JP4583265B2 - 無線通信装置及び無線通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、ビームを形成し通信する無線通信装置に関する。

現在、デジタル無線通信分野では、通信品質を向上させ、広帯域で高速通信を可能とする様々な技術が開発されている。

このような技術の１つに、アダプティブアレイアンテナ技術がある。アダプティブアレイアンテナ技術は、複数のアンテナ素子により構成されるアレイアンテナを用い、各アンテナ素子で送受信される信号に対し伝搬環境に応じた重み係数を掛け合わせることにより、当該信号の指向性を制御する。これにより、アダプティブアレイアンテナ技術は、干渉波を抑圧することができ、ひいては、通信品質を改善することができる。

このようなアダプティブアレイアンテナ技術を用いた、従来の無線通信システム（以降、従来システムと表記する）では、基地局において、移動局から基地局へのリンク（以降、上りリンクと表記する）で求められたビームの到来方向が、基地局から移動局へのリンク（以降、下りリンクと表記する）のビーム送信方向として決定される。基地局は、上りリンクで測定された到来波の各伝搬路（以降、単にパスと表記する）の到来角に対し、それぞれ受信信号電力で重み付けし、平均化することにより、ビームの到来方向を求める。

また、Ｗ−ＣＤＭＡ（Wideband Code Division Multiple Access）技術では、移動局において、必要最小の送信電力で所要品質を確保するように、ＳＩＲ（Signal to Interference Ratio）が測定され、当該ＳＩＲ値が所定の範囲内となるように基地局の送信電力が制御される。

なお、本願発明に係る先行技術として、以下の文献に開示されたものがある。
特開２００３−１１０４７６号公報 特開２００４−３２６５６号公報

従来システムにおける到来方向を求めるための算出式を以下に示す。なお、上りビームとは、上りリンクにて送信されるビームをいい、下りビームとは、下りリンクにて送信されるビームをいう。また、下記式における、θ（ｉ）は、ｉ番目のパスからの上りビーム到来方向を示し、Ｐ（ｉ）は、ｉ番目のパスにおける受信電力を示し、Ｎは、パスの数を示す。

下りビーム送信方向＝上りビーム方向＝１／Ｎ×Σθ（ｉ）× Ｐ（ｉ） …（式１）
以下、上記（式１）を用いた、従来システムにおけるビーム送信方向決定手法について、図２４、２５及び２６を用いて説明する。図２４は、３つのパスの伝搬モデル例を示す図である。図２５は、この場合の基地局５０２におけるパス毎の遅延プロファイルを示す。図２６は、従来システムによるビーム方向決定例を示す図である。

図２４に示す伝搬モデルでは、移動局５０１から送信される信号が、パスＰ０、パスＰ１及びパスＰ２を伝搬され、等しい電力レベルで基地局５０２に受信された場合を想定している。

また、図２５に示される遅延プロファイルには、各パス（Ｐ０、Ｐ１及びＰ２）における受信時間と受信電力レベルとの関係が示されている。パスＰ１及びＰ２を伝搬された信号はそれぞれ、遮蔽物５０３及び５０４により反射されているため、パスＰ０を伝搬された信号に比べ、到来時間が遅延している（Ｔ（１）、Ｔ（２））。

そして、このような伝搬モデルにおいて、基地局５０２に対し、移動局５０１の方向を０度とし、各パスの到来角度をそれぞれ、パスＰ０：−５度、パスＰ１：＋５度、パスＰ２：＋４５度とした場合に、従来システムでのビームの到来方向は、図２６に示すように決定される。

信号の到来方向は、各パスにおける受信電力レベルが等しいことから、上記（式１）に基づき、到来方向の平均（＝１／３×（−５＋５＋４５））となり、＋１５度と決定される。その結果、基地局は、本来の移動局５０１への方向（０度）から＋１５度ずれた方向でビーム形成することになる。このようにビーム方向がずれる原因は、全てのパスで重み付けを行うことから、パスＰ２の到来方向（＋４５度）が大きく影響するためである。

このように、到来角分散が大きい場合、従来システムでは、求められるビーム方向がずれてしまい、対象移動局に対して通話品質が劣化するという問題がある。

また、Ｗ−ＣＤＭＡ（Wideband Code Division Multiple Access）システムでは、その移動局における通信品質はある程度保たれるが、送信電力を増加しているため、他の移動局に対して干渉雑音となり、他の移動局の通信品質を劣化させる問題がある。

本発明は、ビーム送信方向を適切に決定することにより、通信品質を向上させる無線通信装置を提供することを目的とする。

本発明は、上述した課題を解決するために以下の構成を採用する。即ち、本発明は、端末からの送信信号を複数の経路からそれぞれ受信するアンテナと、受信された各信号の受信タイミング、到来角情報、受信電力情報をそれぞれ検出する検出部と、検出された受信タイミングのうち最速の受信タイミング若しくはサーチウインドの先頭タイミングからの遅延情報を当該各信号のそれぞれについて求める遅延情報算出部と、求められた遅延情報に基づいて当該各信号のそれぞれについて重み付け係数を算出する重み付け係数算出部と、上記到来角情報及び重み付け係数を用いて、端末へ向けて送信する信号の方向を決定する決定部とを備える無線通信装置についてのものである。

本発明では、受信された各信号それぞれについての、受信タイミング、到来角情報、受信電力情報レベルに基づき、その受信信号を送信した端末への送信信号の方向が決定される。この決定において、最速の受信タイミングを有する信号からの遅延情報、若しくはサーチウインドの先頭タイミングからの遅延情報が各信号それぞれについて求められ、その遅延情報に基づいて決定された重み付け係数が各信号の到来角情報の重み付けとして用いられ、送信信号の方向が決定される。

従って、本発明によれば、最速の受信タイミングを有する信号からの遅延時間、若しくはサーチウインドの先頭タイミングからの遅延情報が大きい経路からの信号の影響度を軽減し、送信信号の方向を決定することができるため、適切な送信信号方向を決定することが可能となり、ひいては、移動局との間の通信品質を改善することができる。

また、本発明に係る無線通信装置は、上記決定部が、上記重み付け係数を当該各信号における到来角情報及び受信電力情報の重み付けとして用いることにより端末へ向けて送信
する信号の方向を決定する。

本発明では、最速の受信タイミングを有する信号からの遅延情報が各信号それぞれについて求められ、その遅延情報に基づいて決定された重み付け係数が各信号の到来角情報及び受信電力情報の重み付けとして用いられ、送信信号の方向が決定される。

従って、本発明によれば、各信号の受信電力情報を用いる場合においても、最速の受信タイミングを有する信号からの遅延時間が大きい経路からの信号の影響度を軽減し、送信信号の方向を決定することができるため、適切な送信信号方向を決定することが可能となる。

また、本発明に係る無線通信装置は、上記到来角情報に基づいて到来角分散情報を求める分散計算部と、上記到来角分散情報に基づいて上記受信電力情報と上記重み付け係数との割合係数を取得する割合取得部とを更に有し、上記決定部は、上記受信電力情報及び重み付け係数を当該割合係数に応じて用いることにより、端末へ向けて送信する信号の方向を決定する。

本発明では、受信された各信号の到来角情報から到来角の分散情報が求められ、その求められた到来角分散情報から、送信信号方向を決定するうえでの、受信電力情報と重み付け係数との影響度に対応する割合係数が求められる。最終的に、この割合係数を用いて、端末へ向けて送信する信号の方向が決定される。

従って、本発明によれば、例えば、到来角分散が大きい場合には、各信号の遅延情報要因が大きくなるように、到来角分散が小さい場合には、各信号の受信電力情報要因が大きくなるようにして、送信信号の方向を決定することも可能となる。すなわち、より精密な判断により送信信号方向を決定することができ、ひいては、端末との間の通信品質を改善することができる。

また、本発明は、端末からの送信信号を複数の経路からそれぞれ受信するアンテナと、受信された各信号の受信タイミング、到来角情報、受信電力情報をそれぞれ検出する検出部と、検出された受信タイミングのうち最大の受信電力を有する信号の受信タイミングを基準として上記各信号の遅延情報を求める遅延情報算出部と、当該遅延情報に基づいて上記各信号のそれぞれについて重み付け係数を算出する重み付け係数算出部と、当該重み付け係数を上記各信号における到来角情報の重み付けとして用いることにより上記端末へ向けて送信する信号の方向を決定する決定部とを備える無線通信装置についてのものである。

本発明では、受信された信号のうち受信電力情報が最大となる信号の受信タイミングから、その他の各信号の受信タイミングへの遅延情報が求められる。さらに、その遅延情報から重み付け係数が各信号それぞれについて求められ、その重み付け係数が用いられることにより、送信信号方向が決定される。

