JPH09284200A - 無線通信装置及び無線通信方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 同一周波数干渉電力を低減させ、システム容
量の向上を図る。 【解決手段】 基地局が、相手無線端末からの信号を受
信するアンテナアレイ４０ａ〜４０ｐと、その受信信号
に基づく相手側情報に基づいて、オムニビームと狭ビー
ムのいずれのビームで送信を行うかを選択制御するビー
ム制御部１０１２と、ビーム制御部１０１２の制御によ
りアンテナパターンを形成するマルチビーム形成部１０
１０を有する。なお、無線端末にも同様の構成を設ける
ようにしてもよい。

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、無線通信装置お
よび無線通信方法に関し、特に、セルラ無線通信方式に
おいて高速移動通信、広帯域データ通信を行うための無
線通信装置及び無線通信方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】セルラ移動通信では一定距離以上離れた
無線ゾーンで繰り返して使用することにより、地理的な
周波数の再利用を図ることで周波数利用効率を向上させ
ることが一般的に行われる。再利用されるゾーン(セル
と呼ぶ)は、同一周波数干渉が許容レベル以下になるよ
うに地理的に配置される。陸上移動伝搬特性は、基地局
と無線端末との距離をＲ（ｍ）とすると自由空間におけ
る伝搬損失Ｌ（Ｒ）は、下式で示される（移動通信の基
礎：電子情報通信学会編）。 Ｌ（Ｒ）＝１０ log（４πｄ／λ）² (1) とすると、キャリア周波数を60GHzとすると、Ｌ（Ｒ）
は Ｌ（Ｒ）＝６８＋２０ log（Ｒ） (2) となる。すなわち、セルラ移動通信は、(2)式で示され
るような電波減衰特性を有するチャネルを許容干渉レベ
ルのもとで再利用する。このため、高速無線アクセスを
セルラ移動通信で実現しようとすると、（ａ）最大送信
電力の問題および（ｂ）同一周波数チャネル干渉低減の
問題に関する検討が重要となる。

【０００３】（ａ）の問題について説明を加える。一般
的にセルラ移動通信における無線回線設計は、例えば、
奥村、進士共監「移動通信の基礎」（社団法人電子情報
通信学会発行）に示されているものが広く知られてい
る。それによると、送信電力はセル内の場所劣化率(Out
age)を定義し、その値を規定値以下にするように決めら
れる。場所劣化率はセル内で所要Ｃ／（Ｎ＋Ｉ）（希望
波レベル対ノイズレベル及び干渉波レベル）を下回る場
所率で定義される。短区間中央値変動及びアンテナゲイ
ンを適切に選び、送信電力を求めた結果を図１８に示
す。図１８より、以下のことがわかる。 （ｉ）１０Ｍｂｐｓ級の伝送を、場所劣化率５％で実現
しようとすると半径２０ｍで８０ｍＷ程度の送信電力
（ｐ−ｐ）があれば十分可能である。 （ｉｉ）１００Ｍｂｐｓ級の伝送を、場所劣化率５％で
実現しようとすると半径２０ｍで８００ｍＷの送信電力
（ｐ−ｐ）が必要となる。 すなわち、従来の手法に基づいて高速無線アクセスを実
現しようとすると非常に大きな送信電力を許容するか、
セル半径を小さくする以外に方法がないことがわかる。

【０００４】一方、（ｂ）の問題は、例えば、データ伝
送や無線パケット伝送をセルラ移動通信で実現しようと
する場合、特に注意が必要である。なぜなら、データ伝
送を行う場合は、音声データに比較して、より高い回線
品質が要求されるからである。例えば、現在実用化され
ているＰＨＳシステムでは、音声データ伝送に対しては
誤り率が１０Ｅ−３以下であることが要求されている
が、データ伝送では、それよりさらに低い誤り率が要求
される。すなわち、送信電力が一定ならば、セルラ移動
通信では希望波対干渉波電力比をより大きくとらなけれ
ばならないことを意味し、そのことは周波数利用効率向
上を阻害する要因となる。加えて、高速データ伝送を行
う場合、多重散乱波による選択性フェージングの問題が
顕著に現れるため所要回線品質の確保が困難となる。

【０００５】このような課題を克服するため、指向性ア
ンテナを用いたセルラ無線通信方式がある。指向性アン
テナは、遅延スプレッドを小さくできることが知られて
おり、また、アンテナゲインを大きく取れることから送
信電力を低減できると言う特長がある。指向性アンテナ
を適用する方式として、セクタ化方式や多重ビームを形
成するアレイビーム方式がある。セクタ化は指向性アン
テナの特長を生かす有効な手段であるが、セクタ化が有
効に機能するのは６０度ビーム幅までであり、それ以上
は期待した効果が得られない。理由のひとつとして、セ
クタセルは分離したセルとして扱われるため無線端末が
セクタ間を移動するとセル内チャネル切替が必要となる
ためチャネル切替オーバヘッドが増加することが挙げら
れる。

【０００６】アレイビームを適用した場合の特質につい
ては、例えば、特開平７−７９４７６号公報に詳しく示
されている。これによると、方位角で別々の重複した狭
いビームを形成する能力をそれぞれ有する複数のアンテ
ナアレイを具備するものが記載されており、アレイビー
ムを適用するとセクタ化の問題点を解消することができ
る。特開平７−７９４７６号公報に記載されている従来
の基地局セルの構成を図１９に示す。

【０００７】図１９は複数の狭ビームで基地局アンテナ
を構成した場合の従来例を示している。図において、１
および２は基地局、１ｘおよび２ｘはそれぞれ基地局１
および２の在圏エリア、１ｐ、１ａ、１ｂ、１ｃ、２
ｈ、２ｉ、２ｊおよび２ｋは狭ビーム、１１は無線端末
である。図１９は、基地局１の在圏エリア１ｘを通過
し、基地局２の在圏エリア２ｘに入る無線端末１１の様
子を示している。基地局１の狭ビーム切替アルゴリズム
は、狭ビーム１ｐ、１ａ、１ｂおよび１ｃを通過する無
線端末１１を監視し、無線端末１１がセル２の基地局２
の狭ビーム２ｋ、２ｊ、２ｉ及び２ｈへ移動したことを
予測する。複数の狭ビームアンテナにより構成される基
地局セルは、ネットワークの観点から考察すると分離し
たセルではなく無指向性のセル配置として扱うことが可
能となる。すなわち、無線端末１１はビーム切替によ
り、基本的に移動に伴うチャネル切替は発生しない。こ
れがマルチビームセルとセクタ化セルとの決定的な違い
である。従って、セクタ間切替トラヒックが発生するこ
とがないので、ネットワークの総トラヒックに占めるチ
ャネル切替トラヒックの負荷の大幅低減が可能となり、
かつアンテナ制御方法には従来以上に自由度が与えられ
ることになる。

【０００８】基地局アンテナを複数の狭ビームで構成す
ることによりセルを構成する方式は、上りチャネル（無
線端末１１→基地局１または２）において、地形や建物
により生じる散乱信号や同一周波数使用の無線端末から
到来する干渉信号を低減する効果がある。さらに、セク
タ化セルに比べセクタ間チャネル切替のような問題が生
じないため、オーバヘッドトラヒックが減少することか
ら、狭ビームアンテナの使用は周波数利用効率を高める
極めて有効な手段であるといえる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、具体的
なセル配置を考えた場合、以下のような問題点がある。 （ａ）無線端末１１のアンテナをオムニビームとすると
上りチャネル（無線端末１１→基地局１または２）の干
渉低減効果がない上、下り回線の多重波遅延が問題とな
る。（ｂ）高密度トラヒックが存在し、極小セルの適用
が検討されるような環境において通話中の全無線端末１
１に狭ビームを適用すると、無線端末１１が移動する場
合、ビームトラッキングに要する負荷、さらにビーム切
替頻度の増加による切替制御トラヒックが無視できな
い。（ｃ）一般的に極小セルでは希望波を見通しで受信
する場合が多いため、多重反射による信号強度の瞬時値
変動(マルチパスフェージング)が小さく、十分高い希望
波レベルが確保できる。このようなケースにおいて無線
端末１１が準静止状態にある場合、狭ビームを使用する
と空間相関が大きくなるため空間ダイバシチ効果が減少
する。

【００１０】すなわち、狭ビーム化は、同一周波数干渉
雑音の低減や、遅延スプレッドを小さくする効果がある
が、極小セルにおいてトラヒック密度がシステムの収容
能力に比して小さい場合には、干渉雑音が問題にならな
いため狭ビーム化の効果で空間相関が大きくなることで
空間ダイバシチ効果が低減することが主たる問題とな
る。

