(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のアレイアンテナ素子と、
送信データパケットを移相制御して前記アレイアンテナ素子へ供給する第１、第２の位相制御用手段と、
入力された送信データパケットを前記第１、第２の位相制御用手段のいずれかに振り分け、その宛先が変わる毎に送信データパケットの振り分け先を変更する振り分け手段と、
第１、第２の位相制御用手段の移相量を第１、第２の位相制御用手段に振り分けられるデータパケットの宛先に応じて制御する移相量制御手段と、
を具備するアダプティブアレイアンテナ。
【請求項２】
前記第１、第２の位相制御用手段の各々はローカル信号発生器と、前記ローカル信号発生器の出力の位相を制御する移相器と、前記移相器の出力ローカル信号の位相に基づいて送信データパケットの周波数を変換する周波数変換器とを具備する請求項１記載のアダプティブアレイアンテナ。
【請求項３】
前記移相器は直交変調器を具備する請求項２記載のアダプティブアレイアンテナ。
【請求項４】
前記振り分け手段は前記移相量制御手段による移相量の制御が完了後、送信データパケットの振り分け先を変更する請求項１に記載のアダプティブアレイアンテナ。
【請求項５】
前記振り分け手段は各パケットの送信先が１つ前のパケットの送信先と同じであれば１つ前のパケットと同じ位相制御用手段に振り分け、各パケットの送信先が１つ前のパケットの送信先と異なれば１つ前のパケットとは別の位相制御用手段に振り分ける請求項１に記載のアダプティブアレイアンテナ。
【請求項６】
前記振り分け手段と第１、第２の位相制御用手段との間に接続され、立ち上がり、立ち下がり部分にランプアップ、ランプダウンを有し送信データパケットに応じて送信バースト信号を生成する第１、第２の送信バースト信号生成手段を具備する請求項１に記載のアダプティブアレイアンテナ。
【請求項７】
前記移相量制御手段は前記第１、第２の送信バースト信号生成手段からの送信バースト信号が前記第１、第２の位相制御用手段に入力されるまでに、第１、第２の位相制御用手段の移相量をデータパケットの宛先に応じて制御完了しておく請求項１に記載のアダプティブアレイアンテナ。
【請求項８】
データパケットとその宛先情報が供給され、データパケットを宛先情報に応じて第１、第２の経路に振り分ける振り分け手段と、
第１、第２の経路に振り分けられたデータパケットが供給され、第１、第２の送信バーストＩＦ信号を生成する第１、第２の送信ＩＦ信号生成手段と、
第１、第２の送信バーストＩＦ信号のそれぞれが供給され、各送信ＩＦ信号をアレイアンテナ素子の数に分配する第１、第２の分配器と、
第１の分配器の複数の出力信号が供給される複数の第１の位相制御用手段と、
第２の分配器の複数の出力信号が供給される複数の第２の位相制御用手段と、
複数の第１の位相制御用手段のそれぞれの移相量を宛先情報に応じて制御する第１の移相量制御手段と、
複数の第２の位相制御用手段のそれぞれの移相量を宛先情報に応じて制御する第２の移相量制御手段と、
前記複数の第１の位相制御用手段の出力と前記複数の第２の位相制御用手段の出力とを加算する複数の加算器と、
前記複数の加算器の出力のそれぞれを高周波信号に変換する複数の周波数変換器とを具備し、
前記振り分け手段はデータパケットを第１、第２の経路のいずれかに振り分け、宛先情報が変わる毎にデータパケットの振り分け先を変更し、
前記複数の周波数変換器の出力のそれぞれが複数のアレイアンテナ素子へ供給される送信機。
【請求項９】
前記第１、第２の移相量制御手段は宛先端末の位置に応じた方向へ高周波信号が送信されるように、前記複数の第１、第２の位相制御用手段の移相量をそれぞれ制御する請求項８に記載の送信機。
【請求項１０】
前記振り分け手段は第１のデータパケットを第１の経路に振り分け、後続の第２のデータパケットの宛先が第１のデータパケットの宛先と同じであれば第２のデータパケットも第１の経路に振り分け、第２のデータパケットの宛先が第１のデータパケットの宛先と同じでなければ第２のデータパケットは第２の経路に振り分ける請求項８に記載の送信機。
【請求項１１】
前記振り分け手段は第１のデータパケットを第１の経路に振り分けた場合は、その宛先情報を第１の移相量制御手段へ振り分け、第２のデータパケットを第２の経路に振り分けた場合は、その宛先情報を第２の移相量制御手段へ振り分ける請求項８に記載の送信機。
