WO2001076099A1

WO2001076099A1 - Station radio de base, son procede de commande et support d'enregistrement de programmes

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Publication number: WO2001076099A1
Application number: PCT/JP2001/002359
Authority: WO
Inventors: Yoshiharu Doi; Takeo Miyata
Original assignee: Sanyo Electric Co., Ltd.
Priority date: 2000-04-03
Filing date: 2001-03-23
Publication date: 2001-10-11
Also published as: EP1280284B1; EP1280284A1; HK1057658A1; DE60117364T2; DE60117364D1; JP2001285187A; AU2001244559B2; JP3520026B2; US7319683B2; KR20020086752A; CN1432224A; US20030103477A1; KR100550500B1; AU4455901A; CN1213628C; EP1280284A4

Description

明細書無線基地局、その制御方法およびプログラム記録媒体技術分野

本発明は、複数の移動局と空間多重により無線通信を行う無線基地局に関する。背景技術

近年、 P H S、携帯電話等の移動局の増加に伴い、周波数資源の有効利用に対する社会的要請が高まっている。この要請に応える方法の 1つに、空間多重方式による通信がある。

空間多重方式とは、送受信ともに指向性を有するァダプテイブアレー装置を用いて、異なる方向にある複数の移動局のそれぞれに対して指向性パターンを形成することにより、同時刻において 1つの周波数の搬送波を用いて多重して通信する方式である。

ァダプティブァレー装置は、固定的に設置された複数のアンテナから構成され、個々のアンテナの送受信信号の振幅と位相とを調整することにより、複数本アンテナ全体としての指向性が形成されるという特徴を有する。

複数の移動局を空間多重により接続する無線基地局は、ァダプティブアレー装置を用いて構成される。この無線基地局は、複数の移動局の信号が多重された受信信号から個々の移動局の信号を分離するため、各移動局についてアンテナ毎の受信信号に対する振幅と位相との調整量である重み係数を算出する。

無線基地局は、アンテナ毎の受信信号にアンテナ毎の重み係数を乗じて加算した信号と参照信号とを比較し、両者の差が最小になるよう重み係数を調整する。この参照信号としては、制御チャネル又は通信チヤネルの信号に含まれる既知の固定ビットパターンの部分に相当する信号波形データが用いられる。

この調整を繰り返し行って、無線基地局は、空間多重の対象となっている各移動局について、アンテナ毎に重み係数を算出し、複数の移動局の信号が多重されたアンテナ毎の受信信号に重み係数を乗じて加算することにより、各移動局の信号を分離する。送信時には、受信時に算出された重み係数を、送信信号に対してアンテナ毎に乗じた信号を各アンテナから送信することにより、当該移動局方向に指向性パターンを形成する。

なお、空間多重技術については、「パス分割多元接続（P D M A ) 移動通信方式」（日本国の電子情報通信学会技術報告 RCS93- 84 (1994- 01 ) , PP37-44) に記載されている。

ところで、無線基地局は、既に通信中の移動局と、新たに通信チヤネルの割り当て要求を受け付けた他の移動局とについて、空間多重による通信の適否を次のようにして判断する。

無線基地局は、前記両移動局について応答ベクトルを計算し、計算した 2個の応答べクトル間の相関値を算出する。ここで応答べクトルとは、移動局が存在する方向に関する情報であり、応答ベクトルの相関値は、 2つの移動局が存在する方向の近さを示す指標である。

算出した相関値がしきい値よりも大きい場合には、両者が略同方向に存在するため、指向性パターンの差異によって両者の信号を分離することは不可能であると考えられる。この場合には、無線基地局は、両者を空間多重不適と判断する。

また、無線基地局は、前記両移動局からの信号の電界強度を測定し、測定した 2個の電界強度の比を算出する。

算出した電界強度比がしきい値よりも大きい場合には、指向性パターンを最善に形成しても、両者の信号の強度比がァダプテイブアレー装置の利得比を上回るため、両者の信号を適切に分離できないと考えられる

。この場合には、無線基地局は、両者を空間多重不適と判断する。

複数の移動局を、さらに時分割多重方式を併用して接続する無線基地局は、新たな移動局に対して通信チャネルを割り当てる際、時分割多重通信に用いられるタィムスロットに空きがない場合には、前記空間多重の適否判断をタイムス口ット毎に行い、新たな移動局との間で空間多重不適と判断される移動局が使用していないタイムス口ットにおいて、空間多重により通信チャネルを割り当てる。

このようにして、無線基地局は、空間多重通信に適した移動局の組み合わせによってのみ空間多重を行い、さらに空間多重している間はァダプティプアレー装置の指向性パターンを各移動局が存在する方向に追随することにより、混信を防ぎ、適切な通信品質を保って通信を行う。

しかしながら、上記従来技術によれば、無線基地局は、新たな移動局に対して空間多重により通信チャネルを割り当てる際、当該新たな移動局と既に通信中の移動局との応答べクトルの相関値、及び当該新たな移動局から受信した信号の電界強度と既に通信中の移動局から受信した信号の電界強度との比を、それぞれのしきい値と比較することより空間多重の適否を判断しているが、この方法によって両移動局が空間多重に適すると判断された場合であっても、両者に対して重み係数の算出に失敗し、正しい指向性パターンを形成できない場合がある。

