JP2002232350A - 無線通信方法及びビーム方向可変型アンテナを用いた無線通信システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 ＨＤＲシステムにおいてセルやセクタの境界
領域で、各基地局から発射される電波が互いに干渉しあ
って十分に高いビットレートでの通信が困難になること
を防止する。 【解決手段】 受信側高周波回路（ＲＸ１９−３）は、
各アンテナエレメントからの信号を所定のビームパタン
のアンテナ指向性で合成する。復調器（ＤＥＭ１９−
５）は、合成された各指向性の受信信号に基づき、無線
端末からの受信信号を選択し、選択された方向にビーム
を向けるための送信ビーム方向情報を決定する。重み制
御器（ＷＣ１９−１３）は、送信ビーム方向情報に基づ
き、ビームパタンと送信ビーム方向とを定める重み係数
を求め、且つ、送信ビーム方向とその方向に放射すると
きに使用するタイムスロットとの関係を記憶したテーブ
ルに基づき、送信タイムスロットを求める。求められた
ビームパタン、ビーム方向及び送信タイムスロットを用
いて、下り信号を送信する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、無線通信方法及び
無線通信システムに係り、特に、時分割多重化方式で複
数端末向けのチャネルを多重化し、且つビーム方向可変
型アンテナを有する基地局システムにおける無線通信方
法及び無線通信システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の時分割多重型無線通信システムで
は、各端末向けの信号をそれぞれ別のタイムスロットを
用いたチャネルで送信することにより、チャネル間のク
ロストーク、干渉を抑制することを基本としている。従
って、符号多重システムのように同一時刻に複数端末向
け信号を同時送信することによる同一基地局下での干渉
が無いため、いわゆるスマートアンテナあるいはアダプ
ティブアンテナと呼ばれるような、アンテナ指向性を通
信中の端末に集中させて、他の端末に対する干渉妨害を
抑制するシステムの必要性は少なかった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】一般に、通信チャネル
の変調及び符号化方式のパラメータを、観測される干渉
雑音の程度を考慮しながら最適な値に制御して、いわゆ
るベストエフォート型の通信を行う方式では（例えばPa
ul Bender, Peter Black, Matthew Grob, Roberto Pado
vani, Nagabhushana Sindhushayana, and Andrew Viter
vi, "CDMA/HDR: ABandwidth-Efficient High-Speed Wir
eless Data Service for Nomadic Users", IEEE Commun
ications Magazine, Vol. 38, pp. 70-77, July, 2000.
に示される方式。以下HDR(High Data Rate)方式と称す
る）、端末で観測される干渉雑音量によって通信できる
データレートが決定される。このようなシステムでは、
干渉雑音量が低ければ、より高いデータレートでの通信
を行うことが可能となるため、干渉雑音を可能な限り減
少させることがシステム性能の向上に有効となる。この
端末で観測される干渉雑音は、時分割多重方式を用いて
いる限り、通信中の同一基地局から送出される他の端末
向けの信号では無く、隣接、あるいは他の基地局から別
の端末向けに同時刻に送出されている信号である。

【０００４】図２３は、ＨＤＲ方式の基本原理の説明図
を示す。一般に基地局から送信された端末向けの信号
（以下、下り信号と称する）は、例えば大都市では距離
の３．５乗に反比例して、電力が減衰することが知られ
ている。この受信電力は距離が離れるにつれやがては隣
接基地局から送信される信号、あるいは熱雑音等によっ
て構成される干渉信号のレベルより低下し、端末におけ
る正常な受信が困難となる。この受信信号電力と干渉信
号電力の比をＣ／Ｉと称する。基地局の近傍で、このＣ
／Ｉが十分に高いときは、例えば無線信号の変調方式を
８値の多値変調として、さらには電波の品質が高いので
誤り訂正の冗長度を低下させ、結果として同じ帯域を使
用しても、高いビットレートでの伝送が可能となる。一
方基地局から離れた地域では、Ｃ／Ｉが低下するため、
誤りの起こりにくい２値変調方式を用い、かつ、信号の
冗長度を上げて誤り訂正能力を高めなければならない。
その結果、伝送できるビットレートが低下する。ＨＤＲ
方式においては、通信を開始する前に端末でＣ／Ｉを実
測し、その地点で受信可能な最大のビットレートを基地
局に伝え、結果としてベストエフォートの無線伝送シス
テムを実現する。

【０００５】ここで、図２４に、ＨＤＲ方式下り回線で
の多重化方式についての説明図を示す。図２５に、一般
的な基地局配置の例の説明図を示す。また、図２６に、
ＨＤＲ方式下り回線における送信信号のタイミングダイ
ヤグラムを示す。

【０００６】ＨＤＲ方式においては、この下り信号の多
重化は図２４に示すように、例えばＮ個のタイムスロッ
トにそれぞれ別の端末向けの信号を配置する、いわゆる
時分割多重化方式を用いている。すなわち、図２５に示
すように基地局が設置されているとき、各基地局は図２
６に示すように、時間的に任意に割り当てられたタイム
スロットを用いて電波を発射する。図示するように例え
ば基地局（以下ＢＳと称する）ＢＳ１とＢＳ２が時刻Ｔ
１からＴ２では同時に電波を発射していると仮定する
と、図２５中でハッチングで示したＢＳ１とＢＳ２の境
界領域３−１では強い電波干渉が発生する。その結果、
端末で観測するとＢＳ１からの信号もＢＳ２からの信号
もＣ／Ｉが低下し、高いビットレートでの通信が困難と
なる。

【０００７】図３０は、従来の任意に基地局を四角配置
したときのＨＤＲ下り回線でのカバレージ（６１４．４
ｋｂｉｔ／ｓ）の説明図を示す。この図は、それぞれの
セクタが９０度開口角のビームで形成されている３セク
タ型ＨＤＲ基地局を一辺が２ｋｍの４角形の頂点に配置
したときの、ビットレートが６１４．４ｋｂｉｔ／ｓで
のサービスカバレージをハッチングで示している。ここ
では、すべての基地局のすべてのタイムスロットにおい
て電波を発射していることを前提に計算している。図
中、領域２０−５ではＢＳ１のセクタビーム２０−１と
ＢＳ２のセクタビーム２０−２が互いに干渉しあってサ
ービスが出来なくなっている。一方領域２０−６ではＢ
Ｓ３及びＢＳ４のどのセクタビームもこの方向を向いて
いないのでサービスが出来なくなっている。また領域２
０−８では、ＢＳ１のセクタビーム２０−１と２０−７
がそれぞれ干渉しあってサービス不可能領域がＢＳ１の
かなり近傍まで切れ込んできている。同様の切れ込みは
例えば領域２０−９においても観測される。

【０００８】図３１は、従来の任意に基地局を四角配置
したときのＨＤＲ下り回線でのカバレージ（２０４．８
ｋｂｉｔ／ｓ）の説明図を示す。この図は、同様の条件
でビットレートを２０４．８ｋｂｉｔ／ｓまで低下させ
たときのサービスエリアをあらわしているが、ここまで
ビットレートを低下させてもサービスが出来なくなる領
域が残る。

【０００９】本発明の目的は、以上の点に鑑み、特に、
ＨＤＲシステムにおいてセルやセクタの境界領域で、各
基地局から発射される電波が互いに干渉しあって十分に
高いビットレートでの通信が困難になることを防止する
基地局システムにおける無線通信方法及び無線通信シス
テムを提供することである。本発明の別の目的は、セク
タビームの方向が向いていない領域を少なくし、一層広
い領域でサービスできる無線通信方法及び無線通信シス
テムを提供することである。本発明の別の目的は、複数
のセクタビームが干渉しあってサービス不可能領域が切
れ込むことを、できる限り防止できる無線通信方法及び
無線通信システムを提供することである。

