JP3746983B2 - 移動通信端末、及びそのアレーアンテナ指向性制御方法 - Google Patents
移動通信端末、及びそのアレーアンテナ指向性制御方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のアンテナ素子からなるアレーアンテナを用いて符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）方式の無線信号を受信し無線通信を行う移動通信端末、及びそのアレーアンテナ指向性制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
移動通信システムでは、従来から基地局において、複数のアンテナ素子からなるアレーアンテナを備え、送受信の指向性パターンを形成し、移動通信端末の移動に対して追従する制御を行っている。また、移動通信システムでは、携帯電話機等の移動通信端末の対基地局追従性能（基地局との間で無線通信接続を維持し続ける能力）が通信品質面でますます重要となっていることから、移動通信端末にも基地局と同様に複数のアンテナ素子からなるアレーアンテナを備え、送受信の指向性パターンを形成することが考えられる。
【０００３】
従来のアレーアンテナ指向性制御方法として、例えば、最小平均二乗誤差（ＭＭＳＥ；Minimum Mean-Squared Error）に基づいた適応アルゴリズム（ＲＬＳアルゴリズム、ＳＭＩアルゴリズム、ＬＭＳアルゴリズム等）を用いるものが知られている。この方法は、基地局から受信した受信信号と、例えばこの受信信号から抽出した参照信号について、二乗誤差を最小化するように、各アンテナ素子からなるアレーアンテナの指向性パターンを形成するための重み係数を適応アルゴリズムにより繰り返し計算して求めるものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来のアレーアンテナ指向性制御方法では、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）方式の無線信号を受信し無線通信を行う移動通信端末に適用する際に、以下のような問題がある。従来のアレーアンテナ指向性制御方法においては専用の参照信号が必要で、受信した信号と参照信号との間の二乗誤差を最小にするようアレーアンテナの重み計数を求める。また、受信信号に逆拡散処理を行うと、所望の信号が拡散ゲイン分増幅され、相対的にノイズおよび干渉信号の影響が小さくなり、しかも基地局と比べて移動局の場合、干渉の数が少なく、干渉電力も所望の値より大きくなることがないので、アレーアンテナの指向性パターンを形成するための重み係数を求めるための適応アルゴリズムの収束特性が悪くなる場合がある。さらに、重み係数を求めるための繰り返し計算が発散し、重み係数が確定できないこともある。この結果、アレーアンテナの指向性制御動作が不安定となる。
【０００５】
図４は、ＣＤＭＡ方式の無線信号を移動局側（下りリンク）で受信した場合において、従来のアレーアンテナ指向性制御方法（ＬＭＳアルゴリズム使用）を逆拡散後に適用することにより、アレーアンテナの指向性制御を行い形成されたアンテナ指向性を示す図である。この図４には、４素子直列λ/２間隔アレーアンテナにおけるアンテナ指向性を複数回の繰り返し演算により求めた結果を重ねて図示している。図４に示すように、従来のＬＭＳアルゴリズムを用いた制御方法では、アレーアンテナの指向性を信号到来方向に安定して形成することができていない。これは、上述する理由によりＬＭＳアルゴリズムの収束特性が悪くなるためである。
【０００６】
このように、ＣＤＭＡ方式の移動通信端末に従来のアレーアンテナ指向性制御方法を適用してアレーアンテナの指向性を制御すると、指向性制御動作が不安定となり、指向性の対基地局追従性能を向上させることが困難となっている。
【０００７】
また、従来のＲＬＳ，ＳＭＩなどの高速アレーアンテナ指向性制御方法を用いると、二乗誤差が最小化されるまで重み係数を求める計算の処理量が多く、消費電力が大きくなってしまう。この結果、移動通信端末の電池寿命が短くなるという問題も生じている。
【０００８】
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、複数のアンテナ素子からなるアレーアンテナを用いてＣＤＭＡ方式の無線信号を受信し無線通信を行う場合に、アレーアンテナの指向性を安定して制御することができる移動通信端末、及びそのアレーアンテナ指向性制御方法を提供することにある。
【０００９】
また、本発明は、アレーアンテナの指向性を形成するための重み係数を求めるための処理量を低減して消費電力を削減することができる移動通信端末、及びそのアレーアンテナ指向性制御方法を提供することも目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の移動通信端末は、複数のアンテナ素子からなるアレーアンテナを備え、パイロット信号を含む符号分割多元接続方式の無線信号を、前記アレーアンテナを用いて受信し無線通信を行う移動通信端末において、個々の前記アンテナ素子の受信信号に対して所定の逆拡散符号により逆拡散処理を行い、前記アンテナ素子毎に前記パイロット信号を抽出するパイロット信号逆拡散手段と、前記パイロット信号逆拡散手段によって抽出されたアンテナ素子個別のパイロット信号に基づき、前記複数のアンテナ素子毎にアレーアンテナの指向性パターンを形成するための重み付けを行い、前記重み付けに基づき指向性の制御を行う指向性制御手段とを具備することを特徴としている。
【００１１】
請求項２に記載の移動通信端末は、請求項１に記載の移動通信端末において、前記指向性制御手段は、前記パイロット信号の位相角度を求める位相算出手段と、この位相算出手段により求められた位相角度を使用して、該当アレーアンテナの指向性を形成するための重み係数を求める重み係数算出手段とを具備することを特徴とする。
【００１２】
請求項３に記載の移動通信端末は、請求項１に記載の移動通信端末において、前記指向性制御手段は、前記パイロット信号そのものを、或は前記パイロット信号に定数を乗じて、該当アレーアンテナの指向性を形成するための重み係数とする重み係数算出手段を具備することを特徴とする。
【００１３】
請求項４に記載の移動通信端末は、請求項２または請求項３に記載の移動通信端末において、前記指向性制御手段は、前記重み係数を前記受信信号に乗じて前記アレーアンテナの受信指向性を制御することを特徴とする。
【００１４】
請求項５に記載の移動通信端末は、請求項２または請求項３に記載の移動通信端末において、前記指向性制御手段は、前記重み係数を送信周波数にしたがって修正後、送信信号に乗じて前記アレーアンテナの送信指向性を制御することを特徴とする。
