JP2004140642A - 無線基地局装置及びアンテナ指向性制御方法 - Google Patents
無線基地局装置及びアンテナ指向性制御方法 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】ＳＤＭＡ無線通信システムにおいて、ある端末が通信中の無線基地局から他の無線基地局へハンドオーバで移動した場合に、元の無線基地局と引き続き通信中の端末の通話品質を良好に保つことができる無線基地局装置を実現する。
【解決手段】４本のアンテナＡＮＴ１〜ＡＮＴ４からなるアレーアンテナを備え、該アレーアンテナの指向性を制御するアダプティブビームフォーミング及びアダプティブヌルスティアリングにより端末毎に個別の放射パターンの送信ビームを形成してＳＤＭＡ方式により各端末との間で無線通信する無線通信システムにおいて、端末から送信される信号を受信する際に、受信エラーを検出し、このエラーが発生している該当端末をヌル形成対象から除外して、正常受信の端末用の放射パターンを形成することを特徴とする。
【選択図】 図１
【解決手段】４本のアンテナＡＮＴ１〜ＡＮＴ４からなるアレーアンテナを備え、該アレーアンテナの指向性を制御するアダプティブビームフォーミング及びアダプティブヌルスティアリングにより端末毎に個別の放射パターンの送信ビームを形成してＳＤＭＡ方式により各端末との間で無線通信する無線通信システムにおいて、端末から送信される信号を受信する際に、受信エラーを検出し、このエラーが発生している該当端末をヌル形成対象から除外して、正常受信の端末用の放射パターンを形成することを特徴とする。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空間分割多重（ＳＤＭＡ；Ｓｐａｔｉａｌ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式の無線基地局装置及びアンテナ指向性制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のＳＤＭＡ無線通信システムは、無線基地局にアダプティブアレーアンテナを備え、ユーザ端末（以下、単に端末と称する）毎に指向性の異なる放射パターンの送信ビームを形成して同じ時間に複数の端末向けの電波を送信している（例えば、特許文献１参照）。無線基地局は、ある端末の放射パターンを形成する際に、アダプティブビームフォーミング（ＡｄａｐｔｉｖｅＢｅａｍ Ｆｏｒｍｉｎｇ）により送信相手の端末の方向に指向性を持たせ、且つアダプティブヌルスティアリング（Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｎｕｌｌ Ｓｔｅｅｒｉｎｇ）によりそれ以外の端末の方向にヌルを形成する。これにより、端末のＣＩＲ（Ｃａｒｒｉｅｒ ｔｏ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｒａｔｉｏ）を一定値（例えば１５ｄＢ）以上に保って通話品質を確保しつつ、同じ通話チャネル（ＴＣＨ）を複数の端末に割当て、チャネルの利用効率を上げている。
【０００３】
また、従来のアダプティブアレーアンテナを備えた無線基地局として、不特定の端末に報知する場合、制御チャネル（ＣＣＨ）用に、放射パターンの異なる複数種類の電波を順番に送信するものもある（例えば、特許文献２参照）。これにより、特定の方向に指向性を持たせないオムニ送信において、放射パターンを動的に変え、ダイバーシチ効果により全方位に電波が均一に到達するようにしている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−５８０６１号公報
【特許文献２】
特開２００１−１２７６８１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のＳＤＭＡ無線通信システムでは、ＣＩＲが悪くなり端末が別の無線基地局にハンドオーバすると、元の無線基地局は、該移動した端末から受信するデータがエラーとなるために、該端末の放射パターンを正しく形成することができなくなる。この結果、元の無線基地局と引き続き通信中の端末に対して良好なＣＩＲを確保することができなくなり、元の無線基地局と引き続き通信中の端末の通話品質が劣化するという問題がある。
【０００６】
また、一旦ハンドオーバで移動した端末がハンドオーバに失敗して元の無線基地局に切り戻ろうとした場合、元の無線基地局は当該端末が何処にいるのか分からないので、該端末に対して適切なＣＩＲを確保することが難しい。このため、該端末との間で通信の同期を確立することができず、該端末の呼が切断されてしまうという問題もある。
【０００７】
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、ＳＤＭＡ無線通信システムにおいて、ある端末が通信中の無線基地局から他の無線基地局へハンドオーバで移動した場合に、元の無線基地局と引き続き通信中の端末の通話品質を良好に保つことができる無線基地局装置及びアンテナ指向性制御方法を提供することにある。
【０００８】
また、一旦、他の無線基地局へ移動した端末が元の無線基地局に切り戻ろうとした場合に、該切り戻る端末に対して適切なＣＩＲを確保することができる無線基地局装置及びアンテナ指向性制御方法を提供することも目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の無線基地局装置は、複数のアンテナからなるアレーアンテナと、前記アレーアンテナの指向性を制御するアダプティブビームフォーミング及びアダプティブヌルスティアリングにより端末毎に個別の放射パターンの送信ビームを形成する制御を行う送信制御手段とを備え、ＳＤＭＡ方式により各端末との間で無線通信する無線基地局装置において、端末から送信される信号を受信する際に、受信エラーを検出するエラー検出手段を備え、前記送信制御手段は、前記エラーの検出により、このエラーが発生している該当端末をヌル形成対象から除外して、正常受信の端末用の放射パターンを形成することを特徴としている。上記エラー該当端末とは、無線基地局装置が端末からの受信に係るエラーを検出したときの当該通信相手の端末を指す。
この発明によれば、ある端末が他の無線基地局へ移動し、元の無線基地局で該移動した端末から受信するデータがエラーとなった場合に、元の無線基地局と引き続き通信中の端末の放射パターンが該移動した端末をヌル形成対象から除外して形成される。これにより、端末の方向へ放射パターンの指向性を強化することができるので、端末の通話品質を良好に保つことができる。
【００１０】
請求項２に記載の無線基地局装置においては、前記送信制御手段は、前記エラー該当端末の方向に指向性を持つ放射パターンを形成する際に、正常受信の端末の方向へより深いヌルを形成する制御を行うとともに、該エラー該当端末の方向に送信する電力が最大となるように制御することを特徴とする。
この発明によれば、元の無線基地局と引き続き通信中の端末の方向により深いヌルを含むように、且つ、他の無線基地局に移動した端末への送信電力が最大となるように、該移動した端末用の放射パターンが形成されるので、他の無線基地局に移動した端末用の送信ビームが引き続き通信中の端末の妨害波となることを防止するとともに、該移動した端末に届く電力が最大となる。この結果、元の無線基地局と引き続き通信中の端末の通話品質をさらに向上させることができ、且つ、他の無線基地局に移動した端末が元の無線基地局に切り戻ろうとした場合に、該切り戻る端末に対して適切なＣＩＲを確保することができる。
【００１１】
請求項３に記載の無線基地局装置においては、前記送信制御手段は、前記エラーの検出の直前の正常受信時の受信情報に基づいてエラー該当端末用の放射パターンを形成することを特徴とする。
この発明によれば、他の無線基地局に移動した端末用の放射パターンが直近の正常な受信情報に基づいて形成されるので、元の無線基地局と引き続き通信中の端末に対するヌル送信の精度が向上し、該引き続き通信中の端末の通話品質向上に寄与するとともに、切り戻ってくる端末に対しても最大限の電力供給を行うことが可能になる。
【００１２】
請求項４に記載の無線基地局装置においては、前記送信制御手段は、正常受信の端末へ送信する電力を、正常受信の端末数に基づいて下げることを特徴とする。
この発明によれば、元の無線基地局と引き続き通信中の端末用の送信ビームの強度を、例えば予めパラメータ化されている値（ＸｄＢ）だけ弱めて、該送信ビームが切り戻る端末の妨害波となることを防止することができるので、切り戻る端末に対するＣＩＲを向上させることができる。
