JP4505677B2 - 送信ダイバーシチ装置および送信電力調整方法 - Google Patents
送信ダイバーシチ装置および送信電力調整方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動通信において移動局の受信品質を改善するダイバーシチ装置において、送信側に複数のアンテナを有し、それらから出力される電力を制御することで移動局の受信品質を改善する送信ダイバーシチ装置および送信電力調整方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話等の移動通信の電波伝搬環境はマルチパス環境となるため、移動局の走行に伴い受信電力は大きく変動する。受信電力変動による通信品質の低下を克服し、移動局の通信品質を改善する方法の一つに受信ダイバーシチがある。受信ダイバーシチは、複数のアンテナで受信した信号を合成することで通信品質の改善を図る方法である。合成の方法により、選択合成、最大比合成等がある。しかしながら、複数のアンテナや受信機を必要とすることから移動局の装置構成の負荷は大きい。これらについては、例えば、奥村善久、進士昌明監修、「移動通信の基礎」、第7章、電子情報通信学会（1986）に詳しく説明されている。
【０００３】
一方、移動局のダイバーシチ受信の負荷を軽減する方法として基地局アンテナ切替送信ダイバーシチと呼ばれている方法がある。係る方法は、図５に示すように基地局５−１に複数のアンテナ５−２ａ、５―２ｂを設置し、移動局５−６の受信電力の高いアンテナをアンテナ切り替え制御装置５−３でスイッチ５−４を切り替え、そのアンテナから送信機５−５の信号を移動局５−６のアンテナ５−７に送信する方法である。
【０００４】
また、送信ダイバーシチの効率を一層高める方法としてＩＭＴ２０００方式で標準化されているＷ−ＣＤＭＡ方式の送信ダイバーシチがある。係る方式の基地局の構成を図６に示す。図６は、基地局アンテナ６−４ａと６−４ｂの２本とし、共通制御信号を例に説明する。各アンテナ６−４ａと６−４ｂから送信される信号はＳＴＴＤエンコーダ６−３で信号６−１１ａと信号６−１１ｂに信号変換されていて、送信機６−２から出力される。ここで、信号６−１１ｂは、信号６−１１ａの共役複素数で表す信号である。係る変換は、Space Time Transmit Diversity（ＳＴＴＤ）と呼ばれるコードの変換方法であり、この変換により各アンテナから同時に信号を送信しても移動局でダイバーシチ効果が得られる。この方法は例えば、電子情報通信学会技報ＳＳＥ９９−４４，ＲＣＳ９９−６８（１９９７−０７）及び電子情報通信学会技報ＣＳ２０００−７、ＲＣＳ２０００−１８（２０００−０５）に詳しく説明されている。
【０００５】
図７は、前記ＳＴＴＤ法における基地局アンテナから送信された電波を移動局で受信した場合の受信電力に平均的な差が生じている場合の、移動局の受信電力特性の一例である。基地局アンテナの送信電力を各々Ｐ１とＰ２とし、縦軸に受信電力の累積確率、横軸に通信チャネル受信電力としてＰ１をとる。図７から明らかなように、例えばＰ１＝ＰＷの点で、基地局アンテナの送信電力Ｐ１とＰ２が等しい時の受信電力の累積確率Ｋ２と、基地局アンテナの送信電力Ｐ１とＰ２に差がある時の受信電力の累積確率Ｋ１を比べる。基地局アンテナの送信電力の差が大きくなる程、累積確率は大きくなり、移動局の受信電力の改善効果は小さくなる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前記の基地局アンテナ切替送信ダイバーシチでは、移動局の受信電力の高いアンテナを基地局で推定するか、その情報を移動局から得る必要がある。
【０００７】
また、基地局アンテナの送信電力が異なっている場合には、各アンテナから送信された信号の移動局における受信電力に平均的な差が生じる。
【０００８】
更にまた、ＳＴＴＤによる方法では、移動局が平均的に受信電力差がある信号を受信した場合には、基地局の各アンテナの送信電力が等しい場合に比べて送信ダイバーシチによる受信特性の改善効果は小さくなる。前記したように図７より、基地局アンテナの送信電力差が大きくなる程、移動局の受信電力の改善効果が小さくなり問題であった。
【０００９】
前記何れの従来例においても、基地局アンテナに送信電力の差がある場合には送信電力を調整する手段を具備した例はあるが、その何れも各アンテナ相互間の調整はせずに基地局の送信電力を調整する方式であった。係る方式の為に、基地局アンテナの送信電力差を減少することが難しく、移動局の受信電力の改善効果は少なかった。
【００１０】
本発明は、前記問題点を解決し、送信ダイバーシチに用いる基地局アンテナの送信電力が大きく異なる場合においても、各基地局アンテナの送信電力が等しい場合と同等の受信電力の改善効果が得られる送信ダイバーシチ装置および送信電力調整方法を提供することを目的としてなされたものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために請求項１記載の送信ダイバーシチ装置は、複数のアンテナを有し、該複数のアンテナから同一の信号の位相を換えて同時に送信する基地局と、該基地局から送信される信号を受信する１つ以上のアンテナを有する受信側である移動局との間で送信電力を調整する送信ダイバーシチ方式の基地局において、
前記基地局は、移動局におけるアンテナ毎の受信電力の平均値が異なっている場合に前記基地局における複数のアンテナの何れかのアンテナから送信される送信電力を前記移動局の平均受信電力が等しくなるように調整する平均受信電力制御装置と、送信ダイバーシチを行う前記基地局の複数のアンテナにより前記移動局からの受信電力を受信して、前記移動局で生じた前記各アンテナの受信電力の差を求める手段と、前記各アンテナの受信電力の差又は比を複数の移動局について統計処理する統計処理手段と、前記統計処理手段によって得られた結果により前記基地局における複数のアンテナの何れかのアンテナから送信される送信電力を前記移動局の平均受信電力が等しくなるように、前記平均受信電力制御装置により設定された制御量を前記基地局のアンテナに与える電力調整手段と、を有することを特徴とする。
【００１５】
請求項２に記載の統計処理手段は、前記各アンテナの受信電力の比又は差を複数の移動局について保存する手段を具備することを特徴とする。
【００１６】
請求項３記載の送信ダイバーシチ装置では、基地局の複数のアンテナは、少なくとも一つが垂直偏波を送信できるアンテナであり、少なくとも一つが水平偏波を送信できるアンテナである偏波ダイバーシチアンテナを用いることを特徴とする。
【００１８】
請求項４記載の送信ダイバーシチ送信電力調整方法は、複数のアンテナを有し、該複数のアンテナから同一の信号の位相を換えて同時に送信する基地局と、該基地局から送信される信号を受信する１つ以上のアンテナを有する受信側である移動局との間で送信電力を調整する方法であって、前記基地局は、前記移動局におけるアンテナ毎の受信電力の平均値が異なっている場合に前記基地局における複数のアンテナの何れかのアンテナから送信される送信電力を、前記移動局の平均受信電力が等しくなるように調整するため、
送信ダイバーシチを行う前記基地局の複数のアンテナにより前記移動局からの受信電力を受信し、前記移動局で生じた前記各アンテナの受信電力の差を受信電力測定部で測定し、次に、統計処理部において、前記各アンテナの受信電力の差又は比を複数の移動局について統計処理し、前記統計処理によって得られた結果により、前記統計的な受信電力の平均値に基づいて、平均受信電力制御装置が前記移動局への制御量を設定し、前記基地局のアンテナから送信される送信電力を、前記移動局の平均受信電力が等しくなるように、前記制御量を電力調整部を介して調整する、各ステップを有することを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明は、送信ダイバーシチ装置において、何れも基地局における複数のアンテナの何れかのアンテナから送信される送信電力を前記移動局の受信電力の平均値が等しくなるかお互いに近づくように調整する手段を基地局に具備する。第一の実施例（図１参照）と、第二の実施例（図２参照）は、基地局からのパイロット信号を受信して移動局の平均受信電力の違いを検出し、第三の実施例（図３参照）と、第四の実施例（図４参照）は、移動局からの個別の通信に用いる信号を受信して移動局の平均受信電力の違いを検出する所に違いがある。
【００２０】