【請求項１２】
前記第１、第２移相量制御手段は振り分けられた宛先情報に対応するデータパケットに基づく第１、第２の送信バーストＩＦ信号が前記第１、第２の位相制御用手段に入力されるまでに、第１、第２の位相制御用手段の移相量の制御を完了しておく請求項８に記載の送信機。
【請求項１３】
前記データパケットはガードタイム無しで複数纏められてフレームを構成する請求項８に記載の送信機。
【請求項１４】
送信先ユーザ毎に構成されているデータパケットと、その送信ユーザ情報とを入力し、
データパケットの送信ユーザ情報が１つ前のデータパケットの送信ユーザ情報先と同じか否かを判定し、
異なる場合、データパケット及びその送信ユーザ情報を１つ前のデータパケットとは異なる経路に振り分け、
振り分けられた送信ユーザ情報に応じて移相量を決定し、各経路に対応して設けられた位相制御用手段のうちのデータパケットが振り分けられた経路に対応する位相制御用手段に移相量をセットし、該位相制御用手段をアクティブとし、
振り分けられたデータパケットに応じて送信バーストＩＦ信号を生成し、位相制御用手段に供給し、
送信ユーザ情報に応じて移相制御された送信バーストＩＦ信号をＲＦ信号に周波数変換して、アレイアンテナ素子から送信するアダプティブアレイアンテナの送信方法。
【請求項１５】
前記データパケットはＴＤＭ送信フレームとして送信される請求項１４に記載の送信方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はアダプティブアレイアンテナ、その送信方法、及び送信機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、広帯域高速無線通信の実用化が盛んに行われている。一例として、加入者無線アクセスシステムがある。このシステムでＩＦローカル信号を移相器で移相制御するアダプティブアレイアンテナが本願発明者により出願されている（特願平１０−１３１９８２）。このアダプティブアレイアンテナは、無線システムの基地局に用いると、指向性をスキャンして各端末がどの場所にいるかを把握することができる。また、各端末との送受信の毎に、各端末の方向に指向性を変更して送受信を行うため、指向性利得の低い端末方向以外の方向から来る干渉波を抑圧することが出来る。
【０００３】
図６にこのようなアダプティブアレイアンテナ（送信アンテナ）の一例を示す。アダプティブアレイアンテナは、制御回路１と、制御回路１に接続された送信ＩＦ信号生成回路２と、送信ＩＦ信号生成回路２に接続された分配器３と、分配器３に接続された複数の位相制御用回路４と、位相制御用回路４にそれぞれ接続されたフィルタ５と、フィルタ５に接続されたバッファ回路６と、送信ＩＦ信号をＲＦ周波数の送信ＲＦ信号に変換するためのローカル発振器７と、ローカル発振器７に接続された分配器８と、分配器８の各分配出力端子及びバッファ回路６の出力端子に接続され、送信ＩＦ信号を送信ＲＦ信号に変換する複数の周波数変換器９と、周波数変換器９に接続されたフィルタ１０、バッファ回路１１、フィルタ１２、アンテナアレイ素子１３と、位相制御用回路４に接続された移相量制御回路１４から構成されている。分配器３は送信ＩＦ信号をアンテナアレイ素子１３の数だけに分配する。
【０００４】
送信情報は連続したデータパケットとして構成され、制御回路１から出力されるデータパケットに基づいて送信ＩＦ信号生成回路２から送信ＩＦ信号が生成される。この送信ＩＦ信号は分配器３で複数の位相制御用回路４に分配される。
【０００５】
一方、データパケットの送信先ユーザに応じた移相重み付け係数が制御回路１から移相量制御回路１４に送られ、位相制御用回路４の移相量はユーザ毎に切り替えられる。
【０００６】
位相制御用回路４から出力された送信ＩＦ信号はフィルタ５、バッファ回路６を介して周波数変換器９に送られる。周波数変換器９はローカル発振器７から分配器８を介して送られるローカル信号を用いて、送信ＩＦ信号を送信ＲＦ信号に変換する。送信ＲＦ信号はフィルタ１２を介してアンテナアレイ素子１３から送信される。
【０００７】
このようにユーザ毎に移相量を決定し、アンテナアレイ素子１３から電波を送信することで、ユーザがいる方向に指向性よく電波を送信することができる。
【０００８】
