JP3416596B2 - 無線基地局 - Google Patents
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Description
対応する受信信号を調節して指向性パターンを形成して
送受信を行うことにより複数の移動局と空間多重通信す
る無線基地局に関し、特に指向性パターン形成の改良に
関する。
効利用、通信品質の向上を目的としてアダプティブアレ
イ方式の利用が注目されている。アダプティブアレイ方
式とは、アンテナに指向性を持たせることにより、干渉
波を除去しながら所望波を受信する方式である。アダプ
ティブアレイ方式の無線基地局は、無指向性のアンテナ
を複数有し、各アンテナに対応する送受信信号の振幅と
位相とを調節することにより特定の移動局の方向にアン
テナを指向させた指向性パターンを形成し、その移動局
との通信を行う。
ンは、特定の移動局を指向すると同時に他の移動局に対
しては指向性のヌル点をつくることができる。ヌル点と
は指向性が全くない点を意味する。よって無線基地局
は、移動局毎に最適な指向性パターンを形成することに
よって、複数の移動局と同時刻に空間多重して通信を行
うことができる。図10(a)に無線基地局が2つの移
動局に対して指向性パターンを形成して空間多重通信す
る例を示す。同図(a)に示すように無線基地局は、移
動局aを指向し移動局bにヌル点を合わせた指向性パタ
ーン101を形成すると同時に、移動局bを指向して移
動局aにヌル点を合わせた指向性パターン102を形成
している。
向性パターンを変化させる。すなわち、無線基地局は、
5ミリ秒のフレーム単位で移動局との送信及び受信を繰
り返し行っており、各フレームにおける受信の度に最適
な指向性パターンを形成して受信を行い、送信時には同
フレームの受信に用いた指向性パターンと同じ指向性パ
ターンを形成して送信するという操作を行っている。
び移動局bと空間多重通信を行っている場合において、
移動局aの動きに追従して指向性パターンを形成する様
子を示す。同図(b)に示すように移動局a及び移動局
bは、時刻(T)、(T+1)、(T+2)に応じて同
図(b)のように移動している。無線基地局は、時刻
(T)、(T+1)、(T+2)の各フレームにおい
て、移動局aからの受信の度に最適な指向性パターン1
01、103、104を形成する。また各フレームの移
動局aへの送信の度に、それぞれの受信時の指向性パタ
ーン101、103、104と同じ指向性パターンを形
成して送信を行う。このように無線基地局は、フレーム
単位で移動局aに対する指向性パターンを形成して送受
信を行うので、移動局bが同図(b)のように移動して
も必ず移動局bにはヌル点を向けることができる。無線
基地局は、移動局aに対する指向性パターンと同様に、
移動局bに対しても移動局bの動きに追従した指向性パ
ターンを形成する。
び位相の調節は、各アンテナに対応する送受信信号それ
ぞれを最適なパラメータで重み付けすることにより行わ
れる。このアンテナ本数分に対応するパラメータ群をウ
ェイトベクトルと呼ぶこととする。無線基地局は、移動
局からのプリアンブルや同期ワード(ユニークワード)
等、受信内容が既知である信号列を受信する際に、ウェ
イトベクトルにより重み付け合成し、その結果得られる
合成信号と予め記憶している参照信号との誤差が最小に
なるようウェイトベクトルを修正することにより最適な
ウェイトベクトルを取得する。送信時においては、移動
局への送信信号を、同フレームの受信時に取得したウェ
イトベクトルで重み付けすることにより各アンテナへの
信号に分配して送信する。
方式に加えてTDMA/TDD方式による時分割多重通
信を行うように構成される。図11は、空間多重通信と
時分割多重通信とを組み合わせた場合におけるTDMA
/TDDフレームの構成例を示している。同図の例にお
いて無線基地局は、第2、第6スロットにおいて移動局
a及び移動局bと空間多重により同時に送受信を行い、
第3、第7スロットにおいて移動局cと送受信を行い、
第4、第8スロットにおいて移動局dと送受信を行う。
このように空間多重通信と時分割多重通信とを組み合わ
せることによって、無線基地局は、1つのフレームにお
いて、空間多重通信による多重数と時分割多重通信によ
る多重数とをかけ合わせた数の移動局と同時に通信を行
うことができる。
した場合、そのフレームにおける指向性パターン形成用
の最適なウェイトベクトルを算出することができない。
ここで無線基地局は、受信信号中の既知の同期ワードを
検出できない場合及びCRC(Cyclic Redundancy Chec
k)エラーを検出した場合を受信エラーとして検出する。
無線基地局が同期ワードを検出できない場合、原因は弱
電界や干渉や同期はずれであるので、受信信号を正しく
復号することはできない。正しく復号されていない受信
信号を用いて算出されたウェイトベクトルは指向性パタ
ーンの形成に最適でなく、そのウェイトベクトルにより
形成される指向性パターンは、対象の移動局を指向せず
他移動局にヌル点を向けることもできない。また無線基
地局がCRCエラーを検出した場合、受信信号の復号に
誤りが発生していることとなるので、上記と同様その受
信信号を用いて算出されたウェイトベクトルは指向性パ
ターンの形成に最適でない。
