JP2002262328A - 移動通信端末装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】アダプティブアレイアンテナを備えた移動通信
端末装置において高速なハンドオーバを実現すること 【解決手段】アレイアンテナから出力された複数の信号
に重み付け係数を乗算し、乗算結果信号を出力する複数
の乗算器と、この乗算器から出力された乗算結果信号か
ら受信信号を生成する受信手段と、この受信手段から出
力された受信信号に基づいて重み付け係数の計算を実行
し、該重み付け係数を乗算器に与えることにより適応制
御をするための制御手段と、重み付け係数の初期値をハ
ンドオーバに先だって計算する初期値計算手段と、を具
備する。制御手段は、ハンドオーバ時に、計算された初
期値を用いて重み付け係数の計算を開始する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基地局との間で無
線通信を行うための移動端末装置に係り、特にアダプテ
ィブアレイアンテナを用いた移動通信端末装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】アダプティブアレイアンテナは、所定形
状に配列された複数のアンテナ素子から構成されるアレ
イアンテナの各アンテナ素子の出力に対して重み係数を
乗じることで重み付けを行い、その重み係数を制御する
ことによって指向性を適応的に変更可能としたアンテナ
である。近年、このアダプティブアレイアンテナを移動
端末に搭載した無線通信システムの研究開発が進められ
ている。

【０００３】図１６に、このような移動無線端末を用い
た無線通信システムの典型的な例を示す。移動端末１０
００は、搭載されたアダプティブアレイアンテナ１０１
０の重み係数を適応制御することにより、通信相手の基
地局１００１に対して指向性を向けたビームパターン１
０１１を合成し、基地局１００１と通信を行う。これに
よりオムニ指向性アンテナを搭載した場合に比較して、
送信電力を抑えて消費電力の低減を図ることができ、電
池のような容量に限りのある電源を使用した場合、より
長時間の通信が可能になる。また、他の方向への干渉電
力の輻射を抑えることができるため、通信を行っている
基地局１００１以外の基地局への干渉を抑えることが可
能となる。

【０００４】このような無線通信システムにおいては、
移動端末１０００が移動して通信相手の基地局１００１
から徐々に離れ、通信を継続するのに必要な受信電界強
度が得られなくなるときにハンドオーバを行う。ハンド
オーバ時には、移動によって移動端末１０００に近くな
った基地局１００２に対してアンテナ指向性を向けたビ
ームパターン１０１２を新たに合成する必要が生じる。
しかし、アダプティブアレイアンテナのビームパターン
を合成し直すには、重み係数の適応制御のための信号処
理時間が必要であり、ビームパターン１０１１からビー
ムパターン１０１２への変更に伴う適応制御に要する信
号処理時間の間に、通信が途切れてしまうことになる。

【０００５】上述したように従来の指向特性を適応的に
変更可能なアダプティブアレイアンテナを搭載した無線
通信用移動無線端末においては、アダプティブアレイア
ンテナの指向性合成に重み係数の適応制御のための信号
処理時間が必要なため、ハンドオーバ時にビームパター
ンの変更に伴う適応制御に要する信号処理時間の間に通
信が途切れるという問題点があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような問
題点を解消し、高速なハンドオーバを実現できるアダプ
ティブアレイアンテナを備えた移動通信端末装置を提供
することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明に係る移動通信端末装置は次のように構成されて
いる。すなわち、本発明に係る移動通信端末装置は、第
１の基地局又は第２の基地局のいずれか一方と通信し、
該第１の基地局から該第２の基地局へハンドオーバする
移動通信端末装置であって、複数の信号を出力するアレ
イアンテナと、前記アレイアンテナから出力された複数
の信号に重み付け係数を乗算し、乗算結果信号を出力す
る複数の乗算器と、前記乗算器から出力された乗算結果
信号から受信信号を生成する受信手段と、前記受信手段
から出力された受信信号に基づいて、前記重み付け係数
の計算を実行し、計算された該重み付け係数を与えるこ
とにより前記乗算器を適応制御する制御手段と、前記重
み付け係数の初期値を前記ハンドオーバの前に計算する
初期値計算手段と、を具備し、前記制御手段は、前記ハ
ンドオーバ時に、前記初期値を用いて前記重み付け係数
の計算を開始することを特徴とする。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。 （第１の実施形態）図１は、本発明の第１の実施形態に
係る無線通信システムの概略を説明するための図であ
り、アダプティブアレイアンテナを備えた携帯電話機、
携帯無線機及び携帯情報端末などの移動端末装置（以
下、単に移動端末という）１００と基地局１０１がＴＤ
ＭＡ（Time Division Multiple Access：時分割多元接
続）通信方式により通信を行っている状態を示してい
る。

【０００９】ＴＤＭＡ通信方式においては、図１の上側
に示されるように通信チャネルは複数のフレーム（ＴＤ
Ｍフレーム）に分割され、さらに各ＴＤＭフレームは複
数のタイムスロットＳ１，Ｓ２，Ｓ３に分割される。移
動端末１００が通信を行うときには、１フレーム当たり
通常１タイムスロットが割り当てられる。

【００１０】図１の例では基地局１０１から移動端末１
００への通信に割り当てられているタイムスロットはＳ
１であり、移動端末１００は各ＴＤＭフレーム内のタイ
ムスロットＳ１において、アレイアンテナ１１０により
合成されたアンテナビーム１１１を用いて基地局１０１
からの送信信号を受信している。その他のタイムスロッ
トＳ２，Ｓ３では、基地局１０１から移動端末１００向
けの送信信号は出力されない。

