基地局装置、無線通信システム及び無線送信方法
【課題】他システムで使用される特定帯域が含まれる送信帯域の信号を送信する場合に、他システムの無線局に与える干渉を抑圧しつつ、自システムを構成する基地局と端末との間の通信の劣化を抑えること。
【解決手段】サブキャリアマッピング部１０２が単一のアンテナ１０８−１から全送信帯域の信号が送信されるような帯域割当を行い、サブキャリアマッピング部１０３が他のアンテナ１０８−２〜１０８−ｎから特定帯域の信号が送信されるような帯域割当を行い、かつ、指向性制御ウエイト生成及び乗算部１０６が他システムの無線局が存在する方向にヌル指向性が向くようにアンテナ間での重み付け処理を施す。これにより、他システムの無線局と自システムの端末が同じ方向に存在する場合でも、他システムの無線局に与える干渉を抑圧しつつ、自システムを構成する基地局と端末との間の通信の劣化を抑えることができる。
【解決手段】サブキャリアマッピング部１０２が単一のアンテナ１０８−１から全送信帯域の信号が送信されるような帯域割当を行い、サブキャリアマッピング部１０３が他のアンテナ１０８−２〜１０８−ｎから特定帯域の信号が送信されるような帯域割当を行い、かつ、指向性制御ウエイト生成及び乗算部１０６が他システムの無線局が存在する方向にヌル指向性が向くようにアンテナ間での重み付け処理を施す。これにより、他システムの無線局と自システムの端末が同じ方向に存在する場合でも、他システムの無線局に与える干渉を抑圧しつつ、自システムを構成する基地局と端末との間の通信の劣化を抑えることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１の無線通信システムの送信局が第２の無線通信システムで使用される特定帯域が含まれる送信帯域の信号を送信する場合に、第２の無線通信システムの無線局への干渉を抑圧することで、複数の無線通信システム間での周波数共用を可能とする技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
高速伝送を行う移動通信システム（例えば携帯電話システム）においては、広い無線通信周波数帯域幅が必要となる。よって、このような移動通信システムを構築する場合には、広い周波数帯域を確保する必要がある。
【０００３】
一般的に、移動通信においては、端末が移動することが前提となっているため、マイクロ波帯以下の周波数帯が候補となる。ところが、マイクロ波帯以下の周波数は、一般的に既に固定マイクロ波通信システムや衛星通信システムのような既存のシステムに使用されている場合が多い。従って、広い周波数帯域を確保するためには、これらの既存の無線通信システムに干渉を与えないようにシステムを構成しなければならない。
【０００４】
複数システムが共存する周波数帯域の例としては、例えば２．４５ＧＨｚ帯に代表されるＩＳＭバンドが挙げられる。この周波数帯では、一般的にキャリアセンスが用いられる。共存する他の無線通信システムが所望の周波数帯を使用していないことがキャリアセンスによって判明されれば、当該システムでその周波数帯を用いて無線通信を行うことができる。
【０００５】
しかし、携帯電話システムにおいては、常時かつ面的にサービスを提供することが必要なため、ＩＳＭバンドのように時間的に周波数帯域を共有することはできない。また、ＴＤＭＡ、ＣＤＭＡも互いに異種のシステムであるため導入は困難である。
【０００６】
これらのことより、アンテナ指向性を用いた空間多重（ＳＤＭＡ）は、こうした異種のシステム間における周波数共用技術の有力な候補である。
【０００７】
例えば、基地局（以下ＢＴＳと呼ぶこともある）と移動局（以下ＭＳと呼ぶこともある）とからなる移動通信システムの通信エリア内に、この移動通信システムの帯域の一部と重なる帯域を用いる衛星システム地上局（以下ＥＳと呼ぶこともある）が存在する場合について説明する。
【０００８】
衛星システム地上局ＥＳでは、パラボラアンテナ等の高利得開口面アンテナが衛星に向けられる。実際には、衛星方向に鋭いビーム（通常半値角２〜３°程度）が向けられる。他の方向では、サイドローブ又はヌル指向性により、ビームのピーク方向に比して、受信レベルが５０ｄＢ程度減衰される。
【０００９】
この衛星通信システムの帯域を含んだ帯域を用いて、衛星通信システムとは異種のシステムである携帯電話システム等の移動通信システムを運用した場合を考える。移動通信システムの基地局は、現在の技術を用いる場合、例えば、オムニ指向性、又は１２０°、９０°等のセクタ指向性にて送信する。
【００１０】
しかし、このような指向性送信技術を用いて、衛星システム地上局ＥＳを避けた方向に指向性送信を行ったとしても、衛星システム地上局ＥＳにおける衛星からの受信電力は非常に小さいので、移動通信システムの基地局からの干渉は大きな問題となる。前述のように、衛星システム地上局ＥＳでは、ビーム方向以外は低い利得となるように設計されているが、宇宙局からの受信信号強度は非常に低いため、サイドローブ方向に移動通信システムの基地局があった場合でも、この基地局からの信号が干渉となる。
【００１１】
そこで、移動通信システムの基地局において、衛星システム地上局ＥＳで使用される所定のサブキャリアに対して、アダプティブアレイアンテナ制御又は基地局間で振幅・位相重み付けを行うことで、衛星システム地上局ＥＳが使用している帯域への干渉電力を所定値以下とするヌル点制御を行うこと、つまり干渉軽減のためにＳＤＭＡ技術を適用することが考えられる。
【００１２】
なお、ここまでの説明では、衛星通信システムが代替できる他の通信システムが無い点で典型的な例のため、移動通信システムと共存する無線通信システムの例として衛星通信システムを挙げたが、他の異種の無線通信システム間でも同様のことが考えられる。
【００１３】
従来のＳＤＭＡとしては、例えば、非特許文献１に記載されている、アレイアンテナによる指向性制御が挙げられる。同文献では、図１４Ａに示すように、送信信号（送信データ）に所定のウエイトＷ０、Ｗ１を乗じて複数のアンテナで送信することで、図１４Ｂに示すような指向性制御を行う。これにより、図１５に示すように、移動局ＭＳの方向に指向性を向けかつ衛星システム地上局ＥＳの方向にヌル指向性を向けることを実現している。この方法を用いることにより、移動通信システムの基地局ＢＴＳから衛星システム地上局ＥＳへの干渉を抑圧することができる。
【非特許文献１】菊間信良 「アレーアンテナによる適応信号処理」 （株）科学技術出版
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、前記従来の方法では、図１６に示すように、移動通信システムの基地局ＢＴＳから見て、衛星システム地上局ＥＳの方向に移動局ＭＳが存在した場合、移動局ＭＳにもヌル指向性が向くことになるので、移動通信システムの通信（すなわち移動通信システムの基地局ＢＴＳと移動局ＭＳとの通信）が劣化してしまう。
【００１５】
本発明の目的は、前記従来の課題を解決するもので、他システムで使用される特定帯域が含まれる送信帯域の信号を送信する場合に、他システムの無線局に与える干渉を抑圧しつつ、自システムを構成する基地局と端末との間の通信の劣化を抑えることである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の基地局装置の一つの態様は、他システムで使用される特定帯域が含まれる送信帯域の信号を送信する基地局装置であって、第１及び第２のアンテナと、前記第１のアンテナに前記送信帯域の信号を割り当て、前記第２のアンテナに前記特定帯域の信号を割り当てる帯域割当手段と、前記帯域割当手段によって前記第１及び第２のアンテナに割り当てられた信号を、アンテナ間で重み付けする重み付け手段と、を具備する構成を採る。
【００１７】
本発明の無線送信方法の一つの態様は、第１の帯域の信号を単一のアンテナから送信すると共に、前記第１の帯域の一部を形成している第２の帯域の信号を、前記単一のアンテナを含む複数のアンテナから送信するステップと、前記第１の帯域の信号と、前記第２の帯域の信号とをアンテナ間で重み付けすることで、前記第２の帯域の信号の指向性を制御するステップと、を含む。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、非常に簡易な構成で、特定帯域については、他システムの無線局が存在する方向にヌルが向けられた指向性信号を形成し、特定帯域を除く自システムの送信帯域については、無指向性の信号を形成することができる。換言すれば、他システムの無線局が使用している帯域のみ指向性制御することができる。この結果、基地局から見て、他システムの無線局と自システムの端末が同じような方向にあった場合でも、自システムの端末は他システムの無線局が使用していない帯域の信号を良好に受信できる。つまり、他システムの無線局に与える干渉を抑圧しつつ、自システムを構成する基地局と端末との間の通信の劣化を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２０】
