JP2004248162A

JP2004248162A - 基地局装置

Info

Publication number: JP2004248162A
Application number: JP2003038042A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Nakanishi; 利明中西
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2003-02-17
Filing date: 2003-02-17
Publication date: 2004-09-02
Also published as: KR20040074935A; CN1523784A; US20040166903A1; CN1312858C

Abstract

【課題】無線端末装置から送信されるＤＲＣ信号に基づいて、無線端末装置の受信状態を把握し、送信アンテナの指向性を適切に制御する。
【解決手段】アンテナと、前記アンテナの指向性を制御する制御部とを備え、無線端末装置との間で通信を行う基地局装置において、前記アンテナは、複数のアンテナエレメントと、前記アンテナエレメントに供給する電力の位相を変える位相器とを有する適応アンテナであって、前記制御部は、前記無線端末装置の受信状態に関する信号を、前記無線端末装置から取得する受信状態取得手段と、前記取得した無線端末装置の受信状態に関する信号に基づいて、前記アンテナの指向性を切り替え制御する指向性制御手段とを備える。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、適応アンテナ装置を備えた無線基地局に関し、特にＣＤＭＡ（ＣｏｄｅＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ）方式の移動通信システム（セルラーシステム）に用いると好適な無線基地局における適応アンテナにおける制御方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話システム等の移動通信システムでは、無線端末装置と無線基地局との間に電波による通信回線を設定し、無線により音声、データ等を送受して通信を行う。
【０００３】
そして、アンテナに指向特性を持たせるために複数のアンテナエレメントからなるアダプティブアレーアンテナを用いた無線基地局装置が提案されている。無線基地局装置の適応アンテナの制御に関する従来技術によると、ＣＤＭＡにおけるパスサーチ結果に基づいてＥｂ／Ｉｏを算出して、移動端末が存在する方向にアンテナの指向性を形成している。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−２３２２５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、多くの移動通信システムでは、無線端末装置から無線基地局への上りの信号の周波数と、無線基地局から無線端末装置への下りの信号の周波数とが異なるので、上りの信号と下りの信号との伝搬経路（パス）が異なることがある。すなわち、無線基地局が受信した最大受信レベルを与える方向又は妨害波が最も少ない方向が、無線端末装置が無線基地局からの電波を受信する際に最適な方向であるとは限らない。よって、送受信周波数が等しいＴＤＤ方式の移動通信システムを除き、上りの信号を受信した結果に基づいて、無線基地局で送信アンテナの指向性を制御しても、最適な指向性が得られない問題が生じる。
【０００６】
本発明は、ＣＤＭＡシステムにおいて無線端末装置から送信されるＤＲＣ信号に基づいて、無線端末装置の受信状態を把握し、送信アンテナの指向性を適切に制御する無線基地局を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、アンテナと、前記アンテナの指向性を制御する制御部とを備え、無線端末装置との間で通信を行う基地局装置において、前記アンテナは、複数のアンテナエレメントと、前記アンテナエレメントに供給する電力の位相を変える位相器とを有する適応アンテナであって、前記制御部は、前記無線端末装置の受信状態に関する信号を、前記無線端末装置から取得する受信状態取得手段と、前記取得した無線端末装置の受信状態に関する信号に基づいて、前記アンテナの指向性を切り替え制御する指向性制御手段とを備えたことを特徴とする基地局装置。
【０００８】
第２の発明は、第１の発明において、前記無線端末装置からの接続要求があるまでは、前記適応アンテナの指向性を無指向性に設定して、前記無線端末装置に対する報知情報を送信し、前記指向性制御手段は、前記無線端末装置からの接続要求があった後に、前記取得した無線端末装置の受信状態に関する信号に基づいて、前記アンテナの指向性を切り替え制御することを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１０】
図１は、本実施の形態の基地局装置の主要な構成を示すブロック図である。
【００１１】
基地局装置２には、適応アンテナを構成するアンテナアレー１が付加されている。
【００１２】
アンテナアレー（適応アンテナ）１は、複数のアンテナエレメント１１を有し、各アンテナエレメント１１を送信受信無線回路部２１に接続することで、アンテナアレー１は基地局装置２に接続されている。
