JP3540784B2

JP3540784B2 - 無線基地装置、送信電力制御方法、および送信電力制御プログラム

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Publication number: JP3540784B2
Application number: JP2001254639A
Authority: JP
Inventors: 正悟中尾
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2001-08-24
Filing date: 2001-08-24
Publication date: 2004-07-07
Anticipated expiration: 2021-08-24
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、無線基地装置、送信電力制御方法、および送信電力制御プログラムに関し、特に、ダイバーシチ端末を含む複数の端末がアダプティブアレイ無線基地装置と通信する移動体通信システムにおいて、ダイバーシチ端末における下り信号の受信性能を改善した無線基地装置、送信電力制御方法、および送信電力制御プログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、急速に発達しつつある移動体通信システム（たとえば、Personal Handyphone System：以下、ＰＨＳ）では、電波の周波数利用効率を高めるために、同一周波数の同一タイムスロットを空間的に分割することにより複数ユーザの無線端末装置（端末）を無線基地局（基地局）に空間多重接続させることができるＰＤＭＡ（Path Division Multiple Access）方式が提案されている。
【０００３】
このＰＤＭＡ方式では、現在のところアダプティブアレイ技術が採用されており、各ユーザ端末のアンテナからの上り信号は、基地局のアレイアンテナによって受信されアダプティブアレイ処理により受信指向性を伴って分離抽出される。一方、基地局から当該端末への下り信号は、端末のアンテナに対する送信指向性を伴ってアレイアンテナから送信される。
【０００４】
このようなアダプティブアレイ処理は周知の技術であり、たとえば菊間信良著の「アレーアンテナによる適応信号処理」（科学技術出版）の第３５頁〜第４９頁の「第３章ＭＭＳＥアダプティブアレー」に詳細に説明されているので、ここではその動作原理についての説明を省略する。
【０００５】
なお、以下の説明においては、このようなアダプティブアレイ処理を用いて端末に対する下りの送信指向性制御を行なう基地局をアダプティブアレイ基地局と称する。
【０００６】
一方、端末としては、複数のアンテナを用いて選択ダイバーシチ受信（以下、ダイバーシチ受信）を行なうものが知られている。このような端末としては、ホイップアンテナおよびチップアンテナと呼ばれる２つのアンテナを内蔵したものが一般的であり、以下このような端末をダイバーシチ端末と称する。また、ダイバーシチ受信を行なわない１アンテナの端末を通常端末と称する。
【０００７】
このようなダイバーシチ端末は通常、送信時には、一方のアンテナ（一般にホイップアンテナ）を送信アンテナとして固定し、受信時には、ホイップアンテナおよびチップアンテナのうち受信レベルの高い方のアンテナを受信アンテナとして選択するように動作する。
【０００８】
このような従来のダイバーシチ端末は、接続する相手先の基地局が送信指向性制御を行なうアダプティブアレイ基地局であるか、それ以外の無指向性の基地局であるかに関わりなく、上述のダイバーシチ受信を実行する。
【０００９】
図９は、端末と基地局との接続状態の一例を模式的に示す図であり、特に、アダプティブアレイ基地局に対し、ダイバーシチ端末および通常端末が、アダプティブアレイ処理により空間多重接続している状態を模式的に示す図である。
【００１０】
図９を参照して、ダイバーシチ端末２は、送信時には、送信アンテナとして固定されているホイップアンテナ２ａで上り信号を送信し、アダプティブアレイ基地局１は、アレイアンテナ１ａでこれを受信する。
【００１１】
一方、通常端末３は、送信時には、１本のアンテナ３ａで上り信号を送信し、アダプティブアレイ基地局１は、アレイアンテナ１ａでこれを受信する。
【００１２】
これに対し、アダプティブアレイ基地局１からは、実線で示す指向性（送信電力レベルに相当）でダイバーシチ端末２に対する下り信号が送信され、破線で示す指向性（送信電力レベルに相当）で通常端末３に対する下り信号が送信される。
【００１３】
ダイバーシチ端末２に対する送信指向性は、ダイバーシチ端末２の上り信号を送信したホイップアンテナ２ａに対してビームが向けられ、干渉源となる通常端末３のアンテナ３ａに対してヌルが向けられる。
【００１４】
一方、通常端末３に対する送信指向性は、通常端末３の上り信号を送信したアンテナ３ａに対してビームが向けられ、干渉源となるダイバーシチ端末２のホイップアンテナ２ａに対してヌルが向けられる。
【００１５】
この結果、通常端末３のアンテナ３ａで受信した信号は、アダプティブアレイ基地局１から当該通常端末３への下り信号レベル（破線）に対して、アダプティブアレイ基地局１からダイバーシチ端末２に対する下り信号レベル（実線）が相対的に小さく、干渉成分の小さい信号、いわゆるＤＵ（Desired user's power: Undesired user's power）比が高い信号となっている。
【００１６】
また、ダイバーシチ端末２のホイップアンテナ２ａで受信した信号は、アダプティブアレイ基地局１から当該ダイバーシチ端末２への下り信号レベル（実線）に対して、アダプティブアレイ基地局１から通常端末３に対する下り信号レベル（破線）が相対的に小さく、これもＤＵ比が高い信号となっている。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように、ダイバーシチ端末では、送信時には、ホイップアンテナを送信アンテナとして固定し、受信時には、ホイップアンテナおよびチップアンテナのうち受信レベルの高い方のアンテナを受信アンテナとして選択するように動作する。
