WO1999067900A1

WO1999067900A1 - Dispositif et procede de transmission a directivite adaptative

Info

Publication number: WO1999067900A1
Application number: PCT/JP1999/003162
Authority: WO
Inventors: Minako Ide; Katsuhiko Hiramatsu; Keiji Takakusaki; Hideki Yukitomo
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority date: 1998-06-24
Filing date: 1999-06-14
Publication date: 1999-12-29
Also published as: CN1272986A; US6501943B1; EP1003298A1; AU4166199A; CN1129246C; CA2301089C; JP2000013290A; EP1003298A4; CA2301089A1

Description

明細書適応指向性送信装置および適応指向性送信方法技術分野

本発明は、移動体通信システムの基地局装置等に適用される適応指向性送信装置および適応指向性送信方法に関する。背景技術

従来の適応指向性送信技術の一例について説明する。適応指向性送信とは、移動体通信システムにおいて、主に基地局が携帯電話機等の移動局に対して信号を送信することを前提に検討されている技術である。具体的には、まず、基地局が、基地局に備えられたァダプティブアレイアンテナなどの受信回路によって得た受信重み係数情報をもとに、移動局の存在する方向を推定する。そして、基地局は、その推定した方向に対して指向性を持った信号を生成し、その信号を移動局へ送信する。このように、基地局が適応指向性送信を行うことにより、移動局側での受信利得の改善、および他移動局への干渉の軽減が可能となる。

以降、本明細書内では、ァダプティブアレイアンテナをダイバーシチの中に含めて表記する。

この技術を用いるに当たり、通信に用いる送受信搬送波周波数が同じである時分割複信（Time Division Duplex:以下 T D Dと記す）システムであれば、受信重み係数を変更することなく、そのまま送信重み係数として用いることが可能である。

しかし、通信に用いる送受信搬送波周波数が異なる周波数分割複信 (Frequency Division Duplex:以下 F D Dと記す）システムの場合は、波長で規格化したアンテナ間隔が受信搬送波周波数と送信搬送波周波数とで異なるため、受信重み係数をそのまま送信重み係数として用いても、必要とされる指向性は得られない。従って、受信重み係数に対して何らかの送受信周波数差の補正を行う必要が生じる。

送受信周波数差を補正する方法としては、 ①予め受信信号の到来方向が判る場合、もしくは受信信号の到来方向を推定できる場合に、所定の変換式を用いて受信重み係数を送信重み係数に一括変換する方法や、 ②受信指向性パターンから、所望波到来方向だけに指向性を向けるようなパターンを形成する送信重み係数を求める方法や、 ③受信指向性パターンと送信指向性パターンとの誤差を最小にするような送信重み係数を、所定の算出式を用いて負帰還制御により求める方法などがあげられる。このようにして、従来の F D D システムでの適応指向性送信においては、所定の算出式により受信重み係数から送信重み係数を求め、適切な送信パターンを実現している。

しかしながら、上述した①一括変換する方法では、一括変換された送信重み係数による送信指向性パターンと受信指向性パターンとを比較した場合、信号到来方向近辺のパターンは近似しているが、信号到来方向から離れるに従って送受信指向性パターンのずれが大きくなつてしまう。

また，上述した③所定の算出式を用いて送受信指向性パターンの誤差を最小にする送信重み係数を求める方法では、ヌル点と呼ばれる極端に指向性利得を抑圧した部分の近似性が悪い。また、 2次元平面上の全方向（0 ° 〜 3 6 0 ° ) のパターン誤差を調べる必要があるため、求める送信重み係数の値が収束するまでに多くの時間と演算量を必要としてしまう。

ここで、ヌル点は、例えば、基地局において、移動局 Aからの信号受信時に所望波に対して干渉波があった場合に、その干渉波を抑圧するために生じるものである。このことから、ヌル点方向には他の移動局 Bが存在すると考えられるので、基地局が移動局 Aに対して適応指向性送信を行う場合に、基地局がこのヌル点方向の信号送出レベルを抑圧すれば、それだけ移動局 Bに対する千渉が軽減されることになる。このため、受信指向性パターンのヌル点を送信指向性パターンにおいても近似することは、システムの性能向上に重要な役割を果たすことになる。発明の開示

本発明の目的は、所定の算出式を用いて送受信指向性パターンの誤差を最小にする送信重み係数を求める方法を用いる場合に、指向性利得抑圧部分における送受信指向性パターンの近似性を向上させるとともに、送信重み係数の値が収束するまでに要する時間と演算量を削減することができる適応指向性送信装置および適応指向性送信方法を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明に係る適応指向性送信装置は、送受信指向性パターンの誤差を対数に変換し、その対数変換した誤差を最小にするような送信重み係数を求めるようにした。指向性は通常 dBを単位として表現される。また、ヌル点の指向性利得は、指向性利得の最大値に対して通常 3 O dB から 4 O dB 小さな値である。これは、真値で 1 0 0 0分の 1から 1 0 0 0 0分の 1の小さな値である。従って、ヌル点付近の送受信指向性パターンの誤差は非常に小さな値となるので、誤差を真値ではなく dBで算出するようにした。これにより、指向性利得抑圧部分における送受信指向性パターンの近似性を向上させることができる。