なお、上記請求項１により、元の無線基地局と引き続き通信中の端末用の送信ビームが当該端末に対して指向性が強化されること、さらに、上記請求項２により、移動した端末用の送信ビームが引き続き通信中の端末に対して最大のヌルを含むこと、これらによって元の無線基地局と引き続き通信中の端末のＣＩＲは著しく増大する。このため、送信ビームの強度を弱めても、該引き続き通信中の端末の通話品質は良好に保たれる。
【００１３】
請求項５に記載の無線基地局装置においては、前記送信制御手段は、全ての端末について前記エラーが一定期間連続して検出された場合に、各端末の通話チャネルの送信ビームを交互に、且つ該放射パターンを特定の方向に指向性を持たせないオムニ送信することを特徴とする。
この発明によれば、無線基地局と通信中の全ての端末が他の無線基地局へ移動した後、切り戻ってくる場合に、切り戻る端末がいずれの方向からアクセス（通信）してきても、該切り戻る端末に対して通話チャネルの適切なＣＩＲを確保することができる。これにより、切り戻る端末の呼が切断されることを防止できる。
【００１４】
請求項６に記載の無線基地局装置においては、前記送信制御手段は、ダイバーシチ効果が得られる異なる放射パターンを用いて、前記オムニ送信の放射パターンを動的に変更することを特徴とする。
この発明によれば、送信ビームの強度を全方位均一に制御することができるので、いずれの方向からアクセス（通信）する端末に対しても、同様なＣＩＲを確保することができる。
【００１５】
上記の課題を解決するために、請求項７に記載のアンテナ指向性制御方法は、複数のアンテナからなるアレーアンテナを備え、前記アレーアンテナの指向性を制御するアダプティブビームフォーミング及びアダプティブヌルスティアリングにより端末毎に個別の放射パターンの送信ビームを形成してＳＤＭＡ方式により各端末との間で無線通信する無線基地局装置におけるアンテナ指向性制御方法であって、端末から送信される信号を受信する際に、受信エラーを検出する過程と、前記エラーの検出により、このエラーが発生している該当端末をヌル形成対象から除外して、正常受信の端末用の放射パターンを形成する過程とを含むことを特徴としている。
【００１６】
請求項８に記載のアンテナ指向性制御方法においては、前記エラー該当端末の方向に指向性を持つ放射パターンを形成する際に、正常受信の端末の方向へより深いヌルを形成する制御を行うとともに、該エラー該当端末の方向に送信する電力が最大となるように制御することを特徴とする。
【００１７】
請求項９に記載のアンテナ指向性制御方法においては、前記エラーの検出の直前の正常受信時の受信情報に基づいてエラー該当端末用の放射パターンを形成することを特徴とする。
【００１８】
請求項１０に記載のアンテナ指向性制御方法においては、正常受信の端末へ送信する電力を、正常受信の端末数に基づいて下げる過程を含むことを特徴とする。
【００１９】
請求項１１に記載のアンテナ指向性制御方法においては、全ての端末について前記エラーが一定期間連続して検出された場合に、各端末の通話チャネルの送信ビームを交互に、且つ該放射パターンを特定の方向に指向性を持たせないオムニ送信する過程を含むことを特徴とする。
【００２０】
請求項１２に記載のアンテナ指向性制御方法においては、ダイバーシチ効果が得られる異なる放射パターンを用いて、前記オムニ送信の放射パターンを動的に変更する過程を含むことを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照し、本発明の一実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態による無線基地局装置（以下、単に無線基地局と称する）１００の構成を示すブロック図である。この図１に示す無線基地局１００は、端末との間でデジタル無線通信を行うＰＨＳ（登録商標）基地局である。なお、本実施形態では、説明の便宜上、４本のアンテナで２台の端末とＳＤＭＡ方式で多重通信する場合を例に挙げて説明するが、３台以上の端末をＳＤＭＡ方式で多重通信する場合にも同様に適用可能である。
【００２２】
図１において、無線基地局１００は、４つのアンテナＡＮＴ１〜ＡＮＴ４からなるアレーアンテナを備え、これらアンテナＡＮＴ１〜４が送受信切り替えスイッチ２に接続されている。送受信切り替えスイッチ２は、これらアンテナＡＮＴ１〜ＡＮＴ４を時分割で制御して送信と受信との切り替え制御を行っている。送受信切り替えスイッチ２には無線部４の４つの受信部６と４つの送信部８とが接続されている。第１〜第４の受信部６はアンテナＡＮＴ１〜４に各々対応して設けられており、送受信切り替えスイッチ２を介してそれぞれ接続される。第１〜第４の送信部８はアンテナＡＮＴ１〜４に各々対応して設けられており、送受信切り替えスイッチ２を介してそれぞれ接続される。
【００２３】
受信部６は、ローノイズ増幅器とダウンコンバータとＡ／Ｄコンバータから構成されている（この構成は図示せず）。受信部６はまた、変復調部１２に接続されている。受信部６では、自己に対応するアンテナで受信された信号がローノイズ増幅器を介してダウンコンバータに入力され、該ダウンコンバータ１８の出力がＡ／Ｄコンバータでデジタル化されて変復調部１２に出力される。
【００２４】
送信部８は、二つの乗算器＃１＿１０，＃２＿１０と、図示しないＤ／Ａコンバータとアッパコンバータと電力増幅器から構成されている。送信部８はまた、変復調部１２に接続されている。送信部８では、変復調部１２から入力される二つの重み係数（複素数）が乗算器＃１＿１０，＃２＿１０にそれぞれ設定される。乗算器＃１＿１０には、ＳＤＭＡ方式で多重通信する２台の端末のうち、一方の端末用の放射パターンを形成するための重み係数が設定される。乗算器＃１＿１０は、設定された重み係数と当該端末に送信するデータを複素乗算して出力する。同様に、乗算器＃２＿１０には、もう一方の端末用の放射パターンを形成するための重み係数が設定され、乗算器＃２＿１０は、設定された重み係数と当該端末に送信するデータを複素乗算して出力する。これら乗算器＃１＿１０，＃２＿１０の出力は合成された後、Ｄ／Ａコンバータによりアナログ化され、アッパコンバータと電力増幅器を介して、自己に対応するアンテナから送信される。
【００２５】
変復調部１２は、複数のＣＰＵから構成されており、送受信データの変復調およびデジタル信号処理による位相制御を行なっている。具体的には以下の５つの制御を行う。
（１）第１〜第４受信部６の各々の最終段で変換されたディジタル信号を、例えばＤ／Ｕ（Ｄｅｓｉｒｅ／Ｕｎｄｅｓｉｒｅ；希望波／妨害波）すなわちＣＩＲ値が最大となるように合成し復調する。
（２）アンテナＡＮＴ１〜ＡＮＴ４での受信の各々の位相を算出して、送信時にはアンテナ端で同等の位相になるように制御する。それによって、通信を行う端末の方向に送信／受信とも指向性を持たせることができる。
（３）干渉波と遅延波の到来方向にヌル点を作ることによって抑圧する。
【００２６】
（４）４本のアンテナＡＮＴ１〜ＡＮＴ４に供給する信号の位相を制御することによって、任意の方向に指向性を持たせてビームを絞って送信することを可能とする。この位相制御は、上記第１〜第４送信部８の乗算器＃１＿１０，＃２＿１０にそれぞれ重み係数を設定することで行う。上述したように、乗算器＃１＿１０にはＳＤＭＡ方式で多重通信する２台の端末のうち、一方の端末用の放射パターンを形成するための重み係数を設定し、乗算器＃２＿１０にはもう一方の端末用の放射パターンを形成するための重み係数を設定する。これにより、２台の端末に対して、各々異なる重み付けが成された放射パターンの送信ビームにより、同時にデータを送信することができる。さらに、その重み係数の設定により、各々の送信ビームの放射パターンの任意の方向にヌルを形成することができる。
【００２７】
（５）周囲の基地局や通話中、あるいはデータ（通信）のやりとりをしている端末以外の端末に対して、下り方向に与える干渉を減少させる。
この変復調部１２は制御部１４に接続されている。
【００２８】
制御部１４は複数のＣＰＵから構成され、無線基地局１００全体の制御を行う。制御部１４は、送信時の放射パターンを形成するための重み係数と受信時の放射パターンを形成するための重み係数をそれぞれ算出する機能と、空間分割多重するチャネルを割当てる機能と、各端末からの受信信号係数ベクトル（Ｓｐａｔｉａｌ Ｓｉｇｎａｔｕｒｅ）を計算する機能と、その受信信号係数ベクトルの変化速度を計算する機能と、各端末からの受信強度（ＲＳＳＩ）を統計処理する機能などを有する。具体的には以下の５つの制御を行う。受信信号係数ベクトルは、端末の受信情報（振幅と位相）を表すものである。
【００２９】
