(57)【要約】【課題】複数の無線基地局間での通信で発生する干渉を容易に防止できる無線システムを提供する。【解決手段】互いに無線通信を行う無線基地局を複数有し、各無線基地局は複数のアンテナ素子で構成されるアダプティブアレイアンテナを備え、通信対象の無線基地局との通信の直線伝搬経路に特有のリンク識別用データと、通信対象の無線基地局との通信時に干渉源となる無線基地局とを関連付けて記憶し、通信対象の無線基地局からリンク識別用データを受信すると、当該リンク識別用データを受信した無線基地局は、リンク識別用データに基づいて、当該無線基地局との無線通信で干渉源となる無線基地局の方向にヌル点を向けるヌル制御を行う無線システムである。【選択図】　　　　図１
2004147079.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに無線通信を行う複数の無線基地局を有する無線システムであって、
前記各無線基地局は、複数のアンテナ素子で構成されるアダプティブアレイアンテナを備え、
当該基地局に固有の識別データを付加して無線送信を行い、
受信した無線信号に含まれる識別データから通信対象の無線基地局を認識すると、無線通信において干渉源となる他の無線基地局の方向へヌル点を向けるヌル制御を行う無線基地局であることを特徴とする無線システム。
【請求項２】
各無線基地局は、加入者局若しくは他の無線基地局との間で共通の無線フレーム構成を用いて無線通信を行う固定無線アクセスシステムの無線基地局であって、通信対象の他の無線基地局との無線通信で干渉源となる無線基地局を識別するための情報を予め記憶していることを特徴とする請求項１記載の無線システム。
【請求項３】
各無線基地局は、自己に備えられたアダプティブアレイアンテナの設置位置情報及び設置方向情報を記憶しており、
前記無線基地局のうち、互いに無線通信を行う第１及び第２の無線基地局間におけるアダプティブアレイアンテナの主ビーム方向の初期設定として、
前記第２の無線基地局は、設置位置情報及び識別データを前記第１の無線基地局に送信し、
前記第１の無線基地局は、前記第２の無線基地局におけるアダプティブアレイアンテナの設置位置情報及び識別データを受信すると、前記第２の無線基地局を認識すると共に前記第２の無線基地局の方向を算出し、前記方向に基づいて前記第２の無線基地局に対するアダプティブアレイアンテナの主ビーム方向を設定し、当該主ビーム方向の情報を前記第２の基地局の識別データに対応付けて記憶し、前記第１の無線基地局におけるアダプティブアレイアンテナの設置位置情報、識別データ及び設定後のアダプティブアレイアンテナの主ビーム方向の情報を前記第２の無線基地局に送信し、
前記第２の無線基地局は、前記第１の無線基地局におけるアダプティブアレイアンテナの設置位置情報、識別データ及びアダプティブアレイアンテナの主ビーム方向の情報を受信すると、前記第１の無線基地局を認識すると共に前記第１の無線基地局の方向を算出し、前記方向及び受信した主ビーム方向の情報に基づいて、前記第１の無線基地局に対するアダプティブアレイアンテナの主ビーム方向を修正し、当該主ビーム方向の情報を前記第１の基地局の識別データに対応付けて記憶し、前記第２の無線基地局におけるアダプティブアレイアンテナの設置位置情報、識別データ及び修正後のアダプティブアレイアンテナの主ビーム方向の情報を前記第１の無線基地局に送信し、
前記第１の無線基地局は、前記第２の無線基地局におけるアダプティブアレイアンテナの設置位置情報、識別データ及びアダプティブアレイアンテナの主ビーム方向の情報を受信すると、前記第２の無線基地局を認識すると共に前記第２の無線基地局の方向を算出し、前記方向及び受信した主ビーム方向の情報に基づいて、前記第２の無線基地局に対するアダプティブアレイアンテナの主ビーム方向を修正し、当該主ビーム方向の情報を前記第２の基地局の識別データに対応付けて記憶することを特徴とする請求項１又は２記載の無線システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の無線基地局間において無線通信を行う無線システムに係り、特に複数の基地局間の無線通信で発生する干渉を容易に防止できる無線システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
無線通信技術の発展により、近年の無線システムは、固定無線アクセス（Ｆｉｘｅｄ　Ｗｉｒｅｄ　Ａｃｃｅｓｓ）システムに代表されるように、高速大容量のデータ通信を実現するまでになっている。固定無線アクセスシステムでは、無線基地局は特定の加入者局及び特定の無線基地局との間で１対１（Ｐｏｉｎｔ　ｔｏ　Ｐｏｉｎｔ：Ｐ−Ｐ）又は１対多（Ｐｏｉｎｔ　ｔｏ　Ｍｕｌｔｉ　Ｐｏｉｎｔ：Ｐ−ＭＰ）の無線データ通信を行うことのできる仕様となっている。
【０００３】
固定無線アクセスシステムについて、高速大容量のデータ通信を一対多で行うような場合には、動的に変化する通信量や、不定期に発生する伝搬環境の変動に対しても、システム全体の通信量を最大にしたり、或いは通信量又は通信の品質を劣化させないよう、動的に対応する技術が要求される。
このような動的に対応する技術として、無線通信に用いるアンテナの方向及び指向性の制御が特に重要である。
【０００４】
従来の無線システムにおける無線基地局間の通信について、図７を用いて説明する。図７は、従来の無線システムの構成図である。
図７において、第１基地局（図では基地局＃１）１は、第２基地局（基地局＃２）２、第３基地局（基地局＃３）３及び第４基地局（基地局＃４）４と双方向の無線通信を行うことができる。つまり第１基地局１は、他の基地局と１対多の関係で無線通信を行うことができるものである。
【０００５】
第１基地局１には、通信対象の無線基地局毎にアンテナ１２−１〜１２−３が設けられており、当該アンテナを用いて他の基地局との無線通信を行う。第１基地局１は、アンテナ１２−１を用いて第２基地局２と無線通信を行い、アンテナ１２−２を用いて第３基地局３と無線通信を行い、アンテナ１２−３を用いて第４基地局４と無線通信を行う。
