JP3920794B2 - 送信方法およびそれを利用した無線装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は通信対象の無線端末へのデータの送信技術およびそれを利用した無線技術に関する。特にアンテナの指向性パターンを制御する送信方法およびそれを利用した無線装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ワイヤレス通信において、一般に限りある周波数資源の有効利用が望まれている。周波数資源を有効利用するための技術のひとつが、アダプティブアレイアンテナ技術である。アダプティブアレイアンテナ技術は、複数アンテナでそれぞれ送受信される信号の振幅と位相を制御して、アンテナの送受信指向性パターンを形成する。すなわち、アダプティブアレイアンテナを備えた装置は、それぞれのアンテナで受信した信号の振幅と位相を変化させ、変化させた受信信号のそれぞれを加算して、当該振幅と位相との変化量（以下、「ウエイト」という）に応じた指向性パターンのアンテナで受信される信号と同等の信号を受信する。また、ウエイトに応じたアンテナの指向性パターンによって信号が送信される。
【０００３】
アダプティブアレイアンテナ技術において、ウエイトを算出するための処理の一例には、最小二乗誤差（ＭＭＳＥ：Ｍｉｎｉｍｕｍ Ｍｅａｎ ＳｑｕａｒｅＥｒｒｏｒ）法にもとづく方法がある。ＭＭＳＥ法において、ウエイトの最適値を与える条件としてウィナー解が知られており、さらに当該条件を直接解くよりも計算量が少なくかつ当該最適値に収束する漸化式も知られている。漸化式としては、例えば、ＲＬＳ（Ｒｅｃｕｒｓｉｖｅ Ｌｅａｓｔ Ｓｑｕａｒｅｓ）アルゴリズムやＬＭＳ（Ｌｅａｓｔ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅｓ）アルゴリズムなどの適応アルゴリズムが使用される（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−７７０１５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
アダプティブアレイアンテナは、無線区間における電波環境の変化に対して、最適なウエイトの値となるようにウエイトを制御して、その結果で形成された指向性パターンにもとづいて無線信号を送受信する。そのため、電波環境がほとんど変化しない場合は、指向性パターンもほとんど変化しない。また、アダプティブアレイアンテナを有した無線基地局装置から送信された無線信号は、通信対象の無線端末装置で受信されると共に、アダプティブアレイアンテナの指向性パターンの範囲内に存在する通信対象でない無線端末装置にも受信される可能性がある。とくに、前述したアダプティブアレイアンテナの指向性パターンがほとんど変化しない電波環境下においては、無線信号が通信対象でない無線端末装置に継続して受信される可能性もあるため、無線信号に含まれた情報のセキュリティの面で課題となる。なお当該課題はアダプティブアレイアンテナに限らず、固定的な指向性パターンのアンテナや無指向性アンテナにおいても同様である。
【０００６】
本発明者はこうした状況を認識して、本発明をなしたものであり、その目的は通信対象の無線装置への無線信号が、通信対象でない無線端末装置で継続して受信されることを防ぐ送信方法およびそれを利用した無線装置を提供することである。また、電波環境とは無関係にウエイトを制御する送信方法およびそれを利用した無線装置を提供することである。また、電波環境とは無関係にウエイトを制御しつつ、通信対象の無線装置へ送信する信号の強度について、所定の値を保持する送信方法およびそれを利用した無線装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のある態様は、無線装置である。この装置は、通信対象の端末装置から受信した信号をもとに、通信対象の端末装置の受信応答ベクトルを計算する計算部と、通信対象の端末装置と異なった仮想の端末装置の仮想応答ベクトルを取得する取得部と、計算した受信応答ベクトルと取得した仮想応答ベクトルを反映して、送信重みベクトルを生成する生成部と、生成した送信重みベクトルにもとづいて、通信対象の端末装置に所定の信号を送信する送信部とを含む。この装置において、取得部は、仮想応答ベクトルを適宜再取得し、再取得した仮想応答ベクトルについて、生成部と送信部の処理が再度行われてもよい。
【０００８】
本発明の別の態様も、無線装置である。この装置は、通信対象の端末装置から受信した信号をもとに、通信対象の端末装置の受信応答ベクトルを計算する計算部と、通信対象の端末装置と異なった仮想の端末装置の仮想応答ベクトルを取得する取得部と、計算した受信応答ベクトルと取得した仮想応答ベクトルを反映して、送信重みベクトルを生成する生成部と、生成した送信重みベクトルにもとづいて、通信対象の端末装置に所定の信号を送信する送信部とを含む。この装置において、取得部は、計算した受信応答ベクトルとの相関値が所定のしきい値以下となる仮想応答ベクトルを適宜再取得し、再取得した仮想応答ベクトルについて、生成部と送信部の処理が再度行われてもよい。
【０００９】
「再取得」には、すでに取得した仮想応答ベクトルと別の仮想応答ベクトルを取得することに加えて、すでに取得した仮想応答ベクトルに含まれたパラメータを変化させたり、あるいは既に取得した仮想応答ベクトルに含まれたパラメータを更新するための差分情報を取得することも含まれ、最終的に仮想相当ベクトルの値が変更すればよいものとする。
【００１０】
取得部は、互いの相関値が所定の値以下となる複数の仮想応答ベクトルをそれぞれ記憶する記憶部と、記憶した複数の仮想応答ベクトルからひとつの仮想応答ベクトルを選択する選択部とを含んでもよい。
【００１１】
「ひとつの仮想応答ベクトルを選択」には、仮想応答ベクトルそのものを選択する場合に加えて、仮想応答ベクトルを算出するために必要なパラメータを選択して、当該パラメータをもとに仮想応答ベクトルを計算する場合も含むものとする。
【００１２】
通信対象の端末装置から受信した信号の強度を測定する測定部と、送信重みベクトルと受信応答ベクトルと測定部で測定された受信した信号の強度の情報から計算された通信対象の端末装置の信号強度の値がしきい値より小さい場合、取得部に、計算した受信応答ベクトルとの相関値が所定の値以下となる仮想応答ベクトルへの切替を指示する強度判定部をさらに含んでもよい。
【００１３】
通信対象の端末装置からの受信信号の強度を測定する測定部と、送信重みベクトルと受信応答ベクトルと測定部で測定された受信した信号の強度の情報から計算された通信対象の端末装置の信号強度の値がしきい値より小さい場合、送信部に、通信対象の端末装置に送信すべき信号の強度の増加を指示する強度判定部をさらに含んでもよい。
「方向情報と強度情報」は、直接的に含まれる場合だけでなく、間接的に含まれる場合も含むものとする。
【００１４】
強度判定部は、通信対象の端末装置の信号強度の値を受信応答ベクトルと仮想応答ベクトルの相関値から推定してもよい。
以上の装置により、適宜仮想応答ベクトルに含まれた方向情報が変更されるため、それに伴って送信重みベクトルの方向も変化し、通信対象でない端末装置による送信した信号の継続した受信が防止可能である。
【００１５】
本発明のさらに別の態様は、送信方法である。この方法は、通信対象の端末装置で受信される信号強度の値は所定の値を確保しつつ、通信対象の端末装置以外において、信号強度の値の小さい方向が適宜変化するように制御する。
【００１６】
本発明のさらに別の態様も、送信方法である。この方法は、通信対象の端末装置に所定の信号を送信する際に使用される送信重みベクトルが、通信対象の受信応答ベクトルと仮想の端末装置の仮想応答ベクトルから生成され、さらに仮想応答ベクトルが、異なった値の仮想応答ベクトルに適宜変更されるように制御する。
【００１７】
本発明のさらに別の態様も、送信方法である。この方法は、通信対象の端末装置から受信した信号をもとに、通信対象の端末装置の受信応答ベクトルを計算するステップと、通信対象の端末装置と異なった仮想の端末装置の仮想応答ベクトルを取得するステップと、計算した受信応答ベクトルと取得した仮想応答ベクトルを反映して、送信重みベクトルを生成するステップと、生成した送信重みベクトルにもとづいて、通信対象の端末装置に所定の信号を送信するステップとを含む。この方法において、仮想応答ベクトルを取得するステップは、仮想応答ベクトルを適宜再取得し、再取得した仮想応答ベクトルについて、送信重みベクトルを生成するステップと所定の信号を送信するステップの処理が再度行われてもよい。
【００１８】
本発明のさらに別の態様も、送信方法である。この方法は、通信対象の端末装置から受信した信号をもとに、通信対象の端末装置の受信応答ベクトルを計算するステップと、通信対象の端末装置と異なった仮想の端末装置の仮想応答ベクトルを取得するステップと、計算した受信応答ベクトルと取得した仮想応答ベクトルを反映して、送信重みベクトルを生成するステップと、生成した送信重みベクトルにもとづいて、通信対象の端末装置に所定の信号を送信するステップとを含む。この方法において、仮想応答ベクトルを取得するステップは、計算した受信応答ベクトルとの相関値が所定のしきい値以下となる仮想応答ベクトルを適宜再取得し、再取得した仮想応答ベクトルについて、送信重みベクトルを生成するステップと所定の信号を送信するステップの処理が再度行われてもよい。
【００１９】
仮想応答ベクトルを取得するステップは、互いの相関値が所定の値以下となる複数の仮想応答ベクトルをそれぞれ記憶するステップと、記憶した複数の仮想応答ベクトルからひとつの仮想応答ベクトルを選択するステップとを含んでもよい。
【００２０】
通信対象の端末装置から受信した信号の強度を測定するステップと、送信重みベクトルと受信応答ベクトルと受信した信号の強度を測定するステップで測定された受信した信号の強度の情報から計算された通信対象の端末装置の信号強度の値がしきい値より小さい場合、仮想応答ベクトルを取得するステップに、計算した受信応答ベクトルとの相関値が所定の値以下となる仮想応答ベクトルへの切替を指示するステップをさらに含んでもよい。
【００２１】
通信対象の端末装置からの受信信号の強度を測定するステップと、送信重みベクトルと受信応答ベクトルと受信信号の強度を測定するステップで測定された受信した信号の強度の情報から計算された通信対象の端末装置の信号強度の値がしきい値より小さい場合、所定の信号を送信するステップに、通信対象の端末装置に送信すべき信号の強度の増加を指示するステップをさらに含んでもよい。
【００２２】
仮想応答ベクトルへの切替を指示するステップは、通信対象の端末装置の信号強度の値を受信応答ベクトルと仮想応答ベクトルの相関値から推定してもよい。また、信号の強度の増加を指示するステップは、通信対象の端末装置の信号強度の値を受信応答ベクトルと仮想応答ベクトルの相関値から推定してもよい。
【００２３】
本発明のさらに別の態様は、プログラムである。このプログラムは、通信対象の端末装置から受信した信号をもとに、通信対象の端末装置の受信応答ベクトルを計算するステップと、通信対象の端末装置と異なった仮想の端末装置の仮想応答ベクトルを取得するステップと、計算した受信応答ベクトルと取得した仮想応答ベクトルを反映して、送信重みベクトルを生成するステップと、生成した送信重みベクトルにもとづいて、通信対象の端末装置に所定の信号を送信するステップとを含む。このプログラムにおいて、仮想応答ベクトルを取得するステップは、仮想応答ベクトルを適宜再取得し、再取得した仮想応答ベクトルについて、送信重みベクトルを生成するステップと所定の信号を送信するステップの処理が再度行われてもよい。
【００２４】
本発明のさらに別の態様も、プログラムである。このプログラムは、通信対象の端末装置から受信した信号をもとに、通信対象の端末装置の受信応答ベクトルを計算するステップと、通信対象の端末装置と異なった仮想の端末装置の仮想応答ベクトルを取得するステップと、計算した受信応答ベクトルと取得した仮想応答ベクトルを反映して、送信重みベクトルを生成するステップと、生成した送信重みベクトルにもとづいて、通信対象の端末装置に所定の信号を送信するステップとを含む。このプログラムにおいて、仮想応答ベクトルを取得するステップは、計算した受信応答ベクトルとの相関値が所定のしきい値以下となる仮想応答ベクトルを適宜再取得し、再取得した仮想応答ベクトルについて、送信重みベクトルを生成するステップと所定の信号を送信するステップの処理が再度行われてもよい。
【００２５】
仮想応答ベクトルを取得するステップは、互いの相関値が所定の値以下となる複数の仮想応答ベクトルをそれぞれ記憶するステップと、記憶した複数の仮想応答ベクトルからひとつの仮想応答ベクトルを選択するステップとを含んでもよい。
【００２６】
通信対象の端末装置から受信した信号の強度を測定するステップと、送信重みベクトルと受信応答ベクトルと受信した信号の強度を測定するステップで測定された受信した信号の強度の情報から計算された通信対象の端末装置の信号強度の値がしきい値より小さい場合、仮想応答ベクトルを取得するステップに、計算した受信応答ベクトルとの相関値が所定の値以下となる仮想応答ベクトルへの切替を指示するステップをさらに含んでもよい。
【００２７】
通信対象の端末装置からの受信信号の強度を測定するステップと、送信重みベクトルと受信応答ベクトルと受信信号の強度を測定するステップで測定された受信した信号の強度の情報から計算された通信対象の端末装置の信号強度の値がしきい値より小さい場合、所定の信号を送信するステップに、通信対象の端末装置に送信すべき信号の強度の増加を指示するステップをさらに含んでもよい。
【００２８】
