無線基地局及びウェイトベクトル算出方法
【課題】 本発明は、選択した受信ウェイトベクトルを送信ウェイトベクトルとしてそのまま用いずに、下り方向における伝搬環境に好適な送信ウェイトベクトルを用いることができる。
【解決手段】 受信ウェイトベクトル算出部２４は、受信ウェイトベクトルの算出に用いられる互いに異なる初期値のそれぞれを用いて、選択候補となる受信ウェイトベクトルである候補受信ウェイトベクトルを初期値毎に算出する。受信ウェイトベクトル算出部２４は、第１選択条件下で、候補受信ウェイトベクトルのそれぞれのうちのいずれかを受信ウェイトベクトルとして選択する。送信ウェイトベクトル算出部３２は、第１選択条件とは異なる第２選択条件下で、候補受信ウェイトベクトルのそれぞれのうちのいずれかを送信ウェイトベクトルとして選択する。
【解決手段】 受信ウェイトベクトル算出部２４は、受信ウェイトベクトルの算出に用いられる互いに異なる初期値のそれぞれを用いて、選択候補となる受信ウェイトベクトルである候補受信ウェイトベクトルを初期値毎に算出する。受信ウェイトベクトル算出部２４は、第１選択条件下で、候補受信ウェイトベクトルのそれぞれのうちのいずれかを受信ウェイトベクトルとして選択する。送信ウェイトベクトル算出部３２は、第１選択条件とは異なる第２選択条件下で、候補受信ウェイトベクトルのそれぞれのうちのいずれかを送信ウェイトベクトルとして選択する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アダプティブアレイ処理により信号の送受信を無線端末と実行する無線基地局、及び無線基地局で動作するウェイトベクトル算出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来からの無線基地局の中には、アダプティブアレイ処理により信号の送受信を無線端末と実行する無線基地局が存在する。例えば、アダプティブアレイ処理には、無線端末が送信した信号を受信する複数のアンテナの受信指向性の制御に用いられる受信ウェイトベクトルを算出する受信処理と、無線端末に向けて信号を送信する複数のアンテナの送信指向性の制御に用いられる送信ウェイトベクトルを算出する送信処理とが含まれている。
【０００３】
アダプティブアレイ処理における受信ウェイトベクトル及び送信ウェイトベクトルの代表的な算出方法では、最小２乗誤差法（Minimum Mean Square Error；ＭＭＳＥ）が用いられている。当該ＭＭＳＥの代表的なアルゴリズムでは、最急降下法（Least Mean Square；ＬＭＳアルゴリズム）及び再帰的最小２乗法（Recursive Least-Square；ＲＬＳアルゴリズム）が用いられている。
【０００４】
ところで、上記無線基地局の中には、相関行列などの互いに異なる初期値（以下、初期値と適宜省略する）のそれぞれを用いて、選択候補となる受信ウェイトベクトルである候補受信ウェイトベクトルを初期値毎に算出する無線基地局が存在する。
【０００５】
当該無線基地局は、算出した候補受信ウェイトベクトルのそれぞれを用いてアダプティブアレイ処理を実行し、各候補受信ウェイトベクトルの中から、最も良好なアダプティブアレイ処理の結果（例えば、ＦＥＲなど）が得られた候補受信ウェイトベクトルを受信ウェイトベクトルとして選択する。また、無線基地局は、選択した受信ウェイトベクトルをそのまま送信ベクトルとして用いる（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−２６４４８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記無線基地局では、以下のような問題が生じていた。具体的には、無線基地局と無線端末（例えば、移動局）との間の上り方向及び下り方向のそれぞれの伝搬環境（例えば、フェージングによる影響）が異なる場合がある。
【０００７】
この場合には、無線基地局は、選択した受信ウェイトベクトルを用いて当該無線端末から送信された信号を適切に受信することができても、選択した受信ウェイトベクトルをそのまま送信ウェイトベクトルとして用いると、上り方向における伝搬環境と下り方向における伝搬環境とが異なるため、当該無線端末に対して適切に信号を送信することができない場合があった。
【０００８】
そこで、本発明は以上の点に鑑みてなされたものであり、選択した受信ウェイトベクトルを送信ウェイトベクトルとしてそのまま用いずに、下り方向における伝搬環境に好適な送信ウェイトベクトルを用いることができる無線基地局、及び無線基地局で動作するウェイトベクトル算出方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の第１の特徴は、端末装置から送信された信号を受信する複数のアンテナの受信指向性の制御に用いられる受信ウェイトベクトルと、前記端末装置に信号を送信する複数のアンテナの送信指向性の制御に用いられる送信ウェイトベクトルとを算出する無線基地局であって、前記受信ウェイトベクトルの算出に用いられる互いに異なる初期値のそれぞれを用いて、選択候補となる受信ウェイトベクトルである候補受信ウェイトベクトルを前記初期値毎に算出する候補受信ウェイトベクトル算出部と、第１選択条件下で、前記候補受信ウェイトベクトルのそれぞれのうちのいずれかを前記受信ウェイトベクトルとして選択する受信ウェイトベクトル選択部と、前記第１選択条件とは異なる第２選択条件下で、前記候補受信ウェイトベクトルのそれぞれのうちのいずれかを前記送信ウェイトベクトルとして選択する送信ウェイトベクトル選択部とを備えることを要旨とする。
【００１０】
かかる特徴によれば、無線基地局は、各候補受信ウェイトベクトルの中から第１選択条件で選択したいずれかを受信ウェイトベクトルとして用いた場合に、当該受信ウェイトベクトルをそのまま送信ウェイトベクトルとして用いていない。すなわち、無線基地局は、再び、各候補受信ウェイトベクトルの中から第２選択条件で選択したいずれかを送信ウェイトベクトルとして用いている。
【００１１】
このため、下り方向における伝搬環境が上り方向における伝搬環境と異なっても、無線基地局は、当該下り方向における伝搬環境に好適な送信ウェイトベクトルを、第１選択条件とは異なる第２条件で選択することができ、所望の無線端末に信号を適切に送信することができる。
【００１２】
本発明の第２の特徴は、前記候補受信ウェイトベクトルのそれぞれに対応する初期値の中から、最も小さい初期値を最小初期値として選択する初期値選択部を備え、前記送信ウェイトベクトル選択部は、前記最小初期値に対応する候補受信ウェイトベクトルを前記送信ウェイトベクトルとして選択することを要旨とする。
【００１３】
本発明の第３の特徴は、前記候補受信ウェイトベクトルと受信された信号とを用いて算出された抽出信号の受信通信品質を前記候補受信ウェイトベクトル毎に測定する受信通信品質測定部を備え、前記送信ウェイトベクトル選択部は、前記各受信通信品質のうちの最も良好な受信通信品質に対応する候補受信ウェイトベクトルを前記送信ウェイトベクトルとして選択することを要旨とする。
【００１４】
本発明の第４の特徴は、前記候補受信ウェイトベクトルと相関ベクトルとの積によって定められる特定関数を前記候補受信ウェイトベクトル毎に算出する特定関数算出部を備え、前記送信ウェイトベクトル選択部は、前記特定関数及び前記候補受信ウェイトベクトルによって定められる評価関数を前記特定関数毎に算出し、前記各評価関数の中から、前記評価関数の極値が最も小さい評価関数を選択し、選択した前記評価関数の算出に用いられた特定関数に対応する候補受信ウェイトベクトルを前記送信ウェイトベクトルとして選択することを要旨とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の特徴によれば、選択した受信ウェイトベクトルを送信ウェイトベクトルとしてそのまま用いずに、下り方向における伝搬環境に好適な送信ウェイトベクトルを用いることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
（無線通信システムの全体概略構成）
図１は、本実施形態に係る無線通信システムの全体概略構成図である。本無線通信システムは、例えばＰＨＳ（personal handyphone system）の規格に準拠した無線通信システムである。本無線通信システムでは、時分割多重多元接続（ＴＤＭＡ）及び時分割復信（ＴＤＤ）が用いられる。