従って、本発明によれば、受信電力情報が小さい受信信号の影響度を軽減し、送信信号方向を決定することができる。

なお、本発明は、以上の何れかの機能を実現させるプログラムであってもよい。また、本発明は、そのようなプログラムをコンピュータが読み取り可能な記憶媒体に記録してもよい。

本発明によれば、ビーム送信方向を適切に決定し、通信品質を向上させる無線通信装置を実現することができる。

〔発明の実施形態の概要〕
本発明の実施形態を説明するにあたって、まず、本発明の実施形態における無線通信システムの機能概要について説明する。ここでは、上述の図２４に示す伝搬モデルの例に沿って、図１及び２５を参照しながら説明する。図１は、本実施形態における無線通信システムでビーム送信方向を決定した場合の例を示す図である。なお、図２４及び２５については、先に述べたとおりである。

本実施形態における無線通信システムは、移動局から送信された信号を受信する基地局で動作するシステムを想定し、上りリンクにおいて求められたビーム方向を、下りリンクでの信号の送信方向（以降、下りビーム方向とも表記する）として決定する。本無線通信システムでは、下りビーム方向の決定にあたって、（ａ）最速到達パスからの遅延情報、（ｂ）最大受信電力レベルを有するパスからの遅延情報、（ｃ）サーチウインドの先頭タイミングからの遅延情報、（ｄ）パスの受信電力情報、（ｅ）パスの到来角分散情報等がパラメータとして用いられる。

上記パラメータのうち、（ａ）最速到達パスからの遅延情報を用いる場合の下りビーム決定方法を例に挙げ、以下に概要を説明する。図１は、図２４に示す伝搬環境において、本方式で最速パスからの遅延時間からビーム方向を算出した結果を示している。

図２４に示す伝搬モデルでは、基地局に到達するビームのうち、パスＰ２からのビームは反射波であるため、基地局への到達時間が他のパスＰ０、Ｐ１からのビームと比べて、大きく遅延している（図２５参照）。一方、最速到達パスＰ０を通過したビーム、及びパスＰ１を通過したビームは、ほぼ同時刻に基地局に到達している（図２５参照）。

これらより、当該伝搬モデルの例では、パスＰ０及びＰ１から到達する信号のみで、下りビーム方向を決定すれば、移動局の方向にビームを向けることができる。これは、パスＰ０及びＰ１の到来角がそれぞれパスＰ０：−５度、パスＰ１：＋５度であり、受信電力が同一であるとすると、上述の（式１）に基づき、それら到来角の平均（＝１／２（−５＋５））から、下りビーム方向を０度と決定できるからである（図１参照）。

すなわち、本方式では、下りビーム方向を決定するにあたって、各パスの到来遅延情報を用いて各パスの影響度を判断し、パスＰ０及びＰ１に関する情報の影響度がパスＰ２に関する情報のそれより大きくなるよう重み付けをすることにより、適切なビーム方向を決定する。これにより、パスＰ２の影響が小さくなり、パスＰ０及びＰ１の要因が支配的になる。従って、決定されたビーム方向は、移動局の方向に向くようになる。

このように、本実施形態における無線通信システムでは、各パスそれぞれについての各種情報(上述の（ａ）から（ｅ）等)から、各パスの影響度を決定し、下りビーム方向を決定する。

以下、図面を参照して、それぞれ本発明の実施形態における無線通信システムについてより詳細に説明する。以下に述べる実施形態の構成は例示であり、本発明は以下の実施形態の構成に限定されない。

［第一実施形態］
まず、本発明の第一実施形態における無線通信システムについて、以下に説明する。

〔システム構成〕
第一実施形態における無線通信システム（以降、単に本システムと表記する）のシステム構成について、図２、３及び４を用いて説明する。図２は、第一実施形態における無線通信システムのシステム構成を示すブロック図である。図３は、第一実施形態における下りビーム算出部の機能構成を示すブロック図である。図４は、第一実施形態における遅延プロファイルを示す図である。

本システムは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、メモリ、入出力インタフェース
等を備え、このＣＰＵによって、メモリに記憶される制御プログラム等を実行することで、以下に示す各機能部を制御する。また、以下に示す各機能部は、ハードウェアロジックにより動作するようにしてもよい。

本システムは、移動局からの信号を受信する基地局で動作するシステムを想定しており、大きくは、受信系の機能部と送信系の機能部とから構成される。すなわち、本システムは、アレイアンテナ（図示せず）、マッチドフィルタ部（以降、ＭＦ部と表記する）１０、上りリンク用デジタルビームフォーミング部（以降、ＤＢＦ（Ｕ）部と表記する）１１、合成部１２、同期検波部１３、復号化部１４、信号対干渉比推定部（以降、ＳＩＲ推定部と表記する）１５、上りアンテナウエイト生成部（以降、ウエイト（Ｕ）生成部と表記する）１６、符号化部１７、送信電力制御部１８、変調部１９、下りリンク用デジタルビームフォーミング部（以降、ＤＢＦ（Ｄ）部と表記する）２０、サンプリングレートコンバータ部（以降、ＳＲＣ部と表記する）２１、下りビーム算出部２２、上りリンク用デジタルビームフォーミング部（以降、ＤＢＦ（Ｕ）部と表記する）２３等から構成される。

なお、これら機能部のうち、本発明の本質的な部分は、ＳＲＣ部２１、下りビーム算出部２２、及びウエイト（Ｄ）生成部２３に係る機能部であるため、その他の機能部については、上述の構成に限定されるものではない。その他の機能部は、アダプティブアレイアンテナ技術を実現し得る構成であればよい。

以下、本システムが備える上記各機能部のうち、まず、受信系の機能部について説明する。

図２には、４本のアンテナ素子（アンテナ０から３）から構成されるアレイアンテナを備える場合のシステム構成例を示しており、各アンテナ素子によって受信された信号がそれぞれ本システムに入力される。なお、本システムは、アンテナ素子の数を限定するものではない。

ＭＦ１０は、ＳＲＣ部２１から受ける逆拡散タイミングにより、各アンテナ素子からの受信信号を、通信相手となる移動局（無線端末など）に対応する拡散コードを用いて、逆拡散する。逆拡散された信号は、ＤＢＦ（Ｕ）部１１及びウエイト（Ｕ）生成部１６に渡される。

ＳＲＣ部２１は、各アンテナ素子からの受信信号に基づき、マルチパスタイミング検出を行う。ＳＲＣ部２１は、検出された各パスそれぞれについて、さらに、逆拡散タイミング、到来方向等を求める。ＳＲＣ部２１は、求められた情報のうち、逆拡散タイミングをＭＦ部１０へ渡し、到来方向情報（以降、ＤＯＡ情報と表記する）をウエイト（Ｕ）生成部１６に渡す。ＳＲＣ部２１は、更に他の機能も有するので、それら機能については後述する。

ウエイト（Ｕ）生成部１６は、ＭＦ部１０から受けた逆拡散された信号、ＳＲＣ部２１から受けたＤＯＡ情報、合成部１２から受ける信号、同期検波部１３から受ける信号等に基づき、受信信号レベルが最適となる重み係数（単にウエイトとも表記する）を求める。ウエイト（Ｕ）生成部１６は、このウエイトをＤＢＦ（Ｕ）部１１に渡す。

ＤＢＦ（Ｕ）部１１は、各アンテナ素子に対応する、逆拡散された信号を受けると、ウエイト（Ｕ）生成部１６から受けたウエイトに基づき、それぞれの位相制御等を行う。このように適応制御され形成された各信号は、合成部１２にそれぞれ渡される。

以降、適応制御された各信号は、合成部１２により合成され、同期検波部１３及び復号化部１４により、復号化され、受信データとなる。

本システムでは、上述のような受信系の機能部の他、通信対象である移動局に対する送信時に利用するために、受信信号を処理する以下に示す機能部がある。

ＳＲＣ部２１は、上述の処理の他、検出された各パスそれぞれについて、さらに、受信電力レベルを求める。その結果、ＳＲＣ部２１は、求められた情報（逆拡散タイミング、ＤＯＡ情報、受信電力レベル）を検出された各パスに対応させた形で、下りビーム算出部２２に渡す。

下りビーム算出部２２は、ＳＲＣ部２１から受けた情報（逆拡散タイミング、ＤＯＡ情報、受信電力レベル）に基づき、下りビーム方向を算出する。算出された下りビーム方向に関する情報は、ウエイト（Ｄ）生成部２３に渡される。下りビーム算出部２２については、更に詳細を後述する。

ウエイト（Ｄ）生成部２３は、下りビーム算出部２２から受けた下りビーム方向に基づき、対象となる移動局での受信信号レベルが最適となるウエイトを求める。ウエイト（Ｄ）生成部２３は、求められたウエイトをＤＢＦ（Ｄ）部２０に渡す。