図１は、本発明に関係する基地局アンテナ切替送信ダイバーシチにおける一実施例である。基地局１−１のアンテナを１−７ａ、１−７ｂの２本としている。基地局１−１は、個別通信の送信に用いる送信機１−２と、移動局１−１１において基地局アンテナの識別を行うための信号（以下、パイロット信号と呼び、ここではパイロット信号Ｐ１とパイロット信号Ｐ２と区別して用いることにする）の送信に用いるパイロット信号１送信機１−９ａ、パイロット信号２送信機１−９ｂとを具備している。
【００２１】
又、基地局１−１の各アンテナ１−７ａ、１−７ｂから出力する基地局１−１の送信電力（位相と振幅）を調整する電力調整部１―５ａ、１−５ｂと、前記電力調整部１―５ａ、１−５ｂの各制御端子Ｃ０に接続し、前記個別の通信の送信電力を調整するための制御量を設定する平均受信電力制御装置１―６と、前記基地局１−１のアンテナ１−７ａ、１−７ｂを切り替えるスイッチ１−３と、スイッチ１−３を制御するアンテナ切り替え制御装置１−４とが具備されている。アンテナ１−７ａはスイッチ１−３の一方の出力端子Ｓ１側に、アンテナ１−７ｂはスイッチの他方の出力端子Ｓ２側に電力調整部１―５ａ、１−５ｂを介して各々、接続されている。スイッチ１−３の入力端子Ｓ０は、送信機１−２の出力端子に接続されている。
【００２２】
移動局１−１１は、１つ以上のアンテナ１−１０（図１では１本のみ図示してある）と、基地局１−１のアンテナ１−７ａ、１−７ｂから送出されるパイロット信号Ｐ１、Ｐ２を受信し、アンテナ１−１０を介して接続されているパイロット信号１受信機１−１２ａ、１―１２ｂと、該パイロット信号１受信機１−１２ａ、パイロット信号２受信機１―１２ｂに接続され、前記各パイロット信号受信機の出力の差を検出する差分検出器１−１４を具備している。 又、アンテナ１−１０には、受信機１−１３も接続されていて送信機１−１３により個別の通信の受信に用いる。なお、個別の通信は周知の方法で行い、個別の通信に用いる移動局１−１１の送信機、基地局１−１の受信機については図示していない。
【００２３】
係る構成における動作を説明する。基地局１−１は、基地局１−１と移動局１−１１との個別の通信に用いる信号Ｃ１を送信機１−２によりスイッチ１−３を介してアンテナ１−７ａ、１−７ｂを用いて送信する。アンテナ１−７ａ、１−７ｂから送信される電力は、電力調整部１―５ａ、１−５ｂにより後述する方法で調整して、アンテナ１−７ａ、１−７ｂを切替えて送信する。
【００２４】
前記した基地局のスイッチ１−３で選択されたアンテナにより送信した個別の通信（個別チャネル）に用いる信号Ｃ１は、移動局１−１１のアンテナ１−１０で受信し、受信機１−１３で通信を行う。
【００２５】
前記電力調整部１−５ａ、１−５ｂへの制御量の設定は以下のようにして行う。基地局１−１は、パイロット信号１送信機１−９ａ、パイロット信号２送信機１−９ｂからアンテナ１−７ａ、１−７ｂを介してパイロット信号Ｐ１、Ｐ２とを移動局１−１１に送信する。
【００２６】
基地局１−１のパイロット信号１送信機１−９ａ、パイロット信号２送信機１−９ｂからアンテナ１−７ａ、１−７ｂを介して送信されたパイロット信号Ｐ１、Ｐ２とは、移動局１−１１のアンテナ１−１０で受信される。パイロット信号Ｐ１、Ｐ２は、各々パイロット信号１受信機１−１２ａ、パイロット信号２受信機１−１２ｂから差分検出器１−１４に伝わり、差分検出器１−１４は、パイロット信号Ｐ１、Ｐ２の出力の差を検出する。係る信号の差は、パイロット信号受信機１−１２ａ、１―１２ｂにメータなどを設けてメータの値を測定するようにしても良い。
【００２７】
前記のようにして得たパイロット信号Ｐ１、Ｐ２の出力の差を基地局１−１の平均受信電力制御装置１−６の図示していない設定機構により電力調整部１−５ａ、１−５ｂに設定する制御量を設定する。
【００２８】
即ち、平均受信電力制御装置１−６は、前記制御量に基づいて送信電力を調整する電力調整部１−５ａ、１−５ｂの制御量を設定する機能を有する。即ち、パイロット信号Ｐ１、Ｐ２の出力の差と、どちらのパイロット信号の強度が大であるかを図示していない設定機構により平均受信電力制御装置１−６に入力する。平均受信電力制御装置１−６は、前記移動局１−１１の受信電力が低い側のアンテナに対して送信出力を増加するように電力調整部１−５ａ、１−５ｂの制御量を設定する。電力調整部１−５ａ、１−５ｂは、前記のようにして設定された制御量によって周知の方法で位相と振幅を増幅又は減少し、移動局１−１１の受信電力の平均値が等しくなるか、近づくように基地局１−１から送信される電力を制御する。
【００２９】
なお、平均受信電力制御装置１−６の前記設定機構は、パイロット信号Ｐ１、Ｐ２の出力の差と、どちらのパイロット信号の強度が大であるかを設定する以外に、パイロット信号Ｐ１、Ｐ２の出力を直接入力し、係る入力値により前記移動局１−１１の受信電力が低い側のアンテナに対して送信出力を増加するように電力調整部１−５ａ、１−５ｂの制御量を設定するようにしても良い。
【００３０】
又、図１においては、電力調整部１−５ａ、１−５ｂはスイッチ１−３の出力端子Ｓ１、Ｓ２に各々設けてあるが、何れか一方にしても良い。係る場合において、平均受信電力の小さい側のアンテナに前記電力調整部が設けられていない場合には、受信電力の大きい側のアンテナに設けられている前記電力調整部からの出力を減少し、送受信機１−２の送信出力を増加するようにする。係る増加量の調整は、移動局１−１１の受信機１−１３の受信レベルを図示していない測定機などで測定し、送信機１−２の送信出力を増加するようにしても良い。
【００３１】
なお、従来の基地局アンテナ切替送信ダイバーシチにおける基地局１−１のアンテナ１−７ａ、１−７ｂの切替は、移動局の受信感度が高いアンテナを選択して信号を送信していた。本発明ではアンテナ毎の受信電力の平均値が異なっている場合には、前記基地局における複数のアンテナの何れかのアンテナから送信される送信電力を前記移動局の平均受信電力が等しくなるように調整する。従って、前記のようにして調整した前記基地局１−１のアンテナ１−７ａ、１−７ｂアンテナから送信され、移動局１−１１で受信する受信電力の平均値は等しいので何れのアンテナを用いても良い。従って本発明ではアンテナの切り替えは交互に行い、その速度は最大ドプラー周波数より十分早い、例えば１０倍以上のものとする。ここで、最大ドプラー周波数とは、移動体の最高速度をＶ、キャリア周波数の波長をＬとすると、Ｖ／Ｌ（Ｈｚ）であらわされるものである。
【００３２】
前記した図１の発明における送信電力調整方法について以下に説明する。前記移動局１−１１において、送信電力を調整するための制御量となる基地局１−１から送信されたパイロット信号の平均受信電力の差を差分検出器１−１４で測定する。
【００３３】
前記差分検出器１−１４の出力から、アンテナ毎の受信電力の平均値が異なっている場合には、基地局１−１にある平均受信電力制御装置１−６に移動局１−１１の平均受信電力が等しくなるように前記差分検出器１−１４の出力を制御量として設定することにより送信電力を調整する。
【００３４】
図２は、本発明に関係した前記ＳＴＴＤ法における実施例である。基地局２−１のアンテナを２−７ａ、２−７ｂの２本としている。基地局２−１は、前記図６で述べた、個別の通信（個別チャネル）に用いる信号Ｃ１をＳＴＴＤエンコードする機能を有するＳＴＴＤエンコーダ２−３と、該エンコーダの出力をキャリア信号で変調する個別の通信に用いる送信機２−２と、移動局２−１１において基地局アンテナの識別を行うための信号（以下、パイロット信号と呼び、ここではパイロット信号Ｐ１とパイロット信号Ｐ２と区別して用いることにする）の送信に用いるパイロット信号１送信機２−９ａ、パイロット信号２送信機２−９ｂとを具備している。
【００３５】
又、基地局２−１の各アンテナ２−７ａ、２−７ｂに接続され、各アンテナから出力する送信電力（位相と振幅）を調整する電力調整部２−５ａ、２−５ｂと、前記電力調整部２−５ａ、２−５ｂの各制御端子Ｃ０に接続し前記送信電力を調整する制御量を設定するための平均受信電力制御装置２−６も具備している。エンコーダ２−３の出力端子は、信号２−４ａと信号２−４ｂに信号変換されていて各々送信機２−２の入力端子に接続されている。ここで、信号２−４ｂは、前記と同様信号２−４ａの共役複素数で表す信号である。送信機２−２の一方の出力端子Ｅ１は電力調整部２−５ａの入力端子に、他方の出力端子Ｅ２は電力調整部２−５ｂの入力端子に各々、接続されている。
【００３６】
移動局２−１１は、１つ以上のアンテナ２−１０（図２では１本のみ図示してある）と、基地局２−１のアンテナ２−７ａ、２−７ｂから送出されるパイロット信号Ｐ１、Ｐ２を受信し、アンテナ２−１０を介して接続されているパイロット信号１受信機２−１２ａ、２―１２ｂと、該パイロット信号１受信機２−１２ａ、パイロット信号２受信機２−１２ｂに接続され、前記各パイロット信号受信機の出力の差を検出する差分検出器２−１４を具備している。
