JP3423274B2 - 無線装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、リアルタイムに
アンテナ指向性を変更可能な無線装置の構成に関し、特
に、アダプティブアレイ無線基地局において用いられる
無線装置の構成に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、移動通信システムにおいて、周波
数の有効利用を図るべく種々の伝送チャネル割当方法が
提案されており、その一部のものは実用化されている。

【０００３】図９は周波数分割多重接続（Frequency Di
vision Multiple Access：ＦＤＭＡ），時分割多重接続
（Time Division Multiple Access ：ＴＤＭＡ）および
ＰＤＭＡ(Path Division Multiple Acess)の各種の通信
システムにおけるチャネルの配置図である。

【０００４】まず、図９を参照して、ＦＤＭＡ，ＴＤＭ
ＡおよびＰＤＭＡについて簡単に説明する。図９（ａ）
はＦＤＭＡを示す図であって、異なる周波数ｆ１〜ｆ４
の電波でユーザ１〜４のアナログ信号が周波数分割され
て伝送され、各ユーザ１〜４の信号は周波数フィルタに
よって分離される。

【０００５】図９（ｂ）に示すＴＤＭＡにおいては、各
ユーザのデジタル化された信号が、異なる周波数ｆ１〜
ｆ４の電波で、かつ一定の時間（タイムスロット）ごと
に時分割されて伝送され、各ユーザの信号は周波数フィ
ルタと基地局および各ユーザ移動端末装置間の時間同期
とにより分離される。

【０００６】一方、最近では、携帯型電話機の普及によ
り電波の周波数利用効率を高めるために、ＰＤＭＡ方式
が提案されている。このＰＤＭＡ方式は、図９（ｃ）に
示すように、同じ周波数における１つのタイムスロット
を空間的に分割して複数のユーザのデータを伝送するも
のである。このＰＤＭＡでは各ユーザの信号は周波数フ
ィルタと基地局および各ユーザ移動端末装置間の時間同
期とアダプティブアレイ（adaptive array）などの相互
干渉除去装置とを用いて分離される。

【０００７】このようなアダプティブアレイ無線基地局
の動作原理については、たとえば下記の文献に説明され
ている。

【０００８】B. Widrow, et al. ：“Adaptive Antenna
Systems, "Proc. IEEE, vol.55, No.12, pp.2143-2159
（Dec. 1967 ）． S. P. Applebaum ：“Adaptive Arrays ", IEEE Trans.
Antennas & Propag.,vol.AP-24, No.5, pp.585-598
（Sept. 1976）． O. L. Frost, III：“Adaptive Least Squares Optimiz
ation Subject to Linear Equality Constraints, "SEL
-70-055, Technical Report, No.6796-2, Information
System Lab., Stanford Univ.（Aug. 1970 ）． B. Widrow and S. D. Stearns ：“Adaptive Signal Pr
ocessing, "Prentice-Hall, Englewood Cliffs （198
5）． R. A. Monzingo and T. W. Miller ：“Introduction t
o Adaptive Arrays,"John Wiley & Sons, New York （1
980）． J. E. Hudson：“Adaptive Array Principles,"Peter P
eregrinus Ltd., London（1981）． R. T. Compton, Jr.：“Adaptive Antennas − Concept
s and Performance,"Prentice-Hall, Englewood Cliffs
（1988）． E. Nicolau and D. Zaharia：“Adaptive Arrays," Els
evier, Amsterdam（1989）． 図１０は、このようなアダプティブアレイ無線基地局の
動作原理を概念的に示す模式図である。図１０におい
て、１つのアダプティブアレイ無線基地局１は、ｎ本の
アンテナ♯１，♯２，♯３，…，♯ｎからなるアレイア
ンテナ２を備えており、その電波が届く範囲を第１の斜
線領域３として表わす。一方、隣接する他の無線基地局
６の電波が届く範囲を第２の斜線領域７として表わす。

【０００９】領域３内で、ユーザＡの端末である携帯電
話機４とアダプティブアレイ無線基地局１との間で電波
信号の送受信が行なわれる（矢印５）。一方、領域７内
で、他のユーザＢの端末である携帯電話機８と無線基地
局６との間で電波信号の送受信が行なわれる（矢印
９）。

【００１０】ここで、たまたまユーザＡの携帯電話機４
の電波信号の周波数とユーザＢの携帯電話機８の電波信
号の周波数とが等しいとき、ユーザＢの位置によって
は、ユーザＢの携帯電話機８からの電波信号が領域３内
で不要な干渉信号となり、ユーザＡの携帯電話機４とア
ダプティブアレイ無線基地局１との間の電波信号に混入
してしまうことになる。

【００１１】このように、ユーザＡおよびＢの双方から
の混合した電波信号を受信したアダプティブアレイ無線
基地局１では、何らかの処理を施さなければ、ユーザＡ
およびＢの双方からの信号が混じった信号を出力するこ
ととなり、本来通話すべきユーザＡの通話が妨げられる
ことになる。

【００１２】［従来のアダプティブアレイアンテナの構
成および動作］アダプティブアレイ無線基地局１では、
このユーザＢからの信号を出力信号から除去するため
に、次のような処理を行なっている。図１１は、アダプ
ティブアレイ無線基地局１の構成を示す概略ブロック図
である。

【００１３】まず、ユーザＡからの信号をＡ（ｔ）、ユ
ーザＢからの信号をＢ（ｔ）とすると、図１０のアレイ
アンテナ２を構成する第１のアンテナ♯１での受信信号
ｘ１（ｔ）は、次式のように表わされる： ｘ１（ｔ）＝ａ１×Ａ（ｔ）＋ｂ１×Ｂ（ｔ） ここで、ａ１，ｂ１は、後述するようにリアルタイムで
変化する係数である。

【００１４】次に、第２のアンテナ♯２での受信信号ｘ
２（ｔ）は、次式のように表わされる： ｘ２（ｔ）＝ａ２×Ａ（ｔ）＋ｂ２×Ｂ（ｔ） ここで、ａ２，ｂ２も同様にリアルタイムで変化する係
数である。

【００１５】次に、第３のアンテナ♯３での受信信号ｘ
３（ｔ）は、次式のように表わされる： ｘ３（ｔ）＝ａ３×Ａ（ｔ）＋ｂ３×Ｂ（ｔ） ここで、ａ３，ｂ３も同様にリアルタイムで変化する係
数である。

【００１６】同様に、第ｎのアンテナ♯ｎでの受信信号
ｘｎ（ｔ）は、次式のように表わされる： ｘｎ（ｔ）＝ａｎ×Ａ（ｔ）＋ｂｎ×Ｂ（ｔ） ここで、ａｎ，ｂｎも同様にリアルタイムで変化する係
数である。

【００１７】上記の係数ａ１，ａ２，ａ３，…，ａｎ
は、ユーザＡからの電波信号に対し、アレイアンテナ２
を構成するアンテナ♯１，♯２，♯３，…，♯ｎのそれ
ぞれの相対位置が異なるため（たとえば、各アンテナ同
士は互いに、電波信号の波長の５倍、すなわち１メート
ル程度の間隔をあけて配されている）、それぞれのアン
テナでの受信強度に差が生じることを表わしている。

【００１８】また、上記の係数ｂ１，ｂ２，ｂ３，…，
ｂｎも同様に、ユーザＢからの電波信号に対し、アンテ
ナ♯１，♯２，♯３，…，♯ｎのそれぞれでの受信強度
に差が生じることを表わしている。各ユーザは移動して
いるため、これらの係数はリアルタイムで変化する。

