JP4555651B2

JP4555651B2 - 通信方法およびそれを利用した無線装置

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Publication number: JP4555651B2
Application number: JP2004285254A
Authority: JP
Inventors: 忠芳伊藤
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2004-09-29
Filing date: 2004-09-29
Publication date: 2010-10-06
Anticipated expiration: 2024-09-29
Also published as: JP2006101226A

Description

本発明は、通信技術に関し、特に複数のアンテナを使用して通信を実行する通信方法およびそれを利用した無線装置に関する。

ワイヤレス通信において、一般的に限りある周波数資源の有効利用が望まれている。周波数資源を有効利用するための技術のひとつが、アダプティブアレイアンテナ技術である。アダプティブアレイアンテナ技術は、複数のアンテナにおいてそれぞれ送受信される信号の振幅と位相を制御して、アンテナの指向性パターンを形成する。すなわち、アダプティブアレイアンテナを備えた装置は、複数のアンテナによって受信した信号の振幅と位相をそれぞれ変化させ、変化させた複数の受信信号を加算し、当該振幅と位相との変化量（以下、「ウエイト」という）に応じた指向性パターンのアンテナによって受信される信号と同等の信号を受信する。また、ウエイトに応じたアンテナの指向性パターンによって信号が送信される。

アダプティブアレイアンテナ技術において、ウエイトを算出するための処理の一例には、最小二乗誤差（ＭＭＳＥ：ＭｉｎｉｍｕｍＭｅａｎＳｑｕａｒｅＥｒｒｏｒ）法にもとづく方法がある。ＭＭＳＥ法において、ウエイトの最適値を与える条件としてウィナー解が知られており、さらにウィナー解を直接解くよりも計算量が少ない漸化式も知られている。漸化式としては、例えば、ＲＬＳ（ＲｅｃｕｒｓｉｖｅＬｅａｓｔＳｑｕａｒｅｓ）アルゴリズムやＬＭＳ（ＬｅａｓｔＭｅａｎＳｑｕａｒｅｓ）アルゴリズムなどの適応アルゴリズムが使用される。このようなアダプティブアレイアンテナ技術は、簡易型携帯電話システムなどの移動通信システムや無線ＬＡＮ（ＬｏｃａｌＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）の基地局装置へ適用されつつある（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００１−９４４９９号公報

簡易型携帯電話システムのような移動通信システムは、基地局装置と端末装置によって構成される。端末装置は、基地局装置よりも小型化を要求され、かつバッテリー駆動を前提とする。その結果、端末装置から基地局装置への上り回線の品質が、基地局装置から端末装置への下り回線の品質よりも、低くなりやすい。そのため、通信品質の低下に伴う回線の切断は、上り回線の品質低下を原因とする場合がある。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、信号を送信している回線の品質と、信号を受信している回線の品質とを近づける通信方法およびそれを利用した無線装置を提供することにある。

本発明のある態様は、無線装置である。この装置は、通信対象の無線装置からの信号を複数のアンテナによってそれぞれ受信する受信部と、複数のアンテナのうちの少なくともふたつをそれぞれ含むように定義された複数のグループのそれぞれに対して、グループに含まれたアンテナによってそれぞれ受信された信号にもとづいて、グループに含まれたアンテナに対応したウエイトベクトルを導出する導出部と、複数のグループにそれぞれ対応した複数のウエイトベクトルから、ひとつのウエイトベクトルを選択する選択部と、通信対象の無線装置に対して、選択したウエイトベクトルに対応した少なくともふたつのアンテナから、選択したウエイトベクトルによって重み付けした信号を送信する送信部とを備える。この装置によれば、受信部は、複数のアンテナによってそれぞれ受信された信号にもとづいて、複数のアンテナに対応したウエイトベクトルを導出し、導出したウエイトベクトルによる重み付けによって、複数のアンテナによってそれぞれ受信された信号を処理してもよい。

この態様によると、受信のために使用する複数のアンテナのうちの一部を送信に使用するので、受信している回線の品質を送信している回線の品質に近づけつつ、受信に使用する複数のアンテナに対するウエイトベクトルを導出する際に、送信に使用するアンテナに対するウエイトベクトルも導出するので、送信と受信にそれぞれ使用するアンテナの数が異なっても、アダプティブアレイ処理を実行できる。

選択部は、複数のグループにそれぞれ対応した複数のウエイトベクトルの収束の程度を比較して、ひとつのウエイトベクトルを選択してもよい。この場合、収束の程度は、ウエイトベクトルの推定精度に関係するといえるので、推定精度の高いウエイトベクトルを選択できる。

選択部は、複数のアンテナのそれぞれを単位にして、受信された信号の強度を測定する測定部と、グループに含まれたアンテナに対応した信号の強度を積算することによって、複数のグループにそれぞれ対応した複数の強度を導出する積算部と、複数の強度を比較して、ひとつのグループを選択し、選択したグループに対応したウエイトベクトルの選択を決定する決定部とを備えてもよい。

「信号の強度を積算」とは、信号の強度を厳密に積算しなくてもよく、信号の強度に対応した値を積算してもよい。そのため、信号の強度に対応した値として、積算を容易にできるような値を使用することによって、積算の処理を容易にしてもよい。この場合、信号強度が高ければ、回線の品質もある程度高いといえるので、回線品質の高いアンテナに対応したグループを選択できる。