【００３７】
又、アンテナ２−１０には、受信機２−１３が接続されている。受信機２−１３の出力端子Ｅ４は、ＳＴＴＤデコーダ２−１５の入力端子Ｅ６に接続されていて、ＳＴＴＤデコーダ２−１５は、基地局から送られＳＴＴＤエンコードされている個別の通信に用いる信号Ｃ１をエンコードして後述する時系列信号Ｓ１、Ｓ２（２−１６）として出力端子Ｅ５から出力する。なお、個別の通信は周知の方法で行い、個別の通信に用いる移動局２−１１の送信機、基地局２−１の受信機については図示していない。
【００３８】
係る構成における動作を説明する。図２において、基地局２−１の個別の通信に用いる信号Ｃ１は、ディジタル信号化され、例えばＳ１、Ｓ２の時系列信号でＳＴＴＤエンコーダ２−３に加えられる。ＳＴＴＤエンコーダ２−３に加えられた信号は、信号２−４ａと信号２−４ｂとにエンコードされる。ＳＴＴＤエンコーダ２−３の出力端子から送信機２−２に加えられた信号は送信機２−２によってエンコーダの出力をキャリア信号で変調して送信機２−２から信号２−８ａ、信号２−８ｂとして電力調整部２―５ａ、２−５ｂに出力される。信号２−８ａはアンテナ２−７ａに、信号２−８ｂはアンテナ２−７ｂから各々移動局２−２に送られる。ここで信号２−８ｂは、信号２−９ａの共役複素数で表す信号である。
【００３９】
基地局２−１は、基地局２−１と移動局２−１１との個別の通信に用いる信号Ｃ１を前記のようにＳＴＴＤエンコーダから送信機２−２を用い電力調整部２―５ａ、２−５ｂを介してアンテナ２−７ａ、２−７ｂを用いて移動局２−１１に送信する。アンテナ２−７ａ、２−７ｂから送信される電力は、電力調整部２―５ａ、２−５ｂにより後述する方法でアンテナ２−７ａと２−７ｂの送信電力が等しくなるか近づくように調整して送信する。
【００４０】
前記のアンテナ２−７ａ、２−７ｂから送信された信号は、移動局２−１１のアンテナ２−１０を介して受信機２−１３で受信されＳＴＴＤデコーダ２−１５に加えられる。そしてＳ１、Ｓ２の時系列信号でＳＴＴＤエンコードされた信号２−４は、ＳＴＴＤデコーダ２−１５でデコードされ、もとの信号Ｓ１、Ｓ２（２−１６）に復調される。
【００４１】
前記した電力調整部２−５ａ、２−５ｂの設定は以下のようにして行う。基地局２−１は、パイロット信号１送信機２−９ａ、パイロット信号２送信機２−９ｂからアンテナ２−７ａ、２−７ｂを介してパイロット信号Ｐ１、Ｐ２とを移動局２−１１に送信する。
【００４２】
基地局２−１のパイロット信号１送信機２−９ａ、パイロット信号２送信機２−９ｂからアンテナ２−７ａ、２−７ｂを介して送信されたパイロット信号Ｐ１、Ｐ２とを移動局２−１１のアンテナ２−１０で受信する。パイロット信号Ｐ１、Ｐ２は、おのおのパイロット信号１受信機２−１２ａ、パイロット信号２受信機２−１２ｂから差分検出器２−１４に伝わり、差分検出器２−１４は、パイロット信号Ｐ１、Ｐ２の出力の差を検出する。係る信号の差は、パイロット信号受信機２−１２ａ、２―１２ｂにメータなどを設けてメータの値を測定するようにしても良い。
【００４３】
平均受信電力制御装置２−６は、前記制御量に基づいて電力調整部２−５ａ、２−５ｂに送信電力を調整する調整量を設定する機能を有する。前記のようにして得たパイロット信号Ｐ１、Ｐ２の出力の差を基地局２−１の平均受信電力制御装置２−６の図示していない設定機構で電力調整部２−５ａ、２−５ｂの制御量を設定する。
【００４４】
即ち、パイロット信号Ｐ１、Ｐ２の出力の差と、どちらのパイロット信号の強度が大であるかを図示していない設定機構により平均受信電力制御装置２−６に入力する。平均受信電力制御装置２−６は、前記移動局２−１１の受信電力が低い側のアンテナに対して送信出力を増加するように電力調整部２−５ａ、２−５ｂに制御量を設定する。
【００４５】
電力調整部２−５ａ、２−５ｂは、前記のようにして平均受信電力制御装置２−６により設定された制御量により周知の方法で基地局２−１から出力される信号の位相と振幅を増幅又は減少する。なお、平均受信電力制御装置２−６の前記設定機構は、パイロット信号Ｐ１、Ｐ２の出力の差と、どちらのパイロット信号の強度が大であるかを設定する以外に、パイロット信号Ｐ１、Ｐ２の出力を直接入力し、係る入力値により前記移動局２−１１の受信電力が低い側のアンテナに対して送信出力を増加するように電力調整部調整部２−５ａ、２−５ｂに制御量を設定するようにしても良い。
【００４６】
なお、図２において電力調整部２−５ａ、２−５ｂは、送信機２−２の出力端Ｅ１、Ｅ２に各々設けてあるが、何れか一方にしても良い。係る場合において、平均受信電力の小さい側のアンテナに前記電力調整部が設けられていない場合には、受信電力の大きい側のアンテナに設けられている前記電力調整部からの出力を減少し、送信機２−２の送信出力を増加するようにする。係る増加量の調整は、移動局２−１１の送受信機２−１３の受信レベルを図示していない測定機などで測定し、送信機２−２の送信出力を増加するようにしても良い。
【００４７】
前記した図２の発明における送信電力調整方法は図１の実施例について述べたと同様であるので説明を省略する。
【００４８】
図３は、本発明の三番目の実施例である。複数の移動局に対して送信ダイバーシチ通信を行う場合において、基地局２−１の複数のアンテナ２−７ａ、２−７ｂの利得が異なる時に、前記基地局２−１の各アンテナからの受信電力を複数の移動局について統計処理する。そして係る統計処理の結果に基づいて基地局の送信電力を調整して移動局の受信電力を調整するものである。係る方式は、送信周波数と受信周波数が異なっていても平均受信電力比はおおよそ等しいことを利用して移動局からの個別の通信に用いる信号を受信して統計処理を行い、ダイバーシチの改善を計るものである。
【００４９】
図３は、ＩＭＴ２０００方式で標準化されているＷ−ＣＤＭＡ方式の送信ダイバーシチに適用したものである。図３においては、図２との差異は下記に述べる基地局２−１の受信電力測定部３−１、統計処理部３−２、受信機３−３のみである。また移動局２−１１の差分検出器２−１４は必要が無い。以下、受信電力測定部３−１、統計処理部３−２、受信機３−３以外の説明は省略し、図２と同一部分については同一の符号を付す。
【００５０】
図３において、アンテナ２−７ａには電力調整部２−５ａの出力端子、パイロット信号１送信機２−９ａの出力端子、受信機３−３の一方の入力端子に各々接続されている。また、アンテナ２−７ｂには電力調整部２−５ｂの出力端子、パイロット信号２送信機２−９ｂの出力端子、受信機３−３の他方の入力端子に各々接続されている。
【００５１】
受信機３−３の出力は受信電力測定部３−１に接続され、その出力は統計処理部３−２に接続されている。統計処理部３−２の出力は、前記した平均受信電力制御装置２−６に接続されている。ここで平均受信電力制御装置２−６は、送信電力を調整する制御量を電力調整部２−５ａ、２−５ｂに設定する機能を有する。なお、個別の通信は周知の方法で行い、個別の通信に用いる移動局１−１１の送信機、基地局１−１の受信機については図示していない。
【００５２】
係る構成における動作を説明する。図３において、基地局２−１の個別の通信に用いる信号Ｃ１は、ディジタル信号化され、例えばＳ１、Ｓ２の時系列信号でＳＴＴＤエンコーダ２−３に加えられる。ＳＴＴＤエンコーダ２−３に加えられた信号は、信号２−４ａと信号２−４ｂとにエンコードされる。
【００５３】
ＳＴＴＤエンコーダ２−３の出力端子から送信機２−２に加えられた信号は送信機２−２によってエンコーダの出力をキャリア信号で変調して送信機２−２から信号２−８ａ、信号２−８ｂとして電力調整部２―５ａ、２−５ｂに出力される。信号２−８ａはアンテナ２−７ａに、信号２−８ｂはアンテナ２−７ｂから各々移動局２−２に送られる。ここで信号２−８ｂは、信号２−９ａの共役複素数で表す信号である。
【００５４】
基地局２−１は、基地局２−１と移動局２−１１との個別の通信に用いる信号Ｃ１を前記のようにＳＴＴＤエンコーダから送信機２−２を用い電力調整部２―５ａ、２−５ｂを介してアンテナ２−７ａ、２−７ｂを用いて移動局２−１１に送信する。アンテナ２−７ａ、２−７ｂから送信される電力は、電力調整部２―５ａ、２−５ｂにより後述する方法でアンテナ２−７ａと２−７ｂの送信電力が等しくなるか近づくように調整して送信する。
【００５５】