また、上記目的を達成するために、本発明に係る適応指向性送信装置は、送受信指向性パターンの誤差を調べる範囲を一定の範囲に制限するようにした。これにより、送信重み係数の値が収束するまでに要する時間と演算量を削減することができる。図面の簡単な説明

図 1は、本発明の実施の形態 1に係る適応指向性送信装置の構成を示すブ口ック図である。

図 2は、上記実施の形態 1の適応指向性送信装置における重み係数補正回路の構成を示すプロック図である。

図 3は、上記実施の形態 1で用いる指向性パターン図である。

図 4は、本発明の実施の形態 2に係る適応指向性送信装置の構成を示すブ口ック図である。

図 5は、上記実施の形態 2に係る適応指向性送信装置における重み係数補正回路の構成を示すプロック図である。

図 6は、上記実施の形態 2の適応指向性送信装置における基地局のアンテナの配置と、アンテナに対する電波到来角度および電波送出角度の設定を示す図である。

図 7は、上記実施の形態 2で用いる指向性パターン図である。

図 8は、本発明の実施の形態 3に係る適応指向性送信装置の構成を示すブ口ック図である。

図 9は、上記実施の形態 3に係る適応指向性送信装置における重み係数補正回路の構成を示すブロック図である。

図 1 0は、上記実施の形態 3におけるセクタアンテナの対象範囲および指向性を示す図である。

図 1 1は、上記実施の形態 3で用いる指向性パターン図である。

図 1 2は、本発明の実施の形態 4に係る適応指向性送信装置の構成を示すブロック図である。

図 1 3は、上記実施の形態 4に係る適応指向性送信装置における重み係数補正回路の構成を示すプロック図である。

図 1 4は、上記実施の形態 4で用いる指向性パターン図である。

図 1 5は、上記実施の形態 4に係る適応指向性送信装置における重み係数補正処理を説明するためのフロー図である。

図 1 6は、本発明の実施の形態 5に係る適応指向性送信装置の構成を示すブロック図である。

図 1 7は、上記実施の形態 5に係る適応指向性送信装置における重み係数補正回路の構成を示すプロック図である。

図 1 8は、上記実施の形態 5で用いる指向性パターン図である。

図 1 9は、上記実施の形態 5に係る適応指向性送信装置における重み係数補正処理を説明するためのフロー図である。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の適応指向性送信装置および適応指向性送信方法の実施の形態について、図面を用いて具体的に説明する。

(実施の形態 1 )

図 1において、 1 0 0は 2本のアンテナ 1 0 1、 1 0 2を有する移動局（例えば、自動車電話機等）、 1 0 3は移動局 1 0 0と電波通信を行う基地局である。基地局 1 0 3は、他のネットワークシステムとの中継器の役割を果たすものであり、複数（この例では 4本）のアンテナ 1 0 4〜 1 0 7を有しており、これらアンテナ群を用いて、移動局 1 0 0のアンテナ 1 0 1、 1 0 2 と電波を送受信する。

基地局 1 0 3のアンテナ 1 0 4〜 1 0 7で受信された 4つのアナログ信号は、 I F (Intermediate Frequency：中間周波数)増幅部 1 0 8で中間周波数信号に変換されて増幅された後、無線信号処理部 1 0 9へ入力される。無線信号処理部 1 0 9へ入力された 4つのアナログ信号は、復調回路 1 1 0で直交復調された後、この復調信号が A Z D変換回路 1 1 1でデジタル信号に変換されてベースバンド信号処理部 1 1 2へ入力される。

ベースバンド信号処理部 1 1 2へ入力された 4つのデジタル信号は、ダイバーシチ受信回路 1 1 3で重み付け合成された後、データ復号回路 1 1 4で復号される。そして、この復号信号がインタフェース部 1 1 5を介して他のネッ卜ワークシステムへ伝送される。一方、他のネットワークシステムからインタフェース部 1 1 5を介してべースバンド信号処理部 1 1 2へ入力された信号は、信号変調回路 1 1 6で変調された後、指向性形成回路 1 1 8へ入力される。

指向性形成回路 1 1 8では、ダイバ一シチ受信回路 1 1 3で得られた受信重み係数の値から重み係数補正回路 1 1 7が求めた送信重み係数を用いて、変調信号に指向性が付与され、 4つの送信信号が生成される。 4つの送信信号は、 R F変調部 1 1 9で無線搬送波周波数に変換された後、アンテナ 1 0 4〜 1 0 7から移動局 1 0 0へ送信される。

図 2は、重み係数補正回路 1 1 7の構成を示すブロック図である。図 2に示すように、重み係数補正回路 1 1 7は、ダイバーシチ受信回路 1 1 3で得られた受信重み係数 W rをもとに目標とする指向性パターンを形成する目標パターン形成回路 2 0 1と、送信重み係数 W tより送信指向性パターンを形成する送信パターン形成回路 2 0 2と、目標とする指向性パターンと送信指向性パターンとの誤差を検出する誤差検出回路 2 0 3および検出された誤差を対数変換する対数変換回路 2 0 4で構成される誤差検出部 2 0 5と、誤差を縮小するように送信重み係数 W tを更新する更新部 2 0 6とによって構成される。