（実施の形態１）
先ず、本実施の形態の構成を説明する前に、本実施の形態で想定する異種システム間での使用帯域の例について説明する。
【００２１】
図１は、異種システム間での使用帯域の例を示すもので、次世代移動通信システムとして検討されているＩＭＴ−Ａｄｖａｎｃｅｄの通信帯域と、固定衛星サービス（ＦＳＳ）の使用帯域との関係を示すものである。図１から分かるように、ＩＭＴ−Ａｄｖａｎｃｅｄの通信帯域のうち、特定帯域が固定衛星サービスＦＳＳに干渉を与えてしまう。
【００２２】
本実施の形態は、例えば図１に示すような関係にある異種の無線通信システム間において、第１の無線通信システム（例えばＩＭＴ−Ａｄｖａｎｃｅｄ）の通信を確保しつつ、第２の無線通信システム（例えば固定衛星サービスＦＳＳ）への干渉を抑制し得るシステムを提示する。
【００２３】
図２に、本発明の実施の形態１に係る移動通信システムの基地局の構成例を示す。図２は、本発明をＯＦＤＭ(Orthogonal Frequency Division Multiplex)方式に適用した場合の例である。
【００２４】
図２において、移動通信システムの基地局１００は、送信データ生成部１０１と、サブキャリアマッピング部（全帯域）１０２と、サブキャリアマッピング部（特定帯域）１０３と、高速逆フーリエ変換（ＩＦＦＴ）部１０４とＣＰ(Cyclic Prefix)挿入部１０５と、指向性制御ウエイト生成及び乗算部１０６と、ＲＦ送信部１０７と送信アンテナ１０８とを有する。
【００２５】
送信データ生成部１０１は、送信データを生成し、生成した送信データをサブキャリアマッピング部（全帯域）１０２及びサブキャリアマッピング部（特定帯域）１０３に送出する。これにより、サブキャリアマッピング部（全帯域）１０２と、サブキャリアマッピング部（特定帯域）１０３には、同一の送信データが入力される。
【００２６】
サブキャリアマッピング部（全帯域）１０２は、送信データを全帯域にマッピングする。その様子を、図３Ａに示す。サブキャリアマッピング部（全帯域）１０２は、図３Ａに示す全サブキャリア（つまり全帯域）に送信データをマッピングする。
【００２７】
サブキャリアマッピング部（特定帯域）１０３は、サブキャリアマッピング部（全帯域）１０２と同じ送信データを同じマッピング方法でマッピングする。ただし、他システム端末が使用している帯域（つまり特定帯域）以外は強制的に０とする。その様子を、図３Ｂに示す。図３Ｂの「指向性サブキャリア」と記された特定帯域は、図３Ａの「指向性サブキャリア」と記された帯域と同一帯域である。サブキャリアマッピング部（特定帯域）１０３は、図３Ｂの「指向性サブキャリア」と記された特定帯域に、図３Ａの「指向性サブキャリア」と記された帯域に配置された送信データと同一の送信データを配置する。
【００２８】
ＩＦＦＴ部１０４は、ＩＦＦＴ部１０４−１及びＩＦＦＴ部１０４−２を有する。ＩＦＦＴ部１０４−１は、サブキャリアマッピング部（全帯域）１０２にて形成されたデータに高速逆フーリエ変換を施すことで、ＯＦＤＭ信号を形成する。ＩＦＦＴ部１０４−２は、サブキャリアマッピング部（特定帯域）１０３にて形成されたデータに高速逆フーリエ変換を施すことで、ＯＦＤＭ信号を形成する。
【００２９】
ＣＰ挿入部１０５は、ＣＰ挿入部１０５−１及びＣＰ挿入部１０５−２を有する。ＣＰ挿入部１０５−１は、ＩＦＦＴ部１０４−１から出力されたＯＦＤＭ信号にＣＰ(Cyclic Prefix)を挿入する。ＣＰ挿入部１０５−２は、ＩＦＦＴ部１０４−２から出力されたＯＦＤＭ信号にＣＰ(Cyclic Prefix)を挿入する。
【００３０】
指向性制御ウエイト生成及び乗算部１０６は、指向性制御ウエイト生成及び乗算部１０６−１〜１０６−ｎを有する。指向性制御ウエイト生成及び乗算部１０６−１には、ＣＰ挿入部１０５−１から出力されたＯＦＤＭ信号が入力される。一方、指向性制御ウエイト生成及び乗算部１０６−２〜１０６−ｎには、ＣＰ挿入部１０５−２から出力されたＯＦＤＭ信号が入力される。
【００３１】
指向性制御ウエイト生成及び乗算部１０６は、他システム端末設置時に、移動通信システムの基地局１００から見た他システム端末の方向を求めておき、この他システム端末の方向を設定することによって、他システム端末の方向へヌルが向くような指向性制御ウエイトを生成し、このウエイトをＣＰ挿入部１０５にてＣＰが挿入されたＯＦＤＭ信号に乗算する。なお、指向性制御ウエイトの生成は、非特許文献１に記載されているような一般的な方法で行えばよい。
【００３２】
ＲＦ送信部１０７は、ＲＦ送信部１０７−１〜１０７−ｎを有する。ＲＦ送信部１０７−１〜１０７−ｎは、指向性制御ウエイト生成及び乗算部１０６−１〜ｎにて指向性制御ウエイトが乗じられた信号に、ディジタルアナログ変換処理、無線周波数帯域へのアップコンバート処理などの無線送信処理を施す。
【００３３】
送信アンテナ部１０８は、送信アンテナ１０８−１〜１０８−ｎを有する。送信アンテナ１０８−１〜１０８−ｎは、ＲＦ送信部１０７−１〜１０７−ｎにより得られた信号を送信する。
【００３４】
図４に、基地局１００により得られた送信信号の指向性を示す。図中の実線は、他システムが使用している帯域（すなわち特定帯域）の指向性を示し、図中の一点鎖線は、他システムが使用している帯域（すなわち特定帯域）を除く帯域の指向性を示す。
【００３５】
図４から分かるように、特定帯域の信号は他システムの端末が存在する方向にヌルが向くような指向性が形成されるので、他システムの端末は、基地局１００からの信号による干渉が抑制される。
【００３６】
一方、特定帯域を除く帯域の信号は、無指向性とされるので、移動通信システムの端末が、他システムの端末が存在する方向と同じ方向に位置していたとしても、移動通信システムの端末は、特定帯域以外の帯域の信号を十分な電力で受信できるので、基地局１００との通信を確保できる。
【００３７】
図５に、その具体的様子を示す。図５は、基地局１００から見て、他システム端末（例えば衛星システム地上局）３００の方向に、移動通信システムの移動局２００が位置する場合を示している。
【００３８】
基地局１００は、他システム端末３００が使用している帯域については、他システム端末３００の方向にヌル指向性が向くように指向性制御しているので、他システム端末３００は、基地局１００からの干渉を受けない。
【００３９】
一方、基地局１００は、他システム端末３００が使用している帯域以外の帯域については、無指向性制御しているので、移動局２００は、この帯域の信号を基地局１００から良好に受信することができる。因みに、無指向性制御された帯域の信号は、他システム端末３００にとっては使用している帯域外の信号なので、干渉とはならない。
【００４０】
以上説明したように、本実施の形態によれば、他システムで使用される特定帯域が含まれる送信帯域の信号を送信する場合に、単一のアンテナから前記送信帯域の信号を送信し、他のアンテナから特定帯域の信号を送信し、かつ、他システムの無線局が存在する方向にヌル指向性が向くようにアンテナ間で重み付け処理を施すようにした。
【００４１】
これにより、非常に簡易な構成で、特定帯域については、他システムの無線局が存在する方向にヌルが向けられた指向性信号を形成し、特定帯域を除く自システムの送信帯域については、無指向性の信号を形成することができる。この結果、非常に簡易な構成で、他システムの無線局に与える干渉を抑圧しつつ、自システムを構成する基地局と端末との間の通信の劣化を抑えることができる。
【００４２】
なお、本実施の形態では、特定帯域の信号を複数のアンテナ１０８−２〜１０８−ｎから送信する場合を例に説明したが、特定帯域の信号を単一のアンテナから送信してもよい。
【００４３】