【００１１】移動端末１００では、受信に用いているタ
イムスロットＳ１以外のタイムスロットＳ２，Ｓ３の時
間帯や、アンテナビームを切り替える際の所要時間を利
用して、例えばタイムスロットＳ２の先頭及びタイムス
ロットＳ３の終端付近を除いた時間帯に、現在通信を行
っている基地局１０１以外の周囲の基地局１０２から到
来する電波の到来方向推定を行う。移動端末１００が高
速移動をしていない場合には、タイムスロットＳ２，Ｓ
３の全ての時間帯に到来方向の推定を行う必要はない
が、少なくとも移動端末１００の移動速度を考慮して、
到来方向推定結果が極端に変動することのないような時
間間隔で到来方向推定を行う。この到来方向推定の具体
例については、後に詳しく説明する。

【００１２】移動端末１００では、推定した到来方向に
アンテナビームを向けるための重み係数を計算したり、
あるいは、さらに現在タイムスロットＳ１を用いて通信
を行っている基地局１０１の方向にヌルを向けることが
できるような重み係数を計算して、例えば到来方向推定
結果及び受信レベルの情報と共にメモリに記憶してお
く。そして、基地局１０１から基地局１０２へのハンド
オーバ時に、それまでに計算され、メモリに記憶されて
いる到来方向推定結果及び重み係数を初期値として、ア
ダプティブアレイアンテナの適応制御を開始する。

【００１３】このような動作により、移動端末１００は
現在通信中の基地局１０１から離れたり、建物等の障害
物が基地局１０１との間に入るなどで急に見通しが無く
なるような場合にも、アダプティブアレイアンテナの適
応制御をの収束を早めることが可能となり、従来技術の
問題点が解決される。以下、さらに具体的に説明する。

【００１４】図２は、本実施形態における移動端末１０
０に使用される送受信機の構成の一例を示している。ア
レイアンテナ１１０は図１中に示したものであり、複数
のアンテナ素子Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４を直線状あるい
は円形状といった所定形状に配列して構成される。アレ
イアンテナ１１０の各アンテナ素子の出力信号はフィル
タ（例えば、帯域通過フィルタ）２０１により不要成分
が除去され、さらに低雑音増幅器（ＬＮＡ）２０２によ
り増幅された後にミキサ２０３に入力され、ローカル発
振器２０４から分配器２０５を介して供給されるローカ
ル信号と乗算されることにより、周波数変換（ダウンコ
ンバート）される。乗算器２０３の出力はフィルタ２０
６により不要成分が除去され、直交復調器２０７により
復調された後、Ａ／Ｄ変換器（ＡＤＣ）２０８よりディ
ジタル信号に変換される。フィルタ２０１、ＬＮＡ２０
２、ミキサ２０３、ローカル発振器２０４、分配器２０
５、フィルタ２０６、直交復調器２０７及びＡ／Ｄ変換
器２０８は、アレイアンテナ１１０のアンテナ素子数と
同数個設けられる。

【００１５】Ａ／Ｄ変換器２０８から出力されるディジ
タル信号は、ディジタル信号処理部（ＤＳＰ）２１０に
入力される。ディジタル信号処理部２１０において、Ａ
／Ｄ変換器２０８からのディジタル信号は、まず乗算器
（複素乗算器）２１１に入力され、振幅及び位相につい
ての重み係数（複素重み係数）が乗じられる。乗算器２
１１の出力は加算器２１２により加算される。加算器２
１２の出力は検波回路２１３によって検波され、検波回
路２１３の出力は図示しない次段回路へ受信信号として
導かれると共に、制御回路２１４に入力される。制御回
路２１４には、さらにＡ／Ｄ変換器２０８からのディジ
タル信号も入力されている。この制御回路２１４によっ
て、乗算器２１１に重み係数が与えられる。制御回路２
１４については、後に詳しく説明する。

【００１６】ディジタル信号処理部２１０には、移動端
末１００が現在通信を行っている基地局１０１との間の
送受信に用いられる主同期回路２１５に加えて、基地局
１０１以外の少なくとも一つの他の基地局（例えば、図
１の基地局１０２）との間の送受信を行う際に用いられ
る副同期回路２１６が備えられている。これらの同期回
路２１５，２１６は、ビット同期及びフレーム同期を行
う回路であり、例えばＰＬＬ(Phase Locked Loop)を用
いて構成される。同期回路２１５，２１６は、スイッチ
２１７，２１８によって切り替えられる。

【００１７】すなわち、移動端末１００が基地局１０１
との間で通信を行う際には、スイッチ２１７，２１８は
実線の側に接続され、加算器２１２の出力がスイッチ２
１７を介して主同期回路２１５に入力されると共に、主
同期回路２１５の出力がスイッチ２１８を介して検波回
路２１３及び制御回路２１４に入力される。同様にし
て、移動端末１００が基地局１０２との間で通信を行う
際には、スイッチ２１７，２１８は破線の側に接続さ
れ、加算器２１２の出力がスイッチ２１７を介して副同
期回路２１６に入力されると共に、副同期回路２１６の
出力がスイッチ２１８を介して検波回路２１３及び制御
回路２１４に入力される。同期回路２１５，２１６から
検波回路２１３に供給される信号は同期検波用の参照信
号であり、制御回路２１４にはこれと同期したクロック
信号が入力される。

【００１８】このように移動端末１００において、通信
中の基地局１０１からの送信信号の受信に用いる主同期
回路２１５とは別に、他の基地局１０２からの送信信号
の受信に用いる副同期回路２１６を用意することによっ
て、基地局１０２との間欠的な送受信においても、同期
検波による優れた誤り率特性を得ることができる。ま
た、検波回路２１３による検波後の信号に対して、制御
回路２１４で必要な方向推定アルゴリズムを適用するこ
とが容易になるという効果も期待できる。

【００１９】さらに、移動端末１００においては、現在
通信中の基地局１０１以外の基地局１０２からの信号受
信はバースト状、つまり間欠的であるため、副同期回路
２１６に用いるＰＬＬの時定数を受信時と非受信時で変
更し、非受信時にはパラメータがあまり動かないように
時定数を大きくして、位相が変動しにくくする工夫をす
ると、非受信時においても同期状態が保存され、異なる
基地局からの同期検波が可能になるという効果が得られ
る。

