JPWO2002054627A1

JPWO2002054627A1 - 無線装置、スワップ検出方法およびスワップ検出プログラム

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Publication number: JPWO2002054627A1
Application number: JP2002554997A
Authority: JP
Inventors: 中尾　正悟; 正岡　伸博
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2000-12-27
Filing date: 2001-12-21
Publication date: 2004-05-13
Anticipated expiration: 2021-12-21
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Abstract

アレイアンテナ＃１〜＃４からの受信信号ベクトルＸ（ｔ）に対しては、ユーザ信号処理部ＵＳＰにおいてアダプティブアレイ処理が行なわれる。アダプティブアレイの出力信号ｙ（ｔ）と、参照信号とに基づいて、周波数オフセット量Δθが推定される。スワップ検出部ＳＤＰは、推定されたオフセット量Δθやエラー発生頻度等に基づいてスワップの発生を検知する。

Description

技術分野
本発明は、携帯電話等の無線通信において、基地局に用いられる無線装置の構成に関する。
背景技術
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、電波の周波数利用効率を高めるために、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移動端末装置を無線基地システムにパス多重接続させることができるＰＤＭＡ（Ｐａｔｈ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅ　Ａｃｃｅｓｓ）方式が提案されている。このＰＤＭＡ方式では、各ユーザの移動端末装置からの信号は、周知のアダプティブアレイ処理により分離抽出される。なお、ＰＤＭＡ方式は、また、ＳＤＭＡ方式（Ｓｐａｔｉａｌ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅ　Ａｃｃｅｓｓ）とも呼ばれる。
図８は周波数分割多重接続（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅ　Ａｃｃｅｓｓ：ＦＤＭＡ），時分割多重接続（Ｔｉｍｅ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅ　Ａｃｃｅｓｓ：ＴＤＭＡ）および空間多重分割接続（Ｓｐａｔｉａｌ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅ　Ａｃｃｅｓｓ：ＳＤＭＡ）の各種の通信システムにおけるチャネルの配置図である。
まず、図８を参照して、ＦＤＭＡ，ＴＤＭＡおよびＳＤＭＡについて簡単に説明する。図８（ａ）はＦＤＭＡを示す図であって、異なる周波数ｆ１〜ｆ４の電波でユーザ１〜４のアナログ信号が周波数分割されて伝送され、各ユーザ１〜４の信号は周波数フィルタによって分離される。
図８（ｂ）に示すＴＤＭＡにおいては、各ユーザのデジタル化された信号が、異なる周波数ｆ１〜ｆ４の電波で、かつ一定の時間（タイムスロット）ごとに時分割されて伝送され、各ユーザの信号は周波数フィルタと基地局および各ユーザ移動端末装置間の時間同期とにより分離される。
一方、最近では、携帯型電話機の普及により電波の周波数利用効率を高めるために、ＳＤＭＡ方式が提案されている。このＳＤＭＡ方式は、図８（ｃ）に示すように、同じ周波数における１つのタイムスロットを空間的に分割して複数のユーザのデータを伝送するものである。このＳＤＭＡでは各ユーザの信号は周波数フィルタと基地局および各ユーザ移動端末装置間の時間同期とアダプティブアレイなどの相互干渉除去装置とを用いて分離される。
図９は、従来のＳＤＭＡ用基地局の送受信システム２０００の構成を示す概略ブロック図である。
図９に示した構成においては、ユーザＰＳ１とＰＳ２とを識別するために、４本のアンテナ＃１〜＃４が設けられている。
受信動作においては、アンテナの出力は、ＲＦ回路２１０１に与えられ、ＲＦ回路２１０１において、受信アンプで増幅され、局部発振信号によって周波数変換された後、フィルタで不要な周波数信号が除去され、Ａ／Ｄ変換されて、デジタル信号としてデジタルシグナルプロセッサ２１０２に与えられる。
デジタルシグナルプロセッサ２１０２には、チャネル割当基準計算機２１０３と、チャネル割当装置２１０４と、アダプティブアレイ２１００とが設けられている。チャネル割当基準計算機２１０３は、２人のユーザからの信号がアダプティブアレイによって分離可能かどうかを予め計算する。その計算結果に応じて、チャネル割当装置２１０４は、周波数と時間とを選択するユーザ情報を含むチャネル割当情報をアダプティブアレイ２１００に与える。アダプティブアレイ２１００は、チャネル割当情報に基づいて、４つのアンテナ＃１〜＃４からの信号に対して、リアルタイムに重み付け演算を行なうことで、特定のユーザの信号のみを分離する。
［アダプティブアレイアンテナの構成］
図１０は、アダプティブアレイ２１００のうち、１人のユーザに対応する送受信部２１００ａの構成を示すブロック図である。図１０に示した例においては、複数のユーザ信号を含む入力信号から希望するユーザの信号を抽出するため、ｎ個の入力ポート２０２０−１〜２０２０−ｎが設けられている。
各入力ポート２０２０−１〜２０２０−ｎに入力された信号が、スイッチ回路２０１０−１〜２０１０−ｎを介して、ウエイトベクトル制御部２０１１と乗算器２０１２−１〜２０１２−ｎとに与えられる。
ウエイトベクトル制御部２０１１は、入力信号と予めメモリ２０１４に記憶されている特定のユーザの信号に対応したユニークワード信号と加算器２０１３の出力とを用いて、ウエイトベクトルｗ_１ｉ〜ｗ_ｎｉを計算する。ここで、添字ｉは、ｉ番目のユーザとの間の送受信に用いられるウエイトベクトルであることを示す。
乗算器２０１２−１〜２０１２−ｎは、各入力ポート２０２０−１〜２０２０−ｎからの入力信号とウエイトベクトルｗ_１ｉ〜ｗ_ｎｉとをそれぞれ乗算し、加算器２０１３へ与える。加算器２０１３は、乗算器２０１２−１〜２０１２−ｎの出力信号を加算して受信信号Ｓ_ＲＸ（ｔ）として出力し、この受信信号Ｓ_ＲＸ（ｔ）は、ウエイトベクトル制御部２０１１にも与えられる。
さらに、送受信部２１００ａは、アダプティブアレイ無線基地局からの出力信号Ｓ_ＴＸ（ｔ）を受けて、ウエイトベクトル制御部２０１１により与えられるウエイトベクトルｗ_１ｉ〜ｗ_ｎｉとそれぞれ乗算して出力する乗算器２０１５−１〜２０１５−ｎを含む。乗算器２０１５−１〜２０１５−ｎの出力は、それぞれスイッチ回路２０１０−１〜２０１０−ｎに与えられる。つまり、スイッチ回路２０１０−１〜２０１０−ｎは、信号を受信する際は、入力ポート２０２０−１〜２０２０−ｎから与えられた信号を、信号受信部１Ｒに与え、信号を送信する際には、信号送信部１Ｔからの信号を入出力ポート２０２０−１〜２０２０−ｎに与える。
［アダプティブアレイの動作原理］
次に、図１０に示した送受信部２１００ａの動作原理について簡単に説明する。
以下では、説明を簡単にするために、アンテナ素子数を４本とし、同時に通信するユーザ数ＰＳを２人とする。このとき、各アンテナから受信部１Ｒに対して与えられる信号は、以下のような式で表わされる。

ここで、信号ＲＸ_ｊ（ｔ）は、ｊ番目（ｊ＝１，２，３，４）のアンテナの受信信号を示し、信号Ｓｒｘ_ｉ（ｔ）は、ｉ番目（ｉ＝１，２）のユーザが送信した信号を示す。
さらに、係数ｈ_ｊｉは、ｊ番目のアンテナに受信された、ｉ番目のユーザからの信号の複素係数を示し、ｎ_ｊ（ｔ）は、ｊ番目の受信信号に含まれる雑音を示している。
上の式（１）〜（４）をベクトル形式で表記すると、以下のようになる。

なお式（６）〜（８）において、［…］^Ｔは、［…］の転置を示す。
ここで、Ｘ（ｔ）は入力信号ベクトル、Ｈ_ｉはｉ番目のユーザの受信信号係数ベクトル、Ｎ（ｔ）は雑音ベクトルをそれぞれ示している。
アダプティブアレイアンテナは、図１０に示したように、それぞれのアンテナからの入力信号に重み係数ｗ_１ｉ〜ｗ_ｎｉを掛けて合成した信号を受信信号Ｓ_ＲＸ（ｔ）として出力する。なお、ここでは、アンテナの本数ｎは４である。
さて、以上のような準備の下に、たとえば、１番目のユーザが送信した信号Ｓｒｘ_１（ｔ）を抽出する場合のアダプティブアレイの動作は以下のようになる。
