JP3545932B2

JP3545932B2 - Array antenna device for mobile communication base station and control method therefor

Info

Publication number: JP3545932B2
Application number: JP04482598A
Authority: JP
Inventors: 健太郎西森; 敬三長; 泰司鷹取; 俊和堀
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1998-02-26
Filing date: 1998-02-26
Publication date: 2004-07-21
Anticipated expiration: 2018-02-26
Also published as: JPH11243358A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロセル移動通信基地局用アレーアンテナ装置の指向性制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】
マイクロセル移動通信では、一般に、無線基地局が周辺の建物よりも低い場所（公衆電話ボックスや電柱など）に配置される。従って、電波は道路沿いに直進し、あるいは反射しながら伝搬する。
このような場合、各基地局の無線ゾーンが図１３に示すように道路沿いに形成され、見通し外はエリア外となる。従って、通信可能なエリアを広く確保するためには、多数の基地局を配置する必要があり、設置コストがかかるという問題がある。
【０００３】
基地局のアンテナを周辺の建物よりも高い場所に設置すれば、通信可能なエリアは広くなる。図１４は、基地局をビルの屋上と電柱にそれぞれ設置した場合を示している。
図１４に示すように基地局を高所に設置すれば、アンテナから見通せる領域が広くなるとともに、電波の伝搬損失も小さくなるため、低基地局によって生じる不感地を少ない基地局で解消できる。
【０００４】
しかし、基地局アンテナを屋上などの高い場所に配置した場合、隣接する基地局からの干渉波の伝搬損失も小さくなる。従って、図１５に示すように端末から受信する電波の他に、隣接基地局からの不要な電波も高所基地局に到来するので、基地局間の電波の干渉が問題になる。
例えば個々の基地局が使用可能なチャネルを探索して動作するＴＤＭＡ（時分割多重通信）自立分散制御方式を用いた通信システムでは、到来する干渉波が増えると干渉波が多数のチャネルを占有してしまうため、空きチャネルが少なくなり、最悪の場合、空きチャネルがなくなって基地局を動作させることができないという問題が生じる。
【０００５】
基地局のアンテナとして指向性アンテナを用いれば、隣接する基地局からの干渉波の影響を低減することができる。例えば、図１６に示すように指向性アンテナのヌル方向（利得が小さい方向）を干渉波の方向に向けることにより、基地局のアンテナで受信される干渉波の数を低減することができる。
【０００６】
干渉波の到来方向は一般に未知である。未知の干渉波に対してアンテナの指向性のヌルを向ける方法については、例えば文献（Ｒ．Ａ．Ｍｏｎｇｉｎｇｏ，ｅｔ．ａｌ．，”ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎｔｏＡｄａｐｔｉｖｅＡｒｒａｙ”，ＮｅｗＹｏｒｋ＆Ｓｏｎｓ，１９８０）に示されている。
すなわち、複数のエレメント（素子）で構成されるアレーアンテナを用いて、アンテナの各エレメントの信号に振幅及び位相の重みづけができるように構成し、重みづけ後の各信号の合成信号と所望の信号との誤差が最小になるように、適応制御により重み（振幅及び位相値）を決定すれば、所望信号と相関のない干渉波に対して、アンテナの指向性のヌルをむけることができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
時分割多重通信（ＴＤＭＡ）においては、通信に利用する信号は一定の時間間隔で周期的に現れる多数のスロット毎に区分される。また、ＴＤＭＡ自律分散制御システムの場合には、各基地局はある決められたタイミングで各スロットの信号を送出する。
【０００８】
隣接する複数の基地局の送出タイミングが互いに同期している場合には、図１７（ａ）に示すように、各基地局が送出する信号はスロット毎に同時に現れる。一方、送出タイミングが同期していない場合には、図１７（ｂ）に示すように、１つのスロットで送信された干渉波が２つのスロットをまたぐタイミングで現れる。
【０００９】
前述のアンテナの指向性に関する適応制御を実施する場合、干渉波が検出されるとその方向にアンテナのヌルが向けられるが、干渉波が検出されなければこの制御は実施されない。
例えば、図１７（ｂ）に示すスロット番号２，５，８においては、スロットの途中で干渉波がなくなる。途中で干渉波がなくなるスロットに対して、アンテナの指向性に関する適応制御を実施する場合には、１つのスロットの全体を探索して最後に求められる重みは、スロットの前半だけに現れた干渉波の影響を反映しない結果になる可能性がある。
【００１０】
従って、図１７（ｂ）に示すスロット番号２，５，８においては、スロットの前半だけに現れた干渉波の影響を除去するための適応制御がうまく作動しない。そのため、干渉波の影響により通信が妨害される。
また、図１７（ｃ）に示すように、２つ以上の干渉波が１スロット内で重なって現れる場合にも、干渉波の影響を除去するための適応制御がうまく作動しない。すなわち、最初に到来した干渉波もしくは２つの干渉波を検出すると、それらの影響を除去するように重みが計算されるが、干渉波がスロット全体を通じて現れていないので、干渉波が現れていない期間の影響により、最終的に決定される重みは干渉波の影響を反映しない場合がある。
【００１１】
一般に、環境に変動が生じる場合の制御においては、入力する信号の相関行列に対して忘却係数を適用することにより環境変動の影響を軽減できる。しかし、アンテナの指向性に関する適応制御を実施する場合に忘却係数を用いるためには、干渉波の到来タイミングに応じて忘却係数を決定しなければならないので、忘却係数の決定が困難である。
【００１２】
本発明は、移動通信基地局用アレーアンテナ装置及びその制御方法において、特定の基地局で利用される信号スロットのタイミングに対して同期していない干渉波が到来する環境において、干渉波の影響を低減する能力を改善することを主な目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の１つの態様では、無線送受信部と、該無線送受信部に接続されたアンテナアレーと、該アンテナアレーを構成する各素子の信号について振幅及び位相を変更する振幅位相可変器とを用い、前記振幅位相可変器を制御して前記アンテナアレーの指向特性を変更する移動通信基地局用アレーアンテナの制御方法において、通信に利用される信号の時間軸上で区分されたそれぞれのスロットについて、受信された信号のレベルを所定の干渉波識別レベルと比較して、受信された信号から該信号のレベルが前記干渉波識別レベル以上の期間の信号を特定の信号成分として抽出し、既知信号と、前記アンテナアレーの素子毎に抽出された前記特定の信号成分とを合成した合成信号を生成し、前記合成信号と前記既知信号との誤差を最小化する振幅及び位相値を算出して、前記振幅及び位相値を前記振幅位相可変器に与える。
【００１４】
この場合、制御対象基地局における各スロットのタイミングと干渉波の出現タイミングとが同期していない場合を想定している。例えば、単一の干渉波が１つのスロットの中に現れた場合、制御対象基地局のタイミングと干渉波の出現タイミングとがずれているので、１つのスロットの中に干渉波の存在する期間と存在しない期間とが含まれる。
【００１５】
この場合、受信された信号のレベルと干渉波識別レベルとの比較により、干渉波の有無が検出される。そして、干渉波の存在する期間の信号成分だけが前記特定の信号成分として抽出され、この信号成分がアンテナの指向特性の適応制御のために利用される。
従って、非同期の干渉波によって、１つのスロットの中に干渉波が含まれない期間が存在する場合であっても、他の期間に検出された干渉波に応答して、アンテナの指向特性が制御されるので、適応制御の動作不良が防止される。
【００１６】
また、本発明の１つの態様では、単一のスロットの中で前記特定の信号成分が複数検出された場合には、それら複数の信号成分を抽出する。
複数の干渉波が存在する場合には、１つのスロットの中の互いに異なる２つ以上の期間にそれぞれ干渉波が現れる可能性がある。この態様では、単一のスロットの中で前記特定の信号成分が複数検出された場合には、それら複数の信号成分を抽出するので、複数の干渉波のそれぞれに対して、アンテナの指向特性の適応制御が行われる。
【００１７】
請求項１は、無線送受信部と、該無線送受信部に接続されたアンテナアレーと、該アンテナアレーを構成する各素子の信号について振幅及び位相を変更する振幅位相可変器とを用い、前記振幅位相可変器を制御して前記アンテナアレーの指向特性を変更する移動通信基地局用アレーアンテナの制御方法において、通信に利用される信号の時間軸上で区分されたそれぞれのスロットについて、受信された信号のレベルを所定の干渉波識別レベルと比較するとともに、前記信号のレベルが前記干渉波識別レベル以上の場合には、前記信号のレベルの変動幅を所定の複数干渉レベルと比較し、受信された信号から該信号のレベルが前記干渉波識別レベル以上で且つ変動幅が前記複数干渉レベル以上の期間の信号を特定の信号成分として抽出し、既知信号と、前記アンテナアレーの素子毎に抽出された前記特定の信号成分とを合成した合成信号を生成し、前記合成信号と前記既知信号との誤差を最小化する振幅及び位相値を算出して、前記振幅及び位相値を前記振幅位相可変器に与えることを特徴とする。
【００１８】
複数の干渉波が存在する場合には、１つのスロットの中の同じ期間に、重なって複数の干渉波が現れる場合がある。複数の干渉波の出現タイミングが重なると、制御対象基地局で検出される干渉波の受信レベルの変動幅が大きくなる。
本発明では、受信された信号のレベルを干渉波識別レベルと比較することにより、干渉波の有無を識別する。さらに、干渉波を検出しているときには、受信された信号のレベルの変動幅を複数干渉レベルと比較することにより、干渉波が単一か複数かが識別される。そして、受信された信号のレベルが干渉波識別レベル以上で且つ変動幅が複数干渉レベル以上の期間の信号が、特定の信号成分として抽出される。
【００１９】
従って、複数の干渉波が重なって現れている期間の信号成分のみに基づいて、アンテナの指向特性の適応制御が実施される。これにより、複数の干渉波の全てに適応するように、アンテナの指向特性が制御される。
請求項２は、無線送受信部と、該無線送受信部に接続されたアンテナアレーと、該アンテナアレーを構成する各素子の信号について振幅及び位相を変更する振幅位相可変器とを用い、前記振幅位相可変器を制御して前記アンテナアレーの指向特性を変更する移動通信基地局用アレーアンテナの制御方法において、通信に利用される信号の時間軸上で区分されたそれぞれのスロットについて、受信された信号のレベルを所定の干渉波識別レベルと比較し、前記信号のレベルが前記干渉波識別レベル以上の特定のスロットについては、前記特定のスロットに隣接する前スロットで第１の干渉波が発生した第１の時間と、前記特定のスロットに隣接する後スロットで第２の干渉波が消滅した第２の時間とを検出し、前記特定のスロットの中で前記第１の干渉波が消滅する第３の時間を前記第１の時間から求め、前記特定のスロットの中で前記第２の干渉波が発生する第４の時間を前記第２の時間から求め、前記第３の時間と第４の時間との時間軸上の前後関係に基づいて、前記特定のスロットで受信された信号から特定の期間の信号成分を抽出し、既知信号と、前記アンテナアレーの素子毎に抽出された前記特定の期間の信号成分とを合成した合成信号を生成し、前記合成信号と前記既知信号との誤差を最小化する振幅及び位相値を算出して、前記振幅及び位相値を前記振幅位相可変器に与えることを特徴とする。
【００２０】
干渉波の出現タイミングが制御対象基地局と同期していない場合であっても、干渉波のスロットの長さは制御対象基地局のスロット長さと同一である。従って、特定のスロットの前後に隣接する他のスロットにおいて検出された干渉波のタイミングに基づいて、前記特定のスロットにおける干渉波の出現タイミングを推定できる。
【００２１】
例えば、制御対象基地局と干渉波とのスロット長（期間）ＴＳが同一の場合、図１１（ａ）に示すように、注目スロットに先行する前スロット内の時刻ｔａ１で現れた干渉波Ｒ１１は、時刻ｔａ１から１スロット長と同じ時間ＴＳを経過したときに消滅する。また、前スロットの始まる時刻から時刻ｔａ１までの相対時間をＴＡ１とすれば、注目スロットの始まる時刻から相対時間ＴＡ１を経過したときに干渉波Ｒ１１は消滅する。
【００２２】
一方、注目スロットに続く後スロット内の時刻ｔｂ２で消滅した干渉波Ｒ１２は、時刻ｔｂ２よりもスロット長ＴＳだけ前の時刻に出現している。また、後スロットの始まる時刻から時刻ｔｂ２までの相対時間をＴＢ２とすれば、注目スロットの始まる時刻から相対時間ＴＢ２だけ前の時刻に干渉波Ｒ１２が出現する。従って、本発明では前スロットで第１の干渉波が発生した第１の時間と、後スロットで第２の干渉波が消滅した第２の時間とを検出し、前記特定のスロットの中で前記第１の干渉波が消滅する第３の時間を前記第１の時間から求め、前記特定のスロットの中で前記第２の干渉波が発生する第４の時間を前記第２の時間から求める。
【００２３】
そして、前記第３の時間と第４の時間との時間軸上の前後関係に基づいて、前記特定のスロットで受信された信号から特定の期間の信号成分を抽出する。ここで抽出した信号成分に従って、アンテナの指向特性が制御される。
第３の時間と第４の時間との時間軸上の前後関係は、第１の干渉波と第２の干渉波との重なりの有無に相当するので、それに応じて信号成分の抽出範囲を切り替えることにより、望ましい指向特性制御が可能になる。
【００２４】
請求項３は、請求項２記載の移動通信基地局用アレーアンテナの制御方法において、前記第４の時間が第３の時間より先行する場合には、前記第４の時間から第３の時間までの期間の信号成分を、前記特定の期間の信号成分として抽出することを特徴とする。
