JP2002152108A

JP2002152108A - 移動通信方法及びその装置

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Publication number: JP2002152108A
Application number: JP2000341888A
Authority: JP
Inventors: Koichi Tsunekawa; 光一常川
Original assignee: NTT Docomo Inc
Current assignee: NTT Docomo Inc
Priority date: 2000-11-09
Filing date: 2000-11-09
Publication date: 2002-05-24
Anticipated expiration: 2020-11-09
Also published as: JP3975054B2

Abstract

(57)【要約】【課題】移動局からの少い上り情報で基地局送信パタ
ーンを制御して高速な下り伝送を可能とする。【解決手段】各基地局ＢＳ１，ＢＳ２，ＢＳ３では、
ビーム幅が例えば数度程度の細いマチルビームを放射
し、各ビームの伝送情報にその基地局番号ＢＳｉとビー
ム番号＃ｊを付け、移動局は各基地局のビームごとに受
信レベルを検出し、しきい値ＳＬ以上で受信レベルの高
い順にビーム番号を並べたレベルテーブルＬＴ２を基地
局ごとに作って対応基地局へ送信し、各基地局では各移
動局からのレベルテーブルから自局の各ビームの干渉程
度を求め、各移動局にそのＳＬ以上のビームで干渉量が
最も少ないビーム番号を割当、そのビーム番号と干渉番
号Ｉｖを移動局へ送信する、移動局は各基地局から受信
したビーム番号とＩｖ中のＩｖの少ないビームを用いて
その基地局と通信を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は基地局にマルチビ
ーム放射パターンを形成し、そのビームごとに異なる移
動局との通信に用いかつその用いるビームをアダプティ
ブに変更する移動通信方法、その装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】図１３に従来の放射パターン形状を時間
的に変化させて通信を行う移動通信システムを示す。こ
こで、基地局ＢＳ１，ＢＳ２，ＢＳ３が存在し、移動局
ＭＳ１は基地局ＢＳ１、移動局ＭＳ２は基地局ＢＳ２と
通信している場合である。基地局から移動局への信号伝
送（下り伝送）時において、電波放射パターン形状を時
間的に変化させて行うためにアダプティブアンテナを用
いた場合である。基地局ＢＳ１のアンテナの送信パター
ンＰＢ１は、通信状態にある移動局ＭＳ１へは最大レベ
ルを向け、他移動局ＭＳ２には干渉を与えないようにヌ
ルまたは低いレベルを向ける。基地局ＢＳ２のアンテナ
の送信パターンＰＢ２も移動局ＭＳ２に対し同様な関係
とする。一方、下り伝送において移動局ＭＳ１の受信パ
ターンＰＭ１は、各基地局ＢＳ１〜ＢＳ３からの電波の
うち、通信状態にある基地局ＢＳ１の電波の到来方向に
最大レベルを向け、その他の基地局ＢＳ２，ＢＳ３から
の電波にはヌルまたは低いレベルを向ける。

【０００３】この場合、基地局の最適送信パターンと移
動局の最適受信パターンを作るためには、基地局ＢＳ１
（ＢＳ２）が周辺全ての通信状態にあるまたは通信に入
ろうとする移動局ＭＳ１，ＭＳ２の受信レベル情報やＳ
ＩＲ（信号対干渉比）を知る必要がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このため、基地局では
膨大な量の情報を刻々と移動局から得る必要があり、制
御が膨大なものになってしまい、本来の情報伝送の伝送
容量が制限されたり、制御信号用に別チャネルが必要に
なるなどの欠点が生じ、アダプティブアンテナを導入し
たにもかかわらず、周波数有効利用が出来ないという状
態となる。この発明の目的は移動局から基地局への上り
伝送情報は少なく、しかも適切な基地局送信パターンの
形成を可能とし、基地局から移動局への高速な下り伝送
が出来るアダプティブアンテナを用いた移動通信方法と
その装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明の１実施形態に
よれば、基地局はマルチビーム放射パターンを形成し、
その各ビームごとに、そのビーム識別信号を、伝送情報
に含め、移動局は受信した各ビーム識別信号を、そのビ
ーム受信時の信号品質の良いものの順に並べた信号品質
表を周辺の各基地局ごとに作って送信し、各基地局は各
移動局から受信した信号品質表に基づき、移動局ごとに
通信に用いるビームを割当てその識別信号を移動局へ送
信し、移動局は各基地局から割当ビームから通信に用い
る基地局を決定し、その基地局とその割当ビームを用い
て通信を行う。