選択部は、複数のアンテナのそれぞれを単位にして、受信された信号の強度を測定する測定部と、グループに含まれたアンテナに対応した信号の強度における較差を計算することによって、複数のグループにそれぞれ対応した複数の較差を導出する計算部と、複数の較差を比較して、ひとつのグループを選択し、選択したグループに対応したウエイトベクトルの選択を決定してもよい。

「信号の強度における較差」とは、信号の較差を厳密に計算しなくてもよく、信号の強度に対応した値の較差を計算してもよい。そのため、信号の強度に対応した値として、計算を容易にできるような値を使用することによって、較差の計算を容易にしてもよい。この場合、信号強度間の較差が小さければ、ウエイトベクトルの推定精度もある程度高くなるといえるので、ウエイトベクトルの推定精度が高くなるアンテナに対応したグループを選択できる。

本発明の別の態様は、通信方法である。この方法は、複数のアンテナに対してアダプティブアレイアンテナ処理を実行することによって、通信対象の無線装置から複数のアンテナによって信号をそれぞれ受信し、複数のアンテナのうちの少なくともふたつに対してアダプティブアレイアンテナ処理を実行することによって、通信対象の無線装置に対して、少なくともふたつのアンテナから信号をそれぞれ送信する。

本発明のさらに別の態様も、通信方法である。この方法は、通信対象の無線装置からの信号を複数のアンテナによってそれぞれ受信するステップと、複数のアンテナのうちの少なくともふたつをそれぞれ含むように定義された複数のグループのそれぞれに対して、グループに含まれたアンテナによってそれぞれ受信された信号にもとづいて、グループに含まれたアンテナに対応したウエイトベクトルを導出するステップと、複数のグループにそれぞれ対応した複数のウエイトベクトルから、ひとつのウエイトベクトルを選択するステップと、通信対象の無線装置に対して、選択したウエイトベクトルに対応した少なくともふたつのアンテナから、選択したウエイトベクトルによって重み付けした信号を送信するステップとを備える。受信するステップは、複数のアンテナによってそれぞれ受信された信号にもとづいて、複数のアンテナに対応したウエイトベクトルを導出し、導出したウエイトベクトルによる重み付けによって、複数のアンテナによってそれぞれ受信された信号を処理する。

選択するステップは、複数のグループにそれぞれ対応した複数のウエイトベクトルの収束の程度を比較して、ひとつのウエイトベクトルを選択してもよい。選択するステップは、複数のグループにそれぞれ対応した複数のウエイトベクトルと、複数のアンテナによってそれぞれ受信された信号とから、複数のグループにそれぞれ対応したレプリカを導出するステップと、収束の程度として、複数のグループにそれぞれ対して、レプリカと、基準となる信号との間の誤差を導出するステップとを備えてもよい。

選択するステップは、複数のアンテナのそれぞれを単位にして、受信された信号の強度を測定するステップと、グループに含まれたアンテナに対応した信号の強度を積算することによって、複数のグループにそれぞれ対応した複数の強度を導出するステップと、複数の強度を比較して、ひとつのグループを選択し、選択したグループに対応したウエイトベクトルの選択を決定するステップとを備えてもよい。選択するステップは、複数のアンテナのそれぞれを単位にして、受信された信号の強度を測定するステップと、グループに含まれたアンテナに対応した信号の強度における較差を計算することによって、複数のグループにそれぞれ対応した複数の較差を導出するステップと、複数の較差を比較して、ひとつのグループを選択し、選択したグループに対応したウエイトベクトルの選択を決定するステップとを備えてもよい。

本発明のさらに別の態様は、プログラムである。このプログラムは、無線ネットワークを介して、通信対象の無線装置からの信号を複数のアンテナによってそれぞれ受信するステップと、複数のアンテナのうちの少なくともふたつをそれぞれ含むように定義された複数のグループのそれぞれに対して、グループに含まれたアンテナによってそれぞれ受信された信号にもとづいて、グループに含まれたアンテナに対応したウエイトベクトルを導出し、導出した複数のウエイトベクトルをメモリに記憶するステップと、メモリに記憶した複数のウエイトベクトルから、ひとつのウエイトベクトルを選択するステップと、無線ネットワークを介して、通信対象の無線装置に対して、選択したウエイトベクトルに対応した少なくともふたつのアンテナから、選択したウエイトベクトルによって重み付けした信号を送信するステップとを備える。このプログラムによれば、受信するステップは、複数のアンテナによってそれぞれ受信された信号にもとづいて、複数のアンテナに対応したウエイトベクトルを導出し、導出したウエイトベクトルによる重み付けによって、複数のアンテナによってそれぞれ受信された信号を処理してもよい。

選択するステップは、メモリに記憶した複数のウエイトベクトルの収束の程度を比較して、ひとつのウエイトベクトルを選択してもよい。選択するステップは、メモリに記憶した複数のウエイトベクトルと、複数のアンテナによってそれぞれ受信された信号とから、複数のグループにそれぞれ対応したレプリカを導出するステップと、収束の程度として、複数のグループにそれぞれ対して、レプリカと、基準となる信号との間の誤差を導出するステップとを備えてもよい。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、信号を送信している回線の品質と、信号を受信している回線の品質とを近づけることができる。

