JP4162522B2 - Radio base apparatus, transmission directivity control method, and transmission directivity control program - Google Patents

Radio base apparatus, transmission directivity control method, and transmission directivity control program Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、無線基地装置、送信指向性制御方法、および送信指向性制御プログラムに関し、アダプティブアレイ機能を有する移動端末装置を含む複数の移動端末装置が空間多重接続することができるアダプティブアレイ無線基地装置、およびそのような無線基地装置における送信指向性制御方法および送信指向性制御プログラムに関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、急速に発達しつつある移動体通信システム(たとえば、Personal Handyphone System:以下、PHS)では、無線基地装置(以下、基地局)と移動端末装置(以下、端末)との間のトラヒックの増大に対応して電波の周波数利用効率を高めるために、特に基地局において、アダプティブアレイ処理により所望の特定の端末からの受信信号を抽出する方式が提案されている(たとえば、非特許文献1を参照)。
【0003】
アダプティブアレイ処理とは、要約すれば、基地局の複数のアンテナからなるアレイアンテナで端末から受信した信号に基づいて、アンテナごとの受信係数(ウェイト)からなる受信ウェイトベクトルを計算して適応制御することによって、特定の端末ユーザからの信号を正確に抽出する処理である。
【0004】
さらに、このアダプティブアレイ処理技術を用いて、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端末を基地局に空間多重接続させることができる空間分割多元接続方式(SDMA:Space Division Multiple Access、またはPDMA:Path Division Multiple Access)が提案されている(非特許文献2を参照)。このSDMA方式では、複数のユーザ端末の各々からの信号は、基地局において、上述のアダプティブアレイ処理により分離抽出される。
【0005】
このようなアダプティブアレイ処理を採用した空間多重接続が可能な空間多重基地局においては、特定端末ユーザの受信信号のシンボルごとにこのような受信ウェイトベクトルを計算する受信ウェイトベクトル計算機が設けられ、この受信ウェイトベクトル計算機は、受信信号の各フレームの先頭部分に設けられた既知の参照信号区間(ウェイト推定区間)において、受信信号と算出された受信ウェイトベクトルとの複素乗算和(アレイ出力信号)と、当該既知の参照信号との誤差の2乗を減少させるよう受信ウェイトベクトルを収束させる処理、すなわち特定の端末ユーザからの受信指向性を収束させるアダプティブアレイ処理を実行する。
【0006】
アダプティブアレイ処理では、このような受信ウェイトベクトルの収束を、時間や信号電波の伝搬路特性の変動に応じて適応的に行ない、受信信号中から干渉成分やノイズを除去し、特定の端末ユーザからの受信信号を抽出している。
【0007】
このような受信ウェイトベクトル計算機では、アレイ出力信号と参照信号との誤差の2乗に基づく最急降下法MMSE(Minimum Mean Square Error)によりウェイトの学習を行うアルゴリズムである、RLS(Recursive Least Squares)アルゴリズム、LMS(Least Mean Square)アルゴリズム、SMI(Sample Matrix Inversion)アルゴリズムなどのアダプティブアレイアルゴリズムを使用している。このようなRLSアルゴリズム、LMSアルゴリズム、SMIアルゴリズムなどは、アダプティブアレイ処理の分野では周知の技術である。
【0008】
空間多重基地局ではさらに、端末ユーザごとにこのようにして算出された受信ウェイトベクトルをコピーした送信ウェイトベクトルで送信信号を重み付けすることにより、端末ユーザに対する送信指向性を決定している。
【0009】
このようなアダプティブアレイアルゴリズムで算出された受信ウェイトベクトルをコピーした送信ウェイトベクトルで送信信号の指向性を制御する方法は公知であり、たとえば非特許文献3に開示されている。
【0010】
一方、受信ウェイトベクトルをそのままコピーして送信ウェイトベクトルとして用いるのではなく、受信信号から端末到来方向(いわゆる受信応答ベクトル)を推定し、その受信応答ベクトルから送信ウェイトを推定する方法が知られている(たとえば、特許文献1および特許文献2を参照)。
【0011】
以上のようなアダプティブアレイ技術により、空間多重基地局では、所望ユーザ端末の方向に送信電波のビームをかつ干渉ユーザ端末の方向に送信電波のヌルを向けるような送信ウェイトを各端末ごとに形成して送信する。
【0012】
図12は、2つの端末ユーザが空間多重基地局に空間多重接続している場合(多重数が2、または2多重)、各端末からみて基地局からの送信波がどのように作用するかを説明するテーブルを示したものである。
【0013】
図12の例において、空間多重基地局(以下、単に基地局とも称す)は、上述のアダプティブアレイ処理により、端末1に送信電波のビームを向けかつ端末2にヌルを向ける送信ウェイトW1と、端末2に送信電波のビームを向けかつ端末1にヌルを向ける送信ウェイトW2とを合成してアレイアンテナから送信するものとする。
【0014】
この場合、端末1から見れば、ウェイトW1によって形成され送信される信号は当該端末にビームが向けられた所望波として作用し、ウェイトW2によって送信される信号は当該端末にヌルが向けられた干渉波として作用する。
【0015】
一方、端末2から見れば、ウェイトW2によって送信される信号は当該端末にビームが向けられた所望波として作用し、ウェイトW1によって送信される信号は当該端末にヌルが向けられた干渉波として作用する。
【0016】
このような例において、ビームおよびヌルの方向が正確に制御されれば、端末1に対しウェイトW2によって送信される干渉波および端末2に対しウェイトW1によって送信される干渉波はともにゼロに近くなり、基地局に対する端末1および端末2の空間多重接続が良好に実現されることになる。
【0017】
しかしながら、端末での受信レベルそのものの低下、複数の端末間の受信レベル差の増大、端末の高速移動などの原因により、ビームおよびヌルの方向制御がずれてくる場合がある。
【0018】
そのような場合には、干渉波が各端末に放射されることになり(図12の例では、端末1に対するウェイトW2による送信信号および端末2に対するウェイトW1による送信信号)、通信品質の劣化を招くことになる。
【0019】
一方、近年、端末においても上述のようなアダプティブアレイ機能を搭載したアダプティブアレイ端末が開発されつつある。このようなアダプティブアレイ端末では、複数の(例えば2本の)アンテナでそれぞれ受信した信号に対し端末内部でアダプティブアレイ処理が施されることになる。
【0020】
したがって、そのようなアダプティブアレイ端末が、空間多重基地局に空間多重接続する場合が想定される。
【0021】
アダプティブアレイ処理の特徴の1つは、前述のように、受信信号中からの干渉波の除去にある。したがって、端末がアダプティブアレイ端末の場合は、基本的に当該端末に干渉波が放射されていても干渉除去能力を発揮することができる。
【0022】
【特許文献1】
国際公開第WO00/79702号パンフレット
【0023】
【特許文献2】
特開2002−43995号公報
【0024】
【非特許文献1】
飯沼敏範他著、「アダプティブアレイアンテナ方式PHS基地局」、「SANYO TECHNICAL REVIEW(三洋電機技報)」、三洋電機株式会社、2000年5月1日発行、第32巻、第1号、p.80−88
【0025】
【非特許文献2】
土居義晴他著、「空間分割多元接続方式PHS基地局」、「SANYO TECHNICAL REVIEW(三洋電機技報)」、三洋電機株式会社、2001年12月10日発行、第33巻、第3号、p.93−101
【0026】
【非特許文献3】
笹岡秀一編著、「移動通信」、オーム社、1998年5月25日発行、p.283−312
【0027】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、アダプティブアレイ受信を行なう場合、所望波および干渉波の到来方向に差がある場合には干渉除去能力を発揮することができるが、到来方向に差が無い場合には、干渉波を除去することは困難である。
【0028】
前述のように、アダプティブアレイ端末が、空間多重基地局に空間多重接続する場合を想定すると、所望波および干渉波が同じ方向から到来している場合には、アダプティブアレイ端末は、干渉波を除去することができない。
【0029】
従来の空間多重基地局では、図12の例の送信ウェイトW1およびW2は、アレイアンテナを構成するすべてのアンテナで形成され送信されていた。すなわち、端末1および端末2の双方に対し、すべてのアンテナで信号を送信していたため、端末1および端末2の各々では、所望波および干渉波が同一方向から到来するように見えていた。
【0030】
図13を参照して、端末側から見た所望波および干渉波の到来方向について説明する。図13を参照して、従来の空間多重基地局は、4本のアンテナANT1,ANT2,ANT3,ANT4からなるアレイアンテナをすべて用いて、端末1および端末2の双方に対し送信していた。
【0031】
各アンテナから放射される信号のうち、本来、端末1にビームが向き端末2にヌルが向いた端末1信号(S1)は細い実線の矢印で表わされ、4本のアンテナすべてから端末1および端末2に放射された信号S1をベクトル合成したものが濃い黒の太線矢印で表わされる。
【0032】
一方、各アンテナから放射される信号のうち、本来、端末2にビームが向き端末1にヌルが向いた端末2信号(S2)は細い一点鎖線の矢印で表わされ、4本のアンテナすべてから端末1および端末2に放射された信号S2をベクトル合成したものが薄い黒の太線矢印で表わされる。
【0033】
前述のように、端末の移動などの原因により、送信信号のビームおよびヌルの方向制御が良好に行なえなかった場合、端末1から見れば、所望波である端末1信号(S1)および干渉波である端末2信号(S2)が同一方向から到来しているように見え、端末2から見れば、所望波である端末2信号(S2)および干渉波である端末1信号(S1)が同一方向から到来しているように見えることになる。
【0034】
以上のように、従来の空間多重基地局では、当該基地局に対し空間多重接続する複数の端末のすべてに向けて、アレイアンテナのすべてのアンテナで送信していたため、基地局での送信指向性制御が良好に行なえなかったときには、各端末においては所望波および干渉波が同一方向から到来するように見えていた。
【0035】
前述のようにアダプティブアレイ受信は、所望波および干渉波の到来方向に差がある場合にのみ干渉除去能力を発揮するので、このような場合には、せっかく端末にアダプティブアレイ機能を搭載していても、そのようなアダプティブアレイ端末は干渉波を除去して所望波のみを抽出することができず、通信品質、エリア性能の劣化を招くおそれがある。
【0036】
それゆえに、この発明の目的は、空間多重基地局から各端末に届く所望波および干渉波の到来方向に差を持たせるようにすることによりアダプティブアレイ機能を搭載した端末が干渉除去機能を十分に発揮することができるような無線基地装置、送信指向性制御方法、および送信指向性制御プログラムを提供することである。
【0037】
【課題を解決するための手段】
この発明の1つの局面によれば、離散的に配置されたN(Nは3以上の整数)本のアンテナの指向性をリアルタイムで制御することにより、M(Mは2以上でありNより小さい整数)個の移動端末装置が空間多重接続することを許容する無線基地装置は、アダプティブアレイ処理手段と、受信応答ベクトル計算手段と、アンテナ組合せ選択手段と、送信ウェイトベクトル計算手段とを備える。アダプティブアレイ処理手段は、N本のアンテナで受信した信号にアダプティブアレイ処理を施してM個の移動端末装置のそれぞれからの受信信号を抽出する。受信応答ベクトル計算手段は、N本のアンテナで受信した信号および抽出された受信信号に基づいて、空間多重接続したM個の移動端末装置のそれぞれの受信応答ベクトルを計算する。アンテナ組合せ選択手段は、空間多重接続したM個の移動端末装置のそれぞれに対して、N本のアンテナのうちの互いに異なるアンテナの組合せを選択して割当てる。送信ウェイトベクトル計算手段は、計算された受信応答ベクトルのうち移動端末装置ごとに選択された互いに異なるアンテナの組合せにそれぞれ対応する受信応答ベクトルを抽出し、抽出された受信応答ベクトルに基づいて、空間多重接続した対応する移動端末装置のそれぞれに対してアンテナの送信指向性を制御する送信ウェイトベクトルを計算する。
【0038】
好ましくは、送信ウェイトベクトル計算手段は、空間多重接続したM個の移動端末装置の各々に対し、当該移動端末装置に対し送信電波のビームを向け、他の移動端末装置に対し送信電波のヌルを向けるような送信ウェイトベクトルを計算する。
【0039】
好ましくは、アンテナの組合せは、M本〜(N−1)本の間の本数で選択される。
【0040】
好ましくは、アンテナ組合せ選択手段は、予め固定された組合せでアンテナの組合せを選択する。
【0041】
好ましくは、アンテナ組合せ選択手段は、計算された移動端末装置のそれぞれの受信応答ベクトルに基づいてアンテナの組合せを選択する。
【0042】
好ましくは、アンテナ組合せ選択手段は、空間多重接続している移動端末装置の各々に対応して、N本のアンテナそれぞれの受信応答ベクトルの大きさを算出する手段と、算出されたN本のアンテナそれぞれの受信応答ベクトルの大きさの大きい方から順に、選択されるアンテナ本数分の受信応答ベクトルの大きさに対応するアンテナの組合せを選択する手段とを含む。
【0043】
好ましくは、アンテナ組合せ選択手段は、空間多重接続している移動端末装置の各々に対応して、N本のアンテナのそれぞれごとに、当該移動端末装置以外の移動端末装置のそれぞれの受信応答ベクトルの大きさの合計値を算出する手段と、算出されたN本のアンテナそれぞれの受信応答ベクトルの大きさの合計値の大きい方から順に、選択されるアンテナ本数分の受信応答ベクトルの大きさの合計値に対応するアンテナの組合せを選択する手段とを含む。
【0044】
好ましくは、アンテナ組合せ選択手段は、選択されるアンテナ本数分の予め定められたアンテナの組合せのそれぞれに対応して、空間多重接続している移動端末装置の相互間の受信応答ベクトルの相関値を算出する手段と、空間多重接続している移動端末装置の各々に対応して、当該移動端末装置と他の移動端末装置との相関値の合計値が最小となるアンテナの組合せを選択する手段とを含む。
【0045】
この発明の他の局面によれば、離散的に配置されたN(Nは3以上の整数)本のアンテナの指向性をリアルタイムで制御することにより、M(Mは2以上でありNより小さい整数)個の移動端末装置が空間多重接続することを許容する無線基地装置における送信指向性制御方法は、N本のアンテナで受信した信号にアダプティブアレイ処理を施してM個の移動端末装置のそれぞれからの受信信号を抽出するステップと、N本のアンテナで受信した信号および抽出された受信信号に基づいて、空間多重接続したM個の移動端末装置のそれぞれの受信応答ベクトルを計算するステップと、空間多重接続したM個の移動端末装置のそれぞれに対して、N本のアンテナのうちの互いに異なるアンテナの組合せを選択して割当てるステップと、計算された受信応答ベクトルのうち移動端末装置ごとに選択された互いに異なるアンテナの組合せにそれぞれ対応する受信応答ベクトルを抽出し、抽出された受信応答ベクトルに基づいて、空間多重接続した対応する移動端末装置のそれぞれに対してアンテナの送信指向性を制御する送信ウェイトベクトルを計算するステップとを備える。
【0046】
好ましくは、送信ウェイトベクトルを計算するステップは、空間多重接続したM個の移動端末装置の各々に対し、当該移動端末装置に対し送信電波のビームを向け、他の移動端末装置に対し送信電波のヌルを向けるような送信ウェイトベクトルを計算する。
【0047】
好ましくは、アンテナの組合せは、M本〜(N−1)本の間の本数で選択される。
【0048】
好ましくは、アンテナ組合せを選択するステップは、予め固定された組合せでアンテナの組合せを選択する。
【0049】
好ましくは、アンテナ組合せを選択するステップは、計算された移動端末装置のそれぞれの受信応答ベクトルに基づいてアンテナの組合せを選択する。
【0050】
好ましくは、アンテナ組合せを選択するステップは、空間多重接続している移動端末装置の各々に対応して、N本のアンテナそれぞれの受信応答ベクトルの大きさを算出するステップと、算出されたN本のアンテナそれぞれの受信応答ベクトルの大きさの大きい方から順に、選択されるアンテナ本数分の受信応答ベクトルの大きさに対応するアンテナの組合せを選択するステップとを含む。
【0051】
好ましくは、アンテナ組合せを選択するステップは、空間多重接続している移動端末装置の各々に対応して、N本のアンテナのそれぞれごとに、当該移動端末装置以外の移動端末装置のそれぞれの受信応答ベクトルの大きさの合計値を算出するステップと、算出されたN本のアンテナそれぞれの受信応答ベクトルの大きさの合計値の大きい方から順に、選択されるアンテナ本数分の受信応答ベクトルの大きさの合計値に対応するアンテナの組合せを選択するステップとを含む。
【0052】
好ましくは、アンテナ組合せを選択するステップは、選択されるアンテナ本数分の予め定められたアンテナの組合せのそれぞれに対応して、空間多重接続している移動端末装置の相互間の受信応答ベクトルの相関値を算出するステップと、空間多重接続している移動端末装置の各々に対応して、当該移動端末装置と他の移動端末装置との相関値の合計値が最小となるアンテナの組合せを選択するステップとを含む。
【0053】
この発明のさらに他の局面によれば、離散的に配置されたN(Nは3以上の整数)本のアンテナの指向性をリアルタイムで制御することにより、M(Mは2以上でありNより小さい整数)個の移動端末装置が空間多重接続することを許容する無線基地装置における送信指向性制御プログラムは、コンピュータに、N本のアンテナで受信した信号にアダプティブアレイ処理を施してM個の移動端末装置のそれぞれからの受信信号を抽出するステップと、N本のアンテナで受信した信号および抽出された受信信号に基づいて、空間多重接続したM個の移動端末装置のそれぞれの受信応答ベクトルを計算するステップと、空間多重接続したM個の移動端末装置のそれぞれに対して、N本のアンテナのうちの互いに異なるアンテナの組合せを選択して割当てるステップと、計算された受信応答ベクトルのうち移動端末装置ごとに選択された互いに異なるアンテナの組合せにそれぞれ対応する受信応答ベクトルを抽出し、抽出された受信応答ベクトルに基づいて、空間多重接続した対応する移動端末装置のそれぞれに対してアンテナの送信指向性を制御する送信ウェイトベクトルを計算するステップとを実行させる。
【0054】
好ましくは、送信ウェイトベクトルを計算するステップは、空間多重接続したM個の移動端末装置の各々に対し、当該移動端末装置に対し送信電波のビームを向け、他の移動端末装置に対し送信電波のヌルを向けるような送信ウェイトベクトルを計算する。
【0055】
好ましくは、アンテナの組合せは、M本〜(N−1)本の間の本数で選択される。
【0056】
好ましくは、アンテナ組合せを選択するステップは、予め固定された組合せでアンテナの組合せを選択する。
【0057】
好ましくは、アンテナ組合せを選択するステップは、計算された移動端末装置のそれぞれの受信応答ベクトルに基づいてアンテナの組合せを選択する。
【0058】
好ましくは、アンテナ組合せを選択するステップは、空間多重接続している移動端末装置の各々に対応して、N本のアンテナそれぞれの受信応答ベクトルの大きさを算出するステップと、算出されたN本のアンテナそれぞれの受信応答ベクトルの大きさの大きい方から順に、選択されるアンテナ本数分の受信応答ベクトルの大きさに対応するアンテナの組合せを選択するステップとを含む。
【0059】
好ましくは、アンテナ組合せを選択するステップは、空間多重接続している移動端末装置の各々に対応して、N本のアンテナのそれぞれごとに、当該移動端末装置以外の移動端末装置のそれぞれの受信応答ベクトルの大きさの合計値を算出するステップと、算出されたN本のアンテナそれぞれの受信応答ベクトルの大きさの合計値の大きい方から順に、選択されるアンテナ本数分の受信応答ベクトルの大きさの合計値に対応するアンテナの組合せを選択するステップとを含む。
【0060】
好ましくは、アンテナ組合せを選択するステップは、選択されるアンテナ本数分の予め定められたアンテナの組合せのそれぞれに対応して、空間多重接続している移動端末装置の相互間の受信応答ベクトルの相関値を算出するステップと、空間多重接続している移動端末装置の各々に対応して、当該移動端末装置と他の移動端末装置との相関値の合計値が最小となるアンテナの組合せを選択するステップとを含む。
【0061】
したがって、この発明によれば、空間多重基地局において、空間多重接続する端末の各々に対して、互いに異なるアンテナの組合せで送信ウェイトを形成して送信することにより、空間多重基地局から各端末に届く所望波および干渉波の到来方向に差を持たせるようにすることができる。このため、アダプティブアレイ機能を搭載した端末が干渉除去機能を十分に発揮することができ、通信品質の向上、エリア性能の向上を図ることができる。
【0062】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【0063】