【０００６】

【発明の実施の形態】図１を参照してこの発明の実施形
態の概要を説明する。基地局ＢＳ１，ＢＳ２，ＢＳ３は
それぞれマルチビームアンテナによりマルチビーム放射
パターンＭＢＰを形成し、ビームごとに異なる通信を可
能とする。この例では各マルチビーム放射パターン（以
下単にマルチビームと記す）ＭＢＰはそれぞれビーム量
が＃１〜＃ＮのＮ個のビームを形成している。移動局は
近い基地局のその移動局の方向に向いているビームを用
いてその基地局と通信をする。従って基地局での放射パ
ターンの制御の自由度が限定されているため、基地局か
ら移動局への下り伝送のために基地局で放射パターン制
御に必要とする、移動局からの情報は非常に少なくて済
む。従来は、所望移動局の正確な方向へパターン最大値
を向け、その他干渉となる移動局にはヌルを向ける放射
パターン制御操作が必要なため、その制御操作に非常に
多くのパラメータを特定しなくてはならず、周辺全移動
局から膨大な情報を基地局へ伝送する必要があった。し
かし、このマルチビームのビームごとの通信によればＮ
個ビーム中から、通信を行っている移動局の方向に最も
近い方向のビームを選択するか、移動局の方向に近い方
向の２ビームを用いて合成するのみで良い。さらに大き
な干渉移動局がある場合にはその方向のビームの放射を
停止するのみで良い。このことから、通信を行う、また
は行っている移動局のみの情報、または数台以下の干渉
移動局の情報を得るだけで良く、大変少ない移動局の情
報のみで基地局送信パターンの制御が出来る。

【０００７】この場合の放射パターン成形の様子を図２
に示した。ここで、（ａ）は従来のピークとヌルを制御
するもの、（ｂ）はこの発明に用いるマルチビームアン
テナでピークのみを制御する（切り替える）ものであ
る。既に述べたように（ａ）では、所望移動局ＭＳと干
渉移動局Ｉ₁，Ｉ₂，Ｉ₃を識別し、移動局ＭＳの方向
にピークを、干渉移動局Ｉ₁，Ｉ₂，Ｉ₃の各方向にヌ
ルをそれぞれ向ける。一方、マルチビームの（ｂ）では
所望移動局ＭＳの方向に向いたビームを選択するのみ
で、干渉移動局Ｉ₁，Ｉ₂，Ｉ₃の各方向は特定しない
ため、ビームを高い利得として、非常に鋭いビームを作
るとともに、ビーム方向以外に余計な放射を行わないよ
うにサイドローブを低く押さえる必要がある。このこと
は、将来予想されるマイクロ波などの高い周波数帯を用
いた移動通信システムでは比較的容易に実現できる。以
下に説明する。

【０００８】アンテナの大きさとビーム幅の関係は以下
の式で表される。またこの結果を図３（ａ）に示す。Ｇ＝４π・Ａｅ／λ² ここで、Ｇはアンテナ利得、Ａｅはアンテナ実効開口面
積、λは波長である。また利得とビーム幅の関係は以下
で表される。Ｇ＝４π／（θ_HP・φ_HP）≒４１０００／（θ゜_HP・φ
゜_HP）ここで、θ_HP、φ_HPは垂直面内、水平面内の各ビーム半
値角（ラジアン）であり、θ゜_HP、φ゜_HPは角度を単位
としたものである。図３（ａ）の横軸の辺、その長さ
Ｗ、Ｈ（ｘ）は開口アンテナで効率１００％の場合図３
（ｂ）に示すように開口面積Ｈ×Ｗを表わすＨ，Ｗであ
り、アレイアンテナで素子利得０ｄＢｉ、給電損失０ｄ
Ｂの場合、図３（ｃ）に示すようにアレイ面積Ｈ×Ｗを
表わすＨ，Ｗである。

