JPH03254228A

JPH03254228A - 通信用指向性アンテナ制御式移動通信システム

Info

Publication number: JPH03254228A
Application number: JP2052222A
Authority: JP
Inventors: Norio Kubo; 徳郎久保
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1990-03-02
Filing date: 1990-03-02
Publication date: 1991-11-13

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［目　次］概要産業上の利用分野従来の技術発明が解決しようとする課題課題を解決するための手段（第１図）作　用（第２図）実施例（第３〜１２図）発明の効果［概　要］無線基地局と移動局とから成る移動通信システムに関し
、特に無線基地局に設けられた通信用指向性アンテナの
指向性を制御しうる通信用指向性アンテナ制御式移動通
信システムに関し、無線基地局に設けられた通信用指向
性アンテナの指向性を移動局からの信号に基づき制御す
ることにより、多重伝搬路そのものを少なくできるよう
にすることを目的とし、固定されたＮ方向に検索用ビームを順次送出する検索用
送信アンテナと、電波送出方向を変更しうる通信用指向
性アンテナとを有する無線基地局と、無線基地局からの
時間的に順次送出された検索ビームを空きチャネル間に
受信して自分自身がどの方向にいるのかを無線基地局へ
知らせることのできる移動局とをそなえ、移動局から戻
されてきた無線基地局からの方向を知らせる情報に基づ
き、通信用指向性アンテナからの電波送出方向が移動局
の方向となるように、通信用指向性アンテナの電波送出
方向を制御するように構成する。

［産業上の利用分野］本発明は、無線基地局と移動局とから成る移動通信シス
テムに関し、特に無線基地局に設けられた通信用指向性
アンテナの指向性を制御しうる通信用指向性アンテナ制
御式移動通信システムに関する。

一般に、上記のような移動通信システムにおいて、陸上
移動伝搬路を経由した受信波は、マルチパスに基づき、
その包絡線がレイリー分布に従ってランダムに変動する
フェージングを受ける。

かかるフェージングを受けた受信波の包路線レベルは、
受信機の熱雑音レベル近くまで頻繁に落ち込むため、高
品質伝送を実現する場合の障害となっており、このため
この落ち込みをいかに軽減するかが高品質伝送の鍵とな
っている。

［従来の技術］従来の移動通信システムにおいて、その無線基地局のア
ンテナ構成としては、無指向性のものと固定方向に指向
性をもつものとがあり、無線基地局が移動局の動きを監
視している。

地局に設けられた通信用指向性アンテナの指向性を移動
局からの信号に基づき制御することにより、多重伝搬路
そのものを少なくできるようにした、通信用指向性アン
テナ制御式移動通信システムを提供すること全目的とし
ている。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、上記のような従来のものでは、次のよう
な問題点がある。

まず、無線基地局のアンテナ構成として無指向性のアン
テナを用いるものでは、多重伝播路を軽減することがで
きず、これによりフェージングを受け、高品質伝送を実
現しにくい。

また、無線基地局のアンテナ構成として固定方向の指向
性アンテナを用いるものでは、送受信のために、複数方
向に電波をスキャンしなくてはならず、構造が複雑にな
る。

本発明は、このような状況下において創案されたもので
、起こってしまった多重伝搬路によるフェージングの影
響を軽減するのではなく、無線基［課題を解決するため
の手段］第１図は本発明の原理ブロック図である。

この第１図において、１は無線基地局で、この無線基地
局１は、固定されたＮ方向（Ｎは自然数）に検索用ビー
ムを順次送出する検索用送信アンテナ１１と、電波送出
方向を変更しうる通信用指向性アンテナ１２とを有して
いる。

２は移動局で、この移動局２は、送受信用アンテナ２０
１を有し、無線基地局１を介して他の移動局２等と通信
を行なうものであるが、この移動局２は、無線基地局１
の検索用送信アンテナ１１からの時間的に順次送出され
た検索ビームを空きチャネル間に受信して自分自身がど
の方向にいるのかを無線基地局１へ知らせることができ
るようになっている。

