JP2002208889A - 無線通信システム、ウェイト制御装置及びウェイト・ベクトル生成方法並びに無線基地局用アダプティブアレイの制御方法及びアダプティブアレイ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】空間分割多重を行う際に、直交ビームを端末の
組合わせに対して個々に用意しないことで、端末数が増
加しても保持すべきウェイト・ベクトル数が急増しない
無線通信システムを提供する 【解決手段】複数のアンテナ素子で受信された信号は分
配器を介してビーム形成回路に与えられる。ビーム形成
回路は、信号を重み付け合成して所定の指向性パターン
を持つビームに対応する受信信号を出力する。重み付け
合成を制御するためのウェイトは、ウェイト制御装置に
よって設定される。ウェイト制御装置は、未登録の端末
から登録要求があった場合に、該端末の方向に指向性の
ヌルが向き且つアンテナ素子でカバーするカバーエリア
を方向によって複数に分割したエリアのうちの該端末の
位置するエリア以外のエリアの範囲内に最大指向性が向
くビームを形成させるためのウェイト・ベクトルを求め
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、空間分割多重を行
うための無線通信システム、ウェイト制御装置及びウェ
イト・ベクトル生成方法並びに無線基地局用アダプティ
ブアレイの制御方法及びアダプティブアレイに関する。

【０００２】

【従来の技術】ＦＷＡ（Ｆｉｘｅｄ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ
Ａｃｃｅｓｓ）システムは、基地局と、固定された端
末局とが、無線で高速通信を行うシステムである。ポイ
ント・ツー・マルチポイント（Ｐ−ＭＰ）システムは、
基地局が複数の端末局と通信を行うシステムである。Ｐ
−ＭＰシステムにおいて、加入者容量を増加する手段と
して、空間分割多重（ＳＤＭＡ）がある。図１６に示す
ように、基地局１００１に備わったアダプティブアレイ
１００２は互いに干渉を及ぼさない直交ビームを形成す
る。これは、複数の端末１００３の同時通信を可能にす
る。

【０００３】図１７に多重化数が２の場合のアダプティ
ブアレイ１００２の構成例を示す。ビーム形成回路１０
５１，２０５１において、重み付け器１５０１〜１５０
４，２５０１〜２５０４に適切なウェイトベクトルを設
定し、これと合成器１５１２，２５１２で各アンテナ素
子１０１１〜１０１４の出力を重み付け合成することに
よって、一方の端末方向に最大指向性を向け、もう一方
の端末方向に指向性のヌルを向けるような直交ビームを
形成することができる。

【０００４】多重化数が３以上の場合も同様であり、対
象とする端末方向に最大指向性を向け、それ以外の複数
の端末方向の全てに指向性のヌルを向けるような直交ビ
ームが形成される。

【０００５】従来のシステムにおいては、空間分割多重
を行うために用いる直交ビームを形成するためのウェイ
トは、基地局について多重化数を考慮した全ての端末の
組み合わせに対して個々に算出して保持される。例え
ば、多重化数が２で全端末の数がｎとした場合、端末の
組み合わせとして算出して保持すべきウェイトの組数
は、ｎ×（ｎ−１）となる。したがって、従来のシステ
ムにおいては、空間分割多重の対象とする端末の登録数
の増加に伴い、保持すべきウェイトの組数が膨大になる
という問題点がある。

【０００６】ＣＳＭＡ／ＣＡ方式でパケット通信を行う
無線通信システムがある。

【０００７】図２２にＣＳＭＡ／ＣＡ方式を用いるＩＥ
ＥＥ８０２．１１無線ＬＡＮシステムの構成を示す。基
地局９００は端末９１１へのパケット送信前にキャリア
センスを行い、端末９１３からのチャネル予約情報を含
むパケットを受信したときは、その予約された期間中の
パケット送信を延期する。その後、更に制御部９０１に
より算出されるランダムな時間待った後（バックオフ処
理）、ターゲット端末９１１のアドレスを宛先指定した
パケットを送信する。ターゲット端末９１１は受信した
データが正常であれば所定時間後に肯定応答パケット
（ＡＣＫ）を基地局に送信する。基地局９００はターゲ
ット端末９１１からのＡＣＫを所定時間後に受信できな
いときには制御部９０１によりバックオフ処理を行い再
度データの送信を行う。

【０００８】一方、アダプティブアレイは図２３に示す
ように、隣接セルからの干渉を低減するビームを形成す
ることで通信品質を向上できる。

【０００９】アダプティブアレイは、一般的に、受信し
た信号に基づいてビーム制御を行う。例えば方向拘束付
き電力最小化法は、特定の方向への利得を保持しつつ、
受信した信号を全て干渉とみなして抑圧する。したがっ
て、隣接セルからの干渉波のみが到来する状態をつくり
方向拘束付き電力最小化法を用いれば，自セル内の特定
エリアをカバーしかつ干渉波を除去するビームを形成す
ることができる。

【００１０】しかしながら、隣接セルからの同一チャネ
ル干渉を全て抑圧するためには、アンテナ素子数を増や
す必要があり、装置規模が大きくなるという問題点があ
る。

【００１１】また、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式を用いるＩＥＥ
Ｅ８０２．１１無線ＬＡＮシステムでは、上述した通
り、パケット送信を集中制御しないため抑圧対象の端末
ないし基地局のみがパケット送信する状態を作ることが
困難であった。その結果、抑圧対象の端末ないし基地局
がパケット送信する代わりに自セルの端末がパケット送
信し、これを抑圧するビームを形成してしまうという問
題点がある。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記事情を
考慮してなされたもので、空間分割多重を行う際に、直
交ビームを端末の組合わせに対して個々に用意しないこ
とで、端末数が増加しても保持すべきウェイト数が急増
しないようにした無線通信システム、ウェイト制御装置
及びウェイト・ベクトル生成方法を提供することを目的
とする。

【００１３】また、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式でパケット通信
を行う無線通信システムにおいて、抑圧対象となる干渉
波数を限定し装置規模を小さくするとともに、抑圧対象
となる干渉波のみが存在する状態を作り、これら干渉波
を除去するビームを形成することのできる無線通信シス
テムを提供し、並びに無線基地局用アダプティブアレイ
の制御方法及びアダプティブアレイを提供することを目
的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明に係る無線通信シ
ステムは、空間分割多重による複数端末との同時通信が
可能な無線通信システムにおいて、前記端末から送信さ
れた信号を受信する複数のアンテナ素子と、前記複数の
アンテナ素子において受信された受信信号を重み付け合
成することで所定の指向性パターンを持つビームに対応
する受信信号を出力する複数のビーム形成部と、複数の
前記ビーム形成部のそれぞれに対し前記重み付け合成を
制御するウェイト・ベクトルを設定する制御部とを備
え、前記制御部は、未登録の端末からの登録要求を受信
したときに、該未登録端末の方向に指向性のヌルが向
き、且つ当該無線通信システムがカバーするカバーエリ
アを複数に分割したエリアのうちの該未登録端末が位置
するエリア以外の特定のエリアに最大指向性が向くビー
ムを形成させるためのウェイト・ベクトルを求め、記憶
する。

【００１５】空間分割多重による複数端末との同時通信
を行うにあたっては、端末の組合わせに対して直交ビー
ムを個々に用意する必要がある。本発明は、指向性のヌ
ルは特性が急峻なため正確に端末方向に向ける必要があ
る一方、最大指向性については特性が平坦であるから、
個々の端末に対してヌルと同程度に正確には向ける必要
がないとし、かかる最大指向性については大まかなウェ
イト・ベクトルを用いることとする。

【００１６】例えば端末の登録時に、本発明に従ってウ
ェイト・ベクトルを求めて記憶しておく。そして、空間
分割多重で同時通信する際に、事前に計算されたウェイ
ト・ベクトルを用い、ある端末の方向に最大指向性が向
き、且つ、他の端末の方向に指向性のヌルが向くビーム
を形成する。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら発明の
実施の形態を説明する。

【００１８】（第１の実施形態）図１に、本発明の第１
の実施形態を適用した基地局１を含むＦＷＡ（Ｆｉｘｅ
ｄ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ａｃｃｅｓｓ）システムの例を
示す。

【００１９】基地局１は、アダプティブアレイ（無線通
信システム）２を備え、アダプティブアレイ２により端
末間干渉を回避することによって同一チャネルでの複数
の端末３との同時通信が可能である。なお、図１では９
０°セクターを例示しているが、これに限定されるもの
ではない。

【００２０】なお、本実施形態では具体例としては４つ
のアンテナ素子からなるアダプティブアレイを用いて２
つの端末の空間分割多重（ＳＤＭＡ）を行う場合を例に
とって説明する。

