JP3773847B2 - 無線装置およびスワップ検出方法 - Google Patents
無線装置およびスワップ検出方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話等の無線通信において、基地局に用いられる無線装置およびスワップ検出方法の構成に関する。
【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移動端末装置を無線基地システムにパス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。このＰＤＭＡ方式では、各ユーザの移動端末装置からの信号は、周知のアダプティブアレイ処理により分離抽出される。なお、ＰＤＭＡ方式は、また、ＳＤＭＡ方式（Spatial Division Multiple Access）とも呼ばれる。
【０００３】
図１３は周波数分割多重接続（Frequency Division Multiple Access：ＦＤＭＡ），時分割多重接続（Time Division Multiple Access ：ＴＤＭＡ）および空間多重分割接続（Spatial Division Multiple Access：ＳＤＭＡ）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１３を参照して、ＦＤＭＡ，ＴＤＭＡおよびＳＤＭＡについて簡単に説明する。図１３（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１３（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。
【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、ＳＤＭＡ方式が提案されている。このＳＤＭＡ方式は、図１３（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ＳＤＭＡ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などの相互干渉除去装置とを用いて分離される。
【０００７】
図１４は、従来のＳＤＭＡ用基地局の送受信システム２０００の構成を示す概略ブロック図である。
【０００８】
図１４に示した構成においては、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。
【０００９】
受信動作においては、アンテナの出力は、ＲＦ回路２１０１に与えられ、ＲＦ回路２１０１において、受信アンプで増幅され、局部発振信号によって周波数変換された後、フィルタで不要な周波数信号が除去され、Ａ／Ｄ変換されて、デジタル信号としてデジタルシグナルプロセッサ２１０２に与えられる。
【００１０】
デジタルシグナルプロセッサ２１０２には、チャネル割当基準計算機２１０３と、チャネル割当装置２１０４と、アダプティブアレイ２１００とが設けられている。チャネル割当基準計算機２１０３は、２人のユーザからの信号がアダプティブアレイによって分離可能かどうかを予め計算する。その計算結果に応じて、チャネル割当装置２１０４は、周波数と時間とを選択するユーザ情報を含むチャネル割当情報をアダプティブアレイ２１００に与える。アダプティブアレイ２１００は、チャネル割当情報に基づいて、４つのアンテナ♯１〜♯４からの信号に対して、リアルタイムに重み付け演算を行なうことで、特定のユーザの信号のみを分離する。
【００１１】
［アダプティブアレイアンテナの構成］
図１５は、アダプティブアレイ２１００のうち、１人のユーザに対応する送受信部２１００ａの構成を示すブロック図である。図１５に示した例においては、複数のユーザ信号を含む入力信号から希望するユーザの信号を抽出するため、ｎ個の入力ポート２０２０−１〜２０２０−ｎが設けられている。
【００１２】
各入力ポート２０２０−１〜２０２０−ｎに入力された信号が、スイッチ回路２０１０−１〜２０１０−ｎを介して、ウエイトベクトル制御部２０１１と乗算器２０１２−１〜２０１２−ｎとに与えられる。
【００１３】
ウエイトベクトル制御部２０１１は、入力信号と予めメモリ２０１４に記憶されている特定のユーザの信号に対応したユニークワード信号と加算器２０１３の出力とを用いて、ウエイトベクトルｗ1i〜ｗniを計算する。ここで、添字ｉは、ｉ番目のユーザとの間の送受信に用いられるウエイトベクトルであることを示す。
【００１４】
乗算器２０１２−１〜２０１２ーｎは、各入力ポート２０２０−１〜２０２０−ｎからの入力信号とウエイトベクトルｗ1i〜ｗniとをそれぞれ乗算し、加算器２０１３へ与える。加算器２０１３は、乗算器２０１２−１〜２０１２−ｎの出力信号を加算して受信信号ＳRX（ｔ）として出力し、この受信信号ＳRX（ｔ）は、ウエイトベクトル制御部２０１１にも与えられる。
【００１５】
さらに、送受信部２１００ａは、アダプティブアレイ無線基地局からの出力信号ＳTX（ｔ）を受けて、ウエイトベクトル制御部２０１１により与えられるウエイトベクトルｗ1i〜ｗniとそれぞれ乗算して出力する乗算器２０１５−１〜２０１５−ｎを含む。乗算器２０１５−１〜２０１５−ｎの出力は、それぞれスイッチ回路２０１０−１〜２０１０−ｎに与えられる。つまり、スイッチ回路２０１０−１〜２０１０−ｎは、信号を受信する際は、入力ポート２０２０−１〜２０２０−ｎから与えられた信号を、信号受信部１Ｒに与え、信号を送信する際には、信号送信部１Ｔからの信号を入出力ポート２０２０−１〜２０２０−ｎに与える。
【００１６】
［アダプティブアレイの動作原理］
次に、図１５に示した送受信部２１００ａの動作原理について簡単に説明する。
【００１７】
以下では、説明を簡単にするために、アンテナ素子数を４本とし、同時に通信するユーザ数ＰＳを２人とする。このとき、各アンテナから受信部１Ｒに対して与えられる信号は、以下のような式で表わされる。
【００１８】
【数１】
【００１９】
ここで、信号ＲＸj （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Ｓｒｘi （ｔ）は、ｉ番目（ｉ＝１，２）のユーザが送信した信号を示す。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
【数２】
【００２３】
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信号係数ベクトル、Ｎ（ｔ）は雑音ベクトルをそれぞれ示している。
【００２４】
アダプティブアレイアンテナは、図１５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ｗ1i〜ｗniを掛けて合成した信号を受信信号ＳRX（ｔ）として出力する。なお、ここでは、アンテナの本数ｎは４である。
【００２５】
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。
【００２６】
アダプティブアレイ２１００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。
【００２７】
【数３】
【００２８】
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ｗj1（ｊ＝１，２，３，４）を要素とするベクトルである。
【００２９】
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。
【００３０】
【数４】
【００３１】
ここで、アダプティブアレイ２１００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制御部２０１１により逐次制御される。
【００３２】
【数５】
【００３３】
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２１００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。
【００３４】
【数６】
【００３５】
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Ｓｒｘ1 （ｔ）が得られることになる。
【００３６】
一方、図１５において、アダプティブアレイ２１００に対する入力信号ＳTX（ｔ）は、アダプティブアレイ２１００中の送信部１Ｔに与えられ、乗算器２０１５−１，２０１５−２，２０１５−３，…，２０１５−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２０１１により以上説明したようにして受信信号に基づいて算出されたウエイトベクトルｗ1i，ｗ2i，ｗ3i，…，ｗniがコピーされて印加される。
【００３７】
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２０１０−１，２０１０−２，２０１０−３，…，２０１０−ｎを介して、対応するアンテナ♯１，♯２，♯３，…，♯ｎに送られ、送信される。
【００３８】
ここで、ユーザＰＳ１，ＰＳ２の識別は以下に説明するように行なわれる。すなわち、携帯電話機の電波信号はフレーム構成をとって伝達される。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）から構成されている。
【００３９】
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列（参照信号）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２０１１は、メモリ２０１４から取出したユーザＡに対応したユニークワード信号と、受信した信号系列とを対比し、ユーザＰＳ１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（重み係数の決定）を行なう。
【００４０】
【発明が解決しようとする課題】
通話の確立を行なうための動作中は、基地局に対して接続要求してきた端末を特定するための情報が基地局と端末との間でやり取りされる。
【００４１】
しかしながら、たとえば、ＰＨＳのシステムなどでは、一旦、通話が確立してしまうと、上述したユニークワード信号（ＵＷ信号）中には特にユーザを特定する情報が含まれていないのが一般的であるために、基地局は通話を行なっている端末を識別することは原理的にできない。これは、上述したようなＰＤＭＡ方式ばかりでなく、従来のたとえば、ＴＤＭＡ方式のＰＨＳシステムでも同様である。
【００４２】
従来のＴＤＭＡ方式のＰＨＳシステムでは、隣接する基地局間で、通話中のユーザ同士が入れ替わってしまったり、特定の基地局との間で通話中の端末との交信に他の端末からの電波が割り込んでしまったりすることがあることが知られている。このような交信の不良は、スワップ（ＳＷＡＰ）と呼ばれる。
【００４３】
以上のようなスワップが起った場合、信号ＰＳ１と信号ＰＳ２との間では、かけられているスクランブルが異なるために、本来、交信中のユーザの端末には、他の端末に対応する信号は、雑音となって聞こえることになる。
【００４４】
さらに、上述したＰＤＭＡ方式による移動体通信システムにおいては、各移動端末装置から送信された信号が無線基地局に到来する受信タイミング（同期位置とも称する）は、端末装置の移動による端末装置−基地局の距離の変化や、電波の伝搬路特性の変動など、種々の要因により変動する。ＰＤＭＡ方式の移動体通信システムにおいて同一タイムスロットに複数のユーザの移動端末装置がパス多重接続している場合において、それぞれの移動端末装置からの受信信号の受信タイミングが上述の理由により変動して互いに近接したり、場合によっては時間的前後関係が交差したりすることがある。
【００４５】
受信タイミングが近づきすぎると、複数の移動端末装置からの受信信号同士の相関値が高くなり、アダプティブアレイ処理によるユーザごとの信号抽出の精度が劣化することになる。このため、各ユーザに対する通話特性も劣化することになる。この場合、ＰＨＳでは、上述したように、各移動端末装置からの受信信号は、各フレームごとにすべてのユーザに共通の既知のビット列からなる参照信号（ユニークワード信号）区間を含んでおり、複数ユーザの移動端末装置からの受信信号の受信タイミングが一致するようなことになれば、受信信号の参照信号区間が重なってユーザ同士を識別分離することができなくなり、ユーザ間の混信（上述したＳＷＡＰ）を引き起こすこととなる。
【００４６】
さらに、ＰＤＭＡ方式の移動体通信システムにおいて、各タイムスロットに多重接続するユーザの数、すなわちパス多重度が増大すると、各スロット内における送信タイミング間隔は必然的に狭くなっていき、その結果、受信タイミングの近接や交差が起こりうる事態となる。そのような場合には、前述のように、通話特性が劣化したり、ユーザ間の混信が発生する可能性が生じてくる。
【００４７】
図１６は、ＰＤＭＡ方式のＰＨＳシステムのスワップの一つの形態を示す概念図である。
【００４８】
図１６においては、基地局ＣＳ１との間で１つのパスを通じて通話中のユーザ１の端末ＰＳ１と、基地局ＣＳ１との間で他のパスを通じて通話中のユーザ２の端末ＰＳ２との間で交信する信号が入れ替わってしまった場合を示している。
【００４９】
また、図１７は、ＰＤＭＡ方式ののＰＨＳシステムのスワップの他の形態を示す概念図である。
【００５０】
図１７においては、基地局ＣＳ１との間で１つのパスを通じて信号ＰＳ１で通話中のユーザ１の端末ＰＳ１の交信に対して、基地局ＣＳ１との間で他のパスを通じて通話中であったユーザ２の端末ＰＳ２からの信号ＰＳ２が割り込んでしまった場合を示している。
【００５１】
この場合も、従来のＰＨＳシステムと同様に、混信により通話品質が著しく劣化してしまうことになる。
【００５２】
それゆえに、この発明の目的は、基地局との間で交信をす移動体通信端末間でのスワップを防止し、良好な通信品質を維持することが可能な無線装置およびスワップ検出方法を提供することである。
