JP3441256B2 - 無線通信システム - Google Patents

無線通信システム

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JP3441256B2
JP3441256B2 JP22891195A JP22891195A JP3441256B2 JP 3441256 B2 JP3441256 B2 JP 3441256B2 JP 22891195 A JP22891195 A JP 22891195A JP 22891195 A JP22891195 A JP 22891195A JP 3441256 B2 JP3441256 B2 JP 3441256B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、携帯移動端末を
利用する無線通信システムに係り、特に伝送速度の高速
化と情報量の大容量化を実現するための無線通信システ
ムに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年の移動通信の発展および情報の大容
量化に伴い、近い将来、携帯移動端末を利用した高速・
大容量の高度な移動無線通信システムの需要が大きくな
ることが期待されている。
【０００３】図１１に、従来の移動無線通信システムの
イメージを示す。図において、基地局１は所定のエリア
をカバーできるような広角なビーム１１を送信アンテナ
により形成する。これによりカバレッジエリア内のどこ
に移動端末があっても通信を行なうことができる。ま
た、移動端末２，３，４において広角なビーム１２，１
３，１４をアンテナで形成し、各端末から見てどの様な
方向に基地局があっても通信が可能になる。
【０００４】以上のような構成により、どこでも通信が
可能な移動通信システムが実現されている。ところが、
通信の対象となる情報が近い将来に大容量化、高速化さ
れることを考えると、送受信アンテナを高利得化し、高
速大容量化に見合う無線通信回線の実現が望まれてい
る。この送受信アンテナを高利得化するためには、アン
テナからのビームを細く絞る必要性があり、この場合、
図１２に示すような細いビームを形成するための構成を
基地局及び端末に備えさせる必要がある。
【０００５】ここで、基地局１は各端末２，３，４の方
向へ信号の送受可能な範囲が狭いビーム１５，１６，１
７を各々形成し、各端末２，３，４は基地局１の方向へ
信号の範囲が狭いビーム６，７，８を各々形成する。基
地局の形成するビーム１５，１６，１７は、例えば各ビ
ームに異なる周波数帯域を割り当てる場合などには同時
に形成しても良いし、時分割で通信する場合などには所
定の時間単位で切り替えるようにしてても良い。このよ
うにビームの範囲を狭くしてビーム方向を走査すること
は、従来のフェーズドアレーアンテナなどを用いれば技
術的に可能ではあった。
【０００６】図１３には、従来の無線通信システムによ
る高利得・ビーム走査アンテナの一例が示されている。
ここで、アンテナ素子２１，２２，２３，２４は、各々
分波器もしくはトランジスタ（ＴＲ）スイッチ２５，２
６，２７，２８に接続されており、これにより無線信号
の送受が分離される。
【０００７】各アンテナ素子で受信された信号は、振幅
可変増幅器３０をそれぞれ介して各移相器３２に供給さ
れ、所定の方向からの電波を受信するように信号に振
幅、位相の重み付けがなされる。各移相器３２より出力
された信号は、合成回路３４を介して受信器３７に供給
される。
【０００８】送信に関しては、送信器３５から供給され
た信号が分配回路３３により分配され、移相器３１、振
幅可変増幅器２９により信号に振幅、位相の重み付けが
なされた後、前記ＴＲスイッチ２５，２６，２７，２８
を介して各アンテナ素子へ信号が伝達され、各アンテナ
素子の合成指向性が所定の方向にビームを形成するもの
になる。移相器３１，３２、増幅器２９，３０の制御は
制御機３６によって行なわれ、受信信号レベル等を比較
などすることにより所定の方向からの電波の送受信を行
なうようにする。
【０００９】以上のような方法により、高利得化、ビー
ム走査を行なうことは可能であるが、実際のシステムの
運用を考えると、以下に説明するように無線機の構成、