アダプティブアレイ２１００の出力信号ｙ１（ｔ）は、入力信号ベクトルＸ（ｔ）とウエイトベクトルＷ_１のベクトルの掛算により、以下のような式で表わすことができる。

すなわち、ウエイトベクトルＷ_１は、ｊ番目の入力信号ＲＸ_ｊ（ｔ）に掛け合わされる重み係数ｗ_ｊ１（ｊ＝１，２，３，４）を要素とするベクトルである。
ここで式（９）のように表わされたｙ１（ｔ）に対して、式（５）により表現された入力信号ベクトルＸ（ｔ）を代入すると、以下のようになる。

ここで、アダプティブアレイ２１００が理想的に動作した場合、周知な方法により、ウエイトベクトルＷ_１は次の連立方程式を満たすようにウエイトベクトル制御部２０１１により逐次制御される。

式（１２）および式（１３）を満たすようにウエイトベクトルＷ_１が完全に制御されると、アダプティブアレイ２１００からの出力信号ｙ１（ｔ）は、結局以下の式のように表わされる。

すなわち、出力信号ｙ１（ｔ）には、２人のユーザのうちの第１番目のユーザが送信した信号Ｓｒｘ_１（ｔ）が得られることになる。
一方、図１０において、アダプティブアレイ２１００に対する入力信号Ｓ_ＴＸ（ｔ）は、アダプティブアレイ２１００中の送信部１Ｔに与えられ、乗算器２０１５−１，２０１５−２，２０１５−３，…，２０１５−ｎの一方入力に与えられる。これらの乗算器の他方入力にはそれぞれ、ウエイトベクトル制御部２０１１により以上説明したようにして受信信号に基づいて算出されたウエイトベクトルｗ_１ｉ，ｗ_２ｉ，ｗ_３ｉ，…，ｗ_ｎｉがコピーされて印加される。
これらの乗算器によって重み付けされた入力信号は、対応するスイッチ２０１０−１，２０１０−２，２０１０−３，…，２０１０−ｎを介して、対応するアンテナ＃１，＃２，＃３，…，＃ｎに送られ、送信される。
ここで、ユーザＰＳ１，ＰＳ２の識別は以下に説明するように行なわれる。すなわち、携帯電話機の電波信号はフレーム構成をとって伝達される。携帯電話機の電波信号は、大きくは、無線基地局にとって既知の信号系列からなるプリアンブルと、無線基地局にとって未知の信号系列からなるデータ（音声など）から構成されている。
プリアンブルの信号系列は、当該ユーザが無線基地局にとって通話すべき所望のユーザかどうかを見分けるための情報の信号列を含んでいる。アダプティブアレイ無線基地局１のウエイトベクトル制御部２０１１は、メモリ２０１４から取出したユーザＡに対応したユニークワード信号と、受信した信号系列とを対比し、ユーザＰＳ１に対応する信号系列を含んでいると思われる信号を抽出するようにウエイトベクトル制御（重み係数の決定）を行なう。
通話の確立を行うための動作中は、基地局に対して接続要求してきた端末を特定するための情報が基地局と端末との間でやり取りされる。
しかしながら、たとえば、ＰＨＳのシステムなどでは、一旦、通話が確立してしまうと、上述したユニークワード信号（ＵＷ信号）中には特にユーザを特定する情報が含まれていないのが一般的であるために、基地局は通話を行っている端末を識別することは原理的にできない。これは、上述したようなＰＤＭＡ方式ばかりでなく、従来のたとえば、ＴＤＭＡ方式のＰＨＳシステムでも同様である。
従来のＴＤＭＡ方式のＰＨＳシステムでは、隣接する基地局間で、通話中のユーザ同士が入れ替わってしまったり、特定の基地局との間で通話中の端末との交信に他の端末からの電波が割り込んでしまったりすることがあることが知られている。このような交信の不良は、スワップ（ＳＷＡＰ）と呼ばれる。
図１１は、このような従来のＴＤＭＡ方式のＰＨＳシステムのスワップの一つの形態を示す概念図である。
図１１においては、基地局ＣＳ１との間で通話中のユーザ１の端末ＰＳ１と、隣接する基地局ＣＳ２との間で通話中のユーザ２の端末ＰＳ２との間で交信する信号が入れ替わってしまった場合を示している。
また、図１２は、このような従来のＴＤＭＡ方式のＰＨＳシステムのスワップの他の形態を示す概念図である。
図１２においては、基地局ＣＳ１との間で信号ＰＳ１で通話中のユーザ１の端末ＰＳ１の交信に対して、隣接する基地局ＣＳ２との間で通話中であったユーザ２の端末ＰＳ２からの信号ＰＳ２が割り込んでしまった場合を示している。
以上のようなスワップが起った場合、信号ＰＳ１と信号ＰＳ２との間では、かけられているスクランブルが異なるために、本来、交信中のユーザの端末には、他の端末に対応する信号は、雑音となって聞こえることになる。
さらに、上述したＰＤＭＡ方式による移動体通信システムにおいては、各移動端末装置から送信された信号が無線基地局に到来する受信タイミング（同期位置とも称する）は、端末装置の移動による端末装置−基地局の距離の変化や、電波の伝搬路特性の変動など、種々の要因により変動する。ＰＤＭＡ方式の移動体通信システムにおいて同一タイムスロットに複数のユーザの移動端末装置がパス多重接続している場合において、それぞれの移動端末装置からの受信信号の受信タイミングが上述の理由により変動して互いに近接したり、場合によっては時間的前後関係が交差したりすることがある。
受信タイミングが近づきすぎると、複数の移動端末装置からの受信信号同士の相関値が高くなり、アダプティブアレイ処理によるユーザごとの信号抽出の精度が劣化することになる。このため、各ユーザに対する通話特性も劣化することになる。この場合、ＰＨＳでは、上述したように、各移動端末装置からの受信信号は、各フレームごとにすべてのユーザに共通の既知のビット列からなる参照信号（ユニークワード信号）区間を含んでおり、複数ユーザの移動端末装置からの受信信号の受信タイミングが一致するようなことになれば、受信信号の参照信号区間が重なってユーザ同士を識別分離することができなくなり、ユーザ間の混信（上述したＳＷＡＰ）を引き起こすこととなる。
さらに、ＰＤＭＡ方式の移動体通信システムにおいて、各タイムスロットに多重接続するユーザの数、すなわちパス多重度が増大すると、各スロット内における送信タイミング間隔は必然的に狭くなっていき、その結果、受信タイミングの近接や交差が起こりうる事態となる。そのような場合には、前述のように、通話特性が劣化したり、ユーザ間の混信が発生する可能性が生じてくる。
図１３は、ＰＤＭＡ方式のＰＨＳシステムのスワップの一つの形態を示す概念図である。
図１３においては、基地局ＣＳ１との間で１つのパスを通じて通話中のユーザ１の端末ＰＳ１と、基地局ＣＳ１との間で他のパスを通じて通話中のユーザ２の端末ＰＳ２との間で交信する信号が入れ替わってしまった場合を示している。
また、図１４は、ＰＤＭＡ方式ののＰＨＳシステムのスワップの他の形態を示す概念図である。
図１４においては、基地局ＣＳ１との間で１つのパスを通じて信号ＰＳ１で通話中のユーザ１の端末ＰＳ１の交信に対して、基地局ＣＳ１との間で他のパスを通じて通話中であったユーザ２の端末ＰＳ２からの信号ＰＳ２が割り込んでしまった場合を示している。
この場合も、従来のＰＨＳシステムと同様に、混信により通話品質が著しく劣化してしまうことになる。
発明の開示
この発明の主たる目的は、基地局との間で交信をする移動体通信端末間でのスワップを防止し、良好な通信品質を維持することが可能な無線装置を提供することである。
この発明の他の目的は、基地局との間で交信をする移動体通信端末間でのスワップを防止し、良好な通信品質を維持することが可能なスワップ検出方法を提供することである。
この発明のさらに他の目的は、基地局との間で交信をする移動体通信端末間でのスワップを防止し、良好な通信品質を維持することが可能な無線装置におけるコンピュータのプログラムを提供することである。
この発明は要約すれば、無線装置であって、複数の端末からの受信信号を分離するための受信部を備え、受信部は、所定のタイミングで受信信号の周波数オフセットを抽出するためのオフセット推定部と、オフセット推定部の推定結果に基づいて、複数の端末からの信号のスワップの発生を検出するためのスワップ検出部とを含む。
好ましくは、無線装置の受信部は、複数のアンテナを含むアレイアンテナと、複数のアンテナからの信号を受けて所定の端末からの信号を抽出するためのアダプティブアレイ処理部とをさらに含む。
好ましくは、アダプティブアレイ処理部は、アレイアンテナからの信号にそれぞれ乗算するべきウェイトベクトルを計算するウェイトベクトル計算部を含み、受信信号は、複数のフレームを含み、各フレームは、ウェイトベクトルの計算のための参照信号と、誤り検出符号とを有し、スワップ検出部は、複数の端末のうちの一つからの受信信号についての参照信号によるウェイトベクトルの計算エラーと、複数の端末のうちの他の端末からの受信信号についての誤り検出結果とに基づいて、スワップ検出を行う。