【００１８】
ここで、ダイバーシチ端末２のチップアンテナ２ｂに着目すると、このアンテナは上り信号の送信には用いられておらず、通常端末３に対する送信指向性（破線）のヌルは向けられていない。
【００１９】
このため、ダイバーシチ端末２のチップアンテナ２ｂでは、このダイバーシチ端末２に対する送信電力（実線）に加えて、通常端末３に対する送信電力（破線）をも受信することとなり、チップアンテナ２ｂにおける受信レベルがホイップアンテナ２ａにおける受信レベルを上回り、チップアンテナ２ｂが受信用アンテナとして選択される可能性が出てくる。
【００２０】
もしもチップアンテナ２ｂが受信用アンテナとして選択されると、アダプティブアレイ基地局１から当該ダイバーシチ端末２への下り信号レベル（実線）に対して、アダプティブアレイ基地局１から通常端末３に対する下り信号レベル（破線）が相対的に大きくなり、干渉成分の大きいＤＵ比が低い信号となる。
【００２１】
ダイバーシチ端末２においてこのようなＤＵ比の低い受信信号を復調しようとしても、復調信号のフレームにエラーが発生し、正確な復調はできない。
【００２２】
このように、ダイバーシチ端末を含む複数の端末がアダプティブアレイ基地局に接続する従来の移動体通信システムでは、ダイバーシチ端末における下り受信信号のＤＵ比が低下し、干渉波によってその受信性能が劣化することになる。ひいては、ダイバーシチ端末は空間多重接続を維持することができなくなるという問題があった。
【００２３】
それゆえに、この発明の目的は、ダイバーシチ端末を含む複数の端末がアダプティブアレイ基地局に接続する移動体通信システムにおいて、ダイバーシチ端末における受信性能が劣化することがない無線基地装置、送信電力制御方法、および送信電力制御プログラムを提供することである。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
この発明の１つの局面は、選択ダイバーシチ受信を行なうダイバーシチ端末装置を含む複数の端末装置の少なくとも１つと通信可能な無線基地装置であって、ダイバーシチ端末装置は、少なくとも第１および第２のアンテナを有し、常に第２のアンテナを用いて無線基地装置に上り信号を送信し、無線基地装置からの下り信号の、所定の第１のタイミングにおける第１のアンテナでの受信レベルおよび所定の第２のタイミングにおける第２のアンテナでの受信レベルを測定して受信レベルの高い方のアンテナを用いて無線基地装置からの下り信号を受信する。無線基地装置は、信号処理手段と、送信電力制御手段とを備える。信号処理手段は、複数の端末装置の各々とアダプティブアレイ処理により信号を送受信する。送信電力制御手段は、複数の端末装置のうち無線基地装置と通信している端末装置に対し、下り信号の第１のタイミングにおける送信電力よりも第２のタイミングにおける送信電力が大きくなるように、通信している端末装置に対する送信電力を制御する。
【００２５】
好ましくは、送信電力制御手段は、無線基地装置と通信している端末に対する下り信号の、第１のタイミングにおける送信電力を低下させかつ第２のタイミングにおける送信電力を増大させるように送信電力を制御する。
【００２６】
好ましくは、送信電力制御手段は、無線基地装置と通信している端末に対する下り信号の、第１のタイミングにおける送信電力を低下させるように送信電力を制御する。
【００２７】
好ましくは、送信電力制御手段は、無線基地装置と通信している端末に対する下り信号の、第２のタイミングにおける送信電力を増大させるように送信電力を制御する。
【００２８】
好ましくは、送信電力制御手段は、無線基地装置と通信している第１の端末に対する下り信号の第１のタイミングと、無線基地装置と通信している第２の端末に対する下り信号の第２のタイミングとが重なるとき、第１の端末に対する下り信号の、第２のタイミングにおける送信電力を増大させ、かつ第２の端末に対する下り信号の、第１のタイミングにおける送信電力を低下させるように送信電力を制御する。
【００２９】
好ましくは、送信電力制御手段は、無線基地局と通信している第１の端末に対する下り信号の第１のタイミングにおいて、無線基地局と通信している第２の端末に対する下り信号の送信電力を低下させるように送信電力を制御する。
【００３０】
好ましくは、送信電力制御手段は、無線基地局と通信している第１の端末に対する下り信号の第２のタイミングにおいて、無線基地局と通信している第２の端末に対する下り信号の送信電力を増大させるように送信電力を制御する。
【００３１】
この発明の他の局面は、選択ダイバーシチ受信を行なうダイバーシチ端末装置を含む複数の端末装置の少なくとも１つと通信可能な無線基地装置の送信電力制御方法であって、ダイバーシチ端末装置は、少なくとも第１および第２のアンテナを有し、常に第２のアンテナを用いて無線基地装置に上り信号を送信し、無線基地装置からの下り信号の、所定の第１のタイミングにおける第１のアンテナでの受信レベルおよび所定の第２のタイミングにおける第２のアンテナでの受信レベルを測定して受信レベルの高い方のアンテナを用いて無線基地装置からの下り信号を受信する。送信電力制御方法は、複数の端末装置の各々とアダプティブアレイ処理により信号を送受信するステップと、複数の端末装置のうち無線基地装置と通信している端末装置に対し、下り信号の第１のタイミングにおける送信電力よりも第２のタイミングにおける送信電力が大きくなるように、通信している端末装置に対する送信電力を制御するステップとを備える。
【００３２】
好ましくは、送信電力を制御するステップは、無線基地装置と通信している端末に対する下り信号の、第１のタイミングにおける送信電力を低下させかつ第２のタイミングにおける送信電力を増大させるように送信電力を制御するステップを含む。