制御等が非常に複雑になる。
【００１０】・基地局１は通信の相手となる端末がある
ので、各端末の方向を識別して、その各々の最適な方向
へビームを向ける必要がある。
【００１１】・また、移動通信では、各端末が移動して
いくことを想定する必要があり、基地局は全ての端末の
方向に対して独立に追随させることが必要になる。
【００１２】・以上から、フェーズドアレーなどを用い
る場合には各ビーム毎に独立の給電回路が必要になり、
基地局の構成が複雑になる。例えば、複数の端末に対し
て同時に通信を行なう場合には、信号の振幅、位相を設
定する給電回路が複数必要になる。また、時間軸でビー
ム（端末）方向を切り替えるような場合には移相器、増
幅器を高速に切り替えることが必要になる。また、いず
れの場合にも制御系は独立に動作する必要があるのでソ
フトウェアが複雑になり、処理系での労力の多大にな
る。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、今
後要求される通信の高速化、大容量化に対応して基地局
および端末のアンテナの高利得化が必要になるが、それ
に伴いアンテナ給電回路の構成や制御が非常に複雑にな
る問題がある。
【００１４】本発明は、以上の問題点を解決し、基地局
の構成が簡単であり、制御も容易な無線システムを提供
するものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】この発明の基本構成に係
る無線通信システムは、最大放射方向の異なる複数のビ
ームを形成して送信信号を送信する複数のアンテナ素子
により構成されるアレイアンテナである第１の送信アン
テナと、前記ビームよりも広角なビームによる他の複数
の無線局からの無線信号を、前記ビームよりも広角の指
向性をもつ第１の受信アンテナにより受信する構成を備
える第１の無線局と、前記第１の無線局の送信アンテナ
からのビームによる信号を受信可能な、前記ビームより
も広角の指向性をもつ第２の受信アンテナと、この第２
の受信アンテナからの信号を受信する受信機と、前記広
角なビームを形成して前記第１の無線局の第１の送信ア
ンテナのビームから選択受信するビームの番号ｊを送信
する第２の送信アンテナと、を備える第２の無線局とを
有し、前記第１の無線局は、前記第１の送信アンテナに
より最大放射方向の異なる複数のビームを形成し、前記
複数のビームについてこれらビームの中のｉ番目のビー
ムにより送信する無線信号の中にｉ番目のビームにより
送信されたことを識別できる情報を付加して前記第２の
無線局へ送信し、前記第２の無線局は、前記複数のビー
ムの中のいくつかのビームを前記広角の指向性をもつ第
２の受信アンテナにより受信し、前記第２の無線局は、
前記受信したいくつかのビームの中から所定の評価基準
に従って最も良好なビーム番号を選択し、前記第２の無
線局は、この選択したビーム番号ｊを前記第２の送信ア
ンテナにより広角なビームを形成して前記第１の無線局
へ送信し、前記第１の無線局は、前記広角の指向性をも
つ前記第１の受信アンテナにより前記第２の無線局から
送信された前記ビーム番号ｊを受信することを特徴とす
る。
【００１６】また、前記評価基準として、受信信号強度
が最大となる送信アンテナのビームの信号を選択するこ
とを特徴とする。
【００１７】また、前記評価基準として、受信信号の信
号帯雑音比（ＳＮ比）が最大となる送信アンテナのビー
ムの信号を選択することを特徴とする。また、前記送信
アンテナは、最大放射方向の異なる複数のビームを同時
に形成することを特徴とする。
【００１８】
【００１９】また、前記第１の無線局では、前記第２の
無線局で選択受信したビームの番号ｊの情報をのせた信
号を受信し、前記第２の無線局へ送信する信号を前記最
大放射方向の異なる複数のビームの中からｊ番目のビー
ムを用いて送信することを特徴とする。
【００２０】また、前記第１の無線局で送信する電波の
周波数帯は、受信する電波の周波数帯よりも高いことを
特徴とする。また、この発明の第３の基本構成に係る送
信装置は、最大放射方向の異なる複数のビームを形成す
ると共に、無線信号を送信するための複数のアンテナ素
子により構成されるアレイアンテナを備える送信アンテ
