WO2001076102A1 - Station radio fixe et support d'enregistrement de programmes - Google Patents

Description

明 細 書

無線基地局、 プロ グラ ム記憶媒体 技術分野

本発明は、 ア レ イ ア ンテ ナ を用いた空間多重に よ り 複数の移 動局を無線接続する無線基地局、 及び無線基地局に備え られた デジ タ ル信号プロ セ ッ サに読み取 り 可能なプロ グラ ム を記憶す る プロ グラ ム記憶媒体に関す る。 背景技術

近年、 P H S 、 携帯電話等の移動局の増加に伴い、 周波数資 源の有効利用 に対する社会的要請が高ま っ てい る。 この要請に 応え る通信方式の 1 つ に空間多重方式があ る。

空間多重方式と は、 ァダプテ ィ ブア レー装置を用いて複数の 移動局に対 して互いに異な る指向性パ タ ー ン を形成す る こ と に よ り 、 同一周波数で同時刻に複数の移動局の送受信信号を多重 して通信する方式であ る。

ァダプテ ィ ブア レー装置は、 複数の ア ンテ ナ を備え、 個々 の ア ン テ ナの送受信信号の振幅と位相 と を調整す る こ と に よ り ァ ン テ ナ全体と して指向性パ タ ー ン （ ア レ イ ア ン テ ナノ、。 タ ー ン） を形成す る。

複数の移動局を空間多重に よ り 無線接続する無線基地局は、 ァ ダプテ ィ ブア レ ー装置を用いて構成される。 こ の無線基地局 は、 複数の移動局か ら の多重された受信波か ら個 々 の移動局の 受信信号を分離する ため、 各移動局について ア ン テナ毎の受信 波 （受信信号） に対 して振幅と位相を調整する ための重み係数 (ウ ェ イ ト ベ ク ト ル と も い う ） を算出する。 ゥ ヱ イ ト ベク ト ル の算出は、 D S P (Digital Signal Processor) に よ り 次の よ う にな される。 D S Pは、 次式において、 誤差 e ( t)を最小にす る よ う に Wl(t- l)~W4(t- 1)の値を調整 し、 調整後の Wl(t- 1)〜 W4(t-1)を時刻 t の シ ンボルの重み係数 Wl (1；)〜 W4(t)とする。

e(t)=d(t)-(Wl(t-l)*Xl(t)+W2(t-l)*X2(t)+ff3(t- l)*X3(t)+ 4(t-l)*X4(t))

式中、 t は シ ンボル単位の タ イ ミ ン グ、 d (t)は既知の参照信 号 （ま た は ト レ ー ニ ン グ信号） 中の シ ン ボルデー タ 、 XI (t)〜 X4(t)は 4本の ア ン テナの各受信信号、 Wl(t- 1)〜W4(卜 1)は、 ァ ン テナ毎の重み係数の任意の初期値でよいが、 1 つ前の シ ンポ ルま たは前回の受信タ イ ム ス ロ ッ 卜 において算出 した ア ン テ ナ 毎の重み係数が用い られる。

すなわち、 参照信号か ら、 ア ンテ ナ毎の受信波 （受信信号） に ア ンテ ナ毎の ゥ ヱ イ ト べク ト ルを乗 じた値の和を引いた値が 最小にな る よ う ゥ ヱ イ ト べク ト ルを算出する。 参照信号には、 制御チ ャ ネルにおける制御信号又は通信チ ャ ネ ルにおけ る通信 信号に含まれる既知の ビ ッ ト 列 （又はシ ンポル列） の ビ ッ ト （又 は シ ンボルデー タ） ある。 例えば P H Sでは、 受信信号に含ま れる P R (プ リ ア ンブル）、 U W (ユニー ク ワー ド） と 呼ばれる 固定 ビ ッ ト 列等が利用 される。

こ の よ う に して、 無線基地局は、 空間多重の対象と な っ てい る各移動局について、 ア ン テ ナ毎に重み係数を算出 して、 複数 の移動局か ら の多重された ア ンテ ナ毎の受信波を重み付けする こ と に よ り 移動局の受信信号を分離する。 送信時には、 受信時 に算出 された重み係数を使用 して重み付けする こ と に よ り 指向 性パタ ー ン を形成する。 なお、 空間多重はパス分割多元接続と も 呼ばれ、 「パス分割多元接続 （ P D MA) 移動通信方式」 （信 学技報 RCS93- 84 (1994-01) , PP37-44) に詳 し く 記載されてい る。

上記の参照信号は、 空間多重に よ り 無線接続される移動局毎 に異な る値であれば重み係数の算出およ び信号の分離が容易に なる が、 例え ば P H S では上記の P R、 U Wな どの固定 ビ ッ ト 列が各移動局に共通なので、 正 しい重み係数を算出する こ と が できず分離で きない場合があ る。 すなわち、 複数の移動局か ら の多重された受信波において各移動局の信号の中心周波数が完 全に一致 し、 送受信デー タ の最小単位であ る シ ンボルの タ イ ミ ン グも完全に一致 していれば、 正 しい重み係数を算出できず、 所望する信号を分離でき な く な る。

と こ ろ が、 実際には各移動局は個別に 内部の タ イ ミ ン グク ロ ッ ク 及び搬送波周波数信号を生成 し、 こ れ ら は数 p p mの誤差 を含むので、 シ ンボルの タ イ ミ ン グが完全に一致 し、 かつ搬送 波の中心周波数も完全に一致す る こ と は稀であ る。

こ の点を利用 して'、 無線基地局は シ ンボルの タ イ ミ ン グのず れ、 搬送波周波数のずれを移動局毎に検出 し、 各ア ンテ ナか ら の受信波にそれ らのずれを反映させる こ と に よ り 、 ウ ェ イ ト べ ク ト ルを適切に算出する こ と が可能であ る と考え られる。