図７において、各アンテナは、パラボラアンテナ等の指向性アンテナであって、対応する基地局からの無線信号の受信電界強度が最大となるよう、方向の調整が完了している。言い換えると、各アンテナは、受信電界強度が最大となるような方向へ指向性が調整された状態で、無線送信が行われる。
【０００６】
また、基地局との通信を行うためにアンテナの向きを調整する方法の従来技術として、平成１４年４月１９日公開の特開２００２−１１８４１２号「無線アクセスシステムにおける加入者局のアンテナ方位調整方法」（出願人：株式会社日立国際電気、発明者：田中義則他）が提案されている。
当該発明では、無線アクセスシステムにおいて、基地局は固有の管理情報が設定されており、報知信号に当該情報を付加して無線送信を行い、加入者局は、当該情報に基づいて所望の基地局からの無線信号の受信を確認すると、同期を確保し、報知信号の受信電界強度を測定して表示し、測定結果が最大となるように加入者局のアンテナ方位を調整する方法が記載されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−１１８４１２号公報（第３頁、第３図）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の無線システムでは、複数の基地局との無線通信で発生する干渉を防止することが困難であるという問題点があった。
従来の無線システムにおける問題点について、図８を用いて説明する。図８は、従来の無線システムにおける、干渉発生状況の説明図である。尚、図８では、図７の第１基地局１と、第２基地局２〜第４基地局４間での通信を例として説明している。図８において、各基地局を結ぶ直線は各基地局間の直線伝搬経路を、実線で囲まれた部分は第１基地局１から第２基地局２への指向性アンテナビームを、破線で囲まれた部分は第１基地局１から第３基地局３への指向性アンテナビームを示している。
また、図８において、第１基地局１は見易さを考慮して、黒丸で図示している。
【０００９】
第１基地局１のアンテナ１２−１から放射される、第１基地局１から第２基地局２への指向性アンテナビームは、第２基地局２への方向に放射されるメインローブの他に、異なる方向へ放射されるサイドローブが複数存在する。第１基地局１のアンテナ１２−２から放射される、第１基地局１から第３基地局３への指向性アンテナビームについても同様である。
【００１０】
図８の説明図では、第１基地局１から第２基地局２へのメインローブと、第１基地局１から第３基地局３へのメインローブとが重複する部分が存在しており、この部分では互いの各基地局との通信によって干渉が引き起こされる。また、第１基地局１から第２基地局２へのサイドローブと、第１基地局１から第３基地局３へのサイドローブは、共に第１基地局１から第４基地局４への直線伝搬経路に掛かっており、これらのサイドローブが原因となって第１基地局１と第４基地局４との通信で干渉が引き起こされる。
【００１１】
上記干渉を防ぐ方法として、従来は、干渉の起こらないように設置場所を選定した上で基地局を設置したり、通信に指向性の高い送信波を用いていた。
しかしながら、前者では基地局の設置場所に制約が生じてしまい、後者では、送信波を受信するため基地局において、アンテナを動かすなどの操作によるアンテナの方向の調整が必要となり、時間、費用及び高度な技術を要するという問題点があった。
【００１２】
また、特開２００２−１１８４１２号の発明では、報知信号の受信電界強度に基づいてアンテナを動かすなどして方向を調整する必要があり、方向の調整のための操作が複雑となるという問題点があった。
【００１３】
また、通信端末等の移動局との通信において指向性を制御できるアンテナとして、アダプティブアレイアンテナ（以下、ＡＡアンテナ）が従来から用いられている。
ＡＡアンテナは、不要波及び雑音を含んだ電波環境から所望の電波（以下、所望波）を抽出する目的で、不要波の方向にヌル点を向けて追従させることでアンテナビームパターンを受信環境に応じて適応的に変更することのできるアンテナである。ＡＡアンテナは具体的には、受信信号合成出力及び電波到来方向に基づいて、アンテナを構成する各アンテナ素子に対する複素ウエイトを決定して入力信号に荷重して合成することで上記特徴を実現している。
【００１４】
しかしながらＡＡアンテナは、固定無線アクセスシステムの基地局のように、１対多で無線通信を行うような場合に適用すると、通信対象の基地局が互いに干渉源とならないようにアンテナビームパターンを形成することになるが、通信対象の基地局を特定しないまま電波の受信状況に基づいてアンテナビームパターンを形成するため、ビームパターンの形成処理に時間がかかるという問題点があった。
【００１５】
本発明は上記実情に鑑みて為されたもので、複数の無線基地局との無線通信で発生する干渉を容易に防止できる無線システムを提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記従来例の問題点を解決するための本発明は、互いに無線通信を行う複数の無線基地局を有する無線システムであって、各無線基地局は、複数のアンテナ素子で構成されるアダプティブアレイアンテナを備え、当該基地局に固有の識別データを付加して無線送信を行い、受信した無線信号に含まれる識別データから通信対象の無線基地局を認識すると、無線通信において干渉源となる他の無線基地局の方向へヌル点を向けるヌル制御を行う無線基地局であり、複数の無線基地局との無線通信で発生する干渉を容易に防止できる。
【００１７】