【００２１】図２に、本実施形態に係る基地局の備える
アダプティブアレイの構成例を示す。

【００２２】図２に示されるように、本アダプティブア
レイは、ｍ（ｍは複数；図２ではｍ＝４の場合を示して
いる）系統のアンテナ素子１１〜１４と、ｍ系統の増幅
器（低雑音増幅）２１〜２４と、ｍ系統の周波数変換器
３１〜３４と、ｍ系統の分配器４１〜４４と、ｎ（ｎは
複数；図２ではｎ＝２の場合を示している）系統のビー
ム形成回路５１，５２と、ｎ系統の受信器６１，６２
と、ウェイト制御装置７とを備えている。

【００２３】また、ビーム形成回路５１は、ｍ個の重み
付け器５１１１〜５１１４と、合成器５１２とを含む。
同様に、ビーム形成回路５２は、ｍ個の重み付け器５２
１１〜５２１４と、合成器５２２とを含む。

【００２４】さらに、ウェイト制御装置７は、端末分類
装置７１と、端末記憶装置７２と、ウェイト演算装置７
３と、ウェイト記憶装置７４と、ウェイト選択装置７５
とを含む。

【００２５】なお、基地局は、図２のアダプティブアレ
イを複数組備えてもよい。例えば、図２のアダプティブ
アレイが９０°セクターをカバー範囲とする場合には、
これを４組備えることで、３６０°全方向をカバーする
ことができる。

【００２６】さて、図２のアダプティブアレイにおい
て、各アンテナ素子１１〜１４において受信した受信信
号は、それぞれ、対応する増幅器２１〜２４に入力され
る。増幅器２１〜２４はそれぞれ受信信号を増幅する。

【００２７】増幅器２１〜２４で増幅された受信信号
は、それぞれ、対応する周波数変換器３１〜３４に入力
される。周波数変換器３１〜３４はそれぞれ受信信号の
周波数帯を電波周波数（ＲＦ）から中間周波数（ＩＦ）
もしくはベースバンド（ＢＢ）へ変換する。

【００２８】周波数変換器３１〜３４で周波数変換され
た受信信号は、それぞれ、対応する分配器４１〜４４に
入力される。分配器４１〜４４は、いずれも、受信信号
を分配してビーム形成回路５１とビーム形成回路５２に
出力する。

【００２９】このようにして、ビーム形成回路５１に
は、分配器４１〜４４から、各アンテナ素子１１〜１４
による受信信号が入力される。ビーム形成回路５２につ
いても、同様である。

【００３０】ビーム形成回路５１に入力された受信信号
は、それぞれ対応する重み付け器５１１１〜５１１４で
重み付けがなされた後に、合成器５１２で合成され、受
信器６１に伝達される。ビーム形成回路５２について
も、同様である。

【００３１】重み付け器５１１１〜５１１４や重み付け
器５２１１〜５２１４のウェイトは、ウェイト制御装置
７によって適宜設定される。

【００３２】なお、上記は受信信号がアナログ信号の場
合であるが、Ａ／Ｄ変換器等の利用によりディジタル信
号領域で重み付けを行うことも可能である。

【００３３】次に、ウェイト制御装置７について詳しく
説明する。

【００３４】ここで、本実施形態では、図３に示すよう
に、基地局の（図２のアダプティブアレイによる）カバ
ーエリアを、基地局からみた方向によって複数個のエリ
アに分割し、ある端末が、複数個のエリアのうち、いず
れのエリアに属しているかを考える。図３の例は、基地
局のカバーエリアをＡ１〜Ａ７の７つのエリアに分割し
たときに、端末Ｔ１がエリアＡ２に属し、端末Ｔ２がエ
リアＡ５に所属する場合を示している。以下では、具体
例としては図３のエリア構成の場合を例にとって説明す
る（もちろん、他の分割数でも等分割でなくても本発明
は同様に適用可能である）。

【００３５】ウェイト制御装置７の端末分類装置７１
は、対象となっている端末３が、基地局のカバーエリア
を分割した複数のエリアのうちいずれのエリア内に存在
しているかを（図３の場合、Ａ１〜Ａ７のいずれのエリ
アに位置するかを）、当該端末３からの受信信号に基づ
いて推定する。

【００３６】当該端末３の所属するエリアが推定された
ならば、当該端末３を識別するための識別情報と、端末
分類装置７１により推定された当該端末３が所属するエ
リアを識別するための識別情報との対応関係は、端末・
エリア対応情報として対応記憶装置７２に記憶される
（図１０参照；なお、後述するように図１０は端末Ｔ１
と端末Ｔ２の登録後の内容の例である）。

【００３７】ウェイト演算装置７３は、この対応記憶装
置７２に記憶された端末・エリア対応情報の内容に基づ
き、端末３の方向に指向性のヌルが向き且つ端末３が所
属するエリア以外の特定のエリアの範囲内に最大指向性
が向くビームを形成するためのウェイトを、端末３から
の受信信号を用いて算出する（指向性のヌルが向くのは
該当端末の方向であるのに対して、最大指向性が向くの
は該当エリアの範囲内（のいずれかの方向）である）。
このウェイトは、端末３が所属するエリア以外の全部の
エリアまたは端末３が所属するエリア以外で所定の条件
を満たすエリアの各々を上記の特定のエリアとした場合
について、それぞれ求められる。なお、図２の構成例の
場合、ウェイトは４次元ベクトルとなる。

【００３８】ウェイト演算装置７３により算出された各
ウェイトは、対応する端末（すなわち指向性のヌルを向
かせる端末）と、対応するエリア（すなわち最大指向性
を向かせるエリア）とが特定できるようにして、ウェイ
ト記憶装置７４に記憶される。

【００３９】そして、２つの端末の空間分割多重（ＳＤ
ＭＡ）を行う際には、第２の端末の方向に指向性のヌル
が向き且つ第１の端末が所属するエリアの範囲内に最大
指向性が向くビームを形成するためのウェイト、および
第１の端末の方向に指向性のヌルが向き且つ第２の端末
が所属するエリアの範囲内に最大指向性が向くビームを
形成するためのウェイトが、ウェイト記憶装置７４に記
憶されているとき、これら２つのウェイトをウェイト選
択装置７５によりビーム形成回路５１の重み付け器５１
１１〜５１１４およびビーム形成回路５２の重み付け器
５２１１〜５２１４に各々設定する。これによって、同
一チャネルを使っても、ビーム形成回路５１から受信器
６１には第１の端末からの受信出力を与え、ビーム形成
回路５２から受信器６２には第２の端末からの受信出力
を与えるようにすることができる（もちろん、端末とビ
ーム形成回路／受信器との対応を逆に取ってもよい）。
図３の例の場合、これら２つのウェイトは、端末Ｔ２の
方向に指向性のヌルが向き且つ端末Ｔ１が所属するエリ
アＡ２の範囲内に最大指向性が向くビームを形成するた
めのウェイト、および端末Ｔ１の方向に指向性のヌルが
向き且つ端末Ｔ２が所属するエリアＡ５の範囲内に最大
指向性が向くビームを形成するためのウェイトとなる。

【００４０】次に、端末分類装置７１の構成について更
に詳しく説明する。

【００４１】図４に、端末分類装置７１の内部構成例を
示す。

【００４２】初期ウェイト記憶装置７１１は、基地局の
カバーエリアを分割した複数のエリアの各々について、
当該エリア（の例えば中央部の方向）に最大指向性が向
くビームを形成するためのウェイトを初期ウェイトとし
て記憶している。例えば、図３の場合、エリアＡ１に最
大指向性が向くビームを形成するための初期ウェイト、
…、エリアＡ７に最大指向性が向くビームを形成するた
めの初期ウェイトの、７種類の初期ウェイトを記憶して
いる。なお、初期ウェイトでは、指向性のヌルの方向は
特に考慮していない。

【００４３】ここでは、図３の各エリアＡ１，Ａ２，Ａ
３，…，Ａ７に最大指向性が向くビームをそれぞれＢ
１，Ｂ２，Ｂ３，…，Ｂ７で表し、各ビームＢ１，Ｂ
２，Ｂ３，…，Ｂ７を形成するためのウェイトをそれぞ
れＷ１，Ｗ２，Ｗ３，…，Ｗ７で表すものとする。

【００４４】図５に、ウェイトＷ１，Ｗ２，Ｗ３，…，
Ｗ７によってそれぞれ形成されたビームＢ１，Ｂ２，Ｂ
３，…，Ｂ７の様子を例示する。

【００４５】受信状態観測装置７１２は、この初期ウェ
イト記憶装置７１１により記憶された、各初期ウェイト
を、ビーム形成回路５１の重み付け器５１１１〜５１１
４に設定したときの、端末３からの信号を観測し、端末
３からの信号を最も良い状態で受信できるビームの最大
指向性が向くエリア（すなわち、その状態のときに用い
た初期ウェイトによって形成されるビームの最大指向性
が向くエリア）を、端末３が所属するエリアとする。そ
して、受信状態観測装置７１２は、この観測結果とし
て、端末の識別情報と、該端末が所属するエリアの識別
情報との対応関係を、対応記憶装置７２に出力する。

