JP2000341764A

JP2000341764A - 無線基地局

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Publication number: JP2000341764A
Application number: JP11153069A
Authority: JP
Inventors: Toshinori Iinuma; 敏範飯沼
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1999-05-31
Filing date: 1999-05-31
Publication date: 2000-12-08
Anticipated expiration: 2019-05-31
Also published as: JP3213601B2; WO2000074414A1; US7075909B1; CN1179597C; HK1050453A1; TW462156B; CN1391774A

Abstract

(57)【要約】【課題】近隣の無線基地局間での送信波の干渉を避けて
周波数資源を有効利用する無線基地局を提供する。【解決手段】アクセス制御部３は、無線接続中の移動
局のタイムスロットへの割り当て状況を示すテーブルを
有し、受信レベル検出部２２測定された受信信号レベル
がしきい値以上か否か判定し、しきい値以上と判定され
た移動局が一のタイムスロットを占めるよう移動局の割
り当て及び前記テーブルを変更する変更し、一のタイム
スロットをしきい値以上と判定された移動局が占めてい
る場合に、当該タイムスロットにおける送信出力を他の
タイムスロットよりも小さい送信出出力に変更するよう
に制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、時分割多重による
タイムスロット毎に、異なる指向性パターンを有する送
信信号を空間多重することにより移動局を無線接続する
アダプティブアレー方式の無線基地局に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、移動通信において利用者の急激な
増大によって周波数資源が切迫してきており、この解決
策としてアダプティブアレイ方式が注目されている。ア
ダプティブアレー方式とは、複数のアンテナにより適応
的に指向性パターンを形成することにより、送信時には
特定方向の利用者だけに電波が届くようにし、受信時に
も特定方向の利用者の電波だけを受信する方式である。
アダプティブアレー方式については「空間領域における
適応信号処理とその応用技術論文特集」（電子通信学会
論文誌 VOL.J75-B-II NO.11 NOVEMBER）に記載されてい
るので、ここでは概要のみを説明する。アダプティブア
レー装置は、送信回路と受信回路とアンテナとからなる
無線部を複数組み備え、送信時には無線部毎に送信信号
の振幅及び位相を、受信時には無線部毎に各受信信号の
振幅及び位相を、それぞれ調整することによって、送信
時、受信時のそれぞれの指向性パターンを形成してい
る。

【０００３】アダプティブアレー方式を用いて双方向の
通信を行う場合は、双方で通信相手に対する指向性パタ
ーンを形成することが望ましい。ところが、移動通信に
適用する場合には、移動局側において装置の大きさやア
ンテナ数など物理的な制約があるので、移動局側で指向
性パターンを形成することは現実的ではない。そこで、
無線基地局側のみで受信時と送信時と両方で指向性パタ
ーンを形成することが考えられている。

【０００４】また、アダプティブアレー方式の無線基地
局では、複数の移動局に対して互いに異なる指向性パタ
ーンを形成することにより１つの周波数に多重して同時
に通信することができる。この通信は、パス分割多元接
続（ＰＤＭＡ(Path DivisionMultiple Access)）通信と
呼ばれている。ＰＤＭＡについては、「パス分割多元接
続（ＰＤＭＡ）移動通信方式」（信学技報RCS93-84(199
4-01),pp37-44）に詳細に記載されている。

【０００５】移動通信にアダプティブアレー方式を適用
する場合には、移動局の移動に伴って伝播環境が時々刻
々と変化するため、無線基地局は、その変化に合わせて
指向性パターンも変化させなければならない。この場
合、従来の位相器を用いたアナログ処理では、精度、安
定性、追従性など多方面に問題があるため、アダプティ
ブアレイ方式の実現にはディジタル信号処理が現実的で
ある。

【０００６】具体的なディジタル信号処理としては、上
記のように無線部毎の振幅と位相の調整を内容とする。
ディジタル位相変調の場合には、１シンボルを表す同相
成分(以下Ｉ(Inphase)成分と略す)と直交成分（以下Ｑ
(Quadrature)成分）とに適切に無線部毎に重み付けする
ことによって、シンボルの振幅と位相とを調整すること
になる。よって、無線部毎に同相成分と直交成分とに対
するそれぞれの重み係数を算出することが信号処理の主
な内容となる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、アダプティ
ブアレー方式を用いた無線基地局では、同一周波数を用
いて複数の指向性パターンを形成することにより周波数
資源を有効利用することに加えて、さらに近隣の無線基
地局間の干渉を避けることによる周波数資源を有効利用
も望まれる。

【０００８】本発明は、近隣の無線基地局間での送信波
の干渉を避けて周波数資源を有効利用する無線基地局を
提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の問題点を解決する
ため本発明の無線基地局は、時分割多重によるタイムス
ロット毎に、異なる指向性パターンを有する送信信号を
空間多重することにより移動局を無線接続するアダプテ
ィブアレー方式の無線基地局であって、無線接続中の移
動局のタイムスロットへの割り当て状況を示すテーブル
を記憶する記憶手段と、前記テーブルに示された無線接
続中の移動局毎に受信信号レベルを測定する測定する測
定手段と、測定された受信信号レベルがしきい値以上か
否か判定する判定手段と、しきい値以上と判定された移
動局が一のタイムスロットを占めるよう移動局の割り当
て及び前記テーブルを変更する変更手段と、一のタイム
スロットをしきい値以上と判定された移動局が占めてい
る場合に、当該タイムスロットにおける送信出力を他の
タイムスロットよりも低下させるよう制御する制御手段
とを備える。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の形態にお
ける無線基地局の構成を示すブロック図である。本無線
基地局は、ベースバンド部１、信号処理部２、アクセス
制御部３、送信出力制御部４、周波数制御部５、ローカ
ル発振部６、電界強度検出部７、アンテナ１００、２０
０、３００、４００、ＦＥＭ（フロントエンドモジュー
ル）１１０、２１０、３１０、４１０、無線部１２０、
２２０、３２０、４２０を備え、ディジタル携帯電話等
の移動通信におけるアダプティブアレー方式の基地局と
して設置される。