ーを起こした場合、そのフレームにおける指向性パター
ン形成用のウェイトベクトルを取得することができない
ので、前回のフレームに用いられたウェイトベクトルを
現在のフレームの送信時に用いるよう構成されている。
1フレーム間に移動局が移動する距離は短いので、前回
のフレームのウェイトベクトルであれば、移動局を指向
する可能性がある。
エラーを起こした場合の例を示す。同図に示すように、
無線基地局は、フレーム(T)、フレーム(T+1)、
フレーム(T+2)の各第2、第6スロットにおいて移
動局a及び移動局bと空間多重通信している。そして無
線基地局は、フレーム(T+2)において移動局aから
の受信エラーを起こしたものとする。ここで(T)、
(T+1)、(T+2)はフレーム単位の時刻を示して
いる。
レーム(T)の第2スロットにおいて、移動局a及び移
動局bからの信号を受信し、それぞれの信号からウェイ
トベクトルWa(T)、Wb(T)をそれぞれ算出す
る。同フレームの第6スロットにおいてはウェイトベク
トルWa(T)、Wb(T)を用いて移動局a及び移動
局bにそれぞれ信号を送信する。フレーム(T+1)に
おいても同様に、第2スロットにおいて移動局a及び移
動局bからの信号を受信して、それぞれのウェイトベク
トルWa(T+1)、Wb(T+1)を算出し、同フレ
ームの第6スロットにおいてウェイトベクトルWa(T
+1)、Wb(T+1)を用いて移動局a及び移動局b
にそれぞれ信号を送信する。続いてフレーム(T+2)
の第2スロットにおいて、無線基地局は移動局bからの
信号を受信してウェイトベクトルWb(T+2)を算出
しようとするが、移動局aからの信号は受信エラーによ
り受信できないので、移動局aに対するウェイトベクト
ルWa(T+2)を算出することができない。この場
合、無線基地局は、前回のフレーム(T+1)の移動局
aに対するウェイトベクトルWa(T+1)を用いて移
動局aに信号を送信する。なお移動局bに対しては正常
に、ウェイトベクトルWb(T+2)を用いて信号を送
信する。
て、前回のフレームのウェイトベクトルで現在のフレー
ムにおける指向性パターンを形成した場合、その指向性
パターンのヌル点は、他の移動局に向かないことがあ
る。このため前回のフレームのウェイトベクトルを用い
て形成された指向性パターンが、他の移動局の通信に干
渉するという問題があった。
(b)と同様、無線基地局が移動局a及び移動局bと空
間多重通信を行っている場合を示し、移動局a及び移動
局bは図10(b)と同様に時刻(T)、(T+1)、
(T+2)において図13のように移動している。図1
3が図10(b)と異なる点は、無線基地局が時刻(T
+2)において移動局aからの受信エラーを起こしてい
る点である。無線基地局は、時刻(T+2)において、
本来ならば形成するはずの指向性パターン104を形成
することができない。そのため無線基地局は、時刻(T
+2)の時点において、前回のフレームの時刻(T+
1)に算出したウェイトベクトルを用いて指向性パター
ン103を再び形成する。このとき移動局bは、時刻
(T+1)の地点から時刻(T+2)の地点に移動して
きており、この移動によって移動局bは指向性パターン
103の内側に入り込み、その結果、指向性パターン1
03は移動局bにヌル点を向けずに、移動局bを指向す
る。移動局bは、時刻(T+2)において、移動局bの
ために形成された指向性パターンと指向性パターン10
3との双方の指向を受けて、無線基地局から受信すべき
信号が指向性パターン103によって干渉され、受信が
妨害される。
あり、受信エラー時においても対象の移動局以外の移動
局にヌル点を向けることのできる無線基地局の提供を目
的とする。
め、本発明の無線基地局は、複数のアンテナを有し、受
信信号から得られる指向性パターン形成用の指向性パラ
メータ群を送信時にも用いることによって、1つの移動
局を指向しそれ以外の移動局にヌル点を向ける指向性パ
ターンを移動局毎に形成して複数の移動局と同時に空間
多重通信を行うアダプティブアレイ方式の無線基地局で
あって、受信エラーにより一の移動局の現在の指向性パ
ターン形成用の指向性パラメータ群が得られない場合
に、他の移動局を指向する方向には指向しない指向性パ
ターン形成用のパラメータ群を算出し、それを前記一の
移動局の指向性パラメータ群として前記一の移動局の指
向性パターンを形成することを特徴とする。
送信は、無線基地局が形成した一の移動局に対する指向
性パターンによって干渉を受けることがないので、一の
移動局の受信エラーが発生している場合においても、無
線基地局と他の移動局とは正常に通信を継続することが
できる。
無線基地局について図面を用いて説明する。本実施形態
の無線基地局は、4つのアンテナを有し、アダプティブ
アレイ方式により、最大4つの移動局との空間多重通信
が可能で、かつTDMA/TDD方式により、制御用の
第1スロット及び第5スロットを除く第2スロット及び
第6スロット、第3スロット及び第7スロット、第4ス
ロット及び第8スロットを用いて最大3つの移動局との
時分割多重通信が可能となっている。なお本実施形態の
無線基地局は、動作説明のための一例として図11に示
したTDMA/TDDフレーム構成により移動局a〜移
動局dと多重通信しているものとする。 <概略構成>図1は、本実施形態における無線基地局1