仮想応答ベクトルへの切替を指示するステップは、通信対象の端末装置の信号強度の値を受信応答ベクトルと仮想応答ベクトルの相関値から推定してもよい。また、信号の強度の増加を指示するステップは、通信対象の端末装置の信号強度の値を受信応答ベクトルと仮想応答ベクトルの相関値から推定してもよい。
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【００２９】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
実施の形態１は、所定の端末装置を接続可能な基地局装置に関する。本実施の形態における基地局装置は、複数のアンテナを備えており、複数のアンテナで受信した通信対象の端末装置（以下、「希望端末装置」という）からの信号をもとに適応的に計算した複数の重み係数（以下、「受信ウエイトベクトル」という）によって、希望端末装置からの信号をアダプティブアレイ信号処理して受信する。また、それぞれのアンテナで受信した希望端末装置からの信号をもとに応答係数（以下、「受信応答ベクトル」という）を計算し、当該受信応答ベクトルから、複数の重み係数（以下、「送信ウエイトベクトル」という）を導出する。さらに、送信すべき信号は、送信ウエイトベクトルによってそれぞれ重み付けされてから、複数のアンテナによって希望端末装置へ送信される。しかし、送信ウエイトベクトルによって形成されるアンテナの指向性パターンの方向に通信対象でない端末装置が存在する場合、基地局装置から希望端末装置に送信した信号が通信対象でない端末装置にも受信される可能性がある。
【００３０】
通信対象でない端末装置による送信した信号の受信を防止するために、本実施の形態の基地局装置は上述したアダプティブアレイ信号処理に加えて、所定の方向に存在すると仮定した通信対象でない端末装置（以下、「仮想盗聴端末装置」という）からの応答係数（以下、「仮想応答ベクトル」という）を取得し、受信応答ベクトルと仮想応答ベクトルから、希望端末装置の方向への信号強度が大きくなり、仮想盗聴端末装置の方向への信号強度が小さくなるようなアンテナの指向性パターンを形成するための送信ウエイトベクトルを計算する。さらに、仮想応答ベクトルに含まれた仮想盗聴端末装置の方向情報を所定の時間間隔で変更して、アンテナの指向性パターンにおいて信号強度が小さくなる方向を所定時間間隔で変更する。
【００３１】
図１は、実施の形態１に係る通信システム１００の構成を示す。通信システム１００は、希望端末装置１０と基地局装置１６を含み、希望端末装置１０は、ベースバンド部３０、モデム部３２、無線部３４、端末装置用アンテナ１２を含み、基地局装置１６は、基地局装置用アンテナ１４と総称される第１基地局装置用アンテナ１４ａ、第２基地局装置用アンテナ１４ｂ、第Ｎ基地局装置用アンテナ１４ｎ、無線部１８と総称される第１無線部１８ａ、第２無線部１８ｂ、第Ｎ無線部１８ｎ、信号処理部２０と総称される第１信号処理部２０ａ、第２信号処理部２０ｂ、モデム部２２、ベースバンド部２４、制御部２６を含む。また、信号として、受信デジタル信号２００と総称される第１受信デジタル信号２００ａ、第２受信デジタル信号２００ｂ、第Ｎ受信デジタル信号２００ｎ、送信デジタル信号２０２と総称される第１送信デジタル信号２０２ａ、第２送信デジタル信号２０２ｂ、第Ｎ送信デジタル信号２０２ｎ、合成信号２０６、送信情報信号２１４、信号処理制御信号２１６、無線制御信号２１８を含む。
【００３２】
ここで、基地局装置１６に接続された希望端末装置１０は、基地局装置１６の通信対象であり、これとは別の基地局装置１６の通信対象でない端末装置を前述のとおり仮想盗聴端末装置ともいう。図１では、仮想盗聴端末装置を省略する。さらに基地局装置１６の通信対象ではないが、実在する端末装置を干渉端末装置という。図１では、干渉端末装置も省略する。
【００３３】
ベースバンド部３０は、希望端末装置１０と接続したＰＣや、希望端末装置１０内部のアプリケーションとのインターフェースであり、モデム部３２は、変調処理として、送信したい情報信号を変調して送信信号を生成し、復調処理として、受信信号を復調して送信された情報信号を再生する。無線部３４は、モデム部３２で処理されるベースバンドの信号と無線周波数の信号間の周波数変換処理、増幅処理、ＡＤまたはＤＡ変換処理等を行い、端末装置用アンテナ１２は、無線周波数の信号を送受信処理する。
【００３４】
ベースバンド部２４は、ネットワーク２８とのインターフェースである。また、誤り訂正や自動再送処理がなされてもよいが、ここではこれらの説明を省略する。
モデム部２２は、変調処理として、送信したい情報信号を変調した送信信号を生成する。また、復調処理として、受信信号を復調して送信された情報信号を再生する。
【００３５】
信号処理部２０は、アダプティブアレイアンテナ信号処理を行う。ここでは、第１信号処理部２０ａが希望端末装置１０を対象にしたアダプティブアレイ信号処理を実行し、第２信号処理部２０ｂが干渉端末装置を対象にしたアダプティブアレイ信号処理を実行する。
【００３６】
無線部１８は、信号処理部２０、モデム部２２、ベースバンド部２４で処理されるベースバンドの信号と無線周波数の信号間の周波数変換処理、増幅処理、ＡＤまたはＤＡ変換処理等を行う。
【００３７】
基地局装置用アンテナ１４は、無線周波数の信号を送受信処理する。それぞれの指向性は任意でよく、アンテナ数をＮとする。
制御部２６は、無線部１８、信号処理部２０、モデム部２２、ベースバンド部２４の動作タイミングを制御する。
【００３８】
図２は、実施の形態１に係るバーストフォーマットを示すが、これはＣＳＭＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）をベースとした無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）のひとつであるＩＥＥＥ８０２．１１ｂ標準のバーストフォーマットである。バーストの先頭から１４４ビットの間にプリアンブルが、それに続く４８ビットの間に、ヘッダが配置されている。プリアンブルは、希望端末装置１０や基地局装置１６にとって既知であるため、後述するトレーニング信号としても使用できる。
【００３９】
図３は、第１無線部１８ａの構成を示す。第１無線部１８ａは、スイッチ部４０、受信部４２、送信部４４を含む。さらに、受信部４２は、周波数変換部４６、ＡＧＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ）４８、直交検波部５０、ＡＤ変換部５２、逆拡散部５４を含み、送信部４４は、増幅部６４、周波数変換部５６、直交変調部５８、ＤＡ変換部６０、拡散部６２を含む。
【００４０】
スイッチ部４０は、制御部２６からの無線制御信号２１８にもとづいて、受信部４２と送信部４４に対する信号の入出力を切りかえる。
受信部４２の周波数変換部４６と送信部４４の周波数変換部５６は、対象とする信号に対して無線周波数と中間周波数間の周波数変換を行う。
【００４１】
ＡＧＣ４８は、受信した信号の振幅をＡＤ変換部５２のダイナミックレンジ内の振幅にするために、利得を自動的に制御する。
直交検波部５０は、中間周波数の信号を直交検波して、ベースバンドのアナログ信号を生成する。一方、直交変調部５８は、ベースバンドのアナログ信号を直交変調して、中間周波数の信号を生成する。
【００４２】
ＡＤ変換部５２は、ベースバンドのアナログ信号をデジタル信号に変換し、ＤＡ変換部６０は、ベースバンドのデジタル信号をアナログ信号に変換する。
逆拡散部５４は、ベースバンドのデジタル信号を予め規定されている拡散符号系列で逆拡散処理する。ここで、逆拡散部５４から出力される逆拡散処理されたベースバンドのデジタル信号を第１受信デジタル信号２００ａとする。
【００４３】
拡散部６２は、ベースバンドのデジタル信号を予め規定されている拡散符号系列で拡散処理する。ここで、拡散部６２に入力される拡散処理されるべきベースバンドのデジタル信号を第１送信デジタル信号２０２ａとする。
増幅部６４は、送信すべき無線周波数の信号を増幅する。
【００４４】
図４は、第１信号処理部２０ａの構成を示す。第１信号処理部２０ａは、受信ウエイトベクトル計算部７０、応答ベクトル計算部７２、乗算部７４と総称される第１乗算部７４ａ、第２乗算部７４ｂ、第Ｎ乗算部７４ｎ、加算部７６、参照信号生成部７８、送信ウエイトベクトル計算部８０、乗算部８２と総称される第１乗算部８２ａ、第２乗算部８２ｂ、第Ｎ乗算部８２ｎ、応答ベクトル取得部８４を含む。さらに、応答ベクトル取得部８４は、希望端末応答ベクトルテーブル８６、希望端末送信パケット数カウンタ８８、仮想盗聴端末応答ベクトルテーブル９０を含む。また、信号として、受信ウエイトベクトル２０４と総称される第１受信ウエイトベクトル２０４ａ、第２受信ウエイトベクトル２０４ｂ、第Ｎ受信ウエイトベクトル２０４ｎ、送信ウエイトベクトル２１２と総称される第１送信ウエイトベクトル２１２ａ、第２送信ウエイトベクトル２１２ｂ、第Ｎ送信ウエイトベクトル２１２ｎを含む。なお、これらの各成分はベクトルでなく、所定の係数であってもよい。また、参照信号２０８、受信応答ベクトル２１０も含む。
【００４５】
応答ベクトル計算部７２は、受信デジタル信号２００と参照信号２０８から、受信デジタル信号２００の重み付けに必要な受信ウエイトベクトル２０４を、ＲＬＳ（Ｒｅｃｕｒｓｉｖｅ Ｌｅａｓｔ Ｓｑｕａｒｅｓ）アルゴリズムやＬＭＳ（Ｌｅａｓｔ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅｓ）アルゴリズムなどの適応アルゴリズムによって計算する。
【００４６】
乗算部７４は、受信デジタル信号２００を受信ウエイトベクトル２０４で重み付けし、加算部７６は乗算部７４の出力を加算して、合成信号２０６を出力する。
参照信号生成部７８は、トレーニング期間中は予め記憶したプリアンブルトレーニング信号を参照信号２０８として出力する。またトレーニング期間後は合成信号２０６を予め規定しているしきい値で判定して、その結果を参照信号２０８として出力する。なお、判定は硬判定である必要はなく、軟判定でもよい。
【００４７】
応答ベクトル計算部７２は、受信デジタル信号２００と参照信号２０８から、送信信号に対する受信信号の受信応答特性として受信応答ベクトル２１０を計算する。基地局装置用アンテナ１４を４本、希望端末装置１０の数を１、干渉端末装置数を１とした場合、基地局装置用アンテナ１４で受信した時刻ｔにおける受信デジタル信号２００をそれぞれｘ１（ｔ）、ｘ２（ｔ）、ｘ３（ｔ）、ｘ４（ｔ）とし、希望端末装置１０に対する参照信号２０８をＤ（ｔ）、干渉端末装置に対する参照信号をＵ（ｔ）とする。
【００４８】
受信信号ベクトルＸ（ｔ）は、以下のとおり表される。
【数１】
ここで、ＨＤが受信応答ベクトル２１０に対応する。受信相関ベクトルの各要素は、受信信号ベクトルＸ（ｔ）と参照信号２０８Ｄ（ｔ）とＵ（ｔ）から以下のとおり計算できる。
【００４９】
【数２】
さらに、相関行列Ｒとその逆行列は以下のとおり表される。
【００５０】
【数３】
したがって、相関行列Ｒの逆行列と受信相関ベクトルから、受信応答ベクトル２１０ＨＤの各要素は以下のとおり表される。
【００５１】
【数４】
また、第２信号処理部２０ｂから出力される干渉端末装置に対するウエイトベクトルＷｕ＝［ｗｕ１，ｗｕ２，ｗｕ３，ｗｕ４］と受信信号ベクトルＸ（ｔ）との内積ｙ（ｔ）は、以下のとおり表される。
【００５２】
【数５】
一般に、干渉端末装置に対するウエイトベクトルによって、希望端末装置１０に対する式は０になり、さらに十分にＳＮ比が高い場合は、ノイズ成分を無視できるため、次の関係が成り立つ。
【００５３】
【数６】
以上の関係より、受信応答ベクトル２１０ＨＤが計算される。
【００５４】
希望端末応答ベクトルテーブル８６は、応答ベクトル計算部７２で計算した受信応答ベクトル２１０を記憶する。なお、基地局装置１６に接続された希望端末装置１０が複数存在する場合は、複数の希望端末装置１０に対する受信応答ベクトル２１０をそれぞれ記憶する。
【００５５】
仮想盗聴端末応答ベクトルテーブル９０は、仮想盗聴端末装置に対する仮想応答ベクトルを記憶する。記憶された仮想応答ベクトルの数は複数でもよく、ここでは、基地局装置１６に対する仮想盗聴端末装置の存在方向を複数想定し、その存在方向の角度のそれぞれに対応して複数の仮想応答ベクトルを記憶している。図５は、仮想盗聴端末応答ベクトルテーブルのデータ構造を示す。テーブル最上段のｈｂ１からｈｂ４は、４本の基地局装置用アンテナ１４のそれぞれに対応した仮想応答ベクトルの成分を示す。また、データ１からＭは、それぞれ異なった仮想盗聴端末の存在方向に対応しているものとする。
【００５６】
希望端末送信パケット数カウンタ８８は、希望端末装置１０に送信したパケット数をカウントする。カウンタ値にもとづいて、応答ベクトル取得部８４は仮想盗聴端末応答ベクトルテーブル９０からひとつの仮想応答ベクトルを選択する。例えば、カウンタ値が１０の場合は、データ１０の仮想応答ベクトルを選択し、カウンタ値がＭの場合はデータＭの仮想応答ベクトルを選択する。
【００５７】
送信ウエイトベクトル計算部８０は、送信情報信号２１４の重み付けに必要な送信ウエイトベクトル２１２を、受信応答ベクトル２１０と仮想応答ベクトルからウィナー解によって計算する。複素相関行列ＣＭと複素相関ベクトルＣＶは以下のとおり表せる。
【００５８】
【数７】
上述した受信応答ベクトル２１０ＨＤをＨＤ＝［ｈａ１，ｈａ２，ｈａ３，ｈａ４］Ｔと表し、仮想応答ベクトルをＨＵ＝［ｈｂ１，ｈｂ２，ｈｂ３，ｈｂ４］Ｔと表せば、各成分は以下のとおり表せる。
【００５９】
【数８】
ここでαは所定の定数である。送信ウエイトベクトル２１２ｗは、複素相関行列ＣＭと複素相関ベクトルＣＶから以下のとおり計算される。
【００６０】
【数９】
送信ウエイトベクトル２１２ｗの各成分は、複素相関行列ＣＭの逆行列を以下のとおり表すと、
【数１０】
以下のとおり表せる。
【００６１】
【数１１】