【００１０】さらに、本発明の他の目的は、例えば、Ｈ
ＤＲ下り回線において各基地局より同一時刻に発射され
る電波の方向を、互いに最も干渉しにくい方向とし、端
末がサービスエリアのどこに存在しても、つねに干渉妨
害の少ない、良好な電波信号を受信することである。こ
れにより、本発明の他の目的は、電波干渉の少ないとき
には高いビットレートの通信が可能というＨＤＲの特徴
のひとつを、最大に発揮することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述のような
各基地局からの電波が互いに干渉し合うことを防止する
ため、互いに干渉する電波信号を同一時刻に放射せず、
それぞれ別の時刻に放射するようにして干渉を回避しよ
うとするものである。この時、各基地局での時刻管理を
例えばＧＰＳシステムのような広域で高精度に絶対時刻
を供給できるシステムを活用して、高精度に同期させ、
各基地局の電波発射方向を時刻毎に切り替えて、干渉を
回避する。

【００１２】本発明の第１の解決手段によると、複数ア
ンテナエレメントを有する各基地局において、無線端末
と無線通信する方法であって、各アンテナエレメントに
よる受信信号及び送信信号を合成して所定のビームパタ
ンのアンテナ指向性を実現できるアンテナを介し、無線
端末からの信号を受信し、各アンテナエレメントからの
信号を所定のビームパタンのアンテナ指向性で合成し、
合成された各指向性の受信信号に基づき、無線端末から
の受信信号を選択し、選択された方向にビームを向ける
ための送信ビーム方向情報を決定し、該決定された送信
ビーム方向情報と、送信ビーム方向とその方向に放射す
るときに使用するタイムスロットとの関係を記憶したテ
ーブルとに基づき、送信ビームタイムスロットを求め、
該求められた送信ビームタイムスロットを用いて、アン
テナを制御して下り信号を送信することを含む無線通信
方法を提供する。本発明の第２の解決手段によると、複
数の基地局を四角配置し、各基地局のアンテナは、複数
アンテナエレメントを有し、各アンテナエレメントによ
る受信信号及び送信信号を合成して所定のビームパタン
のアンテナ指向性を実現できるものであって、各基地局
の前記アンテナのビームパタンを、隣接の基地局どうし
は互いに４５度又は略４５度ずつビーム方向をずらした
方向に設置し、前記アンテナを介し、無線端末からの信
号を受信し、各アンテナエレメントからの信号を所定の
ビームパタンのアンテナ指向性で合成し、合成された各
指向性の受信信号に基づき、無線端末から信号を受信
し、所定のビームパタンにアンテナ指向性を制御して下
り信号を送信することを含む無線端末と基地局間の無線
通信方法を提供する。本発明の第３の解決手段による
と、複数の基地局を三角配置し、各基地局のアンテナ
は、複数アンテナエレメントを有し、各アンテナエレメ
ントによる受信信号及び送信信号を合成して所定のビー
ムパタンのアンテナ指向性を実現させ、各基地局の前記
アンテナのビームパタンを同一の方向に動的又は静的に
設置することを含む基地局及び端末間の無線通信方法を
提供する。本発明の第４の解決手段によると、複数の基
地局を四角配置し、各基地局のアンテナは、複数アンテ
ナエレメントを有し、各アンテナエレメントによる受信
信号及び送信信号を合成して所定のビームパタンのアン
テナ指向性を実現させ、各基地局の前記アンテナのビー
ムパタンを、隣接の基地局どうしは互いに４５度又は略
４５度ずつビーム方向をずらした方向に動的又は静的に
設置することを含む基地局及び端末間の無線通信方法を
提供する。本発明の第５の解決手段によると、複数の基
地局を、相互に平面的に三角形の位置関係である三角配
置とし、各基地局のアンテナを、３セクタアンテナで構
成し、各アンテナエレメントによる受信信号及び送信信
号を合成することを含む無線通信方法を提供する。本発
明の第６の解決手段によると、複数の基地局を、相互に
平面的に四角形の位置関係である四角配置とし、各基地
局のアンテナを、４セクタアンテナで構成し、各アンテ
ナエレメントによる受信信号及び送信信号を合成するこ
とを含む無線通信方法を提供する。本発明の第７の解決
手段によると、複数の基地局を相互に平面的に四角形の
位置である四角配置とし、各基地局のアンテナを、４５
°毎の８つの指向性を実現できるアンテナで構成し、各
タイムスロットで、３つの指向性をもつパターンの２つ
の指向性は互いに直交する方向、他の１指向性はこれら
２指向性から１３５°の方向となるように、アンテナ指
向性を指定することを含む無線通信方法を提供する。本
発明の第８の解決手段によると、複数基地局と無線端末
間で無線通信する無線通信システムにおいて、各基地局
は、複数のアンテナエレメントを有し、各アンテナエレ
メントによる受信信号及び送信信号を合成して、所定の
ビームパターンのアンテナ指向性を実現できるアンテナ
と、該アンテナを介して無線端末からの信号を受信する
回路と、各アンテナエレメントからの信号を所定のビー
ムパターンのアンテナ指向性で合成する回路と、該合成
された各指向性の受信信号に基づき、無線端末からの受
信信号を選択し、選択された方向にビームを向けるため
の送信ビーム方向情報を決定する回路と、該決定する回
路からの送信ビーム方向情報と、送信ビーム方向とその
方向に放射する時に使用するビームタイムスロットと関
係を表す情報のテーブルとに基づき、送信ビームタイム
スロットを生成する回路と、該生成された送信ビームタ
イムスロットを用いて、前記アンテナを制御して下り信
号を送信する回路とを備えた無線通信システムを提供す
る。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１は、本発明による基地局を三
角配置したＨＤＲ下り回線でのサービスカバレージ（６
１４．４ｋｂｉｔ／ｓ）の説明図を示す。この図は、３
セクタ基地局を用いた場合の最適な基地局、及びセクタ
方向配置を示している。図に示した各基地局は、それぞ
れのセクタが９０度の開口角を持つアンテナで構成され
た、３セクタアンテナ型ＨＤＲ基地局であり、すべての
タイムスロットを用いて６１４．４ｋｂｉｔ／ｓの伝送
を行ったときのカバレージを示している。図示するよう
に各基地局のセルエリアの境界領域、例えば５−４では
このビットレートによる伝送が困難となる。これはＢＳ
１のセクタアンテナ５−１とＢＳ２のセクタアンテナ５
−２、ＢＳ３のセクタアンテナ５−３の電波が空間でそ
れぞれ干渉しあって、６１４．４ｋｂｉｔ／ｓのレート
での伝送を困難にしている。しかしながら、従来の技術
の図３０と比較すると、サービス困難な領域は大幅に縮
少している。これは図３０では各基地局を所望の地域に
四角形を敷き詰めて、それらの頂点に基地局を配置す
る、四角配置としたのに対し、図１の実施の形態では基
地局を敷き詰めた三角形の頂点に基地局を配置した三角
配置とし、かつ各基地局のセクタ方向を互いに電波干渉
が最小となる方向となるように配置したためである。こ
のため、例えば図３０のＢＳ１のセクタビーム２０−
１、及びＢＳ２のセクタビーム２０−２の場合に現れた
ような互いに近距離で、同一の地域を照射するビームの
交錯による干渉増加が発生しなくなる。

