JPWO2004082173A1 - 送信ビーム制御方法、適応アンテナ送受信装置及び無線基地局 - Google Patents

Abstract

ＴＰＣビットから復号した送信電力の増減指示の変化を監視し、予め設定した所定期間において該増減指示が送信電力の増大指示に偏っている場合は、複数のアンテナ装置毎に対応する送信アンテナウェイトや送信電力を調整することで、送信ビームのピーク方向やメインローブ幅を変化させる。この処理は増減指示に送信電力の増大指示の偏りが無くなるまで、または送信ビームの変更回数が予め設定した最大値に達するまで繰り返す。

Description

本発明は符号分割多重アクセス（Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ：以下、ＣＤＭＡと称す）方式の移動通信システムに用いて好適な送受信装置に関する。

一般に、ＣＤＭＡ方式の移動通信システムでは、複数の移動局が同一の周波数帯域を利用して無線通信を行うため、他の移動局の無線通信による電波干渉、すなわちマルチユーザ干渉が移動通信システムの加入者容量を制限する大きな要因となる。加入者容量を増大させるためには、受信時に干渉波を抑制し、送信時に不要な方向への送信を避けて他の移動局に与える干渉電力を低減する適応アンテナ技術が有効である。
適応アンテナ技術を採用した送受信装置（以下、適応アンテナ送受信装置と称す）の従来例として、複数のアンテナ装置を用いて指向性を制御する技術が非特許文献１（ＮＴＴ ＤｏＣｏＭｏ テクニカル・ジャーナル、Ｖｏｌ．８Ｎｏ．１，Ａｐｒ．，２０００）に記載されている。非特許文献１には、受信時に、複数のアンテナ装置で受信した受信信号にそれぞれ最適な重み係数（受信アンテナウェイト）を付与することで移動局方向のアンテナ利得を大きくし、送信時に、該受信アンテナウェイトに基づいて生成した重み係数（送信アンテナウェイト）をアンテナ装置毎の送信データに乗算することで送信対象の移動局方向へ送信ビームを指向させることが記載されている。
受信アンテナウェイトの生成方法としては、逆拡散後のパイロットシンボルと仮決定した情報データシンボルを参照することで生成されたＲＡＫＥ合成後の信号との平均２乗誤差が最小となるように制御する手法が非特許文献２（Ｓ．Ｔａｎａｋａ，Ｍ．Ｓａｗａｈａｓｈｉ ａｎｄ Ｆ．Ａｄａｃｈｉ，“Ｐｉｌｏｔ ｓｙｍｂｏｌ−ａｓｓｉｓｔｅｄ ｄｅｃｉｓｉｏｎ−ｄｉｒｅｃｔｅｄ ｃｏｈｅｒｅｎｔ ａｄａｐｔｉｖｅ ａｒｒａｙ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ｆｏｒ ＤＳ−ＣＤＭＡ ｍｏｂｉｌｅ ｒａｄｉｏ ｒｅｖｅｒｓｅ ｌｉｎｋ”，ＩＥＩＣＥ Ｔｒａｎｓ．Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ，Ｖｏｌ．Ｅ８０−Ａ，ｐｐ．２４４５−２４５４，Ｄｅｃ．，１９９７）に記載されている。また、上記受信アンテナウェイトに基づいて生成された送信アンテナウェイトを下り送信（無線基地局から移動局方向への送信）に用いる例が非特許文献３（田中、原田、井原、佐和橋、安達、”Ｗ−ＣＤＭＡにおける適応アンテナアレイダイバーシチ受信の屋外実験特性”、信学技報ＲＣＳ９９−１２７、ｐｐ．４５−５０，Ｏｃｔ．，１９９９））に記載されている。
一般に、ＣＤＭＡ方式の移動通信システムでは、伝送品質を確保しつつ他の移動局への不要な干渉を避けるために、送信電力制御（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ：以下、ＴＰＣと称す）が行われる。特に、ＣＤＭＡ方式では、複数の移動局に対して共通の周波数を割り当てることで共通周波数干渉が発生するため、ＴＰＣ技術が必須となる。
例えば、下り送信における送信ビームとＴＰＣとの関係について考える。
下り送信においては、無線基地局が備える複数のアンテナ装置を用いて送信データにそれぞれ送信アンテナウェイトを乗算することで送信ビームの指向性を制御する。移動局は、受信品質が所望の値を上回っていれば無線基地局に対して送信電力を減少するように指示し、下回っていれば無線基地局に対して送信電力を増大するように指示する。移動局から無線基地局への送信電力の増大指示または減少指示（以下、まとめて増減指示と称す）は、移動局から無線基地局へ所定周期毎に送信するフレームに含まれるＴＰＣビットが用いられる。無線基地局は、移動局から送信されたフレームからＴＰＣビットを抽出し、その指示にしたがって該移動局に対する送信電力を増減する。
次に、従来の適応アンテナ送受信装置について第１図を用いて説明する。なお、第１図に示す適応アンテナ送受信装置は、非特許文献１の第１図に記載された適応アンテナ送受信装置にＴＰＣを実行させる構成例である。
