WO2003081805A1

WO2003081805A1 - Emetteur/recepteur a antenne multi-faisceaux, procede d'emission/reception et procede de selection de faisceau d'emission

Info

Publication number: WO2003081805A1
Application number: PCT/JP2003/001791
Authority: WO
Inventors: Yasushi Maruta
Original assignee: Nec Corporation
Priority date: 2002-03-27
Filing date: 2003-02-19
Publication date: 2003-10-02
Also published as: JP2003283394A; EP1492252B1; EP1492252A1; JP3956739B2; US7274951B2; CN1656711A; US20050153657A1; EP1492252A4; CN100440754C; AU2003211535A1

Description

明細書マルチビームアンテナ送受信装置及び送受信方法並びに送信ビーム選択方法発明の背景

本発明はアンテナ指向性制御により、他ユーザ干渉を抑圧するアレーアンテナ送受信装置に関し、特に複数の固定指向性パターン（マルチビーム）から送受信指向性を選択するマルチビームアンテナ送受信装置及び送受信方法並びに送信ビーム選択方法に関する。

セルラ移動通信システムなどにおいて、信号の高速/高品質化、加入者容量の増大を目指し、複数のアンテナ素子から成るアレーアンテナ送受信装置を用いて、希望信号方向に対しては送受信利得を大きくし、その他の方向に対しては送受信利得を小さくするような指向性パターン（ビーム）を形成する方式が検討されている。複数の固定指向性パターン（マルチビーム）から送受信ビームを選択するマルチビーム方式は、その一方式である。

この種のマルチビームアンテナ送受信装置では、例えば「無線基地局のマルチビームアンテナシステム」（特開平 1 1 _ 2 6 6 2 2 8号公報）に開示されているように、受信時には複数の固定受信ビームの中から受信品質の優れた遅延パスの存在する受信ビームを選択して受信を行い、送信時には受信時に選択したパス遅延 Z受信ビーム番号の組の中から、受信品質の優れた組と同一方向の送信ビームを選択して送信を行う。

図 7は、従来のマルチビームアンテナ送受信装置の一例を示すブロック図である。従来のマルチビームアンテナ送受信装置は、受信アレーアンテナ 2 0 1と、受信アンテナ素子 2 0 2 , 2 0 2 _Nに対応するアンテナ 1無線受信部 2 0 3 ,〜ァンテナ N無線受信部 2 0 3 _Nと、受信ビーム 1形成部 2 0 4 >〜受信ビーム M形成部 2 0 4 M (受信ビーム形成部 2 0 4とも称す）と、ユーザ 1復調ブロック 2 0 5 i〜ユーザ L復調ブロック 2 0 5 （ユーザ復調ブロック 2 0 5とも称す）と、ュザ 1変調処理部 2 1 1 ーザ L変調処理部 2 1 1 と、ユーザ 1送信ビーム切替回路 21 2 ,〜ユーザ L送信ビーム切替回路 2 1 2，.と、送信ビーム 1形成部 2 1 3 i〜送信ビーム J形成部 21 3」と、送信アンテナ素子 21 6 i〜21 6κに対応するアンテナ 1無線送信部 214 ,〜アンテナ Κ無線送信部 2 14κと、送信アレーアンテナ 21 5とから構成される。

受信アレーアンテナ 20 1は、 Ν個の受信アンテナ素子 202 i〜202_Nから構成される。受信アンテナ素子 202 !〜202 _Nのアンテナ素子単体での水平面内および垂直面内指向性に制限はなく、例としてはォムニ（無指向性）、ダイポール（双極指向性）が挙げられる。 N個の受信アンテナ素子 202 »〜202_Nは、各々のアンテナ素子の受信信号が相関を有するように近接して配置される。ここで、受信アレーアンテナ 201は、 N個の受信アンテナ素子 202 i〜202_Nが近接して配置されていれば、受信アンテナ素子の数、および配置の仕方に制限はない。配置の仕方の例としては搬送波の半波長間隔の円状配置、線状配置が挙げられる。

N個の受信アンテナ素子 202 i〜202_Nによって受信された各信号には、希望ユーザ信号成分と複数の干渉信号成分、及び熱雑音が含まれている。さらに希望ユーザ信号成分、干渉信号成分それぞれに複数のマルチパス成分が存在する。通常、これらの信号成分（希望ユーザ信号成分、干渉信号成分）は異なる方向から到来する。そのため、希望ユーザ信号のパス遅延と受信ビーム番号（パス遅延 Z受信ビーム番号）の組は複数存在する。

アンテナ 1無線受信部 203 ,〜アンテナ N無線受信部 203_Nは、ローノイズアンプ、帯域制限フィルタ、ミキサ、局部発振器、 AGC (Au t o Ga i n

C o n t r o l l e r) 、直交検波器、低域通過フィルタ、アナログデイジタル変換器などから構成される。ここで、アンテナ 1無線受信部 203 ,を例にとると、アンテナ 1無線受信部 203 ,は、受信アンテナ素子 202 ,の出力を入力とし、入力信号の増幅、無線帯域から基底帯域への周波数変換、直交検波、アナ口グ /ディジタル変換などの受信処理を行い、受信ビーム 1形成部 204 ,〜受信ビーム M形成部 204Mへと出力する。

受信ビーム 1形成部 204 ,〜受信ビーム M形成部 204 Mは、アンテナ 1無線受信部 203 ,〜アンテナ N無線受信部 203 _Nの出力を入力とし、入力信号に対して受信ビーム形成部毎に異なる固定受信ビームを形成し、ユーザ 1復調プロック 2 0 5 ,〜ユーザ L復調ブロック 2 0 5 へと出力する。固定受信ビームの数、形状、および固定受信ビームの形成方法に制限はなく、固定受信ビームの形状の例としては直交マルチビームがあり、固定受信ビームの形成方法の例としてはディジタル演算により各入力信号に固定複素ビーム重みを乗じ総和を求める手法

(ディジタルビームフォーミング）が挙げられる。また、図 7では受信ビーム 1 形成部 2 0 4！〜受信ビーム M形成部 2 0 4 Mがアンテナ 1無線受信部 2 0 3 ,〜ァンテナ N無線受信部 2 0 3 _Nの後段にあり、基底帯域のディジタル信号に対してビ —ム形成を行っているが、ノくトラーマトリクス等の無線帯域におけるビーム形成法を用いることも可能である。

受信ビーム 1形成部 2 0 4 〜受信ビーム M形成部 2 0 4 _Mは、すべてのユーザ信号（ユーザ 1信号〜ユーザ L信号）成分とユーザ信号のマルチパス成分を含んだ状態の入力信号に対して、受信ビーム形成部 2 0 4毎に異なる固定受信ビームを形成して、到来方向毎に入力信号を分離する。

ユーザ 1復調プロック 2 0 5 i〜ユーザ L復調ブロック 2 0 5 は、受信ビーム 1パス検出部 2 0 6 ,〜受信ビーム Mパス検出部 2 0 6 Mと、パス遅延ノ受信ビーム選択部 2 0 7と、送信ビーム選択部 2 0 9と、復調処理部 2 1 0とから構成される。

ユーザ 1復調ブロック 2 0 5 ,〜ユーザ L復調ブロック 2 0 5 は、ユーザ毎に対応してユーザ 1受信データ〜ユーザ L受信データ（ユーザ受信データ）を出力する。ユーザ復調ブロック 2 0 5それぞれの機能は同一なので、以下、ユーザ 1 復調プロック 2 0 5 ,を例に挙げて説明する。

ユーザ 1復調ブロック 2 0 5 'は、受信ビーム 1形成部 2 0 4 ,〜受信ビーム M 形成部 2 0 4 Mの出力を入力とし、ユーザ 1送信ビーム番号とユーザ 1受信データとを出力する。

受信ビーム 1パス検出部 2 0 6 ,〜受信ビーム Mパス検出部 2 0 6 Mは、受信ビーム 1形成部 2 0 4 ,〜受信ビーム M形成部 2 0 4 Mの出力を入力とし、それぞれの入力信号におけるユーザ信号のパス遅延を検出し、検出したパス遅延におけるユーザ信号の受信品質を測定して、パス遅延/受信ビーム選択部 2 0 7へと出力する。ここで、それぞれの入力信号にはユーザ 1信号〜ユーザ L信号が多重され、さらに伝搬遅延による各ユーザ信号のマルチパス成分が多重されている。

