WO2003081806A1

WO2003081806A1 - Dispositif radio, procede et programme de commande canal spatial

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Publication number: WO2003081806A1
Application number: PCT/JP2003/002883
Authority: WO
Inventors: Yoshiharu Doi
Original assignee: Sanyo Electric Co., Ltd.
Priority date: 2002-03-22
Filing date: 2003-03-11
Publication date: 2003-10-02
Also published as: USRE49169E1; EP1489758A1; EP1489758A4; CN100508426C; US20050181831A1; JP2003284128A; USRE49147E1; CN1653725A; US8934851B2; US20130183909A1; USRE49181E1; USRE49182E1; US8412115B2; US9270024B2; EP1489758B1; CN101557252A; US20110207416A1; US20090239479A1; JP4166026B2; US7539461B2

Description

明細書無線装置、空間パス制御方法および空間パス制御プログラム技術分野

この発明は、無線装置、空間パス制御方法および空間パス制御プログラムに関し、特に、 1つの無線端末と無線基地局との間で空間分割により形成された複数のパスを介して多重通信することができる無線装置、空間パス制御方法および空間パス制御プログラムに関する。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、 P H S (Personal Handy phone System) の通信方式としては、送信受信のためのそれぞれ 4スロット（1スロット： 625 I S) 力らなる 1フレーム（5ms) を基本単位とした TDMA方式が採用されている。このような PHSの通信方式は、たとえば、「第 2世代コードレス通話システム」として標準化がなされている。

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、たとえば、 1フレームの信号は、 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 3組のスロットカ S3ュ一ザに対する通話チャネルに、残りの 1組のスロットが制御チャネル（コント口ールチャネル）にそれぞれ割当てられている。

PHSシステムでは、同期確立の制御手順の際に、まず、制御チャネルによるリンクチャネルの確立が行われた後に、干渉波（U波： Undesired wave) 測定処理を行ない、さらに割り当てられたチャネルにより通話条件の設定処理を行った後に通話が開始される。このような手順については、 PHSの規格である第 2世代コードレス通話システム標準規格 RCR STD- 28 (発行：（社団法人）電波産業界）に詳しく開示されている。

図 19は、このような PHSの通話シーケンスフローを示す図である。以下、図 1 9を参照して、簡単にその説明を行なう。

まず P H S端末から Cチャネル（コントロールチャネル： C C H) を用いてリンクチャネノレ確立要求信号（L C H確立要求信号）を基地局に対し送信する。 P H S基地局は、空きチャネル（空き通話チャネル：空き Tチャネル）を検出し (キャリアセンス）、 Cチャネルを用いて空き Tチャネルを指定するリンクチヤネル割当信号（L C H割当信号）を P H S端末側に送信する。

P H S端末側では、 P H S基地局から受信したリンクチャネル情報に基づき、指定された Tチヤネルに、ある一定以上のパヮ一の干渉波信号が受信されていないか測定（U波測定）し、一定のパワー以上の干渉波信号が検出されない場合、すなわち、他の P H S基地局がこの指定された Tチャネルを使用していない場合には、指定された Tチャネルを用いて同期バースト信号を基地局に送信し、基地局からも同期バースト信号を端末側に返信して同期確立を完了する。

一方、指定された Tチャネルに、ある一定以上のパワーの干渉波信号が検出されていた場合、すなわち他の P H S基地局により使用中の場合には、 P H S端末は再度リンクチャネル確立要求信号から制御手順を繰返すことになる。

このようにして、 P H Sシステムにおいては、干渉波が小さく良好な通信特性が得られるチャネルを用いて、端末と基地局との間で通信チャネルの接続が行なわれている。

ところで、 P H S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形成される複数のパスを介して複数ユーザの移動無線端末装置（端末）を無線基地局（基地局）に空間多重接続させることができる P D MA (Path Division Multiple Access) 方式が実現されている。

この P DMA方式では、たとえば、ァダプティブアレイ技術が採用されている。ァダプティブアレイ処理とは、端末からの受信信号に基づいて、基地局のアンテナごとの受信係数（ウェイト）からなるウェイトべクトルを計算して適応制御することによって、所望の端末からの信号を正確に抽出する処理である。

このようなァダプティブアレイ処理により、各ユーザ端末のアンテナからの上り信号は、基地局のアレイアンテナによって受信され、受信指向性を伴って分離抽出されるとともに、基地局から当該端末への下り信号は、端末のアンテナに対する送信指向性を伴ってアレイアンテナから送信される。

このようなァダプティブアレイ処理は周知の技術であり、たとえば 1 9 9 8年 1 1月 2 5日発行の菊間信良著の「アレーアンテナによる適応信号処理」（科学技術出版）の第 3 5頁〜第 4 9頁の「第 3章 MM S Eァダプティブアレー」に詳細に説明されているので、ここではその動作原理についての説明を省略する。図 2 O Aは、このような P DMA方式の移動体通信システム（P H S ) において、空間分割により形成される複数のパスの 1つを介して、 1本アンテナの 1つの端末 2が P D M A基地局 1に接続されている様子を模式的に示す概念図である。より具体的には、 P DMA基地局 1は、端末 2の 1本のアンテナ 2 aからの上り信号をアレイアンテナ 1 aで受信して、上述のァダプティブアレイ処理によつて、受信指向性を伴って分離抽出している。一方、 P DMA基地局 1のアレイァンテナ 1 aカゝらは、端末 2の 1本のアンテナ 2 aに送信指向性が向けられて下り信号が送信され、端末 2側では、ァダプティブアレイ処理を行なうことなく、そのアンテナ 2 aで下り信号を受信している。

また、図 2 0 Bは、この場合のチャネル割当の態様を模式的に示すタイミング図である。図 2 0 Bの場合、同一周波数で時間軸方向に分割されたそれぞれのタィムスロットにユーザ 1 ~ 4が時分割多重されており、各スロットにおいては空間方向には 1つのパスを介して 1ユーザが割当られている。

ここで、 P DMA方式において受信される信号のうち、所望の信号の識別は以下に説明するように行なわれる。すなわち、携帯電話機などの端末と基地局間で授受されるの電波信号は、複数のフレームに分割されるいわゆるフレーム構成をとって伝達される。各フレームは、たとえば、上り通信用に 4スロット、下り通信用に 4スロットの合計 8スロットを含み、このスロット信号は、大きくは、受信側にとつて既知の信号系列からなるブリアンブルと、受信側にとつて未知の信号系列からなるデータ（音声など）力ら構成されている。

プリアンブルの信号系列は、当該送信元が受信側にとって通話すべき所望の相手かどうかを見分けるための情報の信号列（参照信号：たとえば、ユニークヮード信号）を含んでいる。たとえば、ァダプティブアレイ無線基地局は、メモリから取出したユニークワード信号と、受信した信号系列との対比に基づいて、所望の相手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ェイトベクトル制御（重み係数の決定）を行なう。

さらに、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）区間を含むとともに、巡回符号による誤り検出（C R C ： cyclic redundancy check) が可能な構成となっているものとする。

これ対し、複数のアンテナを有する 1つの端末と P DMA基地局との間で、同一周波数■同一タイムスロットの複数の空間パスを介して多重通信する M I MO (Multi Input Multi Output) 方式が提案されている。

このような M I M〇方式の通信技術については、西村他による「MIMOチヤネルでの S DM A下り回線ビーム形成法」（2001年 10月の信学技報 A_P 2001 - 1 16, RCS 2001— 155の第 23頁から第 30頁）、富里他による「移動通信用 M I MOチャネル信号伝達における無線信号処理」（200 1年 10月の信学技報 A— P 2001 -97, RCS 2001— 136の第 43 頁から第 48頁）などに詳細に説明されている。

図 21は、このような M I MO方式の移動体通信システム（PHS) において、空間分割により形成される複数の（たとえば 2つの）パス PTHl, PTH2を介して、 2本アンテナの 1つの端末 P S 1が PDMA基地局 C S 1に空間多重接続されている様子を模式的に示す概念図である。

より具体的には、 PDMA基地局 C S 1は、端末 C S 1の 2本のアンテナ 1 2 a , 12 bのそれぞれからの上り信号をアレイアンテナ 1 1 aで受信し、上述のァダプティブアレイ処理によって受信指向性を伴って分離抽出している。