【００５３】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の無線装置は、複数のアンテナを含むアレイアンテナと、アレイアンテナで受けた信号から、複数の端末からの信号のうち特定の端末からの受信信号を個別に分離するための受信部とを備え、受信部は、複数のアンテナからの信号にウェイトベクトルを乗算することにより、特定の端末からの信号を抽出するためのアダプティブアレイ処理手段と、所定のタイミングで端末ごとの周波数オフセットを抽出するためのオフセット推定手段と、オフセット推定手段の推定結果に基づいて、複数の端末からの信号のスワップの発生を検出するためのスワップ検出手段とを含み、スワップ検出手段は、複数の端末のうちいずれかの端末に対応する周波数オフセットが、他の端末の周波数オフセットを基準とする所定の範囲内に所定の頻度以上観測され、かつ、他の端末の受信信号に受信エラーが所定の割合以上に発生していることに応じて、スワップの発生を検出する。
【００５４】
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、受信信号は、複数のフレームを含み、各フレームは、ウェイトベクトルを算出するための参照信号を有し、受信エラーは、参照信号によるウェイトベクトルの算出エラーである。
【００５５】
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、スワップ検出手段は、第１所定数のフレームのうち、第２所定数のフレームにおいて、他の端末の周波数オフセットを基準とする所定の範囲内に複数の端末のうちいずれかの端末に対応する周波数オフセットが観測されることと、受信エラーが所定の割合以上に発生していることとに応じて、スワップの発生を検出する。
【００５６】
請求項４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、スワップ検出手段は、第１所定数のフレームのうち、第２所定数のフレームにおいて、受信エラーが発生していることと、複数の端末のうちいずれかの端末に対応する周波数オフセットが、他の端末の周波数オフセットを基準とする所定の範囲内に所定の頻度以上観測されることとに応じて、スワップの発生を検出する。
【００５７】
請求項５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、スワップ検出手段は、さらに、複数の端末のうちいずれかの端末に対応する周波数オフセットが、他の端末の周波数オフセットを基準とする所定の範囲内に所定の頻度以上観測されず、または、他の端末の受信信号に受信エラーが所定の割合以上に発生していない場合に、複数の端末のうち２つの端末に対応する周波数オフセットの差分の符号が反転し、かつ反転前の差分の値に基づく所定の範囲内に観測されることに応じて、スワップの発生を検出する。
【００５８】
請求項６記載の無線装置は、請求項５記載の無線装置の構成に加えて、受信信号は、複数のフレームを含み、各フレームは、ウェイトベクトルを算出するための参照信号を有し、スワップ検出手段は、さらに、差分の符号の反転後、２つの端末のいずれにも、参照信号によるウェイトベクトルの算出エラーが発生していないことに応じて、スワップの発生を検出する。
【００５９】
請求項７記載の無線装置は、複数のアンテナを含むアレイアンテナと、アレイアンテナで受けた信号から、複数の端末からの信号のうち特定の端末からの受信信号を個別に分離するための受信部とを備え、受信部は、複数のアンテナからの信号にウェイトベクトルを乗算することにより、特定の端末からの信号を抽出するためのアダプティブアレイ処理手段と、所定のタイミングで端末ごとの周波数オフセットを抽出するためのオフセット推定手段と、オフセット推定手段の推定結果に基づいて、複数の端末からの信号のスワップの発生を検出するためのスワップ検出手段とを含み、スワップ検出手段は、複数の端末のうち２つの端末に対応する周波数オフセットの差分の符号が反転し、かつ反転前の差分の値に基づく所定の範囲内に観測されることに応じて、スワップの発生を検出する。
【００６０】
請求項８記載の無線装置は、請求項７記載の無線装置の構成に加えて、受信信号は、複数のフレームを含み、各フレームは、ウェイトベクトルを算出するための参照信号を有し、スワップ検出手段は、さらに、差分の符号の反転後、２つの端末のいずれにも、参照信号によるウェイトベクトルの算出エラーが発生していないことに応じて、スワップの発生を検出する。
【００６１】
請求項９記載のスワップ検出方法は、複数のアンテナを含むアレイアンテナと、アレイアンテナで受けた信号から、複数の端末からの信号のうち特定の端末からの受信信号を個別に分離するための受信部とを備える無線装置おけるスワップ検出方法であって、複数のアンテナからの信号にウェイトベクトルを乗算することにより、特定の端末からの信号を抽出し、所定のタイミングで端末ごとの周波数オフセットを抽出するステップと、オフセット周波数の推定結果に基づいて、複数の端末のうちいずれかの端末に対応する周波数オフセットが、他の端末の周波数オフセットを基準とする所定の範囲内に所定の頻度以上観測され、かつ、他の端末の受信信号に受信エラーが所定の割合以上に発生していることに応じて、スワップの発生を検出するステップとを備える。
【００６２】
請求項１０記載のスワップ検出方法は、請求項９記載のスワップ検出方法の構成に加えて、受信信号は、複数のフレームを含み、各フレームは、ウェイトベクトルを算出するための参照信号を有し、受信エラーは、参照信号によるウェイトベクトルの算出エラーである。
【００６３】
請求項１１記載のスワップ検出方法は、請求項１０記載のスワップ検出方法の構成に加えて、スワップの発生を検出するステップは、第１所定数のフレームのうち、第２所定数のフレームにおいて、他の端末の周波数オフセットを基準とする所定の範囲内に複数の端末のうちいずれかの端末に対応する周波数オフセットが観測されることと、受信エラーが所定の割合以上に発生していることとに応じて、スワップの発生を検出するステップを含む。
【００６４】
請求項１２記載のスワップ検出方法は、請求項１０記載のスワップ検出方法の構成に加えて、スワップの発生を検出するステップは、第１所定数のフレームのうち、第２所定数のフレームにおいて、受信エラーが発生していることと、複数の端末のうちいずれかの端末に対応する周波数オフセットが、他の端末の周波数オフセットを基準とする所定の範囲内に所定の頻度以上観測されることとに応じて、スワップの発生を検出するステップを含む。
【００６５】
請求項１３記載のスワップ検出方法は、請求項９記載のスワップ検出方法の構成に加えて、スワップの発生を検出するステップは、さらに、複数の端末のうちいずれかの端末に対応する周波数オフセットが、他の端末の周波数オフセットを基準とする所定の範囲内に所定の頻度以上観測されず、または、他の端末の受信信号に受信エラーが所定の割合以上に発生していない場合に、複数の端末のうち２つの端末に対応する周波数オフセットの差分の符号が反転し、かつ反転前の差分の値に基づく所定の範囲内に観測されることに応じて、スワップの発生を検出するステップを含む。
【００６６】
請求項１４記載のスワップ検出方法は、請求項１３記載のスワップ検出方法の構成に加えて、受信信号は、複数のフレームを含み、各フレームは、ウェイトベクトルを算出するための参照信号を有し、スワップの発生を検出するステップは、さらに、差分の符号の反転後、２つの端末のいずれにも、参照信号によるウェイトベクトルの算出エラーが発生していないことに応じて、スワップの発生を検出するステップを含む。
【００６７】
請求項１５記載のスワップ検出方法は、複数のアンテナを含むアレイアンテナと、アレイアンテナで受けた信号から、複数の端末からの信号のうち特定の端末からの受信信号を個別に分離するための受信部とを備える無線装置におけるスワップ検出方法であって、複数のアンテナからの信号にウェイトベクトルを乗算することにより、特定の端末からの信号を抽出し、所定のタイミングで端末ごとの周波数オフセットを抽出するステップと、複数の端末のうち２つの端末に対応する周波数オフセットの差分の符号が反転し、かつ反転前の差分の値に基づく所定の範囲内に観測されることに応じて、スワップの発生を検出するステップとを備える。
【００６８】
請求項１６記載のスワップ検出方法は、請求項１５記載のスワップ検出方法の構成に加えて、受信信号は、複数のフレームを含み、各フレームは、ウェイトベクトルを算出するための参照信号を有し、スワップの発生を検出するステップは、さらに、差分の符号の反転後、２つの端末のいずれにも、参照信号によるウェイトベクトルの算出エラーが発生していないことに応じて、スワップの発生を検出するステップを含む。
【００６９】
【発明の実施の形態】
［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態１のＳＤＭＡ基地局１０００の構成を示す概略ブロック図である。
【００７０】
図１を参照して、ＳＤＭＡ基地局１０００は、複数本のアンテナ♯１〜♯４で構成されるアレイアンテナへ送信信号を与え、あるいは、受信信号を受け取るための送受信部ＴＲＰ１〜ＴＲＰ４と、送受信部ＴＲＰ１〜ＴＲＰ４からの信号を受け取り、たとえば、ユーザ１に対応する信号の処理を行なう信号処理部ＵＳＰ１と、送受信部ＴＲＰ１〜ＴＲＰ４からの信号を受け取り、ユーザ１に対応する信号の処理を行なう信号処理部ＵＳＰ２と、信号処理部ＵＳＰ１およびＵＳＰ２からの信号に基づいて、スワップの発生を検出するためのＳＷＡＰ検出部ＳＤＰと、信号処理部ＵＳＰ１およびＵＳＰ２からの信号に対して直交検波を行なうモデム部ＭＤＰと、モデム部ＭＤＰを介して信号処理部ＵＳＰ１およびＵＳＰ２との間で各スロットに対して授受するためのデジタル信号を生成するためのベースバンド部ＢＢＰと、ＳＤＭＡ基地局１０００の動作を制御するための制御部ＣＮＰとを備える。
【００７１】
送受信部ＴＲＰ１は、送信時の高周波信号処理を行なうための送信部ＴＰ１と、受信時の高周波信号処理を行なうための受信部ＲＰ１と、アンテナ＃１と送信部ＴＰ１と受信部ＲＰ１との接続を、送信モードまたは受信モードであるかに応じて切り替えるためのスイッチＳＷ部ＳＷ１とを含む。他の送受信部ＴＲＰ２〜ＴＲＰ４の構成も同様である。
【００７２】
なお、以上の説明では、アンテナ数は４本とし、ユーザとしては、２人であるものとしたが、より一般に、アンテナ数はＮ本（Ｎ：自然数）であり、ユーザは、アンテナ本数に応じた自由度に対応するユーザまで多重が可能である。
【００７３】
図２は、本発明において、端末とＳＤＭＡ基地局１０００との間で授受される信号の構成を説明するための概念図である。
【００７４】
１フレームの信号は８スロットに分割され、前半の４スロットがたとえば受信用であり後半の４スロットがたとえば送信用である。
【００７５】
各スロットは１２０シンボルから構成され、図２に示した例では、１つの受信用および１つの送信用のスロットを１組として４ユーザに対して１フレームの信号を割当てられている。
【００７６】
また、各フレームについては、上述したユニークワード信号（参照信号）区間を含み、巡回符号による誤り検出（ＣＲＣ：cyclic redundancy check）が可能な構成となっているものとする。
【００７７】
さらに、同一タイムスロットに複数のユーザの移動端末装置がパス多重接続している場合において、それぞれの移動端末装置からの受信信号の受信タイミングをずらすことで各ユーザを識別するために、基地局１０００から各端末に対しての送信タイミングが、基準となる送信タイミングからずらされているものとする。
【００７８】
［周波数オフセットの検出の構成］
携帯電話等において送受信に用いられる変調方式としては、一般にＰＳＫ変調を基調とする変調方式のＱＰＳＫ変調等が用いられる。
【００７９】
ＰＳＫ変調では、搬送波に同期した信号を受信信号に積算することによる検波を行なう同期検波が一般に行なわれる。
【００８０】
同期検波においては、変調波中心周波数に同期した複素共役搬送波を局部発振器により生成する。しかし、同期検波を行なう場合、通常、送信側と受信側の発振器には周波数オフセットと呼ばれる周波数誤差が存在する。この誤差によって、受信機側においては、受信信号をＩＱ平面上に表わした場合、受信信号点の位置が回転してしまう。このため、周波数オフセットを補償しなければ同期検波を行なうことが困難である。
【００８１】
このような周波数オフセットは、上述したような送受信期間の局部発振周波数の精度のみならず、設定誤差、温度変動、経時変化等により発生し、受信機に入力される信号にキャリア周波数成分が残留することにより、受信特性が急激に劣化してしまうという問題が生じる。
【００８２】
このようなキャリア（搬送波）周波数オフセットを検出して補償することが必要となる。本発明においては、以下に説明するように、この検出された周波数オフセットの値を用いてスワップの発生を検出する。
【００８３】
図３は、図１に示したユーザ１信号処理部ＵＳＰ１の構成を示す概略ブロック図である。なお、ユーザ２信号処理部ＵＳＰ２も同様の構成を有する。
【００８４】
図３を参照して、アンテナ♯１〜♯４からの信号が送受信部ＴＲＰ１〜ＴＲＰ４においてデジタル信号に変換された受信信号ベクトルＸ（ｔ）をそれぞれ受けて、ウェイトベクトルＷ（ｔ）の要素と各々乗算するための乗算器１２−１〜１２−４と、乗算器１２−１〜１２−４の出力を受けて加算し受信信号ｙ（ｔ）として出力する加算器１４と、加算器１４の出力を受けて、受信信号が１スロットの信号のうち参照信号が存在する区間を受信中であるか参照信号がない区間（データ部）を受信中であるか否かを検出する判定部４０と、１スロットの信号中に含まれるシンボル（たとえば１２０シンボル）のうちプリアンブルに含まれる参照信号を予め保持し信号ｄ（ｔ）として出力するメモリ３０と、メモリ３０からの出力と、信号ｙ（ｔ）とを受けて、判定部４０に制御されて、周波数オフセットΔθを検出するための周波数オフセット推定部１６と、周波数オフセット推定部１６からの出力を受けて、周知のアダプティブアレイ処理により、ウェイトベクトルＷ（ｔ）を算出するためのウェイト計算部１０とを備える。
【００８５】
ここで、受信信号ベクトルＸ（ｔ）は４本のアンテナのそれぞれからの信号を要素とするベクトルである。
【００８６】
