説明

基地局及び通信方法

【課題】通信における搬送波周波数数の組み合わせに応じて懸念されるスプリアス放射を軽減することが出来る基地局及び通信方法を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明では、周波数分割多重方式と、空間分割多重方式により、複数の端末局と無線通信を行う基地局において、複数のアンテナ素子と、複数の搬送波周波数を発振する発振部と、前記複数のアンテナ素子の内、少なくとも一部のアンテナ素子に、複数の搬送波周波数の信号を混合して供給する混合部と、前記混合部へ供給される信号の内、少なくとも1つの信号を減衰する減衰部と、搬送波周波数または該搬送波周波数を意図する値の何れか複数の組み合わせである第一組合せを記憶した記憶部と、前記第一組合せと、前記発振部が発振する搬送波周波数または該搬送波周波数を意図する値の組み合わせである第二組合せと、を比較した結果に基づき前記減衰部を制御する制御部とを含む。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、基地局及び通信方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
現在、PHS(Personal Handy−phone System)等の無線通信システムでは、多元接続方式として時分割多元接続(TDMA:Time Division Multiple Access)方式と時分割複信(TDD:Time Division Duplex)方式が採用さている。この無線通信システムにおける基地局では、信号を伝送するキャリアを所定時間間隔のタイムスロットに分割し、このタイムスロットによって例えば携帯端末などの端末局と各種情報を送受信する。また、各タイムスロットにおいても、通信チャネルを異なる周波数の搬送波に分けることにより多重化する周波数分割多重(FDM:Frequency Division multiplex)方式を用いることにより複数の端末局と同時に異なる通信が行われている。またさらに複数のアンテナ素子(アレイ)を用いアダプティブアレイアンテナを構成することにより通信信号を空間上で分割多重する空間分割多重(ステップSDM:space Division multiplex)方式を用い、更に端末局の同時多重も実施されている。
【0003】
引用文献1には、PHSへも適用可能な、アダプティブアレイによる空間多重通信について記載されている。
【特許文献1】特開2000―106539号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、上記従来技術では、複数の周波数の搬送波を同時に送信するタイミングが存在するが、この際複数の周波数成分を含む信号が基地局無線部の増幅器など、非線形動作を含む素子に供給されるときに不要波(スプリアス)の放射を生じる場合があることが一般に知られている。PHSの規格である「第二世代コードレス電話システム標準規格 RCR STD−28(社団法人電波産業会ARIB)」第4版では、第三世代携帯電話の規格であるIMT−2000(International Mobile Telecommunication 2000)システムに用いられる無線帯域への影響を考慮し、送信スプリアスの規定が従来に増して厳しくなっている。
【0005】
本発明は、上述した事情を鑑みたものであり、従来の無線部構成ではスプリアス放射を起こす可能性がある搬送波周波数の組み合わせにおいても、従来に比較し送信電力の減衰を少なく出来る基地局及び通信方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記目的を達成するために、本発明では、周波数分割多重方式と、空間分割多重方式により、複数の端末局と無線通信を行う基地局において、複数のアンテナ素子と、複数の搬送波周波数を発振する発振部と、前記複数のアンテナ素子の内、少なくとも一部のアンテナ素子に、複数の搬送波周波数の信号を混合して供給する混合部と、前記混合部へ供給される信号の内、少なくとも1つの信号を減衰する減衰部と、搬送波周波数または該搬送波周波数を意図する値の何れか複数の組み合わせである第一組合せを記憶した記憶部と、前記第一組合せと、前記発振部が発振する搬送波周波数または該搬送波周波数を意図する値の組み合わせである第二組合せと、を比較した結果に基づき前記減衰部を制御する制御部とを含む事を特徴とする。
【0007】
