JP4094190B2 - 送信ビーム制御装置および制御方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スペクトル拡散変調方式を用いた符号分割多元接続（CDMA：Code Division Multiple Access）方式を採用する移動体通信システムの基地局に関するものであり、特に、セクタセルを用いてゾーンを構成する場合の基地局内の送信ビーム制御装置および制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
以下、従来の送信ビーム制御装置について説明する。たとえば、スペクトル拡散変調方式を用いたＣＤＭＡ方式を採用する移動体通信システムの基地局装置に関する文献としては、特開平１０−７０５０２公報に記載された「指向性制御アンテナ装置」、および特開平１０−１７３５８公報に記載された「無線通信システム」がある。
【０００３】
まず、スペクトル拡散変調方式を用いたＣＤＭＡ方式の移動体通信システムにおけるセクタの構成について、図面を参照して詳細に説明する。なお、セクタ（セクタセル）とは、指向性を持つアンテナにより所定の角度で分割されたセルのことをいう。図１８は、セクタセルを用いて構成される移動体通信システムの一具体例を示す図であり、基地局が、アレイアンテナによって生成される複数の固定ビームをオーバーラップさせて、１つのセクタを覆うシステムの一例を示したものである。また、図１８では、黒く塗りつぶした丸で表現された移動局が、エリア内にほぼ均一に分布する様子を示している。
【０００４】
図１８において、２０１，２０２，２０３は基地局であり、２１０，２２０，２３０は各基地局のそれぞれがカバーするセルであり、２０４，２０５，２０６は各セルを分割したセクタであり、２１１，２１２，２１３は基地局２０１のセクタ内で形成される共通制御チャネル用送信ビームであり、２１４，２１５，２１６は基地局２０１のセクタ内で形成される個別トラフィックチャネル用送信ビームであり、２２１，２２２，２２３は基地局２０２のセクタ内で形成される共通制御チャネル用送信ビームであり、２２４，２２５，２２６は基地局２０２で形成される個別トラフィックチャネル用送信ビームであり、２３１，２３２，２３３は基地局２０３のセクタ内で形成される共通制御チャネル用送信ビームであり、２３４，２３５，２３６は基地局２０３で形成される個別トラフィックチャネル用送信ビームであり、２４１，２４２，２４３は移動局である。
【０００５】
上記のように構成されるシステムでは、基地局側と移動局間で共有するような公共性の高い制御情報を基地局から送信するための共通制御チャネルと、基地局と個々の移動局間で個別にトラフィック情報を送信するための個別トラフィックチャネルと、が設定され、そして、これらのチャネルを用いて各情報の送受信が行われる。なお、ここでは、共通制御チャネルと個別トラフィックチャネルが同一の指向性をもち、セクタ毎に同数の固定ビームで送信するものとする。したがって、図１８においては、共通制御チャネル用送信ビームの大きさと移動局ごとに形成される個別トラフィックチャネル用送信ビームの大きさが、ほぼ同じ大きさで描かれている。ただし、実際には、所要の通信品質が得られるように、移動局単位に送信電力制御が行われており、移動局毎にビームの大きさが異なる。また、送受信のビームにおいては、ほぼ同一形状のビームが形成できるように、アンテナに関するキャリブレーションにより調整が行われているものとする。
【０００６】
以下、図１８に示すシステムにおける従来の基地局の動作を説明する。たとえば、移動体通信システムにおいては、周囲の建物や地形によって電波の反射、回折、散乱が発生するため、移動局に対して複数の伝送路を経たマルチパス波が到来し、それらが互いに干渉する。そして、これらに起因して、受信波の振幅と位相がランダムに変動する周波数選択性フェージングが発生する。
【０００７】
このような伝送路の状態において、上記各基地局では、図１８に示すとおり、複数本のアンテナにより同一のセクタ内を複数個のマルチビームでカバーする。この方式では、セクタをカバーする１ビーム内の移動局数を減らすことが可能であり、たとえば、上り回線（移動局から基地局へ）では、基地局の受信機における１ビーム単位の干渉量を低減できる。一方、下り回線（基地局から移動局へ）では、基地局の送信機におけるビーム内の移動局への干渉量を低減することがでる。
【０００８】
図１８における基地局の動作を具体的に説明すると、まず、基地局２０１，２０２，２０３では、パイロット信号および報知情報等の共通制御チャネルを送信する。各基地局では、これらの信号送信のため、基地局のセクタ固有の拡散符号で拡散変調を行う。そして、基地局のセクタ毎に得られる拡散変調後の共通制御チャネルの信号は、各基地局のセクタ単位に、予め設けられた固定の共通制御チャネルビーム２１１，２１２，２１３と、２２１，２２２，２２３と、２３１，２３２，２３３と、を用いて送信される。なお、基地局２０１，２０２，２０３では、それぞれ拡散変調後の共通制御チャネルを送信する際、ビーム毎に、拡散符号で１チップ以上かつ所定数チップ以下の位相差を付加して送信を行うものとする。これは、同一情報であっても拡散符号の位相が異なれば、アレイアンテナにおける干渉が発生しなくなるためである。
【０００９】
共通制御チャネルにより基地局と移動局間のリンク確立後、つぎに、個別トラフィックチャネルの送信が行われる。各移動局は、セル（セクタ）内でさまざまな場所におり、基地局２０１，２０２，２０３では、個別トラフィックチャネルによる通話中の移動局から到来する信号のうち、最も受信レベルの大きい信号を受信するか、通信品質のよいビームを選択して受信するか、または、複数のビームを合成して信号品質を高めて受信することにより、他局の干渉を抑制した上り回線を実現する。
【００１０】
一方、基地局から移動局への個別トラフィックチャネルの送信は、基地局での受信時に、最も大きな受信レベルで受信したビームを選択するか、または、最も通信品質のよいビームを選択することにより、通信対象となる移動局が存在しないエリアへの無意味な送信を抑え、さらに、セクタ内の干渉量を低減する。
【００１１】
このように、移動体通信システムにおける従来の基地局では、図１８に示すように、基地局にてサービス可能なセクタ内の移動局の位置分布が一様か、またはビーム単位の移動局数が同一である場合、同一のセクタ内を複数本のアンテナからのマルチビームでカバーすることにより、結果として、送信電力の低減を実現することが可能となり、伴って、セクタ全体のチャネル容量を増加させることが可能となる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記図１８に示すシステムにおける従来の基地局においては、たとえば、図１９に示すように、基地局にてサービス可能なセクタ内の移動局の位置分布が偏在している場合や、または、図１９の移動局３５１や３５２に示すように、移動局毎に伝送速度が異なるような場合には、ビーム毎に干渉の度合いが異なってくる。特に、高速データ通信を行う移動局が存在するような場合、基地局では、所定の回線品質を維持するために送信電力を大きくする必要があり、他の移動局に対して与える干渉の影響が大きい。なお、図１９において、移動局３５１，３５２は、移動局２４１や２４２の、たとえば、４倍の高速な伝送速度で通信を行うものとする。
【００１３】
このように、従来の基地局では、ビーム内の干渉量が大きくなると送信電力を大きくする必要性が生じ、この場合、下り回線の送信負荷が特定のビームで増大することとなり、この特定のビームが他の基地局にてカバーするセルに対して干渉する、という問題があった。
【００１４】
また、従来の基地局においては、上り回線における受信レベルの最も大きい信号、または通信品質の良好なビーム、を選択して、下り回線における基地局から移動局への送信を行うが、実際には、上り回線と下り回線では一般的に使用する周波数が異なり、必ずしも同じ伝搬環境とはならないため、通信品質が劣化する場合がある、という問題があった。
【００１５】
また、従来の基地局においては、ビームのオバーラップする領域に移動局が存在する場合、フェージングによりレベルが変動し、適切なビームを選択して送信することが困難となる、という問題があった。
【００１６】
また、従来の基地局においては、共通制御チャネル（あるいは個別トラフィックチャネル）を、同一のセクタ内（あるいはセル内）で複数のビームを用いて送信すると、アンテナの構成方法によってはビーム間で相互に干渉してしまう場合がある。そのため、移動局において一定の通信品質を得ようとした場合、基地局では、移動局への送信信号電力を増大させる必要がある、という問題があった。
【００１７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、高精度に移動局の位置を推定することによりビーム毎の送信負荷を分散させ、さらにその推定位置に基づいて適切な下り回線のビームを形成することでビーム間の干渉を抑制可能とすることにより、通信品質の向上を実現可能な送信ビーム制御装置、およびその制御方法を得ることを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる送信ビーム制御装置にあっては、基地局がカバーするセクタを覆う複数の共通制御チャネル用および個別トラフィックチャネル用の固定ビームを生成するビーム生成手段（後述する実施の形態のビーム生成部１に相当）と、前記セクタ内の移動局から送信された信号に基づいて移動局の位置を推定する信号到来方向推定手段（信号到来方向推定部２に相当）と、前記推定した移動局の位置に関する情報に基づいて、下り回線における移動局単位に、個別トラフィックチャネル用送信ビームを決定し、その後、送信する信号送信手段（信号送信部３に相当）と、前記セクタ内のすべての移動局に送信する複数の個別トラフィックチャネル用送信ビームの、ビーム単位の送信電力量の合計を算出する送信電力算出手段（送信電力算出部４に相当）と、前記ビーム単位の送信電力量の合計と、隣接する基地局の隣り合う個別トラフィックチャネル用送信ビームの送信電力量の合計と、に基づいて、基地局間で送信負荷が分散するように、共通制御チャネル用送信ビームの送信電力量の増減を制御する送信ビーム制御手段（送信ビーム制御部５に相当）と、を備えることを特徴とする。
【００１９】
つぎの発明にかかる送信ビーム制御装置において、前記信号到来方向推定手段は、複数の受信ビームを使用して信号を受信し、その後、信号レベルの変動を抑圧するための正規化により到来角度を検出する到来角度検出手段（到来角度検出部１６に相当）と、前記受信ビーム単位に信号品質を推定する信号品質推定手段（ＳＩＲ推定部１７に相当）と、前記信号品質の推定結果に基づいて前記到来角度の検出結果を平滑化するがどうかを判断し、信号品質が所定の基準を超える場合に平滑化処理を行うフィルタ手段（コントローラ部１８、フィルタリング部１９に相当）と、を備えることを特徴とする。
【００２０】
つぎの発明にかかる送信ビーム制御装置において、前記信号到来方向推定手段は、複数の受信ビームを使用して信号を受信し、その後、受信ビーム単位に信号品質を推定する信号品質推定手段（ＳＩＲ推定部１７に相当）と、前記信号品質の推定結果に基づいて受信信号の到来角度を検出する到来角度検出手段（到来角度検出部１６Ａに相当）と、前記信号品質の推定結果に基づいて前記到来角度の検出結果を平滑化するがどうかを判断し、信号品質が所定の基準を超える場合に平滑化処理を行うフィルタ手段（コントローラ部１８、フィルタリング部１９に相当）と、を備えることを特徴とする。
【００２１】
つぎの発明にかかる送信ビーム制御装置において、前記送信ビーム制御手段は、前記送信電力量の合計と、前記隣接する基地局の隣り合う個別トラフィックチャネル用送信ビームの送信電力量の合計と、を用いて、送信電力量の平均値を計算し、自身の個別トラフィックチャネル用送信ビームの送信電力量が前記平均値よりも大きい場合、その送信電力量を減少させ、一方、前記平均値よりも小さい場合、その送信電力量を増加させることを特徴とする。
【００２２】
つぎの発明にかかる送信ビーム制御装置において、前記送信ビーム制御手段は、ある特定の共通制御チャネル用送信ビーム、または個別トラフィックチャネル用送信ビームの送信信号電力の合計が所定の値を超えた場合、共通制御チャネルのビーム制御を停止することを特徴とする。
【００２３】
つぎの発明にかかる送信ビーム制御装置において、前記送信電力算出手段は、所定の期間、前記ビーム単位の送信電力量の合計値を集計し、その平均値を、真のビーム毎の送信電力量の合計値とすることを特徴とする。
【００２４】
つぎの発明にかかる送信ビーム制御装置において、前記ビーム生成手段は、前記共通制御チャネル用および個別トラフィックチャネル用の固定ビームを生成する場合、ビーム単位に所定の遅延を与え、それぞれ送信タイミングをずらすことを特徴とする。
【００２５】
つぎの発明にかかる送信ビーム制御装置において、前記ビーム生成手段では、前記所定の遅延として、共通制御チャネル用送信ビームの送信電力が最も大きいビームに最大の遅延を与え、以降、送信電力の大きい順に段階的な遅延を与えることを特徴とする。
【００２６】
つぎの発明にかかる送信ビーム制御装置において、前記ビーム生成手段は、各ビームにより送信されるパイロット部分とデータ部分とを時間多重により送信することを特徴とする。
【００２７】
つぎの発明にかかる送信ビーム制御装置において、前記ビーム生成手段は、各ビームにより送信されるパイロット部分とデータ部分とを符号多重により送信することを特徴とする。
【００２８】
つぎの発明にかかる送信ビーム制御装置において、前記ビーム生成手段は、さらに、拡散変調時、共通制御チャネルおよび個別トラフィックチャネルの信号を、ビーム単位に異なる直交信号で拡散することを特徴とする。
【００２９】
つぎの発明にかかる送信ビーム制御装置にあっては、基地局がカバーするセクタを覆う複数の共通制御チャネル用および個別トラフィックチャネル用の固定ビームを生成時、ビーム単位に異なる直交信号で拡散するビーム生成手段と、上り回線により移動局から通知されるビームの選択に関する情報と、前記選択されたビームの受信レベルまたは信号品質に関する情報と、に基づいて、個別トラフィックチャネル用送信ビームを決定し、さらに、その個別トラフィックチャネル用送信ビームの送信電力を制御する送信ビーム制御手段と、を備えることを特徴とする。
【００３０】
