送信指向性を有する無線装置およびその制御方法
【課題】 ユーザ間での干渉を抑制し、基地局の通信可能距離を増大させることが可能な送信指向性を有する無線装置およびその制御方法を提供する。
【解決手段】 アダプティブアレイ２０００においては、アンテナ＃１〜＃４により受信した電波信号にそれぞれ受信ウェイトベクトルを乗算することで各ユーザからの信号を分離する。受信信号と受信ウェイトベクトルとに基づいて、受信電力測定回路２３００は、各端末からの電波信号強度を導出する。送信ウェイトベクトル制御部２４１０と２５１０は、受信電波信号強度、つまり、基地局と端末間の距離に応じて送信ウェイトベクトルを制御し、送信電力を調節することにより他のセルへの不要干渉を減少させる。
【解決手段】 アダプティブアレイ２０００においては、アンテナ＃１〜＃４により受信した電波信号にそれぞれ受信ウェイトベクトルを乗算することで各ユーザからの信号を分離する。受信信号と受信ウェイトベクトルとに基づいて、受信電力測定回路２３００は、各端末からの電波信号強度を導出する。送信ウェイトベクトル制御部２４１０と２５１０は、受信電波信号強度、つまり、基地局と端末間の距離に応じて送信ウェイトベクトルを制御し、送信電力を調節することにより他のセルへの不要干渉を減少させる。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、送信指向性を有する無線装置およびその制御方法に関し、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およびその制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、携帯電話等の移動通信システムの無線基地局として、アレイアンテナを用いたアダプティブアレイ（adaptive array）無線基地局が実用化されている。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。
【０００３】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 Optimization 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 Processing, ”Prentice-Hall, Englewood Cliffs （1985）.R. A. Monzingo and T. W. Miller:“Introduction to Adaptive Arrays,”John Wiley & Sons, New York （1980）.J. E. Hudson: “Adaptive Array Principles, ”Peter Peregrinus Ltd., London （1981）.R. T. Compton, Jr.: “Adaptive Antennas-Concepts and Performance, ”Prentice-Hall. Englewood Cliffs （1988）.E. Nicolau and D. Zaharia:“Adaptive Arrays,”Elsevier, 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略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。
【０００４】領域３内において、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内において、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）。
【０００５】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場合、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内において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。
【０００６】このように、ユーザＡおよびユーザ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受信することとなり、本来通話すべきユーザＡの通話が妨げられてしまうことになる。
【０００７】アダプティブアレイ無線基地局１では、受信した信号からユーザＢからの信号を除去するために、次のような構成および処理を行なっている。
【０００８】［アダプティブアレイアンテナの構成］図１１１１は、アダプティブアレイ１００の構成を示すブロック図である。図１１に示した例においては、複数のユーザ信号を含む入力信号から希望するユーザの信号を抽出するため、ｎ個の入力ポート２０−１〜２０−ｎが設けられている。
【０００９】各入力ポート２０−１〜２０−ｎに入力された信号が、スイッチ回路１−１〜１０−ｎを介して、ウエイトベクトル制御部１１と乗算器１２−１〜１２−ｎとに与えられる。
【００１０】ウエイトベクトル制御部１１は、入力信号と予めメモリ１４に記憶されている特定のユーザの信号に対応したトレーニング信号と加算器１３の出力とを用いて、ウエイトベクトルｗ1i〜ｗniを計算する。ここで、添字ｉは、ｉ番目のユーザとの間の送受信に用いられるウエイトベクトルであることを示す。
【００１１】乗算器１２−１〜１２ーｎは、各入力ポート２０−１〜２０−ｎからの入力信号とウエイトベクトルｗ1i〜ｗniとをそれぞれ乗算し、加算器１３へ与える。加算器１３は、乗算器１２−１〜１２−ｎの出力信号を加算して受信信号ＳRX（ｔ）として出力し、この受信信号ＳRX（ｔ）は、ウエイトベクトル制御部１１にも与えられる。
【００１２】さらに、アダプティブアレイ１００は、アダプティブアレイ無線基地局１からの出力信号ＳTX（ｔ）を受けて、ウエイトベクトル制御部１１により与えられるウエイトベクトルｗ1i〜ｗniとそれぞれ乗算して出力する乗算器１５−１〜１５−ｎを含む。乗算器１５−１〜１５−ｎの出力は、それぞれスイッチ回路１０−１〜１０−ｎに与えられる。つまり、スイッチ回路１０−１〜１０−ｎは、信号を受信する際は、入力ポート２０−１〜２０−ｎから与えられた信号を、信号受信部１Ｒに与え、信号を送信する際には、信号送信部１Ｔからの信号を入出力ポート２０−１〜２０−ｎに与える。
【００１３】［アダプティブアレイの動作原理］次に、図１１に示した信号受信部１Ｒの動作原理について簡単に説明する。
【００１４】以下では、説明を簡単にするために、アンテナ素子数を４本とし、同時に受信されるユーザ数ＰＳを２人とする。このとき、各アンテナから受信部１Ｒに対して与えられる信号は、以下のような式で表わされる。
【００１５】
【数１】
【００１６】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。
【００１７】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。
【００１８】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。
【００１９】
【数２】
【００２０】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信号係数ベクトル、Ｎ（ｔ）は雑音ベクトルをそれぞれ示している。
【００２１】アダプティブアレイアンテナは、図１１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ｗ1i〜ｗniを掛けて合成した信号を受信信号ＳRX（ｔ）として出力する。なお、ここでは、アンテナの本数ｎは４である。
【００２２】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。
【００２３】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。
【００２４】
【数３】
【００２５】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ｗj1（ｊ＝１，２，３，４）を要素とするベクトルである。
【００２６】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。
【００２７】
【数４】
【００２８】ここで、アダプティブアレイ１００が理想的に動作した場合、上述した参考文献中にも記載された周知な方法により、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。
【００２９】
【数５】
【００３０】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。
【００３１】
【数６】
【００３２】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Ｓｒｘ1 （ｔ）が得られることになる。
【００３３】一方、図１１において、アダプティブアレイ１００に対する入力信号ＳTX（ｔ）は、アダプティブアレイ１００中の送信部１Ｔに与えられ、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により以上説明したようにして受信信号に基づいて算出されたウエイトベクトルｗ1i，ｗ2i，ｗ3i，…，ｗniがコピーされて印加される。
【００３４】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に示した領域３内に送信される。
【００３５】ここで、ユーザＡ，Ｂの識別は以下に説明するように行なわれる。すなわち、携帯電話機の電波信号はフレーム構成をとって伝達される。携帯電話機の電波信号は、大きくは、無線基地局にとって基地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既知の信号系列からなるデータ（音声など）から構成されている。
【００３６】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（重み係数の決定）を行なう。
【００３７】図１２は、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。
【００３８】すなわち、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なされているため、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。
【００３９】図１０に示したようにアダプティブアレイ無線基地局１から電波が届き得る範囲を示す領域３に対して、図１２のように、アダプティブアレイアンテナを適切に制御して電波信号を出力した場合は、図１２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をターゲットとするような指向性を有する電波信号が出力されることになる。
【００４０】
【発明が解決しようとする課題】以上説明したとおり、アダプティブアレイ無線基地局１は、特定のユーザをターゲットとして、そのターゲットに対する指向性を有する電波信号の送受信を行なうことが可能であるため、以下に説明するようなパス分割多元接続移動通信方式（Path Division Multiple Access : ＰＤＭＡ）を実現することが可能である。
【００４１】すなわち、携帯型電話機のような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、上述したＰＤＭＡはそのうちの一種である。
【００４２】図１３は、周波数分割多重接続（Frequency Division Multiple Access :ＦＤＭＡ），時分割多重接続（Time Division Multiple Access : ＴＤＭＡ）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。
【００４３】図１３を参照して、ＦＤＭＡ，ＴＤＭＡおよびＰＤＭＡについて簡単に説明する。図１３（ａ）はＦＤＭＡのチャネル割当方式を示す図であって、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る。各ユーザ１〜４の信号は、周波数フィルタを用いることによって分離される。
【００４４】図１３（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る。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からの時間同期とにより分離される。
【００４５】一方、図１３（ｃ）に示したＰＤＭＡ方式においては、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等を用いた相互干渉除去装置とを用いることにより分離される。
【００４６】すなわち、ＰＤＭＡ方式を用いる場合、図１２１２に示したように、異なる無線基地局に対応する２人のユーザとの間でやり取りされる電波信号を相互に干渉しないように分離するという場合にとどまらず、同一のアダプティブアレイ無線基地局１が受け持つ領域内において、同一の周波数および同一のタイムスロットで、異なるユーザとの間で送受信される電波信号の相互の干渉を除去する必要がある。
