JP2001237755A - 無線送受信機及び電波放射方向制御方法 - Google Patents

無線送受信機及び電波放射方向制御方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構成で移動局の方向を求め、その方向
に電波を指向性を持たせて放射する。 【解決手段】 受信機方向に指向性を持たせて電波を放
射する基地局送信機の電波放射方向制御方法において、
基地局BSの異なる位置に配置した２以上のアンテナAT1,
AT2から、互いに直交する拡散コードで拡散した第１、
第２の信号Ｓ1，Ｓ 2を送信し、あるいは、基地局の異な
る位置に配置した２以上のアンテナAT1,AT2から同一の
信号を時分割で第１、第２の信号として送信し、移動局
MSの位相検出部PDTは各アンテナより送信された第１、
第２の信号を受信して該信号間の位相差φを求め、方位
推定部DESは該位相差に基づいて基地局から見た移動局
の方位θを算出し、該算出した方位を移動局MSより基地
局BSにフィードバックし、基地局送信機より指向性アン
テナATDを用いて受信機向けのデータを送信する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は基地局アンテナより
電波（ビーム）を移動局方向に指向性を持たせて放射す
る無線送信機の電波放射方向制御方法及び該方法を実現
する無線送信機及び無線受信機に係わり、特に、移動局
の方位を測定し該方向にビームを向けて送信する方法及
び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】移動無線通信システムにおいて、通常、
基地局は移動局との間の通信に固定した指向性パターン
を用いることができず、無指向性アンテナを用いて通信
が行う。しかし、無指向性アンテナによる送信は目的と
する移動局の存在しない方向にも電波を放射するため電
力効率が悪いだけでなく、目的とする移動局以外の移動
局に干渉を与え通信品質を劣化させる。このため、ある
移動局との通信に使用した周波数は電波が十分に減衰す
るだけの距離だけ離れた地点でしか再利用できず、周波
数利用効率が低い。周波数利用効率を改善する方法とし
てセクタ化(扇形ゾーン)してセクタアンテナを使用する
技術が知られている「奥村、進士、移動通信の基礎、電
子情報通信学会1986年」。図２１はセクタアンテナの説
明図であり、セクタアンテナは、(a)に示すように、基
地局の周り3600を等分してセルを複数のセクタに分割し
たときの各セクタSCを担当するアンテナであり、セクタ
内では無指向性である。セクタ化の技術は360°の無指
向性範囲を120°などの無指向性範囲に縮小しただけ
で、セクタ内で他のユーザからの干渉を受け、あるいは
他のユーザに干渉を与える。かかる干渉はチャネル容量
の低下や伝送品質を劣化させる主な原因になっている。
【０００３】このため、(b)に示すように移動局の方向
に鋭い指向性を向けて電波を送信するためには、移動局
の位置を逐次測定する必要がある。移動局の位置は移動
局にGPS(Global Positioning System)などの位置測定シ
ステムを設定すれば知ることができる。しかしながら、
全ての移動局が位置測定システムを利用できるとは限ら
ず位置測定システムを用いる方法は適当ではない。位置
測定システムを用いない方法として、受信信号の信号処
理によって上り電波の到来方向を求めてその方向に電波
を送信する方法が提案されている。例えば「L.C.Godar
a,"Applicationsof antenna arrays to mobile communi
cations, Pt.II,： Beamforming anddirection-of-arri
val considerations,"Proc.IEEE,vol.85,no.8,pp.1195-
1245,Aug.1997.」を参照されたい。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記受
信信号の信号処理によって上り電波の到来方向を測定す
る提案方法では、固有値演算が要求されるなど演算負荷
が高く、装置が複雑になる欠点がある。以上より、本発
明の目的は、簡単な構成により移動局の方向を測定にす
ることである。本発明の別の目的は、簡単な構成で移動
局の方向（無線基地局が電波を向けるべき方向）を正確
に求め、その方向に電波を指向性を持たせて放射するこ
とである。本発明の別の目的は、測定された移動局の方
向にアレイアンテナを用いて電波放射することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】(a) 受信機方位測定 本発明において、受信機の方位を測定するには、(1) 基
地局の異なる位置に配置したアンテナから、互いに直交
する拡散コードで拡散した第１、第２の信号を送信し、
あるいは、基地局の異なる位置に配置したアンテナから
同一の信号を時分割で第１、第２の信号として送信し、
(2) 受信機で各アンテナより送信された第１、第２の信
号を受信して該信号間の位相差を求め、(3) 該位相差に
基づいて基地局送信機から見た受信機の方位を算出す
る。この場合、マルチパス環境では、マルチパスのうち
信号が最も早く到来するパスを求め、該パスを介して到
来する第１、第２の信号間の位相差を算出するようにす
る。２つのアンテナの間隔をＤ、電波の波長をλ、移動
局の方向をθ、第１、第２の受信信号の位相差をφとす
れば、φ＝(2π/λ)・Ｄ・sinθの関係が成立する。した
がって、φを測定すれば、上式よりθを求めることがで
きる。すなわち、本発明の受信機方位測定方法によれ
ば、簡単に受信機の方位を測定できる。又、本発明で
は、マルチパスを介して最も到来時刻の早い信号を用い
て方位を測定するため、反射や散乱によって到来する電
波の影響を受けずに方位を正確に測定することができ
る。
【０００６】(b) 電波放射方向制御 本発明において、受信機方向に指向性を持たせて電波を
放射するには、(1) 上記受信方位測定方法で受信機方位
θを測定し、(2) 該方位θを受信機より基地局にフィー
ドバックし、(3) 該方位に基づいて基地局送信機より指
向性アンテナを用いて受信機方向に電波を放射してデー
タを送信する。又、別の本発明方法では、(1) 第1、第2
の信号を放射する２つのアンテナの間隔をデータ送信用
の等間隔直線アレーアンテナのアンテナ素子間隔と等し
くし、(2) 受信機において各アンテナより送信された第
１、第２の信号を受信し、該受信信号間の位相差φを求
め、(3) 該位相差φを受信機より基地局にフィードバッ
クし、(4) 基地局送信機において前記等間隔直線アレー
アンテナの各アンテナ素子に入力するデータ信号に順次
φづつ位相差を持たせることにより受信機に向けて指向
性を持たせて電波を放射する。このようにすれば、位相
差φを検出してフィードバックするだけで良く、受信機
方位θを演算する必要がない。
【０００７】又、別の本発明方法では、(1) 互いに直交
する拡散コードで拡散した第１、第２の基準信号を発生
し、(2) 第１の基準信号に順次所定の位相差を持たせて
前記等間隔直線アレーアンテナの各アンテナ素子に入力
すると共に、第１、第２の基準信号の位相基準点が等間
隔直線アレーアンテナのアンテナ素子間隔分ずれるよう
に、第２の基準信号に順次前記位相差を持たせて等間隔
直線アレーアンテナの各アンテナ素子に入力し、(3) 受
信機において基地局送信機より送られてくる前記第１、
第２の基準信号を受信し、該受信した第１、第２の基準
信号間の位相差φ1を求め、(4) 該位相差φ1を受信機よ
り基地局にフィードバックし、(5) 基地局送信機におい
て前記等間隔直線アレーアンテナの各アンテナ素子に入