つぎの発明にかかる送信ビーム制御装置において、前記送信ビーム制御手段は、前記信号品質に関する情報であるビーム単位の信号電力対干渉電力比を用いて、各ビームに対する平方根を算出し、その算出結果に基づいて、個別トラフィックチャネル用送信ビームの信号レベルを設定することを特徴とする。
【００３１】
つぎの発明にかかる制御方法にあっては、基地局がカバーするセクタを覆う複数の共通制御チャネル用および個別トラフィックチャネル用の固定ビームを生成するビーム生成ステップ（ステップＳ１に相当）と、前記セクタ内の移動局から送信された信号に基づいて移動局の位置を推定する信号到来方向推定ステップ（ステップＳ２に相当）と、前記推定した移動局の位置に関する情報に基づいて、下り回線における移動局単位に、個別トラフィックチャネル用送信ビームを決定し、その後、送信する信号送信ステップ（ステップＳ３に相当）と、前記セクタ内のすべての移動局に送信する複数の個別トラフィックチャネル用送信ビームの、ビーム単位の送信電力量の合計を算出する送信電力算出ステップ（ステップＳ４に相当）と、前記ビーム単位の送信電力量の合計と、隣接する基地局の隣り合う個別トラフィックチャネル用送信ビームの送信電力量の合計と、に基づいて、基地局間で送信負荷が分散するように、共通制御チャネル用送信ビームの送信電力量の増減を制御する送信ビーム制御ステップ（ステップＳ５，Ｓ６に相当）と、を含むことを特徴とする。
【００３２】
つぎの発明にかかる制御方法において、前記送信電力算出ステップにあっては、所定の期間、前記ビーム単位の送信電力量の合計値を集計し、その平均値を、真のビーム毎の送信電力量の合計値とする（ステップＳ１１に相当）ことを特徴とする。
【００３３】
つぎの発明にかかる制御方法において、前記ビーム生成ステップにあっては、前記共通制御チャネル用および個別トラフィックチャネル用の固定ビームを生成する場合、ビーム単位に所定の遅延を与え、それぞれ送信タイミングをずらす（ステップＳ２１に相当）ことを特徴とする。
【００３４】
つぎの発明にかかる制御方法において、前記ビーム生成ステップにあっては、さらに、拡散変調時、共通制御チャネルおよび個別トラフィックチャネルの信号を、ビーム単位に異なる直交信号で拡散する（ステップＳ３１に相当）ことを特徴とする。
【００３５】
つぎの発明にかかる制御方法にあっては、基地局がカバーするセクタを覆う複数の共通制御チャネル用および個別トラフィックチャネル用の固定ビームを生成時、ビーム単位に異なる直交信号で拡散するビーム生成ステップ（ステップＳ３１に相当）と、上り回線により移動局から通知されるビームの選択に関する情報と、前記選択されたビームの受信レベルまたは信号品質に関する情報と、に基づいて、個別トラフィックチャネル用送信ビームを決定し、さらに、その個別トラフィックチャネル用送信ビームの送信電力を制御する送信ビーム制御ステップ（ステップＳ３２に相当）と、を含むことを特徴とする。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明にかかる送信ビーム制御装置およびその制御方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００３７】
実施の形態１．
本実施の形態においては、ＣＤＭＡ方式を採用する移動体通信システムにおける基地局内の送信ビーム制御装置について説明する。図１は、本発明にかかる送信ビーム制御装置の構成を示す図である。図１において、１は固定の共通制御チャネル用送信ビームおよび個別トラフィックチャネル用送信ビームを生成するビーム生成部であり、２は受信信号に基づいて移動局の位置（方向）の推定を行う信号到来方向推定部であり、３は所定の方法で生成された共通制御チャネル用送信ビームおよび個別トラフィックチャネル用送信ビームを移動局に送信する信号送信部であり、４は自基地局のカバーするすべての個別トラフィックチャネル用送信ビームの送信電力を算出する送信電力算出部であり、５はすべての個別トラフィックチャネル用送信ビームの送信電力に基づいて共通制御チャネル用送信ビームの送信電力の増減を制御する送信ビーム制御部である。なお、本実施の形態は、基地局が、アレイアンテナによって生成される複数の固定ビームをオーバーラップさせて１つのセクタを覆う構成である。また、送受信のビームにおいては、ほぼ同一形状のビームが形成できるように、アンテナに関するキャリブレーションにより調整が行われているものとする。
【００３８】
以下、上記のように構成される送信ビーム制御装置の動作を、図２に示すフローチャートと図３に示す移動体通信システムの構成にしたがって詳細に説明する。なお、図３は、本実施の形態の送信ビーム制御装置の制御により送信される共通制御チャネル用送信ビームおよび個別トラフィックチャネル用送信ビームを示している。すなわち、図２に示すフローチャートを実行することにより、基地局にてサービス可能なセクタ内の移動局の位置分布が偏在している場合や、移動局毎に伝送速度が異なるような場合であっても、図３に示すように、各ビームの送信電力がほぼ等しくなる。
【００３９】
ただし、図３において、１０１，１０２，１０３は基地局であり、１０４，１０５，１０６はセクタであり、１１０，１２０，１３０は各基地局のそれぞれがカバーするセルであり、１１１，１１２，１１３は基地局１０１のセクタ内で形成される共通制御チャネル用送信ビームであり、１１４，１１５，１１６は基地局１０１のセクタ内で形成される個別トラフィックチャネル用送信ビームであり、１２１，１２２，１２３は基地局１０２のセクタ内で形成される共通制御チャネル用送信ビームであり、１２４，１２５，１２６は基地局１０２で形成される個別トラフィックチャネル用送信ビームであり、１３１，１３２，１３３は基地局１０３のセクタ内で形成される共通制御チャネル用送信ビームであり、１３４，１３５，１３６は基地局１０３で形成される個別トラフィックチャネル用送信ビームであり、１４１，１４２、１４３は移動局であり、他の移動局よりも高速に通信を行う移動局である。
【００４０】
図２において、各基地局（１０１，１０２，１０３）における送信ビーム制御装置では、まず、パイロット信号および報知情報等で構成される共通制御チャネル用送信ビームを生成する（ステップＳ１）。ここでは、移動局の位置分布および伝送速度とは関係なく、セクタ内で、ほぼ等しい送信電力のビーム形状を有する共通制御チャネル用送信ビームを生成することにより、同一の信号を送信する。なお、本実施の形態においては、一例として、１セクタあたり３つのビームを生成する場合を取り上げた。
【００４１】
共通制御チャネル用送信ビームを生成後、各送信ビーム制御装置では、前記同一信号を送信するため、基地局のセクタ固有の拡散符号で拡散変調を行い、さらに、拡散変調後の信号を、各基地局のセクタ（１０４，１０５，１０６）単位に、予め設けられた固定の共通制御チャネル用送信ビーム１１１，１１２，１１３，ビーム１２１，１２２，１２３、およびビーム１３１，１３２，１３３を用いて送信する。
【００４２】
そして、共通制御チャネル用送信ビームによる信号送信後、送信ビーム制御装置では、基地局と移動局間のリンク確立し、その後、個別トラフィックチャネルの送信を行う。
【００４３】
つぎに、送信ビーム制御装置では、セル（セクタ）内のさまざまな場所に存在し、前述の個別トラフィックチャネルにより通話中の、移動局から到来する信号に基づいて、移動局の位置（角度）を推定する（ステップＳ２）。
【００４４】
ここで、移動局の位置を推定する機能をもつ信号到来方向推定部の動作を説明する。図４は、信号到来方向推定部２の構成を示す図である。図４において、１１，１２，１３は基地局受信ビームであり、１４はアンテナであり、１５はビーム形成部であり、１６は到来角度検出部であり、１７はＳＩＲ推定部であり、１８はコントローラ部であり、１９は入力信号の平滑化を行うフィルタリング部であり、２０は移動局である。
【００４５】
また、図５は、上記到来角度検出部１６の構成を示す図である。図５において、２１，２２，２３はビーム単位に割り当てられたＲＡＫＥ合成部であり、２４，２５，２６は絶対値算出部であり、２７は３つのＲＡＫＥ合成部出力のうちの受信レベルの強い２つを選択する３ｔｏ２選択部であり、２８は減算器であり、２９は加算器であり、３０は正規化を行う正規化部であり、３１は正規化部３０の算出結果を角度に変換する角度変換部である。
【００４６】
また、図６は、上記フィルタリング部１９の構成を示す図である。本構成例は、ＩＩＲ型フィルタの代表的なものである。図６において、５１はゲインK（０＜Ｋ＜１）を有する増幅器であり、５２は加算器であり、５３は予め定められた時間だけ信号を遅延させる遅延器であり、５４はゲイン（１−Ｋ）を有する増幅器である。
【００４７】
上記のように構成される信号到来方向推定部２では、たとえば、ビーム形成部１５により３つの受信ビーム１１，１２，１３が形成され、基地局のアンテナ１４に出力される。そして、各受信ビームにて受け取られた移動局２０の送信した信号は、ビーム（１），（２），（３）として、到来角度検出部１６とＳＩＲ推定部１７に入力される。
【００４８】
到来角度検出部１６で受信した受信信号（ビーム（１），（２），（３））は、周波数選択性フェージングの影響を受けているため、まず、ＲＡＫＥ合成部２１，２２，２３でＲＡＫＥ合成される。そして、合成後の信号は、それぞれ絶対値算出部２４，２５，２６に入力され、ここでは、絶対値が算出される。つぎに、絶対値算出後の信号は、３ｔｏ２選択部２７に入力され、ここでは、たとえば、３つのビームで受信された受信信号のうち、受信レベル（または電力）が最も強いビームと、つぎに受信レベルの強いビームと、の２つが選択され、それぞれ減算器２８と加算器２９に入力され、同時に、角度変換部３１に入力される。なお、本実施の形態では、一例として、移動局２０が受信ビーム１１と１２寄りに存在することとし、受信レベルとしては受信ビーム１１が最も大きく、受信ビーム１２がつぎに大きいものとする。
【００４９】
つぎに、正規化部３０では、減算器２８と加算器２９の計算結果が入力され、フェージングの影響を軽減するため、減算器２８の出力を加算器２９の出力により正規化する。なお、図７は、正規化信号の電力と到来角度の対応関係を示す図であり、ここでは、移動局２０から基地局に対してΦという到来角度で信号が入射し、選択された２つのビームの角度に関する中間点を０度としている。また、図７において、曲線４１は、受信ビーム１１にて受信した信号の電力を加算器２９の出力で正規化した場合を表し、曲線４２は、受信ビーム１２にて受信した信号の電力を加算器２９で正規化した場合を表し、曲線４３は、前記正規化された２つの受信信号電力の差、つまり、減算器２８の出力を加算器２９の出力で正規化したものを表している。本実施の形態においては、図７の曲線４３が示すように、角度が−１０度から＋１０度の範囲でリニアな領域が存在しており、この領域では、縦軸の正規化信号電力と横軸の角度とが一対一に対応することがわかる。
【００５０】
最後に、角度変換部３１では、正規化部３０による正規化結果と３ｔｏ２選択部２７による選択結果に基づいて、到来角度検出結果θを算出する。ここでは、上記対応関係と、３ to ２選択部２７の選択結果を用いることにより、信号到来角度θの検出を行うことができる。
【００５１】
また、上記信号到来角度θの検出処理と同時に、ＳＩＲ推定部１７では、各受信ビームにて受信された信号から、それぞれ信号電力対干渉電力比（ＳＩＲ）の推定を行う。その後、コントローラ部１８では、推定されたＳＩＲ値の合成結果が予め定められたＴａｒｇｅｔＳＩＲよりも大きいとき、フィルタリング部１９に対して動作を開始するように指示を出す。一方、合成結果がされたＴａｒｇｅｔＳＩＲよりも小さいとき、フィルタリング部１９に対して動作を停止するように指示を出す。
【００５２】
フィルタリング部１９では、前記コントローラ部１８の指示で動作を行い、動作が開始されると、前述した信号到来角度θを増幅器５１に入力し、ここで、ゲインＫだけ増幅後、加算器５２に入力する。同時に、遅延器５３にて予め定められた時間Ｔだけ遅延された増幅器５４の出力も加算器５２に入力され、ここで、各増幅器の出力を加算する。このような過程を繰り返すことにより、信号到来角度が平滑化され、加算器５２では、信頼性の高い信号到来方向推定値Φを出力することが可能となる。なお、本実施の形態においては、コントローラ部１８からの指示（ＳＩＲ推定後）により動作のＯＮ／ＯＦＦを行うことにより、回線状態の悪いときにはΦの更新が行われないようにする。
【００５３】
このように、本実施の形態における信号到来方向推定部２によれば、信号電力対干渉電力比の良好な受信ビームを選択するか、または受信ＳＩＲが最大となるように重み付け合成後の受信ビームを選択することにより、信号品質を高めて受信することが可能となり、その結果、精度の高い信号到来角度を推定することが可能となる。
【００５４】
つぎに、ステップ２により移動局の位置を推定後、送信ビーム制御装置では、信号到来方向推定部２により得られた移動局の位置（角度）に基づいて、下り回線における移動局単位に、個別トラフィックチャネル用送信ビームを決定する（ステップＳ３）。なお、本実施の形態では、移動局の位置に応じて、２つのビームを選択し、同一の情報を同じ拡散系列で送信することとしてもよい。
【００５５】
つぎに、送信ビーム制御装置では、個別トラフィックチャネルによる通信の際には移動局へ送信する信号の伝送速度が既知であるため、伝送速度が異なる移動局の存在を考慮つつ、個別トラフィックチャネルにおける全送信電力量を算出する（ステップＳ４）。ここでいう、全送信電力量とは、セクタ内のすべての移動局に対して送信される複数の個別トラフィックチャネル用送信ビームの、ビーム毎の送信電力量の合計を表す。
【００５６】
つぎに、送信ビーム制御装置では、図１に示すとおり、予め設定された隣接する基地局間の隣り合う共通制御チャネル用送信ビームの４つのグループ、すなわち、Ｇ１：ビーム１１３とビーム１２１、Ｇ２：ビーム１２３とビーム１３１、Ｇ３：ビーム１１１とビーム１３３、Ｇ４：ビーム１１２とビーム１２２とビーム１３２、をそれぞれ一纏まりとして、各グループ単位に共通制御チャネル用送信ビームの送信電力量の合計を算出し、ここで、その送信電力量に対する平均値：ＰG1，ＰG2，ＰG3，ＰG4を計算する（ステップＳ５）。なお、異なる基地局間における個々の共通制御チャネル用送信ビームの送信電力量に関する情報については、基地局間を結ぶ有線のケーブルか、または無線装置により、伝送されるものとする。