図６に、本実施の形態の基本構成図を示す。同一の送信データが帯域割当部１及び帯域割当部２に入力される。帯域割当部１は、送信データを、全帯域（例えば図１のＩＭＴ−Ａｄｖａｎｃｅｄの通信帯域）に割り当てる。帯域割当部２は、送信データを、特定帯域（例えば図１の固定衛星サービスが利用している帯域）に割り当てる。帯域割当部１及び帯域割当部２によって帯域が割り当てられた信号は、重み付け部１２０によって、重み付け係数Ｗ０、Ｗ１を用いてアンテナ間で重み付けられた後に、アンテナＡＮ１、ＡＮ２に供給される。
【００４４】
図６の構成により、特定帯域の信号は、アンテナＡＮ１、ＡＮ２から重み付け送信されるので、所望の方向にヌル指向性が形成された信号とされる。一方、特定帯域を除く帯域の信号は、アンテナＡＮ１のみから送信されるので、重み付けとは無関係に無指向性の信号とされる。よって、上述した実施の形態と同様の操作を行うことができる。
【００４５】
因みに、本発明は、図７に示すように、既存部分１３０に、後付部分１４０の構成を加えるだけで、簡単に実現することも可能である。後付部分１４０は、特定帯域のみを通過させるバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１４１と、重み付け部１４２と、アンテナ１４３とを備えていればよい。
【００４６】
（実施の形態２）
図２との対応部分に同一符号を付して示す図８に、実施の形態２の移動通信システムのシステム構成を示す。図８の移動通信システムは、基地局４００と、ビーコン送信局５００とを有する。
【００４７】
基地局４００は、実施の形態１の基地局１００の構成に加えて、受信アンテナ４０１と、ＲＦ受信部４０２と、他システム端末方向推定部４０３とを有し、これらによって指向性制御ウエイト生成及び乗算部１０６に入力する、他システム端末の方向を求める。
【００４８】
ビーコン送信局５００は、他システム端末３００（図５）の近傍に設置され、ビーコン生成部５０１と、ＲＦ送信部５０２と、送信アンテナ５０３とを有する。
【００４９】
ビーコン生成部５０１は、基地局４００で方向推定するためのビーコン信号を生成する。ＲＦ送信部５０２は、ビーコン生成部５０１で生成されたビーコン信号にディジタルアナログ変換処理、無線周波数帯域へのアップコンバート処理等の無線送信処理を施し、無線処理後の信号を送信アンテナ５０３を介して送信する。
【００５０】
基地局４００は、ＲＦ受信部４０２において、受信アンテナ４０１より受信した信号に対して、ベースバンド帯域へのダウンコンバート処理及びアナログディジタル変換処理等の所定の無線処理を行い、処理後の信号を他システム端末方向推定部４０３に送出する。
【００５１】
他システム端末方向推定部４０３は、受信したビーコン信号を用いて、ビーコン送信局５００の方向、すなわち、他システム端末３００（図５）の方向を推定し、その結果を指向性制御ウエイト生成及び乗算部１０６へ出力する。方向の推定は、例えば非特許文献１に記載されているような一般的な方法で行えばよい。
【００５２】
本実施の形態の構成を用いることによって、他システム端末３００の設置時に方向の情報が得られなくても、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００５３】
（実施の形態３）
図２との対応部分に同一符号を付して示す図９に、実施の形態３の移動通信システムのシステム構成を示す。図９の移動通信システムは、基地局６００と、位置推定局７００とを有する。
【００５４】
基地局６００は、実施の形態１の構成に加えて、受信アンテナ６０１と、ＲＦ受信部６０２と、ＧＰＳ情報復調部６０３と、端末方向推定部６０４とを有し、これらによって指向性制御ウエイト生成及び乗算部１０６に入力する、他システム端末の方向を求める。
【００５５】
位置推定局７００は、他システム端末３００（図５）の近傍に設置され、ＧＰＳアンテナ７０１と、ＧＰＳ情報生成部７０２と、ＲＦ送信部７０３と、送信アンテナ７０４とを有する。
【００５６】
ＧＰＳ情報生成部７０２は、ＧＰＳアンテナ７０１から受信した信号を基に、位置を表すＧＰＳ情報を生成する。ＲＦ送信部７０３は、ＧＰＳ情報生成部７０２で生成されたＧＰＳ情報にディジタルアナログ変換処理、無線周波数帯域へのアップコンバート処理等の無線送信処理を施し、無線処理後の信号を送信アンテナ７０４を介して送信する。
【００５７】
基地局６００は、ＲＦ受信部６０２において、受信アンテナ６０１より受信した信号に対して、ベースバンド帯域へのダウンコンバート処理及びアナログディジタル変換処理等の所定の無線処理を行い、処理後の信号をＧＰＳ情報復調部６０３に送出する。
【００５８】
ＧＰＳ情報復調部６０３は、ＧＰＳ情報から位置推定局７００の位置、すなわち、他システム端末３００（図５）の位置情報を生成する。
【００５９】
ＧＰＳ情報に基づく他システム端末方向推定部６０４は、ＧＰＳ情報復調部６０３にて生成された他システム端末の位置情報と、基地局６００の位置関係から、他システム端末３００（図５）の方向を推定し、その結果を指向性制御ウエイト生成及び乗算部１０６に送出する。
【００６０】
本実施の形態の構成を用いることによって、他システム端末３００の設置時に方向の情報が得られない場合、あるいは、他システム端末３００が移動する場合でも、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００６１】
（実施の形態４）
図２との対応部分に同一符号を付して示す図１０に、実施の形態４の基地局の構成を示す。図１０は、本発明をシングルキャリア方式に適用した場合の構成例である。
【００６２】
基地局８００は、実施の形態１の基地局１００と比較して、サブキャリアマッピング部（全帯域）１０２、サブキャリアマッピング部（特定帯域）１０３、ＩＦＦＴ部１０４、及びＣＰ挿入部１０５が削除され、他システム端末が使用している帯域（特定帯域）のみを通過させるバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）部８０１が追加されている。
【００６３】
ＢＰＦ部８０１は、送信データ生成部１０１から出力された送信データの全帯域うち、他システム端末が使用している帯域（特定帯域）のみを通過させ、指向性制御ウエイト生成及び乗算部１０６へ送出する。
【００６４】
指向性制御ウエイト生成及び乗算部１０６の入力である他システム端末の方向は、実施の形態１〜３のいずれかの方法により決定する。
【００６５】
本実施の形態の構成を用いることによって、シングルキャリア方式においても、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００６６】
なお、ＢＰＦ部８０１の通過帯域を変化さることにより、指向性制御する帯域を調整することができる。
【００６７】
（実施の形態５）
図１０との対応部分に同一符号を付して示す図１１に、実施の形態５の基地局の構成を示す。図１１は、本発明をシングルキャリア方式に適用した場合の構成例である。
【００６８】
基地局９００は、実施の形態４の基地局８００のＢＰＦ部８０１が通過域切替可能ＢＰＦ部９０１に変更されている。
【００６９】
通過域切替可能ＢＰＦ部９０１は、送信データ生成部１０１から出力された送信データの全帯域のうち、特定帯域のみを通過させ、指向性制御ウエイト生成及び乗算部１０６へ送出する。通過域切替可能ＢＰＦ部９０１は、図１２のように、通過域が異なる複数のバンドパスフィルタ（ＢＰＦ１〜ＢＰＦＭ）を有し、その中から使用するバンドパスフィルタを選択するようになっているため、通過域を切り替えることができる。
【００７０】
指向性制御ウエイト生成及び乗算部１０６の入力である他システム端末の方向は、実施の形態１〜３のいずれかの方法により決定する。
【００７１】
本実施の形態の構成を用いることによって、シングルキャリア方式においても、実施の形態１と同様の効果を得ることができ、加えて、指向性制御したい帯域を切り替えることができる。
【００７２】
（実施の形態６）
図２との対応部分に同一符号を付して示す図１３に、実施の形態６の移動通信システムのシステム構成を示す。図１３の移動通信システムは、基地局１０００と、センサ局１１００とを有する。
【００７３】
基地局１０００は、実施の形態１の基地局１００の指向性制御ウエイト生成及び乗算部１０６が指向性制御ウエイト乗算部１００２に変更され、既知信号多重部１００１と、受信アンテナ１００３と、ＲＦ受信部１００４と、指向性制御ウエイト復調部１００５とが追加されている。また、既知信号多重部１００１では、アンテナ１０８（１０８−１、１０８−２−１〜１０８−２−Ｍ）ごとに異なる信号パターンが多重されるため、基地局１００と比べ、サブキャリアマッピング部（特定帯域）１０３−１〜１０３−Ｍ、ＩＦＦＴ部１０４−２−１〜１０４−２−Ｍ、ＣＰ挿入部１０５−２−１〜１０５−２−Ｍが送信アンテナ１０８−２−１〜１０８−２−Ｍの数だけ用意されている。