図４は、図３に示した周波数オフセット推定部１６の構成を説明するための概略ブロック図である。
【００８７】
図４を参照して、周波数オフセット推定部１６は、加算器１４の出力ｙ（ｔ）を判定部４０を介して受けて、信号ｙ（ｔ）の位相をＩＱ平面上の所定の位相点に強制的に同期させるための強制位相同期処理部２０を含む。
【００８８】
ここで、たとえば、信号ｙ（ｔ）は複数の端末のうち所望の端末からの信号を抽出した信号であり、たとえば、ＱＰＳＫ変調された信号であるものとする。したがって、強制位相同期処理部２０は、ＱＰＳＫ変調された信号のＩＱ平面上の所定の位相に対応する信号点に強制的に同期させる処理を行なうことになる。
【００８９】
以下では、強制位相同期処理部２０から出力される信号をレプリカ信号ｄ′（ｔ）と呼ぶことにする。
【００９０】
周波数オフセット推定部１６は、さらに、強制位相同期処理部からのレプリカ信号ｄ′（ｔ）とメモリ３０からの参照信号ｄ（ｔ）とを受けて、判定部４０により制御されて、いずれか一方を出力するスイッチ回路５０と、スイッチ回路５０からの出力と加算器１４からの出力の符号を反転させた上で加算するための加算器７０とを備える。ウェイト計算部１０は、加算器７０からの出力を受けて、周知のアダプティブアレイ処理により、ウェイトベクトルＷ（ｔ）を算出する。
【００９１】
周波数オフセット推定部１６は、さらに、加算器７０から出力される誤差信号ｅ（ｔ）の符号を反転させた信号と、スイッチ回路５０から出力される参照信号ｄ（ｔ）またはレプリカ信号ｄ′（ｔ）とを加算する加算器８０と、スイッチ回路５０からの出力を受けて複素共役の信号ｄ*（ｔ）複素共役処理部６０と、複素共役処理部６０の出力と加算器８０の出力とを乗算するための乗算器９０と、乗算器９０の出力を受けてその虚数部を抽出することで、周波数オフセットΔθを抽出するオフセット抽出部１００とを備える。
【００９２】
以上のような構成により、アレイアンテナにより受信した信号から周波数オフセットを推定することが可能となる。ただし、周波数オフセットの推定自体は、特定の端末からの信号ｙ（ｔ）が検出されている限り、ＳＤＭＡ方式に限定されず、たとえば、ＴＤＭＡ方式でも同様に推定することが可能である。
【００９３】
［スワップ発生検出の構成］
（周波数オフセット値によるスワップ発生の検出）
この周波数オフセット値は、各端末の発信器に特有の値を持つので、通常であれば周波数オフセットの推定値が短時間に大きく変動することはない。しかしながら、ユーザの端末間でスワップが生じた場合には、周波数オフセットの推定値の入れ替わり、もしくは、急変が起ることになる。したがって、ＳＷＡＰ検出部ＳＤＰは、この周波数オフセット値をモニタすることにより、スワップの発生を検出することが可能となる。ここで、この周波数オフセット推定値のモニタによるスワップ発生の検出は、ＳＤＭＡ方式だけでなく、従来のＴＤＭＡ方式等においてもスワップ発生の検出手法として用いることが可能である。
【００９４】
つまり、パス多重通話中の２人以上のユーザに対するスワップの発生を検出するためには、以下のような手続きを行なうことが可能である。
【００９５】
ｉ）多重通話中のユーザ端末の周波数オフセット値が急変した場合、スワップが発生したものとみなす。
【００９６】
ｉｉ）多重通話中の複数のユーザ端末の周波数オフセット値の差分の絶対値が急変した場合、スワップの発生とみなす。
【００９７】
しかしながら、このように単に、ユーザ端末の周波数オフセットのみをモニタして、スワップ発生の検出を行なうとすると、たとえば、特定のユーザ端末が単独で周波数オフセットを急変させる特性を有している場合には、正常通信中であるにもかかわらず、スワップと誤って判断してしまうという問題が生じることになる。この場合、単にスワップ発生の誤検出にとどまらず、このような正常通話中のユーザ端末に対して、スワップ発生に対する対処処理、たとえば、ハンドオーバー処理の指示を与えてしまうと、通話品質の劣化を招いてしまう。
【００９８】
そこで、本発明では、以下に説明するように、周波数オフセットの値の絶対値の変化だけでなく、他の情報を併せて判断することにより、スワップ発生の誤検出を抑制する。
【００９９】
（スワップ発生時のエラー発生）
図２において説明したとおり、同一タイムスロットに複数のユーザの移動端末装置がパス多重接続している場合において、各ユーザを識別するために、それぞれの移動端末装置からの受信信号の受信タイミングは、正常な受信中ではたとえば、時間Δｔだけずれている。
【０１００】
図５は、このような信号ＰＳ１と信号ＰＳ２の受信タイミングを示す概念図である。
【０１０１】
しかしながら、図５に示すように、ユーザの割り込みによるスワップが発生すると、端末ＰＳ２は、端末ＰＳ１向けの信号を自分への信号と誤認してしまうために、端末ＰＳ２は、端末ＰＳ１が送信するべきタイミングで上り信号を送出することになる。このため、端末ＰＳ１からの受信信号と端末ＰＳ２からの受信信号に、受信タイミングのずれがなくなってしまう。
【０１０２】
このようなスワップの発生した状態では、基地局１０００からみると割り込んだユーザＰＳ２がいなくなったように見えるために、ユーザＰＳ２については、参照信号エラー（ＵＷエラー）が発生する。
【０１０３】
一方、割り込まれたユーザＰＳ１の方では、ユニークワード信号は信号ＰＳ１と信号ＰＳ２で一致するために、ＵＷエラーは発生しないものの、情報データ（音声信号等）については、信号ＰＳ１と信号ＰＳ２とが互いに異なるために、ユーザＰＳ１の信号について受信エラー（ＣＲＣエラー）が頻発するようになる。
【０１０４】
したがって、ユーザ２人が空間多重により通信している場合に、一方のユーザについては、ＵＷエラーが発生し、他方のユーザについては、ＣＲＣエラーが発生しているならば、スワップが発生したものと判定できる。
【０１０５】
上述した例では、たとえば、ユーザＰＳ２については、ＵＷエラーは１００％発生することになり、ユーザＰＳ１については、ＣＲＣエラーが５０％の頻度で発生するというような事態が発生しうる。このような事態は、正常な送受信が行なわれている限り、発生し得ないものである。
【０１０６】
そこで、実施の形態１の本発明では、上述した「周波数オフセット値の急変」という条件と、「エラー発生」という条件を以下に説明するように組み合わせることで、スワップの発生を検出する。
【０１０７】
図６は、ユーザ端末ＰＳ２について、周波数オフセット値の急変が発生し、かつ、ユーザ端末ＰＳ１には、ＵＷエラーが発生している状態を説明するためのタイミングチャートである。
【０１０８】
すなわち、図６においては、ユーザ端末ＰＳ１が、端末ＰＳ２のタイミングに割り込んだ状態を示す。
【０１０９】
このため、たとえば、時刻ｔ１以降には、基地局から見ると、端末ＰＳ２の周波数オフセット値が、端末ＰＳ１の周波数オフセット値に向かって、急変したように観測される。
【０１１０】
このとき、スワップが発生しているか否かを判定するために、まず、スワップ発生の結果、変動する周波数オフセット値がとり得る領域として、スワップ発生前の定常状態での端末ＰＳ１の周波数オフセット値θPS1を基準として、予め所定の範囲を定めておく。
【０１１１】
たとえば、図６においては、ユーザ端末ＰＳ１の定常値の周波数オフセット値θPS1とユーザ端末ＰＳ２の定常値の周波数オフセット値θPS2との中間値を第１のしきい値Ｒ１とし、ユーザ端末ＰＳ１の定常値の周波数オフセット値θPS1よりも所定周波数、たとえば、１００Ｈｚだけ高い値を第２のしきい値Ｒ２とする。
【０１１２】
端末ＰＳ２の周波数オフセットθPS2が、基地局から見て、このしきい値Ｒ１からしきい値Ｒ２の範囲にあるように、所定の頻度で観測されることを、スワップ発生と判断するための第１の条件とする。ここで、「所定の頻度」とは、たとえば、周波数オフセット値の観測値をフレームごとに判定する場合、過去の所定数のフレームの一定割合以上のフレームについて、端末ＰＳ２の周波数オフセットθPS2が、しきい値値Ｒ１からしきい値Ｒ２の範囲にあるように観測されることを意味する。
【０１１３】
なお、ユーザ端末ＰＳ１の周波数オフセットの変動を観測するときは、ユーザ端末ＰＳ１の定常値の周波数オフセット値θPS1とユーザ端末ＰＳ２の定常値の周波数オフセット値θPS2との中間値を第１のしきい値Ｒ１とし、ユーザ端末ＰＳ２の定常値の周波数オフセット値θPS2よりも所定周波数、たとえば、１００Ｈｚだけ低い値を第３のしきい値Ｒ３とする。このとき、端末ＰＳ１の周波数オフセットθPS1が、基地局から見て、このしきい値Ｒ３からしきい値Ｒ１の範囲にあるように所定の頻度で観測されることを、スワップ発生と判断するための第１の条件とする。
【０１１４】
さらに、端末ＰＳ２の周波数オフセットθPS2が、基地局から見て、しきい値Ｒ１からしきい値Ｒ２の範囲にあるように観測されるという第１の条件に加えて、端末ＰＳ１については、所定の割合以上でＵＷエラーが発生していることを、スワップ発生と判断するための第２の条件とする。
【０１１５】
したがって、より具体的には、たとえば、以下のような条件が満たされる場合には、スワップ検出部ＳＤＰは、スワップが発生しているものと判断する。
【０１１６】
ｉ）過去５０フレームのうち４０フレームで、いずれかの端末、たとえば、端末ＰＳ２の周波数オフセットθPS2が、他の端末、たとえば端末ＰＳ１の周波数オフセットθPS1を基準とするしきい値値Ｒ１からしきい値Ｒ２の範囲にあるように観測される。
【０１１７】
ｉｉ）かつ、上記他の端末について、過去５０フレーム中に、４０フレームでＵＷエラーが発生している。
【０１１８】
逆に、スワップ検出部ＳＤＰは、上記２つの条件がともに満たされる場合以外は、スワップの発生とは判断しない。
【０１１９】
以下では、このようなスワップの発生と判断されない場合の例について、説明する。
【０１２０】
図７は、このようなスワップの発生とは判断されない第１の場合を説明するためのタイミングチャートである。
【０１２１】
図７を参照して、時刻ｔ１において、端末ＰＳ１には所定の割合以上のＵＷエラーが発生し、かつ、端末ＰＳ２の周波数オフセットθPS2が急変している。しかしながら、期間ＰＡにおいて、その変動している範囲は、端末ＰＳ１の周波数オフセットθPS1を基準とするしきい値値Ｒ１からしきい値Ｒ２の範囲にはなく、変動の方向は逆向きである。
【０１２２】
さらに、期間ＰＡに続く、期間ＰＢについては、端末ＰＳ２の周波数オフセットθPS2の急変の方向は、端末ＰＳ１の周波数オフセットθPS1の方向に向かっているものの、その変動している範囲は、しきい値Ｒ２を超えている。
【０１２３】
したがって、期間ＰＡおよび期間ＰＢのいずれにおける端末ＰＳ２の周波数オフセットθPS2の急変も、スワップの発生とはみなされない。
【０１２４】
端末が複数あるときも、ある１つの端末の周波数オフセットに急変があったとし、いずれかの他の端末においてＵＷエラーが所定の割合発生しているとしても、当該他の端末の定常値の周波数オフセットを基準とする所定の範囲内に、上記１つの端末の周波数オフセットが所定の頻度で観測されないのであれば、このような周波数オフセットの変動は、スワップの発生とはみなされない。
【０１２５】
図８は、このようなスワップの発生とは判断されない第２の場合を説明するためのタイミングチャートである。
【０１２６】
図８を参照して、時刻ｔ１において、端末ＰＳ２の周波数オフセットθPS2が急変し、その変動している範囲は、端末ＰＳ１の周波数オフセットθPS1を基準とするしきい値値Ｒ１からしきい値Ｒ２の範囲にある。しかし、端末ＰＳ１には所定の割合以上のＵＷエラーが発生していない。
【０１２７】
したがって、このような端末ＰＳ２の周波数オフセットθPS2の急変も、スワップの発生とはみなされない。
【０１２８】
端末が複数あるときも、ある１つの端末の周波数オフセットに急変があったとし、いずれかの他の端末の定常値の周波数オフセットを基準とする所定の範囲内に、上記１つの端末の周波数オフセットが所定の頻度で観測されているとしても、当該他の端末においてＵＷエラーが所定の割合発生していないのであれば、このような周波数オフセットの変動は、スワップの発生とはみなされない。
【０１２９】
図９は、以上説明したようなスワップ検出部ＳＤＰの行なうスワップ検出の処理を説明するためのフローチャートである。
【０１３０】
図９を参照して、多重通信中において（ステップＳ１００）、スワップ検出部ＳＤＰは、所定のタイミングごと、たとえば、フレームごとにいずれかのユーザ端末において周波数オフセットの急変が発生しているかを判断する（ステップＳ１０２）。いずれのユーザ端末においても、周波数オフセットの急変が観測されないのであれば、スワップ検出部ＳＤＰは、スワップの発生はないものと判断する（ステップＳ１０８）。
【０１３１】
一方、ステップＳ１０２において、いずれかのユーザ端末について周波数オフセットの急変が発生している場合、スワップ検出部ＳＤＰは、つづいて、上記端末以外のいずれかの端末にＵＷエラーが所定の割合以上に発生しているかを判断する（ステップＳ１０４）。いずれのユーザ端末においても、ＵＷエラーの所定割合以上の発生が観測されないのであれば、スワップ検出部ＳＤＰは、スワップの発生はないものと判断する（ステップＳ１０８）。
【０１３２】
一方、スワップ検出部ＳＤＰは、いずれかの他の端末にＵＷエラーが所定の割合以上に発生している場合（ステップＳ１０４）、続いて、上記周波数オフセットの急変が発生しているユーザ端末の周波数オフセット値が、当該ＵＷエラーの発生しているユーザ端末の定常値の周波数オフセットを基準とする所定の範囲内に、所定の頻度で観測されるかを判断する（ステップＳ１０６）。
【０１３３】
周波数オフセットの急変が発生しているユーザ端末の周波数オフセット値が、上記所定の範囲内に所定の頻度以上に観測されないのであれば、スワップ検出部ＳＤＰは、スワップの発生はないものと判断する（ステップＳ１０８）。
【０１３４】
一方、周波数オフセットの急変が発生しているユーザ端末の周波数オフセット値が、上記所定の範囲内に所定の頻度以上に観測される場合、スワップ検出部ＳＤＰは、スワップの発生があるものと判断し（ステップＳ１１０）、スワップに対応する処理が行なわれる（ステップＳ１１２）。
【０１３５】
