定するこ
とにより、ＴＤＤ／ＰＤＭＡ方式において上下回線間の
時間差により発生する下り回線での誤り率の劣化の抑制
を実用的な回路規模で実現することが可能な無線装置を
提供することである。
【００４０】
【課題を解決するための手段】請求項１の無線装置は、
リアルタイムにアンテナ指向性を変更し、複数の端末と
の間で信号の送受信を時分割で行なう無線装置であっ
て、離散的に配置された複数のアンテナと、複数のアン
テナからの信号を受けて、複数の端末からの信号のう
ち、第１の端末からの信号を分離するための第１の受信
回路と、複数のアンテナからの信号を受けて、複数の端
末からの信号のうち、第２の端末からの信号を分離する
ための第２の受信回路とを備え、第１の受信回路は、受
信信号の受信時に、複数のアンテナからの信号に基づい
て第１のウエイトベクトルを生成し、第１の端末からの
信号を分離する第１の受信信号分離回路と、受信信号の
受信時に、第１の受信信号分離回路の出力に基づいて生
成された第１のレプリカ信号と複数のアンテナからの信
号とに応じて、第１の端末からの信号に対する第１の受
信相関ベクトルを算出する第１の受信相関ベクトル算出
回路と、受信信号の受信時に、複数のアンテナからの信
号に対して、第２の受信回路における分離制御情報に基
づいて、第２の端末からの信号に対応する第２のレプリ
カ信号を生成する第１のレプリカ信号生成回路と、第２
の受信回路から与えられる第２の端末からの信号に対す
る第２の受信相関ベクトルと第１の受信相関ベクトルと
第１および第２のレプリカ信号から算出される相関行列
とに基づいて、第１の端末からの信号に対する受信応答
ベクトルを推定する受信応答ベクトル計算回路とを含
む。
リアルタイムにアンテナ指向性を変更し、複数の端末と
の間で信号の送受信を時分割で行なう無線装置であっ
て、離散的に配置された複数のアンテナと、複数のアン
テナからの信号を受けて、複数の端末からの信号のう
ち、第１の端末からの信号を分離するための第１の受信
回路と、複数のアンテナからの信号を受けて、複数の端
末からの信号のうち、第２の端末からの信号を分離する
ための第２の受信回路とを備え、第１の受信回路は、受
信信号の受信時に、複数のアンテナからの信号に基づい
て第１のウエイトベクトルを生成し、第１の端末からの
信号を分離する第１の受信信号分離回路と、受信信号の
受信時に、第１の受信信号分離回路の出力に基づいて生
成された第１のレプリカ信号と複数のアンテナからの信
号とに応じて、第１の端末からの信号に対する第１の受
信相関ベクトルを算出する第１の受信相関ベクトル算出
回路と、受信信号の受信時に、複数のアンテナからの信
号に対して、第２の受信回路における分離制御情報に基
づいて、第２の端末からの信号に対応する第２のレプリ
カ信号を生成する第１のレプリカ信号生成回路と、第２
の受信回路から与えられる第２の端末からの信号に対す
る第２の受信相関ベクトルと第１の受信相関ベクトルと
第１および第２のレプリカ信号から算出される相関行列
とに基づいて、第１の端末からの信号に対する受信応答
ベクトルを推定する受信応答ベクトル計算回路とを含
む。
【００４１】請求項２記載の無線装置は、請求項１記載
の無線装置の構成に加えて、第２の受信回路は、受信信
号の受信時に、複数のアンテナからの信号に基づいて第
２のウエイトベクトルを生成し、第２の端末からの信号
を分離する第２の受信信号分離回路と、受信信号の受信
時に、第２の受信信号分離回路の出力に基づいて生成さ
れた第３のレプリカ信号と複数のアンテナからの信号と
に応じて、第２の受信相関ベクトルを算出する第２の受
信相関ベクトル算出回路とを含み、第２の受信信号分離
回路は、分離制御情報として第２のウエイトベクトルを
第１のレプリカ信号生成回路に与える。
の無線装置の構成に加えて、第２の受信回路は、受信信
号の受信時に、複数のアンテナからの信号に基づいて第
２のウエイトベクトルを生成し、第２の端末からの信号
を分離する第２の受信信号分離回路と、受信信号の受信
時に、第２の受信信号分離回路の出力に基づいて生成さ
れた第３のレプリカ信号と複数のアンテナからの信号と
に応じて、第２の受信相関ベクトルを算出する第２の受
信相関ベクトル算出回路とを含み、第２の受信信号分離
回路は、分離制御情報として第２のウエイトベクトルを
第１のレプリカ信号生成回路に与える。
【００４２】請求項３記載の無線装置は、請求項２記載
の無線装置の構成に加えて、信号の送受信時に複数のア
ンテナを第１および第２の受信回路と共用する送信回路
をさらに備え、送信回路は、受信応答ベクトル計算回路
の推定結果に基づいて、送信信号の送信時の伝搬路を予
測する送信伝搬路推定回路と、送信伝搬路推定回路の推
定結果に基づいて、送信信号の送信時のアンテナ指向性
を更新する送信指向性制御回路とを備える。
の無線装置の構成に加えて、信号の送受信時に複数のア
ンテナを第１および第２の受信回路と共用する送信回路
をさらに備え、送信回路は、受信応答ベクトル計算回路
の推定結果に基づいて、送信信号の送信時の伝搬路を予
測する送信伝搬路推定回路と、送信伝搬路推定回路の推
定結果に基づいて、送信信号の送信時のアンテナ指向性
を更新する送信指向性制御回路とを備える。
【００４３】
【発明の実施の形態】（受信干渉波の復調信号から干渉
波のレプリカ信号を生成する構成）図１は、応答ベクト
ルの時間変動を推定することによって、送信時のウエイ
トを推定するＰＤＭＡ用基地局の無線装置（無線基地
局）１０００の構成を示す概略ブロック図である。
波のレプリカ信号を生成する構成）図１は、応答ベクト
ルの時間変動を推定することによって、送信時のウエイ
トを推定するＰＤＭＡ用基地局の無線装置（無線基地
局）１０００の構成を示す概略ブロック図である。
【００４４】すなわち、以下に説明するとおり、図１に
示した無線装置１０００では、アダプティブアレイのウ
エイトが各アンテナ素子における応答ベクトルにより一
意に表わせることに注目し、応答ベクトルの時間変動を
推定することによって間接的にウエイトを推定すること
により、角度広がりなど動的なレイリー伝搬路を想定し
た場合、ＴＤＤ／ＰＤＭＡ方式においても上下回線間の
時間差により発生する下り回線での誤り率の劣化を抑制
することを目的としている。
示した無線装置１０００では、アダプティブアレイのウ
エイトが各アンテナ素子における応答ベクトルにより一
意に表わせることに注目し、応答ベクトルの時間変動を
推定することによって間接的にウエイトを推定すること
により、角度広がりなど動的なレイリー伝搬路を想定し
た場合、ＴＤＤ／ＰＤＭＡ方式においても上下回線間の
時間差により発生する下り回線での誤り率の劣化を抑制
することを目的としている。
【００４５】なお、図１に示した構成においては、たと
えばユーザＰＳ１とＰＳ２とを識別するために、４本の
アンテナ♯１〜♯４が設けられている。
えばユーザＰＳ１とＰＳ２とを識別するために、４本の
アンテナ♯１〜♯４が設けられている。
【００４６】ただし、アンテナの本数としては、より一
般的にＬ本（Ｌ個の自然数）であってもよい。また、ユ
ーザの人数は説明の簡単のために２人としている。しか
しながら、本発明はこのような場合に限定されず、ユー
ザは３人以上であってもよい。さらに、図１に示した構
成では、説明の簡単のために、信号の受信に関係する部
分の構成のみを抜出して示している。したがって、本来
は従来のアダプティブアレイの構成と同様に設けられて
いる送信部の構成については図示省略している。
般的にＬ本（Ｌ個の自然数）であってもよい。また、ユ