【００７４】
既知信号多重部１００１は、送信アンテナ１０８−１、１０８−２−１〜１０８−２−Ｍごとに異なるパターンを生成して、送信データに多重する。例えば、時分割多重の場合は、あるタイミングのＯＦＤＭシンボルが既知信号とされる。
【００７５】
指向性制御ウエイト乗算部１００２は、指向性制御ウエイト復調部１００５より指定されたウエイト修正値を現在のウエイトに乗じ、それを新しいウエイトとしてＣＰ挿入部１０５より入力された信号に乗算する。
【００７６】
ＲＦ受信部１００４は、受信アンテナ１００３より受信したセンサ局１１００からの信号に対して、ベースバンド帯域へのダウンコンバート処理及びアナログディジタル変換処理等の所定の無線処理を行い、処理後の信号を指向性制御ウエイト復調部１００５に送出する。
【００７７】
指向性制御ウエイト復調部１００５は、センサ局１１００から受信した指向性制御ウエイト修正値を復調し、指向性制御ウエイト乗算部１００２に通知する。
【００７８】
センサ局１１００は、他システム端末３００（図５）の近傍に設置され、受信アンテナ１１０１と、既知信号復調部１１０３と、指向性制御ウエイト生成部１１０４と、指向性制御ウエイト変調部１１０５と、ＲＦ送信部１１０６と送信アンテナ１１０７とを有する。
【００７９】
ＲＦ受信部１１０２は、受信アンテナ１１０１より受信した基地局１０００からの信号に対して、ベースバンド帯域へのダウンコンバート処理及びアナログディジタル変換処理等の所定の無線処理を行い、処理後の信号を既知信号復調部１１０３に送出する。
【００８０】
既知信号復調部１１０３は、基地局１０００で多重された既知信号を復調し、基地局１０００の各送信アンテナ１０８−１、１０８−２−１〜１０８−２−Ｍに対する複素チャネル値を、復調した既知信号に基づいて推定する。
【００８１】
指向性制御ウエイト生成部１１０４は、既知信号復調部１１０３から入力される複素チャネル値を用いて、指向性制御ウエイト修正値を求める。指向性制御ウエイト修正値の求め方の例を説明する。簡単のため、基地局１０００の送信アンテナ数を２とする。送信アンテナの１番目と２番目の複素チャネル値Ｃ１、Ｃ２が、次の式（１）及び式（２）で表されると仮定する。
【００８２】
Ｃ１＝Ａ１×ｅｘｐ（ｊθ１） ………（１）
Ｃ２＝Ａ２×ｅｘｐ（ｊθ２） ………（２）
【００８３】
送信アンテナの１番目と２番目の指向性制御ウエイト修正値Ｗ１、Ｗ２とし、送信アンテナの１番目の指向性制御ウエイト修正値は固定、すなわち、Ｗ１＝１とする。このとき、Ｗ２は次の式（３）が成り立つような値とすればよく、これより式（４）を得ることができる。
【００８４】
Ｃ２×Ｗ２＝−Ｃ１ ………（３）
Ｗ２＝−Ａ１／Ａ２×ｅｘｐ｛ｊ（θ１―θ２）｝ ………（４）
【００８５】
この値によって基地局１０００の指向性制御ウエイトを修正することにより、センサ局１１００における、基地局１０００からの特定帯域の信号レベルを小さくすることができる。すなわち、他システム端末３００（図５）への干渉を低減させることができる。
【００８６】
指向性制御ウエイト変調部１１０５は、指向性制御ウエイト生成部１１０４で求められた指向性制御ウエイト修正値を、基地局１０００へ送信するために変調する。
【００８７】
ＲＦ送信部１１０６は、指向性制御ウエイト変調部１１０５で変調されたデータにディジタルアナログ変換処理、無線周波数帯域へのアップコンバート処理等の無線送信処理を施す。無線処理後の信号は、送信アンテナ１１０７を介して送信する。
【００８８】
本実施の形態の構成を用いることによって、基地局１０００の送信アンテナ１０８の配置が不規則のために非特許文献１に記載されているような一般的な方法での指向性制御ウエイトの生成が困難な場合でも、的確な指向性制御ウエイトを生成することができるので、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明は、例えば、移動通信規格であるＩＭＴ−Ａｄｖａｎｃｅｄシステムと、固定衛星サービスシステムとの関係のように、一部の帯域を異種のシステム間で共用する無線システムに適用して好適である。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】移動通信システムの規格であるＩＭＴ−Ａｄｖａｎｃｅｄの通信帯域と、固定衛星サービス（ＦＳＳ）の使用帯域との関係を示す図
【図２】実施の形態１の基地局の構成例を示すブロック図
【図３】帯域割当の説明に供する図であり、図３Ａは全帯域割当の様子を示す図、図３Ｂは特定帯域割当の様子を示す図
【図４】実施の形態１の基地局による指向性制御の様子を示す図
【図５】実施の形態１の基地局による指向性制御の様子を示す図
【図６】実施の形態１の基地局の基本構成を示す図
【図７】実施の形態１による他の構成例を示す図
【図８】実施の形態２のシステム構成を示すブロック図
【図９】実施の形態３のシステム構成を示すブロック図
【図１０】実施の形態４の基地局の構成を示すブロック図
【図１１】実施の形態５の基地局の構成を示すブロック図
【図１２】通過域切替可能ＢＰＦ部の周波数特性を示す図
【図１３】実施の形態６のシステム構成を示すブロック図
【図１４】従来のアレイアンテナによる指向性制御を示す図であり、図１４Ａは構成例を示す図、図１４Ｂは指向性を示す図
【図１５】従来のアレイアンテナによる指向性制御を示す図
【図１６】従来の課題の説明に供する図
【符号の説明】
【００９１】
１００、４００、６００、８００、９００、１０００ 基地局
１０２、１０３ サブキャリアマッピング部
１０６ 指向性制御ウエイト生成及び乗算部
１０８、ＡＮ１、ＡＮ２ アンテナ
１２０ 重み付け部
５００ ビーコン送信局
７００ 位置推定局
１１００ センサ局
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１の無線通信システムの送信局が第２の無線通信システムで使用される特定帯域が含まれる送信帯域の信号を送信する場合に、第２の無線通信システムの無線局への干渉を抑圧することで、複数の無線通信システム間での周波数共用を可能とする技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
高速伝送を行う移動通信システム（例えば携帯電話システム）においては、広い無線通信周波数帯域幅が必要となる。よって、このような移動通信システムを構築する場合には、広い周波数帯域を確保する必要がある。
【０００３】
一般的に、移動通信においては、端末が移動することが前提となっているため、マイクロ波帯以下の周波数帯が候補となる。ところが、マイクロ波帯以下の周波数は、一般的に既に固定マイクロ波通信システムや衛星通信システムのような既存のシステムに使用されている場合が多い。従って、広い周波数帯域を確保するためには、これらの既存の無線通信システムに干渉を与えないようにシステムを構成しなければならない。
【０００４】
複数システムが共存する周波数帯域の例としては、例えば２．４５ＧＨｚ帯に代表されるＩＳＭバンドが挙げられる。この周波数帯では、一般的にキャリアセンスが用いられる。共存する他の無線通信システムが所望の周波数帯を使用していないことがキャリアセンスによって判明されれば、当該システムでその周波数帯を用いて無線通信を行うことができる。
【０００５】
しかし、携帯電話システムにおいては、常時かつ面的にサービスを提供することが必要なため、ＩＳＭバンドのように時間的に周波数帯域を共有することはできない。また、ＴＤＭＡ、ＣＤＭＡも互いに異種のシステムであるため導入は困難である。
【０００６】
これらのことより、アンテナ指向性を用いた空間多重（ＳＤＭＡ）は、こうした異種のシステム間における周波数共用技術の有力な候補である。
【０００７】
例えば、基地局（以下ＢＴＳと呼ぶこともある）と移動局（以下ＭＳと呼ぶこともある）とからなる移動通信システムの通信エリア内に、この移動通信システムの帯域の一部と重なる帯域を用いる衛星システム地上局（以下ＥＳと呼ぶこともある）が存在する場合について説明する。
【０００８】
