JP2001144667A

JP2001144667A - ディジタル無線通信方法

Info

Publication number: JP2001144667A
Application number: JP32099999A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Hamaguchi; 清浜口
Original assignee: Communications Research Laboratory
Current assignee: Communications Research Laboratory
Priority date: 1999-11-11
Filing date: 1999-11-11
Publication date: 2001-05-25
Anticipated expiration: 2019-11-11
Also published as: JP3303052B2

Abstract

(57)【要約】【課題】適応アレーアンテナの指向性を短時間で形成
でき、移動局の移動にも対応して良好な通信品質を保つ
ことができるようにする。【解決手段】この発明のディジタル無線通信方法にお
いて、Ａ局は、先ず制御用信号発生部２５ａで生成した
狭帯域信号を無指向性アンテナ２４ａを介してＢ局に送
信する。一方のＢ局も同様にして狭帯域信号を送信する
ので、Ａ局はそのＢ局からの狭帯域信号を受信し、その
狭帯域信号によるＢ局との通信により電波到来方向探知
部１５ａが電波到来方向を推定する。この電波到来方向
探知部１５ａは、振幅位相調整部２２ａおよび１３ａに
指令することにより、その電波到来方向に適合させるよ
うに、送信アンテナ部２４ａおよび受信アンテナ部１１
ａの各適応アレーアンテナに指向性を持たせ、その後は
その指向性アンテナを介して広帯域信号による相互通信
を開始する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、第一局と第二局
との二局間でのディジタル無線通信を各々の適応アレー
アンテナを介して行うディジタル無線通信方法に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】基地局と移動局との二局間でのディジタ
ル移動無線通信を行う場合、図４に示すように、基地局
のアンテナが無指向性であれば、その無指向性アンテナ
は移動局からのマルチパス波を同時に受信するため、信
号が歪み、通信品質が劣化してしまう（図４（ａ））。
そこで、基地局のアンテナに指向性を持たせ、その指向
性アンテナによってマルチパス波が受信されないように
し、受信波を限定することによって信号の歪みを少なく
し、通信品質を改善するようにしている（図４
（ｂ））。

【０００３】そこで、基地局において適応アレーアンテ
ナを使用し、受信時にその適応アレーアンテナに指向性
を持たせ、送信をその指向性アンテナを介して行う方法
（第１の従来例）が、例えば、「桑原義彦、柿沼裕幸、
小川聡、”マルチビーム送信ＤＢＦ装置の試作評価”、
電子情報通信学会無線通信システム研究会技術研究報
告、ＲＣＳ−９８−１８８、ｐｐ．３５−３８（１９９
９年１月）」によって提案されている。

【０００４】ここで、適応アレーアンテナ技術とは、受
信時に複数のアンテナを使用し、個々のアンテナの振
幅、位相を調整した後に、これらの信号を合成する技術
である。振幅、位相の調整は、個々のアンテナから受信
される信号を用いて、ある特定の式（アルゴリズム）を
用いて算出する。適応アレーアンテナ技術を使用すれ
ば、信号が到来する方向にアンテナの指向性を形成する
ことが可能となる（「菊間信良著、”アレーアンテナに
よる適応信号処理”、科学技術出版、１９９９年」参
照）。

【０００５】しかし、上記第１の従来例では、移動局の
アンテナは無指向性アンテナを使用する必要がある。こ
れは、移動局に指向性アンテナを想定すると、基地局、
移動局がともに指向性アンテナを持つことになり、相互
の指向性が一致しない場合、通信が行えなくなるためで
ある。ところが、このように、移動局のアンテナに無指
向性アンテナを使用すると、移動局ではマルチパス波を
受信するので、信号が歪むという問題点を有していた。

【０００６】このような問題点を解決するために、移動
局に適応アレーアンテナを使用し、その適応アレーアン
テナに持たせる指向性を順次切り換え、その切り換えの
都度、基地局も指向性を形成して基地局−移動局間で通
信を行い、最も品質良く通信が行えるアンテナ指向性を
見出し、その後、その指向性により通信を継続して行う
ディジタル無線通信方法が考えられる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記したディ
ジタル無線通信方法では、通信を開始するまでに、移動
局の適応アレーアンテナの指向性切り換えに比較的長い
時間を要してしまうし、また、切り換えの最中に移動局
が移動すれば、電波伝搬状況が変化し、見出したアンテ
ナ指向性が最適であるどうかがわからなくなる。

