(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
周波数ホッピングスペクトラム拡散方式で無線通信する基地局と、この基地局と周波数ホッピングスペクトラム拡散方式で無線通信し、前記基地局のサービスエリアに設置され、一度設置されると比較的長期間移動しない複数の端末局からなり、少なくとも前記基地局は、複数のアンテナ素子からの受信出力の振幅と位相に重み付け値を乗じて合成した信号を復調する受信手段及び変調した信号を複数に分配し、この分配した各信号の振幅と位相に重み付け値を乗じてそれぞれ前記各アンテナ素子から放射させる送信手段を備えた無線通信装置を有する屋内無線通信システムにおいて、
前記基地局は、前記各端末局に対応してそれぞれホッピング周波数毎に予め算出した受信系と送信系の重み付け値を記憶した重み付け値記憶手段と、前記各端末局と無線通信を行うとき、周波数をホッピングする毎に前記重み付け値記憶手段から対応する端末局の該当する周波数の送信系及び受信系の重み付け値を読出して、この読出した重み付け値を前記送信手段に含まれるアッティネータとフェーズシフタ及び前記受信手段に含まれるアッティネータとフェーズシフタに設定することによって送信系及び受信系の指向性を制御する指向性制御手段と、前記受信手段の受信状態から前記各端末局毎にホッピング周波数ヒットによるエラー率の変動を検出するエラー率検出手段と、このエラー率検出手段が端末局のエラー率の増加を検出したとき、前記重み付け値記憶手段における各端末局の受信系及び送信系のホッピング周波数毎の重み付け値を再計算して、前記重み付け値記憶手段に記憶された重み付け値を書換える重み付け値書換手段を備えたことを特徴とする無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、屋内無線ＬＡＮシステムなどに適用され、基地局と複数の端末局との間で周波数ホッピングスペクトラム拡散方式でデータを送受信する無線通信システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、屋内空間において基地局と端末局とで無線通信を行う場合、マルチパス（多重反射波）によるフェージングの影響を強く受けるため、最大受信波が到来する方向に指向性を絞って送受信することが有効となる。これを実現したものとして、アダプティブアレイアンテナを使用し、アンテナの各出力の重み付け値を変化させて指向性を最適に制御し基地局と端末局との間で確実な無線通信ができるようにしたものがある。
【０００３】
例えば、特開平９−２１９６１５号公報のものは、図１０に示すように、複数のアンテナ素子からなるフダプティブアレイアンテナ１と、各アンテナ素子の送受信信号に対して、設定された重み係数を乗じることにより振幅および位相の重み付けを行う重み付け器２と、この重み付け器２を介して各アンテナ素子への送信信号の分配とアンテナ素子からの受信信号の合成を行う分配／合成部３と、送受信部４と、インターフェース５と、外部演算装置６を備え、指向性の適応制御の計算を外部演算装置６で非リアルタイムで送信相手の各端末毎に行い、各端末毎の重み付け値の切換えを送受信で予め各端末にタイムスロットを割振り、時分割で行うようになっている。
【０００４】
この公報のものは、アレイアンテナの指向性の適応制御の計算を外部演算装置６で予め行い、各端末との通信時にはすでに計算した重み付け値を使用して指向性を制御するようにしているので、通信途中で逐次的に重み付け値を計算するものに比べて構成の簡単化、小形化、コスト低下を図ることができるという効果がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、変調方式として、ある決められた周波数帯域内で周波数をホッピングする周波数ホッピング方式のスペクトラム拡散変調が知られているが、上述した公報のものにおいて、このような周波数ホッピングスペクトラム拡散変調方式で無線通信を行う場合、ある特定の周波数、例えば、周波数帯域の中心周波数のもとで計算した重み付け値を使用してアレイアンテナの指向性を制御することになる。
