JP3585701B2 - セルラ移動通信システム無線基地局 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はセルラ移動通信システム無線基地局（以下、無線基地局と略す）に関し、特に、各セクタを指向するアンテナ素子で受信した受信信号を周波数変換した時の位相のずれを補正する位相補償に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車・携帯電話サービスをはじめとする各種移動通信サービスは、ここ数年、わが国だけでなく世界的にも目覚ましい発展を遂げている。移動通信の中でもセルラ方式による自動車・携帯電話サービスの発展は特に目覚ましい。
【０００３】
セルラ方式による移動通信システムとは、各無線基地局のサービスゾーンである多数のセルでサービスエリアを覆う移動通信システムである。アンテナ素子の指向方向以外へのセルへ干渉を与えることが少なく、また、指向方向以外の移動局から到来する干渉波を除去するために、各セルを、複数、例えば、６個のセクタに分割して、各セクタを指向する複数のアンテナ素子でそのセクタ内に位置する移動局からの信号を受信している。
【０００４】
各セクタを指向する複数のアンテナ素子で受信した受信信号は、ＬＮＡ（Ｌｏｗ Ｎｏｉｓｅ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）で低雑音増幅して、ＡＧＣ回路を含むヘテロダイン構成された受信部により、ディジタルなベースバンドの直交するＩ，Ｑ信号を生成（以下、受信信号をベースバンドに変換するまでの非線形素子で構成された回路を受信機と呼ぶ）して、ビームフォーマにより振幅ウェイト、位相回転を与えて合成することによって、所望のシャープなビームパターンに成形して、利得向上を図っている。
【０００５】
このようにセルラ移動通信システムの無線基地局にディジタル信号処理によるマルチビームアンテナ、アダプティブアレーアンテナを適用すると、等価的にビームパターンをシャープにすることによる利得向上と、エリア内の干渉を低減する働きによって、１つのセルに収容できるユーザの数を比較的簡単に増大することができるものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のディジタル信号処理によるビーム成形は、セルラ移動通信システムの無線基地局用としては未だ研究段階にあり、理想的な環境（各アンテナ素子の受信信号の受信機の出力（以下、アンテナブランチと呼ぶ）間の位相偏差が無い場合）を想定した計算機シミュレーションが殆どである。
【０００７】
マルチビームアンテナ成形の場合では、アンテナブランチ間に位相偏差が無い場合を想定して複数のアンテナブランチの出力をビーム成形するために、ＬＮＡ、ミキサなどの非線形素子、製作誤差、経年変化、温度特性などによるアンテナブランチ間に位相偏差がある場合には所望のビームパターンが得られず、特性の劣化を招くという問題があった。
【０００８】
また、アダプティブアレーアンテナ成形の場合は、各アンテナブランチ間に位相偏差がある場合にも、それを含めて振幅、位相を制御するため問題としないことも考えられるが、位相偏差とアダプティブ処理の振幅、位相の制御量を分離しておくことは送信時に受信時の制御量から送信ビーム成形を行う場合には必要条件となるが、従来、この制御量を分離することができなかった。
【０００９】
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、セクタ内の特定ユーザ信号を用いて受信機の非線形素子などによる位相偏差をディジタル領域のビーム成形の前段階で補償し、効率の良いビーム成形を行うセルラ移動通信システム無線基地局を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
図１は、本発明の第１原理図である。
図２は、セクタを示す図である。
【００１１】
図２において、無線基地局は、中心に位置しており、一定の範囲のセル内に位置する移動局を制御する。セルは、複数個（例えば、６個）のセクタに分割され、各セクタを指向するアンテナ素子２−ｋ（ｋ＝１〜ｎ）が配置されている。
【００１２】
いずれのセクタについても同じことが言えるので、図２中の斜線で示すセクタについて説明する。このセクタに指向性を有する複数のアンテナ素子２−ｋ（ｋ＝１〜ｎ）が、Ｙ軸に平行に配置されている。
【００１３】
本発明は、各アンテナ素子２−ｋ毎に設けられ、同じセクタを指向するアンテナ素子２−ｋで受信した信号から所望の周波数成分を抽出し、所定の帯域に周波数変換をする受信機４−ｋと、複数の受信機４−ｋの出力信号に基づいて、所望のビームパターンに成形するビームフォーマ６と、同じセクタを指向する複数のアンテナ素子２−ｋのうち、基準となるアンテナ素子を第１アンテナ素子２−１、該第１アンテナ素子２−１で受信した信号から周波数変換をする受信機を第１受信機４−１、第１アンテナ素子と異なる任意のアンテナ素子２−ｊ（ｊ＝２〜ｎ）を第２アンテナ素子２−ｊ、該第２アンテナ素子２−ｊで受信した信号から周波数変換をする受信機４−ｊを第２受信機４−ｊとし、第１及び第２受信機４−１，４−ｊの出力信号を入力して、特定の上り信号の第１及び第２受信機４−１，４−ｊの出力信号を入力して、第１と第２受信機４−１，４−ｊとの出力信号の位相差と、第１と第２受信機４−１，４−ｊとの入力信号の位相差との差分の位相量を示す位相補償量を算出する位相補償量演算手段８−ｊ（ｊ＝２〜ｎ）と、第２受信機４−ｊの出力信号に対して、位相補償量から位相補正をする位相補償手段１０−ｊ（ｊ＝２〜ｎ）とを具備したことを特徴とする。
【００１４】
以上のように発明を構成したので、このセクタのエリア内にいるユーザ数をｍ、セクタに指向するアンテナ素子２−ｋ（ｋ＝１〜ｎ）のエレメント数をｎとすると、受信機４−ｋ（ｋ＝１〜ｎ）のユーザ信号Ｘｋ（ｋ＝１〜ｎ）は、次式（１）のように、複素数で表現される。
【００１５】
Ｘ１＝ｅｘｐ［（−１）^１／２（α_ｉ （ｔ）＋φ_１）］
Ｘ２＝ｅｘｐ［（−１）^１／２（α_ｉ （ｔ）＋Δθ_ｉ２＋ φ_２）］
・
・
Ｘｎ＝ｅｘｐ［（−１）^１／２（α_ｉ （ｔ）＋Δθ_ｉｎ＋ φ_ｎ ）］ ・・・（１）
但し、
α_ｉ （ｔ） ：ｉ（ｉ＝１〜ｋ）番目のユーザ信号の各受信経路における位相
Δθ_ｉｊ：Ｘ１を基準としたとき、アンテナ素子２−ｋの配置とｉ番目のユーザからの到来波角度により決まるＸｊの位相回転
φ_ｊ ：受信機４−ｊの位相偏差を含む位相
（−１）^１／２ ：虚数単位
この信号を用いて、
Ｙｊ＝Ｘｊ・Ｘ^＊ １＝ｅｘｐ［（−１）^１／２（φ_ｊ −φ_１＋Δθ_ｉｊ）］ ・・・（２）
を計算する。
【００１６】
但し、
＊：複素共役
位相補償量演算手段８−ｊは、第１及び第２受信機４−１，４−ｊの出力信号Ｘ１，Ｘｊを入力して、位相補償量ΔΦ＝（φ_ｊ −φ_１ ）を算出する。
【００１７】
位相補償手段１０−ｊは、第２受信機４−ｊの出力信号Ｘｊに対して、次式（３）の位相補償を行う。
Ａｊ＝Ｘｊ・ｅｘｐ（−（−１）^１／２ΔΦ）＝ｅｘｐ［（−１）^１／２（α_ｉ （ｔ）＋φ_１ ＋Δθ_ｉｊ）］…（３）
ところで、
Ｘ１＝Ａ１＝ｅｘｐ［（−１）^１／２（α_ｉ （ｔ）＋φ_１ ） ］ ・・・（４）
よって、位相補償手段１０−ｊの出力信号Ａｊの位相項は、アンテナ配置と各ユーザからの到来波角度によって決まる位相回転項Δθ_ｉｊを除いて、基準としたアンテナ素子２−１の受信経路と同じとなり、位相補償が行われる。
【００１８】
ビームフォーマ６は、この位相補償された信号を元に所望のビームパターンにビームフォーミングする。ビームフォーマ６に入力される信号は、位相補償手段１０−ｊにより位相補償されているので、マルチビームアンテナ成形の場合では、ビームパターンの成形の効率が向上する。
【００１９】
