JP2001094491A - 無線通信システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 基地局の構成を簡略化・小型できる無線通信
システムの提供。 【解決手段】 本発明の無線通信システムは、光ファイ
バで接続された基地局１と制御局２を有する。基地局１
内の素子アンテナ6-1〜6-nで受信された信号は、周波数
変換器7-1〜7-mでそれぞれ異なる周波数の信号に変換さ
れた後、合成器８で周波数多重化されて光信号に変換さ
れ、光ファイバ３を介して制御局２に伝送される。制御
局２に伝送された光信号は、電気信号に変換された後、
周波数変換器23-1〜23-mで同一周波数の信号に変換さ
れ、重み付け回路24-1〜24-mで重み付けされた後、合成
器25で合成されて復調器26で復調される。レベル検出器
27は、周波数変換器23-1〜23-mの出力信号の最大強度及
び又は強度分布を検出し、その検出結果に基づいて、基
地局１への送信信号の指向性制御用の制御信号を生成す
る。この制御信号は、送信信号と多重化されて、光信号
に変換されて基地局１に伝送される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、無線通信端末と基
地局との間で行われる無線通信を制御局により制御する
無線通信システムに関し、特に、通信品質を落とすこと
なく基地局あるいは制御局の構成を簡略化するシステム
に関する。

【０００２】

【従来の技術】図９は特開平5-102894号公報に開示され
ている従来の送受信ダイバーシチ方式の無線通信システ
ムのブロック図である。

【０００３】同図において、アンテナ4-1,4-2で受信し
た信号は、周波数変換器7-1,7-2でそれぞれ異なる周波
数成分に変換された後、合成器８で周波数多重される。
その後、電気／光変換器９で光信号に変換された後、光
ファイバ３を通って制御局２に送信される。

【０００４】制御局２では、光／電気変換器２１で光信
号を電気信号に戻し、分配器２２で複数の信号に分配す
る。その後、周波数変換器23-1,23-2で所望の周波数に
変換した後、復調器26-1,26-2にて復調する。判定器５
４は、復調信号に基づいて最適な経路（アンテナ）を選
択し、その選択結果に基づいて、受信用切り替えスイッ
チ５５にていずれかの復調信号を選択する。

【０００５】一方、特開平10-145286号公報には、波長
多重方式の無線通信システムが開示されている。図１０
は同公報に開示されている無線通信システムのブロック
図である。

【０００６】同図において、複数の要素アンテナ4-1〜4
-nで受信した信号は、基地局１内の要素アンテナ駆動部
56-1〜56-n内で周波数変換された後、電気／光変換器９
により、それぞれ異なる波長の光に変換される。その
後、波長多重装置５７で波長多重された後、光ファイバ
３を介して制御局２へ伝送される。

【０００７】制御局２に送信されてきた波長多重光信号
は、光／電気変換器２１で電気信号に変換された後、移
相器60-1〜60-nで位相調整される。その後、可変減衰器
61-1〜61-nで振幅調整された後、給電分配部６６で合成
されて復調器２６で復調される。制御局２内のビーム制
御演算部６７は、基地局１から伝送された各要素アンテ
ナ4-1〜4-nの受信信号の振幅情報と位相情報により電波
の到来方向を推定する。

【０００８】一方、制御局１から基地局２に送信信号を
送る場合、変調器２８で変調された信号は給電分配部６
６で複数の信号に分配された後、受信信号に与えた所定
の振幅と位相がそれぞれ可変減衰器61-1〜61-nと移相器
62-1〜62-nで付加される。その後、これら信号は電気／
光変換器３１で光信号に変換された後、波長多重部５８
で波長多重されて、光ファイバ３を介して基地局１に伝
送される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た図９のシステムは、同一の周波数信号をいったん異な
る周波数に変換して多重化伝送した後、再度同一の周波
数に変換するため、各アンテナでの受信信号の同期を取
るのが難しいという問題がある。このため、受信信号に
より電波の到来方向を推定したり、受信信号に基づいて
送信信号の所望の振幅量や位相量を演算することは困難
である。

【００１０】また、図１０のシステムは、光信号の状態
で周波数多重化を行うため、各アンテナ4-1〜4-nでの受
信信号の同期を取ることは比較的容易であるが、異なる
波長の光信号を多重化するため、光伝送系の構成が複雑
かつ大規模になり、部品点数が増えてコストアップにな
るという問題がある。

【００１１】本発明は、このような点に鑑みてなされた
ものであり、その目的は、伝送品質を落とすことなく、
基地局の構成を簡略化および小型化することができる無
線通信システムを提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、請求項１の発明は、無線通信端末と、この無線
通信端末と無線通信を行う基地局と、この基地局と光伝
送路を介して接続された制御局とからなる無線通信シス
テムにおいて、前記基地局は、複数のアンテナ素子から
なり送受信ビームの指向性を変更可能な可変指向性アン
テナと、前記光伝送路を介して前記制御局から伝送され
た第１の光信号を電気信号に変換する第１の光／電気変
換手段と、この第１の光／電気変換手段にて変換された
電気信号を前記無線通信端末宛ての送信信号と前記可変
指向性アンテナの指向性制御のためのビーム制御信号と
に分離する分離手段と、前記ビーム制御信号に基づいて
前記可変指向性アンテナの送受信ビームの指向性を制御
するアンテナ制御手段と、前記無線通信端末宛ての送信
信号を前記可変指向性アンテナを介して前記無線通信端
末へ送信する送信手段と、前記複数のアンテナ素子を介
して前記無線通信端末から受信した各受信信号に相関す
る信号を周波数多重する第１の周波数多重化手段と、こ
の周波数多重化手段にて周波数多重した信号を光変調し
て第２の光信号を生成し、前記光伝送路を介して前記制
御局に伝送する第１の電気／光変換手段と、を有し、前
記制御局は、前記基地局から伝送された前記第２の光信
号を電気信号に変換する第２の光／電気変換手段と、前
記第２の光／電気変換手段で変換された電気信号を、多
重化前の前記複数の周波数信号に分配する分配手段と、
前記分配手段で分配された各信号に相関する信号に、位
相及び又は信号強度に関する重み付けを行う重み付け手
段と、前記重み付け手段で重み付けされた各信号を合成
する合成手段と、前記合成手段で合成された信号に基づ
いて受信信号の復調を行う復調手段と、前記分配手段で
分配された各信号に相関する信号の最大強度及び又は強
度分布を検出し、その検出結果に基づいて前記ビーム制
御信号を生成するレベル検出手段と、前記無線通信端末
宛ての送信信号と前記ビーム制御信号とを多重化する第
２の周波数多重化手段と、前記第２の周波数多重化手段
で多重化した信号を光変調して前記第１の光信号を生成
し、前記光伝送路を介して前記基地局に伝送する第２の
電気／光変換手段と、を有する。

