JP4024966B2

JP4024966B2 - アダプティブアレイ基地局

Info

Publication number: JP4024966B2
Application number: JP22685399A
Authority: JP
Inventors: 知好横田
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1999-08-10
Filing date: 1999-08-10
Publication date: 2007-12-19
Anticipated expiration: 2019-08-10
Also published as: JP2001053662A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は移動体通信端末の無線基地局、より具体的にはアンテナコンフィグレーションチェックを自動的に行う機能を備えたアダプティブアレイ基地局に関する。
【０００２】
【従来の技術】
移動体通信端末であるＰＨＳ端末は、通話料金が安く、しかも小型・軽量であるため、発売当初から多くのユーザを獲得することができた。しかし、携帯電話機の通話料金の引下げや、小型・軽量化が実現したことにより、ＰＨＳ端末のメリットが薄れ、逆にデメリットがクローズアップされてＰＨＳ端末から携帯電話機に切り換えるユーザもでてきている。
【０００３】
すなわち、ＰＨＳ端末は、携帯電話機に比べてクリアな音声通話ができるとともに高速データ通信が可能ありかつ電力消費が少ない等のメリットがあるが、携帯電話機に比べて通話エリアが狭く、呼の途中切断が移動中に発生し易く、また電話がかかりにくい等のデメリットがあった。そこで、ＰＨＳ端末のこのような問題を解決する次世代ＰＨＳ基地局として、干渉を抑圧することによってサービスできるエリアを拡大すると同時に、通話品質を改善することができるアダプティブアレイ基地局が開発された。
【０００４】
アダプティブアレイ基地局とは、アダプティブビームフォーミング（Adaptive Beam Forming)およびアダプティブヌルスティアリング(Adaptive Null Steering)のアダプティブアレイ技術を搭載した基地局を意味する。ここで、アダプティブビームフォーミングは通信を行う希望ＰＨＳ端末に対して最大の送信電力で送信することを可能にする機能である。また、アダプティブヌルスティアリングは通信を行わない与干渉ＰＨＳ端末に対して影響を与えないようにヌル送信する機能である。
【０００５】
図３はアダプティブアレイ基地局におけるこれら機能の概略を示した説明図である。図３において、基地局４０はアダプティブアレイ基地局であり、基地局５０は通常のＰＨＳ基地局である。ＰＨＳ端末ＰＳ１はアダプティブアレイ基地局４０と通信を行っており、ＰＨＳ端末ＰＳ２は電波５００により基地局５０と通信を行っている。また、ＰＨＳ端末ＰＳ１とＰＨＳ端末ＰＳ２は同じ周波数で同一タイムスロットを使用して基地局との通信を行っているものとする。
【０００６】
アダプティブアレイ基地局４０はＰＨＳ端末ＰＳ１と通信を行う場合、アダプティブビームフォーミング機能により、希望ＰＨＳ端末であるＰＨＳ端末ＰＳ１に対して最大の送信電力になるように電波の吹き方（振幅と位相）を制御する。アダプティブアレイ基地局４０はまた、アダプティブヌルスティアリング機能を用いて、与干渉ＰＨＳ端末であるＰＨＳ端末ＰＳ２からの上りの干渉（点線５２０）を抑圧するように電波の振幅と位相を制御する。
【０００７】
その結果、アダプティブアレイ基地局４０はＰＨＳ端末ＰＳ１に対して電波４００に示すような最大の送信電力で、かつＰＨＳ端末ＰＳ２に影響を与えないように振幅と位相を制御して電波を吹く。このような電波４００でＰＨＳ端末と通信を行うことにより、上りと下りの干渉抑圧によってＣ／Ｉ（希望レベルと干渉レベルの比）が改善され、希望ＰＨＳ端末との通話品質を著しく向上させることができる。また、アダプティブアレイ基地局では、このように干渉抑圧能力があるので、従来のＰＨＳ基地局と比較して著しく周波数有効利用率を向上させることができ、その結果、トラヒックキャパシティを向上させることができる。
