JPH11266228A - 無線基地局のマルチビームアンテナシステム - Google Patents
無線基地局のマルチビームアンテナシステムInfo
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- JPH11266228A JPH11266228A JP6852498A JP6852498A JPH11266228A JP H11266228 A JPH11266228 A JP H11266228A JP 6852498 A JP6852498 A JP 6852498A JP 6852498 A JP6852498 A JP 6852498A JP H11266228 A JPH11266228 A JP H11266228A
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- H04W16/24—Cell structures
- H04W16/28—Cell structures using beam steering
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- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
- H01Q1/12—Supports; Mounting means
- H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
- H01Q1/24—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set
- H01Q1/241—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM
- H01Q1/246—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM specially adapted for base stations
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q25/00—Antennas or antenna systems providing at least two radiating patterns
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
- H01Q3/26—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
- H01Q3/2605—Array of radiating elements provided with a feedback control over the element weights, e.g. adaptive arrays
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- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
- H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
- H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
- H04B7/08—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the receiving station
- H04B7/0837—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the receiving station using pre-detection combining
- H04B7/0842—Weighted combining
- H04B7/086—Weighted combining using weights depending on external parameters, e.g. direction of arrival [DOA], predetermined weights or beamforming
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- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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- H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
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- H04B7/06—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station
- H04B7/0613—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission
- H04B7/0615—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission of weighted versions of same signal
- H04B7/0617—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission of weighted versions of same signal for beam forming
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Radio Transmission System (AREA)
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 上り信号が存在する場合に送信ビームフォー
ミングを行い、上り信号が存在しない場合に送信ビーム
フォーミングを停止する。 【解決手段】 ＣＤＭＡ無線基地局１１において、受信
側アレーアンテナの複数のアンテナ素子で受信した信号
に受信ビームフォーマＲＢＦでビームフォーミングを施
して複数の上りビームを電気的に形成し、これら複数の
上りビームのうち最適なビーム（例えば電力最大のビー
ム）に基づいて受信を行う。又、送信信号にビームフォ
ーミングを施す送信ビームフォーマＴＢＦを設け、制御
部ＣＮＴは上り受信信号の有無に基づいて、下りビーム
フォーミングを行って上り受信ビームと同一方向の下り
送信ビームを形成するか、あるいは下りビームフォーミ
ングを行わないか制御する。
ミングを行い、上り信号が存在しない場合に送信ビーム
フォーミングを停止する。 【解決手段】 ＣＤＭＡ無線基地局１１において、受信
側アレーアンテナの複数のアンテナ素子で受信した信号
に受信ビームフォーマＲＢＦでビームフォーミングを施
して複数の上りビームを電気的に形成し、これら複数の
上りビームのうち最適なビーム（例えば電力最大のビー
ム）に基づいて受信を行う。又、送信信号にビームフォ
ーミングを施す送信ビームフォーマＴＢＦを設け、制御
部ＣＮＴは上り受信信号の有無に基づいて、下りビーム
フォーミングを行って上り受信ビームと同一方向の下り
送信ビームを形成するか、あるいは下りビームフォーミ
ングを行わないか制御する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はDS-CDMA方式の移動
通信における無線基地局のマルチビームアンテナシステ
ムに係わり、特に、複数のアンテナ素子で受信した信号
に上りビームフォーミングを施して受信を行わせる上り
ビームフォーミング機能と、所定方向の送信ビームを形
成するために送信信号に下りビームフォーミングを施す
下りビームフォーミング機能を備えたマルチビームアン
テナシステムに関する。
通信における無線基地局のマルチビームアンテナシステ
ムに係わり、特に、複数のアンテナ素子で受信した信号
に上りビームフォーミングを施して受信を行わせる上り
ビームフォーミング機能と、所定方向の送信ビームを形
成するために送信信号に下りビームフォーミングを施す
下りビームフォーミング機能を備えたマルチビームアン
テナシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】ワイヤレスマルチメディア通信を実現す
る次世代の移動通信システムとして、DS-CDMA(Direct S
equence Code Division Multiple Access:直接拡散符号
分割多元接続)技術を用いたディジタルセルラー無線通
信システムの開発が進められている。DS-CDMAを用いた
通信システムでは、各ユーザ間の干渉がセルのチャネル
容量や伝送品質を劣化させる主な要因となっている。こ
の干渉を低減し伝送品質を向上する技術としてマルチビ
ームアンテナやアダプティブアレーアンテナの研究、開
発が行なわれている。
る次世代の移動通信システムとして、DS-CDMA(Direct S
equence Code Division Multiple Access:直接拡散符号
分割多元接続)技術を用いたディジタルセルラー無線通
信システムの開発が進められている。DS-CDMAを用いた
通信システムでは、各ユーザ間の干渉がセルのチャネル
容量や伝送品質を劣化させる主な要因となっている。こ
の干渉を低減し伝送品質を向上する技術としてマルチビ
ームアンテナやアダプティブアレーアンテナの研究、開
発が行なわれている。
【０００３】マルチビームアンテナは、図１０に示すよ
うに複数の素子アンテナＡＴ1〜ＡＴNで構成されたアレ
ーアンテナＡＡＴを用いて受信を行ない、ビームフォー
マＢＭＦでアンテナ出力信号にビームフォーミングを施
して複数の指向性のあるマルチビームＢ1〜ＢMを電気的
に形成する。かかるマルチビームアンテナシステムの各
ビームは図１１に示すような指向特性を備えている。従
って、例えば、ビーム２の指向方向に存在する第ｉユー
ザ（移動局）から放射された電波はアレーアンテナＡＡ
Ｔで受信され、ビームフォーマＢＭＦからビームＢ1〜
ＢMが出力するが、そのうちビームＢ2の電力が他のビー
ムＢ1，Ｂ3〜ＢMより大きくなる。以後、このビームＢ2
を用いて逆拡散してデータを復調する。このようにマル
チビームアンテナによれば、各チャネル毎に最適なビー
ムを選択して受信を行なうことにより、チャンネル間干
渉の低減およびアンテナ利得向上による受信ＳＮ比の改
善、端末送信電力の低減等の効果が得られる。
うに複数の素子アンテナＡＴ1〜ＡＴNで構成されたアレ