【０００９】図３（ａ）から明らかなように、アンテナ
の大きさが大きくなるとビーム幅が小さくなることがわ
かる。図３（ａ）はアンテナ効率を含まない値、つまり
アンテナ効率を１００％とした値である。ここで、ビー
ム幅が数十度（３０〜１２０度）程度である場合、アン
テナ効率が可成り悪いとしてもアンテナ一辺の長さは１
０波長程度で良く、現行移動通信システムの波長約３０
ｃｍでは３×３ｍのアンテナで実現できる。この場合は
ビーム幅が広すぎるため、この発明で行うマルチビーム
化を行っても、所望移動局方向のみならず広いエリアを
照射してしまうため、セクタアンテナ的な効果に留ま
り、アダプティブアンテナ的な効果はあまり無い。一
方、この発明において高い効果を得るにはマルチビーム
の１つのビームの幅が数度にする必要がある。そこで、
ビーム幅を数度程度とした場合、アンテナ一辺の長さは
数十波長程度となり現行移動通信システムでは大きなア
ンテナとなる。しかし、将来においてさらに高い周波数
が移動通信方式に割当てられる可能性があり、１０ＧＨ
ｚのシステムとすると、ほぼ現行と同程度のアンテナの
大きさで済む。この場合、ビーム幅が数度であることか
ら利得が非常に高く、所望の移動局に強い放射を行える
と共に、ほぼ全てのエネルギーをビームに集中させるた
め、ビーム方向以外は基本的に既にエネルギーが少なく
なりサイドローブを低く押さえることが可能である。従
って、将来予想されるマイクロ波などの高い周波数帯を
用いた移動通信システムでは比較的容易に、かつアンテ
ナを大型化せずに実現できる。

【００１０】従って、この実施形態では、基地局アンテ
ナにビーム幅数度程度のマルチビームアンテナを用い、
しかも移動局から基地局への上り伝送情報が少なくても
適切な基地局ビームを得て、基地局から移動局への高速
な下り情報伝送を可能とする。さらに本発明は将来予想
されるマイクロ波帯域を用いた移動通信システムではア
ンテナを現行システム程度の大きさに押させることが出
来ることから、さらに高い効果がある。

【００１１】以下にこのマルチビームの適切な制御に必
要とする移動局から基地局への上り伝送情報の具体例
と、通信に用いる基地局のビームの決定法の例を述べ
る。つまりこの例は簡単な表の情報を移動局から基地局
に送信することで複数移動局、複数基地局で構成される
移動通信システム全体のパターン制御が可能であること
を示す。またこの例では移動局に任意のパターン成形が
可能な従来のアダプティブアンテナを用いた場合であ
る。図４に示すように基地局ＢＳ１，ＢＳ２，ＢＳ３に
はそれぞれマルチビームアンテナが設けられ、それぞれ
ビーム＃１〜＃Ｎを形成することができる。このビーム
数は基地局によって異なっていてもよい。移動局ＭＳ
１，ＭＳ２はそれぞれアダプティブアンテナを備えてい
る。各基地局ＢＳ１〜ＢＳ３の各ビームから例えば図５
に示すようにその送信された基地局番号ＢＳｉ（ｉ＝
１，２，…）と基地局の何番ビームであるかを示す情
報、つまりビーム番号＃ｊ（ｊ＝１，２，…，Ｎ）がパ
イロット信号としてヘッダに付けた信号が伝送されてい
る。各移動局ＭＳ１，ＭＳ２は例えば図６に示す信号品
質テーブル（表）を作って移動局から送信する。この実
施形態では受信レベルの高さを尺度として信号品質テー
ブルを作成した例であるので、レベルテーブルと呼ぶ。
移動局はこのレベルテーブルを作成する場合、アダプテ
ィブ動作を解除し、アンテナ放射パターンをなるべく無
指向性に近い放射パターンとする。移動局で作成するレ
ベルテーブルは、各基地局ＢＳ１，ＢＳ２，…ごとにそ
の各ビームの受信レベルの強さ順に並べてあり、所望の
信号伝送の出来る限界点すなわちＳＬ（スレッショルド
レベルしきい値）の点が明示されている。図６の例では
移動局ＭＳ１で作られたレベルテーブルである基地局番
号ＢＳ１からのビーム番号＃３，＃２，＃１０，…の順
に受信レベルが高く、かつ＃ＸまでがＳＬ以上であり同
様に他の基地局ＢＳ２，ＢＳ３，…についても受信レベ
ルの高い順にビーム番号を配列したレベルテーブルを作
る。