第１図に示すように、従来の適応アンテナ送受信装置は、アレイ状に配置された複数（Ｎ個：Ｎは正の整数）のアンテナ装置３０１＿１〜３０１＿Ｎと、アンテナ装置３０１＿１〜３０１＿Ｎで受信した受信信号に受信アンテナウェイトを乗算する受信側乗算器３０２＿１〜３０２＿Ｎと、受信アンテナウェイトが乗算された複数の受信信号を加算（合成）し、再生データとして出力する加算器３０３と、加算器３０３から出力された再生データに基づき各アンテナ装置３０１＿１〜３０１＿Ｎで受信した受信信号に乗算する最適な受信アンテナウェイトを算出し、対応する受信側乗算器３０２＿１〜３０２＿Ｎにそれぞれ供給する受信アンテナウェイト生成回路３０４と、再生データからＴＰＣビットを抽出して復号することで送信電力の増減指示を出力するＴＰＣビット復号回路３０７と、受信アンテナウェイト生成回路３０４で生成された受信アンテナウェイトに基づいて送信アンテナウェイトを生成すると共に、ＴＰＣビット復号回路３０７から出力された送信電力の増減指示にしたがって送信アンテナウェイトを増減させるアンテナウェイト変換回路３０５と、アンテナウェイト変換回路３０５から出力された送信アンテナウェイトと送信データとを乗算し、アンテナ装置３０１＿１〜３０１＿Ｎへ供給する送信側乗算器３０６＿１〜３０６＿Ｎとを有する構成である。なお、第１図に示した適応アンテナ送受信装置は、主としてベースバンドの送受信データを信号処理するベースバンド信号処理部の構成を示している。適応アンテナ送受信装置は、アンテナ装置で受信した無線周波数信号をベースバンド信号に変換するＲＦ受信部、及びベースバンド信号を無線周波数信号に変換するＲＦ送信部を備えた不図示の無線信号送受信部を有している。
このような構成において、アンテナウェイト変換回路３０５は、受信アンテナウェイト生成回路３０４で生成された重み係数（受信アンテナウェイト）に基づき、受信時の指向性と同じ方向に送信するための送信アンテナウェイトを生成する。また、アンテナウェイト変換回路３０５は、ＴＰＣビット復号回路３０７で復号された送信電力の増減指示にしたがって各送信アンテナウェイトを調整することで送信電力を制御する。
一般に、無線基地局の送信電力が増大する要因としては、無線基地局と移動局間が建造物等により遮蔽されることで移動局の受信品質が劣化する場合、あるいは無線基地局で形成している送信ビームのピーク方向が送信対象の移動局（以下、希望波移動局と称す）からずれているために希望波移動局の受信品質の低下を送信電力の増大で補っている場合が考えられる。
送信ビームのピーク方向が希望波移動局からずれている場合、ＴＰＣ処理によって希望波移動局の受信品質は所望の値に到達するが、送信ビームのピーク方向に他の移動局が存在すると、その移動局に対しては不要な干渉電力を与えることになる。その結果、各移動局に対する送信電力を増大させなければならない。通常、無線基地局の最大送信電力は、アンテナ装置に電力を供給する電力増幅器の能力で制限されるため、各移動局に対する送信電力が増大すれば移動通信システムに収容可能な加入者容量が低下してしまう。
本発明の目的は、下り送信におけるＴＰＣ適用時に、送信ビームのピーク方向が送信対象の移動局からずれることによる、他の移動局に与える不要な干渉電力を低減して、移動通信システムの加入者容量の低下を防止できる適応アンテナ送受信装置を提供することにある。

上記目的を達成するため本発明では、ＴＰＣビットから復号した送信電力の増減指示の変化を監視し、予め設定した所定期間において該増減指示が送信電力の増大指示に偏っている場合は、アンテナ装置毎の送信アンテナウェイトや送信電力を調整することで、送信ビームのピーク方向やメインローブ幅を変化させる。そして、この処理を増減指示に送信電力の増大指示の偏りが無くなるまで、または送信ビームの変更回数が予め設定した最大値に達するまで繰り返す。
送信ビームのピーク方向を変化させた場合、送信ビームのピーク方向を送信対象の移動局の方向へ修正することが可能になる。また、送信ビームのメインローブ幅を広げた場合、送信対象の移動局に対する送信ビームのピーク方向が少々ずれていても該移動局の受信電力が増大する。
したがって、送信ビームのピーク方向が送信対象の移動局からずれることによる送信電力の増大が低減されるため、ピーク方向に存在する他の移動局に与える干渉電力を低減することが可能になり、システムの加入者容量の低下を防止できる。

第１図は、従来の適応アンテナ送受信装置の構成を示すブロック図であり、
第２図は、本発明の適応アンテナ送受信装置の第１の実施の形態の構成を示すブロック図であり、
第３Ａ図は、送信ビームのピーク方向が移動局に向いているときの、ＴＰＣ適用時の送信電力の変化を示す模式図であり、
第３Ｂ図は、送信ビームのピーク方向が移動局からずれているときの、ＴＰＣ適用時の送信電力の変化を示す模式図であり、
第４図は、第１の実施の形態の適応アンテナ送受信装置の送信ビームの制御方法を示す模式図であり、