ＳＩＲ推定部１５は、同期検波部１３から出力された信号に基づき、信号対干渉比を推定する。ＳＩＲ推定部１５は、当該信号対干渉比を送信電力制御部１８に渡す。

次に、本システムが備える上記各機能部のうち、送信系の機能部について説明する。

本システムは、送信データを受けると、符号化部１７に入力する。符号化部１７は、当該送信データを符号化し、変調部１９に渡す。変調部１９は、符号化された送信信号に対し所定の変調処理を施す。変調された信号は、ＤＢＦ（Ｄ）部２０に渡される。また、変調部１９では、送信電力制御部１８により例えばＳＩＲ目標値と受信された信号に基づくＳＩＲ推定値とが比較され、この比較結果により移動局の送信電力を制御するためＴＰＣ（Transmit Power Control）ビットに所定の値が設定される。

ＤＢＦ（Ｄ）部２０は、変調部１９から受けた信号を各アンテナ素子に対応するよう分配し、それぞれの信号に対し、ウエイト（Ｄ）生成部２３から受ける最適ウエイトを掛け合わせ、出力する。ここで生成された信号は、各アンテナから送信される。

〔下りビーム算出部〕
以下、上述の下りビーム算出部２２の詳細構成について、図３を用いて説明する。下りビーム算出部２２は、遅延情報算出部３５、ビーム係数算出部３３、下りビーム方向算出部３４を有している。遅延情報算出部３５は、更に、減算器３１及び絶対値算出部３２を含んでいる。

減算器３１は、ＳＲＣ部２１から逆拡散タイミングを受けると、複数のパスのうち、信号到達が一番早いパス（以降、最速パスと表記する）における逆拡散タイミングから、各パスにおける逆拡散タイミングの遅延時間（Δｔ(ｉ)）を求める。減算器３１は、算出された、各パスの遅延時間を絶対値算出部３２へ渡す。

絶対値算出部３２は、受けた各パスの遅延時間をそれぞれ、絶対値計算する。絶対値算出部３２は、各パスにおける遅延時間絶対値（｜Δｔ(ｉ)｜）をそれぞれビーム係数算出部３３に渡す。なお、絶対値算出部３２は、絶対値を求める代わりに、２乗値を求めるようにしてもよい。

ビーム係数算出部３３は、絶対値算出部３２から受けた遅延時間絶対値から、下記（式２）に基づき、下りビーム方向算出用の重み係数（ここでは、ビーム係数と表記する）を算出する。なお、最速パスのビーム係数は、１とされる。算出された、各パスのビーム係数は、下りビーム方向算出部３４に渡される。なお、下記（式２）におけるｉは、各パスを示す数値である。また、ｃは所定の定数であり、例えばメモリ等に予め格納されている値が用いられる。定数ｃの詳細については、後述する。

ｋ(ｉ)＝ｃ×１／｜Δｔ(ｉ)｜ …（式２）
下りビーム方向算出部３４は、ビーム係数算出部３３から受けたビーム係数、ＳＲＣ部２１から受けた受信電力レベル及びＤＯＡ情報を用いて、下記（式３）に基づき、下りビーム方向を算出する。下りビーム方向算出部３４は、算出されたビーム方向をウエイト（Ｄ）生成部２３に渡す。

下りビーム方向＝１／３×（Σθ(ｉ)×Ｐ(ｉ)×ｋ(ｉ)) …（式３）
〔下りビーム算出部の動作例〕
次に、下りビーム算出部２２の動作例について、図４を用いて説明する。図４は、第一実施形態における遅延プロファイルを示す図である。図４は、パスＰ０、Ｐ１及びＰ２の３つのパスからの到来信号が、パスＰ０−＞パスＰ１−＞パスＰ２の順で受信されていることを示している。

この場合に、減算器３１は、ＳＲＣ部２１から、各パスＰ０、Ｐ１及びＰ２における逆拡散タイミングを受ける。減算器３１は、各逆拡散タイミングに基づき、最速パスをパスＰ０と決め、このパスＰ０からの各パスの遅延時間を求める。パスＰ１の遅延時間は、Δｔ（１）、パスＰ２の遅延時間は、Δｔ（２）と求められる。

続けて、絶対値算出部３２は、各パスの遅延時間絶対値を求める。パスＰ１については｜Δｔ（１）｜と求められ、パスＰ２については｜Δｔ（２）｜と求められる。求められた遅延時間絶対値は、ビーム係数算出部３３に渡される。

ビーム係数算出部３３は、各パスの遅延時間絶対値からビーム係数ｋ（ｉ）を各パスそれぞれについて求める。求められた各ビーム係数は、それぞれ下りビーム方向算出部３４に渡される。

パスＰ１：ｋ（１）＝ｃ×１／｜Δｔ（１）｜
パスＰ２：ｋ（２）＝ｃ×１／｜Δｔ（２）｜
パスＰ０（最速パス）：ｋ（０）＝１
下りビーム方向算出部３４は、各ビーム係数から上記（式３）に基づき、下りビーム方向を決定する。

下りビーム方向＝１／３×｛（θ（０）×Ｐ（０）×１）＋（θ（１）×Ｐ（１）×ｋ（１））＋（θ（２）×Ｐ（２）×ｋ（２））｝
〈第一実施形態における作用／効果〉
ここで、上述した第一実施形態における無線通信システムの作用及び効果について述べる。

本システムでは、下りビーム算出部２２がＳＲＣ部２１から、各パスそれぞれについての逆拡散タイミング、ＤＯＡ情報、受信電力レベルを受け、これら情報に基づき、下りビーム算出部２２が下りビーム方向を算出する。

下りビーム算出部２２では、受信された信号のうち最速到達パスとして検出されたパスの逆拡散タイミングから、その他の各パスの逆拡散タイミングへの遅延時間が計算される。さらに、その遅延時間の逆数を用いたビーム係数が各パスそれぞれについて求められる。そして、そのビーム係数が対象パスの受信電力レベル及びＤＯＡ情報の重み付けとして用いられ、下りビーム方向が決定される。

決定された下りビーム方向に基づいて、対象となる移動局での受信信号レベルが最適となるウエイトが求められ、その最適ウエイトが反映された信号が送信される。

このように、本実施形態では、最速到達パスの逆拡散タイミングから、各パスの逆拡散タイミングへの遅延時間を重み付けとして利用し、下りビーム方向が決定される。これにより、遅延時間が大きいパスの影響度を軽減し、下りビーム方向を決定することができるため、適切なビーム方向を決定することが可能となり、ひいては、移動局との間の通信品質を改善することができる。

［第二実施形態］
本発明の第二実施形態における無線通信システムについて、以下に説明する。先に説明した第一実施形態における無線通信システムは、最速パスからの遅延情報を用いてビーム係数ｋ（ｉ）を算出し、そのビーム係数ｋ（ｉ）と各パスの受信電力情報Ｐ（ｉ）と到来角情報θ（ｉ）を用いて下りビーム方向を算出していた。第二実施形態における無線通信システムは、複数のパスのうち受信電力レベルが最大のパス（以降、最大パスと表記する）からの遅延情報を用いてビーム係数ｋ（ｉ）を算出する。

〔システム構成〕
第二実施形態における無線通信システムは、第一実施形態と同様の機能部から構成される（図２参照）。但し、下りビーム算出部２２については、第一実施形態と異なる動作をするため、以下に説明する。第一実施形態と同様の他の機能部については、説明を省略する。図５は、第二実施形態における下りビーム算出部の機能構成を示すブロック図である。

下りビーム算出部２２は、ＳＲＣ部２１から、パス毎に、受信電力レベル、ＤＯＡ情報、及び逆拡散タイミングを受ける。

減算器３１は、ＳＲＣ部２１から逆拡散タイミングを受けると、複数のパスのうち受信電力レベルが最大のパスにおける逆拡散タイミングから、各パスにおける逆拡散タイミングへの遅延時間（Δｔ（ｉ））を求める。減算器３１は、算出された、各パスの遅延時間を絶対値算出部３２へ渡す。

以降、絶対値算出部３２、ビーム係数算出部３３、下りビーム方向算出部３４は、第一実施形態と同様である。すなわち、上記（式２）及び（式３）にて下りビーム方向が算出
される。

〔下りビーム算出部の動作例〕
次に、下りビーム算出部２２の動作例について、図６を用いて説明する。図６は、第二実施形態における遅延プロファイルを示す図である。図６は、パスＰ０、Ｐ１及びＰ２の３つのパスからの到来信号が、パスＰ０−＞パスＰ１−＞パスＰ２の順で受信されていることを示し、かつ、パスＰ１の受信電力レベルが最大であることを示している。

この場合に、減算器３１は、ＳＲＣ部２１から各パスＰ０、Ｐ１及びＰ２における逆拡散タイミングを受けると、同様にＳＲＣ部２１から受けた各パスの受信電力レベルに基づき、最大パスをパスＰ１と決める。減算器３１は、各逆拡散タイミングに基づき、この最大パスＰ１からのパスＰ０の遅延時間（Δｔ（０））、パスＰ２の遅延時間（Δｔ（２））を算出する。