衛星システム地上局ＥＳでは、パラボラアンテナ等の高利得開口面アンテナが衛星に向けられる。実際には、衛星方向に鋭いビーム（通常半値角２〜３°程度）が向けられる。他の方向では、サイドローブ又はヌル指向性により、ビームのピーク方向に比して、受信レベルが５０ｄＢ程度減衰される。
【０００９】
この衛星通信システムの帯域を含んだ帯域を用いて、衛星通信システムとは異種のシステムである携帯電話システム等の移動通信システムを運用した場合を考える。移動通信システムの基地局は、現在の技術を用いる場合、例えば、オムニ指向性、又は１２０°、９０°等のセクタ指向性にて送信する。
【００１０】
しかし、このような指向性送信技術を用いて、衛星システム地上局ＥＳを避けた方向に指向性送信を行ったとしても、衛星システム地上局ＥＳにおける衛星からの受信電力は非常に小さいので、移動通信システムの基地局からの干渉は大きな問題となる。前述のように、衛星システム地上局ＥＳでは、ビーム方向以外は低い利得となるように設計されているが、宇宙局からの受信信号強度は非常に低いため、サイドローブ方向に移動通信システムの基地局があった場合でも、この基地局からの信号が干渉となる。
【００１１】
そこで、移動通信システムの基地局において、衛星システム地上局ＥＳで使用される所定のサブキャリアに対して、アダプティブアレイアンテナ制御又は基地局間で振幅・位相重み付けを行うことで、衛星システム地上局ＥＳが使用している帯域への干渉電力を所定値以下とするヌル点制御を行うこと、つまり干渉軽減のためにＳＤＭＡ技術を適用することが考えられる。
【００１２】
なお、ここまでの説明では、衛星通信システムが代替できる他の通信システムが無い点で典型的な例のため、移動通信システムと共存する無線通信システムの例として衛星通信システムを挙げたが、他の異種の無線通信システム間でも同様のことが考えられる。
【００１３】
従来のＳＤＭＡとしては、例えば、非特許文献１に記載されている、アレイアンテナによる指向性制御が挙げられる。同文献では、図１４Ａに示すように、送信信号（送信データ）に所定のウエイトＷ０、Ｗ１を乗じて複数のアンテナで送信することで、図１４Ｂに示すような指向性制御を行う。これにより、図１５に示すように、移動局ＭＳの方向に指向性を向けかつ衛星システム地上局ＥＳの方向にヌル指向性を向けることを実現している。この方法を用いることにより、移動通信システムの基地局ＢＴＳから衛星システム地上局ＥＳへの干渉を抑圧することができる。
【非特許文献１】菊間信良 「アレーアンテナによる適応信号処理」 （株）科学技術出版
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、前記従来の方法では、図１６に示すように、移動通信システムの基地局ＢＴＳから見て、衛星システム地上局ＥＳの方向に移動局ＭＳが存在した場合、移動局ＭＳにもヌル指向性が向くことになるので、移動通信システムの通信（すなわち移動通信システムの基地局ＢＴＳと移動局ＭＳとの通信）が劣化してしまう。
【００１５】
本発明の目的は、前記従来の課題を解決するもので、他システムで使用される特定帯域が含まれる送信帯域の信号を送信する場合に、他システムの無線局に与える干渉を抑圧しつつ、自システムを構成する基地局と端末との間の通信の劣化を抑えることである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の基地局装置の一つの態様は、他システムで使用される特定帯域が含まれる送信帯域の信号を送信する基地局装置であって、第１及び第２のアンテナと、前記第１のアンテナに前記送信帯域の信号を割り当て、前記第２のアンテナに前記特定帯域の信号を割り当てる帯域割当手段と、前記帯域割当手段によって前記第１及び第２のアンテナに割り当てられた信号を、アンテナ間で重み付けする重み付け手段と、を具備する構成を採る。
【００１７】
本発明の無線送信方法の一つの態様は、第１の帯域の信号を単一のアンテナから送信すると共に、前記第１の帯域の一部を形成している第２の帯域の信号を、前記単一のアンテナを含む複数のアンテナから送信するステップと、前記第１の帯域の信号と、前記第２の帯域の信号とをアンテナ間で重み付けすることで、前記第２の帯域の信号の指向性を制御するステップと、を含む。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、非常に簡易な構成で、特定帯域については、他システムの無線局が存在する方向にヌルが向けられた指向性信号を形成し、特定帯域を除く自システムの送信帯域については、無指向性の信号を形成することができる。換言すれば、他システムの無線局が使用している帯域のみ指向性制御することができる。この結果、基地局から見て、他システムの無線局と自システムの端末が同じような方向にあった場合でも、自システムの端末は他システムの無線局が使用していない帯域の信号を良好に受信できる。つまり、他システムの無線局に与える干渉を抑圧しつつ、自システムを構成する基地局と端末との間の通信の劣化を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２０】
（実施の形態１）
先ず、本実施の形態の構成を説明する前に、本実施の形態で想定する異種システム間での使用帯域の例について説明する。
【００２１】
図１は、異種システム間での使用帯域の例を示すもので、次世代移動通信システムとして検討されているＩＭＴ−Ａｄｖａｎｃｅｄの通信帯域と、固定衛星サービス（ＦＳＳ）の使用帯域との関係を示すものである。図１から分かるように、ＩＭＴ−Ａｄｖａｎｃｅｄの通信帯域のうち、特定帯域が固定衛星サービスＦＳＳに干渉を与えてしまう。
【００２２】
本実施の形態は、例えば図１に示すような関係にある異種の無線通信システム間において、第１の無線通信システム（例えばＩＭＴ−Ａｄｖａｎｃｅｄ）の通信を確保しつつ、第２の無線通信システム（例えば固定衛星サービスＦＳＳ）への干渉を抑制し得るシステムを提示する。
【００２３】
図２に、本発明の実施の形態１に係る移動通信システムの基地局の構成例を示す。図２は、本発明をＯＦＤＭ(Orthogonal Frequency Division Multiplex)方式に適用した場合の例である。
【００２４】
図２において、移動通信システムの基地局１００は、送信データ生成部１０１と、サブキャリアマッピング部（全帯域）１０２と、サブキャリアマッピング部（特定帯域）１０３と、高速逆フーリエ変換（ＩＦＦＴ）部１０４とＣＰ(Cyclic Prefix)挿入部１０５と、指向性制御ウエイト生成及び乗算部１０６と、ＲＦ送信部１０７と送信アンテナ１０８とを有する。
【００２５】
送信データ生成部１０１は、送信データを生成し、生成した送信データをサブキャリアマッピング部（全帯域）１０２及びサブキャリアマッピング部（特定帯域）１０３に送出する。これにより、サブキャリアマッピング部（全帯域）１０２と、サブキャリアマッピング部（特定帯域）１０３には、同一の送信データが入力される。
【００２６】
サブキャリアマッピング部（全帯域）１０２は、送信データを全帯域にマッピングする。その様子を、図３Ａに示す。サブキャリアマッピング部（全帯域）１０２は、図３Ａに示す全サブキャリア（つまり全帯域）に送信データをマッピングする。
【００２７】
サブキャリアマッピング部（特定帯域）１０３は、サブキャリアマッピング部（全帯域）１０２と同じ送信データを同じマッピング方法でマッピングする。ただし、他システム端末が使用している帯域（つまり特定帯域）以外は強制的に０とする。その様子を、図３Ｂに示す。図３Ｂの「指向性サブキャリア」と記された特定帯域は、図３Ａの「指向性サブキャリア」と記された帯域と同一帯域である。サブキャリアマッピング部（特定帯域）１０３は、図３Ｂの「指向性サブキャリア」と記された特定帯域に、図３Ａの「指向性サブキャリア」と記された帯域に配置された送信データと同一の送信データを配置する。
【００２８】
ＩＦＦＴ部１０４は、ＩＦＦＴ部１０４−１及びＩＦＦＴ部１０４−２を有する。ＩＦＦＴ部１０４−１は、サブキャリアマッピング部（全帯域）１０２にて形成されたデータに高速逆フーリエ変換を施すことで、ＯＦＤＭ信号を形成する。ＩＦＦＴ部１０４−２は、サブキャリアマッピング部（特定帯域）１０３にて形成されたデータに高速逆フーリエ変換を施すことで、ＯＦＤＭ信号を形成する。
【００２９】
ＣＰ挿入部１０５は、ＣＰ挿入部１０５−１及びＣＰ挿入部１０５−２を有する。ＣＰ挿入部１０５−１は、ＩＦＦＴ部１０４−１から出力されたＯＦＤＭ信号にＣＰ(Cyclic Prefix)を挿入する。ＣＰ挿入部１０５−２は、ＩＦＦＴ部１０４−２から出力されたＯＦＤＭ信号にＣＰ(Cyclic Prefix)を挿入する。