【００１１】同図において、４本のアンテナ１００〜４
００は、同じ移動局に対する送信波を同時に送信し、受
信波を同時に受信するアダプティブアレーアンテナであ
る。本実施形態では、４本おアンテナからの送信出力
は、移動局と無線基地局との距離に応じてパス多重され
る個々の時分割のタイムスロット毎に調整される。ＦＥ
Ｍ１１０は、無線部１２０からの高周波信号（以後、Ｒ
Ｆ信号と略す）を送信出力レベルまで増幅するＨＰＡ
（ハイパワーアンプ）１１１と、移動局からの受信した
ＲＦ信号を増幅するＬＮＡ（ローノイズアンプ）１１２
と、アンテナ１００を送信時にはＨＰＡ１１１に接続
し、受信時にはＬＮＡ１１２に接続するアンテナスイッ
チ１１３とからなる。

【００１２】ＦＥＭ２１０〜４１０はＦＥＭ１１０と同
様の構成なので説明を省略する。無線部１２０は、信号
処理部２から送信調整部１３１を介して入力されるベー
スバンド信号（シンボルデータ列）をＲＦ信号に変調し
てＨＰＡ１１１に出力する送信部１２１と、ＬＮＡ１１
２からの受信ＲＦ信号をベースバンド信号（シンボルデ
ータ列）に復調する受信部１２２とからなる。ＲＦ信号
の周波数はローカル発振部６からのローカル周波数信号
により決定される。ここで無線部１２０における変復調
の方式は、ディジタル変調であれば種類を問わないが例
えば、π／４シフトＱＰＳＫなどである。この場合、上
記ベースバンド信号はシンボル毎に同相成分（以下Ｉ成
分と呼ぶ）データと直交成分（以下Ｑ成分と呼ぶ）デー
タとで表される時系列データである。

【００１３】無線部２２０〜４２０は無線部１２０と同
様の構成なので説明を省略する。ベースバンド部１は、
電話交換網を介して接続される複数の回線と信号処理部
２の間で複数のベースバンド信号（音声又はデータ）を
送受信する。本実施形態では、時分割（分割数４）によ
るタイムスロットに各々において複数のベースバンド信
号がパス多重（最大４多重）されるために、ベースバン
ド部１は、電話交換網に対しては最大で１６のベースバ
ンド信号を、信号処理部２に対しては時分割チャネルあ
たり最大４つのベースバンド信号を送受信する。各時分
割チャネルにおいてどのベースバンド信号を割り当てる
か（又は多重するか）は、アクセス制御部３内の割当テ
ーブル３１により定められる。

【００１４】図２（ａ）は、パス多重していない場合の
ＴＤＭＡ／ＴＤＤ(Time Division Multiple Access/Tim
e Division duplex)フレームの説明図を示す。ＴＤＭＡ
／ＴＤＤフレームは、５ｍＳの周期を有し、８等分され
てできる上り（移動局から無線基地局へ）４タイムスロ
ットＲ１〜Ｒ４と、下り（無線基地局から移動局へ）４
タイムスロットＴ１〜Ｔ４から構成される。例えば、上
りタイムスロットＲ１と下りタイムスロットＴ１のペア
が１つの時分割チャネルを構成する。各時分割チャネル
の周波数ｆ１〜ｆ４は、近隣の無線基地局において使用
されていない周波数から選択されるので、同じ周波数に
なる場合もあれば、異なる周波数になる場合もある。図
２（ｂ）は、パス多重している場合のＴＤＭＡ／ＴＤＤ
フレームの説明図を示す。同図（ｂ）のように、１つの
時分割チャネルには最大４台の移動局をパス多重により
収容することができる。以下では、時分割チャネル内に
おけるパス多重による個々のチャネルをパスチャネル
（又は単にチャネル）と呼ぶ。

【００１５】信号処理部２は、時分割チャネル毎にパス
多重するための制御（信号処理）を行なう。そのため、
信号処理部２は、各アンテナに対応する送信ベースバン
ド信号の位相及び振幅を調整する送信調整部１３１、２
３１、３３１、４３１、各アンテナに対応する受信ベー
スバンド信号の位相及び振幅を調整する受信調整部１３
２、２３２、３３２、４３２、各送信調整部に対する調
整値をパス多重すべきユーザ毎に生成する送信信号処理
部２１、各受信調整部に対する調整値をパス多重すべき
ユーザ毎に生成する受信信号処理部２２、パス多重され
ているユーザ毎の受信信号レベルを検出する受信レベル
検出部２３を有する。図１では、信号処理部２の構成を
便宜上機能ブロックに分けて図示しているが、実際には
信号処理部２はＤＳＰ(Digital Signal Processor)を中
心に構成され、各機能を記述したプログラムを実行する
ことにより実現される。

【００１６】アクセス制御部３は、パスチャネルに対す
る移動局の割当状況を記憶する割り当てテーブル３１を
有し、無線接続中の移動局のうち無線基地局の近くに位
置している移動局どうしを同じ時分割チャネルを使用す
るように割り当てを変更する。図１０（ａ）に割り当て
テーブル３１の一例を示す。同図（ａ）においてTch1−
Tch4は、図２（ｂ）に示した各時分割チャネルを示す。
f1−f4は、時分割チャネルに割り当てられた周波数を示
す。割り当てテーブル３１は、時分割チャネル毎に無線
接続中の移動局の識別子を保持する。例えば、時分割チ
ャネルTch1では、移動局ＰＳ１、ＰＳ５、ＰＳ９がパス
多重されている。