00の構成を示すブロック図である。 同図において無
線基地局100は、アンテナ10〜40、無線部11〜
41、信号処理部50、モデム部60、ベースバンド部
70、制御部80から構成される。 <無線部11〜41>無線部11〜41はそれぞれ、無
線部11に代表されるように、TDMA/TDDフレー
ムの送受信に応じて送信と受信とを切り替える送受信切
り替えスイッチ113と、対応するアンテナ10〜40
を介して受信される高周波信号を低周波の信号に変換し
て信号処理部50へ出力する受信部112と、信号処理
部50より入力される低周波の信号を高周波信号に変
換、増幅する送信部111とから構成される。 <信号処理部50>信号処理部50は、受信時におい
て、無線部11〜41より受信タイムスロット毎に入力
される信号を、各移動局に応じたウェイトベクトルで重
み付け合成し、その結果得られる合成信号をモデム部6
0に出力する。ここで各移動局に応じたウェイトベクト
ルとは、各移動局の位置に指向する指向性パターンを形
成するためのウェイトベクトルであり、信号処理部50
により受信タイムスロット毎かつ空間多重される移動局
毎に算出される。
ム部60より送信タイムスロット毎に空間多重される移
動局a〜dへの各送信信号を、各アンテナに対応させて
分配した後、ウェイトベクトルで重み付けし、送信タイ
ムスロット毎に多重して無線部11〜41に出力する。
なおここにおいて送信タイムスロットにおけるウェイト
ベクトルは対応する受信タイムスロットのウェイトベク
トルと同じものである。これにより送信タイムスロット
には受信タイムスロットと同じ指向性パターンが形成さ
れて送信がなされることとなる。
に、無線部11〜41からの各信号と空間多重された移
動局毎の合成信号とから、移動局毎の応答ベクトルを算
出し、内部メモリに記憶する。ここで応答ベクトルは、
無線基地局100を基準地としたときの移動局の方向を
示す。内部メモリは、移動局別に、応答ベクトルを記憶
して新しい応答ベクトルが算出される度に記憶内容を更
新する。
局のウェイトベクトルが算出できない場合、空間多重し
ている他の移動局の応答ベクトルを用いて強制ヌルウェ
イトベクトルを算出し、算出できなかったウェイトベク
トルの代わりにこの強制ヌルウェイトベクトルを用いて
送信信号の分配と多重とを行う。強制ヌルウェイトベク
トルは、これを用いることにより、対象の移動局以外の
移動局に対してヌル点を向けた指向性パターンを形成す
ることができるベクトルである。このように受信エラー
時においては、信号処理部50が受信エラーした移動局
への送信信号に強制ヌルウェイトベクトルを用いること
により、空間多重している他の移動局に対してはヌル点
をむけた指向性パターンが形成されるので、他の移動局
は無線基地局100からの受信の際に対象移動局の指向
性パターンによる干渉の影響を受けず、妨害されないと
いう効果がある。 <モデム部60>モデム部60は、信号処理部50とベ
ースバンド部70との間で、タイムスロット毎に空間多
重される各信号についてπ/4シフトQPSK方式によ
る変復調を行う。 <ベースバンド部70>ベースバンド部70は、空間多
重数分(すなわち4つ)のTDMA/TDD処理部を有
し、電話交換網を介して接続される複数の回線とモデム
部60との間で授受される情報信号について、空間多重
毎にTDMA/TDDフレームの分解及び組み立てを行
う。
発生を制御部80に通知する。詳しくは、ベースバンド
部70は、モデム部60より出力される情報信号につい
てTDMA/TDDフレームの分解を行う際、フレーム
単位の同期確立を行うために情報信号中の同期ワードを
検出する。より詳しくは、ベースバンド部70は、情報
信号中の同期ワードが検出されると予測される位置付近
を、予め記憶している同期ワードと比較し、一致するか
否かによって同期ワードを検出する。一致は、1ビット
の誤りを許容するものする。ベースバンド部70は、同
期ワードが検出されなかった場合、制御部80に同期ワ
ード不検出による受信エラーを通知する。
り出力される情報信号についてTDMA/TDDフレー
ムの分解を行う際、情報信号の末尾に付加されているC
RC信号からCRCエラーがあるか否かを検出する。C
RCエラーを検出した場合、ベースバンド部70は、制
御部80にCRCエラーによる受信エラーを通知する。 <制御部80>制御部80は、ベースバンド部70より
同期ワード不検出又はCRCエラーによる受信エラーが
通知されたことを検出すると、受信エラーを起こした移
動局を特定し、信号処理部50に指示して、受信エラー
の移動局に対する強制ヌルウェイトベクトルを算出さ
せ、ウェイトベクトルの代わりに強制ヌルウェイトベク
トルを用いて、移動局への送信信号の分配及び多重を行
わせる。 <信号処理部50の詳細構成>以下に信号処理部50の
詳細構成を説明する。
ヌルウェイト算出部52、応答ベクトル算出部53、R
SSI検出部54から構成される。具体的には、信号処
理部50は、DSP(Digital Signal
Processor)により実現され、信号処理部50
の各構成要素の処理を記述したプログラムに従って動作
する。 <信号調整部51>信号調整部51は、ウェイトベクト
ルの算出と重み付けとを行う。
〜41より入力される信号をX1〜X4とする。送受信
タイムスロット毎の移動局毎のウェイトベクトルをWa