【００１７】
無線通信システムは、無線基地局１００（以下、ＣＳ１００と適宜省略する）と、無線端末２００Ａ，２００Ｂ（以下、ＰＳ２００Ａ，ＰＳ２００Ｂと適宜省略する）とを備える。なお、無線通信システムを構成する無線基地局及び無線端末の数は、図１に示した数量に限定されるものではない。
【００１８】
ＣＳ１００は、４つの送信タイムスロット及び４つの受信タイムスロットを用いることができる。１の送信タイムスロットと１の受信タイムスロットとの組は、時分割多重接続による１の通信チャネルを構成する。
【００１９】
（無線基地局の内部構成）
本実施形態に係る無線基地局について図２を参照しながら説明する。図２に示すように、ＣＳ１００は、アンテナ１１ａ，１１ｂと、無線部１２ａ，１２ｂと、スイッチ１３ａ，１３ｂと、受信系統Ｒ１と、送信系統Ｔ１とを備える。
【００２０】
本実施形態では、複数のＰＳ２００のうちの特定のＰＳ２００により送信された信号を分離・抽出するために、２本のアンテナ１１ａ，１１ｂが備えられている。但し、アンテナの本数はＮ本（Ｎ；自然数）であってもよいのは勿論のことである。
【００２１】
アンテナ１１ａは、１．９ＧＨｚ帯等の信号を送受信するアレイアンテナであり、無線部１２ａと接続される。
【００２２】
無線部１２ａは、１．９ＧＨｚ帯等の信号を生成し、アンテナ１１ａを介して送信する。無線部１２ａは、ＰＳ２００Ａ，２００Ｂから、アンテナ１１ａを介して１．９ＧＨｚ帯等の信号を受信する。無線部１２ａは、スイッチ１３ａと接続される。なお、アンテナ１１ｂ及び無線部１２ｂは、アンテナ１１ａ及び無線部１２ａとそれぞれ同様の機能を有する。
【００２３】
スイッチ１３ａは、無線部１２ａ及び受信系統Ｒ１の接続と、無線部１２ａ及び送信系統Ｔ１の接続とのいずれか一方を選択的に切替る。スイッチ１３ｂは、スイッチ１３ａと同様の機能を有する。
【００２４】
受信系統Ｒ１は、乗算部２１ａ１，２１ａ２と、加算部２２と、メモリ２３と、受信ウェイトベクトル算出部２４とを備える。
【００２５】
乗算部２１ａ1は、無線部１２ａ及びスイッチ１３ａを介してアンテナ１１ａに接続されており、アンテナ１１ａが受信した信号ｘ１（ｔ）と、受信ウェイトベクトルＷ１を構成するウェイトＷ1-1（ｔ）とを乗算し、乗算した結果（ｘ１（ｔ）・Ｗ1-1（ｔ））を加算部２２に出力する。
【００２６】
同様にして、乗算部２１ａ２は、無線部１２ｂ及びスイッチ１３ｂを介してアンテナ１１ｂに接続されており、アンテナ１１ｂが受信した信号ｘ２（ｔ）と、受信ウェイトベクトルＷ１を構成するウェイトＷ1-2（ｔ）とを乗算し、乗算した結果（ｘ２（ｔ）・Ｗ1-2（ｔ））を加算部２２に出力する。
【００２７】
加算部２２は、重み付けされた受信信号Ｗ1-1（ｔ）・ｘ１（ｔ）と重み付けされた受信信号Ｗ1-2・ｘ２（ｔ）とを合成した後に、合成した結果を示すｙ（ｔ）を特定のＰＳ２００により送信された信号（抽出信号）として出力する。ｙ（ｔ）は、以下の式により表現することができる。
【数１】
【００２８】
メモリ２３は、スタートシンボル、プリアンブル又はユニークワードを参照信号r（ｔ）として記憶する。また、メモリ２３は、受信ウェイトベクトルの算出に用いられる互いに異なる初期値（ここでは相関行列の初期値）のそれぞれをδＩ１,δＩ２として記憶する。
【００２９】
なお、本実施形態では、初期値δＩ１,δＩ２が２つ用いられているが、これに限定されずに初期値は３つ以上用いられてもよい。
【００３０】
受信ウェイトベクトル算出部２４は、ＲＬＳアルゴリズムやＳＭＩアルゴリズムを用いて、複数のアンテナ１１ａ，１１ｂの受信指向性の制御に用いられる受信ウェイトベクトルを算出する。
【００３１】
本実施形態では特に、受信ウェイトベクトル算出部２４は、初期値δＩ１,δＩ２のそれぞれを用いて、選択候補となる受信ウェイトベクトルである候補受信ウェイトベクトルを初期値毎に算出する。なお、受信ウェイトベクトル算出部２４は、候補受信ウェイトベクトル算出部を構成する。
【００３２】
以下では、候補受信ウェイトベクトルＷ１，Ｗ２を算出する一例について詳細に説明する。
【００３３】
先ず、受信ウェイトベクトル算出部２４は、メモリ２３に記憶されている参照信号ｒ（ｔ）を読出し、読出した参照信号ｒ（ｔ）と加算部２２により出力されたｙ（ｔ）との差分を誤差信号ｅ（ｔ）として算出する。ｅ（ｔ）は以下式により表現することができる。
【数２】
【００３４】
受信ウェイトベクトル算出部２４は、誤差信号ｅ（ｔ）の２乗に対して重み係数を乗算し、乗算した結果のそれぞれの和であるＱを最小化する。但し、ｉ＝ｔであるとする。
【数３】
【００３５】
ここで、αは、０＜α≦１の重み係数である。式３のＷに関する勾配ベクトルをゼロとすることにより、Ｑの最小解が算出される。また、式４に示すＷは以下の式により表現することができる。
【数４】
【００３６】
受信ウェイトベクトル算出部２４は、上記式６及び式７に基づいて、以下の式に示す初期値δＩを算出する。本実施形態に係る受信ウェイトベクトル算出部２４は、互いに異なる初期値δＩ１，δＩ２を算出し、算出した初期値δＩ１，δＩ２をメモリ２３に記憶する。
【数５】
【００３７】
但し、δは相関行列を正則にするための正定数である。
【００３８】
受信ウェイトベクトル算出部２４は、上記式８に基づいて、以下の式を導くことにより候補受信ウェイトベクトルＷ（ｍ＋１）を算出する。
【数６】
【００３９】
候補受信ウェイトベクトルＷ（ｍ＋１）は、現在のタイムスロットにおいて選択候補となる受信ウェイトベクトルである。候補受信ウェイトベクトルＷ（ｍ）は、現在のタイムスロットよりも前において選択候補となった受信ウェイトベクトルである。
【００４０】
本実施形態では、図３に示すように、初期値δＩ１，δＩ２が用いられる。このため、受信ウェイトベクトル算出部２４は、上記各式を用いて、初期値δＩ１に対応する候補受信ウェイトベクトルＷ１（ｍ＋１）（以下、Ｗ１）、及び初期値δＩ２に対応する候補受信ウェイトベクトルＷ２（ｍ＋１）（以下、Ｗ２）を算出する。
【００４１】
受信ウェイトベクトル算出部２４は、第１選択条件下で候補受信ウェイトベクトルＷ１，Ｗ２のうちのいずれかを受信ウェイトベクトルとして選択する。なお、受信ウェイトベクトル算出部２４は、受信ウェイトベクトル選択部を構成する。
【００４２】
例えば、第１選択条件が無条件である場合には、受信ウェイトベクトル算出部２４は、候補受信ウェイトベクトルＷ１，Ｗ２のうちのいずれかを任意に選択し、選択した候補受信ウェイトベクトルを受信ウェイトベクトルとする。
【００４３】
もし、受信ウェイトベクトル算出部２４は、候補受信ウェイトベクトルＷ１を受信ウェイトベクトルとして選択した場合には、受信ウェイトベクトルＷ１を構成するウェイトＷ1-1,Ｗ1-2を乗算部２１ａ１，２１ａ２に設定する。
【００４４】
送信系統Ｔ１は、乗算部３１ａ１，３１ａ２と、送信ウェイトベクトル算出部３２とを備える。
【００４５】
乗算部３１ａ１は、無線部１２ａ及びスイッチ１３ａを介してアンテナ１１ｂに接続されており、特定の無線端末に送信する信号ｘ３（ｔ）と、送信ウェイトベクトルＷ１を構成するウェイトＷ1-1（ｔ）とを乗算し、乗算した結果をスイッチ１３ａ及び無線部１２ａを介してアンテナ１１ａに出力する。
【００４６】
同様にして、乗算部３１ａ２は、特定の無線端末に対して送信する信号ｘ４（ｔ）と、送信ウェイトベクトルＷ１を構成するウェイトＷ1-2（ｔ）とを乗算し、乗算した結果をスイッチ１３ｂ及び無線部１２ｂを介してアンテナ１１ｂに出力する。
【００４７】
送信ウェイトベクトル算出部３２は、複数のアンテナ１１ａ，１１ｂの送信指向性の制御に用いられる送信ウェイトベクトルを算出する。
【００４８】
本実施形態では、送信ウェイトベクトル算出部３２は、上記第１選択条件とは異なる第２選択条件で、候補受信ウェイトベクトルＷ１，Ｗ２のうちのいずれかを送信ウェイトベクトルとして選択する。
【００４９】
例えば、送信ウェイトベクトル算出部３２は、第２選択条件下では、候補受信ウェイトベクトルＷ１，Ｗ２のそれぞれに対応する初期値δＩ１，δＩ２の中から、最も小さい初期値を最小初期値として選択する。送信ウェイトベクトル算出部３２は、最小初期値に対応する候補受信ウェイトベクトルを送信ウェイトベクトルとして選択する。
【００５０】