【００４６】ここで、受信状態観測装置７１２が評価す
る「最も良い受信状態」とは、例えば、受信電力が最大
になる受信状態のことである。また、例えば、最も良い
受信状態を、信号対雑音電力比が最大になる受信状態と
してもよい。

【００４７】なお、上記では観測にビーム形成回路５１
を用いたが、もちろんビーム形成回路５２を用いてもよ
い。また、いずれか一方に決めてもよいし、その都度、
所定の方法で選択されたものを用いるようにしてもよ
い。また、２つのビーム形成回路に異なる初期ウェイト
を設定して信号の観測を並行して行うようにしてもよ
い。このようにすることで、評価する時間を短縮するこ
とができる。

【００４８】以上のような構成により、端末がどのエリ
ア内にいるかをビーム形成回路５１またはビーム形成回
路５２の出力のみを用いて推定することができる。

【００４９】次に、ウェイト演算装置７３について説明
する。

【００５０】ウェイト演算装置７３は、初期ウェイト記
憶装置７１１により記憶された初期ウェイト（すなわ
ち、あるエリアに最大指向性が向くビームを形成するた
めの初期ウェイト）を初期値とし、端末３からの受信信
号に基づいて所定の繰り返し演算を行うことによって、
（あるエリアに最大指向性が向き且つ）端末３の方向に
指向性のヌルが向くビームを形成するためのウェイトを
算出する（すなわち、繰り返し演算によって指向性のヌ
ルの方向が端末３の方向になるようにウェイト値を収束
させていく）。

【００５１】このための具体的な処理においては、例え
ば、文献（“高速伝送ＷＬＬ向けローカル信号移相型ア
ダプティブアレーの適応アルゴリズムの検討”信学ソサ
イエティ大会，ＳＢ−１−７，１９９９−７）に記され
ている方法を用いることができる。この方法は、まず所
望の方向に指向性利得をもつビームを形成するためのウ
ェイトベクトルを初期値として設定しておき、この利得
を維持した状態で、到来波方向に指向性のヌルを向ける
ことができる。必要な情報はビーム形成回路の出力電力
のみであることが特長である。もちろん、上記文献以外
の方法を用いても構わない。

【００５２】次に、本実施形態の基地局が２つの端末の
空間分割多重（ＳＤＭＡ）を行うための動作手順につい
て説明する。

【００５３】ここでは、２つの端末が、端末Ｔ１→端末
Ｔ２の順番で新たにサービスに加入する場合を考える。
図３に示すように、端末Ｔ１はエリアＡ２内に位置し、
端末Ｔ２はエリアＡ５内に位置するものとする。

【００５４】始めに、新規端末が加入したときの登録処
理について説明し、次いで、２つの端末の空間分割多重
（ＳＤＭＡ）を行うときの処理について説明する。

【００５５】図６に、新規端末の登録手順の一例を示
す。

【００５６】新規端末として端末Ｔ１が加入したときの
登録手順について説明する。

【００５７】まず、端末Ｔ１が基地局に対して登録要求
の信号を送信する（ステップＳ１）。

【００５８】基地局は、端末Ｔ１からの信号を受信し、
それが登録要求であると認識すると、端末Ｔ１に空きチ
ャネルを割り当て、割り当てたチャネルでは所定の電力
で信号を送信するよう指示する（ステップＳ２）。所定
の電力値は、隣接セルからのオーバーリーチ干渉の影響
を小さくするため、適切な電力値に設定する必要があ
る。

【００５９】端末Ｔ１は、割り当てられたチャネル、指
示された送信電力で、信号を送信する（ステップＳ
３）。

【００６０】その間、基地局では、受信状態観測装置７
１２により、初期ウェイト記憶装置７１１に記憶された
初期ウェイトＷ１，Ｗ２，Ｗ３，…，Ｗ７をビーム形成
回路５１の重み付け器５１１１〜５１１４に設定したと
きにおける、端末Ｔ１からの受信電力をそれぞれ調べ、
それらのうち受信電力が最大になるビームＢ２の最大指
向性が向くエリアＡ２を（図７参照）、端末Ｔ１が所属
するエリアとして対応記憶装置７２に記憶する（ステッ
プＳ４）。

【００６１】その後、ウェイト演算装置７３は、前述し
たように、端末１の方向に指向性のヌルが向くビームを
形成するためのウェイトを算出するが、そのときに最大
指向性を向かせるエリアについては、端末Ｔ１が所属す
るエリアＡ２を除いたエリアのうちさらに端末Ｔ１が所
属するエリアから所定の角度以上離れたエリアであるこ
とを条件として課す場合を例にとるものとする。また、
ここでは、一例として１つのエリア分離れていることを
条件とするものとし、この場合、最大指向性を向かせる
エリアは、Ａ４，Ａ５，Ａ６，Ａ７の４つとなる。

【００６２】すなわち、図８に示すように、端末Ｔ１の
方向に指向性のヌルが向き且つ端末Ｔ１が所属するエリ
アＡ２を除いたエリアのうちさらに端末Ｔ１が所属する
エリアから所定の角度以上離れたエリアＡ４，Ａ５，Ａ
６，Ａ７に最大指向性が向くビームＢ＿Ａ４＿Ｔ１，Ｂ
＿Ａ５＿Ｔ１，Ｂ＿Ａ６＿Ｔ１，Ｂ＿Ａ７＿Ｔ１を形成
するためのウェイトＷ＿Ａ４＿Ｔ１，Ｗ＿Ａ５＿Ｔ１，
Ｗ＿Ａ６＿Ｔ１，Ｗ＿Ａ７＿Ｔ１を算出する（ステップ
Ｓ５，Ｓ６）。

【００６３】その際、ウェイトＷ＿Ａ４＿Ｔ１を算出す
るにあたっては、初期ウェイト記憶装置７１１に記憶さ
れた初期ウェイトＷ４を初期値として端末Ｔ１からの受
信信号に基づいて繰り返し演算により端末Ｔ１の方向に
指向性のヌルが向くビームを形成するためのウェイトを
算出する。同様に、Ｗ＿Ａ５＿Ｔ１，Ｗ＿Ａ６＿Ｔ１，
Ｗ＿Ａ７＿Ｔ１についてはそれぞれ初期ウェイトＷ５，
Ｗ６，Ｗ７を初期値として計算する。

【００６４】これらウェイト演算装置７３により算出さ
れたウェイトＷ＿Ａ４＿Ｔ１，Ｗ＿Ａ５＿Ｔ１，Ｗ＿Ａ
６＿Ｔ１，Ｗ＿Ａ７＿Ｔ１は、ウェイト記憶装置７４に
より記憶される（ステップＳ５，Ｓ６）。

【００６５】なお、上記のように最大指向性の方向とヌ
ルの方向とを所定の角度以上離すようにした場合に
は、、最大指向性とヌルの利得差を所定値以上にするこ
とができるという利点がある。

【００６６】以上の処理で端末Ｔ１の登録が終了するの
で、基地局は、端末Ｔ１に対して信号送信を終了するよ
うに指示を出す（ステップＳ７）。

【００６７】続いて、端末Ｔ２が新たにサービスに加入
するものと仮定する。

【００６８】この場合にも、図６と同様の手順が行われ
る。すなわち、端末Ｔ２からの受信電力が最大になるビ
ームＢ５の最大指向性が向くエリアＡ５を端末が所属す
るエリアとして対応記憶装置７２に記憶する。その後、
図９に示すように、端末Ｔ２の方向に指向性のヌルが向
き且つ端末Ｔ２が所属するエリアＡ５を除いたエリアの
うちさらに端末Ｔ２が所属するエリアから所定の角度以
上離れたエリアＡ１，Ａ２，Ａ３，Ａ７に最大指向性が
向くビームＢ＿Ａ１＿Ｔ２，Ｂ＿Ａ２＿Ｔ２，Ｂ＿Ａ３
＿Ｔ２，Ｂ＿Ａ７＿Ｔ２を形成するためのウェイトＷ＿
Ａ１＿Ｔ２，Ｗ＿Ａ２＿Ｔ２，Ｗ＿Ａ３＿Ｔ２，Ｗ＿Ａ
７＿Ｔ２を算出する。その際、初期ウェイトＷ１，Ｗ
２，Ｗ３，Ｗ７が初期値として用いられる。このウェイ
ト演算装置７３により算出されたウェイトは、ウェイト
記憶装置７４により記憶される。以上の処理で端末Ｔ２
の登録が終了するので、基地局は、端末Ｔ２に対して信
号送信を終了するように指示を出す。