【００４７】図１２に示した例においては、アダプティブアレイアンテナを用いることによる指向性を利用することで、隣の基地局との間で電波信号の送受信をしているユーザＢの端末からの電波信号が、アダプティブアレイ無線基地局１との間で電波信号のやり取りを行なっているユーザＡの電波信号に対する干渉を除去することは可能であった。
【００４８】しかしながら、ユーザＡとユーザＢとの距離がさらに近接し、言い換えると同一の無線基地局の担当する領域内にユーザＡとユーザＢとが入ってきた場合には、このようなアダプティブアレイアンテナの指向性のみでは、両者の電波信号の干渉を十分に除去することは困難な場合がある。
【００４９】さらに、たとえば１つの無線基地局がカバーし得る領域を広げることは、基地局の建設コスト等の面から考えると有利である。しかしながら、上述したようなユーザ間の電波信号の干渉という観点からすると、１つの基地局がカバーする領域が広がることは、１つの基地局からの電波強度を強くすることを意味し、隣の基地局からの電波との間での相互干渉を増大させるおそれがある。言い換えると、１つの基地局がカバーし得るエリアの大きさは、相互干渉を防止するためには、あまり大きくすることができないということを意味する。
【００５０】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、その目的は、ＰＤＭＡ方式により、電波信号の送受信を行なうシステムにおいて、ユーザ間の電波信号の相互干渉を抑制することが可能な送信指向性を有する無線装置および送信指向性の制御方法を提供することである。
【００５１】この発明の他の目的は、ＰＤＭＡ方式により電波信号の送受信を行なうシステムにおいて、無線基地局のカバーエリアを広げることが可能な送信指向性を有する無線装置および送信指向性制御の方法を提供することである。
【００５２】
【課題を解決するための手段】この発明は、要約すれば、複数の端末装置との間でパス分割多元接続を行うための送信指向性を制御するにあたり、各端末からの受信信号強度に応じて、送信信号の指向性に加えて送信強度を制御するものである。
【００５３】すなわち、請求項１記載の送信指向性を有する無線装置は、複数の端末装置との間でパス分割多元接続を行うための送信指向性を有する無線装置であって、受信電波信号から特定の端末装置の受信信号を分離するための受信手段を備え、受信手段は、端末装置ごとに対応する受信ウェイトベクトルを受信電波信号に乗算することで受信信号を抽出する複数の受信信号分離手段と、端末装置ごとの受信電波強度を測定するための受信強度測定手段とを含み、特定の端末装置への指向性を有する送信信号を生成するための送信手段をさらに備え、送信手段は、端末装置ごとに、受信電強度測定手段からの受信電波強度に応じて受信ウェイトベクトルに重み付けした送信ウェイトベクトルを送信信号に乗算することで、指向性を有する送信信号を生成する複数の送信信号生成手段を含む。
【００５４】請求項２記載の送信指向性を有する無線装置は、請求項１記載の送信指向性を有する無線装置の構成において、複数の端末装置はＭ個（Ｍ：自然数）であって、複数の端末装置のうちのｉ番目（ｉ：自然数）の端末装置からの受信電波強度をＰｉとし、受信電波強度ＰｉのＭ個の端末についての総和をＳＰとするとき、送信手段は、受信ウェイトベクトルに、（ＳＰ−Ｐｉ）／ＳＰに比例する係数を乗ずることで、ｉ番目の端末装置に対する送信ウェイトベクトルを生成する。
【００５５】請求項３記載の送信指向性を有する無線装置は、請求項１記載の送信指向性を有する無線装置の構成において、複数の端末装置はＭ個（Ｍ：自然数）であって、複数の端末装置のうちのｉ番目（ｉ：自然数）の端末装置からの受信電波強度をＰｉとし、受信電波強度Ｐｉの平方根のＭ個の端末についての総和をＳＲＰとするとき、送信手段は、受信ウェイトベクトルに、（ＳＲＰ−Ｐｉ1/2 ）／ＳＲＰに比例する係数を乗ずることで、ｉ番目の端末装置に対する送信ウェイトベクトルを生成する。
【００５６】請求項４記載の送信指向性を有する無線装置は、請求項１記載の送信指向性を有する無線装置の構成において、複数の端末装置はＭ個（Ｍ：自然数）であって、複数の端末装置のうちのｉ番目（ｉ：自然数）の端末装置からの受信電波強度をＰｉとし、所定の受信強度基準値をＰｍとするとき、送信手段は、受信ウェイトベクトルに、ｉ）受信電波強度Ｐｉが所定の受信強度基準値Ｐｍ未満の場合、Ｐｍ／Ｍに比例する係数を乗ずることで、ｉ番目の端末装置に対する送信ウェイトベクトルを生成し、ｉｉ）受信電波強度Ｐｉが所定の受信強度基準値Ｐｍ以上の場合、Ｐｍ／（Ｐｉ・Ｍ）に比例する係数を乗ずることで、ｉ番目の端末装置に対する送信ウェイトベクトルを生成する。
【００５７】請求項５記載の送信指向性を有する無線装置の制御方法は、複数の端末装置との間でパス分割多元接続を行うための送信指向性を有する無線装置の制御方法であって、端末装置ごとに対応する受信ウェイトベクトルをリアルタイムに導出し、端末装置からの受信信号を分離するステップと、受信した電波信号と分離された受信信号とに基づいて、端末装置ごとの受信電波強度を測定するステップと、端末装置ごとに、受信電強度測定手段からの受信電波強度に応じて受信ウェイトベクトルに重み付けした送信ウェイトベクトルを導出するステップと、送信ウェイトベクトルを送信信号に乗算することで、指向性を有する送信信号を生成するステップとを含む。
【００５８】請求項６記載の送信指向性を有する無線装置の制御方法は、請求項５記載の送信指向性を有する無線装置の制御方法において、受信ベクトルへの重み付け処理は、複数の端末装置はＭ個（Ｍ：自然数）であって、複数の端末装置のうちのｉ番目（ｉ：自然数）の端末装置からの受信電波強度をＰｉとし、受信電波強度ＰｉのＭ個の端末についての総和をＳＰとするとき、受信ウェイトベクトルに、（ＳＰ−Ｐｉ）／ＳＰに比例する係数を乗ずることで、ｉ番目の端末装置に対する送信ウェイトベクトルを生成する。
【００５９】請求項７記載の送信指向性を有する無線装置の制御方法は、請求項５記載の送信指向性を有する無線装置の制御方法において、受信ベクトルへの重み付け処理は、複数の端末装置はＭ個（Ｍ：自然数）であって、複数の端末装置のうちのｉ番目（ｉ：自然数）の端末装置からの受信電波強度をＰｉとし、受信電波強度Ｐｉの平方根のＭ個の端末についての総和をＳＲＰとするとき、受信ウェイトベクトルに、（ＳＲＰ−Ｐｉ1/2 ）／ＳＲＰに比例する係数を乗ずることで、ｉ番目の端末装置に対する送信ウェイトベクトルを生成する。
【００６０】請求項８記載の送信指向性を有する無線装置の制御方法は、請求項５記載の送信指向性を有する無線装置の制御方法において、受信ベクトルへの重み付け処理は、複数の端末装置はＭ個（Ｍ：自然数）であって、複数の端末装置のうちのｉ番目（ｉ：自然数）の端末装置からの受信電波強度をＰｉとし、所定の受信強度基準値をＰｍとするとき、受信ウェイトベクトルに、ｉ）受信電波強度Ｐｉが所定の受信強度基準値Ｐｍ未満の場合、Ｐｍ／Ｍに比例する係数を乗ずることで、ｉ番目の端末装置に対する送信ウェイトベクトルを生成し、ｉｉ）受信電波強度Ｐｉが所定の受信強度基準値Ｐｍ以上の場合、Ｐｍ／（Ｐｉ・Ｍ）に比例する係数を乗ずることで、ｉ番目の端末装置に対する送信ウェイトベクトルを生成する。
【００６１】
【発明の実施の形態】［実施の形態１］図１は、ＰＤＭＡ用基地局の送受信システム１０００の構成を示す概略ブロック図である。
【００６２】図１に示した構成においては、ユーザＰＳ１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。
【００６３】受信動作においては、アンテナの出力は、ＲＦ回路１０１０に与えられ、ＲＦ回路１０１０において、受信アンプで増幅され局部発振信号によって周波数変換された後、フィルタで不要な周波数成分を除去し、Ａ／Ｄ変換された後、デジタル信号としてデジタルシグナルプロセッサ１０２０に与えられる。
【００６４】デジタルシグナルプロセッサ１０２０には、チャネル割当基準計算機１０３０と、チャネル割当装置１０４０と、アダプティブアレイ２０００とが設けられている。チャネル割当基準計算機１０３０は、２人のユーザからの信号がアダプティブアレイによって分離可能かどうかを予め計算する。その計算結果に応じて、チャネル割当装置１０４０は、周波数と時間とを選択するユーザ情報を含むチャネル割当情報をアダプティブアレイ２０００に与える。アダプティブアレイ２０００は、チャネル割当情報に基づいて、４つのアンテナ♯１〜♯４からの信号に対して、リアルタイムに重み付け演算を行なうことで、特定のユーザの信号のみを分離する。
【００６５】［アダプティブアレイの指向性を用いて等電力で送信する構成］図２は、図１に示したアダプティブアレイ２０００の第１の構成を示す概略ブロック図である。
【００６６】すなわち、図２に示したアダプティブアレイにおいては、ユーザが２人であることに対応して、図１１１１に示した従来のアダプティブアレイの構成を単純に２系統設ける構成としている。
【００６７】この場合、２つのユーザＰＳ１とＰＳ２から同一周波数およびタイムスロットを用いることで空間多重通信を行なうとき、４本のアレイアンテナの受信信号ＲＸi （ｔ）は、上述した式（１）〜（４）により表わされる。
【００６８】受信動作時においては、アダプティブアレイ無線基地局では、すでに説明したとおり、空間多重された受信信号をアダプティブアレイ技術を用いることで分離する。
【００６９】このとき、ユーザＰＳ１から送信された信号Ｓｒｘ1 （ｔ）を抽出するために、基地局の受信回路で計算されるウエイトベクトルＷｒｘ1 と、ユーザＰＳ２から送信された信号Ｓｒｘ2 （ｔ）を抽出するためのウエイトベクトルＷｒｘ2 をそれぞれ以下のように表わすこととする。
【００７０】
Ｗｒｘ1 ＝［ｗ11，ｗ21，ｗ31，ｗ41］T …（１６）
Ｗｒｘ2 ＝［ｗ12，ｗ22，ｗ32，ｗ42］T …（１７）
ここで、Ｗikはｋ番目の端末からの信号を抽出するためのウエイトベクトルのｉ番目の重み係数成分を表わす。
【００７１】送信時においては、ユーザＰＳ１への送信信号Ｓｔｘ1 （ｔ）をユーザＰＳ１へ、ユーザＰＳ２への送信信号Ｓｔｘ2 （ｔ）をユーザＰＳ２へそれぞれ送信するようにアンテナの指向性を形成するため、たとえば、次式のように表わされる受信時のウエイトベクトルを規格化したものを送信時のウエイトベクトルとする。
【００７２】
【数７】
【００７３】ここで、式（１８）および（１９）において、Ｍは空間多重接続ユーザ数を示し、上述の例ではＭ＝２である。
【００７４】ウエイトベクトルＷｔｘ1 は、信号Ｓｔｘ1 （ｔ）をユーザＰＳ１のみに送信するためのウエイトベクトルであって、ユーザＰＳ２の方向へは指向性のヌル点が来るように制御されている。したがって、ウエイトベクトルＷｔｘ1 は、ユーザＰＳ１の方向へは電波が放射されるもののユーザＰＳ２の方向へは電波が放射されない指向性を、アンテナ♯１〜♯４に対して形成する。
【００７５】また、ウエイトベクトルＷｔｘ2 は、同様に、信号Ｓｔｘ2 （ｔ）をユーザＰＳ２のみに送信するためのウエイトベクトルである。よって、ユーザＰＳ１へは信号Ｓｔｘ1 （ｔ）のみが送信され、ユーザＰＳ２へは信号Ｓｔｘ2 （ｔ）のみが送信されるアンテナ指向性が形成されることになる。
【００７６】この場合、各ウエイトベクトルの大きさが１／Ｍに規格化されているため、送信電力は各ユーザに対してすべて等電力となり、基地局からの全送信電力は１に規格化されている。
【００７７】図３は、図２に示したアダプティブアレイの構成において、同一基地局内の２人のユーザＰＳ１およびＰＳ２に対して、パス分割された状態で、電波信号がやり取りされている状態を示す図である。すなわち、図３に示した状態においては、基地局１と第１のユーザＰＳ１との距離に対して、基地局と第２のユーザＰＳ２との距離が比較的近い場合を示している。
【００７８】このような場合においても、上述したとおり、ユーザＰＳ１への送信電力と同じ送信電力でユーザＰＳ２に対して電波が放射されている。
【００７９】上述したとおり、ユーザＰＳ１に対するアンテナの指向性は、そのナル点がユーザＰＳ２に対する方向に相当するように制御されている。しかしながら、基地局から距離の近いユーザＰＳ２に対しても、必要以上に大きな送信電力で電波が送信されているために、ユーザＰＳ１に対する電波信号と基地局からユーザＰＳ２に対する電波信号との間で必要以上の干渉が生じることになる。このことは、各ユーザ間の干渉を十分小さく抑えようとする場合、基地局がカバーし得るエリアを大きくすることが困難になることも意味している。
【００８０】［送信電力をユーザに応じて制御するアダプティブアレイアンテナの構成］図４は、以上説明したように、同一の基地局に対して送受信を行なっている２人のユーザ間の電波信号の干渉を抑制するための送信指向性制御可能な無線装置におけるアダプティブアレイ２０００の構成を説明するための概略ブロック図である。
【００８１】アダプティブアレイ２０００は、４本のアンテナ♯１〜♯４からの受信信号を受けて、各ユーザからの受信信号に分離するための受信回路２１００と、各ユーザに対する送信信号Ｓｔｘj （ｔ）を各ユーザに対して指向性をもって送信可能となるように重み付け処理を行なった結果を出力する送信回路２４００と、４本のアンテナ♯１〜♯４と、受信回路２１００および送信回路２４００との間に設けられ、送信時および受信時において、アンテナ♯１〜♯４と受信回路２１００または送信回路２４００との接続経路をそれぞれ切換えるためのスイッチ回路２０１０−１〜２０１０−４とを含む。