しか しなが ら、 上記従来技術に よれば、 制御チ ャ ネルか ら通 信チ ャ ネルにする と き、 つま り 、 .新た な移動局を空間多重に よ り 無線接続を開始 した と き、 無線基地局に と っ て、 シ ン ボルタ イ ミ ン グのずれ、 移動局の搬送波周波数のずれが不明であ る の で、 当該移動局の重み係数を算出する精度が低い とい う 問題が ある。 ひいて は当該移動局の空間多重を開始する通信チ ャ ネル の確立に失敗する場合がある と い う 問題があ る。 失敗 した場合 には他の通信チ ヤ ネルにて再試行する こ と になる。

例え ば、 P H S や携帯電話機な どの移動局の場合、 待ち受け 受信甩の制御チ ャ ネ ルと通話用の通信チ ャ ネ ル と を使い分けて いて、 発着.呼時に制御チ ャ ネ ルか ら空間多重される通信チ ヤ ネ ルに移行 した直後は シ ン ポルタ イ ミ ン グのずれ、 搬送波周波数 のずれが不明であ る。 無線基地局は、 通信チ ャ ネ ルに移行 した 直後にそれ ら を検出すればよ いのである が、 正 しい重み係数に よ り 新たな移動局の信号を分離 して は じめてそれ ら を検出可能 なので、 移行 した直後は シ ンボルタ イ ミ ン グのずれ、 搬送波周 波数のずれを用い る こ と ができず重み係数の算出を高い精度で 行な う こ とができ なか っ た。

本発明は、 ア ン テ ナ指向性を形成 して新たな移動局を無線接 続する こ と を開始する 際に、 新たな移動局の信号を分離する精 度を向上させ、 通信チ ヤ ネルの確立を確実に行な う 無線基地局 を提供する こ と を 目 的と する。 発明の開示

上記 目 的を達成する ため、 本発明の無線基地局は、 ア レ イ ァ ンテ ナを用いた空間多重に よ り複数の移動局を無線接続する無 線基地局であ っ て、 移動局か ら受信 した信号についてずれ量を 検出する検出部と、 当該移動局に対 して ア ンテ ナ指向性を形成 して新た に無線接続する 際に、 当該ずれ量を用いて、 受信信号 か ら 当該移動局の信号を分離する分離部 と を備え る。

こ の構成に よれば、 分離部が受信信号か ら 当該移動局の信号 を分離す る と き、 検出部に検出されたずれ量を用いて補正する こ と ができ る ので、 ずれ量が不明な場合と比べて、 当該移動局 の信号を分離する精度を向上させる とい う 効果がある。

ま た、 本発明の無線基地局は、 制御チ ャ ネルか ら通信チ ヤ ネ ルに移動局を移行させ、 通信チ ャ ネルにおいて ァ レイ ア ン テ ナ を用いた空間多重に よ り 複数の移動局を無線接続する無線基地 局であ っ て、 移動局か ら制御チ ャ ネ ルを介 して受信 した信号の ずれ量を検出する検出部 と、 ア ンテナ指向性を形成 して当該移 動局を新た に無線接続する際に、 当該ずれ量を用いて、 通信チ ャ ネルを介 した受信信号か ら 当該移動局の信号を分離する分離 部 と を備え る。

こ の構成に よれば、 通信チ ャ ネ ルに移行 して ア レ イ ア ンテ ナ パ タ ー ン の形成を開始す る と き に、 分離部は検出部に検出 され たずれ量を用いて補正する こ とができ る ので、 ずれ量が不明な 場合と比べて当該移動局の信号を分離する精度を向上させ、 通 信チ ャ ネ ル の確立を確実に行なう こ と ができ る と い う効果があ る。

前記ずれ量は、 本無線基地局におけ る周期的な受信タ イ ム ス ロ ッ ト を基準と して当該受信タ イ ム ス ロ ッ ト において前記移動 局か ら の受信 した信号の タ イ ミ ン グを示すタ イ ムオ フ セ ッ ト と 移動局に割 り 当てた搬送波周波数と前記受信 した信号の周波数 と のずれを表す周波数オ フ セ ッ ト と の少な く と も一方であ り 、 ま た、 前記検出部は、 本無線基地局におけ る周期的な受信タ ィ ム ス ロ ッ ト を基準 と して前記移動局か ら の受信 した信号の 夕 イ ミ ン グを示すタ イ ムオ フ セ ッ ト を検出す る第 1 検出部と、 移 動局に割 り 当てた搬送波周波数と前記受信 した信号の周波数と のずれを表す周波数オ フ セ ッ ト を検出する第 2 検出部 と を備え 前記分離部は、 タ イ ム オ フ セ ッ ト 及び周波数オ フ セ ッ ト に よ り 受信信号を補正 し、 補正後の受信信号か ら 当該移動局の信号 を分離する よ う に して も ぃ。

こ の構成に よれば、 分離部は検出部に検出 された周波数オ フ セ ッ ト 、タ イ ムオ フ セ ッ ト を用いて補正す る こ と ができ る ので、 ア レイ ア ン テ ナパタ ー ン の形成を開始時点で、 当該移動局の信 号に、 周波数と受信タ イ ミ ン グの一方若 し く は両方を よ り 正確 に合せる こ と ができ る。

前記第 1 及び第 2 検出部は、 移動局か ら制御チ ャ ネ ルを介 し て送信される通信チ ャ ネ ルの確立要求メ ッ セージの受信 した受 信タ イ ム ス ロ ッ ト において前記タ イ ム オ フ セ ッ ト 及ぴ周波数ォ フ セ ッ ト を検出 し、 前記分離部は、 前記メ ッ セージの次に当該 移動局か ら通信チ ヤ ネルを介 して送信される 同期用信号を受信 した受信タ イ ム ス ロ ッ ト において タ イ ムオ フ セ ッ ト と周波数ォ フ セ ッ ト に よ り 補正する よ う に構成 して も よい。

こ の構成によれば、 本無線基地局を P H S .電話シ ス テ ムの基 地局 と した場合に、 リ ン ク チ ャ ネル確立を よ り 確実に行な う こ と ができ る。