【００６９】図１０に、端末Ｔ１，Ｔ２の登録が終了し
た後の対応記憶装置７２の記憶内容の一例を示す。

【００７０】なお、本実施形態では、上記の端末Ｔ１，
２に続いて、さらに、他の端末Ｔ３，Ｔ４，…が新たに
サービスに加入するときの各端末Ｔ３，Ｔ４，…に対す
る登録手順も同様である。

【００７１】次に、上記の２つの端末Ｔ１，Ｔ２の空間
分割多重（ＳＤＭＡ）を行うときの処理について説明す
る。

【００７２】図１１に、この場合の処理手順の一例を示
す。

【００７３】端末Ｔ１，Ｔ２が基地局に対して通信要求
の信号を送信する（ステップＳ８）。

【００７４】基地局では、端末Ｔ１，Ｔ２からの信号を
それぞれ受信し、それらが通信要求であると認識する
と、端末Ｔ１の方向に指向性のヌルが向き且つ端末Ｔ２
が所属するエリアＡ５に最大指向性が向くビームＢ＿Ａ
５＿Ｔ１を形成するためのウェイトＷ＿Ａ５＿Ｔ１と、
端末Ｔ２の方向に指向性のヌルが向き且つ端末Ｔ１が所
属するエリアＡ２に最大指向性が向くビームＢ＿Ａ２＿
Ｔ２を形成するためのウェイトＷ＿Ａ２＿Ｔ２とが、ウ
ェイト記憶装置７４に記憶されているので、ウェイト選
択装置７５により、例えば、ウェイトＷ＿Ａ５＿Ｔ１が
ビーム形成回路５１の重み付け器５１１１〜５１１４に
設定され、ウェイトＷ＿Ａ２＿Ｔ２がビーム形成回路５
２の重み付け器５２１１〜５２１４に設定される（ステ
ップＳ９）。もちろん、ウェイトとビーム形成回路との
対応が上記とは異なっても（逆になっても）構わない。

【００７５】図１２に、このときのビームの様子を例示
する。

【００７６】その後、端末Ｔ１と端末Ｔ２とに、同一チ
ャネルを割り当てる（ステップＳ１０）。

【００７７】このようにすることで、互いに干渉を与え
ることなく、端末Ｔ１からの信号は受信器６２で受信
し、端末Ｔ２からの信号は受信器６１で受信することが
できる（もちろん、ウェイトとビーム形成回路との対応
が上記と逆の場合には、端末Ｔ１からの信号は受信器６
１で受信し、端末Ｔ２からの信号は受信器６２で受信す
る）。

【００７８】なお、指向性のヌルを考慮したウェイトが
計算された以降において、１つの端末（例えばＴ１とす
る）のみと通信する状態の場合には、端末Ｔ１の所属す
るエリアＡ２に最大指向性が向くビームを形成するため
の初期ウェイト（例えばＷ２）を利用して、通信を行っ
てもよいし、端末Ｔ１の所属するエリアＡ２に最大指向
性が向き且つ他のエリアの端末の方向に指向性のヌルが
向くビームを形成するためのいずれかのウェイト（例え
ばＷ＿Ａ２＿Ｔ２）を利用して通信を行ってもよい。

【００７９】（第２の実施形態）本実施形態は基本的に
は第１の実施形態と同様であるので、以下では、本実施
形態が第１の実施形態と相違する点を中心に説明する。

【００８０】図１３に、本実施形態に係る基地局の備え
るアダプティブアレイの構成例を示す。

【００８１】図１３のアダプティブアレイの構成例に示
されるように、本実施形態が第１の実施形態と相違する
点は、第１の実施形態の図２のアダプティブアレイの構
成例に初期値選択装置７６を追加した点である。

【００８２】この初期値選択装置７６は、対応記憶装置
７２により記憶された登録記録（端末・エリア対応情
報）に基づいて、端末分類装置７１の初期ウェイト記憶
装置７１１に記憶されたウェイト、もしくはウェイト記
憶装置７４に記憶された（ある端末の方向に指向性のヌ
ルが向き且つあるエリアの範囲内に最大指向性が向くビ
ームを形成するための）ウェイトのいずれかを選択し
て、ウェイト演算装置７３にウェイトの初期値として入
力する。

【００８３】なお、ウェイト記憶装置７４内に選択し得
るウェイトが複数記憶されている場合には、所定の基準
（例えば、ランダム、適当な順番、最初に作成されたも
の、最後に作成されたもの、など）で１つを選択すれば
よい。

【００８４】さて、ここでは、上記のようにして端末Ｔ
１と端末Ｔ２とが登録されたのに続いて、さらに、端末
Ｔ２と同じエリアに所属する端末Ｔ３が新たにサービス
に加入するときの処理について説明する。

【００８５】このときの処理は基本的には、前述した端
末Ｔ１，２の登録のときの手順と同様であるが、初期値
選択装置７６がウェイト計算におけるウェイトの初期値
を適宜選択する点が相違する。

【００８６】図１４に、この場合の処理手順の一例を示
す（基本的には、図６と同じ流れの手順になる）。

【００８７】まず、端末Ｔ３が基地局に対して登録要求
の信号を送信する（ステップＳ１１）。

【００８８】基地局は、端末Ｔ３からの信号を受信し、
それが登録要求であると認識すると、端末Ｔ３に空きチ
ャネルを割り当て、割り当てたチャネルでは所定の電力
で信号を送信するよう指示する（ステップＳ１２）。

【００８９】端末Ｔ３は、割り当てられたチャネル、指
示された送信電力で、信号を送信する（ステップＳ１
３）。

【００９０】基地局は、端末Ｔ３からの受信電力が最大
になるビームＢ５の最大指向性が向くエリアＡ５を端末
が所属するエリアとして対応記憶装置７２に記憶する
（ステップＳ１４）。

【００９１】図１５に、端末Ｔ３の登録が終了した後の
対応記憶装置７２の記憶内容の例を示す。

【００９２】その後、ウェイト演算装置７３に入力する
ウェイトの初期値が、初期値選択装置７６により選択さ
れる。まず、初期値選択装置７６は、対応記憶装置７２
を参照する。そして、端末Ｔ３が所属するエリアＡ５に
は、既に端末Ｔ２が登録されていることを検出すると、
ウェイト記憶装置７４に記憶されている端末Ｔ２の方向
に指向性のヌルが向いたウェイトＷ＿Ａ１＿Ｔ２，Ｗ＿
Ａ２＿Ｔ２，Ｗ＿Ａ３＿Ｔ２，Ｗ＿Ａ７＿Ｔ２を、ウェ
イトの初期値として、ウェイト演算装置７３に入力す
る。端末Ｔ３が所属するエリアＡ５に複数の端末が既に
登録されている場合には、端末Ｔ３からの受信信号が最
も小さくなるウェイトを初期値とすればよい。

【００９３】なお、かりに、登録を要求した端末Ｔ３
が、既登録の端末Ｔ１，２とは異なるエリアに所属する
場合には、端末Ｔ３の所属するエリアには未だ端末が登
録されてないことが検出されることになる。このような
場合には、ウェイトの初期値として、端末分類装置７１
の初期ウェイト記憶装置７１１に記憶された初期ウェイ
トＷ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ７をウェイト演算装置７３に入
力する（この場合は、結局、第１の実施形態と同様の計
算が行われる）。

【００９４】その後、端末Ｔ３の方向に指向性のヌルが
向き且つ端末Ｔ３が所属するエリアＡ５を除いたエリア
のうちさらに端末Ｔ３が所属するエリアから所定の角度
以上離れたエリアＡ１，Ａ２，Ａ３，Ａ７に最大指向性
が向くビームＢ＿Ａ１＿Ｔ３，Ｂ＿Ａ２＿Ｔ３，Ｂ＿Ａ
３＿Ｔ３，Ｂ＿Ａ７＿Ｔ３を形成するためのウェイトＷ
＿Ａ１＿Ｔ３，Ｗ＿Ａ２＿Ｔ３，Ｗ＿Ａ３＿Ｔ３，Ｗ＿
Ａ７＿Ｔ３がウェイト演算装置７３により算出される
（ステップＳ１５，Ｓ１６）。