図1は、この発明の基本原理を説明する概念図である。この発明の基本原理は、各端末ごとに、異なるアンテナの組合せを用いて送信ウェイトを形成し送信することにより、端末に届く所望波および干渉波の到来方向に差を持たせるようにし、アダプティブアレイ端末に干渉除去能力を発揮せしめることにある。
【0064】
図1の例では、たとえば4本アンテナANT1,ANT2,ANT3,ANT4の空間多重基地局に端末1および端末2の2つのユーザ端末が空間多重接続している2多重の状態において、端末1に対する送信アンテナとして3本のアンテナANT1,ANT2,ANT3を選択し、端末2に対する送信アンテナとして3本のアンテナANT1,ANT2,ANT4を選択する場合を示している。
【0065】
なお、図1を含めて以下に説明する例では、基地局のアレイアンテナを構成するアンテナ数を4本とするが、この発明はこれに限定されるものではない。
【0066】
すなわち、この発明による方式を用いるためには、一般に、N本のアンテナを有する基地局に対し、M個の端末が空間多重接続(M多重)することが必要であり、NおよびMは、1<M<Nの大小関係を満たす整数である。換言すると、Nは3以上の整数であり、Mは2以上でNより小さい整数である。
【0067】
上述のように、端末ごとに異なるアンテナの組合せを選択するため、選択するアンテナの最大本数は、(N−1)本であり、一方、M多重するためには少なくともM本のアンテナが必要である。したがって、端末ごとに選択するアンテナの本数は、M本〜(N−1)本の間で自由に選ぶことができる。
【0068】
図1の例に戻って、この発明では、たとえば前述の特許文献1および特許文献2に開示された周知の方法により、受信応答ベクトルに含まれている到来方向情報を利用して送信ウェイトを形成する。
【0069】
このような受信応答ベクトルから送信ウェイトを形成する方法については上記特許文献1および特許文献2に詳細に開示されているため、ここではその詳細な説明は省略するが、要約すれば、受信応答ベクトル(または受信係数ベクトル)とは、基地局で受信した端末からの信号成分のうち、各端末からの信号の振幅および位相に関する情報を表わすものである。
【0070】
基地局において、このような各端末ごとの受信応答ベクトルを推定することにより、各端末から基地局までの無線区間の伝搬路特性、信号受信時における電力値などを検出することが可能となる。
【0071】
特に、アレイアンテナを構成する複数のアンテナで送受信される信号の振幅および位相の成分を調整することによって、信号電波の送受信の指向性を制御するアダプティブアレイ(空間多重)基地局においては、各アンテナごとの振幅および位相の成分の制御は本質的に、推定された受信応答ベクトルに基づいてウェイトベクトルを計算することによって行なわれる。
【0072】
なお、各端末から基地局で受信した信号の受信応答ベクトルの推定方法としては、基地局の各アンテナごとに受信した受信信号(IQ信号)と、当該端末からの復調ビットデータの再変調信号とを複素乗算してその結果をアンサンブル平均(時間平均)することによって推定する手法が用いられている。
【0073】
この方法では、有意な干渉が測定された場合には、所望ユーザ端末および干渉ユーザ端末の到来方向の情報を表わす受信応答ベクトルを推定し、推定された受信応答ベクトルに基づいて、所望ユーザ端末の方向に送信電波のビームをかつ干渉ユーザ端末の方向に送信電波のヌルを強制的に向けるような送信ウェイトを形成する(たとえば特許文献1の第16頁〜第22頁の説明を参照)。
【0074】
これにより、受信ウェイトをコピーして送信ウェイトとする場合と同様に、アダプティブアレイ基地局からは所望ユーザをターゲットとする指向性を有する送信信号が出力される。
【0075】
このような従来の受信応答ベクトルを推定して送信ウェイトを形成する方法では、どの端末に対しても基地局のすべてのアンテナを用いて行なわれていた。
【0076】
これに対し、この発明では、すべてのアンテナではなく、端末ごとに異なるように選択されたアンテナだけに対応する受信応答ベクトル(非選択のアンテナに対応するベクトル成分は使用しない)を使用して送信ウェイトを作成する。
【0077】
図1を参照して、この発明による送信ウェイトの形成過程について概略的に説明する。
【0078】
まず、端末1をターゲットとする端末1信号を送信する送信ウェイトW1の形成について説明する。端末1に対しては、上述のようにアンテナANT1,ANT2,ANT3が選択されており、これらの3本のアンテナにより、端末1からの受信応答ベクトルが推定され(ブロック1a)、かつ端末2からの受信応答ベクトルが推定される(ブロック1b)。これらの推定された受信応答ベクトルは送信ウェイト計算機1に与えられ、送信ウェイト計算機1は、端末1にビームを向けかつ端末2にヌルを向ける送信ウェイトW1を形成し(ブロック1c)、アンテナANT1,ANT2,ANT3から送信する。
【0079】
次に、端末2をターゲットとする端末2信号を送信する送信ウェイトW2の形成について説明する。端末2に対しては、上述のようにアンテナANT1,ANT2,ANT4が選択されており、これらの3本のアンテナにより、端末1からの受信応答ベクトルが推定され(ブロック2a)、かつ端末2からの受信応答ベクトルが推定される(ブロック2b)。これらの推定された受信応答ベクトルは送信ウェイト計算機2に与えられ、送信ウェイト計算機2は、端末1にヌルを向けかつ端末2にビームを向ける送信ウェイトW2を形成し(ブロック2c)、アンテナANT1,ANT2,ANT4から送信する。
【0080】
なお、ブロック1a,1b,2a,2bにおける受信応答ベクトルの推定、および送信ウェイト計算機1および2における送信ウェイトの形成の演算については、上記特許文献1および特許文献2に詳細に開示されている。
【0081】
以上のように、端末1をターゲットとする送信ウェイトW1と端末2をターゲットとする送信ウェイトW2とは、異なるアンテナの組合せで送信されるので、各端末側から見れば、所望波および干渉波の到来方向が異なって見えることになる。
【0082】
図2を参照して、図1のこの発明の原理を適用した場合に端末側から見た所望波および干渉波の到来方向について説明する。なお、図2で用いた各種矢印は、図13で用いたものと同じである。
【0083】
端末の移動などの原因により、送信信号のビームおよびヌルの方向制御が良好に行なえない場合であっても、端末1から見れば、所望波である端末1信号(S1)および干渉波である端末2信号(S2)は異なるアンテナの組合せから送信されているため、異なる方向から到来しているように見え、端末2から見れば、所望波である端末2信号(S2)および干渉波である端末1信号(S1)も異なる方向から到来しているように見えることになる。
【0084】
以上のように、この発明による空間多重基地局では、当該基地局に対し空間多重接続する複数の端末のすべてに向けて、アレイアンテナのすべてのアンテナではなく、そのうちの異なる組合せのアンテナで送信しているので、種々の原因により基地局での送信指向性制御が良好に行なえないときでも、各端末においては所望波および干渉波が異なる方向から到来するように見え、アダプティブアレイ機能を有する端末であれば干渉波を除去して所望波のみを抽出することが可能になる。
【0085】
次に、上述のこの発明の基本原理を実現するためのアンテナの選択方法について詳細に説明する。
【0086】
[実施の形態1]
図3は、この発明の実施の形態1によるアンテナ選択の態様のテーブルを示す図である。
【0087】
この実施の形態1によれば、多重度に応じて、予め固定された組合せで、端末ごとのアンテナ組合せを選択するものである。
【0088】
図3のテーブルは、4本アンテナの基地局において各多重度ごとに、この発明の適用の可否、および適用可能な場合における予め固定されたアンテナの組合せを例示するものである。
【0089】
まず、端末1および端末2が接続する2多重の場合、前述のM本〜(N−1)本の範囲に相当する2本または3本のアンテナを選択する。なお、本数の少ないアンテナ(ここでは2本)を選択すれば、所望波および干渉波の到来方向の差を大きくすることができるが、送信指向性形成の精度で劣ることになる。このため、アンテナ本数は、基本的には、(N−1)本に相当する本数(ここでは3本)を選択することが望ましい。
【0090】
まず、送信アンテナ2本を選択する場合には、たとえば、端末1に対する送信ウェイトを形成し送信するためのアンテナとしてANT1,ANT2を予め決めておき、端末2に対する送信ウェイトを形成し送信するためのアンテナとしてANT3,ANT4を予め決めておく。
【0091】
一方、送信アンテナ3本を選択する場合には、たとえば、端末1に対する送信ウェイトを形成し送信するためのアンテナとしてANT1,ANT2,ANT3を予め決めておき、端末2に対する送信ウェイトを形成し送信するためのアンテナとしてANT2,ANT3,ANT4を予め決めておく。
【0092】
次に、端末1、端末2および端末3が接続する3多重の場合、前述のM本〜(N−1)本の範囲に相当するアンテナ本数は3本だけである。したがって、アンテナ数2本の場合には、この発明の適用は不可である。
【0093】
送信アンテナ3本を選択する場合には、たとえば、端末1に対する送信ウェイトを形成し送信するためのアンテナとしてANT1,ANT2,ANT3を予め決めておき、端末2に対する送信ウェイトを形成し送信するためのアンテナとしてANT2,ANT3,ANT4を予め決めておき、端末3に対する送信ウェイトを形成し送信するためのアンテナとしてANT1,ANT3,ANT4を予めきめておく。
【0094】
次に、端末1、端末2、端末3および端末4が接続する4多重の場合、前述のM本〜(N−1)本の範囲に相当するアンテナ本数は存在せず、したがって4多重にはこの発明の適用は不可である。
【0095】
このような実施の形態1によれば、アンテナ選択のための処理が簡単であるという長所を有するものである。
【0096】
[実施の形態2]
図4は、この発明の実施の形態2によるアンテナ選択の原理を説明するテーブルを示す図である。
【0097】
この実施の形態2によれば、端末ごとに計算された受信応答ベクトルに応じて、受信応答ベクトルの大きさにしたがって端末ごとのアンテナ組合せを選択するものである。
【0098】
図4の例は、4本アンテナで3多重の場合を示している。この場合の選択されるアンテナ本数は上述のように3本である。
【0099】
図4を参照して、端末1から4本のアンテナで受信した信号の受信応答ベクトルのアンテナANT1,ANT2,ANT3,ANT4のそれぞれに対応する成分の大きさは、1.2、0.5、0.8、1.0である。
【0100】
次に、端末2から4本のアンテナで受信した信号の受信応答ベクトルのアンテナANT1,ANT2,ANT3,ANT4のそれぞれに対応する成分の大きさは、0.7、0.8、0.3、0.5である。
【0101】
次に、端末3から4本のアンテナで受信した信号の受信応答ベクトルのアンテナANT1,ANT2,ANT3,ANT4のそれぞれに対応する成分の大きさは、0.8、0.9、1.3、1.2である。
【0102】
この実施の形態2では、所望ユーザ端末に対してより正確にビームを向けるため、各端末ごとに、受信応答ベクトルの大きさの大きいほうから順に、3本のアンテナの組合せを決定する。
【0103】
図4において、端末1については、受信応答ベクトルの大きさが1.2、0.8、1.0であるANT1,ANT3,ANT4が選択される。
【0104】
端末2については、受信応答ベクトルの大きさが0.7、0.8、0.5であるANT1,ANT2,ANT4が選択される。
【0105】
端末3については、受信応答ベクトルの大きさが0.9、1.3、1.2であるANT2,ANT3,ANT4が選択される。
【0106】
このように端末ごとに選択されたアンテナの組を用いて送信ウェイトを形成し送信することにより、所望ユーザ端末に対しより正確にビームが向いた送信ウェイトを形成することができ、対応のアダプティブアレイ端末での干渉除去能力をより協力に発揮させることができる。
【0107】
[実施の形態3]
図5は、この発明の実施の形態3によるアンテナ選択の原理を説明するテーブルを示す図である。
【0108】
この実施の形態3によれば、各端末ごとに計算された受信応答ベクトル(図4)に基づいて、当該端末(所望端末)以外の端末(干渉端末)の受信応答ベクトルの大きさの合計値をアンテナごとに計算し、合計値の大きさにしたがって端末ごとのアンテナ組合せを選択するものである。
【0109】
図5の例は、4本アンテナで3多重の場合を示している。この場合の選択されるアンテナ本数は上述のように3本である。
【0110】
図4の受信応答ベクトルの大きさのテーブルを参照して、端末1を所望端末とした場合、干渉端末となる端末2および端末3からアンテナANT1で受信した受信応答ベクトルの大きさの合計値は、0.7+0.8=1.5となる。同様に、干渉端末となる端末2および端末3からアンテナANT2で受信した受信応答ベクトルの大きさの合計値は、0.8+0.9=1.7となる。同様に、干渉端末となる端末2および端末3からアンテナANT3で受信した受信応答ベクトルの大きさの合計値は、0.3+1.3=1.6となる。同様に、干渉端末となる端末2および端末3からアンテナANT4で受信した受信応答ベクトルの大きさの合計値は、0.5+1.2=1.7となる。
【0111】
次に、端末2を所望端末とした場合、干渉端末となる端末1および端末3からアンテナANT1で受信した受信応答ベクトルの大きさの合計値は、1.2+0.8=2.0となる。同様に、干渉端末となる端末1および端末3からアンテナANT2で受信した受信応答ベクトルの大きさの合計値は、0.5+0.9=1.4となる。同様に、干渉端末となる端末1および端末3からアンテナANT3で受信した受信応答ベクトルの大きさの合計値は、0.8+1.3=2.1となる。同様に、干渉端末となる端末1および端末3からアンテナANT4で受信した受信応答ベクトルの大きさの合計値は、1.0+1.2=2.2となる。
【0112】
次に、端末3を所望端末とした場合、干渉端末となる端末1および端末2からアンテナANT1で受信した受信応答ベクトルの大きさの合計値は、1.2+0.7=1.9となる。同様に、干渉端末となる端末1および端末2からアンテナANT2で受信した受信応答ベクトルの大きさの合計値は、0.5+0.8=1.3となる。同様に、干渉端末となる端末1および端末2からアンテナANT3で受信した受信応答ベクトルの大きさの合計値は、0.8+0.3=1.1となる。同様に、干渉端末となる端末1および端末2からアンテナANT4で受信した受信応答ベクトルの大きさの合計値は、1.0+0.5=1.5となる。
【0113】
図5のテーブルは、以上の結果を、各端末(所望端末)と、アンテナごとの干渉端末の受信応答ベクトルの大きさの合計値との関係としてまとめたものである。
【0114】
この実施の形態3では、干渉端末に対してより正確にヌルを向けるため、各端末(所望端末)ごとに、干渉端末の受信応答ベクトルの大きさの合計値の大きいほうから順に、3本のアンテナの組合せを決定する。
【0115】
図5において、端末1については、干渉端末受信応答ベクトルの大きさ合計値が1.7、1.6、1.7であるANT2,ANT3,ANT4が選択される。
【0116】
端末2については、干渉端末受信応答ベクトルの大きさ合計値が2.0、2.1、2.2であるANT1,ANT3,ANT4が選択される。
【0117】
端末3については、干渉端末受信応答ベクトルの大きさ合計値が1.9、1.3、1.5であるANT1,ANT2,ANT4が選択される。
【0118】
このように端末ごとに選択されたアンテナの組を用いて送信ウェイトを形成し送信することにより、干渉端末に対しより正確にヌルが向いた送信ウェイトを形成することができ、対応のアダプティブアレイ端末での干渉除去能力をより強力に発揮させることができる。
【0119】
[実施の形態4]
図6および図7は、この発明の実施の形態4によるアンテナ選択の原理を説明するテーブルを示す図である。
【0120】
この実施の形態4によれば、予め互いに異なるアンテナの組合せを決めておき、各組合せごとに、それぞれの端末の受信応答ベクトルを計算し、さらに端末間の受信応答ベクトルの相関値を計算する。そして、計算された受信応答ベクトル相関値に基づいて、当該端末(所望端末)と、それ以外の端末(干渉端末)との受信応答ベクトル相関値の大きさの合計値を、アンテナ組合せごとに計算し、合計値の最小のアンテナ組合せを選択するものである。
【0121】
図6および図7の例は、4本アンテナで3多重の場合を示している。この場合の選択されるアンテナ本数は上述のように3本である。
【0122】
図6を参照すると、ANT1,ANT2,ANT3の第1の組合せ、ANT1,ANT2,ANT4の第2の組合せ、ANT1,ANT3,ANT4の第3の組合せ、ANT2,ANT3,ANT4の第4の組合せの4とおりの組合せが予め決められている。
【0123】
ここで、受信応答ベクトルの相関値の計算について説明する。受信応答ベクトルh1,h2がある場合、その相関値は次式で表わされる。
【0124】
相関値=(h1・h2)/(|h1|・|h2|)、ただし、(h1・h2)は内積、|h1|は絶対値を表わす。
【0125】
図6を参照して、アンテナの第1の組合せに関し、端末1と端末2との受信応答ベクトルの相関値は、0.4であり、端末1と端末3との受信応答ベクトルの相関値は0.8である。
【0126】
次に、アンテナの第2の組合せに関し、端末1と端末2との受信応答ベクトルの相関値は、0.5であり、端末1と端末3との受信応答ベクトルの相関値は0.9である。
【0127】
次に、アンテナの第3の組合せに関し、端末1と端末2との受信応答ベクトルの相関値は、0.8であり、端末1と端末3との受信応答ベクトルの相関値は0.3である。
【0128】
次に、アンテナの第4の組合せに関し、端末1と端末2との受信応答ベクトルの相関値は、0.2であり、端末1と端末3との受信応答ベクトルの相関値は0.2である。
【0129】
さらに、図6を参照して、アンテナの第1の組合せに関し、端末2と端末3との受信応答ベクトルの相関値は、0.2である。
【0130】
次に、アンテナの第2の組合せに関し、端末2と端末3との受信応答ベクトルの相関値は、0.6である。
【0131】
次に、アンテナの第3の組合せに関し、端末2と端末3との受信応答ベクトルの相関値は、0.3である。
【0132】
次に、アンテナの第4の組合せに関し、端末2と端末3との受信応答ベクトルの相関値は、0.5である。
【0133】
ここで、端末1を所望端末とした場合、この端末1と、干渉端末に相当する端末2および端末3との相関値の合計は、図6より、アンテナの第1の組合せに関しては、0.4+0.8=1.2となり、アンテナの第2の組合せに関しては、0.5+0.9=1.4となり、アンテナの第3の組合せに関しては、0.8+0.3=1.1となり、アンテナの第4の組合せに関しては、0.2+0.2=0.4となる。
【0134】
次に、端末2を所望端末とした場合、この端末2と、干渉端末に相当する端末1および端末3との相関値の合計は、図6より、アンテナの第1の組合せに関しては、0.4+0.2=0.6となり、アンテナの第2の組合せに関しては、0.5+0.6=1.1となり、アンテナの第3の組合せに関しては、0.8+0.3=1.1となり、アンテナの第4の組合せに関しては、0.2+0.5=0.7となる。
【0135】
次に、端末3を所望端末とした場合、この端末3と、干渉端末に相当する端末1および端末2との相関値の合計は、図6より、アンテナの第1の組合せに関しては、0.8+0.2=1.0となり、アンテナの第2の組合せに関しては、0.9+0.6=1.5となり、アンテナの第3の組合せに関しては、0.3+0.3=0.6となり、アンテナの第4の組合せに関しては、0.2+0.5=0.7となる。
【0136】
図7のテーブルは、以上の結果を、各端末(所望端末)と、アンテナ組合せごとの干渉端末との受信応答ベクトル相関値の合計値との関係としてまとめたものである。
【0137】
この実施の形態4では、所望端末に対してより正確にビームを向けかつ干渉端末に対してより正確にヌルを向けるため、各端末(所望端末)ごとに、干渉端末との受信応答ベクトル相関値の合計値の最小のアンテナの組合せを選択する。
【0138】
図7において、端末1については、干渉端末との受信応答ベクトル相関値の合計値が最小の0.4であるANT2,ANT3,ANT4の組合せが選択される。
【0139】
端末2については、干渉端末との受信応答ベクトル相関値の合計値が最小の0.6であるANT1,ANT2,ANT3の組合せが選択される。
【0140】
端末3については、干渉端末との受信応答ベクトル相関値の合計値が最小の0.6であるANT1,ANT3,ANT4の組合せが選択される。
【0141】
このように端末ごとに選択されたアンテナの組を用いて送信ウェイトを形成し送信することにより、所望端末に対しより正確にビームが向きかつ干渉端末に対しより正確にヌルが向いた送信ウェイトを形成することができ、対応のアダプティブアレイ端末での干渉除去能力をより協力に発揮させることができる。
【0142】
次に、図8は、この発明の実施の形態1〜4を実現するための空間多重基地局の機能ブロック図である。この機能ブロック図は、4本アンテナの空間多重基地局において、端末1および端末2が接続する2多重に対応している。
【0143】
図8を参照して、アンテナANT1,ANT2,ANT3,ANT4で受信した信号は受信処理装置100に与えられ、アダプティブアレイ処理により、端末1からの受信信号1および端末2からの受信信号2がそれぞれ抽出される。
【0144】
端末1に対する送信信号1および端末2に対する送信信号2は、送信処理装置200に与えられ、送信指向性が制御された後、合成されてアンテナANT1,ANT2,ANT3,ANT4によって送信される。
【0145】
アンテナANT1,ANT2,ANT3,ANT4と、受信処理装置100および送信処理装置200との間の接続は、スイッチSW1,SW2,SW3,SW4により、選択的に切替えられる。
