WO2002027971A1

WO2002027971A1 - Dispositif de station de base et procede d'emission radioelectrique

Info

Publication number: WO2002027971A1
Application number: PCT/JP2001/008350
Authority: WO
Inventors: Takahisa Aoyama; Kenichi Miyoshi
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority date: 2000-09-27
Filing date: 2001-09-26
Publication date: 2002-04-04
Also published as: JP2002111564A; CN1393067A; AU2001290270A1; US20020183095A1; EP1233543A1; CN1165121C

Description

明細書基地局装置及び無線送信方法技術分野

本発明は、指向性を適応的に制御して信号の送受信を行うァダプティブァレイアンテナ技術を用いた基地局装置に関する。背景技術

ディジタル無線通信においては、複数のアンテナ素子のアンテナ出力に重み (以下、「ゥヱイト」という）を加えて指向性を適応的に制御するァダプティブアレイアンテナ（以下、「AAA」という）技術が性能改善技術として期待されている。この A A A技術では、受信波の到来方向が異なることを利用して指向性を適応的に制御することにより干渉波を抑圧することができる。このため、このァダプティブアレイアンテナ技術は、同一チャネルにおける干渉波を除去する方法として好適である。

図 1は、従来の AAA技術を用いた基地局装置の構成を示すプロック図である。以下、 AAA技術を用いた基地局装置を単に AAA基地局装置という。図 1においては、例として、 2本のアンテナ素子で構成されたアレーアンテナを装備する基地局装置を示す。なお、通常基地局装置においては、複数の通信端末装置と通信を行うために、複数系統の受信信号処理回路及び送信信号処理回路を具備するが、図 1においては、説明を簡単にするために、受信信号処理回路及び送信信号処理回路を 1系統のみ設けた場合について記述する。

図 1に示す基地局装置 1 0は、通信端末装置 2 0と通信を行う際に、アンテナ 1 1 , 1 2を用いて通信端末装置 2 0からの信号を受信する。アンテナ 1 1 で受信した信号は、受信無線回路 1 3で中間周波数帯域、基底周波数帯域の順にダウンコンバートされ、受信信号処理回路 1 5に出力される。また、アンテナ 1 2で受信した信号は、受信無線回路 1 4で中間周波数帯域、基底周波数帯域の順にダウンコンバートされ、受信信号処理回路 1 5に出力される。受信信号処理回路 1 5では、受信信号に復調処理を行う。また、受信信号処理回路 1 5では、受信信号に乗算する複素係数（受信ウェイト）を調節する。これにより、アレーアンテナで希望方向から到来する電磁波のみを強く受信することができる。このように希望方向から到来する電磁波のみ強く受信することを「受信指向性を持つ」、又は「受信指向性を形成する」という。基地局装置において受信指向性を持つことにより、受信 S I R ( Signal to Interference Ratio :以下 S I Rという）を高く保つことができる。なお、受信信号処理回路 1 5の構成は、使用する通信方式等により決定する。

一方、送信の際には、送信信号処理回路 1 6において送信データに変調処理が行われる。また、送信信号処理回路 1 6では、受信信号処理回路 1 5において推定した到来方向の推定結果を用いて送信信号に乗算する複素係数（送信ゥエイト）を生成する。この送信ウェイトは通信相手である通信端末装置毎に生成される。これにより、アレーアンテナで希望方向にのみ強く電磁波を送信することができる。このように希望方向にのみ電磁波を強く送信することを「送信指向性を持つ」、又は「送信指向性を形成する」という。基地局装置において送信指向性を持つように送信された信号を受信した通信端末装置は、受信 S を高く保つことができる。なお、送信信号処理回路 1 6の構成は、使用する通信方式等により決定する。送信ウェイトを乗算された送信信号は、送信無線回路 1 7 , 1 8において無線周波数帯域にアップコンバートされ、アンテナ 1 1 , 1 2から通信端末装置 2 0に送信される。

しかしながら、従来の A A A基地局装置は送信ウェイトを通信相手である通信端末装置ごとに個別に生成するため、処理負担が増大するという問題がある。また、従来の AAA基地局装置は、通信相手である通信端末装置からの信号の到来方向が互いに近接している場合であっても、通信端末装置ごとに生成した送信ウェイトを送信信号に乗算して送信するので、通信を行っている通信端末装置の間で直交性が崩れて干渉を生ずるという問題もある。発明の開示

本発明の目的は、通信相手である通信端末装置からの信号の到来方向が互いに近接している場合であっても、直交性が崩れることによる符号間干渉を生じることなく、また送信ウェイトを生成する演算量を削減することが出来る基地局装置及び無線送信方法を提供することである。

本発明の第 1の主題は、ァレ一アンテナを備えた基地局装置において、通信相手である複数の通信端末装置からの信号の到来方向が互いに近接している場合に、それらの通信端末装置に対して共通の送信指向性を形成し、この送信指向性を用いてそれそれの通信端末装置に信号を送信することである。本発明の第 2の主題は、複数の通信端末装置と無線通信を行うアレーアンテナを備えた基地局装置において、他の通信端末装置から所定量以上の干渉を受けている通信端末装置を検出した場合、基準方向をその所定量以上の干渉を受けている通信端末装置からの信号の到来方向から遠ざかる向きにシフトした方向に送信指向性を形成することである。図面の簡単な説明

図 1は、従来の A A A技術を用いた基地局装置の構成を示すプロック図；図 2は、本発明の実施の形態 1に係る基地局装置の構成を示すプロヅク図；図 3は、各通信端末装置からの受信波の到来方向を示す図；

図 4は、通信端末装置毎に個別に生成される送信指向性パターンを示す図；図 5は、通信端末装置からの信号の到来方向が互いに近接していると判定された場合に生成される共通の送信指向性パターンを示す図；

図 6は、本発明の実施の形態 2に係る基地局装置の構成を示すプロヅク図；図 7は、本発明の実施の形態 3に係る基地局装置の構成を示すプロック図；図 8は、希望波の到来方向と同一方向に形成した送信指向性パターンを示す図；