【００１９】それぞれのアンテナで受信された信号ｘ１
（ｔ），ｘ２（ｔ），ｘ３（ｔ），…，ｘｎ（ｔ）は、
対応するスイッチ１０−１，１０−２，１０−３，…，
１０−ｎを介してアダプティブアレイ無線基地局１を構
成する受信部１Ｒに入り、ウエイトベクトル制御部１１
に与えられるとともに、対応する乗算器１２−１，１２
−２，１２−３，…，１２−ｎの一方入力にそれぞれ与
えられる。

【００２０】これらの乗算器の他方入力には、ウエイト
ベクトル制御部１１からそれぞれのアンテナでの受信信
号に対する重みｗ１，ｗ２，ｗ３，…，ｗｎが印加され
る。これらの重みは、後述するように、ウエイトベクト
ル制御部１１により、リアルタイムで算出される。

【００２１】したがって、アンテナ♯１での受信信号ｘ
１（ｔ）は、乗算器１２−１を経て、ｗ１×（ａ１Ａ
（ｔ）＋ｂ１Ｂ（ｔ））となり、アンテナ♯２での受信
信号ｘ２（ｔ）は、乗算器１２−２を経て、ｗ２×（ａ
２Ａ（ｔ）＋ｂ２Ｂ（ｔ））となり、アンテナ♯３での
受信信号ｘ３（ｔ）は、乗算器１２−３を経て、ｗ３×
（ａ３Ａ（ｔ）＋ｂ３Ｂ（ｔ））となり、さらにアンテ
ナ♯ｎでの受信信号ｘｎ（ｔ）は、乗算器１２−ｎを経
て、ｗｎ×（ａｎＡ（ｔ）＋ｂｎＢ（ｔ））となる。

【００２２】これらの乗算器１２−１，１２−２，１２
−３，…，１２−ｎの出力は、加算器１３で加算され、
その出力は下記のようになる： ｗ１（ａ１Ａ（ｔ）＋ｂ１Ｂ（ｔ））＋ｗ２（ａ２Ａ
（ｔ）＋ｂ２Ｂ（ｔ））＋ｗ３（ａ３Ａ（ｔ）＋ｂ３Ｂ
（ｔ））＋…＋ｗｎ（ａｎＡ（ｔ）＋ｂｎＢ（ｔ）） これを信号Ａ（ｔ）に関する項と信号Ｂ（ｔ）に関する
項とに分けると次のようになる： （ｗ１ａ１＋ｗ２ａ２＋ｗ３ａ３＋…＋ｗｎａｎ）Ａ
（ｔ）＋（ｗ１ｂ１＋ｗ２ｂ２＋ｗ３ｂ３＋…＋ｗｎｂ
ｎ）Ｂ（ｔ） ここで、後述するように、アダプティブアレイ無線基地
局１は、ユーザＡ，Ｂを識別し、所望のユーザからの信
号のみを抽出できるように上記重みｗ１，ｗ２，ｗ３，
…，ｗｎを計算する。たとえば、図１１の例では、ウエ
イトベクトル制御部１１は、本来通話すべきユーザＡか
らの信号Ａ（ｔ）のみを抽出するために、係数ａ１，ａ
２，ａ３，…，ａｎ，ｂ１，ｂ２，ｂ３，…，ｂｎを定
数とみなし、信号Ａ（ｔ）の係数が全体として１、信号
Ｂ（ｔ）の係数が全体として０となるように、重みｗ
１，ｗ２，ｗ３，…，ｗｎを計算する。

【００２３】すなわち、ウエイトベクトル制御部１１
は、下記の連立一次方程式を解くことにより、信号Ａ
（ｔ）の係数が１、信号Ｂ（ｔ）の係数が０となる重み
ｗ１，ｗ２，ｗ３，…，ｗｎをリアルタイムで算出す
る： ｗ１ａ１＋ｗ２ａ２＋ｗ３ａ３＋…＋ｗｎａｎ＝１ ｗ１ｂ１＋ｗ２ｂ２＋ｗ３ｂ３＋…＋ｗｎｂｎ＝０ この連立一次方程式の解法の説明は省略するが、先に列
挙した文献に記載されているとおり周知であり、現にア
ダプティブアレイ無線基地局において既に実用化されて
いるものである。

【００２４】このように重みｗ１，ｗ２，ｗ３，…，ｗ
ｎを設定することにより、加算器１３の出力信号は下記
のとおりとなる： 出力信号＝１×Ａ（ｔ）＋０×Ｂ（ｔ）＝Ａ（ｔ） ［ユーザの識別、トレーニング信号］なお、前記のユー
ザＡ，Ｂの識別は次のように行なわれる。

【００２５】図１２は、携帯電話機の電波信号のフレー
ム構成を示す概略図である。携帯電話機の電波信号は大
きくは、無線基地局にとって既知の信号系列からなるプ
リアンブルと、無線基地局にとって未知の信号系列から
なるデータ（音声など）とから構成される。

【００２６】プリアンブルの信号系列は、当該ユーザが
無線基地局にとって通話すべき所望のユーザかどうかを
見分けるための情報の信号系列を含んでいる。アダプテ
ィブアレイ無線基地局１のウエイトベクトル制御部１１
（図１１）は、メモリ１４から取出したユーザＡに対応
したトレーニング信号と、受信した信号系列とを対比
し、ユーザＡ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エイトベクトル制御（重みの
決定）を行なう。このようにして抽出されたユーザＡの
信号は、出力信号ＳRX（ｔ）としてアダプティブアレイ
無線基地局１から外部出力される。

【００２７】一方、図１１において、外部からの入力信
号ＳTX（ｔ）は、アダプティブアレイ無線基地局１を構
成する送信部１Ｔに入り、乗算器１５−１，１５−２，
１５−３，…，１５−ｎの一方入力に与えられる。これ
らの乗算器の他方入力にはそれぞれ、ウエイトベクトル
制御部１１により先に受信信号に基づいて算出された重
みｗ１，ｗ２，ｗ３，…，ｗｎがコピーされて印加され
る。

【００２８】これらの乗算器によって重み付けされた入
力信号は、対応するスイッチ１０−１，１０−２，１０
−３，…，１０−ｎを介して、対応するアンテナ♯１，
♯２，♯３，…，♯ｎに送られ、図１０の領域３内に送
信される。

【００２９】ここで、受信時と同じアレイアンテナ２を
用いて送信される信号には、受信信号と同様にユーザＡ
をターゲットとする重み付けがされているため、送信さ
れた電波信号はあたかもユーザＡに対する指向性を有す
るかのようにユーザＡの携帯電話機４により受信され
る。図１３は、このようなユーザＡとアダプティブアレ
イ無線基地局１との間での電波信号の授受をイメージ化
した図である。現実に電波が届く範囲を示す図１０の領
域３に対比して、図１３の仮想上の領域３ａに示すよう
にアダプティブアレイ無線基地局１からはユーザＡの携
帯電話機４をターゲットとして指向性を伴って電波信号
が放射されている状態がイメージされる。

【００３０】

【発明が解決しようとする課題】上述の通り、ＰＤＭＡ
方式では、同一チャネル干渉を除去する技術が必要であ
る。この点で、干渉波に適応的にヌルを向けるアダプテ
ィブアレイは、希望波のレベルより干渉波のレベルが高
い場合でも効果的に干渉波を抑制できるため、有効な手
段である。

【００３１】ところで、基地局にアダプティブアレイを
用いた場合には、受信時の干渉除去だけではなく、送信
時に不要な放射を低減することも可能である。このと
き、送信時のアレイパターンは、受信時のアレイパター
ンを用いるか、到来方向推定などの結果から新たに生成
する手法が考えられる。後者はＦＤＤ（Frequency Divi
sion Duplex）、ＴＤＤ（Time Division Duplex）を問
わず適用することができるが、複雑な処理が必要とな
る。一方、前者をＦＤＤで用いる場合、送受信のアレイ
パターンが異なるため、アレイ配置やウエイトなどの補
正が必要となる。このため、一般には、ＴＤＤでの適用
が前提となり、外部スロットが連続した環境では良好な
特性が得られている。