第５図は、第４図に示した送信ビームの制御方法の処理手順を示すフローチャートであり、
第６図は、第２の実施の形態の適応アンテナ送受信装置の送信ビームの制御方法を示す模式図であり、
第７図は、第６図に示した送信ビームの制御方法の処理手順を示すフローチャートであり、
第８図は、第３の実施の形態の送信ビームの制御方法の処理手順を示すフローチャートであり、
第９図は、第４の実施の形態の適応アンテナ送受信装置の構成を示すブロック図であり、
第１０図は、本発明の適応アンテナ送受信装置を備えた無線基地局の一構成例を示すブロック図である。

次に本発明について図面を参照して説明する。
（第１の実施の形態）
第２図に示すように、第１の実施の形態の送受信装置は、アレイ状に配置された複数（Ｎ個：Ｎは正の整数）のアンテナ装置１０１＿１〜１０１＿Ｎと、アンテナ装置１０１＿１〜１０１＿Ｎで受信した受信信号に受信アンテナウェイトを乗算する受信側乗算器１０２＿１〜１０２＿Ｎと、受信アンテナウェイトが乗算された複数の受信信号を加算（合成）し、再生データとして出力する加算器１０３と、加算器１０３から出力された再生データに基づいて各アンテナ装置で受信した受信信号に乗算する最適な受信アンテナウェイトを算出し、対応する受信側乗算器１０２＿１〜１０２＿Ｎにそれぞれ供給する受信アンテナウェイト生成回路１０４と、再生データからＴＰＣビットを抽出して送信電力の増減指示を復号するＴＰＣビット復号回路１０７と、ＴＰＣビット復号回路１０７で復号された送信電力の増減指示の所定期間における変化を監視し、送信電力の増大指示に偏っているか否かを検出するＴＰＣビット監視回路１０８と、受信アンテナウェイト生成回路１０４で生成された受信アンテナウェイトに基づいて第１の送信アンテナウェイトを生成するアンテナウェイト変換回路１０５と、ＴＰＣビット監視回路１０８の監視結果に基づいて第１の送信アンテナウェイトを制御し、第２の送信アンテナウェイトとして出力する送信アンテナウェイト制御回路１０９と、送信アンテナウェイト制御回路１０９から出力される第２の送信アンテナウェイトと送信データとを乗算し、アンテナ装置１０１＿１〜１０１＿Ｎへ供給する送信側乗算器１０６＿１〜１０６＿Ｎとを有する構成である。
第２図に示した適応アンテナ送受信装置は、従来と同様に、主としてベースバンドの送受信データを信号処理するベースバンド信号処理部の構成を示している。適応アンテナ送受信装置は、アンテナ装置１０１＿１〜１０１＿Ｎで受信した無線周波数信号をベースバンド信号に変換するＲＦ受信部、及びベースバンド信号を無線周波数信号に変換するＲＦ送信部を備えた不図示の無線信号送受信部を有している。ベースバンド信号処理部は、上記各構成要素の機能を論理回路等で実現した半導体集積回路装置で構成されていてもよく、ＤＳＰやＣＰＵで構成されていてもよい。ベースバンド信号処理部がＤＳＰやＣＰＵで構成されている場合、以下に記載する、アンテナ装置を除く各構成要素の処理は、予め記憶装置に記憶されたプログラムにしたがって実行される。
受信アンテナウェイト生成回路１０４は、例えば、受信側加算器１０３から出力された再生データと予め設定された参照信号（希望信号波形）との平均２乗誤差が最小となるように受信アンテナウェイトを更新するＭＭＳＥ（Ｍｉｎｉｍｕｎ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅｄ Ｅｒｒｏｒ）処理を実行する。ＭＭＳＥ処理を実現するアルゴリズムとしては、ＬＭＳ（Ｌｅａｓｔ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ）アルゴリズムやＲＬＳ（Ｒｅｃｕｒｓｉｖｅ Ｌｅａｓｔ Ｓｑｕａｒｅ）アルゴリズムなどが知られている。本実施形態では受信アンテナウェイト生成回路１０４で用いるアルゴリズムについては特に限定しない。
受信アンテナウェイト生成回路１０４で生成された受信アンテナウェイトＷ＝（ｗ_１，ｗ_２…，ｗ_Ｎ）は、受信側乗算器１０２＿１〜１０２＿Ｎ、及びアンテナウェイト変換回路１０５へそれぞれ供給される。
アンテナウェイト変換回路１０５は、受信アンテナウェイト生成回路１０４で生成された受信アンテナウェイトＷ＝（ｗ_１，ｗ_２…，ｗ_Ｎ）に基づいて送信アンテナウェイト（第１の送信アンテナウェイト）Ｗ’＝（ｗ’_１，ｗ’_２…，ｗ’_Ｎ）を生成する。アンテナウェイト変換回路１０５は、各アンテナ装置に対応して設けられた、第２図に示さない複数の無線信号送受信部間の振幅／位相偏差を補正する処理、または周知のＦＤＤ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ）システムのように送信電波と受信電波の周波数が異なる場合に、その周波数差を補正する処理を実行するものであり、基本的に受信時と同様の指向性を持つ送信ビームを形成するための第１の送信アンテナウェイトＷ’＝（ｗ’_１，ｗ’_２…，ｗ’_Ｎ）を生成する。