以上説明したようにアダプティブアレイ基地局では、電波を均等に輻射するのでは無く、アダプティブビームフォーミング機能とアダプティブヌルスティアリング機能により電波の振幅と位相を制御して出力する。これにより、希望ＰＨＳ端末には最大の送信電力で送信でき、かつ与干渉ＰＨＳ端末に対してはヌル送信になるように電波に指向性を持たせることができる。
【０００８】
このようなアダプティブアレイ基地局において、従来、基地局のアンテナを含んだハードウェアのコンフィグレーションが正常かどうかのチェックは、基地局を設置した際にローカルまたはリモートで基地局にログインして、無線周波数の送受信部のキャリブレーションを実施し、その結果をチェックすることで判断していた。また、個別にアンテナ異常の検出をＰＨＳ端末から上りの受信電界強度を統計的に処理することで実施していた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来のアダプティブアレイ基地局では、自動的にキャリブレーションを実施してその結果をチェックすることができなかったので、運用する際に多くの時間と労力を必要とするという問題があった。また、ハードウェアに異常が発生した場合に、すぐにその箇所を検出して対処することができなかった。さらに、キャリブレーションのチェックも明確な仕様で実施されていなかった。
【００１０】
また、アンテナやアンテナケーブルの異常を検出する場合、従来技術ではＰＨＳ端末との通話時の上りの受信電界強度を収集して、統計的に処理することが一般的であった。しかし、この方法では、ＰＨＳ端末の位置によっては各アンテナでの受信電界強度に大きなバラツキが生じることがあり、誤検出の原因となるという問題もあった。
本発明はこのような従来技術の課題を解決し、常に最適なアダプティブアレイ効果を発揮できるアダプティブアレイ基地局を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は上述の課題を解決するために、アダプティブアレイ基地局は、第１のアンテナから第ｎのアンテナを備え、通信を行う移動体通信端末に対しては最大の送信電力で通信するアダプティブビームフォーミングを行い、通信を行っていない与干渉移動体通信端末に対しては影響を与えないようにするアダプティブヌルスティアリングを行う。アダプティブアレイ基地局は、第１のアンテナから第ｎのアンテナまで、１本ずつ順番に既知の振幅と位相で微弱な電波を送信し、この電波を送信したアンテナ以外のアンテナでこの送信した電波を受信することで、第１のアンテナから第ｎの各アンテナにおける無線周波数の送受信部の特性のキャリブレーションを、ハードウェアのコンフィグレーションが正常であるか否かを自動的に判断するアンテナコンフィグレーションチェックプログラムが当該基地局にダウンロードされて他の基地局との同期が確立した後、および夜間のトラヒックの少ない時間帯に制御チャネルの送信を止めて他の基地局とのエアー同期を確認した後、に実施する。そして、この実施したキャリブレーションの結果をチェックし、当該基地局のハードウェアのコンフィグレーションが正常であるか否かを自動的に判断するアンテナコンフィグレーションチェックを行うことで、常に最適なアダプティブアレイ効果を発揮できるようにする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に添付図面を参照して本発明によるアダプティブアレイ基地局の実施の形態を詳細に説明する。
図１を参照すると、本発明によるアダプティブアレイ基地局をデジタル無線通信用アダブティブアレイ基地局であるＰＨＳ基地局に適用したときの実施の形態を示す機能ブロック図が示されている。