ま た、 前記検出部は、 さ ら に、 前記メ ッ セージの受信タ イ ム ス ロ ッ ト において ア レー受信する こ と に よ り 当該移動局 につい ての ゥ ： C ィ ト べク ト ルを算出する算出部を備え、前記分離部は、 さ ら に、 同期用信号の受信タ イ ム ス ロ ッ 卜 において前記 ウ ェ イ ト べク ト ルを初期値と して前記分離を行な う よ う に構成 して も よい。

こ の構成に よれば、 分離部が さ ら に ウ ェ イ ト ベク ト ルの初期 値を用いる こ と ができ る ので、 分離に必要なウ ェ イ ト ベ ク ト ル の算出の精度を高め る こ と、 つま り 、 ウ ェ イ ト ベク ト ルの値を 受信タ イ ム ス ロ ッ ト 内の よ り 早い タ イ ミ ン グで収束させる こ と ができ る。

本発明のプロ グラ ム記憶媒体は、 ア レ イ ア ン テ ナパタ ー ンを 形成す る無線基地局内に備え られたデジ タ ル信号処理プロ セ ッ ザに読み取 り 可能なプロ グラ ム記憶媒体であ っ て、 移動局か ら 制御チ ャ ネ ルを介 して受信 した信号の タ イ ムオ フ セ ッ ト と周波 数オ フ セ ッ ト と を検出する検出部と、 当該移動局を空間多重に よ り 新たに無線接続する際に、 検出 された タ イ ムオ フ セ ッ ト 及 び周波数オ フ セ ッ ト に よ り 受信信号を補正 し、 補正後の受信信 号か ら 当該移動局の信号を分離する分離部 と を実現する プロ グ ラ ム を記憶する。 こ のプロ グラ ム記憶媒体に記憶されたプロ グラ ム を実行する 無線基地局分離部が受信信号か ら 当該移動局の信号を分離する と き、 検出部に検出 されたずれ量を用いて補正する こ と ができ る ので、 ずれ量が不明な場合と比べて、 当該移動局の信号を分 離する精度を向上させる と い う 効果がある。 図面の簡単な説明

図 1 は、 第 1 実施形態における無線基地局の構成を示すプロ ッ ク 図であ る。

図 2 は、 信号処理部 5 0の構成を示すブロ ッ ク 図であ る。 図 3 は、ユーザ処理部 5 1 aの構成を示すブロ ッ ク 図であ る。 図 4 は、 リ ン ク チ ャ ネル確立シーケ ン ス を示す図であ る。 図 5 は、 移動局を制御チ ャ ネ ル （ C C H) か ら通話チ ャ ネ ル (T C H) に移行させる処理を示すフ ロ ー チ ャ ー ト であ る。 発明を実施す る ための最良の形態

ぐ第 1 実施形態 >

第 1 実施形態におけ る無線基地局は、 複数の ア ン テナを用い て、 ア ンテ ナ毎の送受信信号に重み付けす る こ と に よ り 指向性 ノ、。タ ー ン （以下、 ア レ イ ア ン テナパタ ー ン と呼ぶ） を形成 して 移動局を無線接続する無線基地局であ っ て、 P H S規格にて定 め ら れ て い る 双方 向 時分割多重 （ T D M A Z T D D ： Time Division Multiple Access/Time Division Duplex) 方式に よ り P H S電話機を接続する P H S基地局 と して設置される。 以下 では、 指向性パタ ー ン （ア レ イ ア ンテ ナパタ ー ン と 呼ぶ） を形 成 して送信、 受信する こ と を ア レ イ 送信、 ア レ イ 受信と 呼ぶ。 ま た無指向性パタ ー ン （全方位パタ ー ン と も呼ぶ） を形成 して 送信、 受信する こ と をォムニ送信、 ォ ムニ受信と呼ぶ。 ま た、 制御 チ ャ ネ ル （ Control Channel ) を C C H、 通信 チ ャ ネ ル (Traffic Channel) を T C Hと呼ぶ。

本無線基地局は、 移動局か ら C C Hを通 して受信 した信号に ついてずれ量 （周波数オ フ セ ッ ト 、 タ イ ミ ン グオ フ セ ッ ト ） を 検出 し、当該移動局を T C Hを通 して新た に無線接続する際に、 当該ずれ量を用いて ア レ イ 受信する よ う 構成される。

ぐ全体構成 > '

図 1 は、 第 1 実施形態における無線基地局の構成を示すプロ ッ ク 図であ る。 同図 において無線基地局は、 ベー ス バ ン ド部 7 0、 モ デ ム部 6 0、 信号処理部 5 0、 無線部 1 1 、 2 1 3 1 、 4 1 、 ア ンテナ 1 0 ~ 4 0、 制御部 8 0 と を備え る。

ベー ス バ ン ド部 7 0 は、 電話交換網を介 して接続される複数 の回線と モデム部 6 0 と の間で、 複数の信号 （音声又はデー タ を示すベ ー ス バ ン ド信号） を T D MA/T.D Dフ レ ー ム に適合 する よ う 多重及び分離する T D MAZT D D処理を、 空間多重 すべき信号毎に行う 。 こ こ で、 T D MAZT D Dフ レーム と は、 5 m Sの周期を有 し、 8等分されてでき る 4つの送信タ イ ム ス ロ ッ ト と 4つ の受信タ イ ム ス ロ ッ ト か ら構成される 。

具体的には、 ベー スバ ン ド部 7 0 は、 複数の回線か ら モデム 部 6 0 に対 しては、 複数の回線か ら の信号を、 時分割多重用 に T D MAZT D Dフ レ ー ム毎に 4多重 し、 さ ら に、 空間多重用 に 1 送信タ イ ム ス ロ ッ ト 当た り 最大 4つの信号をモデム部 6 0 C出力す る。 ま た、 ベー スノ ン ド部 7 0 は、 モデム部 6 0か ら 複数の回線に対 して は、 モデム部 6 0か ら 1 受信タ イ ム ス ロ ッ ト 当た り 最大 4つの信号を入力 し、 時分割多重を分離 して複数 の回線に 出力する。

