WO2002045295A1 - Dispositif de communication mobile - Google Patents

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WO2002045295A1
WO2002045295A1 PCT/JP2001/010204 JP0110204W WO0245295A1 WO 2002045295 A1 WO2002045295 A1 WO 2002045295A1 JP 0110204 W JP0110204 W JP 0110204W WO 0245295 A1 WO0245295 A1 WO 0245295A1
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mobile
mobile communication
communication device
distance
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Hiroshi Nakamura
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Nec Corporation
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    • H04B7/0615—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission of weighted versions of same signal
    • H04B7/0617—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission of weighted versions of same signal for beam forming

Definitions

  • the present invention relates to a mobile communication device, and more particularly to an excellent mobile communication, particularly in mobile communication in which communication from a mobile such as bucket communication occurs intermittently.
  • the present invention relates to a mobile communication device capable of ensuring communication quality.
  • a base station forms a radio cell (or cell) capable of communication in a certain area centered on the base station, and implements a radio access system accommodating a plurality of mobile terminals. I do.
  • the frequency and spreading code are different between adjacent cells, and the frequencies are reused to increase the communication capacity of the entire system.
  • FIG. 1 shows a beam pattern radiated by the base station in the antenna device of the wireless communication system disclosed in the publication. As shown in Fig. 1, all angles are covered by forming a predetermined angularly narrow beam in an arbitrary direction by directivity control.
  • the radio communication system disclosed in this publication investigates a change in received power intensity that occurs as a mobile unit performing communication (hereinafter, also referred to as a “terminal station” in the present specification) moves.
  • the control corresponds to the movement of the terminal station.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-22618 discloses that in a wireless access system, the direction and the beam angle of an antenna are changed based on location information of a mobile terminal determined by a base station to minimize interference between wireless links.
  • a base station that can be accommodated in a cell and increase the number of mobile terminals is disclosed.
  • These systems disclosed in the above-mentioned JP-A-7-87011 and JP-A-2000-22618 each predict a position and control a beam direction and a beam width. This is a method of selecting a beam having a predetermined beam characteristic, and is not a method of adaptively controlling a beam characteristic such as forming a null in a predetermined interference signal direction according to a radio wave environment. Disclosure of the invention
  • a first invention of the present application that solves the above-mentioned problem is an adaptive antenna that includes a plurality of antenna elements and controls the weighting of each antenna element to emit a beam adapted to a radio wave environment.
  • a position estimator for estimating a position of a moving object, a beam synthesizer for weighting a received signal from the moving object received from the plurality of antenna elements and synthesizing a beam, and a position estimator estimated by the position estimator
  • a weighting coefficient generator for correcting a weighting coefficient adapted to a radio wave environment, wherein an initial weight is given as a weight forming a null in a direction other than the moving body based on the estimated position of the moving body;
  • the mobile communication device is characterized in that the time until the mobile communication device can be reduced.
  • the initial weight is given as a weight forming a null in the direction other than the moving object, and a weighting coefficient adapted to the radio wave environment is given.
  • mobile communications such as bucket communications, where intermittent communications may occur
  • the beam directivity of the adaptive antenna is directed toward the mobile object to be communicated, causing interference.
  • Superior communication quality is ensured.
  • the position estimator inputs a reception signal from the mobile object received from a plurality of antenna elements, and A speed estimator for estimating the moving speed of the moving object based on a phase change amount of the pilot signal component from a reference value.
  • the moving speed of the moving object can be estimated, so that adaptive beam control can be performed in accordance with the position of the terminal station even when intermittent communication is being performed.
  • the signal-to-noise-interference ratio can be maximized, and interference with other terminal stations can be minimized.
  • the position estimator estimates a moving speed based on a change amount of a pilot signal output from the beam combiner. It is characterized by having a speed estimation.
  • a fourth invention of the present application is the mobile communication device according to any one of the first to third inventions, wherein the weight is corrected using an estimated value of the moving speed and the moving direction of the moving body. A correction device is provided.
  • the position estimator includes a distance estimator.
  • the mobile communication device according to any one of the first to fourth aspects, a transmission power controller for controlling transmission power according to the predicted distance, and transmitting the predicted distance to the moving object, and A mobile communication system including a transmission power controller installed in a mobile body for controlling the transmission power of the mobile body.
  • FIG. 1 is a diagram showing a pattern of a beam radiated by a base station in an antenna device of a wireless communication system disclosed in a conventional example.
  • FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a mobile communication device and an operation of the device according to the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram showing the configuration and operation of the position estimator of the mobile communication device of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram showing the configuration and operation of the position estimator of the mobile communication device of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram showing the configuration and operation of the mobile communication device of the present invention. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a mobile communication device according to an embodiment of the present invention and an operation of the device.
  • the mobile communication device of the present embodiment includes a plurality of antenna elements 101 to 1ON, and controls weighting of each of the antenna elements 101 to 10N.
  • Video adapted to the radio wave environment An adaptive antenna capable of radiating a beam, a position estimator for estimating the position of the mobile object, a weighting unit for estimating the position of the mobile object, and weighting the received signals from the mobile object received from the plurality of antenna elements.
  • the initial weight is formed in a direction other than the moving object based on the estimated position of the moving object.
  • a weighting coefficient generator 501 is provided which corrects a weighting coefficient applied as a weight and adapted to a radio wave environment.
  • the mobile communication device shown in FIG. 2 is a transceiver 201-20 N for converting a signal received from a mobile object into a signal of a predetermined frequency, and a reception signal converted to a signal of the predetermined frequency. It has despreaders 301 to 3ON for demodulating the signals. Then, the received signals received by the plurality of antenna elements 101 to 10N pass through the corresponding transceivers 201 to 2 ON, respectively, and correspond to the corresponding despreaders 310 to 3N, respectively. Enter 0 N.
  • the received signals demodulated in the despreaders 301 to 30N are input to a beam combiner 401, a weighting coefficient generator 501, and a position estimator 601.
  • each of the antenna elements 101 to 1ON is received according to the weighting factor output from the weighting factor generator 501, and the despreader 310 to 300N is received.
  • the weighted synthesis of the received signal demodulated in step (1) is performed to synthesize a desired reception adaptive beam pattern.
  • the weighting coefficient generator 501 includes: a reception signal demodulated in the despreaders 310 to 30N; a beam output from the beam combiner 401; a reference signal 700;
  • the estimated position output from the estimator 601 is input, and an error signal between the reference signal 701 and the beam output from the beam combiner 401 is calculated, and the despreader 310 is calculated.
  • the weighting coefficient is calculated by multiplying the demodulated received signals output from 330N.
  • the weighting factor obtained in this way is further multiplied by a correction according to the estimated position, so that an output to the beam synthesizer is obtained.
  • the weight is given as a weight forming a null in an azimuth other than the moving object, and a weighting coefficient adapted to a radio wave environment is generated. This can reduce the time to convergence.
  • FIG. 3 is a diagram showing the configuration and operation of one embodiment of the position estimator 601.
  • the position estimator 600 receives the demodulated received signals output from the despreaders 301 to 3ON, and estimates the current moving speed of the terminal station.
  • the position estimator 61 By providing the position estimator 61 with the speed inserters 61 1 to 61 N, it is possible to estimate the moving speed of the moving object, so that the moving object performs intermittent communication. However, adaptive beam control according to the position of the terminal station can be performed, maximizing the signal-to-noise-interference ratio for the target terminal station, and interfering with other terminal stations. Can be minimized.
  • the speed estimators 61 1 to 61 N have the corresponding despreaders 30:! Received signals from ⁇ 30N are input, and each speed estimator 61! In ⁇ 61N, the moving speed of the terminal station is calculated based on the amount of phase change of the pilot signal 660 from the reference value.
  • the signals output from the speed estimators 61 1 to 61 N are input to the corresponding speed memories 62 1 to 62 N and the position estimator 64.
  • the arrival direction of the received signal is calculated based on the eigenvalue obtained by the correlation processing between the received signals received from N and demodulated in the despreaders 301 to 30N.
  • the position estimator 640 receives the signals output from the velocity estimators 61 1 to 61 N, the velocity memory 62 1 to 62 N and the azimuth memory 63 0, The future movement position is estimated from the speed change and the direction change.
  • the phase of the bit of a certain signal at a certain time t (0) is ⁇ (0)
  • the phase at t (1) is 0 (1)
  • the change amount ⁇ 0 is calculated.
  • ⁇ ⁇ (1) ⁇ (0).
  • the velocity V is calculated by the following equation.
  • V f ne ⁇
  • At is selected according to the assumed moving speed of the terminal station.
  • the shortest code modulation is selected from one chip, one slot, one frame, or the like. This selection may be made in advance by selecting one type or by switching according to the change in the moving speed of the moving object.
  • the estimated speed value calculated by the speed estimator 61 1 to 61 N for each received signal from each antenna element 101 to 10 N It is averaged in the predictor 640.