【０００６】
しかし、周波数ホッピング方式で使用する周波数帯域は比較的広いため、周波数帯域の端の周波数で通信を行う場合には重み付け値が最適指向性を制御する上で適切な重み付け値になっていないという問題が生じる。
【０００７】
そこで、各請求項記載の発明は、基地局と各端末局とで周波数ホッピングスペクトラム拡散方式で無線通信を行うものにおいて、基地局は各端末局との間で各ホッピング周波数毎に適切な重み付け値を使用して最適な指向性制御ができ、従って、常に確実な無線通信ができ、しかも、重み付け値は予め算出したものを使用することで構成を簡単にできる無線通信システムを提供する。
また、請求項２記載の発明は、さらに、電波伝搬環境の変化によるエラー率の増加に対して最適指向性の制御を十分に追従させることができ、より良好な無線通信ができる無線通信システムを提供する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、周波数ホッピングスペクトラム拡散方式で無線通信する基地局と、この基地局と周波数ホッピングスペクトラム拡散方式で無線通信し、基地局のサービスエリアに設置され、一度設置されると比較的長期間移動しない複数の端末局からなり、少なくとも基地局は、複数のアンテナ素子からの受信出力の振幅と位相に重み付け値を乗じて合成した信号を復調する受信手段及び変調した信号を複数に分配し、この分配した各信号の振幅と位相に重み付け値を乗じてそれぞれ各アンテナ素子から放射させる送信手段を備えた無線通信装置を有する屋内無線通信システムにおいて、基地局は、各端末局に対応してそれぞれホッピング周波数毎に予め算出した受信系と送信系の重み付け値を記憶した重み付け値記憶手段と、各端末局と無線通信を行うとき、周波数をホッピングする毎に重み付け値記憶手段から対応する端末局の該当する周波数の送信系及び受信系の重み付け値を読出して、この読出した重み付け値を送信手段に含まれるアッティネータとフェーズシフタ及び受信手段に含まれるアッティネータとフェーズシフタに設定することによって送信系及び受信系の指向性を制御する指向性制御手段と、受信手段の受信状態から各端末局毎にホッピング周波数ヒットによるエラー率の変動を検出するエラー率検出手段と、このエラー率検出手段がエラー率の増加を検出したとき、重み付け記憶手段における各端末局の受信系及び送信系のホッピング周波数毎の重み付け値を再計算して、重み付け値記憶手段に記憶された重み付け値を書換える重み付け値書換手段を備えたものにある。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、屋内無線通信システムの構成を示すもので、例えば、ＬＡＮ１１に基地局１２，１３を接続している。そして、前記基地局１２の自局エリアであるサービスエリア１２ａ内に端末局Ｎ1，Ｎ2，Ｎ3を配置するとともに、前記基地局１３の自局エリアであるサービスエリア１３ａ内に端末局Ｎ11，Ｎ12，Ｎ13を配置している。
【００１１】
前記各基地局１２，１３は、前記各端末局Ｎ1，Ｎ2，Ｎ3、Ｎ11，Ｎ12，Ｎ13との間で周波数ホッピングスペクトラム拡散変調方式で無線通信を行い、しかも、マルチパスフェージングやシャドウイング等の影響を受けないようにするために指向性ビーム１４，１５を使用して通信を行うようになっている。
【００１２】
前記各端末局Ｎ1，Ｎ2，Ｎ3、Ｎ11，Ｎ12，Ｎ13は、例えば、店舗内全体の売上げを管理するホスト装置と個々の売り場で商品販売データを登録する複数のＰＯＳ（ポイント・オブ・セールス）端末とが無線でデータの送受信を行う無線ＰＯＳシステムの各ＰＯＳ端末に接続して使用するように、移動自在な状態で使用されるものではなく、一度設置されると比較的長期間移動しないものである。従って、指向性ビーム１４，１５は設置場所が異なる各端末局毎にそれぞれ最適な方向やビームパターンが存在している。