一方、加入者無線アクセスシステム（基地局）は、一般的に、受信にはＴＤＭＡ（Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）方式、送信にはＴＤＭ（Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ）方式が用いられている。
【０００９】
ＴＤＭＡ受信方式では、複数のユーザ端末から届く電波を基地局が受信しそれぞれのユーザ別にデータパケットを再構成している。しかしながら、ユーザ端末は大抵それぞれ基地局から異なる距離に存在しているため、電波の届く時間に時間差が存在する。したがってそれぞれのデータパケット間に、この時間差を吸収するためのガードタイムと呼ばれるデータが無い領域が設けられている。
【００１０】
一方、ＴＤＭ送信方式は、基地局から届く電波（下り）を各ユーザ端末が受信するので、それぞれの端末に電波が届く時間差を考慮する必要がなく、一般に伝送効率の観点からガードタイムは設けられていない。
【００１１】
図７にＴＤＭ方式を用いる無線通信システムの下りフレームの一般的なフレームフォーマットを示す。
【００１２】
フレームは先頭に制御パケットがあり、各ユーザ別のデータパケット１、データパケット２、…、データパケットＮがこれに続く。制御パケットはヘッダ、制御情報（ＳＩ等）、ＦＥＣ（誤り訂正符号）から構成される。各データパケットはヘッダ、データ、ＦＥＣで構成されている。制御パケットは通信チャネルの割り当て、周波数の変更要求、通信の中止命令等が含まれる。なお、上りフレームの制御パケットはユーザ登録の要求、通信の要求、通信の中止の要求等が含まれる。ヘッダの中身の例としては、発信する無線局のＩＤ、相手の無線局のＩＤ、同期捕捉用信号等がある。
【００１３】
このようにＴＤＭフレームでは、前述したようなＴＤＭＡフレームには通常含まれているガードタイムが含まれていない。したがって、図１に示すような従来のアダプティブアレイアンテナでＴＤＭフレームを送信する場合、ガードタイムがないために、ユーザ毎に行われる位相制御用回路４の移相量の切り替え速度を、ボーレートの逆数よりも十分に小さくする必要がある。
【００１４】
ここで、位相制御用回路４としては直交変調器ＩＣが使われることが多い。直交変調器ＩＣでは、移相量の切り替え速度がＩｃｈ／ＱｃｈのＢＢ信号入力の帯域幅に依存する。この帯域幅２０ＭＨｚ程度である。しかし、加入者無線アクセスシステムではボーレートが２１Ｍｂｐｓ程度もあり、直交変調器ＩＣからなる位相制御用回路４ではこのような高速のボーレートの逆数よりも十分に小さくすることができない。ガードタイムがないＴＤＭ方式では、パケットの宛先ユーザが変わる時、最悪の場合、パケットの先頭の数ビット（ヘッダ）が移相量の変化の途上となる。この状態で、送信ＩＦ信号が位相制御用回路４を通過すると、遷移状態の不定のデータにより位相制御用回路４により決まる送信方向が予測できない方向となり、所望の宛先へ送信されないことがある。これは、システム全体として見た場合に干渉波の原因となり、その結果、周波数利用効率に大きな影響を与えるおそれがある。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来のアダプティブアレイアンテナでは、ＴＤＭ送信方式を用いる無線通信システムのフレームフォーマットにはガードタイムが無いため、十分な高速な切り替え速度を有する移相器が必要になる。しかしながら、移相量の切り替え速度を高速化するためには、切り替え速度をボーレートの逆数に対して十分に小さくする必要が生じ、このような条件を満たすＩＦローカル信号移相回路は高価であるという問題がある。
【００１６】
本発明は上述した事情に対処すべくなされたもので、その目的は高速、高価な移相器を用いなくても、ユーザ毎の移相量の切り替えを確実に実行することができるアダプティブアレイアンテナ、その送信方法、及び送信機を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決し目的を達成するために、本発明は以下に示す手段を用いている。
【００１８】
（１）本発明のアダプティブアレイアンテナは、複数のアレイアンテナ素子と、送信データパケットを移相制御して前記アレイアンテナ素子へ供給する第１、第２の位相制御用手段と、入力された送信データパケットを前記第１、第２の位相制御用手段のいずれかに振り分け、その宛先が変わる毎に送信データパケットの振り分け先を変更する振り分け手段と、第１、第２の位相制御用手段の移相量を第１、第２の位相制御用手段に振り分けられるデータパケットの宛先に応じて制御する移相量制御手段とを具備するものである。