モ デム部 6 0 は、 ベースパン ド部 7 0か ら入力 される信号を 変調 し、 ま た、 信号処理部 5 0か ら入力 される信号を復調す る。 変調、 復調の方式は ττ / 4 シ フ ト Q P S Kとす る。

信号処理部 5 0 は、 受信タ イ ム ス ロ ッ ト において、 ア レ イ ァ ンテナパタ ー ン を形成する ための ウェ イ ト べ ク ト ルの算出 と、 タ イ ムオ フ セ ッ ト と周波数オ フ セ ッ ト の検出を行い、 送信タ イ ム ス ロ ッ ト において、 受信時に算出 された ウ ェ イ 卜 べク ト ノレを 用いて送信信号の重み付けを行な う 。 こ こ で、 タ イ ムオ フ セ ッ ト と は、 本無線基地局におけ る周期的な受信タ イ ム ス ロ ッ ト を 基準 と して移動局か ら の受信 した信号の タ イ ミ ン グをい う 。 周 波数オ フ セ ッ ト と は,、 移動局に割 り 当て られた搬送波の中心周 波数 と移動局か ら実際に受信 した信号の中心周波数と のずれを い う 。

よ り 詳 し く は、 信号処理部 5 0 は、 移動局か ら C C Hを通 し て、 T C Hの割 り 当て を要求する リ ン ク チ ャ ネル割当要求を受 信 し た と き、 タ イ ムオ フ セ ッ ト と周波数オ フ セ ッ ト を検出 して おき、 応答 と して リ ン ク チ ャ ネ ル割当 （搬送波周波数番号 と ス ロ ッ ト 番号） を C C Hを通 して送信 した後、 割 り 当てた T C H を通 して最初の信号 （同期バース ト ） を受信する と き に、 検出 した タ イ ムオ フ セ ッ ト と周波数オ フ セ ッ ト と を用いて、 ウ ェ イ ト べ ク ト ルの算出を行な う 。

無線部 1 1 、 2 1 、 3 1 、 4 1 は、 ア レ イ 送信時には信号処 理部 5 0 に よ り 重み付けされた各信号を R F信号まで変換 して ア ン テ ナ 1 0 ~ 4 0 か ら送信 し、 ア レ イ 受信時に は、 ア ンテ ナ 1 0 〜 4 0 か ら の信号をベー スパ ン ド領域の信号に変換 して信 号処理部 5 0 に 出力する。 ま た、 ォム ニ送受信時には無線部 1 1 のみ同様に動作 し、 無線部 2 1 、 3 1 、 4 1 は動作を停止す る。

制御部 8 0 は、 信号処理部 5 0 に対 して タ イ ム ス ロ ッ ト 毎に ア レ イ 送信 （又はア レ イ 受信） と ォム ニ送信 （又はォムニ受信） の何れをする かを指示する。 すなわち、 制御部 8 0 は、 制御信 号の受信時に は ア レイ 受信を、 制御信号の送信時にはォムニ送 信を原則 と して行なう よ う 指示 し、 T C H上の通信信号の送受 信は全て ア レ イ 送受信を指示する。 なお、 C C H上の信号の受 信は、 ア レ イ 受信と ォ ム ニ受信の どち らで も よいが、 ア レ イ 受 信 した場合は算出 した ゥ ヱ イ ト べク ト ルを T C H上の信号受信 時に利用する こ と ができ る。

く T C Hへの移行シ ー ケ ン ス 〉

図 4 は、 C C Hか ら T C Hに移行す る処理 （ リ ン ク チ ャ ネ ル 確立シーケ ン ス と呼ぶ） を示す図であ る。 こ の シーケ ン ス 図は P H S規格に従っ てい る ので詳細について は説明 を省略 し、 こ こ では、 移行に際 して C C H上で無線基地局が最後に受信す る 「 リ ン ク チ ャ ネ ル割当要求 （再要求）」 と、 T C H上で最初に受 信する 「同期バース ト 」 について説明する。

リ ン ク チ ャ ネ ル （以下 L c h と略す） 確立要求は、 移動局か ら無線基地局に送信さ れ、 位置登録時、 発呼時、 着呼時、 ハ ン ドオーバ時、 チ ャ ネ ル切替時な ど T C Hに移行す る ため に、 T C Hの割当及ぴ リ ン ク を要求する メ ッ セー ジであ る。 L c h確 立再要求は、 L c h確立要求の後タ イ ム ア ウ ト 等の原因に よ り 、 移動局か ら無線基地局に送信され、 L c h確立要求と 同様の メ ッ セージであ る。 これ ら のメ ッ セージ は、 C C Hか ら T C Hに 移行する際の C C H上で無線基地局が受信する最後のメ ッ セー ジであ る ので、 信号処理部 5 0 に よ り 周波数オ フ セ ッ ト 及び夕 ィ ム オ フ セ ッ ト が検出 される。

同期バース ト は、 T C Hの割 り 当て を受けた移動局が割 り 当 て られた T C Hを通 して無線基地局 と 同期を と る ために送信す る メ ッ セージであ る。 移動局は、 こ の同期バー ス ト を、 無線基 地局が応答 （同期バー ス ト を送出） する ま で、 連続送出する。 こ の同期バー ス ト は無線基地局が T C H上で最初に受信する信 号なので、 その周波数オ フ セ ッ ト も タ イ ムオ フ セ ッ ト の実際に 受信する までは不明であ る が、 同一の移動局か ら C C H上で検 出さ れた周波数オ フ セ ッ ト 、 タ イ ムオ フ セ ッ ト と 同程度の値で ある と考え られる。 そ こ で、 同期パース ト の受信において、 無 線基地局は、 信号処理部 5 0 に よ り C C H上で検出 された周波 数オ フ セ ッ ト 及ぴタ イ ムオ フ セ ッ ト に よ り 受信信号を補正 して ウ ェ イ ト べク ト ルを算出する。 こ れに よ り ウ ェ イ ト べク ト ル算 出を精度よ く 行な う こ と ができ る。