ここで、「スワップに対応する処理」とは、制御部ＣＮＰが、ＳＷＡＰ検出部ＳＤＰの検出結果に応じて、基地局１０００の交信中の全ての端末に対して、他の基地局にハンドオーバーするように指示する構成とすることが可能である。このようにすれば、全ての端末が他の基地局を介して通信を始めるので、スワップにより、各端末に発生していた雑音が鳴り止むことになる。
【０１３６】
あるいは、「スワップに対応する処理」として、基地局が送信する信号中のＣＲＣビットを故意に書き換え、信号中にエラーを含めることも可能である。この場合、端末側では、常に受信エラーが生じるために、この受信フレームについてはミュートがかかり、音声出力が出ないことになる。その結果、このようなエラーに対応して、端末は、他の基地局へのハンドオーバーの要求を送信するか、通信チャネルの切換え要求を発信する。このため、ユーザは、端末からスワップによる雑音を聞くことがない。
【０１３７】
以上説明したような構成によりスワップを検出することで、端末において、スワップによる不快な雑音の発生を抑制することが可能となる。
【０１３８】
［実施の形態２］
実施の形態１では、１つのユーザ端末が他のユーザ端末の送信タイミングに入りこんでしまうことによるスワップの発生の検出について説明した。
【０１３９】
しかしながら、スワップの発生の態様としては、たとえば、基地局から見て、２つのユーザ端末の送信タイミングが完全に入れ替わってしまったように見える場合も存在する。
【０１４０】
この場合、入れ替わった双方のユーザ端末について、ユニークワードが共通であるとすると、基地局では、いずれのユーザ端末にもＵＷエラーは観測されず、単に双方の周波数オフセットが入れ替わったように観測されることになる。
【０１４１】
したがって、このようなスワップの発生の場合は、実施の形態１のスワップ検出の方法では、検出できないおそれがある。
【０１４２】
実施の形態２では、このような完全な入れ替わりによるスワップの発生を検知する方法について説明する。
【０１４３】
図１０は、このよう完全な入れ替わりによるスワップの発生の場合を説明するタイミングチャートである。
【０１４４】
図１０を参照して、時刻ｔ０において、端末ＰＳ１の周波数オフセットθPS1と端末ＰＳ２の周波数オフセットθPS2との差分は、θPS1−θPS2＝Ｘであるものとする。
【０１４５】
時刻ｔ１において、端末ＰＳ１の周波数オフセットθPS1が、端末ＰＳ２の周波数オフセットの定常値まで急変するとともに、時刻ｔ２において、端末ＰＳ２の周波数オフセットθPS2が、端末ＰＳ１の周波数オフセットの定常値まで急変するものとする。
【０１４６】
ただし、時刻ｔ２以降において、ＵＷエラーは双方のユーザ端末で発生しない。しかし、スワップ検出部ＳＤＰが、端末ＰＳ１の周波数オフセットθPS1と端末ＰＳ２の周波数オフセットθPS2との差分（θPS1−θPS2）を、符号まで含めてモニタしていると、時刻ｔ２以降は、差分（θPS1−θPS2）の値は、−Ｘとなっており、時刻ｔ０のときとは、符号が反転している。この符号の反転により、スワップ検出部ＳＤＰは、完全な入れ替わりによるスワップの発生を検知することができる。
【０１４７】
図１１は、周波数オフセットの差分をモニタする場合において、この差分が急変した場合でもスワップが発生していないと判断する場合のタイミングチャートである。
【０１４８】
図１１を参照して、まず、図１０と同様に、時刻ｔ０において、端末ＰＳ１の周波数オフセットθPS1と端末ＰＳ２の周波数オフセットθPS2との差分は、θPS1−θPS2＝Ｘであるものとする。
【０１４９】
時刻ｔ１において、周波数の差分が急変し、θPS1−θPS2＝Ｙとなり、しかし、双方の端末において、ＵＷエラーは検出されないものとする。
【０１５０】
この場合、差分Ｘと差分Ｙとは、その符号が同一である。したがって、スワップ検出部ＳＤＰは、周波数オフセットの差分が急変したとしても、その差分の符号が反転していないときは、スワップが発生していないと判断する。
【０１５１】
図１２は、以上説明したようなスワップ検出部ＳＤＰの行なうスワップ検出の処理を説明するためのフローチャートである。
【０１５２】
図１２を参照して、多重通信中において（ステップＳ２００）、スワップ検出部ＳＤＰは、所定のタイミングごと、たとえば、フレームごとに、複数のユーザ端末のうちの各２つの組について、いずれかの周波数オフセットの差分をモニタする（ステップＳ２０２）。
【０１５３】
続いて、スワップ検出部ＳＤＰは、いずれかの周波数オフセットの差分の急変が発生しているかを判断する（ステップＳ２０４）。ここで、たとえば、「周波数オフセットの差分の急変」とは、たとえば、周波数オフセットの差分の値が絶対値で５０％以上も変動するような場合を意味する。
【０１５４】
いずれのユーザ端末の組においても、周波数オフセットの差分の急変が観測されないのであれば、スワップ検出部ＳＤＰは、スワップの発生はないものと判断する（ステップＳ２１０）。
【０１５５】
一方、ステップＳ２０４において、いずれかのユーザ端末の組について周波数オフセットの差分の急変が発生している場合、スワップ検出部ＳＤＰは、つづいて、上記ユーザ端末の組の端末のいずれかにＵＷエラーが所定の割合以上に発生しているかを判断する（ステップＳ２０６）。いずれかのユーザ端末において、ＵＷエラーの所定割合以上の発生が観測されるのであれば、スワップ検出部ＳＤＰは、スワップの発生はないものと判断する（ステップＳ２１０）。
【０１５６】
一方、スワップ検出部ＳＤＰは、いずれの端末においてもＵＷエラーが所定の割合以上に発生していない場合（ステップＳ２０６）、続いて、上記周波数オフセットの差分の値が、急変の前後でその符号が変化しており、かつ、その差分の絶対値が所定の範囲内にあるかを判断する（ステップＳ２０８）。
【０１５７】
たとえば、所定の定数Ｃについて、定常状態における上記周波数オフセットの差分値（θPS1−θPS2）が、値Ｘであるとき、急変後の差分値（θPS1−θPS2）が以下の範囲にあるかを判断する。
【０１５８】
（−Ｘ−Ｃ）＜（θPS1−θPS2）＜（−Ｘ＋Ｃ）
ここで、定数Ｃの値としては、特に限定されないが、たとえば、１００Ｈｚとすることができる。あるいは、定数Ｃの値としては、差分Ｘの絶対値の所定の割合の周波数とすることも可能である。
【０１５９】
周波数オフセットの差分が、上記所定の範囲内に観測されないのであれば、スワップ検出部ＳＤＰは、スワップの発生はないものと判断する（ステップＳ２１０）。
【０１６０】
一方、周波数オフセットの差分が、上記所定の範囲内に観測される場合、スワップ検出部ＳＤＰは、スワップの発生があるものと判断し（ステップＳ２１２）、スワップに対応する処理が行なわれる（ステップＳ２１４）。
【０１６１】
ここでも、「スワップに対応する処理」とは、実施の形態１と同様の処理を行なうことが可能である。
【０１６２】
なお、実施の形態１および実施の形態２の処理は、それぞれ独立した処理として説明したが、両者を併せることで、スワップ検出部ＳＤＰが、スワップの発生を検知する構成としてもよい。具体的には、図９のステップＳ１０８の処理の代わりに、図１２のステップＳ２０２〜ステップＳ２１４の処理を行なうこととしてもよい。
【０１６３】
以上説明したような構成によりスワップを検出することで、端末において、スワップによる不快な雑音の発生を抑制することが可能となる。
【０１６４】
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。
【０１６５】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本願発明によれば、基地局においてスワップの発生を正確に検出できるので、通信品質を維持しつつ、端末において、スワップによる不快な雑音の発生を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施の形態１のＳＤＭＡ基地局１０００の構成を示す概略ブロック図である。
【図２】 端末とＳＤＭＡ基地局１０００との間で授受される信号の構成を説明するための概念図である。
【図３】 ユーザ１信号処理部ＵＳＰ１の構成を示す概略ブロック図である。
【図４】 周波数オフセット推定部１６の構成を説明するための概略ブロック図である。
【図５】 信号ＰＳ１と信号ＰＳ２の受信タイミングを示す概念図である。
【図６】 ユーザ端末ＰＳ２について、周波数オフセット値の急変が発生し、かつ、ユーザ端末ＰＳ１には、ＵＷエラーが発生している状態を説明するためのタイミングチャートである。
【図７】 スワップの発生とは判断されない第１の場合を説明するためのタイミングチャートである。
【図８】 スワップの発生とは判断されない第２の場合を説明するためのタイミングチャートである。
【図９】 スワップ検出部ＳＤＰの行なうスワップ検出の処理を説明するためのフローチャートである。
【図１０】 完全な入れ替わりによるスワップの発生の場合を説明するタイミングチャートである。
【図１１】 周波数オフセットの差分をモニタする場合において、この差分が急変した場合でもスワップが発生していないと判断する場合のタイミングチャートである。
【図１２】 スワップ検出部ＳＤＰの行なうスワップ検出の処理を説明するためのフローチャートである。
【図１３】 周波数分割多重接続，時分割多重接続および空間多重分割接続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１４】 ＳＤＭＡ用基地局の送受信システム２０００の構成を示す概略ブロック図である。
【図１５】 アダプティブアレイ２１００のうち、１人のユーザに対応する送受信部２１００ａの構成を示すブロック図である。
【図１６】 ＰＤＭＡ方式のＰＨＳシステムのスワップの一つの形態を示す概念図である。
【図１７】 ＰＤＭＡ方式のＰＨＳシステムのスワップの他の形態を示す概念図である。
【符号の説明】
♯１〜♯４ アレイアンテナ、１２−１〜１２−４ 乗算器、１４ 加算器、２０ 強制位相同期処理部、３０ メモリ、４０ タイミング制御部、５０ スイッチ回路、６０ 複素共役処理部、７０，８０ 加算器、９０ 乗算器、１００ 周波数オフセット推定部、１０００ ＳＤＭＡ基地局。
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話等の無線通信において、基地局に用いられる無線装置およびスワップ検出方法の構成に関する。
【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移動端末装置を無線基地システムにパス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。このＰＤＭＡ方式では、各ユーザの移動端末装置からの信号は、周知のアダプティブアレイ処理により分離抽出される。なお、ＰＤＭＡ方式は、また、ＳＤＭＡ方式（Spatial Division Multiple Access）とも呼ばれる。
【０００３】
図１３は周波数分割多重接続（Frequency Division Multiple Access：ＦＤＭＡ），時分割多重接続（Time Division Multiple Access ：ＴＤＭＡ）および空間多重分割接続（Spatial Division Multiple Access：ＳＤＭＡ）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１３を参照して、ＦＤＭＡ，ＴＤＭＡおよびＳＤＭＡについて簡単に説明する。図１３（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１３（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。
【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、ＳＤＭＡ方式が提案されている。このＳＤＭＡ方式は、図１３（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ＳＤＭＡ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などの相互干渉除去装置とを用いて分離される。
【０００７】
図１４は、従来のＳＤＭＡ用基地局の送受信システム２０００の構成を示す概略ブロック図である。
【０００８】
図１４に示した構成においては、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。
【０００９】
受信動作においては、アンテナの出力は、ＲＦ回路２１０１に与えられ、ＲＦ回路２１０１において、受信アンプで増幅され、局部発振信号によって周波数変換された後、フィルタで不要な周波数信号が除去され、Ａ／Ｄ変換されて、デジタル信号としてデジタルシグナルプロセッサ２１０２に与えられる。
【００１０】
デジタルシグナルプロセッサ２１０２には、チャネル割当基準計算機２１０３と、チャネル割当装置２１０４と、アダプティブアレイ２１００とが設けられている。チャネル割当基準計算機２１０３は、２人のユーザからの信号がアダプティブアレイによって分離可能かどうかを予め計算する。その計算結果に応じて、チャネル割当装置２１０４は、周波数と時間とを選択するユーザ情報を含むチャネル割当情報をアダプティブアレイ２１００に与える。アダプティブアレイ２１００は、チャネル割当情報に基づいて、４つのアンテナ♯１〜♯４からの信号に対して、リアルタイムに重み付け演算を行なうことで、特定のユーザの信号のみを分離する。
【００１１】
［アダプティブアレイアンテナの構成］
図１５は、アダプティブアレイ２１００のうち、１人のユーザに対応する送受信部２１００ａの構成を示すブロック図である。図１５に示した例においては、複数のユーザ信号を含む入力信号から希望するユーザの信号を抽出するため、ｎ個の入力ポート２０２０−１〜２０２０−ｎが設けられている。
【００１２】
各入力ポート２０２０−１〜２０２０−ｎに入力された信号が、スイッチ回路２０１０−１〜２０１０−ｎを介して、ウエイトベクトル制御部２０１１と乗算器２０１２−１〜２０１２−ｎとに与えられる。
【００１３】