【００９５】このウェイト演算装置７３により算出され
たウェイトは、ウェイト記憶装置７４により記憶される
（ステップＳ１５，Ｓ１６）。

【００９６】以上の処理で端末Ｔ３の登録が終了するの
で、基地局は、端末Ｔ３に対して信号送信を終了するよ
うに指示を出す（ステップＳ１７）。

【００９７】このように、同一エリアに既登録の端末が
存在する場合には、その既登録の端末に対して計算され
たウェイトを初期値として用いれば、ウェイトの初期値
が設定された状態で既に端末Ｔ３方向の近傍に指向性の
ヌルが向くビームが形成されているため、端末Ｔ３の方
向に指向性のヌルが向き且つエリアＡ１，Ａ２，Ａ３，
Ａ７に最大指向性が向くビームを形成するためのウェイ
トを算出するのに必要な繰り返し演算の回数が少なくて
済む。したがって、ヌル制御のために端末Ｔ３に割り当
てるチャネルを小さくすることができる。

【００９８】なお、本実施形態の基地局が２つの端末の
空間分割多重（ＳＤＭＡ）を行うための動作手順は、第
１の実施形態と同様である。

【００９９】例えば、２つの端末Ｔ１，Ｔ３の空間分割
多重（ＳＤＭＡ）を行う場合には、端末Ｔ１の方向に指
向性のヌルが向き且つ端末Ｔ３が所属するエリアＡ５に
最大指向性が向くビームＢ＿Ａ５＿Ｔ１を形成するため
のウェイトＷ＿Ａ５＿Ｔ１と、端末Ｔ３の方向に指向性
のヌルが向き且つ端末Ｔ１が所属するエリアＡ２に最大
指向性が向くビームＢ＿Ａ２＿Ｔ３を形成するためのウ
ェイトＷ＿Ａ２＿Ｔ３とが使用される。

【０１００】ところで、第１の実施形態や第２の実施形
態では、多重化数が２の場合を例にとって説明してきた
が、もちろん、本発明は、多重化数が３以上の場合にも
適用可能であり、この場合にも、従来に比較して保持す
るウェイトの数が少なくて済むという効果が奏される。

【０１０１】例えば、多重化数が３の場合には、同一チ
ャネルで同時通信する端末がＴ１〜Ｔ３とし、端末Ｔ
１，Ｔ２，Ｔ３がそれぞれエリアＡ１，Ａ３，Ａ５に所
属するとした場合に、端末Ｔ１については、端末Ｔ２お
よび端末Ｔ３の方向に指向性のヌルが向き且つ端末Ｔ１
の所属するエリアＡ１内に最大指向性が向くビームを形
成するためのウェイトＷ＿Ａ１＿Ｔ２＿Ｔ３、端末Ｔ２
については、端末Ｔ１および端末Ｔ３の方向に指向性の
ヌルが向き且つ端末Ｔ２の所属するエリアＡ３内に最大
指向性が向くビームを形成するためのウェイトＷ＿Ａ３
＿Ｔ１＿Ｔ３、端末Ｔ３については、端末Ｔ１および端
末Ｔ２の方向に指向性のヌルが向き且つ端末Ｔ３の所属
するエリアＡ５内に最大指向性が向くビームを形成する
ためのウェイトＷ＿Ａ５＿Ｔ１＿Ｔ２を、３つのビーム
形成回路にそれぞれ設定すればよい。

【０１０２】また、多重化数が３以上の場合にも、第２
の実施形態の初期値選択装置７６がウェイト計算のため
の初期値を選択することによって、同様の効果が得られ
る。

【０１０３】以上説明してきたように、本実施形態によ
れば、直交ビームを端末の組合わせに対して個々に用意
するのではく、方向によって複数個に分割された基地局
のカバーエリアのうち端末がどのエリア内にいるかを推
定して、端末の方向に指向性のヌルが向き且つあるエリ
アに最大指向性が向くビームを形成するためのウェイト
を保持することで、保持すべきウェイト数を少なくする
ことができる。また、本実施形態によれば、複数個に分
割された基地局のカバーエリアのそれぞれに最大指向性
が向くビームを形成するためのウェイトをあらかじめ記
憶しておき、このウェイトを重み付け器に設定したとき
に端末からの信号を最も高い受信電力または信号対雑音
比で受信できるビームの最大指向性が向くエリアを端末
が所属するエリアとすることで、端末がどのエリア内に
いるかをビーム形成手段の出力のみを用いて推定するこ
とができる。また、本実施形態によれば、端末の方向に
指向性のヌルが向き且つあるエリアに最大指向性が向く
ビームを形成するためのウェイトを算出する際に、ある
エリアに最大指向性が向くビームを形成するためのウェ
イトを初期値として設定することで、必要な繰り返し演
算の回数が少なくて済む。また、本実施形態によれば、
端末の方向に指向性のヌルが向き且つあるエリアに最大
指向性が向くビームを形成するためのウェイトを算出す
る際に、端末方向の近傍に指向性のヌルが向くビームが
形成するためのウェイトを初期値として設定すること
で、必要な繰り返し演算の回数が少なくて済む。また、
本実施形態によれば、端末の方向に指向性のヌルが向き
且つ端末が所属するエリアを除いたエリアのうちさらに
端末が所属するエリアから所定の角度以上離れたエリア
に最大指向性が向くビームを形成するためのウェイトを
算出することで、最大指向性の方向とヌルの方向が所定
の角度以上離れているため、最大指向性とヌルの利得差
を所定値以上にすることができる。

【０１０４】（第３の実施形態）第３の実施形態は、Ｃ
ＳＭＡ／ＣＡ方式を用いるＩＥＥＥ８０２．１１無線Ｌ
ＡＮシステムに本発明を適用したものに関する。上述し
たように、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式を用いるＩＥＥＥ８０
２．１１無線ＬＡＮシステムの従来例では、パケット送
信を集中制御しないため抑圧対象の端末ないし基地局の
みがパケット送信する状態を作ることが困難であった。
その結果、抑圧対象の端末ないし基地局がパケット送信
する代わりに自セルの端末がパケット送信し、これを抑
圧するビームを形成してしまうという問題点がある。本
実施形態ではこの問題点を解決する。

【０１０５】図１８に本発明の第３の実施形態に係る無
線通信システムの例を示す。

【０１０６】基地局（ＡＰ）１１１〜１１４，２１１〜
２１４，３１１〜３１４は各々アレイアンテナ１０１〜
１０４，２０１〜２０４，３０１〜３０４を共用する送
信用アダプティブアレイ（送信ＳＡ）１３１〜１３４，
２３１〜２３４，３３１〜３３４および受信用アダプテ
ィブアレイ（受信ＳＡ）１４１〜１４４，２４１〜２４
４，３４１〜３４４を備えている。

【０１０７】ここでは、アレイアンテナは送受で共用し
ているが、送信又は受信の各々が別のアレイアンテナを
用いることも考えられる。

【０１０８】セル内の任意の場所は少なくとも１つのＡ
Ｐが備えるアダプティブアレイが形成する送信ビームお
よび受信ビームでカバーされている。このようにするこ
とでセル内の任意の場所にある端末（ＳＴＡ）１２１〜
１２４，２２１〜２２４，３２１〜３２４がいずれかの
ＡＰと通信可能な状態にできる。

【０１０９】本実施形態では具体例としてＣｈ７を使用
するＡＰ１１２において干渉となるＡＰ３１２，ＡＰ２
１２からの干渉波を受信ＳＡ１４２によりキャリアセン
スレベルまで低減する場合を例にとって説明する。

【０１１０】ここで、抑圧対象をＡＰに限定し、抑圧す
るレベルをキャリアセンスレベルまでに限定する理由は
必要なアンテナ素子数を減らし装置規模を小さくするた
めである。抑圧対象を限定するものの、ＡＰのトラフィ
ックがＳＴＡに比べて多い場合には、隣接ＡＰの送信パ
ケットをキャリアセンスすることによるＡＰのパケット
送信待ちがシステム全体のスループットを劣化させる主
要因であるため、本発明によるスループットの改善効果
は大きい。

【０１１１】図１９に本発明の第３の実施形態における
ＳＡ１４２のビーム制御方法を示す。

【０１１２】まず、送信ＳＡ１３２の送信ビーム、受信
ＳＡ１４２の受信ビーム、送信ＳＡ１３１の送信ビー
ム、受信ＳＡ１４１の受信ビームが同一エリアをカバー
するように設定する。また、送信ＳＡ２３２の送信ビー
ム、受信ＳＡ２４２の受信ビーム、送信ＳＡ２３１の送
信ビーム、受信ＳＡ２４１の受信ビームが同一エリアを
カバーするように設定する。また、送信ＳＡ３３２の送
信ビーム、受信ＳＡ３４２の受信ビーム、送信ＳＡ３３
１の送信ビーム、受信ＳＡ３４１の受信ビームが同一エ
リアをカバーするように設定する（ステップ１０１）。
このようにすることで、ＳＴＡ１２２，ＳＴＡ２２２，
ＳＴＡ３２２のＡＰ１１１，ＡＰ２１１，ＡＰ３１１へ
のローミングが可能になる。