力するデータ信号に順次φ1づつ位相差を持たせること
により受信機に向けて指向性持たせて電波を放射する。
【０００８】第１、第２の基準信号の位相基準点が等間
隔直線アレーアンテナのアンテナ素子の間隔分ずれるよ
うにするには、(1) 第１の基準信号に順次所定の位相差
を持たせて前記等間隔直線アレーアンテナの第１番目の
アンテナ素子から順に第（ｎ−１）番目のアンテナ素子
に入力すると共に、(2) 第２の基準信号に順次前記位相
差を持たせて等間隔直線アレーアンテナの第２番目のア
ンテナ素子から順に第ｎ番目のアンテナ素子に入力す
る。以上のようにすれば、方位測定用の基準信号をデー
タ送信用の等間隔直線アレーアンテナより放射できるた
め、方位測定用にアンテナを別設する必要がない。又、
同一信号を時分割的に発生して第１、第２の基準信号と
して等間隔直線アレーアンテナに入力することもでき、
構成を簡略化できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】（Ａ）本発明の原理及び概略 （ａ）原理 図１は本発明の原理説明図であり、(a)は移動局の方位
θと移動局における受信信号位相との関係図、(b)は距
離Ｄの間隔で配置された２つのアンテナから方位θ方向
に電波を放射したときの各電波の行路差説明図、(c)は
移動局で受信した２つの信号の位相差φと基地局から見
た移動局の方位θとの関係図である。無線基地局におい
て、図１(a)に示すように、距離Ｄ離れた地点Ｐ1,Ｐ2に
設置したアンテナAT1,AT2から２つの信号Ｓ1，Ｓ2を送
信する。このときＡ方向の任意の地点ＰAに受信機（移
動局）が存在すれば、各アンテナより放射される電波は
地点ＰAの受信機に同時に到達する。このため、各アン
テナからの受信信号に位相差は存在しない（φ＝０）。
【００１０】しかし、移動局がＢ方向の任意の地点ＰB
に存在すれば、第１の地点Ｐ1から地点ＰBまでの距離の
方が第２の地点Ｐ2から地点ＰBまでの距離より長い。こ
のため、移動局受信機において、第１の地点Ｐ1に設置
したアンテナAT1からの電波が第２の地点Ｐ2に設置した
アンテナAT2からの電波より遅れて到達し、位相差φ
（＞０）が発生する。同様に、移動局がＣ方向の任意の
地点ＰCに存在すれば、第１の地点Ｐ1から地点ＰCまで
の距離の方が第２の地点Ｐ2から地点ＰCまでの距離より
短い。このため、移動局受信機において、第１の地点Ｐ
1に設置したアンテナAT1からの電波が第２の地点Ｐ2に
設置したアンテナAT2からの電波より早く到達し、位相
差φ（＜０）が発生する。上記位相差φの大きさは、第
１地点Ｐ1から移動局受信機までの距離と第２地点Ｐ2か
ら移動局受信機までの距離の差（行路差）に一対一に対
応する。
【００１１】すなわち、図１(b)に示すように、異なる
地点Ｐ1，Ｐ2から送信された２波を受信すると、受信点
（移動局受信機）の方角θによって２波の間にＤ・sinθ
の行路差が生じる。Ｄは２つの送信点間の距離、θは２
つの送信点間の垂直方向を基準にした受信点の方角であ
る。この行路差によって２つの受信波には φ=kＤsinθ (1) の位相差が生じる。ここでk=2π/λ、λは電波の波長で
ある。例えば、Ｄ=λ/2に選んだとすると、φ=π・sinθ
となり、受信点の方角θに対して、受信した２つの信号
の位相差は、図１(c)に示すようになる。位相差φと方
角θには一対一の関係があり、θ=sin-1(φ/π)であ
る。従って、移動局受信機は２つ信号の位相差φを測定
することによって受信点の方角θを算出することが可能
となり、この受信点の方角θを送信機側にフィードバッ
クすれば、基地局送信機はその方位に向けてデータを送
信することができ、これにより、送信電力を低減するこ
とができ、しかも、他の移動局に与える干渉を少なくす
ることができる。
【００１２】（ｂ）信号の分離法 ところで、移動局受信機は基地局から送られてくる２つ
の信号Ｓ1，Ｓ2を重畳した状態で受信する。このため、
受信機はこれら信号Ｓ1，Ｓ2を分離する必要が有り、換
言すれば、基地局は受信機が重畳信号より信号Ｓ1，Ｓ2
を分離できるように送信する必要がある。これには、２
つの方法がある。第１の方法は、基地局が方位測定用デ
ータを互いに直交する拡散コードＣ1(t)，Ｃ2(t)で拡散
して得られる信号を第１、第２の信号Ｓ1，Ｓ2として送
信し、移動局受信機が該拡散コードと同じコードＣ
1(t)，Ｃ2(t)を用いて受信データに逆拡散処理を施して
第１、第２の信号Ｓ1，Ｓ2を分離する方法である。第２
の方法は、同一の信号を時分割で２つのアンテナから交
互に送信して第１、第２の信号とするものである。第２
の方法のように、１つの信号を時間的に分割して異なる
地点のアンテナから第１、第２の信号として送信してい
る場合でも、両者の間に図１(a)〜(c)で説明したと同様
の関係があり、その位相差φより受信点の方角θを知る
ことが可能となる。
【００１３】（ｃ）位相あるいは位相差φの通知 受信点（移動局受信機）の方角を求める演算θ=sin
-1(φ/π)は必ずしも受信機側において行う必要はな
く、測定した位相あるいは位相差をフィードバックして
送信機側でこの計算を行うことができる。送信機側で受
信点の方角を求め、指向性アンテナより受信機宛のデー
タをこの方位に向けて送信することによって、他の移動
局に与える干渉を少なくすることができ、しかも、受信
機側の回路構成を簡単にすることができる。
【００１４】（ｄ）等間隔直線アレーアンテナの使用 基地局は指向性アンテナとして等間隔直線アレーアンテ
ナを使用する。等間隔直線アレーアンテナは図２に示す
ように各アンテナ素子Ａ0〜Ａm(m=4)を等間隔ｄで直線
的に配置したアレイアンテナであり、移相器ＰＳ0〜Ｐ
Ｓm(m=4)において入力信号Ｓに順次φ=-kdsinθ(但し、
k=2π/λ）の位相差を与えて各アンテナ素子Ａ0〜Ａmに
給電するとθの方向に指向性を生じる。従って、基地局
はデータ送信用アンテナとして等間隔直線アレーアンテ
ナを使用すれば、測定された方位θを用いて次式 φ=-kdsinθ (2) により位相差φを求め、入力信号Ｓに順次φづつ位相差
を与えて(0,φ,2φ,3φ,...)、各アンテナ素子Ａ0〜Ａm
に給電し、θの指向性を待たせてデータを受信機に向け
て送信する。
【００１５】（ｅ）方位計算の省略 基地局はデータ送信用アンテナとして等間隔直線アレー
アンテナを使用する場合、第１、第２の信号Ｓ1，Ｓ2を
放射するアンテナの間隔を等間隔直線アレーアンテナの
アンテナ素子間隔ｄと等しくする。このようにすれば、
受信機で検出される位相差φは(1)式より、 φ=kＤsinθ =kｄsinθ となる。この位相差φは（２）式を参照すると基地局側
で求める位相差と符号が異なるだけである。従って、受
信機は受信した第１、第２の信号の位相差φを基地局に
送るだけでよく、基地局はデータ信号Ｓに順次該位相差
-φを与えて等間隔直線アレーアンテナの各アンテナ素
子Ａ0〜Ａmに給電すればθの指向性を待たせてデータを
受信機に向けて送信できる。この結果、方位θの計算を
省略でき、計算負荷の軽減及び構成の簡略化が可能にな
る。
【００１６】（ｆ）第１、第２の信号Ｓ1，Ｓ2を放射す
るアンテナの省略 基地局はデータ送信用アンテナとして等間隔直線アレー
アンテナLAAを使用するとき、第１、第２の信号Ｓ1，Ｓ
2を該等間隔直線アレーアンテナより放射するようにし
て、方位測定用のアンテナを省略することができる。す
なわち、図３に示すように、移相器PSA0〜PSAm-1(m=4)
において信号Ｓ1の位相を順次0,φ,2φ,3φ,.、(m-1)φ
遅らせて合成部ADD0〜AADm-1(m=4)を介して等間隔直線
アレーアンテナの各アンテナ素子Ａ0〜Ａm-1に入力す
る。又、信号Ｓ1と位相基準点が等間隔直線アレーアン
テナのアンテナ素子間隔分ずれるように、移相器PSB0〜