【００１２】この例では全移動局は受信可能な全基地
局、全ビームについて、このような表を作る。各移動局
ではそのレベルテーブル中の各基地局ＢＳｉごとの全ビ
ームの平均受信レベルを求め、その平均受信レベルが高
い上位ｍ基地局分のレベルテーブルＬＴｋ（ｋ＝１，
２，…）をその各ｍ基地局へ送信する。ここで、ｍはパ
ラメータであり、システム設計値により、または基地
局、移動局の環境などから決める。このｍの選定基準
は、自移動局の電波で干渉が問題となると思われる基地
局には全て送信するようにする。

【００１３】各基地局ＢＳｉは受信した各移動局ＭＳｋ
からのレベルテーブルＬＴｋを以下のように処理する。
つまり図７（ａ）に示すような基地局内のレベルテーブ
ルと図７（ｂ）に示すような干渉テーブルとを作成す
る。つまり基地局ＢＳｉのレベルテーブルは各移動局Ｍ
Ｓ１，ＭＳ２，…から送られた自分の局のビーム番号が
受信レベル順に並んだ各レベルテーブルの配列である。
図７（ａ）中空白はビーム番号を記入していないだけで
受信ビームがあるが、「−」はビームが受信できなかっ
たことを示す。従って、基地局ＢＳ１のレベルテーブル
中の移動局ＭＳ１からのものは、図６に示した中のＭＳ
１に対するものと同一となる。また例えばビーム＃Ｘの
干渉量Ｉｖを次のように定義する。即ちビーム＃Ｘは移
動局ＭＳ１，ＭＳ４，ＭＳ_n，ＭＳ_n+2 で受信されてお
り、それぞれにおける＃ＸとＳＬ（スレッショルドレベ
ル）との間のテーブルとの距離は、移動局ＭＳ１では＃
Ｘは４番目であり、ＳＬは４番目であるからその間の距
離Ｐ_x1＝４−４＝０であり、移動局ＭＳ４では＃Ｘは３
番目、ＳＬは５番目であるから、この間の距離Ｐ_x4＝５
−３＝２であり、同様に移動局ＭＳn ではＰ_xn＝５−４
＝１、移動局ＭＳ_n+2ではＰ_xn+2＝４−２＝２である。
これらの距離を全て足した値５（＝Ｐ_x1＋Ｐ_x4＋Ｐ_xn＋
Ｐ_xn+2＝０＋２＋１＋２）がビーム＃Ｘの干渉量Ｉｖと
する。

【００１４】基地局ＢＳ１における各ビーム＃１〜＃Ｎ
についてこの干渉量Ｉｖを求めて図７（ｂ）に示す干渉
テーブルを作る。次に移動局に対するビームの割当て法
を示す。例えば、移動局ＭＳ１に対するビームを決める
には、図７（ａ）のレベルテーブル中の移動局ＭＳ１の
レベルテーブルにおいてＳＬ（スレッショルドレベル）
以上のビームで、図７（ｂ）の干渉テーブルから見た干
渉量Ｉｖが最も少ないビームを選択する。この例ではＭ
Ｓ１からのレベルテーブル中の＃３，＃２，＃１，＃Ｘ
のビームがＳＬ（スレッショルドレベル）以上のビーム
であり、これら各ビームの干渉量は図７（ｂ）の干渉テ
ーブルより、＃３＝８、＃２＝３、＃１＝１２、＃Ｘ＝
５である。そこでこれらのうち、最も干渉量Ｉｖの少な
いビームは＃２であるから、＃２のビームを移動局ＭＳ
１との通信に割当てる。この操作を全移動局について行
う。そして、各移動局に割当ビーム番号とその干渉量Ｉ
ｖをビーム指定信号として送信する。

