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JP3323438B2 - 無線通信システム及び無線通信方法 - Google Patents

無線通信システム及び無線通信方法

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JP3323438B2
JP3323438B2 JP10054798A JP10054798A JP3323438B2 JP 3323438 B2 JP3323438 B2 JP 3323438B2 JP 10054798 A JP10054798 A JP 10054798A JP 10054798 A JP10054798 A JP 10054798A JP 3323438 B2 JP3323438 B2 JP 3323438B2
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Japan
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directivity
signal
transmission power
power ratio
base station
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勝彦 平松
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Panasonic Holdings Corp
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Panasonic Corp
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Radio Transmission System (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、基地局が複数の移
動局に対して指向性を有する信号を送信する無線通信シ
ステム及び無線通信方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】自動車電話、携帯電話等の無線通信シス
テムは、複数の局が同一の周波数帯域で同時に通信を行
う多元アクセス方式を用いる。多元アクセス方式は、サ
ービスエリアをセルに分割し、各セルに一つの基地局を
設置し、基地局と各セル内に存在する複数の移動局とで
通信を行う方式である。
【０００３】図１３は、従来の無線通信システムの概要
構成を示すシステム構成図である。図１３において、基
地局１は、移動局２Ａ、移動局２Ｂと同一の周波数帯域
で同時に通信を行う。基地局１は、通信中の各移動局の
移動に対応して送信電力を制御する。
【０００４】ここで、フェージングを抑え、品質の高い
通信を行うため、方向によって強さが異なる指向性を有
する信号を基地局から送信する場合がある。この場合、
基地局は、各移動局の移動に対応して送信信号の指向性
を追従させる、いわゆる指向性追尾を行う必要がある。
【０００５】指向性追尾を行うシステムの一つとして、
複数のアンテナから信号を受信し、特定の制御アルゴリ
ズムに基づいて、各アンテナ出力の重み係数を決定し、
指向性を制御するアダプティブアレーがある。
【０００６】従来の無線通信システムの基地局は、アダ
プティブアレー等により、移動局から受信した受信信号
の到来方向を推定し、推定の結果に基づいて指向性追尾
を行っている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の無線通
信システムの基地局は、移動局から受信した信号の受信
電力が小さい場合、又は、受信信号中の送信電力制御信
号の情報にて送信電力が小さいと報告された場合、この
現象が指向性のずれにより起こったのか、送信電力が小
さいために起こったのかを判断できない。
【０００８】よって、基地局が、指向性がずれているに
も関わらず送信信号の送信電力を上げた場合、周辺の他
の移動局において干渉量が増加して通信不能となる。逆
に、基地局が、送信電力が小さいにも関わらず指向性追
尾を行った場合、通信対象の移動局において通信不能と
なるだけでなく、周辺の他の移動局に対する干渉量が増
加し、周辺の他の移動局も通信不能となる。
【０００９】本発明はかかる点に鑑みてなされたもので
あり、基地局から移動局に送信された信号の送信電力及
び指向性が正確か否かを的確に判断し、正確でない場合
に送信電力及び指向性を修正することができる無線通信
システム及び無線通信方法を提供することを目的とす
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、以下のような手段を講じた。本発明の無線
通信基地局は、所定の無線通信移動局に向けて指向性を
有する第１信号を送信するとともに前記第１信号よりも
指向性が広い第２信号を送信する送信手段と、前記無線
通信移動局にて測定された前記第１信号と前記第２信号
との受信電力比を受信する受信手段と、前記第１信号と
第２信号との送信電力比並びに前記受信電力比との差に
基づいて第１信号の指向性を変更する必要があるか否か
を判定する判定手段と、この判定手段の判定結果に基づ
いて第１信号の指向性を変更する指向性制御手段とを具
備する構成を採る。
【００１１】また、本発明の無線通信基地局における判
定手段は、送信電力比と受信電力比との差が予め設定さ
れた第１閾値より大きい場合、第１信号の指向性を変更
する必要があると判定する構成を採る。
【００１２】また、本発明の無線通信基地局における判
定手段は、受信電力比と送信電力比との差が予め設定さ
れた第１閾値より大きく、かつ、第１信号を送信した無
線通信移動局から送信された送信電力制御信号が送信電
力を上げることを要求する場合、第１信号の指向性を変
更する必要があると判定する構成を採る。
【００１３】また、本発明の無線通信基地局における判
定手段は、受信電力比と送信電力比との差が予め設定さ
れた第１閾値より大きく、かつ、第１信号を送信した無
線通信移動局から送信された信号の受信電力が予め設定