ーザの人数は説明の簡単のために２人としている。しか
しながら、本発明はこのような場合に限定されず、ユー
ザは３人以上であってもよい。さらに、図１に示した構
成では、説明の簡単のために、信号の受信に関係する部
分の構成のみを抜出して示している。したがって、本来
は従来のアダプティブアレイの構成と同様に設けられて
いる送信部の構成については図示省略している。
【００４７】図１に示した無線装置１０００では、アン
テナ♯１〜♯４からの信号を受けて、対応するユーザＰ
Ｓ１からの信号を分離するための受信部ＳＲ１と、対応
するユーザＰＳ２からの信号を分離するための受信部Ｓ
Ｒ２とが設けられている。
テナ♯１〜♯４からの信号を受けて、対応するユーザＰ
Ｓ１からの信号を分離するための受信部ＳＲ１と、対応
するユーザＰＳ２からの信号を分離するための受信部Ｓ
Ｒ２とが設けられている。
【００４８】すなわち、それぞれのアンテナで受信され
た受信信号ｘ１（ｔ），ｘ２（ｔ），ｘ３（ｔ），ｘ４
（ｔ）は、受信部ＳＲ１に入ると、まず、同期回路２．
１に与えられ、ユーザＰＳ１からの信号の到来タイミン
グの検出が行なわれた後、さらに、受信ウエイトベクト
ル計算機２０.１、受信相関ベクトル計算機２２.１に与
えられるとともに、対応する乗算器１２−１.１，１２
−２.１，１２−３.１，１２−４.１の一方入力にそれ
ぞれ与えられる。
た受信信号ｘ１（ｔ），ｘ２（ｔ），ｘ３（ｔ），ｘ４
（ｔ）は、受信部ＳＲ１に入ると、まず、同期回路２．
１に与えられ、ユーザＰＳ１からの信号の到来タイミン
グの検出が行なわれた後、さらに、受信ウエイトベクト
ル計算機２０.１、受信相関ベクトル計算機２２.１に与
えられるとともに、対応する乗算器１２−１.１，１２
−２.１，１２−３.１，１２−４.１の一方入力にそれ
ぞれ与えられる。
【００４９】これらの乗算器の他方入力には、受信ウエ
イトベクトル計算機２０.１からそれぞれのアンテナで
の受信信号に対する重み係数ｗｒｘ１１，ｗｒｘ２１，
ｗｒｘ３１，ｗｒｘ４１が印加される。これらの重み係
数は、従来例と同様に、受信ウエイトベクトル計算機２
０.１により、リアルタイムで算出される。
イトベクトル計算機２０.１からそれぞれのアンテナで
の受信信号に対する重み係数ｗｒｘ１１，ｗｒｘ２１，
ｗｒｘ３１，ｗｒｘ４１が印加される。これらの重み係
数は、従来例と同様に、受信ウエイトベクトル計算機２
０.１により、リアルタイムで算出される。
【００５０】受信部ＳＲ１は、さらに、乗算器１２−
１.１〜１２−４.１の出力を受けて加算するための加算
器１３．１と、加算器１３．１の出力を受けて復調して
ベースバンド信号を抽出するための復調回路３０．１
と、復調回路３０．１の出力を受けて再変調し、ユーザ
ＰＳ１から受信信号のレプリカ信号を生成するための再
変調回路３２．１と、再変調回路３２．１の出力を受け
て波形を整形するためのフィルタリング回路３４．１と
を備える。フィルタリング回路３４．１の出力は、受信
部ＳＲ２のタイミング調整回路３６．２に与えられる。
１.１〜１２−４.１の出力を受けて加算するための加算
器１３．１と、加算器１３．１の出力を受けて復調して
ベースバンド信号を抽出するための復調回路３０．１
と、復調回路３０．１の出力を受けて再変調し、ユーザ
ＰＳ１から受信信号のレプリカ信号を生成するための再
変調回路３２．１と、再変調回路３２．１の出力を受け
て波形を整形するためのフィルタリング回路３４．１と
を備える。フィルタリング回路３４．１の出力は、受信
部ＳＲ２のタイミング調整回路３６．２に与えられる。
【００５１】受信部ＳＲ１は、さらに、同期回路２．１
からの受信信号ｘ１（ｔ）〜ｘ４（ｔ）と再変調回路３
２．１の出力とを受けて、後に説明する手順に従って、
ユーザＰＳ１からの信号に対する受信相関ベクトルを算
出するための受信相関ベクトル計算機２２．１と、フィ
ルタリング回路３４．２からの出力をさらにタイミング
調整回路３６．１においてユーザＰＳ１とユーザＰＳ２
との受信信号の到来タイミングの差を調整した上で得ら
れるユーザＰＳ２からの信号のレプリカ信号と受信相関
ベクトル計算機２２．１の出力と再変調回路３２．１の
出力であるユーザＰＳ１からの信号のレプリカ信号とに
基づいて、ユーザＰＳ１からの受信信号に対する受信応
答ベクトルを算出するための受信応答ベクトル計算機２
４．１とを備える。
からの受信信号ｘ１（ｔ）〜ｘ４（ｔ）と再変調回路３
２．１の出力とを受けて、後に説明する手順に従って、
ユーザＰＳ１からの信号に対する受信相関ベクトルを算
出するための受信相関ベクトル計算機２２．１と、フィ
ルタリング回路３４．２からの出力をさらにタイミング
調整回路３６．１においてユーザＰＳ１とユーザＰＳ２
との受信信号の到来タイミングの差を調整した上で得ら
れるユーザＰＳ２からの信号のレプリカ信号と受信相関
ベクトル計算機２２．１の出力と再変調回路３２．１の
出力であるユーザＰＳ１からの信号のレプリカ信号とに
基づいて、ユーザＰＳ１からの受信信号に対する受信応
答ベクトルを算出するための受信応答ベクトル計算機２
４．１とを備える。
【００５２】タイミング調整回路３６．１は、受信部Ｓ
Ｒ１の同期回路２．１と受信部ＳＲ２の同期回路２．２
との受信信号の到来タイミングの検出結果に応じて、フ
ィルタリング回路３４．２からタイミング調整回路３
６．１に与えられた信号に対して、ユーザＰＳ１とユー
ザＰＳ２との受信信号の到来タイミングの差を調整した
上でユーザＰＳ２からの信号のレプリカ信号を受信応答
ベクトル計算機２４．１に与える。
Ｒ１の同期回路２．１と受信部ＳＲ２の同期回路２．２
との受信信号の到来タイミングの検出結果に応じて、フ
ィルタリング回路３４．２からタイミング調整回路３
６．１に与えられた信号に対して、ユーザＰＳ１とユー
ザＰＳ２との受信信号の到来タイミングの差を調整した
上でユーザＰＳ２からの信号のレプリカ信号を受信応答
ベクトル計算機２４．１に与える。
【００５３】同様の構成が、受信部ＳＲ２に対しても設
けられる。なお、再変調回路３２．２の出力をフィルタ
リング回路３４．２を通して波形整形する必要があるの
は、ユーザＰＳ１からの信号とユーザＰＳ２からの信号
の到来タイミングが一般的には異なるために、受信応答
ベクトル計算機２４．１で受信応答ベクトルを計算する
際に、受信部ＳＲ１におけるユーザＰＳ１からの受信信
号のサンプリングのタイミングと、受信部ＳＲ２におけ
るユーザＰＳ２からの受信信号のサンプリングのタイミ
ングとが異なり、その結果、受信部ＳＲ２における再変
調回路３２．２の出力においてサンプリングタイミング
の間の補間された信号レベルを用いる必要があるためで
ある。
けられる。なお、再変調回路３２．２の出力をフィルタ
リング回路３４．２を通して波形整形する必要があるの
は、ユーザＰＳ１からの信号とユーザＰＳ２からの信号
の到来タイミングが一般的には異なるために、受信応答
ベクトル計算機２４．１で受信応答ベクトルを計算する
際に、受信部ＳＲ１におけるユーザＰＳ１からの受信信
号のサンプリングのタイミングと、受信部ＳＲ２におけ
るユーザＰＳ２からの受信信号のサンプリングのタイミ
ングとが異なり、その結果、受信部ＳＲ２における再変
調回路３２．２の出力においてサンプリングタイミング
の間の補間された信号レベルを用いる必要があるためで
ある。
【００５４】このようにして算出されたユーザＰＳ１の
受信応答ベクトルから、後に説明するように、応答ベク
トルの時間変動を推定することによって間接的に送信時
