CN101204027A - 无线通信装置、无线通信方法及无线通信程序 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种在不使用移动台的响应向量的情况下，能够推定移动台的衰落速度，从而判断空分多址接入是否恰当的无线通信装置。该无线通信装置具有：衰落速度推定部(30)，其检测自适应阵列天线的权重系数的相位变化量，根据该权重系数的相位变化量推定无线台的衰落速度；和通信控制部(12)，其根据该推定，对分配空分多址接入用的信道进行控制。

Description

无线通信装置、无线通信方法及无线通信程序

技术领域

本发明涉及采用了空分多址接入(SDMA：Spatial Division MultipleAccess)方式的无线通信装置、无线通信方法及无线通信程序。

本申请针对2005年6月29日提出的特愿2005-190727号主张优先权，并将其内容引用于此。

背景技术

以往，在采用了空分多址接入方式的移动通信系统中，当基站对在多个移动台之间所进行空分多址接入是否恰当进行判断时，通过计算该移动台的响应向量，并根据该响应向量推定移动台的衰落速度，最终由该衰落速度的推定值来判断是否进行空分多址接入(例如参照专利文献1)。移动台的衰落速度是表示该移动台的移动速度的一个指标。而且，公知的情况是：如果移动台的移动速度过快，则难以使天线的定向性方向图(指向性パタ一ン)追随该移动台，且容易对其他移动台的信号造成干扰影响，因此，不适合与其他的移动台在同时刻进行空分复用(例如参照专利文献1的段落[0040])。鉴于此，以往的做法是当判定为衰落速度小于规定值时，进行与该移动台的空分多址接入(例如参照专利文献1的权利要求3)。

专利文献1：特许第3574055号公报

然而，在上述的现有技术中，存在着因计算移动台的响应向量而导致负荷大的问题。其原因在于，由于响应向量的计算式复杂，所以，能够对该计算式进行运算的运算处理装置成本高。并且，其运算量大，因此消耗功率增多。

另外，在移动台的响应向量的计算中需要使用从基站的接收信号提取出的移动台的发送信号，在该提取出的信号中存在错误时，有可能导致响应向量的计算失败。

发明内容

本发明鉴于上述的实际情况而提出，其他目的在于，提供一种在不使用移动台的响应向量的情况下，可以推定移动台的衰落速度，来判断空分多址接入是否恰当的无线通信装置、无线通信方法及无线通信程序。

为了解决上述课题，本发明的无线通信装置具备自适应阵列天线，其具备自适应阵列天线，该自适应阵列天线具有多个天线元件，按每个无线台生成对每个所述天线元件的信号进行加权的权重系数，形成定向性方向图，所述无线通信装置用于与多个所述无线台进行无线通信，包括：相位变化量检测机构，其检测所述权重系数的相位变化量；衰落速度推定机构，其根据所述权重系数的相位变化量，推定所述无线台的衰落速度；和通信控制机构，其根据所述推定，对分配空分多址接入用信道进行控制。

在本发明的无线通信装置中，所述通信控制机构进行从所述衰落速度的推定值小的所述无线台起依次分配能够同时空分多址接入的信道数量的控制。

本发明的无线通信方法使用具有多个天线元件的自适应阵列天线，按每个无线台生成对每个所述天线元件的信号进行加权的权重系数，形成定向性方向图，并且与多个所述无线台进行无线通信，所述无线通信方法包括：检测所述权重系数的相位变化量的过程；根据所述权重系数的相位变化量，推定所述无线台的衰落速度的过程；和根据所述推定，分配空分多址接入用信道的过程。

在本发明的无线通信方法中，进行从所述衰落速度的推定值小的所述无线台起依次分配能够同时空分多址接入的信道数量的控制。

本发明的无线通信程序是用于使用具有多个天线元件的自适应阵列天线，按每个无线台生成对每个所述天线元件的信号进行加权的权重系数，形成定向性方向图，并且与多个所述无线台进行无线通信的无线通信程序，其使计算机执行下述处理：检测所述权重系数的相位变化量的处理；根据所述权重系数的相位变化量，推定所述无线台的衰落速度的处理；和根据所述推定，来分配空分多址接入用信道的处理。