PSBm-1(m=4)において別の信号Ｓ2の位相を順次0,φ,2
φ,3φ,.(m-1)φ遅らせて合成部ADD1〜AAD4(m=4)を介し
て各アンテナ素子Ａ1〜Ａmに入力する。
【００１７】以上のように等間隔直線アレーアンテナの
各アンテナ素子に給電すると、あたかも間隔ｄ離れた２
つのアンテナより第１、第２の基準信号 Ｓ1′=Ｓ1[1+exp(jφ）+exp(2jφ）+exp(3jφ）] Ｓ2′=Ｓ2[1+exp(jφ）+exp(2jφ）+exp(3jφ）] が放射されたのと同等になる。ただし、基地局からθ1
方向の移動局が受信する第１、第２の基準信号の位相差
はφ1となる。すなわち、φ1は間隔ｄ離れた２つのアン
テナからθ1の方向の移動局が受信する信号の位相差で
ある。従って、移動局受信機は位相差φ1を基地局にフ
ィードバックし、基地局は、図５に示すように、データ
信号Ｓの位相を順次0,φ1、2φ1、3φ1,.、(m-1)φ1遅
らせて等間隔直線アレーアンテナの各アンテナ素子Ａ0
〜Ａm-1に給電すれば、基地局はθ1の指向性を持たせて
信号を受信機に向けて送信できる。以上により、方位θ
の計算を省略でき、しかも、計算負荷の軽減が可能にな
り、更には、方位測定用のアンテナを省略できる。
【００１８】（ｇ）マルチパス環境 マルチパス環境では受信機において、マルチパスのうち
信号が最も早く到来するパスを求め、該パスを介して到
来する第１、第２の信号間の位相差φを算出するように
する。このようにすれば、反射や散乱によって到来する
電波の影響を受けずに方位を正確に測定することができ
る。
【００１９】（Ｂ）第１実施例 （ａ）概略説明 図４は本発明の第１実施例の概略説明図であり、BSは基
地局、MSは移動局である。基地局においてAT1,AT2は間
隔Ｄをおいて異なる位置に配置した２つの方位測定用ア
ンテナであり、直交する拡散コードＣ1(t)，Ｃ2(t)で所
定のデータを拡散して得られる第１、第２の基準信号Ｓ
1，Ｓ2を放射する。BFMは送信ビームフォーマ、ATDは指
向性アンテナで、例えば、図２に示す等間隔直線アレイ
アンテナである。送信ビームフォーマBFMはビームフォ
ーミング処理を行って指向性アンテナATDに給電し、こ
れにより指向性アンテナATDは電波（ビーム）を移動局M
Sに向けて放射する。
【００２０】移動局MSにおいて、ATRはアンテナ、PDTは
各アンテナAT1,AT2より送信された第１、第２の基準信
号Ｓ1，Ｓ2を受信し、該信号間の位相差φを検出する位
相検出器、DESは位相差φより基地局BSより見た移動局M
Sの方位θを推定する方位推定部である。アンテナAT1,A
T2の間隔をＤ、基地局より見た移動局の方位をθとすれ
ば、図１の原理図で説明したように、移動局MSの受信機
で受信、復調した第１、第２の基準信号Ｓ1′、Ｓ2′に
は位相差が存在する。位相検出部PDTはこの位相差φ=kD
sinθを検出し、方位推定部DESはθ=sin-1(φ/kD)の演
算を行って基地局BSより見た移動局MSの方位θを推定す
る。しかる後、図示しない移動局MSの送信機はこの方位
θを基地局BSに送信し、基地局BSの送信機における送信
ビームフォーマBMFは、該方位θに向けて電波が放射さ
れるようにビームフォーミングを行って指向性アンテナ
ATDに給電する。これにより指向性アンテナATNは電波
（ビーム）を移動局MSに向けて放射する。
【００２１】図５は基準信号を指向性アンテナで送信す
る実現例である。1800の範囲を３つの600のゾーンSC1〜
SC3に分割し、それぞれのゾーンに２本のアンテナAT11,
AT12;AT21,AT22;AT31,AT32を設け、各ゾーンの２本のア
ンテナより60°のビーム幅で基準信号Ｓ1，Ｓ2；Ｓ3，
Ｓ4；Ｓ5，Ｓ6を送信する。この場合、２つの基準信号
を送信するアンテナ間の距離Ｄは、指向性が及ぶ範囲
（θ＝-30°〜30°)で受信したときに位相差φが-π〜+
πとなるように選ぶ。このように選ぶことによってθを
一意に定めることができる。図５に示した例では、２つ
の基準信号を送信する位相基準点（アンテナ位置）を電
波の波長λだけ離すと（Ｄ＝λ）、方位θが-30°≦θ
≦+30°の範囲において移動局で受信した２つの基準信
号の位相差φが-π≦φ≦+πとなり、この範囲でθを一
意に求めることができる。
【００２２】すなわち、図６に示すようにD=λ、θ=300
とすると、アンテナAT21,AT22から放射される２つの信
号Ｓ3，Ｓ4の行路差はλ/2となる。この行路差を位相差
に直すと、(λ/2)×(2π/λ)=πとなる。同様に、D=
λ、θ=-300とすると、アンテナAT21,AT22から放射され
る２つの信号Ｓ3，Ｓ4の行路差は-λ/2となる。この行
路差を位相差に直すと、(-λ/2)×(2π/λ)=-πとな
る。以上より、方位θ＝-30°〜30°が、移動局で受信
した２つの基準信号の位相差φ＝-π〜πに対応するこ
とを意味する。基地局BSは図５に示す指向性アンテナAT
11,AT12;AT21,AT22;AT31,AT32より第１、第２の基準信
号Ｓ1，Ｓ2；Ｓ3，Ｓ4；Ｓ5，Ｓ6を送信する。移動局MS
の受信機は受信電力の強い信号を選択することによって
該信号が送信されているゾーンSC1〜SC3を決定すること
により受信位置のおよその方角を知ることができ、更に
該ゾーン内における位相差φを測定することによってよ
り正確な方位θを測定することができる。
【００２３】以上は、移動局でθを演算して基地局にフ
ィードバックする場合であるが、第１、第２の受信信号
Ｓ1′,Ｓ2′の位相φ1,φ2、あるいは、これら信号
Ｓ1′,Ｓ 2′間の位相差φ（=φ1-φ2)を基地局にフィー
ドバックし、基地局側でθを演算するように構成するこ
ともできる。又、以上では互いに直交する拡散コードＣ
1(t)，Ｃ2(t)で所定のデータを拡散して得られる第１、
第２の信号Ｓ1，Ｓ2をアンテナAT1,AT2より放射する場
合であるが、同一の信号を時分割でアンテナAT1AT2に印
加して第１、第２の信号Ｓ1，Ｓ2として送信することも
できる。
【００２４】(b) 概略構成 図７は第１実施例の概略構成図であり、図４と同一部分
には同一符号を付している。基地局BSの基準信号発生部
RSGは、２つの基準信号Ｓ1=Ｃ1(t)ejωt，Ｓ2=Ｃ2(t)e
jωtを発生する。例えば、基準信号発生部RSGは方位測
定データ列を同相成分（Ｉ成分：In-Phase component)
と直交成分（Ｑ成分：Quadraturecomponent)の２系列I
(t),Q(t)に変換し、それぞれに拡散コードＣ1(t)を乗算
し（拡散）、ついで、QPSK直交変調することにより信号
Ｃ1(t)ej(ωt+β)(β=0、±π/2、π)を発生し、同様
に、同相成分と直交成分の２系列に拡散コードＣ2(t)を
乗算し、ついで、QPSK直交変調することにより信号Ｃ
2(t)ej(ωt+β)(β=0、±π/2、π)を発生する。β＝０
とすれば、第１、第２の基準信号Ｓ1=Ｃ1(t)ej ωt，Ｓ2
=Ｃ2(t)ejωtが得られる。尚、Ｃ1(t),Ｃ2(t)は∫C1(t)
C2(t)dt=0の関係（直交関係）にある拡散コードを用い
る。
【００２５】これら基準信号Ｓ1，Ｓ2は図示しない送信
部で周波数アップコンバート(IF→RF)、高周波増幅され
てアンテナAT1,AT2に入力され、空間に放射される。基
準信号Ｓ1，Ｓ2は伝搬遅延によってφ1,φ2だけ位相回
転した信号として移動局MSのアンテナATRに受信され、
以後、図示しない受信部でRF→IFの周波数変換、QPSK直
交検波されて方位測定用の逆拡散部RSC1,RSC2に入力す
る。逆拡散部RSC1,RSC2はそれぞれ入力信号に拡散コー
ドＣ1(t),Ｃ2(t)を乗算し（逆拡散）、位相回転した第