【００１５】
請求項６に記載のアレーアンテナ指向性制御方法は、複数のアンテナ素子からなるアレーアンテナを備え、パイロット信号を含む符号分割多元接続方式の無線信号を、前記アレーアンテナを用いて受信し無線通信を行う移動通信端末におけるアレーアンテナ指向性制御方法であって、個々の前記アンテナ素子の受信信号に対して所定の逆拡散符号により逆拡散処理を行い、前記アンテナ素子毎に前記パイロット信号を抽出する過程と、前記アンテナ素子個別のパイロット信号に基づき、前記複数のアンテナ素子毎にアレーアンテナの指向性パターンを形成するための重み付けを行い、前記重み付けに基づき指向性の制御を行う指向性制御過程とからなることを特徴としている。
【００１６】
請求項７に記載のアレーアンテナ指向性制御方法は、請求項６に記載のアレーアンテナ指向性制御方法において、前記指向性制御過程は、前記パイロット信号の位相角度を求める処理と、この位相角度を使用して、該当アレーアンテナの指向性を形成するための重み係数を求める処理とを含むことを特徴とする。
【００１７】
請求項８に記載のアレーアンテナ指向性制御方法は、請求項６に記載のアレーアンテナ指向性制御方法において、前記指向性制御過程は、前記パイロット信号そのものを、或は前記パイロット信号に定数を乗じて、該当アレーアンテナの指向性を形成するための重み係数とすることを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照し、本発明の一実施形態を説明する。本実施形態においては、移動通信端末の具体的な例として携帯電話機について説明する。
図１は、本発明の一実施形態による移動通信端末（携帯電話機）の受信機能に係る構成を示すブロック図である。この図１に示す携帯電話機は、複数のアンテナ素子からなるアレーアンテナを用いて符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）方式の無線信号を受信し無線通信を行うものである。なお、図１には受信機能に係るブロックのみを示しているが、他の機能ブロックについては従来の携帯電話機と同様であり、その説明を省略する。
【００１９】
初めに、本実施形態で用いるアレーアンテナ指向性制御方法の概要を説明する。携帯電話機は基地局からＣＤＭＡ方式の無線信号を受信するが、この無線信号の中には、携帯電話機が多数の基地局の送信信号の中から受信電力最大の信号を捕捉し、その信号のパスタイミングを決定する（これをパス検出と言う）と同時に基地局を識別するなどのために、所定のパイロット信号（例えば、ＣＤＭＡ米国規格「ＴＩＡ／ＥＩＡ−９５Ｂ,§7.1.3.2」）が含まれている。このパイロット信号は「１＋ｊ」とみなすことができる複素定数を、拡散符号により実部、虚部に対しそれぞれ拡散処理がなされて基地局から送信される。
【００２０】
他方、携帯電話機には、パイロット信号を抽出可能な逆拡散符号（パイロット信号用逆拡散符号）が予め設定されている。そこで、本発明のアレーアンテナ指向性制御方法では、アレーアンテナを構成する個々のアンテナ素子の受信信号に対して、逆拡散符号（ＰＮ符号）により逆拡散処理を行い、個々のアンテナ素子の受信信号に含まれていたパイロット信号（アンテナ素子個別のパイロット信号）を抽出する。
【００２１】
個々のアンテナ素子毎に抽出されたパイロット信号には、到来方向にそれぞれ対応した位相情報が含まれており、これらの位相情報はパイロット信号の到来方向を示す方向ベクトルとみなすことができる。本発明においては、パイロット信号の方向ベクトルを表す該アンテナ素子個別のパイロット信号の位相情報から、直接、複数のアンテナ素子からなるアレーアンテナの指向性パターンを形成するための重み付けを行う。したがって、従来のように専用の参照信号を必要とする適応アルゴリズムを使用する必要がなく、適応アルゴリズム特有の収束特性の問題（繰り返し計算が発散する等）もなくなり、アレーアンテナの指向性を安定して制御することができるようになる。
【００２２】
以下、図１を参照して、本発明のアレーアンテナ指向性制御方法を用いた携帯電話機について詳細に説明する。図１において、符号１−１〜Ｎ（Ｎ；２以上の整数）はアレーアンテナを構成するＮ個のアンテナ素子である。符号２はアンテナ素子１−１〜Ｎを介してＣＤＭＡ方式の無線信号を同時にＮ個分受信し、アンテナ素子１−１〜Ｎに対応する受信信号ｘ1〜ｘNを出力する無線受信部である。この無線受信部２は、無線信号受信回路、ダウンコンバータ、アナログ−デジタル変換器などから構成されており、受信したＮ個分の無線信号をそれぞれデジタル化して受信信号ｘ1〜ｘNを生成する。
【００２３】
符号３は受信信号ｘ1〜ｘNの中から任意の一つを用いてパス検出を行い、所望信号のパスタイミング（フィンガー）を出力するパス検出部である。
符号４は受信信号ｘ1〜ｘNに対して逆拡散符号（ＰＮ符号）により逆拡散処理を行い、受信信号ｘ1〜ｘNに含まれていたアンテナ素子個別のパイロット信号Ｚ1〜ＺNを個々に抽出して出力する方向ベクトル検出部である。この方向ベクトル検出部４は、パス検出部３で検出されたパスタイミング（フィンガー）により、受信信号ｘ1〜ｘNの逆拡散処理をそれぞれ実行する。このようにして抽出したパイロット信号Ｚ1〜ＺNは、信号到来方向を示す方向ベクトル［Ｚ1，…，ＺN］となる。
【００２４】
符号５は符号５ａ（位相算出部）と符号５ｂ（重み係数算出部）にて構成され、方向ベクトル検出部４で抽出したパイロット信号の振幅を調節するスケーリング（Scaling）を行うスケーリング部である。そして、符号５ａはパイロット信号Ｚ1〜ＺNの位相角度θ1〜θNを求めて出力する位相算出部である。さらに、符号５ｂは位相角度θ1〜θNを使用して、該当アンテナ素子１−１〜Ｎの指向性の重み係数Ｗ1〜ＷNを求める重み係数算出部である。
【００２５】
符号６は重み係数Ｗ1〜ＷNの雑音成分を抑圧するためのノイズ抑圧部（ローパスフィルタ等）である。このノイズ抑圧部６には、移動平均型のローパスフィルタを用いることができる。なお、雑音による影響が小さい場合にはノイズ抑圧部６を用いなくてもよい。
【００２６】
符号７は乗算器であり、この乗算器７はＮ個具備される。符号８は加算器である。Ｎ個の乗算器７によりノイズ抑圧部６通過後の重み係数Ｗ1〜ＷNを受信信号ｘ1〜ｘNにそれぞれ乗じ、これら乗算結果の総和を加算器８により算出する。この加算器８の出力信号ｙは、重み係数Ｗ1〜ＷNによってアレーアンテナの受信指向性が形成された結果の受信信号となる。符号１１は出力信号ｙにより各チャネル（SYNC，Paging，Traffic等）の受信データを求めるチャネル受信部である。
【００２７】