この失敗は、次のようにして生じる。

前記重み係数が正しく算出されるためには、参照信号が移動局毎に異なっていることが望ましい。なぜなら、複数の移動局について、参照信号の波形が完全に同一であり、かつ比較するタイミングが完全に一致する場合には、参照信号はもはや、それらの移動局を区別する基準になり得ないからである。

実際には、各移動局は個別に動作クロックを生成しているので、各移動局から受信される信号のタイミングは相互にずれており、当該タイミングが完全に一致することは稀である。このことを利用して、無線基地局は、移動局毎に受信される信号のタイミングを検出し、検出されたタィミングに追随して移動局毎に参照信号との比較タイミングをずらせることにより、前記重み係数を算出している。ところが、 2つの移動局間において、稀に、両者の信号の受信タイミングが略一致するために、両者に対して重み係数を正しく算出できない場合が生じる。昨今、移動局を構成する回路素子の精度の向上、基地局間フレーム同期技術の採用及び回路技術の発達等により、当該場合が生じる頻度が増加している。

無線基地局が、重み係数を正しく算出できなければ、移動局毎に適切な指向性パターンが形成されないため、新たな移動局が通信を開始できないのみならず、既存の移動局の通信が途切れる場合があり、ユーザに対して適切な通信品質を保証できないという問題がある。発明の開示

上記問題点を解決するために、本発明は、空間多重の適否判断の精度を向上し、無線基地局と移動局との間において一定の通信品質を保証することができる無線基地局を提供することを目的とする。

本発明の無線基地局は、複数の移動局と空間多重により無線通信を行う無線基地局であって、第 1の移動局から受信した信号と、第 2の移動局から受信した信号との受信タィミング差に基づいて空間多重における通信品質を判定することを特徴とする。

この構成によれば、前記 2つの移動局から受信した信号のタイミング差に基づいて両者を空間多重した場合の通信品質を予見することができるため、無線基地局は、新たな移動局から通信チャネルの割り当て要求を受け付けた際に、新たな移動局から受信した信号と、既に通信中の移動局から受信した信号との受信タイミング差を加味して空間多重の可否を判断すれば、従来、応答ベクトルの相関値と電界強度比とのみに基づいて行っていた当該判断の精度を向上し、空間多重通信においてより良好な通信品質を確保することができる。

本発明の無線基地局は、複数の移動局と空間多重により無線通信を行う無線基地局であって、既に通信中の移動局から受信した信号と、新たに無線通信しょうとする移動局から受信した信号との受信タイミング差に基づいて空間多重の可否を判定することを特徴とする。

また、前記無線基地局は、既に通信中の移動局から受信した信号と、新たに無線通信しょうとする移動局から受信した信号との受信タイミング差を検出する検出手段と、検出された受信タイミング差としきい値とを比較することにより、当該新たな移動局を空間多重の対象として含めるか否かを判定する多重判定手段とを備えてもよい。

これらの構成によると、前記 2つの移動局から受信した信号の受信夕ィミング差に基づいて空間多重による通信の可否を判定することができるため、受信タイミング差が小さく、前記各移動局に対して適切な指向性を形成できない可能性がある場合には、空間多重による通信チャネル割り当てを拒否して混信等の発生を未然に防ぎ、良好な通信品質を確保することができる。

また、前記無線基地局は、さらに、既に通信中の移動局の応答べクトルと新たに無線通信しょうとする移動局の応答べクトルとの相関値、および、既に通信中の移動局から受信した信号の電界強度と新たに無線通信しょうとする移動局から受信した信号の電界強度との比を算出する算出手段を備え、前記多重判定手段は、算出された応答ベクトルの相関値および電界強度の比、並びに、検出された受信タイミングの差をそれぞれのしきい値と比較することにより、当該新たな移動局を空間多重の対象として含めるか否かを判定してもよい。

また、前記無線基地局は、前記既に通信中の移動局と、新たに無線通信しょうとする移動局とに、移動局が信号を送信すべき期間として同一の時間枠を指示し、当該時間枠において双方の移動局から送信される信号を受信し、前記検出手段は、当該時間枠の始点を基準として、各々の移動局が送信した信号が受信される時刻を測定し、当該時刻の差を受信タイミング差として検出してもよい。

これらの構成によれば、前記 2つの移動局から受信した信号について

、受信タイミング差、応答べクトルの相関値および電界強度の比を用いて、両者を空間多重した場合の通信品質を予見できるため、空間多重可否の判定精度を一層向上し、適切な移動局の組み合わせに対してのみ空間多重による通信を許可することができる。

本発明の制御方法は、複数の移動局と空間多重により無線通信を行う無線基地局の制御方法であって、既に通信中の移動局から受信した信号と、新たに無線通信しょうとする移動局から受信した信号との受信タイミング差を検出する検出ステップと、検出された受信タイミング差としきい値とを比較することにより、当該新たな移動局を空間多重の対象として含めるか否かを判定する多重判定ステップとを有することを特徴とする。