【００３３】
好ましくは、送信電力を制御するステップは、無線基地装置と通信している端末に対する下り信号の、第１のタイミングにおける送信電力を低下させるように送信電力を制御するステップを含む。
【００３４】
好ましくは、送信電力を制御するステップは、無線基地装置と通信している端末に対する下り信号の、第２のタイミングにおける送信電力を増大させるように送信電力を制御するステップを含む。
【００３５】
好ましくは、送信電力を制御するステップは、無線基地装置と通信している第１の端末に対する下り信号の第１のタイミングと、無線基地装置と通信している第２の端末に対する下り信号の第２のタイミングとが重なるとき、第１の端末に対する下り信号の、第２のタイミングにおける送信電力を増大させ、かつ第２の端末に対する下り信号の、第１のタイミングにおける送信電力を低下させるように送信電力を制御するステップを含む。
【００３６】
好ましくは、送信電力を制御するステップは、無線基地局と通信している第１の端末に対する下り信号の第１のタイミングにおいて、無線基地局と通信している第２の端末に対する下り信号の送信電力を低下させるように送信電力を制御するステップを含む。
【００３７】
好ましくは、送信電力を制御するステップは、無線基地局と通信している第１の端末に対する下り信号の第２のタイミングにおいて、無線基地局と通信している第２の端末に対する下り信号の送信電力を増大させるように送信電力を制御するステップを含む。
【００３８】
この発明のさらに他の局面は、選択ダイバーシチ受信を行なうダイバーシチ端末装置を含む複数の端末装置の少なくとも１つと通信可能な無線基地装置の送信電力制御プログラムであって、ダイバーシチ端末装置は、少なくとも第１および第２のアンテナを有し、常に第２のアンテナを用いて無線基地装置に上り信号を送信し、無線基地装置からの下り信号の、所定の第１のタイミングにおける第１のアンテナでの受信レベルおよび所定の第２のタイミングにおける第２のアンテナでの受信レベルを測定して受信レベルの高い方のアンテナを用いて無線基地装置からの下り信号を受信する。送信電力制御プログラムは、コンピュータに、複数の端末装置の各々とアダプティブアレイ処理により信号を送受信するステップと、複数の端末装置のうち無線基地装置と通信している端末装置に対し、下り信号の第１のタイミングにおける送信電力よりも第２のタイミングにおける送信電力が大きくなるように、通信している端末装置に対する送信電力を制御するステップとを実行させる。
【００３９】
好ましくは、送信電力を制御するステップは、無線基地装置と通信している端末に対する下り信号の、第１のタイミングにおける送信電力を低下させかつ第２のタイミングにおける送信電力を増大させるように送信電力を制御するステップを含む。
【００４０】
好ましくは、送信電力を制御するステップは、無線基地装置と通信している端末に対する下り信号の、第１のタイミングにおける送信電力を低下させるように送信電力を制御するステップを含む。
【００４１】
好ましくは、送信電力を制御するステップは、無線基地装置と通信している端末に対する下り信号の、第２のタイミングにおける送信電力を増大させるように送信電力を制御するステップを含む。
【００４２】
好ましくは、送信電力を制御するステップは、無線基地装置と通信している第１の端末に対する下り信号の第１のタイミングと、無線基地装置と通信している第２の端末に対する下り信号の前記第２のタイミングとが重なるとき、第１の端末に対する下り信号の、第２のタイミングにおける送信電力を増大させ、かつ第２の端末に対する下り信号の、第１のタイミングにおける送信電力を低下させるように送信電力を制御するステップを含む。
【００４３】
好ましくは、送信電力を制御するステップは、無線基地局と通信している第１の端末に対する下り信号の第１のタイミングにおいて、無線基地局と通信している第２の端末に対する下り信号の送信電力を低下させるように送信電力を制御するステップを含む。
【００４４】
好ましくは、送信電力を制御するステップは、無線基地局と通信している第１の端末に対する下り信号の第２のタイミングにおいて、無線基地局と通信している第２の端末に対する下り信号の送信電力を増大させるように送信電力を制御するステップを含む。
【００４５】
この発明によれば、ダイバーシチ端末装置における選択ダイバーシチ動作のための下り信号レベル測定タイミングに合わせて無線基地装置からの下り送信電力波形を制御することにより、ダイバーシチ端末の送信時に使用したアンテナが受信用アンテナとして選択される可能性を高め、これによりダイバーシチ端末における受信性能の劣化を防止することができる。
【００４６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【００４７】
図１は、この発明の送信電力制御の基本原理を模式的に示す概念図である。
より特定的に、図１は、ＰＨＳのフレームフォーマットの一部を示す模式図である。
【００４８】
ＰＨＳの送信信号のフレームは、まず２シンボルのランプＲ，Ｒで始まり、その後に、１シンボルのスタートシンボルＳＳと、３シンボルのプリアンブルＰＲ，ＰＲ，ＰＲと、８シンボルのユニークワードＵＷ，ＵＷ，ＵＷ（ただし、図示の都合上、ユニークワードＵＷについては３シンボル分のみ図示する）とが続く。そして、その後に通話チャネルが続くが、この発明の送信電力制御とは直接関係しないため図１では図示省略している。
【００４９】
次に、図１を参照して、ダイバーシチ端末における選択ダイバーシチ動作について説明する。前述のように、ダイバーシチ端末は、受信時に、ホイップアンテナ（送信用のアンテナ）およびチップアンテナのうち受信レベルの高い方のアンテナを受信アンテナとして選択する。
【００５０】