【００１９】
（２）本発明の送信機はデータパケットとその宛先情報が供給され、データパケットを宛先情報に応じて第１、第２の経路に振り分ける振り分け手段と、第１、第２の経路に振り分けられたデータパケットが供給され、第１、第２の送信バーストＩＦ信号を生成する第１、第２の送信ＩＦ信号生成手段と、第１、第２の送信バーストＩＦ信号のそれぞれが供給され、各送信ＩＦ信号をアレイアンテナ素子の数に分配する第１、第２の分配器と、第１の分配器の複数の出力信号が供給される複数の第１の位相制御用手段と、第２の分配器の複数の出力信号が供給される複数の第２の位相制御用手段と、複数の第１の位相制御用手段のそれぞれの移相量を宛先情報に応じて制御する第１の移相量制御手段と、複数の第２の位相制御用手段のそれぞれの移相量を宛先情報に応じて制御する第２の移相量制御手段と、前記複数の第１の位相制御用手段の出力と前記複数の第２の位相制御用手段の出力とを加算する複数の加算器と、前記複数の加算器の出力のそれぞれを高周波信号に変換する複数の周波数変換器とを具備し、前記振り分け手段はデータパケットを第１、第２の経路のいずれかに振り分け、宛先情報が変わる毎にデータパケットの振り分け先を変更し、前記複数の周波数変換器の出力のそれぞれが複数のアレイアンテナ素子へ供給されるものである。
【００２０】
（３）本発明のアダプティブアレイアンテナの送信方法は、送信先ユーザ毎に構成されているデータパケットと、その送信ユーザ情報とを入力し、データパケットの送信ユーザ情報が１つ前のデータパケットの送信ユーザ情報先と同じか否かを判定し、異なる場合、データパケット及びその送信ユーザ情報を１つ前のデータパケットとは異なる経路に振り分け、振り分けられた送信ユーザ情報に応じて移相量を決定し、各経路に対応して設けられた位相制御用手段のうちのデータパケットが振り分けられた経路に対応する位相制御用手段に移相量をセットし、該位相制御用手段をアクティブとし、振り分けられたデータパケットに応じて送信バーストＩＦ信号を生成し、位相制御用手段に供給し、送信ユーザ情報に応じて移相制御された送信バーストＩＦ信号をＲＦ信号に周波数変換して、アレイアンテナ素子から送信するものである。
【００２１】
本発明によれば、データパケットを宛先情報が変わる毎に第１、第２の送信バーストＩＦ信号生成手段に振分ける。第１、第２の送信バーストＩＦ信号は第１、第２の位相制御用手段に供給される。第１、第２の位相制御用手段の移相量はデータパケットの宛先が変わると、当該宛先への送信バーストＩＦ信号が制御用手段に入力されるまでに制御完了している。そのため、高速、高価な移相器を用いなくても、ユーザ毎の移相量の切り替えを確実に実行することができるアダプティブアレイアンテナ、その送信方法、及び送信機が提供される。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明によるアダプティブアレイアンテナ、その送信方法、及び送信機の実施形態を説明する。
【００２３】
第１実施形態
図１はアダプティブアレイアンテナの実施形態の構成図である。アダプティブアレイアンテナは、送り先ユーザ毎に構成されたデータパケット及びその送り先ユーザ情報を第１、第２の経路に振り分けるユーザ別データ振り分け回路１０３と、振り分け回路１０３の第１、第２の経路のデータパケット出力端に接続された第１の送信バーストＩＦ信号生成回路１０１及び第２の送信バーストＩＦ信号生成回路１０２を具備する。振り分け回路１０３はデータパケットを送り先ユーザ情報に応じて第１の送信バーストＩＦ信号生成回路１０１及び第２の送信ＩＦバースト信号生成回路１０２のいずれかに振り分けるとともに、送り先ユーザ情報も第１の移相量ローダ１１８、第２の移相量ローダ１１９のいずれかに振り分ける。
【００２４】
第１の送信バーストＩＦ信号生成回路１０１及び第２の送信ＩＦバースト信号生成回路１０２の出力（第１、第２の経路に振り分けられているので、送信ＩＦ信号は連続波ではなく、バースト波である）はそれぞれ分配器１０４、１０５を介して第１の位相制御用回路１０６、第２の位相制御用回路１０７に分配される。第１の位相制御用回路１０６、第２の位相制御用回路１０７は分配器１０４、１０５の出力をそれぞれ処理する複数の直交変調器からなる。第１の位相制御用回路１０６、第２の位相制御用回路１０７の各直交変調器は第１の移相量制御回路１２０、移相量ローダ１１８、及び第２の移相量制御回路１２１、移相量ローダ１１９により移相量が制御される。このため、第１及び第２の位相制御用回路１０６、１０７は、送り先ユーザ情報に応じてそれぞれのデータパケットに対する移相量が制御される。
