JP4505679B2 - 送信ダイバーシチ装置 - Google Patents
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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に関するものである。
【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送信ダイバーシチがある。基地局送信ダイバーシチは、図６に示すように基地局６−１に複数のアンテナ６−２ａ、６―２ｂを設置する。基地局６−１は、基地局のアンテナ６−２ａ、６―２ｂが出す信号のうち、移動局６−６のアンテナ６−７が高感度で受信する基地局のアンテナ６−２ａ、６―２ｂから信号を送信する方法である。この方法は基地局のアンテナ切替送信ダイバーシチと呼ばれている方法である。但し、この方法では移動局６−６が受信する電力が高い基地局のアンテナを基地局６−１で推定するか、その情報を移動局６−６から得る必要がある。
【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方式のフィードバック方式送信ダイバーシチがある。係る方式の構成を図７に示す。ここでは基地局７−１のアンテナを７−９ａ、７−９ｂの２本としている。基地局７−１は、個別の通信（個別チャネル）と共通制御信号の送受に用いる送受信機７−４、移動局７−１１側で基地局の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）の送信に用いる送信機７−２と送信機７−３から構成される。また、送信機７−４には各アンテナ出力の位相と振幅（ウェイトＷ）を制御するウェイト制御部７―５、７−６と、移動局７−１１から送られてくる前記ウェイトＷを前記ウェイト制御部７―５、７−６に設定するためのウェイト制御装置７―１０が付加されている。
【０００５】
移動局７−１１は、基地局の異なるアンテナ７−９ａ、７―９ｂからそれぞれ送信されるパイロット信号Ｐ１、Ｐ２を各々受信する受信機７−１３、受信機７−１４と、個別の通信に用いる送受信機７−１５、パイロット信号から基地局のアンテナの位相と振幅の最適値を計算するためのウェイト計算部７−１６、計算したウェイト情報を基地局に送信するための送信装置が具備されている。
【０００６】
前記システムでは、異なるコードで変調されたパイロット信号Ｐ１、Ｐ２が加算器７―７、７−８を介して基地局７−１の各アンテナ７−９ａ、７―９ｂから移動局７−１１へ送信されている。移動局７−１１は、前記各パイロット信号Ｐ１、Ｐ２を受信機７−１３、受信機７−１４で受信して復調する。
【０００７】
ウェイト計算部７−１６は、各パイロット信号Ｐ１、Ｐ２の振幅と位相から各パイロット信号を最大比合成した場合に、受信電力が大きくなるようにウェイトＷ（振幅と位相）を計算する。パイロット信号Ｐ１、Ｐ２を基にして計算したウェイトＷは、送受信機７−１５を介して基地局７−１に送信する。基地局７−１では移動局７−１１から送られてきたウェイト情報を加算器７−７、７−８を介して送受信機７−４で受信する。そして送受信機７−４は、前記受信したウェイト情報をウェイト制御装置７―１０により個別チャネルの送信機のウェイトＷをウェイト制御部７―５、７−６に設定する。従って、個別チャネルの信号は、前記受信電力が大きくなるように最大比合成したウェイトＷで送信される。
【０００８】
図８は、各パイロット信号の受信電力に平均的な差が生じている場合に、通信チャネルに送信ダイバーシチを適用した場合の受信電力特性の一例を示す。基地局のアンテナの実効送信電力を各々Ｑ１、Ｑ２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Ｑ１をとる。符号８−１は、基地局のアンテナの実効送信電力Ｑ１、Ｑ２が等しい時、符号８−２は、基地局のアンテナの実効送信電力Ｑ１、Ｑ２の差がある時の特性である。図８から明らかなように、例えばＱ１＝ＱＷの点で、基地局のアンテナの実効送信電力Ｑ１とＱ２が等しい時（符号８−１）の受信電力の累積確率Ｋ２と、基地局のアンテナの実効送信電力Ｑ１、Ｑ２の差がある時（符号８−２）の受信電力の累積確率Ｋ１を比べる。基地局のアンテナの実効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が小さくなる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、係る方法では、例えば送信ダイバーシチに用いる基地局のアンテナの利得が異なる場合がある。このような場合には、各パイロット信号の受信電力に平均的な差が生じる。平均的に受信電力差があるパイロット信号から計算したウェイト情報は、基地局の各アンテナの利得が等しい場合、（すなわち受信電力が等しいパイロット信号から計算したウェイト情報）とは当然ながら異なる。そのため、受信電力が異なるパイロット信号から計算したウェイト情報を個別チャネルの送信機のウェイト情報に設定しても、図８のように基地局の各アンテナの利得が等しい場合に比べて、基地局のアンテナの利得差が大きくなる程、移動局の受信電力の改善効果が小さくなる欠点を有し、移動局の受信電力の改善が図れない問題点があった。
【００１０】
本発明は係る問題を解決して、送信ダイバーシチに用いる基地局のアンテナの利得が大きく異なる場合においても、各基地局のアンテナの利得が等しい場合と同様に移動局の受信電力の改善効果得られるフィードバック方式送信ダイバーシチ装置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では、送信側である基地局において異なる２つ以上のアンテナから同一信号を送信し、受信側である移動局では１つ以上のアンテナでそれらの信号を受信し、基地局は、一対一の通信を行う個別信号とは別に、基地局のアンテナを識別できる共通制御信号をアンテナ毎に個別に送信する手段と共に、移動局から送られたアンテナ毎のウェイト情報を復調する手段と、前記復調したウェイト情報から一対一の通信を行うアンテナに送出する個別信号の位相と振幅を調整する手段を有し、移動局は、基地局のアンテナ毎の共通制御信号を個別に復調し、復調したアンテナ毎の前記共通制御信号の位相と振幅を求めて基地局に送信するウェイト情報を計算するウェイト計算手段と、計算されたウェイト情報を基地局に送信する手段を有する送信ダイバーシチ装置において、
前記移動局は、前記基地局のアンテナ毎の平均受信電力及び、平均受信電力の差及び比を求める電力計算手段と、前記電力計算手段で得た平均受信電力比を用いて、前記基地局におけるアンテナ毎の共通制御信号の平均受信電力が等しくなるように、振幅を補正する共通制御信号補正手段と、前記共通制御信号補正手段で得た位相と補正後の振幅を用いて、前記共通制御信号の受信電力が大きくなるウェイト情報を求める前記ウェイト計算手段と、前記ウェイト計算手段で得た前記ウェイト情報と前記基地局のアンテナ毎の平均受信電力比から前記ウェイト情報を再度補正するウェイト情報補正手段とを備えることを特徴とする。
【００１２】
請求項２記載の送信ダイバーシチ装置では、送信側である基地局において異なる２つ以上のアンテナから同一信号を送信し、受信側である移動局では１つ以上のアンテナでそれらの信号を受信し、基地局は、一対一の通信を行う個別信号とは別に、基地局のアンテナを識別できる共通制御信号をアンテナ毎に個別に送信する手段と共に、移動局から送られたアンテナ毎のウェイト情報を復調する手段と、前記復調したウェイト情報から一対一の通信を行うアンテナに送出する個別信号の位相と振幅を調整する手段を有し、移動局は、基地局のアンテナ毎の共通制御信号を個別に復調し、復調したアンテナ毎の前記共通制御信号の位相と振幅を求めて基地局に送信するウェイト情報を計算するウェイト計算手段と、計算されたウェイト情報を基地局に送信する手段を有する送信ダイバーシチ装置において、