【０００８】この発明は上記に鑑み提案されたもので、
適応アレーアンテナの指向性を短時間で形成でき、移動
局の移動にも対応して良好な通信品質を保つことができ
るディジタル無線通信方法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】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明は、第一局と第二局との二局
間でのディジタル無線通信を各々の適応アレーアンテナ
を介して行うディジタル無線通信方法において、上記第
一局と第二局はそれぞれ、狭帯域信号を通信開始前の初
期状態として設定されている無指向性アンテナを介して
相手局に送信し、その相手局から受信した狭帯域信号に
よる通信により電波到来方向を推定し、その電波到来方
向に適合させるように適応アレーアンテナに指向性を持
たせ、その後はその指向性アンテナを介して広帯域信号
による相互通信を開始する、ことを特徴としている。

【００１０】また、請求項２に記載の発明は、上記した
請求項１に記載の発明の構成に加えて、上記第一局と第
二局はそれぞれ、狭帯域信号を生成し、その狭帯域信号
を通信チャネルとは別のチャネルで送信する、ことを特
徴としている。

【００１１】また、請求項３に記載の発明は、上記した
請求項１に記載の発明の構成に加えて、上記第一局と第
二局はそれぞれ、送信信号を変調して狭帯域信号とし、
その狭帯域信号を通信チャネルで送信する、ことを特徴
としている。

【００１２】さらに、請求項４に記載の発明は、上記し
た請求項１に記載の発明の構成に加えて、上記第一局は
狭帯域信号を生成しその狭帯域信号を通信チャネルとは
別のチャネルで送信し、第二局は送信信号を変調して狭
帯域信号としその狭帯域信号を通信チャネルで送信す
る、ことを特徴としている。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下にこの発明の実施の形態を図
面に基づいて詳細に説明する。先ず第１の実施形態を図
１および図２を用いて説明する。

【００１４】この発明のディジタル無線通信方法は、図
１に示すように、Ａ局（例えば基地局）とＢ局（例えば
移動局）との二局間でのディジタル無線通信を各々の適
応アレーアンテナを介して行う場合の通信方法である。
なお、Ａ局とＢ局とは同一構成の送受信部を備えている
ので、ここでは、Ａ局の送受信部の構成について説明
し、Ｂ局の送受信部については、Ａ局の送受信部の各構
成要素に付した符号の添え字ａをｂに替えて記載するに
とどめ、その説明を省略する。

【００１５】図２はＡ局の送受信部の構成を示す図であ
る。図において、Ａ局は、受信部１０ａと送信部２０ａ
とから構成され、受信部１０ａは、受信アンテナ部１１
ａ、受信ＲＦ／ＩＦ部１２ａ、振幅位相調整部１３ａ、
復調部１４ａおよび電波到来方向探知部１５ａからな
り、一方の送信部２０ａは、変調部２１ａ、振幅位相調
整部２２ａ、送信ＩＦ／ＲＦ部２３ａ、送信アンテナ部
２４ａおよび制御用信号発生部２５ａからなっている。

【００１６】受信部１０ａにおいて、適応アレーアンテ
ナである受信アンテナ部１１ａで受信した電波信号は、
受信ＲＦ／ＩＦ部１２ａにおいてＲＦ信号からＩＦ信号
に周波数変換され、所望の信号レベルに増幅される。そ
の後、振幅位相調整部１３ａにおいて、それぞれの信号
は振幅・位相調整されて、合成され、受信ＩＦ信号が得
られる。受信ＩＦ信号は復調部１４ａにおいて受信信号
（ディジタル信号）に復調される。電波到来方向探知部
１５ａでは、受信ＲＦ／ＩＦ部１２ａから出力されるＩ
Ｆ信号を用いて電波到来方向の推定を行い、振幅・位相
を計算した後に、振幅位相調整部１３ａに出力する。

【００１７】一方の送信部２０ａにおいては、送信信号
（ディジタル信号）が変調部２１ａにおいて変調され、
送信ＩＦ信号が得られる。この送信ＩＦ信号は、送信ア
ンテナ部２４ａのアンテナ数と同数に分配されて、振幅
位相調整部２２ａにおいて振幅・位相調整される。ここ
で振幅・位相の値は、受信側において設定される振幅・
位相と同一の値である。その後、各通信チャネルで送信
ＩＦ／ＲＦ部２３ａに送られ、この送信ＩＦ／ＲＦ部２
３ａにおいてＩＦ信号からＲＦ信号に周波数変換され、
所望の信号レベルに増幅された後に、適応アレーアンテ
ナである送信アンテナ部２４ａの各アンテナから電波と
して放射される。また、制御用信号発生部２５ａは、狭
帯域の制御用信号を発生し、送信アンテナ部２４ａから
電波として放射される。そして、受信アンテナ部１１ａ
と送信アンテナ部２４ａとには、それぞれ通信開始前の
初期状態として無指向性アンテナが形成されている。