【００１４】図２は、本発明による基地局を四角配置し
たＨＤＲ下り回線でのサービスカバレージ（６１４．４
ｋｂｉｔ／ｓ）の説明図を示す。この図は、半値角９０
度、４セクタアンテナ、ビットレート６１４．４ｋｂｉ
ｔ／ｓ、各基地局は全タイムスロットを使用、としたも
のである。四角配置にて３セクタ型の基地局を用いる
と、図３０、図３１に従来例として示した様に、幾何学
上互いに干渉し合うビームの交錯を回避できない。四角
配置する場合は図２に示すようにセクタビームを４セク
タ型とする必要がある。またセクタの方向は図示するよ
うに隣接の基地局どうしは互いに４５度ずつ傾けること
により、ビームの交錯を最小化することが可能となる。

【００１５】以上は本発明の第一の実施の形態の効果を
示したが、それでも各基地局の中間距離においてはサー
ビス不可能となる領域が残る。例えば、図１の領域５−
４、図２の領域１３−３等である。さらに、図３に、本
発明による基地局を三角配置したＨＤＲ下り回線でのサ
ービスカバレージ（１２２８．８ｋｂｉｔ／ｓ）の説明
図を示す。この図は、半値角９０度３セクタアンテナ、
ビットレート１２２８．８ｋｂｉｔ／ｓ、全タイムスロ
ット使用としたものである。例えば、ビットレートを１
２２８．８ｋｂｉｔ／ｓまで上昇させると、図示のよう
にサービス可能な領域が著しく減少する。サービス困難
領域は隣接基地局とのセル境界領域及び同一基地局内で
のセクタ境界領域で発生する。すなわち、セクタ数及び
セクタ方向を最適化する第一の実施の形態だけでは、サ
ービス不可能領域を無くすることは難しい場合がある。

【００１６】そこで、ＨＤＲの下り回線が時分割型の多
重化方式を用いていることを利用して、さらにサービス
エリアの拡大をはかる。図２６にて示した例では、時刻
Ｔ２からＴ３まではＢＳ２が電波発射を停止しているの
で、図２５のハッチング領域３−１でもＢＳ１からの信
号は高いＣ／Ｉを確保することが可能であり、したがっ
て高いビットレートでの通信が可能となる。すなわち互
いに干渉し合うセル／セクタ間では、同時刻に電波を発
射することを回避すれば互いの干渉量を著しく低下可能
で、したがって高いビットレートでの通信が可能なエリ
アを拡大できる。

【００１７】本発明の第二の実施の形態では、システム
内各基地局にアンテナの送信指向性を切り替えられる機
能を設け、且つこの指向性切り替えを各基地局間で同期
させて行うことにより、特定の端末において、複数の基
地局から送信される信号が同時刻に干渉し合う確率を最
小化することを主な特徴とする。その結果、各端末では
自分に設定された通信時刻において、隣接あるいは他の
基地局からの干渉雑音が極めて低い状態での通信が可能
になり、ベストエフォート機能により、最大のビットレ
ートでの通信が可能となる。

【００１８】図４は、本発明による３０度セクタアンテ
ナ、タイムスロットＡ（図２４）を用いたＨＤＲ下り回
線でのサービスカバレージの説明図を示す。この図は、
半値角３０度、１２セクタアンテナ中３セクタを使用、
ビットレート６１４．４ｋｂｉｔ／ｓ、タイムスロット
Ａとしたものである。本実施の形態では図１、図３の場
合と異なり、各基地局セクタアンテナの開口角を３０度
に狭角化している。図示するようにＢＳ１とＢＳ２の境
界領域７−４においても、それぞれの基地局のカバレー
ジは両基地局の中間距離部分まで伸びている。これはセ
クタビームを狭角化したことにより、例えば、領域７−
１と７−２のアンテナから放射された信号が互いにすれ
違って干渉妨害を与えにくくなるためである。しかし、
このままではビームが狭角のため、例えば領域７−５に
示されるようなビームの中間領域はカバーできなく、通
信可能なカバレージは細いエリアにかぎられてしまう場
合がある。

【００１９】図２４に示すように、ＨＤＲ下り回線にお
いては各通信チャネルは時間的に多重化されている。そ
こで、例えば３０度ビームのアンテナ３本で構成したセ
クタ基地局において、使用しているタイムスロット毎に
アンテナ放射角度を３０度ずつ時間的にずらして４回放
射すれば、ちょうど基地局周辺を走査するように回転さ
せることと等価になり、すべての方向をカバレージに入
れることが可能となる。例えば図４に示した状態を、図
２４のタイムスロットＡにおけるカバレージを示すと仮
定する。以下、図５、図６、図７にそれぞれ本発明によ
る３０度セクタアンテナ、タイムスロットＢ、Ｃ、Ｄを
用いたＨＤＲ下り回線でのサービスカバレージの説明図
を示す。これらは、図４と同様に、半値角３０度、１２
セクタアンテナ中３セクタを使用、ビットレート６１
４．４ｋｂｉｔ／ｓとしたものである。図示するように
すべてのタイムスロットで各基地局の電波放射方向の制
御は時間的に同期させて変更する。これはちょうど３０
度ビーム１２セクタアンテナをタイムスロット毎に３セ
クタずつ使用することに相当する。ただし、システム構
成を１２セクタ型とするか、３セクタの各セクタを４等
分してタイムスロット毎に電波発射方向を変えて運用す
るかは、トラフィックの混雑度、端末の地理的分布特性
等で選択されるべきである。

【００２０】各タイムスロットで発射される電波の方向
は図４〜図７に示される方向が最適である。この方向は
例えば図５を用いて説明すると、図示するように基地局
を横方向に奇数行、偶数行に分類し、図５のタイムスロ
ットＢでは奇数行基地局ではそれぞれ上下関係が互い違
いになるようにセクタ方向を配置し、偶数行ではすべて
の基地局が同じ方向を向かせる。一方図６に示したタイ
ムスロットＣでは今度は奇数行の基地局はみな同一の方
向を向き、偶数行の基地局は互いに上下関係が互い違い
になるような方向とする。

【００２１】図８に、本発明による３０度セクタアンテ
ナ、タイムスロットＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄを用いたＨＤＲ下り
回線加算時のサービスカバレージ（６１４．４ｋｂｉｔ
／ｓ）の説明図を示す。この図は、ビットレート６１
４．４ｋｂｉｔ／ｓ、３セクタ基地局、タイムスロット
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの４つのタイムスロットで走査されたカ
バレージを加算した結果を示す。図１に示した９０度固
定型３セクタアンテナを用いた場合に比較して、ほとん
どすべての地域で６１４．４ｋｂｉｔ／ｓの通信が可能
になることが判る。

【００２２】また、図９に、本発明による３０度セクタ
アンテナ、タイムスロットＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄを用いたＨＤ
Ｒ下り回線加算時のサービスカバレージ（１２２８．８
ｋｂｉｔ／ｓ）の説明図を示す。この図は、同様の方法
で計算された１２２８．８ｋｂｉｔ／ｓでのカバレージ
を示す。同一のビットレートで計算された図３の結果と
比較して、明らかにカバレージが拡大していることが理
解できる。

【００２３】つぎに、この第二の実施の形態を四角配置
された基地局に適用する場合を説明する。図１０から図
１３は、本発明による９０度セクタアンテナ、タイムス
ロットＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄを用いたＨＤＲ下り回線でのサー
ビスカバレージの説明図をそれぞれ示す。この図は、半
値角９０度、８セクタアンテナ中の３セクタを使用、ビ
ットレート６１４．４ｋｂｉｔ／ｓとしたものである。
図２で基地局を４角配置する場合はセクタは４セクタ構
成とすることが最適との例を示したが、例えば、図２に
示したような各基地局間のセクタ方向関係のまま、どの
ようにセクタを回転させても例えばＢＳ１とＢＳ２の中
間領域にあたる領域１３−３をサービスエリアとしてカ
バーすることが出来ない。これはＢＳ１のビーム１３−
１とＢＳ２の１３−２が互いに対角線上で干渉し合うた
めであり、この対角線上での干渉は４セクタ型アンテナ
をどのように回転させても避けられない。