また、上記無線システムにおいて、各無線基地局は、加入者局若しくは他の無線基地局との間で共通の無線フレーム構成を用いて無線通信を行う固定無線アクセスシステムの無線基地局であって、通信対象の他の無線基地局との無線通信で干渉源となる無線基地局を識別するための情報を予め記憶している無線システムであり、複数の加入者局との無線通信で発生する干渉を容易に防止できる。
【００１８】
また、上記無線システムにおいて、各無線基地局は自己に備えられたアダプティブアレイアンテナの設置位置情報及び設置方向情報を記憶しており、無線基地局のうち、互いに無線通信を行う第１及び第２の無線基地局間におけるアダプティブアレイアンテナの主ビーム方向の初期設定として、第２の無線基地局は、設置位置情報及び識別データを第１の無線基地局に送信し、第１の無線基地局は、第２の無線基地局におけるアダプティブアレイアンテナの設置位置情報及び識別データを受信すると、第２の無線基地局を認識すると共に第２の無線基地局の方向を算出し、方向に基づいて第２の無線基地局に対するアダプティブアレイアンテナの主ビーム方向を設定し、当該主ビーム方向の情報を第２の基地局の識別データに対応付けて記憶し、第１の無線基地局におけるアダプティブアレイアンテナの設置位置情報、識別データ及び設定後のアダプティブアレイアンテナの主ビーム方向の情報を第２の無線基地局に送信し、第２の無線基地局は、第１の無線基地局におけるアダプティブアレイアンテナの設置位置情報、識別データ及びアダプティブアレイアンテナの主ビーム方向の情報を受信すると、第１の無線基地局を認識すると共に第１の無線基地局の方向を算出し、方向及び受信した主ビーム方向の情報に基づいて、第１の無線基地局に対するアダプティブアレイアンテナの主ビーム方向を修正し、当該主ビーム方向の情報を第１の基地局の識別データに対応付けて記憶し、第２の無線基地局におけるアダプティブアレイアンテナの設置位置情報、識別データ及び修正後のアダプティブアレイアンテナの主ビーム方向の情報を第１の無線基地局に送信し、第１の無線基地局は、第２の無線基地局におけるアダプティブアレイアンテナの設置位置情報、識別データ及びアダプティブアレイアンテナの主ビーム方向の情報を受信すると、第２の無線基地局を認識すると共に第２の無線基地局の方向を算出し、方向及び受信した主ビーム方向の情報に基づいて、第２の無線基地局に対するアダプティブアレイアンテナの主ビーム方向を修正し、当該主ビーム方向の情報を第２の基地局の識別データに対応付けて記憶する無線システムであり、複数の無線基地局との無線通信で発生する干渉を一層容易に防止できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
本発明の実施の形態に係る無線システムは、互いに無線通信を行う無線基地局を複数有し、各無線基地局は複数のアンテナ素子で構成されるアダプティブアレイアンテナを備え、通信対象の無線基地局との通信に特有のリンク識別用データと、通信対象の無線基地局との通信時に干渉源となる他の無線基地局とを関連付けて記憶し、所用の無線基地局との通信時には、受信したリンク識別用データにより識別された当該無線基地局との無線通信で干渉源となる他の無線基地局に対しヌル点を向ける制御を行うものであり、これにより複数の無線基地局との無線通信で発生する干渉を容易に防止できる。
尚、請求項における主ビーム方向は図のメインビーム方向に、識別データはリンク識別用データにそれぞれ相当する。
【００２０】
本発明の第１の実施の形態に係る無線システム（以下、本システム）の構成について、図１を用いて説明する。図１は、本システムの構成図である。尚、本システムは、第１基地局１と他の基地局との間で１対多の無線通信を行うものである。
本システムは、第１基地局（図では基地局＃１）１と、第２基地局（図では基地局＃２）２と、第３基地局（図では基地局＃３）３と、第４基地局（図では基地局＃４）４とから構成される。
【００２１】
また、各基地局は、他の基地局と無線通信を行うため、複数のアンテナ素子で構成されるアダプティブアレイアンテナ（以下、ＡＡアンテナ）を備えている。図１に示すように、第１基地局１はＡＡアンテナ１１−１〜１１−３を、第２基地局２はＡＡアンテナ２１を、第３基地局３はＡＡアンテナ３１を、第４基地局４はＡＡアンテナ４１をそれぞれ備えている。また、各基地局に備えられているＡＡアンテナは、４つのアンテナ素子で構成されるＬＭＳ（Ｌｅａｓｔ　Ｍｅａｎ　Ｓｑｕａｒｅ：最小二乗法）アダプティブアレイアンテナである。
【００２２】
また、ＬＭＳアダプティブアレイアンテナは、所望波と相関の高い参照信号と、アンテナの合成出力との差の二乗和で表される評価関数が最小となるように、評価関数のパラメータである各アンテナ素子のウエイトを決定するアダプティブアレイアンテナである。ＬＭＳアダプティブアレイアンテナは、所望波の方向にメインビームを向けて追従させることも可能であり、レーダや移動通信の基地局向けに研究されている。
【００２３】
次に、本システムの各部の構成について説明する。
第１基地局１は、第２基地局２〜第４基地局４との間で無線通信を行う無線基地局である。第１基地局１は、ＡＡアンテナ１１−１〜１１−３を備えており、ＡＡアンテナ１１−１は第２基地局２との通信用に、ＡＡアンテナ１１−２は第３基地局３との通信用に、ＡＡアンテナ１１−３は第４基地局４の通信用にそれぞれ用いられる。
図１において、第１基地局１は、４つのアンテナ素子のアレイアンテナを一組備え、第２基地局２〜第４基地局４との無線通信に対する通信制御を行う適応制御部を基地局毎に設けて、各適応制御部が当該アンテナを共用するようにしてもよい。
【００２４】
また、第１基地局１は、通信対象の基地局からリンク識別用データを受信すると、ＡＡアンテナにおいて、通信対象の基地局との無線通信で干渉源となる基地局の方向にヌル点を向けるヌル制御を行う。
第１基地局１は、記憶部（図示せず）を備えており、通信対象の基地局との無線通信で用いるリンク識別用データと、リンク識別用データに対応した干渉源となる基地局の情報とを互いに関連づけて記憶部に記憶し、通信対象の基地局から受信したリンク識別用データに基づいて、当該基地局及び干渉源となる基地局を特定し、干渉源となる基地局の方向にヌル点を向けるヌル制御を行う。ヌル制御の詳細については、後述する。