【００１３】
前記各端末局Ｎ1，Ｎ2，Ｎ3、Ｎ11，Ｎ12，Ｎ13は、対応する基地局１２，１３に対して通信を行う場合は指向性ビームを使用しても無指向性ビームを使用してもよい。
【００１４】
図２は前記各基地局１２，１３の回路構成を示すブロック図で、送受信共用の複数のアンテナ素子２１からなるアダプティブアレイアンテナ、各アンテナ素子２１に対応してそれぞれ設けた複数のサーキュレータ２２、このサーキュレータ２２からの受信信号をそれぞれ増幅する複数の低雑音増幅器（ＬＮＡ）２３、増幅した信号の振幅レベルを制御する複数のアッティネータ（ＡＴＴ）２４、位相を制御する複数のフェーズシフタ（ＰＳ）２５を備えている。
【００１５】
そして、前記各フェーズシフタ２５から出力される受信信号をリニアコンバイナ２６で合成した後、周波数ホッピングスペクトラム拡散変調（ＦＨ／ＳＳ）方式の受信機２７に供給し、この受信機２７で復調等の通常の受信動作を行って受信データを出力し、この受信データを送受信コントロール部２８に供給している。前記送受信コントロール部２８は受信データを外部インターフェース（Ｉ／Ｆ）を介して前記ＬＡＮ１１に送信するようになっている。
【００１６】
前記アンテナ素子２１、サーキュレータ２２、低雑音増幅器２３、アッティネータ２４、フェーズシフタ２５、リニアコンバイナ２６及び受信機２７は受信手段を構成し、前記アッティネータ２４とフェーズシフタ２５はそれぞれ独立に振幅と位相を制御でき、その制御値は重み付け値記憶手段としてのウェイト値テーブル２９からの重み付け値に基づいて設定されるようになっている。従って、前記各アンテナ素子２１からの受信信号に前記ウェイト値テーブル２９からの重み付け値による適当な重み付けを行うことでアダプティブアレイアンテナとして所望の受信指向性ビームを形成できることになる。
【００１７】
また、前記送受信コントロール部２８からの送信データを変調して送信信号に変換する周波数ホッピングスペクトラム拡散変調（ＦＨ／ＳＳ）方式の送信機３０、この送信機３０からの送信信号をアンテナ素子２１の数分の信号に同相分配する同相分配器３１、この同相分配器３１からの信号をそれぞれ位相制御する複数のフェーズシフタ（ＰＳ）３２、それぞれ振幅制御する複数のアッティネータ（ＡＴＴ）３３、この各アッティネータ（ＡＴＴ）３３からの信号をそれぞれ電力増幅して前記各サーキュレータ２２にそれぞれ供給する電力増幅器（ＰＡ）３４を備え、前記送受信コントロール部２８からの送信データを送信機３０で変調した後、同相分配器３１で同相分配し、この同相分配した信号をフェーズシフタ３２で位相制御した後、アッティネータ３３で振幅制御し、さらに、電力増幅器３４で電力増幅してから前記サーキュレータ２２を介して複数のアンテナ素子２１から送信するようになっている。
【００１８】
前記送信機３０、同相分配器３１、フェーズシフタ３２、アッティネータ３３、電力増幅器３４、サーキュレータ２２及びアンテナ素子２１は送信手段を構成し、前記アッティネータ３３とフェーズシフタ３２はそれぞれ独立に振幅と位相を制御でき、その制御値は前記ウェイト値テーブル２９からの重み付け値に基づいて設定されるようになっている。従って、送信信号に前記ウェイト値テーブル２９からの重み付け値による適当な重み付けを行うことでアダプティブアレイアンテナとして所望の送信指向性ビームを形成できることになる。
【００１９】
前記送受信コントロール部２８は所望波／不要波情報入力部３５を制御するようになっている。前記所望波／不要波情報入力部３５は、前記送受信コントロール部２８から各端末局からの所望波の到来角や不要波発生源からの不要波の到来角及びそれらの受信電力、さらには、送受信系の各素子毎の雑音電力など適応処理アルゴリズムに必要な情報を取込み、その情報をマイクロプロセッサ３６に知らせるようになっている。
【００２０】