【００２４】図１０〜図１３に示した実施の形態ではこ
の問題を解決するため、各基地局は８方向にセクタを構
成できる９０度ビーム型のアンテナを具備しているが、
それぞれのタイムスロットでは図示のようにそのうちの
３ビームしか使用しない。一例として、３ビームのう
ち、２ビームは互いに直交する方向、他の１ビームはこ
れら２ビームから１３５度の方向とする。

【００２５】図１４に、本発明による９０度セクタアン
テナ、タイムスロットＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄを用いたＨＤＲ下
り回線加算時のサービスカバレージ（６１４．４ｋｂｉ
ｔ／ｓ）の説明図を示す。この図は、これらの各タイム
スロットでのビームをすべて加算した状態を示すが、図
示するように６１４．４ｋｂｉｔ／ｓのレートにおいて
ほとんどすべての地域をサービスエリアとすることが出
来る。

【００２６】四角配置でのビーム方向は、図４〜図７に
示した３角配置の場合と異なり、すべてのタイムスロッ
トにおいて、各基地局のビーム方向は同一方向が最適と
なる。ただし各タイムスロットで発射される３ビームの
うち、２ビームは互いに直交する方向となるが残りの１
ビームは他の２ビームとは１３５度ずれた方向にビーム
を発射する必要がある。これにより、各タイムスロット
において対角線上に向けたビーム発射を常に各４角形に
おいて一つの基地局に限定して、対角線上での干渉発生
を防止することができる。

【００２７】つぎに、本発明を実現する具体的構成につ
いて説明する。図１５に本発明の第一の実施の形態によ
る基地局の構成を示すブロック図を示す。この基地局
は、アンテナモジュール１９−１、デュプレクサ（ＤＵ
Ｐ）１９−２、受信側高周波回路（ＲＸ）１９−３、上
り回線用固定ビーム形成回路（ＵＬ ＦＢＦ）１９−
４、復調器（ＤＥＭ）１９−５、復号器（ＤＥＣ）１９
−６、アクセス回線インタフェース（ＬＩＦ）１９−
７、アクセス回線インタフェース（ＬＩＦ）１９−８、
符号器（ＣＯＤ）１９−９、変調器（ＭＯＤ）１９−１
０、下り回線固定ビーム形成回路（ＤＬ ＦＢＦ）１９
−１１、送信側高周波回路（ＴＸ）１９−１２、重み制
御器（ＷＣ）１９−１３、クロック信号発生回路（ＣＬ
Ｋ）１９−１４、ＧＰＳ受信機（全地球測位システム受
信機）（ＧＰＳ）１９−１５を含む。

【００２８】まず、上り回線について説明する。アンテ
ナモジュール１９−１は、例えば、８ビームあるいは１
２ビーム等の指向性の鋭いビームパタンを形成すること
が可能なアンテナアレーによって構成される。デュプレ
クサ（ＤＵＰ）１９−２は、送信信号と受信信号の分離
を行うもので、通常の移動通信システムではそれぞれの
信号を選択する帯域選択型フィルタで構成される。受信
側高周波回路（ＲＸ）１９−３は、それぞれのアレーを
構成しているアンテナエレメントからの信号を増幅、周
波数変換等を行って所定の感度を実現する。このＲＸ１
９−３の出力信号は上り回線用固定ビーム形成回路（Ｕ
Ｌ ＦＢＦ）１９−４に印加される。ＵＬ ＦＢＦ１９
−４は、各アンテナエレメントから受信された信号をベ
クトル的に合成して、例えば周回方向に対して８ビー
ム、あるいは１２ビームの放射パタン（ビームパタン）
を持つアンテナ指向性を実現する。

【００２９】図１６は、ＵＬ ＦＢＦ１９−４の詳細構
成を例示するブロック図を示したものである。図中信号
Ａｎｔ＃１〜Ａｎｔ＃ｎは、図１５のＲＸ１９−３から
出力された各アンテナモジュールの出力信号を増幅した
ものである。これらの信号は、それぞれ掛算器２３−１
１、２３−１ｎ、２３−ｎ１、２３−ｎｎによって適宜
重み付けされて、加算器２３−２１、２３−２ｎで合成
加算されて、それぞれ狭開口角ビーム信号Ｂｅａｍ＃１
〜Ｂｅａｍ＃ｎに変換される。各掛算器に印加される重
み係数Ｗ_１１−Ｗ_ｎｎは振幅、位相を同時に変化させる
ため、一般的にベクトル係数を用いる。図１６下方に示
した演算式はこのＵＬ ＦＢＦ１９−４で行われる信号
処理をマトリクス演算式の形で示したものである。重み
係数Ｗ_{１ １}−Ｗ_ｎｎは適切な開口角を持つビームを形成
するべく、シミュレーション等の方法により、容易に設
定することが可能である。

【００３０】ＵＬ ＦＢＦ１９−４で合成された各指向
性の受信信号は、それぞれ復調器（ＤＥＭ）１９−５に
入力される。図１７はＤＥＭ１９−５の詳細構成を例示
するブロック図を示したものである。ＤＥＭ１９−５で
はＵＬ ＦＢＦ１９−４より出力される各ビーム信号Ｂ
ｅａｍ＃１〜Ｂｅａｍ＃ｎは、それぞれ逆拡散回路等の
チャネル分離回路（ＤＥＳ）２４−１〜２４−ｎを通し
て、希望の端末からの信号を分離し、後続するスイッチ
２４−２を用いて、適切なビームを選択する。選択され
たビームの信号は例えばレーク受信機（ＲＡＫＥ）２４
−３によってマルチパス分を加算され、復調器（ＤＥ
Ｔ）２４−４によってベースバンドディジタル信号に復
調される。スイッチ２４−２で選択されるべき信号は比
較器（Ｃｏｍｐ）２４−５にて決定される。この決定方
法は、例えば受信するべき信号を選択するには、受信さ
れた信号の信号対干渉雑音比が最大になるように選択さ
れることが望ましい。したがってスイッチ２４−２は例
えばすべてのビームで受信されたマルチパス信号の中か
ら振幅の大きな信号から順に選択するように動作する。
このスイッチ２４−２の動作は上りビーム選択信号ＵＬ
Beam Selectによって制御される。一方、下り回線で
選択するべきビームは、下りビーム選択信号ＤＬ Beam
Selectによって決定される。下り回線では、端末が物
理的に存在する方向にビームを向けることが望ましい。
どの方向に端末が存在するかは、例えば受信される信号
の振幅が最大となるようなビーム方向を識別することに
よって知ることが出来る。この識別によって選択された
ビーム方向情報をＤＬ Beam Select信号として送信側
重み制御回路ＷＣ（１９−１３）に伝達する。また、こ
のＤＥＭ１９−５から出力された信号は次段の復号器
（ＤＥＣ）１９−６によって誤り訂正復号された後、ア
クセス回線インタフェース（ＬＩＦ）１９−７を介して
有線通信網に接続される。