本发明的无线通信程序中，在分配所述空分多址接入用信道的处理中，进行从所述衰落速度的推定值小的所述无线台起依次分配能够同时空分多址接入的信道数量的控制。

由此，可利用计算机实现所述的无线通信装置。

根据本发明，可根据权重系数推定各无线台的衰落速度，其中，所述权重系数用于形成作为通信对象的每个无线台(例如移动台)的定向性方向图。从而，可以在不使用移动台的响应向量的情况下，推定移动台的衰落速度，从而判断空分多址接入是否恰当，能够实现无线通信装置所具备的运算处理装置的低成本化和电力节省化。

附图说明

图1是表示本发明的一个实施方式所涉及的无线基站(无线通信装置)的构成的框图。

图2是对图1所示的衰落速度推定部的构成进行表示的框图。

图3是表示图2所示的衰落速度表中所存储的数据的一个例子的坐标图。

图4是本发明的一个实施方式所涉及的通信控制处理的流程图。

图5是表示本发明的一个实施方式所涉及的无线通信系统的构成例的框图。

图6是用于对本发明的一个实施方式所涉及的通信控制例进行说明的说明图。

图7是表示本发明的一个实施方式所涉及的无线通信系统的其他构成例的框图。

符号说明

1   无线基站(无线通信装置)

6   终端m处理部

12  通信控制部

20  加权合成部

22  数据接收部

24  接收权重生成部

26  发送权重生成部

28  发送指向性形成部

30  衰落速度推定部

31  相位变化量检测部

32  衰落速度判定部

33  衰落速度表

Ant1～AntN  天线元件。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的一个实施方式进行说明。

图1是表示本发明的一个实施方式所涉及的无线基站1(无线通信装置)的构成的框图。图1中，无线基站1具有由多个(N个，其中N为2以上的整数)天线元件Ant1～AntN构成的阵列天线。由天线元件Ant1～AntN分别接收到的信号经由双工器(duplexer)2被输入到下变频器(downconverter)4，转换成基带信号x₁～x_N。

各终端m处理器6(其中，m是1～M的整数)按每个无线通信终端(下面简称为“终端”)进行无线通信处理，其中，该无线通信终端是作为通信对象的无线台。终端m处理部6被输入基带信号x₁～x_N。终端m处理部6对基带信号x₁～x_N进行自适应阵列天线方式的自适应接收处理，输出终端m接收数据。

另外，终端m处理部6被输入终端m发送数据。终端m处理部6对终端m发送数据进行自适应阵列天线方式的适应发送处理，输出与天线元件Ant1～AntN分别对应的基带信号z₁～z_N。各终端m处理部6输出后的基带信号z₁～z_N在通过每个天线元件Ant1～AntN的加法器8分别进行了加法运算之后，被输入到上变频器(up converter)10，变换成RF信号。各RF信号经由双工器2向天线元件Ant1～AntN供给并无线发送。

通信控制部12掌控无线基站1的通信控制。

在终端m处理部6中，加权合成部20被输入由接收权重生成部24生成的与天线元件Ant1～AntN分别对应的权重系数W₁～W_N、和基带信号x₁～x_N。加权合成部20分别以权重系数W₁～W_N对基带信号x₁～x_N进行加权，并且，将该加权后的整个信号合成为一个，输出阵列输出信号y。阵列输出信号y被数据接收部22接收处理，作为终端m接收数据而输出。

接收权重生成部24被输入基带信号x₁～x_N、从加权合成部20反馈的阵列输出信号y、和预先设定的参照信号r。接收权重生成部24根据基带信号x₁～x_N、参照信号r及阵列输出信号y，计算出权重系数W₁～W_N。权重系数W₁～W_N按照使天线元件Ant1～AntN所构成的阵列天线的定向性方向图追随成为通信对象的终端的方式而生成。在权重系数W₁～W_N的计算处理中，可以采用适当的算法。作为适当的算法，可以利用基于MMSE(Minimum Mean Square Error)的LMS(Least Mean Square)或RLS(Recursive Least Squares)、SMI(Sample Matrix Inversion)等。