された第２閾値より小さい場合、第１信号の指向性を変
更する必要があると判定する構成を採る。
【００１４】また、本発明の無線通信基地局は、送信信
号の送信電力を制御する送信電力制御手段を具備し、こ
の送信電力制御手段は、判定手段にて指向性を変更する
必要があると判定された場合、送信電力を変更しない構
成を採る。
【００１５】また、本発明の無線通信移動局は、上記い
ずれかに記載の無線通信基地局と無線通信を行う構成を
採る。
【００１６】また、本発明の基地局と少なくとも１つの
移動局との間で無線通信を行う無線通信システムは、前
記基地局が、特定の移動局に対して指向性を有する第１
信号を送信するとともに前記特定の移動局において受信
可能な前記第１信号よりも指向性が広い第２信号を送信
し、前記特定の移動局が、前記第１信号と前記第２信号
との受信電力比を測定して測定結果を前記基地局に送信
し、前記基地局にて、前記第１信号と第２信号との送信
電力比並びに前記受信電力比との差に基づいて前記第１
信号の送信指向性を制御する構成を採る。
【００１７】また、本発明の無線通信方法は、基地局か
ら所定の移動局に対して指向性を有する第１信号を送信
するとともに前記第１信号よりも指向性が広い第２信号
を送信し、前記移動局にて、前記第１信号と前記第２信
号との受信電力比を測定して測定結果を前記基地局に送
信し、前記基地局にて、前記第１信号と第２信号との送
信電力比並びに前記受信電力比との差に基づいて第１信
号の送信指向性を制御する方法を採る。
【００１８】また、本発明の無線通信方法は、送信電力
比と受信電力比との差が予め設定された第１閾値より大
きい場合、基地局にて、第１信号の指向性を変更する方
法を採る。
【００１９】また、本発明の無線通信方法は、受信電力
比と送信電力比との差が予め設定された第１閾値より大
きく、かつ、移動局から送信された送信電力制御信号が
送信電力を上げることを要求する場合、基地局にて、第
１信号の指向性を変更する方法を採る。
【００２０】また、本発明の無線通信方法は、受信電力
比と送信電力比との差が予め設定された第１閾値より大
きく、かつ、移動局から送信された信号の受信電力が予
め設定された第２閾値より小さい場合、基地局にて第１
信号の指向性を変更する方法を採る。
【００２１】これらの構成により、基地局は、移動局に
送信された信号の送信電力及び指向性が正確か否かを的
確に判断し、正確でない場合に送信電力及び指向性を修
正することができる。よって、通信対象の移動局及び周
辺の他の移動局との通信が不能となることがない。
【００２２】
【００２３】
【００２４】
【００２５】
【００２６】
【００２７】
【００２８】
【００２９】
【００３０】
【００３１】
【００３２】
【００３３】
【００３４】
【００３５】また、本発明の無線通信基地局における判
定手段は、第１閾値より大きい第３閾値を設定し、受信
電力比と前記送信電力比との差が第３閾値より大きい場
合、第１信号の指向性のずれが大きいと判定し、受信電
力比と前記送信電力比との差が第１閾値以上で第２閾値
以下の場合、第１信号の指向性のずれが小さいと判定す
る構成を採る。
【００３６】また、本発明の無線通信基地局における指
向性制御手段は、判定手段にて第１信号の指向性のずれ
が大きいと判定された場合、指向性の幅を大きく広げて
指向性を合わせ、判定手段にて第１信号の指向性のずれ
が小さいと判定された場合、指向性の幅を変更せずに指
向性の方向を変更する構成を採る。
【００３７】また、本発明の無線通信基地局における指
向性制御手段は、判定手段にて第１信号の指向性のずれ
が大きいと判定された場合、指向性の幅を広げてから指
向性の方向を変更し、指向性を合わせてから指向性の幅
を元に戻し、判定手段にて第１信号の指向性のずれが小
さいと判定された場合、指向性の幅を変更せずに指向性
の方向を変更する構成を採る。
【００３８】
【００３９】
【００４０】また、本発明の無線通信方法は、第１閾値
より大きい第３閾値を設定し、受信電力比と前記送信電
力比との差が第３閾値より大きい場合、指向性の幅を大
きく広げて指向性を合わせ、受信電力比と前記送信電力
比との差が第１閾値以上で第２閾値以下の場合、指向性
の幅を変更せずに指向性の方向を変更する方法を採る。
【００４１】また、本発明の無線通信方法は、第１閾値
より大きい第３閾値を設定し、受信電力比と前記送信電
力比との差が第３閾値より大きい場合、指向性の幅を広
げてから指向性の方向を変更し、指向性を合わせてから
指向性の幅を元に戻し、受信電力比と前記送信電力比と
の差が第１閾値以上で第２閾値以下の場合、指向性の幅
を変更せずに指向性の方向を変更する方法を採る。
【００４２】これらの構成により、指向性が狭くて信号
が移動局に届かない場合でも、直ぐに受信品質を回復で
きる。
【００４３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を用いて詳細に説明する。なお、以下の説明にお
いて、基地局から送信されるデータ／信号を下りデータ
／信号といい、移動局から送信されるデータ／信号を上
りデータ／信号という。また、移動局Ａにて送受信され
るデータ／信号をデータＡ／信号Ａといい、移動局Ｂに
て送受信されるデータ／信号をデータＢ／信号Ｂとい
う。
【００４４】（実施の形態1）ＣＤＡＭ方式は、それぞ
れの移動局に固有で、他の移動局に対して直交する拡散
符号を割り当て、その拡散符号で送信データを拡散して
送信することにより、同一エリア、同一時刻で、同一周
波数を用いて複数の移動局と通信することができるアク
セス方式である。
【００４５】ＣＤＡＭ方式では、受信信号の受信電力を
測定し、測定結果を送信信号中の電力制御信号にのせて
送信する。これにより、送信信号の送信電力を制御でき
る。
【００４６】しかし、基地局から指向性送信を行う場
合、指向性がずれている場合でも移動局の受信電力が小
さくなり、基地局は送信電力を大きくする。その結果、
他移動局に対する与干渉量が増加し、システム全体の通
信品質が劣化する。
【００４７】実施の形態１では、ＣＤＭＡ方式を採用
し、基地局から指向性送信を行う場合に、的確に指向性
制御及び送信電力制御を行う形態について説明する。
【００４８】図１は、本発明の実施の形態1における無