【００３１】下り回線においては、アクセス回線インタ
フェース（ＬＩＦ）１９−８より入力された信号は、符
号器（ＣＯＤ）１９−９にて誤り訂正符号化をされ、変
調器（ＭＯＤ）１９−１０にて所定の変調方式により変
調される。この信号は、下り回線固定ビーム形成回路
（ＤＬ ＦＢＦ）１９−１１により電波を発射するべき
方向への指向性を持つビームパタンにベクトル合成され
て、それぞれのアンテナエレメントに接続されている送
信側高周波回路（ＴＸ）１９−１２に印加されて、増
幅、周波数変換等の処理を行い、ＤＵＰ１９−２を介し
てアンテナモジュール１９−１に入力される。下り回線
にて、どの方向に指向性を持たせるかは、上り回線信号
を受信するときにＤＥＭ１９−５で同定された受信方向
を基にした送信ビーム方向情報であるＤＬ Beam Selec
tを、重み制御器（ＷＣ）１９−１３を介して送信側ビ
ーム形成回路１９−１１に入力することによって決定さ
れる。

【００３２】図１８は、重み制御回路（ＷＣ）１９−１
３の詳細構成を例示するブロック図を示したものであ
る。この回路にはＤＬ Beam Select信号のほか、下り
回線でのビームの方向と使用するべきタイムスロットの
関係を規定するビーム・タイムスロットテーブル（Beam
-Time Slot Table）情報（図１５では、信号１９−１８
にて示される）が印加される。Beam-Time Slot Table情
報は、後述する上位局、制御局等から与えられる。その
代わりに、下りのビーム方向に対応して使用するタイム
スロットを記憶したBeam-Time Slot Tableを記憶した記
憶手段を自基地局、他基地局、制御局等に備え、そこか
ら情報が与えられるようにしてもよい。下り回線でのビ
ーム方向を定める重み係数Ｗ_１−Ｗ_ｎはＤＬ Beam Sel
ect情報に基づいてあらかじめ定められた係数ベクトル
を選択する。この重み係数Ｗ_１−Ｗ _ｎにより、各基地局
のアンテナモジュール１９−１のビームパタン、セクタ
数、ビーム方向、ビーム角度等を上述の各図のように空
間的に制御することができ、さらには必要に応じて時間
的に制御することができる。一方、ＷＣ１９−１３で
は、その選択された方向に下り信号を発射するべきタイ
ムスロットをＭＯＤ１９−１０に与える必要がある。Ｗ
Ｃ１９−１３は、このタイムスロット情報をＤＬBeam S
elect情報を基にして、Beam-Time Slot Tableを参照す
ることによってタイムスロット割当て（Time Slot Assi
gn）信号（図１５では信号１９−１０として示される）
として求め、ＭＯＤ１９−１０に与える。

【００３３】図１９は、ＭＯＤ１９−１０の詳細構成を
例示するブロック図を示したものである。送信側符号器
１９−９から送出された送信信号は、ＭＯＤ２６−１に
よって振幅位相変調されるが、その出力は一旦メモリ２
６−２に蓄積される。このメモリに蓄積された信号は重
み制御回路ＷＣ１９−１３より与えられるTime SlotAss
ign信号１９−１９によって、送出されるタイミングを
決定される。タイムスロットの絶対時間への同期は同期
信号発生回路ＣＬＫより与えられるTiming ＣＬＫ１９
−１４を参照して行われる。

【００３４】図２０は、下り送信側ビーム形成回路ＤＬ
ＦＢＦ１９−１１の詳細構成を例示するブロック図を
示したものである。図示するように、重み制御回路ＷＣ
１９−１３より与えられるベクトル係数Ｗ_１−Ｗ_ｎによ
って重み付けされて、各アンテナに供給される。

【００３５】ＭＯＤ１９−１０に印加されるTiming Ｃ
ＬＫ信号はクロック信号発生回路（ＣＬＫ）１９−１４
によって生成されるが、この時の発生タイミングはＧＰ
Ｓ受信機１９−１５によってＧＰＳ衛星から発信された
時刻信号を参照して、絶対時刻に同期される。したがっ
てすべての基地局において互いに同期した正確な時刻情
報の取得が可能であり、この時刻情報を用いて、例えば
図４から図７に示したタイムスロットＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ
を、すべての基地局が同期した形で決定することが可能
である。このタイムスロット情報を用いて、すべての基
地局においてアンテナの指向特性を同期させて変更させ
ることが可能となる。

【００３６】なお、ＧＰＳ受信機１９−１５またはＧＰ
Ｓ用アンテナ１９−１６、あるいはＧＰＳシステムその
ものに障害が発生して、正確な絶対時刻情報を受信困難
になった場合には、ＧＰＳ受信機１９−１５に内蔵され
る、高安定自走クロック発生回路によって障害回復まで
の期間暫定クロック信号を発生させるか、あるいはＣＬ
Ｋ１９−１４に信号１９−１７を介して有線網によりク
ロック信号を供給して絶対時刻位相を保持させることが
可能である。なお、ＧＰＳシステムを用いずに、信号１
９−１７による周期を主に用いることもできる。

【００３７】図２１は、本発明の実施の形態による下り
ビーム制御のフローチャートを示したものである。図示
するように、まだビームが形成されていない当初は、端
末がどこに存在しているか不明なので、基地局の受信側
は、アンテナパタンを無指向性として端末からの発信を
待ち受ける（Ｓ１０１）。端末が適切な信号を用いて、
発信を始めると、基地局の受信側は、アンテナモジュー
ル１９−１、ＤＵＰ１９−２、ＲＸ１９−３により、端
末からの発信を受信する（Ｓ１０３）。ここで、直ちに
ＵＬ ＦＢＦ１９−４を用いて、アンテナ指向性パタン
を狭開口角ビームに切り替える（Ｓ１０５）。ＷＣ１９
−１３は、このとき、Beam-Time Slot Tableにより、各
基地局のアンテナモジュ−ル１９−１のセクタ数、ビー
ム方向、ビーム角度等を上述の各図のように空間的、さ
らには時間的に適宣のビームパターンに設定する。各方
向ビームで受信できる信号強度を比較して、どの方向に
受信中端末が存在するかを検知する（Ｓ１０７）。この
検知情報を用いて、重み回路ＷＣ１９−１３にて下りビ
ームを出すべき方向を定める（Ｓ１０９）。一方、集中
装置、制御局等では、基地局設定場所と指向性ビーム方
向データが入力され（Ｓ１１１）、各基地局での送信ビ
ーム方向と使用タイムスロットの関係を示したBeam-Tim
e Slot Tableが作成される（Ｓ１１３）。その後、ＷＣ
１９−１３は、下りビームを出すべきタイムスロット
を、あらかじめ作製された送信ビーム方向と使用タイム
スロットの関係を定めたBeam-Time Slotテーブルを参照
して決定し（Ｓ１１５）、ＭＯＤ１９−１０に通知し
て、適切な下り信号を形成する（Ｓ１１７）。