【００８２】なお、図４においては、説明の簡単のために、アンテナの本数を４本としているが、本発明はこのような場合に限定されることなく、より一般的にはｎ本（ｎ：自然数）の場合に適用することが可能である。
【００８３】さらに、以下では、説明の簡単のために、基地局との間で電波の送受信を行なうユーザの数が２である場合について説明することにする。
【００８４】受信回路２１００は、スイッチ回路２０１０−１〜２０１０−４からの出力を受ける第１の受信ウエイトベクトル制御部２１１０と、受信ウエイトベクトル制御部２１１０から出力されるウエイトベクトルＷｒｘ1 にそれぞれ応じて、対応するスイッチ回路２０１０−１〜２０１０−４からの出力に対して、重み係数を乗算した結果を出力する乗算器２１２０−１〜２１２０−４と、乗算器２１２０−１〜２１２０−４からの出力を受けてその加算結果を第１のユーザＰＳ１からの受信信号Ｓｒｘ1 （ｔ）として出力する加算器２１４０とを含む。
【００８５】第１の受信ウエイトベクトル制御部２１１０は、切換回路２１１０−１〜２１１０−４からの受信信号と予めメモリ２１３０に記憶されているユーザＰＳ１からの信号に対応したトレーニング信号あるいは加算器２１４０からの出力を用いて、ウエイトベクトルＷ１１〜Ｗ４１を計算する。第２のユーザＰＳ２からの受信信号に対応して、第１のユーザＰＳ１に対応するのと同様の構成の第２の受信ウエイトベクトル制御部２２１０、乗算器２２２０−１〜２２２０−４、メモリ２２３０および加算器２２４０が設けられている。
【００８６】受信回路２１００には、第２のユーザＰＳ２からの受信信号Ｓｒｘ2 （ｔ）を分離するために、第１のユーザＰＳ１に対応するのと同様の構成が設けられている。
【００８７】受信回路２１００は、さらに、切換回路２０１０−１〜２０１０−４からの出力を受けて、受信中の電波信号の受信電力値を測定するための受信電力測定回路２３００を含む。
【００８８】送信回路２４００は、第１のユーザＰＳ１に対して出力される送信信号Ｓｔｘ1 （ｔ）を受けて、第１の受信ウエイトベクトル制御部２１１０からの第１のユーザＰＳ１に対する受信ウエイトベクトルの値と、受信電力測定回路２３００からの第１のユーザＰＳ１に対する受信電力情報とに基づいて、送信ウエイトベクトルを算出する第１の送信ウエイトベクトル制御部２４１０と、第１の送信ウエイトベクトル制御部２４１０から出力される送信ウエイトベクトルＷｔｘ1 をそれぞれ受けて、送信信号Ｓｔｘ1 （ｔ）に対して、それぞれの重み係数を乗算して出力する乗算器２４２０−１〜２４２０−４とを含む。すなわち、乗算器２４２０−１〜２４２０−４からは、それぞれ信号Ｓｔｘ1 （ｔ）ｗ11、Ｓｔｘ1 （ｔ）ｗ21、Ｓｔｘ1 （ｔ）ｗ31およびＳｔｘ1 （ｔ）ｗ41が出力される。
【００８９】送信回路２４００は、さらに、第１のユーザＰＳ１に対するのと同様に、第２のユーザＰＳ２に対する送信信号を生成するための第２の送信ウエイトベクトル制御部２５２０と、乗算器２５２０−１〜２５２０−４とを含む。
【００９０】第２の送信ウエイトベクトル制御部２５１０には、受信電力測定回路２３００から第２のユーザＰＳ２に対する受信電力情報ＲＳＰ２と、第２の受信ウエイトベクトル制御部２２１０からの受信ウエイトベクトルの情報とが与えられ、これに基づいて第２の送信ウエイトベクトル制御部２５１０が、送信ウエイトベクトルＷｔｘ2 を出力する。
【００９１】［受信電力測定回路２３００の動作］続いて、図４に示した受信電力測定回路２３００の動作について説明する。
【００９２】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。
【００９３】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。
【００９４】
【数８】
【００９５】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。
【００９６】まず、信号Ｓｒｘi （ｔ）が既知の信号であることを利用して、受信信号ベクトルＨ1 ＝［ｈ11，ｈ21，ｈ31，ｈ41］およびＨ2 ＝［ｈ12，ｈ22，ｈ32，ｈ42］を以下に説明するようにして導出することができる。
【００９７】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。
【００９８】
【数９】
【００９９】式（２０）において、Ｅ［…］は、時間平均を示す。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。
【０１００】
【数１０】
【０１０１】ここで、式（２２）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（２３）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。
【０１０２】したがって、式（２０）のアンサンブル平均は結果として以下に示すように、受信信号係数ベクトルＨ1 に等しくなる。
【０１０３】
【数１１】
【０１０４】以上のような手続により、第１の番目のユーザＰＳ１から送信された信号の受信信号係数ベクトルＨ1 を測定することができる。
【０１０５】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信号係数ベクトルＨ2 を測定することが可能である。
【０１０６】図５は、以上説明したような受信信号係数ベクトル導出手続に基づいて、さらに各ユーザからの受信電力Ｐi を導出する手続を示すフローチャートである。
【０１０７】まず受信電力測定が開始されると（ステップＳ１００）、まず受信電力測定回路２３００は、空間多重ユーザ数Ｍの値を確認する（ステップＳ１０２）。
【０１０８】続いて、受信電力測定回路２３００は、空間多重接続ユーザを識別するためのパラメータｉの値を１に初期化する（ステップＳ１０４）。
【０１０９】次に、受信時刻を表わすパラメータｔの値が１に初期化される（ステップＳ１０６）。
【０１１０】続いて、ｉ番目のユーザに対する受信信号係数ベクトルのｋ番目のアンテナに対する値ｈkiが０に初期化され（ステップＳ１０７）、アンテナを識別するためのパラメータｋの値が１に初期化される（ステップＳ１０８）。
【０１１１】次に、受信電力測定回路２３００は、受信信号係数ベクトルの要素のｈkiの値を時刻ｔよりも前の段階での値ｈkiに、時刻ｔにおけるｋ番目のアンテナに受信された受信信号ＲＸk （ｔ）とｉ番目のユーザ信号Ｓｒｘi （ｔ）との積の値を加えることで更新する（ステップＳ１１０）。
【０１１２】続いて、パラメータｋの間がアンテナ素子数Ｎ以上となっているかの判断が行なわれ（ステップＳ１１２）、アンテナ素子数だけの処理が完了していない場合は、パラメータｋの値が１だけインクリメントされて（ステップＳ１１４）、ステップＳ１１０の処理が繰返される。
【０１１３】一方、パラメータｋの値がアンテナ素子数の値と等しくなっている場合は、続いて、時刻を表わすパラメータｔの値が平均時間Ｔ以上であるか否かの判断が行なわれ（ステップＳ１１６）、パラメータｔの値が平均時間Ｔ未満である場合は、さらにパラメータｔの値が１だけインクリメントされて、処理はステップＳ１０８に復帰する。
【０１１４】ここで、平均時間Ｔは、たとえば通信システムで決められている信号系列の長さを表わし、たとえばＰＨＳシステムであれば、１２０シンボルである。
【０１１５】一方、パラメータｔが、平均時間Ｔ以上となっている場合は（ステップＳ１１６）、パラメータｋの間が再び１に初期化され、さらにｉ番目のユーザに対する受信信号電力値Ｐｉの値が０に初期化される（ステップＳ１２０）。
【０１１６】次に、ステップＳ１０８からＳ１１６の間に演算された受信信号係数ベクトルの要素ｈkiの値が、累積値ｈkiの値を平均時間Ｔで割ることにより平均処理された値に置換えられ、さらに受信信号電力Ｐｉの値が、受信信号電力値Ｐｉに受信信号ベクトルの要素値ｈkiの二乗を加算した値に更新される（ステップＳ１２２）。
【０１１７】続いて、パラメータｋの値が、アンテナ素子数Ｎ以上となったかが判定され（ステップＳ１２４）、パラメータｋの値がアンテナ素子数Ｎに満たない場合は、パラメータＫの値が１だけインクリメントされて（ステップＳ１２６）、処理はステップＳ１２２に復帰する。
【０１１８】一方、パラメータｋの値がアンテナ素子数Ｎ以上であると判断された場合は（ステップＳ１２４）、受信信号電力値Ｐi の値を、アンテナ素子数ｎで割った値が、新たに受信電力Ｐｉとしてメモリに格納される（ステップＳ１２８）。
【０１１９】続いて、パラメータｉの値が、空間多重ユーザ数Ｍ以上であるか否かが判断され、パラメータｉの値がユーザ数Ｍに満たない場合は（ステップＳ１３０）、パラメータｉの値が１だけインクリメントされて（ステップＳ１３２）、処理はステップＳ１０６に復帰する。
【０１２０】一方、パラメータｉの値がユーザ数Ｍ以上である場合は（ステップＳ１３０）、処理が終了する（ステップＳ１３４）。
【０１２１】以上のような処理を行なうことで、各ユーザに対する受信信号係数ベクトルの値Ｈi に基づいて、ｉ番目のユーザに対する受信電力Ｐi を測定することが可能である。
【０１２２】［送信ウエイトベクトルＷｔｘi の制御］以上のようにして各ユーザに対する受信信号電力Ｐi は以下のようにして表わされることになる。
【０１２３】
【数１２】
【０１２４】次に、送信ウエイトベクトル制御部２４１０および２５１０は、受信電力測定回路２３００において上述のようにして求められた受信信号電力に基づいて、各ユーザに対応した送信ウエイトベクトルＷｔｘi （ｉ＝１，２）を以下の式に基づいて導出する。
【０１２５】
【数１３】
【０１２６】上記式（２７）および（２８）によって導出されたウエイトベクトルＷｔｘ1およびＷｔｘ2 は、それぞれ対応するユーザの方向へ電波を放射するするものの、対応するユーザ以外の方向へは電波を放射しない指向性を有している。
【０１２７】以上のようなウエイトベクトルＷｔｘ1 およびＷｔｘ2 を用いると、ユーザＰＳ２の受信電力Ｐ２は、ユーザＰＳ１の受信電力Ｐ１に比べて大きくなる。そして、送信電力はウエイトベクトルの大きさに比例するため、ユーザＰＳ１への送信電力の方がユーザＰＳ２への送信電力よりも大きくなる。また、基地局からの全送信電力は、従来同様、１に規格化されているので、従来方式と比較して、基地局から遠い端末（ユーザＰＳ１）への送信電力は増大し、近い端末（ユーザＰＳ２）への送信電力は抑圧される。
【０１２８】以上の説明では、アンテナ数が４本であって、ユーザが２人である場合について説明したが、本発明はこのような場合に限定されることなく、より一般に、アンテナ素子数がｎ個であって、空間多重接続端末数がＭである場合にも適用することができる。
【０１２９】この場合、ｉ番目の端末に対する受信電力Ｐi は、以下の式で表わされる。
【０１３０】
【数１４】
【０１３１】また、送信ウエイトベクトルＷｔｘi は、以下の式で表わされる。
【０１３２】
【数１５】
【０１３３】図６は、以上のような手続で、送信ウエイトベクトルを導出する処理のフローを示すフローチャートである。
【０１３４】まず、送信ウエイトベクトルの計算が開始されると（ステップＳ２００）、送信ウエイトベクトル制御部２４１０は、空間多重ユーザ数Ｍとその受信電力Ｐｉの測定結果を、受信電力測定回路２３００から受取る（ステップＳ２０２）。
【０１３５】続いて、ユーザを示すためのパラメータｉの値が１に初期化される（ステップＳ２０４）。続いて、送信ウエイトベクトル制御部２４１０は、送信ウエイトベクトルを式（３０）に応じて計算し、メモリに格納する（ステップＳ２０６）。
【０１３６】続いて、パラメータｉの値が空間多重ユーザ数Ｍ以上であるか否かの判定が行なわれる。パラメータｉの値がユーザ数Ｍ未満であるならば（ステップＳ２０８）、パラメータｉの値が１だけインクリメントされて（ステップＳ２１０）、処理はステップＳ２０６に復帰する。
【０１３７】一方、パラメータｉの値がユーザ数Ｍ以上である場合（ステップＳ２０８）、送信ウエイトベクトルの計算が終了する（ステップＳ２１２）。
【０１３８】このようにして，計算された送信ウェイトベクトルにより、特定のユーザに対する指向性を有する送信電波信号が生成されることになる。
【０１３９】図７は、以上のようにして導出された送信ウエイトベクトルに基づいて、ユーザＰＳ１およびユーザＰＳ２について、基地局から送信される電波信号の指向性および到達範囲を示す図であり、図３と対比される図である。
【０１４０】送信ウエイトベクトルが、受信端末の基地局１からの距離に応じて、言い換えると、受信電力の大きさに応じて制御される構成となっているため、端末が基地局に近い場合は、送信電力は抑圧され他のセルへの不要干渉が減少し、遠い端末への送信電力が増大するため最大到達距離が確立的に増大するという効果を有する。
【０１４１】なお、受信信号電力測定回路２３００としては、以下のような構成とすることも可能である。