【００３２】以上説明したように、基地局にアダプティ
ブアレイを用いたＴＤＤ／ＰＤＭＡ方式では、上り回線
で得られたアレイパターン（ウェイトベクトルパター
ン）を下り回線で使用する際に、角度広がりのある動的
なレイリー伝搬度を想定した場合には、上下回線間の時
間差により下り回線で送信指向性が劣化する場合があ
る。

【００３３】つまり、上り回線（アップリンク）でユー
ザ端末から基地局に電波が送信されてから、逆に基地局
から下り回線（ダウンリンク）によりユーザ端末に電波
を射出するまでに時間間隔があるため、ユーザ端末の移
動速度が無視できない場合、基地局からの電波の射出方
向と実際のユーザ端末の存在する方向との誤差のために
送信指向性が劣化してしまうためである。

【００３４】このような伝搬路の変動を考慮した下り回
線用ウエイトの推定法として、上り回線で得られた受信
応答ベクトルを用いた外挿処理により下り回線の送信応
答ベクトルを推定する手法が提案されている。

【００３５】しかしながら、受信信号のノイズやサンプ
リング誤差などにより上り回線で推定された受信応答ベ
クトルに推定誤差があれば、外挿処理の結果に誤差が生
じ、下り回線の送信応答ベクトルを正確に推定できず、
ひいては良好な送信指向性制御を行なうことができない
という問題があった。

【００３６】本発明は、上記のような問題点を解決する
ためになされたものであって、たとえ上り回線で推定さ
れた受信応答ベクトルに推定誤差があっても、下り回線
の送信応答ベクトルを正確に推定することができ、ひい
ては良好な送信指向性制御が可能な無線装置を提供する
ことを目的とする。

【００３７】

【課題を解決するための手段】この発明は、リアルタイ
ムにアンテナ指向性を変更し、複数の端末との間で信号
の送受信を時分割で行なう無線装置であって、離散的に
配置された複数のアンテナと、信号の送受信時に複数の
アンテナを共用する送信回路および受信回路とを備え、
受信回路は、受信信号の受信時に、複数のアンテナから
の信号に基づいて、複数の端末のうち特定の端末からの
信号を分離するための受信信号分離手段と、受信信号の
受信時に、複数のアンテナからの信号に基づいて、特定
の端末からの伝搬路の受信応答ベクトルを推定する受信
伝搬路推定手段とを含み、送信回路は、受信伝搬路推定
手段の推定結果に基づいて、送信信号の送信時の伝搬路
の送信応答ベクトルを推定する送信伝搬路推定手段と、
送信伝搬路推定手段の推定結果に基づいて、送信信号の
送信時のアンテナ指向性を更新する送信指向性制御手段
とを含む。送信伝搬路推定手段は、受信伝搬路推定手段
によって推定された特定の端末からの上り回線スロット
の複数の受信応答ベクトルに基づく外挿処理により、特
定の端末への下り回線スロットの前記送信応答ベクトル
を算出する外挿手段と、伝搬路の伝搬環境に応じて予め
決定された、外挿処理に用いる複数のパラメータを保持
した記憶手段と、伝搬路の伝搬環境を推定して、保持さ
れた複数のパラメータのうち推定された伝搬環境に対応
するパラメータを選択して外挿手段による外挿処理に適
用する選択手段とを有する。

【００３８】この発明によれば、たとえ上り回線で推定
された受信応答ベクトルに推定誤差があっても、伝搬路
の伝搬環境に応じて外挿処理に用いるパラメータを選択
することにより、下り回線の送信応答ベクトルを正確に
推定することができ、ひいては良好な送信指向性制御を
実現することができる。

【００３９】好ましくは、パラメータは、外挿手段によ
る外挿処理における外挿距離であり、記憶手段は、伝搬
環境を表すドップラー周波数に応じて予め決定された複
数の外挿距離を保持し、選択手段は、伝搬路のドップラ
ー周波数を推定して、保持された複数の外挿距離のうち
推定されたドップラー周波数に対応する外挿距離を選択
して外挿手段による外挿処理に適用する。

【００４０】この発明によれば、上り回線の受信応答ベ
クトルに推定誤差があれば外挿処理時の外挿距離が長く
なるほど外挿誤差が大きくなることに鑑み、伝搬環境を
表すドップラー周波数に応じた外挿距離を選択すること
により正確な送信応答ベクトルの推定が可能となる。

【００４１】より好ましくは、選択手段は、推定された
ドップラー周波数が低いほどより短い外挿距離を選択
し、高いほどより長い外挿距離を選択する。

【００４２】この発明によれば、ドップラー周波数が低
いほど伝搬環境の変動が小さいため外挿距離を短くする
ことにより実際の変動量以上に外挿を行なうことを防止
し、ドップラー周波数が高いほど伝搬環境の変動が大き
いため外挿距離を長くすることにより十分な外挿を行な
うことができる。

【００４３】より好ましくは、パラメータは、外挿手段
による外挿処理における外挿距離であり、記憶手段は、
伝搬環境を表わす、分離された信号と期待される所望信
号との信号誤差に応じて予め決定された複数の外挿距離
を保持し、選択手段は、伝搬路の信号誤差を推定して、
保持された複数の外挿距離のうち推定された信号誤差に
対応する外挿距離を選択して外挿手段による外挿処理に
適用する。

【００４４】この発明によれば、信号誤差が大きければ
上り回線の受信応答ベクトルの推定誤差が大きくなり外
挿誤差も大きくなることに鑑み、伝搬環境を表わす信号
誤差に応じた外挿距離を選択することにより正確な送信
応答ベクトルの推定が可能となる。

【００４５】より好ましくは、選択手段は、推定された
信号誤差が大きいほどより短い外挿距離を選択し、小さ
いほどより長い外挿距離を選択する。

【００４６】この発明によれば、信号誤差が大きいほど
外挿誤差が大きくなるため外挿距離を短くすることによ
り外挿誤差を抑制し、信号誤差が小さいほど外挿誤差が
小さくなるため外挿距離を長くすることにより十分な外
挿を行なうことができる。

【００４７】より好ましくは、パラメータは、外挿手段
による外挿処理における外挿距離であり、記憶手段は、
伝搬環境を表す、ドップラー周波数、および分離された
信号と期待される所望信号との信号誤差に応じて予め決
定された複数の外挿距離を保持し、選択手段は、伝搬路
のドップラー周波数および信号誤差を推定して、保持さ
れた複数の外挿距離のうち推定されたドップラー周波数
および信号誤差に対応する外挿距離を選択して外挿手段
による外挿処理に適用する。

【００４８】この発明によれば、ドップラー周波数およ
び信号誤差が外挿誤差を大きくすることに鑑み、伝搬環
境を表わすドップラー周波数および信号誤差に応じた外
挿距離を選択することにより正確な送信応答ベクトルの
推定が可能となる。

【００４９】より好ましくは、選択手段は、推定された
ドップラー周波数に対応する外挿距離を仮に選択し、推
定された信号誤差に対応して仮に選択した外挿距離を補
正する。

【００５０】この発明によれば、外挿誤差に大きな影響
を与えるドップラー周波数によって基本的な外挿距離の
選択を行ない、さらに信号誤差に基づく外挿距離の補正
を行なうことによって、より正確な送信応答ベクトルの
推定が可能となる。