【００３８】なお、このBeam - Time Slotテーブルは、
基地局設置場所を決定する設計段階で、あらかじめ地図
等を用いて、システム設計者がマニュアルにて作製する
ことが出来る。作製された下りビーム方向とタイムスロ
ットの関係を定めたテーブルはディジタルデータ化され
て、システムの集中装置に接続されるシステム管理装置
に収容される。また、このBeam-Time Slotテーブルは各
基地局の内部に格納されるか、あるいは例えば移動交換
機等の集中装置内に格納されて、必要に応じて参照でき
るように構成されてもよい。各基地局固有のテーブル
は、必要に応じて、各基地局にダウンロードされる。ま
た、テーブルが中央装置に設けられる時は、必要に応じ
て、基地局内のメモリにテーブル情報をダウンロードす
ることも可能である。なお、基地局設置後に新たに基地
局を追加する等の基地局配置の追加変更がある場合に
は、後述する自己学習機能によりテーブルの自動修正あ
るいは新規作成が可能である。また、このBeam - Time
Slotテーブルは、各基地局におけるビーム放射方向と該
方向に放射する時に使用するタイムスロットの関係を示
したもので、図１８に示す重み制御回路（ＷＣ）１９−
３において、下りの電波を発射すべき方向情報を入力さ
れた時に、このBeam - Time Slotテーブルを参照して電
波を発射すべきタイムスロットを決定して、図１９のメ
モリ２６−２にタイミングを伝達することにより、適切
な時刻での電波発射を可能とする。図２７は、本発明の
他の実施の形態による基地局制御システムを示すブロッ
ク図を示したものである。該システムは複数基地局と、
それらの上位局を構成する制御局とその上位のバックボ
ーンネットワーク（ＮＷ）を含む。図２７において、１
９−２０_１、…、１９−２０_ｎはそれぞれ図１５に示し
た基地局の全体構成を示し、各基地局は、アンテナモジ
ュール１９−１_１〜１９−１_ｎ、アクセス回路インタフ
ェース（ＬＩＦ）１９−７、重み制御器（ＷＣ）１９−
１３、アクセス回線インタフェース（ＬＩＦ）１９−８
を含む。参照数字２７−１は複数の基地局毎に設置さ
れ、それらを制御する上位局すなわち制御局を示す。各
上位局は、上り回線（ＵＬ）中継回路２７−２、各基地
局に通知するべきビーム・タイムスロットのテーブルを
生成する回路２７−３及び下り回線（ＤＬ）中継回路２
７−４を含む。参照数字２７−７は、バックボーンネッ
トワーク（ＮＷ）を表わす。上記ＵＬ中継回路２７−２
は、複数の基地局から送出される上り回線信号を集線し
て、バックボーンＮＷに接続し、また上記ＤＬ中継回路
２７−４は、下り回線を目的の端末が接続されている基
地局に分配する。参照数字２７−５は、上り回線（Ｕ
Ｌ）トラフィック情報伝達信号を表す。図２７の回路構
成において、各基地局で集計され、上り回線で基地局よ
り上位局のＵＬ中継回路２７−２に通知されるトラフィ
ック統計情報は、そこからビーム・タイムスロットテー
ブル生成回路２７−３に通知される。このトラフィック
統計情報は、各基地局で、例えば図１７に示されるDL B
eam Select 情報を時間的に累積して、各ビーム方向毎
のトラフィック量を測定する事によって得られる。この
トラフィック統計情報は、上り回線信号に多重化されて
上位局２７−１に通知される。図２８は、本発明の実施
の形態に用いられるビーム・タイムスロットのテーブル
を例示するダイヤグラムを示したものである。図２８
は、図４〜図７にて示した３０度セクタアンテナを用い
た基地局、ＢＳ１、ＢＳ２を駆動するためのビーム・タ
イムスロットテーブルの例を示す。同図はタイムスロッ
トＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ時の各アンテナの指向特性を角度表示
したものである。この各タイムスロットはそれぞれ図
４、５、６、７の状態に相当する。ビーム・タイムスロ
ット生成回路２７−３は図２８に示したテーブル情報を
各基地局に通知ないし指示する。一つの実施の形態とし
て、このビーム・タイムスロットテーブルは、基地局を
設置する時にあらかじめ地理的情報から設定し、固定的
に使用する。別の実施の形態としては、各アンテナ方向
毎のトラフィックを長期的に観測して、各基地局での電
波発射方向毎のトラフィック偏在を測定し、トラフィッ
ク要求の高い方向に対しては、他のトラフィック要求の
低い方向と比較してビームを向ける時間的頻度を上昇さ
せる重み付けも可能である。各スロット毎のトラフィッ
ク測定は、例えば図１７に示したDL Beam Select情報を
長時間累積して、方向毎のトラフィック偏在状況を把握
する事が可能である。トラフィックの高い方向へのビー
ム照射時間率を上昇させるためには、例えば図２８では
４タイムスロット使用例を示したが、このタイムスロッ
ト数を増加させて、トラフィックの高い方向には複数の
タイムスロットが使用されるようにすれば良い。図２９
は、高トラフィック方向へのビーム照射頻度を上昇させ
たビーム・タイムスロットテーブルの一例を示したもの
である。たとえば図４で７−４に示したエリアで高トラ
フィックが発生すると仮定する。このエリアに対しては
ＢＳ１及びＢＳ２から図４と図７で示したタイムスロッ
トでビームが照射されている。そこで、図２９に示すよ
うに、タイムスロットＥ、Ｆを追加して、この追加した
分でタイムスロットＡ及びＤと同一のビーム照射パタン
を発生させれば、統計的に、高トラフィックエリアへの
ビーム照射頻度が向上する。別の方向でのトラフィック
が上昇した場合には、このテーブルでのビームパタン選
択を変更すれば良いが、この変更頻度としては、瞬時ト
ラフィック上昇に耐えられるよう高速にする場合と、長
期的観測結果を用いて変更頻度を低下させる場合の２種
類が考えられる。この変更時定数の選択は、実際のトラ
フィック変動特性を観測して決定すればよい。

【００３９】図２２は、本発明を実施する基地局の第二
の実施の形態の構成をブロック図で示す。この例では、
第一の実施の形態で示した固定ビーム形成回路１９−
４、１９−１１の代わりに、上り回線側では単なるスル
ー回路とし、下り回線側はアンテナ選択スイッチ２０−
１を用いている。この選択スイッチ２０−１は重み制御
器１９−１３によって選択され、所望の端末が存在する
方向に向いたアンテナを選択することが可能となる。本
来ビーム形成回路１９−４、１９−１１は、例えば上り
回線で説明すると、アレー状に配置された各アンテナエ
レメントの出力信号を位相、振幅を制御しながらベクト
ル合成することにより、任意の開口半値角をもつアンテ
ナパタンを形成するものである。しかしアンテナエレメ
ント自身が、本発明の目的を満足させる開口半値角特性
を持っているときには、あえて、ビーム形成回路でベク
トル合成を行わなくともよい。この際、所望の特性を実
現することが可能であるからである。

【００４０】以上の実施の形態の説明は、各基地局が正
確に三角形、あるいは四角形の頂点に配置されているこ
とを前提とし、且つそれぞれのタイムスロットにおい
て、どの方向に電波を発射するべきかは、あらかじめ設
定されていることを条件としている。ところが実際の基
地局配置では正確な三角形、あるいは四角形の頂点に配
置することは困難な場合が多く、さらには基地局を追加
配置する場合には、はじめに設定していた、タイムスロ
ットと電波発射方向の関係を変更する必要がでる可能性
がある。このような場合を想定して、以下に、基地局が
自己学習しながら最適の電波発射方向を定める方法を修
正例として説明する。

【００４１】例えば図１５に示される実施の形態におい
て、上記の自己学習機能を実現する方法を示す。図示す
るように、基地局の上り回線では、ＤＥＭ１９−５を用
いて、任意の端末の受信条件が最良となる受信ビームを
選択し、すなわちどの方向に当該の端末が存在するかを
認識する。次に、当該端末から、その端末が存在する場
所における下り回線の受信状態を端末に報告させる。す
なわち、当該端末が各基地局から送信されるパイロット
信号を受信して、自分がどの基地局から受信される信号
を最も条件良く受信できるかを報告する。今仮に、現在
考えている基地局では、タイムスロットと電波発射方向
の関係はまだ決定されていないが、周辺の基地局では既
に、決定されているものとする。この場合、周辺の基地
局では既にタイムスロット毎にそれぞれ別の方向に電波
を発射しているため、現在下り回線の品質を測定してい
る端末から見ると、他基地局の電波が強く受信できるタ
イムスロットとさほどでもないタイムスロットを区別し
て認識することが可能である。したがって、端末からは
現在の自分が存在する場所ではどのタイムスロットが強
い隣接基地局からの干渉を受けやすいか認識できるわけ
で、逆に比較的干渉の少ないスロットがどれであるかを
基地局に報告することが可能となる。

