JPH11243358A - 移動通信基地局用アレーアンテナ装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、移動通信基地局用アレーアンテナ
装置及びその制御方法において信号スロットのタイミン
グに対して同期していない干渉波の影響を低減する能力
を改善することを目的とする。 【解決手段】各々のスロットについて、受信された信号
のレベルを干渉波識別レベルＬａと比較して、受信され
た信号から干渉波識別レベルＬａ以上の期間Ｔ０の特定
の信号成分を抽出し、既知信号とアンテナアレーの素子
毎に抽出された前記特定の信号成分とを合成した合成信
号を生成し、合成信号と既知信号との誤差を最小化する
振幅及び位相値を算出して振幅位相可変器に与えること
を特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロセル移動
通信基地局用アレーアンテナ装置の指向性制御に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】マイクロセル移動通信では、一般に、無
線基地局が周辺の建物よりも低い場所（公衆電話ボック
スや電柱など）に配置される。従って、電波は道路沿い
に直進し、あるいは反射しながら伝搬する。このような
場合、各基地局の無線ゾーンが図１３に示すように道路
沿いに形成され、見通し外はエリア外となる。従って、
通信可能なエリアを広く確保するためには、多数の基地
局を配置する必要があり、設置コストがかかるという問
題がある。

【０００３】基地局のアンテナを周辺の建物よりも高い
場所に設置すれば、通信可能なエリアは広くなる。図１
４は、基地局をビルの屋上と電柱にそれぞれ設置した場
合を示している。図１４に示すように基地局を高所に設
置すれば、アンテナから見通せる領域が広くなるととも
に、電波の伝搬損失も小さくなるため、低基地局によっ
て生じる不感地を少ない基地局で解消できる。

【０００４】しかし、基地局アンテナを屋上などの高い
場所に配置した場合、隣接する基地局からの干渉波の伝
搬損失も小さくなる。従って、図１５に示すように端末
から受信する電波の他に、隣接基地局からの不要な電波
も高所基地局に到来するので、基地局間の電波の干渉が
問題になる。例えば個々の基地局が使用可能なチャネル
を探索して動作するＴＤＭＡ（時分割多重通信）自立分
散制御方式を用いた通信システムでは、到来する干渉波
が増えると干渉波が多数のチャネルを占有してしまうた
め、空きチャネルが少なくなり、最悪の場合、空きチャ
ネルがなくなって基地局を動作させることができないと
いう問題が生じる。

【０００５】基地局のアンテナとして指向性アンテナを
用いれば、隣接する基地局からの干渉波の影響を低減す
ることができる。例えば、図１６に示すように指向性ア
ンテナのヌル方向（利得が小さい方向）を干渉波の方向
に向けることにより、基地局のアンテナで受信される干
渉波の数を低減することができる。

【０００６】干渉波の到来方向は一般に未知である。未
知の干渉波に対してアンテナの指向性のヌルを向ける方
法については、例えば文献(R.A.Mongingo,et.al.,"Intr
oduction to Adaptive Array", NewYork & Sons,1980）
に示されている。すなわち、複数のエレメント（素子）
で構成されるアレーアンテナを用いて、アンテナの各エ
レメントの信号に振幅及び位相の重みづけができるよう
に構成し、重みづけ後の各信号の合成信号と所望の信号
との誤差が最小になるように、適応制御により重み（振
幅及び位相値）を決定すれば、所望信号と相関のない干
渉波に対して、アンテナの指向性のヌルをむけることが
できる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】時分割多重通信（ＴＤ
ＭＡ）においては、通信に利用する信号は一定の時間間
隔で周期的に現れる多数のスロット毎に区分される。ま
た、ＴＤＭＡ自律分散制御システムの場合には、各基地
局はある決められたタイミングで各スロットの信号を送
出する。

【０００８】隣接する複数の基地局の送出タイミングが
互いに同期している場合には、図１７（ａ）に示すよう
に、各基地局が送出する信号はスロット毎に同時に現れ
る。一方、送出タイミングが同期していない場合には、
図１７（ｂ）に示すように、１つのスロットで送信され
た干渉波が２つのスロットをまたぐタイミングで現れ
る。

【０００９】前述のアンテナの指向性に関する適応制御
を実施する場合、干渉波が検出されるとその方向にアン
テナのヌルが向けられるが、干渉波が検出されなければ
この制御は実施されない。例えば、図１７（ｂ）に示す
スロット番号２，５，８においては、スロットの途中で
干渉波がなくなる。途中で干渉波がなくなるスロットに
対して、アンテナの指向性に関する適応制御を実施する
場合には、１つのスロットの全体を探索して最後に求め
られる重みは、スロットの前半だけに現れた干渉波の影
響を反映しない結果になる可能性がある。

【００１０】従って、図１７（ｂ）に示すスロット番号
２，５，８においては、スロットの前半だけに現れた干
渉波の影響を除去するための適応制御がうまく作動しな
い。そのため、干渉波の影響により通信が妨害される。
また、図１７（ｃ）に示すように、２つ以上の干渉波が
１スロット内で重なって現れる場合にも、干渉波の影響
を除去するための適応制御がうまく作動しない。すなわ
ち、最初に到来した干渉波もしくは２つの干渉波を検出
すると、それらの影響を除去するように重みが計算され
るが、干渉波がスロット全体を通じて現れていないの
で、干渉波が現れていない期間の影響により、最終的に
決定される重みは干渉波の影響を反映しない場合があ
る。

【００１１】一般に、環境に変動が生じる場合の制御に
おいては、入力する信号の相関行列に対して忘却係数を
適用することにより環境変動の影響を軽減できる。しか
し、アンテナの指向性に関する適応制御を実施する場合
に忘却係数を用いるためには、干渉波の到来タイミング
に応じて忘却係数を決定しなければならないので、忘却
係数の決定が困難である。

【００１２】本発明は、移動通信基地局用アレーアンテ
ナ装置及びその制御方法において、特定の基地局で利用
される信号スロットのタイミングに対して同期していな
い干渉波が到来する環境において、干渉波の影響を低減
する能力を改善することを主な目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１は、無線送受信
部と、該無線送受信部に接続されたアンテナアレーと、
該アンテナアレーを構成する各素子の信号について振幅
及び位相を変更する振幅位相可変器とを用い、前記振幅
位相可変器を制御して前記アンテナアレーの指向特性を
変更する移動通信基地局用アレーアンテナの制御方法に
おいて、通信に利用される信号の時間軸上で区分された
それぞれのスロットについて、受信された信号のレベル
を所定の干渉波識別レベルと比較して、受信された信号
から該信号のレベルが前記干渉波識別レベル以上の期間
の特定の信号成分を抽出し、既知信号と、前記アンテナ
アレーの素子毎に抽出された前記特定の信号成分とを合
成した合成信号を生成し、前記合成信号と前記既知信号
との誤差を最小化する振幅及び位相値を算出して、前記
振幅及び位相値を前記振幅位相可変器に与えることを特
徴とする。

【００１４】本発明は、制御対象基地局における各スロ
ットのタイミングと干渉波の出現タイミングとが同期し
ていない場合を想定している。例えば、単一の干渉波が
１つのスロットの中に現れた場合、制御対象基地局のタ
イミングと干渉波の出現タイミングとがずれているの
で、１つのスロットの中に干渉波の存在する期間と存在
しない期間とが含まれる。

【００１５】この発明においては、受信された信号のレ
ベルと干渉波識別レベルとの比較により、干渉波の有無
が検出される。そして、干渉波の存在する期間の信号成
分だけが前記特定の信号成分として抽出され、この信号
成分がアンテナの指向特性の適応制御のために利用され
る。従って、非同期の干渉波によって、１つのスロット
の中に干渉波が含まれない期間が存在する場合であって
も、他の期間に検出された干渉波に応答して、アンテナ
の指向特性が制御されるので、適応制御の動作不良が防
止される。