続けて、絶対値算出部３２は、各パスの遅延時間絶対値を求める。パスＰ０については｜Δｔ（０）｜と求められ、パスＰ２については｜Δｔ（２）｜と求められる。求められた遅延時間絶対値は、ビーム係数算出部３３に渡される。

ビーム係数算出部３３は、各パスの遅延時間絶対値からビーム係数ｋ（ｉ）をそれぞれ求める。求められた各ビーム係数は、それぞれ下りビーム方向算出部３４に渡される。

パスＰ０：ｋ（０）＝ｃ×１／｜Δｔ（０）｜
パスＰ２：ｋ（２）＝ｃ×１／｜Δｔ（２）｜
パスＰ１（最大パス）：ｋ（１）＝１
下りビーム方向算出部３４は、各ビーム係数から上記（式３）に基づき、下りビーム方向を決定する。

下りビーム方向＝１／３×｛（θ（０）×Ｐ（０）×ｋ（０））＋（θ（１）×Ｐ（１）×１）＋（θ（２）×Ｐ（２）×ｋ（２））
〈第二実施形態における作用／効果〉
ここで、上述した第二実施形態における無線通信システムの作用及び効果について述べる。

本システムでは、第一実施形態と同様、各パスそれぞれについての逆拡散タイミング、ＤＯＡ情報、受信電力レベルに基づき、下りビーム算出部２２が下りビーム方向を算出する。

下りビーム算出部２２では、受信された信号のうち受信電力レベルが最大となるパスの逆拡散タイミングから、その他の各パスの逆拡散タイミングへの遅延時間が計算される。さらに、その遅延時間の逆数を用いたビーム係数が各パスそれぞれについて求められる。そして、そのビーム係数が対象パスの受信電力レベル及びＤＯＡ情報の重み付けとして用いられ、下りビーム方向が決定される。

このように、本実施形態では、受信電力レベルが最大となるパスの逆拡散タイミングから、各パスの逆拡散タイミングへの遅延時間を重み付けとして利用し、下りビーム方向が決定される。これにより、受信電力レベルが小さいパスの影響度を軽減し、下りビーム方向を決定することができる。一般に、受信電力レベルが小さいパスは干渉波であることが多いため、これの影響度を軽減することにより、適切なビーム方向を決定することが可能となり、ひいては、移動局との間の通信品質を改善することができる。

［第三実施形態］
本発明の第三実施形態における無線通信システムについて、以下に説明する。先に説明した第一実施形態における無線通信システムは、最速パスからの遅延情報を用いて、下りビーム方向を算出していた。第三実施形態における無線通信システムは、各パスにおける、サーチウインドの先頭タイミングからの遅延情報を用いてビーム係数ｋ（ｉ）を算出する。

〔システム構成〕
第三実施形態における無線通信システムは、第一実施形態と同様の機能部から構成される（図２参照）。但し、下りビーム算出部２２については、第一実施形態と異なる動作をするため、以下に説明する。第一実施形態と同様の他の機能部については、説明を省略する。図７は、第三実施形態における下りビーム算出部の機能構成を示すブロック図である。

下りビーム算出部２２は、ＳＲＣ部２１から、パス毎に、受信電力レベル、ＤＯＡ情報、及び逆拡散タイミングを受け、更に、サーチウインドの先頭のタイミングを受ける。サーチウインドの先頭タイミングは、ＳＲＣ部２１によりパスサーチをするのに利用された情報がそのまま、ビーム算出部２２に渡されるようにしてもよい。

減算器３１は、ＳＲＣ部２１からこれらの情報を受けると、各パスにおける、サーチウインドの先頭タイミングからの逆拡散タイミングの遅延時間（Δｔ（ｉ））を求める。減算器３１は、算出された、各パスの遅延時間を絶対値算出部３２へ渡す。

以降、絶対値算出部３２、ビーム係数算出部３３、下りビーム方向算出部３４は、第一実施形態と同様である。すなわち、上記（式２）及び（式３）にて下りビーム方向が算出される。

〔下りビーム算出部の動作例〕
次に、下りビーム算出部２２の動作例について、図８を用いて説明する。図８は、第三実施形態における遅延プロファイルを示す図である。図８は、パスＰ０、Ｐ１及びＰ２の３つのパスからの到来信号が、パスＰ０−＞パスＰ１−＞パスＰ２の順で受信されていることを示しており、各パスの受信タイミングとサーチウインドの先頭タイミングとの関係を示している。

この場合に、減算器３１は、ＳＲＣ部２１から、各パスＰ０、Ｐ１及びＰ２における逆拡散タイミングと共に、サーチウインドの先頭タイミングを受ける。減算器３１は、このサーチウインドの先頭タイミングに基づき、パスＰ０の遅延時間（Δｔ（０））、パスＰ１の遅延時間（Δｔ（１））、及びパスＰ２の遅延時間（Δｔ（２））を算出する。

続けて、絶対値算出部３２は、各パスの遅延時間絶対値を求める。パスＰ０については｜Δｔ（０）｜と求められ、パスＰ１については｜Δｔ（１）｜と求められ、パスＰ２については｜Δｔ（２）｜と求められる。求められた遅延時間絶対値は、ビーム係数算出部３３に渡される。

ビーム係数算出部３３は、各パスの遅延時間絶対値からビーム係数ｋ（ｉ）をそれぞれ求める。求められた各ビーム係数は、それぞれ下りビーム方向算出部３４に渡される。

パスＰ０：ｋ（０）＝ｃ×１／｜Δｔ（０）｜
パスＰ１：ｋ（１）＝ｃ×１／｜Δｔ（１）｜
パスＰ２：ｋ（２）＝ｃ×１／｜Δｔ（２）｜
下りビーム方向算出部３４は、各ビーム係数から上記（式３）に基づき、下りビーム方向を決定する。

下りビーム方向＝１／３×｛（θ（０）×Ｐ（０）×ｋ（０））＋（θ（１）×Ｐ（１）×ｋ（１））＋（θ（２）×Ｐ（２）×ｋ（２））
〈第三実施形態における作用／効果〉
ここで、上述した第三実施形態における無線通信システムの作用及び効果について述べる。

本システムでは、第一実施形態と異なり、各パスそれぞれについての情報の他、サーチウインドの先頭タイミングが利用され、下りビーム算出部２２が下りビーム方向を算出する。

下りビーム算出部２２では、ＳＲＣ部２１から渡されたサーチウインドの先頭タイミングから、各パスの逆拡散タイミングへの遅延時間が計算される。さらに、その遅延時間の逆数を用いたビーム係数が各パスそれぞれについて求められる。そして、そのビーム係数が対象パスの受信電力レベル及びＤＯＡ情報の重み付けとして用いられ、下りビーム方向が決定される。

このように、本実施形態では、サーチウインドの先頭タイミングから、各パスの逆拡散タイミングへの遅延時間を重み付けとして利用し、下りビーム方向が決定される。これにより、サーチウインドの先頭タイミングからの遅延時間が大きいパスの影響度を軽減し、下りビーム方向を決定することができる。

［第四実施形態］
本発明の第四実施形態における無線通信システムについて、以下に説明する。先に説明した第一実施形態における無線通信システムは、最速パスからの遅延情報を用いてビーム係数ｋ（ｉ）を算出し、そのビーム係数ｋ（ｉ）と各パスの受信電力情報Ｐ（ｉ）と到来角情報θ（ｉ）を用いて下りビーム方向を算出していた。第四実施形態における無線通信システムは、当該ビーム係数ｋ（ｉ）と到来角情報θ（ｉ）のみを用いて下りビーム方向を算出する。

〔システム構成〕
第四実施形態における無線通信システムは、第一実施形態と同様の機能部から構成される（図２参照）。但し、下りビーム算出部２２については、第一実施形態と異なる動作をするため、以下に説明する。第一実施形態と同様の他の機能部については、説明を省略する。図９は、第四実施形態における下りビーム算出部の機能構成を示すブロック図である。

下りビーム算出部２２内の減算器３１、絶対値算出部３２、ビーム係数算出部３３の機能は、それぞれ第一実施形態と同様であるため、説明を省略する。

下りビーム方向算出部３４は、ビーム係数算出部３３から受けたビーム係数、ＳＲＣ部２１から受けたＤＯＡ情報を用いて、下記（式４）に基づき、下りビーム方向を算出する。

下りビーム方向＝１／３×（Σθ(ｉ)×ｋ(ｉ)) …（式４）
〔下りビーム算出部の動作例〕
図４に示す第一実施形態における遅延プロファイルを例に、本実施形態における下りビーム算出部の動作例を以下に説明する。すなわち、パスＰ０、Ｐ１及びＰ２の３つのパス
からの到来信号が、パスＰ０−＞パスＰ１−＞パスＰ２の順で受信されている場合の例である。この場合、第一実施形態と同様、下りビーム方向算出部３４には、以下に示すビーム係数が渡される。