一方、 PDMA基地局 C S 1のアレイアンテナ 1 1 aからは、端末 P S 1の 2 本のアンテナ 12 a， 12 bのそれぞれに送信指向性が向けられて下り信号が送信され、端末 P S 1側では、ァダプティプアレイ処理を行なうことなく、それぞれのアンテナで対応する下り信号を受信している。

また、図 22は、この場合のチャネル割当の態様を模式的に示すタイミング図である。図 22の場合、同一周波数で時間軸方向に分割されたそれぞれのタイムスロットにユーザ 1〜4が時分割多重されており、各ストツ口においては空間方向には 2つのパスを介して同一ユーザが多重して割当られている。

たとえば、図 2 2の最初のタイムスロットに注目すると、 2つの空間パスを介するチャネルのすべてにユーザ 1が割当されている。そして、この同一スロットの 2つのパスを介して、端末 '基地局間でユーザ 1の信号を分割して伝送し、受信側でそれらの信号を再構成するようにしている。図 2 2に示すような 1ユーザ 2パス方式により、図 2 0 Bの 1ユーザ 1パス方式に比べて、通信速度を 2倍にすることができる。

なお、 P DMA方式の同一スロットの複数の空間パスのうちのいくつかを用いて、図 2 1に示すような 1ユーザ複数パス方式の通信を行ない、残りのパスを用いて同時に図 2 O Aおよび 2 0 Bに示すような 1ユーザ 1パス方式の通信を行なつてもよレヽ。

なお、図 2 1に示すような M I MO方式の信号の送受信の具体的方法については、たとえば、特開平 1 1 _ 3 2 0 3 0号公報に詳細に開示されている。

図 2 1に示すような M I MO方式では、端末側では、設定するパス数分のアンテナを用意して通信を行うことになる。

しかしながら、伝播パス上に障害が起きた場合に、当該パスについてそのような障害を回避するような自由度が存在しないため、結局パスが切断されてしまいやすいという問題があった。

このため、従来の M I MO方式では、通信状況の良好な環境では、通信速度の向上が期待できるものの、安定した通信速度を得にくい場合があるという問題があった。

それゆえに、この発明の目的は、 M I MO方式のような 1ユーザ複数パス方式で通信する移動体通信システムにおいて、端末 ·基地局間で、複数のパス接続を通信の条件に応じて適応的に変更することを可能にする無線装置、空間パス制御方法および空間パス制御プログラムを提供することである。発明の開示

この発明の 1つの局面によれば、単一の他の無線装置との間に複数の空間パスを形成して通信を行うことができる無線装置であって、アレイアンテナを構成する複数のアンテナを備え、複数のアンテナは、各複数の空間パスにそれぞれ対応する複数のサブァレイに分割されており、各複数のサブァレイごとにァダプティブアレイ処理を行うことが可能なァダプティブアレイ手段と、アレイアンテナにより形成しうる空間パスの個数に関連する可能多重度情報を予め格納する記憶手段と、可能多重度情報を所定のタイミングで、他の無線装置に対して送信する処理を制御する制御手段とを備える。

好ましくは、可能多重度情報は、複数のアンテナの総本数の情報である。好ましくは、各複数のアンテナごとの通信状態を検知するためのモニタ手段をさらに備え、可能多重度情報は、モニタ手段による検知結果に基づいて判定された多重可能な最大の空間パス数に関連する情報である。

好ましくは、モニタ手段は、正常受信可能なアンテナの本数を検知し、可能多重度情報は、正常受信することが可能なアンテナの最大個数である。

好ましくは、無線装置により送受信される信号は、複数のフレームに分割されており、モニタ手段は、各空間パスごとのフレームあたりのエラー率を検知し、可能多重度情報は、多重通信可能な空間パスの個数である。

好ましくは、モニタ手段は、空間パスの間の干渉量を検知し、可能多重度情報は、多重通信可能な空間パスの個数である。

好ましくは、ァダプティブアレイ処理手段は、各サブアレイに割り振るアンテナを組替えて、ァダプティブアレイ処理を行うことが可能であり、制御手段は、他の無線装置から通知されるパス数に応じて、複数の複数のアンテナをパス数に対応する個数の組に分割し、アンテナの組を各サブアレイとする。

好ましくは、ァダプティブアレイ処理手段は、各サブアレイに割り振るアンテナを組替えて、ァダプティブアレイ処理を行うことが可能であり、制御手段は、他の無線装置から通知されるパス数にそれぞれ対応するサブァレイの各々に、複数のアンテナのうち 1つのアンテナを割り当てた後、複数のアンテナのうちの残りのアンテナを、所定の順序で各サブァレイに割り振る。

好ましくは、制御手段は、同一の偏波面を有するアンテナを優先的に、同一のサブアレイに割り振る。

好ましくは、各アンテナごとの受信レベルを検知するための受信レベル検知手段をさらに備え、制御手段は、互いに異なる偏波面を有するアンテナを優先的に、同一のサブァレイに割り振る。

好ましくは、ァダプティブアレイ処理手段は、各サブアレイに割り振るアンテナを組替えて、ァダプティブアレイ処理を行うことが可能であり、通信中の各空間パスごとの通信品質をモニタするモニタ手段をさらに備え、制御手段は、モニタ手段の検知結果に応じて、各サブァレイに割り振られたアンテナの本数を組替える。

この発明の他の局面に従うと、複数の空間パスにそれぞれ対応する複数のサブァレイに分割可能な複数のアンテナを含むァレイアンテナと、各複数のサブァレィごとにァダプティプアレイ処理を行うことが可能なァダプティプアレイ手段とを備え、単一の他の無線装置との間に複数の空間パスを形成して通信を行うことができる無線装置における空間パス制御方法であって、アレイアンテナにより形成しうる空間パスの個数に関連する可能多重度情報を予め記憶するステップと、無線装置から他の無線装置対して、所定のタイミングで、可能多重度情報を送信するするステップと、他の無線装置から返信される空間パスの個数を特定する情報に基づいて、サブアレイに割り当てるアンテナを決定するステップとを備える。好ましくは、無線装置において、正常受信可能なアンテナの本数を検知するステツプをさらに備え、可能多重度情報は、正常受信することが可能なアンテナの最大個数である。

好ましくは、無線装置により送受信される信号は、複数のフレームに分割されており、無線装置において、各空間パスごとのフレームあたりのエラー率を検知するステップをさらに備え、可能多重度情報は、多重通信可能な空間パスの個数である。

好ましくは、無線装置において、空間パスの間の干渉量を検知するステップをさらに備え、可能多重度情報は、多重通信可能な空間パスの個数である。

好ましくは、アンテナを決定するステップは、他の無線装置から通知されるパス数に応じて、複数の複数のアンテナをパス数に対応する個数の組に分割し、ァンテナの組を各サブアレイに割り振るステップを含む。

好ましくは、アンテナを決定するステップは、他の無線装置から通知されるパス数にそれぞれ対応するサブアレイの各々に、複数のアンテナのうち 1つのアンテナを割り当てた後、複数のアンテナのうちの残りのアンテナを、所定の順序で各サブァレイに割り振るステツプを含む。

好ましくは、サブアレイに割り振るステップは、同一の偏波面を有するアンテナを優先的に、同一のサブアレイに割り振る。

好ましくは、サブアレイに割り振るステップは、互いに異なる偏波面を有するアンテナを優先的に、同一のサブアレイに割り振る。

この発明のさらに他の局面に従うと、複数の空間パスにそれぞれ対応する複数のサブァレイに分割可能な複数のァンテナを含むァレイアンテナと、各複数のサプアレイごとにァダプティプアレイ処理を行うことが可能なァダプティプアレイ手段とを備え、単一の他の無線装置との間に複数の空間パスを形成して通信を行うことができる無線装置における空間パス制御プログラムであって、コンビユータに、ァレイアンテナにより形成しうる空間パスの個数に関連する可能多重度情報を予め記憶するステップと、無線装置から他の無線装置対して、所定のタイミングで、可能多重度情報を送信するするステップと、他の無線装置から返信される空間パスの個数を特定する情報に基づいて、サブアレイに割り当てるアンテナを決定するステップとを実行させる。