【００１１】さらに、オムニビームで通信中に、同一周
波数干渉回避のためセル内チャネル切替を実行する場合
は周波数あるいはスロットを切り替える必要があるが、
これら切替えは切替え先チャネル使用ユーザに対し新た
な干渉源となるため、適切なチャネル割当を行わなけれ
ば、システム全体で考えると不要なチャネル切替を誘発
することになり、問題がある。

【００１２】オムニビームで通信中、セル間チャネル切
替を実行する必要がある場合も同様である。周波数ある
いはスロットを切り替える必要があるが、これら切替は
切替先チャネル使用ユーザに対し新たな干渉源となる。

【００１３】また、セル内、およびセル間チャネル切替
を行う場合、切替先基地局(同一基地局の場合もある)、
新周波数などを切替時に適切かつ瞬時に決定する必要が
ある。ビーム切替が必要な場合には、さらに最適ビーム
の選択機能が必要となり、チャネル切替時の負荷が増大
する。

【００１４】また、狭ビームは、入射角を狭めることで
マルチパス、同一周波数干渉を低減する効果がある一方
で、受信波は空間相関が大きくなるため、無線端末が地
理的にフェード状態にある場所で静止状態にあるような
場合、空間ダイバシチ効果が得にくいという問題点があ
る。

【００１５】以上説明したように、オムニビーム及び狭
ビームをセルラシステムに適用しようとすると、それぞ
れに一長一短があることがわかる。この発明は、かかる
問題点を解決するためになされたものであり、オムニビ
ーム及び狭ビームのそれぞれの長所を生かすことができ
るビーム割当てが可能な無線通信装置および無線通信方
式を得ることを目的としている。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明に係わる無線通信
装置は、相互間で無線通信を行う基地局と無線端末とか
らなる無線通信装置で、基地局が、無線端末からの信号
を受信するための受信手段と、受信手段により受信した
信号に基づく相手側情報に基づいて、オムニビームと狭
ビームのいずれのビームで送信を行うかを選択制御する
ためのビーム制御手段と、ビーム制御手段により選択さ
れたビームにて送信を行うための送信手段とを備えてい
る。

【００１７】また、無線端末が、基地局からの信号を受
信するための端末側受信手段と、端末側受信手段により
受信した信号に基づく相手側情報に基づいて、オムニビ
ームと狭ビームのいずれのビームで送信を行うかを選択
制御するための端末側ビーム制御手段と、ビーム制御手
段により選択されたビームにて送信を行うための端末側
送信手段とを備えている。

【００１８】また、相手側情報が無線端末の送信信号レ
ベルであって、ビーム制御手段が、無線端末の送信信号
レベルを測定するレベル測定部と、レベル測定部により
測定された送信信号レベルを所定の閾値と比較するため
のレベル比較部と、比較部の比較結果により、オムニビ
ーム割当て処理及び狭ビーム割当て処理のいずれか一方
を行うための第一のビーム割当処理部とを備えている。

【００１９】また、相手側情報が無線端末が移動端末で
あるか静止端末であるかという端末属性であって、ビー
ム制御手段が、無線端末が移動端末であるか静止端末で
あるかを検知するための移動／静止検知部と、移動／静
止検知部の検知結果により、オムニビーム割当て処理及
び狭ビーム割当て処理のいずれか一方を行うための第二
のビーム割当処理部とを備えている。

【００２０】また、相手側情報が無線端末の移動速度で
あって、ビーム制御手段が、無線端末の移動速度を検出
するための移動速度検出部と、移動速度検出部により検
出された移動速度を所定の閾値と比較するための速度比
較部と、速度比較部の比較結果により、オムニビーム割
当て処理及び狭ビーム割当て処理のいずれか一方を行う
ための第三のビーム割当処理部とを備えている。

【００２１】また、相手側情報が無線端末のトラヒック
量であって、ビーム制御手段が、無線端末のトラヒック
量を検出するためのトラヒック量検出部と、トラヒック
量検出部により検出されたトラヒック量を所定の閾値と
比較するためのトラヒック量比較部と、トラヒック量比
較部の比較結果により、オムニビーム割当て処理及び狭
ビーム割当て処理のいずれか一方を行うための第四のビ
ーム割当処理部とを備えている。

【００２２】また、相手側情報が無線端末の要求品質レ
ベルであって、ビーム制御手段が、無線端末の要求品質
レベルを検知する要求品質レベル検知手段と、要求品質
レベル検知手段により検知された要求品質レベルに基づ
いて、オムニビーム割当て処理及び狭ビーム割当て処理
のいずれか一方を行うための第五のビーム割当処理部と
を備えている。

【００２３】基地局が、受信手段により受信した信号に
基づいて、通信中の変化し得る相手側情報に基づいて、
オムニビームと狭ビームのいずれのビームで送信を行う
かを選択制御するための通信中ビーム制御手段をさらに
備えている。

【００２４】また、無線端末が、端末側受信手段により
受信した信号に基づいて、通信中の変化し得る相手側情
報に基づいて、オムニビームと狭ビームのいずれのビー
ムで送信を行うかを選択制御するための端末側通信中ビ
ーム制御手段をさらに備えている。

【００２５】また、通信中ビーム制御手段が、通信中に
セル内チャネル切替を行うかどうかの判断を行うための
セル内チャネル切替部と、最適な切替先ビーム番号を選
択するための切替先ビーム番号選択部と、現在使用中の
ビームが狭ビームであるかどうかを判断し、狭ビームで
あった場合には、それを切替先ビーム番号選択部により
選択されたビーム番号の狭ビームに切り替えるための狭
ビーム切替部と、同一周波数干渉があるかどうかを判定
するための同一周波数干渉判定部と、同一周波数干渉判
定部の判定結果に基づいて、同一周波数干渉がある場合
には周波数の切替を実行する周波数切替部とを備えてい
る。

【００２６】また、通信中ビーム制御手段が、最適な切
替先基地局を選択するための切替先基地局選択部をさら
に備えている。

【００２７】また、通信中ビーム制御手段が、相手側か
らの電波到来方向および相手側の移動速度から切替セル
内干渉を予測するための干渉予測部をさらに備えてい
る。

【００２８】本発明に係わる無線通信方法は、基地局と
無線端末との間で無線通信を行うための無線通信方法
で、基地局が、無線端末からの信号を受信して、該信号
に基づく相手側情報に基づいて、オムニビームと狭ビー
ムのいずれのビームで送信を行うかを選択する工程と、
基地局が、選択されたビームにて送信を行う工程とを備
えている。

【００２９】また、無線端末が、基地局からの信号を受
信して、該信号に基づく相手側情報に基づいて、オムニ
ビームと狭ビームのいずれのビームで送信を行うかを選
択制御する工程と、無線端末が、選択されたビームにて
送信を行う工程とを備えている。

【００３０】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．以下、本発明の実施の形態を図面を参照
して説明する。図１（ａ）は、本発明の無線通信装置に
おける基地局セル構成を示した図である。図１（ｂ）
は、図１（ａ）のセル構成における狭ビームによる基地
局セルの１つを示した部分拡大図である。図１におい
て、１および２は基地局、１ｘは基地局１のオムニビー
ム、２ａ〜２ｐは基地局２の狭ビーム、１１および１２
は無線端末、３ｘは無線端末１１のオムニビームであ
る。以下、動作について、図１に基づいて説明する。図
１では基地局１および２をいわゆる６角セルを基準に配
置した場合の例を示している。６角セル配置について
は、例えば、奥村、進士共監「移動通信の基礎」（社団
法人電子情報通信学会発行）に詳しく記載されている。
ただし、本発明は、６角セルに限られるものでなく、他
の場合にも適用できるものである。図１においては、基
地局１がオムニビームで、基地局２が狭ビーム(マルチ
ビーム)で、それぞれ送信を行っている様子を示してい
る。図１においてマルチビームは１６個の狭ビームで構
成されるものとしている。基地局１および基地局２は、
説明の都合上、別々の符号により示しているが、基本的
には同一の構成であり、無線端末１１及び１２との間で
最適なアンテナパターンを選択して送受信するものであ
る。すなわち、すべての基地局１および２が、狭ビーム
送信を行う場合もあり、逆に、オムニビームによる送信
を行う場合もあり、さらにいえば、オムニ／狭ビームは
チャネル毎、すなわち、無線端末１１または１２毎に異
なる。無線端末１１は受信状態が最良となる基地局、図
１（ｂ）の場合は基地局２、との間で送受信を行う。無
線端末１１に対し基地局２は狭ビーム２ａにより送信を
行い、無線端末３はオムニビーム３ｘで送信する。一
方、無線端末１２は当該在圏基地局１との間で、オムニ
ビーム１ｘで送受信する。すなわち、無線端末１１及び
１２は、オムニビームあるいは狭ビームのいずれかで送
信された基地局１及び２の送信信号を受信することで通
信を行う。基地局１及び２は、無線端末１１との送信に
先立ちオムニビーム／狭ビームのいずれにて送信するか
を選択・制御する。制御は、同一周波数チャネル干渉、
移動速度、セル内トラヒックなどの相手側の無線端末１
１または１２の情報をもとに行われる。これら情報は無
線端末１１または１２毎に異なり、例えば、同一周波数
干渉量、チャネル切替頻度、通話中回線断などを評価関
数とし、それらの評価値が最適になるように制御する。

