JP2002335208A - 指向性制御装置 - Google Patents

指向性制御装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 指向性パターンを調整する際に時間的に重複
する複数の無線端末に対して互いに選択的に電波の強度
が弱くなるような指向性パターンを調整する指向性制御
装置を実現する。 【解決手段】 第１〜第Ｍのユーザに対応する第１〜第
Ｍの到来方向推定部１１１1〜１１１Mで到来方向が推定
され、データベース１１３に下りチャンネルでの第１〜
第Ｍのデータ伝送速度Ｒ1〜ＲMを含むデータ１１７と共
に格納される。データベース１１３では、データ伝送速
度の所定の閾値を境にして２つのグループに分割され、
このうちの総数の少ないグループのデータをヌル生成方
向候補としてデータ１１８を第１〜第Ｍの送信指向性パ
ターン制御部１１２1〜１１２Mに入力する。各ユーザに
対応する送信指向性パターンを生成するとき、ヌル生成
方向候補のデータ１１８から所定数のヌル生成方向を選
択している。総数の少ないグループからヌル生成方向を
決定することによって集中的にヌルを向けて効率的な適
応アンテナの効果を得ている。

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等の無線
局に用いる適応アンテナの指向性制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】携帯電話機等の無線端末と中継を行う無
線基地局等の無線局には、電波を放出するアンテナが使
用されている。通常、アンテナから放出される電波は、
それぞれの無線基地局に割り当てられているセルの範囲
を覆うように伝播している。無線端末が存在する方向以
外の方向に電波が放出されることは電波を送信するため
アンテナに供給される電力の浪費につながる。
【０００３】そこで、無線端末の存在する方向に電波を
強く放出し、無線端末の存在しない方向には電波を弱く
放出するようにすることが通常行われている。このよう
に指向性を調整できるアンテナとして、指向性制御装置
を備えた適応アンテナがある。
【０００４】適応アンテナを無線基地局に設置し、移動
する無線端末の位置に応じて適応アンテナから送信する
信号に対する送信指向性を調整する技術が従来から存在
している。たとえば、特開平１１−２９８４００号公報
では、無線基地局から指向性を変化させながら所定の信
号を無線端末に送信し、この無線端末が受信した所定の
信号の受信電力が最も強い時の指向性を送信指向性とし
て用いるようにしている。同様の構成が特開平０９−２
００１１５号公報にも開示されている。
【０００５】また、特開平１０−０７０５０２号公報で
は、無線基地局に到来した受信信号の到来方向が演算に
よって推定され、その推定された方向に送信信号が強く
放出されるように送信指向性を向けるようにしている。
【０００６】ところで、無線基地局のセル内に複数の無
線端末が存在しているとき、無線基地局はそれらの無線
端末に同時に電波を放出している。特に、同一周波数あ
るいは近傍の周波数の信号で通信を行う無線端末が複数
存在するとき、放出する電波が互いに干渉して良好な通
信が確保できなくなるという問題が生じる場合がある。
このような電波の相互干渉を抑圧する技術としても適応
アンテナが注目されている。
【０００７】この適応アンテナを用いた無線基地局で
は、アンテナを構成する複数のアンテナ素子への出力に
それぞれ独自に重み付けして送信指向性を調節する送信
指向性制御装置を備えている。ある無線端末の送信指向
性パターンを生成するとき、その無線端末に電波が最も
強く届く方向のメインビームを向けて、他の無線端末に
電波が弱く届く方向のヌルを向けるようにする。それぞ
れのアンテナ素子への出力の重み付けの係数を表わすア
ンテナウェイトの調整によって、送信指向性パターンの
ビームおよびヌルを所望の方向に向けることができるの
で、各無線端末に対してそれぞれ所望の送信指向性パタ
ーンを生成するようにしている。このようにすると、送
信時に同時に電波を放出されても、各送信指向性パター
ンのヌルを向けた分だけ他の無線端末方向への電波から
の干渉を抑圧できるという効果が得られる。
【０００８】図１７は、このような適応アンテナを用い
た無線基地局の送信指向性制御装置の構成を表わしたも
のである。ここでは、ＣＤＭＡ（Code Division Multip
le Access：符号分割多元接続）方式を用いて同一時間
かつ同一周波数帯域で図示しない第１〜第Ｍの無線端末
にチャンネルを割り当てるようにしている。この送信指
向性制御装置１１は、等間隔で規則的に配列され、電波
を送受信する第１〜第Ｎのアンテナ素子１２1〜１２Nを
備えている。第１〜第Ｎのアンテナ素子１２1〜１２
Nは、それぞれ対応する第１〜第Ｎの送受分波回路１３1
〜１３Nに接続され、電波の各受信信号と各送信信号の
分波を行うようになっている。第１〜第Ｎの送受分波回
路１３1〜１３Nは、各受信信号を受信する受信部１４
と、各送信信号を送信する送信部１５にそれぞれ接続さ
れている。受信部１４は、各受信信号を増幅および検波
する第１〜第Ｎの受信機１６1〜１６Nと、増幅および検
波された各受信信号をディジタル信号に変換する第１〜
第Ｎのアナログ・ディジタル（Ａ／Ｄ）変換器１７1〜
１７Nから構成されている。送信部１５は、送信信号を
アナログ信号に変換する第１〜第Ｎのディジタル・アナ
ログ（Ｄ／Ａ）変換器１８ 1〜１８Nと、アナログ信号に
変換された各送信信号を変調および増幅する第１〜第Ｎ
の送信機１９1〜１９Nから構成されている。受信部１４
および送信部１５は、この無線基地局で割り当てられる
第１〜第Ｍの無線端末の送信指向性を生成する第１〜第
Ｍの送信指向性生成部２０1〜２０Mに接続されている。
【０００９】第１の送信指向性生成部２０1は、第１〜
第Ｎのアナログ・ディジタル（Ａ／Ｄ）変換器１７1〜
１７Nでディジタル信号に変換した後の各受信信号を入
力して受信指向性パターンを生成する第１の受信指向性
パターン制御部２１1を備えている。第１の受信指向性
パターン制御部２１1の出力側には、受信指向性パター
ンの生成時に算出された各アンテナウェイトを送信指向
性パターンの生成時に用いるときのさまざまな誤差を補
正する第１のアンテナウェイト補正部２２1が接続され
ている。第１のアンテナウェイト補正部２２1でさまざ
まな誤差が補正された各アンテナウェイトを入力して送
信指向性パターンを生成する第１の送信指向性パターン
制御部２３1の出力側には、送信指向性パターンの生成
時に算出された各アンテナウェイトが重み付けされた各
送信信号が入力される第１〜第Ｎのディジタル・アナロ
グ（Ｄ／Ａ）変換器１８1〜１８Nに接続されている。同
様にして第２〜第Ｍの送信指向性生成部２０2〜２０Mに
は、第２〜第Ｍの受信指向性パターン制御部２１2〜２
１Mと、第２〜第Ｍのアンテナウェイト補正部２２2〜２
２Mと、第２〜第Ｍの送信指向性パターン制御部２３2〜
２３Mが配置されている。この送信指向性制御装置と同
様の構成が、特開平２０００−２０９０１７号公報にも
開示されている。
【００１０】第１〜第Ｍの送信指向性生成部２０1〜２
０Mの各動作は同一であるので、代表して第１の送信指
向性生成部２０1の動作について説明する。
【００１１】第１の受信指向性パターン制御部２１
1は、第１〜第Ｍの無線端末の電波を同時に受信した第
１〜第Ｎのアンテナ素子１２1〜１２Nの各受信信号を入
力する。各受信信号に対して第１の無線端末で掛け合わ
された拡散符号を掛け合わせる逆拡散が行われ、第１の
無線端末の各受信信号が拡散されている他の受信信号か
ら分離される。第１の無線端末の各受信信号に対応する
各アンテナウェイトが算出され、各受信信号に各アンテ
ナウェイトを重み付けすることによって、第１の無線端
末の受信指向性パターンが生成される。
【００１２】第１のアンテナウェイト補正部２２1で
は、第１の受信指向性パターン制御部２１1で算出され
た各アンテナウェイトが入力され、受信信号と送信信号
の周波数が異なる場合にアンテナウェイトの受信信号と
送信信号の周波数差分による誤差の補正が行われる。同
時に、受信部１４および送信部１５で生じる振幅および
位相の偏差による各アンテナウェイトの誤差の補正が行
われる。
【００１３】第１の送信指向性パターン制御部２３1で
は、図示しない送信信号生成部からの送信信号２４1に
補正された各アンテナウェイトを重み付けして送信指向
性パターンが生成される。送信信号に拡散符号を掛け合
わせる拡散を行い、拡散が行われた送信信号は第１〜第
