(57)【要約】    【課題】      サービスエリア内の全ての適応アレーアンテナ基地局が自己校正機能を持たなくても、全基地局で指向性の校正を行い指向性の実現状態を確認すること。    【解決手段】  アンテナ指向性の自己校正機能を持つ基地局１が、隣接する自己校正機能を持たない基地局２ａとのセルの境界に位置する移動局３ａを選択する。この選択には、基地局１から移動局３ａまでの距離と方位の情報を用いる。基地局２ａは、移動局３ａが移動していないことを基地局１が監視している間に、移動局３ａとの間で校正信号を送受信することによって適応アレーアンテナの校正を実施する。あるいは基地局２ａの指向性の実現状態を確認する。  【選択図】      図５
2006094423.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
適応アレーアンテナを利用して少なくとも第１の基地局および第２の基地局と移動局との間で通信を行う移動通信システムであって、
前記第１の基地局は、
自己が管轄するセルと隣接するセルとの境界に位置する前記移動局を選択する移動局選択手段と、
前記移動局が移動しているか否かを監視する移動局監視手段と、
自己に隣接する前記第２の基地局に対して前記移動局の情報を送受信する移動局情報報知手段とを備え、
前記第２の基地局は、
前記移動局に対して信号を送受信して自局の適応アレーアンテナの校正を行う校正手段を備え、
前記移動局は、
自己の適応アレーアンテナにおけるアンテナ指向性の校正を実現する移動局校正手段を備える
ことを特徴とする移動通信システム。
【請求項２】
前記第１の基地局が前記移動局の移動状態を監視し、その移動局が移動していないことを確認できる間に、前記第２の基地局が、前記移動局との間で信号を送受信して、自己の適応アレーアンテナの校正または自己のアンテナ指向性の実現状態を確認す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】
前記第１の基地局、前記第２の基地局、および前記移動局は、それぞれ、前記移動局と前記第１の基地局および前記第２の基地局との間の距離を測定する測距手段を備え、
前記第２の基地局は、前記測距手段が測定した各々の距離から、前記移動局と前記第１の基地局および前記第２の基地局との間の電波伝搬経路を推定し、前記移動局が適応アレーアンテナの校正または指向性の実現状態の確認に用いることが可能な移動局であるか否かを判定することを特徴とする請求項２に記載の移動通信システム。
【請求項４】
前記第１の基地局は、通信サービスエリアを構成する少なくとも１つの基地局であって自局の適応アレーアンテナを校正する自己校正機能を有する基地局であり、
前記第２の基地局は、前記通信サービスエリアを構成する複数の基地局であって前記自己校正機能を有しない基地局であり、
前記第１の基地局が、前記移動局を選択してその移動局の状態監視を行い、
選択された前記移動局が、前記第２の基地局の適応アレーアンテナを適応制御する
ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の移動通信システム。
【請求項５】
前記第２の基地局の少なくとも１つは、任意の移動局との間で信号の送受信を行って指向性の校正または指向性が正確に実現できる状態を確認した後、前記第１の基地局と同様に前記移動局の選択および状態監視を行い、隣接する他の第２の基地局に対して前記移動局を介した指向性の校正または指向性状態の確認を行わせることを特徴とする請求項４に記載の移動通信システム。
【請求項６】
前記第１の基地局は２つ以上の基地局であることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の移動通信システム。
【請求項７】
前記移動局が、自己の電池の充電状態を検知してその充電状態を前記第１の基地局へ報知する充電状態報知手段を備え、
前記第１の基地局における前記移動局選択手段が、前記充電状態報知手段から受信した充電状態の情報に基づいて前記移動局を選択することを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れかに記載の移動通信システム。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７の何れかに記載の移動通信システムを構成する基地局装置。
【請求項９】
請求項１乃至請求項７の何れかに記載の移動通信システムを構成する移動局装置。
【請求項１０】
適応アレーアンテナを利用して基地局と移動局との間で通信を行う移動通信システムでアンテナ指向性を校正するための移動通信システムのアンテナ校正方法であって、
適応アレーアンテナの指向性を自己校正する機能を有する第１の基地局が、隣接する自己校正機能を有しない第２の基地局とのセルの境界に位置する移動局を選択・監視する手順と、
前記第１の基地局が前記移動局に関する情報を前記第２の基地局に対して送信する手順と、
前記第２の基地局が、前記移動局が移動していないときにその移動局との間で校正信号を送受信することによって適応アレーアンテナの指向性の校正または指向性の実現状態の監視を行う手順と
を含むことを特徴とする移動通信システムのアンテナ校正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基地局と移動局とによって構成される移動通信システム等に関し、特に、基地局が、適応アレーアンテナの指向性を適応制御しながら移動局通信を行う移動通信システム、基地局装置、移動局装置、および移動通信システムのアンテナ校正方法に関する。
【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。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、および受信レベルの向上などを実現することができる。また、ＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access：符号分割多元接続）通信においては、他のユーザへの干渉の低減によりユーザ収容数の向上化を図ることができる。
【０００３】
また、適応アレーアンテナを構成する各アンテナ素子の振幅や位相の調整は、例えば、ＤＢＦ(Digital Beam Forming)アンテナのように、ベースバンド部の信号処理によって行う方法が一般的である。通常、アナログ／ＲＦ（Radio Frequency）回路については、アンテナ素子と同数のアナログ／ＲＦ回路が必要になってくるが、任意の指向性を正確に実現するためには、各アナログ／ＲＦ回路の特性ばらつきを十分に小さくする必要がある。また、アナログ／ＲＦ回路には、一般的に、部品の個体ばらつき、温度特性によるばらつき、および経年劣化によるばらつきなど、複数の特性変化要因が存在する。例えば、各アナログ／ＲＦ回路の特性がばらついていた場合は、ベースバンド部で位相と振幅の調整を行っても、実際に現れるアンテナの指向性は目標とする指向性と異なってしまう。このような不具合を解決するために、通常は、適応アレーアンテナを構成する通信機の製造や設置時において適切な校正作業を行うが、温度や経年劣化などの要因については、適応アレーアンテナの運用中に刻々と変化するため、運用中にも適切な校正作業を行う必要がある。
【０００４】
適応アレーアンテナの運用中において指向性を最適に校正する通信機の技術は種々報告されている。一例を挙げると、他の通信機との通信中において送信信号の振幅及び位相の補正を行う通信機に関する技術などが開示されている（例えば、特許文献１参照）。以下、特許文献１に開示されている技術について概略説明する。図１６は、特許文献１に開示された通信機における自己校正機能を持つ送信装置の構成図であり、図１７は、特許文献１に開示された通信機における自己校正機能を持つ受信装置の構成図である。