ナと、前記複数のビームの中のｉ番目のビームにより送
信する無線信号の中にｉ番目のビームにより送信されて
いることを識別できる情報を付加する信号処理部と、を
備えることを特徴とする。 また、この発明の第４の基本
構成に係る受信装置は、送信側から送信すべき無線信号
を含むと共にｉ番目のビームにより送信する無線信号の
中にｉ番目のビームにより送信されていることを識別で
きる情報が付加された前記送信側からの複数のビームを
受信する受信アンテナと、前記受信アンテナにより受信
された前記複数のビームを所定の評価基準に従って選択
して前記送信側から送られてきた特定のビームによる無
線信号を受信する選択受信部と、を備えることを特徴と
する。
【００２１】
【発明の実施の形態】本発明に係る無線通信システムの
好適な実施の形態を添付図面に従い、詳細に説明する。
【００２２】最初に、送信アンテナ、受信アンテナ及び
受信機を備える第１の発明に係る無線通信システムの実
施の形態について説明する。図１は、この発明の第１の
実施の形態に係る無線通信システムのシステムイメージ
を示している。図において、基地局４１は最大放射方向
の異なる複数（ｎ個）のビームを形成して送信を行な
い、端末４２へはそのビームの中の幾つかが到達する。
基地局４１の放射するビームは、ビーム径が小さく利得
の高いものであり、また、各ビームは複数が同時に形成
されるものでもよいし、時分割により順次形成されるも
のでもよい。このアンテナの詳細な構成については後述
する。
【００２３】図２は、各ビームから送信される信号のイ
メージを示す図である。ここでは、ディジタル変調を用
いる時分割多元接続（ＴＤＭＡ−Time Division Multip
leAccess−）通信などで見られるタイムスロットのイメ
ージを示し、タイムスロットの中にビーム番号の情報で
あるビーム識別情報が含まれていることが特徴である。
本発明のポイントは、基地局が送信する複数のビームに
より送信される信号の中に、どのビームによって送信さ
れたかを識別できる情報が含まれていることであり、こ
のビーム識別情報をどのような方法により信号中に含ま
せるかについては、図２のようなビーム番号による方法
には限定されない。例えば、ビーム毎に周波数帯域を変
えることにより各ビームの番号を識別できるようにして
もよいし、キャリア周波数とビーム番号情報を関係付け
たりしてもよい。
【００２４】端末側は、基地局から送信されてきた信号
を受信し、その信号がどのビームにより送られたもので
あるかを識別する構成を備えている。例えば、タイムス
ロットの中にビーム番号情報が含まれている場合には、
その情報を識別できるように構成し、また、ビーム番号
と周波数が関係付けられている場合には、受信された信
号の周波数によりビーム番号を識別できるように構成す
る。これらの構成は、信号の中にどのようにビーム番号
の情報を含ませるかにより変ってくるが、どのような構
成をとる場合であっても、従来の一般的な受信機の構成
を用いてビーム番号の識別を行なうことが可能である。
受信側では、送られてきた信号の中で複数のビームから
の信号を受信でき、この中で所定の評価基準に従って最
も都合の良い信号を選択する。
【００２５】以上説明した第１の発明に係る無線通信シ
ステムの効果としては、以下のものが挙げられる。
【００２６】・放射方向の異なる複数のビームを基地局
で形成し、端末（受信）側ではその中で最も状態の良い
ビームを選択して受信することができる。従って、最も
良好な受信環境（回線）が実現できる。
【００２７】・移動通信の環境では、基地局から端末方
向へ直接的に向けられたビームの他に、他の方向へ向け
たビームも反射・回折などの効果により端末へ到達する
可能性が高くなる。従って、建物などの遮蔽物のために
直接波が端末に到達しないような場合であっても、他の
方向へ向けたビームの電波を受信することにより、通信
回線の寸断が妨げ、移動体通信などの用途に用いて有効
である。
【００２８】・移動通信におけるマルチパスやフェージ
ング対策として有効である。基地局と端末間の回線が、
基地局からの特定のビーム１つだけに限られる従来のシ
ステムの場合にはマルチパスやフェージングの影響によ