また、図 3は実施の形態 1で用いる指向性パターン図である。図 3において、図 3 ( a ) に受信指向性パターン 3 0 0、図 3 ( b ) に目標とする指向性パターン 3 0 1と実施の形態 1による送信重み係数補正後の送信指向性パターン 3 0 2、図 3 ( c ) に目標とする指向性パターン 3 0 1と従来方式による送信重み係数補正後の送信指向性パターン 3 0 3をそれぞれ示す。以下、図 1〜図 3を用いて重み係数補正回路 1 1 7の動作を説明する。移動局 1 0 0からの到来電波によりダイバーシチ受信回路 1 1 3で受信重み係数 W rが推定されると、目標パターン形成回路 2 0 1で、受信重み係数 W rより受信指向性パターン 3 0 0が形成される。さらに、目標パ夕一ン形成回路 2 0 1で、任意のアルゴリズムに従って、受信指向性パターン 3 0 0 が目標とする指向性パターン 3 0 1に変換される。そして、目標とする指向性パターン 3 0 1が、誤差検出部 2 0 5へ出力される。なお、実施の形態 1 では、受信指向性パターン 3 0 0から目標とする指向性パターン 3 0 1への変換アルゴリズムの一例として、メインローブを残してメインローブ以外の部分をすベて指向性利得抑圧部分とする変換方法を用いる。

一方、送信パターン形成回路 2 0 2では、受信重み係数 W rを初期値として送信指向性パターン 3 0 2が形成される。そして、送信指向性パターン 3 0 2が誤差検出部 2 0 5へ出力される。

誤差検出部 2 0 5では、まず、誤差検出回路 2 0 3で、目標とする指向性パターン 3 0 1と送信指向性パターン 3 0 2との誤差が検出される。そして、対数変換回路 2 0 4で、誤差量が対数変換された後、対数になった誤差量が更新部 2 0 6へ出力される。

更新部 2 0 6では、対数になった誤差量をもとに所定のアルゴリズムに従い、誤差を縮小するように送信重み係数 W tが更新される。

以上のようにして、重み係数補正回路 1 1 7では、送信指向性パターン形成、誤差検出、送信重み係数 W tの更新の一連の動作が所定の繰り返し回数、もしくは誤差が一定に収束するまで行なわれ、送信指向性パターン 3 0 2が形成される。

このように、実施の形態 1によれば、重み係数補正回路 1 1 7において、誤差量を対数変換することにより、指向性利得の小さい部分の誤差も送信重み係数 W tの更新に有効に用いることができるようになるため、指向性利得抑圧部分の近似性を向上することができる。

なお、実施の形態 1では送信重み係数 W tの初期値に受信重み係数 W rを用いたが、他の任意の値を用いても差し支えない。また、目標とする指向性パターンとして受信指向性パターン 3 0 0そのものを用いても構わない。

(実施の形態 2 )

図 4は、本発明の実施の形態 2に係る適応指向性送信装置の構成を示すブロック図である。伹し、図 4に示す実施の形態 2において図 1に示す実施の形態 1と同一の構成となる各部については、同一符号を付し、説明を省略する。

図 4に示す実施の形態 2が、図 1に示す実施の形態 1と異なる点は、図 4 において符号 4 0 1で示す重み係数補正回路の構成である。図 5は、重み係数補正回路 4 0 1の構成を示すブロックである。

図 5に示す重み係数補正回路 4 0 1は、ダイバーシチ受信回路 1 1 3で得られた受信重み係数 W rをもとに目標とする指向性パターンを形成する目標パターン形成回路 5 0 1と、送信重み係数 W tより送信指向性パターンを形成する送信パターン形成回路 5 0 2と、目標とする指向性パターンと送信指向性パターンとの誤差を検出する誤差検出部 5 0 3と、誤差を縮小するように送信重み係数 W tを更新する更新部 5 0 4と、誤差の検出範囲の制御および送信重み係数 W tの更新範囲の制御を行う補正制御回路 5 0 5とによって構成される。

図 6は、実施の形態 2の適応指向性送信装置における基地局のアンテナの配置と、アンテナに対する電波到来角度および電波送出角度の設定を示す図である。

図 7は、実施の形態 2で用いる指向性パターン図である。図 7において、 7 0 0は目標とする指向性パターン、 7 0 1は実施の形態 2による送信重み係数補正後の送信指向性パターン、 7 0 2は全方向を対象範囲とする従来方式による送信重み係数補正後の送信指向性パターンである。なお、ここでは、目標とする指向性パターン 7 0 0として、受信指向性パターンそのものを用いることとする。

以下、実施の形態 2の特徴的な動作について図 5〜図 7を用いて説明する。実施の形態 2では、予め配置を設定されたアンテナ 1 0 4〜 1 0 7に対して入射される受信信号の入射角 0から求めることができる全方向等レベルの信号ベクトル（ステアリングベクトル）をもとに、指向性パターンが鏡像となる角度範囲を求め、補正制御回路 5 0 5で、送信重み係数 W tの更新等を行なう範囲を一定の角度範囲に制限することで演算量を削減できるようにした。