図 9は、シフト後の送信指向性パターンを示す図；

図 1 0は、本発明の実施の形態 4に係る基地局装置の構成を示すブロック図；

図 1 1は、本発明の実施の形態 5に係る基地局装置の構成を示すブロック図；

図 1 2は、回線状態の良し悪しを加味して生成される共通の送信指向性パ夕 —ンを示す図；並びに

図 1 3は、本発明の実施の形態 6に係る基地局装置の構成を示すブロック図である。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の各実施形態について添付図面を参照して説明する。

(実施の形態 1 )

実施の形態 1に係る基地局装置は、通信相手である複数の通信端末装置からの信号の到来方向が互いに近接している場合に、それらの通信端末装置に対-して共通の送信指向性を形成し、この送信指向性を用いてそれそれの通信端末装置に信号を送信する。つまり、本実施の形態に係る基地局装置は、送信指向性の形成に際して、各通信端末装置相互の関係を信号の到来方向の面から監視する。

図 2は、本発明の実施の形態 1に係る基地局装置の構成を示すプロック図である。ここでは、基地局装置 1 0 0が通信端末装置 1 5 1 , 1 5 2と無線通信を行う場合について説明する。

受信無線回路 1 0 3 , 1 0 4は、それぞれアンテナ 1 0 1 , 1 0 2を介して受信された信号に所定の無線受信処理（ダウンコンバート、 A/D変換など）を行う。

それそれの受信無線回路 1 0 3 , 1 0 4で処理されたベースバンド信号は、ペースバンド信号処理回路 1 3 0に送られる。通常、基地局装置においては、複数の通信端末装置からの受信信号を復調するために、複数系統のベースバンド信号処理回路を備えている。本実施の形態においては、説明を簡単にするために通信端末装置を 2つと想定し、これに対応してベ一スパンド信号処理回路 1 3 0内には 2つの処理系統（復調回路 1 0 5〜到来波方向推定回路 1 0 7、及び復調回路 1 0 6〜到来波方向推定回路 1 0 8 ) を設けている。

復調回路 1 0 5 , 1 0 6は、対応する通信端末装置 1 5 1， 1 5 2の受信信号に対して C D M A復調などのベースバンド処理を行って受信デ一夕を得る。到来波方向推定回路 1 0 7 , 1 0 8は、それそれ通信端末装置 1 5 1 , 1 5 2 からの受信信号に対して適応信号処理を行い、各通信端末装置からの希望波の到来方向を推定する。集計回路 1 0 9は、到来波方向推定回路 1 0 7 , 1 0 8 からの出力である通信端末装置 1 5 1， 1 5 2からの到来方向情報を集計する。なお、この到来方向情報は、基地局装置 1 0 0のアンテナ正面方向を基準とした角度で表される角度情報である。

判定回路 1 1 0は、集計回路 1 0 9から出力される到来方向情報を参照して通信端末装置 1 5 1， 1 5 2からの到来波方向の角度の差分を算出し、算出した差分を閾値判定する。

送信ウェイト生成回路 1 1 1は、判定回路 1 1 0において通信相手である通信端末装置からの信号の到来方向が互いに近接していると判定された場合には、それそれの通信端末装置に共通の送信指向性を形成する。実際には、送信ウェイト生成回路 1 1 1は、共通の送信指向性を実現する共通の送信ウェイトを生成する。この共通の送信指向性は、到来波方向推定回路 1 0 7 , 1 0 8において推定した各通信端末装置からの信号の到来方向の略中央方向（信号の到来方向のアンテナ正面方向を基準とした角度の平均の方向）に形成される。なお、受信系列において受信指向性を持っために受信ゥヱイトを算出している場合は、その受信ウェイトに適当な処理を施すことにより、それそれの通信端末装置からの信号の到来方向の略中央方向に送信指向性を持つように送信ゥェィトを生成することが出来る。

一方、判定回路 110において、通信相手である通信端末装置からの信号の到来方向が互いに近接していないと判定された場合には、到来波方向推定回路

107, 108において推定した到来方向を参照して、通信端末装置毎に個別の送信ウェイトを生成する。この場合に送信ウェイトを生成する方法としては、受信ウェイトをそのまま用いる方法や、基地局装置の受信と送信とで周波数が異なる際には、生成した受信ウェイトを所定の方式で変換する方法などが挙げられる。

次いで、送信系の各ブロックについて説明する。変調回路 112, 113は、送信デ一夕に対して CDMA変調などの所定の変調処理を行う。また、変調回路 112, 113は、変調した信号に送信ウェイト生成回路 111で生成した送信ウェイトを乗算して送信信号を生成する。送信無線回路 114, 115は、送信信号に所定の無線送信処理（ダウンコンパ一ト、 DZA変換など）を行う。なお、本実施の形態の基地局装置は、 2本のアンテナによるアレーアンテナ送信機能を有するので、アンテナ及び送信無線回路は各々 2個ずつ存在する。次に、上記構成を有する基地局装置 100の動作について説明する。

通信端末装置 151, 152から送信された信号は、アンテナ 101, 10 2を介してそれそれ受信無線回路 103, 104で受信され、そこで所定の無線受信処理がなされて復調回路 105 , 106に送られる。復調回路 105, 106においては、受信無線回路 103, 104から受け取った通信端末装置 151, 152から送信された信号に対して CDMA復調などの処理を行い、それそれ到来波方向推定回路 107, 108に送る。到来波方向推定回路 10 7, 108では、受信信号に対して到来波推定処理を行う。

到来波推定方法としては、 MUSIC法、 ESPRIT法、 FFT (高速フ一リエ変換）を用いたビームフォーマ法、線形予測法、最小ノルム法などを挙げることができるが、特に制限はない。次いで、到来波方向推定回路 107, 108において行った到来波方向の推定結果を集計回路 109に出力する。集計回路 1 0 9においては、到来波方向の推定結果を集計することにより、通信端末装置 1 5 1 , 1 5 2からの希望波の到来方向を把握する。集計回路 1 0 9では、各通信端末装置とアンテナ正面方向を基準とした到来波方向の角度とを対応させて集計がなされる。集計回路 1 0 9は、各通信端末装置 1 5 1 , 1 5 2からの希望波の到来方向情報（角度情報）を判定回路 1 1 0に出力する。判定回路 1 1 0では、通信相手である通信端末装置からの信号の到来方向が互いに近接しているか否かを判定するために、通信端末装置 1 5 1， 1 5 2からの信号の到来方向の差分が閾値判定される。