【００３０】
指向性制御ウエイト生成及び乗算部１０６は、指向性制御ウエイト生成及び乗算部１０６−１〜１０６−ｎを有する。指向性制御ウエイト生成及び乗算部１０６−１には、ＣＰ挿入部１０５−１から出力されたＯＦＤＭ信号が入力される。一方、指向性制御ウエイト生成及び乗算部１０６−２〜１０６−ｎには、ＣＰ挿入部１０５−２から出力されたＯＦＤＭ信号が入力される。
【００３１】
指向性制御ウエイト生成及び乗算部１０６は、他システム端末設置時に、移動通信システムの基地局１００から見た他システム端末の方向を求めておき、この他システム端末の方向を設定することによって、他システム端末の方向へヌルが向くような指向性制御ウエイトを生成し、このウエイトをＣＰ挿入部１０５にてＣＰが挿入されたＯＦＤＭ信号に乗算する。なお、指向性制御ウエイトの生成は、非特許文献１に記載されているような一般的な方法で行えばよい。
【００３２】
ＲＦ送信部１０７は、ＲＦ送信部１０７−１〜１０７−ｎを有する。ＲＦ送信部１０７−１〜１０７−ｎは、指向性制御ウエイト生成及び乗算部１０６−１〜ｎにて指向性制御ウエイトが乗じられた信号に、ディジタルアナログ変換処理、無線周波数帯域へのアップコンバート処理などの無線送信処理を施す。
【００３３】
送信アンテナ部１０８は、送信アンテナ１０８−１〜１０８−ｎを有する。送信アンテナ１０８−１〜１０８−ｎは、ＲＦ送信部１０７−１〜１０７−ｎにより得られた信号を送信する。
【００３４】
図４に、基地局１００により得られた送信信号の指向性を示す。図中の実線は、他システムが使用している帯域（すなわち特定帯域）の指向性を示し、図中の一点鎖線は、他システムが使用している帯域（すなわち特定帯域）を除く帯域の指向性を示す。
【００３５】
図４から分かるように、特定帯域の信号は他システムの端末が存在する方向にヌルが向くような指向性が形成されるので、他システムの端末は、基地局１００からの信号による干渉が抑制される。
【００３６】
一方、特定帯域を除く帯域の信号は、無指向性とされるので、移動通信システムの端末が、他システムの端末が存在する方向と同じ方向に位置していたとしても、移動通信システムの端末は、特定帯域以外の帯域の信号を十分な電力で受信できるので、基地局１００との通信を確保できる。
【００３７】
図５に、その具体的様子を示す。図５は、基地局１００から見て、他システム端末（例えば衛星システム地上局）３００の方向に、移動通信システムの移動局２００が位置する場合を示している。
【００３８】
基地局１００は、他システム端末３００が使用している帯域については、他システム端末３００の方向にヌル指向性が向くように指向性制御しているので、他システム端末３００は、基地局１００からの干渉を受けない。
【００３９】
一方、基地局１００は、他システム端末３００が使用している帯域以外の帯域については、無指向性制御しているので、移動局２００は、この帯域の信号を基地局１００から良好に受信することができる。因みに、無指向性制御された帯域の信号は、他システム端末３００にとっては使用している帯域外の信号なので、干渉とはならない。
【００４０】
以上説明したように、本実施の形態によれば、他システムで使用される特定帯域が含まれる送信帯域の信号を送信する場合に、単一のアンテナから前記送信帯域の信号を送信し、他のアンテナから特定帯域の信号を送信し、かつ、他システムの無線局が存在する方向にヌル指向性が向くようにアンテナ間で重み付け処理を施すようにした。
【００４１】
これにより、非常に簡易な構成で、特定帯域については、他システムの無線局が存在する方向にヌルが向けられた指向性信号を形成し、特定帯域を除く自システムの送信帯域については、無指向性の信号を形成することができる。この結果、非常に簡易な構成で、他システムの無線局に与える干渉を抑圧しつつ、自システムを構成する基地局と端末との間の通信の劣化を抑えることができる。
【００４２】
なお、本実施の形態では、特定帯域の信号を複数のアンテナ１０８−２〜１０８−ｎから送信する場合を例に説明したが、特定帯域の信号を単一のアンテナから送信してもよい。
【００４３】
図６に、本実施の形態の基本構成図を示す。同一の送信データが帯域割当部１及び帯域割当部２に入力される。帯域割当部１は、送信データを、全帯域（例えば図１のＩＭＴ−Ａｄｖａｎｃｅｄの通信帯域）に割り当てる。帯域割当部２は、送信データを、特定帯域（例えば図１の固定衛星サービスが利用している帯域）に割り当てる。帯域割当部１及び帯域割当部２によって帯域が割り当てられた信号は、重み付け部１２０によって、重み付け係数Ｗ０、Ｗ１を用いてアンテナ間で重み付けられた後に、アンテナＡＮ１、ＡＮ２に供給される。
【００４４】
図６の構成により、特定帯域の信号は、アンテナＡＮ１、ＡＮ２から重み付け送信されるので、所望の方向にヌル指向性が形成された信号とされる。一方、特定帯域を除く帯域の信号は、アンテナＡＮ１のみから送信されるので、重み付けとは無関係に無指向性の信号とされる。よって、上述した実施の形態と同様の操作を行うことができる。
【００４５】
因みに、本発明は、図７に示すように、既存部分１３０に、後付部分１４０の構成を加えるだけで、簡単に実現することも可能である。後付部分１４０は、特定帯域のみを通過させるバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１４１と、重み付け部１４２と、アンテナ１４３とを備えていればよい。
【００４６】
（実施の形態２）
図２との対応部分に同一符号を付して示す図８に、実施の形態２の移動通信システムのシステム構成を示す。図８の移動通信システムは、基地局４００と、ビーコン送信局５００とを有する。
【００４７】
基地局４００は、実施の形態１の基地局１００の構成に加えて、受信アンテナ４０１と、ＲＦ受信部４０２と、他システム端末方向推定部４０３とを有し、これらによって指向性制御ウエイト生成及び乗算部１０６に入力する、他システム端末の方向を求める。
【００４８】
ビーコン送信局５００は、他システム端末３００（図５）の近傍に設置され、ビーコン生成部５０１と、ＲＦ送信部５０２と、送信アンテナ５０３とを有する。
【００４９】
ビーコン生成部５０１は、基地局４００で方向推定するためのビーコン信号を生成する。ＲＦ送信部５０２は、ビーコン生成部５０１で生成されたビーコン信号にディジタルアナログ変換処理、無線周波数帯域へのアップコンバート処理等の無線送信処理を施し、無線処理後の信号を送信アンテナ５０３を介して送信する。
【００５０】
基地局４００は、ＲＦ受信部４０２において、受信アンテナ４０１より受信した信号に対して、ベースバンド帯域へのダウンコンバート処理及びアナログディジタル変換処理等の所定の無線処理を行い、処理後の信号を他システム端末方向推定部４０３に送出する。
【００５１】
他システム端末方向推定部４０３は、受信したビーコン信号を用いて、ビーコン送信局５００の方向、すなわち、他システム端末３００（図５）の方向を推定し、その結果を指向性制御ウエイト生成及び乗算部１０６へ出力する。方向の推定は、例えば非特許文献１に記載されているような一般的な方法で行えばよい。
【００５２】
本実施の形態の構成を用いることによって、他システム端末３００の設置時に方向の情報が得られなくても、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００５３】
（実施の形態３）
図２との対応部分に同一符号を付して示す図９に、実施の形態３の移動通信システムのシステム構成を示す。図９の移動通信システムは、基地局６００と、位置推定局７００とを有する。
【００５４】
基地局６００は、実施の形態１の構成に加えて、受信アンテナ６０１と、ＲＦ受信部６０２と、ＧＰＳ情報復調部６０３と、端末方向推定部６０４とを有し、これらによって指向性制御ウエイト生成及び乗算部１０６に入力する、他システム端末の方向を求める。
【００５５】
位置推定局７００は、他システム端末３００（図５）の近傍に設置され、ＧＰＳアンテナ７０１と、ＧＰＳ情報生成部７０２と、ＲＦ送信部７０３と、送信アンテナ７０４とを有する。
【００５６】
ＧＰＳ情報生成部７０２は、ＧＰＳアンテナ７０１から受信した信号を基に、位置を表すＧＰＳ情報を生成する。ＲＦ送信部７０３は、ＧＰＳ情報生成部７０２で生成されたＧＰＳ情報にディジタルアナログ変換処理、無線周波数帯域へのアップコンバート処理等の無線送信処理を施し、無線処理後の信号を送信アンテナ７０４を介して送信する。