次に、方向ベクトル検出部４が受信信号ｘ1〜ｘNからパイロット信号Ｚ1〜ＺNを抽出することにより方向ベクトルを検出する処理を説明する。先ず、アンテナ素子１−ｉ（ｉ；１〜Ｎのいずれかの整数）に対応する受信信号ｘiは（１）式のように表すことができる。
【００２８】
【数１】
【００２９】
但し、Ａiはアンテナ素子１−ｉの出力振幅、ＰI(t)、ＰQ(t)はそれぞれ拡散符号（ＰＮ符号）の実部、虚部である（添字のＩ，Ｑはそれぞれ実部、虚部を意味する）。ｅjPN(t)=ＰI(t)＋ｊＰQ(t)、ｅj θ iは無線信号の到来方向による位相成分である。ＡiｅjPN(t)ｅj θ i部分はパイロットチャネル信号を表し、s(t)はパイロットチャネル以外のチャネル信号（SYNC，Paging，Traffic等）を表す。
ＣＤＭＡ方式の移動通信の仕様上、（１）式にs(t)で表すパイロットチャネル以外のチャネル信号は、パイロットチャネル信号と直交するので、逆拡散後、０になる。このため説明の便宜上、ｘiにはパイロットチャネル信号しか含まれないと仮定する。すると、ｘiは（２）式に示すようになる。
【００３０】
【数２】
【００３１】
方向ベクトル検出部４は、パス検出部３からのパスタイミング（フィンガー）により、（１）式の受信信号ｘiに対して所定の逆拡散符号（ＰＮ符号）により逆拡散を行い、逆拡散後のパイロット信号Ｚiを求める。この逆拡散後のパイロット信号Ｚiは（３）式で表すことができる。
【００３２】
【数３】
【００３３】
但し、Ｔは逆拡散計算範囲、ｅ-jPN(t)は逆拡散符号、ｅj αはパス検出時に用いたアンテナ素子の固有位相誤差などによる固定の未知位相成分である。
この（３）式に（２）式のｘiを代入すると、Ｚiは（４）式に示すようになる。
【００３４】
【数４】
【００３５】
方向ベクトル検出部４は、上記処理をアンテナ素子１−１〜Ｎに対して行い、Ｚ1〜ＺNを求める。これらＺ1〜ＺNからなるベクトル［Ｚ1，…，ＺN］=［Ａ1ｅj θ 1，…，ＡNｅj θ N］Ｔｅj αは方向ベクトルとなる。個別のＺi（ｉ；１〜Ｎのいずれかの整数）は方向ベクトルの要素という。また、（３）式中のｅj αは方向ベクトルに対して影響がないので、「α＝０」すなわち「ｅj α＝１」と仮定する。
【００３６】
なお、本実施形態のように、受信信号ｘiがデジタル化された離散値の場合には、受信信号ｘiは（５）式のように表される。
【００３７】
【数５】
【００３８】
但し、Ｔsはサンプリング周期、ｎはサンプリング番号である。
また、逆拡散後のパイロット信号Ｚi、つまり方向ベクトルの要素は、（６）式で求められる。
【００３９】
【数６】
【００４０】
但し、Ｍは逆拡散計算の範囲である。
【００４１】
次に、スケーリング部５がＺ1〜ＺNの振幅を調節するスケーリング処理を説明する。方向ベクトル検出部４から出力する方向ベクトル［Ｚ1，Ｚ2，…，ＺN］の要素Ｚ1，Ｚ2，…，ＺNの振幅は受信信号ｘ1，ｘ2，…，ｘNの振幅とそれぞれ比例するので、受信信号の振幅の変動範囲が大きい場合には、方向ベクトルの要素の振幅を一定範囲内におさめるのが望ましい。このためにスケーリング部５を設けている。
【００４２】
まず、位相算出部５ａは、（４）式のパイロット信号Ｚiの位相角度θiを（７）式により算出する（「α＝０」と仮定する）。
【００４３】
【数７】
【００４４】
但し、Ｒｅ(Ｚi)はＺiの実数部、Ｉｍ(Ｚi)はＺiの虚数部である。
【００４５】
そして、重み係数算出部５ｂは（７）式により算出された位相角度θiを用いて、（８）式によりアンテナ素子１−ｉの指向性の重み係数Ｗiを算出する。すると、この求められた重み係数Ｗiの振幅（大きさ）は受信信号の振幅と関係なく、一定になる。
【００４６】
【数８】
【００４７】
なお、スケーリング部５は単に方向ベクトルの要素の振幅を調節するため、（９）式または（１０）式に示す計算でスケーリングしてもよい。
Ｗi＝ＺiＺ0 ・・・（９）
Ｗi＝ＺiＣi ・・・（１０）
但し、Ｚ0は０以外の任意の定数（複素数又は実数）である。また、Ｃi（ｉ＝１，…Ｎ）は０以外の任意の実数である。
【００４８】
例えば、アンテナ素子の受信電力があまり変化しない場合、「Ｚ0＝１」として方向ベクトル検出部４で抽出した値をそのままＷiとしてもよいし、或はＺ0を他の固定値に設定してもよい。或は、（１１）式によりＺ0を求める。
【００４９】
【数９】
【００５０】
或は、移動通信端末が検出する受信電界強度（ＲＳＳＩ値）を用いて、（１２）式によりＺ0を求める。
【００５１】
【数１０】
【００５２】
或は、（１３）式および（１４）式によりＣiを求める。
【００５３】
【数１１】
【数１２】
【００５４】
他にもＺ0又はＣiの決める方法が存在するが、要は方向ベクトルの要素の振幅を一定範囲内におさめるようにＺ0又はＣiを任意に決めればよい。
（９）式または（１０）式により重み係数Ｗiを求める場合には、方向ベクトル検出部４から出力されるパイロット信号Ｚ1〜ＺNを重み係数算出部５ｂへ入力する。したがって、位相算出部５ａを具備しなくてもよい。
【００５５】
このようにして求められた重み係数Ｗ1〜ＷNからノイズ抑圧部６により雑音成分を抑圧し、Ｎ個の乗算器７によりノイズ抑圧部６通過後の重み係数Ｗ1〜ＷNを受信信号ｘ1〜ｘNにそれぞれ乗じる。これらＮ個の乗算器７の出力信号は、それぞれ受信信号ｘ1〜ｘNに対して、パイロット信号Ｚ1〜ＺNからなる方向ベクトル［Ｚ1，…，ＺN］に基づき重み付けがなされたものとなる。
【００５６】
次いで、それらＮ個の乗算器７による乗算結果の総和を加算器８により算出する。この加算器８の出力信号ｙは、重み係数Ｗ1〜ＷNによってアレーアンテナの受信指向性が形成された後の受信信号となる。このようにして、安定したアレーアンテナの受信指向性制御を実現することができる。
【００５７】
図２は、上述した実施形態を携帯電話機の送信機能部に適用した構成を示すブロック図である。この図２において図１の各部に対応する部分には同一の符号を付け、その説明を省略する。図２に示すように、重み係数算出部５ｂで求められた重み係数Ｗ1〜ＷNからノイズ抑圧部６により雑音成分を抑圧し、位相差・周波数差校正部１１が、ノイズ抑圧部６通過後の重み係数Ｗ1〜ＷNに対し必要に応じて各アンテナ素子の固有位相差および送受信周波数差に従って重み係数を校正する。
【００５８】
次いで、位相差・周波数差校正部１１から出力された重み係数Ｗ’1〜Ｗ’NをＮ個の乗算器７により送信信号とそれぞれ乗算し、これら乗算器７の出力信号が無線送受信部２１により、アンテナ素子１−１〜Ｎから送信される。乗算器７の出力信号は、重み係数Ｗ1〜ＷNによってアレーアンテナの送信指向性を形成する送信信号である。これにより、安定したアレーアンテナの送信指向性制御を実現することができる。
【００５９】
なお、図１および図２に示す構成を組み合わせて、アレーアンテナの送受信指向性を同時に形成するようにしてもよい。