パスＰ１：ｋ（１）＝ｃ×１／｜Δｔ（１）｜
パスＰ２：ｋ（２）＝ｃ×１／｜Δｔ（２）｜
パスＰ０（最速パス）：ｋ（０）＝１
下りビーム方向算出部３４は、各ビーム係数から上記（式４）に基づき、下りビーム方向を決定する。

下りビーム方向＝１／３×｛（θ（０）×１）＋（θ（１）×ｋ（１））＋（θ（２）×ｋ（２））｝
〈第四実施形態における作用／効果〉
ここで、上述した第四実施形態における無線通信システムの作用及び効果について述べる。

本システムでは、第一実施形態と異なり、各パスそれぞれについての逆拡散タイミング、ＤＯＡ情報により、下りビーム算出部２２が下りビーム方向を算出する。すなわち、各パスにおける受信電力レベルが用いられず、ビーム方向が算出される。

下りビーム算出部２２では、最速到達パスの逆拡散タイミングから、その他の各パスの逆拡散タイミングへの遅延時間に基づき、遅延時間の逆数を用いたビーム係数が各パスそれぞれについて求められる。そして、そのビーム係数が対象パスのＤＯＡ情報の重み付けとして用いられ、下りビーム方向が決定される。

このように、本実施形態では、当該ビーム係数をＤＯＡ情報の重み付けに用い、そのＤＯＡ情報のみに基づいて、下りビーム方向が決定される。

〈第四実施形態の第一変形例〉
上述した第四実施形態における無線通信システムでは、最速パスからの遅延情報を用いてビーム係数ｋ（ｉ）を算出し、そのビーム係数ｋ（ｉ）と到来角情報θ（ｉ）を用いて下りビーム方向を算出していた。

ビーム係数ｋ（ｉ）を第二実施形態のように、最大パスからの遅延情報を用いて算出される構成を採ってもよい。この場合の下りビーム算出部２２の機能構成を図１０に示す。すなわち、ビーム係数算出部３３は、最大パスからの遅延情報を用いてビーム係数を求め、下りビーム方向算出部３４は、そのビーム係数を用いて、上記（式４）により下りビーム方向を決定する。

〈第四実施形態の第二変形例〉
また、ビーム係数ｋ（ｉ）を第三実施形態のように、サーチウインドの先頭タイミングからの遅延情報を用いて算出するよう構成してもよい。この場合の下りビーム算出部２２の機能構成を図１１に示す。すなわち、ビーム係数算出部３３は、サーチウインドの先頭タイミングからの遅延情報を用いてビーム係数を求め、下りビーム方向算出部３４は、そのビーム係数を用いて、上記（式４）により下りビーム方向を決定する。

［第五実施形態］
本発明の第五実施形態における無線通信システムについて、以下に説明する。先に説明した第一実施形態における無線通信システムは、最速パスからの遅延情報を用いてビーム係数ｋ（ｉ）を算出し、そのビーム係数ｋ（ｉ）と各パスの受信電力情報Ｐ（ｉ）と到来
角情報θ（ｉ）を用いて下りビーム方向を算出していた。第五実施形態における無線通信システムは、当該ビーム係数ｋ（ｉ）の算出方法を変えたものである。

〔システム構成〕
第五実施形態における無線通信システムは、下りビーム算出部２２以外、第一実施形態と同様の機能部から構成される（図２参照）。下りビーム算出部２２について、第一実施形態と異なる機能を中心に、図１２を用いて以下に説明する。第一実施形態と同様の他の機能部については、説明を省略する。図１２は、第五実施形態における下りビーム算出部の機能構成を示すブロック図である。

下りビーム算出部２２は、第一実施形態における機能部の他、遅延情報算出部３５内に閾値比較部１２１が付加されている。これにより、絶対値算出部３２は、パス毎にそれぞれ算出された、最速パスからの遅延時間絶対値を、閾値比較部１２１へ渡すことになる。

閾値比較部１２１は、各パスにおける遅延時間絶対値と、所定の閾値とをそれぞれ比較する。閾値比較部１２１は、比較結果（閾値より大きい、閾値より小さい等）と、当該遅延時間絶対値とをそれぞれ対応づけた形で、ビーム係数算出部３３へ渡す。この閾値は、予めメモリ等に保持し、他のインタフェース等により設定変更できるようにしてもよい。例えば、閾値比較部１２１は、閾値（ＴＤ）をメモリ等から取得した場合、遅延時間絶対値（｜Δｔ（ｉ）｜）とＴＤを比較する。

ビーム係数算出部３３は、閾値比較部１２１から受けた比較結果と、各パスにおける遅延時間絶対値からビーム係数を算出する。このとき、ビーム係数算出部３３は、当該比較結果に基づき、ビーム係数算出方法を変える。例えば、ビーム係数算出部３３は、遅延時間絶対値（｜Δｔ（ｉ）｜）が閾値（ＴＤ）以下と判断された場合には、上記（式２）を利用し（ｋ(ｉ)＝ｃ×１／｜Δｔ(ｉ)｜）、遅延時間絶対値（｜Δｔ（ｉ）｜）が閾値ＴＤより大きいと判断された場合には、下記（式５）を用いるようにしてもよい。なお、（式５）では、ビーム係数を算出するのに遅延時間の２乗の逆数を用いているが、これに限定するものではなく、遅延時間が大きい時にビーム係数が小さくなるようにすればよい。

ｋ(ｉ)＝ｃ×１／｜Δｔ(ｉ)｜² …（式５）
〔下りビーム算出部の動作例〕
次に、下りビーム算出部２２の動作例について、図１３及び１４を用いて説明する。図１３は、第五実施形態における遅延プロファイルを示す図である。図１４は、第五実施形態におけるビーム係数算出部における処理を示すフローチャートである。図１３には、パスＰ０、Ｐ１及びＰ２の３つのパスからの到来信号が、パスＰ０−＞パスＰ１−＞パスＰ２の順で受信されていることが示されている。また、閾値として、ＴＤが用いられる。

この場合に、閾値比較部１２１は、パスＰ２の遅延時間（Δｔ（２））は閾値（ＴＤ）より大きいと判断し、パスＰ１の遅延時間（Δｔ（１））は閾値（ＴＤ）より小さいと判断する。この判断結果は、ビーム係数算出部３３に渡される。

ビーム係数算出部３３は、予め、閾値比較部１２１の上記比較結果に応じたアルゴリズムが決められている。図１４に示す処理フローでは、遅延時間絶対値が閾値（ＴＤ）より大きい場合に（Ｓ１４１；ＹＥＳ）、「アルゴリズム２」が利用される（Ｓ１４２）。また、遅延時間絶対値が閾値（ＴＤ）以下である場合に（Ｓ１４１；ＮＯ）、「アルゴリズム１」が利用される（Ｓ１４３）。

ここでは、「アルゴリズム１」を上記（式２）とし、「アルゴリズム２」を上記（式５）とする例を示す。すなわち、ビーム係数算出部３３は、閾値比較部１２１の上記比較結
果より、閾値（ＴＤ）より大きいと判断されたパスＰ２に関しては、遅延時間の２乗の逆数を用い、閾値（ＴＤ）より小さいと判断されたパスＰ１に関しては、遅延時間の逆数が用いられる。

パスＰ１：ｋ（１）＝ｃ×１／｜Δｔ（１）｜
パスＰ２：ｋ（２）＝ｃ×１／｜Δｔ（２）｜²
パスＰ０（最速パス）：ｋ（０）＝１
下りビーム方向算出部３４は、各ビーム係数から上記（式３）に基づき、下りビーム方向を決定する。

下りビーム方向＝１／３×｛（θ（０）×Ｐ（０）×１）＋（θ（１）×Ｐ（１）×ｋ（１））＋（θ（２）×Ｐ（２）×ｋ（２））｝
〈第五実施形態における作用／効果〉
ここで、上述した第五実施形態における無線通信システムの作用及び効果について述べる。

本システムでは、第一実施形態と同様、各パスそれぞれについての逆拡散タイミング、ＤＯＡ情報、受信電力レベルに基づき、下りビーム算出部２２が下りビーム方向を算出する。

下りビーム算出部２２では、受信された信号のうち最速到達パスとして検出されたパスの逆拡散タイミングから、その他の各パスの逆拡散タイミングへの遅延時間が計算される。ここで、閾値比較部１２１により、各パスそれぞれにおける当該遅延時間と閾値との比較が行われ、その比較結果に基づき、ビーム係数算出方法が決定される。そして、ビーム係数算出部３３により、決定された算出方法に基づきビーム係数が算出される。