【０００５】
図１６に示す送信装置は、ベースバンド信号生成部５００と、２系統のアナログ／ＲＦ手段及びアンテナ素子５０４ａ，５０４ｂと、校正部５１０とによって構成されている。２系統のアナログ／ＲＦ手段は、位相・振幅補正部５０１ａ，５０１ｂ、直交変調部５０２ａ，５０２ｂ、無線部５０３ａ，５０３ｂからなり、それぞれがアンテナ素子５０４ａとアンテナ素子５０４ｂに入力される。校正部５１０は、直交変調部５０２ａ，５０２ｂの出力信号と、無線部５０３ａ，５０３ｂの出力信号を監視し、それぞれの系の振幅及び位相差が同じになるように制御信号５１１ａおよび５１１ｂを出力し、位相・振幅制御部５０１ａ，５０１ｂに対して調整を行う。これにより、無線部５０３ａ，５０３ｂの特性は同一に保たれ、ベースバンド信号生成部５００が意図した指向性をアンテナ素子５０４ａとアンテナ素子５０４ｂによって実現することができる。
【０００６】
また、図１７に示す受信装置は、２系統のアンテナ素子５２４ａ，５２４ｂの受信信号をそれぞれ増幅する無線部５２２ａ，５２２ｂ、無線部５２２ａ，５２２ｂの出力信号をそれぞれ直交復調する直交復調部５２１ａ，５２１ｂ、位相および振幅の補正を行う位相・振幅補正部５２０ａ，５２０ｂ、校正装置５３０、比較部５４０、およびベースバンド信号処理部５３５とによって構成されている。校正装置５３０は、アンテナ素子５２４ａ，５２４ｂの受信信号を切替えて入力して増幅及び直交復調を行い、基準となるベースバンド信号を出力する。比較部５４０は、直交復調部５２１ａ，５２１ｂの出力信号を切替えながら校正装置５３０の出力信号を入力して、基準となるベースバンド信号と校正装置５３０の出力信号とを比較し、振幅及び位相が合うように、位相・振幅補正部５２０ａ，５２０ｂへ、それぞれ信号５３１ａおよび信号５３１ｂを出力する。これによって無線部５２２ａと無線部５２２ｂの特性は同一となる。このようにして、適応アレーアンテナの運用中において指向性を最適に校正する通信機を実現している。
【０００７】
また、外部のモニタアンテナが、通信機の受信状態に応じて複数のアンテナの指向性をモニタすることにより、複数のアンテナの指向性を高精度に補償する技術も開示されている（例えば、特許文献２参照）。さらには、送信指向性パターンの形状におけるヌルの深さを表わすＤＵ（Desired user's Power−Undesired user's Power）比が最適になるように調整することによって指向性の校正を行う無線基地局装置の技術も開示されている。この技術は、校正の対象となる基地局に対して、移動局あるいは別の基地局から所望の信号と干渉信号とを送信して、校正の対象となる基地局において指向性パターンを調整することによって、ＤＵ比が最適になるように指向性の校正を行うものである（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開２００１−５３５２７号公報
【特許文献２】特開２００３−３２１６４号公報
【特許文献３】特開２００３−８７１８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に開示された適応アレーアンテナを設置した従来の基地局では、それぞれの基地局が指向性を校正するための校正装置を自局内に備える必要がある。そのため、各基地局の設備費が高価なものになってしまうなどの不具合が生じる。また、特許文献２に示される通信機においては、基地局の外部にモニタ用アンテナを設置する必要があるため、結果的に、基地局の設備費が高価になると共に、モニタ用アンテナを設置するための場所を用意しなければならないなどの問題もある。さらに、特許文献３に示される無線基地局装置では、指向性の校正中に移動局が移動してしまう可能性もあり、そのような場合は校正の精度が劣化してしまうおそれがある。
【０００９】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、自己校正機能を持つ基地局が、自己校正機能を持たない基地局および移動局に対して適応アレーアンテナの指向性を適応制御することにより、基地局全体の設備費が高価にならないような移動通信システム、基地局装置、移動局装置、および移動通信システムのアンテナ校正方法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】
【００１０】
本発明の移動通信システムは、適応アレーアンテナを利用して少なくとも第１の基地局および第２の基地局と移動局との間で通信を行う移動通信システムであって、第１の基地局は、自己が管轄するセルと隣接するセルとの境界に位置する移動局を選択する移動局選択手段と、移動局が移動しているか否かを監視する移動局監視手段と、自己に隣接する第２の基地局に対して移動局の情報を送受信する移動局情報報知手段とを備え、第２の基地局は、移動局に対して信号を送受信して自局の適応アレーアンテナの校正を行う校正手段を備え、移動局は、自己の適応アレーアンテナにおけるアンテナ指向性の校正を実現する移動局校正手段を備える構成を採っている。
【００１１】
また、本発明の移動通信システムは、前記構成に加えて、第１の基地局が移動局の移動状態を監視し、その移動局が移動していないことを確認できる間に、第２の基地局が移動局との間で信号を送受信して、自己の適応アレーアンテナの校正または自己のアンテナ指向性の実現状態を確認する構成を採っている。
【００１２】
また、本発明の移動通信システムは、前記構成に加えて、第１の基地局、第２の基地局、および移動局は、それぞれ、移動局と第１の基地局および第２の基地局との間の距離を測定する測距手段を備え、第２の基地局は、測距手段が測定した各々の距離から、移動局と第１の基地局および第２の基地局との間の電波伝搬経路を推定し、移動局が適応アレーアンテナの校正または指向性の実現状態の確認に用いることが可能な移動局であるか否かを判定する構成を採っている。
【００１３】
また、本発明の移動通信システムは、前記構成に加えて、第１の基地局は、通信サービスエリアを構成する少なくとも１つの基地局であって自局の適応アレーアンテナを校正する自己校正機能を有する基地局であり、第２の基地局は、通信サービスエリアを構成する複数の基地局であって自己校正機能を有しない基地局であり、第１の基地局が移動局を選択してその移動局の状態監視を行い、選択された移動局が第２の基地局の適応アレーアンテナを適応制御する構成を採っている。
【００１４】
また、本発明の移動通信システムは、前記構成に加えて、第２の基地局の少なくとも１つは、任意の移動局との間で信号の送受信を行って指向性の校正または指向性が正確に実現できる状態を確認した後、第１の基地局と同様に移動局の選択および状態監視を行い、隣接する他の第２の基地局に対して移動局を介した指向性の校正または指向性状態の確認を行わせる構成を採っている。
【００１５】
また、本発明の移動通信システムは、前記構成に加えて、第１の基地局は２つ以上の基地局である構成を採っている。
【００１６】
また、本発明の移動通信システムは、前記構成に加えて、移動局が、自己の電池の充電状態を検知してその充電状態を第１の基地局へ報知する充電状態報知手段を備え、第１の基地局における移動局選択手段が、充電状態報知手段から受信した充電状態の情報に基づいて移動局を選択する構成を採っている。
【００１７】
また、本発明は、前記各発明の移動通信システムの構成要素である基地局装置を提供することができる。さらに、本発明は、前記各発明の移動通信システムの構成要素である移動局装置を提供することもできる。
【００１８】
