(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線送受信部と、該無線送受信部に接続されたアンテナアレーと、該アンテナアレーを構成する各素子の信号について振幅及び位相を変更する振幅位相可変器とを用い、前記振幅位相可変器を制御して前記アンテナアレーの指向特性を変更する移動通信基地局用アレーアンテナの制御方法において、
通信に利用される信号の時間軸上で区分されたそれぞれのスロットについて、受信された信号のレベルを所定の干渉波識別レベルと比較するとともに、前記信号のレベルが前記干渉波識別レベル以上の場合には、前記信号のレベルの変動幅を所定の複数干渉レベルと比較し、受信された信号から該信号のレベルが前記干渉波識別レベル以上で且つ変動幅が前記複数干渉レベル以上の期間の信号を特定の信号成分として抽出し、
既知信号と、前記アンテナアレーの素子毎に抽出された前記特定の信号成分とを合成した合成信号を生成し、
前記合成信号と前記既知信号との誤差を最小化する振幅及び位相値を算出して、前記振幅及び位相値を前記振幅位相可変器に与える
ことを特徴とする移動通信基地局用アレーアンテナの制御方法。
【請求項２】
無線送受信部と、該無線送受信部に接続されたアンテナアレーと、該アンテナアレーを構成する各素子の信号について振幅及び位相を変更する振幅位相可変器とを用い、前記振幅位相可変器を制御して前記アンテナアレーの指向特性を変更する移動通信基地局用アレーアンテナの制御方法において、
通信に利用される信号の時間軸上で区分されたそれぞれのスロットについて、受信された信号のレベルを所定の干渉波識別レベルと比較し、
前記信号のレベルが前記干渉波識別レベル以上の特定のスロットについては、前記特定のスロットに隣接する前スロットで第１の干渉波が発生した第１の時間と、前記特定のスロットに隣接する後スロットで第２の干渉波が消滅した第２の時間とを検出し、
前記特定のスロットの中で前記第１の干渉波が消滅する第３の時間を前記第１の時間から求め、
前記特定のスロットの中で前記第２の干渉波が発生する第４の時間を前記第２の時間から求め、
前記第３の時間と第４の時間との時間軸上の前後関係に基づいて、前記特定のスロットで受信された信号から特定の期間の信号成分を抽出し、
既知信号と、前記アンテナアレーの素子毎に抽出された前記特定の期間の信号成分とを合成した合成信号を生成し、
前記合成信号と前記既知信号との誤差を最小化する振幅及び位相値を算出して、前記振幅及び位相値を前記振幅位相可変器に与える
ことを特徴とする移動通信基地局用アレーアンテナの制御方法。
【請求項３】
請求項２記載の移動通信基地局用アレーアンテナの制御方法において、前記第４の時間が第３の時間より先行する場合には、前記第４の時間から第３の時間までの期間の信号成分を、前記特定の期間の信号成分として抽出することを特徴とする移動通信基地局用アレーアンテナの制御方法。
【請求項４】
請求項２記載の移動通信基地局用アレーアンテナの制御方法において、前記第３の時間が第４の時間より先行する場合には、前記特定のスロットの始まりから前記第３の時間までの期間の信号成分と、前記第４の時間から前記特定のスロットの終わりまでの期間の信号成分とを、前記特定の期間の信号成分として抽出することを特徴とする移動通信基地局用アレーアンテナの制御方法。
【請求項５】
無線送受信部と、該無線送受信部に接続されたアンテナアレーと、該アンテナアレーを構成する各素子の信号について振幅及び位相を変更する振幅位相可変器を備え、前記振幅位相可変器を制御して前記アンテナアレーの指向特性を変更する移動通信基地局用アレーアンテナ装置において、
通信に利用される信号の時間軸上で区分されたそれぞれのスロットについて、受信された信号のレベルを所定の干渉波識別レベルと比較するとともに、前記信号のレベルが前記干渉波識別レベル以上の場合には、前記信号のレベルの変動幅を所定の複数干渉レベルと比較し、受信された信号から該信号のレベルが前記干渉波識別レベル以上で且つ変動幅が前記複数干渉レベル以上の期間の信号を特定の信号成分として抽出し、既知信号と、前記アンテナアレーの素子毎に抽出された前記特定の信号成分とを合成した合成信号を生成し、前記合成信号と前記既知信号との誤差を最小化する振幅及び位相値を算出して、前記振幅及び位相値を前記振幅位相可変器に与える操作量算出手段を設けたことを特徴とする移動通信基地局用アレーアンテナ装置。
【請求項６】
無線送受信部と、該無線送受信部に接続されたアンテナアレーと、該アンテナアレーを構成する各素子の信号について振幅及び位相を変更する振幅位相可変器を備え、前記振幅位相可変器を制御して前記アンテナアレーの指向特性を変更する移動通信基地局用アレーアンテナ装置において、
通信に利用される信号の時間軸上で区分されたそれぞれのスロットについて、受信された信号のレベルを所定の干渉波識別レベルと比較し、前記信号のレベルが前記干渉波識別レベル以上の特定のスロットについては、前記特定のスロットに隣接する前スロットで第１の干渉波が発生した第１の時間と、前記特定のスロットに隣接する後スロットで第２の干渉波が消滅した第２の時間とを検出し、前記特定のスロットの中で前記第１の干渉波が消滅する第３の時間を前記第１の時間から求め、前記特定のスロットの中で前記第２の干渉波が発生する第４の時間を前記第２の時間から求め、前記第３の時間と第４の時間との時間軸上の前後関係に基づいて、前記特定のスロットで受信された信号から特定の期間の信号成分を抽出し、既知信号と、前記アンテナアレーの素子毎に抽出された前記特定の期間の信号成分とを合成した合成信号を生成し、前記合成信号と前記既知信号との誤差を最小化する振幅及び位相値を算出して、前記振幅及び位相値を前記振幅位相可変器に与える操作量算出手段を設けたことを特徴とする移動通信基地局用アレーアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロセル移動通信基地局用アレーアンテナ装置の指向性制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】
マイクロセル移動通信では、一般に、無線基地局が周辺の建物よりも低い場所（公衆電話ボックスや電柱など）に配置される。従って、電波は道路沿いに直進し、あるいは反射しながら伝搬する。
このような場合、各基地局の無線ゾーンが図１３に示すように道路沿いに形成され、見通し外はエリア外となる。従って、通信可能なエリアを広く確保するためには、多数の基地局を配置する必要があり、設置コストがかかるという問題がある。
【０００３】
基地局のアンテナを周辺の建物よりも高い場所に設置すれば、通信可能なエリアは広くなる。図１４は、基地局をビルの屋上と電柱にそれぞれ設置した場合を示している。
図１４に示すように基地局を高所に設置すれば、アンテナから見通せる領域が広くなるとともに、電波の伝搬損失も小さくなるため、低基地局によって生じる不感地を少ない基地局で解消できる。
