移動通信システム、基地局、中継装置、移動局
【課題】 適応アレーアンテナを利用した基地局において、中継装置のカバーエリアに存在する移動局のウェイト推定、ウェイト制御による処理量を削減する。
【解決手段】 中継装置が下り信号に自己を識別できる中継装置識別信号を重畳し、移動局が中継装置識別信号を検知すると共に上り信号の送信時に中継装置に関する情報を付加する。これによって、図に示す基地局は、信号処理部５６ａが上り信号の中に含まれる中継装置に関する情報を検知し、検知結果が移動局データベース６０に記憶される。そして、簡易化装置６１が移動局データベース６０の内容を確認し、同じ中継装置のカバーエリア内に存在する移動局群を選び出して、その中の所望の移動局についてのみ送受信のウェイト推定とウェイト制御を続けさせる。その他の移動局については、前記所望の移動局でのウェイト推定値をそのまま適用させてウェイト推定の処理を停止させる。
【解決手段】 中継装置が下り信号に自己を識別できる中継装置識別信号を重畳し、移動局が中継装置識別信号を検知すると共に上り信号の送信時に中継装置に関する情報を付加する。これによって、図に示す基地局は、信号処理部５６ａが上り信号の中に含まれる中継装置に関する情報を検知し、検知結果が移動局データベース６０に記憶される。そして、簡易化装置６１が移動局データベース６０の内容を確認し、同じ中継装置のカバーエリア内に存在する移動局群を選び出して、その中の所望の移動局についてのみ送受信のウェイト推定とウェイト制御を続けさせる。その他の移動局については、前記所望の移動局でのウェイト推定値をそのまま適用させてウェイト推定の処理を停止させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、適応アレーアンテナを制御して通信を行う移動通信システム等に関し、特に、基地局と移動局が中継装置を介して適応アレーアンテナの指向性を適応制御しながら通信を行う移動通信システム、及びこの移動通信システムを構成する基地局、中継装置、移動局に関する。
【背景技術】
【０００２】
アレーアンテナとは、複数のアンテナ素子によりアンテナを構成し、各アンテナ素子に対してそれぞれ位相と振幅を調整する（以下、ウェイトを調整すると云う）ことにより所望のアンテナ指向性を実現するアンテナである。また、適応アレーアンテナ（アダプティブアレーアンテナとも云う）とは、アレーアンテナを構成する各アンテナ素子への調整を適応制御し、電波の到来方向を高い角度分解機能で推定して指向性を任意に制御するアンテナである。近年、移動通信システムへの適応アレーアンテナの導入についての検討が盛んに行われている。このような適応アレーアンテナを基地局に導入することにより、周波数利用効率の改善、移動局の送信電力の低減、および通信品質の向上などを実現することができる。
【０００３】
図１１は、適応アレーアンテナを用いた従来の基地局の受信部分の構成を示すブロック図である。つまり、この図は、基地局が受信を行うときに適応アレーアンテナを用いた場合の従来の構成の一例をしている。この例では、説明を簡単にするために、アンテナ素子数が２個でユーザの収容人数が２人の場合の基地局を示している。基地局の受信に関する部分は、アンテナ素子５００ａ、５００ｂ、増幅器５０１ａ、５０１ｂ、ミキサ５０２ａ、５０２ｂ、直交復調器５０３ａ、５０３ｂ、および受信ベースバンド部５１０ａ、５１０ｂを含んだ構成となっている。さらに、受信ベースバンド部５１０ａ、５１０ｂは、それぞれ二つのウェイト調整器を有するウェイト調整部５２０ａ、５２０ｂ、受信信号の信号処理を行う信号処理部５２１ａ、５２１ｂ、およびウェイト調整部５２０ａ、５２０ｂのウェイトを適応制御するウェイト推定部５２３ａ、５２３ｂを含んだ構成となっている。
【０００４】
まず、移動局（図示せず）から送信された信号はアンテナ素子５００ａ、５００ｂで受信される。そして、受信された信号はそれぞれ増幅器５０１ａ、５０１ｂで増幅され、ミキサ５０２ａ、５０２ｂでＩＦ周波数帯にダウンコンバートされる。さらに、ダウンコンバートされたＩＦ信号は直交復調器５０３ａ、５０３ｂによって直交復調されてベースバンド信号を出力する。基地局がカバーする範囲に２人のユーザが存在すると仮定すると、各ユーザからの受信信号は受信ベースバンド部５１０ａ、５１０ｂで各々処理が行われる。以下の説明では、“ユーザ１”は受信ベースバンド部５１０ａで処理され、“ユーザ２”は受信ベースバンド部５１０ｂで処理されるものとする。
【０００５】
このとき、各ユーザが存在する場所によって、アンテナ素子５００ａ、５００ｂで受信される受信信号は位相及び振幅に違いが生じる。また、ウェイト調整部５２０ａは、ユーザ１との通信品質がよくなるように、すなわち、ユーザ１からの受信信号が強まるかユーザ１に対する干渉信号を抑圧するように、各アンテナ素子からの受信信号に対してウェイト調整を行う。さらに、信号処理部５２１ａはウェイト調整された信号から受信処理を行うと共に、ウェイト推定部５２３ａを用いてウェイト調整部５２０ａのウェイト調整量が最適となるように適応制御を行う。適応制御の方法については、ＲＬＳ（Recursive Least Square：最小二乗）アルゴリズムやＬＭＳ（Least Mean Square：二乗平均）アルゴリズムなどを用いて行う方法が知られている。
【０００６】
ユーザ２の動作についても前述と同様であり、受信ベースバンド部５１０ｂ内のウェイト調整部５２０ｂ、信号処理部５２１ｂ、及びウェイト推定部５２３ｂによってユーザ２に対する通信品質がよくなるような適応制御を行う。
【０００７】
図１２は、適応アレーアンテナを用いた従来の基地局の送信部分の構成を示すブロック図である。つまり、この図は、基地局が送信を行うときに適応アレーアンテナを用いた場合の従来の構成の一例をしている。図１２を用いて基地局の送信における適応アレーアンテナの利用例について説明する。尚、この場合もユーザ数は２人とし、ユーザ１を送信ベースバンド部５３０ａで、ユーザ２を送信ベースバンド部５３０ｂで処理するものとして説明する。
【０００８】
まず、信号処理部５４１ａがユーザ１への送信信号を出力し、ウェイト調整部５４０ａによってユーザ１に対する通信品質がよくなるようにウェイトを調整し、任意のアンテナ指向性を実現するベースバンド信号を出力する。ユーザ２についても同様であり、送信ベースバンド部５３０ｂ内の信号処理部５４１ｂおよびウェイト調整部５４０ｂにより、アンテナ指向性を実現するベースバンド信号を出力する。送信ベースバンド部５３０ａ、５３０ｂから出力されたベースバンド信号は、アンテナ素子ごとに合成され、直交変調器５０７ａ、５０７ｂで直交変調され、さらにミキサ５０６ａ、５０６ｂで無線周波数帯にアップコンバートされた後、アンプ５０５ａ、５０５ｂで増幅されてアンテナ素子５００ａ、５００ｂからそれぞれ送信される。
【０００９】
ウェイト調整部５４０ａ、５４０ｂで調整するウェイトについては、指向性制御を行うウェイト制御部５４３ａ、５４３ｂが、それぞれ、信号処理部５４１ａ、５４１ｂからの情報によって決定する。基地局からの送信における適応アレー制御の方法については、ＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access：時間分割多元接続）通信方式では移動局からの上り信号で推定したウェイト推定値を利用することが方法の一つとして考えられている。また、ＦＤＭＡ（Frequency Division Multiple Access：周波数分割多元接続）など他の方式においては、移動局が下り受信信号の品質についての情報を基地局に返すフィードバック制御によってウェイトを決定するなどの方法が知られている。
【００１０】
適応アレーアンテナのウェイトの推定方法については多くの検討が行われていて種々報告されている。例えば、アルゴリズムのパラメータを環境に応じて逐次変化させ、様々な伝搬環境においてもウェイト推定の性能が低下しないようにする技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【００１１】
一方、移動通信においては、建物の中や地下街など基地局との電波の送受が困難な場所に中継装置を設置し、通話エリアを拡大する方法が知られている。図１３は従来の中継装置の動作を示す概念図であり、図１４は従来の中継装置の構成を示すブロック図である。したがって、図１３及び図１４を用いて中継装置の動作を説明する。
【００１２】
図１３において、基地局６００から送信された電波は中継装置６１０によって受信・増幅され、本来は基地局６００からの電波が届き難いカバーエリア６１５へ中継装置６１０を介して再送信する。したがって、カバーエリア６１５の中に存在する移動局６２０ａ〜６２０ｅは、中継装置６１０から再送信される電波によって基地局６００からの送信信号を受信することができる。逆に、移動局６２０ａ〜６２０ｅから基地局６００に対して通信を行う場合は、移動局６２０ａ〜６２０ｅが電波を送信し、中継装置６１０はその電波を受信・増幅した後に基地局６００に対して再送信するという順序で行われる。
【００１３】
次に、図１４に示すような中継装置６１０の構成を簡易的に表したブロック図を用いて、中継装置６１０の動作を説明する。中継装置６１０は、基地局に対して電波を送受するためのアンテナ６５０と、移動局に対しての電波を送受するアンテナ６５１と、基地局から移動局への信号を増幅するアンプ６７０と、移動局から基地局への信号を増幅するアンプ６７１と、アンテナを送受信で共用するためのデュプレクサ６６０、６６１から構成される。ここでは、ＦＤＭＡ方式を想定してデュプレクサを用いているが、ＴＤＭＡ方式の場合であってもデュプレクサをスイッチに置き換えることで同様の働きをする。
【００１４】
図１４から明らかなように、中継装置６１０の構成は比較的簡易であるので、中継装置６１０は、基地局の増設あるいは小型基地局を設置するほどのコストをかけずに、安価に通話エリアを拡大する手段として用いられる。特に、移動体通信の高周波化により、屋内や地下街などが通話圏外になり易くなることが予想される場合は、中継装置６１０はその解決手段の一つとして期待されている。また、一般的に中継装置６１０は、位置が固定され、基地局６００との通信状態が良くなるようにアンテナ６５０は設置される。
【特許文献１】特開２００３−２６４４８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、適応アレーアンテナを用いた基地局については、ユーザ（つまり、移動局）ごとにウェイト制御を行っており、ユーザの収容数が増えるにしたがって処理量が増加する。したがって、基地局のユーザ収容数が多くなるとその基地局の処理量は膨大なものとなる。すなわち、前記の例ではユーザ数を２人として説明したが、実際にはさらに多数のユーザが基地局を利用するために、図１１のウェイト推定部５２３ａ、５２３ｂや図１２のウェイト制御部５４３ａ、５４３ｂはユーザの数だけ必要となり、結果的に、基地局の受信ベースバンド部５１０ａ、５１０ｂや送信ベースバンド部５３０ａ、５３０ｂの処理量が膨大になってしまう。
【００１６】
また、移動局が中継装置を介して基地局と通信を行っている場合、複数の移動局が中継装置のカバーエリア内にあったとしても、基地局は各々の移動局に対してウェイト制御を行うことになる。ただ、実際には、図１３に示すように中継装置６１０を介して通信を行っているため、移動局６２０ａ〜６２０ｅに対する基地局６００のウェイト制御は全て同じになるべきであり、基地局６００がそれぞれの移動局６２０ａ〜６２０ｅに対してウェイト制御を行うことは無駄な制御となり、また基地局６００の処理量が増大してしまう要因となる。
【００１７】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、移動局が中継装置のカバーエリア内に存在していることを基地局が把握することによって、不必要なウェイト制御を削減することができるような移動通信システムと、この移動通信システムを構成する基地局、中継装置、移動局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】
【００１８】
本発明の移動通信システムは、少なくとも基地局、中継装置、及び移動局によって構成され、適応アレーアンテナを利用してアンテナの指向性を適応制御する移動通信システムであって、中継装置が、基地局から送信される信号を受信して再送信するときに自己の中継装置識別信号を付与する中継装置識別信号重畳手段を備え、移動局が、中継装置識別信号を検知する識別信号検知手段と、中継装置識別信号を検知した際にその中継装置識別信号に応じた中継装置の情報を基地局へ送信する中継装置情報報知手段とを備え、基地局が、中継装置情報報知手段が送信した中継装置の情報を検知する中継装置情報検知手段と、中継装置情報検知手段の検知結果から各々の中継装置とその中継範囲内に存在する移動局についての情報を記憶する移動局記憶手段と、移動局記憶手段の情報に基づいて同一の中継装置の中継範囲内に存在する移動局に対して行う指向性制御を簡易化する第１の指向性制御簡易化手段とを備えた構成を採る。
【００１９】
また、本発明の移動通信システムにおいては、前記基地局は、さらに、中継装置の場所とその中継装置との通信に最適なアンテナ指向性とを記憶する中継装置記憶手段と、各々の移動局との通信に適用している指向性情報と中継装置記憶手段に記憶されている指向性とを比較して、移動局が中継装置を介して通信しているか否かを判定する移動局状態監視手段と、移動局状態監視手段によって中継装置の中継範囲に存在すると判定された移動局に対して行う指向性制御を簡易化する第２の指向性制御簡易化手段と、第２の指向性制御簡易化手段によって指向性を制御されている移動局に対して任意の時間ごとに指向性を再確認させる状態変移確認手段とを備えた構成を採る。
【００２０】