Ｎのディジタル・アナログ（Ｄ／Ａ）変換器１８1〜１
８Nにそれぞれ入力される。
【００１４】この送信指向性制御装置１１で生成された
送信指向性パターンは、受信指向性パターンの生成時に
算出された各アンテナウェイトと実質的に同一の各アン
テナウェイトを用いて生成されるので、送信指向性パタ
ーンは受信指向性パターンと実質的に同様のパターンに
なる。たとえば、第１〜第Ｍの受信指向性パターン制御
部２１1〜２１Mで各アンテナウェイトを算出する手法と
してＭＭＳＥ（Minimum Mean Square Error：最小平均
二乗誤差）適応制御を行った場合には受信電力の大きな
信号の方向にヌルを向ける各アンテナウェイトが生成さ
れる。したがって、この送信指向性制御装置１１で生成
された送信指向性パターンは、受信電力の大きな信号の
方向にヌルを向けることになる。ヌルを向けた方向は他
の無線端末からの電波からの干渉が小さいので、その方
向の無線端末への所要送信電力を低減することができ、
その結果他の無線端末への干渉が小さくなる効果を得る
ことができる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、携帯電話等
の無線端末からインターネット上の画像データ等の各種
データをダウンロードするといった各種コンテンツの利
用が増加している。このようなデータ通信では、上り信
号に比べて下り信号は大容量のデータとなる傾向があ
り、データ伝送速度をより高速にする要求が高まってい
る。一般にデータ伝送速度を高速にするほど電波の送信
電力は大きくなる。したがって、上り信号と下り信号の
データ伝送速度が異なる場合、上り信号と下り信号の電
力分布が異なることになる。
【００１６】ところが、従来の無線基地局では、上り信
号と下り信号の伝送速度が同一であることを前提とし
て、上り信号の電力分布に最適化された受信指向性パタ
ーンを送信指向性パターンとして用いている。したがっ
て、適応アンテナの効果を十分に発揮して干渉を抑圧す
ることができないという問題が生じる。
【００１７】このような問題を解消するため、ヌルを向
ける方向を下り信号の電力分布に対応させる技術が提案
されている。たとえば、特開２０００―２２４０９７号
公報では、下り信号の送信電力が大きな方向にヌルを向
けることによって、その方向の無線端末への所要送信電
力を低減させることができ、他の下り信号の送信電力が
小さな方向への干渉を小さくさせることができる。
【００１８】ところで、送信指向性制御装置で調整でき
るヌルの数はアンテナ素子数によって制限されている。
したがって、メインビームを向ける無線端末以外に複数
の無線端末が存在する場合、他のすべての無線端末の方
向に対してヌルを向けることができないことがある。た
とえば、データ通信を要求する無線端末の増加によっ
て、制限されるヌルの数を越える場合があり、このよう
な場合には、下り信号の送信電力が大きなすべての無線
端末の方向にヌルを向けることができない。このような
場合には、ヌルを向けていない方向の無線端末への大き
な送信電力を低減できないので、他の送信電力が小さな
無線端末への電波の干渉を抑圧することができない。
【００１９】以上メインビームとヌルの関係について説
明したが、送信するそれぞれの無線端末に対して電波の
強度が強くなり、時間的に重複する他の無線端末に対し
て電波の強度が弱くなるように指向性パターンを調整す
る際に、選択する他の無線端末として複数のすべての無
線端末を選択することができない問題が同様に生じる場
合がある。
【００２０】そこで本発明の目的は、指向性パターンを
調整する際に時間的に重複する複数の無線端末に対して
互いに選択的に電波の強度が弱くなるように指向性パタ
ーンを調整する指向性制御装置を提供することにある。
【００２１】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、（イ）複数の無線端末から信号を受信する受信手段
と、（ロ）信号を送信する送信手段と、（ハ）受信手段
で受信した信号を基にして送信手段からそれぞれの無線
端末を見たときの方向を判別する方向判別手段と、
（ニ）送信手段で時間的に重複して送信する無線端末に
対する送信時の送信電力を所定の閾値を境にして２つの
グループに分割し、このうちの無線端末の総数が少ない
方を選択する無線端末選択手段と、（ホ）送信手段で送
信するそれぞれの無線端末に対して電波の強度が強くな
り受信手段で受信した互いに時間的に重複して送信する
他の無線端末に対して電波の強度が弱くなるように指向
性パターンを調整する際に他の無線端末を無線端末選択
手段で選択された無線端末の中から選択する指向性パタ
ーン調整手段とを指向性制御装置に具備させる。
【００２２】すなわち請求項１記載の発明で、方向判別
手段で送信しようとする無線端末の方向を判別してい
る。送信手段で時間的に重複して送信する無線端末に対
する送信時の送信電力を所定の閾値を境にして２つのグ
ループに分割し、このうちの無線端末の総数が少ない方
を選択している。これにより、送信する無線端末の指向
性パターンの電波の強度が弱くなる他の無線端末とし
て、総数の少ないグループの無線端末にのみ集中的に配
分されることになる。たとえば、少数の高い送信電力の
無線端末が存在するような環境では、高い送信電力の無
線端末のグループが選ばれ、高い送信電力の無線端末に
対して電波の強度が弱くなる送信指向性パターンが生成
される。このため、高い送信電力の無線端末への干渉が
抑圧されて、高い送信電力の無線端末の信号電力対干渉
電力比（ＳＩＲ）が向上し、所要送信電力が低減され
る。送信電力制御により、高い送信電力の無線端末への
送信電力が低減され、全体の無線端末への干渉を抑圧す
ることになる。また、少数の低い送信電力の無線端末が
存在するような環境では、低い送信電力の無線端末のグ
ループが選ばれ、低い送信電力の無線端末に対して電波
の強度が弱くなる送信指向性パターンが生成される。こ
のため、高い送信電力の無線端末からの干渉の影響が大
きい低い送信電力の無線端末に対して直接干渉を抑圧す
ることになる。
【００２３】請求項２記載の発明では、請求項１記載の
指向性制御装置で、閾値は送信手段が送信する際に採用
する送信電力の平均値あるいは最頻値に所定の係数をか
けたものであることを特徴としている。
【００２４】すなわち請求項２記載の発明では、送信電
力の平均値あるいは最頻値によって、無線端末の送信電
力分布が把握でき、所定の係数をかけることによって、
使用環境条件に柔軟に対応できる。たとえば、総数の少
ないグループの無線端末が極端に少ない場合、これらの
みを集中的に電波の強度が弱くなる無線端末として選択
するより、より多数の無線端末を選択できるように所定
の係数をかけて閾値を変えて選択する無線端末の数を増
やすことが可能である。また、総数の少ないグループの
無線端末が極端に多い場合、より少数の無線端末を選択
できるように所定の係数をかけて閾値を変えて選択する
無線端末の数を減らすことが可能である。また、所定の
係数をかけることによって、送信電力の平均値の閾値に
よって２つのグループの無線端末の総数が同数になるこ
とを防止し、最頻値の閾値と同じ値の無線端末を２つの
グループのどちらかに振り分けられるようにしている。
【００２５】請求項３記載の発明では、請求項１記載の
指向性制御装置で、指向性パターン調整手段はそれぞれ
送信しようとする無線端末に対して所定の角度範囲を保
護領域と設定する保護領域設定手段と、無線端末選択手
段で選択された無線端末の中から保護領域設定手段で設
定された保護領域外の無線端末を選択する保護領域外無
線端末選択手段を具備することを特徴としている。
【００２６】すなわち請求項３記載の発明では、それぞ
れ送信しようとする無線端末に対して保護領域外の離れ
ている他の無線端末を選択している。たとえば、送信し
ようとする無線端末近傍の他の無線端末を選択してその
方向に電波の強度が弱くなるように調整すると、電波の
強度が強くなるように調整する方向が送信しようとする
無線端末の方向からずれる場合がある。このため、アン
テナ利得が劣化して電波の強度が弱くなることにより、
送信しようとする無線端末への送信電力が増大し、他の
無線端末への干渉が増大する。請求項３の発明では、離
れている他の無線端末を選択しているので、この問題を
防止することができる。
【００２７】請求項４記載の発明では、請求項１記載の
指向性制御装置で、指向性パターン調整手段は無線端末
選択手段で選択された無線端末の中からランダムに無線
端末を選択して指向性パターンを調整することを特徴と
している。
