JP2002204193A - 移動通信システム - Google Patents
移動通信システムInfo
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- JP2002204193A JP2002204193A JP2000400363A JP2000400363A JP2002204193A JP 2002204193 A JP2002204193 A JP 2002204193A JP 2000400363 A JP2000400363 A JP 2000400363A JP 2000400363 A JP2000400363 A JP 2000400363A JP 2002204193 A JP2002204193 A JP 2002204193A
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Abstract
で多くの移動局を収容する移動通信システムを提供す
る。 【解決手段】基地局は、異なる既知のパイロット信号を
割り当てたマルチビームパターンを形成し、移動局は、
このビームを受信し、各パイロット信号について各遅延
プロファイルを測定して記憶する。基地局は、同一チャ
ネルで情報を各移動局に最適なそれぞれ別のビームで送
信し、通信移動局は、このビームを受信して受信信号遅
延プロファイルを測定し、通信移動局に対する最適なビ
ームを#3とするとき、通信移動局で受信されたビームの
受信信号遅延プロファイルに対して#3の記憶遅延プロフ
ァイルを掛け合わせ、一方、その他の干渉となるビーム
#2,#4に対する記憶遅延プロファイルで割る演算処理を
行い出力する。
Description
において、少ないチャネルで多くの移動局を収容する移
動通信システムに関するものである。
クセスシステムを示したものである。ここで、102は基
地局、103は移動局(なお、移動局は複数存在するもの
とする)を示し、基地局は同一周波数で各移動局宛ての
異なる情報のマルチビームパターン101を形成して各移
動局と最適なビームを用いて通信を行う。104は最適な
伝搬経路でここではビーム#3から直接波の場合を示し、
105は最適なビーム以外のビームから到来する建物反射
波でここではビーム#2からの反射波の場合を示し、106
も反射波105と同様に干渉波である。
ビームを用いて各移動局に対する最適なビームを選択
し、そのビームに各移動局の情報を乗せて通信を行う場
合、各ビームパターンが狭くなるにつれて、他ビームか
らの干渉が強く入り込み、通信品質が劣化する。具体例
を図11(b)に示す。この図のようにビーム#3よりのみ伝
送されている場合には、非常に品質のよい伝送が可能で
あるが、ビーム#2で別の情報(すなわち、他の移動局に
対しての情報)が伝送されている場合、ビーム#2からの
反射波が移動局で受信され、受信波はビーム#3からの本
来の情報とビーム#2からの干渉波(反射波)が掛け合わ
されたものとなる。従って、その遅延プロファイルは乱
れ、通信品質が劣化する。
する移動通信システムでは、所望なビーム以外のビーム
からの干渉波が受信され、通信品質が大きく劣化すると
いう問題があった。
ムパターンを持つ基地局において、特に下り(基地局送
信、移動局受信)大容量伝送路について少ないチャネル
で多くの移動局を収容しようとするものである。
に、請求項1の発明は、アンテナと送受信手段を備えた
無線局Aと、アンテナと送受信手段を備えた複数の無線
局Bから構成され、無線局Aと無線局Bと相互通信を行
う移動通信システムにおいて、無線局Aは、ビーム#1,
・・・,#K,・・・,#N(Nは2以上の整数)にそれぞれ異
なる既知のパイロット信号P1,・・・,PK,・・・,PNを割
り当てたマルチビームパターンを形成する手段を有し、
通信無線局Bは、パイロット信号を割り当てたマルチビ
ームを受信し、各パイロット信号について各遅延プロフ
ァイルを測定する遅延プロファイル測定部と、この各遅
延プロファイルを記憶する遅延プロファイルメモリを有
し、無線局Aは、複数の無線局Bに対して、同一チャネ
ルで情報を各無線局Bに最適なそれぞれ別のビーム(以
下、「情報ビーム」という)で送信する手段と、通信無
線局Bは、前記情報ビームを受信して前記遅延プロファ
イル測定部で受信信号遅延プロファイルを測定し、通信
無線局Bに対する最適なビームを#Kとするとき、通信無
線局Bで受信された情報ビームの受信信号遅延プロファ
イルに対して遅延プロファイルメモリに記憶している#K