【００１５】移動局では各ｍ個の基地局から受信した割
当ビームとその干渉量Ｉｖの情報から、通信を行う基地
局を決定する。ここでは、各基地局が指定した割当ビー
ムの干渉量Ｉｖが最も少ない基地局と通信を行う。ただ
し、システム設計法によるがハンドオーバを行う場合、
すなわちＳＬ（スレッショルドレベル）付近で２基地局
からの受信レベルが近づいている場合、同時に２つの基
地局との通信を行うこともある。このようにして通信す
るべき基地局とビームが決定される。そして、このビー
ムについて移動局側のアダプティブアンテナが動作し、
最適な移動局側のパターンが決定される。

【００１６】以上の動作の流れについて移動局側を図８
に、基地局側を図９にそれぞれ示す。つまり各移動局に
おいては基地局からの制御チャネルを受信し待機状態で
あり（Ｓ１）、通信が開始されるようになると（Ｓ
２）、アンテナパターンを初期化、つまり無指向性状態
とし（Ｓ３）、周辺の各基地局の各ビームを受信し（Ｓ
４）、各基地局ごとのレベルテーブルを作成し（Ｓ
５）、基地局ごとの全ビームの平均受信レベルを計算し
（Ｓ６）、その平均レベルの上位ｍ局のレベルテーブル
を送信する（Ｓ７）。そのｍ個の各基地局から割当ビー
ムとその干渉量、つまりビーム指定信号を受信すると
（Ｓ８）、これらビーム指定信号中の干渉量が最も少な
い基地局を決定し、その基地局の割当ビームを通信用と
し（Ｓ９）、その基地局ビームに対する受信信号のＳＩ
ＮＲ（信号対干渉比）が最大になるように適応アルゴリ
ズムを動作させ（Ｓ１０）、これに応じてアンテナパタ
ーンを成形し（Ｓ１１）、通信を行う。通信が終了しな
ければ（Ｓ１２）、ステップＳ４に戻り同様の処理を繰
り返し行い移動局で成形したパターンが適性であったか
の確認を行うと共に移動局の移動があっても常に好まし
い基地局のビームの選択と移動局の受信パターンが決定
・更新される。なお図に示していないが通信中に通信レ
ベルが著しく低下したらステップＳ３に戻って、好まし
い基地局とそのビームを決定するようにしてもよい。通
信が終了したら（Ｓ１２）、ステップＳ１に戻る。

【００１７】各基地局においては図９に示すように、通
信要求のあった移動局からのレベルテーブルを受信する
と、それを基地局レベルテーブル記憶部に記憶し（ｓ
１）、その記憶されている基地局レベルテーブルを用い
て干渉テーブルを作成し（ｓ２）、通信要求のあった移
動局から受信したレベルテーブルと干渉テーブルを参照
してその移動局に対する割当ビーム番号を決定し（ｓ
３）、要求のあった移動局に対し、その基地局番号と割
当ビーム番号のビーム指示信号を送信する（ｓ４）。

【００１８】基地局における装置の構成例を図１０に示
す。複数アンテナ素子２１よりなるアレーアンテナが設
けられ、各アンテナ素子２１にそれぞれサーキュレータ
２２を介して低雑音増幅器、ダウンコンバータなどより
なる受信部２３と、アップコンバータ、電力増幅器など
よりなる送信部２４とがそれぞれ接続されている。各受
信部２３の出力はＡＤ変換器２５によりデジタル信号に
変換されて、Ｎ個の受信アダプティブパターン制御装置
２６に供給され、Ｎ個の受信アダプティブパターン制御
装置２６の出力はｎ個の信号処理制御化部２７の何れか
に切替部２８を介して選択的に供給される。ｎ個の信号
処理制御復号部２７よりの各チャネルの復号信号が出力
端子２９にそれぞれ出力される。

【００１９】一方、ｎ個の各チャネルの入力端子３１よ
りの送信されるべき信号はｎ個の信号処理制御符号化部
３２でそれぞれ符号化されかつ中間周波信号とされて、
切替部３３によりＮ個の送信アダプティブパターン制御
装置３４の何れかに選択的に供給され、Ｎ個の送信アダ
プティブパターン制御装置３４の各出力はそれぞれＤＡ
変換器３５にアナログ信号に変換されて、全ての送信部
２４へ供給される。各アダプティブパターン制御装置２
６，３４はそれぞれマルチビームのＮ個のビームの各１
つと対応したビームパターンを成形する。信号処理制御
復号化部２７、信号処理制御符号化部３２の数ｎは、そ
の基地局が収容するチャネル数分であり、Ｎ以下の数で
ある。