線通信システムの構成を示すシステム図である。図１に
示す無線通信システムにおいて、基地局１１はセル内に
存在する通信中の移動局１２Ａ及び移動局１２Ｂに対し
て、アンテナ2から異なる指向性を有する信号を同時に
送信する。ここで、下り信号Ａの指向性は、下り信号Ｂ
の指向性よりも広いものとする。また、移動局１２Ａに
対して拡散符号Aを割り当て、移動局１２Bに対して拡散
符号Bを割り当てるものとする。
【００４９】まず、実施の形態1における無線通信シス
テムの移動局１２Ｂの構成について、図２のブロック図
を用いて説明する。図２に示す移動局１２Ｂにおいて、
無線受信部１０３は、アンテナ１０１から共用器１０２
を経由して入力された下り信号の周波数を中間周波数ま
たはベースバンド周波数に変換する。
【００５０】逆拡散器１０４は、無線受信部１０３から
入力した信号に対して、拡散符号Ａを用いて逆拡散を行
い、下り信号Ａの受信電力を測定する。この逆拡散結果
の受信電力が、下り信号Ａの移動局１２Bにおける受信
電力（以下、「受信電力Ａ」という）である。
【００５１】逆拡散器１０５は、無線受信部１０３から
入力した信号に対して、拡散符号Ｂを用いて逆拡散を行
い、自局宛の下りデータＢを取り出すとともに、下り信
号Ｂの受信電力を測定する。この逆拡散結果の受信電力
が、下り信号Ｂの移動局１２Bにおける受信電力（以
下、「受信電力Ｂ」という）である。
【００５２】ここで、基地局１１が、他の移動局（移動
局１２A）と同時に通信を行っている場合、逆拡散器１
０４にて受信電力Ａを測定できる。しかし、同一セル内
に通信中の他の移動局がない場合、代わりとなる信号が
必要になる。この場合、基地局１１から、全移動局に対
して共通信号を発信し、逆拡散器１０４にて共通信号の
受信電力を測定することにより同様の効果を得ることが
できる。
【００５３】なお、基地局１１にて常に共通信号を発信
し、逆拡散器１０４にて常に共通信号の共通信号の受信
電力を測定してもよい。この場合、逆拡散に用いる拡散
符号の切替が不要となる。一方、拡散符号を切替える場
合、他の移動局（移動局１２A）と同時に通信している
ときは共通信号が不要であるため、下り回線の干渉量を
低減できる。
【００５４】フレーム組立部１０６は、上りデータＢに
受信電力Ａ及び受信電力Ｂのデータを載せてフレームを
組立てる。拡散器１０７は、フレーム組立部１０６にて
フレーム化された上りデータＢに拡散符号Ｂを乗算して
上り信号Ｂを得る。
【００５５】無線送信部１０８は、拡散器１０７から入
力した上り信号Ｂの周波数を無線周波数に変換し、その
送信電力を増幅し、共用器１０２を経由してアンテナ１
０１から基地局１１に送信する。
【００５６】次に、実施の形態１における無線通信シス
テムの基地局１１の構成について、図３に示すブロック
図を用いて説明する。図３に示す基地局１１において、
無線受信部１２３は、アンテナ１２１から共用器１２２
経由して入力された上り信号の周波数を中間周波数また
はベースバンド周波数に変換する。逆拡散器１２４は、
無線受信部１２３から入力した信号に対して、拡散符号
Ａを用いて逆拡散を行い、移動局１２Ａから送信された
上りデータＡを取り出す。逆拡散器１２５は、無線受信
部１２３から入力した信号に対して、拡散符号Ｂを用い
て逆拡散を行い、移動局１２Ｂから送信された下りデー
タＢを取り出す。
【００５７】拡散器１２６は、移動局１２Ａに対する下
りデータＡに拡散符号Ａを乗算して下り信号Ａを得る。
無線送信部１２７は、下り信号Ａの周波数を無線周波数
に変換し、下り信号Ａの送信電力を増幅し、共用器１２
２を経由してアンテナ１２１から広い指向性で送信する
とともに、下り信号Ａの送信電力Ａを測定し、測定結果
を判定部１３３に出力する。送信電力制御部１２８は、
逆拡散器１２４から出力された上りデータＡから、電力
制御信号を取り出し、電力制御信号の情報に基づいて無
線送信部における下り信号Ａの送信電力の増幅を制御す
る。
【００５８】拡散器１２９は、移動局１２Ｂに対する下
りデータＢに拡散符号Ｂを乗算して下り信号Ｂを得る。
重み係数乗算器１３０は、複数に分離された下り信号Ｂ
に対して、指向性を持たせるための重み係数を乗算す
る。無線送信部１３１は、分離された下り信号Ｂの全て
の周波数を無線周波数に変換し、下り信号Ｂの送信電力
を増幅し、アンテナ１３２から狭い指向性で送信する。
その時に、下り信号Ｂの送信電力Ｂ測定し、測定結果を
判定部１３３に出力する。
【００５９】判定部１３３は、無線送信部１２７から入
力した送信電力Ａ及び無線送信部１３１から入力した送
信電力Ｂを記憶する。また、上りデータＢから受信電力
A及び受信電力Ｂを取り出す。そして、送信電力Aと送信
電力Bとの比（以下、「受信電力比」という）及び送信
電力Ａと送信電力Bとの比（以下、「送信電力比」とい
う）を計算する。さらに、指向性がずれているか否かの
基準となる閾値Ｘ１を設定し、送信電力比と受信電力比
との差が閾値Ｘ１よりも大きいか否かを判定する。
【００６０】ここで、移動局１２Bに対する指向性が正
しい場合、受信電力比と送信電力比とはほぼ等しくな
る。一方、移動局１２Bに対する指向性がずれている場
合、移動局１２Bにて測定される受信電力Bが小さくな
り、送信電力比と受信電力比の差は大きくなる。
【００６１】すなわち、送信電力比と受信電力比との差
が閾値Ｘ１よりも大きい場合、指向性がずれていると判
定できる。
【００６２】また、判定部１３３は、上りデータＢから
電力制御信号を取り出し、送信電力を小さくするように
要求しているのか、又は、送信電力を大きくするように
要求しているのかを判定する。
【００６３】指向性制御部１３４は、判定部１３３の判
定結果に基づき、重み係数乗算器１３０の重み係数を更
新し、下り信号Ｂの指向性を制御する。送信電力制御部
１３５は、判定部１３３の判定結果に基づき、無線送信
部１３１における下り信号Ｂの送信電力の増幅を制御す
る。
【００６４】以下、判定部１３３の判定結果、及び、こ
の判定結果に対する指向性制御部１３４並びに送信電力
制御部１３５における処理について図４に示す領域図を
用いて具体的に説明する。
【００６５】判定部１３３による判定結果は、図４に示
す４つの判定領域のいずれかに属する。領域Ａは、指向
