JPH10107723A - 基地局用ディジタルビームフォーミングアンテナ - Google Patents
基地局用ディジタルビームフォーミングアンテナInfo
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- JPH10107723A JPH10107723A JP8258792A JP25879296A JPH10107723A JP H10107723 A JPH10107723 A JP H10107723A JP 8258792 A JP8258792 A JP 8258792A JP 25879296 A JP25879296 A JP 25879296A JP H10107723 A JPH10107723 A JP H10107723A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 近傍に放射するビーム＃ｍと遠方に放射する
ビーム＃ｎとの指向性利得を同一にすることで従来の課
題であった遠近問題が解決する。 【解決手段】 複数の素子アンテナと、上記素子アンテ
ナ毎の信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器
と、上記Ａ／Ｄ変換器からのディタル信号にウェイトを
与えて合成を行い複数のビームを形成するマルチビーム
形成器と、上記各ビームのビーム端子毎に相関処理を行
い受信電力を検出する相関器と、上記相関器出力がある
一定レベル以上になったビーム端子を選定するしきい値
判定手段と、上記しきい値判定手段で選定されたビーム
端子出力についての復調を行う復調器とを備え、各信号
へのウェイト乗算や合成をディジタル信号処理によりＤ
ＢＦを行い、ＣＤＭＡ方式を採用して指向性利得の調整
を行う。
ビーム＃ｎとの指向性利得を同一にすることで従来の課
題であった遠近問題が解決する。 【解決手段】 複数の素子アンテナと、上記素子アンテ
ナ毎の信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器
と、上記Ａ／Ｄ変換器からのディタル信号にウェイトを
与えて合成を行い複数のビームを形成するマルチビーム
形成器と、上記各ビームのビーム端子毎に相関処理を行
い受信電力を検出する相関器と、上記相関器出力がある
一定レベル以上になったビーム端子を選定するしきい値
判定手段と、上記しきい値判定手段で選定されたビーム
端子出力についての復調を行う復調器とを備え、各信号
へのウェイト乗算や合成をディジタル信号処理によりＤ
ＢＦを行い、ＣＤＭＡ方式を採用して指向性利得の調整
を行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、移動通信用の基
地局用アンテナとして用いられる基地局用ディジタルビ
−ムフォ−ミングアンテナに関するものである。
地局用アンテナとして用いられる基地局用ディジタルビ
−ムフォ−ミングアンテナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図７は例えば”Overview of Cellular C
DMA”(IEEE Trans. on Vehicular Tech., Vol.40, No.
2, May 1991) に示された従来のＣＤＭＡ（Code Devisi
on Multiple Acsess） を用いた移動通信用基地局アン
テナを説明するための基地局アンテナと端末局の図であ
る。図中、７は基地局アンテナ、８は端末局である。
DMA”(IEEE Trans. on Vehicular Tech., Vol.40, No.
2, May 1991) に示された従来のＣＤＭＡ（Code Devisi
on Multiple Acsess） を用いた移動通信用基地局アン
テナを説明するための基地局アンテナと端末局の図であ
る。図中、７は基地局アンテナ、８は端末局である。
【０００３】以下、図７を用いて従来の移動通信用基地
局アンテナを説明する。ＣＤＭＡでは同一周波数を用い
て複数の端末局８のアンテナと通信する。基地局アンテ
ナでは一定のサービスエリア（セル）１４をカバーする
広い指向性を有するアンテナを使用している。端末局８
はサービスエリア（セル）１４内で複数個用いられてい
る。端末局間の信号の分離には各信号に特定のコードを
与え、そのコードとの相関をとることによって信号が分
離される。相関の無い信号については雑音レベルになっ
ているが相関のとれている信号は一定のコードと相関が
とられるため高いＳＮ比で受信することができる。ＣＤ
ＭＡが採用されている通信システムでは上述のように端
末局間の信号の分離はコードによって行われ、同一周波
数を用いて大容量の通信が行われる。
局アンテナを説明する。ＣＤＭＡでは同一周波数を用い
て複数の端末局８のアンテナと通信する。基地局アンテ
ナでは一定のサービスエリア（セル）１４をカバーする
広い指向性を有するアンテナを使用している。端末局８
はサービスエリア（セル）１４内で複数個用いられてい
る。端末局間の信号の分離には各信号に特定のコードを
与え、そのコードとの相関をとることによって信号が分
離される。相関の無い信号については雑音レベルになっ
ているが相関のとれている信号は一定のコードと相関が
とられるため高いＳＮ比で受信することができる。ＣＤ
ＭＡが採用されている通信システムでは上述のように端
末局間の信号の分離はコードによって行われ、同一周波
数を用いて大容量の通信が行われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ＣＤＭＡが採用されて
いる通信システムでは上述のように端末局間の信号の分
離はコードによって行われる。しかしその受信電力は距
離の自乗に反比例するため、図７に示したように無指向
性のアンテナを基地局に用いた場合基地局の近傍の端末
局からの受信電力は大きく、遠方の端末局からの信号の
受信電力は小さくなる。従ってコードで信号の分離を行
うＣＤＭＡ通信方式では端末局からの受信電力を一定に
する必要があり、そのために端末機器において送信電力
を精密に制御する必要がある。この課題はＣＤＭＡ通信
方式の遠近問題として知られている。このために端末局
のハードウェアが複雑かつ高価になるという問題点があ
った。
いる通信システムでは上述のように端末局間の信号の分
離はコードによって行われる。しかしその受信電力は距
離の自乗に反比例するため、図７に示したように無指向
性のアンテナを基地局に用いた場合基地局の近傍の端末
局からの受信電力は大きく、遠方の端末局からの信号の
受信電力は小さくなる。従ってコードで信号の分離を行
うＣＤＭＡ通信方式では端末局からの受信電力を一定に
する必要があり、そのために端末機器において送信電力
を精密に制御する必要がある。この課題はＣＤＭＡ通信
方式の遠近問題として知られている。このために端末局
のハードウェアが複雑かつ高価になるという問題点があ
った。
【０００５】また、将来の通信システムでは電話端末以
外にもハイビットレートの画像や情報の通信を同一の基
地局で行う構想がある。このような場合、ハイビットレ
ートの送信を行う端末はより高いＳＮ比が要求され、そ
のためには端末局側から送信出力を上げる必要がありこ
のためにほかの端末からの受信信号が埋もれてしまう。
つまり、画像などの情報を受信した場合その受信電力が
高くなるため、他の音声などの通信が埋もれてしまうと
いう問題点があった。
外にもハイビットレートの画像や情報の通信を同一の基
地局で行う構想がある。このような場合、ハイビットレ
ートの送信を行う端末はより高いＳＮ比が要求され、そ
のためには端末局側から送信出力を上げる必要がありこ
のためにほかの端末からの受信信号が埋もれてしまう。
つまり、画像などの情報を受信した場合その受信電力が
高くなるため、他の音声などの通信が埋もれてしまうと
いう問題点があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明の基地局用ディジタルビ−ムフォ−ミング
アンテナにおいては、以下に記す手段を用いるものであ
る。
に、この発明の基地局用ディジタルビ−ムフォ−ミング
アンテナにおいては、以下に記す手段を用いるものであ
る。
【０００７】請求項１の基地局用ディジタルビ−ムフォ
−ミングアンテナは、拡散された信号を与えられたコー