また、位相補償量演算手段８−ｋは、第１及び第２アンテナ素子２−１，２−ｊが指向するセクタ内に位置する移動局からの上り信号の中で、第１アンテナ素子２−１の出力信号と第２アンテナ素子２−ｊの出力信号との位相差を示す位相回転量の平均値が既知の値となる母集団に属する上り信号の第１及び第２受信機４−１，４−ｊの出力であることを示す制御信号を出力する制御手段と、制御信号に基づいて、第１受信機２−１の出力信号と第２受信機２−ｊとの位相差の平均値と、既知の値との差分を位相補償量として算出する平均化手段とを具備して構成してもよい。
【００２０】
式（２）に示すように、第１受信機４−１の出力信号Ｘ１と第２受信機４−ｊの出力信号Ｘｊとの位相差は、（φ_ｊ −φ_１＋Δθ_ｉｊ）となる。制御手段は、Δθ_ｉｊの平均値が既知の値ΔΘ_ｊ となるような母集団に属する上り信号を用いるように、平均化手段を制御する。
【００２１】
平均化手段は、次式（５）で示すＸ１とＸｊの位相差の平均値Ｂｊを算出する。
【００２２】
【数１】

【００２３】
式（５）に示すＢｊは、（φ_ｊ −φ_１＋ΔΘ_ｊ ）に等しくなるものと推定される。そして、位相補償量は、ＢｊからΔΘ_ｊ を減算すると、その出力が、（φ_ｊ −φ_１）となる。位相補償手段１０−ｊにより、Ｘｊの位相（α_ｉ （ｔ）＋Δθ_ｉｊ＋ φ_ｊ ）から（φ_ｊ −φ_１）を引く位相補正をする。これにより、位相補償手段１０−ｊの出力は、式（３）に示すようになって、位相補償される。
【００２４】
図３は、本発明の第２原理図である。
本発明は、図３に示すように、第１位相補償量を入力して、第２受信機４−ｊの出力信号に対して、第１位相補償量に基づいて位相補正をする位相補償手段１２−ｊと、第１受信機４−１の出力信号及び位相補償手段１０−ｊの出力信号を入力して、第１受信機４−１の出力信号と位相補償手段１０−ｊの出力信号との位相差と、第１と第２受信機４−１，４−ｊの入力信号の位相差との差分の位相量を示す第２位相補償量を算出する位相補償量演算手段８−ｊと、第２位相補償量と自身の出力信号とを加算して、第１位相補償量を位相補償手段１０−ｊに出力する加算手段１２−ｊとを具備して構成してもよい。
【００２５】
上記第２位相補償量は、位相補償手段１０−ｊの出力に対して、位相補償しなければならない位相補償量を示している。加算手段１２−ｊにより、位相補償量演算手段８−ｊからの出力である第２位相補償量に現在の位相補償量である自身の出力を加算すると、第２受信機４−ｊに対する全体の第１位相補償量が得られる。
【００２６】
そして、位相補償手段８−ｊは、この第１位相補償量に基づいて、第２受信機４−ｊの出力に対して、位相補償をする。これにより、位相補償手段１０−ｊの出力は、式（３）に等しくなり、ビームフォーマ６には、位相の揃った信号が入力されることになり、マルチビームアンテナ成形の場合では、ビームパターンの成形の効率が向上する。
【００２７】
また、位相補償量演算手段８−ｊは、第１及び第２アンテナ素子が指向するセクタ内に位置する移動局からの上り信号の中で、第１アンテナ素子２−１の出力信号に対する第２アンテナ素子２−ｊの出力信号の位相差を示す位相回転量の平均値が既知の値となる母集団に属する上り信号の第１受信機４−１及び位相補償手段１０−ｊの出力であることを示す制御信号を出力する制御手段と、制御信号に基づいて、第１受信機４−１の出力信号に対する位相補償手段１０−ｊの出力信号の位相差の平均値と既知の値との差分を位相補償量として算出する平均化手段とを具備して構成してもよい。
【００２８】
また、制御手段は、第１及び第２アンテナ素子２−１，２−ｊが指向するセクタと該セクタの特定の隣接セクタとの境界近傍に位置する移動局に対してセクタ間ハンドオーバを行っている上り信号に基づく出力信号であることを示す制御信号を生成し、平均化手段は、既知の値として、セクタ間ハンドオーバを行う対象となる移動局の平均位置及び前記第１と第２アンテナ素子の位置に基づいて予め求められる値を使用してもよい。
【００２９】
一般に、第１アンテナ素子２−１の出力に対する第２アンテナ素子２−ｊの出力の位相回転量は、上り信号を平面波と仮定すると、アンテナ素子２−１，２−ｊの配置方向に対する、上り信号の到来角により求められる。
【００３０】
よって、移動局の母集団の平均の位置とアンテナ素子２−１，２−ｊの位置から、既知の値ΔΘ_ｊ が予め求まる。この既知の値ΔΘ_ｊ を用いて、位相補償量を算出して位相補償を行う。
【００３１】
また、制御手段は、セルラ移動通信システム無線基地局から一定の距離に位置する特定の中心から一定の範囲内に位置する移動局に対して、セル間ハンドオーバを行っている上り信号に基づく出力信号であることを示す制御信号を生成し、平均化手段は、既知の値として、前記特定の中心の位置及び前記第１と第２アンテナ素子の位置に基づいて予め求められる値を使用するようにしてもよい。
【００３２】
また、制御手段は、第１及び第２アンテナ素子２−１，２−ｊが指向する第１セクタの特定の隣接セクタを指向する任意の第３アンテナ素子の出力信号と該第１セクタを指向する任意の第４アンテナ素子の出力信号のレベルの差が閾値以下となる上り信号に基づく出力信号であることを示す制御信号を生成し、平均化手段は、既知の値として、レベルの差が閾値以下となる移動局の平均位置、前記第１と前記第２アンテナ素子の位置、及び該第３と第４アンテナ素子の放射パターンに基づいて予め求められる値を使用するようにしてもよい。
【００３３】
第３及び第４アンテナ素子はそれぞれ特有の放射パターンを形成するので、隣接セクタを指向する任意のアンテナ素子の出力信号と第１セクタを指向する任意のアンテナ素子の出力信号のレベルの差が閾値以下となるものは、隣接セクタとの境界近傍からの上り信号であることが推定される。
【００３４】
よって、この境界近傍の範囲を予め計算などにより求めて、その平均位置及び第１、第２アンテナ素子２−１，２−ｊの位置から位相回転量ΔΘ_ｊ を推定することができる。この位相回転量ΔΘ_ｊ を用いて、位相補償量を算出することができる。
【００３５】
また、制御手段は、第１及び第２アンテナ素子２−１，２−ｊが指向する第１セクタに隣接する２つの隣接セクタをそれぞれ指向する任意の第３及び第４アンテナ素子の出力信号と前記第１セクタを指向する任意の第５アンテナ素子の出力信号とのレベルの差が共に閾値以上である上り信号に基づく出力信号であることを示す制御信号を生成し、平均化手段は、既知の値として、前記レベルの差が共に閾値以上となる移動局の平均位置、第１と第２アンテナ素子２−１，２−ｊの位置、及び該第３と第４、及び第５アンテナ素子の放射パターンに基づいて予め求められる値を使用するようにしてもよい。
【００３６】
このレベルの差が共に閾値以上である上り信号は、セクタの中心方向の近傍付近に位置すると推定されるので、この近傍付近での平均の位置及び第１と第２アンテナ素子２−１，２−ｊの位置から位相回転量ΔΘ_ｊ を推定することができる。この位相回転量ΔΘ_ｊ を用いて、位相補償量を算出することができる。
【００３７】
また、第１及び第２アンテナ素子が指向するセクタ内の既知の位置から信号を送出する信号発生装置を更に具備し、位相補償量演算手段８−ｊは、信号発生装置の既知の位置及び前記第１と第２のアンテナ素子の位置から求められる第１アンテナ素子２−１の出力信号に対する第２アンテナ素子２−ｊの出力信号の位相差に基づいて、信号発生装置からの上り信号を用いて位相補償量又は第２位相補償量を算出するようにしてもよい。
【００３８】
また、第１及び第２アンテナ素子２−１，２−ｊが指向するセクタ内の既知の位置から信号を送出する信号発生装置を更に具備し、位相補償量演算手段は、信号発生装置の既知の位置及び前記第１と第２のアンテナ素子２−１，２−ｊの位置から求められる前記第１アンテナ素子２−１の出力信号と第２アンテナ素子２−ｊの出力信号との位相差に基づき、信号発生装置からの信号の前記第１及び第２受信機の出力信号を用いて位相補償量又は第１位相補償量を算出するようにしてもよい。
【００３９】