好ましくは、無線装置において、正常受信可能なアンテナの本数を検知するステツプをさらに備え、可能多重度情報は、正常受信することが可能なアンテナの最大個数である。

好ましくは、アンテナを決定するステップは、他の無線装置から通知されるパス数に応じて、複数の複数のアンテナをパス数に対応する個数の組に分割し、ァンテナの組を各サブアレイに割り振るステップを含む。好ましくは、アンテナを決定するステップは、他の無線装置から通知されるパス数にそれぞれ対応するサブアレイの各々に、複数のアンテナのうち 1つのアンテナを割り当てた後、複数のアンテナのうちの残りのアンテナを、所定の順序で各サブァレイに割り振るステップを含む。

したがって、この発明によれば、 M I MO方式対応の移動体通信システムの端末または基地局において、サブアレイに分割されたアンテナにより各空間パスでの通信を行うことし、パスの数や各パスに対応するアンテナを通信状態に応じて適応的に制御するので、安定した M I MO方式の通信を実現することが可能である。図面の簡単な説明

図 1は、発明の実施の形態 1による M I MO方式対応の P DMA端末 1 0 0 0 の構成を示す機能プロック図である。

図 2は、本発明に係る P DMA端末 1 0 0 0と、 P DMA基地局 C S 1との間で通信を行なっている状態を示す概念図である。

図 3は、端末 1 0 0 0力ゝら、基地局 C S 1に対して、アンテナ本数情報を通知するための動作を説明するためのフローである。

図 4は、本発明の実施の形態 1の変形例の P DMA端末 1 2 0 0の構成を説明するための概略ブロック図である。

図 5は、本発明の実施の形態 2の P DMA端末 2 0 0 0の構成を説明するための概略ブロック図である。

図 6は、本発明の実施の形態 2の変形例 1の P DMA端末 2 2 0 0の構成を説明するための概略プロック図である。

図 7は、 P DMA端末 2 0 0 0または P DMA端末 2 2 0 0における設定パス数の適応制御のフローを示すフローチヤ一トである。図 8は、実施の形態 2の変形例 2の設定パス数の適応制御方法を端末 2000 として示すフローチヤ一トである。

図 9は、ノートパソコン 3000に対して、 4本のアンテナ # 1〜# 4が配置されている構成である。

図 10は、 4本のアンテナを、携帯電話の端末 4000に装着する場合の配置を説明するための概念図である。

図 1 1は、偏波面が同一のアンテナをサブアレイとして選択する場合の動作について説明するためのフローチヤ一トである。

図 1 2は、端末の複数のアンテナを各パスへ割当てる他の方法を説明するためのフローチャートである。

図 1 3は、 P DMA端末 5000の構成を説明するための概略ブロック図である。

図 14は、制御回路 CNPおよびサブアレイ選択装置 32の動作を説明するためのフローチヤ一トである。

図 1 5は、端末 5000のアンテナを各パスへ割当てる際に、受信レベルに基づいてパスへの割当を行なう処理を説明するためのフローチヤ一トである。図 16は、各アンテナを受信レベルに応じて各パスへ割当てる他の方法を説明するためのフローチヤ一トである。

図 1 7は、パスを構成するアンテナを組換える前および組換えた後の構成を説明するための概念図である。

図 18は、図 1 7で説明したような通信品質の劣化が検出された結果、サブァレイを組替えたのちの状態を説明するための概念図である。

図 19は、 PHSの通話シーケンスフローを示す図である。

図 2 OAおよび 20 Bは、空間分割により形成される複数のパスの 1つを介して、 1本アンテナの 1つの端末 2が PDMA基地局 1に接続されている様子を示す概念図である。

図 21は、空間分割により形成されるパス ΡΤΗΙ, PTH2を介して、 2本アンテナの 1つの端末 P S 1が PDMA基地局 C S 1に空間多重接続されている様子を示す概念図である。図 22は、チャネル割当の態様を模式的に示すタイミング図である。

発明を実施するための最良の形態

以下、この発明の実施の形態を図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

[実施の形態 1 ]

図 1は、この発明の実施の形態 1による M I MO方式対応の PDMA端末 10 00の構成を示す機能ブロック図である。

図 1を参照して、 P DMA端末 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、受信信号を受取るための送受信部 TR P 1〜TR P 4と、送受信部 TR P 1〜TR P 4からの信号に対してァダプティブアレイ処理を行って、通信中の基地局からの信号の分離抽出を行ない、かつ、通信中の基地局に対する送信指向性を形成するよう送信信号の振幅および位相を調整する信号処理部 US Pと、信号処理部 US Pに対して与える信号の変調を行なうための変調部 MDUと、信号処理部 US Pからの信号を復調するための復調部 DMU、変調部 MDUに与えるベースバンド信号および復調部 D MUからのベースバンド信号に対する制御を行い、かつ P DMA端末 1000の動 ί乍.を制御するための制御部 CNPと、 PDMA端末 1000についてのアンテナ本数の情報（以下、「アンテナ本数情報」とよぶ）を保持するためのメモリ部 MMUとを備える。

なお、この PDMA端末 1000によって実行されるァダプティブアレイ処理や変調処理、復調処理、制御処理等の処理は、個別的にも、または統合した処理としても、デジタルシグナルプロセッサによってソフトウエアで実行される構成とすることも可能である。

送受信部 T R P 1は、送信時の高周波信号処理を行うための送信部 T P 1と、受信時の高周波信号処理を行うための受信部 RP 1と、アンテナ # 1と送信部 T P 1と受信部 RP 1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ィツチ部 SW1とを含む。他の送受信部 TRP 2〜TRP 4 の構成も同様である。

端末 1000がパーソナルコンピュータに装着される PCカードである場合、図示しないインターフェイスによって、制御回路 C N Pからの信号は、この端末 1 0 0 0が装着されたパーソナルコンピュータに出力される構成としてもよいし、あるいは、端末 1 0 0 0が独立した通信端末、たとえば携帯電話機である場合は、制御回路 C N Pからの信号は、端末 1 0 0 0内の音声信号処理等を行うための演算処理部に与えられる構成としてもよレ、。

なお、以上の説明では、アンテナ数は 4本としたが、より一般に、アンテナ数は N本（N：自然数）であってもよい。また、以下に説明するとおり、このアンテナ本数に対して、基地局との間の通信のための空間パス（以下、単に「パス」とも称す）の数は 2つとするが、アンテナ本数に応じて、可能な個数のパスで交信を行う構成とすることができる。

さらに、たとえば、アンテナ本数が 4本で、パスの数が 2個であるとすると、信号処理部 U S Pには、あらかじめこの 2つのパスにそれぞれ対応するァダプテイブアレイ処理用のュニットを 2系統設けておけばよい。アンテナ本数やパスの数がさらに多い場合も同様に、各パスに対応する個数だけ、ァダプティブアレイ処理用のユニットを設けておけばよい。さらに、各系統により処理されるアンテナを組替える必要がある場合は、ァダプティブアレイ処理用のュニットの各系統とこれに接続するァンテナとを制御部 C N Pの制御により切り替える構成とすればよい。

図 2に示すとおり、 P DMA端末 1 0 0 0が 4本のアンテナ # 1〜： ^ 4を有している。これにより、 P DMA端末 1 0 0 0は、アンテナ # 1および # 3により、基地局 C S 1との間で、指向性を有する 1つのパスを形成し、アンテナ # 2および # 4により、基地局 C S 1との間で、送受信指向性を有する他のパスを形成している。たとえば、このような場合に特に限定されるわけではないが、一例ととしては、通信経路上の建築物等の影響により、同一の信号が異なった伝播経路で P DMA端末 1 0 0 0に到達することを利用して、上記送受信の指向性を形成することにより、通信のための空間パスを複数形成することができる。

すなわち、 4素子のアンテナを持つ端末 1 0 0 0においては、アレイアンテナにおいて、 2つのパスを設定する際に、 2素子ァダプティブアレイとなる 2つのサブアレイを構成していることになる。このとき、 1つのサブアレイにおいて、 2素子ァダプティプアレイ受信と送信を行なう。

ここで、上述のとおり、端末 1 0 0 0内のメモリ部 MMUに「アンテナ本数情報」が格納されているので、端末 1 0 0 0は、基地局 C S 1に対して、所定のタイミングでアンテナ本数情報を送信する。基地局 C S 1は、端末 1 0 0 0からのアンテナ本数情報に基づいて、設定するパス数を基地局 1 0 0 0に対して指示を行ない、端末 1 0 0 0は、基地局 C S 1からの指示に従って、形成するパス数を設定する。