【００１７】アクセス制御部３は、無線接続中の移動局
が無線基地局の近くに位置しているかどうかを、受信レ
ベル検出部２３により検出された受信信号レベルがしき
い値以上か否かにより判定する。ここで、しきい値と
は、本無線基地局の通常の送信出力による無線エリアよ
りも、小さい送信出力で通信可能な無線エリア内の移動
局から得られる受信信号レベルの下限にマージンを加え
た値に設定される。

【００１８】受信信号レベルの判定後、アクセス制御部
３は、しきい値以上と判定された移動局が１つの時分割
チャネルを占めるよう移動局の割り当てを変更する制御
を行なう。例えば、図９（ａ）に示すように、無線接続
中のＰＳ３とＰＳ５とが無線基地局の近くに位置し、こ
れらの移動局が図１０（ａ）に示す割り当てテーブル３
１のように異なる時分割チャネルに割り当てられている
場合に、アクセス制御部３は、図１０（ｂ）さらに図１
０（ｃ）のように、ＰＳ３とＰＳ５とが同じ時分割チャ
ネルになるよう割り当てを変更する。

【００１９】この変更後、１つの時分割チャネルをしき
い値以上と判定された移動局のみが占めている場合に
は、アクセス制御部３は、その旨を送信出力制御部４に
通知する。この通知（以下、小出力移行通知と呼ぶ。）
により、当該時分割チャネルの送信出力は、通常の送信
出力から小さい送信出力に変更される。以下、小さい送
信出力の時分割チャネルを小電力スロットと呼ぶ。

【００２０】また、アクセス制御部３は、小さい送信出
力の時分割チャネルにおいて、何れかの移動局の受信信
号レベルがしきい値以下になったとき、その旨を送信出
力制御部４に通知する。この通知（以下、通常出力移行
通知と呼ぶ。）により、当該時分割チャネルの送信出力
は、小さい送信出力から通常の送信出力に変更される。

【００２１】また、アクセス制御部３は、上記の小出力
移行通知に先立って小セル用周波数移行通知を、通常出
力移行通知に先立って大セル用周波数移行通知をそれぞ
れ周波数制御部５に通知する。ここで、小セル用周波数
とは、無線基地局−移動局間で利用可能な周波数群のう
ち、小セル（例えばＰＨＳでは２０ｍＷの送信出力によ
り通信を行なう場合の無線エリア）用の周波数をいう。
大セル用周波数とは、同周波数群のうち、大セル（例え
ばＰＨＳでは２０ｍＷを越え５００ｍＷまでの送信出力
により通信を行なう場合の無線エリア）用の周波数をい
う。通常、大セル用周波数は大セルにも小セルにも利用
されるが、小セル用周波数は小セルのみに利用され大セ
ルとして利用してはいけないことになっている。アクセ
ス制御部３は、無線基地局−移動局間で利用可能な周波
数群が大セル用の周波数と小セル用周波数とに区分され
ている場合に備えて、上記の小セル用周波数移行通知、
大セル用周波数移行通知を周波数制御部５に通知する。

【００２２】送信出力制御部４は、アクセス制御部３か
ら小出力移行通知を受けると、該当する時分割チャネル
における送信出力を通常の送信出力から小さい送信出力
に切り換える制御を行い、また、通常出力移行通知を受
けると、該当する時分割チャネルにおける送信出力を小
さい送信出力から通常の送信出力に切り換える制御を行
なう。ここで、通常の送信出力とは、従来の無線基地局
による無指向性の送信波では約５００ｍＷであり、本実
施形態の無線基地局のように４本アンテナのアダプティ
ブアレーにおいては１移動局につき４本アンテナの合計
が約１２５ｍＷに相当する。また、小さい送信出力と
は、従来の無線基地局による無指向性の送信波では２０
ｍＷ相当であり、本実施形態の無線基地局においては１
移動局につき４本アンテナの合計が５ｍＷに相当する。
各アンテナの送信出力はＨＰＡのゲイン、送信部のゲイ
ン、送信調整部による調整後のシンボルデータの振幅の
三者の掛け算によって定まるので、送信出力制御部４
は、これらの三者を調整することにより通常の送信出力
と小さい送信出力との切り換えを制御する。

【００２３】周波数制御部５は、ローカル発振部６内の
２つの周波数シンセサイザを時分割チャネル毎に交互に
切り換えることにより、時分割チャネル毎に送受信周波
数を切り換える制御を行なう。また、周波数制御部５
は、アクセス制御部３から小セル用周波数移行通知を受
けた場合には、該当する時分割チャネルの周波数を大セ
ル用の周波数から小セル用の周波数に変更し、アクセス
制御部３から大セル用周波数移行通知を受けた場合に
は、該当する時分割チャネルの周波数を小セル用の周波
数から大セル用の周波数に変更する。なお、小セル用周
波数移行通知を受けた場合には、必ずしも小セル用周波
数に変更する必要はない。

【００２４】電界強度検出部７は、各無線部内の受信部
から対応するアンテナによる受信信号の電界強度を検出
する。この電界強度は、パス多重されている複数の移動
局からの受信信号が混在したまま検出される。さらに、
パス多重されている移動局個別の受信信号レベルは、受
信レベル検出部２３により検出される。＜信号処理部＞信号処理部２は、送信調整部１３１、２
３１、３３１、４３１、受信調整部１３２、２３２、３
３２、４３２、送信信号処理部２１、受信信号処理部２
２、受信レベル検出部２３を有し、＜送信調整部１３１＞送信調整部１３１は、アダプティ
ブアレイとしての指向性パターンを形成するために、送
信信号処理部２１から入力される各ベースバンド信号の
振幅と位相とを調整する。具体的には、送信信号処理部
２１から得られる各ベースバンド信号はシンボル毎にＩ
成分データとＱ成分データとで表されるので、送信調整
部１３１は、パス多重される各ベースバンド信号のＩ成
分データ、Ｑ成分データのそれぞれにアンテナ１００用
の重み付けをすることによって、アンテナ１００からの
送信波の振幅と位相とを調整する。図３は、重み付けに
よるシンボルデータの調整を示す説明図を示す。同図
は、Ｉ−Ｑ座標平面にシンボルデータと、重み付けされ
たシンボルデータとを示している。I1、Q1はシンボルデ
ータを、WI1、WQ1は重み係数を示す。WI1*I1、WQ1*Q1は
重み付けされたシンボルデータを示す。

