JP2004023163A

JP2004023163A - 空間分割多重通信システム、基地局、移動局、空間分割多重方法、および到来方向推定方法

Info

Publication number: JP2004023163A
Application number: JP2002171648A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Takano; 高野　裕昭
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2002-06-12
Filing date: 2002-06-12
Publication date: 2004-01-22

Abstract

【課題】空間分割多重が可能な移動局の組合せの判定をより迅速かつ適切に行う。
【解決手段】空間分割多重が可能な移動局の組合せを判定するために、基地局１０から指向性を持ったビームを３６０度回転させる。この期間中に、各移動局１００は、同時に受信電力測定を行い、所定の角度単位の受信電力データを求め、基地局１０に対して送信する。基地局１０は、各移動局から転送された受信電力データに基づいて、空間分割多重する移動局の組合せを決定する。この際、例えば、所定の値以上の受信電力ピークの角度差が所定の角度以上である移動局同士を空間分割多重可能であると判断する。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セルラ無線および無線ＬＡＮ等の無線通信システムに関し、特にマイクロセル・セルラ環境下の無線通信システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、大容量・高速のデータ通信を有効に利用するブロードバンド社会へ向けて、無線通信においても広帯域伝送が求められている。また、増大する加入者を効率良く収容するとともに、限りある周波数資源を有効に利用するために、高い周波数利用効率を実現できるシステムが求められている。
【０００３】
周波数利用効率を向上させるために、従来のマクロセル・セルラシステムに代わってセル半径の小さいマイクロセル・セルラシステムが有望視されている。マイクロセル・セルラシステムにおいて重要な技術がアレーアンテナである。アレーアンテナは、希望の方向にのみメインローブを向け希望しない方向には低サイドローブにより不要な電波を放射しないといったセクタアンテナ的な方法と、所望移動局方向にはメインローブを向け干渉局移動局方向にはヌルを向け、ＳＩＮＲ（シグナル・インターフェアレンス・ノイズ・レシオ）を改善する方法がある。アレーアンテナを用いて干渉を低減することにより、システムのキャパシティが増大することが期待されている。
【０００４】
システムのキャパシティを増大させる方法として、マルチプルアクセス方式にＳＤＭＡ（Ｓｐａｃｅ−Ｄｉｖｉｓｉｏｎ−Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ａｃｃｅｓｓ：空間分割多重）が用いることが知られている。これは、基地局に対して複数の移動局を空間的に多重するものである。マルチプルアクセス方式として空間分割多重を行う場合に重要なのは、どの加入者同士を空間的に多重すべきか等を決定するスロット割当許可である。アレーアンテナの干渉除去能力よりもこのスロット割当の方法をどのようにするかがよりキャパシティ増加のパフォーマンスに影響を与えるとも言える。
【０００５】
ここで、従来のスロット割当の方法を簡単に説明する。
【０００６】
アダプティブアレーアンテナは基地局にのみ搭載され、移動局には無指向性のアンテナを搭載する。アダプティブアレーアンテナの重み係数の学習方法としてＭＭＳＥ（Ｍｉｎｉｍｕｍ　Ｍｅａｎ　Ｓｑｕａｒｅ　Ｅｒｒｏｒ：誤差最小化法）を評価基準としてＲＬＳ（Ｒｅｃｕｒｓｉｖｅ　Ｌｅａｓｔ　Ｓｑｕａｒｅ）アルゴリズム等を用いていた。すなわち、空間分割多重される全ての移動局からの学習用のレファレンス信号（各移動局固有のランダムパターン）を同時に基地局のアレーアンテナで受信し、上記学習を行うことにより、基地局から各所望局にのみメインローブを向け他の移動局へはヌルを向けるアンテナの指向性パターンを形成する方法を行っていた。