【０１１３】続いて、送信ＳＡ１３２，送信ＳＡ２３
２，送信ＳＡ３３２からのパケット送信を時間Ｔの間停
止する（ステップ１０２）。このようにすることで、Ｓ
ＴＡ１２２，ＳＴＡ２２２，ＳＴＡ３２２は各々ＡＰ１
１２，ＡＰ２１２，ＡＰ３１２と通信ができないため、
一定期間後にはＡＰ１１１，ＡＰ２１１，ＡＰ３１１へ
ローミングする。

【０１１４】続いて、ＳＴＡ１２２， ＳＴＡ２２２，
ＳＴＡ３２２がそれぞれＡＰ１１１，ＡＰ２１１，Ａ
Ｐ３１１へローミングしたことを確認する（ステップ１
０３）。この動作は、例えばＭＡＣ層をモニタすること
により可能である。

【０１１５】ＳＴＡ１２２，ＳＴＡ２２２，ＳＴＡ３２
２のローミング確認後、引き続き送信ＳＡ１３２からの
パケット送信を停止する（ステップ１０４）。このよう
にすることで、ビーム制御中のＡＰ１１２からビーコン
が送信されないのでＳＴＡがＡＰ１１２へローミングす
るのを防止できる。

【０１１６】続いて、受信ＳＡ２４２，受信ＳＡ３４２
がパケットを受信しないように設定する（ステップ１０
５）。具体的には、受信ＳＡ２４２，受信ＳＡ３４２を
各々ＡＰ２１２，ＡＰ３１２からスイッチで切断するこ
とや、受信ＳＡ２４２，受信ＳＡ３４２の受信利得を下
げる等の方法が考えられる。このようにすることで、Ａ
Ｐ２１２，ＡＰ３１２がキャリアセンスしてバックオフ
処理するのを回避でき、パケット送信待ちする問題を解
決できる。

【０１１７】続いて、送信ＳＡ２３２，送信ＳＡ３３２
からマルチキャストパケットを送信する（ステップ１０
６）。このようにすることで、マルチキャストパケット
はＳＴＡからのＡＣＫ受信が必要ないため、ＡＣＫ未受
信によるバックオフ処理を回避できるようになり、パケ
ット送信待ちする問題を解決できる。特に、前述のよう
に、受信ＳＡ２４２，受信ＳＡ３４２がパケットを受信
しないように設定した場合に有効である。

【０１１８】続いて、受信ＳＡ１４２の受信ビームのメ
インローブ方向の利得を拘束する（ステップ１０７）。

【０１１９】続いて、受信ＳＡ１４２の合成後受信電力
がキャリアセンスレベル未満になるように方向拘束付き
電力最小化法によりビーム制御する（ステップ１０
８）。

【０１２０】本実施形態では、ビーム制御のアルゴリズ
ムとして方向拘束付き電力最小化法を用いる。このアル
ゴリズムは特定の方向への利得を保持しつつ、受信した
信号を全て干渉とみなして抑圧する。したがって、ＡＰ
２１２，ＡＰ３１２からの干渉波のみが到来する状態を
つくり、方向拘束付き電力最小化法を用いれば、自セル
内の特定エリアをカバーしかつＡＰ２１２，ＡＰ３１２
からの干渉波を除去するビームを形成することができ
る。

【０１２１】以上のような制御方法により、抑圧対象と
なる干渉波数を限定し装置規模を小さくするとともに、
抑圧対象となる干渉波のみが存在する状態を作り、これ
ら干渉波を除去するビームを形成することができる。

【０１２２】抑圧対象を隣接ＡＰに限定しているので、
ＡＰのトラフィックがＳＴＡに比べて多い場合に特に有
効である。また、抑圧するレベルをキャリアセンスレベ
ル未満にすることで、隣接ＡＰの送信パケットをキャリ
アセンスすることによるＡＰのパケット送信待ちがなく
なりシステム全体のスループットを改善できる。

【０１２３】本実施形態では、ＡＰ、送信ＳＡおよび受
信ＳＡの設定はローカルで直接制御してもよいし集中制
御を行うコントローラで制御してもよい。集中制御を行
う場合は、有線、無線どちらの制御でもよい。また、本
実施形態では、１つのＡＰにつき１対の送信ＳＡ、受信
ＳＡを設けたが、複数のＡＰで１対の送信ＳＡ，受信Ｓ
Ａを共用してもよい。

【０１２４】ここで、アダプティブアレイの制御部の内
部構成について、図２０を参照して説明する。

【０１２５】アレイアンテナ４００で受信した受信信号
は、受信用ビーム形成回路４０４により各々に重み付け
され、これによりビームが形成される。受信用ビーム形
成回路４０４の出力は受信スイッチ４０５に入力され
る。受信スイッチ４０５がＯＮの時は受信用ビーム形成
回路４０４の出力はＡＰ４０１に入力される。

【０１２６】一方、ＡＰ４０１から送信されるパケット
は、送信スイッチ４０２に入力される。送信スイッチ４
０２がＯＮの時は、ＡＰ４０１から送信された信号は、
送信用ビーム形成回路４０３に入力され、重みつけされ
た後にアレイアンテナから送信され、これによりビーム
が形成される。

【０１２７】干渉発生部４０７は、受信切断部４０８と
マルチキャストパケット送信制御部４０９で構成され
る。受信切断部４０８は、受信スイッチ４０５をＯＦＦ
に設定する。マルチキャストパケット送信制御部４０９
は、マルチキャストパケットを送信するようにＡＰ４０
１に指示する。このようにすれば、他のＡＰがＡＰ４０
１を干渉源としてウェイトを制御する際に、ＡＰ４０１
は、キャリアセンスやＡＣＫ未受信によるバックオフ処
理をしないようになり、パケット送信待ちする問題を解
決できる。

【０１２８】干渉抑圧部４１０は、送信切断部４１１と
ウェイト制御部４１２で構成される。送信切断部４１１
は、送信スイッチ４０２をＯＦＦに設定する。ウェイト
制御部４１２は、受信用ビーム形成回路４０４の出力に
基づいて受信用ビーム形成回路４０４に設定するウェイ
トを算出し設定する。このようにすれば、ＡＰ４０１が
他のＡＰを干渉源としてウェイトを制御する際に、ビー
コンが端末へ送信されないので、端末局がローミングし
てビーム制御中のＡＰ４０１に加入するのを防止でき
る。したがって、端末局からの干渉が存在しない状況を
作りだすことができる。また、ＡＰ４０１からの送信信
号自体をアレイアンテナ４００で受信してビーム制御に
悪影響を与えることを避けることができる。

【０１２９】また、１つ端末局を複数のＡＰがカバーす
るため，１つのＡＰがビーム制御をして通信できない状
態であっても，他のＡＰにローミングすることで常にい
づれかのＡＰと通信を行うことができる．尚、本実施形
態では、ＡＰ４０１に対して直接制御を行うのはマルチ
キャストパケット送信制御部だけであり、これはバック
ボーンを介して制御することもできる。このようにした
場合は、ＡＰ４０１に関しては本実施形態を実現するた
めに特に必要な機能はなく、既存のＡＰを使用すること
もできる。また、干渉発生部４０７と干渉抑圧部４１０
の制御はバックボーンを介して行うこともできる。

【０１３０】（第４の実施形態）本実施形態は基本的に
は第３の実施形態と同様であるので、以下では、本実施
形態が第３の実施形態と相違する点を中心に説明する。

【０１３１】図２１に本発明の第４の実施形態に係る無
線通信システムの例を示す。図２１に示されるように、
本実施形態が第３の実施形態と相違する点は、隣接セル
間では、異なる無線チャネルを用いている点と、セル内
の任意の場所は少なくとも３つのＡＰが備えるアダプテ
ィブアレイが形成する送信ビームおよび受信ビームでカ
バーされている点である。

【０１３２】隣接セル間で異なる無線チャネルを用いる
ことで隣接ＡＰからの干渉レベルが下がるため、干渉抑
圧量が小さくなり装置規模を小さくできる。

【０１３３】また、３つのビームでカバーすることによ
りビーム制御の際にＳＴＡがローミングできるＡＰを２
つに増やすことができる。

【０１３４】具体例としてＣｈ５を使用するＡＰ４１２
において干渉となるＡＰ２１１，ＡＰ２１２，ＡＰ３１
１，ＡＰ３１２からの干渉波を受信ＳＡ４４２によりキ
ャリアセンスレベルまで低減する場合を例にとって説明
すると、ＡＰ４１２，ＡＰ２１１，ＡＰ２１２，ＡＰ３
１１，ＡＰ３１２にそれぞれアソシエートしていたＳＴ
Ａ４２２，ＳＴＡ２２１，ＳＴＡ２２２，ＳＴＡ３２
１，ＳＴＡ３２２をそれぞれＡＰ４２１またはＡＰ４１
３，ＡＰ２１４，ＡＰ２１３，ＡＰ３１４，ＡＰ３１３
にローミングさせることができる。