また、本発明は、移動通信システムのアンテナ校正方法を提供することもできる。すなわち、本発明による移動通信システムのアンテナ校正方法は、適応アレーアンテナを利用して基地局と移動局との間で通信を行う移動通信システムでアンテナ指向性を校正するための移動通信システムのアンテナ校正方法であって、適応アレーアンテナの指向性を自己校正する機能を有する第１の基地局が、隣接する自己校正機能を有しない第２の基地局とのセルの境界に位置する移動局を選択・監視する手順と、第１の基地局が移動局に関する情報を第２の基地局に対して送信する手順と、第２の基地局が、移動局が移動していないときにその移動局との間で校正信号を送受信することによって適応アレーアンテナの指向性の校正または指向性の実現状態の監視を行う手順とを含んでいる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の移動通信システムによれば、適応アレーアンテナの指向性を自己校正する機能を持つ基地局が、隣接する自己校正機能を持たない基地局とのセルの境界に位置する移動局を選択して常時監視している。そして、その移動局が移動していないときに、自己校正機能を持たない基地局は、その移動局との間で校正信号を送受信することによって適応アレーアンテナの校正あるいは指向性の実現状態の監視を実施している。これによって、サービスエリア内の全ての基地局が自己校正機能を持つ必要がなくなるので基地局のコストダウンを図ることができる。
【００２０】
また、本発明の移動通信システムによれば、基地局と移動局との間の距離を測定すると共に、基地局と移動局がマルチパスで通信を行っていないか否かを推定している。そして、基地局と移動局がマルチパス通信を行っている場合は、その移動局の指向性を校正すると共に、その基地局については指向性の状態確認に用いないようにしている。これにより、校正あるいは指向性の状態確認に不適当な移動局を選択する可能性を低減することができる。
【００２１】
また、本発明の移動通信システムによれば、適応アレーアンテナの指向性を自己校正する機能を持たない基地局についても、移動局を介した校正あるいは指向性に問題がないことを確認した後に、別の校正が行われていない自己校正機能を持たない基地局との境界に位置する移動局を選択して監視することにより、校正あるいは指向性の状態確認を実施している。これにより、サービスエリア内における自己校正機能を持つ基地局の設置数をさらに減少させることができる。
【００２２】
また、本発明の移動通信システムによれば、移動局が自己の充電状態を検知して、適応アレーアンテナの指向性を制御する基地局システム側へ報知している。一方、基地局システム側は、充電状態の良くない移動局を校正あるいは指向性の状態確認に用いないようにしている。これにより、電力残量が少ない移動局を校正に用いることがなくなり、移動局が電力不足で通信断絶の状態に陥ることを未然に防ぐことができる。また、本発明の移動通信システムによれば、適応アレーアンテナの指向性の校正あるいは指向性の状態確認に用いる移動局の選択及び監視を複数の基地局を用いて行っている。これにより、精度の高い校正あるいは指向性の状態確認を実施することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明は、適応アレーアンテナを利用した移動通信システムであって、適応アレーアンテナの指向性を自己校正する機能を持つ基地局が、隣接する自己校正機能を持たない基地局とのセルの境界に位置する移動局を選択して常時監視している。このような移動局の選択は、自己校正機能を持つ基地局から移動局までの距離と方位の情報を用いて行う。そして、自己校正機能を持たない基地局は、その移動局が移動していないときに、その移動局との間で校正信号を送受信することによって適応アレーアンテナの校正あるいは指向性の実現状態の監視を実施している。これによって、サービスエリア内の全ての基地局が自己校正機能を持つ必要がなくなるので基地局のコストダウンを図ることができる。
【００２４】
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。
【００２５】
＜実施の形態１＞
まず、図１から図７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に適用される移動通信システムの移動局と基地局の位置関係を示す概念図である。図１において、基地局１は自己校正機能を持つ基地局であり、基地局２ａ及び基地局２ｂは自己校正機能を持たない基地局である。さらに、移動局３ａ及び移動局３ｂは、基地局１、基地局２ａ、および基地局２ｂのサービスエリアの間を自在に移動できる携帯電話機などの移動局である。
【００２６】
図２は、図１に示す移動通信システムにおける自己校正機能を持つ基地局１の構成図である。図２に示すように、自己校正機能を持つ基地局１は、ディジタル信号処理を行う基地局ベースバンド部５０と、複数の送信装置５１と、複数の受信装置５２と、複数の送信装置５１と複数の受信装置５２とでアンテナを共用する複数のデュプレクサ１５ａ，１５ｂと、複数のアンテナ素子１６ａ，１６ｂと、適応アレーアンテナにおける指向性の監視・校正を行うための移動局監視部３０とを備えた構成となっていて、有線ネットワーク４０に接続されている。
【００２７】
また、複数の送信装置５１は、送信ベースバンド信号の位相および振幅を任意に調整する位相・振幅補正部１０ａ，１０ｂと、送信ベースバンド信号を直交変調する直交変調部１１ａ，１１ｂと、増幅やＲＦ帯域へのアップコンバートなど必要な処理を行う送信無線部１２ａ，１２ｂと、複数の送信装置５１における各送信系の直交変調部１１ａ，１１ｂの出力信号と送信無線部１２ａ，１２ｂの出力信号をそれぞれ入力し、振幅および位相の変動が各系で同じとなるように位相・振幅補正部１０ａ，１０ｂに制御信号を出力する送信校正部２５とを備えている。
【００２８】
さらに、複数の受信装置５２は、受信信号の増幅や周波数帯のダウンコンバートなど必要な処理を行う受信無線部２２ａ，２２ｂと、受信無線部２２ａ，２２ｂの出力信号をベースバンド信号に復調する直交復調部２１ａ，２１ｂと、受信ベースバンド信号の振幅および位相を任意に調整する位相・振幅補正部２０ａ，２０ｂと、デュプレクサ１５ａ，１５ｂから得られる受信信号を入力して基準となるベースバンド信号を出力する受信校正部２６と、受信校正部２６の出力ベースバンド信号と直交復調部２１ａ，２１ｂの出力信号とを比較することによって、複数の受信装置５２における受信各系の振幅および位相の変動が各系で同じになるように位相・振幅補正部２０ａ，２０ｂに制御信号を出力する比較部２７とを備えている。
【００２９】
また、適応アレーアンテナにおける指向性の校正を行うための移動局監視部３０は、他の基地局の適応アレーアンテナの校正に用いる移動局を選択する移動局選択部（移動局選択手段）３１ａと、移動局選択部３１ａが選択した移動局の移動状態などを監視する移動局状態監視部（移動局監視手段）３１ｂとを備えている。さらに、基地局ベースバンド部（移動局情報報知手段）５０は、有線ネットワーク４０を介して他の基地局との間で通信を行うことができる。
【００３０】
図３は、図１に示す移動通信システムにおける自己校正機能を持たない基地局２ａ，２ｂの構成図である。図３に示すように、自己校正機能を持たない基地局２ａ（または基地局２ｂ）は、ディジタル信号処理を行う基地局ベースバンド部５０と、複数の送信装置５１ａと、複数の受信装置５２ａと、複数の送信装置５１ａと複数の受信装置５２ａとでアンテナを共用する複数のデュプレクサ１５ａ，１５ｂと、複数のアンテナ素子１６ａ，１６ｂと、適応アレーアンテナにおける指向性の校正を行う校正部（校正手段）３５とを備えた構成となっていて、有線ネットワーク４０に接続されている。
【００３１】