【0146】
まず、受信時の動作について説明すると、アンテナANT1,ANT2,ANT3,ANT4で受信した信号は、スイッチSW1,SW2,SW3,SW4を介して受信処理装置100に入り、端末1からの受信信号1の抽出のために、乗算器11a,12a,13a,14aのそれぞれの一方入力に与えられるとともに、受信ウェイトベクトル計算機16aおよび受信応答ベクトル計算機18aに与えられる。
【0147】
受信ウェイトベクトル計算機16aからは、それぞれのアンテナでの受信信号に対するウェイトwrx11,wrx21,wrx31,wrx41が出力され、乗算器11a,12a,13a,14aのそれぞれの他方入力に与えられる。
【0148】
アンテナANT1,ANT2,ANT3,ANT4で受信した信号と、対応するウェイトwrx11,wrx21,wrx31,wrx41とは、乗算器11a,12a,13a,14aでそれぞれ乗算され、その結果は、加算器15aで加算される。
【0149】
加算器15aからのアレイ出力は、受信信号1として出力されるとともに、受信ウェイトベクトル計算機16aおよび受信応答ベクトル計算機18aに与えられる。また、受信ウェイトベクトル計算機16aには、メモリ17aから既知の参照信号が与えられる。
【0150】
受信ウェイトベクトル計算機16aは、加算器15aからのアレイ出力と、メモリ17aに格納されている既知の参照信号との誤差の2乗を減少させるように受信ウェイトベクトルwrx11,wrx21,wrx31,wrx41をリアルタイムで収束させる。これにより、特定の端末1からの受信指向性を収束させ、所望端末1からの受信信号1を抽出することができる。
【0151】
一方、アンテナANT1,ANT2,ANT3,ANT4で受信されスイッチSW1,SW2,SW3,SW4を介して受信処理装置100に入った信号は、端末2からの受信信号2の抽出のために、乗算器11b,12b,13b,14bのそれぞれの一方入力に与えられるとともに、受信ウェイトベクトル計算機16bおよび受信応答ベクトル計算機18bに与えられる。
【0152】
受信ウェイトベクトル計算機16bからは、それぞれのアンテナでの受信信号に対するウェイトwrx12,wrx22,wrx32,wrx42が出力され、乗算器11b,12b,13b,14bのそれぞれの他方入力に与えられる。
【0153】
アンテナANT1,ANT2,ANT3,ANT4で受信した信号と、対応するウェイトwrx12,wrx22,wrx32,wrx42とは、乗算器11b,12b,13b,14bでそれぞれ乗算され、その結果は、加算器15bで加算される。
【0154】
加算器15bからのアレイ出力は、受信信号2として出力されるとともに、受信ウェイトベクトル計算機16bおよび受信応答ベクトル計算機18bに与えられる。また、受信ウェイトベクトル計算機16bには、メモリ17bから既知の参照信号が与えられる。
【0155】
受信ウェイトベクトル計算機16bは、加算器15bからのアレイ出力と、メモリ17bに格納されている既知の参照信号との誤差の2乗を減少させるように受信ウェイトベクトルwrx12,wrx22,wrx32,wrx42をリアルタイムで収束させる。これにより、特定の端末2からの受信指向性を収束させ、所望端末2からの受信信号2を抽出することができる。
【0156】
なお、受信ウェイトベクトル計算機16aおよび16bで使用されるアダプティブアレイアルゴリズムは、非特許文献1および2に開示されているように周知であり、ここでは説明を省略する。
【0157】
一方、受信応答ベクトル計算機18aは、アンテナANT1,ANT2,ANT3,ANT4で受信した信号と、加算器15aからのアレイ出力とに応じて、端末1の受信応答ベクトルを算出し、送信処理装置200内のアンテナ選択機30に与える。
【0158】
また、受信応答ベクトル計算機18bは、アンテナANT1,ANT2,ANT3,ANT4で受信した信号と、加算器15bからのアレイ出力とに応じて、端末2の受信応答ベクトルを算出し、送信処理装置200内のアンテナ選択機30に与える。
【0159】
なお、受信応答ベクトル計算機18aおよび18bで使用されるアルゴリズムは、特許文献1および2に開示されているように周知であり、ここでは説明を省略する。
【0160】
アンテナ選択機30は、上述の実施の形態1〜4で説明したアンテナ選択方法のいずれかによって、送信ウェイトの形成および送信に使用する、端末ごとに異なるアンテナの組合せを決定する。アンテナ選択機30の処理動作については、後述する。
【0161】
受信応答ベクトル計算機18aで計算された端末1に対応する受信応答ベクトルのうち、アンテナ選択機30で選択された端末1に対応するアンテナ組合せに対応する成分からなる受信応答ベクトル(非選択のアンテナに対応する成分は0で置き換えられるか、あるいは使用されない旨が送信ウェイトベクトル計算機に通知される)が、アンテナ選択機30から送信ウェイトベクトル計算機26aに与えられる。
【0162】
一方、受信応答ベクトル計算機18bで計算された端末2に対応する受信応答ベクトルのうち、アンテナ選択機30で選択された端末2に対応するアンテナ組合せに対応する成分からなる受信応答ベクトル(非選択のアンテナに対応する成分は0で置き換えられるか、あるいは使用されない旨が送信ウェイトベクトル計算機に通知される)が、アンテナ選択機30から送信ウェイトベクトル計算機26bに与えられる。
【0163】
送信ウェイトベクトル計算機26aは、端末1に対応するアンテナ組合せの受信応答ベクトルに基づいて送信ウェイトベクトルwtx11,wtx21,wtx31,wtx41を計算し、送信ウェイトベクトル設定部25aに設定する。
【0164】
乗算器21a,22a,23a,24aのそれぞれの一方入力には、端末1に対する送信信号1が入力され、他方入力には、送信ウェイトベクトル設定部25aから送信ウェイトベクトルwtx11,wtx21,wtx31,wtx41が入力される。
【0165】
送信ウェイトベクトル計算機26bは、端末2に対応するアンテナ組合せの受信応答ベクトルに基づいて送信ウェイトベクトルwtx12,wtx22,wtx32,wtx42を計算し、送信ウェイトベクトル設定部25bに設定する。
【0166】
乗算器21b,22b,23b,24bのそれぞれの一方入力には、端末2に対する送信信号2が入力され、他方入力には、送信ウェイトベクトル設定部25bから送信ウェイトベクトルwtx12,wtx22,wtx32,wtx42が入力される。
【0167】
乗算器21a,22a,23a,24aのそれぞれの出力および乗算器21b,22b,23b,24bのそれぞれの出力は合成され、スイッチSW1,SW2,SW3,SW4を介してアンテナANT1,ANT2,ANT3,ANT4から出力される。
【0168】
送信ウェイトベクトル計算機26aおよび26bで使用されるアルゴリズムは、特許文献1および2に開示されているように周知であり、ここでは説明を省略する。
【0169】
以上のように、図8の空間多重基地局では、端末1および端末2に対しては、アンテナ選択機30で選択された異なるアンテナ組合わせで送信ウェイトベクトルが形成されているため、各端末から見た所望波および干渉波の到来方向に差を持たせることが可能となる。
【0170】
上述の機能ブロック図のアンテナ選択機30によって実行されるこの発明の実施の形態によるアンテナ選択方法は、実際には、図示しないデジタル・シグナル・プロセッサ(DSP)によって、図9〜図11に示すフロー図に従ってソフトウェアで実行されるものである。この図示しないDSPは、図9〜図11に示すフロー図の各ステップを備えるプログラムを図示しないメモリから読み出して実行する。このプログラムは、外部からインストールすることができる。
【0171】
以下に、図9〜図11を参照して、この発明の実施の形態2〜4によるアンテナ選択アルゴリズムについて説明する。なお、実施の形態1ではアンテナの組合せは固定であるので、アンテナ選択のためのフロー図は省略する。
【0172】
図9は、図4に関連して説明した実施の形態2のアンテナ選択アルゴリズムを示している。
【0173】
図9を参照して、ステップS1において、多重度数をM、所望端末としてのユーザ端末の番号nを1に設定して処理を開始する。なお、基地局のアレイアンテナを構成するすべてのアンテナ(この例では4本)が選択の候補となり得る。
【0174】
ステップS2において、ユーザ端末番号n=1が多重度M以下であるか否かが判断される。ユーザ端末番号n=1が多重度M以下であると判断されると、ステップS3に進み、図4のテーブルに示したように、当該所望端末n=1のそれぞれのアンテナの受信応答ベクトルの大きさを対比し、大きさが最小であるアンテナを選択する。
【0175】
次に、ステップS4において、ステップS3で選択された受信応答ベクトルの大きさが最小のアンテナをアンテナ選択候補から除外する。
【0176】
ステップS5において、端末n=1に対する送信アンテナの組合せとして、ステップS4で除外されたアンテナ以外の残りの3本のアンテナを決定する。
【0177】
次に、ステップS6で、ユーザ端末番号nを1だけインクリメントしてステップS2に戻る。ユーザ端末番号nが多重度Mに等しくなるまでステップS3〜S6の処理が実行され、ユーザ端末番号nが多重度Mを超えたことがステップS2で判断されれば、処理を終了する。
【0178】
図10は、図5に関連して説明した実施の形態3のアンテナ選択アルゴリズムを示している。
【0179】
図10を参照して、ステップS11において、多重度数をM、所望端末としてのユーザ端末の番号nを1に設定して処理を開始する。なお、基地局のアレイアンテナを構成するすべてのアンテナ(この例では4本)が選択の候補となり得る。
【0180】
ステップS12において、ユーザ端末番号n=1が多重度M以下であるか否かが判断される。ユーザ端末番号n=1が多重度M以下であると判断されると、ステップS13に進み、図5のテーブルに示したように、各アンテナごとに、端末n=1以外の干渉端末の受信応答ベクトルの大きさの合計値を算出する。
【0181】
次に、ステップS14において、ステップS13で作成された図5のテーブルから、当該所望端末n=1のアンテナごとの干渉端末受信応答ベクトルの大きさの合計値を対比し、合計値が最小であるアンテナを選択する。
【0182】
次に、ステップS15において、ステップS14で選択された干渉端末受信応答ベクトルの大きさの合計値が最小のアンテナをアンテナ選択候補から除外する。
【0183】
次に、ステップS16において、端末n=1に対する送信アンテナの組合せとして、ステップS15で除外されたアンテナ以外の残りの3本のアンテナを決定する。
【0184】
次に、ステップS17で、ユーザ端末番号nを1だけインクリメントしてステップS12に戻る。ユーザ端末番号nが多重度Mに等しくなるまでステップS13〜S17の処理が実行され、ユーザ端末番号nが多重度Mを超えたことがステップS12で判断されれば、処理を終了する。
【0185】
図11は、図6および図7に関連して説明した実施の形態4のアンテナ選択アルゴリズムを示している。
【0186】
図11を参照して、ステップS21において、多重度数をM、所望端末としてのユーザ端末の番号nを1に設定して処理を開始する。なお、基地局のアレイアンテナを構成するすべてのアンテナ(この例では4本)が選択の候補となり得る。
【0187】
ステップS22において、ユーザ端末番号n=1が多重度M以下であるか否かが判断される。ユーザ端末番号n=1が多重度M以下であると判断されると、ステップS23に進み、図6のテーブルに示したように、各アンテナ組合せごとに、端末同士の受信応答ベクトルの相関値を計算する。
【0188】
次に、ステップS24において、図7のテーブルに示すように、所望端末n=1と、それ以外の干渉端末との受信応答ベクトル相関値の合計値を算出する。そして、当該所望端末n=1のアンテナ組合せごとの干渉端末受信応答ベクトル相関値の合計値を対比し、合計値が最小であるアンテナ組合せを選択する。
【0189】
次に、ステップS25において、端末n=1に対する送信アンテナの組合せとして、ステップS24で選択されたアンテナの組合せを決定する。
【0190】
次に、ステップS26で、ユーザ端末番号nを1だけインクリメントしてステップS22に戻る。ユーザ端末番号nが多重度Mに等しくなるまでステップS23〜S26の処理が実行され、ユーザ端末番号nが多重度Mを超えたことがステップS22で判断されれば、処理を終了する。
【0191】
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。
【0192】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、空間多重基地局において、空間多重接続する端末の各々に対して、互いに異なるアンテナの組合せで送信ウェイトを形成して送信することにより、空間多重基地局から各端末に届く所望波および干渉波の到来方向に差を持たせるようにすることができる。このため、端末の移動などにより基地局における送信指向性の制御が良好に行なえない場合であっても、アダプティブアレイ機能を搭載した端末であれば干渉除去機能を十分に発揮することができ、通信品質の向上、エリア性能の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の基本原理を説明する概念図である。
【図2】 この発明の基本原理による空間多重基地局のアンテナの使用形態および信号到来方向を模式的に説明する図である。
【図3】 この発明の実施の形態1によるアンテナ選択の態様のテーブルを示す図である。
【図4】 この発明の実施の形態2によるアンテナ選択の原理を説明するテーブルを示す図である。
【図5】 この発明の実施の形態3によるアンテナ選択の原理を説明するテーブルを示す図である。
【図6】 この発明の実施の形態4によるアンテナ選択の原理を説明するテーブルを示す図である。
【図7】 この発明の実施の形態4によるアンテナ選択の原理を説明するテーブルを示す図である。
【図8】 この発明の実施の形態1〜4を実現するための空間多重基地局の機能ブロック図である。
【図9】 この発明の実施の形態2の処理を示すフロー図である。
【図10】 この発明の実施の形態3の処理を示すフロー図である。
【図11】 この発明の実施の形態4の処理を示すフロー図である。
【図12】 各端末信号が各端末においてどのように作用するかをまとめたテーブルを示す図である。
【図13】 従来の空間多重基地局のアンテナの使用形態および信号到来方向を模式的に説明する図である。
【符号の説明】
1,2 送信ウェイト計算機、11a,12a,13a,14a,11b,12b,13b,14b,21a,22a,23a,24a,21b,22b,23b,24b 乗算器、15a,15b 加算器、16a,16b 受信ウェイトベクトル計算機、17a,17b メモリ、18a,18b 受信応答ベクトル計算機、25a,25b 送信ウェイトベクトル設定部、26a,26b 送信ウェイトベクトル計算機、30 アンテナ選択器、100 受信処理装置、200 送信処理装置、ANT1,ANT2,ANT3,ANT4 アンテナ、SW1,SW2,SW3,SW4 スイッチ。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a radio base apparatus, a transmission directivity control method, and a transmission directivity control program, and an adaptive array radio base apparatus in which a plurality of mobile terminal apparatuses including a mobile terminal apparatus having an adaptive array function can be spatially multiplexed. And a transmission directivity control method and a transmission directivity control program in such a radio base apparatus.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, mobile communication systems (for example, Personal Handyphone System: hereinafter referred to as PHS), which are rapidly developing, increase traffic between a radio base device (hereinafter referred to as a base station) and a mobile terminal device (hereinafter referred to as a terminal). In order to improve the frequency utilization efficiency of radio waves in response to the above, a method for extracting a received signal from a desired specific terminal by adaptive array processing has been proposed particularly in a base station (see, for example, Non-Patent Document 1). ).
[0003]
In summary, adaptive array processing is adaptively controlled by calculating a reception weight vector composed of reception coefficients (weights) for each antenna based on signals received from a terminal by an array antenna composed of a plurality of antennas of a base station. This is a process of accurately extracting a signal from a specific terminal user.
[0004]
Furthermore, using this adaptive array processing technique, a space division multiple access system (SDMA) that can spatially multiplex terminals of multiple users to a base station by spatially dividing the same time slot of the same frequency. Multiple Access or PDMA (Path Division Multiple Access) has been proposed (see Non-Patent Document 2). In this SDMA system, signals from each of a plurality of user terminals are separated and extracted by the above-described adaptive array processing at the base station.
[0005]
In a spatial multiplex base station capable of spatial multiplex connection employing such adaptive array processing, a reception weight vector calculator for calculating such a reception weight vector for each symbol of a reception signal of a specific terminal user is provided. The reception weight vector calculator calculates a complex multiplication sum (array output signal) of the reception signal and the calculated reception weight vector in a known reference signal interval (weight estimation interval) provided at the head portion of each frame of the reception signal. Then, the process of converging the reception weight vector so as to reduce the square of the error with the known reference signal, that is, the adaptive array process for converging the reception directivity from the specific terminal user is executed.
[0006]
In adaptive array processing, the convergence of the received weight vector is adaptively performed according to fluctuations in the propagation characteristics of the time and signal radio wave, and interference components and noise are removed from the received signal. The received signal is extracted.