【００２５】
第１の位相制御用回路１０６と、第２の位相制御用回路１０７の各直交変調器の出力は第１のフィルタ群１０８及び第２のフィルタ群１０９を介して加算回路群１１０に供給される。加算回路群１１０は第１の位相制御用回路１０６の直交変調器と、対応する第２の位相制御用回路１０７の直交変調器の出力を加算し、データパケットを再構成する。
【００２６】
加算回路群１１０の出力はバッファ回路群１１１、周波数変換器群１２５、フィルタ群１１３、バッファ回路群１１４、フィルタ群１１５を介してアンテナアレイ素子群１１６に供給される。加算回路群１１０によって得られたデータパケット（送信バーストＩＦ信号）は、バッファ回路群１１１で増幅された後、周波数変換器群１２５で分配器１２６を介したローカル発振器１１２の出力信号に基づいてＲＦ周波数の送信ＲＦ信号に変換される。送信ＲＦ信号は位相制御用回路１０６，１０７においてユーザ情報に応じて移相量を制御されているので、アンテナアレイ素子群１１６から、そのユーザが存在する方向に電波が送信される。アンテナアレイ素子群１１６は、それぞれ単一のアンテナ素子またはサブアレイと呼ばれるアレイ素子であり、所定形状、例えば直線状に複数個配列されている。
【００２７】
第１の位相制御用回路１０６及び第２の位相制御用回路１０７には、それぞれ第１の移相量制御回路１２０及び第２の移相量制御回路１２１が接続されている。第１の移相量制御回路１２０及び第２の移相量制御回路１２１には、それぞれ第１の移相量ローダ１１８及び第２の移相量ローダ１１９が接続されている。第１の移相量ローダ１１８及び第２の移相量ローダ１１９にはユーザデータベース１２４が接続されている。第１の移相量制御回路１２０及び第２の移相量制御回路１２１にはスロットタイミング回路１２３が接続されている。ユーザ別データ振り分け回路１０３は、データパケットを第１の送信バーストＩＦ信号生成回路１０１、第２の送信ＩＦバースト信号生成回路１０２のいずれかに振り分けるだけではなく、そのデータパケットの送り先ユーザ情報も、そのデータパケットが第１の送信バーストＩＦ信号生成回路１０１に振り分けられた場合は、第１の移相量ローダ１１８へ振り分け、そのデータパケットが第２の送信バーストＩＦ信号生成回路１０２に振り分けられた場合は、第２の移相量ローダ１１９へ振り分ける。第１及び第２の移相量ローダ１１８、１１９は送り先ユーザ情報に応じてユーザデータベース１２４をアクセスして、それぞれのユーザの移相量係数を読出し、それを第１、第２の移相量制御回路１２０，１２１にロードする。
【００２８】
次に、このアダプティブアレイアンテナに、例えば図７に示したようにデータの前後にヘッダやＦＥＣが付加されたＴＤＭ送信フレームを入力した場合の動作について説明する。
【００２９】
ＴＤＭ送信フレームをユーザ別データ振り分け回路１０３及びスロットタイミング回路１２３に入力する。このとき同時にそれぞれのデータパケットの送り先ユーザ情報を、ユーザ別データ振り分け回路１０３及びスロットタイミング回路１２３にも入力する。
【００３０】
ユーザ別データ振り分け回路１０３は、送り先ユーザが変わる毎にデータパケットを第１の送信バーストＩＦ信号生成回路１０１及び第２の送信バーストＩＦ信号生成回路１０２に交互に出力する。第１の送信バーストＩＦ信号生成回路１０１にあるユーザ宛てのパケットを出力した場合には、そのユーザ情報を第１の移相量ローダ１１８へ出力し、当該ユーザ宛てのパケットは第１の送信バーストＩＦ信号生成回路１０１に出力しつづける。送り先ユーザが変わると、第２の送信バーストＩＦ信号生成回路１０２にユーザパケットを出力し、そのユーザ情報を第２の移相量ローダ１１９へ出力する。
【００３１】
第１の移相量ローダ１１８にある送り先ユーザ情報が入力された場合、入力されたユーザに送信するためのアンテナアレイ素子の移相重み係数をユーザデータベース１２４から取り出し、第１の移相量制御回路１２０にロードする。
【００３２】