り信号の状態（強度、感度、ＳＮ比）などが劣化してし
まえば良好な通信回線を維持することが難しくなる。し
かし、本発明では、基地局の複数のビームにより異なる
回線状態が実現されるので、その中から最適なものを選
定することができ、通信回線を常に良好に維持すること
ができる。
【００２９】上記の評価基準として、以下のような基準
を設定することができる。
【００３０】（１）到達したビームの信号の中で受信信
号強度が最大となるものを選択して受信する。
【００３１】（２）到達したビームの信号の中で受信信
号の信号対雑音比（ＳＮ比）が最大となるものを選択し
て受信する。
【００３２】上記（１）の評価基準を用いた場合には、
基地局から直接到達する直接波となる電波を送信するビ
ームを選定し、そのビーム方向が端末方向と一致して利
得が高い状態になっている可能性が高い。従って、この
評価基準により最も良好な回線を選ぶことができる。上
記（２）の評価基準を用いた場合には、マルチパスやフ
ェージングの影響により、信号が乱れている場合などに
有効である。例えば、図３に示す例のように、ビーム１
とビーム２による電波が受信可能であり、ビーム１の受
信電波の方がビーム２の受信電波より強度は大きいが、
ビーム１のように直接波と遅延波が同時に受信され干渉
しあっているような場合などは、受信強度は小さいが干
渉の無いビーム２からの電波を選択受信した方が有効で
ある。信号対雑音比（ＳＮ比、ここで雑音の中に干渉波
による妨害も含めて考えるので、ＳＩＮ比とも言える）
を評価基準とすることで、このように移動通信に特有な
環境を考慮して最適な信号を選択することができる。
【００３３】上記（２）の評価基準においては、ＳＮ比
の代りに搬送波対雑音比（ＣＮ比）を用いても良い。Ｃ
Ｎ比の場合の方が測定が腰囲になる利点がある。評価基
準として、この他のものを用いても本発明の効果は同様
である。例えば、上記２つを組み合わせた新たな評価基
準を設定しても良いし、またはディジタル変調による通
信に用いられる誤り訂正機能を利用し、各ビームの信号
に対して施した誤り訂正量により信号の善し悪しを判断
し、最も状態の良い信号を選択するものであっても構わ
ない。
【００３４】次に、無線システムを構成するアンテナに
ついて説明する。本発明の無線システムにおける基地局
アンテナの機能は、最大放射方向の異なる、利得の高い
細いビームを複数個、同時に又は時分割に形成すること
である。以下にその機能を実現するアンテナ構成につい
て説明する。
【００３５】図４には、スイッチの切り替えにより複数
のビームを形成する送信アンテナの構成例が示されてい
る。アンテナ４３，４４，４５，４６は最大放射方向が
互いに異なるビームを有するアンテナであり、送信機４
８から送信されてきた信号はスイッチ４７により切り替
えられる。スイッチの切り替えは、制御装置４９により
行なわれ、送信信号と同期させて送信を行なうビームを
時間軸上で切り替えることができる。
【００３６】図５は、フェーズドアレーにより複数のビ
ームを形成する送信アンテナの構成例を示している。こ
こでアンテナは複数のアンテナ素子５１，５２，５３，
５４，に対して所定の励振ウェイト（振幅と位相）を与
えることにより、ビームを所望の方向に向けることがで
きる。ビームパターンは複数のアンテナ素子の合成とな
るので、ビーム径が小さい、利得の高い放射指向性を実
現できる。励振ウェイトの設定は各アンテナ素子毎に接
続される振幅可変の増幅器５５と移相器５６によって行
なわれる。増幅器５５は、励振振幅を設定するものであ
り、利得可変の増幅器であってもよいし、増幅器に可変
減衰器を組み合わせたものであっても構わない。
【００３７】移相器５６は、励振位相を設定するもので
あり、従来から用いられている線路切り替え型、ローデ
ットライン型などの方式が利用でき、その方式は問わな
い。送信機５８からの送信出力が分配器５７により各ア
ンテナ素子向きに分配され、上述のように増幅器５５、
移相器５６により励振ウェイトが設定される。ビーム方
向は時分割で切り替えられ、その制御は制御装置５９に
よって行なわれる。制御装置５９では、送信機の出力す
る信号がどのビームのものであるかを判断し、各増幅
器、移相器の利得（振幅）、位相量をそのビームが形成