く信号処理部 5 0 の構成 >

. 図 2 は、 信号処理部 5 0 の構成を示すブロ ッ ク 図であ る。 同 図は、 D S P がプロ グラ ム を実行する こ と に よ り 実現 してい る 機能を表 した ブロ ッ ク 図であ る。

同図において信号処理部 5 0 は、 ユーザ処理部 5 1 a ~ 5 1 d、 加算器 5 5 1 〜 5 5 4、 送受を切 り 替え る ス ィ ッ チ 5 6 1

~ 5 6 4 を備え、 制御部 8 0 か ら ア レ イ 送受信を指示された場 合には重み係数の算出及び重み付けを行う 。

ユーザ処理部 5 1 a ~ 5 1 d は、 各タ イ ム ス ロ ッ ト において 空間多重される最大 4 つのユーザ信号に対応 して設け られる。 各ユーザ処理部は、 受信タ イ ム ス ロ ッ ト において周波数オ フ セ ッ ト 及ぴタ イ ムオ フ セ ッ ト に よ り 補正 して重み係数を算出 し、 こ の重み係数を用いて、 無線部 1 1 ~ 4 1 か ら ス ィ ッ チ 5 6 1 - 5 6 4 を介 して入力 される受信信号を合成する こ と に よ り ュ 一ザ信号を抽出 し、 送信タ イ ム ス ロ ッ 卜 において直前の受信夕 ィ ム ス ロ ッ ト で算出 された重み係数を用いて重み付け したュ一 ザ信号を各無線部に 出力す る。

加算器 5 5 1 は、 無線部 1 1 に対する各ユーザ送信信号の重 み付けされた成分を合成する。 加算器 5 5 2 〜 5 5 3 も加算器 5 5 1 と 同様であるが、 それぞれ無線部 2 1 〜 4 1 に対応す る 点のみ異な っ てい る。

く ユーザ処理部の構成 >

ユーザ処理部 5 1 ~ 5 1 dはいずれも 同 じ構成でよいので こ こ ではユーザ処理部 5 1 a を代表と して説明する。

図 3 は、ユーザ処理部 5 1 a の構成を示すブ ロ ッ ク図であ る。 ユーザ処理部 5 l aは、 ゥ ヱ イ ト 算出部 5 3、 加算器 5 4、 参 照信号発生部 5 5、 ス ィ ッ チ 5 6、 周波数推定部 5 7、 タ イ ミ ン グ推定部 5 8、 乗算器 5 2 1 〜 5 2 4、 乗算器 5 8 1 〜 5 8 4 を備え る。

ウ ェ イ ト 算出部 5 3は、 受信タ イ ム ス ロ ッ ト 中の固定ビ ッ ト パタ ー ン の期間における各シ ン ボル期間で、 各無線部 1 1 ~ 4 1 か ら の受信信号 S1R〜S4Rそれぞれと、参照信号発生部 5 5 に よ り 発生される参照信号 と の誤差の総和が最小 と な る よ う に重 み係数を算出する。 その際、 ウ ェ イ ト 算出部 5 3 は、 周波数推 定部 5 7、 タ イ ミ ン グ推定部 5 8 に よ り 前回の受信タ イ ム ス .口 ッ ト において検出 された周波数オ フ セ ッ ト 、 タ イ ムオ フ セ ッ ト に よ り 受信信号の周波数、 タ イ ミ ン グをそれぞれ補正 して重み 係数を算出する。 こ こ でい う 前回の受信タ イ ム ス ロ ッ ト は、 移 行先の T C Hにおけ る最初の受信タ イ ム ス ロ ッ ト に対 しては C C H上で最後に受信 した信号の受信タ イ ム ス ロ ッ ト をい い、 そ れ以後の受信タ イ ム ス 口 ッ ト に対 して は正常に受信 した直前の 受信タ イ ム ス ロ ッ ト をい う 。

よ り 具体的には、 ゥ ヱ イ ト 算出部 5 3 は、 次式において、 誤 差 e(t)を最小にする よ う に Wl(t-l)〜W4(t- 1)の値を調整 し、調 整後の Wl (t- 1)~ W4(t- 1)を時刻 t の シ ン ボルの重み係数 Wl(t) 〜 W4(t)とする。

e(t)=d(t)-( l (t-l)*Xr (t)+ 2(t-l)*X2' (t)+ff3(t- 1)*Χ3' (t)+W4(t-l)*X4' (t))

式中、 t はシ ン ボル単位の タ イ ミ ン グ、 d(t)は既知の参照信 号 （ま た は ト レー ニ ン グ信号） 中の シ ン ボルデー タ 、 Wl (t - 1 ) 〜 W4 ( t- 1 )は、 1 つ前の シ ンポルについて算出 した ア ンテ ナ毎の 重み係数ま たは、 前回の受信タ イ ム ス ロ ッ ト において算出 さ れ た重み係数であ る。

ま た、 XI ' (t)~ X4' (t)は、 ウ ェ イ ト 算出部 5 3 に よ っ て補正 された受信信号であ り 、 複素数表記すれば次式の よ う に表さ れ る。

XI ' (t) = XI (t+Δ t)exp(j Δ ^ t)

X2 ' (t) = X2(t+A t)exp(j Δ Θ t)

X3¹ (t) = X3(t+A )exp(j Δ Θ t)

X4' (t) = X4(t+A t)exp(j厶 t)

こ こ で、 1 (1;)〜 4(1:)は ァ ン テ ナ 1 0 ~ 4 0 の各受信信号、 Δ t はタイ ミ ン グ推定部 5 8 に よ り 検出 された タ イ ムオ フ セ ッ ト 、 は周波数推定部 5 7 に よ り 検出 された周波数オ フ セ ッ ト を示す。 ただ し、 上式中の A t、 及び W(t- 1)は、 T C H 移行時の T C Hを介 した最初の受信タ イ ム ス ロ ッ ト では、 移行 前の C C Hを介 レて最後に受信 した信号の受信タ イ ム ス ロ ッ ト において検出 （算出） された値であ る。