【００３１】オムニビーム／狭ビームを選択・制御し送
信する基地局１及び２の構成を図２に示す。図２におい
て、４０はアンテナアレイであり、無線端末に対して信
号の送受信を行う複数のアンテナ素子４０ａ〜４０ｐを
有している。１０１０はアンテナ素子４０ａ〜４０ｐに
おいて受信した信号または基地局１または２から送信し
たい信号に基づいて複数のアンテナパターンを形成する
ためのマルチビーム形成部、１０１１は送受信信号のタ
イミングを切り替えるための送受信切替部である。１０
１２は当該基地局１または２で通信中の無線端末１１ま
たは１２の個々に対し、適切なアンテナパターンが形成
されるようにマルチビーム形成部１０１０を制御すると
共にオムニパターンでのアクセスが必要な無線端末１１
または１２に対しては、オムニパターンを割り当てる制
御を行うためのビーム制御部である。１０１３は送受信
切替部１０１１から出力された信号を送受信機ユニット
１０１５に接続するための受信スイッチマトリクスで、
１０１４は送受信機ユニット１０１５からの無線端末１
１または１２に送信すべき信号を狭ビーム信号に対応づ
けるための送信スイッチマトリクスである。１０１５は
送受信する信号の処理を行う送受信機ユニットである。
図２は、本発明の説明に必要な最小限の構成要素のみを
示しており、また、マルチビーム形成の手法は、本発明
の本質ではないので、後述の動作説明において簡単に述
べることとし、ここでは詳しい説明は省略する。マルチ
ビームを形成する具体的な実現方法については、例えば
電子情報学会誌平成７年度９月号に掲載された『通信用
ディジタルビームフォーミングアンテナ：唐沢、猪股』
に詳しい記載がある。

【００３２】以下、図２の動作について説明する。最初
に、基地局受信の動作について説明する。無線端末１１
は、オムニビーム３ｘにより、在圏セル基地局２への送
信を行う。無線端末１１から送信されてきた信号は、基
地局２において、アンテナアレイ４０の複数のアンテナ
素子４０ｘ（ここで、ｘ＝ａ〜ｐ）で受信した後、マル
チビーム形成部１０１０にもたらされる。マルチビーム
形成をデジタルビームフォーミング（ＤＢＦ）で行う場
合を例に取ると、マルチビーム形成部１０１０は受信信
号を各アンテナ素子４０ｘ毎にデジタル信号に変換し、
アンテナ素子４０ｘ毎に異なるウェイトを与えて合成す
ることにより、複数のアンテナパターンを作り出す。こ
の様子を図３に示す。図３中、ＰＢ１〜ＰＢｎはアンテ
ナパターンの模式図であり、Ｂ１〜Ｂｎはアンテナパタ
ーンＰＢｘ(ｘ＝１〜ｎ)に対応する送受信信号(以下、
狭ビーム送信信号、狭ビーム受信信号と呼び信号の方向
で使い分けるものとする)である。また、オムニパター
ンについてはマルチビーム形成部１０１０で生成しても
よいし、オムニパターン用のアンテナを別途設けてもよ
いものとする。受信信号は、マルチビーム形成部１０１
０における信号処理によりＰＢ１〜ＰＢｎに示すような
狭ビーム特性を持つ、アンテナ素子４０ｘで受信された
のと等価な受信信号となる。基地局２は、複数のユ−ザ
信号を同時に受信するが、これはマルチビーム形成部１
０１０にて同時に複数の狭ビームパターンを生成し、出
力信号Ｂ１〜Ｂｎとして出力することで実現される。送
受信切替部１０１１は送受信信号のタイミングを切り替
える機能を有し、例えば、ＴＤＤ（Time Division Dupl
ex）、すなわち、送受信を同一周波数で時間的に交互に
行うシステムでは、送信と受信とを時間的に切り替える
スイッチとして実現でき、ＦＤＤ（Frequency Division
Duplex）、すなわち、異なる周波数で同時送受信が必
要なシステムでは、デュープレクサにより実現される。
また、受信スイッチマトリクス１０１３は、出力信号Ｂ
ｘを、送受信機ユニット１０１５の特定送受信機ＴＲＸ
＃ｘ（ｘ＝１，２，．．．，ｎ）に接続する。

【００３３】次に、基地局送信の動作を説明する。送受
信機ユニット１０１５からの送信信号は、送信スイッチ
マトリクス１０１４にて、狭ビーム送信信号Ｂｘに対応
づけられる。狭ビーム送信信号Ｂｘは、マルチビーム形
成部１０１０で形成されるアンテナパターンＰＢｘに対
応するものであり、送信スイッチマトリクス１０１４を
適切に切り替えることにより各特定送受信機ＴＲＸ＃ｘ
の送信信号が所望のアンテナパターンＰＢｘにより通信
先無線端末１１または１２に向けて送信される。なお、
このとき、ビーム制御部１０１２は、当該基地局で通信
中の無線端末１１または１２の個々に対し、適切なアン
テナパターンＰＢｘが形成されるようにマルチビーム形
成部１０１０を制御すると共にオムニパターンでのアク
セスが必要な無線端末１１または１２に対しては、オム
ニパターンを割り当てる制御を行う。さらに、マルチビ
ーム形成部１０１０は受信スイッチマトリクス１０１３
及び送信スイッチマトリクス１０１４に対し、送受信機
ユニット１０１５の個々の特定送受信機ＴＲＸ＃ｘとオ
ムニパターンを含むアンテナパターンＰＢｘとの関係づ
けを行う。

【００３４】この発明に係る無線通信装置および無線通
信方法においては、基地局が、送信に先立ち、アンテナ
素子４０ａ〜４０ｐで受信した到来電波に基づいて、同
一周波数チャネル干渉、移動速度、セル内トラヒックな
どの相手側の無線端末１１または１２の情報をもとに、
オムニビーム／狭ビームのいずれにて送信するべきかを
ビーム制御部１０１２において選択・制御して、オムニ
ビーム／狭ビームのうちの望ましい方を使用して通信す
るようにしたので、従来のオムニビームのみで構成する
通信方法より同一周波数干渉電力を低減することがで
き、システム容量を向上させる効果がある。

【００３５】実施の形態２．実施の形態２について、図
４を用いて説明する。図において、３ａ〜３ｅ（以下、
まとめて３ｉとする。ｉ＝ａ〜ｅ）は、無線端末１１Ａ
の狭ビームである。他の構成要素は図１と同じであるた
め、同一符号により示し、ここではその説明は省略す
る。図４（ｂ）に示すように、基地局２は無線端末１１
Ａに対し狭ビーム２ａにより送信を行う。一方、無線端
末１１Ａは、基地局２との間で最適な送信パスを選択
し、無線端末１１Ａの狭ビーム３ｉとして送信する。無
線端末１１Ａの構成を図５に示す。図５において、６０
はアンテナアレイであり、基地局２に対して信号の送受
信を行う複数のアンテナ素子６０ａ〜６０ｐを有してい
る。１３１０はマルチビーム形成部であり、図２のマル
チビーム形成部１０１０と同様の機能を有するものであ
る。１３１１は送受信切替部であり、１３１２はビーム
制御部で、これらはそれぞれ図２の送受信切替部１０１
１およびビーム制御部１０１２と同様の機能を有する。
１３１３は送受信信号の処理を行う送受信機である。図
５においては、送受信機１３１３が１セットであり、こ
の点を除けば、図５は図２とほぼ同一の構成である。ま
た、無線端末１１Ａにおいては、送信ビームはマルチビ
ームである必要がないため、送信スイッチマトリクス１
０１４は不要となる。同様に、受信系も複数のマルチビ
ームで受信した信号を複数の異なる特定送受信機ＴＲＸ
＃ｘ（図２参照）にスイッチングする必要がないため、
受信スイッチマトリクス１０１３も不要である。ビーム
制御部１３１２は、オムニビーム／狭ビームのいずれに
て送信するべきかを選択・制御するとともに、最適な送
信狭ビームパターンを生成するための制御、ならびに、
受信電力を最大にするとともに干渉電力を最小にするよ
うな狭ビームアンテナパターンを１つ以上作成するよう
に制御するものである。