【００１３】請求項１の発明では、制御局内のレベル検
出手段にて、基地局からの受信信号の最大強度及び又は
強度分布を検出し、その検出結果に基づいて、送信信号
の指向性制御用のビーム制御信号を生成するため、基地
局と制御局とで受信信号を同期させる必要がない。した
がって、基地局の構成を簡略化できる。

【００１４】請求項２の発明は、 無線通信端末と、こ
の無線通信端末と無線通信を行う基地局と、この基地局
と光伝送路を介して接続された制御局とからなる無線通
信システムにおいて、前記基地局は、指向性が各々異な
る複数のアンテナ素子と、前記光伝送路を介して前記制
御局から伝送された第１の光信号を電気信号に変換する
第１の光／電気変換手段と、この第１の光／電気変換手
段にて変換された電気信号を前記無線通信端末宛ての送
信信号と前記複数のアンテナ素子を選択するためのアン
テナ選択信号とに分離する分離手段と、前記アンテナ選
択信号に基づいて前記複数のアンテナ素子のいずれかを
選択し、このアンテナを制御するアンテナ制御手段と、
前記無線通信端末宛ての送信信号を前記アンテナ素子を
介して無線通信端末へ送信する送信手段と、前記アンテ
ナ素子を介して前記無線通信端末から受信した各受信信
号に相関する信号を周波数多重する第１の周波数多重化
手段と、この周波数多重化手段にて周波数多重した信号
を光変調して第２の光信号を生成し、前記光伝送路を介
して前記制御局に伝送する第１の電気／光変換手段と、
を有し、前記制御局は、前記基地局から伝送された前記
第２の光信号を電気信号に変換する第２の光／電気変換
手段と、前記第２の光／電気変換手段で変換された電気
信号を、多重化前の前記複数の周波数信号に分配する分
配手段と、前記分配手段で分配された各周波数信号に相
関する信号に、位相及び又は信号強度に関する重み付け
を行う重み付け手段と、前記重み付け手段で重み付けさ
れた各信号を合成する合成手段と、前記合成手段で合成
された信号に基づいて受信信号の復調を行う復調手段
と、前記分配手段で分配された各周波数信号に相関する
信号の最大強度及び又は強度分布を検出し、その検出結
果に基づいて前記アンテナ選択信号を生成するレベル検
出手段と、前記無線通信端末宛ての送信信号と前記アン
テナ選択信号とを多重化する第２の周波数多重化手段
と、前記第２の周波数多重化手段で多重化した信号を光
変調して前記第１の光信号を生成し、前記光伝送路を介
して前記基地局に伝送する第２の電気／光変換手段とを
有する。

【００１５】請求項２の発明では、指向性が各々異なる
複数のアンテナ素子を基地局に備えて移動体との送受信
を行うため、指向性制御用のアンテナ制御手段が不要と
なる。

【００１６】請求項３の発明は、無線通信端末と、この
無線通信端末と無線通信を行う基地局と、この基地局と
光伝送路を介して接続された制御局とからなる無線通信
システムにおいて、前記基地局は、複数のアンテナ素子
からなり送受信ビームの指向性を変更可能な可変指向性
アンテナと、所定のビーム制御信号に基づいて前記可変
指向性アンテナの送受信ビームの指向性を制御するアン
テナ制御手段と、前記光伝送路を介して前記制御局から
伝送された第１の光信号を電気信号に変換し、前記無線
通信端末宛ての送信信号として出力する第１の光／電気
変換手段と、前記無線通信端末宛ての送信信号を前記可
変指向性アンテナを介して前記無線通信端末へ送信する
送信手段と、前記複数のアンテナ素子を介して前記無線
通信端末から受信した各受信信号に相関する信号を周波
数多重する第１の周波数多重化手段と、この周波数多重
化手段にて周波数多重した信号を光変調して第２の光信
号を生成し、前記光伝送路を介して前記制御局に伝送す
る第１の電気／光変換手段と、前記複数のアンテナ素子
を介して前記無線通信端末から受信した各受信信号に相
関する信号の最大強度及び又は強度分布を検出し、その
検出結果に基づいて前記ビーム制御信号を生成するレベ
ル検出手段と、を有し、前記制御局は、前記基地局から
伝送された前記第２の光信号を電気信号に変換する第２
の光／電気変換手段と、前記第２の光／電気変換手段で
変換された電気信号を、多重化前の前記複数の周波数信
号に分配する分配手段と、前記分配手段で分配された各
周波数信号に相関する信号に、位相及び又は信号強度に
関する重み付けを行う重み付け手段と、前記重み付け手
段で重み付けされた各信号を合成する合成手段と、前記
合成手段で合成された信号に基づいて受信信号の復調を
行う復調手段と、前記無線通信端末宛ての送信信号を光
変調して前記第１の光信号を生成し、前記光伝送路を介
して前記基地局に伝送する第２の電気／光変換手段とを
有する。

【００１７】請求項３の発明では、受信信号の最大強度
及び又は強度分布を検出するレベル検出手段を基地局内
に設けるため、制御局の構成を簡略化できる。また、制
御局から基地局に指向性制御のためのビーム制御信号を
送信する必要もなくなり、送信系の構成が簡易になる。