性が合っていて、送信電力が大きい場合である。領域Ｂ
は、指向性が合っていて、送信電力が小さい場合であ
る。領域Ｃは、指向性がずれていて、送信電力が大きい
場合である。領域Ｄは、指向性がずれていて、送信電力
が小さい場合である。
【００６６】指向性制御部１３４及び送信電力制御部１
３５は、判定部１３３の判定結果が上記のいずれの領域
に属するかによって処理内容を決定する。
【００６７】判定結果が領域Ａに属する場合、移動局１
２Ｂに対する指向性が合っていると判断できるので、指
向性制御部１３４は下り信号Bの指向性をそのままにす
る。そして、送信電力制御部１３５は、送信電力を小さ
くする送信電力制御を実行する。
【００６８】判定結果が領域Ｂに属する場合、移動局１
２Ｂに受信された下り信号Ｂの受信電力が小さいのは、
送信電力が小さいためと判断できるので、指向性制御部
１３４は下り信号Bの指向性をそのままにする。そし
て、送信電力制御部１３５は、送信電力を大きくする送
信電力制御を実行する。
【００６９】判定結果が領域Ｃに属する場合、移動局１
２Bに対する指向性がずれているが、送信電力は大きく
下り信号Bは移動局１２Ｂに届いていると判断できるの
で、指向性制御部１３４は下り信号Bの指向性をそのま
まにする。そして、送信電力制御部１３５は、送信電力
を小さくする送信電力制御を実行する。
【００７０】判定結果が領域Ｄに属する場合、移動局１
２Ｂに受信された下り信号Ｂの受信電力が小さいのは、
移動局１２Bに対する指向性がずれているためと判断で
きるので、指向性制御部１３４は下り信号Bの指向性制
御を行う。そして、送信電力制御部１３５は送信電力を
そのまま保つ送信電力制御を実行する。
【００７１】以下、判定部１３３にて指向性制御の必要
があると判定された場合、すなわち、判定結果が領域Ｄ
であった場合において、指向性制御部１３４が行う制御
内容の具体例について説明する。
【００７２】第１例は、指向性の幅を変えずに、指向性
の方向のみを変えて指向性追尾を行う方法である。
【００７３】判定結果が領域Ｄであった場合、指向性制
御部１３４は、指向性を右または左に回転させて下り信
号Ｂを送信する。
【００７４】そして、次回の判定部１３３の判定におい
て、指向性のずれが前回より改善されたと判定された場
合、すなわち、送信電力比と受信電力比の差が前回より
小さくなった場合、指向性を前回と同じ方向に回転させ
る。
【００７５】逆に、次回の判定部１３３の判定におい
て、指向性のずれが前回より悪くなったと判定された場
合、すなわち、送信電力比と受信電力比の差が前回より
大きくなった場合、指向性を前回と逆の方向に回転させ
る。
【００７６】このようにして、判定結果が領域Ａ又は領
域Ｂとなるまで指向性を変えていく。
【００７７】第２例は、最初に指向性の方向を変えずに
指向性の幅を広げて指向性を合わせ、その後、指向性の
方向を変えて指向性追尾を行う方法である。
【００７８】判定結果が領域Ｄであった場合、指向性制
御部１３４は、指向性の方向を変えずに、指向性の幅を
広くして下り信号Ｂを送信する。
【００７９】そして、次回の判定部１３３の判定におい
て、指向性がずれていると判断された場合、すなわち、
判定結果が領域Ｄのままである場合、さらに指向性を広
くして下り信号Ｂを送信する。その後、判定結果が領域
Ａ又は領域Ｂとなるまで指向性の幅を広げていく。
【００８０】判定結果が領域Ａ又は領域Ｂとなると、指
向性制御部１３４は、指向性の幅を広げたまま、第１例
に示した方法で、指向性を左又は右に回転させ、送信電
力比と受信電力比の差が最小になる方向を検出し、その
後、指向性の方向を固定したまま指向性の幅を狭め、最
初の状態に戻す。
【００８１】第２例は、第１例に比べ、移動局において
一定の受信品質を保ったまま指向性追尾できる。
【００８２】第３例は、指向性の方向のずれかたに応じ
て、第１例に示した方法及び第２例に示した方法を組み
合わせる方法である。
【００８３】ここで、判定部１３３は、閾値Ｘ１に加
え、閾値Ｘ２（＞閾値Ｘ１）を設定し、図に示すよう
に、図４の領域Ｄを閾値Ｘ２によって更に領域Ｅ及び領
域Ｆに分割し、判定結果を出力する。
【００８４】領域Ｅは、送信電力比から受信電力比を引
いた値が、閾値Ｘ１よりも大きく閾値Ｘ２よりも小さい
場合、すなわち、指向性が少しずれている場合である。
【００８５】領域Ｆは、送信電力比から受信電力比を引
いた値が閾値Ｘ２よりも大きい場合、すなわち、指向性
が大きくずれている場合である。
【００８６】判定結果が領域Ｅに属する場合、狭い指向
性のままで指向性追尾が可能であるので、指向性制御部
は、指向性の幅を狭めたまま指向性追尾を行う第１例に
示した方法で指向性追尾を行う。
【００８７】判定結果が領域Ｆに属する場合、移動局１
２Bに下り信号Ｂが届いていないと考えられ、すぐに移
動局１２Ｂに対して信号が届くようにする必要があるの
で、指向性制御部は、まず指向性の幅を広げて通信品質
を確保してから指向性追尾を行う第２例に示した方法で
指向性追尾を行う。
【００８８】次に、実施の形態１における無線通信シス
テムの下り信号Ｂの流れについて説明する。
【００８９】まず、基地局１１において、下りデータＢ
は、拡散器１２９にて拡散符号Ｂを乗算され、下り信号
Ｂが生成される。
【００９０】生成された下り信号Ｂは、複数に分離さ
れ、重み係数乗算器１３０にて重み係数を乗算され指向
性を持たされる。この重み係数は、判定部１３３の結果
に基いて、指向性制御部１３４にて制御される。
【００９１】そして、下り信号Ｂは、無線送信部１３１
にて送信電力を増幅され、周波数を無線周波数に変換さ
れ、アンテナ１３２から送信される。このとき、下り信
号Ｂの送信電力の測定値が判定部１３３に出力される。
同時に、無線送信部１２７から送信された下り信号Ａの
送信電力の測定値が判定部１３３に出力される。
【００９２】無線送信された下り信号Ｂは、移動局１２
Ｂのアンテナ１０１に受信され、共用器１０２を経由し
て無線受信部１０３に入力され、周波数を中間周波数又
はベースバンド周波数に変換される。
【００９３】無線受信部１０３から出力された下り信号
Ｂは、逆拡散器１０５にて拡散符号Ｂを乗算され下りデ
ータＢが取り出される。このとき、下り信号Ｂの受信電