【００２０】次に、図３を参照して制御回路２１４につ
いて説明する。図３は、制御回路２１４のうちの重み係
数制御に関する部分の構成であり、主たる重み係数計算
部３０１及び重み係数保持部３０２に加えて、到来方向
推定部３０３、重み係数計算部３０４及び重み係数記憶
部３０５を有する。重み係数計算部３０１は、図３のＡ
／Ｄ変換器２０８から出力されるディジタル信号及び検
波回路２１３からの受信信号に基づいて最適な重み係数
を計算する。この重み係数の計算は、例えば受信信号と
参照信号との誤差信号を最小にするような規範によって
行われる。重み係数計算部３０１で計算された重み係数
は、重み係数を次のフレームまで保持するための重み係
数保持部３０２を介して乗算器２１１に与えられる。

【００２１】到来方向推定部３０３は、移動端末１００
が通信を行っている基地局１０１以外の基地局１０２等
（以下、基地局１０２で代表するものとする）からの電
波の到来方向を推定するものであり、その推定方法とし
ては以下に挙げる方法が考えられる。 （１）アダプティブアレイアンテナの最大指向性方向を
偏向させて移動端末１００の周囲を走査する「ビームス
キャン」を行い、最も受信電界強度が大きくなる方向を
電波の到来方向とする。具体的には、重み係数を逐次変
化させることによりビームスキャンを行いつつ、検波回
路２１３からの受信信号レベルを監視して、受信信号レ
ベルが最大となる時の重み係数に対応する方向を到来方
向とする。

【００２２】（２）アダプティブアレイアンテナの放射
指向性の谷であるヌルの方向を変更して移動端末１００
の周囲を走査する「ヌルスキャン」を行い、最も受信電
界強度が小さくなる方向を電波の到来方向とする。この
方法を実現するには、重み係数を逐次変化させることに
よりヌルスキャンを行いつつ、検波回路２１３からの受
信信号レベルを監視して、受信信号レベルが最小となる
時の重み係数に対応する方向を到来方向とすればよい。 （３）高分解能到来方向推定アルゴリズムとして知られ
るＭＵＳＩＣ(Multiple Signal Classification)，ＥＳ
ＰＲＩＴ(Estimation oｆ Signal Parametersvia Rotat
ional Invariance Techniques）といった固有値展開に
基づく方法、あるいは、これらの変形であるルートＭＵ
ＳＩＣ，ユニタリＥＳＰＲＩＴ等の方法を用いる。これ
らの方法は、推定のための信号処理量が増えるものの、
推定精度は高い。

【００２３】到来方向推定部３０３によって基地局１０
２からの電波の到来方向の推定が成功すると、その到来
方向にアンテナビームを向けるための重み係数がもう一
つの重み係数計算部３０４によって計算される。こうし
て計算された重み係数は、重み係数記憶部３０５に図４
に示すようなテーブル形式で到来方向及び受信レベルに
対応付けられて記憶される。すなわち、現在通信を行っ
ている基地局１０１以外の周囲の基地局１０２は複数存
在する場合もあるので、それらの各基地局からの電波の
到来方向に対応する重み係数が到来方向及び受信レベル
と対応付けられて記憶される。受信レベルは、検波回路
２１３から出力される受信信号のレベルを表す。なお、
図４のテーブルのうち到来方向と重み係数は一対一で対
応するので、到来方向の情報については省略してもよ
い。

【００２４】重み係数記憶部３０５からは、移動端末１
００がハンドオーバを行う必要が生じたときに最も高い
受信レベルに対応する重み係数が読み出される。重み係
数計算部３０１は、重み係数記憶部３０５から読み出さ
れた重み係数が初期値として与えられ、この初期値から
重み係数の計算（更新）、すなわち基地局１０２との通
信に最適な重み係数の適応制御を開始する。

【００２５】次に、図５に示すフローチャートを用いて
本実施形態における処理の流れについて説明する。ま
ず、基地局１０１から移動端末１００との通信に用いる
タイムスロットＳｎ（例えば、Ｓｎ＝Ｓ１）を割り当て
る（Ｓ５０１）。次に、タイムスロットＳｉをＳｎとお
き、タイムスロットＳｎが開始すると移動端末１００が
アンテナビームを基地局１０１に向けて、タイムスロッ
トＳｎを用いて基地局１０１からの送信信号を受信し、
この受信をタイムスロットＳｎが終了するまで行う（Ｓ
５０２〜Ｓ５０４）。タイムスロットＳｎが終了した時
点で通信を継続するかどうかを調べ（Ｓ５０５）、継続
しない場合は終了処理を行い（Ｓ５０６）、継続する場
合はさらに前回の到来方向推定から予め決められた所定
時間以上の時間が経過したかどうかを調べる（Ｓ５０
７）。

【００２６】ステップＳ５０７において、タイムスロッ
トＳｎが終了した時点で所定時間以上経過していなけれ
ばステップＳ５０２に戻り、経過していれば到来方向推
定部３０３によって移動端末１００と現在通信中の基地
局１０１以外の基地局１０２からの電波の到来方向を推
定する（Ｓ５０８）。そして、この推定した到来方向に
基づいて重み係数計算部３０４で重み係数を計算し（Ｓ
５０９）、推定した到来方向及び受信レベルと計算した
重み係数を対応付けて重み係数記憶部３０５に記憶する
（Ｓ５１０）。

【００２７】次に、ステップＳ５１１において移動端末
１００が基地局１０１と通信中にハンドオーバ、つまり
移動端末１００が基地局１０１と通信している状態から
他の基地局１０２との通信に移行する必要が生じた場合
には、重み係数記憶部３０５に記憶されている、基地局
１０２からの電波の到来方向に対応した重み係数を重み
係数計算部３０１に初期値として与え、基地局１０２か
らの電波を受信するための重み係数の適応制御を開始す
る（Ｓ５１２）。