図 3は、このようにして、端末 1 0 0 0から、基地局 C S 1に対して、アンテナ本数情報を通知するための動作を説明するためのフローである。

なお、図 3においては、図 1 9で説明した通常の P H Sシステムにおける同期確立の制御手順中において、端末 1 0 0 0と基地局 C S 1との間で情報の授受を行なうために必要な部分のみを抜き出して示している。

まず、端末 1 0 0 0からは、リンクチャネル確立要求（L C H割当要求）のときの制御情報として、アンテナ本数を基地局に対して送信する。

基地局 C S 1においては、端末からのアンテナ本数情報に基づいて、設定するパス数をアンテナ本数以下として、たとえばリンクチャネル割当指示の制御情報として、このようなパス数の指示を与える。

続いて、端末 1 0 0 0は、基地局 C S 1に対して、指定された通話チャネル

(Tチャネル）を用いて同期バースト信号を基地局に送信し、基地局からも同期バースト信号を端末側に返信して同期確立を完了する。以後は、確立された同期に基づいて、通話チャネル（Tチャネル）が起動し、通話が開始される。

このとき、端末 1 0 0 0が、設定するパスの数は、通話中の通信状況に応じて、基地局側で適応的に変化させ、その値を、通話中の制御情報として、端末 1 0 0 0に通知する構成とすることができる。

なお、以上の説明では、端末 1 0 0 0から基地局 C S 1へのアンテナ本数情報の通知のタイミングは、リンクチャネル確立要求時としたが、アンテナ本数情報を端末 1 0 0 0から基地局 C S 1に通知するタイミングとしては、通話チャネル (T C H) 確立中の制御情報としてもよいし、あるいは、通話チャネル確立後の制御情報として端末 1 0 0 0から基地局 C S 1に通知する構成としてもよい。以上のような構成とすることで、端末 1 0 0 0側においては、アレイアンテナを構成する複数のアンテナを分割した複数のサブアレイによって、基地局 C S 1 との間で交信する 1つのパスについての通信を制御するので、基地局 C S 1と端末 1 0 0 0との間の通信状況の変化に応じて、パスを柔軟に形成することが可能となるため、通信状況が変化した場合でも、同一周波数 ·同一タイムスロットの複数の空間パスを介して安定に多重通信を行なうことが可能となる。

[実施の形態 1の変形例]

図 4は、本発明の実施の形態 1の変形例の P DMA端末 1 2 0 0の構成を説明するための概略プロック図である。

図 1に示した実施の形態 1の P DMA端末 1 0 0 0の構成と実施の形態 2の P DMA端末 1 2 0 0の構成とが異なる点は、端末 1 2 0 0においては、各アンテナ# 1 〜 # 4からの通信情報を受取って、各アンテナごとに通信状況の異常を検出することが可能なアンテナ異常検出装匱 A D P備える構成となっている点である。

その他の構成は、図 1に示した P DMA端末 1 0 0 0の構成と同様であるので、同一部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

端末 1 2 0 0においては、メモリ部 MMUにアンテナ本数情報が格納されているだけでなく、上述したように、アンテナ異常検出装置 A D Pからの異常状態のアンテナ情報（異常アンテナ本数、異常アンテナ番号）とが格納されており、これらの情報に基づいて、正常な送受信が可能なアンテナ本数についての情報を、端末 1 2 0 0から、実施の形態 1と同様な所定のタイミングで基地局に送信する。基地局 C S 1では、端末 1 2 0 0からの正常送受信可能な最大のアンテナ本数を示す上記アンテナ本数情報に基づいて、設定するパス数を決定し、実施の形態 1と同様なタイミングで、端末 1 2 0 0について通知する。

以上のような構成とすることで、複数本存在するアンテナのうち、ハードゥエァの状態、通信状況等によって、正常な送受信が不可能なアンテナを除いて、複数の空間パスを確立して、安定な多入力多出力多重通信を行なうことが可能となる。

[実施の形態 2]

図 5は、本発明の実施の形態 2の P DMA端末 2000の構成を説明するための概略ブロック図である。

実施の形態 1に示した P DMA端末 1000の構成と、 PDMA端末2000 の構成とが異なる点は、復調部 DMUからの信号は、フレームエラー率を検出する FERカウンタ 22に与えられる構成となっている点である。

FERカウンタ 22は、各パスごとの信号フレームにおけるエラー数をカウントし、その結果であるフレームあたりのエラー率であるフレームエラ—率 (Frame Error Rate： FER) を、通信品質を評価する通信品質情報の要素の 1 つとしてメモリ MMUに格納する。

FERカウンタ 22でエラー数がカウントされた復調信号は、制御部 CNPに与えられ、制御部 CNPは、メモリ MMUと通信し、メモリ MMUに保持されている FERなどの下り信号の通信品質情報を参照して、後述するこの発明の空間パス制御方法による上りの空間パス制御を実行する。

なお、この P DMA端末 2000によって実行されるァダプティブアレイ処理や変調処理、復調処理、制御処理等の処理も、個別的にも、また統合した処理としても、デジタルシグナルプロセッサによってソフトウエアで実行される構成とすることが可能である。

ここで、端末 2000からは、上述のようにして取得され、 MMU内に格納された各空間パスごとの品質情報や、現状、各パスに割当てられているアンテナについての情報が、実施の形態 1と同様の所定のタイミングにおいて、基地局 CS 1に対して通知される。

なお、以上の説明では、メモリ部 MMUに格納される情報は、アンテナの本数の情報や FERのデータであるとしたが、たとえば、アンテナそのものの本数ではなく、上記 FERのデータから判定される、端末 2000において形成可能な最大パス数 P— M A Xと F E Rのデータを格納する構成としてもよい。

[実施の形態 2の変形例 1]

図 6は、本発明の実施の形態 2の変形例 1の P DMA端末 2200の構成を説明するための概略ブロック図である。

図 5に示した実施の形態 2の P DMA端末 2 0 0 0の構成と異なる点は、 F E Rカウンタ 2 2の代わりに、復調部 DMUに入力する信号について、他のパスからの干渉量を測定するための干渉測定装置 2 4が設けられ、メモリ MMUに対しては、この干渉量にもとづくパスの通信品質の情報と、現状どのようにアンテナが各パスに割当てられているかというアンテナ割当情報とが格納される構成となつている点である。

このように、メモリ MMU中に格納されているパスごとの通信品質情報と、ァンテナ割当情報とに基づいて、実施の形態 1と同様の所定のタイミングで、端末 2 2 0 0からは、基地局 C S 1に対して、通信可能なパス数の通知が行なわれる。ここで、干渉量測定装置 2 4は、復調回路に入力される複素受信信号に含まれる干渉成分を測定する。

測定方法としては、複素受信信号 y ( t ) とメモリ MMU中に保管されている参照信号 d ( t ) との誤差成分 e ( t ) を計算し、その誤差の電力を干渉信号の電力と見なす。

ここで、 e ( t ) および干渉電力は、以下の式で表される。

e ( t ) = y ( t ) - d ( t )

(干渉電力） =∑ i e ( t ) I /T

ここで、 Tは観測時間（または参照信号長）である。

以上のような構成とすることでも、パスごとの通信品質を、干渉量として把握することができ、実施の形態 2と同様の効果を奏することができる。

(実施の形態 2または実施の形態 2の変形例 1の動作）

図 7は、図 5において説明した実施の形態 2の P DMA端末 2 0 0 0または図 6において説明した実施の形態 2の変形例 1の P DMA端末 2 2 0 0における設定パス数の適応制御のフロ一を示すフローチヤ一トである。

以下、基本的に実施の形態 2の P DMA端末 2 0 0 0の動作として説明し、その後に、実施の形態 2の変形例 1の P DMA端末 2 2 0 0において変更される点について説明する。

図 7を参照して、まず、端末 2 0 0 0から基地局 C S 1に対して、端末のアンテナ素子数 N、または、最大パス数 P_MAXを通知する（ステップ S 100) 。端末 2000では、全ァンテナ N本を使用して 1つのサプアレイを形成し、 1 つのパスを設定して通信を行なう（ステップ S 102) 。

続いて、端末 2000側において、パスごとの FERにより通信品質を評価し、すべてのパスの FERが所定のしきい値以下で、かつ、設定可能パス数に達しておらず、かつ通信速度が十分でないか否かの判定が行なわれる（ステップ S 10

4) 。

ここで、「通信速度が十分でない」とは、転送すべきデータ量と現在の通信速度を比較し、端末 2000の側で、たとえば実行中のアプリケーションの処理に対して、十分に短い時間で転送が完了していないことを意味する。