ここで、同時に空間分割多重しようとする移動局同士が近い距離に位置していると、基地局から見た２つの移動局の方向がほぼ同じになってしまい、ＭＭＳＥ基準のＲＬＳアルゴリズムで学習してもこの２つの移動局を空間的に分離することが不可能であった。２つの移動局を空間的に分離できるか否かは、各移動局ごとに取得したアンテナパターンによるＳＩＮＲを見ることで判断できる。近くに他の移動局が存在する移動局に対するＳＩＮＲは値が低くなり（例えば０ｄＢ）、近くに他の移動局が存在せず良好な学習が行えた移動局に対するＳＩＮＲは値が高くなる（例えば４０ｄＢ）。したがって、このＳＩＮＲを基準に空間分割多重可能か否かを判断していた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ＳＩＮＲをもとに判断するには、前述のように、同時に各移動局がレファレンス信号を送信しているときに、アダプティブアレーアンテナの学習（ＲＬＳによる）を行わなければならない。また、この学習にはある程度の時間が必要であるのに、その学習がうまくいかなかった場合にその学習時間が無駄になってしまう。これは、次に説明するように、特にパケットデータを扱う場合に問題となる。
【０００８】
従来の方法は、電話の呼のように平均１２０秒継続する比較的長い呼を対象としていた。したがって、例えば７つの呼が既に空間分割多重の基準を満たして空間分割多重中である場合に、新たに１つの呼を空間分割多重可能か否かを判断するとき、既存の７つと新規の１つの移動局から同時にレファレンス信号を送信し、その信号を基地局のアレーアンテナで受信し、アレーアンテナの学習をして、各移動局ごとにＳＩＮＲ値を取得した。そして、新規移動局のＳＩＮＲが条件を満たしていれば、空間分割多重を許可する。さらに、既存の空間分割多重中の移動局のＳＩＮＲも満たしていた場合に空間分割多重を許可する方法もある。
【０００９】
このように、比較的長い時間継続する呼を対象としていた場合は、空間分割多重中の複数の移動局に、更に１つの新規の移動局が加入する場合の判断をすれば十分であった。しかし、これからは、数マイクロ秒程度の短いパケットデータを空間分割多重することが求められる。
【００１０】
パケットデータを扱う場合は、空間分割多重中の既存の複数の移動局に対して１つの新規に空間分割多重に加入希望の移動局が存在する、という図式はあてはまらなくなる。すなわち、パケット毎つまり短いスロット毎に、空間分割多重可能な移動局の組合わせを瞬時に知る必要がある。例えば、１つの基地局のセル範囲に移動局が１００台あった場合、同時に空間分割多重可能な台数の上限が８台であった場合、その空間分割多重の候補の組合わせの数は、_１００Ｃ_８となり膨大な組みあわせになる。これらの組合わせ毎に８台の移動局からレファレンス信号を送信して基地局でそれを受信して、アレーアンテナの学習を行い、８台ごとのＳＩＮＲを計算して、それら８台の組合わせが空間分割多重可能か否かを判断することは不可能である。少なくとも、これら膨大な組合わせの中から１回で最適なものを選び出すのは不可能であった。
【００１１】
この課題を解決するためには、基地局側で各移動局の情報を予め全て把握し、その情報を用いて空間分割多重する移動局を決定する方法が考えられていた。これは、基地局から見た各移動局の角度情報を基地局で蓄積し、その角度情報に基づいて、所定量以上の角度差がありうまく空間分割多重できそうな移動局を選ぶという方法である。ところが、この方法は、角度情報（方向ベクトル）のみを判断基準に用いているためにマルチパス環境下ではうまく動作しない場合がある。すなわち、移動局Ａと移動局Ｂは角度的には十分角度差（基地局から見た角度の差）があり、空間分割多重できそうと判断しても、移動局Ａの周りのビル等の影響によりマルチパスの経路が存在し、そのマルチパスの経路のうち１つは移動局Ｂと同じ方向から基地局へ電波が到達する場合がある。この場合には、移動局Ａからの電波と移動局Ｂからの電波の角度差がないためうまく空間的に分離することができず、空間分割多重不可能の場合がある。
【００１２】