ウエイトベクトル制御部２０１１は、入力信号と予めメモリ２０１４に記憶されている特定のユーザの信号に対応したユニークワード信号と加算器２０１３の出力とを用いて、ウエイトベクトルｗ1i〜ｗniを計算する。ここで、添字ｉは、ｉ番目のユーザとの間の送受信に用いられるウエイトベクトルであることを示す。
【００１４】
乗算器２０１２−１〜２０１２ーｎは、各入力ポート２０２０−１〜２０２０−ｎからの入力信号とウエイトベクトルｗ1i〜ｗniとをそれぞれ乗算し、加算器２０１３へ与える。加算器２０１３は、乗算器２０１２−１〜２０１２−ｎの出力信号を加算して受信信号ＳRX（ｔ）として出力し、この受信信号ＳRX（ｔ）は、ウエイトベクトル制御部２０１１にも与えられる。
【００１５】
さらに、送受信部２１００ａは、アダプティブアレイ無線基地局からの出力信号ＳTX（ｔ）を受けて、ウエイトベクトル制御部２０１１により与えられるウエイトベクトルｗ1i〜ｗniとそれぞれ乗算して出力する乗算器２０１５−１〜２０１５−ｎを含む。乗算器２０１５−１〜２０１５−ｎの出力は、それぞれスイッチ回路２０１０−１〜２０１０−ｎに与えられる。つまり、スイッチ回路２０１０−１〜２０１０−ｎは、信号を受信する際は、入力ポート２０２０−１〜２０２０−ｎから与えられた信号を、信号受信部１Ｒに与え、信号を送信する際には、信号送信部１Ｔからの信号を入出力ポート２０２０−１〜２０２０−ｎに与える。
【００１６】
［アダプティブアレイの動作原理］
次に、図１５に示した送受信部２１００ａの動作原理について簡単に説明する。
【００１７】
以下では、説明を簡単にするために、アンテナ素子数を４本とし、同時に通信するユーザ数ＰＳを２人とする。このとき、各アンテナから受信部１Ｒに対して与えられる信号は、以下のような式で表わされる。
【００１８】
【数１】
ここで、信号ＲＸj （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Ｓｒｘi （ｔ）は、ｉ番目（ｉ＝１，２）のユーザが送信した信号を示す。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
【数２】
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信号係数ベクトル、Ｎ（ｔ）は雑音ベクトルをそれぞれ示している。
【００２４】
アダプティブアレイアンテナは、図１５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ｗ1i〜ｗniを掛けて合成した信号を受信信号ＳRX（ｔ）として出力する。なお、ここでは、アンテナの本数ｎは４である。
【００２５】
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。
【００２６】
アダプティブアレイ２１００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。
【００２７】
【数３】
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ｗj1（ｊ＝１，２，３，４）を要素とするベクトルである。
【００２９】
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。
【００３０】
【数４】
ここで、アダプティブアレイ２１００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制御部２０１１により逐次制御される。
【００３２】
【数５】
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２１００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。
【００３４】
【数６】
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Ｓｒｘ1 （ｔ）が得られることになる。
【００３６】
一方、図１５において、アダプティブアレイ２１００に対する入力信号ＳTX（ｔ）は、アダプティブアレイ２１００中の送信部１Ｔに与えられ、乗算器２０１５−１，２０１５−２，２０１５−３，…，２０１５−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２０１１により以上説明したようにして受信信号に基づいて算出されたウエイトベクトルｗ1i，ｗ2i，ｗ3i，…，ｗniがコピーされて印加される。
【００３７】
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２０１０−１，２０１０−２，２０１０−３，…，２０１０−ｎを介して、対応するアンテナ♯１，♯２，♯３，…，♯ｎに送られ、送信される。
【００３８】
ここで、ユーザＰＳ１，ＰＳ２の識別は以下に説明するように行なわれる。すなわち、携帯電話機の電波信号はフレーム構成をとって伝達される。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）から構成されている。
【００３９】
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列（参照信号）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２０１１は、メモリ２０１４から取出したユーザＡに対応したユニークワード信号と、受信した信号系列とを対比し、ユーザＰＳ１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（重み係数の決定）を行なう。
【００４０】
【発明が解決しようとする課題】
通話の確立を行なうための動作中は、基地局に対して接続要求してきた端末を特定するための情報が基地局と端末との間でやり取りされる。
【００４１】
しかしながら、たとえば、ＰＨＳのシステムなどでは、一旦、通話が確立してしまうと、上述したユニークワード信号（ＵＷ信号）中には特にユーザを特定する情報が含まれていないのが一般的であるために、基地局は通話を行なっている端末を識別することは原理的にできない。これは、上述したようなＰＤＭＡ方式ばかりでなく、従来のたとえば、ＴＤＭＡ方式のＰＨＳシステムでも同様である。
【００４２】
従来のＴＤＭＡ方式のＰＨＳシステムでは、隣接する基地局間で、通話中のユーザ同士が入れ替わってしまったり、特定の基地局との間で通話中の端末との交信に他の端末からの電波が割り込んでしまったりすることがあることが知られている。このような交信の不良は、スワップ（ＳＷＡＰ）と呼ばれる。
【００４３】
以上のようなスワップが起った場合、信号ＰＳ１と信号ＰＳ２との間では、かけられているスクランブルが異なるために、本来、交信中のユーザの端末には、他の端末に対応する信号は、雑音となって聞こえることになる。
【００４４】
さらに、上述したＰＤＭＡ方式による移動体通信システムにおいては、各移動端末装置から送信された信号が無線基地局に到来する受信タイミング（同期位置とも称する）は、端末装置の移動による端末装置−基地局の距離の変化や、電波の伝搬路特性の変動など、種々の要因により変動する。ＰＤＭＡ方式の移動体通信システムにおいて同一タイムスロットに複数のユーザの移動端末装置がパス多重接続している場合において、それぞれの移動端末装置からの受信信号の受信タイミングが上述の理由により変動して互いに近接したり、場合によっては時間的前後関係が交差したりすることがある。
【００４５】
受信タイミングが近づきすぎると、複数の移動端末装置からの受信信号同士の相関値が高くなり、アダプティブアレイ処理によるユーザごとの信号抽出の精度が劣化することになる。このため、各ユーザに対する通話特性も劣化することになる。この場合、ＰＨＳでは、上述したように、各移動端末装置からの受信信号は、各フレームごとにすべてのユーザに共通の既知のビット列からなる参照信号（ユニークワード信号）区間を含んでおり、複数ユーザの移動端末装置からの受信信号の受信タイミングが一致するようなことになれば、受信信号の参照信号区間が重なってユーザ同士を識別分離することができなくなり、ユーザ間の混信（上述したＳＷＡＰ）を引き起こすこととなる。
【００４６】
さらに、ＰＤＭＡ方式の移動体通信システムにおいて、各タイムスロットに多重接続するユーザの数、すなわちパス多重度が増大すると、各スロット内における送信タイミング間隔は必然的に狭くなっていき、その結果、受信タイミングの近接や交差が起こりうる事態となる。そのような場合には、前述のように、通話特性が劣化したり、ユーザ間の混信が発生する可能性が生じてくる。
【００４７】
図１６は、ＰＤＭＡ方式のＰＨＳシステムのスワップの一つの形態を示す概念図である。
【００４８】
図１６においては、基地局ＣＳ１との間で１つのパスを通じて通話中のユーザ１の端末ＰＳ１と、基地局ＣＳ１との間で他のパスを通じて通話中のユーザ２の端末ＰＳ２との間で交信する信号が入れ替わってしまった場合を示している。
【００４９】
また、図１７は、ＰＤＭＡ方式ののＰＨＳシステムのスワップの他の形態を示す概念図である。
【００５０】
図１７においては、基地局ＣＳ１との間で１つのパスを通じて信号ＰＳ１で通話中のユーザ１の端末ＰＳ１の交信に対して、基地局ＣＳ１との間で他のパスを通じて通話中であったユーザ２の端末ＰＳ２からの信号ＰＳ２が割り込んでしまった場合を示している。
【００５１】
この場合も、従来のＰＨＳシステムと同様に、混信により通話品質が著しく劣化してしまうことになる。
【００５２】
それゆえに、この発明の目的は、基地局との間で交信をす移動体通信端末間でのスワップを防止し、良好な通信品質を維持することが可能な無線装置およびスワップ検出方法を提供することである。
【００５３】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の無線装置は、複数のアンテナを含むアレイアンテナと、アレイアンテナで受けた信号から、複数の端末からの信号のうち特定の端末からの受信信号を個別に分離するための受信部とを備え、受信部は、複数のアンテナからの信号にウェイトベクトルを乗算することにより、特定の端末からの信号を抽出するためのアダプティブアレイ処理手段と、所定のタイミングで端末ごとの周波数オフセットを抽出するためのオフセット推定手段と、オフセット推定手段の推定結果に基づいて、複数の端末からの信号のスワップの発生を検出するためのスワップ検出手段とを含み、スワップ検出手段は、複数の端末のうちいずれかの端末に対応する周波数オフセットが、他の端末の周波数オフセットを基準とする所定の範囲内に所定の頻度以上観測され、かつ、他の端末の受信信号に受信エラーが所定の割合以上に発生していることに応じて、スワップの発生を検出する。
【００５４】
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、受信信号は、複数のフレームを含み、各フレームは、ウェイトベクトルを算出するための参照信号を有し、受信エラーは、参照信号によるウェイトベクトルの算出エラーである。
【００５５】
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、スワップ検出手段は、第１所定数のフレームのうち、第２所定数のフレームにおいて、他の端末の周波数オフセットを基準とする所定の範囲内に複数の端末のうちいずれかの端末に対応する周波数オフセットが観測されることと、受信エラーが所定の割合以上に発生していることとに応じて、スワップの発生を検出する。
【００５６】
請求項４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、スワップ検出手段は、第１所定数のフレームのうち、第２所定数のフレームにおいて、受信エラーが発生していることと、複数の端末のうちいずれかの端末に対応する周波数オフセットが、他の端末の周波数オフセットを基準とする所定の範囲内に所定の頻度以上観測されることとに応じて、スワップの発生を検出する。
【００５７】
請求項５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、スワップ検出手段は、さらに、複数の端末のうちいずれかの端末に対応する周波数オフセットが、他の端末の周波数オフセットを基準とする所定の範囲内に所定の頻度以上観測されず、または、他の端末の受信信号に受信エラーが所定の割合以上に発生していない場合に、複数の端末のうち２つの端末に対応する周波数オフセットの差分の符号が反転し、かつ反転前の差分の値に基づく所定の範囲内に観測されることに応じて、スワップの発生を検出する。
【００５８】
請求項６記載の無線装置は、請求項５記載の無線装置の構成に加えて、受信信号は、複数のフレームを含み、各フレームは、ウェイトベクトルを算出するための参照信号を有し、スワップ検出手段は、さらに、差分の符号の反転後、２つの端末のいずれにも、参照信号によるウェイトベクトルの算出エラーが発生していないことに応じて、スワップの発生を検出する。
【００５９】
請求項７記載の無線装置は、複数のアンテナを含むアレイアンテナと、アレイアンテナで受けた信号から、複数の端末からの信号のうち特定の端末からの受信信号を個別に分離するための受信部とを備え、受信部は、複数のアンテナからの信号にウェイトベクトルを乗算することにより、特定の端末からの信号を抽出するためのアダプティブアレイ処理手段と、所定のタイミングで端末ごとの周波数オフセットを抽出するためのオフセット推定手段と、オフセット推定手段の推定結果に基づいて、複数の端末からの信号のスワップの発生を検出するためのスワップ検出手段とを含み、スワップ検出手段は、複数の端末のうち２つの端末に対応する周波数オフセットの差分の符号が反転し、かつ反転前の差分の値に基づく所定の範囲内に観測されることに応じて、スワップの発生を検出する。
【００６０】
請求項８記載の無線装置は、請求項７記載の無線装置の構成に加えて、受信信号は、複数のフレームを含み、各フレームは、ウェイトベクトルを算出するための参照信号を有し、スワップ検出手段は、さらに、差分の符号の反転後、２つの端末のいずれにも、参照信号によるウェイトベクトルの算出エラーが発生していないことに応じて、スワップの発生を検出する。