前記マイクロプロセッサ３６は前記送受信コントロール部２８を制御すると共に、前記所望波／不要波情報入力部３５からの情報に基づいて前記ウェイト値テーブル２９や記憶部３７を制御するようになっている。すなわち、前記マイクロプロセッサ３６は、前記ウェイト値テーブル２９に対して、各端末局に対応する各ホッピング周波数毎の各アンテナ素子２１の送信系及び受信系のウェイト値を計算し決定して書込む処理を行うとともに、端末局と周波数ホッピング方式で無線通信を行うときにはタイマ部３８で設定されたホッピング周波数の切換えタイミングに応じて前記ウェイト値テーブル２９から該当する端末局の各ホッピング周波数に対応した各アンテナ素子２１の送信系及び受信系の重み付け値を読出してそれぞれ送信手段及び受信手段の指向性を制御するようになっている。前記記憶部３７には、受信系の適応処理アルゴリズムや送信系の最適指向性合成アルゴリズムが記憶されている。
【００２１】
このシステムでは端末局Ｎ1，Ｎ2，Ｎ3、Ｎ11，Ｎ12，Ｎ13は一度設置されると比較的長期間に亙って位置を移動することがない。従って、基地局では端末局の位置や不要波発生源の位置、すなわち、端末局からの所望波の到来角度や不要波の到来角度は予め知ることができる。また、各ホッピング周波数毎の到来波や不要波の受信レベルや各アンテナ素子２１で発生する熱雑音なども実測や計算により予め知ることができる。
【００２２】
そして、各端末局における各ホッピング周波数毎の所望波や不要波の到来角や受信電力及び各アンテナ素子の熱雑音がわかると、前記マイクロプロセッサ３６は、アダプティアレイアンテナの適応処理理論やアレイアンテナの指向性合成理論に基づいて受信系や送信系の最適重み付け値を各端末局毎に、しかも各ホッピング周波数毎に計算によって求めることができる。なお、各アンテナ素子２１の素子配置は既知である。
【００２３】
図３は前記ウェイト値テーブル２９の各端末局Ｎ1，Ｎ2，Ｎ3、…に対する重み付け値の設定例を示しているが、このテーブルには各端末局毎にそれぞれホッピング周波数に応じた送信系と受信系の振幅重み付け値と位相重み付け値をそれぞれ各アンテナ素子２１に対応して設定される。すなわち、図中２９１は端末局Ｎ1，Ｎ2，Ｎ3のホッピング周波数ｆ1における受信系の各アンテナ素子毎の振幅重み付け値Ａ111，Ａ121，Ａ131，Ａ141，…、Ａ211，Ａ221，Ａ231，Ａ241，…、Ａ311，Ａ321，Ａ331，Ａ341，…と位相重み付け値Ｐ111，Ｐ121，Ｐ131，Ｐ141，…、Ｐ211，Ｐ221，Ｐ231，Ｐ241，…、Ｐ311，Ｐ321，Ｐ331，Ｐ341，…を設定したテーブルを示し、図中２９ｎは端末局Ｎ1，Ｎ2，Ｎ3のホッピング周波数ｆnにおける受信系の各アンテナ素子毎の振幅重み付け値Ａ11n，Ａ12n，Ａ13n，Ａ14n，…、Ａ21n，Ａ22n，Ａ23n，Ａ24n，…、Ａ31n，Ａ32n，Ａ33n，Ａ34n，…と位相重み付け値Ｐ11n，Ｐ12n，Ｐ13n，Ｐ14n，…、Ｐ21n，Ｐ22n，Ｐ23n，Ｐ24n，…、Ｐ31n，Ｐ32n，Ｐ33n，Ｐ34n，…を設定したテーブルを示している。なお、ここでは受信系の場合を示しているが送信系の場合もテーブル構成は同じである。
【００２４】
このシステムでは、基地局１２，１３のマイクロプロセッサ３６は、通信プロトコル等を使用して通信相手となる端末局を特定する。端末局を特定すると、この特定した端末局と周波数ホッピングスペクトラム拡散変調方式で通信を開始するが、そのときには周波数ホッピングする毎にウェイト値テーブル２９からその特定した端末局の該当するホッピング周波数の各アンテナ素子２１毎の受信系及び送信系の重み付け値を読出してそれぞれアッティネータ２４，３３及びフェーズシフタ２５，３２に設定し、これにより、受信系及び送信系のホッピング周波数に対する最適な指向性パターンを形成して通信を行うことになる。
【００２５】