好ましくは、アダプティブアレイ処理部は、アレイアンテナからの信号にそれぞれ乗算するべきウェイトベクトルを計算するウェイトベクトル計算部を含み、受信信号は、複数のフレームを含み、各フレームは、ウェイトベクトルの計算のための参照信号を有し、スワップ検出部は、複数の端末のうちの一つからの受信信号についての参照信号によるウェイトベクトルの計算エラーと、複数の端末のうちの他の端末からの受信信号についてのウェイトベクトル計算の収束特性とに基づいて、スワップ検出を行う。
好ましくは、アダプティブアレイ処理部は、アレイアンテナからの信号にそれぞれ乗算するべきウェイトベクトルを計算するウェイトベクトル計算部を含み、スワップ検出部は、複数の端末のうちの一つからの受信信号の到来方向の時間変化に基づいて、スワップ検出を行う。
好ましくは、受信信号は、複数のフレームを含み、無線装置と複数の端末とは、所定の時間間隔で受信信号のフレーム番号に関する情報をやり取りし、スワップ検出部は、複数の端末のうちの一つからのフレーム番号の時間変化に基づいて、スワップ検出を行う。
この発明の他の局面に従うと、複数のフレームを含む受信信号を受ける無線装置であって、複数の端末からの受信信号を分離するための受信部を備え、受信部は、複数のアンテナを含むアレイアンテナと、複数のアンテナからの信号を受けて所定の端末からの信号を抽出するためのアダプティブアレイ処理部とを含み、アダプティブアレイ処理部は、各フレームが有する参照信号に基づいて、アレイアンテナからの信号にそれぞれ乗算するべきウェイトベクトルを計算するウェイトベクトル計算部を有し、複数の端末のうちの一つからの受信信号についての参照信号によるウェイトベクトルの計算エラーと、各フレームが誤り検出のために有する誤り検出符号に基づく複数の端末のうちの他の端末からの受信信号についての誤り検出結果とに基づいて、複数の端末からの信号のスワップの発生を検出するためのスワップ検出部をさらに備える。
この発明のさらに他の局面に従うと、複数のフレームを含む受信信号を受ける無線装置であって、複数の端末からの受信信号を分離するための受信部を備え、受信部は、複数のアンテナを含むアレイアンテナと、複数のアンテナからの信号を受けて所定の端末からの信号を抽出するためのアダプティブアレイ処理部とを含み、アダプティブアレイ処理部は、各フレームが有する参照信号に基づいて、アレイアンテナからの信号にそれぞれ乗算するべきウェイトベクトルを計算するウェイトベクトル計算部を有し、複数の端末のうちの一つからの受信信号についての参照信号によるウェイトベクトルの計算エラーと、複数の端末のうちの他の端末からの受信信号についてのウェイトベクトル計算の収束特性とに基づいて、スワップ検出を行うスワップ検出部をさらに備える。
この発明のさらに他の局面に従うと、複数のフレームを含む受信信号であって、かつ各フレームは、ウェイトベクトルの計算のための参照信号を有する受信信号を受ける無線装置であって、複数の端末からの受信信号を分離するための受信部を備え、受信部は、複数のアンテナを含むアレイアンテナと、複数のアンテナからの信号を受けて所定の端末からの信号を抽出するためのアダプティブアレイ処理部とを含み、アダプティブアレイ処理部は、各フレームが有する参照信号に基づいて、アレイアンテナからの信号にそれぞれ乗算するべきウェイトベクトルを計算するウェイトベクトル計算部を有し、複数の端末のうちの一つからの受信信号の到来方向の時間変化に基づいて、スワップ検出を行うスワップ検出部をさらに備える。
この発明のさらに他の局面に従うと、複数のフレームを含む受信信号を受ける無線装置であって、複数の端末からの受信信号を分離するための受信部と、少なくとも所定の時間間隔で受信信号に含まれるフレームの番号に関する情報に基づいて検出される、複数の端末のうちの一つからのフレーム番号の時間変化に応じて、スワップ検出を行うスワップ検出部とを備える。
この発明のさらに他の局面に従うと、複数の端末からの受信信号を分離して受信可能な無線装置におけるスワップ検出方法であって、所定のタイミングで受信信号の周波数オフセットを抽出するステップと、周波数オフセットの推定結果に基づいて、複数の端末からの信号のスワップの発生を検出するステップとを備える。
この発明のさらに他の局面に従うと、複数のアンテナを含むアレイアンテナを用いることにより、複数の端末から送信された受信信号を、端末ごとに分離して受信可能な無線装置におけるスワップ検出方法であって、受信信号は、複数のフレームを含み、各フレームは、ウェイトベクトルの計算のための参照信号と、誤り検出符号とを有し、複数のアンテナからの信号を受けて、参照信号に基づいて、アレイアンテナからの信号にそれぞれ乗算するべきウェイトベクトルを計算することでアダプティブアレイ処理を行い、所定の端末からの信号を抽出するステップと、複数の端末のうちの一つからの受信信号についての参照信号によるウェイトベクトルの計算エラーを検出するステップと、複数の端末のうちの他の端末からの受信信号についての誤り検出を行うステップと、計算エラーと誤り検出の結果とに基づいて、スワップ検出を行うステップとを備える。
この発明のさらに他の局面に従うと、複数のアンテナを含むアレイアンテナを用いることにより、複数の端末から送信された受信信号を、端末ごとに分離して受信可能な無線装置におけるスワップ検出方法であって、受信信号は、複数のフレームを含み、各フレームは、ウェイトベクトルの計算のための参照信号を有し、複数のアンテナからの信号を受けて、参照信号に基づいて、アレイアンテナからの信号にそれぞれ乗算するべきウェイトベクトルを計算することでアダプティブアレイ処理を行い、所定の端末からの信号を抽出するステップと、複数の端末のうちの一つからの受信信号についての参照信号によるウェイトベクトルの計算エラーを検出するステップと、複数の端末のうちの他の端末からの受信信号についてのウェイトベクトル計算の収束特性と計算エラーとに基づいて、スワップ検出を行うステップとを備える。
この発明のさらに他の局面に従うと、複数のアンテナを含むアレイアンテナを用いることにより、複数の端末から送信された受信信号を、端末ごとに分離して受信可能な無線装置におけるスワップ検出方法であって、受信信号は、複数のフレームを含み、各フレームは、ウェイトベクトルの計算のための参照信号を有し、複数のアンテナからの信号を受けて、参照信号に基づいて、アレイアンテナからの信号にそれぞれ乗算するべきウェイトベクトルを計算することでアダプティブアレイ処理を行い、所定の端末からの信号を抽出するステップと、複数の端末のうちの一つからの受信信号の到来方向の時間変化に基づいて、スワップ検出を行うステップとを備える。
この発明のさらに他の局面に従うと、複数のフレームを含む受信信号を受ける無線装置におけるスワップ検出方法であって、複数の端末からの受信信号を分離するステップと、無線装置と複数の端末とは、所定の時間間隔で受信信号のフレーム番号に関する情報をやり取りするステップと、複数の端末のうちの一つからのフレーム番号の時間変化に基づいて、スワップ検出を行うステップとを備える。
この発明のさらに他の局面に従うと、複数の端末からの受信信号を分離して受信可能な無線装置においてスワップ検出を行うコンピュータのためのプログラムであって、所定のタイミングで受信信号の周波数オフセットを抽出するステップと、周波数オフセットの推定結果に基づいて、複数の端末からの信号のスワップの発生を検出するステップとを実行させる。
この発明のさらに他の局面に従うと、複数のアンテナを含むアレイアンテナを用いることにより、複数の端末から送信された受信信号を、端末ごとに分離して受信可能な無線装置においてスワップ検出を行うコンピュータのためのプログラムであって、受信信号は、複数のフレームを含み、各フレームは、ウェイトベクトルの計算のための参照信号と、誤り検出符号とを有し、複数のアンテナからの信号を受けて、参照信号に基づいて、アレイアンテナからの信号にそれぞれ乗算するべきウェイトベクトルを計算することでアダプティブアレイ処理を行い、所定の端末からの信号を抽出するステップと、複数の端末のうちの一つからの受信信号についての参照信号によるウェイトベクトルの計算エラーを検出するステップと、複数の端末のうちの他の端末からの受信信号についての誤り検出を行うステップと、計算エラーと誤り検出の結果とに基づいて、スワップ検出を行うステップとを実行させる。
この発明のさらに他の局面に従うと、複数のアンテナを含むアレイアンテナを用いることにより、複数の端末から送信された受信信号を、端末ごとに分離して受信可能な無線装置においてスワップ検出を行うコンピュータのためのプログラムであって、受信信号は、複数のフレームを含み、各フレームは、ウェイトベクトルの計算のための参照信号を有し、複数のアンテナからの信号を受けて、参照信号に基づいて、アレイアンテナからの信号にそれぞれ乗算するべきウェイトベクトルを計算することでアダプティブアレイ処理を行い、所定の端末からの信号を抽出するステップと、複数の端末のうちの一つからの受信信号についての参照信号によるウェイトベクトルの計算エラーを検出するステップと、複数の端末のうちの他の端末からの受信信号についてのウェイトベクトル計算の収束特性と計算エラーとに基づいて、スワップ検出を行うステップとを実行させる。