【００１６】請求項２は、請求項１記載の移動通信基地
局用アレーアンテナの制御方法において、単一のスロッ
トの中で前記特定の信号成分が複数検出された場合に
は、それら複数の信号成分を抽出することを特徴とす
る。複数の干渉波が存在する場合には、１つのスロット
の中の互いに異なる２つ以上の期間にそれぞれ干渉波が
現れる可能性がある。本発明では、単一のスロットの中
で前記特定の信号成分が複数検出された場合には、それ
ら複数の信号成分を抽出するので、複数の干渉波のそれ
ぞれに対して、アンテナの指向特性の適応制御が行われ
る。

【００１７】請求項３は、無線送受信部と、該無線送受
信部に接続されたアンテナアレーと、該アンテナアレー
を構成する各素子の信号について振幅及び位相を変更す
る振幅位相可変器とを用い、前記振幅位相可変器を制御
して前記アンテナアレーの指向特性を変更する移動通信
基地局用アレーアンテナの制御方法において、通信に利
用される信号の時間軸上で区分されたそれぞれのスロッ
トについて、受信された信号のレベルを所定の干渉波識
別レベルと比較するとともに、前記信号のレベルが前記
干渉波識別レベル以上の場合には、前記信号のレベルの
変動幅を所定の複数干渉レベルと比較し、受信された信
号から該信号のレベルが前記干渉波識別レベル以上で且
つ変動幅が前記複数干渉レベル以上の期間の特定の信号
成分を抽出し、既知信号と、前記アンテナアレーの素子
毎に抽出された前記特定の信号成分とを合成した合成信
号を生成し、前記合成信号と前記既知信号との誤差を最
小化する振幅及び位相値を算出して、前記振幅及び位相
値を前記振幅位相可変器に与えることを特徴とする。

【００１８】複数の干渉波が存在する場合には、１つの
スロットの中の同じ期間に、重なって複数の干渉波が現
れる場合がある。複数の干渉波の出現タイミングが重な
ると、制御対象基地局で検出される干渉波の受信レベル
の変動幅が大きくなる。本発明では、受信された信号の
レベルを干渉波識別レベルと比較することにより、干渉
波の有無を識別する。さらに、干渉波を検出していると
きには、受信された信号のレベルの変動幅を複数干渉レ
ベルと比較することにより、干渉波が単一か複数かが識
別される。そして、受信された信号のレベルが干渉波識
別レベル以上で且つ変動幅が複数干渉レベル以上の期間
の信号が、特定の信号成分として抽出される。

【００１９】従って、複数の干渉波が重なって現れてい
る期間の信号成分のみに基づいて、アンテナの指向特性
の適応制御が実施される。これにより、複数の干渉波の
全てに適応するように、アンテナの指向特性が制御され
る。請求項４は、無線送受信部と、該無線送受信部に接
続されたアンテナアレーと、該アンテナアレーを構成す
る各素子の信号について振幅及び位相を変更する振幅位
相可変器とを用い、前記振幅位相可変器を制御して前記
アンテナアレーの指向特性を変更する移動通信基地局用
アレーアンテナの制御方法において、通信に利用される
信号の時間軸上で区分されたそれぞれのスロットについ
て、受信された信号のレベルを所定の干渉波識別レベル
と比較し、前記信号のレベルが前記干渉波識別レベル以
上の特定のスロットについては、前記特定のスロットに
隣接する前スロットで第１の干渉波が発生した第１の時
間と、前記特定のスロットに隣接する後スロットで第２
の干渉波が消滅した第２の時間とを検出し、前記特定の
スロットの中で前記第１の干渉波が消滅する第３の時間
を前記第１の時間から求め、前記特定のスロットの中で
前記第２の干渉波が発生する第４の時間を前記第２の時
間から求め、前記第３の時間と第４の時間との時間軸上
の前後関係に基づいて、前記特定のスロットで受信され
た信号から特定の期間の信号成分を抽出し、既知信号
と、前記アンテナアレーの素子毎に抽出された前記特定
の期間の信号成分とを合成した合成信号を生成し、前記
合成信号と前記既知信号との誤差を最小化する振幅及び
位相値を算出して、前記振幅及び位相値を前記振幅位相
可変器に与えることを特徴とする。

【００２０】干渉波の出現タイミングが制御対象基地局
と同期していない場合であっても、干渉波のスロットの
長さは制御対象基地局のスロット長さと同一である。従
って、特定のスロットの前後に隣接する他のスロットに
おいて検出された干渉波のタイミングに基づいて、前記
特定のスロットにおける干渉波の出現タイミングを推定
できる。

【００２１】例えば、制御対象基地局と干渉波とのスロ
ット長（期間）ＴＳが同一の場合、図１１（ａ）に示す
ように、注目スロットに先行する前スロット内の時刻ｔ
ａ１で現れた干渉波Ｒ１１は、時刻ｔａ１から１スロッ
ト長と同じ時間ＴＳを経過したときに消滅する。また、
前スロットの始まる時刻から時刻ｔａ１までの相対時間
をＴＡ１とすれば、注目スロットの始まる時刻から相対
時間ＴＡ１を経過したときに干渉波Ｒ１１は消滅する。

【００２２】一方、注目スロットに続く後スロット内の
時刻ｔｂ２で消滅した干渉波Ｒ１２は、時刻ｔｂ２より
もスロット長ＴＳだけ前の時刻に出現している。また、
後スロットの始まる時刻から時刻ｔｂ２までの相対時間
をＴＢ２とすれば、注目スロットの始まる時刻から相対
時間ＴＢ２だけ前の時刻に干渉波Ｒ１２が出現する。従
って、本発明では前スロットで第１の干渉波が発生した
第１の時間と、後スロットで第２の干渉波が消滅した第
２の時間とを検出し、前記特定のスロットの中で前記第
１の干渉波が消滅する第３の時間を前記第１の時間から
求め、前記特定のスロットの中で前記第２の干渉波が発
生する第４の時間を前記第２の時間から求める。

【００２３】そして、前記第３の時間と第４の時間との
時間軸上の前後関係に基づいて、前記特定のスロットで
受信された信号から特定の期間の信号成分を抽出する。
ここで抽出した信号成分に従って、アンテナの指向特性
が制御される。第３の時間と第４の時間との時間軸上の
前後関係は、第１の干渉波と第２の干渉波との重なりの
有無に相当するので、それに応じて信号成分の抽出範囲
を切り替えることにより、望ましい指向特性制御が可能
になる。

【００２４】請求項５は、請求項４記載の移動通信基地
局用アレーアンテナの制御方法において、前記第４の時
間が第３の時間より先行する場合には、前記第４の時間
から第３の時間までの期間の信号成分を、前記特定の期
間の信号成分として抽出することを特徴とする。前記第
４の時間が第３の時間より先行する場合には、第４の時
間から第３の時間までの期間に、第１の干渉波と第２の
干渉波とが重なる。この期間の信号成分を抽出し、その
信号成分に従ってアンテナの指向特性を制御することに
より、第１の干渉波と第２の干渉波の両方の影響が低減
される。

【００２５】請求項６は、請求項４記載の移動通信基地
局用アレーアンテナの制御方法において、前記第３の時
間が第４の時間より先行する場合には、前記特定のスロ
ットの始まりから前記第３の時間までの期間の信号成分
と、前記第４の時間から前記特定のスロットの終わりま
での期間の信号成分とを、前記特定の期間の信号成分と
して抽出することを特徴とする。

