JP2001275150A - 無線基地局 - Google Patents

無線基地局

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JP2001275150A
JP2001275150A JP2000082203A JP2000082203A JP2001275150A JP 2001275150 A JP2001275150 A JP 2001275150A JP 2000082203 A JP2000082203 A JP 2000082203A JP 2000082203 A JP2000082203 A JP 2000082203A JP 2001275150 A JP2001275150 A JP 2001275150A
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Japan
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mobile station
wireless communication
base station
directivity
antenna
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Application number
JP2000082203A
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English (en)
Inventor
Tomoyuki Yamada
知之 山田
Kazuhiro Uehara
一浩 上原
Shuji Kubota
周治 久保田
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 制御信号についても遅延波の影響を受けにく
い無線基地局を実現し、制御チャネルの誤り率特性を向
上させる。 【解決手段】 制御チャネルの送受信をセクタ毎に行
い、基地局の配下にある全セクタを順々に切替えてブロ
ードキャスティングする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、無線基地局が異な
る指向性で複数の移動局と同時に同一の周波数で無線通
信を行う空間分割多重アクセス(SDMA)に利用す
る。
【0002】
【従来の技術】空間分割多重アクセス(SDMA)と
は、無線基地局が複数の移動局に対して別々の指向性を
形成し、同時に同一のチャネルで複数の移動局と無線通
信を行う多重アクセス方式である(Multi-Beam Adaptive
Base-station Antennas for Cellular Land Mobile Ra
dio System:S.C.Swales,IEEE VTC,1989)。
【0003】この従来例を図4および図5を参照して説
明する。図4は一つの無線基地局が二つの異なる移動局
に対し異なる指向性により無線通信を行う状態を示す概
念図である。図5は一つの無線基地局が二つの異なる移
動局に対し一つの無指向性(オムニ指向性)アンテナに
より無線通信を行う状態を示す概念図である。
【0004】図4に示すように、無線基地局BSが移動
局MS1およびMS2に対し、異なる二方向の指向性を
形成できるアンテナを用いてそのメインビーム#1およ
び#2を向けてやることにより、同一のチャネルでも同
時に移動局MS1およびMS2と無線通信を行うことが
できる。
【0005】一方、図5に示すように、無線基地局BS
がオムニ指向性で送受信を行うと、同一チャネルでは一
つの移動局としか無線通信を行うことができない。つま
り、SDMAにより一つのチャネルに収容できる加入者
容量を大きくすることができる。
【0006】しかし、着呼信号および報知信号などの無
線基地局の配下にある全ての移動局に対して無線信号を
送る必要のある制御信号を伝送する際はSDMAにより
特定の方向に指向性を向けて送受信することはできな
い。
【0007】例えば、着呼信号は移動局の位置を無線基
地局が知らないためブロードキャスティングする必要が
ある。また制御ゾーンの識別を行うための位置情報信
号、使用している発信制御チャネルの番号を移動局に知
らせる発信制御チャネル情報信号、上り発信制御チャネ
ルに移動局からの信号がなく空きであることを示す発信
制御チャネルの空き線信号などの報知信号は全ての移動
局を対象とする信号であるので、全方向の移動局に向け
て送信する必要がある。
【0008】そこで従来の技術では、図5に示すよう
に、着呼信号および報知信号などの制御信号はオムニ指
向性で送受信を行っていた。なお、上記で述べた報知信