前記のアンテナ２−７ａ、２−７ｂから送信された信号は、移動局２−１１のアンテナ２−１０を介して受信機２−１３で受信され、ＳＴＴＤデコーダ２−１５に加えられる。そして基地局２−１においてＳ１、Ｓ２の時系列信号にＳＴＴＤエンコードされた信号２−４は、ＳＴＴＤデコーダ２−１５でデコードされ、もとの信号Ｓ１、Ｓ２（２−１６）に復調される。
【００５６】
移動局２−１１は、基地局２−１と移動局２−１１との個別の通信に用いる信号Ｃ１を図示していない送信機からアンテナ２−１０を介して基地局２−１に送信する。基地局２−１の受信機３−３は、前記移動局２−１１からの個別の通信に用いる信号Ｃ１をアンテナ２−７ａ、２−７ｂで受信する。受信機３−３は、移動局２−１１から送信された信号Ｃ１を受信電力測定部３−１に伝える。
【００５７】
受信電力測定部３−１は、任意の移動局から受信した信号から各アンテナ毎に受信電力の平均値を抽出して図示していない保存手段に格納する。ここで前記受信電力測定部３−１における受信電力の平均値の格納手段は後述する統計処理部３−２に設けても良い。
【００５８】
任意の移動局からの信号をアンテナ２−７ａで受信した受信電力の平均値をrbl、アンテナ２−７ｂで受信した受信電力の平均値をrb2とおき、その比をrb＝rb１／rb2とおく。例えば、後述する図４のように、基地局アンテナに偏波ダイバーシチアンテナを用いた場合には、rbの値は移動局の周辺の環境（都市構造や地形）によって異なるため、基地局毎に異なる値を示す。
【００５９】
受信電力測定部３−１で抽出、格納された基地局毎に複数の移動局から送信された信号の受信電力の平均値rbl、rb2は、統計処理部３−２に伝えられる。統計処理部３−２は、周知の方法例えば、基地局毎に受信電力の平均値の比rbの累積分布を求める方法や、複数の平均電力比rbを平均化して受信電力の平均値を求める方法で信号の平均受信電力を統計処理する。
【００６０】
前記のようにして算出した統計的な受信電力の平均値は、基地局２−１の平均受信電力制御装置２−６を介して電力調整部２−５ａ、２−５ｂの制御量に変換される。
【００６１】
平均受信電力制御装置２−６は、前記統計的な受信電力の平均値に基づいて前記移動局２−１１の受信電力が低い側のアンテナに対して送信出力を増加するように（移動局２−１１の受信電力の平均値が等しくなるか、近づくように）電力調整部２−５ａ、２−５ｂに制御量を設定する。
【００６２】
電力調整部２−５ａ、２−５ｂは、前記のようにして平均受信電力制御装置２−６により設定された制御量により周知の方法で基地局２−１から出力される信号の位相と振幅を増幅又は減少する。
【００６３】
なお、図３においては、電力調整部２−５ａ、２−５ｂは送信機２−２の出力端Ｅ１、Ｅ２に各々設けてあるが、何れか一方にしても良い。係る場合において、平均受信電力の小さい側のアンテナに前記電力調整部が設けられていない場合には、受信電力の大きい側のアンテナに設けられている前記電力調整部からの出力を減少し、送信機２−２の送信出力を増加するようにする。係る増加量の調整は、基地局２−１の受信機３−３の受信レベルで送信機２−２の送信出力を制御するようにしても良い。
【００６４】
図４は、本発明の四番目の実施例である。基地局アンテナに垂直偏波と水平偏波を同時に送信できる偏波ダイバーシチアンテナを用いている。図４において、図３との差異はアンテナの部分のみであるので、以下においてアンテナ以外の説明は省略する。偏波ダイバーシチアンテナをダイバーシチに用いた場合の効果については、例えば進士昌明編著、「無線通信の電波伝搬」、１２章、電子情報通信学会（1992）に詳しく下記のように記述されている。
【００６５】
即ち、移動局が垂直偏波アンテナで受信する場合において、基地局が垂直偏波ダイバーシチアンテナで送信した場合と、基地局が偏波アンテナで送信した場合の信号の平均受信電力差を比較すると、基地局が垂直偏波ダイバーシチアンテナで送信した場合が優れ、市街地では5〜7dB、郊外地や開放地では10dB以上にも及ぶ。
【００６６】
図４において、偏波ダイバーシチアンテナは、垂直偏波アンテナ４―７ａと水平偏波アンテナ４−７ｂからなり、垂直偏波アンテナ４―７ａには電力調整部２−５ａの出力端子、パイロット信号１送信機２−９ａの出力端子、受信機３−３の一方の入力端子に各々接続されている。また、水平偏波アンテナ４−７ｂには電力調整部２−５ｂの出力端子、パイロット信号２送信機２−９ｂの出力端子、受信機３−３の他方の入力端子に各々接続されている。
【００６７】
基地局２−１は、前記偏波ダイバーシチアンテナ４−９の垂直偏波アンテナ４―９ａと水平偏波アンテナ４−９ｂから個別チャネルの信号を移動局２−２に送出する。
【００６８】
なお、前記した垂直偏波アンテナ４―９ａと水平偏波アンテナ４−９ｂは、水平偏波アンテナ４−７ｂに電力調整部２−５ａの出力端子、パイロット信号１送信機２−９ａの出力端子、受信機３−３の一方の入力端子を各々接続しまた、垂直偏波アンテナ４―７ａに電力調整部２−５ｂの出力端子、パイロット信号２送信機２−９ｂの出力端子、受信機３−３の他方の入力端子を各々接続するようにしても良い。
【００６９】
【発明の効果】
請求項１記載の送信ダイバーシチ装置によれば、アンテナ毎の受信電力の平均値が異なっている場合でも各基地局アンテナの送信電力が等しい場合と同等になるように調整することができ、基地局側で、移動局で生じた各アンテナの受信電力の差を求め、この受信電力の差または比を複数の移動局について統計処理し、その結果から、移動局の平均受信電力が等しくなるように、設定された制御量を基地局のアンテナに与えるので、移動局の周囲環境の影響を受けることなく、送信ダイバーシチの改善効果が得られる。
【００７０】
また、請求項２に記載の統計処理手段は、各アンテナの受信電力の比又は差を複数の移動局について保存する手段を具備するので、統計処理を容易にすることができる。さらに、請求項３の構成によれば、偏波ダイバーシチアンテナを用いることにより、垂直偏波アンテナと水平偏波アンテナで送信した場合に比べて受信電力を改善できる。
【００７６】
請求項４記載の構成によれば、Ｗ−ＣＤＭＡ方式の送信ダイバーシチに用いる移動局アンテナの受信電力の平均値が異なる場合においても、各基地局アンテナの送信電力が等しい場合と同等になるように調整することができ、移動局の周囲環境の影響を受けることなく、送信ダイバーシチの改善効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】基地局アンテナ切替送信ダイバーシチにおける本発明の実施例である。
【図２】本発明のＳＴＴＤ法における実施例である。
【図３】受信電力の差を複数の移動局について統計処理する本発明の実施例である。
【図４】偏波ダイバーシチアンテナを用いた本発明の実施例である。
【図５】従来の基地局アンテナ切替送信ダイバーシチの構成図である。
【図６】従来のＷ−ＣＤＭＡ方式の送信ダイバーシチの構成図である。
【図７】基地局アンテナの送信電力に平均的な差が生じている場合の、移動局の受信電力特性の一例である。
【符号の説明】
１―１ 基地局
１−２ 送信機
１−５ａ，１−５ｂ ウェイト調整部
１−６ ウェイト制御装置
１−１１ 移動局
１―１４ ウェイト計算部
３−１ 受信電力測定部
３−２ 統計処理部
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動通信において移動局の受信品質を改善するダイバーシチ装置において、送信側に複数のアンテナを有し、それらから出力される電力を制御することで移動局の受信品質を改善する送信ダイバーシチ装置および送信電力調整方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話等の移動通信の電波伝搬環境はマルチパス環境となるため、移動局の走行に伴い受信電力は大きく変動する。受信電力変動による通信品質の低下を克服し、移動局の通信品質を改善する方法の一つに受信ダイバーシチがある。受信ダイバーシチは、複数のアンテナで受信した信号を合成することで通信品質の改善を図る方法である。合成の方法により、選択合成、最大比合成等がある。しかしながら、複数のアンテナや受信機を必要とすることから移動局の装置構成の負荷は大きい。これらについては、例えば、奥村善久、進士昌明監修、「移動通信の基礎」、第7章、電子情報通信学会（1986）に詳しく説明されている。
【０００３】
一方、移動局のダイバーシチ受信の負荷を軽減する方法として基地局アンテナ切替送信ダイバーシチと呼ばれている方法がある。係る方法は、図５に示すように基地局５−１に複数のアンテナ５−２ａ、５―２ｂを設置し、移動局５−６の受信電力の高いアンテナをアンテナ切り替え制御装置５−３でスイッチ５−４を切り替え、そのアンテナから送信機５−５の信号を移動局５−６のアンテナ５−７に送信する方法である。