ドを用いて相関処理を行い信号の分離を行うＣＤＭＡ
（ Code Devision Multiple Acsess ） 方式を採用した
通信システムに用いる基地局用アンテナであって、複数
の素子アンテナと、上記素子アンテナ毎の信号をディジ
タル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、上記Ａ／Ｄ変換器
からのディタル信号にウェイトを与えて合成を行い複数
のビームを形成するマルチビーム形成器と、上記各ビー
ムのビーム端子毎に相関処理を行い受信電力を検出する
相関器と、上記相関器出力がある一定レベル以上になっ
たビーム端子を選定するしきい値判定手段と、上記しき
い値判定手段で選定されたビーム端子出力についての復
調を行う復調器とを備えたものである。
−ミングアンテナは、拡散された信号を与えられたコー
ドを用いて相関処理を行い信号の分離を行うＣＤＭＡ
（ Code Devision Multiple Acsess ） 方式を採用した
通信システムに用いる基地局用アンテナであって、複数
の素子アンテナと、上記素子アンテナ毎の信号をディジ
タル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、上記Ａ／Ｄ変換器
からのディタル信号にウェイトを与えて合成を行い複数
のビームを形成するマルチビーム形成器と、上記各ビー
ムのビーム端子毎に相関処理を行い受信電力を検出する
相関器と、上記相関器出力がある一定レベル以上になっ
たビーム端子を選定するしきい値判定手段と、上記しき
い値判定手段で選定されたビーム端子出力についての復
調を行う復調器とを備えたものである。
【０００８】請求項２の基地局用ディジタルビ−ムフォ
−ミングアンテナは、拡散された信号を与えられたコー
ドを用いて相関処理を行い信号の分離を行うＣＤＭＡ方
式を採用した通信システムに用いる基地局用アンテナで
あって、複数の素子アンテナと、上記素子アンテナ毎の
信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、上記
Ａ／Ｄ変換器からのディタル信号にウェイトを与えて合
成を行い複数のビームを形成するマルチビーム形成器
と、上記各ビームのビーム端子毎に次段への接続を切り
替えるビーム端子切り替え器と、上記ビーム端子切り替
え器により接続されたビーム端子毎に順次相関処理を行
い受信電力を検出する相関器と、上記相関器出力がある
一定レベル以上になったビーム端子を選定するしきい値
判定手段と、上記しきい値判定手段で選定されたビーム
端子出力についての復調を行う復調器とを備えたもので
ある。
−ミングアンテナは、拡散された信号を与えられたコー
ドを用いて相関処理を行い信号の分離を行うＣＤＭＡ方
式を採用した通信システムに用いる基地局用アンテナで
あって、複数の素子アンテナと、上記素子アンテナ毎の
信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、上記
Ａ／Ｄ変換器からのディタル信号にウェイトを与えて合
成を行い複数のビームを形成するマルチビーム形成器
と、上記各ビームのビーム端子毎に次段への接続を切り
替えるビーム端子切り替え器と、上記ビーム端子切り替
え器により接続されたビーム端子毎に順次相関処理を行
い受信電力を検出する相関器と、上記相関器出力がある
一定レベル以上になったビーム端子を選定するしきい値
判定手段と、上記しきい値判定手段で選定されたビーム
端子出力についての復調を行う復調器とを備えたもので
ある。
【０００９】請求項３の基地局用ディジタルビ−ムフォ
−ミングアンテナは、請求項１または請求項２記載の基
地局用ディジタルビームフォーミングアンテナにおい
て、上記Ａ／Ｄ変換器からのディタル信号に基づき特定
の信号の到来方向を検出する位置検出装置と、上記位置
検出装置の検出情報に基づき、上記Ａ／Ｄ変換器からの
ディタル信号にウェイトを与えて上記特定の信号の到来
方向へ主ビームを形成するペンシルビーム形成器と、上
記ペンシルビーム形成器の出力に相関処理を行い受信電
力を検出する相関器と、上記相関器出力についての復調
を行う復調器とを設け、上記特定の信号を分離処理する
ものである。
−ミングアンテナは、請求項１または請求項２記載の基
地局用ディジタルビームフォーミングアンテナにおい
て、上記Ａ／Ｄ変換器からのディタル信号に基づき特定
の信号の到来方向を検出する位置検出装置と、上記位置
検出装置の検出情報に基づき、上記Ａ／Ｄ変換器からの
ディタル信号にウェイトを与えて上記特定の信号の到来
方向へ主ビームを形成するペンシルビーム形成器と、上
記ペンシルビーム形成器の出力に相関処理を行い受信電
力を検出する相関器と、上記相関器出力についての復調
を行う復調器とを設け、上記特定の信号を分離処理する
ものである。
【００１０】請求項４の基地局用ディジタルビ−ムフォ
−ミングアンテナは、請求項１または請求項２記載の基
地局用ディジタルビームフォーミングアンテナにおい
て、上記Ａ／Ｄ変換器からのディタル信号に基づき一つ
または複数の特定の信号の到来方向を検出する位置検出
装置と、上記位置検出装置の検出情報に基づき、上記Ａ
／Ｄ変換器からのディタル信号にウェイトを与えて上記
一つまたは複数の特定の信号の到来方向へ主ビームを形
成する複数のペンシルビーム形成器と、上記ペンシルビ
ーム形成器の出力に相関処理を行い受信電力を検出する
相関器と、上記相関器出力についての復調を行う復調器
とを設け、上記一つまたは複数の特定の信号を分離処理
するものである。
−ミングアンテナは、請求項１または請求項２記載の基
地局用ディジタルビームフォーミングアンテナにおい
て、上記Ａ／Ｄ変換器からのディタル信号に基づき一つ
または複数の特定の信号の到来方向を検出する位置検出
装置と、上記位置検出装置の検出情報に基づき、上記Ａ
／Ｄ変換器からのディタル信号にウェイトを与えて上記
一つまたは複数の特定の信号の到来方向へ主ビームを形
成する複数のペンシルビーム形成器と、上記ペンシルビ
ーム形成器の出力に相関処理を行い受信電力を検出する
相関器と、上記相関器出力についての復調を行う復調器
とを設け、上記一つまたは複数の特定の信号を分離処理
するものである。
【００１１】請求項５の基地局用ディジタルビ−ムフォ
−ミングアンテナは、請求項１から請求項４の基地局用
ディジタルビームフォーミングアンテナにおいて、素子
アンテナの一部または全部に代えて、複数の素子アンテ
ナを有するサブアレーアンテナを備えたものである。
−ミングアンテナは、請求項１から請求項４の基地局用
ディジタルビームフォーミングアンテナにおいて、素子
アンテナの一部または全部に代えて、複数の素子アンテ
ナを有するサブアレーアンテナを備えたものである。
【００１２】
実施の形態１．図１はこの発明の基地局用ディジタルビ
ームフォーミングアンテナの実施の形態１を示す構成図
である。図において、１は素子アンテナ、２はＡ／Ｄ変
換器、３はディジタル信号処理装置によるマルチビーム
形成器、４はＣＤＭＡ（Code Devision Multiple Acses
s） 用コードによって相関を行う相関器、５は相関を行
った結果電力の大きいビーム端子のみを選択するしきい
値判定回路、６は復調器である。この実施の形態１を受
信時の動作を対象に説明する。素子アンテナ１で受信さ
れた信号は適切な周波数変換を行った後、Ａ／Ｄ変換器
２によってディジタル信号に変換される。したがって以
降の処理はディジタル信号処理器によって行われること
になる。次段のマルチビーム形成器３ではサービスエリ
ア（セル）の内部を回線数などから割り出された必要な
ビーム数だけの個数のビーム（素子アンテナでの受信信
号の集合体）すなわちマルチビームを形成する。上記ビ
ームの個数設けられた相関器４では割り当てられたコー
ドにしたがって相関処理を行う。しきい値判定回路５で
は相関処理によってあるレベル以上の電力が得られたビ
ーム端子のみを次段の復調器６に接続する。以上の方法
により簡単にビームの受信レベルを制御しビーム毎に独
立に評価を行うことで信号間の干渉を低減し、所望の信
号を検出することを可能にする。
ームフォーミングアンテナの実施の形態１を示す構成図
である。図において、１は素子アンテナ、２はＡ／Ｄ変
換器、３はディジタル信号処理装置によるマルチビーム