【０００４】
しかし、基地局アンテナを屋上などの高い場所に配置した場合、隣接する基地局からの干渉波の伝搬損失も小さくなる。従って、図１５に示すように端末から受信する電波の他に、隣接基地局からの不要な電波も高所基地局に到来するので、基地局間の電波の干渉が問題になる。
例えば個々の基地局が使用可能なチャネルを探索して動作するＴＤＭＡ（時分割多重通信）自立分散制御方式を用いた通信システムでは、到来する干渉波が増えると干渉波が多数のチャネルを占有してしまうため、空きチャネルが少なくなり、最悪の場合、空きチャネルがなくなって基地局を動作させることができないという問題が生じる。
【０００５】
基地局のアンテナとして指向性アンテナを用いれば、隣接する基地局からの干渉波の影響を低減することができる。例えば、図１６に示すように指向性アンテナのヌル方向（利得が小さい方向）を干渉波の方向に向けることにより、基地局のアンテナで受信される干渉波の数を低減することができる。
【０００６】
干渉波の到来方向は一般に未知である。未知の干渉波に対してアンテナの指向性のヌルを向ける方法については、例えば文献（Ｒ．Ａ．Ｍｏｎｇｉｎｇｏ，ｅｔ．ａｌ．，”Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  ｔｏ  Ａｄａｐｔｉｖｅ  Ａｒｒａｙ”，  ＮｅｗＹｏｒｋ  ＆  Ｓｏｎｓ，１９８０）に示されている。
すなわち、複数のエレメント（素子）で構成されるアレーアンテナを用いて、アンテナの各エレメントの信号に振幅及び位相の重みづけができるように構成し、重みづけ後の各信号の合成信号と所望の信号との誤差が最小になるように、適応制御により重み（振幅及び位相値）を決定すれば、所望信号と相関のない干渉波に対して、アンテナの指向性のヌルをむけることができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
時分割多重通信（ＴＤＭＡ）においては、通信に利用する信号は一定の時間間隔で周期的に現れる多数のスロット毎に区分される。また、ＴＤＭＡ自律分散制御システムの場合には、各基地局はある決められたタイミングで各スロットの信号を送出する。
【０００８】
隣接する複数の基地局の送出タイミングが互いに同期している場合には、図１７（ａ）に示すように、各基地局が送出する信号はスロット毎に同時に現れる。一方、送出タイミングが同期していない場合には、図１７（ｂ）に示すように、１つのスロットで送信された干渉波が２つのスロットをまたぐタイミングで現れる。
【０００９】
前述のアンテナの指向性に関する適応制御を実施する場合、干渉波が検出されるとその方向にアンテナのヌルが向けられるが、干渉波が検出されなければこの制御は実施されない。
例えば、図１７（ｂ）に示すスロット番号２，５，８においては、スロットの途中で干渉波がなくなる。途中で干渉波がなくなるスロットに対して、アンテナの指向性に関する適応制御を実施する場合には、１つのスロットの全体を探索して最後に求められる重みは、スロットの前半だけに現れた干渉波の影響を反映しない結果になる可能性がある。
【００１０】
従って、図１７（ｂ）に示すスロット番号２，５，８においては、スロットの前半だけに現れた干渉波の影響を除去するための適応制御がうまく作動しない。そのため、干渉波の影響により通信が妨害される。
また、図１７（ｃ）に示すように、２つ以上の干渉波が１スロット内で重なって現れる場合にも、干渉波の影響を除去するための適応制御がうまく作動しない。すなわち、最初に到来した干渉波もしくは２つの干渉波を検出すると、それらの影響を除去するように重みが計算されるが、干渉波がスロット全体を通じて現れていないので、干渉波が現れていない期間の影響により、最終的に決定される重みは干渉波の影響を反映しない場合がある。
【００１１】
一般に、環境に変動が生じる場合の制御においては、入力する信号の相関行列に対して忘却係数を適用することにより環境変動の影響を軽減できる。しかし、アンテナの指向性に関する適応制御を実施する場合に忘却係数を用いるためには、干渉波の到来タイミングに応じて忘却係数を決定しなければならないので、忘却係数の決定が困難である。
【００１２】
本発明は、移動通信基地局用アレーアンテナ装置及びその制御方法において、特定の基地局で利用される信号スロットのタイミングに対して同期していない干渉波が到来する環境において、干渉波の影響を低減する能力を改善することを主な目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の１つの態様では、無線送受信部と、該無線送受信部に接続されたアンテナアレーと、該アンテナアレーを構成する各素子の信号について振幅及び位相を変更する振幅位相可変器とを用い、前記振幅位相可変器を制御して前記アンテナアレーの指向特性を変更する移動通信基地局用アレーアンテナの制御方法において、通信に利用される信号の時間軸上で区分されたそれぞれのスロットについて、受信された信号のレベルを所定の干渉波識別レベルと比較して、受信された信号から該信号のレベルが前記干渉波識別レベル以上の期間の信号を特定の信号成分として抽出し、既知信号と、前記アンテナアレーの素子毎に抽出された前記特定の信号成分とを合成した合成信号を生成し、前記合成信号と前記既知信号との誤差を最小化する振幅及び位相値を算出して、前記振幅及び位相値を前記振幅位相可変器に与える。
【００１４】
この場合、制御対象基地局における各スロットのタイミングと干渉波の出現タイミングとが同期していない場合を想定している。例えば、単一の干渉波が１つのスロットの中に現れた場合、制御対象基地局のタイミングと干渉波の出現タイミングとがずれているので、１つのスロットの中に干渉波の存在する期間と存在しない期間とが含まれる。
【００１５】
この場合、受信された信号のレベルと干渉波識別レベルとの比較により、干渉波の有無が検出される。そして、干渉波の存在する期間の信号成分だけが前記特定の信号成分として抽出され、この信号成分がアンテナの指向特性の適応制御のために利用される。
従って、非同期の干渉波によって、１つのスロットの中に干渉波が含まれない期間が存在する場合であっても、他の期間に検出された干渉波に応答して、アンテナの指向特性が制御されるので、適応制御の動作不良が防止される。
【００１６】
また、本発明の１つの態様では、単一のスロットの中で前記特定の信号成分が複数検出された場合には、それら複数の信号成分を抽出する。
複数の干渉波が存在する場合には、１つのスロットの中の互いに異なる２つ以上の期間にそれぞれ干渉波が現れる可能性がある。この態様では、単一のスロットの中で前記特定の信号成分が複数検出された場合には、それら複数の信号成分を抽出するので、複数の干渉波のそれぞれに対して、アンテナの指向特性の適応制御が行われる。
【００１７】