〜Wdとする。信号X1〜X4をウェイトベクトルWa
〜Wdで重み付け合成することにより得られる受信タイ
ムスロット毎かつ移動局毎の信号を、URa〜URdと
する。モデム部60から信号調整部51に入力される信
号をUT〜UTdとする。UTa〜RTdそれぞれをア
ンテナ毎に分配して重み付けすることにより得られる信
号をS1a〜S4a、S1b〜S4b、S1c〜S4
c、S1d〜S4dとし、これらを送信タイムスロット
毎に多重化した信号をS1〜S4とする。後に多重化す
ることにより得られる信号をS1〜S4とする。ここに
おいてa〜dは移動局a〜dに対応し、1〜4は無線部
11〜41に対応する。 <信号処理部51の詳細構成>図2は、信号調整部51
の詳細構成図である。
ザ処理部51A〜51D、加算器551〜554、TD
MA/TDDフレームの送信と受信とに応じて切り替え
られるスイッチ561〜564から構成される。<ユー
ザ処理部51A〜51D>ユーザ処理部51A〜51D
はそれぞれ、送受信タイムスロット毎に空間多重された
移動局a〜dに対応し、ウェイトベクトルの算出と、算
出したウェイトベクトルによる重み付けとを行う。図3
はユーザ処理部51A〜51Dと移動局a〜dとの対応
関係を示す。同図に示すようにユーザ処理部51Aは、
第2、第6スロットにおいて移動局aに対する重み付け
を行い、ユーザ処理部51Bは、ユーザ処理部51Aと
同じ第2、第6スロットにおいて移動局bに対する重み
付けを行い、ユーザ処理部51Cは、第3、第7スロッ
トにおいて移動局cの重み付けを行い、ユーザ処理部5
1Dは、第4、第8スロットにおいて移動局dの重み付
けを行う。どのユーザ処理部がどのスロットにおいてど
の移動局の重み付けを行うかは、制御部80により管理
されている。 <ユーザ処理部51A〜51Dの詳細構成>図4は、ユ
ーザ処理部51Aの詳細構成図である。
乗算器521〜524、乗算器581〜584、ウェイ
ト算出部58、参照信号発生部55、加算器59、スイ
ッチ56、ウェイト選択部57から構成される。ウェイ
ト算出部58は、受信タイムスロット中の固定ビットパ
ターンの期間において、信号X1〜X4を重み付け合成
することにより得られる信号URaと、参照信号発生部
55より発生される参照信号dとの誤差の総和が最小と
なるようにウェイトベクトルWaを算出する。ここで参
照信号とは、受信タイムスロット中の移動局からの信号
中に含まれる既知の固定ビットパターンの期間内のシン
ボルデータである。PHS規格の場合、スロット構成中
のR(Ramp bits)、SS(Start Symbol)、PR(Pre
amble)、UW(Unique Word)の各フィールドが既知の
固定ビットパターンであるので、参照信号として利用で
きる。ウェイトベクトルの算出については公知であるの
で詳しい説明は省略する。
ェイトベクトルWaを乗算器521〜524に出力す
る。ここでウェイトベクトルWaは、乗算器521〜5
24それぞれに対応するパラメータ群Wa1〜Wa4か
ら構成される。またウェイト算出部58は、送信タイム
スロットにおいて、同フレームの受信タイムスロットで
算出されたウェイトベクトルWaをウェイト選択部57
に出力する。受信タイムスロットにおいて正常に受信が
なされている場合であれば、ウェイト選択部57に出力
されたウェイトベクトルWaはそのまま乗算器581〜
584に出力される。
ト中の固定ビットパターンの期間においてシンボルタイ
ミングに合わせて参照信号となるシンボルデータをウェ
イト算出部58に出力する。乗算器521〜524及び
加算器59は、受信タイムスロットにおいて、無線部1
1〜41からの信号X1〜X4を、ウェイト算出部58
から出力されるウェイトベクトルWaを用いて重み付け
して合成する。その結果、加算器59は、X1〜X4か
ら抽出された移動局aの信号URaを出力する。
ットにおいて、モデム部60から移動局aに対する信号
UTaが分配されて入力されると、ウェイト選択部57
から出力されるウェイトベクトルWaを用いて重み付け
し、信号S1a〜S4aを出力する。 <ウェイト選択部57>ウェイト選択部57は、受信タ
イムスロットにおいて受信エラーが発生した場合に、対
応する送信タイムスロットにおいて、ウェイト算出部5
8から出力されるウェイトベクトルの代わりに強制ヌル
ウェイト算出部52より入力される強制ヌルウェイトベ
クトルFaを選択して加算器581〜584に出力す
る。受信エラーが発生していない場合には、ウェイト選
択部57は、ウェイト算出部58より出力されるウェイ
トベクトルWaを選択して加算器581〜584に出力
する。ウェイト選択部57は、受信エラーを検出した制
御部80からの指示に応じて選択の切り替えを行う。
ユーザ処理部51Aと同じ構成であるので説明を省略す
る。図5(a)、(b)、(c)に、送受信タイムスロ
ットにおけるユーザ処理部51A〜51Dの入力、処理
内容、出力を示す。図5(a)は、送受信タイムスロッ
トにおいてユーザ処理部51A〜51Dに入力される信
号を示す。
おいてユーザ処理部51A〜51Dは、無線部11〜4
1よりX1〜X4が入力される。また各送信タイムスロ
ットにおいては、移動局a〜dに対応するUTa〜UT
dが入力される。図5(b)は、送受信タイムスロット