第２の移相量ローダ１１９に他の送り先ユーザの情報が入力された場合、入力されたユーザに送信するためのアンテナアレイ素子の移相重み係数をユーザデータベース１２４から取り出し、第２の移相量制御回路１２１にロードする。
【００３３】
スロットタイミング回路１２３は、各データパケットの送り先ユーザが変化したことを検出すると、その時点で休止中（データが振り分けられていない）の経路の移相量制御回路をアクティブにする。データパケットはユーザ別データ振り分け回路１０３、送信バーストＩＦ信号生成回路１０１、１０２、分配器１０４、１０５を介して位相制御用回路１０６、１０７に供給されているので、各データパケットの送り先ユーザが変化した時点では、変化前のユーザ宛てのデータパケットが位相制御用回路を通過している最中であるので、直ぐには移相量制御回路をアクティブにしない。このアクティブにするタイミングは、送り先ユーザ情報が変化した場合、第１の分配器１０４及び第２の分配器１０５から第１の位相制御用回路１０６及び第２の位相制御用回路１０７に変化後の送り先ユーザ宛ての送信バーストＩＦ信号が供給される時までに第１、第２の位相制御用回路１０６，１０７の移相量変化が完了しているタイミングである。すなわち、このタイミングは、第１の送信バーストＩＦ信号生成回路１０１及び第２の送信バーストＩＦ信号生成回路１０２における信号生成にかかる遅延時間を考慮して決定される。
【００３４】
図２にこれらのタイミングを含めた時間関係を示し、以下にこれを用いてそれぞれのユーザ別データパケットの送信制御を説明する。
【００３５】
図２では、説明の簡略化のために、１パケット毎に異なるユーザ宛てのＴＤＭフレームが入力されたとする。
【００３６】
ユーザ別データ振り分け回路１０３は各データパケットの送り先ユーザ情報が１つ前のデータパケットの送り先と一致しているか否かを識別し、同じユーザ宛ての場合は、前のデータパケットの振り分け先と同じ送信バーストＩＦ信号生成回路にデータパケットを出力し、異なるユーザ宛ての場合は、前のデータパケットの振り分け先とは異なる送信バーストＩＦ信号生成回路にデータパケットを出力する。この場合は、各データパケットがそれぞれ異なるユーザ宛てであるので、データパケットＮｏ．（ｋ−２），Ｎｏ．ｋ，…を例えば第１の送信バーストＩＦ信号生成回路１０１に出力し、データパケットＮｏ．（ｋ−１），Ｎｏ．（ｋ＋１），…を例えば第２の送信バーストＩＦ信号生成回路１０２に出力する。
【００３７】
ここで、データパケットＮｏ．ｋに着目する。データ振り分け回路１０３はデータパケットＮｏ．ｋを第１の送信バーストＩＦ信号生成回路１０１へ振り分ける。第１の送信バーストＩＦ信号生成回路１０１は所定時間後にデータパケットＮｏ．ｋに関する送信バーストＩＦ信号を生成し、第１の位相制御用回路１０６へ供給する。この時、第１の移相量ローダ１１８にも送り先ユーザ情報が振り分けられているので、第１の移相量ローダ１１８はユーザデータベース１２４から読み出した移相重み係数を第１の移相量制御回路１２０へロードする。スロットタイミング回路１２３はデータパケットＮｏ．ｋの送り先ユーザ情報が１つ前のパケットＮｏ．（ｋ−１）と異なるので、第１の送信バーストＩＦ信号生成回路１０１が送信バーストＩＦ信号を生成中に移相量制御回路１２０の移相重み係数を位相制御用回路１０６へセットさせる。このセット後（同時でも構わない）、移相量制御回路１２０をアクティブとし、位相制御用回路１０６の直交変調器の移相量がセットされた係数に応じた移相量とされる。
【００３８】
第１の送信バーストＩＦ信号生成回路１０１に入力されたデータパケットＮｏ．ｋは変調方式に応じて直交ＢＢ信号等にマッピングしたのち直交変調し、必要に応じて周波数変換される。なお、データパケットが入力されない期間は原則として信号を出さない。このため、送信バースト信号生成回路１０１の内部では直交ＢＢ信号を出力しないか、それと併用して、同じく内部の増幅器等の電源を落とす等を行う。
【００３９】
このとき第１の移相量ローダ１１８はデータパケットＮｏ．ｋのユーザ情報に応じて、ユーザデータベース１２４に照会し送り先ユーザ用の移相量の移相係数を決定し、第１の移相量制御回路１２０に入力する。スロットタイミング回路１２３はデータパケットＮｏ．ｋのヘッダの始まりから一定の遅延時間をおいて、第１の移相量ローダ１１８の出力時刻からＩＦ信号が出力されるまでのタイミングで第１の位相制御用回路１０６をアクティブにする。そして、位相制御用回路１０６の直交変調器の移相量が移相係数に応じた量に制御された後、第１の分配器１０４でアレイの数に分配されたＩＦバースト信号Ｎｏ．ｋは第１の位相制御用回路１０６に入力される。