【００６０】
図３は、本実施形態のアレーアンテナ指向性制御方法により、アレーアンテナの指向性制御を行い形成されたアンテナ指向性を示す図である。この図３には、４素子直列λ/２間隔アレーアンテナにおけるアンテナ指向性を求めた結果を、複数回重ねて図示している。この図３に示すように、複数のアンテナ指向性が信号到来方向に正しく安定して形成されており、アレーアンテナ指向性が安定的に制御されていることがわかる。
【００６１】
上述したように、本実施形態によれば、従来の参照信号を要する適応アルゴリズムを使用する必要がなく、適応アルゴリズム特有の収束特性の問題（繰り返し計算が発散する等）もなくなり、アレーアンテナの指向性を安定して制御することができる。これにより、移動通信端末が移動した場合等においても、アレーアンテナの指向性を無線信号の到来方向へ向くように安定して制御することが可能となる。
【００６２】
さらに、パイロット信号の位相角度を求め、この位相角度を使用して、該当アンテナ素子に対応する重み係数を求めるようにしたので、適応アルゴリズムによる繰り返し計算を行うことなく、重み係数を求めることができる。これにより、アレーアンテナの指向性を形成するための重み係数を求めるための処理量を低減することが可能となり、消費電力を削減することができる。
【００６３】
なお、本発明の移動通信端末としては、上述した実施形態のように、携帯電話機のほか、ＰＤＡ（Personal Digital Assistants：個人用情報機器）と称される携帯型の端末も含むものとする。ここで、ＰＤＡの場合、無線通信手段を内蔵しているものを指す。また、移動体（自動車、列車等）に備えられた無線通信装置（自動車電話装置等）についても含むものとする。
【００６４】
以上、本発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【００６５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、先ず、個々のアンテナ素子の受信信号に対して所定の逆拡散符号により逆拡散処理を行い、アンテナ素子毎に所定のパイロット信号を抽出する。このパイロット信号には、到来方向に対応した位相情報が含まれており、無線信号の到来方向を示す方向ベクトルであるとみなすことができる。そして、本発明は、このようにして無線信号の到来方向とみなした方向ベクトルの要素の位相、つまり該アンテナ素子個別のパイロット信号の位相から、直接、複数のアンテナ素子からなるアレーアンテナの指向性パターンを形成するための重み付けを行うことができる。したがって、従来の参照信号を要する適応アルゴリズムを使用する必要がなく、適応アルゴリズム特有の収束特性の問題（繰り返し計算が発散する等）もなくなり、アレーアンテナの指向性を安定して制御することができるという効果が得られる。
【００６６】
これにより、移動通信端末が移動した場合等においても、アレーアンテナの指向性を無線信号の到来方向へ向くように安定して制御することが可能となる。この結果、従来に比してより良い通信品質を実現する移動通信端末を提供することができるという優れた効果が得られる。
【００６７】
また、請求項２または７記載の発明によれば、パイロット信号の位相角度を求め、この位相角度を使用して、該当アレーアンテナの指向性を形成するための重み係数を求めるようにしたので、適応アルゴリズムによる繰り返し計算を行うことなく、重み係数を求めることができる。この結果、アレーアンテナの指向性を形成するための重み係数を求めるための処理量を低減することが可能となるので、消費電力を削減することができるという効果が得られる。
【００６８】
また、請求項３または８記載の発明によれば、パイロット信号そのものを、或はパイロット信号に定数を乗じて、該当アレーアンテナの指向性を形成するための重み係数とするようにしたので、適応アルゴリズムによる繰り返し計算を行うことなく、重み係数を求めることができる。この結果、アレーアンテナの指向性を形成するための重み係数を求めるための処理量を低減することが可能となるので、消費電力を削減することができるという効果が得られる。
【００６９】
このように消費電力を削減することが可能となるので、移動通信端末の電池の消耗を抑えることができる。この結果、例えば、充電回数が減るなど、使い勝手のよい移動通信端末を提供することができるという優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態による移動通信端末（携帯電話機）の受信機能に係る構成を示すブロック図である。
【図２】 図１に示す携帯電話機の送信機能部に本発明を適用した構成を示すブロック図である。
【図３】 本実施形態のアレーアンテナ指向性制御方法により、アレーアンテナの指向性制御を行い形成されたアンテナ指向性を示す図である。
【図４】 従来のアレーアンテナ指向性制御方法により、アレーアンテナの指向性制御を行い形成されたアンテナ指向性を示す図である。
【符号の説明】
１−１〜Ｎ…アンテナ素子、２…無線受信部、３…パス検出部、４…方向ベクトル検出部、５…スケーリング部、５ａ…位相算出部、５ｂ…重み係数算出部、６…ノイズ抑圧部、７…乗算器、８…加算器、９…チャネル受信部、１１…位相差・周波数差校正部、２１…無線送受信部。
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のアンテナ素子からなるアレーアンテナを用いて符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）方式の無線信号を受信し無線通信を行う移動通信端末、及びそのアレーアンテナ指向性制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
移動通信システムでは、従来から基地局において、複数のアンテナ素子からなるアレーアンテナを備え、送受信の指向性パターンを形成し、移動通信端末の移動に対して追従する制御を行っている。また、移動通信システムでは、携帯電話機等の移動通信端末の対基地局追従性能（基地局との間で無線通信接続を維持し続ける能力）が通信品質面でますます重要となっていることから、移動通信端末にも基地局と同様に複数のアンテナ素子からなるアレーアンテナを備え、送受信の指向性パターンを形成することが考えられる。
【０００３】