１、第２の信号Ｓ1′=ej(ωt+φ1),Ｓ2′=ej(ωt+φ2)
を位相差測定部PDTに入力する。第１、第２の信号Ｓ1′
=ej(ωt+φ1),Ｓ2′=ej(ωt+φ2)はI-jQ複素平面でベク
トル表現すると図８に示すようになる。位相差測定部PD
Tにおいて、複素共役算出部CONJは信号Ｓ2′=e
j(ωt+φ2)の複素共役信号Ｓ2′*=e-j(ωt+φ2)を出力
し、乗算部MPLはＳ1′・Ｓ2′*の演算を実行する。これ
によりローパスフィルタLPFよりｘ＝e(φ1-φ2)が得ら
れ、位相差演算部 PDCは次式 φ=tan-1[Im(x)/Re(x)] (3) により位相差φを演算して方位推定部DESに入力する。
ただし、Im(x)はｘの虚数部、Re(x)はｘの実数部であ
る。
【００２６】位相差φは(1)式より φ=ｋＤsinθ であり、ｋ＝2π/λ、Ｄ＝λ/2であるから、 φ=πsinθ (4) が成り立つ。従って、方位推定部DESは次式 θ=sin-1(φ/π) (5) により、方位θを演算して出力する。しかる後、図示し
ない移動局MSの送信機はこの方位θを基地局BSに送信す
る。
【００２７】基地局BSは移動局MSより方位θを受信すれ
ば、該方位θを送信ビームフォーマBFMに入力する。送
信ビームフォーマBFMの演算部CMPは次式 により、等間隔直線アレイアンテナATDの各アンテナ素
子に入力する信号の位相差を演算し、移相器ＰＳ0〜Ｐ
Ｓnは入力信号(送信信号)Ｓに順次Φ=-kdsinθの位相差
を与え、これらを各アンテナ素子Ａ0〜Ａmに給電する。
これにより等間隔直線アレイアンテナATDはθの方向に
電波を放射してデータを送信する。
【００２８】(c) 変形例 図９は同一信号を時分割で第１、第２信号として送信す
る第１実施例の変形例であり、図７と同一部分には同一
符号を付している。基地局MSにおいて図７と異なる点
は、(1) 基準信号発生部RSGは１つの基準信号Ｃ(t)e
jωtを発生する点、(2) 時分割スイッチTSW1を設け、該
スイッチにより奇数タイムスロットt=1,3,5,...におい
て基準信号を第１の送信アンテナAT1に入力し、偶数タ
イムスロットt=2,4,6,...において基準信号を第２の送
信アンテナAT2に入力し、それぞれを第１、第２の基準
信号Ｓ1，Ｓ2として送信する点、(3) 送信ビームフォー
マBFM、等間隔直線アレイアンテナATDの図示を省略して
いる点、である。移動局MSにおいて図７と異なる点は、
(1) １つの逆拡散部RSCを設け、逆拡散により位相回転
を受けた第１、第２の基準信号Ｓ1′，Ｓ2′を出力する
点、(2) 時分割スイッチTSW2を設け、該スイッチにより
奇数タイムスロットt=1,3,5,..において拡散部RSCから
出力する信号を第１基準信号Ｓ1′として出力し、偶数
タイムスロットt=2,4,6,..において拡散部RSCから出力
する信号を第２基準信号Ｓ2′として出力する点であ
る。
【００２９】基準信号発生部RSGは、方位測定データ列
を同相成分と直交成分の２系列に変換し、それぞれに拡
散コードＣ(t)を乗算して拡散し、拡散データにQPSK直
交変調を施してベースバンドの基準信号Ｓ=Ｃ(t)ejωt
を発生する。時分割スイッチTSW1は奇数タイムスロット
t=1,3,5,...において基準信号Ｓを第１の基準信号Ｓ1と
して出力し、偶数タイムスロットt=2,4,6,...において
基準信号Ｓを第２の基準信号Ｓ2として出力する。以
後、これらの基準信号Ｓ1，Ｓ2は図示しない送信部で高
周波信号にアップコンバートされ(IF→RF)、ついで、高
周波増幅されてアンテナAT1,AT2に入力され、空間に放
射される。
【００３０】これら基準信号Ｓ1，Ｓ2は伝搬遅延によっ
てφ1,φ2だけ位相回転した信号として移動局MSのアン
テナATRに受信され、以後、図示しない受信部でRF→IF
の周波数変換、QPSK直交検波されて方位測定用の逆拡散
部RSCに入力する。逆拡散部RSCは入力信号に拡散コード
Ｃ(t)を乗算して出力する（逆拡散）。時分割スイッチT
SW2は奇数タイムスロットt=1,3,5,...において逆拡散信
号を第１の基準信号Ｓ1′=ej(ωt+φ1)として位相差測
定部PDTに入力し、偶数タイムスロットにおいて逆拡散
信号を第２の基準信号Ｓ2′=ej(ωt+φ2)として位相差
測定部PDTに入力する。以後、位相差測定部PDT、方位推
定部DESは図７と同様に動作し、方位θを基地局BSに送
信する。基地局BSも図７と同様に動作し、θの方向に指
向性を持たせて入力信号を送信する。
【００３１】（ｄ）基地局の構成 (d-1) 送信機の構成 図１０はｎチャネルの送信データを符号多重して伝送す
る基地局のCDMA送信機の構成図である。図中、１１1〜
１１nはそれぞれ第１〜第ｎチャネルの拡散変調部、１
２はデータ通信用アンテナとしての等間隔直線アレイア
ンテナであり、アンテナ素子Ａ1〜Ａmが等間隔（＝ｄ）
で配列されている。１３1〜１３mは等間隔直線アレイア
ンテナの各アンテナ素子Ａ1〜Ａmに送信信号を入力する
送信部であり、図示しないがDA変換器、QPSK変調部、周
波数変換部(IF→RF)、高周波増幅器等を備えている。１
４i1，１４q1は各チャンネルの拡散変調部１１1〜１１n
から出力する第１アンテナ素子Ａ1に入力するＩ，Ｑ信
号ＶI1′，ＶQ1′をそれぞれ合成する合成部、．．．１
４im，１４qmは各チャンネルの拡散変調部１１1〜１１n
からそれぞれ第ｍアンテナ素子Ａmに入力するＩ，Ｑ信
号ＶIm′，ＶQm′を合成する合成部,、１５は方位測定
用信号送信部である。
【００３２】各拡散変調部１１1〜１１nはそれぞれ、フ
レーム生成部２１、フレームデータを並列データに変換
する直列／並列変換部（S/P変換部）２２、拡散回路２
３、送信ビームフォーマ２４を備えている。フレーム生
成部２１は、直列の送信データＤ1を発生する送信デー
タ発生部２１ａ、パイロットＰを発生するパッロット発
生部２１ｂ、直列データＤ1を所定ビット数毎にブロッ
ク化し、その前後にパイロットその他の制御データを挿
入してフレーム化するフレーム化部２１ｃを備えてい
る。S/P変換部２２は、フレームデータ（制御データ及
び送信データ）を１ビットづつ交互に振り分けて同相成
分（Ｉ成分：In-Phase component)と直交成分（Ｑ成
分：Quadrature component)の２系列ＤI，ＤQに変換す
る。拡散回路２３は基地局固有のpn系列（ロングコー
ド）を発生するpn系列発生部２３ａ、ユーザ識別用の直
交Gold符号(ショートコード）を発生する直交Gold符号
発生器２３ｂ、pn系列と直交Gold符号の排他的論理和を
演算して拡散符号Ｃを出力するEXOR回路２３ｃ、２系列
のデータＤI，ＤQと符号Ｃの排他的論理和を演算して拡
散変調するEXOR回路２３ｄ、２３ｅを備えている。”
1”はレベル１、”0”はレベル−１のため、信号同士の
排他的論理和は乗算と同じである。
【００３３】送信ビームフォーマ２４はユーザ（移動
局）から通知される移動局方位θ1に基づいてビームフ
ォーミングを行う。データ通信用アンテナとして等間隔
直線アレイアンテナ１２を用いる場合、ビームをθ1の
方向に指向性をもって放射するには、既述の原理説明よ
り明らかなように次式 Φ=-kdsinθ1 =-2πdsinθ1/λ (6)′ により位相差Φを求め、アンテナ入力信号に順次該位相
差Φを与えて給電する必要がある。アンテナ入力信号に
位相差Φを与えて給電するということは、図１１に示す
ように拡散回路２３から出力する拡散変調信号ＶI，ＶQ
の信号点位置ベクトルＶをΦ回転することと同等であ
る。そこで、ビームフォーマ２４は第１アンテナ素子Ａ
1に入力する信号を、次式に示すベクトル回転式 ＶI1′＝ＶI・cosΦ−ＶQ・sinΦ ＶQ1′＝ＶI・sinΦ＋ＶQ・cosΦ で演算して出力する。すなわち、信号点位置ベクトルＶ