この構成によると、前記 2つの移動局から受信した信号の受信タイミング差に基づいて空間多重による通信の可否を判定することができるため、受信タイミング差が小さく、前記各移動局に対して適切な指向性を形成できない可能性がある場合には、空間多重による通信チャネル割り当てを拒否して混信等の発生を未然に防ぎ、良好な通信品質を確保することができる。

また、前記制御方法は、さらに、既に通信中の移動局の応答ベクトルと新たに無線通信しょうとする移動局の応答べクトルとの相関値、およぴ、既に通信中の移動局から受信した信号の電界強度と新たに無線通信しょうとする移動局から受信した信号の電界強度との比を算出する算出ステップを備え、前記多重判定ステップは、算出された応答ベクトルの相関値および電界強度の比、並びに、検出された受信タイミングの差をそれぞれのしきい値と比較することにより、当該新たな移動局を空間多重の対象として含めるか否かを判定してもよい。

この構成によると、前記 2つの移動局から受信した信号について、受信タイミング差、応答べクトルの相関値および電界強度の比を用いて、両者を空間多重した場合の通信品質を予見できるため、空間多重可否の判定精度を一層向上し、適切な移動局の組み合わせに対してのみ空間多重による通信を許可することができる。

本発明のプログラム記録媒体は、複数の移動局と空間多重により無線通信を行う無線基地局を制御するプログラムを記録したプログラム記録媒体であって、当該プログラムは、既に通信中の移動局から受信した信号と、新たに無線通信しょうとする移動局から受信した信号との受信タイミング差を検出する検出ステップと、検出された受信タイミング差としきい値とを比較することにより、当該新たな移動局を空間多重の対象として含めるか否かを判定する多重判定ステップとを有することを特徴とする。

この構成によると、前記 2つの移動局から受信した信号の受信タイミング差に基づいて空間多重による通信の可否を判定することができるため、受信タイミング差が小さく、前記各移動局に対して適切な指向性を形成できない可能性がある場合には、空間多重による通信チヤネル割り当てを拒否して混信等の発生を未然に防ぎ、良好な通信品質を確保することができる。

なお、前記プログラムは、さらに、既に通信中の移動局の応答べクトルと新たに無線通信しょうとする移動局の応答ベクトルとの相関値、および、既に通信中の移動局から受信した信号の電界強度と新たに無線通信しょうとする移動局から受信した信号の電界強度との比を算出する算出ステップを備え、前記多重判定ステツプは、算出された応答べクトルの相関値および電界強度の比、並びに、検出された受信タイミングの差をそれぞれしきい値と比較することにより、当該新たな移動局を空間多重の対象として含めるか否かを判定してもよい。

この構成によると、前記 2つの移動局から受信した信号について、受信夕イミング差、応答べクトルの相関値および電界強度の比を用いて、両者を空間多重した場合の通信品質を予見できるため、空間多重可否の判定精度を一層向上し、適切な移動局の組み合わせに対してのみ空間多重による通信を許可することができる。図面の箇単な説明

図 1は、無線基地局 1 0 0の機能プロック図である。図 2は、しきい値テーブル 200を示す一例である。

図 3は、品質指標値テーブル 300を示す一例である。

図 4は、リンクチヤネル確立時の処理を示すフローチャートである。図 5は、多重判定処理を示すフローチャートである。発明を実施するための最良の形態

実施の一形態における無線基地局 1 00について説明する。

無線基地局 1 00は、 PHS規格で定められた時分割多重方式（TD MA/TD D, T i me D i v i s i o n Mu l t i p l e Ac c e s s/T i me D i v i s i o n Du p l e x) により PHS 移動局（以下、移動局と呼ぶ。）と無線接続し、前記時分割多重に加えて、さらに空間多重を行って移動局と通信する。

1 無線基地局 100の構成

無線基地局 1 00は、図 1に示すように、アンテナ部 1 1〜 14、無線部 21〜24、信号処理部 50、モデム部 60、ベースバンド部 70 、制御部 80及び情報記憶部 90から構成される。

( 1 ) ベースバンド部 70

ベースパンド部 70は、 I SDN回線を介して、交換機と接続されている。

ベースパンド部 70は、 I SDN回線を介して、パケットデータを受信し、受信したパケットデータからトラフツイク情報を抜き出し、 TD M A変調処理及び空間多重処理を行って、複数個のチヤネルを介して、抜き出したトラフィック情報を複数個のベースバンド信号に分解し、モデム部 60へ出力する。

ここで、前記 TDMA変調処理は、 P H S規格に従って 1個の TDM

AZTDDフレーム内に 4個のチャネルを時分割多重する。 1個の TD MAZTDDフレームは、 4個の送信タイムスロットと、 4個の受信タィムスロットとから構成される。 1個の送信タイムスロットと 1個の受信タイムスロットの組は、時分割多重による 1個のチャネルを構成する。さらに、前記空間多重処理は、前記各タイムスロットの組において最大 4個のチャネルを空間多重する。従って、 TDMA変調処理及び空間多重処理により、 1個の TDMA/TDDフレーム内に最大 16個のチャネルが多重化される。