前記移動局は、前記基地局のアンテナ毎の平均受信電力及び、平均受信電力の差及び比を求める電力計算手段と、前記電力計算手段で得た平均受信電力比を用いて前記基地局におけるアンテナ毎の共通制御信号の平均受信電力が等しくなるように、振幅を補正する共通制御信号補正手段と、前記共通制御信号補正手段で得た位相と補正後の振幅を用いて、位相情報のみのウェイト情報を求める前記ウェイト計算手段と、前記ウェイト計算手段で得た位相情報と前記基地局のアンテナ毎の平均受信電力比の情報を前記基地局に送信するためのウェイト情報補正手段とを備え、
前記基地局は、前記移動局から送信される、前記位相情報と前記平均受信電力比の情報から、基地局の個別チャネルにおける補正すべき位相と振幅のウェイト制御量を設定するウェイト制御装置とを備えることを特徴とする。
【００１３】
請求項３記載の送信ダイバーシチ装置では、前記基地局に設定するウェイト制御量の振幅は、正規化して設定することを特徴とする。
【００１４】
請求項４記載の送信ダイバーシチ装置では、前記ウェイト情報補正手段は、平均受信電力格納手段と平均受信電力比較手段を具備し、新たに受信した前記平均受信電力比と前記平均受信電力比格納手段に格納されている平均受信電力比を前記平均受信電力比較手段で比較し、平均受信電力比が予め定めた基準値以上に変化した時には、前記平均受信電力格納手段に新たな平均受信電力比を格納するとともに基地局に新たな平均受信電力比を送信することを特徴とする。
【００１５】
請求項５記載の送信ダイバーシチ装置は、共通制御信号とウェイト情報の補正量は、平均受信電力比の１／２乗倍であることを特徴とする。
【００１６】
請求項６記載の送信ダイバーシチ装置は、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。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施例である。図１における発明は、フィードバック方式送信ダイバーシチにおいて、基地局のアンテナの送信電力を調整するウェイト情報を求める際に、移動局は、基地局のアンテナ毎の平均受信電力、及び平均受信電力の差及び比を求める。また、前記平均受信電力比を用いて基地局から送られるアンテナ毎の共通制御信号の振幅を補正する。前記補正した共通制御信号から、ウェイト計算手段によって最適ウェイト情報を求める。そして前記平均受信電力比を用いて前記基地局の最適ウェイト情報を再度補正するものである。
【００１８】
以下、図１を用いて本発明のフィードバック方式送信ダイバーシチ装置を説明する。図１においては、個別の通信に用いる移動局と基地局間の送受信は送受信機１−１５により行い、基地局１−１における送信ダイバーシチの個別通信の動作は、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と同一である周知の方法で行う。また、基地局に送信する前記ウェイト情報の送信も周知のＷ−ＣＤＭＡ方式と同様に行うので説明を省略する。
【００１９】
図１では、基地局１−１のアンテナを１−９ａ、１−９ｂの２本としている。基地局１−１は、個別の通信（個別チャネル）に用いる送信機１−１９、ウェイト情報の受信に用いる受信機１−４、移動局１−１１側で基地局の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、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１−２、パイロット信号２送信機１−３、各アンテナ出力の位相と振幅（ウェイト情報Ｗ）を制御するウェイト制御部１―５、１−６、移動局１−１１から送られてくる前記ウェイト情報Ｗを前記ウェイト制御部１―５、１−６に設定するためのウェイト制御装置１―１０を具備している。
【００２０】
移動局１−１１には、基地局の異なるアンテナ１−９ａ、１―９ｂからそれぞれ送信されるパイロット信号Ｐ１、Ｐ２を受信するパイロット信号１受信機１−１３、パイロット信号２受信機１−１４と、ウェイト情報を基地局に送信する送受信機１−１５、パイロット信号から基地局のアンテナの位相と振幅の最適値を計算するためのウェイト計算部１−１６が設けられている。
【００２１】
また、前記ウェイト計算部１−１６とパイロット信号１受信機１−１３、パイロット信号２受信機１−１４との間にはパイロット信号補正部１−１７が設けられている。そして前記前記ウェイト計算部１−１６の出力と前記パイロット信号補正部１−１７の出力はウェイト情報補正部１−１８に接続され、該ウェイト情報補正部１−１８の出力は前記送受信機１−１５の入力に接続されている。
【００２２】
係る構成における動作を説明する。パイロット信号１送信機１−２、パイロット信号２送信機１−３から異なるコードで変調されたパイロット信号Ｐ１、Ｐ２が加算器１―７、１−８を介して基地局１−１の各アンテナ１−９ａ、１―９ｂから移動局１−１１へ送信される。移動局１−１１は、前記各パイロット信号Ｐ１、Ｐ２をパイロット信号１受信機１−１３、パイロット信号２受信機１−１４で受信する。
【００２３】
前記各パイロット信号Ｐ１、Ｐ２は、パイロット信号補正部１−１７、ウェイト計算部１−１６、ウェイト情報補正部１−１８で後述する所定の処理が行われて送受信機１−１５を介して移動局１−１１の補正されたウェイト情報として基地局１−１に送信される。
【００２４】
図２は、前記したパイロット信号補正部１−１７、ウェイト計算部１−１６、ウェイト情報補正部１−１８を用いた補正方法を説明する図である。パイロット信号１受信機１−１３、パイロット信号２受信機１−１４からパイロット信号補正部１−１７が受信した信号をＰ１（ｒ１、θ１）、Ｐ２（ｒ２、θ２）とする。但し前記各パイロット信号の振幅と位相をそれぞれｒ１、ｒ２、θ１、θ２とする。
【００２５】
処理２−１で、パイロット信号受信機１−１３、パイロット信号２受信機１−１４で信号を受信する。パイロット信号補正部１−１７には、図示していない平均受信電力と、平均受信電力の差と比を求める手段が具備されていて、処理２−２で、パイロット信号Ｐ１、Ｐ２の受信電力を平均化して平均受信電力Ｔ１、Ｔ２と、平均受信電力の差と比を求める。ここで説明を簡単にするため以降ではＴ１＞Ｔ２とし、平均受信電力比Ｔ１／Ｔ２をＴとする。
【００２６】
更にパイロット信号補正部１−１７は、処理２−３において下記のように各パイロット信号の平均受信電力が等しくなるように補正する。即ち、平均受信電力の小さいＴ２を増加するようにＰ２の振幅をＴ1/2×ｒ２に補正する。補正後の振幅と位相をそれぞれＰ１´（ｒl、θ１）、Ｐ２´（Ｔ1/2×ｒ２、θ２）とする。
【００２７】
次にウェイト計算部１−１６は、前記処理２−３で求めた補正後の振幅ｒ１、ｒ２と位相θ１、θ２を用いて最適ウェイトＷ１、Ｗ２を処理２−４で計算する。最適ウェイトの計算方法は従来と同様に各パイロット信号を最大比合成した場合に、受信電力が大きくなるようにウェイトＷ（振幅と位相）を計算するものとする。
【００２８】
ウェイト情報補正部１−１８は、前記処理２−４で計算したＷ１、Ｗ２を更に前記処理２−２で得た補正後の振幅と位相を用いて処理２−５においてＷ２の振幅ｒ２をＴ1/2倍する。例えば、処理２−４においてウェイト計算部１−１６で計算したウェイトがＷ１（Ｒ１、Φ１）、Ｗ２（Ｒ２、Φ２）である場合には、Ｗ１（Ｒ１、Φ1）、Ｗ２（Ｔ1/2×Ｒ２、Φ２）と補正したウェイトを最終的なウェイト情報として送受信機１−１５からアンテナ１−１２を介して基地局１−１に送信する。