のウエイトを推定することが可能となる。
受信応答ベクトルから、後に説明するように、応答ベク
トルの時間変動を推定することによって間接的に送信時
のウエイトを推定することが可能となる。
【００５５】［アダプティブアレイとしての動作原理］
まず、受信部ＳＲ１の動作を簡単に説明すると以下のと
おりである。
まず、受信部ＳＲ１の動作を簡単に説明すると以下のと
おりである。
【００５６】アンテナで受信された受信信号ｘ１
（ｔ），ｘ２（ｔ），ｘ３（ｔ），ｘ４（ｔ）は、以下
の式で表される。
（ｔ），ｘ２（ｔ），ｘ３（ｔ），ｘ４（ｔ）は、以下
の式で表される。
【００５７】
【数１】
【００５８】ここで、信号ｘj （ｔ）は、ｊ番目（ｊ＝
１，２，３，４）のアンテナの受信信号を示し、信号Ｓ
ｒｘi （ｔ）は、ｉ番目（ｉ＝１，２）のユーザが送信
した信号を示す。
１，２，３，４）のアンテナの受信信号を示し、信号Ｓ
ｒｘi （ｔ）は、ｉ番目（ｉ＝１，２）のユーザが送信
した信号を示す。
【００５９】さらに、係数ｈjiは、j 番目のアンテナに
受信された、i 番目のユーザからの信号の複素係数を示
し、ｎj （ｔ）は、ｊ番目の受信信号に含まれる雑音を
示している。
受信された、i 番目のユーザからの信号の複素係数を示
し、ｎj （ｔ）は、ｊ番目の受信信号に含まれる雑音を
示している。
【００６０】上の式（１）〜（４）をベクトル形式で表
記すると、以下のようになる。
記すると、以下のようになる。
【００６１】
【数２】
【００６２】なお式（６）〜（８）において、［…]T
は、［…］の転置を示す。ここで、Ｘ（ｔ）は入力信号
ベクトル、Ｈi はｉ番目のユーザの受信応答ベクトル、
Ｎ（ｔ）は雑音ベクトルをそれぞれ示している。
は、［…］の転置を示す。ここで、Ｘ（ｔ）は入力信号
ベクトル、Ｈi はｉ番目のユーザの受信応答ベクトル、
Ｎ（ｔ）は雑音ベクトルをそれぞれ示している。
【００６３】アダプティブアレイアンテナは、図１に示
したように、それぞれのアンテナからの入力信号に重み
係数ｗｒｘ1i〜ｗｒｘ４iを掛けて合成した信号を受信
信号Ｓｒｘｉ（ｔ）として出力する。
したように、それぞれのアンテナからの入力信号に重み
係数ｗｒｘ1i〜ｗｒｘ４iを掛けて合成した信号を受信
信号Ｓｒｘｉ（ｔ）として出力する。
【００６４】さて、以上のような準備の下に、たとえ
ば、１番目のユーザが送信した信号Ｓｒｘ1 （ｔ）を抽
出する場合のアダプティブアレイの動作は以下のように
なる。
ば、１番目のユーザが送信した信号Ｓｒｘ1 （ｔ）を抽
出する場合のアダプティブアレイの動作は以下のように
なる。
【００６５】アダプティブアレイ１００の出力信号ｙ１
（ｔ）は、入力信号ベクトルＸ（ｔ）とウエイトベクト
ルＷ1 のベクトルの掛算により、以下のような式で表わ
すことができる。
（ｔ）は、入力信号ベクトルＸ（ｔ）とウエイトベクト
ルＷ1 のベクトルの掛算により、以下のような式で表わ
すことができる。
【００６６】
【数３】
【００６７】すなわち、ウエイトベクトルＷ1 は、ｊ番
目の入力信号ＲＸj （ｔ）に掛け合わされる重み係数ｗ
ｒｘj1（ｊ＝１，２，３，４）を要素とするベクトルで
ある。
目の入力信号ＲＸj （ｔ）に掛け合わされる重み係数ｗ
ｒｘj1（ｊ＝１，２，３，４）を要素とするベクトルで
ある。
【００６８】ここで式（９）のように表わされたｙ１
（ｔ）に対して、式（５）により表現された入力信号ベ
クトルＸ（ｔ）を代入すると、以下のようになる。
（ｔ）に対して、式（５）により表現された入力信号ベ
クトルＸ（ｔ）を代入すると、以下のようになる。
【００６９】
【数４】
【００７０】ここで、アダプティブアレイが理想的に動
作した場合、周知な方法により、ウエイトベクトルＷ1
は次の連立方程式を満たすようにウエイトベクトル計算
機２０．１により逐次制御される。
作した場合、周知な方法により、ウエイトベクトルＷ1
は次の連立方程式を満たすようにウエイトベクトル計算
機２０．１により逐次制御される。
【００７１】
【数５】
【００７２】式（１２）および式（１３）を満たすよう
にウエイトベクトルＷ1 が完全に制御されると、アダプ
ティブアレイ１０００からの出力信号ｙ１（ｔ）は、結
局以下の式のように表わされる。
にウエイトベクトルＷ1 が完全に制御されると、アダプ
ティブアレイ１０００からの出力信号ｙ１（ｔ）は、結
局以下の式のように表わされる。
【００７３】
【数６】
【００７４】すなわち、出力信号ｙ１（ｔ）には、２人
のユーザのうちの第１番目のユーザが送信した信号Ｓｒ
ｘ1 （ｔ）が得られることになる。
のユーザのうちの第１番目のユーザが送信した信号Ｓｒ
ｘ1 （ｔ）が得られることになる。
【００７５】［無線装置１０００の動作の概要］図２
は、無線装置１０００の動作の概要を説明するためのフ
ローチャートである。
は、無線装置１０００の動作の概要を説明するためのフ
ローチャートである。
【００７６】無線装置１０００においては、アダプティ
ブアレイのウエイトベクトル（重み係数ベクトル）が各
アンテナ素子における受信応答ベクトルにより一意に表
わせることに着目し、受信応答ベクトルの時間変動を推
定することによって間接的にウエイトを推定する。
ブアレイのウエイトベクトル（重み係数ベクトル）が各
アンテナ素子における受信応答ベクトルにより一意に表
わせることに着目し、受信応答ベクトルの時間変動を推
定することによって間接的にウエイトを推定する。
【００７７】まず、受信部ＳＲ１において、受信信号に
基づいて、受信信号の伝搬路の推定を行なう（ステップ
Ｓ１００）。伝搬路の推定は、式（１）〜（４）におい
て、ユーザから送られる信号のインパルス応答を求める
ことに相当する。
基づいて、受信信号の伝搬路の推定を行なう（ステップ
Ｓ１００）。伝搬路の推定は、式（１）〜（４）におい
て、ユーザから送られる信号のインパルス応答を求める
ことに相当する。
【００７８】言い換えると、式（１）〜（４）におい
て、たとえば、受信応答ベクトルＨ1が推定できれば、
ユーザＰＳ１からの信号受信時の伝送路の推定が行なえ
ることになる。
て、たとえば、受信応答ベクトルＨ1が推定できれば、
ユーザＰＳ１からの信号受信時の伝送路の推定が行なえ
ることになる。
【００７９】つづいて、送信部において、送信時の伝搬
路の予測、すなわち、受信時の受信応答ベクトルから送
信時点での受信応答ベクトルの予測を行なう（ステップ
Ｓ１０２）。この予測された受信応答ベクトルが送信時
の送信係数ベクトルに相当する。さらに、送信部におい
て、予測された送信係数ベクトルに基づいて、送信ウエ
イトベクトルの計算を行ない、送信時のウエイトを制御
する（ステップＳ１０４）。
路の予測、すなわち、受信時の受信応答ベクトルから送
信時点での受信応答ベクトルの予測を行なう（ステップ
Ｓ１０２）。この予測された受信応答ベクトルが送信時
の送信係数ベクトルに相当する。さらに、送信部におい
て、予測された送信係数ベクトルに基づいて、送信ウエ
イトベクトルの計算を行ない、送信時のウエイトを制御
する（ステップＳ１０４）。
【００８０】［受信応答ベクトル計算機２４．１の動
作］つぎに、図１に示した実施の形態１における受信応
答ベクトル計算機２４.１の動作について説明する。
作］つぎに、図１に示した実施の形態１における受信応
答ベクトル計算機２４.１の動作について説明する。
【００８１】まず、アンテナ素子数を４本、同時に通信
するユーザ数を２人とした場合、アンテナからの時刻ｔ
における受信信号をそれぞれｘ１（ｔ），ｘ２（ｔ），