受信ビーム 1パス検出部 2 0 6 〜受信ビーム Mパス検出部 2 0 6 は、ユーザ信号の既知のシンボル（パイロットシンボル等）のみを用いて、パス検出および検出したパス遅延におけるユーザ信号の受信品質の測定を行うことも可能である。パス遅延ノ受信ビーム選択部 2 0 7は、受信ビーム 1パス検出部 2 0 6 >〜受信ビーム Mパス検出部 2 0 6 の出力であるパス遅延ノ受信ビーム番号におけるユーザ信号の受信品質情報を入力とし、ユーザ信号の受信品質に基づいて復調に用いるパス遅延受信ビーム番号の組を選択して、選択したパス遅延/受信ビーム番号におけるユーザ信号の受信品質情報を送信ビーム選択部 2 0 9と復調処理部 2 1 0へと出力する。

送信ビーム選択部 2 0 9は、パス遅延受信ビーム選択部 2 0 7の出力であるパス遅延ノ受信ビーム番号におけるユーザ信号の受信品質情報を入力とし、受信品質の優れた遅延パスの存在する受信ビームと同一方向の送信ビーム番号をユーザ 1送信ビーム切替回路 2 1 2 >へと出力する。

一般に、復調に用いるパス遅延 Z受信ビーム番号の組の数よりも、選択される送信ビームの数は少ない。送信ビームの数が 1という場合も多い。理由は、複数ビームでの送信による他ユーザへの干渉を低減するためである。

復調処理部 2 1 0は、パス遅延/受信ビーム選択部 2 0 7の出力であるパス遅延 /受信ビーム番号におけるユーザ信号の受信品質情報を入力とし、入力されたパス遅延受信ビーム番号に基づいて復調処理を行い、ユーザ 1受信データを出力する。

ユーザ 1変調処理部 2 1 1 '〜ユーザ L変調処理部 2 1 1 ijま、それぞれユーザ 1送信データ〜ユーザ L送信データ（ユーザ送信データ）を入力とし、変調処理を行い、ユーザ 1送信ビーム切替回路 2 1 2 ,〜ユーザ L送信ビーム切替回路 2 1 2 へと出力する。

ユーザ 1送信ビーム切替回路 2 1 2 ！〜ユーザ L送信ビーム切替回路 2 1 2しは、ユーザ毎の送信ビーム選択部 2 0 9の出力であるユーザ 1送信ビーム番号〜ユーザ L送信ビーム番号と、ユーザ 1変調処理部 2 1 1 〜ユーザ L変調処理部 2 1 1 しの出力であるユーザ変調信号とを入力とし、送信ビーム 1形成部 2 1 3，〜送信ビーム J形成部 2 1 3 jの中からユーザ毎の送信ビーム番号に相当する送信ビーム形成部を選択してユーザ変調信号を出力する。

送信ビーム 1形成部 2 1 3 〜送信ビーム J形成部 2 1 3 jは、ユーザ 1送信ビ —ム切替回路 2 1 2 ,〜ユーザ L送信ビーム切替回路 2 1 2 の出力を入力とし、入力信号に対して送信ビーム 1形成部 2 1 3！〜送信ビーム J形成部 2 1 3』毎に異なる固定送信ビームを形成し、アンテナ 1無線送信部 2 1 4 ,〜アンテナ K無線送信部 2 1 4 κへと出力する。固定送信ビームの数、形状、および固定送信ビームの形成方法に制限はなく、固定送信ビームの形状の例としては直交マルチビーム、固定送信ビームの形成方法の例としてはディジタル演算により各入力信号に固定複素ビーム重みを乗じる手法（ディジタルビームフォーミング）が挙げられる。また、図 7では送信ビーム 1形成部 2 1 3 〜受信ビーム J形成部 2 1 3 ;がアンテナ 1無線送信部 2 1 4 ,〜アンテナ K無線送信部 2 1 4 κの前段にあり、基底帯域のディジタル信号に対してビーム形成を行っているが、バトラーマトリクス等の無線帯域におけるビーム形成法を用いることも可能である。

アンテナ 1無線送信部 2 1 4 ,〜アンテナ K無線送信部 2 1 4 κは、アンプ、帯域制限フィルタ、ミキサ、局部発振器、直交変調、低域通過フィルタ、ディジタル Ζアナログ変換器などから構成される。ここで、アンテナ 1無線送信部 2 1 4 ,を例にとると、アンテナ 1無線送信部 2 1 4 は、送信ビーム 1形成部 2 1 3 〜送信ビーム J形成部 2 1 3 jの出力を入力とし、入力信号のディジタル/ /アナログ変換、直交変調、基底帯域から無線帯域への周波数変換、信号の増幅などの受信処理を行い、送信アンテナ素子 2 1 6 ,へと出力する。

送信アレーアンテナ 2 1 5は、 K個の送信アンテナ素子 2 1 6 ι〜2 1 6 から構成される。送信アンテナ素子 2 1 6 ,〜2 1 6 κのアンテナ素子単体での水平面内および垂直面内指向性に制限はなく、例としてはォムニ（無指向性）、ダイポール（双極指向性）が挙げられる。 K個の送信アンテナ素子 2 1 6 i〜2 1 6 κは、各々のアンテナ素子の送信信号が相関を有するように近接して配置される。ここで、送信アレーアンテナ 2 1 5は、 Κ個の受信アンテナ素子 2 1 6 ,〜2 1 6 κが近接して配置されていれば。配置の仕方に制限はない。例としては搬送波の半波長間隔の円状配置、線状配置が挙げられる。

K個の送信アンテナ素子 2 1 6 i〜2 1 6 κは、アンテナ 1無線送信部 2 1 4丄〜アンテナ Κ無線送信部 2 1 4 κの出力であるそれぞれの送信ビームによるユーザ信号（ユーザ 1信号〜ユーザ L信号）が多重された信号を入力とし、送信を行う。図 7に示した従来のマルチビーム送受信装置は、受信時には複数の固定受信ビームの中から受信品質の優れた遅延パスの存在する受信ビームを選択して受信を行い、送信時には受信時に選択したパス遅延ノ受信ビーム番号の組の中から、受信品質の優れた組と同一方向の送信ビームを選択して送信を行うことで、希望信号方向に対しては送受信利得を大きくし、その他の方向には送受信利得を小さくするようなビームを形成することができる。

問題点は、図 7に示したような従来のマルチビームアンテナ送受信装置では、送信特性が劣化する、ということである。その理由は、受信時に選択したパス遅延 Ζ受信ビーム番号の組の中から、受信品質の優れたパス遅延ノ受信ビーム番号の組と同一方向の送信ビームを選択するため、マルチパス環境において最適な送信ビームを選択できないことにある。マルチパス環境下では、ユーザ信号成分には複数のマルチパス成分が存在する。通常、これらの信号成分は異なる方向から到来するので、それぞれの受信ビームに複数のマルチパス成分が含まれる。

ここで、従来のマルチビームアンテナ送受信装置では、受信時に選択したパス遅延 Ζ受信ビーム番号の組の中から、受信品質の優れたパス遅延受信ビーム番号の組と同一方向の送信ビームを選択するが、受信ビーム毎の総受信品質を比較した場合、選択した受信ビームとは別の受信ビームの方が総受信品質に優れる場合が起こりうる。ここで、総受信品質とは、受信ビームに含まれるマルチパス成分（パス遅延）毎の受信品質の部分又は全体を計算（例えば、加算）したものである。最適な送信ビームは、総受信品質の優れた受信ビームと合致（同一）する方向又は近接する方向の送信ビームであり、従来のマルチビームァンテナ送受信装置では、マルチパス環境下において最適な送信ビームを選択できないことになる。

以下、具体的に数値を示して説明するが、本発明は、この数値に限定されるものではない。パス遅延受信ビーム選択部 207が、以下の 4つのパス遅延/受信ビーム番号の組に対して、上位 2つの組（組ィ、組口）を選択したとする。

組ィ（パス遅延ィ/受信ビーム 1) の受信品質： 10

組口（パス遅延ロ受信ビーム 2) の受信品質： 8

組ハ（パス遅延ハ/受信ビーム 2) の受信品質： 5

組二（パス遅延ニノ受信ビーム 1) の受信品質： 1

その際、図 7に示す従来のマルチビームアンテナ送受信装置では、送信ビーム選択部 209が 1つの送信ビームを選択すると、組ィと組口の受信品質を比較して（10>8) 受信ビーム 1と同一方向の送信ビームを選択してしまう。しかし、受信ビーム毎の受信品質を計算して求めた総受信品質は受信ビーム 2の方が優れており（受信ビーム 1の総受信品質 = 10 + 1 <受信ビーム 2の総受信品質 = 8 + 5) 、従来のマルチビームアンテナ送受信装置では、本当に最適な送信ビームを選択できないことになる。発明の概要