【００２９】
基地局１−１に送信された信号は、各アンテナ１−９ａ、１―９ｂから基地局１−１の受信器１−４で受信する。受信機１−４は、前記受信したウェイト情報を所定の方法で分離し、ウェイト制御装置１―１０は、Ｗ１（Ｒ１、Φ1）、Ｗ２（Ｔ1/2×Ｒ２、Φ２）を得て、前記ウェイトＷをウェイト制御部１―５、１−６に設定する。
【００３０】
送受信機１−４から送出される個別チャネルの信号は、前記ウェイトで補正された信号としてウェイト制御部１―５、１−６を介して基地局１−１のアンテナ１−９ａ、１―９ｂから送信される。この結果、基地局１−１のアンテナ１−９ａ、１―９ｂのアンテナ利得が異なって、移動局１―１１側で受信するパイロット信号Ｐ１とＰ２に受信電力差が生じても、移動局１−１１で受信する個別チャネルの平均受信電力は等しくなる。
【００３１】
なお、パイロット信号Ｐ１とパイロット信号Ｐ２の受信電力Ｐ１、Ｐ２の平均受信電力Ｔ１、Ｔ２がＴ１＜Ｔ２の時にはＴ１が増加するようにＰ１の振幅を（Ｔ×Ｒ１）1/2と補正して、Ｗ１（Ｔ×Ｒ１）1/2、Φ1）、Ｗ２（Ｒ２、Φ２）と補正したウェイトをウェイト情報として基地局１−１に送信する。
【００３２】
図３は本発明の他の実施例である。図３における発明は、基地局に送信するウェイト情報を削減するため、移動局においては、パイロット信号から求めた最適ウェイト情報の位相情報とパイロット信号の平均受信電力比のみを基地局に送信する。そして基地局において補正するウェイト（位相と振幅）を計算し、基地局の個別チヤネルのウェイト（位相と振幅）を制御するものである。
【００３３】
以下、図３を用いて構成を説明する。図３では、基地局３−１のアンテナを１−９ａ、１−９ｂの２本としている。基地局３−１は、個別の通信（個別チャネル）に用いる送信機１−１９、共通制御信号の受信に用いる受信機１−４、移動局３−３側で基地局の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１−２、パイロット信号２送信機１−３、各アンテナ出力の位相と振幅（ウェイトＷ）を制御するウェイト制御部１―５、１−６、ウェイト制御装置３−２を具備している。
【００３４】
ウェイト制御装置３−２は、移動局３−３から送られてくる前記ウェイトＷを前記ウェイト制御部１―５、１−６に設定する他に後述する移動局から送信されたウェイトの位相情報、Ｗ１（Φ１）、Ｗ２（Φ２）とパイロット信号の平均受信電力比Ｔから個別チャネルの送信機の最適ウェイトＷを求め、個別チャネルの送信機のウェイトＷをウェイト制御部１―５、１−６に設定する。
【００３５】
係る基地局１−１の送信ダイバーシチ動作は、図１と同様に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と同一であるので説明を省略する。
【００３６】
移動局３−３には、基地局３−１の異なるアンテナ１−９ａ、１―９ｂからそれぞれ送信されるパイロット信号Ｐ１、Ｐ２を受信するパイロット信号１受信機１−１３、パイロット信号２受信機１−１４と、個別の通信及び計算したウェイト情報を基地局に送信する送受信機１−１５、パイロット信号から基地局のアンテナの位相と振幅の最適値を計算するためのウェイト計算部１−１６が設けられている。
【００３７】
また、前記ウェイト計算部１−１６とパイロット信号受信機１−１３、受信機１−１４との間にはパイロット信号補正部１−１７が設けられている。そして前記前記ウェイト計算部１−１６の出力と前記パイロット信号補正部１−１７の出力はウェイト情報補正部３−４に接続され、該ウェイト情報補正部３−４の出力は前記送受信機１−１５の入力に接続されている。
【００３８】
係る構成における動作を説明する。パイロット信号１送信機１−２、パイロット信号２送信機１−３から異なるコードで変調されたパイロット信号Ｐ１、Ｐ２が加算器１―７、１−８を介して基地局３−１の各アンテナ１−９ａ、１―９ｂから移動局３−３へ送信される。移動局３−３は、前記各パイロット信号Ｐ１、Ｐ２をパイロット信号１受信機１−１３、パイロット信号２受信機１−１４で受信する。
【００３９】
前記各パイロット信号Ｐ１、Ｐ２は、パイロット信号補正部１−１７、ウェイト計算部１−１６、ウェイト情報補正部３−４で後述する所定の処理が行われて送受信機１−１５を介して移動局３―３の補正されたウェイト情報として基地局３−１に送信される。
【００４０】
図４は、前記したパイロット信号補正部１−１７、ウェイト計算部１−１６、ウェイト情報補正部３−４の補正の方法を説明する図である。パイロット信号１受信機１−１３、パイロット信号２受信機１−１４からパイロット信号補正部１−１７が受信した信号をＰ１（ｒ１、θ１）、Ｐ２（ｒ２、θ２）とする。但し前記各パイロット信号の振幅と位相をそれぞれｒ１、ｒ２、θ１、θ２とする。
【００４１】
処理４−１で、パイロット信号補正部１−１７には、図示していない平均受信電力と、平均受信電力の差と比を求める手段が具備されていて、処理４−２で、パイロット信号Ｐ１、Ｐ２の受信電力を平均化して平均受信電力Ｔ１、Ｔ２と、平均受信電力の差と比を求める。ここで説明を簡単にするため以降ではＴ１＞Ｔ２とし、平均受信電力比Ｔ１／Ｔ２をＴとする。
【００４２】
更にパイロット信号補正部１−１７は、処理４−３において下記のように各パイロット信号の平均受信電力が等しくなるように補正する。即ち、平均受信電力の小さいＴ２を増加するようにＰ２の振幅をＴ1/2×ｒ２に補正する。補正後の振幅と位相をそれぞれＰ１´（ｒl、θ１）、Ｐ２´（Ｔ1/2×ｒ２、θ２）とする。
【００４３】
次にウェイト計算部１−１６は、前記処理４−３で求めた補正後の振幅ｒ１、ｒ２と位相θ１、θ２を用いて最適ウェイトＷ１、Ｗ２の位相情報Φ１、Φ２のみを処理４−４で計算する。最適ウェイトＷ１、Ｗ２の位相の計算方法は従来と同様に各パイロット信号を最大比合成した場合に、受信電力が大きくなるようにウェイトＷを計算するものとする。
【００４４】
ウェイト情報補正部（ウェイト情報補正手段）３−４は、処理４−５において、処理４−４で求めたウェイトの位相情報Φ１、Φ２と、処理４−２で求めた平均受信電力比Ｔとを抽出して基地局３−１に送信する。即ち、ウェイトの位相情報、Ｗ１（Φ１）、Ｗ２（Φ２）とパイロット信号の平均受信電力比Ｔを、送受信機１−１５を介して基地局３−１に送信する。
【００４５】
基地局３−１に送信された信号は、処理４−６で各アンテナ１−９ａ、１―９ｂから加算器１―７、１−８を介して基地局３−１の受信機１−４で受信する。ウェイト制御装置３―２は、受信機１−４が受信したウェイトの位相情報、Ｗ１（Φ１）、Ｗ２（Φ２）とパイロット信号の平均受信電力比Ｔを基に処理４−７で最適ウェイトＷを求め、個別チャネルの送信機のウェイトＷをウェイト制御部１―５、１−６に設定する。
【００４６】
ここで前記ウェイト制御装置３―２は、図示していない手段で処理４−７の処理を下記のようにして行い、補正したウェイトＷを求める。例えばＴ１＞Ｔ２として送信した場合には平均受信電力比Ｔから、パイロット信号Ｐ２の平均受信電力Ｔ２が小さいことが分かる。即ち、平均受信電力Ｔ２を増加するようにＰ２の振幅をＴ1/2に補正する。すなわち、振幅は正規化して１を設定し、補正後のウェイトＷをそれぞれＷ１（１、Φ１）、Ｗ２（Ｔ1/2、Φ２）とする。
【００４７】
前記ウェイト制御装置３―２で求めた補正後のウェイトＷをウェイト制御部１―５、１−６に設定して個別チャネルの信号を送信機１−１９から送信する。この結果、基地局３−１のアンテナ１−９ａ、１―９ｂのアンテナ利得が異なって、移動局３―３側で受信するパイロット信号Ｐ１とＰ２に受信電力差が生じても、移動局３−３で受信する個別チャネルの平均受信電力が等しくなる。