【００２８】ここで、基地局１０１の周囲の基地局１０
２が複数存在した場合、重み係数記憶部３０５にはそれ
ら複数の基地局１０２からの電波の到来方向に対応した
重み係数が到来方向及び受信レベルと共に記憶されてい
るので、ステップＳ５１２では、それら複数の基地局の
うちで最も受信レベルの高い基地局に対応する重み係数
を重み係数計算部３０１に初期値として与えることによ
り、その最も受信レベルの高い基地局からの電波を受信
するための重み係数の適応制御を開始することになる。

【００２９】次に、ステップＳ５１３において基地局１
０１から基地局１０２へのハンドオーバが成功しなかっ
た場合は終了処理を行い（Ｓ５１４）、成功した場合に
は基地局１０２からタイムスロットＳｍを割り当て（Ｓ
５１５）、ＳｉをＳｍとおいてステップＳ５０２以降の
処理を繰り返す。

【００３０】このように本実施形態では、移動端末１０
０と通信を行う基地局１０１を他の基地局１０２に切り
替えるハンドオーバ時に、重み係数記憶部３０５から重
み係数計算部３０１に基地局１０２からの電波の到来方
向に応じて予め計算された重み係数を初期値として与え
ることにより、重み係数の適応制御を速やかに収束させ
ることができる。

【００３１】ここで、本実施形態の変形例を説明する。

【００３２】図６は、図３の重み係数計算部３０４の詳
細な内部構成の一例を示す。

【００３３】本構成例において、推定到来方向からの重
み係数初期値計算部１４０１は、上述した重み係数計算
部３０４と同様の機能を持つ。この計算部１４０１は、
到来方向推定部３０３からの到来方向推定結果を元に、
推定した到来方向へ最大指向性を向けることができる重
み付け値を計算し、これを初期値として出力する。重み
係数更新部１４０２は、この初期値を、通信中の基地局
以外の該当する基地局からの受信信号を受けるための、
アレイアンテナの重み係数の初期値として用いる。重み
係数更新部１４０２は、各アンテナ素子からの入力によ
るＡＤＣ出力をも入力する。該更新部１４０２は、上記
の初期値に対して、ＬＭＳ(Least MeanSquare)等の適応
制御アルゴリズムを適用し、重み係数の更新をする。か
かる構成の場合、計算部１４０１からのそのままの出力
を、ハンドオーバ時にメインの重み付け計算回路３０１
へ初期値として与えるよりも、収束時間を短縮できると
いう利点がある。

【００３４】尚、このような構成例では、図４のテーブ
ルに関して、到来方向と重み係数は必ずしも１対１に対
応しない。

【００３５】別の構成例は、図６に示すように、受信レ
ベルに応じた初期値出力制御回路１４０３を設けたもの
である。検波回路２１３から出力される受信レベルに関
する情報に基づき、受信レベルが、所定のしきい値に比
べて大きいときに限り、推定された到来方向推定結果の
誤差が小さいと判断して、重み係数初期値計算部１４０
１から初期値を出力するよう構成される。

【００３６】次に、図３に示した制御回路の他の構成例
を説明する。

【００３７】図７は、他の基地局に対する到来方向の推
定のみを行うこととし、基地局のテーブルとして、推定
した到来方向及びその際の受信レベルを記憶するよう構
成した場合を示している。この構成によれば、基地局テ
ーブルの大きさを小さくすることができるという利点が
ある。また、各重み付け係数の初期値をその都度計算す
る構成ではないことから、到来方向の推定処理自体にハ
ードウェアとソフトウェアのリソースを豊富に割り当て
ることができる。この構成は、通常は処理時間をそれほ
ど必要としないが到来方向推定はやや精度が落ちるビー
ムスキャンのような方向推定に代えて、相当の処理時間
を要する高分解能到来方向推定を行う場合に好適であ
り、方向推定精度を向上できる。

【００３８】図８は、到来方向推定部が設けられておら
ず、第２の重み付け係数計算回路を設けるよう構成した
場合を示している。この構成は、通信中の基地局との通
信スロット以外のタイミングで受信を行う際に、到来方
向推定をするまでもなく他の基地局に対する重み付け係
数を或る程度の精度で計算可能な場合に適している。

【００３９】たとえば、基地局がそれほど密集して設定
されていないなどの理由で、通信中の基地局との通信ス
ロット以外のタイミングで送信している基地局が少な
く、干渉が厳しくない場合、あるいは、もう１種類の拡
散符号など信号に対し二次変調（あるいは一次変調）が
施されており、この二次変調の逆拡散後は該基地局から
の信号が干渉を受ける場合が少ない場合、などである。

【００４０】尚、図３の構成は、ハンドオーバの際に
は、各アンテナ素子への重み付けの初期値が既に計算さ
れているので、図７に示した構成に比べてハンドオーバ
の際の計算量が少なくなる点が有利である。到来方向推
定部を備える図３（及び図６）の構成は、到来方向の推
定結果を重み付け計算回路の初期値に使えるため、図８
に比べてアンテナの重み付け係数の繰り返し計算の収束
速度が向上する点で有利である。

【００４１】（第２の実施形態）次に、本発明の第２の
実施形態について説明する。図９は、第２の実施形態に
係る無線通信システムの概略を説明する図であり、図１
と同様にアダプティブアレイアンテナを備えた携帯電話
機、携帯無線機及び携帯情報端末などの移動端末装置
（以下、単に移動端末という）６００と基地局６０１が
ＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access：符号分割
多元接続）通信方式により通信を行っている状態を示し
ている。