また、ベースバンド部 70は、 1個の TDMAZTD Dフレーム内の最大 16個のチャネルを介して、モデム部 60から複数のベースバンド信号を受け取り、複数の受け取ったベースバンド信号からバケツトデータを生成し、生成したバケツトデ一タを I SDN回線を介して、出力する。

(2) モデム部 60

モデム部 60は、信号処理部 50から ττ/4シフト QP SK (Qu a d r a t u r e Ph a s e S h i f t Ke y i n g) により変調されたベースパンド信号を受け取り、変調されたベースバンド信号を復調して、ベースバンド信号を生成し、生成したベースパンド信号をべ一スバンド部 70へ出力する。

また、モデム部 60は、ベースバンド部 70からベースバンド信号を受け取り、受け取ったベースバンド信号を 7ΓΖ4シフト QPSKにより変調し、変調されたべ一スパンド信号を信号処理部 50へ出力する。なお、モデム部 60は、 1個の時分割チャネルにおいて空間多重される最大 4つの TDMAZTDDフレームについて、前記変調及び前記復調を並列して行う。

(3) 情報記憶部 90

情報記憶部 90は、しきい値テーブル 200及び品質指標値テーブル

300を有している。

(しきい値テーブル 200)

しきい値テーブル 200は、図 2に一例として示すように、相関値しきい値 21 1、電界強度比しきい値 212および受信タイミング差しきい値 213をあらかじめ記憶している。

ここで、相関値しきい値 21 1は、既に通信チャネルを割り当てられ通信を行っている移動局の応答べクトルと新たに通信チャネルの割り当てを要求した移動局の応答べクトルとの相関値に関するしきい値である電界強度比しきい値 2 1 2は、既に通信チャネルを割り当てられ通信を行っている移動局から受信した信号の電界強度と新たに通信チャネルの割り当てを要求した移動局から受信した信号の電界強度との比に関するしきい値である。

受信タイミング差しきい値 2 1 3は、既に通信チャネルを割り当てられ通信を行っている移動局の受信タイミングと新たな通信チャネルの割り当てを要求した移動局の受信タイミングとの差に関するしきい値である。

(品質指標値テーブル 3 0 0 )

品質指標値テーブル 3 0 0は、図 3に一例として示すように、各 T D M AZ T D Dフレーム内の各タイムスロットについて、空間多重される 4個のチャネルを用いる移動局の応答べクトル 3 0 3と電界強度 3 0 4 と受信タイミング 3 0 5とを格納する領域を n個有している。

ここで、 n = (搬送波周波数の種類の数） X 4 (フレーム内のタイムスロットの数）である。

図 3に一例として示すように、タイムスロット番号が「 1」のタイムスロットにおいて、チャネル番号が「 1」の通信チャネルを用いる移動局の応答べクトルは「R 1」、電界強度は「 I I」、受信タイミングは「P 1 J であり、チャネル番号が「2」の通信チャネルを用いる移動局の応答べクトルは「R 2」、電界強度は「 1 2」、受信タイミングは「 P 2」である。チャネル番号が「3」及び「4」の通信チャネルはまだ用いられていないので、それぞれ、応答ベクトル、電界強度及び受信タィミングは「空白」である。

( 4 ) 信号処理部 5 0

信号処理部 5 0は、信号調整部 5 1、応答べクトル算出部 5 3、 R S

S I検出部 5 4及び受信タイミング検出部 5 5から構成され、具体的には、プログラマブルな DSP (D i g i t a l S i g n a l P r o c e s s o r) により実現される。

(信号調整部 5 1 )

信号調整部 51は、無線部 21 ~24から信号を受け取り、各 TDM A/TD Dフレーム内の 4個の受信タイムスロットにおいて、受信する信号の内容が予め分かっている部分について、参照信号との誤差が最小になるよう、移動局毎に重み係数を算出し、算出した重み係数に従って無線部 21〜24から受け取った各信号の振幅と位相とを移動局毎に調整して加算する。これにより、無線部 21 ~24から受け取った空間多重された信号から移動局毎の信号を分離し、モデム部 60へ出力する。また、モデム部 60から移動局毎に受け取った信号に対し、前記算出した重み係数をアンテナ毎に乗じた信号を無線部 21〜24へ出力する。これにより、信号が所望の移動局のみへ送信されるよう指向性パターンを形成する。

(R S S I検出部 54)

RS S I検出部 54は、各 TDMAZTDDフレーム内のタイムス口ット毎に、当該タイムス口ットにおいて無線部 21〜24が受信した移動局の電界強度を検出し、既に通信チヤネルを割り当てられ通信を行つている移動局について、検出した電界強度を品質堉標値テーブル 300 の当該タイムスロット及びチヤネル番号により特定される領域に書き込む。新たに通信チャネルの割り当てを要求した移動局について、検出した電界強度を制御部 80へ出力する。

なお、 RS S I検出部 54は、移動局から通信チャネルの割り当て要求があつたときに、前記の検出を行う。

(応答べクトル算出部 53)