できるような値に設定する。
【００３８】図６は、同時に複数のビームを形成できる
アンテナの構成例を示している。ここで、アンテナは複
数のアンテナ素子６１，６２，６３，６４により構成さ
れ、各アンテナ素子には各々増幅器６５が接続され、各
アンテナ素子へ与えられた信号を増幅して送信する。こ
の構成では、送信機６８からの信号は先ず各ビーム毎の
信号に分割され、各ビームに対応する給電回路６７へ伝
達される。送信機からの信号は周波数軸、時間軸または
その他の手段によりビーム毎に区別でき、ビーム毎に区
別された各信号の中には使用するビームの番号を識別で
きる情報を含有している。給電回路６７では、各ビーム
に対応する放射指向性を実現するような励振ウェイトを
アンテナ素子６１，６２，６３，６４向きに設定する。
励振ウェイトの設定として、振幅に関しては各給電回路
の中に分配器を設け、その分配比を所定の値に設定し、
位相に関しては各給電回路の中に移相器を設け、その通
過位相量を所定の値に設定する。
【００３９】ここで、分配比や位相量は各ビーム毎に固
定のものであるから、給電回路の中の分配器、移相器は
分配比や位相量を可変にしない固定の簡単な構成のもの
でよい。励振ウェイトが設定された信号は、合成器６６
（または分波器）により各アンテナ素子単位で集めら
れ、各アンテナ素子から送信される。このアンテナ構成
では、複数のビームを同時に共有できる利点があり、ま
た励振ウェイトを可変する（切り替える）必要もないの
でアンテナを構成するコンポーネントが簡単かつ安価に
実現できる。
【００４０】図５、図６の構成例では、励振ウェイトは
振幅と位相の両方を設定する場合について説明したが、
放射方向の異なるビームを形成するためには、振幅だけ
（アンテナ素子のもつ放射指向性が異なる場合など）、
もしくは位相だけのウェイトを変化させるものであって
も構わない。
【００４１】図７には、図６と同様に、同時に複数のビ
ームを形成できるアンテナの構成例が示されている。こ
こで、アンテナは複数のアンテナ素子７１，７２，７
３，７４により構成され、各アンテナ素子には各々増幅
器７５が接続され、各アンテナ素子へ与えられた信号を
増幅して送信する。この構成においては、送信機７８か
らの信号は先ず各ビーム毎の信号に分割され、バトラー
マトリクス回路７６へそれぞれ入力される。バトラーマ
トリクス回路７６では、ハイブリッド結合器７７により
入力信号が分配され所定の位相差で出力ポートに現れ、
その出力ポートをアンテナ素子に接続させることによ
り、合成指向性が放射方向の違うビームを形成すること
になる。このアンテナ構成では、図６の構成例と同様に
複数のビームを同時に共有できる利点があり、アンテナ
を構成するコンポーネントも簡単かつ安価に実現でき
る。バトラーマトリクスを用いる方式の換わりに、カッ
プラーを用いることにより同様な動作が実現できる。
【００４２】なお、第１の発明における端末（受信）側
アンテナについては、その方式は問わない。その指向性
についても、基地局からの電波を受信できるもの（基地
局方向の指向性利得がある程度あるもの、例えば広角の
指向性）であれば、本発明の効果は得られる。当然、受
信アンテナの利得を上げれば更に良好な通信状態を実現
することができる。受信アンテナの利得を上げる方法と
して、例えば基地局や電波の到来方向へビームを向ける
ビーム走査アンテナ（例えばフェズドアレーアンテナな
ど）や更に妨害波を指向性の成形により抑圧するアダプ
ティブアンテナなどを用いることができる。
【００４３】次に、第２の発明について図面を用いて説
明する。図８、図９には、第２の発明の実施の形態に係
る無線システムのシステムイメージが示されている。図
８には、基地局８１（第１の無線局）から送信されて端
末８２（第２の無線局）により受信される電波の伝搬の
様子が示されており、図９には端末８２から送信されて
基地局８１により受信される電波の伝搬の様子が示され
ている。
【００４４】基地局８１は、最大放射方向の異なる複数
（ｎ個）のビームを形成して送信を行ない、これらのビ
ームの中の幾つかが端末８２に到達する。前記基地局８
１が放射するビームは、ビーム径の小さい高利得なもの
であり、各ビームは同時に形成されるものでもよいし、