[0007]
In such a received weight vector calculator, an RLS (Recursive Least Squares) algorithm, which is an algorithm for learning weights by the steepest descent method MMSE (Minimum Mean Square Error) based on the square of the error between the array output signal and the reference signal. Adaptive array algorithms such as LMS (Least Mean Square) algorithm and SMI (Sample Matrix Inversion) algorithm are used. Such RLS algorithm, LMS algorithm, SMI algorithm and the like are well-known techniques in the field of adaptive array processing.
[0008]
The spatial multiplexing base station further determines the transmission directivity for the terminal user by weighting the transmission signal with a transmission weight vector obtained by copying the reception weight vector calculated in this way for each terminal user.
[0009]
A method of controlling the directivity of a transmission signal with a transmission weight vector obtained by copying the reception weight vector calculated by such an adaptive array algorithm is known, and is disclosed in Non-Patent Document 3, for example.
[0010]
On the other hand, there is a known method of estimating the terminal arrival direction (so-called reception response vector) from the received signal and estimating the transmission weight from the received response vector, instead of copying the received weight vector as it is and using it as the transmission weight vector. (For example, see Patent Document 1 and Patent Document 2).
[0011]
With the adaptive array technology as described above, the spatial multiplexing base station forms a transmission weight for each terminal so as to direct the beam of the transmission radio wave in the direction of the desired user terminal and the null of the transmission radio wave in the direction of the interference user terminal. To send.
[0012]
FIG. 12 shows how a transmission wave from a base station works when viewed from each terminal when two terminal users are spatially multiplexed with a spatial multiplexing base station (the number of multiplexing is two or two). It shows a table to explain.
[0013]
In the example of FIG. 12, a spatial multiplexing base station (hereinafter also simply referred to as a base station) includes a transmission weight W1 that directs a beam of transmission radio waves toward terminal 1 and a null toward terminal 2 by the above-described adaptive array processing, It is assumed that the transmission weight W2 that directs the beam of the transmission radio wave to 2 and directs the null to the terminal 1 is combined and transmitted from the array antenna.
[0014]
In this case, when viewed from the terminal 1, the signal formed and transmitted by the weight W1 acts as a desired wave having a beam directed to the terminal, and the signal transmitted by the weight W2 is an interference in which a null is directed to the terminal. Acts as a wave.
[0015]
On the other hand, when viewed from the terminal 2, the signal transmitted by the weight W2 acts as a desired wave having a beam directed to the terminal, and the signal transmitted by the weight W1 acts as an interference wave having a null directed to the terminal. To do.
[0016]
In such an example, if the beam and null directions are accurately controlled, the interference wave transmitted to the terminal 1 by the weight W2 and the interference wave transmitted to the terminal 2 by the weight W1 are both close to zero. Thus, the spatial multiplex connection of the terminal 1 and the terminal 2 to the base station is satisfactorily realized.
[0017]
However, the beam and null direction control may shift due to a decrease in the reception level itself at the terminal, an increase in reception level difference between a plurality of terminals, high-speed movement of the terminal, and the like.
[0018]
In such a case, an interference wave is radiated to each terminal (in the example of FIG. 12, the transmission signal with the weight W2 for the terminal 1 and the transmission signal with the weight W1 for the terminal 2), and the communication quality is deteriorated. Will be invited.
[0019]
On the other hand, in recent years, adaptive array terminals equipped with the above-described adaptive array function are being developed in terminals. In such an adaptive array terminal, adaptive array processing is performed inside the terminal for signals received by a plurality of (for example, two) antennas.
[0020]
Therefore, it is assumed that such an adaptive array terminal is spatially multiplexed with a spatial multiplexing base station.
[0021]
One of the features of adaptive array processing is the removal of interference waves from the received signal as described above. Therefore, in the case where the terminal is an adaptive array terminal, it is possible to exhibit interference removal ability even if an interference wave is radiated to the terminal basically.
[0022]
[Patent Document 1]
International Publication No. WO00 / 79702 Pamphlet
[0023]
[Patent Document 2]
JP 2002-43995 A
[0024]
[Non-Patent Document 1]
Toshinori Iinuma, et al., “Adaptive Array Antenna PHS Base Station”, “SANYO TECHNICICAL REVIEW”, Sanyo Electric Co., Ltd., issued May 1, 2000, Vol. 32, No. 1, p. . 80-88
[0025]
[Non-Patent Document 2]
Yoshiharu Doi et al., “Space Division Multiple Access PHS Base Station”, “SANYO TECHNICICAL REVIEW”, Sanyo Electric Co., Ltd., issued December 10, 2001, Vol. 33, No. 3, p. . 93-101
[0026]
[Non-Patent Document 3]
Shuichi Tsujioka, “Mobile Communications”, Ohmsha, published on May 25, 1998, p. 283-312
[0027]
[Problems to be solved by the invention]
However, when performing adaptive array reception, if there is a difference between the arrival directions of the desired wave and the interference wave, the interference removal capability can be exhibited, but if there is no difference in the arrival direction, the interference wave is removed. It is difficult.
[0028]
As described above, assuming that the adaptive array terminal is spatially connected to the spatial multiplexing base station, if the desired wave and the interference wave are coming from the same direction, the adaptive array terminal removes the interference wave. Can not do it.
[0029]
In the conventional spatial multiplexing base station, the transmission weights W1 and W2 in the example of FIG. 12 are formed and transmitted by all the antennas constituting the array antenna. That is, since signals were transmitted to all of the terminals 1 and 2 using all the antennas, each of the terminals 1 and 2 seemed to have the desired wave and the interference wave coming from the same direction.
[0030]
With reference to FIG. 13, the arrival directions of the desired wave and the interference wave viewed from the terminal side will be described. Referring to FIG. 13, the conventional spatial multiplexing base station transmits to both terminal 1 and terminal 2 using all the array antennas including four antennas ANT1, ANT2, ANT3, and ANT4.
[0031]
Of the signals radiated from the respective antennas, the terminal 1 signal (S1) whose beam is directed toward the terminal 1 and null toward the terminal 2 is represented by a thin solid arrow, and the terminals 1 and A vector composition of the signal S1 radiated to the terminal 2 is represented by a thick black thick arrow.
[0032]
On the other hand, among the signals radiated from each antenna, the terminal 2 signal (S2) whose beam is directed to the terminal 2 and null is directed to the terminal 1 is represented by a thin one-dot chain arrow, and from all four antennas. A vector composition of the signal S2 radiated to the terminal 1 and the terminal 2 is represented by a thin black thick arrow.
[0033]
As described above, when the direction of the beam and the null of the transmission signal cannot be satisfactorily performed due to the movement of the terminal or the like, the terminal 1 signal (S1) and the interference wave, which are desired waves, are viewed from the terminal 1. It seems that a certain terminal 2 signal (S2) is coming from the same direction. From the viewpoint of the terminal 2, the terminal 2 signal (S2) as a desired wave and the terminal 1 signal (S1) as an interference wave are from the same direction. It will appear to have arrived.
[0034]
As described above, in the conventional spatial multiplexing base station, transmission is performed by all antennas of the array antenna toward all of a plurality of terminals that are spatially multiplexed to the base station. When the control could not be performed satisfactorily, the desired wave and the interference wave appeared to arrive from the same direction at each terminal.
[0035]
As described above, the adaptive array reception exhibits the interference removal capability only when there is a difference between the arrival directions of the desired wave and the interference wave. In such a case, the adaptive array function is installed in the terminal. However, such an adaptive array terminal cannot remove the interference wave and extract only the desired wave, which may cause deterioration in communication quality and area performance.
[0036]
Therefore, an object of the present invention is to make it possible for a terminal equipped with an adaptive array function to have a sufficient interference cancellation function by making a difference in the arrival directions of desired waves and interference waves reaching each terminal from the spatial multiplexing base station. It is to provide a radio base apparatus, a transmission directivity control method, and a transmission directivity control program that can be exhibited.