もし、送信ウェイトベクトル算出部３２は、候補受信ウェイトベクトルＷ１を送信ウェイトベクトルとして選択した場合には、送信ウェイトベクトルＷ１を構成するウェイトＷ1-1,Ｗ1-2を乗算部３１ａ１，３１ａ２に設定する。
【００５１】
なお、送信ウェイトベクトル算出部３２は、送信ウェイトベクトル選択部及び初期値選択部を構成する。
【００５２】
（無線基地局の動作）
本実施形態に係るウェイトベクトル算出方法について図４を参照しながら説明する。図４に示すように、Ｓ１０１において、ＣＳ１００は、初期値δＩ１に対応する候補受信ウェイトベクトルＷ１、及び初期値δＩ２に対応する候補受信ウェイトベクトルＷ２を算出する。
【００５３】
Ｓ１０３において、ＣＳ１００は、第１選択条件下で候補受信ウェイトベクトルＷ１，Ｗ２のうちのいずれかを受信ウェイトベクトルとして選択する。
【００５４】
Ｓ１０５において、ＣＳ１００は、第１選択条件とは異なる第２選択条件下で候補受信ウェイトベクトルＷ１，Ｗ２のうちのいずれかを送信ウェイトベクトルとして選択する。
【００５５】
（本発明の作用及び効果）
かかる特徴によれば、ＣＳ１００は、各候補受信ウェイトベクトルの中から第１選択条件で選択したいずれかを受信ウェイトベクトルとして用いた場合に、当該受信ウェイトベクトルをそのまま送信ウェイトベクトルとして用いていない。すなわち、ＣＳ１００は、再び、各候補受信ウェイトベクトルの中から第２選択条件で選択したいずれかを送信ウェイトベクトルとして用いている。
【００５６】
このため、下り方向における伝搬環境が上り方向における伝搬環境と異なっても、ＣＳ１００は、当該下り方向における伝搬環境に好適な送信ウェイトベクトルを、第１選択条件とは異なる第２条件で選択することができ、所望のＰＳ２００に信号を適切に送信することができる。
【００５７】
ここで、初期値δＩ１が初期値δＩ２よりも大きい場合を考える。この場合には、一般的に初期値δＩ１によって算出された候補受信ウェイトベクトルＷ１が選択されると、初期値δＩ１が初期値δＩ２よりも大きいため、候補受信ウェイトベクトルＷ２が選択される場合よりも、現在の候補受信ウェイトベクトルＷ１と過去の候補受信ウェイトベクトルとの差が大きくなる（上記式８及び式９参照）。
【００５８】
このため、現在の候補受信ウェイトベクトルＷ１がそのまま送信ウェイトベクトルとして用いられると、上記と同様に、当該送信ウェイトベクトルと過去の送信ウェイトベクトルとの差が大きくなる場合があるため、ＰＳ２００に送信する信号の送信電力レベルが大きく変動する場合がある。
【００５９】
よって、通常では、ＣＳ１００は、現在の候補受信ウェイトベクトルと過去の候補受信ウェイトベクトルとの差を極力少なくして、ＰＳ２００に送信する信号の送信電力レベルを大きく変動させないようにするために、当該初期値δＩ１よりも小さい初期値δＩ２を用いて算出した候補受信ウェイトベクトルＷ２を選択する。
【００６０】
しかしながら、ＰＳ２００から受信した信号の受信電力レベルが非常に大きい場合には、ＣＳ１００は、初期値δＩ１，δＩ２のそれぞれを用いて算出した候補受信ウェイトベクトルＷ１，Ｗ２のいずれを用いても、ＰＳ２００から受信した信号を適切に抽出することができる。この場合には、ＣＳ１００は、候補受信ウェイトベクトルＷ１，Ｗ２のいずれかを任意に選択することができる。
【００６１】
ところが、ＣＳ１００が候補受信ウェイトベクトルＷ１を受信ウェイトベクトルとして選択し、選択した受信ウェイトベクトルをそのまま送信ウェイトベクトルとして用いると、上述したように、当該送信ウェイトベクトルの算出に用いられた初期値δＩ１が初期値δＩ２よりも大きいため、ＣＳ１００は、ＰＳ２００に送信する信号の送信電力レベルを大きく変動させる場合があった。
【００６２】
この場合には、送信する信号の送信電力レベルの安定性が求められる変調方式（ＱＡＭ等）では、当該信号の送信電力レベルが大きく変動すると、受信側では受信された信号が適切に復調されない場合がある。
【００６３】
本実施形態では、ＣＳ１００は、初期値δＩ１を用いて算出した候補受信ウェイトベクトルＷ１を受信ウェイトベクトルとして選択しても、選択した受信ウェイトベクトルをそのまま送信ウェイトベクトルとして用いていない。すなわち、ＣＳ１００は、候補受信ウェイトベクトルＷ１を受信ウェイトベクトルとして選択しても、初期値δＩ１よりも“小さい”初期値δＩ２を用いて算出した候補受信ウェイトベクトルＷ２を送信ウェイトベクトルとして選択し直している。
【００６４】
これにより、ＣＳ１００は、送信する信号の送信電力レベルの変動を低減し得る送信ウェイトベクトルを選択することができ、当該送信電力レベルの安定性が求められる変調方式においても好適な送信ウェイトベクトルを選択することができる。
【００６５】
（第１変更例）
なお、送信ウェイトベクトル算出部３２は、第２選択条件では、各受信通信品質のうちの最も良好な受信通信品質に対応する候補受信ウェイトベクトルを送信ウェイトベクトルとして選択してもよい。
【００６６】
具体的には、送信ウェイトベクトル算出部３２は、候補受信ウェイトベクトルと受信された信号とを用いて算出されたｙ（ｔ）の受信通信品質を候補受信ウェイトベクトル毎に測定する。当該受信通信品質には、ｙ（ｔ）のフレームエラーレート（ＦＥＲ）、受信電界強度（ＲＳＳＩ）、フェージング量、又はシンボル位置のシンボル基準点からのずれ量であるＥＶＭ（Error Vector Magnitude）等が含まれている。
【００６７】
送信ウェイトベクトル算出部３２は、第２選択条件では、各受信通信品質のうちの最も良好な受信通信品質に対応する候補受信ウェイトベクトルを送信ウェイトベクトルとして選択する。なお、送信ウェイトベクトル算出部３２は、受信通信品質測定部を構成する。
【００６８】
ここで、例えば、各ＦＥＲのうちの最も低いＦＥＲに対応する候補受信ウェイトベクトルが受信ウェイトベクトルとして有用であっても、選択された受信ウェイトベクトルが送信ウェイトベクトルとしても常に有用であるとは限らない。この場合には、各ＦＥＲではなく各ＥＶＭのうちの最も低いＥＶＭに対応する候補受信ウェイトベクトルが送信ウェイトベクトルとして有用である場合がある。
【００６９】
本変更例では、例えば、各ＦＥＲのうちの最も低いＦＥＲに対応する候補受信ウェイトベクトルが受信ウェイトベクトルとして選択されても、選択された受信ウェイトベクトルがそのまま送信ウェイトベクトルとして用いられない。
【００７０】
具体的には、例えば、各ＦＥＲのうちの最も低いＦＥＲに対応する候補受信ウェイトベクトルが受信ウェイトベクトルとして選択（第１選択条件）されても、各ＦＥＲではなく各ＥＶＭのうちの最も低いＥＶＭに対応する候補受信ウェイトベクトルが送信ウェイトベクトルとして選択（第２選択条件）される。
【００７１】
これにより、ＣＳ１００は、当該下り方向における伝搬環境により好適な送信ウェイトベクトルを、第１選択条件とは異なる第２選択条件で選択することができ、所望のＰＳ２００に信号をより適切に送信することができる。
【００７２】
（第２変更例）
なお、送信ウェイトベクトル算出部３２は、第２選択条件では、候補受信ウェイトベクトルＷと相関ベクトルｒｘｒとの積によって定められる特定関数Ａ、及び特定関数Ａと候補受信ウェイトベクトルＷとによって定められる評価関数Ｅを用いて、各候補受信ウェイトベクトルＷのうちのいずれかを送信ウェイトベクトルとして選択してもよい。
【００７３】
なお、候補受信ウェイトベクトルＷは、本変更例では候補受信ウェイトベクトルＷ１，Ｗ２を構成するものとして説明するが、これに限定されないのは勿論のことである。
【００７４】
具体的には、送信ウェイトベクトル算出部３２は、以下の式に示す特定関数Ａを候補受信ウェイトベクトル毎に算出する。
【数７】
【００７５】
但し、ｒｘｒは、受信された信号Ｘと参照信号とによって定められる相関ベクトルである。
【００７６】
例えば、送信ウェイトベクトル算出部３２は、上記式１２に示すＷに候補受信ウェイトベクトルＷ１を代入し、特定関数Ａ１を算出する。
【００７７】
同様にして、送信ウェイトベクトル算出部３２は、上記式１２に示すＷに候補受信ウェイトベクトルＷ２を代入し、特定関数Ａ２を算出する。以下では、特定関数Ａは、Ａ１，Ａ２を構成するものとして説明する。
【００７８】
送信ウェイトベクトル算出部３２は、特定関数Ａと候補受信ウェイトベクトルＷとによって定められる評価関数Ｅを特定関数毎に算出する。送信ウェイトベクトル算出部３２は、各評価関数Ｅの中から、評価関数の極値が最も小さい評価関数を選択し、選択した評価関数の算出に用いられた特定関数に対応する候補受信ウェイトベクトルを送信ウェイトベクトルとして選択する。