以下、具体的に説明する。図 6に示すアンテナ配置により求められるステァリングべクトル Χ(Θ)は次式（1)のようになる。

∑{θ ) = I exp{ ;'jr(sin 0)}， exp{ j2n(sm θ)}, exp{ j3n{sm θ)}, exp{ ;4jr(sin θ)}]

… （1) ここで、三角関数 s i n Θの定義から、（0)は9 0 ° 線を中心に鏡像となることがわかる。従って、受信重み係数 W rは一意であるから、受信指向性パターンは— 9 0 ° ≤θ≤ 90 ° と 9 0 ° ≤θ≤ 2 7 0 ° との範囲で鏡像となるので、予め補正制御回路 50 5に、誤差の検出および送信重み係数 W tの更新を行なう角度範囲として一 9 0 ° ≤S≤90° を設定する。

重み係数補正回路 40 1においては、補正制御回路 5 0 5によって制御される目標パターン形成回路 5 0 1で、 — 9 0 ° ≤0≤ 9 0 ° 範囲の目標とする指向性パターン 7 0 0が受信重み係数 Wrより形成される。

一方、送信パターン形成回路 5 0 2で、受信重み係数 Wrを初期値として送信指向性パターン 7 0 1が形成される。そして、誤差検出部 5 0 3で、目標とする指向性パターン 7 0 0と送信指向性パターン 7 0 1との誤差が検出される。そして、検出された誤差をもとに、更新部 5 04で、所定のァルゴリズムに従って、誤差を縮小するように送信重み係数 W tが更新される。このとき、補正制御回路 5 0 5力送信指向性パターン 7 0 1の形成、誤差の検出、および送信重み係数 W tの更新を行なう角度範囲を一 90° 9 0 ° とする制御を行なう。

以上のようにして、重み係数補正回路 40 1において、送信指向性パターン 7 0 1の形成、誤差の検出、送信重み係数 W tの更新の一連の動作が、一定の角度範囲内（— 9 0 ° ≤0≤ 9 0 ° ) で、所定の繰り返し回数、もしくは誤差が一定に収束するまで行なわれる。

このように、実施の形態 2によれば、送信重み係数 W tの更新等を行う一連の処理の範囲を一定の角度範囲内（_ 9 0 ° ≤0≤ 9 0 ° ) に制限するため、全方向（全角度範囲）を対象範囲として一連の処理を行った場合に比べ、ほぼ同程度の補正精度を維持したまま、一連の処理における演算量を削減することができる。

なお、実施の形態 2では、目標とする指向性パターンに受信指向性パターンそのものを用いたが、他のアルゴリズムを用いて受信重み係数 W rより目標とする指向性パターンを形成してもよい。また、送信重み係数 W tの初期値に受信重み係数 W rを用いたが、他の任意の値を用いても差し支えない。

(実施の形態 3 )

図 8は、本発明の実施の形態 3に係る適応指向性送信装置の構成を示すブロック図である。但し、図 8に示す実施の形態 3において図 4に示す実施の形態 2と同一の構成となる各部については、同一符号を付し、説明を省略する。

図 8に示す実施の形態 3が、図 4に示す実施の形態 2と異なる点は、アンテナ 1 0 4〜 1 0 7がセクタアンテナである点と、重み係数補正回路 8 0 1 がセクタアンテナ 1 0 4〜 1 0 7の指向性に応じて重み係数補正処理の角度範囲を限定する点である。

図 9は、重み係数補正回路 8 0 1の構成を示すブロック図である。また、図 1 0は、セクタアンテナ 1 0 4〜 1 0 7の対象範囲および指向性を示す図である。

さらに、図 1 1は実施の形態 3で用いる指向性パターン図である。図 1 1 において、 1 1 0 0は目標とする指向性パターン、 1 1 0 1は実施の形態 3 による送信重み係数補正後の送信指向性パターン、 1 1 0 2は全方向を対象範囲とする従来方式による送信重み係数補正後の送信指向性パターンである。なお、ここでは、目標とする指向性パターン 7 0 0として、受信指向性パ夕ーンそのものを用いることとする。

上述したように、実施の形態 3では、セクタアンテナ 1 04〜 1 07の指向性に応じて重み係数補正処理の角度範囲を限定するという特徴があるので、図 1 0に示すアンテナ指向性から、予め図 9に示す補正制御回路 905に、誤差の検出および重み係数の更新を行なう角度範囲として— 70° ≤θ≤7 0° を設定することにする。

重み係数補正回路 80 1においては、補正制御回路 905によって制御される目標パターン形成回路 90 1で、一 70° ≤0≤ 70 ° 範囲の目標とする指向性パターン 1 1 00が受信重み係数 Wrより形成される。