図３に示す自己校正機能を持たない基地局２ａが、図２に示す自己校正機能を持つ基地局１と異なるところは、送信系における複数の送信装置５１ａが校正に関する送信校正部２５を持たないことと、受信系における複数の受信装置５２ａが校正に関する受信校正部２６と比較部２７とを持たないこと、及び複数の送信装置５１ａと複数の受信装置５２ａに共通の校正部３５を備えているところである。したがって、図２に示す基地局１と同一の構成要素については重複する説明は省略する。
【００３２】
自己校正機能を持たない基地局２ａの特徴である校正部３５は、校正に用いるための移動局を認識する移動局認識部３６ａと、校正に用いる移動局に対して信号を送受することで指向性の誤差を求める指向性誤差検知部３６ｂと、指向性誤差検知部３６ｂが検知した誤差情報に基づいて位相・振幅補正部１０ａ，１０ｂおよび位相・振幅補正部２０ａ，２０ｂのそれぞれに対して位相と振幅の調整信号を送る指向性誤差修正部３６ｃとを備えている。
【００３３】
図２および図３については、回路図を簡略化するために、送信装置５１，５１ａ、受信装置５２，５２ａ、デュプレクサ１５ａ，１５ｂ、およびアンテナ素子１６ａ，１６ｂをそれぞれ２系統で示しているが、実際にはさらに多くの系統の送信系と受信系を備えていてもよい。また、図２に示す適応アレー基地局装置である基地局１については、移動局監視部３０を除き、基本的には従来から存在する自局の校正機能を有する適応アレー基地局装置と大きな差異はない。尚、各送受信系の自己校正を行うための構成は図２に示した構成に限定されるものではない。
【００３４】
図４は、図１に示す移動通信システムにおける移動局３ａ，３ｂの構成図である。図４に示す移動局３ａ（または、移動局３ｂ）は、ディジタル信号処理を行う移動局ベースバンド部６０と、送信ベースバンド信号を直交変調する直交変調部６１と、直交変調部６１で直交変調された信号に対してＲＦ帯域へのアップコンバートや増幅など必要な処理を行う送信無線部６２と、受信信号の周波数帯のダウンコンバートや増幅など必要な処理を行う受信無線部７２と、受信信号をベースバンド信号に復調する直交復調部７１と、アンテナ６５と、アンテナ６５を送受信部で共用するデュプレクサ６６と、適応アレーアンテナにおける指向性の校正を実現するための移動局校正部（移動局校正手段）７５とを備えた構成となっている。また、移動局校正部７５は、校正を行う基地局に対して校正用の信号を送信するための校正信号生成部７６ａと、基地局から送られてきた校正信号の信号レベルを検知する校正信号検知部７６ｂからなる。
【００３５】
次に、図１から図４を参照して、上記のように構成された適応アレーアンテナを備える移動通信システムの動作を説明する。自己校正機能を持つ基地局１は、自局の校正手段を内部に持っているために、常に、適応アレーアンテナの指向性制御は正確に保たれている。最初に、基地局１の移動局選択部３１ａが校正に用いることができる移動局３ａまたは移動局３ｂを選択する。このときの移動局３ａ，３ｂの選択は以下に述べる３つの手順によって行われる。
【００３６】
第１の手順では移動局までの距離を識別する。すなわち、基地局１は、移動局選択部３１ａを用いて、自局のセル内にある移動局３ａ，３ｂの中で、隣接する他の基地局２ａ，２ｂとの境界付近に位置する基地局１から遠い位置にある移動局を選び出す。このときの選択方法は、例えば、移動局３ａ，３ｂに対する送信電力の大きさを判断基準として選択する方法などがある。これは、隣接する基地局２ａ，２ｂのセルの境界に移動局３ａ，３ｂがある場合、基地局１と移動局３ａ，３ｂの距離は大きくなり、移動局３ａ，３ｂが基地局１と通信を行うために通信電力を大きくする必要があるからである。基地局１からの送信電力の大きさで判断する場合は、移動局選択部３１ａが自局（つまり基地局１）の送信電力の状態を監視すれば一義的に判断できる。反対に、移動局３ａ，３ｂの送信電力から判断する場合は、その移動局３ａ（または移動局３ｂ）から基地局１に対して送信電力に関する情報を報知させる。
【００３７】
また、仮に、移動局３ａ，３ｂおよび基地局１が送信電力の制御を行わないような通信方式である場合は、基地局１あるいは移動局３ａ，３ｂの受信感度の劣化状態から判断してもよい。さらに、隣接する基地局２ａ，２ｂとのハンドオーバの状態を調べる方法でも、これに代えることができる。一般的に、ハンドオーバは、複数の基地局２ａ，２ｂからの信号受信レベルを移動局３ａ（または移動局３ｂ）が監視・比較し、どの基地局を通信に利用するかを判断するものである。そのため、ハンドオーバを行う前後の移動局３ａ（または移動局３ｂ）は、他の基地局２ａ，２ｂとのセルの境界に位置すると判断することができる。また、ＣＤＭＡ方式で主に用いられるソフトハンドオーバにおいては、セルの境界付近で２つの基地局と同時に通信を行う方式であり、ソフトハンドオーバ中の移動局を選択する方法であってもよい。
【００３８】
第２の手順では移動局の存在する方向を識別する。すなわち、前述したように、基地局１は、隣接するセルとの境界に位置する移動局３ａ（または移動局３ｂ）を選択した後、移動局選択部３１ａがこれらの移動局３ａ（または移動局３ｂ）が存在する方向を調べる。このときの判断基準は基地局１の指向性制御の情報を元にして行う。すなわち、基地局１の指向性は常に校正された状態にあるため、移動局選択部３１ａは該当する移動局３ａ（または移動局３ｂ）が存在する方向を正確に認識することが可能である。
【００３９】
第３の手順では移動局の移動状態を識別する。すなわち、基地局１の移動局状態監視部３１ｂが、移動局３ａ（または移動局３ｂ）が移動しているか静止しているかを判断する。移動局３ａ（または移動局３ｂ）が高速で移動していると、基地局１が校正信号を送受信している間に移動局３ａ（または移動局３ｂ）の位置が変わってしまうため、校正に用いるには不適当である。例えば、送信電力（受信感度）がほぼ一定であり、かつ基地局１の指向性にほとんど変化がない場合は、移動局３ａ（または移動局３ｂ）はほぼ静止した状態にあると判断できる。また、それぞれの値に変化があっても、他の基地局２ａ，２ｂとの校正に問題がない程度に十分ゆっくりとした変化であれば、校正に用いることができる移動局として判断することができる。すなわち、基地局１の移動局状態監視部３１ｂは、移動局３ａ，３ｂのこれらの情報によって移動局の動きを監視する。
【００４０】
上述したように、基地局１の移動局選択部３１ａは、移動局との送信電力（受信感度）あるいはハンドオーバの状態に関する情報から移動局３ａ，３ｂまでの距離を識別し、かつ、基地局１が行っている指向性制御の情報から移動局３ａ，３ｂが位置する方向を認識する。さらに、基地局１の移動局状態監視部３１ｂは、上述の状態変化から、静止あるいは低速移動状態にある移動局３ａ，３ｂを選択する。このようにして選択された移動局３ａ，３ｂを、隣接する自己校正機能を持たない基地局２ａ，２ｂの適応アレーアンテナの校正に用いる。なお、基地局１と移動局３ａ，３ｂとの間の距離が離れているため、瞬間的な状態変動の影響を受けないように平均化などの処理を行って誤検知を防止している。
【００４１】
以下、移動局を用いて適応アレーアンテナの指向性の校正を行う自己校正機能を持たない基地局を基地局２ａとし、かつ、自己校正機能を持つ基地局１が選択した静止あるいは低速移動中の移動局を移動局３ａとし、基地局１と基地局２ａと移動局３ａとの間で行われる指向性の校正動作について、図面を参照しながら具体的に説明する。
【００４２】
図５は、図１に示す本発明の実施の形態１における移動局と基地局との間の校正信号の送受信を説明するための概念図である。基地局１の移動局選択部３１ａは、移動局３ａの基地局１からの距離と指向性から移動局３ａの位置を推定し、有線ネットワーク４０を介して基地局２ａに局間信号４５を伝達する。すると、基地局２ａは、局間信号４５に含まれる移動局３ａの情報に基づいて適応アレーアンテナの校正を行う。基地局２ａが移動局３ａとの間で校正処理を行うための通信を行っている間は、基地局１の移動局状態監視部３１ｂは移動局３ａの状態に変化がないか否かの監視を続ける。もし、基地局１の移動局状態監視部３１ｂが、移動局３ａが移動したことを検知した場合は、移動局状態監視部３１ｂは局間信号４５を介して基地局２ａに報知して校正を停止させる。