請求項１は、無線送受信部と、該無線送受信部に接続されたアンテナアレーと、該アンテナアレーを構成する各素子の信号について振幅及び位相を変更する振幅位相可変器とを用い、前記振幅位相可変器を制御して前記アンテナアレーの指向特性を変更する移動通信基地局用アレーアンテナの制御方法において、通信に利用される信号の時間軸上で区分されたそれぞれのスロットについて、受信された信号のレベルを所定の干渉波識別レベルと比較するとともに、前記信号のレベルが前記干渉波識別レベル以上の場合には、前記信号のレベルの変動幅を所定の複数干渉レベルと比較し、受信された信号から該信号のレベルが前記干渉波識別レベル以上で且つ変動幅が前記複数干渉レベル以上の期間の信号を特定の信号成分として抽出し、既知信号と、前記アンテナアレーの素子毎に抽出された前記特定の信号成分とを合成した合成信号を生成し、前記合成信号と前記既知信号との誤差を最小化する振幅及び位相値を算出して、前記振幅及び位相値を前記振幅位相可変器に与えることを特徴とする。
【００１８】
複数の干渉波が存在する場合には、１つのスロットの中の同じ期間に、重なって複数の干渉波が現れる場合がある。複数の干渉波の出現タイミングが重なると、制御対象基地局で検出される干渉波の受信レベルの変動幅が大きくなる。
本発明では、受信された信号のレベルを干渉波識別レベルと比較することにより、干渉波の有無を識別する。さらに、干渉波を検出しているときには、受信された信号のレベルの変動幅を複数干渉レベルと比較することにより、干渉波が単一か複数かが識別される。そして、受信された信号のレベルが干渉波識別レベル以上で且つ変動幅が複数干渉レベル以上の期間の信号が、特定の信号成分として抽出される。
【００１９】
従って、複数の干渉波が重なって現れている期間の信号成分のみに基づいて、アンテナの指向特性の適応制御が実施される。これにより、複数の干渉波の全てに適応するように、アンテナの指向特性が制御される。
請求項２は、無線送受信部と、該無線送受信部に接続されたアンテナアレーと、該アンテナアレーを構成する各素子の信号について振幅及び位相を変更する振幅位相可変器とを用い、前記振幅位相可変器を制御して前記アンテナアレーの指向特性を変更する移動通信基地局用アレーアンテナの制御方法において、通信に利用される信号の時間軸上で区分されたそれぞれのスロットについて、受信された信号のレベルを所定の干渉波識別レベルと比較し、前記信号のレベルが前記干渉波識別レベル以上の特定のスロットについては、前記特定のスロットに隣接する前スロットで第１の干渉波が発生した第１の時間と、前記特定のスロットに隣接する後スロットで第２の干渉波が消滅した第２の時間とを検出し、前記特定のスロットの中で前記第１の干渉波が消滅する第３の時間を前記第１の時間から求め、前記特定のスロットの中で前記第２の干渉波が発生する第４の時間を前記第２の時間から求め、前記第３の時間と第４の時間との時間軸上の前後関係に基づいて、前記特定のスロットで受信された信号から特定の期間の信号成分を抽出し、既知信号と、前記アンテナアレーの素子毎に抽出された前記特定の期間の信号成分とを合成した合成信号を生成し、前記合成信号と前記既知信号との誤差を最小化する振幅及び位相値を算出して、前記振幅及び位相値を前記振幅位相可変器に与えることを特徴とする。
【００２０】
干渉波の出現タイミングが制御対象基地局と同期していない場合であっても、干渉波のスロットの長さは制御対象基地局のスロット長さと同一である。従って、特定のスロットの前後に隣接する他のスロットにおいて検出された干渉波のタイミングに基づいて、前記特定のスロットにおける干渉波の出現タイミングを推定できる。
【００２１】
例えば、制御対象基地局と干渉波とのスロット長（期間）ＴＳが同一の場合、図１１（ａ）に示すように、注目スロットに先行する前スロット内の時刻ｔａ１で現れた干渉波Ｒ１１は、時刻ｔａ１から１スロット長と同じ時間ＴＳを経過したときに消滅する。また、前スロットの始まる時刻から時刻ｔａ１までの相対時間をＴＡ１とすれば、注目スロットの始まる時刻から相対時間ＴＡ１を経過したときに干渉波Ｒ１１は消滅する。
【００２２】
一方、注目スロットに続く後スロット内の時刻ｔｂ２で消滅した干渉波Ｒ１２は、時刻ｔｂ２よりもスロット長ＴＳだけ前の時刻に出現している。また、後スロットの始まる時刻から時刻ｔｂ２までの相対時間をＴＢ２とすれば、注目スロットの始まる時刻から相対時間ＴＢ２だけ前の時刻に干渉波Ｒ１２が出現する。従って、本発明では前スロットで第１の干渉波が発生した第１の時間と、後スロットで第２の干渉波が消滅した第２の時間とを検出し、前記特定のスロットの中で前記第１の干渉波が消滅する第３の時間を前記第１の時間から求め、前記特定のスロットの中で前記第２の干渉波が発生する第４の時間を前記第２の時間から求める。
【００２３】
そして、前記第３の時間と第４の時間との時間軸上の前後関係に基づいて、前記特定のスロットで受信された信号から特定の期間の信号成分を抽出する。ここで抽出した信号成分に従って、アンテナの指向特性が制御される。
第３の時間と第４の時間との時間軸上の前後関係は、第１の干渉波と第２の干渉波との重なりの有無に相当するので、それに応じて信号成分の抽出範囲を切り替えることにより、望ましい指向特性制御が可能になる。
【００２４】
請求項３は、請求項２記載の移動通信基地局用アレーアンテナの制御方法において、前記第４の時間が第３の時間より先行する場合には、前記第４の時間から第３の時間までの期間の信号成分を、前記特定の期間の信号成分として抽出することを特徴とする。
前記第４の時間が第３の時間より先行する場合には、第４の時間から第３の時間までの期間に、第１の干渉波と第２の干渉波とが重なる。この期間の信号成分を抽出し、その信号成分に従ってアンテナの指向特性を制御することにより、第１の干渉波と第２の干渉波の両方の影響が低減される。
【００２５】
請求項４は、請求項２記載の移動通信基地局用アレーアンテナの制御方法において、前記第３の時間が第４の時間より先行する場合には、前記特定のスロットの始まりから前記第３の時間までの期間の信号成分と、前記第４の時間から前記特定のスロットの終わりまでの期間の信号成分とを、前記特定の期間の信号成分として抽出することを特徴とする。
【００２６】
前記第３の時間が第４の時間より先行する場合には、第１の干渉波と第２の干渉波とが重ならずに、１つのスロット内の互いに異なるタイミングで現れる。従って、前記特定のスロットの始まりから前記第３の時間までの期間の信号成分と、前記第４の時間から前記特定のスロットの終わりまでの期間の信号成分とを、前記特定の期間の信号成分として抽出することにより、第１の干渉波と第２の干渉波の両方の影響が低減される。
【００２７】