ＴＰＣビット復号回路１０７は、再生データからＴＰＣビットを抽出し、復号することで移動局から送信された送信電力の増減指示を出力する。
ＴＰＣビット監視回路１０８は、ＴＰＣビット復号回路１０７で復号された送信電力の増減指示の所定期間における変化を監視する。送信ビームのピーク方向が希望波移動局の方向を正しく向いている場合、ＴＰＣビットの復号結果は送信電力の増大指示と減少指示とを順に繰り返すものと考えられる。すなわち、予め設定した所定期間における無線基地局から希望波移動局への送信電力は、第３Ａ図に示すように、ある送信電力（しきい値電力）を中心にして増大と減少とを繰り返す。この場合、所定期間におけるＴＰＣビットの増大指示の回数と減少指示の回数とはほぼ等しくなる。
一方、送信ビームのピーク方向が希望波移動局の方向からずれている場合、希望波移動局は所望の受信品質が得られるまで無線基地局に送信電力の増大を要求し続けるため、ＴＰＣビットの復号結果からは増大指示が連続して出力されると考えられる。すなわち、所定期間における無線基地局から希望波移動局への送信電力は、第３Ｂ図に示すように階段状に連続して増大する。この場合、希望波移動局では最終的に所望の受信品質が得られるが、無線基地局が形成している送信ビームのピーク方向に存在する他の移動局は不要な干渉電力を直接受けることになるため受信品質が大きく劣化する。
このような問題に対処するため、本実施形態では、所定期間におけるＴＰＣビットの復号結果が送信電力の増大指示に偏っているとき、送信アンテナウェイト制御回路１０９により送信ビームのピーク方向を左右方向に移動させる。具体的には、第１の送信アンテナウェイトＷ’＝（ｗ’_１，ｗ’_２…，ｗ’_Ｎ）で形成される送信ビームに対して、ピーク方向が右または左方向へ移動するように第２の送信アンテナウェイトＷ”＝（ｗ”_１，ｗ”_２…，ｗ”_Ｎ）を生成する。この第２の送信アンテナウェイトにより送信データの振幅を増減させることで送信ビームのピーク方向を制御する。この処理は、ＴＰＣビットの復号結果に送信電力の増大指示の偏りが無くなるまで、あるいはピーク方向の移動回数が予め設定した最大値に達するまで実行する。本実施形態の送信アンテナウェイト制御回路１０９は、ピーク方向を左右に移動させる際の移動単位である角度Ｌ、移動回数を示す変数Ｋ（初期値＝０）、及び最大変更回数（移動回数の最大値）Ｋｍａｘの値をそれぞれ保持するためのレジスタを備えている。
受信側乗算器１０２＿１〜１０２＿Ｎ、加算器１０３、受信アンテナウェイト生成回路１０４、送信側乗算器１０６＿１〜１０６＿Ｎの構成及びその動作は、第１図に示した従来の適応アンテナ送受信装置と同様であるため、その説明は省略する。
次に、本実施形態の適応アンテナ送受信装置による送信ビームの制御方法について第４図及び第５図を用いて説明する。
第４図に示すように、本施形態の適応アンテナ送受信装置では、所定期間におけるＴＰＣビットの復号結果が送信電力の増大指示に偏っている場合、第１の送信アンテナウェイトＷ’＝（ｗ’_１，ｗ’_２…，ｗ’_Ｎ）で形成される送信ビーム３の方向（初期位置）に対して、ピーク方向を予め設定した角度Ｌだけ右（または左）方向に移動させる（第４図のａ）。そして、状況が改善されない（ＴＰＣビットの復号結果が送信電力の増大指示に偏っている）場合は、さらに右（または左）方向に角度Ｌだけ移動させる（第４図のｂ）。以下、同様の処理を予め設定した最大変更回数Ｋｍａｘまで繰り返す。
そして、最大変更回数Ｋｍａｘだけ送信ビームのピーク方向を移動させても状況が改善されない場合は、それまでとは逆の左（または右）方向に角度Ｌ単位で移動させる（第４図のｃ，ｄ，ｅ，ｆ）。このとき、逆方向の最大変更回数は２Ｋｍａｘとなる。
上記処理により送信ビームのピーク方向を最大で±Ｋｍａｘ×Ｌ（＋：右方向、−：左方向とする）度の範囲で移動させる。Ｋｍａｘ及びＬの値は外部からの指示により任意の値に変更可能とする。第４図は、Ｋｍａｘ＝２に設定し、右方向に角度Ｌ単位で２回移動し、左方向に角度Ｌ単位で４回移動した後、元の初期位置に戻す（第４図のｇ、ｈ）例を示している。
第５図に示すように、本実施形態の送信アンテナウェイト制御回路１０９は、ＴＰＣビット監視回路１０８から復号結果を受け取ると、まずピーク方向の移動回数を示す変数Ｋの値を０にリセットし（ステップＳ１）、移動局から送信されるＴＰＣビットの復号結果が送信電力の増大指示に偏っているか否かを判定する（ステップＳ２）。そして、ＴＰＣビットの復号結果が送信電力の増大指示に偏っている場合は、送信ビームのピーク方向が右（または左）方向にＬ度移動するように第２の送信アンテナウェイトＷ”＝（ｗ”_１，ｗ”_２…，ｗ”_Ｎ）の値を設定する（ステップＳ３）。また、送信アンテナウェイト制御回路１０９は、ピーク方向の移動回数を示す変数Ｋの値を１インクリメントする（ステップＳ４）。ＴＰＣビットの復号結果が送信電力の減少指示に偏っている場合、あるいはどちらにも偏っていない場合、送信アンテナウェイト制御回路１０９は、アンテナウェイト変換回路１０５で生成された第１の送信アンテナウェイトを第２の送信アンテナウェイトとしてそのまま出力し、本実施形態の送信ビームの制御処理を停止する。