また、セルラ移動通信システムが使用する無線帯域と同じ帯域の信号を生成して、信号線に出力する信号発生装置と、信号線からの信号に基づく第１信号を第１受信機４−１に出力する第１出力手段と、信号線からの信号に基づく第２信号を第２受信機４−ｊに出力する第２出力手段とを更に具備し、位相補償量演算手段は、第１信号と前記第２信号との既知の位相差に基づいて、第１信号の第１受信機４−１の出力信号及び第２信号の第２受信機４−ｊの出力信号を用いて前記位相補償量又は第１位相補償量を算出するようにしてもよい。
【００４０】
さらに、第１アンテナ素子２−１の出力信号に基づく第１信号及び第２アンテナ素子２−ｊの出力信号のいずれかを第２受信機４−ｊに出力するスイッチ手段を更に具備し、位相補償演算手段は、第１アンテナ素子２−１の出力信号と第１信号との既知の位相差に基づき、第１受信機４−１の出力信号及び第１信号の第２受信機４−ｊの出力信号を用いて位相補償量又は第１位相補償量を算出するようにしてもよい。
【００４１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
第１実施形態
図４は、本発明の第１実施形態による無線基地局のブロック図ある。
【００４２】
この図に示すように、無線基地局は、例えば、ＴＤＭＡ方式のセルラ移動通信システムであり、同じセクタを指向する複数のアンテナ素子３０−ｋ（ｋ＝１〜ｎ）、アンテナ素子３０−ｋのブランチ毎に受信機３２−ｋ（ｋ＝１〜ｎ）、位相補償量演算回路３４、位相補償回路３６−ｊ（ｊ＝２〜ｎ）、ビームフォーマ３８、ビームセレクタ４０、及び復調回路４２を具備する。
【００４３】
図５は、図４中のアンテナ素子の配置図である。
図６は、リニアアレー座標系を示す図である。
図５及び図６に示すように、セクタの中心方向をＸ軸、水平面におけるＸ軸に直交する軸をＹ軸とした時、アンテナ素子３０−ｋ（ｋ＝１〜ｎ）は、そのセクタを指向するためにＹ軸方向に配置されている。図６中のＺ軸は、右手系をなすように、Ｘ軸及びＹ軸に直交する方向にとっている。
【００４４】
リニアアレーシステムでは、通常アンテナ素子３０−ｋ（ｋ＝１〜ｎ）が等間隔ｄ（例えば、上りの受信信号の波長λに等しい）で配置される。以下、リニアアレー座標系の原点に配置されたアンテナ素子３０−１を基準として説明する。原点と移動局とを結ぶ直線とＸ軸とのなす角ψ、原点と移動局とを結ぶ直線とＺ軸とのなす角ξとする。
【００４５】
受信機３２−ｋ（ｋ＝１〜ｎ）は、アンテナ素子３０−ｋの出力信号から所定の周波数成分を抽出して、ディジタルな直交するベースバンド信号Ｉｋ，Ｑｋを生成するものであり、図示はしないが、ＬＮＡ、及びＡＧＣ回路を含むヘテロダインの受信部とにより構成される。
【００４６】
図７は、図４中の位相補償量演算回路の構成図である。
この図に示すように、位相補償量演算回路３４は、制御回路５０、乗算器５２−ｊ（ｊ＝２〜ｎ）、加算器５４−ｊ（ｊ＝２〜ｎ）、平均化部５６−ｊ（ｊ＝２〜ｎ）を有する。
【００４７】
制御回路５０は、平均化部５６−ｊ（ｊ＝２〜ｎ）において、加算器５４−ｊの出力信号に対して平均値を取る対象を選択するための制御信号ＣＮＴＬを生成する回路であり、平均値を取る対象に応じて回路構成される。
【００４８】
例えば、特定の隣接セクタとセクタ間ハンドオーバを行っているユーザ信号を対象として選択する場合には、制御回路５０は、例えば、１つの受信機３２−ｋの出力信号Ｘｋのパワーと隣接セクタの１つの受信機の出力信号のパワーがセクタ間ハンドオーバを行うレベルに達していることを示す制御信号ＣＮＴＬを生成する回路構成となる。
【００４９】
乗算器５２−ｊ（ｊ＝２〜ｎ）は、受信機３２−１の出力信号Ｘ１の複素共役Ｘ^＊ １（＝（Ｉ１−（−１）^１／２Ｑ１））と受信機３２−ｊの出力信号Ｘｊ（＝（Ｉｊ＋（−１）^１／２Ｑｊ））との乗算をする回路である。
【００５０】
加算器５４−ｊは、乗算器５２−ｊの出力Ｙｊの位相ａｒｇＹｊを求め、この位相ａｒｇＹｊから平均化部５６−ｊで平均値を求める対象となる移動局の平均位置から以下に説明するように予め算出しておいたアンテナ素子３０−１の受信信号に対するアンテナ素子３０−ｊの受信信号の位相回転量の平均値ΔΘ_ｊ を減算するものである。尚、加算器５４−ｊの位置は平均化部５６−ｊの後であってもよい。
【００５１】
図６に示すような座標系において、移動局がＸ軸から角度ψ_ｉ 、Ｚ軸から角度ξ_ｉ に位置するｉ番目のユーザからの上り信号を各アンテナ素子３０−ｊ（ｊ＝２〜ｎ）で受信した場合、上り信号を平面波、アンテナ素子３０−１が原点、アンテナ素子３０−ｊの原点からの距離がｄ（ｊ−１）であると仮定すると、ｉ番目のユーザ信号のアンテナ素子３０−１の受信信号に対するアンテナ素子３０−ｊの受信信号の位相回転量Δθ_ｉｊは、次式（６）に示すようになる。
【００５２】
Δθ_ｉｊ＝（２π／λ）（ｊ−１）ｄｓｉｎψ_ｉ ・ｓｉｎξ_ｉ ・・・（６）
但し
λ：移動局の上り信号の波長
上記平均値ΔΘ_ｊ （ｊ＝２〜ｎ）は、対象となる複数のユーザについての位相回転量Δθ_ｉｊの平均値であり、平均値を求める対象の範囲を特定し、この対象の範囲にいるユーザの平均位置を式（６）に代入して予め計算により求めておいたものである。
【００５３】
平均化部５６−ｊ（ｊ＝２〜ｎ）は、図示はしないが、遅延回路、及び平均化回路を有する。遅延回路は、制御回路５０の制御信号ＣＮＴＬと加算器５４−ｊの出力との同期を取るためのものであり、制御信号ＣＮＴＬの加算器５４−ｊの出力に対する遅れ時間だけ加算器５４−ｊの出力を遅延させるものである。平均化回路は、制御信号ＣＮＴＬが選択の指示（以下、アクティブと呼ぶ）を示す時に、遅延回路の出力に対して時間的な平均値を求めるものである。
【００５４】
図８は、図４中の位相補償回路を示す図である。
位相補償回路３６−ｊは、受信機３２−ｊの出力Ｘｊに対して、位相補償量演算回路３４で算出された位相補正量Δφ_ｊ だけ位相を補正するものであり、図８に示すように、位相補正量Δφ_ｊ からｅｘｐ［−（−１）^１／２Δφ_ｊ ］ を求める演算回路６０、及びＸｊ・ｅｘｐ［−（−１）^１／２Δφ_ｊ ］ を求める乗算器６２を有する。
【００５５】
ビームフォーマ３８は、受信機３２−１の出力Ｘ１（Ａ１）、及び位相補償された位相補償回路３６−ｊ（ｊ＝２〜ｎ）の出力Ａｊに対して、任意の振幅ウェイト、及び位相回転を与えて合成することにより、所望のビームパターンに成形するマルチビームアンテナ若しくはアダプティブアレーアンテナで構成されるディジタル信号処理回路である。
【００５６】
ビームセレクタ４０は、ビームフォーマ３８の複数の出力のうち、所望ユーザ信号のレベルが最も強いビームを選択するものである。復調回路４２は、π／４シフトＱＰＳＫなどの変調信号を復調する回路である。
【００５７】
以下、これらの図を参照しつつ、第１実施形態による無線基地局の動作説明をする。
例えば、図２中の斜線で示されるセクタを指向するユーザの上り信号は、アンテナ素子３０−ｋ（ｋ＝１〜ｎ）で受信されて、受信信号が受信機３２−ｋに送られる。受信機３２−ｋは、ＬＮＡで低雑音増幅、ＡＧＣで振幅等価、ヘテロダインの受信部によって、直交するディジタル信号Ｉｋ，Ｑｋに変換する。
【００５８】
ここで、ユーザ信号の受信機３２−ｋの出力Ｘｋは、次式（７）で表される。
Ｘｋ＝ｅｘｐ［（−１）^１／２（α_ｉ （ｔ）＋（ｋ−１）Δθ_ｉ ＋ φ_ｋ ）］ ・・・（７）
但し、
α_ｉ （ｔ） ：ｉ番目ユーザ信号の各受信経路における位相
Δθ_ｉ ：Ｘ１を基準としたとき、アンテナ素子間隔ｄとｉ番目のユーザからの到来角度により決まる位相回転。
【００５９】
φ_ｋ ：受信機３２−ｋの位相偏差を含む位相
ここで、振幅偏差はＡＧＣで補償されているため振幅は一定としている。
受信機３２−１の出力Ｘ１は、ビームフォーマ３８に入力され、出力Ｘ１の複素共役Ｘ^＊ １は、位相補償量演算回路３４に入力される。受信機３２−ｊ（ｊ＝２〜ｎ）の出力Ｘｊは、位相補償量演算回路３４及び位相補償回路３６−ｊに入力される。