号は、あるモデルケースであり他のシステムでは異なる
こともある。一方、通話チャネルおよび通話中チャネル
切替を制御する通話チャネルに付随する制御チャネルは
特定の移動局を対象にしたチャネルであり、特定の移動
局に指向性を向けてSDMAを行うことが可能である。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来の技
術で制御信号をオムニ指向性で受信するとあらゆる方向
から入力してくる遅延波を全て受信してしまい、特定の
移動局に指向性を形成する場合と比べて遅延波の影響を
受けやすいという問題がある。換言すれば選択性フェー
ジングの影響が大きくなる。
【0010】一方、特定の移動局に指向性を形成する方
法では、メインビームの方向から到来する希望波を強く
受信し、他の方向から到来する遅延波を抑圧するため遅
延波の影響を受けにくい。
【0011】すなわち、従来の技術では、オムニ指向性
で送受信する着呼信号および報知信号などの制御信号
は、特定の移動局に指向性を形成して送受信する通話信
号に比べて、遅延波の影響つまり選択性フェージングの
影響を受けやすいという欠点があった。
【0012】本発明は、このような背景に行われたもの
であって、制御信号についても遅延波の影響を受けにく
い無線基地局を提供することを目的とする。本発明は、
制御チャネルの誤り率特性を向上させることができる無
線基地局を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明は、制御チャネル
の送受信をセクタ毎に行い、基地局の配下にある全セク
タを順々に切替えてブロードキャスティングすることを
最も主要な特徴とする。従来技術とは、制御チャネルの
ブロードキャスティングを実現するためにオムニ指向性
ではなくセクタアンテナの切替を用いる点で異なる。
【0014】本発明は、ブロードキャスティングする必
要のある制御チャネルの送受信にセクタアンテナを用い
ることにより、受信する遅延波の数をオムニ指向性を用
いる場合と比べて少なくすることができるため遅延波の
影響を軽減することが可能であり、制御チャネルの誤り
率特性を向上させる効果が得られる。
【0015】すなわち、本発明は、不特定の移動局を対
象として無線通信を行う手段と、特定の移動局を対象と
して無線通信を行う手段と、その指向性が複数の異なる
方向に設定可能なアンテナとを備え、前記特定の移動局
を対象として無線通信を行う手段は、前記アンテナの指
向性を当該移動局の方向に設定する手段を備えた無線基
地局である。
【0016】ここで、本発明の特徴とするところは、全
周方向(360°)を複数の角度に分割しその分割され
た角度がそれぞれ割当てられた複数のセクタアンテナが
設けられ、前記不特定の移動局を対象として無線通信を
行う手段は、この複数のセクタアンテナを順次巡回的に
切替選択する手段を備えたところにある。
【0017】あるいは、前記特定の移動局を対象として
無線通信を行う手段は、前記不特定の移動局を対象とし
て無線通信を行う手段が用いる前記複数のセクタアンテ
ナを共通に用いてもよい。
【0018】これにより、不特定の移動局を対象とした
無線通信でも各セクタ毎に送受信を行うことができるの
で、遅延波の影響を軽減することができ、制御チャネル
の誤り率特性を向上させることができる。このとき、仮
に、切替選択する速度が遅延波の伝搬速度と比較して高
速であるとすると、遅延波の影響を軽減する効果が低減
すると考えられるが、切替選択速度をそのように高速化
する必要はなく、遅延波の伝搬速度と比較してきわめて
低速に設定されるので、遅延波の影響を軽減する効果を
充分に得ることができる。
【0019】
【発明の実施の形態】本発明実施例の無線基地局の構成
を図1および図3を参照して説明する。図1は本発明第
一実施例の無線基地局の全体構成図である。図3は本発
明第二実施例の無線基地局の全体構成図である。
【0020】本発明第一実施例は、図1に示すように、
不特定の移動局を対象として制御チャネルによる無線通
信を行う手段と、特定の移動局を対象として通話チャネ
ルおよびこの通話チャネルに付随する制御チャネルによ
る無線通信を行う手段とを備えた送受信機TRおよびシ
ステム制御装置COと、その指向性が複数の異なる方向
に設定可能な複数のアンテナ素子A1〜Akを含むアン
テナAとを備え、システム制御装置COは、特定の移動
局を対象として無線通信を行う場合は、アンテナAの指
向性を当該移動局の方向に設定するためのウェイト制御
部WCOを備えた無線基地局である。
【0021】ここで、本発明第一実施例の特徴とすると
ころは、全周方向(360°)を複数の角度に分割しそ