【００７９】
例えば、送信ウェイトベクトル算出部３２は、下記式に示す特定関数Ａ，候補受信ウェイトベクトルＷのそれぞれにＡ１，Ｗ１を代入し、評価関数Ｅ１を算出する。
【数８】
【００８０】
但し、Ｒｘｘは、正定値行列であり次の関係を有する。
【数９】
【００８１】
同様にして、送信ウェイトベクトル算出部３２は、上記式に示す特定関数Ａ，候補受信ウェイトベクトルＷのそれぞれにＡ２，Ｗ２を代入し、評価関数Ｅ２を算出する。
【００８２】
そして、送信ウェイトベクトル算出部３２は、評価関数Ｅ１及び評価関数Ｅ２の極値を算出し、評価関数Ｅ１及び評価関数Ｅ２の中から、評価関数の極値が最も小さい評価関数を選択する。
【００８３】
送信ウェイトベクトル算出部３２は、選択した評価関数が評価関数Ｅ１である場合には、評価関数Ｅ１の算出に用いられた特定関数Ａ１に対応する候補受信ウェイトベクトルＷ１を送信ウェイトベクトルとして選択する。
【００８４】
また、送信ウェイトベクトル算出部３２は、選択した評価関数が評価関数Ｅ２である場合には、評価関数Ｅ２の算出に用いられた特定関数Ａ２に対応する候補受信ウェイトベクトルＷ２を送信ウェイトベクトルとして選択する。
【００８５】
かかる特徴によれば、ＣＳ１００は、各候補受信ウェイトベクトルの中から、第１選択条件（ここでは無条件）でいずれかを受信ウェイトベクトルとして選択し、第１選択条件とは異なる第２条件で再び、各候補受信ウェイトベクトルの中から、評価関数が局所的最適解ではなく大局的最適解と成り得る候補受信ウェイトベクトルを送信ウェイトベクトルとして選択することができる。このため、ＣＳ１００は、下り方向における伝搬環境により好適な送信ウェイトベクトルを、第１選択条件とは異なる第２選択条件で選択することができ、所望のＰＳ２００に信号をより適切に送信することができる。
【００８６】
（その他の変更例）
なお、第１選択条件と第２選択条件とは互いに異なっていればよく、例えば、上述したように第１選択条件に用いられる受信通信品質の種類（ＦＥＲ）と第２選択条件で用いられる受信通信品質の種類（ＥＶＭ）とが異なっていてもよい。
【００８７】
更に、第１選択条件及び第２選択条件のそれぞれで用いられる初期値の大きさが異なっていてもよい。また、第１選択条件及び第２選択条件のそれぞれで用いられる特定関数が異なっていてもよい。
【００８８】
また、第１選択条件及び第２選択条件のそれぞれで用いられる要素が互いに異なっていてもよい。例えば、第１選択条件で用いられる要素が受信通信品質であり、第２選択条件で用いられる要素が初期値又は特定関数であってもよい。
【００８９】
更に、第１選択条件が無条件であり、第２選択条件が有条件であってもよい。
【００９０】
以上、本発明の一例を説明したが、具体例を例示したに過ぎず、特に本発明を限定するものではなく、各部の具体的構成等は、適宜設計変更可能である。また、実施形態の構成及び各変更例の構成もそれぞれ組み合わせることが可能である。また、実施形態及び各変更例の作用及び効果は、本発明から生じる最も好適な作用及び効果を列挙したに過ぎず、本発明による作用及び効果は、実施形態及び各変更例に記載されたものに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本実施形態に係る無線通信システムの全体概略構成図である。
【図２】本実施形態に係る無線基地局の内部構成図である。
【図３】本実施形態に係る初期値と候補受信ウェイトベクトルとの関係を示す図である。
【図４】本実施形態に係るウェイトベクトル算出方法のフロー図である。
【符号の説明】
【００９２】
１１ａ，１１ｂ…アンテナ、１２ａ，１２ｂ…無線部、１３ａ，１３ｂ…スイッチ、２１ａ1，２１ａ2…乗算部、２２…加算部、２３…メモリ、２４…受信ウェイトベクトル算出部、３１ａ1，３１ａ2…乗算部、３２…送信ウェイトベクトル算出部、１００…無線基地局、２００…無線端末
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アダプティブアレイ処理により信号の送受信を無線端末と実行する無線基地局、及び無線基地局で動作するウェイトベクトル算出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来からの無線基地局の中には、アダプティブアレイ処理により信号の送受信を無線端末と実行する無線基地局が存在する。例えば、アダプティブアレイ処理には、無線端末が送信した信号を受信する複数のアンテナの受信指向性の制御に用いられる受信ウェイトベクトルを算出する受信処理と、無線端末に向けて信号を送信する複数のアンテナの送信指向性の制御に用いられる送信ウェイトベクトルを算出する送信処理とが含まれている。
【０００３】
アダプティブアレイ処理における受信ウェイトベクトル及び送信ウェイトベクトルの代表的な算出方法では、最小２乗誤差法（Minimum Mean Square Error；ＭＭＳＥ）が用いられている。当該ＭＭＳＥの代表的なアルゴリズムでは、最急降下法（Least Mean Square；ＬＭＳアルゴリズム）及び再帰的最小２乗法（Recursive Least-Square；ＲＬＳアルゴリズム）が用いられている。
【０００４】
ところで、上記無線基地局の中には、相関行列などの互いに異なる初期値（以下、初期値と適宜省略する）のそれぞれを用いて、選択候補となる受信ウェイトベクトルである候補受信ウェイトベクトルを初期値毎に算出する無線基地局が存在する。
【０００５】
当該無線基地局は、算出した候補受信ウェイトベクトルのそれぞれを用いてアダプティブアレイ処理を実行し、各候補受信ウェイトベクトルの中から、最も良好なアダプティブアレイ処理の結果（例えば、ＦＥＲなど）が得られた候補受信ウェイトベクトルを受信ウェイトベクトルとして選択する。また、無線基地局は、選択した受信ウェイトベクトルをそのまま送信ベクトルとして用いる（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−２６４４８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記無線基地局では、以下のような問題が生じていた。具体的には、無線基地局と無線端末（例えば、移動局）との間の上り方向及び下り方向のそれぞれの伝搬環境（例えば、フェージングによる影響）が異なる場合がある。
【０００７】
この場合には、無線基地局は、選択した受信ウェイトベクトルを用いて当該無線端末から送信された信号を適切に受信することができても、選択した受信ウェイトベクトルをそのまま送信ウェイトベクトルとして用いると、上り方向における伝搬環境と下り方向における伝搬環境とが異なるため、当該無線端末に対して適切に信号を送信することができない場合があった。
【０００８】
そこで、本発明は以上の点に鑑みてなされたものであり、選択した受信ウェイトベクトルを送信ウェイトベクトルとしてそのまま用いずに、下り方向における伝搬環境に好適な送信ウェイトベクトルを用いることができる無線基地局、及び無線基地局で動作するウェイトベクトル算出方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の第１の特徴は、端末装置から送信された信号を受信する複数のアンテナの受信指向性の制御に用いられる受信ウェイトベクトルと、前記端末装置に信号を送信する複数のアンテナの送信指向性の制御に用いられる送信ウェイトベクトルとを算出する無線基地局であって、前記受信ウェイトベクトルの算出に用いられる互いに異なる初期値のそれぞれを用いて、選択候補となる受信ウェイトベクトルである候補受信ウェイトベクトルを前記初期値毎に算出する候補受信ウェイトベクトル算出部と、第１選択条件下で、前記候補受信ウェイトベクトルのそれぞれのうちのいずれかを前記受信ウェイトベクトルとして選択する受信ウェイトベクトル選択部と、前記第１選択条件とは異なる第２選択条件下で、前記候補受信ウェイトベクトルのそれぞれのうちのいずれかを前記送信ウェイトベクトルとして選択する送信ウェイトベクトル選択部とを備えることを要旨とする。
【００１０】