本実施の形態によるアダブティブアレイ基地局は、設置時も含めて定期的にアンテナを含んだハードウェアのコンフィグレーションをチェックする機能を備えているので、常に最適なアダブティブアレイ効果が期待できる。なお、本明細書において、無線周波数の送受信部の特性をキャリブレーションする機能を利用したハードウェアのコンフィグレーションチェックを、アンテナコンフィグレーションチェックと称している。
【００１３】
図１において、本実施の形態によるアダプティブアレイ基地局１０は、４つのアンテナＡＮＴ１〜ＡＮＴ４を備え、これらアンテナＡＮＴが送受信切り替えスイッチ１２に接続されている。送受信切り替えスイッチ１２は、これらアンテナＡＮＴ１〜ＡＮＴ４を時分割で制御して送信と受信との切り替え制御を行っている。送受信切り替えスイッチ１２には受信系モジュール１４と送信系モジュール２２とが接続されている。
【００１４】
受信系モジュール１４は、各アンテナＡＮＴ毎に備えた、４つのローノイズ増幅器（ＬＮＡ）１６、ダウンコンバータ（Ｄ／Ｃ）１８、Ａ／Ｄコンバータ（Ａ／Ｓ）２０により構成されている。受信系モジュール１４はまた、モデム部３０に接続され、ローノイズ増幅器１６、ダウンコンバータ１８およびＡ／Ｄコンバータ（Ａ／Ｓ）２０は、信号経路である送受信切り替えスイッチ１２からモデム部３０に向かってこの順番で接続されている。
【００１５】
送信系モジュール２２は、同様に、各アンテナＡＮＴ毎に備えた、４つのＤ／Ａコンバータ（Ｄ／Ａ）２４、アッパコンバータ（Ｕ／Ｃ）２６、電力増幅器（Ｐ／Ａ）２８により構成されている。送信系モジュール２２はまた、モデム部３０に接続され、Ｄ／Ａコンバータ２４、アッパコンバータ２６および電力増幅器２８は、信号経路であるモデム部３０から送受信系切り替えスイッチ１２に向かってこの順番で接続されている。
【００１６】
モデム部３０は、複数のＣＰＵから構成されており、送受信データの変復調およびデジタル信号処理による位相制御を行なっている。具体的には以下の５つの制御を行う。
１．受信系モジュール１４の最終段で変換されたディジタル信号の例えばＤ／Ｕ(Desire/Undesire: 希望波／妨害波）が最大となるように合成し復調する。
２．アンテナＡＮＴでの受信の位相を算出して、送信時にはアンテナ端で同等の位相になるように制御する。それによって、通信を行うＰＨＳ端末の方向に送信／受信とも指向性を持たせることができる。
３．干渉波と遅延波の到来方向にヌル点を作ることによって抑圧する。
４．ｎ本のアンテナに供給する信号の位相を制御することによって、任意の方向に指向性を持たせてビームを絞って送信することを可能とする。
５．周囲の基地局や通話中、あるいはデータ（通信）のやりとりをしているＰＨＳ端末以外のＰＨＳ端末に対して、下り方向に与える干渉を減少させる。
このモデム部３０は制御部３２に接続されている。
【００１７】
制御部３０は複数のＣＰＵから構成され、アダプティブアレイ基地局１０全体の制御を行う。具体的には以下の２つの制御を行う。
１．モデム部３０に対して必要なパラメータおよびタイミングを指示し、モデム部３０が受信したデータを処理する。また、空中に輻射すべきデータを作成してモデム部３０に渡す。さらに、キャリブレーションによって計算された重み付けによる送信出力の制御を指示する。
２．ＩＳＤＮ回線に接続され、これとのインタフェースの処理を実行する。
電源部３４は１００Ｖの電源の供給を受け、アダプティブアレイ基地局１０に電力を供給する電源部である。なお、モデム部３０および制御部３２によりデジタル信号処理部が形成される。
【００１８】