  • the averaging process may be a simple averaging or a weighted averaging performed by weighting the received signal strength of the antenna.
  • the azimuth storage unit 630 calculates the direction of arrival of the signal by performing correlation processing (eigenvalue analysis of correlation matrix, so-called MUSIC method, etc.) between signals received from a plurality of antenna elements 101 to 10N. Is stored. The calculated azimuth and the history of the stored azimuth are input to the position estimator 640. In the position estimator 640, the amount of change in the speed estimation value within a predetermined time ( ⁇ t) is calculated. For the acceleration, the moving direction of the terminal station is calculated from the positive / negative velocities of the speed and the direction, and the moving position of the terminal station is estimated using three types of parameters: acceleration, speed, and moving direction.
  • correlation processing eigenvalue analysis of correlation matrix, so-called MUSIC method, etc.
  • a correction coefficient for example, the difference between the current azimuth and the estimated azimuth ⁇ 0 and multiply by exp (- ⁇ d)
  • exp (- ⁇ d) if the other terminal station other than the target terminal station is a strong interference source, the beam formed at the current time
  • the pattern is combined by applying a constraint so that a new null is formed at the estimated position of movement of the terminal station, which is a strong interference source, and has directivity to the target terminal station. Calculate the weighting factor.
  • the mobile communication device of the present invention since the moving position of the terminal station is estimated, communication in which communication from the mobile unit such as packet communication occurs intermittently, such as packet communication, is performed. Even if it is performed, it is possible to always form a null in the interference direction and form an adaptive beam having directivity for the target terminal station. Further, the mobile communication device of the present embodiment may be provided with a weight corrector that corrects the weight using the estimated value of the moving speed and the moving direction of the mobile object. By providing such a weight corrector, adaptive control that can converge in a short period of time even when the terminal station is moving and intermittent communication such as bucket communication is performed. It becomes possible. Next, another embodiment of the mobile communication device of the present invention will be described.
  • the position estimator 600 estimates a moving speed based on a change amount of a pilot signal output from the beam combiner 401.
  • Speed estimator 61 Equipped with! ⁇ 61N.
  • FIG. 4 is a diagram showing the configuration and operation of the position estimator of the mobile communication device of the present invention.
  • the position estimator of the mobile communication device shown in FIG. 4 is different from that shown in FIG. 3 in that a distance estimator 65 is provided.
  • the distance predictor 650 is output from the azimuth storage unit 630, and is calculated by the estimated position and the other base station transmitted from the host device 900 connected to the plurality of base stations. Using the estimated azimuth, the estimated distance from the base station is calculated based on triangulation.
  • the estimated distance calculated by the distance predictor 640 is output to the position predictor 640 and used for position prediction.
  • the distance information of the terminal station from the base station is calculated using the triangulation method from the azimuth calculation results from multiple base stations, and the movement of the base station can be predicted not only from the azimuth but also from the distance.
  • the distance from the base station to the terminal station is clear. For this reason, transmission power can be controlled according to the distance from the base station to the terminal station.
  • FIG. 5 is a diagram showing the configuration and operation of the mobile communication device of the present invention.
  • the mobile communication device shown in FIG. 5 differs from the mobile communication device shown in FIG. 2 in that a transmission power controller 901 is provided.
  • the transmission power controller 901 inputs the estimated distance between the terminal station and the base station output from the position estimator 601 and increases or decreases the transmission power for the terminal station. Also, by transmitting transmission power control information to the terminal station, it is possible to control the transmission power of the terminal station. In addition to controlling the transmission power of the base station, the transmission power of the terminal station can also be controlled, so that communication can be performed with optimal power and interference with other terminal stations can be reduced. . Potential for industrial use
  • the mobile communication device of the present invention even in mobile communication where communication from the mobile such as bucket communication occurs intermittently, adaptation is possible. By directing the beam directivity of the active antenna to the terminal station, always excellent communication quality can be ensured.