【００２５】
第２基地局２〜第４基地局４はそれぞれ、第１基地局１との無線通信を行う無線基地局である。第１基地局１との無線通信を行うため、第２基地局２にはＡＡアンテナ２１が、第３基地局にはＡＡアンテナ３１が、第４基地局４にはＡＡアンテナ４１がそれぞれ備えられている。
【００２６】
また、第２基地局２〜第４基地局４は、第１基地局１への無線信号の送信の際に、第１基地局１に自局を識別させるためのリンク識別データを送信フレームに付して、通信用データと共に送信する。
【００２７】
ここで、ヌル制御について説明する。
ＬＭＳアダプティブアレイアンテナは、不要波及び雑音を含んだ電波環境から所望波を抽出するため、所望波の方向にメインビームを向けて追従させ、不要波の方向にヌル点を向けて追従させることを特徴としている。ヌル点とはアンテナの指向性パターンの落ち込む点のことであり、指向性利得は０に近い。特定の方向にヌル点を向けるようにアンテナの指向性を制御することがヌル制御であり、ヌル制御を行うことにより、干渉源となる基地局からの無線信号の受信感度を低減させることができ、不要波を誤って取り込むことを防止できる。
本システムの基地局では概念的に、所望波及び不要波の電界強度及び到来角度を測定し、測定結果に基づき、受信した信号に乗算すべき複素ウェイト値をアンテナ素子毎に決定し、且つ受信信号と複素ウェイト値の乗算結果を合成する制御によって上記ヌル制御を実現している。
また、本システムの基地局は、参照信号として、通信対象の基地局のリンク識別データを用いてＬＭＳを動作させることにより、上記ヌル制御を達成することができる。
【００２８】
本システムでは、ＡＡアンテナとしてＬＭＳアダプティブアレイアンテナを用いているが、ヌル制御を行うものであれば、ＬＭＳ以外の他のアルゴリズムによるＡＡアンテナを用いてもよい。
【００２９】
次に、本システムの無線通信で用いる無線信号のフレーム構成について、図４を用いて説明する。図４は、本システムにおける無線通信で用いる無線フレームの構成図である。
本システムで採用する無線フレームは、図４に示すように、同期用データ７１と、リンク識別用データ７２及び通信用データ７３とから構成される。同期用データ７１は、第１基地局１との同期を確保するためのデータであり、フレームの先頭に付与される。また、同期用データ７１は、後述するリンク識別用データ７２のデータ位置を検出するためにも用いられる。
リンク識別用データ７２は、無線通信の直線伝搬経路に固有のデータであって、無線信号の送信元及び送信先の基地局で記憶されている。各基地局は、無線送信の際に、第１基地局１との無線通信で用いる直線伝搬経路のリンク識別用データをフレームに付与して無線送信を行う。
通信用データ７３は、無線通信の対象となるデータである。
【００３０】
本システムの動作について説明する前に、まず本システムの基本的な動作について、図１〜図３を用いて説明する。図２は、本システムにおける、干渉源が１つの場合の干渉発生状況の説明図であり、図３は、本システムにおける、干渉源が２つの場合の干渉発生状況の説明図である。
尚、本システムの基本的な動作の説明において、第１基地局１は基本的なモデルとして、４素子ＬＭＳアダプティブアレイアンテナが一組備えられており、各アンテナ素子で第２基地局２〜第４基地局４との無線通信を行うものとして説明する。
【００３１】
図１において、第２基地局２〜第４基地局４は、第１基地局１に送信対象データを無線送信することによって、第１基地局との無線通信を開始する。無線送信の際、各基地局は、図４に示すようなフレーム構成によってデータの無線送信を行う。
そして第１基地局１は、第２基地局２〜第４基地局４から送信された無線信号を受信すると、フレームに含まれるリンク識別用データから、無線信号の送信元の基地局を特定する。
【００３２】
ここで、第２基地局２を無線通信の対象の基地局とすると、第１基地局１は、第２基地局２のリンク識別用データに基づいて、記憶部から干渉源となる基地局の情報を読み出し、干渉源となる基地局を特定する。
【００３３】
さらに第１基地局１は、各基地局から受信した無線信号の電界強度及び到来角度を計算し、計算結果に基づいて第２基地局２からの無線信号である所望波と、干渉を引き起こす不要波の方向を特定し、所望波の方向にメインビームを向け、不要波の方向にヌル点を向ける。本システムの基地局は、ＡＡアンテナとして４素子ＬＭＳアダプティブアレイアンテナを用いているため、ＡＡアンテナのヌル点は３つとなる。
具体的には、第１基地局１は無線信号の電界強度及び到来角度を計算し、計算結果に基づいて不要波の方向にヌル点を向けるよう受信した信号に乗算するための複素ウェイト値をアンテナ素子毎に決定する。そして決定された複素ウェイト値と受信信号との乗算を行い、乗算結果を合成し、ヌル制御を実現している。
【００３４】
本システムにおいて、第１基地局１に記憶されている干渉源となる基地局の情報としては、予め干渉が発生することが明らかであったり、電界強度が大きく、所望波との区別がつきにくいような不要波を送信する基地局を記憶しておくことが望ましい。このような情報を記憶しておくことで、第１基地局１は、通信に重大な障害を起こす干渉を前もって防止することができ、さらに無線信号の受信の電界強度及び到来角度に基づいてヌル制御を行うことで、受信環境に適合したビームパターンを効率よく形成することができ、干渉を容易に防止できる。
【００３５】
本システムにおける干渉発生状況について、図２及び図３を用いて説明する。図２は、本システムにおける、干渉源が１つの場合の干渉発生状況の説明図であり、第１基地局１は第２基地局２及び第３基地局３との間で通信を行うことを想定している。図２において、各基地局を結ぶ直線は各基地局間の直線伝搬経路を、破線で囲まれた部分はヌル制御前の第１基地局１から第２基地局２への指向性アンテナビームを、実線で囲まれた部分はヌル制御後の第１基地局１から第２基地局２への指向性アンテナビームを示している。