ーアンテナＡＡＴを用いて受信を行ない、ビームフォー
マＢＭＦでアンテナ出力信号にビームフォーミングを施
して複数の指向性のあるマルチビームＢ1〜ＢMを電気的
に形成する。かかるマルチビームアンテナシステムの各
ビームは図１１に示すような指向特性を備えている。従
って、例えば、ビーム２の指向方向に存在する第ｉユー
ザ（移動局）から放射された電波はアレーアンテナＡＡ
Ｔで受信され、ビームフォーマＢＭＦからビームＢ1〜
ＢMが出力するが、そのうちビームＢ2の電力が他のビー
ムＢ1，Ｂ3〜ＢMより大きくなる。以後、このビームＢ2
を用いて逆拡散してデータを復調する。このようにマル
チビームアンテナによれば、各チャネル毎に最適なビー
ムを選択して受信を行なうことにより、チャンネル間干
渉の低減およびアンテナ利得向上による受信ＳＮ比の改
善、端末送信電力の低減等の効果が得られる。
【０００４】以上はアレーアンテナＡＡＴの複数のアン
テナ素子ＡＴ1〜ＡＴNで受信した信号に上りの受信ビー
ムフォーミングを施して複数の上り受信ビームＢ1〜ＢM
を電気的に形成する受信ビームフォーマの場合である
が、送信ビームフォーマを設けることもできる。すなわ
ち、送信信号に下りの送信ビームフォーミングを施して
アンテナ素子入力信号を発生し、これら信号を各アンテ
ナ素子に入力することにより所定方向の指向性を有する
ビームを出力するように送信ビームフォーマを設けるこ
ともできる。
テナ素子ＡＴ1〜ＡＴNで受信した信号に上りの受信ビー
ムフォーミングを施して複数の上り受信ビームＢ1〜ＢM
を電気的に形成する受信ビームフォーマの場合である
が、送信ビームフォーマを設けることもできる。すなわ
ち、送信信号に下りの送信ビームフォーミングを施して
アンテナ素子入力信号を発生し、これら信号を各アンテ
ナ素子に入力することにより所定方向の指向性を有する
ビームを出力するように送信ビームフォーマを設けるこ
ともできる。
【０００５】図１２は送受信マルチビームアンテナを用
いた無線基地局の構成図である。図中、ＡＡＴ1は受信
側のアレーアンテナであり、複数のアンテナ素子ＡＴＲ
1〜ＡＴＲNを有している。ＡＡＴ2は送信側のアレーア
ンテナであり、複数のアンテナ素子ＡＴＴ1〜ＡＴＴNを
有している。ＲＢＦはＮ個のアンテナ素子ＡＴＲ1〜Ａ
ＴＲNで受信した信号に上りの受信ビームフォーミング
を施してＭ本の上り受信ビームＢ1〜ＢMを電気的に形成
する受信ビームフォーマ、ＣＨＲ1〜ＣＨＲKはチャンネ
ル（ユーザ、移動機）毎に設けられたチャンネル受信部
であり、逆拡散回路、同期検波回路、データ識別回路等
を備えており、それぞれに受信ビームフォーマＲＢＦの
出力信号が入力されている。ＣＨＴ1〜ＣＨＴKはチャン
ネル毎に設けられたチャンネル送信部であり、拡散回
路、直交変調回路等を備えており、それぞれに各チャン
ネルの送信データが入力されている。ＴＢＦはチャンネ
ル送信部から出力する送信信号（送信ビーム）に下りの
送信ビームフォーミングを施してアンテナ素子入力信号
を発生する送信ビームフォーマであり、これらを各アン
テナ素子に入力することにより所定方向の指向特性を有
する送信ビームを出力できる。
いた無線基地局の構成図である。図中、ＡＡＴ1は受信
側のアレーアンテナであり、複数のアンテナ素子ＡＴＲ
1〜ＡＴＲNを有している。ＡＡＴ2は送信側のアレーア
ンテナであり、複数のアンテナ素子ＡＴＴ1〜ＡＴＴNを
有している。ＲＢＦはＮ個のアンテナ素子ＡＴＲ1〜Ａ
ＴＲNで受信した信号に上りの受信ビームフォーミング
を施してＭ本の上り受信ビームＢ1〜ＢMを電気的に形成
する受信ビームフォーマ、ＣＨＲ1〜ＣＨＲKはチャンネ
ル（ユーザ、移動機）毎に設けられたチャンネル受信部
であり、逆拡散回路、同期検波回路、データ識別回路等
を備えており、それぞれに受信ビームフォーマＲＢＦの
出力信号が入力されている。ＣＨＴ1〜ＣＨＴKはチャン
ネル毎に設けられたチャンネル送信部であり、拡散回
路、直交変調回路等を備えており、それぞれに各チャン
ネルの送信データが入力されている。ＴＢＦはチャンネ
ル送信部から出力する送信信号（送信ビーム）に下りの
送信ビームフォーミングを施してアンテナ素子入力信号
を発生する送信ビームフォーマであり、これらを各アン
テナ素子に入力することにより所定方向の指向特性を有
する送信ビームを出力できる。
【０００６】受信ビームフォーマＲＢＦは図１３に示す
ように各アンテナ素子の出力信号ｘ 1〜ｘNに重みＷk,i
掛け合わせて位相回転を施し、これらを合成することに
よりそれぞれ所定の指向方向を有するＭ個の上り受信ビ
ーム１〜Ｍを電気的に形成する。第ｉビーム（ｉ＝１〜
Ｎ）の信号ｙi（ｎＴc）は、Ｎ本のアンテナ素子の受信
信号をｘ1（ｎＴc）、ビームフォーマの変換係数をＷ
k,iとすれば、 ｙi（ｎＴc）＝ΣＷk,i・ｘk（ｎＴc） （ｋ＝１〜Ｎ） (1) となる。変換係数Ｗk,iを決定することにより、Ｍ本の
各ビームの方向（指向方向）をアレーアンテナに設定で
きる。これにより、所定の第ｉ指向方向内のユーザ（移
動局）からの送信信号は受信ビームフォーマＲＢＦの第
ｉ指向方向に応じた端子たとえば第ｉ端子から得ること
ができる。
ように各アンテナ素子の出力信号ｘ 1〜ｘNに重みＷk,i
掛け合わせて位相回転を施し、これらを合成することに
よりそれぞれ所定の指向方向を有するＭ個の上り受信ビ
ーム１〜Ｍを電気的に形成する。第ｉビーム（ｉ＝１〜
Ｎ）の信号ｙi（ｎＴc）は、Ｎ本のアンテナ素子の受信
信号をｘ1（ｎＴc）、ビームフォーマの変換係数をＷ
k,iとすれば、 ｙi（ｎＴc）＝ΣＷk,i・ｘk（ｎＴc） （ｋ＝１〜Ｎ） (1) となる。変換係数Ｗk,iを決定することにより、Ｍ本の
各ビームの方向（指向方向）をアレーアンテナに設定で
きる。これにより、所定の第ｉ指向方向内のユーザ（移
動局）からの送信信号は受信ビームフォーマＲＢＦの第
ｉ指向方向に応じた端子たとえば第ｉ端子から得ること
ができる。
【０００７】送信ビームフォーマＴＢＦは図１４に示す
ように、第ｉ入力端子に入力される送信信号（送信ビー
ム）ｙiをＮ分岐し、それぞれの分岐信号ｙiに重みＷ
k,i（ｋ＝１〜Ｎ）を掛け合わせて位相回転を施してＮ
個の各送信アンテナ素子に入力する信号ｘk（ｋ＝１〜
Ｎ）を発生する。この場合、ｘkは ｘk＝Ｗk,i・ｙi (2) となる。変換係数Ｗk,iを決定することによりＭ本の各
ビームの方向（指向方向）をアレーアンテナに設定でき
る。これにより、第ｉ送信ビーム方向内のユーザ（移動
局）に送信したい場合には送信信号ｙiを送信ビームフ
ォーマＲＢＦの第ｉ入力端子に入力すればよい。
ように、第ｉ入力端子に入力される送信信号（送信ビー
ム）ｙiをＮ分岐し、それぞれの分岐信号ｙiに重みＷ
k,i（ｋ＝１〜Ｎ）を掛け合わせて位相回転を施してＮ
個の各送信アンテナ素子に入力する信号ｘk（ｋ＝１〜
Ｎ）を発生する。この場合、ｘkは ｘk＝Ｗk,i・ｙi (2) となる。変換係数Ｗk,iを決定することによりＭ本の各
ビームの方向（指向方向）をアレーアンテナに設定でき
る。これにより、第ｉ送信ビーム方向内のユーザ（移動
局）に送信したい場合には送信信号ｙiを送信ビームフ
ォーマＲＢＦの第ｉ入力端子に入力すればよい。
【０００８】以上より、受信ビームフォーマＲＢＦで作
成されるマルチビームと送信ビームフォーマＴＢＦで作
成されるマルチビーム方向を一致させる。このようにす
れば、第ｉビーム方向のユーザ（移動局）と通信するに
は、受信ビームフォーマＲＢＦの第ｉ出力端子から出力
するビームを逆拡散してデータを復調し、データを送信
するには送信ビームフォーマＴＢＦの第ｉ入力端子に送
信信号を入力すればよい。具体的には、Ｎ本のアンテナ
素子ＡＴＲ1〜ＡＴＲNからの受信信号ｘ1（ｎＴc）（ｉ
＝１〜Ｎ）を図示しない手段により増幅、検波、Ａ／Ｄ
変換する。しかる後、受信ビームフォーマＲＢＦはＭ本
のビームをディジタル的に形成する。すなわち、受信ビ
ームフォーマＲＢＦは(1)式の変換により各ビームの信
号ｙi（ｎＴc）を求める。ついで、形成した複数のビー
ムについて各チャネル毎に逆拡散を行ない、逆拡散後の
信号電力が最大のビームまたは逆拡散後のパイロット信
号と参照信号との相関電力が最大のビームを選択して上
りの受信を行なう。又、下り送信では、上りの受信時に
選択したビームと同一方向となるように送信信号を送信
ビームフォーマＴＢＦの第ｉ入力端子に入力する。これ
により、送信アレーアンテナＡＡＴ２は第ｉビーム方向
のユーザ（移動局）に向けて送信信号を放射する。
成されるマルチビームと送信ビームフォーマＴＢＦで作
成されるマルチビーム方向を一致させる。このようにす
れば、第ｉビーム方向のユーザ（移動局）と通信するに
は、受信ビームフォーマＲＢＦの第ｉ出力端子から出力
するビームを逆拡散してデータを復調し、データを送信
するには送信ビームフォーマＴＢＦの第ｉ入力端子に送
信信号を入力すればよい。具体的には、Ｎ本のアンテナ
素子ＡＴＲ1〜ＡＴＲNからの受信信号ｘ1（ｎＴc）（ｉ
＝１〜Ｎ）を図示しない手段により増幅、検波、Ａ／Ｄ
変換する。しかる後、受信ビームフォーマＲＢＦはＭ本
のビームをディジタル的に形成する。すなわち、受信ビ
ームフォーマＲＢＦは(1)式の変換により各ビームの信
号ｙi（ｎＴc）を求める。ついで、形成した複数のビー
ムについて各チャネル毎に逆拡散を行ない、逆拡散後の
信号電力が最大のビームまたは逆拡散後のパイロット信
号と参照信号との相関電力が最大のビームを選択して上
りの受信を行なう。又、下り送信では、上りの受信時に
選択したビームと同一方向となるように送信信号を送信
ビームフォーマＴＢＦの第ｉ入力端子に入力する。これ
により、送信アレーアンテナＡＡＴ２は第ｉビーム方向
のユーザ（移動局）に向けて送信信号を放射する。
【０００９】図１５はビームフォーマの別の例であり、
周知のバトラーマトリクスの構成図（８ビームアンテナ
の場合）、図１６はバトラーマトリクスにより形成され
るマルチビーム説明図である。図１５において、ＴＢＦ
は送信ビームフォーマであり、２入力端子と２出力端子
を持ったハイブリッド回路と位相を所定量だけ遅らせる
移相器を組み合わせたものである。各入力端子１Ｒ〜４
Ｒ，１Ｌ〜４Ｌは全ての放射素子ＡＴＴ１〜ＡＴＴ
8（＃１〜＃８）に繋がっている。この送信ビームフォ
ーマＴＢＦにおいて、ＨＹＢはハイブリッド回路で、出
力端子Ａ，Ｂの電力が等しく、出力端子Ｂの位相が出力
端子Ａの位相よりπ／２（＝９０0）遅れるもの、丸付
き数字は移相器で、数字がｍであれば（ｍπ／８）移送
するものである。たとえば、ハイブリッド回路ＨＹＢに
端子１Ｒから信号が入力すると、出力端子Ａ，Ｂでは電
力が等しくなるが、位相がＢ端子では90°(π/2)だけ遅
れる。
周知のバトラーマトリクスの構成図（８ビームアンテナ
の場合）、図１６はバトラーマトリクスにより形成され
るマルチビーム説明図である。図１５において、ＴＢＦ