Description

明細書 移動体通信装置 技術分野
本発明は移動体通信装置に関するものであり、 更に詳細には移動体通 信において、 特にバケツ ト通信等の移動体からの通信が断続的に発生す るような移動体通信においても、 優れた通信品質を確保し得る移動体通 信装置に関するものである。 背景技術
一般的な移動無線通信技術においては、 基地局が自局を中心としたあ るエリアで通信が可能な無線セル （又はセルという） を形成し、 複数の 移動端末を収容する無線アクセスシステムを実^している。 隣接セルと の間では、周波数や拡散コードが異なるようにして、周波数を再利用し、 システム全体の通信容量増大を図っている。
従来の移動体通信においてァダプティブアンテナを適用した無線通 信システムの一例としては特開平 7-87011号公報に開示されている。 該 公報に開示された無線通信システムのアンテナ装置における基地局が 放射するビームのパターンを図 1に示す。 図 1に示すように予め定めら れた角度的に狭いビームを指向性制御により任意の方位に形成するこ とにより、 全方位をカバーしている。 該公報に開示された無線通信シス テムは、 通信を行っている移動体 （以下、 本明細書において 「端末局」 ともいう） が移動するにつれて生じる受信電力強度の変化を調査し、 指 向性制御により端末局の移動に対応するものである。
また、 特開 2000-22618号公報には、 無線アクセスシステムにおいて 基地局が割り出した移動端末の位置情報からアンテナの方向おょぴビ ーム角度を変化させ、 各無線リンク間の干渉を最小限にでき、 基地局の セルに収容でき移動端末数を増大できる基地局が開示されている。 これ ら、 前記特開平 7-87011号公報及ぴ特開 2000-22618号公報に開示され たシステムは、 何れも位置を予測し、 ビーム方向及ぴビーム幅を制御す るものであるが、 予め定められたビーム特性のビームを選択する方式で あり、 電波環境に適応して所定の干渉信号方向にヌルを形成する等とい うビーム特性をァダプティブに制御する方式ではない。 発明の開示
本発明の目的は、 移動体通信において、 特にバケツ ト通信等の移動体 からの通信が断続的に発生するような移動体通信においても、 ァダプテ ィプアンテナによるビーム指向性を移動体に向けることにより優れた 通信品質を確保し得る移動体通信装置を提供することにある。
前記課題を解決する本出願の第 1の発明は、 複数のアンテナ素子を備 え、 各アンテナ素子への重み付けを制御するこ'とにより電波環境に適応 したビームを放射し得るァダプティブアンテナ、 移動体の位置を推定す る位置推定器、 前記複数のアンテナ素子から受信された前記移動体から の受信信号に重み付けを行いビームを合成するビーム合成器、 及ぴ前記 位置推定器により推定された前記移動体の推定位置に基づき、 初期ゥェ ィ トを前記移動体以外の方位にヌルを形成するウェイ トとして与える、 電波環境に適応する重み付け係数を補正する重み付け係数発生器を備 え、 収束までの時間を短縮し得ることを特徴とする移動体通信装置であ る。
かかる構成とするこどにより、 位置推定器により推定された移動体の 推定位置に基づき、 初期ウェイ トを移動体以外の方位にヌルを形成する ウェイ トとして与え、 電波環境に適応する重み付け係数を補正し得るの で、 バケツ ト通信等の移動体からの通信が断続的に発生するような移動 体通信においても、 ァダプティブアンテナによるビーム指向性は通信対 象の移動体に向け、 干渉源となる他の移動体へはヌルを形成することに より優れた通信品質が確保される。
また、本出願の第 2の発明は、第 1の発明の移動体通信装置において、 前記位置推定器が、 複数のアンテナ素子から受信された前記移動体から の受信信号を入力し、 予め定められたパイ口ット信号成分の基準値から の位相変化量により前記移動体の移動速度を推定する速度推定器を備 えたことを特徴とする。
かかる構成とすることにより、 移動体の移動速度が推定できるので、 断続的な通信を行っている場合であっても端末局の位置に合わせたァ ダプティブビーム制御が可能となり、 対象とする端末局に対しては信号 対雑音 ·干渉比を最大化することができ、 他の端末局に対しては干渉を 最小化することが可能となる。
また、本出願の第 3の発明は、第 1の発明の移動体通信装置において、 前記位置推定器が、 前記ビーム合成器から出力されるパイ口ット信号の 変化量に基づき移動速度を推定する速度推定 を備えたことを特徴と する。