アダプティブアレイ基地局では、Ｎ（Ｎは２以上の自然数）本のアンテナから受信した受信情報（振幅と位相）を元にして、各アンテナに対しそれぞれ所定の重み付けで送信する。それによって、アダプティブビームフォーミングとアダプティブヌルスティアリングを可能とする。しかしながら、各アンテナとケーブルは例えばアイソレーションや損失等の異なる特性を持つため、デジタル信号処理部から送信系モジュール等の無線周波数（ＲＦ）送信部に所定の重み付けで送信をしたとしても、各アンテナ端では必ずしもその期待した重み付けで送信されるわけでは無い。
【００１９】
一般的にアダプティブヌルスティアリングはアダプティブビームフォーミングに比べて、より精度の高い振幅および位相の制御を各アンテナで実施することが要求される。したがって、各アンテナと各ケーブル等の特性をキャリブレーションによって認識して、実際の重み付け送信に反映させる必要がある。
【００２０】
図１に示したアダプティブアレイ基地局において、アンテナコンフィギュレーションチェックの内容を以下に示す。
１．無線周波数の送受信部のキャリブレーションが成功したかどうかを判断する。
２．基地局の無線周波数受信部、無線周波数送信部、アンテナ、アンテナと基地局本体との接続ケーブルおよびその接続状態が正常かどうか判断する。
【００２１】
無線周波数の送受信部のキャリブレーションを実施する場合、ｎ（ｎは２以上の自然数）本のアンテナからなる基地局であれば、アンテナ０からアンテナｎ−１迄１本ずつ順番に連続したスロットタイミングで、既知の振幅と位相で微弱な電波を受信スロットで送信する。その時残りのｎ−１本のアンテナでの受信情報を使って、無線周波数の送受信部の特性のキャリブレーションを実施する。
【００２２】
キャリブレーション時の送信ウエイトは以下の点を考慮して行う。すなわち、アンテナ１本から送信された電波を他のアンテナで受信する場合、なるべくＣ／Ｉ（希望レベルと干渉レベルの比）が高いことかつ飽和しないことが肝要である。さもなければキャリブレーションの精度が保証されない。そのため、本キャリブレーションでは数回のキャリブレーションで一番ベストな送信ウエイトを決定し、以後その送信ウエイトでキャリブレーションを実施する。
【００２３】
アダプティブアレイ基地局のハードウェアのコンフィグレーションが正常であるか否かを自動的に判断するアンテナコンフィグレーションチェックを行うソフトウェアは、以下の２つの契機でアンテナコンフィギュレーションチェックを実施する。
１．ソフトウェアが基地局の各プロセッサーにダウンロードされて、他の基地局との同期が確立した後で実施する。
２．夜間のトラヒックの少ない時間帯に制御チャネルの送信を止めて、他の基地局とのエアー同期を確認した後に実施する。
【００２４】
自動的に実施されたアンテナコンフィギュレーションチェックの結果、何か異常があればネットワークセンタに速やかに結果のレポートを付けて通知する。図２はネットワークセンタを含むＰＨＳシステムの概念図である。図２において、ＣＳ−１〜ＣＳ−３はアダプティブアレイ基地局であり、これら基地局はＩＳＤＮインタフェースにより市内交換機ＬＳ−１に接続されている。市内交換機ＬＳ−１はまた、ネットワークセンタと接続されている市内交換機ＬＳ−２に接続されている。例えば、アダプティブアレイ基地局ＣＳ−３に何か異常が発生すると、その障害内容を示したレポートとともに、ＩＳＤＮインタフェースを介してネットワークセンタに通知が行われる。
【００２５】
アンテナコンフィギュレーションチェックは以下の５つのステータスで総合判断する。
１．受信電界強度チェックステータス(RSSI Check Status)
２．送信ウエイトステータス(Tx Weights Status)
３．キャルマグニチュードステータス(Cal Magnitude Status)
４．キャルコンシステンシィステータス(Cal Consistency Status)
５．キャルアキュラシーステータス(Cal Accuracy Status)
上記５つのステータスの内１つでもＮＧであれば、アンテナコンフィギュレーションチェックはＮＧとなる。
【００２６】