【００１８】このような送受信部１０ａ、２０ａを備え
たＡ局は、先ず制御用信号発生部２５ａで生成した狭帯
域信号を無指向性アンテナを介してＢ局に送信する。一
方のＢ局も同様にして狭帯域信号を送信するので、Ａ局
はそのＢ局からの狭帯域信号を受信し、その狭帯域信号
によるＢ局との通信により電波到来方向探知部１５ａが
電波到来方向を推定する。この電波到来方向探知部１５
ａは、振幅位相調整部２２ａおよび１３ａに指令するこ
とにより、その電波到来方向に適合させるように、送信
アンテナ部２４ａおよび受信アンテナ部１１ａの各適応
アレーアンテナに指向性を持たせ、その後はその指向性
アンテナを介して広帯域信号による相互通信を開始す
る。

【００１９】なお、狭帯域信号は通信チャネルとは別の
チャネルで送信アンテナ部２４ａに送られ、送信され
る。また、広帯域信号は、ディジタル信号を変調部２１
ａで変調して生成され、送信部２０ａの通信チャネルで
送信される。

【００２０】上記第１の実施形態では、先ず狭帯域信号
を無指向性アンテナで送信するが、この狭帯域信号はマ
ルチパスによる影響が小さいため、無指向性アンテナを
使用しても良好な通信を保持でき、したがって、その狭
帯域信号による通信によって短時間で速やかに指向性ア
ンテナを形成することができ、たとえ一方の局が移動し
たとしても、その移動に迅速に対応するので、指向性ア
ンテナによる良好な通信品質を保つことができる。

【００２１】また、制御用信号を通信用チャネルとは別
途持つために、この制御用信号を用いて送信電力制御を
行うことも可能となる。

【００２２】図３は第２の実施形態でのＡ局の送受信部
の構成を示す図である。この図３では、上記した第１の
実施形態におけるＡ局と同一の構成要素には、同一の符
号を付してその説明を省略する。この第２の実施形態に
おけるＡ局が、上記した第１の実施形態におけるＡ局と
相異している点は、送信部２００ａに制御用信号発生部
２５ａを備えていない点と、受信部１００ａの復調部１
４ａに切り換え指令部１６ａを設けるようにした点であ
る。

【００２３】通信初期において、この切り換え指令部１
６ａは変調部２１ａに指令して送信信号（ディジタル信
号）を狭帯域信号に変調させ、その狭帯域信号を、通信
チャネルで振幅位相調整部２２ａ、送信ＩＦ／ＲＦ部２
３ａを介して、送信アンテナ部２４ａから送信させる。
この場合の送信アンテナ部２４ａは、通信開始前の初期
状態として無指向性アンテナに形成されている。

【００２４】一方のＢ局も同様にして狭帯域信号を送信
するので、Ａ局はそのＢ局からの狭帯域信号を受信し、
その狭帯域信号によるＢ局との通信により電波到来方向
探知部１５ａが電波到来方向を推定する。この電波到来
方向探知部１５ａは、振幅位相調整部２２ａおよび１３
ａに指令することにより、その電波到来方向に適合させ
るように、送信アンテナ部２４ａおよび受信アンテナ部
１１ａの各適応アレーアンテナに指向性を持たせる。こ
のようにしてＡ局とＢ局の双方に指向性アンテナを形成
する。

【００２５】復調部１４ａは、その後、復調信号の信号
対雑音電力比（ＳＮＲ）をあらかじめ定めたしきい値と
比較するなどの方法により、狭帯域信号での通信が完了
したと判定し、この判定後に切り換え指令部１６ａが変
調部２１ａに指令して送信信号（ディジタル信号）を広
帯域信号に変調させ、その広帯域信号を、通信チャネル
で振幅位相調整部２２ａ、送信ＩＦ／ＲＦ部２３ａを介
して、送信アンテナ部２４ａから送信させる。これによ
り、通信は広帯域信号による通信に切り換えられ、Ａ局
とＢ局とは指向性アンテナを介して広帯域信号による相
互通信を開始する。

【００２６】この第２の実施形態では、上記した第１の
実施形態と同様に効果を発揮するとともに、制御用信号
発生部を設けず、狭帯域信号も通信チャネルで送信でき
るので、より簡単な構成で指向性アンテナを形成するこ
とができる。