【０１４２】すなわち、たとえばＰＨＳにおいて、基地局が新たにユーザと中心チャネルを確立する場合、まずキャリアセンス（すべての通信チャネルのＤ／Ｕを測定する操作）を行ない、信号電力対干渉電力の比（Ｄ／Ｕ）がある一定以上となるか、あるいは最もＤ／Ｕが良いチャネルを、通信チャネルとして端末ＰＳに指定する。次に、端末ＰＳ側で基地局ＣＳが指定したチャネルのＤ／Ｕを測定して、Ｄ／Ｕが所定値以上の場合、指定された通話チャネルを使い通信が開始される。
【０１４３】このようなキャリアセンスを行なう場合にも受信電力測定回路が測定されるので、図４に示した受信電力測定回路２３００は、このような場合に用いられる回路と共用する構成とすることも可能である。
【０１４４】［実施の形態２］実施の形態２の送信指向性制御可能な無線装置においては、まず、受信信号に含まれるユーザＰＳi の受信信号係数Ｈi の測定を行なう。次に、測定した受信信号係数ベクトルＨi から各信号電力Ｐi を実施の形態１の式（２９）により求める。
【０１４５】次に、それぞれのユーザに対応した送信ウエイトベクトルＷｔｘi を次式で計算する。
【０１４６】
【数１６】
【０１４７】ここで、ウエイトベクトルＷｔｘi は、所望のユーザＰＳi の方向へは電波を放射するが、非所望のユーザＰＳi の方向へは電波を放射しない指向性を形成する。
【０１４８】図８は、このような手順に従って送信ウエイトベクトルを求めるための処理の流れを示すフローチャートである。
【０１４９】図８に示したフローチャートでは、ステップＳ３０６における送信ウェイトベクトルの計算式（３１）が、図６に示したフローチャートにおけるステップＳ２０６での送信ウェイトベクトルの計算式（３０）を置き換えた構成となっている以外、基本的に図６のフローチャートと同様の処理の流れであるため、その説明は繰り返さない。
【０１５０】実施の形態２においても、送信ウエイトベクトルが、受信端末の基地局１からの距離に応じて、言い換えると、受信電力の大きさに応じて制御される構成となっているため、端末が基地局に近い場合は、送信電力は抑圧され他のセルへの不要干渉が減少し、遠い端末への送信電力が増大するため最大到達距離が確立的に増大するという効果が奏される。
【０１５１】［実施の形態３］実施の形態３の送信指向制御が可能な無線装置においては、まず、受信信号に含まれるユーザＰＳi の受信信号係数ベクトルＨi の測定を行なう。次に、測定した受信信号係数ベクトルＨi から各信号電力Ｐi を式（２９）によって求める。
【０１５２】実施の形態３の無線装置においては、各端末ごとの送信電力の最大値Ｐｍａｘを予め規定しておく。そして、各ユーザＰＳi （ｉ＝１，２，…，Ｍ）に対応した送信ウエイトベクトルＷｔｘi の計算は、以下の式に従って計算する。
【０１５３】
【数１７】
【０１５４】以上のように送信ウエイトベクトルを導出する構成とすると、基地局に近い端末へは、常に送信電力が抑圧されるため、他セルへの余分な干渉を減少させることが可能である。
【０１５５】図９は、以上説明したような実施の形態３の送信ウエイトベクトルの導出の処理の流れを説明するためのフローチャートである。
【０１５６】図９を参照して、先ず送信ウエイトベクトルの計算が開始されると（ステップＳ４００）、空間多重ユーザ数Ｍと、その受信電力Ｐｉの測定結果が、受信電力測定回路２３００から送信ウエイトベクトル制御部２４１０に与えられる。
【０１５７】続いて、送信ウエイトベクトル制御部２４１０においては、ユーザを識別するためのパラメータｉの値が１に初期化される（ステップＳ４０４）。
【０１５８】次に、受信電力Ｐi が予め定められた最大値Ｐｍａｘ以上であるかの判定が行なわれる（ステップＳ４０６）。
【０１５９】受信電力Ｐi が最大電力Ｐｍａｘ以上である場合（ステップＳ４０６）、送信ウエイトベクトル制御部２４１０は、送信ウエイトベクトルを式（３２）に応じて計算し、メモリに格納する（ステップＳ４０８）。
【０１６０】一方、受信電力Ｐi が最大電力Ｐｍａｘ未満である場合は、送信ウエイトベクトル制御部２４１０は、送信ウエイトベクトルを式（３３）に応じて計算し、メモリに格納する（ステップＳ４１０）。
【０１６１】続いて、パラメータｉの値がユーザ数Ｍ以上であるか否かの判定が行なわれ（ステップＳ４１２）、パラメータｉの値がユーザ数Ｍ未満である場合は、パラメータｉの値が１だけインクリメントされ（ステップＳ４１４）、処理はステップＳ４０６に復帰する。
【０１６２】一方、パラメータｉの値がユーザ数Ｍ以上である場合（ステップＳ４１２）、送信ウエイトベクトルの計算が終了する（ステップＳ４１６）。
【０１６３】以上のような処理が、送信ウエイトベクトル制御部２５１０においても行なわれる。
【０１６４】実施の形態３においても、送信ウエイトベクトルが、受信端末の基地局１からの距離に応じて、言い換えると、受信電力の大きさに応じて制御される構成となっているため、端末が基地局に近い場合は、送信電力は抑圧され他のセルへの不要干渉が減少し、遠い端末への送信電力が増大するため最大到達距離が確立的に増大するという効果が奏される。
【０１６５】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的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て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でのすべての変更が含まれることが意図される。
【０１６６】
【発明の効果】以上説明したとおり、本発明に係る送信指向性制御が可能な無線装置および送信指向性制御方式によれば、基地局に近い端末と電波信号の送受信を行なう場合には、基地局からの送信電力が抑圧され、他セルあるいは他のユーザへの不要な干渉を減少させることが可能である。
【０１６７】しかも、遠い端末と基地局との間で電波信号の送受信を行なう場合には、基地局からの送信電力が増大するため、基地局から送信される電波信号の最大到達距離が確立的に増大するという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の無線装置の構成を示す概略ブロック図である。
【図２】アダプティブアレイ２０００の１つの構成例を示す概略ブロック図である。
【図３】図２に示したアダプティブアレイの構成の場合の送受信電波信号の指向性および到達距離を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１のアダプティブアレイの構成を示す概略ブロック図である。
【図５】受信電力測定回路２３００の動作を説明するためのフローチャートである。
【図６】送信ウエイトベクトル制御部２４１０および２５１０の動作を説明するためのフローチャートである。
【図７】図６に示した処理を行なった場合の送信電波の指向性および到達距離を示すための概略ブロック図である。
【図８】本発明の実施の形態２の送信ウエイトベクトル制御部の動作を説明するためのフローチャートである。
【図９】本発明の実施の形態３の送信ウエイトベクトル制御部の動作を説明するためのフローチャートである。
【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】従来のアダプティブアレイ無線装置の構成を示す概略ブロック図である。
【図１２】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。
【図１３】基地局と移動端末装置との間のデータの送受信の概念を示す図である。
【符号の説明】
１０００ 無線装置、１０１０ ＲＦ回路、１０２０ デジタルシグナルプロセッサ、１０３０ チャネル割当て基準計算器、１０４０ チャネル割当装置、２０００ アダプティブアレイ、２０１０−１〜２０１０−４ スイッチ回路、２１００ 受信回路、２１１０ 受信ウェイトベクトル制御部、２１２０−１〜２１２０−４ 乗算器、２１３０ メモリ、２２１０ 受信ウェイトベクトル制御部、２２２０−１〜２２２０−４ 乗算器、２２３０ メモリ、２３００ 受信電力測定回路、２４００ 送信回路、２４１０ 送信ウェイトベクトル制御部、２４２０−１〜２４２０−４ 乗算器、２５１０ 送信ウェイトベクトル制御部、２５２０−１〜２５２０−４ 乗算器、＃１〜＃４ アンテナ。
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、送信指向性を有する無線装置およびその制御方法に関し、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およびその制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、携帯電話等の移動通信システムの無線基地局として、アレイアンテナを用いたアダプティブアレイ（adaptive array）無線基地局が実用化されている。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。
【０００３】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 Optimization 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 Processing, ”Prentice-Hall, Englewood Cliffs （1985）.R. A. Monzingo and T. W. Miller:“Introduction to Adaptive Arrays,”John Wiley & Sons, New York （1980）.J. E. Hudson: “Adaptive Array Principles, ”Peter Peregrinus Ltd., London （1981）.R. T. Compton, Jr.: “Adaptive Antennas-Concepts and Performance, ”Prentice-Hall. Englewood Cliffs （1988）.E. Nicolau and D. Zaharia:“Adaptive Arrays,”Elsevier, 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略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。
【０００４】領域３内において、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内において、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）。
【０００５】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場合、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内において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。
【０００６】このように、ユーザＡおよびユーザ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受信することとなり、本来通話すべきユーザＡの通話が妨げられてしまうことになる。
【０００７】アダプティブアレイ無線基地局１では、受信した信号からユーザＢからの信号を除去するために、次のような構成および処理を行なっている。
【０００８】［アダプティブアレイアンテナの構成］図１１１１は、アダプティブアレイ１００の構成を示すブロック図である。図１１に示した例においては、複数のユーザ信号を含む入力信号から希望するユーザの信号を抽出するため、ｎ個の入力ポート２０−１〜２０−ｎが設けられている。
【０００９】各入力ポート２０−１〜２０−ｎに入力された信号が、スイッチ回路１−１〜１０−ｎを介して、ウエイトベクトル制御部１１と乗算器１２−１〜１２−ｎとに与えられる。
【００１０】ウエイトベクトル制御部１１は、入力信号と予めメモリ１４に記憶されている特定のユーザの信号に対応したトレーニング信号と加算器１３の出力とを用いて、ウエイトベクトルｗ1i〜ｗniを計算する。ここで、添字ｉは、ｉ番目のユーザとの間の送受信に用いられるウエイトベクトルであることを示す。
【００１１】乗算器１２−１〜１２ーｎは、各入力ポート２０−１〜２０−ｎからの入力信号とウエイトベクトルｗ1i〜ｗniとをそれぞれ乗算し、加算器１３へ与える。加算器１３は、乗算器１２−１〜１２−ｎの出力信号を加算して受信信号ＳRX（ｔ）として出力し、この受信信号ＳRX（ｔ）は、ウエイトベクトル制御部１１にも与えられる。
【００１２】さらに、アダプティブアレイ１００は、アダプティブアレイ無線基地局１からの出力信号ＳTX（ｔ）を受けて、ウエイトベクトル制御部１１により与えられるウエイトベクトルｗ1i〜ｗniとそれぞれ乗算して出力する乗算器１５−１〜１５−ｎを含む。乗算器１５−１〜１５−ｎの出力は、それぞれスイッチ回路１０−１〜１０−ｎに与えられる。つまり、スイッチ回路１０−１〜１０−ｎは、信号を受信する際は、入力ポート２０−１〜２０−ｎから与えられた信号を、信号受信部１Ｒに与え、信号を送信する際には、信号送信部１Ｔからの信号を入出力ポート２０−１〜２０−ｎに与える。