[0037]
[Means for Solving the Problems]
According to one aspect of the present invention, M (M is 2 or more and smaller than N) by controlling the directivity of N (N is an integer of 3 or more) antennas arranged in a discrete manner in real time. A radio base apparatus that allows an (integer) number of mobile terminal apparatuses to perform spatial multiplexing connection includes adaptive array processing means, reception response vector calculation means, antenna combination selection means, and transmission weight vector calculation means. The adaptive array processing means performs adaptive array processing on the signals received by the N antennas and extracts received signals from each of the M mobile terminal apparatuses. The reception response vector calculation means calculates the reception response vectors of M mobile terminal apparatuses spatially connected in a multiplexed manner based on the signals received by the N antennas and the extracted reception signals. The antenna combination selection means selects and assigns a different combination of antennas among the N antennas to each of the M mobile terminal apparatuses connected in space. The transmission weight vector calculation means extracts reception response vectors respectively corresponding to different combinations of antennas selected for each mobile terminal device from the calculated reception response vectors, and based on the extracted reception response vectors, A transmission weight vector for controlling the transmission directivity of the antenna is calculated for each of the corresponding mobile terminal apparatuses connected in multiplex.
[0038]
Preferably, the transmission weight vector calculation means directs a beam of transmission radio waves to each of the M mobile terminal apparatuses connected in space, and directs a null of the transmission radio wave to other mobile terminal apparatuses. Calculate the transmit weight vector to be directed.
[0039]
Preferably, the number of antenna combinations is selected between M and (N-1).
[0040]
Preferably, the antenna combination selection unit selects a combination of antennas by a combination fixed in advance.
[0041]
Preferably, the antenna combination selection unit selects an antenna combination based on the calculated reception response vector of each mobile terminal apparatus.
[0042]
Preferably, the antenna combination selection means includes means for calculating the magnitude of the reception response vector of each of the N antennas corresponding to each of the mobile terminal devices connected in space, and the calculated N antennas. Means for selecting the combination of antennas corresponding to the magnitudes of reception response vectors corresponding to the number of antennas selected in order from the largest reception response vector.
[0043]
Preferably, the antenna combination selection unit corresponds to each of the mobile terminal devices that are spatially multiplexed, for each of the N antennas, the reception response vector of each mobile terminal device other than the mobile terminal device. The sum of the magnitudes of reception response vectors for the number of antennas selected in order from the largest total value of the magnitudes of the received response vectors of the N antennas, and the means for calculating the total magnitude Means for selecting a combination of antennas corresponding to the value.
[0044]
Preferably, the antenna combination selection means calculates the correlation value of the reception response vectors between the mobile terminal devices connected in space, corresponding to each of the predetermined antenna combinations corresponding to the number of antennas to be selected. Means for calculating, and means for selecting a combination of antennas corresponding to each of the mobile terminal apparatuses that are spatially multiplexed so as to minimize the sum of correlation values between the mobile terminal apparatus and other mobile terminal apparatuses; including.
[0045]
According to another aspect of the present invention, M (M is 2 or more and smaller than N) by controlling the directivity of N (N is an integer of 3 or more) discretely arranged antennas in real time. An integer) transmission directivity control method in a radio base station that allows spatial multiplex connection is performed. An adaptive array process is performed on signals received by N antennas, and each of the M mobile terminal apparatuses is subjected to adaptive array processing. Extracting received signals from the N antennas, calculating received response vectors of M mobile terminal apparatuses spatially multiplexed based on the signals received by the N antennas and the extracted received signals; Selecting and assigning different combinations of antennas out of N antennas to each of M mobile terminal apparatuses connected in space, A reception response vector corresponding to each combination of different antennas selected for each mobile terminal device is extracted from the reception response vectors, and each of the corresponding mobile terminal devices spatially connected based on the extracted reception response vector And calculating a transmission weight vector for controlling the transmission directivity of the antenna.
[0046]
Preferably, in the step of calculating a transmission weight vector, a beam of transmission radio waves is directed to each of the M mobile terminals connected in space, and the transmission radio wave is directed to the other mobile terminal apparatuses. A transmission weight vector that directs null is calculated.
[0047]
Preferably, the number of antenna combinations is selected between M and (N-1).
[0048]
Preferably, the step of selecting the antenna combination selects the combination of antennas in a pre-fixed combination.
[0049]
Preferably, the step of selecting an antenna combination selects an antenna combination based on the calculated reception response vector of each mobile terminal device.
[0050]
Preferably, the step of selecting the antenna combination includes the step of calculating the magnitude of the reception response vector of each of the N antennas corresponding to each of the mobile terminal devices connected in space, and the calculated N Selecting a combination of antennas corresponding to the magnitudes of the reception response vectors corresponding to the number of antennas selected in order from the largest reception response vector of each of the antennas.
[0051]
Preferably, in the step of selecting the antenna combination, the reception response of each of the mobile terminal devices other than the mobile terminal device is received for each of the N antennas corresponding to each of the mobile terminal devices connected in space. The step of calculating the total value of the vector magnitudes, and the magnitudes of the reception response vectors corresponding to the number of antennas to be selected in order from the larger total value of the magnitudes of the reception response vectors of the calculated N antennas. Selecting a combination of antennas corresponding to the sum of.
[0052]
Preferably, the step of selecting the antenna combination includes correlation of reception response vectors between the mobile terminal apparatuses connected in space multiplexing corresponding to each of the predetermined antenna combinations corresponding to the number of antennas to be selected. In accordance with each of the mobile terminal devices that are spatially multiplexed and a step of calculating a value, a combination of antennas that minimizes the sum of correlation values between the mobile terminal device and other mobile terminal devices is selected. Steps.
[0053]
According to still another aspect of the present invention, by controlling the directivity of N (N is an integer of 3 or more) antennas arranged in a discrete manner in real time, M (M is 2 or more and N is greater than N). A transmission directivity control program in a radio base station that allows multiple mobile terminal apparatuses to be spatially multiplexed is a computer that performs adaptive array processing on signals received by N antennas and performs M movements. Extracting received signals from each of the terminal devices, and calculating reception response vectors of M mobile terminal devices connected in space, based on the signals received by the N antennas and the extracted received signals And, for each of the M mobile terminal apparatuses connected in space, a combination of different antennas among the N antennas is selected. And receiving response vectors corresponding to different combinations of antennas selected for each mobile terminal device from the calculated reception response vectors, and performing spatial multiplexing connection based on the extracted reception response vectors Calculating a transmission weight vector for controlling the transmission directivity of the antenna for each of the corresponding mobile terminal apparatuses.
[0054]
Preferably, in the step of calculating a transmission weight vector, a beam of transmission radio waves is directed to each of the M mobile terminals connected in space, and the transmission radio wave is directed to the other mobile terminal apparatuses. A transmission weight vector that directs null is calculated.
[0055]
Preferably, the number of antenna combinations is selected between M and (N-1).
[0056]
Preferably, the step of selecting the antenna combination selects the combination of antennas in a pre-fixed combination.
[0057]
Preferably, the step of selecting an antenna combination selects an antenna combination based on the calculated reception response vector of each mobile terminal apparatus.
[0058]
Preferably, the step of selecting the antenna combination includes the step of calculating the magnitude of the reception response vector of each of the N antennas corresponding to each of the mobile terminal devices connected in space, and the calculated N Selecting a combination of antennas corresponding to the magnitudes of the reception response vectors corresponding to the number of antennas selected in order from the largest reception response vector of each of the antennas.
[0059]
Preferably, in the step of selecting the antenna combination, the reception response of each of the mobile terminal devices other than the mobile terminal device is received for each of the N antennas corresponding to each of the mobile terminal devices connected in space. The step of calculating the total value of the vector magnitudes, and the magnitudes of the reception response vectors corresponding to the number of antennas to be selected in order from the larger total value of the magnitudes of the reception response vectors of the calculated N antennas. Selecting a combination of antennas corresponding to the sum of.
[0060]
Preferably, the step of selecting the antenna combination includes correlation of reception response vectors between the mobile terminal apparatuses connected in space multiplexing corresponding to each of the predetermined antenna combinations corresponding to the number of antennas to be selected. In accordance with each of the mobile terminal devices that are spatially multiplexed and a step of calculating a value, a combination of antennas that minimizes the sum of correlation values between the mobile terminal device and other mobile terminal devices is selected. Steps.
[0061]
Therefore, according to the present invention, in the spatial multiplexing base station, by forming transmission weights with different combinations of antennas and transmitting to each of the terminals to be spatially multiplexed, the spatial multiplexing base station transmits each transmission to each terminal. It is possible to provide a difference in the arrival directions of the desired wave and the interference wave that arrive. For this reason, a terminal equipped with the adaptive array function can sufficiently exhibit the interference removal function, and the communication quality and the area performance can be improved.
[0062]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.
[0063]
FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating the basic principle of the present invention. The basic principle of the present invention is to form a transmission weight using a combination of different antennas for each terminal and transmit the difference, so that the arrival directions of the desired wave and the interference wave reaching the terminal have a difference. The purpose is to allow the terminal to exhibit interference removal capability.
[0064]
In the example of FIG. 1, for example, transmission to terminal 1 is performed in a duplex state where two user terminals, terminal 1 and terminal 2, are connected to a spatial multiplexing base station of four antennas ANT1, ANT2, ANT3, and ANT4. In this example, three antennas ANT1, ANT2, and ANT3 are selected as antennas, and three antennas ANT1, ANT2, and ANT4 are selected as transmission antennas for the terminal 2.
[0065]
In the example described below including FIG. 1, the number of antennas constituting the array antenna of the base station is four, but the present invention is not limited to this.
[0066]
That is, in order to use the system according to the present invention, it is generally necessary for M terminals to perform spatial multiplexing connection (M multiplexing) to a base station having N antennas, where N and M are 1 <M <N is an integer that satisfies the magnitude relationship of N. In other words, N is an integer greater than or equal to 3, and M is an integer greater than or equal to 2 and less than N.
[0067]
As described above, in order to select a different antenna combination for each terminal, the maximum number of antennas to be selected is (N−1), while at least M antennas are required for M multiplexing. is there. Therefore, the number of antennas selected for each terminal can be freely selected from M to (N-1).
[0068]
Returning to the example of FIG. 1, in the present invention, a transmission weight is formed by using the arrival direction information included in the reception response vector, for example, by a known method disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2 described above. To do.
[0069]
Since a method for forming a transmission weight from such a reception response vector is disclosed in detail in Patent Document 1 and Patent Document 2 described above, detailed description thereof is omitted here. (Or a reception coefficient vector) represents information related to the amplitude and phase of a signal from each terminal among signal components from the terminal received by the base station.
[0070]
By estimating such a reception response vector for each terminal in the base station, it becomes possible to detect the propagation path characteristics of the radio section from each terminal to the base station, the power value at the time of signal reception, and the like.
[0071]
In particular, in an adaptive array (spatial multiplexing) base station that controls the directivity of transmission / reception of signal radio waves by adjusting the amplitude and phase components of signals transmitted / received by a plurality of antennas constituting an array antenna, each antenna Control of each amplitude and phase component is essentially done by calculating a weight vector based on the estimated received response vector.
[0072]
Note that, as a method of estimating a reception response vector of a signal received from each terminal at the base station, a received signal (IQ signal) received for each antenna of the base station, a remodulation signal of demodulated bit data from the terminal, and A method is used in which a complex multiplication is performed and the result is estimated by performing an ensemble average (time average).
[0073]
In this method, when significant interference is measured, a reception response vector representing information on the arrival direction of the desired user terminal and the interference user terminal is estimated, and based on the estimated reception response vector, the desired user terminal A transmission weight is formed so as to force the beam of the transmission radio wave in the direction and the null of the transmission radio wave in the direction of the interfering user terminal (for example, see the description on pages 16 to 22 of Patent Document 1).
[0074]
As a result, in the same manner as when the reception weight is copied to obtain the transmission weight, the adaptive array base station outputs a transmission signal having directivity targeting the desired user.
[0075]
Such a conventional method of estimating a reception response vector and forming a transmission weight has been performed for all terminals using all the antennas of the base station.
[0076]
In contrast, according to the present invention, transmission is performed using reception response vectors corresponding to only antennas selected to be different for each terminal (not using vector components corresponding to unselected antennas) instead of all antennas. Create weights.
[0077]
With reference to FIG. 1, a process of forming a transmission weight according to the present invention will be schematically described.
[0078]
First, formation of a transmission weight W1 for transmitting a terminal 1 signal targeting the terminal 1 will be described. For terminal 1, antennas ANT1, ANT2, and ANT3 are selected as described above, and the reception response vector from terminal 1 is estimated by these three antennas (block 1a), and from terminal 2 Is estimated (block 1b). These estimated reception response vectors are provided to the transmission weight calculator 1, which forms a transmission weight W1 that directs the beam toward the terminal 1 and the null toward the terminal 2 (block 1c). Transmit from ANT2 and ANT3.
[0079]
Next, the formation of the transmission weight W2 for transmitting the terminal 2 signal targeting the terminal 2 will be described. As described above, the antennas ANT1, ANT2, and ANT4 are selected for the terminal 2, and the reception response vector from the terminal 1 is estimated by these three antennas (block 2a). Is estimated (block 2b). These estimated reception response vectors are provided to the transmission weight calculator 2, which forms a transmission weight W2 that directs a null toward the terminal 1 and a beam toward the terminal 2 (block 2c), and the antenna ANT1, Transmit from ANT2 and ANT4.
[0080]
Note that the estimation of reception response vectors in the blocks 1a, 1b, 2a, and 2b and the calculation of transmission weight formation in the transmission weight calculators 1 and 2 are disclosed in detail in Patent Document 1 and Patent Document 2.
[0081]
As described above, the transmission weight W1 targeted for the terminal 1 and the transmission weight W2 targeted for the terminal 2 are transmitted with different antenna combinations. The direction of arrival will look different.
[0082]
With reference to FIG. 2, the arrival directions of a desired wave and an interference wave viewed from the terminal side when the principle of the present invention of FIG. 1 is applied will be described. The various arrows used in FIG. 2 are the same as those used in FIG.
[0083]
Even if the transmission signal beam and null direction control cannot be performed satisfactorily due to the movement of the terminal or the like, the terminal 1 signal (S1) which is a desired wave and the terminal which is an interference wave are viewed from the terminal 1 Since the two signals (S2) are transmitted from different antenna combinations, the two signals (S2) appear to come from different directions. From the viewpoint of the terminal 2, the terminal 2 signal (S2) that is a desired wave and a terminal that is an interference wave One signal (S1) also appears to come from different directions.
[0084]
As described above, in the spatial multiplexing base station according to the present invention, transmission is performed not to all the antennas of the array antenna but to different combinations of antennas for all of a plurality of terminals that are spatially multiplexed to the base station. Therefore, even when the transmission directivity control at the base station cannot be performed satisfactorily due to various causes, it seems that the desired wave and the interference wave come from different directions at each terminal, and the terminal having the adaptive array function If there is, it is possible to remove the interference wave and extract only the desired wave.
[0085]
Next, an antenna selection method for realizing the basic principle of the present invention will be described in detail.
[0086]
[Embodiment 1]
FIG. 3 is a diagram showing a table of antenna selection modes according to the first embodiment of the present invention.
[0087]
According to the first embodiment, an antenna combination for each terminal is selected in a combination fixed in advance according to the multiplicity.
[0088]
The table in FIG. 3 exemplifies the applicability of the present invention for each multiplicity in a four-antenna base station and combinations of antennas fixed in advance when applicable.
[0089]
First, in the case of double multiplexing in which terminal 1 and terminal 2 are connected, two or three antennas corresponding to the above-described range of M to (N-1) are selected. Note that if the number of antennas (two in this case) is selected, the difference between the arrival directions of the desired wave and the interference wave can be increased, but the accuracy of forming the transmission directivity is inferior. For this reason, basically, it is desirable to select the number of antennas (three in this case) corresponding to (N-1).
[0090]
First, when two transmission antennas are selected, for example, ANT1 and ANT2 are determined in advance as antennas for forming and transmitting a transmission weight for the terminal 1, and for forming and transmitting a transmission weight for the terminal 2. ANT3 and ANT4 are determined in advance as antennas.
[0091]
On the other hand, when three transmission antennas are selected, for example, ANT1, ANT2, and ANT3 are determined in advance as antennas for forming and transmitting a transmission weight for the terminal 1, and a transmission weight for the terminal 2 is formed and transmitted. ANT2, ANT3, and ANT4 are determined in advance as antennas for this purpose.
[0092]
Next, in the case of triple multiplexing in which terminal 1, terminal 2, and terminal 3 are connected, the number of antennas corresponding to the above-described range of M to (N-1) is only three. Therefore, when the number of antennas is two, the present invention cannot be applied.
[0093]
When three transmission antennas are selected, for example, ANT1, ANT2, and ANT3 are determined in advance as antennas for forming and transmitting a transmission weight for the terminal 1, and a transmission weight for the terminal 2 is formed and transmitted. ANT2, ANT3, and ANT4 are determined in advance as antennas, and ANT1, ANT3, and ANT4 are determined in advance as antennas for forming and transmitting transmission weights for the terminal 3.
[0094]
Next, in the case of 4 multiplexing in which terminal 1, terminal 2, terminal 3 and terminal 4 are connected, there is no number of antennas corresponding to the range of M to (N-1) described above. The application of this invention is not possible.