【００６０】
一方、図７中の制御回路５０は、１つの受信機３２−ｋ（ｉ＝１〜ｎ）の出力Ｘｋや隣接セクタを指向する１つのアンテナ素子の受信信号の受信機の出力などを入力して、以下に示す範囲にいる上りのユーザ信号を選択するための制御信号ＣＮＴＬを生成して、平均化部５６−ｊ（ｊ＝２〜ｎ）に出力する。
【００６１】
図９は、選択するユーザを示す図である。
この図に示すように、選択するユーザは、
・右に隣接するセクタとセクタ間ハンドオーバを行っているユーザＨｒ
・左に隣接するセクタとセクタ間ハンドオーバを行っているユーザＨｌ
・右上のエリアにいるセル間ハンドオーバを行っているユーザＳｒ
・左上のエリアにいるセル間ハンドオーバを行っているユーザＳｌ
・セクタの中で上記ユーザＨｒ，Ｈｌ，Ｓｒ，Ｓｌを除くユーザＣ
である。
【００６２】
（ａ） 右に隣接するセクタとセクタ間ハンドオーバを行っているユーザＨｒ
制御回路５０は、例えば、１つの受信機３２−ｋの出力Ｘｋのパワー（例えば、出力Ｘｋを検波したその出力のパワー）と、右に隣接するセクタを指向する１つのアンテナ素子の受信信号の受信機の出力Ｘｒのパワーがセクタ間ハンドオーバを行うレベルに達している時、制御信号ＣＮＴＬをアクティブにし、これら以外の時に、制御信号ＣＮＴＬをインアクティブにして、平均化部５６−ｊ（ｊ＝２〜ｎ）に出力する。
【００６３】
この場合、ユーザＨｒは、平均すると、右に隣接するセクタとの境界方向から信号が到来していることが分かる。すなわち、ユーザ信号は、ψ＝３０°、無線基地局からｌの距離から到来する。
【００６４】
従って、式（６）に示すΔθ_ｉｊを平均化すると、ψ＝３０°、無線基地局からｌの距離に位置するユーザ信号の位相回転量に等しいものと推定される。よって、ΔΘ_ｊ は、この位相回転量を予め計算しておくことにより得ることができる。
【００６５】
図１０は、位相回転量の算出方法を示す図である。
無線基地局は、中心から半径Ｒのエリアをセルとして管理しているので、セクタ間ハンドオーバをしているユーザは、無線基地局からｌ＝Ｒ／√２の距離に平均的に位置するものと推定される。
【００６６】
図１０に示すように、無線基地局のアンテナ素子３０−ｋ（ｋ＝１〜ｎ）の高さをＨとすると、無線基地局からＲ／√２の位置にいるユーザから見たアンテナ素子３０−ｋの仰角αは次式（８）で表される。
【００６７】
α＝ｔａｎ^−１（√２Ｈ／Ｒ） ・・・（８）
よって、図６に示す座標系において、ユーザの位置座標（ψ_ｉ ，ξ_ｉ ）＝（π／６，α＋π／２）となる。これを式（６）に代入することにより、ΔΘ_ｊ が算出される。このΔΘ_ｊ が図７中の加算器５４−ｊの（−）端子に入力されている。
【００６８】
一方、乗算器５２−ｊは、受信機３２−１の複素共役Ｘ^＊ １と受信機３２−ｊの出力Ｘｊとを乗算して、次式（９）で示す乗算器５２−ｊの出力Ｙｊを加算器５４−ｊに出力する。
【００６９】
Ｙｊ＝Ｘｊ・Ｘ^＊ １＝ｅｘｐ［ｊ（φ_ｊ −φ_１＋（ｊ−１）Δθ_ｉ ）］ ・・（９）
加算器５４−ｊは、乗算器５２−ｊの出力Ｙｊの位相ａｒｇＹｊ（−π≦ａｒｇＹｊ≦π）を（＋）端子に入力し、（ｊ−１）Δθ_ｉ の平均値ΔΘ_ｊ を（−）端子に入力して、ａｒｇＹｊ−ΔΘ_ｊ を計算して、平均化部５６−ｊに出力する。
【００７０】
平均化部５６−ｊは、加算器５４−ｊの出力を入力して、遅延回路により、遅延させて、制御信号ＣＮＴＬと同期を取る。平均化回路により、制御信号ＣＮＴＬがアクティブであれば、スタックしておいた加算器５４−ｊの出力に対して時間的な平均値を求めて、図４中の位相補償回路３６−ｊに位相補償量Δφ_ｊ を出力する。
【００７１】
式（９）の位相（φ_ｊ −φ_１＋（ｊ−１）Δθ_ｉ ）の平均値は、（φ_ｊ −φ_１ ＋ΔΘ_ｊ ）であると推定されるので、平均化部５６−ｊの出力Δφ_ｊ は、（φ_ｊ −φ_１ ）に等しくなる。
【００７２】
ここで、−π≦ａｒｇＹｊ−ΔΘ_ｊ ≦πとしているので、図１１（ａ）に示すように、｛ａｒｇＹｊ−ΔΘ_ｊ ｝の集合が連続すれば問題はないが、同図（ｂ）に示すように、πを上限とする第１部分と−πを下限とする第２部分とに離間した集合となる場合は、そのまま平均値を求めると正しい結果が得られないので、平均化部５６−ｊは、同図（ｃ）に示すように、第２部分を２πだけシフトする、もしくは、同図（ｄ）に示すように、第１部分を−２πだけシフトして連続するように調整してから平均値を求める。
【００７３】
位相補償回路３６−ｊは、図８中の演算器６０により、ｅｘｐ［−ｊΔφ_ｊ ］ を求めて、乗算器６２に出力する。乗算器６２は、受信機３２−ｊの出力Ｘｊにｅｘｐ［−ｊΔφ_ｊ ］ を掛け合わせて、次式（１０）に示すＡｊをビームフォーマ３８に出力する。
【００７４】
Ａｊ＝Ｘｊ・ｅｘｐ［−（−１）^１／２Δφ_ｊ ］＝ｅｘｐ［（−１）^１／２（α_ｉ （ｔ）＋φ_１＋（ｊ−１） Δθ_ｉ ）］・・・（１０）
ところで、
Ｘ１＝Ａ１＝ｅｘｐ［（−１）^１／２（α_ｉ （ｔ）＋φ_１ ）］ ・・・（１１）
よって、ｊ番目の受信経路の位相項は、アンテナ配置と各ユーザからの到来波角度により決まる位相回転の項を除いて、基準として１番目の受信経路と同じとなり、位相補償が行われる。
【００７５】
ビームフォーマ３８は、受信機３１−１の出力Ａ１（＝Ｘ１）及び位相補償された出力Ａｊ（ｊ＝２〜ｎ）を入力して、マルチビームアンテナ、又はアダプティブアレーアンテナシステム構成により、ディジタル信号処理を行う。マルチビームアンテナにおいては、入力の位相が補償されているので、ビーム成形の効率が良くなる。
【００７６】
ビームセレクタ４０は、ビームフォーマ３８の複数の出力のうち、所望ユーザ信号のレベルが最も強いビームを選択して、復調回路４２に出力する。復調回路４２は、π／４シフトＱＰＳＫなどの変調信号を復調する。
【００７７】
（ｂ） 左に隣接するセクタとセクタ間ハンドオーバを行っているユーザＨｌ
ユーザＨｌは、平均すると、左に隣接するセクタとの境界方向から信号が到来していることが分かる。すなわち、ユーザ信号は、ψ＝３０°、無線基地局からＲ／√２の距離から到来する。よって、図６に示す座標系において、ユーザの位置座標（ψ_ｉ ，ξ_ｉ ）＝（−π／６，α＋π／２）となる。これを式（６）に代入することにより、平均値ΔΘ_ｊ が得られる。
【００７８】
このΔΘ_ｊ を用いて、（ａ）の場合と同様にして、位相補償量演算回路３４にて、位相補償量Δφ_ｊ を求めて、位相補償回路３６−ｊにて、Ｘｊに対して、Ｘｊ・ｅｘｐ ［−（−１）^１／２ Δφ_ｊ ］ を求めて、ビームフォーマ３８に出力する。
【００７９】
（ｃ） 右上のエリアにいるセル間ハンドオーバを行っているユーザＳｒ
ユーザＳｒは、平均すると、その中心に位置する方向から信号が到来していることが分かる。すなわち、ユーザ信号は、ψ＝３０°、無線基地局からＲの距離から到来する。よって、図１０に示すように、ユーザの位置座標（ψ_ｉ ，ξ_ｉ ）＝（π／６，β＋π／２）（β＝ｔａｎ ^−１（ Ｈ／Ｒ））となる。これを式（６）に代入することにより、平均値ΔΘ_ｊ が得られる。
【００８０】
このΔΘ_ｊ を用いて、（ａ）の場合と同様にして、位相補償量演算回路３４にて、位相補償量Δφ_ｊ を求め、位相補償回路３６−ｊにて、Ｘｊに対して、Ｘｊ・ｅｘｐ ［−ｊ Δφ_ｊ ］ を求めて、ビームフォーマ３８に出力する。
【００８１】
（ｄ） 左上のエリアにいるセル間ハンドオーバを行っているユーザＳｌ
ユーザＳｌは、平均すると、その中心に位置する方向から信号が到来していると推定される。すなわち、ユーザ信号は、ψ＝−３０°、無線基地局からＲの距離から到来しているものと推定される。よって、図１０に示すように、ユーザの位置座標（ψ_ｉ ，ξ_ｉ ）＝（−π／６，β＋π／２）（β＝ｔａｎ ^−１（ Ｈ／Ｒ））となる。これを式（６）に代入することにより、平均値ΔΘ_ｊ が得られる。
【００８２】