【００６１】
請求項９記載のスワップ検出方法は、複数のアンテナを含むアレイアンテナと、アレイアンテナで受けた信号から、複数の端末からの信号のうち特定の端末からの受信信号を個別に分離するための受信部とを備える無線装置おけるスワップ検出方法であって、複数のアンテナからの信号にウェイトベクトルを乗算することにより、特定の端末からの信号を抽出し、所定のタイミングで端末ごとの周波数オフセットを抽出するステップと、オフセット周波数の推定結果に基づいて、複数の端末のうちいずれかの端末に対応する周波数オフセットが、他の端末の周波数オフセットを基準とする所定の範囲内に所定の頻度以上観測され、かつ、他の端末の受信信号に受信エラーが所定の割合以上に発生していることに応じて、スワップの発生を検出するステップとを備える。
【００６２】
請求項１０記載のスワップ検出方法は、請求項９記載のスワップ検出方法の構成に加えて、受信信号は、複数のフレームを含み、各フレームは、ウェイトベクトルを算出するための参照信号を有し、受信エラーは、参照信号によるウェイトベクトルの算出エラーである。
【００６３】
請求項１１記載のスワップ検出方法は、請求項１０記載のスワップ検出方法の構成に加えて、スワップの発生を検出するステップは、第１所定数のフレームのうち、第２所定数のフレームにおいて、他の端末の周波数オフセットを基準とする所定の範囲内に複数の端末のうちいずれかの端末に対応する周波数オフセットが観測されることと、受信エラーが所定の割合以上に発生していることとに応じて、スワップの発生を検出するステップを含む。
【００６４】
請求項１２記載のスワップ検出方法は、請求項１０記載のスワップ検出方法の構成に加えて、スワップの発生を検出するステップは、第１所定数のフレームのうち、第２所定数のフレームにおいて、受信エラーが発生していることと、複数の端末のうちいずれかの端末に対応する周波数オフセットが、他の端末の周波数オフセットを基準とする所定の範囲内に所定の頻度以上観測されることとに応じて、スワップの発生を検出するステップを含む。
【００６５】
請求項１３記載のスワップ検出方法は、請求項９記載のスワップ検出方法の構成に加えて、スワップの発生を検出するステップは、さらに、複数の端末のうちいずれかの端末に対応する周波数オフセットが、他の端末の周波数オフセットを基準とする所定の範囲内に所定の頻度以上観測されず、または、他の端末の受信信号に受信エラーが所定の割合以上に発生していない場合に、複数の端末のうち２つの端末に対応する周波数オフセットの差分の符号が反転し、かつ反転前の差分の値に基づく所定の範囲内に観測されることに応じて、スワップの発生を検出するステップを含む。
【００６６】
請求項１４記載のスワップ検出方法は、請求項１３記載のスワップ検出方法の構成に加えて、受信信号は、複数のフレームを含み、各フレームは、ウェイトベクトルを算出するための参照信号を有し、スワップの発生を検出するステップは、さらに、差分の符号の反転後、２つの端末のいずれにも、参照信号によるウェイトベクトルの算出エラーが発生していないことに応じて、スワップの発生を検出するステップを含む。
【００６７】
請求項１５記載のスワップ検出方法は、複数のアンテナを含むアレイアンテナと、アレイアンテナで受けた信号から、複数の端末からの信号のうち特定の端末からの受信信号を個別に分離するための受信部とを備える無線装置におけるスワップ検出方法であって、複数のアンテナからの信号にウェイトベクトルを乗算することにより、特定の端末からの信号を抽出し、所定のタイミングで端末ごとの周波数オフセットを抽出するステップと、複数の端末のうち２つの端末に対応する周波数オフセットの差分の符号が反転し、かつ反転前の差分の値に基づく所定の範囲内に観測されることに応じて、スワップの発生を検出するステップとを備える。
【００６８】
請求項１６記載のスワップ検出方法は、請求項１５記載のスワップ検出方法の構成に加えて、受信信号は、複数のフレームを含み、各フレームは、ウェイトベクトルを算出するための参照信号を有し、スワップの発生を検出するステップは、さらに、差分の符号の反転後、２つの端末のいずれにも、参照信号によるウェイトベクトルの算出エラーが発生していないことに応じて、スワップの発生を検出するステップを含む。
【００６９】
【発明の実施の形態】
［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態１のＳＤＭＡ基地局１０００の構成を示す概略ブロック図である。
【００７０】
図１を参照して、ＳＤＭＡ基地局１０００は、複数本のアンテナ♯１〜♯４で構成されるアレイアンテナへ送信信号を与え、あるいは、受信信号を受け取るための送受信部ＴＲＰ１〜ＴＲＰ４と、送受信部ＴＲＰ１〜ＴＲＰ４からの信号を受け取り、たとえば、ユーザ１に対応する信号の処理を行なう信号処理部ＵＳＰ１と、送受信部ＴＲＰ１〜ＴＲＰ４からの信号を受け取り、ユーザ１に対応する信号の処理を行なう信号処理部ＵＳＰ２と、信号処理部ＵＳＰ１およびＵＳＰ２からの信号に基づいて、スワップの発生を検出するためのＳＷＡＰ検出部ＳＤＰと、信号処理部ＵＳＰ１およびＵＳＰ２からの信号に対して直交検波を行なうモデム部ＭＤＰと、モデム部ＭＤＰを介して信号処理部ＵＳＰ１およびＵＳＰ２との間で各スロットに対して授受するためのデジタル信号を生成するためのベースバンド部ＢＢＰと、ＳＤＭＡ基地局１０００の動作を制御するための制御部ＣＮＰとを備える。
【００７１】
送受信部ＴＲＰ１は、送信時の高周波信号処理を行なうための送信部ＴＰ１と、受信時の高周波信号処理を行なうための受信部ＲＰ１と、アンテナ＃１と送信部ＴＰ１と受信部ＲＰ１との接続を、送信モードまたは受信モードであるかに応じて切り替えるためのスイッチＳＷ部ＳＷ１とを含む。他の送受信部ＴＲＰ２〜ＴＲＰ４の構成も同様である。
【００７２】
なお、以上の説明では、アンテナ数は４本とし、ユーザとしては、２人であるものとしたが、より一般に、アンテナ数はＮ本（Ｎ：自然数）であり、ユーザは、アンテナ本数に応じた自由度に対応するユーザまで多重が可能である。
【００７３】
図２は、本発明において、端末とＳＤＭＡ基地局１０００との間で授受される信号の構成を説明するための概念図である。
【００７４】
１フレームの信号は８スロットに分割され、前半の４スロットがたとえば受信用であり後半の４スロットがたとえば送信用である。
【００７５】
各スロットは１２０シンボルから構成され、図２に示した例では、１つの受信用および１つの送信用のスロットを１組として４ユーザに対して１フレームの信号を割当てられている。
【００７６】
また、各フレームについては、上述したユニークワード信号（参照信号）区間を含み、巡回符号による誤り検出（ＣＲＣ：cyclic redundancy check）が可能な構成となっているものとする。
【００７７】
さらに、同一タイムスロットに複数のユーザの移動端末装置がパス多重接続している場合において、それぞれの移動端末装置からの受信信号の受信タイミングをずらすことで各ユーザを識別するために、基地局１０００から各端末に対しての送信タイミングが、基準となる送信タイミングからずらされているものとする。
【００７８】
［周波数オフセットの検出の構成］
携帯電話等において送受信に用いられる変調方式としては、一般にＰＳＫ変調を基調とする変調方式のＱＰＳＫ変調等が用いられる。
【００７９】
ＰＳＫ変調では、搬送波に同期した信号を受信信号に積算することによる検波を行なう同期検波が一般に行なわれる。
【００８０】
同期検波においては、変調波中心周波数に同期した複素共役搬送波を局部発振器により生成する。しかし、同期検波を行なう場合、通常、送信側と受信側の発振器には周波数オフセットと呼ばれる周波数誤差が存在する。この誤差によって、受信機側においては、受信信号をＩＱ平面上に表わした場合、受信信号点の位置が回転してしまう。このため、周波数オフセットを補償しなければ同期検波を行なうことが困難である。
【００８１】
このような周波数オフセットは、上述したような送受信期間の局部発振周波数の精度のみならず、設定誤差、温度変動、経時変化等により発生し、受信機に入力される信号にキャリア周波数成分が残留することにより、受信特性が急激に劣化してしまうという問題が生じる。
【００８２】
このようなキャリア（搬送波）周波数オフセットを検出して補償することが必要となる。本発明においては、以下に説明するように、この検出された周波数オフセットの値を用いてスワップの発生を検出する。
【００８３】
図３は、図１に示したユーザ１信号処理部ＵＳＰ１の構成を示す概略ブロック図である。なお、ユーザ２信号処理部ＵＳＰ２も同様の構成を有する。
【００８４】
図３を参照して、アンテナ♯１〜♯４からの信号が送受信部ＴＲＰ１〜ＴＲＰ４においてデジタル信号に変換された受信信号ベクトルＸ（ｔ）をそれぞれ受けて、ウェイトベクトルＷ（ｔ）の要素と各々乗算するための乗算器１２−１〜１２−４と、乗算器１２−１〜１２−４の出力を受けて加算し受信信号ｙ（ｔ）として出力する加算器１４と、加算器１４の出力を受けて、受信信号が１スロットの信号のうち参照信号が存在する区間を受信中であるか参照信号がない区間（データ部）を受信中であるか否かを検出する判定部４０と、１スロットの信号中に含まれるシンボル（たとえば１２０シンボル）のうちプリアンブルに含まれる参照信号を予め保持し信号ｄ（ｔ）として出力するメモリ３０と、メモリ３０からの出力と、信号ｙ（ｔ）とを受けて、判定部４０に制御されて、周波数オフセットΔθを検出するための周波数オフセット推定部１６と、周波数オフセット推定部１６からの出力を受けて、周知のアダプティブアレイ処理により、ウェイトベクトルＷ（ｔ）を算出するためのウェイト計算部１０とを備える。
【００８５】
ここで、受信信号ベクトルＸ（ｔ）は４本のアンテナのそれぞれからの信号を要素とするベクトルである。
【００８６】
図４は、図３に示した周波数オフセット推定部１６の構成を説明するための概略ブロック図である。
【００８７】
図４を参照して、周波数オフセット推定部１６は、加算器１４の出力ｙ（ｔ）を判定部４０を介して受けて、信号ｙ（ｔ）の位相をＩＱ平面上の所定の位相点に強制的に同期させるための強制位相同期処理部２０を含む。
【００８８】
ここで、たとえば、信号ｙ（ｔ）は複数の端末のうち所望の端末からの信号を抽出した信号であり、たとえば、ＱＰＳＫ変調された信号であるものとする。したがって、強制位相同期処理部２０は、ＱＰＳＫ変調された信号のＩＱ平面上の所定の位相に対応する信号点に強制的に同期させる処理を行なうことになる。
【００８９】
以下では、強制位相同期処理部２０から出力される信号をレプリカ信号ｄ′（ｔ）と呼ぶことにする。
【００９０】
周波数オフセット推定部１６は、さらに、強制位相同期処理部からのレプリカ信号ｄ′（ｔ）とメモリ３０からの参照信号ｄ（ｔ）とを受けて、判定部４０により制御されて、いずれか一方を出力するスイッチ回路５０と、スイッチ回路５０からの出力と加算器１４からの出力の符号を反転させた上で加算するための加算器７０とを備える。ウェイト計算部１０は、加算器７０からの出力を受けて、周知のアダプティブアレイ処理により、ウェイトベクトルＷ（ｔ）を算出する。
【００９１】
周波数オフセット推定部１６は、さらに、加算器７０から出力される誤差信号ｅ（ｔ）の符号を反転させた信号と、スイッチ回路５０から出力される参照信号ｄ（ｔ）またはレプリカ信号ｄ′（ｔ）とを加算する加算器８０と、スイッチ回路５０からの出力を受けて複素共役の信号ｄ*（ｔ）複素共役処理部６０と、複素共役処理部６０の出力と加算器８０の出力とを乗算するための乗算器９０と、乗算器９０の出力を受けてその虚数部を抽出することで、周波数オフセットΔθを抽出するオフセット抽出部１００とを備える。
【００９２】
以上のような構成により、アレイアンテナにより受信した信号から周波数オフセットを推定することが可能となる。ただし、周波数オフセットの推定自体は、特定の端末からの信号ｙ（ｔ）が検出されている限り、ＳＤＭＡ方式に限定されず、たとえば、ＴＤＭＡ方式でも同様に推定することが可能である。
【００９３】
［スワップ発生検出の構成］
（周波数オフセット値によるスワップ発生の検出）
この周波数オフセット値は、各端末の発信器に特有の値を持つので、通常であれば周波数オフセットの推定値が短時間に大きく変動することはない。しかしながら、ユーザの端末間でスワップが生じた場合には、周波数オフセットの推定値の入れ替わり、もしくは、急変が起ることになる。したがって、ＳＷＡＰ検出部ＳＤＰは、この周波数オフセット値をモニタすることにより、スワップの発生を検出することが可能となる。ここで、この周波数オフセット推定値のモニタによるスワップ発生の検出は、ＳＤＭＡ方式だけでなく、従来のＴＤＭＡ方式等においてもスワップ発生の検出手法として用いることが可能である。
【００９４】
つまり、パス多重通話中の２人以上のユーザに対するスワップの発生を検出するためには、以下のような手続きを行なうことが可能である。
【００９５】
ｉ）多重通話中のユーザ端末の周波数オフセット値が急変した場合、スワップが発生したものとみなす。
【００９６】
ｉｉ）多重通話中の複数のユーザ端末の周波数オフセット値の差分の絶対値が急変した場合、スワップの発生とみなす。
【００９７】
しかしながら、このように単に、ユーザ端末の周波数オフセットのみをモニタして、スワップ発生の検出を行なうとすると、たとえば、特定のユーザ端末が単独で周波数オフセットを急変させる特性を有している場合には、正常通信中であるにもかかわらず、スワップと誤って判断してしまうという問題が生じることになる。この場合、単にスワップ発生の誤検出にとどまらず、このような正常通話中のユーザ端末に対して、スワップ発生に対する対処処理、たとえば、ハンドオーバー処理の指示を与えてしまうと、通話品質の劣化を招いてしまう。
【００９８】
そこで、本発明では、以下に説明するように、周波数オフセットの値の絶対値の変化だけでなく、他の情報を併せて判断することにより、スワップ発生の誤検出を抑制する。
【００９９】
（スワップ発生時のエラー発生）