【００２６】前記第３の時間が第４の時間より先行する
場合には、第１の干渉波と第２の干渉波とが重ならず
に、１つのスロット内の互いに異なるタイミングで現れ
る。従って、前記特定のスロットの始まりから前記第３
の時間までの期間の信号成分と、前記第４の時間から前
記特定のスロットの終わりまでの期間の信号成分とを、
前記特定の期間の信号成分として抽出することにより、
第１の干渉波と第２の干渉波の両方の影響が低減され
る。

【００２７】請求項７は、無線送受信部と、該無線送受
信部に接続されたアンテナアレーと、該アンテナアレー
を構成する各素子の信号について振幅及び位相を変更す
る振幅位相可変器を備え、前記振幅位相可変器を制御し
て前記アンテナアレーの指向特性を変更する移動通信基
地局用アレーアンテナ装置において、通信に利用される
信号の時間軸上で区分されたそれぞれのスロットについ
て、受信された信号のレベルを所定の干渉波識別レベル
と比較して、受信された信号から該信号のレベルが前記
干渉波識別レベル以上の期間の特定の信号成分を抽出
し、既知信号と、前記アンテナアレーの素子毎に抽出さ
れた前記特定の信号成分とを合成した合成信号を生成
し、前記合成信号と前記既知信号との誤差を最小化する
振幅及び位相値を算出して、前記振幅及び位相値を前記
振幅位相可変器に与える操作量算出手段を設けたことを
特徴とする。

【００２８】請求項８は、無線送受信部と、該無線送受
信部に接続されたアンテナアレーと、該アンテナアレー
を構成する各素子の信号について振幅及び位相を変更す
る振幅位相可変器を備え、前記振幅位相可変器を制御し
て前記アンテナアレーの指向特性を変更する移動通信基
地局用アレーアンテナ装置において、通信に利用される
信号の時間軸上で区分されたそれぞれのスロットについ
て、受信された信号のレベルを所定の干渉波識別レベル
と比較するとともに、前記信号のレベルが前記干渉波識
別レベル以上の場合には、前記信号のレベルの変動幅を
所定の複数干渉レベルと比較し、受信された信号から該
信号のレベルが前記干渉波識別レベル以上で且つ変動幅
が前記複数干渉レベル以上の期間の特定の信号成分を抽
出し、既知信号と、前記アンテナアレーの素子毎に抽出
された前記特定の信号成分とを合成した合成信号を生成
し、前記合成信号と前記既知信号との誤差を最小化する
振幅及び位相値を算出して、前記振幅及び位相値を前記
振幅位相可変器に与える操作量算出手段を設けたことを
特徴とする。

【００２９】請求項９は、無線送受信部と、該無線送受
信部に接続されたアンテナアレーと、該アンテナアレー
を構成する各素子の信号について振幅及び位相を変更す
る振幅位相可変器を備え、前記振幅位相可変器を制御し
て前記アンテナアレーの指向特性を変更する移動通信基
地局用アレーアンテナ装置において、通信に利用される
信号の時間軸上で区分されたそれぞれのスロットについ
て、受信された信号のレベルを所定の干渉波識別レベル
と比較し、前記信号のレベルが前記干渉波識別レベル以
上の特定のスロットについては、前記特定のスロットに
隣接する前スロットで第１の干渉波が発生した第１の時
間と、前記特定のスロットに隣接する後スロットで第２
の干渉波が消滅した第２の時間とを検出し、前記特定の
スロットの中で前記第１の干渉波が消滅する第３の時間
を前記第１の時間から求め、前記特定のスロットの中で
前記第２の干渉波が発生する第４の時間を前記第２の時
間から求め、前記第３の時間と第４の時間との時間軸上
の前後関係に基づいて、前記特定のスロットで受信され
た信号から特定の期間の信号成分を抽出し、既知信号
と、前記アンテナアレーの素子毎に抽出された前記特定
の期間の信号成分とを合成した合成信号を生成し、前記
合成信号と前記既知信号との誤差を最小化する振幅及び
位相値を算出して、前記振幅及び位相値を前記振幅位相
可変器に与える操作量算出手段を設けたことを特徴とす
る。

【００３０】

【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）この形態の
移動通信基地局用アレーアンテナ装置の構成と動作を図
１〜図８並びに図１３〜図１９に示す。この形態は、請
求項１，請求項２，請求項３，請求項７及び請求項８に
対応する。

【００３１】図１はこの形態の移動通信基地局用アレー
アンテナ装置の構成の概略を示すブロック図である。図
２は図１の装置における空きスロット探索処理の内容を
示すフローチャートである。図３は受信される信号の例
を示すタイムチャートである。図４は受信される信号に
含まれる干渉波が１つの場合と２つの場合の信号を示す
波形図である。図５及び図６は干渉波のレベルに応じた
ＤＵ１Ｒの分布を示すグラフである。図７は通信スロッ
トを確保できる最大のアンテナ高を示すグラフである。

【００３２】図８は図１の装置におけるアンテナの指向
性制御系の構成を示すブロック図である。図１３は図１
の装置が利用される環境における各基地局の配置例を示
す平面図である。図１４は図１の装置が利用される環境
における各基地局の通話エリアの例を示す斜視図であ
る。図１５は図１の装置が受信する干渉波の経路の例を
示す斜視図である。図１６はアンテナの指向特性と干渉
波の到来方向の例を示す平面図である。図１７は図１の
装置の各スロットと干渉波との相対的なタイミングの例
を示すタイムチャートである。

【００３３】図１８は受信される信号の例を示すタイム
チャートである。図１９は図１８に示す信号に対する処
理の内容を示す模式図である。この形態では、請求項１
の振幅位相可変器は振幅位相可変部５７〜５９及び振幅
位相可変部１７として具体化されている。また、請求項
１の干渉波識別レベル及び請求項３の複数干渉レベル
は、それぞれ閾値Ｌａ及びＬｃとして具体化されてい
る。請求項７及び請求項８の操作量算出手段は、振幅位
相制御部１９として具体化されている。

【００３４】図１を参照すると、この移動通信基地局用
アレーアンテナ装置は、送受信装置１１，アンテナ１２
及び振幅位相制御部１９で構成されている。また、送受
信装置１１は受信装置１３，送信装置１４，Ａ／Ｄ変換
器１５，Ｄ／Ａ変換器１６，振幅位相可変部１７及び振
幅位相可変部１８を備え、振幅位相制御部１９は受信レ
ベル検出器１１０，レベル判定部１１１，レベル変動判
定部１１２及び既知信号発生部１１３を備えている。

【００３５】送受信装置１１に接続されたアンテナ１２
は、複数の素子で構成されるアレーアンテナである。こ
の例では３つの素子でアンテナ１２が構成されている。
振幅位相可変部１７は、アンテナ１２で受信された３系
統のそれぞれの受信信号に対して、振幅及び位相を調整
する機能を有する。振幅位相可変部１８は、アンテナ１
２のそれぞれの素子から送信される３系統の送信信号に
対して、振幅及び位相を調整する機能を有する。

【００３６】アンテナ１２で受信された３系統の信号
は、振幅位相可変部１７において位相及び振幅が調整さ
れた後、ロジック部１１４の内部で合成される。振幅位
相可変部１７における操作量である位相及び振幅の調整
量を変えることにより、受信する信号に対するアンテナ
１２の指向特性が調整される。同様に、振幅位相可変部
１８における位相及び振幅の調整量を変えることによ
り、送信する信号に対するアンテナ１２の指向特性が調
整される。

【００３７】一般にアレーアンテナは指向性を有してい
る。この指向特性においては、特定の方向に対してアン
テナ利得が非常に小さくなるヌル点が形成される。振幅
位相可変部１７，１８の操作量を調整すると、アンテナ
１２の指向特性のヌル点の方向を変えることができる。
従って、図１６に示すように指向特性のヌル点の方向が
干渉波の到来方向と一致するように指向特性を制御すれ
ば、干渉波の影響を低減できる。