本発明の目的は、マルチパス環境においても最適な送信ビームを選択し、送信特性及び回線品質の優れたマルチビームアンテナ送受信装置及び送受信方法並びに送信ビーム選択方法を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明のマルチビームアンテナ送受信装置は、複数の受信ビームと複数の送信ビームとを備え、前記複数の受信ビームに存在するユーザ信号のパス遅延の受信品質から計算した総受信品質に基づいて、前記送信ビームを選択することを特徴とする。

ここで、前記総受信品質に基づいて前記受信ビームを選択し、選択された前記受信ビームの方向に合致する方向又は近接する方向を有する前記送信ビームを選択するようにしてもよレ、。

また、前記受信品質の指標として受信電力又は S I R (S i g n a l t o I n t e r f e r e n c e Ra t i o :信号対干渉電力比）を用いてもよい。また、受信アンテナ素子を配置した受信アレーアンテナと、前記受信アンテナ素子の出力を入力とし、入力した信号を受信処理して出力する無線受信手段と、前記無線受信手段の出力を入力として受信ビームを形成する受信ビーム形成手段と、前記受信ビーム形成手段の出力を入力とし、前記受信ビームに存在するユーザ信号のパス遅延受信ビーム番号における総受信品質を計算してユーザ送信ビ

—ム番号を出力し、前記パス遅延受信ビーム番号を用いてユーザ受信データを出力するユーザ復調手段と、ユーザ送信データを入力し、変調処理を行ってユーザ変調信号を出力するユーザ変調処理手段と、前記ユーザ送信ビーム番号及び前記ユーザ変調信号を入力し、前記ユーザ送信ビーム番号に相当する送信ビームが形成されるように前記ユーザ変調信号を出力するユーザ送信ビーム切替手段と、前記ユーザ送信ビーム切替手段の出力を入力とし、前記送信ビームを形成する送信ビーム形成手段と、前記送信ビーム形成手段の出力を入力とし、入力した信号を送信処理して出力する無線送信手段と、前記無線送信手段の出力を送信する送信アンテナ素子を配置した送信ァレーアンテナとを備えるものであってもよい。また、前記ユーザ復調手段は、前記受信ビーム形成手段の出力からユーザ毎のパス遅延を検出し、前記パス遅延/受信ビーム番号を出力する受信ビームパス検出手段と、前記受信ビームパス検出手段の出力である前記パス遅延 Z受信ビーム番号におけるユーザ信号の受信品質から復調に用いる前記パス遅延ノ受信ビーム番号を選択するパス遅延ノ受信ビーム選択手段と、前記パス遅延/受信ビーム選択手段から通知された前記パス遅延 Z受信ビーム番号を用いて復調を行う復調処理手段と、前記受信ビームパス検出手段の出力である前記パス遅延受信ビーム番号におけるユーザ信号の受信品質から前記受信ビーム毎のユーザ信号の総受信品質を計算する受信ビーム計算処理手段と、前記受信ビーム計算処理手段から通知された前記受信ビーム毎のユーザ信号の総受信品質から前記送信ビームを選択し前記ユーザ送信ビーム切替手段に通知する送信ビーム選択手段とを備えるものであってもよレヽ。

また、前記受信ビーム計算処理手段は、前記受信ビームパス検出手段の出力である前記パス遅延/受信ビーム番号におけるユーザ信号の受信品質から前記受信ビーム毎のユーザ信号の総受信品質を計算する際に、受信品質の指標として受信電力を用い、総受信品質として総受信電力を計算するようにしてもよい。

また、前記受信ビーム計算処理手段は、前記受信ビームパス検出手段の出力である前記パス遅延受信ビーム番号におけるユーザ信号の受信品質から前記受信ビーム毎のユーザ信号の総受信品質を計算する際に、受信品質の指標として S I Rを用い、総受信品質として総 S I Rを計算するようにしてもよレ、。

また、前記受信ビーム計算処理手段は、前記受信ビームパス検出手段の出力である前記パス遅延 Z受信ビーム番号におけるユーザ信号の受信品質から前記受信ビーム毎にユーザ信号の総受信品質を計算する際、一定の基準に基づいて選択した前記パス遅延/受信ビーム番号における受信品質を用いて前記受信ビーム毎にユーザ信号の総受信品質を計算するようにしてもよい。

また、前記受信ビーム計算処理手段は、前記一定の基準に基づいて選択した前記パス遅延 Z受信ビーム番号として受信品質の優れた上位 P個（Pは 2以上の整数）の前記パス遅延/受信ビーム番号を選択するようにしてもよい。

また、前記受信ビーム計算処理手段は、前記一定の基準に基づいて選択した前記パス遅延受信ビーム番号として受信品質が一定の受信品質基準を満たす最大 Q個（Qは 2以上の整数）までの前記パス遅延/受信ビーム番号を選択するようにしてもよレ、。

また、前記受信ビーム計算処理手段は、前記一定の基準に基づいて選択した前記パス遅延ノ受信ビーム番号として、前記パス遅延 Z受信ビーム選択手段で選択された前記パス遅延/受信ビーム番号を用いてもよい。

また、前記複数の受信ビームを形成する手段と、前記複数の送信ビームを形成する手段と、前記受信ビームのそれぞれに対し前記ユーザ信号のパス遅延毎の受信品質の値を加算して総受信品質を計算する手段と、前記総受信品質の優れた受信ビームを選択し、選択された受信ビームの方向に合致する方向又は近接する方向を有する送信ビームを選択する手段とを備えるものであってもよい。

また、本発明のマルチビームアンテナ送受信方法は、複数の受信ビームと複数の送信ビームとを備え、前記複数の受信ビームに存在するユーザ信号のパス遅延の受信品質から計算した総受信品質に基づいて、前記送信ビームを選択することを特徴とする。

ここで、前記総受信品質に基づいて前記受信ビームを選択し、選択された前記受信ビ一ムの方向に合致する方向又は近接する方向を有する前記送信ビームを選択するようにしてもよい。

また、前記受信品質の指標として受信電力又は S I R ( S i g n a l t o I n t e r f e r e n c e R a t i o :信号対干渉電力比）を用いてもよい。また、受信ァレ一アンテナを構成する受信アンテナ素子の出力を入力とし、入力した信号を受信処理して出力する無線受信ステップと、前記無線受信ステップの出力を入力として受信ビームを形成する受信ビーム形成ステップと、前記受信ビーム形成ステップの出力を入力とし、前記受信ビームに存在するユーザ信号のパス遅延 Z受信ビーム番号における総受信品質を計算してユーザ送信ビーム番号を出力し、前記パス遅延ノ受信ビーム番号を用いてユーザ受信データを出力するユーザ復調ステップと、ユーザ送信データを入力し、変調処理を行ってユーザ変調信号を出力するユーザ変調処理ステップと、前記ユーザ送信ビーム番号及び前記ユーザ変調信每を入力し、前記ユーザ送信ビーム番号に相当する送信ビームが形成されるように前記ユーザ変調信号を出力するユーザ送信ビーム切替ステップと、前記ユーザ送信ビーム切替ステップの出力を入力とし、前記送信ビームを形成する送信ビーム形成ステップと、前記送信ビーム形成ステップの出力を入力とし、入力した信号を送信処理して送信アレーアンテナを構成する送信アンテナ素子へ出力する無線送信ステップとを備えるものであってもよい。

また、前記ユーザ復調ステップは、前記受信ビーム形成ステップの出力からュ一ザ毎のパス遅延を検出し、前記パス遅延/受信ビーム番号を出力する受信ビームパス検出ステップと、前記受信ビームパス検出ステップの出力である前記パス遅延 Z受信ビーム番号におけるユーザ信号の受信品質から復調に用いる前記パス遅延ノ受信ビーム番号を選択するパス遅延受信ビーム選択ステップと、前記パス遅延ノ受信ビーム選択ステップから通知された前記パス遅延 Z受信ビーム番号を用レ、て復調を行う復調処理ステップと、前記受信ビームパス検出ステップの出力である前記パス遅延/受信ビーム番号におけるユーザ信号の受信品質から前記受信ビーム毎のユーザ信号の総受信品質を計算する受信ビーム計算処理ステップと、前記受信ビーム計算処理ステップから通知された前記受信ビーム毎のユーザ信号の総受信品質から前記送信ビームを選択し前記ユーザ送信ビーム切替ステップに通知する送信ビーム選択ステップとを備えるものであってもよい。また、前記受信ビーム計算処理ステップは、前記受信ビームパス検出ステップの出力である前記パス遅延 Z受信ビーム番号におけるユーザ信号の受信品質から前記受信ビーム毎のユーザ信号の総受信品質を計算する際に、受信品質の指標として受信電力を用い、総受信品質として総受信電力を計算するようにしてもよい。また、前記受信ビーム計算処理ステップは、前記受信ビームパス検出ステップの出力である前記パス遅延 Z受信ビーム番号におけるユーザ信号の受信品質から前記受信ビーム毎のユーザ信号の総受信品質を計算する際に、受信品質の指標として S I Rを用い、総受信品質として総 S I Rを計算するようにしてもよい。また、前記受信ビーム計算処理ステップは、前記受信ビームパス検出ステップ (^出力である前記パス遅延 Z受信ビーム番号におけるユーザ信号の受信品質から前記受信ビーム毎にユーザ信号の総受信品質を計算する際、一定の基準に基づいて選択した前記パス遅延受信ビーム番号における受信品質を用いて前記受信ビ —ム毎にユーザ信号の総受信品質を計算するようにしてもよい。

