WO2004082173A1

WO2004082173A1 - 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

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Publication number: WO2004082173A1
Application number: PCT/JP2004/003034
Authority: WO
Inventors: Hironori Mizuguchi
Original assignee: Nec Corporation
Priority date: 2003-03-12
Filing date: 2004-03-09
Publication date: 2004-09-23
Also published as: EP1603255B1; CN1759547A; KR100739087B1; EP1603255A1; JPWO2004082173A1; EP1603255A4; BRPI0408742A; US20060211439A1; CN100479350C; TWI231668B; US7324784B2; KR20050107788A; TW200505183A; HK1087851A1

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

明細書送信ビーム制御方法、適応ァンテナ送受信装置及び無線基地局技術分野

本発明は符号分割多重ァクセス (Code Division Multiple Access：以下、 C DMA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。背景技術

一般に、 C DMA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。

適応ァンテナ技術を採用した送受信装置 (以下、適応ァンテナ送受信装置と称す)の従来例として、複数のァ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 (NT T D o C o M o テクニカル'ジャーナル、 Vol. 8 No. 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（受信ァンテナウェイト）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）をァ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、逆拡散後のパイ口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ァンテナウエイトを下り送信 (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— C DMAにおける適応ァンテナァ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、 C DMA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、 T P Cと称す）が行われる。特に、 C DMA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、 T P C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 T P C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週言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、下回ってレヽ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言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 T P C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 T P C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 T P C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 3 0 1— 1〜3 0 1— Nと、アンテナ装置 3 0 1— 1〜3 0 1— Nで受信した受信信号に受信ァンテナゥエイトを乗算する受信側乗算器 3 0 2— 1〜3 0 2_Nと、受信アンテナゥェィ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 3 0 3と、カロ算器 3 0 3から出力された再生データに基づき各アンテナ装置 3 0 1— 1〜3 0 1—Nで受信した受信信号に乗算する最適な受信ァンテナウェイトを算出し、対応する受信側乗算器 3 0 2— 1〜3 0 2— Nにそれぞれ供給する受信アンテナウェイト生成回路 3 0 4と、再生データから T P C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 T P Cビット復号回路 3 0 7と、受信アンテナウェイト生成回路 3 0 4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、 T P Cビット復号回路 3 0 7から出力された送 ί言電力の增減指示にしたがって送信アンテナウェイトを增減させるアンテナウェイト変換回路 3 0 5と、アンテナウエイト変換回路 3 0 5から出力された言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 3 0 1— 1〜3 0 1—Nへ供給する言側乗算器 3 0 6—：！〜 3 0 6— Νとを有する構成である。なお、第 1図に示した適応ァ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べ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パンド信号に変換する R F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 R F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 3 0 5は、受信アンテナウエイト生成回路 3 0 4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 3 0 5は、 T P Cビット復号回路 3 0 7で復号された言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言電力を制御する。

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、あるレ、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 ¾ ^の移動局 (以下、希望波移動局と称す) からずれてレヽ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。

言ビームのピーク方向が希望波移動局からずれている:^、 T P C処理によつて希望波移動局の受信品質は所望の値に到達する力 m 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 ¾{言電力は、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、下り言における T P C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。発明の開示

上記目的を達成するため本発明では、 T P Cビットから復号した送信霉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レヽ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ゃ送信電力を調整することで、送信ビームのピーク方向ゃメィンローブ幅を変化させる。そして、この処理を増減指示に言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ィ匕させた、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プ幅を広げた場合、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、言ビームのピーク方向が言対象の移動局からずれることによる言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、システムのカロ入者容量の低下を防止できる。図面の簡単な説明第 1図は、従来の適応ァンテナ送受信装置の構成を示すプロック図であり、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 3 A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、 T P C 適用時の送信電力の変化を示す模式図であり、

第 3 B図は、送信ビームのピーク方向が移動局からずれてレヽるときの、 T P C適用時の送信電力の変ィ匕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ヤートであり、

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ヤートであり、

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口一チヤ一トであり、

第 9図は、第 4の実施の形態の適応ァンテナ送受信装置の構成を示すプロック図であり、

第 1 0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プロック図である。発明を実施するための最良の形態