【００３８】なお、図１においてはディジタル信号処理
によって信号の振幅及び位相を調整する構成を示してあ
るが、アナログ信号処理回路を用いて信号の振幅及び位
相を調整するように構成を変更しても良い。

【００３９】図１に示すように、送受信装置１１と振幅
位相制御部１９は互いに接続されている。干渉波の検出
のために、送受信装置１１で受信された３系統の信号が
振幅位相制御部１９に入力される。振幅位相制御部１９
は、アンテナの指向特性を決定する振幅及び位相値を算
出する。この振幅及び位相値は送受信装置１１の振幅位
相可変部１７，１８に出力される。

【００４０】図１の装置におけるアンテナの指向特性制
御系の基本構成を図８に示す。図８に示す制御系につい
て説明する。図１の装置においては、信号を送信する前
に、アンテナ１２の指向特性を調整しながら空きスロッ
トの有無を調べる。従って、そのときに図１の装置（基
地局）に到来する信号は全て干渉信号であり、所望波は
存在しない。

【００４１】一般に、この種の指向性制御においては干
渉波の成分をできる限り低減し、所望波の成分を抽出で
きるようにアンテナの指向特性を制御する。そこで、望
ましい指向特性の検出を可能にするために、所望波の代
わりの既知信号を用意してある。図１及び図８に示す既
知信号発生部１１３が、所望波の代わりの既知信号を少
なくとも１つ発生する。実際には、ＰＮ符号などの疑似
乱数を変調した信号を既知信号として用いている。

【００４２】位相可変部５１，５２，５３は、既知信号
発生部１１３が出力する既知信号から、所定の方向θｏ
から到来する既知信号を生成するために、位相をそれぞ
れ調整した信号を生成する。位相可変部５１，５２及び
５３の位相調整量は、既知信号の方向θｏと、アンテナ
アレーの素子配列及び素子間隔により決定される。

【００４３】アンテナ１２の３つの素子のそれぞれの位
置ベクトルがｒ１，ｒ２及びｒ３で表される場合には、
位相可変部５１の位相調整量φ１，位相可変部５２の位
相調整量φ２及び位相可変部５３の位相調整量φ３は、
それぞれ次式で表される。 φ１＝ｋ・ｒ１ ・・・（１） φ２＝ｋ・ｒ２ ・・・（２） φ３＝ｋ・ｒ３ ・・・（３） ｋ＝２π／λ・（ｉ・cosθo＋ｊ・sinθo） ・・・（４） ｉ：水平面内のＸ軸方向の単位ベクトル ｊ：水平面内のＹ軸方向の単位ベクトル λ：波長 Ａ／Ｄ変換器１５から出力される３系統の受信信号は、
フィルタ３０を介して信号合成部５４，５５及び５６に
それぞれ印加される。信号合成部５４，５５及び５６
は、それぞれ位相可変部５１，５２及び５３が出力する
信号と前記受信信号とを合成した信号を出力する。

【００４４】信号合成部５４，５５及び５６が出力する
信号は、それぞれ振幅位相可変部５７，５８及び５９で
振幅及び位相を調整された後、信号合成部６０に印加さ
れる。信号合成部５４，５５及び５６の各々の振幅及び
位相の調整量は、ＬＭＳ制御部５０により制御される。
信号合成部６０は、振幅位相可変部５７が出力する信
号，振幅位相可変部５８が出力する信号及び振幅位相可
変部５９が出力する信号を合成して出力する。

【００４５】ＬＭＳ制御部５０は、信号合成部６０が出
力する合成信号と、既知信号発生部１１３が出力する既
知信号との差を最小にするのに必要な振幅及び位相値Ｐ
ｘを、ＬＭＳ（Least Mean Square）法などの適応アル
ゴリズムを用いて振幅位相可変部５７，５８，５９の重
み（振幅と位相値）を調整しながら探索する。ＬＭＳ制
御部５０によって求められた振幅及び位相値（振幅と位
相値）Ｐｘを振幅位相可変部１７，１８に与えることに
より、干渉波の影響が最小になるようにアンテナ１２の
指向特性を調整して送受信できる。

【００４６】図８に示すフィルタ３０においては、制御
対象の基地局における信号スロットのタイミングと干渉
波のタイミングとが一致しない場合の指向特性制御の誤
動作を防止するために、特定の信号成分だけを抽出す
る。また、フィルタ３０は、図１に示す受信レベル検出
器１１０，レベル判定部１１１及びレベル変動判定部１
１２を含んでいる。

【００４７】フィルタ３０に関する具体的な処理の内容
は、図２に示す処理の中に示されている。図２に示す処
理は、Ｍ個のスロットの中から利用可能な空きスロット
を探すための制御であり、干渉波の影響を低減するため
にアンテナの指向特性の調整を実行しながら探索を実行
する。以下、図２の処理について説明する。ステップＳ
０１では、１つのスロットを注目スロットとして選択す
る。この注目スロットが、以下のステップで処理対象と
なる。例えば、図３（ａ）に示す時刻ｔ００〜ｔ０３の
期間ＴＳの１つのスロットを注目スロットとして選択し
た場合には、時刻ｔ００〜ｔ０３の受信信号に対して処
理が実施される。

【００４８】ステップＳ０２では、注目スロット内に干
渉波が存在するかどうかを調べるため、受信した信号の
レベルを予め定めた閾値Ｌａと比較する。一時的であっ
たとしても、注目スロット内で受信した信号のレベルが
閾値Ｌａよりも大きい場合には、干渉波があるとみな
す。そしてステップＳ０３に進む。ステップＳ０３で
は、閾値Ｌａよりも大きい信号レベルが検出された注目
スロットの中で、受信した信号レベルが閾値Ｌａよりも
大きい期間Ｔ０を検出する。例えば、図３（ｄ）のよう
に複数の干渉波が互いに異なる時間に現れる場合には、
期間Ｔ０が複数検出される。

【００４９】ここでは、期間Ｔ０のうち最初に検出され
たものを期間Ｔ０(1)とし、次に検出されたものを期間
Ｔ０(2)として区別する。例えば、図３(a)，(b)，(c)の
例では１つの期間Ｔ０(1)のみが検出されるが、図３(d)
の例では、２つの期間Ｔ０(1)，Ｔ０(2)が検出される。
図３においては１個のスロットに干渉波が２波到来する
例を示してあるが、干渉波数が３波以上の場合でも同様
に考えることができる。

【００５０】干渉波が１波到来した場合には、受信装置
で得られる時刻ｍにおける信号Ｘ（ｍ）は次式で表され
る。 Ｘ（ｍ）＝Ｉ（ｍ）＋Ｎ（ｍ） ・・・（５） Ｉ（ｍ）：干渉波の強度 Ｎ（ｍ）：装置内で生じる熱雑音 干渉波のレベルを判定する閾値Ｌａを熱雑音Ｎ（ｍ）よ
り十分大きくとり、かつ、基地局同士が見通し内で、干
渉波による遅延波の影響が無視できる場合には、信号Ｘ
（ｍ）は干渉波の強度とほぼ等しい。

【００５１】一方、干渉波が２波以上到来する場合に、
ｉ番目の干渉波をＩｉ(ｍ)とすれば、信号Ｘ（ｍ）は次
式で表される。 Ｘ（ｍ）＝ΣＩｉ（ｍ）＋Ｎ（ｍ） ・・・（６） 複数の干渉波が同時に現れる場合、受信される信号は干
渉波の合成波として表わされるので、受信した信号のレ
ベルは大きく変動する。