【００４０】
データパケットＮｏ．（ｋ＋１）はデータパケットＮｏ．ｋと異なるユーザであるので、ユーザ別データ振り分け回路１０３において第２の送信バーストＩＦ信号生成回路１０２に出力される。第２の送信バーストＩＦ信号生成回路１０２に入力されたデータパケットＮｏ．（ｋ＋１）は変調方式に応じて直交ＢＢ信号等にマッピングしたのち直交変調し、必要に応じて周波数変換される。なお、データパケットが入力されない期間は原則として信号を出さない。このため、送信バースト信号生成回路１０２の内部では直交ＢＢ信号を出力しないか、それと併用して、同じく内部の増幅器等の電源を落とす等を行う。
【００４１】
このとき第２の移相量ローダ１１９はデータパケットＮｏ．（ｋ＋１）のユーザ情報により、ユーザデータベース１２４に照会し送り先ユーザ用の移相量の移相係数を決定し、第２の移相量制御回路１２１に入力する。スロットタイミング回路１２３はデータパケットＮｏ．（ｋ＋１）のヘッダの始まりから一定の遅延時間をおいて、第２の移相量ローダ１１９の出力時刻からＩＦ信号が出力されるまでのタイミングで第２の位相制御用回路１０７をアクティブにする。そのため、第２の分配器１０５でアレイの数に分配されたＩＦバースト信号Ｎｏ．（ｋ＋１）は第２の位相制御用回路１０７に入力されるときは、第２の位相制御用回路１０７での移相量は確定している。
【００４２】
これにより第１の位相制御用回路１０６及び第２の位相制御用回路１０７から、移相量を制御されたＩＦ信号ｋ及びＩＦ信号（ｋ＋１）が出力され、加算器１１０で加算されてもとのデータパケットを構成する。そしてこの加算されたデータパケットは以降の高周波回路に供給され、アンテナから所望の指向性パターン各ユーザに送信される。
【００４３】
このようにすることで第１の移相量制御回路１２０及び第２の移相量制御回路１２１の制御速度がそれほど速くなくても、複数のＩＦ信号生成回路に振り分けて、そののち加算することで、ガードタイムのないＴＤＭ送信方式において、どのデータパケットも移相制御された電波を放射することができる。
【００４４】
図３は本発明のアダプティブアレイアンテナにそれぞれ出力バースト信号の立ち上がり部分、立ち下がり部分にランプアップとランプダウンを付加した場合と付加しない場合の出力包絡線の変化を示した図である。
【００４５】
図３中包絡線２０１、２０３は図１におけるアダプティブアレイアンテナの送信バーストＩＦ信号生成回路において、バーストをそのままの形で出力している場合の出力包絡線の変化を示した例である。
【００４６】
包絡線２０２、２０４は図１におけるアダプティブアレイアンテナの送信バーストＩＦ信号生成回路において、適切な特性（たとえば、ルートロールオフ、ハミング窓等であらわされるカーブ状の変化）でランプアップ・ランプダウンを施した例である。具体的には、図１におけるアダプティブアレイアンテナの送信バーストＩＦ信号生成回路１０１、１０２内部の直交ＢＢ信号を徐々に上げる、或いは下げることにより振幅を制御する。また必要によっては、同じく内部の増幅器等の電源を電源線に負荷されているコンデンサ等の時定数を勘案した適切なタイミングで入り切りすることを併用して振幅を制御する。
【００４７】
さらに、出力包絡線２０１、２０２は、複数回路への同期用クロックの配線が適切で全く誤差が出ない場合であり、出力包絡線２０３、２０４は複数回路への同期用クロックの配線の影響で、振り分け回路１０３の切り替えタイミングがずれる場合である。
【００４８】
図３に示すように、図１におけるアダプティブアレイアンテナにおいて、同期が取れない場合、そのままの形で出力すると出力包絡線２０３のように加算器１１０の出力レベルが極端に変化することにより、高調波のスプリアスがでる。
【００４９】
そこで、この場合、送信バーストＩＦ信号の前後でランプアップ・ランプダウンを施すと、出力包絡線２０４に見られるように、急激な変動を抑えることができるので、周波数面でもスペクトルの歪を抑えることができ、隣接チャネルへの干渉を低減することができるという効果が得られる。
【００５０】