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、ァ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 1 0 1— 1〜1 0 1一 Nと、ァンテナ装置 1 0 1— 1〜1 0 1— Nで受信した受信信号に受信ァンテナゥエイトを乗算する受信側乗算器 1 0 2— 1〜1 0 2— Nと、受信アンテナゥェィ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 1 0 3と、加算器 1 0 3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ァンテナウェイトを算出し、対応する受信側乗算器 1 0 2— 1〜1 0 2— Nにそれぞれ供給する受信ァンテナウェイト生成回路 1 0 4と、再生データから T F Cビットを抽出して送信電力の増減指示を復号する T P Cビット復号回路 1 0 7と、 T P Cビット復号回路 1 0 7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ィ匕を監視し、送信電力の増大指示に偏っている力否かを検出する T P Cビット監視回路 1 0 8と、受信アンテナウェイト生成回路 1 0 4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 1 0 5と、 T P Cビット監視回路 1 0 8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 1 0 9と、送信アンテナウェイト制御回路 1 0 9から出力される第 2の送信アンテナウェイトと言データとを乗算し、了ンテナ装置 1 0 1—1〜： 1 0 1— Nへ供給する送信側乗算器 1 0 6一 1〜1 0 6— 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 1 0 1—1〜： L 0 1— 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 R F受信部、及びべ一スパンド信号を無線周波数信号に変換する R F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。ベースパンド信号処理部は、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、 D S Pや C P Uで構成されていてもよレヽ。ベースパンド信号処理部が D S Pや C P Uで構成されている H 以下に記載する、了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 1 0 4は、例えば、受信側加算器 1 0 3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 MM S E (Minimum Mean Squared Error)処理を実行する。 MMS E処理を実現するアルゴリズムとしては、 LM S (Least Mean Square)ァルゴリズムゃ R L S (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 1 0 4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 1 0 4で生成された受信アンテナウェイト W= Oい w₂- -, w_N) は、受信側乗算器 1 0 2—：!〜 1 0 2— N、及ぴァンテナウェイト変換回路 1 0 5へそれぞれ供給される。

アンテナウェイト変換回路 1 0 5は、受信アンテナウェイト生成回路 1 0 4 で生成された受信アンテナウェイ hW= (wい 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 ' い w' ₂· · ·， w' _N) を生成する。アンテナウェイト変換回路 1 0 5は、各アンテナ装置に対応して設けられた、第 2図に示さなレヽ複数の無線信号送受信部間の振幅 Z位相偏差を補正する処理、または周知の F D D (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，い w，

2 ， N ) を生成する。

T P Cビット復号回路 1 0 7は、再生データから T P C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。

T P Cビット監視回路 1 0 8は、 T P Cビット復号回路 1 0 1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ィ匕を監視する。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、 T P C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 3 A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 T P Cビットの增大指示の回数と減少指示の回数とはほぼ等しくなる。

—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言電力の増大を要求し続けるため、 T P C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 3 B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力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 T P C ビットの復号結果が送信電力の増大指示に偏ってレヽるとき、送 ί言アンテナゥェィト制御回路 1 0 9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の言アンテナウェイト W， = (w，い 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" い w" ₂· ' ·, w" _N) を生成する。この第 2の言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、 T P C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。本実施形態の送信ァンテナゥエイト制御回路 1 0 9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） Km a x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 1 0 2_ 1 ~ 1 0 2— N、加算器 1 0 3、受信アンテナウェイト生成回路 1 0 4、送信側乗算器 1 0 6—1〜： 1 0 6— 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、本実施形態の適応ァンテナ送受信装置による腿ビームの制御方法につ！/、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 T P Cビットの復号結果が送信電力の増大指示に偏つている場合、第 1 の送信アンテナウェイト W， = (w' い 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（T P C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 Km a Xまで繰り返す。

そして、最大変更回数 Km a x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 2 Km a xとなる。