【００５２】例えば図４にように、干渉波が１波のみ到
来する場合には、信号レベルが干渉波のレベルを中心と
して±３ｄＢ程度の変化を示すのに対して、干渉波が２
波以上到来する場合には、受信レベルの変動幅は１０ｄ
Ｂを越える。従って、受信レベルの変動幅を所定の閾値
Ｌｃ（例えば、６ｄＢ）と比較することにより、同じタ
イミングで干渉波が複数現れているか否かを識別でき
る。

【００５３】例えば干渉波が２つだけの場合には、受信
した信号のレベル変動が大きい期間の信号成分は、２つ
の干渉波の両方の成分を含んでいる。従って、受信した
信号のレベル変動が大きい期間に現れる信号成分に対し
て、それを低減するようにアンテナの指向特性を調整す
れば、次式の関係を満たす限り、全ての干渉波の影響を
一度に低減できる。

【００５４】 アンテナアレーの自由度≧干渉波の数 ・・・（７） アンテナアレーの自由度：（アンテナ素子数−１） 図２のステップＳ０４では、受信した信号レベルが閾値
Ｌａよりも大きい期間Ｔ０が１つか複数かを識別する。
図３(a),(b),(c)及び図１８に示す例では、期間Ｔ０が
１つだけ検出されるのでステップＳ０４からＳ０５に進
む。図３(d)に示す例では２つの期間Ｔ０(1)，Ｔ０(2)
が検出されるので、ステップＳ０４からＳ０６に進む。

【００５５】ステップＳ０５及びＳ０６では、受信した
信号レベルの変動幅としきい値Ｌｃとを比較する。ステ
ップＳ０５において信号レベルの変動幅がしきい値Ｌｃ
以内ならステップＳ０８に進む。ステップＳ０６におい
て信号レベルの変動幅がしきい値Ｌｃ以内ならステップ
Ｓ０９に進む。ステップＳ０５又はＳ０６において信号
レベルの変動幅がしきい値Ｌｃを越えた場合には、ステ
ップＳ０７に進む。

【００５６】ステップＳ０７では、複数の干渉波が同時
に現れているとみなす。そして、図３(a),(b),(c)に示
すように干渉波が重複している期間Ｔ１１の信号成分を
抽出する。また、例えば図１８に示すように、注目スロ
ット内の２カ所の期間Ｄ１，Ｄ２でそれぞれ干渉波が重
複している場合には、期間Ｄ１，Ｄ２の両方の信号成分
を合成して抽出する。

【００５７】複数の期間の信号成分を合成する場合に
は、複数の期間の長さが同一とは限らない。図１８の期
間Ｄ１，Ｄ２のように互いに長さの異なる複数の期間の
信号成分を合成する場合には、特別な処理が必要にな
る。すなわち、干渉波の重複が検出された複数の期間の
中で、長さが最大の期間がＤmaxである場合には、Ｄmax
以外の期間の信号成分の長さをＤmaxに合わせる必要が
ある。

【００５８】例えば、図１８の期間Ｄ１，Ｄ２の信号成
分を合成する場合には、期間Ｄ１が期間Ｄ２より大きい
ので、次のようにして、期間Ｄ２の信号成分の長さを期
間Ｄ１の信号成分と同じにする。次の第８式が成立する
場合には、第９式に従って補正してから合成すればよ
い。 Ｄ１／Ｄ２＝α mod β （α，β：０以上の整数） ・・・（８） Ｄ１＝α・Ｄ２＋β ・・・（９） つまり、図１９に示すように、期間Ｄ２の信号成分をα
倍した信号成分と、期間Ｄ２の信号成分のうち期間βに
相当する成分との和を、期間Ｄ１の信号成分に加算すれ
ばこれらを合成できる。

【００５９】図２のステップＳ０８では、注目スロット
内に現れた干渉波が単一であるとみなす。そして、受信
した信号レベルが閾値Ｌａよりも大きい期間Ｔ０(1)の
信号成分だけを抽出する。ステップＳ０９では、図３
(d)に示すように互いに独立した時間に２つの干渉波が
存在しているとみなす。そして、受信した信号から、レ
ベルが閾値Ｌａよりも大きい期間Ｔ０(1)の信号成分と
期間Ｔ０(2)の信号成分とを抽出する。

【００６０】期間Ｔ０(1)の信号成分と期間Ｔ０(2)の信
号成分とを合成する場合にも、期間Ｔ０(1)，Ｔ０(2)の
長さが同一とは限らない。従って、図１９の例と同様
に、Ｔ０(1)，Ｔ０(2)の長さが揃うように各信号成分を
補正してから合成する必要がある。上記ステップＳ０
７，Ｓ０８又はＳ０９で抽出された信号成分のみが、図
８に示すフィルタ３０から出力され、信号合成部５４，
５５，５６にそれぞれ印加される。すなわち、ステップ
Ｓ０７，Ｓ０８，Ｓ０９が前記フィルタ３０に相当す
る。

【００６１】ステップＳ１０では、基地局の所望波とし
て既知信号を生成する。この既知信号は、図８に示す既
知信号発生部１１３から出力される。ステップＳ１１で
は、フィルタ３０によって抽出された受信信号に振幅及
び位相の重み付けをした信号とステップＳ１０で生成し
た既知信号とをアンテナの素子の系統毎に合成する。

【００６２】ステップＳ１２では、ＬＭＳ法などの適応
アルゴリズムなどを用いて、ステップＳ１１の合成信号
とステップＳ１０の既知信号との差が最小になるよう
に、重み（振幅と位相値）を求める。ステップＳ１３で
は、ステップＳ１２で求められた最新の重み係数を振幅
位相可変部５７，５８，５９にセットして、信号合成部
６０の出力に得られる受信信号の合成信号のレベルを算
出する。

【００６３】ステップＳ１４では、指向特性制御によっ
て干渉波が除去されたか否かを調べるために合成信号の
信号レベルと所定の閾値とを比較する。上記指向特性制
御によって干渉波のレベルが十分に低減された場合に
は、現在処理中の注目スロットを空きスロットとみな
す。干渉波のレベルが大きい場合には、注目スロットは
使用中とみなし、次のスロットの探索を開始する。

【００６４】干渉波のレベルが十分に低減された場合に
は、決定された指向特性の重み係数を振幅位相可変部１
７，１８に与え、通信を開始する。なお、ここでは受信
装置および送信装置等において各ブランチ毎の振幅や位
相の不一致はないものと仮定している。これらの不一致
がある場合には、あらかじめ調べてテーブル化しておく
ことで補正することが可能である。

【００６５】第１の実施の形態における本発明の効果
を、次に示す計算機シミュレーションにより確認した。
すなわち、図３(a),(d)に示される環境下で、図２に示
される本発明の方法と、干渉波が含まれるスロット内の
全信号成分に従って制御する比較例とを対比した。シミ
ュレーションの条件は次の通りである。この例では、１
個のスロットの長さを２００分割したものをシンボルと
呼ぶ時間単位で表している。すなわち、１スロットの長
さは２００シンボルである。図３（ａ）の環境では、第
１干渉波は対象スロットの前のスロットの途中から到来
し、対象スロットの７０シンボル（当該スロットの始ま
りからの相対値：以下同様）で到来しなくなるものとし
た。第２干渉波は対象スロットの途中の５０シンボル中
から到来するものとし、対象スロットの最後まで到来す
る。第３図（ｂ）の環境では、第１干渉波は対象スロッ
トの前のスロットの途中から到来し、対象スロットの２
０シンボルで消滅するものとした。

【００６６】第２干渉波は対象スロットの途中の２５シ
ンボルから到来するものとし、対象スロットの最後まで
到来する。干渉波が２波なので３素子アレーを用いた。
疑似信号（所望波）は０度方向から到来する。疑似信号
のレベルは２５ｄＢμＶとした。また第１干渉波及び第
２干渉波の到来方向をそれぞれ１２０度及び２００度と
した。

