JP2000022569A

JP2000022569A - 無線通信装置の受信装置及び送受信装置

Info

Publication number: JP2000022569A
Application number: JP10189168A
Authority: JP
Inventors: Hiroki Mochizuki; 啓希望月
Original assignee: Toshiba TEC Corp
Current assignee: Toshiba TEC Corp
Priority date: 1998-07-03
Filing date: 1998-07-03
Publication date: 2000-01-21

Abstract

(57)【要約】【課題】立上がりが良く、受信直後から的確な指向性制
御を行う。複雑な電波伝搬環境下やシャドウイング下に
おいても信頼性の高い受信制御を行う。【解決手段】アレーアンテナ２５が受信した信号を演算
処理して複数の受信ビームを発生するビーム発生部３８
と、この受信ビームをウェイト値を使用して適応処理し
ビームを再合成するビーム適応処理部２７と、再合成し
たビームを復調する復調部２８と、受信ビームのレベル
比較を行い、レベルの大きいものから３つを選定するビ
ーム出力比較部３９と、ウェイト値を記憶したウェイト
値格納部４１と、選定したビームの組合わせに基づいて
格納部からウェイト値を読出して適応処理部に供給する
アドレスポインタ作成部４０とを備え、受信直後は、格
納部から読出したウェイト値に基づいてビーム合成を行
い、所定時間経過後は、適応処理部が行う適応処理の過
程で制御するウェイト値によりビーム合成を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アレーアンテナを
使用した無線通信装置の受信装置及び送受信装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】アレーアンテナを使用した無線通信装置
としては、例えば、特開平９−２３２８４８号公報のも
のが知られている。これは、図９に示すように、複数の
アンテナ素子Ａ１〜ＡＮと送受分離器であるサーキュレ
ータＣＩ−１〜ＣＩ−Ｎからなるアレーアンテナ１を備
えている。

【０００３】また、低雑音増幅器２と局部発振器３から
の局部発振信号を用いて受信信号を中間周波信号に変換
するダウンコンバータ４とを備えた受信モジュールＲＭ
−１〜ＲＭ−Ｎと、この各受信モジュールの出力をデジ
タル変換するＡ／Ｄ変換器ＡＤ−１〜ＡＤ−Ｎと、局部
発振器５からの局部発振信号を用いてＡ／Ｄ変換後の中
間周波信号を準同期検波して、互いに直交する２つのベ
ースバンド信号Ｉ，Ｑに変換する準同期検波器ＱＤ−１
〜ＱＤ−Ｎと、変換された直交ベースバンド信号に基づ
いて最大比合成するような各直交ベースバンド信号に対
する受信ウェイトを演算して、各直交ベースバンド信号
に対して演算した受信ウェイトを乗算した後、同相合成
して復調器６に出力する最大比合成回路７と、この最大
比合成回路７によって演算された受信ウェイトに基づい
て、送信ウェイトを演算して位相・振幅補正部８−１〜
８−Ｎに出力する送信ウェイト演算回路９とで受信部を
構成している。

【０００４】また、送信局部発振器１０，１１と、直交
変調回路１２−１〜１２−Ｎと、位相・振幅補正部８−
１〜８−Ｎと、同相分配器１３と、入力された中間周波
信号と送信局部発振器１１からの局部発振信号とを混合
して所定の送信無線周波数を有する送信信号に周波数変
換するアップコンバータ１４と送信電力増幅器１５から
なる送信モジュールＴＭ−１〜ＴＭ−Ｎとで送信部を構
成している。

【０００５】そして、送信ベースバンド信号ＳTXは同相
分配器１３で同相分配され、分配後の各送信ベースバン
ド信号は位相・振幅補正部８−１〜８−Ｎによって送信
ウェイトに対応した各振幅及び位相を有するように振幅
と位相が補正され、補正後のベースバンド信号が直交変
調回路１２−１〜１２−Ｎに供給される。直交変調回路
１２−１〜１２−Ｎは送信局部発振器１０からの局部発
振信号を位相・振幅補正部８−１〜８−Ｎからの送信ベ
ースバンド信号に従ってＱＰＳＫなどの直交変調した
後、直交変調した後の中間周波信号を送信モジュールＴ
Ｍ−１〜ＴＭ−Ｎに供給する。送信モジュールＴＭ−１
〜ＴＭ−Ｎは中間信号をアップコンバータ１４で周波数
変換した後、送信電力増幅器１５で電力増幅してアレー
アンテナ１のサーキュレータＣＩ−１〜ＣＩ−Ｎに送信
無線信号として供給する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このような従来装置
を、例えば、店舗内等の構内無線システムにおける基地
局に適用しようとすると、複数のビームの出力をビーム
成形又は適応処理してＰＯＳ端末などの端末方向に最適
ビームを形成する必要がある。