は送信ビームフォーマであり、２入力端子と２出力端子
を持ったハイブリッド回路と位相を所定量だけ遅らせる
移相器を組み合わせたものである。各入力端子１Ｒ〜４
Ｒ，１Ｌ〜４Ｌは全ての放射素子ＡＴＴ１〜ＡＴＴ
8（＃１〜＃８）に繋がっている。この送信ビームフォ
ーマＴＢＦにおいて、ＨＹＢはハイブリッド回路で、出
力端子Ａ，Ｂの電力が等しく、出力端子Ｂの位相が出力
端子Ａの位相よりπ／２（＝９０0）遅れるもの、丸付
き数字は移相器で、数字がｍであれば（ｍπ／８）移送
するものである。たとえば、ハイブリッド回路ＨＹＢに
端子１Ｒから信号が入力すると、出力端子Ａ，Ｂでは電
力が等しくなるが、位相がＢ端子では90°(π/2)だけ遅
れる。
【００１０】図１５において入力端子１Ｒからの入力信
号に対して、各＃１〜＃８のアンテナ素子での移相量を
算出する。ただし、結線用ケーブルの移相量は無視して
考える。位相は＃１では5π/8、＃２では6π/8、＃３で
は7π/8、＃４では8π/8、＃５では9π/8、＃６では10
π/8、＃７では11π/8、＃８では12π/8となり、＃１か
ら＃８まで、π/8ずつ位相が遅れて給電される。ところ
で、図１５の入力信号が給電される端子位置が変わる
と、各放射素子間に生じる位相差が大きくなり、アレー
の正面方向から大きく外れた方向にビームが形成され
る。放射素子間の位相差を△Ψとし、素子間隔をdとす
ると、ビーム方向θは次式で表される。 d sinθ/λ=△Ψ/2π (3) 前述の入力端子１Ｒからの入力の場合、△Ψ=π/8であ
り、d=λ/2とすると、sinθ=1/8となりθ≒7.2°とな
り、図１６の１Ｒの方向にビームが形成される。又、入
力端子４Ｒからの入力においては△Ψ=7π/8となるた
め、sinθ=7/8となりθ≒61°となる。
号に対して、各＃１〜＃８のアンテナ素子での移相量を
算出する。ただし、結線用ケーブルの移相量は無視して
考える。位相は＃１では5π/8、＃２では6π/8、＃３で
は7π/8、＃４では8π/8、＃５では9π/8、＃６では10
π/8、＃７では11π/8、＃８では12π/8となり、＃１か
ら＃８まで、π/8ずつ位相が遅れて給電される。ところ
で、図１５の入力信号が給電される端子位置が変わる
と、各放射素子間に生じる位相差が大きくなり、アレー
の正面方向から大きく外れた方向にビームが形成され
る。放射素子間の位相差を△Ψとし、素子間隔をdとす
ると、ビーム方向θは次式で表される。 d sinθ/λ=△Ψ/2π (3) 前述の入力端子１Ｒからの入力の場合、△Ψ=π/8であ
り、d=λ/2とすると、sinθ=1/8となりθ≒7.2°とな
り、図１６の１Ｒの方向にビームが形成される。又、入
力端子４Ｒからの入力においては△Ψ=7π/8となるた
め、sinθ=7/8となりθ≒61°となる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】移動通信においても、
音声通信のように常に情報が送信される通信形態の他
に、パケットデータ通信のようにバースト的に送信が行
なわれる通信形態がある。パケット通信では送信すべき
情報が無い時、他局干渉低減のために何も送信しないの
が普通である。無線基地局において、あるチャンネル
（移動局）について上り受信信号が無いが下り送信信号
がある場合がある。かかる場合、無線基地局は移動局よ
り上り信号を受信してないため、移動局が現在どのビー
ムエリアに存在するかが不明となり、下り送信ビームの
指向方向を決定できない問題が生じる。すなわち、この
ような場合、下りビームフォーミングを行なうことが出
来ない。以上より、データをバースト的に送出する形態
を考慮して、従来は上り受信のみビームフォーミングを
行い、下り送信のビームフォーミングを行わないように
している。
音声通信のように常に情報が送信される通信形態の他
に、パケットデータ通信のようにバースト的に送信が行
なわれる通信形態がある。パケット通信では送信すべき
情報が無い時、他局干渉低減のために何も送信しないの
が普通である。無線基地局において、あるチャンネル
（移動局）について上り受信信号が無いが下り送信信号
がある場合がある。かかる場合、無線基地局は移動局よ
り上り信号を受信してないため、移動局が現在どのビー
ムエリアに存在するかが不明となり、下り送信ビームの
指向方向を決定できない問題が生じる。すなわち、この
ような場合、下りビームフォーミングを行なうことが出
来ない。以上より、データをバースト的に送出する形態
を考慮して、従来は上り受信のみビームフォーミングを
行い、下り送信のビームフォーミングを行わないように
している。
【００１２】図１７は上りビームフォーミングのみを行
なう従来のチャネル送受信部の構成図（４ビームの場
合）であり、ＡＡＴ1は受信アレーアンテナ、ＡＴＲ1〜
ＡＴＲ 4はアンテナ素子、ＲＢＦは受信ビームフォー
マ、ＡＴＴは送信アンテナ、ＴＲｉは第ｉチャンネルの
送受信チャネル部、ＣＨＲｉは第ｉチャンネルのチャネ
ル受信部、ＣＨＴｉは第ｉチャンネルのチャネル送信部
である。尚、図示していないが受信系では受信ビームフ
ォーマＲＢＦの前段に周波数変換、検波、ＡＤ変換する
受信回路が設けられている。又、図示しないが送信系で
は送信アンテナの前にＤＡ変換、周波数変換、増幅する
送信部が設けられている。チャネル受信部ＣＨＲｉにお
いて、１1〜１4は逆拡散回路であり、チャンネルに割り
当てた拡散符号を用いて受信ビームフォーマＲＢＦから
出力するビーム１〜ビーム４に逆拡散処理を施すもの、
２は最適なビーム（逆拡散信号）を選択するセレクタ、
３は選択制御部であり、信号電力が最大のビーム、また
は受信パイロット信号と参照信号との相互相関電力が最
大のビームを決定してセレクタ２に通知するもの、４は
セレクタでセレクトされた逆拡散信号に同期検波を施す
同期検波部、５は送信側で付加した誤り訂正符号を用い
て誤り訂正する誤り訂正部、６は受信データの識別を行
うデータ識別部である。チャネル送信部ＣＨＴｉにおい
て、６は送信データに誤り訂正符号を付加する誤り訂正
符号化部、７はＱＰＳＫ直交変調器などの変調器、８は
移動機（チャンネル）に割り当てた拡散符号を用いて送
信データを拡散して出力する拡散変調器である。
なう従来のチャネル送受信部の構成図（４ビームの場
合）であり、ＡＡＴ1は受信アレーアンテナ、ＡＴＲ1〜
ＡＴＲ 4はアンテナ素子、ＲＢＦは受信ビームフォー
マ、ＡＴＴは送信アンテナ、ＴＲｉは第ｉチャンネルの
送受信チャネル部、ＣＨＲｉは第ｉチャンネルのチャネ
ル受信部、ＣＨＴｉは第ｉチャンネルのチャネル送信部
である。尚、図示していないが受信系では受信ビームフ
ォーマＲＢＦの前段に周波数変換、検波、ＡＤ変換する
受信回路が設けられている。又、図示しないが送信系で
は送信アンテナの前にＤＡ変換、周波数変換、増幅する
送信部が設けられている。チャネル受信部ＣＨＲｉにお
いて、１1〜１4は逆拡散回路であり、チャンネルに割り
当てた拡散符号を用いて受信ビームフォーマＲＢＦから
出力するビーム１〜ビーム４に逆拡散処理を施すもの、
２は最適なビーム（逆拡散信号）を選択するセレクタ、
３は選択制御部であり、信号電力が最大のビーム、また
は受信パイロット信号と参照信号との相互相関電力が最
大のビームを決定してセレクタ２に通知するもの、４は
セレクタでセレクトされた逆拡散信号に同期検波を施す
同期検波部、５は送信側で付加した誤り訂正符号を用い
て誤り訂正する誤り訂正部、６は受信データの識別を行
うデータ識別部である。チャネル送信部ＣＨＴｉにおい
て、６は送信データに誤り訂正符号を付加する誤り訂正
符号化部、７はＱＰＳＫ直交変調器などの変調器、８は
移動機（チャンネル）に割り当てた拡散符号を用いて送
信データを拡散して出力する拡散変調器である。
【００１３】この送受信チャネル部によれば、上り受信
のみビームフォーミングを行い、下り送信のビームフォ
ーミングを行わない。このように、従来の無線基地局で
は、バースト送信形態でない通常の通信形態においても
送信ビームフォーミングをかけないため、上り信号が存
在する場合にも下りビームフォーミングをかけれない。
このため、下り通信時のチャンネル間干渉を低減でき
ず、また、受信ＳＮ比の改善や端末送信電力の低減等を
実現できない問題があった。以上から、本発明の目的
は、上り受信信号が存在する場合には下りビームフォー
ミングを行えるようにすることである。本発明の別の目
的は、基地局での下りビームフォーミングを上りの伝送
情報の有無にかかわらず常に可能となるようにすること
である。
のみビームフォーミングを行い、下り送信のビームフォ
ーミングを行わない。このように、従来の無線基地局で
は、バースト送信形態でない通常の通信形態においても
送信ビームフォーミングをかけないため、上り信号が存
在する場合にも下りビームフォーミングをかけれない。
このため、下り通信時のチャンネル間干渉を低減でき
ず、また、受信ＳＮ比の改善や端末送信電力の低減等を
実現できない問題があった。以上から、本発明の目的
は、上り受信信号が存在する場合には下りビームフォー
ミングを行えるようにすることである。本発明の別の目
的は、基地局での下りビームフォーミングを上りの伝送
情報の有無にかかわらず常に可能となるようにすること
である。
【００１４】
【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理説明
図である。１１はＣＤＭＡ無線基地局、１２は移動局で
あり、無線基地局１１は移動局１２に所定の拡散符号を
割り当てて通信を行う。無線基地局１１において、ＡＡ
Ｔ 1は受信側のアレーアンテナであり、複数のアンテナ
素子ＡＴＲ1〜ＡＴＲNを有し、ＡＡＴ2は送信側のアレ
ーアンテナであり、複数のアンテナ素子ＡＴＴ1〜ＡＴ
ＴNを有している。ＲＶＣ1〜ＲＶＣNは受信信号の高周
波増幅、周波数変換、直交検波などを行う受信回路、Ｓ
ＤＣ1〜ＳＤＣNは周波数変換、高周波増幅などを行う送
信回路である。ＲＢＦはＮ個のアンテナ素子ＡＴＲ1〜
ＡＴＲNで受信した信号に上りの受信ビームフォーミン
グを施してＭ本の上り受信ビームＢ1〜ＢMを電気的に形
成する受信ビームフォーマ、ＴＢＦは送信信号（送信ビ
ーム）に下りの送信ビームフォーミングを施してアンテ
ナ素子入力信号を発生する送信ビームフォーマで、これ
ら入力信号を各アンテナ素子に入力することにより所定
方向の指向性を有する送信ビームを出力できる。
図である。１１はＣＤＭＡ無線基地局、１２は移動局で
あり、無線基地局１１は移動局１２に所定の拡散符号を
割り当てて通信を行う。無線基地局１１において、ＡＡ
Ｔ 1は受信側のアレーアンテナであり、複数のアンテナ
素子ＡＴＲ1〜ＡＴＲNを有し、ＡＡＴ2は送信側のアレ
ーアンテナであり、複数のアンテナ素子ＡＴＴ1〜ＡＴ
ＴNを有している。ＲＶＣ1〜ＲＶＣNは受信信号の高周
波増幅、周波数変換、直交検波などを行う受信回路、Ｓ