【００２８】すなわち請求項４記載の発明では、ランダ
ムに無線端末を選択するので、ある程度均等に無線端末
が選択され、平等性を確保することができる。また、電
波の強度が弱くなるように調整する方向の制限される数
を表す自由度をこえる数に対しても無線端末に対する干
渉を抑圧することができる。
【００２９】請求項５記載の発明では、請求項１記載の
指向性制御装置で、無線端末選択手段は送信手段が送信
しようとするすべての無線端末が存在する全角度範囲を
所定数に等分割する角度分割手段と、角度分割手段で分
割された角度範囲ごとに存在する各無線端末の送信電力
を加算する加算手段と、加算された送信電力を所定の閾
値を境にして２つのグループに振り分ける振分手段とを
具備することを特徴としている。
【００３０】すなわち請求項５記載の発明では、分割し
た角度範囲を用いてグループに分割することで、同じ方
向の複数の無線端末を同時に選択することを防ぐことが
できる。たとえば、同じ角度範囲に複数の無線端末が存
在するとき、同じ角度範囲内の異なる無線端末を選択し
ても結果的に同じ方向の無線端末を選択することになる
が、請求項５記載の発明では別の角度範囲を選択するの
で、別の方向の無線端末を効率的に選択することができ
る。
【００３１】請求項６記載の発明では、請求項１記載の
指向性制御装置で、無線端末選択手段は所定の閾値とし
て送信する無線端末に対する送信時の伝送速度を用いる
ことを特徴としている。
【００３２】すなわち請求項６記載の発明では、伝送速
度を速めるほど送信電力が大きくなる関係を利用してい
る。それぞれの無線端末に対して伝送速度によってチャ
ンネルを割り当てる場合には、送信時の伝送速度を活用
することができる。
【００３３】請求項７記載の発明では、（イ）複数の無
線端末から信号を受信する受信手段と、（ロ）この受信
手段で受信した信号を基にして受信手段からそれぞれの
無線端末を見たときの方向を判別する方向判別手段と、
（ハ）受信手段で時間的に重複して受信する無線端末の
受信電力を所定の閾値を境にして２つのグループに無線
端末を振り分け、このうちの無線端末の総数が少ないグ
ループを選択する無線端末選択手段と、（ニ）受信手段
で受信するそれぞれの無線端末に対して電波の強度が強
くなり互いに時間的に重複して受信する他の無線端末に
対して電波の強度が弱くなるように指向性パターンを調
整する際に他の無線端末を無線端末選択手段で選択され
た無線端末の中から選択する指向性パターン調整手段と
を指向性制御装置に具備させる。
【００３４】すなわち請求項７記載の発明では、方向判
別手段で受信する無線端末の方向を判別している。時間
的に重複して受信する無線端末に対する受信電力を所定
の閾値を境にして２つのグループに分割し、このうちの
無線端末の総数が少ない方を選択している。これによ
り、受信する無線端末の指向性パターンの電波の強度が
弱くなる他の無線端末として、総数の少ないグループの
無線端末にのみ集中的に配分されることになる。請求項
１記載の発明は送信時の指向性パターンを調整すること
を対象にしていたが、請求項７記載の発明ではたとえば
無線基地局が無線端末からの受信時の指向性パターンを
調整することを対象としても請求項１記載の発明と同様
にして可能になる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
【００３６】
【実施例】以下実施例につき本発明を詳細に説明する。
【００３７】第１の実施例
【００３８】図１は本発明の第１の実施例におけるＣＤ
ＭＡ方式を用いた無線基地局の送信指向性制御装置の構
成を表わしたものである。この送信指向性制御装置１０
１は、等間隔で規則的に配列され、電波を送受信する第
１〜第Ｎのアンテナ素子１０２1〜１０２Nを備えてい
る。第１〜第Ｎのアンテナ素子１０２1〜１０２Nは、そ
れぞれ対応する第１〜第Ｎの送受分波回路１０３1〜１
０３Nに接続され、電波の各受信信号と各送信信号の分
波を行うようになっている。第１〜第Ｎの送受分波回路
１０３1〜１０３Nは、各受信信号を受信する受信部１０
４と、各送信信号を送信する送信部１０５にそれぞれ接
続されている。受信部１０４は、各受信信号を増幅およ
び検波する第１〜第Ｎの受信機１０６1〜１０６Nと、増
幅および検波された各受信信号をディジタル信号に変換
する第１〜第Ｎのアナログ・ディジタル（Ａ／Ｄ）変換
器１０７1〜１０７Nから構成されている。送信部１０５
は、各送信信号をアナログ信号に変換する第１〜第Ｎの
ディジタル・アナログ（Ｄ／Ａ）変換器１０８1〜１０
８Nと、アナログ信号に変換された各送信信号を変調お
よび増幅する第１〜第Ｎの送信機１０９1〜１０９Nから
構成されている。受信部１０４および送信部１０５は、
この無線基地局のセル内で割り当てられるＭ個の図示し
ない無線端末を持つユーザ（以下、ユーザとする。）ご
との送信指向性を生成する第１〜第Ｍの送信指向性生成
部１１０1〜１１０Mに接続されている。
【００３９】第１〜第Ｍの送信指向性生成部１１０1〜
１１０Mは、第１〜第Ｎのアナログ・ディジタル変換器
１０７1〜１０７Nから各受信信号をそれぞれ入力して第
１〜第Ｍのユーザの電波の到来方向をそれぞれ推定する
第１〜第Ｍの到来方向推定部１１１1〜１１１Mと、第１
〜第Ｍのユーザの送信指向性パターンをそれぞれ制御す
る第１〜第Ｍの送信指向性パターン制御部１１２1〜１
１２Mから構成されている。第１〜第Ｍの到来方向推定
部１１１1〜１１１Mの出力側には、第１〜第Ｍの送信指
向性パターン制御部１１２1〜１１２Mと、第１〜第Ｍの
ユーザの電波の到来方向等のデータを格納する磁気ディ
スク等のデータベース１１３が接続されている。データ
ベース１１３は、ユーザにチャンネルを割り当てるチャ
ンネル制御部１１４および第１〜第Ｍの送信指向性パタ
ーン制御部１１２1〜１１２Mに接続されている。
【００４０】このような構成の送信指向性制御装置１０
１の各動作を説明する。第１〜第Ｎのアンテナ素子１０
２1〜１０２Nが受信した各受信信号は、第１〜第Ｎの送
受分波回路１０３1〜１０３Nを介して受信部１０４に入
力される。各受信信号は、第１〜第Ｎの受信機１０６1
〜１０６Nで増幅および検波され、第１〜第Ｎのアナロ
グ・ディジタル変換器１０７1〜１０７Nでディジタル信
号に変換される。ディジタル信号に変換された第１〜第
Ｎの受信信号１１５1〜１１５Nは、チャンネル制御部１
１４で割り当てられるユーザの数Ｍだけ分岐して第１〜
第Ｍの到来方向推定部１１１1〜１１１Mにそれぞれ入力
される。第１〜第Ｍの到来方向推定部１１１1〜１１１M
は、図示しないＣＰＵ（中央処理装置）や制御用のプロ
グラムを格納したＲＯＭ（リード・オンリ・メモリ）等
の記憶媒体ならびに作業用のメモリとしてのＲＡＭ（ラ
ンダム・アクセス・メモリ）を備えるＤＳＰ(Digital S
ignal Processor)で構成され所定の制御を行うようにな
っている。
【００４１】第１の到来方向推定部１１１1では、第１
〜第Ｎの受信信号１１５1〜１１５Nから第１のユーザの
受信信号を分離するため逆拡散が行われる。逆拡散が行
われた受信信号には、その信号のユーザを識別できるよ
うに固有の識別番号が設定される。この識別番号は、通
信開始時にチャンネル制御部１１４でチャンネルを割り
当てられた第１〜第Ｍのユーザに対して送信指向性制御
装置１０１で便宜的に与えられるものである。また、識
別番号が設定された受信信号について、この受信信号が
到来してきた方向が推定される。本実施例では、到来方
向推定を行うとき、受信指向性パターンのビームを走査
して受信電力が最大となる方向を検出する従来のビーム
フォーマ法を用いる。第１の到来方向推定部１１１1で
推定された第１の到来方向到来方向θ1および設定した
第１のユーザ識別番号Ｕ1を示す第１のデータ１１６
1は、データベース１１３に格納され、同時に第１の送
信指向性パターン制御部１１２1に入力される。このよ
うな処理についてこの送信指向性制御装置１０１の無線
基地局のセル内にユーザがＭ個存在するとき、到来方向
推定部はＭ個が動作し、同様の処理を行う。到来方向推
定法としては、この他にもＭＵＳＩＣ（Multiple Signa
l Classification）アルゴリズムを使用する等、一般的
に知られている多くの到来方向推定法を用いることがで
きる。
【００４２】一方、チャンネル制御部１１４は、各ユー
ザが要求する下りデータ伝送速度に応じて、第１〜第Ｍ
のユーザごとに下りチャンネルを割り当てている。チャ
ンネル制御部１１４は、前記したＣＰＵ等とは別に設け
られたＣＰＵや制御用のプログラムを格納したＲＯＭ等