以下、上記５つのステータスについて説明する。
「１．受信電界強度チェックステータス」について以下に説明する。
キャリブレーションを実施する際、ｎ本のアンテナで同じ送信ウエイトＷ₀₁で順に送信し、各アンテナでの受信電界強度を記録する。実際には受信電界強度をマトリックス表示で記録する。なお、アンテナｉで送信してアンテナｉで受信する受信電界強度は意味を持たないので、マトリックスの対角線の要素は無視する。
【００２７】
受信電界強度チェックステータスは以下の方法で判断する。
キャリブレーション時の受信電界強度マトリックスの作成（アンテナが４本の場合）
（１）キャリブレーションをｍ回実行する（これは受信電界強度の相対差をチェックするために実施する回数である）。
（２）各キャリブレーションで下記のような受信電界強度マトリックスを作成する。
【数１】

【００２８】
ｍ回のキャリブレーションの結果、ｍ個の受信電界強度マトリックスができるので、各要素毎にｍ回分の平均を出す。ｍ回分の受信電界強度マトリックスをＲｉｊとすると、
【数２】

となる。
【００２９】
受信電界強度チェックステータスの計算を以下に示す。
まず、上記数１および数２において、「＊」は送信したアンテナで受信した受信電界強度なので、無視する。
Ｒｉｊの中で最大値をＣａｌＲｓｓｉＭａｘとする。
ＲｉｊはＴｘ行とＲｘ列からなっている。即ち各ｉ行はアンテナｉで送信した時の他の３本のアンテナでの受信電界強度を示す。また、各ｊ列はアンテナｊで他の３本のアンテナからの送信を受信した時の受信電界強度を示す。したがって、受信電界強度チェックステータスの各アンテナの送信系／受信系の異常は以下の条件で判断する。
【００３０】
アンテナ０の送信系
ＣａｌＲｓｓｉＭａｘ−Ｍａｘ（Ｒ_0j（Ｊ≠０））＞ＣａｌＲｓｓｉＭａｒｇｉｎ
アンテナ１の送信系
ＣａｌＲｓｓｉＭａｘ−Ｍａｘ（Ｒ_1j（Ｊ≠１））＞ＣａｌＲｓｓｉＭａｒｇｉｎ
アンテナ２の送信系
ＣａｌＲｓｓｉＭａｘ−Ｍａｘ（Ｒ_2j（Ｊ≠２））＞ＣａｌＲｓｓｉＭａｒｇｉｎ
アンテナ３の送信系
ＣａｌＲｓｓｉＭａｘ−Ｍａｘ（Ｒ_3j（Ｊ≠３））＞ＣａｌＲｓｓｉＭａｒｇｉｎ
【００３１】
アンテナ０の受信系
ＣａｌＲｓｓｉＭａｘ−Ｍａｘ（Ｒ_i0（ｉ≠０））＞ＣａｌＲｓｓｉＭａｒｇｉｎ
アンテナ１の受信系
ＣａｌＲｓｓｉＭａｘ−Ｍａｘ（Ｒ_i1（ｉ≠１））＞ＣａｌＲｓｓｉＭａｒｇｉｎ
アンテナ２の受信系
ＣａｌＲｓｓｉＭａｘ−Ｍａｘ（Ｒ_i2（ｉ≠２））＞ＣａｌＲｓｓｉＭａｒｇｉｎ
アンテナ３の受信系
ＣａｌＲｓｓｉＭａｘ−Ｍａｘ（Ｒ_i3（ｉ≠３））＞ＣａｌＲｓｓｉＭａｒｇｉｎ
ここでＣａｌＲｓｓｉＭａｒｇｉｎは、ＲＳＳＩＣｈｅｃｋＳｔａｔｕｓを判断する為の閾値である。上記の式を満足するアンテナｉの送信系或いは受信系が異常と判断される。
【００３２】
受信電界強度チェックステータスを判断する時に使用する送信ウエイトが高いと、良好なアンテナの受信電界強度が飽和し、異常のあるアンテナでの受信電界強度および異常のあるアンテナで送信した時の他のアンテナでの受信電界強度も十分高くなる。そのため、適切なＣａｌＲｓｓｉＭａｒｇｉｎを設定したにもかかわらず、異常検出できない場合がある。
【００３３】
したがって、送信ウエイトは適切な値を使用しなければならない。本キャリブレーションでは受信電界強度の目標値をＣａｌＴａｒｇｅＲＳＳＩに設定しており、各アンテナで送信した時の他のアンテナでの受信電界強度がＣａｌＴａｒｇｅＲＳＳＩになるような送信ウエイトを記録する。その中で最小の送信ウエイトを実際の受信電界強度チェックステータスを計算する時のキャリブレーションで使用する。
【００３４】
「２．送信ウエイトステータス」について以下に説明する。
本キャリブレーションでは、前述したように各アンテナで送信した時の他のアンテナでの受信電界強度がＣａｌＴａｒｇｅｔＲＳＳＩになるように各アンテナの送信ウエイトを可変する。このＣａｌＴａｒｇｅｔＲＳＳＩは、キャリブレーションにおいて他のアンテナでの受信電界強度の目標値である。各アンテナでの他のアンテナに対応する送信ウエイトはマトリックス表示で以下のようになる。