このように、本実施形態では、各パスにおける遅延時間が所定の閾値の範囲内か範囲外かにより、ビーム係数算出方法が変更される。これにより、遅延時間が所定の閾値の範囲内か否かにより当該パスの影響度を変更し、下りビーム方向を決定することができるため、伝搬環境に応じたフレキシブルな方法を採ることができ、ひいては、移動局との間の通信品質を改善することができる。

〈第五実施形態の変形例〉
上述した第五実施形態における無線通信システムでは、１つの閾値を利用して、ビーム係数ｋ（ｉ）の算出方法を決定していたが、複数の閾値を利用するようにしてもよい。以下に、複数の閾値を利用する場合の下りビーム算出部２２の動作例について、図１５及び１６を用いて説明する。図１５は、第五実施形態の変形例における遅延プロファイルを示す図である。図１６は、第五実施形態の変形例におけるビーム係数算出部における処理を示すフローチャートである。図１５には、パスＰ０、Ｐ１、Ｐ２及びＰ３の４つのパスからの到来信号が、パスＰ０−＞パスＰ１−＞パスＰ２―＞パスＰ３の順で受信されていることが示されている。また、閾値として、ＴＤ１及びＴＤ２が用いられる。

この場合に、閾値比較部１２１は、パスＰ３の遅延時間（Δｔ（３））は閾値２（ＴＤ２）より大きいと判断し、パスＰ２の遅延時間（Δｔ（２））は閾値１（ＴＤ１）より大きいと判断し、パスＰ１の遅延時間（Δｔ（１））は閾値１（ＴＤ１）より小さいと判断する。この判断結果は、ビーム係数算出部３３に渡される。

ビーム係数算出部３３は、予め、閾値比較部１２１の上記比較結果に応じたアルゴリズムが決められている。ビーム係数算出部３３の処理について図１６を用いて説明する。

ビーム係数算出部３３は、遅延時間絶対値が閾値１より小さいと判断されている場合には（Ｓ１６１；ＹＥＳ）、「アルゴリズム１」によりビーム係数を算出する（Ｓ１６３）。ビーム係数算出部３３は、遅延時間絶対値が閾値１以上であると判断されている場合には（Ｓ１６１；ＮＯ）、更に、当該遅延時間絶対値が閾値２より小さいと判断されているか否かを見る（Ｓ１６２）。ここで、ビーム係数算出部３３は、遅延時間絶対値が閾値２より小さいと判断されている場合には（Ｓ１６２；ＹＥＳ）、「アルゴリズム２」によりビーム係数を算出する（Ｓ１６４）。ビーム係数算出部３３は、遅延時間絶対値が閾値２以上であると判断されている場合には（Ｓ１６２；ＮＯ）、「アルゴリズム３」によりビーム係数を算出する（Ｓ１６５）。

ここでは、「アルゴリズム１」を上記（式２）とし、「アルゴリズム２」を上記（式５）とし、「アルゴリズム３」を下記（式６）とする例を示す。

ｋ(ｉ)＝ｃ×１／｜Δｔ(ｉ)｜³ …（式６）
すなわち、ビーム係数算出部３３は、閾値比較部１２１の上記比較結果より、閾値１（ＴＤ１）より小さいと判断されたパスＰ１に関しては、遅延時間の逆数を用いる。閾値１（ＴＤ１）以上であり閾値２（ＴＤ２）より小さいと判断されたパスＰ２に関しては、遅延時間の２乗の逆数が用いられ、閾値２（ＴＤ２）以上と判断されたパスＰ３に関しては、遅延時間の３乗の逆数が用いられる。

パスＰ１：ｋ（１）＝ｃ×１／｜Δｔ（１）｜
パスＰ２：ｋ（２）＝ｃ×１／｜Δｔ（２）｜²
パスＰ３：ｋ（３）＝ｃ×１／｜Δｔ（３）｜³
パスＰ０（最速パス）：１
下りビーム方向算出部３４は、各ビーム係数から上記（式３）に基づき、下りビーム方向を決定する。

下りビーム方向＝１／４×｛（θ（０）×Ｐ（０）×１）＋（θ（１）×Ｐ（１）×ｋ（１））＋（θ（２）×Ｐ（２）×ｋ（２））＋（θ（３）×Ｐ（３）×ｋ（３））｝
これにより、１つの閾値を用いた場合に比べ、より精密な判断によりビーム係数を決定することができ、ひいては、ビーム方向を決定するにあたってより精密な重み付けを行うことができる。

また、上述した第五実施形態及びその変形例における無線通信システムでは、最速パスからの遅延情報と所定の閾値からビーム係数ｋ（ｉ）の算出方法を決定し、その決定された方法で求められたビーム係数ｋ（ｉ）と各パスの受信電力情報Ｐ（ｉ）と到来角情報θ（ｉ）を用いて下りビーム方向を算出していた。

これについては、第二実施形態に示す最大パスからの遅延情報と所定の閾値からビーム係数ｋ（ｉ）の算出方法を決定するようにしてもよい。

また、第三実施形態に示すサーチウインドの先頭タイミングからの遅延情報と所定の閾値からビーム係数ｋ（ｉ）の算出方法を決定するようにしてもよい。

さらに、上述の算出方法で求められたビーム係数ｋ（ｉ）と到来角情報θ（ｉ）のみを用いて下りビーム方向を算出するようにしてもよい。

［第六実施形態］
本発明の第六実施形態における無線通信システムについて、以下に説明する。先に説明した第一実施形態における無線通信システムは、最速パスからの遅延情報を用いてビーム
係数ｋ（ｉ）を算出し、そのビーム係数ｋ（ｉ）と各パスの受信電力情報Ｐ（ｉ）と到来角情報θ（ｉ）を用いて下りビーム方向を算出していた。第六実施形態における無線通信システムは、受信電力情報と当該ビーム係数との掛け合わせる割合（以降、割合係数と表記する）を変化させながら、当該ビーム係数ｋ（ｉ）と各パスの受信電力情報Ｐ（ｉ）と到来角情報θ（ｉ）と割合係数を用いて、下りビーム方向を算出する。

〔システム構成〕
第六実施形態における無線通信システムは、第一実施形態と同様の機能部から構成される（図２参照）。但し、下りビーム算出部２２については、第一実施形態と異なる動作をするため、以下に説明する。第一実施形態と同様の他の機能部については、説明を省略する。図１７は、第六実施形態における下りビーム算出部の機能構成を示すブロック図である。

下りビーム算出部２２は、第一実施形態における機能部の他、到来角平均算出部１７１、標準偏差計算部１７２、及び割合係数決定部１７３が付加されている。下りビーム算出部２２内の減算器３１、絶対値算出部３２、ビーム係数算出部３３の機能は、それぞれ第一実施形態と同様であるため、説明を省略する。

到来角平均算出部１７１は、ＳＲＣ部２１から受けた各パスのＤＯＡ情報について、それらの平均値を算出する。算出された平均値は、標準偏差計算部１７２へ渡される。

標準偏差計算部１７２は、当該到来角の平均値から標準偏差値を求める（式７参照）。下記（式７）におけるｉは、各パスを示し、ｎはパスの総数を示す。標準偏差計算部１７２は、求められた標準偏差値を割合係数決定部１７３に渡す。

割合係数決定部１７３は、受けた標準偏差値に基づき、割合係数ａを取得する。取得された割合係数ａは、下りビーム方向算出部３４に渡される。割合係数は、メモリ等に保持される、標準偏差値と割合係数とが関連付けられたテーブルから、取得されるようにしてもよい。この場合には、割合係数決定部１７３は、標準偏差をキーとして上記テーブルから割合係数ａを抽出する。

下りビーム方向算出部３４は、ビーム係数算出部３３から受けたビーム係数、ＳＲＣ部２１から受けたＤＯＡ情報及び受信電力情報、更に、割合係数決定部１７３から受けた割合係数ａを用いて、下記（式８）に基づき、下りビーム方向を算出する。

下りビーム方向＝１／Ｎ×Σ（θ(ｉ)×（１−ａ）Ｐ（ｉ）×ａ×ｋ(ｉ)) …（式
８）
〔下りビーム算出部の動作例〕
図１に示す到来角の例を元に、本実施形態における下りビーム算出部の動作例を以下に説明する。すなわち、パスＰ０、Ｐ１及びＰ２の３つの受信パスが、パスＰ０−＞パスＰ１−＞パスＰ２の順で、所定の到来角（パスＰ０：−５度、パスＰ１：５度、パスＰ２：
４５度）をもって到来している場合の例である。