ｘ３（ｔ），ｘ４（ｔ）とし、所望波（ユーザＰＳ１か
らの電波）のレプリカ信号をＤ（ｔ）、干渉波（ユーザ
ＰＳ２からの電波）のレプリカ信号をＵ（ｔ−Ｔ２）と
する。このとき、所望波の受信応答ベクトルＨDを推定
することを考える。なお、Ｔ２は、所望波と干渉波の到
来時刻の差を表している。
するユーザ数を２人とした場合、アンテナからの時刻ｔ
における受信信号をそれぞれｘ１（ｔ），ｘ２（ｔ），
ｘ３（ｔ），ｘ４（ｔ）とし、所望波（ユーザＰＳ１か
らの電波）のレプリカ信号をＤ（ｔ）、干渉波（ユーザ
ＰＳ２からの電波）のレプリカ信号をＵ（ｔ−Ｔ２）と
する。このとき、所望波の受信応答ベクトルＨDを推定
することを考える。なお、Ｔ２は、所望波と干渉波の到
来時刻の差を表している。
【００８２】受信信号ベクトルＸ（ｔ）は、以下の式で
表される。
表される。
【００８３】
【数７】
【００８４】このとき、受信相関ベクトルの要素のう
ち、ユーザＰＳ１についてのレプリカ信号Ｄ（ｔ）と受
信信号ｘ１（ｔ）とについての係数ｒ１１は、以下の式
のように表される。
ち、ユーザＰＳ１についてのレプリカ信号Ｄ（ｔ）と受
信信号ｘ１（ｔ）とについての係数ｒ１１は、以下の式
のように表される。
【００８５】
【数８】
【００８６】ここで、所望波のレプリカ信号Ｄ（ｔ）自
身についてのアンサンブル平均（時間平均）は１であ
り、平均をとる時間が長ければ、所望波のレプリカ信号
Ｄ（ｔ）と雑音信号ｎ１（ｔ）との相関は０となるの
で、以下の式が成り立つ。
身についてのアンサンブル平均（時間平均）は１であ
り、平均をとる時間が長ければ、所望波のレプリカ信号
Ｄ（ｔ）と雑音信号ｎ１（ｔ）との相関は０となるの
で、以下の式が成り立つ。
【００８７】
【数９】
【００８８】受信相関ベクトルの要素のうち、ユーザＰ
Ｓ１についてのレプリカ信号Ｄ（ｔ）と他の受信信号ｘ
２（ｔ）〜ｘ４（ｔ）とについてのそれぞれの係数ｒ２
１、ｒ３１、ｒ４１も同様に計算できる。したがって、
受信相関ベクトルの各要素は、結局以下のような計算に
より求めることができる。
Ｓ１についてのレプリカ信号Ｄ（ｔ）と他の受信信号ｘ
２（ｔ）〜ｘ４（ｔ）とについてのそれぞれの係数ｒ２
１、ｒ３１、ｒ４１も同様に計算できる。したがって、
受信相関ベクトルの各要素は、結局以下のような計算に
より求めることができる。
【００８９】
【数１０】
【００９０】ここで、もしも、ユーザＰＳ１からの信号
とユーザＰＳ２からの信号とが完全に直交しているとす
ると、以下の式が、さらに成り立つ。
とユーザＰＳ２からの信号とが完全に直交しているとす
ると、以下の式が、さらに成り立つ。
【００９１】
【数１１】
【００９２】つまり、ユーザＰＳ１からの信号とユーザ
ＰＳ２からの信号とが完全に直交しているならば、受信
相関ベクトル［ｒ１１，ｒ２１，ｒ３１，ｒ４１］がユ
ーザＰＳ１についての受信応答ベクトルＨDに対応する
ことになる。
ＰＳ２からの信号とが完全に直交しているならば、受信
相関ベクトル［ｒ１１，ｒ２１，ｒ３１，ｒ４１］がユ
ーザＰＳ１についての受信応答ベクトルＨDに対応する
ことになる。
【００９３】しかしながら、現実には、ユーザＰＳ１か
らの信号とユーザＰＳ２からの信号とが完全に直交する
ように符号系列を割り当てることはできないため、Ｅ
［Ｄ*（ｔ）Ｕ（ｔ−Ｔ２）］の値を推定することが必
要になる。
らの信号とユーザＰＳ２からの信号とが完全に直交する
ように符号系列を割り当てることはできないため、Ｅ
［Ｄ*（ｔ）Ｕ（ｔ−Ｔ２）］の値を推定することが必
要になる。
【００９４】文献：岸山 祥久、大鐘 武雄、西村 寿
彦、小川 恭孝、土居 義晴 著「アダプティブアレー
を用いたＴＤＤ／ＳＤＭＡ方式における下り回線用ウエ
イト推定法に関する検討」 信学技報、Technical Repo
rt of IEICE, cs99-44,RCS99-36(1999-06),p.67-p72に
は、ユーザＰＳ１とユーザＰＳ２の相関行列Ｒの逆行列
Ｒ-1と、ユーザＰＳ２のレプリカ信号Ｕ（ｔ−Ｔ２）と
受信信号ベクトルＸ（ｔ）の相関成分とを用いると、干
渉ユーザ信号の成分を取り除いて、所望波の受信応答ベ
クトルを推定することができることが示されている。
彦、小川 恭孝、土居 義晴 著「アダプティブアレー
を用いたＴＤＤ／ＳＤＭＡ方式における下り回線用ウエ
イト推定法に関する検討」 信学技報、Technical Repo
rt of IEICE, cs99-44,RCS99-36(1999-06),p.67-p72に
は、ユーザＰＳ１とユーザＰＳ２の相関行列Ｒの逆行列
Ｒ-1と、ユーザＰＳ２のレプリカ信号Ｕ（ｔ−Ｔ２）と
受信信号ベクトルＸ（ｔ）の相関成分とを用いると、干
渉ユーザ信号の成分を取り除いて、所望波の受信応答ベ
クトルを推定することができることが示されている。
【００９５】すなわち、相関行列Ｒと、その逆行列Ｒ-1
と、ユーザＰＳ２のレプリカ信号Ｕ（ｔ−Ｔ２）と受信
信号ベクトルＸ（ｔ）の相関成分とは、以下のように表
すことができる。
と、ユーザＰＳ２のレプリカ信号Ｕ（ｔ−Ｔ２）と受信
信号ベクトルＸ（ｔ）の相関成分とは、以下のように表
すことができる。
【００９６】
【数１２】
【００９７】したがって、相関行列Ｒの逆行列Ｒ-1と、
受信相関ベクトルとを用いると、所望波の受信応答ベク
トルＨDは、以下のように求めることが可能である。
受信相関ベクトルとを用いると、所望波の受信応答ベク
トルＨDは、以下のように求めることが可能である。
【００９８】
【数１３】
【００９９】したがって、図１に示したような無線装置
１０００の構成により、所望波の受信応答ベクトルＨD
を推定することが可能となり、ひいては、この推定され
た所望波の受信応答ベクトルＨDから、下り回線用（送
信時用）のウエイトベクトルを推定することが可能とな
る。
１０００の構成により、所望波の受信応答ベクトルＨD
を推定することが可能となり、ひいては、この推定され
た所望波の受信応答ベクトルＨDから、下り回線用（送
信時用）のウエイトベクトルを推定することが可能とな
る。
【０１００】図３は、以上の説明に基づいて、図１に示
した無線装置１０００の動作時の信号処理のタイミング
を説明するための図である。
した無線装置１０００の動作時の信号処理のタイミング
を説明するための図である。
【０１０１】図３において、白丸ＰＤ１〜ＰＤ６は、所
望波のレプリカ信号、すなわち、図１の再変調回路３
２．１からの出力を示し、黒丸ＰＵ１〜ＰＵ６は、干渉
波のレプリカ信号、すなわち、図１の再変調回路３２．
２からの出力を示す。
望波のレプリカ信号、すなわち、図１の再変調回路３
２．１からの出力を示し、黒丸ＰＵ１〜ＰＵ６は、干渉
波のレプリカ信号、すなわち、図１の再変調回路３２．
２からの出力を示す。
【０１０２】上述したとおり、所望波と干渉波の到来タ
イミングは、一般には一致しない。このため、受信部Ｓ
Ｒ１における所望波に対する信号処理のサンプリングの
タイミングと、受信部ＳＲ２における干渉波に対する信
号処理のサンプリングのタイミングとは、一般にはずれ
が存在する。
イミングは、一般には一致しない。このため、受信部Ｓ
Ｒ１における所望波に対する信号処理のサンプリングの
タイミングと、受信部ＳＲ２における干渉波に対する信
号処理のサンプリングのタイミングとは、一般にはずれ
が存在する。
【０１０３】したがって、再変調回路３２．２の出力
は、フィルタリング回路３４．２を通過した後に、タイ
ミング調整回路３６．１に与えられ、タイミング調整回
路３６．１から受信応答ベクトル計算機２４．１に対し