【０００７】しかしながら、このような構内無線システ
ムでは最適ビーム形状はサービスエリア内の様々な方向
に設置された各端末方向毎に存在させる必要があり、し
かも、それらは人の混雑や物品の移動など周囲の環境に
応じて変化させなければならない。また、基地局と各端
末との間の通信は基本的にはランダムに発生し、一つの
端末と基地局が連続通信する時間も一定ではない。

【０００８】このようなことから、受信部におけるビー
ム適応処理やビーム形成部分では、立上がりを良くする
ために短時間のうちにビーム形成のための適応処理を収
束させなければならないが、上述した従来装置では適応
処理を収束させるのに一定の時間がかかり、このため立
上がりが悪く、上述した構内無線システムのような環境
下では充分に対処できないという問題があった。また、
このような構内無線システムでは基地局から複数の端末
に対して、特定の端末に指向性の高い送信ビームの無線
送信ができるとともに全ての端末に同報送信できること
が望まれるが、これに対しても充分に対処できないとい
う問題があった。

【０００９】請求項１記載の発明は、立上がりが良く、
受信直後から的確な指向性制御ができ、また、複雑な電
波伝搬環境下や人の動きによるシャドウイング下におい
ても信頼性の高い受信制御ができ、しかも、適応処理の
収束に時間がかかる場合においても極めて有効となる無
線通信装置の受信装置を提供する。

【００１０】また、請求項２記載の発明は、受信側にお
いては、立上がりが良く、受信直後から的確な指向性制
御ができ、また、複雑な電波伝搬環境下や人の動きによ
るシャドウイング下においても信頼性の高い受信制御が
でき、しかも、適応処理の収束に時間がかかる場合にお
いても極めて有効となり、また、送信側においては、特
定の端末に対する最適な指向性送信ビームの発生及び各
端末に対する同報通信のための送信ビームの発生がで
き、しかも、送信系及び端末側の構成の簡易化を図るこ
とができる無線通信装置の送受信装置を提供する。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
複数のアンテナ素子からなるアレーアンテナと、このア
レーアンテナの各アンテナ素子で受信した信号をそれぞ
れ低い周波数に周波数変換する複数の周波数変換部と、
この各周波数変換部の出力を演算処理して複数の受信ビ
ームを発生するビーム発生部と、このビーム発生部から
の複数の受信ビームをウェイト値を使用して適応処理し
てビームを再合成する適応処理部と、この適応処理部で
再合成したビームを復調する復調部と、ビーム発生部か
らの複数の受信ビームのレベル比較を行い、レベルの大
きいものから適当な数のビームを選定するビーム出力比
較部と、選定するビームの組合わせ毎に各ビームのウェ
イト値を記憶したウェイト値格納部と、ビーム出力比較
部が選定したビームの組合わせに基づいてウェイト値格
納部のアドレスを指定し、このウェイト値格納部から該
当するウェイト値を読出して適応処理部に供給するウェ
イト値読出手段とを備え、信号の受信直後は、ウェイト
値読出手段によりウェイト値格納部から読出したウェイ
ト値に基づいてビーム合成を行い、所定時間経過後は、
適応処理部が行う適応処理の過程で制御するウェイト値
によるビーム合成を行う無線通信装置の受信装置にあ
る。

【００１２】請求項２記載の発明は、受信装置は、複数
のアンテナ素子からなるアレーアンテナと、このアレー
アンテナの各アンテナ素子で受信した信号をそれぞれ低
い周波数に周波数変換する複数の第１の周波数変換部
と、この各第１の周波数変換部の出力を演算処理して複
数の受信ビームを発生するビーム発生部と、このビーム
発生部からの複数の受信ビームをウェイト値を使用して
適応処理してビームを再合成する適応処理部と、この適
応処理部で再合成したビームを復調する復調部と、ビー
ム発生部からの複数の受信ビームのレベル比較を行い、
レベルの大きいものから適当な数のビームを選定するビ
ーム出力比較部と、選定するビームの組合わせ毎に各ビ
ームのウェイト値を記憶したウェイト値格納部と、ビー
ム出力比較部が選定したビームの組合わせに基づいてウ
ェイト値格納部のアドレスを指定し、このウェイト値格
納部から該当するウェイト値を読出して適応処理部に供
給するウェイト値読出手段とを備え、信号の受信直後
は、ウェイト値読出手段によりウェイト値格納部から読
出したウェイト値に基づいてビーム合成を行い、所定時
間経過後は、適応処理部が行う適応処理の過程で制御す
るウェイト値によるビーム合成を行い、送信装置は、送
信データを変調する変調部と、セクタビームアンテナ
と、変調部により変調した送信信号をセクタビームアン
テナの各エレメント毎に同相分配するとともにセクタビ
ームアンテナのセクタ制御を行うセクタ制御手段と、こ
のセクタ制御手段からの送信信号を高い周波数に周波数
変換してセクタビームアンテナへ出力する第２の周波数
変換部と、セクタ制御値を格納し、受信装置のウェイト
値読出手段が指定するウェイト値格納部のアドレス情報
に基づいて該当するセクタ制御値を出力するセクタ制御
テーブルと、全端末に対する同報通信のためのセクタ制
御を行わせる全セクタ駆動値を格納した全セクタ駆動値
格納部と、セクタ制御手段にセクタ制御テーブルのセク
タ制御値に基づくセクタ制御を行わせるか、全セクタ駆
動値格納部の全セクタ駆動値に基づくセクタ制御を行わ
せるか切替え制御する制御手段とを備えた無線通信装置
の送受信装置にある。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面を参照
して説明する。図１は、１つの基地局と複数の端末局か
らなる無線通信システムの構成を示す図で、端末局側に
は、半固定端末２１，２２，２３や携帯端末２４など複
数の端末を配置している。