一方、送信パターン形成回路 902で、受信重み係数 Wrを初期値として送信指向性パターン 1 1 0 1が形成される。そして、誤差検出部 903で、目標とする指向性パターン 1 1 00と送信指向性パターン 1 1 0 1との誤差が検出される。そして、検出された誤差をもとに、更新部 904で、所定のアルゴリズムに従って、誤差を縮小するように送信重み係数 W tが更新される。このとき、補正制御回路 905が、送信指向性パターン 1 10 1の形成、誤差の検出、および送信重み係数 Wtの更新を行なう角度範囲を一 70° ≤ 0≤70° とする制御を行なう。

以上のようにして、重み係数補正回路 80 1において、送信指向性パターン 1 1 0 1の形成、誤差の検出、送信重み係数 W tの更新の一連の動作が、一定の角度範囲内（— 70° ≤0≤70° ) で、所定の繰り返し回数、もしくは誤差が一定に収束するまで行なわれる。

このように、実施の形態 3によれば、実施の形態 2に比べ、補正精度を劣化させることなく、さらに演算量を削減することができる。

なお、実施の形態 3では、目標とする指向性パターンに受信指向性パターンそのものを用いたが、他のアルゴリズムを用いて受信重み係数 Wrより目標とする指向性パターンを形成してもよい。また、送信重み係数 Wtの初期値に受信重み係数 W rを用いたが、他の任意の値を用いても差し支えない。 (実施の形態 4 )

図 1 2は、本発明の実施の形態 4に係る適応指向性送信装置の構成を示すブロック図である。但し、図 1 2に示す実施の形態 4において、図 8に示す実施の形態 3と同一の構成となる各部については、同一符号を付し、説明を省略する。

図 1 2に示す実施の形態 4が、図 8に示す実施の形態 3と異なる点は、重み係数補正処理の角度範囲が重み係数補正回路 1 2 0 1によって任意の範囲に限定された場合に、送信指向性パターンの形成、誤差の検出、送信重み係数の更新の一連の処理が、限定された角度範囲端で折り返され、限定された角度範囲内で交互に逆向きに行われるという点である。

図 1 3は、重み係数補正回路 1 2 0 1の構成を示すブロック図である。図 1 3に示すように、重み係数補正回路 1 2 0 1は、ダイバーシチ受信回路 1 1 3で得られた受信重み係数 W rをもとに目標とする指向性パターンを形成する目標パターン形成回路 1 3 0 1と、送信重み係数 W tより送信指向性パターンを形成する送信指向性パ夕一ン形成回路 1 3 0 2と、目標とする指向性パターンと送信指向性パターンとの誤差を検出する誤差検出部 1 3 0 3と、誤差を縮小するように送信重み係数 W tを更新する更新部 1 3 0 4と、誤差の検出の範囲、送信重み係数 W tの更新範囲および更新方向の制御を行う補正制御回路 1 3 0 5とによって構成される。

図 1 4は、実施の形態 4で用いる指向性パターン図である。図 1 4において、 1 4 0 0は目標とする指向性パターン、 1 4 0 1は実施の形態 4による送信重み係数補正後の送信指向性パターン、 1 4 0 2は上記実施の形態 3で形成（片方向のみで更新）された送信重み係数補正後の送信指向性パターンである。なお、ここでは、目標とする指向性パターン 1 4 0 0として、受信指向性パターンそのものを用いることとする。

以下、実施の形態 4の特徵的な動作を図 1 5に示すフロー図を参照して説明する。なお、実施の形態 4では、更新角度範囲を一 7 0 ° ≤θ≤7 0 ° とする。

重み係数補正回路 1 20 1においては、まず、補正制御回路 1 305によつて制御される目標パターン形成回路 1 30 1で、 — 70° ≤θ≤70° 範囲の目標とする指向性パターン 1400力受信重み係数 Wrより形成される。

次に、重み係数補正回路 1 20 1においては、送信指向性パターン 140 1の形成、誤差の検出、送信重み係数 W tの更新の一連の処理が、図 1 5に示すフロー図に従って行われる。

すなわち、まず、ステップ（以下、「ST」という。） 1 50 1において、補正制御回路 1 305で、に— 70 ° が代入され、送信パターン形成回路 1 302で、 — 70° での送信指向性パターン 140 1が形成される。

次に、 ST 1 502において、誤差検出部 1 303で、目標とする指向性パターン 1400と送信指向性パターン 140 1との— 70 ° での誤差が検出され、更新部 1 304で、検出された誤差をもとに所定のアルゴリズムに従い、誤差を縮小するように送信重み係数 W tが更新される。

次に、 S T 1 503において、補正制御回路 1 305で、 0が任意の角度間隔（=Δ 0) で増加される。

そして、 S Τ 1 504において、補正制御回路 1 305で、 0が処理角度範囲の端（+ 70° ) となったか否かが判断され、端となっていなければ S T 1 502に戻って ST 1 502〜ST 1 504の処理が繰り返される。一方、端となっていれば S T 1 505において、補正制御回路 1 305で、 Θ に + 70° が代入され、送信パターン形成回路 1 302で、 + 70° での送信指向性パターン 140 1が形成される。

