JP3609767B2 - 無線基地装置、送信指向性キャリブレーション方法、および送信指向性キャリブレーションプログラム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、無線基地装置、送信指向性キャリブレーション方法、および送信指向性キャリブレーションプログラムに関し、特に、送信指向性のキャリブレーションが可能なアダプティブアレイ基地局、そのようなアダプティブアレイ基地局のための送信指向性キャリブレーション方法および送信指向性キャリブレーションプログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、急速に発達しつつある移動体通信システム（たとえば、Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｈａｎｄｙｐｈｏｎｅ Ｓｙｓｔｅｍ：以下、ＰＨＳ）では、電波の周波数利用効率を高めるために、同一周波数の同一タイムスロットを空間的に分割することにより複数ユーザの無線移動端末装置（以下、端末）を無線基地装置（以下、基地局）に空間多重接続させることができるＰＤＭＡ（Ｐａｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式が提案されている。
【０００３】
このＰＤＭＡ方式では、現在のところアダプティブアレイ技術が採用されている。アダプティブアレイ処理とは、端末からの受信信号に基づいて、基地局のアンテナごとの受信係数（ウェイト）からなるウェイトベクトルを計算して適用制御することによって、所望の端末からの信号を正確に抽出する処理である。
【０００４】
このようなアダプティブアレイ処理により、各ユーザ端末のアンテナからの上り信号は、基地局のアレイアンテナによって受信され、当該ユーザ端末の受信ウェイトによって受信指向性を伴って分離抽出される。
【０００５】
また、基地局における受信と送信との間の時間差が０であると仮定すると伝搬路（基地局のアンテナ端と端末のアンテナ端との間の区間）に変動がないため、基地局から当該端末への下り信号は、受信時に得られた受信ウェイトを送信ウェイト情報として適用することにより当該端末のアンテナに対する送信指向性を伴って基地局のアレイアンテナから送信される。
【０００６】
このようなアダプティブアレイ処理は周知の技術であり、たとえば菊間信良著の「アレーアンテナによる適応信号処理」（科学技術出版）の第３５頁〜第４９頁の「第３章 ＭＭＳＥアダプティブアレー」に詳細に説明されているので、ここではその動作原理についての説明を省略する。
【０００７】
なお、以下の説明においては、このようなアダプティブアレイ処理を用いて端末に対する下りの送信指向性制御を行なう基地局をアダプティブアレイ基地局と称する。
【０００８】
しかしながら、たとえ上述のように、伝搬路に変動がなくても、アダプティブアレイ基地局内における受信信号経路と送信信号経路との物理的な差違（たとえば経路長の差、受信回路および送信回路に含まれるアンプ、フィルタなどのデバイスの特性差など）により、受信信号経路と送信信号経路とで、送受信信号間に位相回転量、振幅変動量などの伝送特性の差が生じてしまうことになる。
【０００９】
アダプティブアレイ基地局内で送受信信号間に伝送特性の差があれば、上述のように受信ウェイトをそのまま送信ウェイトとして用いる方法では、送信相手先の端末に対して最適な送信指向性を向けることができなくなる。
【００１０】
このため、通常は、工場出荷時に基地局内の受信信号経路の伝送特性と送信信号経路の伝送特性との差を補償して最適の送信指向性を形成するためのキャリブレーションが行なわれる。
【００１１】
しかしながら、基地局内の受信回路および送信回路に含まれるデバイスの特性は、経年変化や温度変化により、出荷時とは異なってしまうため、基地局の設置後に定期的にキャリブレーション処理を行なう必要がある。
【００１２】
設置後の基地局におけるそのようなキャリブレーション処理については、たとえば国際公開番号ＷＯ００／０８７７７号公報（国際公開日２０００年２月１７日）などに開示されている。このような従来の方法では、たとえば、アダプティブアレイ基地局のアレイアンテナを構成する複数のアンテナのうち、あるアンテナから既知の信号を送信し、残りのアンテナでこの既知の信号をアレイ受信することにより、基地局内の受信信号経路の伝送特性と送信信号経路の伝送特性との差を測定し補償して送信指向性を最適化するキャリブレーション処理を行なっていた。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、従来は、設置後の各基地局単体でキャリブレーション処理を行なっていた。
【００１４】
この方法では、既知の信号を送信するアンテナと、これを受信するアンテナとの組合せを順次変更しながら、基地局内の受信信号経路の伝送特性と送信信号経路の伝送特性との差の補償を繰返していたため、次のような問題が生じていた。
【００１５】
すなわち、補償を繰返すため全体のキャリブレーション処理に時間を要し、また、既知の信号を送信するアンテナを除く、残りの本数のアンテナでアレイ受信をしていたため、アレイアンテナ全体で受信する場合に比べて、基地局のアダプティブアレイ性能すなわちキャリブレーション性能が劣化するという問題があった。
【００１６】
さらに、単体の基地局のアンテナ同士の間で近距離の信号送受信を行なっていたため、次のような問題が生じていた。
【００１７】
すなわち、信号が飽和しないように送受信の電力制御が必要であり制御が複雑化していた。また、送信アンテナと受信アンテナとの距離が短すぎると十分な分解能（たとえばビーム、ヌルの鋭さ）を有する指向性パターンを形成することが困難となり、アダプティブアレイ性能が劣化するという問題があった。
【００１８】
それゆえに、この発明の目的は、アダプティブアレイ基地局のすべてのアンテナを外部からの既知の送信信号の受信に用いることにより、基地局内で複雑な制御を行なうことなく、短時間にかつ高精度に基地局の送信指向性のキャリブレーション処理を行なうことができる無線基地装置、送信指向性キャリブレーション方法、および送信指向性キャリブレーションプログラムを提供することである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
この発明の１つの局面は、複数のアンテナを用いてアダプティブアレイ処理による信号受信を行なう無線基地装置であって、特定の無線装置から送信されてくる所望信号および干渉信号を受信して、受信した所望信号および干渉信号に基づいて所望信号の方向にビームを向けかつ干渉信号の方向にヌルを向ける送信指向性パターンを形成するためのウェイト情報を計算する手段と、計算されたウェイト情報を補正する手段と、補正されたウェイト情報に基づく送信指向性パターンで特定の無線装置に所定の信号を送信する手段と、特定の無線装置で受信したビームの受信レベルとヌルの受信レベルとの受信レベルに関する情報を特定の無線装置から受信して、受信した受信レベルに関する情報に基づいて特定の無線装置における受信レベルに関する情報が最適となる前記ウェイト情報の補正の値を決定する手段とを備える。
【００２２】
この発明では、外部の無線装置から送られたキャリブレーション用の所望信号および干渉信号を、キャリブレーションの対象となる無線基地装置のすべてのアンテナで一度にアレイ受信することができ、さらに外部の無線装置で測定されたヌルとビームとの受信レベル比に基づいて補正値を決定できるので、キャリブレーションに要する時間を著しく短縮することができ、送受信信号の電力制御を簡略化することができ、さらにキャリブレーションの精度を高めることができる。
【００２３】
好ましくは、受信レベルに関する情報は、ビームの受信レベルとヌルの受信レベルとの受信レベル比である。
【００２４】
好ましくは、ウェイト情報を計算する手段は、所望信号を受信するために計算された受信ウェイトをウェイト情報として供給する手段を含む。
【００２５】
この発明のさらに他の局面は、複数のアンテナを用いてアダプティブアレイ処理による信号受信を行なう無線基地装置であって、特定の無線装置から送信されてくる所望信号を受信して、受信した所望信号に基づいて所望信号の方向にヌルを向ける送信指向性パターンを形成するためのウェイト情報を計算する手段と、計算されたウェイト情報を補正する手段と、補正されたウェイト情報に基づく送信指向性パターンで特定の無線装置に所定の信号を送信する手段と、特定の無線装置で受信した所定の信号の受信レベルを特定の無線装置から受信して、受信した受信レベルに基づいて特定の無線装置における受信レベルが最適となるウェイト情報の補正の値を決定する手段とを備える。
【００２６】
この発明では、外部の無線装置から送られたキャリブレーション用の所望信号を、キャリブレーションの対象となる無線基地装置のすべてのアンテナで一度にアレイ受信することができ、さらに外部の無線装置で測定された強制ヌルの受信レベルに基づいて補正値を決定できるので、キャリブレーションに要する時間を著しく短縮することができ、送受信信号の電力制御を簡略化することができ、さらにキャリブレーションの精度を高めることができる。
【００２７】
好ましくは、ウェイト情報を計算する手段は、所望信号に基づいて受信応答ベクトルを計算する手段と、受信応答ベクトルに基づいてウェイト情報を計算する手段とを含む。
【００３０】
この発明のさらに他の局面は、複数のアンテナを用いてアダプティブアレイ処理による信号受信を行なう無線基地装置における送信指向性のキャリブレーション方法であって、特定の無線装置から送信されてくる所望信号および干渉信号を受信して、受信した所望信号および干渉信号に基づいて所望信号の方向にビームを向けかつ干渉信号の方向にヌルを向ける送信指向性パターンを形成するためのウェイト情報を計算するステップと、計算されたウェイト情報を補正するステップと、補正されたウェイト情報に基づく送信指向性パターンで特定の無線装置に所定の信号を送信するステップと、特定の無線装置で受信したビームの受信レベルとヌルの受信レベルとの受信レベルに関する情報を特定の無線装置から受信して、受信した受信レベルに関する情報に基づいて特定の無線装置における受信レベルに関する情報が最適となるウェイト情報の補正の値を決定するステップとを備える。
【００３１】
この発明では、外部の無線装置から送られたキャリブレーション用の所望信号および干渉信号を、キャリブレーションの対象となる無線基地装置のすべてのアンテナで一度にアレイ受信することができ、さらに外部の無線装置で測定されたヌルとビームとの受信レベル比に基づいて補正値を決定できるので、キャリブレーションに要する時間を著しく短縮することができ、送受信信号の電力制御を簡略化することができ、さらにキャリブレーションの精度を高めることができる。
【００３２】
好ましくは、受信レベルに関する情報は、ビームの受信レベルとヌルの受信レベルとの受信レベル比である。
【００３３】
好ましくは、ウェイト情報を計算するステップは、所望信号を受信するために計算された受信ウェイトを前記ウェイト情報として供給するステップを含む。
【００３４】
この発明のさらに他の局面は、複数のアンテナを用いてアダプティブアレイ処理による信号受信を行なう無線基地装置における送信指向性のキャリブレーション方法であって、特定の無線装置から送信されてくる所望信号を受信して、受信した所望信号に基づいて所望信号の方向にヌルを向ける送信指向性パターンを形成するためのウェイト情報を計算するステップと、計算されたウェイト情報を補正するステップと、補正されたウェイト情報に基づく送信指向性パターンで特定の無線装置に所定の信号を送信するステップと、特定の無線装置で受信した所定の信号の受信レベルを特定の無線装置から受信して、受信した受信レベルに基づいて特定の無線装置における受信レベルが最適となるウェイト情報の補正の値を決定するステップとを備える。
【００３５】