におけるユーザ処理部51A〜51Dの処理内容を示
す。
おいてユーザ処理部51A〜51Dは、移動局毎のウェ
イトベクトルWa〜Wdを算出し、そのウェイトベクト
ルを用いてX1〜X4を重み付け合成する。また各送信
タイムスロットにおいては、移動局毎の信号UTa〜U
Tdについて、各受信タイムスロットで用いたウェイト
ベクトルWa〜Wdで重み付けする。
いてユーザ処理部51A〜51Dが出力する信号を示
す。同図に示すように各受信タイムスロットにおいてユ
ーザ処理部51A〜51Dは、移動局毎の合成信号UR
a〜URdを出力する。また各送信タイムスロットにお
いてユーザ処理部51A〜51Dは、アンテナ毎、移動
局毎の分配信号S1a〜S4a、S1b〜S4b、S1
c〜S4c、S1d〜S4dを出力する。<加算器55
1〜554>加算器551〜554は、移動局毎の分配
信号S1a〜S4a、S1b〜S4b、S1c〜S4
c、S1d〜S4dを送信タイムスロット毎に加算する
ことにより、各アンテナに対応する信号S1〜S4に多
重化して出力する。
号調整部51の入力と出力とを示す。同図に示すように
各受信タイムスロットにおいては、各アンテナに対応す
る信号X1〜X4が入力されると、移動局毎の信号UR
a〜URdを出力する。また各送信タイムスロットにお
いては、移動局毎の信号UTa〜UTdが入力される
と、各アンテナに対応する信号S1〜S4を出力する。 <応答ベクトル算出部53>応答ベクトル算出部53
は、各受信タイムスロットにおいて移動局a〜dに対応
する応答ベクトルRa〜Rdを算出して保持し、受信タ
イムスロットにおいて受信エラーが発生したとき、制御
部80の指示に応じて強制ヌルウェイトベクトルの算出
に必要な応答ベクトルを強制ヌルウェイト算出部52に
出力する。
メモリ531を有し、受信タイムスロット毎かつユーザ
処理部毎(すなわち移動局毎)に、信号X1〜X4と合
成信号URa〜URdとから応答ベクトルRa〜Rdを
算出し、応答ベクトルメモリ531に記憶させる。図7
(a)に応答ベクトルメモリ531の記憶内容例を示
す。
応答ベクトルメモリ531の記憶内容を更新する。図7
(b)にフレーム(T)、(T+1)、(T+2)の各
受信タイムスロットにおける応答ベクトルメモリ531
の記憶内容を示す。同図に示すように、応答ベクトル算
出部53は、フレーム(T)において応答ベクトルRa
(T)〜Rd(T)を算出して応答ベクトルメモリ53
1に記憶させる。ここでRa(T)〜Rd(T)に付加
されている(T)は、フレーム(T)において算出され
た応答ベクトルであることを示す。続いて応答ベクトル
算出部53は、フレーム(T+1)において応答ベクト
ルRa(T+1)〜Rd(T+1)を算出して応答ベク
トルメモリ531の内容を更新する。このように応答ベ
クトル算出部53は、常に最新の応答ベクトルを算出し
て応答ベクトルメモリ531に記憶させる。
ラーによって信号X1〜X4又は合成信号URa〜UR
dが得られない場合には、最新のフレームにおける応答
ベクトルを算出することができない。この場合、応答ベ
クトルメモリ531は、前回のフレームの応答ベクトル
を引き続き記憶する。例えば図7(b)に示すフレーム
(T+2)の第2スロットにおいて移動局aに対する受
信エラーがあった場合、応答ベクトル算出部53は、フ
レーム(T+2)における信号X1〜X4又は合成信号
URaを得ることができないので、応答ベクトルRa
(T+2)を算出することができない。そこで応答ベク
トル算出部53は、応答ベクトルメモリ351に記憶さ
れた、前回のフレーム(T+1)における応答ベクトル
Ra(T+1)を更新せずに、そのまま記憶させてお
く。
0より各応答ベクトル算出のタイミングの指示を受けて
いる。 <応答ベクトルの算出の詳細>ここで応答ベクトル算出
部53による応答ベクトルの算出について説明する。応
答ベクトルの算出は、次の理論に基づいて行われる。
とし、無線基地局100が、移動局a〜dから理想的に
受信すべき信号をそれぞれAa〜Adとすると、無線部
11〜41より信号処理部50に入力される信号X1〜
X4は、 X1=h1a・Aa+h1b・Ab+h1c・Ac+h1d・Ad X2=h2a・Aa+h2b・Ab+h2c・Ac+h2d・Ad X3=h3a・Aa+h3b・Ab+h3c・Ac+h3d・Ad X4=h4a・Aa+h4b・Ab+h4c・Ac+h4d・Ad と表わされる。
X1と、移動局aから理想的に受信されるべき信号Aaと
の相関をとることで、他の移動局局の信号の項が除かれ
h1aが求まるが、移動局で信号の全体にわたってAaを
知ることは不可能なため、信号調整部51によって抽出
されたaの信号URaを代用してh1aを漸近的に求めて
いる。h2a、h3a、h4aについても各々の無線部に受信
された信号と、移動局aの信号URaとの相関をとるこ
とで求まる。
トルRb、Rc、Rd、についても同様にして求まる。 <強制ヌルウェイト算出部52>強制ヌルウェイト算出
部52は、空間多重している受信スロットにおいて1つ
の移動局からの受信エラーが発生したことによって、制
御部80より強制ヌルウェイトベクトルの算出が指示さ
れると、当該受信スロットに対応する応答ベクトルを用
いて強制ヌルウェイトベクトルを算出し、受信エラーの
移動局に対応するユーザ処理部に強制ヌルウェイトベク
トルを出力する。