ＤＣ1〜ＳＤＣNは周波数変換、高周波増幅などを行う送
信回路である。ＲＢＦはＮ個のアンテナ素子ＡＴＲ1〜
ＡＴＲNで受信した信号に上りの受信ビームフォーミン
グを施してＭ本の上り受信ビームＢ1〜ＢMを電気的に形
成する受信ビームフォーマ、ＴＢＦは送信信号（送信ビ
ーム）に下りの送信ビームフォーミングを施してアンテ
ナ素子入力信号を発生する送信ビームフォーマで、これ
ら入力信号を各アンテナ素子に入力することにより所定
方向の指向性を有する送信ビームを出力できる。
【００１５】ＣＮＴは制御部であり、上り受信信号の有
無を検出し、上り受信信号が有る場合は、上り受信ビー
ムと同一方向の下り送信ビームを形成するように制御す
ると共に、一定時間経過しても上り受信信号が無い場合
は下りビームフォーミングを行なわないように制御する
もの、ＲＳＳは逆拡散回路、ＳＥＬ１は最大電力の逆拡
散信号を選択するセレクタ、ＲＤＩは受信データ識別部
であり、セレクタ出力に同期検波、誤り訂正処理、デー
タ識別処理を施して受信データを出力するもの、ＳＤは
送信データにＱＰＳＫ直交変調、拡散変調などを施す送
信部、ＳＥＬ２は送信信号を制御部ＣＮＴからの指示に
より送信ビームフォーマＴＢＦの所定入力端子に入力す
るセレクタである。アレーアンテナＡＡＴ1，ＡＡＴ2及
び各ビームフォーマＲＢＦ，ＴＢＦは共に各チャンネル
に共通に設けられる部分であり、受信ビームフォーマＲ
ＢＦの出力端子は各チャンネル受信部に接続され、送信
ビームフォーマＴＢＦの各入力端子は各チャンネル送信
部に接続されている。
無を検出し、上り受信信号が有る場合は、上り受信ビー
ムと同一方向の下り送信ビームを形成するように制御す
ると共に、一定時間経過しても上り受信信号が無い場合
は下りビームフォーミングを行なわないように制御する
もの、ＲＳＳは逆拡散回路、ＳＥＬ１は最大電力の逆拡
散信号を選択するセレクタ、ＲＤＩは受信データ識別部
であり、セレクタ出力に同期検波、誤り訂正処理、デー
タ識別処理を施して受信データを出力するもの、ＳＤは
送信データにＱＰＳＫ直交変調、拡散変調などを施す送
信部、ＳＥＬ２は送信信号を制御部ＣＮＴからの指示に
より送信ビームフォーマＴＢＦの所定入力端子に入力す
るセレクタである。アレーアンテナＡＡＴ1，ＡＡＴ2及
び各ビームフォーマＲＢＦ，ＴＢＦは共に各チャンネル
に共通に設けられる部分であり、受信ビームフォーマＲ
ＢＦの出力端子は各チャンネル受信部に接続され、送信
ビームフォーマＴＢＦの各入力端子は各チャンネル送信
部に接続されている。
【００１６】本発明では上り受信信号の有無に基づいて
下りビームフォーミングを行なうか、行わないかのどち
らかをダイナミックに選択している。すなわち、各通信
チャネルにおいて、制御部ＣＮＴは上り受信信号が有る
か否かをチェックし、有れば対応するチャネルの下りビ
ームフォーミングを行なうよう制御し、一方、上り受信
信号が来なくなった時点から一定時間経過しても上り信
号が無ければ、下りビームフォーミングを行わないよう
に制御する。具体的に、送信ビームフォーマＴＢＦは送
信ビーム方向に応じた複数の入力端子を備えている。制
御部ＣＮＴは下りビームフォーミングを行なう場合は、
上り受信ビーム方向に応じた送信ビームフォーマＴＢＦ
の入力端子に送信信号を入力し、下りビームフォーミン
グを行わず無指向性の送信をする場合は、送信信号を複
数に分岐して送信ビームフォーマＴＢＦの各入力端子に
入力する。以上のようにすれば、下り送信ビームフォー
ミングを上り受信信号の有無に応じてオン／オフ制御す
るから、パケット通信のようなバーストデータ伝送時で
も上り信号が有る場合は、下りビームフォーミングを行
えるため下りの伝送品質の向上が可能となる。
下りビームフォーミングを行なうか、行わないかのどち
らかをダイナミックに選択している。すなわち、各通信
チャネルにおいて、制御部ＣＮＴは上り受信信号が有る
か否かをチェックし、有れば対応するチャネルの下りビ
ームフォーミングを行なうよう制御し、一方、上り受信
信号が来なくなった時点から一定時間経過しても上り信
号が無ければ、下りビームフォーミングを行わないよう
に制御する。具体的に、送信ビームフォーマＴＢＦは送
信ビーム方向に応じた複数の入力端子を備えている。制
御部ＣＮＴは下りビームフォーミングを行なう場合は、
上り受信ビーム方向に応じた送信ビームフォーマＴＢＦ
の入力端子に送信信号を入力し、下りビームフォーミン
グを行わず無指向性の送信をする場合は、送信信号を複
数に分岐して送信ビームフォーマＴＢＦの各入力端子に
入力する。以上のようにすれば、下り送信ビームフォー
ミングを上り受信信号の有無に応じてオン／オフ制御す
るから、パケット通信のようなバーストデータ伝送時で
も上り信号が有る場合は、下りビームフォーミングを行
えるため下りの伝送品質の向上が可能となる。
【００１７】又、送信信号をｎ分岐して送信ビームフォ
ーマの各入力端子に入力して下りビームフォーミングを
行なわない場合、分岐信号の送信電力をα／ｎ（α＞
１）として送信信号電力の１／ｎ以上にする。下りビー
ムフォーミングを行なわないと、下りの伝送品質が低下
するが下りの送信電力をある程度増加させることによ
り、この劣化を補償できる。但し、あるチャネルの送信
電力を増加させると他のチャネルへの干渉が増大するた
め、電力増加量には制限がある。又、受信ビームフォー
マＲＢＦから出力される複数の上り受信ビームのうち最
大電力の上り受信ビームに応じた逆拡散信号を用いて受
信データを復調する。このようにすれば、チャンネル干
渉を軽減して伝送品質良好な通信ができる。又、各チャ
ネルの下り送信ビームの指向方向を、該チャンネルの信
号電力が最大となる上り受信ビームと同一方向とする。
このようにすれば上り／下りの両方のチャンネルでチャ
ンネル干渉を軽減して伝送品質を向上できる。
ーマの各入力端子に入力して下りビームフォーミングを
行なわない場合、分岐信号の送信電力をα／ｎ（α＞
１）として送信信号電力の１／ｎ以上にする。下りビー
ムフォーミングを行なわないと、下りの伝送品質が低下
するが下りの送信電力をある程度増加させることによ
り、この劣化を補償できる。但し、あるチャネルの送信
電力を増加させると他のチャネルへの干渉が増大するた
め、電力増加量には制限がある。又、受信ビームフォー
マＲＢＦから出力される複数の上り受信ビームのうち最
大電力の上り受信ビームに応じた逆拡散信号を用いて受
信データを復調する。このようにすれば、チャンネル干
渉を軽減して伝送品質良好な通信ができる。又、各チャ
ネルの下り送信ビームの指向方向を、該チャンネルの信
号電力が最大となる上り受信ビームと同一方向とする。
このようにすれば上り／下りの両方のチャンネルでチャ
ンネル干渉を軽減して伝送品質を向上できる。
【００１８】また、移動局１２側では上りの送信情報が
無い場合でも、一定の時間間隔でパイロット信号を送信
する。これにより、無線基地局１１は上り送信情報の有
無に関係なく下り送信ビームフォーミングを行って下り
伝送品質の向上をはかることができる。この場合、移動
局１２のパイロット信号送信間隔を移動局の移動速度に
応じて可変とすることにより、移動局が静止もしくは移
動速度が低い場合には、上りパイロット信号の送信頻度
を低く抑えることができる。又、移動局１２は上りの送
信を停止している期間中に、下り受信信号の伝送品質低
下を検出すれば上りパイロット信号を送信する。これに
より、無線基地局１１は上り送信情報の有無に関係なく
下り送信ビームフォーミングを行って下り伝送品質の向
上をはかることができ、下り受信品質を回復させること
ができる。又、移動局１２はパイロットの送信頻度を低
く抑えることができる。
無い場合でも、一定の時間間隔でパイロット信号を送信
する。これにより、無線基地局１１は上り送信情報の有
無に関係なく下り送信ビームフォーミングを行って下り
伝送品質の向上をはかることができる。この場合、移動
局１２のパイロット信号送信間隔を移動局の移動速度に
応じて可変とすることにより、移動局が静止もしくは移
動速度が低い場合には、上りパイロット信号の送信頻度
を低く抑えることができる。又、移動局１２は上りの送
信を停止している期間中に、下り受信信号の伝送品質低
下を検出すれば上りパイロット信号を送信する。これに
より、無線基地局１１は上り送信情報の有無に関係なく
下り送信ビームフォーミングを行って下り伝送品質の向
上をはかることができ、下り受信品質を回復させること
ができる。又、移動局１２はパイロットの送信頻度を低
く抑えることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】（Ａ）第１実施例 （ａ）無線基地局の構成 図２は本発明の無線基地局のマルチビームアンテナシス
テムの構成図であり、図１と同一部分には同一符号を付
している。なお、図２では１つの送受信チャネル部ＢＲ
Ｓのみ示しているが、受信側には図１で示したアレーア
ンテナＡＡＴ1及び受信ビームフォーマＲＢＦが設けら
れ、この受信ビームフォーマ出力Ｂ1〜Ｂ4が図２の逆拡
散部に入力するようになっている。又、送信側には図１
で示したアレーアンテナＡＡＴ2及び送信ビームフォー
マＴＢＦが設けられ、送信ビームフォーマＴＢＦの所定
入力端子に図２の送信信号が入力されるようになってい
る。
テムの構成図であり、図１と同一部分には同一符号を付
している。なお、図２では１つの送受信チャネル部ＢＲ
Ｓのみ示しているが、受信側には図１で示したアレーア
ンテナＡＡＴ1及び受信ビームフォーマＲＢＦが設けら
れ、この受信ビームフォーマ出力Ｂ1〜Ｂ4が図２の逆拡
散部に入力するようになっている。又、送信側には図１
で示したアレーアンテナＡＡＴ2及び送信ビームフォー
マＴＢＦが設けられ、送信ビームフォーマＴＢＦの所定
入力端子に図２の送信信号が入力されるようになってい
る。
【００２０】基地局の送受信チャネル部ＢＲＳにおい
て、ＲＳＳ１〜ＲＳＳ４は受信ビームフォーマＲＢＦか
ら出力される４つの上り受信ビームＢ1〜Ｂ4が入力され
る逆拡散回路であり、チャネルに割り当てた拡散符号を
用いて各ビームＢ1〜Ｂ4に逆拡散処理を施して逆拡散信
号（Ｉ，Ｑ信号）を出力する。ＣＮＴは選択制御部であ
り、(1) ４つの逆拡散信号のうち最大電力の信号を検出
する処理、(2) 上り信号の有無を検出する処理、(3) 検
出結果に基づいたビーム選択制御および下りビームフォ
ーミングのオン/オフ制御などを行う。ＳＥＬ１はセレ
クタで、選択制御部ＣＮＴから通知される最大電力のビ
ーム（逆拡散信号）を選択して受信データ識別部ＲＤＩ
に出力するものである。受信データ識別部ＲＤＩにおい
て、ＳＤＭは逆拡散信号（Ｉ，Ｑ信号）を入力されて同
期検波を行う同期検波部、ＥＣＣは復調された受信デー
タに誤り訂正処理を施す誤り訂正部、ＤＴＤはデータ識
別部である。
て、ＲＳＳ１〜ＲＳＳ４は受信ビームフォーマＲＢＦか
ら出力される４つの上り受信ビームＢ1〜Ｂ4が入力され