したがって、角度情報のみに頼って空間分割多重可能か否かの判断する方法はマルチパス環境下では限界がある。さらに、各移動局の方向（方角）を取得する方法に問題がある。１つの基地局のセル範囲に例えば１００台移動局が属している場合に、これら１００台の移動局の方向を取得するには、到来方向推定を行わなければならないが、これを１台ずつ行っている時間的余裕はない。また、数台ずつまとめて到来方向推定を行った場合は、移動局と角度情報の対応が困難になる。
【００１３】
本発明はこのような背景においてなされたものであり、その目的は、空間分割多重が可能な移動局の組合せの判定をより迅速かつ適切に行うことができる空間分割多重方法および空間分割多重通信システムを提供することにある。
【００１４】
本発明の他の目的はそのような空間分割多重システムを構成する基地局および移動局を提供することにある。
【００１５】
本発明によるさらに他の目的は、空間分割多重システムにおいて基地局が各移動局の方向をより迅速かつ適切に推定することができる到来方向推定方法を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明による空間分割多重通信システムは、指向性を調整可能な送受信アンテナを有する基地局と、無指向性の送受信アンテナを有する複数の移動局と空間分割多重通信システムにおいて、前記基地局は、複数の送受信アンテナと、このアンテナの選択的に接続される受信回路および送信回路と、この受信回路および送信回路に接続されるアダプティブアレーアンテナ信号処理部と、このアダプティブアレーアンテナ信号処理部を制御する制御部とを備え、前記移動局は、送受信アンテナと、前記基地局からのビームが３６０度回転する期間中に同時に受信電力測定を行い、所定の角度単位の受信電力データを求める電力測定手段と、前記基地局に対して自己の受信電力データを送信する手段とを備え、前記基地局の制御部は、各移動局から転送された受信電力データに基づいて、空間分割多重する移動局の組合せを決定することを特徴とする。
【００１７】
空間分割多重可能な移動局の組合せを判定するに当たって、基地局から３６０度回転して放射されるビームを各移動局が受信し、その受信電力を測定することにより、各移動局において、一斉に、基地局から見た角度対応に受信電力の強弱の分布状態を求めることができる。この各移動局の受信電力データを基地局が収集して、これに基づいて各移動局毎のマルチパス伝搬状況を含んだ到来方向を推定することが可能になる。その結果、空間多重可能な移動局の組合せをより適切に行うことができる。
【００１８】
本発明による基地局は、空間分割多重通信システムにおける基地局であって、複数の送受信アンテナと、このアンテナの選択的に接続される受信回路および送信回路と、この受信回路および送信回路に接続されるアダプティブアレーアンテナ信号処理部と、このアダプティブアレーアンテナ信号処理部を制御する制御部とを備え、この制御部は、各移動局から転送された受信電力データに基づいて、空間分割多重する移動局の組合せを決定することを特徴とする。
【００１９】
この場合、基地局は、所定の値以上の受信電力ピークの角度差が所定の角度以上である移動局同士を空間分割多重可能であると判断することができる。
【００２０】
前記アダプティブアレーアンテナ信号処理部は、その一態様として、前記複数の送受信アンテナの受信信号に重み付けした信号を加算する重み処理部を複数個有し、前記制御部により空間分割多重する移動局の組合せが決定された後、当該移動局に対して同時に固有のレファレンス信号を発生させ、このとき一つの重み処理部は、空間分割多重する複数の移動局からの受信信号のうち特定の移動局のみの受信信号強度が大きくなるよう重み付け処理を行う。
【００２１】
本発明による移動局は、空間分割多重通信システムにおいて基地局との間でデータを送受信する移動局であって、送受信アンテナと、前記基地局からのビームが３６０度回転する期間中に受信電力測定を行い、所定の角度単位の受信電力データを求める電力測定手段と、前記基地局に対して自己の受信電力データを送信する手段と、基地局から許可されたとき、与えられた期間内にデータの送受信を行う手段とを備えたことを特徴とする。
【００２２】