また本発明の１つの態様では、無線送受信部と、該無線送受信部に接続されたアンテナアレーと、該アンテナアレーを構成する各素子の信号について振幅及び位相を変更する振幅位相可変器を備え、前記振幅位相可変器を制御して前記アンテナアレーの指向特性を変更する移動通信基地局用アレーアンテナ装置において、通信に利用される信号の時間軸上で区分されたそれぞれのスロットについて、受信された信号のレベルを所定の干渉波識別レベルと比較して、受信された信号から該信号のレベルが前記干渉波識別レベル以上の期間の特定の信号成分を抽出し、既知信号と、前記アンテナアレーの素子毎に抽出された前記特定の信号成分とを合成した合成信号を生成し、前記合成信号と前記既知信号との誤差を最小化する振幅及び位相値を算出して、前記振幅及び位相値を前記振幅位相可変器に与える操作量算出手段を設ける。
【００２８】
請求項５は、無線送受信部と、該無線送受信部に接続されたアンテナアレーと、該アンテナアレーを構成する各素子の信号について振幅及び位相を変更する振幅位相可変器を備え、前記振幅位相可変器を制御して前記アンテナアレーの指向特性を変更する移動通信基地局用アレーアンテナ装置において、通信に利用される信号の時間軸上で区分されたそれぞれのスロットについて、受信された信号のレベルを所定の干渉波識別レベルと比較するとともに、前記信号のレベルが前記干渉波識別レベル以上の場合には、前記信号のレベルの変動幅を所定の複数干渉レベルと比較し、受信された信号から該信号のレベルが前記干渉波識別レベル以上で且つ変動幅が前記複数干渉レベル以上の期間の特定の信号成分を抽出し、既知信号と、前記アンテナアレーの素子毎に抽出された前記特定の信号成分とを合成した合成信号を生成し、前記合成信号と前記既知信号との誤差を最小化する振幅及び位相値を算出して、前記振幅及び位相値を前記振幅位相可変器に与える操作量算出手段を設けたことを特徴とする。
【００２９】
請求項６は、無線送受信部と、該無線送受信部に接続されたアンテナアレーと、該アンテナアレーを構成する各素子の信号について振幅及び位相を変更する振幅位相可変器を備え、前記振幅位相可変器を制御して前記アンテナアレーの指向特性を変更する移動通信基地局用アレーアンテナ装置において、通信に利用される信号の時間軸上で区分されたそれぞれのスロットについて、受信された信号のレベルを所定の干渉波識別レベルと比較し、前記信号のレベルが前記干渉波識別レベル以上の特定のスロットについては、前記特定のスロットに隣接する前スロットで第１の干渉波が発生した第１の時間と、前記特定のスロットに隣接する後スロットで第２の干渉波が消滅した第２の時間とを検出し、前記特定のスロットの中で前記第１の干渉波が消滅する第３の時間を前記第１の時間から求め、前記特定のスロットの中で前記第２の干渉波が発生する第４の時間を前記第２の時間から求め、前記第３の時間と第４の時間との時間軸上の前後関係に基づいて、前記特定のスロットで受信された信号から特定の期間の信号成分を抽出し、既知信号と、前記アンテナアレーの素子毎に抽出された前記特定の期間の信号成分とを合成した合成信号を生成し、前記合成信号と前記既知信号との誤差を最小化する振幅及び位相値を算出して、前記振幅及び位相値を前記振幅位相可変器に与える操作量算出手段を設けたことを特徴とする。
【００３０】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
この形態の移動通信基地局用アレーアンテナ装置の構成と動作を図１〜図８並びに図１３〜図１９に示す。この形態は、請求項１及び請求項５に対応する。
【００３１】
図１はこの形態の移動通信基地局用アレーアンテナ装置の構成の概略を示すブロック図である。図２は図１の装置における空きスロット探索処理の内容を示すフローチャートである。図３は受信される信号の例を示すタイムチャートである。
図４は受信される信号に含まれる干渉波が１つの場合と２つの場合の信号を示す波形図である。図５及び図６は干渉波のレベルに応じたＤＵ１Ｒの分布を示すグラフである。図７は通信スロットを確保できる最大のアンテナ高を示すグラフである。
【００３２】
図８は図１の装置におけるアンテナの指向性制御系の構成を示すブロック図である。図１３は図１の装置が利用される環境における各基地局の配置例を示す平面図である。図１４は図１の装置が利用される環境における各基地局の通話エリアの例を示す斜視図である。
図１５は図１の装置が受信する干渉波の経路の例を示す斜視図である。図１６はアンテナの指向特性と干渉波の到来方向の例を示す平面図である。図１７は図１の装置の各スロットと干渉波との相対的なタイミングの例を示すタイムチャートである。
【００３３】
図１８は受信される信号の例を示すタイムチャートである。図１９は図１８に示す信号に対する処理の内容を示す模式図である。
この形態では、請求項１の振幅位相可変器は振幅位相可変部５７〜５９及び振幅位相可変部１７として具体化されている。また、請求項１の干渉波識別レベル及び請求項３の複数干渉レベルは、それぞれ閾値Ｌａ及びＬｃとして具体化されている。請求項７及び請求項８の操作量算出手段は、振幅位相制御部１９として具体化されている。
【００３４】
図１を参照すると、この移動通信基地局用アレーアンテナ装置は、送受信装置１１，アンテナ１２及び振幅位相制御部１９で構成されている。また、送受信装置１１は受信装置１３，送信装置１４，Ａ／Ｄ変換器１５，Ｄ／Ａ変換器１６，振幅位相可変部１７及び振幅位相可変部１８を備え、振幅位相制御部１９は受信レベル検出器１１０，レベル判定部１１１，レベル変動判定部１１２及び既知信号発生部１１３を備えている。
【００３５】
送受信装置１１に接続されたアンテナ１２は、複数の素子で構成されるアレーアンテナである。この例では３つの素子でアンテナ１２が構成されている。
振幅位相可変部１７は、アンテナ１２で受信された３系統のそれぞれの受信信号に対して、振幅及び位相を調整する機能を有する。振幅位相可変部１８は、アンテナ１２のそれぞれの素子から送信される３系統の送信信号に対して、振幅及び位相を調整する機能を有する。
【００３６】
アンテナ１２で受信された３系統の信号は、振幅位相可変部１７において位相及び振幅が調整された後、ロジック部１１４の内部で合成される。振幅位相可変部１７における操作量である位相及び振幅の調整量を変えることにより、受信する信号に対するアンテナ１２の指向特性が調整される。
同様に、振幅位相可変部１８における位相及び振幅の調整量を変えることにより、送信する信号に対するアンテナ１２の指向特性が調整される。
【００３７】
一般にアレーアンテナは指向性を有している。この指向特性においては、特定の方向に対してアンテナ利得が非常に小さくなるヌル点が形成される。振幅位相可変部１７，１８の操作量を調整すると、アンテナ１２の指向特性のヌル点の方向を変えることができる。
従って、図１６に示すように指向特性のヌル点の方向が干渉波の到来方向と一致するように指向特性を制御すれば、干渉波の影響を低減できる。
【００３８】
なお、図１においてはディジタル信号処理によって信号の振幅及び位相を調整する構成を示してあるが、アナログ信号処理回路を用いて信号の振幅及び位相を調整するように構成を変更しても良い。
【００３９】