の分割された角度がそれぞれ割当てられた複数のセクタ
アンテナ1〜kが設けられ、システム制御装置COは、
不特定の移動局を対象として無線通信を行う場合には、
この複数のセクタアンテナ1〜kを順次巡回的に切替選
択するところにある。
【0022】また、本発明第二実施例では、図3に示す
ように、一組のセクタアンテナ1〜kが設けられ、シス
テム制御装置COは、特定の移動局を対象として無線通
信を行う場合は、当該移動局の方向に指向性を有するセ
クタアンテナiを選択し、不特定の移動局を対象として
無線通信を行う場合は、複数のセクタアンテナ1〜kを
順次巡回的に切替選択する。
【0023】(第一実施例)本発明第一実施例を図1お
よび図2を参照して説明する。図2はセクタの概念を説
明するための図である。図1に示すように、SDMAに
より特定の移動局に指向性を形成する必要があるので、
アンテナ素子A1〜Akは複数本(k本)必要である。
アンテナ素子A1〜Akの出力である複素振幅x1〜x
kに複素ウェイト乗算器WMUにより複素ウェイトw1
〜wkが乗算され、加算器ADにより総和出力yが得ら
れる。アンテナ素子A1〜Akの個々の指向性はオムニ
指向性であるが、複素ウェイトw1〜wkを変えること
によりアンテナAとしては特定の方向に指向性を形成す
ることができる。総和出力yは送受信機TR内のスイッ
チを経て受信機に入力され復調されて情報が得られる。
【0024】SDMAを行うときの指向性形成方法とし
て幾つかのアルゴリズムが知られているが、希望波に関
する事前知識で分類すると、二つの系統に分けられる。
一つは事前知識として希望波のレプリカを用いる方法で
あり、レプリカを参照信号として最小二乗法により指向
性を形成するMMSE(RLS、LMS)と呼ばれるア
ルゴリズムである。もう一つは、事前知識として希望波
の到来方向(DOA)を用いる方法であり、MSN、D
CMPと呼ばれるアルゴリズムが知られている。
【0025】その他に信号の定包絡線性という性質を利
用して事前知識なしにブラインドで指向性を形成するC
MAというアルゴリズムもある。これらは希望波にメイ
ンビームを向ける一方、干渉波に対してヌルを向ける方
法である。その他に、干渉波に対してヌルを向けるので
はなく、希望波にメインビームを向け希望波以外の方向
には低い利得の指向性パターンを形成することにより干
渉波を抑圧する固定的なビームフォーミング方法もSD
MAで用いることができる。そして無線基地局には、複
素ウェイトを制御するウェイト制御部WCOが設けられ
ている。
【0026】さて、今までの説明では信号の流れは受信
の場合であるが、送信の場合は、受信機を送信機にし加
算器を分岐器にして信号の流れを逆にすればよい。以上
の装置はSDMAを行うときの装置であり、当装置で送
受信する信号は特定の移動局に対して指向性を向ける通
話信号などである。そして特定の移動局に対して指向性
を向けるSDMAを用いるときには指向性を絞ることが
出来るので、通話信号の伝送時は遅延波の影響を受けに
くい。
【0027】しかし着呼信号および報知信号などのブロ
ードキャスティングする必要のある制御チャネルの伝送
を従来技術のようにオムニ指向性で行った場合には、あ
らゆる角度から到来する遅延波を受信してしまい遅延波
の影響を強く受けるという欠点を持っている。
【0028】本発明ではこの問題を回避するため、制御
チャネルの送受信を行うときは、別に設けられたセクタ
アンテナ1〜kを用いる。何故ならセクタアンテナ1〜
kはオムニ指向性で送受信した場合と比べて指向性を絞
ることが可能であるため、遅延波の数を少なくすること
ができるので遅延波に耐性があるからである。
【0029】これにより、移動通信におけるSDMAを
実現する際に問題となっていた制御チャネルの伝送品質
の劣化および切断という従来技術の欠点を解決すること
ができる。なお、セクタとは図2に示すようにセルを幾
つかの部分に分割した領域である。セクタアンテナ1〜
3はそれぞれのセクタ#1〜#3のみをカバーするよう
に指向性を形成する。順々に切替えるセクタアンテナ1
〜kを用いて制御信号を送受信してやることにより、セ
ルに存在する全移動局と送受信を行うことができる。つ
まりブロードキャスティングができる。基地局には、図
1に示すようにセクタアンテナを切替えるセクタセレク
タ用スイッチSEが設けられており、このセクタセレク
タ用スイッチSEを順々に切り替えることによりセクタ
アンテナ1〜kを切り替える。
【0030】セクタセレクタ用スイッチSEは送受信機
TRと接続されており、送受信機TRは制御信号の送受
信のときおよび通話信号の送受信のときで共有される。
システム制御装置COは各部を統括的に制御する。