【００５７】
そして、送信ビーム制御装置では、グループ単位に、各共通制御チャネル用送信ビームがそれぞれ平均値であるPG1、PG2 、PG3 、PG4に近づくように送信電力を制御する（ステップＳ６）。このとき、本実施の形態では、各共通制御チャネル用送信ビームの信号電力を、ｍ（ただし、ｍ＞０）デシベル（ｄＢ）ステップで増減させることにより、効率良く各基地局の送信負荷を分散させることが可能となる。ここで、各共通制御チャネル用送信ビームの信号電力増減に関する条件について一例をあげる。たとえば、ある特定のグループ内で、前述の平均値よりも各共通制御チャネル用送信ビームの送信電力量の方が大きい場合には、この共通制御チャネル用送信ビームの電力をｍ（ｄＢ）分減少させる。一方、平均値よりも各共通制御チャネル用送信ビームの送信電力量の方が小さい場合には、この共通制御チャネル用送信ビームの電力をｍ（ｄＢ）分増加させる。なお、平均値と共通制御チャネル用送信ビームの送信電力量が等しい場合には、この共通制御チャネル用送信ビームの電力の増減を行わないこととする。
【００５８】
最後に、送信ビーム制御装置では、ビーム制御を継続するかしないかを判断し（ステップＳ７）、たとえば、ビーム制御により共通制御チャネル用送信ビームの送信電力が増大し、予め定められた設定値を超えた場合（ステップＳ７，Ｎｏ）、ビーム制御を停止し（ステップＳ８）、それ以外の場合（ステップＳ７，Ｙｅｓ）、共通制御チャネル用送信ビームの制御を継続し、再度、ステップＳ２からステップＳ７の処理を繰り返す。これにより、送信電力が所定の設定値を超えることがないため、送信ビーム制御装置の負担を軽減することが可能となる。
【００５９】
このように、本実施の形態においては、移動局の位置分布が偏在している場合や、移動局毎に伝送速度が異なるような場合であっても、特定の共通制御チャネル用送信ビームの送信電力だけが大きくなることを避けるため、まず、隣接する基地局間の隣り合う共通制御チャネル用送信ビームにおける送信電力の平均値を求め、各ビームがその平均値に近づくように送信電力を制御することにより、共通制御チャネル用送信ビーム単位の送信負荷を分散させる。これにより、ビーム間の干渉を抑制することが可能となるため、通信品質の向上を実現することが可能となる。
【００６０】
また、上り回線と下り回線でフェージングの影響を受ける伝搬環境では信号レベルが刻々と変化するため、本実施の形態においては、移動局の位置推定を、回線品質を考慮して、すなわち、回線品質が劣化した場合には位置情報を更新しないように制御することにより、下り回線における適切なビーム形成を実現することが可能となる。
【００６１】
なお、本実施の形態では、説明の便宜上、セクタ当たり３つのビームを用いて移動局との通信を行ったが、セクタ当たりのビーム数は３つとは限らず、たとえば、セクタ当たり２以上のビームを使用するシステムであれば容易に適用可能であり、この場合においても上記と同様の効果が得られる。
【００６２】
実施の形態２．
本実施の形態においては、受信信号の信号電力対干渉電力比（ＳＩＲ）、すなわち、回線品質を考慮しつつ、到来角度の検出を行う。図８は、図１に示す信号到来方向推定部２の実施の形態２の構成を示す図である。図８において、１６Ａは受信信号のＳＩＲを参照して到来角度の検出を行う到来角度検出部である。なお、先に説明した実施の形態１と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。また、同一構成部分の動作についても説明を省略する。
【００６３】
以下、本実施の形態の信号到来方向推定部２の動作を説明する。上記のように構成される信号到来方向推定部２では、たとえば、ビーム形成部１５により３つの受信ビーム１１、１２、１３が形成され、基地局のアンテナ１４に出力される。そして、各受信ビームにて受け取られた移動局２０の送信した信号は、ビーム（１），（２），（３）として、ＳＩＲ推定部１７に入力される。
【００６４】
ＳＩＲ推定部１７では、各受信ビームにて受信された信号から、それぞれＳＩＲの推定を行う。そして、ＳＩＲ推定部１７の出力は、到来角度検出部１６Ａとコントローラ部１８に入力される。
【００６５】
図９は、本実施の形態における到来角度検出部１６Ａの構成を示す図である。到来角度検出部６１６Ａに入力された信号については、まず、３ｔｏ２選択部２７に入力され、ここでは、たとえば、３つのビームで受信された受信信号のうち、受信ＳＩＲが最も強いビームと、つぎに強いのビームと、の２つが選択され、それぞれ減算器２８と加算器２９に入力され、同時に、角度変換部３１に入力される。なお、本実施の形態では、一例として、移動局２０が受信ビーム１１と１２寄りに存在することとし、受信ＳＩＲは、受信ビーム１１が最も大きく、受信ビーム６１２がつぎに大きいものとする。
【００６６】
以降、正規化部３０および角度変換部３１の動作、さらに、図８に示すコントローラ部１８およびフィルタリング部１９の動作については、実施の形態１と同様である。このようにして、図８に示す信号到来方向推定部２においては、最終的に到来角度Φを検出する。
【００６７】
以上、本実施の形態においては、受信信号のＳＩＲ、すなわち、回線品質を考慮して受信信号の到来角度を検出し、さらに、回線品質が劣化した場合には到来角度を更新（平滑化）しないように制御することにより、下り回線における適切なビーム形成を実現することが可能となる。
【００６８】
実施の形態３．
本実施の形態においては、実施の形態１および２とは異なる方法で、送信ビーム単位の送信電力量の合計を計算する。図１０は、送信ビーム制御装置の動作を示す実施の形態３のフローチャートである。以下、本実施の形態の動作について説明する。なお、本実施の形態の構成については、先に前述の実施の形態１または２と同一の構成である。また、前述の実施の形態１と同様のステップについては、同一の符号を付して説明を省略する。
【００６９】
たとえば、送信ビーム制御装置では、ステップ１、ステップ２、およびステップ３の処理を行った後、セクタ内のすべての移動局に対して送信される複数の個別トラフィックチャネル用送信ビームの、ビーム毎の送信電力量の合計を算出する（ステップＳ４）。そして、予め定められた期間について、定期的に算出されるビーム毎の送信電力量の合計値を集計し、その平均値を、真の個別トラフィックチャネル用送信ビーム毎の送信電力量の合計値として出力する（ステップＳ１１）。
【００７０】
つぎに、送信ビーム制御装置では、図１に示すとおり、予め設定された隣接する基地局間の隣り合う共通制御チャネル用送信ビームの４つのグループ、すなわち、Ｇ１：ビーム１１３とビーム１２１、Ｇ２：ビーム１２３とビーム１３１、Ｇ３：ビーム１１１とビーム１３３、Ｇ４：ビーム１１２とビーム１２２とビーム１３２、をそれぞれ一纏まりとして、各グループ単位に共通制御チャネル用送信ビームの送信電力量の合計を算出し、ここで、その送信電力量に対する平均値：ＰG1，ＰG2，ＰG3，ＰG4を計算する（ステップＳ５）。以降の動作については、前述の実施の形態１と同様である。
【００７１】
このように、本実施の形態においては、実施の形態１および２と同様の効果が得られるとともに、さらに、所定の期間についてビーム毎の送信電力量の合計値を集計し、その平均値を、真のビーム毎の送信電力量の合計値とするため、より正確な共通制御チャネル用送信ビームの送信電力の制御が可能となり、その結果、均一に共通制御チャネル用送信ビームの送信負荷を分散させることが可能となる。
【００７２】
実施の形態４．
本実施の形態においては、実施の形態１〜３とは異なる方法で、共通制御チャネル用送信ビームおよび個別トラフィックチャネル用送信ビームを生成する。具体的にいうと、共通制御チャネル用送信ビームの電力の大きさを考慮して、ビーム単位に予め定められた遅延量を与えて信号を送信する。下り回線の個別トラフィックチャネル用送信ビームについても、共通制御チャネル用送信ビームと同一の遅延量を与えて信号を送信する。図１１は、送信ビーム制御装置の動作を示す実施の形態４のフローチャートである。以下、本実施の形態の動作を説明する。なお、本実施の形態の構成については、先に前述の実施の形態１〜３と同一の構成である。また、前述の実施の形態１または３と同様のステップについては、同一の符号を付して説明を省略する。
【００７３】
まず、図３における基地局１０１のセクタ内で形成する個別トラフィックチャネル用送信ビーム１１４，１１５，１１６を、それぞれビーム（３）、ビーム（２）、ビーム（１）とする。この状態で、たとえば、移動局１４１が基地局１０１から送信された共通制御チャネルを受信すると、移動局１４１では、共通制御チャネルに含まれているパイロットシンボルを用いて伝送路の推定を行う。
【００７４】
図１２は、伝送路の推定結果（伝送路インパルスレスポンス）を示す図である。ここでは、ビーム（１）で送信されたパイロットシンボルに対する伝送路のインパルスレスポンスと、ビーム（２）で送信されたパイロットシンボルに対する伝送路のインパルスレスポンスと、ビーム（３）で送信されたパイロットシンボルに対する伝送路のインパルスレスポンスが示されている。
【００７５】
これら３つの伝送路インパルスレスポンスでは、移動局１４１との距離の関係で、それぞれ、Ｔd1，Ｔd2，Ｔd3の遅延を伴う。このとき、図１２に示されているとおり、各伝送路インパルスレスポンスが重なり合うため、移動局１４１では、ＲＡＫＥ合成を行うときに、それぞれのビームによる伝送路インパルスレスポンスが分離できず、さらにそれが干渉となり、特性が劣化する可能性があった。
【００７６】
そこで、本実施の形態においては、基地局内の送信ビーム制御装置から共通制御チャネルおよび個別トラフィックチャネルを送信する場合、共通制御チャネル用送信ビームの電力の大きさに基づいて送信タイミングを決定し、そのタイミングで信号の送信を行うものとする（図１１、ステップＳ２１）。この送信タイミングは、共通制御チャネル用送信ビームの電力が大きいものほど、信号が遠くまで伝播し（信号は減衰する）、伝送路インパルスレスポンスの遅延広がりが増加し、かつ送信ビーム間での干渉が少なくなる、ということを考慮して決定する。
【００７７】
図１３は、基地局から送信する共通制御チャネルおよび個別トラフィックチャネルの送信タイミングを送信ビーム単位に示した図である。ここでは、基地局１０１において共通制御チャネル用送信ビームの電力が最も小さいビーム（１）の送信タイミングを基準として、ビーム（２）、ビーム（３）の送信タイミングをそれぞれ、遅延量Ｔ1，Ｔ2だけ遅延させる。このように、送信電力の大きいビームに対して最も長い遅延を与えることにより、効率良く干渉を避けることが可能となる。
【００７８】
その後、送信タイミングに遅延が与えられた共通制御チャネルおよび個別トラフィックチャネル用の信号は、移動局１４１で受信され、このとき、移動局１４１における伝送路インパルスレスポンスは、ビーム単位に発生する伝送路の遅延も含め、たとえば、図１４に示すような伝送路インパルスレスポンスを持つ信号として受信される。具体的にいうと、図１４において、共通制御チャネルおよび個別トラフィックチャネル用の信号は、それぞれ、Ｔd1，Ｔd2＋Ｔ1，Ｔd3＋Ｔ2の遅延時間で受信されることになる。
【００７９】
このように、本実施の形態においては、伝送路インパルスレスポンスが、複数のビーム間で重なり合わないように、予め定められた遅延量を基地局側で与えて送信することにより、移動局におけるＲＡＫＥ合成時、それぞれのビームによる伝送路インパルスレスポンスが容易に分離でき、さらにビーム間での送信信号の干渉を効率良く防止することが可能となる。
【００８０】
なお、本実施の形態においては、図１３に示すとおり、共通制御チャネル用送信ビームにより送信されるパイロット部分とデータ部分とを時間多重により送信したが、送信方法についてはこれに限らず、たとえば、パイロット部分とデータ部分とを符号多重により送信することも可能である。パイロット部分とデータ部分とを時間多重または符号多重で送信することにより、干渉による特性劣化が生じない良好な通信を行うことが可能となる。
【００８１】
実施の形態５．
図１５は、送信ビーム制御装置の動作を示す実施の形態５のフローチャートである。以下、本実施の形態の動作を説明する。なお、本実施の形態の構成については、先に前述の実施の形態１〜４と同一の構成である。また、前述の実施の形態１、３または４と同様のステップについては、同一の符号を付して説明を省略する。
【００８２】
たとえば、実施の形態１では、パイロット信号や報知情報等のデータが含まれた共通制御チャネルおよび個別トラフィックチャネルをセクタ固有の拡散系列により拡散変調し、３つのビームに同一の拡散変調信号を送信していたが、本実施の形態においては、図１５に示すように、拡散変調時に、共通制御チャネルおよび個別トラフィックチャネルの信号を、ビーム単位に異なる直交信号で拡散して送信する（ステップＳ３１）。
【００８３】
このように、本実施の形態においては、送信ビーム単位に異なる直交符号で拡散するため、ビーム間での干渉の発生を抑制することが可能となる。
【００８４】
なお、本実施の形態では、説明の便宜上、セクタ当たり３つのビームを用いて移動局との通信を行ったが、セクタ当たりのビーム数は３つとは限らず、たとえば、セクタ当たり２以上のビームを使用するシステムであれば容易に適用可能であり、この場合においても上記と同様の効果が得られる。
【００８５】
実施の形態６．
図１６は、送信ビーム制御装置の動作を示す実施の形態６のフローチャートである。以下、本実施の形態の動作を説明する。なお、本実施の形態の構成については、先に前述の実施の形態１〜５と同一の構成である。
【００８６】
たとえば、本実施の形態においては、図１６に示すように、拡散変調時に、共通制御チャネルおよび個別トラフィックチャネルの信号を、ビーム単位に異なる直交信号で拡散して送信する（ステップＳ３１）。
【００８７】
その後、基地局の共通制御チャネルを受信した移動局では、複数の送信ビームの中で最も受信レベルが大きいビーム（または最も信号の品質が良好なビーム）と、２番目に受信レベルの大きいビーム（または２番目に信号の品質が良好なビーム）の２つを選択する。なお、本実施の形態では、一例として、選択するビームの最大数を２としているが、この最大数は、たとえば、基地局がセクタをカバーするときに使用した数まで拡張することが可能である。
【００８８】