乗算部８２は、送信情報信号２１４を送信ウエイトベクトル２１２でそれぞれ重み付けし、送信デジタル信号２０２を出力する。なお、以上の動作におけるタイミングは、信号処理制御信号２１６に従うものとする。
【００６２】
この構成は、ハードウエア的には、任意のコンピュータのＣＰＵ、メモリ、その他のＬＳＩで実現でき、ソフトウエア的にはメモリのロードされた予約管理機能のあるプログラムなどによって実現されるが、ここではそれらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックがハードウエアのみ、ソフトウエアのみ、またはそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは、当業者には理解されるところである。
【００６３】
図６（ａ）−（ｂ）は、基地局装置１６が形成するアンテナの指向性パターンを示す。図１と比較して仮想盗聴端末装置９２、仮想盗聴端末装置用アンテナ９４が含まれるが、実際の存在と関係なく仮想的なものとする。図６（ａ）は、送信ウエイトベクトル２１２を受信応答ベクトル２１０のみから生成した場合のアンテナ指向性を示す。基地局装置１６の端末装置用アンテナ１２によって形成されるアンテナのビームに希望端末装置１０が含まれているが、同時に希望端末装置１０の方向を向いたビームとは別の方向のビームに仮想盗聴端末装置９２が含まれている。
【００６４】
一方、図６（ｂ）は、受信応答ベクトル２１０に加えて仮想応答ベクトルを考慮して生成した送信ウエイトベクトル２１２の場合のアンテナの指向性パターンを示す。ここで仮想応答ベクトルには、送信ウエイトベクトル２１２が生成された際に仮想盗聴端末装置９２の方向にビームを向けないものを使用しているものとする。その結果、基地局装置１６の端末装置用アンテナ１２によって形成されるアンテナのビームに希望端末装置１０が含まれているうえに、希望端末装置１０の方向を向いたビームとは別の方向のビームに仮想盗聴端末装置９２が含まれていない。また、一般に基地局装置１６は仮想盗聴端末装置９２の存在する方向を認識していないため、基地局装置１６は所定の時間間隔で仮想応答ベクトルに含まれた方向情報を変更して、送信ウエイトベクトル２１２を生成する。すなわち、端末装置用アンテナ１２によって形成されるアンテナのビーム方向が時間と共に変更される。その結果、基地局装置１６は、所定の確率で信号を仮想盗聴端末装置９２に送信するが、連続しないため、仮想盗聴端末装置９２による信号情報の復号を困難にする。
【００６５】
図７は、送信処理のフローチャートを示す。制御部２６は、ひとつのバーストを送信する際に信号処理制御信号２１６によって、通信対象の希望端末装置１０のＩＤを応答ベクトル取得部８４に入力する（Ｓ１０）。応答ベクトル取得部８４は、希望端末応答ベクトルテーブル８６の中にＩＤに対応した受信応答ベクトル２１０が存在しなければ（Ｓ１２のＮ）、送信ウエイトベクトル計算部８０は基地局装置用アンテナ１４の指向性パターンが無指向性となるように送信ウエイトベクトル２１２を決定し、送信処理を実行する（Ｓ３２）。希望端末応答ベクトルテーブル８６の中にＩＤに対応した受信応答ベクトル２１０が存在すれば（Ｓ１２のＹ）、希望端末送信パケット数カウンタ８８の中におけるＩＤに対応したカウンタの存在を確認する。ＩＤに対応したカウンタが存在すれば（Ｓ１４のＹ）、カウンタ値をｉに代入し（Ｓ１６）、カウンタ値が存在しなければ（Ｓ１４のＮ）、ｉに１を代入する（Ｓ１８）。さらに、ｉが仮想盗聴端末応答ベクトルテーブル９０におけるデータ数Ｍ以下でなくなれば（Ｓ２０のＮ）、ｉを１に戻す（Ｓ２２）。
【００６６】
応答ベクトル取得部８４は、希望端末応答ベクトルテーブル８６からＩＤに対応した受信応答ベクトル２１０を取得する（Ｓ２４）。また、応答ベクトル取得部８４は、仮想盗聴端末応答ベクトルテーブル９０からｉに対応した仮想応答ベクトルを取得する（Ｓ２６）。送信ウエイトベクトル計算部８０は、受信応答ベクトル２１０と仮想応答ベクトルから送信ウエイトベクトル２１２を計算する（Ｓ２８）。乗算部８２は、送信ウエイトベクトル２１２を送信情報信号２１４に乗算して、送信処理を実行する（Ｓ３０）。応答ベクトル取得部８４は、ｉに１を加算して（Ｓ３４）、これを希望端末送信パケット数カウンタ８８におけるＩＤに対応したカウンタに格納する（Ｓ３６）。
【００６７】
以上の構成による基地局装置１６の動作は、以下のとおりである。受信処理において、希望端末装置１０からの信号は、基地局装置用アンテナ１４で受信され、無線部１８で受信デジタル信号２００に変換された後、信号処理部２０に入力される。受信ウエイトベクトル計算部７０が、受信デジタル信号２００から受信ウエイトベクトル２０４を計算した後、受信デジタル信号２００と受信ウエイトベクトル２０４を乗算した結果が、加算部７６で加算され、合成信号２０６としてモデム部２２、ベースバンド部２４に出力される。一方、受信デジタル信号２００は、応答ベクトル計算部７２にも入力され、受信応答ベクトル２１０が計算される。当該受信応答ベクトル２１０は、希望端末応答ベクトルテーブル８６に記憶される。
【００６８】
送信処理において、希望端末応答ベクトルテーブル８６から受信応答ベクトル２１０が取得され、仮想盗聴端末応答ベクトルテーブル９０から仮想応答ベクトルが選択され、これらをもとに送信ウエイトベクトル計算部８０が送信ウエイトベクトル２１２を計算する。乗算部８２は、送信情報信号２１４と送信ウエイトベクトル２１２の乗算結果である送信デジタル信号２０２をそれぞれ出力し、さらに無線部１８で周波数変換がされた後、基地局装置用アンテナ１４から希望端末装置１０に送信される。引き続き別のバーストを希望端末装置１０に送信する場合、応答ベクトル取得部８４は仮想盗聴端末応答ベクトルテーブル９０からすでに選択された仮想応答ベクトルとは別の仮想応答ベクトルを選択して、上述と同様の送信処理を実行する。
【００６９】
本実施の形態によれば、受信応答ベクトルと仮想応答ベクトルから、希望端末装置の方向への信号強度が大きくなり、仮想盗聴端末装置の方向への信号強度が小さくなるようなアンテナの指向性パターンを形成可能な送信ウエイトベクトルを計算し、さらに、仮想応答ベクトルに含まれた仮想盗聴端末装置の方向情報を所定の時間間隔で変更することによって、送信した信号が通信対象でない端末装置に連続的に受信される確率を低減できる。また複数の仮想応答ベクトルは予め計算して記憶媒体に記憶できるため、処理量の増加を小さくできる。
【００７０】
（実施の形態２）
実施の形態２は、実施の形態１と同様に希望端末装置の方向への信号強度が大きくなり、仮想盗聴端末装置の方向への信号強度が小さくなるようなアンテナの指向性パターンを形成可能な送信ウエイトベクトルを計算する基地局装置に関する。仮に、希望端末装置の存在する方向と仮想盗聴端末装置の存在する方向が近くなると、アンテナの指向性パターンにおける希望端末装置方向の信号強度が小さくなる。このような状況を防止するため、本実施の形態における基地局装置は、受信応答ベクトルと仮想応答ベクトルの相関値が大きく、それゆえ希望端末装置と仮想盗聴端末装置の存在する方向が近くなる場合、当該仮想応答ベクトルを仮想盗聴端末装置の方向情報が異なった仮想応答ベクトルに変更して、送信ウエイトベクトルを計算する。このように計算された送信ウエイトベクトルを使用して、基地局装置は希望端末装置に信号を送信する。
【００７１】
図８は、実施の形態２に係る希望端末装置１０と仮想盗聴端末装置９２の配置を示す。仮想盗聴端末装置９２は仮想的な存在であるため、図８のように希望端末装置１０と同一の方向に存在する場合も想定しうる。そのような場合において基地局装置１６は、希望端末装置１０の方向の信号強度を小さくするように送信ウエイトベクトル２１２を制御するため、希望端末装置１０における信号の受信電力が小さくなり、通信が不安定になる。
【００７２】
実施の形態２に係る第１信号処理部２０ａの構成としては、図４に示されるものが有効であるが、ここでは応答ベクトル取得部８４に、受信応答ベクトル２１０と仮想応答ベクトルの相関値を計算する機能が追加される。すなわち、応答ベクトル取得部８４は以下のとおり相関値を計算する。
【００７３】
【数１２】
図９は、送信処理のフローチャートを示す。制御部２６は、ひとつのバーストを送信する際に、信号処理制御信号２１６によって、通信対象の希望端末装置１０のＩＤを応答ベクトル取得部８４に入力する（Ｓ４０）。応答ベクトル取得部８４は、希望端末応答ベクトルテーブル８６の中にＩＤに対応した受信応答ベクトル２１０が存在しなければ（Ｓ４２のＮ）、送信ウエイトベクトル計算部８０は基地局装置用アンテナ１４の指向性パターンが無指向性となるように送信ウエイトベクトル２１２を決定し、送信処理を実行する（Ｓ７０）。希望端末応答ベクトルテーブル８６の中にＩＤに対応した受信応答ベクトル２１０が存在すれば（Ｓ４２のＹ）、希望端末送信パケット数カウンタ８８の中におけるＩＤに対応したカウンタの存在を確認する。ＩＤに対応したカウンタが存在すれば（Ｓ４４のＹ）、カウンタ値をｉに代入し（Ｓ４６）、カウンタ値が存在しなければ（Ｓ４４のＮ）、ｉに１を代入する（Ｓ４８）。応答ベクトル取得部８４は、希望端末応答ベクトルテーブル８６からＩＤに対応した受信応答ベクトル２１０を取得する（Ｓ５０）。ｉが仮想盗聴端末応答ベクトルテーブル９０におけるデータ数Ｍ以下でなくなれば（Ｓ５２のＮ）、ｉを１に戻す（Ｓ５４）。
【００７４】
応答ベクトル取得部８４は、仮想盗聴端末応答ベクトルテーブル９０からｉに対応した仮想応答ベクトルを取得し、ＩＤに対応した受信応答ベクトル２１０との相関値を計算する（Ｓ５６）。相関値がしきい値以上ならば（Ｓ５８のＹ）、応答ベクトル取得部８４はｉに１を加算して（Ｓ６０）、再び仮想応答ベクトルを取得する。一方、相関値がしきい値以上でなければ（Ｓ５８のＮ）、送信ウエイトベクトル計算部８０は、受信応答ベクトル２１０と仮想応答ベクトルから送信ウエイトベクトル２１２を計算する（Ｓ６２）。乗算部８２は、送信ウエイトベクトル２１２を送信情報信号２１４に乗算して、送信処理を実行する（Ｓ６４）。応答ベクトル取得部８４は、ｉに１を加算して（Ｓ６６）、これを希望端末送信パケット数カウンタ８８におけるＩＤに対応したカウンタに格納する（Ｓ６８）。
【００７５】
以上の構成による基地局装置１６の動作は、以下のとおりである。受信処理において、希望端末装置１０からの信号は、基地局装置用アンテナ１４で受信され、無線部１８で受信デジタル信号２００に変換された後、信号処理部２０に入力される。受信ウエイトベクトル計算部７０が、受信デジタル信号２００から受信ウエイトベクトル２０４を計算した後、受信デジタル信号２００と受信ウエイトベクトル２０４を乗算した結果が、加算部７６で加算され、合成信号２０６としてモデム部２２、ベースバンド部２４に出力される。一方、受信デジタル信号２００は、応答ベクトル計算部７２にも入力され、受信応答ベクトル２１０が計算される。当該受信応答ベクトル２１０は、希望端末応答ベクトルテーブル８６に記憶される。
【００７６】
送信処理において、希望端末応答ベクトルテーブル８６から受信応答ベクトル２１０が取得され、仮想盗聴端末応答ベクトルテーブル９０から仮想応答ベクトルが選択され、これらの相関値が計算される。相関値がしきい値以上の場合に、別の仮想応答ベクトルを仮想盗聴端末応答ベクトルテーブル９０から選択する。送信ウエイトベクトル計算部８０は受信応答ベクトル２１０と仮想応答ベクトルをもとに送信ウエイトベクトル２１２を計算する。乗算部８２は、送信情報信号２１４と送信ウエイトベクトル２１２の乗算結果である送信デジタル信号２０２をそれぞれ出力し、さらに無線部１８で周波数変換がされた後、基地局装置用アンテナ１４から希望端末装置１０に送信される。引き続き別のバーストを希望端末装置１０に送信する場合、応答ベクトル取得部８４は仮想盗聴端末応答ベクトルテーブル９０からすでに選択された仮想応答ベクトルとは別の仮想応答ベクトルを選択して、上述と同様の送信処理を実行する。
【００７７】
本実施の形態によれば、希望端末装置と仮想盗聴端末装置の存在する方向が近くなる場合、基地局装置は、当該仮想応答ベクトルを仮想盗聴端末装置の方向情報が異なった仮想応答ベクトルに変更して、送信ウエイトベクトルを計算するため、送信ウエイトベクトルをもとにしたアンテナの指向性パターンにおける希望端末装置方向の信号強度が小さくなることを防止可能である。
【００７８】
（実施の形態３）
実施の形態３は、実施の形態２と同様に希望端末装置と仮想盗聴端末装置の存在する方向が近くなる場合での送信ウエイトベクトルを計算する処理に関する。実施の形態２では、既に取得した仮想応答ベクトルとは仮想盗聴端末装置の方向情報が異なった仮想応答ベクトルを新たに選択したが、実施の形態３では、さらに送信電力も制御する。すなわち、基地局装置は、受信応答ベクトルと仮想応答ベクトルの相関値から希望端末装置で受信される受信電力を推定し、推定される受信電力が小さい場合には送信電力が大きくなるように、さらに推定される電力が小さい場合には送信電力が大きくなるように、送信電力を制御する。
【００７９】
図１０は、実施の形態３に係る送信部４４と第１信号処理部２０ａの構成を示す。図１０の第１信号処理部２０ａは、図４の第１信号処理部２０ａと応答ベクトル取得部８４の構成が異なり、図１０と同様の希望端末応答ベクトルテーブル８６、希望端末送信パケット数カウンタ８８、仮想盗聴端末応答ベクトルテーブル９０に加えて選択された仮想盗聴端末テーブル９６を含む。また、応答ベクトル取得部８４は実施の形態２と同様に受信応答ベクトル２１０と仮想応答ベクトルの相関値を計算する。さらに、送信部４４は、第１送信部４４ａ、第２送信部４４ｂ、第Ｎ送信部４４ｎで総称される。
【００８０】