【００２７】上記の説明では、Ａ局とＢ局との双方にそ
れぞれ、制御用信号発生部２５ａ、２５ｂ、あるいは切
り換え指令部１６ａ、１６ｂを設けるようにしたが、一
方のＡ局に制御用信号発生部１６ａを設け、他方のＢ局
に切り換え指令部１６ｂを設けるように構成してもよ
い。この場合、Ａ局は、制御用信号発生部２５ａで生成
した狭帯域信号を、通信開始前の初期状態として設定さ
れている無指向性アンテナを介してＢ局に送信し、また
Ｂ局は、切り換え指令部１６ｂが変調部２１ｂに指令
し、送信信号（ディジタル信号）を変調させることで得
られた狭帯域信号を、通信開始前の初期状態として設定
されている無指向性アンテナを介してＡ局に送信する。
Ａ局とＢ局とは、その狭帯域信号による通信により指向
性アンテナを形成する。

【００２８】

【発明の効果】この発明は上記した構成からなるので、
以下に説明するような効果を奏することができる。

【００２９】請求項１に記載の発明では、先ず狭帯域信
号を無指向性アンテナで送信する。この狭帯域信号はマ
ルチパスによる影響が小さいため、無指向性アンテナを
使用しても良好な通信を保持でき、したがって、その狭
帯域信号による通信によって短時間で速やかに指向性ア
ンテナを形成することができ、たとえ一方の局が移動し
たとしても、その移動に迅速に対応するので、指向性ア
ンテナによる良好な通信品質を保つことができる。

【００３０】また、請求項２に記載の発明では、最初に
送信する制御用信号（狭帯域信号）を通信用チャネルと
は別に持つために、この制御用信号を用いて送信電力制
御を行うことが可能となる。

【００３１】さらに、請求項３に記載の発明では、最初
に送信する狭帯域信号を通信チャネルで送信するので、
送信部の構成をより簡単なものとすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】二局間のディジタル無線通信を示す説明図であ
る。

【図２】Ａ局の送受信部の構成を示す図である。

【図３】第２の実施形態でのＡ局の送受信部の構成を示
す図である。

【図４】マルチパス波とアンテナとの関係を示す図であ
る。

【符号の説明】

１０ａ受信部１１ａ受信アンテナ部１２ａ受信ＲＦ／ＩＦ部１３ａ振幅位相調整部１４ａ復調部１５ａ電波到来方向探知部１６ａ切り換え指令部２０ａ送信部２１ａ変調部２２ａ振幅位相調整部２３ａ送信ＲＦ／ＩＦ部２４ａ送信アンテナ部２５ａ制御用信号発生部１００ａ受信部２００ａ送信部１０ｂ受信部１１ｂ受信アンテナ部１２ｂ受信ＲＦ／ＩＦ部１３ｂ振幅位相調整部１４ｂ復調部１５ｂ電波到来方向探知部１６ｂ切り換え指令部２０ｂ送信部２１ｂ変調部２２ｂ振幅位相調整部２３ｂ送信ＲＦ／ＩＦ部２４ｂ送信アンテナ部２５ｂ制御用信号発生部１００ｂ受信部２００ｂ送信部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第一局と第二局との二局間でのディジタ
ル無線通信を各々の適応アレーアンテナを介して行うデ
ィジタル無線通信方法において、上記第一局と第二局はそれぞれ、狭帯域信号を通信開始
前の初期状態として設定されている無指向性アンテナを
介して相手局に送信し、その相手局から受信した狭帯域
信号による通信により電波到来方向を推定し、その電波
到来方向に適合させるように適応アレーアンテナに指向
性を持たせ、その後はその指向性アンテナを介して広帯
域信号による相互通信を開始する、ことを特徴とするディジタル無線通信方法。
【請求項２】上記第一局と第二局はそれぞれ、狭帯域
信号を生成し、その狭帯域信号を通信チャネルとは別の
チャネルで送信する、請求項１に記載のディジタル無線
通信方法。
【請求項３】上記第一局と第二局はそれぞれ、送信信
号を変調して狭帯域信号とし、その狭帯域信号を通信チ
ャネルで送信する、請求項１に記載のディジタル無線通
信方法。
【請求項４】上記第一局は狭帯域信号を生成しその狭
帯域信号を通信チャネルとは別のチャネルで送信し、第二局は送信信号を変調して狭帯域信号としその狭帯域
信号を通信チャネルで送信する、請求項１に記載のディジタル無線通信方法。