前記ウェイト値テーブル２９に格納する受信系の重み付け値は前記マイクロプロセッサ３６により前記記憶部３７に記憶した適応処理アルゴリズムにより算出されるが、適応処理アルゴリズムには、ＭＳＮ(maximum signal to noise ratio：最大ＳＮＲ法)法や定包絡線信号用アルゴリズムであるＣＭＡ(constant modulus algorithm)法などがあり、それぞれの計算のためには各端末局からの各ホッピング周波数毎の所望波の到来角や不要波発生源からの不要波の到来角及びそれらの受信電力、さらには、受信系の各素子毎の雑音電力などの情報が必要となる。
【００２６】
これらの情報は事前に収集された後、前記所望波／不要波情報入力部３５から前記マイクロプロセッサ３６に供給され、これに基づいてマイクロプロセッサ３６は適応処理アルゴリズムにより各端末局の各ホッピング周波数毎の各アンテナ素子２１に設定する重み付け値を算出してウェイト値テーブル２９に設定する。このようにして算出した重み付け値をホッピング周波数に応じて各アンテナ素子２１にセットすると、アンテナ全体の受信指向特性は端末局からの所望波方向に強い指向特性を持ち、不要波方向にヌルを形成するようになり電波の伝搬環境に適応する。
【００２７】
以上は受信系の重み付け値の設定について述べたが、送信系における重み付け値のウェイト値テーブル２９への設定も同様で、各端末局からの各ホッピング周波数毎の所望波の到来角や不要波発生源からの不要波の到来角及びそれらの受信電力、さらには、送信系の各素子毎の雑音電力などの情報に基づいてマイクロプロセッサ２７が重み付け値の計算を行って設定する。送信系の重み付け値の計算には指向性合成理論等を使用する。
【００２８】
図４はアレイアンテナの適応処理理論に基づく受信系の最適な重み付け値を求めるアルゴリズムの一例を示し、ＭＳＮアルゴリズムと呼ばれるもので、所望波と不要波の電力や方向の情報がわかっているときに受信指向性を最適にするのに適している。
【００２９】
この適応処理は、マイクロプロセッサ３６によって行われ、先ず、ステップＳ１にて、不要波の到来角θi，所望波の到来角θsの入力及び所望波の入力電力Ｐs、不要波の入力電力Ｐi、受信系の各素子の熱雑音電力の合計Ｐnの入力、さらには、ホッピング周波数ｆHの入力を行い、下記(1)式に基づいて入力信号ベクトルＸ(t)を作成する。
【００３０】
Ｘ(t)＝Ｓ(t)＋Ｉ(t)＋Ｎ(t)                                  …(1)
但し、Ｓ(t)は所望波、Ｉ(t)は不要波、Ｎ(t)は雑音電力を表わしている。
続いて、ステップＳ２にて、ステアリングベクトル／Ｓの計算を行う。これは、下記(2)式に基づいて行う。なお、ｄはアンテナ素子間隔、λはＣ／ｆHである。
【００３１】
【数１】
0003662772.tif 000002
【００３２】
続いて、ステップＳ３にて、下記(3)式に基づいて相関行列Ｒxxの計算を行う。
Ｒxx＝Ｅ［Ｘ(t)Ｘ(t)Ｈ］                                    …(3)
なお、Ｅ［・］は期待値（アンサンブル平均：時間平均）を表わしている。
【００３３】
続いて、ステップＳ４にて、相関行列Ｒxxの逆行列Ｒxx−１の計算を行う。
続いて、ステップＳ５にて、最適ウェイト値：Ｗ（ＯＰＴ）ベクトルの計算を下記(4)式に基づいて行う。すなわち、最適重み付けベクトルＷOPTを相関行列の逆行列Ｒxx−１とステアリングベクトル／Ｓの積で求める。
【００３４】
【数２】
0003662772.tif 000003
【００３５】
続いて、ステップＳ６にて、各複素ウェイトＷ（ＯＰＴ）を下記(5)式に基づいて位相／振幅ウェイトに変換する。
【００３６】
【数３】
0003662772.tif 000004
【００３７】
そして、最後に、ステップＳ７にて、重み付け値の位相／振幅値をウェイト値テーブル２９に記憶する。
なお、受信系の最適な重み付け値を求めるアルゴリズムはこの他にもＭＭＳＥ（最小二乗誤差法）やＣＭＡ（定包絡線信号用アルゴリズム）など種々あるが、それぞれにおいて事前に知っておく情報は異なる。
【００３８】