つまり、重み係数補正回路 1 20 1においては、送信指向性パターン 14 0 1の形成、誤差の検出、送信重み係数 W tの更新の一連の処理が、 — 70° から始まり + 7 0 ° となるまで順に繰り返し行われることによって、一 7 0 ° から + 70 ° までの送信指向性パターン 140 1が形成される。次に、 S T 1 506において、誤差検出部 1 303で、目標とする指向性パターン 1400と送信指向性パターン 140 1との + 70 ° での誤差が検出され、更新部 1 304で、検出された誤差をもとに所定のアルゴリズムに従い、誤差を縮小するように送信重み係数 W tが更新される。

次に、 S T 1 507において、補正制御回路 1 30 5で、 Θが任意の角度間隔（=Δ 0) で減少される。

そして、 S Τ 1 508において、補正制御回路 1 30 5で、 Θが処理角度範囲の逆の端（一 70° ) となったか否かが判断され、端となっていなければ S Τ 1 506に戻って S T 1 506〜ST 1 508の処理が繰り返される。一方、端となっていれば S T 1 50 9において、

、補正制御回路 1 305で、誤差が一定に収束したか否かが判断され、収束していなければ ST 1 50 1に戻って ST 1 50 1〜ST 1 509の処理が繰り返され、収束していれば処理を終了する。

このように、実施の形態 4によれば、処理角度範囲が半分の範囲、もしくは任意の範囲に限定された場合に、処理角度範囲の端点での不連続の影響による指向性パターン近似精度の劣化を少なくすることができる。

なお、実施の形態 4では、処理角度範囲を一 70° ≤θ≤70° とし、始点を一 70° としたが、どのような範囲、始点をとつても構わない。また、目標とする指向性パターンに受信指向性パターンそのものを用いたが、他のアルゴリズムを用いて受信重み係数 W rより目標とするパターンを形成してもよい。さらに、送信重み係数 W tの初期値に受信重み係数 W rを用いたが、他の任意の値を用いても差し支えない。

(実施の形態 5)

図 1 6は、本発明の実施の形態 5に係る適応指向性送信装置の構成を示すブロック図である。但し、図 1 6に示す実施の形態 5において図 12に示す実施の形態 4と同一の構成となる各部については、同一符号を付し、説明を省略する。図 1 6に示す実施の形態 5が、図 1 2に示す実施の形態 4と異なる点は、重み係数補正回路 1 6 0 1が、送信指向性パターンの形成、誤差の検出、送信重み係数の更新の一連の処理を、所定の繰り返し回数もしくは誤差が一定に収束するまで任意の角度間隔 Δ 0ごとに繰り返し行うときに、重み係数補正回路 1 6 0 1が、角度間隔△ 0を維持したまま、処理点となる角度をずらして処理を行い、角度間隔 Δ Θの中をさらに細かく補完することにより、補正精度を維持しながら、演算量を削減できる点である。

図 1 7は、重み係数補正回路 1 6 0 1の構成を示すブロック図である。図 1 7に示すように、重み係数補正回路 1 6 0 1は、ダイバーシチ受信回路 1 1 3で得られた受信重み係数 W rをもとに目標とする指向性パターンを形成する目標パターン形成回路 1 7 0 1と、送信重み係数 W tより送信指向性パターンを形成する送信指向性パターン形成回路 1 7 0 2と、目標とする指向性パターンと送信指向性パターンとの誤差を検出する誤差検出部 1 7 0 3と、誤差を縮小するように送信重み係数 W tを更新する更新部 1 7 0 4と、誤差の検出範囲、送信重み係数 W tの更新範囲および更新方向の制御を行う補正制御回路 1 7 0 5とによって構成される。

図 1 8は実施の形態 5で用いる指向性パターン図である。図 1 8において、 1 8 0 0は目標とする指向性パターン、 1 8 0 1は実施の形態 5による送信重み係数補正後の送信指向性パターン、 1 8 0 2は固定処理点角度での送信重み係数補正後の送信指向性パターンである。なお、ここでは、目標とする指向性パターン 1 8 0 0として、受信指向性パターンそのものを用いることとする。

以下、実施の形態 5の特徴的な動作を図 1 9に示すフロー図を参照して説明する。なお、実施の形態 5では、更新角度範囲を 0 ° ≤ Θ≤ 3 6 0 ° とする。

重み係数補正回路 1 6 0 1においては、まず、補正制御回路 1 7 0 5によつて制御される目標パターン形成回路 1 7 0 1で、 0 ° ≤0 < 3 6 0 ° 範囲の目標とする指向性パターン 1 800が、受信重み係数 Wrより形成される。次に、重み係数補正回路 1 60 1においては、送信指向性パターン 1 80 1の形成、誤差の検出、送信重み係数 W tの更新の一連の処理が、図 1 9に示すフロー図に従って行われる。

すなわち、まず、 ST 1 90 1において、補正制御回路 1 705で、上記一連の処理の始点ひに 0° が代入される。

次に、 S T 1 902において、補正制御回路 1 70 5で、 0に（0 ° +ひ）が代入され、送信パターン形成回路 1 302で、 0° での送信指向性パターン 1 80 1が形成される。