【００３６】無線端末が、実施の形態１の基地局と同様
に、送信に先立ち、アンテナ素子６０ａ〜６０ｐで受信
した到来電波に基づいて、同一周波数チャネル干渉、移
動速度、セル内トラヒックなどの相手側の基地局の情報
をもとに、オムニビーム／狭ビームのいずれにて送信す
るべきかをビーム制御部１３１２において選択・制御し
て、オムニビーム／狭ビームのうちの望ましい方を使用
して通信するようにしたので、従来のオムニビームのみ
で構成する方式より、同一周波数干渉電力を一層低減し
システム容量をより向上させる効果がある。

【００３７】実施の形態３．次に、基地局１、２が、無
線端末１１Ａと通話を開始する場合のビーム割当方法に
ついて説明する。ビーム割当は、基地局１、２および無
線端末１１Ａ内に設けられたビーム制御部１０１２及び
１３１２で行われる。図６は、ビーム割当の動作を示し
た流れ図である。図６においては、基地局１、２におけ
るビーム割当ての手順を示しており、本発明の動作を説
明するのに必要な要素のみ抽出してある。図において、
ステップＳ３０は受信電界レベル測定ステップ、ステッ
プＳ３１は発呼を監視するステップ、ステップＳ３２は
あらかじめ設定された受信電界レベル閾値に対し受信電
界レベル測定値を比較するステップ、ステップＳ３３は
呼に対しオムニビームを割当処理するステップ、ステッ
プＳ３４は狭ビームを割当処理するステップである。

【００３８】基地局２は、無線端末１１Ａの送信信号レ
ベル（RSSImes）を予め測定し（ステップＳ３０）、発
呼があった場合（ステップＳ３１）、このレベルに対し
て、予め設けられた閾値（RSSIth）とのレベル比較を行
い（ステップＳ３２）、閾値RSSIth 以上ならば、オム
ニビームの割当処理を行い（ステップＳ３３）、閾値RS
SIth 以下ならば、狭ビームの割当処理を行う（ステッ
プＳ３４）。これにより、基地局１、２近傍に存在する
無線端末１１Ａにオムニビーム（図１の１ｘ参照）が割
当てられる確率が高くなり、一方、基地局１、２遠方に
存在する無線端末１１Ａに対しては狭ビーム（図１の２
ａ〜２ｐ参照）が割り当てられるようになる。

【００３９】なお、無線端末１１Ａに移動の要素がある
場合、狭ビームは、基地局１、２近傍では、アンテナ素
子の仰角および方位角の影響を強く受けることになり、
ビーム切替およびビーム監視の頻度が高まる。一方で、
基地局１、２近傍は、伝搬ロス、マルチパスの影響が少
ないため、狭ビームの必要性は高くない。これに対し、
基地局１、２遠方では、伝搬ロス、マルチパス、さらに
同一周波数干渉の影響を強く受けるため、狭ビームによ
る通信が望ましい。ビーム切替、およびビーム監視の頻
度もセル近傍に比べ少なくてよい。オムニビーム割当て
処理（ステップＳ３３）では、周波数、スロットなどの
割当て制御を行う。狭ビーム割当て処理（ステップＳ３
４）では、周波数、スロットに加え、狭ビ−ム番号の割
当てを行う。狭ビーム番号は、基地局狭ビーム(２ｘ：
ｘ＝ａ〜ｐ)のいずれであるかを示す番号であり、受信
電界強度や同一周波数干渉電力を監視することにより最
適な狭ビームを選択する。なお、無線端末１１Ａで狭ビ
ーム形成が可能な場合は無線端末１１Ａにも図６の手順
を適用すれば、さらに安定した通信路を確保することが
できる。

【００４０】以上のように、この実施の形態において
は、受信電界レベルを監視する機能を基地局、無線端
末、あるいはその両方が有し、受信電界レベルについて
設定された閾値にとの比較を行って、オムニビーム／狭
ビームの割当制御を行うようにしたので、基地局近傍の
無線端末のビーム切替頻度を低減し、セル周辺の無線端
末の干渉電力を低減する効果がある。

【００４１】実施の形態４．この実施の形態において
は、他のビーム割当の方法について説明する。図７は、
この実施の形態による基地局１、２におけるビーム割当
ての手順を示した流れ図であり、本発明の動作を説明す
るのに必要な要素のみ抽出してある。Ｓ４１は発呼無線
端末に予め登録されている属性が静止端末か移動端末か
を判定するステップであり、他のステップは図６と同一
である。基地局２は、無線端末からの発呼があった場
合、無線端末１１Ａを監視し（ステップＳ３１）、その
無線端末１１Ａが、発呼要求した無線端末ならば、その
無線端末１１Ａの属性を調べる（ステップＳ４１）。こ
こでの無線端末の属性とは、発呼時に基地局１、２と無
線端末１１Ａとの間でやりとりされる情報の中に含まれ
るもので、無線端末１１Ａが、移動端末なのか、静止
（固定）端末なのかを示すものである。無線端末１１Ａ
の属性が、静止（固定）端末の場合にはオムニビーム割
当てを行い（ステップＳ３３）、移動端末の場合には狭
ビーム割当てを行う（ステップＳ３４）。これにより、
静止している無線端末１１Ａにオムニビームが割当てら
れ、一方、移動する無線端末１１Ａに対しては狭ビーム
が割り当てられるようになる。すなわち、静止状態にあ
る無線端末１１Ａはマルチパス変動の影響が少ないこと
からオムニビームでの受信を行い、特に静止状態で、問
題となる程度にまでレベルが落ち込んでいる地点に無線
端末１１Ａが設置されている場合には、例えば、アンテ
ナ切替ダイバシチなどの空間ダイバシチにより特性を改
善する。空間ダイバシチによる受信電界レベルの確保
は、狭ビームを使った場合には期待できない。狭ビーム
では受信波の空間相関がとれないため、十分な空間的距
離をとる必要があるからである。すなわち、狭ビームを
静止無線端末が使用すると空間ダイバシチを機能させる
ためにはアンテナ間の距離をとらなければならず有効で
はない。一方、移動無線端末に狭ビームを割り当てるこ
とにより、移動に伴い発生する高速マルチパス変動や、
短区間中央値変動の影響を低減し、かつ、同一周波数干
渉量を低減することができるので、所要ＣＩＲ（希望波
電力対干渉波電力比）およびＣＩＲマージンを大幅に軽
減することが可能となる。なお、図７に示したビーム割
当ては無線端末１１Ａで行ってもよい。すなわち、無線
端末が狭ビーム形成機能を有する場合、図４に示したア
ルゴリズムに従い発呼時に無線端末側でもオムニ／狭ビ
ーム生成を行う。

【００４２】以上のように、この実施の形態において
は、発呼時に、相手側の無線端末が、移動無線端末であ
るか静止無線端末であるかを識別して、それにより、オ
ムニビーム／狭ビーム割当制御を行うようにしたので、
移動端末が通信を行う場合、多重波干渉の影響を低減し
システム容量を向上させる効果がある。

【００４３】実施の形態５．図８は、この実施の形態に
よる基地局１、２における他のビーム割当ての手順を示
したものであり、本発明の動作を説明するのに必要な要
素のみ抽出してある。Ｓ５１は移動速度 Vmes を推定す
るステップ、Ｓ５２は推定移動速度 Vmes と移動速度の
閾値 Vth とを比較するステップであり、他のステップ
は図６と同一である。基地局２は、発呼があった場合
（ステップＳ３１）、無線端末１１Ａの移動速度を推定
し（ステップＳ５１）、推定移動速度 Vmes と閾値 Vth
とを比較して（ステップＳ５２）、推定移動速度 Vmes
が閾値 Vth 以下であれば、オムニビーム割当てを行い
（ステップＳ３３）、閾値 Vth 以下であれば狭ビーム
割当てを行う（ステップＳ３４）。この手順により、低
速移動端末にはオムニビームが、高速移動端末には狭ビ
ームが割り当てられるようになる。移動速度推定の方法
については、例えば、回線状態により受信レベルが落ち
込む周期を観測する等することにより推定すればよく、
また、その場合に限らず種々の方法を用いることができ
る。以上のように、この実施の形態においては、移動速
度検出機能（ステップＳ５１）を導入することにより、
推定移動速度に応じてオムニビームまたは狭ビーム割当
てを行う。なお、図８に示したビーム割当ては無線端末
１１Ａで行ってもよい。すなわち、無線端末１１Ａが狭
ビーム形成機能を有する場合、図８に示したアルゴリズ
ムに従い、発呼時に無線端末１１Ａ側でもオムニビーム
／狭ビーム生成を行うようにする。