【００１８】請求項４の発明は、無線通信端末と、この
無線通信端末と無線通信を行う基地局と、この基地局と
光伝送路を介して接続された制御局とからなる無線通信
システムにおいて、前記基地局は、指向性が各々異なる
複数のアンテナ素子と、前記光伝送路を介して前記制御
局から伝送された第１の光信号を電気信号に変換し、前
記無線通信端末宛ての送信信号として出力する第１の光
／電気変換手段と、所定のアンテナ選択信号に基づいて
前記複数のアンテナ素子のいずれかを選択し、このアン
テナを制御するアンテナ制御手段と、前記無線通信端末
宛ての送信信号を前記アンテナ素子を介して無線通信端
末へ送信する送信手段と、前記アンテナ素子を介して前
記無線通信端末から受信した各受信信号に相関する信号
を周波数多重する周波数多重化手段と、この周波数多重
化手段にて周波数多重した信号を光変調して第２の光信
号を生成し、前記光伝送路を介して前記制御局に伝送す
る第１の電気／光変換手段と、前記第１の周波数信号手
段にて変換された各周波数信号の最大強度及び又は強度
分布を検出し、その検出結果に基づいて前記アンテナ選
択信号を生成するレベル検出手段と、前記制御局は、前
記基地局から伝送された前記第２の光信号を電気信号に
変換する第２の光／電気変換手段と、前記第２の光／電
気変換手段で変換された電気信号を、多重化前の前記複
数の周波数信号に分配する分配手段と、前記分配手段で
分配された各周波数信号に相関する信号に、位相及び又
は信号強度に関する重み付けを行う重み付け手段と、前
記重み付け手段で重み付けされた各信号を合成する合成
手段と、前記合成手段で合成された信号に基づいて受信
信号の復調を行う復調手段と、前記無線通信端末宛ての
送信信号を光変調して前記第１の光信号を生成し、前記
光伝送路を介して前記基地局に伝送する第２の電気／光
変換手段とを有する。

【００１９】請求項４の発明では、指向性が各々異なる
複数のアンテナ素子を基地局に備えて移動体との送受信
を行うため、指向性制御用のアンテナ制御手段が不要と
なる。

【００２０】請求項５の発明では、複数のアンテナで受
信された受信信号のうち、受信に必要な一部だけを抽出
して制御局に伝送するため、送信系の構成を簡略化で
き、かつ、制御局内での受信処理も簡易化することがで
きる。

【００２１】請求項６の発明では、無線周波数信号を中
間周波数信号に変換してから周波数の多重化を行うた
め、電気／光変換手段の構成を簡略化することができ、
コスト低減が図れる。

【００２２】請求項７，８の発明では、基地局から制御
局に伝送されてきた受信信号を、いったんディジタル信
号に変換してから重み付け処理や復調処理を行うため、
集積化が容易になり、制御局の構成を簡略化および小型
化することができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る無線通信シス
テムについて、図面を参照しながら具体的に説明する。
以下では、基地局１と制御局２との間で、光ファイバ３
を介して信号伝送を行う例について説明する。

【００２４】図１は本発明に係る無線通信システムの概
略構成を示すブロック図である。図１の基地局１は、受
信系の構成として、不図示の無線通信端末との間で無線
信号の送受信を行うｎ個の素子アンテナ4-1〜4-nからな
り送受信ビームの指向性を変更可能なアレーアンテナ４
と、各素子アンテナ4-1〜4-nで受信した信号を合成して
ｍ個のビーム成分に変換するビーム形成回路５と、送受
信信号の切り替えを行う送受分離器6-1〜6-nと、ビーム
形成回路５の出力信号をそれぞれ異なる周波数に変換す
るｍ個の周波数変換器（Ｄ／Ｃ：第１の周波数変換手
段）7-1〜7-mと、ｍ個の周波数変換器7-1〜7-mからの出
力信号を合成して周波数多重化を行う合成器（ＡＤＤ：
第１の周波数多重化手段）８と、合成器８の出力信号を
光信号に変換する電気／光変換器（Ｅ／Ｏ：第１の電気
／光変換手段）９とを有する。

【００２５】また、図１の基地局１は、送信系の構成と
して、後述する制御局２から送信されてきた光信号を電
気信号に変換する光／電気変換器（Ｏ／Ｅ：第１の光／
電気変換手段）１０と、光／電気変換器１０の出力信号
を無線通信端末宛ての送信信号とアレーアンテナ４の指
向性制御のための信号とに分離する分離回路（ＤＩＶ：
分離手段）１１と、分離回路１１で分離された無線通信
端末への送信信号を無線周波数に周波数変換する周波数
変換器（Ｕ／Ｃ：第２の周波数変換手段）１２と、分離
回路１１で分離されたアレーアンテナ４の指向性制御の
ための信号に基づいて送信ビーム制御信号を生成する送
信用ビーム制御回路１３と、送信ビーム制御信号に基づ
いて周波数変換器１２の出力信号を各素子アンテナ4-1
〜4-nの指向性に応じた複数の信号に分配する分配器
（アンテナ制御手段）１４とを有する。分配器１４で分
配された信号は、送受分離器6-1〜6-nを介してビーム形
成回路５に入力され、所定の指向性を持つビームとして
放射されるよう、素子アンテナ4-1〜4-nに供給される。

【００２６】一方、図１の制御局２は、受信系の構成と
して、基地局１から光ファイバ３を介して伝送されてき
た光信号を電気信号に変換する光／電気変換器（Ｏ／
Ｅ：第２の光／電気変換手段）２１と、変換された電気
信号を周波数多重前のｍ個の周波数信号に分離する分配
器（分配手段）２２と、分配器２２で分離された各信号
を所定の同一周波数に変換するｍ個の周波数変換器（Ｄ
／Ｃ：第３の周波数変換手段）23-1〜23-mと、これら周
波数変換器23-1〜23-mの出力信号に対して位相および信
号強度に関する重み付けを行う重み付け回路（Ｗ：重み
付け手段）24-1〜24-mと、重み付けされた各信号を合成
する合成器２５と、合成された信号を復調して移動体か
らの送信情報を得る復調器（ＤＥＭ：復調手段）２６と
を有する。また、図１の制御局２は、送信系の構成とし
て、ｍ個の周波数変換器7-1〜7-mの出力信号のうち最も
レベルの高い信号あるいは信号強度分布を検出して送信
用ビーム制御信号を出力するレベル検出器（レベル検出
手段）２７と、送信用のベースバンド信号を出力する変
調器（ＭＯＤ）２８と、ベースバンド信号を周波数変換
する周波数変換器（Ｕ／Ｃ）２９と、周波数変換器２９
の出力信号とレベル検出器２７からの送信用ビーム制御
信号とを多重化する合成器３０と、合成器３０で多重化
された信号を光信号に変換して光ファイバ３を介して基
地局１に伝送する光／電気変換器（Ｏ／Ｅ：第２の電気
／光変換手段）３１とを有する。