【００１４】また、基地局側には、アレーアンテナ２
５、このアレーアンテナ２５が受信した複数の受信信号
を処理する受信ビームプロセッシング部２６、この受信
ビームプロセッシング部２６からの受信信号を適応的に
処理し指向性を最適化するビーム適応処理部２７、この
ビーム適応処理部２７で最適化されたビームの復調を行
う復調部２８からなる受信装置と、送信データの変調を
行う変調部２９、送信ビーム制御部３０、この送信ビー
ム制御部３０により制御され、最適に指向性を制御した
送信ビームを発生する送信ビームプロセッシング部３
１、この送信ビームプロセッシング部３１からの送信ビ
ームを空間に伝搬させるセクタビームアンテナ３２から
なる送信装置と、前記受信装置及び送信装置を制御する
制御手段としての送受信コントロール部３３を備えた無
線通信装置が配置されている。この無線通信装置は、固
定式のものでも、また、半固定式のものであってもよ
い。

【００１５】基地局側と端末側との間の空間３４におい
ては、無線通信の電波は、多重波伝搬（マルチパスフェ
ージング）や人の動きなどによるシャドウイングなどに
より複雑な伝搬特性を示すようになっている。

【００１６】前記無線通信装置は、受信装置では、アレ
ーアンテナ２５が受信した信号を受信ビームプロセッシ
ング部２６でマルチビームに変換し、その出力をビーム
適応処理部２７が適応処理して指向性を最適化し、この
最適化されたビームを前記復調部２８が復調するように
なっている。また、送信装置では、変調部２９からの送
信信号を送信ビームプロセッシング部３１で最適に指向
性制御して送信ビームに変換し、この送信ビームをセク
タビームアンテナ３２を介して空間３４に伝搬するよう
になっている。

【００１７】基地局側の無線通信装置の具体的構成につ
いて述べると、図２に示すように、受信装置において
は、前記アレーアンテナ２５は複数のアンテナエレメン
ト（アンテナ素子）２５-1，２５-2，…，２５-nからな
り、前記受信ビームプロセッシング２６は、低雑音増幅
器（ＬＮＡ）３５-1，３５-2，…，３５-n、第１の周波
数変換部としての周波数ダウンコンバータ（Ｄ／Ｃ）３
６-1，３６-2，…，３６-n、Ａ／Ｄ変換器３７-1，３７
-2，…，３７-n、マルチビーム発生部３８、ビーム出力
比較部３９、ウェイト値読出手段としてのアドレスポイ
ンタ作成部４０及びウェイト値格納部４１からなる。

【００１８】また、送信装置においては、前記送信ビー
ム制御部３０は、セクタ制御テーブル４２、全セクタ駆
動値格納部４３及び切替えスイッチ４４からなり、前記
送信ビームプロセッシング部３１は、セクタ制御手段と
してのセクタスイッチ４５、第２の周波数変換部として
の周波数アップコンバータ（Ｕ／Ｃ）４６及び送信電力
増幅器（ＰＡ）４７からなる。

【００１９】前記受信装置では、アレーアンテナ２５の
各アンテナエレメント２５-1〜２５-nで受信した電力
は、各アンテナエレメント毎に低雑音増幅器３５-1〜３
５-nにより増幅され、周波数ダウンコンバータ３６-1〜
３６-nにより低い周波数の中間周波信号に周波数変換さ
れ、さらに、Ａ／Ｄ変換器３７-1〜３７-nにてデジタル
信号に変換された後、マルチビーム発生部３８に供給さ
れる。

