JP3980495B2 - Adaptive antenna apparatus and control method thereof - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線通信システムの基地局に使用するに好適な適応アンテナ装置及びその制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
適応アンテナ装置は、希望する信号と相関の高い到来波を合成し、相関の低い到来波を抑圧するように指向性制御を行うアンテナ装置である。
以下に従来の下り回線における適応アンテナ装置のビーム制御方法について説明する。
図４に下り通信の伝搬環境の推定を行わない従来の適応アンテナ装置の構成を示す(例えば、非特許文献１参照)。
【０００３】
図４において、従来の適応アンテナ装置は、複数のアンテナ素子４０１１〜４０１Ｎと、各アンテナ素子に接続された複素重みを課す重み付け手段４０２１〜４０２Ｎと、各重み付け手段４０２１〜４０２Ｎの重みを制御する重み制御装置４０３と、基準信号発生装置４０４と、受信時には各アンテナ素子４０１１〜４０１Ｎに接続された複素重み付けをされた信号を合成し、送信時には重み付け手段４０２１〜４０２Ｎに入力信号を分岐するための合成及び分岐装置４０５から構成されている。
【０００４】
一般に適応アンテナ装置の複数のアンテナ素子４０１１〜４０１Ｎで受信された信号をｘ１〜ｘＮとし、重み付け手段４０２１〜４０２Ｎに設定される重みの値をｗ１〜ｗＮとし、希望信号成分をｄと表すと、希望する信号との誤差の２乗が最小になるように指向性を形成する重みの値は、
【数３】
【数４】
【０００５】
上り通信時の伝搬環境と下り通信時の伝搬環境がまったく同一とみなせる場合には、アンテナ間の相関行列ＲXX 及び希望ユーザに対するステアリングベクトルrXdに変化が生じないため、上り通信時の重みの値を下り通信にもそのまま適用すれば、通信路の２乗誤差を最小とする指向性を形成することができる。したがって、上り通信と下り通信の伝搬環境がほぼ等しい場合には、単に複数のアンテナ素子で構成するアレーアンテナで構成すればよい。
【０００６】
ところが上り通信と下り通信での周波数が異なるＦＤＤシステムや、環境変動の大きい環境では、（式４）で定義したアンテナ間の相関行列ＲXXを推定することができず、適応アンテナ装置が動作しないという問題がある。
【０００７】
下り通信において受信局で伝搬環境を推定し、伝搬環境の推定結果を送信局にフィードバックし、送信局における適応アンテナ装置で下り回線用の指向性形成を行う方法が提案されている(例えば、非特許文献２参照)。以下にその動作を示す。
下り通信では情報信号の間にプロービング信号を周期的に挿入して信号を伝送する。プロービング信号は送信局の各アンテナ素子と受信局との間の伝達関数の推定に用いる。
【０００８】
プロービング信号を伝送する区間では、各アンテナ素子から異なったプロービング信号系列を送信する。ここで、各アンテナ素子から送信するプロービング信号は、全受信局が既知の信号系列とする。受信局では受信信号に対して、送信局の各アンテナ素子から送信される各プロービング信号との相関演算を行い、各アンテナ素子からのプロービング信号ごとに複素相関値を求める。
【０００９】
この複素相関値を上り通信において送信局にフィードバックし、適応アンテナの指向性形成に反映させる。この方法では、各アンテナのプロービング信号との相関値を受信局において求めることによって、送信局の各アンテナ素子と受信局の間の伝搬環境を推定することができる。
この方法を利用する場合には各アンテナ素子から異なった信号が送信されるため、ビーム形成を行うことができない。
したがって、同一チャネルを利用する周辺セルに対して干渉を与えてしまうという問題がある。また、アンテナ素子数が増大すると、プロービング信号の信号系列長が長くなるため、スループットが低下するという問題が生じる。
【００１０】
【非特許文献１】
R.A.Monzingo and T.W.Miller,Introduction to Adaptive Arrays, John Wiley ＆ Sons,Inc.1980
【非特許文献２】