前記第４の時間が第３の時間より先行する場合には、第４の時間から第３の時間までの期間に、第１の干渉波と第２の干渉波とが重なる。この期間の信号成分を抽出し、その信号成分に従ってアンテナの指向特性を制御することにより、第１の干渉波と第２の干渉波の両方の影響が低減される。
【００２５】
請求項４は、請求項２記載の移動通信基地局用アレーアンテナの制御方法において、前記第３の時間が第４の時間より先行する場合には、前記特定のスロットの始まりから前記第３の時間までの期間の信号成分と、前記第４の時間から前記特定のスロットの終わりまでの期間の信号成分とを、前記特定の期間の信号成分として抽出することを特徴とする。
【００２６】
前記第３の時間が第４の時間より先行する場合には、第１の干渉波と第２の干渉波とが重ならずに、１つのスロット内の互いに異なるタイミングで現れる。従って、前記特定のスロットの始まりから前記第３の時間までの期間の信号成分と、前記第４の時間から前記特定のスロットの終わりまでの期間の信号成分とを、前記特定の期間の信号成分として抽出することにより、第１の干渉波と第２の干渉波の両方の影響が低減される。
【００２７】
また本発明の１つの態様では、無線送受信部と、該無線送受信部に接続されたアンテナアレーと、該アンテナアレーを構成する各素子の信号について振幅及び位相を変更する振幅位相可変器を備え、前記振幅位相可変器を制御して前記アンテナアレーの指向特性を変更する移動通信基地局用アレーアンテナ装置において、通信に利用される信号の時間軸上で区分されたそれぞれのスロットについて、受信された信号のレベルを所定の干渉波識別レベルと比較して、受信された信号から該信号のレベルが前記干渉波識別レベル以上の期間の特定の信号成分を抽出し、既知信号と、前記アンテナアレーの素子毎に抽出された前記特定の信号成分とを合成した合成信号を生成し、前記合成信号と前記既知信号との誤差を最小化する振幅及び位相値を算出して、前記振幅及び位相値を前記振幅位相可変器に与える操作量算出手段を設ける。
【００２８】
請求項５は、無線送受信部と、該無線送受信部に接続されたアンテナアレーと、該アンテナアレーを構成する各素子の信号について振幅及び位相を変更する振幅位相可変器を備え、前記振幅位相可変器を制御して前記アンテナアレーの指向特性を変更する移動通信基地局用アレーアンテナ装置において、通信に利用される信号の時間軸上で区分されたそれぞれのスロットについて、受信された信号のレベルを所定の干渉波識別レベルと比較するとともに、前記信号のレベルが前記干渉波識別レベル以上の場合には、前記信号のレベルの変動幅を所定の複数干渉レベルと比較し、受信された信号から該信号のレベルが前記干渉波識別レベル以上で且つ変動幅が前記複数干渉レベル以上の期間の特定の信号成分を抽出し、既知信号と、前記アンテナアレーの素子毎に抽出された前記特定の信号成分とを合成した合成信号を生成し、前記合成信号と前記既知信号との誤差を最小化する振幅及び位相値を算出して、前記振幅及び位相値を前記振幅位相可変器に与える操作量算出手段を設けたことを特徴とする。
【００２９】
請求項６は、無線送受信部と、該無線送受信部に接続されたアンテナアレーと、該アンテナアレーを構成する各素子の信号について振幅及び位相を変更する振幅位相可変器を備え、前記振幅位相可変器を制御して前記アンテナアレーの指向特性を変更する移動通信基地局用アレーアンテナ装置において、通信に利用される信号の時間軸上で区分されたそれぞれのスロットについて、受信された信号のレベルを所定の干渉波識別レベルと比較し、前記信号のレベルが前記干渉波識別レベル以上の特定のスロットについては、前記特定のスロットに隣接する前スロットで第１の干渉波が発生した第１の時間と、前記特定のスロットに隣接する後スロットで第２の干渉波が消滅した第２の時間とを検出し、前記特定のスロットの中で前記第１の干渉波が消滅する第３の時間を前記第１の時間から求め、前記特定のスロットの中で前記第２の干渉波が発生する第４の時間を前記第２の時間から求め、前記第３の時間と第４の時間との時間軸上の前後関係に基づいて、前記特定のスロットで受信された信号から特定の期間の信号成分を抽出し、既知信号と、前記アンテナアレーの素子毎に抽出された前記特定の期間の信号成分とを合成した合成信号を生成し、前記合成信号と前記既知信号との誤差を最小化する振幅及び位相値を算出して、前記振幅及び位相値を前記振幅位相可変器に与える操作量算出手段を設けたことを特徴とする。
【００３０】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
この形態の移動通信基地局用アレーアンテナ装置の構成と動作を図１〜図８並びに図１３〜図１９に示す。この形態は、請求項１及び請求項５に対応する。
【００３１】
図１はこの形態の移動通信基地局用アレーアンテナ装置の構成の概略を示すブロック図である。図２は図１の装置における空きスロット探索処理の内容を示すフローチャートである。図３は受信される信号の例を示すタイムチャートである。
図４は受信される信号に含まれる干渉波が１つの場合と２つの場合の信号を示す波形図である。図５及び図６は干渉波のレベルに応じたＤＵ１Ｒの分布を示すグラフである。図７は通信スロットを確保できる最大のアンテナ高を示すグラフである。
【００３２】
図８は図１の装置におけるアンテナの指向性制御系の構成を示すブロック図である。図１３は図１の装置が利用される環境における各基地局の配置例を示す平面図である。図１４は図１の装置が利用される環境における各基地局の通話エリアの例を示す斜視図である。
図１５は図１の装置が受信する干渉波の経路の例を示す斜視図である。図１６はアンテナの指向特性と干渉波の到来方向の例を示す平面図である。図１７は図１の装置の各スロットと干渉波との相対的なタイミングの例を示すタイムチャートである。
【００３３】
図１８は受信される信号の例を示すタイムチャートである。図１９は図１８に示す信号に対する処理の内容を示す模式図である。
この形態では、請求項１の振幅位相可変器は振幅位相可変部５７〜５９及び振幅位相可変部１７として具体化されている。また、請求項１の干渉波識別レベル及び請求項３の複数干渉レベルは、それぞれ閾値Ｌａ及びＬｃとして具体化されている。請求項７及び請求項８の操作量算出手段は、振幅位相制御部１９として具体化されている。
【００３４】
図１を参照すると、この移動通信基地局用アレーアンテナ装置は、送受信装置１１，アンテナ１２及び振幅位相制御部１９で構成されている。また、送受信装置１１は受信装置１３，送信装置１４，Ａ／Ｄ変換器１５，Ｄ／Ａ変換器１６，振幅位相可変部１７及び振幅位相可変部１８を備え、振幅位相制御部１９は受信レベル検出器１１０，レベル判定部１１１，レベル変動判定部１１２及び既知信号発生部１１３を備えている。
【００３５】
送受信装置１１に接続されたアンテナ１２は、複数の素子で構成されるアレーアンテナである。この例では３つの素子でアンテナ１２が構成されている。
振幅位相可変部１７は、アンテナ１２で受信された３系統のそれぞれの受信信号に対して、振幅及び位相を調整する機能を有する。振幅位相可変部１８は、アンテナ１２のそれぞれの素子から送信される３系統の送信信号に対して、振幅及び位相を調整する機能を有する。
【００３６】
アンテナ１２で受信された３系統の信号は、振幅位相可変部１７において位相及び振幅が調整された後、ロジック部１１４の内部で合成される。振幅位相可変部１７における操作量である位相及び振幅の調整量を変えることにより、受信する信号に対するアンテナ１２の指向特性が調整される。
同様に、振幅位相可変部１８における位相及び振幅の調整量を変えることにより、送信する信号に対するアンテナ１２の指向特性が調整される。
【００３７】
一般にアレーアンテナは指向性を有している。この指向特性においては、特定の方向に対してアンテナ利得が非常に小さくなるヌル点が形成される。振幅位相可変部１７，１８の操作量を調整すると、アンテナ１２の指向特性のヌル点の方向を変えることができる。
従って、図１６に示すように指向特性のヌル点の方向が干渉波の到来方向と一致するように指向特性を制御すれば、干渉波の影響を低減できる。
【００３８】
なお、図１においてはディジタル信号処理によって信号の振幅及び位相を調整する構成を示してあるが、アナログ信号処理回路を用いて信号の振幅及び位相を調整するように構成を変更しても良い。
【００３９】
図１に示すように、送受信装置１１と振幅位相制御部１９は互いに接続されている。干渉波の検出のために、送受信装置１１で受信された３系統の信号が振幅位相制御部１９に入力される。
振幅位相制御部１９は、アンテナの指向特性を決定する振幅及び位相値を算出する。この振幅及び位相値は送受信装置１１の振幅位相可変部１７，１８に出力される。
【００４０】
図１の装置におけるアンテナの指向特性制御系の基本構成を図８に示す。図８に示す制御系について説明する。
図１の装置においては、信号を送信する前に、アンテナ１２の指向特性を調整しながら空きスロットの有無を調べる。従って、そのときに図１の装置（基地局）に到来する信号は全て干渉信号であり、所望波は存在しない。
【００４１】
一般に、この種の指向性制御においては干渉波の成分をできる限り低減し、所望波の成分を抽出できるようにアンテナの指向特性を制御する。
そこで、望ましい指向特性の検出を可能にするために、所望波の代わりの既知信号を用意してある。図１及び図８に示す既知信号発生部１１３が、所望波の代わりの既知信号を少なくとも１つ発生する。実際には、ＰＮ符号などの疑似乱数を変調した信号を既知信号として用いている。
【００４２】
位相可変部５１，５２，５３は、既知信号発生部１１３が出力する既知信号から、所定の方向θｏから到来する既知信号を生成するために、位相をそれぞれ調整した信号を生成する。
位相可変部５１，５２及び５３の位相調整量は、既知信号の方向θｏと、アンテナアレーの素子配列及び素子間隔により決定される。
【００４３】
アンテナ１２の３つの素子のそれぞれの位置ベクトルがｒ１，ｒ２及びｒ３で表される場合には、位相可変部５１の位相調整量φ１，位相可変部５２の位相調整量φ２及び位相可変部５３の位相調整量φ３は、それぞれ次式で表される。
φ１＝ｋ・ｒ１・・・（１）
φ２＝ｋ・ｒ２・・・（２）
φ３＝ｋ・ｒ３・・・（３）
ｋ＝２π／λ・（ｉ・ｃｏｓθｏ＋ｊ・ｓｉｎθｏ）・・・（４）
ｉ：水平面内のＸ軸方向の単位ベクトル
ｊ：水平面内のＹ軸方向の単位ベクトル
λ：波長
Ａ／Ｄ変換器１５から出力される３系統の受信信号は、フィルタ３０を介して信号合成部５４，５５及び５６にそれぞれ印加される。信号合成部５４，５５及び５６は、それぞれ位相可変部５１，５２及び５３が出力する信号と前記受信信号とを合成した信号を出力する。
【００４４】
信号合成部５４，５５及び５６が出力する信号は、それぞれ振幅位相可変部５７，５８及び５９で振幅及び位相を調整された後、信号合成部６０に印加される。信号合成部５４，５５及び５６の各々の振幅及び位相の調整量は、ＬＭＳ制御部５０により制御される。
信号合成部６０は、振幅位相可変部５７が出力する信号，振幅位相可変部５８が出力する信号及び振幅位相可変部５９が出力する信号を合成して出力する。
【００４５】
ＬＭＳ制御部５０は、信号合成部６０が出力する合成信号と、既知信号発生部１１３が出力する既知信号との差を最小にするのに必要な振幅及び位相値Ｐｘを、ＬＭＳ（ＬｅａｓｔＭｅａｎＳｑｕａｒｅ）法などの適応アルゴリズムを用いて振幅位相可変部５７，５８，５９の重み（振幅と位相値）を調整しながら探索する。
ＬＭＳ制御部５０によって求められた振幅及び位相値（振幅と位相値）Ｐｘを振幅位相可変部１７，１８に与えることにより、干渉波の影響が最小になるようにアンテナ１２の指向特性を調整して送受信できる。
【００４６】
図８に示すフィルタ３０においては、制御対象の基地局における信号スロットのタイミングと干渉波のタイミングとが一致しない場合の指向特性制御の誤動作を防止するために、特定の信号成分だけを抽出する。
また、フィルタ３０は、図１に示す受信レベル検出器１１０，レベル判定部１１１及びレベル変動判定部１１２を含んでいる。
【００４７】
フィルタ３０に関する具体的な処理の内容は、図２に示す処理の中に示されている。図２に示す処理は、Ｍ個のスロットの中から利用可能な空きスロットを探すための制御であり、干渉波の影響を低減するためにアンテナの指向特性の調整を実行しながら探索を実行する。以下、図２の処理について説明する。
ステップＳ０１では、１つのスロットを注目スロットとして選択する。この注目スロットが、以下のステップで処理対象となる。例えば、図３（ａ）に示す時刻ｔ００〜ｔ０３の期間ＴＳの１つのスロットを注目スロットとして選択した場合には、時刻ｔ００〜ｔ０３の受信信号に対して処理が実施される。
【００４８】
ステップＳ０２では、注目スロット内に干渉波が存在するかどうかを調べるため、受信した信号のレベルを予め定めた閾値Ｌａと比較する。一時的であったとしても、注目スロット内で受信した信号のレベルが閾値Ｌａよりも大きい場合には、干渉波があるとみなす。そしてステップＳ０３に進む。
ステップＳ０３では、閾値Ｌａよりも大きい信号レベルが検出された注目スロットの中で、受信した信号レベルが閾値Ｌａよりも大きい期間Ｔ０を検出する。例えば、図３（ｄ）のように複数の干渉波が互いに異なる時間に現れる場合には、期間Ｔ０が複数検出される。
【００４９】
ここでは、期間Ｔ０のうち最初に検出されたものを期間Ｔ０（１）とし、次に検出されたものを期間Ｔ０（２）として区別する。例えば、図３（ａ），（ｂ），（ｃ）の例では１つの期間Ｔ０（１）のみが検出されるが、図３（ｄ）の例では、２つの期間Ｔ０（１），Ｔ０（２）が検出される。
図３においては１個のスロットに干渉波が２波到来する例を示してあるが、干渉波数が３波以上の場合でも同様に考えることができる。
【００５０】
干渉波が１波到来した場合には、受信装置で得られる時刻ｍにおける信号Ｘ（ｍ）は次式で表される。
Ｘ（ｍ）＝Ｉ（ｍ）＋Ｎ（ｍ）・・・（５）
Ｉ（ｍ）：干渉波の強度
Ｎ（ｍ）：装置内で生じる熱雑音
干渉波のレベルを判定する閾値Ｌａを熱雑音Ｎ（ｍ）より十分大きくとり、かつ、基地局同士が見通し内で、干渉波による遅延波の影響が無視できる場合には、信号Ｘ（ｍ）は干渉波の強度とほぼ等しい。
【００５１】
一方、干渉波が２波以上到来する場合に、ｉ番目の干渉波をＩｉ（ｍ）とすれば、信号Ｘ（ｍ）は次式で表される。
Ｘ（ｍ）＝ΣＩｉ（ｍ）＋Ｎ（ｍ）・・・（６）