【００４２】この各タイムスロットでの干渉電波強度の
測定は、隣接基地局のトラフィック状態によって変化す
る可能性がある。したがって、現在自己学習中の基地局
では、各端末からの報告を一定期間観測して、統計情報
を得ることにより、その端末が存在する方向に対しては
どのタイムスロットを用いて電波発射することが最も他
基地局との干渉が少なくなるかを推定することが可能と
なる。この推定結果により中央装置、または基地局に格
納されたビーム方向とタイムスロットの関係を定めたテ
ーブルを修正することは言うまでもない。また、他基地
局の電波干渉の測定は、電波強度そのもの、あるいは実
際にデータを用いた通信でエラーがどの程度の頻度で発
生するか等の観測により実現可能である。

【００４３】

【発明の効果】本発明によると、以上のように、特に、
ＨＤＲシステムにおいてセルやセクタの境界領域で、各
基地局から発射される電波が互いに干渉しあって十分に
高いビットレートでの通信が困難になることを防止する
ことができる。また、本発明によると、セクタビームの
方向が向いていない領域を少なくし、一層広い領域でサ
ービスを提供することができる。また、本発明による
と、複数のセクタビームが干渉しあってサービス不可能
領域が切れ込むことを、できる限り防止することができ
る。

【００４４】さらに、本発明によると、例えば、ＨＤＲ
下り回線において各基地局より同一時刻に発射される電
波の方向を、互いに最も干渉しにくい方向とし、端末が
サービスエリアのどこに存在しても、つねに干渉妨害の
少ない、良好な電波信号を受信することができる。これ
により、本発明によると、電波干渉の少ないときには高
いビットレートの通信が可能というＨＤＲの特徴のひと
つを、最大に発揮することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による基地局を三角配置したＨＤＲ下り
回線でのサービスカバレージ（６１４．４ｋｂｉｔ／
ｓ）の説明図。

【図２】本発明による基地局を四角配置したＨＤＲ下り
回線でのサービスカバレージ（６１４．４ｋｂｉｔ／
ｓ）の説明図。

【図３】本発明による基地局を三角配置したＨＤＲ下り
回線でのサービスカバレージ（１２２８．８ｋｂｉｔ／
ｓ）の説明図。

【図４】本発明による３０度セクタアンテナ、タイムス
ロットＡを用いたＨＤＲ下り回線でのサービスカバレー
ジの説明図。

【図５】本発明による３０度セクタアンテナ、タイムス
ロットＢを用いたＨＤＲ下り回線でのサービスカバレー
ジの説明図。

【図６】本発明による３０度セクタアンテナ、タイムス
ロットＣを用いたＨＤＲ下り回線でのサービスカバレー
ジの説明図。

【図７】本発明による３０度セクタアンテナ、タイムス
ロットＤを用いたＨＤＲ下り回線でのサービスカバレー
ジの説明図。

【図８】本発明による３０度セクタアンテナ、タイムス
ロットＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄを用いたＨＤＲ下り回線加算時の
サービスカバレージ（６１４．４ｋｂｉｔ／ｓ）の説明
図。

【図９】本発明による３０度セクタアンテナ、タイムス
ロットＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄを用いたＨＤＲ下り回線加算時の
サービスカバレージ（１２２８．８ｋｂｉｔ／ｓ）の説
明図。

【図１０】本発明による９０度セクタアンテナ、タイム
スロットＡを用いたＨＤＲ下り回線でのサービスカバレ
ージの説明図。

【図１１】本発明による９０度セクタアンテナ、タイム
スロットＢを用いたＨＤＲ下り回線でのサービスカバレ
ージの説明図。

【図１２】本発明による９０度セクタアンテナ、タイム
スロットＣを用いたＨＤＲ下り回線でのサービスカバレ
ージの説明図。

【図１３】本発明による９０度セクタアンテナ、タイム
スロットＤを用いたＨＤＲ下り回線でのサービスカバレ
ージの説明図。

【図１４】本発明による９０度セクタアンテナ、タイム
スロットＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄを用いたＨＤＲ下り回線加算時
のサービスカバレージ（６１４．４ｋｂｉｔ／ｓ）の説
明図。

【図１５】本発明の第一の実施の形態による基地局の構
成を示すブロック図。

【図１６】ＵＬ ＦＢＦ１９−４の詳細構成を例示する
ブロック図。

【図１７】ＤＥＭ１９−５の詳細構成を例示するブロッ
ク図。

【図１８】重み制御回路（ＷＣ）の詳細構成を例示する
ブロック図。

【図１９】ＭＯＤ１９−１０の詳細構成を例示するブロ
ック図。

【図２０】下り送信側ビーム形成回路ＤＬ ＦＢＦ１９
−１１の詳細構成を例示するブロック図。

【図２１】本発明の実施の形態による下りビーム制御の
フローチャート。

【図２２】本発明の第二の実施の形態による基地局の構
成を示すブロック図。

【図２３】ＨＤＲ方式の基本原理の説明図。

【図２４】ＨＤＲ方式下り回線での多重化方式について
の説明図。

【図２５】一般的な基地局配置の例を示す説明図。

【図２６】ＨＤＲ方式下り回線における送信信号のタイ
ミングダイヤグラム。

【図２７】本発明の他の実施の形態による基地局制御シ
ステムを示すブロック図。

【図２８】本発明の実施の形態に用いられるビーム・タ
イムスロットのテーブルを例示するダイヤグラム。

【図２９】高トラフィック方向へのビーム照射頻度を上
昇させたビーム・タイムスロットテーブルの一例を示す
説明図。

【図３０】従来の任意に基地局を四角配置したときのＨ
ＤＲ下り回線でのサービスカバレージ（６１４．４ｋｂ
ｉｔ／ｓ）の説明図。

【図３１】従来の任意に基地局を四角配置したときのＨ
ＤＲ下り回線でのサービスカバレージ（２０４．８ｋｂ
ｉｔ／ｓ）の説明図。

【符号の説明】

１９−１ アンテナモジュール １９−２ デュプレクサ（ＤＵＰ） １９−３ 受信側高周波回路（ＲＸ） １９−４ 上り回線用固定ビーム形成回路（ＵＬ
ＦＢＦ） １９−５ 復調器（ＤＥＭ） １９−６ 複号器 １９−７ アクセス回線インタフェース（ＬＩＦ） １９−８ アクセス回線インタフェース（ＬＩＦ） １９−９ 符号器（ＣＯＤ） １９−１０ 変調器（ＭＯＤ） １９−１１ 下り回線固定ビーム形成回路（ＤＬ
ＦＢＦ） １９−１２ 送信側高周波回路（ＴＸ） １９−１３ 重み制御器（ＷＣ） １９−１４ クロック信号発生回路（ＣＬＫ） １９−１５ 受信機（ＧＰＳ）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 賢 神奈川県横浜市戸塚区戸塚町216番地 株 式会社日立製作所通信事業部内 (72)発明者 宇佐美 浩志 神奈川県横浜市戸塚区戸塚町216番地 株 式会社日立製作所通信事業部内 (72)発明者 石田 雄爾 神奈川県横浜市戸塚区戸塚町216番地 株 式会社日立製作所通信事業部内 Ｆターム(参考） 5J021 AA05 DB02 DB03 EA04 FA14 FA16 FA21 FA31 GA01 HA05 5K067 AA03 CC04 EE02 EE10 EE45 FF02 HH23 KK02 KK03