【００２５】図４は、送信調整部１３１のより詳細な構
成を示すブロック図である。図中のI_U1、Q_U1は、送信
信号処理部２１から与えられるユーザ１への送信シンボ
ルのＩ成分データ、Ｑ成分データを示す。同様に、I_U
2、Q_U2はユーザ２、I_U3、Q_U3はユーザ３、I_U4、Q_U
4はユーザ４についての送信シンボルのＩ成分データ、
Ｑ成分データを表す。ここでユーザ１〜４は、１つの時
分割チャネルにおいてパス多重可能な４つの移動局を意
味する。

【００２６】また、WI1_U1,WQ1_U1は、送信信号処理部
２１から与えられるユーザ１のＩ成分データ、Ｑ成分デ
ータに対する重み係数を示す。同様に、WI2_U1,WQ2_U1
はユーザ２、WI3_U1,WQ3_U1はユーザ３、WI4_U1,WQ4_U1
はユーザ４のＩ成分データ、Ｑ成分データに対する重み
係数を表す。同図のように、送信調整部１３１は、ユー
ザ毎の各成分の重み付けをする８つの乗算器と、重み付
けされた４つのＩ成分データ、Ｑ成分データをそれぞれ
加算（合成）する２つ加算器と、合成後のＩ成分デー
タ、Ｑ成分データを１シンボル分以上それぞれ保持する
Ｉバッファ、Ｑバッファとからなる。これにより送信調
整部１３１は、ユーザ毎の送信シンボルデータをアンテ
ナ１００用に位相及び振幅を調整して合成する。

【００２７】送信調整部２３１、３３１、４３１も、送
信調整部１３１と同じ構成である。ただし、送信信号処
理部２１から与えられる重み係数がそれぞれアンテナ２
００、３００、４００用である点は異なっている。＜受信調整部＞受信調整部１３２は、受信時の指向性パ
ターンを生成するために、無線部１２０から入力される
受信ベースバンド信号の振幅と位相とを、信号処理部２
からの重み係数に従って調整する。ここでも、振幅と位
相の調整は、Ｉ成分データ、Ｑ成分データを個別に重み
付けすることにより行われる。時分割チャネルに複数の
移動局がパス多重されている場合には、信号処理部２か
ら各移動局毎の重み係数が与えられ、受信調整部１３２
は、移動局毎にシンボルの各成分を重み付けする。

【００２８】図５は、受信調整部１３２の詳細な構成を
示すブロック図である。同図のように受信調整部１３２
は、無線部１２０から入力される受信シンボルのＩ成分
データ、Ｑ成分データを１シンボル分以上一時的に保持
するＩバッファ、Ｑバッファと、８つの乗算器とからな
る。図中、I1,Q1は、無線部１２０からＩバッファ、Ｑ
バッファを介して入力される受信シンボルのＩ成分デー
タ、Ｑ成分データである。WI1_U1,WQ1_U1は受信信号処
理部２２から与えられるユーザ１のＩ成分データ、Ｑ成
分データに対する重み係数を示す。同様に、WI2_U1,WQ2
_U1はユーザ２、WI3_U1,WQ3_U1はユーザ３、WI4_U1,WQ4
_U1はユーザ４のＩ成分データ、Ｑ成分データに対する
重み係数を表す。

【００２９】同図のように受信調整部１３２は、各乗算
器において、無線部１２０からの受信シンボルデータの
Ｉ成分データ、Ｑ成分データと、ユーザ個別の重み係数
との積を求めることにより重み付けをおこなう。受信調
整部２３２、３３２、４３２も、受信調整部１３２と同
じ構成である。ただし、無線部２２０、３２０、４２０
からの受信シンボルデータがそれぞれ入力される点と、
送信信号処理部２１から与えられる重み係数がそれぞれ
アンテナ２００、３００、４００用である点とは異なっ
ている。＜送信信号処理部２１＞送信信号処理部２１は、ベース
バンド部１から入力される時分割チャネル毎のベースバ
ンド信号を、送信調整部１３１、２３１、３３１、４３
１に分配すると当時に、各ベースバンド信号に対して送
信調整部毎の重み係数を生成し、生成した重み係数を送
信調整部１３１、２３１、３３１、４３１にそれぞれ出
力する。重み係数の生成については、送信信号処理部２
１は、受信タイムスロットにおいて受信信号処理部２２
により算出された受信時の重み係数を一時的に蓄積して
おき、送信タイムスロットにおいて蓄積された重み係数
を読み出して各送信調整部に出力する。＜受信信号処理部２２＞受信信号処理部２２は、各アン
テナからＦＥＭ、無線部を介して受信された受信ベース
バンド信号に基づいて、パス多重すべきユーザ毎の重み
係数の算出と、、算出された重み係数に従って各受信調
整部において調整されたシンボルデータからユーザ毎の
シンボルデータを算出する。

【００３０】図６は、受信信号処理部２２の概略処理を
示すフローチャートである。図中の４つの基本フローと
いうのは、１シンボル期間内に受信信号処理部２２が行
う信号処理を示す。受信信号処理部２２は、シンボル期
間毎に、時分割チャネルにおいてパス多重されるユーザ
１〜４毎に基本フローの処理を行う（ステップ６１〜６
４）。