（１）変復調部１２に対して必要なパラメータおよびタイミングを指示し、変復調部１２が受信したデータを処理する。このデータ受信処理において、受信エラーの検出を行う。また、空中に輻射すべき送信データを作成して変復調部１２に渡す。
（２）端末からの受信信号係数ベクトルの変化速度を計算する。
（３）端末からの上りの受信強度について、端末間の相関係数を統計処理する。
（４）空間分割多重した場合の呼のＱＯＳ（Ｑｕａｌｉｔｙ Ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ）が、空間分割多重していない場合の呼のＱＯＳ相当になるように、空間分割多重するチャネルの割当てを行う。
（５）２台の端末に対して空間分割多重により同じ通話チャネルを使用して通話を確立する場合は、端末のＣＩＲ値が当該端末のＱＯＳを良好に保つために必要な値（例えば１５ｄＢ）以上になるように、各端末に対応する重み係数を計算する。
この制御部１４は回線インタフェース部１５に接続されている。
回線インタフェース部１６は、ＩＳＤＮ回線等のデジタル通信回線に接続され、これとのインタフェースの処理を実行する。
上記変復調部１２及び制御部１４によって、アダプティブビームフォーミング機能及びアダプティブヌルスティアリング機能が実現される。
【００３０】
次に、上述した無線基地局１００におけるアンテナ指向性制御に係る動作を説明する。
初めに、図２，図４〜図７を参照して、無線基地局１００と通信中の複数台の端末のうち、いずれかが他の無線基地局に移動した場合について説明する。図２は、図１に示す無線基地局１００が行うアンテナ指向性制御処理の流れを示す第１のフローチャートである。図４〜図７は、アンテナの指向性を制御する動作を説明するための概念図である。図４は無線基地局１００と通信中の端末２０１に対する放射パターンＷ１の概念図である。図５は無線基地局１００と通信中の端末２０２に対する放射パターンＷ２の概念図である。図６は端末２０２が他の無線基地局へ移動後、無線基地局１００と引き続き通信中の端末２０１に対する放射パターンＷ１ａ，ｂの概念図である。図７は端末２０２が他の無線基地局へ移動後における端末２０２に対する放射パターンＷ２ａの概念図である。なお、図６，図７には、無線基地局１００が端末２０２から最後に正常受信した時の端末２０２の位置を破線で示している。
【００３１】
先ず、図４，図５に示すように、２台の端末２０１，２０２が無線基地局１００と通信中である。無線基地局１００は、一つの通話チャネルを使用して空間分割多重により端末２０１，２０２との間でそれぞれ通話状態となっている。この時、無線基地局１００から端末２０１への送信ビームの放射パターンＷ１（図４参照）は、端末２０１の方向に指向性を有し、且つ端末２０２の方向へヌルを形成している。同様に、端末２０２への送信ビームの放射パターンＷ２（図５参照）は、端末２０２の方向に指向性を有し、且つ端末２０１の方向へヌルを形成している。
【００３２】
また、端末２０１に対するＣＩＲ値（端末２０１の送信ビーム（希望波）／端末２０２の送信ビーム（妨害波））が一定値（例えば１５ｄＢ）以上となるように、且つ、端末２０２に対するＣＩＲ値（端末２０２の送信ビーム（希望波）／端末２０１の送信ビーム（妨害波））が一定値（例えば１５ｄＢ）以上となるように、各端末２０１，２０２用の重み係数が計算されている。
【００３３】
図２において、無線基地局１００は、端末２０１，２０２からそれぞれ通話チャネル（ＴＣＨ）のデータを受信し（ステップＳ１）、いずれかの端末からの受信に係るエラーを検出すると、ステップＳ３へ進み、エラーなしの場合はステップＳ６へ進む（ステップＳ２）。ここでは、端末２０２からの受信に係るエラーを検出したとする。なお、ステップＳ６では、ＳＤＭＡアルゴリズムにより、各端末用の重み係数を計算する。また、全ての端末（この例では２台の端末２０１，２０２の双方）について受信に係るエラーを検出した場合については後述する。
【００３４】
次いで、ステップＳ３では、そのエラー該当端末２０２が移動したとみなし、該端末２０２をヌル形成対象から除外して、正常受信の端末２０１用の重み係数を計算する（ステップＳ３）。
なお、この例では、正常受信により無線基地局１００と引き続き通信中の端末が１台なので、該端末２０１に最大のＣＩＲを提供するように、公知のＡＡＡ（Ａｄａｐｔｉｖｅ Ａｒｒａｙ Ａｎｔｅｎｎａ）アルゴリズムにより、端末２０１の受信信号係数ベクトルに基づいて重み係数を計算する。
他方、ＳＤＭＡによる多重可能数が３台以上であり、無線基地局１００と引き続き通信中の端末が複数在る場合は、それら引き続き通信中の端末の中で、重み係数を計算する端末以外の端末の方向に対してヌルを形成し、且つ一定値（例えば１５ｄＢ）以上のＣＩＲを確保するように、ＳＤＭＡアルゴリズムにより、引き続き通信中の各端末の受信信号係数ベクトルに基づいて重み係数を計算する。上記ステップＳ３の処理により、エラー該当端末に対してヌルを形成しないので、無線基地局１００と引き続き通信中の端末２０１への送信ビームは、送信相手への指向性が強化され、その送信電力がヌルを形成していたときに比べて増大する。図６にこの放射パターンＷ１ａが示されている。図６に示すように、エラー該当端末２０２の方向にはヌルが形成されていない。
【００３５】
次いで、ステップＳ４では、他の無線基地局へ移動したとみなしたエラー該当端末２０２用の重み係数を計算する（ステップＳ４）。この重み係数の計算においては、エラー該当端末２０２に関し、エラーの検出の直前の正常受信時の受信信号係数ベクトルに基づいて重み係数を計算する。さらに、正常受信により無線基地局１００と引き続き通信中の端末２０１の方向へ最大のヌルを形成することを優先するとともに、エラー該当端末２０２に対する送信電力が最大となるように制御する。
【００３６】
この実施例では、４本のアンテナＡＮＴ１〜ＡＮＴ４で放射パターンを形成するので、４次元のベクトル空間で重み係数の計算を行うが、先ず、４次元のベクトル空間で正常受信の端末２０１の方向へ最大のヌルを形成するように、重み係数の計算を行う。これにより、重み係数計算の自由度は４つから３つになる。次いで、残った３次元のベクトル空間で、エラー該当端末２０２へ送信する電力が最大となるように、重み係数を求める。図７にこの放射パターンＷ２ａが示されている。図７に示すように、正常受信の端末２０１の方向へ最大のヌルが形成され、且つ、エラー該当端末２０２に対する送信電力が最大となるように制御されている。
【００３７】
これにより、他の無線基地局に移動した端末用の送信ビームが、元の無線基地局と引き続き通信中の端末に与える悪影響を軽減し、且つ該移動した端末が切り戻ってくる場合に、該切り戻る端末に適した放射パターンを形成して適切なＣＩＲを確保することができる。
【００３８】
次いで、ステップＳ５では、無線基地局１００と引き続き通信中の正常受信の端末の数に基づいて、正常受信の端末２０１の送信電力を下げる。この送信電力の下げ幅の値（ＸｄＢ）は予めパラメータ化されている。図６にこの放射パターンＷ１ｂが示されている。
これにより、端末２０２が他の無線基地局に移動した後に、元の無線基地局１００と引き続き通信中の端末２０１用の送信ビームの強度を弱めて切り戻る端末２０２の妨害波となることを防止し、該切り戻る端末２０２に対するＣＩＲを向上させることができる。
【００３９】
なお、無線基地局１００と引き続き通信中の端末２０１においては、上記ステップＳ３により自己に届く電力が増大し、さらに、上記ステップＳ４により自己に対する妨害波の影響が軽減される。この結果、端末２０１のＣＩＲは大幅に向上しているので、端末２０１用送信ビームの送信電力を下げても、端末２０１に対して適切なＣＩＲを確保することができ、その通話品質は良好に保たれる。
【００４０】
図６に示すように、上記ステップＳ３により無線基地局１００と引き続き通信中の端末２０１の送信ビームは、放射パターンＷ１ａとなり、指向性が強化され、その送信電力は増大している。一方、図７に示すように、上記ステップＳ４により他の無線基地局に移動した端末２０２の送信ビームは、放射パターンＷ２ａとなり、端末２０１に対するヌルが最大となっている。この結果、端末２０１の送信ビームの送信電力をパラメータ化された値（ＸｄＢ）だけ下げても、端末２０１のＣＩＲ値は通話品質が良好に保たれるレベルに維持できる。そして、端末２０１の送信電力をＸｄＢ下げることによって、端末２０１の送信ビームは、放射パターンＷ１ｂとなり、端末２０２に対するヌルが大きくなる。さらに、上記ステップＳ４により端末２０２の送信ビームは、端末２０２に対して最大の送信電力となるようにも制御されるので、端末２０２のＣＩＲは移動前のＣＩＲに比べて著しく増大する。
【００４１】