時分割により形成されていてもよい。このアンテナ構成
については第１の発明で説明した図４、図５、図６、図
７のような構成を用いる。基地局８１の各ビームから送
信される信号のイメージについても同様に図２に示した
ようなものが用いられる。
【００４５】ここで、基地局の送信する複数のビームに
より送信する信号の中にどのビームによって送信された
かを識別できる情報が含有されていることが特徴であ
り、図２の場合の他に、ビーム毎に周波数帯域を変える
ことにより各ビームの番号を識別させたり、キャリア周
波数とビーム番号情報を関係づけたりしてもよい。端末
８２では、基地局からの送信信号を広角の指向性をもつ
アンテナで受信し、その信号がどのビームによって送ら
れたものであるかを識別する構成をもつ。その構成は、
どのようにビーム番号の情報を信号に含有させるかで構
成が変わってくるが、どの場合でも従来の一般的な受信
機構成でビーム番号の識別が可能である。受信側では、
送られてきた信号の中で複数のビームからの信号を受信
でき、この中から所定の評価基準に従って最も都合の良
い信号を選択する。
【００４６】ここで、所定の評価基準としては、第１の
発明に係る無線通信システムの実施の形態において説明
したものと同様な基準を用いればよい。
【００４７】図９には、端末８２から送信された電波信
号が基地局８１に受信される様子を表す。この場合、端
末の送信アンテナ、基地局の受信アンテナともに広角の
指向性を有するものを用いる。
【００４８】図８、図９に示した第２の発明の実施の形
態に係る無線通信システムにおける通信のやり取りを図
１０のフローチャートに示す。以下、各ステップにおけ
る動作を説明する。
【００４９】ステップＳ１では、基地局側において、ｎ
個の全てのビームに、各々のビーム番号情報を含む信号
を伝送すべき信号にのせて送信する。
【００５０】次に、ステップＳ２ないしステップＳ４の
動作は、端末側において行なわれるものとする。まず、
ステップＳ２において、ｎ個のビームの中の一つまたは
複数のビームを受信する。この受信は広角ビームをもつ
受信アンテナによって行なっている。続いて、ステップ
３において、端末が受信したビーム（ビーム番号）の中
から所定の評価基準に従って最も良好なビーム番号を選
択し、その選択されたビーム番号をｊとする。この選択
は、ＣＰＵなどの処理器で行なったり、単に利得等の比
較を行なう比較器などで行なえる。その後、ステップ４
において、端末から基地局へ向けて前記選択されたビー
ム番号ｊを送信する。この送信は広角ビームをもつ送信
アンテナで行なう。
【００５１】次に、ステップＳ５では、基地局におい
て、端末から送信されたビーム番号ｊを受信する。この
受信は広角ビームをもつ受信アンテナで行なう。
【００５２】次に、ステップＳ６においては、基地局
が、送信アンテナにより形成される複数のビームの中か
らｊ番目のビームを用いて、端末に送るべき「情報」を
送信する。ここで「情報」とは、端末が要求する画像、
音声、その他のデータなどの情報である。
【００５３】次に、動作は再び端末側に戻り、ステップ
Ｓ７において、基地局のｊ番目のビームにより送信され
た信号を端末が受信し、要求している情報を獲得する。
【００５４】以上のようなシステム構成及び制御方法に
より、この第２の発明においても第１の発明と同様の効
果が期待できるのは勿論のこと、更に、以下のような効
果も期待される。
【００５５】まず、最終的に端末側が要求する「情報」
は、画像、データといった大容量のものである。これを
誤り無く受信するためには、従来の方法ではアンテナの
高利得化およびビーム方向の制御を精度良く行なって、
良好な通信回線を構築する必要があり、そのための処理
や無線機構成が複雑であった。しかし、本発明の構成に
よれば、良好な通信回線の構築の前段階において、ビー
ム情報だけのやり取りを行ない、アンテナも広角な簡単
な構成のものを利用しており、通信回線の構築を簡単な
無線システム構成で短時間に行なえる利点がある。
【００５６】次に、良好な通信回線を実現した後で、一
気に端末の要求する情報を送受することにより、通信回
線や周波数帯域、更に送信側の出力電力などを効率的に
利用することが可能になる利点がある。