そして、無線基地局１においては、移動局２から戻され
てきた無線基地局１からの方向を知らせる情報に基づき
、通信用指向性アンテナ１２からの電波送出方向が移動
局２の方向となるように、通信用指向性アンテナ１２の
電波送出方向を制御することができるようになっている
（以上が請求項１の構成要件）。

ここで、通信用指向性アンテナ１２をフェーズドアレイ
アンテナで構成することができるが、この場合は、フェ
ーズドアレイアンテナの送出方向をフェーズドアレイア
ンテナの移相器を制御することにより変更する（以上が
請求項２）。

［作　用コ上述の本発明の通信用指向性アンテナ制御式移動通信シ
ステムでは、まず第２図（ａ）に示すように、無線基地
局１の検索用送信アンテナ１１から時間的に順次検索ビ
ーム■、■、■が送出されるが、移動局２は検索ビーム
■〜■を空きチャネル間に受信して自分自身がどの方向
にいるのかを無線基地局１へ知らせる。そして、無線基
地局ｌにおいては、移動局２から戻されてきた無線基地
局１からの方向を知らせる情報に基づき１通信用指向性
アンテナ１２からの電波送出方向（Ａ、Ｂ。

Ｃ参照）が移動局２の方向となるように、通信用指向性
アンテナ１２の電波送出方向を制御することが行なわれ
る［第２図（ｂ）参照］。

［実施例］以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第３図は本発明の一実施例を示すブロック図で、この第
３図において、１は無線基地局で、この無線基地局１は
、検索用送信アンテナ１１．通信用指向性アンテナとし
てのフェーズドアレイアンテナ１２．受信部１３．送信
部１４．制御部１５等をそなえている。

ここで、検索用送信アンテナ１１は、固定されたＮ方向
に検索用ビームを順次送出する固定の指向性アンテナと
して構成され１例えば３方向に検索用ビーム■〜■を送
出する例を示すと、第６図（ａ）のようになり、６方向
に検索用ビーム■〜■を送出する例を示すと、第６図（
ｂ）のようになる。

また、検索用ビーム■〜■；■〜■の送出タイミングに
ついては次のとおりである。即ち、３方向の場合は、第
７図（ａ）のように、各チャネルＣＨＩ−ＣＨ３につい
て、時間Ｔｉ〜Ｔ□の決められたバースト間だけ、それ
ぞれビーム■〜■を送出し、６方向の場合は、第７図（
ｂ）のように、各チャネルＣ）（１〜ＣＨ３について、
時間Ｔ１〜Ｔ、の決められたバースト間だけ、それぞれ
ビーム■〜■を送出するのである。

フェーズドアレイアンテナ１２は、電波送出方向を変更
しうる指向性アンテナであるが、このフェーズビアレイ
アンテナ１２は、第４図に示すように、複数のアンテナ
素子１２１と各アンテナ素子１２１に接続された移相器
１２２とをそなえており、移相器１２２を用いて各アン
テナ素子１２１間の相対位相を制御して電気的にビーム
走査を行なえるようにしたものである。

受信部１３は移動局２からの電波を受信しこれに適宜の
処理を施して図示しない移動用交換装置等へ出力するも
ので、送信部１４は移動用交換装置等からの入力信号に
適宜の処理を施しアンテナ側へ出力するものである。

制御部１５は、移動局２から戻されてきた無線基地局１
からの方向を知らせる情報に基づき、）ニーズドアレイ
アンテナ１２からの電波送出方向が移動局２の方向とな
るように、フェーズドアレイアンテナ１２の電波送出方
向を制御するものである。この場合は、フェーズドアレ
イアンテナ１２の移相器１２２を制御して、フェーズド
アレイアンテナ１２の送出方向を変更することが行なわ
れる。