【０１３５】本発明の第３および第４の実施形態によれ
ば、抑圧対象を隣接ＡＰに限定し、抑圧するレベルをキ
ャリアセンスレベルまでに限定することで、必要なアン
テナ素子数を減らし装置規模を小さくすることができ
る。抑圧対象を限定するものの、ＡＰのトラフィックが
ＳＴＡに比べて多い場合には、隣接ＡＰの送信パケット
をキャリアセンスすることによるＡＰのパケット送信待
ちがシステム全体のスループットを劣化させる主要因で
あるため、本発明によるスループットの改善効果は大き
い。

【０１３６】また、セル内の任意の場所を、少なくとも
２つのＡＰによる送信ビームおよび受信ビームでカバー
し、ＳＴＡがローミングした後に方向拘束付き電力最小
化法を行うため、ＳＴＡが送信するパケットを抑圧する
ビームを形成してしまうという問題を解決できる。ま
た、ビーム制御中でもＳＴＡが他のＡＰと通信すること
が可能になる。

【０１３７】また、ビーム制御中のＡＰからビーコンを
送信しないことでＳＴＡがローミングしてくるのを防止
できる。

【０１３８】また、干渉ＡＰの受信がパケットを受信し
ないようにすることで、干渉ＡＰがキャリアセンスして
バックオフ処理するのを回避できるのでパケット送信待
ちする問題を解決できる。

【０１３９】また、干渉ＡＰからマルチキャストパケッ
トを送信することで、マルチキャストパケットはＳＴＡ
からのＡＣＫ受信が必要ないため、ＡＣＫ未受信による
バックオフ処理を回避できるのでパケット送信待ちする
問題を解決できる。

【０１４０】また、隣接セル間で異なる無線チャネルを
用いることで隣接ＡＰからの干渉レベルが下がるため、
干渉抑圧量が小さくなり装置規模を小さくできる。

【０１４１】また、セル内の任意の場所を３つのビーム
でカバーすることによりビーム制御の際にＳＴＡがロー
ミングできるＡＰを２つに増やすことができる。

【０１４２】なお、本発明は上述した実施形態に限定さ
れず種々変形して実施可能である。

【０１４３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
空間分割多重を行う際に、直交ビームを端末の組合わせ
に対して個々に用意しないことで、端末数が増加しても
保持すべきウェイト数が急増しないようにした無線通信
システム、ウェイト制御装置及びウェイト・ベクトル生
成方法を提供できる。また、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式でパケ
ット通信を行う無線通信システムにおいて、抑圧対象と
なる干渉波数を限定し装置規模を小さくするとともに、
抑圧対象となる干渉波のみが存在する状態を作り、これ
ら干渉波を除去するビームを形成することができる無線
通信システムを提供でき、並びに無線基地局用アダプテ
ィブアレイの制御方法及びアダプティブアレイを提供で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係るＦＷＡシステム
について説明するための図

【図２】同実施形態に係るアダプティブアレイの構成例
を示す図

【図３】同実施形態に係る基地局のカバーエリアを複数
個のエリアに分割した状態を示す図

【図４】同実施形態に係るアダプティブアレイの端末分
類装置の構成例を示す図

【図５】同実施形態に係る初期ウェイトにより形成され
るビームを示す図

【図６】同実施形態に係る端末の登録手順の一例を示す
フローチャート

【図７】同実施形態に係る初期ウェイトにより形成され
るビームを示す図

【図８】同実施形態に係る端末の方向に指向性のヌルが
向くビームを示す図

【図９】同実施形態に係る端末の方向に指向性のヌルが
向くビームを示す図

【図１０】同実施形態に係る対応記憶装置の記憶内容の
一例を示す図

【図１１】同実施形態に係る２つの端末に対する空間分
割多重の手順の一例を示すフローチャート

【図１２】同実施形態に係る２つの端末に対する空間分
割多重時のビームを示す図

【図１３】本発明の第２の実施形態に係るアダプティブ
アレイの構成例を示す図

【図１４】同実施形態に係る端末の登録手順の一例を示
すフローチャート

【図１５】同実施形態に係る対応記憶装置の記憶内容の
一例を示す図

【図１６】従来のポイント・ツー・マルチポイント・シ
ステムについて説明するための図

【図１７】従来の多重化数が２の場合のアダプティブア
レイの構成例を示す図

【図１８】本発明の第３の実施形態に係る無線通信シス
テムについて説明するための図

【図１９】同実施形態に係る無線基地局用アダプティブ
アレイの制御方法を示すフローチャート

【図２０】アダプティブアレイの制御部の内部構成につ
いて説明するための図

【図２１】本発明の第４の実施形態に係る無線通信シス
テムについて説明するための図

【図２２】従来のＣＳＭＡ／ＣＡ方式を用いるＩＥＥＥ
８０２．１１無線ＬＡＮシステムについて説明するため
の図

【図２３】従来のアダプティブアレイアンテナついて説
明するための図

【符号の説明】

１…基地局 ２…アダプティブアレイ ３…端末 １１〜１４…アンテナ素子 ２１〜２４…増幅器 ３１〜３４…周波数変換器 ４１〜４４…分配器 ５１，５２…ビーム形成回路 ５１１１〜５１１４，５２１１〜５２１４…重み付け器 ５１２，５２２…合成器 ６１，６２…受信器 ７…ウェイト制御装置 ７１…端末分類装置 ７２…端末記憶装置 ７３…ウェイト演算装置 ７４…ウェイト記憶装置 ７５…ウェイト選択装置 ７６…初期値選択装置

───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｈ０４Ｊ 15/00 Ｈ０４Ｂ 7/26 Ｂ Ｄ (72)発明者 柴田 治 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 伊藤 晋朗 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 青木 亜秀 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内 Ｆターム(参考） 5J021 AA04 AA11 DB01 EA07 FA06 FA13 FA32 GA02 GA06 HA02 HA06 HA10 5K022 FF00 5K059 CC03 CC04 DD10 DD35 5K067 AA03 BB21 CC08 CC24 EE02 EE10 EE46 GG01 GG09 GG11 HH23 KK02 KK03