この発明では、外部の無線装置から送られたキャリブレーション用の所望信号を、キャリブレーションの対象となる無線基地装置のすべてのアンテナで一度にアレイ受信することができ、さらに外部の無線装置で測定された強制ヌルの受信レベルに基づいて補正値を決定できるので、キャリブレーションに要する時間を著しく短縮することができ、送受信信号の電力制御を簡略化することができ、さらにキャリブレーションの精度を高めることができる。
【００３６】
好ましくは、ウェイト情報を計算するステップは、所望信号に基づいて受信応答ベクトルを計算するステップと、受信応答ベクトルに基づいてウェイト情報を計算するステップとを含む。
【００３９】
この発明のさらに他の局面は、複数のアンテナを用いてアダプティブアレイ処理による信号受信を行なう無線基地装置における送信指向性のキャリブレーションプログラムであって、コンピュータに、特定の無線装置から送信されてくる所望信号および干渉信号を受信して、受信した所望信号および干渉信号に基づいて所望信号の方向にビームを向けかつ干渉信号の方向にヌルを向ける送信指向性パターンを形成するためのウェイト情報を計算するステップと、計算されたウェイト情報を補正するステップと、補正されたウェイト情報に基づく送信指向性パターンで特定の無線装置に所定の信号を送信するステップと、特定の無線装置で受信したビームの受信レベルとヌルの受信レベルとの受信レベルに関する情報を特定の無線装置から受信して、受信した受信レベルに関する情報に基づいて特定の無線装置における受信レベルに関する情報が最適となるウェイト情報の補正の値を決定するステップとを実行させる。
【００４０】
この発明では、外部の無線装置から送られたキャリブレーション用の所望信号および干渉信号を、キャリブレーションの対象となる無線基地装置のすべてのアンテナで一度にアレイ受信することができ、さらに外部の無線装置で測定されたヌルとビームとの受信レベル比に基づいて補正値を決定できるので、キャリブレーションに要する時間を著しく短縮することができ、送受信信号の電力制御を簡略化することができ、さらにキャリブレーションの精度を高めることができる。
【００４１】
好ましくは、受信レベルに関する情報は、ビームの受信レベルとヌルの受信レベルとの受信レベル比である。
【００４２】
好ましくは、ウェイト情報を計算するステップは、所望信号を受信するために計算された受信ウェイトを前記ウェイト情報として供給するステップを含む。
【００４３】
この発明のさらに他の局面は、複数のアンテナを用いてアダプティブアレイ処理による信号受信を行なう無線基地装置における送信指向性のキャリブレーションプログラムであって、コンピュータに、特定の無線装置から送信されてくる所望信号を受信して、受信した所望信号に基づいて所望信号の方向にヌルを向ける送信指向性パターンを形成するためのウェイト情報を計算するステップと、計算されたウェイト情報を補正するステップと、補正されたウェイト情報に基づく送信指向性パターンで特定の無線装置に所定の信号を送信するステップと、特定の無線装置で受信した所定の信号の受信レベルを特定の無線装置から受信して、受信した受信レベルに基づいて特定の無線装置における受信レベルが最適となるウェイト情報の補正の値を決定するステップと実行させる。
【００４４】
この発明では、外部の無線装置から送られたキャリブレーション用の所望信号を、キャリブレーションの対象となる無線基地装置のすべてのアンテナで一度にアレイ受信することができ、さらに外部の無線装置で測定された強制ヌルの受信レベルに基づいて補正値を決定できるので、キャリブレーションに要する時間を著しく短縮することができ、送受信信号の電力制御を簡略化することができ、さらにキャリブレーションの精度を高めることができる。
【００４５】
好ましくは、ウェイト情報を計算するステップは、所望信号に基づいて受信応答ベクトルを計算するステップと、受信応答ベクトルに基づいてウェイト情報を計算するステップとを含む。
【００４８】
この発明のさらに他の局面は、複数のアンテナを用いてアダプティブアレイ処理による信号受信を行なう無線基地装置のキャリブレーション方法であって、少なくとも２本のアンテナを有する特定の無線装置から無線基地装置に、少なくとも２本のアンテナを用いて無線基地装置にとっての所望信号および干渉信号をそれぞれ送信するステップと、無線基地装置において受信した所望信号および干渉信号に基づいて、特定の無線装置の所望信号を送信したアンテナに対しビームを向けかつ干渉信号を送信したアンテナに対しヌルを向ける送信指向性パターンを形成するためのウェイト情報を計算するステップと、計算されたウェイト情報を補正するステップと、補正されたウェイト情報に基づく送信指向性パターンで無線基地装置から特定の無線装置に所定の信号を送信するステップと、特定の無線装置において、所望信号を送信したアンテナで受信した所定の信号の受信レベルと干渉信号を送信したアンテナで受信した所定の信号の受信レベルとの受信レベルに関する情報を測定するステップと、測定された受信レベルに関する情報を特定の無線装置から無線基地装置に送信するステップと、無線基地装置において受信した受信レベルに関する情報に基づいて、特定の無線装置における受信レベル比が最適となるウェイト情報の補正の値を決定するステップとを備える。
【００４９】
この発明では、外部の無線装置から送られたキャリブレーション用の所望信号および干渉信号を、キャリブレーションの対象となる無線基地装置のすべてのアンテナで一度にアレイ受信することができ、さらに外部の無線装置で測定されたヌルとビームとの受信レベル比に基づいて補正値を決定できるので、キャリブレーションに要する時間を著しく短縮することができ、送受信信号の電力制御を簡略化することができ、さらにキャリブレーションの精度を高めることができる。
【００５０】
好ましくは、受信レベルに関する情報は、所望信号を送信したアンテナにおける受信レベルと干渉信号を送信したアンテナにおける受信レベルとの受信レベル比である。
【００５１】
好ましくは、受信レベルに関する情報を測定するステップは、受信レベル比を所定期間にわたって平均したものを供給するステップを含む。
【００５２】
この発明のさらに他の局面は、複数のアンテナを用いてアダプティブアレイ処理による信号受信を行なう無線基地装置のキャリブレーション方法であって、１本のアンテナを有する特定の無線装置から無線基地装置に、１本のアンテナを用いて無線基地装置にとっての所望信号を送信するステップと、無線基地装置において受信した所望信号に基づいて、特定の無線装置の前記１本のアンテナに対しヌルを向ける送信指向性パターンを形成するためのウェイト情報を計算するステップと、計算されたウェイト情報を補正するステップと、補正されたウェイト情報に基づく送信指向性パターンで無線基地装置から特定の無線装置に所定の信号を送信するステップと、特定の無線装置において、１本のアンテナで受信した所定の信号の受信レベルを測定するステップと、測定された受信レベルを特定の無線装置から無線基地装置に送信するステップと、無線基地装置において受信した受信レベルに基づいて、特定の無線装置における受信レベルが最小となるウェイト情報の補正の値を決定するステップとを備える。
【００５３】
この発明では、外部の無線装置から送られたキャリブレーション用の所望信号を、キャリブレーションの対象となる無線基地装置のすべてのアンテナで一度にアレイ受信することができ、さらに外部の無線装置で測定された強制ヌルの受信レベルに基づいて補正値を決定できるので、キャリブレーションに要する時間を著しく短縮することができ、送受信信号の電力制御を簡略化することができ、さらにキャリブレーションの精度を高めることができる。
【００５４】
好ましくは、受信レベルを測定するステップは、受信レベルを所定期間にわたって平均したものを測定された受信レベルとして供給するステップを含む。
【００５５】
好ましくは、キャリブレーション方法は無線基地装置によって起動される。
好ましくは、キャリブレーション方法は特定の無線装置によって起動される。
【００５６】
好ましくは、特定の無線装置は無線移動端末装置である。
好ましくは、特定の無線装置は他の無線基地装置である。
【００５７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【００５８】
［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１の基地局の送信指向性のキャリブレーション方法の原理を模式的に示す概念図である。
【００５９】
この発明は、従来のように各基地局単体でキャリブレーション処理を行なうのではなく、外部の他の無線装置（端末または基地局）との間で信号のやり取りをすることにより、アダプティブアレイ基地局の送信指向性のキャリブレーション処理を行なうものであり、特に図１に示した実施の形態１では、少なくとも２本のアンテナを有する外部の端末または基地局との信号のやり取りにより、アダプティブアレイ基地局の送信指向性のキャリブレーション処理を行なうものである。
【００６０】
図１において、無線装置１は、キャリブレーション処理の対象となるアダプティブアレイ基地局であり、無線装置２は、基地局１のキャリブレーションを行なうための端末または基地局である。
【００６１】
以下に、図１を参照して、実施の形態１による送信指向性のキャリブレーション方法の原理について説明する。
【００６２】
まず、図１の（ａ）に示すように、外部の端末または基地局２の少なくとも１本のアンテナ２ａから、基地局１にとって所望信号となる所定周波数の既知の信号が送信され、少なくとも１本のアンテナ２ｂから、基地局１にとって干渉信号となる上記所定周波数と同一周波数の他の信号が送信される。
【００６３】
これらの送信信号は、アダプティブアレイ基地局１のアレイアンテナを構成する少なくとも２本のアンテナ１ａ，１ｂによってアレイ受信され、アダプティブアレイ処理の結果得られる受信ウェイトに基づいて、図示するような受信指向性パターンで、アンテナ２ａからの所望信号が分離抽出される。
【００６４】
受信時に得られた受信ウェイトにはある補正値が乗算されて後述する送信指向性の形成に用いられる。
【００６５】
次に、図１の（ｂ）に示すように、アダプティブアレイ基地局１は、受信時に得られ、上述の補正値が乗算された受信ウェイトを送信ウェイトとして用いて、図示するような送信指向性パターンを形成し、外部の端末または基地局２に向かって信号を送信する。図示するように、受信ウェイトを用いた送信ウェイトに基づいて形成された送信指向性パターンは、端末または基地局２のアンテナのうち、所望信号を送信したアンテナ２ａにビームが向けられており、干渉信号を送信したアンテナ２ｂにヌルが向けられている。
【００６６】
外部の端末または基地局２は、アンテナ２ａで、基地局１からのビームの信号受信電力を測定し、アンテナ２ｂで、基地局１からのヌルの信号受信電力を測定し、その比率であるＤＵ（Ｄｅｓｉｒｅｄ ｕｓｅｒ’ｓ ｐｏｗｅｒ： Ｕｎｄｅｓｉｒｅｄ ｕｓｅｒ’ｓ ｐｏｗｅｒ）比を算出する。言い換えると、ＤＵ比は、送信指向性パターンの形状におけるヌルの深さを表わしている。
【００６７】
基地局１の送信指向性パターンの精度が高いほど、アンテナ２ａ，２ｂに対してビームおよびヌルがそれぞれより正確に向くことになり（すなわちヌルが深くなり）、アンテナ２ａでの受信電力は増大し、アンテナ２ｂでの受信電力は低下することになる。すなわち、ＤＵ比は高くなる。
【００６８】
このことから、外部の端末または基地局２で測定されたＤＵ比は、送信指向性が正確に形成されているかを示す指標として用いることができる。すなわち、端末または基地局２で測定されるＤＵ比が最適（最高）となるように、受信ウェイトに乗算する補正値を決定すれば、基地局１の送信指向性のキャリブレーションが行なわれたことになる。
【００６９】
図２は、図１に示した実施の形態１による送信指向性のキャリブレーション方法の手順を示すタイミング図である。
【００７０】
図２を参照して、左側にキャリブレーションの対象となる基地局の動作を示し、右側にキャリブレーションを行なうための外部の無線装置としての少なくとも２本のアンテナを有する端末の動作を示している。なお、外部の無線装置として基地局（たとえばアダプティブアレイ基地局）を用いてもよいということは図１に関連して述べたとおりである。