【００５７】
基地局６００は、ＲＦ受信部６０２において、受信アンテナ６０１より受信した信号に対して、ベースバンド帯域へのダウンコンバート処理及びアナログディジタル変換処理等の所定の無線処理を行い、処理後の信号をＧＰＳ情報復調部６０３に送出する。
【００５８】
ＧＰＳ情報復調部６０３は、ＧＰＳ情報から位置推定局７００の位置、すなわち、他システム端末３００（図５）の位置情報を生成する。
【００５９】
ＧＰＳ情報に基づく他システム端末方向推定部６０４は、ＧＰＳ情報復調部６０３にて生成された他システム端末の位置情報と、基地局６００の位置関係から、他システム端末３００（図５）の方向を推定し、その結果を指向性制御ウエイト生成及び乗算部１０６に送出する。
【００６０】
本実施の形態の構成を用いることによって、他システム端末３００の設置時に方向の情報が得られない場合、あるいは、他システム端末３００が移動する場合でも、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００６１】
（実施の形態４）
図２との対応部分に同一符号を付して示す図１０に、実施の形態４の基地局の構成を示す。図１０は、本発明をシングルキャリア方式に適用した場合の構成例である。
【００６２】
基地局８００は、実施の形態１の基地局１００と比較して、サブキャリアマッピング部（全帯域）１０２、サブキャリアマッピング部（特定帯域）１０３、ＩＦＦＴ部１０４、及びＣＰ挿入部１０５が削除され、他システム端末が使用している帯域（特定帯域）のみを通過させるバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）部８０１が追加されている。
【００６３】
ＢＰＦ部８０１は、送信データ生成部１０１から出力された送信データの全帯域うち、他システム端末が使用している帯域（特定帯域）のみを通過させ、指向性制御ウエイト生成及び乗算部１０６へ送出する。
【００６４】
指向性制御ウエイト生成及び乗算部１０６の入力である他システム端末の方向は、実施の形態１〜３のいずれかの方法により決定する。
【００６５】
本実施の形態の構成を用いることによって、シングルキャリア方式においても、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００６６】
なお、ＢＰＦ部８０１の通過帯域を変化さることにより、指向性制御する帯域を調整することができる。
【００６７】
（実施の形態５）
図１０との対応部分に同一符号を付して示す図１１に、実施の形態５の基地局の構成を示す。図１１は、本発明をシングルキャリア方式に適用した場合の構成例である。
【００６８】
基地局９００は、実施の形態４の基地局８００のＢＰＦ部８０１が通過域切替可能ＢＰＦ部９０１に変更されている。
【００６９】
通過域切替可能ＢＰＦ部９０１は、送信データ生成部１０１から出力された送信データの全帯域のうち、特定帯域のみを通過させ、指向性制御ウエイト生成及び乗算部１０６へ送出する。通過域切替可能ＢＰＦ部９０１は、図１２のように、通過域が異なる複数のバンドパスフィルタ（ＢＰＦ１〜ＢＰＦＭ）を有し、その中から使用するバンドパスフィルタを選択するようになっているため、通過域を切り替えることができる。
【００７０】
指向性制御ウエイト生成及び乗算部１０６の入力である他システム端末の方向は、実施の形態１〜３のいずれかの方法により決定する。
【００７１】
本実施の形態の構成を用いることによって、シングルキャリア方式においても、実施の形態１と同様の効果を得ることができ、加えて、指向性制御したい帯域を切り替えることができる。
【００７２】
（実施の形態６）
図２との対応部分に同一符号を付して示す図１３に、実施の形態６の移動通信システムのシステム構成を示す。図１３の移動通信システムは、基地局１０００と、センサ局１１００とを有する。
【００７３】
基地局１０００は、実施の形態１の基地局１００の指向性制御ウエイト生成及び乗算部１０６が指向性制御ウエイト乗算部１００２に変更され、既知信号多重部１００１と、受信アンテナ１００３と、ＲＦ受信部１００４と、指向性制御ウエイト復調部１００５とが追加されている。また、既知信号多重部１００１では、アンテナ１０８（１０８−１、１０８−２−１〜１０８−２−Ｍ）ごとに異なる信号パターンが多重されるため、基地局１００と比べ、サブキャリアマッピング部（特定帯域）１０３−１〜１０３−Ｍ、ＩＦＦＴ部１０４−２−１〜１０４−２−Ｍ、ＣＰ挿入部１０５−２−１〜１０５−２−Ｍが送信アンテナ１０８−２−１〜１０８−２−Ｍの数だけ用意されている。
【００７４】
既知信号多重部１００１は、送信アンテナ１０８−１、１０８−２−１〜１０８−２−Ｍごとに異なるパターンを生成して、送信データに多重する。例えば、時分割多重の場合は、あるタイミングのＯＦＤＭシンボルが既知信号とされる。
【００７５】
指向性制御ウエイト乗算部１００２は、指向性制御ウエイト復調部１００５より指定されたウエイト修正値を現在のウエイトに乗じ、それを新しいウエイトとしてＣＰ挿入部１０５より入力された信号に乗算する。
【００７６】
ＲＦ受信部１００４は、受信アンテナ１００３より受信したセンサ局１１００からの信号に対して、ベースバンド帯域へのダウンコンバート処理及びアナログディジタル変換処理等の所定の無線処理を行い、処理後の信号を指向性制御ウエイト復調部１００５に送出する。
【００７７】
指向性制御ウエイト復調部１００５は、センサ局１１００から受信した指向性制御ウエイト修正値を復調し、指向性制御ウエイト乗算部１００２に通知する。
【００７８】
センサ局１１００は、他システム端末３００（図５）の近傍に設置され、受信アンテナ１１０１と、既知信号復調部１１０３と、指向性制御ウエイト生成部１１０４と、指向性制御ウエイト変調部１１０５と、ＲＦ送信部１１０６と送信アンテナ１１０７とを有する。
【００７９】
ＲＦ受信部１１０２は、受信アンテナ１１０１より受信した基地局１０００からの信号に対して、ベースバンド帯域へのダウンコンバート処理及びアナログディジタル変換処理等の所定の無線処理を行い、処理後の信号を既知信号復調部１１０３に送出する。
【００８０】
既知信号復調部１１０３は、基地局１０００で多重された既知信号を復調し、基地局１０００の各送信アンテナ１０８−１、１０８−２−１〜１０８−２−Ｍに対する複素チャネル値を、復調した既知信号に基づいて推定する。
【００８１】
指向性制御ウエイト生成部１１０４は、既知信号復調部１１０３から入力される複素チャネル値を用いて、指向性制御ウエイト修正値を求める。指向性制御ウエイト修正値の求め方の例を説明する。簡単のため、基地局１０００の送信アンテナ数を２とする。送信アンテナの１番目と２番目の複素チャネル値Ｃ１、Ｃ２が、次の式（１）及び式（２）で表されると仮定する。
【００８２】
Ｃ１＝Ａ１×ｅｘｐ（ｊθ１） ………（１）
Ｃ２＝Ａ２×ｅｘｐ（ｊθ２） ………（２）
【００８３】
送信アンテナの１番目と２番目の指向性制御ウエイト修正値Ｗ１、Ｗ２とし、送信アンテナの１番目の指向性制御ウエイト修正値は固定、すなわち、Ｗ１＝１とする。このとき、Ｗ２は次の式（３）が成り立つような値とすればよく、これより式（４）を得ることができる。
【００８４】
Ｃ２×Ｗ２＝−Ｃ１ ………（３）
Ｗ２＝−Ａ１／Ａ２×ｅｘｐ｛ｊ（θ１―θ２）｝ ………（４）
【００８５】
この値によって基地局１０００の指向性制御ウエイトを修正することにより、センサ局１１００における、基地局１０００からの特定帯域の信号レベルを小さくすることができる。すなわち、他システム端末３００（図５）への干渉を低減させることができる。
【００８６】
指向性制御ウエイト変調部１１０５は、指向性制御ウエイト生成部１１０４で求められた指向性制御ウエイト修正値を、基地局１０００へ送信するために変調する。
【００８７】
ＲＦ送信部１１０６は、指向性制御ウエイト変調部１１０５で変調されたデータにディジタルアナログ変換処理、無線周波数帯域へのアップコンバート処理等の無線送信処理を施す。無線処理後の信号は、送信アンテナ１１０７を介して送信する。
【００８８】