この発明のさらに他の局面に従うと、複数のアンテナを含むアレイアンテナを用いることにより、複数の端末から送信された受信信号を、端末ごとに分離して受信可能な無線装置においてスワップ検出を行うコンピュータのためのプログラムであって、受信信号は、複数のフレームを含み、各フレームは、ウェイトベクトルの計算のための参照信号を有し、複数のアンテナからの信号を受けて、参照信号に基づいて、アレイアンテナからの信号にそれぞれ乗算するべきウェイトベクトルを計算することでアダプティブアレイ処理を行い、所定の端末からの信号を抽出するステップと、複数の端末のうちの一つからの受信信号の到来方向の時間変化に基づいて、スワップ検出を行うステップとを実行させる。
この発明のさらに他の局面に従うと、複数のフレームを含む受信信号を受ける無線装置においてスワップ検出を実行させるためのプログラムであって、複数の端末からの受信信号を分離するステップと、無線装置と複数の端末とは、所定の時間間隔で受信信号のフレーム番号に関する情報をやり取りするステップと、複数の端末のうちの一つからのフレーム番号の時間変化に基づいて、スワップ検出を行うステップとを実行させる。
したがって本発明の主たる利点は、基地局においてスワップの発生を検出できるので、端末において、スワップによる不快な雑音の発生を抑制することが可能なことである。
発明を実施するための最良の形態
［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態１のＳＤＭＡ基地局１０００の構成を示す概略ブロック図である。
なお、以下の説明では、ＳＤＭＡ基地局１０００として、本願の構成について説明するが、後の説明で明らかになるように、スワップの発生を検出するためのいくつかの手法は、ＳＤＭＡ方式に限定されず、より一般的に適用可能なものである。
図１を参照して、ＳＤＭＡ基地局１０００は、複数本のアンテナ＃１〜＃４で構成されるアレイアンテナへ送信信号を与え、あるいは、受信信号を受け取るための送受信部ＴＲＰ１〜ＴＲＰ４と、送受信部ＴＲＰ１〜ＴＲＰ４からの信号を受け取り、たとえば、ユーザ１に対応する信号の処理を行う信号処理部ＵＳＰ１と、送受信部ＴＲＰ１〜ＴＲＰ４からの信号を受け取り、ユーザ１に対応する信号の処理を行う信号処理部ＵＳＰ２と、信号処理部ＵＳＰ１およびＵＳＰ２からの信号に基づいて、スワップの発生を検出するためのＳＷＡＰ検出部ＳＤＰと、信号処理部ＵＳＰ１およびＵＳＰ２からの信号に対して直交検波を行うモデム部ＭＤＰと、モデム部ＭＤＰを介して信号処理部ＵＳＰ１およびＵＳＰ２との間で各スロットに対して授受するためのデジタル信号を生成するためのベースバンド部ＢＢＰと、ＳＤＭＡ基地局１０００の動作を制御するための制御部ＣＮＰとを備える。
送受信部ＴＲＰ１は、送信時の高周波信号処理を行うための送信部ＴＰ１と、受信時の高周波信号処理を行うための受信部ＲＰ１と、アンテナ＃１と送信部ＴＰ１と受信部ＲＰ１との接続を、送信モードまたは受信モードであるかに応じて切り替えるためのスイッチＳＷ部ＳＷ１とを含む。他の送受信部ＴＲＰ２〜ＴＲＰ４の構成も同様である。
なお、以上の説明では、アンテナ数は４本とし、ユーザとしては、２人であるものとしたが、より一般に、アンテナ数はＮ本（Ｎ：自然数）であり、ユーザは、アンテナ本数に応じた自由度に対応するユーザまで多重が可能である。
図２は、本発明において、端末とＳＤＭＡ基地局１０００との間で授受される信号の構成を説明するための概念図である。
１フレームの信号は８スロットに分割され、前半の４スロットがたとえば受信用であり後半の４スロットがたとえば送信用である。
各スロットは１２０シンボルから構成され、図２に示した例では、１つの受信用および１つの送信用のスロットを１組として４ユーザに対して１フレームの信号を割当てられている。
また、各フレームについては、上述したユニークワード信号（参照信号）区間を含み、巡回符号による誤り検出（ＣＲＣ：ｃｙｃｌｉｃ　ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ　ｃｈｅｃｋ）が可能な構成となっているものとする。
さらに、同一タイムスロットに複数のユーザの移動端末装置がパス多重接続している場合において、それぞれの移動端末装置からの受信信号の受信タイミングをずらすことで各ユーザを識別するために、基地局１０００から各端末に対しての送信タイミングが、基準となる送信タイミングからずらされているものとする。
［周波数オフセットの検出の構成］
携帯電話等において送受信に用いられる変調方式としては、一般にＰＳＫ変調を基調とする変調方式のＱＰＳＫ変調等が用いられる。
ＰＳＫ変調では、搬送波に同期した信号を受信信号に積算することによる検波を行なう同期検波が一般に行なわれる。
同期検波においては、変調波中心周波数に同期した複素共役搬送波を局部発振器により生成する。しかし、同期検波を行なう場合、通常、送信側と受信側の発振器には周波数オフセットと呼ばれる周波数誤差が存在する。この誤差によって、受信機側においては、受信信号をＩＱ平面上に表わした場合、受信信号点の位置が回転してしまう。このため、周波数オフセットを補償しなければ同期検波を行なうことが困難である。
このような周波数オフセットは、上述したような送受信期間の局部発振周波数の精度のみならず、設定誤差、温度変動、経時変化等により発生し、受信機に入力される信号にキャリア周波数成分が残留することにより、受信特性が急激に劣化してしまうという問題が生じる。
このようなキャリア（搬送波）周波数オフセットを検出して補償することが必要となる。本発明においては、以下に説明するように、この検出された周波数オフセットの値を用いてスワップの発生を検出する。
図３は、図１に示したユーザ１信号処理部ＵＳＰ１の構成を示す概略ブロック図である。なお、ユーザ２信号処理部ＵＳＰ２も同様の構成を有する。
図３を参照して、アンテナ＃１〜＃４からの信号が送受信部ＴＲＰ１〜ＴＲＰ４においてデジタル信号に変換された受信信号ベクトルＸ（ｔ）をそれぞれ受けて、ウェイトベクトルＷ（ｔ）の要素と各々乗算するための乗算器１２−１〜１２−４と、乗算器１２−１〜１２−４の出力を受けて加算し受信信号ｙ（ｔ）として出力する加算器１４と、加算器１４の出力を受けて、受信信号が１スロットの信号のうち参照信号が存在する区間を受信中であるか参照信号がない区間（データ部）を受信中であるか否かを検出する判定部４０と、１スロットの信号中に含まれるシンボル（たとえば１２０シンボル）のうちプリアンブルに含まれる参照信号を予め保持し信号ｄ（ｔ）として出力するメモリ３０と、メモリ３０からの出力と、信号ｙ（ｔ）とを受けて、判定部４０に制御されて、周波数オフセットΔθを検出するための周波数オフセット推定部１６と、周波数オフセット推定部１６からの出力を受けて、周知のアダプティブアレイ処理により、ウェイトベクトルＷ（ｔ）を算出するためのウェイト計算部１０とを備える。
ここで、受信信号ベクトルＸ（ｔ）は４本のアンテナのそれぞれからの信号を要素とするベクトルである。
図４は、図３に示した周波数オフセット推定部１６の構成を説明するための概略ブロック図である。
図４を参照して、周波数オフセット推定部１６は、加算器１４の出力ｙ（ｔ）を判定部４０を介して受けて、信号ｙ（ｔ）の位相をＩＱ平面上の所定の位相点に強制的に同期させるための強制位相同期処理部２０を含む。
ここで、たとえば、信号ｙ（ｔ）は複数の端末のうち所望の端末からの信号を抽出した信号であり、たとえば、ＱＰＳＫ変調された信号であるものとする。したがって、強制位相同期処理部２０は、ＱＰＳＫ変調された信号のＩＱ平面上の所定の位相に対応する信号点に強制的に同期させる処理を行なうことになる。
以下では、強制位相同期処理部２０から出力される信号をレプリカ信号ｄ′（ｔ）と呼ぶことにする。
周波数オフセット推定部１６は、さらに、強制位相同期処理部からのレプリカ信号ｄ′（ｔ）とメモリ３０からの参照信号ｄ（ｔ）とを受けて、判定部４０により制御されて、いずれか一方を出力するスイッチ回路５０と、スイッチ回路５０からの出力と加算器１４からの出力の符号を反転させた上で加算するための加算器７０とを備える。ウェイト計算部１０は、加算器７０からの出力を受けて、周知のアダプティブアレイ処理により、ウェイトベクトルＷ（ｔ）を算出する。