Derlek Gerlacha, Arlogyaswami Paulraj,“Base Station Antenna Arrays with Mobile to Base Feedback,”
Conference Record of The Twenty-Seventh Asilomar Conference on,1993
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ディジタル無線伝送での下り通信における指向性制御では、送信局アンテナと受信局との間の伝達関数を推定する必要がある。ところが、伝達関数を推定するために、送信局で各アンテナ素子から信号を送信すると、伝達関数推定時に指向性形成ができないため、他システムや同一周波数チャネルを利用する他セルに多大な干渉を与えてしまうという問題があった。
【００１２】
また、従来の伝達関数推定方法では送信局アンテナと受信局との間の伝達関数を推定するためには、予め定められた信号系列を送信する必要があるため、スループットが低下するという問題があった。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、ディジタル無線伝送において、上り通信と下り通信の伝搬環境が異なる場合でも下り通信における高精度の指向性制御を行うことができ、かつスループットの向上を図った適応アンテナ装置及びその制御方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、Ｎ（Ｎは２以上の自然数）個の端末局に対して、指向性を形成する基地局に設けられた適応アンテナ装置であって、
各端末局への送信信号をそれぞれ、入力信号とし、Ｎ個の出力信号を生成する第一の指向性形成装置と、
前記各第一の指向性形成装置のｎ（但し、１≦ｎ≦Ｎ；ｎは自然数）番目の端末局に対応する出力信号を合成する第一の合成器と、該第一の合成器の信号を入力信号とし、アンテナ素子数と同数のＭ（Ｍ≧Ｎ；Ｍは自然数）個の信号を出力する第二の指向性形成装置と、
前記各第二の指向性形成装置のｍ（１≦ｍ≦Ｍ；ｍは自然数）番目のアンテナ素子に対応する出力信号を合成する第二の合成器と、Ｍ個のアンテナ素子とを有し、
前記第一の指向性形成装置は、入力信号をＮ個の信号に分岐する第一の分岐装置と、該第一の分岐装置の出力信号に各端末局に対応する重み付けを行う第一の重み付け装置とからなり、
端末局ｋ（但し、１≦ｋ≦Ｎ；ｋは自然数）への信号を入力信号とする前記第一の指向性制御装置のｎ番目の端末局に対する第一の重み付け装置の重みの値は、端末局ｎにおいて推定する端末局ｋ向けの第二の指向性形成装置との間の伝達関数及び端末局ｎ向けの第二の指向性形成装置との間の伝達関数とから導出した重みの値をフィードバックして利用し、前記第二の指向性形成装置は上り通信信号から推定した伝播環境をもとに指向性を形成することを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の適応アンテナ装置において、第一の重み付け装置の重みが、以下の数式（９）
【数４】
により求めることを特徴とする。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、請求項２記載の適応アンテナ装置において、前記第二の指向性形成装置が入力信号をＭ個の信号に分岐する第二の分岐装置と、
前記第二の分岐装置の出力信号に重み付けを行うＭ個の第二の重み付け装置とからなり、
前記第二の重み付け装置の重みの値ｗ２，ｊ，ｉ を、
【数５】
前記第一の重み付け装置の重みの値ｗ １，ｋ，ｊ を、
【数６】
（ただし、ここで値ｗ２，ｊ，ｉ はｊ番目の端末局に対する第二の指向性形成装置のｉ番目のアンテナ素子に対する第二の重み付け装置の重みの値、値ｗ’１，ｋ，ｊ は前記数式（９）により決定した重みの値であり、（ｔｎ）は今回の演算タイミング時における値であることを、また（ｔｎ−１）は前回の演算タイミング時における値であることを、それぞれ示している。）ように決定することを特徴とする。
【００１５】
また、請求項４に記載の発明は、複数の端末局に対して、指向性を形成する基地局に設けられた適応アンテナ装置の制御方法であって、各端末局への送信信号に対して複数の指向性パターンを形成し、該複数の指向性パターンの合成を端末局側からのフィードバック情報に基づいて制御することを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