また、前記受信ビーム計算処理ステップは、前記一定の基準に基づいて選択した前記パス遅延受信ビーム番号として受信品質の優れた上位 P個（Pは 2以上の整数）の前記パス遅延 Z受信ビーム番号を選択するようにしてもよい。

また、前記受信ビーム計算処理ステップは、前記一定の基準に基づいて選択した前記パス遅延ノ受信ビーム番号として受信品質が一定の受信品質基準を満たす最大 Q個（Qは 2以上の整数）までの前記パス遅延 Z受信ビーム番号を選択するようにしてもよレ、。

また、前記受信ビーム計算処理ステップは、前記一定の基準に基づいて選択した前記パス遅延ノ受信ビーム番号として、前記パス遅延受信ビーム選択ステツプで選択された前記パス遅延/受信ビーム番号を用いてもよい。

また、前記受信ビームのそれぞれに対し前記ユーザ信号のパス遅延毎の受信品質の値を加算して総受信品質を計算するステップと、前記総受信品質の優れた受信ビームを選択し、選択された受信ビームの方向に合致する方向又は近接する方向を有する送信ビームを選択するステップとを備えるものであってもよい。

また、本発明の送信ビーム選択方法は、受信ビームに存在するユーザの信号のパス遅延の受信品質から計算した総受信品質に基づいて、送信ビームを選択することを特徴とする。

ここで、前記総受信品質に基づいて前記受信ビームを選択し、選択された前記受信ビームの方向に合致する方向又は近接する方向を有する送信ビームを選択するようにしてもよい。

また、本発明の基地局は、上述したマルチビームアンテナ送受信装置を具備することを特徴とする。また、本発明の移動局は、上述したマルチビームアンテナ送受信装置を具備することを特徴とする。図面の簡単な説明

図 1は、本発明によるマルチビームアンテナ送受信装置の実施例を示すプロック図である。

図 2は、送信ビーム選択説明図である。

図 3は、受信品質テーブルである。

図 4は、ビーム番号対比テーブルである。

図 5は、本発明のマルチビームアンテナ送受信方法のフローチャートである。図 6は、本発明のマルチビームアンテナ送受信方法のユーザ復調ステップのフローチャートである。

図 7は、従来のマルチビームアンテナ送受信装置の実施例を示すブロック図である。実施例の詳細な説明

本発明の実施例について、図面を参照して詳細に説明する。ここでは、ユーザの数を L ( Lは 1以上の整数）、受信アンテナ素子の数を N (Nは 1以上の整数）、受信ビームの数を M (Mは 1以上の整数）、送信ビームの数を J ( Jは 1 以上の整数）、送信アンテナ素子の数を K (Kは 1以上の整数）としている。従つて、ユーザはユーザ 1〜ユーザ Lとなり、ユーザ信号は L個あり、ユーザ 1信号〜ユーザ L信号となる。また、受信ビームは受信ビーム 1〜受信ビーム Mとなり、送信ビームは送信ビーム 1〜送信ビーム Jとなる。以下、上記のように設定した場合のマルチビームアンテナ送受信装置について説明する。図 1を参照すると、本発明によるマルチビームアンテナ送受信装置は、受信ァレーアンテナ 101と、受信アレーアンテナ 101を構成する受信アンテナ素子 l O S i l O SNと、受信アンテナ素子 1 02 ,〜102 Nに対応するアンテナ 1 無線受信部 103 ,〜アンテナ N無線受信部 1 03 _N (無線受信部 103とも称す）と、受信ビーム 1形成部 104 ,〜受信ビーム M形成部 1 04M (受信ビーム形成部 104とも称す）と、ユーザ 1復調ブロック 1 05 i〜ユーザ L復調ブロック 105し（ユーザ復調プロック 105とも称す）と、ユーザ 1変調処理部 1 1 1 i〜ユーザ L変調処理部 1 1 (ユーザ変調処理部 1 1 1とも称す）と、ユーザ 1送信ビーム切替回路 1 1 2 〜ユーザ L送信ビーム切替回路 1 1 2_L (ユーザ送信ビーム切替回路 1 1 2とも称す）と、送信ビーム 1形成部 1 1 3 ,〜送信ビーム J形成部 1 1 3; (送信ビーム形成部 1 13とも称す）と、送信アンテナ素子 1 1 6 ,〜1 16 κに対応するアンテナ 1無線送信部 1 14 i〜アンテナ K無線送信部 1 14κ (無線送信部 1 14とも称す）と、無線送信部 1 14に対応する送信アンテナ素子 1 1 6 i〜l 1 6κと、送信アンテナ素子 1 1 6 t〜l 1 6 _κから成る送信ァレ一アンテナ 1 1 5とを含んで構成される。

受信アンテナ素子 1 02 t〜l 02 Nのアンテナ素子単体での水平面内および垂直面内指向性に制限はなく、例としてはォムニ（無指向性）、ダイポール（双極指向性）が挙げられる。 N個の受信アンテナ素子 102 ,〜1 02_Nは、受信信号が相関を有するように近接して配置される。ここで、受信アレーアンテナ 101 は、受信アンテナ素子 102 ,〜102 _Nが近接して配置されていれば、受信アンテナ素子 1 02 ,〜1 02_Nの数、および配置の仕方に制限はない。配置の仕方の例としては搬送波の半波長間隔の円状配置、線状配置が挙げられる。

受信アンテナ素子 1 02 t〜l 02 _Nによって受信された各信号には、希望ユーザ信号成分と複数の干渉信号成分、及び熱雑音が含まれている。さらに希望ユーザ信号成分、干渉信号成分それぞれに複数のマルチパス成分が存在する。通常、それらの信号成分（マルチパス成分を含む希望ユーザ信号成分、干渉信号成分）は異なった方向から到来する。そのため、希望ユーザ信号のパス遅延/受信ビーム番号の組は複数存在する。

アンテナ 1無線受信部 1 03 _t〜アンテナ N無線受信部 103_Nは、ローノイズアンプ、帯域制限フィルタ、ミキサ、局部発振器、 AGC (Au t o Ga i n C o n t r o l l e r) 、直交検波器、低域通過フィルタ、アナログ/ディジタル変換器などから構成される。ここで、アンテナ 1無線受信部 103 ,を例にとると、アンテナ 1無線受信部 103 ,は、受信アンテナ素子 102 ,の出力を入力とし、入力信号の増幅、無線帯域から基底帯域への周波数変換、直交検波、アナ口グ Zディジタル変換などの受信処理を行い、受信ビーム 1形成部 104 i〜受信ビーム M形成部 1 04Mへと出力する。

受信ビーム 1形成部 104 !〜受信ビーム M形成部 104Mは、アンテナ 1無線受信部 103 i〜アンテナ N無線受信部 103 _Nの出力を入力とし、入力信号に対して受信ビーム形成部 104毎に異なる固定受信ビームを形成し、ユーザ 1復調ブロック 105 i〜ユーザ L復調ブロック 105 Lへと出力する。固定受信ビームの数、形状、および固定受信ビームの形成方法に制限はなく、固定受信ビームの形状の例としては直交マルチビームがあり、固定受信ビームの形成方法の例としてはディジタル演算により各入力信号に固定複素ビーム重みを乗じ総和を求める手法（ディジタルビームフォーミング）が挙げられる。また、図 1では受信ビーム 1形成部 104 ,〜受信ビーム M形成部 1 04Mがアンテナ 1無線受信部 103 i〜アンテナ N無線受信部 1 03_Nの後段にあり、基底帯域のディジタル信号に対してビーム形成を行っているが、バトラーマトリクス等の無線帯域におけるビーム形成法を用いることも可能である。

受信ビーム 1形成部 104 ,〜受信ビーム M形成部 104Mは、すべてのユーザ信号（ユーザ 1信号〜ユーザし信号）成分とユーザ信号のマルチパス成分を含んだ状態の入力信号に対して、受信ビーム形成部 1 04毎に異なる固定受信ビームを形成して、到来方向毎に入力信号を分離する。