形成器、４はＣＤＭＡ（Code Devision Multiple Acses
s） 用コードによって相関を行う相関器、５は相関を行
った結果電力の大きいビーム端子のみを選択するしきい
値判定回路、６は復調器である。この実施の形態１を受
信時の動作を対象に説明する。素子アンテナ１で受信さ
れた信号は適切な周波数変換を行った後、Ａ／Ｄ変換器
２によってディジタル信号に変換される。したがって以
降の処理はディジタル信号処理器によって行われること
になる。次段のマルチビーム形成器３ではサービスエリ
ア（セル）の内部を回線数などから割り出された必要な
ビーム数だけの個数のビーム（素子アンテナでの受信信
号の集合体）すなわちマルチビームを形成する。上記ビ
ームの個数設けられた相関器４では割り当てられたコー
ドにしたがって相関処理を行う。しきい値判定回路５で
は相関処理によってあるレベル以上の電力が得られたビ
ーム端子のみを次段の復調器６に接続する。以上の方法
により簡単にビームの受信レベルを制御しビーム毎に独
立に評価を行うことで信号間の干渉を低減し、所望の信
号を検出することを可能にする。
【００１３】図２はアンテナ通信システムの概念図であ
り、上記実施の形態１を採用した基地局アンテナと端末
局の通信を示す説明図である。図２において、７は基地
局アンテナ、８は端末局、９は遠方に放射するビーム＃
ｎ、１０は近傍に放射するビーム＃ｍである。ビーム＃
ｎとビーム＃ｍの指向性利得を同一にすることで従来の
課題であった遠近問題が解決される。なお、この指向性
利得の調整は、上記のように基地局用ディジタルビーム
フォーミングアンテナにおけるマルチビーム形成器３で
のマルチビーム形成のためのディジタル信号処理装置に
より、各信号へのウェイト乗算や合成を行うことにより
なされる。
り、上記実施の形態１を採用した基地局アンテナと端末
局の通信を示す説明図である。図２において、７は基地
局アンテナ、８は端末局、９は遠方に放射するビーム＃
ｎ、１０は近傍に放射するビーム＃ｍである。ビーム＃
ｎとビーム＃ｍの指向性利得を同一にすることで従来の
課題であった遠近問題が解決される。なお、この指向性
利得の調整は、上記のように基地局用ディジタルビーム
フォーミングアンテナにおけるマルチビーム形成器３で
のマルチビーム形成のためのディジタル信号処理装置に
より、各信号へのウェイト乗算や合成を行うことにより
なされる。
【００１４】実施の形態２．図３はこの発明の基地局用
ディジタルビームフォーミングアンテナの実施の形態２
を示す構成図である。上記実施の形態１においては相関
器をビームの個数だけ用いる場合を示したが、この実施
の形態２では相関器を１個にし、そのかわりにビーム端
子切り替え器１１を設ける。ビーム端子切り替え器１１
ではマルチビーム形成器３の出力を時分割で順次切り替
えて１個の相関器４に接続させ、相関処理が行われる。
その出力電力が大きいビームのみをしきい値判定回路５
によって判定し、次段の復調処理を行う。なお、この場
合のビーム端子切り替え器１１での切り替えは端末局の
移動に合わせた適切なタイミングで行う。
ディジタルビームフォーミングアンテナの実施の形態２
を示す構成図である。上記実施の形態１においては相関
器をビームの個数だけ用いる場合を示したが、この実施
の形態２では相関器を１個にし、そのかわりにビーム端
子切り替え器１１を設ける。ビーム端子切り替え器１１
ではマルチビーム形成器３の出力を時分割で順次切り替
えて１個の相関器４に接続させ、相関処理が行われる。
その出力電力が大きいビームのみをしきい値判定回路５
によって判定し、次段の復調処理を行う。なお、この場
合のビーム端子切り替え器１１での切り替えは端末局の
移動に合わせた適切なタイミングで行う。
【００１５】上記実施の形態２は、図４に示すように単
独のビームを走査してその基地局に割り当てられたコー
ドをもつ端末局がある位置にビームを向ける方式と等価
の機能をもつことになる。
独のビームを走査してその基地局に割り当てられたコー
ドをもつ端末局がある位置にビームを向ける方式と等価
の機能をもつことになる。
【００１６】実施の形態３．図５はこの発明の基地局用
ディジタルビームフォーミングアンテナの実施の形態３
を示す構成図である。図において、１２は位置検出器、
１３はペンシルビーム形成器である。素子アンテナ１で
信号を受信し、これをＡ／Ｄ変換器２によってデジタル
処理を行った後、位置検出器１２により素子アンテナの
受信信号から移動する端末局の位置を検出する。その
後、ペンシルビーム形成器１３で、位置検出器１２によ
って検出された端末局の位置にペンシルビームの主ビー
ムを向けるために各素子アンテナへ与える複素ウェイト
を計算しそれらを合成してビームを形成する。この場合
位置検出器１２はジャイロなどほかのハードウェアある
いはソフトウェアに基づくものであっても良い。上記の
ペンシルビームはハイビットレートの通信を行う端末局
に対応するのに用いる。これと並列にマルチビーム形成
器３を用いて通常の信号を受信し、実施の形態２で説明
したと同様に処理する。
ディジタルビームフォーミングアンテナの実施の形態３
を示す構成図である。図において、１２は位置検出器、
１３はペンシルビーム形成器である。素子アンテナ１で
信号を受信し、これをＡ／Ｄ変換器２によってデジタル
処理を行った後、位置検出器１２により素子アンテナの
受信信号から移動する端末局の位置を検出する。その
後、ペンシルビーム形成器１３で、位置検出器１２によ
って検出された端末局の位置にペンシルビームの主ビー
ムを向けるために各素子アンテナへ与える複素ウェイト
を計算しそれらを合成してビームを形成する。この場合
位置検出器１２はジャイロなどほかのハードウェアある
いはソフトウェアに基づくものであっても良い。上記の
ペンシルビームはハイビットレートの通信を行う端末局
に対応するのに用いる。これと並列にマルチビーム形成
器３を用いて通常の信号を受信し、実施の形態２で説明
したと同様に処理する。
【００１７】上記実施の形態３は、上記マルチビーム形
成器３を用いて通常の信号に対応する場合には、図４に
示したように単独のビームを走査してその基地局に割り
当てられたコードをもつ端末局がある位置にビームを向
ける方式と等価の機能をもつことになる。また、上記実
施の形態３において、上記マルチビーム形成器３を用い
て通常の信号を受信する部分には、図５の構成に代えて
図１のマルチビーム形成器３以下の構成を用いても良
い。なお、上記実施の形態３の図５は、ハイビットレー
トの通信を行う端末局へのペンシルビームを１本形成す
る構成である。
成器３を用いて通常の信号に対応する場合には、図４に
示したように単独のビームを走査してその基地局に割り
当てられたコードをもつ端末局がある位置にビームを向
ける方式と等価の機能をもつことになる。また、上記実
施の形態３において、上記マルチビーム形成器３を用い
て通常の信号を受信する部分には、図５の構成に代えて
図１のマルチビーム形成器３以下の構成を用いても良
い。なお、上記実施の形態３の図５は、ハイビットレー
トの通信を行う端末局へのペンシルビームを１本形成す
る構成である。
【００１８】実施の形態４．図６はこの発明の基地局用
ディジタルビームフォーミングアンテナの実施の形態４
を示す構成説明図である。この実施の形態４は、図１ま
たは図３に示した構成に上記実施の形態３で説明した図
５のハイビットレートの通信に対応させる部分を並列に
複数個設けた構成であり、ハイビットレートの通信を行
う複数の端末局それぞれへのペンシルビーム形成を可能
にする構成である。なお、図６の実施の形態４を示す構
成説明図では、上記ハイビットレートの通信に対応させ
る部分を並列に複数個設けた部分の構成のみ示し、図１
または図３と同様の部分の構成の記載を省略している。
ディジタルビームフォーミングアンテナの実施の形態４
を示す構成説明図である。この実施の形態４は、図１ま
たは図３に示した構成に上記実施の形態３で説明した図
５のハイビットレートの通信に対応させる部分を並列に
複数個設けた構成であり、ハイビットレートの通信を行
う複数の端末局それぞれへのペンシルビーム形成を可能
にする構成である。なお、図６の実施の形態４を示す構
成説明図では、上記ハイビットレートの通信に対応させ
る部分を並列に複数個設けた部分の構成のみ示し、図１
または図３と同様の部分の構成の記載を省略している。
【００１９】素子アンテナ１で信号を受信し、これをＡ