て、受信応答ベクトルの推定演算のために与えられる干
渉波のレプリカ信号のレベルは、信号点ＰＵＩ１〜ＰＵ
Ｉ６のレベルということになる。
は、フィルタリング回路３４．２を通過した後に、タイ
ミング調整回路３６．１に与えられ、タイミング調整回
路３６．１から受信応答ベクトル計算機２４．１に対し
て、受信応答ベクトルの推定演算のために与えられる干
渉波のレプリカ信号のレベルは、信号点ＰＵＩ１〜ＰＵ
Ｉ６のレベルということになる。
【０１０４】したがって、図１に示したような構成で
は、確かに、所望波の受信応答ベクトルＨDを推定する
ことが可能であるが、以下の点では不充分である。
は、確かに、所望波の受信応答ベクトルＨDを推定する
ことが可能であるが、以下の点では不充分である。
【０１０５】まず、レプリカ信号は、所望波Ｄ（ｔ）、
干渉波Ｕ（ｔ−Ｔ２）ともに、復調を行なった後に再変
調をし、さらにフィルタリング処理およびタイミング調
整処理が必要になる。
干渉波Ｕ（ｔ−Ｔ２）ともに、復調を行なった後に再変
調をし、さらにフィルタリング処理およびタイミング調
整処理が必要になる。
【０１０６】すなわち、応答ベクトルの時間変動を推定
することによって、送信時のウエイトを推定するための
図１の無線装置１０００の構成では、計算量が多くな
り、回路構成が複雑となるばかりでなく、その回路規模
が大きくなりすぎるという点で不充分である。
することによって、送信時のウエイトを推定するための
図１の無線装置１０００の構成では、計算量が多くな
り、回路構成が複雑となるばかりでなく、その回路規模
が大きくなりすぎるという点で不充分である。
【０１０７】さらには、干渉ユーザの信号区間以外の信
号（例えば、フレームの最初に位置するランプ部分）
は、もともとデータが復調されないため、レプリカ信号
を生成することができない。つまり、復調処理が行なわ
れない信号区間については、応答ベクトルの推定精度が
劣化してしまう、という点でも不充分である。
号（例えば、フレームの最初に位置するランプ部分）
は、もともとデータが復調されないため、レプリカ信号
を生成することができない。つまり、復調処理が行なわ
れない信号区間については、応答ベクトルの推定精度が
劣化してしまう、という点でも不充分である。
【０１０８】（受信信号から直接に干渉波のレプリカ信
号を生成する構成）したがって、以下では、より簡単な
回路構成で、所望波の受信応答ベクトルＨ Dを推定する
ことが可能な無線装置２０００の構成について、さらに
説明する。
号を生成する構成）したがって、以下では、より簡単な
回路構成で、所望波の受信応答ベクトルＨ Dを推定する
ことが可能な無線装置２０００の構成について、さらに
説明する。
【０１０９】図４は、受信信号から直接に干渉波のレプ
リカ信号を生成して応答ベクトルの時間変動を推定する
ことによって、送信時のウエイトを推定するＰＤＭＡ用
基地局の無線装置（無線基地局）２０００の構成を示す
概略ブロック図である。
リカ信号を生成して応答ベクトルの時間変動を推定する
ことによって、送信時のウエイトを推定するＰＤＭＡ用
基地局の無線装置（無線基地局）２０００の構成を示す
概略ブロック図である。
【０１１０】図１に示した無線装置１０００の構成と図
４に示した無線装置２０００の構成が異なる点は以下の
通りである。
４に示した無線装置２０００の構成が異なる点は以下の
通りである。
【０１１１】まず、無線装置２０００では、フィルタリ
ング回路３４．１，３４．２およびタイミング調整回路
３６．１，３６．２の代わりに、受信部ＳＲ１に対応し
てレプリカ生成回路４０．１が設けられ、受信部ＳＲ２
に対応してレプリカ生成回路４０．２が設けられてい
る。
ング回路３４．１，３４．２およびタイミング調整回路
３６．１，３６．２の代わりに、受信部ＳＲ１に対応し
てレプリカ生成回路４０．１が設けられ、受信部ＳＲ２
に対応してレプリカ生成回路４０．２が設けられてい
る。
【０１１２】レプリカ生成回路４０．１は、後に詳しく
説明するように、同期回路２．１からの受信信号ｘ１
（ｔ），ｘ２（ｔ），ｘ３（ｔ），ｘ４（ｔ）を受け
て、これらと受信部ＳＲ２の受信ウエイトベクトル計算
機２０．２からの干渉波についての受信ウエイトベクト
ルの要素とをそれぞれ乗算することで、干渉波のレプリ
カ信号Ｕ（ｔ−Ｔ２）を生成する。受信部ＳＲ２中のレ
プリカ生成回路４０．２も基本的にレプリカ生成回路４
０．１と同様の動作を行なう。
説明するように、同期回路２．１からの受信信号ｘ１
（ｔ），ｘ２（ｔ），ｘ３（ｔ），ｘ４（ｔ）を受け
て、これらと受信部ＳＲ２の受信ウエイトベクトル計算
機２０．２からの干渉波についての受信ウエイトベクト
ルの要素とをそれぞれ乗算することで、干渉波のレプリ
カ信号Ｕ（ｔ−Ｔ２）を生成する。受信部ＳＲ２中のレ
プリカ生成回路４０．２も基本的にレプリカ生成回路４
０．１と同様の動作を行なう。
【０１１３】［レプリカ生成回路４０．１の動作］所望
ユーザの信号のサンプリングタイミングでサンプリング
した受信信号ベクトルＸ（ｔ）の各要素は、以下の式で
表される。
ユーザの信号のサンプリングタイミングでサンプリング
した受信信号ベクトルＸ（ｔ）の各要素は、以下の式で
表される。
【０１１４】
【数１４】
【０１１５】このとき、受信部ＳＲ２で干渉ユーザ信号
を抽出するために受信ウエイトベクトル計算機２０．２
から出力されるウエイトベクトルＷU＝［ｗｕ１，ｗｕ
２，ｗｕ３，ｗｕ４］と受信信号ベクトルＸ（ｔ）との
内積ｙ（ｔ）は、以下の式のようになる。
を抽出するために受信ウエイトベクトル計算機２０．２
から出力されるウエイトベクトルＷU＝［ｗｕ１，ｗｕ
２，ｗｕ３，ｗｕ４］と受信信号ベクトルＸ（ｔ）との
内積ｙ（ｔ）は、以下の式のようになる。
【０１１６】
【数１５】
【０１１７】干渉ユーザ信号を抽出するためのウエイト
ベクトルＷUは、所望ユーザ信号を除去するためのもの
である。また、十分にＳＮ比が高い場合は、ノイズ成分
は無視できるから、以下の式が成り立つ。
ベクトルＷUは、所望ユーザ信号を除去するためのもの
である。また、十分にＳＮ比が高い場合は、ノイズ成分
は無視できるから、以下の式が成り立つ。
【０１１８】
【数１６】
【０１１９】したがって、最終的に内積ｙ（ｔ）は、以
下のようになる。
下のようになる。
【０１２０】
【数１７】
【０１２１】つまり、レプリカ生成回路４０．１におい
て、この内積ｙ（ｔ）を随時算出することとすれば、干
渉ユーザ信号のレプリカ信号Ｕ（ｔ−Ｔ２）を生成する
ことができる。
て、この内積ｙ（ｔ）を随時算出することとすれば、干
渉ユーザ信号のレプリカ信号Ｕ（ｔ−Ｔ２）を生成する
ことができる。
【０１２２】このとき、図１に示した構成と異なり、フ
ィルタリング処理等を行なうことなくレプリカ信号を生
成できるので、信号処理量を大幅に削減できる。また、
復調データがない区間でも干渉ユーザのレプリカ信号を
再生することができるため、相関処理の時間を長くとる
ことができ、送信ウエイトの推定精度を高めることが可
能となる。
ィルタリング処理等を行なうことなくレプリカ信号を生
成できるので、信号処理量を大幅に削減できる。また、
復調データがない区間でも干渉ユーザのレプリカ信号を
再生することができるため、相関処理の時間を長くとる
ことができ、送信ウエイトの推定精度を高めることが可
能となる。
【０１２３】［送信部の構成］以下では、図４に示した
受信部ＳＲ１で推定された受信応答ベクトルに基づい
て、送信時の送信ウエイトを推定する構成について説明
する。