本発明を具体的に説明する前に、概要を述べる。本発明の実施例は、簡易型携帯電話システムに対応し、複数のアンテナを備えた基地局装置に関する。本実施例の基地局装置は、複数のアンテナによって、通信対象の端末装置から受信した信号をアダプティブアレイ処理する。アダプティブアレイ処理では、一般的に端末装置との間の無線伝送路の特性を反映した受信ウエイトベクトルを計算する。また、基地局装置において、複数のアンテナは、複数のグループに分割されている。例えば、アンテナの数が「８」であり、グループの数が「２」であれば、第１グループに含まれるアンテナの数が「４」になり、第２グループに含まれるアンテナの数が「４」になるように規定されている。基地局装置は、第１グループあるいは第２グループのいずれかに含まれるアンテナを使用して、通信対象の端末装置へ信号を送信する。

以上のような送信処理を実行するために、基地局装置は、第１グループに対する受信ウエイトベクトルと、第２グループに対する受信ウエイトベクトルとを別に導出する。基地局装置は、第１グループと第２グループのいずれかを選択し、選択されたグループに属するべき受信ウエイトベクトルを選択する。さらに、基地局装置は、選択された受信ウエイトベクトルから送信ウエイトベクトルを導出し、送信ウエイトベクトルを使用して、第１グループあるいは第２グループのいずれかに含まれるアンテナから信号を送信する。

図１は、本発明の実施例に係る通信システム１００の構成を示す。通信システム１００は、端末装置１０、基地局装置１２、ネットワーク３４を含む。端末装置１０は、ベースバンド部１４、モデム部１６、無線部１８、端末用アンテナ２０を含む。基地局装置１２は、基地局用アンテナ２２と総称される第１基地局用アンテナ２２ａ、第２基地局用アンテナ２２ｂ、第８基地局用アンテナ２２ｈ、無線部２４と総称される第１無線部２４ａ、第２無線部２４ｂ、第８無線部２４ｈ、信号処理部２６、モデム部２８、ベースバンド部３０、制御部３２を含む。

また、信号として、受信ベースバンド信号２００と総称される第１受信ベースバンド信号２００ａ、第２受信ベースバンド信号２００ｂ、第８受信ベースバンド信号２００ｈ、送信ベースバンド信号２０２と総称される第１送信ベースバンド信号２０２ａ、第２送信ベースバンド信号２０２ｂ、第８送信ベースバンド信号２０２ｈ、合成信号２０４、分離前信号２０６を含む。

基地局装置１２のベースバンド部３０は、ネットワーク３４とのインターフェースであり、端末装置１０のベースバンド部１４は、端末装置１０と接続したＰＣや、端末装置１０内部のアプリケーションとのインターフェースである。ベースバンド部３０とベースバンド部１４は、通信システム１００において、伝送の対象となる情報信号の送受信処理を実行する。また、誤り訂正や自動再送処理がなされてもよいが、ここではこれらの説明を省略する。

基地局装置１２のモデム部２８、端末装置１０のモデム部１６は、変調処理を実行して、送信信号を生成する。ここでは、変調方式として、π／４シフトＱＰＳＫ（ＱｕａｄｒａｔｕｒｅＰｈａｓｅＳｈｉｆｔＫｅｙｉｎｇ）を対象とする。また、モデム部２８とモデム部１６は、復調処理も実行する。ここでは、受信信号を遅延検波して、送信された情報信号を再生する。なお、変調方式は、π／４シフトＱＰＳＫの他に、ＢＰＳＫ、１６ＱＡＭ等であってもよく、復調処理は、遅延検波の他に、同期検波であってもよい。

信号処理部２６は、アダプティブアレイアンテナによる送受信処理に必要な信号処理を実行する。基地局装置１２の無線部２４は、信号処理部２６、モデム部２８、ベースバンド部３０において処理されるベースバンドの信号と、無線周波数の信号との間の周波数変換処理を実行する。また、端末装置１０の無線部１８は、ベースバンド部１４、モデム部１６において処理されるベースバンドの信号と、無線周波数の信号との間の周波数変換処理を実行する。さらに、無線部２４と無線部１８は、増幅処理、ＡＤまたはＤＡ変換処理等も実行する。

基地局装置１２の基地局用アンテナ２２、端末装置１０の端末用アンテナ２０は、無線周波数の信号を送受信処理する。アンテナの指向性は任意でよく、基地局用アンテナ２２のアンテナ数は「８」とされる。なお、第１基地局用アンテナ２２ａから図示しない第４基地局用アンテナ２２ｄは、「第１グループ」に属し、図示しない第５基地局用アンテナ２２ｅから第８基地局用アンテナ２２ｈは、「第２グループ」に属するとする。また、信号処理部２６に含まれる構成と、無線部２４のうち、「第１グループ」と「第２グループ」に対応する部分も、「第１グループ」と「第２グループ」という。基地局装置１２から信号を送信する際には、「第１グループ」あるいは「第２グループ」に含まれた「４」本の基地局用アンテナ２２が使用される。制御部３２は、無線部２４、信号処理部２６、モデム部２８、ベースバンド部３０のタイミング等を制御する。

この構成は、ハードウエア的には、任意のコンピュータのＣＰＵ、メモリ、その他のＬＳＩで実現でき、ソフトウエア的にはメモリのロードされた予約管理機能のあるプログラムなどによって実現されるが、ここではそれらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックがハードウエアのみ、ソフトウエアのみ、またはそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは、当業者には理解されるところである。