る逆拡散回路であり、チャネルに割り当てた拡散符号を
用いて各ビームＢ1〜Ｂ4に逆拡散処理を施して逆拡散信
号（Ｉ，Ｑ信号）を出力する。ＣＮＴは選択制御部であ
り、(1) ４つの逆拡散信号のうち最大電力の信号を検出
する処理、(2) 上り信号の有無を検出する処理、(3) 検
出結果に基づいたビーム選択制御および下りビームフォ
ーミングのオン/オフ制御などを行う。ＳＥＬ１はセレ
クタで、選択制御部ＣＮＴから通知される最大電力のビ
ーム（逆拡散信号）を選択して受信データ識別部ＲＤＩ
に出力するものである。受信データ識別部ＲＤＩにおい
て、ＳＤＭは逆拡散信号（Ｉ，Ｑ信号）を入力されて同
期検波を行う同期検波部、ＥＣＣは復調された受信デー
タに誤り訂正処理を施す誤り訂正部、ＤＴＤはデータ識
別部である。
【００２１】同期検波部ＳＤＭはパイロット信号を検出
し、該パイロット信号と既知のパイロット信号間の位相
差を求め、該位相差分、逆拡散されたＩ，Ｑ信号の位相
を元に戻すものである。ＣＤＭＡ通信においては、精度
の高いデータ復調を行うために所定データ数毎にパイロ
ット信号が挿入されている。すなわち、移動局１２は、
図３に示すように送信データＤを所定ビット数毎にブロ
ック化し、その前後に既知のパイロット信号Ｐを挿入し
てフレーム化し、しかる後、フレームデータ列をＩ，Ｑ
データ列に変換し、それぞれをＱＰＳＫ変調及び拡散変
調を行って送信する。データ及びパイロットはそれぞれ
Ｉ，Ｑの２ビットで１つのシンボルを形成し、このシン
ボルはI-Q複素平面で表記するとI+jQ＝(I2+Q2)1/2exp(j
θ)となる。データシンボル及びパイロットシンボルは
伝送により位相回転を受けるが、無線基地局１１におい
てその信号点位置ベクトルＰACT（図４参照）がわかれ
ばパイロットシンボルの理想信号点位置ベクトルＰIDL
が既知であるから、伝送によるシンボルの位相回転角度
θが求まる。そこで、同期検波部ＳＤＭはパイロットシ
ンボルを検出してその位相回転角度θを演算し、各デー
タシンボルに回転角度−θ分の回転処理を施して元に戻
して受信データの”１”，”０”を判定する。これによ
り、精度の高いデータ復調が可能になる。
し、該パイロット信号と既知のパイロット信号間の位相
差を求め、該位相差分、逆拡散されたＩ，Ｑ信号の位相
を元に戻すものである。ＣＤＭＡ通信においては、精度
の高いデータ復調を行うために所定データ数毎にパイロ
ット信号が挿入されている。すなわち、移動局１２は、
図３に示すように送信データＤを所定ビット数毎にブロ
ック化し、その前後に既知のパイロット信号Ｐを挿入し
てフレーム化し、しかる後、フレームデータ列をＩ，Ｑ
データ列に変換し、それぞれをＱＰＳＫ変調及び拡散変
調を行って送信する。データ及びパイロットはそれぞれ
Ｉ，Ｑの２ビットで１つのシンボルを形成し、このシン
ボルはI-Q複素平面で表記するとI+jQ＝(I2+Q2)1/2exp(j
θ)となる。データシンボル及びパイロットシンボルは
伝送により位相回転を受けるが、無線基地局１１におい
てその信号点位置ベクトルＰACT（図４参照）がわかれ
ばパイロットシンボルの理想信号点位置ベクトルＰIDL
が既知であるから、伝送によるシンボルの位相回転角度
θが求まる。そこで、同期検波部ＳＤＭはパイロットシ
ンボルを検出してその位相回転角度θを演算し、各デー
タシンボルに回転角度−θ分の回転処理を施して元に戻
して受信データの”１”，”０”を判定する。これによ
り、精度の高いデータ復調が可能になる。
【００２２】ＳＤは送信部であり、ＥＣＡは送信データ
にエラー訂正符号を付加する誤り訂正符号化部、ＭＯＤ
は送信データを変調する変調器、ＳＳＭは該当チャネル
に割り当てられた拡散符号で変調器出力を拡散変調する
拡散変調器、ＳＥＬ２はセレクタであり、選択制御部Ｃ
ＮＴからの指示に従って拡散変調器ＳＳＭより出力する
送信信号を送信ビームフォーマＴＢＦ（図１参照）のい
ずれかの入力端子に入力するものである。ＡＭＰはゲイ
ンがα／４（α＞１）のアンプである。
にエラー訂正符号を付加する誤り訂正符号化部、ＭＯＤ
は送信データを変調する変調器、ＳＳＭは該当チャネル
に割り当てられた拡散符号で変調器出力を拡散変調する
拡散変調器、ＳＥＬ２はセレクタであり、選択制御部Ｃ
ＮＴからの指示に従って拡散変調器ＳＳＭより出力する
送信信号を送信ビームフォーマＴＢＦ（図１参照）のい
ずれかの入力端子に入力するものである。ＡＭＰはゲイ
ンがα／４（α＞１）のアンプである。
【００２３】（ｂ）動作 送信ビームフォーマＴＢＦ（図１）は、送信ビームの方
向に応じた複数の入力端子を備えている。すなわち、送
信信号を第ｉ入力端子に入力すれば、送信アレーアンテ
ナＡＡＴ２は第ｉ入力端子に応じたビーム方向に送信信
号を出力する。又、送信ビームフォーマＴＢＦの全入力
端子に送信信号を入力すれば、送信アレーアンテナＡＴ
Ｔ２は無指向で送信信号を出力する。更に、受信信号が
最大のビーム方向にユーザ(移動局)が存在するから、送
信ビームを電力最大の上り受信ビームの方向と同一にし
て出力すればゲインを高め伝送品質を向上できる。
向に応じた複数の入力端子を備えている。すなわち、送
信信号を第ｉ入力端子に入力すれば、送信アレーアンテ
ナＡＡＴ２は第ｉ入力端子に応じたビーム方向に送信信
号を出力する。又、送信ビームフォーマＴＢＦの全入力
端子に送信信号を入力すれば、送信アレーアンテナＡＴ
Ｔ２は無指向で送信信号を出力する。更に、受信信号が
最大のビーム方向にユーザ(移動局)が存在するから、送
信ビームを電力最大の上り受信ビームの方向と同一にし
て出力すればゲインを高め伝送品質を向上できる。
【００２４】以上より、制御部ＣＮＴは、セレクタＳＥ
Ｌ２を制御して、(1) 下りビームフォーミングを行なう
場合は、電力最大の上り受信ビームと同一方向に対応す
る送信ビームフォーマＴＢＦの入力端子に送信信号を入
力し、(2) 下りビームフォーミングを行わず無指向性の
送信をする場合は、送信信号電力を１／ｎ（図ではｎ＝
４）づつｎ分岐して送信ビームフォーマＴＢＦの各入力
端子に入力し、トータルの送信電力を同じにする。この
場合、分岐信号の送信信号電力をα／ｎ（α＞１）に
し、送信信号電力を大きくすれば伝送品質を向上でき
る。これは、下りビームフォーミングを行なわないと、
下りの伝送品質が低下するが下りの送信電力をある程度
増加させることにより、この劣化を補償できるからであ
る。但し、あるチャネルの送信電力を増加させると他の
チャネルへの干渉が増大するため、電力増加量には制限
がある。
Ｌ２を制御して、(1) 下りビームフォーミングを行なう
場合は、電力最大の上り受信ビームと同一方向に対応す
る送信ビームフォーマＴＢＦの入力端子に送信信号を入
力し、(2) 下りビームフォーミングを行わず無指向性の
送信をする場合は、送信信号電力を１／ｎ（図ではｎ＝
４）づつｎ分岐して送信ビームフォーマＴＢＦの各入力
端子に入力し、トータルの送信電力を同じにする。この
場合、分岐信号の送信信号電力をα／ｎ（α＞１）に
し、送信信号電力を大きくすれば伝送品質を向上でき
る。これは、下りビームフォーミングを行なわないと、
下りの伝送品質が低下するが下りの送信電力をある程度
増加させることにより、この劣化を補償できるからであ
る。但し、あるチャネルの送信電力を増加させると他の
チャネルへの干渉が増大するため、電力増加量には制限
がある。
【００２５】以上より、選択制御部ＣＮＴは、上り受信
信号が存在するか否かを検出し、上り信号が存在する場
合には電力最大のビーム（逆拡散信号）を検出してセレ
クタＳＥＬ１，ＳＥＬ２に入力する。これによりセレク
タＳＥＬ１は電力最大の逆拡散信号を選択し、受信デー
タ識別部ＲＤＩは該逆拡散信号を用いて受信データを識
別出力する。又、セレクタＳＥＬ２は電力最大の上り受
信ビーム方向に対応する送信ビームフォーマＴＢＦの入
力端子に送信部ＳＤの出力信号を入力する。この結果、
下り方向の送信データが存在する場合には、上り受信ビ
ームと同一の方向に向けて送信信号（送信ビーム）がア
レーアンテナＡＴＴ２より放射する。一方、選択制御部
ＣＮＴは、上り受信信号が所定時間以上継続して存在し
なければ、移動機（ユーザ）の所在方向が不明であるか
ら、無指向送信をセレクタＳＥＬ２に指示する。これに
より、セレクタＳＥＬ２は送信部ＳＤの出力信号をゲイ
ンα／４のアンプＡＭＰを介して４分岐して送信ビーム
フォーマＴＢＦの全入力端子に入力する。この結果、上
り受信信号がないときに下り方向の送信データが存在す
る場合には、無指向で送信信号がアレーアンテナＡＴＴ
２より放射する。
信号が存在するか否かを検出し、上り信号が存在する場
合には電力最大のビーム（逆拡散信号）を検出してセレ
クタＳＥＬ１，ＳＥＬ２に入力する。これによりセレク
タＳＥＬ１は電力最大の逆拡散信号を選択し、受信デー
タ識別部ＲＤＩは該逆拡散信号を用いて受信データを識
別出力する。又、セレクタＳＥＬ２は電力最大の上り受
信ビーム方向に対応する送信ビームフォーマＴＢＦの入
力端子に送信部ＳＤの出力信号を入力する。この結果、
下り方向の送信データが存在する場合には、上り受信ビ
ームと同一の方向に向けて送信信号（送信ビーム）がア
レーアンテナＡＴＴ２より放射する。一方、選択制御部
ＣＮＴは、上り受信信号が所定時間以上継続して存在し
なければ、移動機（ユーザ）の所在方向が不明であるか
ら、無指向送信をセレクタＳＥＬ２に指示する。これに
より、セレクタＳＥＬ２は送信部ＳＤの出力信号をゲイ
ンα／４のアンプＡＭＰを介して４分岐して送信ビーム
フォーマＴＢＦの全入力端子に入力する。この結果、上
り受信信号がないときに下り方向の送信データが存在す
る場合には、無指向で送信信号がアレーアンテナＡＴＴ
２より放射する。
【００２６】（ｃ）選択制御部 (c-1) 選択制御部の第１の実施例 図５は選択制御部の第１の構成図であり、ＣＮＴは選択
制御部、ＳＥＬ１はセレクタである。選択制御部ＣＮＴ
において、ＰＣ１〜ＰＣ４は逆拡散回路ＲＳＳ１〜ＲＳ
Ｓ４より出力する逆拡散信号の電力を計算する電力計算
部、ＰＭＡＸは最も電力が大きなビーム（逆拡散信号）
を決定してセレクタＳＥＬ１，ＳＥＬ２に入力する最大
電力ビーム決定部、ＵＳＤは上り受信信号が所定時間以
上継続して存在しないことを検出する上り信号有無検出
部であり、全ビーム（逆拡散信号）の電力が所定時間Ｔ
ｓ以上継続して設定値以下であることで上り信号無しと
判定し、任意のビーム（逆拡散信号）の電力が設定値以
上になれば上り信号有りと判定する。
制御部、ＳＥＬ１はセレクタである。選択制御部ＣＮＴ
において、ＰＣ１〜ＰＣ４は逆拡散回路ＲＳＳ１〜ＲＳ
Ｓ４より出力する逆拡散信号の電力を計算する電力計算
部、ＰＭＡＸは最も電力が大きなビーム（逆拡散信号）
を決定してセレクタＳＥＬ１，ＳＥＬ２に入力する最大
電力ビーム決定部、ＵＳＤは上り受信信号が所定時間以