かかる構成とすることにより、 移動体の移動速度が推定できるので、 断続的な通信を行つている場合であっても端末局の位置に合わせたァ ダブティブビーム制御が可能となり、 対象とする端末局に対しては信号 対雑音 ·干渉比を最大化することができ、 他の端末局に対しては干渉を 最小化することが可能となる。 また、 本出願の第 4の発明は、 第 1〜第 3のいずれかの発明の移動体 通信装置において、 前記移動体の移動速度及び移動方向の推定値を用い てウェイ トを補正するウェイ ト補正器を備えたことを特徴とする。
かかる構成とすることにより、 端末局の移動への対応、 及び端末局が バケツ ト通信等の断続的な通信を行っている場合であっても、 短時間で 収束可能なァダプティブ制御が可能である。
また、 本出願の第 5の発明は、 前記位置推定器が距離予測器を備えた 第 1〜第 4のいずれか 1項に記載の移動体通信装置と、 予測距離に応じ て送信電力を制御する送信電力制御器と、 予測距離を移動体に伝達し、 その予測距離に応じて移動体の送信電力を制御する移動体に設置され た送信電力制御器を有することを特徴とする移動体通信システムであ る。
• かかる構成とすることにより、 基地局と移動局との間の無線リンクの 初期確立時から送信電力を適切に設定することが可能となり、 最適な送 信電力に制御するまでの時間を短縮することができ、 高速な移動体に対 しても、 最適な通信環境を提供可能である。 図面の簡単な説明
図 1は、 従来例に開示された無線通信システムのアンテナ装置におけ る基地局が放射するビームのパターンを示す図である。
図 2は、 本発明の移動体通信装置の構成及ぴ¾ '装置の動作を示す図で ある。
図 3は、 本発明の移動体通信装置の位置推定器の構成及び動作を示す 図である。
図 4は、 本発明の移動体通信装置の位置推定器の構成及び動作を示す 図である。
図 5は、 本発明の移動体通信装置の構成及び動作を示す図である。 発明を実施するための最良の形態
以下に、 本発明の実施の形態の移動体通信装置について、 図面を参照 して説明する。
図 2は、 本発明の一実施の形態の移動体通信装置の構成及び該装置の 動作を示す図である。 図 2に示すように、 本実施の形態の移動体通信装 置は、 複数のアンテナ素子 1 0 1〜 1 O Nを備え、 各アンテナ素子 1 0 1〜 1 0 Nへの重み付けを制御することにより電波環境に適応したビ ームを放射し得るァダプティブアンテナ、 移動体の位置を推定する位置 推定器 6 0 1、 前記複数のアンテナ素子 1 0 1〜 1 0 Nから受信された 移動体からの受信信号に重み付けを行いビームを合成するビーム合成 器 4 0 1、 及び前記位置推定器 6 0 1により推定された前記移動体の推 定位置に基づき、 初期ウェイ トを前記移動体以外の方位にヌルを形成す るウェイ トとして与える、 電波環境に適応する重み付け係数を補正する 重み付け係数発生器 5 0 1を備えている。
また、 図 2に示す移動体通信装置は、 移動体からの受信信号を所定の 周波数の信号に変換する送受信器 2 0 1〜2 0 N、 該所定の周波数の信 号に変換された受信信号を復調する逆拡散器 3 0 1〜 3 O Nを備えて いる。 そして、 複数のアンテナ素子 1 0 1〜 1 0 Nにより受信された受 信信号は、 それぞれ対応する送受信器 2 0 1〜2 O Nを経由し、 それぞ れ対応する逆拡散器 3 0 1〜 3 0 Nに入力する。
逆拡散器 3 0 1〜 3 0 Nにおいて復調された受信信号は、 ビーム合成 器 4 0 1、 重み付け係数発生器 5 0 1及び位置推定器 6 0 1に入力され る。
前記ビーム合成器 4 0 1においては、 前記重み付け係数発生器 5 0 1 から出力される重み付け係数に従い、 各アンテナ素子 1 0 1〜 1 O Nで 受信され、 前記逆拡散器 3 0 1〜3 0 Nにおいて復調された受信信号を 重み付け合成し、所望の受信ァダプティブ · ビームパターンを合成する。 また、 前記重み付け係数発生器 5 0 1は、 前記逆拡散器 3 0 1〜 3 0 Nにおいて復調された受信信号、 前記ビーム合成器 4 0 1から出力され たビーム、 基準信号 7 0 1、 位置推定器 6 0 1から出力された推定位置 を入力し、 前記基準信号 7 0 1とビーム合成器 4 0 1から出力されたビ ームとの誤差信号を算出し、 前記逆拡散器 3 0 1〜3 0 Nから出力され る復調された受信信号を掛け合わせることにより、 重み付け係数を算出 する。 このよ うにして得られた重み付け係数に、 更に推定位置に応じた 補正を掛け合わせることにより、 ビーム合成器に対して出力する、 初期 ウェイ トを前記移動体以外の方位にヌルを形成するウェイ トとして与 え、 電波環境に適応する重み付け係数を発生する。 それにより、 収束ま での時間が短縮し得る。