また、本発明では、周波数分割多重方式と、空間分割多重方式により、複数の端末局と無線通信を行う基地局にて実施される通信方法であって、複数の搬送波周波数を発振するステップと、複数の搬送波周波数の信号を混合して供給するステップと、前記混合部へ供給される信号の内、少なくとも1つの信号を減衰するステップと、搬送波周波数または該搬送波周波数を意図する値の何れか複数の組み合わせである第一組合せと、前記発振部が発振する搬送波周波数または該搬送波周波数を意図する値の組み合わせである第二組合せと、を比較した結果に基づき前記減衰部を制御するステップと、を含む事を特徴とする。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、従来の無線部構成ではスプリアス放射を起こす可能性がある搬送波周波数の組み合わせにおいても従来に比較し送信電力を減衰させる減衰量を少なくし、通信チャネルなどの無線リソースの利用を向上させることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【0009】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。本実施形態は、PHS(Personal Handy−phone System)端末と通信する基地局に関する。図1は本実施形態に係る基地局10によって構成される通信システム100の構成図である。
【0010】
この無線通信システムは、図1に示すように基地局10、PHSの端末局20(20−1および20−2)、および上位通信網30から構成される。基地局10と端末局20は、時分割多元接続(TDMA:Time Division Multiple Access)方式及び時分割複信(TDD:Time Division Duplex)方式を組み合わせた通信方式で相互に通信する通信装置であり、さらに周波数分割多重(FDM:Frequency Division multiplex)方式、空間分割多重(ステップSDM:space Division multiplex)方式により複数の周波数チャネルを多重も行われている。これら分割多重方式を組み合わせることにより、複数の端末局20と同時に通信が行われている。
【0011】
基地局10は、このようにして端末局20が基地局10を介して、上位通信網30に接続される他の通信装置と情報をやり取りすることを可能としている。
【0012】
図2は、基地局装置10の構成の一部である。以下に各ブロックについて説明する。
【0013】
アンテナ素子310(310−1、310−2、310−3、310−4)は、基地局20が移動局10と無線通信を行うために用いるアレイアンテナを構成している。
【0014】
送受信切換スイッチ312(312−1、312−2、312−3、312−4)は、アンテナ素子310がTDD方式により送信および受信を交互に切り換えて用いることが出来るよう回路を切り換えるスイッチである。なお、この送受信切換スイッチは一般に、「ON」状態において信号が通過する際の減衰量に比べ、「OFF」状態において信号が通過する際の減類量を大きく与える(おおよそ10dBから、それ以上)ことに基づきスイッチとして扱われる素子である。
【0015】
受信アンプ314(314−1、314−2、314−3、314−4)は、基地局10が受信した信号を上記送受信切換スイッチが受信回路へ信号を供給するよう「ON」状態とすることにより受信信号を入力され、増幅する増幅装置であり、低雑音増幅器(LNA:Low 「No」ise Amplifier)などが用いられる。
【0016】
局部発振器320(320−1、320−2)は基地局10が無線信号を変復調することにより無線通信を行う際の搬送波周波数を決定する発振器である。基地局10は同時に複数の搬送波周波数を用いて通信を行うことが出来る。
本実施例では特に2つの発振器を用いることにより同時に2つの搬送波周波数を用いた通信を行うことが可能な構成を示す。
なお、基地局10が複数の搬送波周波数を用いるために、局部発振器が1つであっても複数の搬送波周波数を発生できれば、同様に基地局を構成することも出来る。
【0017】
受信ミキサ318(318−11、318−12、318−21、318−22、318−31、318−32、318−41、318−42)は、上記受信アンプ314の出力と、上記局部発振器320の出力を掛け合わせることにより、例えばスーパーヘテロダイン受信器(ステップSuperheterodyne receiver)を構成するための復調信号を含む出力をする。
【0018】
復調フィルタ326(326−11、326−12、326−21、326−22、326−31、326−32、326−41、326−42)は、上記受信ミキサ318からの出力に含まれる復調信号の成分を抽出するためのバンドパスフィルタ(濾波器)を構成する。
【0019】
受信処理系340は、上記復調フィルタ326より出力された信号が入力されることにより、さらに受信アダプティブアレイ処理、復調処理などの受信信号処理や、ベースバンド信号の生成、ベースバンド信号より得られる情報に基づく上位通信網との通信などを行う。
【0020】
送信アダプティブアレイ処理部328(328−1、328−2)(図中では「送信AAA」と略して記載)は、受信信号に含まれる既知信号を参照するなどにより、送信のためのアダプティブアレイ処理を行い、送信信号にアンテナ素子毎の重み付けを行うための値(以下、送信ウェイト)を生成する。
【0021】
送信アダプティブアレイ処理部328−1および送信アダプティブアレイ処理部328−2は、それぞれ上記局部発振器320−1および局部発振器320−2により発振した信号に基づき復調することにより異なる搬送波周波数ごとに復調された受信信号を入力され、おのおの異なる搬送波周波数の受信アダプティブアレイ処理を行う。