【００４８】
なお、パイロット信号Ｐ１、Ｐ２の受信電力の平均受信電力Ｔ１、Ｔ２がＴ１＜Ｔ２の時にはＴ１が増加するようにＰ１の振幅をＴ1/2と補正して、Ｗ１（Ｔ1/2、Φ1）、Ｗ２（１、Φ２）と補正したウェイトＷをウェイト制御部１―５、１−６に設定して個別チャネルの信号を送信機１−１９から送信する。
【００４９】
ところで、平均受信電力比Ｔは一般にウェイトの位相情報、Ｗ１（Φ１）、Ｗ２（Φ２）に比べてゆっくり変化する。従って、ウェイトの位相情報、Ｗ１（Φ１）、Ｗ２（Φ２）を送信する毎に平均受信電力比Ｔも送る必要はない。例えば、ウェイト情報補正部３−４に図示していない平均受信電力格納手段と平均受信電力比較手段を設け、処理４−５で求めた平均受信電力比Ｔを平均受信電力格納手段に格納する。そして、新たに処理４−５で求めた平均受信電力比Ｔと前記平均受信電力比格納手段に格納されている平均受信電力比Ｔを前記平均受信電力比較手段で比較する。その結果、移動局３−３の平均受信電力比Ｔが予め定めた基準値以上に変化した時には、前記平均受信電力格納手段に新たな平均受信電力比Ｔを格納する。そして基地局３−１に新たな平均受信電力比Ｔを送信する。このような送信制御手段を設けることによりウェイト情報の大幅な削減を図ることができる。
【００５０】
図５は本発明の他の実施例である。本発明では、基地局の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５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、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５−９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。
【００５１】
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、基地局が偏波ダイバーシチアンテナで送信した場合と、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の信号の平均受信電力差を比較すると、基地局が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。
【００５２】
図５において、偏波ダイバーシチアンテナ５−９は、垂直偏波アンテナ５―９ａと水平偏波アンテナ５−９ｂからなり、受信機１−４に各々、接続されると共に、垂直偏波アンテナ５―９ａは共通制御信号を送信する送信機１−２に接続されている。また、水平偏波アンテナ５−９ｂは、共通制御信号を送信す送信機１−３に接続されている。
【００５３】
更に、個別の通信（個別チャネル）に用いる送信機１−１９は、ウェイト制御部１−５、加算器１−７を介して垂直偏波アンテナ５―９ａに、ウェイト制御部１−６、加算器１−８を介して水平偏波アンテナ５―９ｂに各々、接続されている。
【００５４】
基地局５−１は、前記偏波ダイバーシチアンテナ５−９の垂直偏波アンテナ５―９ａと水平偏波アンテナ５−９ｂからパイロット信号Ｐ１、Ｐ２と個別チャネルの信号を各々、移動局１−１１に送出する。
【００５５】
なお、前記した垂直偏波アンテナ５―９ａと水平偏波アンテナ５−９ｂは、その接続を交換しても良いことはいうまでもない。
【００５６】
【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、各基地局のアンテナの利得が等しい場合に送信ダイバーシチを適用した場合と同等の受信電力の改善が図れる。
【００５７】
請求項２記載の送信ダイバーシチ装置によれば移動局は、基地局に送信するウェイト情報を削減し、移動局の構成を簡単にし、システムの速度向上と電波伝搬環境の有効活用ができる。
【００５８】
請求項３記載の送信ダイバーシチ装置によれば、前記基地局に設定するウェイト制御量の振幅は、正規化して設定することで基地局の構成を簡単にできる。
【００５９】
請求項４記載の送信ダイバーシチ装置によれば、システムの速度向上と電波伝搬環境の有効活用ができる。
【００６０】
請求項５記載の送信ダイバーシチ装置によれば、共通制御信号とウェイト情報の補正は、基地局のアンテナ毎の平均受信電力の小さいアンテナに送出する個別信号の振幅を平均受信電力比の１／２乗倍して基地局に送信することことで、各基地局のアンテナの利得が等しい場合に送信ダイバーシチを適用した場合と同等の受信電力の改善が図れる。
【００６１】
請求項６記載の送信ダイバーシチ装置によれば、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の改善効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施例である。
【図２】図１の実施例の各種補正方法を説明する図である。
【図３】本発明の第二の実施例である。
【図４】図３の実施例の各種補正方法を説明する図である。
【図５】本発明の第三の実施例である。
【図６】従来の基地局送信ダイバーシチの構成図である。
【図７】従来のＷ−ＣＤＭＡ方式送信ダイバーシチの構成図である。
【図８】基地局のアンテナの実効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
１−１１ 移動局
１−２、１−３ パイロット信号送信機
１−４ 受信機
１―５、１−６ ウェイト制御部
１―１０ ウェイト制御装置
１−１６ ウェイト計算部
１−１７ パイロット信号補正部
１−１８ ウェイト情報補正部
３−２ ウェイト制御装置
３−４ ウェイト情報補正部
【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に関するものである。
【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送信ダイバーシチがある。基地局送信ダイバーシチは、図６に示すように基地局６−１に複数のアンテナ６−２ａ、６―２ｂを設置する。基地局６−１は、基地局のアンテナ６−２ａ、６―２ｂが出す信号のうち、移動局６−６のアンテナ６−７が高感度で受信する基地局のアンテナ６−２ａ、６―２ｂから信号を送信する方法である。この方法は基地局のアンテナ切替送信ダイバーシチと呼ばれている方法である。但し、この方法では移動局６−６が受信する電力が高い基地局のアンテナを基地局６−１で推定するか、その情報を移動局６−６から得る必要がある。
【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方式のフィードバック方式送信ダイバーシチがある。係る方式の構成を図７に示す。ここでは基地局７−１のアンテナを７−９ａ、７−９ｂの２本としている。基地局７−１は、個別の通信（個別チャネル）と共通制御信号の送受に用いる送受信機７−４、移動局７−１１側で基地局の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）の送信に用いる送信機７−２と送信機７−３から構成される。また、送信機７−４には各アンテナ出力の位相と振幅（ウェイトＷ）を制御するウェイト制御部７―５、７−６と、移動局７−１１から送られてくる前記ウェイトＷを前記ウェイト制御部７―５、７−６に設定するためのウェイト制御装置７―１０が付加されている。
【０００５】
移動局７−１１は、基地局の異なるアンテナ７−９ａ、７―９ｂからそれぞれ送信されるパイロット信号Ｐ１、Ｐ２を各々受信する受信機７−１３、受信機７−１４と、個別の通信に用いる送受信機７−１５、パイロット信号から基地局のアンテナの位相と振幅の最適値を計算するためのウェイト計算部７−１６、計算したウェイト情報を基地局に送信するための送信装置が具備されている。