【００３１】図７は、図６中の各基本フローの処理内容
を詳細に示すフローチャートである。以下では、ユーザ
１に対する処理を説明する。同図において、まず受信信
号処理部２２は、シンボルタイミングｔにおける全受信
調整部内のＩバッファ及びＱバッファからＩ成分データ
及びＱ成分データ（I1(t)〜I4(t),Q1(t)〜Q4(t)）を全
ての読み出し（ステップ７１）、これらのＩ成分データ
及びＱ成分データに基づいて当該シンボルに対する重み
係数を計算し（ステップ７２）、計算結果（WI1_U1(t)
〜WI4_U1(t) , WQ1_U1(t)〜WQ4_U1(t)）を内部のバッフ
ァに格納し（ステップ７３）、その重み係数を用いて受
信調整部１３２に供給し、さらに受信調整部１３２によ
って重み付けられたシンボルデータ（WI1_U1(t)*I1(t)
〜WI4_U1(t)*I1(t) , WQ1_U1(t)*I1(t)〜WQ4_U1(t)*I1
(t)）からユーザ１に対する合成信号を計算する（ステ
ップ７４）。ユーザ１に対するシンボルタイミングｔの
合成信号YIa(t)、YQa(t)は次式により得られる。 YIa(t)=ΣWIi_U1(t)*Ii(t) YQa(t)=ΣWQi_U1(t)*Qi(t) 但し、iは１から４までの整数である。この合成信号
は、ユーザ１の指向性パターンによって受信したシンボ
ルタイミングｔにおける受信シンボルを表している。す
なわち他のユーザの受信信号を除去した受信シンボルを
表している。

【００３２】図８は、図７のステップ７２における重み
係数の算出を詳細に示すフローチャートである。同図の
処理は、カルマンフィルタを用いたアダプティブアレイ
に関する公知技術を応用している。詳細は「カルマンフ
ィルタを用いたアダプティブアンテナの検討」（電子情
報通信学会誌 B-II Vol.J75-B-II No.11 pp835-843 19
92年11月)に記載されているので、ここでは簡単に説明
する。

【００３３】受信信号処理部２２は、初期設定済みでな
ければ初期設定を行う（ステップ９１、９２）。この初
期設定では、カルマンフィルタの推定誤差分散行列の初
期値Ｐ(0)と、重み係数行列の初期値Ｗ(0)とを設定す
る。本実施形態では、初期値Ｐ(0)＝Ｃ＊Ｉ（Ｃは定
数、Ｉは４×４の単位行列）、初期値Ｗ(0)は同図に示
した４×１列ベクトルとしている。この場合、重み係数
行列Ｗ(t)は、同図に示した４×１列ベクトルとして表
現される。

【００３４】次に受信信号処理部２２は、入力信号とし
て、全受信調整部内のＩバッファ及びＱバッファから得
られるシンボルタイミングｔのＩ成分データ、Ｑ成分デ
ータを設定し（ステップ９３）、さらに参照信号ｄ(t)
を設定する（ステップ９４）。ここで参照信号ｄ(t)
は、特定ユーザから得るべき受信信号の推定波形であ
る。受信信号処理部２２は、推定波形として、当該シン
ボルタイミングｔにおける受信信号が既知のデータ、例
えば受信データのプリアンブル部分やユーザｉｄなどで
あれば、その波形を設定し、未知のデータである場合に
は、受信シンボル受信データを仮判定してその波形を設
定する。ここで仮判定による受信信号Y(t)は、シンボル
タイミングｔのＩ成分データ、Ｑ成分データのそれぞれ
に、過去の重み係数を乗算して合成することにより得ら
れる。また、プリアンブル部分など既知のデータを推定
波形とする場合には、全ユーザが同じシンボルデータと
なが、異なるシンボルデータにするために、ＴＤＭＡ／
ＴＤＤフレーム内におけるユーザ毎のシンボルタイミン
グを数シンボル分ずらすようにしてもよい次いで、受信
信号処理部２２は、同図に示したようにカルマンゲイン
の計算、事前推定誤差の計算、重み係数の更新、相関行
列の更新（ステップ９５〜９８）を行う。ステップ９５
〜９８は、カルマンフィルタにおいて再帰的最小二乗法
（ＲＬＳ(Recursive Least Square)アルゴリズム）を用
いた公知技術であるので、ここでは省略する。

【００３５】このようにして、受信信号処理部２２は、
ユーザ毎の重み係数を算出する。＜受信レベル検出部＞受信レベル検出部２３は、電界強
度検出部７により検出されたアンテナ毎の電界強度と、
受信信号処理部２２によって得られた重み係数を用い
て、時分割チャネルの受信タイムスロットにおいてパス
多重されたユーザ（移動局）毎の受信信号レベルを検出
する。

【００３６】具体的には、アンテナ毎の電界強度をRSSI
1〜RSSI4,アンテナ毎の入力信号をX1(t)〜X4(t)、各ユ
ーザの復調データをU1(t)〜U4(t)とすると、ユーザ毎の
受信信号レベルL_U1,L_U2,L_U3,L_U4は、次式により求
められる。 L_U1 = Σ{RSSIn×ABS(ΣXn(t)*U1(t))} L_U2 = Σ{RSSIn×ABS(ΣXn(t)*U2(t))} L_U3 = Σ{RSSIn×ABS(ΣXn(t)*U3(t))} L_U4 = Σ{RSSIn×ABS(ΣXn(t)*U4(t))} ここで、各式において１つめのΣはn=1,2,3,4について
の和を、２つめのΣはt=1,2,…,Mについての和を、Mは
１スロット内のシンボル数を示す。アンテナ毎の入力信
号（入力シンボル）は図８のステップ９３に示したよう
にXn(t)=In(t)+jQn(t)で表される。ユーザ１の復調デー
タはU1(t)=YIa(t)+jYQa(t)で表される(YIa(t)とYQa(t)
は既に説明した)。また、上式中のABS(Ｘ）はＸの複素
振幅すなわち（SQRT(I²+Q²)）を表す。”*”は相関性の
度合を求める相関演算である。入力シンボルXn(t)も、
ユーザの復調データもUi4(t)（ここでi=1,2,3,4）も、
それぞれ二値化されたI成分とQ成分とで表されるので相
関演算自体も簡単な演算となり、また、演算結果も複素
数なる。