【０００４】
また、送信ダイバーシチの効率を一層高める方法としてＩＭＴ２０００方式で標準化されているＷ−ＣＤＭＡ方式の送信ダイバーシチがある。係る方式の基地局の構成を図６に示す。図６は、基地局アンテナ６−４ａと６−４ｂの２本とし、共通制御信号を例に説明する。各アンテナ６−４ａと６−４ｂから送信される信号はＳＴＴＤエンコーダ６−３で信号６−１１ａと信号６−１１ｂに信号変換されていて、送信機６−２から出力される。ここで、信号６−１１ｂは、信号６−１１ａの共役複素数で表す信号である。係る変換は、Space Time Transmit Diversity（ＳＴＴＤ）と呼ばれるコードの変換方法であり、この変換により各アンテナから同時に信号を送信しても移動局でダイバーシチ効果が得られる。この方法は例えば、電子情報通信学会技報ＳＳＥ９９−４４，ＲＣＳ９９−６８（１９９７−０７）及び電子情報通信学会技報ＣＳ２０００−７、ＲＣＳ２０００−１８（２０００−０５）に詳しく説明されている。
【０００５】
図７は、前記ＳＴＴＤ法における基地局アンテナから送信された電波を移動局で受信した場合の受信電力に平均的な差が生じている場合の、移動局の受信電力特性の一例である。基地局アンテナの送信電力を各々Ｐ１とＰ２とし、縦軸に受信電力の累積確率、横軸に通信チャネル受信電力としてＰ１をとる。図７から明らかなように、例えばＰ１＝ＰＷの点で、基地局アンテナの送信電力Ｐ１とＰ２が等しい時の受信電力の累積確率Ｋ２と、基地局アンテナの送信電力Ｐ１とＰ２に差がある時の受信電力の累積確率Ｋ１を比べる。基地局アンテナの送信電力の差が大きくなる程、累積確率は大きくなり、移動局の受信電力の改善効果は小さくなる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前記の基地局アンテナ切替送信ダイバーシチでは、移動局の受信電力の高いアンテナを基地局で推定するか、その情報を移動局から得る必要がある。
【０００７】
また、基地局アンテナの送信電力が異なっている場合には、各アンテナから送信された信号の移動局における受信電力に平均的な差が生じる。
【０００８】
更にまた、ＳＴＴＤによる方法では、移動局が平均的に受信電力差がある信号を受信した場合には、基地局の各アンテナの送信電力が等しい場合に比べて送信ダイバーシチによる受信特性の改善効果は小さくなる。前記したように図７より、基地局アンテナの送信電力差が大きくなる程、移動局の受信電力の改善効果が小さくなり問題であった。
【０００９】
前記何れの従来例においても、基地局アンテナに送信電力の差がある場合には送信電力を調整する手段を具備した例はあるが、その何れも各アンテナ相互間の調整はせずに基地局の送信電力を調整する方式であった。係る方式の為に、基地局アンテナの送信電力差を減少することが難しく、移動局の受信電力の改善効果は少なかった。
【００１０】
本発明は、前記問題点を解決し、送信ダイバーシチに用いる基地局アンテナの送信電力が大きく異なる場合においても、各基地局アンテナの送信電力が等しい場合と同等の受信電力の改善効果が得られる送信ダイバーシチ装置および送信電力調整方法を提供することを目的としてなされたものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために請求項１記載の送信ダイバーシチ装置は、複数のアンテナを有し、該複数のアンテナから同一の信号の位相を換えて同時に送信する基地局と、該基地局から送信される信号を受信する１つ以上のアンテナを有する受信側である移動局との間で送信電力を調整する送信ダイバーシチ方式の基地局において、
前記基地局は、移動局におけるアンテナ毎の受信電力の平均値が異なっている場合に前記基地局における複数のアンテナの何れかのアンテナから送信される送信電力を前記移動局の平均受信電力が等しくなるように調整する平均受信電力制御装置と、送信ダイバーシチを行う前記基地局の複数のアンテナにより前記移動局からの受信電力を受信して、前記移動局で生じた前記各アンテナの受信電力の差を求める手段と、前記各アンテナの受信電力の差又は比を複数の移動局について統計処理する統計処理手段と、前記統計処理手段によって得られた結果により前記基地局における複数のアンテナの何れかのアンテナから送信される送信電力を前記移動局の平均受信電力が等しくなるように、前記平均受信電力制御装置により設定された制御量を前記基地局のアンテナに与える電力調整手段と、を有することを特徴とする。
【００１５】
請求項２に記載の統計処理手段は、前記各アンテナの受信電力の比又は差を複数の移動局について保存する手段を具備することを特徴とする。
【００１６】
請求項３記載の送信ダイバーシチ装置では、基地局の複数のアンテナは、少なくとも一つが垂直偏波を送信できるアンテナであり、少なくとも一つが水平偏波を送信できるアンテナである偏波ダイバーシチアンテナを用いることを特徴とする。
【００１８】
請求項４記載の送信ダイバーシチ送信電力調整方法は、複数のアンテナを有し、該複数のアンテナから同一の信号の位相を換えて同時に送信する基地局と、該基地局から送信される信号を受信する１つ以上のアンテナを有する受信側である移動局との間で送信電力を調整する方法であって、前記基地局は、前記移動局におけるアンテナ毎の受信電力の平均値が異なっている場合に前記基地局における複数のアンテナの何れかのアンテナから送信される送信電力を、前記移動局の平均受信電力が等しくなるように調整するため、
送信ダイバーシチを行う前記基地局の複数のアンテナにより前記移動局からの受信電力を受信し、前記移動局で生じた前記各アンテナの受信電力の差を受信電力測定部で測定し、次に、統計処理部において、前記各アンテナの受信電力の差又は比を複数の移動局について統計処理し、前記統計処理によって得られた結果により、前記統計的な受信電力の平均値に基づいて、平均受信電力制御装置が前記移動局への制御量を設定し、前記基地局のアンテナから送信される送信電力を、前記移動局の平均受信電力が等しくなるように、前記制御量を電力調整部を介して調整する、各ステップを有することを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明は、送信ダイバーシチ装置において、何れも基地局における複数のアンテナの何れかのアンテナから送信される送信電力を前記移動局の受信電力の平均値が等しくなるかお互いに近づくように調整する手段を基地局に具備する。第一の実施例（図１参照）と、第二の実施例（図２参照）は、基地局からのパイロット信号を受信して移動局の平均受信電力の違いを検出し、第三の実施例（図３参照）と、第四の実施例（図４参照）は、移動局からの個別の通信に用いる信号を受信して移動局の平均受信電力の違いを検出する所に違いがある。
【００２０】
図１は、本発明に関係する基地局アンテナ切替送信ダイバーシチにおける一実施例である。基地局１−１のアンテナを１−７ａ、１−７ｂの２本としている。基地局１−１は、個別通信の送信に用いる送信機１−２と、移動局１−１１において基地局アンテナの識別を行うための信号（以下、パイロット信号と呼び、ここではパイロット信号Ｐ１とパイロット信号Ｐ２と区別して用いることにする）の送信に用いるパイロット信号１送信機１−９ａ、パイロット信号２送信機１−９ｂとを具備している。
【００２１】
又、基地局１−１の各アンテナ１−７ａ、１−７ｂから出力する基地局１−１の送信電力（位相と振幅）を調整する電力調整部１―５ａ、１−５ｂと、前記電力調整部１―５ａ、１−５ｂの各制御端子Ｃ０に接続し、前記個別の通信の送信電力を調整するための制御量を設定する平均受信電力制御装置１―６と、前記基地局１−１のアンテナ１−７ａ、１−７ｂを切り替えるスイッチ１−３と、スイッチ１−３を制御するアンテナ切り替え制御装置１−４とが具備されている。アンテナ１−７ａはスイッチ１−３の一方の出力端子Ｓ１側に、アンテナ１−７ｂはスイッチの他方の出力端子Ｓ２側に電力調整部１―５ａ、１−５ｂを介して各々、接続されている。スイッチ１−３の入力端子Ｓ０は、送信機１−２の出力端子に接続されている。
【００２２】
移動局１−１１は、１つ以上のアンテナ１−１０（図１では１本のみ図示してある）と、基地局１−１のアンテナ１−７ａ、１−７ｂから送出されるパイロット信号Ｐ１、Ｐ２を受信し、アンテナ１−１０を介して接続されているパイロット信号１受信機１−１２ａ、１―１２ｂと、該パイロット信号１受信機１−１２ａ、パイロット信号２受信機１―１２ｂに接続され、前記各パイロット信号受信機の出力の差を検出する差分検出器１−１４を具備している。 又、アンテナ１−１０には、受信機１−１３も接続されていて送信機１−１３により個別の通信の受信に用いる。なお、個別の通信は周知の方法で行い、個別の通信に用いる移動局１−１１の送信機、基地局１−１の受信機については図示していない。