応答べクトル算出部 53は、各 TDMAZTDDフレーム内のタイムスロット毎に、無線部 2 1〜24から受け取った信号と信号調整部 51 により調整された信号とに基づいて、当該タイムス口ットにおいて通信している移動局の方向情報を含む応答べクトルを、次に示すようにして、算出する。

移動局 a、移動局 b、移動局 c、移動局 dから送信される信号を Aa( t)、 Ab(t)、 Ac(t)及び Ad(t)、それらの信号が基地局に到達し、無線部 2 1 ~ 24において受信される信号をそれぞれ Xl(t)、 X2(t)、 X3( t)及び X4(t)とし、

Xl(t) = h laAa(t) + h lbAb(t) + h lcAc(t) + h ldAd( t)

X2(t) = h2aAa(t) + h2bAb(t) + h2cAc(t) + h2dAd( t)

X3(t) = h3aAa(t) + h3bAb(t) + h3cAc(t) + h3dAd( t)

X4(t) = h4aAa(t) + h4bAb(t) + h4cAc(t) + h4dAd( t)

と表わすとき、

'応答ベクトル算出部 53は、 Ra= (hla、 h 2a、 h 3a、 h4a) を算出する。ここで、 Raは、移動局 aの応答ベクトルである。

論理的には、無線部 2 1に受信された信号 Xl(t)と、移動局 aから送信される信号 Aa(t)との相関をとることで、他局の信号の項が除かれ h laが求まるが、移動局で信号の全体にわたつて Aa(t)を知ることは不可能なため、信号調整部 5 1 によつて分離された移動局 aの信号 U aを代用して h laを漸近的に求めている。 h2a、 h 3a, h4aについても各々の無線部に受信された信号と、分離された移動局 aの信号 Ua との相関をとることで求まる。

移動局 b、移動局 c、移動局 dの応答べクトル Rb 、 Rc 、 Rd についても同様にして算出する。

応答べクトル算出部 53は、既に通信チャネルを割り当てられ通信を行っている移動局について、算出した応答ベクトルを、品質指標値テ一プル 300内の当該タィムス口ット及ぴチャネル番号により特定される領域に書き込む。新たに通信チャネルの割り当てを要求した移動局について、算出した応答ベクトルを制御部 8 0へ出力する。

なお、応答べクトル算出部 5 3は、移動局から通信チャネルの割り当て要求があつたときに、前記の算出を行う。

(受信タイミング検出部 5 5 )

受信タイミング検出部 5 5は、各 T D M A ZT D Dフレーム内のタイムス口ット毎に、信号調整部 5 1から移動局毎に分離された信号を取得し、当該タイムスロットにおいて通信している各移動局について、タイムスロットの始点を基準として、 U W信号が受信される時刻を、次に示すようにして、測定する。

タイムスロットにおいて送信される一連の信号のうち U W信号が含まれる部分が、 P H S規格で定められている。受信タイミング検出部 5 5 は、 U W信号の受信波形をあらかじめ記憶している。受信タイミング検出部 5 5は、信号調整部 5 1 により移動局毎に分離された受信信号において U W信号にあたる部分の信号波形と、前記あらかじめ記憶されている信号波形との相関値を計算する。ここで計算される相関値は、両波形がー致する度合いを表す指標である。

受信タイミング検出部 5 5は、前記計算した相関値の他に、前記 U W 信号にあたる部分を前後に 1乃至数シンボルの通信時間に相当する時間ずらした期間を、順次対象として、各期間に受信された信号波形と予め記憶されている信号波形との相関値を計算する。これらの中で最も高い相関値が得られた期間を、真に U W信号が受信された期間（タイミング

) であると判断する。

受信タイミング検出部 5 5は、タイムスロットの始点を基準として、前記 U W信号が受信されたと判断される期間の開始時刻を、各移動局に関する受信タイミングとする。なお、分解能は 1波形周期に対するォーバーサンプル数により決まる。

受信タイミング検出部 5 5は、既に通信チャネルを割り当てられ通信を行っている移動局について、測定した受信タイミングを、品質指標値テーブル 3 0 0内の、当該タイムス口ット及ぴチャネル番号により特定される領域に書き込む。新たに通信チャネルの割り当てを要求した移動局について、測定した受信タイミングを制御部 80へ出力する。

なお、受信タイミング検出部 55は、移動局から通信チャネルの割当要求があつたときに、前記の測定を行う。

(6) 制御部 80

制御部 80は、具体的には、マイクロプロセッサ、コンピュータプログラム（以下、プログラム）の記録されている ROM (Re a d On 1 y Memo r y) 及び作業用に用いられる R AM (Ra nd om Ac c e s s Memo r y) などから構成され、マイクロプロセッサが ROMに記録されているプログラムを実行することにより、その機能を達成する。

制御部 80は、無線基地局 100の全体の動作を制御する。

(リンクチヤネル確立時の処理）

制御部 80は、移動局からリンクチヤネル確立要求またはリンクチヤネル確立再要求（通信チャネルの割り当てを要求または再要求する信号 ) を受信した場合に、次に示すようにして、リンクチャネル確立時の処理を行う。