【００７１】
図２を参照して、この発明の実施の形態１によるキャリブレーション方法の具体的な手順について説明する。
【００７２】
まず、基地局側で、キャリブレーションを起動する条件が満たされているか否かが判断される（ステップＳ１）。ここで、キャリブレーションの起動条件とは、たとえば、前回のキャリブレーション実行時からの所定の期間の経過を計っているキャリブレーションタイマが満了したこと、前回のキャリブレーション実行時から温度が変化したことを検出したこと、干渉回避動作（たとえば端末からのチャネル切替要求）の回数などから送信指向性の劣化により通信品質が劣化したと判断されたこと、などが挙げられる。
【００７３】
ステップＳ１において、これらの条件のいずれかが満たされていることが判断されると、基地局側でキャリブレーションが起動され、ステップＳ２においてキャリブレーションのための測定条件が満たされているか否かが判定される。ここでは、基地局が周囲の電波環境をモニタし、干渉波が少ないこと、フェージングがないことなどが判断されると、キャリブレーション測定のための条件は満たされていると判断し、キャリブレーション測定要求を端末側に送信する。キャリブレーション測定要求は、測定時間（後述するＤＵ比の平均時間）、使用する信号周波数など、キャリブレーションに関する諸条件を含んでいる。このキャリブレーション測定要求は、制御チャネルＣＣＨにおける基地局から端末への報知情報の一部として送信される。
【００７４】
このキャリブレーション測定要求を受けた端末側では、ステップＳ３においてキャリブレーションのための測定条件が満たされているか否かが判定される。ここでの測定条件は、端末の周囲に干渉波が少ないこと、フェージングがないことなどの電波環境に関する条件の他に、当該端末自体がキャリブレーションの実行に適しているか否かに関する条件を含む。すなわち、当該端末が移動していないこと、他の基地局と通信状態になくキャリブレーションに使用できる状態にあることなどである。
【００７５】
ステップＳ３において、当該端末は、キャリブレーションのための測定条件が満たされていると判断すると、キャリブレーション測定指示を基地局側に送信する。このキャリブレーション測定指示は、制御チャネルＣＣＨによって端末から基地局へ送信される。
【００７６】
その後、制御チャネルＣＣＨから通話チャネルＴＣＨに移行し、データ通信中に、図１に示した原理による送信指向性のキャリブレーション処理が実行される。
【００７７】
まず、端末側からキャリブレーション用の信号が基地局に送信される（ステップＳ４）。より具体的には、図１の（ａ）に示したように、端末２の別々のアンテナ２ａ，２ｂからそれぞれ所望信号および干渉信号が送信される。
【００７８】
基地局側ではこのキャリブレーション用の信号をアレイ受信する（ステップＳ５）。より具体的には、アダプティブアレイ基地局１は、アダプティブアレイ処理により、図１の（ａ）に示したような受信指向性パターンで端末２からの信号を受信する。
【００７９】
基地局側では、所望信号の受信のために形成された受信ウェイトにある補正値を乗算して送信ウェイトとし、図１の（ｂ）に示すような送信指向性パターンを形成して、すなわち端末２のアンテナ２ａにビームを向けかつアンテナ２ｂにヌルを向けた状態で、信号を送信する（ステップＳ５）。ここで、補正値の初期値としては、たとえば前回のキャリブレーション時に決定されていた既存の補正値を用いるものとする。
【００８０】
端末側では、このように基地局から送信された信号を受信し、アンテナ間の受信信号電力のＤＵ比を測定する（ステップＳ４）。より具体的には、図１の（ｂ）に示すように、端末２のアンテナ２ａで受信したビームの受信電力レベルとアンテナ２ｂで受信したヌルの受信電力レベルとのＤＵ比を測定し、端末側のメモリに測定結果を記憶する。
【００８１】
このようなステップＳ４および５によるＤＵ比の測定動作を、通話チャネルのデータ通信中に、所定の時間（キャリブレーション測定要求によって基地局から指定された時間）にわたって繰返し実行する。
【００８２】
そして、所定時間が経過すると、その時間内に端末側で測定されたＤＵ比の平均値が端末側で計算され、その結果が基地局側に通知される（ステップＳ６）。このＤＵ比測定結果は、通話チャネルＴＣＨによって端末から基地局へ送信される。
【００８３】
基地局側はこのＤＵ比測定結果を受信し、所定値以上になっているか否かを判定する（ステップＳ７）。図１に関連して説明したように、送信指向性が良好なほど、送信指向性パターン形状におけるヌルは深くなり（干渉成分が少なくなり）、端末側で測定されるＤＵ比は大きくなる。
【００８４】
基地局は、測定された平均ＤＵ比が所定値以上であれば、上述のステップＳ５において受信ウェイトはすでに適切な補正値によって補正されているものと判断し、当該補正値を最終のキャリブレーション補正値として決定し、記録する。そして、端末側にキャリブレーション終了通知を送信する（ステップＳ７）。
【００８５】
そして、基地局では、次回のキャリブレーション実行時まで、当該補正値を受信ウェイトに乗算することにより送信ウェイトを形成する。これにより、最適な送信指向性が形成される。
【００８６】
一方、測定された平均ＤＵ比が所定値以上になっていないと基地局で判断されると、補正値を変更してキャリブレーション処理を継続することを決定し、キャリブレーション継続要求を端末側に送信する（ステップＳ７）。
【００８７】
以後の動作は、上述のステップＳ３から７までの動作の繰返しであり、端末側でキャリブレーション測定条件を再度確認し、条件が満たされていればキャリブレーション測定指示を基地局側に送信し、データ通信中に上述のＤＵ比の測定を繰返す。
【００８８】
このように、端末側で得られる平均ＤＵ比が所定値以上になるまで、基地局側で受信ウェイトに乗算する補正値を更新しながら、キャリブレーション処理（平均ＤＵ比の測定）を継続する。そして最終的に平均ＤＵ比が所定値以上となったときの補正値をキャリブレーション補正値として決定する。
【００８９】
なお、上述の方法では、所定時間内に測定されたＤＵ比の平均値を端末側で測定し基地局側に送り返しているが、この実施の形態１によるＤＵ比に基づくキャリブレーション方法はこのような方法に限定されるものではない。
【００９０】
たとえば、図２のステップＳ４および５において基地局側で補正値を変更しながらその都度端末側で測定されたＤＵ比を端末から返送させ、ステップＳ４および５の過程で最適な（最大の）ＤＵ比が得られた補正値を決定するようにしてもよい。
【００９１】
なお、端末側からは測定された受信レベルそのものを基地局側へ送信させ、基地局側でＤＵ比を算出するようにしてもよい。
【００９２】
図２に示した例では、基地局側においてキャリブレーションの起動条件が満たされたことが判断されたときに基地局側でキャリブレーション動作を起動するように構成したものであるが、外部の端末または他の基地局の方でキャリブレーションを起動してもよい。
【００９３】
図３は、キャリブレーションの対象となる基地局の外部の無線装置としての端末からキャリブレーションを起動する場合の手順を示すタイミング図である。なお、外部の他の基地局から起動してもよいことはいうまでもない。
【００９４】
まず、システム管理者などが端末を操作してキャリブレーションの起動を指示する。端末からは、この操作に応じて、制御チャネルＣＣＨにおいて、キャリブレーション測定起動指示が基地局に送信される（ステップＳ１１）。
【００９５】
この指示を受けた基地局は、図２の例のステップＳ２で示したキャリブレーション測定条件について満たしているか判断し、満たしていれば、制御チャネルＣＣＨにおいて、キャリブレーション測定要求を端末に送信する（ステップＳ１２）。
【００９６】
この要求を受けた端末は、図２の例のステップＳ３で示したキャリブレーション測定条件について満たしているか判断し、満たしていれば、制御チャネルＣＣＨにおいて、キャリブレーション測定指示を基地局に送信する（ステップＳ１３）。
【００９７】
以後、図２の例のステップＳ４および５で示したＤＵ比の測定動作、およびステップＳ６および７で示した測定結果に基づく補正値の決定処理が実行されることになる（ステップＳ１４および１５）。これらのＤＵ比の測定動作および補正値の決定動作については図２に関連してすでに説明したのでここでは繰返さない。
【００９８】
次に、図４は、図１〜図３に示した実施の形態１による送信指向性キャリブレーションの対象となるアダプティブアレイ基地局１の構成を示すブロック図である。
【００９９】
図４を参照して、キャリブレーションの対象となるアダプティブアレイ基地局１の構成について詳細に説明する。図４のアダプティブアレイ基地局１は、複数本のアンテナ、たとえばアンテナ１１，１２からなるアレイアンテナを備えている。アンテナ１１，１２は、それぞれ、無線部２１，２２に接続される。無線部２１および２２は全く同じ構成を有している。
【０１００】
無線部２１は、スイッチ１１０と、送信部１１１と、受信部１１２と、Ｄ／Ａ変換器１１３と、Ａ／Ｄ変換器１１４とを備えている。
【０１０１】
受信時には、アンテナ１１で受信した信号が受信部１１２に与えられるようにスイッチ１１０は切換わる。受信部１１２はローノイズアンプ等を含み、与えられた受信信号に対し、高周波から低周波への周波数変換、増幅などの各種のアナログ信号処理を施してＡ／Ｄ変換器１１４へ与える。Ａ／Ｄ変換器１１４に与えられた受信信号はデジタル信号に変換されてユーザ信号処理部５０に与えられる。
【０１０２】
一方、無線部２２は、スイッチ１２０と、送信部１２１と、受信部１２２と、Ｄ／Ａ変換器１２３と、Ａ／Ｄ変換器１２４とを備えている。
【０１０３】
受信時には、アンテナ１２で受信した信号が受信部１２２に与えられるようにスイッチ１２０は切換わる。受信部１２２はローノイズアンプ等を含み、与えられた受信信号に対し、高周波から低周波への周波数変換、増幅などの各種のアナログ信号処理を施してＡ／Ｄ変換器１２４へ与える。Ａ／Ｄ変換器１２４に与えられた受信信号はデジタル信号に変換されてユーザ信号処理部５０に与えられる。
【０１０４】
ユーザ信号処理部５０は、後述する制御部７０の制御下に、受信および送信の指向性パターンの形成に関する処理を実行する。すなわち、ユーザ信号処理部５０は、後述するアダプティブアレイ処理により、当該基地局に空間多重接続している各ユーザ端末からの受信信号を分離抽出する。分離抽出された各ユーザ端末の受信信号は、モデム部６０に与えられて、π／４シフトＱＰＳＫ復調を含む所定の処理が施され、もとの信号に復元されて図示しない公衆回線網に供給される。
【０１０５】
一方、送信時には、図示しない公衆回線網から与えられた送信信号は、モデム部６０を介してπ／４シフトＱＰＳＫ変調を含む所定の処理が施され、ユーザ信号処理部５０に与えられる。
【０１０６】
ユーザ信号処理部５０は、後述するように、モデム部６０から入力された送信信号を所望の端末へ送信できるように重み付けして（送信指向性を形成して）、無線部２１のＤ／Ａ変換器１１３および無線部２２のＤ／Ａ変換機１２３に与える。
【０１０７】
無線部２１のＤ／Ａ変換器１１３でアナログ信号に変換された送信信号は、ハイパワーアンプ等を含む送信部１１１に与えられ、そこで、低周波から高周波への周波数変換、送信出力レベルまでの増幅など、無線送信に必要な各種のアナログ信号処理が施される。なお、送信出力は、制御部７０からの指示に応じてハイパワーアンプのゲインを制御することによって調整される。
【０１０８】
送信時には、スイッチ１１０は、送信部１１１とアンテナ１１とを接続するように切換わり、送信部１１１で無線処理された送信信号は、アンテナ１１から送信される。
【０１０９】
一方、無線部２２のＤ／Ａ変換器１２３でアナログ信号に変換された送信信号は、ハイパワーアンプ等を含む送信部１２１に与えられ、そこで、低周波から高周波への周波数変換、送信出力レベルまでの増幅など、無線送信に必要な各種のアナログ信号処理が施される。なお、送信出力は、制御部７０からの指示に応じてハイパワーアンプのゲインを制御することによって調整される。