の記憶媒体ならびに作業用のメモリとしてのＲＡＭで構
成され、所定の制御を行うようになっている。下りチャ
ンネルでは、各ユーザに送信される信号のデータ容量に
応じて伝送可能なデータ伝送速度が予め定められてい
る。ユーザが通信を開始するときに、無線基地局が収容
可能な回線容量に収まるようにデータ伝送速度から各ユ
ーザに対して下りチャンネルが割り当てられる。したが
って、チャンネルを割り当てる際に、各ユーザが要求す
るデータ伝送速度が設定されるようになっている。この
チャンネル制御部１１４で割り当てられた第１〜第Ｍの
ユーザの下りチャンネルでの第１〜第Ｍのデータ伝送速
度Ｒ 1〜ＲMと第１〜第Ｍのユーザ識別番号Ｕ1〜ＵMを示
すデータ１１７は、データベース１１３に格納される。
【００４３】図２は、本実施例の図１で示したデータベ
ースでのデータ処理の流れを表わしたものである。デー
タベース１１３は、前記したＣＰＵ等とは別に設けられ
たＣＰＵや制御用のプログラムを格納したＲＯＭ等の記
憶媒体ならびに作業用のメモリとしてのＲＡＭが接続さ
れ、所定の制御を行うようになっている。図２について
は図１の各動作を説明しつつ適宜説明する。データベー
ス１１３では、第１〜第Ｍの到来方向推定部１１１1〜
１１１Mで推定された第１〜第Ｍのユーザに対応する第
１〜第Ｍの到来方向θ1〜θMと第１〜第Ｍのユーザ識別
番号Ｕ1〜ＵMを示すデータが格納される。また、チャン
ネル制御部１１４で割り当てられた第１〜第Ｍのユーザ
の下りチャンネルでの第１〜第Ｍのデータ速度Ｒ1〜ＲM
と第１〜第Ｍのユーザ識別番号Ｕ1〜ＵMを示すデータも
格納される。これらのデータよりユーザ分布テーブルが
作成される（ステップＳ１０１）。
【００４４】図３は、データベースで処理されるデータ
テーブルの構成の一部を表わしたものである。ここで
は、ユーザが要求した下りデータ伝送速度の到来方向ご
との分布がユ−ザ分布テーブル２０１としてテーブル形
式で格納されている。このユーザ分布テーブル２０１の
１番左側の欄に記された「ユーザＮｏ.」は、第１〜第
Ｍの到来方向推定部１１１1〜１１１Mで付与された第１
〜第Ｍのユーザ識別番号Ｕ1〜ＵMを表わしており、これ
には所定の番号が付けられている。次の欄は「下りリン
クデータレート」であり、チャンネル制御部１１４で割
り当てられた下り送信信号のデータ伝送速度を表わして
いる。ここでは、便宜上高速のデータ伝送速度をＲHiと
する。同様に中速のデータ伝送速度をＲMiとして、低速
のデータ伝送速度をＲLoとする。最後の欄は「到来方
向」であり、第１〜第Ｍの到来方向推定部１１１1〜１
１１Mで推定された受信信号の到来方向を表わしてい
る。
【００４５】図２に戻って説明を続ける。このユーザ分
布テーブル２０１に作成された第１〜第Ｍのデータ速度
Ｒ1〜ＲMから下りチャンネルのデータ伝送速度の平均値
を求める（ステップＳ１０２）。次にこの係数倍を閾値
として設定する（ステップＳ１０３）。この係数は、ユ
ーザ数やユーザ分布等の使用環境条件に応じて最適な指
標値になるように予め設定される任意の係数である。本
実施例では、閾値は全ユーザについてのデータ伝送速度
の平均値を基準に基地局の平均的ユーザ分布に対して実
験的に決定する。最初は平均値を初期値として、摂動を
行って平均的な基地局の総送信電力が最小になるように
閾値を決定し、基地局の総送信電力の観測は日レベルの
単位で行うようにする。この閾値により、ユーザ分布テ
ーブル２０１をＡテーブルおよびＢテーブルの２つのテ
ーブルに分割する（ステップＳ１０４）。なお、平均値
を算出する代わりに最頻値を求めてもよい。
【００４６】図４は、ユーザ分布テーブルをＡテーブル
およびＢテーブルに分割した場合の一例を示したもので
ある。ここではデータ伝送速度ＲHiとデータ伝送速度Ｒ
Miの間の値を閾値とする。同図（ａ）に示すＡテーブル
２０２について、一番左側の欄に記された「Ｎｏ.」は
便宜的に付された番号である。次の欄は「下りリンクデ
ータレート」であり、閾値より低い速度であるデータ伝
送速度ＲMiとデータ伝送速度ＲLoを表わしている。最後
の欄の「到来方向」は、図３と同様であり、説明は省略
する。同図（ｂ）に示すＢテーブル２０３はＡテーブル
２０２と同様のテーブルであるが「下りリンクデータレ
ート」は、閾値よりも高速であるデータ速度ＲHiを表わ
している。
【００４７】図２に戻って説明を続ける。このＡテーブ
ル２０２に属するユーザ数ＭAおよびＢテーブルＢ２０
３に属するユーザ数ＭBを求める（ステップＳ１０
５）。ユーザ数ＭAとユーザ数ＭBを比較してユーザ数Ｍ
Aがユーザ数ＭBより少ない場合（ステップＳ１０６：
Ｙ）、ユーザ数ＭAを表わすＡテーブル２０２に含まれ
る到来方向をヌル生成方向候補とする（ステップＳ１０
７）。また、比較してユーザ数ＭAがユーザ数ＭBより多
い場合（ステップＳ１０６：Ｎ）、ユーザ数ＭBを表わ
すＢテーブル２０３に含まれる到来方向をヌル生成方向
候補とする（ステップＳ１０８）。このように第１〜第
Ｍのユーザの下りデータ伝送速度分布の中から分布とし
て少ない傾向にあるデータ伝送速度で下り送信信号を要
求したユーザの方向をヌル生成方向とするようにしてい
る。なお、閾値の係数によってユーザ数ＭAとユーザ数
ＭBが同数になることを防いでいる。
【００４８】このようにデータベース１１３で処理され
た後出力されたヌル生成方向候補１１８（図１参照）
は、第１〜第Ｍの送信指向性パターン制御部１１２1〜
１１２Mにそれぞれ入力される。第１〜第Ｍの送信指向
性パターン制御部１１２1〜１１２Mでは、前記したＣＰ
Ｕ等とは別に設けられたＣＰＵや制御用のプログラムを
格納したＲＯＭ等の記憶媒体ならびに作業用のメモリと
してのＲＡＭを備えるＤＳＰで構成され、所定の制御を
行うようになっている。第１〜第Ｍの送信指向性パター
ン制御部１１２1〜１１２Mでの各動作は同一であるの
で、代表して第１の送信指向性パターン制御部１１２1
の動作について説明する。
【００４９】第１の送信指向性パターン制御部１１２1
では、第１のユーザの到来方向を示す第１のデータ１１
６1とデータベース１１３から出力されたヌル生成方向
候補１１８より第１のユーザの送信指向性パターンを生
成するための各アンテナウェイトが算出される。
【００５０】図５は、第１の実施例による各送信指向性
パターン制御部での各アンテナウェイトを算出する処理
の流れを表わしたものである。この図については図１の
各動作を説明しつつ適宜説明する。第１の送信指向性パ
ターン制御部１１２1では、第１の到来方向推定部１１
１1で推定された第１の到来方向θ1の入力により保護領
域Ｈを求める（ステップＳ１１１）。この保護領域Ｈ
は、次の（１）式で求める。
【００５１】Ｈ＝θ1±Δθ／２ ・・・（１）
【００５２】この（１）式におけるΔθは次の（２）式
で与えられる。
【００５３】Δθ＝ｋ・θBW ・・・（２）
【００５４】この（２）式における数値θBWは、無線基
地局に設置されている適応アンテナでの電力半値角であ
る。また係数ｋは、通常数値“２”から“３”程度の値
を用いるが、装置の特性によりその値はさまざまな値を
とり得る。
【００５５】保護領域Ｈが設定されると、クロックを計
数するカウンタ（図示せず）のクロック数Ｃが数値
“０”に設定される（ステップＳ１１２）。データベー
ス１１３で選出したヌル生成方向候補テーブルの中から
到来方向を１つランダムに選択する（ステップＳ１１
３）。この選択した到来方向が保護領域Ｈの外側に位置
する角度であるか内側に位置する角度であるかを判断す
る。保護領域Ｈより外側である場合（ステップＳ１１
４：Ｙ）選択した到来方向を保存する（ステップＳ１１
５）。保護領域Ｈの内側である場合（ステップＳ１１
４：Ｎ）、再びヌル生成方向候補テープルの中から到来
方向を選択する。到来方向が保存されたらカウンタのク
ロック数「Ｃ」が次のクロック数「Ｃ＋１」に変更され
る（ステップＳ１１６）。カウンタのクロック数Ｃが予
め設定された値Ｌになったかどうか判断される。カウン
タＣが値Ｌに達した場合（ステップＳ１１７：Ｙ）選択
したＬ個の到来方向にヌルを持ち、第１のユーザの到来
方向にメインビームを生成するような各アンテナウェイ
トを計算する（ステップＳ１１８）。カウンタＣが値Ｌ
に達するまで（ステップＳ１１７：Ｎ）、ヌル生成方向
候補テープルの中から到来方向の選択を繰り返す。
【００５６】前述の予め設定された値Ｌについて説明す
る。適応アンテナが自由に調節することが可能なヌルの
方向には一定の制限がある。これをアンテナの自由度と
いい、アンテナの素子数をＮ（Ｎは正の整数）として次
の（３）式で表わされる。
【００５７】 アンテナの自由度＝Ｎ−１ ・・・（３）