をΦ回転した後の位置ベクトルＶ′のＩ，Ｑ成分
ＶI1′，ＶQ1′を第１アンテナ素子入力信号として出力
する。
【００３４】同様にビームフォーマ２４は第ｊアンテナ
素子Ａjに入力する信号を、次式に示すベクトル回転式 ＶIj′＝ＶI・cosΦj−ＶQ・sinΦj ＶQj′＝ＶI・si
nΦj＋ＶQ・cosΦj ( ただし、Φj=j・Φ)で演算して出力する。上記信号を第
１〜第ｍアンテナ素子Ａ1〜Ａmに入力することにより第
１チャンネルのデータをθ1方向の第１チャンネルユー
ザの移動局に向けて指向性を持たせて放射することがで
きる。各チャンネルの拡散変調部１１1〜１１nも同様の
動作を行い、各チャンネルの信号を該チャンネルに応じ
た移動局に向けて指向性を持たせて放射することができ
る。
【００３５】合成部１４i1は各チャンネルから第１アン
テナ素子Ａ1へ入力するＩ信号成分ＶI1′を合成し、合
成部１４q1は各チャンネルから第１アンテナ素子Ａ1へ
入力するＱ信号成分ＶQ1′を合成し、それぞれ第１アン
テナ用送信部１３1に入力する。同様に、合成部１４i
j(j=1〜m)は各チャンネルから第jアンテナ素子Ａjへ入
力するＩ信号成分ＶIj′を合成し、合成部１４qjは各チ
ャンネルから第jアンテナ素子Ａjへ入力するＱ信号成分
ＶQj′を合成し、それぞれ第ｊアンテナ用送信部１３j
に入力する。各送信部１３1〜１３mは入力信号に対して
QPSK直交変調を施し、得られたベースバンド信号を高周
波信号に周波数アップコンバートし、高周波増幅して等
間隔直線アレイアンテナ１２の各アンテナ素子Ａ1〜Ａm
に入力する。
【００３６】方位測定用信号送信部１５は２つの基準信
号Ｓ1=Ｃ1(t)ejωt，Ｓ2=Ｃ2(t)ej ωtをアンテナAT1,AT
2より送信する。すなわち、拡散変調部１６のS/P変換部
１６ａは方向測定用データ列を１ビットづつ交互に振り
分けて同相成分と直交成分の２系列ＤI′，ＤQ′に変換
し、第１拡散部１６ｂは各系列ＤI′，ＤQ′に拡散コー
ドＣ1(t)を乗算して拡散し、第１の方位測定用送信部１
７に入力する。又、第２拡散部１６ｃは上記各系列
ＤI′，ＤQ′にそれぞれ拡散コードＣ2(t)を乗算して拡
散し、第２の方位測定用送信部１８に入力する。第１、
第２方位測定用送信部１７，１８は、入力信号に対して
QPSK直交変調を施してベースバンドの第１、第２の基準
信号Ｓ1=Ｃ1(t)ejωt，Ｓ2=Ｃ2(t)ejωtを発生し、この
ベースバンド信号を高周波信号にアップコンバートし、
高周波増幅して方位測定用のアンテナAT1,AT2に入力す
る。移動局MSはアンテナAT1,AT2より放射された方位測
定用信号を受信し、基地局から見た移動局の方位θを算
出し、基地局にフィードバックする。
【００３７】(d-2) 受信機の構成 図１２は基地局のCDMA受信機における１チャンネル分の
構成例で、各ブランチからの出力を最大比合成し、合成
結果によりデータ判定するダイバーシティ構成を有して
いる。各ブランチＢ１，Ｂ２の無線部３１は、アンテナ
３０により受信した高周波信号をＩＦ信号に周波数変換
(RF→IF変換)する。直交検波器３２はＩＦ信号を直交検
波し、同相成分（Ｉ成分)データと直交成分（Ｑ成分)デ
ータを出力する。直交検波器３２において、３２ａは受
信キャリア発生部、３２ｂは受信キャリアの位相をπ/2
シフトする位相シフト部、３２ｃ，３２ｄは乗算器であ
りベースバンド信号に受信キャリアを乗算してＩ成分信
号及びＱ信号成分を出力するものである。ローパスフィ
ルタ(LPF)３３ａ，３３ｂは出力信号の帯域を制限し、
ＡＤ変換器３５ａ，３５ｂはＩ成分信号、Ｑ成分信号を
それぞれディジタル信号に変換し、サーチャ３６と各フ
ィンガー部３７ａ1〜３７ａ4と受信電力測定部３８に入
力する。
【００３８】サーチャ３６はマルチパスの影響を受けた
直接拡散信号（DS信号）が入力すると、マッチトフィル
タ（図示せず）を用いて自己相関演算を行ってマルチパ
スを検出し、各パスにおける逆拡散開始のタイミングデ
ータ及び遅延時間調整データをフィンガー部３７ａ1〜
３７ａ4に入力する。各フィンガー部３７ａ1〜３７ａ4
の逆拡散／遅延時間調整部４１は、所定のパスを介して
到来する直接波あるいは遅延波に拡散符号と同じ符号を
用いて逆拡散処理を施してダンプ積分し、しかる後、パ
スに応じた遅延処理を施し、パイロット信号（参照信
号）と情報信号の２種類の信号を出力する。位相補償部
（チャネル推定部）４２はパイロット信号のＩ成分、Ｑ
成分をそれぞれ所定スロット数分電圧平均して、チャネ
ル推定信号Ｉt，Ｑtを出力する。同期検波部４３は受信
信号に含まれるパイロット信号と既知のパイロット信号
間の位相差θに基づいて、逆拡散された情報信号I′、
Q′の位相を元に戻す。すなわち、チャネル推定信号Ｉ
t，Ｑtは位相差θのcos成分、sin成分であるから、同期
検波部４３はチャネル推定信号(It，Qt)を用いて次式
【数１】 により受信情報信号(I′,Q′)に位相回転処理を施して
受信情報信号(I,Q)の復調(同期検波)を行う。
【００３９】RAKE合成部３７ｂは各フィンガー部３７ａ
1〜３７ａ4から出力する信号を合成し、乗算部３７ｄは
RAKE合成出力に受信電力に応じた重みを乗算してして出
力する。最大比合成部３９は受信電力の大きさに応じた
割合で各ブランチ出力を合成し、判定部４０は最大比合
成出力に基づいてデータ判定を行い、方位識別部４４は
移動局から送られてくる方位θを識別し、送信機（図１
０）の対応するチャンネルの拡散変調部１１iに入力す
る。
【００４０】（ｅ）移動局の構成 図１３は移動局におけるCDMA送受信機の構成図であり、
５１はCDMA送信部、５２はCDMA受信部、５３はデュープ
レクサ、５４は送受信兼用アンテナである。送信部５１
において、誤り訂正符号化部５１ａは送信データに誤り
訂正符号化処理を施してマッピング部５１ｂに入力し、
又、コントロールデータ発生部５１ｃはパイロットPILO
T等の制御データを発生してマッピング部５１ｂに入力
する。マッピング部５１ｂは誤り訂正符号データ列を直
交変調の同相成分（IN-Phasecomponent)として所定のシ
ンボルレートで出力すると共に、パイロットを含む制御
データ列を直交成分(Quadrature component)として一定
シンボル速度で出力する。拡散器５１ｄ1,５１ｄ2はマ
ッピング部から入力する同相成分（Ｉ成分）,直交成分
（Ｑ成分）に所定の拡散コードを用いて拡散変調を施
し、拡散データを波形成形用フィルタ５１ｅ1，５１ｅ2
を介してDA変換器５１ｆ1，５１ｆ2に入力する。直交変
調回路５１ｇは各DA変換器より出力するＩch信号、Ｑch
信号にQPSK直交変調を施し、無線部５１ｈは直交変調回
路５１ｇから出力するベースバンド信号を高周波数に周
波数変換(IF→RF)すると共に、高周波増幅等を行ってア
ンテナ５４より送信する。
【００４１】CDMA受信部５２において、無線部５２ａは
アンテナにより受信した高周波信号を増幅すると共にＩ
Ｆ信号に周波数変換（RF→IF)し、直交検波部５２は直
交検波によりＩch信号，Ｑch信号を復調してAD変換器５
２ｃ1，５２ｃ2に入力する。逆拡散器５２ｄ1，５２ｄ2
は基地局の拡散コードと同じコードをAD変換器出力に乗
算して逆拡散を行い、同期検波部５２ｅは同期検波によ
り受信データを判別し、誤り訂正復号化部５２ｆは受信
データに誤り訂正復号化処理を施して出力する。以上は
通常の通信データを受信する構成であるが、受信部には
基地局から送られてくる方位測定用データを受信する構
成もある。
【００４２】方位測定用の第１逆拡散部５２ｇは拡散コ
ードＣ1(t)をAD変換器５２ｃ1，５２ｃ2の出力に乗算し
て逆拡散を行い、信号点位置ベクトルＲ1（Ｒ1I，
Ｒ1Q）を出力する（図１４参照）。方位測定用の第２逆