複数の干渉波が同時に現れる場合、受信される信号は干渉波の合成波として表わされるので、受信した信号のレベルは大きく変動する。
【００５２】
例えば図４にように、干渉波が１波のみ到来する場合には、信号レベルが干渉波のレベルを中心として±３ｄＢ程度の変化を示すのに対して、干渉波が２波以上到来する場合には、受信レベルの変動幅は１０ｄＢを越える。
従って、受信レベルの変動幅を所定の閾値Ｌｃ（例えば、６ｄＢ）と比較することにより、同じタイミングで干渉波が複数現れているか否かを識別できる。
【００５３】
例えば干渉波が２つだけの場合には、受信した信号のレベル変動が大きい期間の信号成分は、２つの干渉波の両方の成分を含んでいる。従って、受信した信号のレベル変動が大きい期間に現れる信号成分に対して、それを低減するようにアンテナの指向特性を調整すれば、次式の関係を満たす限り、全ての干渉波の影響を一度に低減できる。
【００５４】
アンテナアレーの自由度≧干渉波の数・・・（７）
アンテナアレーの自由度：（アンテナ素子数−１）
図２のステップＳ０４では、受信した信号レベルが閾値Ｌａよりも大きい期間Ｔ０が１つか複数かを識別する。図３（ａ），（ｂ），（ｃ）及び図１８に示す例では、期間Ｔ０が１つだけ検出されるのでステップＳ０４からＳ０５に進む。図３（ｄ）に示す例では２つの期間Ｔ０（１），Ｔ０（２）が検出されるので、ステップＳ０４からＳ０６に進む。
【００５５】
ステップＳ０５及びＳ０６では、受信した信号レベルの変動幅としきい値Ｌｃとを比較する。ステップＳ０５において信号レベルの変動幅がしきい値Ｌｃ以内ならステップＳ０８に進む。ステップＳ０６において信号レベルの変動幅がしきい値Ｌｃ以内ならステップＳ０９に進む。ステップＳ０５又はＳ０６において信号レベルの変動幅がしきい値Ｌｃを越えた場合には、ステップＳ０７に進む。
【００５６】
ステップＳ０７では、複数の干渉波が同時に現れているとみなす。そして、図３（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように干渉波が重複している期間Ｔ１１の信号成分を抽出する。
また、例えば図１８に示すように、注目スロット内の２カ所の期間Ｄ１，Ｄ２でそれぞれ干渉波が重複している場合には、期間Ｄ１，Ｄ２の両方の信号成分を合成して抽出する。
【００５７】
複数の期間の信号成分を合成する場合には、複数の期間の長さが同一とは限らない。図１８の期間Ｄ１，Ｄ２のように互いに長さの異なる複数の期間の信号成分を合成する場合には、特別な処理が必要になる。
すなわち、干渉波の重複が検出された複数の期間の中で、長さが最大の期間がＤｍａｘである場合には、Ｄｍａｘ以外の期間の信号成分の長さをＤｍａｘに合わせる必要がある。
【００５８】
例えば、図１８の期間Ｄ１，Ｄ２の信号成分を合成する場合には、期間Ｄ１が期間Ｄ２より大きいので、次のようにして、期間Ｄ２の信号成分の長さを期間Ｄ１の信号成分と同じにする。次の第８式が成立する場合には、第９式に従って補正してから合成すればよい。
Ｄ１／Ｄ２＝α ｍｏｄ β （α，β：０以上の整数）・・・（８）
Ｄ１＝α・Ｄ２＋β ・・・（９）
つまり、図１９に示すように、期間Ｄ２の信号成分をα倍した信号成分と、期間Ｄ２の信号成分のうち期間βに相当する成分との和を、期間Ｄ１の信号成分に加算すればこれらを合成できる。
【００５９】
図２のステップＳ０８では、注目スロット内に現れた干渉波が単一であるとみなす。そして、受信した信号レベルが閾値Ｌａよりも大きい期間Ｔ０（１）の信号成分だけを抽出する。
ステップＳ０９では、図３（ｄ）に示すように互いに独立した時間に２つの干渉波が存在しているとみなす。そして、受信した信号から、レベルが閾値Ｌａよりも大きい期間Ｔ０（１）の信号成分と期間Ｔ０（２）の信号成分とを抽出する。
【００６０】
期間Ｔ０（１）の信号成分と期間Ｔ０（２）の信号成分とを合成する場合にも、期間Ｔ０（１），Ｔ０（２）の長さが同一とは限らない。従って、図１９の例と同様に、Ｔ０（１），Ｔ０（２）の長さが揃うように各信号成分を補正してから合成する必要がある。
上記ステップＳ０７，Ｓ０８又はＳ０９で抽出された信号成分のみが、図８に示すフィルタ３０から出力され、信号合成部５４，５５，５６にそれぞれ印加される。すなわち、ステップＳ０７，Ｓ０８，Ｓ０９が前記フィルタ３０に相当する。
【００６１】
ステップＳ１０では、基地局の所望波として既知信号を生成する。この既知信号は、図８に示す既知信号発生部１１３から出力される。
ステップＳ１１では、フィルタ３０によって抽出された受信信号に振幅及び位相の重み付けをした信号とステップＳ１０で生成した既知信号とをアンテナの素子の系統毎に合成する。
【００６２】
ステップＳ１２では、ＬＭＳ法などの適応アルゴリズムなどを用いて、ステップＳ１１の合成信号とステップＳ１０の既知信号との差が最小になるように、重み（振幅と位相値）を求める。
ステップＳ１３では、ステップＳ１２で求められた最新の重み係数を振幅位相可変部５７，５８，５９にセットして、信号合成部６０の出力に得られる受信信号の合成信号のレベルを算出する。
【００６３】
ステップＳ１４では、指向特性制御によって干渉波が除去されたか否かを調べるために合成信号の信号レベルと所定の閾値とを比較する。
上記指向特性制御によって干渉波のレベルが十分に低減された場合には、現在処理中の注目スロットを空きスロットとみなす。干渉波のレベルが大きい場合には、注目スロットは使用中とみなし、次のスロットの探索を開始する。
【００６４】
干渉波のレベルが十分に低減された場合には、決定された指向特性の重み係数を振幅位相可変部１７，１８に与え、通信を開始する。
なお、ここでは受信装置および送信装置等において各ブランチ毎の振幅や位相の不一致はないものと仮定している。これらの不一致がある場合には、あらかじめ調べてテーブル化しておくことで補正することが可能である。
【００６５】
第１の実施の形態における本発明の効果を、次に示す計算機シミュレーションにより確認した。すなわち、図３（ａ），（ｄ）に示される環境下で、図２に示される本発明の方法と、干渉波が含まれるスロット内の全信号成分に従って制御する比較例とを対比した。
シミュレーションの条件は次の通りである。この例では、１個のスロットの長さを２００分割したものをシンボルと呼ぶ時間単位で表している。すなわち、１スロットの長さは２００シンボルである。図３（ａ）の環境では、第１干渉波は対象スロットの前のスロットの途中から到来し、対象スロットの７０シンボル（当該スロットの始まりからの相対値：以下同様）で到来しなくなるものとした。第２干渉波は対象スロットの途中の５０シンボル中から到来するものとし、対象スロットの最後まで到来する。第３図（ｂ）の環境では、第１干渉波は対象スロットの前のスロットの途中から到来し、対象スロットの２０シンボルで消滅するものとした。
【００６６】
第２干渉波は対象スロットの途中の２５シンボルから到来するものとし、対象スロットの最後まで到来する。干渉波が２波なので３素子アレーを用いた。疑似信号（所望波）は０度方向から到来する。疑似信号のレベルは２５ｄＢμＶとした。また第１干渉波及び第２干渉波の到来方向をそれぞれ１２０度及び２００度とした。
【００６７】
これらの干渉波のレベルを変化させ、所望波と第１干渉波との出カレベル差（出力ＤＵ１Ｒ；ＤｅｓｉｒｅｄｔｏＵｎｄｅｓｉｒｅｄ１Ｓｉｇｎａｌａｍｐｌｉｔｕｄｅｒａｔｉｏ）を調べ、本発明の干渉抑圧効果を調べた。ここでは所望波と干渉波の出力レベル差を次のように定義した。
ＤＵ１Ｒ＝（所望波１方向（０度）の出力レベル×所望波１の入力レベル）／（干渉波１方向（１２０度）の出カレベル×第１干渉波の入力レベル）・・・（１０）
図５に示すように、単に干渉波が到来する時間のみで指向性制御を行うと、第１干渉波レベルが所望波よりも高い場合に十分なＤＵ１Ｒが得られない。これは、スロットの最初では第１干渉波にヌルを形成するように動作するが、スロットの途中で第１干渉波が到来しなくなり、第２干渉波が到来するため、スロットの最後に得られる指向性パターンは第２干渉波にヌルを向ける動作が優先され、第１干渉波方向には十分ヌルが形成されないためである。
【００６８】
一方、本発明では実際に２波の干渉波が到来する時間のみを抽出した結果に応じて制御を行うので、２つの干渉波のいずれに対しても指向性のヌル点を形成することになり、比較例と比べて高い出カＤＵ１Ｒが得られる。
図６からも図５と同様の効果を確認できる。この場合は、２つの干渉波の到来する時間が独立しているので、本発明ではこれらの独立した時間の干渉波を合成することにより、干渉波が同じ時間に２波到来していることと等価になり、図５と同様の干渉波除去能力が得られる。
【００６９】
更に、以下に示す計算機シミュレーションにより、図２に示す制御方法の効果を確認した。
システムとしては、単一周波数で時間的に分割されたＭ個のスロットを用い、複数の基地局が異なる時間で通信することにより同時に多数の基地局が動作するＴＤＭＡ方式を想定した。
【００７０】
基地局の置局環境としては、高さ７ｍの低アンテナ高基地局が多数配置されているエリアに、高さＨの高アンテナ高基地局が１つ設置された環境を仮定した。このときの、高アンテナ高基地局が通信スロットを確保できる最大のアンテナ高を、無指向性アンテナを用いた場合と図１のアンテナの場合とで比較した。各通信スロットの利用可否の判定は、各スロットに到来する信号強度があるしきい値以上か以下かによって判定した。またすべての基地局のスロットタイミングはすべてスロットに対して非同期であると仮定した。
【００７１】
図７にスロット数を変化させた場合の、通信スロットを確保できる最大のアンテナ高の比較を示す。計算に用いた振幅及び位相値は、図７に示す通りである。図７を参照すると、スロット数が９０の場合に無指向性アンテナでは基地局高を１１ｍ以上とすると干渉により全てのスロットが埋ることがわかる。一方、本発明では３０ｍまで基地局高を上げても空きスロットを確保することができる。
【００７２】
このアンテナ高の差をゾーン長に換算すると、本発明を用いることにより無指向性アンテナに対してゾーン長を１．４倍にできる。また、単に干渉波が到来する時間のみで制御する場合に比べて最大３．５ｍ程度の高さで空きスロットを確保できる。以上により本発明の有効性が確認できる。
（第２の実施の形態）
この形態の移動通信基地局用アレーアンテナ装置の構成と動作を図９〜図１２に示す。この形態は、請求項２，請求項３，請求項４及び請求項６に対応する。
【００７３】
図９はこの形態の移動通信基地局用アレーアンテナ装置の構成の概略を示すブロック図である。図１０は図９の装置における空きスロット探索処理の内容を示すフローチャートである。
図１１は受信される信号の例を示すタイムチャートである。図１２は通信スロットを確保できる最大のアンテナ高を示すグラフである。
【００７４】
なお、図９及び図１０において、第１の実施の形態と同一の構成要素及び処理ステップについては、同一の符号又はステップ番号を付けて示してある。第１の実施の形態と同一の部分については説明を省略する。
図９を参照すると、この移動通信基地局用アレーアンテナ装置は送受信装置１１，アンテナ１２及び振幅位相制御部２１で構成されている。振幅位相制御部２１には、２つのスロット遅延回路２１１，受信レベル検出器２１２，レベル判定部２１３及び既知信号発生部１１３が備わっている。
【００７５】
この形態においては、連続する３つのスロットの信号を同時に監視する必要がある。そこで、２つのスロット遅延回路２１１を用いて、連続する３つのスロットの信号を同じタイミングで取り出せるように構成してある。受信レベル検出器２１２は、連続する３つのスロットの信号を同時に監視する。
以下、図１０に示す各ステップの処理について説明する。第１の実施の形態と同様に、ステップＳ０１で選択された注目スロットに対して、ステップＳ０２で受信レベルと閾値Ｌａとが比較される。受信レベルが閾値Ｌａよりも大きい場合、すなわち干渉波が注目スロットで検出されると、ステップＳ２１に進む。
【００７６】
ステップＳ２１では、現在の注目スロットより期間ＴＳだけ先行して現れる前スロットにおける受信レベルを監視して、受信レベルが閾値Ｌａ未満の状態から閾値Ｌａを越える時間（時刻）ｔａ１を検出する。
【００７７】
例えば、図１１（ａ）を参照すると、干渉波Ｒ１１は前スロット内の時刻ｔａ１で出現し、注目スロット内の時刻ｔａ２で消滅する。干渉波Ｒ１１の１スロットの長さが一定なので、時刻ｔａ２は時刻ｔａ１から推定できる。
例えば、干渉波Ｒ１１の１スロットの長さが、制御対象基地局の１スロットの長さＴＳと同一であれば、時刻ｔａ２は時刻ｔａ１に１スロットの長さＴＳを加算した時刻になる。
【００７８】
また、図１１（ａ）に示すように前スロットの始まる時刻から時刻ｔａ１までの期間がＴＡ１である場合には、注目スロットの始まる時刻ｔ００から期間ＴＡ１を経過すると時刻ｔａ２になる。図１０のステップＳ２２では、上記の方法で、時刻ｔａ２を推定する。
ステップＳ２３では、現在の注目スロットより期間ＴＳだけ遅れて現れる後スロットにおける受信レベルを監視して、受信レベルが閾値Ｌａを越える状態から閾値Ｌａ未満になる時間（時刻）ｔｂ２を検出する。
【００７９】
例えば、図１１（ａ）を参照すると、干渉波Ｒ１２は注目スロット内の時刻ｔｂ１で出現し、後スロット内の時刻ｔｂ２で消滅する。干渉波Ｒ１２の１スロットの長さが一定なので、時刻ｔｂ１は時刻ｔｂ２から推定できる。
例えば、干渉波Ｒ１２の１スロットの長さが、制御対象基地局の１スロットの長さＴＳと同一であれば、時刻ｔｂ１は時刻ｔｂ２から１スロットの長さＴＳを差し引いた時刻になる。
【００８０】
また、図１１（ａ）に示すように後スロットの始まる時刻から時刻ｔｂ２までの期間がＴＢ２である場合には、注目スロットの始まる時刻ｔ００から期間ＴＢ２を経過すると時刻ｔｂ１になる。図１０のステップＳ２４では、上記の方法で、時刻ｔｂ１を推定する。
ステップＳ０２のように受信レベルと閾値Ｌａとを比較するだけでは、例えば図１１（ａ）のように注目スロット内で複数の干渉波Ｒ１１，Ｒ１２が重なっているか否かを識別することはできない。
【００８１】
前記第１の実施の形態では、受信レベルの変動幅の大小から複数の干渉波の重複の有無を識別しているが、この形態では前スロットにおいて干渉波Ｒ１１が出現する時刻ｔａ１と後スロットにおいて干渉波Ｒ１２が消滅する時刻ｔｂ２とを検出し、それらの時刻に基づいて複数の干渉波の重複の有無を識別する。