【００５８】また、メインビームの生成方向を調節する
場合には、アンテナの自由度は値が“１”だけ減少し次
の（４）式で表わされる。
【００５９】 アンテナの自由度＝Ｎ−２ ・・・（４）
【００６０】この（３）式および（４）式で表わされる
ようにヌルを自由に制御できる方向には一定の制限があ
り、前述の予め設定される値Ｌの最大値は（４）式で示
すアンテナの自由度の値である。
【００６１】前述の（１）式で示された保護領域Ｈによ
って、この保護領域Ｈに含まれる到来方向はヌルの生成
する方向として選択しないようにする。すなわち、第１
のユーザの保護領域Ｈに存在する他のユーザに対して
は、ヌルを生成しないようにする。第１のユーザの方向
を含む所定の角度の範囲で、ヌルが生成されないため、
第１のユーザの送信指向性パターンのメインビームのア
ンテナ利得劣化を低減することができ、送信電力の増加
を防ぐことができる。したがって、送信電力の増加によ
る他のユーザへの干渉による影響が低減される。
【００６２】図６は送信指向性パターン制御部で生成さ
れる第１のユーザの送信指向性パターンの様子を表わし
ている。この図の横軸はアンテナ素子が電波を放射する
放射角を示し、縦軸はアンテナ利得の大きさを示してい
る。無線基地局のセル内に位置する複数のユーザの中
で、第１のユーザ３０１の位置する方向をθ1とする。
ヌル生成方向の候補として選択された第２〜第５のユー
ザ３０２〜３０５の位置する方向をθ2〜θ5とする。ヌ
ル生成方向として選択されなかった第６〜第９のユーザ
３０６〜３０９の位置する方向をθ6〜θ9とする。
【００６３】図６において保護領域Ｈに含まれるヌル生
成方向候補はすべてヌル生成方向候補として選択されて
いない。このように保護領域Ｈに含まれるユーザの方向
がヌル生成方向候補とされないことによりメインビーム
のアンテナ利得の劣化が低減される。
【００６４】このようにして、到来方向θ1にメインビ
ームが向けられ、角度θ2、θ3、・・・、θ5にヌルが
向けられる第１のユーザの送信指向性パターンが生成さ
れる各アンテナウェイトを求めることになる。
【００６５】図１に戻り各動作の説明を続ける。図５で
示したように第１の送信指向性パターン制御部１１２1
で各アンテナウェイトを算出するとき、従来のアンテナ
ウェイト算出方法である信号処理上で模擬的に希望波、
干渉波分布を作成し、模擬的な信号に対してＭＭＳＥア
ルゴリズムを適用して求める方法を用いる。図示しない
送信信号生成部からの送信信号１１９1に算出された各
アンテナウェイトを重み付けすることにより第１のユー
ザの送信指向性パターンが生成される。第１の送信指向
性パターン制御部１１２1で重み付けされた各送信信号
は、チャンネル制御部１１４で割り当てられたチャンネ
ルの拡散符号が掛け合わされる拡散が行われ第１〜第Ｎ
の送信信号１２０1〜１２０Nとして第１〜第Ｎのディジ
タル・アナログ変換器１０８1〜１０８Nにそれぞれ入力
される。このような処理についてこの送信指向性制御装
置１０１の無線基地局のセル内にユーザがＭ個存在する
とき、送信指向性パターン制御部はＭ個が動作し、同様
の処理を行う。
【００６６】図７は、複数のユーザに対する送信指向性
パターン制御部で生成される送信指向性パターンの様子
を表わしたものである。この図の横軸はアンテナ素子が
電波を放射する放射角を示し、縦軸はアンテナ利得の大
きさを示している。
【００６７】図７の上部には、無線基地局のセル内に位
置する各ユーザを表わしている。ユーザ３１０Ａおよび
ユーザ３１０Ｂの２つのユーザの送信指向性パターンを
表わしたものとする。ヌル生成方向の候補として選択さ
れたユーザ３１１Ａおよびユーザ３１１Ｂの方向をθ
Ａ、θＢで表わし、ヌル生成方向として選択されなかっ
たユーザ３１１Ｎの方向をθＮと表わしている。ユーザ
３１０Ａの送信指向性パターンは、メインビームをユー
ザ３１０Ａの方向に向けて生成された指向性パターン３
１２Ａで示す。このとき、図５のステップＳ１１３で、
ユーザ３１０Ａに対してランダムにヌル生成方向の選択
が行われている。したがって、選択されたヌル生成方向
候補の中からさらにランダムに選択された方向θＡに位
置するユーザ３１１Ａに対し、ヌルが生成されている。
【００６８】同様にして、ユーザ３１０Ｂの送信指向性
パターンは、メインビームをユーザ３１０Ｂの方向に向
けて生成された指向性パターン３１２Ｂで示す。選択さ
れたヌル生成方向候補の中からさらにランダムに選択さ
れた方向θＢに位置するユーザ３１１Ｂに対し、ヌルが
生成されている。
【００６９】ヌルを向けた方向の状況を説明するため、
各ユーザの到来方向の中からヌルθＡ3の方向について
説明する。このヌルの生成された方向θＡ3は、ユーザ
３１０Ａに対して送信指向性パターンの生成をする際に
ヌル生成方向候補から選択されたユーザ３１１Ａ3が位
置する方向である。ここで、ヌルθＡ3はユーザ３１０
Ｂに対しては、ヌル生成方向として選択されていないた
めヌルが生成されないようにする。多数のユーザが存在
する場合に対しても、このような処理を全てのユーザに
対して行う。全てのユーザの送信指向性パターンがヌル
をユーザ３１１Ａ3の方向θＡ3に向ける可能性は低くな
るが、ヌル生成方向の候補として選択されているためあ
る一定の割合のユーザはヌルをθＡ3の方向に向けるこ
とになる。
【００７０】また、前述したように自由に調節すること
が可能なヌルの方向には一定の制限がある。本実施例で
はヌル生成方向の候補から自由度による制限の範囲でヌ
ル生成方向がランダムに選択されている。これにより、
無線基地局に到来している干渉波の数が適応アンテナの
自由度を越えている場合でも複数の無線端末に対する送
信指向性パターンの生成により等価的にある程度の深度
を持つヌルが生成される。具体的には、図７で示したユ
ーザ３１１Ａ3の方向はユーザ３１０Ｂに対する送信指
向性パターンの生成ではヌル生成方向として選択されな
かったとしても、各ユーザについてのヌル生成方向候補
として選択されている。ヌル生成方向候補として選択さ
れている限りは、他のユーザに対する送信指向性パター
ンのヌルの生成方向となる可能性が高いこととなる。し
たがって、多数のユーザによる干渉が効果的に抑圧され
るようになっている。
【００７１】再び図１に戻り各動作の説明を続ける。第
１〜第Ｍの送信指向性パターン制御部１１２1〜１１２M
からそれぞれ出力された第１〜第Ｎの送信信号１２０1
〜１２０Nは送信部１０５に入力される。各送信信号
は、第１〜第Ｎのディジタル・アナログ（Ｄ／Ａ）変換
器１０８1〜１０８Nでアナログ信号に変換され、第１〜
第Ｎの送信機１０９1〜１０９Nで変調および増幅され
る。増幅された各送信信号は、第１〜第Ｎの送受分波回
路１０３1〜１０３Nを介して第１〜第Ｎのアンテナ素子
１０２1〜１０２Nから送信されることになる。
【００７２】第１の実施例の変形例
【００７３】図８はデータベースの変形例を表わしたも
のである。この変形例のユーザ分布テーブル２０４で１
番左側の欄に記された「方向」は、第１の実施例の送信
指向性制御装置１０１で指向性が調節できる方向をＱ個
に等分割した場合の角度の範囲である。角度の範囲は次
の（５）式により定める。
【００７４】 角度の範囲＝θ1±Δθ／２ ・・・（５）
【００７５】この（５）式におけるΔθは前述の（２）
式で与えられる。
【００７６】この変形例ではユーザ分布テーブル２０４
の「方向」の欄に記載されている等分割した場合の角度
の範囲は、（５）式にΔθを順次加えていった値が用い
られていくようになっている。次の欄は「下りリンクデ
ータレート×ユーザ数」であり図１で示したチャンネル
制御部１１４で割り当てられた下り送信信号のデータ伝
送速度を各範囲に存在するユーザごとに足し合わせたも
のである。
【００７７】図９は、図８に示したユーザ分布テーブル
の変形例をＡテーブルとＢテーブルに分割した場合の一
例を示したものである。同図（ａ）に示すＡテーブル２
０５および同図（ｂ）に示すＢテーブル２０６では、最
初の欄に表わされている「方向」および最後の欄に表わ
されている「下りデータレート×ユーザ数」は図８と同
様なので説明は省略する。この変形例では、閾値は全角
度範囲についてのデータ伝送速度の平均値を基準に基地
局の平均的ユーザ分布に対して実験的に決定する。第１
の実施例と同様に最初は平均値を初期値として、摂動を
行って平均的な基地局の総送信電力が最小になるように
閾値を決定し、基地局の総送信電力の観測は日レベルの
単位で行うようにする。ここでＡテーブル２０５はＱ個
に分割された各角度について存在するユーザが有する下