また、図２において、第１基地局１は見易さを考慮して、黒丸で図示している。
【００３６】
図２に示すように、第１基地局１から放射される、第１基地局１から第２基地局２への指向性アンテナビームは、第２基地局２への方向に放射されるメインローブの他に、異なる方向へ放射されるサイドローブが複数存在する。
ヌル制御前における第１基地局１から第２基地局２へのメインローブは、第１基地局１から第３基地局３との直線伝搬経路に掛かっているため、第３基地局３との間の電波が第２基地局２に対する干渉波となり、第２基地局２との通信で干渉が発生する。
第１基地局１は、上述したヌル制御を行うことにより、第２基地局２へのメインローブは第１基地局１から第３基地局３との直線伝搬経路に掛からなくなるため、第３基地局３との通信に起因する干渉を防止することができる。
【００３７】
また、図３は、本システムにおける、干渉源が２つの場合の干渉発生状況の説明図であり、第１基地局１はさらに、第４基地局４との間で通信を行うことを想定している。図３における各線図は、図２の場合と同一である。
また、図３においても、第１基地局１は黒丸で図示している。
【００３８】
図３に示すように、ヌル制御前における第１基地局１から第２基地局２へのサイドローブは、第１基地局１から第４基地局４との直線伝搬経路に掛かっているため、当該サイドローブは第４基地局４との間の電波に対する干渉波となり、第４基地局４との通信で干渉が発生する。
第１基地局１は、干渉源となる第４基地局４の方向にヌル点を向けるヌル制御を行うことにより、第２基地局２へのサイドローブが第１基地局１から第４基地局４との直線伝搬経路に掛からなくなるため、第４基地局４との通信に起因する干渉をも防止することができる。
【００３９】
本システムにおいて、第１基地局１は、第３基地局３又は第４基地局４と無線通信を行う場合においても、第２基地局２の場合と同様、他の基地局の方向へヌル点を向けるヌル制御を行う。以上が本システムの基本的な動作である。
本システムの基地局は、従来と比較して、干渉波のみ受信レベルを数十ｄＢ低減できることが確認されている。
【００４０】
第１基地局１は、他の基地局との通信を行う場合にも、当該基地局の方向にメインローブが放射され、他の方向にサイドローブが放射される。同時に複数の基地局との通信を行う場合には、これらの基地局との通信で発生するメインローブ及びサイドローブとが重複することによって干渉が発生するため、確実に干渉を防ぐには、第１基地局１は、各基地局との通信で発生するメインローブ及びサイドローブとが互いに重複しないようにヌル制御を行う必要がある。
【００４１】
次に、本システムの動作について、図１を用いて説明する。本システムの動作の説明においては、第１基地局１は、既述したように、通信対象の基地局毎にＡＡアンテナ１１−１〜１１−３が設けられており、それぞれが第２基地局２〜第４基地局４との通信に用いられ、また、リンク識別用データに対応して、干渉源となる基地局の情報が記憶部に記憶されている。
【００４２】
本システムの動作において、第２基地局２〜第４基地局４のいずれか一つの基地局と無線通信を行う場合の第１基地局１の動作は、既述した本システムの基本的な動作と同様である。すなわち、第１基地局１は、ある基地局から受信したリンク識別用データに基づいて、通信に用いるＡＡアンテナを認識し、更にリンク識別用データに対応する干渉源となる基地局の方向に対してヌル点を向けるヌル制御を行う。
【００４３】
本システムにおいて、１対多の無線通信を行う基地局において、通信対象の基地局毎にＡＡアンテナを設けることによって、複数基地局間の通信におけるヌル制御を詳細に実施することができるため、受信環境に適合したビームパターンをより詳細に形成することができ、干渉を一層確実に防止できる。
また、新たな基地局との通信や、通信終了等によって通信対象の基地局の変更が発生すると、ヌル制御を変更することにより、通信対象の基地局の変更にも動的に対応して干渉を防止できる。
【００４４】
また、本システムは、第１基地局１の他に、第２基地局２〜第４基地局４においても第１基地局１と同様の構成とし、１対多の無線通信を行うようにすることが好適である。このような仕様とすることで、本システムは、複雑な無線通信ネットワークにおいても、容易に干渉を防止することができる。
【００４５】
次に、本システムにおいて、通信対象の基地局が増減した場合の対応について、図５を用いて説明する。図５は、本システムにおける基地局の増減に伴う干渉発生状況の説明図である。
固定無線アクセスシステムでは、基地局又は加入者局の新設及び削除が、干渉発生の要因となっている。例えば、基地局が新設される場合には、当該基地局にとっての干渉は、近隣の既設の基地局による送信波によって引き起こされ、逆に既設の基地局にとっての干渉は、新設された基地局による送信波によって引き起こされる。
【００４６】
通信対象の基地局の増減による干渉を防止するため、本システムは、ＡＡアンテナの素子数を増減することによって上記干渉に対応している。この様子について、図５を用いて説明する。
尚、図５においても、説明の簡略化のため、第１基地局１には４素子ＬＭＳアダプティブアレイアンテナが一組備えられており、各基地局との無線通信を行うものとして説明する。また、図５において、第１基地局１は見易さを考慮して、黒丸で図示している。
【００４７】
図５（ａ）では、第１基地局１は、第２基地局２、第３基地局３、第４基地局４の他に、第５基地局（図では基地局＃５）５との間で無線通信を行っている。第１基地局１が第２基地局との間で無線通信を行う場合、第１基地局１は、第２基地局との通信において干渉源となる第３基地局３、第４基地局４及び第５基地局５の方向にヌル点を向けるヌル制御を行う。図５（ａ）において、各基地局を結ぶ直線は各基地局間の直線伝搬経路を、実線で囲まれた部分は、ヌル制御後の第１基地局１から第２基地局２への指向性アンテナビームを示している。