【数３】

【００３５】
この行列の行は、他のアンテナでの受信電界強度がＣａｌＴａｒｇｅｔＲＳＳＩになるようなアンテナｉの送信ウエイトを示している。従って各アンテナに対応する送信のウエイト全て（Ｗ_i0、Ｗ_i1、Ｗ_i2）がＭｉｎＴｘＷｅｉｇｈｔｓより小さいか或いは、ＭａｘＴｘＷｅｉｇｈｔｓより大きい場合に、対応するアンテナのＴｘＷｅｉｇｈｔｓＳｔａｔｕｓがＮＧと判断される。
ここで、ＭｉｎＴｘＷｅｉｇｈｔｓは送信ウエイトの最小値として定義されるもので送信ノイズを考慮して決定される。ＭａｘＴｘＷｅｉｇｈｔｓは送信ウエイトの最大値として定義されるものである。
【００３６】
「３．キャルマグニチュードステータス」について以下に説明する。
これは、各アンテナのキャリブレーションベクトルの振幅のステータスである。
本キャリブレーションでは、アンテナ０を基準としてアンテナ１，２，３のキャリブレーションベクトルを、アンテナ０のキャリブレーションベクトルの相対ベクトルとして表す。
【００３７】
相対キャリブレーションベクトルの振幅としては、アンテナ０のキャリブレーションベクトルの振幅に対する比（変動幅）であるＣｏｌＮｏｍｉａｌＲａｔｉｏを定義してステータスを判断する。すなわち、各アンテナのキャリブレーションベクトルをＨ₀ ，Ｈ₂ ，Ｈ₃ ，Ｈ₄ とすると、各振幅が１／ＣｏｌＮｏｍｉａｌＲａｔｉｏより小さいかあるいはＣｏｌＮｏｍｉａｌＲａｔｉｏより大きい場合、そのアンテナのキャリブレーションベクトルの振幅ステータスがＮＧと判断される。
【００３８】
一般的にアンテナｎの受信部が不良の場合は対応するキャリブレーションベクトルの振幅は１／ＣｏｌＮｏｍｉａｌＲａｔｉｏより小さくなり、アンテナｎの送信部が不良の場合は対応するキャリブレーションベクトルの振幅はＣｏｌＮｏｍｉａｌＲａｔｉｏより大きくなる。ステータスとしては、振幅が１／ＣｏｌＮｏｍｉａｌＲａｔｉｏより小さい場合ＵｎｄｅｒＲａｎｇｅ、逆に振幅がＣｏｌＮｏｍｉａｌＲａｔｉｏより大きい場合ＯｖｅｒＲａｎｇｅとして記される。したがって本ステータスがＵｎｄｅｒＲａｎｇｅかあるいはＯｖｅｒＲａｎｇｅかによって、無線周波数の送信部と受信部の不良を或る程度特定できる。一般にアンテナおよびアンテナケーブルが不良の場合は、本ステータスはＮＧとはならない。
【００３９】
ＣｏｌＮｏｍｉａｌＲａｔｉｏは、ＡＬＣ(Auto Level Control)によって基地局の送信出力を一定に保つためにアンテナ毎に送信ゲインを制御するが、制御できるダイナミックレンジには限界がある。したがって、この限界を超えて無線周波数の送信部の補正は出来ないので、ＣｏｌＮｏｍｉａｌＲａｔｉｏはダイナミックレンジの限界を考慮して決定しなければならない。
【００４０】
「４．キャルコンシステンシィステータス」について以下に説明する。
これはキャリブレーションの信頼性（整合性）を示すステータスである。
このステータスでは、キャリブレーションをｋ回実施して、各々の相関性をチェックする。具体的には、キャリブレーションベクトルＨ₀ 、Ｈ₁ 、Ｈ₂ 、Ｈ₃ の振幅の標準偏差が、各アンテナのキャリブレーションベクトルの振幅の標準偏差であるＣａｌＭａｇＳｔｄＳｐｅｃより大きい場合、あるいは位相の標準偏差が各アンテナのキャリブレーションベクトルの位相の標準偏差であるＣａｌＰｈａｓｅＳｔｄＳｐｅｃより大きい場合には、それぞれ振幅と位相がスペックアウトしていると判断して、本ステータスとしてはＮＧとなる。
【００４１】
ＣａｌＭａｇＳｔｄＳｐｅｃとＣａｌＰｈａｓｅＳｔｄＳｐｅｃの値は、アダプティブヌルスティアリングによる下りの干渉抑圧能力を考慮して決定される。ＣａｌＭａｇＳｔｄＳｐｅｃとＣａｌＰｈａｓｅＳｔｄＳｐｅｃの値が小さい程、ソフトウェアのアリゴリズムによって下りの干渉抑圧能力を高める余地があることを示す。逆に、ハードウエアの不良でこれらのスペックを満足出来なければ、十分なアダプティブヌルスティアリング効果が無いことを意味する。