拡散部５２ｈは、拡散コードＣ2(t)をAD変換器５２
ｃ1，５２ｃ2の出力に乗算して逆拡散を行い、信号点位
置ベクトルＲ2（Ｒ2I，Ｒ2Q）を出力する。Ｃ1(t),Ｃ
2(t)は基地局が方位測定データを拡散するために該デー
タに乗算する互いに直交する拡散コードと同一コードで
ある。位相差検出部５２ｉは各信号点位置ベクトル
Ｒ1，Ｒ2を用いて各ベクトルの位相差φを演算し、方位
算出部５２ｊは次式 θ=sin-1(φ/π) (5) により基地局から見た移動局の方位θを演算し、送信部
５１ｃのコントロールデータ発生部５１ｃに入力する。
送信部５１は該方位θを制御データとして基地局に送信
する。
【００４３】（Ｃ）第２実施例 図１５は本発明の第２実施例の概略説明図であり、図４
の第１実施例同一部分には同一符号を付している。異な
る点は、(1) データ通信用の指向性アンテナとして等間
隔直線アレイアンテナLAAを用いる点、(2) ２つの方位
測定用アンテナAT1,AT2の間隔Ｄを等間隔直線アレイア
ンテナLAAの各アンテナ素子間距離ｄと等しくした点
（Ｄ＝ｄ）、(3) 移動局MSより位相差推定部を削除し、
移動局MSより位相差φを基地局にフィードバックしてい
る点、(4) ビームフォーマBFMは移動局向けのデータ信
号に順次Φづつ該位相差を与えて等間隔直線アレーアン
テナLAAの各アンテナ素子Ａ0〜Ａmに給電する、点であ
る。
【００４４】基地局BSがデータ送信用アンテナとして等
間隔直線アレーアンテナLAAを使用する場合、第１、第
２の基準信号Ｓ1，Ｓ2を放射するアンテナAT1,AT2の間
隔Ｄを等間隔直線アレーアンテナLAAのアンテナ素子間
隔ｄと等しくする。このようにすれば、原理図に従って
説明したように、移動局MSは受信した第１、第２の基準
信号の位相差φを基地局BSにフィードバックするだけで
よく、又、基地局BSの送信ビームフォーマBMFはデータ
信号に順次0,φ、2φ、3φ,4φ...の位相差を与えて等
間隔直線アレーアンテナの各アンテナ素子Ａ0〜Ａmに給
電すればθの指向性を待たせてデータを移動局MSに向け
て送信できる。図１６は第２実施例の概略構成図であ
り、図７と同一部分には同一符号を付している。異なる
点は、上記(1)〜(4)と同じである。図１７は同一信号を
時分割で第１、第２の基準信号として送信する第２実施
例の変形例であり、図９と同一部分には同一符号を付し
ている。異なる点は、移動局MSより位相差推定部を削除
し、移動局MSより位相差φを基地局にフィードバックし
ている点である。
【００４５】（Ｄ）第３実施例 （ａ）概略説明 図１８は本発明の第３実施例の概略説明図であり、図１
５の第２実施例と同一部分には同一符号を付している。
異なる点は、方位測定用信号を送出するアンテナを省
き、方位測定用信号をデータ通信用の等間隔直線アレー
アンテナLAAより送出する点である。図３で説明したよ
うに、信号Ｓ1の位相を順次0,φ,2φ,3φ,.、(m-1)φ遅
らせて等間隔直線アレーアンテナLAAの各アンテナ素子
Ａ0〜Ａm-1に入力する。又、信号Ｓ1と位相基準点が等
間隔直線アレーアンテナLAAのアンテナ素子間隔ｄ分ず
れるように、別の信号Ｓ2の位相を順次0,φ,2φ,3
φ,.、(m-1)φ遅らせて各アンテナ素子Ａ1〜Ａmに入力
する。このように等間隔直線アレーアンテナLAAの各ア
ンテナ素子に給電すると、あたかも間隔ｄ離れた２つの
仮想アンテナPAT1,PAT2より第１、第２の基準信号 Ｓ1′=Ｓ1[1+exp(jφ）+exp(2jφ）+exp(3jφ）] Ｓ2′=Ｓ2[1+exp(jφ）+exp(2jφ）+exp(3jφ）] を放射したのと同等になる。このため、基地局BSからθ
1方向の移動局MSが受信する第１、第２の基準信号の位
相差はφ1となる。ただし、φ1は間隔ｄ離れた２つのア
ンテナPAT1,PAT2からθ1の方向の移動局MSが受信する第
１、第２基準信号の位相差である。
【００４６】従って、移動局MSの位相差検出部PDTは位
相差φ1を検出して基地局BSにフィードバックし、基地
局のビームフォーマBFMは、図３（ｂ）に示すように、
データ信号Ｓの位相を順次0,φ1、2φ1、3φ1,.、(m-1)
φ1遅らせて等間隔直線アレーアンテナの各アンテナ素
子Ａ0〜Ａm-1に給電する。これにより、基地局はθ1の
指向性を持たせて信号を受信機に向けて送信できる。
【００４７】（ｂ）第３実施例の基地局送信機 図１９は第３実施例の基地局送信機の構成図であり、図
１０に示す第１実施例の送信機と同一部分には同一符号
を付している。異なる点は、(1) 方位測定用信号送出部
１５の構成、(2) 方位測定用信号送出部１５が方位測定
信号を合成部１７i1，１７q1〜１７im,１７qm、送信部
１３1〜１３mを介して等間隔直線アレーアンテナLAAの
各アンテナ素子Ａ1〜Ａmに給電している、点である。
【００４８】S/P変換部１６ａは方向測定用データ列を
１ビットづつ交互に振り分けて同相成分と直交成分の２
系列ＤI′，ＤQ′に変換し、第１拡散部１６ｂは各系列
ＤI′，ＤQ′に拡散コードＣ1(t)を乗算して拡散し、第
１の位相回転部１９ａに入力する。又、第２拡散部１６
ｃは上記各系列ＤI′，ＤQ′にそれぞれ拡散コードＣ
2(t)を乗算して拡散し、第２の位相回転部１９ｂに入力
する。第１の位相回転部１９ａは第１拡散部１６ｂから
入力する拡散変調信号ＶI1，ＶQ1の信号点位置ベクトル
Ｖ1を順次0,φ1、2φ1、3φ1,.、(m-1)φ1回転して出力
する。すなわち、位相回転部１９ａは次式に示す位相回
転式 ＶIj″＝ＶI1・cosφj−ＶQ1・sinφj ＶQj″＝ＶI1・sinφj＋ＶQ1・cosφj (ただし、φj=j・φ,j=0〜m-1)で演算して出力する。
【００４９】第２の位相回転部１９ｂは第２拡散部１６
ｃから入力する拡散変調信号ＶI2，ＶQ2の信号点位置ベ
クトルＶ2を順次0,φ1、2φ1、3φ1,.、(m-1)φ1して出
力する。すなわち、位相回転部１９ｂは次式に示す位相
回転式 ＶIj″＝ＶI2・cosφj−ＶQ2・sinφj ＶQj″＝ＶI2・sinφj＋ＶQ2・cosφj (ただし、φj=j・φ,j=0〜m-1)で演算して出力する。合
成部２０i1，２０q1〜２０im，２０qmは第１、第２位相
回転部１９ａ，１９ｂから出力する対応する信号を合成
し、合成部１７i1，１７q1〜１７im,１７qm、送信部１
３1〜１３mを介して等間隔直線アレーアンテナLAAの各
アンテナ素子Ａ1〜Ａmに給電する。
【００５０】以上により、あたかも間隔ｄ離れた２つの
仮想アンテナより第１、第２の基準信号を放射したのと
同等になり、基地局BSからθ1方向の移動局MSが受信す
る第１、第２の基準信号の位相差はφ1となる。移動局M
Sの位相差検出部PDTは位相差φ1を検出して基地局BSに
フィードバックし、基地局において、移動局MSに対応す
るチャンネルのビームフォーマ２４は入力データの位相
を順次0,φ1、2φ1、3φ1,.、(m-1)φ1遅らせて等間隔
直線アレーアンテナの各アンテナ素子Ａ1〜Ａmに給電す
る。これにより、基地局送信機はθ1の指向性を持たせ
て信号を移動局に向けて送信できる。以上では、異なる
信号Ｓ1，Ｓ2を同時に等間隔直線アレイアンテナに入力
した場合であるが、同一の信号を時分割的に信号Ｓ1，
Ｓ2として等間隔直線アレイアンテナに交互に入力する
ように構成することもできる。
【００５１】（Ｅ）第４実施例 移動通信における電波伝搬は一般に直接波(回折波）の
他、ビルや山岳などで反射、散乱した波が同時に到来す
る多重波伝搬環境（マルチパス環境）となる。かかるマ
ルチパス環境では受信信号の位相差を測定しても送信機
からの方角を正確に知ることはできない。マルチパスを
介して到来する波のうち時間的に最も早く到来する波は