【００４８】
第１基地局１のアンテナ素子は全部で４つあり、第１基地局１はヌル点を３つまで向けることができる。したがって、ヌル制御によって、第１基地局１から第２基地局２へのメインローブ及びサイドローブは、他の基地局との直線伝搬経路に掛からなくなるため、各基地局との通信での干渉を防止できる。
【００４９】
図５（ｂ）では、図５（ａ）と比較すると、第１基地局１の通信対象の基地局として、第６基地局（図では基地局＃６）６が新設されている。第１基地局１は、新たに追加された第６基地局６との通信によって引き起こされる干渉を防ぐ必要がある。
このため第１基地局１は、ＡＡアンテナの素子数を１個増やして５個とし、第６基地局６の位置に基づいて、各基地局との通信で干渉源となる基地局の情報を変更して記憶する。第１基地局１のアンテナ素子を増やしたことで、第１基地局１はヌル点を４つまで向けることができる。
【００５０】
図５（ｂ）において、第１基地局１が第２基地局との間で無線通信を行う場合、第１基地局１は、第２基地局との通信において干渉源となる第３基地局３、第４基地局４、第５基地局５及び第６基地局６の方向にヌル点を向けるヌル制御を行う。
図５（ｂ）も図５（ａ）と同様、各基地局を結ぶ直線は各基地局間の直線伝搬経路を、実線で囲まれた部分は、ヌル制御後の第１基地局１から第２基地局２への指向性アンテナビームを示している。
ヌル制御によって、第１基地局１から第２基地局２へのメインローブ及びサイドローブは、他の基地局との直線伝搬経路に掛からなくなるため、各基地局との通信での干渉を防止できる。
【００５１】
また、新設された第６基地局６は、無線通信を行うにあたって干渉源となる基地局が近隣にあることが分かっているとすると、アンテナ素子数が（干渉源の数＋１）個となるＡＡアンテナを設け、且つ第１基地局１と同様の構成とすることで、既設の基地局による干渉を防止することができる。
【００５２】
本システムにおいて、通信対象の基地局が削除された場合には、各基地局との通信で干渉源となる基地局の情報を変更して記憶することが必要である。
また、図１のように、第１基地局１において、通信対象の基地局毎にＡＡアンテナが設けられている場合には、ＡＡアンテナを増設又は撤去することで、通信対象の基地局の増減に対応できる。
【００５３】
また、無線通信を行う基地局間に新たに電波の遮蔽物（ビル、木など）が出現したり、又は遮蔽物が消失することも、干渉の発生の要因となる。このような場合においても、アンテナ素子数を変更し、予め遮蔽物の場所に基づいて、各基地局との通信で干渉源となる基地局の情報を変更して記憶することで、干渉を防止できる。
【００５４】
既述した本システムにおけるアンテナの指向性制御は、通信環境の初期設定時において実施し、制御において形成されたビームパターンを通信時に再現できるようにしている。
基地局が新たに設けられたり、或いは基地局が撤去された場合には、近隣の基地局の通信環境に変化が発生するため、基地局は通信環境の初期設定を行って通信環境の変化に対応する必要がある。このときに予め通信対象となる基地局及び基地局毎の主ビーム方向を特定しておけば、本システムの基地局は、精度の高いヌル制御を行うことができ、干渉を容易に防止することができる。
【００５５】
次に、本システムの各基地局のメインビーム方向（主ビーム方向）の初期設定方法について、図６を用いて説明する。図６は、本システムの基地局間におけるメインビーム方向の初期設定のフロー図である。図６は、第１基地局１及び第２基地局２の間でのメインビーム方向の初期設定について示したものであるが、第１基地局１と通信を行う他の基地局の間でも同様の設定が行われる。
【００５６】
本システムの各基地局は、メインビーム方向を設定するためのパラメータとして、自己に備えられたＡＡアンテナの設置位置情報と、ＡＡアンテナの設置方向情報とが予め記憶されている。
図６に示すように、第１基地局１との無線通信を開始する前に、第２基地局２は、自己のＡＡアンテナの設置位置情報を第１基地局１に無線送信する（Ｓ１）。自己のＡＡアンテナの設置位置情報の無線送信にあたり、各基地局は、図４に示す無線フレームを用いて無線送信を行う。つまり、各基地局は、自己のリンク識別用データと、通信対象データである設置位置情報とを無線フレームに乗せて送信する。
【００５７】
メインビーム方向の初期設定時には、通信対象の基地局の方向及び電波の到来方向は不明であるため、処理Ｓ１において、第１基地局１は、第２基地局２からの送信電波を取り込むことができるよう、全方位にビームパターンを放出してもよい。この場合、ビームパターンを全方位均一にすると、所望波（第２基地局２からの送信電波）に対する利得が下がるため、第２基地局２からの送信データに冗長度を持たせ、第１基地局１において当該送信データに対して強力な誤り訂正を行うようにすることが望ましい。
【００５８】
第１基地局１は、受信した第２基地局２のＡＡアンテナの設置位置情報と自己のＡＡアンテナの設置位置情報に基づいて第２基地局２の方向を算出し、算出した方向に、第２基地局２に対するＡＡアンテナのメインビーム方向を設定する（Ｓ２）。ここでＡＡアンテナのメインビーム方向とは、ＡＡアンテナにおける通信対象の基地局に対する直線伝搬経路の方向を示すものであり、ＡＡアンテナの指向性を特定するものである。
第１基地局１は、処理Ｓ２で算出した第２基地局２へのメインビーム方向の情報（以下、ビームパターン情報）を、第２基地局２のリンク識別用データに対応付けて記憶部に記憶する。
【００５９】
処理Ｓ２において、第１基地局１の第２基地局２に対するメインビーム方向が設定されると、次に第１基地局１は、自己のＡＡアンテナの設置位置情報、自己のリンク識別用データ及び第２基地局に対するＡＡアンテナのビームパターン情報を第２基地局２に無線送信する（Ｓ３）。