【００４２】ＣＤＭＡ通信方式では、図９の上側に示さ
れるように通信チャネルは複数種類の拡散符号Ｃ１，Ｃ
２，Ｃ３によって多重化される。移動端末６００は、例
えば二組のビーム合成・逆拡散回路を含む受信回路を有
し、各々の受信回路により個別にアンテナビーム６１
１，６１２を形成できるように構成される。図９の例で
は、移動端末６００は拡散符号Ｃ１を用いた基地局６０
１からの送信信号を一方の受信回路で形成されたアンテ
ナビーム６１１により受信している。

【００４３】さらに、移動端末６００は他方の受信回路
で形成されたアンテナビーム６１２を偏向させて周囲を
スキャンしたり、あるいはアダプティブアレイアンテナ
ヘの入力信号ベクトルに対して信号処理を施すなどの方
法を用いて、現在通信を行っている基地局６０１以外の
周囲の基地局６０２から到来する拡散符号Ｃ２を用いた
電波の到来方向推定を行う。この場合、移動端末６００
の移動速度を考慮して、到来方向推定結果が極端に変動
することのないような時間間隔で到来方向推定を行う。

【００４４】以下、移動端末６００は第１の実施形態と
同様に到来方向推定結果に従って、推定した到来方向に
アンテナビームを向けるための重み係数を計算したり、
あるいは、現在通信を行っている基地局６０１の方向に
ヌルを向けることができるような重み係数を計算して、
到来方向推定結果と共にメモリに記憶しておく。そし
て、基地局６０１から基地局６０２へのハンドオーバ時
に、それまでに計算され記憶されている到来方向推定結
果及び重み係数を初期値として、アダプティブアレイア
ンテナの適応制御を開始する。

【００４５】このようにすることにより、移動端末６０
０は現在通信中の基地局６０１から離れたり、建物等の
障害物が基地局６０１との間に入るなどで急に見通しが
無くなるような場合にも、アダプティブアレイアンテナ
の適応制御の収束を早めることが可能となる。

【００４６】図１０は、本実施形態における移動端末６
００に使用される送受信機の構成の一例を示している。
アレイアンテナ６１０、フィルタ７０１、ＬＮＡ７０
２、ミキサ７０３、ローカル発振器７０４から分配器７
０５、フィルタ７０６、直交復調器７０７、Ａ／Ｄ変換
器（ＡＤＣ）７０８については、第１の実施形態におけ
る図２に示した移動端末１００の構成と同様である。

【００４７】Ａ／Ｄ変換器７０８から出力されるディジ
タル信号が入力されるディジタル信号処理部（ＤＳＰ）
７０９には、二組の受信回路７１０，７２０が設けられ
ている。移動端末６００が現在通信を行っている基地局
６０１からの送信信号を受信する際には一方の受信回路
７１０が用いられ、他の基地局６０２からの送信信号を
受信する際には他方の受信回路７２０が用いられる。

【００４８】すなわち、ディジタル信号処理部７０９内
の受信回路７１０，７２０にそれぞれ入力された複数の
ディジタル信号は、複素乗算器である複数の第１乗算器
７１１及び第２乗算器７２１にそれぞれ入力され、振幅
及び位相についての重み係数（複素重み係数）が乗じら
れる。乗算器７１１及び７１２の出力は、それぞれ加算
器７１２及び７２２によって加算される。加算器７１２
及び７２２の出力は、それぞれ逆拡散回路７１３，７２
３により拡散符号を用いて逆拡散された後、検波回路７
１３及び７２３によって検波される。検波回路７１４及
び７２４の出力は、図示しない次段回路へ受信信号とし
て導かれると共に、制御回路７１５及び７２５に入力さ
れ、制御回路７１５及び７２５から乗算器７１１及び７
２１に重み係数が与えられる。制御回路７１５及び７２
５の基本構成は、第１の実施形態における図２中に示し
た制御回路２１４と同様である。

【００４９】受信回路７１０，７２０には、さらに同期
回路７１６，７２６が設けられている。同期回路７１
６，７２６は、移動端末６００が基地局６０１，６０２
との送受信をそれぞれ行うとき、言い換えれば受信回路
７１０，７２０が基地局６０１，６０２からの送信信号
を受信するときにそれぞれビット同期及びフレーム同期
を行う回路であり、例えばＰＬＬを用いて構成される。
同期回路７１６，７２６は、逆拡散回路７１３，７２３
に対しては拡散符号（例えばＣ１，Ｃ２）を供給し、検
波回路７１４，７２４に対しては同期検波用の参照信号
を供給し、また制御回路７１５，７２５に対してはクロ
ック信号を供給する。

【００５０】このように移動端末６００内の二つの受信
回路７１０，７２０に、それぞれ同期回路７１６，７２
６を設けることにより、基地局７０２との間の間欠的な
送受信においても、同期検波による優れた誤り率特性を
得ることができる。また、検波回路７１４，７２４によ
る検波後の信号に対して、制御回路７１５，７２５で必
要な方向推定アルゴリズムを適用することが容易になる
という効果も期待できる。

【００５１】また、移動端末６００における現在通信中
の基地局６０１以外の基地局６０２からの信号受信はバ
ースト状、つまり間欠的であるため、同期回路７２６に
用いるＰＬＬの時定数を受信時と非受信時で変更し、非
受信時にはパラメータがあまり動かないように時定数を
大きくして、位相が変動しにくくする工夫をすると、非
受信時においても同期状態が保存され、異なる基地局か
らの同期検波が可能になるという効果が得られる。

【００５２】次に、図１１に示すフローチャートを用い
て本実施形態における処理の流れについて説明する。ま
ず、移動端末６００と最初に通信を行う基地局６０１と
通信に用いる拡散符号Ｃｎ（例えば、Ｃｎ＝Ｃ１）を決
定する（Ｓ８０１）。次に、拡散符号ＣｉをＣｎとお
き、移動端末６００がアンテナビームを基地局６０１に
向けて、拡散符号Ｃｎを用いて基地局６０１からの送信
信号を受信する（Ｓ８０２）。ステップＳ８０３で通信
を継続するかどうかを調べ、継続しない場合は終了処理
を行い（Ｓ８０４）、継続する場合はさらに前回の到来
方向推定から予め決められた所定時間以上の時間が経過
したかどうかを調べる（Ｓ８０５）。