現状のＰＨＳでは、ダイバーシチ端末は、たとえば、基地局からの下り信号のスタートシンボルＳＳ（図１の縦線のブロック）のタイミングでチップアンテナの受信レベルを測定し、プリアンブルＰＲの２シンボル目（図１の横線のブロック）のタイミングでホイップアンテナの受信レベルを測定する。
【００５１】
この結果、チップアンテナの受信レベルの方が高ければ、上り信号の送信時のアンテナ（ホイップアンテナ）とは異なるアンテナで下り信号が受信されることとなり、前述の問題点（受信性能の劣化）が起こることになる。一方、ホイップアンテナの受信レベルの方が高ければ、上り信号の送信時と同じアンテナで下り信号が受信されることとなり、前述の問題点は起こらない。
【００５２】
そこで、この発明では、ダイバーシチ端末がチップアンテナの受信レベルを測定するＳＳのタイミングで下り信号のレベルが低下し（波形Ａ）、ホイップアンテナの受信レベルを測定するＰＲの２シンボル目のタイミングで下り信号のレベルが増大するように（波形Ｂ）、基地局において、下り信号の送信電力波形を制御するものである。
【００５３】
すなわち、ＳＳのタイミングで受信レベルが低くなり、ＰＲの２シンボル目のタイミングで受信レベルが高くなれば、両者の受信レベル差は大きなものとなり、ホイップアンテナが受信アンテナとして選択される可能性が高くなる。
【００５４】
送信電力波形の振幅変動には一般に上限下限があり、その範囲内では、図１に示すように、ＳＳのタイミングで送信電力を低下させかつＰＲの２シンボル目のタイミングで送信電力を増大させることが、効果的に大きな受信レベル差を得ることとなり好ましい。ただし、許容される上限または下限が十分大きければ、ＳＳのタイミングで送信電力を十分な大きさで下げるか、またはＰＲの２シンボル目のタイミングで送信電力を十分な大きさで上げるかのいずれかにより、ホイップアンテナが受信アンテナとして選択される可能性を高めることができる。
【００５５】
なお、この発明によるアダプティブアレイ基地局では、通信している端末がダイバーシチ端末であるか否かを問わずに、常に図１に示すような送信電力制御が行なわれる。
【００５６】
また、当該アダプティブアレイ基地局に対して、複数ユーザが空間多重接続しているか否かに関わりなく、単一ユーザが接続している場合にも図１に示す送信電力制御は実行される。空間多重接続の有無に関係なく、当該単一ユーザがダイバーシチ端末であれば、この発明により、アダプティブアレイ基地局からの下り信号の受信性能の劣化を防止することができるからである。
【００５７】
図２は、２ユーザの端末（ダイバーシチ端末であるか否かを問わない）がアダプティブアレイ基地局に空間多重接続した場合に、図１に示した原理を用いて行なう送信電力制御の一態様を模式的に説明するタイミング図である。
【００５８】
一般的に、アダプティブアレイ基地局に、ユーザ１およびユーザ２の端末が接続する場合、基地局から双方の端末に対する送信タイミングは互いにずらされている（図２の例では、ユーザ１の送信タイミングは、ユーザ２の送信タイミングに対して３．５シンボル相当の期間遅らされている）。
【００５９】
前述のように、この発明では、基地局は、接続している各端末が、ダイバーシチ端末であるか否かに関わりなく、各基地局に対し、図１に示した送信電力制御を実行する。
【００６０】
図２から明らかなように、ユーザ２に対して、ＳＳのタイミングで送信電力を下げる（下向き矢印）とともに、ＰＲの２シンボル目のタイミングで送信電力を上げる（上向き矢印）制御を行なう。
【００６１】
同様に、ユーザ１に対して、ＳＳのタイミングで送信電力を下げる（下向き矢印）とともに、ＰＲの２シンボル目のタイミングで送信電力を上げる（上向き矢印）制御を行なう。
【００６２】
なお、ユーザ１のＳＳのタイミングは、ユーザ２にとってはＰＲの３シンボル目とＵＷの１シンボル目との境界であり、本来は送信電力を変化させるタイミングではないが、好ましくは、ユーザ２の送信電力もユーザ１と同じタイミングで下げるように制御すれば、ユーザ１のチップアンテナにおける受信レベルをより効果的に下げることに貢献できる。
【００６３】
同様に、ユーザ１のＰＲの２シンボル目のタイミングは、ユーザ２にとってはＵＷの２シンボル目と３シンボル目との境界であり、本来は送信電力を変化させるタイミングではないが、好ましくは、ユーザ２の送信電力もユーザ１と同じタイミングで上げるように制御すれば、ユーザ１のホイップアンテナにおける受信レベルをより効果的に上げることに貢献できる。
【００６４】
図２の送信電力制御により、ユーザ１および２の双方において、ホイップアンテナの受信レベルがチップアンテナの受信レベルよりも高くなり、ホイップアンテナが受信用アンテナとして選択される可能性が高くなる。
【００６５】
次に、図３は、２ユーザの端末（ダイバーシチ端末であるか否かを問わない）がアダプティブアレイ基地局に空間多重接続した場合に、図１に示した原理を用いて行なう送信電力制御の他の態様を模式的に説明するタイミング図である。
【００６６】
図３の例では、ユーザ２の送信タイミングがユーザ１の送信タイミングから２シンボル遅れている。この結果、ユーザ１のＳＳのタイミングすなわちチップアンテナの受信レベルを測定するタイミングと、ユーザ２のＰＲの２シンボル目のタイミングすなわちホイップアンテナの受信レベルを測定するタイミングとが重なっている。
【００６７】
この場合、上述の重なり合ったタイミングでは、ユーザ１および２のいずれでも送信電力の制御は行なわない。互いに逆方向の変化が影響しあって十分な効果を得られないからである。このような場合、ユーザ１のホイップアンテナの測定タイミング（すなわちＰＲの２シンボル目）における送信電力の増大の幅、およびユーザ２のチップアンテナの測定のタイミング（すなわちＳＳ）における送信電力の低下の幅を十分にとれば、ホイップアンテナが受信用アンテナとして選択される可能性が高くなる。
【００６８】
次に、図４は、２ユーザの端末（ダイバーシチ端末であるか否かを問わない）がアダプティブアレイ基地局に空間多重接続した場合に、図１に示した原理を用いて行なう送信電力制御のさらに他の態様を模式的に説明するタイミング図である。