次に、送信アンテナウェイト制御回路１０９は、変数Ｋの値が予め設定した最大変更回数Ｋｍａｘに達しているか否かを判定し（ステップＳ５）、最大変更回数Ｋｍａｘに達していない場合はステップＳ２の処理に戻ってステップＳ２〜Ｓ５の処理を繰り返す。
変数Ｋの値が最大変更回数Ｋｍａｘに達している場合、送信アンテナウェイト制御回路１０９は、変数Ｋの値を０にリセットした後（ステップＳ６）、移動局から送信されるＴＰＣビットの復号結果が送信電力の増大指示に偏っているか否かを判定する（ステップＳ７）。そして、ＴＰＣビットの復号結果が送信電力の増大指示に偏っている場合は、送信ビームのピーク方向が、それまでの移動方向とは逆の左（または右）方向にＬ度移動するように第２の送信アンテナウェイトＷ”＝（ｗ”_１，ｗ”_２…，ｗ”_Ｎ）の値を設定する（ステップＳ８）。また、送信アンテナウェイト制御回路１０９は、ピーク方向の移動回数を示す変数Ｋの値を１インクリメントする（ステップＳ９）。ＴＰＣビットの復号結果が送信電力の減少指示に偏っている場合、あるいはどちらにも偏っていない場合、送信アンテナウェイト制御回路１０９は、アンテナウェイト変換回路１０５で生成された第１の送信アンテナウェイトを第２の送信アンテナウェイトとしてそのまま出力し、本実施形態の送信ビームの制御処理を停止する。
次に、送信アンテナウェイト制御回路１０９は、変数Ｋの値が予め設定した最大変更回数２Ｋｍａｘに達しているか否かを判定し（ステップＳ１０）、最大変更回数２Ｋｍａｘに達していない場合はステップＳ７の処理に戻ってステップＳ７〜Ｓ１０の処理を繰り返す。また、変数Ｋの値が最大変更回数２Ｋｍａｘに達している場合、送信アンテナウェイト制御回路１０９は、アンテナウェイト変換回路１０５で生成された第１の送信アンテナウェイトを第２の送信アンテナウェイトとしてそのまま出力し、本実施形態の送信ビームの制御処理を停止する。
なお、第４図及び第５図では、送信ビームのピーク方向を、左右方向に角度Ｌ単位で移動させる例を示したが、移動角度は予め設定した角度Ｌの整数倍（零を除く）であってもよい。例えば、＋Ｋｍａｘ×Ｌまたは−Ｋｍａｘ×Ｌの位置に送信ビームのピーク方向がある場合は、初期位置まで一度の処理で移動させてもよい。
本実施形態の適応アンテナ送受信装置によれば、所定期間におけるＴＰＣビットの復号結果が送信電力の増大指示に偏っている場合に、送信ビームのピーク方向を左右方向にずらすことで、送信ビームのピーク方向を希望波移動局の方向に修正することができる。したがって、送信ビームのピーク方向が送信対象の移動局からずれることによる、ピーク方向に存在する他の移動局に与える干渉電力を低減できるため、システムの加入者容量の低下を防止できる。
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態の適応アンテナ送受信装置は、送信アンテナウェイト制御回路１０９による送信ビームの制御手順が第１の実施の形態と異なっている。その他の構成及び動作は第１の実施の形態と同様であるため、その説明は省略する。
第６図に示すように、第２の実施の形態の適応アンテナ送受信装置は、所定期間におけるＴＰＣビットの復号結果が送信電力の増大指示に偏っているとき、送信アンテナウェイト制御回路１０９により送信ビーム３のピーク方向を左右方向に交互に移動させる処理を実行する。本実施形態では、第１の送信アンテナウェイトＷ’＝（ｗ’_１，ｗ’_２…，ｗ’_Ｎ）で形成される送信ビーム３に対して、ピーク方向を予め設定した角度Ｌだけ右（または左）方向に移動させる（第６図のａ）。そして、状況が改善されない（ＴＰＣビットの復号結果が送信電力の増大指示に偏っている）場合は、左（または右）方向に角度２Ｌだけ移動させる（第６図のｂ）。さらに、状況が改善されない場合は、右（または左）方向に角度３Ｌだけ移動させる（第６図のｃ）。以下、同様の処理を繰り返す。このときの最大変更回数は予め設定した２Ｋｍａｘとする。
なお、本実施形態の送信アンテナウェイト制御回路１０９は、ピーク方向を左右に移動させる際の移動単位である角度Ｌ、角度Ｌに乗算する変数Ｊ（正の整数、初期値＝１）、移動回数を示す変数Ｋ（初期値＝０）、及び最大変更回数（移動回数の最大値）Ｋｍａｘの値をそれぞれ保持するためのレジスタを備えている。
上記処理により送信ビームのピーク方向を最大で±Ｋｍａｘ×Ｌ（＋：右方向、−：左方向とする）度の範囲で変化させる。Ｋｍａｘ及びＬの値は外部からの指示により任意の値に変更可能とする。第６図はＫｍａｘ＝２に設定した例を示している。