上記処理により週言ビームのピーク方向を最大で士 Km a x X L (+：右方向、一：左方向とする）度の範囲で移動させる。 Km a X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、 Km a x = 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、本実施形態の言アンテナウェイト制御回路 1 0 9は、 T P Cビット監視回路 1 0 8力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 S 1 ) 、移動局から送信される T P Cビットの復号結果が送信電力の増大指示に偏っている力否かを判定する（ステップ S 2 ) 。そして、 T P Cビットの復号結果が送信電力の増大指示に偏っている^^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" w" ₂· · ·， w" _N) の値を設定する（ステップ S 3 ) 。また、送信アンテナウェイト制御回路 1 0 9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 S 4 )。 T P C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 1 0 9は、アンテナウェイト変換回路 1 0 5で生成された第 1の送 ί言アンテナウエイトを第 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 1 0 9は、変数 Κの値が予め設定した最大変更回数 Km a xに達している力否かを判定し（ステップ S 5 ) 、最大変更回数 Km a xに達していない場合はステップ S 2の処理に戻ってステップ S 2〜 S 5の処理を繰り返す。

変数 Kの値が最大変更回数 Km a xに達している場合、送信アンテナウェイト制御回路 1 0 9は、変数 Kの値を 0にリセットした後 (ステップ S 6 ) 、移動局から送信される T P C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 S 7 ) 。そして、 T P C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、言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の送信ァンテナウェイト W" = (w" w" ₂· ··， w" _N) の値を設定する（ステップ S 8 ) 。また、送信アンテナウェイト制御回路 1 0 9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 S 9 ) 。 T P C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つていない場合、送信アンテナウェイト制御回路 1 0 9は、アンテナウェイト変換回路 1 0 5で生成された第 1の送信アンテナウェイトを第 2の送信アンテナウエ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 1 0 9は、変数 Kの値が予め設定した最大変更回数 2 Km a Xに達しているカ否かを判定し（ステップ S 1 0 ) 、最大変更回数 2 Km a Xに達していない場合はステップ S 7の処理に戻ってステツプ S 7〜S 1 0の処理を繰り返す。また、変数の値が最大変更回数 2 K m a Xに達している場合、送信アンテナウェイト制御回路 1 0 9は、アンテナウェイト変換回路 1 0 5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、言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、 + Km a X X Lまたは一 Km a x X L の位置に送信ビームのピーク方向がある齢は、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 T P Cビットの復号結果が送 ί言電力の増大指示に偏っている場合に、逝言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、言アンテナウェイト制御回路 1 0 9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 T P Cビットの復号結果が言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 1 0 9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の送信ァンテナウェイト W， = (w，い 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（T P C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 2 L だけ移動させる（第 6図の b ) 。さらに、状況が改善されない：^は、右ほたは左）方向に角度 3 L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 2 Km a X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 1 0 9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） Km a Xの値をそれぞれ保持するためのレジスタを備えている。

上記処理により言ビームのピーク方向を最大で土 Km a x X L (+：右方向、一：左方向とする）度の範囲で変ィヒさせる。 Km a X及ぴ 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 Km a x == 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 1 0 9は、 T P Cビット監視回路 1 0 8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 S 1 1 ) 。

続いて、移動局から送信される T P Cビットの復号結果が送信電力の増大指示に偏っている力、否かを判定し（ステップ S 1 2 ) 、 T P C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 X L (または一 J X L)移動するように第 2の言アンテナウェイト W" = (w" い w" ₂ · ··， w" _N) の値を設定する（ステップ S 1 3 ) 。そして、送信アンテナウェイト制御回路 1 0 9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に一 1を乗算する（ステップ S 1 4 ) 。 T P Cビットの復号結果が言電力の減少指示に偏っている、あるいはどちらにも偏っていない、送信アンテナウエイト制御回路 1 0 9は、アンテナウェイト変換回路 1 0 5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 1 0 9は、変数 Kの値が予め設定した最大変更回数 2 Km a Xに達している力否力を判定し（ステップ S 1 5 ) 、最大変更回数 2 Km a xに達していない場合はステップ S 1 2の処理に戻ってステップ S 1 2〜S 1 5の処理を繰り返す。一方、変数 Kの値が最大変更回数 2 Km a xに達している場合、言アンテナウェイト制御回路 1 0 9は、アンテナウェイト変換回路 1 0 5で生成された第 1の言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ァ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ァ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ァンテナ送受信装置では、 T P C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，い 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土 H (+ :右方向、一：左方向とする）だけ広げる。そして、状況が改善されない（T P Cビットの復号結果が送信電力の増大指示に偏っている）は、さらに、言ビームのメインロープの幅を角度土 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 Km a xとする。