本発明の第１実施形態に係る適応アンテナ装置の構成を図１に示す。本実施形態は、送信信号に対して複数の指向性パタンを形成し、複数の指向性パタンの合成を端末局によって制御することにより、高精度の指向性形成を少ないフィードバック情報から行うことを可能としている。
【００１７】
図１において符号１０１１〜１０１Ｎは第一の指向性形成装置、符号１０２１〜１０２Ｎは第一の合成器、符号１０３１〜１０３Ｎは第二の指向性形成装置、符号１０４１〜１０４Ｍは第二の合成器、符号１０５１〜１０５Ｍはアンテナ素子、符号１０６１〜１０６Ｎは第一の分岐装置、符号１０７１１〜１０７ＮＮは第一の重み付け装置である。
【００１８】
基地局はまず上り通信時に伝搬環境の推定を行う。伝搬環境推定としては、たとえば、上り、下り回線においても到来波の到来方向は変化しないとみなし、上り通信時の信号から各到来波の到来方向推定を行う方法などが用いられる。到来方向推定のアルゴリズムにはＭＵＳＩＣ法やＥＳＰＲＩＴ法などの高分解能の到来方向推定アルゴリズムを用いることもできる。
【００１９】
次に、上り通信時に推定した伝搬環境をもとに、第二の指向性形成装置で形成する指向性を決定する。指向性の決定方法としては、たとえば上り通信時に推定した到来方向に対して主ビームを向ける方法や、二乗誤差最小（ＭＭＳＥ）アルゴリズムを用いて、希望している信号に対してメインビームを向け、他の信号に対してヌルを形成する方法などを用いることができる。
【００２０】
このように決定した第二の指向性形成装置の指向性パタンを用いて、下り通信を開始する。下り通信時には各端末局では各第二の指向性形成装置で形成される指向性パタンと端末局アンテナの間の伝達関数を推定する。伝達関数の推定は、例えば、各指向性パタンから異なったタイミングでプローブ信号を送信することによって実施することができる。また同一タイミングで、異なった拡散符号を用いて各指向性パタンからプローブ信号を送信する方法を用いることもできる。
【００２１】
さらに推定した伝達関数から例えば以下の式に基づいて、第一の重み付け装置の重みの値を決定する。
【数７】
【００２２】
上式のように制御することによって、
【数１０】
【００２３】
これに対して、従来の全伝達関数をフィードバックさせる方法ではＭ個の伝達関数をフィードバックする必要がある。
一般にアンテナ素子数Ｍの方が端末局数Ｎよりも大きいため、本発明によってフィードバックする情報量を削減することができる。また本発明では端末局数に対してアンテナ素子数が大きくなればなるほど、大きなフィードバック量の削減効果が期待できる。
【００２４】
図３に、本発明に係る適応アンテナ装置と、従来の適応アンテナ装置(Derlek Gerlacha,Arlogyaswami Paulraj,“Base Station Antenna Arrays with Mobile to Base Feedback,”Conference Record or The Twenty-Seventh Asilomar Conference on,1993)の性能の比較を示す。なお、端末局数は２、基地局のアンテナ素子数は８素子とした。
【００２５】
また、変調方式はＱＰＳＫ、各端末局での到来波は１００波とし、各端末局の位置は、基地局を基準として端末局１を−２０度方向、端末局２を１０度方向とした。基地局での角度広がりは５度、端末局での角度広がりは３６０度とした。上り通信時には到来方向推定を行うものとし、到来方向推定では角度広がりの中心方向を誤差無く推定できるものとした。
最大ドップラー周波数fdmaxΔTは０．３とした。ここで△Tは端末局で推定した伝搬環境を指向性形成に反映させるまでに要する時間である。図に示すように，本発明によってフィードバック情報量を１／２０に抑えることが可能となっていることが判る。
【００２６】
本発明の第２実施形態に係る適応アンテナ装置の要部の構成を図２に示す。本実施形態では、端末局からのフィードバック情報を第二の指向性形成装置の指向性制御に反映させ、伝搬環境の変動への追従性を高めることを可能にしている。