上継続して存在しないことを検出する上り信号有無検出
部であり、全ビーム（逆拡散信号）の電力が所定時間Ｔ
ｓ以上継続して設定値以下であることで上り信号無しと
判定し、任意のビーム（逆拡散信号）の電力が設定値以
上になれば上り信号有りと判定する。
【００２７】上記時間Ｔsは厳密には移動局が現ビーム
エリアから別のビームリアに移動するまでの時間であ
り、上り受信信号が来なくなった時点から該時間Ｔｓ
〔sec〕経過しても上り信号が無かった場合に下りビー
ムフォーミングをやめる。この時間Ｔｓとして移動局の
移動による受信信号の平均的な到来方向の変化量が許容
範囲Δθを超える時間を用いることができる。これは移
動局の移動速度と、基地局からの距離によって決まる。
基地局からr〔m〕の距離にある移動局が接線方向に時速
v〔km/h〕で移動した場合に到来角度が許容範囲△θ
〔度〕変化する時間Ｔｓ〔sec〕は次式で与えられる。 Ts=3.6rπΔθ/180v 例として、v=80km/h, r=50m, △θ=3度の場合、Ts=118m
sとなる。しかし、時間Ｔｓは、上式より明らかなよう
に移動局の速度、基地局からの距離、移動方向により変
化する。このため、Ｔｓは厳密に決定できず適当な時間
が設定される。
エリアから別のビームリアに移動するまでの時間であ
り、上り受信信号が来なくなった時点から該時間Ｔｓ
〔sec〕経過しても上り信号が無かった場合に下りビー
ムフォーミングをやめる。この時間Ｔｓとして移動局の
移動による受信信号の平均的な到来方向の変化量が許容
範囲Δθを超える時間を用いることができる。これは移
動局の移動速度と、基地局からの距離によって決まる。
基地局からr〔m〕の距離にある移動局が接線方向に時速
v〔km/h〕で移動した場合に到来角度が許容範囲△θ
〔度〕変化する時間Ｔｓ〔sec〕は次式で与えられる。 Ts=3.6rπΔθ/180v 例として、v=80km/h, r=50m, △θ=3度の場合、Ts=118m
sとなる。しかし、時間Ｔｓは、上式より明らかなよう
に移動局の速度、基地局からの距離、移動方向により変
化する。このため、Ｔｓは厳密に決定できず適当な時間
が設定される。
【００２８】さて、逆拡散回路ＲＳＳ１〜ＲＳＳ４から
電力計算部ＰＣ１〜ＰＣ４に逆拡散により得られたＩ信
号（In-Phase 信号)、Ｑ信号(Quadrature 信号)が入力
する。Ｉ，Ｑ信号をI-Q複素平面で表記するとI+jQ＝(I2
+Q2)1/2exp(jθ)となる。従って、各電力計算部ＰＣ１
〜ＰＣ４は、乗算部ＭＰで(I+jQ)とその複素共役(I-jQ)
を掛け合わせ、しかる後、平均値回路ＡＶＲで平均化す
ることにより電力(I2+Q2)を計算し、該電力を最大電力
ビーム決定部ＰＭＡＸに入力する。以上では、全ビーム
（逆拡散信号）の電力が所定時間Ｔｓ以上継続して設定
値以下であることにより、上り信号無しと判定したが、
誤り訂正部ＥＣＣ（図２参照）における誤り検出量が設
定値以上になった時に移動局が別のビームエリアに移動
したものとして下りビームフォーミングを停止するよう
に制御することもできる。
電力計算部ＰＣ１〜ＰＣ４に逆拡散により得られたＩ信
号（In-Phase 信号)、Ｑ信号(Quadrature 信号)が入力
する。Ｉ，Ｑ信号をI-Q複素平面で表記するとI+jQ＝(I2
+Q2)1/2exp(jθ)となる。従って、各電力計算部ＰＣ１
〜ＰＣ４は、乗算部ＭＰで(I+jQ)とその複素共役(I-jQ)
を掛け合わせ、しかる後、平均値回路ＡＶＲで平均化す
ることにより電力(I2+Q2)を計算し、該電力を最大電力
ビーム決定部ＰＭＡＸに入力する。以上では、全ビーム
（逆拡散信号）の電力が所定時間Ｔｓ以上継続して設定
値以下であることにより、上り信号無しと判定したが、
誤り訂正部ＥＣＣ（図２参照）における誤り検出量が設
定値以上になった時に移動局が別のビームエリアに移動
したものとして下りビームフォーミングを停止するよう
に制御することもできる。
【００２９】(c-2) 選択制御部の第２の実施例 図６は選択制御部の第２の構成図であり、ＣＮＴは選択
制御部、ＳＥＬ１はセレクタである。選択制御部ＣＮＴ
において、ＣＲ１〜ＣＲ４は逆拡散回路ＲＳＳ１〜ＲＳ
Ｓ４より出力する逆拡散信号に含まれるパイロット信号
と参照信号との相互相関電力（相互相関値）を計算する
相関演算部、ＣＲＭＡＸは最も相互相関電力が大きなビ
ーム（逆拡散信号）を決定してセレクタＳＥＬ１，ＳＥ
Ｌ２に入力する最大相関ビーム決定部、ＵＳＤは上り受
信信号が所定時間以上継続して存在しないことを検出す
る上り信号有無検出部であり、全ビーム（逆拡散信号）
の相互相関電力が所定時間以上継続して設定値以下であ
ることで上り信号無しと判定し、任意のビーム（逆拡散
信号）の相互相関電力が設定値以上になれば上り信号有
りと判定する。
制御部、ＳＥＬ１はセレクタである。選択制御部ＣＮＴ
において、ＣＲ１〜ＣＲ４は逆拡散回路ＲＳＳ１〜ＲＳ
Ｓ４より出力する逆拡散信号に含まれるパイロット信号
と参照信号との相互相関電力（相互相関値）を計算する
相関演算部、ＣＲＭＡＸは最も相互相関電力が大きなビ
ーム（逆拡散信号）を決定してセレクタＳＥＬ１，ＳＥ
Ｌ２に入力する最大相関ビーム決定部、ＵＳＤは上り受
信信号が所定時間以上継続して存在しないことを検出す
る上り信号有無検出部であり、全ビーム（逆拡散信号）
の相互相関電力が所定時間以上継続して設定値以下であ
ることで上り信号無しと判定し、任意のビーム（逆拡散
信号）の相互相関電力が設定値以上になれば上り信号有
りと判定する。
【００３０】アレーアンテナシステムでは、受信ビーム
フォーマＲＢＦから出力するビームのうち移動局１2が
存在する方向のビームに含まれるパイロットシンボルの
位相が既知のパイロットシンボルの位相に最も近く、こ
れら両パイロットシンボルの相互相関電力が最大にな
る。そこで、各相関演算部ＣＲ１〜ＣＲ４は、パイロッ
ト抽出部ＰＬＥで受信パイロットシンボル(I′+jQ′)を
抽出し、乗算部ＭＰＬで該受信パイロットシンボル(I′
+jQ′)と既知のパイロットシンボルの複素共役(I-jQ)を
掛け合わせて相関演算し、しかる後、絶対値回路ＡＢＬ
で乗算結果の絶対値を演算し、平均値回路ＡＶＲで平均
化する。以上により、相関演算部ＣＲ１〜ＣＲ４は相互
相関電力を計算して最大相関ビーム決定部ＣＲＭＡＸに
入力する。最大相関ビーム決定部ＣＲＭＡＸは最大の相
互相関電力の逆拡散信号を決定してセレクタＳＥ１，Ｓ
Ｅ２に通知する。尚、パイロットシンボルの相互相関電
力が最大のビームは、当然信号電力も最大になり、第１
実施例のと同一の結果得られる。
フォーマＲＢＦから出力するビームのうち移動局１2が
存在する方向のビームに含まれるパイロットシンボルの
位相が既知のパイロットシンボルの位相に最も近く、こ
れら両パイロットシンボルの相互相関電力が最大にな
る。そこで、各相関演算部ＣＲ１〜ＣＲ４は、パイロッ
ト抽出部ＰＬＥで受信パイロットシンボル(I′+jQ′)を
抽出し、乗算部ＭＰＬで該受信パイロットシンボル(I′
+jQ′)と既知のパイロットシンボルの複素共役(I-jQ)を
掛け合わせて相関演算し、しかる後、絶対値回路ＡＢＬ
で乗算結果の絶対値を演算し、平均値回路ＡＶＲで平均
化する。以上により、相関演算部ＣＲ１〜ＣＲ４は相互
相関電力を計算して最大相関ビーム決定部ＣＲＭＡＸに
入力する。最大相関ビーム決定部ＣＲＭＡＸは最大の相
互相関電力の逆拡散信号を決定してセレクタＳＥ１，Ｓ
Ｅ２に通知する。尚、パイロットシンボルの相互相関電
力が最大のビームは、当然信号電力も最大になり、第１
実施例のと同一の結果得られる。
【００３１】（Ｂ）第２実施例 第１実施例では、移動局からの上り受信信号の有無に基
づいて、下り送信ビームフォーミングを行うか否かを制
御する。従って、第１実施例では上り受信信号がない場
合は下り信号にビームフォーミングを掛けて送信するこ
とができない。第２実施例では、通信中において上り方
向に送信すべき情報が無くなった場合、移動局はデータ
送信を停止するが一定時間間隔でパイロット信号を送信
することにより、無線基地局が上り受信信号の有無に関
係なく下り信号にビームフォーミングを掛けれるように
する。
づいて、下り送信ビームフォーミングを行うか否かを制
御する。従って、第１実施例では上り受信信号がない場
合は下り信号にビームフォーミングを掛けて送信するこ
とができない。第２実施例では、通信中において上り方
向に送信すべき情報が無くなった場合、移動局はデータ
送信を停止するが一定時間間隔でパイロット信号を送信
することにより、無線基地局が上り受信信号の有無に関
係なく下り信号にビームフォーミングを掛けれるように
する。
【００３２】（ａ）移動局 図７はかかる第２実施例における移動局の構成図であ
る。受信系において、２１は受信アンテナ、２２は高周
波増幅、周波数変換、ＡＤ変換などを行う受信部、２３
は基地局から指示された拡散符号を用いて受信信号に逆
拡散を施す逆拡散部、２４は受信データをＱＰＳＫ復調
する復調部である。又、送信系において、２５はデータ
フレーム（図５参照）の前後にパイロット信号を挿入す
る制御を行うパイロット信号送信制御部、２６はパイロ
ット信号送信制御部から指示されたタイミングで既知の
パイロット信号を発生するパイロット信号発生部、２７
はデータ列にパイロットを挿入する合成部、２８は合成
部から出力する送信データをＱＰＳＫ変調する変調器、
２９は基地局から指示された拡散符号を用いて送信デー
タ列に拡散変調を施す拡散変調部、３０は拡散変調信号
に対して周波数変換、高周波増幅などを行う送信部、３
１は送信アンテナである。
る。受信系において、２１は受信アンテナ、２２は高周
波増幅、周波数変換、ＡＤ変換などを行う受信部、２３
は基地局から指示された拡散符号を用いて受信信号に逆
拡散を施す逆拡散部、２４は受信データをＱＰＳＫ復調
する復調部である。又、送信系において、２５はデータ
フレーム（図５参照）の前後にパイロット信号を挿入す
る制御を行うパイロット信号送信制御部、２６はパイロ
ット信号送信制御部から指示されたタイミングで既知の
パイロット信号を発生するパイロット信号発生部、２７
はデータ列にパイロットを挿入する合成部、２８は合成
部から出力する送信データをＱＰＳＫ変調する変調器、
２９は基地局から指示された拡散符号を用いて送信デー
タ列に拡散変調を施す拡散変調部、３０は拡散変調信号
に対して周波数変換、高周波増幅などを行う送信部、３
１は送信アンテナである。
【００３３】（ｂ）動作 移動局１２は無線基地局１１と通信中において（コネク
ションが張られている状態において）、上り方向に送信
すべき情報が無くなるとデータ送信を停止する。かかる
データ送信停止状態になっても、パイロット信号送信制
御部２５は本来の送信周期あるいはそれより長い周期で
パイロット信号を送信するよう制御する。この結果、無
線基地局１１は該パイロット信号により上り受信信号有