ユーザ 1復調ブロック 1 05 i〜ユーザ L復調ブロック 105 dま、受信ビーム 1パス検出部 106 i〜受信ビーム Mパス検出部 106M (受信ビームパス検出部 106とも称す）と、パス遅延 Z受信ビーム選択部 1 07と、受信ビーム 1計算処理部 108！〜受信ビーム M計算処理部 1 08M (受信ビーム計算処理部 108 とも称す）と、送信ビーム選択部 109と、復調処理部 1 10とから構成され、ユーザ 1送信ビーム番号〜ユーザ L送信ビーム番号（ユーザ送信ビーム番号）及びユーザ 1受信データ〜ユーザ L受信データ（ユーザ受信データ）を出力する。以下、ュ一ザ 1復調ブロック 1 05 ,〜ユーザ L復調ブロック 105 ^のうちュ一ザ 1復調ブロック 105 ,を例にとって説明する。

ユーザ 1復調プロック 1 05 ,は、受信ビーム 1形成部 104 ,〜受信ビーム M 形成部 104 の出力を入力とし、ユーザ 1送信ビーム番号とユーザ 1受信データとを出力する。

受信ビーム 1パス検出部 1 06 〜受信ビーム Mパス検出部 106_Mは、受信ビーム 1形成部 104 ,〜受信ビーム M形成部 104 の出力を入力とし、それぞれの入力信号におけるユーザ信号のパス遅延を検出し、検出したパス遅延におけるユーザ信号の受信品質を測定して、パス遅延 Z受信ビーム番号などをパス遅延 Z 受信ビーム選択部 107と受信ビーム 1計算処理部 108 〜受信ビーム M計算処理部 1 08 へと出力する。ここで、それぞれの入力信号にはユーザ 1信号〜ユーザ L信号が多重されており、さらに伝搬遅延による各ユーザ信号のマルチパス成分が多重されている。ユーザ信号の多重方法に制限はなく、例としては TDMA (時分割多元接続）、 CDMA (符号分割多元接続）が挙げられる。また、多重された複数のユーザ信号の分離方法とマルチパス成分のパス遅延の検出方法および検出されるパス遅延の数に制限はない。さらに、測定する受信品質の指標と測定方法に制限はない。受信品質の指標の例としては、受信電力（受信レベル、受 . 信電界強度なども含まれる。；）、 S I R (S i g n a l t o I n t e r f e r e n c e Ra t i o :信号対干渉電力比）が挙げられる。 S I Rの他に、 S I NR (S i g n a l t o I n t e r i e r e n c e— p l u s— JN o i s e p o we r R a t i o :信号対干渉電力 +雑音電力比）、 S N R (S i g n a 1 t o No i s e R a t i o :信号対雑音比）などで表現される指標も含まれるものとする。

受信ビーム 1パス検出部 1 06 ,〜受信ビーム Mパス検出部 106 は、ユーザ信号の既知のシンボル（パイロットシンボル等）のみを用いて、パス検出および検出したパスに関するパス遅延におけるユーザ信号の受信品質の測定を行うことも可能である。

パス遅延ノ受信ビーム選択部 107は、受信ビーム 1パス検出部 106 ,〜受信ビーム Mパス検出部 1 0 6 Mの出力であるパス遅延/受信ビーム番号におけるユーザ信号の受信品質情報を入力とし、ユーザ信号の受信品質に基づいて復調に用いるパス遅延受信ビーム番号の組を選択して、選択したパス遅延/受信ビーム番号の組を復調処理部 1 1 0へと出力する。

ここで、復調に用いるパス遅延ノ受信ビーム番号の組の選択方法に制限はなく、例としては受信品質の優れた上位 A個（Aは 2以上の整数）の組を選択する方法、一定の受信品質基準を満たす組を最大 B個（Bは 2以上の整数）まで選択する方法が挙げられる。

受信ビーム 1計算処理部 1 0 8 t〜受信ビーム M計算処理部 1 0 8 Mは、各受信ビームに対応する受信ビーム 1パス検出部 1 0 6 ,〜受信ビーム Mパス検出部 1 0 6 Mの出力であるパス遅延受信ビーム番号におけるユーザ信号の受信品質情報を入力とし、受信ビーム毎のユーザ信号の総受信品質を計算して、受信ビーム番号と受信ビーム毎のユーザ信号の総受信品質情報とを送信ビーム選択部 1 0 9へと出力する。総受信品質とは、受信ビームに含まれるマルチパス成分（パス遅延）毎の受信品質の部分又は全体を計算（例えば、加算）したものである。

ここで、受信ビーム毎に計算するユーザ信号の総受信品質の指標として、受信ビーム毎に通知されたパス遅延/受信ビーム番号におけるユーザ信号の受信電力を用いる方法が挙げられる。

また、受信ビーム毎に計算するユーザ信号の総受信品質の指標として、受信ビーム毎に通知されたパス遅延受信ビーム番号におけるユーザ信号の S I Rを用いる方法が挙げられる。

受信ビーム 1計算処理部 1 0 8 ,〜受信ビーム M計算処理部 1 0 8 Mにおいて受信ビーム毎のユーザ信号の総受信品質を計算する際、計算を簡略化するために、一定の基準に基づいて選択したパス遅延受信ビーム番号におけるユーザ信号の受信品質のみを用いて受信ビーム毎にユーザ信号の総受信品質を計算する手法も、本発明に含まれる。

ここで、一定の基準に基づいて選択したパス遅延 Z受信ビーム番号として、ュ一ザ信号の受信品質の優れた上位 P個（Pは 2以上の整数）のパス遅延受信ビ —ム番号を用いる方法が挙げられる。また、一定の基準に基づいて選択したパス遅延ノ受信ビーム番号として、ユーザ信号の受信品質が一定の受信品質基準を満たす最大 Q個（Qは 2以上の整数）までのパス遅延ノ受信ビーム番号を用いる方法が挙げられる。

さらに、一定の基準に基づいて選択したパス遅延ノ受信ビーム番号として、パス遅延受信ビーム選択部 1 0 7おいて選択されたパス遅延ノ受信ビーム番号を用いる方法が挙げられる。

送信ビーム選択部 1 0 9は、受信ビーム 1計算処理部 1 0 8 〜受信ビーム M計算処理部 1 0 8 の出力である受信ビーム番号とその受信ビームにおけるユーザ信号の総受信品質情報を入力とし、総受信品質の優れた受信ビーム番号と合致する方向又は近接する方向を有するユーザ 1送信ビーム番号〜ユーザ L送信ビーム番号（ユーザ送信ビーム番号）をユーザ 1送信ビーム切替回路 1 1 2 へ出力する。復調処理部 1 1 0は、パス遅延ノ受信ビーム選択部 1 0 7の出力であるパス遅延 Z受信ビーム番号におけるユーザ信号の受信品質情報を入力とし、入力されたパス遅延受信ビーム番号に基づいて復調処理を行い、ユーザ 1受信データを出力する。

ユーザ 1変調処理部 1 1 1 '〜ユーザ L変調処理部 1 1 1 _Lは、それぞれユーザ 1送信データ〜ユーザ L送信データ（ユーザ送信データ）を入力とし、変調処理を行い、ユーザ 1変調信号〜ユーザ L変調信号（ユーザ変調信号）をユーザ 1送信ビーム切替回路 1 1 2！〜ユーザ L送信ビーム切替回路 1 1 2 しへと出力する。ユーザ 1送信ビーム切替回路 1 1 2 ,〜ユーザ L送信ビーム切替回路 1 1 2 _Lは、ユーザ（ユーザ 1〜ユーザ L ) 毎の送信ビーム選択部 1 0 9の出力であるユーザ 1送信ビーム番号〜ユーザ L送信ビーム番号と、ユーザ 1変調処理部 1 1 1 ,〜ュ一ザ L変調処理部 1 1 1 しの出力であるユーザ 1変調信号〜ユーザ L変調信号とを入力とし、送信ビーム 1形成部 1 1 3 ,〜送信ビーム J形成部 1 1 3 の中からュ一ザ毎のユーザ送信ビーム番号に相当する送信ビーム形成部 1 1 3を選択してュ一ザ変調信号を出力する。

送信ビーム 1形成部 1 1 3 〜送信ビーム J形成部 1 1 3 は、ユーザ 1送信ビーム切替回路 1 1 2 ,〜ユーザ L送信ビーム切替回路 1 1 2 しの出力を入力とし、入力信号に対して送信ビーム 1形成部 1 1 3 ,〜送信ビーム J形成部 1 1 3 毎に異なる固定送信ビームを形成し、アンテナ 1無線送信部 1 1 4 ,〜アンテナ K無線送信部 1 1 4 κへと出力する。