【0022】
なお図2に記載は無いが、アダプティブアレイ処理はベースバンドへ復調する前の受信信号に基づき行うことも出来る。
【0023】
送信ベースバンド処理部350は、上位通信網30から得た情報などに基づき生成されたベースバンド信号を異なる端末局ごとに出力する。ここでは仮に端末局20−1向けのベースバンド信号を送信ベースバンド処理部のD1、端末局20−2向けのベースバンド信号を送信ベースバンド処理部のD2とする。
【0024】
送信ミキサ336(336−1、336−2)は、上記送信ベースバンド処理部350から出力された信号D1、D2それぞれについて異なる搬送波周波数へ変調された信号を含む出力を行う。
【0025】
送信フィルタ334(334−1、334−2)は、上記送信ミキサ336からの出力から搬送波周波数へ変調された信号を抽出する。
【0026】
移相器332(332−11、332−12、332−21、332−22、332−31、332−32、332−41、332−42)は、上記送信フィルタ334から出力された信号の移相を上記搬送波周波数ごとおよびアンテナ素子ごとの送信アダプティブアレイ処理部328からの出力により制御する。なお、図には記載していない可変増幅器も各移相器の前段或いは後段に備え、移相器と同様にアダプティブアレイ処理部328からの出力により振幅も制御すること行われても良い。
【0027】
送信スイッチ324(324−11、324−12、324−21、324−22、324−31、324−32、324−41、324−42)は、上記移相器332毎の出力を個別に「ON」/「OFF」する。
【0028】
混合器322(322−1、322−2、322−3、322−4)は、上記アンテナ素子ごとに上記送信スイッチの搬送波周波数が異なる出力を混合し出力する。
【0029】
送信アンプ316(316−1、316−2、316−3、316−4)は、上記混合器322の出力毎に無線通信が行えるよう電力を増幅する。
【0030】
なお、この送信アンプ316には、出力する振幅の大きさに応じて増幅率が非線形となる領域が存在する。一般に振幅の線形とみなせる振幅範囲が広い増幅器ほど高価であり、また、安価な増幅器で代替しようとするとフィルタなどの部品点数増加や、回路引き回しへの配慮すべき事項が増えるなど、構成が煩雑となることが懸念される。
【0031】
送信アンプ316の出力は送受信切換スイッチ312へ接続され、スイッチが送信側に「ON」となったときに低い減衰量でアンテナ素子310へ信号が供給される。
【0032】
制御部360は、送受信切換スイッチ312を制御することにより、TDD方式による送受信切換を行う。
【0033】
また、送信アダプティブアレイ処理部328を制御することにより、各搬送波周波数ごとに送信アダプティブアレイに用いるアンテナ素子の決定を行う。この際送信アダプティブアレイ処理部328は、制御部360の指示に基づき送信アダプティブアレイ処理に必要となる受信アンテナの選別や、受信信号より得られたウェイト値の変換を行う。
【0034】
また、送信スイッチ324を制御することにより各アンテナ素子ごとに供給する送信信号を、搬送波周波数別に「ON」/「OFF」をする。
【0035】
これらの制御により、制御部360は、何れかの搬送波周波数に何れかのアンテナ素子を用いて送信アダプティブアレイ処理を行うかを制御する。
【0036】
記憶部380は、搬送波周波数の組み合わせを記憶する記憶部(テーブル)である。
【0037】
以下に、本発明の動作をフロー図を用いて説明する。
【0038】
図3は、基地局10が実行するフローのうち、本発明に関わる部分について記載したものである。
まず、基地局の動作状況の検出を行う(ステップS108)。
上記検出結果が、基地局10が各端末局20との通信に用いる通信チャネルを決定する「チャネルアサイン動作」を行か否かを判断する(ステップS102)し、「チャネルアサイン動作」を行わなければ「No」と判断しその他の基地局処理(ステップS106)を行うステップを実行する。一方「チャネルアサイン動作」を行う場合は「Yes」と判断し、スプリアス軽減処理(ステップS104)のステップを実行し、戻り次第その他の基地局処理を行う。
【0039】
図4は図3の(ステップS104)により呼び出され実行する、「スプリアス軽減処理」のフロー図である。
【0040】
まず、通信に用いるチャネルの周波数(搬送波周波数)を検出する(ステップS202)。これは前述した局部発振器320に設定される搬送波周波数或いは該搬送波周波数を意図した値(例えばチャネル値、局部発振器320が発振する周波数、局部発振器320が発振する周波数を設定するための設定値、など)に基づき検出を行う。
【0041】
次に周波数の組み合わせがテーブル(記憶部380)に有るかを検索する(ステップS204)。
【0042】
ここでは例として、上記テーブルにスプリアス放射が問題となる搬送波周波数の組み合わせが記憶されているとする。
【0043】
検索した結果、テーブルにあるか否かを判断(ステップS206)する。