【００１３】［アダプティブアレイの動作原理］次に、図１１に示した信号受信部１Ｒの動作原理について簡単に説明する。
【００１４】以下では、説明を簡単にするために、アンテナ素子数を４本とし、同時に受信されるユーザ数ＰＳを２人とする。このとき、各アンテナから受信部１Ｒに対して与えられる信号は、以下のような式で表わされる。
【００１５】
【数１】
【００１６】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。
【００１７】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。
【００１８】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。
【００１９】
【数２】
【００２０】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信号係数ベクトル、Ｎ（ｔ）は雑音ベクトルをそれぞれ示している。
【００２１】アダプティブアレイアンテナは、図１１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ｗ1i〜ｗniを掛けて合成した信号を受信信号ＳRX（ｔ）として出力する。なお、ここでは、アンテナの本数ｎは４である。
【００２２】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。
【００２３】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。
【００２４】
【数３】
【００２５】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ｗj1（ｊ＝１，２，３，４）を要素とするベクトルである。
【００２６】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。
【００２７】
【数４】
【００２８】ここで、アダプティブアレイ１００が理想的に動作した場合、上述した参考文献中にも記載された周知な方法により、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。
【００２９】
【数５】
【００３０】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。
【００３１】
【数６】
【００３２】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Ｓｒｘ1 （ｔ）が得られることになる。
【００３３】一方、図１１において、アダプティブアレイ１００に対する入力信号ＳTX（ｔ）は、アダプティブアレイ１００中の送信部１Ｔに与えられ、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により以上説明したようにして受信信号に基づいて算出されたウエイトベクトルｗ1i，ｗ2i，ｗ3i，…，ｗniがコピーされて印加される。
【００３４】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に示した領域３内に送信される。
【００３５】ここで、ユーザＡ，Ｂの識別は以下に説明するように行なわれる。すなわち、携帯電話機の電波信号はフレーム構成をとって伝達される。携帯電話機の電波信号は、大きくは、無線基地局にとって基地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既知の信号系列からなるデータ（音声など）から構成されている。
【００３６】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（重み係数の決定）を行なう。
【００３７】図１２は、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。
【００３８】すなわち、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なされているため、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。
【００３９】図１０に示したようにアダプティブアレイ無線基地局１から電波が届き得る範囲を示す領域３に対して、図１２のように、アダプティブアレイアンテナを適切に制御して電波信号を出力した場合は、図１２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をターゲットとするような指向性を有する電波信号が出力されることになる。
【００４０】
【発明が解決しようとする課題】以上説明したとおり、アダプティブアレイ無線基地局１は、特定のユーザをターゲットとして、そのターゲットに対する指向性を有する電波信号の送受信を行なうことが可能であるため、以下に説明するようなパス分割多元接続移動通信方式（Path Division Multiple Access : ＰＤＭＡ）を実現することが可能である。
【００４１】すなわち、携帯型電話機のような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、上述したＰＤＭＡはそのうちの一種である。
【００４２】図１３は、周波数分割多重接続（Frequency Division Multiple Access :ＦＤＭＡ），時分割多重接続（Time Division Multiple Access : ＴＤＭＡ）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。
【００４３】図１３を参照して、ＦＤＭＡ，ＴＤＭＡおよびＰＤＭＡについて簡単に説明する。図１３（ａ）はＦＤＭＡのチャネル割当方式を示す図であって、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る。各ユーザ１〜４の信号は、周波数フィルタを用いることによって分離される。
【００４４】図１３（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る。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からの時間同期とにより分離される。
【００４５】一方、図１３（ｃ）に示したＰＤＭＡ方式においては、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等を用いた相互干渉除去装置とを用いることにより分離される。
【００４６】すなわち、ＰＤＭＡ方式を用いる場合、図１２１２に示したように、異なる無線基地局に対応する２人のユーザとの間でやり取りされる電波信号を相互に干渉しないように分離するという場合にとどまらず、同一のアダプティブアレイ無線基地局１が受け持つ領域内において、同一の周波数および同一のタイムスロットで、異なるユーザとの間で送受信される電波信号の相互の干渉を除去する必要がある。
【００４７】図１２に示した例においては、アダプティブアレイアンテナを用いることによる指向性を利用することで、隣の基地局との間で電波信号の送受信をしているユーザＢの端末からの電波信号が、アダプティブアレイ無線基地局１との間で電波信号のやり取りを行なっているユーザＡの電波信号に対する干渉を除去することは可能であった。
【００４８】しかしながら、ユーザＡとユーザＢとの距離がさらに近接し、言い換えると同一の無線基地局の担当する領域内にユーザＡとユーザＢとが入ってきた場合には、このようなアダプティブアレイアンテナの指向性のみでは、両者の電波信号の干渉を十分に除去することは困難な場合がある。
【００４９】さらに、たとえば１つの無線基地局がカバーし得る領域を広げることは、基地局の建設コスト等の面から考えると有利である。しかしながら、上述したようなユーザ間の電波信号の干渉という観点からすると、１つの基地局がカバーする領域が広がることは、１つの基地局からの電波強度を強くすることを意味し、隣の基地局からの電波との間での相互干渉を増大させるおそれがある。言い換えると、１つの基地局がカバーし得るエリアの大きさは、相互干渉を防止するためには、あまり大きくすることができないということを意味する。
【００５０】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、その目的は、ＰＤＭＡ方式により、電波信号の送受信を行なうシステムにおいて、ユーザ間の電波信号の相互干渉を抑制することが可能な送信指向性を有する無線装置および送信指向性の制御方法を提供することである。
【００５１】この発明の他の目的は、ＰＤＭＡ方式により電波信号の送受信を行なうシステムにおいて、無線基地局のカバーエリアを広げることが可能な送信指向性を有する無線装置および送信指向性制御の方法を提供することである。
【００５２】
【課題を解決するための手段】この発明は、要約すれば、複数の端末装置との間でパス分割多元接続を行うための送信指向性を制御するにあたり、各端末からの受信信号強度に応じて、送信信号の指向性に加えて送信強度を制御するものである。
【００５３】すなわち、請求項１記載の送信指向性を有する無線装置は、複数の端末装置との間でパス分割多元接続を行うための送信指向性を有する無線装置であって、受信電波信号から特定の端末装置の受信信号を分離するための受信手段を備え、受信手段は、端末装置ごとに対応する受信ウェイトベクトルを受信電波信号に乗算することで受信信号を抽出する複数の受信信号分離手段と、端末装置ごとの受信電波強度を測定するための受信強度測定手段とを含み、特定の端末装置への指向性を有する送信信号を生成するための送信手段をさらに備え、送信手段は、端末装置ごとに、受信電強度測定手段からの受信電波強度に応じて受信ウェイトベクトルに重み付けした送信ウェイトベクトルを送信信号に乗算することで、指向性を有する送信信号を生成する複数の送信信号生成手段を含む。
【００５４】請求項２記載の送信指向性を有する無線装置は、請求項１記載の送信指向性を有する無線装置の構成において、複数の端末装置はＭ個（Ｍ：自然数）であって、複数の端末装置のうちのｉ番目（ｉ：自然数）の端末装置からの受信電波強度をＰｉとし、受信電波強度ＰｉのＭ個の端末についての総和をＳＰとするとき、送信手段は、受信ウェイトベクトルに、（ＳＰ−Ｐｉ）／ＳＰに比例する係数を乗ずることで、ｉ番目の端末装置に対する送信ウェイトベクトルを生成する。
【００５５】請求項３記載の送信指向性を有する無線装置は、請求項１記載の送信指向性を有する無線装置の構成において、複数の端末装置はＭ個（Ｍ：自然数）であって、複数の端末装置のうちのｉ番目（ｉ：自然数）の端末装置からの受信電波強度をＰｉとし、受信電波強度Ｐｉの平方根のＭ個の端末についての総和をＳＲＰとするとき、送信手段は、受信ウェイトベクトルに、（ＳＲＰ−Ｐｉ1/2 ）／ＳＲＰに比例する係数を乗ずることで、ｉ番目の端末装置に対する送信ウェイトベクトルを生成する。
【００５６】請求項４記載の送信指向性を有する無線装置は、請求項１記載の送信指向性を有する無線装置の構成において、複数の端末装置はＭ個（Ｍ：自然数）であって、複数の端末装置のうちのｉ番目（ｉ：自然数）の端末装置からの受信電波強度をＰｉとし、所定の受信強度基準値をＰｍとするとき、送信手段は、受信ウェイトベクトルに、ｉ）受信電波強度Ｐｉが所定の受信強度基準値Ｐｍ未満の場合、Ｐｍ／Ｍに比例する係数を乗ずることで、ｉ番目の端末装置に対する送信ウェイトベクトルを生成し、ｉｉ）受信電波強度Ｐｉが所定の受信強度基準値Ｐｍ以上の場合、Ｐｍ／（Ｐｉ・Ｍ）に比例する係数を乗ずることで、ｉ番目の端末装置に対する送信ウェイトベクトルを生成する。
【００５７】請求項５記載の送信指向性を有する無線装置の制御方法は、複数の端末装置との間でパス分割多元接続を行うための送信指向性を有する無線装置の制御方法であって、端末装置ごとに対応する受信ウェイトベクトルをリアルタイムに導出し、端末装置からの受信信号を分離するステップと、受信した電波信号と分離された受信信号とに基づいて、端末装置ごとの受信電波強度を測定するステップと、端末装置ごとに、受信電強度測定手段からの受信電波強度に応じて受信ウェイトベクトルに重み付けした送信ウェイトベクトルを導出するステップと、送信ウェイトベクトルを送信信号に乗算することで、指向性を有する送信信号を生成するステップとを含む。
【００５８】請求項６記載の送信指向性を有する無線装置の制御方法は、請求項５記載の送信指向性を有する無線装置の制御方法において、受信ベクトルへの重み付け処理は、複数の端末装置はＭ個（Ｍ：自然数）であって、複数の端末装置のうちのｉ番目（ｉ：自然数）の端末装置からの受信電波強度をＰｉとし、受信電波強度ＰｉのＭ個の端末についての総和をＳＰとするとき、受信ウェイトベクトルに、（ＳＰ−Ｐｉ）／ＳＰに比例する係数を乗ずることで、ｉ番目の端末装置に対する送信ウェイトベクトルを生成する。
【００５９】請求項７記載の送信指向性を有する無線装置の制御方法は、請求項５記載の送信指向性を有する無線装置の制御方法において、受信ベクトルへの重み付け処理は、複数の端末装置はＭ個（Ｍ：自然数）であって、複数の端末装置のうちのｉ番目（ｉ：自然数）の端末装置からの受信電波強度をＰｉとし、受信電波強度Ｐｉの平方根のＭ個の端末についての総和をＳＲＰとするとき、受信ウェイトベクトルに、（ＳＲＰ−Ｐｉ1/2 ）／ＳＲＰに比例する係数を乗ずることで、ｉ番目の端末装置に対する送信ウェイトベクトルを生成する。