２は移動局であるが、この移動局２は、送受信用アンテ
ナ２０１．受信処理を施す受信部２０２゜スピーカ２０
３．マイク２０４．マイク２０４からの信号について送
信処理を施す送信部２０５゜無線基地局１からのどの検
索ビームを検出したかを入力レベルから検出して無線基
地局１からの方向を知らせる入力レベル検出・検索制御
部２０６をそなえて構成されており、更に詳細には、第
５図に示すように、アンテナ２０１．スピーカ２０３、
マイク２０４２分波器２０７．ダウンコンバータ２０８
．復調器（ＤＥＭ）２０９．フレーム同期部２１０２分
離部（ＤＥＭＵＸ）２１１．多重部（ＭＵＸ）２１２．
変調器（ＭＯＤ）２１３゜アップコンバータ２１４ｆ口
°−カル発信器２１５゜レベル検出器２１６．サンプル
ホールド回路２１７、レベル比較器２１８．方向判定器
２１９．タイミング発生器２２０．チャネル制御部２２
１をそなえている。

なお、ダウンコンバータ２０８．復調器２０９゜フレー
ム同期部２１０９分離部２１１等で、受信部２０２を構
成し、多重部２１２．変調器２１３゜アップコンバータ
２１４等で、送信部２０５を構成し、レベル検出器２１
６．サンプルホールド回路２１７．レベル比較器２１８
．方向判定器２１９等で、入力レベル検出・検索制御部
２０６を構成する。

従って、受信に際しては、アンテナ２０１で受信された
信号が、分波器２０７で、ダウンコンバータ２０８側へ
入力され、更にはダウンコンバータ２０８および復調器
２０９を経て、復調信号となったあと、フレーム同期部
２１０で、フレームビット等からフレーム同期を確立さ
れてから、分離部２１１を経て、スピーカ２０３で発声
音として出力されるようになっている。

また、マイク２０４を通じて入力された音声は、多重部
２１２．変調器２１３を経て変調され、更にはアップコ
ンバータ２１４９分波器２０７．アンテナ２０１を通じ
て電波として送出される。

ところで、レベル検出器２１６は、受信した検索用ビー
ムのレベルを検出するもので、サンプルホールド回路２
１７は検出したレベルを一時的に保持するもので、検索
用ビームの数だけサンプルホールド部を有する。この例
では、３つのサンプルホールド部２１７−１〜２１７−
３を有するものが記載されているが、６方向の検索用ビ
ームを受ける場合は、６つのサンプルホールド部を有す
ることになる。

レベル比較器２１８は、サンプルホールド回路２１７の
各サンプルホールド部２１７−１〜２１７−３からのホ
ールド値を比較するもので、方向判定器２１９は、レベ
ル比較器２１８で得られた一番大きいレベルのものより
無線基地局１からの方向を判定するものである。

そして、この方向判定器２１９からの判定結果は多重部
２１２で多重されて無線基地局１へ送信されるようにな
っている。

タイミング発生器２２０は、フレーム同期部２１０で得
たタイミングから検索すべきタイミングを発生するもの
で、このタイミング信号は、チャネル制御部２２１へ検
索チャネルへの移行の命令を出すタイミングをとるため
に送られたり、レベル検出部２１６ヘレベル測定の命令
を出すタイミングをとるために送られたり、サンプルホ
ールド回路２１７の各サンプルホールド部へホールド値
を取り出すタイミングをとるために送られたりする。

チャネル制御部２２１は通話チャネルと検索チャネルと
の切り替えを行なうものである。これにより、移動局２
では、ＴＤＭＡ方式でできる空きスロット間に受信ロー
カル周波数を素早く変化させて、通話チャネルと検索チ
ャネルとの切り替えを行なうことができる（第８図参照
）。