具体的には、図１０のステップＳ２５で２つの時刻ｔａ２，ｔｂ１を比較している。例えば、図１１（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように注目スロット内で２つの干渉波Ｒ１１，Ｒ１２が重複して現れる場合には、時刻ｔｂ１よりも時刻ｔａ２が大きい。また、図１１（ｄ）に示すように２つの干渉波Ｒ１１，Ｒ１２の現れる期間がそれぞれ独立している場合には、時刻ｔｂ１よりも時刻ｔａ２が小さい。
【００８２】
時刻ｔｂ１よりも時刻ｔａ２が大きい場合にはステップＳ２５からＳ２６に進み、時刻ｔｂ１よりも時刻ｔａ２が小さい場合にはステップＳ２５からＳ２７に進む。
ステップＳ２６では、時刻ｔｂ１と時刻ｔａ２との間の期間Ｔｘ（図１１（ａ）参照）における信号成分だけを抽出する。
【００８３】
ステップＳ２７では、注目スロットの始まりから時刻ｔａ２までの期間Ｔｘ１の信号成分と、時刻ｔｂ１から注目スロットの終わりまでの期間Ｔｘ２の信号成分とを抽出し、それらを合成する。期間Ｔｘ１の長さと期間Ｔｘ２の長さとが一致しない場合には、図１９に示した方法を用いて２つの信号成分の期間を揃えてからそれらを合成する。
【００８４】
この形態における発明の効果を確認するために、以下に示す計算機シミュレーションを実施した。システムとしては単一周波数で時問的に分割されたＭ個のスロットを用い、複数の基地局が異なる時間で通信することにより同時に多数の基地局が動作するＴＤＭＡ方式を想定した。
【００８５】
基地局の置局環境としては、高さ７ｍの低アンテナ高基地局が多数配置されているエリアに、高さＨの高アンテナ高基地局が１つ設置された環境を仮定した。このときの、高アンテナ高基地局が通信スロットを確保できる最大のアンテナ高を、図１０に示す処理を実施した場合と、スロット内の全ての信号成分を利用して指向性を制御する比較例とについて比較した。
【００８６】
各通信スロットの利用可否の判定は、各スロットに到来する信号強度があるしきい値以上か以下かによって判定した。またすべての基地局のスロットタイミングはすべてスロットに対して非同期であると仮定した。
スロット数を変化させた場合の、通信スロットを確保できる最大のアンテナ高を図１２に示す。計算に用いた振幅及び位相値は、図７に示したものと同じである。図１２を参照すると、スロット数が９０の場合、本発明では２９ｍまで基地局高を上げても空きスロットを確保できる。単に干渉波が到来する時間のみで制御する比較例と比べると最大２ｍ程度の高さでも空きスロットを確保することができ、本発明の有効性が確認できる。
【００８７】
なお、上記第１の実施の形態及び第２の実施の形態では、使用するアレーアンテナの素子数が３の場合について説明したが、必要に応じてアンテナの素子数を変更してもよい。
また、上記第１の実施の形態及び第２の実施の形態では、既知信号と出力信号との誤差が最小になるように指向性を制御するアルゴリズムとして、ＬＭＳ法を用いているが、ＬＭＳ法以外のＭＭＳＥ（Ｍｉｎｉｎｕｍｍｅａｎｓｑｕａｒｅｅｒｒｏｒ）法を用いてもよい。
【００８８】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明を用いると、隣接基地局からの送信タイミングが非同期の場合においても干渉を低減できるため、高所に基地局が設置できマイクロセルの通話エリアの拡大に効果的である。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態の移動通信基地局用アレーアンテナ装置の構成の概略を示すブロック図である。
【図２】図１の装置における空きスロット探索処理の内容を示すフローチャートである。
【図３】受信される信号の例を示すタイムチャートである。
【図４】受信される信号に含まれる干渉波が１つの場合と２つの場合の信号を示す波形図である。
【図５】干渉波のレベルに応じたＤＵ１Ｒの分布を示すグラフである。
【図６】干渉波のレベルに応じたＤＵ１Ｒの分布を示すグラフである。
【図７】通信スロットを確保できる最大のアンテナ高を示すグラフである。
【図８】図１の装置におけるアンテナの指向性制御系の構成を示すブロック図である。
【図９】第２の実施の形態の移動通信基地局用アレーアンテナ装置の構成の概略を示すブロック図である。
【図１０】図９の装置における空きスロット探索処理の内容を示すフローチャートである。
【図１１】受信される信号の例を示すタイムチャートである。
【図１２】通信スロットを確保できる最大のアンテナ高を示すグラフである。
【図１３】図１の装置が利用される環境における各基地局の配置例を示す平面図である。
【図１４】図１の装置が利用される環境における各基地局の通話エリアの例を示す斜視図である。
【図１５】図１の装置が受信する干渉波の経路の例を示す斜視図である。
【図１６】アンテナの指向特性と干渉波の到来方向の例を示す平面図である。
【図１７】図１の装置の各スロットと干渉波との相対的なタイミングの例を示すタイムチャートである。
【図１８】受信される信号の例を示すタイムチャートである。
【図１９】図１８に示す信号に対する処理の内容を示す模式図である。
【符号の説明】
１１送受信装置
１２アンテナ
１３受信装置
１４送信装置
１５Ａ／Ｄ変換器
１６Ｄ／Ａ変換器
１７，１８振幅位相可変部
１９，２１振幅位相制御部
３０フィルタ
５０ＬＭＳ制御部
５１，５２，５３位相可変部
５４，５５，５６，６０，１１５信号合成部
５７，５８，５９振幅位相可変部
１１０受信レベル検出器
１１１レベル判定部
１１２レベル変動判定部
１１３既知信号発生部
１１４ロジック部
２１１スロット遅延回路
２１２受信レベル検出器
２１３レベル判定部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to directivity control of an array antenna device for a microcell mobile communication base station.
[0002]
[Prior art]
In micro-cell mobile communication, a wireless base station is generally placed in a place lower than surrounding buildings (such as a public telephone booth or a telephone pole). Therefore, the radio wave travels straight along the road or propagates while reflecting.
In such a case, the wireless zone of each base station is formed along the road as shown in FIG. 13, and the area outside the line of sight is outside the area. Therefore, in order to secure a wide communicable area, it is necessary to arrange a large number of base stations, and there is a problem that the installation cost is high.
[0003]
If the antenna of the base station is installed at a place higher than the surrounding buildings, the communicable area becomes larger. FIG. 14 shows a case where base stations are installed on the roof of a building and on a telephone pole, respectively.
If the base station is installed at a high place as shown in FIG. 14, the area that can be seen from the antenna is widened and the propagation loss of the radio wave is reduced, so that the dead area caused by the low base station can be eliminated with a small number of base stations.
[0004]
However, when the base station antenna is arranged at a high place such as a rooftop, the propagation loss of an interference wave from an adjacent base station is reduced. Therefore, as shown in FIG. 15, in addition to the radio waves received from the terminals, unnecessary radio waves from adjacent base stations also arrive at the high-level base station, so that radio wave interference between the base stations poses a problem.
For example, in a communication system using a TDMA (Time Division Multiplexing Communication) autonomous distributed control system in which each base station searches for an available channel and operates, when the number of incoming interference waves increases, the interference waves occupy many channels. As a result, the number of available channels decreases, and in the worst case, there is a problem that the available channels are lost and the base station cannot be operated.
[0005]
If a directional antenna is used as an antenna of a base station, the influence of an interference wave from an adjacent base station can be reduced. For example, as shown in FIG. 16, the number of interference waves received by the antenna of the base station can be reduced by directing the null direction (the direction in which the gain is small) of the directional antenna to the direction of the interference wave.
[0006]
The direction of arrival of the interference wave is generally unknown. A method of directing the null of the directivity of an antenna to an unknown interference wave is described in, for example, a document (RA Moningo, et. Al., "Introduction to Adaptive Array", New York & Sons, 1980). I have.
That is, using an array antenna composed of a plurality of elements (elements), the signal of each element of the antenna is configured to be weighted with respect to amplitude and phase, and a composite signal of each weighted signal is combined with a desired signal. If the weights (amplitude and phase values) are determined by adaptive control so that the error with the signal is minimized, the directivity of the antenna can be nullified for an interference wave having no correlation with the desired signal.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In time division multiplex communication (TDMA), a signal used for communication is divided into a large number of slots that periodically appear at fixed time intervals. In the case of the TDMA autonomous distributed control system, each base station transmits a signal of each slot at a predetermined timing.