【０００６】
前記システムでは、異なるコードで変調されたパイロット信号Ｐ１、Ｐ２が加算器７―７、７−８を介して基地局７−１の各アンテナ７−９ａ、７―９ｂから移動局７−１１へ送信されている。移動局７−１１は、前記各パイロット信号Ｐ１、Ｐ２を受信機７−１３、受信機７−１４で受信して復調する。
【０００７】
ウェイト計算部７−１６は、各パイロット信号Ｐ１、Ｐ２の振幅と位相から各パイロット信号を最大比合成した場合に、受信電力が大きくなるようにウェイトＷ（振幅と位相）を計算する。パイロット信号Ｐ１、Ｐ２を基にして計算したウェイトＷは、送受信機７−１５を介して基地局７−１に送信する。基地局７−１では移動局７−１１から送られてきたウェイト情報を加算器７−７、７−８を介して送受信機７−４で受信する。そして送受信機７−４は、前記受信したウェイト情報をウェイト制御装置７―１０により個別チャネルの送信機のウェイトＷをウェイト制御部７―５、７−６に設定する。従って、個別チャネルの信号は、前記受信電力が大きくなるように最大比合成したウェイトＷで送信される。
【０００８】
図８は、各パイロット信号の受信電力に平均的な差が生じている場合に、通信チャネルに送信ダイバーシチを適用した場合の受信電力特性の一例を示す。基地局のアンテナの実効送信電力を各々Ｑ１、Ｑ２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Ｑ１をとる。符号８−１は、基地局のアンテナの実効送信電力Ｑ１、Ｑ２が等しい時、符号８−２は、基地局のアンテナの実効送信電力Ｑ１、Ｑ２の差がある時の特性である。図８から明らかなように、例えばＱ１＝ＱＷの点で、基地局のアンテナの実効送信電力Ｑ１とＱ２が等しい時（符号８−１）の受信電力の累積確率Ｋ２と、基地局のアンテナの実効送信電力Ｑ１、Ｑ２の差がある時（符号８−２）の受信電力の累積確率Ｋ１を比べる。基地局のアンテナの実効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が小さくなる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、係る方法では、例えば送信ダイバーシチに用いる基地局のアンテナの利得が異なる場合がある。このような場合には、各パイロット信号の受信電力に平均的な差が生じる。平均的に受信電力差があるパイロット信号から計算したウェイト情報は、基地局の各アンテナの利得が等しい場合、（すなわち受信電力が等しいパイロット信号から計算したウェイト情報）とは当然ながら異なる。そのため、受信電力が異なるパイロット信号から計算したウェイト情報を個別チャネルの送信機のウェイト情報に設定しても、図８のように基地局の各アンテナの利得が等しい場合に比べて、基地局のアンテナの利得差が大きくなる程、移動局の受信電力の改善効果が小さくなる欠点を有し、移動局の受信電力の改善が図れない問題点があった。
【００１０】
本発明は係る問題を解決して、送信ダイバーシチに用いる基地局のアンテナの利得が大きく異なる場合においても、各基地局のアンテナの利得が等しい場合と同様に移動局の受信電力の改善効果得られるフィードバック方式送信ダイバーシチ装置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では、送信側である基地局において異なる２つ以上のアンテナから同一信号を送信し、受信側である移動局では１つ以上のアンテナでそれらの信号を受信し、基地局は、一対一の通信を行う個別信号とは別に、基地局のアンテナを識別できる共通制御信号をアンテナ毎に個別に送信する手段と共に、移動局から送られたアンテナ毎のウェイト情報を復調する手段と、前記復調したウェイト情報から一対一の通信を行うアンテナに送出する個別信号の位相と振幅を調整する手段を有し、移動局は、基地局のアンテナ毎の共通制御信号を個別に復調し、復調したアンテナ毎の前記共通制御信号の位相と振幅を求めて基地局に送信するウェイト情報を計算するウェイト計算手段と、計算されたウェイト情報を基地局に送信する手段を有する送信ダイバーシチ装置において、
前記移動局は、前記基地局のアンテナ毎の平均受信電力及び、平均受信電力の差及び比を求める電力計算手段と、前記電力計算手段で得た平均受信電力比を用いて、前記基地局におけるアンテナ毎の共通制御信号の平均受信電力が等しくなるように、振幅を補正する共通制御信号補正手段と、前記共通制御信号補正手段で得た位相と補正後の振幅を用いて、前記共通制御信号の受信電力が大きくなるウェイト情報を求める前記ウェイト計算手段と、前記ウェイト計算手段で得た前記ウェイト情報と前記基地局のアンテナ毎の平均受信電力比から前記ウェイト情報を再度補正するウェイト情報補正手段とを備えることを特徴とする。
【００１２】
請求項２記載の送信ダイバーシチ装置では、送信側である基地局において異なる２つ以上のアンテナから同一信号を送信し、受信側である移動局では１つ以上のアンテナでそれらの信号を受信し、基地局は、一対一の通信を行う個別信号とは別に、基地局のアンテナを識別できる共通制御信号をアンテナ毎に個別に送信する手段と共に、移動局から送られたアンテナ毎のウェイト情報を復調する手段と、前記復調したウェイト情報から一対一の通信を行うアンテナに送出する個別信号の位相と振幅を調整する手段を有し、移動局は、基地局のアンテナ毎の共通制御信号を個別に復調し、復調したアンテナ毎の前記共通制御信号の位相と振幅を求めて基地局に送信するウェイト情報を計算するウェイト計算手段と、計算されたウェイト情報を基地局に送信する手段を有する送信ダイバーシチ装置において、
前記移動局は、前記基地局のアンテナ毎の平均受信電力及び、平均受信電力の差及び比を求める電力計算手段と、前記電力計算手段で得た平均受信電力比を用いて前記基地局におけるアンテナ毎の共通制御信号の平均受信電力が等しくなるように、振幅を補正する共通制御信号補正手段と、前記共通制御信号補正手段で得た位相と補正後の振幅を用いて、位相情報のみのウェイト情報を求める前記ウェイト計算手段と、前記ウェイト計算手段で得た位相情報と前記基地局のアンテナ毎の平均受信電力比の情報を前記基地局に送信するためのウェイト情報補正手段とを備え、
前記基地局は、前記移動局から送信される、前記位相情報と前記平均受信電力比の情報から、基地局の個別チャネルにおける補正すべき位相と振幅のウェイト制御量を設定するウェイト制御装置とを備えることを特徴とする。
【００１３】
請求項３記載の送信ダイバーシチ装置では、前記基地局に設定するウェイト制御量の振幅は、正規化して設定することを特徴とする。
【００１４】
請求項４記載の送信ダイバーシチ装置では、前記ウェイト情報補正手段は、平均受信電力格納手段と平均受信電力比較手段を具備し、新たに受信した前記平均受信電力比と前記平均受信電力比格納手段に格納されている平均受信電力比を前記平均受信電力比較手段で比較し、平均受信電力比が予め定めた基準値以上に変化した時には、前記平均受信電力格納手段に新たな平均受信電力比を格納するとともに基地局に新たな平均受信電力比を送信することを特徴とする。
【００１５】
請求項５記載の送信ダイバーシチ装置は、共通制御信号とウェイト情報の補正量は、平均受信電力比の１／２乗倍であることを特徴とする。
【００１６】