本実施形態に係る適応アンテナ装置の基本構成は図１に示した第１実施形態に係る適応アンテナ装置と同じであるが、第１実施の形態と異なるのは、第二の重み付け装置の重みの値についても端末局からのフィードバック情報に基づいて制御するようにしている点である。
【００２７】
この図において符号２０１１〜２０１Ｎは第二の分岐装置、符号２０２１１〜２０２ＮＭは第二の重み付け装置である。
端末局ｋへの送信信号は端末局ｎでは以下のように受信される。
【数８】
【００２８】
上り通信と下り通信の伝搬環境が大きく異なるような環境では第二の指向性形成装置で形成する指向性も、下り通信の伝搬環境にあわせて更新していく必要がある。このような場合には、第一の重み付け装置の値、第二の重み付け装置の値を以下のように設定する。
【数９】
ただし、ここで値ｗ２，ｊ，ｉはｊ番目の第二の指向性形成装置のｉ番目の第二の重み付け装置の重みの値、値ｗ’１，ｋ，ｊは端末局ｊが式（９）により決定した重みの値であり、（ｔｎ）は今回の演算タイミング時における値であることを、また（ｔｎ−１）は前回の演算タイミング時における値であることを、それぞれ示している。
このように構成することで、下り通信の伝搬環境が変動する環境においても本発明の適応アンテナの動作が可能となる。
【００３０】
【発明の効果】
以上に説明したように本発明によれば、各端末局への送信信号に対して複数の指向性パターンを形成し、該複数の指向性パターンの合成を端末局側からのフィードバック情報に基づいて制御するようにしたので、上り通信と下り通信の伝搬環境が異なる場合でも下り通信における高精度の指向性制御を行うことができ、かつスループットの向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施形態に係る適応アンテナ装置の構成を示すブロック図。
【図２】 本発明の第２実施形態に係る適応アンテナ装置の要部の構成を示すブロック図。
【図３】 本発明に係る適応アンテナ装置と従来のアンテナ装置との性能を比較して示した図。
【図４】 従来の適応アンテナ装置の構成を示すブロック図。
【符号の説明】
１０１１〜１０１Ｎ…第一の指向性形成装置
１０２１〜１０２Ｎ…第一の合成器
１０３１〜１０３Ｎ…第二の指向性形成装置
１０４１〜１０４Ｍ…第二の合成器
１０５１〜１０５Ｍ…アンテナ素子
１０６１〜１０６Ｎ…第一の分岐装置
１０７１１〜１０７ＮＮ…第一の重み付け装置
２０１１〜２０１Ｎ…第二の分岐装置
２０２１１〜２０２ＮＭ…第二の重み付け装置
４０１１〜４０１Ｎ…アンテナ素子
４０２１〜４０２…Ｎ重み付け装置
４０３…重み制御装置
４０４…基準信号発生装置
４０５…合成及び分岐装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an adaptive antenna apparatus suitable for use in a base station of a wireless communication system and a control method thereof.
[0002]
[Prior art]
The adaptive antenna device is an antenna device that performs directivity control so as to synthesize an incoming wave having a high correlation with a desired signal and suppress an incoming wave having a low correlation.
A conventional beam control method for the adaptive antenna apparatus in the downlink will be described below.
FIG. 4 shows a configuration of a conventional adaptive antenna apparatus that does not estimate the propagation environment of downlink communication (see, for example, Non-Patent Document 1).