送信アンテナから直接到来する波か、あるいは直接回折
波であると考えられる。そこで時間的に最も早く到来す
る波を選択して位相差を測定すれば、正確な移動局の方
向を測定できる。図２０は第４実施例の移動局受信機の
概略構成図であり、図７の第１実施例の移動局受信機と
同一部分には同一符号を付している。異なる点は、パス
サーチャPTSを設け、直接波の到来時刻ｔを検出し、該
検出時刻ｔのタイミングで逆拡散部RSC1,RSC2において
逆拡散を行っている点である。この時間的に最も早く到
来する波を選択して位相差を測定する方法は各実施例に
適用できる。以上、本発明を実施例により説明したが、
本発明は請求の範囲に記載した本発明の主旨に従い種々
の変形が可能であり、本発明はこれらを排除するもので
はない。
【００５２】
【発明の効果】以上本発明によれば、簡単な演算で必要
とする送信指向性が得られ、送信電力の低減、干渉電力
の低減が可能となり、移動無線通信システムにおける加
入者容量の増大に寄与することができる。又、本発明に
よれば、方位測定用の２つのアンテナから送信された第
１、第２の信号の位相差φを測定し、該位相差φに基づ
いて移動局の方位θを求めるようにしたから、簡単に受
信機の方位を測定できる。又、本発明によれば、マルチ
パスより到来する信号のうち最も到来時刻の早い信号を
用いて方位を測定するため、反射や散乱によって到来す
る電波の影響を受けずに方位を正確に測定することがで
きる。
【００５３】又、本発明によれば、方位測定用の第１、
第２の信号を送出する２つのアンテナ間隔をデータ送信
用の等間隔直線アレーアンテナの素子間隔と等しくし、
移動局における第１、第２の信号の位相差をφを測定
し、基地局において送信信号の位相を0,φ，2φ、3
φ、...遅らせて等間隔直線アレーアンテナの各素子に
入力し、これにより移動局の方向に送信信号を放射する
ようにしたから、移動局の方位θを算出する必要がな
く、構成を簡略に出きる。又、本発明によれば、方位測
定用の基準信号をデータ送信用の等間隔直線アレーアン
テナより放射できるようにしたから、方位測定用アンテ
ナを別設する必要がない。又、本発明によれば、同一信
号を時分割的に発生して第１、第２の基準信号として方
位測定用アンテナに入力することもでき、構成を簡略化
できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理説明図である。
【図２】等間隔直線アレーアンテナの指向性説明図であ
る。
【図３】方位測定用信号を送出するアンテナを省略する
原理説明図である。
【図４】本発明の第１実施例の概略説明図である。
【図５】基準信号を指向性アンテナで送信する実現例で
ある。
【図６】指向性アンテナの方位θと位相差φの関係説明
図である。
【図７】第１実施例の概略構成図である。
【図８】位相回転した第1、第2の基準信号Ｓ1′，Ｓ2′
のI-jQ複素平面におけるベクトル表現図である。
【図９】同一信号を時分割で送信する第１実施例の変形
例である。
【図１０】基地局のCDMA送信機の構成図である。
【図１１】ビームフォーミングにおける位相回転説明図
である。
【図１２】基地局受信機の構成図である。
【図１３】移動局の構成図である。
【図１４】移動局における位相測定用データ（シンボ
ル）の信号点位置ベクトル説明図である。
【図１５】本発明の第２実施例の概略説明図である。
【図１６】第２実施例の概略構成図である。
【図１７】同一信号を時分割で送信する第２実施例の変
形例である。
【図１８】第３実施例の概略説明図である。
【図１９】第３実施例の基地局送信機の構成図である。
【図２０】第４実施例の説明図である。
【図２１】セクタアンテナの説明図である。
【符号の説明】
BS・・基地局 MS・・移動局 AT1,AT2・・方位測定用アンテナ BFM・・送信ビームフォーマ ATD・・指向性アンテナ（例えば等間隔直線アレイアン
テナ） ATR・・移動局のアンテナ PDT・・位相検出器 DES・・方位推定部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｑ 7/34 Ｈ０４Ｂ 7/26 １０６Ａ (72)発明者 大石 泰之 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内 Ｆターム(参考） 5J021 AA05 AA06 CA06 DB03 EA05 EA07 FA06 FA17 FA20 FA21 FA24 FA26 FA32 GA02 HA05 HA10 5K059 CC02 CC03 CC04 CC07 DD07 DD35 EE02 5K067 AA01 AA21 CC10 EE02 EE10 KK02

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 受信機の方位を測定する方位測定方法に
    おいて、 基地局の異なる位置に配置したアンテナから、互いに直
    交する拡散コードで拡散した第１、第２の信号を送信
    し、あるいは、基地局の異なる位置に配置したアンテナ
    から同一の信号を時分割で第１、第２の信号として送信
    し、 受信機で各アンテナより送信された第１、第２の信号を
    受信して該信号間の位相差を求め、 該位相差に基づいて基地局送信機から見た受信機の方位
    を算出する、 ことを特徴とする受信機方位測定方法。
  2. 【請求項２】 指向性アンテナを用いて受信機方向に電
    波を放射する基地局送信機の電波放射方向制御方法にお
    いて、 基地局の異なる位置に配置したアンテナから、互いに直
    交する拡散コードで拡散した第１、第２の信号を送信
    し、あるいは、基地局の異なる位置に配置したアンテナ
    から同一の信号を時分割で第１、第２の信号として送信
    し、 受信機で各アンテナより送信された第１、第２の信号を
    受信して該信号間の位相差を求め、 該位相差に基づいて基地局送信機から見た受信機の方位
    を算出し、 該算出した方位を受信機より基地局にフィードバック
    し、 該方位に基づいて基地局送信機より受信機方向に指向性
    を持たせて電波を放射してデータを送信する、 ことを特徴とする基地局送信機の電波放射方向制御方
    法。
  3. 【請求項３】 指向性アンテナを用いて受信機方向に電
    波を放射する基地局送信機の電波放射方向制御方法にお
    いて、 基地局の異なる位置に配置したアンテナから、互いに直
    交する拡散コードで拡散した第１、第２の信号を送信
    し、あるいは、基地局の異なる位置に配置したアンテナ
    から同一の信号を時分割で第１、第２の信号として送信
    し、 受信機で各アンテナより送信された第１、第２の信号を
    受信して該信号の位相あるいは該信号間の位相差を求
    め、 求めた位相あるいは位相差を受信機より基地局にフィー
    ドバックし、 基地局送信機において、該位相あるいは位相差に基づい
    て該送信機から見た受信機の方位を算出し、 該方位に基づいて基地局送信機より受信機方向に指向性
    を持たせて電波を放射してデータを送信する、 ことを特徴とする基地局送信機の電波放射方向制御方
    法。
  4. 【請求項４】 等間隔直線アレーアンテナより受信機方
    向に指向性を持たせて電波を放射する基地局送信機の電
    波放射方向制御方法において、 等間隔直線アレーアンテナのアンテナ素子間隔と等しい
    距離だけ離れた位置に配置された２つのアンテナから、
    互いに直交する拡散コードで拡散した第１、第２の信号
    を送信し、あるいは、該２つのアンテナから同一の信号
    を時分割で第１、第２の信号として送信し、 受信機において各アンテナより送信された第１、第２の