次に、 ST 1 903において、誤差検出部 1 70 3で、目標とする指向性パターン 1 800と送信指向性パターン 1 80 1との 0 ° での誤差が検出され、更新部 1 704で、検出された誤差をもとに所定のアルゴリズムに従い、誤差を縮小するように送信重み係数 W tが更新される。

次に、 S T 1 904において、補正制御回路 1 705で、が任意の角度間隔 (実施の形態 5では Δ 6=1 0 ° ) で増加される。

そして、 S T 1 90 5において、補正制御回路 1 70 5で、 0が360 ° を越えた（ 360 ° <θ) か否かが判断され、 360 ° となっていなければ S Τ 1 903に戻って S T 1 903〜ST 1 90 5の処理が繰り返される。一方、 360 ° <θとなっていれば、 S Τ 1 906において、補正制御回路 1 705で、始点ひが Δ α (実施の形態 5では Δ α= 2。）だけ増加される。

次に、 ST 1 907において、補正制御回路 1 705で、始点 αが 10° となった（10° ≤ひ）か否かが判断され、 1 0° ≤αとなっていなければ ST 1 902に戻って ST 1 902〜ST 1 90 7の処理が繰り返される。一方、 10 ° ≤ αとなっていれば S T 1 908において、補正制御回路 1 7 05で、誤差が一定に収束したか否かが判断され、収束していなければ ST 1 90 1に戻って ST 1 90 1〜ST 1 908の処理が繰り返され、収束していれば処理を終了する。

このようにして、重み係数補正回路 1 6 0 1は、送信指向性パターン 1 8 0 1の形成、誤差の検出、送信重み係数 W tの更新の一連の処理を、もう一方の端まで、始点ひを 0 ° から 8 ° まで△ひ（実施の形態 5では Δ 0! = 2 ° ) づっずらしながら行なう。

このように、実施の形態 5によれば、収束速度をあげながら演算量を削減することが可能となり、環境の変化への追従精度も向上できる。

なお、実施の形態 5では目標とする指向性パターンに受信指向性パターンそのものを用いたが、他のアルゴリズムを用いて受信重み係数 W rより目標とするパターンを形成してもよい。また、送信重み係数 w tの初期値に受信重み係数 W rを用いたが、他の任意の値を用いても差し支えない。

以上説明したように、本発明によれば、 1 0— ⁿ (n は整数）倍という指向性利得の変動に伴う誤差の変動範囲をより精度よく扱うことができ、指向性利得抑圧部分の近似性を向上することができる。

また、目標とする指向性パターンを形成するための処理部を簡略化することができ、全体の処理量を少なくすることができる。

また、アンテナの水平面での指向性において 3 6 0 ° の全方位内で指向性パターンが鏡像となる任意の軸が存在する場合に、誤差の検出および送信重み係数の更新をこの半分の領域で行ない、指向性パターン形成時に 3 6 0 ° にすることで、誤差の検出および送信重み係数の更新を全方位について行つた場合に比べ、補正精度をほぼ同程度に維持したまま、演算量を削減することができる。

また、セクタアンテナの指向性を利用して、処理の対象を受信対象範囲近辺までの指向性パターンに限定することで、全方位の半分（ 1 8 0 ° 範囲）を処理の対象とする場合に比べ、さらに演算量を削減することができる。また、処理角度範囲が半分の範囲、もしくは任意の範囲に限定された場合に、処理角度範囲の端点での不連続の影響による指向性パターン近似精度の劣化を少なくすることができる。

また、収束速度をあげながら演算量を削減することが可能となり、環境の変化への追従精度も向上できる。

本明細書は、平成 1 0年 6月 24日出願の特願平 1 0— 1 7 7525号に基づくものである。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、移動体通信システムの基地局装置および移動局装置等に適用することが可能である。

Claims

請求の範囲

1 . 複数のアンテナで受信された信号から受信重み係数を推定するダイバーシチ受信器と、その推定された受信重み係数に基づいて目標指向性パターンを形成する目標パターン形成器と、任意の送信重み係数を初期値として送信重み係数より送信指向性パターンを形成する送信パターン形成器と、前記目標指向性パターンの形成および前記送信指向性パターンの形成が行われる角度範囲を制限する制御器と、前記目標指向性パターンと前記送信指向性パ夕ーンとの間の誤差を検出する誤差検出器と、その検出された誤差を縮小するように前記送信重み係数を更新する更新器と、その更新された送信重み係数より形成された前記送信指向性パターンに従って送信信号に指向性を付与する指向性形成器と、を具備する適応指向性送信装置。

2 . 誤差検出器は、検出した誤差を対数変換し、更新器は、前記対数変換された誤差を縮小するように送信重み係数を更新する請求項 1記載の適応指向性送信装置。

3 . 目標パターン形成器は、推定された受信重み係数より受信指向性パターンを形成し、その受信指向性パターンを任意のアルゴリズムに従って目標指向性パターンに変換することにより、前記推定された受信重み係数に基づいて前記目標指向性パターンを形成する請求項 1記載の適応指向性送信装置。