そして、２番目に選択したビームが予め定められた受信レベルよりも大きい場合、その移動局では、基地局に対して個別トラフィックチャネルを送信するときに、今後、ここで選択した２つのビームを用いて通信を行うように、上り回線のスロットを用いて通知する。一方、２番目に選択したビームが予め定められた受信レベルよりも小さい場合は、最も受信レベルの大きいビームのみを用いて通信を行うように、上り回線のスロットを用いて通知する。
【００８９】
また、同時に、移動局では、前記スロットを用いて、移動局での受信レベル（または信号品質）についても通知する。なお、移動局においては、たとえば、受信したビーム単位の受信信号レベルを、予め定められた期間において観測し、算出するものとする。
【００９０】
図１７は、基地局と移動局間の通信におけるスロットの構成を示す図である。図１７において、６１はパイロットシンボル部分であり、６２，６３は選択されたビームを通知する部分であり、６４，６５は選択されたビームの送信電力用制御量（移動局の受信レベル）を通知する部分であり、６６はデータ部分である。
【００９１】
つぎに、上記、図１７に示すスロットを受け取った基地局では、スロットによる通知情報、すなわち、移動局により選択されたビームに関する情報と送信電力制御量に関する情報に基づいて、個別トラフィックチャネル用送信ビームの送信電力を制御する（ステップＳ３２）。たとえば、基地局では、移動局での観測された受信レベル（または信号品質の一例であるＳＩＲの平方根値）に応じて、複数の送信ビーム単位に送信電力を決定し、送信を行う。
【００９２】
このように、本実施の形態においては、実施の形態５と同様の効果が得られるとともに、さらに、移動局からの通知情報により、個別トラフィックチャネル用送信ビームを決定することが可能となり、さらに、その送信ビームの送信電力を制御することが可能となる。
【００９３】
なお、本実施の形態において、移動局によるビームの選択処理は、受信したビームの信号品質を評価に使用しているが、たとえば、受信するビームの信号電力対干渉電力比を評価に用いることも可能である。また、図１７に示す上り回線用のスロットは、一例として、時分割に通知情報を送信するスロット構成となっているが、たとえば、データ部分に対して符号多重またはＩＱ多重を施すして送信することも可能である。
【００９４】
【発明の効果】
以上、説明したとおり、本発明によれば、移動局の位置分布が偏在している場合や、移動局毎に伝送速度が異なるような場合であっても、特定の共通制御チャネル用送信ビームの送信電力だけが大きくなることを避けるため、まず、隣接する基地局間の隣り合う共通制御チャネル用送信ビームにおける送信電力の平均値を求め、各ビームがその平均値に近づくように送信電力を制御することにより、共通制御チャネル用送信ビーム単位の送信負荷を分散させる。これにより、ビーム間の干渉を抑制することが可能となるため、通信品質の向上を実現することが可能な送信ビーム制御装置を得ることができる、という効果を奏する。
【００９５】
つぎの発明によれば、移動局の位置推定を、回線品質を考慮して、すなわち、回線品質が劣化した場合には位置情報を更新しないように制御することにより、下り回線における適切なビーム形成を実現することが可能な送信ビーム制御装置を得ることができる、という効果を奏する。
【００９６】
つぎの発明によれば、受信信号のＳＩＲ、すなわち、回線品質を考慮して受信信号の到来角度を検出し、さらに、回線品質が劣化した場合には到来角度を更新（平滑化）しないように制御することにより、下り回線における適切なビーム形成を実現することが可能な送信ビーム制御装置を得ることができる、という効果を奏する。
【００９７】
つぎの発明によれば、各共通制御チャネル用送信ビームの信号電力を、たとえば、ｍ（ただし、ｍ＞０）デシベル（ｄＢ）ステップで増減させることにより、効率良く各基地局の送信負荷を分散させることが可能な送信ビーム制御装置を得ることができる、という効果を奏する。
【００９８】
つぎの発明によれば、送信電力が所定の設定値を超えることがないため、送信ビーム制御装置の負担を軽減することが可能な送信ビーム制御装置を得ることができる、という効果を奏する。
【００９９】
つぎの発明によれば、所定の期間についてビーム毎の送信電力量の合計値を集計し、その平均値を、真のビーム毎の送信電力量の合計値とするため、より正確な共通制御チャネル用送信ビームの送信電力の制御が可能となり、その結果、均一に共通制御チャネル用送信ビームの送信負荷を分散させることが可能な送信ビーム制御装置を得ることができる、という効果を奏する。
【０１００】
つぎの発明によれば、伝送路インパルスレスポンスが、複数のビーム間で重なり合わないように、予め定められた遅延量を基地局側で与えて送信することにより、移動局におけるＲＡＫＥ合成時、それぞれのビームによる伝送路インパルスレスポンスが容易に分離でき、さらにビーム間での送信信号の干渉を効率良く防止することが可能な送信ビーム制御装置を得ることができる、という効果を奏する。
【０１０１】
つぎの発明によれば、送信電力の大きいビームに対して最も長い遅延を与えることにより、効率良く干渉を避けることが可能な送信ビーム制御装置を得ることができる、という効果を奏する。
【０１０２】
つぎの発明によれば、パイロット部分とデータ部分とを時間多重で送信することにより、干渉による特性劣化が生じない良好な通信を行うことが可能な送信ビーム制御装置を得ることができる、という効果を奏する。
【０１０３】
つぎの発明によれば、パイロット部分とデータ部分とを符号多重で送信することにより、干渉による特性劣化が生じない良好な通信を行うことが可能な送信ビーム制御装置を得ることができる、という効果を奏する。
【０１０４】
つぎの発明によれば、送信ビーム単位に異なる直交符号で拡散するため、ビーム間での干渉の発生を抑制することが可能な送信ビーム制御装置を得ることができる、という効果を奏する。
【０１０５】
つぎの発明によれば、移動局からの通知情報により、個別トラフィックチャネル用送信ビームを決定することが可能となり、さらに、その送信ビームの送信電力を制御することが可能な送信ビーム制御装置を得ることができる、という効果を奏する。
【０１０６】
つぎの発明によれば、ビーム単位の信号電力対干渉電力比を用いて各ビームに対する平方根を計算することで、より正確に個別トラフィックチャネル用送信ビームの送信電力を制御することが可能な送信ビーム制御装置を得ることができる、という効果を奏する。
【０１０７】
つぎの発明によれば、移動局の位置分布が偏在している場合や、移動局毎に伝送速度が異なるような場合であっても、特定の共通制御チャネル用送信ビームの送信電力だけが大きくなることを避けるため、まず、隣接する基地局間の隣り合う共通制御チャネル用送信ビームにおける送信電力の平均値を求め、各ビームがその平均値に近づくように送信電力を制御することにより、共通制御チャネル用送信ビーム単位の送信負荷を分散させる。これにより、ビーム間の干渉を抑制することが可能となるため、通信品質の向上を実現することが可能な制御方法を得ることができる、という効果を奏する。
【０１０８】
つぎの発明によれば、所定の期間についてビーム毎の送信電力量の合計値を集計し、その平均値を、真のビーム毎の送信電力量の合計値とするため、より正確な共通制御チャネル用送信ビームの送信電力の制御が可能となり、その結果、均一に共通制御チャネル用送信ビームの送信負荷を分散させることが可能な制御方法を得ることができる、という効果を奏する。
【０１０９】
つぎの発明によれば、伝送路インパルスレスポンスが、複数のビーム間で重なり合わないように、予め定められた遅延量を基地局側で与えて送信することにより、移動局におけるＲＡＫＥ合成時、それぞれのビームによる伝送路インパルスレスポンスが容易に分離でき、さらにビーム間での送信信号の干渉を効率良く防止することが可能な制御方法を得ることができる、という効果を奏する。
【０１１０】
つぎの発明によれば、送信ビーム単位に異なる直交符号で拡散するため、ビーム間での干渉の発生を抑制することが可能な制御方法を得ることができる、という効果を奏する。
【０１１１】
つぎの発明によれば、移動局からの通知情報により、個別トラフィックチャネル用送信ビームを決定することが可能となり、さらに、その送信ビームの送信電力を制御することが可能な制御方法を得ることができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明にかかる送信ビーム制御装置の構成を示す図である。
【図２】 送信ビーム制御装置の動作を示す実施の形態１のフローチャートである。
【図３】 送信ビーム制御装置の制御により送信される共通制御チャネル用送信ビームおよび個別トラフィックチャネル用送信ビームを示す図である。
【図４】 信号到来方向推定部２の構成を示す図である。
【図５】 到来角度検出部１６の構成を示す図である。
【図６】 フィルタリング部１９の構成を示す図である。
【図７】 正規化信号の電力と到来角度の対応関係を示す図である。
【図８】 図４とは異なる信号到来方向推定部２の構成を示す図である。
【図９】 到来角度検出部１６Ａの構成を示す図である。
【図１０】 送信ビーム制御装置の動作を示す実施の形態３のフローチャートである。
【図１１】 送信ビーム制御装置の動作を示す実施の形態４のフローチャートである。
【図１２】 伝送路インパルスレスポンスを示す図である。
【図１３】 基地局から送信する共通制御チャネルおよび個別トラフィックチャネルの送信タイミングを送信ビーム単位に示した図である。
【図１４】 伝送路インパルスレスポンスを示す図である。
【図１５】 送信ビーム制御装置の動作を示す実施の形態５のフローチャートである。
【図１６】 送信ビーム制御装置の動作を示す実施の形態６のフローチャートである。
【図１７】 基地局と移動局間の通信におけるスロットの構成を示す図である。
【図１８】 セクタセルを用いて構成される移動体通信システムの一具体例を示す図である。
【図１９】 従来の基地局の問題点を説明するための図である。
【符号の説明】
１ ビーム生成部、２ 信号到来方向推定部、３ 信号送信部、４ 送信電力算出部、５ 送信ビーム制御部、１１，１２，１３ 基地局受信ビーム、１４ アンテナ、１５ ビーム形成部、１６，１６Ａ 到来角度検出部、１７ ＳＩＲ推定部、１８ コントローラ部、１９ フィルタリング部、２０ 移動局、２１，２２，２３ ＲＡＫＥ合成部、２４，２５，２６ 絶対値算出部、２７ ３ｔｏ２選択部、２８ 減算器、２９ 加算器、３０ 正規化部、３１ 角度変換部、４１，４２，４３ 曲線、５１ 増幅器、５２ 加算器、５３ 遅延器、５４増幅器、６１ パイロットシンボル部分、６２，６３ 選択されたビームを通知する部分、６４，６５ 送信電力用制御量を通知する部分、６６ データ部分。
【発明の属する技術分野】
本発明は、スペクトル拡散変調方式を用いた符号分割多元接続（CDMA：Code Division Multiple Access）方式を採用する移動体通信システムの基地局に関するものであり、特に、セクタセルを用いてゾーンを構成する場合の基地局内の送信ビーム制御装置および制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
以下、従来の送信ビーム制御装置について説明する。たとえば、スペクトル拡散変調方式を用いたＣＤＭＡ方式を採用する移動体通信システムの基地局装置に関する文献としては、特開平１０−７０５０２公報に記載された「指向性制御アンテナ装置」、および特開平１０−１７３５８公報に記載された「無線通信システム」がある。
【０００３】
まず、スペクトル拡散変調方式を用いたＣＤＭＡ方式の移動体通信システムにおけるセクタの構成について、図面を参照して詳細に説明する。なお、セクタ（セクタセル）とは、指向性を持つアンテナにより所定の角度で分割されたセルのことをいう。図１８は、セクタセルを用いて構成される移動体通信システムの一具体例を示す図であり、基地局が、アレイアンテナによって生成される複数の固定ビームをオーバーラップさせて、１つのセクタを覆うシステムの一例を示したものである。また、図１８では、黒く塗りつぶした丸で表現された移動局が、エリア内にほぼ均一に分布する様子を示している。
【０００４】
図１８において、２０１，２０２，２０３は基地局であり、２１０，２２０，２３０は各基地局のそれぞれがカバーするセルであり、２０４，２０５，２０６は各セルを分割したセクタであり、２１１，２１２，２１３は基地局２０１のセクタ内で形成される共通制御チャネル用送信ビームであり、２１４，２１５，２１６は基地局２０１のセクタ内で形成される個別トラフィックチャネル用送信ビームであり、２２１，２２２，２２３は基地局２０２のセクタ内で形成される共通制御チャネル用送信ビームであり、２２４，２２５，２２６は基地局２０２で形成される個別トラフィックチャネル用送信ビームであり、２３１，２３２，２３３は基地局２０３のセクタ内で形成される共通制御チャネル用送信ビームであり、２３４，２３５，２３６は基地局２０３で形成される個別トラフィックチャネル用送信ビームであり、２４１，２４２，２４３は移動局である。
【０００５】
上記のように構成されるシステムでは、基地局側と移動局間で共有するような公共性の高い制御情報を基地局から送信するための共通制御チャネルと、基地局と個々の移動局間で個別にトラフィック情報を送信するための個別トラフィックチャネルと、が設定され、そして、これらのチャネルを用いて各情報の送受信が行われる。なお、ここでは、共通制御チャネルと個別トラフィックチャネルが同一の指向性をもち、セクタ毎に同数の固定ビームで送信するものとする。したがって、図１８においては、共通制御チャネル用送信ビームの大きさと移動局ごとに形成される個別トラフィックチャネル用送信ビームの大きさが、ほぼ同じ大きさで描かれている。ただし、実際には、所要の通信品質が得られるように、移動局単位に送信電力制御が行われており、移動局毎にビームの大きさが異なる。また、送受信のビームにおいては、ほぼ同一形状のビームが形成できるように、アンテナに関するキャリブレーションにより調整が行われているものとする。
【０００６】
以下、図１８に示すシステムにおける従来の基地局の動作を説明する。たとえば、移動体通信システムにおいては、周囲の建物や地形によって電波の反射、回折、散乱が発生するため、移動局に対して複数の伝送路を経たマルチパス波が到来し、それらが互いに干渉する。そして、これらに起因して、受信波の振幅と位相がランダムに変動する周波数選択性フェージングが発生する。