て、移動局aからの受信エラーが発生したとする。する
と強制ヌルウェイト算出部52は、制御部80より、第
2スロットにおいてユーザ処理部51Aに出力する強制
ヌルウェイトベクトルを算出するよう指示される。この
指示に続いて強制ヌルウェイト算出部52は、応答ベク
トル算出部53より第2スロットにおける応答ベクト
ル、つまり移動局a及び移動局bの応答ベクトルRa及
びRbの入力を受ける。ここで図7(b)に示したよう
に応答ベクトルRbは現在のフレームの応答ベクトルで
あるが、応答ベクトルRaは前回のフレームの応答ベク
トルである。強制ヌルウェイト算出部52は、応答ベク
トルRaとRbとから強制ヌルウェイトベクトルFaを
算出し、対応する送信タイムスロットである第6スロッ
トにおいてユーザ処理部51Aに出力する。 <強制ヌルウェイト算出の詳細>ここで強制ヌルウェイ
ト算出部52による強制ヌルウェイトベクトルの算出に
ついて説明する。
をそれぞれ、 Fa=(f1a、f2a、f3a、f4a)T Fb=(f1b、f2b、f3b、f4b)T Fc=(f1c、f2c、f3c、f4c)T Fd=(f1d、f2d、f3d、f4d)T Tは転置 とする。
制ヌルウェイトベクトルFa〜Fdとから得られる合成
信号URa〜URdの演算式は、 URa=f1a・X1+f2a・X2+f3a・X3+f4a・X4 URb=f1b・X1+f2b・X2+f3b・X3+f4b・X4 URc=f1c・X1+f2c・X2+f3c・X3+f4c・X4 URd=f1d・X1+f2d・X2+f3d・X3+f4d・X4 である。
て、前記応答ベクトルの定義式を用いて展開すると、 URa=f1a(h1a・Aa+h1b・Ab+h1c・Ac+h1d・Ad) +f2a(h2a・Aa+h2b・Ab+h2c・Ac+h2d・Ad) +f3a(h3a・Aa+h3b・Ab+h3c・Ac+h3d・Ad) +f4a(h4a・Aa+h4b・Ab+h4c・Ac+h4d・Ad) =(f1a・h1a+f2a・h2a+f3a・h3s+f4a・h4a)Aa +(f1a・h1b+f2a・h2b+f3a・h3b+f4a・h4b)Ab +(f1a・h1c+f2a・h2c+f3a・h3c+f4a・h4c)Ac +(f1a・h1d+f2a・h2d+f3a・h3d+f4a・h4d)Ad であり、URaとして移動局aについて理想的に受信さ
れるべき信号Aaが求まるための強制ヌルウェイトベク
トルの条件は、前記応答ベクトルを用いて f1a・h1a+f2a・h2a+f3a・h3a+f4a・h4a=1 f1a・h1b+f2a・h2b+f3a・h3b+f4a・h4b=0 f1a・h1c+f2a・h2c+f3a・h3c+f4a・h4c=0 f1a・h1d+f2a・h2d+f3a・h3d+f4a・h4d=0 で与えられる。この条件を満たすf1a、f2a、f3a、f
4aを求めれば、移動局aを指向し、移動局b、移動局
c、移動局dにヌルを向けるよう計算された強制ヌルウ
ェイトベクトルFaとなる。ここで受信エラー直前のウ
ェイトベクトルを用いて、上記の条件を満たすように修
正する方法により強制ヌルウェイトベクトルFaを求め
てもよい。
も、同様の計算を行うことで、応答ベクトルに基づいて
強制ヌルウェイトベクトルFb〜dを求めることができ
る。<RSSI検出部54> RSSI検出部54は、スロット毎の電界強度を検出し
てその値を制御部80に出力する。 <制御部80の詳細構成>制御部80は、エラー検出部
81、強制ヌル指示部82から構成される。
から同期ワード不検出による受信エラーの発生の通知及
び同期はずれによる受信エラーの発生の通知を検出する
と、検出したことを強制ヌル指示部82に通知する。さ
らにエラー検出部81は、同期ワード不検出による受信
エラーの発生の通知を検出した場合には、同期はずれで
あるか否かを特定する。より詳しくはエラー検出部81
は、同期ワード不検出による受信エラーの発生が所定数
フレームに亙って連続してベースバンド部70より通知
されるか否かによって同期はずれであるか否かを特定す
る。
した場合には、制御部80は、受信エラーを起こした移
動局に対して同期確立のための同期バースト信号を繰り
返し送信する処理を行う。制御部80は、移動局が無線
基地局100からの同期バースト信号送信に応答して同
期バースト信号を送り返してくるまで同期バースト送信
を繰り返し、15秒間続けても応答がなければ同期バー
スト信号の送信を停止する。
より受信エラーの検出が通知されると、強制ヌル制御処
理を実行する。すなわち強制ヌル指示部82は、応答ベ
クトル算出部53から強制ヌルウェイト算出部52に受
信エラー発生の受信タイムスロットにおける応答ベクト
ルを出力させ、強制ヌルウェイト算出部52に当該受信
タイムスロットにおいて受信エラーを起こした移動局に
対応する強制ヌルウェイトベクトルを算出させて対応す
るユーザ処理部に出力させ、当該ユーザ処理部のウェイ
ト選択部57に強制ヌルウェイトベクトルを選択させ
る。
受信エラーが同期はずれであるか否かに応じて異なる強
制ヌル制御処理を行う。より詳しくは強制ヌル指示部8
2は、状況が同期はずれと特定されている場合には、同
期バースト信号を繰り返し送信する処理が実行される
間、対象の移動局に対して繰り返し強制ヌル制御処理を
行う。これにより信号処理部51においては、同期バー