【００６０】請求項８記載の送信指向性を有する無線装置の制御方法は、請求項５記載の送信指向性を有する無線装置の制御方法において、受信ベクトルへの重み付け処理は、複数の端末装置はＭ個（Ｍ：自然数）であって、複数の端末装置のうちのｉ番目（ｉ：自然数）の端末装置からの受信電波強度をＰｉとし、所定の受信強度基準値をＰｍとするとき、受信ウェイトベクトルに、ｉ）受信電波強度Ｐｉが所定の受信強度基準値Ｐｍ未満の場合、Ｐｍ／Ｍに比例する係数を乗ずることで、ｉ番目の端末装置に対する送信ウェイトベクトルを生成し、ｉｉ）受信電波強度Ｐｉが所定の受信強度基準値Ｐｍ以上の場合、Ｐｍ／（Ｐｉ・Ｍ）に比例する係数を乗ずることで、ｉ番目の端末装置に対する送信ウェイトベクトルを生成する。
【００６１】
【発明の実施の形態】［実施の形態１］図１は、ＰＤＭＡ用基地局の送受信システム１０００の構成を示す概略ブロック図である。
【００６２】図１に示した構成においては、ユーザＰＳ１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。
【００６３】受信動作においては、アンテナの出力は、ＲＦ回路１０１０に与えられ、ＲＦ回路１０１０において、受信アンプで増幅され局部発振信号によって周波数変換された後、フィルタで不要な周波数成分を除去し、Ａ／Ｄ変換された後、デジタル信号としてデジタルシグナルプロセッサ１０２０に与えられる。
【００６４】デジタルシグナルプロセッサ１０２０には、チャネル割当基準計算機１０３０と、チャネル割当装置１０４０と、アダプティブアレイ２０００とが設けられている。チャネル割当基準計算機１０３０は、２人のユーザからの信号がアダプティブアレイによって分離可能かどうかを予め計算する。その計算結果に応じて、チャネル割当装置１０４０は、周波数と時間とを選択するユーザ情報を含むチャネル割当情報をアダプティブアレイ２０００に与える。アダプティブアレイ２０００は、チャネル割当情報に基づいて、４つのアンテナ♯１〜♯４からの信号に対して、リアルタイムに重み付け演算を行なうことで、特定のユーザの信号のみを分離する。
【００６５】［アダプティブアレイの指向性を用いて等電力で送信する構成］図２は、図１に示したアダプティブアレイ２０００の第１の構成を示す概略ブロック図である。
【００６６】すなわち、図２に示したアダプティブアレイにおいては、ユーザが２人であることに対応して、図１１１１に示した従来のアダプティブアレイの構成を単純に２系統設ける構成としている。
【００６７】この場合、２つのユーザＰＳ１とＰＳ２から同一周波数およびタイムスロットを用いることで空間多重通信を行なうとき、４本のアレイアンテナの受信信号ＲＸi （ｔ）は、上述した式（１）〜（４）により表わされる。
【００６８】受信動作時においては、アダプティブアレイ無線基地局では、すでに説明したとおり、空間多重された受信信号をアダプティブアレイ技術を用いることで分離する。
【００６９】このとき、ユーザＰＳ１から送信された信号Ｓｒｘ1 （ｔ）を抽出するために、基地局の受信回路で計算されるウエイトベクトルＷｒｘ1 と、ユーザＰＳ２から送信された信号Ｓｒｘ2 （ｔ）を抽出するためのウエイトベクトルＷｒｘ2 をそれぞれ以下のように表わすこととする。
【００７０】
Ｗｒｘ1 ＝［ｗ11，ｗ21，ｗ31，ｗ41］T …（１６）
Ｗｒｘ2 ＝［ｗ12，ｗ22，ｗ32，ｗ42］T …（１７）
ここで、Ｗikはｋ番目の端末からの信号を抽出するためのウエイトベクトルのｉ番目の重み係数成分を表わす。
【００７１】送信時においては、ユーザＰＳ１への送信信号Ｓｔｘ1 （ｔ）をユーザＰＳ１へ、ユーザＰＳ２への送信信号Ｓｔｘ2 （ｔ）をユーザＰＳ２へそれぞれ送信するようにアンテナの指向性を形成するため、たとえば、次式のように表わされる受信時のウエイトベクトルを規格化したものを送信時のウエイトベクトルとする。
【００７２】
【数７】
【００７３】ここで、式（１８）および（１９）において、Ｍは空間多重接続ユーザ数を示し、上述の例ではＭ＝２である。
【００７４】ウエイトベクトルＷｔｘ1 は、信号Ｓｔｘ1 （ｔ）をユーザＰＳ１のみに送信するためのウエイトベクトルであって、ユーザＰＳ２の方向へは指向性のヌル点が来るように制御されている。したがって、ウエイトベクトルＷｔｘ1 は、ユーザＰＳ１の方向へは電波が放射されるもののユーザＰＳ２の方向へは電波が放射されない指向性を、アンテナ♯１〜♯４に対して形成する。
【００７５】また、ウエイトベクトルＷｔｘ2 は、同様に、信号Ｓｔｘ2 （ｔ）をユーザＰＳ２のみに送信するためのウエイトベクトルである。よって、ユーザＰＳ１へは信号Ｓｔｘ1 （ｔ）のみが送信され、ユーザＰＳ２へは信号Ｓｔｘ2 （ｔ）のみが送信されるアンテナ指向性が形成されることになる。
【００７６】この場合、各ウエイトベクトルの大きさが１／Ｍに規格化されているため、送信電力は各ユーザに対してすべて等電力となり、基地局からの全送信電力は１に規格化されている。
【００７７】図３は、図２に示したアダプティブアレイの構成において、同一基地局内の２人のユーザＰＳ１およびＰＳ２に対して、パス分割された状態で、電波信号がやり取りされている状態を示す図である。すなわち、図３に示した状態においては、基地局１と第１のユーザＰＳ１との距離に対して、基地局と第２のユーザＰＳ２との距離が比較的近い場合を示している。
【００７８】このような場合においても、上述したとおり、ユーザＰＳ１への送信電力と同じ送信電力でユーザＰＳ２に対して電波が放射されている。
【００７９】上述したとおり、ユーザＰＳ１に対するアンテナの指向性は、そのナル点がユーザＰＳ２に対する方向に相当するように制御されている。しかしながら、基地局から距離の近いユーザＰＳ２に対しても、必要以上に大きな送信電力で電波が送信されているために、ユーザＰＳ１に対する電波信号と基地局からユーザＰＳ２に対する電波信号との間で必要以上の干渉が生じることになる。このことは、各ユーザ間の干渉を十分小さく抑えようとする場合、基地局がカバーし得るエリアを大きくすることが困難になることも意味している。
【００８０】［送信電力をユーザに応じて制御するアダプティブアレイアンテナの構成］図４は、以上説明したように、同一の基地局に対して送受信を行なっている２人のユーザ間の電波信号の干渉を抑制するための送信指向性制御可能な無線装置におけるアダプティブアレイ２０００の構成を説明するための概略ブロック図である。
【００８１】アダプティブアレイ２０００は、４本のアンテナ♯１〜♯４からの受信信号を受けて、各ユーザからの受信信号に分離するための受信回路２１００と、各ユーザに対する送信信号Ｓｔｘj （ｔ）を各ユーザに対して指向性をもって送信可能となるように重み付け処理を行なった結果を出力する送信回路２４００と、４本のアンテナ♯１〜♯４と、受信回路２１００および送信回路２４００との間に設けられ、送信時および受信時において、アンテナ♯１〜♯４と受信回路２１００または送信回路２４００との接続経路をそれぞれ切換えるためのスイッチ回路２０１０−１〜２０１０−４とを含む。
【００８２】なお、図４においては、説明の簡単のために、アンテナの本数を４本としているが、本発明はこのような場合に限定されることなく、より一般的にはｎ本（ｎ：自然数）の場合に適用することが可能である。
【００８３】さらに、以下では、説明の簡単のために、基地局との間で電波の送受信を行なうユーザの数が２である場合について説明することにする。
【００８４】受信回路２１００は、スイッチ回路２０１０−１〜２０１０−４からの出力を受ける第１の受信ウエイトベクトル制御部２１１０と、受信ウエイトベクトル制御部２１１０から出力されるウエイトベクトルＷｒｘ1 にそれぞれ応じて、対応するスイッチ回路２０１０−１〜２０１０−４からの出力に対して、重み係数を乗算した結果を出力する乗算器２１２０−１〜２１２０−４と、乗算器２１２０−１〜２１２０−４からの出力を受けてその加算結果を第１のユーザＰＳ１からの受信信号Ｓｒｘ1 （ｔ）として出力する加算器２１４０とを含む。
【００８５】第１の受信ウエイトベクトル制御部２１１０は、切換回路２１１０−１〜２１１０−４からの受信信号と予めメモリ２１３０に記憶されているユーザＰＳ１からの信号に対応したトレーニング信号あるいは加算器２１４０からの出力を用いて、ウエイトベクトルＷ１１〜Ｗ４１を計算する。第２のユーザＰＳ２からの受信信号に対応して、第１のユーザＰＳ１に対応するのと同様の構成の第２の受信ウエイトベクトル制御部２２１０、乗算器２２２０−１〜２２２０−４、メモリ２２３０および加算器２２４０が設けられている。
【００８６】受信回路２１００には、第２のユーザＰＳ２からの受信信号Ｓｒｘ2 （ｔ）を分離するために、第１のユーザＰＳ１に対応するのと同様の構成が設けられている。
【００８７】受信回路２１００は、さらに、切換回路２０１０−１〜２０１０−４からの出力を受けて、受信中の電波信号の受信電力値を測定するための受信電力測定回路２３００を含む。
【００８８】送信回路２４００は、第１のユーザＰＳ１に対して出力される送信信号Ｓｔｘ1 （ｔ）を受けて、第１の受信ウエイトベクトル制御部２１１０からの第１のユーザＰＳ１に対する受信ウエイトベクトルの値と、受信電力測定回路２３００からの第１のユーザＰＳ１に対する受信電力情報とに基づいて、送信ウエイトベクトルを算出する第１の送信ウエイトベクトル制御部２４１０と、第１の送信ウエイトベクトル制御部２４１０から出力される送信ウエイトベクトルＷｔｘ1 をそれぞれ受けて、送信信号Ｓｔｘ1 （ｔ）に対して、それぞれの重み係数を乗算して出力する乗算器２４２０−１〜２４２０−４とを含む。すなわち、乗算器２４２０−１〜２４２０−４からは、それぞれ信号Ｓｔｘ1 （ｔ）ｗ11、Ｓｔｘ1 （ｔ）ｗ21、Ｓｔｘ1 （ｔ）ｗ31およびＳｔｘ1 （ｔ）ｗ41が出力される。
【００８９】送信回路２４００は、さらに、第１のユーザＰＳ１に対するのと同様に、第２のユーザＰＳ２に対する送信信号を生成するための第２の送信ウエイトベクトル制御部２５２０と、乗算器２５２０−１〜２５２０−４とを含む。
【００９０】第２の送信ウエイトベクトル制御部２５１０には、受信電力測定回路２３００から第２のユーザＰＳ２に対する受信電力情報ＲＳＰ２と、第２の受信ウエイトベクトル制御部２２１０からの受信ウエイトベクトルの情報とが与えられ、これに基づいて第２の送信ウエイトベクトル制御部２５１０が、送信ウエイトベクトルＷｔｘ2 を出力する。
【００９１】［受信電力測定回路２３００の動作］続いて、図４に示した受信電力測定回路２３００の動作について説明する。
【００９２】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。
【００９３】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。
【００９４】
【数８】
【００９５】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。
【００９６】まず、信号Ｓｒｘi （ｔ）が既知の信号であることを利用して、受信信号ベクトルＨ1 ＝［ｈ11，ｈ21，ｈ31，ｈ41］およびＨ2 ＝［ｈ12，ｈ22，ｈ32，ｈ42］を以下に説明するようにして導出することができる。
【００９７】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。
【００９８】
【数９】
【００９９】式（２０）において、Ｅ［…］は、時間平均を示す。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。
【０１００】
【数１０】
【０１０１】ここで、式（２２）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（２３）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。
【０１０２】したがって、式（２０）のアンサンブル平均は結果として以下に示すように、受信信号係数ベクトルＨ1 に等しくなる。
【０１０３】
【数１１】
【０１０４】以上のような手続により、第１の番目のユーザＰＳ１から送信された信号の受信信号係数ベクトルＨ1 を測定することができる。
【０１０５】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信号係数ベクトルＨ2 を測定することが可能である。
【０１０６】図５は、以上説明したような受信信号係数ベクトル導出手続に基づいて、さらに各ユーザからの受信電力Ｐi を導出する手続を示すフローチャートである。
【０１０７】まず受信電力測定が開始されると（ステップＳ１００）、まず受信電力測定回路２３００は、空間多重ユーザ数Ｍの値を確認する（ステップＳ１０２）。
【０１０８】続いて、受信電力測定回路２３００は、空間多重接続ユーザを識別するためのパラメータｉの値を１に初期化する（ステップＳ１０４）。
【０１０９】次に、受信時刻を表わすパラメータｔの値が１に初期化される（ステップＳ１０６）。