上述の構成により、まず第１０図（ａ）に示すように、
無線基地局１の検索用送信アンテナ１１から時間的に順
次検索ビームの、■、■が送出される。このとき、検索
用ビーム■〜■は、第７図（ａ）のように、各チャネル
ＣＨＩ〜ＣＨ３について、時間Ｔ工〜Ｔ３の決められた
バースト間だけ、それぞれビーム■〜■を送出する。

そして、移動局２は検索ビーム■〜■を空きチャネル間
に受信して自分自身がどの方向にいるのかを無線基地局
１へ知らせる。すなわち、移動局２では、チャネル制御
部２２１を用いて、ＴＤＭＡ方式でできる空きスロット
間に受信ローカル周波数を素早く変化させて、第８図に
示すように、通話チャネルと検索チャネルとの切り替え
を行なうが、このとき移動局２は、第９図（ａ）、（ｂ
）に示すように、自分に割り当てられたタイムスロット
の１つ前のタイムスロットにて、検索用ビームのレベル
検出を行なう。さらに、各検索用ビーム■〜■が送出さ
れるタイミングは分かつているので、その電界強度のレ
ベルと検出タイミングより、移動局２は無線基地局１か
らの方向を掴むことができる。なお、このような検索用
ビームのレベル検出および方向判定は、移動局２の入力
レベル検出・検索制御部２０６にて行なう。

その後は、この判定結果を多重して無線基地局１ヘアク
ルッジ信号ＡＣＫとして返す。

そして、無線基地局１においては、移動局２から戻され
てきた無線基地局１からの方向を知らせる情報に基づき
、フェーズドアレイアンテナ１２からの電波送出方向（
Ａ、Ｂ、Ｃ参照）が、第１０図（ｂ）に示すように、移
動局２の方向となるように、フェーズドアレイアンテナ
１２の電波送出方向を制御することが行なわれる。この
とき、フェーズドアレイアンテナ１２の送出方向はフェ
ーズドアレイアンテナ１２の移相器１２２を制御して変
更することが行なわれる。

このように移動局２を無線基地局１の検索用送信アンテ
ナ１１からの時間的に順次送出された検索ビーム■〜■
を空きチャネル間に受信して自分自身がどの方向にいる
のかを無線基地局１へ知らせることができるように構成
し、且つ、無線基地局ｌでは、移動局２から戻されてき
た無線基地局１からの方向を知らせる情報に基づき、フ
ェーズドアレイアンテナ１２からの電波送出方向が移動
局２の方向となるように、フェーズドアレイアンテナ１
２の電波送出方向を制御することが行なわれるので、無
線基地局ｌからは確実に移動局２へ向けて電波を送出す
ることかでき、これにより多重伝搬路そのものが少なく
なって、フェージングの影響が軽減されるため、高品質
伝送が可能となるのである。

なお、６方向に検索用ビーム■〜■を送出する場合ある
いはその他の複数方向に検索用ビームを送出する場合も
、３方向に検索用ビーム■〜■を送出する場合と同様の
要領で、移動局２が無線基地局１の検索用送信アンテナ
１１からの時間的に順次送出された検索ビームを空きチ
ャネル間に受信して自分自身がどの方向にいるのかを無
線基地局１へ知らせ、且つ、無線基地局１では、移動局
２から戻されてきた無線基地局１からの方向を知らせる
情報に基づき、フェーズドアレイアンテナ１２からの電
波送出方向が移動局２の方向となるように、フェーズド
アレイアンテナ１２の電波送出方向を制御することが行
なわれる。

また、検索ビームに使用する周波数は１波だけにするた
めに各ゾーンで時間的にずらして使用する。即ち、ある
ゾーンで検索用ビームを送出している間は、そのビーム
の影響が出ないであろう十分前れた別のゾーンで検索を
行なう。

ここで、第１１図は１２ゾーン（セル）を１群として使
用した例であり、この場合は、１２回に１回の割合で検
索を行なう（第１２図参照）。そして、この場合、１フ
レーム約２０ｍ５として、１２個のゾーンで順に検索を
行なったとしても。