【００２７】次に、図１の無線通信システムの動作を説
明する。無線通信端末からの無線周波数信号は、アレー
アンテナ４で受信された後、ビーム形成回路５でそれぞ
れ異なる方向をピーク方向とするビーム成分に変換され
る。ビーム形成回路５の出力信号は、周波数変換器7-1
〜7-mにより、それぞれ異なる周波数に変換され、合成
器８により周波数多重化される。合成器８の出力信号
は、電気／光変換器９により電気信号から光信号に変換
された後、光ファイバ３を介して制御局２に伝送され
る。

【００２８】基地局１から制御局２に伝送されてきた光
信号は、光／電気変換器２１により電気信号に変換され
た後、分配器２２によりｍ個の信号に分配され、それぞ
れ対応する周波数変換器23-1〜23-mに入力されて同一の
周波数に変換される。周波数変換器23-1〜23-mの出力信
号は、重み付け回路24-1〜24-mで最適な重み付けがされ
た後、合成器２５で合成され、次に復調器２６で復調さ
れる。

【００２９】ここで、基地局１内の周波数変換器7-1〜7
-mと制御局２内の周波数変換器23-1〜23-mは、互いに同
期を取っていないため、基地局１内のビーム形成回路５
で形成された各ビーム間の位相関係は制御局２内では保
持されない。このため、重み付け回路24-1〜24-mで付加
された重みから受信信号の到来方向を推定することは困
難である。

【００３０】しかしながら、ビーム形成回路５で形成さ
れた各ビームが、例えば、それぞれ主ビームが異なって
いて、これら主ビーム全体で基地局１の照射エリアをカ
バーするようなビームであれば、各ビームの振幅値によ
り受信信号の到来方向を推定することが可能である。

【００３１】すなわち、ビーム形成回路５で形成される
ビームは、それぞれ異なる方向に最大指向性を持つビー
ムであり、複数個のビームにより基地局１２の通信範囲
をカバーするようにしてある。そのため、複数個あるビ
ームのどれかはそのビーム幅内に通信すべき移動局端末
が存在することになる。

【００３２】一般的に、ビームは他のビームの最大放射
方向付近では利得を低く抑えるように形成されるので、
一番強い電界強度で受信したビーム方向に移動局端末が
存在していると考えることができる。

【００３３】したがって、レベル検出器２７は、周波数
変換器23-1〜23-mの各出力の信号振幅を比較し、最もレ
ベルの高い信号を送信ビームと決定する。レベル検出器
２７から出力される送信用ビーム制御信号には、例え
ば、ビーム形成回路５のビーム番号に対応する情報等が
含まれている。

【００３４】図２はビーム形成回路５により形成される
ビームの特性を示す図である。基地局１の照射エリアを
角度θ1〜θ2として、このエリア内をｍ個のビームでカ
バーするものとすると、ビーム形成回路５は、図２
（ａ）に示すようにｍ個のビームがそれぞれ|θ1−θ2|
／ｍ[°]のビーム幅を持つように、素子アンテナ4-1〜4
-nでの受信信号を合成する。これら受信信号は、ビーム
形成回路５のそれぞれ異なる出力端子から出力される。
よって、ビーム形成回路５のｍ個の出力端と図２（ａ）
のｍ個のビームとは１対１の関係になる。

【００３５】例えば、θi方向から電波が入射されたも
のと仮定すると、ビーム形成回路５の各出力端子での電
力は図２（ｂ）に示すようになる。図示のように、θi
方向を主ビーム内にもつビームｉでの受信電力が一番大
きく、ビーム（ｉ＋１）、ビーム（ｉ−１）は主ビーム
の近くにθｉ方向を持つために、ビームｉよりは低いが
ある程度の受信電力が得られる。一方、その他のビーム
は、サイドローブ領域にθiが存在するため、受信電力
が低くなっている。

【００３６】このため、最大受信電力（最大信号強度）
を持つビーム、あるいは各ビームの受信電力分布（信号
強度分布）により、ある程度電波の到来方向を推定する
ことが可能となる。また、この場合、基地局１２側で送
信ビームとしてビームｉを選択すれば、通信相手である
移動局端末に、効率的に電力を供給することが可能とな
り、移動局端末の感度が向上する、あるいはそれ以外の
端末への雑音を低下させることができるというメリット
を持つ。

【００３７】一方、図１のシステムにおける送信信号の
流れは以下の通りである。変調器２８からの出力ベース
バンド信号は、周波数変換器２９でアップコンバートさ
れた後、レベル検出器２７の出力信号である送信用ビー
ム制御信号と周波数多重化され、光変調されて基地局１
２に伝送される。

【００３８】基地局１２に伝送された光信号は、光／電
気変換器１０にて電気信号に変換された後、分離回路１
１にて、アンテナ送信信号と送信用ビーム制御信号とに
分離される。

【００３９】分離回路１１で分離されたアンテナ送信信
号は、周波数変換器１２にてアップコンバートされる。
また、分離回路１１で分離された送信用ビーム制御信号
は、送信用ビーム制御回路１３を介して分配器１４に入
力される。

【００４０】分配器１４は、送信用ビーム制御回路１３
の出力信号に基づいて、周波数変換器１２の出力信号の
位相および信号強度の調整を行い、各素子アンテナ4-1
〜4-nの指向性に応じた信号を出力する。すなわち、分
配器１４は、送信用ビーム制御回路１３の出力信号に基
づいて、スイッチのように１つの端子に対して全信号を
供給するか、あるいは、いくつかのビーム端子に対して
適当な分配比で分配を行う。