【００１３】
送信受信無線回路部２１は、アンテナアレー１から無線端末装置に対して送信する電波（高周波信号）を生成する送信部と、アンテナアレー１で受信した無線端末装置からの電波（高周波信号）を増幅、周波数変換等をして無線変復調部２２に出力する受信部とから構成されている。
【００１４】
無線変復調部２２は、アナログ−ディジタル変換器（ＡＤコンバータ、ＤＡコンバータ）及び直交変調器を有し、送受信無線回路部２１が扱うアナログ信号とベースバンド信号処理部２３が扱うデジタル信号とを中継する。
【００１５】
ベースバンド信号処理部２３は、ＤＳＰ（ＤｉｇｉｔａｌＳｉｇｎａｌＰｒｏｃｅｓｓｏｒ）を有し、ＤＳＰによって、符号化、復号化、及び、符号化された信号の圧縮・伸長、受信信号の誤り訂正を行う。
【００１６】
基地局装置２は、その他、制御部（図示省略）を備える。制御部は、主にＣＰＵにて構成されており、メモリに記憶されたデータに基づいて、基地局装置２の各部を制御する。
【００１７】
図２は、本発明の実施の形態の基地局装置の送信受信無線回路部２１及びその周辺の詳細な構成を示すブロック図である。
【００１８】
各アンテナエレメント１１には、増幅率を可変することができる増幅器と位相シフト量を可変することができる位相器が接続されており、増幅器と位相器の特性を変化させることによって、アンテナアレー１の指向性を変化させる。
【００１９】
具体的には、ベースバンド変調部２２１から出力された高周波信号は複数並列に設けられた位相器２１１に入力される。位相器２１１は制御部の制御によって入力信号の位相を変化するように構成されており、位相器２１１に入力された高周波信号は位相器２１１毎に異なる位相に変化される。そして、位相器２１１毎に異なる位相となった高周波信号は、位相器２１１に対応して設けられた増幅器２１２に入力される、増幅器２１２は制御部の制御によって増幅率を変化するように構成されており、増幅器２１２毎に異なる振幅に増幅される。そして、増幅器２１２から出力した高周波信号は、増幅器２１２に対応して設けられた送信増幅部２１３に入力され、無線端末装置への送信に必要な電力に増幅される。
【００２０】
すなわち、位相器２１１、増幅器２１２及び送信増幅器２１３は、アンテナエレメント１１に対応して、アンテナエレメント１１毎に設けられ、アンテナエレメント１１に供給する高周波信号の位相及び電力を決定する。この位相器２１１及び増幅器２１２は制御部に制御されて、アンテナエレメント１１に供給する高周波信号の位相及び電力を制御して、アンテナアレー１の指向性を制御する。
【００２１】
アンテナエレメント１１が受信した無線端末装置からの信号は、アンテナエレメント１１に対応して設けられた受信増幅部２１４に入力され、基地局装置２内の各部での処理に必要な強度に増幅される。そして、増幅された高周波信号は、受信増幅部２１４に対応して設けられた増幅器２１５に入力される。増幅器２１５は制御部の制御によって増幅率を変化するように構成されており、増幅器２１５に入力された高周波信号は増幅器２１５毎に異なる振幅に増幅される。そして、混合器２１６によって合成され、ベースバンド復調部２２２に入力される。
【００２２】
なお、位相器２１１と増幅器２１２を一対設け、送信アンテナのビームステアリングとヌルステアリングとを別個に制御するようにしてもよい。また、増幅器２１５を一対設け、受信アンテナのビームステアリングとヌルステアリングとを別個に制御するようにしてもよい。
【００２３】
図３は、本発明の実施の形態の基地局装置の適応アンテナの動作を説明する図であり、送信時の指向性の制御を示す。
【００２４】
ある特定の方向に電波を強く放射するビームステアリングにおいて、基準方向（アンテナエレメントが配置された列の方向）との所望の方向との角度をθとすると、各アンテナエレメント１１に供給する高周波信号の遅延（位相差：Ｄｅｌａｙ１）は下式で表される。
Ｄｅｌａｙ１＝Ｎ×λ＝Ｌｃｏｓθ
すなわち、この式を満たすように、各アンテナエレメント１１に供給する送信信号の位相差を制御すると、θの方向に電波が強く送信される。
【００２５】
一方、ある特定の方向に放射される電波を弱くするヌルステアリングにおいて、基準方向（アンテナエレメントが配置された列の方向）との所望の方向との角度をθとすると、各アンテナエレメント１１に供給する高周波信号の遅延（位相差：Ｄｅｌａｙ１）は下式で表される。
Ｄｅｌａｙ１＝（２×Ｎ＋１）×λ／２＝Ｌｃｏｓθ
すなわち、上式を満たすように、各アンテナエレメント１１に供給する送信信号の位相差を制御すると、θの方向に送信される電波を弱くすることができる。
【００２６】
ここで、Ｎはアンテナエレメント１１の順序を示す番号（整数）、λは送信波の波長、Ｌはアンテナエレメント１１の配置間隔である。
【００２７】
図４は、本発明の実施の形態の基地局装置の適応アンテナの制御のフローチャートである。
【００２８】
まず、通信端末装置からの接続要求があるか否かを判定する（Ｓ１０１）。通信端末装置からの接続要求が検出されなければ、送信アンテナの指向性の制御を行わず、送信アンテナの特性を無指向性に設定して、基地局装置からの報知情報（パイロット信号）を送信する（Ｓ１０９）。一方、通信端末装置から接続要求が検出されると、予め定めた方向（例えば、０度方向）に送信アンテナの指向性を設定して、報知情報（パイロット信号）を送信する（Ｓ１０２）。