受信部ＳＲ１で推定された受信応答ベクトルに基づい
て、送信時の送信ウエイトを推定する構成について説明
する。
【０１２４】図５は、受信部ＳＲ１に対応する送信部Ｓ
Ｔ１の構成を説明するための概略ブロック図である。
Ｔ１の構成を説明するための概略ブロック図である。
【０１２５】図５を参照して、送信部ＳＴ１は、受信応
答ベクトル計算機２４．１において算出された受信応答
ベクトルＨDを受けて、送信時での伝搬路を推定、すな
わち、送信時点での仮想的な受信応答ベクトルを推定す
ることで送信係数ベクトルを求める送信係数ベクトル計
算機４２．１と、送信係数ベクトル計算機４２．１との
間でデータを授受し、データを記憶保持するメモリ４
６．１と、送信係数ベクトル計算機４２．１の推定結果
に基づいて、送信ウエイトベクトルを算出する送信ウエ
イトベクトル計算機４４．１と、それぞれ一方入力に変
調回路３８．１により変調された送信信号を受け、他方
入力に送信ウエイトベクトル計算機４４．１からの重み
係数ｗｔｘ１１，ｗｔｘ２１，ｗｔｘ３１，ｗｔｘ４１
が印加される乗算器１５−１.１，１５−２.１，１５−
３.１，１５−４.１とを含む。乗算器１５−１.１，１
５−２.１，１５−３.１，１５−４.１からの出力は、
スイッチ１０−１〜１０−４を介して、アンテナ＃１〜
＃４に与えられる。
答ベクトル計算機２４．１において算出された受信応答
ベクトルＨDを受けて、送信時での伝搬路を推定、すな
わち、送信時点での仮想的な受信応答ベクトルを推定す
ることで送信係数ベクトルを求める送信係数ベクトル計
算機４２．１と、送信係数ベクトル計算機４２．１との
間でデータを授受し、データを記憶保持するメモリ４
６．１と、送信係数ベクトル計算機４２．１の推定結果
に基づいて、送信ウエイトベクトルを算出する送信ウエ
イトベクトル計算機４４．１と、それぞれ一方入力に変
調回路３８．１により変調された送信信号を受け、他方
入力に送信ウエイトベクトル計算機４４．１からの重み
係数ｗｔｘ１１，ｗｔｘ２１，ｗｔｘ３１，ｗｔｘ４１
が印加される乗算器１５−１.１，１５−２.１，１５−
３.１，１５−４.１とを含む。乗算器１５−１.１，１
５−２.１，１５−３.１，１５−４.１からの出力は、
スイッチ１０−１〜１０−４を介して、アンテナ＃１〜
＃４に与えられる。
【０１２６】（送信係数ベクトルの推定）以上のように
して、上り回線の各信号から所望ユーザに対する受信応
答ベクトルを求め、これに基づいて回帰計算等により下
り回線の送信時点での受信応答ベクトルを推定する。
して、上り回線の各信号から所望ユーザに対する受信応
答ベクトルを求め、これに基づいて回帰計算等により下
り回線の送信時点での受信応答ベクトルを推定する。
【０１２７】（送信ウエイトベクトルの決定）以上のよ
うにして送信時点での受信応答ベクトルの推定値が求ま
ると、以下の３通りのいずれかの方法で、送信ウエイト
ベクトルを求めることができる。
うにして送信時点での受信応答ベクトルの推定値が求ま
ると、以下の３通りのいずれかの方法で、送信ウエイト
ベクトルを求めることができる。
【０１２８】ｉ）直交化による方法
ユーザＰＳ１の時刻ｔ＝ｉＴ（ｉ：自然数、Ｔ：単位時
間間隔）におけるウエイトベクトルＷ(1)（ｉ）＝［ｗ
ｔｘ11、ｗｔｘ12、ｗｔｘ13、ｗｔｘ14］を考える。ユ
ーザＰＳ２にヌルを向けるためには、以下の条件が満た
されればよい。
間間隔）におけるウエイトベクトルＷ(1)（ｉ）＝［ｗ
ｔｘ11、ｗｔｘ12、ｗｔｘ13、ｗｔｘ14］を考える。ユ
ーザＰＳ２にヌルを向けるためには、以下の条件が満た
されればよい。
【０１２９】ユーザＰＳ２に対して予測した伝搬路（受
信応答ベクトル）をＶ(2)（ｉ）＝［ｈ1´(2)（ｉ）、
ｈ2´(2)（ｉ）、ｈ3´(2)（ｉ）、ｈ4´(2)（ｉ）］と
する。ここで、ｈp´(q)（ｉ）はｑ番目のユーザの、ｐ
番目のアンテナに対する受信係数ベクトルの時刻ｉに対
する予測値である。同様にして、ユーザＰＳ１に対して
も伝搬路Ｖ(1)（ｉ）を予測してあるものとする。
信応答ベクトル）をＶ(2)（ｉ）＝［ｈ1´(2)（ｉ）、
ｈ2´(2)（ｉ）、ｈ3´(2)（ｉ）、ｈ4´(2)（ｉ）］と
する。ここで、ｈp´(q)（ｉ）はｑ番目のユーザの、ｐ
番目のアンテナに対する受信係数ベクトルの時刻ｉに対
する予測値である。同様にして、ユーザＰＳ１に対して
も伝搬路Ｖ(1)（ｉ）を予測してあるものとする。
【０１３０】このとき、Ｗ(1)（ｉ）TＶ(2)（ｉ）＝０
となるように、Ｗ(1)（ｉ）を決定する。拘束条件とし
て、以下の条件ｃ１）、ｃ２）を課す。
となるように、Ｗ(1)（ｉ）を決定する。拘束条件とし
て、以下の条件ｃ１）、ｃ２）を課す。
【０１３１】
ｃ１）Ｗ(1)（ｉ）TＶ(1)（ｉ）＝ｇ（一定値）
ｃ２）‖Ｗ(1)（ｉ）‖を最小とする。
【０１３２】条件ｃ２）は、送信電力を最小化すること
に相当する。 ｉｉ）擬似相関行列を用いる方法 ここで、上述の通り、アダプティブアレイはいくつかの
アンテナ素子と各素子ウエイト値を制御する部分とから
なる。一般に、アンテナの入力ベクトルをＸ（ｔ）、ウ
エイトベクトルをＷと表わすと、出力Ｙ（ｔ）＝ＷTＸ
（ｔ）と参照信号ｄ（ｔ）との平均二乗差を最小にする
ようにウエイトベクトルを制御した場合（ＭＭＳＥ基
準：最小２乗誤差法基準）、最適ウエイトＷoptは次式
（Ｗｉｅｎｅｒ解）で与えられる。
に相当する。 ｉｉ）擬似相関行列を用いる方法 ここで、上述の通り、アダプティブアレイはいくつかの
アンテナ素子と各素子ウエイト値を制御する部分とから
なる。一般に、アンテナの入力ベクトルをＸ（ｔ）、ウ
エイトベクトルをＷと表わすと、出力Ｙ（ｔ）＝ＷTＸ
（ｔ）と参照信号ｄ（ｔ）との平均二乗差を最小にする
ようにウエイトベクトルを制御した場合（ＭＭＳＥ基
準：最小２乗誤差法基準）、最適ウエイトＷoptは次式
（Ｗｉｅｎｅｒ解）で与えられる。
【０１３３】
【数１８】
【０１３４】ただし、
【０１３５】
【数１９】
【０１３６】を満たす必要がある。ここで、ＹTはＹの
転置を、Ｙ*はＹの複素領域を、Ｅ［Ｙ］はアンサンブ
ル平均を表わす。このウエイト値によりアダプティブア
レイは不要な干渉波を抑圧するようにアレイパターンを
生成することになる。
転置を、Ｙ*はＹの複素領域を、Ｅ［Ｙ］はアンサンブ
ル平均を表わす。このウエイト値によりアダプティブア
レイは不要な干渉波を抑圧するようにアレイパターンを
生成することになる。
【０１３７】ところで、擬似相関行列を用いる方法で
は、上記式（１６）を以下に説明する擬似相関行列によ
り計算する。
は、上記式（１６）を以下に説明する擬似相関行列によ
り計算する。
【０１３８】すなわち、推定された複素受信信号係数
ｈ′(k) n（ｉ）を用いて、ユーザｋのためのウエイトベ
クトルＷ(k)（ｉ）を計算する。第ｋ番目のユーザのア
レイ応答ベクトルをＶ(k)（ｉ）とおくと、上述のとお
り、以下のように求めることができる。
ｈ′(k) n（ｉ）を用いて、ユーザｋのためのウエイトベ
クトルＷ(k)（ｉ）を計算する。第ｋ番目のユーザのア
レイ応答ベクトルをＶ(k)（ｉ）とおくと、上述のとお
り、以下のように求めることができる。
【０１３９】
【数２０】
【０１４０】このとき、ｔ＝ｉＴにおける仮想受信信号
の自己相関行列Ｒxx（ｉ）はＶ(k)（ｉ）を用いて次式
で表わされる。
の自己相関行列Ｒxx（ｉ）はＶ(k)（ｉ）を用いて次式
で表わされる。
【０１４１】
【数２１】
【０１４２】ただし、ＮはＲxx（ｉ）が正則となるため
に付加する仮想雑音項である。本発明における計算で