図１に示すように、送受信装置１１と振幅位相制御部１９は互いに接続されている。干渉波の検出のために、送受信装置１１で受信された３系統の信号が振幅位相制御部１９に入力される。
振幅位相制御部１９は、アンテナの指向特性を決定する振幅及び位相値を算出する。この振幅及び位相値は送受信装置１１の振幅位相可変部１７，１８に出力される。
【００４０】
図１の装置におけるアンテナの指向特性制御系の基本構成を図８に示す。図８に示す制御系について説明する。
図１の装置においては、信号を送信する前に、アンテナ１２の指向特性を調整しながら空きスロットの有無を調べる。従って、そのときに図１の装置（基地局）に到来する信号は全て干渉信号であり、所望波は存在しない。
【００４１】
一般に、この種の指向性制御においては干渉波の成分をできる限り低減し、所望波の成分を抽出できるようにアンテナの指向特性を制御する。
そこで、望ましい指向特性の検出を可能にするために、所望波の代わりの既知信号を用意してある。図１及び図８に示す既知信号発生部１１３が、所望波の代わりの既知信号を少なくとも１つ発生する。実際には、ＰＮ符号などの疑似乱数を変調した信号を既知信号として用いている。
【００４２】
位相可変部５１，５２，５３は、既知信号発生部１１３が出力する既知信号から、所定の方向θｏから到来する既知信号を生成するために、位相をそれぞれ調整した信号を生成する。
位相可変部５１，５２及び５３の位相調整量は、既知信号の方向θｏと、アンテナアレーの素子配列及び素子間隔により決定される。
【００４３】
アンテナ１２の３つの素子のそれぞれの位置ベクトルがｒ１，ｒ２及びｒ３で表される場合には、位相可変部５１の位相調整量φ１，位相可変部５２の位相調整量φ２及び位相可変部５３の位相調整量φ３は、それぞれ次式で表される。
φ１＝ｋ・ｒ１    ・・・（１）
φ２＝ｋ・ｒ２    ・・・（２）
φ３＝ｋ・ｒ３    ・・・（３）
ｋ＝２π／λ・（ｉ・ｃｏｓθｏ＋ｊ・ｓｉｎθｏ）  ・・・（４）
ｉ：水平面内のＸ軸方向の単位ベクトル
ｊ：水平面内のＹ軸方向の単位ベクトル
λ：波長
Ａ／Ｄ変換器１５から出力される３系統の受信信号は、フィルタ３０を介して信号合成部５４，５５及び５６にそれぞれ印加される。信号合成部５４，５５及び５６は、それぞれ位相可変部５１，５２及び５３が出力する信号と前記受信信号とを合成した信号を出力する。
【００４４】
信号合成部５４，５５及び５６が出力する信号は、それぞれ振幅位相可変部５７，５８及び５９で振幅及び位相を調整された後、信号合成部６０に印加される。信号合成部５４，５５及び５６の各々の振幅及び位相の調整量は、ＬＭＳ制御部５０により制御される。
信号合成部６０は、振幅位相可変部５７が出力する信号，振幅位相可変部５８が出力する信号及び振幅位相可変部５９が出力する信号を合成して出力する。
【００４５】
ＬＭＳ制御部５０は、信号合成部６０が出力する合成信号と、既知信号発生部１１３が出力する既知信号との差を最小にするのに必要な振幅及び位相値Ｐｘを、ＬＭＳ（Ｌｅａｓｔ  Ｍｅａｎ  Ｓｑｕａｒｅ）法などの適応アルゴリズムを用いて振幅位相可変部５７，５８，５９の重み（振幅と位相値）を調整しながら探索する。
ＬＭＳ制御部５０によって求められた振幅及び位相値（振幅と位相値）Ｐｘを振幅位相可変部１７，１８に与えることにより、干渉波の影響が最小になるようにアンテナ１２の指向特性を調整して送受信できる。
【００４６】
図８に示すフィルタ３０においては、制御対象の基地局における信号スロットのタイミングと干渉波のタイミングとが一致しない場合の指向特性制御の誤動作を防止するために、特定の信号成分だけを抽出する。
また、フィルタ３０は、図１に示す受信レベル検出器１１０，レベル判定部１１１及びレベル変動判定部１１２を含んでいる。
【００４７】
フィルタ３０に関する具体的な処理の内容は、図２に示す処理の中に示されている。図２に示す処理は、Ｍ個のスロットの中から利用可能な空きスロットを探すための制御であり、干渉波の影響を低減するためにアンテナの指向特性の調整を実行しながら探索を実行する。以下、図２の処理について説明する。
ステップＳ０１では、１つのスロットを注目スロットとして選択する。この注目スロットが、以下のステップで処理対象となる。例えば、図３（ａ）に示す時刻ｔ００〜ｔ０３の期間ＴＳの１つのスロットを注目スロットとして選択した場合には、時刻ｔ００〜ｔ０３の受信信号に対して処理が実施される。
【００４８】
ステップＳ０２では、注目スロット内に干渉波が存在するかどうかを調べるため、受信した信号のレベルを予め定めた閾値Ｌａと比較する。一時的であったとしても、注目スロット内で受信した信号のレベルが閾値Ｌａよりも大きい場合には、干渉波があるとみなす。そしてステップＳ０３に進む。
ステップＳ０３では、閾値Ｌａよりも大きい信号レベルが検出された注目スロットの中で、受信した信号レベルが閾値Ｌａよりも大きい期間Ｔ０を検出する。例えば、図３（ｄ）のように複数の干渉波が互いに異なる時間に現れる場合には、期間Ｔ０が複数検出される。
【００４９】
ここでは、期間Ｔ０のうち最初に検出されたものを期間Ｔ０（１）とし、次に検出されたものを期間Ｔ０（２）として区別する。例えば、図３（ａ），（ｂ），（ｃ）の例では１つの期間Ｔ０（１）のみが検出されるが、図３（ｄ）の例では、２つの期間Ｔ０（１），Ｔ０（２）が検出される。
図３においては１個のスロットに干渉波が２波到来する例を示してあるが、干渉波数が３波以上の場合でも同様に考えることができる。
【００５０】
干渉波が１波到来した場合には、受信装置で得られる時刻ｍにおける信号Ｘ（ｍ）は次式で表される。
Ｘ（ｍ）＝Ｉ（ｍ）＋Ｎ（ｍ）    ・・・（５）
Ｉ（ｍ）：干渉波の強度
Ｎ（ｍ）：装置内で生じる熱雑音
干渉波のレベルを判定する閾値Ｌａを熱雑音Ｎ（ｍ）より十分大きくとり、かつ、基地局同士が見通し内で、干渉波による遅延波の影響が無視できる場合には、信号Ｘ（ｍ）は干渉波の強度とほぼ等しい。
【００５１】
一方、干渉波が２波以上到来する場合に、ｉ番目の干渉波をＩｉ（ｍ）とすれば、信号Ｘ（ｍ）は次式で表される。
Ｘ（ｍ）＝ΣＩｉ（ｍ）＋Ｎ（ｍ）    ・・・（６）
複数の干渉波が同時に現れる場合、受信される信号は干渉波の合成波として表わされるので、受信した信号のレベルは大きく変動する。
【００５２】
例えば図４にように、干渉波が１波のみ到来する場合には、信号レベルが干渉波のレベルを中心として±３ｄＢ程度の変化を示すのに対して、干渉波が２波以上到来する場合には、受信レベルの変動幅は１０ｄＢを越える。
従って、受信レベルの変動幅を所定の閾値Ｌｃ（例えば、６ｄＢ）と比較することにより、同じタイミングで干渉波が複数現れているか否かを識別できる。
【００５３】
例えば干渉波が２つだけの場合には、受信した信号のレベル変動が大きい期間の信号成分は、２つの干渉波の両方の成分を含んでいる。従って、受信した信号のレベル変動が大きい期間に現れる信号成分に対して、それを低減するようにアンテナの指向特性を調整すれば、次式の関係を満たす限り、全ての干渉波の影響を一度に低減できる。