スト送信中、対象の移動局の同期バースト送信前におけ
る応答ベクトルと、空間多重している他の移動局の応答
ベクトルとから、対象の移動局に対する強制ヌルウェイ
トベクトルが算出され、その強制ヌルウェイトベクトル
が対象の移動局への同期バースト送信に用いられること
となる。その結果、同期バースト送信中、同期バースト
信号の送信用に形成された指向性パターンのヌル点が、
空間多重している他の移動局に対して向けられることと
なり、他の移動局の送受信を干渉によって妨害するとい
う問題を解消する効果がある。
信エラーが同期はずれであると特定されている場合に
は、同期バースト送信中において対象の移動局に対して
繰り返し強制ヌル制御処理を行うとともに、制御部11
〜41に対して送信パワーが大きくなるように制御する
処理を行うようにしてもよい。これにより強制ヌルウェ
イトベクトルを用いて形成された、同期バースト送信用
の指向性パターンは、送信パワーが大きくなるため、見
失っている対象の移動局に対して送信バースト信号が到
達する確率がより高くなり、対象の移動局と無線基地局
100との間で再び同期確立する確率も高くなるという
効果がある。
と特定されていない場合には、受信エラーが検出された
フレームにおいて強制ヌル制御処理を行う。 <動作説明>上記のように構成された無線基地局100
について以下にその動作を説明する。
すフローチャートである。同図において無線基地局10
0は、ステップ80〜90の処理をフレーム毎に繰り返
す。まず無線基地局100は、各受信タイムスロットに
おいてステップ80〜85の処理を繰り返す。
て移動局からの信号の受信されて(ステップ81)、エ
ラー検出部81が受信エラーを検出しなかった場合には
(ステップ82:NO)、応答ベクトル算出部53が当
該受信タイムスロットにおける応答ベクトルの算出を行
って応答ベクトルメモリ531に保持する。ステップ8
2において、エラー検出部81が受信エラーを検出した
場合は、エラー検出部81は受信エラーが同期はずれで
あるか否か特定し、強制ヌル指示部83は信号処理部5
0に強制ヌルウェイトベクトルを算出させる(ステップ
83)。ステップ83において、応答ベクトル算出部5
3は、受信エラーを起こした移動局以外の移動局につい
て応答ベクトルを算出して保持する。
スロットにおいてステップ86〜90の処理を繰り返
す。より詳しくは、送信タイムスロットにおいて、対応
する受信タイムスロットにおいて受信エラーが検出され
ていない場合には(ステップ87:NO)、信号調整部
51は、通常の処理を行う(ステップ88)。すなわ
ち、信号調整部51は、受信タイムスロットで用いたウ
ェイトベクトルによって重み付けが行われる。受信タイ
ムスロットにおいて受信エラーが検出されている場合に
は(ステップ87:YES)、強制ヌル指示部82は、
検出された受信エラーが同期はずれであるか否かに応じ
た強制ヌル制御(強制ヌル指示部82の構成において既
述)を行う(ステップ88)。
0が移動局aからの受信エラーを起こした場合におい
て、強制ヌル制御によって対処した場合の例を示す。図
12と同様に無線基地局100は、フレーム(T)、フ
レーム(T+1)、フレーム(T+2)の各第2、第6
スロットにおいて移動局a及び移動局bと空間多重通信
しており、フレーム(T+2)において移動局aからの
受信エラーを起こしたものとする。無線基地局100
は、フレーム(T)、(T+1)においては正常に、ウ
ェイトベクトルWa(T)、Wb(T)及びWa(T+
1)、Wb(T+1)をそれぞれ算出して重み付けを行
う。続いて無線基地局100は、フレーム(T+2)に
おいて、移動局aに対して受信エラーを起こしたことに
より、ウェイトベクトルWa(T+2)を算出すること
ができない。このとき無線基地局100は、制御部80
の強制ヌル指示部82が指示することによって、信号処
理部50は強制ヌルウェイトベクトルFaを算出する。
強制ヌル指示部82は、ユーザ処理部51Aに強制ヌル
ウェイトベクトルFaを選択するよう指示すると、ユー
ザ処理部51Aは、強制ヌルウェイトベクトルFaを用
いて移動局aに対する信号の重み付けを行って送信タイ
ムスロットにおいて送信する。
動局aの受信エラーを検出すると、移動局aの強制ヌル
ウェイトベクトルFaを用いて移動局aの指向性パター
ンを形成して送信を行うので、移動局aのために形成さ
れた指向性パターンは移動局bにヌル点を合わせるの
で、無線基地局100と移動局bとは移動局aの指向性
パターンによる干渉を受けることなく、正常に送受信を
行うことができる。
を有し、受信信号から得られる指向性パターン形成用の
指向性パラメータ群を送信時にも用いることによって、
1つの移動局を指向しそれ以外の移動局にヌル点を向け
る指向性パターンを移動局毎に形成して複数の移動局と
同時に空間多重通信を行うアダプティブアレイ方式の無
線基地局であって、受信エラーにより一の移動局の現在
の指向性パターン形成用の指向性パラメータ群が得られ
ない場合に、他の移動局を指向する方向には指向しない
指向性パターン形成用のパラメータ群を算出し、それを
前記一の移動局の指向性パラメータ群として前記一の移
動局の指向性パターンを形成することを特徴とする。こ
れにより無線基地局は、受信エラーした一の移動局に対
して形成される指向性パターンが他の移動局を指向する