【０１１０】
送信時には、スイッチ１２０は、送信部１２１とアンテナ１２とを接続するように切換わり、送信部１２１で無線処理された送信信号は、アンテナ１２から送信される。
【０１１１】
制御部７０は、送信指向性のキャリブレーション時に、モデム部６０によって復調された受信信号に含まれる相手先の端末または基地局２からの情報にしたがって、キャリブレーション処理を実行するように、ユーザ信号処理部５０を制御する。制御部７０は、中央処理装置（ＣＰＵ）、メモリなどで構成される。
【０１１２】
ユーザ信号処理部５０はデジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）を用いてソフトウェアで実現される。ユーザ信号処理部５０において、アダプティブアレイ処理によって指向性パターンを形成して信号の送受信を行なうのは、通話チャネル（ＴＣＨ）においてのみであり、制御チャネル（ＣＣＨ）においてはアダプティブアレイ処理は行なわず、ＰＨＳの規格に従って無線基地局の制御処理を実行する。
【０１１３】
図５は、図４に示したユーザ信号処理部５０の構成を示す機能ブロック図である。ユーザ信号処理部５０は、ユーザＡ信号処理部５０ａと、ユーザＢ信号処理部５０ｂとから構成される。ユーザＡ信号処理部５０ａおよびユーザＢ信号処理部５０ｂは全く同じ構成を有しており、ユーザＡ信号処理部５０ａの構成のみ図示し説明することとする。
【０１１４】
図４のアンテナ１１に対応する無線部２１の受信部１１２からＡ／Ｄ変換器１１４を介して与えられたデジタルの受信信号およびアンテナ１２に対応する無線部２２の受信部１２２からＡ／Ｄ変換器１２４を介して与えられたデジタルの受信信号がユーザＡ信号処理部５０ａに与えられる。なお、無線部２１および２２からのこれらの信号は、同様にユーザＢ信号処理部５０ｂにも共通に与えられる。
【０１１５】
以下に、ユーザＡ信号処理部５０ａに与えられたこれらのデジタル信号の処理について説明する。ユーザＡ信号処理部５０ａに与えられたこれらの信号に対しては、図５に示す機能ブロック図に従って、当該アダプティブアレイ基地局の図示しないＤＳＰにより、ソフトウェア的にアダプティブアレイ処理が施される。
【０１１６】
図５を参照して、無線部２１，２２よりユーザＡ信号処理部５０ａに与えられた２系統のデジタル受信信号からなる受信信号ベクトルｘ１（ｔ），ｘ２（ｔ）は、乗算器ＭＲ１，ＭＲ２のそれぞれの一方入力に与えられるとともに、受信ウェイトベクトル計算機５２ａに与えられる。
【０１１７】
受信ウェイトベクトル計算機５２ａは、周知のアダプティブアレイアルゴリズムリズムにより、アンテナごとのウェイトからなるウェイトベクトルｗ_１，ｗ_２を算出し、乗算器ＭＲ１，ＭＲ２のそれぞれの他方入力に与えて、対応するアンテナからの受信信号ベクトルとそれぞれ複素乗算する。加算器ＡＤ１によりその複素乗算結果の総和である受信信号が得られ、図４のモデム部６０に与えられる。
【０１１８】
一方、送信ウェイトベクトル計算機５４ａは、受信ウェイトベクトル計算機５２ａからの受信ウェイトベクトルｗ_１，ｗ_２を補正値乗算回路５５ａで補正したウェイトベクトルを送信ウェイトベクトルとして出力する。
【０１１９】
図４のモデム部６０からの送信信号が、乗算器ＭＴ１，ＭＴ２のそれぞれの一方入力端子に与えられ、乗算器ＭＴ１，ＭＴ２のそれぞれの他方入力端子には、送信ウェイトベクトル計算機５４ａで得られた送信ウェイトベクトルが印加される。
【０１２０】
このように、ユーザＡ信号処理部５０ａで送信ウェイトベクトルとの複素乗算で重み付けされたデジタル送信信号はそれぞれ無線部２１，２２に与えられる。無線部２１，２２に与えられたデジタル送信信号は、それぞれアンテナ１１，１２を介して送信される。
【０１２１】
次に、受信ウェイトベクトル計算機５２ａによる受信ウェイトベクトルの算出について説明する。
【０１２２】
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４のアンテナ１１での受信信号ｘ１（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、リアルタイムで変化する係数である。
【０１２３】
次に、アンテナ１２での受信信号ｘ２（ｔ）は、次式のように表わされる：
ｘ２（ｔ）＝ａ２×Ａ（ｔ）＋ｂ２×Ｂ（ｔ）
ここで、ａ２，ｂ２も同様にリアルタイムで変化する係数である。
【０１２４】
上述の係数ａ１，ａ２は、ユーザＡからの信号電波に対し、アンテナ１１，１２のそれぞれの受信信号の位相および振幅情報を表わし、係数ｂ１，ｂ２は、ユーザＢからの信号電波に対し、アンテナ１１，１２のそれぞれの受信信号の位相および振幅情報を表わしている。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。
【０１２５】
それぞれのアンテナで受信された信号ｘ１（ｔ），ｘ２（ｔ）は、アダプティブアレイを構成する乗算器ＭＲ１，ＭＲ２の一方入力にそれぞれ与えられ、これらの乗算器の他方入力には、受信ウェイトベクトル計算機５２ａによってリアルタイムで計算されたそれぞれのアンテナでの受信信号に対する重みからなるウェイトベクトルｗ_１，ｗ_２が印加される。
【０１２６】
したがって、乗算器ＭＲ１の出力は、ｗ_１×（ａ１Ａ（ｔ）＋ｂ１Ｂ（ｔ））となり、乗算器ＭＲ２の出力は、ｗ_２×（ａ２Ａ（ｔ）＋ｂ２Ｂ（ｔ））となる。
【０１２７】
これらの乗算器ＭＲ１，ＭＲ２の出力は、加算器ＡＤ１で加算され、その出力は次のようになる：
ｗ_１（ａ１Ａ（ｔ）＋ｂ１Ｂ（ｔ））＋ｗ_２（ａ２Ａ（ｔ）＋ｂ２Ｂ（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：
（ｗ_１ａ１＋ｗ_２ａ２）Ａ（ｔ）＋（ｗ_１ｂ１＋ｗ_２ｂ２）Ｂ（ｔ）
ここで、受信ウェイトベクトル計算機５２ａは、ユーザＡ，Ｂを識別し、所望のユーザの端末からの信号のみを抽出できるように、上記ウェイトｗ_１，ｗ_２を計算する。たとえば、ユーザＡ信号処理部５０ａの受信ウェイトベクトル計算機５２ａは、所望のユーザＡの端末からの信号Ａ（ｔ）のみを抽出するために、係数ａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２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、ウェイトｗ_１，ｗ_２を計算する。
【０１２８】
このようにウェイトｗ_１，ｗ_２を設定することにより、加算器ＡＤ１の出力信号は下記のとおりとなる。
【０１２９】
出力信号＝１×Ａ（ｔ）＋０×Ｂ（ｔ）＝Ａ（ｔ）
上述のように、所望信号源であるユーザＡからの所望信号Ａ（ｔ）に対する係数が１、干渉信号源であるユーザＢからの干渉信号Ｂ（ｔ）に対する係数が０となるような受信ウェイトｗ_１，ｗ_２を求めて送信ウェイトとして用いることにより、所望信号源であるユーザＡにビームが向けられ、干渉信号源であるユーザＢにヌルが向けられた送信指向性が形成される。
【０１３０】
図４および図５に示す上述のアダプティブアレイ基地局１において、この発明の実施の形態１による送信指向性のキャリブレーション処理がどのように行なわれるかについて以下に説明する。
【０１３１】
図１の（ａ）に示す外部の端末または基地局２のアンテナ２ａが、上述の所望信号源（ユーザＡ）に相当し、アンテナ２ｂが干渉信号源（ユーザＢ）に相当する。
【０１３２】
そして、キャリブレーションの対象であるアダプティブアレイ基地局１のユーザＡ信号処理部５０ａ（図５）の受信ウェイトベクトル計算機５２ａにより、所望信号源（アンテナ２ａ）からの信号Ａ（ｔ）に対する係数が１、干渉信号源（アンテナ２ｂ）からの信号Ｂ（ｔ）に対する係数が０となるような受信ウェイトｗ_１，ｗ_２を求め、送信ウェイトとして使用する。
【０１３３】
これにより、図１の（ｂ）に示すように、所望信号源（アンテナ２ａ）にビームが向き、干渉信号源（アンテナ２ｂ）にヌルが向いた、送信指向性パターンが形成される。
【０１３４】
ただし、受信ウェイトｗ_１，ｗ_２は、補正値乗算回路５５ａにより、補正値が乗算される。図１〜図３に関連して説明したように、外部の端末または基地局２からは、測定されたＤＵ比情報が基地局１に送信されてくる。
【０１３５】
このＤＵ比情報は、基地局１のモデム部６０で再現され、制御部７０に与えられる。制御部７０は、図２または図３で説明した手順で、外部の端末または基地局２から送られてきたＤＵ比が所定値以上になったことを判定するまで、受信ウェイトｗ_１，ｗ_２に乗算される補正値を更新するよう補正値乗算回路５５ａを制御する。
【０１３６】
前述のようにアダプティブアレイ基地局１に対し、キャリブレーションを行なう外部の無線装置２としては、少なくとも２本のアンテナを有する端末または基地局（たとえばアダプティブアレイ基地局）が用いられる。基地局の構成は基本的に図４および図５に示した構成と同じなのでここでは説明を繰返さない。
【０１３７】
一方、少なくとも２本のアンテナを有する端末（以下、２本アンテナ端末）２の構成を図６に示す。
【０１３８】
図６を参照して、キャリブレーションを行なうための２本アンテナ端末２の構成について詳細に説明する。図６の２本アンテナ端末は、少なくとも２本のアンテナ、たとえばアンテナ３１，３２からなるアレイアンテナを備えている。アンテナ３１，３２は、それぞれ、無線部４１，４２に接続される。無線部４１および４２は全く同じ構成を有している。
【０１３９】
無線部４１は、スイッチ２１０と、送信部２１１と、受信部２１２と、Ｄ／Ａ変換器２１３と、Ａ／Ｄ変換器２１４とを備えている。
【０１４０】
受信時には、アンテナ３１で受信した信号が受信部２１２に与えられるようにスイッチ２１０は切換わる。受信部２１２はローノイズアンプ等を含み、与えられた受信信号に対し、高周波から低周波への周波数変換、増幅などの各種のアナログ信号処理を施してＡ／Ｄ変換器２１４へ与える。Ａ／Ｄ変換器２１４に与えられた受信信号はデジタル信号に変換されてユーザ信号処理部８０に与えられる。
【０１４１】
一方、無線部４２は、スイッチ２２０と、送信部２２１と、受信部２２２と、Ｄ／Ａ変換器２２３と、Ａ／Ｄ変換器２２４とを備えている。
【０１４２】
受信時には、アンテナ３２で受信した信号が受信部２２２に与えられるようにスイッチ２２０は切換わる。受信部２２２はローノイズアンプ等を含み、与えられた受信信号に対し、高周波から低周波への周波数変換、増幅などの各種のアナログ信号処理を施してＡ／Ｄ変換器２２４へ与える。Ａ／Ｄ変換器２２４に与えられた受信信号はデジタル信号に変換されてユーザ信号処理部８０に与えられる。
【０１４３】
ユーザ信号処理部８０の内容については特に限定されないが、たとえばアダプティブアレイ処理を行なうユーザ処理部であることが望ましい。このような端末をアダプティブアレイ端末と称することとする。
【０１４４】
この場合、ユーザ信号処理部８０は、接続の相手先の基地局に対し、受信および送信の指向性パターンを形成する処理を実行する。すなわち、ユーザ信号処理部８０は、図５に関連して説明したアダプティブアレイ処理により、当該端末２に接続している基地局からの受信信号を分離抽出する。分離抽出された基地局からの受信信号は、モデム部９０に与えられて、π／４シフトＱＰＳＫ復調を含む所定の処理が施され、もとの信号に復元されて図示しないスピーカなどの音声再生装置に供給される。
【０１４５】
一方、送信時には、図示しないマイクなどの音声信号源から与えられた送信信号は、モデム部９０を介してπ／４シフトＱＰＳＫ変調を含む所定の処理が施され、ユーザ信号処理部８０に与えられる。
【０１４６】
ユーザ信号処理部８０は、モデム部９０から入力された送信信号を所望の基地局へ送信できるように重み付けして（送信指向性を形成して）、無線部４１のＤ／Ａ変換器２１３および無線部４２のＤ／Ａ変換機２２３に与える。
【０１４７】