[0008]
When the transmission timings of a plurality of adjacent base stations are synchronized with each other, as shown in FIG. 17A, signals transmitted by each base station appear simultaneously for each slot. On the other hand, when the transmission timings are not synchronized, as shown in FIG. 17B, the interference wave transmitted in one slot appears at a timing that straddles the two slots.
[0009]
In the case of performing the above-described adaptive control on the directivity of the antenna, when an interference wave is detected, the null of the antenna is directed in that direction, but this control is not performed unless the interference wave is detected.
For example, in slot numbers 2, 5, and 8 shown in FIG. 17B, there is no interference wave in the middle of the slot. When adaptive control relating to the directivity of the antenna is performed for a slot in which no interference wave disappears on the way, the weight obtained last by searching the entire slot is the interference wave that appears only in the first half of the slot. May not reflect the effects of
[0010]
Therefore, in slot numbers 2, 5, and 8 shown in FIG. 17B, the adaptive control for removing the influence of the interference wave appearing only in the first half of the slot does not operate well. Therefore, communication is hindered by the influence of the interference wave.
Also, as shown in FIG. 17C, even when two or more interference waves appear in one slot, the adaptive control for removing the influence of the interference wave does not operate well. That is, when the first arriving interference wave or two interference waves are detected, the weight is calculated so as to remove their influence, but since the interference wave does not appear throughout the slot, the period during which the interference wave does not appear , The weight finally determined may not reflect the influence of the interference wave.
[0011]
In general, in the control in a case where the environment fluctuates, the influence of the environment fluctuation can be reduced by applying a forgetting coefficient to a correlation matrix of an input signal. However, in order to use the forgetting factor when performing the adaptive control on the directivity of the antenna, the forgetting factor must be determined according to the arrival timing of the interference wave, so that it is difficult to determine the forgetting factor.
[0012]
The present invention provides an array antenna apparatus for a mobile communication base station and a control method therefor, in an environment where an interference wave not synchronized with the timing of a signal slot used in a specific base station arrives, the influence of the interference wave. The main objective is to improve the ability to reduce.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In one aspect of the invention,A wireless transmitting / receiving unit, an antenna array connected to the wireless transmitting / receiving unit, and an amplitude / phase variable unit that changes an amplitude and a phase of a signal of each element constituting the antenna array, and controls the amplitude / phase variable unit. In the method of controlling an array antenna for a mobile communication base station, which changes the directional characteristics of the antenna array, the level of a received signal is determined for each slot divided on a time axis of a signal used for communication by a predetermined value. Compared to the interference wave identification level, the level of the signal from the received signal of the period of the interference wave identification level or moreSignal as a specific signal componentAn amplitude and a phase value that extract and generate a synthesized signal by synthesizing a known signal and the specific signal component extracted for each element of the antenna array, and minimize an error between the synthesized signal and the known signal And giving the amplitude and phase values to the amplitude / phase variable device.You.
[0014]
in this caseIt is assumed that the timing of each slot in the controlled base station and the appearance timing of the interference wave are not synchronized. For example, when a single interference wave appears in one slot, the timing of the control target base station and the appearance timing of the interference wave are shifted, so that the period in which the interference wave exists in one slot is Non-existing periods are included.
[0015]
in this caseThe presence or absence of an interference wave is detected by comparing the level of the received signal with the interference wave identification level. Then, only the signal component in the period in which the interference wave exists is extracted as the specific signal component, and this signal component is used for adaptive control of the directional characteristics of the antenna.
Therefore, even when there is a period in which no interference wave is included in one slot due to an asynchronous interference wave, the directivity of the antenna is controlled in response to the interference wave detected in another period. Therefore, the malfunction of the adaptive control is prevented.
[0016]
In one embodiment of the present invention,When a plurality of the specific signal components are detected in a single slot, the plurality of specific signal components are extracted.You.
When there are a plurality of interference waves, the interference waves may appear in two or more different periods in one slot.This aspectThen, when a plurality of the specific signal components are detected in a single slot, the plurality of the specific signal components are extracted. Therefore, adaptive control of the directivity of the antenna is performed for each of the plurality of interference waves. Is performed.
[0017]
Claim 1A radio transmitting / receiving unit, an antenna array connected to the radio transmitting / receiving unit, and an amplitude / phase variable unit that changes the amplitude and phase of a signal of each element constituting the antenna array. In a method for controlling an array antenna for a mobile communication base station, which controls and changes the directional characteristics of the antenna array, the level of a received signal is determined for each slot divided on a time axis of a signal used for communication. While comparing with a predetermined interference wave identification level, if the signal level is equal to or higher than the interference wave identification level, the fluctuation range of the signal level is compared with a plurality of predetermined interference levels, and the received signal is compared with the predetermined interference level. In the period where the signal level is equal to or higher than the interference wave identification level and the variation width is equal to or higher than the plurality of interference levelsSignal as a specific signal componentAn amplitude and a phase value that extract and generate a synthesized signal by synthesizing a known signal and the specific signal component extracted for each element of the antenna array, and minimize an error between the synthesized signal and the known signal And giving the amplitude and phase values to the amplitude / phase variable device.
[0018]
When there are a plurality of interference waves, a plurality of interference waves may appear overlapping in the same period in one slot. When the appearance timings of a plurality of interference waves overlap, the fluctuation range of the reception level of the interference wave detected by the control target base station increases.
In the present invention, the presence or absence of an interference wave is identified by comparing the level of the received signal with the interference wave identification level. Further, when an interference wave is being detected, whether the interference wave is single or plural is identified by comparing the fluctuation range of the level of the received signal with a plurality of interference levels. Then, a signal in a period where the level of the received signal is equal to or higher than the interference wave identification level and the fluctuation width is equal to or higher than a plurality of interference levels is extracted as a specific signal component.
[0019]
Therefore, adaptive control of the directional characteristics of the antenna is performed based only on the signal components in the period in which a plurality of interference waves appear overlapping. Thereby, the directional characteristics of the antenna are controlled so as to adapt to all of the plurality of interference waves.
Claim 2A radio transmitting / receiving unit, an antenna array connected to the radio transmitting / receiving unit, and an amplitude / phase variable unit that changes the amplitude and phase of a signal of each element constituting the antenna array. In a method for controlling an array antenna for a mobile communication base station, which controls and changes the directional characteristics of the antenna array, the level of a received signal is determined for each slot divided on a time axis of a signal used for communication. For a specific slot in which the level of the signal is equal to or higher than the interference wave identification level as compared with a predetermined interference wave identification level, a first time when the first interference wave occurs in a previous slot adjacent to the specific slot. And a second time when a second interference wave disappears in a subsequent slot adjacent to the specific slot, and the first interference is detected in the specific slot. Is determined from the first time, a fourth time during which the second interference wave is generated in the specific slot is determined from the second time, and the third time is calculated. And a fourth time, a signal component of a specific period is extracted from the signal received in the specific slot based on the context of the time slot, and a known signal is extracted for each element of the antenna array. Generating a synthesized signal obtained by synthesizing the signal component of the specific period, calculating an amplitude and a phase value that minimizes an error between the synthesized signal and the known signal, and calculating the amplitude and the phase value by the amplitude and phase. It is provided to a variable device.
[0020]
Even when the appearance timing of the interference wave is not synchronized with the control target base station, the slot length of the interference wave is the same as the slot length of the control target base station. Therefore, the appearance timing of the interference wave in the specific slot can be estimated based on the timing of the interference wave detected in another slot adjacent to the specific slot.
[0021]
For example, when the slot length (period) TS of the control target base station and the interference wave is the same, as shown in FIG. 11A, the interference wave R11 that appears at the time ta1 in the previous slot preceding the slot of interest is Disappears when the same time TS as one slot length has elapsed from time ta1. If the relative time from the start time of the previous slot to time ta1 is TA1, the interference wave R11 disappears when the relative time TA1 has elapsed from the start time of the slot of interest.
[0022]
On the other hand, the interference wave R12 that has disappeared at the time tb2 in the subsequent slot following the slot of interest appears at a time earlier by the slot length TS than the time tb2. If the relative time from the start time of the subsequent slot to the time tb2 is TB2, the interference wave R12 appears at a time earlier by the relative time TB2 than the start time of the target slot. Therefore, in the present invention, the first time at which the first interference wave occurs in the previous slot and the second time at which the second interference wave disappears in the subsequent slot are detected, and A third time at which the first interference wave disappears is obtained from the first time, and a fourth time at which the second interference wave occurs in the specific slot is obtained from the second time.
[0023]
Then, a signal component in a specific period is extracted from the signal received in the specific slot based on the context of the third time and the fourth time on the time axis. The directional characteristics of the antenna are controlled according to the signal components extracted here.
Since the relationship between the third time and the fourth time on the time axis corresponds to the presence or absence of the overlap between the first interference wave and the second interference wave, the signal component extraction range is switched accordingly. This enables desirable directivity control.
[0024]
Claim 3 is Claim 2In the method for controlling an array antenna for a mobile communication base station according to the above, if the fourth time is earlier than a third time, the signal component of the period from the fourth time to the third time is replaced with the signal component. It is characterized by being extracted as a signal component of a specific period.
If the fourth time precedes the third time, the first interference wave and the second interference wave overlap during the period from the fourth time to the third time. By extracting the signal component during this period and controlling the directional characteristics of the antenna according to the signal component, the effects of both the first interference wave and the second interference wave are reduced.
[0025]
Claim 4 is Claim 2In the method for controlling an array antenna for a mobile communication base station according to the above, if the third time is earlier than a fourth time, a signal component in a period from the start of the specific slot to the third time is , And a signal component in a period from the fourth time to the end of the specific slot is extracted as a signal component in the specific period.
[0026]
If the third time precedes the fourth time, the first interference wave and the second interference wave do not overlap and appear at different timings within one slot. Accordingly, the signal component in the period from the start of the specific slot to the third time and the signal component in the period from the fourth time to the end of the specific slot are converted into the signal component in the specific period. As a result, the influence of both the first interference wave and the second interference wave is reduced.
[0027]
In one aspect of the invention,A wireless transmitting and receiving unit, an antenna array connected to the wireless transmitting and receiving unit, and an amplitude and phase variable device for changing the amplitude and phase of the signal of each element constituting the antenna array, controlling the amplitude and phase variable device In the array antenna device for a mobile communication base station, which changes the directional characteristics of the antenna array, the level of the received signal for each slot divided on the time axis of a signal used for communication is determined by a predetermined interference wave. Comparing with the identification level, extracting a specific signal component in a period in which the level of the signal is equal to or higher than the interference wave identification level from the received signal, and extracting a known signal and the identification extracted for each element of the antenna array; A composite signal is generated by synthesizing the signal components of the above and the known signal, and an amplitude and a phase value for minimizing an error between the synthesized signal and the known signal are calculated. Setting an operation amount calculating means for providing said amplitude phase changing theI can.
[0028]
Claim 5Comprises a radio transmitting / receiving unit, an antenna array connected to the radio transmitting / receiving unit, and an amplitude / phase variable unit for changing an amplitude and a phase of a signal of each element constituting the antenna array, and controlling the amplitude / phase variable unit. In the array antenna apparatus for a mobile communication base station, which changes the directional characteristics of the antenna array, the level of a received signal is determined by a predetermined interference for each slot divided on the time axis of a signal used for communication. A comparison with a wave identification level, and when the level of the signal is equal to or higher than the interference wave identification level, a fluctuation range of the signal level is compared with a plurality of predetermined interference levels, and the level of the signal is determined from the received signal. Extracts a specific signal component in a period that is equal to or more than the interference wave identification level and a fluctuation width is equal to or more than the plurality of interference levels, Generate a synthesized signal by synthesizing the specific signal component extracted for each element, calculate an amplitude and a phase value that minimizes an error between the synthesized signal and the known signal, and calculate the amplitude and the phase value. An operation amount calculating means to be provided to the amplitude / phase variable device is provided.
[0029]
Claim 6Comprises a radio transmitting / receiving unit, an antenna array connected to the radio transmitting / receiving unit, and an amplitude / phase variable unit for changing an amplitude and a phase of a signal of each element constituting the antenna array, and controlling the amplitude / phase variable unit. In the array antenna apparatus for a mobile communication base station, which changes the directional characteristics of the antenna array, the level of a received signal is determined by a predetermined interference for each slot divided on the time axis of a signal used for communication. As compared with a wave identification level, for a specific slot whose signal level is equal to or higher than the interference wave identification level, a first time at which a first interference wave has occurred in a previous slot adjacent to the specific slot, Detecting a second time when the second interference wave disappears in a subsequent slot adjacent to the specific slot, and the first interference wave disappears in the specific slot A third time from the first time, a fourth time during which the second interference wave occurs in the specific slot is determined from the second time, and the third time and the third time are calculated. Based on the time-series relationship with the time of time 4, the signal component of the specific period is extracted from the signal received in the specific slot, and the known signal and the element extracted for each element of the antenna array are extracted. Generating a synthesized signal obtained by synthesizing a signal component of a specific period, calculating an amplitude and a phase value that minimizes an error between the synthesized signal and the known signal, and calculating the amplitude and the phase value by using the amplitude and phase variable device. Is provided with an operation amount calculating means.