ことがないので、他の移動局は一の移動局の指向性パタ
ーンによって干渉をうけることがなく、無線基地局は正
常に他の移動局と送受信を行うことができるという効果
がある。
られる受信信号と予め定めれた参照信号とから指向性パ
ターン形成用の指向性パラメータ群を算出する指向性パ
タメータ群算出手段と、算出された指向性パラメータ群
を用いて複数のアンテナから得られる受信信号を合成す
ることにより一の移動局の信号を得る合成手段と、合成
信号のエラーを検出する検出手段と、エラーが検出され
た場合に、前記一の移動局以外の移動局の方向を示す応
答ベクトルを算出し、応答ベクトルとエラー検出前に算
出された指向性パラメータ群とから、前記一の移動局以
外の移動局に強制的にヌル点を向けるための強制ヌルパ
ラメータ群を算出する強制ヌルパタメータ群算出手段
と、送信時に、エラーが検出されていない場合は指向性
パラメータ群算出手段により算出された指向性パラメー
タ群のを用いて指向性パターンを形成し、エラーが検出
されてた場合に、指向性パラメータ群の代わりに強制ヌ
ルパラメータ群を一時的に用いて指向性パターンを形成
して送信する送信手段とを備える。
の受信エラーを検出した場合に送信手段が強制ヌルパラ
メータ群を用いて形成した指向性パターンは他の移動局
にヌル点を合わせることができるので、無線基地局と他
の移動局との間の送受信は、一の移動局の指向性パター
ンによって干渉を受けることがなく、無線基地局は正常
に他の移動局と送受信を行うことができるという効果が
ある。
タ群を用いて指向性パターンを形成する際に、送信出力
を上げた状態で送信するので、同期はずれにより無線基
地局が一の移動局の方向を見失っている場合においても
送信信号が到達する確率がより高くなり、上記効果に加
えて、対象の移動局と無線基地局100との間で再び同
期確立する確立も高くなるという効果がある。これによ
り強制ヌルウェイトベクトルを用いて形成された、同期
バースト送信用の指向性パターンは、送信パワーが大き
くなるため、見失っている対象の移動局に対して送信バ
ースト信号が到達する確率がより高くなり、対象の移動
局と無線基地局100との間で再び同期確立する確率も
高くなるという効果がある。
示すブロック図である。
の対応関係を示す。
理部51A〜51Dに入力される信号を示す。 (b)送受信タイムスロットにおけるユーザ処理部51
A〜51Dの処理内容を示す。 (c)送受信タイムスロットにおいてユーザ処理部51
A〜51Dが出力する信号を示す。
の入力と出力とを示す。
を示す。 (b)フレーム(T)、(T+1)、(T+2)の各受
信タイムスロットにおける応答ベクトルメモリ531の
記憶内容を示す。
ートである。
からの受信エラーを起こした場合において、強制ヌル制
御によって対処した場合の例を示す。
向性パターンを形成して空間多重通信する例を示す。 (b)無線基地局が移動局a及び移動局bと空間多重通
信を行っている場合において、移動局aの動きに追従し
て指向性パターンを形成する様子を示す。
せた場合におけるTDMA/TDDフレームの構成例を
示している。
こした場合の例を示す。
a及び移動局bと空間多重通信を行っており、時刻(T
+2)において移動局aからの受信エラーを起こした場
合の指向性パターン形成の様子を示す。
Claims (3)
- 【請求項1】複数のアンテナを有し、移動局の受信信号
から得られる指向性パターン形成用のウェイトベクトル
を送信時にも用いることによって、1つの移動局を指向
しそれ以外の移動局にヌル点を向ける指向性パターンを
移動局毎に形成して複数の移動局と同時に空間多重通信
を行うアダプティブアレイ方式の無線基地局であって、前記複数の移動局のうちの一の移動局に関し 受信エラー
が発生した場合に、当該受信エラーにかかる受信信号か
ら得られるウェイトベクトルを用いる代わりに、前記複
数の移動局のうちの前記一の移動局を除く他の移動局を
指向しない指向性パターン形成用の他のパラメータ群を
算出し、当該他のパラメータ群を用いて当該一の移動局
と通信するための指向性パターンを形成することを特徴
とする無線基地局。 - 【請求項2】 前記無線基地局は、時分割送受信フレームの受信タイムスロットにおいて、
前記複数の移動局それぞれについて、受信信号の到来方
向を示す応答ベクトルを算出する応答ベクトル算出手段
と、 前記受信タイムスロットにおいて、前記複数の移動局の
うちのいずれか一の移動局に関しての受信 エラーの発生
を検出する検出手段と、前記検出手段により受信エラーの発生が検出された場合
に、前記複数の移動局それぞれについて算出された応答
ベクトルを用いて、当該受信エラーにかかる一の移動局
以外の他の移動局にヌル点を向けるための前記他のパラ
メータ群を算出し、前記受信タイムスロットに続く送信
タイムスロットにおいては当該算出された前記他のパラ
メータ群を用いて当該一の移動局と通信するための指向
性パターンを形成する形成手段と を備えることを特徴と
する請求項1記載の無線基地局。 - 【請求項3】 前記形成手段は、前記他の指向性パラメ
ータ群を用いて指向性パターンを形成する際に、送信出
力を上げた状態で送信することを特徴とする請求項2記
載の無線基地局。
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