かかる特徴によれば、無線基地局は、各候補受信ウェイトベクトルの中から第１選択条件で選択したいずれかを受信ウェイトベクトルとして用いた場合に、当該受信ウェイトベクトルをそのまま送信ウェイトベクトルとして用いていない。すなわち、無線基地局は、再び、各候補受信ウェイトベクトルの中から第２選択条件で選択したいずれかを送信ウェイトベクトルとして用いている。
【００１１】
このため、下り方向における伝搬環境が上り方向における伝搬環境と異なっても、無線基地局は、当該下り方向における伝搬環境に好適な送信ウェイトベクトルを、第１選択条件とは異なる第２条件で選択することができ、所望の無線端末に信号を適切に送信することができる。
【００１２】
本発明の第２の特徴は、前記候補受信ウェイトベクトルのそれぞれに対応する初期値の中から、最も小さい初期値を最小初期値として選択する初期値選択部を備え、前記送信ウェイトベクトル選択部は、前記最小初期値に対応する候補受信ウェイトベクトルを前記送信ウェイトベクトルとして選択することを要旨とする。
【００１３】
本発明の第３の特徴は、前記候補受信ウェイトベクトルと受信された信号とを用いて算出された抽出信号の受信通信品質を前記候補受信ウェイトベクトル毎に測定する受信通信品質測定部を備え、前記送信ウェイトベクトル選択部は、前記各受信通信品質のうちの最も良好な受信通信品質に対応する候補受信ウェイトベクトルを前記送信ウェイトベクトルとして選択することを要旨とする。
【００１４】
本発明の第４の特徴は、前記候補受信ウェイトベクトルと相関ベクトルとの積によって定められる特定関数を前記候補受信ウェイトベクトル毎に算出する特定関数算出部を備え、前記送信ウェイトベクトル選択部は、前記特定関数及び前記候補受信ウェイトベクトルによって定められる評価関数を前記特定関数毎に算出し、前記各評価関数の中から、前記評価関数の極値が最も小さい評価関数を選択し、選択した前記評価関数の算出に用いられた特定関数に対応する候補受信ウェイトベクトルを前記送信ウェイトベクトルとして選択することを要旨とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の特徴によれば、選択した受信ウェイトベクトルを送信ウェイトベクトルとしてそのまま用いずに、下り方向における伝搬環境に好適な送信ウェイトベクトルを用いることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
（無線通信システムの全体概略構成）
図１は、本実施形態に係る無線通信システムの全体概略構成図である。本無線通信システムは、例えばＰＨＳ（personal handyphone system）の規格に準拠した無線通信システムである。本無線通信システムでは、時分割多重多元接続（ＴＤＭＡ）及び時分割復信（ＴＤＤ）が用いられる。
【００１７】
無線通信システムは、無線基地局１００（以下、ＣＳ１００と適宜省略する）と、無線端末２００Ａ，２００Ｂ（以下、ＰＳ２００Ａ，ＰＳ２００Ｂと適宜省略する）とを備える。なお、無線通信システムを構成する無線基地局及び無線端末の数は、図１に示した数量に限定されるものではない。
【００１８】
ＣＳ１００は、４つの送信タイムスロット及び４つの受信タイムスロットを用いることができる。１の送信タイムスロットと１の受信タイムスロットとの組は、時分割多重接続による１の通信チャネルを構成する。
【００１９】
（無線基地局の内部構成）
本実施形態に係る無線基地局について図２を参照しながら説明する。図２に示すように、ＣＳ１００は、アンテナ１１ａ，１１ｂと、無線部１２ａ，１２ｂと、スイッチ１３ａ，１３ｂと、受信系統Ｒ１と、送信系統Ｔ１とを備える。
【００２０】
本実施形態では、複数のＰＳ２００のうちの特定のＰＳ２００により送信された信号を分離・抽出するために、２本のアンテナ１１ａ，１１ｂが備えられている。但し、アンテナの本数はＮ本（Ｎ；自然数）であってもよいのは勿論のことである。
【００２１】
アンテナ１１ａは、１．９ＧＨｚ帯等の信号を送受信するアレイアンテナであり、無線部１２ａと接続される。
【００２２】
無線部１２ａは、１．９ＧＨｚ帯等の信号を生成し、アンテナ１１ａを介して送信する。無線部１２ａは、ＰＳ２００Ａ，２００Ｂから、アンテナ１１ａを介して１．９ＧＨｚ帯等の信号を受信する。無線部１２ａは、スイッチ１３ａと接続される。なお、アンテナ１１ｂ及び無線部１２ｂは、アンテナ１１ａ及び無線部１２ａとそれぞれ同様の機能を有する。
【００２３】
スイッチ１３ａは、無線部１２ａ及び受信系統Ｒ１の接続と、無線部１２ａ及び送信系統Ｔ１の接続とのいずれか一方を選択的に切替る。スイッチ１３ｂは、スイッチ１３ａと同様の機能を有する。
【００２４】
受信系統Ｒ１は、乗算部２１ａ１，２１ａ２と、加算部２２と、メモリ２３と、受信ウェイトベクトル算出部２４とを備える。
【００２５】
乗算部２１ａ1は、無線部１２ａ及びスイッチ１３ａを介してアンテナ１１ａに接続されており、アンテナ１１ａが受信した信号ｘ１（ｔ）と、受信ウェイトベクトルＷ１を構成するウェイトＷ1-1（ｔ）とを乗算し、乗算した結果（ｘ１（ｔ）・Ｗ1-1（ｔ））を加算部２２に出力する。
【００２６】
同様にして、乗算部２１ａ２は、無線部１２ｂ及びスイッチ１３ｂを介してアンテナ１１ｂに接続されており、アンテナ１１ｂが受信した信号ｘ２（ｔ）と、受信ウェイトベクトルＷ１を構成するウェイトＷ1-2（ｔ）とを乗算し、乗算した結果（ｘ２（ｔ）・Ｗ1-2（ｔ））を加算部２２に出力する。
【００２７】
加算部２２は、重み付けされた受信信号Ｗ1-1（ｔ）・ｘ１（ｔ）と重み付けされた受信信号Ｗ1-2・ｘ２（ｔ）とを合成した後に、合成した結果を示すｙ（ｔ）を特定のＰＳ２００により送信された信号（抽出信号）として出力する。ｙ（ｔ）は、以下の式により表現することができる。
【数１】
【００２８】
メモリ２３は、スタートシンボル、プリアンブル又はユニークワードを参照信号r（ｔ）として記憶する。また、メモリ２３は、受信ウェイトベクトルの算出に用いられる互いに異なる初期値（ここでは相関行列の初期値）のそれぞれをδＩ１,δＩ２として記憶する。
【００２９】
なお、本実施形態では、初期値δＩ１,δＩ２が２つ用いられているが、これに限定されずに初期値は３つ以上用いられてもよい。
【００３０】
受信ウェイトベクトル算出部２４は、ＲＬＳアルゴリズムやＳＭＩアルゴリズムを用いて、複数のアンテナ１１ａ，１１ｂの受信指向性の制御に用いられる受信ウェイトベクトルを算出する。
【００３１】
本実施形態では特に、受信ウェイトベクトル算出部２４は、初期値δＩ１,δＩ２のそれぞれを用いて、選択候補となる受信ウェイトベクトルである候補受信ウェイトベクトルを初期値毎に算出する。なお、受信ウェイトベクトル算出部２４は、候補受信ウェイトベクトル算出部を構成する。
【００３２】
以下では、候補受信ウェイトベクトルＷ１，Ｗ２を算出する一例について詳細に説明する。
【００３３】
先ず、受信ウェイトベクトル算出部２４は、メモリ２３に記憶されている参照信号ｒ（ｔ）を読出し、読出した参照信号ｒ（ｔ）と加算部２２により出力されたｙ（ｔ）との差分を誤差信号ｅ（ｔ）として算出する。ｅ（ｔ）は以下式により表現することができる。
【数２】
【００３４】
受信ウェイトベクトル算出部２４は、誤差信号ｅ（ｔ）の２乗に対して重み係数を乗算し、乗算した結果のそれぞれの和であるＱを最小化する。但し、ｉ＝ｔであるとする。
【数３】
【００３５】
ここで、αは、０＜α≦１の重み係数である。式３のＷに関する勾配ベクトルをゼロとすることにより、Ｑの最小解が算出される。また、式４に示すＷは以下の式により表現することができる。
【数４】
【００３６】
受信ウェイトベクトル算出部２４は、上記式６及び式７に基づいて、以下の式に示す初期値δＩを算出する。本実施形態に係る受信ウェイトベクトル算出部２４は、互いに異なる初期値δＩ１，δＩ２を算出し、算出した初期値δＩ１，δＩ２をメモリ２３に記憶する。
【数５】
【００３７】
但し、δは相関行列を正則にするための正定数である。
【００３８】
受信ウェイトベクトル算出部２４は、上記式８に基づいて、以下の式を導くことにより候補受信ウェイトベクトルＷ（ｍ＋１）を算出する。
【数６】
【００３９】
候補受信ウェイトベクトルＷ（ｍ＋１）は、現在のタイムスロットにおいて選択候補となる受信ウェイトベクトルである。候補受信ウェイトベクトルＷ（ｍ）は、現在のタイムスロットよりも前において選択候補となった受信ウェイトベクトルである。
【００４０】