図５は送信系指向性合成例を示している。アレイアンテナの指向性合成理論には幾つかあるが、リニアアレイアンテナの合成指向性を表わす基本式は下記(6)式で示される。
【００３９】
【数４】
0003662772.tif 000005
【００４０】
この(6)式は、指向性をθ0方向（θ0：所望の方向）に向ける場合の式である。また、Ａnがｎ番目の素子への振幅重み付け値（重み付け係数）を表わしている。
【００４１】
図５ではアンテナエレメントがｄの間隔でＮ素子並んでいて、(6)式を使ってθ0方向に指向性を合成した例である。この図は、基地局の送信系で重み付け値を調整して角度θ0の方向に送信ビームを合成するときの最も簡単な例を示す。図中の黒丸０〜Ｎ−１がアレイアンテナの各素子を示している。所望方向θ0にビームの指向性を合成するためには、ｎ番目の素子の励振位相をｎ・ｋ・ｄ・ｃｏｓθ0とすればよい。すなわち、所望方向に対して、各アンテナ素子２１の位相が揃うようにする。
【００４２】
また、Ａnの値は数学的手法を用いて決めることができ、この方法でサイドローブを低く抑えたものに、Dolph-ChebyshevアレイアンテナやTalor分布アレイアンテナなどがある。
このように、送信系においても、位相、振幅の重み付け値を調整することで所望の指向性を得ることができるが、送信指向性合成方法はこれ以外にも種々ある。
【００４３】
図６は基地局１２，１３が各端末局Ｎ1，Ｎ2，Ｎ3、Ｎ11，Ｎ12，Ｎ13との間で周波数ホッピングスペクトラム拡散変調方式で無線通信を行うときの、指向性制御のための重み付け値の切換え制御を示す流れ図で、先ず、ステップＳ１１にて、システムの起動によりホッピング周波数ｆHが入力され、続いて、ステップＳ１２にて、通信プロトコル等を使用して通信相手の端末局Ｎを特定する。
【００４４】
続いて、ステップＳ１３にて、相手端末局Ｎ及びホッピング周波数ｆHに対応した送信系及び受信系の振幅及び位相の重み付け値をウェイト値テーブル２９から読出してアッティネータ２４，３３及びフェーズシフタ２５，３２に設定する。これにより、アレイアンテナのホッピング周波数ｆHに対する送信系及び受信系の最適指向性が設定される。
【００４５】
この状態で特定した端末局とで通信を行い、ステップＳ１４にて、タイマ部３８からの信号によりホッピング周波数の切換えか否かをチェックする。そして、ホッピングの切換えであれば、ステップＳ１１に戻って次のホッピング周波数ｆHを入力して同様の処理を繰返す。
【００４６】
このような構成においては、基地局１２，１３のウェイト値テーブル２９には事前の測定により予め各端末局毎に各ホッピング周波数毎の受信系及び送信系のウェイト値が格納されている。この状態で、例えば、基地局１２が端末局Ｎ1を特定して通信を行う場合、最初のホッピング周波数ｆHを入力し、端末局Ｎ1を特定する。そして、ウェイト値テーブル２９からホッピング周波数ｆHに対応した端末局Ｎ1に対する受信系及び送信系の各アンテナ素子２１の重み付け値を読出してアッティネータ２４，３３及びフェーズシフタ２５，３２に設定する。
【００４７】
こうして、基地局１１と端末局Ｎ1が周波数ｆHで通信するときの受信系及び送信系の最適な指向性が設定されて通信が行われる。そして、一定時間が経過して次のホッピング周波数ｆHに移行するとき、その周波数に対応した端末局Ｎ1に対する受信系及び送信系の各アンテナ素子２１の重み付け値を読出してアッティネータ２４，３３及びフェーズシフタ２５，３２に設定し、次のホッピング周波数ｆHでの受信系及び送信系の最適な指向性が設定されて通信が行われる。
【００４８】
このようにして、ホッピング周波数が切替わる毎にそのときの周波数に対応した端末局Ｎ1に対する受信系及び送信系の各アンテナ素子２１の重み付け値を読出して受信系及び送信系の最適な指向性を設定して通信を行うので、ホッピングにより周波数が切替わっても常に周波数に応じた適切な重み付け値を使用して最適な指向性制御ができる。従って、常に確実な無線通信ができる。