【００６７】これらの干渉波のレベルを変化させ、所望
波と第１干渉波との出カレベル差（出力ＤＵ１Ｒ；Desi
red to Undesired １ Signal amplitude ratio）を調
べ、本発明の干渉抑圧効果を調べた。ここでは所望波と
干渉波の出力レベル差を次のように定義した。 ＤＵ１Ｒ＝(所望波１方向(０度)の出力レベル×所望波１の入力レベル)／ （干渉波１方向(120度)の出カレベル×第１干渉波の入力レベル） ・・・(10) 図５に示すように、単に干渉波が到来する時間のみで指
向性制御を行うと、第１干渉波レベルが所望波よりも高
い場合に十分なＤＵ１Ｒが得られない。これは、スロッ
トの最初では第１干渉波にヌルを形成するように動作す
るが、スロットの途中で第１干渉波が到来しなくなり、
第２干渉波が到来するため、スロットの最後に得られる
指向性パターンは第２干渉波にヌルを向ける動作が優先
され、第１干渉波方向には十分ヌルが形成されないため
である。

【００６８】一方、本発明では実際に２波の干渉波が到
来する時間のみを抽出した結果に応じて制御を行うの
で、２つの干渉波のいずれに対しても指向性のヌル点を
形成することになり、比較例と比べて高い出カＤＵ１Ｒ
が得られる。図６からも図５と同様の効果を確認でき
る。この場合は、２つの干渉波の到来する時間が独立し
ているので、本発明ではこれらの独立した時間の干渉波
を合成することにより、干渉波が同じ時間に２波到来し
ていることと等価になり、図５と同様の干渉波除去能力
が得られる。

【００６９】更に、以下に示す計算機シミュレーション
により、図２に示す制御方法の効果を確認した。システ
ムとしては、単一周波数で時間的に分割されたＭ個のス
ロットを用い、複数の基地局が異なる時間で通信するこ
とにより同時に多数の基地局が動作するＴＤＭＡ方式を
想定した。

【００７０】基地局の置局環境としては、高さ７ｍの低
アンテナ高基地局が多数配置されているエリアに、高さ
Ｈの高アンテナ高基地局が１つ設置された環境を仮定し
た。このときの、高アンテナ高基地局が通信スロットを
確保できる最大のアンテナ高を、無指向性アンテナを用
いた場合と図１のアンテナの場合とで比較した。各通信
スロットの利用可否の判定は、各スロットに到来する信
号強度があるしきい値以上か以下かによって判定した。
またすべての基地局のスロットタイミングはすべてスロ
ットに対して非同期であると仮定した。

【００７１】図７にスロット数を変化させた場合の、通
信スロットを確保できる最大のアンテナ高の比較を示
す。計算に用いた振幅及び位相値は、図７に示す通りで
ある。図７を参照すると、スロット数が９０の場合に無
指向性アンテナでは基地局高を１１ｍ以上とすると干渉
により全てのスロットが埋ることがわかる。一方、本発
明では３０ｍまで基地局高を上げても空きスロットを確
保することができる。

【００７２】このアンテナ高の差をゾーン長に換算する
と、本発明を用いることにより無指向性アンテナに対し
てゾーン長を１．４倍にできる。また、単に干渉波が到
来する時間のみで制御する場合に比べて最大３．５ｍ程
度の高さで空きスロットを確保できる。以上により本発
明の有効性が確認できる。 （第２の実施の形態）この形態の移動通信基地局用アレ
ーアンテナ装置の構成と動作を図９〜図１２に示す。こ
の形態は、請求項４，請求項５，請求項６及び請求項９
に対応する。

【００７３】図９はこの形態の移動通信基地局用アレー
アンテナ装置の構成の概略を示すブロック図である。図
１０は図９の装置における空きスロット探索処理の内容
を示すフローチャートである。図１１は受信される信号
の例を示すタイムチャートである。図１２は通信スロッ
トを確保できる最大のアンテナ高を示すグラフである。

【００７４】なお、図９及び図１０において、第１の実
施の形態と同一の構成要素及び処理ステップについて
は、同一の符号又はステップ番号を付けて示してある。
第１の実施の形態と同一の部分については説明を省略す
る。図９を参照すると、この移動通信基地局用アレーア
ンテナ装置は送受信装置１１，アンテナ１２及び振幅位
相制御部２１で構成されている。振幅位相制御部２１に
は、２つのスロット遅延回路２１１，受信レベル検出器
２１２，レベル判定部２１３及び既知信号発生部１１３
が備わっている。

【００７５】この形態においては、連続する３つのスロ
ットの信号を同時に監視する必要がある。そこで、２つ
のスロット遅延回路２１１を用いて、連続する３つのス
ロットの信号を同じタイミングで取り出せるように構成
してある。受信レベル検出器２１２は、連続する３つの
スロットの信号を同時に監視する。以下、図１０に示す
各ステップの処理について説明する。第１の実施の形態
と同様に、ステップＳ０１で選択された注目スロットに
対して、ステップＳ０２で受信レベルと閾値Ｌａとが比
較される。受信レベルが閾値Ｌａよりも大きい場合、す
なわち干渉波が注目スロットで検出されると、ステップ
Ｓ２１に進む。

【００７６】ステップＳ２１では、現在の注目スロット
より期間ＴＳだけ先行して現れる前スロットにおける受
信レベルを監視して、受信レベルが閾値Ｌａ未満の状態
から閾値Ｌａを越える時間（時刻）ｔａ１を検出する。

【００７７】例えば、図１１（ａ）を参照すると、干渉
波Ｒ１１は前スロット内の時刻ｔａ１で出現し、注目ス
ロット内の時刻ｔａ２で消滅する。干渉波Ｒ１１の１ス
ロットの長さが一定なので、時刻ｔａ２は時刻ｔａ１か
ら推定できる。例えば、干渉波Ｒ１１の１スロットの長
さが、制御対象基地局の１スロットの長さＴＳと同一で
あれば、時刻ｔａ２は時刻ｔａ１に１スロットの長さＴ
Ｓを加算した時刻になる。

【００７８】また、図１１（ａ）に示すように前スロッ
トの始まる時刻から時刻ｔａ１までの期間がＴＡ１であ
る場合には、注目スロットの始まる時刻ｔ００から期間
ＴＡ１を経過すると時刻ｔａ２になる。図１０のステッ
プＳ２２では、上記の方法で、時刻ｔａ２を推定する。
ステップＳ２３では、現在の注目スロットより期間ＴＳ
だけ遅れて現れる後スロットにおける受信レベルを監視
して、受信レベルが閾値Ｌａを越える状態から閾値Ｌａ
未満になる時間（時刻）ｔｂ２を検出する。

【００７９】例えば、図１１（ａ）を参照すると、干渉
波Ｒ１２は注目スロット内の時刻ｔｂ１で出現し、後ス
ロット内の時刻ｔｂ２で消滅する。干渉波Ｒ１２の１ス
ロットの長さが一定なので、時刻ｔｂ１は時刻ｔｂ２か
ら推定できる。例えば、干渉波Ｒ１２の１スロットの長
さが、制御対象基地局の１スロットの長さＴＳと同一で
あれば、時刻ｔｂ１は時刻ｔｂ２から１スロットの長さ
ＴＳを差し引いた時刻になる。

【００８０】また、図１１（ａ）に示すように後スロッ
トの始まる時刻から時刻ｔｂ２までの期間がＴＢ２であ
る場合には、注目スロットの始まる時刻ｔ００から期間
ＴＢ２を経過すると時刻ｔｂ１になる。図１０のステッ
プＳ２４では、上記の方法で、時刻ｔｂ１を推定する。
ステップＳ０２のように受信レベルと閾値Ｌａとを比較
するだけでは、例えば図１１（ａ）のように注目スロッ
ト内で複数の干渉波Ｒ１１，Ｒ１２が重なっているか否
かを識別することはできない。