以上説明したように本実施形態によれば、各アレイ素子に接続する移相量制御回路により放射特性を変化させるアダプティブアレイアンテナにおいて、ユーザ別パケットデータを複数のバースト信号生成回路に振り分け移相制御したのち、加算回路で加算することで、高速な通信方式に使用する場合においても、比較的低速で安価な移相器等の位相制御用回路を用いることができ、一般的にガードタイムを設けないＴＤＭ方式のシステムに適用することが可能になる。
【００５１】
以下、本発明によるアダプティブアレイアンテナの他の実施形態を説明する。他の実施形態の説明において第１の実施形態と同一部分は同一参照数字を付してその詳細な説明は省略する。
【００５２】
第２実施形態
第１実施形態の位相制御用回路１０６、１０７は直交変調器のみからなるが、これに限定されない。位相制御用回路の変形例に関する第２実施形態を図４、図５を参照して説明する。図４は第２実施形態全体のブロック図であり、図１とは位相制御用回路１０６Ａ、１０７Ａのみが異なる。位相制御用回路１０６Ａ、１０７Ａは同一構成であり、一例として図５に位相制御用回路１０６Ａの詳細を示す。位相制御用回路１０６Ａはローカル発振器２００、分配器２０２、直交変調器群２０６、周波数変換器群２０８からなる。ローカル信号は分配器２０２でアレイアンテナの数だけ分配され、直交変調器群２０６で移相制御される。直交変調器群２０６の移相量は移相量制御回路１２０の出力に基づいて送り先ユーザに応じて制御される。分配器１０４からの出力ＩＦ信号は周波数変換器群２０８において、直交変調器群２０６の出力に基づいて周波数変換される。
【００５３】
第２実施形態では、ＩＦ信号は位相制御用回路１０６Ａ内の周波数変換器群２０８、及び加算回路群１１０の後段の周波数変換器群１２５により２回の変換を経てＲＦ信号に変換される。そのため、送信バーストＩＦ信号生成回路１０１から出力された第１のＩＦ信号は位相制御用回路１０６Ａ内の周波数変換器群２０８により第２のＩＦ信号に変換される。
【００５４】
本実施形態では、直交変調器群２０６は中間周波数ローカル信号を移相制御している。そのため、安価かつ高精度に実現できるので、高精度のアクティブアレイアンテナシステムを容易に実現することが可能となる。
【００５５】
以上、本発明の２つの実施形態について説明してきたが、本発明は上述した実施形態に限定されず、種々変形して実施可能である。例えば、上述の説明では、本発明のアダプティブアレイアンテナにおいて、振り分けられる送信バーストＩＦ信号生成回路は第１，第２の２つに限らず３つ以上のＩＦ信号生成回路に振り分けたのち加算回路において加算しても良い。また、送り先ユーザ情報はデータパケットとは別に供給されるとしたが、データパケットの中のヘッダから取出しても良い。
【００５６】
上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【００５７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、高速、高価な移相器を用いなくても、ユーザ毎の移相量の切り替えを確実に実行することができるアダプティブアレイアンテナ、その送信方法、及び送信機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるアダプティブアレイアンテナの第１実施形態を示す図。
【図２】第１実施形態のアダプティブアレイアンテナの制御タイミングを示す図。
【図３】送信バーストＩＦ信号の前後にランプアップとランプダウンを付加した場合と付加しない場合で、バーストのタイミング差の有無の場合の出力の包絡線の変化を示した図。
【図４】本発明によるアダプティブアレイアンテナの第２実施形態を示す図。
【図５】第２実施形態の移相制御用回路の詳細を示す図。
【図６】従来のアダプティブアレイアンテナを示す図。
【図７】ＴＤＭ方式のダウンリンクのフレーム構成を示す図。
【符号の説明】
１０１、１０２…送信バーストＩＦ信号生成回路
１０３…データ振り分け回路
１０４、１０５…分配回路
１０６、１０７…位相制御用回路
１１８、１１９…移相量ローダ
１２０、１２１…移相量制御回路
１２３…スロットタイミング回路
１２４…ユーザデータベース
【図１】
0003719954.tif 000002
【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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