また、本発明の移動通信システムにおいては、前記中継装置は、さらに、移動局からの上り信号を受信してベースバンド信号に変換する復号手段と、復号手段で復号された上り信号のそれぞれについてそれぞれ該当する中継装置の識別信号を多重にする中継装置識別信号多重手段と、中継装置識別信号多重手段の出力信号を変調して基地局へ再送信する変調手段とを備えた構成を採る。
【００２１】
また、本発明は、前記各発明の何れかに記載された移動通信システムに構成される基地局、中継装置、および移動局を提供することもできる。さらに、本発明は、前記各発明の何れかに記載された移動通信システムの機能を実現するソフトウェアを提供することもできる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の移動通信システムによれば、中継装置が下り信号に中継装置を識別できる識別信号を重畳し、移動局がその識別信号を検知すると共に上り信号の送信時に基地局に中継装置に関する情報を付加させる。さらに、基地局が上り信号の中に含まれる中継装置に関する情報を検知し、同じ中継装置のカバーエリア内に存在する移動局を選び出し、その中の所望の移動局についてのみ送受信のウェイト制御を行い、その他の移動局については所望の移動局でのウェイト制御値をそのまま用いるようにする。これにより、基地局はウェイト制御とウェイト推定に関する処理を削減することができる。
【００２３】
また、本発明の移動通信システムによれば、中継装置が基地局から見通しの位置にある場合は、あらかじめ各中継装置への通信に適用するウェイト制御値を記憶しておき、移動局に対するウェイト制御値が記憶されているウェイト制御値と相関が出た際には、移動局が中継装置のカバーエリアに存在するとみなし、あらかじめ設定した時間内はウェイト制御とウェイト推定を行わないようにする。これにより、基地局はウェイト制御とウェイト推定に関する処理を削減することができる。
【００２４】
また、本発明の移動通信システムによれば、中継装置が上り信号を増幅する際に中継装置を識別する識別信号を重畳する。これにより、基地局はウェイト制御とウェイト推定に関する処理を削減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明は、基地局と中継装置と移動局とによって構成され、適応アレーアンテナを用いて適応制御を行う移動通信システムであって、中継装置が下り信号に自己を識別できる識別信号を重畳し、移動局がその識別信号を検知すると共に上り信号の送信時に中継装置に関する情報を付加する。さらに、基地局が上り信号の中に含まれる中継装置に関する情報を検知して検知結果を記憶する。そして、基地局は、移動局のデータベースの内容を確認して、同一の中継装置のカバーエリア内に存在する移動局群を選び出す。その上で、基地局は、選び出した移動局の中の所望の移動局についてのみ送受信のウェイト推定・ウェイト制御を行ない、その他の移動局については所望の移動局でのウェイト制御値をそのまま用いる。このようにして、基地局が中継装置のカバーエリアに存在する移動局を認識して、必要のないウェイト推定やウェイト制御を省略することによって基地局の処理量を大幅に削減することができる。
【００２６】
以下、図面を参照して、適応アレーアンテナを用いた本発明における移動通信システムの実施の形態の幾つかを詳細に説明する。尚、以下に述べる各実施の形態に用いる図面において、同一の構成要素は同一の符号を付し、かつ重複する説明は可能な限り省略する。
【００２７】
＜実施の形態１＞
まず、図１乃至図６を用いて、本発明の実施の形態１における適応アレーアンテナを用いた移動通信システムについて説明する。図１は、本発明の実施の形態１の移動通信システムに適用される中継装置の一構成例を示すブロック図である。図１において、中継装置は、図示しない基地局との間で信号の送受信を行うアンテナ１と、アンテナ１が受信した基地局から移動局への信号（下り信号）を増幅するアンプ３と、中継装置を識別することができる中継局識別信号を出力する識別信号生成器４と、アンプ３の出力信号と識別信号生成器４の出力信号とを合成する合成器５と、合成器５の出力信号を移動局へ送信すると共にその移動局からの送信信号を受信するアンテナ７と、アンテナ７が受信した移動局の送信信号を増幅するアンプ８と、下り信号の増幅を行う系と移動局から基地局への信号（上り信号）の増幅を行う系のそれぞれでアンテナを共用するために用いるデュプレクサ２およびデュプレクサ６とを備えた構成となっている。尚、識別信号生成器４と合成器５とによって中継装置識別信号重畳手段が構成される。
【００２８】
尚、以下の説明は、基地局と移動局との通信においてＦＤＭＡ方式を用いることを想定しているが、デュプレクサ２、６をスイッチとすることでＴＤＭＡ方式に対応することもできる。
【００２９】
図２は、図１に示す中継装置から移動局に対して再送信される信号のスペクトラムである。つまり、この図は、図１に示した中継装置のアンテナ７から出力される信号のスペクトラムを示したものである。以下、図１に示す中継装置の動作について図２のスペクトラムを用いて説明する。図１に示す中継装置は、下り信号に中継装置自身を識別できる信号を重畳して信号の再送信を行うことを目的としている。識別信号生成器４は、このための識別信号を発生させるものであって、合成器５によって下り信号と識別信号との合成を行う。
【００３０】
アンテナ７からの出力信号のスペクトラムを示した図２の波形は、下り信号と識別信号との周波数の関係を示している。図２（ａ）は、下り信号にＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access：符号分割多元接続）方式やＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：直交周波数分割多重）方式などを用いて単一の周波数ｆｃで多ユーザへの通信を行う場合のスペクトラムである。信号２０は下り信号のスペクトラムであり、識別信号２１は下り信号２０とは異なる周波数ｆｄに重畳することによって干渉が起きないようにしている。
【００３１】
図２（ｂ）は、下り信号にＦＤＭＡ方式を用いている場合のスペクトラムである。特定の周波数帯２２に周波数の異なる複数の信号を発生させて下り通信を行っており、識別信号２１は周波数帯２２とは異なる周波数ｆｄに重畳させ、下り信号との干渉が起きないようにしている。
【００３２】
図２（ｃ）は図２（ａ）と同様に、下り信号にＣＤＭＡ方式やＯＦＤＭ方式などを用いて単一の周波数ｆｃで多ユーザへの通信を行う場合のスペクトラムであるが、識別信号２３を異なる周波数帯に重畳するのではなく、同一周波数帯ｆｃに重畳している点が異なる。図２（ｃ）では、図１の識別信号生成器４から出力される識別信号２３は符号拡散されており、下り信号と同一周波数帯に重畳していても、移動局が受信する際に逆拡散を行うことで、下り信号と識別信号とを分離することができる。
【００３３】
図３は、本発明の実施の形態１の移動通信システムに適用される中継装置の他の構成例を示すブロック図である。すなわち、図３は、図１に示した中継装置に対して、アンテナ１で受信した下り信号の検波を行う検波器１０と、検波器１０の検波結果に応じて識別信号生成器４の出力をＯＮ／ＯＦＦ制御するスイッチ１１とを追加したものである。このような構成により、中継装置は識別信号を常時重畳しているだけでなく、下り信号に対応した任意のタイミング（タイムスロット）でのみ識別信号を重畳することもできる。このようにして、中継装置が下り信号に識別信号を多重することにより、移動局が中継装置を識別できるようにしている。
【００３４】
次に、移動局の動作について説明する。図４は、本発明の実施の形態１の移動通信システムに適用される移動局の構成を示すブロック図である。尚、図４では、主に移動局の受信に関わる部分の構成を示している。図４に示す移動局は、中継装置を介して基地局と通信を行うアンテナ３０と、アンプ３１と、ミキサ３２と、帯域制限フィルタ３３と、直交復調器３４と、ベースバンド処理部（中継装置情報報知手段）３６と、識別信号検知器（識別信号検知手段）３５とを備えた構成となっている。
【００３５】
図４に示す移動局が中継装置のカバーエリアに存在する場合は、移動局が受信する信号は、前述の図２で示すような下り信号に識別信号を重畳したものとなる。移動局は、下り信号を受信する際に中継装置で重畳された識別信号を検知する。したがって、図４に示す移動局は、アンテナ３０が中継装置から送信されて来る下り信号を受信した後にアンプ３１で増幅し、さらにミキサ３２によってＩＦ周波数帯にダウンコンバートした後、帯域制限フィルタ３３で不要な周波数成分を除去して、直交復調器３４によってベースバンド信号を得る。直交復調器３４で得られるベースバンド信号には、音声やデータあるいは基地局と移動局間でやり取りされる制御チャンネルが含まれており、ベースバンド処理部３６は信号処理によってそれらの情報を取り出す。
【００３６】
また、ベースバンド処理部３６は帯域制限フィルタ３３の入力信号の一部を取り出して識別信号検知器３５へ入力する。すると、識別信号検知器３５は、図２の識別信号２１あるいは識別信号２３を検知し、識別信号２１、２３に含まれる中継装置に関する情報を解読することで、どの中継装置からの信号を受信しているかをベースバンド処理部３６へ報知する。尚、図２（ａ）あるいは図２（ｂ）のように、下り信号とは異なる周波数帯に識別信号２１を重畳した場合は、図４に示す移動局の帯域制限フィルタ３３は識別信号２１を抑圧するように設計しておくことが望ましい。これにより、本来、基地局と移動局との通信においては不要である識別信号を抑圧することができるので、通信品質の劣化を防ぐことが可能となる。
【００３７】
また、図２（ｃ）のように、識別信号が下り信号と同じ周波数帯に符号拡散されて重畳されている場合は、移動局の受信回路の一部から信号を取り出して識別信号検波器３５で検知する方法ではなく、ベースバンド処理部３６自身が逆拡散を行って識別信号を検知することもできる。当然ではあるが、中継装置のカバーエリア外では、移動局は識別信号を受信することはなく、移動局は基地局と直接通信を行っているものと認識することができる。以上のような動作により、移動局は、どの中継装置からの信号を受信しているかを認識することが可能となる。
【００３８】
また、移動局は、中継装置からの識別信号を検知した場合は、その旨を基地局に報知するように動作する。具体的には、上り信号の制御チャンネルの一部に中継装置に関する情報を付加する。移動局から基地局へ送信された上り信号は、図１または図３に示す中継装置を介して基地局へ到達する。つまり、アンテナ７で移動局の上り信号を受信し、デュプレクサ６を介してアンプ８で増幅し、さらにデュプレクサ２を介してアンテナ１から基地局へ再送信されることになる。
【００３９】
次に、基地局の動作について説明する。図５は、本発明の実施の形態１の移動通信システムに適用される、適応アレーアンテナを用いた基地局の主に受信部分の構成を示すブロック図である。図５に示す基地局は、アンテナ素子４０ａ、４０ｂと、アンテナ素子４０ａ、４０ｂで受信した上り信号を増幅するアンプ４１ａ、４１ｂと、アンプ４１ａ、４１ｂの出力信号をＩＦ周波数帯にダウンコンバートするミキサ４２ａ、４２ｂと、ミキサ４２ａ、４２ｂから出力されるＩＦ信号を直交復調しベースバンド信号を出力する直交復調器４３ａ、４３ｂと、直交復調器４３ａ、４３ｂの出力信号のウェイトを制御し移動局からの音声、データ、制御チャンネル信号を得る受信ベースバンド部５０ａ、５０ｂと、各移動局がどの中継装置のカバーエリア内にいるかについて記憶する移動局データベース（移動局記憶手段）６０と、任意の移動局に対するウェイト制御と他の移動局に対するウェイト制御を共通化する簡易化装置（第１の指向性制御簡易化手段）６１とを備えた構成となっている。
【００４０】
さらに、受信ベースバンド部５０ａ、５０ｂは、各アンテナ素子４０ａ、４０ｂから入力される信号に対してウェイトを調整するウェイト調整部５５ａ、５５ｂと、ウェイト調整部５５ａ、５５ｂの出力信号に対して受信処理を行う信号処理部（中継装置情報検知手段）５６ａ、５６ｂと、信号処理部５６ａ、５６ｂの受信情報をもとにウェイト調整部５５ａ、５５ｂのウェイト制御量を推定するウェイト推定部５７ａ、５７ｂとを備えた構成となっている。
【００４１】
移動局が中継装置のカバーエリアに存在しない場合は、従来例と同様に信号処理部５６ａ、５６ｂおよびウェイト推定部５７ａ、５７ｂが、それぞれの移動局に対して、ＲＬＳやＬＭＳなどの適応制御アルゴリズムを用いてアンテナの指向性を制御する。
【００４２】
実施の形態１では、移動局が中継装置のカバーエリア内に存在する場合は、各々の受信ベースバンド部５０ａ、５０ｂが、それぞれの移動局に対して適応制御アルゴリズムを用いるのではなく、どれか一つの受信ベースバンド部が導いたウェイト制御値をその他の受信ベースバンド部においても使用するようにする。以下、図５を用いてこの動作を説明する。
【００４３】
まず、移動局からの上り信号中に含まれる中継装置の情報を信号処理部５６ａ、５６ｂが検知する。次に、信号処理部５６ａ、５６ｂは、どの移動局がどの中継装置のカバーエリアに存在するかという情報（以下、当該情報という）を移動局データベース６０に対して報知し、移動局データベース６０は当該情報を保存する。さらに、簡易化装置６１は、移動局データベース６０に記憶されている当該情報を確認し、同じ中継装置のカバーエリア内に複数の移動局が存在していないか否かを確認する。同じ中継装置のカバーエリアに存在する移動局（以下、当該移動局という）が複数存在する場合は、簡易化装置６１は、当該移動局についての受信処理を行っている受信ベースバンド部（以下、当該ベースバンド部という）を特定し、当該受信ベースバンド部のウェイト推定部に情報を伝達することで、任意の一つだけのウェイト推定部を動作させ、他のウェイト推定部はウェイト推定を行わずに動作し続けているウェイト推定部の推定結果をそのまま用いるようにする。