りデータ伝送速度の合計が閾値より低い場合を表わして
いる。Ｂテーブル２０６は反対に下りデータ伝送速度が
閾値より高い場合を表わしている。
【００７８】以降のデータベース１１３での各処理は第
１の実施例と同様であり、第１の実施例と同様の各動作
により各送信指向性パターンが生成されるようになって
いる。この第１の実施例の変形例では、第１の実施例に
挙げた効果の他に、所定の方向に多く密集するような無
線端末に対してヌルを向けるようにもなっており多数の
無線端末に対する干渉が効果的に抑圧されるようになっ
ている。
【００７９】第２の実施例
【００８０】図１０は、本発明の第２の実施例における
ＣＤＭＡ方式を用いた無線基地局の送信指向性制御装置
の構成を表わしたものである。この送信指向性制御装置
４０１では、第１の実施例における図１に示した送信指
向性制御装置１０１と同一部分には同一の符号を付して
おり、これらの動作は実質的に同じであるので各動作の
詳細な説明は省略する。第２の実施例は、第１の実施例
における第１〜第Ｍの送信指向性生成部１１０1〜１１
０Mの代わりに、第１〜第Ｍの送信指向性生成部４０２1
〜４０２Mが配置されている。この第１〜第Ｍの送信指
向性生成部４０２ 1〜４０２Mは、第１〜第Ｎのアナログ
・ディジタル変換器１０７1〜１０７Nから各受信信号を
それぞれ入力して第１〜第Ｍのユーザの到来方向の推定
および下り送信電力の制御を行う第１〜第Ｍの到来方向
推定および送信電力制御部４０３1〜４０３Mと、第１〜
第Ｍのユーザの送信指向性パターンをそれぞれ制御する
第１〜第Ｍの送信指向性パターン制御部４０４1〜４０
４Mから構成されている。第１〜第Ｍの到来方向推定お
よび送信電力制御部４０３1〜４０３Mの各出力側には、
出力されるデータを格納する磁気ディスク等のデータベ
ース４０５および第１〜第Ｍの送信指向性パターン制御
部４０４1〜４０４Mがそれぞれ接続されている。データ
ベース４０５は、第１〜第Ｍの送信指向性パターン制御
部４０４1〜４０４Mにそれぞれ接続されている。
【００８１】第１〜第Ｍの到来方向推定および送信電力
制御部４０３1〜４０３Mでは、図示しないＣＰＵや制御
用のプログラムを格納したＲＯＭ等の記憶媒体ならびに
作業用のメモリとしてのＲＡＭを備えるＤＳＰで構成さ
れ、所定の制御を行うようになっている。
【００８２】第１〜第Ｍの到来方向推定および送信電力
制御部４０３1〜４０３Mでは、第１の実施例と同様に入
力された第１〜第Ｎの受信信号１１５1〜１１５Mごとに
逆拡散が行われ、それぞれ識別番号を付与し、到来方向
の推定が行われる。また、このように他の受信信号と識
別されるようになった受信信号のフォーマットには、下
り送信信号の送信電力が指定されている。これらの受信
信号に基づいて、第１〜第Ｍの到来方向推定および送信
電力制御部４０３1〜４０３Mは、各ユーザが指定した下
り方向の送信電力を抽出するようになっている。
【００８３】第１〜第Ｍの到来方向推定および送信電力
制御部４０３1〜４０３Mでそれぞれ出力される第１〜第
Ｍのユーザ識別番号Ｕ1〜ＵMと、第１〜第Ｍの到来方向
θ1〜θMと第１〜第Ｍの下り送信電力Ｐ1〜ＰMを表示す
る第１〜第Ｍのデータ４０６1〜４０６Mは、データベー
ス４０５に格納される。
【００８４】図１１は、データベースでのデータ処理の
流れを表わしたものである。データベース４０５は、前
記したＣＰＵ等とは別に設けられたＣＰＵや制御用のプ
ログラムを格納したＲＯＭ等の記憶媒体ならびに作業用
のメモリとしてのＲＡＭが接続され、所定の制御を行う
ようになっている。図１１については図１０の各動作を
説明しつつ適宜説明する。データベース４０５では、格
納された第１〜第Ｍのユーザ識別番号Ｕ1〜ＵMと、第１
〜第Ｍの到来方向θ1〜θMと、第１〜第Ｍの下り送信電
力Ｐ1〜ＰMを対応させたユーザ分布テーブルを作成する
（ステップＳ１２１）。
【００８５】図１２は、データベースで処理されるテー
ブル構成の一部を表わしたものである。ここでは、ユー
ザごとの下り方向の送信電力分布がユーザ分布テーブル
２０７としてテーブル形式で格納されている。このユー
ザ分布テーブル２０７の１番左側の欄に記された「ユー
ザＮｏ.」は、第１〜第Ｍの到来方向推定および送信電
力制御部４０３1〜４０３Mで付加された第１〜第Ｍのユ
ーザ識別番号Ｕ1〜ＵMを表わしておりこれは所定の番号
が付けられている。次の欄は「下りリンクデータレー
ト」であり第１〜第Ｍの到来方向推定および送信電力制
御部４０３1〜４０３Mで抽出された第１〜第Ｍの下り送
信電力Ｐ1〜ＰMを示すデータを表わしている。最後の欄
の「到来方向」は、「下りリンクデータレート」で挙げ
られている下り送信電力を要求したユーザからの受信信
号の到来方向が表わされている。
【００８６】このユーザ分布テーブル２０７に作成され
た第１〜第Ｍの到来方向θ1〜θMと、第１〜第Ｍのユー
ザ識別番号Ｕ1〜ＵMと、第１〜第Ｍの下り送信電力Ｐ1
〜ＰMから下りチャンネルの送信電力の平均値を求める
（ステップＳ１２２）。次にこの係数倍を閾値として設
定する（ステップＳ１２３）。この係数倍とするところ
の係数は第１の実施例と同様に使用環境に応じて柔軟に
対処するため任意の係数でよい。この閾値により、ユー
ザ分布テーブル２０７をＡテーブルおよびＢテーブルの
２つのテーブルに分割する（ステップＳ１２４）。な
お、平均値を算出する代わりに最頻値を求めてもよい。
【００８７】図１３は、ユーザ分布テーブルをＡテーブ
ルとＢテーブルに分割した場合の一例を示したものであ
る。同図（ａ）に示すＡテーブル２０８について、一番
左側の欄に記された「Ｎｏ.」は便宜的に付された番号
である。次の欄は「下りリンクデータレート」であり、
この欄には閾値より弱い電力である下り送信電力が表わ
されている。最後の欄の「到来方向」は、図１２と同様
であり説明は省略する。同図（ｂ）に示すＢテーブル２
０９はＡテーブル２０８と同様のテーブルであるが「下
りリンクデータレート」は、閾値よりも強い電力である
下り送信電力を表わしている。
【００８８】このＡテーブル２０８に属するユーザ数Ｍ
AおよびＢテーブル２０９に属するユーザ数ＭBを求める
（ステップＳ１２５）。ユーザ数ＭAとユーザ数ＭBを比
較してユーザ数ＭAがユーザ数ＭBより少ない場合（ステ
ップＳ１２６：Ｙ）、ユーザ数ＭAを表わすＡテーブル
２０８に含まれる到来方向をヌル生成方向候補とする
（ステップＳ１２７）。また、比較してユーザ数ＭAが
ユーザ数ＭBより多い場合（ステップＳ１２６：Ｎ）、
ユーザ数ＭBを表わすＢテーブル２０９に含まれる到来
方向をヌル生成方向候補とする（ステップＳ１２８）。
このようにデータベース４０５に格納された第１〜第Ｍ
のデータ４０６1〜４０６Mからヌル生成方向の候補が選
択される。なお、閾値の係数によってユーザ数ＭAとユ
ーザ数ＭBが同数になることを防いでいる。選択された
ヌル生成方向候補を表わすデータ４０７は、第１〜第Ｍ
の送信指向性パターン制御部４０４1〜４０４Mにそれぞ
れ入力される。第１〜第Ｍの送信指向性パターン制御部
４０４1〜４０４Mの処理は第１の実施例と同様の処理に
より行われ、また以降の各動作についても同様であり省
略する。
【００８９】第２の実施例の変形例
【００９０】図１４は第２の実施例におけるデータベー
スの変形例を表わしたものである。この変形例のユーザ
分布テーブル２１０で１番左側の欄に記された「方向」
は、この第２の実施例の送信指向性制御装置４０１で指
向性が調整できる方向をＱ個に等分割した場合の角度の
範囲である。角度の範囲は、第１の実施例の変形例で行
われた分割の角度の範囲と同様であるので説明は省略す
る。次の欄は「下りリンクデータレート×ユーザ数」で
あり第１〜第Ｍの到来方向推定および送信電力制御部４
０３1〜４０３Mで抽出された下り送信信号の送信電力を
各範囲に存在するユーザごとに足し合わせたものであ
る。
【００９１】図１５は、図１４に示したユーザ分布テー
ブルの変形例をＡテーブルとＢテーブルに分割した場合
の一例を挙げたものである。同図（ａ）に示すＡテーブ
ル２１１および同図（ｂ）に示すＢテーブル２１２で
は、最初の欄に表わされている「方向」および最後の欄
に表わされている「下りリンクデータレート×ユーザ
数」は図１４と同様なので説明は省略する。ここでＡテ
ーブル２１１はＱ個に分割された各角度について存在す
るユーザが有する下り送信電力の合計が閾値より低い場
合を表わしている。また、Ｂテーブル２１２は下り送信
電力が閾値より高い場合を表わしている。
【００９２】第２の実施例および第２の実施例の変形例
に示すように、実際に各ユーザに対して送信する電力に