【0031】(第二実施例)本発明第二実施例を図3を
参照して説明する。第二実施例では、第一実施例のアン
テナAを別に設けるのではなく、SDMAを行うアンテ
ナ素子一つ一つにセクタアンテナ1〜kを用いるという
構成である。SDMAを行うときは複素ウェイトw1〜
wkを制御して指向性を形成し、ビームスペースのアダ
プティブアレイとして働く。
【0032】一方、セクタアンテナとして用いる場合
は、対象とするアンテナ素子のウェイトのみを1にし、
その他のウェイトを0にして送受信する。それぞれのア
ンテナ素子はセクタアンテナであるので、当該セクタの
みに指向性を形成できる。そして、ウェイトを1とする
アンテナ素子を変えることによりアンテナを切替えるこ
とができる。
【0033】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
制御信号の送受信のときに生じる遅延波の影響を軽減す
ることができる。これにより、制御チャネルの誤り率特
性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明第一実施例の無線基地局の全体構成図。
【図2】セクタを説明するための図。
【図3】本発明第二実施例の無線基地局の全体構成図。
【図4】一つの無線基地局が二つの異なる移動局に対し
異なる指向性により無線通信を行う状態を示す概念図。
【図5】一つの無線基地局が二つの異なる移動局に対し
一つの無指向性(オムニ指向性)アンテナにより無線通
信を行う状態を示す概念図。
【符号の説明】
1〜k セクタアンテナ A アンテナ A1〜Ak アンテナ素子 AD 加算器、分岐器 BS 無線基地局 CO システム制御装置 MS1、MS2 移動局 SE セクタセレクタ用スイッチ TR 送受信機 WCO ウェイト制御装置 WMU 複素ウェイト乗算器 w1〜wk 複素ウェイト x1〜xk 複素振幅
───────────────────────────────────────────────────── 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) H01Q 21/28 H01Q 25/00 25/00 H04J 15/00 H04B 7/26 H04B 7/26 105D H04J 15/00 B (72)発明者 久保田 周治 東京都千代田区大手町二丁目3番1号 日 本電信電話株式会社内 Fターム(参考) 5J021 AA05 AA08 AA10 AA12 CA06 DB02 DB03 DB04 EA04 FA05 FA14 FA15 FA16 FA17 FA20 FA24 FA26 FA29 FA31 FA32 GA02 GA08 HA03 HA05 HA10 JA03 5K022 FF04 5K067 AA02 CC01 EE02 EE10 EE22 EE46 HH21 KK02

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 不特定の移動局を対象として無線通信を
    行う手段と、特定の移動局を対象として無線通信を行う
    手段と、その指向性が複数の異なる方向に設定可能なア
    ンテナとを備え、 前記特定の移動局を対象として無線通信を行う手段は、
    前記アンテナの指向性を当該移動局の方向に設定する手
    段を備えた無線基地局において、 全周方向(360°)を複数の角度に分割しその分割さ
    れた角度がそれぞれ割当てられた複数のセクタアンテナ
    が設けられ、 前記不特定の移動局を対象として無線通信を行う手段
    は、この複数のセクタアンテナを順次巡回的に切替選択
    する手段を備えたことを特徴とする無線基地局。
  2. 【請求項2】 不特定の移動局を対象として無線通信を
    行う手段と、特定の移動局を対象として無線通信を行う
    手段と、全周方向(360°)を複数の角度に分割しそ
    の分割された角度がそれぞれ割当てられた複数のセクタ
    アンテナとを備え、 前記特定の移動局を対象として無線通信を行う手段は、
    当該移動局の方向に指向性を有する前記セクタアンテナ
    を選択する手段を備えた無線基地局において、 前記不特定の移動局を対象として無線通信を行う手段
    は、前記複数のセクタアンテナを順次巡回的に切替選択
    する手段を備えたことを特徴とする無線基地局。
JP2000082203A 2000-03-23 2000-03-23 無線基地局 Pending JP2001275150A (ja)

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