【００４４】
次に、基地局の動作を具体的に説明する。ユーザ１およびユーザ２が中継装置のカバーエリアに存在し、それぞれユーザ１を受信ベースバンド部５０ａ、ユーザ２を受信ベースバンド部５０ｂが受信処理を行っているものとして基地局の動作を説明する。信号処理部５６ａは、ユーザ１が中継装置のカバーエリアに存在していることを移動局からの上り信号中に含まれる制御チャンネルから検知し、その検知情報を移動局データベース６０に対して報知する。同様に、信号処理部５６ｂは、ユーザ２が中継装置のカバーエリアに存在することを検知して移動局データベース６０に対して検知情報を報知する。
【００４５】
また、簡易化装置６１は、移動局データベース６０に記憶されている移動局とその移動局との通信に用いられている中継装置について調査し、ユーザ１の移動局とユーザ２の移動局が同じ中継装置のカバーエリア内にいることと、ユーザ１の受信処理を受信ベースバンド部５０ａ、ユーザ２の受信処理を受信ベースバンド部５０ｂがそれぞれ行っていることを認識する。ユーザ１とユーザ２に対する通信は、基地局から見て同じ中継装置に対して行っているので、処理すべきウェイト制御は同じでよい。このため、簡易化装置６１は、ユーザ２に対してウェイト推定を行っているウェイト推定部５７ｂに、ユーザ２に対するウェイト推定を行わないように報知する。また同時に、簡易化装置６１は、ユーザ１に対するウェイト推定値をウェイト推定部５７ａから読み取り、ウェイト推定部５７ｂに推定値を報知する。ウェイト推定部５７ｂは、ウェイト推定部５７ａの推定値をそのまま使用する。以上の動作により、受信ベースバンド部５０ｂは、ユーザ２におけるウェイト推定を行う必要がなくなり、受信ベースバンド部５０ｂにおける処理量を低減することができる。
【００４６】
また、簡易化装置６１は、移動局データベースの内容確認を続けることで、移動局が中継装置のカバーエリアの外に出た際や通信が終了した際には、各受信ベースバンド部がウェイト推定を通常どおり再開するように各ウェイト推定部へ指示を出す。ユーザ２の移動局が中継装置のカバーエリア外に出たときは、まず、信号処理部５６ｂが、ユーザ２の移動局からの上り信号に含まれる制御チャンネルからその旨を検知する。
【００４７】
次に、信号処理部５６ｂは、移動局データベース６０にユーザ２が中継装置のカバーエリア外に出たことを報知する。簡易化装置６１は、移動局データベース６０の内容から、ユーザ１とユーザ２が同じウェイト制御で対応できなくなったことを判定し、ウェイト推定部５７ｂに対して、ユーザ２に対するウェイト推定を再開するように指示を出す。また、ユーザ１の移動局が中継装置のカバーエリア外に出るか、あるいは通信を終了した場合は、信号処理部５６ａが、ユーザ１からの上り信号に含まれる制御チャンネルからその旨を検知し、移動局データベース６０に報知する。
【００４８】
尚、簡易化装置６１は、ユーザ２に対するウェイト制御をユーザ１のウェイト制御値で行わせていたため、ユーザ２に対するウェイト制御を再開させる必要があると判断する。このとき、簡易化装置６１は、ウェイト推定部５７ｂに対してウェイト推定処理の再開についての指示を出す。仮に、第３のユーザであるユーザ３が中継装置のカバーエリアに存在している場合には、ユーザ２とユーザ３のいずれかがウェイト推定を行ない、残りの一方は同じウェイト推定値を使うようにする。
【００４９】
次に、基地局から移動局に対して下り通信を行う場合のウェイト制御について説明する。図６は、本発明の実施の形態１の移動通信システムに適用される、適応アレーアンテナを用いた基地局の主に送信部分の構成を示すブロック図である。図５と同じ動作を行う構成要素については同一の符号を付し説明を省略する。図６に示す基地局は、送信信号に対するベースバンド処理を行う送信ベースバンド部８０ａ、８０ｂと、送信信号の直交変調を行う直交変調器７２ａ、７２ｂと、直交変調器７２ａ、７２ｂの出力信号をＲＦ周波数帯にアップコンバートするミキサ７１ａ、７１ｂと、ミキサ７１ａ、７１ｂの出力信号を増幅するアンプ７０ａ、７０ｂと、アンテナ素子４０ａ、４０ｂとを備える構成となっている。また、送信ベースバンド部８０ａ、８０ｂは、送信する信号の生成などを行う信号処理部８６ａ、８６ｂと、任意の指向性で送信信号を送出するためのウェイト制御を行うウェイト制御部８７ａ、８７ｂと、ウェイト制御部８７ａ、８７ｂの制御により各アンテナ素子に対応するベースバンド信号のウェイトを調整するウェイト調整部８５ａ、８５ｂとを備えた構成となっている。尚、移動局データベース６０および簡易化装置６１は、図５に示したものと同一である。
【００５０】
移動局が中継装置のカバーエリア内に存在しない場合は、前述の従来の移動局と同様に、各送信ベースバンド部８０ａ、８０ｂがそれぞれの移動局に対して移動局の受信品質が良くなるようにウェイト制御を行う。移動局が中継装置のカバーエリア内に存在する場合は、前述の図５のように、受信の信号処理部５６ａ、５６ｂが検知して移動局データベース６０にその情報が記憶される。また、図６の簡易化装置６１は、前述の受信の時と同様に、同じ中継装置のカバーエリア内に存在する移動局とその移動局に対する送信処理を行っている送信ベースバンド部を特定する。簡易化装置６１は、同じ中継装置のカバーエリア内に存在する移動局については、任意の１つのウェイト制御値を他の送信ベースバンド部でも使うようにし、それ以外のウェイト制御部については動作をしないようにする。
【００５１】
以下、具体的な例として、中継装置のカバーエリアにユーザ１とユーザ２が存在し、ユーザ１は送信ベースバンド部８０ａが処理し、ユーザ２は送信ベースバンド８０ｂが処理しているものと仮定して説明する。前述のように、基地局が移動局からの上り信号を受信することにより、簡易化装置６１はどの中継装置のカバーエリアにどのユーザの移動局が存在するかを把握している。今、送信ベースバンド部８０ａと送信ベースバンド部８０ｂが、同じ中継装置のカバーエリア内の移動局にそれぞれ通信を行っているので、簡易化装置６１はウェイト制御部８７ａからはウェイト制御値を読み出し、ウェイト制御部８７ｂに対してはウェイト制御の停止を指示すると共にウェイト制御部８７ａから読み出したウェイト制御値を報知して、送信ベースバンド部８０ａと同じウェイト制御を行うように指示する。また、ユーザ２が中継装置のカバーエリア内から出た場合には、やはり前述の受信時と同様に簡易化装置６１がその旨を検知し、ウェイト制御部８７ｂに対してウェイト制御を再開するように指示を出す。ユーザ１が通話を終了した場合についても、ウェイト制御部８７ｂにウェイト制御を再開するように指示を出す。
【００５２】
以上説明したように、本発明の適応アレーアンテナを用いた移動通信システムは、中継装置が下り信号に中継装置を識別できる識別信号を重畳し、移動局が識別信号を検知すると共に上り信号送信時に基地局に対して中継装置に関する情報を付加させる。さらに、基地局は上り信号中に含まれる中継装置に関する情報を検知し、同じ中継装置のカバーエリア内に存在する移動局を選び出し、その中の任意の移動局についてのみ送受信のウェイト制御を行ない、その他の移動局については任意の移動局でのウェイト制御値をそのまま用いるようにしている。
【００５３】
このように、本発明の実施の形態１の適応アレーアンテナを用いた移動通信システムによれば、同じ中継装置のカバーエリアに存在する移動局について、それぞれの移動局に対してウェイト制御を行う必要がなくなるため、基地局におけるウェイト制御やウェイト推定に関する処理を削減することができる。また、本発明の移動通信システムは、同一の中継装置のカバーエリア内に存在する移動局の数が多いほど、処理量削減の効果が大きくなる。
【００５４】
尚、ウェイト推定を行う移動局の数は、各中継装置のカバーエリア内で一台に必ずしも限定する必要はなく、任意の複数台のウェイト推定を行ってもよい。また、移動局が中継装置のカバーエリアに存在する時間についても調べ、任意の時間が経過していない場合は、ウェイト推定を簡易化しないようにしてもよい。このことにより、カバーエリアの境界に存在するユーザ（移動局）に対して、ウェイト推定の簡易化を行う／行わないの処理モードが頻繁に切り替わらないようにして、通信制御の品質を向上させることができる。
【００５５】
また、任意の人数以上の移動局が中継装置のカバーエリアに存在しない場合については、効果があまり大きくないために、ウェイト推定の簡易化処理を行わないように設定してもよい。尚、中継装置に対するウェイト制御値が一定でよいような場合（例えば、見通しで通信できる場合など）については、中継装置のカバーエリアに存在する移動局に対するウェイト推定は全て行わないようにして、既知であるウェイト制御値をそのユーザ（移動局）に適用するようにしてもよい。
【００５６】
また、基地局から見て、中継装置からの到来波の方向が一定の場合（例えば、基地局と中継装置が見通しで通信できる場合など）においては、中継装置のカバーエリア内に存在する移動局の数が増えてくると、中継装置のカバーエリア以外の移動局あるいは他の中継装置に対して通信の強い干渉波となってしまう。このため、中継装置のカバーエリアに存在する移動局の数が任意の数以上になった場合には、その中継装置以外の通信に際して当該中継装置の方向にヌルが発生するようにあらかじめ設定しておくことで、その中継装置のカバーエリア外の移動局に対する通信品質を高めることができる。
【００５７】
＜実施の形態２＞
次に、図７、図８を用いて、本発明の実施の形態２における適応アレーアンテナを用いた移動通信システムについて説明する。図７は、本発明の実施の形態２の移動通信システムに適用される、適応アレーアンテナを用いた基地局の主に受信部分の構成を示すブロック図である。図７の基地局では、図５で説明した基地局と同一の構成要素については同一の符号を付し、重複する説明は省略する。図７に示す基地局は、図５と同じように受信を行う無線部分と、受信ベースバンド処理部５０ａ、５０ｂと、基地局の周辺に位置する中継装置の位置およびその中継装置と通信を行うための最適なウェイト制御値を記憶している中継装置データベース（中継装置記憶手段）９２と、受信ベースバンド部５０ａ、５０ｂから報知される各移動局に対して行っているウェイト制御値を監視する移動局状態監視器（移動局状態監視手段）９０と、移動局状態監視器９０に状態監視のタイミングを報知するタイマ９１と、任意のウェイト推定部の推定を停止させ、他のウェイト推定部の推定値を任意のウェイト推定部に適用させる簡易化装置（第２の指向性制御簡易化手段）９５とを備えた構成となっている。尚、図７の簡易化装置（第２の指向性制御簡易化手段）９５は図５の簡易化装置（第１の指向性制御簡易化手段）６１と共通にすることができる。また、タイマ９１とウェイト推定部５７ａ、５７ｂとによって状態変移確認手段が構成される。
【００５８】
図８は、本発明の実施の形態２の移動通信システムに適用される、適応アレーアンテナを用いた基地局の主に送信部分の構成を示すブロック図である。図８における移動局状態監視器９０と簡易化装置９５は図７に示したものと同じである。図８では中継装置データベース９２とタイマ９１の記載は省略されているが図７と同様に機能しているものとする。
【００５９】
本発明の実施の形態２における適応アレーアンテナを用いた移動通信システムは、中継装置と移動局に特別な仕組みを必要とせずに基地局のウェイト推定処理を削減できる点が第１の実施の形態と異なる。このため、本実施の形態の基地局では、移動局からの上り信号から、その移動局が中継装置のカバーエリアの中に存在するかどうかを判定する。ただし、実施の形態２については、基地局と中継装置が見通しで通信できる場合に限る。
【００６０】
以下、実施の形態２における基地局の動作について図７、図８を参照して説明する。図７において、基地局は、アンテナ素子４０ａ、４０ｂによって上り信号を受信し、前述の実施の形態１と同様に直交復調器４３ａ、４３ｂでベースバンド信号を得て、受信ベースバンド部５０ａ、５０ｂにおいて受信信号のウェイト推定、ウェイト制御および移動局から送信された音声、データ、制御チャンネルの再生を行う。
【００６１】
このとき、基地局と中継装置の間には遮蔽物がなく、見通しで通信できる場合は、フェージングの影響を受け難く、基地局が中継装置に対して行うウェイト制御値は一定となる。実施の形態２における基地局は、基地局から見通しで通信できる中継装置の位置とその中継装置との通信に適用するウェイト制御値が、中継装置データベース９２にあらかじめ記憶されている。また、移動局状態監視器９０は、受信ベースバンド部５０ａ、５０ｂがそれぞれ適用しているウェイト制御値を監視し、中継装置データベース９２に記録されている中継装置のウェイト制御値との相関を確認する。
【００６２】
ここで、受信ベースバンド部５０ａ、５０ｂの何れかが行っているウェイト制御値が任意の時間以上に亘って変化がなく、さらに中継装置データベース９２に記憶されているウェイト制御値と相関があれば、その移動局は中継装置のカバーエリア内に存在すると推測することができる。なぜなら、中継装置のカバーエリアの中に移動局が存在している場合は、基地局と直接通信を行っているのはその中継装置となるので、基地局が推定するウェイト制御値が大きく変化することはなくなるが、移動局が中継装置のカバーエリアに存在しない場合については、必ずしも基地局と見通しの位置に存在することはなく（現実的には、むしろ見通しとなることの方が少ない）、ウェイト推定値は変化し続けることになる。また、見通しとなる中継装置に対するウェイト制御値をあらかじめ記憶させていることから、ウェイト制御値を比較することでその中継装置に対して通信を行っているのか移動局に対して通信を行っているのかを判別することが可能となる。
【００６３】