[0095]
Such Embodiment 1 has the advantage that the process for antenna selection is simple.
[0096]
[Embodiment 2]
FIG. 4 is a diagram showing a table for explaining the principle of antenna selection according to the second embodiment of the present invention.
[0097]
According to the second embodiment, the antenna combination for each terminal is selected according to the magnitude of the reception response vector according to the reception response vector calculated for each terminal.
[0098]
The example of FIG. 4 shows a case of 3 multiplexing with 4 antennas. In this case, the number of antennas selected is three as described above.
[0099]
Referring to FIG. 4, the magnitudes of the components corresponding to the antennas ANT1, ANT2, ANT3, and ANT4 of the reception response vectors of the signals received from the terminal 1 by the four antennas are 1.2, 0.5, 0.8 and 1.0.
[0100]
Next, the magnitudes of the components corresponding to the antennas ANT1, ANT2, ANT3, and ANT4 of the reception response vectors of the signals received from the terminal 2 by the four antennas are 0.7, 0.8, 0.3, 0.5.
[0101]
Next, the magnitudes of the components corresponding to the antennas ANT1, ANT2, ANT3, and ANT4 of the reception response vectors of the signals received from the terminal 3 by the four antennas are 0.8, 0.9, 1.3, 1.2.
[0102]
In the second embodiment, in order to direct a beam more accurately to a desired user terminal, a combination of three antennas is determined for each terminal in order from the largest reception response vector.
[0103]
In FIG. 4, for the terminal 1, ANT1, ANT3, and ANT4 whose reception response vectors are 1.2, 0.8, and 1.0 are selected.
[0104]
For the terminal 2, ANT1, ANT2, and ANT4 whose reception response vectors are 0.7, 0.8, and 0.5 are selected.
[0105]
For the terminal 3, ANT2, ANT3, and ANT4 whose reception response vectors are 0.9, 1.3, and 1.2 are selected.
[0106]
Thus, by forming and transmitting a transmission weight using a set of antennas selected for each terminal, it is possible to form a transmission weight in which a beam is directed more accurately to a desired user terminal, and a corresponding adaptive array Interference cancellation capability at the terminal can be demonstrated more cooperatively.
[0107]
[Embodiment 3]
FIG. 5 shows a table for explaining the principle of antenna selection according to the third embodiment of the present invention.
[0108]
According to the third embodiment, based on the reception response vector (FIG. 4) calculated for each terminal, the total value of the reception response vectors of terminals (interference terminals) other than the terminal (desired terminal) Is calculated for each antenna, and an antenna combination for each terminal is selected according to the size of the total value.
[0109]
The example of FIG. 5 shows a case of three multiplexing with four antennas. In this case, the number of antennas selected is three as described above.
[0110]
With reference to the table of reception response vector magnitudes in FIG. 4, when the terminal 1 is a desired terminal, the total value of the magnitudes of the reception response vectors received by the antenna ANT1 from the terminal 2 and the terminal 3 as interference terminals is 0.7 + 0.8 = 1.5. Similarly, the total value of the magnitudes of the reception response vectors received by the antenna ANT2 from the terminals 2 and 3 serving as the interference terminals is 0.8 + 0.9 = 1.7. Similarly, the total value of the magnitudes of the reception response vectors received by the antenna ANT3 from the terminals 2 and 3 serving as interference terminals is 0.3 + 1.3 = 1.6. Similarly, the total value of the magnitudes of the reception response vectors received by the antenna ANT4 from the terminals 2 and 3 serving as the interference terminals is 0.5 + 1.2 = 1.7.
[0111]
Next, when the terminal 2 is a desired terminal, the total value of the reception response vectors received by the antenna ANT1 from the terminal 1 and the terminal 3 serving as interference terminals is 1.2 + 0.8 = 2.0. Similarly, the total value of the magnitudes of the reception response vectors received by the antenna ANT2 from the terminal 1 and the terminal 3 serving as interference terminals is 0.5 + 0.9 = 1.4. Similarly, the total value of the magnitudes of the reception response vectors received by the antenna ANT3 from the terminal 1 and the terminal 3 serving as interference terminals is 0.8 + 1.3 = 2.1. Similarly, the total value of the magnitudes of the reception response vectors received by the antenna ANT4 from the terminal 1 and the terminal 3 serving as interference terminals is 1.0 + 1.2 = 2.2.
[0112]
Next, when the terminal 3 is a desired terminal, the total value of the reception response vectors received by the antenna ANT1 from the terminal 1 and the terminal 2 serving as interference terminals is 1.2 + 0.7 = 1.9. Similarly, the total value of the magnitudes of the reception response vectors received by the antenna ANT2 from the terminal 1 and the terminal 2 that are interfering terminals is 0.5 + 0.8 = 1.3. Similarly, the total value of the magnitudes of the reception response vectors received by the antenna ANT3 from the terminal 1 and the terminal 2 that are interfering terminals is 0.8 + 0.3 = 1.1. Similarly, the total value of the magnitudes of the reception response vectors received by the antenna ANT4 from the terminal 1 and the terminal 2 serving as interference terminals is 1.0 + 0.5 = 1.5.
[0113]
The table in FIG. 5 summarizes the above results as the relationship between each terminal (desired terminal) and the total value of the reception response vectors of the interference terminals for each antenna.
[0114]
In this third embodiment, in order to direct null more accurately with respect to the interfering terminal, for each terminal (desired terminal), there are three in order from the largest total value of the magnitude of the reception response vector of the interfering terminal. Determine the antenna combination.
[0115]
In FIG. 5, for the terminal 1, ANT2, ANT3, and ANT4 whose interference terminal reception response vector magnitude total values are 1.7, 1.6, and 1.7 are selected.
[0116]
For the terminal 2, ANT1, ANT3, and ANT4 having a total size of interference terminal reception response vectors of 2.0, 2.1, and 2.2 are selected.
[0117]
For the terminal 3, ANT1, ANT2, and ANT4 having a total value of interference terminal reception response vectors of 1.9, 1.3, and 1.5 are selected.
[0118]
Thus, by forming and transmitting a transmission weight using a set of antennas selected for each terminal, it is possible to form a transmission weight in which a null is more accurately directed to an interfering terminal, and a corresponding adaptive array terminal This makes it possible to exert more powerful interference removal capability.
[0119]
[Embodiment 4]
6 and 7 are diagrams showing tables for explaining the principle of antenna selection according to the fourth embodiment of the present invention.
[0120]
According to the fourth embodiment, different antenna combinations are determined in advance, the reception response vector of each terminal is calculated for each combination, and the correlation value of the reception response vectors between the terminals is calculated. Based on the calculated reception response vector correlation value, the total value of the reception response vector correlation values of the terminal (desired terminal) and other terminals (interference terminals) is calculated for each antenna combination. Then, the antenna combination having the minimum total value is selected.
[0121]
The example of FIG. 6 and FIG. 7 shows the case of 3 multiplexing with 4 antennas. In this case, the number of antennas selected is three as described above.
[0122]
Referring to FIG. 6, the first combination of ANT1, ANT2, and ANT3, the second combination of ANT1, ANT2, and ANT4, the third combination of ANT1, ANT3, and ANT4, and the fourth combination of ANT2, ANT3, and ANT4 Four combinations are predetermined.
[0123]
Here, calculation of the correlation value of the reception response vector will be described. When there are reception response vectors h1 and h2, the correlation value is expressed by the following equation.
[0124]
Correlation value = (h1 · h2) / (| h1 | · | h2 |), where (h1 · h2) represents an inner product and | h1 | represents an absolute value.
[0125]
Referring to FIG. 6, for the first combination of antennas, the correlation value of the reception response vector between terminal 1 and terminal 2 is 0.4, and the correlation value of the reception response vector between terminal 1 and terminal 3 is 0.8.
[0126]
Next, regarding the second combination of antennas, the correlation value of the reception response vector between terminal 1 and terminal 2 is 0.5, and the correlation value of the reception response vector between terminal 1 and terminal 3 is 0.9. is there.
[0127]
Next, regarding the third combination of antennas, the correlation value of the reception response vector between the terminal 1 and the terminal 2 is 0.8, and the correlation value of the reception response vector between the terminal 1 and the terminal 3 is 0.3. is there.
[0128]
Next, for the fourth combination of antennas, the correlation value of the reception response vector between terminal 1 and terminal 2 is 0.2, and the correlation value of the reception response vector between terminal 1 and terminal 3 is 0.2. is there.
[0129]
Furthermore, with reference to FIG. 6, the correlation value of the reception response vector between terminal 2 and terminal 3 is 0.2 for the first combination of antennas.
[0130]
Next, for the second combination of antennas, the correlation value of the reception response vector between terminal 2 and terminal 3 is 0.6.
[0131]
Next, for the third combination of antennas, the correlation value of the reception response vector between terminal 2 and terminal 3 is 0.3.
[0132]
Next, regarding the fourth combination of antennas, the correlation value of the reception response vector between terminal 2 and terminal 3 is 0.5.
[0133]
Here, when the terminal 1 is a desired terminal, the sum of the correlation values of the terminal 1 and the terminals 2 and 3 corresponding to the interference terminals is 0. 0 for the first combination of antennas. 4 + 0.8 = 1.2, for the second combination of antennas, 0.5 + 0.9 = 1.4, and for the third combination of antennas, 0.8 + 0.3 = 1.1 For the fourth combination, 0.2 + 0.2 = 0.4.
[0134]
Next, when the terminal 2 is a desired terminal, the sum of the correlation values of the terminal 2 and the terminals 1 and 3 corresponding to the interference terminals is 0. 0 for the first combination of antennas. 4 + 0.2 = 0.6, for the second combination of antennas, 0.5 + 0.6 = 1.1, and for the third combination of antennas, 0.8 + 0.3 = 1.1 For the fourth combination, 0.2 + 0.5 = 0.7.
[0135]
Next, when the terminal 3 is a desired terminal, the sum of correlation values between the terminal 3 and the terminals 1 and 2 corresponding to the interfering terminals is 0. 0 with respect to the first combination of antennas. 8 + 0.2 = 1.0, 0.9 + 0.6 = 1.5 for the second antenna combination, and 0.3 + 0.3 = 0.6 for the third antenna combination. For the fourth combination, 0.2 + 0.5 = 0.7.
[0136]
The table of FIG. 7 summarizes the above results as the relationship between each terminal (desired terminal) and the total value of the reception response vector correlation values of the interference terminal for each antenna combination.
[0137]
In this fourth embodiment, in order to direct the beam more accurately to the desired terminal and more accurately direct the null to the interfering terminal, for each terminal (desired terminal), the received response vector correlation value with the interfering terminal The combination of antennas with the smallest sum of values is selected.
[0138]
In FIG. 7, for the terminal 1, a combination of ANT2, ANT3, and ANT4 having the minimum total value of the reception response vector correlation values with the interference terminal of 0.4 is selected.
[0139]
For the terminal 2, a combination of ANT1, ANT2, and ANT3 having a minimum total value of the reception response vector correlation values with the interference terminal of 0.6 is selected.
[0140]
For the terminal 3, a combination of ANT1, ANT3, and ANT4 having a total sum of the reception response vector correlation values with the interference terminal of 0.6 is selected.
[0141]
In this way, by forming and transmitting a transmission weight using a set of antennas selected for each terminal, a transmission weight in which a beam is more accurately directed to a desired terminal and a null is more accurately directed to an interfering terminal. The interference canceling capability of the corresponding adaptive array terminal can be exhibited more cooperatively.
[0142]
Next, FIG. 8 is a functional block diagram of a spatial multiplexing base station for realizing Embodiments 1 to 4 of the present invention. This functional block diagram corresponds to double multiplexing in which a terminal 1 and a terminal 2 are connected in a four-antenna spatial multiplexing base station.
[0143]
Referring to FIG. 8, signals received by antennas ANT1, ANT2, ANT3, and ANT4 are given to reception processing apparatus 100, and received signal 1 from terminal 1 and received signal 2 from terminal 2 are respectively obtained by adaptive array processing. Extracted.
[0144]
The transmission signal 1 for the terminal 1 and the transmission signal 2 for the terminal 2 are given to the transmission processing apparatus 200, and after the transmission directivity is controlled, they are combined and transmitted by the antennas ANT1, ANT2, ANT3, and ANT4.
[0145]
Connections between the antennas ANT1, ANT2, ANT3, and ANT4 and the reception processing device 100 and the transmission processing device 200 are selectively switched by switches SW1, SW2, SW3, and SW4.
[0146]
First, the operation at the time of reception will be described. Signals received by the antennas ANT1, ANT2, ANT3, and ANT4 enter the reception processing device 100 via the switches SW1, SW2, SW3, and SW4, and the received signal 1 from the terminal 1 For extraction, it is given to one input of each of the multipliers 11a, 12a, 13a, and 14a, and also given to the reception weight vector calculator 16a and the reception response vector calculator 18a.
[0147]
From the received weight vector calculator 16a, weights wrx11, wrx21, wrx31, wrx41 for the received signals at the respective antennas are outputted and given to the other inputs of the multipliers 11a, 12a, 13a, 14a.
[0148]
Signals received by antennas ANT1, ANT2, ANT3, and ANT4 and corresponding weights wrx11, wrx21, wrx31, and wrx41 are multiplied by multipliers 11a, 12a, 13a, and 14a, respectively, and the result is added by adder 15a. Is done.
[0149]
The array output from the adder 15a is output as a reception signal 1, and is given to the reception weight vector calculator 16a and the reception response vector calculator 18a. The reception weight vector calculator 16a is given a known reference signal from the memory 17a.
[0150]
The reception weight vector calculator 16a generates the reception weight vectors wrx11, wrx21, wrx31, and wrx41 in real time so as to reduce the square of the error between the array output from the adder 15a and the known reference signal stored in the memory 17a. To converge. Thereby, the reception directivity from the specific terminal 1 can be converged, and the reception signal 1 from the desired terminal 1 can be extracted.
[0151]
On the other hand, the signal received by the antennas ANT1, ANT2, ANT3, and ANT4 and entering the reception processing device 100 via the switches SW1, SW2, SW3, and SW4 is used as a multiplier 11b for extracting the received signal 2 from the terminal 2. , 12b, 13b, and 14b, and is provided to the reception weight vector calculator 16b and the reception response vector calculator 18b.
[0152]
From the reception weight vector calculator 16b, weights wrx12, wrx22, wrx32, wrx42 for the reception signals at the respective antennas are outputted and given to the other inputs of the multipliers 11b, 12b, 13b, 14b.
[0153]
Signals received by antennas ANT1, ANT2, ANT3, and ANT4 and corresponding weights wrx12, wrx22, wrx32, and wrx42 are multiplied by multipliers 11b, 12b, 13b, and 14b, respectively, and the result is added by adder 15b. Is done.
[0154]
The array output from the adder 15b is output as the received signal 2, and is given to the received weight vector calculator 16b and the received response vector calculator 18b. The reception weight vector calculator 16b is given a known reference signal from the memory 17b.
[0155]
The received weight vector calculator 16b converts the received weight vectors wrx12, wrx22, wrx32, wrx42 in real time so as to reduce the square of the error between the array output from the adder 15b and the known reference signal stored in the memory 17b. To converge. Thereby, the reception directivity from the specific terminal 2 can be converged, and the reception signal 2 from the desired terminal 2 can be extracted.
[0156]
Note that the adaptive array algorithm used in the reception weight vector calculators 16a and 16b is well known as disclosed in Non-Patent Documents 1 and 2, and will not be described here.
[0157]
On the other hand, the reception response vector calculator 18a calculates the reception response vector of the terminal 1 according to the signals received by the antennas ANT1, ANT2, ANT3, and ANT4 and the array output from the adder 15a, and the transmission processing device 200 To the antenna selector 30.
[0158]
Further, the reception response vector calculator 18b calculates the reception response vector of the terminal 2 in accordance with the signals received by the antennas ANT1, ANT2, ANT3, and ANT4 and the array output from the adder 15b. To the antenna selector 30.
[0159]
The algorithms used in the reception response vector computers 18a and 18b are well known as disclosed in Patent Documents 1 and 2, and will not be described here.
[0160]
The antenna selector 30 determines different antenna combinations for each terminal used for transmission weight formation and transmission by any of the antenna selection methods described in the first to fourth embodiments. The processing operation of the antenna selector 30 will be described later.
[0161]
Of the reception response vectors corresponding to the terminal 1 calculated by the reception response vector calculator 18a, a reception response vector composed of components corresponding to the antenna combination corresponding to the terminal 1 selected by the antenna selector 30 (for the unselected antenna). The corresponding component is replaced with 0 or notified to the transmission weight vector calculator that it will not be used) from the antenna selector 30 to the transmission weight vector calculator 26a.