本実施の形態の構成を用いることによって、基地局１０００の送信アンテナ１０８の配置が不規則のために非特許文献１に記載されているような一般的な方法での指向性制御ウエイトの生成が困難な場合でも、的確な指向性制御ウエイトを生成することができるので、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明は、例えば、移動通信規格であるＩＭＴ−Ａｄｖａｎｃｅｄシステムと、固定衛星サービスシステムとの関係のように、一部の帯域を異種のシステム間で共用する無線システムに適用して好適である。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】移動通信システムの規格であるＩＭＴ−Ａｄｖａｎｃｅｄの通信帯域と、固定衛星サービス（ＦＳＳ）の使用帯域との関係を示す図
【図２】実施の形態１の基地局の構成例を示すブロック図
【図３】帯域割当の説明に供する図であり、図３Ａは全帯域割当の様子を示す図、図３Ｂは特定帯域割当の様子を示す図
【図４】実施の形態１の基地局による指向性制御の様子を示す図
【図５】実施の形態１の基地局による指向性制御の様子を示す図
【図６】実施の形態１の基地局の基本構成を示す図
【図７】実施の形態１による他の構成例を示す図
【図８】実施の形態２のシステム構成を示すブロック図
【図９】実施の形態３のシステム構成を示すブロック図
【図１０】実施の形態４の基地局の構成を示すブロック図
【図１１】実施の形態５の基地局の構成を示すブロック図
【図１２】通過域切替可能ＢＰＦ部の周波数特性を示す図
【図１３】実施の形態６のシステム構成を示すブロック図
【図１４】従来のアレイアンテナによる指向性制御を示す図であり、図１４Ａは構成例を示す図、図１４Ｂは指向性を示す図
【図１５】従来のアレイアンテナによる指向性制御を示す図
【図１６】従来の課題の説明に供する図
【符号の説明】
【００９１】
１００、４００、６００、８００、９００、１０００ 基地局
１０２、１０３ サブキャリアマッピング部
１０６ 指向性制御ウエイト生成及び乗算部
１０８、ＡＮ１、ＡＮ２ アンテナ
１２０ 重み付け部
５００ ビーコン送信局
７００ 位置推定局
１１００ センサ局
【特許請求の範囲】
【請求項１】
他システムで使用される特定帯域が含まれる送信帯域の信号を送信する基地局装置であって、
第１及び第２のアンテナと、
前記第１のアンテナに前記送信帯域の信号を割り当て、前記第２のアンテナに前記特定帯域の信号を割り当てる帯域割当手段と、
前記帯域割当手段によって前記第１及び第２のアンテナに割り当てられた信号を、アンテナ間で重み付けする重み付け手段と、
を具備する基地局装置。
【請求項２】
前記重み付け手段は、前記特定帯域の信号が、前記他システムの無線局が存在する方向にヌルが向くように重み付けを行う、
請求項１に記載の基地局装置。
【請求項３】
第１及び第２のアンテナと、
前記第１のアンテナに送信帯域の信号を割り当て、前記第２のアンテナに前記送信帯域中の一部の帯域の信号を割り当てる帯域割当手段と、
前記帯域割当手段によって前記第１及び第２のアンテナに割り当てられた信号を、アンテナ間で重み付けする重み付け手段と、
を有する基地局装置と、
前記基地局装置が属する無線通信システムと異なる異種の無線通信システムの無線局の近傍に設けられた送信無線局と、
を具備し、
前記基地局装置の前記重み付け手段は、前記送信無線局からの信号に基づいて、前記前記特定帯域の信号が、前記他システムの無線局が存在する方向にヌルが向くように重み付けを行う、
無線通信システム。
【請求項４】
前記送信無線局は、ビーコン信号を送信するビーコン送信局である、
請求項３に記載の無線通信システム。
【請求項５】
前記送信無線局は、ＧＰＳ情報を送信する、
請求項３に記載の無線通信システム。
【請求項６】
第１及び第２のアンテナと、
前記第１のアンテナに送信帯域の信号を割り当て、前記第２のアンテナに前記送信帯域中の一部の帯域の信号を割り当てる帯域割当手段と、
前記帯域割当手段によって前記第１及び第２のアンテナに割り当てられた信号を、アンテナ間で重み付けする重み付け手段と、
を有する基地局装置と、
前記基地局装置が属する無線通信システムと異なる異種の無線通信システムの無線局の近傍に設けられ、前記基地局装置から送信された信号の受信信号レベルを測定するセンサ局と、
を具備し、
前記基地局装置の前記重み付け手段は、前記センサ局からの信号に基づいて、前記特定帯域の信号が、前記他システムの無線局が存在する方向にヌルが向くように重み付けを行う、
無線通信システム。
【請求項７】
第１の帯域の信号を単一のアンテナから送信すると共に、前記第１の帯域の一部を形成している第２の帯域の信号を、前記単一のアンテナを含む複数のアンテナから送信するステップと、
前記第１の帯域の信号と、前記第２の帯域の信号とをアンテナ間で重み付けすることで、前記第２の帯域の信号の指向性を制御するステップと、
を含む無線送信方法。
【請求項１】
他システムで使用される特定帯域が含まれる送信帯域の信号を送信する基地局装置であって、
第１及び第２のアンテナと、
前記第１のアンテナに前記送信帯域の信号を割り当て、前記第２のアンテナに前記特定帯域の信号を割り当てる帯域割当手段と、
前記帯域割当手段によって前記第１及び第２のアンテナに割り当てられた信号を、アンテナ間で重み付けする重み付け手段と、
を具備する基地局装置。
【請求項２】
前記重み付け手段は、前記特定帯域の信号が、前記他システムの無線局が存在する方向にヌルが向くように重み付けを行う、
請求項１に記載の基地局装置。
【請求項３】
第１及び第２のアンテナと、
前記第１のアンテナに送信帯域の信号を割り当て、前記第２のアンテナに前記送信帯域中の一部の帯域の信号を割り当てる帯域割当手段と、
前記帯域割当手段によって前記第１及び第２のアンテナに割り当てられた信号を、アンテナ間で重み付けする重み付け手段と、
を有する基地局装置と、
前記基地局装置が属する無線通信システムと異なる異種の無線通信システムの無線局の近傍に設けられた送信無線局と、
を具備し、
前記基地局装置の前記重み付け手段は、前記送信無線局からの信号に基づいて、前記前記特定帯域の信号が、前記他システムの無線局が存在する方向にヌルが向くように重み付けを行う、
無線通信システム。
【請求項４】
前記送信無線局は、ビーコン信号を送信するビーコン送信局である、
請求項３に記載の無線通信システム。
【請求項５】
前記送信無線局は、ＧＰＳ情報を送信する、
請求項３に記載の無線通信システム。
【請求項６】
第１及び第２のアンテナと、
前記第１のアンテナに送信帯域の信号を割り当て、前記第２のアンテナに前記送信帯域中の一部の帯域の信号を割り当てる帯域割当手段と、
前記帯域割当手段によって前記第１及び第２のアンテナに割り当てられた信号を、アンテナ間で重み付けする重み付け手段と、
を有する基地局装置と、
前記基地局装置が属する無線通信システムと異なる異種の無線通信システムの無線局の近傍に設けられ、前記基地局装置から送信された信号の受信信号レベルを測定するセンサ局と、
を具備し、
前記基地局装置の前記重み付け手段は、前記センサ局からの信号に基づいて、前記特定帯域の信号が、前記他システムの無線局が存在する方向にヌルが向くように重み付けを行う、
無線通信システム。
【請求項７】
第１の帯域の信号を単一のアンテナから送信すると共に、前記第１の帯域の一部を形成している第２の帯域の信号を、前記単一のアンテナを含む複数のアンテナから送信するステップと、
前記第１の帯域の信号と、前記第２の帯域の信号とをアンテナ間で重み付けすることで、前記第２の帯域の信号の指向性を制御するステップと、
を含む無線送信方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２００９−１５９２９２（Ｐ２００９−１５９２９２Ａ）
【公開日】平成２１年７月１６日（２００９．７．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３３４９６８（Ｐ２００７−３３４９６８）
【出願日】平成１９年１２月２６日（２００７．１２．２６）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月１６日（２００９．７．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月２６日（２００７．１２．２６）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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