本発明による空間分割多重通信方法は、指向性を調整可能な送受信アンテナを有する基地局と、無指向性の送受信アンテナを有する複数の移動局とにより構成される通信システムにおける空間分割多重通信方法であって、基地局から指向性を持ったビームを３６０度回転させるステップと、各移動局が、前記基地局からのビームが３６０度回転する期間中に同時に受信電力測定を行い、所定の角度単位の受信電力データを求めるステップと、各移動局から前記基地局に対して自己の受信電力データを送信するステップと、基地局が各移動局から転送された受信電力データに基づいて、空間分割多重する移動局の組合せを決定するステップとを備えたことを特徴とする。
【００２３】
前記指向性を調整可能な送受信アンテナはアダプティブアレーアンテナであり、基地局が、空間分割多重する移動局の組合せに対して各移動局固有のランダムデータを送信することを要求するステップと、この要求に応じて当該移動局が自己のランダムデータを送信するステップと、このランダムデータに基づいてアダプティブアレーアンテナの重み学習を行うステップとをさらに備えてもよい。
【００２４】
前記受信電力データを基地局へ送信するステップでは、所定の移動局のみが送信を行うようにしてもよい。この所定の移動局は、例えば、データの送信または受信を行おうとする移動局、あるいは、自己の受信電力測定の結果に所定の変化があった移動局である。
【００２５】
本発明による到来方向推定方法は、指向性を調整可能な送受信アンテナを有する基地局において、無指向性の送受信アンテナを有する複数の移動局からの信号の到来する方向を推定する到来方向推定方法であって、基地局から指向性を持ったビームを３６０度回転させるステップと、前記基地局からのビームが３６０度回転する期間中に複数の移動局が同時に受信電力測定を行い、所定の角度単位の受信電力データを求めるステップと、各移動局から前記基地局に対して自己の受信電力データを送信するステップと、前記基地局が各移動局から転送された受信電力データに基づいて各移動局からの信号の到来する方向を推定するステップとを備えたことを特徴とする。
【００２６】
基地局から３６０度回転して放射されるビームを各移動局が受信し、その受信電力を測定することにより、各移動局において、一斉に、基地局から見た角度対応に受信電力の強弱の分布状態を求めることができ、基地局は、この各移動局の受信電力データを収集して、これに基づいて各移動局毎のマルチパス伝搬状況を含んだ到来方向を推定することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２８】
図１に本実施の形態におけるシステム構成を示す。本システムは１台の基地局（ＢＳ）１０と、これを中心とするマイクロセル５０内に位置する複数台の移動局（ＭＳ−Ａ，Ｂ）１００により構成される。このシステムの動作を説明する前に、基地局１０と移動局１００の構成を説明する。
【００２９】
図２に本システムで用いる基地局の構成を示す。
【００３０】
基地局１０は、複数のアンテナ１１ａ，１１ｂ，…１１ｎを配置したアレーアンテナ部と、各アンテナを送受信用に切り替えるスイッチ１３ａ，１３ｂ，…１３ｎと、各スイッチに接続される受信ＲＦ部１２ｒｘａ，１２ｒｘｂ，…１２ｒｘｎ、および、送信ＲＦ部１２ｔｘａ，１２ｔｘｂ，…１２ｔｘｎ、これらの受信ＲＦ部および送信ＲＦ部に接続されるアダプティブアレーアンテナ信号処理部１４、ならびに、このアダプティブアレーアンテナ信号処理部１４に接続され、送受信信号の処理および本システム各部の制御を行う制御部１５により構成される。このような基地局１０の構成自体は公知のものである。
【００３１】
図３に、アダプティブアレーアンテナ信号処理部１４の受信系の内部構成例を示す。この例では、アダプティブアレーアンテナ信号処理部１４は同時に動作する同様構成の８個の重み処理部１４０−１〜１４０−８を有する。これらの重み処理部は、制御部１５により制御されるとともに、その出力は制御部１５に与えられる。
【００３２】