２０ｍｓＸ１２＝２４０ｍｓ毎に検索することができる
。これは自動車の移動速度からみると十分な値である。

［発明の効果］以上詳述したように、本発明の通信用指向性アンテナ制
御式移動通信システムによれば、無線基地局の検索用送
信アンテナからの時間的に順次送出された検索ビームを
空きチャネル間に受信して自分自身がどの方向にいるの
かを無線基地局へ知らせることができるように移動局を
構成し、且つ、無線基地局では、移動局から戻されてき
た無線基地局からの方向を知らせる情報に基づき、通信
用指向性アンテナからの電波送出方向が移動局の方向と
なるように５通信用指向性アンテナの電波送出方向を制
御することが行なわれるので、無線基地局から移動局に
向けて電波を確実に送出することかでき、これにより多
重伝搬路そのものが少なくなって、フェージングの影響
が軽減されるため、高品質伝送が可能となるほか、高品
質伝送を得るためのハードウェアが軽減できるため、特
に移動局の小型・軽量化を十分にはかれる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理ブロック図、第２図（ａ）、（ｂ）は本発明の詳細な説明する図。第３図は本発明の一実施例を示すブロック図、第４図は
フェーズドアレイアンテナの模式的構成図。第５図は移動局のブロック図。第６図（ａ）、（ｂ）は検索用ビームの方向を説明する
図、第７図は検索用ビームの退出タイミングを説明する図、第８図は移動局でのチャネル切り替え例を説明する図。第９図は移動局での検索用ビーム検出手順を説明する図
、第１０図（ａ）、（ｂ）は本発明の一実施例の作用を説
明する図、第１１図は検索チャネルのゾーン構成例を示す図、第１２図は検索チャネルの繰り返し例を説明する図であ
る。図において、１は無線基地局、２は移動局、１１は検索用送信アンテナ、１２はフェーズドアレイアンテナ（通信用指向性アンテ
ナ）。１３は受信部、１４は送信部、１５は制御部、１２１はアンテナ素子、１２２は移相器、２０１は送受信用アンテナ、２０２は受信部、２０３はスピーカ、２０４はマイク。２０５は送信部、２０６は入力レベル検出・検索制御部、２０７は分波器
、２０８はダウンコンバータ、２０９は復調器、２１０はフレーム同期部、２１１は分離部、２１２は多重部、２１３は変調器、２１４はアップコンバータ、２１５はローカル発信器、２１６はレベル検出器、２１７はサンプルホールド回路、２１７−１〜２１７−３はサンプルホールド部、２１８
はレベル比較器、２１９は方向判定器、２２０はタイミング発生器、２２１はチャネル制御部である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）固定されたＮ方向に検索用ビームを順次送出する
検索用送信アンテナ（１１）と、電波送出方向を変更し
うる通信用指向性アンテナ（１２）とを有する無線基地
局（１）と、該無線基地局（１）の該検索用送信アンテナ（１１）か
らの時間的に順次送出された検索ビームを空きチャネル
間に受信して自分自身がどの方向にいるのかを該無線基
地局（１）へ知らせることのできる移動局（２）とをそ
なえ、該無線基地局（１）で、該移動局（２）から戻されてき
た無線基地局（１）からの方向を知らせる情報に基づき
、該通信用指向性アンテナ（１２）からの電波送出方向
が該移動局（２）の方向となるように、該通信用指向性
アンテナ（１２）の電波送出方向を制御することを特徴
とする、通信用指向性アンテナ制御式移動通信システム
。
（２）該通信用指向性アンテナがフェーズドアレイアン
テナ（１２）で構成され、且つ、該フェーズドアレイア
ンテナ（１２）の送出方向を該フェーズドアレイアンテ
ナ（１２）の移相器（１２２）を制御して変更するよう
に構成されたことを特徴とする、請求項１記載の通信用
指向性アンテナ制御式移動通信システム。