無線部４１のＤ／Ａ変換器２１３でアナログ信号に変換された送信信号は、ハイパワーアンプ等を含む送信部２１１に与えられ、そこで、低周波から高周波への周波数変換、送信出力レベルまでの増幅など、無線送信に必要な各種のアナログ信号処理が施される。なお、送信出力は、図示しない制御部からの指示に応じてハイパワーアンプのゲインを制御することによって調整される。
【０１４８】
送信時には、スイッチ２１０は、送信部２１１とアンテナ３１とを接続するように切換わり、送信部２１１で無線処理された送信信号は、アンテナ３１から送信される。
【０１４９】
一方、無線部４２のＤ／Ａ変換器２２３でアナログ信号に変換された送信信号は、ハイパワーアンプ等を含む送信部２２１に与えられ、そこで、低周波から高周波への周波数変換、送信出力レベルまでの増幅など、無線送信に必要な各種のアナログ信号処理が施される。なお、送信出力は、図示しない制御部からの指示に応じてハイパワーアンプのゲインを制御することによって調整される。
【０１５０】
送信時には、スイッチ２２０は、送信部２２１とアンテナ３２とを接続するように切換わり、送信部２２１で無線処理された送信信号は、アンテナ３２から送信される。
【０１５１】
アダプティブアレイ端末のユーザ信号処理部８０の構成および動作は、たとえば図５に示したユーザＡ信号処理部５０ａの構成および動作と基本的に同じなので、ここではその詳細な説明を省略する。
【０１５２】
無線部４１の受信部２１２および無線部４２の受信部２２２は、それぞれアンテナ３１および３２で受信した信号の電力レベルを測定する機能を有しており、これらの受信部で測定された電力レベルは、ＤＵ比測定部１００に与えられる。
【０１５３】
図６に示した２本アンテナ端末（アダプティブアレイ端末）２を用いて、この発明の実施の形態１による送信指向性のキャリブレーション処理がどのように行われるかについて説明する。
【０１５４】
図１の（ａ）に示す２本アンテナ端末２のアンテナ２ａが、たとえば図６のアンテナ３１に相当し、アンテナ２ｂが、たとえば図６のアンテナ３２に相当する。図６の端末２のアンテナ３１からは基地局１にとっての所望信号が送信され、アンテナ３２からは基地局１にとっての干渉信号が送信される。
【０１５５】
そして、図１の（ｂ）に示すように、基地局１から向けられたビームの信号をアンテナ３１で受信し、その電力レベルが受信部２１２で測定される。一方、基地局１から向けられたヌルの信号をアンテナ３２で受信し、その電力レベルが受信部２２２で測定される。
【０１５６】
これらの測定された受信電力レベルは、ＤＵ比測定部１００に与えられ、ＤＵ比測定部１００は、前述のように所定期間にわたるＤＵ比の平均値を求め、モデム部９０に与える。
【０１５７】
モデム部９０は、このＤＵ比測定情報を送信信号に挿入して、基地局１に送信する。基地局１は、このＤＵ比測定情報に基づいて前述のように補正値乗算回路５５ａ（図５）を制御する。
【０１５８】
次に、この発明の実施の形態１による送信指向性キャリブレーション方法のうち、図７は、図４および図５に示したアダプティブアレイ基地局１側でソフトウェアで実行される処理を示すフロー図であり、図８は、図６に示した２本アンテナ端末２側で実行される処理を示すフロー図である。
【０１５９】
図７および図８を参照して、実施の形態１によるキャリブレーション処理について詳細に説明する。なお、この例では、基地局１側でキャリブレーションを起動するものであるが、図３に示したように、端末２側でキャリブレーションを起動してもよい。
【０１６０】
まず、基地局１側で、図２に関連して説明したキャリブレーションの起動条件が満たされているか否かが判定される（図７のステップＳ１０１）。起動条件が満たされていると判定されれば、基地局１側で、図２に関連して説明したキャリブレーションの測定条件が満たされているか否かが判定される（図７のステップＳ１０２）。
【０１６１】
測定条件が満たされていると判定されれば、基地局１から端末２へキャリブレーション測定要求が送信される（図７のステップＳ１０３）。
【０１６２】
端末２側では、基地局１からのキャリブレーション測定要求を受信したか否かが判定され（図８のステップＳ２０１）、受信したと判定されると、図２に関連して説明したキャリブレーションの測定条件が満たされているか否かが判定される（図８のステップＳ２０２）。
【０１６３】
測定条件が満たされていると判定されれば、端末２から基地局１へキャリブレーション測定指示が送信される（図８のステップＳ２０３）。
【０１６４】
基地局１側では、メッセージ受信タイマが満了するまでに（図７のステップＳ１０５）、端末２からのキャリブレーション測定指示を受信したか否かが判定され（図７のステップＳ１０４）、満了するまでに受信しなければステップＳ１０３に戻ってキャリブレーション測定要求を再度端末２に送信する。
【０１６５】
メッセージ受信タイマが満了するまでに（図７のステップＳ１０５）、端末２からのキャリブレーション測定指示を受信したことが判定されると（図７のステップＳ１０４）、基地局１と端末２とのデータ通信中に、図１および図２に関連して説明したように、端末２によるデータ送信および受信信号のＤＵ比の測定（図８のステップＳ２０４）、および基地局１による受信ウェイトの補正値を更新しながらのアレイ送受信（図７のステップＳ１０６）が実行される。
【０１６６】
このような基地局１と端末２との間の送受信は、基地局１および端末２の双方において、キャリブレーション測定タイマが満了するまで実行される（図７のステップＳ１０７および図８のステップＳ２０５）。
【０１６７】
端末２側では、キャリブレーション測定タイマが満了するまでの期間中に測定されたＤＵ比の平均値が算出され、基地局１に送信される（図８のステップＳ２０６）。
【０１６８】
基地局１側では、端末２からＤＵ比の測定結果（平均値）を受信したか否かが判定され（図７のステップＳ１０８）、受信したことが判定されると、そのＤＵ比の記録および判定が実行される（図７のステップＳ１０９）。
【０１６９】
そして、受信したＤＵの測定結果が所定のＤＵ比に達しているか否かが判定され（図７のステップＳ１１０）、達していないことが判断されれば、ステップＳ１０３のキャリブレーション測定要求に戻り、ステップＳ１０６のアレイ送受信時に受信ウェイトの補正値を更新して、端末２によるＤＵ比の測定をやり直す。
【０１７０】
基地局１においてこのように、測定されたＤＵ比が所定のＤＵ比に達したと判定されるまで（図７のステップＳ１１０）、基地局１および端末２によるキャリブレーション処理は継続される。
【０１７１】
測定されたＤＵ比が所定のＤＵ比に達したと判定されると（図７のステップＳ１１０）、基地局１から端末２にキャリブレーション終了通知が送信され（図７のステップＳ１１１）、既存のキャリブレーション補正値が、ステップＳ１０６のアレイ送受信時に変えられていた補正値で更新（書換え）される（図７のステップＳ１１２）。そして基地局１は処理を終了する。
【０１７２】
端末２側では、キャリブレーション終了通知が受信されたことが判定されるまでキャリブレーション処理が実行され、キャリブレーション終了通知が受信されたことが判定されると（図８のステップＳ２０７）、端末２は処理を終了する。
【０１７３】
以上のように、この発明の実施の形態１では、少なくとも２本のアンテナを有する端末または他の基地局２から、キャリブレーションの対象となるアダプティブアレイ基地局１に所望信号および干渉信号を送り、アダプティブアレイ基地局１のアレイアンテナのすべてのアンテナでこれらの信号を一度にアレイ受信するように構成している。
【０１７４】
したがって、キャリブレーションの対象となるアダプティブアレイ基地局１において、アンテナの組合せを変えながらキャリブレーションを繰返す必要がなくなり、キャリブレーションに要する時間を著しく短縮することができ、またすべてのアンテナで受信するため受信性能が向上し、キャリブレーションの精度を高めることができる。
【０１７５】
また、キャリブレーションの対象となる基地局１からある程度離れた位置にある外部の端末または他の基地局からキャリブレーション用の信号を受信しているので、送受信信号の電力制御が簡略化され、また外部の端末または他の基地局２に対する送信指向性パターンの分解能を向上させることができる。特に、実施の形態１で送信指向性の精度を示す指標として採用されたＤＵ比は、送信指向性パターンのヌルの深さを示すデータとして瞬時に求まるものであり、キャリブレーションに要する時間をさらに短縮させるものである。
【０１７６】
［実施の形態２］
図９は、この発明の実施の形態２の基地局の送信指向性のキャリブレーション方法の原理を模式的に示す概念図である。
【０１７７】
図１に示した実施の形態１では、少なくとも２本のアンテナを有する外部の端末または基地局との信号のやり取りにより、アダプティブアレイ基地局のキャリブレーション処理を行なうものであるが、図９に示す実施の形態２では、１本アンテナの従来の端末との信号のやり取りにより、アダプティブアレイ基地局の送信指向性のキャリブレーション処理を行なうものである。
【０１７８】
図９において、無線装置３は、キャリブレーション処理の対象となるアダプティブアレイ基地局であり、無線装置４は、基地局３のキャリブレーションを行なうための１本アンテナ端末である。
【０１７９】
以下に、図９を参照して、実施の形態２による送信指向性のキャリブレーション方法の原理について説明する。
【０１８０】
まず、図９の（ａ）に示すように、外部の端末４の１本のアンテナ４ａから、基地局３において所望信号として扱われる所定周波数の既知の信号が送信される。
【０１８１】
この送信信号は、アダプティブアレイ基地局３のアレイアンテナを構成する少なくとも２本のアンテナ３ａ，３ｂによってアレイ受信され、アダプティブアレイ処理の結果得られる受信ウェイトに基づいて、図示するような受信指向性パターンで、アンテナ４ａからの所望信号が分離抽出される。
【０１８２】
アダプティブアレイ基地局３では、アレイ受信された受信信号に基づいて、後述する方法で受信応答ベクトルを計算し、さらに受信応答ベクトルの方向を干渉源とみなして当該端末４のアンテナ４ａに強制的にヌルを向ける強制ヌルウェイトを計算する。
【０１８３】
得られた強制ヌルウェイトにはある補正値が乗算されて後述する送信指向性の形成に用いられる。
【０１８４】
次に、図９の（ｂ）に示すように、アダプティブアレイ基地局３は、計算され、上述の補正値が乗算された強制ヌルウェイトを用いて、図示するような送信指向性パターンを形成し、外部の端末４に向かって信号を送信する。図示するように、強制ヌルウェイトに基づいて形成された送信指向性パターンは、端末４のアンテナ４ａにヌルが向けられており、仮に用いた受信応答ベクトルの方向にビームが向けられている。
【０１８５】
外部の端末４は、アンテナ４ａで、基地局３からのヌルの信号受信電力を測定する。
【０１８６】
基地局３の送信指向性パターンの精度が高いほど、アンテナ４ａに対してヌルがより正確に向くことになり（すなわちヌルが深くなり）、アンテナ４ｂでの受信電力は低下することになる。
【０１８７】
このことから、外部の端末４で測定された受信電力レベルは、送信指向性が正確に形成されているかを示す指標として用いることができる。すなわち、端末４で測定される受信電力が最小となるように、強制ヌルウェイトに対する補正値を決定すれば、基地局３の送信指向性のキャリブレーションが行なわれたことになる。
【０１８８】
図１０は、図９に示した実施の形態２による送信指向性のキャリブレーション方法の手順を示すタイミング図である。
【０１８９】
図１０に示した実施の形態２によるタイミング図は、図２に示した実施の形態１によるタイミング図と以下の点を除いて同じであり、共通する手順についての説明は省略する。
【０１９０】
すなわち、図１０の実施の形態２のタイミング図では、制御チャネルＣＣＨから通話チャネルＴＣＨに移行した後のデータ通信中に、図９に示した原理による送信指向性のキャリブレーション処理が実行される。
【０１９１】
まず、端末側からキャリブレーション用の信号が基地局に送信される（ステップＳ２４）。より具体的には、図９の（ａ）に示したように、端末４の１本のアンテナ４ａから所望信号が送信される。