上記のように本実施形態によれば、ある端末が通信中の無線基地局から他の無線基地局へハンドオーバで移動した場合に、元の無線基地局と引き続き通信中の端末の通話品質を良好に保つことができる。さらに、その移動した端末が元の無線基地局に切り戻ろうとした場合に、該切り戻る端末に対して適切なＣＩＲを確保することができ、切り戻る端末との通信接続を容易に行うことができる。
【００４２】
なお、上述したように、端末からの受信に係るエラーの検出によって当該端末が他の無線基地局へ移動したとみなしている。この理由は、実際に移動したことを検出するまで待っていては、この検出に１００ｍＳ位かかり、この間に元の無線基地局と引き続き通信中の端末に対して良好なＣＩＲを提供することができなくなり、該引き続き通信中の端末の通話品質が劣化する虞があるためである。
【００４３】
次に、図３，図８を参照して、無線基地局１００と通信中の全ての端末が他の無線基地局に移動した場合について説明する。図３は、図１に示す無線基地局１００が行うアンテナ指向性制御処理の流れを示す第２のフローチャートである。図８は、アンテナの指向性を制御する動作を説明するための概念図である。
先ず、図３において、無線基地局１００は、端末２０１，２０２からそれぞれ通話チャネル（ＴＣＨ）のデータを受信し（ステップＳ１）、全ての端末（この例では２台の端末２０１，２０２の双方）について受信に係るエラーを一定期間連続して検出すると、ステップＳ１２〜Ｓ１６の処理に進む（ステップＳ１１）。
【００４４】
ステップＳ１２〜Ｓ１６では、各端末２０１，２０２の通話チャネルの送信ビームを交互に、且つ該放射パターンを特定の方向に指向性を持たせないオムニ送信する。このオムニ送信時には４本のアンテナＡＮＴ１〜ＡＮＴ４で位相と振幅が同じになり且つ最大出力となるように重み係数を計算する。そして、この重み係数を図１の各送信部８の２つの乗算器＃１＿１０及び＃２＿１０の双方に設定する。これにより、送信電力が６ｄＢ増える。また、オムニ送信は、一つの端末について、一定期間、複数フレームの連続バーストで行う。これは、端末の仕様で、複数回連続で下りの同期確立用データを受信しないと、上りの同期確立用データを送信しないものがあることを考慮した処理である。
【００４５】
そして、いずれかの端末について、通話チャネルのデータを正常に受信し、通話チャネルを確立した場合に（ステップＳ１４「ＹＥＳ」の場合）、その処理を終了する。これ以降は、上記図２の処理を実行する。
【００４６】
このように、通話チャネルの送信ビームをオムニ送信することにより、図８に示すように、該送信ビームの放射パターンＷ３は特定方向に指向性を持たないものとなるとともに、送信電力が増大するのでＳＤＭＡ時に比べて通信圏が拡大する。これにより、無線基地局１００と通信中の全ての端末が、他の無線基地局に移動した後、切り戻ってくる場合に、切り戻る端末がいずれの方向からアクセス（通信）してきても、該切り戻る端末が受信する電力はＹｄＢ（６ｄＢ以上）大きくなるので、切り戻る端末に対して通話チャネルの適切なＣＩＲを確保することができる。この結果、切り戻る端末の呼が切断されることを防止できる。
【００４７】
また、上記オムニ送信する送信ビームの放射パターンを、ダイバーシチ効果が得られる異なる放射パターンを用いて動的に変更するようにしてもよい。例えば、一つの端末について連続バーストで送信するビームを、ダイバーシチ効果が得られるように、異なる種類の放射パターンとする。このようによれば、送信ビームの強度を全方位均一に制御することができるので、いずれの方向からアクセス（通信）する端末に対しても、同様なＣＩＲを確保することができる。
【００４８】
以上、本発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、他の無線基地局へ移動した端末をヌル形成対象から除外して、元の無線基地局と引き続き通信中の端末の放射パターンが形成されるので、元の無線基地局と引き続き通信中の端末の方向へ放射パターンの指向性を強化することができ、端末の通話品質を良好に保つことができる。
【００５０】
請求項２に記載の発明によれば、元の無線基地局と引き続き通信中の端末の方向により深いヌルを含むように、且つ、他の無線基地局へ移動した端末に対して最大の送信電力となるように、該移動した端末用の放射パターンが形成されるので、該移動した端末用の送信ビームが元の無線基地局と引き続き通信中の端末の妨害波となることを防止するとともに、該移動した端末に届く電力が最大となる。この結果、元の無線基地局と引き続き通信中の端末の通話品質をさらに向上させることができ、且つ、他の無線基地局に移動した端末が元の無線基地局に切り戻ろうとした場合に、該切り戻る端末に対して適切なＣＩＲを確保することができる。
【００５１】
請求項３に記載の発明によれば、他の無線基地局に移動した端末用の放射パターンが直近の正常な受信情報に基づいて形成されるので、元の無線基地局と引き続き通信中の端末に対するヌル送信の精度が向上し、該引き続き通信中の端末の通話品質向上に寄与するとともに、切り戻ってくる端末に対しても最大限の電力供給を行うことが可能となる。
【００５２】
請求項４に記載の発明によれば、元の無線基地局と引き続き通信中の端末用の送信ビームの強度を、例えば予めパラメータ化されている値（ＸｄＢ）だけ弱めて、該送信ビームが切り戻る端末の妨害波となることを防止することができるので、切り戻る端末に対するＣＩＲを向上させることができる。
なお、元の無線基地局と引き続き通信中の端末用の送信ビームは当該端末に対して指向性が強化されており、さらに、移動した端末用の送信ビームが引き続き通信中の端末に対して最大のヌルを含むように制御されているので、該引き続き通信中の端末のＣＩＲは著しく増大し、これにより、送信ビームの強度を弱めても、該引き続き通信中の端末の通話品質は良好に保たれる。
【００５３】
請求項５に記載の発明によれば、無線基地局と通信中の全ての端末が他の無線基地局へ移動した後、切り戻ってくる場合に、切り戻る端末がいずれの方向からアクセス（通信）してきても、該切り戻る端末に対して通話チャネルの適切なＣＩＲを確保することができる。これにより、切り戻る端末の呼が切断されることを防止できる。
【００５４】
請求項６に記載の発明によれば、送信ビームの強度を全方位均一に制御することができるので、いずれの方向からアクセス（通信）する端末に対しても、同様なＣＩＲを確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による無線基地局装置（無線基地局）１００の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す無線基地局１００が行うアンテナ指向性制御処理の流れを示す第１のフローチャートである。
【図３】図１に示す無線基地局１００が行うアンテナ指向性制御処理の流れを示す第２のフローチャートである。
【図４】アンテナの指向性を制御する動作を説明するための第１の概念図である。
【図５】アンテナの指向性を制御する動作を説明するための第２の概念図である。
【図６】アンテナの指向性を制御する動作を説明するための第３の概念図である。
【図７】アンテナの指向性を制御する動作を説明するための第４の概念図である。
【図８】アンテナの指向性を制御する動作を説明するための第５の概念図である。
【符号の説明】
２…送受信切り替えスイッチ、４…無線部、６…受信部、８…送信部、１０…乗算器、１２…変復調部、１４…制御部、１６…回線インタフェース部、ＡＮＴ１〜ＡＮＴ４…アンテナ、１００…無線基地局装置（無線基地局）、２０１，２０２…端末
【発明の属する技術分野】
本発明は、空間分割多重（ＳＤＭＡ；Ｓｐａｔｉａｌ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式の無線基地局装置及びアンテナ指向性制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のＳＤＭＡ無線通信システムは、無線基地局にアダプティブアレーアンテナを備え、ユーザ端末（以下、単に端末と称する）毎に指向性の異なる放射パターンの送信ビームを形成して同じ時間に複数の端末向けの電波を送信している（例えば、特許文献１参照）。無線基地局は、ある端末の放射パターンを形成する際に、アダプティブビームフォーミング（ＡｄａｐｔｉｖｅＢｅａｍ Ｆｏｒｍｉｎｇ）により送信相手の端末の方向に指向性を持たせ、且つアダプティブヌルスティアリング（Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｎｕｌｌ Ｓｔｅｅｒｉｎｇ）によりそれ以外の端末の方向にヌルを形成する。これにより、端末のＣＩＲ（Ｃａｒｒｉｅｒ ｔｏ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｒａｔｉｏ）を一定値（例えば１５ｄＢ）以上に保って通話品質を確保しつつ、同じ通話チャネル（ＴＣＨ）を複数の端末に割当て、チャネルの利用効率を上げている。