【００４４】以上のようにこの実施の形態においては、
相手側無線端末の移動速度を検出する機能を、基地局、
無線端末、あるいは両方が有し、移動速度について設定
された閾値に対しオムニビーム／狭ビーム割当制御を行
うようにしたので、移動速度が変化する無線端末におい
ても、多重波干渉の影響を低減しシステム容量を向上さ
せる効果がある。

【００４５】実施の形態６．図９は、基地局１、２にお
けるビーム割当ての他の手順を示したものであり、本発
明の動作を説明するのに必要な要素のみ抽出してある。
Ｓ６１はセル内の通話トラヒック量 Gmes を推定するス
テップ、Ｓ６２は推定トラヒック量 Gmes とトラヒック
量閾値 Gth とを比較するステップであり、他のステッ
プは図６と同一である。基地局２は、発呼があった場合
（ステップＳ３１）、無線端末の通話トラヒック量 Gme
s を推定し（ステップＳ６１）、推定通話トラヒック量
Gmesと閾値 Gth とを比較して、推定通話トラヒック量
Gmes が閾値 Gth 以下であれば、オムニビーム割当て
を行い（ステップＳ３３）、閾値 Gth 以下であれば狭
ビーム割当てを行う（ステップＳ３４）。この手順によ
り、セル内の通話トラヒックが少ない場合にはオムニビ
ームが、通話トラヒックが高くなると狭ビームが割り当
てられるようになる。すなわち、低通話トラヒック時
は、同一周波数干渉等の影響が大きくないため、オムニ
ビームアンテナを使用することで狭ビーム使用時に不可
欠なビーム切替制御を不要にし、通話トラヒック量が増
加すると地理的な周波数再利用に伴い増大する干渉雑音
の影響を除去するために狭ビームを使用する。

【００４６】以上のように、この実施の形態において
は、当該セル内のトラヒック量を監視するトラヒック監
視機能を、基地局、無線端末、あるいは両方が有し、セ
ル内トラヒック量について設定された閾値に対し、オム
ニビーム／狭ビーム割当制御を行うようにしたので、セ
ル内トラヒックが少ない場合はビーム切替負荷を低減す
る効果がある。

【００４７】実施の形態７．図１０は、基地局１、２に
おけるビーム割当ての他の手順を示したものであり、本
発明の動作を説明するのに必要な要素のみ抽出してあ
る。Ｓ７１は発呼無線端末に予め登録されている属性が
高品質要求無線端末かそうでない無線端末かを判定する
ステップであり、他のステップは図６と同一である。発
呼要求があると、基地局１、２は、発呼要求のあった無
線端末を監視し（ステップＳ３１）、それが発呼端末な
らば、その無線端末１１Ａの属性を調べる（ステップＳ
７１）。ここでいう無線端末の属性とは、発呼時に基地
局１、２と無線端末１１Ａとの間でやりとりされる情報
の中に含まれるもので、無線端末１１Ａがデータ伝送専
用端末等の高品質要求端末なのか、音声通話を主たる使
用目的とする無線端末なのかなど、無線端末１１Ａのサ
ービス要求を品質属性として与えたものである。この結
果、無線端末１１Ａの属性が高品質を要求しない無線端
末であった場合にはオムニビームが割当てが（ステップ
Ｓ３３）、高品質を要求する無線端末１１Ａであった場
合には狭ビーム割当てが行われる（ステップＳ３４）。
すなわち、高品質要求端末はマルチパス変動の影響、な
らびに同一周波数干渉条件が改善された狭ビームによる
通信が行われ、品質要求レベルが高くない無線端末はビ
ーム切替制御負荷のないオムニビームによる通信を行い
無線端末の制御負荷を軽減する。

【００４８】無線端末１１Ａの品質要求レベルは、上述
したような端末毎のサービス要求にリンクする方法の他
に、実使用回線品質に応じて決定する方法も容易に考え
られる。例えば、音声通話専用無線端末でも、地理的問
題により受信環境が劣悪な場合には狭ビーム割当てを行
うようなビーム割当を行う方式である。この場合、無線
端末１１Ａの属性として現在の無線端末１１Ａの受信回
線品質を定義することで可能となる。受信回線品質は通
話時の平均誤り率、推定ＣＩＲなどを利用することで容
易に実現できる。

【００４９】この実施の形態においては、相手側の無線
端末の品質要求レベルによりオムニビーム／狭ビーム割
当てを行うようにしたので、ビーム切替負荷を低減する
効果がある。なお、図１０に示したビーム割当ては無線
端末１１Ａで行ってもよい。すなわち、無線端末１１Ａ
が狭ビーム形成機能を有する場合、図１０に示したアル
ゴリズムに従い、発呼時に無線端末１１Ａ側でもオムニ
ビーム／狭ビーム生成を行う。

【００５０】実施の形態８．以下、本発明の実施の形態
を図面を参照して説明する。通信中にオムニビーム／狭
ビームを選択・制御し、送信する基地局１Ａ、２Ａの構
成を図１１に示す。図１１において、８０は通信中ビー
ム制御部であり、その他の構成要素は図２と同一である
ため、同一符号により示し、ここではその説明は省略す
る。次に、基地局１、２の送信の動作を説明する。通信
中ビーム制御部８０は、当該基地局１、２で通信中の無
線端末１１Ａの個々に対し、通話中に最適なビームが形
成されるように制御を行うものである。基地局１、２と
無線端末１１Ａとの最適なリンクは無線端末１１Ａの移
動や電波伝搬特性、さらには同一周波数干渉端末の発生
・消滅により事変である。このため、通信中ビーム制御
部８０では常に適切なアンテナパターンＰＢ１〜ＰＢｎ
（図３参照）が形成されるように、チャネル単位で受信
電界レベル、同一周波数干渉電力、移動速度の変化など
回線品質の監視を行い、条件に応じてオムニビーム／狭
ビーム割当て制御を行う。

【００５１】以上のように、この実施の形態において
は、基地局が、通信中ビーム制御部８０をさらに備え
て、通話中および待受中に、オムニビーム／狭ビームの
いずれで通信するべきかを選択・制御するようにしたの
で、通話中にもオムニビーム／狭ビーム の切替を行う
ことができ、同一周波数干渉電力をさらに低減し、シス
テム容量を 向上させる効果がある。

【００５２】実施の形態９．実施の形態９について図１
２を用いて説明する。図１２において、９０は通話中ビ
ーム制御部である。図１２は、通話中ビーム制御部９０
が設けられた点を除いて図５と同一の構成である。通信
中ビーム制御部９０は、当該送受信チャネルが最適な送
信狭ビームパターンを生成するための制御(送信制御)、
ならびに受信電力を最大にし、かつ、同一周波数干渉電
力を最小にするような狭ビームアンテナパターンを１つ
以上作成するように制御する(受信制御)。

【００５３】無線端末が、通話中および待受け中に狭ビ
ームとオムニビームとの切替の選択・制御を行うビーム
制御部１３１２及び通信中ビーム制御部９０を備えたこ
とにより、通話中にもオムニビーム／狭ビーム切替を行
うので、同一周波数干渉電力を一層低減しシステム容量
をより向上させる効果がある。

【００５４】実施の形態１０．狭ビームを使用した場合
のセル内チャネル切替手順について、図１３を用いて説
明する。図１３において、１、２および３は基地局であ
り、１ｘ、２ｘ及び３ｘは、それぞれ、基地局１、２お
よび３の在圏ゾーンである。１ａ〜１ｓ、２ａ〜２ｓ及
び３ａ〜３ｓは、基地局１、２および３が形成する狭ビ
ームであり、１１、１２、１３及び１４は無線端末であ
る。今、基地局１の在圏ゾーン１ｘ内の無線端末１１が
ビーム切替する場合を例にして以下説明する。無線端末
１１は狭ビーム１ｂから他の狭ビーム１ｉ方向に移動
し、セル内チャネル切替要求を行う。同時刻に同一周波
数を使用している基地局３の在圏ゾーン３ｘ内の無線端
末１３は狭ビーム３ｌを使用して通信を行っているが、
アンテナ指向性により無線端末１１は同一周波数干渉を
受けないためチャネル切替はビーム切替で実行される。
一方、基地局１の在圏ゾーン１ｘ内の無線端末１２は狭
ビーム１ｄから狭ビーム１ｍへ移動するためチャネル切
替を要求したが、同時刻に同一周波数を基地局２の在圏
ゾーン２ｘ内で無線端末１４が狭ビーム２ｐで通信を行
っているため、ビーム切替を行うと同一周波数干渉が発
生するため、周波数切替とビーム切替とが同時に行われ
る。