【０１９２】
基地局側ではこのキャリブレーション用の信号をアレイ受信する（ステップＳ２５）。より具体的には、アダプティブアレイ基地局３は、アダプティブアレイ処理により、図９の（ａ）に示したような受信指向性パターンで端末４からの信号を受信する。
【０１９３】
基地局側では、アレイ受信した信号を復調し、受信応答ベクトルを求める。そして、受信応答ベクトルに基づいて、端末４のアンテナ４ａに強制的にヌルを向ける強制ヌルウェイトを形成する（ステップＳ２５）。このように形成された強制ヌルウェイトにある補正値を乗算して送信ウェイトとし、図９の（ｂ）に示すような送信指向性パターンを形成して、すなわち端末４のアンテナ４ａにヌルを向けかつ仮の受信応答ベクトルの方向にビームを向けた状態で、信号を送信する（ステップＳ２５）。ここで、補正値の初期値としては、たとえば前回のキャリブレーション時に決定されていた既存の補正値を用いるものとする。
【０１９４】
端末側では、このように基地局から送信された信号を受信し、１本アンテナにおける受信信号電力レベルを測定する（ステップＳ２４）。より具体的には、図９の（ｂ）に示すように、端末４のアンテナ４ａで受信したヌルの受信電力レベルを測定し、端末側のメモリに測定結果を記憶する。
【０１９５】
このようなステップＳ２４および２５による受信電力レベルの測定動作を、通話チャネルのデータ通信中に、所定の時間（キャリブレーション測定要求によって基地局から指定された時間）にわたって繰返し実行する。
【０１９６】
そして、所定時間が経過すると、その時間内に端末側で測定された受信電力レベルの平均値が端末側で計算され、その結果が基地局側に通知される（ステップＳ２６）。この受信電力レベル測定結果は、通話チャネルＴＣＨによって端末から基地局へ送信される。
【０１９７】
基地局側はこの受信電力レベル測定結果を受信し、所定の補正値に対応する受信電力レベルとしてメモリに記憶する（ステップＳ２７）。
【０１９８】
図９に関連して説明したように、送信指向性が良好なほど、端末４の１本アンテナ４ａに対する送信指向性パターン形状におけるヌルは深くなり、端末側で測定される受信電力レベルは低くなる。
【０１９９】
基地局は、複数の所定の補正値ごとに、上述のステップＳ２４〜２６の受信レベルの測定を繰返し、その結果を記憶する。そして、すべての補正値に対して受信電力レベルの測定が終了すれば、最低の受信レベルに対応する補正値を最終のキャリブレーション補正値として決定し、記録する。そして、端末側にキャリブレーション終了通知を送信する（ステップＳ２７）。
【０２００】
複数の所定の補正値のすべてに対して受信電力レベルの測定が終了していない場合は、基地局は、補正値を次の値に変更してキャリブレーション処理を継続することを決定し、キャリブレーション継続要求を端末側に送信する（ステップＳ２７）。
【０２０１】
このように、基地局側で強制ヌルウェイトに乗算する補正値を更新しながら、キャリブレーション処理（平均受信電力レベルの測定）を継続する。そして最終的に平均受信電力レベルが最低となったときの補正値をキャリブレーション補正値として決定する。
【０２０２】
そして、基地局では、次回のキャリブレーション実行時まで、当該補正値を強制ヌルウェイトに乗算することにより送信ウェイトを形成する。これにより、最適な送信指向性が形成される。
【０２０３】
なお、上述の方法では、所定時間内に測定された受信電力レベルの平均値を端末側で測定し基地局側に送り返しているが、この実施の形態２による受信電力レベルに基づくキャリブレーション方法はこのような方法に限定されるものではない。
【０２０４】
たとえば、基地局側で補正値を変更しながらその都度端末側で測定された受信電力レベルを端末から返送させ、最適な（最小の）受信電力レベルが得られた補正値を決定するようにしてもよい。
【０２０５】
図１０に示した例では、基地局側においてキャリブレーションの起動条件が満たされたことが判断されたときに基地局側でキャリブレーション動作を起動するように構成したものであるが、外部の端末４の方でキャリブレーションを起動してもよい。
【０２０６】
次に、図１１は、図９および図１０に示した実施の形態２による送信指向性キャリブレーションの対象となるアダプティブアレイ基地局３の構成を示すブロック図である。
【０２０７】
図１１に示したアダプティブアレイ基地局３は、以下の点を除いて、図４に示したアダプティブアレイ基地局１と同じであり、共通する部分については説明を省略する。
【０２０８】
すなわち、図４の実施の形態１のアダプティブアレイ基地局１におけるユーザ信号処理部５０および制御部７０が、図１１の実施の形態２によるアダプティブアレイ基地局３では、ユーザ信号処理部１３０および制御部１４０に置換えられている。
【０２０９】
図１２は、図１１に示したユーザ信号処理部１３０の構成を示す機能ブロック図である。ユーザ信号処理部１３０は、ユーザＡ信号処理部１３０ａと、ユーザＢ信号処理部１３０ｂとから構成される。ユーザＡ信号処理部１３０ａおよびユーザＢ信号処理部１３０ｂは全く同じ構成を有しており、ユーザＡ信号処理部１３０ａの構成のみ図示し説明することとする。
【０２１０】
図１１のアンテナ１１に対応する無線部２１の受信部１１２からＡ／Ｄ変換器１１４を介して与えられたデジタルの受信信号およびアンテナ１２に対応する無線部２２の受信部１２２からＡ／Ｄ変換器１２４を介して与えられたデジタルの受信信号がユーザＡ信号処理部１３０ａに与えられる。なお、無線部２１および２２からのこれらの信号は、同様にユーザＢ信号処理部１３０ｂにも共通に与えられる。
【０２１１】
以下に、ユーザＡ信号処理部１３０ａに与えられたこれらのデジタル信号の処理について説明する。ユーザＡ信号処理部１３０ａに与えられたこれらの信号に対しては、図１２に示す機能ブロック図に従って、当該アダプティブアレイ基地局の図示しないＤＳＰにより、ソフトウェア的に信号処理が施される。
【０２１２】
図１２を参照して、無線部２１，２２よりユーザＡ信号処理部１３０ａに与えられた２系統のデジタル受信信号からなる受信信号ベクトルｘ１（ｔ），ｘ２（ｔ）は、乗算器ＭＲ１，ＭＲ２のそれぞれの一方入力に与えられるとともに、受信ウェイトベクトル計算機１３２ａおよび受信応答ベクトル推定部１３５ａに与えられる。
【０２１３】
受信ウェイトベクトル計算機１３２ａは、周知のアダプティブアレイアルゴリズムリズムにより、アンテナごとのウェイトからなるウェイトベクトルｗ_１，ｗ_２を算出し、乗算器ＭＲ１，ＭＲ２のそれぞれの他方入力に与えて、対応するアンテナからの受信信号ベクトルとそれぞれ複素乗算する。加算器ＡＤ１によりその複素乗算結果の総和である受信信号が得られ、モデム部６０に与えられる。
【０２１４】
一方、受信応答ベクトル推定部１３５ａは、受信信号ベクトルｘ１（ｔ），ｘ２（ｔ）と、図１１のモデム部６０で復調されたユーザＡの信号とに基づいて、後述する方法で、ユーザＡの端末の信号の受信応答ベクトルを計算し、強制ヌルウェイト推定部１３７ａに与える。強制ヌルウェイト推定部１３７ａは、後述する方法で、ユーザＡの端末にヌルを向ける強制ヌルウェイトベクトルを推定し、補正値乗算回路１３８ａに与える。補正値乗算回路１３８ａは、強制ヌルウェイトベクトルに補正値を乗算して補正したものを送信ウェイトベクトル計算機１３４ａに与える。
【０２１５】
送信ウェイトベクトル計算機１３４ａには、受信ウェイトベクトル計算機１３２ａで計算された受信ウェイトベクトルも与えられる。
【０２１６】
図１１のモデム部６０からの送信信号が、乗算器ＭＴ１，ＭＴ２のそれぞれの一方入力端子に与えられ、乗算器ＭＴ１，ＭＴ２のそれぞれの他方入力端子には、送信ウェイトベクトル計算機１３４ａから、補正された強制ヌルウェイトベクトルまたは受信ウェイトベクトルが、制御部１４０からの制御信号に応じて、送信ウェイトベクトルとして印加される。
【０２１７】
アダプティブアレイ基地局のユーザ信号処理部として通常の送受信動作を行なうときには受信ウェイトベクトルが送信ウェイトべクトルとして選択され、送信指向性のキャリブレーション時には補正された強制ヌルウェイトベクトルが送信ウェイトとして選択される。
【０２１８】
このように、ユーザＡ信号処理部１３０ａで送信ウェイトベクトルとの複素乗算で重み付けされたデジタル送信信号はそれぞれ無線部２１，２２に与えられる。無線部２１，２２に与えられたデジタル送信信号は、それぞれアンテナ１１，１２を介して送信される。
【０２１９】
次に、受信応答ベクトル推定部１３５ａによる受信応答ベクトルの推定について説明する。まず、受信応答ベクトルの計算の基本的な考え方について説明する。
【０２２０】
アンテナ１１，１２における受信信号ｘ１（ｔ），ｘ２（ｔ）が実施の形態１に関連して説明した式で表わされるとき、ユーザＡの受信応答ベクトルＨａは、次式で表わされる：
Ｈａ＝［ａ１，ａ２］^Ｔ（Ｔは転置）
ここで、Ａ（ｔ）とＢ（ｔ）とには相関がないものとする。また、参照信号としてＡ（ｔ）を生成するものとする。
【０２２１】
受信応答ベクトル推定部１３５ａは、受信信号ｘ１（ｔ）に参照信号Ａ＊（ｔ）（＊は複素共役）を乗じてアンサンブル平均を取ることにより、次式に基づいてａ１を算出する：
Ｅ［ｘ１（ｔ）Ａ＊（ｔ）］
＝Ｅ［ａ１Ａ（ｔ）Ａ＊（ｔ）］＋Ｅ［ｂ１Ｂ（ｔ）Ａ＊（ｔ）］
≒ａ１
ここで、同一信号間のアンサンブル平均は１、相関が無い信号間のアンサンブル平均はほぼ０となることから、Ｅ［Ａ（ｔ）Ａ＊（ｔ）］＝１、Ｅ［Ｂ（ｔ）Ａ＊（ｔ）］≒０である。
【０２２２】
次に、受信信号ｘ２（ｔ）に対して同様の計算をすることによってａ２を算出する：
Ｅ［ｘ２（ｔ）Ａ＊（ｔ）］
＝Ｅ［ａ２Ａ（ｔ）Ａ＊（ｔ）］＋Ｅ［ｂ２Ｂ（ｔ）Ａ＊（ｔ）］
≒ａ２
以上により、ユーザＡの受信応答ベクトルを計算することができる。
【０２２３】
次に、強制ヌルウェイト推定部１３７ａは、ユーザＡの受信応答ベクトルを受け、ユーザＡにヌルが向くようなウェイトベクトル（以下、強制ヌルウェイトベクトル）を計算する。以下に、強制ヌルウェイトベクトルの計算の基本的な考え方について説明する。
【０２２４】
前述のように、アダプティブアレイの出力信号を信号Ａ（ｔ）に関する項と信号Ｂ（ｔ）に関する項とに分けると、次式のように表すことができる：
（ｗ_１ａ１＋ｗ_２ａ２）Ａ（ｔ）＋（ｗ_１ｂ１＋ｗ_２ｂ２）Ｂ（ｔ）
このとき、ユーザＡの端末からの信号Ａ（ｔ）を抑圧するために、信号Ａ（ｔ）の係数が全体として０となるように、重みｗ_１，ｗ_２を計算する：
ｗ_１ａ１＋ｗ_２ａ２＝０
受信応答ベクトル計算機１３２ａによって、ａ１，ａ２は既知であるから、上記の式により直接ｗ_１，ｗ_２を計算することができる。このように計算されたウェイトを強制ヌルウェイトと称する。
【０２２５】
送信指向性のキャリブレーション時には、アダプティブアレイを構成する乗算器ＭＴ１，ＭＴ２の一方入力にはそれぞれ送信信号変調部１３３ａから送信信号が入力され、これらの乗算器の他方入力には強制ヌルウェイト推定部１３７ａで計算され、補正値乗算回路１３８ａで補正された強制ヌルウェイトベクトルが入力される。
【０２２６】
図１１および図１２に示す上述のアダプティブアレイ基地局３において、この発明の実施の形態２による送信指向性のキャリブレーション処理がどのように行なわれるかについて以下に説明する。
【０２２７】
図９の（ａ）に示す外部の端末４のアンテナ４ａが、上述の所望信号源（ユーザＡ）に相当する（ユーザＢに相当する信号源は存在しない）。
【０２２８】
そして、キャリブレーションの対象であるアダプティブアレイ基地局３のユーザＡ信号処理部１３０ａ（図１２）の受信応答ベクトル推定部１３５ａおよび強制ヌルウェイト推定部１３７ａにより、所望信号源（アンテナ４ａ）からの信号Ａ（ｔ）に対する係数が０となるような強制ヌルウェイトｗ_１，ｗ_２を求め、補正値乗算回路１３８ａで補正値を乗算したものを送信ウェイトとして使用する。
【０２２９】
これにより、図９の（ｂ）に示すように、所望信号源（アンテナ４ａ）にヌルが向いた、送信指向性パターンが形成される。
【０２３０】