【００２０】この発明の実施形態によれば、ｎ個の信号
処理制御復号化部２７で受信復号された周辺移動局から
のレベルテーブルはレベルテーブル記憶部４１に格納さ
れ、この記憶部４１内に格納されている各移動局からの
レベルテーブルを参照して干渉テーブル作成部４２で干
渉テーブルを作成し、更にビーム割当て部４３で記憶部
４１内の通信要求のあった移動局のレベルテーブルと、
干渉テーブルを参照して、ビーム割当てを行い、基地局
番号とその割当ビーム番号よりなるビーム指定信号にそ
の移動局番号を付けて出力部４４より信号処理符号化部
３２へ供給して、その移動局へ送信する。記憶部４１、
干渉テーブル作成部４２、ビーム割当部４３、出力部４
４に対する各処理を制御部４５により順次行わせる。

【００２１】次に移動局の装置構成例を図１１に示す。
基地局と同様に複数のアンテナ素子５１、サーキュレー
タ５２、受信部５３、送信部５４、ＡＤ変換器５５、受
信アダプティブパターン制御装置５６、信号処理制御復
号化部５７、出力端子５９、入力端子６１、信号処理制
御符号化部６２、送信アダプティブパターン制御装置６
４、ＤＡ変換器６５を備える。ただしアダプティブパタ
ーン制御装置５６，６４は各１個であり、かつ、アンテ
ナパターンの主ビームを通信している移動局の方向に、
ヌル又は低レベルを干渉移動局の方向にそれぞれ向ける
適応制御を行う。また信号処理制御復号化部５７、信号
処理制御符号化部６２はそれぞれ１個設けられるのみで
ある。

【００２２】この発明の実施形態によれば、受信アダプ
ティブパターン制御装置５６の出力はレベル検出部７１
へも分岐供給され、各基地局の各ビームごとの受信レベ
ルが検出される。例えば各基地局番号とビーム番号が記
憶部７２に記憶されてあり、レプリカ信号生成部７３に
より各基地局番号と各ビーム番号の組合せを取出し、つ
まり図５に示した各パイロット信号を作り、これら受信
アダプティブパターン制御装置５６の出力における基地
局からのパイロット信号に相当する信号、つまりレプリ
カ信号を作り、このレプリカ信号と受信アダプティブパ
ターン制御装置５６の出力信号との相関を、その信号形
式と同期をとった状態で、レベル検出部７１でとり、そ
の相関出力を、その基地局番号とそのビーム番号のビー
ム受信レベルとする。

【００２３】この各基地局ごとにそのビーム番号の受信
レベルを検出した値を高い順にビーム番号を並べたレベ
ルテーブルを、レベルテーブル作成部７４で作成する。
各基地局の全ビームの平均受信レベルを平均レベル計算
部７５で計算され、その平均レベルの高いｍ個の基地局
のレベルテーブルをその基地局番号と移動局識別信号を
付けて出力部７６から信号処理制御符号化部６２へ供給
して、対応基地局へ送信する。各基地局から受信された
割当ビーム、つまりビーム指示信号は信号処理制御復号
化部５７から入力部７７で取込まれ、各基地局の受信ビ
ーム指示信号から通信する基地局とビームを通信基地局
決定部７８で決定する。これらレベル検出部７１、レプ
リカ信号生成部７３、レベルテーブル作成部７４、平均
レベル計算部７５、出力部７６、入力部７７、通信基地
局決定部７８での各動作を制御部７９により順次行わせ
る。制御部７９はアダプティブパターン制御装置５６，
６４をそれぞれ初期化して無指向性パターンを形成する
ようにしたり、通信に用いると決定した基地局とそのビ
ームに対し主ビームのパターンを向けるための初期設定
なども行う。基地局番号ビーム番号記憶部７２とレプリ
カ信号生成部７３の代りに各パイロット信号と対応する
レプリカ信号を予め記憶部に記憶しておいてもよい。レ
ベルテーブルの作成のためのレベル検出などは並列的に
処理できるように構成してもよい。