図２において説明したとおり、同一タイムスロットに複数のユーザの移動端末装置がパス多重接続している場合において、各ユーザを識別するために、それぞれの移動端末装置からの受信信号の受信タイミングは、正常な受信中ではたとえば、時間Δｔだけずれている。
【０１００】
図５は、このような信号ＰＳ１と信号ＰＳ２の受信タイミングを示す概念図である。
【０１０１】
しかしながら、図５に示すように、ユーザの割り込みによるスワップが発生すると、端末ＰＳ２は、端末ＰＳ１向けの信号を自分への信号と誤認してしまうために、端末ＰＳ２は、端末ＰＳ１が送信するべきタイミングで上り信号を送出することになる。このため、端末ＰＳ１からの受信信号と端末ＰＳ２からの受信信号に、受信タイミングのずれがなくなってしまう。
【０１０２】
このようなスワップの発生した状態では、基地局１０００からみると割り込んだユーザＰＳ２がいなくなったように見えるために、ユーザＰＳ２については、参照信号エラー（ＵＷエラー）が発生する。
【０１０３】
一方、割り込まれたユーザＰＳ１の方では、ユニークワード信号は信号ＰＳ１と信号ＰＳ２で一致するために、ＵＷエラーは発生しないものの、情報データ（音声信号等）については、信号ＰＳ１と信号ＰＳ２とが互いに異なるために、ユーザＰＳ１の信号について受信エラー（ＣＲＣエラー）が頻発するようになる。
【０１０４】
したがって、ユーザ２人が空間多重により通信している場合に、一方のユーザについては、ＵＷエラーが発生し、他方のユーザについては、ＣＲＣエラーが発生しているならば、スワップが発生したものと判定できる。
【０１０５】
上述した例では、たとえば、ユーザＰＳ２については、ＵＷエラーは１００％発生することになり、ユーザＰＳ１については、ＣＲＣエラーが５０％の頻度で発生するというような事態が発生しうる。このような事態は、正常な送受信が行なわれている限り、発生し得ないものである。
【０１０６】
そこで、実施の形態１の本発明では、上述した「周波数オフセット値の急変」という条件と、「エラー発生」という条件を以下に説明するように組み合わせることで、スワップの発生を検出する。
【０１０７】
図６は、ユーザ端末ＰＳ２について、周波数オフセット値の急変が発生し、かつ、ユーザ端末ＰＳ１には、ＵＷエラーが発生している状態を説明するためのタイミングチャートである。
【０１０８】
すなわち、図６においては、ユーザ端末ＰＳ１が、端末ＰＳ２のタイミングに割り込んだ状態を示す。
【０１０９】
このため、たとえば、時刻ｔ１以降には、基地局から見ると、端末ＰＳ２の周波数オフセット値が、端末ＰＳ１の周波数オフセット値に向かって、急変したように観測される。
【０１１０】
このとき、スワップが発生しているか否かを判定するために、まず、スワップ発生の結果、変動する周波数オフセット値がとり得る領域として、スワップ発生前の定常状態での端末ＰＳ１の周波数オフセット値θPS1を基準として、予め所定の範囲を定めておく。
【０１１１】
たとえば、図６においては、ユーザ端末ＰＳ１の定常値の周波数オフセット値θPS1とユーザ端末ＰＳ２の定常値の周波数オフセット値θPS2との中間値を第１のしきい値Ｒ１とし、ユーザ端末ＰＳ１の定常値の周波数オフセット値θPS1よりも所定周波数、たとえば、１００Ｈｚだけ高い値を第２のしきい値Ｒ２とする。
【０１１２】
端末ＰＳ２の周波数オフセットθPS2が、基地局から見て、このしきい値Ｒ１からしきい値Ｒ２の範囲にあるように、所定の頻度で観測されることを、スワップ発生と判断するための第１の条件とする。ここで、「所定の頻度」とは、たとえば、周波数オフセット値の観測値をフレームごとに判定する場合、過去の所定数のフレームの一定割合以上のフレームについて、端末ＰＳ２の周波数オフセットθPS2が、しきい値値Ｒ１からしきい値Ｒ２の範囲にあるように観測されることを意味する。
【０１１３】
なお、ユーザ端末ＰＳ１の周波数オフセットの変動を観測するときは、ユーザ端末ＰＳ１の定常値の周波数オフセット値θPS1とユーザ端末ＰＳ２の定常値の周波数オフセット値θPS2との中間値を第１のしきい値Ｒ１とし、ユーザ端末ＰＳ２の定常値の周波数オフセット値θPS2よりも所定周波数、たとえば、１００Ｈｚだけ低い値を第３のしきい値Ｒ３とする。このとき、端末ＰＳ１の周波数オフセットθPS1が、基地局から見て、このしきい値Ｒ３からしきい値Ｒ１の範囲にあるように所定の頻度で観測されることを、スワップ発生と判断するための第１の条件とする。
【０１１４】
さらに、端末ＰＳ２の周波数オフセットθPS2が、基地局から見て、しきい値Ｒ１からしきい値Ｒ２の範囲にあるように観測されるという第１の条件に加えて、端末ＰＳ１については、所定の割合以上でＵＷエラーが発生していることを、スワップ発生と判断するための第２の条件とする。
【０１１５】
したがって、より具体的には、たとえば、以下のような条件が満たされる場合には、スワップ検出部ＳＤＰは、スワップが発生しているものと判断する。
【０１１６】
ｉ）過去５０フレームのうち４０フレームで、いずれかの端末、たとえば、端末ＰＳ２の周波数オフセットθPS2が、他の端末、たとえば端末ＰＳ１の周波数オフセットθPS1を基準とするしきい値値Ｒ１からしきい値Ｒ２の範囲にあるように観測される。
【０１１７】
ｉｉ）かつ、上記他の端末について、過去５０フレーム中に、４０フレームでＵＷエラーが発生している。
【０１１８】
逆に、スワップ検出部ＳＤＰは、上記２つの条件がともに満たされる場合以外は、スワップの発生とは判断しない。
【０１１９】
以下では、このようなスワップの発生と判断されない場合の例について、説明する。
【０１２０】
図７は、このようなスワップの発生とは判断されない第１の場合を説明するためのタイミングチャートである。
【０１２１】
図７を参照して、時刻ｔ１において、端末ＰＳ１には所定の割合以上のＵＷエラーが発生し、かつ、端末ＰＳ２の周波数オフセットθPS2が急変している。しかしながら、期間ＰＡにおいて、その変動している範囲は、端末ＰＳ１の周波数オフセットθPS1を基準とするしきい値値Ｒ１からしきい値Ｒ２の範囲にはなく、変動の方向は逆向きである。
【０１２２】
さらに、期間ＰＡに続く、期間ＰＢについては、端末ＰＳ２の周波数オフセットθPS2の急変の方向は、端末ＰＳ１の周波数オフセットθPS1の方向に向かっているものの、その変動している範囲は、しきい値Ｒ２を超えている。
【０１２３】
したがって、期間ＰＡおよび期間ＰＢのいずれにおける端末ＰＳ２の周波数オフセットθPS2の急変も、スワップの発生とはみなされない。
【０１２４】
端末が複数あるときも、ある１つの端末の周波数オフセットに急変があったとし、いずれかの他の端末においてＵＷエラーが所定の割合発生しているとしても、当該他の端末の定常値の周波数オフセットを基準とする所定の範囲内に、上記１つの端末の周波数オフセットが所定の頻度で観測されないのであれば、このような周波数オフセットの変動は、スワップの発生とはみなされない。
【０１２５】
図８は、このようなスワップの発生とは判断されない第２の場合を説明するためのタイミングチャートである。
【０１２６】
図８を参照して、時刻ｔ１において、端末ＰＳ２の周波数オフセットθPS2が急変し、その変動している範囲は、端末ＰＳ１の周波数オフセットθPS1を基準とするしきい値値Ｒ１からしきい値Ｒ２の範囲にある。しかし、端末ＰＳ１には所定の割合以上のＵＷエラーが発生していない。
【０１２７】
したがって、このような端末ＰＳ２の周波数オフセットθPS2の急変も、スワップの発生とはみなされない。
【０１２８】
端末が複数あるときも、ある１つの端末の周波数オフセットに急変があったとし、いずれかの他の端末の定常値の周波数オフセットを基準とする所定の範囲内に、上記１つの端末の周波数オフセットが所定の頻度で観測されているとしても、当該他の端末においてＵＷエラーが所定の割合発生していないのであれば、このような周波数オフセットの変動は、スワップの発生とはみなされない。
【０１２９】
図９は、以上説明したようなスワップ検出部ＳＤＰの行なうスワップ検出の処理を説明するためのフローチャートである。
【０１３０】
図９を参照して、多重通信中において（ステップＳ１００）、スワップ検出部ＳＤＰは、所定のタイミングごと、たとえば、フレームごとにいずれかのユーザ端末において周波数オフセットの急変が発生しているかを判断する（ステップＳ１０２）。いずれのユーザ端末においても、周波数オフセットの急変が観測されないのであれば、スワップ検出部ＳＤＰは、スワップの発生はないものと判断する（ステップＳ１０８）。
【０１３１】
一方、ステップＳ１０２において、いずれかのユーザ端末について周波数オフセットの急変が発生している場合、スワップ検出部ＳＤＰは、つづいて、上記端末以外のいずれかの端末にＵＷエラーが所定の割合以上に発生しているかを判断する（ステップＳ１０４）。いずれのユーザ端末においても、ＵＷエラーの所定割合以上の発生が観測されないのであれば、スワップ検出部ＳＤＰは、スワップの発生はないものと判断する（ステップＳ１０８）。
【０１３２】
一方、スワップ検出部ＳＤＰは、いずれかの他の端末にＵＷエラーが所定の割合以上に発生している場合（ステップＳ１０４）、続いて、上記周波数オフセットの急変が発生しているユーザ端末の周波数オフセット値が、当該ＵＷエラーの発生しているユーザ端末の定常値の周波数オフセットを基準とする所定の範囲内に、所定の頻度で観測されるかを判断する（ステップＳ１０６）。
【０１３３】
周波数オフセットの急変が発生しているユーザ端末の周波数オフセット値が、上記所定の範囲内に所定の頻度以上に観測されないのであれば、スワップ検出部ＳＤＰは、スワップの発生はないものと判断する（ステップＳ１０８）。
【０１３４】
一方、周波数オフセットの急変が発生しているユーザ端末の周波数オフセット値が、上記所定の範囲内に所定の頻度以上に観測される場合、スワップ検出部ＳＤＰは、スワップの発生があるものと判断し（ステップＳ１１０）、スワップに対応する処理が行なわれる（ステップＳ１１２）。
【０１３５】
ここで、「スワップに対応する処理」とは、制御部ＣＮＰが、ＳＷＡＰ検出部ＳＤＰの検出結果に応じて、基地局１０００の交信中の全ての端末に対して、他の基地局にハンドオーバーするように指示する構成とすることが可能である。このようにすれば、全ての端末が他の基地局を介して通信を始めるので、スワップにより、各端末に発生していた雑音が鳴り止むことになる。
【０１３６】
あるいは、「スワップに対応する処理」として、基地局が送信する信号中のＣＲＣビットを故意に書き換え、信号中にエラーを含めることも可能である。この場合、端末側では、常に受信エラーが生じるために、この受信フレームについてはミュートがかかり、音声出力が出ないことになる。その結果、このようなエラーに対応して、端末は、他の基地局へのハンドオーバーの要求を送信するか、通信チャネルの切換え要求を発信する。このため、ユーザは、端末からスワップによる雑音を聞くことがない。
【０１３７】
以上説明したような構成によりスワップを検出することで、端末において、スワップによる不快な雑音の発生を抑制することが可能となる。
【０１３８】
［実施の形態２］
実施の形態１では、１つのユーザ端末が他のユーザ端末の送信タイミングに入りこんでしまうことによるスワップの発生の検出について説明した。
【０１３９】
しかしながら、スワップの発生の態様としては、たとえば、基地局から見て、２つのユーザ端末の送信タイミングが完全に入れ替わってしまったように見える場合も存在する。
【０１４０】
この場合、入れ替わった双方のユーザ端末について、ユニークワードが共通であるとすると、基地局では、いずれのユーザ端末にもＵＷエラーは観測されず、単に双方の周波数オフセットが入れ替わったように観測されることになる。
【０１４１】
したがって、このようなスワップの発生の場合は、実施の形態１のスワップ検出の方法では、検出できないおそれがある。
【０１４２】
実施の形態２では、このような完全な入れ替わりによるスワップの発生を検知する方法について説明する。
【０１４３】
図１０は、このよう完全な入れ替わりによるスワップの発生の場合を説明するタイミングチャートである。
【０１４４】
図１０を参照して、時刻ｔ０において、端末ＰＳ１の周波数オフセットθPS1と端末ＰＳ２の周波数オフセットθPS2との差分は、θPS1−θPS2＝Ｘであるものとする。
【０１４５】
時刻ｔ１において、端末ＰＳ１の周波数オフセットθPS1が、端末ＰＳ２の周波数オフセットの定常値まで急変するとともに、時刻ｔ２において、端末ＰＳ２の周波数オフセットθPS2が、端末ＰＳ１の周波数オフセットの定常値まで急変するものとする。
【０１４６】
ただし、時刻ｔ２以降において、ＵＷエラーは双方のユーザ端末で発生しない。しかし、スワップ検出部ＳＤＰが、端末ＰＳ１の周波数オフセットθPS1と端末ＰＳ２の周波数オフセットθPS2との差分（θPS1−θPS2）を、符号まで含めてモニタしていると、時刻ｔ２以降は、差分（θPS1−θPS2）の値は、−Ｘとなっており、時刻ｔ０のときとは、符号が反転している。この符号の反転により、スワップ検出部ＳＤＰは、完全な入れ替わりによるスワップの発生を検知することができる。
【０１４７】
図１１は、周波数オフセットの差分をモニタする場合において、この差分が急変した場合でもスワップが発生していないと判断する場合のタイミングチャートである。
【０１４８】
図１１を参照して、まず、図１０と同様に、時刻ｔ０において、端末ＰＳ１の周波数オフセットθPS1と端末ＰＳ２の周波数オフセットθPS2との差分は、θPS1−θPS2＝Ｘであるものとする。
【０１４９】
時刻ｔ１において、周波数の差分が急変し、θPS1−θPS2＝Ｙとなり、しかし、双方の端末において、ＵＷエラーは検出されないものとする。
【０１５０】
この場合、差分Ｘと差分Ｙとは、その符号が同一である。したがって、スワップ検出部ＳＤＰは、周波数オフセットの差分が急変したとしても、その差分の符号が反転していないときは、スワップが発生していないと判断する。
【０１５１】
図１２は、以上説明したようなスワップ検出部ＳＤＰの行なうスワップ検出の処理を説明するためのフローチャートである。
【０１５２】
図１２を参照して、多重通信中において（ステップＳ２００）、スワップ検出部ＳＤＰは、所定のタイミングごと、たとえば、フレームごとに、複数のユーザ端末のうちの各２つの組について、いずれかの周波数オフセットの差分をモニタする（ステップＳ２０２）。