このΔΘ_ｊ を用いて、（ａ）の場合と同様にして、位相補償量演算回路３４にて、位相補償量Δφ_ｊ を求め、位相補償回路３６−ｊにて、Ｘｊに対して、Ｘｊ・ｅｘｐ ［−ｊ Δφ_ｊ ］ を求めて、ビームフォーマ３８に出力する。
【００８３】
（ｅ） ユーザＣ
ユーザＣは、平均すると、セクタの中心方向から信号が到来していると推定される。すなわち、ユーザ信号は、ψ＝０°、無線基地局からＲ／√２の距離から到来していると推定される。よって、ユーザの位置座標（ψ_ｉ ，ξ_ｉ ）＝（０，α＋π／２）となる。これを式（６）に代入することにより、平均値ΔΘ_ｊ ＝０が得られる。
【００８４】
このΔΘ_ｊ ＝０を用いて、（ａ）の場合と同様にして、位相補償量演算回路３４にて、位相補償量Δφ_ｊ を求め、位相補償回路３６−ｊにて、Ｘｊに対して、Ｘｊ・ｅｘｐ ［−ｊ Δφ_ｊ ］ を求めて、ビームフォーマ３８に出力する。
【００８５】
以上説明した第１実施形態によれば、位相補償量演算回路３４により位相補償量を算出して、位相補償回路３６−ｊにて、受信機３２−ｊの出力Ｘｊに対して、位相補償をするので、ビームフォーマ３８に位相の揃った信号が入力されて、マルチビームアンテナシステムのビームフォーマでは、ビーム成形の効率が良くなる。また、アダプティブアンテナシステムのビームフォーマの場合は、位相偏差、アダプティブ処理の振幅、位相の制御量を分離することができて、送信時に受信時の位相偏差量から送信ビーム成形を行うことができる。
【００８６】
第２実施形態
図１２は、本発明の第２実施形態による無線基地局のブロック図あり、図４中の要素と同一の機能を有する要素には同一の符号を付してある。
【００８７】
この図に示すように、無線基地局は、例えば、ＴＤＭＡ方式のセルラ移動通信システムであり、同じセクタを指向する複数のアンテナ素子３０−ｋ（ｋ＝１〜ｎ）、受信機３２−ｋ（ｋ＝１〜ｎ）、位相補償量演算回路７０、位相補償回路３６−ｊ（ｊ＝２〜ｎ）、ビームフォーマ３８、ビームセレクタ４０、及び復調回路４２を具備する。
【００８８】
アンテナ素子３０−ｋ、受信機３２−ｋ（ｋ＝１〜ｎ）、位相補償回路３６−ｊ（ｊ＝２〜ｎ）、ビームフォーマ３８、ビームセレクタ４０、及び復調回路４２は、図４中のものと同じであり説明を省略する。
【００８９】
図１３は、図１２中の位相補償量演算回路の構成図であり、図７中の要素と同一の機能を有する要素には同一の符号を付してある。
この図に示すように、位相補償量演算回路７０は、制御回路５０、乗算器５２−ｊ（ｊ＝２〜ｎ）、加算器５４−ｊ（ｊ＝２〜ｎ）、平均化部５６−ｊ（ｊ＝２〜ｎ）、及び加算器７２−ｊ（ｊ＝２〜ｎ）を有する。
【００９０】
制御回路５０は、図７中のものと同一である説明を省略する。乗算器５２−ｊ（ｊ＝２〜ｎ）は、受信機３２−１の出力Ｘ１の複素共役Ｘ^＊ １と位相補償回路５４−ｊの出力Ａｊとの乗算を行うものである。加算器５４−ｊ、及び平均化部５６−ｊ（ｊ＝２〜ｎ）は、図７中のものと同じであり説明を省略する。加算器７２−ｊは、平均化部５６−ｊの出力と自身の出力とを加算するものである。
【００９１】
以下、これらの図を参照しつつ、第２実施形態による無線基地局の動作説明をする。
例えば、図２中の斜線で示されるセクタを指向するユーザの上り信号は、アンテナ素子３０−ｋ（ｋ＝１〜ｎ）で受信されて、受信信号が受信機３２−ｋに送られる。受信機３２−ｋは、ＬＮＡで低雑音増幅、ＡＧＣで振幅等価、ヘテロダインの受信部によって、直交するディジタル信号Ｉｋ，Ｑｋに変換する。
【００９２】
受信機３２−１の出力Ｘ１は、ビームフォーマ３８に入力され、Ｘ１の複素共役Ｘ^＊ １は、位相補償量演算回路７０に入力される。受信機３２−ｊ（ｊ＝２〜ｎ）の出力Ｘｊは、位相補償回路３６−ｊに入力される。
【００９３】
位相補償回路３６−ｊは、受信機３２−ｊの出力Ｘｊと位相補償量演算回路７０より出力される位相量Δρ_ｊ のｅｘｐ［−ｊΔρ_ｊ ］ との乗算して、次式（１２）で示される出力Ａｊを、位相補償量演算回路７０及びビームフォーマ３８に出力する。
【００９４】
Ａｊ＝ｅｘｐ［（−１）^１／２（α_ｉ （ｔ）＋（ｊ−１） Δθ_ｉ ＋ φ_ｊ −Δρ_ｊ ）］ ・・・（１２）
位相補償量演算回路７０中の乗算器５２−ｊは、Ｘ^＊ １と位相補償回路３６−ｊの出力Ａｊとを乗算して、次式（１３）に示す出力Ｙｊを加算器５４−ｊに出力する。
【００９５】
Ｙｊ＝ｅｘｐ［（−１）^１／２（φ_ｊ − φ_１ −Δρ_ｊ ＋ （ ｊ−１） Δθ_ｉ ）］・・・（１３）
加算器５４−ｊは、（＋）端子に入力される乗算器５２−ｊの出力Ｙｊの位相ａｒｇＹｊ（−π≦ａｒｇＹｊ≦π）から（ｊ−１）Δθ_ｉ の平均値Θ_ｊ を減算して、平均化部５６−ｊに出力する。尚、加算器５４−ｊの位置は平均化部５６−ｊの後であってもよい。
【００９６】
平均化部５６−ｊは、制御回路５０からの制御信号ＣＮＴＬに従って、加算器５４−ｊの出力の時間的な次式（１４）に示す平均値Ｚｊを求め、加算器７２−ｊに出力する。
【００９７】
Ｚｊ＝φ_ｊ − φ_１ −Δρ_ｊ ・・・（１４）
加算器７２−ｊは、平均化部５６−ｊの出力に自身の現時点での位相補正量Δρ_ｊ を加算して、その加算結果（φ_ｊ − φ_１ ）を位相補償回路３６−ｊに出力する。これにより、位相補償回路３６−ｊは、この位相補償量（φ_ｊ − φ_１ ）から受信機３２−ｊの出力Ｘｊに対して位相補正して、ビームフォーマ３８及び位相補正量演算回路７０に出力する。
【００９８】
この時点において、位相補償回路３６−ｊにより、受信機３２−ｊの出力Ｘｊは、正しく位相補償されているので、平均化部５６−ｊの出力は、０となり、加算器７２−ｊの出力は、変化しない。
【００９９】
ビームフォーマ３８は、受信機３２−１の出力Ｘ１及び位相補償された出力Ａｊ（ｊ＝２〜ｎ）を入力して、マルチビームアンテナ、又はアダプティブアレーアンテナシステム構成により、ディジタル信号処理を行う。マルチビームアンテナにおいては、入力の位相が補償されているので、ビーム成形の効率が良くなる。
【０１００】
ビームセレクタ４０は、ビームフォーマ３８の複数の出力のうち、所望ユーザ信号のレベルが最も強いビームを選択して、復調回路４２に出力する。復調回路４２は、π／４シフトＱＰＳＫなどの変調信号を復調する。
【０１０１】
以上説明した第２実施形態によれば、第１実施形態と同様に、マルチビームアンテナシステムのビームフォーマでは、ビーム成形の効率が良くなる。また、アダプティブアンテナシステムのビームフォーマの場合は、位相偏差、アダプティブ処理の振幅、位相の制御量を分離することができて、送信時に受信時の位相偏差量から送信ビーム成形を行うことができる。
【０１０２】
第３実施形態
図１４は、本発明の第３実施形態による無線基地局の機能ブロック図あり、図４中の要素と同一の機能を有する要素には同一の符号を付してある。
【０１０３】
この図に示すように、無線基地局は、例えば、ＴＤＭＡ方式のセルラ移動通信システムであり、同じセクタを指向する複数のアンテナ素子３０−ｋ（ｋ＝１〜ｎ）、受信機３２−ｋ（ｋ＝１〜ｎ）、位相補償量演算回路８０、位相補償回路３６−ｊ（ｊ＝２〜ｎ）、ビームフォーマ３８、ビームセレクタ４０、及び復調回路４２を具備する。
【０１０４】
アンテナ素子３０−ｋ、受信機３２−ｋ（ｋ＝１〜ｎ）、位相補償回路３６−ｊ（ｊ＝２〜ｎ）、ビームフォーマ３８、ビームセレクタ４０、及び復調回路４２は、図４中のものと同じであり説明を省略する。
【０１０５】
図１５は、図１４中の位相補償量演算回路８０の構成図であり、図７中の要素と同一の機能を持つ要素には共通の符号を付してある。
制御回路８２は、既知の位置にいる特定の上りの信号を対象とするように、制御信号ＣＮＴＬを生成するものであり、例えば、図示しないが、ユーザが未使用の時間帯に、基地局を管理する図示しない交換機などから通信回線を通して、ユーザ信号の選択を指示する信号を受信して、制御信号ＣＮＴＬを平均化部５６−ｊ（ｊ＝２〜ｎ）に出力する構成にしている。