りと判定して下りビームフォーミングを行う。ただし、
無線基地局１１は選択制御部ＣＮＴとして図６の構成を
有しているものとする。以上より、無線基地局１１は上
り受信信号の有無に関係なく下り送信ビームフォーミン
グを行って下り伝送品質の向上をはかることができる。
従って、無線基地局１１において、送信ビームフォーミ
ングを行わず無指向性の送信を行うための手段は不要に
なる。
ションが張られている状態において）、上り方向に送信
すべき情報が無くなるとデータ送信を停止する。かかる
データ送信停止状態になっても、パイロット信号送信制
御部２５は本来の送信周期あるいはそれより長い周期で
パイロット信号を送信するよう制御する。この結果、無
線基地局１１は該パイロット信号により上り受信信号有
りと判定して下りビームフォーミングを行う。ただし、
無線基地局１１は選択制御部ＣＮＴとして図６の構成を
有しているものとする。以上より、無線基地局１１は上
り受信信号の有無に関係なく下り送信ビームフォーミン
グを行って下り伝送品質の向上をはかることができる。
従って、無線基地局１１において、送信ビームフォーミ
ングを行わず無指向性の送信を行うための手段は不要に
なる。
【００３４】（ｃ）第１の変形例 図８は第２実施例の移動局の変形例であり、図７の移動
局と同一部分には同一符号を付している。異なる点は、
(1) 移動局１２の移動速度を検出する速度センサー３２
を設けた点、(2) データ送信停止状態になった時、パイ
ロット信号送信制御部２５が移動速度に応じてパイロッ
トを送信する周期を制御する点である。移動速度が遅い
場合、移動局１２が現ビームエリアから外れるまでに要
する時間は長くなり、移動速度が早い場合、現ビームエ
リアから外れるまでに要する時間は短くなる。そこで、
パイロット信号送信制御部２５は、パイロット信号送信
周期を移動速度が遅い場合には長くし、移動速度が早い
場合には短くする。このように移動局１２のパイロット
信号送信間隔を該移動局の移動速度に応じて可変とする
ことにより、移動局が静止もしくは移動速度が低い場
合、上りパイロット信号の送信頻度を低く抑えることが
できる。
局と同一部分には同一符号を付している。異なる点は、
(1) 移動局１２の移動速度を検出する速度センサー３２
を設けた点、(2) データ送信停止状態になった時、パイ
ロット信号送信制御部２５が移動速度に応じてパイロッ
トを送信する周期を制御する点である。移動速度が遅い
場合、移動局１２が現ビームエリアから外れるまでに要
する時間は長くなり、移動速度が早い場合、現ビームエ
リアから外れるまでに要する時間は短くなる。そこで、
パイロット信号送信制御部２５は、パイロット信号送信
周期を移動速度が遅い場合には長くし、移動速度が早い
場合には短くする。このように移動局１２のパイロット
信号送信間隔を該移動局の移動速度に応じて可変とする
ことにより、移動局が静止もしくは移動速度が低い場
合、上りパイロット信号の送信頻度を低く抑えることが
できる。
【００３５】（ｄ）第２の変形例 図９は第２実施例の別の変形例であり、図７の移動局と
同一部分には同一符号を付している。異なる点は、(1)
復調部２４の出力側に例えばＣＲＣ誤りを検出する誤り
検出部３３を設けた点、(2) 誤り検出部３３から誤り検
出率あるいは誤り検出回数をパイロット信号送信制御部
２５に入力する点、(3) パイロット信号送信制御部２５
はデータ送信停止状態になるとパイロットの送信を停止
する点、(4) パイロット信号送信制御部２５はデータ送
信停止状態において、受信データの誤り検出率が設定値
以上になると、誤り検出率が改善されるようにパイロッ
ト信号を送信する点である。尚、無線基地局１１は上り
受信信号の有無に基づいて下りビームフォーミングを行
うか否かを制御する第１実施例の構成を有し、しかも選
択制御部ＣＮＴとして図６の構成を有しているものとす
る。
同一部分には同一符号を付している。異なる点は、(1)
復調部２４の出力側に例えばＣＲＣ誤りを検出する誤り
検出部３３を設けた点、(2) 誤り検出部３３から誤り検
出率あるいは誤り検出回数をパイロット信号送信制御部
２５に入力する点、(3) パイロット信号送信制御部２５
はデータ送信停止状態になるとパイロットの送信を停止
する点、(4) パイロット信号送信制御部２５はデータ送
信停止状態において、受信データの誤り検出率が設定値
以上になると、誤り検出率が改善されるようにパイロッ
ト信号を送信する点である。尚、無線基地局１１は上り
受信信号の有無に基づいて下りビームフォーミングを行
うか否かを制御する第１実施例の構成を有し、しかも選
択制御部ＣＮＴとして図６の構成を有しているものとす
る。
【００３６】パイロット信号送信制御部２５は、移動局
１２がデータ送信状態にあればデータフレームの前後に
パイロット信号を挿入して送信する。しかし、送信すべ
き上りデータがなくなってデータ送信停止状態になる
と、パイロット信号送信制御部２５はパイロット信号の
送信を停止する。この結果、基地局１１は上り受信信号
の無しを所定時間以上検出することになる。基地局１１
は上り受信信号の無しを所定時間以上検出すると下りビ
ームフォーミングを行わず下り信号を無指向で送信す
る。このため、ゲインが低下し、かつ、他チャンネルの
干渉を受けて、移動局１２における誤り検出回数が増加
する。このため、誤り検出部３３からパイロット信号送
信制御部２５へ通知される誤り検出率が設定値以上にな
る。誤り検出率が設定値以上になると。パイロット信号
送信制御部２５は所定の周期でパイロット信号を送信す
る。この結果、無線基地局１１はパイロット信号により
最大電力のビームを検出して移動局が所在するビーム方
向を識別し、下りビームフォーミングを行って該ビーム
方向に送信ビームを出力する。以後、移動局１２は正し
くデータを受信でき、誤り検出率が低下し、パイロット
信号送信制御部２５はパイロット信号の送信を停止す
る。
１２がデータ送信状態にあればデータフレームの前後に
パイロット信号を挿入して送信する。しかし、送信すべ
き上りデータがなくなってデータ送信停止状態になる
と、パイロット信号送信制御部２５はパイロット信号の
送信を停止する。この結果、基地局１１は上り受信信号
の無しを所定時間以上検出することになる。基地局１１
は上り受信信号の無しを所定時間以上検出すると下りビ
ームフォーミングを行わず下り信号を無指向で送信す
る。このため、ゲインが低下し、かつ、他チャンネルの
干渉を受けて、移動局１２における誤り検出回数が増加
する。このため、誤り検出部３３からパイロット信号送
信制御部２５へ通知される誤り検出率が設定値以上にな
る。誤り検出率が設定値以上になると。パイロット信号
送信制御部２５は所定の周期でパイロット信号を送信す
る。この結果、無線基地局１１はパイロット信号により
最大電力のビームを検出して移動局が所在するビーム方
向を識別し、下りビームフォーミングを行って該ビーム
方向に送信ビームを出力する。以後、移動局１２は正し
くデータを受信でき、誤り検出率が低下し、パイロット
信号送信制御部２５はパイロット信号の送信を停止す
る。
【００３７】（ｅ）第３変形例 第２変形例では、基地局１１がパイロット信号により上
り受信信号の有無に基づいて下りビームフォーミングを
行うか否かを制御する場合であるが、基地局１１は上り
受信信号の有無に関係なく下りビームフォーミングを行
うようにすることもできる。かかる場合の動作は以下の
ようになる。尚、移動局の構成は第２変形例と同じであ
る。パイロット信号送信制御部２５は、移動局１２がデ
ータ送信状態にあればデータフレームの前後にパイロッ
ト信号を挿入して送信する。しかし、送信すべき上りデ
ータがなくなってデータ送信停止状態になると、パイロ
ット信号送信制御部２５はパイロット信号の発生を停止
する。この結果、基地局１１は上り受信信号を検出でき
なくなる。以後、基地局１１はそれまでの電力最大のビ
ーム方向に下りビームフォーミングを行って送信ビーム
を出力する。
り受信信号の有無に基づいて下りビームフォーミングを
行うか否かを制御する場合であるが、基地局１１は上り
受信信号の有無に関係なく下りビームフォーミングを行
うようにすることもできる。かかる場合の動作は以下の
ようになる。尚、移動局の構成は第２変形例と同じであ
る。パイロット信号送信制御部２５は、移動局１２がデ
ータ送信状態にあればデータフレームの前後にパイロッ
ト信号を挿入して送信する。しかし、送信すべき上りデ
ータがなくなってデータ送信停止状態になると、パイロ
ット信号送信制御部２５はパイロット信号の発生を停止
する。この結果、基地局１１は上り受信信号を検出でき
なくなる。以後、基地局１１はそれまでの電力最大のビ
ーム方向に下りビームフォーミングを行って送信ビーム
を出力する。
【００３８】移動局１２が移動してそれまでのビームエ
リアから外れると、移動局１２において誤り検出回数が
増加する。このため、誤り検出部３３からパイロット信
号送信制御部２５へ通知される誤り検出率が設定値以上
になる。誤り検出率が設定値以上になると。パイロット
信号送信制御部２５は所定の周期でパイロット信号を送
信する。この結果、無線基地局１１はパイロット信号を
用いて最大電力のビームを検出して移動局が所在するビ
ーム方向を識別し、下りビームフォーミングにより該ビ
ーム方向に送信ビームを出力する。この結果、以後、移
動局１２は正しくデータを受信でき、誤り検出率が低下
し、パイロット信号送信制御部２５はパイロット信号の
送信を停止する。以後、上記動作を繰り返す。以上、本
発明を実施例により説明したが、本発明は請求の範囲に
記載した本発明の主旨に従い種々の変形が可能であり、
本発明はこれらを排除するものではない。
リアから外れると、移動局１２において誤り検出回数が
増加する。このため、誤り検出部３３からパイロット信
号送信制御部２５へ通知される誤り検出率が設定値以上
になる。誤り検出率が設定値以上になると。パイロット
信号送信制御部２５は所定の周期でパイロット信号を送
信する。この結果、無線基地局１１はパイロット信号を
用いて最大電力のビームを検出して移動局が所在するビ
ーム方向を識別し、下りビームフォーミングにより該ビ
ーム方向に送信ビームを出力する。この結果、以後、移
動局１２は正しくデータを受信でき、誤り検出率が低下
し、パイロット信号送信制御部２５はパイロット信号の
送信を停止する。以後、上記動作を繰り返す。以上、本
発明を実施例により説明したが、本発明は請求の範囲に
記載した本発明の主旨に従い種々の変形が可能であり、
本発明はこれらを排除するものではない。
【００３９】
【発明の効果】以上本発明によれば、上り受信信号が有
れば対応するチャネルの下りビームフォーミングを行な
うように制御し、上り受信信号が一定時間継続して無け
れば、下りビームフォーミングを行わないように制御し
たから、パケット通信のようなバーストデータ伝送時で