【００５１】より好ましくは、伝搬環境と複数のパラメ
ータとの関係は、無線装置ごとに個々に決定される。

【００５２】この発明によれば、個々の無線装置ごとに
伝搬環境とパラメータとの対応関係を事前測定により求
めているので、より精度の高い送信応答ベクトルの推定
が可能となる。

【００５３】より好ましくは、伝搬環境と複数のパラメ
ータとの関係は、複数の無線装置に共通に決定される。

【００５４】この発明によれば、無線装置間の個体差が
小さい場合には、伝搬環境とパラメータとの対応関係を
複数の無線装置間で共通化することにより無線装置の製
造過程の簡素化を図ることができる。

【００５５】

【発明の実施の形態】［実施の形態１］図１は、本発明
の実施の形態のＰＤＭＡ用基地局の無線装置（無線基地
局）１０００の構成を示す概略ブロック図である。

【００５６】図１に示した構成においては、ユーザＰＳ
１とＰＳ２とを識別するために、４本のアンテナ♯１〜
♯４が設けられている。ただし、アンテナの本数として
は、より一般的にＮ本（Ｎ：自然数）であってもよい。

【００５７】図１に示した送受信システム１０００で
は、アンテナ♯１〜♯４からの信号を受けて、対応する
ユーザ、たとえば、ユーザＰＳ１からの信号を分離する
ための受信部ＳＲ１およびユーザＰＳ１への信号を送信
するための送信部ＳＴ１が設けられている。アンテナ♯
１〜♯４と受信部ＳＲ１および送信部ＳＴ１との接続
は、スイッチ１０−１〜１０−４により、選択的に切換
えられる。

【００５８】すなわち、それぞれのアンテナで受信され
た受信信号ＲＸ1（ｔ），ＲＸ2（ｔ），ＲＸ3（ｔ），
ＲＸ4（ｔ）は、対応するスイッチ１０−１，１０−
２，１０−３，１０−４を介して受信部ＳＲ１に入り、
受信ウェイトベクトル計算機２０、受信応答ベクトル計
算機２２に与えられるとともに、対応する乗算器１２−
１，１２−２，１２−３，１２−４の一方入力にそれぞ
れ与えられる。

【００５９】これらの乗算器の他方入力には、受信ウェ
イトベクトル計算機２０からそれぞれのアンテナでの受
信信号に対する重み係数ｗｒｘ１１，ｗｒｘ２１，ｗｒ
ｘ３１，ｗｒｘ４１が印加される。これらの重み係数
は、従来例と同様に、受信ウェイトベクトル計算機２０
により、リアルタイムで算出される。

【００６０】送信部ＳＴ１は、受信応答ベクトル計算機
２２において算出された受信応答ベクトルを受けて、後
に説明するように、送信時での伝搬路を推定、すなわ
ち、送信時点での仮想的な受信応答ベクトルを推定する
ことで送信応答ベクトルを求める送信応答ベクトル推定
機３２と、送信応答ベクトル推定機３２との間でデータ
を授受し、データを記憶保持するメモリ３４と、送信応
答ベクトル推定機３２の推定結果に基づいて、送信ウェ
イトベクトルを算出する送信ウェイトベクトル計算機３
０と、それぞれ一方入力に送信信号を受け、他方入力に
送信ウェイトベクトル計算機３０からの重み係数ｗｔｘ
１１，ｗｔｘ２１，ｗｔｘ３１，ｗｔｘ４１が印加され
る乗算器１５−１，１５−２，１５−３，１５−４とを
含む。乗算器１５−１，１５−２，１５−３，１５−４
からの出力は、スイッチ１０−１〜１０−４を介して、
アンテナ＃１〜＃４に与えられる。

【００６１】なお、図１には図示していないが、受信部
ＳＲ１および送信部ＳＴ１と同様の構成が、各ユーザに
対しても設けられている。

【００６２】［アダプティブアレイの動作原理］受信部
ＳＲ１の動作を簡単に説明すると以下のとおりである。

【００６３】アンテナで受信された受信信号ＲＸ1
（ｔ），ＲＸ2（ｔ），ＲＸ3（ｔ），ＲＸ4（ｔ）は、
以下の式で表される。

【００６４】

【数１】

【００６５】ここで、信号ＲＸj （ｔ）は、ｊ番目（ｊ
＝１，２，３，４）のアンテナの受信信号を示し、信号
Ｓｒｘi （ｔ）は、ｉ番目（ｉ＝１，２）のユーザが送
信した信号を示す。

【００６６】さらに、係数ｈjiは、j 番目のアンテナに
受信された、i 番目のユーザからの信号の複素係数を示
し、ｎj （ｔ）は、ｊ番目の受信信号に含まれる雑音を
示している。

【００６７】上の式（１）〜（４）をベクトル形式で表
記すると、以下のようになる。

【００６８】

【数２】

【００６９】なお式（６）〜（８）において、［…］T
は、［…］の転置を示す。ここで、Ｘ（ｔ）は入力信号
ベクトル、Ｈi はｉ番目のユーザの受信応答ベクトル、
Ｎ（ｔ）は雑音ベクトルをそれぞれ示している。

【００７０】アダプティブアレイアンテナは、図１に示
したように、それぞれのアンテナからの入力信号に重み
係数ｗｒｘ1i〜ｗｒｘ４iを掛けて合成した信号を受信
信号ＳRX（ｔ）として出力する。

【００７１】さて、以上のような準備の下に、たとえ
ば、１番目のユーザが送信した信号Ｓｒｘ1 （ｔ）を抽
出する場合のアダプティブアレイの動作は以下のように
なる。

【００７２】アダプティブアレイ１００の出力信号ｙ１
（ｔ）は、入力信号ベクトルＸ（ｔ）とウエイトベクト
ルＷ1 のベクトルの掛算により、以下のような式で表わ
すことができる。

【００７３】

【数３】

【００７４】すなわち、ウエイトベクトルＷ1 は、ｊ番
目の入力信号ＲＸj （ｔ）に掛け合わされる重み係数ｗ
ｒｘj1（ｊ＝１，２，３，４）を要素とするベクトルで
ある。

【００７５】ここで式（９）のように表わされたｙ１
（ｔ）に対して、式（５）により表現された入力信号ベ
クトルＸ（ｔ）を代入すると、以下のようになる。

【００７６】

【数４】

【００７７】ここで、アダプティブアレイ１００が理想
的に動作した場合、周知な方法により、ウエイトベクト
ルＷ1 は次の連立方程式を満たすようにウエイトベクト
ル制御部１１により逐次制御される。

【００７８】

【数５】

【００７９】式（１２）および式（１３）を満たすよう
にウエイトベクトルＷ1 が完全に制御されると、アダプ
ティブアレイ１００からの出力信号ｙ１（ｔ）は、結局
以下の式のように表わされる。

【００８０】

【数６】

【００８１】すなわち、出力信号ｙ１（ｔ）には、２人
のユーザのうちの第１番目のユーザが送信した信号Ｓｒ
ｘ1 （ｔ）が得られることになる。

【００８２】［無線装置１０００の動作の概要］図２
は、この発明の前提となる無線装置１０００の基本的な
動作の概要を説明するためのフローチャートである。

【００８３】無線装置１０００においては、アダプティ
ブアレイのウエイトベクトル（重み係数ベクトル）が各
アンテナ素子における受信応答ベクトルにより一意に表
わせることに着目し、受信応答ベクトルの時間変動を推
定することによって間接的にウエイトを推定する。

【００８４】まず、受信部ＳＲ１において、受信信号に
基づいて、受信信号の伝搬路の推定を行う（ステップＳ
１００）。伝搬路の推定は、式（１）〜（４）におい
て、ユーザから送られる信号のインパルス応答を求める
ことに相当する。

【００８５】言い換えると、式（１）〜（４）におい
て、たとえば、受信応答ベクトルＨ1が推定できれば、
ユーザＰＳ１からの信号受信時の伝送路の推定が行える
ことになる。