ステップ S 104において、パスごとの通信品質および設定可能パス数については、さらにパス数の増加が可能であって、かつ、通信速度が十分でないと判断された場合は、端末 2000からパス数 Pを 1増加したい旨の通知が、基地局 S 1に対して送信される（ステップ S 106) 。

続いて、端末 2000では、基地局 CS 1からの設定許可を受信すると（ステップ S 108) 、端末 2000は、設定するパス数を 1増加させる。これに応じて、端末 2000では、 P個（P = P+ 1) のサブアレイを選んで通信を行ない (ステップ S 1 10) 、処理は再び、ステップ S 104に復帰する。

一方、ステップ S 104において、通信状態が悪い、または、速度が十分であると判断された場合、ないしは、ステップ S 108において、基地局からの設定許可が受信されない場合は、所定の時間、現在のパス数で通信を行なって（ステップ S 1 1 2) 、処理は、再びステップ S 104に復帰する。

以上のような処理によって、適応的に、多入力多出力通信として設定されるパス数を変更しながら、基地局 CS 1と端末 2000との間で通信を行なうことができ、良好な通信品質および良好な通信速度を維持して、 MIMO方式での通信を行なうことが可能となる。

なお、図 7においては、原則的に、基地局が指定するパスの数は、アンテナの本数を割り切れる数としている。

すなわち、設定する同一信号を送受信するアンテナのペア（サブアレイ）のァンテナ本数は、全ァンテナ本数を設定パス数で割った数とする。

たとえば、全アンテナ本数が 4本の端末で、 2つのパスを設定するときに、 4 本のアンテナを 2本のアンテナからなるペア（サブアレイ）を 2つ作る。

それぞれのサブァレイが各パスの送受信を行なうことになる。

また、実施の形態 2の変形例 1の端末 2 2 0 0の動作の場合は、ステップ S 1 0 4において、パスごとの F E Rの値に基づいてパスの通信品質を評価するのではなく、パスごとの干渉量に基づいてパスの通信品質を評価することになる。

[実施の形態 2の変形例 2 ]

以下に説明する実施の形態 2の変形例 2としては、図 7の場合とは異なり、基地局が指定するパスの数が、アンテナ本数を割り切れる数でない場合も、適用可能な設定パス数の適応制御方法について説明する。

このような動作も、端末 2 0 0 0および端末 2 2 0 0において可能な処理である。

図 8は、このような実施の形態 2の変形例 2の設定パス数の適応制御方法を端末 2 0 0 0として示すフローチャートである。

図 7を参照して、端末 2 0 0 0から基地局 C S 1へ端末アンテナ素子数 Nの通知が行なわれる。もしくは、最大パス数 P— MA Xを通知することとしてもよい (ステップ S 2 0 0 ) 。

続いて、端末 2 0 0 0では、アンテナ 1本を使用して、 1つのパスを設定し、 (パス数 Pは 1 ) 通信を行なう（ステップ S 2 0 2 ) 。

次に、端末 2 0 0 0においては、端末側のすべてのパスの F E Rが所定のしきい値以下であって通信状態がパス数の増加が可能なほどに良好であると判断され、かつ、設定可能なパス数に未だパス数が達しておらず、かつ、通信速度が十分でなく、さらに、パスに割り振つていないアンテナ素子が存在するか否かの判定が行なわれる（ステップ S 2 0 4 ) 。

ステップ S 2 0 4の条件が満たされた場合、続いて、端末 2 0 0 0からパス数 Pを 1だけ増加したい旨が、基地局 C S 1に対して通知される（ステップ S 2 0 6 ) 。

続いて、端末 2 0 0 0において、基地局 C S 1から設定許可を受信すると（ステツプ S 2 0 8 ) 、端末 2 0 0 0では、設定数パス数を 1だけ増加（P— P +

1 ) させ、かつ、 P本のアンテナを選んで通信を開始し（ステップ S 2 1 0 ) 、処理はステップ S 2 0 4に復帰する。

ステップ S 2 0 4の条件が満たされない場合、あるいは、ステップ S 2 0 8においては、基地局 C S 1からの設定許可を受信していない場合は、続いて、パスに設定していないアンテナが存在するか否かの判定が行なわれ（ステップ S 2 1

2 ) 、設定していないアンテナが残っている場合は、所定の品質以下であると判断されるパスに対して、アンテナ 1素子をさらに割り振り、サブアレイを構成する（ステップ S 2 1 4 ) 。

続いて、所定の時間、現在のパス数 Pで通信を行なった後（ステップ S 2 1

6 ) 、処理は、ステップ S 2 0 4に復帰する。

一方、ステップ S 2 1 2において、パスに設定していないアンテナが残っていない場合は、処理はステップ S 2 1 6に移行する。

すなわち、実施の形態 2の変形例 2においては、まず、サブアレイごとのアンテナ本数は、設定パスごとに 1アンテナずつを割り振る。余ったアンテナを、順次パスの番号、あるいはアンテナの番号に従って、アンテナ本数の増加の必要性を判定しつつ、追加のアンテナを各パスに割り振つていく。すべてのサブアレイのァンテナ本数がたとえば、 2本になつた場合は再度余つたアンテナで割り振つていくという処理を行なう。このような処理を行なうことにより、それぞれのサブアレイが各パスでの送受信を行なうことになる。

さらに、このような各パスへのアンテナの割り振りを行なえば、基地局 C S 1 と端末 2 0 0 0との間で送受信を行なうパス数がアンテナの本数を必ずしも割り切れない場合でも、各パスごとに最適な本数のアンテナを配して、 M I MO方式での通信を行なうことが可能となる。

また、実施の形態 2の変形例 1の端末 2 2 0 0の動作の場合は、ステップ S 1

0 4において、パスごとの F E Rの値に基づいてパスの通信品質を評価するのではなく、パスごとの干渉量に基づいてパスの通信品質を評価することになる。

[実施の形態 3 ]

実施の形態 1および実施の形態 2においては、 M I MO方式で使用されるアンテナの配置については特に限定を行なっていなかった。

実施の形態 3においては、このような、複数本のアンテナの配置についてさらに特定の配置を用いることで、より通信品質の向上を図る構成について説明する。図 9は、ノートパソコン 3 0 0 0に対して、 4本のアンテナ # 1〜# 4が配置されている構成である。

ノートパソコン 3 0 0 0のディスプレイ 3 0 1 0の両端にアンテナ # 1およびアンテナ # 3が配置され、キーボード側の両端にアンテナ # 2およびアンテナ # 4が配置されている。このとき、このようなアンテナの空間配置では、アンテナ # 1とアンテナ # 3とが同一偏波面（垂直偏波）のアンテナとして動作し、アンテナ # 2とアンテナ # 4とが同一偏波面（水平偏波）のアンテナとして動作する。図 1 0は、 4本のアンテナを、携帯電話の端末 4 0 0 0に装着する場合の配置を説明するための概念図である。

携帯電話端末 4 0 0 0に複数の種類のアンテナ素子を入れる場合、図 1 0に示すとおり、長手方向に平行にかつディスプレイ 4 0 1 0の両端に、アンテナ： (Φ 1 とアンテナ # 3とが同一偏波面（垂直偏波）に向かうように配置し、アンテナ # 2とアンテナ # 4とを、ディスプレイ 4 0 1 0および操作ボタン 4 0 2 0とを挟んで、同一偏波面（水平偏波）に向かうように配置する。

ここで、特に限定されないが、長手方向に配置されるアンテナ # 1およびアンテナ # 3はホイップアンテナとすることが可能であり、アンテナ # 2およびアンテナ # 4は、逆 F型アンテナとすることが可能である。

これ以外にも、チップアンテナやパッチアンテナ等のアンテナを用いて、同一種類のアンテナを同一偏波面に対して組ができるように配置する構成とすることができる。

以上のような構成において、サブアレイ化するときのアンテナの選び方としては、まず、同じ偏波面のアンテナを同一のサブアレイとするように選ぶという基準でアンテナを選ぶことが可能である。ここで、実施の形態 2や実施の形態 2の変形例 1において、サブアレイを構成するアンテナの組を選ぶ際や、実施の形態 2の変形例 2で説明したように、余ったアンテナを順次割り振っていくことでサプアレイを構成しでいく場合に、同一偏波面のアンテナが同一サブァレイに割り振られるように構成する。