の遅延プロファイルを掛け合わせ、一方、その他の干渉
となるビームに対する記憶している遅延プロファイルで
割る演算処理を行い出力する演算処理部を備えたことを
特徴とする。
通信システムにおいて、通信無線局Bのアンテナは、パ
イロット信号を割り当てたマルチビーム受信時には、放
射パターンをほぼ無指向性とし、情報ビーム受信時に
は、希望波方向と干渉波方向を推定し、希望波と干渉波
の電力比を最大にする放射パターンとする放射パターン
可変手段を有し、通信無線局Bは、放射パターン可変手
段の希望波方向と干渉波方向の電力比を最大にする放射
パターンに基づいて放射パターンの希望波と干渉波方向
の放射パターンレベルWD、WUm(m=1,・・・,M M:干渉波
数)を計算する放射パターンレベル計算手段を有し、前
記演算処理部は、通信無線局Bで受信した受信信号遅延
プロファイルに対して、遅延プロファイルメモリに記憶
してある#Kの記憶プロファイルを乗算器でWD倍して掛け
合わせ、一方、その他の干渉となるビームに対する記憶
されたプロファイルを乗算器でそれぞれWUm倍して割る
演算処理を行い出力することを特徴とする。
を備えた無線局Aと、アンテナと送受信手段を備えた複
数の無線局Bから構成され、無線局Aと無線局Bとの相
互通信を行う移動通信システムにおいて、無線局Aは、
ビーム#1,・・・,#K,・・・,#N(Nは2以上の整数)に
それぞれ異なる既知のパイロット信号P1,・・・,PK,・
・・,PNを割り当てたマルチビームパターンを形成する
手段を有し、通信無線局Bは、前記パイロット信号を割
り当てたマルチビームを受信し、各パイロット信号につ
いて各遅延プロファイルを測定する遅延プロファイル測
定部と、この各遅延プロファイルを記憶する遅延プロフ
ァイルメモリを有し、無線局Aは、複数の無線局Bに対
して同一チャネルで情報を各無線局Bに最適なそれぞれ
別のビーム(以下、「情報ビーム」という)を送信する
手段を有し、通信無線局Bは、前記情報ビームを受信し
て前記プロファイル測定部で受信信号遅延プロファイル
を測定し、通信無線局Bに最適なビームを#Kとする時、
通信無線局Bで受信された情報の測定された受信信号遅
延プロファイルを通過させる時間フィルタを有し、この
時間フィルタを、遅延プロファイルメモリを記憶された
ビーム#Kの遅延プロファイルの予め設定されたレベル以
上の信号部のある時間範囲通過する時間フィルタ、また
は、干渉の大きな#K以外のビームの記憶されたプロファ
イルより予め設定されたレベル以上の信号部のある時間
範囲通過させない時間フィルタ、または、この両方の時
間フィルタを組み合わせた時間フィルタで構成したこと
を特徴とする。
れか1項に記載の移動通信システムにおいて、時間領域
/周波数領域変換部を備え、時間領域の信号を周波数領
域の信号に変換して前記演算処理部の演算処理、または
前記時間フィルタに代えて周波数フィルタを用いること
を特徴とする。
概略説明図を図1に示す。基地局2は、同一周波数で異
なる情報を乗せたマルチビームパターン1を形成し各移
動局(図には移動局3のみが示されている)に最適なビ
ームを選択して相互通信を行う。図1に示すように、基
地局2と移動局3の通信において、4は最適な伝搬経路
でここではビーム#3からの直接波の場合、5は最適なビ
ーム以外のビームから到来する建物反射波で、ここでは
ビーム#2からの反射波の場合を示し、6も5も同様に干
渉波である。この場合は移動局において、干渉波5,6
を取り除くことができる。
明の実施例1の概念図、図3に本発明の実施例1の移動
局のブロック図を示す。まず、図2示すように、各マル
チビーム#1,・・・,#K,・・・,#N(Nは2以上にの整
数)にそれぞれ異なるパイロット信号P1,・・・,PK,・
・・,PNを割り当てる。各パイロット信号はシステムで
固定されているもので、移動局でも既知である(予め、
移動局に登録しておく)。また、各パイロット信号は直
交していることが望ましい。
信する。受信した信号は周波数変換器/低雑音増幅器(D
C(Down Converter)/LNA(Low Noise Amp))32で周波数変
換を行うとともに増幅され、検波部/復調部33で検波、
復調される。基本的には移動局は無指向性アンテナであ
ることが望ましいが、必ずしも無指向性であることは絶
対条件ではない。このような状態で、受信した信号を遅
延プロファイル測定部34において各パイロット信号で相
関を取ることで、各パイロット信号に対する遅延プロフ
ァイルが測定できる。図4に、移動局で受信した遅延プ
ロファイルを最大パス電力が高い順に並べたものを示