【００４３】
次に、移動局３ａを用いた基地局２ａの適応アレーアンテナの校正方法について説明する。まず、基地局２ａの移動局認識部３６ａは、局間信号４５によって移動局３ａについての情報を取得し、自局のセル内に移動局３ａが存在して通信が可能な状態にあることを確認する。その後、基地局２ａから移動局３ａに対して校正信号を送信することによって送信の校正を行う。また、受信の校正を行う場合には、逆に基地局２ａが移動局３ａからの校正信号を受信する。なお、基地局システム側（つまり、基地局１と基地局２ａ）と移動局３ａとの間で制御情報を伝達する方法については、基地局２ａと移動局３ａが直接無線で通信を行っても、有線ネットワーク４０を介して基地局１が移動局３ａと無線で通信を行ってもよい。以下の説明では、特に断りがない限り、いずれの経路で伝達を行ってもよいものとする。
【００４４】
以下、基地局２ａの送信の校正方法について一例を示す。まず、基地局２ａの移動局認識部３６ａは、無線信号を用いて移動局３ａに対して校正を開始することを報知する。すると、移動局３ａは、基地局２ａから送られてくる校正信号の受信準備を行い、受信可能であることを基地局システム側（基地局１と基地局２ａ）に報知する。基地局２ａでは、当該信号を受信した後に、指向性誤差検知部３６ｂを用いて移動局３ａへ指向性のある校正信号を送信する。このとき、基地局２ａの移動局認識部３６ａは、基地局１から移動局３ａの存在する場所についての情報を得ているので、移動局３ａが存在する方向の指向性を決定することができる。移動局３ａは、当該校正信号を受信し、校正信号検知部７６ｂにおいて受信レベルを検知し、その受信レベルを基地局システム側（基地局１と基地局２ａ）に報知する。すると、基地局２ａの指向性誤差検知部３６ｂは、移動局３ａの受信レベルを監視しながら基地局２ａの指向性を変化させ、移動局３ａの受信レベルが最もよくなる指向性を探す。さらに、基地局２ａの指向性誤差修正部３６ｃは、基地局１によって通知された移動局３ａの位置と、実際に見つけ出した移動局３ａの受信レベルが最良となる指向性とを照合し、基地局２ａの送信系指向性の誤差を求める。そして、基地局２ａは、求められた誤差に関する情報に基づいて位相・振幅補正部１０ａ，１０ｂに対して補正を行う。
【００４５】
次に、自己校正機能を持たない基地局２ａの受信の校正方法について説明する。まず、基地局２ａから移動局３ａに対して校正信号を送信するように伝達する。すると、移動局３ａは、校正信号生成部７６ａによって校正信号を生成して基地局２ａに送信する。基地局２ａは依頼した校正信号を受信して到来方向を検知する。このとき、基地局２ａの移動局認識部３６ａは、基地局１から移動局３ａの位置情報を受け取っているため、基地局２ａの指向性誤差検知部３６ｂにおいて、実際に受信した校正信号の到来方向との誤差を算出する。すると、基地局２ａの指向性誤差修正部３６ｃは、この誤差情報に基づいて位相・振幅補正部２０ａ，２０ｂに対して位相・振幅の補正を行う。
【００４６】
また、基地局２ａは、移動局３ａを用いた校正が終了したら、有線ネットワーク４０を伝達する局間信号４６を介した校正完了の通知を基地局１へ伝達する。このことによって、基地局１の移動局状態監視部３１ｂは移動局３ａの監視を終了する。また、基地局１は、移動局３ａに対して校正信号の送信及び受信を停止するように信号を送信する。以上のような校正作業を行うことによって、自己校正機能を有する基地局１の周辺に位置する自己校正機能を持たない基地局２ａの校正を行うことができる。
【００４７】
図６は、本発明の実施の形態１における基地局のセル配置を示す概念図である。つまり、この図は、自己校正機能を持つ基地局１ａ，１ｂと自己校正機能を持たない基地局２ａ〜２ｆ，２ｇ〜２ｌのサービスエリアを示した図である。図６は正則六角セルのセル配置を示しているがセルの配置形状はこれに限るものではない。すなわち、基地局１ａ，１ｂは自己校正機能を有する基地局のセルでありであり、基地局２ａ〜２ｌは自己校正機能を持たないセルであるが、その中の基地局２ａ〜２ｆについては隣接する基地局１ａが移動局（図示せず）を介して校正を行い、基地局２ｇ〜２ｌについては隣接する基地局１ｂが移動局（図示せず）を介して校正を行う。このように、サービスエリア内の幾つかの基地局だけが自己校正機能を持つだけで、全ての基地局の適応アレーアンテナについて指向性を校正することができる。
【００４８】
尚、図５の移動局３ａと基地局２ａとの間でやり取りする校正信号については、校正を行うためだけの専用信号として説明したが、実際の通話信号を用いて行ってもよいことは云うまでもない。また、校正信号が通話信号と独立している場合は、ユーザが通話を行っていないときに校正を実施してもよいことも云うまでもない。さらに、基地局１と基地局２ａとの間の通信については、有線ネットワーク４０を用いた通信に限らず、基地局間で無線信号によって通信を行うなどしてもよい。また、上述した校正方法では、指向性を操作しながら最適に送受信できるポイントを探すような校正を行っているが、基地局２ａのアンテナ素子の１つ１つに対して、移動局３ａと校正信号の送受信を順々に行う方法を用いてもよい。
【００４９】
図７は、本発明の実施の形態１における適応アレーアンテナの各アンテナ素子と移動局間の経路差を示す概念図である。すなわち、図７は、移動局３ａが自己校正機能を持たない基地局２ａのアンテナ素子１６ａ，１６ｂの１つ１つに対して校正信号の送受信を順々に行って指向性の校正を行う状態を示している。通常、アレーアンテナは各アンテナ素子から移動局までの経路差を利用して指向性を実現するものである。図７では、自己校正機能を持たない基地局２ａのアンテナ素子１６ａと移動局３ａとの経路よりも、その基地局２ａのアンテナ素子１６ｂと移動局３ａとの経路の方が長い状態を示している。このため、自己校正機能を持たない基地局２ａが移動局３ａに対してアンテナの指向性を合わせるためには、この経路差の分だけ送受信する信号の位相及び振幅を調整することになる。
【００５０】
また、図７において、移動局３ａの位置を推定するためには、移動局３ａが例えばＧＰＳ（Global Positioning System：全地球測位システム）などの位置測定手段を有していて、移動局３ａ自身が自分の位置を特定してその情報を校正のために用いてもよい。ここで、自己校正機能を持たない基地局２ａは、あらかじめ、自己校正機能を持つ基地局１から移動局３ａの位置情報を得ているため、図７に示すように、自己校正機能を持たない基地局２ａの各アンテナ素子１６ａ，１６ｂと移動局３ａとの経路差を推定することがきる。このとき、自己校正機能を持たない基地局２ａの各アンテナ素子１６ａ，１６ｂは、移動局３ａに対して順に校正信号の送受信を行い、推定した経路差に相当する伝搬遅延で送受信されるように、自己校正機能を持たない基地局２ａの位相・振幅補正部１０ａ，１０ｂおよび位相・振幅補正部２０ａ，２０ｂの位相を調整する。尚、振幅の校正については、一定時間の信号の送受を行い、各アンテナ素子１６ａ，１６ｂで受信レベルが同じになるように補正すればよい。
【００５１】
また、フェージングなどの影響によって適応アレーアンテナの校正を行うことが困難であれば、適応アレーアンテナの指向性が最適に行われているか確認を行うだけに留めてもよい。この場合、自己校正機能を持たない基地局２ａは、自己校正機能を持つ基地局１から受信した移動局３ａの位置情報に基づいて校正信号を移動局３ａの方向へ送信する。このとき、自己校正機能を持たない基地局２ａは指向性を若干変化させ、移動局３ａでの校正信号の受信レベルが期待する指向性のときに最大であることを確認する。このとき、自己校正機能を持たない基地局２ａは、移動局３ａから校正信号を送信させた際には、移動局３ａが到来波方向を推定して、その方向が自己校正機能を持つ基地局１によって通知された移動局３ａの位置情報と一致することを確認する。