次に、 前記位置推定器 6 0 1の一実施例について図面を参照して説明 する。 図 3は、 前記位置推定器 6 0 1の一実施例の構成及び動作を示す 図である。
図 3に示すように、 前記位置推定器 6 0 1は、 前記逆拡散器 3 0 1〜 3 O Nから出力された復調された受信信号を入力し、 端末局の現在の移 動速度を推定する速度推定器 6 1 1〜6 1 N、 該速度推定器から出力さ れた推定速度を入力し端末局の過去の移動速度を記憶する速度記憶器 6 2 1〜 6 2 N、 前記逆拡散器 3 0 1〜 3 0 Nから出力された復調され た受信信号を入力し、 端末局の方位を算出し、 現在及び過去の端末局の 方位を記憶する方位記憶器 6 3 0、 及び前記速度推定器 6 1 1〜 6 1 N、 前記速度記憶器 6 2 1〜 6 2 N及ぴ前記方位記憶器 6 3 0から出力さ れた信号を入力する位置予測器 6 4 0から構成される。
前記位置推定器 6 0 1が前記速度插定器 6 1 1〜 6 1 Nを備えるこ とにより、 移動体の移動速度が推定できるので、 移動体が断続的な通信 を行っている場合であっても、 端末局の位置に合わせたァダプティブビ ーム制御が可能となり、 対象とする端末局に対しては信号対雑音 ·干渉 比を最大化することができ、 他の端末局に対しては干渉を最小化するこ とが可能となる。
前記速度推定器 6 1 1〜6 1 Nには、 それぞれ対応する逆拡散器 3 0 ：！〜 3 0 Nからの受信信号が入力され、 それぞれの速度推定器 6 1 ：！〜 6 1 Nにおいては、 各々パイ口ッ ト信号 6 6 0の基準値からの位相変化 量に基づき端末局の移動速度が算出される。 前記速度推定器 6 1 1〜6 1 Nから出力される信号は、 各々に対応する速度記憶器 6 2 1〜 6 2 N 及ぴ位置予測器 6 4 0に入力される。
前記方位記憶器 6 3 0においては、 複数のアンテナ素子 1 0 1〜 1 0 W
Nから受信され前記逆拡散器 3 0 1〜 3 0 Nにおいて復調された受信 信号間の相関処理による固有値に基づき受信信号の到来方位を算出す る。
前記位置予測器 6 4 0は、 前記速度推定器 6 1 1〜 6 1 N、 前記速度 記憶器 6 2 1〜 6 2 N及ぴ前記方位記憶器 6 3 0から出力された信号 を入力し、 速度の変化量及び方位の変化量より、 将来の移動位置を推定 する。
次に、 図 3に示す位置推定器 6 0 1の動作について説明する。
端末局が移動している場合には、 該移動体から放射される電波がドッ ブラー効果を受けることがよく知られている。 従って、 複数のアンテナ 素子 1 0 1〜 1 0 Nからの受信信号には、 このドップラー効果による位 相の変化分が加算されており、 このドップラー量を抽出することにより 前記端末局の移動速度の推定が可能となる。 .
すなわち、 ある時刻 t (0) 時のあるパイ口 ^'ト信号のビットの位相 を Θ ( 0)、 t ( 1 ) 時の位相を 0 ( 1 )、 以下同様とし、 2つの時刻間 における位相変化量 Δ 0を算出する。 t ( 0 ) 〜 t ( 1 ) における例で は、 Δ θ = θ ( 1 ) - Θ (0) となる。 ドップラー周波数と角速度との 関係及びドップラー周波数と前記端末局の移動速度との関^より、 速度 Vは以下の式により算出される。
V= f ネ λ
(式中、 λ ：波長、 ί ： ドップラー周波数、 ί = (Δ Θ / Δ ΐ ) / 2 π、 厶 t = t ( 1 ) 一 t ( 0))
ここで、 A tは、 想定する端末局の移動速度によって選択される。 例 えば CDMA方式を用いている場合は、 最短コード変調の 1チップ間、 1スロッ ト間又は 1フレーム間等から選択される。 この選択は、 予め 1 種類を選択しても、 又は移動体の移動速度の変化に応じて切り替えても よレ、'。 このようにして、 各アンテナ素子 1 0 1〜 1 0 Nからの受信信号 毎に速度推定器 6 1 1〜6 1 Nにおいて算出された推定速度値は、 位置 予測器 6 4 0において平均化される。 なお、 平均化処理は、 単純な加算 平均であっても、 アンテナの受信信号強度による重み付けを行った重み 付け平均であってもよい。