ウ ェ イ ト ベク ト ルは、 シ ンボル毎に上記の調整がな され、 受 信タ イ ム ス ロ ッ ト 内の参照信号の区間の始めでは、 誤差 e (t)が 大き く て も 、 参照信号の区間の終わ り には誤差 e (t)が最小に収 束す る （又は 0 に収束す る ）。

さ ら に、 ウ ェ イ ト 算出部 5 3 は、 受信タ イ ム ス ロ ッ ト 内の重 み係数を算出 したシ ン ボル期間及びそれ以降の シ ン ボル期間に 'おいて、算出 し た重み係数を乗算器 5 2 1 〜 5 2 4 に出力する。 ま た、 ゥ ヱ イ ト 算出部 5 3 は、 送信タ イ ム ス ロ ッ ト において、 対応する直前の受信タ イ ム ス ロ ッ ト で算出 された重み係数を乗 算器 5 8 1 〜 5 8 4 に 出力する。

参照信号発生部 5 5 は、 受信タ イ ム ス ロ ッ ト において既知の 固定ビ ッ ト ノ タ ー ン （固定シ ンボル） の受信区間において シ ン ボルタ イ ミ ン グに合せて シ ンボルデー タ を ウ ェ イ ト 算出部 5 3 に 出力する。

周波数推定部 5 7は、 受信タ イ ム ス ロ ッ ト における受信信号 の周波数オ フ セ ッ ト Δ <9 ( =27Γ Δ f) 又は A f の検出、 すなわち、 搬送波の中心周波数と実際に受信 した信号の中心周波数のずれ を、 ウ ェ イ ト 算出部 5 3 に よ り シンボル毎に算出 される ウ ェ イ ト ベク ト ルが収束 した時点又は参照信号中の最後のシ ンボルデ 一 夕 に対応す る シ ン ボルの ゥ ヱ イ ト べク ト ルを算出 した時点で 検出する。

具体的 に は 周 波数 オ フ セ ッ ト の 検 出 は 、 例 え ば、 「 WHITE SERIES No.105 移動通信のためのデ ィ ジ タ ル変復調技術」 （平 成 2年 3月 1 4 日、 株式会社 ト リ ケ ッ ブス発行） の 5 4頁記載 の方法でよい。

タ イ ミ ング推定部 5 8 は、 受信タ イ ム ス ロ ッ 卜 における受信 信号の タ イ ム オ フ セ ッ 卜 の検出、 すなわち、 受信タ イ ム ス ロ ッ ト の開始か ら受信信号の開始 （例え ば S S ( ス タ ー ト シ ン ボル） の開始） ま でを タ イ ムオ フ セ ッ ト と して検出す る。

具体的には タ イ ムオ フ セ ッ ト は、 UWが受信.された タ イ ミ ン グを利用 して検出 される。 U Wは、 P H S規格において シ ンポ ル レベルの同期用 に定め られた シ ンボル列であ る。 一般的に、 無線基地局は前回の UWが受信された タ イ ミ ン グに T D MAZ T D Dフ レ ー ム時間 （ 5 m s ) を加算 した タ イ ミ ング位置 数 シ ン ボル分の UW先頭位置を.探すための検出窓を設け、 検出窓. 内の どの タ イ ミ ングか ら UW先頭が受信されたかを判定す る。 こ の判定は、 例えば 1 ノ 8や 1 Z 1 6 シ ンポル時間の単位で行 われる。 本無線基地局では、 ウ ェ イ ト 算出部 5 3 に よ り 算出 さ れた ゥ ヱ イ ト べク ト ルに よ り 分離さ れた後のシ ンボル列に対 し て、 UW先頭の受信タ イ ミ ン グを判定す る。 タ イ ミ ン グ推定部 5 8 は、 UW先頭の受信タ イ ミ ン グを S S先頭の開始タ イ ミ ン グに換算する こ と に よ り タ イ ムオ フ セ ッ ト を求め る。

乗算器 5 2 1 〜 5 2 4及び加算器 5 4は、 受信タ イ ム ス ロ ッ ト において、 無線部 1 1 ~ 4 1 か ら の受信信号 X1〜X4を、 ゥ ェ ィ ト 算出部 5 3 か ら 出力 される重み係数を用いて重み付け し て 合成する。 合成結果は、 空間多重された最大 4つのユーザ a〜 dの受信信号か ら抽出 されたユーザ aの受信シ ン ボルを意味す る。

乗算器 5 8 1 〜 5 8 4は、 送信タ イ ム ス ロ ッ ト に おいて、 ュ 一ザ a の送信シ ン ボルを無線部 1 1 〜 4 1 個別に、 ゥ ヱ イ ト 算 出部 5 3か ら 出力 される重み係数を用いて重み付けする。

く T C H移行処理〉

図 5 は、 無線基地局において移動局を C C Hか ら T C Hに移 行させる処理を示すフ ロ ー チ ャ ー ト であ る。 同図は、 図 4 に示 した リ ン ク チ ャ ネ ル確立シー ケ ン ス における無線基地局側の処 理を表す。

制御部 8 0 は C C Hの受信タ イ ム ス ロ ッ ト では ア レ イ 受信す る よ う に信号処理部 5 0 に指示 してい る ので、 移動局か ら の制 御信号は信号処理部 5 0 に よ る重み係数の算出、 重み付け、 合 成がな され常に ア レ イ 受信される （ス テ ッ プ 7 0 )。

こ の ア レ イ 受信の結果、 受信 した制御信号が L c h確立要求 であ る場合には （ス テ ッ プ 7 1 )、 周波数推定部 5 7、 タ イ ミ ン グ推定部 5 8はそれぞれ周波数オ フ セ ッ ト 、 タ イ ムオ フ セ ッ ト を検出する （ス テ ッ プ 7 2、 7 3 )。 さ ら に制御部 8 0 は、 T D MAZT D Dフ レーム内に未使用の時分割チ ャ ネ ル又は未使用 の空間多重に よ る T C Hの候補を選択する （ス テ ッ プ 7 4 )。