【００５２】
このように、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よれば、自己校正機能を持つ基地局１は、移動局３ａを介して、自己校正機能を持たない基地局２ａの適応アレーアンテナの校正を行うことができるため、サービスエリア内の全ての基地局が自己校正機能を持つ必要がなくなる。また、基地局外部に指向性をモニタするモニタアンテナを設置する必要もなくなる。さらに、自己校正機能を持たない基地局２ａの指向性の実現状態を常に確認することができる。
【００５３】
＜実施の形態２＞
次に、図８から図１１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８は、本発明の実施の形態２における自己校正機能を持つ基地局の構成図である。図８に示す実施の形態２の自己校正機能を持つ基地局１ａは、図２に示した実施の形態１における自己校正機能を持つ基地局１に対して、移動局へ測距信号を送信して基地局１ａと移動局との距離を算出する距離計測回路（測距手段）９０が付加された点が異なっている。
【００５４】
図９は、本発明の実施の形態２における自己校正機能を持たない基地局の構成図である。図９に示す実施の形態２の自己校正機能を持たない基地局２ａ１は、図３に示した実施の形態１における自己校正機能を持たない基地局２ａに対して、移動局へ測距信号を送信して基地局２ａ１と移動局との距離を算出する距離計測回路（測距手段）９１が付加された点が異なっている。また、図１０は、本発明の実施の形態２における移動局の構成図である。図１０に示す実施の形態２の移動局３ａ１は、図４に示した実施の形態１における移動局３ａに対して、基地局２ａ１からの測距信号を受信して基地局２ａ１と移動局３ａ１との間の距離を測定する距離検知部（測距手段）９２が付加された点が異なっている。したがって、実施の形態２では重複する説明は省略する。
【００５５】
次に、上述のように構成された実施の形態２における移動通信システムの動作について説明する。図１１は、本発明の実施の形態２における基地局と移動局との間の電波伝搬経路を示す概念図である。すなわち、実際の基地局と移動局の位置関係においては、必ずしも基地局と移動局が見通しのよい状態で通信できるとは限らない。したがって、図１１は、基地局と移動局が見通しのよくない通信環境で通信を行う状態を示している。自己校正機能を持つ基地局１ａと移動局３ａ１との間にビル群８１が存在して、見通し通信を完全に妨げている。その一方で、ビル８０で反射した電波によって基地局１ａと移動局３ａ１との通信自体は不可能ではない。このように見通しでの通信が全くできない状態で、実施の形態１で述べたような適応アレーアンテナを用いた移動通信システムで校正や指向性の確認を行うと、実際には存在していない移動局３ａ１’で基地局２ａ１の校正や指向性の確認が行われてしまい、通信結果が異常になるおそれがある。
【００５６】
すなわち、実施の形態２における基地局１ａ及び基地局２ａ１と移動局３ａ１の特徴は、相互の距離を測定する機能を有していることである。言い換えれば、前述の実施の形態１で示した移動局３ａの選択方法に加え、基地局１ａ及び基地局２ａ１と移動局３ａ１の距離を測定することによって、マルチパス信号を使って校正を実施しようとしているか否かを判定し、異常な通信を行っている場合は校正及び指向性の確認に誤りがないようにしている。
【００５７】
まず、基地局１ａ及び基地局２ａ１と移動局３ａ１の距離を測定する方法について説明する。無線通信における通信間の距離を測定する方法については、一般的にスペクトラム拡散通信を用いる方法がよく知られている。通信間の距離を測定する方法の一例としてとしては、ＰＮ（Pseudo Noise：擬似ノイズ）符号長を長くした直接拡散信号を送信側から送信し、受信側が送信側からの信号を受信して搬送周波数を変換して送信側へ信号を送り返す方法が用いられている。このとき、送信側では折り返された信号について同期をとり、その位相ずれの量とＰＮ符号のチップ幅から送受信における時間を求め、さらに光速を乗じて送受信間の距離を求める。このとき、測定時間の短縮化や測定精度を向上させるために、ＪＰＬ（Jet Propulsion Laboratory：衛星間通信技術）測距符号やハイブリッド測距方式など様々な方式が用いられるが、実施の形態２では、これらの測距符号の何れかを使うものとして説明を行う。また、距離の測定方法については、無線信号を用いる方法であれば特にこれらの方式に限る必要はない。
【００５８】
次に、実施の形態２の特徴である移動局を選択する手順について説明する。最初に、実施の形態１で述べたように、基地局１ａが、基地局２ａ１からの距離、方向、移動状態の情報に基づいて、隣接する基地局２ａ１の校正及び指向性の確認に用いることができる移動局を選択する。ここでは、移動局３ａ１が基地局１ａによって選択されたものとする。移動局３ａ１は、実際には基地局１ａとの見通し通信はできていないため、ビル８０で反射した電波によって通信が行われているが、この時点では基地局１ａはこのことを識別できない。このため、基地局１ａは実際には存在していない移動局３ａ１’が存在しているかのように、隣接する基地局２ａ１に対して指向性の校正を指示することになる。
【００５９】
実施の形態２では、この後において、校正及び指向性の確認を始める前に基地局１ａと移動局３ａ１との間の距離を測定する。先ず、基地局１ａ内の距離計測回路９０によって測距信号を生成して移動局３ａ１へ送信する。すると、移動局３ａ１の距離検知部９２が受信した信号の搬送波変換を行い基地局１ａに向けて返送する。そして、基地局１ａの距離計測回路９０は移動局３ａ１からの信号を受信し、同期処理など必要な処理を行うことによって基地局１ａと移動局３ａ１の間の距離を求める。
【００６０】
次に、基地局１ａは、有線ネットワーク４０を介して、基地局２ａ１に対して校正の前に基地局２ａ１と移動局３ａ１の間の距離を測定するように指示を出す。すると、基地局２ａ１内の距離計測回路９１は、先に基地局１ａが行った処理と同様の処理によって基地局２ａ１から移動局３ａ１までの距離を測定する。
【００６１】
ここまでの手順で、基地局１ａから移動局３ａ１までの距離と、基地局２ａ１から移動局３ａ１までの距離が基地局１ａのシステム側で認識できたことになるので、それぞれの基地局（つまり、基地局１ａと基地局２ａ１）がある場所については各基地局の設置時において既知の位置情報であるため、基地局システム側（つまり、基地局１ａと基地局２ａ１）は各基地局の位置情報を事前に持つことができる。次に、基地局２ａ１の移動局認識部３６ａは、基地局１ａおよび基地局２ａ１から移動局３ａ１までの距離の情報と、基地局１ａから移動局３ａ１を見た時の角度の情報と、既知である基地局１ａと基地局２ａ１との間の距離の情報とによって、移動局３ａ１が見通しで通信できているか否かを判定する。
【００６２】
仮に、２つの基地局（つまり、基地局１ａと基地局２ａ１）の何れかから移動局３ａ１の見通し通信が不可能であり、マルチパスによってのみ通信しているとしたら、各基地局（基地局１ａと基地局２ａ１）と移動局３ａ１の距離の和は、本来あるべき距離よりも大きくなる。このことから、基地局２ａ１の移動局認識部３６ａは移動局３ａ１が校正に適当であるか否かを判定することができる。そして、２つの基地局（基地局１ａと基地局２ａ１）は、移動局３ａ１との通信が正常であれば、前述の実施の形態１で示した校正及び指向性の確認を続行し、移動局３ａ１との通信が異常であれば行わないようにする。尚、高層ビル街などがセル内に存在し、確実に基地局と移動局間の見通し通信が不可能な地域があるなら、基地局システム側に事前にデータベースとして記憶しておき、無駄な移動局の選択作業自体を行わないようにしておいてもよい。