図９および図１０に関連して説明したように、外部の端末４からは、測定された受信信号電力レベルが基地局３に送信されてくる。
【０２３１】
この受信電力レベルは、基地局３のモデム部６０で再現され、制御部１４０に与えられる。制御部１４０は、図１０で説明した手順で、強制ヌルウェイトｗ_１，ｗ_２に乗算される補正値を更新するよう補正値乗算回路１３８ａを制御する。
【０２３２】
前述のようにアダプティブアレイ基地局３に対し、キャリブレーションを行なう外部の無線装置２としては、１本のアンテナを有する端末に用いられる。
【０２３３】
この１本のアンテナを有する端末（以下、１本アンテナ端末）４の構成を図１３に示す。
【０２３４】
図１３を参照して、キャリブレーションを行なうための１本アンテナ端末４の構成について詳細に説明する。図１３の１本アンテナ端末は、アンテナ３１を備えている。アンテナ３１は無線部４１に接続される。
【０２３５】
無線部４１は、スイッチ２１０と、送信部２１１と、受信部２１２と、Ｄ／Ａ変換器２１３と、Ａ／Ｄ変換器２１４とを備えている。
【０２３６】
受信時には、アンテナ３１で受信した信号が受信部２１２に与えられるようにスイッチ２１０は切換わる。受信部２１２はローノイズアンプ等を含み、与えられた受信信号に対し、高周波から低周波への周波数変換、増幅などの各種のアナログ信号処理を施してＡ／Ｄ変換器２１４へ与える。Ａ／Ｄ変換器２１４に与えられた受信信号はデジタル信号に変換されてユーザ信号処理部１５０に与えられる。ユーザ信号処理部１５０の内容については特に限定されない。
【０２３７】
ユーザ信号処理部１５０は、所定の処理により当該端末４に接続している基地局からの受信信号を抽出する。抽出された基地局からの受信信号は、モデム部９０に与えられて、π／４シフトＱＰＳＫ復調を含む所定の処理が施され、もとの信号に復元されて図示しないスピーカなどの音声再生装置に供給される。
【０２３８】
一方、送信時には、図示しないマイクなどの音声信号源から与えられた送信信号は、モデム部９０を介してπ／４シフトＱＰＳＫ変調を含む所定の処理が施され、ユーザ信号処理部１５０に与えられる。
【０２３９】
ユーザ信号処理部１５０は、モデム部９０から入力された送信信号に所定の処理を施して、無線部４１のＤ／Ａ変換器２１３に与える。
【０２４０】
無線部４１のＤ／Ａ変換器２１３でアナログ信号に変換された送信信号は、ハイパワーアンプ等を含む送信部２１１に与えられ、そこで、低周波から高周波への周波数変換、送信出力レベルまでの増幅など、無線送信に必要な各種のアナログ信号処理が施される。なお、送信出力は、図示しない制御部からの指示に応じてハイパワーアンプのゲインを制御することによって調整される。
【０２４１】
送信時には、スイッチ２１０は、送信部２１１とアンテナ３１とを接続するように切換わり、送信部２１１で無線処理された送信信号は、アンテナ３１から送信される。
【０２４２】
無線部４１の受信部２１２は、アンテナ３１で受信した信号の電力レベルを測定する機能を有しており、これらの受信部で測定された電力レベルは、受信レベル平均化部１６０で平均化され、モデム部９０に与えられる。
【０２４３】
図１３に示した１本アンテナ端末４を用いて、この発明の実施の形態２による送信指向性のキャリブレーション処理がどのように行われるかについて説明する。
【０２４４】
図９の（ａ）に示す１本アンテナ端末４のアンテナ４ａが、たとえば図１３のアンテナ３１に相当する。図１３の端末４のアンテナ３１からは基地局３にとっての所望信号が送信される。
【０２４５】
そして、図９の（ｂ）に示すように、基地局３から向けられたヌルの信号をアンテナ３１で受信し、その電力レベルが受信部２１２で測定される。
【０２４６】
測定された受信電力レベルは、受信レベル平均化部１６０へ与えられ、受信レベル平均化部１６０は、前述のように所定期間にわたる受信レベルの平均値を求め、モデム部９０に与える。
【０２４７】
モデム部９０は、この受信レベル測定情報を送信信号に挿入して、基地局３に送信する。基地局３は、この受信レベル測定情報に基づいて前述のように補正値乗算回路１３８ａ（図１２）を制御する。
【０２４８】
次に、この発明の実施の形態２による送信指向性キャリブレーション方法のうち、図１４は、図１１および図１２に示したアダプティブアレイ基地局３側でソフトウェアで実行される処理を示すフロー図であり、図１５は、図１３に示した１本アンテナ端末４側で実行される処理を示すフロー図である。
【０２４９】
図１４および図１５を参照して、実施の形態２によるキャリブレーション処理について詳細に説明する。なお、この例では、基地局３側でキャリブレーションを起動するものであるが、端末４側でキャリブレーションを起動してもよい。
【０２５０】
まず、基地局３側で、図１０に関連して説明したキャリブレーションの起動条件が満たされているか否かが判定される（図１４のステップＳ３０１）。起動条件が満たされていると判定されれば、基地局３側で、図１０に関連して説明したキャリブレーションの測定条件が満たされているか否かが判定される（図１４のステップＳ３０２）。
【０２５１】
測定条件が満たされていると判定されれば、基地局３から端末４へキャリブレーション測定要求が送信される（図１４のステップＳ３０３）。
【０２５２】
端末４では、基地局３からのキャリブレーション測定要求を受信したか否かが判定され（図１５のステップＳ４０１）、受信したと判定されると、図１０に関連して説明したキャリブレーションの測定条件が満たされているか否かが判定される（図１５のステップＳ４０２）。
【０２５３】
測定条件が満たされていると判定されれば、端末４から基地局３へキャリブレーション測定指示が送信される（図１５のステップＳ４０３）。
【０２５４】
基地局３側では、メッセージ受信タイマが満了するまでに（図１４のステップＳ３０５）、端末４からのキャリブレーション測定指示を受信したか否かが判定され（図１４のステップＳ３０４）、満了するまでに受信しなければステップＳ３０３に戻ってキャリブレーション測定要求を再度端末４に送信する。
【０２５５】
メッセージ受信タイマが満了するまでに（図１４のステップＳ３０５）、端末４からのキャリブレーション測定指示を受信したことが判定されると（図１４のステップＳ３０４）、基地局３と端末４とのデータ通信中に、図９および図１０に関連して説明したように、端末４によるデータ送信および受信信号の受信電力レベルの測定（図１５のステップＳ４０４）、および基地局３による強制ヌルウェイトに所定の補正値を乗算したアレイ送受信（図１４のステップＳ３０６）が実行される。
【０２５６】
このような基地局３と端末４との間の送受信は、基地局３および端末４の双方において、キャリブレーション測定タイマが満了するまで実行される（図１４のステップＳ３０７および図１５のステップＳ４０５）。
【０２５７】
端末４側では、キャリブレーション測定タイマが満了するまでの期間中に測定された電力レベルの平均値が算出され、基地局３に送信される（図１５のステップＳ４０６）。
【０２５８】
基地局３側では、端末４から受信電力レベルの測定結果（平均値）を受信したか否かが判定され（図１４のステップＳ３０８）、受信したことが判定されると、その受信レベルの記録が実行される（図１４のステップＳ３０９）。
【０２５９】
そして、複数の所定の補正値での受信レベルの記録がすべて終了したか否かが判定され（図１４のステップＳ３１０）、終了していないことが判断されれば、ステップＳ３０３のキャリブレーション測定要求に戻り、ステップＳ３０６のアレイ送受信時に強制ヌルウェイトに乗算する補正値を更新して、端末４による受信レベルの測定をやり直す。
【０２６０】
基地局３においてこのように、所定の補正値のすべてに対して受信レベルが測定されたと判定されるまで（図１４のステップＳ３１０）、基地局３および端末４によるキャリブレーション処理は継続される。
【０２６１】
所定の補正値のすべてに対して受信レベルが測定されたと判定されると（図１４のステップＳ３１０）、基地局３から端末４にキャリブレーション終了通知が送信される（図１４のステップＳ３１１）。そして、すべての補正値に対する受信レベルのうち、最低の受信レベルに対応する補正値がキャリブレーション補正値として決定され、既存のキャリブレーション補正値が、この決定された補正値で更新（書換え）される（図１４のステップＳ３１２）。そして基地局３は処理を終了する。
【０２６２】
端末４側では、キャリブレーション終了通知が受信されたことが判定されるまでキャリブレーション処理が実行され、キャリブレーション終了通知が受信されたことが判定されると（図１５のステップＳ４０７）、端末４は処理を終了する。
【０２６３】
以上のように、この発明の実施の形態２では、１本のアンテナを有する端末４から、キャリブレーションの対象となるアダプティブアレイ基地局３に所望信号を送り、アダプティブアレイ基地局３のアレイアンテナのすべてのアンテナでこれらの信号を一度にアレイ受信するように構成している。
【０２６４】
したがって、キャリブレーションの対象となるアダプティブアレイ基地局３において、アンテナの組合せを変えながらキャリブレーションを繰返す必要がなくなり、キャリブレーションに要する時間を著しく短縮することができ、またすべてのアンテナで受信するため受信性能が向上し、キャリブレーションの精度を高めることができる。
【０２６５】
また、キャリブレーションの対象となる基地局３からある程度離れた位置にある外部の端末４からキャリブレーション用の信号を受信しているので、送受信信号の電力制御が簡略化され、また外部の端末４に対する送信指向性パターンの分解能を向上させることができる。
【０２６６】
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的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て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でのすべての変更が含まれることが意図される。
【０２６７】
【発明の効果】
以上のように、この発明では、外部の端末または他の基地局から、キャリブレーションの対象となる基地局にキャリブレーション用の信号を送り、キャリブレーションの対象となる基地局のアレイアンテナのすべてのアンテナでこれらの信号を一度にアレイ受信するように構成している。
【０２６８】
したがって、キャリブレーションに要する時間を著しく短縮することができ、送受信信号の電力制御を簡略化することができ、さらにキャリブレーションの精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１によるキャリブレーション方法の原理を模式的に示す概念図である。
【図２】この発明の実施の形態１によるキャリブレーション方法の手順を示すタイミング図である。
【図３】この発明の実施の形態１によるキャリブレーション方法の手順の他の例を示すタイミング図である。
【図４】この発明の実施の形態１によるキャリブレーションの対象となる基地局の構成を示すブロック図である。
【図５】図４に示すユーザ信号処理部５０の構成を示す機能ブロック図である。
【図６】この発明の実施の形態１によるキャリブレーションを行なう端末の構成を示すブロック図である。
【図７】この発明の実施の形態１によるキャリブレーションの対象となる基地局の動作を示すフロー図である。
【図８】この発明の実施の形態１によるキャリブレーションを行なう端末の動作を示すフロー図である。
【図９】この発明の実施の形態２によるキャリブレーション方法の原理を模式的に示す概念図である。
【図１０】この発明の実施の形態２によるキャリブレーション方法の手順を示すタイミング図である。
【図１１】この発明の実施の形態２によるキャリブレーションの対象となる基地局の構成を示すブロック図である。
【図１２】図１１に示すユーザ信号処理部１２０の構成を示す機能ブロック図である。
【図１３】この発明の実施の形態２によるキャリブレーションを行なう端末の構成を示すブロック図である。
