JP5075359B2

JP5075359B2 - 基地局装置及びその制御方法

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Publication number: JP5075359B2
Application number: JP2006148720A
Authority: JP
Inventors: 徹佐原
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2006-05-29
Filing date: 2006-05-29
Publication date: 2012-11-21
Anticipated expiration: 2026-05-29
Also published as: JP2007318670A

Description

本発明は基地局装置及びその制御方法に関し、特に、アダプティブアレイアンテナを用いた空間分割多重方式に関する。

アダプティブアレイアンテナによると、その各アンテナのウェイトを適切に設定することにより、所望波ユーザにビームを向けることができ（ビームフォーミング）、また、干渉波ユーザにヌルを向けることができる（ヌルステアリング）。この技術を利用した多重化方式として、空間分割多重（ＳＤＭＡ；Special Divisional Multiple Access）方式が知られており、ＳＤＭＡを適用した移動体通信システムでは、基地局装置は、共通の周波数を用いて、空間的に離間した複数の移動局装置のそれぞれと同じタイミングで通信をすることができる。

アダプティブアレイアンテナの各アンテナのウェイトを算出するアルゴリズムとしては、既知の参照信号の到来方向にビームを向けるとともに、参照信号と相関の低い信号の到来方向にヌルを向けるものものがある。また、任意の方向にヌルを向けるものがある。

しかしながら、前者のアルゴリズムによると、多重化通信の対象である複数の移動局装置から送信される参照信号間の受信電力差が大きい場合に、アダプティブアレイアンテナの各アンテナのウェイトを好適に算出できないという問題がある。すなわち、複数の移動局装置から送信される参照信号間の受信電力差が大きい場合には、電波強度の高い第１の参照信号の到来方向にビームを向ける場合、それよりも相対的に受信電力が低い、第１の参照信号とは相関の低い第２の参照信号の到来方向に適切にヌルを向けることが困難となる。この場合、第２の参照信号を送信する移動局装置との通信の品質は、第１の参照信号を送信する移動局装置との通信の影響により悪化してしまう。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、複数の移動局装置から送信される参照信号の受信電力差が大きい場合であっても、両ユーザに係るアダプティブアレイアンテナのウェイトを好適に決定して、良好な通信を実現することができる基地局装置及びその制御方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る基地局装置は、アダプティブアレイアンテナを備え、該アダプティブアレイアンテナを用いた空間分割多重方式により、複数の移動局装置と通信を行う基地局装置であって、前記各移動局装置から送信される信号の受信電力を取得する受信電力取得手段と、前記受信電力取得手段により取得される各受信電力に基づいて、前記複数の移動局装置から、第１の移動局装置と、受信電力が前記第１の移動局装置から送信される信号の受信電力より小さい第２の移動局装置と、を選出する移動局装置選出手段と、前記第１の移動局装置から送信される参照信号を用いて、前記第１の移動局装置との通信に用いる前記アダプティブアレイアンテナの各アンテナのウェイトを算出する第１ウェイト算出手段と、前記第１ウェイト算出手段により算出されるウェイトに基づいて、前記第１の移動局装置から送信される前記参照信号の到来方向を判断する到来方向判断手段と、前記到来方向判断手段により判断される、前記第１の移動局装置から送信される前記参照信号の到来方向にヌルを向けるよう、前記第２の移動局装置との通信に用いる前記アダプティブアレイアンテナの各アンテナのウェイトを算出する第２ウェイト算出手段と、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、第１の移動局装置との通信に用いるウェイトに基づいて、第１の移動局装置から送信される参照信号の到来方向を判断するとともに、その方向にヌルが向くように第２の移動局装置との通信に用いるウェイトを算出できるので、第１及び第２の移動局装置のそれぞれとの通信相互の干渉を低減することができる。このため、複数の移動局装置から送信される参照信号の受信電力差が大きく、それ故に各移動局装置から送信される参照信号を用いたウェイトの算出が好適に行えない場合であっても、それら移動局装置との通信を良好に行えるようになる。

本発明においては、前記各移動局装置から送信される信号の受信電力を取得する受信電力取得手段と、前記受信電力取得手段により取得される各受信電力に基づいて、前記第１の移動局装置及び前記第２の移動局装置を選出する移動局装置選出手段と、をさらに含んでもよい。