【００６３】
以上説明したように、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よれば、各基地局から移動局までの距離を測定して、移動局と基地局間の通信がマルチパスによって行われているかどうか判定することで、校正及び指向性の状態確認に不適当な移動局を選択する可能性を低減させることができる。
【００６４】
＜実施の形態３＞
次に、図１２および図１３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１２は、本発明の実施の形態３における自己校正機能を持たない基地局の構成図である。図１２に示す実施の形態３の自己校正機能を持たない基地局２ａ２は、図３に示した実施の形態１における自己校正機能を持たない基地局２ａに対して、移動局監視部３０を持つ点のみが異なる。この移動局監視部３０は、前述の実施の形態１における図２で説明した自己校正機能を持つ基地局１が備えている移動局監視部３０と同じであり、かつ機能においても差異はないので重複する説明は省略する。以下、実施の形態３の特徴である自己校正機能を持たない基地局の動作について説明する。
【００６５】
自己校正機能を持たない基地局２ａ２の実運用時における適応アレーアンテナの誤差は、温度や経年劣化などによる各素子の特性ばらつきなどが原因で発生する。これらの誤差要因は、短時間で急激に変化する性質のものではなく、一旦校正を行った後に再び適応アレーアンテナの誤差が発生するまでにはある程度の時間的余裕がある。実施の形態３では、一旦校正を行った自己校正機能を持たない基地局２ａ２については、校正後の一定時間は正確な指向性を実現できているものとみなし、前述の実施の形態１および実施の形態２で説明した自己校正機能を持つ基地局と同様の方法で移動局を探索し、他の自己校正機能を持たない基地局に対して校正を行うように指示する。また、指向性の状態が正常であることが確認できた基地局についても同様であり、確認後のしばらくの間は当該基地局の指向性が正しいとみなせる。
【００６６】
図１３は、本発明の実施の形態３における基地局のセル配置を示す概念図である。つまり、この図は、自己校正機能を持つ基地局１ａと、自己校正機能を持たない基地局２ａ〜２ｆ、５ａ〜５ｌのサービスエリアを示した図である。図１３は正則六角セルのセル配置を示しているがセルの配置形状はこれに限るものではない。
【００６７】
すなわち、図１３においては、基地局１ａのみが自己校正機能を持つ基地局であり、基地局２ａ〜２ｆおよび基地局５ａ〜５ｌについては、図１２に示すような自己校正機能を持たない基地局である。図１３において、基地局１ａは、自局内の自己校正機能を用いて指向性が常に正しく保たれており、前述の実施の形態１および実施の形態２で説明した方法と同じ方法で自己校正機能を持たない基地局２ａ〜２ｆの適応アレーアンテナの校正を実施する。
【００６８】
基地局２ａ〜２ｆは、校正を行った後のしばらくの間は正しい指向性が保たれている。この時間内に、基地局２ａ〜２ｆは、サービスエリアのさらに外縁に位置する自己校正機能を持たない基地局５ａ〜５ｌとの境界にある移動局を探索および監視し、基地局１ａが行った方法と同様の方法で校正および指向性の状態確認を実行させる。例えば、基地局２ａは、基地局５ａ、基地局５ｂ、または基地局５ｌの何れか、あるいは基地局５ａ〜５ｌの全てについての校正および指向性の確認を行う。
【００６９】
なお、自己校正機能を持たない基地局が正しい指向性を維持していることを判断する指標としてタイマーや温度計を基地局内に具備し、一定時間の経過後あるいは温度変動が一定量を越えた場合に他の基地局に対する校正を実施しないようにしてもよい。この場合、自己校正機能を持たない基地局は、自局の校正が再度必要になっているタイミングでもあるので、隣接している他の校正ができている基地局によって再度校正および指向性の確認を実施するよう伝達する必要もある。
【００７０】
以上説明したように、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よれば、校正および指向性の確認を行った後の自己校正機能を持たない基地局が、さらに他の自己校正機能を持たない基地局に対して、移動局を介して校正および指向性の確認を実施するため、サービスエリア内で自己校正機能を持つ基地局を設置する数をさらに減少させることができる。
【００７１】
＜実施の形態４＞
次に、図１４を用いて、本発明の実施の形態４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１４は、本発明の実施の形態４における移動局の構成図である。実施の形態４の移動局３ａ２は、図４に示した実施の形態１における移動局３ａと比べて、移動局３ａ２自身のバッテリの充電状態を検知して基地局システム側に無線信号を用いて報知する電源状態検知部（充電状態報知手段）９５を持つ点が異なる。
【００７２】
移動局３ａ２が適応アレーアンテナを備えた基地局の校正および指向性の確認に用いられる場合は、移動局３ａ２自身も信号を送受信したり測距を行ったりする必要がある。一般的に、移動局通信における移動局はバッテリ（蓄電池）を電源として使用しており、校正のための処理を行うと電力の消耗が大きくなる。このため、実施の形態４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は、移動局３ａ２内の電源状態検知部９５が、移動局３ａ２のバッテリの状態を基地局システム側に報知し、基地局システム側ではバッテリの電力残量が少ない移動局については校正に用いないように判断する。
【００７３】
移動局３ａ２がバッテリの充電中であれば電力の消耗によってバッテリ残量がなくなるおそれはない。そのため、移動局３ａ２の電源状態検知部９５は、充電中であるか否かについて検知を行って基地局システム側にその情報を伝達する。すると、基地局システム側は充電中の移動局３ａ２を優先的に校正および指向性の確認に用いるようにすることができる。尚、バッテリの充電中ということは、例えば、携帯電話機である場合は家庭用のコンセントで充電している可能性が高いと考えられる。つまり、移動局３ａ２が静止した状態である可能性が高く、基地局システム側で充電中の移動局を優先的に校正および指向性の確認に用いると精度の高い校正が期待できる。もちろん、車内などにおいて移動環境で充電が行われていることもあるので、前述の実施の形態１から実施の形態３で説明したような移動局の監視が不要となるわけではない。尚、通信事業者は、移動局３ａ２を校正および指向性の確認に用いた際に、使用した電力分について移動局所有者に対して通信料などを還元するようにして、移動局３ａ２の所有者の金銭や充電に費やした時間などの負担を相殺してもよい。
【００７４】
このように、本発明の実施の形態４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よれば、移動局のバッテリの残量が少ない場合などにおいては、当該移動局を校正および指向性の確認に用いなくなるので、移動局のバッテリの残量がなくなって通信不能になるなどの不都合の発生を防ぐことができる。
【００７５】
＜実施の形態５＞