第７図に示すように、第２の実施の形態の送信アンテナウェイト制御回路１０９は、ＴＰＣビット監視回路１０８の復号結果を受け取ると、まずピーク方向の移動回数を示す変数Ｋの値を０にリセットし、角度Ｌに乗算する変数Ｊの値を１にセットする（ステップＳ１１）。
続いて、移動局から送信されるＴＰＣビットの復号結果が送信電力の増大指示に偏っているか否かを判定し（ステップＳ１２）、ＴＰＣビットの復号結果が送信電力の増大指示に偏っている場合は、送信ビームのピーク方向が＋Ｊ×Ｌ（または−Ｊ×Ｌ）移動するように第２の送信アンテナウェイトＷ”＝（ｗ”_１，ｗ”_２…，ｗ”_Ｎ）の値を設定する（ステップＳ１３）。そして、送信アンテナウェイト制御回路１０９は、ピーク方向の移動回数を示す変数Ｋの値及び角度Ｌに乗算する変数Ｊの値をそれぞれ１インクリメントし、さらに角度Ｌに−１を乗算する（ステップＳ１４）。ＴＰＣビットの復号結果が送信電力の減少指示に偏っている場合、あるいはどちらにも偏っていない場合、送信アンテナウェイト制御回路１０９は、アンテナウェイト変換回路１０５で生成された第１の送信アンテナウェイトを第２の送信アンテナウェイトとしてそのまま出力し、本実施形態の送信ビームの制御処理を停止する。
次に、送信アンテナウェイト制御回路１０９は、変数Ｋの値が予め設定した最大変更回数２Ｋｍａｘに達しているか否かを判定し（ステップＳ１５）、最大変更回数２Ｋｍａｘに達していない場合はステップＳ１２の処理に戻ってステップＳ１２〜Ｓ１５の処理を繰り返す。一方、変数Ｋの値が最大変更回数２Ｋｍａｘに達している場合、送信アンテナウェイト制御回路１０９は、アンテナウェイト変換回路１０５で生成された第１の送信アンテナウェイトを第２の送信アンテナウェイトとしてそのまま出力し、本実施形態の送信ビームの制御処理を停止する。
第２の実施の形態の適応アンテナ送受信装置によれば、第１の実施の形態と同様に、送信ビームのピーク方向を希望波移動局の方向に修正することができるため、送信ビームのピーク方向が送信対象の移動局からずれることによる、ピーク方向に存在する他の移動局に与える干渉電力が低減される。したがって、システムの加入者容量の低下を防止できる。
（第３の実施の形態）
第３の実施の形態の適応アンテナ送受信装置は、送信アンテナウェイト制御回路による送信ビームの制御手順が第１の実施の形態及び第２の実施の形態と異なっている。その他の構成及び動作は第１の実施の形態と同様であるため、その説明は省略する。
第３の実施の形態の適応アンテナ送受信装置では、ＴＰＣビットの復号結果が送信電力の増大指示に偏っている場合、第１の送信アンテナウェイトＷ’＝（ｗ’_１，ｗ’_２…，ｗ’_Ｎ）で形成される送信ビームに対して、メインローブの幅を予め設定した角度±Ｈ（＋：右方向、−：左方向とする）だけ広げる。そして、状況が改善されない（ＴＰＣビットの復号結果が送信電力の増大指示に偏っている）場合は、さらに、送信ビームのメインローブの幅を角度±Ｈだけ広げる。以下、同様の処理を繰り返す。このとき、最大変更回数は予め設定したＫｍａｘとする。
上記処理により送信ビームのメインローブの幅を最大でＫｍａｘ×２Ｈ度の範囲で変化させる。このように送信ビームのメインローブの幅を広げると、送信対象の移動局に対して送信ビームのピーク方向が少々ずれていても、該移動局における受信電力が増大する。したがって、送信ビームのピーク方向が送信対象の移動局からずれることによる送信電力の増大が低減される。なお、本実施形態では、メインローブの幅を広げすぎると希望波移動局の周辺に存在する他の移動局に干渉電力を与えることになる。よって、角度Ｈや最大変更回数Ｋｍａｘは必要最小限の値に設定することが望ましい。
本実施形態の送信アンテナウェイト制御回路１０９は、メインローブ幅の変更単位である角度Ｈ、メインローブ幅の変更回数を示す変数Ｋ、及び最大変更回数Ｋｍａｘの値をそれぞれ保持するためのレジスタを備え、Ｋｍａｘ、及びＨの値は外部からの指示により任意の値に変更可能とする。
第８図に示すように、本実施形態の送信アンテナウェイト制御回路１０９は、ＴＰＣビット監視回路１０８から復号結果を受け取ると、まずメインローブ幅の変更回数を示す変数Ｋの値を０にリセットし（ステップＳ２１）、移動局から送信されるＴＰＣビットの復号結果が送信電力の増大指示に偏っているか否かを判定する（ステップＳ２２）。そして、ＴＰＣビットの復号結果が送信電力の増大指示に偏っている場合は、送信ビームのメインローブ幅が±Ｈ度広がるように第２の送信アンテナウェイトＷ”＝（ｗ”_１，ｗ”_２…，ｗ”_Ｎ）の値を設定する（ステップＳ２３）。また、送信アンテナウェイト制御回路１０９は、メインローブ幅の変更回数を示す変数Ｋの値を１インクリメントする（ステップＳ２４）。ＴＰＣビットの復号結果が送信電力の減少指示に偏っている場合、あるいはどちらにも偏っていない場合、送信アンテナウェイト制御回路１０９は、アンテナウェイト変換回路１０５で生成された第１の送信アンテナウェイトを第２の送信アンテナウェイトとしてそのまま出力し、本実施形態の送信ビームの制御処理を停止する。