す。これらの遅延プロファイルを移動局の遅延プロファ
イルメモリ35に格納しておく。
のビームを用いた伝送を行うことが最も高い伝送品質を
得られると考えられる。この段階で移動局はこの情報を
基地局へ伝送し、基地局と移動局は#3のビームを用いて
通信をしている。または基地局は、通信をしようとして
いる全ての移動局の情報を総合判断して、各移動局と通
信を行うビームを決定する。このとき、最も多くの移動
局を少ないチャネルで収容するには、同一チャネルで複
数移動局と通信できる数を増やすことが必要である。こ
の場合、マルチビームアンテナを持つ基地局では、各ビ
ームで同じチャネルを用いて、各ビームに1つずつ移動
局を収容することができればビーム数倍の移動局と通信
を行うことができ収容能力が上がる。
て、#3のビームを割り当てたとすると、#3以外のビーム
が反射して移動局3に入射するので、これらは大きな干
渉となる。この場合の受信信号遅延プロファイルとその
処理方法を図5(b)に示す。受信されたプロファイル
は、既にパイロット信号により測定され、遅延プロファ
イルメモリ35に格納されている各ビームに対する記憶遅
延プロファイルとの演算処理を演算処理部36で行う。演
算は、図5(b)に示すように、自らの所望情報を送信し
ているビーム#3の記憶遅延プロファイルについては、受
信信号遅延プロファイルとビーム#3の記憶遅延プロファ
イルを掛け合わせ、干渉となる他の信号を送信している
ビーム#2および#4の記憶遅延プロファイルについては、
受信信号遅延プロファイルとビーム#2および#4の記憶遅
延プロファイルで割る。このとき、干渉波と考えられる
ビームの記憶遅延プロファイルの番号と数はシステムの
要求品質や、そのビームから同時チャネルの送信を行っ
ているか、などの条件から決定するもので、受信信号遅
延プロファイルを所望ビームの記憶遅延プロファイル以
外の全ての記憶遅延プロファイルで割る必要はない。こ
れらの演算処理により、干渉となる信号が除去される。
チビームアンテナを基地局アンテナに採用することで、
各ビームから送信される電波は違う方向へ飛んでいく。
このため移動局への電波の到来経路は発射されたビーム
によりそれぞれ若干の差がある。従って到来電波は経路
の違いからそれぞれ若干ながら到来時間の差が発生す
る。そこで、この到来時間の差を使って干渉を分離する
ものである。特に将来の移動通信においては、高速伝送
を行うため、システムの周波数帯域はさらに広がること
は確実であり、これにより時間分解能力は向上するた
め、本方法は大変有効なものとなる。等価器との大きな
違いは、わずかなトレーニング(パイロット信号伝送)
で干渉波と希望波の到来時間が異なるので収束が早く、
希望波品質を向上させるのみならず、干渉波も主体的に
抑圧できることにある。
明図、図7に本発明の実施例2の移動局のブロック図を
示す。ここでは、基地局にマルチビームアンテナ、移動
局に任意のパターン形成が可能なアダプティブアンテナ
を用いた場合である。ここで、各番号は実施例1と同様
である。この場合は、各ビームパイロット信号を受信し
て記憶遅延プロファイルを生成するまでの手順は同じで
ある。このときの移動局の放射パターンは初期パターン
として無指向性に近いパターンとして動作させる。そし
て、基地局から通信を行うビームが割り当てられた後、
移動局のアダプティブアンテナ311でアダプディブ動作
を開始する。このアダプティブ動作は可変の複素ウェイ
ト乗算器314をもつアレーアンテナ1,・・・,J(J:アン
テナ数)を用い、各アンテナ出力に複素ウェイト制御回
路313で演算された複素ウェイトU1,・・・,UJを乗ずる
ことにより振幅と位相を調整した後、加算器315で加算
して出力を得る。複素ウェイトを電波環境に応じて適切
に決定することにより指向性のヌルと主ビームの制御が
可能となる。
6(b)に示すように、希望波方向に放射パターンのピー
ク、干渉波方向にヌルを向けるように動作する。その
後、遅延プロファイルの演算手順を行う。このとき、既
に、各ビームパイロット信号を受信して記憶遅延プロフ
ァイルを生成したときの移動局の放射パターンとは違う
放射パターンとなっている。そこで、図6(b)に示すよ
うに、アダプディブ動作後の放射パターンの希望波と干
渉波方向のパターンの複素ウェイトUに基づいて放射パ
ターンの希望波と干渉波の放射パターンのレベルW3,W2,
W4(ここで、W3+W2+W4=1)を放射パターンレベル計
算部316で計算し、その値を乗算器で各記憶遅延プロフ