T C Hの候補を選択できなか っ た場合に は、 制御部 8 0 は、 信号処理部 5 0 にォ ムニ送信又ァ レ イ 送信を指示 して L c h割 当拒否を送信させる （ス テ ッ プ 7 7 )。

T C Hの候補を選択できた場合には、 制御部 8 0 は、 C C H を通 して L c h割当を送信させ （ ス テ ッ プ 7 6 )、 同期バー ス ト を受信する （ス テ ッ プ 7 8 )。 こ の と き、 信号処理部 5 0は、 ス テ ツ プ 7 2、 7 3 において検出 された周波数オ フ セ ッ ト 、 タ イ ムオ フ セ ッ ト に よ り 受信信号を補正 し、 さ ら に ス テ ッ プ 7 0 に おいて算出 された ゥ ヱ イ ト べク ト ルを初期値と して ゥ ヱ イ ト べ ク ト ルを算出す る。 これ以降の処理 （ス テ ッ プ 7 9 ) は、 図 4 に示 した通 り であ る。

ま た、 ス テ ッ プ 7 0で受信された制御信号が L c h確立再要 求 あ る場合に も、 制御部 8 0 は、 上記ス テ ッ プ 7 2.〜 7 9 を 同様に行なう 。

以上説明 して きた よ う に、 本無線基地局は、 T C Hに移行す る と き、 直前の C C Hを通 して受信 し た信号か ら周波数オ フ セ ッ ト 、 タ イ ムオ フ セ ッ ト 、 ヴエ イ ト ベ ク ト ルを利用する ので、 T C H移行直後であ っ て も 高い精度でウ ェ イ ト べク ト ルを算出 する こ と ができ る。

くその他変形例 >

( 1 ) 図 5のス テ ッ プ 7 4、 7 5 において、 移動局に割 り 当て るべき T C Hを選択 してい るが、 事前に割 り 当て るべき T C H を選択 しておいて も よい。 例え ば、 無線基地局は、 周期的に T C Hの選択処理を しておき、 L c h割当要求を受信 した と き即 座に L c h割 り 当て を送信すればよい。 そ う すれば、 移動局の 移動等に伝播環境の変化に起因する タ イ ムオ フ セ ッ ト の変動の 少ない う ち に、 T C Hに移行する こ と に なる ので、 ウ ェ イ ト べ ク ト ルの算出 を よ り精度よ く 行な う こ と ができ る。

( 2 ) 上記実施形態において、 C C Hの受信信号をア レ イ 受信 してい るがォムニ受信と して も よい。 こ の場合、 T C H移行時 の最初の受信ス ロ ッ ト では ゥ ヱ イ ト ベ ク ト ルの初期値は別途設 定すればよい。 こ の場合で も、 C C Hの 信信号か ら得 られた タ イ ムオ フ セ ッ ト 、 周波数オ フ セ ッ ト を T C H移行時に利用 し てい る ので、 ウ ェ イ ト ベク ト ル算出の精度を向上させる こ と が でき る。

( 3 ) ま た、 C C Hの受信信号をォ ムニ受信す る場合に は、 タ ィ ミ ン グ推定部 5 8 はその受信信号の タ イ ムオ フ セ ッ ト を、 タ ィ ム ス ロ ッ ト 内の受信電界強度の立ち上が り タ イ ミ ン グと立ち 下が り タ イ ミ ン グか ら S S先頭の受信タ イ ミ ン グを検出する よ う に して も よい。

( 4 ) タ イ ム オ フ セ ッ ト は、 受信タ イ ム ス ロ ッ 卜 の開始を基準 に して S S先頭の受信タ イ ミ ン グと している が、 U Wの先頭の 受信タ イ ミ ン グやその他の特定シ ンポル の受信タ イ ミ ン グと し て も よい。 ま た、 受信タ イ ム ス ロ ッ ト の開始を基準と してい る が、 受信タ イ ム ス ロ ッ ト の開始か ら 固定シ ン ボル時間経過 した 時点を基準 と して も い。

( 5 ) 図 1 では、 ア ンテ ナ数及び無線部の数が 4 つであるが、 異な る数で も よい。

( 6 ) 上記実施形態では無線基地局を P H S に適用す る場合を 説明 したが、 P H S 以外でも制御チ ャ ネ ル と通信チ ャ ネ ル と を 使い分ける電話シ ス テ ム であ っ て、 制御チ ャ ネ ルか ら通信チ ヤ ネ ルに移行 して通信を開始す る通信シ ス テ ムであれば、 本発明 を適用する こ と ができ る。

( 7 ) 上記実施形態に示 した よ う に無線基地局において本願発 明の主要部は、 ァダプテ ィ ブア レー装置内に備え られた信号処 理部 5 0つま り デジ タ ル信号プロ セ ッ サがプロ グラ ムを実行す る こ と に よ り 実現される。 こ のプロ グラ ムは、 P R O M、 E E P R O M又は R AMに格納され、 R O M交換に よ り パー ジ ョ ン ア ッ プされ、 プロ グラ ム記憶媒体、 ネ ッ ト ワー ク 又は電話回線 を介 して E E P R O Mや R AMにダウ ン ロ ー ドする こ と ができ る。

産業上の利用可能性

本発明は、 ア レ イ ア ン テ ナを用いた空間多重に よ り複数の移 動局を無線接続す る無線基地局であ り 、 移動局か ら受信 した信 号についてずれ量を検出 し、 ア ン テ ナ指向性を形成 して当該移 動局を新たに無線接続す る際に、 検出 されたずれ量を用いて、 受信信号か ら 当該移動局の信号を分離する よ う 構成され、 移動 体通信シ ス テ ムの基地局 と して適 している。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . ア レ イ ア ン テ ナを用いた空間多重に よ り 複数の移動局を無 線接続する無線基地局であ っ て、

移動局か ら受信 した信号についてずれ量を検出する検出手段 と、

ア ン テ ナ指向性を形成 して当該移動局を新た に無線接続する 際に、 当該ずれ量を用いて、 受信信号か ら 当該移動局の信号を 分離する分離手段と

を備え る こ と を特徴と する無線基地局。

2 . 制御チ ャ ネ ルか ら通信チ ャ ネ ルに移動局を移行させ、 通信 チ ヤ ネ ルにおいて ァ レ イ ア ン テナを用いた空間多重に よ り 複数 の移動局を無線接続す る無線基地局であ っ て、