制御部 80は、 TDMAZTDDフレームのタイムスロットを順次調ベ、当該タイムスロットにおいて既に通信中である他の移動局がなければ、当該タィムスロットにおいて通信チヤネルを割り当てる。他の移動局が通信を行っている場合は、制御部 80は、以下に示す多重判定処理を行い、当該処理により多重可と判定された場合には、当該タイムス口ットにおいて空間多重により通信チャネルを割り当てる。多重不可と判定された場合には、他のタイムスロットにおいて判定を繰り返し、全てのタイムスロットにおいて多重不可と判定された場合に、通信ャネルの割り当てを拒否する。

(多重判定処理）

制御部 80は、多重判定処理により、各タイムスロットにおいて、新規に通信チャネルを割り当てようとする移動局と、既に通信チャネルを割り当てられ通信を行っている移動局との空間多重の可否を、次に示すようにして判定する。

制御部 8 0は、新たに通信チャネルを割り当てようとする移動局 aの応答べクトル R _aを応答べクトル算出部 5 3から受け取り、既に通信チャネルを割り当てられ通信を行っている移動局 Xの応答べクトル R Xを品質指標値テーブル 3 0 0の当該タイムスロット番号とチャネル番号とにより識別される領域から読み出し、応答べクトル R aと応答べクトル R xとの相関値 J aを算出する。

次に、制御部 8 0は、新たに通信チャネルを割り当てようとする移動局 aの電界強度 I aを R S S I検出部 5 4から受け取り、既に通信チヤネルを割り当てられ通信を行っている移動局 Xの電界強度 I Xを品質指標値テーブル 3 0 0の当該タイムスロット番号とチヤネル番号とにより識別される領域から読み出し、電界強度比 K aを

K a = I 2 0 L o g 10 ( I a / I x ) I

により算出する。

次に、制御部 8 0は、新たに通信チャネルを割り当てようとする移動局 aの受信タイミング P aを受信タイミング検出部 5 5から受け取り、既存の移動局 Xの受信タイミング P Xを品質指標値テーブル 3 0 0の当該タイムスロットとチャネル番号とにより識別される領域から読み出し、受信タイミング差 L aを

L a = I P a - P x I

により算出する。

次に、制御部 8 0は、算出した相関値 J aと、しきい値テーブル 2 0 0に記憶されている相関値しきい値 J t とを比較する。また、算出した電界強度比 K aとしきい値テーブル 2 0 0に記憶されている電界強度比しきい値 K tとを比較する。また、算出した受信タイミング差 L aとしきい値テーブル 2 0 0に記憶されている受信タイミング差しきい値 L t とを比較する。

制御部 8 0は、 J a≤J t かつ K a≤K t かつ L a L tの場合に、新規に通信チャネルを割り当てようとする移動局と、既に通信チャネルを割り当てられ通信を行っている移動局とは、当該タイムス口ットにおいて空間多重可と判定し、その他の場合に、多重不可と判定する。

なお、タイムスロットにおいて既に複数個（2〜3個）の移動局が空間多重により通信している場合には、制御部 80は、移動局毎に、前記の判定処理を行い、全ての通信中の移動局と新たな移動局との間で空間多重可と判定される場合に、当該タイムスロットにおいて空間多重可能と判定する。

2 無線基地局 1 00の動作

無線基地局 1 00の動作について説明する。

リンクチャネル確立時の動作について、図 4に示すフ口一チャートを用いて説明する。

無線基地局 1 00は、移動局からリンクチャネル確立要求を受信し（ステップ S 1 8 1 ) 、又は無線基地局 1 00は、移動局からリンクチヤネル確立再要求を受信し（ステップ S 1 82) 、応答べクトル算出部 5

3は応答べクトルを算出し（ステップ S 1 83) 、受信タイミング検出部 55は受信タイミングを検出し（ステップ S 1 84) 、 R S S I検出部 54は電界強度を測定する（ステップ S 1 85) 。

制御部 80は、 TDMA/TD Dフレームのタイムスロットを順次 1 つづつ選び（ステップ S 1 86) 、当該タィムスロットにおいて、既に通信を行っている移動局が存在するか否かを判断し（ステップ S 1 87

) 、通信中の移動局が存在しなければ、通信チャネルを要求した移動局に対して通信チャネルを割り当てる（ステップ S 1 92) 。既に通信中の移動局があれば、制御部 80は、多重判定処理を行い（ステップ S 1

88) 、多重可と判定された場合には（ステップ S 1 89) 、通信チヤネルを要求した移動局に対して空間多重により通信チャネルを割り当てる（ステップ S 1 92) 。多重不可と判定された場合には、他のタイムスロットについて処理を繰り返し（ステップ S 1 90) 、全てのタイムスロットにおいて多重不可と判定された場合に、通信チャネル割り当てを拒否する（ステップ S 1 9 1 ) 。

次に、図 4に示すフローチャートのステップ S 1 88における多重判定処理の詳細について、図 5に示すフローチヤ一トを用いて説明する。制御部 80は、当該タイムスロットにおいて既に通信を行っている各移動局に対して図 5のフローチャートに示した処理を行う。