【００５３】ステップＳ８０５において前回の到来方向
推定から所定時間以上経過していなければステップＳ８
０２に戻り、経過していれば制御回路７２５内の到来方
向推定部によって移動端末６００と現在通信中の基地局
１０１以外の基地局１０２からの電波の到来方向を推定
する（Ｓ８０６）。そして、この推定した到来方向に基
づいて制御回路７２５内の重み係数計算部で重み係数を
計算し（Ｓ８０７）、推定した到来方向及び受信レベル
と計算した重み係数を対応付けて制御回路７２５内の重
み係数記憶部に記憶する（Ｓ８０８）。

【００５４】次に、ステップＳ８０９において移動端末
６００が基地局６０１と通信中にハンドオーバ、つまり
移動端末６００が基地局６０１と通信している状態から
他の基地局６０２との通信に移行する必要が生じた場合
には、制御回路７２５内の重み係数記憶部に記憶されて
いる、基地局６０２からの電波の到来方向に対応した重
み係数を制御回路７２５内の重み係数計算部に初期値と
して与え、基地局６０２からの電波を受信するための重
み係数の適応制御を開始する（Ｓ８１０）。

【００５５】ここで、基地局６０１の周囲の基地局６０
２が複数存在した場合、制御回路７２５内の重み係数記
憶部にはそれら複数の基地局６０２からの電波の到来方
向に対応した重み係数が到来方向及び受信レベルと共に
記憶されているので、ステップＳ８１０では、それら複
数の基地局のうちで最も受信レベルの高い基地局に対応
する重み係数を制御回路７２５内の重み係数計算部に初
期値として与えることにより、その最も受信レベルの高
い基地局からの電波を受信するための重み係数の適応制
御を開始することになる。

【００５６】次に、ステップＳ８１１において基地局６
０１から基地局６０２へのハンドオーバが成功しなかっ
た場合は終了処理を行い（Ｓ８１２）、成功した場合に
は基地局６０２と拡散符号Ｃｍを決定し（Ｓ８１３）、
ＣｉをＣｍとおいてステップＳ８０２以降の処理を繰り
返す。

【００５７】このように本実施形態においても、移動端
末６００と通信を行う基地局を基地局６０１から他の基
地局６０２に切り替えるハンドオーバ時に、基地局６０
２からの電波の到来方向に応じて予め計算された重み係
数をアダプティブアレイアンテナに初期値として与える
ことにより、重み係数の適応制御を速やかに収束させる
ことができる。

【００５８】さらに、本実施形態では次のようなリンク
割当の優先度を表す基地局リストに基づくハンドオーバ
処理を併用してもよい。図１２に示すように、移動端末
６００において移動端末６００と現在通信中の基地局６
０１以外の基地局６０２（到来方向推定の対象としてい
る基地局）の識別情報（基地局ＩＤ）を基地局６０２が
送信しているパイロットチャネルのような特定チャネル
の信号に多重されている拡散符号から認識し（Ｓ９０
１）、移動端末６００において基地局６０２から送信さ
れてくる電波の受信強度情報、例えばＰＳＭＭ(Pilot S
trength Measurement Message：パイロット強度測定メ
ッセージ)を基地局６０２の基地局ＩＤと共に基地局６
０１あるいは制御局（ＭＳＣ）に送信する（Ｓ９０
２）。そして、このＰＳＭＭを受信した基地局６０１ま
たはＭＳＣ側において、管理している基地局リストの内
容を更新する（Ｓ９０３）。ＰＳＭＭは、移動端末６０
０において基地局６０２から送信されたパイロットチャ
ネルの信号の受信信号レベルから求められる。

【００５９】基地局リストとは、リンク割当の優先度を
表すために各移動端末と各基地局との間の送受信状態を
表す関係を示したリストであり、例えば図１３に示され
るように、各移動端末の識別情報（端末ＩＤという）と
各基地局ＩＤとをＰＳＭＭに対応したアクティブセット
（Active set）、キャンディデイトセット（Candidate
set）及びネイバーセット（Neighbor set）の３レベル
の関係パラメータで対応付けたテーブルとなっている。
図１３では、端末ＩＤを大文字のアルファベットで表
し、基地局ＩＤを小文字のアルファベットで表してい
る。アクティブセットは、あるＭＳＣから送信されるパ
イロットチャネルの信号が移動端末６００で受信可能な
場合に相当する。キャンディデイトセットは、ＭＳＣ側
から送信されるパイロットチャネルの信号を移動端末６
００が十分なレベルで受信しているが、アクティブセッ
トに入っていない場合に相当する。また、ネイバーセッ
トは、やがてキャンディデイト（候補）になると予想さ
れるが、ＭＳＣ側から送信されるパイロットチャネルの
信号がまだ間欠的にしかパイロットチャネルの信号が受
信されない場合に相当する。

【００６０】この基地局リストを管理している基地局ま
たはＭＳＣでは、移動端末６００から送信されてきたＰ
ＳＭＭを受信すると、それに従って図１３の基地局リス
トの更新、具体的にはＰＳＭＭを送信してきた移動端末
に対応する端末ＩＤと各レベルの関係パラメータとの交
点に記述されている基地局ＩＤの内容を更新する。各交
点に記述される基地局ＩＤは、図１３に示されるように
一つの場合もあるし、複数の場合もある。

【００６１】ここで、図１１に示したＳ８０６における
処理、すなわち、現在通信中の基地局以外の基地局から
の電波の到来方向を推定する際に、複数存在する他の基
地局群のうち、どの基地局を選択して到来方向の対象と
するかを決定する処理を、基地局リストを利用して行う
処理を図１４及び図１５を参照しながら説明する。