／Ｄ変換器２によってデジタル処理を行った後、位置検
出器１２により素子アンテナの受信信号から移動する端
末局の位置を検出する。その後、サービスエリア（セ
ル）の内部を回線数などから割り出された必要なビーム
数だけの個数設けられたペンシルビームを形成するペン
シルビーム形成器１３で、位置検出器１２によって検出
された端末局の位置にペンシルビームの主ビームを向け
るために各素子アンテナへ与える複素ウェイトを計算
し、それらを合成してビームを形成する。また、上記ビ
ームの個数設けられた相関器４では割り当てられたコー
ドにしたがって相関処理を行い、次段の復調器６で相関
器出力についての復調を行う。また、これと並列にマル
チビーム形成器３を用いて通常の信号に対応し、実施の
形態１または実施の形態２で説明したと同様に処理す
る。
／Ｄ変換器２によってデジタル処理を行った後、位置検
出器１２により素子アンテナの受信信号から移動する端
末局の位置を検出する。その後、サービスエリア（セ
ル）の内部を回線数などから割り出された必要なビーム
数だけの個数設けられたペンシルビームを形成するペン
シルビーム形成器１３で、位置検出器１２によって検出
された端末局の位置にペンシルビームの主ビームを向け
るために各素子アンテナへ与える複素ウェイトを計算
し、それらを合成してビームを形成する。また、上記ビ
ームの個数設けられた相関器４では割り当てられたコー
ドにしたがって相関処理を行い、次段の復調器６で相関
器出力についての復調を行う。また、これと並列にマル
チビーム形成器３を用いて通常の信号に対応し、実施の
形態１または実施の形態２で説明したと同様に処理す
る。
【００２０】以上の方法により簡単にビームの受信レベ
ルを制御しビーム毎に独立に評価を行うことで信号間の
干渉を低減し、所望の信号を検出することを可能にす
る。また、電話などの音声での通信と画像などの複数の
ハイビットレートを必要とする通信が同一の基地局アン
テナによって提供できることになる。
ルを制御しビーム毎に独立に評価を行うことで信号間の
干渉を低減し、所望の信号を検出することを可能にす
る。また、電話などの音声での通信と画像などの複数の
ハイビットレートを必要とする通信が同一の基地局アン
テナによって提供できることになる。
【００２１】実施の形態５．上記基地局用ディジタルビ
ームフォーミングアンテナの実施の形態１〜４におい
て、素子アンテナ１の一部または全部に代えて複数の素
子アンテナを有するサブアレ−アンテナを分散させて配
置し、素子アンテナ１または配置した各サブアレ−アン
テナの受信信号をＡ／Ｄ変換器２でディジタル信号に変
換する。なお、Ａ／Ｄ変換器２以後の構成および動作
は、上記それぞれの実施の形態１〜４と同様である。
ームフォーミングアンテナの実施の形態１〜４におい
て、素子アンテナ１の一部または全部に代えて複数の素
子アンテナを有するサブアレ−アンテナを分散させて配
置し、素子アンテナ１または配置した各サブアレ−アン
テナの受信信号をＡ／Ｄ変換器２でディジタル信号に変
換する。なお、Ａ／Ｄ変換器２以後の構成および動作
は、上記それぞれの実施の形態１〜４と同様である。
【００２２】
【発明の効果】請求項１の発明によれば、マルチビーム
形成器でＡ／Ｄ変換器からのディタル信号にウェイトを
与えて合成を行い、ディジタル信号処理によって指向性
利得の調整が行われるので、簡単にビームの受信レベル
を制御してビーム毎に独立に評価を行うことで信号間の
干渉を低減し、所望の信号を検出することを可能にする
効果がある。
形成器でＡ／Ｄ変換器からのディタル信号にウェイトを
与えて合成を行い、ディジタル信号処理によって指向性
利得の調整が行われるので、簡単にビームの受信レベル
を制御してビーム毎に独立に評価を行うことで信号間の
干渉を低減し、所望の信号を検出することを可能にする
効果がある。
【００２３】請求項２の発明によれば、少ない相関器で
上記同様の効果を得られるという効果がある。
上記同様の効果を得られるという効果がある。
【００２４】請求項３の発明によれば、例えばハイビッ
トレートの通信を行う端末局がある場合に、その方向に
は鋭い指向性のペンシルビームを向けることができ、高
い送信または受信電力が存在する場合でも干渉の少ない
通信が行えるという効果がある。
トレートの通信を行う端末局がある場合に、その方向に
は鋭い指向性のペンシルビームを向けることができ、高
い送信または受信電力が存在する場合でも干渉の少ない
通信が行えるという効果がある。
【００２５】請求項４の発明によれば、高い送信または
受信電力が複数存在する場合でも干渉の少ない通信が行
えるという効果がある。また、基地局用ディジタルビー
ムフォーミングアンテナの給電系を柔軟に構成できると
いう効果がある。
受信電力が複数存在する場合でも干渉の少ない通信が行
えるという効果がある。また、基地局用ディジタルビー
ムフォーミングアンテナの給電系を柔軟に構成できると
いう効果がある。
【００２６】請求項５の発明によれば、複数の素子アン
テナを有するサブアレ−アンテナを分散させて配置する
ので、効率的に通信が行えるという効果がある。
テナを有するサブアレ−アンテナを分散させて配置する
ので、効率的に通信が行えるという効果がある。
【００２７】
【図１】 この発明の基地局用ディジタルビームフォー
ミングアンテナの実施の形態１を示す構成図である。
ミングアンテナの実施の形態１を示す構成図である。
【図２】 この発明の実施の形態１を採用した基地局ア
ンテナと端末局の通信を示す説明図である。
ンテナと端末局の通信を示す説明図である。
【図３】 この発明の基地局用ディジタルビームフォー
ミングアンテナの実施の形態２を示す構成図である。
ミングアンテナの実施の形態２を示す構成図である。
【図４】 単独のビームを走査してその基地局に割り当
てられたコードをもつ端末局がある位置にビームを向け
る方式を示す説明図である。
てられたコードをもつ端末局がある位置にビームを向け
る方式を示す説明図である。
【図５】 この発明の基地局用ディジタルビームフォー
ミングアンテナの実施の形態３を示す構成図である。
ミングアンテナの実施の形態３を示す構成図である。
【図６】 この発明の基地局用ディジタルビームフォー
ミングアンテナの実施の形態４を示す構成説明図であ
る。
ミングアンテナの実施の形態４を示す構成説明図であ
る。
【図７】 従来の基地局アンテナと端末局の通信を示す
説明図である。
説明図である。
１ 素子アンテナ、２ Ａ／Ｄ変換器、３ マルチビー
ム形成器、４ 相関器、５ しきい値判定回路、６ 復
調器、７ 基地局アンテナ、８ 端末局、９ ビーム＃
ｎ、１０ ビーム＃ｍ、１１ ビーム端子切り替え器、
１２ 位置検出器、１３ ペンシルビーム形成器、１４
サービスエリア。
ム形成器、４ 相関器、５ しきい値判定回路、６ 復
調器、７ 基地局アンテナ、８ 端末局、９ ビーム＃
ｎ、１０ ビーム＃ｍ、１１ ビーム端子切り替え器、
１２ 位置検出器、１３ ペンシルビーム形成器、１４
サービスエリア。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成９年１２月１８日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 基地局用ディジタルビームフォーミン
グアンテナ
グアンテナ
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、移動通信用の基
地局用アンテナとして用いられる基地局用ディジタルビ
−ムフォ−ミングアンテナに関するものである。
地局用アンテナとして用いられる基地局用ディジタルビ
−ムフォ−ミングアンテナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図７は例えば”Overview of Cellular C
DMA”(IEEE Trans. on Vehicular Tech., Vol.40, No.
2, May 1991) に示された従来のＣＤＭＡ（Code Devisi
on Multiple Acsess） を用いた移動通信用基地局アン
テナを説明するための基地局アンテナと端末局の図であ
る。図中、７は基地局アンテナ、８は端末局である。
DMA”(IEEE Trans. on Vehicular Tech., Vol.40, No.