【０１５３】
続いて、スワップ検出部ＳＤＰは、いずれかの周波数オフセットの差分の急変が発生しているかを判断する（ステップＳ２０４）。ここで、たとえば、「周波数オフセットの差分の急変」とは、たとえば、周波数オフセットの差分の値が絶対値で５０％以上も変動するような場合を意味する。
【０１５４】
いずれのユーザ端末の組においても、周波数オフセットの差分の急変が観測されないのであれば、スワップ検出部ＳＤＰは、スワップの発生はないものと判断する（ステップＳ２１０）。
【０１５５】
一方、ステップＳ２０４において、いずれかのユーザ端末の組について周波数オフセットの差分の急変が発生している場合、スワップ検出部ＳＤＰは、つづいて、上記ユーザ端末の組の端末のいずれかにＵＷエラーが所定の割合以上に発生しているかを判断する（ステップＳ２０６）。いずれかのユーザ端末において、ＵＷエラーの所定割合以上の発生が観測されるのであれば、スワップ検出部ＳＤＰは、スワップの発生はないものと判断する（ステップＳ２１０）。
【０１５６】
一方、スワップ検出部ＳＤＰは、いずれの端末においてもＵＷエラーが所定の割合以上に発生していない場合（ステップＳ２０６）、続いて、上記周波数オフセットの差分の値が、急変の前後でその符号が変化しており、かつ、その差分の絶対値が所定の範囲内にあるかを判断する（ステップＳ２０８）。
【０１５７】
たとえば、所定の定数Ｃについて、定常状態における上記周波数オフセットの差分値（θPS1−θPS2）が、値Ｘであるとき、急変後の差分値（θPS1−θPS2）が以下の範囲にあるかを判断する。
【０１５８】
（−Ｘ−Ｃ）＜（θPS1−θPS2）＜（−Ｘ＋Ｃ）
ここで、定数Ｃの値としては、特に限定されないが、たとえば、１００Ｈｚとすることができる。あるいは、定数Ｃの値としては、差分Ｘの絶対値の所定の割合の周波数とすることも可能である。
【０１５９】
周波数オフセットの差分が、上記所定の範囲内に観測されないのであれば、スワップ検出部ＳＤＰは、スワップの発生はないものと判断する（ステップＳ２１０）。
【０１６０】
一方、周波数オフセットの差分が、上記所定の範囲内に観測される場合、スワップ検出部ＳＤＰは、スワップの発生があるものと判断し（ステップＳ２１２）、スワップに対応する処理が行なわれる（ステップＳ２１４）。
【０１６１】
ここでも、「スワップに対応する処理」とは、実施の形態１と同様の処理を行なうことが可能である。
【０１６２】
なお、実施の形態１および実施の形態２の処理は、それぞれ独立した処理として説明したが、両者を併せることで、スワップ検出部ＳＤＰが、スワップの発生を検知する構成としてもよい。具体的には、図９のステップＳ１０８の処理の代わりに、図１２のステップＳ２０２〜ステップＳ２１４の処理を行なうこととしてもよい。
【０１６３】
以上説明したような構成によりスワップを検出することで、端末において、スワップによる不快な雑音の発生を抑制することが可能となる。
【０１６４】
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。
【０１６５】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本願発明によれば、基地局においてスワップの発生を正確に検出できるので、通信品質を維持しつつ、端末において、スワップによる不快な雑音の発生を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施の形態１のＳＤＭＡ基地局１０００の構成を示す概略ブロック図である。
【図２】 端末とＳＤＭＡ基地局１０００との間で授受される信号の構成を説明するための概念図である。
【図３】 ユーザ１信号処理部ＵＳＰ１の構成を示す概略ブロック図である。
【図４】 周波数オフセット推定部１６の構成を説明するための概略ブロック図である。
【図５】 信号ＰＳ１と信号ＰＳ２の受信タイミングを示す概念図である。
【図６】 ユーザ端末ＰＳ２について、周波数オフセット値の急変が発生し、かつ、ユーザ端末ＰＳ１には、ＵＷエラーが発生している状態を説明するためのタイミングチャートである。
【図７】 スワップの発生とは判断されない第１の場合を説明するためのタイミングチャートである。
【図８】 スワップの発生とは判断されない第２の場合を説明するためのタイミングチャートである。
【図９】 スワップ検出部ＳＤＰの行なうスワップ検出の処理を説明するためのフローチャートである。
【図１０】 完全な入れ替わりによるスワップの発生の場合を説明するタイミングチャートである。
【図１１】 周波数オフセットの差分をモニタする場合において、この差分が急変した場合でもスワップが発生していないと判断する場合のタイミングチャートである。
【図１２】 スワップ検出部ＳＤＰの行なうスワップ検出の処理を説明するためのフローチャートである。
【図１３】 周波数分割多重接続，時分割多重接続および空間多重分割接続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１４】 ＳＤＭＡ用基地局の送受信システム２０００の構成を示す概略ブロック図である。
【図１５】 アダプティブアレイ２１００のうち、１人のユーザに対応する送受信部２１００ａの構成を示すブロック図である。
【図１６】 ＰＤＭＡ方式のＰＨＳシステムのスワップの一つの形態を示す概念図である。
【図１７】 ＰＤＭＡ方式のＰＨＳシステムのスワップの他の形態を示す概念図である。
【符号の説明】
♯１〜♯４ アレイアンテナ、１２−１〜１２−４ 乗算器、１４ 加算器、２０ 強制位相同期処理部、３０ メモリ、４０ タイミング制御部、５０ スイッチ回路、６０ 複素共役処理部、７０，８０ 加算器、９０ 乗算器、１００ 周波数オフセット推定部、１０００ ＳＤＭＡ基地局。
Claims (16)
- 複数のアンテナを含むアレイアンテナと、
前記アレイアンテナで受けた信号から、複数の端末からの信号のうち特定の端末からの受信信号を個別に分離するための受信部とを備え、
前記受信部は、
前記複数のアンテナからの信号にウェイトベクトルを乗算することにより、前記特定の端末からの信号を抽出するためのアダプティブアレイ処理手段と、
所定のタイミングで前記端末ごとの周波数オフセットを抽出するためのオフセット推定手段と、
前記オフセット推定手段の推定結果に基づいて、前記複数の端末からの信号のスワップの発生を検出するためのスワップ検出手段とを含み、
前記スワップ検出手段は、
前記複数の端末のうちいずれかの端末に対応する周波数オフセットが、他の端末の周波数オフセットを基準とする所定の範囲内に所定の頻度以上観測され、かつ、前記他の端末の受信信号に受信エラーが所定の割合以上に発生していることに応じて、前記スワップの発生を検出する、無線装置。 - 前記受信信号は、
複数のフレームを含み、
各前記フレームは、前記ウェイトベクトルを算出するための参照信号を有し、
前記受信エラーは、前記参照信号による前記ウェイトベクトルの算出エラーである、請求項１記載の無線装置。 - 前記スワップ検出手段は、
第１所定数の前記フレームのうち、第２所定数のフレームにおいて、前記他の端末の周波数オフセットを基準とする所定の範囲内に前記複数の端末のうちいずれかの端末に対応する周波数オフセットが観測されることと、前記受信エラーが所定の割合以上に発生していることとに応じて、前記スワップの発生を検出する、請求項２記載の無線装置。 - 前記スワップ検出手段は、
第１所定数の前記フレームのうち、第２所定数のフレームにおいて、前記受信エラーが発生していることと、前記複数の端末のうちいずれかの端末に対応する周波数オフセットが、他の端末の周波数オフセットを基準とする所定の範囲内に所定の頻度以上観測されることとに応じて、前記スワップの発生を検出する、請求項２記載の無線装置。 - 前記スワップ検出手段は、さらに、
前記複数の端末のうちいずれかの端末に対応する周波数オフセットが、他の端末の周波数オフセットを基準とする所定の範囲内に所定の頻度以上観測されず、または、前記他の端末の受信信号に受信エラーが所定の割合以上に発生していない場合に、前記複数の端末のうち２つの端末に対応する周波数オフセットの差分の符号が反転し、かつ前記反転前の差分の値に基づく所定の範囲内に観測されることに応じて、前記スワップの発生を検出する、請求項１記載の無線装置。 - 前記受信信号は、
複数のフレームを含み、
各前記フレームは、前記ウェイトベクトルを算出するための参照信号を有し、
前記スワップ検出手段は、さらに、前記差分の符号の反転後、前記２つの端末のいずれにも、前記参照信号による前記ウェイトベクトルの算出エラーが発生していないことに応じて、前記スワップの発生を検出する、請求項５記載の無線装置。 - 複数のアンテナを含むアレイアンテナと、
前記アレイアンテナで受けた信号から、複数の端末からの信号のうち特定の端末からの受信信号を個別に分離するための受信部とを備え、
前記受信部は、
前記複数のアンテナからの信号にウェイトベクトルを乗算することにより、前記特定の端末からの信号を抽出するためのアダプティブアレイ処理手段と、
所定のタイミングで前記端末ごとの周波数オフセットを抽出するためのオフセット推定手段と、
前記オフセット推定手段の推定結果に基づいて、前記複数の端末からの信号のスワップの発生を検出するためのスワップ検出手段とを含み、
前記スワップ検出手段は、
前記複数の端末のうち２つの端末に対応する周波数オフセットの差分の符号が反転し、かつ前記反転前の差分の値に基づく所定の範囲内に観測されることに応じて、前記スワップの発生を検出する、無線装置。 - 前記受信信号は、
複数のフレームを含み、
各前記フレームは、前記ウェイトベクトルを算出するための参照信号を有し、
前記スワップ検出手段は、さらに、前記差分の符号の反転後、前記２つの端末のいずれにも、前記参照信号による前記ウェイトベクトルの算出エラーが発生していないことに応じて、前記スワップの発生を検出する、請求項７記載の無線装置。 - 複数のアンテナを含むアレイアンテナと、前記アレイアンテナで受けた信号から、複数の端末からの信号のうち特定の端末からの受信信号を個別に分離するための受信部とを備える無線装置おけるスワップ検出方法であって、
前記複数のアンテナからの信号にウェイトベクトルを乗算することにより、前記特定の端末からの信号を抽出し、所定のタイミングで前記端末ごとの周波数オフセットを抽出するステップと、
前記オフセット周波数の推定結果に基づいて、前記複数の端末のうちいずれかの端末に対応する周波数オフセットが、他の端末の周波数オフセットを基準とする所定の範囲内に所定の頻度以上観測され、かつ、前記他の端末の受信信号に受信エラーが所定の割合以上に発生していることに応じて、前記スワップの発生を検出するステップとを備える、スワップ検出方法。 - 前記受信信号は、
複数のフレームを含み、
各前記フレームは、前記ウェイトベクトルを算出するための参照信号を有し、
前記受信エラーは、前記参照信号による前記ウェイトベクトルの算出エラーである、請求項９記載のスワップ検出方法。 - 前記スワップの発生を検出するステップは、
第１所定数の前記フレームのうち、第２所定数のフレームにおいて、前記他の端末の周波数オフセットを基準とする所定の範囲内に前記複数の端末のうちいずれかの端末に対応する周波数オフセットが観測されることと、前記受信エラーが所定の割合以上に発生していることとに応じて、前記スワップの発生を検出するステップを含む、請求項１０記載のスワップ検出方法。 - 前記スワップの発生を検出するステップは、
第１所定数の前記フレームのうち、第２所定数のフレームにおいて、前記受信エラーが発生していることと、前記複数の端末のうちいずれかの端末に対応する周波数オフセットが、他の端末の周波数オフセットを基準とする所定の範囲内に所定の頻度以上観測されることとに応じて、前記スワップの発生を検出するステップを含む、請求項１０記載のスワップ検出方法。 - 前記スワップの発生を検出するステップは、さらに、
前記複数の端末のうちいずれかの端末に対応する周波数オフセットが、他の端末の周波数オフセットを基準とする所定の範囲内に所定の頻度以上観測されず、または、前記他の端末の受信信号に受信エラーが所定の割合以上に発生していない場合に、前記複数の端末のうち２つの端末に対応する周波数オフセットの差分の符号が反転し、かつ前記反転前の差分の値に基づく所定の範囲内に観測されることに応じて、前記スワップの発生を検出するステップを含む、請求項９記載のスワップ検出方法。 - 前記受信信号は、
複数のフレームを含み、
各前記フレームは、前記ウェイトベクトルを算出するための参照信号を有し、
前記スワップの発生を検出するステップは、さらに、
前記差分の符号の反転後、前記２つの端末のいずれにも、前記参照信号による前記ウェイトベクトルの算出エラーが発生していないことに応じて、前記スワップの発生を検出するステップを含む、請求項１３記載のスワップ検出方法。 - 複数のアンテナを含むアレイアンテナと、前記アレイアンテナで受けた信号から、複数の端末からの信号のうち特定の端末からの受信信号を個別に分離するための受信部とを備える無線装置におけるスワップ検出方法であって、
前記複数のアンテナからの信号にウェイトベクトルを乗算することにより、前記特定の端末からの信号を抽出し、所定のタイミングで前記端末ごとの周波数オフセットを抽出するステップと、
前記複数の端末のうち２つの端末に対応する周波数オフセットの差分の符号が反転し、かつ前記反転前の差分の値に基づく所定の範囲内に観測されることに応じて、前記スワップの発生を検出するステップとを備える、スワップ検出方法。 - 前記受信信号は、
複数のフレームを含み、
各前記フレームは、前記ウェイトベクトルを算出するための参照信号を有し、
前記スワップの発生を検出するステップは、さらに、
前記差分の符号の反転後、前記２つの端末のいずれにも、前記参照信号による前記ウェイトベクトルの算出エラーが発生していないことに応じて、前記スワップの発生を検出するステップを含む、請求項１５記載のスワップ検出方法。
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