応答ベクトル取得部８４は、受信応答ベクトル２１０と仮想応答ベクトルの相関値を計算し、相関値がしきい値よりも小さい場合に、当該仮想応答ベクトルを選択された仮想盗聴端末テーブル９６に記憶する。また、受信応答ベクトル２１０と仮想応答ベクトルから計算される送信ウエイトベクトル２１２と、受信応答ベクトル２１０の内積Ｐ１を以下のとおり計算する。
【００８１】
【数１３】
さらに、Ｐ１とＴＸＰとの積Ｐ２を以下のとおり計算する。
【００８２】
【数１４】
Ｐ２の値がほぼ一定になるようにＴＸＰを決定し、これをＴＰＸ信号２２０として、送信部４４に出力する。
【００８３】
図１１は、選択された仮想盗聴端末テーブルのデータ構造を示す。図５に示した仮想盗聴端末応答ベクトルテーブルと同様に仮想応答ベクトルの各要素が記憶されているが、選択された仮想応答ベクトルであるため、データの番号が連続でない。さらに、送信電力値を設定するためのＴＸＰも記憶する。
【００８４】
図１２は、選択された仮想盗聴端末テーブルの生成処理のフローチャートを示す。制御部２６は、信号処理制御信号２１６によって、通信対象の希望端末装置１０のＩＤを応答ベクトル取得部８４に入力する（Ｓ８０）。応答ベクトル取得部８４は、希望端末応答ベクトルテーブル８６からＩＤに対応した受信応答ベクトル２１０を取得する（Ｓ８２）。応答ベクトル取得部８４は、ＩＤに対応した受信応答ベクトル２１０と、仮想盗聴端末応答ベクトルテーブル９０内のすべての仮想応答ベクトルの相関値を計算する（Ｓ８４）。相関値が大きい値から小さいちとなる順番にソートする（Ｓ８６）。ｉを１に設定し（Ｓ８８）、ｉ番目の相関値を変数Ｃｏｒ＿ＭＡｘに代入する（Ｓ９０）。
【００８５】
Ｃｏｒ＿Ｍａｘがしきい値より大きい場合（Ｓ９２のＹ）、ｉがＭより小さければ（Ｓ９４のＹ）、ｉに１を加算して（Ｓ９６）、以上の処理を繰り返し実行する。一方、Ｃｏｒ＿Ｍａｘがしきい値より大きくない場合（Ｓ９２のＮ）、ｉ番目からＭ番目の相関値に対応した仮想応答ベクトルから、受信応答ベクトルとの内積Ｐ１をそれぞれ計算し、その結果、送信電力値のＴＸＰを計算する（Ｓ９８）。なお、相関値とＴＸＰの対応テーブルを予め用意しておき、相関値から直接送信電力値を取得してもよい。図１３は、送信電力の計算に使用される相関値と送信電力の対応テーブルのデータ構造を示す。応答ベクトル取得部８４は、ｉ番目からＭ番目の相関値に対応した仮想応答ベクトルとＴＸＰを選択された仮想盗聴端末テーブル９６に保存する（Ｓ１００）。
【００８６】
図１４は、送信処理のフローチャートを示す。制御部２６は、ひとつのバーストを送信する際に、信号処理制御信号２１６によって、通信対象の希望端末装置１０のＩＤを応答ベクトル取得部８４に入力する（Ｓ１１０）。応答ベクトル取得部８４は、希望端末応答ベクトルテーブル８６の中にＩＤに対応した受信応答ベクトル２１０が存在しなければ（Ｓ１１２のＮ）、送信ウエイトベクトル計算部８０は基地局装置用アンテナ１４の指向性パターンが無指向性となるように送信ウエイトベクトル２１２を決定し、送信処理を実行する（Ｓ１３２）。希望端末応答ベクトルテーブル８６の中にＩＤに対応した受信応答ベクトル２１０が存在すれば（Ｓ１１２のＹ）、希望端末送信パケット数カウンタ８８の中におけるＩＤに対応したカウンタの存在を確認する。ＩＤに対応したカウンタが存在すれば（Ｓ１１４のＹ）、カウンタ値をｉに代入し（Ｓ１１６）、カウンタ値が存在しなければ（Ｓ１１４のＮ）、ｉに１を代入する（Ｓ１１８）。さらに、ｉが仮想盗聴端末応答ベクトルテーブル９０におけるデータ数Ｍ以下でなくなれば（Ｓ１２０のＮ）、ｉを１に戻す（Ｓ１２２）。
【００８７】
応答ベクトル取得部８４は、希望端末応答ベクトルテーブル８６からＩＤに対応した受信応答ベクトル２１０を取得する（Ｓ１２４）。また、応答ベクトル取得部８４は、選択された仮想盗聴端末テーブル９６からｉに対応した仮想応答ベクトルとＴＸＰを取得する（Ｓ１２６）。ＴＸＰは、ＴＰＸ信号２２０として送信部４４に出力する。送信ウエイトベクトル計算部８０は、受信応答ベクトル２１０と仮想応答ベクトルから送信ウエイトベクトル２１２を計算する（Ｓ１２８）。なお、すでに計算されていればその値を使用してもよい。乗算部８２は、送信ウエイトベクトル２１２を送信情報信号２１４に乗算して、さらに送信部４４がＴＸＰ信号２２０を使用して、送信処理を実行する（Ｓ１３０）。応答ベクトル取得部８４は、ｉに１を加算して（Ｓ１３４）、希望端末送信パケット数カウンタ８８におけるＩＤに対応したカウンタに格納する（Ｓ１３６）。
【００８８】
以上の構成による基地局装置１６の動作は、以下のとおりである。受信処理において、希望端末装置１０からの信号は、基地局装置用アンテナ１４で受信され、無線部１８で受信デジタル信号２００に変換された後、信号処理部２０に入力される。受信ウエイトベクトル計算部７０が、受信デジタル信号２００から受信ウエイトベクトル２０４を計算した後、受信デジタル信号２００と受信ウエイトベクトル２０４を乗算した結果が、加算部７６で加算され、合成信号２０６としてモデム部２２、ベースバンド部２４に出力される。一方、受信デジタル信号２００は、応答ベクトル計算部７２にも入力され、受信応答ベクトル２１０が計算される。当該受信応答ベクトル２１０は、希望端末応答ベクトルテーブル８６に記憶される。送信処理に先立って、応答ベクトル取得部８４は、受信応答ベクトル２１０と仮想盗聴端末応答ベクトルテーブル９０に記憶された仮想応答ベクトル間の相関値を計算し、しきい値より小さい相関値に対応した仮想応答ベクトルを選択された仮想盗聴端末テーブル９６に記憶する。さらに、その際送信電力値ＴＸＰも取得し、選択された仮想盗聴端末テーブル９６に記憶する。
【００８９】
送信処理において、希望端末応答ベクトルテーブル８６から受信応答ベクトル２１０が取得され、選択された仮想盗聴端末テーブル９６から仮想応答ベクトルとＴＸＰが選択され、受信応答ベクトル２１０と仮想応答ベクトルをもとに送信ウエイトベクトル計算部８０が送信ウエイトベクトル２１２を計算する。また選択されたＴＸＰはＴＸＰ信号２２０として無線部１８に出力される。乗算部８２は、送信情報信号２１４と送信ウエイトベクトル２１２の乗算結果である送信デジタル信号２０２を出力し、さらに無線部１８で周波数変換とＴＸＰ信号２２０による送信電力値の制御がされた後、基地局装置用アンテナ１４から希望端末装置１０に送信される。引き続き別のバーストを希望端末装置１０に送信する場合、応答ベクトル取得部８４は選択された仮想盗聴端末テーブル９６からすでに選択された仮想応答ベクトルとは別の仮想応答ベクトルを選択して、上述と同様の送信処理を実行する。
【００９０】
本実施の形態によれば、希望端末装置と仮想盗聴端末装置の存在する方向が近くなる場合、基地局装置は当該仮想応答ベクトルを仮想盗聴端末装置の方向情報が異なった仮想応答ベクトルに変更するとともに、希望端末装置で受信される受信電力を推定して、推定した受信電力がほぼ一定になるように送信電力を制御するため、送信ウエイトベクトルをもとにしたアンテナの指向性パターンにおける希望端末装置方向の信号強度が小さくなることを防止可能である。また、希望端末装置はほぼ一定の電力で信号を受信可能になるため、希望端末装置におけるＡＧＣの設計が容易になる。
【００９１】
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【００９２】
実施の形態１から３において、基地局装置１６をＣＳＭＡをベースにした通信システム１００に適用している。しかし、基地局装置１６はそれ以外の通信システムに適用されてもよく、例えば、ＴＤＭＡＴｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）、ＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）などである。ＴＤＭＡに適用される場合、信号の送信タイミングは制御部２６によって制御されるため、希望端末送信パケット数カウンタ８８はなくてもよい。この変形例によれば、様々な通信システムに本発明を適用できる。つまり、希望端末装置１０に対して信号を送信する基地局装置１６であればよい。
【００９３】
実施の形態１から３において、応答ベクトル計算部７２は、干渉端末装置を想定して受信応答ベクトル２１０を計算している。しかし、応答ベクトル計算部７２は干渉端末装置を想定せずに、受信デジタル信号２００と参照信号２０８の相関処理によってのみ受信応答ベクトル２１０を計算してもよい。この変形例によれば、回路規模をより小さくできる。つまり、必要に応じた精度で受信応答ベクトル２１０が計算されればよい。
【００９４】
実施の形態１から３において、応答ベクトル取得部８４は、バーストごとに仮想盗聴端末応答ベクトルテーブル９０から仮想応答ベクトルを選択している。しかし、これに限らず、例えば所定期間で自動的に新たな仮想応答ベクトルを選択してもよい。つまり、送信ウエイトベクトル２１２によって形成されるアンテナの指向性パターンが変化すればよい。
【００９５】
実施の形態１から３において、信号処理部２０は基地局装置１６に適用されている。しかし、基地局装置１６に限らず、希望端末装置１０であってもよい。
【００９６】
実施の形態１において、受信ウエイトベクトル計算部７０は、受信ウエイトベクトル２０４の推定のために適応アルゴリズムを使用し、応答ベクトル計算部７２は、受信応答ベクトル２１０の推定のために相関計算をベースとした処理を使用している。しかし、受信ウエイトベクトル計算部７０と応答ベクトル計算部７２でこれら以外の処理が実行されてもよく、例えば、受信ウエイトベクトル計算部７０と応答ベクトル計算部７２において、適応アルゴリズムあるいは相関計算をベースとした処理のいずれか一方が実行されてもよい。その際は、受信ウエイトベクトル計算部７０と応答ベクトル計算部７２が一体となってもよい。また、受信ウエイトベクトル計算部７０や応答ベクトル計算部７２において、適応アルゴリズムや相関処理とは異なるＭＵＳＩＣ（ＭＵｌｔｉｐｌｅ ＳＩｇｎａｌ Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ）アルゴリズムなどの到来方向推定が実行されてもよい。この変形例によって、より詳細に希望波と干渉波が識別される。つまり、アダプティブアレイアンテナについての信号処理において、特性が向上されればよい。
【００９７】
【発明の効果】
本発明によれば、通信対象の無線装置への無線信号が、通信対象でない無線端末装置で継続して受信されることを防げる。また、電波環境とは無関係にウエイトを制御できる。また、電波環境とは無関係にウエイトを制御しつつ、通信対象の無線装置へ送信する信号の強度について、所定の値を保持できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施の形態１に係る通信システムを示す構成図である。
【図２】 実施の形態１に係るバーストフォーマットを示す図である。
【図３】 図１の第１無線部の構成を示す図である。
【図４】 図１の第１信号処理部の構成を示す図である。
【図５】 図４の仮想盗聴端末応答ベクトルテーブルのデータ構造を示す図である。
【図６】 図６（ａ）−（ｂ）は、図１の無線基地局が形成するアンテナ指向性を示す図である。
【図７】 図１の基地局装置による送信処理を示すフローチャートである。
【図８】 実施の形態２に係る希望端末装置と仮想盗聴端末装置の配置を示す図である。
【図９】 図８の基地局装置による送信処理を示すフローチャートである。
【図１０】 実施の形態３に係る送信部と第１信号処理部の構成を示す図である。
【図１１】 図１０の選択された仮想盗聴端末テーブルのデータ構造を示す図である。
【図１２】 図１０の選択された仮想盗聴端末テーブルの生成処理を示すフローチャートである。
【図１３】 図１２の送信電力の計算に使用される相関値と送信電力の対応テーブルのデータ構造を示す図である。
【図１４】 実施の形態３に係る基地局装置による送信処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０ 希望端末装置、 １２ 端末装置用アンテナ、 １４ 基地局装置用アンテナ、 １６ 基地局装置、 １８ 無線部、 ２０ 信号処理部、 ２２ モデム部、 ２４ ベースバンド部、 ２６ 制御部、 ２８ ネットワーク、３０ ベースバンド部、 ３２ モデム部、 ３４ 無線部、 ４０ スイッチ部、 ４２ 受信部、 ４４ 送信部、 ４６ 周波数変換部、 ４８ ＡＧＣ、 ５０ 直交検波部、 ５２ ＡＤ変換部、 ５４ 逆拡散部、 ５６ 周波数変換部、 ５８ 直交変調部、 ６０ ＤＡ変換部、 ６２ 拡散部、 ６４ 増幅部、 ７０ 受信ウエイトベクトル計算部、 ７２ 応答ベクトル計算部、 ７４ 乗算部、 ７６ 加算部、 ７８ 参照信号生成部、 ８０ 送信ウエイトベクトル計算部、 ８２ 乗算部、 ８４ 応答ベクトル取得部、 ８６ 希望端末応答ベクトルテーブル、 ８８ 希望端末送信パケット数カウンタ、 ９０ 仮想盗聴端末応答ベクトルテーブル、 ９２ 仮想盗聴端末装置、 ９４ 仮想盗聴端末装置用アンテナ、 ９６ 選択された仮想盗聴端末テーブル、 １００ 通信システム、 ２００ 受信デジタル信号、 ２０２ 送信デジタル信号、 ２０４ 受信ウエイトベクトル、 ２０６ 合成信号、 ２０８ 参照信号、 ２１０ 受信応答ベクトル、 ２１２ 送信ウエイトベクトル、 ２１４ 送信情報信号、 ２１６ 信号処理制御信号、 ２１８ 無線制御信号、 ２２０ ＴＰＸ信号。
【発明の属する技術分野】
本発明は通信対象の無線端末へのデータの送信技術およびそれを利用した無線技術に関する。特にアンテナの指向性パターンを制御する送信方法およびそれを利用した無線装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ワイヤレス通信において、一般に限りある周波数資源の有効利用が望まれている。周波数資源を有効利用するための技術のひとつが、アダプティブアレイアンテナ技術である。アダプティブアレイアンテナ技術は、複数アンテナでそれぞれ送受信される信号の振幅と位相を制御して、アンテナの送受信指向性パターンを形成する。すなわち、アダプティブアレイアンテナを備えた装置は、それぞれのアンテナで受信した信号の振幅と位相を変化させ、変化させた受信信号のそれぞれを加算して、当該振幅と位相との変化量（以下、「ウエイト」という）に応じた指向性パターンのアンテナで受信される信号と同等の信号を受信する。また、ウエイトに応じたアンテナの指向性パターンによって信号が送信される。