【０００７】
このような伝送路の状態において、上記各基地局では、図１８に示すとおり、複数本のアンテナにより同一のセクタ内を複数個のマルチビームでカバーする。この方式では、セクタをカバーする１ビーム内の移動局数を減らすことが可能であり、たとえば、上り回線（移動局から基地局へ）では、基地局の受信機における１ビーム単位の干渉量を低減できる。一方、下り回線（基地局から移動局へ）では、基地局の送信機におけるビーム内の移動局への干渉量を低減することがでる。
【０００８】
図１８における基地局の動作を具体的に説明すると、まず、基地局２０１，２０２，２０３では、パイロット信号および報知情報等の共通制御チャネルを送信する。各基地局では、これらの信号送信のため、基地局のセクタ固有の拡散符号で拡散変調を行う。そして、基地局のセクタ毎に得られる拡散変調後の共通制御チャネルの信号は、各基地局のセクタ単位に、予め設けられた固定の共通制御チャネルビーム２１１，２１２，２１３と、２２１，２２２，２２３と、２３１，２３２，２３３と、を用いて送信される。なお、基地局２０１，２０２，２０３では、それぞれ拡散変調後の共通制御チャネルを送信する際、ビーム毎に、拡散符号で１チップ以上かつ所定数チップ以下の位相差を付加して送信を行うものとする。これは、同一情報であっても拡散符号の位相が異なれば、アレイアンテナにおける干渉が発生しなくなるためである。
【０００９】
共通制御チャネルにより基地局と移動局間のリンク確立後、つぎに、個別トラフィックチャネルの送信が行われる。各移動局は、セル（セクタ）内でさまざまな場所におり、基地局２０１，２０２，２０３では、個別トラフィックチャネルによる通話中の移動局から到来する信号のうち、最も受信レベルの大きい信号を受信するか、通信品質のよいビームを選択して受信するか、または、複数のビームを合成して信号品質を高めて受信することにより、他局の干渉を抑制した上り回線を実現する。
【００１０】
一方、基地局から移動局への個別トラフィックチャネルの送信は、基地局での受信時に、最も大きな受信レベルで受信したビームを選択するか、または、最も通信品質のよいビームを選択することにより、通信対象となる移動局が存在しないエリアへの無意味な送信を抑え、さらに、セクタ内の干渉量を低減する。
【００１１】
このように、移動体通信システムにおける従来の基地局では、図１８に示すように、基地局にてサービス可能なセクタ内の移動局の位置分布が一様か、またはビーム単位の移動局数が同一である場合、同一のセクタ内を複数本のアンテナからのマルチビームでカバーすることにより、結果として、送信電力の低減を実現することが可能となり、伴って、セクタ全体のチャネル容量を増加させることが可能となる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記図１８に示すシステムにおける従来の基地局においては、たとえば、図１９に示すように、基地局にてサービス可能なセクタ内の移動局の位置分布が偏在している場合や、または、図１９の移動局３５１や３５２に示すように、移動局毎に伝送速度が異なるような場合には、ビーム毎に干渉の度合いが異なってくる。特に、高速データ通信を行う移動局が存在するような場合、基地局では、所定の回線品質を維持するために送信電力を大きくする必要があり、他の移動局に対して与える干渉の影響が大きい。なお、図１９において、移動局３５１，３５２は、移動局２４１や２４２の、たとえば、４倍の高速な伝送速度で通信を行うものとする。
【００１３】
このように、従来の基地局では、ビーム内の干渉量が大きくなると送信電力を大きくする必要性が生じ、この場合、下り回線の送信負荷が特定のビームで増大することとなり、この特定のビームが他の基地局にてカバーするセルに対して干渉する、という問題があった。
【００１４】
また、従来の基地局においては、上り回線における受信レベルの最も大きい信号、または通信品質の良好なビーム、を選択して、下り回線における基地局から移動局への送信を行うが、実際には、上り回線と下り回線では一般的に使用する周波数が異なり、必ずしも同じ伝搬環境とはならないため、通信品質が劣化する場合がある、という問題があった。
【００１５】
また、従来の基地局においては、ビームのオバーラップする領域に移動局が存在する場合、フェージングによりレベルが変動し、適切なビームを選択して送信することが困難となる、という問題があった。
【００１６】
また、従来の基地局においては、共通制御チャネル（あるいは個別トラフィックチャネル）を、同一のセクタ内（あるいはセル内）で複数のビームを用いて送信すると、アンテナの構成方法によってはビーム間で相互に干渉してしまう場合がある。そのため、移動局において一定の通信品質を得ようとした場合、基地局では、移動局への送信信号電力を増大させる必要がある、という問題があった。
【００１７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、高精度に移動局の位置を推定することによりビーム毎の送信負荷を分散させ、さらにその推定位置に基づいて適切な下り回線のビームを形成することでビーム間の干渉を抑制可能とすることにより、通信品質の向上を実現可能な送信ビーム制御装置、およびその制御方法を得ることを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる送信ビーム制御装置にあっては、基地局がカバーするセクタを覆う複数の共通制御チャネル用および個別トラフィックチャネル用の固定ビームを生成するビーム生成手段（後述する実施の形態のビーム生成部１に相当）と、前記セクタ内の移動局から送信された信号に基づいて移動局の位置を推定する信号到来方向推定手段（信号到来方向推定部２に相当）と、前記推定した移動局の位置に関する情報に基づいて、下り回線における移動局単位に、個別トラフィックチャネル用送信ビームを決定し、その後、送信する信号送信手段（信号送信部３に相当）と、前記セクタ内のすべての移動局に送信する複数の個別トラフィックチャネル用送信ビームの、ビーム単位の送信電力量の合計を算出する送信電力算出手段（送信電力算出部４に相当）と、前記ビーム単位の送信電力量の合計と、隣接する基地局の隣り合う個別トラフィックチャネル用送信ビームの送信電力量の合計と、に基づいて、基地局間で送信負荷が分散するように、共通制御チャネル用送信ビームの送信電力量の増減を制御する送信ビーム制御手段（送信ビーム制御部５に相当）と、を備えることを特徴とする。
【００１９】
つぎの発明にかかる送信ビーム制御装置において、前記信号到来方向推定手段は、複数の受信ビームを使用して信号を受信し、その後、信号レベルの変動を抑圧するための正規化により到来角度を検出する到来角度検出手段（到来角度検出部１６に相当）と、前記受信ビーム単位に信号品質を推定する信号品質推定手段（ＳＩＲ推定部１７に相当）と、前記信号品質の推定結果に基づいて前記到来角度の検出結果を平滑化するがどうかを判断し、信号品質が所定の基準を超える場合に平滑化処理を行うフィルタ手段（コントローラ部１８、フィルタリング部１９に相当）と、を備えることを特徴とする。
【００２０】
つぎの発明にかかる送信ビーム制御装置において、前記信号到来方向推定手段は、複数の受信ビームを使用して信号を受信し、その後、受信ビーム単位に信号品質を推定する信号品質推定手段（ＳＩＲ推定部１７に相当）と、前記信号品質の推定結果に基づいて受信信号の到来角度を検出する到来角度検出手段（到来角度検出部１６Ａに相当）と、前記信号品質の推定結果に基づいて前記到来角度の検出結果を平滑化するがどうかを判断し、信号品質が所定の基準を超える場合に平滑化処理を行うフィルタ手段（コントローラ部１８、フィルタリング部１９に相当）と、を備えることを特徴とする。
【００２１】
つぎの発明にかかる送信ビーム制御装置において、前記送信ビーム制御手段は、前記送信電力量の合計と、前記隣接する基地局の隣り合う個別トラフィックチャネル用送信ビームの送信電力量の合計と、を用いて、送信電力量の平均値を計算し、自身の個別トラフィックチャネル用送信ビームの送信電力量が前記平均値よりも大きい場合、その送信電力量を減少させ、一方、前記平均値よりも小さい場合、その送信電力量を増加させることを特徴とする。
【００２２】
つぎの発明にかかる送信ビーム制御装置において、前記送信ビーム制御手段は、ある特定の共通制御チャネル用送信ビーム、または個別トラフィックチャネル用送信ビームの送信信号電力の合計が所定の値を超えた場合、共通制御チャネルのビーム制御を停止することを特徴とする。
【００２３】
つぎの発明にかかる送信ビーム制御装置において、前記送信電力算出手段は、所定の期間、前記ビーム単位の送信電力量の合計値を集計し、その平均値を、真のビーム毎の送信電力量の合計値とすることを特徴とする。
【００２４】
つぎの発明にかかる送信ビーム制御装置において、前記ビーム生成手段は、前記共通制御チャネル用および個別トラフィックチャネル用の固定ビームを生成する場合、ビーム単位に所定の遅延を与え、それぞれ送信タイミングをずらすことを特徴とする。
【００２５】
つぎの発明にかかる送信ビーム制御装置において、前記ビーム生成手段では、前記所定の遅延として、共通制御チャネル用送信ビームの送信電力が最も大きいビームに最大の遅延を与え、以降、送信電力の大きい順に段階的な遅延を与えることを特徴とする。
【００２６】
つぎの発明にかかる送信ビーム制御装置において、前記ビーム生成手段は、各ビームにより送信されるパイロット部分とデータ部分とを時間多重により送信することを特徴とする。
【００２７】
つぎの発明にかかる送信ビーム制御装置において、前記ビーム生成手段は、各ビームにより送信されるパイロット部分とデータ部分とを符号多重により送信することを特徴とする。
【００２８】
つぎの発明にかかる送信ビーム制御装置において、前記ビーム生成手段は、さらに、拡散変調時、共通制御チャネルおよび個別トラフィックチャネルの信号を、ビーム単位に異なる直交信号で拡散することを特徴とする。
【００２９】
つぎの発明にかかる送信ビーム制御装置にあっては、基地局がカバーするセクタを覆う複数の共通制御チャネル用および個別トラフィックチャネル用の固定ビームを生成時、ビーム単位に異なる直交信号で拡散するビーム生成手段と、上り回線により移動局から通知されるビームの選択に関する情報と、前記選択されたビームの受信レベルまたは信号品質に関する情報と、に基づいて、個別トラフィックチャネル用送信ビームを決定し、さらに、その個別トラフィックチャネル用送信ビームの送信電力を制御する送信ビーム制御手段と、を備えることを特徴とする。
【００３０】
つぎの発明にかかる送信ビーム制御装置において、前記送信ビーム制御手段は、前記信号品質に関する情報であるビーム単位の信号電力対干渉電力比を用いて、各ビームに対する平方根を算出し、その算出結果に基づいて、個別トラフィックチャネル用送信ビームの信号レベルを設定することを特徴とする。
【００３１】
つぎの発明にかかる制御方法にあっては、基地局がカバーするセクタを覆う複数の共通制御チャネル用および個別トラフィックチャネル用の固定ビームを生成するビーム生成ステップ（ステップＳ１に相当）と、前記セクタ内の移動局から送信された信号に基づいて移動局の位置を推定する信号到来方向推定ステップ（ステップＳ２に相当）と、前記推定した移動局の位置に関する情報に基づいて、下り回線における移動局単位に、個別トラフィックチャネル用送信ビームを決定し、その後、送信する信号送信ステップ（ステップＳ３に相当）と、前記セクタ内のすべての移動局に送信する複数の個別トラフィックチャネル用送信ビームの、ビーム単位の送信電力量の合計を算出する送信電力算出ステップ（ステップＳ４に相当）と、前記ビーム単位の送信電力量の合計と、隣接する基地局の隣り合う個別トラフィックチャネル用送信ビームの送信電力量の合計と、に基づいて、基地局間で送信負荷が分散するように、共通制御チャネル用送信ビームの送信電力量の増減を制御する送信ビーム制御ステップ（ステップＳ５，Ｓ６に相当）と、を含むことを特徴とする。
【００３２】
つぎの発明にかかる制御方法において、前記送信電力算出ステップにあっては、所定の期間、前記ビーム単位の送信電力量の合計値を集計し、その平均値を、真のビーム毎の送信電力量の合計値とする（ステップＳ１１に相当）ことを特徴とする。
【００３３】
つぎの発明にかかる制御方法において、前記ビーム生成ステップにあっては、前記共通制御チャネル用および個別トラフィックチャネル用の固定ビームを生成する場合、ビーム単位に所定の遅延を与え、それぞれ送信タイミングをずらす（ステップＳ２１に相当）ことを特徴とする。
【００３４】
つぎの発明にかかる制御方法において、前記ビーム生成ステップにあっては、さらに、拡散変調時、共通制御チャネルおよび個別トラフィックチャネルの信号を、ビーム単位に異なる直交信号で拡散する（ステップＳ３１に相当）ことを特徴とする。
【００３５】
つぎの発明にかかる制御方法にあっては、基地局がカバーするセクタを覆う複数の共通制御チャネル用および個別トラフィックチャネル用の固定ビームを生成時、ビーム単位に異なる直交信号で拡散するビーム生成ステップ（ステップＳ３１に相当）と、上り回線により移動局から通知されるビームの選択に関する情報と、前記選択されたビームの受信レベルまたは信号品質に関する情報と、に基づいて、個別トラフィックチャネル用送信ビームを決定し、さらに、その個別トラフィックチャネル用送信ビームの送信電力を制御する送信ビーム制御ステップ（ステップＳ３２に相当）と、を含むことを特徴とする。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明にかかる送信ビーム制御装置およびその制御方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００３７】
実施の形態１．
本実施の形態においては、ＣＤＭＡ方式を採用する移動体通信システムにおける基地局内の送信ビーム制御装置について説明する。図１は、本発明にかかる送信ビーム制御装置の構成を示す図である。図１において、１は固定の共通制御チャネル用送信ビームおよび個別トラフィックチャネル用送信ビームを生成するビーム生成部であり、２は受信信号に基づいて移動局の位置（方向）の推定を行う信号到来方向推定部であり、３は所定の方法で生成された共通制御チャネル用送信ビームおよび個別トラフィックチャネル用送信ビームを移動局に送信する信号送信部であり、４は自基地局のカバーするすべての個別トラフィックチャネル用送信ビームの送信電力を算出する送信電力算出部であり、５はすべての個別トラフィックチャネル用送信ビームの送信電力に基づいて共通制御チャネル用送信ビームの送信電力の増減を制御する送信ビーム制御部である。なお、本実施の形態は、基地局が、アレイアンテナによって生成される複数の固定ビームをオーバーラップさせて１つのセクタを覆う構成である。また、送受信のビームにおいては、ほぼ同一形状のビームが形成できるように、アンテナに関するキャリブレーションにより調整が行われているものとする。