次に、移動局状態監視器９０は、移動局の状態情報を簡易化装置９５に報知する。簡易化装置９５は移動局状態監視器９０からの情報を受けると、その移動局を処理している受信ベースバンド部５０ｎ（ｎは任意の系の番号）のウェイト推定部５７ｎのウェイト推定を停止させ、ウェイト制御値を固定する。このようにすることによって基地局はウェイト推定を行う必要がなくなるので処理量の削減が行うことができる。
【００６４】
但し、移動局が中継装置のカバーエリアから外に出てしまう可能性もあるため、任意の時間ごとにウェイト推定部５７ｎのウェイト推定を再実行させる必要がある。再実行させる時間間隔については、タイマ９１が生成するタイミングに従う。簡易化装置９５がそのタイミングに従ってウェイト推定部５７ｎのウェイト推定を再度実行させ、その結果が中継装置データベース９２に記憶されている当該中継装置に対するウェイト制御値と相関がある場合については、再びウェイト推定部５７ｎのウェイト推定を停止させる。反対に、ウェイト推定の結果が中継装置データベース９２に記憶されているウェイト推定値と違ってきた場合は、当該移動局が中継装置のカバーエリア外に出たものと判定し、ウェイト推定を行い続けるようにする。
【００６５】
次に、基地局からの送信について図８を用いて説明する。移動局状態監視器９０と簡易化装置９５は、前述の受信処理のときと同じ構成要素であり、移動局がどの中継装置のカバーエリア内に存在するかを把握している。図７の受信の時と同様に、中継装置が基地局から見通しの位置にある場合は、フェージングの影響が小さいために、基地局から中継装置への送信を行うためのウェイト制御値は一定である。また、中継装置データベース９２には、見通し位置に存在する中継装置の場所と通信に適したウェイト制御値が記憶されているため、送信においても、当該移動局へのウェイト制御を行うウェイト制御部８７ｎ（ｎは任意の系の番号）に、該当するウェイト制御値を適用することで送信指向性が最適になる。また、受信ベースバンド処理によって移動局が中継装置のカバーエリアの外に出たことを検出した場合は、送信時においてもウェイト制御部８７ｎの機能を再開させる。
【００６６】
このように、本発明の実施の形態２の適応アレーアンテナを用いた移動通信システムによれば、中継装置が基地局から見通しの位置にある場合には、移動局に対して行うウェイト推定、ウェイト制御を任意の時間に亘って行わないようにするために、基地局ベースバンド部のウェイト推定、ウェイト制御に関する処理を削減することができる。
【００６７】
＜実施の形態３＞
次に、図９、図１０を用いて、本発明の実施の形態３における適応アレーアンテナを用いた移動通信システムについて説明する。図９は、本発明の実施の形態３の移動通信システムに適用される中継装置の構成を示すブロック図である。図９に示す中継装置は、基地局と通信を行うためのアンテナ１００と、下り信号の増幅を行うアンプ１０２と、中継装置のカバーエリアに存在する移動局との通信を行うアンテナ１０４と、移動局からの上り信号を増幅するアンプ１１０と、アンプ１１０の出力信号をＩＦ周波数帯にダウンコンバートするミキサ１１１と、ミキサ１１１の出力信号を直交復調しベースバンド信号を出力する直交復調器（復号手段）１１２と、直交復調器１１２の出力ベースバンド信号に信号処理を行ない、移動局からの上り信号を解析し中継装置の識別信号を重畳させる信号処理部（中継装置識別信号多重手段）１１５と、中継装置の識別信号が重畳されたベースバンド信号に直交変調を行う直交変調器（変調手段）１２０と、直交変調器１２０の出力信号をＲＦ周波数帯にアップコンバートするミキサ１２１と、ミキサ１２１の出力信号を増幅するアンプ１２２と、下り信号を増幅する系と上り信号を増幅する系とでアンテナ１００およびアンテナ１０４を共用するためのデュプレクサ１０１、１０３とを備えた構成となっている。
【００６８】
実施の形態３では、基地局と移動局との間の通信をＦＤＭＡ方式で行うことを想定しているが、ＴＤＭＡ方式であった場合はデュプレクサ１０１、１０３をスイッチに置き換えることで同じ効果を得ることができる。
【００６９】
実施の形態３における適応アレーアンテナを用いた移動通信システムでは、移動局に特別な仕組みを必要としないことが実施の形態１と異なる点である。この実施の形態では、移動局からの上り信号を一旦中継装置においてベースバンド信号に戻し、制御チャンネルに中継局の識別信号を重畳させる。基地局における働きについては、実施の形態１と同様であるのでその説明は省略する。
【００７０】
以下、実施の形態３の中継装置の動作について図９を用いて説明する。まず、実施の形態３の中継装置は、下り信号に対する処理は前述の従来の中継装置と同様であり、基地局からの信号をアンテナ１００で受信し、アンプ１０２で増幅した後にアンテナ１０４から移動局に対して再送信を行う。
【００７１】
実施の形態３の中継装置は、上り信号を扱う際には中継装置識別信号を重畳するように動作する。まず、アンテナ１０４が複数の移動局からの上り信号を受信する。受信した信号はアンプ１１０で増幅され、ミキサ１１１でＩＦ周波数帯にダウンコンバートされた後、直交復調器１１２によってベースバンド信号に戻される。信号処理部１１５は得られたベースバンド信号を解析し、各移動局の制御チャンネルに中継装置を識別できる識別信号を重畳する。
【００７２】
ここで、信号処理部１１５の中の動作について図１０を用いて説明する。図１０は、本発明の実施の形態３における中継装置の信号処理の働きを示すブロック図である。図１０に示す信号処理部１１５は、上り信号のベースバンド信号を入力し移動局ごとの信号を分離する信号分配器１３０と、各移動局のベースバンド信号を再生する信号再生部１３１ａ〜１３１ｎと、中継装置を識別できる識別信号を生成する識別信号生成器１３５と、信号再生部１３１ａ〜１３１ｎが再生した各移動局のベースバンド信号に識別信号を重畳する合成器１３２ａ〜１３２ｎと、合成器１３２ａ〜１３２ｎの出力信号を合成する信号多重器１３８とを備えた構成となっている。
【００７３】
直交復調器１１２の出力ベースバンド信号は、複数の移動局からの信号が合成されたものであるため、信号分配器１３０で信号を分配し、信号再生部１３１ａ〜１３１ｎで各移動局からの信号を個別に再生する。それぞれ移動局からの信号の制御チャンネルに、合成器１３２ａ〜１３２ｎで中継装置の識別信号を加える。識別信号を重畳した信号を基地局へ再送信するために、信号多重器１３８が信号を合成して直交変調器１２０へ出力する。すると、直交変調器１２０は、信号処理部１１５の出力信号に直交変調を行ない、ミキサ１２１でＲＦ周波数帯へアップコンバートし、アンプ１２２で増幅した後にアンテナ１００によって基地局へ上り信号を送信する。
【００７４】
以上の動作により、中継装置から基地局に送信される上り信号は、移動局ごとに中継装置を識別できる信号が含まれていることになる。つまり、本発明の実施の形態１で説明したものと同じ上り信号が基地局では受信されることになる。また、実施の形態３における基地局の働きは実施の形態１と同様であるので、適応アレーアンテナを用いた移動通信システムとしては、実施の形態１と同じ効果が得られることになる。
【００７５】
以上説明したように、実施の形態３では、中継装置が上り信号を増幅する際に中継装置を識別する識別信号を重畳することによって、移動局に特別な機能を持たせることなく、実施の形態１同等の効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
以上説明したように、本発明に係る移動通信システムは、基地局が中継装置のカバーエリアに存在する移動局を認識し、必要のないウェイト推定およびウェイト制御を省略させることによって基地局の処理量を大幅に削減することができるので、通信品質レベルの高い移動通信システムを構築して通信インフラの分野に応用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の実施の形態１の移動通信システムに適用される中継装置の一構成例を示すブロック図
【図２】図１に示す中継装置から移動局に対して再送信される信号のスペクトラム
【図３】本発明の実施の形態１の移動通信システムに適用される中継装置の他の構成例を示すブロック図
【図４】本発明の実施の形態１の移動通信システムに適用される移動局の構成を示すブロック図
【図５】本発明の実施の形態１の移動通信システムに適用される、適応アレーアンテナを用いた基地局の主に受信部分の構成を示すブロック図
【図６】本発明の実施の形態１の移動通信システムに適用される、適応アレーアンテナを用いた基地局の主に送信部分の構成を示すブロック図
【図７】本発明の実施の形態２の移動通信システムに適用される、適応アレーアンテナを用いた基地局の主に受信部分の構成を示すブロック図
【図８】本発明の実施の形態２の移動通信システムに適用される、適応アレーアンテナを用いた基地局の主に送信部分の構成を示すブロック図
【図９】本発明の実施の形態３の移動通信システムに適用される中継装置の構成を示すブロック図
【図１０】本発明の実施の形態３における中継装置の信号処理の働きを示すブロック図
【図１１】適応アレーアンテナを用いた従来の基地局の受信部分の構成を示すブロック図
【図１２】適応アレーアンテナを用いた従来の基地局の送信部分の構成を示すブロック図
【図１３】従来の中継装置の動作を示す概念図
【図１４】従来の中継装置の構成を示すブロック図
【符号の説明】
【００７８】
１、７、３０、１００、１０４ アンテナ
２、６、１０１、１０３ デュプレクサ
３、８、３１、４１ａ、４１ｂ、７０ａ、７０ｂ、１０２、１１０、１２２ アンプ
４ 識別信号生成器
５ 合成器
１０ 検波器
１１ スイッチ
２０ 下り信号
２１、２３ 識別信号
２２ 下り信号の周波数帯
３２、４２ａ、４２ｂ、７１ａ、７１ｂ、１１１、１２１ ミキサ
３３ 帯域制限フィルタ
３４、４３ａ、４３ｂ、７２ａ、７２ｂ、１１２ 直交復調器
３５ 識別信号検知器
３６ ベースバンド処理部
４０ａ、４０ｂ アンテナ素子
５０ａ、５０ｂ 受信ベースバンド部
５５ａ、５５ｂ、８５ａ、８５ｂ ウェイト調整部
５６ａ、５６ｂ、８６ａ、８６ｂ、１１５ 信号処理部
５７ａ、５７ｂ ウェイト推定部
６０ 移動局データベース
６１ 簡易化装置
８０ａ、８０ｂ 送信ベースバンド部
８７ａ、８７ｂ ウェイト制御部
９０ 移動局状態監視器
９１ タイマ
９２ 中継装置データベース
９５ 簡易化装置
１２０ 直交変調器
１３０ 信号分配器
１３１ａ〜１３１ｎ 信号再生部
１３２ａ〜１３２ｎ 合成器
１３５ 識別信号生成器
１３８ 信号多重器
５００ａ、５００ｂ アンテナ素子
５０１ａ、５０１ｂ、５０５ａ、５０５ｂ、６７０、６７１ アンプ
５０２ａ、５０２ｂ、５０６ａ、５０６ｂ ミキサ
５０３ａ、５０３ｂ、５０７ａ、５０７ｂ 直交復調器
５１０ａ、５１０ｂ 受信ベースバンド部
５２０ａ、５２０ｂ、５４０ａ、５４０ｂ ウェイト調整部
５２１ａ、５２１ｂ、５４１ａ、５４１ｂ 信号処理部
５２３ａ、５２３ｂ ウェイト推定部
５３０ａ、５３０ｂ 送信ベースバンド部
５４３ａ、５４３ｂ ウェイト制御部
６００ 基地局
６１０ 中継装置
６１５ 中継装置のカバーエリア
６２０ａ〜６２０ｅ 移動局
６５０、６５１ アンテナ
６６０、６６１ デュプレクサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、適応アレーアンテナを制御して通信を行う移動通信システム等に関し、特に、基地局と移動局が中継装置を介して適応アレーアンテナの指向性を適応制御しながら通信を行う移動通信システム、及びこの移動通信システムを構成する基地局、中継装置、移動局に関する。
【背景技術】
【０００２】
アレーアンテナとは、複数のアンテナ素子によりアンテナを構成し、各アンテナ素子に対してそれぞれ位相と振幅を調整する（以下、ウェイトを調整すると云う）ことにより所望のアンテナ指向性を実現するアンテナである。また、適応アレーアンテナ（アダプティブアレーアンテナとも云う）とは、アレーアンテナを構成する各アンテナ素子への調整を適応制御し、電波の到来方向を高い角度分解機能で推定して指向性を任意に制御するアンテナである。近年、移動通信システムへの適応アレーアンテナの導入についての検討が盛んに行われている。このような適応アレーアンテナを基地局に導入することにより、周波数利用効率の改善、移動局の送信電力の低減、および通信品質の向上などを実現することができる。
【０００３】
図１１は、適応アレーアンテナを用いた従来の基地局の受信部分の構成を示すブロック図である。つまり、この図は、基地局が受信を行うときに適応アレーアンテナを用いた場合の従来の構成の一例をしている。この例では、説明を簡単にするために、アンテナ素子数が２個でユーザの収容人数が２人の場合の基地局を示している。基地局の受信に関する部分は、アンテナ素子５００ａ、５００ｂ、増幅器５０１ａ、５０１ｂ、ミキサ５０２ａ、５０２ｂ、直交復調器５０３ａ、５０３ｂ、および受信ベースバンド部５１０ａ、５１０ｂを含んだ構成となっている。さらに、受信ベースバンド部５１０ａ、５１０ｂは、それぞれ二つのウェイト調整器を有するウェイト調整部５２０ａ、５２０ｂ、受信信号の信号処理を行う信号処理部５２１ａ、５２１ｂ、およびウェイト調整部５２０ａ、５２０ｂのウェイトを適応制御するウェイト推定部５２３ａ、５２３ｂを含んだ構成となっている。
【０００４】
まず、移動局（図示せず）から送信された信号はアンテナ素子５００ａ、５００ｂで受信される。そして、受信された信号はそれぞれ増幅器５０１ａ、５０１ｂで増幅され、ミキサ５０２ａ、５０２ｂでＩＦ周波数帯にダウンコンバートされる。さらに、ダウンコンバートされたＩＦ信号は直交復調器５０３ａ、５０３ｂによって直交復調されてベースバンド信号を出力する。基地局がカバーする範囲に２人のユーザが存在すると仮定すると、各ユーザからの受信信号は受信ベースバンド部５１０ａ、５１０ｂで各々処理が行われる。以下の説明では、“ユーザ１”は受信ベースバンド部５１０ａで処理され、“ユーザ２”は受信ベースバンド部５１０ｂで処理されるものとする。