【００２４】なおこれらレベル検出から、通信に用いる
基地局とビームの決定は、例えば図１２に示すように、
ＣＰＵ８１によりメモリ８２内のプログラムを実行する
ことにより受信アダプティブパターン制御装置５６の出
力を取込部８３から取込み記憶部８４に記憶し、記憶部
７２から基地局番号とビーム番号を取出しレプリカ信号
を生成して記憶部８４の取込んだ受信信号との相関をと
って各基地局の各ビームごとの受信レベルを検出し、そ
の受信レベルから各基地局ごとのレベルテーブルを作成
し、更に全ビーム平均受信レベルを計算してｍ個のレベ
ルテーブルを出力部８５を通じて送信し、受信したビー
ム指示信号を入力部８６から取込み、通信基地局のビー
ムを決定し、またアダプティブパターン制御装置５６，
６４に対する初期設定を制御部８７を通じて行うなど、
いわゆるソフトウェア処理によって行ってもよい。基地
局におけるレベルテーブルの受信より、ビーム割当てを
行ってビーム指示信号の送出までも同様にソフトウェア
処理により行ってもよい。

【００２５】以上述べたように、この発明では基地局か
ら移動局への下り伝送系のみで独立した動作をするた
め、アダプティブ動作は送信と受信で違うものを適用す
ることができる。特に基地局から移動局への下り伝送で
は、このアルゴリズムを用いて、逆（上り）では従来か
らあるアルゴリズムを用いることが出来る。なお、この
実施形態では、信号品質表を受信レベルにより作成した
が、これをＳＮ比、誤り率などの他の受信品質を決める
他の尺度を用いて作成しても良い。また図８に示したよ
うに通信の開始前に動作するのみでなく、待機中も適宜
この動作を繰り返すことも、移動局が周辺にどの程度存
在するかなどの状態を基地局で知る上で便利である。

【００２６】上述において移動局はアダプティブパター
ン制御を行わず、無指向性パターンを用いてもよい。ま
たアダプティブパターン制御を行う場合に、ステップＳ
１２の通信中にステップＳ４に戻ることなく、始めに決
定した基地局ビームを用いたままで、受信レベルが所定
値以下になったら、ステップＳ３以後の処理を行っても
よい。移動局で基地局ごと全ビームの平均受信レベルを
計算し、上位ｍ個のレベルテーブルを送信したが、この
ような平均受信レベルの計算を行うことなく、例えばＳ
Ｌ（スレッショルドレベル）以上のビームが受信された
基地局については全てそのレベルテーブルを送信しても
よい。また基地局では割当たビーム番号の干渉量Ｉｖも
ビーム指示信号に含めて移動局へ送信したが、干渉量Ｉ
ｖは送信することなく、割当てたビーム番号のみを送信
し、移動局では、受信した各ビーム指定信号のビーム番
号中で移動局での受信レベルが一番高いものを通信に使
用するようにしてもよい、なおこの発明はＦＤＭＡ，Ｔ
ＤＭＡ，ＣＤＭＡの何れに対しても適用でき、かつ移動
局の周辺基地局が例えば同一周波数又は同一拡散符号を
用いる場合でもよい。

【００２７】

【発明の効果】以上述べたようにこの発明によれば、受
信レベルなどの数値データをある精度をもって全ての移
動局から基地局へ伝送するのではなく、例えば単純な順
位をつけた表と数桁の数字を伝送するのみで、適切な基
地局のビーム選択ができ、また必要に応じて移動局の受
信パターンが決定でき、必要に応じてこれら更新される
こともできる。従って、基地局アンテナに例えばビーム
幅数度程度のマルチビームアンテナを用い、かつ少ない
移動局から基地局へ（上り）の伝送情報で適切な基地局
ビームを得て、高速な基地局から移動局へ（下り）の情
報伝送が出来る移動通信システムが実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】基地局にマルチビームアンテナを用いた移動通
信シスステムの例を示す図。

【図２】アダプティブ動作時の放射パターン成形の様子
を示し（ａ）は従来のピークとヌルを制御するもの、
（ｂ）はマルチビームアンテナでピークのみを制御する
（切り替える）ものである。

【図３】（ａ）はアンテナの大きさとビーム幅の関係を
示す図、（ｂ）は開口面アンテナの開口面の大きさを示
す図、（ｃ）はアレイアンテナのアレイ面の大きさを示
す図である。