【００８６】つづいて、送信応答ベクトル推定機３２
が、送信時の伝搬路の予測、すなわち、受信時の受信応
答ベクトルから送信時点での受信応答ベクトルの予測を
行う（ステップＳ１０２）。この予測された受信応答ベ
クトルが送信時の送信応答ベクトルに相当する。

【００８７】さらに、送信ウェイトベクトル計算機３０
が、予測された送信応答ベクトルに基づいて、送信ウェ
イトベクトルの計算を行い、乗算器１５−１〜１５−４
に出力する（ステップＳ１０４）。

【００８８】［受信応答ベクトル計算機２２の動作］つ
ぎに、図１に示した受信応答ベクトル計算機２２のこの
発明の前提となる基本的な動作について説明する。

【００８９】まず、アンテナ素子数を４本、同時に通信
するユーザ数を２人とした場合、各アンテナを経て受信
回路から出力される信号は、上述した式（１）〜（４）
で表わされる。

【００９０】このとき、この式（１）〜（４）で表わさ
れるアンテナの受信信号をベクトルで表記した式を再び
記すことにすると、以下の式（５）〜（８）のようにな
る。

【００９１】

【数７】

【００９２】ここで、アダプティブアレイが良好に動作
していると、各ユーザからの信号を分離・抽出している
ため、上記信号Ｓｒｘi （ｔ）（ｉ＝１，２）はすべて
既知の値となる。

【００９３】このとき、信号Ｓｒｘi （ｔ）が既知の信
号であることを利用して、受信応答ベクトルＨ1 ＝［ｈ
11，ｈ21，ｈ31，ｈ41］およびＨ2 ＝［ｈ12，ｈ22，ｈ
32，ｈ42］を以下に説明するようにして導出することが
できる。

【００９４】すなわち、受信信号と既知となったユーザ
信号、たとえば第１のユーザからの信号Ｓｒｘ1 （ｔ）
を掛け合わせて、アンサンブル平均（時間平均）を計算
すると以下のようになる。

【００９５】

【数８】

【００９６】式（１６）において、Ｅ［…］は、時間平
均を示し、Ｓ* （ｔ）は、Ｓ（ｔ）の共役複素を示す。
この平均をとる時間が十分長い場合、この平均値は以下
のようになる。

【００９７】

【数９】

【００９８】ここで、式（１８）の値が０となるのは、
信号Ｓｒｘ1 （ｔ）と信号Ｓｒｘ2（ｔ）に互いに相関
がないためである。また、式（１９）の値が０となるの
は、信号Ｓｒｘ1 （ｔ）と雑音信号Ｎ（ｔ）との間に相
関がないためである。

【００９９】したがって、式（１６）のアンサンブル平
均は結果として以下に示すように、受信応答ベクトルＨ
1 に等しくなる。

【０１００】

【数１０】

【０１０１】以上のような手続により、第１番目のユー
ザＰＳ１から送信された信号の受信応答ベクトルＨ1 を
推定することができる。

【０１０２】同様にして、入力信号ベクトルＸ（ｔ）と
信号Ｓｒｘ2 （ｔ）のアンサンブル平均操作を行なうこ
とで、２番目のユーザＰＳ２から送信された信号の受信
応答ベクトルＨ2 を推定することが可能である。

【０１０３】上述のようなアンサンブル平均は、たとえ
ば、受信時の１つのタイムスロット内の先頭の所定数の
データシンボル列と最後尾の所定数のデータシンボル列
について行われる。

【０１０４】［送信応答ベクトルの推定］図３は、この
発明の前提となる送信応答ベクトル推定機３２の基本的
な動作を説明するための概念図である。ＰＤＭＡバース
トとして上下回線にそれぞれ４ユーザずつ割当てた８ス
ロット構成を考える。スロットの構成は、たとえば、先
頭の３１シンボルを第１のトレーニングシンボル列、後
続の６８シンボルをデータシンボル列、さらに最後尾の
３１シンボルを第２のトレーニングシンボル列とする。

【０１０５】上述のとおり、上り回線スロットの先頭お
よび最後尾にトレーニングシンボル列を設け、上述の受
信応答ベクトル計算機２２のアルゴリズムを用いて両方
の受信応答ベクトルを算出する。

【０１０６】そして、外挿処理（直線外挿）により下り
回線用の受信応答ベクトルを推定する。

【０１０７】すなわち、受信応答ベクトルの要素の任意
の１つの時刻ｔにおける値をｆ（ｔ）とすると、上り回
線スロットの先頭トレーニングシンボル列の時刻ｔ０で
の値ｆ（ｔ０）と、上り回線スロットの最後尾トレーニ
ングシンボル列の時刻ｔ１での値ｆ（ｔ１）とに基づい
て、下り回線スロットの時刻ｔにおける値ｆ（ｔ）は、
以下のように予測できる。

【０１０８】ｆ（ｔ）＝［ｆ（ｔ１）−ｆ（ｔ０）］／
（ｔ１−ｔ０）×（ｔ−ｔ０）＋ｆ（ｔ０） なお、以上の説明では、上り回線スロットの先頭と最後
尾にトレーニングシンボル列を設け、一次外挿すること
としたが、さらに、上り回線スロットの中央部にもトレ
ーニングシンボル列を設け、受信応答ベクトルの上り回
線スロット中の３点の値から、時刻ｔの値ｆ（ｔ）を２
次外挿で推定する構成としてもよい。もしくは、上り回
線スロット中のトレーニングシンボル列を設ける位置を
増やせば、さらに高次の外挿を行うことも可能である。

【０１０９】この発明は、このような外挿処理による下
り回線用の受信（送信）応答ベクトルの推定方法の改良
に関するものであり、その詳細については後で説明する
こととし、先に送信ウェイトベクトルの決定について説
明する。

【０１１０】［送信ウェイトベクトルの決定］以上のよ
うにして送信時点での受信応答ベクトルの推定値が求ま
ると、以下の３通りのいずれかの方法で、送信ウェイト
ベクトルを求めることができる。

【０１１１】ｉ）直交化による方法 ユーザＰＳ１の時刻ｔ＝ｉＴ（ｉ：自然数、Ｔ：単位時
間間隔）におけるウェイトベクトルＷ(1)（ｉ）＝［ｗ
ｔｘ11、ｗｔｘ12、ｗｔｘ13、ｗｔｘ14］を考える。ユ
ーザＰＳ２にヌルを向けるためには、以下の条件が満た
されればよい。

【０１１２】ユーザＰＳ２に対して予測した伝搬路（受
信応答ベクトル）をＶ(2)（ｉ）＝［ｈ1´(2)（ｉ）、
ｈ2´(2)（ｉ）、ｈ3´(2)（ｉ）、ｈ4´(2)（ｉ）］と
する。ここで、ｈp´(q)（ｉ）はｑ番目のユーザの、ｐ
番目のアンテナに対する受信応答ベクトルの時刻ｉに対
する予測値である。同様にして、ユーザＰＳ１に対して
も伝搬路Ｖ(1)（ｉ）を予測してあるものとする。