この場合、第一実施形態と同様、下りビーム方向算出部３４には、以下に示すビーム係数が渡される。

パスＰ１：ｋ（１）＝ｃ×１／｜Δｔ（１）｜
パスＰ２：ｋ（２）＝ｃ×１／｜Δｔ（２）｜
パスＰ０（最速パス）：ｋ（０）＝１
一方、到来角平均算出部１７１は、各パスＰ０、Ｐ１及びＰ２のＤＯＡ情報から、以下のように到来角平均値を算出する（（−５＋５＋４５）／３＝１５度）。次に、標準偏差計算部１７２は、上記（式７）に基づき、以下にしめすように標準偏差を算出する。

割合係数決定部１７３は、上記標準偏差値（２１．６）に基づく、割合係数ａをメモリ等から取得する。

下りビーム方向算出部３４は、各ビーム係数、割合係数ａ等から上記（式８）に基づき、下りビーム方向を決定する。

下りビーム方向＝１／３×Σ（θ(ｉ)×（１−ａ）Ｐ（ｉ）×ａ×ｋ(ｉ))
＝１／３×｛（θ（０）×（１−ａ）Ｐ（０）×ａ）＋（θ（１）×（１−ａ）Ｐ（１）×ａ×ｋ(１)）＋（θ（２）×（１−ａ）Ｐ（２）×ａ×ｋ(２)）｝
〈第六実施形態における作用／効果〉
ここで、上述した第六実施形態における無線通信システムの作用及び効果について述べる。

本システムでは、第一実施形態と同様、各パスそれぞれについての逆拡散タイミング、ＤＯＡ情報、受信電力レベルに基づき、下りビーム算出部２２が下りビーム方向を算出する。

下りビーム算出部２２では、各パスにおける遅延時間によりビーム係数が求められる。ここで、到来角平均算出部１７１、標準偏差計算部１７２により、到来信号における到来角の分散情報が求められる。そして、割合係数決定部１７３により、求められた到来角分散情報から、受信電力レベルとビーム係数とのビーム方向を決定するうえでの影響度に対応する割合係数が求められる。この割合係数を用いて、ＤＯＡ情報、受信電力レベル、ビーム係数からビーム方向が決定される。

このように、本実施形態では、到来信号の到来角分散情報により、ビーム方向を決定するうえでの、受信電力レベルとビーム係数の影響度に対応する割合係数が用いられ、ビーム方向が決定される。これにより、到来角分散が大きい場合には、各パスの遅延情報要因が大きくなるように、到来角分散が小さい場合には、パスの受信電力レベル要因が大きくなるようにして、ビーム方向を決定することが可能となる。すなわち、より精密な判断に
よりビーム方向決定処理を行うことができ、ひいては、移動局との間の通信品質を改善することができる。

〈第六実施形態の変形例〉
上述した第六実施形態における無線通信システムでは、最速パスからの遅延情報を用いて算出されたビーム係数ｋ（ｉ）を用い、上述のように下りビーム方向を算出していた。

これについて、第二実施形態に示す最大パスからの遅延情報から求められたビーム係数ｋ（ｉ）を用いてもよいし、また、第三実施形態に示すサーチウインドの先頭タイミングからの遅延情報から求められたビーム係数ｋ（ｉ）を用いるようにしてもよい。

［第一実施形態から第六実施形態における変形例］
上述の本発明に係る無線通信システムでは、下りビーム算出部２２内のビーム係数算出部３３は、各パスにおける所定の遅延時間からビーム係数を算出していたが、遅延時間とビーム係数との対応関係をメモリ等に保持し、その情報を用いてビーム係数を決定するようにしてもよい。例えば、図１８に示すような、遅延時間とビーム係数との対応関係（Ｂ０若しくはＢ１）がメモリ等に保持されるようにしてもよい。

この場合、ビーム係数算出部３３は、各パスにおける遅延情報に基づいて、当該メモリからその遅延情報に対応するビーム係数を取得する。

また、図１８に示すＢ０及びＢ１のように、遅延時間とビーム係数との対応関係を切り分けて保持し、ビーム係数算出部３３は、伝搬環境の条件に基づいて、適切な対応関係によるビーム係数を取得するようにしてもよい。

［定数ｃについて］
上記（式２）、（式５）及び（式６）で用いられる定数ｃは、例えば、伝搬環境情報に応じて所定の値が用いられる。定数ｃは、予めメモリ等に保持されていてもよいし、以下に示す伝搬環境情報に応じて自動算出されるようにしてもよい。伝搬環境情報としては、到来角分散情報、パスの逆拡散タイミングの分布情報等が利用される。以下に、伝搬環境情報と定数ｃとの関係について説明する。

〈到来角分散情報と定数ｃの関係例〉
到来角分散情報と定数ｃの関係を示すグラフを図１９に示す。このグラフの値となるように、定数ｃを自動算出するようにしてもよい。

例えば、到来角分散が大きい場合は、最速パスまたは最大パス以外のパスの影響度を小さく設定するため、定数ｃを０に近い値とする。逆に、到来角分散が小さい場合は、最速パスまたは最大パス以外の影響度を大きく設定するため、定数ｃを１に近い値とするようにしてもよい。

〈パスの逆拡散タイミングの分布情報と定数ｃとの関係〉
パスの逆拡散タイミングの分布情報を用いる場合は、分布の広がりと最速パス又は最大パスのサーチャウインドの先頭からの時間によって定数ｃを決めるようにしてもよい。この場合のパスの逆拡散タイミングの分布情報と定数ｃとの関係例を示すグラフを図２０に示す。図２０には、グラフＧ１とＧ２が示されており、グラフＧ１は、サーチウインドの先頭タイミングから最大パス又は最速パスの逆拡散タイミングまでの時間（Δｔ（０））が小さい場合の関係を示し、グラフＧ２は、Δｔ（０）が大きい場合の関係を示す。このように、伝搬環境情報に応じて特性を切り替え、定数ｃを決定するようにしてもよい。また、図２０のグラフ上には、分布ＣＡＳＥ１、分布ＣＡＳＥ２、及び分布ＣＡＳＥ３のそ
れぞれの場合がプロットされている。

分布ＣＡＳＥ１の場合、すなわち、最速パス又は最大パス以外のパスの逆拡散タイミングが、最速パス又は最大パスの逆拡散タイミング付近に存在する場合（図２１に示す場合）、定数ｃは１．０に近い値を採る。

分布ＣＡＳＥ２の場合、すなわち、各パスが広がって存在する場合（図２２に示す場合）、定数ｃは小さい値を採る。また、分布ＣＡＳＥ３の場合、すなわち、最速パス又は最大パス以外のパスの逆拡散タイミングが、最速パス又は最大パスの逆拡散タイミング付近に存在するが、最速パス又は最大パスがサーチウインドの先頭から遅れて存在する場合(
図２３に示す場合)、定数ｃは小さい値を採る。

[その他]
本実施形態は次の発明を開示する。各項に開示される発明は、必要に応じて可能な限り組み合わせることができる。
（付記１）
端末からの送信信号を複数の経路からそれぞれ受信するアンテナと、
受信された各信号の受信タイミング、到来角情報、受信電力情報をそれぞれ検出する検出部と、
検出された受信タイミングのうち最速の受信タイミング若しくはサーチウインドの先頭タイミングからの遅延情報を前記各信号のそれぞれについて求める遅延情報算出部と、
前記遅延情報に基づいて前記各信号のそれぞれについて重み付け係数を算出する重み付け係数算出部と、
前記重み付け係数を前記各信号における到来角情報の重み付けとして用いることにより前記端末へ向けて送信する信号の方向を決定する決定部と、
を備える無線通信装置。（請求項１）
（付記２）
前記決定部は、前記重み付け係数を前記各信号における到来角情報及び受信電力情報の重み付けとして用いることにより前記端末へ向けて送信する信号の方向を決定する、
付記１に記載の無線通信装置。（請求項２）
（付記３）
前記重み付け係数算出部は、
前記遅延情報を所定の閾値と比較する比較部を更に有し、
前記比較部による比較結果に基づき、重み付け係数を算出する、
付記１又は２に記載の無線通信装置。

（付記４）
前記到来角情報に基づいて到来角分散情報を求める分散計算部と、
前記到来角分散情報に基づいて前記受信電力情報と前記重み付け係数との割合係数を取得する割合取得部とを更に有し、
前記決定部は、前記受信電力情報及び重み付け係数を前記割合係数に応じて用いることにより前記端末へ向けて送信する信号の方向を決定する、
付記２に記載の無線通信装置。（請求項３）
（付記５）
端末からの送信信号を複数の経路からそれぞれ受信するアンテナと、
受信された各信号の受信タイミング、到来角情報、受信電力情報をそれぞれ検出する検出部と、
前記検出された受信タイミングのうち最大の受信電力を有する信号の受信タイミングを基準として前記各信号の遅延情報を求める遅延情報算出部と、
前記遅延情報に基づいて前記各信号のそれぞれについて重み付け係数を算出する重み付
け係数算出部と、
前記重み付け係数を前記各信号における到来角情報の重み付けとして用いることにより前記端末へ向けて送信する信号の方向を決定する決定部と、
を備える無線通信装置。（請求項４）
（付記６）
前記重み付け係数算出部は、前記遅延情報の逆数により重み付け係数を算出する、
付記１から５に記載の無線通信装置。