各重み処理部は、重み係数算出および記憶部１４３と、各受信ＲＦ部の出力に重み係数を乗算する複数の乗算器１４１ａ〜１４１ｎと、これらの出力を加算する加算器１４２とを有する。重み係数算出および記憶部１４３は、後述する初期設定時に受信信号とレファレンス信号１４５とに基づいて各乗算器に与える重み係数を決定するとともに、図４に示すように、各移動局についての重み係数（Ｗ１ａ〜Ｗ１ｎ，Ｗ２ａ〜Ｗ２ｎ，…Ｗ８ａ〜Ｗ８ｎ）をデータテーブル３０として記憶する。レファレンス信号とは、各移動局に固有の信号であり、移動局の重み学習用に用いられる既知のデータである。このような既知のデータとしては、例えば、相互に異なるランダムパターンデータを用いることができる。８個の重み処理部１４０−１〜１４０−８は、最大８個までの移動局に対して同時に対応できることを意味している。図４に示した重み係数は、図示しないアダプティブアレーアンテナ信号処理部１４の送信系においても利用される。
【００３３】
図５に本実施の形態における移動局１００の構成を示す。この移動局１００は、携帯通信端末であり、ここでは携帯電話機を例として説明する。移動局１００は、１本のアンテナ２００を持ち、送受共用で当該アンテナを使用する。アンテナ２００には、スイッチ（ＳＷ）２０１を介して受信ＲＦ部２０２および送信ＲＦ部２０３が接続され、これらのＲＦ部はさらに変復調等を行うデジタル信号処理部ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）２０４と接続されている。ＤＳＰ２０４は、スピーカ２０５、マイク２０６、イヤレシーバ２０７、および制御部２０８に接続されている。制御部２０８はさらに、表示部２０９、入力操作部２１１、ＲＯＭ２１３、ＲＡＭ２１４等に接続されている。制御部２０８は中央処理装置（ＣＰＵ）などから構成される。入力操作部２１１は携帯端末の各種キーやボタン、ジョグダイヤル等に相当する。ＲＯＭ２１３には本実施の形態の後述する動作を実現するための制御プログラムが格納されている。ＲＯＭ２１３は、フラッシュＲＯＭのような書き込み可能なメモリを含んでもよい。
【００３４】
さて、このようなシステム構成において、本実施の形態における具体的な動作を説明する。
【００３５】
図６に、本実施の形態で使用するフレームフォーマットを示す。フレーム６０は、その先頭から順次、フレーム同期信号領域６１、受信電力測定領域６２、受信電力データ転送領域６３、および複数のデータ通信用領域６４−１〜６４−７からなる。この例では、データ通信用領域６４−１〜６４−７は７個（７つのスロット）を用意しているが、これに限るものではない。各データ通信用領域６４は、ポーリング領域６４１，既知信号領域６４２、アップリンクデータ領域６４３およびダウンリンクデータ領域６４４からなる。この例ではフレーム６０の長さは２ｍｓである。但し、本発明はこれに限定されるものではない。
【００３６】
フレーム同期信号領域６１は、各移動局がフレーム同期を行うためのレファレンス信号を基地局が送信する領域である。受信電力測定領域６２は、この領域において基地局が、受信電力測定用のビームを−１８０度から＋１８０度までスキャンするための領域である。各移動局はフレーム同期を行っているので、全ての移動局がこの同じ領域６２で受信電力測定を行い、時間軸上での電力の推移をサンプリングし、その結果を保存する。この受信電力測定は、図５に示した移動局１００ではそのデジタル信号処理部２０４で行われる。受信電力データ転送領域６３は、各移動局が測定した受信電力データを基地局に送信するための領域である。この領域６３における基地局のアンテナ指向性は一時的に無指向性とされ、各移動局から基地局へのデータの送信は時分割で行われる。どの移動局がどの分割時間領域で送信を行うかは予め定めておくことができる。あるいは、予め定めておかない場合、”早い者勝ち”として”負けた”者はリトライを行うようにしてもよい。領域６４は、ポーリング領域６４１，既知信号送信領域６４２、アップリンクデータ領域、およびダウンリンクデータ領域の各領域（サブ領域）からなる。これらの各サブ領域における動作については後述する。
【００３７】