2, May 1991) に示された従来のＣＤＭＡ（Code Devisi
on Multiple Acsess） を用いた移動通信用基地局アン
テナを説明するための基地局アンテナと端末局の図であ
る。図中、７は基地局アンテナ、８は端末局である。
【０００３】以下、図７を用いて従来の移動通信用基地
局アンテナを説明する。ＣＤＭＡでは同一周波数を用い
て複数の端末局８のアンテナと通信する。基地局アンテ
ナでは一定のサービスエリア（セル）１４をカバーする
広い指向性を有するアンテナを使用している。端末局８
はサービスエリア（セル）１４内で複数個用いられてい
る。端末局間の信号の分離には各信号に特定のコードを
与え、そのコードとの相関をとることによって信号が分
離される。相関の無い信号については雑音レベルになっ
ているが相関のとれている信号は一定のコードと相関が
とられるため高いＳＮ比で受信することができる。ＣＤ
ＭＡが採用されている通信システムでは上述のように端
末局間の信号の分離はコードによって行われ、同一周波
数を用いて大容量の通信が行われる。
局アンテナを説明する。ＣＤＭＡでは同一周波数を用い
て複数の端末局８のアンテナと通信する。基地局アンテ
ナでは一定のサービスエリア（セル）１４をカバーする
広い指向性を有するアンテナを使用している。端末局８
はサービスエリア（セル）１４内で複数個用いられてい
る。端末局間の信号の分離には各信号に特定のコードを
与え、そのコードとの相関をとることによって信号が分
離される。相関の無い信号については雑音レベルになっ
ているが相関のとれている信号は一定のコードと相関が
とられるため高いＳＮ比で受信することができる。ＣＤ
ＭＡが採用されている通信システムでは上述のように端
末局間の信号の分離はコードによって行われ、同一周波
数を用いて大容量の通信が行われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ＣＤＭＡが採用されて
いる通信システムでは上述のように端末局間の信号の分
離はコードによって行われる。しかしその受信電力は距
離の自乗に反比例するため、図７に示したように無指向
性のアンテナを基地局に用いた場合基地局の近傍の端末
局からの受信電力は大きく、遠方の端末局からの信号の
受信電力は小さくなる。従ってコードで信号の分離を行
うＣＤＭＡ通信方式では端末局からの受信電力を一定に
する必要があり、そのために端末機器において送信電力
を精密に制御する必要がある。この課題はＣＤＭＡ通信
方式の遠近問題として知られている。このために端末局
のハードウェアが複雑かつ高価になるという問題点があ
った。
いる通信システムでは上述のように端末局間の信号の分
離はコードによって行われる。しかしその受信電力は距
離の自乗に反比例するため、図７に示したように無指向
性のアンテナを基地局に用いた場合基地局の近傍の端末
局からの受信電力は大きく、遠方の端末局からの信号の
受信電力は小さくなる。従ってコードで信号の分離を行
うＣＤＭＡ通信方式では端末局からの受信電力を一定に
する必要があり、そのために端末機器において送信電力
を精密に制御する必要がある。この課題はＣＤＭＡ通信
方式の遠近問題として知られている。このために端末局
のハードウェアが複雑かつ高価になるという問題点があ
った。
【０００５】また、将来の通信システムでは電話端末以
外にもハイビットレートの画像や情報の通信を同一の基
地局で行う構想がある。このような場合、ハイビットレ
ートの送信を行う端末はより高いＳＮ比が要求され、そ
のためには端末局側から送信出力を上げる必要がありこ
のためにほかの端末からの受信信号が埋もれてしまう。
つまり、画像などの情報を受信した場合その受信電力が
高くなるため、他の音声などの通信が埋もれてしまうと
いう問題点があった。
外にもハイビットレートの画像や情報の通信を同一の基
地局で行う構想がある。このような場合、ハイビットレ
ートの送信を行う端末はより高いＳＮ比が要求され、そ
のためには端末局側から送信出力を上げる必要がありこ
のためにほかの端末からの受信信号が埋もれてしまう。
つまり、画像などの情報を受信した場合その受信電力が
高くなるため、他の音声などの通信が埋もれてしまうと
いう問題点があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明の基地局用ディジタルビ−ムフォ−ミング
アンテナにおいては、以下に記す手段を用いるものであ
る。
に、この発明の基地局用ディジタルビ−ムフォ−ミング
アンテナにおいては、以下に記す手段を用いるものであ
る。
【０００７】請求項１の基地局用ディジタルビ−ムフォ
−ミングアンテナは、拡散された信号を与えられたコー
ドを用いて相関処理を行い信号の分離を行うＣＤＭＡ
（ Code Devision Multiple Acsess ） 方式を採用した
通信システムに用いる基地局用アンテナであって、複数
の素子アンテナと、上記素子アンテナ毎の信号をディジ
タル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、上記Ａ／Ｄ変換器
からのディジタル信号にウェイトを与えて合成を行い複
数のビームを形成するマルチビーム形成器と、上記各ビ
ームのビーム端子毎に相関処理を行い受信電力を検出す
る相関器と、上記相関器出力がある一定レベル以上にな
ったビーム端子を選定するしきい値判定手段と、上記し
きい値判定手段で選定されたビーム端子出力についての
復調を行う復調器とを備えたものである。
−ミングアンテナは、拡散された信号を与えられたコー
ドを用いて相関処理を行い信号の分離を行うＣＤＭＡ
（ Code Devision Multiple Acsess ） 方式を採用した
通信システムに用いる基地局用アンテナであって、複数
の素子アンテナと、上記素子アンテナ毎の信号をディジ
タル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、上記Ａ／Ｄ変換器
からのディジタル信号にウェイトを与えて合成を行い複
数のビームを形成するマルチビーム形成器と、上記各ビ
ームのビーム端子毎に相関処理を行い受信電力を検出す
る相関器と、上記相関器出力がある一定レベル以上にな
ったビーム端子を選定するしきい値判定手段と、上記し
きい値判定手段で選定されたビーム端子出力についての
復調を行う復調器とを備えたものである。
【０００８】請求項２の基地局用ディジタルビ−ムフォ
−ミングアンテナは、拡散された信号を与えられたコー
ドを用いて相関処理を行い信号の分離を行うＣＤＭＡ方
式を採用した通信システムに用いる基地局用アンテナで
あって、複数の素子アンテナと、上記素子アンテナ毎の
信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、上記
Ａ／Ｄ変換器からのディジタル信号にウェイトを与えて
合成を行い複数のビームを形成するマルチビーム形成器
と、上記各ビームのビーム端子毎に次段への接続を切り
替えるビーム端子切り替え器と、上記ビーム端子切り替
え器により接続されたビーム端子毎に順次相関処理を行
い受信電力を検出する相関器と、上記相関器出力がある
一定レベル以上になったビーム端子を選定するしきい値
判定手段と、上記しきい値判定手段で選定されたビーム
端子出力についての復調を行う復調器とを備えたもので
ある。
−ミングアンテナは、拡散された信号を与えられたコー
ドを用いて相関処理を行い信号の分離を行うＣＤＭＡ方
式を採用した通信システムに用いる基地局用アンテナで
あって、複数の素子アンテナと、上記素子アンテナ毎の
信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、上記
Ａ／Ｄ変換器からのディジタル信号にウェイトを与えて
合成を行い複数のビームを形成するマルチビーム形成器
と、上記各ビームのビーム端子毎に次段への接続を切り
替えるビーム端子切り替え器と、上記ビーム端子切り替
え器により接続されたビーム端子毎に順次相関処理を行
い受信電力を検出する相関器と、上記相関器出力がある
一定レベル以上になったビーム端子を選定するしきい値
判定手段と、上記しきい値判定手段で選定されたビーム
端子出力についての復調を行う復調器とを備えたもので
ある。
【０００９】請求項３の基地局用ディジタルビ−ムフォ
−ミングアンテナは、請求項１または請求項２記載の基
地局用ディジタルビームフォーミングアンテナにおい
て、上記Ａ／Ｄ変換器からのディジタル信号に基づき特
定の信号の到来方向を検出する位置検出装置と、上記位
置検出装置の検出情報に基づき、上記Ａ／Ｄ変換器から
のディジタル信号にウェイトを与えて上記特定の信号の
到来方向へ主ビームを形成するペンシルビーム形成器
と、上記ペンシルビーム形成器の出力に相関処理を行い
受信電力を検出する相関器と、上記相関器出力について
の復調を行う復調器とを設け、上記特定の信号を分離処
理するものである。
−ミングアンテナは、請求項１または請求項２記載の基
地局用ディジタルビームフォーミングアンテナにおい
て、上記Ａ／Ｄ変換器からのディジタル信号に基づき特
定の信号の到来方向を検出する位置検出装置と、上記位
置検出装置の検出情報に基づき、上記Ａ／Ｄ変換器から
のディジタル信号にウェイトを与えて上記特定の信号の
到来方向へ主ビームを形成するペンシルビーム形成器
と、上記ペンシルビーム形成器の出力に相関処理を行い
受信電力を検出する相関器と、上記相関器出力について
の復調を行う復調器とを設け、上記特定の信号を分離処
理するものである。
【００１０】請求項４の基地局用ディジタルビ−ムフォ
−ミングアンテナは、請求項１または請求項２記載の基
地局用ディジタルビームフォーミングアンテナにおい
て、上記Ａ／Ｄ変換器からのディジタル信号に基づき一