【００４２】
「５．キャルアキュレイシィステータス」について以下に説明する。
これは、キャリブレーションの精度を示すステータスである。
このステータスでは、テストキャリブレーションをｔ回実施してキャリブレーションの精度を確認する。テストキャリブレーションとは、任意の２本のアンテナを使って他の１本のターゲットアンテナに対して、アダプティブビームフォーミングとアダプティブヌルスティアリングのそれぞれ異なる２種類の送信方法で送信させ、ターゲットアンテナでの両者の受信電界強度の差をＦＯＭ（ＦｉｇｕｒｅｏｆＭｅｒｉｔ）として定義して記録することである。
【００４３】
アンテナが４本の場合、このＦＯＭは１回のテストキャリブレーションで１２個存在する。ｔ回のテストキャリブレーションで１２個のＦＯＭの平均をそれぞれ計算した後で、大きい順に並べ替えて上位４つのＦＯＭの平均が、テストキャリブレーションの結果のＦＯＭのスペックであるＣａｌＦｏｍＳｐｅｃより大きいかどうか確認する。もし、ＣａｌＦｏｍＳｐｅｃより小さければキャルアキュレイシィステータスはＮＧとなる。このＣａｌＦｏｍＳｐｅｃは、キャリブレーションの精度がモビリティ環境下でも下りの干渉抑圧能力を制限する要因にならないようにすることを考慮して決定される。
【００４４】
次にアンテナコンフィギュレーションの各ステータスの表示（通知）方法について説明する。
受信電界強度チェックステータスでは、キャリブレーション時の各アンテナでの受信電界強度情報を使って、各アンテナ毎の送信系と受信系についてそれぞれ診断結果を表示する。結果は図４に示すように各アンテナ毎に２ビットずつ計８ビットで表される。
【００４５】
送信ウエイトステータスでは、キャリブレーション時に各アンテナで送信するウエイトが予め定められた範囲にあるかどうかを診断する。結果は図５に示すように、各アンテナ毎に２ビットずつ計８ビットで表される。
キャルマグニチュードステータスでは、アンテナ０，１，２，３のキャリブレーションベクトルの振幅の正常性を診断する。したがって、アンテナ１，２，３の相対キャリブレーションベクトル振幅が、▲１▼１／ＣａｌＮｏｍｉａｌＲａｔｉｏ〜ＣｏｌＮｏｍｉａｌＲａｔｉｏの場合正常、▲２▼１／ＣａｌＮｏｍｉａｌＲａｔｉｏより小さい場合ＵｎｄｅｒＲａｎｇｅとなりＮＧ、▲３▼ＣａｌＮｏｍｉａｌＲａｔｉｏより大きい場合ＯｖｅｒＲａｎｇｅとなりＮＧになる。
結果は図６に示すように、各アンテナ毎に２ビットずつ計８ビットで表される。
【００４６】
キャルコンシステンシィステータスではキャリブレーションの整合性の診断結果を示す。結果は図７に示すように、各アンテナの相対キャリブレーションの振幅と位相についてそれぞれビット毎に表示し、計８ビットで表される。
キャルアキュレイシィステータスではキャリブレーションの精度を診断する。ｔ回のテストキャリブレーションの平均ＦＯＭがＣａｌＦｏｍＳｐｃｃ以上の場合に正常とする。結果は８ビットで以下のように表される。
Ｏｈ（００００００００）…ＯＫ、１ｈ（０００００００１）…ＮＧ
【００４７】
以上、詳細に説明したように本実施の形態によるアダプティブアレイ基地局によれば、ソフトウエアで自動的にアンテナコンフィギュレーションチェックを実施するので、キャリブレーションが正確に機能しているかどうかを確認することができるので、運用するに当たって時間と労力を削減できる。また、アンテナコンフィギュレーションチェックの結果、もし障害や故障等の異常があれば速やかにネットワークセンターにその情報をアップロードできる。それにより適切な処理が速やかに実施可能となる。
【００４８】