【００２０】前記マルチビーム発生部３８は、各アンテ
ナエレメントからの受信信号を再合成してマルチビーム
を生成し、この生成したマルチビームから出力の大きい
上位３つのビームを選定して前記ビーム適応処理部２７
に供給している。すなわち、前記マルチビーム発生部３
８は、図３に示すように、ＤＦＴ（ディスクリート・フ
ーリェ変換）演算部５１と重み付け部５２-1，５２-2，
…，５２-nからなり、この重み付け部５２-1〜５２-nに
おいて前記Ａ／Ｄ変換器３７-1〜３７-nからのデジタル
信号にそれぞれ重み付けＷi ＝Ｗ1 ，Ｗ2 ，…，Ｗn を
行い、ＤＦＴ演算部５１を構成する位相制御部５３-1，
５３-2，…，５３-nにて各エレメント毎に信号波長及び
エレメントの間隔に応じて算出される位相分Φi(θk)＝
Φ1(θk)，Φ2(θk)，…，Φn(θk)だけ移相し、これを
同じくＤＦＴ演算部５１を構成するビーム合成器５４に
て全体を合成する。なお、θk は任意である。

【００２１】前記ビーム合成器５４によるビーム合成は
各ビーム方向に対してそれぞれ行うことができるため、
それぞれの方向に応じたマルチビームＢ0 〜Ｂk が生成
される。このとき生成される各ビームの指向性パターン
は、例えば、一定間隔で設置されたＮ個のアンテナエレ
メント２５-1〜２５-nで、角度θ方向から発射された電
波を第ｉ番目のアンテナエレメントで受信したときの複
素信号をｓ（θ，ｉ）とすると、このアンテナにおける
ビーム形成は空間軸上で標本化された受信信号より、希
望の角度θｋ方向からの成分を抽出する問題として捉え
ることができるので、θｋ方向からのビームＢｋ（θ）
のパターンは下記式で表わされる。

【００２２】

【数１】

【００２３】なお、上記式において、ｗ(i) は、ウィン
ドウ関数（Hamminng、Hanninng、Taylorなど）を表わ
し、Ｅθ[]は、θに関する平均値を表わし、Ａ0 、φ0
は、到来電波の振幅、位相をそれぞれ表わし、Ａ1(θ，
ｉ) は、各素子アンテナの振幅パターンを表わし、φ1
(θ，ｉ) は、各素子アンテナの位相パターンを表わ
し、Ａ2(ｉ) は、各受信器の利得を表わし、Φ2(ｉ)
は、各受信器の透過位相を表わし、Ｘi は、素子間隔を
表わしている。

【００２４】前記ビーム適応処理部２７は、入力される
Ｂ0 〜Ｂk についてさらに指向性の適応制御を行い、最
適ビームを形成し、後段の復調部２８に出力する。前記
復調部２８は、この最適ビームについて復調し送受信コ
ントロール部３３に供給する。

【００２５】ところで、基地局から見て各方向に点在す
る端末２１〜２４に対して短時間のうちに適応制御を収
束させなければならない。特に、端末２１〜２４からの
送信データ量が少ない場合はこの制御が必要となる。こ
れを実現するために、端末２１〜２４からの送信を受信
した直後は、各端末毎に前回行った通信で使用したウェ
イト値を初期値として設定してビーム合成を行い、ウェ
イト値の演算が収束してから真の値と切換えてビーム合
成を行い、その後、リアルタイムの制御を行うという制
御方式を採用する。なお、ウェイト値とは、ビーム指向
性の適応制御を行う際に、各受信ビームにかける重み付
け値のことである。

【００２６】ウェイト値は前記ウェイト値格納部４１に
記憶され、毎回の通信毎に更新される。また、前記ビー
ム出力比較部３９で選定された各ビームの組毎にそれに
合ったウェイト値を前記ウェイト値格納部４１から呼び
出すためにアドレスポインタ作成部４０は動作する。す
なわち、前記マルチビーム発生部３８で発生したマルチ
ビームＢ0 〜Ｂk は、ビーム出力比較部３９にて出力レ
ベルが比較され、大きいものから幾つか、例えば、３つ
が選ばれる。

【００２７】そして、前記アドレスポインタ作成部４０
は、前記ビーム出力比較部３９が選定した３つのビーム
の組合わせと出力レベルの大きさの順によりどの端末方
向からのビームかを判断し前記ウェイト値格納部４１か
ら該当するウェイト値を呼び出すアドレス値をポインタ
としてこのウェイト値格納部４１に供給する。すなわ
ち、前記アドレスポインタ作成部４０は、ビーム出力比
較部３９の比較結果から、現在選ばれているビーム出力
の組と順番が分かり、順番が同じものは同じ端末からの
送信情報と見なしてウェイト値格納部４１から前回の通
信の最後において計算したウェイト値が格納されている
アドレスを指定して該当するウェイト値を読出す。前記
ビーム出力比較部３９からの３つの出力に対して前記ア
ドレスポインタ作成部４０が出力するアドレスポインタ
の例を示せば図７に示すようになる。