4 . 制御器は、複数のアンテナ配置に対する信号入射角により求まる全角度方向の信号ベクトルをもとに、目標指向性パターンおよび送信指向性パターンが鏡像となる角度範囲を検出し、前記目標指向性パターンの形成および前記送信指向性パターンの形成が行われる角度範囲を制限する請求項 1記載の適応指向性送信装置。

5 . 制御器は、複数のアンテナがセクタアンテナである場合に、複数のセク夕アンテナの指向性に応じた角度範囲を設定し、目標指向性パターンの形成および送信指向性パターンの形成が行われる角度範囲を制限する請求項 1記載の適応指向性送信装置。

6 . 制御器は、目標指向性パターンの形成および送信指向性パターンの形成が行われる角度範囲を制限し、その制限した角度範囲の最小角度から最大角度まで、一定の角度間隔で角度を増加するとともに、前記制限した角度範囲の前記最大角度から前記最小角度まで、前記一定の角度間隔で角度を減少する請求項 1記載の適応指向性送信装置。

7 . 制御器は、目標指向性パターンの形成および送信指向性パターンの形成が行われる角度範囲を制限し、その制限した角度範囲内で、制限の開始点となる角度を順次任意にずらした位置にして、前記制限の開始点となる角度から制限の最大角度まで、一定の角度間隔で角度を増加する請求項 1記載の適応指向性送信装置。

8 . 適応指向性送信装置を備えた基地局装置であって、前記適応指向性送信装置は、複数のアンテナで受信された信号から受信重み係数を推定するダイバーシチ受信器と、その推定された受信重み係数に基づいて目標指向性パ夕ーンを形成する目標パターン形成器と、任意の送信重み係数を初期値として送信重み係数より送信指向性パターンを形成する送信パターン形成器と、前記目標指向性パターンの形成および前記送信指向性パターンの形成が行われる角度範囲を制限する制御器と、前記目標指向性パターンと前記送信指向性パターンとの間の誤差を検出する誤差検出器と、その検出された誤差を縮小するように前記送信重み係数を更新する更新器と、その更新された送信重み係数より形成された前記送信指向性パターンに従って送信信号に指向性を付与する指向性形成器と、を具備する。

9 . 適応指向性送信装置を備えた移動局装置であって、前記適応指向性送信装置は、複数のアンテナで受信された信号から受信重み係数を推定するダイバーシチ受信器と、その推定された受信重み係数に基づいて目標指向性パ夕 —ンを形成する目標パターン形成器と、任意の送信重み係数を初期値として送信重み係数より送信指向性パターンを形成する送信パターン形成器と、前記目標指向性パターンの形成および前記送信指向性パターンの形成が行われる角度範囲を制限する制御器と、前記目標指向性パターンと前記送信指向性パターンとの間の誤差を検出する誤差検出器と、その検出された誤差を縮小するように前記送信重み係数を更新する更新器と、その更新された送信重み係数より形成された前記送信指向性パターンに従って送信信号に指向性を付与する指向性形成器と、を具備する。

1 0 . 適応指向性送信装置を備えた基地局装置および適応指向性送信装置を備えた移動局装置を具備する移動体通信システムであって、前記適応指向性送信装置は、複数のアンテナで受信された信号から受信重み係数を推定するダイバーシチ受信器と、その推定された受信重み係数に基づいて目標指向性パターンを形成する目標パターン形成器と、任意の送信重み係数を初期値として送信重み係数より送信指向性パターンを形成する送信パターン形成器と、前記目標指向性パターンの形成および前記送信指向性パターンの形成が行われる角度範囲を制限する制御器と、前記目標指向性パターンと前記送信指向性パターンとの間の誤差を検出する誤差検出器と、その検出された誤差を縮小するように前記送信重み係数を更新する更新器と、その更新された送信重み係数より形成された前記送信指向性パターンに従って送信信号に指向性を付与する指向性形成器と、を具備する。

1 1 . 複数のアンテナで受信された信号から受信重み係数を推定するダイバーシチ受信工程と、その推定された受信重み係数に基づいて目標指向性パ夕 —ンを形成する目標パターン形成工程と、任意の送信重み係数を初期値として送信重み係数より送信指向性パターンを形成する送信パターン形成工程と、前記目標指向性パターンの形成および前記送信指向性パターンの形成が行われる角度範囲を制限する制御工程と、前記目標指向性パターンと前記送信指向性パターンとの間の誤差を検出する誤差検出工程と、その検出された誤差を縮小するように前記送信重み係数を更新する更新工程と、その更新された送信重み係数より形成された前記送信指向性パターンに従って送信信号に指向性を付与する指向性形成工程と、を具備する適応指向性送信方法。

1 2 . 誤差検出工程は、検出した誤差を対数変換し、更新工程は、前記対数変換された誤差を縮小するように送信重み係数を更新する請求項 1 1記載の適応指向性送信方法。

1 3 . 目標パターン形成工程は、推定された受信重み係数より受信指向性パターンを形成し、その受信指向性パターンを任意のアルゴリズムに従って目標指向性パターンに変換することにより、前記推定された受信重み係数に基づいて前記目標指向性パターンを形成する請求項 1 1記載の適応指向性送信方法。