【００２３】
係る構成における動作を説明する。基地局１−１は、基地局１−１と移動局１−１１との個別の通信に用いる信号Ｃ１を送信機１−２によりスイッチ１−３を介してアンテナ１−７ａ、１−７ｂを用いて送信する。アンテナ１−７ａ、１−７ｂから送信される電力は、電力調整部１―５ａ、１−５ｂにより後述する方法で調整して、アンテナ１−７ａ、１−７ｂを切替えて送信する。
【００２４】
前記した基地局のスイッチ１−３で選択されたアンテナにより送信した個別の通信（個別チャネル）に用いる信号Ｃ１は、移動局１−１１のアンテナ１−１０で受信し、受信機１−１３で通信を行う。
【００２５】
前記電力調整部１−５ａ、１−５ｂへの制御量の設定は以下のようにして行う。基地局１−１は、パイロット信号１送信機１−９ａ、パイロット信号２送信機１−９ｂからアンテナ１−７ａ、１−７ｂを介してパイロット信号Ｐ１、Ｐ２とを移動局１−１１に送信する。
【００２６】
基地局１−１のパイロット信号１送信機１−９ａ、パイロット信号２送信機１−９ｂからアンテナ１−７ａ、１−７ｂを介して送信されたパイロット信号Ｐ１、Ｐ２とは、移動局１−１１のアンテナ１−１０で受信される。パイロット信号Ｐ１、Ｐ２は、各々パイロット信号１受信機１−１２ａ、パイロット信号２受信機１−１２ｂから差分検出器１−１４に伝わり、差分検出器１−１４は、パイロット信号Ｐ１、Ｐ２の出力の差を検出する。係る信号の差は、パイロット信号受信機１−１２ａ、１―１２ｂにメータなどを設けてメータの値を測定するようにしても良い。
【００２７】
前記のようにして得たパイロット信号Ｐ１、Ｐ２の出力の差を基地局１−１の平均受信電力制御装置１−６の図示していない設定機構により電力調整部１−５ａ、１−５ｂに設定する制御量を設定する。
【００２８】
即ち、平均受信電力制御装置１−６は、前記制御量に基づいて送信電力を調整する電力調整部１−５ａ、１−５ｂの制御量を設定する機能を有する。即ち、パイロット信号Ｐ１、Ｐ２の出力の差と、どちらのパイロット信号の強度が大であるかを図示していない設定機構により平均受信電力制御装置１−６に入力する。平均受信電力制御装置１−６は、前記移動局１−１１の受信電力が低い側のアンテナに対して送信出力を増加するように電力調整部１−５ａ、１−５ｂの制御量を設定する。電力調整部１−５ａ、１−５ｂは、前記のようにして設定された制御量によって周知の方法で位相と振幅を増幅又は減少し、移動局１−１１の受信電力の平均値が等しくなるか、近づくように基地局１−１から送信される電力を制御する。
【００２９】
なお、平均受信電力制御装置１−６の前記設定機構は、パイロット信号Ｐ１、Ｐ２の出力の差と、どちらのパイロット信号の強度が大であるかを設定する以外に、パイロット信号Ｐ１、Ｐ２の出力を直接入力し、係る入力値により前記移動局１−１１の受信電力が低い側のアンテナに対して送信出力を増加するように電力調整部１−５ａ、１−５ｂの制御量を設定するようにしても良い。
【００３０】
又、図１においては、電力調整部１−５ａ、１−５ｂはスイッチ１−３の出力端子Ｓ１、Ｓ２に各々設けてあるが、何れか一方にしても良い。係る場合において、平均受信電力の小さい側のアンテナに前記電力調整部が設けられていない場合には、受信電力の大きい側のアンテナに設けられている前記電力調整部からの出力を減少し、送受信機１−２の送信出力を増加するようにする。係る増加量の調整は、移動局１−１１の受信機１−１３の受信レベルを図示していない測定機などで測定し、送信機１−２の送信出力を増加するようにしても良い。
【００３１】
なお、従来の基地局アンテナ切替送信ダイバーシチにおける基地局１−１のアンテナ１−７ａ、１−７ｂの切替は、移動局の受信感度が高いアンテナを選択して信号を送信していた。本発明ではアンテナ毎の受信電力の平均値が異なっている場合には、前記基地局における複数のアンテナの何れかのアンテナから送信される送信電力を前記移動局の平均受信電力が等しくなるように調整する。従って、前記のようにして調整した前記基地局１−１のアンテナ１−７ａ、１−７ｂアンテナから送信され、移動局１−１１で受信する受信電力の平均値は等しいので何れのアンテナを用いても良い。従って本発明ではアンテナの切り替えは交互に行い、その速度は最大ドプラー周波数より十分早い、例えば１０倍以上のものとする。ここで、最大ドプラー周波数とは、移動体の最高速度をＶ、キャリア周波数の波長をＬとすると、Ｖ／Ｌ（Ｈｚ）であらわされるものである。
【００３２】
前記した図１の発明における送信電力調整方法について以下に説明する。前記移動局１−１１において、送信電力を調整するための制御量となる基地局１−１から送信されたパイロット信号の平均受信電力の差を差分検出器１−１４で測定する。
【００３３】
前記差分検出器１−１４の出力から、アンテナ毎の受信電力の平均値が異なっている場合には、基地局１−１にある平均受信電力制御装置１−６に移動局１−１１の平均受信電力が等しくなるように前記差分検出器１−１４の出力を制御量として設定することにより送信電力を調整する。
【００３４】
図２は、本発明に関係した前記ＳＴＴＤ法における実施例である。基地局２−１のアンテナを２−７ａ、２−７ｂの２本としている。基地局２−１は、前記図６で述べた、個別の通信（個別チャネル）に用いる信号Ｃ１をＳＴＴＤエンコードする機能を有するＳＴＴＤエンコーダ２−３と、該エンコーダの出力をキャリア信号で変調する個別の通信に用いる送信機２−２と、移動局２−１１において基地局アンテナの識別を行うための信号（以下、パイロット信号と呼び、ここではパイロット信号Ｐ１とパイロット信号Ｐ２と区別して用いることにする）の送信に用いるパイロット信号１送信機２−９ａ、パイロット信号２送信機２−９ｂとを具備している。
【００３５】
又、基地局２−１の各アンテナ２−７ａ、２−７ｂに接続され、各アンテナから出力する送信電力（位相と振幅）を調整する電力調整部２−５ａ、２−５ｂと、前記電力調整部２−５ａ、２−５ｂの各制御端子Ｃ０に接続し前記送信電力を調整する制御量を設定するための平均受信電力制御装置２−６も具備している。エンコーダ２−３の出力端子は、信号２−４ａと信号２−４ｂに信号変換されていて各々送信機２−２の入力端子に接続されている。ここで、信号２−４ｂは、前記と同様信号２−４ａの共役複素数で表す信号である。送信機２−２の一方の出力端子Ｅ１は電力調整部２−５ａの入力端子に、他方の出力端子Ｅ２は電力調整部２−５ｂの入力端子に各々、接続されている。
【００３６】
移動局２−１１は、１つ以上のアンテナ２−１０（図２では１本のみ図示してある）と、基地局２−１のアンテナ２−７ａ、２−７ｂから送出されるパイロット信号Ｐ１、Ｐ２を受信し、アンテナ２−１０を介して接続されているパイロット信号１受信機２−１２ａ、２―１２ｂと、該パイロット信号１受信機２−１２ａ、パイロット信号２受信機２−１２ｂに接続され、前記各パイロット信号受信機の出力の差を検出する差分検出器２−１４を具備している。
【００３７】
又、アンテナ２−１０には、受信機２−１３が接続されている。受信機２−１３の出力端子Ｅ４は、ＳＴＴＤデコーダ２−１５の入力端子Ｅ６に接続されていて、ＳＴＴＤデコーダ２−１５は、基地局から送られＳＴＴＤエンコードされている個別の通信に用いる信号Ｃ１をエンコードして後述する時系列信号Ｓ１、Ｓ２（２−１６）として出力端子Ｅ５から出力する。なお、個別の通信は周知の方法で行い、個別の通信に用いる移動局２−１１の送信機、基地局２−１の受信機については図示していない。
【００３８】
係る構成における動作を説明する。図２において、基地局２−１の個別の通信に用いる信号Ｃ１は、ディジタル信号化され、例えばＳ１、Ｓ２の時系列信号でＳＴＴＤエンコーダ２−３に加えられる。ＳＴＴＤエンコーダ２−３に加えられた信号は、信号２−４ａと信号２−４ｂとにエンコードされる。ＳＴＴＤエンコーダ２−３の出力端子から送信機２−２に加えられた信号は送信機２−２によってエンコーダの出力をキャリア信号で変調して送信機２−２から信号２−８ａ、信号２−８ｂとして電力調整部２―５ａ、２−５ｂに出力される。信号２−８ａはアンテナ２−７ａに、信号２−８ｂはアンテナ２−７ｂから各々移動局２−２に送られる。ここで信号２−８ｂは、信号２−９ａの共役複素数で表す信号である。
【００３９】