次に、送信アンテナウェイト制御回路１０９は、変数Ｋの値が予め設定した最大変更回数Ｋｍａｘに達しているか否かを判定し（ステップＳ２５）、最大変更回数Ｋｍａｘに達していない場合はステップＳ２２の処理に戻ってステップＳ２２〜Ｓ２５の処理を繰り返す。一方、変数Ｋの値が最大変更回数Ｋｍａｘに達している場合、送信アンテナウェイト制御回路１０９は、アンテナウェイト変換回路１０５で生成された第１の送信アンテナウェイトを第２の送信アンテナウェイトとしてそのまま出力し、本実施形態の送信ビームの制御処理を停止する。
第３の実施の形態の適応アンテナ送受信装置によれば、送信ビームのピーク方向が送信対象の移動局からずれることによる送信電力の増大が低減されるため、送信ビームのピーク方向に存在する他の移動局に与える干渉電力が低減され、システムの加入者容量の低下を防止できる。
（第４の実施の形態）
第１の本実施の形態〜第３の実施の形態では、第２の送信アンテナウェイトにより送信データの振幅を増減させることで送信ビームのピーク方向を制御する例を示した。
しかしながら、適応アンテナ送受信装置は、上述した無線信号送受信部を用いて送信電力を制御することも可能である。無線信号送受信部２１０＿１〜２１０＿Ｎは、ＲＦ送信部として、不図示のベースバンド信号を直交変調する直交変調器、ベースバンド信号を無線周波数に変換するアップコンバータ、ＡＧＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ）、及びＴＰＡ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｐｏｗｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）等を備え、第９図に示すようにアンテナ装置と送信側乗算器間に配置されている。
本実施形態では、ＴＰＣビット監視回路の監視結果を無線信号送受信部２１０＿１〜２１０＿Ｎに供給し、第１の実施の形態〜第３の実施の形態で示した送信アンテナウェイト制御回路と同様に、例えば無線信号送受信部２１０＿１〜２１０＿Ｎが備えるＡＧＣにより各アンテナ装置に供給する電力を制御する。このような構成でも第１の実施の形態〜第３の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
（第５の実施の形態）
第１０図は本発明の適応アンテナ送受信装置を備えた無線基地局の一構成例を示すブロック図である。
第１０図に示すように、本実施形態の無線基地局１は、第１の実施の形態〜第４の実施の形態で示した適応アンテナ送受信装置１１と、移動局毎の送受信データの多重化及び分離や各移動局との通信状態の監視等、無線基地局としての動作を制御する制御部１２と、各移動局の位置を管理するとともに、複数の無線基地局１を介して移動局とネットワーク間の通信を中継する無線ネットワーク制御装置２とのインタフェースである通信インタフェース装置１３とを有する構成である。
本実施形態のように、無線基地局１に第１の実施の形態〜第４の実施の形態で示した適応アンテナ送受信装置１１を用いることで、移動通信システムの加入者容量の低下を防止した無線基地局が得られる。

Claims (14)

1. 複数のアンテナ装置を備えた適応アンテナ送受信装置の送信ビームを制御するための送信ビーム制御方法であって、
   前記複数のアンテナ装置で受信した受信信号から送信電力の制御に用いるＴＰＣビットを抽出し、該ＴＰＣビットから前記送信電力の増大指示または減少指示を示す増減指示を復号する第１のステップと、
   予め設定した所定期間における前記増減指示の変化を監視し、該増減指示が前記送信電力の増大指示に偏っているか否かを判定する第２のステップと、
   前記増減指示が前記送信電力の増大指示に偏っている場合、前記送信ビームの指向性を、受信時の指向性に基づいて形成される所定の指向性から変化させる第３のステップと、
   前記増減指示に前記送信電力の増大指示の偏りが無くなるまで、または前記送信ビームを変化させる回数が予め設定した最大値に達するまで前記第１のステップから前記第３のステップを繰り返す第４のステップと、
   を有する送信ビーム制御方法。
2. 前記増減指示が前記送信電力の増大指示に偏っている場合、前記送信ビームのピーク方向を、受信時と同様の指向方向から、予め設定した角度単位で移動させる請求項１記載の送信ビーム制御方法。
3. 前記送信ビームのピーク方向を、予め設定した角度の、零を除く整数倍で移動させる請求項２記載の送信ビーム制御方法。