固定送信ビームの数、形状、および固定送信ビームの形成方法に特に制限はなく、固定送信ビームの形状の例としては直交マルチビームがあり、固定送信ビームの形成方法の例としてはディジタル演算により各入力信号に固定複素ビーム重みを乗じる手法（ディジタルビームフォーミング）が挙げられる。また、図 1では送信ビーム 1形成部 1 1 3 ,〜受信ビーム J形成部 1 1 3 がアンテナ 1無線送信部 1 1 4 i〜アンテナ K無線送信部 1 1 4 κの前段にあり、基底帯域のディジタル信号に対してビーム形成を行っているが、バトラーマトリクス等の無線帯域におけるビーム形成法を用いることも可能である。

アンテナ 1無線送信部 1 1 4 ,〜アンテナ K無線送信部 1 1 4 κは、アンプ、帯域制限フィルタ、ミキサ、局部発振器、直交変調、低域通過フィルタ、ディジタルアナログ変換器などから構成される。ここで、アンテナ 1無線送信部 1 1 4 iを例にとると、アンテナ 1無線送信部 1 1 4 iは、送信ビーム 1形成部 1 1 3 i〜送信ビーム J形成部 1 1 3」の出力を入力とし、入力した信号のディジタル Zアナログ変換、直交変調、基底帯域から無線帯域への周波数変換、信号の増幅などの送信処理を行い、送信アンテナ素子 1 1 6 ,へと出力する。

送信アレーアンテナ 1 1 5は、 Κ個の送信アンテナ素子 1 1 6 ,〜 1 1 6 κから構成される。送信アンテナ素子 1 1 6 ,〜 1 1 6 のアンテナ素子単体での水平面内および垂直面内指向性に特に制限はなく、例としてはォムニ（無指向性）、ダィポール（双極指向性）が挙げられる。送信アンテナ素子 1 1 6 〜 1 1 6 κは、送信する信号が相関を有するように近接して配置される。ここで、送信アレーァンテナ 1 1 5は、送信アンテナ素子 1 1 6 ,〜 1 1 6 κが近接して配置されていれば、配置の仕方に特に制限はない。例としては搬送波の半波長間隔の円状配置、線状配置が挙げられる。

送信アンテナ素子 1 1 6 i〜 l 1 6 κは、アンテナ 1無線送信部 1 1 4 ,〜アンテナ K無線送信部 1 1 4 κの出力であるそれぞれの送信ビームによるユーザ信号が多重された信号を入力とし、送信を行う。

次に、受信ビーム番号の選択と送信ビーム番号の選択について、図 2、図 3、図 4を参照して詳細に説明する。

図 2は送信ビーム選択説明図で、説明に必要な構成品を中心に記載している。図 3は受信品質テーブル、図 4はビーム番号対比テーブルである。ユーザ番号が 1、受信ビーム番号が 1、 2の場合における送信ビーム選択の動作を詳細に説明する。図 2では、受信ビーム 1〜受信ビーム M (受信ビーム）を示しているが、ここでは、受信ビーム 1、受信ビーム 2のみとして説明する。

受信ビーム計算処理部 1 0 8は、受信ビーム 1、受信ビーム 2ごとのユーザ 1 信号の受信品質から総受信品質を図 3のように計算（例えば、加算）する。受信ビーム番号と受信ビーム毎のユーザ 1信号の総受信品質情報とを送信ビーム選択部 1 0 9へ出力する。送信ビーム選択部 1 0 9は、総受信品質の優れた受信ビームが受信ビーム 2であるので、受信ビーム番号として 2を選択する。次に、ビーム番号対比テーブル 1 0 9 >を参照して、受信ビーム 2に合致する方向又は近接方向として対応している送信ビーム番号として 1を選択する。次に、ユーザ 1のュ一ザ 1送信ビーム番号を 1として、ユーザ 1送信ビーム切替回路 1 1 2 ,へ出力する。ユーザ 1送信ビーム切替回路 1 1 2 ,が、送信ビーム 1を形成する送信ビーム 1形成部 1 1 3 ,に切替えることで、ユーザ 1のユーザ 1送信データは、形成された送信ビーム 1で放射される。

本発明のマルチビームアンテナ送受信装置は、移動通信システムを構成する基地局や移動局に使用できることは当然である。

図 5は、本発明のマルチビームアンテナ送受信方法を示すフローチヤ一トである。図 6は、本発明のマルチビームアンテナ送受信方法のユーザ復調ステップを示すフローチャートである。図 1、 5、 6を使用して以下、マルチビームアンテナ送受信方法を説明する。

受信アレーアンテナ 1 0 1を構成する受信アンテナ素子 1 0 2 〜受信アンテナ素子 1 0 2 _Nの出力を入力とし、入力した信号の増幅、周波数変換、直交検波、ァナログ/ディジタル変換などの受信処理を行って出力する（無線受信ステップ S 1 ) 。この無線受信ステップ S 1は、アンテナ 1無線受信部 1 0 3 ,〜アンテナ N 無線受信部 1 0 3 Nによる。

次に、無線受信ステップ S 1の出力を入力として受信ビームを形成する（受信ビーム形成ステ.ップ S 2 ) 。この受信ビーム形成ステップ S 2は、受信ビーム 1 形成部 1 0 4 i〜受信ビーム M形成部 1 0 4 Mによる。

受信ビーム形成ステップ S 2の出力を入力とし、受信ビームに存在するユーザ信号のパス遅延/受信ビーム番号における総受信品質を計算してユーザ送信ビーム番号を出力し、パス遅延/受信ビーム番号を用いてユーザ受信データを出力する（ユーザ復調ステップ S 3 ) 。このユーザ復調ステップ S 3は、ユーザ 1復調ブロック 1 0 5 ,〜ユーザ L復調ブロック 1 0 5 しによる。

ユーザ送信データを入力し、変調処理を行ってユーザ変調信号を出力する（ュ一ザ変調処理ステップ S 4 ) 。このユーザ変調処理ステップ S 4は、ユーザ変調処理部 1 1 1 〜ユーザ変調処理部 1 1 1 しによる。

ユーザ送信ビーム番号及びユーザ変調信号を入力し、ユーザ送信ビーム番号に相当する送信ビームが形成されるようにユーザ変調信号を出力する（ユーザ送信ビーム切替ステップ S 5 ) 。このユーザ送信ビーム切替ステップ S 5は、ユーザ 1送信ビーム切替回路 1 1 2 ,〜ユーザ L送信ビーム切替回路 1 1 2 しによる。ユーザ送信ビーム切替ステップ S 5の出力を入力とし、送信ビームを形成する (送信ビーム形成ステップ S 6 ) 。この送信ビーム形成ステップ S 6は、送信ビーム 1形成部 1 1 3！〜送信ビーム J形成部 1 1 3 jによる。

送信ビーム形成ステップ S 6の出力を入力とし、入力した信号のディジタル/ アナログ変換、直交変調、周波数変換、増幅などの送信処理を行って送信アンテナ素子へ出力する（無線送信ステップ S 7 ) 。この無線送信ステップ S 7は、ァンテナ 1無線送信部 1 1 4 ,〜アンテナ K無線送信部 1 1 4 κ、送信アレーアンテナ 1 1 5によって行われる。

さらに、ユーザ復調ステップ S 3において、受信ビーム形成ステップ S 2の出力からユーザ毎のパス遅延を検出し、パス遅延/受信ビーム番号などを出力する

(受信ビームパス検出ステップ S 3 1 ) 。この受信ビームパス検出ステップ S 3 1は、受信ビーム 1パス検出部 1 0 6 ,〜受信ビーム Μパス検出部 1 0 6 Mによる。次に、受信ビームパス検出ステップ S 3 1の出力であるパス遅延受信ビーム番号におけるユーザ信号の受信品質情報から復調に用いるパス遅延受信ビーム番号を選択する（パス遅延受信ビーム選択ステップ S 3 2 ) 。このパス遅延受信ビーム選択ステップ S 3 2は、パス遅延/受信ビーム選択部 1 0 7による。次に、パス遅延受信ビーム選択ステップ S 3 2から通知されたパス遅延 Z受信ビーム番号を用いて復調を行う（復調処理ステップ S 3 3 ) 。この復調処理ステツプ S 3 3は、復調処理部 1 1 0による。