[0003]
4, the conventional adaptive antenna apparatus includes a plurality of
[0004]
Generally, when signals received by a plurality of
[Equation 3]
[Expression 4]
[0005]
When the propagation environment during uplink communication and the propagation environment during downlink communication can be regarded as exactly the same, there is no change in the correlation matrix R XX between antennas and the steering vector r Xd for the desired user. If the value is applied to downlink communication as it is, directivity that minimizes the square error of the communication path can be formed. Therefore, when the propagation environments of uplink communication and downlink communication are almost equal, it may be configured by an array antenna configured by a plurality of antenna elements.
[0006]
However, in an FDD system having different frequencies for uplink communication and downlink communication, or in an environment with large environmental fluctuations, the correlation matrix R XX between antennas defined in (Equation 4) cannot be estimated, and the adaptive antenna device does not operate. There is a problem.
[0007]
In downlink communication, a method has been proposed in which a propagation environment is estimated at a receiving station, an estimation result of the propagation environment is fed back to a transmitting station, and a directivity for downlink is formed by an adaptive antenna device in the transmitting station (for example, non-transmission). (See Patent Document 2). The operation is shown below.
In downlink communication, a signal is transmitted by periodically inserting a probing signal between information signals. The probing signal is used to estimate a transfer function between each antenna element of the transmitting station and the receiving station.
[0008]
In the section in which the probing signal is transmitted, a different probing signal sequence is transmitted from each antenna element. Here, the probing signal transmitted from each antenna element is a signal sequence known to all receiving stations. At the receiving station, the received signal is subjected to correlation calculation with each probing signal transmitted from each antenna element of the transmitting station, and a complex correlation value is obtained for each probing signal from each antenna element.
[0009]
This complex correlation value is fed back to the transmitting station in uplink communication and reflected in the formation of the directivity of the adaptive antenna. In this method, the propagation environment between each antenna element of the transmitting station and the receiving station can be estimated by obtaining a correlation value with the probing signal of each antenna at the receiving station.
When this method is used, since different signals are transmitted from the respective antenna elements, beam forming cannot be performed.
Therefore, there is a problem of causing interference to neighboring cells that use the same channel. Further, when the number of antenna elements increases, the signal sequence length of the probing signal becomes longer, which causes a problem that the throughput decreases.
[0010]
[Non-Patent Document 1]
RAMonzingo and TWMiller, Introduction to Adaptive Arrays, John Wiley & Sons, Inc. 1980
[Non-Patent Document 2]
Derlek Gerlacha, Arlogyaswami Paulraj, “Base Station Antenna Arrays with Mobile to Base Feedback,”
Conference Record of The Twenty-Seventh Asilomar Conference on, 1993
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
In directivity control in downlink communication in digital wireless transmission, it is necessary to estimate a transfer function between a transmitting station antenna and a receiving station. However, if a signal is transmitted from each antenna element at the transmitting station to estimate the transfer function, directivity cannot be formed when estimating the transfer function, and this causes significant interference to other systems and other cells that use the same frequency channel. There was a problem that.
[0012]
In addition, in the conventional transfer function estimation method, in order to estimate the transfer function between the transmitting station antenna and the receiving station, it is necessary to transmit a predetermined signal sequence. It was.