[0030]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(First Embodiment)
The configuration and operation of the mobile communication base station array antenna device of this embodiment are shown in FIGS. 1 to 8 and FIGS. This formClaim 1 and Claim 5Corresponding to
[0031]
FIG. 1 is a block diagram schematically showing a configuration of an array antenna device for a mobile communication base station according to this embodiment. FIG. 2 is a flowchart showing the contents of the empty slot search process in the apparatus shown in FIG. FIG. 3 is a time chart showing an example of a received signal.
FIG. 4 is a waveform diagram showing signals when one and two interference waves are included in a received signal. 5 and 6 are graphs showing the distribution of DU1R according to the level of the interference wave. FIG. 7 is a graph showing the maximum antenna height at which a communication slot can be secured.
[0032]
FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of the directivity control system of the antenna in the apparatus shown in FIG. FIG. 13 is a plan view showing an example of the arrangement of each base station in an environment in which the apparatus of FIG. 1 is used. FIG. 14 is a perspective view showing an example of a communication area of each base station in an environment in which the apparatus of FIG. 1 is used.
FIG. 15 is a perspective view showing an example of a path of an interference wave received by the device of FIG. FIG. 16 is a plan view showing an example of the directivity characteristics of the antenna and the arrival direction of the interference wave. FIG. 17 is a time chart showing an example of the relative timing between each slot and the interference wave in the apparatus shown in FIG.
[0033]
FIG. 18 is a time chart showing an example of a received signal. FIG. 19 is a schematic diagram showing the contents of processing on the signal shown in FIG.
In this embodiment, the variable amplitude / phase device according to claim 1 is embodied as the variable amplitude / phase units 57 to 59 and the variable amplitude / phase unit 17. Further, the interference wave identification level of claim 1 and the multiple interference levels of claim 3 are embodied as threshold values La and Lc, respectively. The operation amount calculating means according to claims 7 and 8 is embodied as an amplitude / phase control unit 19.
[0034]
Referring to FIG. 1, the array antenna device for a mobile communication base station includes a transmitting / receiving device 11, an antenna 12, and an amplitude / phase control unit 19. The transmitting / receiving device 11 includes a receiving device 13, a transmitting device 14, an A / D converter 15, a D / A converter 16, an amplitude / phase variable unit 17, and an amplitude / phase variable unit 18. The amplitude / phase control unit 19 controls the reception level. It includes a detector 110, a level determination unit 111, a level fluctuation determination unit 112, and a known signal generation unit 113.
[0035]
The antenna 12 connected to the transmitting / receiving device 11 is an array antenna including a plurality of elements. In this example, the antenna 12 is composed of three elements.
The amplitude / phase varying unit 17 has a function of adjusting the amplitude and phase of each of the three received signals received by the antenna 12. The amplitude / phase variable section 18 has a function of adjusting the amplitude and phase of three transmission signals transmitted from the respective elements of the antenna 12.
[0036]
The signals of the three systems received by the antenna 12 are combined in the logic unit 114 after the phase and amplitude are adjusted in the amplitude / phase variable unit 17. The directional characteristics of the antenna 12 with respect to the signal to be received are adjusted by changing the amount of adjustment of the phase and amplitude, which are the operation amounts in the amplitude / phase variable unit 17.
Similarly, the directional characteristics of the antenna 12 with respect to the signal to be transmitted are adjusted by changing the adjustment amounts of the phase and the amplitude in the amplitude / phase variable unit 18.
[0037]
Generally, an array antenna has directivity. In this directional characteristic, a null point at which the antenna gain becomes very small in a specific direction is formed. By adjusting the operation amounts of the amplitude / phase varying units 17 and 18, the direction of the null point of the directional characteristics of the antenna 12 can be changed.
Therefore, if the directivity is controlled such that the direction of the null point of the directivity coincides with the arrival direction of the interference wave as shown in FIG. 16, the influence of the interference wave can be reduced.
[0038]
Although FIG. 1 shows a configuration in which the amplitude and phase of a signal are adjusted by digital signal processing, the configuration may be changed so as to adjust the amplitude and phase of the signal using an analog signal processing circuit.
[0039]
As shown in FIG. 1, the transmitting / receiving device 11 and the amplitude / phase control unit 19 are connected to each other. In order to detect an interference wave, three signals received by the transmission / reception device 11 are input to the amplitude / phase control unit 19.
The amplitude / phase control unit 19 calculates an amplitude and a phase value that determine the directional characteristics of the antenna. The amplitude and phase values are output to the amplitude / phase variable units 17 and 18 of the transmission / reception device 11.
[0040]
FIG. 8 shows the basic configuration of the antenna directivity control system in the apparatus shown in FIG. The control system shown in FIG. 8 will be described.
In the apparatus shown in FIG. 1, before transmitting a signal, the presence or absence of an empty slot is checked while adjusting the directivity of the antenna 12. Therefore, the signals arriving at the device (base station) in FIG. 1 at that time are all interference signals, and there is no desired wave.
[0041]
Generally, in this type of directivity control, the component of the interference wave is reduced as much as possible, and the directivity of the antenna is controlled so that the component of the desired wave can be extracted.
Therefore, in order to enable detection of a desirable directional characteristic, a known signal instead of a desired wave is prepared. The known signal generator 113 shown in FIGS. 1 and 8 generates at least one known signal instead of the desired wave. In practice, a signal obtained by modulating a pseudo random number such as a PN code is used as a known signal.
[0042]
The phase variable units 51, 52, and 53 generate, from the known signals output by the known signal generation unit 113, signals whose phases have been adjusted to generate known signals arriving from a predetermined direction θo.
The amount of phase adjustment of the phase variable units 51, 52, and 53 is determined by the direction θo of the known signal and the element array and element spacing of the antenna array.
[0043]
When the position vectors of the three elements of the antenna 12 are represented by r1, r2, and r3, the phase adjustment amount φ1 of the phase variable unit 51, the phase adjustment amount φ2 of the phase variable unit 52, and the phase adjustment amount φ2 of the phase variable unit 53 The phase adjustment amount φ3 is represented by the following equations.
φ1 = k · r1 (1)
φ2 = k · r2 (2)
φ3 = kr3 (3)
k = 2π / λ · (i · cos θo + j · sin θo) (4)
i: X-axis unit vector in horizontal plane
j: Unit vector in the Y-axis direction in the horizontal plane
λ: wavelength
The three-system reception signals output from the A / D converter 15 are applied to the signal synthesis units 54, 55 and 56 via the filter 30. The signal combining units 54, 55 and 56 output signals obtained by combining the signals output from the phase varying units 51, 52 and 53 and the received signals.
[0044]
The signals output from the signal synthesizing units 54, 55 and 56 are applied to the signal synthesizing unit 60 after their amplitude and phase are adjusted by the amplitude and phase changing units 57, 58 and 59, respectively. The amount of adjustment of the amplitude and phase of each of the signal combining units 54, 55 and 56 is controlled by the LMS control unit 50.
The signal synthesizing section 60 synthesizes and outputs the signal output from the amplitude / phase variable section 57, the signal output from the amplitude / phase variable section 58, and the signal output from the amplitude / phase variable section 59.
[0045]
The LMS control unit 50 converts the amplitude and phase value Px necessary to minimize the difference between the synthesized signal output from the signal synthesis unit 60 and the known signal output from the known signal generation unit 113 into an LMS (Least Mean Square). The search is performed while adjusting the weights (amplitude and phase value) of the amplitude / phase variable units 57, 58, 59 using an adaptive algorithm such as the method (1).
By giving the amplitude and phase value (amplitude and phase value) Px obtained by the LMS control unit 50 to the amplitude and phase variable units 17 and 18, the directivity of the antenna 12 is adjusted so that the influence of the interference wave is minimized. Can be sent and received.
[0046]
In the filter 30 shown in FIG. 8, only a specific signal component is extracted in order to prevent a malfunction of the directivity control when the timing of the signal slot does not match the timing of the interference wave in the base station to be controlled.
Further, the filter 30 includes the reception level detector 110, the level determination unit 111, and the level fluctuation determination unit 112 illustrated in FIG.
[0047]
The specific processing contents regarding the filter 30 are shown in the processing shown in FIG. The process shown in FIG. 2 is a control for searching for an available empty slot from among the M slots. The search is executed while adjusting the directivity of the antenna to reduce the influence of the interference wave. . Hereinafter, the processing of FIG. 2 will be described.
In step S01, one slot is selected as a target slot. This attention slot becomes a processing target in the following steps. For example, when one slot in the period TS from time t00 to t03 shown in FIG. 3A is selected as the target slot, the process is performed on the received signal at time t00 to t03.
[0048]
In step S02, the level of the received signal is compared with a predetermined threshold La in order to check whether or not an interference wave exists in the slot of interest. Even if it is temporary, if the level of the signal received in the slot of interest is greater than the threshold value La, it is determined that there is an interference wave. Then, the process proceeds to step S03.
In step S03, a period T0 in which the received signal level is higher than the threshold La is detected in the target slot in which the signal level higher than the threshold La is detected. For example, when a plurality of interference waves appear at different times as shown in FIG. 3D, a plurality of periods T0 are detected.
[0049]
Here, the period T0 that is detected first is distinguished as the period T0 (1), and the period detected next is distinguished as the period T0 (2). For example, in the example of FIGS. 3A, 3B, and 3C, only one period T0 (1) is detected, but in the example of FIG. 3D, two periods T0 (1), T0. (2) is detected.
FIG. 3 shows an example in which two interference waves arrive at one slot, but the same can be considered when the number of interference waves is three or more.
[0050]
When one interference wave arrives, signal X (m) at time m obtained by the receiving device is represented by the following equation.
X (m) = I (m) + N (m) (5)
I (m): intensity of interference wave
N (m): thermal noise generated in the device
If the threshold value La for determining the level of the interference wave is sufficiently larger than the thermal noise N (m), and the base stations are in line of sight and the influence of the delay wave due to the interference wave can be ignored, the signal X (m) Is approximately equal to the intensity of the interference wave.
[0051]
On the other hand, when two or more interference waves arrive, if the i-th interference wave is Ii (m), the signal X (m) is represented by the following equation.
X (m) = ΣIi (m) + N (m) (6)
When a plurality of interference waves appear simultaneously, the received signal is represented as a composite wave of the interference waves, so that the level of the received signal greatly fluctuates.
[0052]
For example, as shown in FIG. 4, when only one interfering wave arrives, the signal level changes by about ± 3 dB around the level of the interfering wave, while two or more interfering waves arrive. , The fluctuation range of the reception level exceeds 10 dB.
Therefore, by comparing the fluctuation range of the reception level with the predetermined threshold Lc (for example, 6 dB), it is possible to identify whether a plurality of interference waves appear at the same timing.
[0053]
For example, when there are only two interference waves, the signal component in the period in which the level fluctuation of the received signal is large includes both components of the two interference waves. Therefore, if the directional characteristics of the antenna are adjusted so as to reduce the signal components that appear during the period in which the level fluctuation of the received signal is large, the influence of all the interference waves can be reduced once as long as the following formula is satisfied. Can be reduced.
[0054]
Degree of freedom of antenna array ≧ number of interference waves (7)
Degree of freedom of antenna array: (number of antenna elements -1)
In step S04 in FIG. 2, it is determined whether there is one or more periods T0 in which the received signal level is higher than the threshold value La. In the examples shown in FIGS. 3A, 3B, 3C and 18, only one period T0 is detected, so that the process proceeds from step S04 to S05. In the example shown in FIG. 3D, since two periods T0 (1) and T0 (2) are detected, the process proceeds from step S04 to S06.
[0055]
In steps S05 and S06, the fluctuation range of the received signal level is compared with the threshold Lc. If the fluctuation width of the signal level is within the threshold value Lc in step S05, the process proceeds to step S08. If the fluctuation range of the signal level is within the threshold value Lc in step S06, the process proceeds to step S09. If the fluctuation range of the signal level exceeds the threshold Lc in step S05 or S06, the process proceeds to step S07.
[0056]
In step S07, it is considered that a plurality of interference waves appear simultaneously. Then, as shown in FIGS. 3A, 3B, and 3C, the signal component in the period T11 in which the interference waves overlap is extracted.
Also, as shown in FIG. 18, for example, when the interference waves overlap each other in two periods D1 and D2 in the slot of interest, the signal components of both periods D1 and D2 are combined and extracted.
[0057]
When combining signal components for a plurality of periods, the lengths of the plurality of periods are not necessarily the same. Special processing is required when combining signal components of a plurality of periods having different lengths from each other as in periods D1 and D2 in FIG.
That is, when the maximum period is Dmax among a plurality of periods in which the overlap of the interference waves is detected, it is necessary to adjust the length of the signal component in the period other than Dmax to Dmax.
[0058]
For example, when the signal components of the periods D1 and D2 in FIG. 18 are combined, since the period D1 is larger than the period D2, the length of the signal component of the period D2 is the same as the signal component of the period D1 as follows. To When the following Expression 8 is satisfied, the correction may be performed according to Expression 9 before combining.
D1 / D2 = α mod β (α, β: an integer of 0 or more) (8)
D1 = α · D2 + β (9)
That is, as shown in FIG. 19, the sum of the signal component obtained by multiplying the signal component of the period D2 by α and the component corresponding to the period β among the signal components of the period D2 is added to the signal component of the period D1. Can be synthesized.