【０００３】
また、従来のアダプティブアレーアンテナを備えた無線基地局として、不特定の端末に報知する場合、制御チャネル（ＣＣＨ）用に、放射パターンの異なる複数種類の電波を順番に送信するものもある（例えば、特許文献２参照）。これにより、特定の方向に指向性を持たせないオムニ送信において、放射パターンを動的に変え、ダイバーシチ効果により全方位に電波が均一に到達するようにしている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−５８０６１号公報
【特許文献２】
特開２００１−１２７６８１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のＳＤＭＡ無線通信システムでは、ＣＩＲが悪くなり端末が別の無線基地局にハンドオーバすると、元の無線基地局は、該移動した端末から受信するデータがエラーとなるために、該端末の放射パターンを正しく形成することができなくなる。この結果、元の無線基地局と引き続き通信中の端末に対して良好なＣＩＲを確保することができなくなり、元の無線基地局と引き続き通信中の端末の通話品質が劣化するという問題がある。
【０００６】
また、一旦ハンドオーバで移動した端末がハンドオーバに失敗して元の無線基地局に切り戻ろうとした場合、元の無線基地局は当該端末が何処にいるのか分からないので、該端末に対して適切なＣＩＲを確保することが難しい。このため、該端末との間で通信の同期を確立することができず、該端末の呼が切断されてしまうという問題もある。
【０００７】
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、ＳＤＭＡ無線通信システムにおいて、ある端末が通信中の無線基地局から他の無線基地局へハンドオーバで移動した場合に、元の無線基地局と引き続き通信中の端末の通話品質を良好に保つことができる無線基地局装置及びアンテナ指向性制御方法を提供することにある。
【０００８】
また、一旦、他の無線基地局へ移動した端末が元の無線基地局に切り戻ろうとした場合に、該切り戻る端末に対して適切なＣＩＲを確保することができる無線基地局装置及びアンテナ指向性制御方法を提供することも目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の無線基地局装置は、複数のアンテナからなるアレーアンテナと、前記アレーアンテナの指向性を制御するアダプティブビームフォーミング及びアダプティブヌルスティアリングにより端末毎に個別の放射パターンの送信ビームを形成する制御を行う送信制御手段とを備え、ＳＤＭＡ方式により各端末との間で無線通信する無線基地局装置において、端末から送信される信号を受信する際に、受信エラーを検出するエラー検出手段を備え、前記送信制御手段は、前記エラーの検出により、このエラーが発生している該当端末をヌル形成対象から除外して、正常受信の端末用の放射パターンを形成することを特徴としている。上記エラー該当端末とは、無線基地局装置が端末からの受信に係るエラーを検出したときの当該通信相手の端末を指す。
この発明によれば、ある端末が他の無線基地局へ移動し、元の無線基地局で該移動した端末から受信するデータがエラーとなった場合に、元の無線基地局と引き続き通信中の端末の放射パターンが該移動した端末をヌル形成対象から除外して形成される。これにより、端末の方向へ放射パターンの指向性を強化することができるので、端末の通話品質を良好に保つことができる。
【００１０】
請求項２に記載の無線基地局装置においては、前記送信制御手段は、前記エラー該当端末の方向に指向性を持つ放射パターンを形成する際に、正常受信の端末の方向へより深いヌルを形成する制御を行うとともに、該エラー該当端末の方向に送信する電力が最大となるように制御することを特徴とする。
この発明によれば、元の無線基地局と引き続き通信中の端末の方向により深いヌルを含むように、且つ、他の無線基地局に移動した端末への送信電力が最大となるように、該移動した端末用の放射パターンが形成されるので、他の無線基地局に移動した端末用の送信ビームが引き続き通信中の端末の妨害波となることを防止するとともに、該移動した端末に届く電力が最大となる。この結果、元の無線基地局と引き続き通信中の端末の通話品質をさらに向上させることができ、且つ、他の無線基地局に移動した端末が元の無線基地局に切り戻ろうとした場合に、該切り戻る端末に対して適切なＣＩＲを確保することができる。
【００１１】
請求項３に記載の無線基地局装置においては、前記送信制御手段は、前記エラーの検出の直前の正常受信時の受信情報に基づいてエラー該当端末用の放射パターンを形成することを特徴とする。
この発明によれば、他の無線基地局に移動した端末用の放射パターンが直近の正常な受信情報に基づいて形成されるので、元の無線基地局と引き続き通信中の端末に対するヌル送信の精度が向上し、該引き続き通信中の端末の通話品質向上に寄与するとともに、切り戻ってくる端末に対しても最大限の電力供給を行うことが可能になる。
【００１２】
請求項４に記載の無線基地局装置においては、前記送信制御手段は、正常受信の端末へ送信する電力を、正常受信の端末数に基づいて下げることを特徴とする。
この発明によれば、元の無線基地局と引き続き通信中の端末用の送信ビームの強度を、例えば予めパラメータ化されている値（ＸｄＢ）だけ弱めて、該送信ビームが切り戻る端末の妨害波となることを防止することができるので、切り戻る端末に対するＣＩＲを向上させることができる。
なお、上記請求項１により、元の無線基地局と引き続き通信中の端末用の送信ビームが当該端末に対して指向性が強化されること、さらに、上記請求項２により、移動した端末用の送信ビームが引き続き通信中の端末に対して最大のヌルを含むこと、これらによって元の無線基地局と引き続き通信中の端末のＣＩＲは著しく増大する。このため、送信ビームの強度を弱めても、該引き続き通信中の端末の通話品質は良好に保たれる。
【００１３】
請求項５に記載の無線基地局装置においては、前記送信制御手段は、全ての端末について前記エラーが一定期間連続して検出された場合に、各端末の通話チャネルの送信ビームを交互に、且つ該放射パターンを特定の方向に指向性を持たせないオムニ送信することを特徴とする。
この発明によれば、無線基地局と通信中の全ての端末が他の無線基地局へ移動した後、切り戻ってくる場合に、切り戻る端末がいずれの方向からアクセス（通信）してきても、該切り戻る端末に対して通話チャネルの適切なＣＩＲを確保することができる。これにより、切り戻る端末の呼が切断されることを防止できる。
【００１４】
請求項６に記載の無線基地局装置においては、前記送信制御手段は、ダイバーシチ効果が得られる異なる放射パターンを用いて、前記オムニ送信の放射パターンを動的に変更することを特徴とする。
この発明によれば、送信ビームの強度を全方位均一に制御することができるので、いずれの方向からアクセス（通信）する端末に対しても、同様なＣＩＲを確保することができる。
【００１５】
上記の課題を解決するために、請求項７に記載のアンテナ指向性制御方法は、複数のアンテナからなるアレーアンテナを備え、前記アレーアンテナの指向性を制御するアダプティブビームフォーミング及びアダプティブヌルスティアリングにより端末毎に個別の放射パターンの送信ビームを形成してＳＤＭＡ方式により各端末との間で無線通信する無線基地局装置におけるアンテナ指向性制御方法であって、端末から送信される信号を受信する際に、受信エラーを検出する過程と、前記エラーの検出により、このエラーが発生している該当端末をヌル形成対象から除外して、正常受信の端末用の放射パターンを形成する過程とを含むことを特徴としている。
【００１６】
請求項８に記載のアンテナ指向性制御方法においては、前記エラー該当端末の方向に指向性を持つ放射パターンを形成する際に、正常受信の端末の方向へより深いヌルを形成する制御を行うとともに、該エラー該当端末の方向に送信する電力が最大となるように制御することを特徴とする。
【００１７】
請求項９に記載のアンテナ指向性制御方法においては、前記エラーの検出の直前の正常受信時の受信情報に基づいてエラー該当端末用の放射パターンを形成することを特徴とする。
【００１８】
請求項１０に記載のアンテナ指向性制御方法においては、正常受信の端末へ送信する電力を、正常受信の端末数に基づいて下げる過程を含むことを特徴とする。