周波数オフセット推定部１６は、さらに、加算器７０から出力される誤差信号ｅ（ｔ）の符号を反転させた信号と、スイッチ回路５０から出力される参照信号ｄ（ｔ）またはレプリカ信号ｄ′（ｔ）とを加算する加算器８０と、スイッチ回路５０からの出力を受けて複素共役の信号ｄ^＊（ｔ）複素共役処理部６０と、複素共役処理部６０の出力と加算器８０の出力とを乗算するための乗算器９０と、乗算器９０の出力を受けてその虚数部を抽出することで、周波数オフセットΔθを抽出するオフセット抽出部１００とを備える。
以上のような構成により、アレイアンテナにより受信した信号から周波数オフセットを推定することが可能となる。ただし、周波数オフセットの推定自体は、特定の端末からの信号ｙ（ｔ）が検出されている限り、ＳＤＭＡ方式に限定されず、たとえば、ＴＤＭＡ方式でも同様に推定することが可能である。
［スワップ発生検出の構成］
（周波数オフセット値によるスワップ発生の検出）
この周波数オフセット値は、各端末の発信器に特有の値を持つので、通常であれば周波数オフセットの推定値が短時間に大きく変動することはない。しかしながら、ユーザの端末間でスワップが生じた場合には、周波数オフセットの推定値の入れ替わり、もしくは、急変が起ることになる。したがって、ＳＷＡＰ検出部ＳＤＰは、この周波数オフセット値をモニタすることにより、スワップの発生を検出することが可能となる。したがって、この周波数オフセット推定値のモニタによるスワップ発生の検出は、ＳＤＭＡ方式だけでなく、従来のＴＤＭＡ方式等においてもスワップ発生の検出手法として用いることが可能である。
（エラー分布によるスワップの検出）
図２において説明したとおり、同一タイムスロットに複数のユーザの移動端末装置がパス多重接続している場合において、各ユーザを識別するために、それぞれの移動端末装置からの受信信号の受信タイミングは、正常な受信中ではたとえば、時間Δｔだけずれている。
図５は、このような信号ＰＳ１と信号ＰＳ２の受信タイミングを示す概念図である。
しかしながら、図５に示すように、ユーザの割り込みによるスワップが発生すると、端末ＰＳ２は、端末ＰＳ１向けの信号を自分への信号と誤認してしまうために、端末ＰＳ２は、端末ＰＳ１が送信するべきタイミングで上り信号を送出することになる。このため、端末ＰＳ１からの受信信号と端末ＰＳ２からの受信信号に、受信タイミングのずれがなくなってしまう。
このようなスワップの発生した状態では、基地局１０００からみると割り込んだユーザＰＳ２がいなくなったように見えるために、ユーザＰＳ２については、参照信号エラー（ＵＷエラー）が発生する。
一方、割り込まれたユーザＰＳ１の方では、ユニークワード信号は信号ＰＳ１と信号ＰＳ２で一致するために、ＵＷエラーは発生しないものの、情報データ（音声信号等）については、信号ＰＳ１と信号ＰＳ２とが互いに異なるために、ユーザＰＳ１の信号について受信エラー（ＣＲＣエラー）が頻発するようになる。
したがって、ユーザ２人が空間多重により通信している場合に、一方のユーザについては、ＵＷエラーが発生し、他方のユーザについては、ＣＲＣエラーが発生しているならば、スワップが発生したものと判定できる。
上述した例では、たとえば、ユーザＰＳ２については、ＵＷエラーは１００％発生することになり、ユーザＰＳ１については、ＣＲＣエラーが５０％の頻度で発生するというような事態が発生しうる。このような事態は、正常な送受信が行われている限り、発生し得ないものである。
（ＭＳＥ増加によるスワップの検出）
また、受信ウェイトベクトル計算部１０においては、上述の通り、アダプティブアレイ処理により、ウェイトベクトルＷ（ｔ）の算出が行われる。このアダプティブアレイ処理では、受信信号と算出されたウェイトととの複素乗算和と、既知の参照信号（ユニークワード信号）との誤差の２乗を減少させるようウェイトを更新させる処理が実行される。
アダプティブアレイ処理では、このようなウェイトの更新（ウェイト学習）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、所望の移動端末装置からの受信信号を抽出している。
このウェイト計算機では、上述のように誤差の２乗に基づいた最急降下法（Ｍｉｎｉｍｕｍ　Ｍｅａｎ　Ｓｑｕａｒｅ　Ｅｒｒｏｒ：以下、ＭＭＳＥ）によりウェイトの更新すなわちウェイト学習を行なっている。より特定的には、ウェイト計算機は、たとえばＭＭＳＥによるＲＬＳ（Ｒｅｃｕｒｓｉｖｅ　Ｌｅａｓｔ　Ｓｑｕａｒｅｓ）アルゴリズムやＬＭＳ（Ｌｅａｓｔ　Ｍｅａｎ　Ｓｑｕａｒｅｓ）アルゴリズムのようなウェイト更新アルゴリズムを使用している。
このようなＭＭＳＥによるアダプティブアレイの処理技術、およびＭＭＳＥによるＲＬＳアルゴリズムやＬＭＳアルゴリズムは周知の技術であり、たとえば菊間信良著の「アレーアンテナによる適応信号処理」（科学技術出版）の第３５頁〜第４９頁の「第３章　ＭＭＳＥアダプティブアレー」に詳細に説明されているので、ここではその説明を省略する。
上述のとおり、スワップの発生した状態では、基地局１０００からみると割り込んだユーザＰＳ２がいなくなったように見えるために、ユーザＰＳ２については、参照信号エラー（ＵＷエラー）が発生する。一方、割り込まれたユーザＰＳ１の方では、情報データ（音声信号等）については、信号ＰＳ１と信号ＰＳ２とが互いに異なるために、ユーザＰＳ１の信号について受信エラー（ＣＲＣエラー）が頻発するようになる。
このために、アダプティブアレイ処理での収束特性が劣化して、ＭＳＥの値が急激に増加することになる。したがって、ユーザ２人が空間多重により通信している場合に、一方のユーザについては、ＵＷエラーが発生し、他方のユーザについては、ＭＳＥの値が急増しているならば、スワップが発生したものと判定できる。ここで、「ＭＳＥの値が急増する」とは、たとえば、ＭＳＥの値が隣接フレーム間で、５〜１０倍程度も変化することを意味する。
（受信応答ベクトルの急変によるスワップ検出）
上述したアダプティブアレイ処理において、受信応答ベクトルＨ_ｉの推定が行われる。この受信応答ベクトルＨ_ｉに基づけば、各端末からの各受信時点での受信信号の到来方向の推定を行うことも可能である。
端末の位置が急激に移動しない場合には、したがって、受信応答ベクトルないし信号到来方向は大きく変動しない。つまり、通常通話時に、受信応答ベクトルないし信号到来方向が大きく変動すれば、間違った端末と通信を始めた可能性が高く、ユーザの割り込みおよびユーザの入れ替わりによるスワップが発生したものと推定することが可能である。
たとえば、隣接フレーム間で、到来方向が３０°程度もずれた場合には、スワップが発生したものと判断することができる。
（フレーム番号の急変によるスワップ検出）
ＰＨＳのシステムでは、通話中においても、定期的に（たとえば、１０秒ごとに）音声以外の情報のやり取りが端末と基地局との間で行われる。その中には、シーケンス番号、すなわち、通話中のフレーム番号の積算値が含まれている。これにより、基地局では、たとえば、ユーザ１との間でのフレーム番号の積算値が、この定期的やり取りの際に、急に不連続に変化した場合には、スワップが発生したものと判断することが可能である。
このフレーム番号のモニタによるスワップ発生の検出は、ＳＤＭＡ方式だけでなく、従来のＴＤＭＡ方式等においても、ユーザ入れ替わりによるスワップ発生の検出手法として用いることが可能である。
［基地局１０００の動作］
図６は、図１に示したＳＤＭＡ基地局１０００の動作を説明するためのフローチャートである。
すなわち、ＳＤＭＡ基地局１０００内のスワップ検出部ＳＤＰの機能は、ソフトウェアに基づいて動作するプロセッサを含むコンピュータにより実現可能である。通常の通話制御の処理中に、上述したスワップ検出の方法の１つもしくはその組み合わせにより、このプロセッサが、スワップが発生したと判断した場合には、さらに、制御部ＣＮＰの制御によりスワップ発生に対処するための処理が行われることになる。ここで、この制御部ＣＮＰの機能も、ソフトウェアに基づいて動作するプロセッサを含むコンピュータにより実現可能である。
まず、図６で行なわれる処理を概略的に説明すると、すでに説明したとおり、アレイアンテナ＃１〜＃４からの信号Ｘ（ｔ）に対して、アダプティブアレイ処理が行なわれる。アダプティブアレイから出力される出力信号ｙ（ｔ）、参照信号ｄ（ｔ）からの誤差ｅ（ｔ）が求められ、さらにこの誤差ｅ（ｔ）に基づいて、アダプティブアレイ学習をウェイト計算部１０が行なうことで、各アンテナにそれぞれ対応する受信ウェイトを要素とするウェイトベクトルＷ（ｔ）が算出される。
このとき、アダプティブアレイの出力信号ｙ（ｔ）とその参照信号ｄ（ｔ）とから、ＩＱ平面上でのキャリア周波数成分の円周方向の誤差、すなわち周波数オフセット値Δθ（ｔ）が抽出される。受信信号のスロットにおいて、参照信号ありの区間においては、周波数オフセットの更新処理は、参照信号ｄ（ｔ）と受信信号ベクトルＸ（ｔ）とからアダプティブアレイ学習によりウェイトベクトルＷ（ｔ）を更新する際にオフセット値Δθ（ｔ）の推定処理を行なう。