【００６９】
図４に示した例では、ユーザ１および２に対する送信タイミングが同じである。現状のＰＨＳでは通常、先に説明した例のように互いの送信タイミングはずらされているが、ユーザ１および２に対する送信タイミングを同じにすることができるよう規格が変更されたとしても、図２の場合と同様に、ユーザ１および２の各々に対して、図１に示した送信電力波形を適用すれば、双方のユーザにおいて、ホイップアンテナを受信用アンテナとして選択する可能性を高めることができる。
【００７０】
図５は、図１〜図４に関連して説明した送信電力制御を行なうための、この発明の実施の形態によるアダプティブアレイ基地局１０００の構成を示す概略ブロック図である。
【００７１】
図５を参照して、アダプティブアレイ基地局１０００は、複数本のアンテナ、たとえばアンテナ１１，１２からなるアレイアンテナを備えている。
【００７２】
アンテナ１１，１２は、それぞれ、無線部２１，２２に接続される。無線部２１および２２は全く同じ構成を有しており、無線部２１の構成のみ図示し説明することとする。
【００７３】
無線部２１は、スイッチ１１０と、送信部１１１と、受信部１１２と、Ｄ／Ａ変換機１１３と、Ａ／Ｄ変換機１１４とを備えている。
【００７４】
受信時には、アンテナ１１で受信した信号が受信部１１２に与えられるようにスイッチ１１０は切換わる。受信部１１２に与えられた受信信号は、そこで、増幅、周波数変換などの各種のアナログ信号処理が施され、Ａ／Ｄ変換機１１４によりデジタル信号に変換されて、ユーザ信号処理部５０に与えられる。
【００７５】
ユーザ信号処理部５０は、後述するアダプティブアレイ処理により、各ユーザの信号を分離抽出する。分離抽出された各ユーザの受信信号は、通常のモデム部６０およびベースバンド処理およびＴＤＭＡ／ＴＤＤ処理部７０に与えられて必要な復調処理および時分割処理が施され、元の信号に復元されて公衆回線網９０に供給される。
【００７６】
一方、送信時には、公衆回線網９０から与えられた送信信号は、ベースバンド処理およびＴＤＭＡ／ＴＤＤ処理部７０およびモデム部６０に与えられて必要な時分割処理および変調処理が施され、ユーザ信号処理部５０に与えられる。
【００７７】
ユーザ信号処理部５０においては、後述するように下り送信指向性が制御され、無線部２１のＤ／Ａ変換機１１３でアナログ信号に変換される。
【００７８】
アナログ信号に変換された送信信号は、送信部１１１で、増幅、周波数変換など、無線送信に必要な各種のアナログ信号処理が施される。
【００７９】
送信時には、スイッチ１１０は、送信部１１１とアンテナ１１とを接続するように切換わり、送信部１１１で無線処理された送信信号は、アンテナ１１から送信される。
【００８０】
無線部２２を介しても同様の処理が実行される。
なお、図５のアダプティブアレイ基地局１０００は、この発明の特徴部分である制御部８０を備えており、モデム部６０およびベースバンド処理およびＴＤＭＡ／ＴＤＤ処理部７０からの情報に基づいて、各ユーザに対する送信タイミングを判定してその結果をユーザ信号処理部５０に与える。制御部８０の動作については後述する。
【００８１】
図５に示したユーザ信号処理部５０および制御部８０の処理は、実際には、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）を用いてソフトウェアで実現される。
【００８２】
図６は、図５に示したユーザ信号処理部５０の構成を示す機能ブロック図である。ユーザ信号処理部５０は、ユーザＡ信号処理部５０ａと、ユーザＢ信号処理部Ｂとから構成される。
【００８３】
ユーザＡ信号処理部５０ａおよびユーザＢ信号処理部５０ｂは全く同じ構成を有しており、ユーザＡ信号処理部５０ａの構成のみ図示し説明することとする。
【００８４】
図５のアンテナ１１に対応する無線部２１の受信部１１２からＡ／Ｄ変換機１１４を介して与えられたデジタルの受信信号およびアンテナ１２に対応する無線部２２の図示しない受信部から図示しないＡ／Ｄ変換機を介して与えられたデジタルの受信信号がユーザＡ信号処理部５０ａおよびユーザＢ信号処理部５０ｂに共通に与えられる。
【００８５】
以下に、ユーザＡ信号処理部５０ａに与えられたこれらのデジタル信号の処理について説明する。ユーザＡ信号処理部５０ａに与えられたこれらの信号に対しては、図６に示す機能ブロック図にしたがって、基地局１０００の図示しないＤＳＰにより、ソフトウェア的にアダプティブアレイ処理が施される。
【００８６】
図６を参照して、無線部２１，２２よりユーザＡ信号処理部５０ａに与えられた２系統のデジタル受信信号からなる受信信号ベクトルは、乗算器ＭＲ１，ＭＲ２のそれぞれの一方入力に与えられるとともに、受信ウェイトベクトル計算機５２ａに与えられる。
【００８７】
受信ウェイトベクトル計算機５２ａは、後述するアダプティブアレイアルゴリズムにより、アンテナごとのウェイトからなるウェイトベクトルを算出し、乗算器ＭＲ１，ＭＲ２のそれぞれの他方入力に与えて、対応するアンテナからの受信信号ベクトルとそれぞれ複素乗算する。加算器ＡＤ１によりその複素乗算結果の総和であるアレイ出力信号が得られる。
【００８８】
上述のような複素乗算和の結果であるアレイ出力信号は、復調およびエラー判定部５１ａによってビットデータへの復調およびエラー判定がなされた後、分離抽出されたユーザＡからの受信信号として図２のモデム部６０に供給される。同様に、ユーザＢ信号処理部５０ｂからは、分離抽出されたユーザＢからの受信信号がモデム部６０に供給される。
【００８９】
受信ウェイトベクトル計算機５２ａでは、ＲＬＳ（Recursive Least Squares）アルゴリズムやＳＭＩ（Sample Matrix Inversion）アルゴリズムのようなアダプティブアレイアルゴリズムを使用している。
【００９０】