図２は、信号処理部２６の構成を示す。信号処理部２６は、第１合成部５０、第１導出部５２、第１生成部５４、第２合成部５６、第２導出部５８、第２生成部６０、第３合成部６２、第３導出部６４、第３生成部６６、選択部６８、分離部７０を含む。また、第１合成部５０は、乗算部７２と総称される第１乗算部７２ａ、第２乗算部７２ｂ、第４乗算部７２ｄ、第５乗算部７２ｅ、第６乗算部７２ｆ、第８乗算部７２ｈ、加算部４４を含む。また、第２合成部５６は、乗算部７４と総称される第１乗算部７４ａ、第２乗算部７４ｂ、第４乗算部７４ｄ、加算部４６を含む。また、第３合成部６２は、乗算部７６と総称される第１乗算部７６ａ、第２乗算部７６ｂ、第４乗算部７６ｄを含む。また、分離部７０は、乗算部７８と総称される第１乗算部７８ａ、第２乗算部７８ｂ、第４乗算部７８ｄ、第５乗算部７８ｅ、第６乗算部７８ｆ、第８乗算部７８ｈを含む。

また、信号として、受信ウエイトベクトル２１０と総称される第１受信ウエイトベクトル２１０ａ、第２受信ウエイトベクトル２１０ｂ、第４受信ウエイトベクトル２１０ｄ、第５受信ウエイトベクトル２１０ｅ、第６受信ウエイトベクトル２１０ｆ、第８受信ウエイトベクトル２１０ｈ、受信ウエイトベクトル２１２と総称される第１受信ウエイトベクトル２１２ａ、第２受信ウエイトベクトル２１２ｂ、第４受信ウエイトベクトル２１２ｄ、受信ウエイトベクトル２１４と総称される第１受信ウエイトベクトル２１４ａ、第２受信ウエイトベクトル２１４ｂ、第４受信ウエイトベクトル２１４ｄ、送信ウエイトベクトル２１６と総称される第１送信ウエイトベクトル２１６ａ、第２送信ウエイトベクトル２１６ｂ、第４送信ウエイトベクトル２１６ｄ、第５送信ウエイトベクトル２１６ｅ、第６送信ウエイトベクトル２１６ｆ、第８送信ウエイトベクトル２１６ｈを含む。

第１導出部５２は、受信ベースバンド信号２００と、第１生成部５４からの参照信号にもとづいて、受信ベースバンド信号２００の重み付けに必要な受信ウエイトベクトル２１０をそれぞれ導出する。ここで、第１導出部５２は、受信ウエイトベクトル２１０を導出するために、ＲＬＳアルゴリズムやＬＭＳアルゴリズムなどの適応アルゴリズムを使用する。ここでは、説明の簡略化のためにＬＭＳアルゴリズムアルゴリズムを使用しているとし、ＬＭＳアルゴリズムは、次の通りに示される。

ここで、ｎは所定の時刻であり、Ｗは受信ウエイトベクトル２１０であり、ｕは受信ベースバンド信号２００であり、ｄは第１生成部５４からの参照信号である。さらに、μは所定の係数であり、ｅは誤差である。なお、受信ベースバンド信号２００は、基地局用アンテナ２２によってそれぞれ受信した通信対象の端末装置１０からの信号に相当する。また、受信ウエイトベクトル２１０は、基地局用アンテナ２２にそれぞれ対応する。

乗算部７２は、受信ウエイトベクトル２１０によって受信ベースバンド信号２００をそれぞれ重み付けし、加算部４４は乗算部７２の出力を加算して、合成信号２０４を出力する。合成信号２０４は、後段に出力される。すなわち、受信処理として、「８」本の基地局用アンテナ２２が使用される。

第１生成部５４は、第１導出部５２に参照信号を出力する。受信ベースバンド信号２００を含んだバースト信号の先頭部分には、既知信号が含まれており、第１生成部５４は、既知信号の区間において、既知信号を参照信号として出力する。また、既知信号終了後、第１生成部５４は、合成信号２０４を判定し、判定した合成信号２０４を参照信号として出力する。なお、判定は硬判定である必要はなく、軟判定でもよい。

第２導出部５８は、基地局用アンテナ２２のうちの少なくともふたつをそれぞれ含むように定義された複数のグループのうち第１グループに対して、第１グループに含まれた基地局用アンテナ２２によってそれぞれ受信された受信ベースバンド信号２００にもとづいて、第１グループに含まれた基地局用アンテナ２２に対応した受信ウエイトベクトル２１２を導出する。ここで、前述のごとく、第１グループに含まれた基地局用アンテナ２２は、第１基地局用アンテナ２２ａから第４基地局用アンテナ２２ｄなので、第２導出部５８は、第１受信ベースバンド信号２００ａから第４受信ベースバンド信号２００ｄを処理の対象にする。そのため、受信ウエイトベクトル２１２は、第１受信ベースバンド信号２００ａから第４受信ベースバンド信号２００ｄに対応するように導出される。なお、第２導出部５８は、第１導出部５２と同様に、ＬＭＳアルゴリズムを使用する

乗算部７４は、受信ウエイトベクトル２１２によって受信ベースバンド信号２００をそれぞれ重み付けし、加算部４６は乗算部７４の出力を加算する。加算した結果は、第２生成部６０に入力される。第１合成部５０と異なって、加算した結果は、通信に使用されない。すなわち、乗算部７４と加算部４６は、第２導出部５８におけるＬＭＳアルゴリズムを実行するために、以上の処理を実行する。第２生成部６０は、第１生成部５４と同様の処理を実行するので、説明を省略する。