従来のアレーアンテナ指向性制御方法として、例えば、最小平均二乗誤差（ＭＭＳＥ；Minimum Mean-Squared Error）に基づいた適応アルゴリズム（ＲＬＳアルゴリズム、ＳＭＩアルゴリズム、ＬＭＳアルゴリズム等）を用いるものが知られている。この方法は、基地局から受信した受信信号と、例えばこの受信信号から抽出した参照信号について、二乗誤差を最小化するように、各アンテナ素子からなるアレーアンテナの指向性パターンを形成するための重み係数を適応アルゴリズムにより繰り返し計算して求めるものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来のアレーアンテナ指向性制御方法では、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）方式の無線信号を受信し無線通信を行う移動通信端末に適用する際に、以下のような問題がある。従来のアレーアンテナ指向性制御方法においては専用の参照信号が必要で、受信した信号と参照信号との間の二乗誤差を最小にするようアレーアンテナの重み計数を求める。また、受信信号に逆拡散処理を行うと、所望の信号が拡散ゲイン分増幅され、相対的にノイズおよび干渉信号の影響が小さくなり、しかも基地局と比べて移動局の場合、干渉の数が少なく、干渉電力も所望の値より大きくなることがないので、アレーアンテナの指向性パターンを形成するための重み係数を求めるための適応アルゴリズムの収束特性が悪くなる場合がある。さらに、重み係数を求めるための繰り返し計算が発散し、重み係数が確定できないこともある。この結果、アレーアンテナの指向性制御動作が不安定となる。
【０００５】
図４は、ＣＤＭＡ方式の無線信号を移動局側（下りリンク）で受信した場合において、従来のアレーアンテナ指向性制御方法（ＬＭＳアルゴリズム使用）を逆拡散後に適用することにより、アレーアンテナの指向性制御を行い形成されたアンテナ指向性を示す図である。この図４には、４素子直列λ/２間隔アレーアンテナにおけるアンテナ指向性を複数回の繰り返し演算により求めた結果を重ねて図示している。図４に示すように、従来のＬＭＳアルゴリズムを用いた制御方法では、アレーアンテナの指向性を信号到来方向に安定して形成することができていない。これは、上述する理由によりＬＭＳアルゴリズムの収束特性が悪くなるためである。
【０００６】
このように、ＣＤＭＡ方式の移動通信端末に従来のアレーアンテナ指向性制御方法を適用してアレーアンテナの指向性を制御すると、指向性制御動作が不安定となり、指向性の対基地局追従性能を向上させることが困難となっている。
【０００７】
また、従来のＲＬＳ，ＳＭＩなどの高速アレーアンテナ指向性制御方法を用いると、二乗誤差が最小化されるまで重み係数を求める計算の処理量が多く、消費電力が大きくなってしまう。この結果、移動通信端末の電池寿命が短くなるという問題も生じている。
【０００８】
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、複数のアンテナ素子からなるアレーアンテナを用いてＣＤＭＡ方式の無線信号を受信し無線通信を行う場合に、アレーアンテナの指向性を安定して制御することができる移動通信端末、及びそのアレーアンテナ指向性制御方法を提供することにある。
【０００９】
また、本発明は、アレーアンテナの指向性を形成するための重み係数を求めるための処理量を低減して消費電力を削減することができる移動通信端末、及びそのアレーアンテナ指向性制御方法を提供することも目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の移動通信端末は、複数のアンテナ素子からなるアレーアンテナを備え、パイロット信号を含む符号分割多元接続方式の無線信号を、前記アレーアンテナを用いて受信し無線通信を行う移動通信端末において、個々の前記アンテナ素子の受信信号に対して所定の逆拡散符号により逆拡散処理を行い、前記アンテナ素子毎に前記パイロット信号を抽出するパイロット信号逆拡散手段と、前記パイロット信号逆拡散手段によって抽出されたアンテナ素子個別のパイロット信号に基づき、前記複数のアンテナ素子毎にアレーアンテナの指向性パターンを形成するための重み付けを行い、前記重み付けに基づき指向性の制御を行う指向性制御手段とを具備することを特徴としている。
【００１１】
請求項２に記載の移動通信端末は、請求項１に記載の移動通信端末において、前記指向性制御手段は、前記パイロット信号の位相角度を求める位相算出手段と、この位相算出手段により求められた位相角度を使用して、該当アレーアンテナの指向性を形成するための重み係数を求める重み係数算出手段とを具備することを特徴とする。
【００１２】
請求項３に記載の移動通信端末は、請求項１に記載の移動通信端末において、前記指向性制御手段は、前記パイロット信号そのものを、或は前記パイロット信号に定数を乗じて、該当アレーアンテナの指向性を形成するための重み係数とする重み係数算出手段を具備することを特徴とする。
【００１３】
請求項４に記載の移動通信端末は、請求項２または請求項３に記載の移動通信端末において、前記指向性制御手段は、前記重み係数を前記受信信号に乗じて前記アレーアンテナの受信指向性を制御することを特徴とする。
【００１４】
請求項５に記載の移動通信端末は、請求項２または請求項３に記載の移動通信端末において、前記指向性制御手段は、前記重み係数を送信周波数にしたがって修正後、送信信号に乗じて前記アレーアンテナの送信指向性を制御することを特徴とする。
【００１５】
請求項６に記載のアレーアンテナ指向性制御方法は、複数のアンテナ素子からなるアレーアンテナを備え、パイロット信号を含む符号分割多元接続方式の無線信号を、前記アレーアンテナを用いて受信し無線通信を行う移動通信端末におけるアレーアンテナ指向性制御方法であって、個々の前記アンテナ素子の受信信号に対して所定の逆拡散符号により逆拡散処理を行い、前記アンテナ素子毎に前記パイロット信号を抽出する過程と、前記アンテナ素子個別のパイロット信号に基づき、前記複数のアンテナ素子毎にアレーアンテナの指向性パターンを形成するための重み付けを行い、前記重み付けに基づき指向性の制御を行う指向性制御過程とからなることを特徴としている。
【００１６】
請求項７に記載のアレーアンテナ指向性制御方法は、請求項６に記載のアレーアンテナ指向性制御方法において、前記指向性制御過程は、前記パイロット信号の位相角度を求める処理と、この位相角度を使用して、該当アレーアンテナの指向性を形成するための重み係数を求める処理とを含むことを特徴とする。
【００１７】
請求項８に記載のアレーアンテナ指向性制御方法は、請求項６に記載のアレーアンテナ指向性制御方法において、前記指向性制御過程は、前記パイロット信号そのものを、或は前記パイロット信号に定数を乗じて、該当アレーアンテナの指向性を形成するための重み係数とすることを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照し、本発明の一実施形態を説明する。本実施形態においては、移動通信端末の具体的な例として携帯電話機について説明する。