請求項６記載の送信ダイバーシチ装置は、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。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施例である。図１における発明は、フィードバック方式送信ダイバーシチにおいて、基地局のアンテナの送信電力を調整するウェイト情報を求める際に、移動局は、基地局のアンテナ毎の平均受信電力、及び平均受信電力の差及び比を求める。また、前記平均受信電力比を用いて基地局から送られるアンテナ毎の共通制御信号の振幅を補正する。前記補正した共通制御信号から、ウェイト計算手段によって最適ウェイト情報を求める。そして前記平均受信電力比を用いて前記基地局の最適ウェイト情報を再度補正するものである。
【００１８】
以下、図１を用いて本発明のフィードバック方式送信ダイバーシチ装置を説明する。図１においては、個別の通信に用いる移動局と基地局間の送受信は送受信機１−１５により行い、基地局１−１における送信ダイバーシチの個別通信の動作は、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と同一である周知の方法で行う。また、基地局に送信する前記ウェイト情報の送信も周知のＷ−ＣＤＭＡ方式と同様に行うので説明を省略する。
【００１９】
図１では、基地局１−１のアンテナを１−９ａ、１−９ｂの２本としている。基地局１−１は、個別の通信（個別チャネル）に用いる送信機１−１９、ウェイト情報の受信に用いる受信機１−４、移動局１−１１側で基地局の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、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１−２、パイロット信号２送信機１−３、各アンテナ出力の位相と振幅（ウェイト情報Ｗ）を制御するウェイト制御部１―５、１−６、移動局１−１１から送られてくる前記ウェイト情報Ｗを前記ウェイト制御部１―５、１−６に設定するためのウェイト制御装置１―１０を具備している。
【００２０】
移動局１−１１には、基地局の異なるアンテナ１−９ａ、１―９ｂからそれぞれ送信されるパイロット信号Ｐ１、Ｐ２を受信するパイロット信号１受信機１−１３、パイロット信号２受信機１−１４と、ウェイト情報を基地局に送信する送受信機１−１５、パイロット信号から基地局のアンテナの位相と振幅の最適値を計算するためのウェイト計算部１−１６が設けられている。
【００２１】
また、前記ウェイト計算部１−１６とパイロット信号１受信機１−１３、パイロット信号２受信機１−１４との間にはパイロット信号補正部１−１７が設けられている。そして前記前記ウェイト計算部１−１６の出力と前記パイロット信号補正部１−１７の出力はウェイト情報補正部１−１８に接続され、該ウェイト情報補正部１−１８の出力は前記送受信機１−１５の入力に接続されている。
【００２２】
係る構成における動作を説明する。パイロット信号１送信機１−２、パイロット信号２送信機１−３から異なるコードで変調されたパイロット信号Ｐ１、Ｐ２が加算器１―７、１−８を介して基地局１−１の各アンテナ１−９ａ、１―９ｂから移動局１−１１へ送信される。移動局１−１１は、前記各パイロット信号Ｐ１、Ｐ２をパイロット信号１受信機１−１３、パイロット信号２受信機１−１４で受信する。
【００２３】
前記各パイロット信号Ｐ１、Ｐ２は、パイロット信号補正部１−１７、ウェイト計算部１−１６、ウェイト情報補正部１−１８で後述する所定の処理が行われて送受信機１−１５を介して移動局１−１１の補正されたウェイト情報として基地局１−１に送信される。
【００２４】
図２は、前記したパイロット信号補正部１−１７、ウェイト計算部１−１６、ウェイト情報補正部１−１８を用いた補正方法を説明する図である。パイロット信号１受信機１−１３、パイロット信号２受信機１−１４からパイロット信号補正部１−１７が受信した信号をＰ１（ｒ１、θ１）、Ｐ２（ｒ２、θ２）とする。但し前記各パイロット信号の振幅と位相をそれぞれｒ１、ｒ２、θ１、θ２とする。
【００２５】
処理２−１で、パイロット信号受信機１−１３、パイロット信号２受信機１−１４で信号を受信する。パイロット信号補正部１−１７には、図示していない平均受信電力と、平均受信電力の差と比を求める手段が具備されていて、処理２−２で、パイロット信号Ｐ１、Ｐ２の受信電力を平均化して平均受信電力Ｔ１、Ｔ２と、平均受信電力の差と比を求める。ここで説明を簡単にするため以降ではＴ１＞Ｔ２とし、平均受信電力比Ｔ１／Ｔ２をＴとする。
【００２６】
更にパイロット信号補正部１−１７は、処理２−３において下記のように各パイロット信号の平均受信電力が等しくなるように補正する。即ち、平均受信電力の小さいＴ２を増加するようにＰ２の振幅をＴ1/2×ｒ２に補正する。補正後の振幅と位相をそれぞれＰ１´（ｒl、θ１）、Ｐ２´（Ｔ1/2×ｒ２、θ２）とする。
【００２７】
次にウェイト計算部１−１６は、前記処理２−３で求めた補正後の振幅ｒ１、ｒ２と位相θ１、θ２を用いて最適ウェイトＷ１、Ｗ２を処理２−４で計算する。最適ウェイトの計算方法は従来と同様に各パイロット信号を最大比合成した場合に、受信電力が大きくなるようにウェイトＷ（振幅と位相）を計算するものとする。
【００２８】
ウェイト情報補正部１−１８は、前記処理２−４で計算したＷ１、Ｗ２を更に前記処理２−２で得た補正後の振幅と位相を用いて処理２−５においてＷ２の振幅ｒ２をＴ1/2倍する。例えば、処理２−４においてウェイト計算部１−１６で計算したウェイトがＷ１（Ｒ１、Φ１）、Ｗ２（Ｒ２、Φ２）である場合には、Ｗ１（Ｒ１、Φ1）、Ｗ２（Ｔ1/2×Ｒ２、Φ２）と補正したウェイトを最終的なウェイト情報として送受信機１−１５からアンテナ１−１２を介して基地局１−１に送信する。
【００２９】
基地局１−１に送信された信号は、各アンテナ１−９ａ、１―９ｂから基地局１−１の受信器１−４で受信する。受信機１−４は、前記受信したウェイト情報を所定の方法で分離し、ウェイト制御装置１―１０は、Ｗ１（Ｒ１、Φ1）、Ｗ２（Ｔ1/2×Ｒ２、Φ２）を得て、前記ウェイトＷをウェイト制御部１―５、１−６に設定する。
【００３０】
送受信機１−４から送出される個別チャネルの信号は、前記ウェイトで補正された信号としてウェイト制御部１―５、１−６を介して基地局１−１のアンテナ１−９ａ、１―９ｂから送信される。この結果、基地局１−１のアンテナ１−９ａ、１―９ｂのアンテナ利得が異なって、移動局１―１１側で受信するパイロット信号Ｐ１とＰ２に受信電力差が生じても、移動局１−１１で受信する個別チャネルの平均受信電力は等しくなる。
【００３１】
なお、パイロット信号Ｐ１とパイロット信号Ｐ２の受信電力Ｐ１、Ｐ２の平均受信電力Ｔ１、Ｔ２がＴ１＜Ｔ２の時にはＴ１が増加するようにＰ１の振幅を（Ｔ×Ｒ１）1/2と補正して、Ｗ１（Ｔ×Ｒ１）1/2、Φ1）、Ｗ２（Ｒ２、Φ２）と補正したウェイトをウェイト情報として基地局１−１に送信する。
【００３２】
図３は本発明の他の実施例である。図３における発明は、基地局に送信するウェイト情報を削減するため、移動局においては、パイロット信号から求めた最適ウェイト情報の位相情報とパイロット信号の平均受信電力比のみを基地局に送信する。そして基地局において補正するウェイト（位相と振幅）を計算し、基地局の個別チヤネルのウェイト（位相と振幅）を制御するものである。
【００３３】
以下、図３を用いて構成を説明する。図３では、基地局３−１のアンテナを１−９ａ、１−９ｂの２本としている。基地局３−１は、個別の通信（個別チャネル）に用いる送信機１−１９、共通制御信号の受信に用いる受信機１−４、移動局３−３側で基地局の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１−２、パイロット信号２送信機１−３、各アンテナ出力の位相と振幅（ウェイトＷ）を制御するウェイト制御部１―５、１−６、ウェイト制御装置３−２を具備している。
【００３４】