ここで、受信電力測定領域６２における基地局での受信電力測定用ビームの３６０度スキャンの具体例について説明する。図２に示した基地局１０の８個の重み処理部１４０−１〜１４０−８に対して、制御部１５からアダプティブアレーの重みを決定することにより、図７に示すような指向性をもったビームを形成できる。また、このビームを自由に望ましい方向に向けることが可能である。この図７は、アンテナを３０本用いたときの円形アレーアンテナのビームの例であり、０度方向にビームを向けている場合に相当している。送信時には、０度以外の方向へはほとんど電波を放射しない。受信時には０度の方向からの受信感度がピークとなる。前述のように、このビームは受信電力測定領域６２（図６）の時間を使って、等速度で３６０度スキャンされる。図１の例では、図示した０度の方角からビーム５２が半時計回りにスキャンされる。但し、回転方向は時計回りであってもよい。基地局１０から見て、移動局Ａは９０度の方角にあり、移動局Ｂは２７０度の方角にある。したがって、両移動局Ａ，Ｂでの受信電力データはそれぞれ、図８、図９のグラフのようになる。このグラフにおいて、横軸は角度（受信電力測定領域内の時間の経過に相当）を示し、縦軸は当該移動局の受信電力［ｄＢ］を示している。図８のグラフでは９０度の位置に受信電力のピーク８１があり、図９のグラフでは２７０度の位置に受信電力のピーク８２があることが分かる。
【００３８】
各移動局は受信電力データ測定領域で測定された受信電力データを所定の分解能（例えば１度単位）でサンプリングし、その値をデジタル化して一時記憶する。さらに、図１０（ａ）に模式的に示すように、このデータに移動局の識別情報である移動局ＩＤを付加して、基地局宛に送信する。これに代えて、移動局ＩＤととも二、特徴的な電力値の角度およびその電力値データのみを送信するようにしてもよい。図１０（ｂ）に示した例では、移動局ＩＤとともに、受信電力がピーク（極大）となる点（１つとは限らない）の角度およびそのピーク値を送信する場合のデータ構造を示している。なお、受信電力データ転送領域６３内においてどの時分割領域でどの移動局からのデータを受信するかが基地局に既知の場合には、移動局からの移動局ＩＤの送信は必ずしも必要ではない。
【００３９】
受信電力データ転送領域では、セル内のすべての移動局が自己の受信電力データを送信しなければならない、という訳ではない。例えば、今回の受信電力測定結果が前回の受信電力測定結果と殆ど変わらないというような場合、その移動局は今回の受信電力測定結果の送信を省略するようにしてもよい。また、送受信をしなくてよい移動局についても測定結果の送信を省略することができる。
【００４０】
上述のようにして基地局で各移動局からその受信電力データが取得されると、基地局は、ポーリング領域において、空間分割多重（ＳＤＭＡ）可能な移動局の組み合せを決定し、その組み合せに対して、アップリンクを行わせるために基地局はポーリング情報を送信する。このポーリング情報には、空間分割多重する組合わせの移動局の番号が含まれている。このような移動局の番号は、既知の方法により、各移動局に割り当てられている。各移動局はこのポーリング情報を参照し、自己が該当した場合は、アダプティブアレーアンテナの重み学習用のレファレンス信号（各移動局で固有のランダムデータ）とアップリンクデータを送信する。基地局では、各移動局のレファレンス信号を受信し、前述のＭＭＳＥ基準のＲＬＳアルゴリズムによりアレーアンテナの重みの学習を行い、その重みを用いて各移動局のアップリンクデータを受信する。また、その同じ重みを用いて下り方向のダウンリンク領域で基地局から各移動局へダウンリンクデータを送信する。
【００４１】
図７に示したフレームフォーマットから分かるように、本実施の形態では、１つのフレーム内にこのＳＤＭＡ可能なスロットを例えば７スロット（すなわち７つのデータ通信用領域６４−１〜６４−７）用意しているので、１フレームで７回異なった組合わせの空間分割多重が可能となる。
【００４２】
次に、マルチパス環境下で基地局が空間分割多重可能な移動局の組合わせを判断する方法について説明する。
【００４３】
空間分割多重可能な組合わせの決定方法として一番簡単なものは、例えば受信電力データから取得できるピーク値を角度に換算したものが互いに所定の角度（たとえば１０度）以上離れているものは空間分割多重可能である、という判断基準を用いるものである。更に、マルチパス環境に対応するために、マルチパスが原因と思われるある一定値以上の電力をもつピークと１０度以上角度差があることを条件に付け加えても良い。例えば、図１１（ａ）に示した例では、ある移動局の受信電力データ（破線）がマルチパスの影響で９０度付近と２７０度付近の２方向でピーク９１，９２を有し、他の移動局の受信電力データ（実線）は９０度付近でピーク９３を有する。