次に、受信ビームパス検出ステップ S 3 1の出力であるパス遅延/受信ビーム番号におけるユーザ信号の受信品質情報から受信ビーム毎のユーザ信号の総受信品質を計算する（受信ビーム計算処理ステップ S 3 4 ) 。この受信ビーム計算処理ステップ S 3 4は、受信ビーム 1計算処理部 1 0 8！〜受信ビーム M計算処理部

1 0 8 による。

次に、受信ビーム計算処理ステップ S 3 4から通知された受信ビーム毎のユーザ信号の総受信品質情報から送信ビームを選択しユーザ送信ビーム切替ステップ S 5に通知する（送信ビーム選択ステップ S 3 5 ) 。この送信ビーム選択ステツプ S 3 5は、送信ビーム選択部 1 0 9による。

なお、受信ビーム計算処理ステップ S 3 4において、受信ビームパス検出ステップ S 3 1の出力であるパス遅延/受信ビーム番号におけるユーザ信号の受信品質情報から受信ビーム毎のユーザ信号の総受信品質を計算する際に、受信品質の指標として受信電力を用い、総受信品質として総受信電力を計算する。

さらに、受信ビーム計算処理ステップ S 3 4において、受信ビームパス検出ステツプ S 3 1の出力であるパス遅延 Z受信ビーム番号におけるユーザ信号の受信品質情報から受信ビーム毎のユーザ信号の総受信品質を計算する際に、受信品質の指標として S I Rを用い、総受信品質として総 S I Rを計算する。

さらに、受信ビーム計算処理ステップ S 3 4において、受信ビームパス検出ステツプ S 3 1の出力であるパス遅延受信ビーム番号におけるユーザ信号の受信品質情報から受信ビーム毎にユーザ信号の総受信品質を計算する際、一定の基準に基づいて選択したパス遅延受信ビーム番号におけるユーザ信号の受信品質のみを用いて受信ビーム毎にユーザ信号の総受信品質を計算する。

さらに、受信ビーム計算処理ステップ S 3 4において、一定の基準に基づいて選択したパス遅延受信ビーム番号におけるユーザ信号の受信品質の優れだ上位 P個（Pは 2以上の整数）のパス遅延/受信ビーム番号を選択する。さらに、受信ビーム計算処理ステップ S 3 4において、一定の基準に基づいて選択したパス遅延ノ受信ビーム番号におけるユーザ信号の受信品質が一定の受信品質基準を満たす最大 Q個（Qは 2以上の整数）までのパス遅延ノ受信ビーム番号を選択する。

さらに、受信ビーム計算処理ステップ S 3 4において、一定の基準に基づいて選択したパス遅延/受信ビーム番号として、パス遅延 Z受信ビーム選択部で選択されたパス遅延 Z受信ビーム番号を用いる。

次に、上述した実施例の効果について説明する。本発明では、受信ビーム（受信ビーム 1〜受信ビーム M) 毎のユーザ信号（ユーザ 1信号〜ユーザ L信号）の総受信品質を計算し、総受信品質の優れた受信ビームと同一方向又は近接方向の送信ビームを選択するため、マルチパス環境においても最適な送信ビームを選択することができる。したがって、送信特性に優れるとともに、上り及びノ又は下りの回線品質に優れる。

Claims

請求の範囲

1. 複数の受信ビームと複数の送信ビームとを備え、前記複数の受信ビームに存在するユーザ信号のパス遅延の受信品質から計算した総受信品質に基づいて、前記送信ビームを選択することを特徴とするマルチビームァンテナ送受信装置。

2. 請求の範囲第 1項記載のマルチビームアンテナ送受信装置において、前記総受信品質に基づいて前記受信ビームを選択し、選択された前記受信ビームの方向に合致する方向又は近接する方向を有する前記送信ビームを選択することを特徴とするマルチビームァンテナ送受信装置。

3. 請求の範囲第 1項記載のマルチビームアンテナ送受信装置において、前記受信品質の指標として受信電力又は S I R (S i g n a l t o I n t e r f e r e n c e R a t i o :信号対干渉電力比）を用いることを特徴とするマルチビームアンテナ送受信装置。

4. 請求の範囲第 1項記載のマルチビームアンテナ送受信装置において、受信アンテナ素子を配置した受信アレーアンテナと、

前記受信アンテナ素子の出力を入力とし、入力した信号を受信処理して出力する無線受信手段と、

前記無線受信手段の出力を入力として受信ビームを形成する受信ビーム形成手段と、

前記受信ビーム形成手段の出力を入力とし、前記受信ビームに存在するユーザ信号のパス遅延受信ビーム番号における総受信品質を計算してユーザ送信ビーム番号を出力し、前記パス遅延受信ビーム番号を用いてユーザ受信データを出力するユーザ復調手段と、

ユーザ送信データを入力し、変調処理を行ってユーザ変調信号を出力するユーザ変調処理手段と、前記ユーザ送信ビーム番号及び前記ユーザ変調信号を入力し、前記ュ一ザ送信ビーム番号に相当する送信ビームが形成されるように前記ユーザ変調信号を出力するユーザ送信ビーム切替手段と、

前記ユーザ送信ビーム切替手段の出力を入力とし、前記送信ビームを形成する送信ビーム形成手段と、

前記送信ビーム形成手段の出力を入力とし、入力した信号を送信処理して出力する無線送信手段と、

前記無線送信手段の出力を送信する送信アンテナ素子を配置した送信アレーァンテナと、

を備えることを特徴とするマルチビームァンテナ送受信装置。

5 . 請求の範囲第 4項記載のマルチビームァンテナ送受信装置において、前記ユーザ復調手段は、

前記受信ビーム形成手段の出力からユーザ毎のパス遅延を検出し、前記パス遅延 Z受信ビーム番号を出力する受信ビームパス検出手段と、

前記受信ビームパス検出手段の出力である前記パス遅延受信ビーム番号におけるユーザ信号の受信品質から復調に用いる前記パス遅延 z受信ビーム番号を選択するパス遅延/受信ビーム選択手段と、

前記パス遅延受信ビーム選択手段から通知された前記パス遅延受信ビーム番号を用いて復調を行う復調処理手段と、

前記受信ビームパス検出手段の出力である前記パス遅延受信ビーム番号におけるユーザ信号の受信品質から前記受信ビーム毎のユーザ信号の総受信品質を計算する受信ビーム計算処理手段と、

前記受信ビーム計算処理手段から通知された前記受信ビーム毎のユーザ信号の総受信品質から前記送信ビームを選択し前記ユーザ送信ビーム切替手段に通知する送信ビーム選択手段と、

6 . 請求の範囲第 5項記載のマルチビームアンテナ送受信装置において、前記受信ビーム計算処理手段は、前記受信ビームパス検出手段の出力である前記パス遅延 Z受信ビーム番号におけるユーザ信号の受信品質から前記受信ビーム毎のユーザ信号の総受信品質を計算する際に、受信品質の指標として受信電力を用い、総受信品質として総受信電力を計算することを特徴とするマルチビームァンテナ送受信装置。

7 . 請求の範囲第 5項記載のマルチビームアンテナ送受信装置において、

前記受信ビーム計算処理手段は、前記受信ビームパス検出手段の出力である前記パス遅延ノ受信ビーム番号におけるユーザ信号の受信品質から前記受信ビーム毎のユーザ信号の総受信品質を計算する際に、受信品質の指標として S I Rを用レ、、総受信品質として総 S I Rを計算することを特徴とするマルチビームアンテナ送受信装置。

8 . 請求の範囲第 5項記載のマルチビームアンテナ送受信装置において、

前記受信ビーム計算処理手段は、前記受信ビームパス検出手段の出力である前記パス遅延ノ受信ビーム番号におけるユーザ信号の受信品質から前記受信ビーム毎にユーザ信号の総受信品質を計算する際、一定の基準に基づいて選択した前記パス遅延/受信ビーム番号における受信品質を用いて前記受信ビーム毎にユーザ信号の総受信品質を計算することを特徴とするマルチビームアンテナ送受信装置。

9 . 請求の範囲第 8項記載のマルチビームアンテナ送受信装置において、

前記受信ビーム計算処理手段は、前記一定の基準に基づいて選択した前記パス遅延/受信ビーム番号として受信品質の優れた上位 P個（Pは 2以上の整数）の前記パス遅延受信ビーム番号を選択することを特徴とするマルチビームアンテナ送受信装置。

1 0 . 請求の範囲第 8項記載のマルチビームアンテナ送受信装置において、前記受信ビーム計算処理手段は、前記一定の基準に基づいて選択した前記パス遅延/受信ビーム番号として受信品質が一定の受信品質基準を満たす最大 Q個 (Qは 2以上の整数）までの前記パス遅延 Z受信ビーム番号を選択することを特徴とするマルチビームアンテナ送受信装置。