よってヌル生成方向の選択をするため、同じデータ速度
のユーザに対して距離による電力差が考慮されるように
なる。したがって、より効率的に送信電力の小さい低速
のデータ速度で通信するユーザに対する干渉が抑圧され
るようになっている。
【００９３】第３の実施例
【００９４】第３の実施例は、ＴＤＭＡ（Time Divisio
n Multiple Access：時間分割多元接続）方式あるいは
ＦＤＭＡ（Frequency Division Multiple Access：周波
数分割多元接続）方式を用いたものである。このＴＤＭ
Ａ方式およびＦＤＭＡ方式における通信で、同一時間チ
ャンネルまたは同一周波数チャンネルに複数のユーザを
指向性パターンにより空間的に多重するＳＤＭＡ（Spac
e Division MultipleAccess：空間分割多元接続）方式
が実現される。
【００９５】図１６は、ＴＤＭＡ方式またはＦＤＭＡ方
式を用いた無線基地局の送信指向性制御装置の構成を表
わしたものである。この送信指向性制御装置５０１で
は、第１の実施例における図１に示した送信指向性制御
装置１０１と同一部分には同一の符号を付しており、こ
れらの動作は実質的に同じであるので各動作の詳細な説
明は省略する。第２の実施例は、第１の実施例における
第１〜第Ｍの送信指向性生成部１１０1〜１１０Mの代わ
りに、第１〜第Ｍの送信指向性生成部５０２1〜５０２M
が配置され、図１に示した第１〜第Ｍの到来方向推定部
１１１1〜１１１ Mの代わりにユーザ共通の到来方向推定
部５０３が配置されている。この到来方向推定部５０３
では、ＣＤＭＡ方式による無線基地局が有する機能であ
る各アンテナ素子で受信した信号をユーザごとに逆拡散
を行い分離する構成を有していない。したがって、空間
に多重して含まれる全ユーザの上り送信信号に共通のも
のである。
【００９６】この第１〜第Ｍの送信指向性生成部５０２
1〜５０２Mは、第１〜第Ｍのユーザの送信指向性パター
ンをそれぞれ制御する第１〜第Ｍの送信指向性パターン
制御部５０４1〜５０４Mから構成されている。到来方向
推定部５０３の出力側には、出力されるデータを格納す
る磁気ディスク等のデータベース５０５および第１〜第
Ｍの送信指向性パターン制御部５０４1〜５０４Mがそれ
ぞれ接続されている。データベース５０５は、ユーザに
チャンネルを割り当てるチャンネル制御部１１４および
第１〜第Ｍの送信指向性パターン制御部５０４1〜５０
４Mにそれぞれ接続されている。
【００９７】到来方向推定部５０３では、図示しないＣ
ＰＵや制御用のプログラムを格納したＲＯＭ等の記憶媒
体ならびに作業用のメモリとしてのＲＡＭを備えるＤＳ
Ｐで構成され、所定の制御を行うようになっている。到
来方向推定部５０３では、第１〜第Ｎの受信信号１１５
1〜１１５Nを入力し、空間多重されている各ユーザの方
向はＭＵＳＩＣアルゴリズムを使用することにより検出
することになる。
【００９８】データベース５０５は、前記したＣＰＵ等
とは別に設けられたＣＰＵや制御用のプログラムを格納
したＲＯＭ等の記憶媒体ならびに作業用のメモリとして
のＲＡＭが接続され、所定の制御を行うようになってい
る。データベース５０５では、第１〜第Ｍの到来方向θ
1〜θMと、第１〜第Ｍのユーザ識別番号Ｕ1〜ＵMおよび
各ユーザの下りチャンネルの第１〜第Ｍのデータ速度Ｒ
1〜ＲMを表わすデータ１１６からデータテーブルを作成
する。このデータテーブルから各送信指向性パターンの
ヌルを生成する方向の候補５０７が決定されるようにな
っている。ここで行なわれるデータ処理は、図１で示し
た第１の実施例と実質的に同様の処理であり、ここでは
省略する。
【００９９】このようにＳＤＭＡ方式を実現する際に
も、下りの各時間チャンネルまたは各周波数チャンネル
のデータ速度（多値数）と、同一時間スロットまたは同
一周波数チャンネルに多重するユーザの方向とから構成
されるデータベースの作成が行われる。このデータベー
スを用いて図１で示した第１の実施例と同様な処理によ
り下り方向の各送信指向性パターンが決定されるように
なっている。このような各送信指向性パターンにより下
りチャンネルで効率的に干渉が抑圧されるようになる。
【０１００】また、各ユーザの上り送信信号に下り送信
電力制御信号を多重する信号を用いることも可能であ
る。その信号から各ユーザの下り送信電力を抽出する構
成とすることも可能である。このような構成により各ユ
ーザの送信電力と到来方向から構成されるデータベース
の作成を行い、図１０で示した第２の実施例と同様な処
理により、下り方向の各送信指向性パターンが生成され
るようにする。したがって、下りチャンネルで効率的に
干渉が抑圧されるようになる。
【０１０１】発明のその他の変形可能性
【０１０２】以上説明した第１の実施例では、ヌル生成
方向候補からランダムにヌル生成方向を選択したが、ヌ
ル生成方向候補の無線端末の送信電力が高いとき高い方
の無線端末から順に選択して指向性パターンを調整する
ことも可能である。この場合には送信電力が高い無線端
末が少ないとき高い方の無線端末に対して集中的にヌル
を向ける指向性パターンとなるので、効果的に送信電力
が高い無線端末への電波の干渉を抑圧することができ
る。また、ヌル生成方向候補の無線端末の送信電力が低
いとき低い方の無線端末から順に選択して指向性パター
ンを調整することも可能である。この場合には送信電力
が低い無線端末が少ないとき低い方の無線端末に対して
集中的にヌルを向ける指向性パターンとなるので、効果
的に送信電力が低い無線端末への電波の干渉を抑圧する
ことができる。更に第１の実施例では、保護領域を設け
て保護領域外の無線端末をヌルの方向として選択した
が、メインビームの方向と最も相違する方向のヌル生成
方向候補からヌルを選択することも可能である。この場
合には、同様にメインビームのアンテナ利得劣化を低減
することができ、送信電力の増加を防ぐことができる。
【０１０３】以上の実施例では、送信指向性制御を目的
とした送信指向性制御装置について説明したが、受信指
向性制御を目的とした受信指向性制御装置にも適用でき
る。この受信指向性制御装置でも、時間的に重複する複
数の無線端末に対する受信指向性パターンのメインビー
ムとヌルの関係がある。ここでは、ある無線端末の受信
指向性パターンを生成するとき、その無線端末に電波を
最も強く受け取る方向のメインビームを向けて、他の無
線端末に電波を弱く受け取る方向のヌルを向けるように
している。そこで、無線基地局で受信する各無線端末の
受信電力または伝送速度を用いたデータベースと受信指
向性パターンを生成する受信指向性パターン制御部を備
えることにより、第１〜第３の実施例と同様の指向性制
御を行うことが可能である。
【０１０４】
【発明の効果】以上説明したように請求項１記載の発明
によれば、送信手段で時間的に重複して送信する無線端
末に対する送信時の送信電力を所定の閾値を境にして２
つのグループに振り分け、このうちの無線端末の総数が
少ない方を選択し、この中から更に指向性パターン調整
手段で調整する電波の強度が弱くなるような指向性パタ
ーンの他の無線端末を選択した。たとえば、ヌル生成候
補として高い送信電力の無線端末のグループが選ばれた
とき、高い送信電力の無線端末に対してヌルを持つ送信
指向性パターンが生成される。このため、高い送信電力
の無線端末への干渉が抑圧されて、高い送信電力の無線
端末の信号電力対干渉電力比（ＳＩＲ）が向上し、所要
送信電力が低減される。送信電力制御により、高い送信
電力の無線端末への送信電力が低減され、その結果低い
送信電力の無線端末への干渉を抑圧する効果を得ること
ができる。また、ヌル生成候補として低い送信電力の無
線端末のグループが選ばれたとき、低い送信電力の無線
端末に対してヌルを生成するため、低い送信電力の無線
端末への干渉を抑圧する効果を得ることができる。更に
送信時の送信電力を基にしているので、同じ伝送速度の
無線端末に対して距離による電力差を考慮することがで
きる。
【０１０５】また請求項２記載の発明によれば、閾値と
して送信電力の平均値あるいは最頻値に所定の係数をか
けたものを用いるため、ユーザ数やユーザ分布等の使用
環境条件に柔軟に対応できる。たとえば、最初は平均値
を初期値として、摂動を行って平均的な総送信電力が最
小になるように閾値を決定し、総送信電力の観測は日レ
ベルの単位で行うようにすると、最適に干渉を抑圧する
ことができる。
【０１０６】更に請求項３記載の発明によれば、所望の
無線端末の方向に保護領域を設けて、保護領域内にはヌ
ルを生成しないため、ヌル生成によるメインビームのア
ンテナ利得劣化を低減することができ、送信電力の増加