【０１０６】
加算器５４−ｊに入力されるΔΘ_ｊ は、ユーザ信号の既知の位置ｕとアンテナ素子３０−ｋの配置とにより、後述するように、式（６）から予め算出された値である。乗算器５２−ｊ、加算器５４−ｊ、及び平均化部５６−ｊは、図７中のものと同じであり説明を省略する。
【０１０７】
図１６は、上り信号発生装置の位置を示す図である。
以下、これらの図を参照ししつ、第３実施形態による無線基地局の動作説明をする。
【０１０８】
位相補償量を算出するために、交換機などから、位相補償量の算出を指示する信号が通信回線を介して無線基地局の制御回路８２で受信される。制御回路８２は、この信号を受信して、位相補償量の算出を指示する制御信号ＣＮＴＬを平均化部５６−ｊ（ｊ＝２〜ｎ）に出力する。
【０１０９】
一方、この制御信号ＣＮＴＬと同期して、図１６に示す位置ｕに配置された上り信号発生装置８４から発生した上り信号がアンテナ素子３０−ｋ（ｋ＝１〜ｎ）で受信されて、受信信号が受信機３２−ｋに送られる。受信機３２−ｋは、ＬＮＡで低雑音増幅、ＡＧＣで振幅等価、ヘテロダインの受信部によって、直交するディジタル信号Ｉｋ，Ｑｋに変換する。
【０１１０】
受信機３２−１の出力Ｘ１は、ビームフォーマ３８に入力され、Ｘ１の複素共役Ｘ^＊ １は、位相補償量演算回路８０に入力される。受信機３２−ｊ（ｊ＝２〜ｎ）の出力Ｘｊは、位相補償回路３６−ｊに入力される。
【０１１１】
乗算器５２−ｊは、Ｘ１^＊ ・Ｘｊを求めて、加算器５４−ｊに出力する。図１６に示すように、上り信号発生装置８４の位置ｕはＸ軸とのなす角ψ及び位置ｕと無線基地局との距離はｒ、アンテナ素子３０−ｋの高さはＨである。位置ｕでは、図１６（ｂ）に示すように、ξ＝（π／２＋γ）（γ＝ｔａｎ ^−１（Ｈ／γ））となり、このξを式（６）に代入することにより算出されたΔΘ_ｊ が加算器５４−ｊの（−）端子に入力されている。
【０１１２】
加算器５４−ｊは、（＋）端子に入力される乗算器５２−ｊの出力Ｙｊの位相ａｒｇＹｊ（−π≦ａｒｇＹｊ≦π）から（−）端子に入力されるΔΘ_ｊ を減算して、平均化部５６−ｊに出力する。尚、加算器５４−ｊの位置は平均化部５６−ｊの後であってもよい。
【０１１３】
平均化部５６−ｊは、制御回路８０からの制御信号ＣＮＴＬに従って、加算器５４−ｊの出力の平均値を算出して、位相補償量Δφ_ｊ を位相補償回路３６−ｊに出力する。ここで、平均化部５６−ｊにより平均値を求めているのは、上り信号発生装置８４の位置が既知なので第１実施形態などのように統計的な平均を取って位相回転量を推定する必要はないが、この平均を取ることにより、位相補償量Δφ_ｊ の精度が向上するからである。
【０１１４】
そして、位相補償量Δφ_ｊ が算出されると、交換機などから、位相補償量の算出を停止する指示する信号を制御回路８２が受信して、制御信号ＣＮＴＬをインアクティブにする。
【０１１５】
一方、上りのユーザ信号は、アンテナ素子３０−ｋ（ｋ＝１〜ｎ）で受信され、受信機３２−ｋで直交するベースバンド信号に変換される。位相補償回路３６−ｊは、受信機３２−ｊ（ｊ＝２〜ｎ）の出力Ｘｊに対して、位相補償量演算回路８０より既に算出されて位相補償量Δφ_ｊ に従って位相補償をして、ビームフォーマ３８に出力する。
【０１１６】
ビームフォーマ３８は、受信機３２−１の出力Ａ１（＝Ｘ１）及び位相補償された出力Ａｊ（ｊ＝２〜ｎ）を入力して、マルチビームアンテナ、又はアダプティブアレーアンテナシステム構成により、ディジタル信号処理を行う。マルチビームアンテナにおいては、入力の位相が補償されているので、ビーム成形の効率が良くなる。
【０１１７】
ビームセレクタ４０は、ビームフォーマ３８の複数の出力のうち、所望ユーザ信号のレベルが最も強いビームを選択して、復調回路４２に出力する。復調回路４２は、π／４シフトＱＰＳＫなどの変調信号を復調する。
【０１１８】
以上説明した第３実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果がある。
第４実施形態
図１７は、本発明の第４実施形態による無線基地局のブロック図であり、図４中の要素と同一の機能を有する要素には同一の符号を付してある。
【０１１９】
この図に示すように、無線基地局は、例えば、ＴＤＭＡ方式のセルラ移動通信システムであり、同じセクタを指向する複数のアンテナ素子３０−ｋ（ｋ＝１〜ｎ）、受信機３２−ｋ（ｋ＝１〜ｎ）、スイッチ回路９０、分配器９２、移相器９４−ｋ（ｋ＝１〜ｎ）、スイッチ回路９６−ｋ（ｋ＝１〜ｎ）、位相補償量演算回路９８、位相補償回路３６−ｊ（ｊ＝２〜ｎ）、ビームフォーマ３８、ビームセレクタ４０、及び復調回路４２を具備する。
【０１２０】
アンテナ素子３０−ｋ、受信機３２−ｋ（ｋ＝１〜ｎ）、位相補償回路３６−ｊ（ｊ＝２〜ｎ）、ビームフォーマ３８、ビームセレクタ４０、及び復調回路４２は、図４中のものと同じであり説明を省略する。
【０１２１】
スイッチ回路９０は、アンテナ素子３０−１と分配器９２とのオン／オフをするものであり、位相補償量演算回路９８により出力される制御信号ＣＮＴＬにより制御されるものである。
【０１２２】
分配器９２は、アンテナ素子３０−１の出力を移相器９４−ｋ（ｋ＝１〜ｎ）に分配するものである。移相器９４−ｋ（ｋ＝１〜ｎ）は、受信機３２−ｋへの入力信号の位相を移相器９４−ｋから受信機３２−ｋまでの伝送線路長の違いなどによる位相のずれを補償して、受信機３２−ｊへの入力信号の位相と受信機３２−１の入力信号との位相差が所望、例えば、位相差が０になるように位相を調整するためのものである。
【０１２３】
スイッチ回路９６−ｋ（ｋ＝１〜ｎ）は、アンテナ素子３０−ｋの出力又は移相器９４−ｋの出力のいずれかを受信機３２−ｋに出力するためのものであり、位相補償量演算回路９８により出力される制御信号ＣＮＴＬにより制御されるものである。
【０１２４】
位相補償量演算回路９８は、受信機３２−ｊ（ｊ＝２〜ｎ）の出力Ｘｊに対する位相補償量を算出する回路であり、本例では、受信機３２−ｊの出力Ｘｊと受信機３２−１の出力Ｘ１の位相差〔（φ_ｊ −φ_１ ）＋ΔΘ_ｊ 〕中のΔΘ_ｊ は、移相器９４−１，９４−ｊにより位相調整されており、例えば、ΔΘ_ｊ ＝０である。
【０１２５】
位相補償量演算回路９８中の制御回路は、受信機３２−ｋ（ｋ＝１〜ｎ）への入力信号を選択するために、例えば、図示しない交換機などから、ユーザが未使用の時間帯に、位相補償量の算出を指示する信号を受信して、平均化部やスイッチ回路９０，９６−ｋ（ｋ＝１〜ｎ）に制御信号ＣＮＴＬを出力するものである。
【０１２６】
図１８は、図１７の動作説明図である。
以下、これらの図を参照しつつ、第４実施形態によるセルラ移動通信システム無線基地局の動作説明をする。
【０１２７】
例えば、ユーザが使用していない時間帯などにおいて、位相補償量演算回路９８中の図示しない制御回路は、図示しないが複数の無線基地局を管理する交換局などから、位相補償量の算出を指示する信号を受信して、制御信号ＣＮＴＬをスイッチ回路９０，９６−ｋ（ｋ＝１〜ｎ）、及び平均化部に出力する。
【０１２８】
スイッチ回路９０は、図１８に示すように、制御信号ＣＮＴＬに従い、アンテナ素子３０−１の出力端子と分配器９２の入力端子とを接続する。また、スイッチ回路９６−ｋ（ｋ＝１〜ｎ）は、制御信号ＣＮＴＬに従って、移相器９４−ｋの出力端子と受信機３２−ｋの入力端子とを接続する。
【０１２９】
一方、この制御信号ＣＮＴＬに同期して、セクタに位置する移動局などの送信機より、上りの信号を無線基地局に送信する。アンテナ素子３０−ｋ（ｋ＝１〜ｎ）は、この上りの信号を受信して、スイッチ回路９０，９６−ｋ（ｋ＝１〜ｎ）に出力する。
【０１３０】
アンテナ素子３０−１の出力は、スイッチ回路９０を介して、分配器９２に入力される。分配器９２は、アンテナ素子３０−１の出力を入力して、各移相器９４−ｋ（ｋ＝１〜ｎ）に分配する。移相器９４−ｋは、受信機３２−ｋに入力する位相をそれぞれ所望の位相に揃わせる、例えば、受信機３２−１と同相にするために、一定の位相補正量で分配器９２の出力を位相補正して、スイッチ回路９６−ｋに出力する。