判定回路 1 1 0における閾値判定について図 3を参照して説明する。図 3に示すように、到来波方向推定回路 1 0 7 , 1 0 8において、通信端末装置 1 5 1および 1 5 2からの希望波の到来方向がそれそれ Θ 1 , Θ 2と推定される。この到来波方向を示す角度 Θ 1， Θ 2はアンテナ正面方向を基準とした角度である。判定回路 1 1 0は、それそれの通信端末装置 1 5 1 , 1 5 2からの到来波（受信波）の到来方向の差分（Θ 3 = I Θ 1— Θ 2 | ) を取り、この差分を所定の閾値で閾値判定する。

この閾値判定は通信相手である通信端末装置からの信号の到来方向が互いに近接しているか否かを判定するために行う。したがって、到来波方向の角度の差分が所定の閾値よりも小さい場合には通信相手である通信端末装置からの信号の到来方向が互いに近接していると判定する。逆に到来波方向の角度の差分が所定の閾値よりも大きい場合には、通信相手である通信端末装置からの信号の到来方向が互いに近接していないと判定する。この閾値は予め設定されており、到来波方向推定の誤差等を考慮してシステムにおいて適宜変更して設定される。

送信ウェイト生成回路 1 1 1では、判定回路 1 1 0において通信相手である通信端末装置からの信号の到来方向が互いに近接していると判定された場合に、それぞれの通信端末装置に対して共通の送信ウェイトが生成される。図 4 及び図 5を参照して、送信ウェイト生成回路 1 1 1における送信ウェイトの生成処理について説明する。まず、図 4に、従来と同様にして通信端末装置毎に個別に生成される送信指向性パターンを示す。

図 4に示すように、従来の基地局装置は、受信信号から受信波の到来方向を推定すると、通信端末装置 1 5 1 , 1 5 2のそれそれに個別に送信指向性を生成する。すなわち、通信端末装置 1 5 1には指向性パターン 3 0 1を、通信端末装置 1 5 2には指向性パターン 3 0 2を、それそれ個別に生成する。次いで、図 5に、本実施の形態において、判定回路 1 1 0で各通信端末装置からの信号の到来方向が互いに近接していると判定された場合に生成される、信号の到来方向が近接している各通信端末装置に共通の送信指向性パターンを示す。この図 5に示すように、本実施の形態に係る基地局装置 1 0 0は、推定した受信波の到来方向を参照して、信号の到来方向が近接している通信端末装置 1 5 1 , 1 5 2のそれそれに対して共通の指向性パターン 4 0 1を形成する。指向性パターン 4 0 1は、通信端末装置 1 5 1， 1 5 2からの希望波の到来方向の略中央方向の利得を最大にするように形成される。送信ウェイト生成回路 1 1 1は、図 5に示す指向性パターン 4 0 1を実現する送信ウェイトを生成する。

このように共通の指向性パターンを生成することにより、送信ウェイトを個別に生成する必要がなくなるため処理負担が大幅に軽減される。また、図 4に示す従来の個別に送信指向性を形成する方法では、通信端末装置 1 5 1に送信する信号と通信端末装置 1 5 2に送信する信号との直交性が崩れるが、図 5に示す本実施の形態に係る共通の指向性を形成する方法によれば、明らかに直交性が崩れておらず、したがつて直交性の崩れによる干渉が発生しない。このようにして生成された共通の送信ウェイトを乗算された送信信号は、送信無線回路 1 1 4， 1 1 5において所定の無線送信処理を施されて通信端末装置 1 5 1 , 1 5 2に送信される。

このように、本実施の形態によれば、複数の通信端末装置に対して共通の送信指向性を形成して信号を送信することにより、各通信端末装置毎に送信ゥェィトを生成する必要がなくなるため、大幅な演算量の削減が可能となる。また、共通の送信指向性で送信する通信端末装置に対する逆拡散後信号を合成した後に送信ウェイトを乗算することにより、従来通信端末毎に行っていた送信ゥエイト乗算処理を低減することが可能である。

C D MA無線通信において、各通信端末に対する送信信号は直交化されているために符号間干渉を除去することが可能である。しかしながら、従来の指向性送信において行われるように、各通信端末装置毎に異なる送信ゥヱイトを用いて通信を行う場合には、この直交性が崩れてしまう。本構成によれば、複数の通信端末装置に対して共通の送信指向性を形成して信号を送信するので、信号の到来方向が互いに近接する通信端末装置に対して送信信号を直交化させた状態で送信を行うことが可能となる。

本実施の形態においては、基地局装置が 2つの通信端末装置と通信を行っている場合を例に説明しているが、基地局装置と通信を行う通信端末装置は 3つ以上存在しても良い。この場合には、通信を行う通信端末装置から基準とする通信端末装置を選択し、この基準とする通信端末装置と他の通信端末装置との到来波方向の角度の差分をそれそれ算出し、算出した差分が所定の閾値よりも小さくなる通信端末装置を検出して、検出した通信端末装置に対して共通の送信指向性を形成して信号を送信すれば良い。これにより、 3つ以上の通信端末装置からの信号の到来方向が互いに近接する場合であっても、これらの信号の到来方向が近接する各通信端末装置に共通の送信指向性を形成することができる。したがって、 3つ以上の通信端末装置からの信号の到来方向が互いに近接する場合であっても、演算量を削減することが出来、また、送信信号を直交かさせた状態で送信を行うことが出来る。

(実施の形態 2 )

実施の形態 2は実施の形態 1の変形例であり、移動体の現在位置を知るための測位技術（以下、「ポジショニング」という）を用いて移動体の現在位置を検出し、検出した移動体の現在位置から通信端末装置の方向（すなわち、希望波の到来方向）を認識する例である。すなわち、本実施の形態は、ポジショニングにより通信端末装置の位置を知り、その位置情報に基づいて基地局装置に対する通信端末装置の方向を認識する点で実施の形態 1と異なる。