このように、同一偏波面を有するアンテナが 1つのサブアレイを構成することにより、以下のような効果が得られる。

すなわち、通常の電波伝搬の条件では、偏波面が異なれば電波の到来する経路が空間的に異なると考えられる。一方、ァダプティブアレイでアレイ利得を得るためには、受信信号のレベル差が大きいと十分なァレイ利得を得ることができなレ、。

したがって、 2つのサブアレイともに通信ができる場合サブアレイの選択方法としては、受信レベルがほぼ同じになることが期待できる偏波面が同じアンテナを選ぶことで、十分なアレイ利得を得ることができる。

すなわち、このように、同一の偏波面を有するアンテナによりサブアレイを構成する場合は、たとえば、 4つのアンテナの受信レベルは最低限受信レベルをクリアしているが、偏波面が異なっているため、受信レベルにばらつきがあるような場合に特に有効である。

図 1 1は、偏波面が同一のアンテナをサブアレイとして選択する場合の動作について説明するためのフローチャートである。

図 1 1を参照して、携帯端末 3 0 0 0 (または端末 4 0 0 0 ) は、基地局 C S 1に対して、アンテナ素子数 Nを通知する（ステップ S 3 0 0 ) 。

続いて、携帯端末 3 0 0 0 (または端末 4 0 0 0 ) は、基地局 C S 1が設定するパス数 Mが返信されてくるので、これを受信する（ステップ S 3 0 2 ) 。携帯端末 3 0 0 0 (または端末 4 0 0 0 ) においては、アンテナ本数 Nをパス数 Mで割り、割り切れた数 nをサブアレイのアンテナ素子数と設定する。このとき、同一サブアレイを構成するアンテナ素子は、偏波面が同じアンテナとなるように選択する（ステップ S 5 0 4 ) 。

ただし、同一偏波面のアンテナ本数が、サブアレイのアンテナ本数 nの整数倍でない場合は、余ったアンテナを別サブアレイに割り振るという処理を行ってもよい。

携帯端末 3 0 0 0 (または端末 4 0 0 0 ) と基地局 C S 1との間で、サブァレィごとに多入力多出力方式のチャネル（M I MOチャネル）を設定し、通信が行われる（ステップ S 3 0 6 ) 。

以上のようなアンテナの割当処理により、各空間パスごとに、偏波面の同一のアンテナを優先的に選択したアンテナの組から構成されるサブアレイにより、通信が行われる。

図 1 2は、端末の複数のアンテナを各パスへ割当てる他の方法を説明するためのフローチヤ一トである。

図 1 2を参照して、まず、携帯端末 3 0 0 0 (または端末 4 0 0 0 ) は、基地局 C S 1へアンテナ素子数 Nの通知を行なう（ステップ S 4 0 0 ) 。

続いて、携帯端末 3 0 0 0 (または端末 4 0 0 0 ) は、基地局から設定するパス数 Mが返信されるので、これを受信する（ステップ S 4 0 2 ) 。

携帯端末 3 0 0 0 (または端末 4 0 0 0 ) は、 X種類（x≥M) の偏波面を持つアンテナ群を持つ端末であって、対応する偏波面が互いに重ならないように、 M本のアンテナを選択してそれぞれサブアレイに割り当てる（ステップ S 4 0 4 ) 。

続いて、変数 n aの値を 1に設定する（ステップ S 4 0 6 ) 。

さらに、未割当のアンテナが存在するか否かの判定が行なわれ、未割当アンテナが存在する場合（ステップ S 4 0 8 ) 、未割当アンテナを、アンテナ本数が n a本のサブアレイに割り振る。このとき、割当てるアンテナの偏波面は、サブァレイに含まれるアンテナの偏波面と同一となるように割り振る（ステップ S 4 1 0 ) 。

続いて、偏波面が同一という基準で割当てできるアンテナがなくなったか否かの判定が行なわれ、割当てることができるアンテナがある場合（ステップ S 4 1 2 ) 、変数 n aの値が 1だけインクリメントされて（ステップ S 4 1 4 ) 、処理はステップ S 4 0 8に復帰する。

—方、偏波面が同一という基準で割当てできるアンテナがなくなった場合（ステツプ S 4 1 2 ) 、未割当のアンテナを、アンテナ本数が n a本のサブアレイに割り振る（ステップ S 4 1 6 ) 。続いて、変数 n aの値を 1だけインクリメントして（ステップ S 4 1 4 ) 、処理はステップ S 4 0 8に復帰する。

ステップ S 4 0 8において、未割当のアンテナが存在しなくなった場合、サブアレイごとに M I MOチャネルを設定し、通信を行なう（ステップ S 4 2 0 ) 。以上のようなアンテナの割当処理によっても、各空間パスごとに、偏波面の同一のアンテナを優先的に選択したアンテナの組から構成されるサブアレイにより、通信が行われる。

[実施の形態 4 ]

実施の形態 3においては、偏波面が同一のアンテナにより、サブアレイを構成する場合について説明した。

しかしながら、通信状況によっては、逆に、偏波面が異なるアンテナによりサブアレイを構成した場合の方が、より良好な送受信特性を得られる場合がある。以下、このような場合について説明する。

すなわち、実施の形態 3においては、サブアレイ化するときのアンテナの選び方としては、たとえば、受信レベルもしくはアンテナ利得の近接するアンテナを同一のサブアレイとなるようにアンテナの組を選ぶことが可能である。あるいは、予め各アンテナについて受信レベルを測定して順位付けしておき、特定のサブァレイに、この受信レベル順位がの高いアンテナが偏在しないように、サブアレイにアンテナを割り当てることも可能である。

ここで、実施の形態 2や実施の形態 2の変形例 1において、サブアレイを構成するアンテナの組を選ぶ際や、実施の形態 2の変形例 2で説明したように、余つたアンテナを順次割り振っていくことでサブアレイを構成していく場合に、受信レベルもしくはアンテナ利得の近接するアンテナが同一サブアレイに割り振られるように構成する。

通常の電波伝搬では、偏波面が異なれば電波の到来する経路は空間的に異なる。このため、端末と基地局の間の電波の伝播経路を、何かが横切ったりした場合、同一の偏波面のアンテナのみで通信パスを形成していると、その通信パスの受信電力が急激に低下する「シャドウイング」と呼ばれる現象が発生する。

シャドウイングが起きた場合、通信が困難になるレベルまでパスの受信電力が急激に低下する場合がある。そのような場合、そのパスの通信が切断されてしまうという問題が生じる。よって、シャドウイングが頻繁に起きるような通信環境においては、逆に、偏波面が異なるアンテナを同一のサブアレイに集めることの方が望ましい。このようにサブアレイを構成することによって、特定の偏波面のァンテナの受信レベルが通信不能レベルまで低下しても、別の偏波面のアンテナは受信可能なレベルを維持することが可能であるため、すべての通信パスの通話を維持することが可能になる。

したがって、制御部 C N Pにおいては、現状の通信状況およびサブアレイへのアンテナの割り振りの状態を比較して、パス多重の安定度に応じて、実施の形態 3で説明したようなサブァレイの構成方法と、以下に説明するようなサブァレイの構成方法とを選択的に用いることが可能である。

図 1 3は、以上説明したように、受信レベルや偏波面の情報に基づいて、サブアレイを構成するアンテナを選択することが可能な P DMA端末 5 0 0 0の構成を説明するための概略ブロック図である。

図 1に示した実施の形態 1の P DMA端末 1 0 0 0の構成と異なる点は、まず、各アンテナ # 1〜# 4からの受信信号に対して、アンテナごとに受信レベルを測定することが可能な受信レベル測定装置 3 0が設けられ、受信レベル測定装置の測定結果が制御部 C N Pに与えられて、制御部 C N Pは、受信レベルの情報を、メモリ MMUに格納する構成となっている点である。

さらに、メモリ MMUにおいては、受信レベルの測定結果だけでなく、アンテナの偏波面に関する情報、シャドウイングが原因と思われる通信途絶の発生に関する情報が格納される。これに応じて、サブアレイ選択装置 3 2は、メモリ中に格納されているアンテナ偏波面情報、シャドウイング情報等により、制御回路 C N Pに対して、サブアレイとして選択されるべきアンテナの組を制御回路 C N P に対して通知する。