【０００３】
アダプティブアレイアンテナ技術において、ウエイトを算出するための処理の一例には、最小二乗誤差（ＭＭＳＥ：Ｍｉｎｉｍｕｍ Ｍｅａｎ ＳｑｕａｒｅＥｒｒｏｒ）法にもとづく方法がある。ＭＭＳＥ法において、ウエイトの最適値を与える条件としてウィナー解が知られており、さらに当該条件を直接解くよりも計算量が少なくかつ当該最適値に収束する漸化式も知られている。漸化式としては、例えば、ＲＬＳ（Ｒｅｃｕｒｓｉｖｅ Ｌｅａｓｔ Ｓｑｕａｒｅｓ）アルゴリズムやＬＭＳ（Ｌｅａｓｔ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅｓ）アルゴリズムなどの適応アルゴリズムが使用される（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−７７０１５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
アダプティブアレイアンテナは、無線区間における電波環境の変化に対して、最適なウエイトの値となるようにウエイトを制御して、その結果で形成された指向性パターンにもとづいて無線信号を送受信する。そのため、電波環境がほとんど変化しない場合は、指向性パターンもほとんど変化しない。また、アダプティブアレイアンテナを有した無線基地局装置から送信された無線信号は、通信対象の無線端末装置で受信されると共に、アダプティブアレイアンテナの指向性パターンの範囲内に存在する通信対象でない無線端末装置にも受信される可能性がある。とくに、前述したアダプティブアレイアンテナの指向性パターンがほとんど変化しない電波環境下においては、無線信号が通信対象でない無線端末装置に継続して受信される可能性もあるため、無線信号に含まれた情報のセキュリティの面で課題となる。なお当該課題はアダプティブアレイアンテナに限らず、固定的な指向性パターンのアンテナや無指向性アンテナにおいても同様である。
【０００６】
本発明者はこうした状況を認識して、本発明をなしたものであり、その目的は通信対象の無線装置への無線信号が、通信対象でない無線端末装置で継続して受信されることを防ぐ送信方法およびそれを利用した無線装置を提供することである。また、電波環境とは無関係にウエイトを制御する送信方法およびそれを利用した無線装置を提供することである。また、電波環境とは無関係にウエイトを制御しつつ、通信対象の無線装置へ送信する信号の強度について、所定の値を保持する送信方法およびそれを利用した無線装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のある態様は、無線装置である。この装置は、通信対象の端末装置から受信した信号をもとに、通信対象の端末装置の受信応答ベクトルを計算する計算部と、通信対象の端末装置と異なった仮想の端末装置の仮想応答ベクトルを取得する取得部と、計算した受信応答ベクトルと取得した仮想応答ベクトルを反映して、送信重みベクトルを生成する生成部と、生成した送信重みベクトルにもとづいて、通信対象の端末装置に所定の信号を送信する送信部とを含む。この装置において、取得部は、仮想応答ベクトルを適宜再取得し、再取得した仮想応答ベクトルについて、生成部と送信部の処理が再度行われてもよい。
【０００８】
本発明の別の態様も、無線装置である。この装置は、通信対象の端末装置から受信した信号をもとに、通信対象の端末装置の受信応答ベクトルを計算する計算部と、通信対象の端末装置と異なった仮想の端末装置の仮想応答ベクトルを取得する取得部と、計算した受信応答ベクトルと取得した仮想応答ベクトルを反映して、送信重みベクトルを生成する生成部と、生成した送信重みベクトルにもとづいて、通信対象の端末装置に所定の信号を送信する送信部とを含む。この装置において、取得部は、計算した受信応答ベクトルとの相関値が所定のしきい値以下となる仮想応答ベクトルを適宜再取得し、再取得した仮想応答ベクトルについて、生成部と送信部の処理が再度行われてもよい。
【０００９】
「再取得」には、すでに取得した仮想応答ベクトルと別の仮想応答ベクトルを取得することに加えて、すでに取得した仮想応答ベクトルに含まれたパラメータを変化させたり、あるいは既に取得した仮想応答ベクトルに含まれたパラメータを更新するための差分情報を取得することも含まれ、最終的に仮想相当ベクトルの値が変更すればよいものとする。
【００１０】
取得部は、互いの相関値が所定の値以下となる複数の仮想応答ベクトルをそれぞれ記憶する記憶部と、記憶した複数の仮想応答ベクトルからひとつの仮想応答ベクトルを選択する選択部とを含んでもよい。
【００１１】
「ひとつの仮想応答ベクトルを選択」には、仮想応答ベクトルそのものを選択する場合に加えて、仮想応答ベクトルを算出するために必要なパラメータを選択して、当該パラメータをもとに仮想応答ベクトルを計算する場合も含むものとする。
【００１２】
通信対象の端末装置から受信した信号の強度を測定する測定部と、送信重みベクトルと受信応答ベクトルと測定部で測定された受信した信号の強度の情報から計算された通信対象の端末装置の信号強度の値がしきい値より小さい場合、取得部に、計算した受信応答ベクトルとの相関値が所定の値以下となる仮想応答ベクトルへの切替を指示する強度判定部をさらに含んでもよい。
【００１３】
通信対象の端末装置からの受信信号の強度を測定する測定部と、送信重みベクトルと受信応答ベクトルと測定部で測定された受信した信号の強度の情報から計算された通信対象の端末装置の信号強度の値がしきい値より小さい場合、送信部に、通信対象の端末装置に送信すべき信号の強度の増加を指示する強度判定部をさらに含んでもよい。
「方向情報と強度情報」は、直接的に含まれる場合だけでなく、間接的に含まれる場合も含むものとする。
【００１４】
強度判定部は、通信対象の端末装置の信号強度の値を受信応答ベクトルと仮想応答ベクトルの相関値から推定してもよい。
以上の装置により、適宜仮想応答ベクトルに含まれた方向情報が変更されるため、それに伴って送信重みベクトルの方向も変化し、通信対象でない端末装置による送信した信号の継続した受信が防止可能である。
【００１５】
本発明のさらに別の態様は、送信方法である。この方法は、通信対象の端末装置で受信される信号強度の値は所定の値を確保しつつ、通信対象の端末装置以外において、信号強度の値の小さい方向が適宜変化するように制御する。
【００１６】
本発明のさらに別の態様も、送信方法である。この方法は、通信対象の端末装置に所定の信号を送信する際に使用される送信重みベクトルが、通信対象の受信応答ベクトルと仮想の端末装置の仮想応答ベクトルから生成され、さらに仮想応答ベクトルが、異なった値の仮想応答ベクトルに適宜変更されるように制御する。
【００１７】
本発明のさらに別の態様も、送信方法である。この方法は、通信対象の端末装置から受信した信号をもとに、通信対象の端末装置の受信応答ベクトルを計算するステップと、通信対象の端末装置と異なった仮想の端末装置の仮想応答ベクトルを取得するステップと、計算した受信応答ベクトルと取得した仮想応答ベクトルを反映して、送信重みベクトルを生成するステップと、生成した送信重みベクトルにもとづいて、通信対象の端末装置に所定の信号を送信するステップとを含む。この方法において、仮想応答ベクトルを取得するステップは、仮想応答ベクトルを適宜再取得し、再取得した仮想応答ベクトルについて、送信重みベクトルを生成するステップと所定の信号を送信するステップの処理が再度行われてもよい。
【００１８】
本発明のさらに別の態様も、送信方法である。この方法は、通信対象の端末装置から受信した信号をもとに、通信対象の端末装置の受信応答ベクトルを計算するステップと、通信対象の端末装置と異なった仮想の端末装置の仮想応答ベクトルを取得するステップと、計算した受信応答ベクトルと取得した仮想応答ベクトルを反映して、送信重みベクトルを生成するステップと、生成した送信重みベクトルにもとづいて、通信対象の端末装置に所定の信号を送信するステップとを含む。この方法において、仮想応答ベクトルを取得するステップは、計算した受信応答ベクトルとの相関値が所定のしきい値以下となる仮想応答ベクトルを適宜再取得し、再取得した仮想応答ベクトルについて、送信重みベクトルを生成するステップと所定の信号を送信するステップの処理が再度行われてもよい。
【００１９】
仮想応答ベクトルを取得するステップは、互いの相関値が所定の値以下となる複数の仮想応答ベクトルをそれぞれ記憶するステップと、記憶した複数の仮想応答ベクトルからひとつの仮想応答ベクトルを選択するステップとを含んでもよい。
【００２０】
通信対象の端末装置から受信した信号の強度を測定するステップと、送信重みベクトルと受信応答ベクトルと受信した信号の強度を測定するステップで測定された受信した信号の強度の情報から計算された通信対象の端末装置の信号強度の値がしきい値より小さい場合、仮想応答ベクトルを取得するステップに、計算した受信応答ベクトルとの相関値が所定の値以下となる仮想応答ベクトルへの切替を指示するステップをさらに含んでもよい。
【００２１】
通信対象の端末装置からの受信信号の強度を測定するステップと、送信重みベクトルと受信応答ベクトルと受信信号の強度を測定するステップで測定された受信した信号の強度の情報から計算された通信対象の端末装置の信号強度の値がしきい値より小さい場合、所定の信号を送信するステップに、通信対象の端末装置に送信すべき信号の強度の増加を指示するステップをさらに含んでもよい。
【００２２】
仮想応答ベクトルへの切替を指示するステップは、通信対象の端末装置の信号強度の値を受信応答ベクトルと仮想応答ベクトルの相関値から推定してもよい。また、信号の強度の増加を指示するステップは、通信対象の端末装置の信号強度の値を受信応答ベクトルと仮想応答ベクトルの相関値から推定してもよい。
【００２３】
本発明のさらに別の態様は、プログラムである。このプログラムは、通信対象の端末装置から受信した信号をもとに、通信対象の端末装置の受信応答ベクトルを計算するステップと、通信対象の端末装置と異なった仮想の端末装置の仮想応答ベクトルを取得するステップと、計算した受信応答ベクトルと取得した仮想応答ベクトルを反映して、送信重みベクトルを生成するステップと、生成した送信重みベクトルにもとづいて、通信対象の端末装置に所定の信号を送信するステップとを含む。このプログラムにおいて、仮想応答ベクトルを取得するステップは、仮想応答ベクトルを適宜再取得し、再取得した仮想応答ベクトルについて、送信重みベクトルを生成するステップと所定の信号を送信するステップの処理が再度行われてもよい。
【００２４】
本発明のさらに別の態様も、プログラムである。このプログラムは、通信対象の端末装置から受信した信号をもとに、通信対象の端末装置の受信応答ベクトルを計算するステップと、通信対象の端末装置と異なった仮想の端末装置の仮想応答ベクトルを取得するステップと、計算した受信応答ベクトルと取得した仮想応答ベクトルを反映して、送信重みベクトルを生成するステップと、生成した送信重みベクトルにもとづいて、通信対象の端末装置に所定の信号を送信するステップとを含む。このプログラムにおいて、仮想応答ベクトルを取得するステップは、計算した受信応答ベクトルとの相関値が所定のしきい値以下となる仮想応答ベクトルを適宜再取得し、再取得した仮想応答ベクトルについて、送信重みベクトルを生成するステップと所定の信号を送信するステップの処理が再度行われてもよい。
【００２５】
仮想応答ベクトルを取得するステップは、互いの相関値が所定の値以下となる複数の仮想応答ベクトルをそれぞれ記憶するステップと、記憶した複数の仮想応答ベクトルからひとつの仮想応答ベクトルを選択するステップとを含んでもよい。
【００２６】
通信対象の端末装置から受信した信号の強度を測定するステップと、送信重みベクトルと受信応答ベクトルと受信した信号の強度を測定するステップで測定された受信した信号の強度の情報から計算された通信対象の端末装置の信号強度の値がしきい値より小さい場合、仮想応答ベクトルを取得するステップに、計算した受信応答ベクトルとの相関値が所定の値以下となる仮想応答ベクトルへの切替を指示するステップをさらに含んでもよい。
【００２７】
通信対象の端末装置からの受信信号の強度を測定するステップと、送信重みベクトルと受信応答ベクトルと受信信号の強度を測定するステップで測定された受信した信号の強度の情報から計算された通信対象の端末装置の信号強度の値がしきい値より小さい場合、所定の信号を送信するステップに、通信対象の端末装置に送信すべき信号の強度の増加を指示するステップをさらに含んでもよい。
【００２８】
仮想応答ベクトルへの切替を指示するステップは、通信対象の端末装置の信号強度の値を受信応答ベクトルと仮想応答ベクトルの相関値から推定してもよい。また、信号の強度の増加を指示するステップは、通信対象の端末装置の信号強度の値を受信応答ベクトルと仮想応答ベクトルの相関値から推定してもよい。
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【００２９】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