本実施形態では、図３に示すように、初期値δＩ１，δＩ２が用いられる。このため、受信ウェイトベクトル算出部２４は、上記各式を用いて、初期値δＩ１に対応する候補受信ウェイトベクトルＷ１（ｍ＋１）（以下、Ｗ１）、及び初期値δＩ２に対応する候補受信ウェイトベクトルＷ２（ｍ＋１）（以下、Ｗ２）を算出する。
【００４１】
受信ウェイトベクトル算出部２４は、第１選択条件下で候補受信ウェイトベクトルＷ１，Ｗ２のうちのいずれかを受信ウェイトベクトルとして選択する。なお、受信ウェイトベクトル算出部２４は、受信ウェイトベクトル選択部を構成する。
【００４２】
例えば、第１選択条件が無条件である場合には、受信ウェイトベクトル算出部２４は、候補受信ウェイトベクトルＷ１，Ｗ２のうちのいずれかを任意に選択し、選択した候補受信ウェイトベクトルを受信ウェイトベクトルとする。
【００４３】
もし、受信ウェイトベクトル算出部２４は、候補受信ウェイトベクトルＷ１を受信ウェイトベクトルとして選択した場合には、受信ウェイトベクトルＷ１を構成するウェイトＷ1-1,Ｗ1-2を乗算部２１ａ１，２１ａ２に設定する。
【００４４】
送信系統Ｔ１は、乗算部３１ａ１，３１ａ２と、送信ウェイトベクトル算出部３２とを備える。
【００４５】
乗算部３１ａ１は、無線部１２ａ及びスイッチ１３ａを介してアンテナ１１ｂに接続されており、特定の無線端末に送信する信号ｘ３（ｔ）と、送信ウェイトベクトルＷ１を構成するウェイトＷ1-1（ｔ）とを乗算し、乗算した結果をスイッチ１３ａ及び無線部１２ａを介してアンテナ１１ａに出力する。
【００４６】
同様にして、乗算部３１ａ２は、特定の無線端末に対して送信する信号ｘ４（ｔ）と、送信ウェイトベクトルＷ１を構成するウェイトＷ1-2（ｔ）とを乗算し、乗算した結果をスイッチ１３ｂ及び無線部１２ｂを介してアンテナ１１ｂに出力する。
【００４７】
送信ウェイトベクトル算出部３２は、複数のアンテナ１１ａ，１１ｂの送信指向性の制御に用いられる送信ウェイトベクトルを算出する。
【００４８】
本実施形態では、送信ウェイトベクトル算出部３２は、上記第１選択条件とは異なる第２選択条件で、候補受信ウェイトベクトルＷ１，Ｗ２のうちのいずれかを送信ウェイトベクトルとして選択する。
【００４９】
例えば、送信ウェイトベクトル算出部３２は、第２選択条件下では、候補受信ウェイトベクトルＷ１，Ｗ２のそれぞれに対応する初期値δＩ１，δＩ２の中から、最も小さい初期値を最小初期値として選択する。送信ウェイトベクトル算出部３２は、最小初期値に対応する候補受信ウェイトベクトルを送信ウェイトベクトルとして選択する。
【００５０】
もし、送信ウェイトベクトル算出部３２は、候補受信ウェイトベクトルＷ１を送信ウェイトベクトルとして選択した場合には、送信ウェイトベクトルＷ１を構成するウェイトＷ1-1,Ｗ1-2を乗算部３１ａ１，３１ａ２に設定する。
【００５１】
なお、送信ウェイトベクトル算出部３２は、送信ウェイトベクトル選択部及び初期値選択部を構成する。
【００５２】
（無線基地局の動作）
本実施形態に係るウェイトベクトル算出方法について図４を参照しながら説明する。図４に示すように、Ｓ１０１において、ＣＳ１００は、初期値δＩ１に対応する候補受信ウェイトベクトルＷ１、及び初期値δＩ２に対応する候補受信ウェイトベクトルＷ２を算出する。
【００５３】
Ｓ１０３において、ＣＳ１００は、第１選択条件下で候補受信ウェイトベクトルＷ１，Ｗ２のうちのいずれかを受信ウェイトベクトルとして選択する。
【００５４】
Ｓ１０５において、ＣＳ１００は、第１選択条件とは異なる第２選択条件下で候補受信ウェイトベクトルＷ１，Ｗ２のうちのいずれかを送信ウェイトベクトルとして選択する。
【００５５】
（本発明の作用及び効果）
かかる特徴によれば、ＣＳ１００は、各候補受信ウェイトベクトルの中から第１選択条件で選択したいずれかを受信ウェイトベクトルとして用いた場合に、当該受信ウェイトベクトルをそのまま送信ウェイトベクトルとして用いていない。すなわち、ＣＳ１００は、再び、各候補受信ウェイトベクトルの中から第２選択条件で選択したいずれかを送信ウェイトベクトルとして用いている。
【００５６】
このため、下り方向における伝搬環境が上り方向における伝搬環境と異なっても、ＣＳ１００は、当該下り方向における伝搬環境に好適な送信ウェイトベクトルを、第１選択条件とは異なる第２条件で選択することができ、所望のＰＳ２００に信号を適切に送信することができる。
【００５７】
ここで、初期値δＩ１が初期値δＩ２よりも大きい場合を考える。この場合には、一般的に初期値δＩ１によって算出された候補受信ウェイトベクトルＷ１が選択されると、初期値δＩ１が初期値δＩ２よりも大きいため、候補受信ウェイトベクトルＷ２が選択される場合よりも、現在の候補受信ウェイトベクトルＷ１と過去の候補受信ウェイトベクトルとの差が大きくなる（上記式８及び式９参照）。
【００５８】
このため、現在の候補受信ウェイトベクトルＷ１がそのまま送信ウェイトベクトルとして用いられると、上記と同様に、当該送信ウェイトベクトルと過去の送信ウェイトベクトルとの差が大きくなる場合があるため、ＰＳ２００に送信する信号の送信電力レベルが大きく変動する場合がある。
【００５９】
よって、通常では、ＣＳ１００は、現在の候補受信ウェイトベクトルと過去の候補受信ウェイトベクトルとの差を極力少なくして、ＰＳ２００に送信する信号の送信電力レベルを大きく変動させないようにするために、当該初期値δＩ１よりも小さい初期値δＩ２を用いて算出した候補受信ウェイトベクトルＷ２を選択する。
【００６０】
しかしながら、ＰＳ２００から受信した信号の受信電力レベルが非常に大きい場合には、ＣＳ１００は、初期値δＩ１，δＩ２のそれぞれを用いて算出した候補受信ウェイトベクトルＷ１，Ｗ２のいずれを用いても、ＰＳ２００から受信した信号を適切に抽出することができる。この場合には、ＣＳ１００は、候補受信ウェイトベクトルＷ１，Ｗ２のいずれかを任意に選択することができる。
【００６１】
ところが、ＣＳ１００が候補受信ウェイトベクトルＷ１を受信ウェイトベクトルとして選択し、選択した受信ウェイトベクトルをそのまま送信ウェイトベクトルとして用いると、上述したように、当該送信ウェイトベクトルの算出に用いられた初期値δＩ１が初期値δＩ２よりも大きいため、ＣＳ１００は、ＰＳ２００に送信する信号の送信電力レベルを大きく変動させる場合があった。
【００６２】
この場合には、送信する信号の送信電力レベルの安定性が求められる変調方式（ＱＡＭ等）では、当該信号の送信電力レベルが大きく変動すると、受信側では受信された信号が適切に復調されない場合がある。
【００６３】
本実施形態では、ＣＳ１００は、初期値δＩ１を用いて算出した候補受信ウェイトベクトルＷ１を受信ウェイトベクトルとして選択しても、選択した受信ウェイトベクトルをそのまま送信ウェイトベクトルとして用いていない。すなわち、ＣＳ１００は、候補受信ウェイトベクトルＷ１を受信ウェイトベクトルとして選択しても、初期値δＩ１よりも“小さい”初期値δＩ２を用いて算出した候補受信ウェイトベクトルＷ２を送信ウェイトベクトルとして選択し直している。
【００６４】
これにより、ＣＳ１００は、送信する信号の送信電力レベルの変動を低減し得る送信ウェイトベクトルを選択することができ、当該送信電力レベルの安定性が求められる変調方式においても好適な送信ウェイトベクトルを選択することができる。
【００６５】
（第１変更例）
なお、送信ウェイトベクトル算出部３２は、第２選択条件では、各受信通信品質のうちの最も良好な受信通信品質に対応する候補受信ウェイトベクトルを送信ウェイトベクトルとして選択してもよい。
【００６６】
具体的には、送信ウェイトベクトル算出部３２は、候補受信ウェイトベクトルと受信された信号とを用いて算出されたｙ（ｔ）の受信通信品質を候補受信ウェイトベクトル毎に測定する。当該受信通信品質には、ｙ（ｔ）のフレームエラーレート（ＦＥＲ）、受信電界強度（ＲＳＳＩ）、フェージング量、又はシンボル位置のシンボル基準点からのずれ量であるＥＶＭ（Error Vector Magnitude）等が含まれている。
【００６７】
送信ウェイトベクトル算出部３２は、第２選択条件では、各受信通信品質のうちの最も良好な受信通信品質に対応する候補受信ウェイトベクトルを送信ウェイトベクトルとして選択する。なお、送信ウェイトベクトル算出部３２は、受信通信品質測定部を構成する。
【００６８】