すなわち、受信レベル測定装置 3 0においては、各アンテナごとの受信レベルの測定が行なわれ、制御回路 C N Pは、各アンテナごとの受信レベルデータを所定の時間測定し、各アンテナごとに受信不可能レベルとなる頻度、継続時間等の「シャドウイング情報」を計測して、メモリ MMUに保管する。サブアレイ選択装置 3 2は、メモリ MMU中の各アンテナ中のシャドウイング情報と偏波面情報から、サブアレイとして選択されるべきアンテナのペア（あるいは組）を選択する。図 1 4は、以上のような動作のうち、制御回路 C N Pおよびサブアレイ選択装置 3 2の動作を説明するためのフローチヤ一トである。

まず、制御回路 C N Pは、受信レベル測定装置 3 0において、各アンテナごとの受信レベルを測定し、各アンテナごとに受信不可能レベルとなる頻度 ·継続時間等（シャドウイング情報）を計測して、メモリ MMUに格納する（ステップ S 5 0 0 ) 。

続いて、制御部 C N Pは、シャドウイングが所定の基準よりも多いか否かの判定を行なう（ステップ S 5 0 2 ) 。

ここで、「所定の基準」とは、特に限定されないが、たとえば、所定の継続時間（◦. 5秒）以上のシャドウイングが所定の頻度（2回/ 6 0秒）以上発生しているか否かというような判定基準である。

ステップ S 3 0 2において、シャドウイングが所定の基準よりも多いと判定されると、サブアレイ選択装置 3 2は、偏波面の異なるアンテナを同一サブアレイとして選択する（ステップ S 5 0 4 )。

一方、ステップ S 5 0 2において、シャドウイングが所定の基準よりも多くはないと判定された場合は、サブアレイ選択装置 3 2は偏波面の同じアンテナを同一サブアレイとして選択する（ステップ S 5 0 6 ) 。この場合のサブアレイの選択は、図 1 1または図 1 2で説明した手続きに従えばよい。

図 1 5は、図 1 4のステップ S 5 0 4において、偏波面の異なるアンテナを同一サブアレイとして選択するにあたり、端末 5 0 0 0のアンテナを、各パスへ割当てる際に、受信レベルに基づいてパスへの割当を行なう処理を説明するためのフローチヤ一トである。

まず、端末 5 0 0 0から、基地局 C S 1に対して、アンテナ素子数 Nの通知を行なう（ステップ S 6 0 0 ) 。

次に、端末 5 0 0 0は、基地局 C S 1から設定するパス数 Mが通知されるので、これを受信する（ステップ S 6 0 2 ) 。

端末 5 0 0 0は、 X種類（x≥M) の偏波面を持つアンテナ群を持つ端末であつて、受信感度（接続予定基地局からの信号レベル）に応じて、アンテナの順位付けを行なう。次に、特定のサブアレイに受信感度順位の高いアンテナが偏在しないように、たとえば、受信レベルの平均が各サブアレイで互いに近い値となるように、各サブアレイに対してアンテナの割り振りを行なう（ステップ S 6 0 4 ) 。

以上のようにして構成されたサブァレイごとに M I MOチャネルを設定して、通信を行なう（ステップ S 6 0 6 ) 。

以上のような方法により、シャドウイングが頻発するような通信環境においても、安定した M I MO方式の通信を行うことが可能である。

なお、ステップ S 6 0 4では、空間パスを形成する際のアンテナの受信レベルまたは受信感度がバランスするように、受信レベルまたは受信感度が近接するァンテナを優先的に同一のサブアレイに割り振ることとしてもよい。

[実施の形態 5 ]

実施の形態 3および実施の形態 4では、 M I MO方式での通信を開始するにあたり、端末のアンテナの配置や、通信状況の内容に応じて、各サブアレイに、いかにアンテナを割り振るかについて説明した。

しかしながら、一旦、 M I MO方式での通信を開始した後であっても、各空間パスの通信状況の変化に応じて、サブアレイに割り振るアンテナを変更して、通信状況に適応的に M I MO方式の通信を制御することも可能である。

なお、各空間パスの通信状況とは、図 5で説明した空間パスごとの F E Rでもよいし、図 6で説明した空間パスごとの干渉量でもよく、あるいは、図 1 3で説明した各アンテナごとの受信レベルの時間的変化でもよい。

図 1 6は、各アンテナを受信レベルに応じて各パスへ割当てる他の方法を説明するためのフローチヤ一トである。

たとえば、通話中に、 F E Rや干渉値などにより、パス P Aの通信品質が劣化したと判定されると（ステップ S 7 0 0 ) 、パス P A以外の他のパスの品質をチエックし、その他のパスに対応するサブアレイのアンテナ素子数を減少させることが可能かどうかが判定される（ステップ S 7 0 2 ) 。

アンテナ素子数を減少させても品質を維持できるパスが存在する場合（ステツプ S 7 0 4 ) 、アンテナ素子を減少させても品質を維持できるパスのサブアレイのアンテナ 1本を選択する。選択基準としては、以下の複数の基準から予め優先度を決めておいて選択する。あるいは、下記の複数の基準のうちの 1つを基準としてもよい。

( 1 ) 組込み先のアンテナと同一偏波面のアンテナとする。

( 2 ) 組込み先のアンテナの受信レベルが近接しているアンテナとする。 ( 3 ) 組込み先のアンテナの受信感度が近接しているアンテナとする。

( 4 ) ランダムに、ないしはアンテナ番号順にアンテナを選択する。

このようにして選択したアンテナを、品質が劣化したパスのサブァレイに組込む（ステップ S 7 0 6 ) 。

あるいは、ステップ S 7 0 4において、アンテナ素子数を減少できるパスがない場合には、ステップ S 7 0 6の処理は行なわず、そのままの状態で、通信を維持する。

図 1 7は、以上のようにして、パスを構成するアンテナを組換える前および組換えた後の構成を説明するための概念図である。

組換えを行なう前は、アンテナ # 1および # 3により 1つのパスを構成し、ァンテナ # 2および # 4により 1つのパスを構成している。なお、アンテナ # 1および # 3は同一偏波面を有し、アンテナ # 2および # 4は同一偏波面を有するとしてもよレ、。あるいは、アンテナ # 1および # 3の組、アンテナ # 2および # 4 の組をサブアレイとした場合が、 2つの組の間の受信レベルがもっとも近い値となるものとしてもよレ、。

ここで、アンテナ # 2およびアンテナ # 3により構成されるパス P Aの通信品質が劣化したと判定されたものとする。

図 1 8は、図 1 7で説明したような通信品質の劣化が検出された結果、サブァレイを組替えたのちの状態を説明するための概念図である。

すなわち、図 1 8に示すとおり、たとえば、アンテナ # 3をパス P Bの方に組込み、アンテナ # 2、 # 3および # 4によって 1つのパスを構成し、パス P Aについては、アンテナ # 1のみで送受信を行なう構成とする。

このように、通信品質が劣化した場合でも、サブアレイを構成するアンテナの本数を組換えることにより、所望の通信品質を維持しつつ、 M I MO方式の送受信を行なうことが可能である。なお、以上説明したいずれの P DMA端末によって実行される、ァダプティブアレイ処理や変調処理、復調処理、制御処理等の処理は、個別的にも、または統合した処理としても、デジタルシグナルプロセッサによってソフトウェアで実行される構成とすることが可能である。

以上のように、この発明によれば、 M I MO方式対応の移動体通信システムの端末または基地局において、サブアレイに分割されたアンテナにより各空間パスでの通信を行うことし、パスの数や各パスに対応するアンテナを通信状態に応じて適応的に制御するので、安定した M I MO方式の通信を実現することが可能である。産業上の利用可能性

この発明は、 M I MO方式対応の移動体通信システムの端末または基地局において、パスの数や各パスに対応するァンテナを通信状態に応じて適応的に制御することにより安定した通信を実現することができるので、 M I MQ方式対応の移動体通信システムにおいて有用である。