は、たとえば、Ｎ＝１．０×１０-5とした。
に付加する仮想雑音項である。本発明における計算で
は、たとえば、Ｎ＝１．０×１０-5とした。
【０１４３】受信信号と参照信号との相関ベクトルｒxd
（ｉ）は次式で表わされる。
（ｉ）は次式で表わされる。
【０１４４】
【数２２】
【０１４５】したがって式（１６）（２０）（２１）に
より、時刻ｔ＝ｉＴにおける下り回線用ウエイトを求め
ることができる。
より、時刻ｔ＝ｉＴにおける下り回線用ウエイトを求め
ることができる。
【０１４６】なお、式（２０）の逆行列演算は逆行列の
補助定理により、ユーザｋに対して最適に計算できる。
特に２ユーザの場合には次のような簡単な式でウエイト
が算出される。
補助定理により、ユーザｋに対して最適に計算できる。
特に２ユーザの場合には次のような簡単な式でウエイト
が算出される。
【０１４７】
【数２３】
【０１４８】このように自己相関行列が与えられた時、
ウエイトベクトルを計算する方法については、たとえ
ば、文献：Ｔ．Ｏｈｇａｎｅ、Ｙ．Ｏｇａｗａ，ａｎｄ
Ｋ．Ｉｔｏｈ，Ｐｒｏｃ．ＶＴＣ‘９７，ｖｏｌ．
２，ｐｐ．７２５−７２９，Ｍａｙ １９９７、また
は、文献：田中、大鐘、小川、伊藤、信学技報、ｖｏ
ｌ．ＲＣＳ９８−１１７，ｐｐ．１０３−１０８，Ｏｃ
ｔ．１９９８に記載されている。
ウエイトベクトルを計算する方法については、たとえ
ば、文献：Ｔ．Ｏｈｇａｎｅ、Ｙ．Ｏｇａｗａ，ａｎｄ
Ｋ．Ｉｔｏｈ，Ｐｒｏｃ．ＶＴＣ‘９７，ｖｏｌ．
２，ｐｐ．７２５−７２９，Ｍａｙ １９９７、また
は、文献：田中、大鐘、小川、伊藤、信学技報、ｖｏ
ｌ．ＲＣＳ９８−１１７，ｐｐ．１０３−１０８，Ｏｃ
ｔ．１９９８に記載されている。
【０１４９】ｉｉｉ）ビームをユーザＰＳ１に向ける方
法 ビームをユーザＰＳ１に向けると言う点のみに着目する
と、以下の式を満たせばよい。
法 ビームをユーザＰＳ１に向けると言う点のみに着目する
と、以下の式を満たせばよい。
【０１５０】Ｗ(1)（ｉ）＝Ｖ(1)（ｉ）*
以上説明したようないずれかの方法で、送信時のウエイ
トベクトルを決定して送信すれば、角度広がりなど動的
なレイリー伝搬路を想定した場合、ＴＤＤ／ＰＤＭＡ方
式においても上下回線間の時間差により発生する下り回
線での誤り率が劣化を抑制することが可能である。
トベクトルを決定して送信すれば、角度広がりなど動的
なレイリー伝搬路を想定した場合、ＴＤＤ／ＰＤＭＡ方
式においても上下回線間の時間差により発生する下り回
線での誤り率が劣化を抑制することが可能である。
【０１５１】なお、以上の説明では、受信応答ベクトル
を推定することにより、送信時の送信ウエイトベクトル
を間接的に推定する構成について説明した。しかしなが
ら、推定された受信応答ベクトルの用途としては、この
ような場合には限定されない。
を推定することにより、送信時の送信ウエイトベクトル
を間接的に推定する構成について説明した。しかしなが
ら、推定された受信応答ベクトルの用途としては、この
ような場合には限定されない。
【０１５２】たとえば、受信応答ベクトルが推定される
と、所望波の受信電力を算出することが可能となる。し
たがって、受信電力に応じて送信電力の大きさを制御す
ることなども可能となる。つまり、基地局からユーザま
での距離に応じて、送信電力を制御することで、他の基
地局に対する干渉を低減することも可能となる。
と、所望波の受信電力を算出することが可能となる。し
たがって、受信電力に応じて送信電力の大きさを制御す
ることなども可能となる。つまり、基地局からユーザま
での距離に応じて、送信電力を制御することで、他の基
地局に対する干渉を低減することも可能となる。
【０１５３】今回開示された実施の形態はすべての点で
例示であって制限なものではないと考えられるべきであ
る。本発明の範囲は上記した説明ではなく特許請求の範
囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および
範囲内のすべての変更が含まれることが意図される。
例示であって制限なものではないと考えられるべきであ
る。本発明の範囲は上記した説明ではなく特許請求の範
囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および
範囲内のすべての変更が含まれることが意図される。
【０１５４】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、アダ
プティブアレイの受信応答ベクトルの時間変動の推定を
簡単な回路構成で実現することが可能である。
プティブアレイの受信応答ベクトルの時間変動の推定を
簡単な回路構成で実現することが可能である。
【０１５５】さらに、アダプティブアレイの受信応答ベ
クトルの時間変動を推定することによって間接的にウエ
イトの変動を推定することにより、角度広がりなど動的
なレイリー伝搬路においても、上下回線間の時間差によ
り発生する下り回線での誤り率が劣化を抑制することが
可能である。
クトルの時間変動を推定することによって間接的にウエ
イトの変動を推定することにより、角度広がりなど動的
なレイリー伝搬路においても、上下回線間の時間差によ
り発生する下り回線での誤り率が劣化を抑制することが
可能である。
【図１】 無線装置（無線基地局）１０００の構成を示
す概略ブロック図である。
す概略ブロック図である。
【図２】 無線装置１０００の動作の概要を説明するた
めのフローチャートである。
めのフローチャートである。
【図３】 無線装置１０００の動作時の信号処理のタイ
ミングを説明するための図である。
ミングを説明するための図である。
【図４】 無線装置（無線基地局）２０００の構成を示
す概略ブロック図である。
す概略ブロック図である。
【図５】 受信部ＳＲ１に対応する送信部ＳＴ１の構成
を説明するための概略ブロック図である。
を説明するための概略ブロック図である。
【図６】 周波数分割多重接続，時分割多重接続および
ＰＤＭＡの各種の通信システムにおけるチャネルの配置
図である。
ＰＤＭＡの各種の通信システムにおけるチャネルの配置
図である。
【図７】 アダプティブアレイ無線基地局の動作原理を
概念的に示す模式図である。
概念的に示す模式図である。
【図８】 アダプティブアレイ無線基地局１の構成を示
す概略ブロック図である。
す概略ブロック図である。
【図９】 携帯電話機の電波信号のフレーム構成を示す
概略図である。
概略図である。
【図１０】 ユーザＡとアダプティブアレイ無線基地局
１との間での電波信号の授受をイメージ化した図であ
る。
１との間での電波信号の授受をイメージ化した図であ
る。
ＳＲ１，ＳＲ２ 受信部、ＳＴ１ 送信部、＃１〜＃４
アンテナ、１０−１〜１０−４ スイッチ回路、１２
−１.１〜１２−４.１，１２−１.２〜１２−４.２ 乗
算器、１３．１，１３．２ 加算器、１５−１.１〜１
５−４.１ 乗算器、２０.１，２０.２ 受信ウエイト
ベクトル計算機、２２.１，２２.２ 受信相関ベクトル
計算機、２４.１，２４.２ 受信応答ベクトル計算機、
３０.１，３０．２ 復調回路、３２．１，３２．２
再変調回路、３４．１，３４．２フィルタリング回路、
３６．１，３６．２ タイミング調整回路、４０．１，
４０．２ レプリカ生成回路、４２．１ 送信係数ベク
トル計算機、４４．１送信ウエイトベクトル計算機、４
６．１ メモリ、１０００、２０００ 無線装置（無線
基地局）。
アンテナ、１０−１〜１０−４ スイッチ回路、１２