参照信号なしの区間（データ部）においては、アダプティブアレイ出力ｙ（ｔ）を基準信号点に強制位相同期させたレプリカｄ′（ｔ）とアダプティブアレイ出力の誤差に基づいて、アダプティブ学習によるウェイトベクトルＷ（ｔ）および周波数オフセット値Δθ（ｔ）の推定が行なわれる。
上述したとおり、ＳＤＭＡ基地局１０００においては、１スロット中に含まれる全シンボルに対してアレイ学習を行なう。たとえば、ＰＨＳシステムに適用する場合、既知の信号区間である１〜１２シンボルまではメモリ３０内部の参照信号ｄ（ｔ）を用いてオフセット補償値の更新処理を行なう。これに対して、１３シンボル以降の参照信号がない区間では、アレイ出力ｙ（ｔ）をπ／４ＱＰＳＫの基準信号点に強制位相同期した信号を参照信号のレプリカｄ′（ｔ）としてオフセット補償値の更新処理に用いる。
なお、以下の説明において「ｔ」は、時間を表わす変数であり、たとえばオフセット補償値θ（ｔ）のｔは、基準時点からの時間経過を表わし、たとえばシンボル数に相当する量を表わす。
図６を参照して、正常な通話状態が確立された後の各フレームにおいて（ステップＳ１００）、周波数オフセットの推定が行われる（ステップＳ１０２）。
続いて、受信応答ベクトルの推定（到来方向の推定）が行われ（ステップＳ１０４）、所定の期間ごとにフレーム番号のモニタ処理が行われる（ステップＳ１０６）。
つづいて、周波数オフセット値が急変しているかの判定が行われ（ステップＳ１０８）、隣接フレーム間で急変していると判断された場合、処理はステップＳ１２０へ移行する。
一方、ステップＳ１０８において、周波数オフセット値が急変していない場合は、続いて、受信応答ベクトルに基づいて到来方向が急変しているかの判定が行われ（ステップＳ１１０）、隣接フレーム間で急変していると判断された場合、処理はステップＳ１２０へ移行する。
一方、ステップＳ１１０において、到来方向が急変していない場合は、続いて、フレーム番号が急変しているかの判定が行われる（ステップＳ１１２）。隣接フレーム間で到来方向が急変していると判断された場合、処理はステップＳ１２０へ移行する。
一方、ステップＳ１１２において、到来方向が急変していない場合は、続いて、ＵＷエラーのモニタにより１ユーザがいなくなったように見えるかの判定が行われ（ステップＳ１１４）、そのように見えない場合は処理がステップＳ１００に復帰する。
一方、ステップＳ１１４において、１ユーザがいなくなったように見える場合は、もう一方のユーザからの信号についてＣＲＣエラーが急増しているかの判定が行われる（ステップＳ１１６）。
ＣＲＣエラーが急増している場合は、処理はステップＳ１２０に移行する。一方、ＣＲＣエラーが急増していない場合は、もう一方のユーザについての受信信号のアレイの収束が悪化しているかの判定が行われる（ステップＳ１１８）。
アレイの収束が悪化している場合は、処理はステップＳ１２０に移行する。一方、アレイの収束が悪化していない場合は処理がステップＳ１００に復帰する。
ステップＳ１２０においては、ＳＷＡＰ検出部ＳＤＰは、スワップ検出のいずれかの条件が満たされたものとして、スワップの検出通知する。
ＳＤＭＡ基地局１０００は、スワップが検出されると、スワップに対応する処理を行う。
ここで、「スワップに対応する処理」とは、制御部ＣＮＰが、ＳＷＡＰ検出部ＳＤＰの検出結果に応じて、基地局１０００の交信中の全ての端末に対して、他の基地局にハンドオーバーするように指示する構成とすることが可能である。このようにすれば、全ての端末が他の基地局を介して通信を始めるので、スワップにより、各端末に発生していた雑音が鳴り止むことになる。
あるいは、「スワップに対応する処理」として、基地局が送信する信号中のＣＲＣビットを故意に書き換え、信号中にエラーを含めることも可能である。この場合、端末側では、常に受信エラーが生じるために、この受信フレームについてはミュートがかかり、音声出力が出ないことになる。その結果、このようなエラーに対応して、端末は、他の基地局へのハンドオーバーの要求を送信するか、通信チャネルの切換え要求を発信する。このため、ユーザは、端末からスワップによる雑音を聞くことがない。
以上説明したような構成によりスワップを検出することで、端末において、スワップによる不快な雑音の発生を抑制することが可能となる。
［実施の形態１の変形例］
図６で説明したスワップ検出の方法では、「周波数オフセット値によるスワップ発生の検出」、「受信応答ベクトルの急変によるスワップ検出」、「フレーム番号の急変によるスワップ検出」、「エラー分布によるスワップの検出」および「ＭＳＥ増加によるスワップの検出」を、最終的には、全てチェックする場合も含めて、スワップの発生を検出している。
ただし、これらの方法のうちのいずれか１つによりスワップの検出をするか、または任意の複数個の方法、たとえば、２つの方法を組み合わせてスワップの検出をする構成としてもよい。
以下では、「周波数オフセット値によるスワップ発生の検出」と「エラー分布によるスワップの検出」とを組み合わせた場合の例について説明する。
図７は、このようにしてスワップの検出を行う場合の処理のフローを示す図である。ここでも、ＳＷＡＰ検出部ＳＤＰとしての処理を行うプロセッサが、以下に説明するような機能を実現するためのソフトウェアに基づいて動作し、スワップ発生の検出を行なう。
図７を参照して、正常な通話状態が確立された後の各フレームにおいて（ステップＳ２００）、周波数オフセットの推定が行われる（ステップＳ２０２）。
続いて、周波数オフセット値が急変しているかの判定が行われ（ステップＳ２０４）、隣接フレーム間で急変していると判断された場合、処理はステップＳ２０６へ移行する。
一方、ステップＳ２０４において、周波数オフセット値が急変していない場合は、処理はステップＳ２００に復帰する。
ステップＳ２０６においては、通話中の処理対象となっているユーザ以外において、ＵＷエラーの発生がモニタされ（ステップＳ２０６）、ＵＷエラーが発生していない場合は処理がステップＳ２００に復帰する。
一方、ステップＳ２０６において、ＵＷエラーが発生し、その他のユーザがいなくなったように見える場合は、ＳＷＡＰ検出部ＳＤＰは、スワップ検出の条件が満たされたものとして、スワップの検出を通知する。
ＳＤＭＡ基地局１０００の制御部は、スワップが検出されると、スワップに対応する処理を行う（ステップＳ２１０）。
以上のような処理フローを用いた場合でも、スワップを検出して上述したような「スワップに対応する処理」を行うことで、端末において、スワップによる不快な雑音の発生を抑制することが可能となる。
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。
【図面の簡単な説明】
図１は、実施の形態１のＳＤＭＡ基地局１０００の構成を示す概略ブロック図である。
図２は、端末とＳＤＭＡ基地局１０００との間で授受される信号の構成を説明するための概念図である。
図３は、ユーザ１信号処理部ＵＳＰ１の構成を示す概略ブロック図である。
図４は、周波数オフセット推定部１６の構成を説明するための概略ブロック図である。
図５は、信号ＰＳ１と信号ＰＳ２の受信タイミングを示す概念図である。
図６は、ＳＤＭＡ基地局１０００の動作を説明するためのフローチャートである。
図７は、スワップの検出を行う他の処理のフローを示す図である。
図８は、周波数分割多重接続，時分割多重接続および空間多重分割接続（の各種の通信システムにおけるチャネルの配置図である。
図９は、ＳＤＭＡ用基地局の送受信システム２０００の構成を示す概略ブロック図である。
図１０は、アダプティブアレイ２１００のうち、１人のユーザに対応する送受信部２１００ａの構成を示すブロック図である。
図１１は、従来のＴＤＭＡ方式のＰＨＳシステムのスワップの一つの形態を示す概念図である。
図１２は、従来のＴＤＭＡ方式のＰＨＳシステムのスワップの他の形態を示す概念図である。
図１３は、ＰＤＭＡ方式のＰＨＳシステムのスワップの一つの形態を示す概念図である。
図１４は、ＰＤＭＡ方式のＰＨＳシステムのスワップの他の形態を示す概念図である。

Claims

複数の端末からの受信信号を分離するための受信部（ＲＰ１−ＲＰ４，ＵＳＰ）を備え、
前記受信部は、
所定のタイミングで前記受信信号の周波数オフセットを抽出するためのオフセット推定部（１６）と、
前記オフセット推定部の推定結果に基づいて、前記複数の端末からの信号のスワップの発生を検出するためのスワップ検出部（ＳＤＰ）とを含む、無線装置。
前記受信部は、
複数のアンテナ（＃１−＃４）を含むアレイアンテナと、