ァイル#3,#2,#4に掛けてから、受信信号遅延プロファイ
ルとの演算処理を演算処理部36で行う。この操作によ
り、アダプティブ動作のみの場合よりさらに干渉波が抑
圧され、通信品質が向上する。特に移動局では、あまり
多くのアンテナを設置できないため、完全に干渉波方向
にヌルが形成できない場合があるが、この場合は本方法
を併用することで、通信品質を大きく向上させることが
できる。 (実施例3)図8に本発明の実施例3の説明図、図9に
実施例3の移動局のブロック図を示す。
算を行わず、時間フィルタを通す方法である。ここで、
7はフィルタ通過時間、8はフィルタ通過阻止時間、9
は予め設定されるスレショルドレベルである。本実施例
は記憶遅延プロファイルを形成するまでは前記実施例と
同じであるので、図8では前記実施例の演算処理に替わ
る部分のみを示してある。図8に示すように、各ビーム
から発射された電波の遅延プロファイルが分かっている
ので、そこから時間フィルタを時間フィルタ生成部37で
形成する。
は、その遅延波がある部分をフィルタ通過時間、ない部
分を通過阻止時間とする。遅延波がある部分とはスレシ
ョルドレベル以上のレベルがある信号部分である。この
フィルタに受信信号遅延プロファイルを通すことで、所
望信号のみが抽出される。従って、所望ビーム#3から干
渉信号部分が除去されて所望信号が抽出される。一方、
図8(b)のように、干渉ビームについては、その遅延波
がある部分をフィルタ通過阻止時間、ない部分をフィル
タ通過時間とする。このフィルタに受信情報遅延プロフ
ァイルを通すことで、干渉信号のみが抑圧される。従っ
て、干渉ビーム#2,#4のレベルの大きな干渉信号が除去
される。さらには、受信信号遅延プロファイルを希望ビ
ームフィルタを通した後、幾つかの干渉ビームフィルタ
を通す、または両者に通して合成するなど多段に直列や
並列に各フィルタを並べてもよい。
間は主にスレショルドレベルの設定で決まるが、このレ
ベル設定もシステムにより適切な通信品質を得るように
決める。また、各フィルタの通過時間、阻止時間は遅延
波の位置を基本として、システムによりスレショルドレ
ベル以外別の要因で決める場合もあってもよい。 (実施例4)図10に本発明の実施例4のブロック図を示
す。ここでは、移動局の構成として、フーリエ変換、コ
サイン変換等の時間領域/周波数領域の変換を用いて周
波数軸で処理する場合を示している。ここで31はアンテ
ナである。
で、基本的な本方法を具体化する移動局の構成である。
各ブロックは既に説明した機能を分担している。ただ
し、出力としてはフーリエ変換部39により周波数軸方向
の信号に変換して出力するものである。図10(b)も実施
例1,2に対応するもので、遅延プロファイル測定部34
で測定された遅延プロファイルをフーリエ変換部40で周
波数軸に変換して遅延プロファイルメモリ35に格納する
とともに、演算処理部36において周波数軸で演算も行う
ものである。図10(c)は実施例1〜3に対応するもの
で、実施例1,2において遅延プロファイルメモリ35の
記憶遅延プロファイルメモリに基づき演算係数算出部42
で算出された演算係数を時間関数から周波数関数に変換
して、あるいは、実施例3において時間フィルタ生成部
42で遅延プロファイルから生成される時間フィルタを周
波数軸に変換して周波数フィルタ生成部43の入力とす
る。これにより、パイロット信号を受信した場合は遅延
プロファイルを測定する必要があるが、周波数関数また
は時間フィルタを周波数軸に変換すれば、受信情報デー
タは全く処理することなく、そのまま周波数関数を掛け
る、あるいは、周波数フィルタを通過させる周波数フィ
ルタ生成部43の処理のみでよい。
ームパターンを形成し、移動局と相互通信を行う例につ
いて説明したが、移動局でマルチビームパターンを形成
し、複数の基地局と相互通信を行うように構成すること
もできる。
したように構成されているので、移動局からの少ない情
報で伝送路の空間分離を可能とし、これによって、マル
チビームパターンを持つ基地局において、少ないチャネ
ルで多くの移動局を収納できる移動通信システムを実現
できる。
Claims (4)
- 【請求項1】アンテナと送受信手段を備えた無線局A
と、アンテナと送受信手段を備えた複数の無線局Bから
構成され、無線局Aと無線局Bとの相互通信を行う移動
通信システムにおいて、 無線局Aは、ビーム#1,・・・,#K,・・・,#N(Nは2以
上の整数)にそれぞれ異なる既知のパイロット信号P1,
・・・,PK,・・・,PNを割り当てたマルチビームパター