力が測定され、測定値がフレーム組立部１０６に出力さ
れる。また、下り信号Ｂと多重された下り信号Ａが逆拡
散器１０４にて受信電力が測定され、測定値がフレーム
組立部１０６に出力される。
【００９４】次に、実施の形態１における無線通信シス
テムの上り信号Ｂの流れについて説明する。
【００９５】まず、移動局１２Ｂにおいて、上りデータ
Ｂは、フレーム組立部１０６にてフレーム構成される。
このとき、下り信号Ｂ及び下り信号Ａの受信電力の測定
値がフレームにのせられる。
【００９６】フレーム構成された上り信号Ｂは、拡散器
１０７にて拡散符号Ｂを乗算され、無線送信部１０８に
て、送信電力を増幅され、周波数を無線周波数に変換さ
れ、共用器１０２を経由してアンテナ１０１から送信さ
れる。
【００９７】無線送信された上り信号Ｂは、基地局１１
のアンテナ１２１に受信され、共用器１２２を経由して
無線受信部１２３に入力され、周波数を中間周波数又は
ベースバンド周波数に変換される。
【００９８】無線受信部１２３から出力された上り信号
Ｂは、逆拡散器１２５にて拡散符号Ｂを乗算され上りデ
ータＢが取り出される。このとき、上り信号Ｂの受信電
力が測定され、測定値が判定部１３３に出力される。ま
た、上りデータＢから取り出された電力制御信号及び下
り信号Ａ並びに下り信号Ｂの受信電力が判定部１３３に
出力される。
【００９９】そして、判定部１３３にて、下り信号Ｂの
指向性が合っているか否か、及び、送信電力が適当か否
か判定される。
【０１００】なお、実施の形態１では、アクセス方式と
してＣＤＭＡ方式を用いて説明したが、本発明はこれに
限らず他のアクセス方式を用いても同様の効果を得るこ
とができる。
【０１０１】（実施の形態２）実施の形態1において、
移動局１２Bは、測定した下り信号Ａの受信電力Ａ及び
下り信号Bの受信電力Ｂの両方を上り信号Ｂを用いて基
地局に報告した。
【０１０２】しかし、基地局から送信される下り信号の
指向性が合っているかどうかは、送信電力比と受信電力
比との差によって判断でき、移動局は、受信電力比のみ
を基地局に報告すれば足りる。
【０１０３】実施の形態２は、実施の形態１に対して、
移動局が基地局に報告する指向性制御のデータ量を削減
する形態について説明する。なお、実施の形態２のシス
テム構成は、実施の形態１で説明した図１と同様である
ので説明を省略する。
【０１０４】図６は、実施の形態２における無線通信シ
ステムの移動局１２Bの構成を示すブロック図である。
ここで、図２と共通する部分については、図２と同一符
号を付して説明を省略する。
【０１０５】図６に示す移動局１２Ｂにおいて、減算器
２０１は、逆拡散器１０４から受信電力Ａを入力し、逆
拡散器１０５から受信電力Ｂを符号を変えて入力する。
そして、受信電力Ａと受信電力Ｂとの差である受信電力
比を算出し、算出結果をフレーム組立部１０６に出力す
る。
【０１０６】フレーム組立部１０６は、減算器２０１か
ら入力した受信電力比のデータを上りデータＢに載せて
フレームを組立てる。
【０１０７】また、基地局の判定部１３３は、上りデー
タＢから受信電力比を取り出す。なお、基地局の構成
は、実施の形態１で説明した図３と同様である。
【０１０８】これにより、移動局から送信される上りデ
ータに占める制御データ量を削減することができる。ま
た、基地局において、判定部の回路規模を小さくでき
る。
【０１０９】（実施の形態３）ＴＤD（Time Division D
uplex）方式は、送信信号と受信信号に同一の周波数を
用いて、上り回線と下り回線を異なる時刻に割り当てて
通信を行う信号分割方式であり、送信信号と受信信号の
周波数が等しいために、上り回線と下り回線の伝搬環境
の相関が高い。従って、上り回線の受信電力から下り回
線で移動局が受信した信号の電力を推定する。
【０１１０】しかし、基地局から指向性送信を行う場
合、指向性がずれている場合でも移動局からの受信電力
が小さくなり、基地局は送信電力を大きくする。その結
果、他移動局に対する干渉量が増加し、システム全体の
通信品質が劣化する。
【０１１１】実施の形態３では、ＴＤＤ方式を採用し、
基地局から指向性送信を行う場合に、的確に指向性制御
及び送信電力制御を行う形態について説明する。
【０１１２】図７は、本発明の実施の形態３における無
線通信システムの構成を示すシステム図である。図７に
示す無線通信システムにおいて、基地局３１は、全移動
局に共通する下り信号Ａとセル内に存在する通信中の移
動局３２Ｂに対する下り信号Ｂを同一周波数（ｆ１）で
時分割に送信する。ここで、下り信号Ａの指向性は、下
り信号Ｂの指向性よりも広いものとする。また、図８の
フレーム構成図に示すように、基地局３１は、時刻０に
て下り信号Ａを送信し、時刻１にて下り信号Ｂを送信す
るものとする。
【０１１３】まず、実施の形態３における無線通信シス
テムの移動局３２Ｂの構成について、図９のブロック図
を用いて説明する。図９に示す移動局３２Ｂにおいて、
無線受信部３０３は、アンテナ３０１から共用器３０２
を経由して入力された下り信号の周波数を中間周波数ま
たはベースバンド周波数に変換する。
【０１１４】復調器３０４は、無線受信部３０３から入
力した信号を復調する。電力受信測定回路３０５は、復
調された信号の受信電力を測定する。時刻０における受
信電力が、移動局３２Ｂにおける共通信号の受信電力
（以下、「受信電力Ａ」という）であり、時刻１におけ
る受信電力が、移動局３２Ｂにおける下り信号Ｂの受信
電力（以下、「受信電力Ｂ」という）である。
【０１１５】フレーム組立部３０６は、上りデータＢに
受信電力Ａ及び受信電力Ｂのデータを載せてフレームを
組立てる。変調器３０７は、フレーム組立部３０６にて
フレーム化された上りデータＢを変調して上り信号Ｂを
得る。
【０１１６】無線送信部３０８は、変調器３０７から入
力した上り信号Ｂの周波数を無線周波数に変換し、その
送信電力を増幅し、共用器３０２を経由してアンテナ３
０１から基地局３１に送信する。
【０１１７】次に、実施の形態１における無線通信シス
テムの基地局３１の構成について、図１０に示すブロッ
ク図を用いて説明する。図１０に示す基地局３１におい
て、無線受信部３２３は、アンテナ３２１から共用器３
２２経由して入力された上り信号の周波数を中間周波数