ここで、例えば、各ＦＥＲのうちの最も低いＦＥＲに対応する候補受信ウェイトベクトルが受信ウェイトベクトルとして有用であっても、選択された受信ウェイトベクトルが送信ウェイトベクトルとしても常に有用であるとは限らない。この場合には、各ＦＥＲではなく各ＥＶＭのうちの最も低いＥＶＭに対応する候補受信ウェイトベクトルが送信ウェイトベクトルとして有用である場合がある。
【００６９】
本変更例では、例えば、各ＦＥＲのうちの最も低いＦＥＲに対応する候補受信ウェイトベクトルが受信ウェイトベクトルとして選択されても、選択された受信ウェイトベクトルがそのまま送信ウェイトベクトルとして用いられない。
【００７０】
具体的には、例えば、各ＦＥＲのうちの最も低いＦＥＲに対応する候補受信ウェイトベクトルが受信ウェイトベクトルとして選択（第１選択条件）されても、各ＦＥＲではなく各ＥＶＭのうちの最も低いＥＶＭに対応する候補受信ウェイトベクトルが送信ウェイトベクトルとして選択（第２選択条件）される。
【００７１】
これにより、ＣＳ１００は、当該下り方向における伝搬環境により好適な送信ウェイトベクトルを、第１選択条件とは異なる第２選択条件で選択することができ、所望のＰＳ２００に信号をより適切に送信することができる。
【００７２】
（第２変更例）
なお、送信ウェイトベクトル算出部３２は、第２選択条件では、候補受信ウェイトベクトルＷと相関ベクトルｒｘｒとの積によって定められる特定関数Ａ、及び特定関数Ａと候補受信ウェイトベクトルＷとによって定められる評価関数Ｅを用いて、各候補受信ウェイトベクトルＷのうちのいずれかを送信ウェイトベクトルとして選択してもよい。
【００７３】
なお、候補受信ウェイトベクトルＷは、本変更例では候補受信ウェイトベクトルＷ１，Ｗ２を構成するものとして説明するが、これに限定されないのは勿論のことである。
【００７４】
具体的には、送信ウェイトベクトル算出部３２は、以下の式に示す特定関数Ａを候補受信ウェイトベクトル毎に算出する。
【数７】
【００７５】
但し、ｒｘｒは、受信された信号Ｘと参照信号とによって定められる相関ベクトルである。
【００７６】
例えば、送信ウェイトベクトル算出部３２は、上記式１２に示すＷに候補受信ウェイトベクトルＷ１を代入し、特定関数Ａ１を算出する。
【００７７】
同様にして、送信ウェイトベクトル算出部３２は、上記式１２に示すＷに候補受信ウェイトベクトルＷ２を代入し、特定関数Ａ２を算出する。以下では、特定関数Ａは、Ａ１，Ａ２を構成するものとして説明する。
【００７８】
送信ウェイトベクトル算出部３２は、特定関数Ａと候補受信ウェイトベクトルＷとによって定められる評価関数Ｅを特定関数毎に算出する。送信ウェイトベクトル算出部３２は、各評価関数Ｅの中から、評価関数の極値が最も小さい評価関数を選択し、選択した評価関数の算出に用いられた特定関数に対応する候補受信ウェイトベクトルを送信ウェイトベクトルとして選択する。
【００７９】
例えば、送信ウェイトベクトル算出部３２は、下記式に示す特定関数Ａ，候補受信ウェイトベクトルＷのそれぞれにＡ１，Ｗ１を代入し、評価関数Ｅ１を算出する。
【数８】
【００８０】
但し、Ｒｘｘは、正定値行列であり次の関係を有する。
【数９】
【００８１】
同様にして、送信ウェイトベクトル算出部３２は、上記式に示す特定関数Ａ，候補受信ウェイトベクトルＷのそれぞれにＡ２，Ｗ２を代入し、評価関数Ｅ２を算出する。
【００８２】
そして、送信ウェイトベクトル算出部３２は、評価関数Ｅ１及び評価関数Ｅ２の極値を算出し、評価関数Ｅ１及び評価関数Ｅ２の中から、評価関数の極値が最も小さい評価関数を選択する。
【００８３】
送信ウェイトベクトル算出部３２は、選択した評価関数が評価関数Ｅ１である場合には、評価関数Ｅ１の算出に用いられた特定関数Ａ１に対応する候補受信ウェイトベクトルＷ１を送信ウェイトベクトルとして選択する。
【００８４】
また、送信ウェイトベクトル算出部３２は、選択した評価関数が評価関数Ｅ２である場合には、評価関数Ｅ２の算出に用いられた特定関数Ａ２に対応する候補受信ウェイトベクトルＷ２を送信ウェイトベクトルとして選択する。
【００８５】
かかる特徴によれば、ＣＳ１００は、各候補受信ウェイトベクトルの中から、第１選択条件（ここでは無条件）でいずれかを受信ウェイトベクトルとして選択し、第１選択条件とは異なる第２条件で再び、各候補受信ウェイトベクトルの中から、評価関数が局所的最適解ではなく大局的最適解と成り得る候補受信ウェイトベクトルを送信ウェイトベクトルとして選択することができる。このため、ＣＳ１００は、下り方向における伝搬環境により好適な送信ウェイトベクトルを、第１選択条件とは異なる第２選択条件で選択することができ、所望のＰＳ２００に信号をより適切に送信することができる。
【００８６】
（その他の変更例）
なお、第１選択条件と第２選択条件とは互いに異なっていればよく、例えば、上述したように第１選択条件に用いられる受信通信品質の種類（ＦＥＲ）と第２選択条件で用いられる受信通信品質の種類（ＥＶＭ）とが異なっていてもよい。
【００８７】
更に、第１選択条件及び第２選択条件のそれぞれで用いられる初期値の大きさが異なっていてもよい。また、第１選択条件及び第２選択条件のそれぞれで用いられる特定関数が異なっていてもよい。
【００８８】
また、第１選択条件及び第２選択条件のそれぞれで用いられる要素が互いに異なっていてもよい。例えば、第１選択条件で用いられる要素が受信通信品質であり、第２選択条件で用いられる要素が初期値又は特定関数であってもよい。
【００８９】
更に、第１選択条件が無条件であり、第２選択条件が有条件であってもよい。
【００９０】
以上、本発明の一例を説明したが、具体例を例示したに過ぎず、特に本発明を限定するものではなく、各部の具体的構成等は、適宜設計変更可能である。また、実施形態の構成及び各変更例の構成もそれぞれ組み合わせることが可能である。また、実施形態及び各変更例の作用及び効果は、本発明から生じる最も好適な作用及び効果を列挙したに過ぎず、本発明による作用及び効果は、実施形態及び各変更例に記載されたものに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本実施形態に係る無線通信システムの全体概略構成図である。
【図２】本実施形態に係る無線基地局の内部構成図である。
【図３】本実施形態に係る初期値と候補受信ウェイトベクトルとの関係を示す図である。
【図４】本実施形態に係るウェイトベクトル算出方法のフロー図である。
【符号の説明】
【００９２】
１１ａ，１１ｂ…アンテナ、１２ａ，１２ｂ…無線部、１３ａ，１３ｂ…スイッチ、２１ａ1，２１ａ2…乗算部、２２…加算部、２３…メモリ、２４…受信ウェイトベクトル算出部、３１ａ1，３１ａ2…乗算部、３２…送信ウェイトベクトル算出部、１００…無線基地局、２００…無線端末
【特許請求の範囲】
【請求項１】
端末装置から送信された信号を受信する複数のアンテナの受信指向性の制御に用いられる受信ウェイトベクトルと、前記端末装置に信号を送信する複数のアンテナの送信指向性の制御に用いられる送信ウェイトベクトルとを算出する無線基地局であって、
前記受信ウェイトベクトルの算出に用いられる互いに異なる初期値のそれぞれを用いて、選択候補となる受信ウェイトベクトルである候補受信ウェイトベクトルを前記初期値毎に算出する候補受信ウェイトベクトル算出部と、
第１選択条件下で、前記候補受信ウェイトベクトルのそれぞれのうちのいずれかを前記受信ウェイトベクトルとして選択する受信ウェイトベクトル選択部と、
前記第１選択条件とは異なる第２選択条件下で、前記候補受信ウェイトベクトルのそれぞれのうちのいずれかを前記送信ウェイトベクトルとして選択する送信ウェイトベクトル選択部と
を備えることを特徴とする無線基地局。
【請求項２】
前記候補受信ウェイトベクトルのそれぞれに対応する初期値の中から、最も小さい初期値を最小初期値として選択する初期値選択部を備え、
前記送信ウェイトベクトル選択部は、前記最小初期値に対応する候補受信ウェイトベクトルを前記送信ウェイトベクトルとして選択することを特徴とする請求項１に記載の無線基地局。
【請求項３】
前記候補受信ウェイトベクトルと受信された信号とを用いて算出された抽出信号の受信通信品質を前記候補受信ウェイトベクトル毎に測定する受信通信品質測定部を備え、
前記送信ウェイトベクトル選択部は、前記各受信通信品質のうちの最も良好な受信通信品質に対応する候補受信ウェイトベクトルを前記送信ウェイトベクトルとして選択することを特徴とする請求項１に記載の無線基地局。