図１は、本発明の一実施形態による移動通信端末（携帯電話機）の受信機能に係る構成を示すブロック図である。この図１に示す携帯電話機は、複数のアンテナ素子からなるアレーアンテナを用いて符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）方式の無線信号を受信し無線通信を行うものである。なお、図１には受信機能に係るブロックのみを示しているが、他の機能ブロックについては従来の携帯電話機と同様であり、その説明を省略する。
【００１９】
初めに、本実施形態で用いるアレーアンテナ指向性制御方法の概要を説明する。携帯電話機は基地局からＣＤＭＡ方式の無線信号を受信するが、この無線信号の中には、携帯電話機が多数の基地局の送信信号の中から受信電力最大の信号を捕捉し、その信号のパスタイミングを決定する（これをパス検出と言う）と同時に基地局を識別するなどのために、所定のパイロット信号（例えば、ＣＤＭＡ米国規格「ＴＩＡ／ＥＩＡ−９５Ｂ,§7.1.3.2」）が含まれている。このパイロット信号は「１＋ｊ」とみなすことができる複素定数を、拡散符号により実部、虚部に対しそれぞれ拡散処理がなされて基地局から送信される。
【００２０】
他方、携帯電話機には、パイロット信号を抽出可能な逆拡散符号（パイロット信号用逆拡散符号）が予め設定されている。そこで、本発明のアレーアンテナ指向性制御方法では、アレーアンテナを構成する個々のアンテナ素子の受信信号に対して、逆拡散符号（ＰＮ符号）により逆拡散処理を行い、個々のアンテナ素子の受信信号に含まれていたパイロット信号（アンテナ素子個別のパイロット信号）を抽出する。
【００２１】
個々のアンテナ素子毎に抽出されたパイロット信号には、到来方向にそれぞれ対応した位相情報が含まれており、これらの位相情報はパイロット信号の到来方向を示す方向ベクトルとみなすことができる。本発明においては、パイロット信号の方向ベクトルを表す該アンテナ素子個別のパイロット信号の位相情報から、直接、複数のアンテナ素子からなるアレーアンテナの指向性パターンを形成するための重み付けを行う。したがって、従来のように専用の参照信号を必要とする適応アルゴリズムを使用する必要がなく、適応アルゴリズム特有の収束特性の問題（繰り返し計算が発散する等）もなくなり、アレーアンテナの指向性を安定して制御することができるようになる。
【００２２】
以下、図１を参照して、本発明のアレーアンテナ指向性制御方法を用いた携帯電話機について詳細に説明する。図１において、符号１−１〜Ｎ（Ｎ；２以上の整数）はアレーアンテナを構成するＮ個のアンテナ素子である。符号２はアンテナ素子１−１〜Ｎを介してＣＤＭＡ方式の無線信号を同時にＮ個分受信し、アンテナ素子１−１〜Ｎに対応する受信信号ｘ1〜ｘNを出力する無線受信部である。この無線受信部２は、無線信号受信回路、ダウンコンバータ、アナログ−デジタル変換器などから構成されており、受信したＮ個分の無線信号をそれぞれデジタル化して受信信号ｘ1〜ｘNを生成する。
【００２３】
符号３は受信信号ｘ1〜ｘNの中から任意の一つを用いてパス検出を行い、所望信号のパスタイミング（フィンガー）を出力するパス検出部である。
符号４は受信信号ｘ1〜ｘNに対して逆拡散符号（ＰＮ符号）により逆拡散処理を行い、受信信号ｘ1〜ｘNに含まれていたアンテナ素子個別のパイロット信号Ｚ1〜ＺNを個々に抽出して出力する方向ベクトル検出部である。この方向ベクトル検出部４は、パス検出部３で検出されたパスタイミング（フィンガー）により、受信信号ｘ1〜ｘNの逆拡散処理をそれぞれ実行する。このようにして抽出したパイロット信号Ｚ1〜ＺNは、信号到来方向を示す方向ベクトル［Ｚ1，…，ＺN］となる。
【００２４】
符号５は符号５ａ（位相算出部）と符号５ｂ（重み係数算出部）にて構成され、方向ベクトル検出部４で抽出したパイロット信号の振幅を調節するスケーリング（Scaling）を行うスケーリング部である。そして、符号５ａはパイロット信号Ｚ1〜ＺNの位相角度θ1〜θNを求めて出力する位相算出部である。さらに、符号５ｂは位相角度θ1〜θNを使用して、該当アンテナ素子１−１〜Ｎの指向性の重み係数Ｗ1〜ＷNを求める重み係数算出部である。
【００２５】
符号６は重み係数Ｗ1〜ＷNの雑音成分を抑圧するためのノイズ抑圧部（ローパスフィルタ等）である。このノイズ抑圧部６には、移動平均型のローパスフィルタを用いることができる。なお、雑音による影響が小さい場合にはノイズ抑圧部６を用いなくてもよい。
【００２６】
符号７は乗算器であり、この乗算器７はＮ個具備される。符号８は加算器である。Ｎ個の乗算器７によりノイズ抑圧部６通過後の重み係数Ｗ1〜ＷNを受信信号ｘ1〜ｘNにそれぞれ乗じ、これら乗算結果の総和を加算器８により算出する。この加算器８の出力信号ｙは、重み係数Ｗ1〜ＷNによってアレーアンテナの受信指向性が形成された結果の受信信号となる。符号１１は出力信号ｙにより各チャネル（SYNC，Paging，Traffic等）の受信データを求めるチャネル受信部である。
【００２７】
次に、方向ベクトル検出部４が受信信号ｘ1〜ｘNからパイロット信号Ｚ1〜ＺNを抽出することにより方向ベクトルを検出する処理を説明する。先ず、アンテナ素子１−ｉ（ｉ；１〜Ｎのいずれかの整数）に対応する受信信号ｘiは（１）式のように表すことができる。
【００２８】
【数１】
但し、Ａiはアンテナ素子１−ｉの出力振幅、ＰI(t)、ＰQ(t)はそれぞれ拡散符号（ＰＮ符号）の実部、虚部である（添字のＩ，Ｑはそれぞれ実部、虚部を意味する）。ｅjPN(t)=ＰI(t)＋ｊＰQ(t)、ｅj θ iは無線信号の到来方向による位相成分である。ＡiｅjPN(t)ｅj θ i部分はパイロットチャネル信号を表し、s(t)はパイロットチャネル以外のチャネル信号（SYNC，Paging，Traffic等）を表す。
ＣＤＭＡ方式の移動通信の仕様上、（１）式にs(t)で表すパイロットチャネル以外のチャネル信号は、パイロットチャネル信号と直交するので、逆拡散後、０になる。このため説明の便宜上、ｘiにはパイロットチャネル信号しか含まれないと仮定する。すると、ｘiは（２）式に示すようになる。
【００３０】
【数２】
方向ベクトル検出部４は、パス検出部３からのパスタイミング（フィンガー）により、（１）式の受信信号ｘiに対して所定の逆拡散符号（ＰＮ符号）により逆拡散を行い、逆拡散後のパイロット信号Ｚiを求める。この逆拡散後のパイロット信号Ｚiは（３）式で表すことができる。
【００３２】
【数３】
但し、Ｔは逆拡散計算範囲、ｅ-jPN(t)は逆拡散符号、ｅj αはパス検出時に用いたアンテナ素子の固有位相誤差などによる固定の未知位相成分である。
この（３）式に（２）式のｘiを代入すると、Ｚiは（４）式に示すようになる。
【００３４】
【数４】