【００３７】以上のように受信レベル検出部２３はユー
ザ毎の受信信号レベルを検出する。＜アクセス制御部＞図１１は、アクセス制御部３のより
詳細な処理内容を示すフローである。同図に示す処理
は、アクセス制御部３により周期的（例えば１００ｍ秒
毎）に行われる。

【００３８】同図のように、アクセス制御部３は、受信
レベル検出部２３から、無線接続中の全ての移動局の受
信信号レベルを取得し（ステップ１１０）、それぞれの
受信信号レベルがしきい値以上か否かを判定し、しきい
値以上と判定された移動局としきい値より小さいと判定
された移動局とが混在している時分割チャネル（単にス
ロットとも呼ぶ）が存在するかどうかを判定する（ステ
ップ１１１）。

【００３９】判定の結果、アクセス制御部３は、混在す
るスロットが存在しない場合には処理を終了する。混在
するスロットが存在する場合には、当該時分割チャネル
が小電力スロットであるか否かを判定する（ステップ１
１２）。小電力スロットであると判定された場合には、
アクセス制御部３は、大セル用周波数移行通知を周波数
制御部５に通知し（ステップ１１３）、通常出力移行通
知を送信出力制御部４に通知し（ステップ１１４）、混
在すると判定されたスロットに対応する小電力フラグを
解除する（ステップ１１５）。ここで小電力フラグと
は、割り当てテーブル３１の各時分割チャネルに対応し
て設けられ、時分割チャネルにおける送信出力が小電力
であるか通常電力であるかを示す。ステップ１１３、１
１４の大セル用周波数移行通知、通常出力移行通知によ
り、小セルにて通信中の移動局が無線基地局から遠ざか
って小セルから外れようとしている場合に、小電力から
通常電力に切り換えられることになる。

【００４０】一方、小電力スロットでないと判定された
場合で、既に小電力スロットとして使用されている時分
割チャネルが存在し（ステップ１１６）、その時分割チ
ャネルに空きパスチャネルが存在するときは（ステップ
１１７）、アクセス制御部３は、上記の混在するスロッ
トにおけるしきい値より大きいと判定された移動局を、
空きパスチャネルに移動させる（割り当てを変更する）
（ステップ１１８）。このチャネル間の移動は、本無線
基地局からチャネル移動通知を移動局に送信し、移動先
のチャネルにおいて当該移動局と再度リンクチャネル確
立を行なうことによる。

【００４１】また、小電力スロットでないと判定された
場合で、小電力スロットとして使用されている時分割チ
ャネルが存在しないときは、アクセス制御部３は、小電
力スロットの候補となるスロットを決定する（ステップ
１１９）。この候補スロットは、どの時分割チャネルで
もよいが、混在していると判定された時分割スロットの
うち、しきい値よりも小さいと判定された移動局が多く
割り当てられている時分割チャネルを候補スロットとす
るのが望ましい。

【００４２】さらに、アクセス制御部３は、候補スロッ
ト中のしきい値よりも小さいと判定された移動局が移動
可能であれば（他のスロットに空きチャネルがあれば）
（ステップ１２０）、その移動局を他の時分割チャネル
に移動させ（ステップ１２１）、候補スロットの他のス
ロットに受信信号レベルの大きい移動局があって（ステ
ップ１２２）、候補スロットに空きチャネルが存在すれ
ば（ステップ１２３）その移動局を他のスロットから候
補スロットに移動させる（ステップ１２４）。

【００４３】この後、アクセス制御部３は、候補スロッ
トに割り当てられた移動局の受信信号レベルが何れもし
きい値以上であれば（ステップ１２５）、小出力移行通
知を送信出力制御部４に通知し（ステップ１２６）、さ
らに小セル用周波数移行通知を周波数制御部５に通知し
（ステップ１２７）、候補スロットに対応する小電力フ
ラグを設定する（ステップ１２８）。この通知を受け
て、周波数制御部５により候補スロットの周波数が小セ
ル用の周波数に変更され、送信出力制御部４により通常
電力から小電力に変更される。＜動作説明＞以上のように構成された本実施の形態にお
ける無線基地局について、その動作を説明する。

【００４４】今、図９（ａ）に示すように、無線基地局
にＰＳ１〜ＰＳ１０が無線接続されているものとする。
図中の実線で示す無線エリアは、従来の無線基地局によ
り無指向性パターンにより通常電力（５００ｍＷ）で送
信したと仮定した場合の通信可能な範囲（大セル）を示
す。本無線基地局においてアダプティブアレー方式によ
り通常電力（１移動局当たり４本アンテナの合計が１２
５ｍＷ）で指向性パターンにより形成した場合にも、指
向性の向いている方向では実線までの範囲で通信可能に
なる。また、図９（ａ）における各移動局には、図１０
（ａ）に示した割り当てテーブル３１のようにチャネル
割り当てされているものとする。

【００４５】図１０（ａ）においてＰＳ３とＰＳ５は、
無線基地局の近くに位置していることから、それぞれし
きい値以上の受信信号レベルで受信される。アクセス制
御部３は、受信レベル検出部２３から各移動局の受信信
号レベルを取得し、スロット１及びスロット３において
しきい値以上の基地局としきい値より小さい基地局とが
混在していると判断し、空きチャネル数の多いチャネル
３を候補スロットと決定する。