も上り信号が有る場合は、下りビームフォーミングを行
えるため下りの伝送品質の向上が可能である。又、本発
明によれば、送信信号をｎ分岐して送信ビームフォーマ
の各入力端子に入力して下りビームフォーミングを行な
わないようにすると共に、各分岐信号の送信電力をα／
ｎ（α＞１）としたから、下りビームフォーミングを行
なわない場合であっても下りの伝送品質の劣化を補償で
きる。又、本発明によれば、受信ビームフォーマから出
力される複数の上り受信ビームのうち最大電力の上り受
信ビームに応じた逆拡散信号を用いて受信データを再生
出力するようにしたから、チャンネル干渉を軽減して伝
送品質良好な通信ができる。
れば対応するチャネルの下りビームフォーミングを行な
うように制御し、上り受信信号が一定時間継続して無け
れば、下りビームフォーミングを行わないように制御し
たから、パケット通信のようなバーストデータ伝送時で
も上り信号が有る場合は、下りビームフォーミングを行
えるため下りの伝送品質の向上が可能である。又、本発
明によれば、送信信号をｎ分岐して送信ビームフォーマ
の各入力端子に入力して下りビームフォーミングを行な
わないようにすると共に、各分岐信号の送信電力をα／
ｎ（α＞１）としたから、下りビームフォーミングを行
なわない場合であっても下りの伝送品質の劣化を補償で
きる。又、本発明によれば、受信ビームフォーマから出
力される複数の上り受信ビームのうち最大電力の上り受
信ビームに応じた逆拡散信号を用いて受信データを再生
出力するようにしたから、チャンネル干渉を軽減して伝
送品質良好な通信ができる。
【００４０】又、本発明によれば、下り送信ビームの指
向方向を、信号電力が最大の上り受信ビームと同一方向
とするようにしたから、上り／下りの両方でチャンネル
干渉を軽減して伝送品質を向上できる。又、本発明によ
れば、移動局側では上りの送信情報が無い場合でも、一
定の時間間隔でパイロット信号を送信するようにしたか
ら、無線基地局は上り送信情報の有無に関係なく下り送
信ビームフォーミングを行って下り伝送品質の向上を図
ることができる。この場合、移動局のパイロット信号送
信間隔を移動局の移動速度に応じて可変とすることによ
り、移動局が静止もしくは移動速度が低い場合には、上
りパイロット信号の送信頻度を低く抑えることができ
る。又、本発明によれば、上りデータの送信停止期間中
に下り受信信号の伝送品質が低下すると、移動局は上り
パイロット信号を送信するようにしたから、無線基地局
は上り送信情報の有無に関係なく下り送信ビームフォー
ミングを行って下り伝送品質の向上をはかることがで
き、又、移動局はパイロットの送信頻度を低く抑えるこ
とができる。
向方向を、信号電力が最大の上り受信ビームと同一方向
とするようにしたから、上り／下りの両方でチャンネル
干渉を軽減して伝送品質を向上できる。又、本発明によ
れば、移動局側では上りの送信情報が無い場合でも、一
定の時間間隔でパイロット信号を送信するようにしたか
ら、無線基地局は上り送信情報の有無に関係なく下り送
信ビームフォーミングを行って下り伝送品質の向上を図
ることができる。この場合、移動局のパイロット信号送
信間隔を移動局の移動速度に応じて可変とすることによ
り、移動局が静止もしくは移動速度が低い場合には、上
りパイロット信号の送信頻度を低く抑えることができ
る。又、本発明によれば、上りデータの送信停止期間中
に下り受信信号の伝送品質が低下すると、移動局は上り
パイロット信号を送信するようにしたから、無線基地局
は上り送信情報の有無に関係なく下り送信ビームフォー
ミングを行って下り伝送品質の向上をはかることがで
き、又、移動局はパイロットの送信頻度を低く抑えるこ
とができる。
【図１】本発明の原理説明図である。
【図２】本発明を適用した第１実施例の基地局送受信チ
ャネル部の構成図である。
ャネル部の構成図である。
【図３】フレーム説明図である。
【図４】パイロットシンボルの位相回転説明図である。
【図５】第１の選択制御部の構成図である。
【図６】第２の選択制御部の構成図である。
【図７】本発明を適用した第２実施例の移動局の構成図
である。
である。
【図８】第２実施例の移動局の変形例である。
【図９】第２実施例の移動局の別の変形例である。
【図１０】マルチビームアンテナの説明図である。
【図１１】マルチビームの配置図である。
【図１２】送受信マルチビームアンテナを用いた基地局
の構成図である。
の構成図である。
【図１３】受信ビームフォーマの構成図である。
【図１４】送信ビームフォーマの構成図である。
【図１５】バトラーマトリクスの構成図（８ビームアン
テナ用）である。
テナ用）である。
【図１６】バトラーマトリクスによるマルチビームであ
る。
る。
【図１７】従来の基地局送受信チャネル部の構成図であ
る。
る。
１１・・ＣＤＭＡ無線基地局 １２・・移動局 ＡＡＴ1・・受信側のアレーアンテナ ＡＴＲ1〜ＡＴＲN・・アンテナ素子 ＡＡＴ2・・送信側のアレーアンテナ ＡＴＴ1〜ＡＴＴN・・アンテナ素子 ＲＶＣ1〜ＲＶＣN・・受信回路 ＳＤＣ1〜ＳＤＣN・・送信回路 ＲＢＦ・・受信ビームフォーマ ＴＢＦ・・送信ビームフォーマ ＣＮＴ・・制御部 ＲＳＳ・・逆拡散回路 ＳＥＬ１・・セレクタ ＲＤＩ・・受信データ識別部 ＳＤ・・送信部 ＳＥＬ２・・セレクタ
Claims (9)
- 【請求項１】 ＣＤＭＡ移動通信における無線基地局の
マルチビームアンテナシステムにおいて、 アレーアンテナの複数のアンテナ素子で受信した信号に
上りビームフォーミングを施して複数の上り受信ビーム
を電気的に形成する受信ビームフォーマ、 複数の上り受信ビームのうち最適なビームに基づいて受
信データの識別処理を行う受信データ識別部、 送信信号に所定方向のビーム形成のための下りビームフ
ォーミングを施してアンテナ素子入力信号を発生する送
信ビームフォーマ、 前記最適な上り受信ビームと同一方向の下り送信ビーム
を形成するための下りビームフォーミングを行うか、あ
るいは下りビームフォーミングを行わないか制御する手
段、を備えたことを特徴とするマルチビームアンテナシ
ステム。 - 【請求項２】 前記制御手段は、上り受信信号の有無を
検出し、上り受信信号が有る場合は、上り受信ビーム方
向と同一方向の下り送信ビームを形成するように制御す
ると共に、一定時間上り受信信号が無い場合は下りビー
ムフォーミングを行なわないように制御することを特徴
とする請求項１記載のマルチビームアンテナシステム。 - 【請求項３】 マルチビームアンテナシステムは、更
に、 受信ビームフォーマから出力される複数の上りビームに
逆拡散を施す逆拡散部、電力最大の逆拡散信号を選択し
て受信データ識別部に入力する選択部を備え、 前記制御部は、逆拡散信号の電力を算出して最大電力の
逆拡散信号を求めて前記選択部に通知すると共に、最大
電力の逆拡散信号に応じた上り受信ビームと同一方向の
下り送信ビームを形成するように送信ビームフォーマを
制御する、ことを特徴とする請求項２記載のマルチビー
ムアンテナシステム。 - 【請求項４】 マルチビームアンテナシステムは、更
に、 受信ビームフォーマから出力される複数の上りビームに
逆拡散を施す逆拡散部、電力最大の逆拡散信号を選択し
て受信データ識別部に入力する選択部を備え、 前記制御部は、逆拡散信号に含まれるパイロット信号と
参照信号との相関電力を計算し、相関電力が最大となる
逆拡散信号を求めて前記選択部に通知すると共に、相関
電力が最大の逆拡散信号に応じた上り受信ビームと同一
方向の下り送信ビームを形成するように送信ビームフォ
ーマを制御することを特徴とする請求項２記載のマルチ
ビームアンテナシステム。 - 【請求項５】 前記送信ビームフォーマはビーム方向に
応じた複数の入力端子を備え、前記制御手段は受信ビー
ム方向と同一方向に送信ビームを形成する場合、上り受
信ビーム方向に応じた送信ビームフォーマの入力端子に
送信信号を入力し、下りビームフォーミング行わない場
合、送信信号を複数に分岐して送信ビームフォーマの各
入力端子に入力することを特徴とする請求項２記載のマ
ルチビームアンテナシステム。 - 【請求項６】 下りビームフォーミングを行なわない場
合、前記送信信号の分岐数をｎとするとき、分岐信号の
送信電力を送信信号電力の１／ｎ以上にすることを特徴
とする請求項５記載のマルチビームアンテナシステム。 - 【請求項７】 マルチビームアンテナシステムを備えた
無線基地局と移動局間でＣＤＭＡ方式に従って通信する
移動通信システムにおいて、 無線基地局は、 アレーアンテナの複数のアンテナ素子で受信した信号に
上りビームフォーミングを施して複数の上りビームを電
気的に形成する受信ビームフォーマ、 受信ビームフォーマから出力される複数の上り受信ビー
ムに逆拡散を施し、信号電力最大の上り受信ビームの逆
拡散信号を用いて受信データを識別して出力する受信デ
ータ識別部、 送信信号に所定方向のビーム形成のための下りビームフ
ォーミングを施してアンテナ素子入力信号を発生する送
信ビームフォーマ、 逆拡散信号に含まれるパイロット信号と参照信号との相
関電力に基づいて上り受信信号の有無を検出し、上り受
信信号が有る場合、前記上り受信ビーム方向と同一方向
の下り送信ビームを形成するように制御する制御部を備
え、 移動局は、 通信中において上り方向に送信すべき情報が無くなった
場合、一定時間間隔でパイロット信号を送信する手段を
備えたことを特徴とする移動通信システム。 - 【請求項８】 移動局は、パイロット信号送信間隔を移
動局の移動速度に応じて可変する手段を備えたことを特
徴とする請求項７記載の移動通信システム。 - 【請求項９】 マルチビームアンテナシステムを備えた
無線基地局と移動局間でＣＤＭＡ方式に従って通信する
移動通信システムにおいて、 無線基地局は、 アレーアンテナの複数のアンテナ素子で受信した信号に
上りビームフォーミングを施して複数の上りビームを電
気的に形成する受信ビームフォーマ、 受信ビームフォーマから出力される複数の上りビームに
逆拡散を施し、所定の逆拡散信号を用いて受信データを
復調する受信部、 送信信号に所定方向のビームを形成するための下りビー
ムフォーミングを施してアンテナ素子入力信号を発生す
る送信ビームフォーマ、 逆拡散信号に含まれるパイロット信号と参照信号との相
関電力に基づいて上り受信信号の有無を検出し、上り受
信信号が有る場合、上り受信ビーム方向と同一方向の下
り送信ビームが形成されるように制御し、一定時間上り
受信信号が無い場合は下りビームフォーミングを行わな
いように制御する制御部を備え、 移動局は、 データ送信の停止期間中における下り受信信号の伝送品
質を検出する伝送品質監視部、 伝送品質低下が検出されたとき上りパイロット信号の送
信を行なう手段、を備えたことを特徴とする移動通信シ
ステム。
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