【０１１３】このとき、Ｗ(1)（ｉ）TＶ(2)（ｉ）＝０
となるように、Ｗ(1)（ｉ）を決定する。拘束条件とし
て、以下の条件ｃ１）、ｃ２）を課す。

【０１１４】 ｃ１）Ｗ(1)（ｉ）TＶ(1)（ｉ）＝ｇ（一定値） ｃ２）‖Ｗ(1)（ｉ）‖を最小とする。

【０１１５】条件ｃ２）は、送信電力を最小化すること
に相当する。 ｉｉ）擬似相関行列を用いる方法 ここで、上述の通り、アダプティブアレイはいくつかの
アンテナ素子と各素子ウエイト値を制御する部分とから
なる。一般に、アンテナの入力ベクトルをＸ（ｔ）、ウ
エイトベクトルをＷと表わすと、出力Ｙ（ｔ）＝ＷTＸ
（ｔ）と参照信号ｄ（ｔ）との平均二乗差を最小にする
ようにウエイトベクトルを制御した場合（ＭＭＳＥ基
準：最小２乗誤差法基準）、最適ウエイトＷoptは次式
（Ｗｉｅｎｅｒ解）で与えられる。

【０１１６】

【数１１】

【０１１７】ただし、

【０１１８】

【数１２】

【０１１９】を満たす必要がある。ここで、ＹTはＹの
転置を、Ｙ*はＹの複素領域を、Ｅ［Ｙ］はアンサンブ
ル平均を表わす。このウエイト値によりアダプティブア
レイは不要な干渉波を抑圧するようにアレイパターンを
生成することになる。

【０１２０】ところで、擬似相関行列を用いる方法で
は、上記式（２１）を以下に説明する擬似相関行列によ
り計算する。

【０１２１】すなわち、推定された複素受信信号係数
ｈ′(k)n（ｉ）を用いて、ユーザｋのためのウエイトベ
クトルＷ(k)（ｉ）を計算する。第ｋ番目のユーザのア
レイ応答ベクトルをＶ(k)（ｉ）とおくと、上述のとお
り、以下のように求めることができる。

【０１２２】

【数１３】

【０１２３】このとき、ｔ＝ｉＴにおける仮想受信信号
の自己相関行列Ｒxx（ｉ）はＶ(k)（ｉ）を用いて次式
で表わされる。

【０１２４】

【数１４】

【０１２５】ただし、ＮはＲxx（ｉ）が整数となるため
に付加する仮想雑音項である。本発明における計算で
は、たとえば、Ｎ＝１．０×１０-5とした。

【０１２６】受信信号と参照信号との相関ベクトルｒxd
（ｉ）は次式で表わされる。

【０１２７】

【数１５】

【０１２８】したがって式（２１）（２５）（２６）に
より、時刻ｔ＝ｉＴにおける下り回線用ウエイトを求め
ることができる。

【０１２９】なお、式（２５）の逆行列演算は逆行列の
補助定理により、ユーザｋに対して最適に計算できる。
特に２ユーザの場合には次のような簡単な式でウエイト
が算出される。

【０１３０】

【数１６】

【０１３１】このように自己相関行列が与えられた時、
ウェイトベクトルを計算する方法については、たとえ
ば、文献：Ｔ．Ｏｈｇａｎｅ、Ｙ．Ｏｇａｗａ，ａｎｄ
Ｋ．Ｉｔｏｈ，Ｐｒｏｃ．ＶＴＣ‘９７，ｖｏｌ．
２，ｐｐ．７２５−７２９，Ｍａｙ １９９７、また
は、文献：田中、大鐘、小川、伊藤、信学技報、ｖｏ
ｌ．ＲＣＳ９８−１１７，ｐｐ．１０３−１０８，Ｏｃ
ｔ．１９９８に記載されている。

【０１３２】ｉｉｉ）ビームをユーザＰＳ１に向ける方
法 ビームをユーザＰＳ１に向けると言う点のみに着目する
と、以下の式を満たせばよい。

【０１３３】Ｗ(1)（ｉ）＝Ｖ(1)（ｉ）* 以上説明したようないずれかの方法で、送信時のウェイ
トベクトルを決定して送信すれば、角度広がりなど動的
なレイリー伝搬路を想定した場合、ＴＤＤ／ＰＤＭＡ方
式においても上下回線間の時間差により発生する下り回
線での送信指向性の劣化を抑制することが可能である。

【０１３４】次に、図４は本発明の送信応答ベクトルの
推定原理を説明するための概念図である。図４の上段に
示す「理想状態」は、基本的には図３に示す概念図をさ
らに簡略化したものである。

【０１３５】すなわち、図１の受信応答ベクトル計算機
２２によって図２のステップＳ１００において計算され
た上り回線の同一スロット内の２点の受信応答ベクトル
である受信応答ベクトル１および受信応答ベクトル２に
基づいて、下り回線の対応するスロットの本来の送信タ
イミングまで直線外挿を行なうことによって下り回線の
正しい送信応答ベクトルを推定することができる。

【０１３６】ここで、この図４の「理想状態」とは、受
信応答ベクトル１および２に推定誤差がないことを前提
としている。

【０１３７】しかしながら、図４の下段の「応答ベクト
ル推定誤差を含む場合」に示すように、たとえば受信応
答ベクトル２に、ノイズやサンプリング誤差による推定
誤差のために受信応答ベクトル２’のように誤りが生じ
た場合、これらの受信応答ベクトル１および２’に基づ
いて「理想状態」と同様に（同じ外挿距離で）直線外挿
を行なえば、送信タイミングにおける送信応答ベクトル
はさらに大きくずれてしまい、誤った送信応答ベクトル
を推定してしまうことになる。

【０１３８】したがって、このような誤った送信応答ベ
クトルに基づいて、図１の送信ウェイトベクトル計算機
３０によって送信ウェイトの決定処理（図２のステップ
Ｓ１０４）を行なえば、得られる送信ウェイトも誤った
ものとなり、下り回線の指向性の誤りすなわち送信エラ
ーを引き起こすことになる。特に、無線基地局と端末と
の間は長距離のため、わずかな指向性のエラーは大きな
送信エラーの原因となる。

【０１３９】そこでこの発明では、上り回線の受信応答
ベクトルに推定誤差が存在するものとして、伝搬路にお
ける伝搬環境に応じて外挿処理のための適切なパラメー
タ、特に外挿距離を調整することにより、下り回線にお
ける正しい送信応答ベクトルを推定し、正しい送信指向
性を実現しようとするものである。

【０１４０】図５は、本発明の実施の形態による外挿距
離決定の原理を説明するための概念図である。

【０１４１】伝搬路の伝搬環境は、たとえば伝搬路の受
信係数の変動、すなわちフェージングの程度によって表
わされる。フェージングの程度は物理量としては、いわ
ゆるドップラー周波数（ＦＤ）によって表現される。

【０１４２】伝搬環境におけるドップラー周波数ＦＤは
たとえば次のようにして推定される。すなわち、アダプ
ティブアレイ処理で分離された各ユーザごとの受信信号
の時間的に前後する２つの受信応答ベクトルの相関値を
計算する。フェージングがなければ、２つの受信応答ベ
クトルは一致し、相関値は１となる。一方、フェージン
グが激しければ受信応答ベクトルの差は大きくなり、相
関値は小さくなる。このような受信応答ベクトルの相関
値とドップラー周波数ＦＤとの関係を予め実験的に求
め、メモリに保持しておけば、受信応答ベクトルの相関
値を算出することによって、そのときのドップラー周波
数ＦＤを推定することができる。

【０１４３】まず、フェージングの程度を表わすドップ
ラー周波数に着目して、この発明の実施の形態の動作原
理について説明する。

【０１４４】前述のように、受信応答ベクトル２が推定
誤差により受信応答ベクトル２’のようにずれていると
き、外挿距離が長くなるほど外挿誤差が大きくなり、本
来の送信応答ベクトルからますます誤ったものになって
しまうことになる。