【００２８】図５は前記ビーム適応処理部２７の詳細な
構成と、前記ビーム出力比較部３９、アドレスポインタ
作成部４０及びウェイト値格納部４１との関係を示すブ
ロック図で、前記ビーム適応処理部２７は、ビーム振分
け部５５、複素共役Ｓｎ^*（ｎ＝１〜３）の演算部５６1
，５６2 ，５６3 、乗算部５７1 ，５７2 ，５７3 、
減算部５８1 ，５８2 ，５８3 、第１のウェイト乗算部
５９1 ，５９2 ，５９3 、第１のビーム合成器６０、第
２のウェイト乗算部６１1 ，６１2 ，６１3、第２のビ
ーム合成器６２、フィードバック部６３及び出力切換部
６４からなる。

【００２９】マルチビーム出力を合成して指向性を適応
処理する基本的技術については、例えば、電子情報通信
学会の論文誌’９４／３Ｖｏｌ．Ｊ７７−Ｂ−IIＮ
Ｏ．３のｐｐ１３０〜１３８に開示されている。前記ビ
ーム適応処理部２７はこの基本的技術に基づいて、マル
チビームをＣＭＡ（Constant Modulus Algorithm）等に
よる適応処理によって最適合成する。通常、適応処理で
は、各ビーム出力に振幅と位相情報を持つ複素ウェイト
値が乗算された後、その出力をフィードバックしてウェ
イトの再調整を行うというループが繰返され、最終的に
最適なウェイト値に収束するという制御が行われる。制
御対象がアンテナの指向性の場合、最適値に収束するこ
とは電波到来方向に指向性が調整されたことを意味す
る。

【００３０】適応処理におけるフィードバックループで
は、合成出力結果と目標値との誤差分が求められ、誤差
が小さくなる方向にウェイト値が調整される。このとき
の目標値は、σで表わされ、波形のエンベロープ値とし
て与えられる。すなわち、ビームの合成出力のエンベロ
ープと目標値σが比較され、目標との誤差量が求められ
る。

【００３１】前記ビーム適応処理部２７の適応処理動作
について述べると、前記マルチビーム発生部３８からの
マルチビームＢ0 〜Ｂk がビーム振分け部５５に入力さ
れ、このビーム振分け部５５でＣＭＡ等の適応処理の対
象となるビームが幾つか選定される。すなわち、図４に
示すように、ビーム出力比較部３９にてマルチビームＢ
0 〜Ｂk の各ビーム出力が比較されて出力の最大のもの
から３が選ばれ、この選択に基づいて前記ビーム振分け
部５５はマルチビームＢ0 〜Ｂk から３つのビームを選
択し、出力の大きい順Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３にビームを振り
分ける。

【００３２】こうして、ビーム振分け部５５により振り
分けられたビームは、ウェイト値を求めるために、複素
共役Ｓｎ^* の演算部５６1 ，５６2 ，５６3 によりそ
れぞれ複素共役Ｓ１^* 、Ｓ２^* 、Ｓ３^* が算出さ
れ、乗算部５７1 ，５７2 ，５７3 にて、フィードバッ
ク部６３からのフィードバック量と乗算され、それぞれ
ΔＷ1 、ΔＷ2 、ΔＷ3 が求められる。そして、減算部
５８1 ，５８2 ，５８3 にて、現在のウェイト値Ｗとの
差分、すなわち、Ｗ−ΔＷ1 、Ｗ−ΔＷ2 、Ｗ−ΔＷ3
が算出され、最終的なウェイト値Ｗ1 、Ｗ2 、Ｗ3 が決
められる。

【００３３】なお、前記フィードバック部６３からのフ
ィードバック量は、現在の出力値ｙの二乗と予め設定さ
れた目的エンベロープ値σの二乗との差分に出力値ｙを
乗算し、さらに、ステップ定数μを掛け合わせたもの
で、このように、目的値と出力フィードバック値のそれ
ぞれの二乗の差分を最小にするようにウェイト値をステ
ップ間隔μで更新して行くアルゴリズムは最急降下法と
呼ばれている。