【００５５】これら一連のチャネル切替制御は、基地局
内の通信中ビーム切替８０（図１１参照）あるいは通信
中ビーム切替９０（図１２参照）で行われるが、その動
作を図１４で説明する。図１４はセル内チャネル切替の
手順を示した流れ図であり、本発明の動作を説明するの
に必要な要素のみ抽出してある。Ｓ２０１はセル内チャ
ネル切替を監視するステップであり、Ｓ２０２は切替先
ビーム番号の選択を行うステップであり、Ｓ２０３は同
一周波数干渉を監視するステップであり、Ｓ２０４は周
波数切替を行うステップであり、Ｓ２０５は現在狭ビー
ム／オムニビームのいずれを使用中であるかを判断する
ステップであり、Ｓ２０６は通信用ビームを新しい番号
の狭ビームに切り替えるステップである。

【００５６】セル内チャネル切替（ステップＳ２０１）
は、受信電界レベル、干渉電力に代表される回線品質情
報を監視することにより行われ、セル内チャネル切替条
件が成立すると、切替先ビーム番号の選択（ステップＳ
２０２）を行う。切替先ビーム番号の選択（ステップＳ
２０２）は、基地局１、２および３で選択する場合を例
に取ると受信ビームを切り替えながら、受信電界レベル
が最大となるビーム、あるいは、希望波電力対干渉波電
力比(ＣＩＲ)が最大となるようなビームをスキャンする
方法により最適な狭ビームの選択を行う。受信電界レベ
ルを最大にするビーム番号のスキャンは希望波に対して
行われなければならず、同一周波数干渉波を誤って検出
しないようにする必要がある。この具体的な例として
は、基地局毎に個別にビーコン信号を設けてもよいし、
カラーコードのような送信局を特定することを目的とし
た識別信号を内蔵した信号を受信するようにしてもよ
い。ステップＳ２０２においてレベルが最適な切替先ビ
ーム番号が決定した後、回線品質を推定し（ステップＳ
２０３）、同一周波数干渉などにより規定の回線品質を
満たさない場合には、同一周波数干渉があるものと判断
し、周波数切替をおこなう（ステップＳ２０４）。さら
に、現在、狭ビーム使用中かどうかを判断し（ステップ
Ｓ２０５）、狭ビーム使用中の場合にはビーム切替をお
こなう（ステップＳ２０６）。なお、切替先ビーム番号
の選択（ステップＳ２０２）は無線端末１１、１２、１
３側で行ってもよい。

【００５７】狭ビーム使用中のセル内チャネル切替につ
いて、電波到来方向検出機能により同一周波数干渉の影
響がない場合はビーム切替で対応し、影響がある場合は
周波数切替（チャネル切替）を行うようにする。この結
果、狭ビームを用いた通信中のセル内ビーム切替におい
て、同一周波数干渉が発生しない場合には、周波数切替
は行わないので、通話中の強制切断を低減できる効果が
ある。

【００５８】実施の形態１１．次に、狭ビームを使用し
た場合のセル間チャネル切替手順について、図１５を用
いて説明する。図１５において、１、２、３及び４は基
地局であり、１ｘ〜４ｘは、基地局１〜４の在圏ゾーン
であり、１ａ〜１ｓ、２ａ〜２ｓ、３ａ〜３ｓ及び４ａ
〜４ｓは、それぞれ、基地局１〜４が形成する狭ビーム
で、１１０、１１１、１１２及び１１３は無線端末であ
る。今、基地局１内の無線端末１１１及び１１０がセル
間でビーム切替する場合を例に以下説明する。無線端末
１１１は基地局１の在圏セル１ｘ内で狭ビーム１ｈで通
話中に基地局３の在圏セル３ｘ内の狭ビーム３ｐ方向に
移動し、セル間チャネル切替要求を行っている。同時刻
に同一周波数を使用している無線端末１１２は基地局４
の在圏セル４ｘ内で狭ビーム４ｓを使用して通信を行っ
ているが、アンテナ指向性により無線端末１１１は同一
周波数干渉を受けないためセル間チャネル切替はビーム
切替で実行される。一方、無線端末１１０は１ｋで通信
中に基地局２の在圏セル２ｘ内の狭ビーム２ｇへ移動す
るため、チャネル切替を要求したが、同時刻に同一周波
数を基地局４内で無線端末１１３が狭ビーム４ｐで通信
を行っているため、ビーム切替を行うと同一周波数干渉
が発生する。従って、この場合は、干渉を避けるため、
周波数切替とビーム切替とが同時に行われる。

【００５９】これら一連のチャネル切替制御は、基地局
の通信中ビーム切替８０あるいは無線端末の通信中ビー
ム切替９０で行われるが、その動作を図１６で説明す
る。図１６はセル内チャネル切替手順を示したものであ
り、本発明の動作を説明するのに必要な要素のみ抽出し
てある。Ｓ３０１はセル内チャネル切替を監視するステ
ップであり、Ｓ３０２は切替先基地局を選択するステッ
プであり、Ｓ３０３は切替先ビーム番号の選択をを行う
ステップであり、他の構成要素は図１４と同一である。
セル間チャネル切替（ステップＳ３０１）は、基地局あ
るいは無線端末で、受信電界レベル、干渉電力に代表さ
れる回線品質情報を監視することにより行われ、セル間
チャネル切替条件が成立すると当該基地局は、切替先基
地局の選択を行う（ステップＳ３０２）。切替先基地局
の選択（ステップＳ３０２）は、図１４における切替先
ビーム番号の選択（ステップＳ２０２）と同一の動作と
なる。すなわち、当該基地局は切替先の候補となる基地
局に対し、最適ビーム番号の検索を依頼する。切替先候
補基地局は受信ビームを切り替えながら、受信電界レベ
ルが最大となるビーム、あるいは、希望波電力対干渉波
電力比(ＣＩＲ)が最大となるようなビームをスキャンす
る方法により最適な狭ビームを選択し、当該基地局に報
告する。報告を受けた当該基地局は切替先候補の中から
最も受信電界レベルが最大となる基地局を切替先基地局
として選択する。受信電界レベルを最大にするビーム番
号のスキャンは図１４と同様の手段で実現できる。

【００６０】以上にように、この実施の形態において
は、基地局が、狭ビーム使用中のセル内チャネル切替に
ついて、電波到来方向検出機能により同一周波数干渉の
影響がない場合はビーム切替で対応し、影響がある場合
は周波数切替（チャネル切替）を行うようにするととも
に、切替先基地局の選択を行うようにしたので、同一周
波数干渉レベルが閾値以下ならば周波数切替を行わない
ので、通話中の強制切断をさらに低減できる効果があ
る。

【００６１】実施の形態１２．この実施の形態において
は、狭ビームによるセル間チャネル切替を行う場合、切
替先ビームで同一周波数干渉が生じる場合の周波数切替
の方法として、切替先セル内で無線端末が移動すること
により、すでに切替先セル内で使用中の周波数を避け
た、干渉予測に基づくチャネル割当を行う。図１５を例
に説明すると、基地局２内で狭ビーム２ｍがすでに使用
中であり、この周波数と同一の周波数を無線端末１１０
に割り当てているが、あらかじめ、無線端末１１０の移
動方向を検出し、その方向が狭ビーム２ｍの方向である
場合、この周波数を避けて割り当てることにより、不要
なチャネル切替を低減する。この場合のビーム割当て手
順を図１７により説明する。Ｓ１２０はセル内での干渉
を予測する干渉予測ステップ、Ｓ１２１は干渉予測の結
果、周波数切替が必要かどうかを判断するステップであ
り、その他は図１６と同一である。具体的な動作はチャ
ネル切替先基地局の干渉予測（ステップＳ１２０）で行
われ、移動速度検出、電波到来方向検出の結果、周波数
割当てを行った結果、無線端末の移動に起因して同一周
波数を使用する無線端末どうしが接近し、サイドチャネ
ル切替を起動する可能性がある場合にはこれを避けた周
波数割当てを行う。すなわち、割り当てようとするチャ
ネルを使用中の他無線端末からの干渉レベルが閾値以下
だとしても、当該無線端末および干渉無線端末の移動速
度と電波到来方向から将来干渉が予測される場合はこの
周波数を避けることにより、不要なセル内チャネル切替
を防止する。