制御部 80は、通信チャネルを要求した移動局 aの応答べクトル R a を応答べクトル算出部 5 3から受け取り（ステップ S 22 1 ) 、品質指標値テ一ブル 3 00の当該タイムスロットを識別するタイムスロット番号により識別される領域から、既に通信中の移動局 Xの応答ベクトル R Xを読み出し（ステップ S 222) 、応答べクトル R a と応答べクトル Rxとの相関値 J aを算出する（ステップ S 223) 。

次に、制御部 80は、通信チャネルを要求した移動局 aの電界強度 I aを R S S I検出部 54から受け取り（ステップ S 2 24) 、品質指標値テーブル 30 0の当該タイムスロットを識別するタィムスロット番号により識別される領域から、既に通信中の移動局 Xの電界強度 I Xを読み出し（ステップ S 225) 、電界強度比 K aを算出する（ステップ S 22 6) 。

次に、制御部 8 0は、通信チャネルを要求した移動局 aの受信タイミング P aを受信タイミング検出部 55から受け取り（ステップ S 22 7

) 、品質指標値テーブル 3 00の当該タイムスロットを識別するタイムスロット番号により識別される領域から、既に通信中の移動局 Xの受信タイミング P xを読み出し（ステップ S 228) 、受信タイミング差 L aを算出する（ステップ S 229) 。

次に、制御部 80は、算出した相関値 J aと、しきい値テーブル 20

0に記憶されている相関値しきい値 J tとを比較し、算出した電界強度比 K aとしきい値テーブル 200に記憶されている電界強度比しきい値

K t とを比較し、算出した受信タイミング差 L aとしきい値テーブル 2

00に記憶されている受信タイミング差しきい値 L t とを比較し、 J a ≤ J t (ステップ S 2 3 0 ) かつ K a≤K t (ステップ S 2 3 1 ) かつ L a≥ L t (ステップ S 2 3 2 ) の場合に、多重可と判定し（ステ 'ップ S 2 3 3 ) 、その他の場合に多重不可と判定する（ステップ S 2 3 4 ) 制御部 8 0は、当該タイムスロットにおいて既に通信を行っている全ての移動局に対して多重可と判定された場合に、当該タィムスロッ卜において多重可と判定し、その他の場合に当該タイムスロットにおいて多重不可と判定する。

3 まとめ

前記説明した無線基地局 1 0 0は、空間多重により通信チャネルを割り当てる際、タイムスロッ卜において既に通信中の移動局から受信した信号と、新たに通信チャネルの割り当てを要求した移動局から受信した信号との受信タイミング差を検出し、検出された受信タイミング差がしきい値以上ある場合にのみ、当該要求した移動局に対して当該タィムスロットにおいて通信チャネルを割り当てる。受信タイミング差がしきい値よりも小さい場合には、適切な指向性パターンが形成できないと考えられるため、通信チャネルを割り当てない。本無線基地局 1 0 0の構成によれば、空間多重通信に適した移動局の組み合わせを、従来に比べてより精度良く判定し、適切に空間多重するため、通信の安定性を増し、良好な通信品質を保証することができる。

4 その他の変形例

( 1 ) 上記の実施の形態では、制御部 8 0は、多重判定処理において多重可と判定されたタイムスロットにおいて、直ちに空間多重により通信チャネルを割り当てるとしたが、制御部 8 0は、新規な移動局と、既に通信を行っている移動局との間の応答ベクトル相関値、電界強度比及び受信タイミング差を、全てのタイムスロットにおいて定し、タイムス口ット毎に応答べクトル相関値の最大値、電界強度比の最小値及び受信夕ィミング差の最小値を求め、求めた値から通信品質が最もよいと判断されるタイムスロットにおいて通信チヤネルを割り当ててもよい。 ( 2 ) しきい値テーブル 2 0 0は、無線基地局毎に異なるしきい値を記憶してもよい。例えば、干渉波の影響が強い大都市部に設置される無線基地局においては、相関値しきい値を小さく、電界強度比しきい値を大きく、受信タイミング差しきい値を大きく設定して、多重可能と判定するための条件を厳しくすることにより、干渉波の影響を低減することができる。また、干渉波の影響が小さい地域に設置される無線基地局においては、相関値しきい値を大きく、電界強度比しきい値を小さく、受信夕イミング差しきい値を小さく設定して、多重可能と判定するための条件を緩めて、接続する移動局の数を増やすことができる。この構成によれば、通信品質と、接続移動局数との間の関係を、無線基地局毎に効果的に調整することができる。

( 3 ) 前記情報記憶部 9 0は、異なるしきい値を記憶している複数のしきい値テーブル 2 0 0を備え、制御部 8 0は前記多重判定処理において空間多重度数に応じたしきい値を用いてもよい。各タイムスロットにおいて、多重度数が増えた場合には干渉波の影響が増大すると考えられる。従って、多重度数が高い場合には、小さい相関値しきい値、大きい電界強度比しきい値及び大きい受信タイミング差しきい値を記憶しているしきい値テ一プルを用いて、多重可能と判定するための条件を厳しくすることで干渉波の影響を低減し、多重度数が低い場合には、前記条件を緩めてもよい。この構成によれば、通信品質と、接続移動局数との間の関係を、多重度数に応じて効果的に調整することができる。