【００３４】そして、ウェイト値Ｗ1 、Ｗ2 、Ｗ3 は、
本来ならば各ビームのウェイト値として第１のウェイト
乗算部５９1 ，５９2 ，５９3 において重み付けされ、
第１のビーム合成器６０で各出力が合成される。しかし
ながら、様々な方向に位置する端末２１〜２４との間の
短い通信（端末から基地局への通信）の間にウェイト値
計算を収束させなければならないので、基地局で受信が
始まった直後のウェイト値は計算で求めたものを使用せ
ず、予め前回の通信において記憶したウェイト値を使用
する。

【００３５】このため、ウェイト値格納部４１とアドレ
スポインタ作成部４０が使用される。また、ビーム合成
部及びウェイト乗算部は、本来の適応処理用の第１のビ
ーム合成部６０及び第１のウェイト乗算部５９1 ，５９
2 ，５９3 と同様に、選定されたビームＳ１、Ｓ２、Ｓ
３に第２のウェイト乗算部６１1 ，６１2 ，６１3 でウ
ェイト値格納部４１から読出した各ウェイト値Ｗ1 、Ｗ
2 、Ｗ3 を乗算し、第２のビーム合成器６２で出力を合
成するように動作する。最初は、第２のビーム合成器６
２からの出力が復調部２８に供給され、予め設定した規
定時間経過後に、出力切換部６４の切換え動作により、
第１のビーム合成器６０からの出力が復調部２８に供給
されるようになる。

【００３６】このようにして、端末からの送信を受信し
た直後は、ウェイト値格納部４１に予め格納されている
ウェイト値によって第２のウェイト乗算部６１1 ，６１
2 ，６１3 で重み付けされた出力が第２のビーム合成器
６２で合成されて復調部２８に送られるが、その間に真
のウェイト値を求めるための演算が、フィードバック部
６３、乗算部５７1 ，５７2 ，５７3 、減算部５８1 ，
５８2 ，５８3 、第１のウェイト乗算部５９1 ，５９2
，５９3 の一連のループにより継続される。そして、
一定時間経過後に出力切換部６４の切替動作により、真
のウェイト値によって第１のウェイト乗算部５９1 ，５
９2 ，５９3 で重み付けされた出力が第１のビーム合成
器６０で合成されて復調部２８に送られる。また、この
ときの真のウェイト値が前記ウェイト値格納部４１の同
じアドレスに書き込まれる。こうして、１回の端末受信
が終了したときに前記ウェイト値格納部４１に格納され
ているウェイト値が次回の同一端末との通信のときに最
初に呼び出されるウェイト値となる。

【００３７】前記ビーム適応処理部２７は、このような
動作を行うことで様々な位置に配置されている端末２１
〜２４との間で信頼性の高い通信を行うための受信アン
テナ指向性制御を行うが、その制御を流れ図で示すと図
６に示すようになる。

【００３８】すなわち、ステップＳＴ１にて、端末から
新しい受信を検知すると、ステップＳＴ２にて、最初の
一定時間に予め格納したウェイト値を使用したビーム合
成を行うためのタイマをスタートさせる。そのとき、前
記ビーム出力比較部３９及びアドレスポインタ作成部４
０においてアドレスポインタが生成されているので、ス
テップＳＴ３にて、そのアドレスポインタが指すウェイ
ト値格納部４１のウェイト値を読出し、ビーム振分け部
５５で選定されたビームＳ１，Ｓ２，Ｓ３の出力に対し
て第２のウェイト乗算部６１1 ，６１2 ，６１3 でウェ
イト値を掛け、この第２のウェイト乗算部６１1 ，６１
2 ，６１3 から重み付けした出力を第２のビーム合成器
６２で合成して復調部２８に送出する。

【００３９】そして、ステップＳＴ４にて、予め設定し
た規定時間が経過するのを待ち、適応処理によるウェイ
ト値の複素演算が収束した頃に、ステップＳＴ５にて、
出力切換部６４を切換え動作し、復調部２８への出力を
第２のビーム合成器６２から第１のビーム合成器６０に
切換える。同時に、そのときのウェイト値を新たなウェ
イト値としてウェイト値格納部４１の所定アドレスに書
き込む。

【００４０】以降は、同一端末からの受信が終了するま
で、ウェイト値のリアルタイム書き替え制御が繰返され
る。そして、ステップＳＴ６にて、受信終了を判定する
と、ステップＳＴ７にて、そのときの演算したウェイト
値をウェイト値格納部４１の所定アドレスに書き込み、
次の新しい端末からの受信に対して待機する。

【００４１】このように、受信装置においては、端末か
らの受信直後は、各端末からの受信ビームに対してウェ
イト値格納部４１に格納されている各端末方向のウェイ
ト値を呼出し、それを初期値としてビーム合成を行うの
で、立上がりが良く、受信直後から的確な指向性制御が
できる。そして、予め設定した既定時間経過後には適応
処理により制御されるウェイト値によるビーム合成に切
換えて処理を継続するので、複雑な電波伝搬環境下や人
の動きによるシャドウイング下においても信頼性の高い
受信制御ができ、しかも、適応処理の収束に時間がかか
る場合においても極めて有効となる。