またはベースバンド周波数に変換する。復調器３２４
は、無線受信部３２３から入力した信号を復調する。
【０１１８】変調器３２５は、共通データを変調して共
通信号を得る。無線送信部３２６は、共通信号の周波数
を無線周波数に変換し、共通信号の送信電力を増幅し、
共用器３２２を経由してアンテナ３２１から広い指向性
で送信するとともに、共通信号の送信電力Ａを測定し、
測定結果を判定部３３１に出力する。
【０１１９】変調器３２７は、移動局３２Ｂに対する下
りデータＢを変調して下り信号Ｂを得る。重み係数乗算
器３２８は、複数に分離された下り信号Ｂに対して、指
向性を持たせるための重み係数を乗算する。無線送信部
３２９は、分離された下り信号Ｂの全ての周波数を無線
周波数に変換し、下り信号Ｂの送信電力を増幅し、アン
テナ３３０から狭い指向性で送信する。その時に、下り
信号Ｂの送信電力Ｂ測定し、測定結果を判定部３３１に
出力する。
【０１２０】判定部３３１は、無線送信部３２６から入
力した送信電力Ａ及び無線送信部３２９から入力した送
信電力Ｂを記憶する。また、上りデータＢから受信電力
A及び受信電力Ｂを取り出す。そして、送信電力Aと送信
電力Bとの比（以下、「受信電力比」という）及び送信
電力Ａと送信電力Bとの比（以下、「送信電力比」とい
う）を計算する。さらに、指向性がずれているか否かの
基準となる閾値Ｘ１を設定し、送信電力比と受信電力比
との差が閾値Ｘ１よりも大きいか否かを判定する。
【０１２１】実施の形態１と同様に、送信電力比と受信
電力比との差が閾値Ｘ１よりも大きい場合、指向性がず
れていると判定できる。
【０１２２】また、判定部３３１は、無線受信部３２３
における上り信号Ｂの受信電力を測定する。そして、送
信電力が大きいか否かの基準となる閾値Ｙ１及び送信電
力が小さいか否かの基準となる閾値Ｙ２（＜閾値Ｙ１）
を設定し、送信電力が大きいのか、小さいのか、あるい
は、良いのかを判定する。つまり、上り信号Ｂの受信電
力が閾値Ｙ１よりも大きい場合、送信電力が大きいと判
断でき、上り信号Ｂの受信電力が閾値Ｙ２よりも小さい
場合、送信電力が小さいと判断でき、上り信号Ｂの受信
電力が閾値Ｙ２以上閾値Ｙ１以下である場合、送信電力
が良いと判断できる。
【０１２３】指向性制御部３３２は、判定部３３１の判
定結果に基づき、重み係数乗算器３２８の重み係数を更
新し、下り信号Ｂの指向性を制御する。送信電力制御部
３３３は、判定部３３１の判定結果に基づき、無線送信
部３２９における下り信号Ｂの送信電力の増幅を制御す
る。
【０１２４】以下、判定部１３３の判定結果、及び、こ
の判定結果に対する指向性制御部１３４並びに送信電力
制御部１３５における処理について図１１に示す領域図
を用いて具体的に説明する。
【０１２５】判定部による判定結果は、図１１に示す６
つの判定領域のいずれかに属する。領域Ａは、指向性が
合っていて、送信電力が大きい場合である。領域Ｂは、
指向性が合っていて、送信電力が良い場合である。領域
Ｃは、指向性が合っていて、送信電力が小さい場合であ
る。領域Ｄは、指向性がずれていて、送信電力が大きい
場合である。領域Ｅは、指向性がずれていて、送信電力
が良い場合である。領域Ｆは、指向性がずれていて、送
信電力が小さい場合である。
【０１２６】指向性制御部３３２及び送信電力制御部３
３３は、判定部３３１の判定結果が上記のいずれの領域
に属するかによって処理内容を決定する。
【０１２７】判定結果が領域Ａに属する場合、移動局３
２Ｂに対する指向性が合っていると判断できるので、指
向性制御部３３２は下り信号Bの指向性をそのままにす
る。そして、送信電力制御部３３３は、送信電力を小さ
くする送信電力制御を実行する。
【０１２８】判定結果が領域Ｂに属する場合、移動局３
２Ｂに対する指向性が合っていて、しかも、送信電力が
良いと判断できるので、指向性制御部３３２は下り信号
Bの指向性をそのままにする。そして、送信電力制御部
３３３は、送信電力をそのまま保つ送信電力制御を実行
する。
【０１２９】判定結果が領域Ｃに属する場合、移動局３
２Ｂに受信された下り信号Ｂの受信電力が小さいのは、
送信電力が小さいためと判断できるので、指向性制御部
３３２は下り信号Bの指向性をそのままにする。そし
て、送信電力制御部３３３は、送信電力を大きくする送
信電力制御を実行する。
【０１３０】判定結果が領域Ｄに属する場合、移動局３
２Bに対する指向性がずれているが、送信電力は大きく
下り信号Bは移動局３２Ｂに届いていると判断できるの
で、指向性制御部３３２は下り信号Bの指向性をそのま
まにする。そして、送信電力制御部３３３は、送信電力
を小さくする送信電力制御を実行する。
【０１３１】判定結果が領域Ｅに属する場合、移動局３
２Ｂに受信された下り信号Ｂの受信電力は良く、移動局
３２Bに対する指向性がずれていると判断できるため、
指向性制御部３３２は下り信号Bの指向性制御を行う。
そして、送信電力制御部３３３は送信電力をそのまま保
つ送信電力制御を実行する。
【０１３２】判定結果が領域Ｆに属する場合、移動局３
２Ｂに受信された下り信号Ｂの受信電力が小さいのは、
移動局３２Bに対する指向性がずれているためと判断で
きるので、指向性制御部３３２は下り信号Bの指向性制
御を行う。そして、送信電力制御部３３３は送信電力を
そのまま保つ送信電力制御を実行する。
【０１３３】判定部３３１にて指向性制御の必要がある
と判定された場合、すなわち、判定結果が領域Ｅ又は領
域Ｆであった場合、指向性制御部３３２は、実施の形態
１と同様に指向性追尾を行う。
【０１３４】次に、実施の形態３における無線通信シス
テムの下り信号Ｂの流れについて説明する。
【０１３５】まず、基地局３１において、下りデータＢ
は、変調器３２７にて変調され、下り信号Ｂが生成され
る。
【０１３６】生成された下り信号Ｂは、複数に分離さ
れ、重み係数乗算器３２８にて重み係数を乗算され指向
性を持たされる。この重み係数は、判定部３３１の結果
に基いて、指向性制御部３３２にて制御される。
【０１３７】そして、下り信号Ｂは、無線送信部３２９
にて送信電力を増幅され、周波数を無線周波数に変換さ
れ、アンテナ３３０から送信される。このとき、下り信
号Ｂの送信電力の測定値が判定部３３１に出力される。