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 空間分割多重による複数端末との同時通
   信が可能な無線通信システムにおいて、 前記端末から送信された信号を受信する複数のアンテナ
   素子と、 前記複数のアンテナ素子において受信された受信信号を
   重み付け合成することで所定の指向性パターンを持つビ
   ームに対応する受信信号を出力する複数のビーム形成部
   と、 複数の前記ビーム形成部のそれぞれに対し前記重み付け
   合成を制御するウェイト・ベクトルを設定する制御部と
   を備え、 前記制御部は、未登録の端末からの登録要求を受信した
   ときに、該未登録端末の方向に指向性のヌルが向き、且
   つ当該無線通信システムがカバーするカバーエリアを複
   数に分割したエリアのうちの該未登録端末が位置するエ
   リア以外の特定のエリアに最大指向性が向くビームを形
   成させるためのウェイト・ベクトルを求め、記憶する無
   線通信システム。
2. 【請求項２】 前記制御部は、前記未登録の端末に対す
   る前記ウェイト・ベクトルを求めるに際しては、前記端
   末が所属するエリアから所定の角度以上離れたエリアの
   各々を前記特定のエリアとした場合についての前記ウェ
   イト・ベクトルをそれぞれ求める請求項１に記載の無線
   通信システム。
3. 【請求項３】 前記制御部は、前記未登録の端末に対す
   る前記ウェイト・ベクトルを求めるに際しては、予め各
   々の前記エリアごとに用意された当該エリアに最大指向
   性が向くビームを形成するための初期ウェイト・ベクト
   ルのうちの該当するものを、求めるべき前記ウェイト・
   ベクトルの初期値として、前記端末からの受信信号をも
   とに所定の繰り返し演算を行うことによって、該端末の
   方向に指向性のヌルが向くビームを形成するための前記
   ウェイト・ベクトルの算出を行う請求項１に記載の無線
   通信システム。
4. 【請求項４】 前記制御部は、既登録の端末の所属する
   エリアを示す端末・エリア情報を記憶し、前記未登録の
   端末に対する前記ウェイト・ベクトルを求めるに際して
   は、該端末・エリア情報を参照し、該未登録の端末と同
   じエリアに所属する既登録の端末が存在するならば、該
   既登録の端末に対して既に求められている前記ウェイト
   ・ベクトルを前記ウェイト・ベクトルの初期値として、
   該未登録の端末に対する前記ウェイト・ベクトルを求め
   る請求項３に記載の無線通信システム。
5. 【請求項５】 前記制御部は、前記端末の所属する前記
   エリアを求めるに際しては、予め各々の前記エリアごと
   に用意された当該エリアに最大指向性が向くビームを形
   成するための初期ウェイト・ベクトルをそれぞれ前記ビ
   ーム形成部に設定したときの、該端末からの信号の受信
   状態を比較し、該端末からの信号を最も良い状態で受信
   できるときのウェイト・ベクトルが形成するビームの最
   大指向性が向くエリアを、該端末が所属するエリアとす
   る請求項１記載の無線通信システム。
6. 【請求項６】 前記最も良い受信状態は、受信電力また
   は信号対雑音電力比が最大になる受信状態である請求項
   ５に記載の無線通信システム。
7. 【請求項７】 前記制御部は、当該無線通信システムが
   カバーするカバーエリアを方向によって複数に分割した
   エリアのうちの第１のエリア内に位置する第１の端末、
   および該第１のエリアとは異なる第２のエリア内に位置
   する第２の端末と、空間分割多重で同時通信する場合
   に、 該第１の端末については、該第２の端末の方向に指向性
   のヌルが向き且つ該第１の端末が所属する第１のエリア
   に最大指向性が向くビームを形成させるための第１のウ
   ェイト・ベクトルを用いて、該第１の端末を対応させる
   前記ビーム形成部を制御し、 該第２の端末については、該第１の端末の方向に指向性
   のヌルが向き且つ該第２の端末が所属する第２のエリア
   に最大指向性が向くビームを形成させるためのウェイト
   ・ベクトルを用いて、該第２の端末を対応させる前記ビ
   ーム形成部を制御する請求項１に記載の無線通信システ
   ム。
8. 【請求項８】 複数のアンテナ素子において受信された
   受信信号を重み付け合成することで所定の指向性パター
   ンを持つビームに対応する受信信号を出力する複数のビ
   ーム形成部を備えたアダプティブアレイのためのウェイ
   ト制御装置であって、 前記ビーム形成部に対して設定可能な、前記重み付け合
   成を制御するウェイト・ベクトルを記憶する記憶部と、 複数の前記ビーム形成部のそれぞれに対し、前記記憶部
   に記憶されたウェイト・ベクトルのうちの所定のものを
   選択して設定する部と、 ウェイト・ベクトル登録対象となった端末の方向に指向
   性のヌルが向き且つ前記複数のアンテナ素子でカバーす
   るカバーエリアを複数に分割したエリアのうちの該端末
   の位置するエリア以外の特定のエリアに最大指向性が向
   くビームを形成させるためのウェイト・ベクトルを求め
   る部と、を備えたウェイト制御装置。
9. 【請求項９】 複数のアンテナ素子において受信された
   受信信号を重み付け合成することで所定の指向性パター
   ンを持つビームに対応する受信信号を得る際における該
   重み付け合成を制御するためのウェイト・ベクトルを生
   成するウェイト・ベクトル生成方法であって、 該ウェイト・ベクトルを生成すべき対象となった端末
   が、前記複数のアンテナ素子でカバーするカバーエリア
   を方向によって複数に分割したエリアのうち、いずれの
   エリアに位置するかを求め、 前記端末の方向に指向性のヌルが向き且つ前記複数に分
   割したエリアのうちの該端末の位置するエリア以外の特
   定のエリアに最大指向性が向くビームを形成させるため
   のウェイト・ベクトルを求めるウェイト・ベクトル生成
   方法。
10. 【請求項１０】 キャリアセンスに基づいたパケット送
    信制御を行う無線通信システムであって、 互いに干渉しない無線チャネルを用いる複数の無線基地
    局と、該各無線基地局と通信を行う少なくとも１つの無
    線端末局とにより構成されるセルを複数有し、 前記各々の無線基地局が、送信ビーム制御を行う送信用
    アダプティブアレイと、受信ビーム制御を行う受信用ア
    ダプティブアレイとを有し、 前記受信用アダプティブアレイが、干渉となる無線チャ
    ネルを用いる隣接セル内の無線基地局からの干渉波をキ
    ャリアセンスレベル未満に低減し、 前記セル内の任意の場所を、少なくとも１つの前記無線
    基地局が備える送信用アダプティブアレイが形成する送
    信ビームおよび受信用アダプティブアレイが形成する受
    信ビームがカバーする無線通信システム。
11. 【請求項１１】 隣接する前記セル間で異なる無線チャ
    ネルを用いる請求項１０記載の無線通信システム。
12. 【請求項１２】 前記セル内の任意の場所を、少なくと
    も２つの前記無線基地局が備える送信用アダプティブア
    レイが形成する送信ビームおよび受信用アダプティブア
    レイが形成する受信ビームがカバーする請求項１０記載
    の無線通信システム。
13. 【請求項１３】 無線基地局が備える受信用アダプティ
    ブアレイが、該無線基地局と通信を行う無線端末局を他
    の無線基地局へローミングし、 干渉となる無線チャネルを用いる隣接セル内の無線基地
    局と通信を行う該無線端末局を他の無線基地局へローミ
    ングした後、 前記干渉となる無線チャネルを用いる隣接セル内の無線
    基地局がパケットを送信した状態で、受信用アダプティ
    ブアレイの合成後受信電力がキャリアセンスレベル未満
    なるようにビーム制御する無線基地局用アダプティブア
    レイの制御方法。
14. 【請求項１４】 前記無線基地局が所定時間にわたりパ
    ケット送信を停止することにより、該無線基地局と通信
    を行う無線端末局を他の無線基地局へローミングさせる
    請求項１３記載の無線基地局用アダプティブアレイの制
    御方法。
15. 【請求項１５】 無線基地局が備える受信用アダプティ
    ブアレイが、 干渉となる無線チャネルを用いる隣接セル内の他の無線
    基地局がマルチキャストパケットを送信した状態におい
    て、前記受信用アダプティブアレイの合成後受信電力が
    キャリアセンスレベル未満なるようにビーム制御する無
    線基地局用アダプティブアレイの制御方法。
16. 【請求項１６】 前記干渉となる無線チャネルを用いる
    隣接セル内の無線基地局は、前記受信用アダプティブア
    レイがパケットを受信しない状態でマルチキャストパケ
    ットを送信する請求項１５記載の無線基地局用アダプテ
    ィブアレイの制御方法。
17. 【請求項１７】 キャリアセンスに基づいたパケット送
    信制御を行う無線基地局に接続されるアダプティブアレ
    イであって、 複数のアンテナ素子と、 前記複数のアンテナ素子で受信した受信信号の各々に重
    み付けしてビーム形成する受信用ビーム形成回路と、 前記受信用ビーム形成回路からの出力レベルを所定値以
    下にし、かかる出力を前記無線基地局に入力させる受信
    レベル抑圧部と、 前記無線基地局からの出力レベルを所定値以下にする送
    信レベル抑圧部と、 前記送信レベル抑圧部からの出力を重み付けしてビーム
    形成する送信用ビーム形成回路と、 前記複数のアンテナ素子で受信した受信信号に拘わらず
    パケットを送信するための干渉を発生する干渉発生部と
    を備えるアダプティブアレイ。
18. 【請求項１８】 前記干渉発生部は、 前記受信用ビーム形成回路からの出力レベルが所定値以
    下となるように、前記受信レベル抑圧部を制御して受信
    切断させる受信切断部と、 前記無線基地局に対しマルチキャストパケットを送信す
    るよう指示するマルチキャストパケット送信制御部とを
    備える請求項１７記載のアダプティブアレイ。
19. 【請求項１９】 キャリアセンスに基づいたパケット送
    信制御を行う無線基地局に接続するアダプティブアレイ
    であって、 複数のアンテナ素子と、 前記複数のアンテナ素子で受信した受信信号の各々に重
    み付けしてビーム形成する受信用ビーム形成回路と、 前記受信用ビーム形成回路からの出力レベルを所定値以
    下にし、かかる出力を前記無線基地局に入力させる受信
    レベル抑圧部と、 前記無線基地局からの出力レベルを所定値以下にするた
    めの送信レベル抑圧部と、 前記送信レベル抑圧部の出力を重みつけしてビーム形成
    する送信用ビーム形成回路と、 前記複数のアンテナ素子からパケットが送信されない状
    態における前記受信用ビーム形成回路からの出力に基づ
    き、該受信用ビーム形成回路に設定するためのウェイト
    を算出する干渉抑圧部とを備えるアダプティブアレイ。
20. 【請求項２０】 前記干渉抑圧部は、 前記無線基地局からの出力レベルが所定値以下となるよ
    うに前記送信レベル抑圧部を制御して送信を切断させる
    送信切断部と、 前記受信用ビーム形成回路からの出力に基づき、該受信
    用ビーム形成回路に設定するためのウェイトを算出する
    ウェイト制御部とを備える請求項１９記載のアダプティ
    ブアレイ。