また、前記第２の移動局装置から送信される参照信号を用いて、前記第２の移動局装置との通信に用いる前記アダプティブアレイアンテナの各アンテナのウェイトを算出する第３ウェイト算出手段をさらに含み、前記第２ウェイト算出手段により算出されるウェイトを用いた前記第２の移動局装置との通信の品質に応じて、前記第２ウェイト算出手段により算出されるウェイトに代えて、前記第３ウェイト算出手段により算出されるウェイトを用いて、前記第２の移動局装置との通信を行ってもよい。

また、本発明に係る基地局装置の制御方法は、アダプティブアレイアンテナを備え、該アダプティブアレイアンテナを用いた空間分割多重方式により、複数の移動局装置と通信を行う基地局装置の制御方法であって、前記各移動局装置から送信される信号の受信電力を取得する受信電力取得ステップと、前記受信電力取得ステップで取得される各受信電力に基づいて、前記複数の移動局装置から、第１の移動局装置と、受信電力が前記第１の移動局装置から送信される信号の受信電力より小さい第２の移動局装置と、を選出する移動局装置選出ステップと、前記第１の移動局装置から送信される参照信号を用いて、前記第１の移動局装置との通信に用いる前記アダプティブアレイアンテナの各アンテナのウェイトを算出する第１ウェイト算出ステップと、前記第１ウェイト算出ステップで算出されるウェイトに基づいて、前記第１の移動局装置から送信される前記参照信号の到来方向を判断する到来方向判断ステップと、前記到来方向判断ステップで判断される、前記第１の移動局装置から送信される前記参照信号の到来方向にヌルを向けるよう、前記第２の移動局装置との通信に用いる前記アダプティブアレイアンテナの各アンテナのウェイトを算出する第２ウェイト算出ステップと、を含むことを特徴とする。

以下、本発明の一実施形態について図面に基づき詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る移動体通信システムの全体構成図である。同図に示すように、本移動体通信システムは、基地局装置１０と複数の移動局装置１２（ここでは２つとする。）を含んでいる。各移動局装置１２は基地局装置１０と無線通信するものであり、例えば可搬型の電話機やデータ端末である。ここでは、ＴＤＤ（Time Divisional Duplication）方式により基地局装置１０と各移動局装置１２はデータの送受信を行い、またＴＤＭＡ（Time Divisional Multiple Access）方式により多重通信を行う。さらに、基地局装置１０は、後述するようにアダプティブアレイアンテナを備えており、このアダプティブアレイアンテナを用いて各移動局装置１２と空間分割多重（ＳＤＭＡ）方式により多重通信を行う。こうして、きわめて高い周波数利用効率で複数の移動局装置１２と双方向通信を行うようにしている。

図２は、基地局装置１０の構成図である。同図に示すように、基地局装置１０はアダプティブアレイアンテナ１４と、無線通信部１６と、モデム部１８と、を含んで構成されている。アダプティブアレイアンテナ１４は、複数のアンテナの配列であり、無線通信部１６から供給される各アンテナの送信信号を放射し、あるいは各移動局装置１２から送信される信号を各アンテナで受信して、その信号を無線通信部１６に入力するものである。無線通信部１６は、ＰＡ（Power Amp）部、ＲＦ（Radio Frequency）部、ＢＢ（Base Band）部を含んでおり、アダプティブアレイアンテナ１４で受信される信号をベースバンド受信信号に変換して、モデム部１８に供給する。また、モデム部１８から入力される各アンテナのベースバンド送信信号を無線信号に変換して、アダプティブアレイアンテナ１４に供給するものである。

モデム部１８は、無線通信部１６から出力される各アンテナの送信信号から移動局装置１２から送信されたデータを復号するものである。また、各移動局装置１２に送信するデータを各アンテナのベースバンド送信信号に変換し、無線通信部１６に入力するものである。この他、基地局装置１０は、送受信するデータを処理する上位レイヤーの装置（図示せず）を備えている。

モデム部１８は、さらに詳細には、受信ウェイト記憶部２０、第１受信ウェイト演算部２２、第２受信ウェイト演算部２４、第１通信品質評価部２６、第２通信品質評価部２８、受信ウェイト適用部３０、復号器３２を含んで構成されている。これらの要素は、例えば高性能のコンピュータ及びその制御ソフトウェアにより実現される。