[0162]
On the other hand, among the reception response vectors corresponding to the terminal 2 calculated by the reception response vector calculator 18b, a reception response vector (non-selected) composed of components corresponding to the antenna combination corresponding to the terminal 2 selected by the antenna selector 30. The component corresponding to the antenna is replaced with 0 or notified to the transmission weight vector calculator that it is not used), and is sent from the antenna selector 30 to the transmission weight vector calculator 26b.
[0163]
The transmission weight vector calculator 26a calculates transmission weight vectors wtx11, wtx21, wtx31, and wtx41 based on the reception response vector of the antenna combination corresponding to the terminal 1, and sets it in the transmission weight vector setting unit 25a.
[0164]
A transmission signal 1 for the terminal 1 is input to one input of each of the multipliers 21a, 22a, 23a, and 24a, and transmission weight vectors wtx11, wtx21, wtx31, and wtx41 from the transmission weight vector setting unit 25a are input to the other input. Entered.
[0165]
The transmission weight vector calculator 26b calculates transmission weight vectors wtx12, wtx22, wtx32, and wtx42 based on the reception response vector of the antenna combination corresponding to the terminal 2, and sets it in the transmission weight vector setting unit 25b.
[0166]
A transmission signal 2 for the terminal 2 is input to one input of each of the multipliers 21b, 22b, 23b, and 24b, and transmission weight vectors wtx12, wtx22, wtx32, and wtx42 from the transmission weight vector setting unit 25b are input to the other input. Entered.
[0167]
The outputs of the multipliers 21a, 22a, 23a, and 24a and the outputs of the multipliers 21b, 22b, 23b, and 24b are combined, and the antennas ANT1, ANT2, ANT3, and ANT4 via the switches SW1, SW2, SW3, and SW4. Is output from.
[0168]
The algorithms used in the transmission weight vector calculators 26a and 26b are well known as disclosed in Patent Documents 1 and 2, and will not be described here.
[0169]
As described above, in the spatial multiplexing base station of FIG. 8, for each of the terminals 1 and 2, transmission weight vectors are formed by different antenna combinations selected by the antenna selector 30. It is possible to provide a difference in the arrival directions of the desired wave and the interference wave seen.
[0170]
The antenna selection method according to the embodiment of the present invention executed by the antenna selector 30 of the above-described functional block diagram is actually performed by a digital signal processor (DSP) (not shown) according to the flow shown in FIGS. It is executed by software according to the figure. The DSP (not shown) reads a program including the steps of the flowcharts shown in FIGS. 9 to 11 from a memory (not shown) and executes the program. This program can be installed externally.
[0171]
The antenna selection algorithm according to the second to fourth embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. Since the combination of antennas is fixed in the first embodiment, a flowchart for antenna selection is omitted.
[0172]
FIG. 9 shows the antenna selection algorithm according to the second embodiment described with reference to FIG.
[0173]
Referring to FIG. 9, in step S1, the multiplicity is set to M and the number n of the user terminal as the desired terminal is set to 1, and the process is started. Note that all antennas (four in this example) that constitute the array antenna of the base station can be candidates for selection.
[0174]
In step S2, it is determined whether or not the user terminal number n = 1 is equal to or less than the multiplicity M. If it is determined that the user terminal number n = 1 is equal to or less than the multiplicity M, the process proceeds to step S3, and as shown in the table of FIG. 4, the magnitude of the reception response vector of each antenna of the desired terminal n = 1. The antenna with the smallest size is selected.
[0175]
Next, in step S4, the antenna having the smallest reception response vector selected in step S3 is excluded from the antenna selection candidates.
[0176]
In step S5, the remaining three antennas other than the antennas excluded in step S4 are determined as combinations of transmission antennas for terminal n = 1.
[0177]
Next, in step S6, the user terminal number n is incremented by 1, and the process returns to step S2. The processes in steps S3 to S6 are executed until the user terminal number n becomes equal to the multiplicity M. If it is determined in step S2 that the user terminal number n has exceeded the multiplicity M, the process is terminated.
[0178]
FIG. 10 shows an antenna selection algorithm according to the third embodiment described with reference to FIG.
[0179]
Referring to FIG. 10, in step S11, the multiplicity is set to M and the number n of the user terminal as the desired terminal is set to 1, and the process is started. Note that all antennas (four in this example) that constitute the array antenna of the base station can be candidates for selection.
[0180]
In step S12, it is determined whether or not the user terminal number n = 1 is equal to or less than the multiplicity M. If it is determined that the user terminal number n = 1 is equal to or less than the multiplicity M, the process proceeds to step S13, and as shown in the table of FIG. 5, the reception response of the interference terminal other than the terminal n = 1 for each antenna. Calculate the total vector magnitude.
[0181]
Next, in step S14, the total value of the interference terminal reception response vectors for each antenna of the desired terminal n = 1 is compared from the table of FIG. 5 created in step S13, and the total value is the minimum. Select the antenna.
[0182]
Next, in step S15, the antenna having the smallest total value of the interference terminal reception response vectors selected in step S14 is excluded from the antenna selection candidates.
[0183]
Next, in step S16, the remaining three antennas other than the antennas excluded in step S15 are determined as combinations of transmission antennas for terminal n = 1.
[0184]
Next, in step S17, the user terminal number n is incremented by 1, and the process returns to step S12. The processes in steps S13 to S17 are executed until the user terminal number n becomes equal to the multiplicity M. If it is determined in step S12 that the user terminal number n has exceeded the multiplicity M, the process ends.
[0185]
FIG. 11 shows the antenna selection algorithm of the fourth embodiment described with reference to FIGS. 6 and 7.
[0186]
Referring to FIG. 11, in step S21, the multiplicity is set to M and the number n of the user terminal as the desired terminal is set to 1, and the process is started. Note that all antennas (four in this example) that constitute the array antenna of the base station can be candidates for selection.
[0187]
In step S22, it is determined whether or not the user terminal number n = 1 is equal to or less than the multiplicity M. If it is determined that the user terminal number n = 1 is equal to or less than the multiplicity M, the process proceeds to step S23, and as shown in the table of FIG. calculate.
[0188]
Next, in step S24, as shown in the table of FIG. 7, the total value of the reception response vector correlation values between the desired terminal n = 1 and the other interfering terminals is calculated. Then, the total value of the interference terminal reception response vector correlation values for each antenna combination of the desired terminal n = 1 is compared, and the antenna combination having the minimum total value is selected.
[0189]
Next, in step S25, the combination of the antennas selected in step S24 is determined as the transmission antenna combination for terminal n = 1.
[0190]
Next, in step S26, the user terminal number n is incremented by 1, and the process returns to step S22. The processes in steps S23 to S26 are executed until the user terminal number n becomes equal to the multiplicity M. If it is determined in step S22 that the user terminal number n has exceeded the multiplicity M, the process ends.
[0191]
The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
[0192]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in a spatial multiplexing base station, by forming a transmission weight with a combination of different antennas and transmitting to each of the terminals to be spatially multiplexed, It is possible to provide a difference in the arrival directions of the desired wave and the interference wave that reach each terminal. For this reason, even if the transmission directivity control at the base station cannot be performed satisfactorily due to movement of the terminal or the like, the terminal having the adaptive array function can sufficiently exhibit the interference removal function, and the communication Quality and area performance can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating the basic principle of the present invention.
FIG. 2 is a diagram schematically illustrating an antenna usage pattern and a signal arrival direction of a spatial multiplexing base station according to the basic principle of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a table of antenna selection modes according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing a table for explaining the principle of antenna selection according to Embodiment 2 of the present invention;
FIG. 5 is a diagram showing a table for explaining the principle of antenna selection according to Embodiment 3 of the present invention;
FIG. 6 is a diagram showing a table for explaining the principle of antenna selection according to Embodiment 4 of the present invention;
FIG. 7 is a diagram showing a table for explaining the principle of antenna selection according to Embodiment 4 of the present invention;
FIG. 8 is a functional block diagram of a spatial multiplexing base station for realizing Embodiments 1 to 4 of the present invention.
FIG. 9 is a flowchart showing processing of Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 10 is a flowchart showing processing of Embodiment 3 of the present invention.
FIG. 11 is a flowchart showing processing of Embodiment 4 of the present invention.
FIG. 12 is a diagram showing a table that summarizes how each terminal signal works in each terminal.
FIG. 13 is a diagram schematically illustrating an antenna usage pattern and a signal arrival direction of a conventional spatial multiplexing base station.
[Explanation of symbols]
1, 2 transmission weight calculator, 11a, 12a, 13a, 14a, 11b, 12b, 13b, 14b, 21a, 22a, 23a, 24a, 21b, 22b, 23b, 24b multiplier, 15a, 15b adder, 16a, 16b Reception weight vector calculator, 17a, 17b memory, 18a, 18b reception response vector calculator, 25a, 25b transmission weight vector setting unit, 26a, 26b transmission weight vector calculator, 30 antenna selector, 100 reception processing device, 200 transmission processing device, ANT1, ANT2, ANT3, ANT4 antenna, SW1, SW2, SW3, SW4 switch.

Claims (24)

離散的に配置されたN(Nは3以上の整数)本のアンテナの指向性をリアルタイムで制御することにより、M(Mは2以上でありNより小さい整数)個の移動端末装置が空間多重接続することを許容する無線基地装置であって、
前記N本のアンテナで受信した信号にアダプティブアレイ処理を施して前記M個の移動端末装置のそれぞれからの受信信号を抽出するアダプティブアレイ処理手段と、
前記N本のアンテナで受信した信号および前記抽出された受信信号に基づいて、空間多重接続した前記M個の移動端末装置のそれぞれの受信応答ベクトルを計算する受信応答ベクトル計算手段と、
前記空間多重接続した前記M個の移動端末装置のそれぞれに対して、前記N本のアンテナのうちの互いに異なるアンテナの組合せを選択して割当てるアンテナ組合せ選択手段と、
前記計算された受信応答ベクトルのうち前記移動端末装置ごとに選択された互いに異なるアンテナの組合せにそれぞれ対応する受信応答ベクトルを抽出し、前記抽出された受信応答ベクトルに基づいて、前記空間多重接続した対応する移動端末装置のそれぞれに対して前記アンテナの送信指向性を制御する送信ウェイトベクトルを計算する送信ウェイトベクトル計算手段とを備えた、無線基地装置。
By controlling the directivity of N (N is an integer greater than or equal to 3) antennas arranged in a discrete manner in real time, M (M is an integer greater than or equal to 2 and smaller than N) mobile terminal devices can be spatially multiplexed. A wireless base device that allows connection,
Adaptive array processing means for performing adaptive array processing on signals received by the N antennas to extract received signals from each of the M mobile terminal devices;
A reception response vector calculation means for calculating a reception response vector of each of the M mobile terminal apparatuses spatially multiplexed based on a signal received by the N antennas and the extracted reception signal;
Antenna combination selecting means for selecting and assigning different combinations of the N antennas to each of the M mobile terminal apparatuses spatially connected;
Of the calculated reception response vectors, reception response vectors corresponding to different combinations of antennas selected for each mobile terminal apparatus are extracted, and the spatial multiplexing connection is performed based on the extracted reception response vectors. A radio base apparatus comprising: a transmission weight vector calculating means for calculating a transmission weight vector for controlling the transmission directivity of the antenna for each corresponding mobile terminal apparatus.
前記送信ウェイトベクトル計算手段は、前記空間多重接続したM個の移動端末装置の各々に対し、当該移動端末装置に対し送信電波のビームを向け、他の移動端末装置に対し送信電波のヌルを向けるような送信ウェイトベクトルを計算する、請求項1に記載の無線基地装置。The transmission weight vector calculation means directs a beam of transmission radio waves to each of the M mobile terminals connected in space, directs a beam of transmission radio waves to the mobile terminal apparatus, and directs nulls of transmission radio waves to other mobile terminal apparatuses. The radio base apparatus according to claim 1, wherein such a transmission weight vector is calculated. 前記アンテナの組合せは、M本〜(N−1)本の間の本数で選択される、請求項1または2に記載の無線基地装置。The radio base apparatus according to claim 1 or 2, wherein the combination of antennas is selected by a number between M and (N-1). 前記アンテナ組合せ選択手段は、予め固定された組合せで前記アンテナの組合せを選択する、請求項3に記載の無線基地装置。The radio base apparatus according to claim 3, wherein the antenna combination selection unit selects the combination of the antennas in a fixed combination. 前記アンテナ組合せ選択手段は、前記計算された移動端末装置のそれぞれの受信応答ベクトルに基づいて前記アンテナの組合せを選択する、請求項3に記載の無線基地装置。The radio base apparatus according to claim 3, wherein the antenna combination selection unit selects the antenna combination based on the calculated reception response vector of each mobile terminal apparatus. 前記アンテナ組合せ選択手段は、
前記空間多重接続している前記移動端末装置の各々に対応して、前記N本のアンテナそれぞれの受信応答ベクトルの大きさを算出する手段と、
前記算出されたN本のアンテナそれぞれの受信応答ベクトルの大きさの大きい方から順に、選択されるアンテナ本数分の受信応答ベクトルの大きさに対応するアンテナの組合せを選択する手段とを含む、請求項5に記載の無線基地装置。
The antenna combination selection means includes
Means for calculating the magnitude of the reception response vector of each of the N antennas corresponding to each of the mobile terminal devices connected in space multiplexing;
Means for selecting antenna combinations corresponding to the sizes of reception response vectors corresponding to the number of selected antennas in order from the largest reception response vector of each of the calculated N antennas. Item 6. The wireless base device according to Item 5.
前記アンテナ組合せ選択手段は、
前記空間多重接続している前記移動端末装置の各々に対応して、前記N本のアンテナのそれぞれごとに、当該移動端末装置以外の移動端末装置のそれぞれの受信応答ベクトルの大きさの合計値を算出する手段と、
前記算出されたN本のアンテナそれぞれの受信応答ベクトルの大きさの合計値の大きい方から順に、選択されるアンテナ本数分の受信応答ベクトルの大きさの合計値に対応するアンテナの組合せを選択する手段とを含む、請求項5に記載の無線基地装置。
The antenna combination selection means includes
Corresponding to each of the mobile terminal devices connected in space multiplexing, for each of the N antennas, the total value of the magnitudes of reception response vectors of mobile terminal devices other than the mobile terminal device is calculated. Means for calculating;
The combination of antennas corresponding to the total value of the reception response vectors corresponding to the number of selected antennas is selected in descending order from the calculated total value of the reception response vectors of the N antennas. The radio base apparatus according to claim 5, further comprising: means.
前記アンテナ組合せ選択手段は、
選択されるアンテナ本数分の予め定められたアンテナの組合せのそれぞれに対応して、前記空間多重接続している前記移動端末装置の相互間の受信応答ベクトルの相関値を算出する手段と、
前記空間多重接続している前記移動端末装置の各々に対応して、当該移動端末装置と他の移動端末装置との相関値の合計値が最小となるアンテナの組合せを選択する手段とを含む、請求項5に記載の無線基地装置。
The antenna combination selection means includes
Means for calculating a correlation value of reception response vectors between the mobile terminal apparatuses connected in space, corresponding to each of predetermined antenna combinations corresponding to the number of antennas selected;
Means for selecting a combination of antennas corresponding to each of the mobile terminal devices that are spatially connected to each other so that the sum of correlation values between the mobile terminal device and another mobile terminal device is minimized. The radio base apparatus according to claim 5.
離散的に配置されたN(Nは3以上の整数)本のアンテナの指向性をリアルタイムで制御することにより、M(Mは2以上でありNより小さい整数)個の移動端末装置が空間多重接続することを許容する無線基地装置における送信指向性制御方法であって、
前記N本のアンテナで受信した信号にアダプティブアレイ処理を施して前記M個の移動端末装置のそれぞれからの受信信号を抽出するステップと、
前記N本のアンテナで受信した信号および前記抽出された受信信号に基づいて、空間多重接続した前記M個の移動端末装置のそれぞれの受信応答ベクトルを計算するステップと、
前記空間多重接続した前記M個の移動端末装置のそれぞれに対して、前記N本のアンテナのうちの互いに異なるアンテナの組合せを選択して割当てるステップと、
前記計算された受信応答ベクトルのうち前記移動端末装置ごとに選択された互いに異なるアンテナの組合せにそれぞれ対応する受信応答ベクトルを抽出し、前記抽出された受信応答ベクトルに基づいて、前記空間多重接続した対応する移動端末装置のそれぞれに対して前記アンテナの送信指向性を制御する送信ウェイトベクトルを計算するステップとを備えた、送信指向性制御方法。
By controlling the directivity of N (N is an integer greater than or equal to 3) antennas arranged in a discrete manner in real time, M (M is an integer greater than or equal to 2 and smaller than N) mobile terminal devices can be spatially multiplexed. A transmission directivity control method in a radio base device that allows connection,
Applying adaptive array processing to signals received by the N antennas to extract received signals from each of the M mobile terminal devices;
Calculating reception response vectors of each of the M mobile terminal apparatuses spatially multiplexed based on signals received by the N antennas and the extracted received signals;
Selecting and assigning different combinations of antennas among the N antennas to each of the M mobile terminal apparatuses spatially connected;
Of the calculated reception response vectors, reception response vectors corresponding to different combinations of antennas selected for each mobile terminal apparatus are extracted, and the spatial multiplexing connection is performed based on the extracted reception response vectors. Calculating a transmission weight vector for controlling the transmission directivity of the antenna for each corresponding mobile terminal apparatus.