【0044】
判断により、ある(「Yes」)場合「分割処理」を実行する(ステップS208)。
【0045】
無い(「No」)の場合、「分割処理」は行わない。
【0046】
続いて、(搬送波)周波数ごとにアレイアンテナを用いた適応処理(アダプティブアレイ処理)を行う(ステップS210)。
【0047】
図5は、図4の(ステップS208)により呼び出され実行する「分割処理」のフロー図である。
【0048】
まず、検出されたチャネル(搬送波周波数)を用いる端末へ分割処理を行った場合における通信の劣化の量を予測する(ステップS302)。
【0049】
劣化量が所定量(例えばBER1%)未満であるか否かを判断(ステップS304)する。
【0050】
所定量未満である(「Yes」)ならば、分割を実施(ステップS310)し、「No」であれば分割を実施しない。
【0051】
なお、分割を実施しなかった場合チャネルアサインの結果割り当て可能なチャネルが無いとして、通信を失敗させる動作を行っても良い。
【0052】
上述の、分割の実施(ステップS310)の動作については、例えば以下のように行う。
【0053】
なお、この動作の目的は、同じ送信アンプ(或いはその他非線形動作領域のある素子)にスプリアス放射の懸念される周波数の組み合わせである信号を入力しないことにある。
【0054】
まず、送信アダプティブアレイ処理部320−1は、チャネルアサイン動作が検出されるより前から通信していた端末局20−1に対し、上記劣化量が所定量未満となる最少のアンテナ素子数による送信アダプティブ制御を行う。
【0055】
この際、移動局20−1と基地局10との通信に用いている搬送波周波数をf1とした場合、使用する局部発振器は局部発振器320−1、使用するアンテナ素子を310−1および310−2とする。
【0056】
このために、制御部360は、送信スイッチ324−11を「ON」、送信スイッチ324−12を「OFF」、送信スイッチ324−21を「ON」、送信スイッチ324−22を「OFF」、送信スイッチ324−31を「OFF」、送信スイッチ324−32を「ON」、送信スイッチ324−41を「ON」、送信スイッチ324−42を「OFF」へ、各々設定する。
【0057】
これにより上記端末局20−1が使用している搬送波周波数において未使用となるアンテナ素子310−3および310−4を用いて、チャネルアサイン(例えば新規接続、ハンドーバ、チャネル切換などの動作に起因する)を行っている端末局20−2に対し、搬送波周波数がf2となるよう局部発振器328−2を発振させる。
【0058】
端末局20−2へのチャネルアサインが終了し通信が開始され次第、送信アダプティブアレイ処理部328−2によりアンテナ素子310−3およびアンテナ素子310−4を用いたアダプティブアレイ処理を行う。
【0059】
図6は、スプリアス放射が懸念される搬送波周波数の組み合わせが記憶部380に記憶されているテーブルの例を示したものである。なお、この記載は書式の例であり、実際にスプリアス発射が確認された組み合わせではない。
【0060】
この、実施例では、アンテナ素子を搬送波周波数ごとに2素子ずつに分け、各々の搬送波周波数においてアダプティブアレイ処理を行う例を示したが、端末局20−1の通威信品質がよく1素子にしても所定の劣化量より劣化しなければ端末局20−2に対し残りのアンテナ3素子を用いてアダプティブアレイ処理を行っても良い。
【0061】
また、本実施例では記憶部380に記憶したテーブルは、スプリアス放射が懸念される搬送波周波数の組み合わせを記憶した場合について記述したが、逆にスプリアス放射が懸念されない搬送波周波数の組み合わせを記憶した場合は、図4の(ステップS206)における判断結果を図4とは逆にすることにより、同様の効果を得ることが出来る。
【0062】
また、記載の実施例では、アンテナ素子数および送信アンプが4系統ある例を示したが、本発明はこれに限るものではない。
【0063】
また、搬送波周波数が2種類同時に扱える例を示したが、本発明はこれに限るものではない。
【0064】
図7は、上述の実施例を変形した第二の実施例である。
【0065】
上述した説明と重複する部分は説明を省く。
【0066】
先に上述した実施例では、スプリアス放射が懸念される搬送波周波数の組み合わせを検出した場合におけるアンテナ素子の分け方を素子数内で可変できる例を示したが、もし固定的に「アンテナ素子を分ける場合は2素子ずつ」と決めることが出来るならば、構成部品削減や分割処理の軽減を図ることが出来る。
【0067】
例えば図7では、送信スイッチ324が図2に示した実施例に比べ2分の1の部品点数とすることが出来る。
【0068】
図8は、上述した実施例を変形した第三の実施例である。
【0069】
この例では、スプリアス放射が懸念されない場合2アンテナ素子(或いは複数アンテナ素子)による送信アダプティブアレイ処理を行い、スプリアス放射が懸念される場合は、1アンテナ素子により通信を行うためアダプティブアレイ処理自体を行わない、とすることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【0070】