【０００５】
このとき、各ユーザが存在する場所によって、アンテナ素子５００ａ、５００ｂで受信される受信信号は位相及び振幅に違いが生じる。また、ウェイト調整部５２０ａは、ユーザ１との通信品質がよくなるように、すなわち、ユーザ１からの受信信号が強まるかユーザ１に対する干渉信号を抑圧するように、各アンテナ素子からの受信信号に対してウェイト調整を行う。さらに、信号処理部５２１ａはウェイト調整された信号から受信処理を行うと共に、ウェイト推定部５２３ａを用いてウェイト調整部５２０ａのウェイト調整量が最適となるように適応制御を行う。適応制御の方法については、ＲＬＳ（Recursive Least Square：最小二乗）アルゴリズムやＬＭＳ（Least Mean Square：二乗平均）アルゴリズムなどを用いて行う方法が知られている。
【０００６】
ユーザ２の動作についても前述と同様であり、受信ベースバンド部５１０ｂ内のウェイト調整部５２０ｂ、信号処理部５２１ｂ、及びウェイト推定部５２３ｂによってユーザ２に対する通信品質がよくなるような適応制御を行う。
【０００７】
図１２は、適応アレーアンテナを用いた従来の基地局の送信部分の構成を示すブロック図である。つまり、この図は、基地局が送信を行うときに適応アレーアンテナを用いた場合の従来の構成の一例をしている。図１２を用いて基地局の送信における適応アレーアンテナの利用例について説明する。尚、この場合もユーザ数は２人とし、ユーザ１を送信ベースバンド部５３０ａで、ユーザ２を送信ベースバンド部５３０ｂで処理するものとして説明する。
【０００８】
まず、信号処理部５４１ａがユーザ１への送信信号を出力し、ウェイト調整部５４０ａによってユーザ１に対する通信品質がよくなるようにウェイトを調整し、任意のアンテナ指向性を実現するベースバンド信号を出力する。ユーザ２についても同様であり、送信ベースバンド部５３０ｂ内の信号処理部５４１ｂおよびウェイト調整部５４０ｂにより、アンテナ指向性を実現するベースバンド信号を出力する。送信ベースバンド部５３０ａ、５３０ｂから出力されたベースバンド信号は、アンテナ素子ごとに合成され、直交変調器５０７ａ、５０７ｂで直交変調され、さらにミキサ５０６ａ、５０６ｂで無線周波数帯にアップコンバートされた後、アンプ５０５ａ、５０５ｂで増幅されてアンテナ素子５００ａ、５００ｂからそれぞれ送信される。
【０００９】
ウェイト調整部５４０ａ、５４０ｂで調整するウェイトについては、指向性制御を行うウェイト制御部５４３ａ、５４３ｂが、それぞれ、信号処理部５４１ａ、５４１ｂからの情報によって決定する。基地局からの送信における適応アレー制御の方法については、ＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access：時間分割多元接続）通信方式では移動局からの上り信号で推定したウェイト推定値を利用することが方法の一つとして考えられている。また、ＦＤＭＡ（Frequency Division Multiple Access：周波数分割多元接続）など他の方式においては、移動局が下り受信信号の品質についての情報を基地局に返すフィードバック制御によってウェイトを決定するなどの方法が知られている。
【００１０】
適応アレーアンテナのウェイトの推定方法については多くの検討が行われていて種々報告されている。例えば、アルゴリズムのパラメータを環境に応じて逐次変化させ、様々な伝搬環境においてもウェイト推定の性能が低下しないようにする技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【００１１】
一方、移動通信においては、建物の中や地下街など基地局との電波の送受が困難な場所に中継装置を設置し、通話エリアを拡大する方法が知られている。図１３は従来の中継装置の動作を示す概念図であり、図１４は従来の中継装置の構成を示すブロック図である。したがって、図１３及び図１４を用いて中継装置の動作を説明する。
【００１２】
図１３において、基地局６００から送信された電波は中継装置６１０によって受信・増幅され、本来は基地局６００からの電波が届き難いカバーエリア６１５へ中継装置６１０を介して再送信する。したがって、カバーエリア６１５の中に存在する移動局６２０ａ〜６２０ｅは、中継装置６１０から再送信される電波によって基地局６００からの送信信号を受信することができる。逆に、移動局６２０ａ〜６２０ｅから基地局６００に対して通信を行う場合は、移動局６２０ａ〜６２０ｅが電波を送信し、中継装置６１０はその電波を受信・増幅した後に基地局６００に対して再送信するという順序で行われる。
【００１３】
次に、図１４に示すような中継装置６１０の構成を簡易的に表したブロック図を用いて、中継装置６１０の動作を説明する。中継装置６１０は、基地局に対して電波を送受するためのアンテナ６５０と、移動局に対しての電波を送受するアンテナ６５１と、基地局から移動局への信号を増幅するアンプ６７０と、移動局から基地局への信号を増幅するアンプ６７１と、アンテナを送受信で共用するためのデュプレクサ６６０、６６１から構成される。ここでは、ＦＤＭＡ方式を想定してデュプレクサを用いているが、ＴＤＭＡ方式の場合であってもデュプレクサをスイッチに置き換えることで同様の働きをする。
【００１４】
図１４から明らかなように、中継装置６１０の構成は比較的簡易であるので、中継装置６１０は、基地局の増設あるいは小型基地局を設置するほどのコストをかけずに、安価に通話エリアを拡大する手段として用いられる。特に、移動体通信の高周波化により、屋内や地下街などが通話圏外になり易くなることが予想される場合は、中継装置６１０はその解決手段の一つとして期待されている。また、一般的に中継装置６１０は、位置が固定され、基地局６００との通信状態が良くなるようにアンテナ６５０は設置される。
【特許文献１】特開２００３−２６４４８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、適応アレーアンテナを用いた基地局については、ユーザ（つまり、移動局）ごとにウェイト制御を行っており、ユーザの収容数が増えるにしたがって処理量が増加する。したがって、基地局のユーザ収容数が多くなるとその基地局の処理量は膨大なものとなる。すなわち、前記の例ではユーザ数を２人として説明したが、実際にはさらに多数のユーザが基地局を利用するために、図１１のウェイト推定部５２３ａ、５２３ｂや図１２のウェイト制御部５４３ａ、５４３ｂはユーザの数だけ必要となり、結果的に、基地局の受信ベースバンド部５１０ａ、５１０ｂや送信ベースバンド部５３０ａ、５３０ｂの処理量が膨大になってしまう。
【００１６】
また、移動局が中継装置を介して基地局と通信を行っている場合、複数の移動局が中継装置のカバーエリア内にあったとしても、基地局は各々の移動局に対してウェイト制御を行うことになる。ただ、実際には、図１３に示すように中継装置６１０を介して通信を行っているため、移動局６２０ａ〜６２０ｅに対する基地局６００のウェイト制御は全て同じになるべきであり、基地局６００がそれぞれの移動局６２０ａ〜６２０ｅに対してウェイト制御を行うことは無駄な制御となり、また基地局６００の処理量が増大してしまう要因となる。
【００１７】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、移動局が中継装置のカバーエリア内に存在していることを基地局が把握することによって、不必要なウェイト制御を削減することができるような移動通信システムと、この移動通信システムを構成する基地局、中継装置、移動局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】
【００１８】
本発明の移動通信システムは、少なくとも基地局、中継装置、及び移動局によって構成され、適応アレーアンテナを利用してアンテナの指向性を適応制御する移動通信システムであって、中継装置が、基地局から送信される信号を受信して再送信するときに自己の中継装置識別信号を付与する中継装置識別信号重畳手段を備え、移動局が、中継装置識別信号を検知する識別信号検知手段と、中継装置識別信号を検知した際にその中継装置識別信号に応じた中継装置の情報を基地局へ送信する中継装置情報報知手段とを備え、基地局が、中継装置情報報知手段が送信した中継装置の情報を検知する中継装置情報検知手段と、中継装置情報検知手段の検知結果から各々の中継装置とその中継範囲内に存在する移動局についての情報を記憶する移動局記憶手段と、移動局記憶手段の情報に基づいて同一の中継装置の中継範囲内に存在する移動局に対して行う指向性制御を簡易化する第１の指向性制御簡易化手段とを備えた構成を採る。
【００１９】
また、本発明の移動通信システムにおいては、前記基地局は、さらに、中継装置の場所とその中継装置との通信に最適なアンテナ指向性とを記憶する中継装置記憶手段と、各々の移動局との通信に適用している指向性情報と中継装置記憶手段に記憶されている指向性とを比較して、移動局が中継装置を介して通信しているか否かを判定する移動局状態監視手段と、移動局状態監視手段によって中継装置の中継範囲に存在すると判定された移動局に対して行う指向性制御を簡易化する第２の指向性制御簡易化手段と、第２の指向性制御簡易化手段によって指向性を制御されている移動局に対して任意の時間ごとに指向性を再確認させる状態変移確認手段とを備えた構成を採る。
【００２０】
また、本発明の移動通信システムにおいては、前記中継装置は、さらに、移動局からの上り信号を受信してベースバンド信号に変換する復号手段と、復号手段で復号された上り信号のそれぞれについてそれぞれ該当する中継装置の識別信号を多重にする中継装置識別信号多重手段と、中継装置識別信号多重手段の出力信号を変調して基地局へ再送信する変調手段とを備えた構成を採る。
【００２１】
また、本発明は、前記各発明の何れかに記載された移動通信システムに構成される基地局、中継装置、および移動局を提供することもできる。さらに、本発明は、前記各発明の何れかに記載された移動通信システムの機能を実現するソフトウェアを提供することもできる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の移動通信システムによれば、中継装置が下り信号に中継装置を識別できる識別信号を重畳し、移動局がその識別信号を検知すると共に上り信号の送信時に基地局に中継装置に関する情報を付加させる。さらに、基地局が上り信号の中に含まれる中継装置に関する情報を検知し、同じ中継装置のカバーエリア内に存在する移動局を選び出し、その中の所望の移動局についてのみ送受信のウェイト制御を行い、その他の移動局については所望の移動局でのウェイト制御値をそのまま用いるようにする。これにより、基地局はウェイト制御とウェイト推定に関する処理を削減することができる。
【００２３】
また、本発明の移動通信システムによれば、中継装置が基地局から見通しの位置にある場合は、あらかじめ各中継装置への通信に適用するウェイト制御値を記憶しておき、移動局に対するウェイト制御値が記憶されているウェイト制御値と相関が出た際には、移動局が中継装置のカバーエリアに存在するとみなし、あらかじめ設定した時間内はウェイト制御とウェイト推定を行わないようにする。これにより、基地局はウェイト制御とウェイト推定に関する処理を削減することができる。
【００２４】
また、本発明の移動通信システムによれば、中継装置が上り信号を増幅する際に中継装置を識別する識別信号を重畳する。これにより、基地局はウェイト制御とウェイト推定に関する処理を削減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明は、基地局と中継装置と移動局とによって構成され、適応アレーアンテナを用いて適応制御を行う移動通信システムであって、中継装置が下り信号に自己を識別できる識別信号を重畳し、移動局がその識別信号を検知すると共に上り信号の送信時に中継装置に関する情報を付加する。さらに、基地局が上り信号の中に含まれる中継装置に関する情報を検知して検知結果を記憶する。そして、基地局は、移動局のデータベースの内容を確認して、同一の中継装置のカバーエリア内に存在する移動局群を選び出す。その上で、基地局は、選び出した移動局の中の所望の移動局についてのみ送受信のウェイト推定・ウェイト制御を行ない、その他の移動局については所望の移動局でのウェイト制御値をそのまま用いる。このようにして、基地局が中継装置のカバーエリアに存在する移動局を認識して、必要のないウェイト推定やウェイト制御を省略することによって基地局の処理量を大幅に削減することができる。
【００２６】
以下、図面を参照して、適応アレーアンテナを用いた本発明における移動通信システムの実施の形態の幾つかを詳細に説明する。尚、以下に述べる各実施の形態に用いる図面において、同一の構成要素は同一の符号を付し、かつ重複する説明は可能な限り省略する。
【００２７】
＜実施の形態１＞
まず、図１乃至図６を用いて、本発明の実施の形態１における適応アレーアンテナを用いた移動通信システムについて説明する。図１は、本発明の実施の形態１の移動通信システムに適用される中継装置の一構成例を示すブロック図である。図１において、中継装置は、図示しない基地局との間で信号の送受信を行うアンテナ１と、アンテナ１が受信した基地局から移動局への信号（下り信号）を増幅するアンプ３と、中継装置を識別することができる中継局識別信号を出力する識別信号生成器４と、アンプ３の出力信号と識別信号生成器４の出力信号とを合成する合成器５と、合成器５の出力信号を移動局へ送信すると共にその移動局からの送信信号を受信するアンテナ７と、アンテナ７が受信した移動局の送信信号を増幅するアンプ８と、下り信号の増幅を行う系と移動局から基地局への信号（上り信号）の増幅を行う系のそれぞれでアンテナを共用するために用いるデュプレクサ２およびデュプレクサ６とを備えた構成となっている。尚、識別信号生成器４と合成器５とによって中継装置識別信号重畳手段が構成される。