发送权重生成部26将权重系数W₁～W_N校正为发送用。具体而言，发送权重生成部26在从发送指向性形成部28到天线元件Ant1～AntN为止的各发送路径间的相位上，校正增益上的偏差。由发送权重生成部26校正后的权重系数被输入到发送指向性形成部28。

发送指向性形成部28被输入该修正为发送用的权重系数和终端m发送数据。发送指向性形成部28输出以修正后的各权重系数分别对终端m发送数据加权后的基带信号z₁～z_N。

衰落速度推定部30被输入权重系数W₁～W_N。衰落速度推定部30根据权重系数W₁～W_N推定终端的衰落速度，并输出其推定值101。衰落速度的推定值101输入到通信控制部12。通信控制部12根据各终端的衰落速度的推定值101，来判断各终端的空分多址接入是否恰当。

图2是表示衰落速度推定部30的构成的框图。图2中，衰落速度推定部30具有相位变化量检测部31、衰落速度判定部32和衰落速度表33。

相位变化量检测部31用于检测权重系数W₁～W_N的相位变化量。在该相位变化量的检测处理中，首先根据式(1)来计算W_i(n)相对W_i(n-1)之比“h_i(n)”。

[数学式1]

$h_i\left(n\right)=\frac{W_i\left(n\right)}{W_i(n-1)}i=1.....N\·\·\·\left(1\right)$

其中，W_i(n)表示由接收权重生成部24第n次生成的权重系数。该权重系数的生成间隔固定。N是天线元件数。

接着，通过(2)式来计算h_i(n)的相位“p_i(n)”。

[数学式2]

$p_i\left(n\right)=\arctan \left\{\frac{\mathrm{Im}\left[h_i\left(n\right)\right]}{\mathrm{Re}\left[h_i\left(n\right)\right]}\right\}i=1.....N\·\·\·\left(2\right)$

其中，Re[h_i(n)]是h_i(n)的实部，Im[h_i(n)]是h_i(n)的虚部。

上述p_i(n)表示W_i(n)相对W_i(n-1)的相位变化，全都被设为同一方向的相位变化量。

接着，通过(3)式来计算p_i(n)的平均值“P_avg(n)”。

[数学式3]

$P_{\mathrm{avg}}\left(n\right)=\frac{1}{N}\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{p}_i\left(n\right)\·\·\·\left(3\right)$

上述P_avg(n)表示从第(n-1)次权重系数W₁～W_N到第n次权重系数W₁～W_N为止的规定时间对应的相位变化量。相位变化量检测部31将根据上述(1)～(3)式算出的相位变化量P_avg(n)输出到衰落速度判定部32。

衰落速度判定部32根据衰落速度表33来判定与该相位变化量P_avg(n)对应的衰落速度。衰落速度表33预先存储有对相位变化量和衰落速度的对应关系进行表示的数据。图3是衰落速度表33中所存储的数据的一个例子。在图3所示的坐标图中，纵轴表示相位变化量，横轴表示衰落速度。由于相位变化量与衰落速度的对应关系按每个所采用的无线通信系统而不同，所以，需确定所应用的无线通信系统来预先求出上述对应关系。

衰落速度判定部32从衰落速度表33中读取与相位变化量检测部31所接收到的相位变化量P_avg(n)对应的衰落速度的值。然后，将该读出的值作为衰落速度的推定值101向通信控制部12输出。

接着，参照图4，对通信控制部12的动作进行说明。图4是本实施方式所涉及的通信控制处理的流程图。

在图4中，通信控制部12从各终端m处理部6的衰落速度推定部30向该通信控制部12输入各终端的衰落速度的推定值101(步骤S1)。接着，以衰落速度顺序对这些推定值101进行分类(步骤S2)。然后，将各推定值101与规定的阈值Th进行比较，来判断是否是小于阈值Th的推定值101(步骤S3)。