次に、図１５を用いて、本発明の実施の形態５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１５は、本発明の実施の形態５における基地局のセル配置を示す概念図であり、（ａ）は１回目の校正による基地局のセル配置、（ｂ）は２回目の校正による基地局のセル配置を示す。すなわち、図１５は、サービスエリア内の基地局がカバーするセルの配置を示した図である。この図では正則六角のセルとしているが、セルの配置形状はこれに限るものではない。図１５（ａ）において、基地局１ａおよび基地局１ｂは自己校正機能を持つ基地局である。また、基地局２ａおよび基地局２ｂは自己校正機能を持たない基地局である。
【００７６】
前述の実施の形態１から実施の形態４については、校正および指向性の確認に用いる移動局を選択および監視する基地局は１つであったが、実施の形態５では２つの基地局を用いて移動局を選択して状態監視を行っている。まず、図１５（ａ）に示すように、基地局１ａおよび基地局１ｂは基地局２ａの適応アレーアンテナの校正を行うために、基地局１ａ、基地局１ｂおよび基地局２ａの境界に位置する移動局を探索する。このとき、基地局１ａと基地局１ｂは自局内に自己校正機能を持つため、指向性は常に正確な状態に保たれている。基地局１ａと基地局１ｂは相互に情報を伝達しあい、移動局までの距離と各基地局から見た移動局の角度も合わせて考慮することにより、該当する位置に存在する移動局を探し出す。尚、基地局から移動局までの距離および移動局が静止しているか否かの判断については、前述の実施の形態１および実施の形態２で説明した方法と同様の方法を実施する。
【００７７】
次に、基地局２ａは、移動局との間で校正信号の送受信を行うことによりにより、校正および指向性の確認を実施するが、その間は基地局１ａおよび基地局１ｂは移動局が移動しないかどうかを監視し続ける。そして、基地局２ａの校正および指向性の確認が完了した後は、基地局１ａおよび基地局１ｂは、移動局への監視を終了して基地局２ａと移動局は校正信号の送受信を停止して校正作業を完了する。以上のような動作によって基地局２ａの校正の行うことができる。尚、基地局２ｂについても同様の方法で校正を行い、基地局１ａおよび基地局１ｂが基地局２ｂとの境界に位置する移動局を選択・監視し、校正および指向性の確認を実施する。
【００７８】
このようにして、移動局の選択および監視に複数の基地局を用いることによって、基地局から移動局を監視する場合の精度が向上し、校正および指向性の確認の精度を向上させることができる。尚、実施の形態５では、２つの基地局が移動局を選択、監視する手順について述べたが、３つ以上の基地局で選択および監視してもよい。また、基地局２ａおよび基地局２ｂが、前述の実施の形態３で説明したように、校正および指向性の確認後に移動局の選択および監視を行い、他の基地局の校正および指向性の確認に用いる移動局を選択する機能を持っていれば、さらに外縁に位置する基地局の校正および指向性の確認を行うことが可能になる。図１５（ｂ）は、このようにしてさらに外縁に位置する基地局の校正および指向性の確認を行ったときのセル配置を示している。
【００７９】
なお、図１５（ａ）に示すセルの配置で校正および指向性の確認が終了した時点で、基地局１ａ，１ｂおよび基地局２ａ，２ｂの指向性は正確である。このため、図１５（ｂ）に示すように、基地局１ａと基地局２ｂを用いて基地局２ｅについて校正および指向性の確認を行い、基地局１ｂと基地局２ｂを用いて基地局２ｆについて校正および指向性の確認を行い、基地局１ａと基地局２ａを用いて基地局２ｄについて校正および指向性の確認を行い、基地局１ｂと基地局２ａを用いて基地局２ｃについて校正および指向性の確認を行うというように、それぞれ校正と指向性の確認を行うことが可能になる。このような作業を繰り返すことによってサービスエリア内の多くの基地局の校正および指向性の確認を行うことが可能になる。
【００８０】
このように、本発明の実施の形態５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よれば、複数の基地局を用いて校正および指向性の確認に用いる移動局の選択と監視を行うため、校正および指向性確認の精度がさらに向上する。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
以上説明したように、本発明に係る移動通信システムは、校正のとれた状態の基地局が移動局を選択・監視し、移動局の移動がない間に他の基地局の適応アレーアンテナを校正したり指向性の実現状態を確認したりするので、全ての基地局について高価な自己校正機能をもたせる必要がなくなり、精度のよい校正および指向性の確認を実施することができる。したがって、自己校正機能を持つ少数の基地局と、自己校正機能を持たない多数の基地局との組合せによって、基地局全体としての設備費が安く、かつ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】
【００８２】
【図１】本発明の実施の形態１に適用される移動通信システムの移動局と基地局の位置関係を示す概念図
【図２】図１に示す移動通信システムにおける自己校正機能を持つ基地局の構成図
【図３】図１に示す移動通信システムにおける自己校正機能を持たない基地局の構成図
【図４】図１に示す移動通信システムにおける移動局の構成図
【図５】図１に示す本発明の実施の形態１における移動局と基地局との間の校正信号の送受信を説明するための概念図
【図６】本発明の実施の形態１における基地局のセル配置を示す概念図
【図７】本発明の実施の形態１における適応アレーアンテナの各アンテナ素子と移動局間の経路差を示す概念図
【図８】本発明の実施の形態２における自己校正機能を持つ基地局の構成図
【図９】本発明の実施の形態２における自己校正機能を持たない基地局の構成図
【図１０】本発明の実施の形態２における移動局の構成図
【図１１】本発明の実施の形態２における基地局と移動局との間の電波伝搬経路を示す概念図
【図１２】本発明の実施の形態３における自己校正機能を持たない基地局の構成図
【図１３】本発明の実施の形態３における基地局のセル配置を示す概念図
【図１４】本発明の実施の形態４における移動局の構成図
【図１５】（ａ）は本発明の実施の形態５における基地局のセル配置を示す概念図であって、１回目の校正による基地局のセル配置図  （ｂ）は本発明の実施の形態５における基地局のセル配置を示す概念図であって、２回目の校正による基地局のセル配置図
【図１６】従来の通信機における自己校正機能を持つ送信装置の構成図
【図１７】従来の通信機における自己校正機能を持つ受信装置の構成図
【符号の説明】
【００８３】
１，１ａ，１ｂ  自己校正機能を持つ基地局
２ａ〜２ｌ，２ａ１，２ａ２，５ａ〜５ｌ  自己校正機能を持たない基地局
３ａ，３ｂ，３ａ１，３ａ２  移動局
１０ａ，１０ｂ、２０ａ，２０ｂ  位相・振幅補正部
１１ａ，１１ｂ，６１  直交変調部
１２ａ，１２ｂ，６２  送信無線部
１５ａ，１５ｂ，６６  デュプレクサ
１６ａ，１６ｂ  アンテナ素子
２１ａ，２１ｂ，７１  直交復調部
２２ａ，２２ｂ，７２  受信無線部
２５  送信校正部
２６  受信校正部
２７  比較部
３０  移動局監視部
３１ａ  移動局選択部
３１ｂ  移動局状態監視部
３５  校正部
３６ａ  移動局認識部
３６ｂ  指向性誤差検知部
３６ｃ  指向性誤差修正部
４０  有線ネットワーク
４５，４６  局間信号
５０  基地局ベースバンド部
５１，５１ａ  送信装置
５２，５２ａ  受信装置
６０  移動局ベースバンド部
６５  アンテナ
７５  移動局校正部
７６ａ  校正信号生成部
７６ｂ  校正信号検知部
８０  ビル
８１  ビル群
９０，９１  距離計測回路
９２  距離検知部
９５  電源状態検知部
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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