前記複数のアンテナからの信号を受けて所定の端末からの信号を抽出するためのアダプティブアレイ処理部（ＵＳＰ１，ＵＳＰ２）とをさらに含む、請求項１記載の無線装置。
前記アダプティブアレイ処理部は、
前記アレイアンテナからの信号にそれぞれ乗算するべきウェイトベクトルを計算するウェイトベクトル計算部（１０）を含み、
前記受信信号は、複数のフレームを含み、
各前記フレームは、前記ウェイトベクトルの計算のための参照信号と、誤り検出符号とを有し、
前記スワップ検出部は、
前記複数の端末のうちの一つからの受信信号についての前記参照信号によるウェイトベクトルの計算エラーと、前記複数の端末のうちの他の端末からの受信信号についての誤り検出結果とに基づいて、スワップ検出を行う、請求項２記載の無線装置。
前記アダプティブアレイ処理部は、
前記アレイアンテナからの信号にそれぞれ乗算するべきウェイトベクトルを計算するウェイトベクトル計算部を含み、
前記受信信号は、複数のフレームを含み、
各前記フレームは、前記ウェイトベクトルの計算のための参照信号を有し、
前記スワップ検出部は、
前記複数の端末のうちの一つからの受信信号についての前記参照信号によるウェイトベクトルの計算エラーと、前記複数の端末のうちの他の端末からの受信信号についてのウェイトベクトル計算の収束特性とに基づいて、スワップ検出を行う、請求項２記載の無線装置。
前記アダプティブアレイ処理部は、
前記アレイアンテナからの信号にそれぞれ乗算するべきウェイトベクトルを計算するウェイトベクトル計算部を含み、
前記スワップ検出部は、
前記複数の端末のうちの一つからの受信信号の到来方向の時間変化に基づいて、スワップ検出を行う、請求項２記載の無線装置。
前記受信信号は、複数のフレームを含み、
前記無線装置と前記複数の端末とは、所定の時間間隔で前記受信信号のフレーム番号に関する情報をやり取りし、
前記スワップ検出部は、
前記複数の端末のうちの一つからの前記フレーム番号の時間変化に基づいて、スワップ検出を行う、請求項１記載の無線装置。
複数のフレームを含む受信信号を受ける無線装置であって、
複数の端末からの前記受信信号を分離するための受信部（ＲＰ１−ＲＰ４，ＵＳＰ）を備え、
前記受信部は、
複数のアンテナ（＃１−＃４）を含むアレイアンテナと、
前記複数のアンテナからの信号を受けて所定の端末からの信号を抽出するためのアダプティブアレイ処理部（ＵＳＰ１，ＵＳＰ２）とを含み、
前記アダプティブアレイ処理部は、
各前記フレームが有する参照信号に基づいて、前記アレイアンテナからの信号にそれぞれ乗算するべきウェイトベクトルを計算するウェイトベクトル計算部（１０）を有し、
前記複数の端末のうちの一つからの受信信号についての前記参照信号によるウェイトベクトルの計算エラーと、各前記フレームが誤り検出のために有する誤り検出符号に基づく前記複数の端末のうちの他の端末からの受信信号についての誤り検出結果とに基づいて、前記複数の端末からの信号のスワップの発生を検出するためのスワップ検出部をさらに備える、無線装置。
複数のフレームを含む受信信号を受ける無線装置であって、
複数の端末からの前記受信信号を分離するための受信部（ＲＰ１−ＲＰ４，ＵＳＰ）を備え、
前記受信部は、
複数のアンテナ（＃１−＃４）を含むアレイアンテナと、
前記複数のアンテナからの信号を受けて所定の端末からの信号を抽出するためのアダプティブアレイ処理部（ＵＳＰ１，ＵＳＰ２）とを含み、
前記アダプティブアレイ処理部は、
各前記フレームが有する参照信号に基づいて、前記アレイアンテナからの信号にそれぞれ乗算するべきウェイトベクトルを計算するウェイトベクトル計算部（１０）を有し、
前記複数の端末のうちの一つからの受信信号についての前記参照信号によるウェイトベクトルの計算エラーと、前記複数の端末のうちの他の端末からの受信信号についてのウェイトベクトル計算の収束特性とに基づいて、スワップ検出を行うスワップ検出部をさらに備える、無線装置。
複数のフレームを含む受信信号であって、かつ各前記フレームは、前記ウェイトベクトルの計算のための参照信号を有する受信信号を受ける無線装置であって、
複数の端末からの前記受信信号を分離するための受信部（ＲＰ１−ＲＰ４，ＵＳＰ）を備え、
前記受信部は、
複数のアンテナ（＃１−＃４）を含むアレイアンテナと、
前記複数のアンテナからの信号を受けて所定の端末からの信号を抽出するためのアダプティブアレイ処理部（ＵＳＰ１，ＵＳＰ２）とを含み、
前記アダプティブアレイ処理部は、
各前記フレームが有する参照信号に基づいて、前記アレイアンテナからの信号にそれぞれ乗算するべきウェイトベクトルを計算するウェイトベクトル計算部（１０）を有し、
前記複数の端末のうちの一つからの受信信号の到来方向の時間変化に基づいて、スワップ検出を行うスワップ検出部をさらに備える、無線装置。
複数のフレームを含む受信信号を受ける無線装置であって、
複数の端末からの前記受信信号を分離するための受信部（ＲＰ１−ＲＰ４，ＵＳＰ）と、
少なくとも所定の時間間隔で前記受信信号に含まれる前記フレームの番号に関する情報に基づいて検出される、前記複数の端末のうちの一つからの前記フレーム番号の時間変化に応じて、スワップ検出を行うスワップ検出部とを備える、無線装置。
複数の端末からの受信信号を分離して受信可能な無線装置におけるスワップ検出方法であって、
所定のタイミングで前記受信信号の周波数オフセットを抽出するステップと、
前記周波数オフセットの推定結果に基づいて、前記複数の端末からの信号のスワップの発生を検出するステップとを備える、スワップ検出方法。
前記無線装置は、複数のアンテナを含むアレイアンテナを備え、
前記受信信号は、複数のフレームを含み、
各前記フレームは、前記ウェイトベクトルの計算のための参照信号と、誤り検出符号とを有し、
前記複数のアンテナからの信号を受けて、前記参照信号に基づいて、前記アレイアンテナからの信号にそれぞれ乗算するべきウェイトベクトルを計算することでアダプティブアレイ処理を行い、所定の端末からの信号を抽出するステップをさらに備え、
前記スワップの発生を検出するステップは、
前記複数の端末のうちの一つからの受信信号についての前記参照信号によるウェイトベクトルの計算エラーを検出するステップと、
前記複数の端末のうちの他の端末からの受信信号についての誤り検出を行うステップと、
前記計算エラーと前記誤り検出の結果とに基づいて、スワップ検出を行うステップとを含む、請求項１１記載のスワップ検出方法。
前記無線装置は、複数のアンテナを含むアレイアンテナを備え、
前記受信信号は、複数のフレームを含み、
各前記フレームは、前記ウェイトベクトルの計算のための参照信号を有し、
前記複数のアンテナからの信号を受けて、前記参照信号に基づいて、前記アレイアンテナからの信号にそれぞれ乗算するべきウェイトベクトルを計算することでアダプティブアレイ処理を行い、所定の端末からの信号を抽出するステップをさらに備え、
前記スワップの発生を検出するステップは、
前記複数の端末のうちの一つからの受信信号についての前記参照信号によるウェイトベクトルの計算エラーを検出するステップと、
前記複数の端末のうちの他の端末からの受信信号についてのウェイトベクトル計算の収束特性と前記計算エラーとに基づいて、スワップ検出を行うステップとを含む、請求項１１記載のスワップ検出方法。
前記無線装置は、複数のアンテナを含むアレイアンテナを備え、
前記受信信号は、複数のフレームを含み、
各前記フレームは、前記ウェイトベクトルの計算のための参照信号を有し、
前記複数のアンテナからの信号を受けて、前記参照信号に基づいて、前記アレイアンテナからの信号にそれぞれ乗算するべきウェイトベクトルを計算することでアダプティブアレイ処理を行い、所定の端末からの信号を抽出するステップをさらに備え、
前記スワップの発生を検出するステップは、
前記複数の端末のうちの一つからの受信信号の到来方向の時間変化に基づいて、スワップ検出を行うステップを含む、請求項１１記載のスワップ検出方法。
前記受信信号は、複数のフレームを含み、
前記無線装置と前記複数の端末とは、所定の時間間隔で前記受信信号のフレーム番号に関する情報をやり取りするステップをさらに備え、
前記スワップの発生を検出するステップは、
前記複数の端末のうちの一つからの前記フレーム番号の時間変化に基づいて、スワップ検出を行うステップを含む、請求項１１記載のスワップ検出方法。
複数のアンテナを含むアレイアンテナを用いることにより、複数の端末から送信された受信信号を、前記端末ごとに分離して受信可能な無線装置におけるスワップ検出方法であって、
前記受信信号は、複数のフレームを含み、
各前記フレームは、前記ウェイトベクトルの計算のための参照信号と、誤り検出符号とを有し、
前記複数のアンテナからの信号を受けて、前記参照信号に基づいて、前記アレイアンテナからの信号にそれぞれ乗算するべきウェイトベクトルを計算することでアダプティブアレイ処理を行い、所定の端末からの信号を抽出するステップと、