【００４６】さらに、アクセス制御部３は、候補スロッ
トTch3を、しきい値以上の受信信号レベルの移動局のみ
が占めるように移動局のチャネルを１つずつ移動させ
る。まず、ＰＳ５をスロットTch1からスロットTch3に移
動させる。この移動は、無線基地局からのＰＳ５にチャ
ネル移動指示を送り、候補スロットTch3においてＰＳ５
との間でリンクチャネル確立を行なうことによる。その
結果、割り当てテーブル３１は図１０（ｂ）のようにな
る。

【００４７】さらに、図１０（ｂ）では、候補スロット
Tch3に、受信信号レベルがしきい値よりも小さいＰＳ７
が存在するので、アクセス制御部３は、ＰＳ７のチャネ
ルを候補スロットTch3からスロットTch1に移動させる。
その結果、割り当てテーブル３１は図１０（ｃ）のよう
になる。この時点で、候補スロットは、しきい値以上の
受信信号レベルの移動局のみが占めているので、アクセ
ス制御部３は、小出力移行通知を送信出力制御部４に通
知する。これにより、送信出力制御部４によりスロット
Tch３の送信出力が１移動局あたり５ｍＷに変更され
る。その結果、割り当てテーブル３１は図１０（ｄ）の
ようになる。

【００４８】さらに、アクセス制御部３は小セル用周波
数移行通知を周波数制御部５に通知する。これにより周
波数制御部５は、スロットTch３の周波数を小セル用の
周波数f5に変更する。その結果、割り当てテーブル３１
は図１０（ｅ）のようになる。このようにして、アクセ
ス制御部３は、無線基地局の近くに位置する移動局が同
一のスロットになるようチャネルの割り当てを変更し、
さらに、スロット内に受信信号レベルの大きい（無線基
地局に近い）移動局だけが占めている場合に、そのスロ
ットの送信出力を小電力に変更する。これにより、無線
基地局間での周波数資源の干渉を低減することができ
る。

【００４９】なお、上記実施形態では、２段階の送信出
力を切り換えているが、多段階の送信出力を切り換える
ようにしてもよい。例えば、無指向性パターンで５００
ｍＷ、１００ｍＷ、２０ｍＷ、５ｍＷにそれぞれ相当す
る第１から第４段階の送信出力を切り換える場合、１０
０ｍＷ、２０ｍＷ、５ｍＷ相当の各無線エリアの限界に
位置する移動局からの受信信号レベルを基準に第１から
第３のしきい値を定めておき、アクセス制御部３が、受
信信号レベルが同じしきい値間にある移動局を同一のス
ロットを占めるようにチャネルを移動させるように構成
すればよい。

【００５０】また、無指向性パターンで５００ｍＷ、１
００ｍＷ、２０ｍＷ、５ｍＷの送信出力は、４本アンテ
ナのアダプティブアレーでは４本アンテナ合計で１移動
局当たり１２５ｍＷ、２５ｍＷ、５ｍＷ、１ｍＷにそれ
ぞれ相当し、８本アンテナのアダプティブアレーでは８
本アンテナ合計で１移動局当たり６２．５ｍＷ、１２．
５ｍＷ、２．５ｍＷ、０．５ｍＷにそれぞれ相当する。

【００５１】また、上記実施形態では４本アンテナのア
ダプティブアレーの場合を説明したが、８本アンテナな
ど複数のアンテナからなるアダプティブアレー装置であ
れば本発明を適用可能である。さらに、上記実施形態で
はユーザ毎の送信出力を４本アンテナ合計で１２５ｍＷ
としているので、例えば１スロットに２ユーザに２ユー
ザを多重しているときは２ユーザで４本アンテナ合計で
２５０ｍＷの送信出力になる。そこで、例えば１スロッ
ト内に２ユーザのみを収容し、２ユーザともに基地局の
遠くに位置している場合には、２ユーザ合計で５００ｍ
Ｗ（１ユーザあたり２５０ｍＷ）とするようにしてもよ
い。具体的には、上記実施形態において、さらに受信レ
ベルがあるしきい値以下のユーザ同士を、空きチャネル
のあるスロットに移動し、さらに空きチャネルがある場
合には当該ユーザへの送信出力を上げる構成とすればよ
い。

【００５２】また、上記実施形態では小電力スロットの
周波数を小セル用の周波数に変更しているが、大セル用
の周波数をそのまま使用するようにしてもよい。また、
上記実施形態ではしきい値は１つであるものとして説明
したが、移動局が小セル内に近づいてきたことを判定す
るためのしきい値と、小セルから外れていくことを判定
するためのしきい値とを異なる値にしてもよいさらに、
上記実施形態ではいわゆるＰＨＳ電話システムに適用す
る場合を説明したが、時分割多重方式の移動通信であれ
ば本発明を適用可能である。

【００５３】また、上記実施形態におけるアンテナ配置
は、円周上に等間隔で配置することが望ましいが、それ
以外の配置であってもよい。さらに、上記受信レベル検
出部は、一定期間以上の電界強度信号に基づいて受信信
号レベルを検出するようにしてもよい。

【００５４】

【発明の効果】本発明の無線基地局は、時分割多重によ
るタイムスロット毎に、異なる指向性パターンを有する
送信信号を空間多重することにより移動局を無線接続す
るアダプティブアレー方式の無線基地局であって、無線
接続中の移動局のタイムスロットへの割り当て状況を示
すテーブルを記憶する記憶手段と、前記テーブルに示さ
れた無線接続中の移動局毎に受信信号レベルを測定する
測定する測定手段と、測定された受信信号レベルがしき
い値以上か否か判定する判定手段と、しきい値以上と判
定された移動局が一のタイムスロットを占めるよう移動
局の割り当て及び前記テーブルを変更する変更手段と、
一のタイムスロットをしきい値以上と判定された移動局
が占めている場合に、当該タイムスロットにおける送信
出力を他のタイムスロットよりも低下させるよう制御す
る制御手段とを備える。