【００３８】
以下、上記のように構成される送信ビーム制御装置の動作を、図２に示すフローチャートと図３に示す移動体通信システムの構成にしたがって詳細に説明する。なお、図３は、本実施の形態の送信ビーム制御装置の制御により送信される共通制御チャネル用送信ビームおよび個別トラフィックチャネル用送信ビームを示している。すなわち、図２に示すフローチャートを実行することにより、基地局にてサービス可能なセクタ内の移動局の位置分布が偏在している場合や、移動局毎に伝送速度が異なるような場合であっても、図３に示すように、各ビームの送信電力がほぼ等しくなる。
【００３９】
ただし、図３において、１０１，１０２，１０３は基地局であり、１０４，１０５，１０６はセクタであり、１１０，１２０，１３０は各基地局のそれぞれがカバーするセルであり、１１１，１１２，１１３は基地局１０１のセクタ内で形成される共通制御チャネル用送信ビームであり、１１４，１１５，１１６は基地局１０１のセクタ内で形成される個別トラフィックチャネル用送信ビームであり、１２１，１２２，１２３は基地局１０２のセクタ内で形成される共通制御チャネル用送信ビームであり、１２４，１２５，１２６は基地局１０２で形成される個別トラフィックチャネル用送信ビームであり、１３１，１３２，１３３は基地局１０３のセクタ内で形成される共通制御チャネル用送信ビームであり、１３４，１３５，１３６は基地局１０３で形成される個別トラフィックチャネル用送信ビームであり、１４１，１４２、１４３は移動局であり、他の移動局よりも高速に通信を行う移動局である。
【００４０】
図２において、各基地局（１０１，１０２，１０３）における送信ビーム制御装置では、まず、パイロット信号および報知情報等で構成される共通制御チャネル用送信ビームを生成する（ステップＳ１）。ここでは、移動局の位置分布および伝送速度とは関係なく、セクタ内で、ほぼ等しい送信電力のビーム形状を有する共通制御チャネル用送信ビームを生成することにより、同一の信号を送信する。なお、本実施の形態においては、一例として、１セクタあたり３つのビームを生成する場合を取り上げた。
【００４１】
共通制御チャネル用送信ビームを生成後、各送信ビーム制御装置では、前記同一信号を送信するため、基地局のセクタ固有の拡散符号で拡散変調を行い、さらに、拡散変調後の信号を、各基地局のセクタ（１０４，１０５，１０６）単位に、予め設けられた固定の共通制御チャネル用送信ビーム１１１，１１２，１１３，ビーム１２１，１２２，１２３、およびビーム１３１，１３２，１３３を用いて送信する。
【００４２】
そして、共通制御チャネル用送信ビームによる信号送信後、送信ビーム制御装置では、基地局と移動局間のリンク確立し、その後、個別トラフィックチャネルの送信を行う。
【００４３】
つぎに、送信ビーム制御装置では、セル（セクタ）内のさまざまな場所に存在し、前述の個別トラフィックチャネルにより通話中の、移動局から到来する信号に基づいて、移動局の位置（角度）を推定する（ステップＳ２）。
【００４４】
ここで、移動局の位置を推定する機能をもつ信号到来方向推定部の動作を説明する。図４は、信号到来方向推定部２の構成を示す図である。図４において、１１，１２，１３は基地局受信ビームであり、１４はアンテナであり、１５はビーム形成部であり、１６は到来角度検出部であり、１７はＳＩＲ推定部であり、１８はコントローラ部であり、１９は入力信号の平滑化を行うフィルタリング部であり、２０は移動局である。
【００４５】
また、図５は、上記到来角度検出部１６の構成を示す図である。図５において、２１，２２，２３はビーム単位に割り当てられたＲＡＫＥ合成部であり、２４，２５，２６は絶対値算出部であり、２７は３つのＲＡＫＥ合成部出力のうちの受信レベルの強い２つを選択する３ｔｏ２選択部であり、２８は減算器であり、２９は加算器であり、３０は正規化を行う正規化部であり、３１は正規化部３０の算出結果を角度に変換する角度変換部である。
【００４６】
また、図６は、上記フィルタリング部１９の構成を示す図である。本構成例は、ＩＩＲ型フィルタの代表的なものである。図６において、５１はゲインK（０＜Ｋ＜１）を有する増幅器であり、５２は加算器であり、５３は予め定められた時間だけ信号を遅延させる遅延器であり、５４はゲイン（１−Ｋ）を有する増幅器である。
【００４７】
上記のように構成される信号到来方向推定部２では、たとえば、ビーム形成部１５により３つの受信ビーム１１，１２，１３が形成され、基地局のアンテナ１４に出力される。そして、各受信ビームにて受け取られた移動局２０の送信した信号は、ビーム（１），（２），（３）として、到来角度検出部１６とＳＩＲ推定部１７に入力される。
【００４８】
到来角度検出部１６で受信した受信信号（ビーム（１），（２），（３））は、周波数選択性フェージングの影響を受けているため、まず、ＲＡＫＥ合成部２１，２２，２３でＲＡＫＥ合成される。そして、合成後の信号は、それぞれ絶対値算出部２４，２５，２６に入力され、ここでは、絶対値が算出される。つぎに、絶対値算出後の信号は、３ｔｏ２選択部２７に入力され、ここでは、たとえば、３つのビームで受信された受信信号のうち、受信レベル（または電力）が最も強いビームと、つぎに受信レベルの強いビームと、の２つが選択され、それぞれ減算器２８と加算器２９に入力され、同時に、角度変換部３１に入力される。なお、本実施の形態では、一例として、移動局２０が受信ビーム１１と１２寄りに存在することとし、受信レベルとしては受信ビーム１１が最も大きく、受信ビーム１２がつぎに大きいものとする。
【００４９】
つぎに、正規化部３０では、減算器２８と加算器２９の計算結果が入力され、フェージングの影響を軽減するため、減算器２８の出力を加算器２９の出力により正規化する。なお、図７は、正規化信号の電力と到来角度の対応関係を示す図であり、ここでは、移動局２０から基地局に対してΦという到来角度で信号が入射し、選択された２つのビームの角度に関する中間点を０度としている。また、図７において、曲線４１は、受信ビーム１１にて受信した信号の電力を加算器２９の出力で正規化した場合を表し、曲線４２は、受信ビーム１２にて受信した信号の電力を加算器２９で正規化した場合を表し、曲線４３は、前記正規化された２つの受信信号電力の差、つまり、減算器２８の出力を加算器２９の出力で正規化したものを表している。本実施の形態においては、図７の曲線４３が示すように、角度が−１０度から＋１０度の範囲でリニアな領域が存在しており、この領域では、縦軸の正規化信号電力と横軸の角度とが一対一に対応することがわかる。
【００５０】
最後に、角度変換部３１では、正規化部３０による正規化結果と３ｔｏ２選択部２７による選択結果に基づいて、到来角度検出結果θを算出する。ここでは、上記対応関係と、３ to ２選択部２７の選択結果を用いることにより、信号到来角度θの検出を行うことができる。
【００５１】
また、上記信号到来角度θの検出処理と同時に、ＳＩＲ推定部１７では、各受信ビームにて受信された信号から、それぞれ信号電力対干渉電力比（ＳＩＲ）の推定を行う。その後、コントローラ部１８では、推定されたＳＩＲ値の合成結果が予め定められたＴａｒｇｅｔＳＩＲよりも大きいとき、フィルタリング部１９に対して動作を開始するように指示を出す。一方、合成結果がされたＴａｒｇｅｔＳＩＲよりも小さいとき、フィルタリング部１９に対して動作を停止するように指示を出す。
【００５２】
フィルタリング部１９では、前記コントローラ部１８の指示で動作を行い、動作が開始されると、前述した信号到来角度θを増幅器５１に入力し、ここで、ゲインＫだけ増幅後、加算器５２に入力する。同時に、遅延器５３にて予め定められた時間Ｔだけ遅延された増幅器５４の出力も加算器５２に入力され、ここで、各増幅器の出力を加算する。このような過程を繰り返すことにより、信号到来角度が平滑化され、加算器５２では、信頼性の高い信号到来方向推定値Φを出力することが可能となる。なお、本実施の形態においては、コントローラ部１８からの指示（ＳＩＲ推定後）により動作のＯＮ／ＯＦＦを行うことにより、回線状態の悪いときにはΦの更新が行われないようにする。
【００５３】
このように、本実施の形態における信号到来方向推定部２によれば、信号電力対干渉電力比の良好な受信ビームを選択するか、または受信ＳＩＲが最大となるように重み付け合成後の受信ビームを選択することにより、信号品質を高めて受信することが可能となり、その結果、精度の高い信号到来角度を推定することが可能となる。
【００５４】
つぎに、ステップ２により移動局の位置を推定後、送信ビーム制御装置では、信号到来方向推定部２により得られた移動局の位置（角度）に基づいて、下り回線における移動局単位に、個別トラフィックチャネル用送信ビームを決定する（ステップＳ３）。なお、本実施の形態では、移動局の位置に応じて、２つのビームを選択し、同一の情報を同じ拡散系列で送信することとしてもよい。
【００５５】
つぎに、送信ビーム制御装置では、個別トラフィックチャネルによる通信の際には移動局へ送信する信号の伝送速度が既知であるため、伝送速度が異なる移動局の存在を考慮つつ、個別トラフィックチャネルにおける全送信電力量を算出する（ステップＳ４）。ここでいう、全送信電力量とは、セクタ内のすべての移動局に対して送信される複数の個別トラフィックチャネル用送信ビームの、ビーム毎の送信電力量の合計を表す。
【００５６】
つぎに、送信ビーム制御装置では、図１に示すとおり、予め設定された隣接する基地局間の隣り合う共通制御チャネル用送信ビームの４つのグループ、すなわち、Ｇ１：ビーム１１３とビーム１２１、Ｇ２：ビーム１２３とビーム１３１、Ｇ３：ビーム１１１とビーム１３３、Ｇ４：ビーム１１２とビーム１２２とビーム１３２、をそれぞれ一纏まりとして、各グループ単位に共通制御チャネル用送信ビームの送信電力量の合計を算出し、ここで、その送信電力量に対する平均値：ＰG1，ＰG2，ＰG3，ＰG4を計算する（ステップＳ５）。なお、異なる基地局間における個々の共通制御チャネル用送信ビームの送信電力量に関する情報については、基地局間を結ぶ有線のケーブルか、または無線装置により、伝送されるものとする。
【００５７】
そして、送信ビーム制御装置では、グループ単位に、各共通制御チャネル用送信ビームがそれぞれ平均値であるPG1、PG2 、PG3 、PG4に近づくように送信電力を制御する（ステップＳ６）。このとき、本実施の形態では、各共通制御チャネル用送信ビームの信号電力を、ｍ（ただし、ｍ＞０）デシベル（ｄＢ）ステップで増減させることにより、効率良く各基地局の送信負荷を分散させることが可能となる。ここで、各共通制御チャネル用送信ビームの信号電力増減に関する条件について一例をあげる。たとえば、ある特定のグループ内で、前述の平均値よりも各共通制御チャネル用送信ビームの送信電力量の方が大きい場合には、この共通制御チャネル用送信ビームの電力をｍ（ｄＢ）分減少させる。一方、平均値よりも各共通制御チャネル用送信ビームの送信電力量の方が小さい場合には、この共通制御チャネル用送信ビームの電力をｍ（ｄＢ）分増加させる。なお、平均値と共通制御チャネル用送信ビームの送信電力量が等しい場合には、この共通制御チャネル用送信ビームの電力の増減を行わないこととする。
【００５８】
最後に、送信ビーム制御装置では、ビーム制御を継続するかしないかを判断し（ステップＳ７）、たとえば、ビーム制御により共通制御チャネル用送信ビームの送信電力が増大し、予め定められた設定値を超えた場合（ステップＳ７，Ｎｏ）、ビーム制御を停止し（ステップＳ８）、それ以外の場合（ステップＳ７，Ｙｅｓ）、共通制御チャネル用送信ビームの制御を継続し、再度、ステップＳ２からステップＳ７の処理を繰り返す。これにより、送信電力が所定の設定値を超えることがないため、送信ビーム制御装置の負担を軽減することが可能となる。
【００５９】
このように、本実施の形態においては、移動局の位置分布が偏在している場合や、移動局毎に伝送速度が異なるような場合であっても、特定の共通制御チャネル用送信ビームの送信電力だけが大きくなることを避けるため、まず、隣接する基地局間の隣り合う共通制御チャネル用送信ビームにおける送信電力の平均値を求め、各ビームがその平均値に近づくように送信電力を制御することにより、共通制御チャネル用送信ビーム単位の送信負荷を分散させる。これにより、ビーム間の干渉を抑制することが可能となるため、通信品質の向上を実現することが可能となる。
【００６０】
また、上り回線と下り回線でフェージングの影響を受ける伝搬環境では信号レベルが刻々と変化するため、本実施の形態においては、移動局の位置推定を、回線品質を考慮して、すなわち、回線品質が劣化した場合には位置情報を更新しないように制御することにより、下り回線における適切なビーム形成を実現することが可能となる。
【００６１】
なお、本実施の形態では、説明の便宜上、セクタ当たり３つのビームを用いて移動局との通信を行ったが、セクタ当たりのビーム数は３つとは限らず、たとえば、セクタ当たり２以上のビームを使用するシステムであれば容易に適用可能であり、この場合においても上記と同様の効果が得られる。
【００６２】
実施の形態２．
本実施の形態においては、受信信号の信号電力対干渉電力比（ＳＩＲ）、すなわち、回線品質を考慮しつつ、到来角度の検出を行う。図８は、図１に示す信号到来方向推定部２の実施の形態２の構成を示す図である。図８において、１６Ａは受信信号のＳＩＲを参照して到来角度の検出を行う到来角度検出部である。なお、先に説明した実施の形態１と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。また、同一構成部分の動作についても説明を省略する。
【００６３】
以下、本実施の形態の信号到来方向推定部２の動作を説明する。上記のように構成される信号到来方向推定部２では、たとえば、ビーム形成部１５により３つの受信ビーム１１、１２、１３が形成され、基地局のアンテナ１４に出力される。そして、各受信ビームにて受け取られた移動局２０の送信した信号は、ビーム（１），（２），（３）として、ＳＩＲ推定部１７に入力される。