【請求項４】
前記候補受信ウェイトベクトルと相関ベクトルとの積によって定められる特定関数を前記候補受信ウェイトベクトル毎に算出する特定関数算出部を備え、
前記送信ウェイトベクトル選択部は、
前記特定関数及び前記候補受信ウェイトベクトルによって定められる評価関数を前記特定関数毎に算出し、
前記各評価関数の中から、前記評価関数の極値が最も小さい評価関数を選択し、
選択した前記評価関数の算出に用いられた特定関数に対応する候補受信ウェイトベクトルを前記送信ウェイトベクトルとして選択することを特徴とする請求項１に記載の無線基地局。
【請求項５】
端末装置から送信された信号を受信する複数のアンテナの受信指向性の制御に用いられる受信ウェイトベクトルと、前記端末装置に信号を送信する複数のアンテナの送信指向性の制御に用いられる送信ウェイトベクトルとを算出するウェイトベクトル算出方法であって、
前記受信ウェイトベクトルの算出に用いられる互いに異なる初期値のそれぞれを用いて、選択候補となる受信ウェイトベクトルである候補受信ウェイトベクトルを前記初期値毎に算出する第１ステップと、
第１選択条件下で、前記候補受信ウェイトベクトルのそれぞれのうちのいずれかを前記受信ウェイトベクトルとして選択する第２ステップと、
前記第１選択条件とは異なる第２選択条件下で、前記候補受信ウェイトベクトルのそれぞれのうちのいずれかを前記送信ウェイトベクトルとして選択する第３ステップと
を備えることを特徴とするウェイトベクトル算出方法。
【請求項６】
前記候補受信ウェイトベクトルのそれぞれに対応する初期値の中から、最も小さい初期値を最小初期値として選択する第４ステップを備え、
前記第３ステップでは、前記最小初期値に対応する候補受信ウェイトベクトルを前記送信ウェイトベクトルとして選択することを特徴とする請求項５に記載のウェイトベクトル算出方法。
【請求項７】
前記候補受信ウェイトベクトルと受信された信号とを用いて算出された抽出信号の受信通信品質を前記候補受信ウェイトベクトル毎に測定する第４ステップを備え、
前記第３ステップでは、前記各受信通信品質のうちの最も良好な受信通信品質に対応する候補受信ウェイトベクトルを前記送信ウェイトベクトルとして選択することを特徴とする請求項５に記載のウェイトベクトル算出方法。
【請求項８】
前記候補受信ウェイトベクトルと相関ベクトルとの積によって定められる特定関数を前記候補受信ウェイトベクトル毎に算出する第４ステップを備え、
前記第３ステップでは、
前記特定関数及び前記候補受信ウェイトベクトルによって定められる評価関数を前記特定関数毎に算出し、
前記各評価関数の中から、前記評価関数の極値が最も小さい評価関数を選択し、
選択した前記評価関数の算出に用いられた特定関数に対応する候補受信ウェイトベクトルを前記送信ウェイトベクトルとして選択することを特徴とする請求項５に記載のウェイトベクトル算出方法。
【請求項１】
端末装置から送信された信号を受信する複数のアンテナの受信指向性の制御に用いられる受信ウェイトベクトルと、前記端末装置に信号を送信する複数のアンテナの送信指向性の制御に用いられる送信ウェイトベクトルとを算出する無線基地局であって、
前記受信ウェイトベクトルの算出に用いられる互いに異なる初期値のそれぞれを用いて、選択候補となる受信ウェイトベクトルである候補受信ウェイトベクトルを前記初期値毎に算出する候補受信ウェイトベクトル算出部と、
第１選択条件下で、前記候補受信ウェイトベクトルのそれぞれのうちのいずれかを前記受信ウェイトベクトルとして選択する受信ウェイトベクトル選択部と、
前記第１選択条件とは異なる第２選択条件下で、前記候補受信ウェイトベクトルのそれぞれのうちのいずれかを前記送信ウェイトベクトルとして選択する送信ウェイトベクトル選択部と
を備えることを特徴とする無線基地局。
【請求項２】
前記候補受信ウェイトベクトルのそれぞれに対応する初期値の中から、最も小さい初期値を最小初期値として選択する初期値選択部を備え、
前記送信ウェイトベクトル選択部は、前記最小初期値に対応する候補受信ウェイトベクトルを前記送信ウェイトベクトルとして選択することを特徴とする請求項１に記載の無線基地局。
【請求項３】
前記候補受信ウェイトベクトルと受信された信号とを用いて算出された抽出信号の受信通信品質を前記候補受信ウェイトベクトル毎に測定する受信通信品質測定部を備え、
前記送信ウェイトベクトル選択部は、前記各受信通信品質のうちの最も良好な受信通信品質に対応する候補受信ウェイトベクトルを前記送信ウェイトベクトルとして選択することを特徴とする請求項１に記載の無線基地局。
【請求項４】
前記候補受信ウェイトベクトルと相関ベクトルとの積によって定められる特定関数を前記候補受信ウェイトベクトル毎に算出する特定関数算出部を備え、
前記送信ウェイトベクトル選択部は、
前記特定関数及び前記候補受信ウェイトベクトルによって定められる評価関数を前記特定関数毎に算出し、
前記各評価関数の中から、前記評価関数の極値が最も小さい評価関数を選択し、
選択した前記評価関数の算出に用いられた特定関数に対応する候補受信ウェイトベクトルを前記送信ウェイトベクトルとして選択することを特徴とする請求項１に記載の無線基地局。
【請求項５】
端末装置から送信された信号を受信する複数のアンテナの受信指向性の制御に用いられる受信ウェイトベクトルと、前記端末装置に信号を送信する複数のアンテナの送信指向性の制御に用いられる送信ウェイトベクトルとを算出するウェイトベクトル算出方法であって、
前記受信ウェイトベクトルの算出に用いられる互いに異なる初期値のそれぞれを用いて、選択候補となる受信ウェイトベクトルである候補受信ウェイトベクトルを前記初期値毎に算出する第１ステップと、
第１選択条件下で、前記候補受信ウェイトベクトルのそれぞれのうちのいずれかを前記受信ウェイトベクトルとして選択する第２ステップと、
前記第１選択条件とは異なる第２選択条件下で、前記候補受信ウェイトベクトルのそれぞれのうちのいずれかを前記送信ウェイトベクトルとして選択する第３ステップと
を備えることを特徴とするウェイトベクトル算出方法。
【請求項６】
前記候補受信ウェイトベクトルのそれぞれに対応する初期値の中から、最も小さい初期値を最小初期値として選択する第４ステップを備え、
前記第３ステップでは、前記最小初期値に対応する候補受信ウェイトベクトルを前記送信ウェイトベクトルとして選択することを特徴とする請求項５に記載のウェイトベクトル算出方法。
【請求項７】
前記候補受信ウェイトベクトルと受信された信号とを用いて算出された抽出信号の受信通信品質を前記候補受信ウェイトベクトル毎に測定する第４ステップを備え、
前記第３ステップでは、前記各受信通信品質のうちの最も良好な受信通信品質に対応する候補受信ウェイトベクトルを前記送信ウェイトベクトルとして選択することを特徴とする請求項５に記載のウェイトベクトル算出方法。
【請求項８】
前記候補受信ウェイトベクトルと相関ベクトルとの積によって定められる特定関数を前記候補受信ウェイトベクトル毎に算出する第４ステップを備え、
前記第３ステップでは、
前記特定関数及び前記候補受信ウェイトベクトルによって定められる評価関数を前記特定関数毎に算出し、
前記各評価関数の中から、前記評価関数の極値が最も小さい評価関数を選択し、
選択した前記評価関数の算出に用いられた特定関数に対応する候補受信ウェイトベクトルを前記送信ウェイトベクトルとして選択することを特徴とする請求項５に記載のウェイトベクトル算出方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００７−２７４４２６（Ｐ２００７−２７４４２６Ａ）
【公開日】平成１９年１０月１８日（２００７．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−９８５８４（Ｐ２００６−９８５８４）
【出願日】平成１８年３月３１日（２００６．３．３１）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１０月１８日（２００７．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月３１日（２００６．３．３１）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
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