【００４１】分配器１４の出力信号は、送受分離器6-1
〜6-nを介してビーム形成回路５に入力され、各素子ア
ンテナ4-1〜4-nへのビーム信号が形成される。

【００４２】このように、第１の実施形態は、ビーム空
間に変換した信号の強度の最大値あるいは強度分布をレ
ベル検出器２７で検出して、送信時の放射指向性を決定
するようにしたため、基地局１内の周波数変換器7-1〜7
-mと制御局２内の周波数変換器23-1〜23-mとの同期を取
らなくても、電波の到来方向を推定することができる。
したがって、周波数変換器7-1〜7-mの間、および制御局
２内の周波数変換器23-1〜23-mの間の同期を取らなくて
もよくなり、制御局２の構成を簡略化できる。

【００４３】また、第１の実施形態では、受信信号に基
づいて推定された電波の到来方向に送信信号が放射され
るように、制御局２内で送信制御用のビーム制御信号を
送信用の変調信号（アンテナ送信信号）と多重化して基
地局１に伝送し、基地局１内でビーム形成を行うため、
制御局２内で各素子アンテナ4-1〜4-nごとのビームを形
成して多重化する必要がなくなり、送信系の構成を簡略
化することができる。

【００４４】（第２の実施形態）第２の実施形態は、指
向性パターンを持ったアンテナを使用することで、ビー
ム形成回路５を省略して基地局１の構成を簡略化するも
のである。

【００４５】図３は本発明に係る無線通信システムの第
２の実施形態のブロック図である。図３では、図１と共
通する構成部分には同一符号を付しており、以下では相
違点を中心に説明する。

【００４６】図３の基地局１は、例えばセクタアンテナ
のようにそれぞれ異なる所望の指向性パターンを持つ複
数の指向性アンテナ4a-1〜4a-nを有する点と、図１のビ
ーム形成回路５を持たない点を除けば、図１の基地局１
と同様に構成されている。また、図３の制御局２は、図
１の制御局２と同様に構成されている。

【００４７】図３の複数のアンテナ4a-1〜4a-nはそれぞ
れ指向性が異なるため、各アンテナ4a-1〜4a-nで受信さ
れた信号の最大強度や強度分布を制御局２内のレベル検
出器２７で検出することにより、電波の到来方向を正確
に推定することができる。このため、図１のビーム形成
回路５は不要になり、基地局１の構成をよりいっそう簡
略化でき、小型化および低コスト化が可能になる。

【００４８】図４（ａ）は図３の指向性アンテナ4a-1〜
4a-nにおけるビーム形成を模式的に表した図、図４
（ｂ）は図１の素子アンテナ4-1〜4-nおよびビーム形成
回路５によるビーム形成を模式的に表した図である。

【００４９】図１のビーム形成回路５は、図４（ｂ）に
示すように、各素子アンテナ4-1〜4-nごとに信号を、あ
る複素ウェイトを掛け合わせて合成して所望の指向性パ
ターンを形成する。

【００５０】これに対して、図３のような指向性アンテ
ナ4a-1〜4a-n（例えば、反射鏡アンテナやセクタビーム
アンテナなど）を用いると、図４（ａ）に示すように、
アンテナ単体で各々最大放射方向が異なり所定のビーム
幅、利得を持つなど所望の指向性パターンを持つ。この
ため、図４（ｂ）のように各素子アンテナ4-1〜4-nの受
信信号を合成せずとも、本発明の第１の実施形態と同等
の特性を得ることが可能である。

【００５１】よって、本発明の第２の実施形態において
は、ビーム形成回路５がなくとも、個々の受信信号強度
より電波の到来方向を推定することが可能となる。

【００５２】（第３の実施形態）第１および第２の実施
形態では、アンテナで受信した信号をアナログ信号の状
態で重み付けして復調していたが、第３の実施形態はデ
ィジタル信号に変換してディジタル的に重み付けした後
に復調するものである。

【００５３】図５は本発明に係る無線通信システムの第
３の実施形態のブロック図である。図５では、図１と共
通する構成部分には同一符号を付しており、以下では相
違点を中心に説明する。

【００５４】図５の基地局１は、図１の基地局１と同様
に構成されている。図５の制御局２は、周波数変換器23
-1〜23-mで同一の周波数に変換された受信信号をディジ
タル信号に変換するｍ個のアナログ／ディジタル変換器
（Ａ／Ｄ変換手段）41-1〜41-mと、これらディジタル信
号に対してディジタル的に所定の重み付けおよび合成を
行った後に復調するディジタル信号処理回路（ディジタ
ル信号処理手段）４２とを有する。

【００５５】図５のシステムの場合、アナログ的な重み
付けを行わなくてよいため、第１の実施形態よりも集積
化が可能になり、制御局２を小型化できる。また、ディ
ジタル信号処理回路４２では、位相調整だけでなく、干
渉抑圧制御、到来方向推定、および遅延波の合成など、
ディジタル信号処理のアルゴリズムを変更することによ
り、さらなる複雑高度な基地局１の制御がハードウェア
の追加なしで可能になる。

【００５６】また、図５では、周波数変換器23-1〜23-m
の出力信号をレベル検出器２７に入力しているが、ディ
ジタル信号処理回路４２で信号処理した結果の信号をレ
ベル検出器２７に入力して指向性制御用の制御信号を生
成してもよい。

【００５７】上述した第１〜第３の実施形態のレベル検
出器２７は、基地局１から制御局２に伝送されてきた受
信信号の強度に基づいて指向性制御用の制御信号を生成
しているが、ネットワーク側で無線通信端末の位置情報
がわかる場合には、この位置情報もレベル検出器２７に
入力して、位置情報と受信信号の強度とに基づいて指向
性制御用の制御信号を出力してもよい。

【００５８】（第４の実施形態）第４の実施形態は、基
地局１内にレベル検出器２７を設けて、基地局１内で指
向性制御用の制御信号を生成するものである。

【００５９】図６は本発明に係る無線通信システムの第
４の実施形態のブロック図である。図６では、図１と共
通する構成部分には同一符号を付しており、以下では、
相違点を中心に説明する。

【００６０】図６の基地局１は、図１の構成に加えて、
周波数変換器7-1〜7-mの出力信号の最大強度及び又は強
度分布を検出して指向性制御用の制御信号を生成するレ
ベル検出器２７を有する。基地局１内の送信用ビーム制
御回路１３は、レベル検出器２７からの制御信号に基づ
いてアンテナ送信用のビーム制御信号を生成する。