【００４９】
また、受信系及び送信系の重み付け値の算出をリアルタイムで行わずにウェイト値テーブル２９に格納されている事前に算出して求めた重み付け値を使用しているので、リアルタイムで行う場合のような高速応答性が要求されず、従って、大半をソフトウエア処理で対処でき、ハードウエア構成を簡単にできる。
【００５０】
（第２の実施の形態）
なお、前述した第１の実施の形態と同一の部分には同一の符号を付し異なる部分について説明する。全体のシステム構成は図１と同様である。
図７に示すように、第１の実施の形態の基地局の構成にホッピング周波数のヒットによるエラー率の変動を検出するエラー率検出手段としてのエラー率検出／監視部３９を追加したものである。
【００５１】
周波数ホッピング方式を使用した場合は近傍エリアとの周波数ヒット率の増加に起因するエラー率の増加という問題が発生する。例えば、図８に示すように、エリアＡの基地局は隣接エリアＢ、Ｃ、Ｄ、Ｅの基地局に対して、この各基地局とは異なるホッピング系列で周波数をホッピングさせることで互いに同一の周波数にならない、すなわち、周波数がヒットしないようにしている。
【００５２】
しかし、隣接エリアでは無いが近傍エリアＡ´の基地局はエリアＡの基地局と同一のホッピング系列で周波数ホッピングする可能性があり、このような場合には他局干渉波Ｗ1により周波数のヒット率が高くなりエラー率が増加する。また、人の増減や什器の移動などにより時間経過とともに電波伝搬環境が変化した場合、ホッピングレートがデータレートよりも遅い低速周波数ホッピングでは同一エリア内でのマルチパス干渉波Ｗ2の影響を受けてエラー率が増加する。
【００５３】
これを解消するために、前記エラー率検出／監視部３９がエラー率の増加を検出したとき、マイクロプロセッサ３６はそのときの所望波／不要波情報入力部３５からの情報に基づいて重み付け値を再計算してウェイト値テーブル２９に格納されている受信系及び送信系の重み付け値を書換えるようになっている。
【００５４】
すなわち、マイクロプロセッサ３６は、図９に示すように、先ず、ステップＳ２１にて、平均的なエラー率が増加したか否かをチェックする。そして、増加を検出すると、ステップＳ２２にて、そのときの情報収集を行う。この情報収集は所望波／不要波情報入力部３５によって行われ、各端末局からの所望波の到来角や不要波発生源からの不要波の到来角及びそれらの受信電力、さらには、送受信系の各素子毎の雑音電力などの情報を収集する。
【００５５】
続いて、ステップＳ２３にて、図４の適応処理アルゴリズムにより受信系の最適ウェイト計算処理を各周波数毎、各端末局毎に行い、続いて、ステップＳ２４にて、図５で述べた送信系指向性合成により送信系の最適ウェイト計算処理を各周波数毎、各端末局毎に行う。こうして、電波伝搬環境に変化によりエラー率が増加したときには重み付け値を再計算してウェイト値テーブル２９の重み付け値を書換える。そして、再び、ステップＳ２１の平均的なエラー率の変動チェックに戻る。
【００５６】
このような構成においては、基地局１２，１３のウェイト値テーブル２９には事前の測定により予め各端末局毎に各ホッピング周波数毎の受信系及び送信系のウェイト値が格納されている。この状態で、例えば、基地局１２が端末局Ｎ1を特定して通信を行う場合、最初のホッピング周波数ｆHを入力し、端末局Ｎ1を特定する。そして、ウェイト値テーブル２９からホッピング周波数ｆHに対応した端末局Ｎ1に対する受信系及び送信系の各アンテナ素子２１の重み付け値を読出してアッティネータ２４，３３及びフェーズシフタ２５，３２に設定する。
【００５７】
こうして、基地局１１と端末局Ｎ1が周波数ｆHで通信するときの受信系及び送信系の最適な指向性が設定されて通信が行われる。そして、一定時間が経過して次のホッピング周波数ｆHに移行するとき、その周波数に対応した端末局Ｎ1に対する受信系及び送信系の各アンテナ素子２１の重み付け値を読出してアッティネータ２４，３３及びフェーズシフタ２５，３２に設定し、次のホッピング周波数ｆHでの受信系及び送信系の最適な指向性が設定されて通信が行われる。