第２基地局２は、受信した情報のうち、位置情報に基づいて第１基地局１の方向を算出し、算出した方向及び第２基地局に対するＡＡアンテナのビームパターン情報に基づいて、第１基地局１に対するＡＡアンテナのメインビーム方向を修正する（Ｓ４）。
【００６０】
また、処理Ｓ４において、第２基地局２は、算出した第１基地局１へのビームパターン情報を、第１基地局１のリンク識別用データに対応付けて記憶部に記憶する。
【００６１】
処理Ｓ４において、第２基地局２の第１基地局１に対するメインビーム方向が修正されると、次に第２基地局２は、自己の位置情報、自己のリンク識別用データ及び第１基地局１に対するＡＡアンテナのビームパターン情報を第１基地局１に無線送信する（Ｓ５）。
第１基地局１は、受信した情報のうち、位置情報に基づいて第２基地局２の方向を算出し、算出した方向及び第１基地局１に対するＡＡアンテナのビームパターン情報に基づいて、第２基地局２に対するＡＡアンテナのメインビーム方向を修正する（Ｓ６）。
【００６２】
処理Ｓ６において、第１基地局１は、処理Ｓ４と同様の処理によって、メインビーム方向を修正する。また、処理Ｓ６においても、第１基地局１は、算出した第２基地局２へのビームパターン情報を、第２基地局２のリンク識別用データに対応付けて記憶部に記憶する。
以上の動作により、第１基地局１及び第２基地局２の間でのメインビーム方向が修正され、以後二局間で無線通信が開始される。
【００６３】
上記メインビーム方向の初期設定により、電波の到来方向が分かるので、本システムは、到来方向が事前に必要な最大ＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ−ｔｏ−Ｎｏｉｓｅ　Ｒａｔｉｏ）法や、方向拘束付電力最小化法のような適応アルゴリズムを既述したヌル制御に利用できる。また、方向拘束付電力最小化法を用いる場合、初期設定中に得られた到来方向や受信電解強度の情報を拘束条件の決定に利用してもよい。
【００６４】
上記メインビーム方向の初期設定を行うことにより、本システムは、二つの基地局間でのメインビーム方向の初期設定を容易に行うことができるため、精度の高いヌル制御を行うことができ、複数の無線基地局との無線通信で発生する干渉を容易に防止できる。
特に、第１基地局１を既設局、第２基地局２を新設局とすれば、第２基地局２の設置時に第１基地局１の位置若しくは方向情報を予め第２基地局２に設定することができる。また、新設局の設置後にＭＵＳＩＣ、ＥＳＰＲＩＴのような到来方向推定アルゴリズムを用いて既設局の方向を測定するようにしてもよい。
【００６５】
本システムは、例えば固定無線アクセスシステムにも適用することができる。この場合、各基地局は、複数の加入者局との間で無線データ通信を行い、当該加入者局への入出力対象の通信データを通信対象の基地局に１対多で無線通信する。各基地局は、通信対象の基地局への無線通信時に、既述したヌル制御を行うことにより、基地局間の通信で発生する干渉を容易に防止できる。
【００６６】
また、本システムは、固定無線アクセスシステムにおける基地局と加入者局との間の無線通信についても適用できるものである。
すなわち、基地局は、複数の加入者局との無線通信の直線伝搬経路を示すリンク識別用データと、リンク識別用データに対応した干渉源となる加入者局とを記憶しておき、当該加入者局との間で図４に示す無線フレームを用いて無線通信を行い、通信対象の加入者局から受信したリンク識別用データに基づいて、対応する干渉源となる加入者局を読み出し、当該加入者局の方向にヌル点を向けるヌル制御を行うことにより、複数の加入者局との無線通信で発生する干渉を容易に防止できる。
【００６７】
上述したように、本発明の実施の形態の無線システムによれば、互いに無線通信を行う無線基地局を複数有し、各無線基地局は複数のアンテナ素子で構成されるアダプティブアレイアンテナを備え、通信対象の無線基地局からリンク識別用データを受信すると、リンク識別用データに基づいて、当該無線基地局との通信時に干渉源となる無線基地局を読み出し、当該無線基地局の方向にヌル点を向けるヌル制御を行うことにより、アンテナの方向を調整することなく、複数の無線基地局との無線通信で発生する干渉を容易に防止できる効果がある。
特に、本システムは、通信対象の基地局に応じて干渉源となる基地局の方向にヌル点を向けるため、無線通信環境に適応してアンテナの指向性を動的に且つ迅速に制御することができ、動的に変化する無線通信環境に対しても安定して基地局間の無線通信を行うことができる。
【００６８】
また、固定加入者無線システムにおいて、各無線基地局は複数の加入者局との間で無線通信を行うものであり、通信対象の加入者局からリンク識別用データを受信すると、リンク識別用データに基づいて、当該加入者局との通信時に干渉源となる加入者局を読み出し、当該加入者局の方向へヌル点を向けるヌル制御を行うことにより、アンテナの方向を調整することなく、複数の加入者局との無線通信で発生する干渉を容易に防止できる効果がある。
【００６９】
また、各無線基地局は、自己に備えられたアダプティブアレイアンテナの設置位置情報と設置方向情報を記憶しており、第１及び第２の無線基地局間において、第２の基地局から設置位置情報及びリンク識別データが送信されると、第１の基地局は送信された設置位置情報に基づいてメインビーム方向の初期設定を行い、設定されたメインビーム方向に関する情報を送信されたリンク識別データと対応付けて記憶し、第１の基地局のアダプティブアレイアンテナの設置位置情報、設定後のメインビーム方向の情報及びリンク識別データを第２の基地局に送信し、第１の基地局から設置位置情報及びメインビーム方向の情報が送信されると、第２の基地局は送信された情報に基づいてメインビーム方向の修正を行い、修正されたメインビーム方向に関する情報を送信されたリンク識別データと対応付けて記憶し、第２の基地局のアダプティブアレイアンテナの設置位置情報、修正後のメインビーム方向の情報及びリンク識別データを第１の基地局に送信し、第２の基地局から自己の位置情報及びメインビーム方向の情報が送信されると、第１の基地局は送信された情報に基づいてメインビーム方向の修正を行い、設定されたメインビーム方向に関する情報を送信されたリンク識別データと対応付けて記憶することにより、二局間におけるメインビーム方向の初期設定を適切に行うことができ、複数の無線基地局との無線通信で発生する干渉を一層容易に防止できる効果がある。また、双方がアダプティブアレイアンテナを備える無線基地局間の通信において、見通し通信ができるにもかかわらず、反射波に対しビームフォーミングしてしまうような不具合を防止し、最適なパスで通信できる効果がある。