【００１９】
請求項１１に記載のアンテナ指向性制御方法においては、全ての端末について前記エラーが一定期間連続して検出された場合に、各端末の通話チャネルの送信ビームを交互に、且つ該放射パターンを特定の方向に指向性を持たせないオムニ送信する過程を含むことを特徴とする。
【００２０】
請求項１２に記載のアンテナ指向性制御方法においては、ダイバーシチ効果が得られる異なる放射パターンを用いて、前記オムニ送信の放射パターンを動的に変更する過程を含むことを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照し、本発明の一実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態による無線基地局装置（以下、単に無線基地局と称する）１００の構成を示すブロック図である。この図１に示す無線基地局１００は、端末との間でデジタル無線通信を行うＰＨＳ（登録商標）基地局である。なお、本実施形態では、説明の便宜上、４本のアンテナで２台の端末とＳＤＭＡ方式で多重通信する場合を例に挙げて説明するが、３台以上の端末をＳＤＭＡ方式で多重通信する場合にも同様に適用可能である。
【００２２】
図１において、無線基地局１００は、４つのアンテナＡＮＴ１〜ＡＮＴ４からなるアレーアンテナを備え、これらアンテナＡＮＴ１〜４が送受信切り替えスイッチ２に接続されている。送受信切り替えスイッチ２は、これらアンテナＡＮＴ１〜ＡＮＴ４を時分割で制御して送信と受信との切り替え制御を行っている。送受信切り替えスイッチ２には無線部４の４つの受信部６と４つの送信部８とが接続されている。第１〜第４の受信部６はアンテナＡＮＴ１〜４に各々対応して設けられており、送受信切り替えスイッチ２を介してそれぞれ接続される。第１〜第４の送信部８はアンテナＡＮＴ１〜４に各々対応して設けられており、送受信切り替えスイッチ２を介してそれぞれ接続される。
【００２３】
受信部６は、ローノイズ増幅器とダウンコンバータとＡ／Ｄコンバータから構成されている（この構成は図示せず）。受信部６はまた、変復調部１２に接続されている。受信部６では、自己に対応するアンテナで受信された信号がローノイズ増幅器を介してダウンコンバータに入力され、該ダウンコンバータ１８の出力がＡ／Ｄコンバータでデジタル化されて変復調部１２に出力される。
【００２４】
送信部８は、二つの乗算器＃１＿１０，＃２＿１０と、図示しないＤ／Ａコンバータとアッパコンバータと電力増幅器から構成されている。送信部８はまた、変復調部１２に接続されている。送信部８では、変復調部１２から入力される二つの重み係数（複素数）が乗算器＃１＿１０，＃２＿１０にそれぞれ設定される。乗算器＃１＿１０には、ＳＤＭＡ方式で多重通信する２台の端末のうち、一方の端末用の放射パターンを形成するための重み係数が設定される。乗算器＃１＿１０は、設定された重み係数と当該端末に送信するデータを複素乗算して出力する。同様に、乗算器＃２＿１０には、もう一方の端末用の放射パターンを形成するための重み係数が設定され、乗算器＃２＿１０は、設定された重み係数と当該端末に送信するデータを複素乗算して出力する。これら乗算器＃１＿１０，＃２＿１０の出力は合成された後、Ｄ／Ａコンバータによりアナログ化され、アッパコンバータと電力増幅器を介して、自己に対応するアンテナから送信される。
【００２５】
変復調部１２は、複数のＣＰＵから構成されており、送受信データの変復調およびデジタル信号処理による位相制御を行なっている。具体的には以下の５つの制御を行う。
（１）第１〜第４受信部６の各々の最終段で変換されたディジタル信号を、例えばＤ／Ｕ（Ｄｅｓｉｒｅ／Ｕｎｄｅｓｉｒｅ；希望波／妨害波）すなわちＣＩＲ値が最大となるように合成し復調する。
（２）アンテナＡＮＴ１〜ＡＮＴ４での受信の各々の位相を算出して、送信時にはアンテナ端で同等の位相になるように制御する。それによって、通信を行う端末の方向に送信／受信とも指向性を持たせることができる。
（３）干渉波と遅延波の到来方向にヌル点を作ることによって抑圧する。
【００２６】
（４）４本のアンテナＡＮＴ１〜ＡＮＴ４に供給する信号の位相を制御することによって、任意の方向に指向性を持たせてビームを絞って送信することを可能とする。この位相制御は、上記第１〜第４送信部８の乗算器＃１＿１０，＃２＿１０にそれぞれ重み係数を設定することで行う。上述したように、乗算器＃１＿１０にはＳＤＭＡ方式で多重通信する２台の端末のうち、一方の端末用の放射パターンを形成するための重み係数を設定し、乗算器＃２＿１０にはもう一方の端末用の放射パターンを形成するための重み係数を設定する。これにより、２台の端末に対して、各々異なる重み付けが成された放射パターンの送信ビームにより、同時にデータを送信することができる。さらに、その重み係数の設定により、各々の送信ビームの放射パターンの任意の方向にヌルを形成することができる。
【００２７】
（５）周囲の基地局や通話中、あるいはデータ（通信）のやりとりをしている端末以外の端末に対して、下り方向に与える干渉を減少させる。
この変復調部１２は制御部１４に接続されている。
【００２８】
制御部１４は複数のＣＰＵから構成され、無線基地局１００全体の制御を行う。制御部１４は、送信時の放射パターンを形成するための重み係数と受信時の放射パターンを形成するための重み係数をそれぞれ算出する機能と、空間分割多重するチャネルを割当てる機能と、各端末からの受信信号係数ベクトル（Ｓｐａｔｉａｌ Ｓｉｇｎａｔｕｒｅ）を計算する機能と、その受信信号係数ベクトルの変化速度を計算する機能と、各端末からの受信強度（ＲＳＳＩ）を統計処理する機能などを有する。具体的には以下の５つの制御を行う。受信信号係数ベクトルは、端末の受信情報（振幅と位相）を表すものである。
【００２９】
（１）変復調部１２に対して必要なパラメータおよびタイミングを指示し、変復調部１２が受信したデータを処理する。このデータ受信処理において、受信エラーの検出を行う。また、空中に輻射すべき送信データを作成して変復調部１２に渡す。
（２）端末からの受信信号係数ベクトルの変化速度を計算する。
（３）端末からの上りの受信強度について、端末間の相関係数を統計処理する。
（４）空間分割多重した場合の呼のＱＯＳ（Ｑｕａｌｉｔｙ Ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ）が、空間分割多重していない場合の呼のＱＯＳ相当になるように、空間分割多重するチャネルの割当てを行う。
（５）２台の端末に対して空間分割多重により同じ通話チャネルを使用して通話を確立する場合は、端末のＣＩＲ値が当該端末のＱＯＳを良好に保つために必要な値（例えば１５ｄＢ）以上になるように、各端末に対応する重み係数を計算する。
この制御部１４は回線インタフェース部１５に接続されている。
回線インタフェース部１６は、ＩＳＤＮ回線等のデジタル通信回線に接続され、これとのインタフェースの処理を実行する。
上記変復調部１２及び制御部１４によって、アダプティブビームフォーミング機能及びアダプティブヌルスティアリング機能が実現される。
【００３０】
次に、上述した無線基地局１００におけるアンテナ指向性制御に係る動作を説明する。
初めに、図２，図４〜図７を参照して、無線基地局１００と通信中の複数台の端末のうち、いずれかが他の無線基地局に移動した場合について説明する。図２は、図１に示す無線基地局１００が行うアンテナ指向性制御処理の流れを示す第１のフローチャートである。図４〜図７は、アンテナの指向性を制御する動作を説明するための概念図である。図４は無線基地局１００と通信中の端末２０１に対する放射パターンＷ１の概念図である。図５は無線基地局１００と通信中の端末２０２に対する放射パターンＷ２の概念図である。図６は端末２０２が他の無線基地局へ移動後、無線基地局１００と引き続き通信中の端末２０１に対する放射パターンＷ１ａ，ｂの概念図である。図７は端末２０２が他の無線基地局へ移動後における端末２０２に対する放射パターンＷ２ａの概念図である。なお、図６，図７には、無線基地局１００が端末２０２から最後に正常受信した時の端末２０２の位置を破線で示している。
【００３１】
先ず、図４，図５に示すように、２台の端末２０１，２０２が無線基地局１００と通信中である。無線基地局１００は、一つの通話チャネルを使用して空間分割多重により端末２０１，２０２との間でそれぞれ通話状態となっている。この時、無線基地局１００から端末２０１への送信ビームの放射パターンＷ１（図４参照）は、端末２０１の方向に指向性を有し、且つ端末２０２の方向へヌルを形成している。同様に、端末２０２への送信ビームの放射パターンＷ２（図５参照）は、端末２０２の方向に指向性を有し、且つ端末２０１の方向へヌルを形成している。