【００５５】この構成によれば、制御手段が、無線基地
局の近くに位置する移動局が同一のタイムスロットにな
るようチャネルの割り当てを変更し、さらに、スロット
内に受信信号レベルの大きい（無線基地局に近い）移動
局だけが占めている場合に、そのスロットの送信出力を
小電力に変更するので、周辺に設定されている無線基地
局との間での周波数資源の干渉を低減することができ
る。

【００５６】また、制御手段は、さらに、しきい値以上
と判定された移動局が占めていたタイムスロットにおい
て、何れかの移動局の移動によりしきい値より小さいと
判定されるようになった場合、当該タイムスロットの送
信出力を元の送信出力に戻すように制御するようにして
もよい。この構成によれば、上記効果に加えて、移動局
の移動に追随して送信出力を適正に変更することができ
る。

【００５７】また、前記無線基地局は、アダプティブア
レーアンテナを構成する個々のアンテナ毎の、空間多重
用のパラメータ群を算出する信号処理部を備え、前記測
定手段は、タイムスロット毎に受信信号の電界強度を検
出する電界強度検出手段と、検出された電界強度と、信
号処理部に算出されたパラメータ群とに基づいて、各タ
イムスロットに空間多重されている移動局個別の受信信
号レベルを検出する受信レベル検出手段とを備えるよう
にしてもよい。

【００５８】この構成によれば、各タイムスロットに空
間多重された移動局個別の受信信号レベルを適切に検出
することができる。また、前記制御手段は、さらに、一
のタイムスロットをしきい値以上と判定された移動局が
占めている場合に、当該タイムスロットの周波数を小電
力送信用の周波数に変更するよう構成してもよい。

【００５９】ことを特徴とする無線基地局。この構成に
よれば、無線基地局が利用可能は周波数群に小電力専用
の周波数が設けられている場合に、小電力専用の周波数
と、通常電力用の周波数とを有効に使い分けることがで
き、周波数資源の干渉をさらに低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態における無線基地局の構成
を示すブロック図である。

【図２】パス多重と、ＴＤＭＡ／ＴＤＤ(Time Division
Multiple Access/Time Division duplex)フレームとの
関係を示す説明図である。

【図３】重み付けによるシンボルデータの調整を示す説
明図を示す。

【図４】送信調整部１３１のより詳細な構成を示すブロ
ック図である。

【図５】受信調整部１３２の詳細な構成を示すブロック
図である。

【図６】受信信号処理部２２の概略処理を示すフローチ
ャートである。

【図７】図６中の各基本フローの処理内容を詳細に示す
フローチャートである。

【図８】重み係数の算出を詳細に示すフローチャートで
ある。

【図９】無線基地局の周辺における無線接続中の移動局
の位置関係の一例を示す図である。

【図１０】割り当てテーブル３１の内容が変更される様
子を示す図である。

【図１１】アクセス制御部３のより詳細な処理内容を示
すフローである。

【符号の説明】

１ベースバンド部２信号処理部３アクセス制御部４送信出力制御部５周波数制御部６ローカル発振部７電界強度検出部２１送信信号処理部２２受信レベル検出部２２受信信号処理部２３受信レベル検出部３１割当テーブル１００〜４００アンテナ１１０〜４１０ＦＥＭ１２０〜４２０無線部１３１〜４３１送信調整部１３２〜４３２受信調整部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０４Ｑ 7/22 Ｈ０４Ｑ 7/04 Ｊ 7/28 Ｆターム(参考） 5J021 AA04 AA06 AA11 DB01 EA02 GA02 HA02 HA05 HA10 5K067 AA03 AA11 CC01 CC04 EE71 FF02 GG08 GG09 HH22 HH23 KK02 KK03 KK15 5K072 AA04 AA12 BB01 BB13 CC11 CC21 DD11 DD15 FF26 GG02 GG12 GG13

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】時分割多重によるタイムスロット毎に、
異なる指向性パターンを有する送信信号を空間多重する
ことにより移動局を無線接続するアダプティブアレー方
式の無線基地局であって、無線接続中の移動局のタイムスロットへの割り当て状況
を示すテーブルを記憶する記憶手段と、前記テーブルに示された無線接続中の移動局毎に受信信
号レベルを測定する測定する測定手段と、測定された受信信号レベルがしきい値以上か否か判定す
る判定手段と、しきい値以上と判定された移動局が一のタイムスロット
を占めるよう移動局の割り当て及び前記テーブルを変更
する変更手段と、一のタイムスロットをしきい値以上と判定された移動局
が占めている場合に、当該タイムスロットにおける送信
出力を他のタイムスロットよりも低下させるよう制御す
る制御手段とを備えることを特徴とする無線基地局。
【請求項２】請求項１記載の制御手段は、さらに、し
きい値以上と判定された移動局が占めていたタイムスロ
ットにおいて、何れかの移動局の移動によりしきい値よ
り小さいと判定されるようになった場合、当該タイムス
ロットの送信出力を元の送信出力に戻すように制御する
ことを特徴とする無線基地局。
【請求項３】請求項１又は２記載の無線基地局は、ア
ダプティブアレーアンテナを構成する個々のアンテナ毎
の、空間多重用のパラメータ群を算出する信号処理部を
備え、前記測定手段は、タイムスロット毎に受信信号の電界強度を検出する電界
強度検出手段と、検出された電界強度と、信号処理部に算出されたパラメ
ータ群とに基づいて、各タイムスロットに空間多重され
ている移動局個別の受信信号レベルを検出する受信レベ
ル検出手段とを備えることを特徴とする無線基地局。
【請求項４】請求項１記載の制御手段は、さらに、一
のタイムスロットをしきい値以上と判定された移動局が
占めている場合に、当該タイムスロットの周波数を小電
力送信用の周波数に変更することを特徴とする無線基地
局。