図 6は、本発明の実施の形態 2に係る基地局装置の構成を示すプロック図である。図 6において、図 2と同じ部分には図 2と同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。ここでは、測位技術として G P S (Global Positioning System) を用いた場合を例に説明する。

通信端末装置 5 5 1 , 5 5 2は G P S受信機を備えている。通信端末装置 5 5 1 , 5 5 2は、人工衛星から送信された信号を受信し、受信信号に含まれる時刻情報及び衛星の位置情報と G P S受信機がローカルに持つ時計の時刻とから自装置の位置を知る。通信端末装置 5 5 1 , 5 5 2は、このようにして知つた自装置の位置情報を送信信号に挿入して基地局装置 1 0 0に伝送する。基地局装置 1 0 0において、通信端末位置情報復調回路 5 0 1 , 5 0 2は、受信信号から位置情報を抽出し、抽出した位置情報を復調する。通信端末位置情報復調回路 5 0 1 , 5 0 2は、復調した位置情報を参照することにより、基地局装置 1 0 0から見た通信端末装置 5 5 1 , 5 5 2の方向（すなわち、通信端末装置 5 5 1， 5 5 2からの希望波の到来方向）を認識することが出来る。上記構成の基地局装置では、受信信号に含まれる位置情報を復調することにより、アンテナ正面方向を基準とした通信端末装置 5 5 1 , 5 5 2の方向（通信端末装置 5 5 1 , 5 5 2からの信号の到来方向）が認識され、この方向を示す角度の差分を閾値判定することにより各通信端末装置からの信号の到来方向が互いに近接しているか否かが判定される。各通信端末装置からの信号の到来方向が互いに近接していると判定された場合には、それそれの通信端末装置に対して共通の送信ゥヱイトを生成する。

このように、本実施の形態に係る基地局装置においては、受信信号に含まれる位置情報を復調することにより通信端末装置の方向を認識することが出来るので、到来方向推定処理を行う必要が無い。したがって、受信指向性及び送信指向性を形成するための処理量を削減することが出来る。

(実施の形態 3 )

実施の形態 3に係る基地局装置は、他の通信端末装置から所定量以上の干渉を受けている通信端末装置を検出した場合、基準方向をその所定量以上の干渉を受けている通信端末装置から遠ざかる向きにシフトした方向に送信指向性を形成して信号を送信する。つまり、本実施の形態に係る基地局装置は、送信指向性の形成に際して、各通信端末装置相互の関係を現象（干渉量）の面から監視する。

図 7は、本発明の実施の形態 3に係る基地局装置の構成を示すプロヅク図である。図 7において、図 2と同じ部分には図 2と同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。

干渉量算出回路 6 0 1は、集計回路 1 0 9で集計した通信端末装置 1 5 1 , 1 5 2の到来方向情報を参照して通信端末装置 1 5 1が受ける干渉量、及び通信端末装置 1 5 2が受ける干渉量を算出する。

判定回路 6 0 2は、干渉量算出回路 6 0 1において算出した各通信端末装置が受ける干渉量を閾値判定する。この閾値判定は通信相手である通信端末装置の間で発生する干渉を、システムにおいて許容することが出来る干渉量（以下、「許容量」と省略する）と比較し、その大小関係を判定するために行う。以下、許容量を超える干渉量の干渉を受ける通信端末装置を「被干渉端末」という。判定回路 6 0 2はこの被干渉端末を検出する。

送信ウェイト生成回路 6 0 3は、基準方向を判定回路 6 0 2において検出した被干渉端末から遠ざかる向きにシフトした方向に送信指向性を形成する。送信ウェイト生成回路 6 0 3ほ、信号を送信する通信端末装置ごとに送信指向性を形成する。基準方向としては、例えば、信号を送信する通信端末装置からの信号の到来方向を採用することが考えられる。実際には、送信ウェイト生成回路 6 0 3は、前述したシフト後の方向の送信指向性を実現する送信ウェイトを生成する。一方、判定回路 6 0 2で被干渉端末が検出されない場合には、送信ウェイト生成回路 6 0 3は、到来波方向推定回路 1 0 7 , 1 0 8で推定した希望波の到来方向（各通信端末装置の方向）と同一の方向に送信指向性を形成する。次に、上記構成を有する基地局装置 1 0 0の動作について説明する。

通信端末装置 1 5 1 , 1 5 2から送信された信号は、アンテナ 1 0 1 , 1 0 2を介してそれそれ受信無線回路 1 0 3 , 1 0 4で受信され、復調回路 1 0 5 , 1 0 6で C DMA復調などの処理を施される。復調デ一夕は、それそれ到来波方向推定回路 1 0 7 , 1 0 8に出力される。到来波方向推定回路 1 0 7 , 1 0 8では、受信信号に対して到来波推定処理が行われ、到来波方向の推定結果が集計回路 1 0 9に出力される。集計回路 1 0 9においては、到来波方向の推定結果が集計され、各通信端末装置 1 5 1 , 1 5 2からの信号の到来方向の情報が干渉量算出回路 6 0 1に出力される。

干渉量算出回路 6 0 1では、集計回路 1 0 9で集計した通信端末装置 1 5 1 , 1 5 2の到来方向倩報を参照して通信端末装置 1 5 1と通信端末装置 1 5 2 との干渉量が算出される。判定回路 6 0 2では、干渉量算出回路 6 0 1で算出された干渉量が閾値判定され、被干渉端末の検出が行われる。

ここで、図 8及び図 9を用いて送信ウェイト生成回路 6 0 3における送信ゥエイトの生成について説明する。図 8には従来と同様に希望波の到来方向と同一の方向に形成した送信指向性パターンを示し、図 9には基準方向からシフトした方向に形成した送信指向性パターンを示す。ここでは、通信端末装置 1 5 2が通信端末装置 1 5 1から受ける干渉により被干渉端末となっている場合を例に説明する。

図 8において、指向性パターン 7 0 1は、通信端末装置 1 5 1からの信号の到来方向（基地局装置 1 0 0から見て通信端末装置 1 5 1が位置する方向）と同一方向に形成した送信指向性パターンである。指向性パターン 7 0 1は集計回路 1 0 9において集計された到来波情報を基にして形成される。ここでは、通信端末装置 1 5 1は 0 ° の方向に存在し、通信端末装置 1 5 2は 1 0 ° の方向に存在するものとする。