【００３２】
また、端末２０１に対するＣＩＲ値（端末２０１の送信ビーム（希望波）／端末２０２の送信ビーム（妨害波））が一定値（例えば１５ｄＢ）以上となるように、且つ、端末２０２に対するＣＩＲ値（端末２０２の送信ビーム（希望波）／端末２０１の送信ビーム（妨害波））が一定値（例えば１５ｄＢ）以上となるように、各端末２０１，２０２用の重み係数が計算されている。
【００３３】
図２において、無線基地局１００は、端末２０１，２０２からそれぞれ通話チャネル（ＴＣＨ）のデータを受信し（ステップＳ１）、いずれかの端末からの受信に係るエラーを検出すると、ステップＳ３へ進み、エラーなしの場合はステップＳ６へ進む（ステップＳ２）。ここでは、端末２０２からの受信に係るエラーを検出したとする。なお、ステップＳ６では、ＳＤＭＡアルゴリズムにより、各端末用の重み係数を計算する。また、全ての端末（この例では２台の端末２０１，２０２の双方）について受信に係るエラーを検出した場合については後述する。
【００３４】
次いで、ステップＳ３では、そのエラー該当端末２０２が移動したとみなし、該端末２０２をヌル形成対象から除外して、正常受信の端末２０１用の重み係数を計算する（ステップＳ３）。
なお、この例では、正常受信により無線基地局１００と引き続き通信中の端末が１台なので、該端末２０１に最大のＣＩＲを提供するように、公知のＡＡＡ（Ａｄａｐｔｉｖｅ Ａｒｒａｙ Ａｎｔｅｎｎａ）アルゴリズムにより、端末２０１の受信信号係数ベクトルに基づいて重み係数を計算する。
他方、ＳＤＭＡによる多重可能数が３台以上であり、無線基地局１００と引き続き通信中の端末が複数在る場合は、それら引き続き通信中の端末の中で、重み係数を計算する端末以外の端末の方向に対してヌルを形成し、且つ一定値（例えば１５ｄＢ）以上のＣＩＲを確保するように、ＳＤＭＡアルゴリズムにより、引き続き通信中の各端末の受信信号係数ベクトルに基づいて重み係数を計算する。上記ステップＳ３の処理により、エラー該当端末に対してヌルを形成しないので、無線基地局１００と引き続き通信中の端末２０１への送信ビームは、送信相手への指向性が強化され、その送信電力がヌルを形成していたときに比べて増大する。図６にこの放射パターンＷ１ａが示されている。図６に示すように、エラー該当端末２０２の方向にはヌルが形成されていない。
【００３５】
次いで、ステップＳ４では、他の無線基地局へ移動したとみなしたエラー該当端末２０２用の重み係数を計算する（ステップＳ４）。この重み係数の計算においては、エラー該当端末２０２に関し、エラーの検出の直前の正常受信時の受信信号係数ベクトルに基づいて重み係数を計算する。さらに、正常受信により無線基地局１００と引き続き通信中の端末２０１の方向へ最大のヌルを形成することを優先するとともに、エラー該当端末２０２に対する送信電力が最大となるように制御する。
【００３６】
この実施例では、４本のアンテナＡＮＴ１〜ＡＮＴ４で放射パターンを形成するので、４次元のベクトル空間で重み係数の計算を行うが、先ず、４次元のベクトル空間で正常受信の端末２０１の方向へ最大のヌルを形成するように、重み係数の計算を行う。これにより、重み係数計算の自由度は４つから３つになる。次いで、残った３次元のベクトル空間で、エラー該当端末２０２へ送信する電力が最大となるように、重み係数を求める。図７にこの放射パターンＷ２ａが示されている。図７に示すように、正常受信の端末２０１の方向へ最大のヌルが形成され、且つ、エラー該当端末２０２に対する送信電力が最大となるように制御されている。
【００３７】
これにより、他の無線基地局に移動した端末用の送信ビームが、元の無線基地局と引き続き通信中の端末に与える悪影響を軽減し、且つ該移動した端末が切り戻ってくる場合に、該切り戻る端末に適した放射パターンを形成して適切なＣＩＲを確保することができる。
【００３８】
次いで、ステップＳ５では、無線基地局１００と引き続き通信中の正常受信の端末の数に基づいて、正常受信の端末２０１の送信電力を下げる。この送信電力の下げ幅の値（ＸｄＢ）は予めパラメータ化されている。図６にこの放射パターンＷ１ｂが示されている。
これにより、端末２０２が他の無線基地局に移動した後に、元の無線基地局１００と引き続き通信中の端末２０１用の送信ビームの強度を弱めて切り戻る端末２０２の妨害波となることを防止し、該切り戻る端末２０２に対するＣＩＲを向上させることができる。
【００３９】
なお、無線基地局１００と引き続き通信中の端末２０１においては、上記ステップＳ３により自己に届く電力が増大し、さらに、上記ステップＳ４により自己に対する妨害波の影響が軽減される。この結果、端末２０１のＣＩＲは大幅に向上しているので、端末２０１用送信ビームの送信電力を下げても、端末２０１に対して適切なＣＩＲを確保することができ、その通話品質は良好に保たれる。
【００４０】
図６に示すように、上記ステップＳ３により無線基地局１００と引き続き通信中の端末２０１の送信ビームは、放射パターンＷ１ａとなり、指向性が強化され、その送信電力は増大している。一方、図７に示すように、上記ステップＳ４により他の無線基地局に移動した端末２０２の送信ビームは、放射パターンＷ２ａとなり、端末２０１に対するヌルが最大となっている。この結果、端末２０１の送信ビームの送信電力をパラメータ化された値（ＸｄＢ）だけ下げても、端末２０１のＣＩＲ値は通話品質が良好に保たれるレベルに維持できる。そして、端末２０１の送信電力をＸｄＢ下げることによって、端末２０１の送信ビームは、放射パターンＷ１ｂとなり、端末２０２に対するヌルが大きくなる。さらに、上記ステップＳ４により端末２０２の送信ビームは、端末２０２に対して最大の送信電力となるようにも制御されるので、端末２０２のＣＩＲは移動前のＣＩＲに比べて著しく増大する。
【００４１】
上記のように本実施形態によれば、ある端末が通信中の無線基地局から他の無線基地局へハンドオーバで移動した場合に、元の無線基地局と引き続き通信中の端末の通話品質を良好に保つことができる。さらに、その移動した端末が元の無線基地局に切り戻ろうとした場合に、該切り戻る端末に対して適切なＣＩＲを確保することができ、切り戻る端末との通信接続を容易に行うことができる。
【００４２】
なお、上述したように、端末からの受信に係るエラーの検出によって当該端末が他の無線基地局へ移動したとみなしている。この理由は、実際に移動したことを検出するまで待っていては、この検出に１００ｍＳ位かかり、この間に元の無線基地局と引き続き通信中の端末に対して良好なＣＩＲを提供することができなくなり、該引き続き通信中の端末の通話品質が劣化する虞があるためである。
【００４３】
次に、図３，図８を参照して、無線基地局１００と通信中の全ての端末が他の無線基地局に移動した場合について説明する。図３は、図１に示す無線基地局１００が行うアンテナ指向性制御処理の流れを示す第２のフローチャートである。図８は、アンテナの指向性を制御する動作を説明するための概念図である。
先ず、図３において、無線基地局１００は、端末２０１，２０２からそれぞれ通話チャネル（ＴＣＨ）のデータを受信し（ステップＳ１）、全ての端末（この例では２台の端末２０１，２０２の双方）について受信に係るエラーを一定期間連続して検出すると、ステップＳ１２〜Ｓ１６の処理に進む（ステップＳ１１）。
【００４４】
ステップＳ１２〜Ｓ１６では、各端末２０１，２０２の通話チャネルの送信ビームを交互に、且つ該放射パターンを特定の方向に指向性を持たせないオムニ送信する。このオムニ送信時には４本のアンテナＡＮＴ１〜ＡＮＴ４で位相と振幅が同じになり且つ最大出力となるように重み係数を計算する。そして、この重み係数を図１の各送信部８の２つの乗算器＃１＿１０及び＃２＿１０の双方に設定する。これにより、送信電力が６ｄＢ増える。また、オムニ送信は、一つの端末について、一定期間、複数フレームの連続バーストで行う。これは、端末の仕様で、複数回連続で下りの同期確立用データを受信しないと、上りの同期確立用データを送信しないものがあることを考慮した処理である。
【００４５】
そして、いずれかの端末について、通話チャネルのデータを正常に受信し、通話チャネルを確立した場合に（ステップＳ１４「ＹＥＳ」の場合）、その処理を終了する。これ以降は、上記図２の処理を実行する。
【００４６】
このように、通話チャネルの送信ビームをオムニ送信することにより、図８に示すように、該送信ビームの放射パターンＷ３は特定方向に指向性を持たないものとなるとともに、送信電力が増大するのでＳＤＭＡ時に比べて通信圏が拡大する。これにより、無線基地局１００と通信中の全ての端末が、他の無線基地局に移動した後、切り戻ってくる場合に、切り戻る端末がいずれの方向からアクセス（通信）してきても、該切り戻る端末が受信する電力はＹｄＢ（６ｄＢ以上）大きくなるので、切り戻る端末に対して通話チャネルの適切なＣＩＲを確保することができる。この結果、切り戻る端末の呼が切断されることを防止できる。