【００８１】前記第１の実施の形態では、受信レベルの
変動幅の大小から複数の干渉波の重複の有無を識別して
いるが、この形態では前スロットにおいて干渉波Ｒ１１
が出現する時刻ｔａ１と後スロットにおいて干渉波Ｒ１
２が消滅する時刻ｔｂ２とを検出し、それらの時刻に基
づいて複数の干渉波の重複の有無を識別する。具体的に
は、図１０のステップＳ２５で２つの時刻ｔａ２，ｔｂ
１を比較している。例えば、図１１（ａ），（ｂ），
（ｃ）に示すように注目スロット内で２つの干渉波Ｒ１
１，Ｒ１２が重複して現れる場合には、時刻ｔｂ１より
も時刻ｔａ２が大きい。また、図１１（ｄ）に示すよう
に２つの干渉波Ｒ１１，Ｒ１２の現れる期間がそれぞれ
独立している場合には、時刻ｔｂ１よりも時刻ｔａ２が
小さい。

【００８２】時刻ｔｂ１よりも時刻ｔａ２が大きい場合
にはステップＳ２５からＳ２６に進み、時刻ｔｂ１より
も時刻ｔａ２が小さい場合にはステップＳ２５からＳ２
７に進む。ステップＳ２６では、時刻ｔｂ１と時刻ｔａ
２との間の期間Ｔｘ（図１１（ａ）参照）における信号
成分だけを抽出する。

【００８３】ステップＳ２７では、注目スロットの始ま
りから時刻ｔａ２までの期間Ｔｘ１の信号成分と、時刻
ｔｂ１から注目スロットの終わりまでの期間Ｔｘ２の信
号成分とを抽出し、それらを合成する。期間Ｔｘ１の長
さと期間Ｔｘ２の長さとが一致しない場合には、図１９
に示した方法を用いて２つの信号成分の期間を揃えてか
らそれらを合成する。

【００８４】この形態における発明の効果を確認するた
めに、以下に示す計算機シミュレーションを実施した。
システムとしては単一周波数で時問的に分割されたＭ個
のスロットを用い、複数の基地局が異なる時間で通信す
ることにより同時に多数の基地局が動作するＴＤＭＡ方
式を想定した。

【００８５】基地局の置局環境としては、高さ７ｍの低
アンテナ高基地局が多数配置されているエリアに、高さ
Ｈの高アンテナ高基地局が１つ設置された環境を仮定し
た。このときの、高アンテナ高基地局が通信スロットを
確保できる最大のアンテナ高を、図１０に示す処理を実
施した場合と、スロット内の全ての信号成分を利用して
指向性を制御する比較例とについて比較した。

【００８６】各通信スロットの利用可否の判定は、各ス
ロットに到来する信号強度があるしきい値以上か以下か
によって判定した。またすべての基地局のスロットタイ
ミングはすべてスロットに対して非同期であると仮定し
た。スロット数を変化させた場合の、通信スロットを確
保できる最大のアンテナ高を図１２に示す。計算に用い
た振幅及び位相値は、図７に示したものと同じである。
図１２を参照すると、スロット数が９０の場合、本発明
では２９ｍまで基地局高を上げても空きスロットを確保
できる。単に干渉波が到来する時間のみで制御する比較
例と比べると最大２ｍ程度の高さでも空きスロットを確
保することができ、本発明の有効性が確認できる。

【００８７】なお、上記第１の実施の形態及び第２の実
施の形態では、使用するアレーアンテナの素子数が３の
場合について説明したが、必要に応じてアンテナの素子
数を変更してもよい。また、上記第１の実施の形態及び
第２の実施の形態では、既知信号と出力信号との誤差が
最小になるように指向性を制御するアルゴリズムとし
て、ＬＭＳ法を用いているが、ＬＭＳ法以外のＭＭＳＥ
（Mininum mean square error）法を用いてもよい。

【００８８】

【発明の効果】以上述べたように、本発明を用いると、
隣接基地局からの送信タイミングが非同期の場合におい
ても干渉を低減できるため、高所に基地局が設置できマ
イクロセルの通話エリアの拡大に効果的である。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態の移動通信基地局用アレーア
ンテナ装置の構成の概略を示すブロック図である。