Claims

請求の範囲

1 . 単一の他の無線装置との間に複数の空間パスを形成して通信を行うことができる無線装置であって、

アレイアンテナを構成する複数のアンテナ（# 1〜# 4 ) を備え、

前記複数のアンテナは、各前記複数の空間パスにそれぞれ対応する複数のサブアレイに分割されており、

各前記複数のサブァレイごとにァダプティブァレイ処理を行うことが可能なァダブティブアレイ手段（U S P ) と、

前記ァレイアンテナにより形成しうる空間パスの個数に関連する可能多重度情報を予め格納する記憶手段（MMU) と、

前記可能多重度情報を所定のタイミングで、前記他の無線装置に対して送信する処理を制御する制御手段（C N P ) とを備える、無線装置。

2 . 前記可能多重度情報は、前記複数のアンテナの総本数の情報である、請求項 1に記載の無線装置。

3 . 各前記複数のアンテナごとの通信状態を検知するためのモニタ手段をさらに備え、

前記可能多重度情報は、前記モニタ手段による検知結果に基づいて判定された多重可能な最大の空間パス数に関連する情報である、請求項 1に記載の無線装置。

4 . 前記モニタ手段は、正常受信可能なアンテナの本数を検知し、

前記可能多重度情報は、正常受信することが可能なアンテナの最大個数である、請求項 3記載の無線装置。

5 . 前記無線装置により送受信される信号は、複数のフレームに分割されており、前記モニタ手段は、各前記空間パスごとの前記フレームあたりのエラ一率を検知し、

前記可能多重度情報は、多重通信可能な空間パスの個数である、請求項 3記載の無線装置。

6 . 前記モニタ手段は、前記空間パスの間の干渉量を検知し、

前記可能多重度情報は、多重通信可能な空間パスの個数である、請求項 3記載の

7 . 前記ァダプティブアレイ処理手段は、各前記サブアレイに割り振る前記アンテナを組替えて、前記ァダプティブアレイ処理を行うことが可能であり、

前記制御手段は、

前記他の無線装置から通知されるパス数に応じて、前記複数の複数のアンテナを前記パス数に対応する個数の組に分割し、前記アンテナの前記組を各前記サブアレイとする、請求項 1記載の無線装置。

8 . 前記ァダプティブアレイ処理手段は、各前記サブアレイに割り振る前記アンテナを組替えて、前記ァダプティブアレイ処理を行うことが可能であり、

前記制御手段は、

前記他の無線装置から通知されるパス数にそれぞれ対応するサブアレイの各々に、前記複数のアンテナのうち 1つのアンテナを割り当てた後、前記複数のアンテナのうちの残りのアンテナを、所定の順序で各前記サブアレイに割り振る、請求項 1記載の無線装置。

9 . 前記制御手段は、同一の偏波面を有する前記アンテナを優先的に、同一の前記サブァレイに割り振る、請求項 7または 8に記載の無線装置。

1 0 . 各前記アンテナごとの受信レベルを検知するための受信レベル検知手段をさらに備え、

前記制御手段は、互いに異なる偏波面を有する前記アンテナを優先的に、同一の前記サブァレイに割り振る、請求項 7または 8に記載の無線装置。

1 1 . 前記ァダプティブアレイ処理手段は、各前記サブアレイに割り振る前記ァンテナを組替えて、前記ァダプティブアレイ処理を行うことが可能であり、通信中の各前記空間パスごとの通信品質をモニタするモニタ手段をさらに備え、前記制御手段は、前記モニタ手段の検知結果に応じて、各前記サブアレイに割り振られた前記アンテナの本数を組替える、請求項 1に記載の無線装置。

1 2 . 複数の空間パスにそれぞれ対応する複数のサブアレイに分割可能な複数のアンテナ（# 1〜# 4 ) を含むアレイアンテナと、各前記複数のサブアレイごとにァダプティブァレイ処理を行うことが可能なァダプティブァレイ手段（U S P ) とを備え、単一の他の無線装置との間に複数の空間パスを形成して通信を行うことができる無線装置（1 0 0 0 ) における空間パス制御方法であって、前記ァレイアンテナにより形成しうる空間パスの個数に関連する可能多重度情報を予め記憶するステップと、

前記無線装置から前記他の無線装置対して、所定のタイミングで、前記可能多重度情報を送信するするステップと、

前記他の無線装置から返信される前記空間パスの個数を特定する情報に基づいて、前記サブアレイに割り当てる前記アンテナを決定するステップとを備える、空間パス制御方法。

1 3 . 前記無線装置において、正常受信可能なアンテナの本数を検知するステツプをさらに備え、

前記可能多重度情報は、正常受信することが可能なアンテナの最大個数である、請求項 1 2記載の空間パス制御方法。

1 4 . 前記無線装置により送受信される信号は、複数のフレームに分割されており、

前記無線装置において、各前記空間パスごとの前記フレームあたりのエラー率を検知するステップをさらに備え、

前記可能多重度情報は、多重通信可能な空間パスの個数である、請求項 1 2記載の空間パス制御方法。

1 5 . 前記無線装置において、前記空間パスの間の干渉量を検知するステップをさらに備え、

1 6 . 前記アンテナを決定するステップは、前記他の無線装置から通知されるパス数に応じて、前記複数の複数のアンテナを前記パス数に対応する個数の組に分割し、前記アンテナの前記組を各前記サブアレイに割り振るステップを含む、請求項 1 2記載の空間パス制御方法。

1 7 . 前記アンテナを決定するステップは、前記他の無線装置から通知されるパス数にそれぞれ対応するサブアレイの各々に、前記複数のアンテナのうち 1つのアンテナを割り当てた後、前記複数のアンテナのうちの残りのアンテナを、所定の順序で各前記サブアレイに割り振るステップを含む、請求項 1 2記載の空間パス制御方法。

1 8 . 前記サブアレイに割り振るステップは、同一の偏波面を有する前記アンテナを優先的に、同一の前記サブアレイに割り振る、請求項 1 6または 1 7に記載の空間パス制御方法。

1 9 . 前記サブアレイに割り振るステップは、互いに異なる偏波面を有する前記アンテナを優先的に、同一の前記サブアレイに割り振る、請求項 1 6または 1 7 に記載の空間パス制御方法。

2 0 . 複数の空間パスにそれぞれ対応する複数のサブアレイに分割可能な複数のアンテナ（# 1〜# 4 ) を含むアレイアンテナと、各前記複数のサブアレイごとにァダプティブアレイ処理を行うことが可能なァダプティブアレイ手段（U S P ) とを備え、単一の他の無線装置との間に複数の空間パスを形成して通信を行うことができる無線装置（1 0 0 0 ) における空間パス制御プログラムであって、コンピュータに、

前記ァレイアンテナにより形成しうる空間パスの個数に関連する可能多重度情報を予め記憶するステップと、

前記他の無線装置から返信される前記空間パスの個数を特定する情報に基づレ、て、前記サブアレイに割り当てる前記アンテナを決定するステップとを実行させる、空間パス制御プログラム。

2 1 . 前記無線装置において、正常受信可能なアンテナの本数を検知するステツプをさらに備え、

前記可能多重度情報は、正常受信することが可能なアンテナの最大個数である、請求項 2 0記載の空間パス制御プログラム。

2 2 . 前記無線装置により送受信される信号は、複数のフレームに分割されており、

前記無線装置において、各前記空間パスごとの前記フレームあたりのエラ一率を検知するステップをさらに備え、前記可能多重度情報は、多重通信可能な空間パスの個数である、請求項 2 0記载の空間パス制御プログラム。

2 3 . 前記無線装置において、前記空間パスの間の干渉量を検知するステップをさらに備え、

前記可能多重度情報は、多重通信可能な空間パスの個数である、請求項 2 0記載の空間パス制御プログラム。

2 4 . 前記アンテナを決定するステップは、前記他の無線装置から通知されるパス数に応じて、前記複数の複数のアンテナを前記パス数に対応する個数の組に分割し、前記アンテナの前記組を各前記サブアレイに割り振るステップを含む、請求項 2 0記載の空間パス制御プログラム。

2 5 . 前記アンテナを決定するステップは、前記他の無線装置から通知されるパス数にそれぞれ対応するサブアレイの各々に、前記複数のアンテナのうち 1つのアンテナを割り当てた後、前記複数のアンテナのうちの残りのアンテナを、所定の順序で各前記サブアレイに割り振るステップを含む、請求項 2 0記載の空間パス制御プログラム。

2 6 . 前記サブアレイに割り振るステップは、同一の偏波面を有する前記アンテナを優先的に、同一の前記サブアレイに割り振る、請求項 2 4または 2 5に記載の空間パス制御プログラム。

2 7 . 前記サブアレイに割り振るステップは、互いに異なる偏波面を有する前記アンテナを優先的に、同一の前記サブアレイに割り振る、請求項 2 4または 2 5 に記載の空間パス制御プログラム。