【００６２】以上のように、この実施の形態において
は、狭ビーム使用中のセル間チャネル切替について、切
替先基地局が無線端末のビーム到来方向からの同一周波
数干渉電力測定を行い、干渉電力が、設定された閾値以
下であれば、ビーム切替をチャネル切替に優先するよう
にしたので、移動方向から切替先基地局内で同一周波数
を使用している場合、その周波数を避けた周波数割当て
を行うので、チャネル切替頻度を低減する効果がある。

【００６３】

【発明の効果】この発明は以上説明したように構成され
ているので、以下に記載するような効果を奏する。

【００６４】本発明の無線通信装置は、相互間で無線通
信を行う基地局と無線端末とからなる無線通信装置で、
上記基地局が、無線端末からの信号を受信するための受
信手段と、受信手段により受信した信号に基づく相手側
情報に基づいて、オムニビームと狭ビームのいずれのビ
ームで送信を行うかを選択制御するためのビーム制御手
段と、ビーム制御手段により選択されたビームにて送信
を行うための送信手段とを備えるようにしたので、基地
局がオムニビームと狭ビームとを切り替えて使用するこ
とができ、従来のオムニビームのみで通信を行う場合に
比べて、同一周波数干渉電力を低減し、システム容量を
向上させることができる。

【００６５】また、無線端末が、基地局からの信号を受
信するための端末側受信手段と、端末側受信手段により
受信した信号に基づく相手側情報に基づいて、オムニビ
ームと狭ビームのいずれのビームで送信を行うかを選択
制御するための端末側ビーム制御手段と、ビーム制御手
段により選択されたビームにて送信を行うための端末側
送信手段とを備えるようにしたので、無線端末も、オム
ニビームと狭ビームとを切り替えて使用することがで
き、従来のオムニビームのみで通信を行う場合に比べ
て、同一周波数干渉電力を一層低減し、システム容量を
より向上させることができる。

【００６６】また、相手側情報が上記無線端末の送信信
号レベルであって、ビーム制御手段が、無線端末の送信
信号レベルを測定するレベル測定部と、レベル測定部に
より測定された送信信号レベルを所定の閾値と比較する
ためのレベル比較部と、比較部の比較結果により、オム
ニビーム割当て処理及び狭ビーム割当て処理のいずれか
一方を行うための第一のビーム割当処理部とを備えるよ
うにしたので、送信信号レベルが所定の閾値以下か否か
で、ビーム割当処理を行うので、基地局近傍の無線端末
のビーム切替頻度を低減し、セル周辺の無線端末の干渉
電力を低減する効果がある。

【００６７】また、相手側情報が無線端末が移動端末で
あるか静止端末であるかという端末属性であって、ビー
ム制御手段が、無線端末が移動端末であるか静止端末で
あるかを検知するための移動／静止検知部と、移動／静
止検知部の検知結果により、オムニビーム割当て処理及
び狭ビーム割当て処理のいずれか一方を行うための第二
のビーム割当処理部とを備えるようにし、無線端末が静
止／移動のいずれの属性を持つか判定しオムニビーム／
狭ビーム割当てを行うので、移動端末が通信を行う場
合、多重波干渉の影響を低減しシステム容量を向上させ
る効果がある。

【００６８】また、相手側情報が無線端末の移動速度で
あって、ビーム制御手段が、無線端末の移動速度を検出
するための移動速度検出部と、移動速度検出部により検
出された移動速度を所定の閾値と比較するための速度比
較部と、速度比較部の比較結果により、オムニビーム割
当て処理及び狭ビーム割当て処理のいずれか一方を行う
ための第三のビーム割当処理部とを備えて、無線端末の
移動速度を検出しオムニビーム／狭ビーム割当てを行う
ので、移動速度が変化する無線端末においても、多重波
干渉の影響を低減しシステム容量を向上させる効果があ
る。

【００６９】また、相手側情報が上記無線端末のトラヒ
ック量であって、ビーム制御手段が、無線端末のトラヒ
ック量を検出するためのトラヒック量検出部と、トラヒ
ック量検出部により検出されたトラヒック量を所定の閾
値と比較するためのトラヒック量比較部と、トラヒック
量比較部の比較結果により、オムニビーム割当て処理及
び狭ビーム割当て処理のいずれか一方を行うための第四
のビーム割当処理部とを備え、基地局が自セル内のトラ
ヒック量を監視しオムニビーム／狭ビーム割当てを行う
ので、セル内トラヒックが少ない場合はビーム切替負荷
を低減する効果がある。

【００７０】また、相手側情報が無線端末の要求品質レ
ベルであって、ビーム制御手段が、無線端末の要求品質
レベルを検知する要求品質レベル検知手段と、要求品質
レベル検知手段により検知された要求品質レベルに基づ
いて、オムニビーム割当て処理及び狭ビーム割当て処理
のいずれか一方を行うための第五のビーム割当処理部と
を備え、無線端末の品質要求レベルによりオムニビーム
／狭ビーム割当てを行うので、ビーム切替負荷を低減す
る効果がある。

【００７１】また、基地局が、受信手段により受信した
信号に基づいて、通信中の変化し得る相手側情報に基づ
いて、オムニビームと狭ビームのいずれのビームで送信
を行うかを選択制御するための通信中ビーム制御手段を
さらに備え、基地局が、発呼時のオムニビーム／狭ビー
ム割当てに加え、通話中にオムニビーム／狭ビームの切
替を行うので、同一周波数干渉電力を低減し、システム
容量を向上させる効果がある。

【００７２】また、無線端末が、端末側受信手段により
受信した信号に基づいて、通信中の変化し得る相手側情
報に基づいて、オムニビームと狭ビームのいずれのビー
ムで送信を行うかを選択制御するための端末側通信中ビ
ーム制御手段をさらに備え、無線端末が、発呼時のオム
ニビーム／狭ビーム割当てに加え、通話中にオムニビー
ム／狭ビーム切替を行うので、同一周波数干渉電力を一
層低減しシステム容量をより向上させる効果がある。

【００７３】また、通信中ビーム制御手段が、通信中に
セル内チャネル切替を行うかどうかの判断を行うための
セル内チャネル切替部と、最適な切替先ビーム番号を選
択するための切替先ビーム番号選択部と、現在使用中の
ビームが狭ビームであるかどうかを判断し、狭ビームで
あった場合には、それを上記切替先ビーム番号選択部に
より選択されたビーム番号の狭ビームに切り替えるため
の狭ビーム切替部と、同一周波数干渉があるかどうかを
判定するための同一周波数干渉判定部と、同一周波数干
渉判定部の判定結果に基づいて、同一周波数干渉がある
場合には周波数の切替を実行する周波数切替部とを備
え、狭ビームを用いた通信中のセル内ビーム切替におい
て、同一周波数干渉レベルが閾値以下ならば周波数切替
を行わないので、通話中の強制切断が低減させる効果が
ある。

【００７４】また、通信中ビーム制御手段が、最適な切
替先基地局を選択するための切替先基地局選択部をさら
に備え、狭ビームを用いた通信中のセル間ビーム切替に
おいて、同一周波数干渉レベルが閾値以下ならば周波数
切替を行わないので、通話中の強制切断が低減させる効
果がある。

【００７５】また、通信中ビーム制御手段が、相手側か
らの電波到来方向および相手側の移動速度から切替セル
内干渉を予測するための干渉予測部をさらに備えるよう
にしたので、狭ビームを用いたセル間ビーム切替におい
て、移動方向から切替先基地局内で同一周波数を使用し
ている場合、その周波数を避けた周波数割当てを行うの
でチャネル切替頻度を低減する効果がある。

【００７６】本発明の無線通信方法は、基地局と無線端
末との間で無線通信を行うための無線通信方法で、基地
局が、上記無線端末からの信号を受信して、該信号に基
づく相手側情報に基づいて、オムニビームと狭ビームの
いずれのビームで送信を行うかを選択する工程と、基地
局が、上記選択されたビームにて送信を行う工程とを備
えるようにしたので、基地局がオムニビームと狭ビーム
とを切り替えて使用することができ、従来のオムニビー
ムのみで通信を行う場合に比べて、同一周波数干渉電力
を低減し、システム容量を向上させることができる。

【００７７】また、無線端末が、基地局からの信号を受
信して、該信号に基づく相手側情報に基づいて、オムニ
ビームと狭ビームのいずれのビームで送信を行うかを選
択制御する工程と、無線端末が、上記選択されたビーム
にて送信を行う工程とを備えるようにしたので、無線端
末も、オムニビームと狭ビームとを切り替えて使用する
ことができ、従来のオムニビームのみで通信を行う場合
に比べて、同一周波数干渉電力を一層低減し、システム
容量をより向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態１を示すセル構成図であ
る。