つまたは複数の特定の信号の到来方向を検出する位置検
出装置と、上記位置検出装置の検出情報に基づき、上記
Ａ／Ｄ変換器からのディジタル信号にウェイトを与えて
上記一つまたは複数の特定の信号の到来方向へ主ビーム
を形成する複数のペンシルビーム形成器と、上記ペンシ
ルビーム形成器の出力に相関処理を行い受信電力を検出
する相関器と、上記相関器出力についての復調を行う復
調器とを設け、上記一つまたは複数の特定の信号を分離
処理するものである。
−ミングアンテナは、請求項１または請求項２記載の基
地局用ディジタルビームフォーミングアンテナにおい
て、上記Ａ／Ｄ変換器からのディジタル信号に基づき一
つまたは複数の特定の信号の到来方向を検出する位置検
出装置と、上記位置検出装置の検出情報に基づき、上記
Ａ／Ｄ変換器からのディジタル信号にウェイトを与えて
上記一つまたは複数の特定の信号の到来方向へ主ビーム
を形成する複数のペンシルビーム形成器と、上記ペンシ
ルビーム形成器の出力に相関処理を行い受信電力を検出
する相関器と、上記相関器出力についての復調を行う復
調器とを設け、上記一つまたは複数の特定の信号を分離
処理するものである。
【００１１】請求項５の基地局用ディジタルビ−ムフォ
−ミングアンテナは、請求項１から請求項４の基地局用
ディジタルビームフォーミングアンテナにおいて、素子
アンテナの一部または全部に代えて、複数の素子アンテ
ナを有するサブアレーアンテナを備えたものである。
−ミングアンテナは、請求項１から請求項４の基地局用
ディジタルビームフォーミングアンテナにおいて、素子
アンテナの一部または全部に代えて、複数の素子アンテ
ナを有するサブアレーアンテナを備えたものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】 実施の形態１．図１はこの発明の基地局用ディジタルビ
ームフォーミングアンテナの実施の形態１を示す構成図
である。図において、１は素子アンテナ、２はＡ／Ｄ変
換器、３はディジタル信号処理装置によるマルチビーム
形成器、４はＣＤＭＡ（Code Devision Multiple Acses
s） 用コードによって相関を行う相関器、５は相関を行
った結果電力の大きいビーム端子のみを選択するしきい
値判定回路、６は復調器である。この実施の形態１を受
信時の動作を対象に説明する。素子アンテナ１で受信さ
れた信号は適切な周波数変換を行った後、Ａ／Ｄ変換器
２によってディジタル信号に変換される。したがって以
降の処理はディジタル信号処理器によって行われること
になる。次段のマルチビーム形成器３ではサービスエリ
ア（セル）の内部を回線数などから割り出された必要な
ビーム数だけの個数のビーム（素子アンテナでの受信信
号の集合体）すなわちマルチビームを形成する。上記ビ
ームの個数設けられた相関器４では割り当てられたコー
ドにしたがって相関処理を行う。しきい値判定回路５で
は相関処理によってあるレベル以上の電力が得られたビ
ーム端子のみを次段の復調器６に接続する。以上の方法
により簡単にビームの受信レベルを制御しビーム毎に独
立に評価を行うことで信号間の干渉を低減し、所望の信
号を検出することを可能にする。
ームフォーミングアンテナの実施の形態１を示す構成図
である。図において、１は素子アンテナ、２はＡ／Ｄ変
換器、３はディジタル信号処理装置によるマルチビーム
形成器、４はＣＤＭＡ（Code Devision Multiple Acses
s） 用コードによって相関を行う相関器、５は相関を行
った結果電力の大きいビーム端子のみを選択するしきい
値判定回路、６は復調器である。この実施の形態１を受
信時の動作を対象に説明する。素子アンテナ１で受信さ
れた信号は適切な周波数変換を行った後、Ａ／Ｄ変換器
２によってディジタル信号に変換される。したがって以
降の処理はディジタル信号処理器によって行われること
になる。次段のマルチビーム形成器３ではサービスエリ
ア（セル）の内部を回線数などから割り出された必要な
ビーム数だけの個数のビーム（素子アンテナでの受信信
号の集合体）すなわちマルチビームを形成する。上記ビ
ームの個数設けられた相関器４では割り当てられたコー
ドにしたがって相関処理を行う。しきい値判定回路５で
は相関処理によってあるレベル以上の電力が得られたビ
ーム端子のみを次段の復調器６に接続する。以上の方法
により簡単にビームの受信レベルを制御しビーム毎に独
立に評価を行うことで信号間の干渉を低減し、所望の信
号を検出することを可能にする。
【００１３】図２はアンテナ通信システムの概念図であ
り、上記実施の形態１を採用した基地局アンテナと端末
局の通信を示す説明図である。図２において、７は基地
局アンテナ、８は端末局、９は遠方に放射するビーム＃
ｎ、１０は近傍に放射するビーム＃ｍである。ビーム＃
ｎとビーム＃ｍの指向性利得を同一にすることで従来の
課題であった遠近問題が解決される。なお、この指向性
利得の調整は、上記のように基地局用ディジタルビーム
フォーミングアンテナにおけるマルチビーム形成器３で
のマルチビーム形成のためのディジタル信号処理装置に
より、各信号へのウェイト乗算や合成を行うことにより
なされる。
り、上記実施の形態１を採用した基地局アンテナと端末
局の通信を示す説明図である。図２において、７は基地
局アンテナ、８は端末局、９は遠方に放射するビーム＃
ｎ、１０は近傍に放射するビーム＃ｍである。ビーム＃
ｎとビーム＃ｍの指向性利得を同一にすることで従来の
課題であった遠近問題が解決される。なお、この指向性
利得の調整は、上記のように基地局用ディジタルビーム
フォーミングアンテナにおけるマルチビーム形成器３で
のマルチビーム形成のためのディジタル信号処理装置に
より、各信号へのウェイト乗算や合成を行うことにより
なされる。
【００１４】実施の形態２．図３はこの発明の基地局用
ディジタルビームフォーミングアンテナの実施の形態２
を示す構成図である。上記実施の形態１においては相関
器をビームの個数だけ用いる場合を示したが、この実施
の形態２では相関器を１個にし、そのかわりにビーム端
子切り替え器１１を設ける。ビーム端子切り替え器１１
ではマルチビーム形成器３の出力を時分割で順次切り替
えて１個の相関器４に接続させ、相関処理が行われる。
その出力電力が大きいビームのみをしきい値判定回路５
によって判定し、次段の復調処理を行う。なお、この場
合のビーム端子切り替え器１１での切り替えは端末局の
移動に合わせた適切なタイミングで行う。
ディジタルビームフォーミングアンテナの実施の形態２
を示す構成図である。上記実施の形態１においては相関
器をビームの個数だけ用いる場合を示したが、この実施
の形態２では相関器を１個にし、そのかわりにビーム端
子切り替え器１１を設ける。ビーム端子切り替え器１１
ではマルチビーム形成器３の出力を時分割で順次切り替
えて１個の相関器４に接続させ、相関処理が行われる。
その出力電力が大きいビームのみをしきい値判定回路５
によって判定し、次段の復調処理を行う。なお、この場
合のビーム端子切り替え器１１での切り替えは端末局の
移動に合わせた適切なタイミングで行う。
【００１５】上記実施の形態２は、図４に示すように単
独のビームを走査してその基地局に割り当てられたコー
ドをもつ端末局がある位置にビームを向ける方式と等価
の機能をもつことになる。
独のビームを走査してその基地局に割り当てられたコー
ドをもつ端末局がある位置にビームを向ける方式と等価
の機能をもつことになる。
【００１６】実施の形態３．図５はこの発明の基地局用
ディジタルビームフォーミングアンテナの実施の形態３
を示す構成図である。図において、１２は位置検出器、
１３はペンシルビーム形成器である。素子アンテナ１で
信号を受信し、これをＡ／Ｄ変換器２によってデジタル
処理を行った後、位置検出器１２により素子アンテナの
受信信号から移動する端末局の位置を検出する。その
後、ペンシルビーム形成器１３で、位置検出器１２によ
って検出された端末局の位置にペンシルビームの主ビー
ムを向けるために各素子アンテナへ与える複素ウェイト
を計算しそれらを合成してビームを形成する。この場合
位置検出器１２はジャイロなどほかのハードウェアある
いはソフトウェアに基づくものであっても良い。上記の
ペンシルビームはハイビットレートの通信を行う端末局
に対応するのに用いる。これと並列にマルチビーム形成
器３を用いて通常の信号を受信し、実施の形態２で説明
したと同様に処理する。
ディジタルビームフォーミングアンテナの実施の形態３
を示す構成図である。図において、１２は位置検出器、
１３はペンシルビーム形成器である。素子アンテナ１で
信号を受信し、これをＡ／Ｄ変換器２によってデジタル
処理を行った後、位置検出器１２により素子アンテナの
受信信号から移動する端末局の位置を検出する。その
後、ペンシルビーム形成器１３で、位置検出器１２によ
って検出された端末局の位置にペンシルビームの主ビー
ムを向けるために各素子アンテナへ与える複素ウェイト
を計算しそれらを合成してビームを形成する。この場合
位置検出器１２はジャイロなどほかのハードウェアある
いはソフトウェアに基づくものであっても良い。上記の
ペンシルビームはハイビットレートの通信を行う端末局
に対応するのに用いる。これと並列にマルチビーム形成
器３を用いて通常の信号を受信し、実施の形態２で説明
したと同様に処理する。
【００１７】上記実施の形態３は、上記マルチビーム形
成器３を用いて通常の信号に対応する場合には、図４に
示したように単独のビームを走査してその基地局に割り
当てられたコードをもつ端末局がある位置にビームを向
ける方式と等価の機能をもつことになる。また、上記実
施の形態３において、上記マルチビーム形成器３を用い
て通常の信号を受信する部分には、図５の構成に代えて
図１のマルチビーム形成器３以下の構成を用いても良