基地局２−１は、基地局２−１と移動局２−１１との個別の通信に用いる信号Ｃ１を前記のようにＳＴＴＤエンコーダから送信機２−２を用い電力調整部２―５ａ、２−５ｂを介してアンテナ２−７ａ、２−７ｂを用いて移動局２−１１に送信する。アンテナ２−７ａ、２−７ｂから送信される電力は、電力調整部２―５ａ、２−５ｂにより後述する方法でアンテナ２−７ａと２−７ｂの送信電力が等しくなるか近づくように調整して送信する。
【００４０】
前記のアンテナ２−７ａ、２−７ｂから送信された信号は、移動局２−１１のアンテナ２−１０を介して受信機２−１３で受信されＳＴＴＤデコーダ２−１５に加えられる。そしてＳ１、Ｓ２の時系列信号でＳＴＴＤエンコードされた信号２−４は、ＳＴＴＤデコーダ２−１５でデコードされ、もとの信号Ｓ１、Ｓ２（２−１６）に復調される。
【００４１】
前記した電力調整部２−５ａ、２−５ｂの設定は以下のようにして行う。基地局２−１は、パイロット信号１送信機２−９ａ、パイロット信号２送信機２−９ｂからアンテナ２−７ａ、２−７ｂを介してパイロット信号Ｐ１、Ｐ２とを移動局２−１１に送信する。
【００４２】
基地局２−１のパイロット信号１送信機２−９ａ、パイロット信号２送信機２−９ｂからアンテナ２−７ａ、２−７ｂを介して送信されたパイロット信号Ｐ１、Ｐ２とを移動局２−１１のアンテナ２−１０で受信する。パイロット信号Ｐ１、Ｐ２は、おのおのパイロット信号１受信機２−１２ａ、パイロット信号２受信機２−１２ｂから差分検出器２−１４に伝わり、差分検出器２−１４は、パイロット信号Ｐ１、Ｐ２の出力の差を検出する。係る信号の差は、パイロット信号受信機２−１２ａ、２―１２ｂにメータなどを設けてメータの値を測定するようにしても良い。
【００４３】
平均受信電力制御装置２−６は、前記制御量に基づいて電力調整部２−５ａ、２−５ｂに送信電力を調整する調整量を設定する機能を有する。前記のようにして得たパイロット信号Ｐ１、Ｐ２の出力の差を基地局２−１の平均受信電力制御装置２−６の図示していない設定機構で電力調整部２−５ａ、２−５ｂの制御量を設定する。
【００４４】
即ち、パイロット信号Ｐ１、Ｐ２の出力の差と、どちらのパイロット信号の強度が大であるかを図示していない設定機構により平均受信電力制御装置２−６に入力する。平均受信電力制御装置２−６は、前記移動局２−１１の受信電力が低い側のアンテナに対して送信出力を増加するように電力調整部２−５ａ、２−５ｂに制御量を設定する。
【００４５】
電力調整部２−５ａ、２−５ｂは、前記のようにして平均受信電力制御装置２−６により設定された制御量により周知の方法で基地局２−１から出力される信号の位相と振幅を増幅又は減少する。なお、平均受信電力制御装置２−６の前記設定機構は、パイロット信号Ｐ１、Ｐ２の出力の差と、どちらのパイロット信号の強度が大であるかを設定する以外に、パイロット信号Ｐ１、Ｐ２の出力を直接入力し、係る入力値により前記移動局２−１１の受信電力が低い側のアンテナに対して送信出力を増加するように電力調整部調整部２−５ａ、２−５ｂに制御量を設定するようにしても良い。
【００４６】
なお、図２において電力調整部２−５ａ、２−５ｂは、送信機２−２の出力端Ｅ１、Ｅ２に各々設けてあるが、何れか一方にしても良い。係る場合において、平均受信電力の小さい側のアンテナに前記電力調整部が設けられていない場合には、受信電力の大きい側のアンテナに設けられている前記電力調整部からの出力を減少し、送信機２−２の送信出力を増加するようにする。係る増加量の調整は、移動局２−１１の送受信機２−１３の受信レベルを図示していない測定機などで測定し、送信機２−２の送信出力を増加するようにしても良い。
【００４７】
前記した図２の発明における送信電力調整方法は図１の実施例について述べたと同様であるので説明を省略する。
【００４８】
図３は、本発明の三番目の実施例である。複数の移動局に対して送信ダイバーシチ通信を行う場合において、基地局２−１の複数のアンテナ２−７ａ、２−７ｂの利得が異なる時に、前記基地局２−１の各アンテナからの受信電力を複数の移動局について統計処理する。そして係る統計処理の結果に基づいて基地局の送信電力を調整して移動局の受信電力を調整するものである。係る方式は、送信周波数と受信周波数が異なっていても平均受信電力比はおおよそ等しいことを利用して移動局からの個別の通信に用いる信号を受信して統計処理を行い、ダイバーシチの改善を計るものである。
【００４９】
図３は、ＩＭＴ２０００方式で標準化されているＷ−ＣＤＭＡ方式の送信ダイバーシチに適用したものである。図３においては、図２との差異は下記に述べる基地局２−１の受信電力測定部３−１、統計処理部３−２、受信機３−３のみである。また移動局２−１１の差分検出器２−１４は必要が無い。以下、受信電力測定部３−１、統計処理部３−２、受信機３−３以外の説明は省略し、図２と同一部分については同一の符号を付す。
【００５０】
図３において、アンテナ２−７ａには電力調整部２−５ａの出力端子、パイロット信号１送信機２−９ａの出力端子、受信機３−３の一方の入力端子に各々接続されている。また、アンテナ２−７ｂには電力調整部２−５ｂの出力端子、パイロット信号２送信機２−９ｂの出力端子、受信機３−３の他方の入力端子に各々接続されている。
【００５１】
受信機３−３の出力は受信電力測定部３−１に接続され、その出力は統計処理部３−２に接続されている。統計処理部３−２の出力は、前記した平均受信電力制御装置２−６に接続されている。ここで平均受信電力制御装置２−６は、送信電力を調整する制御量を電力調整部２−５ａ、２−５ｂに設定する機能を有する。なお、個別の通信は周知の方法で行い、個別の通信に用いる移動局１−１１の送信機、基地局１−１の受信機については図示していない。
【００５２】
係る構成における動作を説明する。図３において、基地局２−１の個別の通信に用いる信号Ｃ１は、ディジタル信号化され、例えばＳ１、Ｓ２の時系列信号でＳＴＴＤエンコーダ２−３に加えられる。ＳＴＴＤエンコーダ２−３に加えられた信号は、信号２−４ａと信号２−４ｂとにエンコードされる。
【００５３】
ＳＴＴＤエンコーダ２−３の出力端子から送信機２−２に加えられた信号は送信機２−２によってエンコーダの出力をキャリア信号で変調して送信機２−２から信号２−８ａ、信号２−８ｂとして電力調整部２―５ａ、２−５ｂに出力される。信号２−８ａはアンテナ２−７ａに、信号２−８ｂはアンテナ２−７ｂから各々移動局２−２に送られる。ここで信号２−８ｂは、信号２−９ａの共役複素数で表す信号である。
【００５４】
基地局２−１は、基地局２−１と移動局２−１１との個別の通信に用いる信号Ｃ１を前記のようにＳＴＴＤエンコーダから送信機２−２を用い電力調整部２―５ａ、２−５ｂを介してアンテナ２−７ａ、２−７ｂを用いて移動局２−１１に送信する。アンテナ２−７ａ、２−７ｂから送信される電力は、電力調整部２―５ａ、２−５ｂにより後述する方法でアンテナ２−７ａと２−７ｂの送信電力が等しくなるか近づくように調整して送信する。
【００５５】
前記のアンテナ２−７ａ、２−７ｂから送信された信号は、移動局２−１１のアンテナ２−１０を介して受信機２−１３で受信され、ＳＴＴＤデコーダ２−１５に加えられる。そして基地局２−１においてＳ１、Ｓ２の時系列信号にＳＴＴＤエンコードされた信号２−４は、ＳＴＴＤデコーダ２−１５でデコードされ、もとの信号Ｓ１、Ｓ２（２−１６）に復調される。
【００５６】
移動局２−１１は、基地局２−１と移動局２−１１との個別の通信に用いる信号Ｃ１を図示していない送信機からアンテナ２−１０を介して基地局２−１に送信する。基地局２−１の受信機３−３は、前記移動局２−１１からの個別の通信に用いる信号Ｃ１をアンテナ２−７ａ、２−７ｂで受信する。受信機３−３は、移動局２−１１から送信された信号Ｃ１を受信電力測定部３−１に伝える。
【００５７】
受信電力測定部３−１は、任意の移動局から受信した信号から各アンテナ毎に受信電力の平均値を抽出して図示していない保存手段に格納する。ここで前記受信電力測定部３−１における受信電力の平均値の格納手段は後述する統計処理部３−２に設けても良い。
【００５８】
任意の移動局からの信号をアンテナ２−７ａで受信した受信電力の平均値をrbl、アンテナ２−７ｂで受信した受信電力の平均値をrb2とおき、その比をrb＝rb１／rb2とおく。例えば、後述する図４のように、基地局アンテナに偏波ダイバーシチアンテナを用いた場合には、rbの値は移動局の周辺の環境（都市構造や地形）によって異なるため、基地局毎に異なる値を示す。
【００５９】