【００６４】
ＳＩＲ推定部１７では、各受信ビームにて受信された信号から、それぞれＳＩＲの推定を行う。そして、ＳＩＲ推定部１７の出力は、到来角度検出部１６Ａとコントローラ部１８に入力される。
【００６５】
図９は、本実施の形態における到来角度検出部１６Ａの構成を示す図である。到来角度検出部６１６Ａに入力された信号については、まず、３ｔｏ２選択部２７に入力され、ここでは、たとえば、３つのビームで受信された受信信号のうち、受信ＳＩＲが最も強いビームと、つぎに強いのビームと、の２つが選択され、それぞれ減算器２８と加算器２９に入力され、同時に、角度変換部３１に入力される。なお、本実施の形態では、一例として、移動局２０が受信ビーム１１と１２寄りに存在することとし、受信ＳＩＲは、受信ビーム１１が最も大きく、受信ビーム６１２がつぎに大きいものとする。
【００６６】
以降、正規化部３０および角度変換部３１の動作、さらに、図８に示すコントローラ部１８およびフィルタリング部１９の動作については、実施の形態１と同様である。このようにして、図８に示す信号到来方向推定部２においては、最終的に到来角度Φを検出する。
【００６７】
以上、本実施の形態においては、受信信号のＳＩＲ、すなわち、回線品質を考慮して受信信号の到来角度を検出し、さらに、回線品質が劣化した場合には到来角度を更新（平滑化）しないように制御することにより、下り回線における適切なビーム形成を実現することが可能となる。
【００６８】
実施の形態３．
本実施の形態においては、実施の形態１および２とは異なる方法で、送信ビーム単位の送信電力量の合計を計算する。図１０は、送信ビーム制御装置の動作を示す実施の形態３のフローチャートである。以下、本実施の形態の動作について説明する。なお、本実施の形態の構成については、先に前述の実施の形態１または２と同一の構成である。また、前述の実施の形態１と同様のステップについては、同一の符号を付して説明を省略する。
【００６９】
たとえば、送信ビーム制御装置では、ステップ１、ステップ２、およびステップ３の処理を行った後、セクタ内のすべての移動局に対して送信される複数の個別トラフィックチャネル用送信ビームの、ビーム毎の送信電力量の合計を算出する（ステップＳ４）。そして、予め定められた期間について、定期的に算出されるビーム毎の送信電力量の合計値を集計し、その平均値を、真の個別トラフィックチャネル用送信ビーム毎の送信電力量の合計値として出力する（ステップＳ１１）。
【００７０】
つぎに、送信ビーム制御装置では、図１に示すとおり、予め設定された隣接する基地局間の隣り合う共通制御チャネル用送信ビームの４つのグループ、すなわち、Ｇ１：ビーム１１３とビーム１２１、Ｇ２：ビーム１２３とビーム１３１、Ｇ３：ビーム１１１とビーム１３３、Ｇ４：ビーム１１２とビーム１２２とビーム１３２、をそれぞれ一纏まりとして、各グループ単位に共通制御チャネル用送信ビームの送信電力量の合計を算出し、ここで、その送信電力量に対する平均値：ＰG1，ＰG2，ＰG3，ＰG4を計算する（ステップＳ５）。以降の動作については、前述の実施の形態１と同様である。
【００７１】
このように、本実施の形態においては、実施の形態１および２と同様の効果が得られるとともに、さらに、所定の期間についてビーム毎の送信電力量の合計値を集計し、その平均値を、真のビーム毎の送信電力量の合計値とするため、より正確な共通制御チャネル用送信ビームの送信電力の制御が可能となり、その結果、均一に共通制御チャネル用送信ビームの送信負荷を分散させることが可能となる。
【００７２】
実施の形態４．
本実施の形態においては、実施の形態１〜３とは異なる方法で、共通制御チャネル用送信ビームおよび個別トラフィックチャネル用送信ビームを生成する。具体的にいうと、共通制御チャネル用送信ビームの電力の大きさを考慮して、ビーム単位に予め定められた遅延量を与えて信号を送信する。下り回線の個別トラフィックチャネル用送信ビームについても、共通制御チャネル用送信ビームと同一の遅延量を与えて信号を送信する。図１１は、送信ビーム制御装置の動作を示す実施の形態４のフローチャートである。以下、本実施の形態の動作を説明する。なお、本実施の形態の構成については、先に前述の実施の形態１〜３と同一の構成である。また、前述の実施の形態１または３と同様のステップについては、同一の符号を付して説明を省略する。
【００７３】
まず、図３における基地局１０１のセクタ内で形成する個別トラフィックチャネル用送信ビーム１１４，１１５，１１６を、それぞれビーム（３）、ビーム（２）、ビーム（１）とする。この状態で、たとえば、移動局１４１が基地局１０１から送信された共通制御チャネルを受信すると、移動局１４１では、共通制御チャネルに含まれているパイロットシンボルを用いて伝送路の推定を行う。
【００７４】
図１２は、伝送路の推定結果（伝送路インパルスレスポンス）を示す図である。ここでは、ビーム（１）で送信されたパイロットシンボルに対する伝送路のインパルスレスポンスと、ビーム（２）で送信されたパイロットシンボルに対する伝送路のインパルスレスポンスと、ビーム（３）で送信されたパイロットシンボルに対する伝送路のインパルスレスポンスが示されている。
【００７５】
これら３つの伝送路インパルスレスポンスでは、移動局１４１との距離の関係で、それぞれ、Ｔd1，Ｔd2，Ｔd3の遅延を伴う。このとき、図１２に示されているとおり、各伝送路インパルスレスポンスが重なり合うため、移動局１４１では、ＲＡＫＥ合成を行うときに、それぞれのビームによる伝送路インパルスレスポンスが分離できず、さらにそれが干渉となり、特性が劣化する可能性があった。
【００７６】
そこで、本実施の形態においては、基地局内の送信ビーム制御装置から共通制御チャネルおよび個別トラフィックチャネルを送信する場合、共通制御チャネル用送信ビームの電力の大きさに基づいて送信タイミングを決定し、そのタイミングで信号の送信を行うものとする（図１１、ステップＳ２１）。この送信タイミングは、共通制御チャネル用送信ビームの電力が大きいものほど、信号が遠くまで伝播し（信号は減衰する）、伝送路インパルスレスポンスの遅延広がりが増加し、かつ送信ビーム間での干渉が少なくなる、ということを考慮して決定する。
【００７７】
図１３は、基地局から送信する共通制御チャネルおよび個別トラフィックチャネルの送信タイミングを送信ビーム単位に示した図である。ここでは、基地局１０１において共通制御チャネル用送信ビームの電力が最も小さいビーム（１）の送信タイミングを基準として、ビーム（２）、ビーム（３）の送信タイミングをそれぞれ、遅延量Ｔ1，Ｔ2だけ遅延させる。このように、送信電力の大きいビームに対して最も長い遅延を与えることにより、効率良く干渉を避けることが可能となる。
【００７８】
その後、送信タイミングに遅延が与えられた共通制御チャネルおよび個別トラフィックチャネル用の信号は、移動局１４１で受信され、このとき、移動局１４１における伝送路インパルスレスポンスは、ビーム単位に発生する伝送路の遅延も含め、たとえば、図１４に示すような伝送路インパルスレスポンスを持つ信号として受信される。具体的にいうと、図１４において、共通制御チャネルおよび個別トラフィックチャネル用の信号は、それぞれ、Ｔd1，Ｔd2＋Ｔ1，Ｔd3＋Ｔ2の遅延時間で受信されることになる。
【００７９】
このように、本実施の形態においては、伝送路インパルスレスポンスが、複数のビーム間で重なり合わないように、予め定められた遅延量を基地局側で与えて送信することにより、移動局におけるＲＡＫＥ合成時、それぞれのビームによる伝送路インパルスレスポンスが容易に分離でき、さらにビーム間での送信信号の干渉を効率良く防止することが可能となる。
【００８０】
なお、本実施の形態においては、図１３に示すとおり、共通制御チャネル用送信ビームにより送信されるパイロット部分とデータ部分とを時間多重により送信したが、送信方法についてはこれに限らず、たとえば、パイロット部分とデータ部分とを符号多重により送信することも可能である。パイロット部分とデータ部分とを時間多重または符号多重で送信することにより、干渉による特性劣化が生じない良好な通信を行うことが可能となる。
【００８１】
実施の形態５．
図１５は、送信ビーム制御装置の動作を示す実施の形態５のフローチャートである。以下、本実施の形態の動作を説明する。なお、本実施の形態の構成については、先に前述の実施の形態１〜４と同一の構成である。また、前述の実施の形態１、３または４と同様のステップについては、同一の符号を付して説明を省略する。
【００８２】
たとえば、実施の形態１では、パイロット信号や報知情報等のデータが含まれた共通制御チャネルおよび個別トラフィックチャネルをセクタ固有の拡散系列により拡散変調し、３つのビームに同一の拡散変調信号を送信していたが、本実施の形態においては、図１５に示すように、拡散変調時に、共通制御チャネルおよび個別トラフィックチャネルの信号を、ビーム単位に異なる直交信号で拡散して送信する（ステップＳ３１）。
【００８３】
このように、本実施の形態においては、送信ビーム単位に異なる直交符号で拡散するため、ビーム間での干渉の発生を抑制することが可能となる。
【００８４】
なお、本実施の形態では、説明の便宜上、セクタ当たり３つのビームを用いて移動局との通信を行ったが、セクタ当たりのビーム数は３つとは限らず、たとえば、セクタ当たり２以上のビームを使用するシステムであれば容易に適用可能であり、この場合においても上記と同様の効果が得られる。
【００８５】
実施の形態６．
図１６は、送信ビーム制御装置の動作を示す実施の形態６のフローチャートである。以下、本実施の形態の動作を説明する。なお、本実施の形態の構成については、先に前述の実施の形態１〜５と同一の構成である。
【００８６】
たとえば、本実施の形態においては、図１６に示すように、拡散変調時に、共通制御チャネルおよび個別トラフィックチャネルの信号を、ビーム単位に異なる直交信号で拡散して送信する（ステップＳ３１）。
【００８７】
その後、基地局の共通制御チャネルを受信した移動局では、複数の送信ビームの中で最も受信レベルが大きいビーム（または最も信号の品質が良好なビーム）と、２番目に受信レベルの大きいビーム（または２番目に信号の品質が良好なビーム）の２つを選択する。なお、本実施の形態では、一例として、選択するビームの最大数を２としているが、この最大数は、たとえば、基地局がセクタをカバーするときに使用した数まで拡張することが可能である。
【００８８】
そして、２番目に選択したビームが予め定められた受信レベルよりも大きい場合、その移動局では、基地局に対して個別トラフィックチャネルを送信するときに、今後、ここで選択した２つのビームを用いて通信を行うように、上り回線のスロットを用いて通知する。一方、２番目に選択したビームが予め定められた受信レベルよりも小さい場合は、最も受信レベルの大きいビームのみを用いて通信を行うように、上り回線のスロットを用いて通知する。
【００８９】
また、同時に、移動局では、前記スロットを用いて、移動局での受信レベル（または信号品質）についても通知する。なお、移動局においては、たとえば、受信したビーム単位の受信信号レベルを、予め定められた期間において観測し、算出するものとする。
【００９０】
図１７は、基地局と移動局間の通信におけるスロットの構成を示す図である。図１７において、６１はパイロットシンボル部分であり、６２，６３は選択されたビームを通知する部分であり、６４，６５は選択されたビームの送信電力用制御量（移動局の受信レベル）を通知する部分であり、６６はデータ部分である。
【００９１】
つぎに、上記、図１７に示すスロットを受け取った基地局では、スロットによる通知情報、すなわち、移動局により選択されたビームに関する情報と送信電力制御量に関する情報に基づいて、個別トラフィックチャネル用送信ビームの送信電力を制御する（ステップＳ３２）。たとえば、基地局では、移動局での観測された受信レベル（または信号品質の一例であるＳＩＲの平方根値）に応じて、複数の送信ビーム単位に送信電力を決定し、送信を行う。
【００９２】
このように、本実施の形態においては、実施の形態５と同様の効果が得られるとともに、さらに、移動局からの通知情報により、個別トラフィックチャネル用送信ビームを決定することが可能となり、さらに、その送信ビームの送信電力を制御することが可能となる。
【００９３】
なお、本実施の形態において、移動局によるビームの選択処理は、受信したビームの信号品質を評価に使用しているが、たとえば、受信するビームの信号電力対干渉電力比を評価に用いることも可能である。また、図１７に示す上り回線用のスロットは、一例として、時分割に通知情報を送信するスロット構成となっているが、たとえば、データ部分に対して符号多重またはＩＱ多重を施すして送信することも可能である。
【００９４】
【発明の効果】
以上、説明したとおり、本発明によれば、移動局の位置分布が偏在している場合や、移動局毎に伝送速度が異なるような場合であっても、特定の共通制御チャネル用送信ビームの送信電力だけが大きくなることを避けるため、まず、隣接する基地局間の隣り合う共通制御チャネル用送信ビームにおける送信電力の平均値を求め、各ビームがその平均値に近づくように送信電力を制御することにより、共通制御チャネル用送信ビーム単位の送信負荷を分散させる。これにより、ビーム間の干渉を抑制することが可能となるため、通信品質の向上を実現することが可能な送信ビーム制御装置を得ることができる、という効果を奏する。
【００９５】
つぎの発明によれば、移動局の位置推定を、回線品質を考慮して、すなわち、回線品質が劣化した場合には位置情報を更新しないように制御することにより、下り回線における適切なビーム形成を実現することが可能な送信ビーム制御装置を得ることができる、という効果を奏する。
【００９６】
つぎの発明によれば、受信信号のＳＩＲ、すなわち、回線品質を考慮して受信信号の到来角度を検出し、さらに、回線品質が劣化した場合には到来角度を更新（平滑化）しないように制御することにより、下り回線における適切なビーム形成を実現することが可能な送信ビーム制御装置を得ることができる、という効果を奏する。
【００９７】
つぎの発明によれば、各共通制御チャネル用送信ビームの信号電力を、たとえば、ｍ（ただし、ｍ＞０）デシベル（ｄＢ）ステップで増減させることにより、効率良く各基地局の送信負荷を分散させることが可能な送信ビーム制御装置を得ることができる、という効果を奏する。