【００５７】更に、上記の効果の見方を換えれば、この
通信システムに加入できる端末数（ユーザー数）を増や
す上で効果が大きいともいえる。
【００５８】更にまた、情報のやり取りを、大容量かつ
高速に行なう上でも都合が良い。
【００５９】次に、端末からの要求（デマンド）に対し
て様々な情報を提供する通信サービスにおいては、端末
から基地局への情報量が小さいのに対して基地局から端
末への情報量は大きくなり、このような無線通信システ
ムに本発明を用いることの効果は絶大である。
【００６０】本発明において、以下のような変更を行な
っても同様の効果を得ることができる。
【００６１】第１に、図８、図９における受信アンテナ
（図８では端末８２の受信アンテナ、図９では基地局８
１の受信アンテナ）として、電波の到来方向に精度良く
ビームを形成できるフェーズドアレーアンテナ、アダプ
ティブアンテナなどの高利得アンテナを用いても構わな
い。特に、最終的に情報を基地局から受ける段階（ステ
ップ７）において端末の受信アンテナを高利得化するこ
とにより、情報を更に大容量かつ高速に伝送させること
が可能になる。
【００６２】基地局から送信する複数のビームはその最
大放射方向を異なるものとした場合の実施例について説
明したが、複数のビームの中の幾つかについて最大放射
方向を同一としても構わない。この場合、同一方向に放
射されるビームの送信周波数を変えることにより、マル
チパスやフェージングなどの干渉の起きる条件が変わる
ので、どちらかの周波数により通信回線が維持できる確
率が高くなる。
【００６３】図２において、ビーム番号の情報をタイム
スロットの先頭（もしくは一部）に置く場合について説
明したが、ビーム番号の情報はフレーム内であればどこ
にあっても構わない。特に、ビーム番号のみを送信する
スロット（ここで各ビーム番号は各々のビームにより送
信されることになる）を独立に設けることにより、フレ
ームを有効的に利用することができる。
【００６４】
【発明の効果】この発明により、複数のビームから最も
通信状態の良いものを選択して通信することが可能にな
る。例えば、電波の経路途中に障害物があるような場合
に反射や回折により到達する異なるビームにより通信回
線を保持することができ、また、マルチパスやフェージ
ングにより通信回線が劣化するような場合にもビームを
変えることにより良好な通信状態を維持することができ
る。本発明は、特に通信環境が時々刻々と変化する移動
体通信において効果が大きい。また、良好な通信回線の
構築の前段階において、ビーム情報だけのやり取りを行
ない、アンテナも広角な簡単な構成のものを利用してお
り、通信回線の構築を簡単な無線システムで短時間に行
なうことができる。
【００６５】
【００６６】
【００６７】
【００６８】
【００６９】
【００７０】
【００７１】
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の発明の実施の形態に係る無線通信システ
ムを示すシステム概念図。
【図２】第１の発明の実施の形態に係る無線通信システ
ムにおけるタイムスロットの構成を示す図。
【図３】第１の発明の実施の形態に係る無線通信システ
ムにおける各ビームの時間に対する受信強度の例を示す
図。
【図４】第１の発明の実施の形態に係る無線通信システ
ムにおける基地局の送信アンテナの構成例を示す図。
【図５】第１の発明の実施の形態に係る無線通信システ
ムにおける基地局の送信アンテナの構成例を示す図。
【図６】第１の発明の実施の形態に係る無線通信システ
ムにおける基地局の送信アンテナの構成例を示す図。
【図７】第１の発明の実施の形態に係る無線通信システ
ムにおける基地局の送信アンテナの構成例を示す図。
【図８】第２の発明の実施の形態に係る無線通信システ
ムを示すシステム概念図。
【図９】第２の発明の実施の形態に係る無線通信システ
ムを示すシステム概念図。
【図１０】第２の発明の実施の形態に係る無線通信シス
テムにおける通信制御の方法を示すフローチャート。
【図１１】従来の無線通信システムの一例を示す概念
図。
【図１２】従来の無線通信システムの他の一例を示す概
念図。
【図１３】従来の無線通信システムに用いられるフェー
ズドアレーアンテナの構成例を示す図。
【符号の説明】