【００５４】
アンテナアレーの自由度≧干渉波の数  ・・・（７）
アンテナアレーの自由度：（アンテナ素子数−１）
図２のステップＳ０４では、受信した信号レベルが閾値Ｌａよりも大きい期間Ｔ０が１つか複数かを識別する。図３（ａ），（ｂ），（ｃ）及び図１８に示す例では、期間Ｔ０が１つだけ検出されるのでステップＳ０４からＳ０５に進む。図３（ｄ）に示す例では２つの期間Ｔ０（１），Ｔ０（２）が検出されるので、ステップＳ０４からＳ０６に進む。
【００５５】
ステップＳ０５及びＳ０６では、受信した信号レベルの変動幅としきい値Ｌｃとを比較する。ステップＳ０５において信号レベルの変動幅がしきい値Ｌｃ以内ならステップＳ０８に進む。ステップＳ０６において信号レベルの変動幅がしきい値Ｌｃ以内ならステップＳ０９に進む。ステップＳ０５又はＳ０６において信号レベルの変動幅がしきい値Ｌｃを越えた場合には、ステップＳ０７に進む。
【００５６】
ステップＳ０７では、複数の干渉波が同時に現れているとみなす。そして、図３（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように干渉波が重複している期間Ｔ１１の信号成分を抽出する。
また、例えば図１８に示すように、注目スロット内の２カ所の期間Ｄ１，Ｄ２でそれぞれ干渉波が重複している場合には、期間Ｄ１，Ｄ２の両方の信号成分を合成して抽出する。
【００５７】
複数の期間の信号成分を合成する場合には、複数の期間の長さが同一とは限らない。図１８の期間Ｄ１，Ｄ２のように互いに長さの異なる複数の期間の信号成分を合成する場合には、特別な処理が必要になる。
すなわち、干渉波の重複が検出された複数の期間の中で、長さが最大の期間がＤｍａｘである場合には、Ｄｍａｘ以外の期間の信号成分の長さをＤｍａｘに合わせる必要がある。
【００５８】
例えば、図１８の期間Ｄ１，Ｄ２の信号成分を合成する場合には、期間Ｄ１が期間Ｄ２より大きいので、次のようにして、期間Ｄ２の信号成分の長さを期間Ｄ１の信号成分と同じにする。次の第８式が成立する場合には、第９式に従って補正してから合成すればよい。
Ｄ１／Ｄ２＝α  ｍｏｄ  β  （α，β：０以上の整数）  ・・・（８）
Ｄ１＝α・Ｄ２＋β                                ・・・（９）
つまり、図１９に示すように、期間Ｄ２の信号成分をα倍した信号成分と、期間Ｄ２の信号成分のうち期間βに相当する成分との和を、期間Ｄ１の信号成分に加算すればこれらを合成できる。
【００５９】
図２のステップＳ０８では、注目スロット内に現れた干渉波が単一であるとみなす。そして、受信した信号レベルが閾値Ｌａよりも大きい期間Ｔ０（１）の信号成分だけを抽出する。
ステップＳ０９では、図３（ｄ）に示すように互いに独立した時間に２つの干渉波が存在しているとみなす。そして、受信した信号から、レベルが閾値Ｌａよりも大きい期間Ｔ０（１）の信号成分と期間Ｔ０（２）の信号成分とを抽出する。
【００６０】
期間Ｔ０（１）の信号成分と期間Ｔ０（２）の信号成分とを合成する場合にも、期間Ｔ０（１），Ｔ０（２）の長さが同一とは限らない。従って、図１９の例と同様に、Ｔ０（１），Ｔ０（２）の長さが揃うように各信号成分を補正してから合成する必要がある。
上記ステップＳ０７，Ｓ０８又はＳ０９で抽出された信号成分のみが、図８に示すフィルタ３０から出力され、信号合成部５４，５５，５６にそれぞれ印加される。すなわち、ステップＳ０７，Ｓ０８，Ｓ０９が前記フィルタ３０に相当する。
【００６１】
ステップＳ１０では、基地局の所望波として既知信号を生成する。この既知信号は、図８に示す既知信号発生部１１３から出力される。
ステップＳ１１では、フィルタ３０によって抽出された受信信号に振幅及び位相の重み付けをした信号とステップＳ１０で生成した既知信号とをアンテナの素子の系統毎に合成する。
【００６２】
ステップＳ１２では、ＬＭＳ法などの適応アルゴリズムなどを用いて、ステップＳ１１の合成信号とステップＳ１０の既知信号との差が最小になるように、重み（振幅と位相値）を求める。
ステップＳ１３では、ステップＳ１２で求められた最新の重み係数を振幅位相可変部５７，５８，５９にセットして、信号合成部６０の出力に得られる受信信号の合成信号のレベルを算出する。
【００６３】
ステップＳ１４では、指向特性制御によって干渉波が除去されたか否かを調べるために合成信号の信号レベルと所定の閾値とを比較する。
上記指向特性制御によって干渉波のレベルが十分に低減された場合には、現在処理中の注目スロットを空きスロットとみなす。干渉波のレベルが大きい場合には、注目スロットは使用中とみなし、次のスロットの探索を開始する。
【００６４】
干渉波のレベルが十分に低減された場合には、決定された指向特性の重み係数を振幅位相可変部１７，１８に与え、通信を開始する。
なお、ここでは受信装置および送信装置等において各ブランチ毎の振幅や位相の不一致はないものと仮定している。これらの不一致がある場合には、あらかじめ調べてテーブル化しておくことで補正することが可能である。
【００６５】
第１の実施の形態における本発明の効果を、次に示す計算機シミュレーションにより確認した。すなわち、図３（ａ），（ｄ）に示される環境下で、図２に示される本発明の方法と、干渉波が含まれるスロット内の全信号成分に従って制御する比較例とを対比した。
シミュレーションの条件は次の通りである。この例では、１個のスロットの長さを２００分割したものをシンボルと呼ぶ時間単位で表している。すなわち、１スロットの長さは２００シンボルである。図３（ａ）の環境では、第１干渉波は対象スロットの前のスロットの途中から到来し、対象スロットの７０シンボル（当該スロットの始まりからの相対値：以下同様）で到来しなくなるものとした。第２干渉波は対象スロットの途中の５０シンボル中から到来するものとし、対象スロットの最後まで到来する。第３図（ｂ）の環境では、第１干渉波は対象スロットの前のスロットの途中から到来し、対象スロットの２０シンボルで消滅するものとした。
【００６６】
第２干渉波は対象スロットの途中の２５シンボルから到来するものとし、対象スロットの最後まで到来する。干渉波が２波なので３素子アレーを用いた。疑似信号（所望波）は０度方向から到来する。疑似信号のレベルは２５ｄＢμＶとした。また第１干渉波及び第２干渉波の到来方向をそれぞれ１２０度及び２００度とした。
【００６７】
これらの干渉波のレベルを変化させ、所望波と第１干渉波との出カレベル差（出力ＤＵ１Ｒ；Ｄｅｓｉｒｅｄ  ｔｏ  Ｕｎｄｅｓｉｒｅｄ  １  Ｓｉｇｎａｌ  ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  ｒａｔｉｏ）を調べ、本発明の干渉抑圧効果を調べた。ここでは所望波と干渉波の出力レベル差を次のように定義した。
ＤＵ１Ｒ＝（所望波１方向（０度）の出力レベル×所望波１の入力レベル）／（干渉波１方向（１２０度）の出カレベル×第１干渉波の入力レベル）  ・・・（１０）