【０１４５】一般的に、フェージングが小さいほど、す
なわちドップラー周波数ＦＤが低いほど、伝搬路の受信
係数の変動は小さい。そこでこのような場合には外挿距
離を短くすることにより実際の変動量以上の外挿を行な
ってしまうことを防止している。より具体的には、ドッ
プラー周波数ＦＤが低いときには、図５（Ａ）の場合の
ように受信応答ベクトル２’からＸ印のａ点までの短距
離の外挿を行ない、このａ点の送信応答ベクトルを推定
してＸ印のｂ点の正しい送信応答ベクトルとみなすよう
にしている。

【０１４６】これに対し、フェージングが大きいほど、
すなわちドップラー周波数ＦＤが高いほど、伝搬路の受
信係数の変動は大きい。そこでこのような場合には外挿
距離を長くすることにより十分な外挿を行うようにして
いる。より具体的には、ドップラー周波数ＦＤが高いと
きには、図５（Ｂ）の場合のように受信応答ベクトル
２’からＸ印のｃ点までの比較的長距離の外挿を行な
い、このｃ点の送信応答ベクトルを推定してＸ印のｄ点
の正しい送信応答ベクトルとみなすようにしている。

【０１４７】このような処理は、主として図１の送信応
答ベクトル推定機３２によって実行される。図６は、こ
のようなドップラー周波数ＦＤに着目した外挿処理を表
わすフローチャートである。

【０１４８】図６を参照して、ステップＳ１において、
まず図１の受信応答ベクトル計算機２２により伝搬路の
推定がなされ、具体的には上り回線の受信応答ベクトル
１および２’が推定される。

【０１４９】次に、ステップＳ２において、前述の方法
によりフェージングの程度すなわちドップラー周波数Ｆ
Ｄが推定される。

【０１５０】次に、ステップＳ３において、図１の送信
応答ベクトル推定機３２により、図５に関連して説明し
た方法で、ドップラー周波数ＦＤに応じた最適の外挿パ
ラメータすなわち外挿距離の決定がなされる。なお、こ
の目的で、ドップラー周波数ＦＤの高低に応じて事前測
定によって決定されていた最適の外挿距離が図１のメモ
リ３４に予め保持されているものとする。

【０１５１】次に、ステップＳ４において、上述のステ
ップＳ３で決定された外挿パラメータ（外挿距離）を用
いて外挿処理がなされ、下り回線の伝搬路の推定、すな
わち送信応答ベクトルの推定がなされる。

【０１５２】最後に、ステップＳ５において、図１の送
信ウェイトベクトル計算機３０により、上述のステップ
Ｓ４で決定された下り回線の送信応答ベクトルに基づい
て送信ウェイトが推定される。

【０１５３】以上のように、この実施の形態では、ドッ
プラー周波数ＦＤの高低により最適の外挿距離を選択し
ているので、上り回線の受信応答ベクトルに推定誤差が
あっても、正しい送信応答ベクトルの推定が可能とな
る。

【０１５４】一方、伝搬路の伝搬環境は、アダプティブ
アレイ出力から得られる信号のウェイト推定誤差によっ
ても表わされる。このような誤差は、アダプティブアレ
イ出力から得られる信号値と、期待される所望信号値と
の平均自乗誤差（Mean Square Error：以下ＭＳＥ）で
表わされ、このＭＳＥが小さいほど上り回線において理
想的なウェイトベクトルの推定ができたことになり、ア
ダプティブアレイ出力信号の精度が良いことになる。逆
に、ＭＳＥが大きいほど上り回線において推定されたウ
ェイトベクトルが最適ではなかったことになり、アダプ
ティブアレイ出力信号の精度が悪いことになる。なお、
このＭＳＥの算出方法については周知であるためその説
明を省略する。

【０１５５】したがって、このＭＳＥの大きさに応じて
上り回線の受信応答ベクトルに推定誤差が生じ、さらに
外挿誤差が生じることになる。

【０１５６】以下に、上述のＭＳＥに着目して、この発
明の他の実施の形態の動作原理について説明する。

【０１５７】図５の（Ａ）に戻って、ＭＳＥが大きく受
信応答ベクトルの推定誤差が大きい場合には、外挿距離
が長くなると外挿誤差が大きくなるため、外挿距離を短
くしている。より具体的には、ＭＳＥが大きいときに
は、図５（Ａ）の場合のように受信応答ベクトル２’か
らＸ印のａ点までの短距離の外挿を行ない、このａ点の
送信応答ベクトルを推定してＸ印のｂ点の正しい送信応
答ベクトルとみなすようにしている。

【０１５８】一方、図５の（Ｂ）に示すように、ＭＳＥ
が小さく受信応答ベクトルの推定誤差が小さい場合に
は、外挿距離が長くなっても外挿誤差が小さいため、外
挿誤差を比較的長くしている。より具体的には、ＭＳＥ
が小さいときには、図５（Ｂ）の場合のように受信応答
ベクトル２’からＸ印のｃ点までの比較的長距離の外挿
を行ない、このｃ点の送信応答ベクトルを推定してＸ印
のｄ点の正しい送信応答ベクトルとみなすようにしてい
る。

【０１５９】このような処理は、主として図１の送信応
答ベクトル推定機３２により実行され、図７は、このよ
うなＭＳＥに着目した外挿処理を表わすフローチャート
である。

【０１６０】図７に示したフローチャートは、以下の点
を除いて図６に示したフローチャートと同じである。す
なわち、ステップＳ１２において、周知の方法によりＭ
ＳＥが算出され、次にステップＳ１３において、図１の
送信応答ベクトル推定機３２により、図５に関連して説
明した方法で、ＭＳＥに応じた最適の外挿パラメータす
なわち外挿距離の決定がなされる。なお、この目的で、
ＭＳＥの大小に応じて事前測定によって決定されていた
最適の外挿距離が図１のメモリ３４に予め保持されてい
るものとする。

【０１６１】その他の処理については図６に関連して説
明したとおりなので、ここではその説明を繰り返さな
い。

【０１６２】以上のように、この実施の形態では、ＭＳ
Ｅの大小により最適の外挿距離を選択しているので、上
り回線の受信応答ベクトルに推定誤差があっても、正し
い送信応答ベクトルの推定が可能となる。

【０１６３】次に、図８は、この発明のさらに他の実施
の形態による外挿処理を示すフローチャートである。図
６の実施の形態ではドップラー周波数ＦＤにより最適の
外挿距離を決定し、図７の実施の形態ではＭＳＥにより
最適の外挿距離を決定していたが、以下に説明する図８
の実施の形態では、ドップラー周波数ＦＤおよびＭＳＥ
の双方を考慮して最適の外挿距離を決定しようとするも
のである。

【０１６４】すなわち、この実施の形態では、基本的に
はドップラー周波数ＦＤに基づいて外挿パラメータ（外
挿距離）を仮に決定し、その後ＭＳＥに基づいて外挿パ
ラメータを補正して最終的に決定しようとするものであ
る。

【０１６５】図８を参照して、ステップＳ１および２は
図６のフローチャートと同じであるので説明を繰り返さ
ない。ステップＳ２においてドップラー周波数ＦＤが推
定されれば、メモリ３４に予め保持されているドップラ
ー周波数ＦＤと外挿距離との対応関係から、最適な外挿
距離が選択され、仮に決定される。

【０１６６】その後、ステップＳ１２においてＭＳＥが
推定されれば、ステップＳ２２において、このＭＳＥの
大小に応じて外挿距離が補正される。たとえば、ＭＳＥ
が大きい場合には外挿距離を短く補正する必要があり、
Ｘ<１の係数で補正される。一方、ＭＳＥが小さい場合
には外挿距離を長く補正する必要があり、Ｘ>１の係数
で補正される。これらの係数は、予め実験的に求めら
れ、メモリ３４に保持されているものとする。

【０１６７】このように、ステップＳ２２において外挿
距離が最終的に決定されると、図６に関してすでに説明
したステップＳ４および５により送信ウェイトが推定さ
れる。