【００６１】一方、図６の制御局２は、図１の構成から
レベル検出器２７と合成器３０を取り除いた構成になっ
ている。

【００６２】図６のシステムは、基地局１内で受信信号
のレベル検出と送信用のビーム制御を行うため、制御局
２内にレベル検出器２７や合成器３０を設ける必要がな
くなり、制御局２の構成を簡略化できる。

【００６３】また、制御局２から基地局１にアンテナ送
信信号を伝送する際、制御局２内で、送信信号と送信用
ビーム制御信号とを多重化する必要がなくなるため、制
御局２から基地局１への伝送系の構成を簡略化できる。

【００６４】（第５の実施形態）第５の実施形態は、第
４の実施形態の変形例であり、基地局１から制御局２に
受信信号を伝送する際、ビーム形成回路５が形成したす
べてのビームを伝送するのではなく、信号レベルの高い
ビームのみを選択して伝送するものである。

【００６５】図７は本発明に係る無線通信システムの第
５の実施形態のブロック図である。図７では、図１と共
通する構成部分には同一符号を付しており、以下では相
違点を中心に説明する。

【００６６】図７の基地局１は、図１の構成に加えて、
レベル検出器２７から出力されたビーム制御信号に基づ
いて、周波数変換器7-1〜7-mの出力信号の一部のみを選
択する受信用ビーム選択回路（受信信号選択手段）４３
を有する。具体的には、受信用ビーム選択回路４３は、
周波数変換器7-1〜7-mで周波数変換された信号のうち、
信号強度の高い信号を中心にいくつかを選択する。合成
器８は、受信用ビーム選択回路４３が選択した信号のみ
を多重化する。多重化された信号は、電気／光変換器９
で光信号に変換されて制御局２に伝送される。

【００６７】図７の制御局２は、図１と同様に構成され
ている。ただし、基地局１から伝送されてくる信号数が
減少するため、各信号の重み付け処理や、重み付けされ
た各信号の合成処理などが図１よりも容易になり、制御
局２の構成を簡略化できる。

【００６８】（その他の実施形態）図３，図６および図
７では、制御局２内での各ビームに対する重み付けをア
ナログ的に行っているが、図５と同様に、制御局２内に
Ａ／Ｄ変換器とディジタル信号処理回路を設けて、受信
信号をＡ／Ｄ変換器でディジタル信号に変換してから、
ディジタル信号処理回路内で、ディジタル的に重み付け
処理、合成処理、および復調処理などを行ってもよい。

【００６９】図５〜図７は図１と同様にビーム形成回路
５を有する例を示しているが、図３と同様に、アレイア
ンテナ４の代わりに指向性のアンテナを用いてもよく、
これにより、ビーム形成回路５が不要となる。例えば、
図８は、図６の回路において、アレイアンテナ４の代わ
りに指向性アンテナ4a-1〜4a-nを接続した例を示してい
る。

【００７０】また、上述した第１〜第５の実施形態で
は、アレーアンテナ４を送受信共用としており、素子ア
ンテナ4-1〜4-nの端部に送受信分離器6-1〜6-mを接続す
る例を示しているが、ビーム形成回路５も送受信共用と
している。しかしながら、送信用アンテナと受信用アン
テナを別個に設けて、ビーム形成回路５も、送信用と受
信用にそれぞれ別個に設けてもよい。この場合、送受信
分離回路は不要となる。

【００７１】さらに、上述した第１〜第５の実施形態で
は、各素子アンテナ4-1〜4-nで受信した無線周波数信号
を、いったん中間周波数信号に変換した後に光変調して
制御局２に伝送している。その理由は、無線周波数信号
で光変調するよりも、電気／光変換器９と光／電気変換
器２１を安価に実現できるためである。ただし、無線周
波数信号を光変調して制御局２に伝送してもよく、その
場合でも、レベル検出器２７を用いて電波の到来方向を
推定可能である。

【００７２】また、図１や図３のシステムにおいても、
図７と同様に、基地局１内に受信用ビーム選択回路４３
を設けて、受信信号の一部だけを選択して周波数多重化
して制御局２に伝送してもよい。

【００７３】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、基地局から制御局に受信信号を伝送する際、基地
局内あるいは制御局内で受信信号の最大強度及び又は強
度分布を検出し、その検出結果に基づいて、無線通信端
末宛ての送信信号の指向性を制御するため、基地局から
制御局に相対位相差を保持した状態で受信信号を伝送し
なくてもよくなり、基地局および制御局の構成を簡略化
および小型化できる。

【００７４】また、無線通信端末宛ての送信信号の指向
性制御用の制御信号を制御局内で生成する場合、その制
御信号を無線通信端末宛ての送信信号と多重化して基地
局に伝送するようにすれば、送信系の構成をさらに簡略
化できる。

【００７５】さらに、無線通信端末宛ての送信信号の指
向性制御用の制御信号を基地局内で生成する場合には、
制御局からは単に無線通信端末宛ての送信信号だけを送
信すればよいため、送信系の構成を簡略化できる。

【００７６】また、受信信号の最大強度及び又は強度分
布に基づいて、必要な受信信号のみを基地局から制御局
に伝送するようにすれば、制御局に伝送される受信信号
の数を減らすことができ、受信系の構成を簡略化でき
る。

【００７７】また、基地局から伝送されてきた受信信号
を、制御局内でディジタル信号に変換すれば、制御局内
での重み付け処理や復調処理をディジタル的に行うこと
ができ、集積化が容易になるため、制御局の小型化が可
能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る無線通信システムの概略構成を示
すブロック図。

【図２】ビーム形成回路により形成されるビームの特性
を示す図。

【図３】本発明に係る無線通信システムの第２の実施形
態のブロック図。

【図４】（ａ）は図３の指向性アンテナにおけるビーム
形成を模式的に表した図、（ｂ）は図１の素子アンテナ
およびビーム形成回路によるビーム形成を模式的に表し
た図。