図５に示すように、単に干渉波が到来する時間のみで指向性制御を行うと、第１干渉波レベルが所望波よりも高い場合に十分なＤＵ１Ｒが得られない。これは、スロットの最初では第１干渉波にヌルを形成するように動作するが、スロットの途中で第１干渉波が到来しなくなり、第２干渉波が到来するため、スロットの最後に得られる指向性パターンは第２干渉波にヌルを向ける動作が優先され、第１干渉波方向には十分ヌルが形成されないためである。
【００６８】
一方、本発明では実際に２波の干渉波が到来する時間のみを抽出した結果に応じて制御を行うので、２つの干渉波のいずれに対しても指向性のヌル点を形成することになり、比較例と比べて高い出カＤＵ１Ｒが得られる。
図６からも図５と同様の効果を確認できる。この場合は、２つの干渉波の到来する時間が独立しているので、本発明ではこれらの独立した時間の干渉波を合成することにより、干渉波が同じ時間に２波到来していることと等価になり、図５と同様の干渉波除去能力が得られる。
【００６９】
更に、以下に示す計算機シミュレーションにより、図２に示す制御方法の効果を確認した。
システムとしては、単一周波数で時間的に分割されたＭ個のスロットを用い、複数の基地局が異なる時間で通信することにより同時に多数の基地局が動作するＴＤＭＡ方式を想定した。
【００７０】
基地局の置局環境としては、高さ７ｍの低アンテナ高基地局が多数配置されているエリアに、高さＨの高アンテナ高基地局が１つ設置された環境を仮定した。このときの、高アンテナ高基地局が通信スロットを確保できる最大のアンテナ高を、無指向性アンテナを用いた場合と図１のアンテナの場合とで比較した。各通信スロットの利用可否の判定は、各スロットに到来する信号強度があるしきい値以上か以下かによって判定した。またすべての基地局のスロットタイミングはすべてスロットに対して非同期であると仮定した。
【００７１】
図７にスロット数を変化させた場合の、通信スロットを確保できる最大のアンテナ高の比較を示す。計算に用いた振幅及び位相値は、図７に示す通りである。図７を参照すると、スロット数が９０の場合に無指向性アンテナでは基地局高を１１ｍ以上とすると干渉により全てのスロットが埋ることがわかる。一方、本発明では３０ｍまで基地局高を上げても空きスロットを確保することができる。
【００７２】
このアンテナ高の差をゾーン長に換算すると、本発明を用いることにより無指向性アンテナに対してゾーン長を１．４倍にできる。また、単に干渉波が到来する時間のみで制御する場合に比べて最大３．５ｍ程度の高さで空きスロットを確保できる。以上により本発明の有効性が確認できる。
（第２の実施の形態）
この形態の移動通信基地局用アレーアンテナ装置の構成と動作を図９〜図１２に示す。この形態は、請求項２，請求項３，請求項４及び請求項６に対応する。
【００７３】
図９はこの形態の移動通信基地局用アレーアンテナ装置の構成の概略を示すブロック図である。図１０は図９の装置における空きスロット探索処理の内容を示すフローチャートである。
図１１は受信される信号の例を示すタイムチャートである。図１２は通信スロットを確保できる最大のアンテナ高を示すグラフである。
【００７４】
なお、図９及び図１０において、第１の実施の形態と同一の構成要素及び処理ステップについては、同一の符号又はステップ番号を付けて示してある。第１の実施の形態と同一の部分については説明を省略する。
図９を参照すると、この移動通信基地局用アレーアンテナ装置は送受信装置１１，アンテナ１２及び振幅位相制御部２１で構成されている。振幅位相制御部２１には、２つのスロット遅延回路２１１，受信レベル検出器２１２，レベル判定部２１３及び既知信号発生部１１３が備わっている。
【００７５】
この形態においては、連続する３つのスロットの信号を同時に監視する必要がある。そこで、２つのスロット遅延回路２１１を用いて、連続する３つのスロットの信号を同じタイミングで取り出せるように構成してある。受信レベル検出器２１２は、連続する３つのスロットの信号を同時に監視する。
以下、図１０に示す各ステップの処理について説明する。第１の実施の形態と同様に、ステップＳ０１で選択された注目スロットに対して、ステップＳ０２で受信レベルと閾値Ｌａとが比較される。受信レベルが閾値Ｌａよりも大きい場合、すなわち干渉波が注目スロットで検出されると、ステップＳ２１に進む。
【００７６】
ステップＳ２１では、現在の注目スロットより期間ＴＳだけ先行して現れる前スロットにおける受信レベルを監視して、受信レベルが閾値Ｌａ未満の状態から閾値Ｌａを越える時間（時刻）ｔａ１を検出する。
【００７７】
例えば、図１１（ａ）を参照すると、干渉波Ｒ１１は前スロット内の時刻ｔａ１で出現し、注目スロット内の時刻ｔａ２で消滅する。干渉波Ｒ１１の１スロットの長さが一定なので、時刻ｔａ２は時刻ｔａ１から推定できる。
例えば、干渉波Ｒ１１の１スロットの長さが、制御対象基地局の１スロットの長さＴＳと同一であれば、時刻ｔａ２は時刻ｔａ１に１スロットの長さＴＳを加算した時刻になる。
【００７８】
また、図１１（ａ）に示すように前スロットの始まる時刻から時刻ｔａ１までの期間がＴＡ１である場合には、注目スロットの始まる時刻ｔ００から期間ＴＡ１を経過すると時刻ｔａ２になる。図１０のステップＳ２２では、上記の方法で、時刻ｔａ２を推定する。
ステップＳ２３では、現在の注目スロットより期間ＴＳだけ遅れて現れる後スロットにおける受信レベルを監視して、受信レベルが閾値Ｌａを越える状態から閾値Ｌａ未満になる時間（時刻）ｔｂ２を検出する。
【００７９】
例えば、図１１（ａ）を参照すると、干渉波Ｒ１２は注目スロット内の時刻ｔｂ１で出現し、後スロット内の時刻ｔｂ２で消滅する。干渉波Ｒ１２の１スロットの長さが一定なので、時刻ｔｂ１は時刻ｔｂ２から推定できる。
例えば、干渉波Ｒ１２の１スロットの長さが、制御対象基地局の１スロットの長さＴＳと同一であれば、時刻ｔｂ１は時刻ｔｂ２から１スロットの長さＴＳを差し引いた時刻になる。
【００８０】
また、図１１（ａ）に示すように後スロットの始まる時刻から時刻ｔｂ２までの期間がＴＢ２である場合には、注目スロットの始まる時刻ｔ００から期間ＴＢ２を経過すると時刻ｔｂ１になる。図１０のステップＳ２４では、上記の方法で、時刻ｔｂ１を推定する。
ステップＳ０２のように受信レベルと閾値Ｌａとを比較するだけでは、例えば図１１（ａ）のように注目スロット内で複数の干渉波Ｒ１１，Ｒ１２が重なっているか否かを識別することはできない。
【００８１】
前記第１の実施の形態では、受信レベルの変動幅の大小から複数の干渉波の重複の有無を識別しているが、この形態では前スロットにおいて干渉波Ｒ１１が出現する時刻ｔａ１と後スロットにおいて干渉波Ｒ１２が消滅する時刻ｔｂ２とを検出し、それらの時刻に基づいて複数の干渉波の重複の有無を識別する。