い。なお、上記実施の形態３の図５は、ハイビットレー
トの通信を行う端末局へのペンシルビームを１本形成す
る構成である。
成器３を用いて通常の信号に対応する場合には、図４に
示したように単独のビームを走査してその基地局に割り
当てられたコードをもつ端末局がある位置にビームを向
ける方式と等価の機能をもつことになる。また、上記実
施の形態３において、上記マルチビーム形成器３を用い
て通常の信号を受信する部分には、図５の構成に代えて
図１のマルチビーム形成器３以下の構成を用いても良
い。なお、上記実施の形態３の図５は、ハイビットレー
トの通信を行う端末局へのペンシルビームを１本形成す
る構成である。
【００１８】実施の形態４．図６はこの発明の基地局用
ディジタルビームフォーミングアンテナの実施の形態４
を示す構成説明図である。この実施の形態４は、図１ま
たは図３に示した構成に上記実施の形態３で説明した図
５のハイビットレートの通信に対応させる部分を並列に
複数個設けた構成であり、ハイビットレートの通信を行
う複数の端末局それぞれへのペンシルビーム形成を可能
にする構成である。なお、図６の実施の形態４を示す構
成説明図では、上記ハイビットレートの通信に対応させ
る部分を並列に複数個設けた部分の構成のみ示し、図１
または図３と同様の部分の構成の記載を省略している。
ディジタルビームフォーミングアンテナの実施の形態４
を示す構成説明図である。この実施の形態４は、図１ま
たは図３に示した構成に上記実施の形態３で説明した図
５のハイビットレートの通信に対応させる部分を並列に
複数個設けた構成であり、ハイビットレートの通信を行
う複数の端末局それぞれへのペンシルビーム形成を可能
にする構成である。なお、図６の実施の形態４を示す構
成説明図では、上記ハイビットレートの通信に対応させ
る部分を並列に複数個設けた部分の構成のみ示し、図１
または図３と同様の部分の構成の記載を省略している。
【００１９】素子アンテナ１で信号を受信し、これをＡ
／Ｄ変換器２によってデジタル処理を行った後、位置検
出器１２により素子アンテナの受信信号から移動する端
末局の位置を検出する。その後、サービスエリア（セ
ル）の内部を回線数などから割り出された必要なビーム
数だけの個数設けられたペンシルビームを形成するペン
シルビーム形成器１３で、位置検出器１２によって検出
された端末局の位置にペンシルビームの主ビームを向け
るために各素子アンテナへ与える複素ウェイトを計算
し、それらを合成してビームを形成する。また、上記ビ
ームの個数設けられた相関器４では割り当てられたコー
ドにしたがって相関処理を行い、次段の復調器６で相関
器出力についての復調を行う。また、これと並列にマル
チビーム形成器３を用いて通常の信号に対応し、実施の
形態１または実施の形態２で説明したと同様に処理す
る。
／Ｄ変換器２によってデジタル処理を行った後、位置検
出器１２により素子アンテナの受信信号から移動する端
末局の位置を検出する。その後、サービスエリア（セ
ル）の内部を回線数などから割り出された必要なビーム
数だけの個数設けられたペンシルビームを形成するペン
シルビーム形成器１３で、位置検出器１２によって検出
された端末局の位置にペンシルビームの主ビームを向け
るために各素子アンテナへ与える複素ウェイトを計算
し、それらを合成してビームを形成する。また、上記ビ
ームの個数設けられた相関器４では割り当てられたコー
ドにしたがって相関処理を行い、次段の復調器６で相関
器出力についての復調を行う。また、これと並列にマル
チビーム形成器３を用いて通常の信号に対応し、実施の
形態１または実施の形態２で説明したと同様に処理す
る。
【００２０】以上の方法により簡単にビームの受信レベ
ルを制御しビーム毎に独立に評価を行うことで信号間の
干渉を低減し、所望の信号を検出することを可能にす
る。また、電話などの音声での通信と画像などの複数の
ハイビットレートを必要とする通信が同一の基地局アン
テナによって提供できることになる。
ルを制御しビーム毎に独立に評価を行うことで信号間の
干渉を低減し、所望の信号を検出することを可能にす
る。また、電話などの音声での通信と画像などの複数の
ハイビットレートを必要とする通信が同一の基地局アン
テナによって提供できることになる。
【００２１】実施の形態５．上記基地局用ディジタルビ
ームフォーミングアンテナの実施の形態１〜４におい
て、素子アンテナ１の一部または全部に代えて複数の素
子アンテナを有するサブアレ−アンテナを分散させて配
置し、素子アンテナ１または配置した各サブアレ−アン
テナの受信信号をＡ／Ｄ変換器２でディジタル信号に変
換する。なお、Ａ／Ｄ変換器２以後の構成および動作
は、上記それぞれの実施の形態１〜４と同様である。
ームフォーミングアンテナの実施の形態１〜４におい
て、素子アンテナ１の一部または全部に代えて複数の素
子アンテナを有するサブアレ−アンテナを分散させて配
置し、素子アンテナ１または配置した各サブアレ−アン
テナの受信信号をＡ／Ｄ変換器２でディジタル信号に変
換する。なお、Ａ／Ｄ変換器２以後の構成および動作
は、上記それぞれの実施の形態１〜４と同様である。
【００２２】
【発明の効果】請求項１の発明によれば、マルチビーム
形成器でＡ／Ｄ変換器からのディジタル信号にウェイト
を与えて合成を行い、ディジタル信号処理によって指向
性利得の調整が行われるので、簡単にビームの受信レベ
ルを制御してビーム毎に独立に評価を行うことで信号間
の干渉を低減し、所望の信号を検出することを可能にす
る効果がある。
形成器でＡ／Ｄ変換器からのディジタル信号にウェイト
を与えて合成を行い、ディジタル信号処理によって指向
性利得の調整が行われるので、簡単にビームの受信レベ
ルを制御してビーム毎に独立に評価を行うことで信号間
の干渉を低減し、所望の信号を検出することを可能にす
る効果がある。
【００２３】請求項２の発明によれば、少ない相関器で
上記同様の効果を得られるという効果がある。
上記同様の効果を得られるという効果がある。
【００２４】請求項３の発明によれば、例えばハイビッ
トレートの通信を行う端末局がある場合に、その方向に
は鋭い指向性のペンシルビームを向けることができ、高
い送信または受信電力が存在する場合でも干渉の少ない
通信が行えるという効果がある。
トレートの通信を行う端末局がある場合に、その方向に
は鋭い指向性のペンシルビームを向けることができ、高
い送信または受信電力が存在する場合でも干渉の少ない
通信が行えるという効果がある。
【００２５】請求項４の発明によれば、高い送信または
受信電力が複数存在する場合でも干渉の少ない通信が行
えるという効果がある。また、基地局用ディジタルビー
ムフォーミングアンテナの給電系を柔軟に構成できると
いう効果がある。
受信電力が複数存在する場合でも干渉の少ない通信が行
えるという効果がある。また、基地局用ディジタルビー
ムフォーミングアンテナの給電系を柔軟に構成できると
いう効果がある。
【００２６】請求項５の発明によれば、複数の素子アン
テナを有するサブアレ−アンテナを分散させて配置する
ので、効率的に通信が行えるという効果がある。
テナを有するサブアレ−アンテナを分散させて配置する
ので、効率的に通信が行えるという効果がある。
【００２７】
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の基地局用ディジタルビームフォー
ミングアンテナの実施の形態１を示す構成図である。
ミングアンテナの実施の形態１を示す構成図である。
【図２】 この発明の実施の形態１を採用した基地局ア
ンテナと端末局の通信を示す説明図である。
ンテナと端末局の通信を示す説明図である。
【図３】 この発明の基地局用ディジタルビームフォー
ミングアンテナの実施の形態２を示す構成図である。
ミングアンテナの実施の形態２を示す構成図である。
【図４】 単独のビームを走査してその基地局に割り当
てられたコードをもつ端末局がある位置にビームを向け
る方式を示す説明図である。
てられたコードをもつ端末局がある位置にビームを向け
る方式を示す説明図である。
【図５】 この発明の基地局用ディジタルビームフォー
ミングアンテナの実施の形態３を示す構成図である。
ミングアンテナの実施の形態３を示す構成図である。
【図６】 この発明の基地局用ディジタルビームフォー
ミングアンテナの実施の形態４を示す構成説明図であ
る。
ミングアンテナの実施の形態４を示す構成説明図であ
る。
【図７】 従来の基地局アンテナと端末局の通信を示す
説明図である。
説明図である。
【符号の説明】 １ 素子アンテナ、２ Ａ／Ｄ変換器、３ マルチビー
ム形成器、４ 相関器、５ しきい値判定回路、６ 復
調器、７ 基地局アンテナ、８ 端末局、９ ビーム＃
ｎ、１０ ビーム＃ｍ、１１ ビーム端子切り替え器、
１２ 位置検出器、１３ ペンシルビーム形成器、１４
サービスエリア。
ム形成器、４ 相関器、５ しきい値判定回路、６ 復
調器、７ 基地局アンテナ、８ 端末局、９ ビーム＃
ｎ、１０ ビーム＃ｍ、１１ ビーム端子切り替え器、
１２ 位置検出器、１３ ペンシルビーム形成器、１４
サービスエリア。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 牧野 滋 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 茶谷 嘉之 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 住吉 秀夫 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内
Claims (5)
- 【請求項１】 拡散された信号を与えられたコードを用
いて相関処理を行い信号の分離を行うＣＤＭＡ（ Code