ウェイト制御装置３−２は、移動局３−３から送られてくる前記ウェイトＷを前記ウェイト制御部１―５、１−６に設定する他に後述する移動局から送信されたウェイトの位相情報、Ｗ１（Φ１）、Ｗ２（Φ２）とパイロット信号の平均受信電力比Ｔから個別チャネルの送信機の最適ウェイトＷを求め、個別チャネルの送信機のウェイトＷをウェイト制御部１―５、１−６に設定する。
【００３５】
係る基地局１−１の送信ダイバーシチ動作は、図１と同様に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と同一であるので説明を省略する。
【００３６】
移動局３−３には、基地局３−１の異なるアンテナ１−９ａ、１―９ｂからそれぞれ送信されるパイロット信号Ｐ１、Ｐ２を受信するパイロット信号１受信機１−１３、パイロット信号２受信機１−１４と、個別の通信及び計算したウェイト情報を基地局に送信する送受信機１−１５、パイロット信号から基地局のアンテナの位相と振幅の最適値を計算するためのウェイト計算部１−１６が設けられている。
【００３７】
また、前記ウェイト計算部１−１６とパイロット信号受信機１−１３、受信機１−１４との間にはパイロット信号補正部１−１７が設けられている。そして前記前記ウェイト計算部１−１６の出力と前記パイロット信号補正部１−１７の出力はウェイト情報補正部３−４に接続され、該ウェイト情報補正部３−４の出力は前記送受信機１−１５の入力に接続されている。
【００３８】
係る構成における動作を説明する。パイロット信号１送信機１−２、パイロット信号２送信機１−３から異なるコードで変調されたパイロット信号Ｐ１、Ｐ２が加算器１―７、１−８を介して基地局３−１の各アンテナ１−９ａ、１―９ｂから移動局３−３へ送信される。移動局３−３は、前記各パイロット信号Ｐ１、Ｐ２をパイロット信号１受信機１−１３、パイロット信号２受信機１−１４で受信する。
【００３９】
前記各パイロット信号Ｐ１、Ｐ２は、パイロット信号補正部１−１７、ウェイト計算部１−１６、ウェイト情報補正部３−４で後述する所定の処理が行われて送受信機１−１５を介して移動局３―３の補正されたウェイト情報として基地局３−１に送信される。
【００４０】
図４は、前記したパイロット信号補正部１−１７、ウェイト計算部１−１６、ウェイト情報補正部３−４の補正の方法を説明する図である。パイロット信号１受信機１−１３、パイロット信号２受信機１−１４からパイロット信号補正部１−１７が受信した信号をＰ１（ｒ１、θ１）、Ｐ２（ｒ２、θ２）とする。但し前記各パイロット信号の振幅と位相をそれぞれｒ１、ｒ２、θ１、θ２とする。
【００４１】
処理４−１で、パイロット信号補正部１−１７には、図示していない平均受信電力と、平均受信電力の差と比を求める手段が具備されていて、処理４−２で、パイロット信号Ｐ１、Ｐ２の受信電力を平均化して平均受信電力Ｔ１、Ｔ２と、平均受信電力の差と比を求める。ここで説明を簡単にするため以降ではＴ１＞Ｔ２とし、平均受信電力比Ｔ１／Ｔ２をＴとする。
【００４２】
更にパイロット信号補正部１−１７は、処理４−３において下記のように各パイロット信号の平均受信電力が等しくなるように補正する。即ち、平均受信電力の小さいＴ２を増加するようにＰ２の振幅をＴ1/2×ｒ２に補正する。補正後の振幅と位相をそれぞれＰ１´（ｒl、θ１）、Ｐ２´（Ｔ1/2×ｒ２、θ２）とする。
【００４３】
次にウェイト計算部１−１６は、前記処理４−３で求めた補正後の振幅ｒ１、ｒ２と位相θ１、θ２を用いて最適ウェイトＷ１、Ｗ２の位相情報Φ１、Φ２のみを処理４−４で計算する。最適ウェイトＷ１、Ｗ２の位相の計算方法は従来と同様に各パイロット信号を最大比合成した場合に、受信電力が大きくなるようにウェイトＷを計算するものとする。
【００４４】
ウェイト情報補正部（ウェイト情報補正手段）３−４は、処理４−５において、処理４−４で求めたウェイトの位相情報Φ１、Φ２と、処理４−２で求めた平均受信電力比Ｔとを抽出して基地局３−１に送信する。即ち、ウェイトの位相情報、Ｗ１（Φ１）、Ｗ２（Φ２）とパイロット信号の平均受信電力比Ｔを、送受信機１−１５を介して基地局３−１に送信する。
【００４５】
基地局３−１に送信された信号は、処理４−６で各アンテナ１−９ａ、１―９ｂから加算器１―７、１−８を介して基地局３−１の受信機１−４で受信する。ウェイト制御装置３―２は、受信機１−４が受信したウェイトの位相情報、Ｗ１（Φ１）、Ｗ２（Φ２）とパイロット信号の平均受信電力比Ｔを基に処理４−７で最適ウェイトＷを求め、個別チャネルの送信機のウェイトＷをウェイト制御部１―５、１−６に設定する。
【００４６】
ここで前記ウェイト制御装置３―２は、図示していない手段で処理４−７の処理を下記のようにして行い、補正したウェイトＷを求める。例えばＴ１＞Ｔ２として送信した場合には平均受信電力比Ｔから、パイロット信号Ｐ２の平均受信電力Ｔ２が小さいことが分かる。即ち、平均受信電力Ｔ２を増加するようにＰ２の振幅をＴ1/2に補正する。すなわち、振幅は正規化して１を設定し、補正後のウェイトＷをそれぞれＷ１（１、Φ１）、Ｗ２（Ｔ1/2、Φ２）とする。
【００４７】
前記ウェイト制御装置３―２で求めた補正後のウェイトＷをウェイト制御部１―５、１−６に設定して個別チャネルの信号を送信機１−１９から送信する。この結果、基地局３−１のアンテナ１−９ａ、１―９ｂのアンテナ利得が異なって、移動局３―３側で受信するパイロット信号Ｐ１とＰ２に受信電力差が生じても、移動局３−３で受信する個別チャネルの平均受信電力が等しくなる。
【００４８】
なお、パイロット信号Ｐ１、Ｐ２の受信電力の平均受信電力Ｔ１、Ｔ２がＴ１＜Ｔ２の時にはＴ１が増加するようにＰ１の振幅をＴ1/2と補正して、Ｗ１（Ｔ1/2、Φ1）、Ｗ２（１、Φ２）と補正したウェイトＷをウェイト制御部１―５、１−６に設定して個別チャネルの信号を送信機１−１９から送信する。
【００４９】
ところで、平均受信電力比Ｔは一般にウェイトの位相情報、Ｗ１（Φ１）、Ｗ２（Φ２）に比べてゆっくり変化する。従って、ウェイトの位相情報、Ｗ１（Φ１）、Ｗ２（Φ２）を送信する毎に平均受信電力比Ｔも送る必要はない。例えば、ウェイト情報補正部３−４に図示していない平均受信電力格納手段と平均受信電力比較手段を設け、処理４−５で求めた平均受信電力比Ｔを平均受信電力格納手段に格納する。そして、新たに処理４−５で求めた平均受信電力比Ｔと前記平均受信電力比格納手段に格納されている平均受信電力比Ｔを前記平均受信電力比較手段で比較する。その結果、移動局３−３の平均受信電力比Ｔが予め定めた基準値以上に変化した時には、前記平均受信電力格納手段に新たな平均受信電力比Ｔを格納する。そして基地局３−１に新たな平均受信電力比Ｔを送信する。このような送信制御手段を設けることによりウェイト情報の大幅な削減を図ることができる。
【００５０】
図５は本発明の他の実施例である。本発明では、基地局の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５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、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５−９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。
【００５１】
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、基地局が偏波ダイバーシチアンテナで送信した場合と、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の信号の平均受信電力差を比較すると、基地局が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。