【００６２】図１１に示したＳ８０５における判定処理
において、前回の到来方向推定時から所定時間以上が経
過した旨が判定されたら、図１４に示すように、端末
は、現在通信中の基地局に対して、あるいは、該基地局
を経由してＭＳＣに対して、基地局リストを照会するコ
マンドを送信する（Ｓ１２０１）。コマンドを受けた基
地局あるいはＭＳＣは、到来方向の対象となる基地局と
して、（１） 基地局リスト中のアクティブセットにお
いて現在通信中の基地局以外のものがある場合には、そ
のうちの少なくとも１つ、（２） （１）以外の場合
で、基地局リスト中のキャンディデイトセットが空でな
い場合には、そのうちの少なくとも１つ、（３）
（１）（２）以外の場合は、基地局リスト中のネイバー
セットのうちの少なくとも１つを選択し（Ｓ１２０
２）、選択した基地局を移動端末６００へ通知する（Ｓ
１２０３）。また、図１５に示すように、図１２に示し
た基地局リスト更新処理（Ｓ９０３）の後に、基地局リ
ストから上記の（１）〜（３）のような方法で、到来方
向対象となる基地局を選択し（Ｓ１３０１）、選択した
基地局を移動端末６００へ通知する（Ｓ１３０２）よう
な構成も考えられる。この場合、図１４のものとは異な
り、基地局あるいはＭＳＣ側へ基地局リスト照会コマン
ドを送らないので、Ｓ８０６における処理時間を短縮で
きるという利点がある。一方、図１４の場合は、図１１
のＳ８０５の判定処理において回の到来方向推定時から
所定時間以上経過したと判定されたときのみに選択作業
を行うのであるから、全体の作業量を低減できるという
利点がある。

【００６３】また、端末側において、パイロットチャネ
ルのモニター結果から、直近の数回の電界強度値の平均
の高さ、最弱値の低さなどにより、次のハンドオーバに
最も適した基地局の候補を予め選択しておくようにし、
Ｓ８０６の際にその候補を選択するよう構成しても良
い。

【００６４】本実施形態によれば、ハンドオーバ時にお
けるアダプティブアレイアンテナの適応制御の収束を早
めるという先の効果に加えて、リンク割当の優先度を表
す基地局リストに基づく信頼度の高いハンドオーバを、
移動端末にオムニ指向性アンテナを用いる従来の場合と
同様な手続きで実現できるという効果を得ることが可能
となる。

【００６５】なお、本発明は上述した実施形態に限定さ
れず種々変形して実施可能である。

【００６６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
高速なハンドオーバを実現できるアダプティブアレイア
ンテナを備えた移動通信端末装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施形態に係る移動端末装置
を含む無線通信システムの概略を説明するための図

【図２】 第１の実施形態における移動端末装置内の送
受信機の構成を示すブロック図

【図３】 第１の実施形態における制御回路の構成を示
すブロック図

【図４】 第１の実施形態における到来方向／重み係数
記憶部について説明する図

【図５】 第１の実施形態における主要な処理の流れを
示すフローチャート

【図６】 図３に示した重み付け計算部３０４の内部構
成の一例を示す図

【図７】 第１実施形態における制御回路の他の構成を
示すブロック図

【図８】 第１実施形態における制御回路のさらに他の
構成を示すブロック図

【図９】 本発明の第２の実施形態に係る移動端末装置
を含む無線通信システムの概略を説明するための図

【図１０】 第２の実施形態における移動端末装置内の
送受信機の構成を示すブロック図

【図１１】 第２の同実施形態における主要な処理の流
れを示すフローチャート

【図１２】 第２の実施形態における基地局リスト更新
のための処理の流れの一部を示すフローチャート

【図１３】 基地局リストについて説明する図

【図１４】 第２の実施形態における基地局リスト更新
のための処理の流れの他の部を示すフローチャート

【図１５】 第２の実施形態における基地局リスト更新
のための変形例に係る処理の流れの他の部を示すフロー
チャート

【図１６】 従来の移動端末装置を含む無線通信システ
ムの概略を説明するための図

【符号の説明】

１００…移動通信端末装置 １０１…第１の基地局 １０２…第２の基地局 １１０…アレイアンテナ １１１，１１２…アンテナビーム ２０１…低雑音増幅器 ２０２…フィルタ ２０３…ミキサ ２０４…ローカル信号発生器 ２０５…分配器 ２０６…フィルタ ２０７…直交復調器 ２０８…Ａ／Ｄ変換器 ２１０…ディジタル信号処理部 ２１１…乗算器 ２１２…加算器 ２１３…検波回路 ２１４…制御回路 ２１５…主同期回路 ２１６…副同期回路 ２１７，２１８…スイッチ ３０１…重み係数計算部 ３０２…重み係数保持部 ３０３…到来方向推定部 ３０４…重み係数計算部 ３０５…重み係数記憶部 ６００…移動通信端末装置 ６０１…第１の基地局 ６０２…第２の基地局 ６１０…アレイアンテナ ６１１，６１２…アンテナビーム ７０１…低雑音増幅器 ７０２…フィルタ ７０３…ミキサ ７０４…ローカル信号発生器 ７０５…分配器 ７０６…フィルタ ７０７…直交復調器 ７０８…Ａ／Ｄ変換器 ７０９…ディジタル信号処理部 ７１０，７２０…受信回路 ７１１，７２１…乗算器 ７１２，７２２…加算器 ７１３，７２３…逆拡散回路 ７１４，７２４…検波回路 ７１５，７２５…制御回路 ７１６，７２６…同期回路 １４０１…到来方向に応じた重み係数の初期値 １４０２…重み係数更新計算部 １４０３…受信レベルによる初期値出力制御回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｈ０４Ｊ 3/00 Ｈ０４Ｊ 13/00 Ｄ Ｆターム(参考） 5J021 AA03 AA06 AA11 DB01 EA04 FA13 FA16 FA30 GA02 GA08 HA06 HA10 5K022 EE01 EE21 EE36 5K028 BB06 CC02 CC05 EE08 HH00 KK12 LL12 RR02 5K059 CC03 CC04 DD32 DD35 5K067 AA15 CC04 DD25 EE02 EE10 EE24 EE71 HH21 HH22 HH23 JJ39 JJ72 KK02 KK03