【０１３１】
スイッチ回路９６−ｋは、受信機３２−ｋに出力する。このため、受信機３２−ｊ（ｊ＝２〜ｎ）への入力信号は、受信機３２−１の入力信号と同相もしくは既知の値ΔΘ_ｊ だけずれている。
【０１３２】
受信機３２−１は、スイッチ回路９６−１の出力を入力して、直交するベースバンドの信号に変換して、ビームフォーマ３８に出力し、その複素共役を位相補償量演算回路９８に出力する。受信機３２−ｊ（ｊ＝２〜ｎ）は、位相補償回路３６−ｊ及び位相補償量演算回路９８に出力する。
【０１３３】
位相補償量演算回路９８は、図示しない乗算器にて、受信機３２−１の出力Ｘ１の複素共役Ｘ^＊ １と受信機３２−ｊの出力Ｘｊとの乗算をして、加算器にて、乗算器の出力の位相から移相器９４−ｊ（ｊ＝２〜ｎ）によって調整された既知の位相差ΔΘ_ｊ 、例えば、移相器９４−１の出力と同相であれば０を減算して、平均化部に出力する。そして、平均化部にて、制御信号ＣＮＴＬに従って、平均値を求めて、位相補償回路３６−ｊに位相補償量Δφ_ｊ を出力する。
【０１３４】
位相補償量Δφ_ｊ が算出されると、例えば、交換機は、位相補償量の算出の停止を指示する信号を位相補償量演算回路９８に送信する。位相補償量演算回路９８は、この信号を受信して、図１７に示すように、アンテナ素子３０−ｋ（ｋ＝１〜ｎ）の出力端子と受信機３２−ｋの入力端子とを接続するように、スイッチ回路９０、９６−ｋ（ｋ＝１〜ｎ）を制御する。
【０１３５】
そして、ユーザからの上り信号は、アンテナ素子３０−ｋ（ｋ＝１〜ｎ）で受信されて、受信機３２−ｋ（ｋ＝１〜ｎ）で直交するベースバンド信号に変換される。受信機３２−ｊ（ｊ＝２〜ｎ）の出力は、位相補償回路３６−ｊにて、既に位相補償量演算回路９８にて算出された位相補償量Δφ_ｊ に従って、位相補償されて、ビームフォーマ３８に出力される
ビームフォーマ３８は、受信機３２−１の出力Ａ１（＝Ｘ１）及び位相補償された出力Ａｊ（ｊ＝２〜ｎ）を入力して、マルチビームアンテナ、又はアダプティブアレーアンテナシステム構成により、ディジタル信号処理を行う。マルチビームアンテナにおいては、入力の位相が補償されているので、ビーム成形の効率が良くなる。
【０１３６】
ビームセレクタ４０は、ビームフォーマ３８の複数の出力のうち、所望ユーザ信号のレベルが最も強いビームを選択して、復調回路４２に出力する。復調回路４２は、π／４シフトＱＰＳＫなどの変調信号を復調する。
【０１３７】
以上説明した第４実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果がある。
第５実施形態
図１９は、本発明の第５実施形態による無線基地局のブロック図であり、図４中の要素と同一の機能を有する要素には同一の符号を付してある。
【０１３８】
この図に示すように、無線基地局は、例えば、ＴＤＭＡ方式のセルラ移動通信システムであり、同じセクタを指向する複数のアンテナ素子３０−ｋ（ｋ＝１〜ｎ）、信号発生装置１００、分配器１０２、移相器１０４−ｋ（ｋ＝１〜ｎ）、カプラ１０６−ｋ（ｋ＝１〜ｎ））、受信機３２−ｋ（ｋ＝１〜ｎ）、位相補償量演算回路１０８、位相補償回路３６−ｊ（ｊ＝２〜ｎ）、ビームフォーマ３８、ビームセレクタ４０、及び復調回路４２を具備する。
【０１３９】
アンテナ素子３０−ｋ（ｋ＝１〜ｎ）、受信機３２−ｋ（ｋ＝１〜ｎ）、位相補償回路３６−ｊ（ｊ＝２〜ｎ）、ビームフォーマ３８、ビームセレクタ４０、及び復調回路４２は、図４中のものと同じであり説明を省略する。
【０１４０】
信号発生装置１００は、高周波信号を生成する装置であり、例えば、無線基地局の無線帯域の高周波信号を生成するものである。分配器１０２は、信号発生装置１００で生成した高周波信号を移相器１０４−ｋ（ｋ＝１〜ｎ）に分配するものである。
【０１４１】
移相器１０４−ｋ（ｋ＝１〜ｎ）は、受信機３２−ｋ（ｋ＝１〜ｎ）への入力信号の位相を移相器１０４−ｋから受信機３２−ｋまでの伝送線路長の違いやカプラ１０６−ｋの特性の違いなどによる位相のずれを補償して、受信機３２−ｊ（ｊ＝２〜ｎ）への入力信号の位相と受信機３２−１の入力信号との位相差が所望、例えば、位相差が０になるように、その位相を補正するためのものである。
【０１４２】
カプラ１０６−ｋ（ｋ＝１〜ｎ）は、アンテナ素子３０−ｋの出力と移相器１０４−ｋの出力とを合波するものである。位相補償量演算回路１０８は、位相補償量を算出する回路である。
【０１４３】
以下、図１９に示す第５実施形態による無線基地局の動作説明をする。
例えば、ユーザが使用していない時間帯などにおいて、位相補償量演算回路１０８中の図示しない制御回路は、図示しないが複数の無線基地局を管理する交換局などから、位相補償量の算出を指示する信号を受信して、制御信号を平均化部に出力する。
【０１４４】
信号発生装置１００は、制御信号に同期して、例えば、制御信号を入力して、所定の周波数の信号を生成して、分配器１０２に出力する。分配器１０２は、信号発生装置１００の出力を入力して、移相器１０４−ｋ（ｋ＝１〜ｎ）に分配する。
【０１４５】
移相器１０４−ｋは、受信機３２−ｋに入力する位相がそれぞれ所望の位相に揃わせるために、例えば、受信機３２−１と同相にするために一定の位相補正量で分配器１０２の出力を位相補正して、カプラ１０６−ｋに出力する。
【０１４６】
カプラ１０６−ｋは、アンテナ素子３０−ｋの出力と移相器１０４−ｋの出力とを合波して、受信機３２−ｋに出力する。この受信機３２−ｊ（ｊ＝２〜ｎ）への入力は、受信機３２−１の入力と所望の位相差ΔΘ_ｊ 、例えば、ΔΘ_ｊ ＝０となる。
【０１４７】
受信機３２−１は、カプラ１０６−１の出力を入力して、直交するベースバンドの信号に変換して、ビームフォーマ３８に出力し、その複素共役を位相補償量演算回路１０８に出力する。受信機３２−ｊ（ｊ＝２〜ｎ）は、カプラ１０６−ｊの出力を入力して、位相補償回路３６−ｊ及び位相補償量演算回路１０８に直交するベースバンドの信号を出力する。
【０１４８】
位相補償量演算回路１０８は、図示しない乗算器にて、受信機３２−１の出力Ｘ１の複素共役Ｘ^＊ １と受信機３２−ｊの出力Ｘｊ（ｊ＝２〜ｎ）との乗算をして、加算器にて、乗算器の出力の位相から移相器１０４−ｊ（ｊ＝２〜ｎ）によって調整された既知の位相差ΔΘ_ｊ 、例えば、移相器１０４−１の出力と同相であれば０を減算して、平均化部に出力する。そして、平均化部にて、制御信号ＣＮＴＬに従って、平均値を求めて、位相補償回路３６−ｊに位相補償量Δφ_ｊ を出力する。
【０１４９】
位相補償量Δφ_ｊ が算出されると、例えば、交換機は、位相補償量の算出の停止を指示する信号を位相補償量演算回路１０８に送信する。位相補償量演算回路１０８は、この信号を受信して信号発生装置１００の信号の発生を停止する。
【０１５０】
そして、ユーザからの上り信号は、アンテナ素子３０−ｋ（ｋ＝１〜ｎ）で受信されて、カプラ１０６−ｋを通して、受信機３２−ｋに出力される。受信機３２−ｋ（ｋ＝１〜ｎ）で直交するベースバンド信号に変換される。
【０１５１】
ここで、信号発生装置１００は信号の発生を停止しているので、ユーザの上り信号のみが抽出される。
受信機３２−ｊ（ｊ＝２〜ｎ）の出力は、位相補償回路３６−ｊにて、既に位相補償量演算回路１０８にて算出された位相補償量Δφ_ｊ に従って、位相補償されて、ビームフォーマ３８に出力される
ビームフォーマ３８は、受信機３２−１の出力Ａ１（＝Ｘ１）及び位相補償された位相補償回路３６−ｊ（ｊ＝２〜ｎ）の出力Ａｊを入力して、マルチビームアンテナ、又はアダプティブアレーアンテナシステム構成により、ディジタル信号処理を行う。マルチビームアンテナにおいては、入力の位相が補償されているので、ビーム成形の効率が良くなる。
【０１５２】