【０１６８】以上のように、この実施の形態では、外挿
誤差に大きな影響を与えるドップラー周波数ＦＤによっ
て仮の外挿距離を選択し、さらにＭＳＥによって外挿距
離の補正を行なっているので、より正確な送信応答ベク
トルの推定が可能となる。

【０１６９】なお、伝搬環境を表わすドップラー周波数
やＭＳＥと、外挿距離との対応関係は、無線装置の筐体
ごとの個体差により異なるため、一般的には無線装置ご
とに事前に測定され、決定される。しかしながら、個体
差が小さいと考えられる場合はシステム全体で複数の無
線装置に共通の対応関係を用いても良い。

【０１７０】さらに、外挿パラメータは、上述の外挿距
離に限らず、たとえば外挿の傾きなど他のパラメータで
あってもよい。

【０１７１】今回開示された実施の形態はすべての点で
例示であって制限なものではないと考えられるべきであ
る。本発明の範囲は上記した説明ではなく特許請求の範
囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および
範囲内のすべての変更が含まれることが意図される。

【０１７２】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、たと
え上り回線で推定された受信応答ベクトルに推定誤差が
あっても、伝搬環境に応じて外挿処理に用いるパラメー
タを選択することにより、下り回線の送信応答ベクトル
を正確に推定することができ、ひいては良好な送信指向
性を実現することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態のＰＤＭＡ用基地局の無
線装置（無線基地局）１０００の構成を示す概略ブロッ
ク図である。

【図２】 無線装置（無線基地局）１０００の動作の概
要を説明するためのフローチャートである。

【図３】 送信応答ベクトル推定機３２の基本的な動作
を説明するための概念図である。

【図４】 本発明の送信応答ベクトルの推定原理を説明
するための概念図である。

【図５】 本発明の実施の形態による外挿距離決定の原
理を説明するための概念図である。

【図６】 本発明の実施の形態による外挿処理の概要を
説明するためのフローチャートである。

【図７】 本発明の他の実施の形態による外挿処理の概
要を説明するためのフローチャートである。

【図８】 本発明のさらに他の実施の形態による外挿処
理の概要を説明するためのフローチャートである。

【図９】 周波数分割多重接続，時分割多重接続および
ＰＤＭＡの各種の通信システムにおけるチャネルの配置
図である。

【図１０】 アダプティブアレイ無線基地局の基本動作
を概念的に示す模式図である。

【図１１】 アダプティブアレイ無線基地局の構成を示
す概略ブロック図である。

【図１２】 携帯電話機の電波信号のフレーム構成を示
す概略図である。

【図１３】 アダプティブアレイ無線基地局とユーザと
の間の電波信号の授受をイメージ化した模式図である。

【符号の説明】

ＳＲ１ 受信部、ＳＴ１ 送信部、＃１〜＃４ アンテ
ナ、１０−１〜１０−４ スイッチ回路、１２−１〜１
２−４ 乗算器、１３ 加算器、１５−１〜１５−４
乗算器、２０ 受信ウェイトベクトル計算機、２２ 受
信応答ベクトル計算機、３０ 送信ウェイトベクトル計
算機、３２ 送信応答ベクトル推定機、３４ メモリ、
１０００ 無線装置（無線基地局）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04B 7/02 - 7/12 H01Q 3/00 - 3/46 H01Q 21/00 - 25/04

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 リアルタイムにアンテナ指向性を変更
   し、複数の端末との間で信号の送受信を時分割で行なう
   無線装置であって、 離散的に配置された複数のアンテナと、 信号の送受信時に前記複数のアンテナを共用する送信回
   路および受信回路とを備え、 前記受信回路は、 受信信号の受信時に、前記複数のアンテナからの信号に
   基づいて、前記複数の端末のうち特定の端末からの信号
   を分離するための受信信号分離手段と、 前記受信信号の受信時に、前記複数のアンテナからの信
   号に基づいて、前記特定の端末からの伝搬路の受信応答
   ベクトルを推定する受信伝搬路推定手段とを含み、 前記送信回路は、 前記受信伝搬路推定手段の推定結果に基づいて、送信信
   号の送信時の伝搬路の送信応答ベクトルを推定する送信
   伝搬路推定手段と、 前記送信伝搬路推定手段の推定結果に基づいて、前記送
   信信号の送信時の前記アンテナ指向性を更新する送信指
   向性制御手段とを含み、 前記送信伝搬路推定手段は、 前記受信伝搬路推定手段によって推定された前記特定の
   端末からの上り回線スロットの複数の前記受信応答ベク
   トルに基づく外挿処理により、前記特定の端末への下り
   回線スロットの前記送信応答ベクトルを算出する外挿手
   段と、 前記伝搬路の伝搬環境に応じて予め決定された、前記外
   挿処理に用いる複数のパラメータを保持した記憶手段
   と、 前記伝搬路の伝搬環境を推定して、前記保持された複数
   のパラメータのうち前記推定された伝搬環境に対応する
   パラメータを選択して前記外挿手段による外挿処理に適
   用する選択手段とを有する、無線装置。
2. 【請求項２】 前記パラメータは、前記外挿手段による
   外挿処理における外挿距離であり、前記記憶手段は、前
   記伝搬環境を表すドップラー周波数に応じて予め決定さ
   れた複数の外挿距離を保持し、前記選択手段は、前記伝
   搬路のドップラー周波数を推定して、前記保持された複
   数の外挿距離のうち前記推定されたドップラー周波数に
   対応する外挿距離を選択して前記外挿手段による外挿処
   理に適用する、請求項１に記載の無線装置。
3. 【請求項３】 前記選択手段は、推定されたドップラー
   周波数が低いほどより短い外挿距離を選択し、高いほど
   より長い外挿距離を選択する、請求項２に記載の無線装
   置。
4. 【請求項４】 前記パラメータは、前記外挿手段による
   外挿処理における外挿距離であり、前記記憶手段は、前
   記伝搬環境を表す、前記分離された信号と期待される所
   望信号との信号誤差に応じて予め決定された複数の外挿
   距離を保持し、前記選択手段は、前記伝搬路の信号誤差
   を推定して、前記保持された複数の外挿距離のうち前記
   推定された信号誤差に対応する外挿距離を選択して前記
   外挿手段による外挿処理に適用する、請求項１に記載の
   無線装置。
5. 【請求項５】 前記選択手段は、推定された信号誤差が
   大きいほどより短い外挿距離を選択し、小さいほどより
   長い外挿距離を選択する、請求項４に記載の無線装置。
6. 【請求項６】 前記パラメータは、前記外挿手段による
   外挿処理における外挿距離であり、前記記憶手段は、前
   記伝搬環境を表す、ドップラー周波数、および前記分離
   された信号と期待される所望信号との信号誤差に応じて
   予め決定された複数の外挿距離を保持し、前記選択手段
   は、前記伝搬路のドップラー周波数および信号誤差を推
   定して、前記保持された複数の外挿距離のうち前記推定
   されたドップラー周波数および信号誤差に対応する外挿
   距離を選択して前記外挿手段による外挿処理に適用す
   る、請求項１に記載の無線装置。
7. 【請求項７】 前記選択手段は、前記推定されたドップ
   ラー周波数に対応する外挿距離を仮に選択し、前記推定
   された信号誤差に対応して前記仮に選択した外挿距離を
   補正する、請求項６に記載の無線装置。
8. 【請求項８】 前記伝搬環境と前記複数のパラメータと
   の関係は、前記無線装置ごとに個々に決定される、請求
   項１に記載の無線装置。
9. 【請求項９】 前記伝搬環境と前記複数のパラメータと
   の関係は、複数の前記無線装置に共通に決定される、請
   求項１に記載の無線装置。