第１受信ウェイト演算部２２は、無線通信部１６から出力されるベースバンド受信信号と、既知の参照信号と、に基づいて、各移動局装置１２との通信に用いるアダプティブアレイアンテナ１４のウェイトを計算するものである。具体的には、各移動局装置１２に対応する参照信号の到来方向にビームを形成するとともに、該参照信号と相関性の低い信号（干渉信号）の到来方向にヌルを向けるよう、該移動局装置１２との通信に用いるアダプティブアレイアンテナ１４のウェイトを計算する。以下では、このように参照信号と受信信号との相関に従ってウェイトを計算するアルゴリズムをアルゴリズム１と記す。この第１受信ウェイト演算部２２により計算されるウェイトのうち、参照信号の受信電力の大きい方の移動局装置１２（装置Ａ）との通信に用いるウェイトについては復号器３２に供給される。また、参照信号の受信電力の小さい方の移動局装置１２（装置Ｂ）との通信に用いるウェイトについては第１通信品質評価部２６に供給される。さらに、受信ウェイト記憶部２０には、いずれのウェイトも供給される。また、第１通信品質評価部２６からの指示に応じて、参照信号の受信電力の小さい方の移動局装置１２（装置Ｂ）との通信に用いるウェイトも、場合により復号器３２に供給する。

受信ウェイト記憶部２０は、メモリを含んで構成されており、第１受信ウェイト演算部２２で算出される各移動局装置１２に係るウェイトを記憶するものである。第１通信品質評価部２６は、第１受信ウェイト演算部２２から供給される、参照信号の受信電力が小さい方の移動局装置１２（装置Ｂ）との通信に用いるウェイトに基づいて、当該移動局装置１２（装置Ｂ）との通信における信号品質（ＳＩＮＲ）を算出する。第１通信品質評価部２６は、こうして算出される信号品質が所定基準を満たさない場合には、第２受信ウェイト演算部２４に対して、上記アルゴリズム１とは異なるアルゴリズム（以下ではアルゴリズム２と記す。）により、参照信号の受信電力が小さい方の移動局装置１２（装置Ｂ）との通信に用いるウェイトの再計算を指示する。

第２受信ウェイト演算部２４は、受信ウェイト記憶部２０から、参照信号の受信電力が大きい方の移動局装置１２（装置Ａ）との通信に用いるウェイトを読み出して、該ウェイトに基づいて、装置Ａからの参照信号の到来方向を判断するとともに、該到来方向にヌルを向けるよう、参照信号の受信電力が小さい方の移動局装置１２（装置Ｂ）との通信に用いるウェイトを計算する（アルゴリズム２）。第２通信品質評価部２８は、第２受信ウェイト演算部２４から供給されるウェイトに基づいて、参照信号の受信電力が小さい方の移動局装置１２（装置Ｂ）との通信における信号品質（ＳＩＮＲ）を算出する。そして、その信号品質（アルゴリズム２によるウェイトに対応するもの）と、第１通信品質評価部２６により算出される信号品質（アルゴリズム１によるウェイトに対応するもの）と、を比較する。そして、いずれか信号品質が高い方に対応するアルゴリズムにより算出されたウェイトの適用を受信ウェイト適用部３０に指示する。そして、受信ウェイト適用部３０は、指示に従って、参照信号の受信電力が小さい方の移動局装置１２（装置Ｂ）との通信に用いるウェイトとして、受信ウェイト記憶部２０に記憶されたウェイト（アルゴリズム１で算出されたもの）と、第２受信ウェイト演算部２４によりアルゴリズム２で算出されたアルゴリズムと、のいずれかを復号器３２に供給する。

復号器３２は、参照信号の受信電力が大きい方の移動局装置１２（装置Ａ）から受信されるベースバンド信号については、第１受信ウェイト演算部２２により算出されるウェイトを用いて合成し、送信データを復号する。また、参照信号の受信電力が小さい方の移動局装置１２（装置Ｂ）から受信されるベースバンド信号については、受信ウェイト適用部３０から供給されるウェイト、又は第１受信ウェイト演算部２２から供給されるウェイトを用いて合成し、送信データを復号する。そして、復号された各送信データは図示しない上位レイヤーの装置に供給される。