[0059]
In step S08 of FIG. 2, it is assumed that the number of interference waves appearing in the slot of interest is single. Then, only the signal component in the period T0 (1) in which the received signal level is larger than the threshold value La is extracted.
In step S09, as shown in FIG. 3D, it is considered that two interference waves exist at independent times. Then, the signal component of the period T0 (1) and the signal component of the period T0 (2) whose level is larger than the threshold value La are extracted from the received signal.
[0060]
Even when the signal component of the period T0 (1) and the signal component of the period T0 (2) are combined, the lengths of the periods T0 (1) and T0 (2) are not necessarily the same. Therefore, similarly to the example of FIG. 19, it is necessary to correct each signal component so that the lengths of T0 (1) and T0 (2) become uniform, and then combine them.
Only the signal components extracted in steps S07, S08 or S09 are output from the filter 30 shown in FIG. 8 and applied to the signal synthesizing units 54, 55 and 56, respectively. That is, steps S07, S08, and S09 correspond to the filter 30.
[0061]
In step S10, a known signal is generated as a desired wave of the base station. This known signal is output from known signal generating section 113 shown in FIG.
In step S11, the signal obtained by weighting the amplitude and phase of the received signal extracted by the filter 30 and the known signal generated in step S10 are combined for each antenna element system.
[0062]
In step S12, weights (amplitude and phase value) are obtained using an adaptive algorithm such as the LMS method so that the difference between the synthesized signal in step S11 and the known signal in step S10 is minimized.
In step S13, the latest weighting factor obtained in step S12 is set in the amplitude / phase variable units 57, 58, and 59, and the level of the synthesized signal of the received signal obtained at the output of the signal synthesizing unit 60 is calculated.
[0063]
In step S14, the signal level of the combined signal is compared with a predetermined threshold value to check whether or not the interference wave has been removed by the directivity control.
When the level of the interference wave is sufficiently reduced by the above-described directivity control, the target slot currently being processed is regarded as an empty slot. When the level of the interference wave is large, the slot of interest is regarded as being used, and the search for the next slot is started.
[0064]
When the level of the interference wave has been sufficiently reduced, the weight coefficient of the determined directional characteristic is given to the amplitude / phase variable units 17 and 18 to start communication.
Here, it is assumed that there is no mismatch between the amplitude and the phase of each branch in the receiving device and the transmitting device. If there is a mismatch, it is possible to correct it by checking it in advance and creating a table.
[0065]
The effect of the present invention in the first embodiment was confirmed by the following computer simulation. That is, in the environment shown in FIGS. 3A and 3D, the method of the present invention shown in FIG. 2 is compared with a comparative example in which control is performed according to all signal components in a slot including an interference wave.
The simulation conditions are as follows. In this example, the length of one slot divided into 200 is represented by a time unit called a symbol. That is, the length of one slot is 200 symbols. In the environment of FIG. 3A, it is assumed that the first interference wave arrives in the middle of the slot before the target slot and does not arrive at 70 symbols of the target slot (relative value from the start of the slot: the same applies hereinafter). did. The second interference wave is assumed to arrive from among 50 symbols in the middle of the target slot, and reaches the end of the target slot. In the environment shown in FIG. 3B, the first interference wave arrives from the middle of the slot before the target slot and disappears in 20 symbols of the target slot.
[0066]
It is assumed that the second interference wave arrives from 25 symbols in the middle of the target slot and reaches the end of the target slot. Since there are two interference waves, a three-element array was used. The pseudo signal (desired wave) arrives from the 0 degree direction. The level of the pseudo signal was 25 dBμV. Also, the arrival directions of the first interference wave and the second interference wave were set to 120 degrees and 200 degrees, respectively.
[0067]
The levels of these interference waves were changed, and the output level difference between the desired wave and the first interference wave (output DU1R; Desired to Undesired 1 Signal amplitude ratio) was examined, and the interference suppression effect of the present invention was examined. Here, the output level difference between the desired wave and the interference wave is defined as follows.
DU1R = (output level of desired wave 1 direction (0 degree) × input level of desired wave 1) / (output level of interference wave 1 direction (120 degrees) × input level of first interference wave) (10)
As shown in FIG. 5, if the directivity control is performed only at the time when the interference wave arrives, a sufficient DU1R cannot be obtained when the first interference wave level is higher than the desired wave. This operates to form a null in the first interference wave at the beginning of the slot, but is obtained at the end of the slot because the first interference wave does not arrive in the middle of the slot and the second interference wave arrives. This is because, in the directivity pattern, the operation of pointing a null to the second interference wave is prioritized, and a sufficient null is not formed in the direction of the first interference wave.
[0068]
On the other hand, in the present invention, since control is performed in accordance with the result of extracting only the time at which two interference waves actually arrive, a directional null point is formed for each of the two interference waves. As a result, a high output DU1R is obtained as compared with the comparative example.
The same effect as in FIG. 5 can be confirmed from FIG. In this case, the arrival times of the two interference waves are independent. Therefore, in the present invention, by synthesizing the interference waves of these independent times, it can be determined that the two interference waves arrive at the same time. It is equivalent, and the same interference wave removing capability as that of FIG. 5 can be obtained.
[0069]
Further, the effects of the control method shown in FIG. 2 were confirmed by the following computer simulation.
As a system, a TDMA scheme is assumed in which a plurality of base stations operate at the same time by using a plurality of base stations communicating at different times using M slots that are temporally divided by a single frequency.
[0070]
As an installation environment of the base stations, an environment in which one high antenna height base station having a height H is installed in an area where many low antenna height base stations having a height of 7 m are arranged. At this time, the maximum antenna height at which the high antenna high base station can secure the communication slot was compared between the case where the omnidirectional antenna was used and the case of the antenna of FIG. The availability of each communication slot was determined based on whether the signal strength arriving at each slot was above or below a certain threshold. Also, it was assumed that the slot timings of all base stations were all asynchronous to the slots.
[0071]
FIG. 7 shows a comparison of the maximum antenna height at which a communication slot can be secured when the number of slots is changed. The amplitude and phase values used for the calculation are as shown in FIG. Referring to FIG. 7, it can be seen that when the number of slots is 90, with an omnidirectional antenna, if the height of the base station is set to 11 m or more, all slots are filled by interference. On the other hand, in the present invention, an empty slot can be secured even if the height of the base station is increased to 30 m.
[0072]
When this difference in antenna height is converted into a zone length, the zone length can be increased by a factor of 1.4 by using the present invention. In addition, an empty slot can be secured at a maximum height of about 3.5 m as compared with a case where control is performed only based on the time when an interference wave arrives. Thus, the effectiveness of the present invention can be confirmed.
(Second embodiment)
The configuration and operation of the mobile communication base station array antenna device of this embodiment are shown in FIGS. This formClaim 2, Claim 3, Claim 4 and Claim 6Corresponding to
[0073]
FIG. 9 is a block diagram schematically showing the configuration of an array antenna device for a mobile communication base station according to this embodiment. FIG. 10 is a flow chart showing the contents of the empty slot search processing in the apparatus of FIG.
FIG. 11 is a time chart showing an example of a received signal. FIG. 12 is a graph showing the maximum antenna height at which a communication slot can be secured.
[0074]
9 and 10, the same components and processing steps as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals or step numbers. The description of the same parts as those in the first embodiment is omitted.
Referring to FIG. 9, the array antenna device for a mobile communication base station includes a transmitting / receiving device 11, an antenna 12, and an amplitude / phase control unit 21. The amplitude / phase control unit 21 includes two slot delay circuits 211, a reception level detector 212, a level determination unit 213, and a known signal generation unit 113.
[0075]
In this mode, it is necessary to simultaneously monitor signals of three consecutive slots. Therefore, the configuration is such that signals of three consecutive slots can be extracted at the same timing by using two slot delay circuits 211. The reception level detector 212 simultaneously monitors signals of three consecutive slots.
Hereinafter, the processing of each step shown in FIG. 10 will be described. As in the first embodiment, the reception level and the threshold value La are compared in step S02 with respect to the target slot selected in step S01. If the reception level is higher than the threshold value La, that is, if an interference wave is detected in the target slot, the process proceeds to step S21.
[0076]
In step S21, the reception level in the previous slot that appears earlier by the time period TS than the current slot of interest is monitored, and a time (time) ta1 in which the reception level exceeds the threshold La from a state where the reception level is lower than the threshold La is detected.
[0077]
For example, referring to FIG. 11A, the interference wave R11 appears at the time ta1 in the previous slot and disappears at the time ta2 in the slot of interest. Since the length of one slot of the interference wave R11 is constant, the time ta2 can be estimated from the time ta1.
For example, if the length of one slot of the interference wave R11 is the same as the length TS of one slot of the base station to be controlled, the time ta2 is the time obtained by adding the length TS of one slot to the time ta1.
[0078]
In addition, as shown in FIG. 11A, when the period from the time when the previous slot starts to the time ta1 is TA1, the time ta2 elapses after the period TA1 from the time t00 when the slot of interest starts. In step S22 in FIG. 10, the time ta2 is estimated by the above method.
In step S23, the reception level in the subsequent slot that appears later than the current slot of interest by the period TS is monitored, and the time (time) tb2 at which the reception level exceeds the threshold La and falls below the threshold La is detected.
[0079]
For example, referring to FIG. 11A, the interference wave R12 appears at the time tb1 in the slot of interest and disappears at the time tb2 in the subsequent slot. Since the length of one slot of the interference wave R12 is constant, the time tb1 can be estimated from the time tb2.
For example, if the length of one slot of the interference wave R12 is the same as the length TS of one slot of the control target base station, the time tb1 is a time obtained by subtracting the length TS of one slot from the time tb2.
[0080]
In addition, as shown in FIG. 11A, when the period from the start time of the subsequent slot to time tb2 is TB2, the time tb1 is reached when the period TB2 has elapsed from the start time t00 of the slot of interest. In step S24 in FIG. 10, the time tb1 is estimated by the above method.
Only by comparing the reception level with the threshold value La as in step S02, it is not possible to identify whether or not a plurality of interference waves R11 and R12 overlap in the slot of interest, for example, as shown in FIG.
[0081]
In the first embodiment, the presence or absence of the overlap of a plurality of interference waves is identified based on the magnitude of the fluctuation range of the reception level. In this embodiment, at the time ta1 when the interference wave R11 appears in the previous slot and in the subsequent slot, The time tb2 when the interference wave R12 disappears is detected, and based on those times, the presence or absence of the overlap of a plurality of interference waves is identified.
Specifically, the two times ta2 and tb1 are compared in step S25 in FIG. For example, as shown in FIGS. 11 (a), (b), and (c), when two interference waves R11 and R12 appear in the slot of interest in duplicate, the time ta2 is larger than the time tb1. Also, as shown in FIG. 11D, when the periods in which the two interference waves R11 and R12 appear are independent of each other, the time ta2 is smaller than the time tb1.
[0082]
When the time ta2 is larger than the time tb1, the process proceeds from step S25 to S26, and when the time ta2 is smaller than the time tb1, the process proceeds from step S25 to S27.
In step S26, only the signal components in the period Tx (see FIG. 11A) between the time tb1 and the time ta2 are extracted.
[0083]
In step S27, the signal component of the period Tx1 from the start of the slot of interest to the time ta2 and the signal component of the period Tx2 from the time tb1 to the end of the slot of interest are extracted and combined. When the length of the period Tx1 and the length of the period Tx2 do not match, the two signal components are aligned using the method shown in FIG. 19 and then synthesized.
[0084]
In order to confirm the effects of the present invention in this mode, the following computer simulation was performed. The system is assumed to be a TDMA scheme in which M slots are temporally divided by a single frequency, and a plurality of base stations operate at the same time by a plurality of base stations communicating at different times.
[0085]
As an installation environment of the base stations, an environment in which one high antenna height base station having a height H is installed in an area where many low antenna height base stations having a height of 7 m are arranged. At this time, the maximum antenna height at which the high antenna high base station can secure a communication slot is determined by comparing the case where the processing illustrated in FIG. 10 is performed with the directivity control using all the signal components in the slot. And were compared.
[0086]
The availability of each communication slot was determined based on whether the signal strength arriving at each slot was above or below a certain threshold. Also, it was assumed that the slot timings of all base stations were all asynchronous to the slots.
FIG. 12 shows the maximum antenna height at which a communication slot can be secured when the number of slots is changed. The amplitude and phase values used for the calculation are the same as those shown in FIG. Referring to FIG. 12, when the number of slots is 90, in the present invention, empty slots can be secured even if the height of the base station is increased to 29 m. An empty slot can be secured even at a height of up to about 2 m as compared with a comparative example in which control is performed only by the time when an interference wave arrives, and the effectiveness of the present invention can be confirmed.
[0087]
In the first and second embodiments, the case where the number of elements of the array antenna to be used is three has been described, but the number of elements of the antenna may be changed as necessary.
In the first embodiment and the second embodiment, the LMS method is used as an algorithm for controlling the directivity so that the error between the known signal and the output signal is minimized. Other MMSE (Minum mean square error) methods may be used.
[0088]
【The invention's effect】
As described above, when the present invention is used, interference can be reduced even when the transmission timing from an adjacent base station is asynchronous. Therefore, a base station can be installed at a high place, which is effective in expanding a communication area of a micro cell. is there.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram schematically illustrating a configuration of an array antenna device for a mobile communication base station according to a first embodiment.