【００２８】
尚、以下の説明は、基地局と移動局との通信においてＦＤＭＡ方式を用いることを想定しているが、デュプレクサ２、６をスイッチとすることでＴＤＭＡ方式に対応することもできる。
【００２９】
図２は、図１に示す中継装置から移動局に対して再送信される信号のスペクトラムである。つまり、この図は、図１に示した中継装置のアンテナ７から出力される信号のスペクトラムを示したものである。以下、図１に示す中継装置の動作について図２のスペクトラムを用いて説明する。図１に示す中継装置は、下り信号に中継装置自身を識別できる信号を重畳して信号の再送信を行うことを目的としている。識別信号生成器４は、このための識別信号を発生させるものであって、合成器５によって下り信号と識別信号との合成を行う。
【００３０】
アンテナ７からの出力信号のスペクトラムを示した図２の波形は、下り信号と識別信号との周波数の関係を示している。図２（ａ）は、下り信号にＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access：符号分割多元接続）方式やＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：直交周波数分割多重）方式などを用いて単一の周波数ｆｃで多ユーザへの通信を行う場合のスペクトラムである。信号２０は下り信号のスペクトラムであり、識別信号２１は下り信号２０とは異なる周波数ｆｄに重畳することによって干渉が起きないようにしている。
【００３１】
図２（ｂ）は、下り信号にＦＤＭＡ方式を用いている場合のスペクトラムである。特定の周波数帯２２に周波数の異なる複数の信号を発生させて下り通信を行っており、識別信号２１は周波数帯２２とは異なる周波数ｆｄに重畳させ、下り信号との干渉が起きないようにしている。
【００３２】
図２（ｃ）は図２（ａ）と同様に、下り信号にＣＤＭＡ方式やＯＦＤＭ方式などを用いて単一の周波数ｆｃで多ユーザへの通信を行う場合のスペクトラムであるが、識別信号２３を異なる周波数帯に重畳するのではなく、同一周波数帯ｆｃに重畳している点が異なる。図２（ｃ）では、図１の識別信号生成器４から出力される識別信号２３は符号拡散されており、下り信号と同一周波数帯に重畳していても、移動局が受信する際に逆拡散を行うことで、下り信号と識別信号とを分離することができる。
【００３３】
図３は、本発明の実施の形態１の移動通信システムに適用される中継装置の他の構成例を示すブロック図である。すなわち、図３は、図１に示した中継装置に対して、アンテナ１で受信した下り信号の検波を行う検波器１０と、検波器１０の検波結果に応じて識別信号生成器４の出力をＯＮ／ＯＦＦ制御するスイッチ１１とを追加したものである。このような構成により、中継装置は識別信号を常時重畳しているだけでなく、下り信号に対応した任意のタイミング（タイムスロット）でのみ識別信号を重畳することもできる。このようにして、中継装置が下り信号に識別信号を多重することにより、移動局が中継装置を識別できるようにしている。
【００３４】
次に、移動局の動作について説明する。図４は、本発明の実施の形態１の移動通信システムに適用される移動局の構成を示すブロック図である。尚、図４では、主に移動局の受信に関わる部分の構成を示している。図４に示す移動局は、中継装置を介して基地局と通信を行うアンテナ３０と、アンプ３１と、ミキサ３２と、帯域制限フィルタ３３と、直交復調器３４と、ベースバンド処理部（中継装置情報報知手段）３６と、識別信号検知器（識別信号検知手段）３５とを備えた構成となっている。
【００３５】
図４に示す移動局が中継装置のカバーエリアに存在する場合は、移動局が受信する信号は、前述の図２で示すような下り信号に識別信号を重畳したものとなる。移動局は、下り信号を受信する際に中継装置で重畳された識別信号を検知する。したがって、図４に示す移動局は、アンテナ３０が中継装置から送信されて来る下り信号を受信した後にアンプ３１で増幅し、さらにミキサ３２によってＩＦ周波数帯にダウンコンバートした後、帯域制限フィルタ３３で不要な周波数成分を除去して、直交復調器３４によってベースバンド信号を得る。直交復調器３４で得られるベースバンド信号には、音声やデータあるいは基地局と移動局間でやり取りされる制御チャンネルが含まれており、ベースバンド処理部３６は信号処理によってそれらの情報を取り出す。
【００３６】
また、ベースバンド処理部３６は帯域制限フィルタ３３の入力信号の一部を取り出して識別信号検知器３５へ入力する。すると、識別信号検知器３５は、図２の識別信号２１あるいは識別信号２３を検知し、識別信号２１、２３に含まれる中継装置に関する情報を解読することで、どの中継装置からの信号を受信しているかをベースバンド処理部３６へ報知する。尚、図２（ａ）あるいは図２（ｂ）のように、下り信号とは異なる周波数帯に識別信号２１を重畳した場合は、図４に示す移動局の帯域制限フィルタ３３は識別信号２１を抑圧するように設計しておくことが望ましい。これにより、本来、基地局と移動局との通信においては不要である識別信号を抑圧することができるので、通信品質の劣化を防ぐことが可能となる。
【００３７】
また、図２（ｃ）のように、識別信号が下り信号と同じ周波数帯に符号拡散されて重畳されている場合は、移動局の受信回路の一部から信号を取り出して識別信号検波器３５で検知する方法ではなく、ベースバンド処理部３６自身が逆拡散を行って識別信号を検知することもできる。当然ではあるが、中継装置のカバーエリア外では、移動局は識別信号を受信することはなく、移動局は基地局と直接通信を行っているものと認識することができる。以上のような動作により、移動局は、どの中継装置からの信号を受信しているかを認識することが可能となる。
【００３８】
また、移動局は、中継装置からの識別信号を検知した場合は、その旨を基地局に報知するように動作する。具体的には、上り信号の制御チャンネルの一部に中継装置に関する情報を付加する。移動局から基地局へ送信された上り信号は、図１または図３に示す中継装置を介して基地局へ到達する。つまり、アンテナ７で移動局の上り信号を受信し、デュプレクサ６を介してアンプ８で増幅し、さらにデュプレクサ２を介してアンテナ１から基地局へ再送信されることになる。
【００３９】
次に、基地局の動作について説明する。図５は、本発明の実施の形態１の移動通信システムに適用される、適応アレーアンテナを用いた基地局の主に受信部分の構成を示すブロック図である。図５に示す基地局は、アンテナ素子４０ａ、４０ｂと、アンテナ素子４０ａ、４０ｂで受信した上り信号を増幅するアンプ４１ａ、４１ｂと、アンプ４１ａ、４１ｂの出力信号をＩＦ周波数帯にダウンコンバートするミキサ４２ａ、４２ｂと、ミキサ４２ａ、４２ｂから出力されるＩＦ信号を直交復調しベースバンド信号を出力する直交復調器４３ａ、４３ｂと、直交復調器４３ａ、４３ｂの出力信号のウェイトを制御し移動局からの音声、データ、制御チャンネル信号を得る受信ベースバンド部５０ａ、５０ｂと、各移動局がどの中継装置のカバーエリア内にいるかについて記憶する移動局データベース（移動局記憶手段）６０と、任意の移動局に対するウェイト制御と他の移動局に対するウェイト制御を共通化する簡易化装置（第１の指向性制御簡易化手段）６１とを備えた構成となっている。
【００４０】
さらに、受信ベースバンド部５０ａ、５０ｂは、各アンテナ素子４０ａ、４０ｂから入力される信号に対してウェイトを調整するウェイト調整部５５ａ、５５ｂと、ウェイト調整部５５ａ、５５ｂの出力信号に対して受信処理を行う信号処理部（中継装置情報検知手段）５６ａ、５６ｂと、信号処理部５６ａ、５６ｂの受信情報をもとにウェイト調整部５５ａ、５５ｂのウェイト制御量を推定するウェイト推定部５７ａ、５７ｂとを備えた構成となっている。
【００４１】
移動局が中継装置のカバーエリアに存在しない場合は、従来例と同様に信号処理部５６ａ、５６ｂおよびウェイト推定部５７ａ、５７ｂが、それぞれの移動局に対して、ＲＬＳやＬＭＳなどの適応制御アルゴリズムを用いてアンテナの指向性を制御する。
【００４２】
実施の形態１では、移動局が中継装置のカバーエリア内に存在する場合は、各々の受信ベースバンド部５０ａ、５０ｂが、それぞれの移動局に対して適応制御アルゴリズムを用いるのではなく、どれか一つの受信ベースバンド部が導いたウェイト制御値をその他の受信ベースバンド部においても使用するようにする。以下、図５を用いてこの動作を説明する。
【００４３】
まず、移動局からの上り信号中に含まれる中継装置の情報を信号処理部５６ａ、５６ｂが検知する。次に、信号処理部５６ａ、５６ｂは、どの移動局がどの中継装置のカバーエリアに存在するかという情報（以下、当該情報という）を移動局データベース６０に対して報知し、移動局データベース６０は当該情報を保存する。さらに、簡易化装置６１は、移動局データベース６０に記憶されている当該情報を確認し、同じ中継装置のカバーエリア内に複数の移動局が存在していないか否かを確認する。同じ中継装置のカバーエリアに存在する移動局（以下、当該移動局という）が複数存在する場合は、簡易化装置６１は、当該移動局についての受信処理を行っている受信ベースバンド部（以下、当該ベースバンド部という）を特定し、当該受信ベースバンド部のウェイト推定部に情報を伝達することで、任意の一つだけのウェイト推定部を動作させ、他のウェイト推定部はウェイト推定を行わずに動作し続けているウェイト推定部の推定結果をそのまま用いるようにする。
【００４４】
次に、基地局の動作を具体的に説明する。ユーザ１およびユーザ２が中継装置のカバーエリアに存在し、それぞれユーザ１を受信ベースバンド部５０ａ、ユーザ２を受信ベースバンド部５０ｂが受信処理を行っているものとして基地局の動作を説明する。信号処理部５６ａは、ユーザ１が中継装置のカバーエリアに存在していることを移動局からの上り信号中に含まれる制御チャンネルから検知し、その検知情報を移動局データベース６０に対して報知する。同様に、信号処理部５６ｂは、ユーザ２が中継装置のカバーエリアに存在することを検知して移動局データベース６０に対して検知情報を報知する。
【００４５】
また、簡易化装置６１は、移動局データベース６０に記憶されている移動局とその移動局との通信に用いられている中継装置について調査し、ユーザ１の移動局とユーザ２の移動局が同じ中継装置のカバーエリア内にいることと、ユーザ１の受信処理を受信ベースバンド部５０ａ、ユーザ２の受信処理を受信ベースバンド部５０ｂがそれぞれ行っていることを認識する。ユーザ１とユーザ２に対する通信は、基地局から見て同じ中継装置に対して行っているので、処理すべきウェイト制御は同じでよい。このため、簡易化装置６１は、ユーザ２に対してウェイト推定を行っているウェイト推定部５７ｂに、ユーザ２に対するウェイト推定を行わないように報知する。また同時に、簡易化装置６１は、ユーザ１に対するウェイト推定値をウェイト推定部５７ａから読み取り、ウェイト推定部５７ｂに推定値を報知する。ウェイト推定部５７ｂは、ウェイト推定部５７ａの推定値をそのまま使用する。以上の動作により、受信ベースバンド部５０ｂは、ユーザ２におけるウェイト推定を行う必要がなくなり、受信ベースバンド部５０ｂにおける処理量を低減することができる。
【００４６】
また、簡易化装置６１は、移動局データベースの内容確認を続けることで、移動局が中継装置のカバーエリアの外に出た際や通信が終了した際には、各受信ベースバンド部がウェイト推定を通常どおり再開するように各ウェイト推定部へ指示を出す。ユーザ２の移動局が中継装置のカバーエリア外に出たときは、まず、信号処理部５６ｂが、ユーザ２の移動局からの上り信号に含まれる制御チャンネルからその旨を検知する。
【００４７】
次に、信号処理部５６ｂは、移動局データベース６０にユーザ２が中継装置のカバーエリア外に出たことを報知する。簡易化装置６１は、移動局データベース６０の内容から、ユーザ１とユーザ２が同じウェイト制御で対応できなくなったことを判定し、ウェイト推定部５７ｂに対して、ユーザ２に対するウェイト推定を再開するように指示を出す。また、ユーザ１の移動局が中継装置のカバーエリア外に出るか、あるいは通信を終了した場合は、信号処理部５６ａが、ユーザ１からの上り信号に含まれる制御チャンネルからその旨を検知し、移動局データベース６０に報知する。
【００４８】
尚、簡易化装置６１は、ユーザ２に対するウェイト制御をユーザ１のウェイト制御値で行わせていたため、ユーザ２に対するウェイト制御を再開させる必要があると判断する。このとき、簡易化装置６１は、ウェイト推定部５７ｂに対してウェイト推定処理の再開についての指示を出す。仮に、第３のユーザであるユーザ３が中継装置のカバーエリアに存在している場合には、ユーザ２とユーザ３のいずれかがウェイト推定を行ない、残りの一方は同じウェイト推定値を使うようにする。
【００４９】
次に、基地局から移動局に対して下り通信を行う場合のウェイト制御について説明する。図６は、本発明の実施の形態１の移動通信システムに適用される、適応アレーアンテナを用いた基地局の主に送信部分の構成を示すブロック図である。図５と同じ動作を行う構成要素については同一の符号を付し説明を省略する。図６に示す基地局は、送信信号に対するベースバンド処理を行う送信ベースバンド部８０ａ、８０ｂと、送信信号の直交変調を行う直交変調器７２ａ、７２ｂと、直交変調器７２ａ、７２ｂの出力信号をＲＦ周波数帯にアップコンバートするミキサ７１ａ、７１ｂと、ミキサ７１ａ、７１ｂの出力信号を増幅するアンプ７０ａ、７０ｂと、アンテナ素子４０ａ、４０ｂとを備える構成となっている。また、送信ベースバンド部８０ａ、８０ｂは、送信する信号の生成などを行う信号処理部８６ａ、８６ｂと、任意の指向性で送信信号を送出するためのウェイト制御を行うウェイト制御部８７ａ、８７ｂと、ウェイト制御部８７ａ、８７ｂの制御により各アンテナ素子に対応するベースバンド信号のウェイトを調整するウェイト調整部８５ａ、８５ｂとを備えた構成となっている。尚、移動局データベース６０および簡易化装置６１は、図５に示したものと同一である。