【００４７】
また、上記オムニ送信する送信ビームの放射パターンを、ダイバーシチ効果が得られる異なる放射パターンを用いて動的に変更するようにしてもよい。例えば、一つの端末について連続バーストで送信するビームを、ダイバーシチ効果が得られるように、異なる種類の放射パターンとする。このようによれば、送信ビームの強度を全方位均一に制御することができるので、いずれの方向からアクセス（通信）する端末に対しても、同様なＣＩＲを確保することができる。
【００４８】
以上、本発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、他の無線基地局へ移動した端末をヌル形成対象から除外して、元の無線基地局と引き続き通信中の端末の放射パターンが形成されるので、元の無線基地局と引き続き通信中の端末の方向へ放射パターンの指向性を強化することができ、端末の通話品質を良好に保つことができる。
【００５０】
請求項２に記載の発明によれば、元の無線基地局と引き続き通信中の端末の方向により深いヌルを含むように、且つ、他の無線基地局へ移動した端末に対して最大の送信電力となるように、該移動した端末用の放射パターンが形成されるので、該移動した端末用の送信ビームが元の無線基地局と引き続き通信中の端末の妨害波となることを防止するとともに、該移動した端末に届く電力が最大となる。この結果、元の無線基地局と引き続き通信中の端末の通話品質をさらに向上させることができ、且つ、他の無線基地局に移動した端末が元の無線基地局に切り戻ろうとした場合に、該切り戻る端末に対して適切なＣＩＲを確保することができる。
【００５１】
請求項３に記載の発明によれば、他の無線基地局に移動した端末用の放射パターンが直近の正常な受信情報に基づいて形成されるので、元の無線基地局と引き続き通信中の端末に対するヌル送信の精度が向上し、該引き続き通信中の端末の通話品質向上に寄与するとともに、切り戻ってくる端末に対しても最大限の電力供給を行うことが可能となる。
【００５２】
請求項４に記載の発明によれば、元の無線基地局と引き続き通信中の端末用の送信ビームの強度を、例えば予めパラメータ化されている値（ＸｄＢ）だけ弱めて、該送信ビームが切り戻る端末の妨害波となることを防止することができるので、切り戻る端末に対するＣＩＲを向上させることができる。
なお、元の無線基地局と引き続き通信中の端末用の送信ビームは当該端末に対して指向性が強化されており、さらに、移動した端末用の送信ビームが引き続き通信中の端末に対して最大のヌルを含むように制御されているので、該引き続き通信中の端末のＣＩＲは著しく増大し、これにより、送信ビームの強度を弱めても、該引き続き通信中の端末の通話品質は良好に保たれる。
【００５３】
請求項５に記載の発明によれば、無線基地局と通信中の全ての端末が他の無線基地局へ移動した後、切り戻ってくる場合に、切り戻る端末がいずれの方向からアクセス（通信）してきても、該切り戻る端末に対して通話チャネルの適切なＣＩＲを確保することができる。これにより、切り戻る端末の呼が切断されることを防止できる。
【００５４】
請求項６に記載の発明によれば、送信ビームの強度を全方位均一に制御することができるので、いずれの方向からアクセス（通信）する端末に対しても、同様なＣＩＲを確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による無線基地局装置（無線基地局）１００の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す無線基地局１００が行うアンテナ指向性制御処理の流れを示す第１のフローチャートである。
【図３】図１に示す無線基地局１００が行うアンテナ指向性制御処理の流れを示す第２のフローチャートである。
【図４】アンテナの指向性を制御する動作を説明するための第１の概念図である。
【図５】アンテナの指向性を制御する動作を説明するための第２の概念図である。
【図６】アンテナの指向性を制御する動作を説明するための第３の概念図である。
【図７】アンテナの指向性を制御する動作を説明するための第４の概念図である。
【図８】アンテナの指向性を制御する動作を説明するための第５の概念図である。
【符号の説明】
２…送受信切り替えスイッチ、４…無線部、６…受信部、８…送信部、１０…乗算器、１２…変復調部、１４…制御部、１６…回線インタフェース部、ＡＮＴ１〜ＡＮＴ４…アンテナ、１００…無線基地局装置（無線基地局）、２０１，２０２…端末
Claims (12)
- 複数のアンテナからなるアレーアンテナと、前記アレーアンテナの指向性を制御するアダプティブビームフォーミング及びアダプティブヌルスティアリングにより端末毎に個別の放射パターンの送信ビームを形成する制御を行う送信制御手段とを備え、ＳＤＭＡ方式により各端末との間で無線通信する無線基地局装置において、
端末から送信される信号を受信する際に、受信エラーを検出するエラー検出手段を備え、
前記送信制御手段は、前記エラーの検出により、このエラーが発生している該当端末をヌル形成対象から除外して、正常受信の端末用の放射パターンを形成する
ことを特徴とする無線基地局装置。 - 前記送信制御手段は、前記エラー該当端末の方向に指向性を持つ放射パターンを形成する際に、正常受信の端末の方向へより深いヌルを形成する制御を行うとともに、該エラー該当端末の方向に送信する電力が最大となるように制御することを特徴とする請求項１に記載の無線基地局装置。
- 前記送信制御手段は、前記エラーの検出の直前の正常受信時の受信情報に基づいてエラー該当端末用の放射パターンを形成することを特徴とする請求項２に記載の無線基地局装置。
- 前記送信制御手段は、正常受信の端末へ送信する電力を、正常受信の端末数に基づいて下げることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の無線基地局装置。
- 前記送信制御手段は、全ての端末について前記エラーが一定期間連続して検出された場合に、各端末の通話チャネルの送信ビームを交互に、且つ該放射パターンを特定の方向に指向性を持たせないオムニ送信することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかの項に無線基地局装置。
- 前記送信制御手段は、ダイバーシチ効果が得られる異なる放射パターンを用いて、前記オムニ送信の放射パターンを動的に変更することを特徴とする請求項５に記載の無線基地局装置。
- 複数のアンテナからなるアレーアンテナを備え、前記アレーアンテナの指向性を制御するアダプティブビームフォーミング及びアダプティブヌルスティアリングにより端末毎に個別の放射パターンの送信ビームを形成してＳＤＭＡ方式により各端末との間で無線通信する無線基地局装置におけるアンテナ指向性制御方法であって、
端末から送信される信号を受信する際に、受信エラーを検出する過程と、
前記エラーの検出により、このエラーが発生している該当端末をヌル形成対象から除外して、正常受信の端末用の放射パターンを形成する過程と、
を含むことを特徴とするアンテナ指向性制御方法。 - 前記エラー該当端末の方向に指向性を持つ放射パターンを形成する際に、正常受信の端末の方向へより深いヌルを形成する制御を行うとともに、該エラー該当端末の方向に送信する電力が最大となるように制御することを特徴とする請求項７に記載のアンテナ指向性制御方法。
- 前記エラーの検出の直前の正常受信時の受信情報に基づいてエラー該当端末用の放射パターンを形成することを特徴とする請求項８に記載のアンテナ指向性制御方法。
- 正常受信の端末へ送信する電力を、正常受信の端末数に基づいて下げる過程を含むことを特徴とする請求項８または請求項９に記載のアンテナ指向性制御方法。
- 全ての端末について前記エラーが一定期間連続して検出された場合に、各端末の通話チャネルの送信ビームを交互に、且つ該放射パターンを特定の方向に指向性を持たせないオムニ送信する過程を含むことを特徴とする請求項７乃至請求項１０のいずれかの項にアンテナ指向性制御方法。
- ダイバーシチ効果が得られる異なる放射パターンを用いて、前記オムニ送信の放射パターンを動的に変更する過程を含むことを特徴とする請求項１１に記載のアンテナ指向性制御方法。
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