一方、 方位記憶器 6 3 0においては、 複数のアンテナ素子 1 0 1〜 1 0 Nからの受信信号間の相関処理 （相関行列の固有値解析、 いわゆる M U S I C方等） により、 信号の到来方位が算出され記憶される。 算出さ れた方位及び記憶された方位の履歴は、 位置予測器 6 4 0に入力される 前記位置予測器 6 4 0においては、 所定時間 （Δ t ) 内での速度推定 値の変化量より加速度が、 速度の正負及び方位の履歴より端末局の移動 方向が算出され、 加速度、 速度及び移動方向の 3種類のパラメータを用 い、 端末局の移動位置の推定が行われる。 この推定された端末局の移動 位置 （方位） に指向性を向けるために、 現時点で生成されているビーム 合成用の重み付け係数に、 補正係数 （例えば、 現在の方位及び推定方位 の差を Δ 0 dとし、 e x p ( - Δ Θ d ) を乗算チる。 また'、 対象とする 端末局以外の他の端末局が強大な干渉源となっている場合は、 現時点に おいて形成されているビームパターンはその強大な干渉源となる端末 局の移動推定位置に新たなヌルが形成されるように、 かつ対象の端末局 に対しては指向性を有するように、 拘束条件を付与してビーム合成用重 み付け係数を算出する。
このような場合では、 上述したように e X p ( - Δ Θ d ) を乗算する だけではヌル点も移動していまうため、 最適な重み付け係数とはならな い。 なお、 このような拘束条件を付与する重み付け係数の算出方法は既 に多くの文献において公知の事実である。
上述したように、 本発明の移動体通信装置においては、 端末局の移動 位置が推定されるので、 該端末局がパケッ ト通信等の移動体からの通信 が断続的に発生するような通信が行われている場合であっても、 常に千 渉方位に対してはヌルを形成し、 対象とする端末局に対しては指向性を 有するァダプティブビームを形成することが可能となる。 また、 本実施の形態.の移動体通信装置には、 移動体の移動速度及ぴ移 動方向の推定値を用いてウェイ トを捕正するウェイ ト補正器を備えて いてもよい。 かかるウェイ ト補正器を備えることにより、 端末局の移動 への対応、 及び端末局がバケツト通信等の断続的な通信を行っている場 合であっても、 短時間で収束可能なァダプティプ制御が可能となる。 次に、 本発明の移動体通信装置の他の実施の形態について説明する。 本発明の移動体通信装置の他の実施の形態は、 前記位置推定器 6 0 1 は、 前記ビーム合成器 4 0 1から出力されるパイ口ット信号の変化量に 基づき移動速度を推定する速度推定器 6 1 ：!〜 6 1 Nを備えている。 このようになされることによつても、 端末局の移動速度が推定でき、 バケツ ト通信等の断続的な通信を行っている場合であっても、 端末局の 位置に合わせたァダプティブビーム制御が可能となり、 対象とする端末 局に対しては信号対雑音 ·干渉比を最大化することができ、 対象とする 端末局以外の他の端末局に対しては干渉を最小ィ'匕することができる。 また、 本発明の移動体通信装置の他の実施の形態について図 4を用い て説明する。
図 4は、 本発明の移動体通信装置の位置推定器の構成及び動作を示す 図である。 図 4に示す移動体通信装置の位置推定器においては、 図 3に 示すものに対して距離予測器 6 5 0を備えている点において相違する。 該距離予測器 6 5 0は、 前記方位記憶器 6 3 0から出力される、 推定方 位、 及び複数の基地局に接続された上位装置 9 0 0から伝送された他の 基地局で算出された推定方位を用いて、 三角測量法に基づいて基地局か らの推定距離を算出する。 該距離予測器 6 5 0において算出された推定 距離は位置予測器 6 4 0に出力され、 位置予測に供される。
このようにすることにより、 複数の基地局による方位算出結果より、 三角測量法を用いて端末局の基地局からの距離情報が算出され、 基地局 の移動予測が方位だけでなく距離からも可能となり、 より精度の高い端 末局の位置予測が可能となる。 また、 基地局から端末局までの距離が明 確になるため、 基地局から端末局までの距離に応じて送信電力を制御す ることが可能となる。
本発明の移動体通信装置の他の実施の形態について図面を参照して 説明する。