前記送信ウェイトベクトルを計算するステップは、前記空間多重接続したM個の移動端末装置の各々に対し、当該移動端末装置に対し送信電波のビームを向け、他の移動端末装置に対し送信電波のヌルを向けるような送信ウェイトベクトルを計算する、請求項9に記載の送信指向性制御方法。The step of calculating the transmission weight vector includes directing a beam of transmission radio waves to each of the M mobile terminals connected in space and directing a beam of transmission radio waves to the mobile terminal apparatus, and nulling the transmission radio waves to other mobile terminal apparatuses. The transmission directivity control method according to claim 9, wherein a transmission weight vector is calculated so that 前記アンテナの組合せは、M本〜(N−1)本の間の本数で選択される、請求項9または10に記載の送信指向性制御方法。The transmission directivity control method according to claim 9 or 10, wherein the combination of the antennas is selected by a number between M and (N-1). 前記アンテナ組合せを選択するステップは、予め固定された組合せで前記アンテナの組合せを選択する、請求項11に記載の送信指向性制御方法。The transmission directivity control method according to claim 11, wherein the step of selecting the antenna combination selects the combination of the antennas in a combination fixed in advance. 前記アンテナ組合せを選択するステップは、前記計算された移動端末装置のそれぞれの受信応答ベクトルに基づいて前記アンテナの組合せを選択する、請求項11に記載の送信指向性制御方法。12. The transmission directivity control method according to claim 11, wherein the step of selecting the antenna combination selects the combination of antennas based on the calculated reception response vectors of the mobile terminal devices. 前記アンテナ組合せを選択するステップは、
前記空間多重接続している前記移動端末装置の各々に対応して、前記N本のアンテナそれぞれの受信応答ベクトルの大きさを算出するステップと、
前記算出されたN本のアンテナそれぞれの受信応答ベクトルの大きさの大きい方から順に、選択されるアンテナ本数分の受信応答ベクトルの大きさに対応するアンテナの組合せを選択するステップとを含む、請求項13に記載の送信指向性制御方法。
Selecting the antenna combination comprises:
Calculating a magnitude of a reception response vector of each of the N antennas corresponding to each of the mobile terminal apparatuses that are spatially connected;
Selecting a combination of antennas corresponding to the magnitudes of reception response vectors corresponding to the number of selected antennas in order from the largest reception response vector of each of the calculated N antennas. Item 14. A transmission directivity control method according to Item 13.
前記アンテナ組合せを選択するステップは、
前記空間多重接続している前記移動端末装置の各々に対応して、前記N本のアンテナのそれぞれごとに、当該移動端末装置以外の移動端末装置のそれぞれの受信応答ベクトルの大きさの合計値を算出するステップと、
前記算出されたN本のアンテナそれぞれの受信応答ベクトルの大きさの合計値の大きい方から順に、選択されるアンテナ本数分の受信応答ベクトルの大きさの合計値に対応するアンテナの組合せを選択するステップとを含む、請求項13に記載の送信指向性制御方法。
Selecting the antenna combination comprises:
Corresponding to each of the mobile terminal devices connected in space multiplexing, for each of the N antennas, the total value of the magnitudes of reception response vectors of mobile terminal devices other than the mobile terminal device is calculated. A calculating step;
The combination of antennas corresponding to the total value of the reception response vectors corresponding to the number of selected antennas is selected in descending order from the calculated total value of the reception response vectors of the N antennas. The transmission directivity control method according to claim 13, comprising: steps.
前記アンテナ組合せを選択するステップは、
選択されるアンテナ本数分の予め定められたアンテナの組合せのそれぞれに対応して、前記空間多重接続している前記移動端末装置の相互間の受信応答ベクトルの相関値を算出するステップと、
前記空間多重接続している前記移動端末装置の各々に対応して、当該移動端末装置と他の移動端末装置との相関値の合計値が最小となるアンテナの組合せを選択するステップとを含む、請求項13に記載の送信指向性制御方法。
Selecting the antenna combination comprises:
Corresponding to each of the predetermined combinations of antennas for the number of antennas to be selected, calculating a correlation value of reception response vectors between the mobile terminal apparatuses that are spatially connected,
Selecting a combination of antennas that minimizes the sum of correlation values between the mobile terminal device and another mobile terminal device, corresponding to each of the mobile terminal devices that are spatially connected. The transmission directivity control method according to claim 13.
離散的に配置されたN(Nは3以上の整数)本のアンテナの指向性をリアルタイムで制御することにより、M(Mは2以上でありNより小さい整数)個の移動端末装置が空間多重接続することを許容する無線基地装置における送信指向性制御プログラムであって、コンピュータに、
前記N本のアンテナで受信した信号にアダプティブアレイ処理を施して前記M個の移動端末装置のそれぞれからの受信信号を抽出するステップと、
前記N本のアンテナで受信した信号および前記抽出された受信信号に基づいて、空間多重接続した前記M個の移動端末装置のそれぞれの受信応答ベクトルを計算するステップと、
前記空間多重接続した前記M個の移動端末装置のそれぞれに対して、前記N本のアンテナのうちの互いに異なるアンテナの組合せを選択して割当てるステップと、
前記計算された受信応答ベクトルのうち前記移動端末装置ごとに選択された互いに異なるアンテナの組合せにそれぞれ対応する受信応答ベクトルを抽出し、前記抽出された受信応答ベクトルに基づいて、前記空間多重接続した対応する移動端末装置のそれぞれに対して前記アンテナの送信指向性を制御する送信ウェイトベクトルを計算するステップとを実行させる、送信指向性制御プログラム。
By controlling the directivity of N (N is an integer greater than or equal to 3) antennas arranged in a discrete manner in real time, M (M is an integer greater than or equal to 2 and smaller than N) mobile terminal devices can be spatially multiplexed. A transmission directivity control program in a radio base device that allows connection, and
Applying adaptive array processing to signals received by the N antennas to extract received signals from each of the M mobile terminal devices;
Calculating reception response vectors of each of the M mobile terminal apparatuses spatially multiplexed based on signals received by the N antennas and the extracted received signals;
Selecting and assigning different combinations of antennas among the N antennas to each of the M mobile terminal apparatuses spatially connected;
Of the calculated reception response vectors, reception response vectors corresponding to different combinations of antennas selected for each mobile terminal apparatus are extracted, and the spatial multiplexing connection is performed based on the extracted reception response vectors. A transmission directivity control program for causing a corresponding mobile terminal device to execute a transmission weight vector for controlling the transmission directivity of the antenna.
前記送信ウェイトベクトルを計算するステップは、前記空間多重接続したM個の移動端末装置の各々に対し、当該移動端末装置に対し送信電波のビームを向け、他の移動端末装置に対し送信電波のヌルを向けるような送信ウェイトベクトルを計算する、請求項17に記載の送信指向性制御プログラム。The step of calculating the transmission weight vector includes directing a beam of transmission radio waves to each of the M mobile terminals connected in space and directing a beam of transmission radio waves to the mobile terminal apparatus, and nulling the transmission radio waves to other mobile terminal apparatuses. The transmission directivity control program according to claim 17, wherein the transmission weight vector is calculated such that 前記アンテナの組合せは、M本〜(N−1)本の間の本数で選択される、請求項17または18に記載の送信指向性制御プログラム。The transmission directivity control program according to claim 17 or 18, wherein the combination of antennas is selected by a number between M and (N-1). 前記アンテナ組合せを選択するステップは、予め固定された組合せで前記アンテナの組合せを選択する、請求項19に記載の送信指向性制御プログラム。The transmission directivity control program according to claim 19, wherein the step of selecting the antenna combination selects the combination of the antennas in a combination that is fixed in advance. 前記アンテナ組合せを選択するステップは、前記計算された移動端末装置のそれぞれの受信応答ベクトルに基づいて前記アンテナの組合せを選択する、請求項19に記載の送信指向性制御プログラム。The transmission directivity control program according to claim 19, wherein the step of selecting the antenna combination selects the antenna combination based on the calculated reception response vector of each mobile terminal apparatus. 前記アンテナ組合せを選択するステップは、
前記空間多重接続している前記移動端末装置の各々に対応して、前記N本のアンテナそれぞれの受信応答ベクトルの大きさを算出するステップと、
前記算出されたN本のアンテナそれぞれの受信応答ベクトルの大きさの大きい方から順に、選択されるアンテナ本数分の受信応答ベクトルの大きさに対応するアンテナの組合せを選択するステップとを含む、請求項21に記載の送信指向性制御プログラム。
Selecting the antenna combination comprises:
Calculating a magnitude of a reception response vector of each of the N antennas corresponding to each of the mobile terminal apparatuses that are spatially connected;
Selecting a combination of antennas corresponding to the magnitudes of reception response vectors corresponding to the number of selected antennas in order from the largest reception response vector of each of the calculated N antennas. Item 22. The transmission directivity control program according to Item 21.
前記アンテナ組合せを選択するステップは、
前記空間多重接続している前記移動端末装置の各々に対応して、前記N本のアンテナのそれぞれごとに、当該移動端末装置以外の移動端末装置のそれぞれの受信応答ベクトルの大きさの合計値を算出するステップと、
前記算出されたN本のアンテナそれぞれの受信応答ベクトルの大きさの合計値の大きい方から順に、選択されるアンテナ本数分の受信応答ベクトルの大きさの合計値に対応するアンテナの組合せを選択するステップとを含む、請求項21に記載の送信指向性制御プログラム。
Selecting the antenna combination comprises:
Corresponding to each of the mobile terminal devices connected in space multiplexing, for each of the N antennas, the total value of the magnitudes of reception response vectors of mobile terminal devices other than the mobile terminal device is calculated. A calculating step;
The combination of antennas corresponding to the total value of the reception response vectors corresponding to the number of selected antennas is selected in descending order from the calculated total value of the reception response vectors of the N antennas. The transmission directivity control program according to claim 21, comprising a step.
前記アンテナ組合せを選択するステップは、
選択されるアンテナ本数分の予め定められたアンテナの組合せのそれぞれに対応して、前記空間多重接続している前記移動端末装置の相互間の受信応答ベクトルの相関値を算出するステップと、
前記空間多重接続している前記移動端末装置の各々に対応して、当該移動端末装置と他の移動端末装置との相関値の合計値が最小となるアンテナの組合せを選択するステップとを含む、請求項21に記載の送信指向性制御プログラム。
Selecting the antenna combination comprises:
Corresponding to each of the predetermined combinations of antennas for the number of antennas to be selected, calculating a correlation value of reception response vectors between the mobile terminal apparatuses that are spatially connected,
Selecting a combination of antennas that minimizes the sum of correlation values between the mobile terminal device and another mobile terminal device, corresponding to each of the mobile terminal devices that are spatially connected. The transmission directivity control program according to claim 21.
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Families Citing this family (41)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7295509B2 (en) 2000-09-13 2007-11-13 Qualcomm, Incorporated Signaling method in an OFDM multiple access system
US9130810B2 (en) 2000-09-13 2015-09-08 Qualcomm Incorporated OFDM communications methods and apparatus
US9148256B2 (en) 2004-07-21 2015-09-29 Qualcomm Incorporated Performance based rank prediction for MIMO design
US9137822B2 (en) 2004-07-21 2015-09-15 Qualcomm Incorporated Efficient signaling over access channel
US20060203794A1 (en) * 2005-03-10 2006-09-14 Qualcomm Incorporated Systems and methods for beamforming in multi-input multi-output communication systems
US9246560B2 (en) 2005-03-10 2016-01-26 Qualcomm Incorporated Systems and methods for beamforming and rate control in a multi-input multi-output communication systems
US9154211B2 (en) 2005-03-11 2015-10-06 Qualcomm Incorporated Systems and methods for beamforming feedback in multi antenna communication systems
US8446892B2 (en) 2005-03-16 2013-05-21 Qualcomm Incorporated Channel structures for a quasi-orthogonal multiple-access communication system
US9461859B2 (en) 2005-03-17 2016-10-04 Qualcomm Incorporated Pilot signal transmission for an orthogonal frequency division wireless communication system
US9520972B2 (en) 2005-03-17 2016-12-13 Qualcomm Incorporated Pilot signal transmission for an orthogonal frequency division wireless communication system
US9143305B2 (en) 2005-03-17 2015-09-22 Qualcomm Incorporated Pilot signal transmission for an orthogonal frequency division wireless communication system
US9184870B2 (en) 2005-04-01 2015-11-10 Qualcomm Incorporated Systems and methods for control channel signaling
US9408220B2 (en) 2005-04-19 2016-08-02 Qualcomm Incorporated Channel quality reporting for adaptive sectorization
US9036538B2 (en) 2005-04-19 2015-05-19 Qualcomm Incorporated Frequency hopping design for single carrier FDMA systems
US8611284B2 (en) 2005-05-31 2013-12-17 Qualcomm Incorporated Use of supplemental assignments to decrement resources
US8565194B2 (en) 2005-10-27 2013-10-22 Qualcomm Incorporated Puncturing signaling channel for a wireless communication system
US8879511B2 (en) 2005-10-27 2014-11-04 Qualcomm Incorporated Assignment acknowledgement for a wireless communication system
US8462859B2 (en) 2005-06-01 2013-06-11 Qualcomm Incorporated Sphere decoding apparatus
US9179319B2 (en) 2005-06-16 2015-11-03 Qualcomm Incorporated Adaptive sectorization in cellular systems
US8599945B2 (en) 2005-06-16 2013-12-03 Qualcomm Incorporated Robust rank prediction for a MIMO system
US8885628B2 (en) 2005-08-08 2014-11-11 Qualcomm Incorporated Code division multiplexing in a single-carrier frequency division multiple access system
US9209956B2 (en) 2005-08-22 2015-12-08 Qualcomm Incorporated Segment sensitive scheduling
US20070041457A1 (en) 2005-08-22 2007-02-22 Tamer Kadous Method and apparatus for providing antenna diversity in a wireless communication system
US8644292B2 (en) 2005-08-24 2014-02-04 Qualcomm Incorporated Varied transmission time intervals for wireless communication system
US9136974B2 (en) 2005-08-30 2015-09-15 Qualcomm Incorporated Precoding and SDMA support
US9210651B2 (en) 2005-10-27 2015-12-08 Qualcomm Incorporated Method and apparatus for bootstraping information in a communication system
US9088384B2 (en) 2005-10-27 2015-07-21 Qualcomm Incorporated Pilot symbol transmission in wireless communication systems
US9225488B2 (en) 2005-10-27 2015-12-29 Qualcomm Incorporated Shared signaling channel
US9225416B2 (en) 2005-10-27 2015-12-29 Qualcomm Incorporated Varied signaling channels for a reverse link in a wireless communication system
US8582509B2 (en) 2005-10-27 2013-11-12 Qualcomm Incorporated Scalable frequency band operation in wireless communication systems
US8477684B2 (en) 2005-10-27 2013-07-02 Qualcomm Incorporated Acknowledgement of control messages in a wireless communication system
US8045512B2 (en) 2005-10-27 2011-10-25 Qualcomm Incorporated Scalable frequency band operation in wireless communication systems
US9144060B2 (en) 2005-10-27 2015-09-22 Qualcomm Incorporated Resource allocation for shared signaling channels
US9172453B2 (en) 2005-10-27 2015-10-27 Qualcomm Incorporated Method and apparatus for pre-coding frequency division duplexing system
US8693405B2 (en) 2005-10-27 2014-04-08 Qualcomm Incorporated SDMA resource management
US8582548B2 (en) 2005-11-18 2013-11-12 Qualcomm Incorporated Frequency division multiple access schemes for wireless communication
US8831607B2 (en) 2006-01-05 2014-09-09 Qualcomm Incorporated Reverse link other sector communication
JP5439276B2 (en) * 2010-05-07 2014-03-12 株式会社東芝 Radio base station apparatus and radio control apparatus
JP5175907B2 (en) * 2010-09-10 2013-04-03 株式会社東芝 Wireless communication device
JP5662772B2 (en) 2010-11-26 2015-02-04 京セラ株式会社 Communication apparatus and communication method
KR101533999B1 (en) * 2013-09-30 2015-07-07 경상대학교산학협력단 Appratus and method for selecting data transmitting antenna

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Publication number Publication date
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