【００５８】
このようにして、ホッピング周波数が切替わる毎にそのときの周波数に対応した端末局Ｎ1に対する受信系及び送信系の各アンテナ素子２１の重み付け値を読出して受信系及び送信系の最適な指向性を設定して通信を行うので、ホッピングにより周波数が切替わっても常に周波数に応じた適切な重み付け値を使用して最適な指向性制御ができる。従って、常に確実な無線通信ができる。
【００５９】
また、受信系の適応処理や送信系の最適指向性合成処理をリアルタイムで行う必要は無く、従って、高速応答性が要求されず、大半をソフトウエア処理で対処でき、全体として、基地局のハードウエア構成をきわめて簡単にできる。
【００６０】
そして、他局干渉波や同一エリア内でのマルチパス干渉などによりサービスエリア１２ａ内の電波伝搬環境が変化してホッピング周波数のヒット率が高くなり平均的なエラー率が増加した場合には、基地局１２のエラー率検出／監視部３９がそれを検出してマイクロプロセッサ３６に知らせ、マイクロプロセッサ３７はそのときの所望波／不要波情報入力部３５からの情報に基づいて各端末局Ｎ1，Ｎ2，Ｎ3毎に各ホッピング周波数毎の受信系の重み付け値及び送信系の重み付け値を改めて算出し、ウェイト値テーブル２９に格納されている重み付け値を書換える。
【００６１】
従って、以降は、電波伝搬環境が変化した状態で各端末局とそれぞれのホッピング周波数のもとで良好な無線通信ができる送受信系の最適指向性が設定されることになる。このように、ホッピング周波数のヒット率の増大という電波伝搬環境の変化によるエラー率の増加に対して最適指向性の制御を十分に追従させることができ、より良好な無線通信ができる。
【００６２】
【発明の効果】
各請求項記載の発明によれば、基地局と各端末局とで周波数ホッピングスペクトラム拡散方式で無線通信を行うものにおいて、基地局は各端末局との間で各ホッピング周波数毎に適切な重み付け値を使用して最適な指向性制御ができ、従って、常に確実な無線通信ができ、しかも、重み付け値は予め算出したものを使用することで構成を簡単にできる。
また、請求項２記載の発明によれば、さらに、電波伝搬環境の変化によるエラー率の増加に対して最適指向性の制御を十分に追従させることができ、より良好な無線通信ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示すもので、屋内無線通信システムの構成を示す図。
【図２】同実施の形態における基地局の回路構成を示すブロック図。
【図３】図２におけるウェイト値テーブルの重み付け値の設定例を示す図。
【図４】同実施の形態で使用する受信系の重み付け値決定のための適応処理を示す流れ図。
【図５】同実施の形態における基地局の送信系で重み付け値を調整して角度θ0の方向に送信ビームを合成するときの最も簡単な例を示す図。
【図６】同実施の形態における指向性制御のための重み付け値の切換え制御を示す流れ図。
【図７】本発明の第２の実施の形態における基地局の回路構成を示すブロック図。
【図８】同実施の形態においてエラー率が増加する場合を説明するための図。
【図９】同実施の形態における重み付け値の再計算処理を示す流れ図。
【図１０】従来例を示すブロック図。
【符号の説明】
１２，１３…基地局
Ｎ1，Ｎ2，Ｎ3，Ｎ11，Ｎ12，Ｎ13…端末局
２１…アダプティブアレイアンテナのアンテナ素子
２４，３３…アッティネータ
２５，３２…フェーズシフタ
２７…周波数ホッピングスペクトラム拡散変調方式の受信機
２９…ウェイト値テーブル
３０…周波数ホッピングスペクトラム拡散変調方式の送信機
３５…所望波／不要波情報入力部
３６…マイクロプロセッサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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