4. 前記増減指示が前記送信電力の増大指示に偏っている場合、前記送信ビームのメインローブ幅を、予め設定した角度単位で広げる請求項１記載の送信ビーム制御方法。
5. 複数のアンテナ装置を用いて送信ビームの指向性及び送信電力を制御する適応アンテナ送受信装置であって、
   前記複数のアンテナ装置で受信した受信信号から送信電力の制御に用いるＴＰＣビットを抽出し、該ＴＰＣビットから前記送信電力の増大指示または減少指示を示す増減指示を復号するＴＰＣビット復号回路と、
   前記ＴＰＣビット復号回路で復号された前記増減指示の所定期間における変化を監視し、該増減指示が前記送信電力の増大指示に偏っているか否かを判定するＴＰＣビット監視回路と、
   前記増減指示が前記送信電力の増大指示に偏っている場合、前記送信ビームの指向性が、受信時の指向性に基づいて形成される所定の指向性から変化するように、前記アンテナ装置毎に供給する振幅に対応した送信アンテナウェイトをそれぞれ生成し、該送信ビームの指向性を変化させる処理を、前記増減指示に前記送信電力の増大指示の偏りが無くなるまで、または前記送信ビームを変化させる回数が予め設定した最大値に達するまで繰り返す送信アンテナウェイト制御回路と、
   を有する適応アンテナ送受信装置。
6. 前記送信アンテナウェイト制御回路は、
   前記増減指示が前記送信電力の増大指示に偏っている場合、前記送信ビームのピーク方向が、受信時と同様の指向方向から、予め設定した角度単位で移動するように前記送信アンテナウェイトを制御する請求項５記載の適応アンテナ送受信装置。
7. 前記送信アンテナウェイト制御回路は、
   前記送信ビームのピーク方向を、予め設定した角度の、零を除く整数倍で移動するように前記送信アンテナウェイトを制御する請求項６記載の適応アンテナ送受信装置。
8. 前記送信アンテナウェイト制御回路は、
   前記増減指示が前記送信電力の増大指示に偏っている場合、前記送信ビームのメインローブ幅が、予め設定した値から所定の角度単位で広がるように、前記送信アンテナウェイトを制御する請求項５記載の適応アンテナ送受信装置。
9. 複数のアンテナ装置を用いて送信ビーム及び送信電力を制御する適応アンテナ送受信装置であって、
   前記複数のアンテナ装置で受信した受信信号から送信電力の制御に用いるＴＰＣビットを抽出し、該ＴＰＣビットから前記送信電力の増大指示または減少指示を示す増減指示を復号するＴＰＣビット復号回路と、
   前記ＴＰＣビット復号回路で復号された前記増減指示の所定期間における変化を監視し、該増減指示が前記送信電力の増大指示に偏っているか否かを判定するＴＰＣビット監視回路と、
   前記増減指示が前記送信電力の増大指示に偏っている場合、前記送信ビームの指向性が、受信時の指向性に基づいて形成される所定の指向性から変化するように、前記アンテナ装置毎に供給する電力をそれぞれ制御し、該送信ビームの指向性を変化させる処理を、前記増減指示に前記送信電力の増大指示の偏りが無くなるまで、または前記送信ビームを変化させる回数が予め設定した最大値に達するまで繰り返す無線信号送受信装置と、
   を有する適応アンテナ送受信装置。
10. 前記無線信号送受信装置は、
    前記増減指示が前記送信電力の増大指示に偏っている場合、前記送信ビームのピーク方向が、受信時と同様の指向方向から、予め設定した角度単位で移動するように、前記アンテナ装置に供給する電力をそれぞれ制御する請求項９記載の適応アンテナ送受信装置。
11. 前記無線信号送受信装置は、
    前記送信ビームのピーク方向を、予め設定した角度の、零を除く整数倍で移動するように、前記アンテナ装置に供給する電力をそれぞれ制御する請求項１０記載の適応アンテナ送受信装置。
12. 前記無線信号送受信装置は、
    前記増減指示が前記送信電力の増大指示に偏っている場合、前記送信ビームのメインローブ幅が、予め設定した値から所定の角度単位で広がるように、前記アンテナ装置に供給する電力をそれぞれ制御する請求項９記載の適応アンテナ送受信装置。
13. 請求項５記載の適応アンテナ送受信装置と、
    移動局毎の送受信データの多重化・分離、及び各移動局との通信状態の監視を行う制御部と、
    前記移動局とネットワーク間の通信を中継する無線ネットワーク制御装置とのインタフェースである通信インタフェース装置と、
    を有する無線基地局。
14. 請求項９記載の適応アンテナ送受信装置と、
    移動局毎の送受信データの多重化・分離、及び各移動局との通信状態の監視を行う制御部と、
    前記移動局とネットワーク間の通信を中継する無線ネットワーク制御装置とのインタフェースである通信インタフェース装置と、
    を有する無線基地局。

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