このようなＲＬＳアルゴリズムやＳＭＩアルゴリズムは、アダプティブアレイ処理の分野では周知の技術であり、先に述べたように菊間信良著の「アレーアンテナによる適応信号処理」（科学技術出版）の第３５頁〜第４９頁の「第３章ＭＭＳＥアダプティブアレー」に詳細に説明されているので、ここではその説明を省略する。
【００９１】
一方、図２のモデム部６０からの送信信号が、送信信号変調部５３ａによって変調され、図５の制御部８０からの信号で制御される送信波形整形回路５５ａを介して、乗算器ＭＴ１，ＭＴ２のそれぞれの一方入力端子に与えられ、乗算器ＭＴ１，ＭＴ２のそれぞれの他方入力端子には、受信ウェイトベクトル計算機５２ａで計算された受信ウェイトベクトルが送信ウェイトベクトル計算機５４ａでコピーされて送信ウェイトベクトルとして印加される。
【００９２】
このように、ユーザＡ信号処理部５０ａおよびユーザＢ信号処理部５０ｂのそれぞれにおいて送信ウェイトベクトルとの複素乗算で重み付けされた２系統のデジタル送信信号は合成され、それぞれ無線部２１，２２に与えられる。
【００９３】
無線部２１，２２に与えられたデジタル送信信号は、それぞれアンテナ１１，１２を介して送信される。
【００９４】
受信時と同じアンテナ１１，１２を介して送信される信号には、受信信号と同様に特定の端末をターゲットとするウェイトベクトルによる重み付けがされているため、これらのアンテナから送信された電波信号は、この特定の端末をターゲットとする送信指向性を伴って飛ばされることになる。
【００９５】
ここで、図５に示した制御部８０は、モデム部６０およびベースバンド処理およびＴＤＭＡ／ＴＤＤ処理部７０からの情報に基づき、各ユーザに対する送信信号のフレームごとのシンボルタイミングを検知し、図１〜図４に示すタイミングで各ユーザに対する送信電力波形を制御するための信号を、図５の各ユーザ信号処理部の送信波形整形回路５５ａに与え、送信波形整形回路５５ａは、この信号に応じて、図１〜図４に示すタイミングで、対応する端末の送信電力を変化させる。
【００９６】
図７は、この発明の実施の形態による電力制御実行タイミングを示すタイミング図である。より具体的に、図７は、アダプティブアレイ基地局側と、端末（ダバーシチ端末か否かを問わない）側との間の信号のやり取りを示すものである。
【００９７】
図７を参照して、基地局に新規に接続しようとする端末からは、リンクチャネルＬＣＨ確立要求が基地局に対してなされる。基地局はこれに応じて、ＬＣＨ割当てを実行する。
【００９８】
次に、端末側からは上り同期バースト信号が基地局側に送信され、これに応じて基地局側からは下り同期バースト信号が端末側に送信される。
【００９９】
これらの手順の後、端末と基地局との間に通話チャネルが確立され、通話が開始される。
【０１００】
その後、基地局側においては、図１〜図４に関して説明したような送信電力制御が開始される。そして通話継続中にも、各端末に対する下り送信信号のフレームごとに、図１〜図４に示したようなタイミングで、送信電力波形の制御が続行される。
【０１０１】
図８は、図１〜図４に示したこの発明の送信電力制御方法を実現するために、ダプティブアレイ基地局１０００のＤＳＰ（図５の制御部８０およびユーザ処理部５０（特に図６の送信波形整形回路５５ａ）に相当）によって実行される送信電力制御方法を示すフロー図である。
【０１０２】
図８を参照して、複数のユーザ（ユーザＡおよび他のユーザ）が、アダプティブアレイ基地局に空間多重接続しているものとする。なお、各ユーザがダイバーシチ端末であるか否かは問わない。
【０１０３】
まず、アダプティブアレイ基地局の制御部８０において、通話中のユーザＡに対する下り送信信号の各フレームのシンボルを判断する（ステップＳ１）。
【０１０４】
そして、ユーザＡに対する下り送信信号がＳＳのタイミングであることを判断すると（ステップＳ２）、他のユーザであって下り送信信号のＰＲ（２シンボル目）のタイミングであるユーザがいるか判断する（ステップＳ３）。
【０１０５】
ＰＲの他ユーザの存在が判断されると、図３に関連して説明したように２ユーザのＳＳとＰＲ（２シンボル目）とが重なっていることとなり、当該タイミングにおける送信電力波形の整形（電力の上げ下げの制御）は行なわない（ステップＳ４）。
【０１０６】
一方、ステップＳ３において、他のユーザであって下り送信信号のＰＲ（２シンボル目）のタイミングであるユーザがいないと判断されると、たとえば図２のユーザ１のように、当該ＳＳのタイミングでユーザ１に対する送信電力を下げるように送信電力波形を制御する（ステップＳ５）。
【０１０７】
ステップＳ２において、ユーザＡに対する下り送信信号がＳＳのタイミングでないことを判断すると、ユーザＡに対する下り送信信号がＰＲ（２シンボル目）のタイミングであるか否かを判断する（ステップＳ６）。
【０１０８】
そして、ユーザＡに対する下り送信信号がＰＲ（２シンボル目）のタイミングであることを判断すると（ステップＳ６）、他のユーザであって下り送信信号のＳＳのタイミングであるユーザがいるか判断する（ステップＳ７）。
【０１０９】
ＳＳの他ユーザの存在が判断されると、図３に関連して説明したように２ユーザのＳＳとＰＲ（２シンボル目）とが重なっていることとなり、当該タイミングにおける送信電力波形の整形（電力の上げ下げの制御）は行なわない（ステップＳ８）。
【０１１０】
一方、ステップＳ７において、他のユーザであって下り送信信号のＳＳのタイミングであるユーザがいないと判断されると、たとえば図２のユーザ１のように、当該ＰＲ（２シンボル目）のタイミングでユーザ１に対する送信電力を上げるように送信電力波形を制御する（ステップＳ９）。
【０１１１】
ステップＳ６において、ユーザＡに対する下り送信信号がＰＲ（２シンボル目）のタイミングでないことを判断すると、他のユーザに対する下り送信信号がＳＳのタイミングであるか否かを判断する（ステップＳ１０）。
【０１１２】