上記処理により週言ビームのメインローブの幅を最大で Km a X X 2 Hit の範囲で変ィ匕させる。このように送信ビームのメィ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！/ヽても、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、メィ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 Km a Xは必要最小限の値に設定することが望ましい。

本実施形態の送信ァンテナウェイト制御回路 1 0 9は、メインロープ幅の変更単位である角度 H、メインロープ幅の変更回数を示す変数 K、及び最大変更回数 Km a xの値をそれぞれ保持するためのレジスタを備え、 Km a X、及ぴ 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、本実施形態の言アンテナウェイト制御回路 1 0 9は、 T P Cビット監視回路 1 0 8から復号結果を受け取ると、まずメィ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 S 2 1 ) 、移動局から送信される T P Cビットの復号結果が送 ί言電力の増大指示に偏つているか否かを判定する（ステップ S 2 2 ) 。そして、 T P C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土 H度広がるように第 2の送信アンテナウェイト W" = (w" い w" ₂· · ·, w" _N) の値を設定する (ステップ S 2 3 ) 。また、言アンテナウェイ 1、制御回路 1 0 9は、メイン口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 S 2 4 ) 。 T P Cビットの復号結果が送信電力の減少指示に偏つている場合、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 1 0 9は、アンテナウェイト変換回路 1 0 5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 1 0 9は、変数 Kの値が予め設定した最大変更回数 Km a Xに達している力否かを判定し（ステップ S 2 5 ) 、最大変更回数 Km a xに達していない場合はステップ S 2 2の処理に戻ってステップ S 2 2〜S 2 5の処理を繰り返す。一方、変数 Kの値が最大変更回数 Km a Xに達している:^、送信アンテナウェイト制御回路 1 0 9は、アンテナゥエイト変換回路 1 0 5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ァ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週言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。しカゝしながら、適応アンテナ送受信装置は、上述した無線信"^受信部を用いて送信電力を制御することも可能である。無線信受信部 2 1 0—1〜2 1 0— Nは、 R F 言部として、不図示のベースバンド信号を直交変調する直交変調器、ベースパンド信号を無線周波数に変換するアップコンバータ、 AG C (Automatic Gain Control) 、及び T P A (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、 T P Cビット監視回路の監視結果を無線信号送受信部 2 1 0— 1〜2 1 0— 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 2 1 0—1 〜2 1 0—Nが備える AG C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 1 0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プロック図である。

第 1 0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 1 1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 1 2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 1 3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 1 1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

請求の範囲

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、

前記複数のァ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

T P Cビットを抽出し、該 T P C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力かを判定する第 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つている場合、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 lift己第 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 ff己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プ幅を、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ァンテナ送受信装置であつて、

前記複数のアンテナ装置で受信した受信信号から送 ί言電力の制御に用いる T P Cビットを抽出し、該 T P C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 T P Cビット復号回路と、前記 τ ρ cビット復号回路で復号された Ml己増減指示の所定期間における変化を監視し、該增 i旨示が前記送信電力の増大指示に偏つてレヽる力否かを判定する T P Cビット監視回路と、

前記増減指示が前記送 ί言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ィ匕させる処理を、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ィ匕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ァンテナゥェィト制御回路と、

を有する適応ァンテナ送受信装置。

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言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ァンテナウェイトを制御する請求項 5記載の適応ァンテナ送受信装置。

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言ァンテナウェイトを制御する請求項 6記載の適応ァンテナ送受信装置。

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つている場合、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、前記送信ァンテナウェイトを制御する請求項 5記載の適応ァンテナ送受信装置。

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 T P Cビットを抽出し、該 T P C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 T P Cビット復号回路と、前記 T Ρ Cビット復号回路で復号された tflf己増減指示の所定期間における変化を監視し、該増灘旨示が前記送信電力の増大指示に偏つているか否かを判定する T P C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つている場合、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ィ匕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、

を有する適応ァンテナ送受信装置。

1 0 . 前記無線信" ^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、前記ァ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記載の適応ァンテナ送受信装置。

1 1 . 前記無線信受信装置は、

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 1 0記載の適応ァンテナ送受信装置。

1 2 . 前記無線信受信装置は、

前記増減指示が前記送信電力の増大指示に偏つている場合、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、前記ァ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記載の適応ァンテナ送受信装置。

1 3 . 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。

1 4 . 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ィ匕 ·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。