第３導出部６４は、第２グループに対して、第２導出部５８と同様の処理を実行する。そのため、処理の内容の説明を省略する。ここで、前述のごとく、第２グループに含まれた基地局用アンテナ２２は、第５基地局用アンテナ２２ｅから第８基地局用アンテナ２２ｈなので、第３導出部６４は、第５受信ベースバンド信号２００ｅから第８受信ベースバンド信号２００ｈを処理の対象にする。そのため、受信ウエイトベクトル２１４は、第５受信ベースバンド信号２００ｅから第８受信ベースバンド信号２００ｈに対応するように導出される。

乗算部７６は、乗算部７４と同様の処理を実行し、加算部４８は、加算部４６と同様の処理を実行し、第３生成部６６は、第２生成部６０と同様の処理を実行するので、説明を省略する。

選択部６８は、第１グループに対応した受信ウエイトベクトル２１２と、第２グループに対応した受信ウエイトベクトル２１４から、ひとつを選択する。ここで、選択部６８は、第１グループに対応した受信ウエイトベクトル２１２と、第２グループに対応した受信ウエイトベクトル２１４との収束の程度を比較して、ひとつを選択する。選択部６８は、収束の程度として、第２導出部５８でのＬＭＳアルゴリズムにおける誤差と、第３導出部６４でのＬＭＳアルゴリズムにおける誤差を使用し、小さい方の誤差に対応したグループを選択する。すなわち、収束の程度には、誤差の大きさが使用される。

誤差は、数１に記載のように、ＷＨ（ｎ）ｕ（ｎ）によって示されるレプリカと、ｄ（ｎ）によって示される基準となる信号の差として導出される。また、レプリカは、受信ウエイトベクトル２１２あるいは受信ウエイトベクトル２１４と、受信ベースバンド信号２００とにもとづいて、導出される。ここで、第１グループに対して、第１受信ベースバンド信号２００ａから第４受信ベースバンド信号２００ｄが使用され、第２グループに対して、第５受信ベースバンド信号２００ｅから第８受信ベースバンド信号２００ｈが使用される。

図３は、選択部６８に入力されるデータの構造を示す。ここでは、理解が容易になるように、表の形式によって示す。アンテナ番号欄１１０は、対応する基地局用アンテナ２２を示し、上段が第１グループに対応し、下段が第２グループに対応する。誤差欄１１２は、それぞれのグループに対応した誤差を示す。ここでは、上段の誤差の方が小さいので、第１グループが選択される。

図２に戻る。選択部６８は、選択した受信ウエイトベクトルから、分離前信号２０６の重み付けに必要な送信ウエイトベクトル２１６を導出する。送信ウエイトベクトル２１６の導出方法は、任意とするが、最も簡易な方法として、選択した受信ウエイトベクトルをそのまま使用すればよい。あるいは、受信処理と送信処理の時間差で生じる伝搬環境のドップラー周波数変動を考慮するために、従来の技術によって、受信ウエイトベクトルを補正してもよい。ここでは、前者を使用する。なお、選択部６８において、第１グループが選択された場合には、第１送信ウエイトベクトル２１６ａから第４送信ウエイトベクトル２１６ｄが有効になり、第２グループが選択された場合には、第５送信ウエイトベクトル２１６ｅから第８送信ウエイトベクトル２１６ｈが有効になる。すなわち、選択されたグループに対応した基地局用アンテナ２２から信号が送信されるように、選択されたグループに対応した送信ウエイトベクトル２１６が有効になる。

乗算部７８は、送信ウエイトベクトル２１６によって、分離前信号２０６をそれぞれ重み付けし、その結果を送信ベースバンド信号２０２として出力する。ここで、選択部６８において第１グループが選択された場合には、第１乗算部７８ａから第４乗算部７８ｄが動作するので、第１送信ベースバンド信号２０２ａから第４送信ベースバンド信号２０２ｄが出力される。一方、第２グループが選択された場合には、第５乗算部７８ｅから第８乗算部７８ｈが動作するので、第５送信ベースバンド信号２０２ｅから第８送信ベースバンド信号２０２ｈが出力される。すなわち、送信処理として、「４」本の基地局用アンテナ２２が使用される。なお、以上の動作におけるタイミングは、制御部３２からの指示に従うものとする。

図４は、基地局装置１２による送信処理の手順を示すフローチャートである。８本の基地局用アンテナ２２によって、信号を受信する（Ｓ１０）。第１導出部５２は、８本の基地局用アンテナ２２に対して、受信ベースバンド信号２００から受信ウエイトベクトル２１０を導出する（Ｓ１２）。第２導出部５８と第３導出部６４は、第１グループと第２グループのそれぞれに対して、受信ウエイトベクトル２１２と受信ウエイトベクトル２１４を導出する（Ｓ１４）。第１合成部５０は、８本の基地局用アンテナ２２を使用して、受信ウエイトベクトル２１０によって受信ベースバンド信号２００を受信処理する（Ｓ１６）。

第１グループの受信ウエイトベクトル２１２の方が、第２グループの受信ウエイトベクトル２１４よりも収束していれば（Ｓ１８のＹ）、選択部６８は、第１グループの受信ウエイトベクトル２１２を選択する（Ｓ２０）。さらに、選択部６８は、受信ウエイトベクトル２１２から送信ウエイトベクトル２１６を導出し、送信ウエイトベクトル２１６によって重み付けをしながら、第１グループの基地局用アンテナ２２を使用して送信処理を実行する（Ｓ２２）。一方、第１グループの受信ウエイトベクトル２１２の方が、第２グループの受信ウエイトベクトル２１４よりも収束していなければ（Ｓ１８のＮ）、選択部６８は、第２グループの受信ウエイトベクトル２１４を選択する（Ｓ２４）。さらに、選択部６８は、受信ウエイトベクトル２１４から送信ウエイトベクトル２１６を導出し、送信ウエイトベクトル２１６によって重み付けをしながら、第２グループの基地局用アンテナ２２を使用して送信処理を実行する（Ｓ２６）。