【０１１０】続いて、ｉ番目のユーザに対する受信信号係数ベクトルのｋ番目のアンテナに対する値ｈkiが０に初期化され（ステップＳ１０７）、アンテナを識別するためのパラメータｋの値が１に初期化される（ステップＳ１０８）。
【０１１１】次に、受信電力測定回路２３００は、受信信号係数ベクトルの要素のｈkiの値を時刻ｔよりも前の段階での値ｈkiに、時刻ｔにおけるｋ番目のアンテナに受信された受信信号ＲＸk （ｔ）とｉ番目のユーザ信号Ｓｒｘi （ｔ）との積の値を加えることで更新する（ステップＳ１１０）。
【０１１２】続いて、パラメータｋの間がアンテナ素子数Ｎ以上となっているかの判断が行なわれ（ステップＳ１１２）、アンテナ素子数だけの処理が完了していない場合は、パラメータｋの値が１だけインクリメントされて（ステップＳ１１４）、ステップＳ１１０の処理が繰返される。
【０１１３】一方、パラメータｋの値がアンテナ素子数の値と等しくなっている場合は、続いて、時刻を表わすパラメータｔの値が平均時間Ｔ以上であるか否かの判断が行なわれ（ステップＳ１１６）、パラメータｔの値が平均時間Ｔ未満である場合は、さらにパラメータｔの値が１だけインクリメントされて、処理はステップＳ１０８に復帰する。
【０１１４】ここで、平均時間Ｔは、たとえば通信システムで決められている信号系列の長さを表わし、たとえばＰＨＳシステムであれば、１２０シンボルである。
【０１１５】一方、パラメータｔが、平均時間Ｔ以上となっている場合は（ステップＳ１１６）、パラメータｋの間が再び１に初期化され、さらにｉ番目のユーザに対する受信信号電力値Ｐｉの値が０に初期化される（ステップＳ１２０）。
【０１１６】次に、ステップＳ１０８からＳ１１６の間に演算された受信信号係数ベクトルの要素ｈkiの値が、累積値ｈkiの値を平均時間Ｔで割ることにより平均処理された値に置換えられ、さらに受信信号電力Ｐｉの値が、受信信号電力値Ｐｉに受信信号ベクトルの要素値ｈkiの二乗を加算した値に更新される（ステップＳ１２２）。
【０１１７】続いて、パラメータｋの値が、アンテナ素子数Ｎ以上となったかが判定され（ステップＳ１２４）、パラメータｋの値がアンテナ素子数Ｎに満たない場合は、パラメータＫの値が１だけインクリメントされて（ステップＳ１２６）、処理はステップＳ１２２に復帰する。
【０１１８】一方、パラメータｋの値がアンテナ素子数Ｎ以上であると判断された場合は（ステップＳ１２４）、受信信号電力値Ｐi の値を、アンテナ素子数ｎで割った値が、新たに受信電力Ｐｉとしてメモリに格納される（ステップＳ１２８）。
【０１１９】続いて、パラメータｉの値が、空間多重ユーザ数Ｍ以上であるか否かが判断され、パラメータｉの値がユーザ数Ｍに満たない場合は（ステップＳ１３０）、パラメータｉの値が１だけインクリメントされて（ステップＳ１３２）、処理はステップＳ１０６に復帰する。
【０１２０】一方、パラメータｉの値がユーザ数Ｍ以上である場合は（ステップＳ１３０）、処理が終了する（ステップＳ１３４）。
【０１２１】以上のような処理を行なうことで、各ユーザに対する受信信号係数ベクトルの値Ｈi に基づいて、ｉ番目のユーザに対する受信電力Ｐi を測定することが可能である。
【０１２２】［送信ウエイトベクトルＷｔｘi の制御］以上のようにして各ユーザに対する受信信号電力Ｐi は以下のようにして表わされることになる。
【０１２３】
【数１２】
【０１２４】次に、送信ウエイトベクトル制御部２４１０および２５１０は、受信電力測定回路２３００において上述のようにして求められた受信信号電力に基づいて、各ユーザに対応した送信ウエイトベクトルＷｔｘi （ｉ＝１，２）を以下の式に基づいて導出する。
【０１２５】
【数１３】
【０１２６】上記式（２７）および（２８）によって導出されたウエイトベクトルＷｔｘ1およびＷｔｘ2 は、それぞれ対応するユーザの方向へ電波を放射するするものの、対応するユーザ以外の方向へは電波を放射しない指向性を有している。
【０１２７】以上のようなウエイトベクトルＷｔｘ1 およびＷｔｘ2 を用いると、ユーザＰＳ２の受信電力Ｐ２は、ユーザＰＳ１の受信電力Ｐ１に比べて大きくなる。そして、送信電力はウエイトベクトルの大きさに比例するため、ユーザＰＳ１への送信電力の方がユーザＰＳ２への送信電力よりも大きくなる。また、基地局からの全送信電力は、従来同様、１に規格化されているので、従来方式と比較して、基地局から遠い端末（ユーザＰＳ１）への送信電力は増大し、近い端末（ユーザＰＳ２）への送信電力は抑圧される。
【０１２８】以上の説明では、アンテナ数が４本であって、ユーザが２人である場合について説明したが、本発明はこのような場合に限定されることなく、より一般に、アンテナ素子数がｎ個であって、空間多重接続端末数がＭである場合にも適用することができる。
【０１２９】この場合、ｉ番目の端末に対する受信電力Ｐi は、以下の式で表わされる。
【０１３０】
【数１４】
【０１３１】また、送信ウエイトベクトルＷｔｘi は、以下の式で表わされる。
【０１３２】
【数１５】
【０１３３】図６は、以上のような手続で、送信ウエイトベクトルを導出する処理のフローを示すフローチャートである。
【０１３４】まず、送信ウエイトベクトルの計算が開始されると（ステップＳ２００）、送信ウエイトベクトル制御部２４１０は、空間多重ユーザ数Ｍとその受信電力Ｐｉの測定結果を、受信電力測定回路２３００から受取る（ステップＳ２０２）。
【０１３５】続いて、ユーザを示すためのパラメータｉの値が１に初期化される（ステップＳ２０４）。続いて、送信ウエイトベクトル制御部２４１０は、送信ウエイトベクトルを式（３０）に応じて計算し、メモリに格納する（ステップＳ２０６）。
【０１３６】続いて、パラメータｉの値が空間多重ユーザ数Ｍ以上であるか否かの判定が行なわれる。パラメータｉの値がユーザ数Ｍ未満であるならば（ステップＳ２０８）、パラメータｉの値が１だけインクリメントされて（ステップＳ２１０）、処理はステップＳ２０６に復帰する。
【０１３７】一方、パラメータｉの値がユーザ数Ｍ以上である場合（ステップＳ２０８）、送信ウエイトベクトルの計算が終了する（ステップＳ２１２）。
【０１３８】このようにして，計算された送信ウェイトベクトルにより、特定のユーザに対する指向性を有する送信電波信号が生成されることになる。
【０１３９】図７は、以上のようにして導出された送信ウエイトベクトルに基づいて、ユーザＰＳ１およびユーザＰＳ２について、基地局から送信される電波信号の指向性および到達範囲を示す図であり、図３と対比される図である。
【０１４０】送信ウエイトベクトルが、受信端末の基地局１からの距離に応じて、言い換えると、受信電力の大きさに応じて制御される構成となっているため、端末が基地局に近い場合は、送信電力は抑圧され他のセルへの不要干渉が減少し、遠い端末への送信電力が増大するため最大到達距離が確立的に増大するという効果を有する。
【０１４１】なお、受信信号電力測定回路２３００としては、以下のような構成とすることも可能である。
【０１４２】すなわち、たとえばＰＨＳにおいて、基地局が新たにユーザと中心チャネルを確立する場合、まずキャリアセンス（すべての通信チャネルのＤ／Ｕを測定する操作）を行ない、信号電力対干渉電力の比（Ｄ／Ｕ）がある一定以上となるか、あるいは最もＤ／Ｕが良いチャネルを、通信チャネルとして端末ＰＳに指定する。次に、端末ＰＳ側で基地局ＣＳが指定したチャネルのＤ／Ｕを測定して、Ｄ／Ｕが所定値以上の場合、指定された通話チャネルを使い通信が開始される。
【０１４３】このようなキャリアセンスを行なう場合にも受信電力測定回路が測定されるので、図４に示した受信電力測定回路２３００は、このような場合に用いられる回路と共用する構成とすることも可能である。
【０１４４】［実施の形態２］実施の形態２の送信指向性制御可能な無線装置においては、まず、受信信号に含まれるユーザＰＳi の受信信号係数Ｈi の測定を行なう。次に、測定した受信信号係数ベクトルＨi から各信号電力Ｐi を実施の形態１の式（２９）により求める。
【０１４５】次に、それぞれのユーザに対応した送信ウエイトベクトルＷｔｘi を次式で計算する。
【０１４６】
【数１６】
【０１４７】ここで、ウエイトベクトルＷｔｘi は、所望のユーザＰＳi の方向へは電波を放射するが、非所望のユーザＰＳi の方向へは電波を放射しない指向性を形成する。
【０１４８】図８は、このような手順に従って送信ウエイトベクトルを求めるための処理の流れを示すフローチャートである。
【０１４９】図８に示したフローチャートでは、ステップＳ３０６における送信ウェイトベクトルの計算式（３１）が、図６に示したフローチャートにおけるステップＳ２０６での送信ウェイトベクトルの計算式（３０）を置き換えた構成となっている以外、基本的に図６のフローチャートと同様の処理の流れであるため、その説明は繰り返さない。
【０１５０】実施の形態２においても、送信ウエイトベクトルが、受信端末の基地局１からの距離に応じて、言い換えると、受信電力の大きさに応じて制御される構成となっているため、端末が基地局に近い場合は、送信電力は抑圧され他のセルへの不要干渉が減少し、遠い端末への送信電力が増大するため最大到達距離が確立的に増大するという効果が奏される。
【０１５１】［実施の形態３］実施の形態３の送信指向制御が可能な無線装置においては、まず、受信信号に含まれるユーザＰＳi の受信信号係数ベクトルＨi の測定を行なう。次に、測定した受信信号係数ベクトルＨi から各信号電力Ｐi を式（２９）によって求める。
【０１５２】実施の形態３の無線装置においては、各端末ごとの送信電力の最大値Ｐｍａｘを予め規定しておく。そして、各ユーザＰＳi （ｉ＝１，２，…，Ｍ）に対応した送信ウエイトベクトルＷｔｘi の計算は、以下の式に従って計算する。
【０１５３】
【数１７】
【０１５４】以上のように送信ウエイトベクトルを導出する構成とすると、基地局に近い端末へは、常に送信電力が抑圧されるため、他セルへの余分な干渉を減少させることが可能である。
【０１５５】図９は、以上説明したような実施の形態３の送信ウエイトベクトルの導出の処理の流れを説明するためのフローチャートである。
【０１５６】図９を参照して、先ず送信ウエイトベクトルの計算が開始されると（ステップＳ４００）、空間多重ユーザ数Ｍと、その受信電力Ｐｉの測定結果が、受信電力測定回路２３００から送信ウエイトベクトル制御部２４１０に与えられる。
【０１５７】続いて、送信ウエイトベクトル制御部２４１０においては、ユーザを識別するためのパラメータｉの値が１に初期化される（ステップＳ４０４）。
【０１５８】次に、受信電力Ｐi が予め定められた最大値Ｐｍａｘ以上であるかの判定が行なわれる（ステップＳ４０６）。
【０１５９】受信電力Ｐi が最大電力Ｐｍａｘ以上である場合（ステップＳ４０６）、送信ウエイトベクトル制御部２４１０は、送信ウエイトベクトルを式（３２）に応じて計算し、メモリに格納する（ステップＳ４０８）。
【０１６０】一方、受信電力Ｐi が最大電力Ｐｍａｘ未満である場合は、送信ウエイトベクトル制御部２４１０は、送信ウエイトベクトルを式（３３）に応じて計算し、メモリに格納する（ステップＳ４１０）。
【０１６１】続いて、パラメータｉの値がユーザ数Ｍ以上であるか否かの判定が行なわれ（ステップＳ４１２）、パラメータｉの値がユーザ数Ｍ未満である場合は、パラメータｉの値が１だけインクリメントされ（ステップＳ４１４）、処理はステップＳ４０６に復帰する。
【０１６２】一方、パラメータｉの値がユーザ数Ｍ以上である場合（ステップＳ４１２）、送信ウエイトベクトルの計算が終了する（ステップＳ４１６）。
【０１６３】以上のような処理が、送信ウエイトベクトル制御部２５１０においても行なわれる。
【０１６４】実施の形態３においても、送信ウエイトベクトルが、受信端末の基地局１からの距離に応じて、言い換えると、受信電力の大きさに応じて制御される構成となっているため、端末が基地局に近い場合は、送信電力は抑圧され他のセルへの不要干渉が減少し、遠い端末への送信電力が増大するため最大到達距離が確立的に増大するという効果が奏される。
【０１６５】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的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て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でのすべての変更が含まれることが意図される。
【０１６６】
【発明の効果】以上説明したとおり、本発明に係る送信指向性制御が可能な無線装置および送信指向性制御方式によれば、基地局に近い端末と電波信号の送受信を行なう場合には、基地局からの送信電力が抑圧され、他セルあるいは他のユーザへの不要な干渉を減少させることが可能である。
【０１６７】しかも、遠い端末と基地局との間で電波信号の送受信を行なう場合には、基地局からの送信電力が増大するため、基地局から送信される電波信号の最大到達距離が確立的に増大するという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の無線装置の構成を示す概略ブロック図である。
【図２】アダプティブアレイ２０００の１つの構成例を示す概略ブロック図である。
【図３】図２に示したアダプティブアレイの構成の場合の送受信電波信号の指向性および到達距離を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１のアダプティブアレイの構成を示す概略ブロック図である。