１，４１，８１ 基地局 ２，３，４，４２，８２ 端末 ２１，２２，２３，２４ アンテナ素子 ４３，４４，４５，４６ アンテナ素子 ５１，５２，５３，５４ アンテナ素子 ６１，６２，６３，６４ アンテナ素子 ７１，７２，７３，７４ アンテナ素子 ２５，２６，２７，２８ ＴＲスイッチ ４７ スイッチ ３５，４８，５８，６８，７８ 送信機 ３７ 受信機 ３６，４９，５９ 制御装置 ２９，３０，５５，６５，７５ 増幅器 ３１，３２，５６ 移相器 ３３，５７ 分配器 ６７ 給電回路 ７６ バトラーマトリクス回路 ７７ ハイブリッド結合器
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04B 7/02 - 7/12 H04B 7/24 - 7/26 H04L 1/02 - 1/06 H04Q 7/00 - 7/38

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 最大放射方向の異なる複数のビームを形
    成して送信信号を送信する複数のアンテナ素子により構
    成されるアレイアンテナである第１の送信アンテナと、
    前記ビームよりも広角なビームによる他の複数の無線局
    からの無線信号を、前記ビームよりも広角の指向性をも
    つ第１の受信アンテナにより受信する構成を備える第１
    の無線局と、 前記第１の無線局の送信アンテナからのビームによる信
    号を受信可能な、前記ビームよりも広角の指向性をもつ
    第２の受信アンテナと、この第２の受信アンテナからの
    信号を受信する受信機と、前記広角なビームを形成して
    前記第１の無線局の第１の送信アンテナのビームから選
    択受信するビームの番号ｊを送信する第２の送信アンテ
    ナと、を備える第２の無線局とを有し、 前記第１の無線局は、前記第１の送信アンテナにより最
    大放射方向の異なる複数のビームを形成し、前記複数の
    ビームについてこれらビームの中のｉ番目のビームによ
    り送信する無線信号の中にｉ番目のビームにより送信さ
    れたことを識別できる情報を付加して前記第２の無線局
    へ送信し、 前記第２の無線局は、前記複数のビームの中のいくつか
    のビームを前記広角の指向性をもつ第２の受信アンテナ
    により受信し、 前記第２の無線局は、前記受信したいくつかのビームの
    中から所定の評価基準に従って最も良好なビーム番号を
    選択し、 前記第２の無線局は、この選択したビーム番号ｊを前記
    第２の送信アンテナにより広角なビームを形成して前記
    第１の無線局へ送信し、 前記第１の無線局は、前記広角の指向性をもつ前記第１
    の受信アンテナにより前記第２の無線局から送信された
    前記ビーム番号ｊを受信することを特徴とする無線通信
    システム。
  2. 【請求項２】 前記第１の無線局では、前記第２の無線
    局で選択受信したビームの番号ｊの情報をのせた信号を
    受信し、前記第２の無線局へ送信する信号を前記最大放
    射方向の異なる複数のビームの中からｊ番目のビームを
    用いて送信することを特徴とする請求項１に記載の無線
    通信システム。
  3. 【請求項３】 前記第１の無線局で送信する電波の周波
    数帯は、受信する電波の周波数帯よりも高いことを特徴
    とする請求項１に記載の無線通信システム。
  4. 【請求項４】 前記所定の評価基準は受信された無線信
    号の信号強度であり、この信号強度が最大となる前記送
    信アンテナのアンテナ素子からのビームの信号を前記受
    信アンテナが選択することを特徴とする請求項１に記載
    の無線通信システム。
  5. 【請求項５】 前記所定の評価基準は受信信号の信号対
    雑音比（ＳＮ比）であり、この信号対雑音比が最大とな
    る前記送信アンテナのアンテナ素子からのビームの信号
    を前記受信アンテナが選択することを特徴とする請求項
    １に記載の無線通信システム。
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