ここで、基地局装置１０の動作について説明する。図３及び図４は、基地局装置１０の受信動作のフロー図である。同図に示すように、基地局装置１０では、まずアダプティブアレイアンテナ１４により各移動局装置１２から信号を受信すると（Ｓ１０１）、無線通信部１６がそれらの信号をベースバンド信号に変換する（Ｓ１０２）。そして、移動局装置１２を特定する変数Ｉを初期値０に設定してから（Ｓ１０３）、該変数Ｉにより特定される移動局装置１２から送信される参照信号の受信電力を、第１受信ウェイト演算部２２が算出する（Ｓ１０５）。また、第１受信ウェイト演算部２２は、変数Ｉにより特定される移動局装置１２から送信される参照信号に基づいて、該参照信号の到来方向にビームが向くようウェイトを計算する（Ｓ１０６）。そして、計算したウェイトを受信ウェイト記憶部２０に格納する（Ｓ１０７）。以上の処理（Ｓ１０５〜Ｓ１０７）は、変数Ｉを１ずつ増やしながら、全移動局装置１２について実行される。

その後、参照信号の受信電力が大きい方の移動局装置１２（装置Ａ）の受信ウェイトを復号器３２に供給する。また、参照信号の受信電力の小さい方の移動局装置１２（装置Ｂ）の受信ウェイトを第１通信品質評価部２６に供給する（Ｓ１０９）。そして、第１通信品質評価部２６は、装置Ｂのウェイトに基づいて、該装置Ｂとの通信の品質（ＳＩＮＲ）を算出する（Ｓ１１０）。

次に、第１通信品質評価部２６は、算出されるＳＩＮＲが所定閾値を超えるか否かを判断する（Ｓ１１１）。そして、超えていれば第１受信ウェイト演算部２２に対し、参照信号の受信電力が小さい方の移動局装置１２（装置Ｂ）のウェイトを復号器３２に供給するよう指示する。そして、これを受けて、第１受信ウェイト演算部２２は、装置Ｂのウェイトを復号器３２に供給し（Ｓ１１２）、復号器３２は供給されたウェイトを用いて、装置Ａ及びＢから送信されるデータを復号する（Ｓ１１３）。

一方、第１通信品質評価部２６は、Ｓ１１０で算出されるＳＩＮＲが所定閾値以下であると判断すると、第２受信ウェイト演算部２４にウェイトの再計算を指示するとともに、第２通信品質評価部２８に計算済みのＳＩＮＲを渡す（Ｓ１１５）。第２受信ウェイト演算部２４は、受信ウェイト記憶部２０から、参照信号の受信電力が大きい方の移動局装置１２（装置Ａ）のウェイトを読み出し、そこから該装置Ａからの参照信号の到来到来方向を判断する。そして、その方向にヌルを向けるようにしてアダプティブアレイアンテナ１４のウェイトを計算する（Ｓ１１６）。第２通信品質評価部２８は、第２受信ウェイト演算部２４により算出されるウェイトに基づいて、参照信号の受信電力が小さい方の移動局装置１２（装置Ｂ）との通信の通信品質（ＳＩＮＲ）を算出するとともに（Ｓ１１７）、それと第１通信品質評価部２６から渡された通信品質を比較する（Ｓ１１８）。そして、Ｓ１１７で算出された通信品質の方が高ければ、第２受信ウェイト演算部２４により演算されたウェイトの適用を受信ウェイト適用部３０に指示し、受信ウェイト適用部３０は指示に従ってウェイトを復号器３２に供給する（Ｓ１１９）。また、Ｓ１１７で算出された通信品質が第１通信品質評価部２６から供給される通信品質以下であれば、受信ウェイト記憶部２０に記憶されているウェイトの適用を受信ウェイト適用部３０に指示し、受信ウェイト適用部３０は指示に従ってウェイトを復号器３２に供給する（Ｓ１２０）。その後、復号器３２は供給されたウェイトを用いて、装置Ａ及びＢから送信されるデータを復号する（Ｓ１１３）。

上記実施形態によれば、各移動局装置１２から送信される参照信号に従って、各移動局装置１２との通信に用いるウェイトを計算するとともに、該参照信号の受信電力が小さい方の移動局装置１２（装置Ｂ）については、参照信号の受信電力が大きい方の移動局装置１２（装置Ａ）のウェイトに基づいて判断される該参照信号の到来方向にヌルが向くようにしてウェイトを計算して、これを装置Ｂとの通信に用いるウェイトとすることができる。このため、装置Ｂからの参照信号の受信電力が装置Ａからの参照電力の受信電力よりも著しく低く、装置Ａのウェイトが適切に算出されていない場合であっても、装置Ｂとの通信は、装置Ａとの通信からの影響を抑制することができ、通信品質の劣化を防ぐことができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形実施が可能である。例えば、以上の説明では移動局装置１２を２台としたが、移動局装置１２は３台以上あってもよい。この場合には、それぞれから送信される参照信号の基地局装置１０における受信電力に基づいて、一部（１又は複数）を装置Ａとして選出するとともに、他の一部（１又は複数）を装置Ｂとして選出すればよい。そして、装置Ｂとの通信に用いるウェイトについては、装置Ａからの参照信号の到来方向にヌルを向けるようにして、上記アルゴリズム２により算出すればよい。