図 8から明らかなように、通信端末装置 1 5 1への送信波は通信端末装置 1 5 2の干渉になっている。この干渉は、通信端末装置からの信号の到来方向がが互いに近いと（それそれの通信端末装置からの到来波方向の角度の差分が小さいと）大きくなる。また、送信電力が大きいほうが他局に与える干渉が大きい。

そこで、本実施の形態においては、干渉量が許容量よりも大きくなる場合には、干渉を受けている通信端末装置からの信号の到来方向から遠ざかる向きにシフトした送信指向性を形成する。図 9に、上述したように送信指向性をシフトさせた後の送信指向性パターンを示す。指向性パターン 8 0 1は指向性パ夕 —ン 7 0 1を図 8に示すグラフの横軸のマイナス方向にシフト幅 Φだけシフトさせて形成される。シフト幅 Φは、例えば、予め基地局装置内に備えられた、受ける干渉量とシフト幅 Φとの対応関係を示すテーブルから、算出した干渉量に対応するシフト幅 Φを読み出す。通信端末装置 1 5 2が受ける干渉量が許容量よりも小さくなるように設定されている。このように、通信端末装置 1 5 1 に送信する信号の送信指向性（指向性パターン 8 0 1 ) は、通信端末装置 1 5 1からの受信波の到来方向（すなわち、基地局装置から見た通信端末装置 1 5 1の方向）を基準にして、被干渉端末である通信端末装置 1 5 2より遠ざかる向き（図 8に示すグラフの横軸のマイナス方向）へシフトした方向（1 0 ° の方向）に形成される。

図 8と図 9とを比較するに、指向性パターン 8 0 1を形成した場合は指向性パターン 7 0 1を形成した場合よりも、通信端末装置 1 5 2の位置での通信端末装置 1 5 1に送信する信号の送信電力が小さくなつているので、通信端末装置 1 5 2に対する干渉が低減する。

送信ウェイト生成回路 6 0 3では、シフト後の指向性パターン 8 0 1を実現する送信ウェイトが生成される。このようにして生成された送信ウェイトを乗算された送信信号は、送信無線回路 1 1 4， 1 1 5において所定の無線送信処理を施されて通信端末装置 1 5 1 , 1 5 2に送信される。

このように、本実施の形態によれば、通信端末装置 1 5 1に送信する信号の送信指向性を、通信端末装置 1 5 1からの信号の到来方向を基準にして、被干渉端末である通信端末装置 1 5 2より遠ざかる向きへシフトした方向に形成して信号を送信するので、通信端末装置 1 5 2が受ける干渉を低減することが出来る。

(実施の形態 4 ) .

実施の形態 4は実施の形態 3の変形例であり、移動体の現在位置を知るための測位技術（ポジショニング）を用いて移動体の現在位置を検出し、検出した移動体の現在位置から通信端末装置の方向（すなわち、希望波の到来方向）を認識する例である。すなわち、本実施の形態は、ポジショニングにより通信端末装置の位置を知り、その位置情報に基づいて基地局装置に対する通信端末装置の方向を認識する点で実施の形態 3と異なる。

図 1 0は、本発明の実施の形態 4に係る基地局装置の構成を示すブロック図である。図 1 0において、図 7と同じ部分には図 7と同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。ここでは、測位技術として G P S (Global Positioning System) を用いた場合を例に説明する。

通信端末装置 5 5 1 , 5 5 2は G P S受信機を備えている。通信端末装置 5 5 1 , 5 5 2は、人工衛星から送信された信号を受信し、自装置の位置を知る。通信端末装置 5 5 1 , 5 5 2は、このようにして知った自装置の位置情報を送信信号に揷入して基地局装置 1 0 0に伝送する。

基地局装置 1 0 0において、通信端末位置情報復調回路 5 0 1 , 5 0 2は、受信信号から位置情報を抽出し、抽出した位置情報を復調する。通信端末位置情報復調回路 5 0 1 , 5 0 2は、復調した位置情報を参照することにより、基地局装置 1 0 0から見た通信端末装置 5 5 1 , 5 5 2の方向（すなわち、通信端末装置 5 5 1 , 5 5 2からの希望波の到来方向）を認識することが出来る。上記構成の基地局装置では、通信端末位置情報復調回路 5 0 1 , 5 0 2において受信信号に含まれる位置情報を復調することにより、アンテナ正面方向を基準とした通信端末装置 5 5 1 , 5 5 2の方向（すなわち、通信端末装置 5 5 1 , 5 5 2からの信号の到来方向）が認識され、干渉量算出回路 6 0 1において、この方向を示す角度の差分等をパラメ一夕として干渉量が算出される。次いで、判定回路 6 0 2において、干渉量算出回路 6 0 1で算出された干渉量を許容量と比較した場合の大小関係を判定するために干渉量が閾値判定され、被干渉端末の検出が行われる。被干渉端末が検出された場合には、送信ウェイト生成回路 6 0 3において、基準方向を被干渉端末から遠ざかる向きにシフ卜した方向に送信指向性が形成され、この送信指向性を実現するための送信ウェイトが生成される。

(実施の形態 5 )

実施の形態 5は実施の形態 1の変形例である。実施の形態 1では、各通信端末装置からの信号の到来方向が互いに近接している場合に、それそれの通信端末装置からの希望波の到来方向の略中央方向に共通の送信指向性を形成する。しかし、各通信端末装置の通信状態は一様ではないため、共通の指向性を形成する方向としてそれそれの通信端末装置からの希望波の到来方向の略中央方向が最適とは限らない。特に、回線状態が悪い通信端末装置が存在する場合には、その回線状態の悪い通信端末装置からの信号の到来方向により近い方向に送信指向性を形成して信号を送信することにより、システム全体の通信状態が改善される。そこで、本実施の形態では、共通の送信指向性を形成する際に、送信指向性を、基準となる方向から通信状態の悪い通信端末装置に近づく向きにシフトさせるようにした。

図 1 1は、本発明の実施の形態 5に係る基地局装置の構成を示すプロック図である。図 1 1において、図 2と同じ部分には図 2と同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。