を防いで他の無線端末への干渉を抑圧することができ
る。
【０１０７】また請求項４記載の発明によれば、ランダ
ムに無線端末を選択して指向性パターンを調整している
ので、選択された多数の無線端末に対して分散的に電波
の強度が弱くなる指向性パターンとなるので、効果的に
多数の無線端末への電波の干渉を抑圧することができ
る。したがって、無線基地局に到来している干渉波の数
が適応アンテナの自由度を越えている場合でも複数の無
線端末に対する送信指向性パターンの生成により等価的
にある程度の深度を持つヌルが生成され、多数の無線端
末への電波の干渉を抑圧することができる。
【０１０８】更に請求項５記載の発明によれば、分割し
た角度範囲を用いるので、複数の無線端末が存在する方
向に対して近傍の方向の無線端末を集中的に選択するこ
とを防ぐことができる。したがって、近傍の無線端末の
集中的な選択によって近い方向にヌルを生成するより分
散的に多数の方向にヌルを生成することで、全体の分布
に対してより効率的な効果を得ることができる。
【０１０９】また請求項６記載の発明によれば、送信す
る無線端末に対する送信時の伝送速度を用いるため、チ
ャンネルを割り当てる際の伝送速度を容易に利用でき
る。
【０１１０】更に請求項７記載の発明によれば、請求項
１記載の発明の送信時の指向性パターンを調整すること
と同様に受信時の指向性パターンを調整しているので、
受信時の指向性パターンに対応した効果を得ることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例におけるＣＤＭＡ方式を
用いた無線基地局の送信指向性制御装置の構成を表わし
た構成図である。
【図２】第１の実施例のデータベースでのデータ処理の
流れを表わした流れ図である。
【図３】第１の実施例のデータベースで処理されるデー
タテーブルの構成の一部を表わした説明図である。
【図４】第１の実施例のユーザ分布テーブルをＡテーブ
ルとＢテーブルに分割した場合の一例を示した説明図で
ある。
【図５】第１の実施例の各送信指向性パターン制御部で
の各アンテナウェイトを算出する処理の流れを表わした
流れ図である。
【図６】第１の実施例の送信指向性パターン制御部で生
成される第１のユーザの送信指向性パターンの様子を表
わした説明図である。
【図７】複数のユーザに対する送信指向性パターン制御
部で生成される送信指向性パターンの様子を表わした説
明図である。
【図８】第１の実施例の変形例におけるデータベースで
処理されるテーブル構成の一部を表わした説明図であ
る。
【図９】第１の実施例の変形例のユーザ分布テーブルを
ＡテーブルとＢテーブルに分割した場合の一例を示した
説明図である。
【図１０】本発明の第２の実施例におけるＣＤＭＡ方式
を用いた無線基地局の送信指向性制御装置の構成を表わ
した構成図である。
【図１１】第２の実施例のデータベースでのデータ処理
の流れを表わした流れ図である。
【図１２】第２の実施例のデータベースで処理されるテ
ーブル構成の一部を表わした説明図である。
【図１３】第２の実施例のユーザ分布テーブルをＡテー
ブルとＢテーブルに分割した場合の一例を示した説明図
である。
【図１４】第２の実施例の変形例におけるデータベース
で処理されるテーブル構成の一部の変形例を表わした説
明図である。
【図１５】第２の実施例の変形例のユーザ分布テーブル
をＡテーブルとＢテーブルに分割した場合の一例を挙げ
た説明図である。
【図１６】第３の実施例におけるＴＤＭＡ方式またはＦ
ＤＭＡ方式を用いた無線基地局の送信指向性制御装置の
構成を表わした構成図である。
【図１７】図１７は、従来提案される適応アンテナを用
いた無線基地局の送信指向性制御装置の構成を表わした
構成図である。
【符号の説明】
１０１ 送信指向性制御装置 １０２ アンテナ素子 １０３ 送受分波回路 １０４ 受信部 １０５ 送信部 １０６ 受信機 １０７ アナログ・ディジタル（Ａ／Ｄ）変換器 １０８ ディジタル・アナログ（Ｄ／Ａ）変換器 １０９ 送信機 １１０、４０２、５０２ 送信指向性生成部 １１１、５０３ 到来方向推定部 １１２、４０４、５０４ 送信指向性パターン制御部 １１３、４０５、５０５ データベース １１４ チャンネル制御部 １１５ 受信信号 １１６、１１７、４０６、４０７、５０６、５０７ デ
ータ １１８ ヌル生成方向候補 １１９、１２０ 送信信号 ４０３ 到来方向推定および送信電力制御部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5J021 AA05 AA06 CA06 DB01 EA04 FA14 FA15 FA16 FA17 FA20 FA26 FA29 FA30 FA32 GA02 GA06 HA05 HA10 5K067 AA03 BB04 CC10 GG08 GG09 KK02 KK03

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数の無線端末から信号を受信する受信
    手段と、 信号を送信する送信手段と、 前記受信手段で受信した信号を基にして送信手段からそ
    れぞれの無線端末を見たときの方向を判別する方向判別
    手段と、 前記送信手段で時間的に重複して送信する無線端末に対
    する送信時の送信電力を所定の閾値を境にして２つのグ
    ループに無線端末を振り分け、このうちの無線端末の総
    数が少ないグループを選択する無線端末選択手段と、 前記送信手段で送信するそれぞれの無線端末に対して電
    波の強度が強くなり前記受信手段で受信した互いに時間
    的に重複して送信する他の無線端末に対して電波の強度
    が弱くなるように指向性パターンを調整する際に前記他
    の無線端末を前記無線端末選択手段で選択された無線端
    末の中から選択する指向性パターン調整手段とを具備す
    ることを特徴とする指向性制御装置。
  2. 【請求項２】 前記閾値は前記送信手段が送信する際に
    採用する送信電力の平均値あるいは最頻値に所定の係数
    をかけたものであることを特徴とする請求項１記載の指
    向性制御装置。
  3. 【請求項３】 前記指向性パターン調整手段はそれぞれ
    送信しようとする無線端末に対して所定の角度範囲を保
    護領域と設定する保護領域設定手段と、前記無線端末選
    択手段で選択された無線端末の中から保護領域設定手段
    で設定された保護領域外の無線端末を選択する保護領域
    外無線端末選択手段を具備することを特徴とする請求項
    １記載の指向性制御装置。
  4. 【請求項４】 前記指向性パターン調整手段は前記無線
    端末選択手段で選択された無線端末の中からランダムに
    無線端末を選択して指向性パターンを調整することを特
    徴とする請求項１記載の指向性制御装置。
  5. 【請求項５】 前記無線端末選択手段は前記送信手段が
    送信しようとするすべての無線端末が存在する全角度範
    囲を所定数に等分割する角度分割手段と、角度分割手段
    で分割された角度範囲ごとに存在する各無線端末の送信
    電力を加算する加算手段と、加算された送信電力を所定
    の閾値を境にして２つのグループに振り分ける振分手段
    とを具備することを特徴とする請求項１記載の指向性制
    御装置。
  6. 【請求項６】 前記無線端末選択手段は所定の閾値とし
    て送信する無線端末に対する送信時の伝送速度を用いる
    ことを特徴とする請求項１記載の指向性制御装置。
  7. 【請求項７】 複数の無線端末から信号を受信する受信
    手段と、 この受信手段で受信した信号を基にして受信手段からそ
    れぞれの無線端末を見たときの方向を判別する方向判別
    手段と、 前記受信手段で時間的に重複して受信する無線端末の受
    信電力を所定の閾値を境にして２つのグループに無線端
    末を振り分け、このうちの無線端末の総数が少ないグル
    ープを選択する無線端末選択手段と、 前記受信手段で受信するそれぞれの無線端末に対して電
    波の強度が強くなり互いに時間的に重複して受信する他
    の無線端末に対して電波の強度が弱くなるように指向性
    パターンを調整する際に前記他の無線端末を前記無線端
    末選択手段で選択された無線端末の中から選択する指向
    性パターン調整手段とを具備することを特徴とする指向
    性制御装置。
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