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の基地局又は第２の基地局のいずれ
   か一方と通信し、該第１の基地局から該第２の基地局へ
   ハンドオーバする移動通信端末装置であって、 複数の信号を出力するアレイアンテナと、 前記アレイアンテナから出力された複数の信号に重み付
   け係数を乗算し、乗算結果信号を出力する複数の乗算器
   と、 前記乗算器から出力された乗算結果信号から受信信号を
   生成する受信手段と、 前記受信手段から出力された受信信号に基づいて、前記
   重み付け係数の計算を実行し、計算された該重み付け係
   数を与えることにより前記乗算器を適応制御する制御手
   段と、 前記重み付け係数の初期値を前記ハンドオーバの前に計
   算する初期値計算手段と、を具備し、 前記制御手段は、前記ハンドオーバ時に、前記初期値を
   用いて前記重み付け係数の計算を開始することを特徴と
   する移動通信端末装置。
2. 【請求項２】 前記初期値計算手段は、 前記第２の基地局から当該移動通信端末装置への無線電
   波の到来方向を推定する推定手段と、 前記到来方向に応じて計算された前記重み付け係数の初
   期値を記憶する記憶手段と、を具備することを特徴とす
   る請求項１に記載の移動通信端末装置。
3. 【請求項３】 第１の基地局又は第２の基地局のいずれ
   か一方と通信し、該第１の基地局から該第２の基地局へ
   ハンドオーバする移動通信端末装置であって、 複数の信号を出力するアレイアンテナと、 前記アレイアンテナから出力された複数の信号に重み付
   け係数を乗算し、乗算結果信号を出力する複数の乗算器
   と、 前記乗算器から出力された乗算結果信号から受信信号を
   生成する受信手段と、 前記受信手段から出力された受信信号に基づいて、前記
   重み付け係数の計算を実行し、計算された該重み付け係
   数を与えることにより前記乗算器を適応制御する制御手
   段と、 前記第２の基地局から当該移動通信端末装置への無線電
   波の到来方向を推定する推定手段、および推定された前
   記到来方向を示す情報を記憶する記憶手段を含み、前記
   重み付け係数の初期値を前記ハンドオーバの前に計算す
   る初期値計算手段と、を具備し、 前記制御手段は、前記ハンドオーバ時に、前記初期値を
   用いて前記重み付け係数の計算を開始することを特徴と
   する移動通信端末装置。
4. 【請求項４】 第１の基地局又は第２の基地局のいずれ
   か一方と通信し、該第１の基地局から該第２の基地局へ
   ハンドオーバする移動通信端末装置であって、 複数の信号を出力するアレイアンテナと、 前記アレイアンテナから出力された複数の信号に重み付
   け係数を乗算し、乗算結果信号を出力する複数の乗算器
   と、 前記乗算器から出力された乗算結果信号から受信信号を
   生成する受信手段と、 前記受信手段から出力された受信信号に基づいて、前記
   重み付け係数の計算を実行し、計算された該重み付け係
   数を与えることにより前記乗算器を適応制御する制御手
   段と、 前記重み付け係数の初期値を前記ハンドオーバの前に計
   算する初期値計算手段と、 計算された前記初期値を記憶する記憶手段と、を具備
   し、 前記制御手段は、前記ハンドオーバ時に、前記初期値を
   用いて前記重み付け係数の計算を開始することを特徴と
   する移動通信端末装置。
5. 【請求項５】 前記第１及び第２の基地局との間で、Ｔ
   ＤＭＡ（Time Division Multiple Access）方式に従っ
   て無線通信することを特徴とする請求項１乃至４のいず
   れか一項に記載の移動通信端末装置。
6. 【請求項６】 前記推定手段は、前記到来方向の推定を
   ＴＤＭＡのタイムスロット以外の時間帯に行うことを特
   徴とする請求項２又は３のいずれか一項に記載の移動通
   信端末装置。
7. 【請求項７】 前記第１及び第２の基地局との間で、Ｃ
   ＤＭＡ（Code Division Multiple Access）方式に従っ
   て無線通信する請求項１乃至４のいずれか一項に記載の
   移動通信端末装置。
8. 【請求項８】 前記第１の基地局又は他の基地局から基
   地局リストを取得し、該基地局リストに基づいて、複数
   の基地局の中から前記第２の基地局を選択することを特
   徴とする請求項７に記載の移動通信端末装置。
9. 【請求項９】 前記初期値計算手段は、前記到来方向に
   応じて計算された前記重み付け係数の初期値をＬＭＳ(L
   east Mean Square)を含む適応制御アルゴリズムに基づ
   いて更新することを特徴とする請求項２又は３のいずれ
   か一項に記載の移動通信端末装置。
10. 【請求項１０】 前記初期値計算手段は、前記到来方向
    に応じて計算された前記重み付け係数の初期値を、受信
    レベルが所定の閾値よりも大きいときに出力することを
    特徴とする請求項２又は３のいずれか一項に記載の移動
    通信端末装置。
11. 【請求項１１】 前記第１の基地局との通信時に用いる
    ビット同期及びフレーム同期のための第１の同期回路
    と、 前記第２の基地局との通信時に用いるビット同期及びフ
    レーム同期のための第２の同期回路と、を具備すること
    を特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の
    移動端末通信装置。