ユーザＡがＳＳのタイミングでもなく（ステップＳ２）、ＰＲ（２シンボル目）のタイミングでもない（ステップＳ６）場合において、他のユーザであって下り送信信号のＳＳのタイミングであるユーザがいることが判断されると（ステップＳ１０）、図２におけるように、ユーザ１のＳＳのタイミングでユーザ２に対する送信電力を下げる制御を行なう（ステップＳ１１）。
【０１１３】
一方、他のユーザがＳＳのタイミングでなければ、送信電力波形の制御は行なわない（ステップＳ１２）。
【０１１４】
ただし、図８に示していないが、他のユーザがＳＳのタイミングでない場合であってＰＲ（２シンボル目）であることがさらに判断された場合には、図２におけるように、ユーザ１のＰＲ（２シンボル目）のタイミングでユーザ２に対する送信電力を上げる制御を行なってもよい。
【０１１５】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【０１１６】
【発明の効果】
以上ように、この発明によれば、ダイバーシチ端末における選択ダイバーシチ動作の下り信号レベル測定タイミングに合わせてアダプティブアレイ基地局からの下り送信電力波形を制御することにより、ダイバーシチ端末の送信時に使用したアンテナが受信用アンテナとして選択される可能性を高め、これによりダイバーシチ端末における受信性能の劣化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の送信電力制御の基本原理を模式的に示す概念図である。
【図２】２ユーザが空間多重接続した場合のこの発明の送信電力制御の一態様を模式的に説明するタイミング図である。
【図３】２ユーザが空間多重接続した場合のこの発明の送信電力制御の他の態様を模式的に説明するタイミング図である。
【図４】２ユーザが空間多重接続した場合のこの発明の送信電力制御のさらに他の態様を模式的に説明するタイミング図である。
【図５】この発明の実施の形態によるアダプティブアレイ基地局の構成を示す概略ブロック図である。
【図６】図５に示したユーザ信号処理部５０の構成を示す機能ブロック図である。
【図７】この発明の実施の形態による電力制御実行タイミングを示すタイミング図である。
【図８】この発明の実施の形態による送信電力制御方法を示すフロー図である。
【図９】ダイバーシチ端末および通常端末に対するアダプティブアレイ基地局の下り送信指向性を模式的に示す概念図である。
【符号の説明】
１アダプティブアレイ基地局、１ａアレイアンテナ、２ダイバーシチ端末、２ａホイップアンテナ、２ｂチップアンテナ、３通常端末、３ａアンテナ、１１，１２アンテナ、２１，２２無線部、５０ユーザ信号処理部、５０ａユーザＡ信号処理部、５０ｂユーザＢ信号処理部、５１ａ復調およびエラー判定部、５２ａ受信ウェイトベクトル計算機、５３ａ送信信号変調部、５４ａ送信ウェイトベクトル計算機、５５ａ送信波形整形回路、６０モデム部、７０ベースバンド処理およびＴＤＭＡ／ＴＤＤ処理部、８０制御部、９０公衆回線網、１１０スイッチ、１１１送信部、１１２受信部、１１３Ｄ／Ａ変換機、１１４Ａ／Ｄ変換機、１０００アダプティブアレイ基地局、ＭＲ１，ＭＲ２，ＭＴ１，ＭＴ２乗算器、ＡＤ１加算器。

Claims

選択ダイバーシチ受信を行なうダイバーシチ端末装置を含む複数の端末装置の少なくとも１つと通信可能な無線基地装置であって、前記ダイバーシチ端末装置は、少なくとも第１および第２のアンテナを有し、常に前記第２のアンテナを用いて前記無線基地装置に上り信号を送信し、前記無線基地装置からの下り信号の、所定の第１のタイミングにおける前記第１のアンテナでの受信レベルおよび所定の第２のタイミングにおける前記第２のアンテナでの受信レベルを測定して受信レベルの高い方のアンテナを用いて前記無線基地装置からの下り信号を受信し、
前記無線基地装置は、
前記複数の端末装置の各々とアダプティブアレイ処理により信号を送受信するための信号処理手段と、
前記複数の端末装置のうち前記無線基地装置と通信している端末装置に対し、下り信号の前記第１のタイミングにおける送信電力よりも前記第２のタイミングにおける送信電力が大きくなるように、前記通信している端末装置に対する送信電力を制御する送信電力制御手段とを備えた、無線基地装置。
前記送信電力制御手段は、
前記無線基地装置と通信している端末に対する下り信号の、前記第１のタイミングにおける送信電力を低下させかつ前記第２のタイミングにおける送信電力を増大させるように送信電力を制御する、請求項１に記載の無線基地装置。
前記送信電力制御手段は、
前記無線基地装置と通信している端末に対する下り信号の、前記第１のタイミングにおける送信電力を低下させるように送信電力を制御する、請求項１に記載の無線基地装置。
前記送信電力制御手段は、
前記無線基地装置と通信している端末に対する下り信号の、前記第２のタイミングにおける送信電力を増大させるように送信電力を制御する、請求項１に記載の無線基地装置。
前記送信電力制御手段は、
前記無線基地装置と通信している第１の端末に対する下り信号の前記第１のタイミングと、前記無線基地装置と通信している第２の端末に対する下り信号の前記第２のタイミングとが重なるとき、前記第１の端末に対する下り信号の、前記第２のタイミングにおける送信電力を増大させ、かつ前記第２の端末に対する下り信号の、前記第１のタイミングにおける送信電力を低下させるように送信電力を制御する、請求項１に記載の無線基地装置。
前記送信電力制御手段は、
前記無線基地局と通信している第１の端末に対する下り信号の前記第１のタイミングにおいて、前記無線基地局と通信している第２の端末に対する下り信号の送信電力を低下させるように送信電力を制御する、請求項１に記載の無線基地装置。
前記送信電力制御手段は、
前記無線基地局と通信している第１の端末に対する下り信号の前記第２のタイミングにおいて、前記無線基地局と通信している第２の端末に対する下り信号の送信電力を増大させるように送信電力を制御する、請求項１に記載の無線基地装置。