−１.１〜１２−４.１，１２−１.２〜１２−４.２ 乗
算器、１３．１，１３．２ 加算器、１５−１.１〜１
５−４.１ 乗算器、２０.１，２０.２ 受信ウエイト
ベクトル計算機、２２.１，２２.２ 受信相関ベクトル
計算機、２４.１，２４.２ 受信応答ベクトル計算機、
３０.１，３０．２ 復調回路、３２．１，３２．２
再変調回路、３４．１，３４．２フィルタリング回路、
３６．１，３６．２ タイミング調整回路、４０．１，
４０．２ レプリカ生成回路、４２．１ 送信係数ベク
トル計算機、４４．１送信ウエイトベクトル計算機、４
６．１ メモリ、１０００、２０００ 無線装置（無線
基地局）。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｈ０４Ｊ 15/00 Ｈ０４Ｊ 15/00
(56)参考文献 特開 平11−205286（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H04B 7/02 - 7/12
H04B 7/26
H04Q 7/00 - 7/38
Claims (3)
- 【請求項１】 リアルタイムにアンテナ指向性を変更
し、複数の端末との間で信号の送受信を時分割で行なう
無線装置であって、 離散的に配置された複数のアンテナと、 前記複数のアンテナからの信号を受けて、前記複数の端
末からの信号のうち、第１の端末からの信号を分離する
ための第１の受信回路と、 前記複数のアンテナからの信号を受けて、前記複数の端
末からの信号のうち、第２の端末からの信号を分離する
ための第２の受信回路とを備え、 前記第１の受信回路は、 受信信号の受信時に、前記複数のアンテナからの信号に
基づいて第１のウエイトベクトルを生成し、前記第１の
端末からの信号を分離する第１の受信信号分離回路と、 前記受信信号の受信時に、前記第１の受信信号分離回路
の出力に基づいて生成された第１のレプリカ信号と前記
複数のアンテナからの信号とに応じて、前記第１の端末
からの信号に対する第１の受信相関ベクトルを算出する
第１の受信相関ベクトル算出回路と、 前記受信信号の受信時に、前記複数のアンテナからの信
号に対して、前記第２の受信回路における分離制御情報
に基づいて、前記第２の端末からの信号に対応する第２
のレプリカ信号を生成する第１のレプリカ信号生成回路
と、 前記第２の受信回路から与えられる前記第２の端末から
の信号に対する第２の受信相関ベクトルと前記第１の受
信相関ベクトルと前記第１および第２のレプリカ信号か
ら算出される相関行列とに基づいて、前記第１の端末か
らの信号に対する受信応答ベクトルを推定する受信応答
ベクトル計算回路とを含む、無線装置。 - 【請求項２】 前記第２の受信回路は、 受信信号の受信時に、前記複数のアンテナからの信号に
基づいて第２のウエイトベクトルを生成し、前記第２の
端末からの信号を分離する第２の受信信号分離回路と、 前記受信信号の受信時に、前記第２の受信信号分離回路
の出力に基づいて生成された第３のレプリカ信号と前記
複数のアンテナからの信号とに応じて、前記第２の受信
相関ベクトルを算出する第２の受信相関ベクトル算出回
路とを含み、前記第２の受信信号分離回路は、前記分離
制御情報として前記第２のウエイトベクトルを前記第１
のレプリカ信号生成回路に与える、請求項１記載の無線
装置。 - 【請求項３】 信号の送受信時に前記複数のアンテナを
前記第１および第２の受信回路と共用する送信回路をさ
らに備え、 前記送信回路は、 前記受信応答ベクトル計算回路の推定結果に基づいて、
送信信号の送信時の伝搬路を予測する送信伝搬路推定回
路と、 前記送信伝搬路推定回路の推定結果に基づいて、前記送
信信号の送信時の前記アンテナ指向性を更新する送信指
向性制御回路とを備える、請求項２記載の無線装置。
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|---|---|---|---|---|
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| JP3391662B2 (ja) * | 1997-06-06 | 2003-03-31 | 松下電器産業株式会社 | アダプティブアレーアンテナ受信装置 |
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| JPH11220430A (ja) * | 1998-01-30 | 1999-08-10 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ダイバシチ通信装置及びダイバシチ受信方法 |
| JP3465739B2 (ja) * | 1998-04-07 | 2003-11-10 | 日本電気株式会社 | Ｃｄｍａ適応アンテナ受信装置及び通信システム |
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| CN100380842C (zh) * | 1999-06-23 | 2008-04-09 | 日本国立北海道大学学长 | 无线装置 |
| TW513873B (en) * | 2000-07-27 | 2002-12-11 | Sanyo Electric Co | Radio equipment capable of real time change of antenna directivity and Doppler frequency estimating circuit used for the radio equipment |
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| JP4587357B2 (ja) * | 2001-07-12 | 2010-11-24 | 三洋電機株式会社 | 無線基地システムおよび送信指向性制御方法 |
| JP4007829B2 (ja) * | 2002-03-08 | 2007-11-14 | 三洋電機株式会社 | 無線受信装置、アレイパラメータ最適値推定方法、およびアレイパラメータ最適値推定プログラム |
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2000
- 2000-09-08 JP JP2000272923A patent/JP3475163B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2001
- 2001-08-22 US US10/363,255 patent/US7069054B2/en not_active Expired - Lifetime
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- 2001-08-22 CN CN01818443.XA patent/CN1252944C/zh not_active Expired - Fee Related
- 2001-08-22 AU AU2001280110A patent/AU2001280110A1/en not_active Abandoned
- 2001-08-22 WO PCT/JP2001/007193 patent/WO2002021724A1/ja active Application Filing
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