同時に、無線送信部３２９から送信された下り信号Ａの
送信電力の測定値が判定部３３１に出力される。
【０１３８】無線送信された下り信号Ｂは、移動局３２
Ｂのアンテナ３０１に受信され、共用器３０２を経由し
て無線受信部３０３に入力され、周波数を中間周波数又
はベースバンド周波数に変換される。
【０１３９】無線受信部３０３から出力された下り信号
Ｂは、復調器３０４にて復調され下りデータＢが取り出
される。そして、受信電力測定部３０５にて下り信号Ｂ
の受信電力が測定され、測定値がフレーム組立部３０６
に出力される。また、受信電力測定部３０５にて、下り
信号Ａの受信電力の測定値も測定され、測定値がフレー
ム組立部３０６に出力される。
【０１４０】次に、実施の形態１における無線通信シス
テムの上り信号Ｂの流れについて説明する。
【０１４１】まず、移動局１２Ｂにおいて、上りデータ
Ｂは、フレーム組立部３０６にてフレーム構成される。
このとき、下り信号Ｂ及び下り信号Ａの受信電力の測定
値がフレームにのせられる。
【０１４２】フレーム構成された上り信号Ｂは、変調器
３０７にて変調され、無線送信部３０８にて、送信電力
を増幅され、周波数を無線周波数に変換され、共用器３
０２を経由してアンテナ３０１から送信される。
【０１４３】無線送信された上り信号Ｂは、基地局３１
のアンテナ３２１に受信され、共用器３２２を経由して
無線受信部３２３に入力され、周波数を中間周波数又は
ベースバンド周波数に変換される。このとき、上り信号
Ｂの受信電力が測定され、測定値が判定部３３１に出力
される。
【０１４４】無線受信部３２３から出力された上り信号
Ｂは、復調器１２５にて復調され上りデータＢが取り出
される。このとき、上り信号Ｂの受信電力が測定され、
測定値が判定部３３１に出力される。また、上りデータ
Ｂから取り出された電力制御信号及び下り信号Ａ並びに
下り信号Ｂの受信電力の測定値が判定部３３１に出力さ
れる。
【０１４５】そして、判定部３３１にて、下り信号Ｂの
指向性が合っているか否か、送信電力が適当か否か判定
される。
【０１４６】なお、実施の形態３では、基地局３１から
同一周波数にて下り信号Ａ及び下り信号Ｂを送信する場
合について説明したが、本発明は、図１２に示すよう
に、下り信号Ａの送信周波数と下り信号Ｂの送信周波数
とを異にすることもできる。
【０１４７】また、上記実施の形態では、複数アンテナ
の重み係数を変更することにより指向性を制御する方法
で説明したが、本発明はこれに限られず、指向性を持つ
複数のアンテナから最適のアンテナを選択する方法等、
他の方法で指向性を制御しても同様の効果を得られる。
また、本実施の形態では、ベースバンド周波数で指向性
を形成する方法で説明したが、本発明はこれに限られ
ず、送信周波数で指向性を形成する等、他の方法で指向
性を形成しても同様の効果を得られる。
【０１４８】また、上記実施の形態では、送信電力比と
受信電力比との差から指向性が合っているか否か判定し
たが、他のデータに基づき判定することも可能である。
【０１４９】また、本発明は送信電力を制御しない無線
通信システム及び無線通信方法においても有効である。
この場合、基地局は、送信電力比と受信電力比との差が
設定した閾値より大きいか否かのみを判定する。
【０１５０】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、基
地局が複数の移動局に対して指向性を有する信号を送信
する無線通信システム及び無線通信方法において、基地
局から移動局に送信された信号の送信電力及び指向性が
正確か否かを的確に判断し修正できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1における無線通信システム
の構成を示すシステム構成図
【図2】実施の形態1における無線通信システムの移動局
の構成を示すブロック図
【図3】実施の形態１における無線通信システムの基地
局の構成を示すブロック図
【図4】実施の形態１における無線通信システムの判定
領域を示す第１模式図
【図5】実施の形態１における無線通信システムの判定
領域を示す第２模式図
【図6】実施の形態２における無線通信システムの移動
局の構成を示すブロック図
【図7】実施の形態３における無線通信システムの構成
を示すシステム構成図
【図8】実施の形態３における無線通信システムの下り
信号のフレーム構成を示す第１フレーム構成図
【図9】実施の形態３における無線通信システムの移動
局の構成を示すブロック図
【図10】実施の形態３における無線通信システムの基地
局の構成を示すブロック図
【図11】実施の形態３における無線通信システムの判定
領域を示す模式図
【図12】実施の形態３における無線通信システムの下り
信号のフレーム構成を示す第２フレーム構成図
【図13】従来の無線通信システムの構成を示すシステム
構成図
【符号の説明】
１１ 基地局 １２Ａ 移動局 １２Ｂ 移動局 １０１ アンテナ １０２ 共用器 １０３ 無線受信部 １０４ 逆拡散器 １０５ 逆拡散器 １０６ フレーム組立部 １０７ 拡散器 １０８ 無線送信部 １２１ アンテナ １２２ 共用器 １２３ 無線受信部 １２４ 逆拡散器 １２５ 逆拡散器 １２６ 拡散器 １２７ 無線送信部 １２８ 送信電力制御部 １２９ 拡散器 １３０ 重み係数乗算器 １３１ 無線送信器 １３２ アンテナ １３３ 判定部 １３４ 指向性制御部 １３５ 送信電力制御部 ２０１ 減算器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04B 7/26 H04B 7/26 102 H01Q 3/26 H01Q 7/36

Claims (16)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 所定の無線通信移動局に向けて指向性を
    有する第１信号を送信するとともに前記第１信号よりも
    指向性が広い第２信号を送信する送信手段と、前記無線
    通信移動局にて測定された前記第１信号と前記第２信号
    との受信電力比を受信する受信手段と、前記第１信号と
    第２信号との送信電力比並びに前記受信電力比との差に