また、本実施形態においてモデム部１８により算出されるウェイトは受信時のみならず、送信時に用いてよいのはもちろんである。

本発明の実施形態に係る移動体通信システムの全体構成図である。本発明の実施形態に係る基地局装置の構成を示す図である。基地局装置の受信動作を示すフロー図である。基地局装置の受信動作を示すフロー図である。

符号の説明

１０基地局装置、１２移動局装置、１４アダプティブアレイアンテナ、１６無線通信部、１８モデム部、２０受信ウェイト記憶部、２２第１受信ウェイト演算部、２４第２受信ウェイト演算部、２６第１通信品質評価部、２８第２通信品質評価部、３０受信ウェイト適用部、３２復号器。

Claims

アダプティブアレイアンテナを備え、該アダプティブアレイアンテナを用いた空間分割多重方式により、複数の移動局装置と通信を行う基地局装置であって、
前記各移動局装置から送信される信号の受信電力を取得する受信電力取得手段と、
前記受信電力取得手段により取得される各受信電力に基づいて、前記複数の移動局装置から、第１の移動局装置と、受信電力が前記第１の移動局装置から送信される信号の受信電力より小さい第２の移動局装置と、を選出する移動局装置選出手段と、
前記第１の移動局装置から送信される参照信号を用いて、前記第１の移動局装置との通信に用いる前記アダプティブアレイアンテナの各アンテナのウェイトを算出する第１ウェイト算出手段と、
前記第１ウェイト算出手段により算出されるウェイトに基づいて、前記第１の移動局装置から送信される前記参照信号の到来方向を判断する到来方向判断手段と、
前記到来方向判断手段により判断される、前記第１の移動局装置から送信される前記参照信号の到来方向にヌルを向けるよう、前記第２の移動局装置との通信に用いる前記アダプティブアレイアンテナの各アンテナのウェイトを算出する第２ウェイト算出手段と、
を含むことを特徴とする基地局装置。
請求項１に記載の基地局装置において、
前記第２の移動局装置から送信される参照信号を用いて、前記第２の移動局装置との通信に用いる前記アダプティブアレイアンテナの各アンテナのウェイトを算出する第３ウェイト算出手段をさらに含み、
前記第２ウェイト算出手段により算出されるウェイトを用いた前記第２の移動局装置との通信の品質に応じて、前記第２ウェイト算出手段により算出されるウェイトに代えて、前記第３ウェイト算出手段により算出されるウェイトを用いて、前記第２の移動局装置との通信を行う、
ことを特徴とする基地局装置。
アダプティブアレイアンテナを備え、該アダプティブアレイアンテナを用いた空間分割多重方式により、複数の移動局装置と通信を行う基地局装置の制御方法であって、
前記各移動局装置から送信される信号の受信電力を取得する受信電力取得ステップと、
前記受信電力取得ステップで取得される各受信電力に基づいて、前記複数の移動局装置から、第１の移動局装置と、受信電力が前記第１の移動局装置から送信される信号の受信電力より小さい第２の移動局装置と、を選出する移動局装置選出ステップと、
前記第１の移動局装置から送信される参照信号を用いて、前記第１の移動局装置との通信に用いる前記アダプティブアレイアンテナの各アンテナのウェイトを算出する第１ウェイト算出ステップと、
前記第１ウェイト算出ステップで算出されるウェイトに基づいて、前記第１の移動局装置から送信される前記参照信号の到来方向を判断する到来方向判断ステップと、
前記到来方向判断ステップで判断される、前記第１の移動局装置から送信される前記参照信号の到来方向にヌルを向けるよう、前記第２の移動局装置との通信に用いる前記アダプティブアレイアンテナの各アンテナのウェイトを算出する第２ウェイト算出ステップと、
を含むことを特徴とする基地局装置の制御方法。