【００２９】
そして、通信端末装置が基地局装置からの信号を受信した結果であるＤＲＣ信号を受信する。このＤＲＣ信号は、ＣＤＭＡ２０００１ｘＥＶ−ＤＯ方式の無線通信システムで用いられる、通信端末装置が受信した基地局からの電波の状態を示す無線通信回線の品質情報を表す信号であって、基地局装置から通信端末装置に対して送信されるデータのレートをスロット毎に変更するために用いられ、通信端末装置から基地局装置に対して１．６６ミリ秒毎に送信されている。よって、基地局装置では所定時間（例えば、３０ミリ秒間）のＤＲＣ信号の平均を算出するＤＲＣ平均化処理を行って、ＤＲＣ信号の突発的な変動を吸収した無線端末装置における基地局装置からの信号の受信状態を求める（Ｓ１０３）。
【００３０】
そして、指向性を変化させて、その指向性で報知情報（パイロット信号）を送信する（Ｓ１０４）。例えば、３０ミリ秒ごとに指向性を２０度変えると、０．５４秒で全方向におけるサーチが終了する。
【００３１】
そして、所定時間（例えば、３０ミリ秒間）のＤＲＣ信号の平均を算出するＤＲＣ平均化処理を行って、無線端末装置における受信状態を求める（Ｓ１０５）。
【００３２】
そして、全方向（３６０度）での報知情報（パイロット信号）の送信、ＤＲＣ情報の取得が終了したか否かを判定する（Ｓ１０６）。全方向でのＤＲＣ情報の取得が終了していなければ、ステップＳ１０４に戻り、さらに指向性を変化させて、ＤＲＣ情報を取得する。
【００３３】
一方、全方向でのＤＲＣ情報の取得が終了していれば、取得したＤＲＣ情報のうち、最良の受信状態を与える方向を送信アンテナの指向性として決定する（Ｓ１０７）。
【００３４】
そして、ＤＲＣ情報を監視して、通信端末装置の受信状態が劣化していないかを判定する（Ｓ１０８）。ＤＲＣ情報によって通信端末装置の受信状態の劣化が検出されたなら、ステップＳ１０４に戻り、送信アンテナの指向性を再度変化させて、ＤＲＣ情報を取得して、最良の受信状態を与える方向を決定する。
【００３５】
なお、以上説明した実施の形態では、取得したＤＲＣ情報を比較した結果に基づいて最良の受信状態を与える方向を決定したが、ＤＲＣ情報に閾値を設け、該閾値との比較結果に基づいて良好なＤＲＣ情報を与える方向を送信アンテナの指向性として決定してもよい。このように所定の閾値との比較結果に基づいて良好なＤＲＣ情報を与える方向決定すると、最適なＤＲＣ情報を決定する必要がないことから。迅速に送信アンテナの指向性を決定することができる。
【００３６】
以上、無線通信端末から受信状態に関する信号（ＤＲＣ信号）に基づいてアンテナの指向性を制御することで、適応アンテナの指向性をスループットに依存して制御することができる。
【００３７】
また、本発明の実施の形態について図面を用いて説明したが、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なども含まれる。
【００３８】
例えば、全方向でのＤＲＣの情報を取得することなく、所定の方向内でのＤＲＣ情報を取得するようにしてもよい。
【００３９】
【発明の効果】
本発明によると、無線端末装置からの受信状態に関する信号（ＤＲＣ信号）に基づいて、適応アンテナの指向性を切り替え制御するので、送受信周波数が異なる無線通信システムにおいても、送受信周波数が等しいＴＤＤ方式の無線通信システムと同様に、無線端末装置の受信状態に関する信号に基づいてアンテナの指向性を変えることができ、通信端末が良好な受信状態で通信をすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の基地局装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態の基地局装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態の基地局装置の適応アンテナの送信時の動作を説明する図である。
【図４】本発明の実施の形態の基地局装置の適応アンテナの受信時の動作を説明する図である。
【符号の説明】
１アンテナアレー（適応アンテナ）
１１アンテナエレメント
２基地局装置
２１送信受信無線回路部
２１１位相器
２１２増幅器
２１３送信増幅部
２１４受信増幅部
２１５増幅器
２１６混合器
２２無線変復調部
２２１ベースバンド変調部
２２２ベースバンド復調部
２３ベースバンド信号処理部

Claims

アンテナと、前記アンテナの指向性を制御する制御部とを備え、無線端末装置との間で通信を行う基地局装置において、
前記アンテナは、複数のアンテナエレメントと、前記アンテナエレメントに供給する電力の位相を変える位相器とを有する適応アンテナであって、
前記制御部は、
前記無線端末装置の受信状態に関する信号を、前記無線端末装置から取得する受信状態取得手段と、
前記取得した無線端末装置の受信状態に関する信号に基づいて、前記アンテナの指向性を切り替え制御する指向性制御手段とを備えたことを特徴とする基地局装置。
前記無線端末装置からの接続要求があるまでは、前記適応アンテナの指向性を無指向性に設定して、前記無線端末装置に対する報知情報を送信し、
前記指向性制御手段は、前記無線端末装置からの接続要求があった後に、前記取得した無線端末装置の受信状態に関する信号に基づいて、前記アンテナの指向性を切り替え制御することを特徴とする請求項１に記載の基地局装置。