当步骤S3的判断结果是不存在小于阈值Th的推定值101时，上述通信控制部12对所有终端分配现有信道(步骤S4)。这里，现有信道是指由未进行空分多址接入时的载波(频率)、时隙或扩展码的任意一个、或者多个组合而成的信道。因此，在不存在小于阈值Th的推定值101时(步骤S3为否的情况下)，不进行空分多址接入。

另一方面，当存在小于阈值Th的推定值101时(步骤S3为是的情况下)，上述通信控制部12全选推定值101小于阈值Th的终端，对所选择的终端的个数进行计数(步骤S5)。其中，推定值101是还包括0的值。接着，上述通信控制部12将该计数后的终端个数与最大空间信道数“K”进行比较，判断终端的个数是否在最大空间信道数“K”以下(步骤S6)。这里，最大空间信道数在本实施例中是指除了一部分的现有信道以外，能够同时进行空分多址接入的最大信道数。

当步骤S6的判断结果是终端的个数在最大空间信道数“K”以下时，上述通信控制部12对步骤S5中所选择的全部终端分配空分多址接入用的信道，并对步骤S5中未选择的剩余终端分配现有信道(步骤S7)。

另一方面，当终端的个数超过了最大空间信道数“K”时(步骤S6为否的情况下)，在所选择的终端中从推定值101小的终端起依次提取K个终端，并对该提取出的K个终端分配空分多址接入用的信道。然后，对剩余的终端(还包括在步骤S5中未选择的终端)分配现有信道(步骤S8)。

其中，在本实施方式中，最大空间信道数“K”是指：除了一部分的现有信道之外，能够同时进行空分多址接入的最大信道数，例如，可以是基于所有的现有信道能够同时进行空分多址接入的数量。该情况下，在步骤S8中执行下述处理。即，当终端的个数超过了最大空间信道数“K”时(步骤S6为否的情况下)，上述通信控制部12在所选择的终端中从推定值101小的终端起依次提取出K个终端，对该提取出的K个终端分配空分多址接入用的信道。并且，对剩余的终端不进行信道的分配。

另外，上述的阈值Th是用于由上述通信控制部12根据终端的衰落速度来判定该终端是否适合空分多址接入的值。由于上述阈值Th按无线基站中所采用的每种无线通信系统而不同，所以，可根据无线通信系统预先决定上述阈值。即，按无线基站所采用的每种无线通信系统，判断适用于空分复用的极限的终端移动速度，根据与该极限移动速度对应的衰落速度来决定上述阈值Th。

而且，也可以根据无线基站所采用的无线通信系统，分级设定多个阈值，由此来进行高精度的通信控制。例如，对上述通信控制部12设定阈值Th＜阈值Tg的两个阈值Th、Tg。然后，由上述通信控制部12对推定值101小于阈值Th的终端分配空分多址接入用的信道。接着，判断是否存在推定值在阈值Th以上且小于阈值Tg的终端，当存在相应终端时，进一步判断现有信道的空闲是否充裕。在该判断结果是现有信道的空闲是充裕的情况下，对推定值101在阈值Th以上且小于阈值Tg的终端分配现有信道。另一方面，在现有信道的空闲不充裕的情况下，对推定值101在阈值Th以上且小于阈值Tg的终端也分配空分多址接入用的信道。

另外，在本实施方式中，通信控制部12将各终端的衰落速度的推定值101与规定的阈值Th进行比较，以推定值101小于该阈值Th的终端为基准，来分配空分多址接入用的信道，但本发明不限定于这样的空间信道的分配，也可以不使用阈值Th，而简单地从衰落速度的推定值101小的终端起，依次对空间信道的可分配的最大信道数量的终端分配。

而且，当通信控制部12分配空分多址接入用的信道之际，可判断为停止的(衰落速度的推定值101为0的)终端为多个时，优选对该终端彼此分配相同的信道。例如图5所示，在台式终端(UTD)201和卡式终端(UTC)202并存的情况下，由于通信控制部12可以判断为UTD201停止，所以，在这样的UTD201为多台的情况下，通信控制部12对该多台UTD201分配同一信道(频率)f1。

另外，如图6所示，通信控制部12也可设置当分配同一信道(频率)之际的优先级。在图6的例子中，UTD越多，优先级被设定得越高。通过基于这样的优先级的信道分配，可通过通信控制部12有效地进行信道(频率)分配。