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数アンテナエレメントを有する各基地局
   において、無線端末と無線通信する方法であって、 各アンテナエレメントによる受信信号及び送信信号を合
   成して所定のビームパタンのアンテナ指向性を実現でき
   るアンテナを介し、無線端末からの信号を受信し、 各アンテナエレメントからの信号を所定のビームパタン
   のアンテナ指向性で合成し、 合成された各指向性の受信信号に基づき、無線端末から
   の受信信号を選択し、選択された方向にビームを向ける
   ための送信ビーム方向情報を決定し、 該決定された送信ビーム方向情報と、送信ビーム方向と
   その方向に放射するときに使用するタイムスロットとの
   関係を記憶したテーブルとに基づき、送信ビームタイム
   スロットを求め、 該求められた送信ビームタイムスロットを用いて、アン
   テナを制御して下り信号を送信することを含む無線通信
   方法。
2. 【請求項２】複数の基地局が三角配置され、各基地局の
   アンテナのビームパタンは、セクタビームを３セクタ型
   とした請求項１に記載の無線通信方法。
3. 【請求項３】複数の基地局を四角配置され、各基地局の
   アンテナのビームパタンは、セクタビームを４セクタ型
   とし、隣接の基地局どうしは、互いに４５度ずつビーム
   方向を傾けるようにした請求項１に記載の無線通信方
   法。
4. 【請求項４】所定角度にビームを放射するアンテナを複
   数備えた基地局において、アンテナ放射角度を所定角度
   ずつ時間的にずらして複数回放射することにより、基地
   局周辺を走査するように放射方向を回転させる請求項１
   に記載の無線通信方法。
5. 【請求項５】第１のビームパタンでは、奇数行基地局で
   は、それぞれのビームパタンが互い違いになるようセク
   タ方向を配置し、偶数行基地局では、全てのビームパタ
   ンが同一になるようセクタ方向を配置するようにアンテ
   ナを制御し、 第２のビームパタンでは、奇数行基地局では、全てのビ
   ームパタンが同一になるようセクタ方向を配置し、偶数
   行基地局では、それぞれのビームパタンが互い違いにな
   るようセクタ方向を配置するようにアンテナを制御し、 各基地局のビームパタンを第１及び第２のタイムスロッ
   トで前記第１及び第２のビームパタンを交互に切り替え
   る請求項２に記載の無線通信方法。
6. 【請求項６】さらに、アンテナパタンを無指向性として
   無線端末からの信号を受信し、 受信中の無線端末の方向を検出し、その検出方向に基づ
   き下り回線のビーム方向を定める請求項１に記載の無線
   通信方法。
7. 【請求項７】同期クロックをＧＰＳシステムにより供給
   する請求項１に記載の無線通信方法。
8. 【請求項８】前記決定された送信ビーム方向情報に基づ
   き、ビームパターンと送信ビーム方向とを定める重み係
   数を求め、 求められたビームパターン、ビーム方向及び送信ビーム
   タイムスロットを用いて、アンテナを制御して下り信号
   を送信することを含む請求項１に記載の無線通信方法。
9. 【請求項９】複数の基地局を四角配置し、 各基地局のアンテナは、複数アンテナエレメントを有
   し、各アンテナエレメントによる受信信号及び送信信号
   を合成して所定のビームパタンのアンテナ指向性を実現
   できるものであって、各基地局の前記アンテナのビーム
   パタンを、隣接の基地局どうしは互いに４５度又は略４
   ５度ずつビーム方向をずらした方向に設置し、 前記アンテナを介し、無線端末からの信号を受信し、 各アンテナエレメントからの信号を所定のビームパタン
   のアンテナ指向性で合成し、 合成された各指向性の受信信号に基づき、無線端末から
   信号を受信し、 所定のビームパタンにアンテナ指向性を制御して下り信
   号を送信することを含む無線端末と基地局間の無線通信
   方法。
10. 【請求項１０】複数の基地局を三角配置し、 各基地局のアンテナは、複数アンテナエレメントを有
    し、各アンテナエレメントによる受信信号及び送信信号
    を合成して所定のビームパタンのアンテナ指向性を実現
    させ、各基地局の前記アンテナのビームパタンを同一の
    方向に動的又は静的に設置することを含む基地局及び端
    末間の無線通信方法。
11. 【請求項１１】複数の基地局を四角配置し、 各基地局のアンテナは、複数アンテナエレメントを有
    し、各アンテナエレメントによる受信信号及び送信信号
    を合成して所定のビームパタンのアンテナ指向性を実現
    させ、各基地局の前記アンテナのビームパタンを、隣接
    の基地局どうしは互いに４５度又は略４５度ずつビーム
    方向をずらした方向に動的又は静的に設置することを含
    む基地局及び端末間の無線通信方法。
12. 【請求項１２】複数の基地局を、相互に平面的に三角形
    の位置関係である三角配置とし、 各基地局のアンテナを、３セクタアンテナで構成し、 各アンテナエレメントによる受信信号及び送信信号を合
    成することを含む無線通信方法。
13. 【請求項１３】複数の基地局を、相互に平面的に四角形
    の位置関係である四角配置とし、 各基地局のアンテナを、４セクタアンテナで構成し、 各アンテナエレメントによる受信信号及び送信信号を合
    成することを含む無線通信方法。
14. 【請求項１４】複数の基地局を相互に平面的に四角形の
    位置である四角配置とし、 各基地局のアンテナを、４５°毎の８つの指向性を実現
    できるアンテナで構成し、 各タイムスロットで、３つの指向性をもつパターンの２
    つの指向性は互いに直交する方向、他の１指向性はこれ
    ら２指向性から１３５°の方向となるように、アンテナ
    指向性を指定することを含む無線通信方法。
15. 【請求項１５】前記基地局の前記テーブルに基づいて、
    基地局間同期を行うことを含む請求項１に記載の無線通
    信方法。
16. 【請求項１６】複数基地局と無線端末間で無線通信する
    無線通信システムにおいて、 各基地局は、 複数のアンテナエレメントを有し、各アンテナエレメン
    トによる受信信号及び送信信号を合成して、所定のビー
    ムパターンのアンテナ指向性を実現できるアンテナと、 該アンテナを介して無線端末からの信号を受信する回路
    と、 各アンテナエレメントからの信号を所定のビームパター
    ンのアンテナ指向性で合成する回路と、 該合成された各指向性の受信信号に基づき、無線端末か
    らの受信信号を選択し、選択された方向にビームを向け
    るための送信ビーム方向情報を決定する回路と、 該決定する回路からの送信ビーム方向情報と、送信ビー
    ム方向とその方向に放射する時に使用するビームタイム
    スロットと関係を表す情報のテーブルとに基づき、送信
    ビームタイムスロットを生成する回路と、 該生成された送信ビームタイムスロットを用いて、前記
    アンテナを制御して下り信号を送信する回路とを備えた
    無線通信システム。
17. 【請求項１７】前記基地局は、前記テーブルに基づい
    て、基地局間同期を行う回路をさらに備えた請求項１６
    に記載の無線通信システム。
18. 【請求項１８】前記テーブルは、予め設置場所の基地局
    の属性に従って生成され、当該基地局に変更可能に保持
    されるようにした請求項１６に記載の無線通信システ
    ム。
19. 【請求項１９】前記基地局は、前記テーブルの内容を基
    地局の上位局から供給を受ける回路をさらに備えた請求
    項１８に記載の無線通信システム。