【００７０】
【発明の効果】
本発明によれば、互いに無線通信を行う複数の無線基地局を有する無線システムであって、各無線基地局は、複数のアンテナ素子で構成されるアダプティブアレイアンテナを備え、当該基地局に固有の識別データを付加して無線送信を行い、受信した無線信号に含まれる識別データから通信対象の無線基地局を認識すると、無線通信において干渉源となる他の無線基地局の方向へヌル点を向けるヌル制御を行う無線システムとしているので、複数の無線基地局との無線通信で発生する干渉を容易に防止できる効果がある。
【００７１】
また、本発明によれば、上記無線システムにおいて、各無線基地局は、加入者局若しくは他の無線基地局との間で共通の無線フレーム構成を用いて無線通信を行う固定無線アクセスシステムの無線基地局であって、通信対象の他の無線基地局との無線通信で干渉源となる無線基地局を識別するための情報を予め記憶している無線システムとしているので、複数の加入者局との無線通信で発生する干渉を容易に防止できる効果がある。
【００７２】
また、本発明によれば、上記無線システムにおいて、各無線基地局は自己に備えられたアダプティブアレイアンテナの設置位置情報及び設置方向情報を記憶しており、無線基地局のうち、互いに無線通信を行う第１及び第２の無線基地局間におけるアダプティブアレイアンテナの主ビーム方向の初期設定として、第２の無線基地局は、設置位置情報及び識別データを第１の無線基地局に送信し、第１の無線基地局は、第２の無線基地局におけるアダプティブアレイアンテナの設置位置情報及び識別データを受信すると、第２の無線基地局を認識すると共に第２の無線基地局の方向を算出し、方向に基づいて第２の無線基地局に対するアダプティブアレイアンテナの主ビーム方向を設定し、当該主ビーム方向の情報を第２の基地局の識別データに対応付けて記憶し、第１の無線基地局におけるアダプティブアレイアンテナの設置位置情報、識別データ及び設定後のアダプティブアレイアンテナの主ビーム方向の情報を第２の無線基地局に送信し、第２の無線基地局は、第１の無線基地局におけるアダプティブアレイアンテナの設置位置情報、識別データ及びアダプティブアレイアンテナの主ビーム方向の情報を受信すると、第１の無線基地局を認識すると共に第１の無線基地局の方向を算出し、方向及び受信した主ビーム方向の情報に基づいて、第１の無線基地局に対するアダプティブアレイアンテナの主ビーム方向を修正し、当該主ビーム方向の情報を第１の基地局の識別データに対応付けて記憶し、第２の無線基地局におけるアダプティブアレイアンテナの設置位置情報、識別データ及び修正後のアダプティブアレイアンテナの主ビーム方向の情報を第１の無線基地局に送信し、第１の無線基地局は、第２の無線基地局におけるアダプティブアレイアンテナの設置位置情報、識別データ及びアダプティブアレイアンテナの主ビーム方向の情報を受信すると、第２の無線基地局を認識すると共に第２の無線基地局の方向を算出し、方向及び受信した主ビーム方向の情報に基づいて、第２の無線基地局に対するアダプティブアレイアンテナの主ビーム方向を修正し、当該主ビーム方向の情報を第２の基地局の識別データに対応付けて記憶する無線システムとしているので、複数の無線基地局との無線通信で発生する干渉を一層容易に防止できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る無線システムの構成図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る無線システムにおける、干渉源が１つの場合の干渉発生状況の説明図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る無線システムにおける、干渉源が２つの場合の干渉発生状況の説明図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る無線システムにおける無線通信で用いる無線フレームの構成図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る無線システムにおける基地局の増減に伴う干渉発生状況の説明図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る無線システムの基地局間におけるメインビーム方向の初期設定のフロー図である。
【図７】従来の無線システムの構成図である。
【図８】従来の無線システムにおける干渉発生状況の説明図である。
【符号の説明】
１…基地局（１対多通信）、　２，３，４，５…基地局、　１１，２１，３１，４１…アダプティブアレイアンテナ、　１２，２２，３２…アンテナ
【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】
2004147079.tif 000008
【図７】
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【図８】
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