Devision Multiple Acsess ） 方式を採用した通信シス
テムに用いる基地局用アンテナであって、複数の素子ア
ンテナと、上記素子アンテナ毎の信号をディジタル信号
に変換するＡ／Ｄ変換器と、上記Ａ／Ｄ変換器からのデ
ィタル信号にウェイトを与えて合成を行い複数のビーム
を形成するマルチビーム形成器と、上記各ビームのビー
ム端子毎に相関処理を行い受信電力を検出する相関器
と、上記相関器出力がある一定レベル以上になったビー
ム端子を選定するしきい値判定手段と、上記しきい値判
定手段で選定されたビーム端子出力についての復調を行
う復調器とを備えた基地局用ディジタルビームフォーミ
ングアンテナ。 - 【請求項２】 拡散された信号を与えられたコードを用
いて相関処理を行い信号の分離を行うＣＤＭＡ方式を採
用した通信システムに用いる基地局用アンテナであっ
て、複数の素子アンテナと、上記素子アンテナ毎の信号
をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、上記Ａ／
Ｄ変換器からのディタル信号にウェイトを与えて合成を
行い複数のビームを形成するマルチビーム形成器と、上
記各ビームのビーム端子毎に次段への接続を切り替える
ビーム端子切り替え器と、上記ビーム端子切り替え器に
より接続されたビーム端子毎に順次相関処理を行い受信
電力を検出する相関器と、上記相関器出力がある一定レ
ベル以上になったビーム端子を選定するしきい値判定手
段と、上記しきい値判定手段で選定されたビーム端子出
力についての復調を行う復調器とを備えた基地局用ディ
ジタルビームフォーミングアンテナ。 - 【請求項３】 請求項１または請求項２記載の基地局用
ディジタルビームフォーミングアンテナにおいて、上記
Ａ／Ｄ変換器からのディタル信号に基づき特定の信号の
到来方向を検出する位置検出装置と、上記位置検出装置
の検出情報に基づき、上記Ａ／Ｄ変換器からのディタル
信号にウェイトを与えて上記特定の信号の到来方向へ主
ビームを形成するペンシルビーム形成器と、上記ペンシ
ルビーム形成器の出力に相関処理を行い受信電力を検出
する相関器と、上記相関器出力についての復調を行う復
調器とを設け、上記特定の信号を分離処理する基地局用
ディジタルビームフォーミングアンテナ。 - 【請求項４】 請求項１または請求項２記載の基地局用
ディジタルビームフォーミングアンテナにおいて、上記
Ａ／Ｄ変換器からのディタル信号に基づき一つまたは複
数の特定の信号の到来方向を検出する位置検出装置と、
上記位置検出装置の検出情報に基づき、上記Ａ／Ｄ変換
器からのディタル信号にウェイトを与えて上記一つまた
は複数の特定の信号の到来方向へ主ビームを形成する複
数のペンシルビーム形成器と、上記ペンシルビーム形成
器の出力に相関処理を行い受信電力を検出する相関器
と、上記相関器出力についての復調を行う復調器とを設
け、上記一つまたは複数の特定の信号を分離処理する基
地局用ディジタルビームフォーミングアンテナ。 - 【請求項５】 請求項１から請求項４の基地局用ディジ
タルビームフォーミングアンテナにおいて、素子アンテ
ナの一部または全部に代えて、複数の素子アンテナを有
するサブアレーアンテナを備えた基地局用ディジタルビ
ームフォーミングアンテナ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25879296A JP3339328B2 (ja) | 1996-09-30 | 1996-09-30 | 基地局用ディジタルビームフォーミングアンテナ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25879296A JP3339328B2 (ja) | 1996-09-30 | 1996-09-30 | 基地局用ディジタルビームフォーミングアンテナ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10107723A true JPH10107723A (ja) | 1998-04-24 |
| JP3339328B2 JP3339328B2 (ja) | 2002-10-28 |
Family
ID=17325144
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25879296A Expired - Fee Related JP3339328B2 (ja) | 1996-09-30 | 1996-09-30 | 基地局用ディジタルビームフォーミングアンテナ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3339328B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000001093A1 (fr) * | 1998-06-29 | 2000-01-06 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Dispositif de communication radio et procede de regulation de la puissance d'emission |
| US6345046B1 (en) | 1998-11-19 | 2002-02-05 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Receiver and demodulator applied to mobile telecommunications system |
| KR100389454B1 (ko) * | 1999-07-16 | 2003-06-27 | 닛뽕덴끼 가부시끼가이샤 | 안테나 지향성 제어 및 경로 서치를 동시에 수행하기 위한경로 서치 회로 |
| US7088956B2 (en) | 2002-04-12 | 2006-08-08 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Path search circuit, radio receiver and radio transmitter, utilizing a directional beam |
| JP2007228196A (ja) * | 2006-02-22 | 2007-09-06 | Toyota Infotechnology Center Co Ltd | 通信エリア制御装置、通信エリア制御方法、車載機 |
-
1996
- 1996-09-30 JP JP25879296A patent/JP3339328B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000001093A1 (fr) * | 1998-06-29 | 2000-01-06 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Dispositif de communication radio et procede de regulation de la puissance d'emission |
| AU726702B2 (en) * | 1998-06-29 | 2000-11-16 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Radio communication apparatus and transmission power controlling method |
| US6512917B1 (en) | 1998-06-29 | 2003-01-28 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Radio communication device and transmitting power control method |
| US6345046B1 (en) | 1998-11-19 | 2002-02-05 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Receiver and demodulator applied to mobile telecommunications system |
| KR100389454B1 (ko) * | 1999-07-16 | 2003-06-27 | 닛뽕덴끼 가부시끼가이샤 | 안테나 지향성 제어 및 경로 서치를 동시에 수행하기 위한경로 서치 회로 |
| US7088956B2 (en) | 2002-04-12 | 2006-08-08 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Path search circuit, radio receiver and radio transmitter, utilizing a directional beam |
| JP2007228196A (ja) * | 2006-02-22 | 2007-09-06 | Toyota Infotechnology Center Co Ltd | 通信エリア制御装置、通信エリア制御方法、車載機 |
| JP4716896B2 (ja) * | 2006-02-22 | 2011-07-06 | 株式会社トヨタＩｔ開発センター | 通信エリア制御装置、通信エリア制御方法、車載機 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3339328B2 (ja) | 2002-10-28 |
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