The present invention has been made in view of such circumstances, and in digital wireless transmission, it is possible to perform high-precision directivity control in downlink communication even when the propagation environments of uplink communication and downlink communication are different, and throughput. It is an object of the present invention to provide an adaptive antenna device and a control method thereof that improve the above.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an invention according to claim 1 is an adaptive antenna device provided in a base station that forms directivity for N (N is a natural number of 2 or more) terminal stations. And
A first directivity forming device that generates N output signals, each of which is a transmission signal to each terminal station;
A first synthesizer that synthesizes an output signal corresponding to the n-th terminal station of each first directivity forming device (where 1 ≦ n ≦ N; n is a natural number); A second directivity forming device that outputs M signals (M ≧ N; M is a natural number) as many as the number of antenna elements, with the signal as an input signal;
A second combiner for combining output signals corresponding to the m-th antenna element (1 ≦ m ≦ M; m is a natural number) of each of the second directivity forming devices; and M antenna elements. ,
The first directivity forming device includes a first branching device that branches an input signal into N signals, and a first weighting that performs weighting corresponding to each terminal station on an output signal of the first branching device. Consisting of equipment,
The value of the weight of the first weighting device for the nth terminal station of the first directivity control device that receives the signal to the terminal station k (where 1 ≦ k ≦ N; k is a natural number) is: The weight value derived from the transfer function with the second directivity forming device for the terminal station k estimated at the terminal station n and the transfer function with the second directivity forming device for the terminal station n And the second directivity forming device forms directivity based on the propagation environment estimated from the uplink communication signal .
According to a second aspect of the present invention, in the adaptive antenna device according to the first aspect, the weight of the first weighting device is expressed by the following formula (9):
[Expression 4]
It is calculated | required by.
[0014]
The invention according to claim 3 is the adaptive antenna device according to claim 2, wherein the second directivity forming device branches the input signal into M signals,
Comprising M second weighting devices for weighting the output signals of the second branching device,
The second weight of weighted device values w 2, j, a i,
[Equation 5]
The weight values w 1, k, j of the first weighting device are
[Formula 6]
[0015]
The invention according to claim 4 is a method of controlling an adaptive antenna device provided in a base station that forms directivity for a plurality of terminal stations, and is for a transmission signal to each terminal station. A plurality of directivity patterns are formed, and synthesis of the plurality of directivity patterns is controlled based on feedback information from the terminal station side.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows the configuration of the adaptive antenna device according to the first embodiment of the present invention. In the present embodiment, a plurality of directivity patterns are formed for a transmission signal, and the synthesis of the plurality of directivity patterns is controlled by the terminal station, thereby enabling highly accurate directivity formation from less feedback information. It is said.
[0017]
In FIG. 1,
[0018]
The base station first estimates the propagation environment during uplink communication. As the propagation environment estimation, for example, a method of estimating the arrival direction of each incoming wave from a signal at the time of uplink communication, assuming that the arrival direction of the incoming wave does not change even in the uplink and downlink, is used. As the arrival direction estimation algorithm, a high-resolution arrival direction estimation algorithm such as the MUSIC method or the ESPRIT method may be used.
[0019]
Next, the directivity to be formed by the second directivity forming device is determined based on the propagation environment estimated during uplink communication. As a method of determining directivity, for example, a method of directing the main beam with respect to the direction of arrival estimated at the time of uplink communication, or using a minimum square error (MMSE) algorithm, the main beam is directed to a desired signal, A method of forming nulls for other signals can be used.
[0020]
Downlink communication is started using the directivity pattern of the second directivity forming apparatus thus determined. At downlink communication, each terminal station estimates a transfer function between the directivity pattern formed by each second directivity forming device and the terminal station antenna. The estimation of the transfer function can be performed, for example, by transmitting a probe signal from each directivity pattern at different timings. A method of transmitting a probe signal from each directivity pattern using different spreading codes at the same timing can also be used.
[0021]
Further, the weight value of the first weighting device is determined from the estimated transfer function based on, for example, the following equation.
[Expression 7]
[0022]
By controlling as in the above equation,
[Expression 10]
[0023]
On the other hand, in the conventional method of feeding back all transfer functions, it is necessary to feed back M transfer functions.
Since the number M of antenna elements is generally larger than the number N of terminal stations, the amount of information fed back can be reduced by the present invention. In the present invention, as the number of antenna elements increases with respect to the number of terminal stations, a larger feedback amount reduction effect can be expected.