    基づいて第１信号の指向性を変更する必要があるか否か
    を判定する判定手段と、この判定手段の判定結果に基づ
    いて第１信号の指向性を変更する指向性制御手段とを具
    備することを特徴とする無線通信基地局。
  2. 【請求項２】 判定手段は、送信電力比と受信電力比と
    の差が予め設定された第１閾値より大きい場合、第１信
    号の指向性を変更する必要があると判定することを特徴
    とする請求項１記載の無線通信基地局。
  3. 【請求項３】 判定手段は、受信電力比と送信電力比と
    の差が予め設定された第１閾値より大きく、かつ、第１
    信号を送信した無線通信移動局から送信された送信電力
    制御信号が送信電力を上げることを要求する場合、第１
    信号の指向性を変更する必要があると判定することを特
    徴とする請求項１記載の無線通信基地局。
  4. 【請求項４】 判定手段は、受信電力比と送信電力比と
    の差が予め設定された第１閾値より大きく、かつ、第１
    信号を送信した無線通信移動局から送信された信号の受
    信電力が予め設定された第２閾値より小さい場合、第１
    信号の指向性を変更する必要があると判定することを特
    徴とする請求項１記載の無線通信基地局。
  5. 【請求項５】 送信信号の送信電力を制御する送信電力
    制御手段を具備し、この送信電力制御手段は、判定手段
    にて指向性を変更する必要があると判定された場合、送
    信電力を変更しないことを特徴とする請求項１乃至請求
    項４のいずれかに記載の無線通信基地局。
  6. 【請求項６】 判定手段は、第１閾値より大きい第３閾
    値を設定し、受信電力比と前記送信電力比との差が第３
    閾値より大きい場合、第１信号の指向性のずれが大きい
    と判定し、受信電力比と前記送信電力比との差が第１閾
    値以上で第２閾値以下の場合、第１信号の指向性のずれ
    が小さいと判定することを特徴とする請求項４記載の無
    線通信基地局。
  7. 【請求項７】 指向性制御手段は、判定手段にて第１信
    号の指向性のずれが大きいと判定された場合、指向性の
    幅を大きく広げて指向性を合わせ、判定手段にて第１信
    号の指向性のずれが小さいと判定された場合、指向性の
    幅を変更せずに指向性の方向を変更することを特徴とす
    る請求項６記載の無線通信基地局。
  8. 【請求項８】 指向性制御手段は、判定手段にて第１信
    号の指向性のずれが大きいと判定された場合、指向性の
    幅を広げてから指向性の方向を変更し、指向性を合わせ
    てから指向性の幅を元に戻し、判定手段にて第１信号の
    指向性のずれが小さいと判定された場合、指向性の幅を
    変更せずに指向性の方向を変更することを特徴とする請
    求項６記載の無線通信基地局。
  9. 【請求項９】 請求項１乃至請求項８のいずれかに記載
    の無線通信基地局と無線通信を行うことを特徴とする無
    線通信移動局。
  10. 【請求項１０】 基地局と少なくとも１つの移動局との
    間で無線通信を行う無線通信システムであって、 前記基地局が、特定の移動局に対して指向性を有する第
    １信号を送信するとともに前記特定の移動局において受
    信可能な前記第１信号よりも指向性が広い第２信号を送
    信し、 前記特定の移動局が、前記第１信号と前記第２信号との
    受信電力比を測定して測定結果を前記基地局に送信し、 前記基地局にて、前記第１信号と第２信号との送信電力
    比並びに前記受信電力比との差に基づいて前記第１信号
    の送信指向性を制御することを特徴とする無線通信シス
    テム。
  11. 【請求項１１】 基地局から所定の移動局に対して指向
    性を有する第１信号を送信するとともに前記第１信号よ
    りも指向性が広い第２信号を送信し、前記移動局にて、
    前記第１信号と前記第２信号との受信電力比を測定して
    測定結果を前記基地局に送信し、前記基地局にて、前記
    第１信号と第２信号との送信電力比並びに前記受信電力
    比との差に基づいて第１信号の送信指向性を制御する無
    線通信方法。
  12. 【請求項１２】 送信電力比と受信電力比との差が予め
    設定された第１閾値より大きい場合、基地局にて、第１
    信号の指向性を変更することを特徴とする請求項１１記
    載の無線通信方法。
  13. 【請求項１３】 受信電力比と送信電力比との差が予め
    設定された第１閾値より大きく、かつ、移動局から送信
    された送信電力制御信号が送信電力を上げることを要求
    する場合、基地局にて、第１信号の指向性を変更するこ
    とを特徴とする請求項１１記載の無線通信方法。
  14. 【請求項１４】 受信電力比と送信電力比との差が予め
    設定された第１閾値より大きく、かつ、移動局から送信
    された信号の受信電力が予め設定された第２閾値より小
    さい場合、基地局にて第１信号の指向性を変更すること
    を特徴とする請求項１１記載の無線通信方法。
  15. 【請求項１５】 第１閾値より大きい第３閾値を設定
    し、受信電力比と前記送信電力比との差が第３閾値より
    大きい場合、指向性の幅を大きく広げて指向性を合わ
    せ、受信電力比と前記送信電力比との差が第１閾値以上
    で第２閾値以下の場合、指向性の幅を変更せずに指向性
    の方向を変更することを特徴とする請求項１４記載の無
    線通信方法。
  16. 【請求項１６】 第１閾値より大きい第３閾値を設定
    し、受信電力比と前記送信電力比との差が第３閾値より
    大きい場合、指向性の幅を広げてから指向性の方向を変
    更し、指向性を合わせてから指向性の幅を元に戻し、受
    信電力比と前記送信電力比との差が第１閾値以上で第２
    閾値以下の場合、指向性の幅を変更せずに指向性の方向
    を変更することを特徴とする請求項１４記載の無線通信
    方法。
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