【００５０】
移動局が中継装置のカバーエリア内に存在しない場合は、前述の従来の移動局と同様に、各送信ベースバンド部８０ａ、８０ｂがそれぞれの移動局に対して移動局の受信品質が良くなるようにウェイト制御を行う。移動局が中継装置のカバーエリア内に存在する場合は、前述の図５のように、受信の信号処理部５６ａ、５６ｂが検知して移動局データベース６０にその情報が記憶される。また、図６の簡易化装置６１は、前述の受信の時と同様に、同じ中継装置のカバーエリア内に存在する移動局とその移動局に対する送信処理を行っている送信ベースバンド部を特定する。簡易化装置６１は、同じ中継装置のカバーエリア内に存在する移動局については、任意の１つのウェイト制御値を他の送信ベースバンド部でも使うようにし、それ以外のウェイト制御部については動作をしないようにする。
【００５１】
以下、具体的な例として、中継装置のカバーエリアにユーザ１とユーザ２が存在し、ユーザ１は送信ベースバンド部８０ａが処理し、ユーザ２は送信ベースバンド８０ｂが処理しているものと仮定して説明する。前述のように、基地局が移動局からの上り信号を受信することにより、簡易化装置６１はどの中継装置のカバーエリアにどのユーザの移動局が存在するかを把握している。今、送信ベースバンド部８０ａと送信ベースバンド部８０ｂが、同じ中継装置のカバーエリア内の移動局にそれぞれ通信を行っているので、簡易化装置６１はウェイト制御部８７ａからはウェイト制御値を読み出し、ウェイト制御部８７ｂに対してはウェイト制御の停止を指示すると共にウェイト制御部８７ａから読み出したウェイト制御値を報知して、送信ベースバンド部８０ａと同じウェイト制御を行うように指示する。また、ユーザ２が中継装置のカバーエリア内から出た場合には、やはり前述の受信時と同様に簡易化装置６１がその旨を検知し、ウェイト制御部８７ｂに対してウェイト制御を再開するように指示を出す。ユーザ１が通話を終了した場合についても、ウェイト制御部８７ｂにウェイト制御を再開するように指示を出す。
【００５２】
以上説明したように、本発明の適応アレーアンテナを用いた移動通信システムは、中継装置が下り信号に中継装置を識別できる識別信号を重畳し、移動局が識別信号を検知すると共に上り信号送信時に基地局に対して中継装置に関する情報を付加させる。さらに、基地局は上り信号中に含まれる中継装置に関する情報を検知し、同じ中継装置のカバーエリア内に存在する移動局を選び出し、その中の任意の移動局についてのみ送受信のウェイト制御を行ない、その他の移動局については任意の移動局でのウェイト制御値をそのまま用いるようにしている。
【００５３】
このように、本発明の実施の形態１の適応アレーアンテナを用いた移動通信システムによれば、同じ中継装置のカバーエリアに存在する移動局について、それぞれの移動局に対してウェイト制御を行う必要がなくなるため、基地局におけるウェイト制御やウェイト推定に関する処理を削減することができる。また、本発明の移動通信システムは、同一の中継装置のカバーエリア内に存在する移動局の数が多いほど、処理量削減の効果が大きくなる。
【００５４】
尚、ウェイト推定を行う移動局の数は、各中継装置のカバーエリア内で一台に必ずしも限定する必要はなく、任意の複数台のウェイト推定を行ってもよい。また、移動局が中継装置のカバーエリアに存在する時間についても調べ、任意の時間が経過していない場合は、ウェイト推定を簡易化しないようにしてもよい。このことにより、カバーエリアの境界に存在するユーザ（移動局）に対して、ウェイト推定の簡易化を行う／行わないの処理モードが頻繁に切り替わらないようにして、通信制御の品質を向上させることができる。
【００５５】
また、任意の人数以上の移動局が中継装置のカバーエリアに存在しない場合については、効果があまり大きくないために、ウェイト推定の簡易化処理を行わないように設定してもよい。尚、中継装置に対するウェイト制御値が一定でよいような場合（例えば、見通しで通信できる場合など）については、中継装置のカバーエリアに存在する移動局に対するウェイト推定は全て行わないようにして、既知であるウェイト制御値をそのユーザ（移動局）に適用するようにしてもよい。
【００５６】
また、基地局から見て、中継装置からの到来波の方向が一定の場合（例えば、基地局と中継装置が見通しで通信できる場合など）においては、中継装置のカバーエリア内に存在する移動局の数が増えてくると、中継装置のカバーエリア以外の移動局あるいは他の中継装置に対して通信の強い干渉波となってしまう。このため、中継装置のカバーエリアに存在する移動局の数が任意の数以上になった場合には、その中継装置以外の通信に際して当該中継装置の方向にヌルが発生するようにあらかじめ設定しておくことで、その中継装置のカバーエリア外の移動局に対する通信品質を高めることができる。
【００５７】
＜実施の形態２＞
次に、図７、図８を用いて、本発明の実施の形態２における適応アレーアンテナを用いた移動通信システムについて説明する。図７は、本発明の実施の形態２の移動通信システムに適用される、適応アレーアンテナを用いた基地局の主に受信部分の構成を示すブロック図である。図７の基地局では、図５で説明した基地局と同一の構成要素については同一の符号を付し、重複する説明は省略する。図７に示す基地局は、図５と同じように受信を行う無線部分と、受信ベースバンド処理部５０ａ、５０ｂと、基地局の周辺に位置する中継装置の位置およびその中継装置と通信を行うための最適なウェイト制御値を記憶している中継装置データベース（中継装置記憶手段）９２と、受信ベースバンド部５０ａ、５０ｂから報知される各移動局に対して行っているウェイト制御値を監視する移動局状態監視器（移動局状態監視手段）９０と、移動局状態監視器９０に状態監視のタイミングを報知するタイマ９１と、任意のウェイト推定部の推定を停止させ、他のウェイト推定部の推定値を任意のウェイト推定部に適用させる簡易化装置（第２の指向性制御簡易化手段）９５とを備えた構成となっている。尚、図７の簡易化装置（第２の指向性制御簡易化手段）９５は図５の簡易化装置（第１の指向性制御簡易化手段）６１と共通にすることができる。また、タイマ９１とウェイト推定部５７ａ、５７ｂとによって状態変移確認手段が構成される。
【００５８】
図８は、本発明の実施の形態２の移動通信システムに適用される、適応アレーアンテナを用いた基地局の主に送信部分の構成を示すブロック図である。図８における移動局状態監視器９０と簡易化装置９５は図７に示したものと同じである。図８では中継装置データベース９２とタイマ９１の記載は省略されているが図７と同様に機能しているものとする。
【００５９】
本発明の実施の形態２における適応アレーアンテナを用いた移動通信システムは、中継装置と移動局に特別な仕組みを必要とせずに基地局のウェイト推定処理を削減できる点が第１の実施の形態と異なる。このため、本実施の形態の基地局では、移動局からの上り信号から、その移動局が中継装置のカバーエリアの中に存在するかどうかを判定する。ただし、実施の形態２については、基地局と中継装置が見通しで通信できる場合に限る。
【００６０】
以下、実施の形態２における基地局の動作について図７、図８を参照して説明する。図７において、基地局は、アンテナ素子４０ａ、４０ｂによって上り信号を受信し、前述の実施の形態１と同様に直交復調器４３ａ、４３ｂでベースバンド信号を得て、受信ベースバンド部５０ａ、５０ｂにおいて受信信号のウェイト推定、ウェイト制御および移動局から送信された音声、データ、制御チャンネルの再生を行う。
【００６１】
このとき、基地局と中継装置の間には遮蔽物がなく、見通しで通信できる場合は、フェージングの影響を受け難く、基地局が中継装置に対して行うウェイト制御値は一定となる。実施の形態２における基地局は、基地局から見通しで通信できる中継装置の位置とその中継装置との通信に適用するウェイト制御値が、中継装置データベース９２にあらかじめ記憶されている。また、移動局状態監視器９０は、受信ベースバンド部５０ａ、５０ｂがそれぞれ適用しているウェイト制御値を監視し、中継装置データベース９２に記録されている中継装置のウェイト制御値との相関を確認する。
【００６２】
ここで、受信ベースバンド部５０ａ、５０ｂの何れかが行っているウェイト制御値が任意の時間以上に亘って変化がなく、さらに中継装置データベース９２に記憶されているウェイト制御値と相関があれば、その移動局は中継装置のカバーエリア内に存在すると推測することができる。なぜなら、中継装置のカバーエリアの中に移動局が存在している場合は、基地局と直接通信を行っているのはその中継装置となるので、基地局が推定するウェイト制御値が大きく変化することはなくなるが、移動局が中継装置のカバーエリアに存在しない場合については、必ずしも基地局と見通しの位置に存在することはなく（現実的には、むしろ見通しとなることの方が少ない）、ウェイト推定値は変化し続けることになる。また、見通しとなる中継装置に対するウェイト制御値をあらかじめ記憶させていることから、ウェイト制御値を比較することでその中継装置に対して通信を行っているのか移動局に対して通信を行っているのかを判別することが可能となる。
【００６３】
次に、移動局状態監視器９０は、移動局の状態情報を簡易化装置９５に報知する。簡易化装置９５は移動局状態監視器９０からの情報を受けると、その移動局を処理している受信ベースバンド部５０ｎ（ｎは任意の系の番号）のウェイト推定部５７ｎのウェイト推定を停止させ、ウェイト制御値を固定する。このようにすることによって基地局はウェイト推定を行う必要がなくなるので処理量の削減が行うことができる。
【００６４】
但し、移動局が中継装置のカバーエリアから外に出てしまう可能性もあるため、任意の時間ごとにウェイト推定部５７ｎのウェイト推定を再実行させる必要がある。再実行させる時間間隔については、タイマ９１が生成するタイミングに従う。簡易化装置９５がそのタイミングに従ってウェイト推定部５７ｎのウェイト推定を再度実行させ、その結果が中継装置データベース９２に記憶されている当該中継装置に対するウェイト制御値と相関がある場合については、再びウェイト推定部５７ｎのウェイト推定を停止させる。反対に、ウェイト推定の結果が中継装置データベース９２に記憶されているウェイト推定値と違ってきた場合は、当該移動局が中継装置のカバーエリア外に出たものと判定し、ウェイト推定を行い続けるようにする。
【００６５】
次に、基地局からの送信について図８を用いて説明する。移動局状態監視器９０と簡易化装置９５は、前述の受信処理のときと同じ構成要素であり、移動局がどの中継装置のカバーエリア内に存在するかを把握している。図７の受信の時と同様に、中継装置が基地局から見通しの位置にある場合は、フェージングの影響が小さいために、基地局から中継装置への送信を行うためのウェイト制御値は一定である。また、中継装置データベース９２には、見通し位置に存在する中継装置の場所と通信に適したウェイト制御値が記憶されているため、送信においても、当該移動局へのウェイト制御を行うウェイト制御部８７ｎ（ｎは任意の系の番号）に、該当するウェイト制御値を適用することで送信指向性が最適になる。また、受信ベースバンド処理によって移動局が中継装置のカバーエリアの外に出たことを検出した場合は、送信時においてもウェイト制御部８７ｎの機能を再開させる。
【００６６】
このように、本発明の実施の形態２の適応アレーアンテナを用いた移動通信システムによれば、中継装置が基地局から見通しの位置にある場合には、移動局に対して行うウェイト推定、ウェイト制御を任意の時間に亘って行わないようにするために、基地局ベースバンド部のウェイト推定、ウェイト制御に関する処理を削減することができる。
【００６７】
＜実施の形態３＞
次に、図９、図１０を用いて、本発明の実施の形態３における適応アレーアンテナを用いた移動通信システムについて説明する。図９は、本発明の実施の形態３の移動通信システムに適用される中継装置の構成を示すブロック図である。図９に示す中継装置は、基地局と通信を行うためのアンテナ１００と、下り信号の増幅を行うアンプ１０２と、中継装置のカバーエリアに存在する移動局との通信を行うアンテナ１０４と、移動局からの上り信号を増幅するアンプ１１０と、アンプ１１０の出力信号をＩＦ周波数帯にダウンコンバートするミキサ１１１と、ミキサ１１１の出力信号を直交復調しベースバンド信号を出力する直交復調器（復号手段）１１２と、直交復調器１１２の出力ベースバンド信号に信号処理を行ない、移動局からの上り信号を解析し中継装置の識別信号を重畳させる信号処理部（中継装置識別信号多重手段）１１５と、中継装置の識別信号が重畳されたベースバンド信号に直交変調を行う直交変調器（変調手段）１２０と、直交変調器１２０の出力信号をＲＦ周波数帯にアップコンバートするミキサ１２１と、ミキサ１２１の出力信号を増幅するアンプ１２２と、下り信号を増幅する系と上り信号を増幅する系とでアンテナ１００およびアンテナ１０４を共用するためのデュプレクサ１０１、１０３とを備えた構成となっている。
【００６８】
実施の形態３では、基地局と移動局との間の通信をＦＤＭＡ方式で行うことを想定しているが、ＴＤＭＡ方式であった場合はデュプレクサ１０１、１０３をスイッチに置き換えることで同じ効果を得ることができる。
【００６９】
実施の形態３における適応アレーアンテナを用いた移動通信システムでは、移動局に特別な仕組みを必要としないことが実施の形態１と異なる点である。この実施の形態では、移動局からの上り信号を一旦中継装置においてベースバンド信号に戻し、制御チャンネルに中継局の識別信号を重畳させる。基地局における働きについては、実施の形態１と同様であるのでその説明は省略する。