【図１４】この発明の実施の形態２によるキャリブレーションの対象となる基地局の動作を示すフロー図である。
【図１５】この発明の実施の形態２によるキャリブレーションを行なう端末の動作を示すフロー図である。
【符号の説明】
１，３ 基地局、２ ２本アンテナ端末、４ １本アンテナ端末、１１，１２，３１，３２ アンテナ、２１，２２，４１，４２ 無線部、５０，８０，１３０，１５０ ユーザ信号処理部、６０，９０ モデム部、７０，１４０ 制御部、１００ ＤＵ比測定部、１６０ 受信レベル平均化部。

Claims (24)

1. 複数のアンテナを用いてアダプティブアレイ処理による信号受信を行なう無線基地装置であって、
   特定の無線装置から送信されてくる所望信号および干渉信号を受信して、前記受信した所望信号および干渉信号に基づいて前記所望信号の方向にビームを向けかつ前記干渉信号の方向にヌルを向ける送信指向性パターンを形成するためのウェイト情報を計算する手段と、
   前記計算されたウェイト情報を補正する手段と、
   前記補正されたウェイト情報に基づく送信指向性パターンで前記特定の無線装置に所定の信号を送信する手段と、
   前記特定の無線装置で受信した前記ビームの受信レベルと前記ヌルの受信レベルとの受信レベルに関する情報を前記特定の無線装置から受信して、前記受信した受信レベルに関する情報に基づいて前記特定の無線装置における受信レベルに関する情報が最適となる前記ウェイト情報の補正の値を決定する手段とを備えた、無線基地装置。
2. 前記受信レベルに関する情報は、前記ビームの受信レベルと前記ヌルの受信レベルとの受信レベル比である、請求項１に記載の無線基地装置。
3. 前記ウェイト情報を計算する手段は、前記所望信号を受信するために計算された受信ウェイトを前記ウェイト情報として供給する手段を含む、請求項１に記載の無線基地装置。
4. 複数のアンテナを用いてアダプティブアレイ処理による信号受信を行なう無線基地装置であって、
   特定の無線装置から送信されてくる所望信号を受信して、前記受信した所望信号に基づいて前記所望信号の方向にヌルを向ける送信指向性パターンを形成するためのウェイト情報を計算する手段と、
   前記計算されたウェイト情報を補正する手段と、
   前記補正されたウェイト情報に基づく送信指向性パターンで前記特定の無線装置に所定の信号を送信する手段と、
   前記特定の無線装置で受信した前記所定の信号の受信レベルを前記特定の無線装置から受信して、前記受信した受信レベルに基づいて前記特定の無線装置における受信レベルが最適となる前記ウェイト情報の補正の値を決定する手段とを備えた、無線基地装置。
5. 前記ウェイト情報を計算する手段は、
   前記所望信号に基づいて受信応答ベクトルを計算する手段と、
   前記受信応答ベクトルに基づいて前記ウェイト情報を計算する手段とを含む、請求項４に記載の無線基地装置。
6. 複数のアンテナを用いてアダプティブアレイ処理による信号受信を行なう無線基地装置における送信指向性のキャリブレーション方法であって、
   特定の無線装置から送信されてくる所望信号および干渉信号を受信して、前記受信した所望信号および干渉信号に基づいて前記所望信号の方向にビームを向けかつ前記干渉信号の方向にヌルを向ける送信指向性パターンを形成するためのウェイト情報を計算するステップと、
   前記計算されたウェイト情報を補正するステップと、
   前記補正されたウェイト情報に基づく送信指向性パターンで前記特定の無線装置に所定の信号を送信するステップと、
   前記特定の無線装置で受信した前記ビームの受信レベルと前記ヌルの受信レベルとの受信レベルに関する情報を前記特定の無線装置から受信して、前記受信した受信レベルに関する情報に基づいて前記特定の無線装置における受信レベルに関する情報が最適となる前記ウェイト情報の補正の値を決定するステップとを備えた、キャリブレーション方法。
7. 前記受信レベルに関する情報は、前記ビームの受信レベルと前記ヌルの受信レベルとの受信レベル比である、請求項６に記載のキャリブレーション方法。
8. 前記ウェイト情報を計算するステップは、前記所望信号を受信するた めに計算された受信ウェイトを前記ウェイト情報として供給するステップを含む、請求項６に記載のキャリブレーション方法。
9. 複数のアンテナを用いてアダプティブアレイ処理による信号受信を行なう無線基地装置における送信指向性のキャリブレーション方法であって、
   特定の無線装置から送信されてくる所望信号を受信して、前記受信した所望信号に基づいて前記所望信号の方向にヌルを向ける送信指向性パターンを形成するためのウェイト情報を計算するステップと、
   前記計算されたウェイト情報を補正するステップと、
   前記補正されたウェイト情報に基づく送信指向性パターンで前記特定の無線装置に所定の信号を送信するステップと、
   前記特定の無線装置で受信した前記所定の信号の受信レベルを前記特定の無線装置から受信して、前記受信した受信レベルに基づいて前記特定の無線装置における受信レベルが最適となる前記ウェイト情報の補正の値を決定するステップとを備えた、キャリブレーション方法。
10. 前記ウェイト情報を計算するステップは、
    前記所望信号に基づいて受信応答ベクトルを計算するステップと、
    前記受信応答ベクトルに基づいて前記ウェイト情報を計算するステップとを含む、請求項９に記載のキャリブレーション方法。
11. 複数のアンテナを用いてアダプティブアレイ処理による信号受信を行なう無線基地装置における送信指向性のキャリブレーションプログラムであって、コンピュータに、
    特定の無線装置から送信されてくる所望信号および干渉信号を受信して、前記受信した所望信号および干渉信号に基づいて前記所望信号の方向にビームを向けかつ前記干渉信号の方向にヌルを向ける送信指向性パターンを形成するためのウェイト情報を計算するステップと、
    前記計算されたウェイト情報を補正するステップと、
    前記補正されたウェイト情報に基づく送信指向性パターンで前記特定の無線装置に所定の信号を送信するステップと、
    前記特定の無線装置で受信した前記ビームの受信レベルと前記ヌルの受信レベルとの受信レベルに関する情報を前記特定の無線装置から受信して、前記受信した受信レベルに関する情報に基づいて前記特定の無線装置における受信レベルに関する情報が最適となる前記ウェイト情報の補正の値を決定するステップとを実行させる、キャリブレーションプログラム。
12. 前記受信レベルに関する情報は、前記ビームの受信レベルと前記ヌルの受信レベルとの受信レベル比である、請求項１１に記載のキャリブレーションプログラム。
13. 前記ウェイト情報を計算するステップは、前記所望信号を受信するために計算された受信ウェイトを前記ウェイト情報として供給するステップを含む、請求項１１に記載のキャリブレーションプログラム。
14. 複数のアンテナを用いてアダプティブアレイ処理による信号受信を行なう無線基地装置における送信指向性のキャリブレーションプログラムであって、コンピュータに、
    特定の無線装置から送信されてくる所望信号を受信して、前記受信した所望信号に基づいて前記所望信号の方向にヌルを向ける送信指向性パターンを形成するためのウェイト情報を計算するステップと、
    前記計算されたウェイト情報を補正するステップと、
    前記補正されたウェイト情報に基づく送信指向性パターンで前記特定の無線装置に所定の信号を送信するステップと、
    前記特定の無線装置で受信した前記所定の信号の受信レベルを前記特定の無線装置から受信して、前記受信した受信レベルに基づいて前記特定の無線装置における受信レベルが最適となる前記ウェイト情報の補正の値を決定するステップとを実行させる、キャリブレーションプログラム。
15. 前記ウェイト情報を計算するステップは、
    前記所望信号に基づいて受信応答ベクトルを計算するステップと、
    前記受信応答ベクトルに基づいて前記ウェイト情報を計算するステップとを含む、請求項１４に記載のキャリブレーションプログラム。
16. 複数のアンテナを用いてアダプティブアレイ処理による信号受信を行なう無線基地装置のキャリブレーション方法であって、
    少なくとも２本のアンテナを有する特定の無線装置から前記無線基地装置に、前記少なくとも２本のアンテナを用いて前記無線基地装置にとっての所望信号および干渉信号をそれぞれ送信するステップと、
    前記無線基地装置において受信した前記所望信号および前記干渉信号に基づいて、前記特定の無線装置の前記所望信号を送信したアンテナに対しビームを向けかつ前記干渉信号を送信したアンテナに対しヌルを向ける送信指向性パターンを形成するためのウェイト情報を計算するステップと、
    前記計算されたウェイト情報を補正するステップと、
    前記補正されたウェイト情報に基づく送信指向性パターンで前記無線基地装置から前記特定の無線装置に所定の信号を送信するステップと、
    前記特定の無線装置において、前記所望信号を送信したアンテナで受信した前記所定の信号の受信レベルと前記干渉信号を送信したアンテナで受信した前記所定の信号の受信レベルとの受信レベルに関する情報を測定するステップと、
    前記測定された受信レベルに関する情報を前記特定の無線装置から前記無線基地装置に送信するステップと、
    前記無線基地装置において受信した前記受信レベルに関する情報に基づいて、前記特定の無線装置における受信レベルに関する情報が最適となる前記ウェイト情報の補正の値を決定するステップとを備えた、キャリブレーション方法。
17. 前記受信レベルに関する情報は、前記所望信号を送信したアンテナにおける受信レベルと前記干渉信号を送信したアンテナにおける受信レベルとの受信レベル比である、請求項１６に記載のキャリブレーション方法。
18. 前記受信レベルに関する情報を測定するステップは、前記受信レベル比を所定期間にわたって平均したものを供給するステップを含む、請求項１７に記載のキャリブレーション方法。
19. 複数のアンテナを用いてアダプティブアレイ処理による信号受信を行なう無線基地装置のキャリブレーション方法であって、
    １本のアンテナを有する特定の無線装置から前記無線基地装置に、前記１本のアンテナを用いて前記無線基地装置にとっての所望信号を送信するステップと、
    前記無線基地装置において受信した前記所望信号に基づいて、前記特定の無線装置の前記１本のアンテナに対しヌルを向ける送信指向性パターンを形成するためのウェイト情報を計算するステップと、
    前記計算されたウェイト情報を補正するステップと、
    前記補正されたウェイト情報に基づく送信指向性パターンで前記無線基地装置から前記特定の無線装置に所定の信号を送信するステップと、
    前記特定の無線装置において、前記１本のアンテナで受信した前記所定の信号の受信レベルを測定するステップと、
    前記測定された受信レベルを前記特定の無線装置から前記無線基地装置に送信するステップと、
    前記無線基地装置において受信した前記受信レベルに基づいて、前記特定の無線装置における受信レベルが最小となる前記ウェイト情報の補正の値を決定するステップとを備えた、キャリブレーション方法。
20. 前記受信レベルを測定するステップは、前記受信レベルを所定期間 にわたって平均したものを前記測定された受信レベルとして供給するステップを含む、請求項１９に記載のキャリブレーション方法。
21. 前記キャリブレーション方法は前記無線基地装置によって起動される、請求項１６から２０のいずれかに記載のキャリブレーション方法。
22. 前記キャリブレーション方法は前記特定の無線装置によって起動される、請求項１６から２０のいずれかに記載のキャリブレーション方法。
23. 前記特定の無線装置は無線端末装置である、請求項１６から２０のいずれかに記載のキャリブレーション方法。
24. 前記特定の無線装置は他の無線基地装置である、請求項１６から２０のいずれかに記載のキャリブレーション方法。

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