実施の形態１は、所定の端末装置を接続可能な基地局装置に関する。本実施の形態における基地局装置は、複数のアンテナを備えており、複数のアンテナで受信した通信対象の端末装置（以下、「希望端末装置」という）からの信号をもとに適応的に計算した複数の重み係数（以下、「受信ウエイトベクトル」という）によって、希望端末装置からの信号をアダプティブアレイ信号処理して受信する。また、それぞれのアンテナで受信した希望端末装置からの信号をもとに応答係数（以下、「受信応答ベクトル」という）を計算し、当該受信応答ベクトルから、複数の重み係数（以下、「送信ウエイトベクトル」という）を導出する。さらに、送信すべき信号は、送信ウエイトベクトルによってそれぞれ重み付けされてから、複数のアンテナによって希望端末装置へ送信される。しかし、送信ウエイトベクトルによって形成されるアンテナの指向性パターンの方向に通信対象でない端末装置が存在する場合、基地局装置から希望端末装置に送信した信号が通信対象でない端末装置にも受信される可能性がある。
【００３０】
通信対象でない端末装置による送信した信号の受信を防止するために、本実施の形態の基地局装置は上述したアダプティブアレイ信号処理に加えて、所定の方向に存在すると仮定した通信対象でない端末装置（以下、「仮想盗聴端末装置」という）からの応答係数（以下、「仮想応答ベクトル」という）を取得し、受信応答ベクトルと仮想応答ベクトルから、希望端末装置の方向への信号強度が大きくなり、仮想盗聴端末装置の方向への信号強度が小さくなるようなアンテナの指向性パターンを形成するための送信ウエイトベクトルを計算する。さらに、仮想応答ベクトルに含まれた仮想盗聴端末装置の方向情報を所定の時間間隔で変更して、アンテナの指向性パターンにおいて信号強度が小さくなる方向を所定時間間隔で変更する。
【００３１】
図１は、実施の形態１に係る通信システム１００の構成を示す。通信システム１００は、希望端末装置１０と基地局装置１６を含み、希望端末装置１０は、ベースバンド部３０、モデム部３２、無線部３４、端末装置用アンテナ１２を含み、基地局装置１６は、基地局装置用アンテナ１４と総称される第１基地局装置用アンテナ１４ａ、第２基地局装置用アンテナ１４ｂ、第Ｎ基地局装置用アンテナ１４ｎ、無線部１８と総称される第１無線部１８ａ、第２無線部１８ｂ、第Ｎ無線部１８ｎ、信号処理部２０と総称される第１信号処理部２０ａ、第２信号処理部２０ｂ、モデム部２２、ベースバンド部２４、制御部２６を含む。また、信号として、受信デジタル信号２００と総称される第１受信デジタル信号２００ａ、第２受信デジタル信号２００ｂ、第Ｎ受信デジタル信号２００ｎ、送信デジタル信号２０２と総称される第１送信デジタル信号２０２ａ、第２送信デジタル信号２０２ｂ、第Ｎ送信デジタル信号２０２ｎ、合成信号２０６、送信情報信号２１４、信号処理制御信号２１６、無線制御信号２１８を含む。
【００３２】
ここで、基地局装置１６に接続された希望端末装置１０は、基地局装置１６の通信対象であり、これとは別の基地局装置１６の通信対象でない端末装置を前述のとおり仮想盗聴端末装置ともいう。図１では、仮想盗聴端末装置を省略する。さらに基地局装置１６の通信対象ではないが、実在する端末装置を干渉端末装置という。図１では、干渉端末装置も省略する。
【００３３】
ベースバンド部３０は、希望端末装置１０と接続したＰＣや、希望端末装置１０内部のアプリケーションとのインターフェースであり、モデム部３２は、変調処理として、送信したい情報信号を変調して送信信号を生成し、復調処理として、受信信号を復調して送信された情報信号を再生する。無線部３４は、モデム部３２で処理されるベースバンドの信号と無線周波数の信号間の周波数変換処理、増幅処理、ＡＤまたはＤＡ変換処理等を行い、端末装置用アンテナ１２は、無線周波数の信号を送受信処理する。
【００３４】
ベースバンド部２４は、ネットワーク２８とのインターフェースである。また、誤り訂正や自動再送処理がなされてもよいが、ここではこれらの説明を省略する。
モデム部２２は、変調処理として、送信したい情報信号を変調した送信信号を生成する。また、復調処理として、受信信号を復調して送信された情報信号を再生する。
【００３５】
信号処理部２０は、アダプティブアレイアンテナ信号処理を行う。ここでは、第１信号処理部２０ａが希望端末装置１０を対象にしたアダプティブアレイ信号処理を実行し、第２信号処理部２０ｂが干渉端末装置を対象にしたアダプティブアレイ信号処理を実行する。
【００３６】
無線部１８は、信号処理部２０、モデム部２２、ベースバンド部２４で処理されるベースバンドの信号と無線周波数の信号間の周波数変換処理、増幅処理、ＡＤまたはＤＡ変換処理等を行う。
【００３７】
基地局装置用アンテナ１４は、無線周波数の信号を送受信処理する。それぞれの指向性は任意でよく、アンテナ数をＮとする。
制御部２６は、無線部１８、信号処理部２０、モデム部２２、ベースバンド部２４の動作タイミングを制御する。
【００３８】
図２は、実施の形態１に係るバーストフォーマットを示すが、これはＣＳＭＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）をベースとした無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）のひとつであるＩＥＥＥ８０２．１１ｂ標準のバーストフォーマットである。バーストの先頭から１４４ビットの間にプリアンブルが、それに続く４８ビットの間に、ヘッダが配置されている。プリアンブルは、希望端末装置１０や基地局装置１６にとって既知であるため、後述するトレーニング信号としても使用できる。
【００３９】
図３は、第１無線部１８ａの構成を示す。第１無線部１８ａは、スイッチ部４０、受信部４２、送信部４４を含む。さらに、受信部４２は、周波数変換部４６、ＡＧＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ）４８、直交検波部５０、ＡＤ変換部５２、逆拡散部５４を含み、送信部４４は、増幅部６４、周波数変換部５６、直交変調部５８、ＤＡ変換部６０、拡散部６２を含む。
【００４０】
スイッチ部４０は、制御部２６からの無線制御信号２１８にもとづいて、受信部４２と送信部４４に対する信号の入出力を切りかえる。
受信部４２の周波数変換部４６と送信部４４の周波数変換部５６は、対象とする信号に対して無線周波数と中間周波数間の周波数変換を行う。
【００４１】
ＡＧＣ４８は、受信した信号の振幅をＡＤ変換部５２のダイナミックレンジ内の振幅にするために、利得を自動的に制御する。
直交検波部５０は、中間周波数の信号を直交検波して、ベースバンドのアナログ信号を生成する。一方、直交変調部５８は、ベースバンドのアナログ信号を直交変調して、中間周波数の信号を生成する。
【００４２】
ＡＤ変換部５２は、ベースバンドのアナログ信号をデジタル信号に変換し、ＤＡ変換部６０は、ベースバンドのデジタル信号をアナログ信号に変換する。
逆拡散部５４は、ベースバンドのデジタル信号を予め規定されている拡散符号系列で逆拡散処理する。ここで、逆拡散部５４から出力される逆拡散処理されたベースバンドのデジタル信号を第１受信デジタル信号２００ａとする。
【００４３】
拡散部６２は、ベースバンドのデジタル信号を予め規定されている拡散符号系列で拡散処理する。ここで、拡散部６２に入力される拡散処理されるべきベースバンドのデジタル信号を第１送信デジタル信号２０２ａとする。
増幅部６４は、送信すべき無線周波数の信号を増幅する。
【００４４】
図４は、第１信号処理部２０ａの構成を示す。第１信号処理部２０ａは、受信ウエイトベクトル計算部７０、応答ベクトル計算部７２、乗算部７４と総称される第１乗算部７４ａ、第２乗算部７４ｂ、第Ｎ乗算部７４ｎ、加算部７６、参照信号生成部７８、送信ウエイトベクトル計算部８０、乗算部８２と総称される第１乗算部８２ａ、第２乗算部８２ｂ、第Ｎ乗算部８２ｎ、応答ベクトル取得部８４を含む。さらに、応答ベクトル取得部８４は、希望端末応答ベクトルテーブル８６、希望端末送信パケット数カウンタ８８、仮想盗聴端末応答ベクトルテーブル９０を含む。また、信号として、受信ウエイトベクトル２０４と総称される第１受信ウエイトベクトル２０４ａ、第２受信ウエイトベクトル２０４ｂ、第Ｎ受信ウエイトベクトル２０４ｎ、送信ウエイトベクトル２１２と総称される第１送信ウエイトベクトル２１２ａ、第２送信ウエイトベクトル２１２ｂ、第Ｎ送信ウエイトベクトル２１２ｎを含む。なお、これらの各成分はベクトルでなく、所定の係数であってもよい。また、参照信号２０８、受信応答ベクトル２１０も含む。
【００４５】
応答ベクトル計算部７２は、受信デジタル信号２００と参照信号２０８から、受信デジタル信号２００の重み付けに必要な受信ウエイトベクトル２０４を、ＲＬＳ（Ｒｅｃｕｒｓｉｖｅ Ｌｅａｓｔ Ｓｑｕａｒｅｓ）アルゴリズムやＬＭＳ（Ｌｅａｓｔ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅｓ）アルゴリズムなどの適応アルゴリズムによって計算する。
【００４６】
乗算部７４は、受信デジタル信号２００を受信ウエイトベクトル２０４で重み付けし、加算部７６は乗算部７４の出力を加算して、合成信号２０６を出力する。
参照信号生成部７８は、トレーニング期間中は予め記憶したプリアンブルトレーニング信号を参照信号２０８として出力する。またトレーニング期間後は合成信号２０６を予め規定しているしきい値で判定して、その結果を参照信号２０８として出力する。なお、判定は硬判定である必要はなく、軟判定でもよい。
【００４７】
応答ベクトル計算部７２は、受信デジタル信号２００と参照信号２０８から、送信信号に対する受信信号の受信応答特性として受信応答ベクトル２１０を計算する。基地局装置用アンテナ１４を４本、希望端末装置１０の数を１、干渉端末装置数を１とした場合、基地局装置用アンテナ１４で受信した時刻ｔにおける受信デジタル信号２００をそれぞれｘ１（ｔ）、ｘ２（ｔ）、ｘ３（ｔ）、ｘ４（ｔ）とし、希望端末装置１０に対する参照信号２０８をＤ（ｔ）、干渉端末装置に対する参照信号をＵ（ｔ）とする。
【００４８】
受信信号ベクトルＸ（ｔ）は、以下のとおり表される。
【数１】
【００４９】
【数２】
【００５０】
【数３】
【００５１】
【数４】
【００５２】
【数５】
【００５３】
【数６】
【００５４】
希望端末応答ベクトルテーブル８６は、応答ベクトル計算部７２で計算した受信応答ベクトル２１０を記憶する。なお、基地局装置１６に接続された希望端末装置１０が複数存在する場合は、複数の希望端末装置１０に対する受信応答ベクトル２１０をそれぞれ記憶する。
【００５５】
仮想盗聴端末応答ベクトルテーブル９０は、仮想盗聴端末装置に対する仮想応答ベクトルを記憶する。記憶された仮想応答ベクトルの数は複数でもよく、ここでは、基地局装置１６に対する仮想盗聴端末装置の存在方向を複数想定し、その存在方向の角度のそれぞれに対応して複数の仮想応答ベクトルを記憶している。図５は、仮想盗聴端末応答ベクトルテーブルのデータ構造を示す。テーブル最上段のｈｂ１からｈｂ４は、４本の基地局装置用アンテナ１４のそれぞれに対応した仮想応答ベクトルの成分を示す。また、データ１からＭは、それぞれ異なった仮想盗聴端末の存在方向に対応しているものとする。
【００５６】
希望端末送信パケット数カウンタ８８は、希望端末装置１０に送信したパケット数をカウントする。カウンタ値にもとづいて、応答ベクトル取得部８４は仮想盗聴端末応答ベクトルテーブル９０からひとつの仮想応答ベクトルを選択する。例えば、カウンタ値が１０の場合は、データ１０の仮想応答ベクトルを選択し、カウンタ値がＭの場合はデータＭの仮想応答ベクトルを選択する。
【００５７】
送信ウエイトベクトル計算部８０は、送信情報信号２１４の重み付けに必要な送信ウエイトベクトル２１２を、受信応答ベクトル２１０と仮想応答ベクトルからウィナー解によって計算する。複素相関行列ＣＭと複素相関ベクトルＣＶは以下のとおり表せる。
【００５８】
【数７】
【００５９】
【数８】
【００６０】
【数９】
【数１０】
【００６１】
【数１１】
【００６２】
この構成は、ハードウエア的には、任意のコンピュータのＣＰＵ、メモリ、その他のＬＳＩで実現でき、ソフトウエア的にはメモリのロードされた予約管理機能のあるプログラムなどによって実現されるが、ここではそれらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックがハードウエアのみ、ソフトウエアのみ、またはそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは、当業者には理解されるところである。
【００６３】
図６（ａ）−（ｂ）は、基地局装置１６が形成するアンテナの指向性パターンを示す。図１と比較して仮想盗聴端末装置９２、仮想盗聴端末装置用アンテナ９４が含まれるが、実際の存在と関係なく仮想的なものとする。図６（ａ）は、送信ウエイトベクトル２１２を受信応答ベクトル２１０のみから生成した場合のアンテナ指向性を示す。基地局装置１６の端末装置用アンテナ１２によって形成されるアンテナのビームに希望端末装置１０が含まれているが、同時に希望端末装置１０の方向を向いたビームとは別の方向のビームに仮想盗聴端末装置９２が含まれている。
【００６４】
一方、図６（ｂ）は、受信応答ベクトル２１０に加えて仮想応答ベクトルを考慮して生成した送信ウエイトベクトル２１２の場合のアンテナの指向性パターンを示す。ここで仮想応答ベクトルには、送信ウエイトベクトル２１２が生成された際に仮想盗聴端末装置９２の方向にビームを向けないものを使用しているものとする。その結果、基地局装置１６の端末装置用アンテナ１２によって形成されるアンテナのビームに希望端末装置１０が含まれているうえに、希望端末装置１０の方向を向いたビームとは別の方向のビームに仮想盗聴端末装置９２が含まれていない。また、一般に基地局装置１６は仮想盗聴端末装置９２の存在する方向を認識していないため、基地局装置１６は所定の時間間隔で仮想応答ベクトルに含まれた方向情報を変更して、送信ウエイトベクトル２１２を生成する。すなわち、端末装置用アンテナ１２によって形成されるアンテナのビーム方向が時間と共に変更される。その結果、基地局装置１６は、所定の確率で信号を仮想盗聴端末装置９２に送信するが、連続しないため、仮想盗聴端末装置９２による信号情報の復号を困難にする。