    信号を受信し、該受信信号間の位相差を求め、 該位相差φを受信機より基地局にフィードバックし、 基地局送信機において前記等間隔直線アレーアンテナの
    各アンテナ素子に入力するデータ信号に順次φづつ位相
    差を持たせることにより受信機に向けて指向性を持たせ
    て電波を放射する、 ことを特徴とする基地局送信機の電波放射方向制御方
    法。
  5. 【請求項５】 等間隔直線アレーアンテナより受信機方
    向に指向性を持たせて電波を放射する基地局送信機の電
    波放射方向制御方法において、 互いに直交する拡散コードで拡散した第１、第２の基準
    信号を発生し、 第１の基準信号に順次所定の位相差を持たせて前記等間
    隔直線アレーアンテナの各アンテナ素子に入力すると共
    に、第１、第２の基準信号の位相基準点が等間隔直線ア
    レーアンテナのアンテナ素子間隔分ずれるように、第２
    の基準信号に順次前記位相差を持たせて等間隔直線アレ
    ーアンテナの各アンテナ素子に入力し、 受信機において基地局送信機より送られてくる前記第
    １、第２の基準信号を受信し、該受信した第１、第２の
    基準信号間の位相差φ1を求め、 該位相差φ1を受信機より基地局にフィードバックし、 基地局送信機において前記等間隔直線アレーアンテナの
    各アンテナ素子に入力するデータ信号に順次φ1づつ位
    相差を持たせることにより受信機に向けて指向性を持た
    せて電波を放射する、 ことを特徴とする基地局送信機の電波放射方向制御方
    法。
  6. 【請求項６】 第１の基準信号に順次所定の位相差を持
    たせて前記等間隔直線アレーアンテナの第１番目のアン
    テナ素子から順に第（ｎ−１）番目のアンテナ素子に入
    力すると共に、第２の基準信号に順次前記位相差を持た
    せて等間隔直線アレーアンテナの第２番目のアンテナ素
    子から順に第ｎ番目のアンテナ素子に入力し、第１、第
    ２の基準信号の位相基準点が等間隔直線アレーアンテナ
    のアンテナ素子の間隔分ずれるようにする、 ことを特徴とする請求項５記載の基地局送信機の電波放
    射方向制御方法。
  7. 【請求項７】 1つの信号を時分割的に前記第１、第２
    の基準信号として等間隔直線アレーアンテナに入力し、 受信機において基地局送信機より時分割的に送られてく
    る基準信号を受信し、異なるタイミングで受信した各受
    信信号間の位相差φ1を求め、 該位相差φ1を受信機より基地局にフィードバックし、 基地局送信機において前記等間隔直線アレーアンテナの
    各アンテナ素子に入力する信号に順次φ1づつ位相差を
    持たせることにより受信機に向けて指向性を持たせて電
    波を放射する、 ことを特徴とする請求項５または請求項６記載の基地局
    送信機の電波放射方向制御方法。
  8. 【請求項８】 基地局送信機よりみた受信機の方位を測
    定する無線受信機において、 基地局の異なる位置に配置したアンテナから、互いに直
    交する拡散コードで拡散して送信された第１、第２の信
    号を受信、復調し、あるいは、基地局の異なる位置に配
    置したアンテナから時分割で送信された信号を受信、復
    調する復調部、 各アンテナより送信された信号間の位相差を算出する位
    相差算出部、 該位相差に基づいて基地局から見た受信機の方位を算出
    する方位算出部、 を備えたことを特徴とする無線受信機。
  9. 【請求項９】 受信機方向に指向性を持たせて電波を放
    射する基地局送信機において、 互いに直交する拡散コードで拡散した第１、第２の信号
    を発生する手段、 基地局の異なる位置に配置され、前記第１、第２の信号
    を送信する２つのアンテナ、 前記各アンテナから送信された受信機における第１、第
    ２の信号の位相あるいは各信号間の位相差あるいは該位
    相差に基づいて算出された基地局送信機から見た受信機
    の方位を受信機より受信して復調する復調部、 前記位相あるいは位相差あるいは方位に基づいて受信機
    方向に指向性を持たせて電波を放射してデータを送信す
    る指向性アンテナ、 を備えたことを特徴とする基地局送信機。
  10. 【請求項１０】 受信機方向に指向性を持たせてアンテ
    ナより電波を放射する基地局送信機において、 基地局の異なる位置に配置され、1つの信号を時分割で
    第１、第２の信号として送信する２つのアンテナ、 前記各アンテナから送信された受信機における第１、第
    ２の信号の位相あるいは各信号間の位相差あるいは該位
    相差に基づいて算出された基地局送信機から見た受信機
    の方位を受信機より受信して復調する復調部、 前記位相あるいは位相差あるいは方位に基づいて受信機
    方向に指向性を持たせて電波を放射して受信機向けデー
    タを送信する指向性アンテナ、 を備えたことを特徴とする基地局送信機。
  11. 【請求項１１】 受信機方向に指向性を持たせてアンテ
    ナより電波を放射する基地局送信機において、 互いに直交する拡散コードで拡散した第１、第２の基準
    信号を発生する手段、 前記基準信号及びデータ信号を放射する等間隔直線アレ
    ーアンテナ、 第１の基準信号に順次所定の位相差を持たせて前記等間
    隔直線アレーアンテナの各アンテナ素子に入力すると共
    に、第１、第２の基準信号の位相基準点が等間隔直線ア
    レーアンテナのアンテナ素子間隔分ずれるように、第２
    の基準信号に順次前記位相差を持たせて等間隔直線アレ
    ーアンテナの各アンテナ素子に順に入力する手段、 前記各アンテナから送信された受信機における第１、第
    ２の基準信号間の位相差φ1を該受信機より受信して復
    調する復調部、 データ信号に順次φ1づつ位相差を持たせて前記等間隔
    直線アレーアンテナの各アンテナ素子に入力する手段、 を備え、受信機方向に指向性を持たせて電波を放射して
    受信機向けデータを送信することを特徴とする基地局送
    信機。
  12. 【請求項１２】 受信機方向に指向性を持たせてアンテ
    ナより電波を放射する基地局送信機において、 同一の基準信号を時分割的に第１、第２の基準信号とし
    て発生する手段、 前記基準信号及びデータ信号を放射する等間隔直線アレ
    ーアンテナ、 第１の基準信号に順次所定の位相差を持たせて前記等間
    隔直線アレーアンテナの各アンテナ素子に入力すると共
    に、第１、第２の基準信号の位相基準点が等間隔直線ア
    レーアンテナのアンテナ素子間隔分ずれるように、第２
    の基準信号に順次前記位相差を持たせて等間隔直線アレ
    ーアンテナの各アンテナ素子に入力する手段、 前記各アンテナから時分割的に送信された受信機におけ
    る第１、第２の基準信号間の位相差φ1を該受信機より
    受信して復調する復調部、 データ信号に順次φ1づつ位相差を持たせて前記等間隔
    直線アレーアンテナの各アンテナ素子に入力する手段、 を備え、受信機方向に指向性を持たせて電波を放射して
    受信機向けデータを送信することを特徴とする基地局送
    信機。
  13. 【請求項１３】 受信機において。マルチパスのうち、
    信号が最も早く到来するパスを求め、該パスを介して到
    来する第１、第２の信号間の前記位相差を算出すること
    を特徴とする請求項１，２，３，４，５，８いずれかの
    受信機方位測定方法あるいは基地局送信機の電波放射方
    向制御方法あるいは無線受信機。
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