【００９８】
つぎの発明によれば、送信電力が所定の設定値を超えることがないため、送信ビーム制御装置の負担を軽減することが可能な送信ビーム制御装置を得ることができる、という効果を奏する。
【００９９】
つぎの発明によれば、所定の期間についてビーム毎の送信電力量の合計値を集計し、その平均値を、真のビーム毎の送信電力量の合計値とするため、より正確な共通制御チャネル用送信ビームの送信電力の制御が可能となり、その結果、均一に共通制御チャネル用送信ビームの送信負荷を分散させることが可能な送信ビーム制御装置を得ることができる、という効果を奏する。
【０１００】
つぎの発明によれば、伝送路インパルスレスポンスが、複数のビーム間で重なり合わないように、予め定められた遅延量を基地局側で与えて送信することにより、移動局におけるＲＡＫＥ合成時、それぞれのビームによる伝送路インパルスレスポンスが容易に分離でき、さらにビーム間での送信信号の干渉を効率良く防止することが可能な送信ビーム制御装置を得ることができる、という効果を奏する。
【０１０１】
つぎの発明によれば、送信電力の大きいビームに対して最も長い遅延を与えることにより、効率良く干渉を避けることが可能な送信ビーム制御装置を得ることができる、という効果を奏する。
【０１０２】
つぎの発明によれば、パイロット部分とデータ部分とを時間多重で送信することにより、干渉による特性劣化が生じない良好な通信を行うことが可能な送信ビーム制御装置を得ることができる、という効果を奏する。
【０１０３】
つぎの発明によれば、パイロット部分とデータ部分とを符号多重で送信することにより、干渉による特性劣化が生じない良好な通信を行うことが可能な送信ビーム制御装置を得ることができる、という効果を奏する。
【０１０４】
つぎの発明によれば、送信ビーム単位に異なる直交符号で拡散するため、ビーム間での干渉の発生を抑制することが可能な送信ビーム制御装置を得ることができる、という効果を奏する。
【０１０５】
つぎの発明によれば、移動局からの通知情報により、個別トラフィックチャネル用送信ビームを決定することが可能となり、さらに、その送信ビームの送信電力を制御することが可能な送信ビーム制御装置を得ることができる、という効果を奏する。
【０１０６】
つぎの発明によれば、ビーム単位の信号電力対干渉電力比を用いて各ビームに対する平方根を計算することで、より正確に個別トラフィックチャネル用送信ビームの送信電力を制御することが可能な送信ビーム制御装置を得ることができる、という効果を奏する。
【０１０７】
つぎの発明によれば、移動局の位置分布が偏在している場合や、移動局毎に伝送速度が異なるような場合であっても、特定の共通制御チャネル用送信ビームの送信電力だけが大きくなることを避けるため、まず、隣接する基地局間の隣り合う共通制御チャネル用送信ビームにおける送信電力の平均値を求め、各ビームがその平均値に近づくように送信電力を制御することにより、共通制御チャネル用送信ビーム単位の送信負荷を分散させる。これにより、ビーム間の干渉を抑制することが可能となるため、通信品質の向上を実現することが可能な制御方法を得ることができる、という効果を奏する。
【０１０８】
つぎの発明によれば、所定の期間についてビーム毎の送信電力量の合計値を集計し、その平均値を、真のビーム毎の送信電力量の合計値とするため、より正確な共通制御チャネル用送信ビームの送信電力の制御が可能となり、その結果、均一に共通制御チャネル用送信ビームの送信負荷を分散させることが可能な制御方法を得ることができる、という効果を奏する。
【０１０９】
つぎの発明によれば、伝送路インパルスレスポンスが、複数のビーム間で重なり合わないように、予め定められた遅延量を基地局側で与えて送信することにより、移動局におけるＲＡＫＥ合成時、それぞれのビームによる伝送路インパルスレスポンスが容易に分離でき、さらにビーム間での送信信号の干渉を効率良く防止することが可能な制御方法を得ることができる、という効果を奏する。
【０１１０】
つぎの発明によれば、送信ビーム単位に異なる直交符号で拡散するため、ビーム間での干渉の発生を抑制することが可能な制御方法を得ることができる、という効果を奏する。
【０１１１】
つぎの発明によれば、移動局からの通知情報により、個別トラフィックチャネル用送信ビームを決定することが可能となり、さらに、その送信ビームの送信電力を制御することが可能な制御方法を得ることができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明にかかる送信ビーム制御装置の構成を示す図である。
【図２】 送信ビーム制御装置の動作を示す実施の形態１のフローチャートである。
【図３】 送信ビーム制御装置の制御により送信される共通制御チャネル用送信ビームおよび個別トラフィックチャネル用送信ビームを示す図である。
【図４】 信号到来方向推定部２の構成を示す図である。
【図５】 到来角度検出部１６の構成を示す図である。
【図６】 フィルタリング部１９の構成を示す図である。
【図７】 正規化信号の電力と到来角度の対応関係を示す図である。
【図８】 図４とは異なる信号到来方向推定部２の構成を示す図である。
【図９】 到来角度検出部１６Ａの構成を示す図である。
【図１０】 送信ビーム制御装置の動作を示す実施の形態３のフローチャートである。
【図１１】 送信ビーム制御装置の動作を示す実施の形態４のフローチャートである。
【図１２】 伝送路インパルスレスポンスを示す図である。
【図１３】 基地局から送信する共通制御チャネルおよび個別トラフィックチャネルの送信タイミングを送信ビーム単位に示した図である。
【図１４】 伝送路インパルスレスポンスを示す図である。
【図１５】 送信ビーム制御装置の動作を示す実施の形態５のフローチャートである。
【図１６】 送信ビーム制御装置の動作を示す実施の形態６のフローチャートである。
【図１７】 基地局と移動局間の通信におけるスロットの構成を示す図である。
【図１８】 セクタセルを用いて構成される移動体通信システムの一具体例を示す図である。
【図１９】 従来の基地局の問題点を説明するための図である。
【符号の説明】
１ ビーム生成部、２ 信号到来方向推定部、３ 信号送信部、４ 送信電力算出部、５ 送信ビーム制御部、１１，１２，１３ 基地局受信ビーム、１４ アンテナ、１５ ビーム形成部、１６，１６Ａ 到来角度検出部、１７ ＳＩＲ推定部、１８ コントローラ部、１９ フィルタリング部、２０ 移動局、２１，２２，２３ ＲＡＫＥ合成部、２４，２５，２６ 絶対値算出部、２７ ３ｔｏ２選択部、２８ 減算器、２９ 加算器、３０ 正規化部、３１ 角度変換部、４１，４２，４３ 曲線、５１ 増幅器、５２ 加算器、５３ 遅延器、５４増幅器、６１ パイロットシンボル部分、６２，６３ 選択されたビームを通知する部分、６４，６５ 送信電力用制御量を通知する部分、６６ データ部分。
Claims (18)
- 基地局がカバーするセクタを覆う複数の共通制御チャネル用および個別トラフィックチャネル用の固定ビームを生成するビーム生成手段と、
前記セクタ内の移動局から送信された信号に基づいて移動局の位置を推定する信号到来方向推定手段と、
前記推定した移動局の位置に関する情報に基づいて、下り回線における移動局単位に、個別トラフィックチャネル用送信ビームを決定し、その後、送信する信号送信手段と、
前記セクタ内のすべての移動局に送信する複数の個別トラフィックチャネル用送信ビームの、ビーム単位の送信電力量の合計を算出する送信電力算出手段と、
前記ビーム単位の送信電力量の合計と、隣接する基地局の隣り合う個別トラフィックチャネル用送信ビームの送信電力量の合計と、に基づいて、基地局間で送信負荷が分散するように、共通制御チャネル用送信ビームの送信電力量の増減を制御する送信ビーム制御手段と、
を備えることを特徴とする送信ビーム制御装置。 - 前記信号到来方向推定手段は、
複数の受信ビームを使用して信号を受信し、その後、信号レベルの変動を抑圧するための正規化により到来角度を検出する到来角度検出手段と、
前記受信ビーム単位に信号品質を推定する信号品質推定手段と、
前記信号品質の推定結果に基づいて前記到来角度の検出結果を平滑化するがどうかを判断し、信号品質が所定の基準を超える場合に平滑化処理を行うフィルタ手段と、
を備えることを特徴とする請求項１記載の送信ビーム制御装置。 - 前記信号到来方向推定手段は、
複数の受信ビームを使用して信号を受信し、その後、受信ビーム単位に信号品質を推定する信号品質推定手段と、
前記信号品質の推定結果に基づいて受信信号の到来角度を検出する到来角度検出手段と、
前記信号品質の推定結果に基づいて前記到来角度の検出結果を平滑化するがどうかを判断し、信号品質が所定の基準を超える場合に平滑化処理を行うフィルタ手段と、
を備えることを特徴とする請求項１記載の送信ビーム制御装置。 - 前記送信ビーム制御手段は、前記送信電力量の合計と、前記隣接する基地局の隣り合う個別トラフィックチャネル用送信ビームの送信電力量の合計と、を用いて、送信電力量の平均値を計算し、
自身の個別トラフィックチャネル用送信ビームの送信電力量が前記平均値よりも大きい場合、その送信電力量を減少させ、
一方、前記平均値よりも小さい場合、その送信電力量を増加させることを特徴とする請求項１、２または３に記載の送信ビーム制御装置。 - 前記送信ビーム制御手段は、ある特定の共通制御チャネル用送信ビーム、または個別トラフィックチャネル用送信ビームの送信信号電力の合計が所定の値を超えた場合、共通制御チャネルのビーム制御を停止することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の送信ビーム制御装置。
- 前記送信電力算出手段は、所定の期間、前記ビーム単位の送信電力量の合計値を集計し、その平均値を、真のビーム毎の送信電力量の合計値とすることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の送信ビーム制御装置。
- 前記ビーム生成手段は、前記共通制御チャネル用および個別トラフィックチャネル用の固定ビームを生成する場合、ビーム単位に所定の遅延を与え、それぞれ送信タイミングをずらすことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の送信ビーム制御装置。
- 前記ビーム生成手段では、前記所定の遅延として、共通制御チャネル用送信ビームの送信電力が最も大きいビームに最大の遅延を与え、以降、送信電力の大きい順に段階的な遅延を与えることを特徴とする請求項７に記載の送信ビーム制御装置。
- 前記ビーム生成手段は、各ビームにより送信されるパイロット部分とデータ部分とを時間多重により送信することを特徴とする請求項７または８に記載の送信ビーム制御装置。
- 前記ビーム生成手段は、各ビームにより送信されるパイロット部分とデータ部分とを符号多重により送信することを特徴とする請求項７または８に記載の送信ビーム制御装置。
- 前記ビーム生成手段は、さらに、拡散変調時、共通制御チャネルおよび個別トラフィックチャネルの信号を、ビーム単位に異なる直交信号で拡散することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一つに記載の送信ビーム制御装置。
- 基地局がカバーするセクタを覆う複数の共通制御チャネル用および個別トラフィックチャネル用の固定ビームを生成時、ビーム単位に異なる直交信号で拡散するビーム生成手段と、
上り回線により移動局から通知されるビームの選択に関する情報と、前記選択されたビームの受信レベルまたは信号品質に関する情報と、に基づいて、個別トラフィックチャネル用送信ビームを決定し、さらに、その個別トラフィックチャネル用送信ビームの送信電力を制御する送信ビーム制御手段と、
を備えることを特徴とする送信ビーム制御装置。 - 前記送信ビーム制御手段は、前記信号品質に関する情報であるビーム単位の信号電力対干渉電力比を用いて、各ビームに対する平方根を算出し、その算出結果に基づいて、個別トラフィックチャネル用送信ビームの信号レベルを設定することを特徴とする請求項１２に記載の送信ビーム制御装置。
- 基地局がカバーするセクタを覆う複数の共通制御チャネル用および個別トラフィックチャネル用の固定ビームを生成するビーム生成ステップと、
前記セクタ内の移動局から送信された信号に基づいて移動局の位置を推定する信号到来方向推定ステップと、
前記推定した移動局の位置に関する情報に基づいて、下り回線における移動局単位に、個別トラフィックチャネル用送信ビームを決定し、その後、送信する信号送信ステップと、
前記セクタ内のすべての移動局に送信する複数の個別トラフィックチャネル用送信ビームの、ビーム単位の送信電力量の合計を算出する送信電力算出ステップと、
前記ビーム単位の送信電力量の合計と、隣接する基地局の隣り合う個別トラフィックチャネル用送信ビームの送信電力量の合計と、に基づいて、基地局間で送信負荷が分散するように、共通制御チャネル用送信ビームの送信電力量の増減を制御する送信ビーム制御ステップと、
を含むことを特徴とする制御方法。 - 前記送信電力算出ステップにあっては、所定の期間、前記ビーム単位の送信電力量の合計値を集計し、その平均値を、真のビーム毎の送信電力量の合計値とすることを特徴とする請求項１４に記載の制御方法。
- 前記ビーム生成ステップにあっては、前記共通制御チャネル用および個別トラフィックチャネル用の固定ビームを生成する場合、ビーム単位に所定の遅延を与え、それぞれ送信タイミングをずらすことを特徴とする請求項１４または１５に記載の制御方法。
- 前記ビーム生成ステップにあっては、さらに、拡散変調時、共通制御チャネルおよび個別トラフィックチャネルの信号を、ビーム単位に異なる直交信号で拡散することを特徴とする請求項１４、１５または１６に記載の制御方法。
- 基地局がカバーするセクタを覆う複数の共通制御チャネル用および個別トラフィックチャネル用の固定ビームを生成時、ビーム単位に異なる直交信号で拡散するビーム生成ステップと、
上り回線により移動局から通知されるビームの選択に関する情報と、前記選択されたビームの受信レベルまたは信号品質に関する情報と、に基づいて、個別トラフィックチャネル用送信ビームを決定し、さらに、その個別トラフィックチャネル用送信ビームの送信電力を制御する送信ビーム制御ステップと、
を含むことを特徴とする制御方法。
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