【００６５】
図７は、送信処理のフローチャートを示す。制御部２６は、ひとつのバーストを送信する際に信号処理制御信号２１６によって、通信対象の希望端末装置１０のＩＤを応答ベクトル取得部８４に入力する（Ｓ１０）。応答ベクトル取得部８４は、希望端末応答ベクトルテーブル８６の中にＩＤに対応した受信応答ベクトル２１０が存在しなければ（Ｓ１２のＮ）、送信ウエイトベクトル計算部８０は基地局装置用アンテナ１４の指向性パターンが無指向性となるように送信ウエイトベクトル２１２を決定し、送信処理を実行する（Ｓ３２）。希望端末応答ベクトルテーブル８６の中にＩＤに対応した受信応答ベクトル２１０が存在すれば（Ｓ１２のＹ）、希望端末送信パケット数カウンタ８８の中におけるＩＤに対応したカウンタの存在を確認する。ＩＤに対応したカウンタが存在すれば（Ｓ１４のＹ）、カウンタ値をｉに代入し（Ｓ１６）、カウンタ値が存在しなければ（Ｓ１４のＮ）、ｉに１を代入する（Ｓ１８）。さらに、ｉが仮想盗聴端末応答ベクトルテーブル９０におけるデータ数Ｍ以下でなくなれば（Ｓ２０のＮ）、ｉを１に戻す（Ｓ２２）。
【００６６】
応答ベクトル取得部８４は、希望端末応答ベクトルテーブル８６からＩＤに対応した受信応答ベクトル２１０を取得する（Ｓ２４）。また、応答ベクトル取得部８４は、仮想盗聴端末応答ベクトルテーブル９０からｉに対応した仮想応答ベクトルを取得する（Ｓ２６）。送信ウエイトベクトル計算部８０は、受信応答ベクトル２１０と仮想応答ベクトルから送信ウエイトベクトル２１２を計算する（Ｓ２８）。乗算部８２は、送信ウエイトベクトル２１２を送信情報信号２１４に乗算して、送信処理を実行する（Ｓ３０）。応答ベクトル取得部８４は、ｉに１を加算して（Ｓ３４）、これを希望端末送信パケット数カウンタ８８におけるＩＤに対応したカウンタに格納する（Ｓ３６）。
【００６７】
以上の構成による基地局装置１６の動作は、以下のとおりである。受信処理において、希望端末装置１０からの信号は、基地局装置用アンテナ１４で受信され、無線部１８で受信デジタル信号２００に変換された後、信号処理部２０に入力される。受信ウエイトベクトル計算部７０が、受信デジタル信号２００から受信ウエイトベクトル２０４を計算した後、受信デジタル信号２００と受信ウエイトベクトル２０４を乗算した結果が、加算部７６で加算され、合成信号２０６としてモデム部２２、ベースバンド部２４に出力される。一方、受信デジタル信号２００は、応答ベクトル計算部７２にも入力され、受信応答ベクトル２１０が計算される。当該受信応答ベクトル２１０は、希望端末応答ベクトルテーブル８６に記憶される。
【００６８】
送信処理において、希望端末応答ベクトルテーブル８６から受信応答ベクトル２１０が取得され、仮想盗聴端末応答ベクトルテーブル９０から仮想応答ベクトルが選択され、これらをもとに送信ウエイトベクトル計算部８０が送信ウエイトベクトル２１２を計算する。乗算部８２は、送信情報信号２１４と送信ウエイトベクトル２１２の乗算結果である送信デジタル信号２０２をそれぞれ出力し、さらに無線部１８で周波数変換がされた後、基地局装置用アンテナ１４から希望端末装置１０に送信される。引き続き別のバーストを希望端末装置１０に送信する場合、応答ベクトル取得部８４は仮想盗聴端末応答ベクトルテーブル９０からすでに選択された仮想応答ベクトルとは別の仮想応答ベクトルを選択して、上述と同様の送信処理を実行する。
【００６９】
本実施の形態によれば、受信応答ベクトルと仮想応答ベクトルから、希望端末装置の方向への信号強度が大きくなり、仮想盗聴端末装置の方向への信号強度が小さくなるようなアンテナの指向性パターンを形成可能な送信ウエイトベクトルを計算し、さらに、仮想応答ベクトルに含まれた仮想盗聴端末装置の方向情報を所定の時間間隔で変更することによって、送信した信号が通信対象でない端末装置に連続的に受信される確率を低減できる。また複数の仮想応答ベクトルは予め計算して記憶媒体に記憶できるため、処理量の増加を小さくできる。
【００７０】
（実施の形態２）
実施の形態２は、実施の形態１と同様に希望端末装置の方向への信号強度が大きくなり、仮想盗聴端末装置の方向への信号強度が小さくなるようなアンテナの指向性パターンを形成可能な送信ウエイトベクトルを計算する基地局装置に関する。仮に、希望端末装置の存在する方向と仮想盗聴端末装置の存在する方向が近くなると、アンテナの指向性パターンにおける希望端末装置方向の信号強度が小さくなる。このような状況を防止するため、本実施の形態における基地局装置は、受信応答ベクトルと仮想応答ベクトルの相関値が大きく、それゆえ希望端末装置と仮想盗聴端末装置の存在する方向が近くなる場合、当該仮想応答ベクトルを仮想盗聴端末装置の方向情報が異なった仮想応答ベクトルに変更して、送信ウエイトベクトルを計算する。このように計算された送信ウエイトベクトルを使用して、基地局装置は希望端末装置に信号を送信する。
【００７１】
図８は、実施の形態２に係る希望端末装置１０と仮想盗聴端末装置９２の配置を示す。仮想盗聴端末装置９２は仮想的な存在であるため、図８のように希望端末装置１０と同一の方向に存在する場合も想定しうる。そのような場合において基地局装置１６は、希望端末装置１０の方向の信号強度を小さくするように送信ウエイトベクトル２１２を制御するため、希望端末装置１０における信号の受信電力が小さくなり、通信が不安定になる。
【００７２】
実施の形態２に係る第１信号処理部２０ａの構成としては、図４に示されるものが有効であるが、ここでは応答ベクトル取得部８４に、受信応答ベクトル２１０と仮想応答ベクトルの相関値を計算する機能が追加される。すなわち、応答ベクトル取得部８４は以下のとおり相関値を計算する。
【００７３】
【数１２】
【００７４】
応答ベクトル取得部８４は、仮想盗聴端末応答ベクトルテーブル９０からｉに対応した仮想応答ベクトルを取得し、ＩＤに対応した受信応答ベクトル２１０との相関値を計算する（Ｓ５６）。相関値がしきい値以上ならば（Ｓ５８のＹ）、応答ベクトル取得部８４はｉに１を加算して（Ｓ６０）、再び仮想応答ベクトルを取得する。一方、相関値がしきい値以上でなければ（Ｓ５８のＮ）、送信ウエイトベクトル計算部８０は、受信応答ベクトル２１０と仮想応答ベクトルから送信ウエイトベクトル２１２を計算する（Ｓ６２）。乗算部８２は、送信ウエイトベクトル２１２を送信情報信号２１４に乗算して、送信処理を実行する（Ｓ６４）。応答ベクトル取得部８４は、ｉに１を加算して（Ｓ６６）、これを希望端末送信パケット数カウンタ８８におけるＩＤに対応したカウンタに格納する（Ｓ６８）。
【００７５】
以上の構成による基地局装置１６の動作は、以下のとおりである。受信処理において、希望端末装置１０からの信号は、基地局装置用アンテナ１４で受信され、無線部１８で受信デジタル信号２００に変換された後、信号処理部２０に入力される。受信ウエイトベクトル計算部７０が、受信デジタル信号２００から受信ウエイトベクトル２０４を計算した後、受信デジタル信号２００と受信ウエイトベクトル２０４を乗算した結果が、加算部７６で加算され、合成信号２０６としてモデム部２２、ベースバンド部２４に出力される。一方、受信デジタル信号２００は、応答ベクトル計算部７２にも入力され、受信応答ベクトル２１０が計算される。当該受信応答ベクトル２１０は、希望端末応答ベクトルテーブル８６に記憶される。
【００７６】
送信処理において、希望端末応答ベクトルテーブル８６から受信応答ベクトル２１０が取得され、仮想盗聴端末応答ベクトルテーブル９０から仮想応答ベクトルが選択され、これらの相関値が計算される。相関値がしきい値以上の場合に、別の仮想応答ベクトルを仮想盗聴端末応答ベクトルテーブル９０から選択する。送信ウエイトベクトル計算部８０は受信応答ベクトル２１０と仮想応答ベクトルをもとに送信ウエイトベクトル２１２を計算する。乗算部８２は、送信情報信号２１４と送信ウエイトベクトル２１２の乗算結果である送信デジタル信号２０２をそれぞれ出力し、さらに無線部１８で周波数変換がされた後、基地局装置用アンテナ１４から希望端末装置１０に送信される。引き続き別のバーストを希望端末装置１０に送信する場合、応答ベクトル取得部８４は仮想盗聴端末応答ベクトルテーブル９０からすでに選択された仮想応答ベクトルとは別の仮想応答ベクトルを選択して、上述と同様の送信処理を実行する。
【００７７】
本実施の形態によれば、希望端末装置と仮想盗聴端末装置の存在する方向が近くなる場合、基地局装置は、当該仮想応答ベクトルを仮想盗聴端末装置の方向情報が異なった仮想応答ベクトルに変更して、送信ウエイトベクトルを計算するため、送信ウエイトベクトルをもとにしたアンテナの指向性パターンにおける希望端末装置方向の信号強度が小さくなることを防止可能である。
【００７８】
（実施の形態３）
実施の形態３は、実施の形態２と同様に希望端末装置と仮想盗聴端末装置の存在する方向が近くなる場合での送信ウエイトベクトルを計算する処理に関する。実施の形態２では、既に取得した仮想応答ベクトルとは仮想盗聴端末装置の方向情報が異なった仮想応答ベクトルを新たに選択したが、実施の形態３では、さらに送信電力も制御する。すなわち、基地局装置は、受信応答ベクトルと仮想応答ベクトルの相関値から希望端末装置で受信される受信電力を推定し、推定される受信電力が小さい場合には送信電力が大きくなるように、さらに推定される電力が小さい場合には送信電力が大きくなるように、送信電力を制御する。
【００７９】
図１０は、実施の形態３に係る送信部４４と第１信号処理部２０ａの構成を示す。図１０の第１信号処理部２０ａは、図４の第１信号処理部２０ａと応答ベクトル取得部８４の構成が異なり、図１０と同様の希望端末応答ベクトルテーブル８６、希望端末送信パケット数カウンタ８８、仮想盗聴端末応答ベクトルテーブル９０に加えて選択された仮想盗聴端末テーブル９６を含む。また、応答ベクトル取得部８４は実施の形態２と同様に受信応答ベクトル２１０と仮想応答ベクトルの相関値を計算する。さらに、送信部４４は、第１送信部４４ａ、第２送信部４４ｂ、第Ｎ送信部４４ｎで総称される。
【００８０】
応答ベクトル取得部８４は、受信応答ベクトル２１０と仮想応答ベクトルの相関値を計算し、相関値がしきい値よりも小さい場合に、当該仮想応答ベクトルを選択された仮想盗聴端末テーブル９６に記憶する。また、受信応答ベクトル２１０と仮想応答ベクトルから計算される送信ウエイトベクトル２１２と、受信応答ベクトル２１０の内積Ｐ１を以下のとおり計算する。
【００８１】
【数１３】
【００８２】
【数１４】
【００８３】
図１１は、選択された仮想盗聴端末テーブルのデータ構造を示す。図５に示した仮想盗聴端末応答ベクトルテーブルと同様に仮想応答ベクトルの各要素が記憶されているが、選択された仮想応答ベクトルであるため、データの番号が連続でない。さらに、送信電力値を設定するためのＴＸＰも記憶する。
【００８４】
図１２は、選択された仮想盗聴端末テーブルの生成処理のフローチャートを示す。制御部２６は、信号処理制御信号２１６によって、通信対象の希望端末装置１０のＩＤを応答ベクトル取得部８４に入力する（Ｓ８０）。応答ベクトル取得部８４は、希望端末応答ベクトルテーブル８６からＩＤに対応した受信応答ベクトル２１０を取得する（Ｓ８２）。応答ベクトル取得部８４は、ＩＤに対応した受信応答ベクトル２１０と、仮想盗聴端末応答ベクトルテーブル９０内のすべての仮想応答ベクトルの相関値を計算する（Ｓ８４）。相関値が大きい値から小さいちとなる順番にソートする（Ｓ８６）。ｉを１に設定し（Ｓ８８）、ｉ番目の相関値を変数Ｃｏｒ＿ＭＡｘに代入する（Ｓ９０）。
【００８５】
Ｃｏｒ＿Ｍａｘがしきい値より大きい場合（Ｓ９２のＹ）、ｉがＭより小さければ（Ｓ９４のＹ）、ｉに１を加算して（Ｓ９６）、以上の処理を繰り返し実行する。一方、Ｃｏｒ＿Ｍａｘがしきい値より大きくない場合（Ｓ９２のＮ）、ｉ番目からＭ番目の相関値に対応した仮想応答ベクトルから、受信応答ベクトルとの内積Ｐ１をそれぞれ計算し、その結果、送信電力値のＴＸＰを計算する（Ｓ９８）。なお、相関値とＴＸＰの対応テーブルを予め用意しておき、相関値から直接送信電力値を取得してもよい。図１３は、送信電力の計算に使用される相関値と送信電力の対応テーブルのデータ構造を示す。応答ベクトル取得部８４は、ｉ番目からＭ番目の相関値に対応した仮想応答ベクトルとＴＸＰを選択された仮想盗聴端末テーブル９６に保存する（Ｓ１００）。
【００８６】
図１４は、送信処理のフローチャートを示す。制御部２６は、ひとつのバーストを送信する際に、信号処理制御信号２１６によって、通信対象の希望端末装置１０のＩＤを応答ベクトル取得部８４に入力する（Ｓ１１０）。応答ベクトル取得部８４は、希望端末応答ベクトルテーブル８６の中にＩＤに対応した受信応答ベクトル２１０が存在しなければ（Ｓ１１２のＮ）、送信ウエイトベクトル計算部８０は基地局装置用アンテナ１４の指向性パターンが無指向性となるように送信ウエイトベクトル２１２を決定し、送信処理を実行する（Ｓ１３２）。希望端末応答ベクトルテーブル８６の中にＩＤに対応した受信応答ベクトル２１０が存在すれば（Ｓ１１２のＹ）、希望端末送信パケット数カウンタ８８の中におけるＩＤに対応したカウンタの存在を確認する。ＩＤに対応したカウンタが存在すれば（Ｓ１１４のＹ）、カウンタ値をｉに代入し（Ｓ１１６）、カウンタ値が存在しなければ（Ｓ１１４のＮ）、ｉに１を代入する（Ｓ１１８）。さらに、ｉが仮想盗聴端末応答ベクトルテーブル９０におけるデータ数Ｍ以下でなくなれば（Ｓ１２０のＮ）、ｉを１に戻す（Ｓ１２２）。
【００８７】