[0024]
FIG. 3 shows an adaptive antenna device according to the present invention and a conventional adaptive antenna device (Derlek Gerlacha, Arlogyaswami Paulraj, “Base Station Antenna Arrays with Mobile to Base Feedback,” Conference Record or The Twenty-Seventh Asilomar Conference on, 1993). Comparison of performance is shown. The number of terminal stations was 2, and the number of antenna elements of the base station was 8.
[0025]
Further, the modulation method is QPSK, the arrival wave at each terminal station is 100 waves, and the position of each terminal station is the direction of −20 degrees for terminal station 1 and the direction of 10 degrees for terminal station 2 with respect to the base station. The angular spread at the base station was 5 degrees, and the angular spread at the terminal station was 360 degrees. The direction of arrival is estimated during uplink communication, and the direction of the center of angular spread can be estimated without error.
The maximum Doppler frequency fdmaxΔT was set to 0.3. Here, ΔT is the time required to reflect the propagation environment estimated by the terminal station in the formation of directivity. As shown in the figure, it can be seen that the present invention makes it possible to reduce the amount of feedback information to 1/20.
[0026]
The structure of the principal part of the adaptive antenna apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention is shown in FIG. In the present embodiment, feedback information from the terminal station is reflected in the directivity control of the second directivity forming apparatus, thereby making it possible to improve followability to changes in the propagation environment.
The basic configuration of the adaptive antenna apparatus according to this embodiment is the same as that of the adaptive antenna apparatus according to the first embodiment shown in FIG. 1, but the difference from the first embodiment is the weight of the second weighting apparatus. The value is also controlled based on feedback information from the terminal station.
[0027]
In this figure, reference numerals 2011 to 201N are second branching apparatuses, and reference numerals 20211 to 202NM are second weighting apparatuses.
A transmission signal to the terminal station k is received at the terminal station n as follows.
[Equation 8]
[0028]
In an environment where the propagation environment of uplink communication and downlink communication are significantly different, the directivity formed by the second directivity forming device needs to be updated in accordance with the propagation environment of downlink communication. In such a case, the value of the first weighting device and the value of the second weighting device are set as follows.
[Equation 9]
Here, the values w2, j, i are the weight values of the i- th second weighting device of the j-th second directivity forming device, and the values w′1, k, j are determined by the terminal station j according to the formula ( 9) is the value of the weight determined by 9), and (tn) indicates the value at the current calculation timing, and (tn-1) indicates the value at the previous calculation timing. .
With this configuration, the adaptive antenna of the present invention can operate even in an environment where the propagation environment of downlink communication varies.
[0030]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a plurality of directivity patterns are formed for a transmission signal to each terminal station, and the combination of the plurality of directivity patterns is based on feedback information from the terminal station side. Since the control is performed, high-precision directivity control in downlink communication can be performed and throughput can be improved even when the propagation environments of uplink communication and downlink communication are different.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an adaptive antenna device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a main part of an adaptive antenna device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram comparing performances of an adaptive antenna device according to the present invention and a conventional antenna device.
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a conventional adaptive antenna device.