移動局か ら制御チ ャ ネ ルを介 して受信 した信号のずれ量を検 出する検出手段と、

当該移動局に対 して ア ンテ ナ指向性を形成 して新た に無線接 続す る際に、 当該ずれ量を用いて、 通信チ ャ ネ ルを介 した受信 信号か ら 当該移動局の信号を分離する分離手段と

を備え る こ と を特徴とする無線基地局。

3 . 前記ずれ量は、 本無線基地局におけ る周期的な受信タ イ ム ス ロ ッ ト を基準 と して当該受信タ イ ム ス ロ ッ ト において前記 移動局か ら の受信 した信号の タ イ ミ ン グを示すタ イ ムオ フ セ ッ ト と、 移動局に割 り 当てた搬送波周波数 と前記受信 した信号の 周波数と のずれを表す周波数オ フ セ ッ ト と の少な く と も一方で あ り 、

前記分離手段は、 タ イ ムオ フ セ ッ ト と周波数オ フ セ ッ ト の少 な く と も一方に よ り 受信信号を補正 し、 補正後の受信信号か ら 当該移動局の信号を分離する

こ と を特徴とする請求の範囲第 1 項又は第 2 項に記載の無線 基地局。

4 . 前記検出手段は、

本無線基地局におけ る周期的な受信タ イ ム ス ロ ッ ト を基準 と して前記移動局か ら の受信 した信号の タ イ ミ ン グを示すタ イ ム オ フ セ ッ ト を検出する第 1 検出部と、

移動局 に割 り 当てた搬送波周波数と前記受信 した信号の周波 数と のずれを表す周波数オ フ セ ッ ト を検出する第 2 検出部と を備え、

前記分離手段は、 タ イ ムオ フ セ ッ ト 及び周波数オ フ セ ッ 卜 に よ り 受信信号を補正 し、 補正後の受信信号か ら 当該移動局の信 号を分離する

こ と を特徴とする請求の範囲第 1 項又は第 2 項に記載の無線 基地局。

5 . 前記第 1 及び第 2 検出部は、 移動局か ら制御チ ャ ネルを 介 して送信される通信チ ャ ネ ルの確立要求メ ッ セ一 ジ を受信 し た受信タ イ ム ス ロ ッ 卜 において前記タ イ ムオ フ セ ッ ト 及ぴ周波 数オ フ セ ッ ト を検出 し、

前記分離手段は、 前記メ ッ セージの次に当該移動局か ら通信 チ ヤ ネルを介 して送信される 同期用信号を受信 した受信タ ィ ム ス ロ ッ ト において タ イ ムオ フ セ ッ ト と周波数オ フ セ ッ ト に よ り 補正する

こ と を特徴とする請求の範囲第 4 項に記載の無線基地局。

6 . 前記検出手段は、 さ ら に、 前記メ ッ セー ジ の受信タ イ ム ス ロ ッ ト において ア レー受信す る こ と に よ り 当該移動局についての ウ ェ イ ト べク ト ルを算出す る算出部を備え、

前記分離手段は、 さ ら に、 同期用信号の受信タ イ ム ス ロ ッ ト において前記ゥ ヱ イ ト べク ト ルを初期値と して前記分離を行な フ

こ と を特徴 とする請求の範囲第 5 項に記載の無線基地局。

7 . 制御チ ャ ネルか ら通信チ ャ ネルに移動局を移行さ せ、 通 信チ ャ ネルにおいて ア レ イ ア ンテ ナを用いた空間多重に よ り複 数の移動局を無線接続す る無線基地局であ っ て、

移動局か ら制御チ ャ ネルを介 して受信 した信号の タ イ ムオ フ セ ッ ト と周波数オ フ セ ッ 卜 と を検出する検出手段と、

ア ンテ ナ指向性を形成 して当該移動局を新たに無線接続する 際に、 検出 された タ イ ムオ フ セ ッ ト 及ぴ周波数オ フ セ ッ ト に よ り 受信信号を補正 し、 補正後の受信信号か ら当該移動局の信号 を分離する分離手段と

を備え、

前記タ イ ムオ フ セ ッ ト は、 無線基地局における周期的な受信 タ イ ム ス ロ ッ ト を基準と して当該受信タ イ ム ス ロ ッ ト において 前記移動局か ら の受信 した信号の タ イ ミ ングを示 し、

前記周波数オ フ セ ッ ト は、 移動局に割 り 当てた搬送波周波数 と前記受信 した信号の周波数と のずれを示す

こ と を特徴とする無線基地局。

8 . ア レ イ ア ンテ ナパタ ー ン を形成する無線基地局内に備え られたデジ タ ル信号プロ セ ッ サに読み取 り 可能なプロ グラ ム を 記憶す る プロ グラ ム記憶媒体であ っ て、 移動局か ら制御チ ャ ネルを介 して受信 した信号の タ イ ムオ フ セ ッ ト と周波数オ フ セ ッ ト と を検出する検出手段と、 ア ン テ ナ 指向性を形成 して当該移動局を新たに無線接続する 際に、 検出 された タ イ ム オ フ セ ッ ト 及ぴ周波数オ フ セ ッ ト に よ り 受信信号 を補正 し、 補正後の受信信号か ら 当該移動局の信号を分離する 分離手段と を実現する プロ グラ ム を記憶 し、

前記タ イ ム オ フ セ ッ ト は、 無線基地局におけ る周期的な受信 タ イ ム ス ロ ッ ト を基準と して当該受信タ イ ム ス ロ ッ ト において 前記移動局か ら の受信 した信号の タ イ ミ ン グを示 し、 前記周波 数オ フ セ ッ ト は、 移動局に割 り 当てた搬送波周波数と前記受信 した信号の周波数と のずれを示す

こ と を特徴とする プロ グラ ム記憶媒体。