ンを形成する手段を有し、 通信無線局Bは、前記パイロット信号を割り当てたマル
チビームを受信し、各パイロット信号について各遅延プ
ロファイルを測定する遅延プロファイル測定部と、この
各遅延プロファイルを記憶する遅延プロファイルメモリ
を有し、 無線局Aは、複数の無線局Bに対して、同一チャネルで
情報を各無線局Bに最適なそれぞれ別のビーム(以下、
「情報ビーム」という)で送信する手段と、 通信無線局Bは、前記情報ビームを受信して前記遅延プ
ロファイル測定部で受信信号遅延プロファイルを測定
し、通信無線局Bに対する最適なビームを#Kとすると
き、通信無線局Bで受信された情報ビームの受信信号遅
延プロファイルに対して、遅延プロファイルメモリに記
憶されている#Kの遅延プロファイルを掛け合わせ、その
他の干渉となるビームに対応する遅延プロファイルで割
る演算処理を行い出力する演算処理部とを備えたことを
特徴とする移動通信システム。 - 【請求項2】請求項1に記載の移動通信システムにおい
て、 通信無線局Bのアンテナは、パイロット信号を割り当て
たマルチビーム受信時には、放射パターンをほぼ無指向
性とし、情報ビーム受信時には、希望波方向と干渉波方
向を推定し、希望波と干渉波の電力比を最大にする放射
パターンとする放射パターン可変手段を有し、 通信無線局Bは、放射パターン可変手段の希望波と干渉
波の電力比を最大にする放射パターンに基づいて希望波
と干渉波の電力比を最大にする放射パターンレベルWD、
WUm(m=1,・・・,M M:干渉波数)を計算する放射パター
ンレベル計算手段を有し、 前記演算処理部は、通信無線局Bで受信した受信信号遅
延プロファイルに対して、遅延プロファイルメモリに記
憶している#Kの記憶遅延プロファイルを乗算器でWD倍し
て掛け合わせ、一方、その他の干渉となるビームに対す
る記憶プロファイルを乗算器でそれぞれWUm倍して割る
演算処理を行い出力することを特徴とする移動通信シス
テム。 - 【請求項3】アンテナと送受信手段を備えた無線局A
と、アンテナと送受信手段を備えた複数の無線局Bから
構成され、無線局Aと無線局Bとの相互通信を行う移動
通信システムにおいて、 無線局Aは、ビーム#1,・・・,#K,・・・,#N(Nは2以
上の整数)にそれぞれ異なる既知のパイロット信号P1,
・・・,PK,・・・,PNを割り当てたマルチビームパター
ンを形成する手段を有し、 通信無線局Bは、前記パイロット信号を割り当てたマル
チビームを受信し、各パイロット信号について各遅延プ
ロファイルを測定する遅延プロファイル測定部と、この
各遅延プロファイルを記憶する遅延プロファイルメモリ
を有し、 無線局Aは、複数の無線局Bに対して同一チャネルで情
報を各無線局Bに最適なそれぞれ別のビーム(以下、
「情報ビーム」という)を送信する手段を有し、 通信無線局Bは、前記情報ビームを受信して前記プロフ
ァイル測定部で受信信号遅延プロファイルを測定し、通
信無線局Bに最適なビームを#Kとする時、通信無線局B
で受信された情報の測定された受信信号遅延プロファイ
ルを通過させる時間フィルタを有し、 この時間フィルタを、遅延プロファイルメモリに記憶さ
れたビーム#Kの遅延プロファイルの予め設定されたレベ
ル以上の信号部のある時間範囲通過する時間フィルタ、
または、干渉の大きな#K以外のビームの記憶遅延プロフ
ァイルの予め設定されたレベル以上の信号部のある時間
範囲通過させない時間フィルタ、または、前記両方の時
間フィルタを組み合わせた時間フィルタで構成すること
を特徴とする移動通信システム。 - 【請求項4】請求項1乃至3のいずれか1項に記載の移
動通信システムにおいて、 時間領域/周波数領域変換部を備え、時間領域の信号を
周波数領域の信号に変換して前記演算処理部の演算処
理、または前記時間フィルタに代えて周波数フィルタを
用いることを特徴とする移動通信システム。
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JP2000400363A JP3926561B2 (ja) | 2000-12-28 | 2000-12-28 | 移動通信システム |
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- 2000-12-28 JP JP2000400363A patent/JP3926561B2/ja not_active Expired - Lifetime
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