この場合、実線の移動局のピーク９３は、点線の移動局の一番大きなピーク９２とは、角度差が１０度以上離れているので、空間的に分割できそうであるが、両移動局は共に９０度付近で、互いに１０度以上の角度差のないピーク９１，９３を有する。したがって、両移動局を同じスロット内の空間分割多重の対象とすることはできないと判断する。一方、マルチパス環境下で各移動局の受信電力に複数のピークが生じていても、１０度以上の角度差がある孤立したピークが存在する場合には、その方向を利用して空間分割多重を行うことができる。例えば、図１１（ｂ）に示すように、実線で示した移動局のグラフが１８０度付近にもピーク９４を有する場合を考える。この場合、このピーク９４は他の移動局のピーク９１、９２のいずれとも孤立している（角度差が１０度以上ある）ので、ピーク９４とピーク９２の方向を用いて両移動局を空間分割多重を行うことが可能である。
【００４４】
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、種々の変形、変更が可能である。例えば、図６に示したフレームの具体的な構成はあくまで本発明を説明するための例示であり、本発明はその細部に限定されるものではない。また、説明のために挙げた具体的な数値も単なる例示である。
【００４５】
【発明の効果】
本発明によれば、基地局から３６０度回転させたビームに対して移動局側で受信電力の測定を同時に行い、その受信電力データを基地局側で集計、判断することにより、短時間に到来方向の判定を行うことができる。特に、マルチパス伝搬状況を含んだ到来方向推定を行うことができるので、空間分割多重が可能な移動局の組合せの判定をより迅速かつ適切に行うことができる。その結果、パケットデータを扱う通信システムに適用して好適である。すなわち、短いパケット単位で瞬時に空間分割多重可能な移動局の組合せを選ぶことができ、その結果として、マイクロセル・セルラシステムのキャパシティの増大に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態におけるシステム構成を示す図である。
【図２】図１のシステムで用いる基地局の構成例を示すブロック図である。
【図３】図２に示した基地局内のアダプティブアレーアンテナ信号処理部の受信系の内部構成例を示す図である。
【図４】図３内の重み係数算出および記憶部が保持する各移動局についての重み係数のデータテーブルを示す図である。
【図５】図１のシステム内の移動局の構成例を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態で使用するフレームフォーマットを示す図である。
【図７】本発明の実施の形態における基地局のアダプティブアレーによる指向性をもったビームの説明図である。
【図８】本発明の実施の形態における受信電力測定領域での移動局Ａの受信電力データを表すグラフである。
【図９】本発明の実施の形態における受信電力測定領域での移動局Ｂの受信電力データを表すグラフである。
【図１０】本発明の実施の形態における受信電力データ転送領域で基地局へ転送されるデータの構成例（ａ）（ｂ）を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態における空間多重可能な移動局の判断手法について説明するためのグラフである。
【符号の説明】
１０…基地局（ＢＳ）、１１ａ〜１１ｎ…アンテナ、１３ａ〜１３ｎ…スイッチ、１２ｒｘａ，１２ｒｘｂ，…１２ｒｘｎ…受信ＲＦ部、２ｔｘａ，１２ｔｘｂ，…１２ｔｘｎ…送信ＲＦ部、１４…アダプティブアレーアンテナ信号処理部、１５…制御部、３０…データテーブル、５２…ビーム、１００…移動局（ＭＳ）

Claims

指向性を調整可能な送受信アンテナを有する基地局と、無指向性の送受信アンテナを有する複数の移動局と空間分割多重通信システムにおいて、
前記基地局は、
複数の送受信アンテナと、このアンテナの選択的に接続される受信回路および送信回路と、
この受信回路および送信回路に接続されるアダプティブアレーアンテナ信号処理部と、
このアダプティブアレーアンテナ信号処理部を制御する制御部とを備え、
前記移動局は、
送受信アンテナと、