次に、選択部６８の構成が異なったひとつの変形例を説明する。ひとつの変形例における選択部６８は、信号強度を比較して、第１グループあるいは第２グループを選択する。図５は、ひとつの変形例に係る選択部６８の構成を示す。選択部６８は、第１測定部８４、第２測定部８６、第１積算部８８、第２積算部９０、決定部９２、送信ウエイトベクトル設定部９４を含む。

第１測定部８４は、第１グループに対応した基地局用アンテナ２２、すなわち第１基地局用アンテナ２２ａから第４基地局用アンテナ２２ｄによって受信された信号を入力し、基地局用アンテナ２２のそれぞれを単位にして、受信された信号の強度を測定する。なお、第１測定部８４は、第１グループに対応した無線部２４から信号を入力するものとする。第２測定部８６は、第２グループに対応した基地局用アンテナ２２、すなわち第５基地局用アンテナ２２ｅから第８基地局用アンテナ２２ｈによって受信された信号に対して、第１測定部８４と同様の処理を実行する。

第１積算部８８は、第１グループに含まれた基地局用アンテナ２２に対応した信号の強度を積算する。すなわち、第１基地局用アンテナ２２ａから第４基地局用アンテナ２２ｄのそれぞれによって受信された信号の強度を積算する。第２積算部９０は、第２グループに含まれた基地局用アンテナ２２、すなわち第５基地局用アンテナ２２ｅから第８基地局用アンテナ２２ｈに対応した信号の強度に対して、第１積算部８８と同様の処理を実行する。

決定部９２は、第１積算部８８において計算された強度と、第２積算部９０において計算された強度を比較して、ひとつのグループを選択する。すなわち、決定部９２は、第１積算部８８において計算された強度と、第２積算部９０において計算された強度のうちの大きい方のグループを選択する。図６は、決定部９２に入力されるデータの構造を示す。実際は、第１積算部８８と第２積算部９０によって積算された強度が入力されるが、ここでは、説明を明瞭にするために、積算前の強度を示し、さらに表の形式によって示す。

アンテナ番号欄１１０は、基地局用アンテナ２２の番号を示し、グループ欄１１４は、基地局用アンテナ２２に対応するグループを示し、信号強度欄１１６は、基地局用アンテナ２２に対応した信号強度を示す。第１積算部８８は、第１基地局用アンテナ２２ａから第４基地局用アンテナ２２ｄに対応した信号強度を積算する。ここで、信号強度欄１１６は、ｄＢμＶを単位にしているので、これらを真値に変換してから、積算を実行する。また、積算は、厳密な積算でなくてもよく、ｄＢμＶを単位にした値をそのまま積算してもよい。その場合、第１グループに対して「１６６」の値が得られ、第２グループに対して「１１７」が得られる。決定部９２は、両者を比較して、第１グループを選択する。

図５に戻る。送信ウエイトベクトル設定部９４は、決定部９２において選択したグループに関する情報と、受信ウエイトベクトル２１２と受信ウエイトベクトル２１４を入力する。送信ウエイトベクトル設定部９４は、第１グループが選択されている場合に受信ウエイトベクトル２１２を選択し、第２グループが選択されている場合に受信ウエイトベクトル２１４を選択する。また、送信ウエイトベクトル設定部９４は、受信ウエイトベクトル２１２を選択した場合に、受信ウエイトベクトル２１２のそれぞれを第１送信ウエイトベクトル２１６ａから第４送信ウエイトベクトル２１６ｄより出力する。一方、送信ウエイトベクトル設定部９４は、受信ウエイトベクトル２１４を選択した場合に、受信ウエイトベクトル２１４のそれぞれを第５送信ウエイトベクトル２１６ｅから第８送信ウエイトベクトル２１６ｈより出力する。

図７は、基地局装置１２による送信処理の手順を示すフローチャートである。ステップ３０からステップ３６は、図４のステップ１０からステップ１６と同一である。第１積算部８８は、第１グループに対応した基地局用アンテナ２２において受信された信号の強度を積算する（Ｓ３８）。第２積算部９０は、第２グループに対応した基地局用アンテナ２２において受信された信号の強度を積算する（Ｓ４０）。第１グループの信号強度の積算値の方が、第２グループの信号強度の積算値よりも大きければ（Ｓ４２のＹ）、決定部９２は、第１グループを選択する（Ｓ４４）。

さらに、送信ウエイトベクトル設定部９４は、受信ウエイトベクトル２１２から送信ウエイトベクトル２１６を導出し、送信ウエイトベクトル２１６によって重み付けをしながら、第１グループの基地局用アンテナ２２を使用して送信処理を実行する（Ｓ４６）。一方、第１グループの信号強度の積算値の方が、第２グループの信号強度の積算値よりも大きくなければ（Ｓ４２のＮ）、決定部９２は、第２グループを選択する（Ｓ４８）。さらに、送信ウエイトベクトル設定部９４は、受信ウエイトベクトル２１４から送信ウエイトベクトル２１６を導出し、送信ウエイトベクトル２１６によって重み付けをしながら、第２グループの基地局用アンテナ２２を使用して送信処理を実行する（Ｓ５０）。