【００４２】次に、送信装置の動作について述べる。前
記変調部２９で変調された送信ベースバンドデータは、
前記セクタスイッチ４５により、各セクタエレメント毎
に同相分配された後、周波数アップコンバータ４６でア
ップコンバートされ、さらに、送信電力増幅器４７で電
力増幅され、セクタビームアンテナ３２から端末に向け
て送信される。このとき、前記セクタスイッチ４５が制
御され、端末毎に適切な指向方向に送信波が放射される
ようにして複雑な電波環境下においても信頼性の高い通
信ができるようにする。

【００４３】そして、基地局から全端末に一斉に送信す
る同報通信を行う場合には、送受信コントロール部３３
により切替えスイッチ４４を切替えて全セクタ駆動値格
納部４３の全セクタ駆動値をセクタスイッチ４５にセッ
トする。また、基地局から特定端末に対して通信を行う
場合には、送受信コントロール部３３により切替えスイ
ッチ４４を切替えてセクタ制御テーブル４２のセクタ制
御値をセクタスイッチ４５にセットする。

【００４４】前記セクタ制御テーブル４２は、図８に示
すように、入力側には受信系で使用したアドレスポイン
タの値を格納し、出力側にはセクタスイッチ４５の各セ
クタのスイッチ制御値をｏｎ、ｏｆｆ情報として格納し
ている。受信系で得られたアドレスポインタは、どの端
末からの送信であるかを表わしているため、この値を送
信側のセクタ制御に反映すれば端末方向（電波到来方
向）が分かる。

【００４５】従って、前記セクタ制御テーブル４２に、
予めその方向に送信するための各セクタスイッチ制御値
を格納しておけば端末毎に適切な指向方向に送信が可能
になる。このようにして、端末毎に送信指向性制御を行
う。

【００４６】このような送信制御を行うことで、特定の
端末に対する最適な指向性送信ビームの発生及び各端末
に対する同報通信のための送信ビームの発生ができる。
また、セクタビームアンテナを使用しているので、送信
系の構成を簡単化でき、しかも、アレーアンテナを使用
した場合と同等の性能を実現できる。さらに、基地局が
特定の端末に対する最適な指向性送信ビームの発生がで
きるので、端末としては基地局方向に鋭い指向性を持っ
たビームを発生させる必要がなく、端末の構成の簡易
化、低消費電力化、低コスト化等を図ることができる。

【００４７】この装置では、適応制御においてフィード
バックループを有するので、収束時間がかかるＣＭＡア
ルゴリズムの他の方法においても有効である。また、こ
のような指向性制御による無線通信装置は、伝送速度が
速くなる場合、すなわち、屋内などで周波数選択性のフ
ェージングが問題となる場合には特に有効となる。

【００４８】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、立上がり
が良く、受信直後から的確な指向性制御ができ、また、
複雑な電波伝搬環境下や人の動きによるシャドウイング
下においても信頼性の高い受信制御ができ、しかも、適
応処理の収束に時間がかかる場合においても極めて有効
となる無線通信装置の受信装置を提供できる。

【００４９】また、請求項２記載の発明によれば、受信
側においては、立上がりが良く、受信直後から的確な指
向性制御ができ、また、複雑な電波伝搬環境下や人の動
きによるシャドウイング下においても信頼性の高い受信
制御ができ、しかも、適応処理の収束に時間がかかる場
合においても極めて有効となり、また、送信側において
は、特定の端末に対する最適な指向性送信ビームの発生
及び各端末に対する同報通信のための送信ビームの発生
ができ、しかも、送信系及び端末側の構成の簡易化を図
ることができる無線通信装置の送受信装置を提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示すもので、無線通信シ
ステム全体の構成を示すブロック図。