此外，如图7所示，在是对同一用户分配多个信道(频率)的系统时，通信控制部12可以多次进行信道(频率)的分配。

而且，用于实现图1所示的无线基站1的功能的程序，被记录在计算机可读取的记录介质中，通过记录于该记录介质的程序被读入到计算机系统中并执行，可进行无线通信处理。其中，这里所说的“计算机系统”包括OS和外围设备等硬件。

另外，如果“计算机系统”是利用了WWW系统的情况，则还包括主页提供环境(或显示环境)。

而且，“计算机可读取的记录介质”是指：软盘、光磁盘、ROM、闪存等可写入的非易失性存储器、CD-ROM等可移动介质、内置在计算机系统中的硬盘等存储装置。

并且，“计算机可读取的记录介质”还包括如通过互联网等网络或电话线路等通信线路发送程序时，成为服务器或客户端的计算机系统内部的易失性存储器(例如DRAM(Dynamic Random Access Memory))那样，在一定时间内保持程序的设备。

另外，上述程序可以从将该程序存储到记录装置等中的计算机系统经由传送介质，或通过传送介质中的传送波发送给其他的计算机系统。这里，传送程序的“传送介质”是指如互联网等网络(通信网)或电话线路等通信线路(通信线)那样，具有传送信息的功能的介质。

而且，上述程序可以是能够实现上述功能的一部分的程序。

进而，还可以是与已经将上述功能记录于计算机系统的程序的组合，即所谓的差分文件(差分程序)。

以上，参照附图对本发明的实施方式进行了详细说明，但具体的构成不限定于该实施方式，不脱离本发明主旨的范围内的设计变更等也包含于本发明。

产业上的可利用性

本发明提供一种能够根据权重系数来推定各无线台的衰落速度的无线通信系统、无线通信方法及无线通信程序，其中，上述权重系数用于形成作为通信对象的每个无线台(例如移动台)的定向性方向图。

Claims (6)

1.一种无线通信装置，具备自适应阵列天线，该自适应阵列天线具有多个天线元件，按每个无线台生成对每个所述天线元件的信号进行加权的权重系数，形成定向性方向图，所述无线通信装置用于与多个所述无线台进行无线通信，包括：

相位变化量检测机构，其检测所述权重系数的相位变化量；

衰落速度推定机构，其根据所述权重系数的相位变化量，推定所述无线台的衰落速度；和

通信控制机构，其根据所述推定，对分配空分多址接入用信道进行控制。

2.根据权利要求1所述的无线通信装置，其特征在于，

所述通信控制机构，进行从所述衰落速度的推定值小的所述无线台起依次分配能够同时空分多址接入的信道数量的控制。

3.一种无线通信方法，使用具有多个天线元件的自适应阵列天线，按每个无线台生成对每个所述天线元件的信号进行加权的权重系数，形成定向性方向图，并且与多个所述无线台进行无线通信，所述无线通信方法包括：

检测所述权重系数的相位变化量的过程；

根据所述权重系数的相位变化量，推定所述无线台的衰落速度的过程；和

根据所述推定，分配空分多址接入用信道的过程。

4.根据权利要求3所述的无线通信方法，其特征在于，

进行从所述衰落速度的推定值小的所述无线台起依次分配能够同时空分多址接入的信道数量的控制。

5.一种无线通信程序，是用于使用具有多个天线元件的自适应阵列天线，按每个无线台生成对每个所述天线元件的信号进行加权的权重系数，形成定向性方向图，并且与多个所述无线台进行无线通信的无线通信程序，其使计算机执行下述处理：

检测所述权重系数的相位变化量的处理；

根据所述权重系数的相位变化量，推定所述无线台的衰落速度的处理；和

根据所述推定，来分配空分多址接入用信道的处理。

6.根据权利要求5所述的无线通信程序，其特征在于，

在分配所述空分多址接入用信道的处理中，进行从所述衰落速度的推定值小的所述无线台起依次分配能够同时空分多址接入的信道数量的控制。

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