さらに、選択部６８の構成が異なった別の変形例を説明する。別の変形例における選択部６８は、信号の較差を比較して、第１グループあるいは第２グループを選択する。図８は、別の変形例に係る選択部６８の構成を示す。図８の選択部６８では、図５の選択部６８と比較して、第１計算部９６、第２計算部９８が異なる。

第１計算部９６は、第１グループに含まれた基地局用アンテナ２２に対応した信号の強度における較差を計算する。すなわち、第１基地局用アンテナ２２ａから第４基地局用アンテナ２２ｄのそれぞれによって受信された信号の強度のうち、最大値と最小値を選択し、選択した最大値と最小値の差を計算する。ここで、較差の計算は、前述のｄＢμＶ単位においてなされてもよいが、真値によってなされてもよい。第２計算部９８は、第２グループに含まれた基地局用アンテナ２２、すなわち第５基地局用アンテナ２２ｅから第８基地局用アンテナ２２ｈに対応した信号の強度に対して、第１積算部８８と同様の処理を実行する。

決定部９２は、複数の較差を比較して、ひとつのグループを選択する。すなわち、決定部９２は、第１計算部９６において計算された較差と、第２計算部９８において計算された較差のうちの小さい方のグループを選択する。信号強度の較差が小さい場合は、信号強度の較差が大きい場合よりも、ウエイトベクトルの推定精度が高くなる傾向にあるので、このように動作する。

図９は、基地局装置１２による送信処理の手順を示すフローチャートである。ステップ６０からステップ６６は、図４のステップ１０からステップ１６と同一である。第１計算部９６は、第１グループに対応した基地局用アンテナ２２において受信された信号の強度間の較差を計算する（Ｓ６８）。第２積算部９０は、第２グループに対応した基地局用アンテナ２２において受信された信号の強度間の較差を計算する（Ｓ７０）。第１グループの信号強度の較差の方が、第２グループの信号強度の較差よりも小さければ（Ｓ７２のＹ）、決定部９２は、第１グループを選択する（Ｓ７４）。

さらに、送信ウエイトベクトル設定部９４は、受信ウエイトベクトル２１２から送信ウエイトベクトル２１６を導出し、送信ウエイトベクトル２１６によって重み付けをしながら、第１グループの基地局用アンテナ２２を使用して送信処理を実行する（Ｓ７６）。一方、第１グループの信号強度間の較差の方が、第２グループの信号強度間の較差よりも小さくなければ（Ｓ７２のＮ）、決定部９２は、第２グループを選択する（Ｓ７８）。さらに、送信ウエイトベクトル設定部９４は、受信ウエイトベクトル２１４から送信ウエイトベクトル２１６を導出し、送信ウエイトベクトル２１６によって重み付けをしながら、第２グループの基地局用アンテナ２２を使用して送信処理を実行する（Ｓ８０）。

本発明の実施例によれば、受信のために使用する複数の基地局用アンテナのうちの一部を送信に使用するので、上り回線の品質を下り回線の品質に近づけることができる。また、受信に使用するためのウエイトベクトルを導出する際に、送信に使用するためのウエイトベクトルも導出するので、送信と受信にそれぞれ使用する基地局用アンテナの数が異なっても、アダプティブアレイ処理を実行できる。また、送信に使用するためのウエイトベクトルの導出は、複数のグループのそれぞれを単位にして実行されるので、送信の条件に適合したウエイトベクトルを導出できる。また、ウエイトベクトルの推定精度に関係するような、収束の程度を比較してグループを選択するので、推定精度の高いウエイトベクトルを選択できる。

また、収束の程度として、適応アルゴリズムの誤差を使用するので、ウエイトベクトルの導出と共用できる。また、ウエイトベクトルの導出と、誤差の導出の処理とを共用できるので、回路規模の増加を抑制できる。また、上り回線の品質を下り回線の品質に近づけることができるので、下り回線の品質がある程度よいにもかかわらず、回線が切断される可能性を低減できる。また、信号強度が高くなるグループを選択するので、回線品質が高くなる基地局用アンテナに対応したグループを選択できる。また、信号強度間の較差が小さくなるグループを選択するので、ウエイトベクトルの推定精度が高くなる基地局用アンテナに対応したグループを選択できる。

以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

本発明の実施例において、通信システム１００は、簡易型携帯電話システムであるとして説明した。しかしこれに限らず例えば、携帯電話システムや無線ＬＡＮなどの他の無線通信システムであってもよい。本変形例によれば、各種の通信システム１００に本発明を適用可能である。つまり、送信のための回線の品質と、受信のための回線の品質との間に差があればよい。

本発明の実施例において、ひとつのグループに含まれた基地局用アンテナ２２の数が、すべてのグループにおいて同一になるように設定している。しかしながらこれに限らず例えば、第１グループに含まれる基地局用アンテナ２２の数と、第２グループに含まれる基地局用アンテナ２２の数が異なってもよい。また、グループの数が３以上であってもよい。さらに、ひとつのアンテナが複数のグループに含まれてもよい。本変形例によれば、無線伝送路の特性に応じてグループを規定できる。つまり、送信のための基地局用アンテナ２２の数と、受信のための基地局用アンテナ２２の数とが異なればよい。

本発明の実施例において、選択部６８は、ｄＢμＶ単位によって示された信号強度、真値によって示された信号強度に対して、所定の計算を行っている。しかしながらこれに限らず例えば、これらの値をさらに近似してから計算を行ってもよい。例えば、５０ｄＢμＶを５とするように、十の位だけを抽出した値に近似してから、計算を行ってもよい。本変形例によれば、計算が容易になる。つまり、最終的に同等の値が得られればよい。