選択ダイバーシチ受信を行なうダイバーシチ端末装置を含む複数の端末装置の少なくとも１つと通信可能な無線基地装置の送信電力制御方法であって、前記ダイバーシチ端末装置は、少なくとも第１および第２のアンテナを有し、常に前記第２のアンテナを用いて前記無線基地装置に上り信号を送信し、前記無線基地装置からの下り信号の、所定の第１のタイミングにおける前記第１のアンテナでの受信レベルおよび所定の第２のタイミングにおける前記第２のアンテナでの受信レベルを測定して受信レベルの高い方のアンテナを用いて前記無線基地装置からの下り信号を受信し、
前記送信電力制御方法は、
前記複数の端末装置の各々とアダプティブアレイ処理により信号を送受信するステップと、
前記複数の端末装置のうち前記無線基地装置と通信している端末装置に対し、下り信号の前記第１のタイミングにおける送信電力よりも前記第２のタイミングにおける送信電力が大きくなるように、前記通信している端末装置に対する送信電力を制御するステップとを備えた、送信電力制御方法。
前記送信電力を制御するステップは、
前記無線基地装置と通信している端末に対する下り信号の、前記第１のタイミングにおける送信電力を低下させかつ前記第２のタイミングにおける送信電力を増大させるように送信電力を制御するステップを含む、請求項８に記載の送信電力制御方法。
前記送信電力を制御するステップは、
前記無線基地装置と通信している端末に対する下り信号の、前記第１のタイミングにおける送信電力を低下させるように送信電力を制御するステップを含む、請求項８に記載の送信電力制御方法。
前記送信電力を制御するステップは、
前記無線基地装置と通信している端末に対する下り信号の、前記第２のタイミングにおける送信電力を増大させるように送信電力を制御するステップを含む、請求項８に記載の送信電力制御方法。
前記送信電力を制御するステップは、
前記無線基地装置と通信している第１の端末に対する下り信号の前記第１のタイミングと、前記無線基地装置と通信している第２の端末に対する下り信号の前記第２のタイミングとが重なるとき、前記第１の端末に対する下り信号の、前記第２のタイミングにおける送信電力を増大させ、かつ前記第２の端末に対する下り信号の、前記第１のタイミングにおける送信電力を低下させるように送信電力を制御するステップを含む、請求項８に記載の送信電力制御方法。
前記送信電力を制御するステップは、
前記無線基地局と通信している第１の端末に対する下り信号の前記第１のタイミングにおいて、前記無線基地局と通信している第２の端末に対する下り信号の送信電力を低下させるように送信電力を制御するステップを含む、請求項８に記載の送信電力制御方法。
前記送信電力を制御するステップは、
前記無線基地局と通信している第１の端末に対する下り信号の前記第２のタイミングにおいて、前記無線基地局と通信している第２の端末に対する下り信号の送信電力を増大させるように送信電力を制御するステップを含む、請求項８に記載の送信電力制御方法。
選択ダイバーシチ受信を行なうダイバーシチ端末装置を含む複数の端末装置の少なくとも１つと通信可能な無線基地装置の送信電力制御プログラムであって、前記ダイバーシチ端末装置は、少なくとも第１および第２のアンテナを有し、常に前記第２のアンテナを用いて前記無線基地装置に上り信号を送信し、前記無線基地装置からの下り信号の、所定の第１のタイミングにおける前記第１のアンテナでの受信レベルおよび所定の第２のタイミングにおける前記第２のアンテナでの受信レベルを測定して受信レベルの高い方のアンテナを用いて前記無線基地装置からの下り信号を受信し、
前記送信電力制御プログラムは、コンピュータに、
前記複数の端末装置の各々とアダプティブアレイ処理により信号を送受信するステップと、
前記複数の端末装置のうち前記無線基地装置と通信している端末装置に対し、下り信号の前記第１のタイミングにおける送信電力よりも前記第２のタイミングにおける送信電力が大きくなるように、前記通信している端末装置に対する送信電力を制御するステップとを実行させる、送信電力制御プログラム。
前記送信電力を制御するステップは、
前記無線基地装置と通信している端末に対する下り信号の、前記第１のタイミングにおける送信電力を低下させかつ前記第２のタイミングにおける送信電力を増大させるように送信電力を制御するステップを含む、請求項１５に記載の送信電力制御プログラム。
前記送信電力を制御するステップは、
前記無線基地装置と通信している端末に対する下り信号の、前記第１のタイミングにおける送信電力を低下させるように送信電力を制御するステップを含む、請求項１５に記載の送信電力制御プログラム。
前記送信電力を制御するステップは、
前記無線基地装置と通信している端末に対する下り信号の、前記第２のタイミングにおける送信電力を増大させるように送信電力を制御するステップを含む、請求項１５に記載の送信電力制御プログラム。
前記送信電力を制御するステップは、
前記無線基地装置と通信している第１の端末に対する下り信号の前記第１のタイミングと、前記無線基地装置と通信している第２の端末に対する下り信号の前記第２のタイミングとが重なるとき、前記第１の端末に対する下り信号の、前記第２のタイミングにおける送信電力を増大させ、かつ前記第２の端末に対する下り信号の、前記第１のタイミングにおける送信電力を低下させるように送信電力を制御するステップを含む、請求項１５に記載の送信電力制御プログラム。
前記送信電力を制御するステップは、
前記無線基地局と通信している第１の端末に対する下り信号の前記第１のタイミングにおいて、前記無線基地局と通信している第２の端末に対する下り信号の送信電力を低下させるように送信電力を制御するステップを含む、請求項１５に記載の送信電力制御プログラム。
前記送信電力を制御するステップは、
前記無線基地局と通信している第１の端末に対する下り信号の前記第２のタイミングにおいて、前記無線基地局と通信している第２の端末に対する下り信号の送信電力を増大させるように送信電力を制御するステップを含む、請求項１５に記載の送信電力制御プログラム。