回線状態推定回路 1 0 0 1 , 1 0 0 2は、復調回路の出力に基づいてそれそれの通信端末装置への基地局装置 1 0 0からの回線の状態を検出する。回線の状態は、例えば、復調回路 1 0 5 , 1 0 6において受信信号より抽出した T P Cコマンドを参照することにより知ることが出来る。すなわち、 T P Cコマンドによって制御された下りの送信電力が高い場合には回線状態は悪いと推定することが出来、逆に T P Cコマンドによつて制御された下りの送信電力が低い場合には回線状態は良いと推定することが出来る。

判定回路 1 0 0 3は、通信相手である通信端末装置からの信号の到来方向が互いに近接しているか否かを判定するために、到来波方向の角度の差分をとつて閾値判定する。また、判定回路 1 0 0 3は、回線状態推定回路 1 0 0 1より出力される回線状態の検出結果と回線状態推定回路 1 0 0 2より出力される回線状態の検出結果とを比較し、いずれの回線状態が悪いかも判定する。この閾値判定結果及び回線状態の判定結果は送信ウェイト生成回路 1 0 0 4に出力される。

送信ウェイト生成回路 1 0 0 4は、判定回路 1 0 0 3において通信相手である通信端末装置からの信号の到来方向が互いに近接していると判定された場合には、それぞれの通信端末装置に対して回線状態の違いを加味した方向に共通の送信ゥヱイトを生成する。すなわち、送信ゥヱイト生成回路 1 0 0 4は、判定回路 1 0 0 3の出力により通信端末装置 1 5 1と通信端末装置 1 5 2のいずれ回線状態が悪いかを検出し、基準となる方向（例えば、各通信端末装置からの信号の到来方向の略中央方向）から通信状態の悪い通信端末装置に近づく向きにシフトした方向に送信指向性を形成する。

上記構成の基地局装置では、回線状態推定回路 1 0 0 1 , 1 0 0 2において受信信号に含まれる T P Cコマンドによって制御された下りの送信電力により回線状態が検出される。判定回路 1 0 0 3では、通信相手である通信端末装置からの信号の到来方向が互いに近接しているか否かを判定するための到来波方向の角度の差分が閾値判定される。また、判定回路 1 0 0 3では、通信端末装置 1 5 1と通信端末装置 1 5 2のいずれの回線状態が悪いかが判定される。

ここで、図 1 2を参照して、送信ウェイト生成回路 1 0 0 4における送信ゥエイトの生成動作について説明する。図 1 2には、通信端末装置ごとの回線状態の違いを加味して生成される共通の送信指向性パターンを示す。送信ウェイト生成回路 1 0 0 4では、判定回路 1 0 0 3において通信相手である通信端末装置からの信号の到来方向が互いに近接していると判定された場合には、通信端末装置ごとの回線状態の違いを加味した方向に共通の送信指向性が形成される。ここでは、判定回路 1 0 0 3において、通信端末装置 1 5 2の回線状態の方が通信端末装置 1 5 1の回線状態と比較して悪いと判定された場合について説明する。

通信端末装置 1 5 2の回線状態の方が悪い場合には、基準となる方向（ここでは、通信端末装置 1 5 1と通信端末装置 1 5 2の略中央方向）から通信状態の悪い通信端末装置 1 5 2に近づく向きにシフトした方向に送信指向性を持つような指向性パターン 1 1 0 1が形成される。これにより、通信端末装 1 5 1と通信端末装置 1 5 2の略中央方向に送信指向性を形成する場合と比較して、通信端末装置 1 5 2にとつては良い通信状態を確保することが出来る。このように、本実施の形態によれば、基準となる方向から通信状態の悪い通信端末装置に近づく向きにシフトした方向に送信指向性を形成するので、回線状態が悪かった通信端末装置の通信状態を改善することが出来る。これにより、システム全体として通信状態が改善する。

本実施の形態においては、基地局装置が 2つの通信端末装置と通信を行っている場合を例に説明しているが、基地局装置と通信を行う通信端末装置は 3つ以上存在しても良い。この場合には、各通信端末装置の回線状態を推定し、推定した回線状態が最も悪い通信端末装置に近づく向きに基準となる方向をシフトさせて、そのシフト後の方向に送信指向性を形成する。これにより、 3つ以上の通信端末装置からの信号の到来方向が互いに近接する場合であっても、回線状態が悪い通信端末装置の通信状態を改善することが出来るので、システム全体としての通信状態を改善することが出来る。

(実施の形態 6 )

実施の形態 6は実施の形態 3の変形例である。実施の形態 3では、通信端末装置の間で干渉が大きい場合に、受信波の到来方向から干渉先の通信端末装置より遠ざかる向きへシフトした方向に送信指向性を形成する。しかし、回線状態が良い通信端末装置が存在する場合には、その回線状態の良い通信端末装置は干渉に強いと考えられる。そこで、本実施の形態においては回線状態の良否も加味して送信指向性を形成する方向を決定する。具体的には、回線状態が良い通信端末装置が被干渉端末となつている場合に、その被干渉端末へ干渉を与える通信端末装置への信号の送信に用いられる送信指向性をシフトさせる幅 (角度）を小さくする。

図 1 3は、本発明の実施の形態 6に係る基地局装置の構成を示すプロック図である。図 1 3において、図 7と同じ部分には図 7と同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。

回線状態推定回路 1 0 0 1， 1 0 0 2は、復調回路の出力に基づいてそれそれの通信端末装置から基地局装置 1 0 0に至る回線の状態を検出する。回線の状態は、例えば、復調回路 1 0 5 , 1 0 6において受信信号より抽出した T P Cコマンドを参照することにより知ることが出来る。すなわち、 T P Cコマンドにより制御された送信電力が高い場合には場合には回線状態は悪いと推定することが出来、逆に T P Cコマンドにより制御された送信電力が低い場合には回線状態は良いと推定することが出来る。

判定回路 1 2 0 1は、干渉量算出回路 6 0 1において算出した干渉量を閾値判定する。この閾値判定は通信相手である通信端末装置の間で発生する符合間干渉を、システムにおいて許容することが出来る干渉量（許容量）と比較し、その大小関係を判定するために行う。この閾値判定結果は送信ウェイト生成回路 1 2 0 2に出力される。