【００７０】
以下、実施の形態３の中継装置の動作について図９を用いて説明する。まず、実施の形態３の中継装置は、下り信号に対する処理は前述の従来の中継装置と同様であり、基地局からの信号をアンテナ１００で受信し、アンプ１０２で増幅した後にアンテナ１０４から移動局に対して再送信を行う。
【００７１】
実施の形態３の中継装置は、上り信号を扱う際には中継装置識別信号を重畳するように動作する。まず、アンテナ１０４が複数の移動局からの上り信号を受信する。受信した信号はアンプ１１０で増幅され、ミキサ１１１でＩＦ周波数帯にダウンコンバートされた後、直交復調器１１２によってベースバンド信号に戻される。信号処理部１１５は得られたベースバンド信号を解析し、各移動局の制御チャンネルに中継装置を識別できる識別信号を重畳する。
【００７２】
ここで、信号処理部１１５の中の動作について図１０を用いて説明する。図１０は、本発明の実施の形態３における中継装置の信号処理の働きを示すブロック図である。図１０に示す信号処理部１１５は、上り信号のベースバンド信号を入力し移動局ごとの信号を分離する信号分配器１３０と、各移動局のベースバンド信号を再生する信号再生部１３１ａ〜１３１ｎと、中継装置を識別できる識別信号を生成する識別信号生成器１３５と、信号再生部１３１ａ〜１３１ｎが再生した各移動局のベースバンド信号に識別信号を重畳する合成器１３２ａ〜１３２ｎと、合成器１３２ａ〜１３２ｎの出力信号を合成する信号多重器１３８とを備えた構成となっている。
【００７３】
直交復調器１１２の出力ベースバンド信号は、複数の移動局からの信号が合成されたものであるため、信号分配器１３０で信号を分配し、信号再生部１３１ａ〜１３１ｎで各移動局からの信号を個別に再生する。それぞれ移動局からの信号の制御チャンネルに、合成器１３２ａ〜１３２ｎで中継装置の識別信号を加える。識別信号を重畳した信号を基地局へ再送信するために、信号多重器１３８が信号を合成して直交変調器１２０へ出力する。すると、直交変調器１２０は、信号処理部１１５の出力信号に直交変調を行ない、ミキサ１２１でＲＦ周波数帯へアップコンバートし、アンプ１２２で増幅した後にアンテナ１００によって基地局へ上り信号を送信する。
【００７４】
以上の動作により、中継装置から基地局に送信される上り信号は、移動局ごとに中継装置を識別できる信号が含まれていることになる。つまり、本発明の実施の形態１で説明したものと同じ上り信号が基地局では受信されることになる。また、実施の形態３における基地局の働きは実施の形態１と同様であるので、適応アレーアンテナを用いた移動通信システムとしては、実施の形態１と同じ効果が得られることになる。
【００７５】
以上説明したように、実施の形態３では、中継装置が上り信号を増幅する際に中継装置を識別する識別信号を重畳することによって、移動局に特別な機能を持たせることなく、実施の形態１同等の効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
以上説明したように、本発明に係る移動通信システムは、基地局が中継装置のカバーエリアに存在する移動局を認識し、必要のないウェイト推定およびウェイト制御を省略させることによって基地局の処理量を大幅に削減することができるので、通信品質レベルの高い移動通信システムを構築して通信インフラの分野に応用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の実施の形態１の移動通信システムに適用される中継装置の一構成例を示すブロック図
【図２】図１に示す中継装置から移動局に対して再送信される信号のスペクトラム
【図３】本発明の実施の形態１の移動通信システムに適用される中継装置の他の構成例を示すブロック図
【図４】本発明の実施の形態１の移動通信システムに適用される移動局の構成を示すブロック図
【図５】本発明の実施の形態１の移動通信システムに適用される、適応アレーアンテナを用いた基地局の主に受信部分の構成を示すブロック図
【図６】本発明の実施の形態１の移動通信システムに適用される、適応アレーアンテナを用いた基地局の主に送信部分の構成を示すブロック図
【図７】本発明の実施の形態２の移動通信システムに適用される、適応アレーアンテナを用いた基地局の主に受信部分の構成を示すブロック図
【図８】本発明の実施の形態２の移動通信システムに適用される、適応アレーアンテナを用いた基地局の主に送信部分の構成を示すブロック図
【図９】本発明の実施の形態３の移動通信システムに適用される中継装置の構成を示すブロック図
【図１０】本発明の実施の形態３における中継装置の信号処理の働きを示すブロック図
【図１１】適応アレーアンテナを用いた従来の基地局の受信部分の構成を示すブロック図
【図１２】適応アレーアンテナを用いた従来の基地局の送信部分の構成を示すブロック図
【図１３】従来の中継装置の動作を示す概念図
【図１４】従来の中継装置の構成を示すブロック図
【符号の説明】
【００７８】
１、７、３０、１００、１０４ アンテナ
２、６、１０１、１０３ デュプレクサ
３、８、３１、４１ａ、４１ｂ、７０ａ、７０ｂ、１０２、１１０、１２２ アンプ
４ 識別信号生成器
５ 合成器
１０ 検波器
１１ スイッチ
２０ 下り信号
２１、２３ 識別信号
２２ 下り信号の周波数帯
３２、４２ａ、４２ｂ、７１ａ、７１ｂ、１１１、１２１ ミキサ
３３ 帯域制限フィルタ
３４、４３ａ、４３ｂ、７２ａ、７２ｂ、１１２ 直交復調器
３５ 識別信号検知器
３６ ベースバンド処理部
４０ａ、４０ｂ アンテナ素子
５０ａ、５０ｂ 受信ベースバンド部
５５ａ、５５ｂ、８５ａ、８５ｂ ウェイト調整部
５６ａ、５６ｂ、８６ａ、８６ｂ、１１５ 信号処理部
５７ａ、５７ｂ ウェイト推定部
６０ 移動局データベース
６１ 簡易化装置
８０ａ、８０ｂ 送信ベースバンド部
８７ａ、８７ｂ ウェイト制御部
９０ 移動局状態監視器
９１ タイマ
９２ 中継装置データベース
９５ 簡易化装置
１２０ 直交変調器
１３０ 信号分配器
１３１ａ〜１３１ｎ 信号再生部
１３２ａ〜１３２ｎ 合成器
１３５ 識別信号生成器
１３８ 信号多重器
５００ａ、５００ｂ アンテナ素子
５０１ａ、５０１ｂ、５０５ａ、５０５ｂ、６７０、６７１ アンプ
５０２ａ、５０２ｂ、５０６ａ、５０６ｂ ミキサ
５０３ａ、５０３ｂ、５０７ａ、５０７ｂ 直交復調器
５１０ａ、５１０ｂ 受信ベースバンド部
５２０ａ、５２０ｂ、５４０ａ、５４０ｂ ウェイト調整部
５２１ａ、５２１ｂ、５４１ａ、５４１ｂ 信号処理部
５２３ａ、５２３ｂ ウェイト推定部
５３０ａ、５３０ｂ 送信ベースバンド部
５４３ａ、５４３ｂ ウェイト制御部
６００ 基地局
６１０ 中継装置
６１５ 中継装置のカバーエリア
６２０ａ〜６２０ｅ 移動局
６５０、６５１ アンテナ
６６０、６６１ デュプレクサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも基地局、中継装置、および移動局によって構成され、適応アレーアンテナを利用してアンテナの指向性を適応制御する移動通信システムであって、
前記中継装置は、
前記基地局から送信される信号を受信して再送信するときに自己の中継装置識別信号を付与する中継装置識別信号重畳手段を備え、
前記移動局は、
前記中継装置識別信号を検知する識別信号検知手段と、
前記中継装置識別信号を検知した際にその中継装置識別信号に応じた中継装置の情報を前記基地局へ送信する中継装置情報報知手段とを備え、
前記基地局は、
前記中継装置情報報知手段が送信した前記中継装置の情報を検知する中継装置情報検知手段と、
前記中継装置情報検知手段の検知結果から各々の中継装置とその中継範囲内に存在する移動局についての情報を記憶する移動局記憶手段と、
前記移動局記憶手段の情報に基づいて同一の中継装置の中継範囲内に存在する移動局に対して行う指向性制御を簡易化する第１の指向性制御簡易化手段と
を備えることを特徴とする移動通信システム。
【請求項２】
前記基地局は、さらに、
前記中継装置の場所とその中継装置との通信に最適なアンテナ指向性とを記憶する中継装置記憶手段と、
各々の前記移動局との通信に適用している指向性情報と前記中継装置記憶手段に記憶されている指向性とを比較して、前記移動局が前記中継装置を介して通信しているか否かを判定する移動局状態監視手段と、
前記移動局状態監視手段によって前記中継装置の中継範囲に存在すると判定された移動局に対して行う指向性制御を簡易化する第２の指向性制御簡易化手段と、
前記第２の指向性制御簡易化手段によって指向性を制御されている移動局に対して任意の時間ごとに指向性を再確認させる状態変移確認手段と
を備えることを特徴とする請求項１に記載の移動通信システム。
【請求項３】
前記中継装置は、さらに、
前記移動局からの上り信号を受信してベースバンド信号に変換する復号手段と、
前記復号手段で復号された上り信号のそれぞれについてそれぞれ該当する中継装置の識別信号を多重にする中継装置識別信号多重手段と、
前記中継装置識別信号多重手段の出力信号を変調して前記基地局へ再送信する変調手段と
を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の移動通信システム。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３の何れかに記載の移動通信システムを構成する基地局。
【請求項５】
請求項１乃至請求項３の何れかに記載の移動通信システムを構成する中継装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項３の何れかに記載の移動通信システムを構成する移動局。
【請求項７】
請求項１乃至請求項３の何れかに記載の移動通信システムの機能を実現するソフトウェア。
【請求項１】
少なくとも基地局、中継装置、および移動局によって構成され、適応アレーアンテナを利用してアンテナの指向性を適応制御する移動通信システムであって、
前記中継装置は、
前記基地局から送信される信号を受信して再送信するときに自己の中継装置識別信号を付与する中継装置識別信号重畳手段を備え、
前記移動局は、
前記中継装置識別信号を検知する識別信号検知手段と、
前記中継装置識別信号を検知した際にその中継装置識別信号に応じた中継装置の情報を前記基地局へ送信する中継装置情報報知手段とを備え、
前記基地局は、
前記中継装置情報報知手段が送信した前記中継装置の情報を検知する中継装置情報検知手段と、
前記中継装置情報検知手段の検知結果から各々の中継装置とその中継範囲内に存在する移動局についての情報を記憶する移動局記憶手段と、
前記移動局記憶手段の情報に基づいて同一の中継装置の中継範囲内に存在する移動局に対して行う指向性制御を簡易化する第１の指向性制御簡易化手段と
を備えることを特徴とする移動通信システム。
【請求項２】
前記基地局は、さらに、
前記中継装置の場所とその中継装置との通信に最適なアンテナ指向性とを記憶する中継装置記憶手段と、
各々の前記移動局との通信に適用している指向性情報と前記中継装置記憶手段に記憶されている指向性とを比較して、前記移動局が前記中継装置を介して通信しているか否かを判定する移動局状態監視手段と、
前記移動局状態監視手段によって前記中継装置の中継範囲に存在すると判定された移動局に対して行う指向性制御を簡易化する第２の指向性制御簡易化手段と、
前記第２の指向性制御簡易化手段によって指向性を制御されている移動局に対して任意の時間ごとに指向性を再確認させる状態変移確認手段と
を備えることを特徴とする請求項１に記載の移動通信システム。
【請求項３】
前記中継装置は、さらに、
前記移動局からの上り信号を受信してベースバンド信号に変換する復号手段と、
前記復号手段で復号された上り信号のそれぞれについてそれぞれ該当する中継装置の識別信号を多重にする中継装置識別信号多重手段と、
前記中継装置識別信号多重手段の出力信号を変調して前記基地局へ再送信する変調手段と
を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の移動通信システム。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３の何れかに記載の移動通信システムを構成する基地局。
【請求項５】
請求項１乃至請求項３の何れかに記載の移動通信システムを構成する中継装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項３の何れかに記載の移動通信システムを構成する移動局。
【請求項７】
請求項１乃至請求項３の何れかに記載の移動通信システムの機能を実現するソフトウェア。
【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】
【公開番号】特開２００６−１２９３９６（Ｐ２００６−１２９３９６Ａ）
【公開日】平成１８年５月１８日（２００６．５．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３１８５１３（Ｐ２００４−３１８５１３）
【出願日】平成１６年１１月１日（２００４．１１．１）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年５月１８日（２００６．５．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１１月１日（２００４．１１．１）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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