図 5は、 本発明の移動体通信装置の構成及び動作を示す図である。 図 5に示す移動体通信装置においては、 図 2に示すものに対して送信電力 制御器 9 0 1を備えている点において相違する。 前記送信電力制御器 9 0 1は、 位置推定器 6 0 1から出力される端末局と基地局との間の推定 距離を入力し、 該端末局に対する送信電力の増減を行なう。 また、 送信 電力制御情報を端末局に送出することにより、 端末局の送信電力を制御 することも可能である。 基地局の送信電力を制御することに加え、 端末 局の送信電力も制御することができるので、 最適な電力で通信を行なう ことができ、 他の端末局に対する干渉を軽減することが可能となる。 産業 の利用の可能性
以上説明したように、 本癸明の移動体通信装置によれば、 移動体通信 において、 特にバケツ ト通信等の移動体からの通信が断続的に発生する ような移動体通信においても、 ァダプティブアンテナによるビーム指向 性を端末局に向けることにより、 常に優れた通信品質を確保し得る。

Claims

請求の範囲
1 . 複数のアンテナ素子を備え、 各アンテナ素子への重み付けを制御 することにより電波環境に適応したビームを放射し得るァダプティブ 移動体の位置を推定する位置推定器、
前記複数のァンテナ素子から受信された前記移動体からの受信信号 に重み付けを行いビームを合成するビーム合成器、 及び
前記位置推定器により推定された前記移動体の推定位置に基づき、 初 期ウェイ トを前記移動体以外の方位にヌルを形成するウェイ トとして 与える、 電波環境に適応する重み付け係数を補正する重み付け係数発生 器を備え、 収束までの時間を短縮し得る移動体通信装置。
2 . 前記位置推定器が、 複数のアンテナ素子から受信された前移動体 からの受信信号を入力し、 予め定められたパイ 'ット信号成分の基準値 からの位相変化 4により前記移動体の移動速度を推定する速度推定器 を備えた、 請求項 1に記載の移動体通信装置。
3 . 前記位置推定器が、 前記ビーム合成器から出力されるパイロッ ト 信号の変化量に基づき移動速度を推定する速度推定器を備えた、 請求項
1に記載の移動体通信装置。
4 . 前記移動体の移動速度及び移動方向の推定値を用いてゥ イ トを 補正するウェイ ト補正器を備えた、 請求項 1に記載の移動体通信装置。
5 . 前記移動体の移動速度及ぴ移動方向の推定値を用いてウェイ トを 補正するウェイ ト補正器を備えた、 請求項 2に記載の移動体通信装置。
6 . 前記移動体の移動速度及び移動方向の推定値を用いてウェイ トを 補正するウェイ ト補正器を備えた、 請求項 3に記載の移動体通信装置。
7 . 前記位置推定器が距離予測器を備えた請求項 1に記載の移動体通 信装置と、 予測距離に応じて送信電力を制御する送信電力制御器と、 予 測距離を移動体に伝達し、 その予測距離に応じて移動体の送信電力を制 御する移動体に設置された送信電力制御器を有する移動体通信システ ム。
8 . 前記位置推定器が距離予測器を備えた請求項 2に記載の移動体通 信装置と、 予測距離に応じて送信電力を制御する送信電力制御器と、 予 測距離を移動体に伝達し、 その予測距離に応じて移動体の送信電力を制 御する移動体に設置された送信電力制御器を有する移動体通信システ ム。
9 . 前記位置推定器が距離予測器を備えた請求項 3に記載の移動体通 信装置と、 予測距離に応じて送信電力を制御する送信電力制御器と、 予 測距離を移動体に伝達し、 その予測距離に応じて移動体の送信電力を制 御する移動体に設置された送信電力制御器を有する移動体通信システ ム。
1 0 . 前記位置推定器が距離予測器を備えた請求項 4に記載の移動体 通信装置と、 予測距離に応じて送信電力を制御'する送信電力制御器と、 予測 離を移動体に伝達し、 その予測距離に応じて移動体の送信電力を 制御する移動体に設置された送信電力制御器を有する移動体通信シス テム。
1 1 . 前記位置推定器が距離予測器を備えた請求項 5に記載の移動体 通信装置と、 予測距離に応じて送信電力を制御する送信電力制御器と、 予測距離を移動体に伝達し、 その予測距離に応じて移動体の送信電力を 制御する移動体に設置された送信電力制御器を有する移動体通信シス テム。
1 2 . 前記位置推定器が距離予測器を備えた請求項 6に記載の移動体 通信装置と、 予測距離に応じて送信電力を制御する送信電力制御器と、 予測距離を移動体に伝達し、 その予測距離に応じて移動体の送信電力を 制御する移動体に設置された送信電力制御器を有する移動体通信シス テム。
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