( 4 ) 制御部 8 0は、新規な移動局及び既に通信を行っている移動局から受信した信号について、参照信号と比較される部分の信号が同一かどうかを調べ、同一であれば前記説明した空間多重の可否判定において受信タイミングのしきい値比較を行い、相違していれば当該判定において受信タイミングを考慮しないとしてもよい。なぜなら、参照信号が異なる移動局間においては、受信タイミングがー致しても両移動局の信号を分離できるからである。

( 5 ) 無線基地局 1 0 0は、新規な移動局に対し、参照信号と比較される部分において、既に通信を行っている何れの移動局の信号とも相異なる信号を送信するよう指示し、移動局は当該指示に従って信号を送信してもよい。この構成によれば、何れの移動局の間についても参照信号と比較される部分の信号が相違するため、前記説明した空間多重の可否判定において受信タイミングを考慮する必要がない。産業上の利用可能性

本発明に係る無線基地局は、携帯電話等の移動局と通信するための基地局として適用でき、本発明に係る無線基地局の制御方法は、無線基地局において一定の通信品質を保証するために利用できる。

Claims

請求の範囲

1 . 複数の移動局と空間多重により無線通信を行う無線基地局であつて第 1の移動局から受信した信号と、第 2の移動局から受信した信号との受信タイミング差に基づいて空間多重における通信品質を判定することを特徴とする無線基地局。

2 . 複数の移動局と空間多重により無線通信を行う無線基地局であって既に通信中の移動局から受信した信号と、新たに無線通信しょうとする移動局から受信した信号との受信タイミング差に基づいて空間多重の可否を判定する

ことを特徴とする無線基地局。

3 . 前記無線基地局は、

既に通信中の移動局から受信した信号と、新たに無線通信しょうとする移動局から受信した信号との受信タイミング差を検出する検出手段と検出された受信タイミング差としきい値とを比較することにより、当該新たな移動局を空間多重の対象として含めるか否かを判定する多重判定手段と

を備えることを特徴とする請求の範囲第 2項記載の無線基地局。

4 . 前記無線基地局は、さらに、

既に通信中の移動局の応答べクトルと新たに無線通信しょうとする移動局の応答ベクトルとの相関値、および、既に通信中の移動局から受信した信号の電界強度と新たに無線通信しょうとする移動局から受信した信号の電界強度との比を算出する算出手段を備え、前記多重判定手段は、算出された応答べクトルの相関値および電界強度の比、並びに検出された受信タイミングの差をそれぞれのしきい値と比較することにより、当該新たな移動局を空間多重の対象として含めるか否かを判定する

ことを特徴とする請求の範囲第 3項記載の無線基地局。

5 . 前記無線基地局は、

前記既に通信中の移動局と、新たに無線通信しょうとする移動局とに、移動局が信号を送信すべき期間として同一の時間枠を指示し、当該時間枠において双方の移動局から送信される信号を受信し、

前記検出手段は、当該時間枠の始点を基準として、各々の移動局が送信した信号が受信される時刻を測定し、当該時刻の差を受信タイミング差として検出する

ことを特徴とする請求の範囲第 4項記載の無線基地局。

6 . 複数の移動局と空間多重により無線通信を行う無線基地局の制御方法であって、

既に通信中の移動局から受信した信号と、新たに無線通信しょうとする移動局から受信した信号との受信タイミング差を検出する検出ステツプと、

検出された受信タイミング差としきい値とを比較することにより、当該新たな移動局を空間多重の対象として含めるか否かを判定する多重判定ステップと

を有することを特徴とする無線基地局の制御方法。

7 . 前記制御方法は、さらに、

既に通信中の移動局の応答べクトルと新たに無線通信しょうとする移動局の応答ベクトルとの相関値、および、既に通信中の移動局から受信した信号の電界強度と新たに無線通信しょうとする移動局から受信した信号の電界強度との比を算出する算出ステツプを有し、前記多重判定ステップは、算出された応答べクトルの相関値おょぴ電界強度の比、並びに、検出された受信タイミングの差をそれぞれのしきい値と比較することにより、当該新たな移動局を空間多重の対象として含めるか否かを判定する

ことを特徴とする請求の範囲第 6項記載の無線基地局の制御方法。

8 . 複数の移動局と空間多重により無線通信を行う無線基地局を制御するプログラムを記録したプログラム記録媒体であって、当該プログラムは、

を有することを特徴とするプログラム記録媒体。

9 . 前記プログラムは、さらに、

既に通信中の移動局の応答べクトルと新たに無線通信しょうとする移動局の応答ベクトルとの相関値、および、既に通信中の移動局から受信した信号の電界強度と新たに無線通信しょうとする移動局から受信した信号の電界強度との比を算出する算出ステツプを有し、

前記多重判定ステップは、算出された応答べクトルの相関値おょぴ電界強度の比、並びに、検出された受信タイミングの差をそれぞれのしきい値と比較することにより、当該新たな移動局を空間多重の対象として含めるか否かを判定する

ことを特徴とする請求の範囲第 8項記載のプログラム記録媒体。