【図２】 本発明の実施の形態１による基地局の構成を
示したブロック図である。

【図３】 本発明の実施の形態１によるマルチビーム形
成の動作説明図である。

【図４】 本発明の実施の形態２を示すセル構成図であ
る。

【図５】 本発明の実施の形態２による無線端末の構成
を示したブロック図である。

【図６】 本発明の実施の形態３によるビーム制御部の
動作を示した流れ図である。

【図７】 本発明の実施の形態４によるビーム制御部の
動作を示した流れ図である。

【図８】 本発明の実施の形態５によるビーム制御部の
動作を示した流れ図である。

【図９】 本発明の実施の形態６によるビーム制御部の
動作を示した流れ図である。

【図１０】 本発明の実施の形態７によるビーム制御部
の動作を示した流れ図である。

【図１１】 本発明の実施の形態８による基地局の構成
を示したブロック図である。

【図１２】 本発明の実施の形態９による無線端末の構
成を示したブロック図である。

【図１３】 本発明の実施の形態１０によるセル内チャ
ネル切替を示すセル構成図である。

【図１４】 本発明の実施の形態１０のチャネル切替動
作を示した流れ図である。

【図１５】 本発明の実施の形態１１によるセル間チャ
ネル切替を示すセル構成図である。

【図１６】 本発明の実施の形態１１のセル間チャネル
切替を示した流れ図である。

【図１７】 本発明の実施の形態１２のチャネル切替動
作を示した流れ図である。

【図１８】 セル半径（ｍ）と最大送信電力（ｍＷ）と
の関係のグラフを示した図である。

【図１９】 複数の狭ビームによる従来の基地局セル構
成図である。

【符号の説明】

１，２，３，４ 基地局、１ｘ，２ｘ，３ｘ オムニビ
ーム（在圏ゾーン）、２ａ〜２ｓ 基地局狭ビーム、４
０，６０ アンテナアレイ、４０ａ〜４０ｐ，６０ａ〜
６０ｐ アンテナ素子、８０，９０ 通信中ビーム制御
部、１０１０，１３１０ マルチビーム形成部、１０１
１，１３１１ 送受信切替部、１０１２ビーム制御部、
１０１３ 受信スイッチマトリクス、１０１４ 送信ス
イッチマトリクス、１０１５ 送受信機ユニット、１０
１２ ビーム制御部、１３１２送受信機。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川端 孝史 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 相互間で無線通信を行う基地局と無線端
   末とからなる無線通信装置で、 上記基地局が、 上記無線端末からの信号を受信するための受信手段と、 上記受信手段により受信した信号に基づく相手側情報に
   基づいて、オムニビームと狭ビームのいずれのビームで
   送信を行うかを選択制御するためのビーム制御手段と、 上記ビーム制御手段により選択されたビームにて送信を
   行うための送信手段とを備えたことを特徴とする無線通
   信装置。
2. 【請求項２】 上記無線端末が、 上記基地局からの信号を受信するための端末側受信手段
   と、 上記端末側受信手段により受信した信号に基づく相手側
   情報に基づいて、オムニビームと狭ビームのいずれのビ
   ームで送信を行うかを選択制御するための端末側ビーム
   制御手段と、 上記ビーム制御手段により選択されたビームにて送信を
   行うための端末側送信手段とを備えたことを特徴とする
   請求項１記載の無線通信装置。
3. 【請求項３】 上記相手側情報が上記無線端末の送信信
   号レベルであって、上記ビーム制御手段が、 上記無線端末の送信信号レベルを測定するレベル測定部
   と、 上記レベル測定部により測定された上記送信信号レベル
   を所定の閾値と比較するためのレベル比較部と、 上記比較部の比較結果により、オムニビーム割当て処理
   及び狭ビーム割当て処理のいずれか一方を行うための第
   一のビーム割当処理部とを備えたことを特徴とする請求
   項１または２記載の無線通信装置。
4. 【請求項４】 上記相手側情報が上記無線端末が移動端
   末であるか静止端末であるかという端末属性であって、 上記ビーム制御手段が、 上記無線端末が移動端末であるか静止端末であるかを検
   知するための移動／静止検知部と、 上記移動／静止検知部の検知結果により、オムニビーム
   割当て処理及び狭ビーム割当て処理のいずれか一方を行
   うための第二のビーム割当処理部とを備えたことを特徴
   とする請求項１または２記載の無線通信装置。
5. 【請求項５】 上記相手側情報が上記無線端末の移動速
   度であって、 上記ビーム制御手段が、 上記無線端末の移動速度を検出するための移動速度検出
   部と、 上記移動速度検出部により検出された移動速度を所定の
   閾値と比較するための速度比較部と、 上記速度比較部の比較結果により、オムニビーム割当て
   処理及び狭ビーム割当て処理のいずれか一方を行うため
   の第三のビーム割当処理部とを備えたことを特徴とする
   請求項１または２記載の無線通信装置。
6. 【請求項６】 上記相手側情報が上記無線端末のトラヒ
   ック量であって、 上記ビーム制御手段が、 上記無線端末のトラヒック量を検出するためのトラヒッ
   ク量検出部と、 上記トラヒック量検出部により検出されたトラヒック量
   を所定の閾値と比較するためのトラヒック量比較部と、 上記トラヒック量比較部の比較結果により、オムニビー
   ム割当て処理及び狭ビーム割当て処理のいずれか一方を
   行うための第四のビーム割当処理部とを備えたことを特
   徴とする請求項１または２記載の無線通信装置。
7. 【請求項７】 上記相手側情報が上記無線端末の要求品
   質レベルであって、 上記ビーム制御手段が、 上記無線端末の要求品質レベルを検知する要求品質レベ
   ル検知手段と、 上記要求品質レベル検知手段により検知された要求品質
   レベルに基づいて、オムニビーム割当て処理及び狭ビー
   ム割当て処理のいずれか一方を行うための第五のビーム
   割当処理部とを備えたことを特徴とする請求項１または
   ２記載の無線通信装置。
8. 【請求項８】 上記基地局が、 上記受信手段により受信した信号に基づいて、通信中の
   変化し得る相手側情報に基づいて、オムニビームと狭ビ
   ームのいずれのビームで送信を行うかを選択制御するた
   めの通信中ビーム制御手段をさらに備えたことを特徴と
   する請求項１ないし７のいずれかに記載の無線通信装
   置。
9. 【請求項９】 上記無線端末が、 上記端末側受信手段により受信した信号に基づいて、通
   信中の変化し得る相手側情報に基づいて、オムニビーム
   と狭ビームのいずれのビームで送信を行うかを選択制御
   するための端末側通信中ビーム制御手段をさらに備えた
   ことを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の
   無線通信装置。
10. 【請求項１０】 上記通信中ビーム制御手段が、 通信中にセル内チャネル切替を行うかどうかの判断を行
    うためのセル内チャネル切替部と、 最適な切替先ビーム番号を選択するための切替先ビーム
    番号選択部と、 現在使用中のビームが狭ビームであるかどうかを判断
    し、狭ビームであった場合には、それを上記切替先ビー
    ム番号選択部により選択されたビーム番号の狭ビームに
    切り替えるための狭ビーム切替部と、 同一周波数干渉があるかどうかを判定するための同一周
    波数干渉判定部と、 上記同一周波数干渉判定部の判定結果に基づいて、同一
    周波数干渉がある場合には周波数の切替を実行する周波
    数切替部とを備えたことを特徴とする請求項１ないし９
    のいずれかに記載の無線通信装置。
11. 【請求項１１】 上記通信中ビーム制御手段が、 最適な切替先基地局を選択するための切替先基地局選択
    部をさらに備えたことを特徴とする請求項１０記載の無
    線通信装置。
12. 【請求項１２】 上記通信中ビーム制御手段が、 相手側からの電波到来方向および相手側の移動速度から
    切替セル内干渉を予測するための干渉予測部をさらに備
    えたことを特徴とする請求項１１記載の無線通信装置。
13. 【請求項１３】 基地局と無線端末との間で無線通信を
    行うための無線通信方法で、 上記基地局が、上記無線端末からの信号を受信して、該
    信号に基づく相手側情報に基づいて、オムニビームと狭
    ビームのいずれのビームで送信を行うかを選択する工程
    と、 上記基地局が、上記選択されたビームにて送信を行う工
    程とを備えたことを特徴とする無線通信方法。
14. 【請求項１４】 上記無線端末が、上記基地局からの信
    号を受信して、該信号に基づく相手側情報に基づいて、
    オムニビームと狭ビームのいずれのビームで送信を行う
    かを選択制御する工程と、 上記無線端末が、上記選択されたビームにて送信を行う
    工程とを備えたことを特徴とする請求項１３記載の無線
    通信方法。