【図４】この発明の実施形態における移動通信システム
の構成を示す図。

【図５】各基地局の各ビームで送信される信号形式の例
を示す図。

【図６】各移動局が内部で作成するレベルテーブル
（表）の例を示す図。

【図７】（ａ）は基地局で受信した各移動局のレベルテ
ーブルの例を示す図、（ｂ）は基地局内で作成する干渉
テーブルの例を示す図である。

【図８】移動局の動作手順の例を示す流れ図。

【図９】基地局の動作手順の例を示す流れ図。

【図１０】基地局の装置の機能構成例を示す図。

【図１１】移動局の装置の機能構成例を示す図。

【図１２】移動局装置の他の機能構成の一方を示す図。

【図１３】従来の放射パターン形状を時間的に変化させ
て行う移動通信システムの構成を示す図。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基地局の放射パターン形状を時間的に変
化させて移動局と通信を行う移動通信方法において、基地局はマルチビーム放射パターンを形成し、移動局は周辺基地局からの電波に関する情報を通信回線
により基地局に伝送し、基地局はその移動局からの情報を基に基地局のマルチビ
ーム放射パターンのその切り替えまたは合成の制御を行
うことを特徴とする移動通信方法。
【請求項２】請求項１記載の移動通信方法において、基地局はそのマルチビーム放射パターンの各ビームより
伝送する情報にそのビーム識別信号を含め、移動局は受信した各ビーム識別信号を、その各ビーム受
信時の信号品質の良いものの順番に並べた信号品質表を
作成し、その表を上記情報として周辺基地局へ伝送し、各基地局は上記情報を基に通信すべき移動局とその通信
に用いるビームを割当て、この割当てたビーム識別信号
を移動局に送り、移動局は受信した周辺基地局からの割当ビームが識別信
号から通信すべき基地局とビームを決定することを特徴
とする移動通信方法。
【請求項３】請求項２に記載の移動通信方法におい
て、上記信号品質表の作成、通信、上記ビームの割当て、そ
の識別信号の送信、上記通信すべき基地局とビーム決定
を繰返すことを特徴とする移動通信方法。
【請求項４】請求項１乃至３の何れかに記載の移動通
信方法において、基地局は移動局との通信状態に基づいて、通信に用いる
ビームを切り替える、または他基地局との通信に切り替
えることを特徴とする移動通信方法。
【請求項５】請求項１〜４の何れかに記載の移動通信
方法において、移動局は受信状態および、または基地局からの情報を判
断して放射パターン形状を制御することを特徴とする移
動通信方法。
【請求項６】請求項２〜５の何れかに記載の移動通信
方法において、各基地局は受信した各移動局からの信号品質表を用い
て、その基地局の各ビームの干渉の程度を求めて干渉テ
ーブルを作り、各移動局についてその受信信号品質表と
干渉テーブルに基づいて上記通信に用いるビームを割当
て、割当てたビーム識別信号とその干渉の程度を移動局
へ送信し、移動局は各基地局から受信された割当ビーム識別信号と
干渉の程度に基づいて、上記通信すべき基地局とビーム
の決定を行うことを特徴とする移動通信方法。
【請求項７】周辺基地局の各マルチビーム放射パター
ンの各ビームごとに信号品質を検出する信号品質検出手
段と、検出した信号品質の良い順にビーム識別信号を並べた信
号品質表を基地局ごとに作ってその基地局へ送信する手
段と、を具備することを特徴とする移動局装置。
【請求項８】請求項７記載の移動局装置において、周辺の各基地局から受信された割当ビーム識別信号及び
そのビームの干渉量から通信を行う基地局を決定する手
段を備えることを特徴とする移動局装置。
【請求項９】マルチビーム放射パターンを形成する手
段と、各移動局から受信されたマルチビームの各ビームごとの
受信信号品質の順にビーム識別信号が並べられた信号品
質表を記憶する手段と、上記各移動局からの信号品質表から、各ビームごとの干
渉の程度を求めて干渉表を作成する手段と、各移動局ごとにその通信可能なビーム中の干渉が少ない
ビームを通信用に上記信号品質表及び干渉表を参照して
割当てる手段と、その割当てたビームの識別信号をその移動局へ送信する
手段とを具備する移動通信の基地局装置。