（付記７）
端末からの送信信号を複数の経路からそれぞれ受信するステップと、
受信された各信号の受信タイミング、到来角情報、受信電力情報をそれぞれ検出する検出ステップと、
検出された受信タイミングのうち最速の受信タイミング若しくはサーチウインドの先頭タイミングからの遅延情報を前記各信号のそれぞれについて求める遅延情報算出ステップと、
前記遅延情報に基づいて前記各信号のそれぞれについて重み付け係数を算出する算出ステップと、
前記重み付け係数を前記各信号における到来角情報の重み付けとして用いることにより前記端末へ向けて送信する信号の方向を決定する決定ステップと、
を備える無線通信方法。（請求項５）
（付記８）
前記決定ステップは、前記重み付け係数を前記各信号における到来角情報及び受信電力情報の重み付けとして用いることにより、前記端末へ向けて送信する信号の方向を決定する、
付記７に記載の無線通信方法。

（付記９）
前記算出ステップは、前記遅延情報を所定の閾値と比較したその比較結果に基づき、重み付け係数を算出する、
付記７又は８に記載の無線通信方法。

（付記１０）
前記到来角情報に基づいて到来角分散情報を求めるステップと、
前記到来角分散情報に基づいて前記受信電力情報と前記重み付け係数との割合係数を取得するステップとを更に有し、
前記決定ステップは、前記受信電力情報及び重み付け係数を前記割合係数に応じて用いることにより前記端末へ向けて送信する信号の方向を決定する、
付記８に記載の無線通信方法。

（付記１１）
端末からの送信信号を複数の経路からそれぞれ受信するステップと、
受信された各信号の受信タイミング、到来角情報、受信電力情報をそれぞれ検出する検出ステップと、
検出された受信タイミングのうち最大の受信電力を有する信号の受信タイミングを基準として前記各信号の遅延情報を求める遅延情報算出ステップと、
前記遅延情報に基づいて前記各信号のそれぞれについて重み付け係数を算出する算出ステップと、
前記重み付け係数を前記各信号における到来角情報の重み付けとして用いることにより前記端末へ向けて送信する信号の方向を決定する決定ステップと、
を備える無線通信方法。

本実施形態におけるビーム方向算出例を示す図である。 第一実施形態におけるシステム構成を示す図である。 第一実施形態における下りビーム算出部の機能構成を示す図である。 第一実施形態における遅延プロファイルを示す図である。 第二実施形態における下りビーム算出部の機能構成を示す図である。 第二実施形態における遅延プロファイルを示す図である。 第三実施形態における下りビーム算出部の機能構成を示す図である。 第三実施形態における遅延プロファイルを示す図である。 第四実施形態における下りビーム算出部の機能構成を示す図である。 第四実施形態における下りビーム算出部の第一変形例の機能構成を示す図である。 第四実施形態における下りビーム算出部の第二変形例の機能構成を示す図である。 第五実施形態における下りビーム算出部の機能構成を示す図である。 第五実施形態における遅延プロファイルを示す図である。 第五実施形態におけるビーム係数算出処理フローを示す図である。 第五実施形態の変形例における遅延プロファイルを示す図である。 第五実施形態の変形例におけるビーム係数算出処理フローを示す図である。 第六実施形態における下りビーム算出部の機能構成を示す図である。 本実施形態の変形例におけるビーム係数を示す図である。 定数ｃと到来角分散の関係を示す図である。 定数ｃとパス分布の関係を示す図である。 パス分布の第一例を示す図である。 パス分布の第二例を示す図である。 パス分布の第三例を示す図である。 マルチパス数３での伝搬モデル例を示す図である。 遅延プロファイルを示す図である。 従来方式によるビーム方向決定例を示す図である。

符号の説明

１０ マッチドフィルタ部（ＭＦ部）
１１ 上りリンク用デジタルビームフォーミング部（ＤＢＦ（Ｕ）部）
１２ 合成部
１３ 同期検波部
１４ 復号化部
１５ 信号対干渉比推定部（ＳＩＲ推定部）
１６ 上りアンテナウエイト生成部（ウエイト（Ｕ）生成部）
１７ 符号化部
１８ 送信電力制御部
１９ 変調部
２０ 下りリンク用デジタルビームフォーミング部（ＤＢＦ（Ｄ）部）
２１ サンプリングレートコンバータ部（ＳＲＣ部）
２２ 下りビーム算出部
２３ 上りリンク用デジタルビームフォーミング部（ＤＢＦ（Ｕ）部）
３１ 減算器
３２ 絶対値算出部
３３ ビーム係数算出部
３４ 下りビーム方向算出部
３５ 遅延情報算出部
１２１ 閾値比較部
１７１ 到来角平均算出部
１７２ 標準偏差計算部
１７３ 割合係数決定部
５０１ 移動局
５０２ 基地局
５０３、５０４ 遮蔽物

Claims (4)

1. 端末からの送信信号を複数の経路からそれぞれ受信するアンテナと、
   受信された各信号の受信タイミング、到来角情報、受信電力情報をそれぞれ検出する検出部と、
   検出された受信タイミングのうち最速の受信タイミング若しくはサーチウインドの先頭タイミングからの遅延情報を前記各信号のそれぞれについて求める遅延情報算出部と、
   前記遅延情報に基づいて前記各信号のそれぞれについて重み付け係数を算出する重み付け係数算出部と、
   前記到来角情報に基づいて到来角分散情報を求める分散計算部と、
   前記到来角分散情報に基づいて前記受信電力情報と前記重み付け係数との掛け合わせる割合を示す割合係数を取得する割合取得部と、
   前記各信号のそれぞれについて、前記割合係数を掛け合わせた受信電力情報及び重み付け係数と、到来角情報とを用いることにより前記端末へ向けて送信する信号の方向を決定する決定部と、
   を備える無線通信装置。
2. 端末からの送信信号を複数の経路からそれぞれ受信するアンテナと、
   受信された各信号の受信タイミング、到来角情報、受信電力情報をそれぞれ検出する検出部と、
   前記検出された受信タイミングのうち最大の受信電力を有する信号の受信タイミングを基準として前記各信号の遅延情報を求める遅延情報算出部と、
   前記遅延情報に基づいて前記各信号のそれぞれについて重み付け係数を算出する重み付け係数算出部と、
   前記到来角情報に基づいて到来角分散情報を求める分散計算部と、
   前記到来角分散情報に基づいて前記受信電力情報と前記重み付け係数との掛け合わせる割合を示す割合係数を取得する割合取得部と、
   前記各信号のそれぞれについて、前記割合係数を掛け合わせた受信電力情報及び重み付け係数と、到来角情報とを用いることにより前記端末へ向けて送信する信号の方向を決定する決定部と、
   を備える無線通信装置。
3. 端末からの送信信号を複数の経路からそれぞれ受信するステップと、
   受信された各信号の受信タイミング、到来角情報、受信電力情報をそれぞれ検出する検出ステップと、
   検出された受信タイミングのうち最速の受信タイミング若しくはサーチウインドの先頭タイミングからの遅延情報を前記各信号のそれぞれについて求める遅延情報算出ステップと、
   前記遅延情報に基づいて前記各信号のそれぞれについて重み付け係数を算出する算出ステップと、
   前記到来角情報に基づいて到来角分散情報を求めるステップと、
   前記到来角分散情報に基づいて前記受信電力情報と前記重み付け係数との掛け合わせる割合を示す割合係数を取得するステップと、
   前記各信号のそれぞれについて、前記割合係数を掛け合わせた受信電力情報及び重み付け係数と、到来角情報とを用いることにより前記端末へ向けて送信する信号の方向を決定する決定ステップと、
   を備える無線通信方法。
4. 端末からの送信信号を複数の経路からそれぞれ受信するステップと、
   受信された各信号の受信タイミング、到来角情報、受信電力情報をそれぞれ検出するステップと、
   前記検出された受信タイミングのうち最大の受信電力を有する信号の受信タイミングを基準として前記各信号の遅延情報を求めるステップと、
   前記遅延情報に基づいて前記各信号のそれぞれについて重み付け係数を算出するステップと、
   前記到来角情報に基づいて到来角分散情報を求めるステップと、
   前記到来角分散情報に基づいて前記受信電力情報と前記重み付け係数との掛け合わせる割合を示す割合係数を取得するステップと、
   前記各信号のそれぞれについて、前記割合係数を掛け合わせた受信電力情報及び重み付け係数と、到来角情報とを用いることにより前記端末へ向けて送信する信号の方向を決定するステップと、
   を含む無線通信方法。

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