FIG. 2 is a flowchart showing the contents of an empty slot search process in the apparatus shown in FIG.
FIG. 3 is a time chart illustrating an example of a received signal.
FIG. 4 is a waveform diagram showing signals when one and two interference waves are included in a received signal.
FIG. 5 is a graph showing the distribution of DU1R according to the level of an interference wave.
FIG. 6 is a graph showing the distribution of DU1R according to the level of an interference wave.
FIG. 7 is a graph showing the maximum antenna height at which a communication slot can be secured.
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of an antenna directivity control system in the apparatus of FIG. 1;
FIG. 9 is a block diagram schematically illustrating a configuration of an array antenna device for a mobile communication base station according to a second embodiment.
FIG. 10 is a flowchart showing the contents of an empty slot search process in the device of FIG. 9;
FIG. 11 is a time chart showing an example of a received signal.
FIG. 12 is a graph showing a maximum antenna height at which a communication slot can be secured.
FIG. 13 is a plan view showing an example of the arrangement of each base station in an environment in which the apparatus of FIG. 1 is used.
14 is a perspective view showing an example of a communication area of each base station in an environment in which the device of FIG. 1 is used.
FIG. 15 is a perspective view showing an example of a path of an interference wave received by the device of FIG. 1;
FIG. 16 is a plan view showing an example of a directivity characteristic of an antenna and an arrival direction of an interference wave.
FIG. 17 is a time chart illustrating an example of relative timing between each slot and an interference wave in the apparatus of FIG. 1;
FIG. 18 is a time chart showing an example of a received signal.
FIG. 19 is a schematic diagram showing the contents of processing on the signal shown in FIG. 18;
[Explanation of symbols]
11 Transceiver
12 Antenna
13 Receiver
14 Transmission device
15 A / D converter
16 D / A converter
17, 18 Amplitude / phase variable section
19, 21 Amplitude / phase controller
30 filters
50 LMS control unit
51, 52, 53 Phase variable section
54, 55, 56, 60, 115 Signal synthesis unit
57, 58, 59 Amplitude / phase variable section
110 reception level detector
111 Level judgment unit
112 Level fluctuation judgment unit
113 Known signal generator
114 Logic Unit
211 Slot delay circuit
212 reception level detector
213 Level judgment unit

Claims

無線送受信部と、該無線送受信部に接続されたアンテナアレーと、該アンテナアレーを構成する各素子の信号について振幅及び位相を変更する振幅位相可変器とを用い、前記振幅位相可変器を制御して前記アンテナアレーの指向特性を変更する移動通信基地局用アレーアンテナの制御方法において、A wireless transmitting / receiving unit, an antenna array connected to the wireless transmitting / receiving unit, and an amplitude / phase variable unit that changes an amplitude and a phase of a signal of each element constituting the antenna array, and controls the amplitude / phase variable unit. A method for controlling an array antenna for a mobile communication base station, wherein the directional characteristic of the antenna array is changed by
通信に利用される信号の時間軸上で区分されたそれぞれのスロットについて、受信された信号のレベルを所定の干渉波識別レベルと比較するとともに、前記信号のレベルが前記干渉波識別レベル以上の場合には、前記信号のレベルの変動幅を所定の複数干渉レベルと比較し、受信された信号から該信号のレベルが前記干渉波識別レベル以上で且つ変動幅が前記複数干渉レベル以上の期間の信号を特定の信号成分として抽出し、For each slot divided on the time axis of a signal used for communication, the received signal level is compared with a predetermined interference wave identification level, and the signal level is equal to or higher than the interference wave identification level. Comparing the fluctuation range of the level of the signal with a plurality of predetermined interference levels, and comparing the received signal with a signal in a period in which the level of the signal is higher than or equal to the interference wave identification level and the fluctuation width is higher than or equal to the plurality of interference levels. Is extracted as a specific signal component,
既知信号と、前記アンテナアレーの素子毎に抽出された前記特定の信号成分とを合成した合成信号を生成し、Generating a composite signal obtained by synthesizing the known signal and the specific signal component extracted for each element of the antenna array,
前記合成信号と前記既知信号との誤差を最小化する振幅及び位相値を算出して、前記振幅及び位相値を前記振幅位相可変器に与えるCalculate an amplitude and phase value that minimizes an error between the synthesized signal and the known signal, and provide the amplitude and phase value to the amplitude / phase variable device.
ことを特徴とする移動通信基地局用アレーアンテナの制御方法。A method for controlling an array antenna for a mobile communication base station.

無線送受信部と、該無線送受信部に接続されたアンテナアレーと、該アンテナアレーを構成する各素子の信号について振幅及び位相を変更する振幅位相可変器とを用い、前記振幅位相可変器を制御して前記アンテナアレーの指向特性を変更する移動通信基地局用アレーアンテナの制御方法において、A wireless transmitting / receiving unit, an antenna array connected to the wireless transmitting / receiving unit, and an amplitude / phase variable unit that changes an amplitude and a phase of a signal of each element constituting the antenna array, and controls the amplitude / phase variable unit. A method for controlling an array antenna for a mobile communication base station, wherein the directional characteristic of the antenna array is changed by
通信に利用される信号の時間軸上で区分されたそれぞれのスロットについて、受信された信号のレベルを所定の干渉波識別レベルと比較し、For each slot partitioned on the time axis of the signal used for communication, compare the level of the received signal with a predetermined interference wave identification level,
前記信号のレベルが前記干渉波識別レベル以上の特定のスロットについては、前記特定のスロットに隣接する前スロットで第１の干渉波が発生した第１の時間と、前記特定のスロットに隣接する後スロットで第２の干渉波が消滅した第２の時間とを検出し、For a specific slot whose signal level is equal to or higher than the interference wave identification level, a first time when the first interference wave occurs in a previous slot adjacent to the specific slot, and after a time adjacent to the specific slot. Detecting a second time at which the second interference wave disappears in the slot,
前記特定のスロットの中で前記第１の干渉波が消滅する第３の時間を前記第１の時間から求め、Obtaining a third time at which the first interference wave disappears in the specific slot from the first time;
前記特定のスロットの中で前記第２の干渉波が発生する第４の時間を前記第２A fourth time at which the second interference wave occurs in the specific slot is set to the second time. の時間から求め、From the time of
前記第３の時間と第４の時間との時間軸上の前後関係に基づいて、前記特定のスロットで受信された信号から特定の期間の信号成分を抽出し、Extracting a signal component of a specific period from a signal received in the specific slot, based on a context on the time axis between the third time and the fourth time;
既知信号と、前記アンテナアレーの素子毎に抽出された前記特定の期間の信号成分とを合成した合成信号を生成し、A known signal and a combined signal generated by combining the signal component of the specific period extracted for each element of the antenna array are generated,
前記合成信号と前記既知信号との誤差を最小化する振幅及び位相値を算出して、前記振幅及び位相値を前記振幅位相可変器に与えるCalculate an amplitude and phase value that minimizes an error between the synthesized signal and the known signal, and provide the amplitude and phase value to the amplitude / phase variable device.
ことを特徴とする移動通信基地局用アレーアンテナの制御方法。A method for controlling an array antenna for a mobile communication base station.

請求項２記載の移動通信基地局用アレーアンテナの制御方法において、前記第４の時間が第３の時間より先行する場合には、前記第４の時間から第３の時間までの期間の信号成分を、前記特定の期間の信号成分として抽出することを特徴とする移動通信基地局用アレーアンテナの制御方法。3. The method for controlling an array antenna for a mobile communication base station according to claim 2, wherein the signal component in the period from the fourth time to the third time is provided when the fourth time is earlier than the third time. Is extracted as a signal component of the specific period.

請求項２記載の移動通信基地局用アレーアンテナの制御方法において、前記第３の時間が第４の時間より先行する場合には、前記特定のスロットの始まりから前記第３の時間までの期間の信号成分と、前記第４の時間から前記特定のスロットの終わりまでの期間の信号成分とを、前記特定の期間の信号成分として抽出することを特徴とする移動通信基地局用アレーアンテナの制御方法。3. The method for controlling an array antenna for a mobile communication base station according to claim 2, wherein, when the third time is earlier than a fourth time, a time period from the start of the specific slot to the third time. A method for controlling an array antenna for a mobile communication base station, comprising extracting a signal component and a signal component in a period from the fourth time to the end of the specific slot as a signal component in the specific period. .

無線送受信部と、該無線送受信部に接続されたアンテナアレーと、該アンテナアレーを構成する各素子の信号について振幅及び位相を変更する振幅位相可変器を備え、前記振幅位相可変器を制御して前記アンテナアレーの指向特性を変更する移動通信基地局用アレーアンテナ装置において、A wireless transmitting / receiving unit, an antenna array connected to the wireless transmitting / receiving unit, and an amplitude / phase variable unit that changes an amplitude and a phase of a signal of each element constituting the antenna array, and controls the amplitude / phase variable unit. In a mobile communication base station array antenna device for changing the directional characteristics of the antenna array,
通信に利用される信号の時間軸上で区分されたそれぞれのスロットについて、受信された信号のレベルを所定の干渉波識別レベルと比較するとともに、前記信号のレベルが前記干渉波識別レベル以上の場合には、前記信号のレベルの変動幅を所定の複数干渉レベルと比較し、受信された信号から該信号のレベルが前記干渉波識別レベル以上で且つ変動幅が前記複数干渉レベル以上の期間の信号を特定の信号成分として抽出し、既知信号と、前記アンテナアレーの素子毎に抽出された前記特定の信号成分とを合成した合成信号を生成し、前記合成信号と前記既知For each slot divided on the time axis of a signal used for communication, the received signal level is compared with a predetermined interference wave identification level, and the signal level is equal to or higher than the interference wave identification level. Comparing the fluctuation range of the level of the signal with a plurality of predetermined interference levels, and comparing the received signal with a signal in a period in which the level of the signal is higher than or equal to the interference wave identification level and the fluctuation width is higher than or equal to the plurality of interference levels. Is extracted as a specific signal component, and a known signal and the specific signal component extracted for each element of the antenna array are combined to generate a combined signal, and the combined signal and the known 信号との誤差を最小化する振幅及び位相値を算出して、前記振幅及び位相値を前記振幅位相可変器に与える操作量算出手段を設けたことを特徴とする移動通信基地局用アレーアンテナ装置。An array antenna device for a mobile communication base station, comprising: an operation amount calculation unit that calculates an amplitude and a phase value for minimizing an error with a signal and provides the amplitude and the phase value to the amplitude and phase variable device. .

無線送受信部と、該無線送受信部に接続されたアンテナアレーと、該アンテナアレーを構成する各素子の信号について振幅及び位相を変更する振幅位相可変器を備え、前記振幅位相可変器を制御して前記アンテナアレーの指向特性を変更する移動通信基地局用アレーアンテナ装置において、A wireless transmitting / receiving unit, an antenna array connected to the wireless transmitting / receiving unit, and an amplitude / phase variable unit that changes an amplitude and a phase of a signal of each element constituting the antenna array, and controls the amplitude / phase variable unit. In a mobile communication base station array antenna device for changing the directional characteristics of the antenna array,
通信に利用される信号の時間軸上で区分されたそれぞれのスロットについて、受信された信号のレベルを所定の干渉波識別レベルと比較し、前記信号のレベルが前記干渉波識別レベル以上の特定のスロットについては、前記特定のスロットに隣接する前スロットで第１の干渉波が発生した第１の時間と、前記特定のスロットに隣接する後スロットで第２の干渉波が消滅した第２の時間とを検出し、前記特定のスロットの中で前記第１の干渉波が消滅する第３の時間を前記第１の時間から求め、前記特定のスロットの中で前記第２の干渉波が発生する第４の時間を前記第２の時間から求め、前記第３の時間と第４の時間との時間軸上の前後関係に基づいて、前記特定のスロットで受信された信号から特定の期間の信号成分を抽出し、既知信号と、前記アンテナアレーの素子毎に抽出された前記特定の期間の信号成分とを合成した合成信号を生成し、前記合成信号と前記既知信号との誤差を最小化する振幅及び位相値を算出して、前記振幅及び位相値を前記振幅位相可変器に与える操作量算出手段を設けたことを特徴とする移動通信基地局用アレーアンテナ装置。For each slot divided on the time axis of the signal used for communication, the level of the received signal is compared with a predetermined interference wave identification level, and the level of the signal is a specific level equal to or higher than the interference wave identification level. As for the slot, a first time when the first interference wave occurs in the previous slot adjacent to the specific slot, and a second time when the second interference wave disappears in the subsequent slot adjacent to the specific slot. And a third time at which the first interference wave disappears in the specific slot is obtained from the first time, and the second interference wave is generated in the specific slot. A fourth time is obtained from the second time, and a signal of a specific period from a signal received in the specific slot is determined based on a time axis context of the third time and the fourth time. Extract the components and add the known signal Generate a synthesized signal by synthesizing the signal component of the specific period extracted for each element of the antenna array, calculate the amplitude and phase value to minimize the error between the synthesized signal and the known signal, An array antenna device for a mobile communication base station, further comprising: an operation amount calculation unit for providing the amplitude and phase value to the amplitude / phase variable unit.