前記基地局からのビームが３６０度回転する期間中に同時に受信電力測定を行い、所定の角度単位の受信電力データを求める電力測定手段と、
前記基地局に対して自己の受信電力データを送信する手段とを備え、
前記基地局の制御部は、各移動局から転送された受信電力データに基づいて、空間分割多重する移動局の組合せを決定する
ことを特徴とする空間分割多重通信システム。
空間分割多重通信システムにおける基地局であって、
複数の送受信アンテナと、このアンテナの選択的に接続される受信回路および送信回路と、
この受信回路および送信回路に接続されるアダプティブアレーアンテナ信号処理部と、
このアダプティブアレーアンテナ信号処理部を制御する制御部とを備え、
この制御部は、各移動局から転送された受信電力データに基づいて、空間分割多重する移動局の組合せを決定する
ことを特徴とする基地局。
所定の値以上の受信電力ピークの角度差が所定の角度以上である移動局同士を空間分割多重可能であると判断する請求項２記載の基地局。
前記アダプティブアレーアンテナ信号処理部は、前記複数の送受信アンテナの受信信号に重み付けした信号を加算する重み処理部を複数個有し、前記制御部により空間分割多重する移動局の組合せが決定された後、当該移動局に対して同時に固有のレファレンス信号を発生させ、このとき一つの重み処理部は、空間分割多重する複数の移動局からの受信信号のうち特定の移動局のみの受信信号強度が大きくなるよう重み付け処理を行うことを特徴とする請求項２記載の基地局。
空間分割多重通信システムにおいて基地局との間でデータを送受信する移動局であって、
送受信アンテナと、
前記基地局からのビームが３６０度回転する期間中に受信電力測定を行い、所定の角度単位の受信電力データを求める電力測定手段と、
前記基地局に対して自己の受信電力データを送信する手段と、
基地局から許可されたとき、与えられた期間内にデータの送受信を行う手段と
を備えたことを特徴とする移動局。
指向性を調整可能な送受信アンテナを有する基地局と、無指向性の送受信アンテナを有する複数の移動局とにより構成される通信システムにおける空間分割多重通信方法であって、
基地局から指向性を持ったビームを３６０度回転させるステップと、
各移動局が、前記基地局からのビームが３６０度回転する期間中に同時に受信電力測定を行い、所定の角度単位の受信電力データを求めるステップと、
各移動局から前記基地局に対して自己の受信電力データを送信するステップと、
基地局が各移動局から転送された受信電力データに基づいて、空間分割多重する移動局の組合せを決定するステップと、
を備えたことを特徴とする空間分割多重方法。
所定の値以上の受信電力ピークの角度差が所定の角度以上である移動局同士を空間分割多重可能であると判断する請求項６記載の空間分割多重方法。
前記指向性を調整可能な送受信アンテナはアダプティブアレーアンテナであり、
基地局が、空間分割多重する移動局の組合せに対して各移動局固有のランダムデータを送信することを要求するステップと、
この要求に応じて当該移動局が自己のランダムデータを送信するステップと、このランダムデータに基づいてアダプティブアレーアンテナの重み学習を行うステップと
をさらに備えたことを特徴とする請求項７記載の空間分割多重方法。
前記受信電力データを基地局へ送信するステップでは、所定の移動局のみが送信を行うことを特徴とする請求項６記載の空間分割多重方法。
前記所定の移動局は、データの送信または受信を行おうとする移動局である請求項９記載の空間分割多重方法。
前記所定の移動局は、自己の受信電力測定の結果に所定の変化があった移動局である請求項９記載の空間分割多重方法。
指向性を調整可能な送受信アンテナを有する基地局において、無指向性の送受信アンテナを有する複数の移動局からの信号の到来する方向を推定する到来方向推定方法であって、
基地局から指向性を持ったビームを３６０度回転させるステップと、
前記基地局からのビームが３６０度回転する期間中に複数の移動局が同時に受信電力測定を行い、所定の角度単位の受信電力データを求めるステップと、
各移動局から前記基地局に対して自己の受信電力データを送信するステップと、
前記基地局が各移動局から転送された受信電力データに基づいて各移動局からの信号の到来する方向を推定するステップと、
を備えたことを特徴とする到来方向推定方法。