【図1】本発明の一実施形態に係る基地局10によって構成される無線通信システムのシステム構成図である。
【図2】本発明の一実施形態に係る基地局10の構成ブロック図である。
【図3】本発明の一実施形態に係る基地局10の動作を示すフローチャートである。
【図4】本発明の一実施形態に係る基地局10の動作を示すフローチャート(図3のフローチャートよりコールされるサブルーチン)である。
【図5】本発明の一実施形態に係る基地局10の動作を示すフローチャート(図4のフローチャートよりコールされるサブルーチン)である。
【図6】本発明の一実施形態に係る記憶部380に記憶されるテーブルの例である。
【図7】本発明の一実施形態に係る基地局10の構成ブロック図(第二の実施例)である。
【図8】本発明の一実施形態に係る基地局10の構成ブロック図(第三の実施例)である。
【符号の説明】
【0071】
100…通信システム
10…基地局、
20−1、20−2…端末局、
30…上位通信網、
310−1、310−2、310−3、310−4…アンテナ素子、
312−1、312−2、312−3、312−4…送受信切換スイッチ、
314−1、314−2、314−3、314−4…受信アンプ、
316−1、316−2、316−3、316−4…送信アンプ、
318−11、318−12、318−21、318−22、318−31、318−32、318−41、318−42…受信ミキサ、
320−1、320−2…局部発振器、
322−1、322−2、322−3、322−4…混合器、
324−11、324−12、324−21、324−22、324−31、324−32、324−41、324−42…送信スイッチ、
326−11、326−12、326−21、326−22、326−31、326−32、326−41、326−42…復調フィルタ、
328−1、328−2…送信アダプティブアレイ処理部、
332−11、332−12、332−21、332−22、332−31、332−32、332−41、332−42…移相器、
334−1、334−2…送信フィルタ、
336−1、336−2…送信ミキサ、
340…受信処理系、
350…送信ベースバンド処理部、
360…制御部、
380…記憶部、

【特許請求の範囲】
【請求項1】
周波数分割多重方式と、空間分割多重方式により、複数の端末局と無線通信を行う基地局において、
複数のアンテナ素子と、
複数の搬送波周波数を発振する発振部と、
前記複数のアンテナ素子の内、少なくとも一部のアンテナ素子に、複数の搬送波周波数の信号を混合して供給する混合部と、
前記混合部へ供給される信号の内、少なくとも1つの信号を減衰する減衰部と、
搬送波周波数または該搬送波周波数を意図する値の何れか複数の組み合わせである第一組合せを記憶した記憶部と、
前記第一組合せと、前記発振部が発振する搬送波周波数または該搬送波周波数を意図する値の組み合わせである第二組合せと、を比較した結果に基づき前記減衰部を制御する制御部と、
を含む事を特徴とする基地局。
【請求項2】
前記制御部は、第一組合せと前記第二組合せが一致した場合に、前記混合部へ供給される前記複数の信号の内、何れかの信号を減衰するよう制御すること、を特徴とする請求項1に記載の基地局。
【請求項3】
前記制御部は、第一組合せと前記第二組合せが一致しなかった場合に、前記混合部へ供給される前記複数の信号の内何れの信号を減衰するよう制御すること、を特徴とする請求項1に記載の基地局。
【請求項4】
前記制御部は、前記信号を減衰するよう制御する際に、各前記混合部において前記第一組合せの何れかの搬送波周波数の信号を減衰し、且つ異なる混合部へ前記第一組合せの全ての搬送波周波数の信号が前記減衰をされずに供給されるよう制御することを特徴とする、請求項2または請求項3の何れかに記載の基地局。
【請求項5】
周波数分割多重方式と、空間分割多重方式により、複数の端末局と無線通信を行う基地局にて実施される通信方法であって、
複数の搬送波周波数を発振するステップと、
複数の搬送波周波数の信号を混合して供給するステップと、
前記混合部へ供給される信号の内、少なくとも1つの信号を減衰するステップと、
搬送波周波数または該搬送波周波数を意図する値の何れか複数の組み合わせである第一組合せと、前記発振部が発振する搬送波周波数または該搬送波周波数を意図する値の組み合わせである第二組合せと、を比較した結果に基づき前記減衰部を制御するステップと、
を含む事を特徴とする通信方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【公開番号】特開2010−109540(P2010−109540A)
【公開日】平成22年5月13日(2010.5.13)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−277993(P2008−277993)
【出願日】平成20年10月29日(2008.10.29)
【出願人】(000006633)京セラ株式会社 (13,660)
【Fターム(参考)】