応答ベクトル取得部８４は、希望端末応答ベクトルテーブル８６からＩＤに対応した受信応答ベクトル２１０を取得する（Ｓ１２４）。また、応答ベクトル取得部８４は、選択された仮想盗聴端末テーブル９６からｉに対応した仮想応答ベクトルとＴＸＰを取得する（Ｓ１２６）。ＴＸＰは、ＴＰＸ信号２２０として送信部４４に出力する。送信ウエイトベクトル計算部８０は、受信応答ベクトル２１０と仮想応答ベクトルから送信ウエイトベクトル２１２を計算する（Ｓ１２８）。なお、すでに計算されていればその値を使用してもよい。乗算部８２は、送信ウエイトベクトル２１２を送信情報信号２１４に乗算して、さらに送信部４４がＴＸＰ信号２２０を使用して、送信処理を実行する（Ｓ１３０）。応答ベクトル取得部８４は、ｉに１を加算して（Ｓ１３４）、希望端末送信パケット数カウンタ８８におけるＩＤに対応したカウンタに格納する（Ｓ１３６）。
【００８８】
以上の構成による基地局装置１６の動作は、以下のとおりである。受信処理において、希望端末装置１０からの信号は、基地局装置用アンテナ１４で受信され、無線部１８で受信デジタル信号２００に変換された後、信号処理部２０に入力される。受信ウエイトベクトル計算部７０が、受信デジタル信号２００から受信ウエイトベクトル２０４を計算した後、受信デジタル信号２００と受信ウエイトベクトル２０４を乗算した結果が、加算部７６で加算され、合成信号２０６としてモデム部２２、ベースバンド部２４に出力される。一方、受信デジタル信号２００は、応答ベクトル計算部７２にも入力され、受信応答ベクトル２１０が計算される。当該受信応答ベクトル２１０は、希望端末応答ベクトルテーブル８６に記憶される。送信処理に先立って、応答ベクトル取得部８４は、受信応答ベクトル２１０と仮想盗聴端末応答ベクトルテーブル９０に記憶された仮想応答ベクトル間の相関値を計算し、しきい値より小さい相関値に対応した仮想応答ベクトルを選択された仮想盗聴端末テーブル９６に記憶する。さらに、その際送信電力値ＴＸＰも取得し、選択された仮想盗聴端末テーブル９６に記憶する。
【００８９】
送信処理において、希望端末応答ベクトルテーブル８６から受信応答ベクトル２１０が取得され、選択された仮想盗聴端末テーブル９６から仮想応答ベクトルとＴＸＰが選択され、受信応答ベクトル２１０と仮想応答ベクトルをもとに送信ウエイトベクトル計算部８０が送信ウエイトベクトル２１２を計算する。また選択されたＴＸＰはＴＸＰ信号２２０として無線部１８に出力される。乗算部８２は、送信情報信号２１４と送信ウエイトベクトル２１２の乗算結果である送信デジタル信号２０２を出力し、さらに無線部１８で周波数変換とＴＸＰ信号２２０による送信電力値の制御がされた後、基地局装置用アンテナ１４から希望端末装置１０に送信される。引き続き別のバーストを希望端末装置１０に送信する場合、応答ベクトル取得部８４は選択された仮想盗聴端末テーブル９６からすでに選択された仮想応答ベクトルとは別の仮想応答ベクトルを選択して、上述と同様の送信処理を実行する。
【００９０】
本実施の形態によれば、希望端末装置と仮想盗聴端末装置の存在する方向が近くなる場合、基地局装置は当該仮想応答ベクトルを仮想盗聴端末装置の方向情報が異なった仮想応答ベクトルに変更するとともに、希望端末装置で受信される受信電力を推定して、推定した受信電力がほぼ一定になるように送信電力を制御するため、送信ウエイトベクトルをもとにしたアンテナの指向性パターンにおける希望端末装置方向の信号強度が小さくなることを防止可能である。また、希望端末装置はほぼ一定の電力で信号を受信可能になるため、希望端末装置におけるＡＧＣの設計が容易になる。
【００９１】
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【００９２】
実施の形態１から３において、基地局装置１６をＣＳＭＡをベースにした通信システム１００に適用している。しかし、基地局装置１６はそれ以外の通信システムに適用されてもよく、例えば、ＴＤＭＡＴｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）、ＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）などである。ＴＤＭＡに適用される場合、信号の送信タイミングは制御部２６によって制御されるため、希望端末送信パケット数カウンタ８８はなくてもよい。この変形例によれば、様々な通信システムに本発明を適用できる。つまり、希望端末装置１０に対して信号を送信する基地局装置１６であればよい。
【００９３】
実施の形態１から３において、応答ベクトル計算部７２は、干渉端末装置を想定して受信応答ベクトル２１０を計算している。しかし、応答ベクトル計算部７２は干渉端末装置を想定せずに、受信デジタル信号２００と参照信号２０８の相関処理によってのみ受信応答ベクトル２１０を計算してもよい。この変形例によれば、回路規模をより小さくできる。つまり、必要に応じた精度で受信応答ベクトル２１０が計算されればよい。
【００９４】
実施の形態１から３において、応答ベクトル取得部８４は、バーストごとに仮想盗聴端末応答ベクトルテーブル９０から仮想応答ベクトルを選択している。しかし、これに限らず、例えば所定期間で自動的に新たな仮想応答ベクトルを選択してもよい。つまり、送信ウエイトベクトル２１２によって形成されるアンテナの指向性パターンが変化すればよい。
【００９５】
実施の形態１から３において、信号処理部２０は基地局装置１６に適用されている。しかし、基地局装置１６に限らず、希望端末装置１０であってもよい。
【００９６】
実施の形態１において、受信ウエイトベクトル計算部７０は、受信ウエイトベクトル２０４の推定のために適応アルゴリズムを使用し、応答ベクトル計算部７２は、受信応答ベクトル２１０の推定のために相関計算をベースとした処理を使用している。しかし、受信ウエイトベクトル計算部７０と応答ベクトル計算部７２でこれら以外の処理が実行されてもよく、例えば、受信ウエイトベクトル計算部７０と応答ベクトル計算部７２において、適応アルゴリズムあるいは相関計算をベースとした処理のいずれか一方が実行されてもよい。その際は、受信ウエイトベクトル計算部７０と応答ベクトル計算部７２が一体となってもよい。また、受信ウエイトベクトル計算部７０や応答ベクトル計算部７２において、適応アルゴリズムや相関処理とは異なるＭＵＳＩＣ（ＭＵｌｔｉｐｌｅ ＳＩｇｎａｌ Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ）アルゴリズムなどの到来方向推定が実行されてもよい。この変形例によって、より詳細に希望波と干渉波が識別される。つまり、アダプティブアレイアンテナについての信号処理において、特性が向上されればよい。
【００９７】
【発明の効果】
本発明によれば、通信対象の無線装置への無線信号が、通信対象でない無線端末装置で継続して受信されることを防げる。また、電波環境とは無関係にウエイトを制御できる。また、電波環境とは無関係にウエイトを制御しつつ、通信対象の無線装置へ送信する信号の強度について、所定の値を保持できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施の形態１に係る通信システムを示す構成図である。
【図２】 実施の形態１に係るバーストフォーマットを示す図である。
【図３】 図１の第１無線部の構成を示す図である。
【図４】 図１の第１信号処理部の構成を示す図である。
【図５】 図４の仮想盗聴端末応答ベクトルテーブルのデータ構造を示す図である。
【図６】 図６（ａ）−（ｂ）は、図１の無線基地局が形成するアンテナ指向性を示す図である。
【図７】 図１の基地局装置による送信処理を示すフローチャートである。
【図８】 実施の形態２に係る希望端末装置と仮想盗聴端末装置の配置を示す図である。
【図９】 図８の基地局装置による送信処理を示すフローチャートである。
【図１０】 実施の形態３に係る送信部と第１信号処理部の構成を示す図である。
【図１１】 図１０の選択された仮想盗聴端末テーブルのデータ構造を示す図である。
【図１２】 図１０の選択された仮想盗聴端末テーブルの生成処理を示すフローチャートである。
【図１３】 図１２の送信電力の計算に使用される相関値と送信電力の対応テーブルのデータ構造を示す図である。
【図１４】 実施の形態３に係る基地局装置による送信処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０ 希望端末装置、 １２ 端末装置用アンテナ、 １４ 基地局装置用アンテナ、 １６ 基地局装置、 １８ 無線部、 ２０ 信号処理部、 ２２ モデム部、 ２４ ベースバンド部、 ２６ 制御部、 ２８ ネットワーク、３０ ベースバンド部、 ３２ モデム部、 ３４ 無線部、 ４０ スイッチ部、 ４２ 受信部、 ４４ 送信部、 ４６ 周波数変換部、 ４８ ＡＧＣ、 ５０ 直交検波部、 ５２ ＡＤ変換部、 ５４ 逆拡散部、 ５６ 周波数変換部、 ５８ 直交変調部、 ６０ ＤＡ変換部、 ６２ 拡散部、 ６４ 増幅部、 ７０ 受信ウエイトベクトル計算部、 ７２ 応答ベクトル計算部、 ７４ 乗算部、 ７６ 加算部、 ７８ 参照信号生成部、 ８０ 送信ウエイトベクトル計算部、 ８２ 乗算部、 ８４ 応答ベクトル取得部、 ８６ 希望端末応答ベクトルテーブル、 ８８ 希望端末送信パケット数カウンタ、 ９０ 仮想盗聴端末応答ベクトルテーブル、 ９２ 仮想盗聴端末装置、 ９４ 仮想盗聴端末装置用アンテナ、 ９６ 選択された仮想盗聴端末テーブル、 １００ 通信システム、 ２００ 受信デジタル信号、 ２０２ 送信デジタル信号、 ２０４ 受信ウエイトベクトル、 ２０６ 合成信号、 ２０８ 参照信号、 ２１０ 受信応答ベクトル、 ２１２ 送信ウエイトベクトル、 ２１４ 送信情報信号、 ２１６ 信号処理制御信号、 ２１８ 無線制御信号、 ２２０ ＴＰＸ信号。
Claims (9)
- 通信対象の端末装置から受信した信号をもとに、前記通信対象の端末装置の受信応答ベクトルを計算する計算部と、
前記通信対象の端末装置と異なった仮想の端末装置の仮想応答ベクトルを取得する取得部と、
前記計算した受信応答ベクトルと前記取得した仮想応答ベクトルを反映して、送信重みベクトルを生成する生成部と、
前記生成した送信重みベクトルにもとづいて、前記通信対象の端末装置に所定の信号を送信する送信部とを含み、
前記取得部は、仮想応答ベクトルを適宜再取得し、前記再取得した仮想応答ベクトルについて、前記生成部と前記送信部の処理が再度行われることを特徴とする無線装置。 - 通信対象の端末装置から受信した信号をもとに、前記通信対象の端末装置の受信応答ベクトルを計算する計算部と、
前記通信対象の端末装置と異なった仮想の端末装置の仮想応答ベクトルを取得する取得部と、
前記計算した受信応答ベクトルと前記取得した仮想応答ベクトルを反映して、送信重みベクトルを生成する生成部と、
前記生成した送信重みベクトルにもとづいて、前記通信対象の端末装置に所定の信号を送信する送信部とを含み、
前記取得部は、前記計算した受信応答ベクトルとの相関値が所定のしきい値以下となる仮想応答ベクトルを適宜再取得し、前記再取得した仮想応答ベクトルについて、前記生成部と前記送信部の処理が再度行われることを特徴とする無線装置。 - 前記取得部は、
互いの相関値が所定の値以下となる複数の仮想応答ベクトルをそれぞれ記憶する記憶部と、
前記記憶した複数の仮想応答ベクトルからひとつの仮想応答ベクトルを選択する選択部と、
を含むことを特徴とする請求項２に記載の無線装置。 - 前記通信対象の端末装置から受信した信号の強度を測定する測定部と、
前記送信重みベクトルと前記受信応答ベクトルと前記測定部で測定された受信した信号の強度の情報から計算された前記通信対象の端末装置の信号強度の値がしきい値より小さい場合、前記取得部に、前記計算した受信応答ベクトルとの相関値が所定の値以下となる仮想応答ベクトルへの切替を指示する強度判定部をさらに含むことを特徴とする請求項２または３に記載の無線装置。 - 前記通信対象の端末装置からの受信信号の強度を測定する測定部と、
前記送信重みベクトルと前記受信応答ベクトルと前記測定部で測定された受信した信号の強度の情報から計算された前記通信対象の端末装置の信号強度の値がしきい値より小さい場合、前記送信部に、前記通信対象の端末装置に送信すべき信号の強度の増加を指示する強度判定部をさらに含むことを特徴とする請求項２または３に記載の無線装置。 - 前記強度判定部は、前記通信対象の端末装置の信号強度の値を前記受信応答ベクトルと前記仮想応答ベクトルの相関値から推定することを特徴とする請求項４または５に記載の無線装置。
- 通信対象の端末装置で受信される信号強度の値は所定の値を確保しつつ、前記通信対象の端末装置以外において、信号強度の値の小さい方向が適宜変化するように制御することを特徴とする送信方法。
- 通信対象の端末装置に所定の信号を送信する際に使用される送信重みベクトルが、前記通信対象の受信応答ベクトルと仮想の端末装置の仮想応答ベクトルから生成され、さらに前記仮想応答ベクトルが、異なった値の仮想応答ベクトルに適宜変更されるように制御することを特徴とする送信方法。
- 通信対象の端末装置から受信した信号をもとに、前記通信対象の端末装置の受信応答ベクトルを計算するステップと、
前記通信対象の端末装置と異なった仮想の端末装置の仮想応答ベクトルを取得するステップと、
前記計算した受信応答ベクトルと前記取得した仮想応答ベクトルを反映して、送信重みベクトルを生成するステップと、
前記生成した送信重みベクトルにもとづいて、前記通信対象の端末装置に所定の信号を送信するステップとを含み、
前記仮想応答ベクトルを取得するステップは、前記計算した受信応答ベクトルとの相関値が所定のしきい値以下となる仮想応答ベクトルを適宜再取得し、前記再取得した仮想応答ベクトルについて、前記送信重みベクトルを生成するステップと前記所定の信号を送信するステップの処理が再度行われることをコンピュータに実行させるためのプログラム。
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