【００５２】
図５において、偏波ダイバーシチアンテナ５−９は、垂直偏波アンテナ５―９ａと水平偏波アンテナ５−９ｂからなり、受信機１−４に各々、接続されると共に、垂直偏波アンテナ５―９ａは共通制御信号を送信する送信機１−２に接続されている。また、水平偏波アンテナ５−９ｂは、共通制御信号を送信す送信機１−３に接続されている。
【００５３】
更に、個別の通信（個別チャネル）に用いる送信機１−１９は、ウェイト制御部１−５、加算器１−７を介して垂直偏波アンテナ５―９ａに、ウェイト制御部１−６、加算器１−８を介して水平偏波アンテナ５―９ｂに各々、接続されている。
【００５４】
基地局５−１は、前記偏波ダイバーシチアンテナ５−９の垂直偏波アンテナ５―９ａと水平偏波アンテナ５−９ｂからパイロット信号Ｐ１、Ｐ２と個別チャネルの信号を各々、移動局１−１１に送出する。
【００５５】
なお、前記した垂直偏波アンテナ５―９ａと水平偏波アンテナ５−９ｂは、その接続を交換しても良いことはいうまでもない。
【００５６】
【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、各基地局のアンテナの利得が等しい場合に送信ダイバーシチを適用した場合と同等の受信電力の改善が図れる。
【００５７】
請求項２記載の送信ダイバーシチ装置によれば移動局は、基地局に送信するウェイト情報を削減し、移動局の構成を簡単にし、システムの速度向上と電波伝搬環境の有効活用ができる。
【００５８】
請求項３記載の送信ダイバーシチ装置によれば、前記基地局に設定するウェイト制御量の振幅は、正規化して設定することで基地局の構成を簡単にできる。
【００５９】
請求項４記載の送信ダイバーシチ装置によれば、システムの速度向上と電波伝搬環境の有効活用ができる。
【００６０】
請求項５記載の送信ダイバーシチ装置によれば、共通制御信号とウェイト情報の補正は、基地局のアンテナ毎の平均受信電力の小さいアンテナに送出する個別信号の振幅を平均受信電力比の１／２乗倍して基地局に送信することことで、各基地局のアンテナの利得が等しい場合に送信ダイバーシチを適用した場合と同等の受信電力の改善が図れる。
【００６１】
請求項６記載の送信ダイバーシチ装置によれば、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の改善効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施例である。
【図２】図１の実施例の各種補正方法を説明する図である。
【図３】本発明の第二の実施例である。
【図４】図３の実施例の各種補正方法を説明する図である。
【図５】本発明の第三の実施例である。
【図６】従来の基地局送信ダイバーシチの構成図である。
【図７】従来のＷ−ＣＤＭＡ方式送信ダイバーシチの構成図である。
【図８】基地局のアンテナの実効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
１−１１ 移動局
１−２、１−３ パイロット信号送信機
１−４ 受信機
１―５、１−６ ウェイト制御部
１―１０ ウェイト制御装置
１−１６ ウェイト計算部
１−１７ パイロット信号補正部
１−１８ ウェイト情報補正部
３−２ ウェイト制御装置
３−４ ウェイト情報補正部
Claims (6)
- 送信側である基地局において異なる２つ以上のアンテナから同一信号を送信し、受信側である移動局では１つ以上のアンテナでそれらの信号を受信し、基地局は、一対一の通信を行う個別信号とは別に、基地局のアンテナを識別できる共通制御信号をアンテナ毎に個別に送信する手段と共に、移動局から送られたアンテナ毎のウェイト情報を復調する手段と、前記復調したウェイト情報から一対一の通信を行うアンテナに送出する個別信号の位相と振幅を調整する手段を有し、移動局は、基地局のアンテナ毎の共通制御信号を個別に復調し、復調したアンテナ毎の前記共通制御信号の位相と振幅を求めて基地局に送信するウェイト情報を計算するウェイト計算手段と、計算されたウェイト情報を基地局に送信する手段を有する送信ダイバーシチ装置において、
前記移動局は、
前記基地局のアンテナ毎の平均受信電力及び、平均受信電力の差及び比を求める電力計算手段と、
前記電力計算手段で得た平均受信電力比を用いて、前記基地局におけるアンテナ毎の共通制御信号の平均受信電力が等しくなるように、振幅を補正する共通制御信号補正手段と、
前記共通制御信号補正手段で得た位相と補正後の振幅を用いて、前記共通制御信号の受信電力が大きくなるウェイト情報を求める前記ウェイト計算手段と、
前記ウェイト計算手段で得た前記ウェイト情報と前記基地局のアンテナ毎の平均受信電力比から前記ウェイト情報を再度補正するウェイト情報補正手段とを備えることを特徴とする送信ダイバーシチ装置。 - 送信側である基地局において異なる２つ以上のアンテナから同一信号を送信し、受信側である移動局では１つ以上のアンテナでそれらの信号を受信し、基地局は、一対一の通信を行う個別信号とは別に、基地局のアンテナを識別できる共通制御信号をアンテナ毎に個別に送信する手段と共に、移動局から送られたアンテナ毎のウェイト情報を復調する手段と、前記復調したウェイト情報から一対一の通信を行うアンテナに送出する個別信号の位相と振幅を調整する手段を有し、移動局は、基地局のアンテナ毎の共通制御信号を個別に復調し、復調したアンテナ毎の前記共通制御信号の位相と振幅を求めて基地局に送信するウェイト情報を計算するウェイト計算手段と、計算されたウェイト情報を基地局に送信する手段を有する送信ダイバーシチ装置において、
前記移動局は、
前記基地局のアンテナ毎の平均受信電力及び、平均受信電力の差及び比を求める電力計算手段と、
前記電力計算手段で得た平均受信電力比を用いて前記基地局におけるアンテナ毎の共通制御信号の平均受信電力が等しくなるように、振幅を補正する共通制御信号補正手段と、
前記共通制御信号補正手段で得た位相と補正後の振幅を用いて、位相情報のみのウェイト情報を求める前記ウェイト計算手段と、
前記ウェイト計算手段で得た位相情報と前記基地局のアンテナ毎の平均受信電力比の情報を前記基地局に送信するためのウェイト情報補正手段とを備え、
前記基地局は、
前記移動局から送信される、前記位相情報と前記平均受信電力比の情報から、基地局の個別チャネルにおける補正すべき位相と振幅のウェイト制御量を設定するウェイト制御装置とを備えることを特徴とする送信ダイバーシチ装置。 - 前記基地局に設定するウェイト制御量の振幅は、正規化して設定することを特徴とする請求項２に記載の送信ダイバーシチ装置。
- 前記ウェイト情報補正手段は、平均受信電力格納手段と平均受信電力比較手段を具備し、新たに受信した前記平均受信電力比と前記平均受信電力比格納手段に格納されている平均受信電力比を前記平均受信電力比較手段で比較し、平均受信電力比が予め定めた基準値以上に変化した時には、前記平均受信電力格納手段に新たな平均受信電力比を格納するとともに基地局に新たな平均受信電力比を送信することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の送信ダイバーシチ装置。
- 共通制御信号とウェイト情報の補正量は、平均受信電力比の１／２乗倍であることを特徴とする請求項１から４の何れか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から５の何れかに記載の送信ダイバーシチ装置。
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