方向ベクトル検出部４は、上記処理をアンテナ素子１−１〜Ｎに対して行い、Ｚ1〜ＺNを求める。これらＺ1〜ＺNからなるベクトル［Ｚ1，…，ＺN］=［Ａ1ｅj θ 1，…，ＡNｅj θ N］Ｔｅj αは方向ベクトルとなる。個別のＺi（ｉ；１〜Ｎのいずれかの整数）は方向ベクトルの要素という。また、（３）式中のｅj αは方向ベクトルに対して影響がないので、「α＝０」すなわち「ｅj α＝１」と仮定する。
【００３６】
なお、本実施形態のように、受信信号ｘiがデジタル化された離散値の場合には、受信信号ｘiは（５）式のように表される。
【００３７】
【数５】
但し、Ｔsはサンプリング周期、ｎはサンプリング番号である。
また、逆拡散後のパイロット信号Ｚi、つまり方向ベクトルの要素は、（６）式で求められる。
【００３９】
【数６】
但し、Ｍは逆拡散計算の範囲である。
【００４１】
次に、スケーリング部５がＺ1〜ＺNの振幅を調節するスケーリング処理を説明する。方向ベクトル検出部４から出力する方向ベクトル［Ｚ1，Ｚ2，…，ＺN］の要素Ｚ1，Ｚ2，…，ＺNの振幅は受信信号ｘ1，ｘ2，…，ｘNの振幅とそれぞれ比例するので、受信信号の振幅の変動範囲が大きい場合には、方向ベクトルの要素の振幅を一定範囲内におさめるのが望ましい。このためにスケーリング部５を設けている。
【００４２】
まず、位相算出部５ａは、（４）式のパイロット信号Ｚiの位相角度θiを（７）式により算出する（「α＝０」と仮定する）。
【００４３】
【数７】
但し、Ｒｅ(Ｚi)はＺiの実数部、Ｉｍ(Ｚi)はＺiの虚数部である。
【００４５】
そして、重み係数算出部５ｂは（７）式により算出された位相角度θiを用いて、（８）式によりアンテナ素子１−ｉの指向性の重み係数Ｗiを算出する。すると、この求められた重み係数Ｗiの振幅（大きさ）は受信信号の振幅と関係なく、一定になる。
【００４６】
【数８】
なお、スケーリング部５は単に方向ベクトルの要素の振幅を調節するため、（９）式または（１０）式に示す計算でスケーリングしてもよい。
Ｗi＝ＺiＺ0 ・・・（９）
Ｗi＝ＺiＣi ・・・（１０）
但し、Ｚ0は０以外の任意の定数（複素数又は実数）である。また、Ｃi（ｉ＝１，…Ｎ）は０以外の任意の実数である。
【００４８】
例えば、アンテナ素子の受信電力があまり変化しない場合、「Ｚ0＝１」として方向ベクトル検出部４で抽出した値をそのままＷiとしてもよいし、或はＺ0を他の固定値に設定してもよい。或は、（１１）式によりＺ0を求める。
【００４９】
【数９】
或は、移動通信端末が検出する受信電界強度（ＲＳＳＩ値）を用いて、（１２）式によりＺ0を求める。
【００５１】
【数１０】
或は、（１３）式および（１４）式によりＣiを求める。
【００５３】
【数１１】
他にもＺ0又はＣiの決める方法が存在するが、要は方向ベクトルの要素の振幅を一定範囲内におさめるようにＺ0又はＣiを任意に決めればよい。
（９）式または（１０）式により重み係数Ｗiを求める場合には、方向ベクトル検出部４から出力されるパイロット信号Ｚ1〜ＺNを重み係数算出部５ｂへ入力する。したがって、位相算出部５ａを具備しなくてもよい。
【００５５】
このようにして求められた重み係数Ｗ1〜ＷNからノイズ抑圧部６により雑音成分を抑圧し、Ｎ個の乗算器７によりノイズ抑圧部６通過後の重み係数Ｗ1〜ＷNを受信信号ｘ1〜ｘNにそれぞれ乗じる。これらＮ個の乗算器７の出力信号は、それぞれ受信信号ｘ1〜ｘNに対して、パイロット信号Ｚ1〜ＺNからなる方向ベクトル［Ｚ1，…，ＺN］に基づき重み付けがなされたものとなる。
【００５６】
次いで、それらＮ個の乗算器７による乗算結果の総和を加算器８により算出する。この加算器８の出力信号ｙは、重み係数Ｗ1〜ＷNによってアレーアンテナの受信指向性が形成された後の受信信号となる。このようにして、安定したアレーアンテナの受信指向性制御を実現することができる。
【００５７】
図２は、上述した実施形態を携帯電話機の送信機能部に適用した構成を示すブロック図である。この図２において図１の各部に対応する部分には同一の符号を付け、その説明を省略する。図２に示すように、重み係数算出部５ｂで求められた重み係数Ｗ1〜ＷNからノイズ抑圧部６により雑音成分を抑圧し、位相差・周波数差校正部１１が、ノイズ抑圧部６通過後の重み係数Ｗ1〜ＷNに対し必要に応じて各アンテナ素子の固有位相差および送受信周波数差に従って重み係数を校正する。
【００５８】
次いで、位相差・周波数差校正部１１から出力された重み係数Ｗ’1〜Ｗ’NをＮ個の乗算器７により送信信号とそれぞれ乗算し、これら乗算器７の出力信号が無線送受信部２１により、アンテナ素子１−１〜Ｎから送信される。乗算器７の出力信号は、重み係数Ｗ1〜ＷNによってアレーアンテナの送信指向性を形成する送信信号である。これにより、安定したアレーアンテナの送信指向性制御を実現することができる。
【００５９】
なお、図１および図２に示す構成を組み合わせて、アレーアンテナの送受信指向性を同時に形成するようにしてもよい。
【００６０】
図３は、本実施形態のアレーアンテナ指向性制御方法により、アレーアンテナの指向性制御を行い形成されたアンテナ指向性を示す図である。この図３には、４素子直列λ/２間隔アレーアンテナにおけるアンテナ指向性を求めた結果を、複数回重ねて図示している。この図３に示すように、複数のアンテナ指向性が信号到来方向に正しく安定して形成されており、アレーアンテナ指向性が安定的に制御されていることがわかる。
【００６１】
上述したように、本実施形態によれば、従来の参照信号を要する適応アルゴリズムを使用する必要がなく、適応アルゴリズム特有の収束特性の問題（繰り返し計算が発散する等）もなくなり、アレーアンテナの指向性を安定して制御することができる。これにより、移動通信端末が移動した場合等においても、アレーアンテナの指向性を無線信号の到来方向へ向くように安定して制御することが可能となる。
【００６２】
さらに、パイロット信号の位相角度を求め、この位相角度を使用して、該当アンテナ素子に対応する重み係数を求めるようにしたので、適応アルゴリズムによる繰り返し計算を行うことなく、重み係数を求めることができる。これにより、アレーアンテナの指向性を形成するための重み係数を求めるための処理量を低減することが可能となり、消費電力を削減することができる。
【００６３】
なお、本発明の移動通信端末としては、上述した実施形態のように、携帯電話機のほか、ＰＤＡ（Personal Digital Assistants：個人用情報機器）と称される携帯型の端末も含むものとする。ここで、ＰＤＡの場合、無線通信手段を内蔵しているものを指す。また、移動体（自動車、列車等）に備えられた無線通信装置（自動車電話装置等）についても含むものとする。
【００６４】