【図５】本発明に係る無線通信システムの第３の実施形
態のブロック図。

【図６】本発明に係る無線通信システムの第４の実施形
態のブロック図。

【図７】本発明に係る無線通信システムの第５の実施形
態のブロック図。

【図８】図６のシステムにおいて、指向性アンテナを用
いた例を示すブロック図。

【図９】特開平5-102894号公報に開示されている従来の
送受信ダイバーシチ方式の無線通信システムのブロック
図。

【図１０】特開平10-145286号公報に開示されている無
線通信システムのブロック図。

【符号の説明】

１ 基地局 ２ 制御局 ３ 光ファイバ ４ アレイアンテナ 4-1〜4-n 素子アンテナ 4a-1〜4a-n 指向性アンテナ ５ ビーム形成回路 6-1〜6-n 送受分離器 7-1〜7-m，１２，23-1〜23-m，２９ 周波数変換器 ８，２５ 合成器 ９，３１ 電気／光変換器 １０，２１ 光／電気変換器 １１ 分離回路 １３ 送信用ビーム制御回路 １４，２２ 分配器 24-1〜24-m 重み付け回路 ２６ 復調器 ２７ レベル検出器 ２８ 変調器

───────────────────────────────────────────────────── 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 7/36 Ｈ０４Ｂ 7/26 １０４Ａ Ｈ０４Ｊ 14/00 9/00 Ｅ 14/02 Ｆターム(参考） 5J021 AA05 AA06 AA11 AB01 CA06 DB02 DB03 EA02 FA13 FA32 GA02 HA05 5K002 AA05 BA04 DA21 DA42 FA01 GA07 5K059 BB01 CC03 CC04 DD31 5K067 AA42 BB02 CC02 CC24 DD57 EE02 EE10 EE16 EE37 KK02 KK03