また、判定回路 1 2 0 1には回線状態の推定結果と送信指向性のシフト幅との対応関係を示すテ一プルが備えられている。判定回路 1 2 0 1は、回線状態推定回路 1 0 0 1より出力される通信端末装置 1 5 1の回線状態の推定結果、及び回線状態推定回路 1 0 0 2より出力される通信端末装置 1 5 2の回線状態の推定結果に対応するシフト幅をテ一プルより読み出して、送信ウェイト生成回路 1 2 0 2に出力する。

ここで、判定回路 1 2 0 1に備えられたテ一プルに示される回線状態の検出結果とシフト幅の対応関係について説明する。回線状態の良い通信端末装置は、他局からの干渉を受けても希望波を強く受信しているので干渉に強いと考えられる。そこで、回線状態が良い通信端末装置が被干渉端末となっている場合には、その被干渉端末に干渉を与える通信端末装置への信号の送信に用いる送信指向性をシフトさせる幅を小さくする。被干渉端末の回線状態が良いほど干渉に強くなるので、被干渉端末の回線状態が良いほど、シフト幅を小さくする。このようにしてシフト幅を小さくした送信指向性を用いて送信された信号は、より所望の送信指向性に近い指向性で送信されるため、この信号を受信する通信端末装置の通信品質を向上させることができる。

送信ゥヱイト生成回路 1 2 0 2は、判定回路 1 2 0 1において通信端末装置 1 5 1と通信端末装置 1 5 2との干渉量が許容量よりも大きいと判定された場合には、受信波の到来方向から干渉先の通信端末装置より遠ざかる向きヘシフトした方向に送信指向性を形成する。そして、送信ウェイト生成回路 1 2 0 2は、形成した送信指向性を実現するための送信ゥヱイトを生成する。この送信指向性は、判定回路 1 2 0 1より出力された通信端末装置ごとのシフト幅を用いて形成される。

上記構成の基地局装置では、回線状態推定回路 1 0 0 1 , 1 0 0 2において受信信号に含まれる T P Cコマンドを参照することにより回線状態が検出される。判定回路 1 0 0 3では、通信相手である通信端末装置の間での干渉量が許容量と比較され、その大小関係が判定される。この判定結果は送信ウェイト生成回路 1 2 0 2に出力される。また、判定回路 1 2 0 1では、被干渉端末の検出が行われる。

送信ゥヱイト生成回路 1 2 0 2では、基準方向を判定回路 6 0 2において検出した被干渉端末から遠ざかる向きに、回線状態の違いを加味したシフト幅だけシフトした方向に送信指向性が形成される。

このように、本実施の形態によれば、回線状態が良い通信端末装置が被干渉端末になっている場合に、その被干渉端末に干渉を与える通信端末装置用の送信指向性をシフトさせる幅を小さくする。これにより、シフト幅を小さくした送信指向性を用いて送信される信号は、より所望の指向性に近い指向性で送信されるため、この信号を受信する通信端末装置の通信品質を向上させることができる。

なお、上記実施の形態 5及び実施の形態 6において回線状態を推定する方法として T P Cコマンドを参照する方法を例に説明したが、本発明はこれに限られず、通信端末装置から報告してもらつた下りの受信品質を用いる方法であつてもよい。

以上説明したように、本発明によれば、通信相手である複数の通信端末装置からの信号の到来方向が互いに近接している場合に、それそれの通信端末装置に対して共通の送信指向性を形成するので、各通信端末装置毎に送信ゥヱイトを生成する必要がなくなる。したがって、大幅な演算量の削減が可能となる。また、複数の通信端末装置に対して共通の送信指向性を形成して信号を送信するので、信号の到来方向が互いに近接する通信端末装置に対して送信信号を直交化させた状態で送信を行うことが可能となる。したがって、通信端末装置の間での符号間干渉を低減することが出来る。

さらに、本発明によれば、他の通信端末装置から所定量以上の干渉を受けている通信端末装置を検出した場合、基準方向をその所定量以上の干渉を受けている通信端末装置から遠ざかる向きにシフトした方向に送信指向性を形成して信号を送信するので、符号間干渉を低減することが出来る。

本発明の基地局装置は、複数の通信端末装置からの信号の到来方向を推定する到来方向推定部と、推定した到来方向情報に基づいて互いに信号の到来方向が近接している通信端末装置を検出する第 1の検出部と、検出した各通信端末装置に共通の送信指向性を形成する形成部と、前記共通の送信指向性を用いて、前記互いに信号の到来方向が近接している通信端末装置のそれそれに信号を無線送信する送信部と、を具備する構成を採る。

この構成によれば、通信相手である複数の通信端末装置からの信号の到来方向が互いに近接している場合に、それぞれの通信端末装置に対して共通の送信指向性を形成するので、通信端末装置毎に送信ウェイトを生成、乗算する必要がなくなる。したがって、大幅な演算量の削減が可能となる。

また、この構成によれば、複数の通信端末装置に対して共通の送信指向性を形成して信号を送信するので、互いに信号の到来方向が近接している通信端末装置に対して送信信号を直交化させた状態で送信を行うことが可能となる。したがって、通信端末装置の間での符号間干渉を低減することが出来る。

本発明の基地局装置は、上記基地局装置において、通信端末装置ごとに回線状態を推定する回線状態推定部を具備し、形成部は、到来方向情報より定める基準方向から推定した回線状態が最も悪い通信端末装置からの信号の到来方向にシフトした方向に送信指向性を形成する構成を採る。

この構成によれば、基準方向から通信状態の悪い通信端末装置に近づく向きにシフトした方向に送信指向性を形成するので、回線状態が悪かった通信端末装置の通信状態を優先的に改善することが出来る。これにより、システム全体としての通信状態を改善することができる。