[Explanation of symbols]
1011 to 101N ... first
Claims (4)
各端末局への送信信号をそれぞれ、入力信号とし、Ｎ個の出力信号を生成する第一の指向性形成装置と、
前記各第一の指向性形成装置のｎ（但し、１≦ｎ≦Ｎ；ｎは自然数）番目の端末局に対応する出力信号を合成する第一の合成器と、該第一の合成器の信号を入力信号とし、アンテナ素子数と同数のＭ（Ｍ≧Ｎ；Ｍは自然数）個の信号を出力する第二の指向性形成装置と、
前記各第二の指向性形成装置のｍ（１≦ｍ≦Ｍ；ｍは自然数）番目のアンテナ素子に対応する出力信号を合成する第二の合成器と、Ｍ個のアンテナ素子とを有し、
前記第一の指向性形成装置は、入力信号をＮ個の信号に分岐する第一の分岐装置と、該第一の分岐装置の出力信号に各端末局に対応する重み付けを行う第一の重み付け装置とからなり、
端末局ｋ（但し、１≦ｋ≦Ｎ；ｋは自然数）への信号を入力信号とする前記第一の指向性制御装置のｎ番目の端末局に対する第一の重み付け装置の重みの値は、端末局ｎにおいて推定する端末局ｋ向けの第二の指向性形成装置と端末局ｎとの間の伝達関数及び端末局ｎ向けの第二の指向性形成装置と端末局ｎとの間の伝達関数とから導出した重みの値をフィードバックして利用し、前記第二の指向性形成装置は上り通信時に推定した伝播環境をもとに指向性を形成することを特徴とする適応アンテナ装置。An adaptive antenna device provided in a base station that forms directivity for N (N is a natural number of 2 or more) terminal stations,
A first directivity forming device that generates N output signals, each of which is a transmission signal to each terminal station;
A first synthesizer that synthesizes an output signal corresponding to the n-th terminal station of each first directivity forming device (where 1 ≦ n ≦ N; n is a natural number); A second directivity forming device that outputs M signals (M ≧ N; M is a natural number) as many as the number of antenna elements, with the signal as an input signal;
A second combiner for combining output signals corresponding to the m-th antenna element (1 ≦ m ≦ M; m is a natural number) of each of the second directivity forming devices; and M antenna elements. ,
The first directivity forming device includes a first branching device that branches an input signal into N signals, and a first weighting that performs weighting corresponding to each terminal station on an output signal of the first branching device. Consisting of equipment,
The value of the weight of the first weighting device for the nth terminal station of the first directivity control device that receives the signal to the terminal station k (where 1 ≦ k ≦ N; k is a natural number) is: The transfer function between the second directivity forming device for the terminal station k and the terminal station n estimated at the terminal station n and the transfer between the second directivity forming device for the terminal station n and the terminal station n An adaptive antenna apparatus characterized in that a weight value derived from a function is fed back and used, and the second directivity forming apparatus forms directivity based on a propagation environment estimated during uplink communication .
により求めることを特徴とする請求項１記載の適応アンテナ装置。The adaptive antenna device according to claim 1, wherein the adaptive antenna device is obtained by:
前記第二の分岐装置の出力信号に重み付けを行うＭ個の第二の重み付け装置とからなり、
前記第二の重み付け装置の重みの値ｗ２，ｊ，ｉ を、
前記第一の重み付け装置の重みの値ｗ １，ｋ，ｊ を、
（ただし、ここで値ｗ２，ｊ，ｉ はｊ番目の端末局に対する第二の指向性形成装置のｉ番目のアンテナ素子に対する第二の重み付け装置の重みの値、値ｗ’１，ｋ，ｊ は前記数式（９）により決定した重みの値であり、（ｔｎ）は今回の演算タイミング時における値であることを、また（ｔｎ−１）は前回の演算タイミング時における値であることを、それぞれ示している。）
ように決定することを特徴とする請求項２に記載の適応アンテナ装置。The second directivity forming device includes a second branch device that branches an input signal into M signals;
Comprising M second weighting devices for weighting the output signals of the second branching device,
The second weight of weighted device values w 2, j, a i,
The weight values w 1, k, j of the first weighting device are
Adaptive antenna device according to claim 2, characterized in that by Uni determined.
各端末局への送信信号に対して複数の指向性パターンを形成し、該複数の指向性パターンの合成を端末局側からのフィードバック情報に基づいて制御することを特徴とする適応アンテナ装置の制御方法。The method for controlling an adaptive antenna device according to any one of claims 1 to 3, provided in a base station that forms directivity for a plurality of terminal stations,
Control of an adaptive antenna device, wherein a plurality of directivity patterns are formed for transmission signals to each terminal station, and the synthesis of the plurality of directivity patterns is controlled based on feedback information from the terminal station side Method.
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