具体的には、図１０のステップＳ２５で２つの時刻ｔａ２，ｔｂ１を比較している。例えば、図１１（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように注目スロット内で２つの干渉波Ｒ１１，Ｒ１２が重複して現れる場合には、時刻ｔｂ１よりも時刻ｔａ２が大きい。また、図１１（ｄ）に示すように２つの干渉波Ｒ１１，Ｒ１２の現れる期間がそれぞれ独立している場合には、時刻ｔｂ１よりも時刻ｔａ２が小さい。
【００８２】
時刻ｔｂ１よりも時刻ｔａ２が大きい場合にはステップＳ２５からＳ２６に進み、時刻ｔｂ１よりも時刻ｔａ２が小さい場合にはステップＳ２５からＳ２７に進む。
ステップＳ２６では、時刻ｔｂ１と時刻ｔａ２との間の期間Ｔｘ（図１１（ａ）参照）における信号成分だけを抽出する。
【００８３】
ステップＳ２７では、注目スロットの始まりから時刻ｔａ２までの期間Ｔｘ１の信号成分と、時刻ｔｂ１から注目スロットの終わりまでの期間Ｔｘ２の信号成分とを抽出し、それらを合成する。期間Ｔｘ１の長さと期間Ｔｘ２の長さとが一致しない場合には、図１９に示した方法を用いて２つの信号成分の期間を揃えてからそれらを合成する。
【００８４】
この形態における発明の効果を確認するために、以下に示す計算機シミュレーションを実施した。システムとしては単一周波数で時問的に分割されたＭ個のスロットを用い、複数の基地局が異なる時間で通信することにより同時に多数の基地局が動作するＴＤＭＡ方式を想定した。
【００８５】
基地局の置局環境としては、高さ７ｍの低アンテナ高基地局が多数配置されているエリアに、高さＨの高アンテナ高基地局が１つ設置された環境を仮定した。このときの、高アンテナ高基地局が通信スロットを確保できる最大のアンテナ高を、図１０に示す処理を実施した場合と、スロット内の全ての信号成分を利用して指向性を制御する比較例とについて比較した。
【００８６】
各通信スロットの利用可否の判定は、各スロットに到来する信号強度があるしきい値以上か以下かによって判定した。またすべての基地局のスロットタイミングはすべてスロットに対して非同期であると仮定した。
スロット数を変化させた場合の、通信スロットを確保できる最大のアンテナ高を図１２に示す。計算に用いた振幅及び位相値は、図７に示したものと同じである。図１２を参照すると、スロット数が９０の場合、本発明では２９ｍまで基地局高を上げても空きスロットを確保できる。単に干渉波が到来する時間のみで制御する比較例と比べると最大２ｍ程度の高さでも空きスロットを確保することができ、本発明の有効性が確認できる。
【００８７】
なお、上記第１の実施の形態及び第２の実施の形態では、使用するアレーアンテナの素子数が３の場合について説明したが、必要に応じてアンテナの素子数を変更してもよい。
また、上記第１の実施の形態及び第２の実施の形態では、既知信号と出力信号との誤差が最小になるように指向性を制御するアルゴリズムとして、ＬＭＳ法を用いているが、ＬＭＳ法以外のＭＭＳＥ（Ｍｉｎｉｎｕｍ  ｍｅａｎ  ｓｑｕａｒｅ  ｅｒｒｏｒ）法を用いてもよい。
【００８８】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明を用いると、隣接基地局からの送信タイミングが非同期の場合においても干渉を低減できるため、高所に基地局が設置できマイクロセルの通話エリアの拡大に効果的である。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態の移動通信基地局用アレーアンテナ装置の構成の概略を示すブロック図である。
【図２】図１の装置における空きスロット探索処理の内容を示すフローチャートである。
【図３】受信される信号の例を示すタイムチャートである。
【図４】受信される信号に含まれる干渉波が１つの場合と２つの場合の信号を示す波形図である。
【図５】干渉波のレベルに応じたＤＵ１Ｒの分布を示すグラフである。
【図６】干渉波のレベルに応じたＤＵ１Ｒの分布を示すグラフである。
【図７】通信スロットを確保できる最大のアンテナ高を示すグラフである。
【図８】図１の装置におけるアンテナの指向性制御系の構成を示すブロック図である。
【図９】第２の実施の形態の移動通信基地局用アレーアンテナ装置の構成の概略を示すブロック図である。
【図１０】図９の装置における空きスロット探索処理の内容を示すフローチャートである。
【図１１】受信される信号の例を示すタイムチャートである。
【図１２】通信スロットを確保できる最大のアンテナ高を示すグラフである。
【図１３】図１の装置が利用される環境における各基地局の配置例を示す平面図である。
【図１４】図１の装置が利用される環境における各基地局の通話エリアの例を示す斜視図である。
【図１５】図１の装置が受信する干渉波の経路の例を示す斜視図である。
【図１６】アンテナの指向特性と干渉波の到来方向の例を示す平面図である。
【図１７】図１の装置の各スロットと干渉波との相対的なタイミングの例を示すタイムチャートである。
【図１８】受信される信号の例を示すタイムチャートである。
【図１９】図１８に示す信号に対する処理の内容を示す模式図である。
【符号の説明】
１１  送受信装置
１２  アンテナ
１３  受信装置
１４  送信装置
１５  Ａ／Ｄ変換器
１６  Ｄ／Ａ変換器
１７，１８  振幅位相可変部
１９，２１  振幅位相制御部
３０  フィルタ
５０  ＬＭＳ制御部
５１，５２，５３  位相可変部
５４，５５，５６，６０，１１５  信号合成部
５７，５８，５９  振幅位相可変部
１１０  受信レベル検出器
１１１  レベル判定部
１１２  レベル変動判定部
１１３  既知信号発生部
１１４  ロジック部
２１１  スロット遅延回路
２１２  受信レベル検出器
２１３  レベル判定部
【図１】
0003545932.tif 000002
【図２】
0003545932.tif 000003
【図３】
0003545932.tif 000004
【図４】
0003545932.tif 000005
【図５】
0003545932.tif 000006
【図６】
0003545932.tif 000007
【図７】
0003545932.tif 000008
【図８】
0003545932.tif 000009
【図９】
0003545932.tif 000010
【図１０】
0003545932.tif 000011
【図１１】
0003545932.tif 000012
【図１２】
0003545932.tif 000013
【図１３】
0003545932.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
0003545932.tif 000016
【図１６】
0003545932.tif 000017
【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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