前記複数の端末のうちの一つからの受信信号についての前記参照信号によるウェイトベクトルの計算エラーを検出するステップと、
前記複数の端末のうちの他の端末からの受信信号についての誤り検出を行うステップと、
前記計算エラーと前記誤り検出の結果とに基づいて、スワップ検出を行うステップとを備える、スワップ検出方法。
複数のアンテナを含むアレイアンテナを用いることにより、複数の端末から送信された受信信号を、前記端末ごとに分離して受信可能な無線装置におけるスワップ検出方法であって、
前記受信信号は、複数のフレームを含み、
各前記フレームは、前記ウェイトベクトルの計算のための参照信号を有し、
前記複数のアンテナからの信号を受けて、前記参照信号に基づいて、前記アレイアンテナからの信号にそれぞれ乗算するべきウェイトベクトルを計算することでアダプティブアレイ処理を行い、所定の端末からの信号を抽出するステップと、
前記複数の端末のうちの一つからの受信信号についての前記参照信号によるウェイトベクトルの計算エラーを検出するステップと、
前記複数の端末のうちの他の端末からの受信信号についてのウェイトベクトル計算の収束特性と前記計算エラーとに基づいて、スワップ検出を行うステップとを備える、スワップ検出方法。
複数のアンテナを含むアレイアンテナを用いることにより、複数の端末から送信された受信信号を、前記端末ごとに分離して受信可能な無線装置におけるスワップ検出方法であって、
前記受信信号は、複数のフレームを含み、
各前記フレームは、前記ウェイトベクトルの計算のための参照信号を有し、
前記複数のアンテナからの信号を受けて、前記参照信号に基づいて、前記アレイアンテナからの信号にそれぞれ乗算するべきウェイトベクトルを計算することでアダプティブアレイ処理を行い、所定の端末からの信号を抽出するステップと、
前記複数の端末のうちの一つからの受信信号の到来方向の時間変化に基づいて、スワップ検出を行うステップとを備える、スワップ検出方法。
複数のフレームを含む受信信号を受ける無線装置におけるスワップ検出方法であって、
複数の端末からの前記受信信号を分離するステップと、
前記無線装置と前記複数の端末とは、所定の時間間隔で前記受信信号のフレーム番号に関する情報をやり取りするステップと、
前記複数の端末のうちの一つからの前記フレーム番号の時間変化に基づいて、スワップ検出を行うステップとを備える、スワップ検出方法。
複数の端末からの受信信号を分離して受信可能な無線装置においてスワップ検出を行うコンピュータのためのプログラムであって、
所定のタイミングで前記受信信号の周波数オフセットを抽出するステップと、
前記周波数オフセットの推定結果に基づいて、前記複数の端末からの信号のスワップの発生を検出するステップとを実行させるためのプログラム。
前記無線装置は、複数のアンテナを含むアレイアンテナを備え、
前記受信信号は、複数のフレームを含み、
各前記フレームは、前記ウェイトベクトルの計算のための参照信号と、誤り検出符号とを有し、
前記複数のアンテナからの信号を受けて、前記参照信号に基づいて、前記アレイアンテナからの信号にそれぞれ乗算するべきウェイトベクトルを計算することでアダプティブアレイ処理を行い、所定の端末からの信号を抽出するステップをさらに備え、
前記スワップの発生を検出するステップは、
前記複数の端末のうちの一つからの受信信号についての前記参照信号によるウェイトベクトルの計算エラーを検出するステップと、
前記複数の端末のうちの他の端末からの受信信号についての誤り検出を行うステップと、
前記計算エラーと前記誤り検出の結果とに基づいて、スワップ検出を行うステップとを含む、請求項２０記載のプログラム。
前記無線装置は、複数のアンテナを含むアレイアンテナを備え、
前記受信信号は、複数のフレームを含み、
各前記フレームは、前記ウェイトベクトルの計算のための参照信号を有し、
前記複数のアンテナからの信号を受けて、前記参照信号に基づいて、前記アレイアンテナからの信号にそれぞれ乗算するべきウェイトベクトルを計算することでアダプティブアレイ処理を行い、所定の端末からの信号を抽出するステップをさらに備え、
前記スワップの発生を検出するステップは、
前記複数の端末のうちの一つからの受信信号についての前記参照信号によるウェイトベクトルの計算エラーを検出するステップと、
前記複数の端末のうちの他の端末からの受信信号についてのウェイトベクトル計算の収束特性と前記計算エラーとに基づいて、スワップ検出を行うステップとを含む、請求項２０記載のプログラム。
前記無線装置は、複数のアンテナを含むアレイアンテナを備え、
前記受信信号は、複数のフレームを含み、
各前記フレームは、前記ウェイトベクトルの計算のための参照信号を有し、
前記複数のアンテナからの信号を受けて、前記参照信号に基づいて、前記アレイアンテナからの信号にそれぞれ乗算するべきウェイトベクトルを計算することでアダプティブアレイ処理を行い、所定の端末からの信号を抽出するステップをさらに備え、
前記スワップの発生を検出するステップは、
前記複数の端末のうちの一つからの受信信号の到来方向の時間変化に基づいて、スワップ検出を行うステップを含む、請求項２０記載のプログラム。
前記受信信号は、複数のフレームを含み、
前記無線装置と前記複数の端末とは、所定の時間間隔で前記受信信号のフレーム番号に関する情報をやり取りするステップをさらに備え、
前記スワップの発生を検出するステップは、
前記複数の端末のうちの一つからの前記フレーム番号の時間変化に基づいて、スワップ検出を行うステップを含む、請求項２０記載のプログラム。
複数のアンテナを含むアレイアンテナを用いることにより、複数の端末から送信された受信信号を、前記端末ごとに分離して受信可能な無線装置においてスワップ検出を行うコンピュータのためのプログラムであって、
前記受信信号は、複数のフレームを含み、
各前記フレームは、前記ウェイトベクトルの計算のための参照信号と、誤り検出符号とを有し、
前記複数のアンテナからの信号を受けて、前記参照信号に基づいて、前記アレイアンテナからの信号にそれぞれ乗算するべきウェイトベクトルを計算することでアダプティブアレイ処理を行い、所定の端末からの信号を抽出するステップと、
前記複数の端末のうちの一つからの受信信号についての前記参照信号によるウェイトベクトルの計算エラーを検出するステップと、
前記複数の端末のうちの他の端末からの受信信号についての誤り検出を行うステップと、
前記計算エラーと前記誤り検出の結果とに基づいて、スワップ検出を行うステップとを実行させるためのプログラム。
複数のアンテナを含むアレイアンテナを用いることにより、複数の端末から送信された受信信号を、前記端末ごとに分離して受信可能な無線装置においてスワップ検出を行うコンピュータのためのプログラムであって、
前記受信信号は、複数のフレームを含み、
各前記フレームは、前記ウェイトベクトルの計算のための参照信号を有し、
前記複数のアンテナからの信号を受けて、前記参照信号に基づいて、前記アレイアンテナからの信号にそれぞれ乗算するべきウェイトベクトルを計算することでアダプティブアレイ処理を行い、所定の端末からの信号を抽出するステップと、
前記複数の端末のうちの一つからの受信信号についての前記参照信号によるウェイトベクトルの計算エラーを検出するステップと、
前記複数の端末のうちの他の端末からの受信信号についてのウェイトベクトル計算の収束特性と前記計算エラーとに基づいて、スワップ検出を行うステップとを実行させるためのプログラム。
複数のアンテナを含むアレイアンテナを用いることにより、複数の端末から送信された受信信号を、前記端末ごとに分離して受信可能な無線装置においてスワップ検出を行うコンピュータのためのプログラムであって、
前記受信信号は、複数のフレームを含み、
各前記フレームは、前記ウェイトベクトルの計算のための参照信号を有し、
前記複数のアンテナからの信号を受けて、前記参照信号に基づいて、前記アレイアンテナからの信号にそれぞれ乗算するべきウェイトベクトルを計算することでアダプティブアレイ処理を行い、所定の端末からの信号を抽出するステップと、
前記複数の端末のうちの一つからの受信信号の到来方向の時間変化に基づいて、スワップ検出を行うステップとを実行させるためのプログラム。
複数のフレームを含む受信信号を受ける無線装置においてスワップ検出を実行させるためのプログラムであって、
複数の端末からの前記受信信号を分離するステップと、
前記無線装置と前記複数の端末とは、所定の時間間隔で前記受信信号のフレーム番号に関する情報をやり取りするステップと、
前記複数の端末のうちの一つからの前記フレーム番号の時間変化に基づいて、スワップ検出を行うステップとを実行させるためのプログラム。