本発明の基地局装置は、複数の通信端末装置からの信号の到来方向を推定する到来方向推定部と、推定した到来方向情報に基づいて通信端末装置が他の通信端末装置から受ける干渉量を算出する算出部と、算出した干渉量が所定の値より大きい通信端末装置を検出する第 2の検出部と、到来方向情報より定める基準方向を前記第 2の検出部で検出した通信端末装置から遠ざかる向きヘシフトした方向に送信指向性を形成する形成部と、形成した送信指向性を用いて前記他の通信端末装置に信号を無線送信する送信部と、を具備する構成を採る。この構成によれば、他の通信端末装置から所定量以上の干渉を受けている通信端末装置を検出した場合、基準方向をその所定量以上の干渉を受けている通信端末装置から遠ざかる向きにシフトした方向に送信指向性を形成して信号を送信するので、干渉を低減することが出来る。

本発明の基地局装置は、上記基地局装置において、通信端末装置ごとに回線状態を推定する回線状態推定部を具備し、形成部は、第 2の検出部で検出した通信端末装置の回線状態が良いほど基準方向からのシフト幅を小さくする構成を採る。

この構成によれば、算出した干渉量が所定の値より大きい通信端末装置の回線状態が良い場合に、この通信端末装置に干渉を与える他の通信端末装置への送信に用いられる送信指向性をシフトさせる幅を小さくする。これにより、シフト幅を小さくした送信指向性を用いて送信される信号は、より所望の指向性に近い指向性で送信されるため、この信号を受信する通信端末装置の通信品質を向上させることができる。

本発明の基地局装置は、上記基地局装置において、到来方向推定部は、通信端末装置から送信された自ら取得した自装置に関する位置情報を参照して、前記通信端末装置からの信号の到来方向を推定する構成を採る。

この構成によれば、受信信号に含まれる位置情報を復調することにより信号の到来方向を認識することが出来るので、到来方向推定処理を行う必要が無い。したがって、受信指向性及び送信指向性を形成するための処理量を削減することが出来る。

本発明の無線送信方法は、複数の通信端末装置からの信号の到来方向を推定し、推定した到来方向情報に基づいて互いに信号の到来方向が近接している通信端末装置を検出し、検出した各通信端末装置に共通の送信指向性を形成し、前記共通の送信指向性を用いて互いに信号の到来方向が近接している通信端末装置のそれそれに信号を無線送信するようにした。

この方法によれば、通信相手である複数の通信端末装置からの信号の到来方向が互いに近接している場合に通信端末装置毎に送信ウェイトを生成する必要がなくなるので、大幅な演算量の削減が可能となる。また、複数の通信端末装置に対して共通の送信指向性を形成して信号を送信するので、通信端末装置の間での符号間干渉を低減することが出来る。

本発明の無線送信方法は、複数の通信端末装置からの信号の到来方向を推定し、推定した到来方向情報に基づいて通信端末装置が他の通信端末装置から受ける干渉量を算出し、算出した干渉量が所定の値より大きい通信端末装置を検出し、検出した通信端末装置からの信号の到来方向から遠ざかる向きへ到来方向情報より定める基準方向をシフトした方向に送信指向性を形成し、形成した送信指向性を用いて前記他の通信端末装置に信号を無線送信するようにした。この方法によれば、他の通信端末装置から所定量以上の干渉を受けている通信端末装置を検出した場合、基準方向をその所定量以上の干渉を受けている通信端末装置からの信号の到来方向から遠ざかる向きにシフトした方向に送信指向性を形成して信号を送信するので、干渉を低減することが出来る。

本明細書は、 2 0 0 0年 9月 2 7日出願の特願 2 0 0 0— 2 9 3 6 4 4に基づく。この内容はすべてここに含めておく。産業上の利用可能性

本発明は、ディジ夕ル無線通信システムにおいて使用される基地局装置及び無線送信方法に適用することができる。

Claims

請求の範囲

1 . 複数の通信端末装置からの信号の到来方向を推定する到来方向推定手段と、推定した到来方向情報に基づいて互いに信号の到来方向が近接している通信端末装置を検出する第 1の検出手段と、検出した各通信端末装置に共通の送信指向性を形成する形成手段と、前記共通の送信指向性を用いて、前記互いに信号の到来方向が近接している通信端末装置のそれぞれに信号を無線送信する送信手段と、を具備する基地局装置。

2 . 通信端末装置ごとに回線状態を推定する回線状態推定手段を具備し、形成手段は、到来方向情報より定める基準方向から前記回線状態が最も悪い通信端末装置に近づく向きへシフトした方向に送信指向性を形成する請求項 1記載

3 . 複数の通信端末装置からの信号の到来方向を推定する到来方向推定手段と、推定した到来方向情報に基づいて通信端末装置が他の通信端末装置から受ける干渉量を算出する算出手段と、算出した干渉量が所定の値より大きい通信端末装置を検出する第 2の検出手段と、到来方向情報より定める基準方向を前記第 2の検出手段で検出した通信端末装置からの信号の到来方向から遠ざかる向きへシフトした方向に送信指向性を形成する形成手段と、形成した送信指向性を用いて前記他の通信端末装置に信号を無線送信する送信手段と、を具備す

4 . 通信端末装置ごとに回線状態を推定する回線状態推定手段を具備し、形成手段は、第 2の検出手段で検出した通信端末装置の回線状態が良いほど基準方向からのシフト幅を小さくする請求項 3に記載の基地局装置。

5 . 到来方向推定手段は、通信端末装置から送信された自ら取得した自装置に関する位置情報を参照して、前記通信端末装置からの信号の到来方向を推定する請求項 1記載の基地局装置。

6 . 複数の通信端末装置からの信号の到来方向を推定し、推定した到来方向情報に基づいて互いに信号の到来方向が近接している通信端末装置を検出し、検出した各通信端末装置に共通の送信指向性を形成し、前記共通の送信指向性を用いて互いに信号の到来方向が近接している通信端末装置のそれそれに信号を無線送信する無線送信方法。

7 . 複数の通信端末装置からの信号の到来方向を推定し、推定した到来方向情報に基づいて通信端末装置が他の通信端末装置から受ける干渉量を算出し、算出した干渉量が所定の値より大きい通信端末装置を検出し、検出した通信端末装置からの信号の到来方向から遠ざかる向きへ到来方向情報より定める基準方向をシフトした方向に送信指向性を形成し、形成した送信指向性を用いて前記他の通信端末装置に信号を無線送信する無線送信方法。