1 1 . 請求の範囲第 8項記載のマルチビームアンテナ送受信装置において、前記受信ビーム計算処理手段は、前記一定の基準に基づいて選択した前記パス遅延受信ビーム番号として、前記パス遅延 Z受信ビーム選択手段で選択された前記パス遅延受信ビーム番号を用いることを特徴とするマルチビームアンテナ送受信装置。

1 2 . 請求の範囲第 1項記載のマルチビ一ムアンテナ送受信装置において、前記複数の受信ビームを形成する手段と、

前記複数の送信ビームを形成する手段と、

前記受信ビームのそれぞれに対し前記ユーザ信号のパス遅延毎の受信品質の値を加算して総受信品質を計算する手段と、

前記総受信品質の優れた受信ビームを選択し、選択された受信ビームの方向に合致する方向又は近接する方向を有する送信ビームを選択する手段と、を備えることを特徴とするマルチビームァンテナ送受信装置。

1 3 . 複数の受信ビームと複数の送信ビームとを備え、前記複数の受信ビームに存在するユーザ信号のパス遅延の受信品質から計算した総受信品質に基づいて、前記送信ビームを選択することを特徴とするマルチビームァンテナ送受信方法。

1 4 . 請求の範囲第 1 3項記載のマルチビームアンテナ送受信方法において、前記総受信品質に基づいて前記受信ビームを選択し、選択された前記受信ビームの方向に合致する方向又は近接する方向を有する前記送信ビームを選択することを特徴とするマルチビームアンテナ送受信方法。

1 5 . 請求の範囲第 1 3項記載のマルチビームアンテナ送受信方法において、前記受信品質の指標として受信電力又は S I R ( S i g n a l t o I n t e r f e r e n c e R a t i o :信号対干渉電力比）を用いることを特徴とするマルチビームアンテナ送受信方法。

1 6 . 請求の範囲第 1 3項記載のマルチビームアンテナ送受信方法において、受信アレーアンテナを構成する受信アンテナ素子の出力を入力とし、入力した信号を受信処理して出力する無線受信ステップと、

前記無線受信ステップの出力を入力として受信ビームを形成する受信ビーム形成ステップと、

前記受信ビーム形成ステップの出力を入力とし、前記受信ビームに存在するュ一ザ信号のパス遅延/受信ビーム番号における総受信品質を計算してユーザ送信ビーム番号を出力し、前記パス遅延 z受信ビーム番号を用いてユーザ受信データを出力するユーザ復調ステップと、

ユーザ送信データを入力し、変調処理を行ってユーザ変調信号を出力するユーザ変調処理ステップと、

前記ユーザ送信ビーム番号及び前記ユーザ変調信号を入力し、前記ユーザ送信ビーム番号に相当する送信ビームが形成されるように前記ユーザ変調信号を出力するユーザ送信ビーム切替ステップと、

前記ユーザ送信ビーム切替ステップの出力を入力とし、前記送信ビームを形成する送信ビーム形成ステップと、

前記送信ビーム形成ステップの出力を入力とし、入力した信号を送信処理して送信アレーアンテナを構成する送信アンテナ素子へ出力する無線送信ステップと、を備えることを特徴とするマルチビ一ムアンテナ送受信方法。

1 7 . 請求の範囲第 1 6項記載のマルチビームアンテナ送受信方法において、前記ユーザ復調ステップは、

前記受信ビーム形成ステップの出力からユーザ毎のパス遅延を検出し、前記パス遅延/受信ビーム番号を出力する受信ビームパス検出ステップと、

前記受信ビームパス検出ステップの出力である前記パス遅延受信ビーム番号におけるユーザ信号の受信品質から復調に用いる前記パス遅延 Z受信ビーム番号を選択するパス遅延受信ビーム選択ステップと、

前記パス遅延/受信ビーム選択ステップから通知された前記パス遅延/受信ビーム番号を用いて復調を行う復調処理ステップと、

前記受信ビームパス検出ステップの出力である前記パス遅延受信ビーム番号におけるユーザ信号の受信品質から前記受信ビーム毎のユーザ信号の総受信品質を計算する受信ビーム計算処理ステップと、

前記受信ビーム計算処理ステツプから通知された前記受信ビーム毎のユーザ信号の総受信品質から前記送信ビームを選択し前記ユーザ送信ビーム切替ステップに通知する送信ビーム選択ステップと、

を備えることを特徴とするマルチビームアンテナ送受信方法。

1 8 . 請求の範囲第 1 7項記載のマルチビームアンテナ送受信方法において、前記受信ビーム計算処理ステップは、前記受信ビームパス検出ステップの出力である前記パス遅延ノ受信ビーム番号におけるユーザ信号の受信品質から前記受信ビーム毎のユーザ信号の総受信品質を計算する際に、受信品質の指標として受信電力を用い、総受信品質として総受信電力を計算することを特徴とするマルチビームアンテナ送受信方法。

1 9 . 請求の範囲第 1 7項記載のマルチビ一ムアンテナ送受信方法において、前記受信ビーム計算処理ステップは、前記受信ビームパス検出ステップの出力である前記パス遅延 Z受信ビーム番号におけるユーザ信号の受信品質から前記受信ビーム毎のユーザ信号の総受信品質を計算する際に、受信品質の指標として S I Rを用い、総受信品質として総 S I Rを計算することを特徴とするマルチビームアンテナ送受信方法。

2 0 . 請求の範囲第 1 7項記載のマルチビームアンテナ送受信方法において、前記受信ビーム計算処理ステップは、前記受信ビームパス検出ステップの出力である前記パス遅延 Z受信ビーム番号におけるユーザ信号の受信品質から前記受信ビーム毎にユーザ信号の総受信品質を計算する際、一定の基準に基づいて選択した前記パス遅延受信ビーム番号における受信品質を用いて前記受信ビーム毎にユーザ信号の総受信品質を計算することを特徴とするマルチビームアンテナ送受信方法。

2 1 . 請求の範囲第 2 0項記載のマルチビ一ムアンテナ送受信方法において、前記受信ビーム計算処理ステップは、前記一定の基準に基づいて選択した前記パス遅延/受信ビーム番号として受信品質の優れた上位 P個（Pは 2以上の整数）の前記パス遅延ノ受信ビーム番号を選択することを特徴とするマルチビーム •送受信方法。

2 2 . 請求の範囲第 2 0項記載のマルチビームアンテナ送受信方法において、前記受信ビーム計算処理ステップは、前記一定の基準に基づいて選択した前記パス遅延 Z受信ビーム番号として受信品質が一定の受信品質基準を満たす最大 Q 個（Qは 2以上の整数）までの前記パス遅延 Z受信ビーム番号を選択することを特徴とするマルチビームァンテナ送受信方法。

2 3 . 請求の範囲第 2 0項記載のマルチビ一ムアンテナ送受信方法において、前記受信ビーム計算処理ステップは、前記一定の基準に基づいて選択した前記パス遅延/受信ビーム番号として、前記パス遅延ノ受信ビーム選択ステップで選択された前記パス遅延/受信ビーム番号を用いることを特徴とするマルチビームアンテナ送受信方法。

2 4 . 請求の範囲第 1 3項記載のマルチビームアンテナ送受信方法において、前記受信ビームのそれぞれに対し前記ユーザ信号のパス遅延毎の受信品質の値を加算して総受信品質を計算するステップと、

前記総受信品質の優れた受信ビームを選択し、選択された受信ビームの方向に合致する方向又は近接する方向を有する送信ビームを選択するステップと、を備えることを特徴とするマルチビームアンテナ送受信方法。

2 5 . 受信ビームに存在するユーザの信号のパス遅延の受信品質から計算した総受信品質に基づいて、送信ビームを選択することを特徴とする送信ビーム選択方法。

2 6 . 請求の範囲第 2 5項記載の送信ビーム選択方法において、

■前記総受信品質に基づいて前記受信ビームを選択し、選択された前記受信ビームの方向に合致する方向又は近接する方向を有する送信ビームを選択することを特徴とする送信ビーム選択方法。

2 7 . 複数の受信ビームと複数の送信ビームとを備え、前記複数の受信ビームに存在するユーザ信号のパス遅延の受信品質から計算した総受信品質に基づいて、前記送信ビームを選択するマルチビームアンテナ送受信装置を具備することを特徴とする基地局。

2 8 . 複数の受信ビームと複数の送信ビームとを備え、前記複数の受信ビームに存在するユーザ信号のパス遅延の受信品質から計算した総受信品質に基づいて、前記送信ビームを選択するマルチビームアンテナ送受信装置を具備することを特徴とする移動局。