以上、本発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【００６５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、先ず、個々のアンテナ素子の受信信号に対して所定の逆拡散符号により逆拡散処理を行い、アンテナ素子毎に所定のパイロット信号を抽出する。このパイロット信号には、到来方向に対応した位相情報が含まれており、無線信号の到来方向を示す方向ベクトルであるとみなすことができる。そして、本発明は、このようにして無線信号の到来方向とみなした方向ベクトルの要素の位相、つまり該アンテナ素子個別のパイロット信号の位相から、直接、複数のアンテナ素子からなるアレーアンテナの指向性パターンを形成するための重み付けを行うことができる。したがって、従来の参照信号を要する適応アルゴリズムを使用する必要がなく、適応アルゴリズム特有の収束特性の問題（繰り返し計算が発散する等）もなくなり、アレーアンテナの指向性を安定して制御することができるという効果が得られる。
【００６６】
これにより、移動通信端末が移動した場合等においても、アレーアンテナの指向性を無線信号の到来方向へ向くように安定して制御することが可能となる。この結果、従来に比してより良い通信品質を実現する移動通信端末を提供することができるという優れた効果が得られる。
【００６７】
また、請求項２または７記載の発明によれば、パイロット信号の位相角度を求め、この位相角度を使用して、該当アレーアンテナの指向性を形成するための重み係数を求めるようにしたので、適応アルゴリズムによる繰り返し計算を行うことなく、重み係数を求めることができる。この結果、アレーアンテナの指向性を形成するための重み係数を求めるための処理量を低減することが可能となるので、消費電力を削減することができるという効果が得られる。
【００６８】
また、請求項３または８記載の発明によれば、パイロット信号そのものを、或はパイロット信号に定数を乗じて、該当アレーアンテナの指向性を形成するための重み係数とするようにしたので、適応アルゴリズムによる繰り返し計算を行うことなく、重み係数を求めることができる。この結果、アレーアンテナの指向性を形成するための重み係数を求めるための処理量を低減することが可能となるので、消費電力を削減することができるという効果が得られる。
【００６９】
このように消費電力を削減することが可能となるので、移動通信端末の電池の消耗を抑えることができる。この結果、例えば、充電回数が減るなど、使い勝手のよい移動通信端末を提供することができるという優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態による移動通信端末（携帯電話機）の受信機能に係る構成を示すブロック図である。
【図２】 図１に示す携帯電話機の送信機能部に本発明を適用した構成を示すブロック図である。
【図３】 本実施形態のアレーアンテナ指向性制御方法により、アレーアンテナの指向性制御を行い形成されたアンテナ指向性を示す図である。
【図４】 従来のアレーアンテナ指向性制御方法により、アレーアンテナの指向性制御を行い形成されたアンテナ指向性を示す図である。
【符号の説明】
１−１〜Ｎ…アンテナ素子、２…無線受信部、３…パス検出部、４…方向ベクトル検出部、５…スケーリング部、５ａ…位相算出部、５ｂ…重み係数算出部、６…ノイズ抑圧部、７…乗算器、８…加算器、９…チャネル受信部、１１…位相差・周波数差校正部、２１…無線送受信部。
Claims (8)
- 複数のアンテナ素子からなるアレーアンテナを備え、パイロット信号を含む符号分割多元接続方式の無線信号を、前記アレーアンテナを用いて受信し無線通信を行う移動通信端末において、
個々の前記アンテナ素子の受信信号に対して所定の逆拡散符号により逆拡散処理を行い、前記アンテナ素子毎に前記パイロット信号を抽出するパイロット信号逆拡散手段と、
前記パイロット信号逆拡散手段によって抽出されたアンテナ素子個別のパイロット信号に基づき、前記複数のアンテナ素子毎にアレーアンテナの指向性パターンを形成するための重み付けを行い、前記重み付けに基づき指向性の制御を行う指向性制御手段と、
を具備することを特徴とする移動通信端末。 - 前記指向性制御手段は、
前記パイロット信号の位相角度を求める位相算出手段と、
この位相算出手段により求められた位相角度を使用して、該当アレーアンテナの指向性を形成するための重み係数を求める重み係数算出手段と、
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。 - 前記指向性制御手段は、
前記パイロット信号そのものを、或は前記パイロット信号に定数を乗じて、該当アレーアンテナの指向性を形成するための重み係数とする重み係数算出手段
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。 - 前記指向性制御手段は、
前記重み係数を前記受信信号に乗じて前記アレーアンテナの受信指向性を制御することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の移動通信端末。 - 前記指向性制御手段は、
前記重み係数を送信周波数にしたがって修正後、送信信号に乗じて前記アレーアンテナの送信指向性を制御することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の移動通信端末。 - 複数のアンテナ素子からなるアレーアンテナを備え、パイロット信号を含む符号分割多元接続方式の無線信号を、前記アレーアンテナを用いて受信し無線通信を行う移動通信端末におけるアレーアンテナ指向性制御方法であって、
個々の前記アンテナ素子の受信信号に対して所定の逆拡散符号により逆拡散処理を行い、前記アンテナ素子毎に前記パイロット信号を抽出する過程と、
前記アンテナ素子個別のパイロット信号に基づき、前記複数のアンテナ素子毎にアレーアンテナの指向性パターンを形成するための重み付けを行い、前記重み付けに基づき指向性の制御を行う指向性制御過程と、
からなることを特徴とするアレーアンテナ指向性制御方法。 - 前記指向性制御過程は、
前記パイロット信号の位相角度を求める処理と、
この位相角度を使用して、該当アレーアンテナの指向性を形成するための重み係数を求める処理と、
を含むことを特徴とする請求項６に記載のアレーアンテナ指向性制御方法。 - 前記指向性制御過程は、
前記パイロット信号そのものを、或は前記パイロット信号に定数を乗じて、該当アレーアンテナの指向性を形成するための重み係数とする
ことを特徴とする請求項６に記載のアレーアンテナ指向性制御方法。
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