さらに、初期設置時の工事ミスや部品の不良を速やかに検知できる。また、設置後の経年変化による障害も検知できる。具体的には夜間のトラヒックが少ない時間帯を選んで、一日に１回アンテナコンフィギュレーションチェックを実施することによってより早く検知できる。さらに、アンテナコンフィギュレーションチェックで異常になった場合、基地局の何処に異常があるのか或る程度特定できる。
【００４９】
なお、本実施の形態では本発明によるアダプティブアレイ基地局をＰＨＳ基地局に適用したが、本発明は特にＰＨＳ基地局に限定されるものではなく、例えばＰＤＣ(Personal Digital Cellular) やＣＤＭＡ(Code Division Multiple Access) 等の基地局にも同様に適用可能である。
【００５０】
【発明の効果】
このように本発明のアダプティブアレイ基地局によれば、設置時も含めて定期的にアンテナを含んだハードウェアのコンフィグレーションチェックを自動で行うことで、キャリブレーションが正確におこなわれているかどうかをチェックすることが可能である。また、アダプティブアレイ基地局に障害や故障等の異常が発生した場合には、その箇所が通知されるので速やかに対応することができる。したがって、常に最適なアダプティブアレイ効果を発揮できるアダプティブアレイ基地局を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるアダプティブアレイ基地局をＰＨＳ基地局に適用したときの実施の形態を示す機能ブロック図。
【図２】ＰＨＳシステムのネットワーク構成図。
【図３】アダブティブアレイ基地局におけるアダプティブビームフォーミングとアダプティブヌルスティアリングの説明図。
【図４】電界受信強度チェックステータスにおける各アンテナ毎の送信系と受信系の診断結果。
【図５】送信ウエイトステータスの診断結果。
【図６】キャルマグニチュードステータスの診断結果。
【図７】キャルコンシステンシィステータスの診断結果。
【符号の説明】
１０アダプティブアレイ基地局
１２送受信切り替えスイッチ
１４受信系モジュール
２２送信系モジュール
３０モデム部
３２制御部
３４電源部

Claims

通信を行う移動体通信端末に対しては最大の送信電力で通信するアダプティブビームフォーミングを行い、通信を行っていない与干渉移動体通信端末に対しては影響を与えないようにするアダプティブヌルスティアリングを行う、第１のアンテナから第ｎのアンテナを備えたアダプティブアレイ基地局において、
前記第１のアンテナから第ｎのアンテナまで、１本ずつ順番に既知の振幅と位相で微弱な電波を送信する送信手段と、
前記送信手段により電波を送信したアンテナ以外のアンテナでこの送信した電波を受信する受信手段と、
前記第１のアンテナから第ｎの各アンテナにおける無線周波数の送受信部の特性のキャリブレーションを実施するキャリブレーション実行手段と、
前記キャリブレーション実行手段で実施したキャリブレーションの結果をチェックし、当該基地局のハードウェアのコンフィグレーションが正常であるか否かを自動的に判断するアンテナコンフィグレーションチェック手段とを有し、
前記アンテナコンフィグレーションチェック手段は、アンテナコンフィグレーションチェックを、
前記ハードウェアのコンフィグレーションが正常であるか否かを自動的に判断するアンテナコンフィグレーションチェックプログラムが当該基地局にダウンロードされて他の基地局との同期が確立した後、
および夜間のトラヒックの少ない時間帯に制御チャネルの送信を止めて他の基地局とのエアー同期を確認した後、
に自動的に実施し、
常に最適なアダプティブアレイ効果を発揮できるようにすることを特徴とするアダプティブアレイ基地局。
請求項１に記載のアダプティブアレイ基地局において、前記自動的に実施されたアンテナコンフィグレーションチェックの結果、異常が検出された場合にはその異常内容を記したレポートを付けてネットワークセンタに通知することを特徴とするアダプティブアレイ基地局。