【図５】受信電力測定回路２３００の動作を説明するためのフローチャートである。
【図６】送信ウエイトベクトル制御部２４１０および２５１０の動作を説明するためのフローチャートである。
【図７】図６に示した処理を行なった場合の送信電波の指向性および到達距離を示すための概略ブロック図である。
【図８】本発明の実施の形態２の送信ウエイトベクトル制御部の動作を説明するためのフローチャートである。
【図９】本発明の実施の形態３の送信ウエイトベクトル制御部の動作を説明するためのフローチャートである。
【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】従来のアダプティブアレイ無線装置の構成を示す概略ブロック図である。
【図１２】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。
【図１３】基地局と移動端末装置との間のデータの送受信の概念を示す図である。
【符号の説明】
１０００ 無線装置、１０１０ ＲＦ回路、１０２０ デジタルシグナルプロセッサ、１０３０ チャネル割当て基準計算器、１０４０ チャネル割当装置、２０００ アダプティブアレイ、２０１０−１〜２０１０−４ スイッチ回路、２１００ 受信回路、２１１０ 受信ウェイトベクトル制御部、２１２０−１〜２１２０−４ 乗算器、２１３０ メモリ、２２１０ 受信ウェイトベクトル制御部、２２２０−１〜２２２０−４ 乗算器、２２３０ メモリ、２３００ 受信電力測定回路、２４００ 送信回路、２４１０ 送信ウェイトベクトル制御部、２４２０−１〜２４２０−４ 乗算器、２５１０ 送信ウェイトベクトル制御部、２５２０−１〜２５２０−４ 乗算器、＃１〜＃４ アンテナ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 複数の端末装置との間でパス分割多元接続を行うための送信指向性を有する無線装置であって、受信電波信号から特定の前記端末装置の受信信号を分離するための受信手段を備え、前記受信手段は、前記端末装置ごとに対応する受信ウェイトベクトルを前記受信電波信号に乗算することで前記受信信号を抽出する複数の受信信号分離手段と、前記端末装置ごとの受信電波強度を測定するための受信強度測定手段とを含み、前記特定の端末装置への指向性を有する送信信号を生成するための送信手段をさらに備え、前記送信手段は、前記端末装置ごとに、前記受信電強度測定手段からの受信電波強度に応じて前記受信ウェイトベクトルに重み付けした送信ウェイトベクトルを送信信号に乗算することで、前記指向性を有する送信信号を生成する複数の送信信号生成手段を含む、送信指向性を有する無線装置。
【請求項２】 前記複数の端末装置はＭ個（Ｍ：自然数）であって、前記複数の端末装置のうちのｉ番目（ｉ：自然数）の端末装置からの前記受信電波強度をＰｉとし、前記受信電波強度ＰｉのＭ個の端末についての総和をＳＰとするとき、前記送信手段は、前記受信ウェイトベクトルに、（ＳＰ−Ｐｉ）／ＳＰに比例する係数を乗ずることで、前記ｉ番目の端末装置に対する前記送信ウェイトベクトルを生成する、請求項１記載の送信指向性を有する無線装置。
【請求項３】 前記複数の端末装置はＭ個（Ｍ：自然数）であって、前記複数の端末装置のうちのｉ番目（ｉ：自然数）の端末装置からの前記受信電波強度をＰｉとし、前記受信電波強度Ｐｉの平方根のＭ個の端末についての総和をＳＲＰとするとき、前記送信手段は、前記受信ウェイトベクトルに、（ＳＲＰ−Ｐｉ1/2 ）／ＳＲＰに比例する係数を乗ずることで、前記ｉ番目の端末装置に対する前記送信ウェイトベクトルを生成する、請求項１記載の送信指向性を有する無線装置。
【請求項４】 前記複数の端末装置はＭ個（Ｍ：自然数）であって、前記複数の端末装置のうちのｉ番目（ｉ：自然数）の端末装置からの前記受信電波強度をＰｉとし、所定の受信強度基準値をＰｍとするとき、前記送信手段は、前記受信ウェイトベクトルに、ｉ）前記受信電波強度Ｐｉが前記所定の受信強度基準値Ｐｍ未満の場合、Ｐｍ／Ｍに比例する係数を乗ずることで、前記ｉ番目の端末装置に対する前記送信ウェイトベクトルを生成し、ｉｉ）前記受信電波強度Ｐｉが前記所定の受信強度基準値Ｐｍ以上の場合、Ｐｍ／（Ｐｉ・Ｍ）に比例する係数を乗ずることで、前記ｉ番目の端末装置に対する前記送信ウェイトベクトルを生成する、請求項１記載の送信指向性を有する無線装置。
【請求項５】 複数の端末装置との間でパス分割多元接続を行うための送信指向性を有する無線装置の制御方法であって、前記端末装置ごとに対応する受信ウェイトベクトルをリアルタイムに導出し、前記端末装置からの受信信号を分離するステップと、受信した電波信号と前記分離された受信信号とに基づいて、前記端末装置ごとの受信電波強度を測定するステップと、前記端末装置ごとに、前記受信電強度測定手段からの受信電波強度に応じて前記受信ウェイトベクトルに重み付けした送信ウェイトベクトルを導出するステップと、前記送信ウェイトベクトルを送信信号に乗算することで、指向性を有する送信信号を生成するステップとを含む、送信指向性を有する無線装置の制御方法。
【請求項６】 前記受信ベクトルへの重み付け処理は、前記複数の端末装置はＭ個（Ｍ：自然数）であって、前記複数の端末装置のうちのｉ番目（ｉ：自然数）の端末装置からの前記受信電波強度をＰｉとし、前記受信電波強度ＰｉのＭ個の端末についての総和をＳＰとするとき、前記受信ウェイトベクトルに、（ＳＰ−Ｐｉ）／ＳＰに比例する係数を乗ずることで、前記ｉ番目の端末装置に対する前記送信ウェイトベクトルを生成する、請求項５記載の送信指向性を有する無線装置の制御方法。
【請求項７】 前記受信ベクトルへの重み付け処理は、前記複数の端末装置はＭ個（Ｍ：自然数）であって、前記複数の端末装置のうちのｉ番目（ｉ：自然数）の端末装置からの前記受信電波強度をＰｉとし、前記受信電波強度Ｐｉの平方根のＭ個の端末についての総和をＳＲＰとするとき、前記受信ウェイトベクトルに、（ＳＲＰ−Ｐｉ1/2 ）／ＳＲＰに比例する係数を乗ずることで、前記ｉ番目の端末装置に対する前記送信ウェイトベクトルを生成する、請求項５記載の送信指向性を有する無線装置の制御方法。
【請求項８】 前記受信ベクトルへの重み付け処理は、前記複数の端末装置はＭ個（Ｍ：自然数）であって、前記複数の端末装置のうちのｉ番目（ｉ：自然数）の端末装置からの前記受信電波強度をＰｉとし、所定の受信強度基準値をＰｍとするとき、前記受信ウェイトベクトルに、ｉ）前記受信電波強度Ｐｉが前記所定の受信強度基準値Ｐｍ未満の場合、Ｐｍ／Ｍに比例する係数を乗ずることで、前記ｉ番目の端末装置に対する前記送信ウェイトベクトルを生成し、ｉｉ）前記受信電波強度Ｐｉが前記所定の受信強度基準値Ｐｍ以上の場合、Ｐｍ／（Ｐｉ・Ｍ）に比例する係数を乗ずることで、前記ｉ番目の端末装置に対する前記送信ウェイトベクトルを生成する、請求項５記載の送信指向性を有する無線装置の制御方法。
【請求項１】 複数の端末装置との間でパス分割多元接続を行うための送信指向性を有する無線装置であって、受信電波信号から特定の前記端末装置の受信信号を分離するための受信手段を備え、前記受信手段は、前記端末装置ごとに対応する受信ウェイトベクトルを前記受信電波信号に乗算することで前記受信信号を抽出する複数の受信信号分離手段と、前記端末装置ごとの受信電波強度を測定するための受信強度測定手段とを含み、前記特定の端末装置への指向性を有する送信信号を生成するための送信手段をさらに備え、前記送信手段は、前記端末装置ごとに、前記受信電強度測定手段からの受信電波強度に応じて前記受信ウェイトベクトルに重み付けした送信ウェイトベクトルを送信信号に乗算することで、前記指向性を有する送信信号を生成する複数の送信信号生成手段を含む、送信指向性を有する無線装置。
【請求項２】 前記複数の端末装置はＭ個（Ｍ：自然数）であって、前記複数の端末装置のうちのｉ番目（ｉ：自然数）の端末装置からの前記受信電波強度をＰｉとし、前記受信電波強度ＰｉのＭ個の端末についての総和をＳＰとするとき、前記送信手段は、前記受信ウェイトベクトルに、（ＳＰ−Ｐｉ）／ＳＰに比例する係数を乗ずることで、前記ｉ番目の端末装置に対する前記送信ウェイトベクトルを生成する、請求項１記載の送信指向性を有する無線装置。
【請求項３】 前記複数の端末装置はＭ個（Ｍ：自然数）であって、前記複数の端末装置のうちのｉ番目（ｉ：自然数）の端末装置からの前記受信電波強度をＰｉとし、前記受信電波強度Ｐｉの平方根のＭ個の端末についての総和をＳＲＰとするとき、前記送信手段は、前記受信ウェイトベクトルに、（ＳＲＰ−Ｐｉ1/2 ）／ＳＲＰに比例する係数を乗ずることで、前記ｉ番目の端末装置に対する前記送信ウェイトベクトルを生成する、請求項１記載の送信指向性を有する無線装置。
【請求項４】 前記複数の端末装置はＭ個（Ｍ：自然数）であって、前記複数の端末装置のうちのｉ番目（ｉ：自然数）の端末装置からの前記受信電波強度をＰｉとし、所定の受信強度基準値をＰｍとするとき、前記送信手段は、前記受信ウェイトベクトルに、ｉ）前記受信電波強度Ｐｉが前記所定の受信強度基準値Ｐｍ未満の場合、Ｐｍ／Ｍに比例する係数を乗ずることで、前記ｉ番目の端末装置に対する前記送信ウェイトベクトルを生成し、ｉｉ）前記受信電波強度Ｐｉが前記所定の受信強度基準値Ｐｍ以上の場合、Ｐｍ／（Ｐｉ・Ｍ）に比例する係数を乗ずることで、前記ｉ番目の端末装置に対する前記送信ウェイトベクトルを生成する、請求項１記載の送信指向性を有する無線装置。
【請求項５】 複数の端末装置との間でパス分割多元接続を行うための送信指向性を有する無線装置の制御方法であって、前記端末装置ごとに対応する受信ウェイトベクトルをリアルタイムに導出し、前記端末装置からの受信信号を分離するステップと、受信した電波信号と前記分離された受信信号とに基づいて、前記端末装置ごとの受信電波強度を測定するステップと、前記端末装置ごとに、前記受信電強度測定手段からの受信電波強度に応じて前記受信ウェイトベクトルに重み付けした送信ウェイトベクトルを導出するステップと、前記送信ウェイトベクトルを送信信号に乗算することで、指向性を有する送信信号を生成するステップとを含む、送信指向性を有する無線装置の制御方法。
【請求項６】 前記受信ベクトルへの重み付け処理は、前記複数の端末装置はＭ個（Ｍ：自然数）であって、前記複数の端末装置のうちのｉ番目（ｉ：自然数）の端末装置からの前記受信電波強度をＰｉとし、前記受信電波強度ＰｉのＭ個の端末についての総和をＳＰとするとき、前記受信ウェイトベクトルに、（ＳＰ−Ｐｉ）／ＳＰに比例する係数を乗ずることで、前記ｉ番目の端末装置に対する前記送信ウェイトベクトルを生成する、請求項５記載の送信指向性を有する無線装置の制御方法。
【請求項７】 前記受信ベクトルへの重み付け処理は、前記複数の端末装置はＭ個（Ｍ：自然数）であって、前記複数の端末装置のうちのｉ番目（ｉ：自然数）の端末装置からの前記受信電波強度をＰｉとし、前記受信電波強度Ｐｉの平方根のＭ個の端末についての総和をＳＲＰとするとき、前記受信ウェイトベクトルに、（ＳＲＰ−Ｐｉ1/2 ）／ＳＲＰに比例する係数を乗ずることで、前記ｉ番目の端末装置に対する前記送信ウェイトベクトルを生成する、請求項５記載の送信指向性を有する無線装置の制御方法。
【請求項８】 前記受信ベクトルへの重み付け処理は、前記複数の端末装置はＭ個（Ｍ：自然数）であって、前記複数の端末装置のうちのｉ番目（ｉ：自然数）の端末装置からの前記受信電波強度をＰｉとし、所定の受信強度基準値をＰｍとするとき、前記受信ウェイトベクトルに、ｉ）前記受信電波強度Ｐｉが前記所定の受信強度基準値Ｐｍ未満の場合、Ｐｍ／Ｍに比例する係数を乗ずることで、前記ｉ番目の端末装置に対する前記送信ウェイトベクトルを生成し、ｉｉ）前記受信電波強度Ｐｉが前記所定の受信強度基準値Ｐｍ以上の場合、Ｐｍ／（Ｐｉ・Ｍ）に比例する係数を乗ずることで、前記ｉ番目の端末装置に対する前記送信ウェイトベクトルを生成する、請求項５記載の送信指向性を有する無線装置の制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図６】
【図７】
【図１１】
【図４】
【図５】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図６】
【図７】
【図１１】
【図４】
【図５】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０００−１０６５３９（Ｐ２０００−１０６５３９Ａ）
【公開日】平成１２年４月１１日（２０００．４．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願平１０−２７３９３５
【出願日】平成１０年９月２８日（１９９８．９．２８）
【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１２年４月１１日（２０００．４．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１０年９月２８日（１９９８．９．２８）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
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