受信電力測定部３−１で抽出、格納された基地局毎に複数の移動局から送信された信号の受信電力の平均値rbl、rb2は、統計処理部３−２に伝えられる。統計処理部３−２は、周知の方法例えば、基地局毎に受信電力の平均値の比rbの累積分布を求める方法や、複数の平均電力比rbを平均化して受信電力の平均値を求める方法で信号の平均受信電力を統計処理する。
【００６０】
前記のようにして算出した統計的な受信電力の平均値は、基地局２−１の平均受信電力制御装置２−６を介して電力調整部２−５ａ、２−５ｂの制御量に変換される。
【００６１】
平均受信電力制御装置２−６は、前記統計的な受信電力の平均値に基づいて前記移動局２−１１の受信電力が低い側のアンテナに対して送信出力を増加するように（移動局２−１１の受信電力の平均値が等しくなるか、近づくように）電力調整部２−５ａ、２−５ｂに制御量を設定する。
【００６２】
電力調整部２−５ａ、２−５ｂは、前記のようにして平均受信電力制御装置２−６により設定された制御量により周知の方法で基地局２−１から出力される信号の位相と振幅を増幅又は減少する。
【００６３】
なお、図３においては、電力調整部２−５ａ、２−５ｂは送信機２−２の出力端Ｅ１、Ｅ２に各々設けてあるが、何れか一方にしても良い。係る場合において、平均受信電力の小さい側のアンテナに前記電力調整部が設けられていない場合には、受信電力の大きい側のアンテナに設けられている前記電力調整部からの出力を減少し、送信機２−２の送信出力を増加するようにする。係る増加量の調整は、基地局２−１の受信機３−３の受信レベルで送信機２−２の送信出力を制御するようにしても良い。
【００６４】
図４は、本発明の四番目の実施例である。基地局アンテナに垂直偏波と水平偏波を同時に送信できる偏波ダイバーシチアンテナを用いている。図４において、図３との差異はアンテナの部分のみであるので、以下においてアンテナ以外の説明は省略する。偏波ダイバーシチアンテナをダイバーシチに用いた場合の効果については、例えば進士昌明編著、「無線通信の電波伝搬」、１２章、電子情報通信学会（1992）に詳しく下記のように記述されている。
【００６５】
即ち、移動局が垂直偏波アンテナで受信する場合において、基地局が垂直偏波ダイバーシチアンテナで送信した場合と、基地局が偏波アンテナで送信した場合の信号の平均受信電力差を比較すると、基地局が垂直偏波ダイバーシチアンテナで送信した場合が優れ、市街地では5〜7dB、郊外地や開放地では10dB以上にも及ぶ。
【００６６】
図４において、偏波ダイバーシチアンテナは、垂直偏波アンテナ４―７ａと水平偏波アンテナ４−７ｂからなり、垂直偏波アンテナ４―７ａには電力調整部２−５ａの出力端子、パイロット信号１送信機２−９ａの出力端子、受信機３−３の一方の入力端子に各々接続されている。また、水平偏波アンテナ４−７ｂには電力調整部２−５ｂの出力端子、パイロット信号２送信機２−９ｂの出力端子、受信機３−３の他方の入力端子に各々接続されている。
【００６７】
基地局２−１は、前記偏波ダイバーシチアンテナ４−９の垂直偏波アンテナ４―９ａと水平偏波アンテナ４−９ｂから個別チャネルの信号を移動局２−２に送出する。
【００６８】
なお、前記した垂直偏波アンテナ４―９ａと水平偏波アンテナ４−９ｂは、水平偏波アンテナ４−７ｂに電力調整部２−５ａの出力端子、パイロット信号１送信機２−９ａの出力端子、受信機３−３の一方の入力端子を各々接続しまた、垂直偏波アンテナ４―７ａに電力調整部２−５ｂの出力端子、パイロット信号２送信機２−９ｂの出力端子、受信機３−３の他方の入力端子を各々接続するようにしても良い。
【００６９】
【発明の効果】
請求項１記載の送信ダイバーシチ装置によれば、アンテナ毎の受信電力の平均値が異なっている場合でも各基地局アンテナの送信電力が等しい場合と同等になるように調整することができ、基地局側で、移動局で生じた各アンテナの受信電力の差を求め、この受信電力の差または比を複数の移動局について統計処理し、その結果から、移動局の平均受信電力が等しくなるように、設定された制御量を基地局のアンテナに与えるので、移動局の周囲環境の影響を受けることなく、送信ダイバーシチの改善効果が得られる。
【００７０】
また、請求項２に記載の統計処理手段は、各アンテナの受信電力の比又は差を複数の移動局について保存する手段を具備するので、統計処理を容易にすることができる。さらに、請求項３の構成によれば、偏波ダイバーシチアンテナを用いることにより、垂直偏波アンテナと水平偏波アンテナで送信した場合に比べて受信電力を改善できる。
【００７６】
請求項４記載の構成によれば、Ｗ−ＣＤＭＡ方式の送信ダイバーシチに用いる移動局アンテナの受信電力の平均値が異なる場合においても、各基地局アンテナの送信電力が等しい場合と同等になるように調整することができ、移動局の周囲環境の影響を受けることなく、送信ダイバーシチの改善効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】基地局アンテナ切替送信ダイバーシチにおける本発明の実施例である。
【図２】本発明のＳＴＴＤ法における実施例である。
【図３】受信電力の差を複数の移動局について統計処理する本発明の実施例である。
【図４】偏波ダイバーシチアンテナを用いた本発明の実施例である。
【図５】従来の基地局アンテナ切替送信ダイバーシチの構成図である。
【図６】従来のＷ−ＣＤＭＡ方式の送信ダイバーシチの構成図である。
【図７】基地局アンテナの送信電力に平均的な差が生じている場合の、移動局の受信電力特性の一例である。
【符号の説明】
１―１ 基地局
１−２ 送信機
１−５ａ，１−５ｂ ウェイト調整部
１−６ ウェイト制御装置
１−１１ 移動局
１―１４ ウェイト計算部
３−１ 受信電力測定部
３−２ 統計処理部
Claims (4)
- 複数のアンテナを有し、該複数のアンテナから同一の信号の位相を換えて同時に送信する基地局と、該基地局から送信される信号を受信する１つ以上のアンテナを有する受信側である移動局との間で送信電力を調整する送信ダイバーシチ方式の基地局において、
前記基地局は、移動局におけるアンテナ毎の受信電力の平均値が異なっている場合に前記基地局における複数のアンテナの何れかのアンテナから送信される送信電力を前記移動局の平均受信電力が等しくなるように調整する平均受信電力制御装置と、
送信ダイバーシチを行う前記基地局の複数のアンテナにより前記移動局からの受信電力を受信して、前記移動局で生じた前記各アンテナの受信電力の差を求める手段と、
前記各アンテナの受信電力の差又は比を複数の移動局について統計処理する統計処理手段と、
前記統計処理手段によって得られた結果により前記基地局における複数のアンテナの何れかのアンテナから送信される送信電力を前記移動局の平均受信電力が等しくなるように、前記平均受信電力制御装置により設定された制御量を前記基地局のアンテナに与える電力調整手段と、を有することを特徴とする送信ダイバーシチ装置。 - 前記統計処理手段は、前記各アンテナの受信電力の比又は差を複数の移動局について保存する手段を具備することを特徴とする請求項１に記載の送信ダイバーシチ装置。
- 前記基地局の複数のアンテナは、少なくとも一つが垂直偏波を送信できるアンテナであり、少なくとも一つが水平偏波を送信できるアンテナである偏波ダイバーシチアンテナを用いることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の送信ダイバーシチ装置。
- 複数のアンテナを有し、該複数のアンテナから同一の信号の位相を換えて同時に送信する基地局と、該基地局から送信される信号を受信する１つ以上のアンテナを有する受信側である移動局との間で送信電力を調整する方法であって、
前記基地局は、前記移動局におけるアンテナ毎の受信電力の平均値が異なっている場合に前記基地局における複数のアンテナの何れかのアンテナから送信される送信電力を、前記移動局の平均受信電力が等しくなるように調整するため、
送信ダイバーシチを行う前記基地局の複数のアンテナにより前記移動局からの受信電力を受信し、前記移動局で生じた前記各アンテナの受信電力の差を受信電力測定部で測定し、
次に、統計処理部において、前記各アンテナの受信電力の差又は比を複数の移動局について統計処理し、
前記統計処理によって得られた結果により、前記統計的な受信電力の平均値に基づいて、平均受信電力制御装置が前記移動局への制御量を設定し、前記基地局のアンテナから送信される送信電力を、前記移動局の平均受信電力が等しくなるように、前記制御量を電力調整部を介して調整する、各ステップを有することを特徴とする送信ダイバーシチ方式の送信電力調整方法。
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