【図２】同実施の形態における基地局側無線通信装置の
具体的構成を示すブロック図。

【図３】同実施の形態におけるマルチビーム発生部の構
成を示すブロック図。

【図４】同実施の形態におけるビーム出力比較部とビー
ム振分け部の機能を説明するための図。

【図５】同実施の形態におけるビーム適応処理部の構成
及びその機能を説明するためのブロック図。

【図６】同実施の形態におけるビーム適応処理部の制御
を説明するための流れ図。

【図７】同実施の形態におけるアドレスポインタ作成部
の入力とアドレスポインタ出力との関係の例を示す図。

【図８】同実施の形態におけるセクタ制御テーブルの入
力と出力との関係の例を示す図。

【図９】従来例を示すブロック図。

【符号の説明】２１〜２４…端末２５…アレーアンテナ２７…ビーム適応処理部２８…復調部２９…変調部３２…セクタビームアンテナ３３…送受信コントロール部３８…マルチビーム発生部３９…ビーム出力比較部４０…アドレスポインタ作成部４１…ウェイト値格納部４２…セクタ制御テーブル４３…全セクタ駆動値格納部４５…セクタスイッチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5J021 AA05 AA11 DB03 DB04 EA04 FA06 FA18 FA20 FA21 FA30 GA02 HA02 5K052 AA01 BB02 BB21 CC06 DD01 EE13 EE22 EE24 FF05 FF29 GG02 GG19 GG33 GG41 GG48 5K059 AA12 BB01 CC04 DD02 DD10 DD27 DD32 DD36 EE02 5K067 AA02 BB27 BB45 CC24 EE16 EE22 JJ72 KK02 KK03 KK15

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のアンテナ素子からなるアレーアン
テナと、このアレーアンテナの各アンテナ素子で受信し
た信号をそれぞれ低い周波数に周波数変換する複数の周
波数変換部と、この各周波数変換部の出力を演算処理し
て複数の受信ビームを発生するビーム発生部と、このビ
ーム発生部からの複数の受信ビームをウェイト値を使用
して適応処理してビームを再合成する適応処理部と、こ
の適応処理部で再合成したビームを復調する復調部と、
前記ビーム発生部からの複数の受信ビームのレベル比較
を行い、レベルの大きいものから適当な数のビームを選
定するビーム出力比較部と、選定するビームの組合わせ
毎に各ビームのウェイト値を記憶したウェイト値格納部
と、前記ビーム出力比較部が選定したビームの組合わせ
に基づいて前記ウェイト値格納部のアドレスを指定し、
このウェイト値格納部から該当するウェイト値を読出し
て前記適応処理部に供給するウェイト値読出手段とを備
え、信号の受信直後は、前記ウェイト値読出手段により前記
ウェイト値格納部から読出したウェイト値に基づいてビ
ーム合成を行い、所定時間経過後は、前記適応処理部が
行う適応処理の過程で制御するウェイト値によるビーム
合成を行うことを特徴とする無線通信装置の受信装置。
【請求項２】受信装置は、複数のアンテナ素子からな
るアレーアンテナと、このアレーアンテナの各アンテナ
素子で受信した信号をそれぞれ低い周波数に周波数変換
する複数の第１の周波数変換部と、この各第１の周波数
変換部の出力を演算処理して複数の受信ビームを発生す
るビーム発生部と、このビーム発生部からの複数の受信
ビームをウェイト値を使用して適応処理してビームを再
合成する適応処理部と、この適応処理部で再合成したビ
ームを復調する復調部と、前記ビーム発生部からの複数
の受信ビームのレベル比較を行い、レベルの大きいもの
から適当な数のビームを選定するビーム出力比較部と、
選定するビームの組合わせ毎に各ビームのウェイト値を
記憶したウェイト値格納部と、前記ビーム出力比較部が
選定したビームの組合わせに基づいて前記ウェイト値格
納部のアドレスを指定し、このウェイト値格納部から該
当するウェイト値を読出して前記適応処理部に供給する
ウェイト値読出手段とを備え、信号の受信直後は、前記
ウェイト値読出手段により前記ウェイト値格納部から読
出したウェイト値に基づいてビーム合成を行い、所定時
間経過後は、前記適応処理部が行う適応処理の過程で制
御するウェイト値によるビーム合成を行い、送信装置は、送信データを変調する変調部と、セクタビ
ームアンテナと、前記変調部により変調した送信信号を
前記セクタビームアンテナの各エレメント毎に同相分配
するとともに前記セクタビームアンテナのセクタ制御を
行うセクタ制御手段と、このセクタ制御手段からの送信
信号を高い周波数に周波数変換して前記セクタビームア
ンテナへ出力する第２の周波数変換部と、セクタ制御値
を格納し、前記受信装置のウェイト値読出手段が指定す
る前記ウェイト値格納部のアドレス情報に基づいて該当
するセクタ制御値を出力するセクタ制御テーブルと、全
端末に対する同報通信のためのセクタ制御を行わせる全
セクタ駆動値を格納した全セクタ駆動値格納部と、前記
セクタ制御手段に前記セクタ制御テーブルのセクタ制御
値に基づくセクタ制御を行わせるか、前記全セクタ駆動
値格納部の全セクタ駆動値に基づくセクタ制御を行わせ
るか切替え制御する制御手段とを備えたことを特徴とす
る無線通信装置の送受信装置。