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】無線通信端末と、この無線通信端末と無線
   通信を行う基地局と、この基地局と光伝送路を介して接
   続された制御局とからなる無線通信システムにおいて、 前記基地局は、 複数のアンテナ素子からなり送受信ビームの指向性を変
   更可能な可変指向性アンテナと、 前記光伝送路を介して前記制御局から伝送された第１の
   光信号を電気信号に変換する第１の光／電気変換手段
   と、 この第１の光／電気変換手段にて変換された電気信号を
   前記無線通信端末宛ての送信信号と前記可変指向性アン
   テナの指向性制御のためのビーム制御信号とに分離する
   分離手段と、 前記ビーム制御信号に基づいて前記可変指向性アンテナ
   の送受信ビームの指向性を制御するアンテナ制御手段
   と、 前記無線通信端末宛ての送信信号を前記可変指向性アン
   テナを介して前記無線通信端末へ送信する送信手段と、 前記複数のアンテナ素子を介して前記無線通信端末から
   受信した各受信信号に相関する信号を周波数多重する第
   １の周波数多重化手段と、 この周波数多重化手段にて周波数多重した信号を光変調
   して第２の光信号を生成し、前記光伝送路を介して前記
   制御局に伝送する第１の電気／光変換手段と、を有し、 前記制御局は、 前記基地局から伝送された前記第２の光信号を電気信号
   に変換する第２の光／電気変換手段と、 前記第２の光／電気変換手段で変換された電気信号を、
   多重化前の前記複数の周波数信号に分配する分配手段
   と、 前記分配手段で分配された各信号に相関する信号に、位
   相及び又は信号強度に関する重み付けを行う重み付け手
   段と、 前記重み付け手段で重み付けされた各信号を合成する合
   成手段と、 前記合成手段で合成された信号に基づいて受信信号の復
   調を行う復調手段と、 前記分配手段で分配された各信号に相関する信号の最大
   強度及び又は強度分布を検出し、その検出結果に基づい
   て前記ビーム制御信号を生成するレベル検出手段と、 前記無線通信端末宛ての送信信号と前記ビーム制御信号
   とを多重化する第２の周波数多重化手段と、 前記第２の周波数多重化手段で多重化した信号を光変調
   して前記第１の光信号を生成し、前記光伝送路を介して
   前記基地局に伝送する第２の電気／光変換手段と、を有
   することを特徴とする無線通信システム。
2. 【請求項２】無線通信端末と、この無線通信端末と無線
   通信を行う基地局と、この基地局と光伝送路を介して接
   続された制御局とからなる無線通信システムにおいて、 前記基地局は、 指向性が各々異なる複数のアンテナ素子と、 前記光伝送路を介して前記制御局から伝送された第１の
   光信号を電気信号に変換する第１の光／電気変換手段
   と、 この第１の光／電気変換手段にて変換された電気信号を
   前記無線通信端末宛ての送信信号と前記複数のアンテナ
   素子を選択するためのアンテナ選択信号とに分離する分
   離手段と、 前記アンテナ選択信号に基づいて前記複数のアンテナ素
   子のいずれかを選択し、このアンテナを制御するアンテ
   ナ制御手段と、 前記無線通信端末宛ての送信信号を前記アンテナ素子を
   介して無線通信端末へ送信する送信手段と、 前記アンテナ素子を介して前記無線通信端末から受信し
   た各受信信号に相関する信号を周波数多重する第１の周
   波数多重化手段と、 この周波数多重化手段にて周波数多重した信号を光変調
   して第２の光信号を生成し、前記光伝送路を介して前記
   制御局に伝送する第１の電気／光変換手段と、を有し、 前記制御局は、 前記基地局から伝送された前記第２の光信号を電気信号
   に変換する第２の光／電気変換手段と、 前記第２の光／電気変換手段で変換された電気信号を、
   多重化前の前記複数の周波数信号に分配する分配手段
   と、 前記分配手段で分配された各周波数信号に相関する信号
   に、位相及び又は信号強度に関する重み付けを行う重み
   付け手段と、 前記重み付け手段で重み付けされた各信号を合成する合
   成手段と、 前記合成手段で合成された信号に基づいて受信信号の復
   調を行う復調手段と、 前記分配手段で分配された各周波数信号に相関する信号
   の最大強度及び又は強度分布を検出し、その検出結果に
   基づいて前記アンテナ選択信号を生成するレベル検出手
   段と、 前記無線通信端末宛ての送信信号と前記アンテナ選択信
   号とを多重化する第２の周波数多重化手段と、 前記第２の周波数多重化手段で多重化した信号を光変調
   して前記第１の光信号を生成し、前記光伝送路を介して
   前記基地局に伝送する第２の電気／光変換手段とを有す
   ることを特徴とする無線通信システム。
3. 【請求項３】無線通信端末と、この無線通信端末と無線
   通信を行う基地局と、この基地局と光伝送路を介して接
   続された制御局とからなる無線通信システムにおいて、 前記基地局は、 複数のアンテナ素子からなり送受信ビームの指向性を変
   更可能な可変指向性アンテナと、 所定のビーム制御信号に基づいて前記可変指向性アンテ
   ナの送受信ビームの指向性を制御するアンテナ制御手段
   と、 前記光伝送路を介して前記制御局から伝送された第１の
   光信号を電気信号に変換し、前記無線通信端末宛ての送
   信信号として出力する第１の光／電気変換手段と、 前記無線通信端末宛ての送信信号を前記可変指向性アン
   テナを介して前記無線通信端末へ送信する送信手段と、 前記複数のアンテナ素子を介して前記無線通信端末から
   受信した各受信信号に相関する信号を周波数多重する第
   １の周波数多重化手段と、 この周波数多重化手段にて周波数多重した信号を光変調
   して第２の光信号を生成し、前記光伝送路を介して前記
   制御局に伝送する第１の電気／光変換手段と、 前記複数のアンテナ素子を介して前記無線通信端末から
   受信した各受信信号に相関する信号の最大強度及び又は
   強度分布を検出し、その検出結果に基づいて前記ビーム
   制御信号を生成するレベル検出手段と、を有し、 前記制御局は、 前記基地局から伝送された前記第２の光信号を電気信号
   に変換する第２の光／電気変換手段と、 前記第２の光／電気変換手段で変換された電気信号を、
   多重化前の前記複数の周波数信号に分配する分配手段
   と、 前記分配手段で分配された各周波数信号に相関する信号
   に、位相及び又は信号強度に関する重み付けを行う重み
   付け手段と、 前記重み付け手段で重み付けされた各信号を合成する合
   成手段と、 前記合成手段で合成された信号に基づいて受信信号の復
   調を行う復調手段と、 前記無線通信端末宛ての送信信号を光変調して前記第１
   の光信号を生成し、前記光伝送路を介して前記基地局に
   伝送する第２の電気／光変換手段とを有することを特徴
   とする無線通信システム。
4. 【請求項４】無線通信端末と、この無線通信端末と無線
   通信を行う基地局と、この基地局と光伝送路を介して接
   続された制御局とからなる無線通信システムにおいて、 前記基地局は、 指向性が各々異なる複数のアンテナ素子と、 前記光伝送路を介して前記制御局から伝送された第１の
   光信号を電気信号に変換し、前記無線通信端末宛ての送
   信信号として出力する第１の光／電気変換手段と、 所定のアンテナ選択信号に基づいて前記複数のアンテナ
   素子のいずれかを選択し、このアンテナを制御するアン
   テナ制御手段と、 前記無線通信端末宛ての送信信号を前記アンテナ素子を
   介して無線通信端末へ送信する送信手段と前記アンテナ
   素子を介して前記無線通信端末から受信した各受信信号
   に相関する信号を周波数多重する周波数多重化手段と、 この周波数多重化手段にて周波数多重した信号を光変調
   して第２の光信号を生成し、前記光伝送路を介して前記
   制御局に伝送する第１の電気／光変換手段と、 前記第１の周波数信号手段にて変換された各周波数信号
   の最大強度及び又は強度分布を検出し、その検出結果に
   基づいて前記アンテナ選択信号を生成するレベル検出手
   段と、 前記制御局は、 前記基地局から伝送された前記第２の光信号を電気信号
   に変換する第２の光／電気変換手段と、 前記第２の光／電気変換手段で変換された電気信号を、
   多重化前の前記複数の周波数信号に分配する分配手段
   と、 前記分配手段で分配された各周波数信号に相関する信号
   に、位相及び又は信号強度に関する重み付けを行う重み
   付け手段と、 前記重み付け手段で重み付けされた各信号を合成する合
   成手段と、 前記合成手段で合成された信号に基づいて受信信号の復
   調を行う復調手段と、 前記無線通信端末宛ての送信信号を光変調して前記第１
   の光信号を生成し、前記光伝送路を介して前記基地局に
   伝送する第２の電気／光変換手段とを有することを特徴
   とする無線通信システム。
5. 【請求項５】前記基地局は、 前記ビーム制御信号に基づいて、前記複数のアンテナ素
   子を介して前記無線通信端末から受信した各受信信号に
   相関する信号のうち、一部の信号を選択する受信信号選
   択手段を有し、 前記周波数多重化手段は、前記受信信号選択手段により
   選択された信号のみを多重化することを特徴とする請求
   項３記載の無線通信システム。
6. 【請求項６】前記基地局は、 前記複数のアンテナ素子を介して前記無線通信端末から
   受信した各受信信号を、それぞれ異なる周波数の信号に
   変換して前記第１の周波数多重化手段に供給する第１の
   周波数変換手段と、 前記分離手段で分離された前記無線通信端末宛ての送信
   信号を無線周波数の信号に変換して前記送信手段に供給
   する第２の周波数変換手段と、を有し、 前記制御局は、 前記分配手段で分配された各信号を同一周波数の信号に
   変換して前記重み付け手段と前記レベル検出手段とに供
   給する第３の周波数変換手段を有することを特徴とする
   請求項１〜５のいずれかに記載の無線通信システム。
7. 【請求項７】前記制御局は、 前記第３の周波数変換手段で変換された各信号をディジ
   タル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、 前記ディジタル信号に対して各種のディジタル信号処理
   を行うディジタル信号処理手段と、を有し、 前記ディジタル信号処理手段は、前記ディジタル信号に
   基づいて、前記重み付け手段による重み付けと、前記復
   調手段による復調処理とを行うことを特徴とする請求項
   ６に記載の無線通信システム。
8. 【請求項８】前記レベル検出手段は、前記ディジタル信
   号処理手段でのディジタル信号処理結果に基づいて、受
   信信号の信号強度あるいは強度分布を検出することを特
   徴とする請求項７に記載の無線通信システム。