本発明の実施例に係る通信システムの構成を示す図である。図１の信号処理部の構成を示す図である。図２の選択部に入力されるデータの構造を示す図である。図１の基地局装置による送信処理の手順を示すフローチャートである。ひとつの変形例に係る選択部の構成を示す図である。図５の決定部に入力されるデータの構造を示す図である。ひとつの変形例に係る基地局装置による送信処理の手順を示すフローチャートである。別の変形例に係る選択部の構成を示す図である。別の変形例に係る基地局装置による送信処理の手順を示すフローチャートである。

符号の説明

４４加算部、４６加算部、４８加算部、５０第１合成部、５２第１導出部、５４第１生成部、５６第２合成部、５８第２導出部、６０第２生成部、６２第３合成部、６４第３導出部、６６第３生成部、６８選択部、７０分離部、７２乗算部、７４乗算部、７６乗算部、７８乗算部、１００通信システム。

Claims

通信対象の無線装置からの信号を複数のアンテナによってそれぞれ受信する受信部と、
複数のアンテナのうちの少なくともふたつをそれぞれ含むように定義された複数のグループのそれぞれに対して、グループに含まれたアンテナによってそれぞれ受信された信号にもとづいて、グループに含まれたアンテナに対応したウエイトベクトルを導出する導出部と、
前記複数のグループにそれぞれ対応した複数のウエイトベクトルから、ひとつのウエイトベクトルを選択する選択部と、
前記通信対象の無線装置に対して、選択したウエイトベクトルに対応した少なくともふたつのアンテナから、選択したウエイトベクトルによって重み付けした信号を送信する送信部とを備え、
前記受信部は、前記複数のアンテナのすべてによってそれぞれ受信された信号にもとづいて、複数のアンテナに対応したウエイトベクトルを導出し、導出したウエイトベクトルによる重み付けによって、複数のアンテナによってそれぞれ受信された信号を処理し、
前記送信部において信号を送信するためのアンテナの数は、前記受信部において信号を受信するためのアンテナの数よりも少ないことを特徴とする無線装置。
前記選択部は、前記複数のグループにそれぞれ対応した複数のウエイトベクトルの収束の程度を比較して、ひとつのウエイトベクトルを選択することを特徴とする請求項１に記載の無線装置。
前記選択部は、
前記複数のグループにそれぞれ対応した複数のウエイトベクトルと、複数のアンテナによってそれぞれ受信された信号から、複数のグループにそれぞれ対応したレプリカを導出する第１計算部と、
前記収束の程度として、複数のグループにそれぞれ対して、レプリカと、基準となる信号との間の誤差を導出する第２計算部とを備えることを特徴とする請求項２に記載の無線装置。
前記選択部は、
複数のアンテナのそれぞれを単位にして、受信された信号の強度を測定する測定部と、
グループに含まれたアンテナに対応した信号の強度を積算することによって、複数のグループにそれぞれ対応した複数の強度を導出する積算部と、
複数の強度を比較して、ひとつのグループを選択し、選択したグループに対応したウエイトベクトルの選択を決定する決定部とを備えることを特徴とする請求項１に記載の無線装置。
前記選択部は、
複数のアンテナのそれぞれを単位にして、受信された信号の強度を測定する測定部と、
グループに含まれたアンテナに対応した信号の強度における較差を計算することによって、複数のグループにそれぞれ対応した複数の較差を導出する計算部と、
複数の較差を比較して、ひとつのグループを選択し、選択したグループに対応したウエイトベクトルの選択を決定する決定部とを備えることを特徴とする請求項１に記載の無線装置。
複数のアンテナに対してアダプティブアレイアンテナ処理を実行することによって、通信対象の無線装置から複数のアンテナによって信号をそれぞれ受信し、前記複数のアンテナのうちの少なくともふたつに対してアダプティブアレイアンテナ処理を実行することによって、前記通信対象の無線装置に対して、少なくともふたつのアンテナから信号をそれぞれ送信しており、信号を受信するためのアンテナの数よりも、信号を送信するためのアンテナの数を少なくすることを特徴とする通信方法。
無線ネットワークを介して、通信対象の無線装置からの信号を複数のアンテナによってそれぞれ受信するステップと、
複数のアンテナのうちの少なくともふたつのアンテナであって、かつ複数のアンテナの数よりも少ない数のアンテナをそれぞれ含むように定義された複数のグループのそれぞれに対して、グループに含まれたアンテナによってそれぞれ受信された信号にもとづいて、グループに含まれたアンテナに対応したウエイトベクトルを導出し、導出した複数のウエイトベクトルをメモリに記憶するステップと、
前記メモリに記憶した複数のウエイトベクトルから、ひとつのウエイトベクトルを選択するステップと、
無線ネットワークを介して、前記通信対象の無線装置に対して、選択したウエイトベクトルに対応した少なくともふたつのアンテナから、選択したウエイトベクトルによって重み付けした信号を送信するステップとを備え、
前記受信するステップは、前記複数のアンテナのすべてによってそれぞれ受信された信号にもとづいて、複数のアンテナに対応したウエイトベクトルを導出し、導出したウエイトベクトルによる重み付けによって、複数のアンテナによってそれぞれ受信された信号を処理することをコンピュータに実行させるためのプログラム。