【図２】図１の装置における空きスロット探索処理の内
容を示すフローチャートである。

【図３】受信される信号の例を示すタイムチャートであ
る。

【図４】受信される信号に含まれる干渉波が１つの場合
と２つの場合の信号を示す波形図である。

【図５】干渉波のレベルに応じたＤＵ１Ｒの分布を示す
グラフである。

【図６】干渉波のレベルに応じたＤＵ１Ｒの分布を示す
グラフである。

【図７】通信スロットを確保できる最大のアンテナ高を
示すグラフである。

【図８】図１の装置におけるアンテナの指向性制御系の
構成を示すブロック図である。

【図９】第２の実施の形態の移動通信基地局用アレーア
ンテナ装置の構成の概略を示すブロック図である。

【図１０】図９の装置における空きスロット探索処理の
内容を示すフローチャートである。

【図１１】受信される信号の例を示すタイムチャートで
ある。

【図１２】通信スロットを確保できる最大のアンテナ高
を示すグラフである。

【図１３】図１の装置が利用される環境における各基地
局の配置例を示す平面図である。

【図１４】図１の装置が利用される環境における各基地
局の通話エリアの例を示す斜視図である。

【図１５】図１の装置が受信する干渉波の経路の例を示
す斜視図である。

【図１６】アンテナの指向特性と干渉波の到来方向の例
を示す平面図である。

【図１７】図１の装置の各スロットと干渉波との相対的
なタイミングの例を示すタイムチャートである。

【図１８】受信される信号の例を示すタイムチャートで
ある。

【図１９】図１８に示す信号に対する処理の内容を示す
模式図である。

【符号の説明】

１１ 送受信装置 １２ アンテナ １３ 受信装置 １４ 送信装置 １５ Ａ／Ｄ変換器 １６ Ｄ／Ａ変換器 １７，１８ 振幅位相可変部 １９，２１ 振幅位相制御部 ３０ フィルタ ５０ ＬＭＳ制御部 ５１，５２，５３ 位相可変部 ５４，５５，５６，６０，１１５ 信号合成部 ５７，５８，５９ 振幅位相可変部 １１０ 受信レベル検出器 １１１ レベル判定部 １１２ レベル変動判定部 １１３ 既知信号発生部 １１４ ロジック部 ２１１ スロット遅延回路 ２１２ 受信レベル検出器 ２１３ レベル判定部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 堀 俊和 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日本 電信電話株式会社内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 無線送受信部と、該無線送受信部に接続
   されたアンテナアレーと、該アンテナアレーを構成する
   各素子の信号について振幅及び位相を変更する振幅位相
   可変器とを用い、前記振幅位相可変器を制御して前記ア
   ンテナアレーの指向特性を変更する移動通信基地局用ア
   レーアンテナの制御方法において、 通信に利用される信号の時間軸上で区分されたそれぞれ
   のスロットについて、受信された信号のレベルを所定の
   干渉波識別レベルと比較して、受信された信号から該信
   号のレベルが前記干渉波識別レベル以上の期間の特定の
   信号成分を抽出し、 既知信号と、前記アンテナアレーの素子毎に抽出された
   前記特定の信号成分とを合成した合成信号を生成し、 前記合成信号と前記既知信号との誤差を最小化する振幅
   及び位相値を算出して、前記振幅及び位相値を前記振幅
   位相可変器に与えることを特徴とする移動通信基地局用
   アレーアンテナの制御方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の移動通信基地局用アレー
   アンテナの制御方法において、単一のスロットの中で前
   記特定の信号成分が複数検出された場合には、それら複
   数の信号成分を抽出することを特徴とする移動通信基地
   局用アレーアンテナの制御方法。
3. 【請求項３】 無線送受信部と、該無線送受信部に接続
   されたアンテナアレーと、該アンテナアレーを構成する
   各素子の信号について振幅及び位相を変更する振幅位相
   可変器とを用い、前記振幅位相可変器を制御して前記ア
   ンテナアレーの指向特性を変更する移動通信基地局用ア
   レーアンテナの制御方法において、 通信に利用される信号の時間軸上で区分されたそれぞれ
   のスロットについて、受信された信号のレベルを所定の
   干渉波識別レベルと比較するとともに、前記信号のレベ
   ルが前記干渉波識別レベル以上の場合には、前記信号の
   レベルの変動幅を所定の複数干渉レベルと比較し、受信
   された信号から該信号のレベルが前記干渉波識別レベル
   以上で且つ変動幅が前記複数干渉レベル以上の期間の特
   定の信号成分を抽出し、 既知信号と、前記アンテナアレーの素子毎に抽出された
   前記特定の信号成分とを合成した合成信号を生成し、 前記合成信号と前記既知信号との誤差を最小化する振幅
   及び位相値を算出して、前記振幅及び位相値を前記振幅
   位相可変器に与えることを特徴とする移動通信基地局用
   アレーアンテナの制御方法。
4. 【請求項４】 無線送受信部と、該無線送受信部に接続
   されたアンテナアレーと、該アンテナアレーを構成する
   各素子の信号について振幅及び位相を変更する振幅位相
   可変器とを用い、前記振幅位相可変器を制御して前記ア
   ンテナアレーの指向特性を変更する移動通信基地局用ア
   レーアンテナの制御方法において、 通信に利用される信号の時間軸上で区分されたそれぞれ
   のスロットについて、受信された信号のレベルを所定の
   干渉波識別レベルと比較し、 前記信号のレベルが前記干渉波識別レベル以上の特定の
   スロットについては、前記特定のスロットに隣接する前
   スロットで第１の干渉波が発生した第１の時間と、前記
   特定のスロットに隣接する後スロットで第２の干渉波が
   消滅した第２の時間とを検出し、 前記特定のスロットの中で前記第１の干渉波が消滅する
   第３の時間を前記第１の時間から求め、 前記特定のスロットの中で前記第２の干渉波が発生する
   第４の時間を前記第２の時間から求め、 前記第３の時間と第４の時間との時間軸上の前後関係に
   基づいて、前記特定のスロットで受信された信号から特
   定の期間の信号成分を抽出し、 既知信号と、前記アンテナアレーの素子毎に抽出された
   前記特定の期間の信号成分とを合成した合成信号を生成
   し、 前記合成信号と前記既知信号との誤差を最小化する振幅
   及び位相値を算出して、前記振幅及び位相値を前記振幅
   位相可変器に与えることを特徴とする移動通信基地局用
   アレーアンテナの制御方法。
5. 【請求項５】 請求項４記載の移動通信基地局用アレー
   アンテナの制御方法において、前記第４の時間が第３の
   時間より先行する場合には、前記第４の時間から第３の
   時間までの期間の信号成分を、前記特定の期間の信号成
   分として抽出することを特徴とする移動通信基地局用ア
   レーアンテナの制御方法。
6. 【請求項６】 請求項４記載の移動通信基地局用アレー
   アンテナの制御方法において、前記第３の時間が第４の
   時間より先行する場合には、前記特定のスロットの始ま
   りから前記第３の時間までの期間の信号成分と、前記第
   ４の時間から前記特定のスロットの終わりまでの期間の
   信号成分とを、前記特定の期間の信号成分として抽出す
   ることを特徴とする移動通信基地局用アレーアンテナの
   制御方法。
7. 【請求項７】 無線送受信部と、該無線送受信部に接続
   されたアンテナアレーと、該アンテナアレーを構成する
   各素子の信号について振幅及び位相を変更する振幅位相
   可変器を備え、前記振幅位相可変器を制御して前記アン
   テナアレーの指向特性を変更する移動通信基地局用アレ
   ーアンテナ装置において、 通信に利用される信号の時間軸上で区分されたそれぞれ
   のスロットについて、受信された信号のレベルを所定の
   干渉波識別レベルと比較して、受信された信号から該信
   号のレベルが前記干渉波識別レベル以上の期間の特定の
   信号成分を抽出し、既知信号と、前記アンテナアレーの
   素子毎に抽出された前記特定の信号成分とを合成した合
   成信号を生成し、前記合成信号と前記既知信号との誤差
   を最小化する振幅及び位相値を算出して、前記振幅及び
   位相値を前記振幅位相可変器に与える操作量算出手段を
   設けたことを特徴とする移動通信基地局用アレーアンテ
   ナ装置。
8. 【請求項８】 無線送受信部と、該無線送受信部に接続
   されたアンテナアレーと、該アンテナアレーを構成する
   各素子の信号について振幅及び位相を変更する振幅位相
   可変器を備え、前記振幅位相可変器を制御して前記アン
   テナアレーの指向特性を変更する移動通信基地局用アレ
   ーアンテナ装置において、 通信に利用される信号の時間軸上で区分されたそれぞれ
   のスロットについて、受信された信号のレベルを所定の
   干渉波識別レベルと比較するとともに、前記信号のレベ
   ルが前記干渉波識別レベル以上の場合には、前記信号の
   レベルの変動幅を所定の複数干渉レベルと比較し、受信
   された信号から該信号のレベルが前記干渉波識別レベル
   以上で且つ変動幅が前記複数干渉レベル以上の期間の特
   定の信号成分を抽出し、既知信号と、前記アンテナアレ
   ーの素子毎に抽出された前記特定の信号成分とを合成し
   た合成信号を生成し、前記合成信号と前記既知信号との
   誤差を最小化する振幅及び位相値を算出して、前記振幅
   及び位相値を前記振幅位相可変器に与える操作量算出手
   段を設けたことを特徴とする移動通信基地局用アレーア
   ンテナ装置。
9. 【請求項９】 無線送受信部と、該無線送受信部に接続
   されたアンテナアレーと、該アンテナアレーを構成する
   各素子の信号について振幅及び位相を変更する振幅位相
   可変器を備え、前記振幅位相可変器を制御して前記アン
   テナアレーの指向特性を変更する移動通信基地局用アレ
   ーアンテナ装置において、 通信に利用される信号の時間軸上で区分されたそれぞれ
   のスロットについて、受信された信号のレベルを所定の
   干渉波識別レベルと比較し、前記信号のレベルが前記干
   渉波識別レベル以上の特定のスロットについては、前記
   特定のスロットに隣接する前スロットで第１の干渉波が
   発生した第１の時間と、前記特定のスロットに隣接する
   後スロットで第２の干渉波が消滅した第２の時間とを検
   出し、前記特定のスロットの中で前記第１の干渉波が消
   滅する第３の時間を前記第１の時間から求め、前記特定
   のスロットの中で前記第２の干渉波が発生する第４の時
   間を前記第２の時間から求め、前記第３の時間と第４の
   時間との時間軸上の前後関係に基づいて、前記特定のス
   ロットで受信された信号から特定の期間の信号成分を抽
   出し、既知信号と、前記アンテナアレーの素子毎に抽出
   された前記特定の期間の信号成分とを合成した合成信号
   を生成し、前記合成信号と前記既知信号との誤差を最小
   化する振幅及び位相値を算出して、前記振幅及び位相値
   を前記振幅位相可変器に与える操作量算出手段を設けた
   ことを特徴とする移動通信基地局用アレーアンテナ装
   置。