ビームセレクタ４０は、ビームフォーマ３８の複数の出力のうち、所望ユーザ信号のレベルが最も強いビームを選択して、復調回路４２に出力する。復調回路４２は、π／４シフトＱＰＳＫなどの変調信号を復調する。
【０１５３】
以上説明した第５実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果がある。
第６実施形態
図２０は、本発明の第６実施形態による無線基地局のブロック図であり、図４中の要素と同一の機能を有する要素には同一の符号を付してある。
【０１５４】
この図に示すように、無線基地局は、例えば、ＴＤＭＡ方式のセルラ移動通信システムであり、同じセクタを指向する複数のアンテナ素子３０−ｋ（ｋ＝１〜ｎ）、受信機３２−ｋ（ｋ＝１〜ｎ）、位相補償量演算回路１１０、位相補償回路３６−ｊ（ｊ＝２〜ｎ）、ビームフォーマ３８、ビームセレクタ４０、及び復調回路４２を具備する。
【０１５５】
アンテナ素子３０−ｋ、受信機３２−ｋ（ｋ＝１〜ｎ）、位相補償回路３６−ｊ（ｊ＝２〜ｎ）、ビームフォーマ３８、ビームセレクタ４０、及び復調回路４２は、図４中のものと同じであり説明を省略する。
【０１５６】
図２１は、図２０中の位相補償量演算回路の構成図であり、図７中の要素と同一の機能を有する要素には、同一の符号を付してある。
位相補償量演算回路１１０は、受信機３２−ｊ（ｊ＝２〜ｎ）の位相補償量を算出する回路であり、制御回路１１２、乗算器５２−ｊ（ｊ＝２〜ｎ）、加算器５４−ｊ、及び平均化部５６−ｊを有する。
【０１５７】
制御回路１１２は、図２０と同様に構成される２つの隣接セクタのうち、左の隣接セクタの１つの受信機の出力Ｘ_ｌ 、右の隣接セクタの１つの受信機の出力Ｘ_ｒ 、及び図２０中の受信機３２−ｋ（ｋ＝１〜ｎ）のうちの１つの受信機の出力、例えば、受信機３２−１の出力Ｘ１を入力して、パワーの差Ｘ１−Ｘ_ｌ 、及びＸ１−Ｘ_ｒ が、一定の閾値ｄを越える場合に、制御信号ＣＮＴＬをアクティブにし、そうでない場合に、制御信号ＣＮＴＬをインアクティブにするものである。
【０１５８】
この閾値ｄは、後述するように、位相補償量を算出するための対象を選択する対象範囲を規定するものであり、アンテナ素子３０−ｋ及び隣接するセクタのアンテナ素子の放射パターン及び規定する範囲により設定されるものである。
【０１５９】
乗算器５２−ｊ（ｊ＝２〜ｎ）、加算器５４−ｊ、及び平均化部５６−ｊは、図５中の要素と同じであり説明を省略する。
図２２は、選択するユーザを示す図である。
【０１６０】
以下、図２２を参照しつつ、図２１に示す第６実施形態によるセルラ移動通信システム無線基地局の動作説明をする。
例えば、図２中の斜線で示されるセクタを指向するユーザの上り信号は、アンテナ素子３０−ｋ（ｋ＝１〜ｎ）で受信されて、受信信号が受信機３２−ｋに送られる。受信機３２−ｋは、直交するディジタル信号に変換する。
【０１６１】
受信機３２−１の出力Ｘ１は、ビームフォーマ３８、及び位相補償量演算回路１１０中の制御回路１１２に入力され、Ｘ１の複素共役Ｘ^＊ １は、位相補償量演算回路１１０中の乗算器５２−ｊ（ｊ＝２〜ｎ）入力される。受信機３２−ｊ（ｊ＝２〜ｎ）の出力Ｘｊは、位相補償量演算回路１１０中の乗算器５２−ｊ及び位相補償回路３６−ｊに入力される。
【０１６２】
一方、図２０と同様に構成された左の隣接セクタの１つのアンテナ素子の受信機出力Ｘ_ｌ 、及び右の隣接セクタの１つのアンテナ素子の受信機出力Ｘ_ｒ は、位相補償量演算回路１１０中の制御回路１１２に入力される。
【０１６３】
制御回路１１２は、検波することによって、Ｘ１，Ｘ_ｌ ，Ｘ_ｒ のパワーを求め、｛（Ｘ１のパワー）−（Ｘ_ｌ のパワー）｝、及び｛（Ｘ１のパワー）−（Ｘ_ｒ のパワー）｝を算出する。そして、これら２つの差が共に、一定の閾値ｄを越える場合には、制御信号ＣＮＴＬをアクティブにし、そうでない場合に、制御信号ＣＮＴＬをインアクティブにする。
【０１６４】
図２２に示すように、各セクタのアンテナ素子は、一定の放射パターン（図中の太字が自セクタ（受信機３２−１）の放射パターン、細字が隣接セクタの放射パターンを示す）を有している。
【０１６５】
従って、｛（Ｘ１のパワー）−（Ｘ_ｌ のパワー）｝、及び｛（Ｘ１のパワー）−（Ｘ_ｒ のパワー）｝が共に閾値ｄを越える上りの信号は、図２２に示す自セクタの中心方向の近傍付近Ａからのものであると推定される。
【０１６６】
また、図２１中の乗算器５２−ｊにて、受信機３２−１の出力Ｘ１の複素共役Ｘ^＊ １と受信機３２−ｊの出力Ｘｊとの乗算をして、平均化部５６−ｊに出力する。
【０１６７】
図２２中のＡ部の平均位置は、自セクタの中心方向である。よって、Ａ部に位置するユーザの上りの信号のアンテナ素子３０−１に対するアンテナ素子３０−ｊの位相回転量の平均値は０となる。
【０１６８】
そのため、加算器５４−ｊの（−）端子には位相回転量の平均値ΔΘ_ｊ ＝０が入力されており、加算器５４−ｊは乗算器５２−ｊの出力を位相回転量だけ減算する必要はなく、そのまま平均化部５６−ｊに乗算結果を出力する。平均化部５６−ｊは、制御信号ＣＮＴＬに従って、乗算器５２−ｊの出力の位相を求め、その位相の平均値を求めて、位相補償量Δφ_ｊ を位相補償回路３６−ｊに出力する。
【０１６９】
位相補償回路３６−ｊは、受信機３２−ｊの出力Ｘｊに対して、位相補償量演算回路１１０からの位相補償量Δφ_ｊ の位相補正をして、ビームフォーマ３８に出力する。ビームフォーマ３８は、受信機３２−１の出力Ｘ１及び位相補償された位相補償回路３６−ｊ（ｊ＝２〜ｎ）の出力Ａｊを入力して、マルチビームアンテナ、又はアダプティブアレーアンテナシステム構成により、ディジタル信号処理を行う。マルチビームアンテナにおいては、入力の位相が補償されているので、ビーム成形の効率が良くなる。
【０１７０】
ビームセレクタ４０は、ビームフォーマ３８の複数の出力のうち、所望ユーザ信号のレベルが最も強いビームを選択して、復調回路４２に出力する。復調回路４２は、π／４シフトＱＰＳＫなどの変調信号を復調する。
【０１７１】
以上説明した第６実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果がある。
本発明は上記実施形態に限定されずに種々の変形が可能であり、例えば、以下のような変形例があげられる。
【０１７２】
（ａ） 第１、第２実施形態ではセクタ間ハンドオーバ、セル間ハンドオーバを行っているユーザ信号を用いたが、これらを全て行っていないユーザを用いてもよい。この場合、このユーザ信号の到来角の平均値は０°となる。
【０１７３】
（ｂ） 各実施形態では、ＴＤＭＡ方式のセルラ移動通信システム無線基地局について説明したが、ＣＤＭＡ方式のような複数のユーザ信号が同時刻に同周波数でコード多重化された信号に対しても、サーチャー部で相関演算により、式（１）のように各ユーザ信号に分離できるため、そのサーチャー部で分離したユーザ信号を位相補償量演算回路に入力して、位相補償量を算出して、この位相補償量を用いて、位相補償回路により位相補償して、ビームフォーマに出力する構成にすれば良い。
【０１７４】
（ｃ） 各実施形態では、リニアアレイーアンテナの場合を説明したが、リニアアレイーアンテナ以外の場合でも、式中のΔθ_ｉ ，…，（ｎ−１）Δθ_ｉ をそれぞれ、次式（１５）に示される、Δθ_ｉ２，…，Δθ_ｉｎとすればよい。
【０１７５】
Δθ_ｉｎ＝（ｘ_ｎ ｃｏｓψ_ｉ ＋ｙ_ｎ ｓｉｎψ_ｉ ）ｓｉｎθ_ｉ ＋ｚ_ｎ ｃｏｓθ_ｉ ・・・（１５）
但し、
（ｘ_ｎ ，ｙ_ｎ ，ｚ_ｎ ）はアンテナ素子座標
（ｄ） 第６実施形態では、制御回路１１２には、受信機３２−１の出力などを入力する構成にしたが、受信機３２−１などが有するＡＧＣ回路への入力である中間波（ＩＦ）を入力するようにしてもよい。
【０１７６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、位相補償量演算手段により、第１受信機の出力に対する第２受信機の出力の位相差を算出して、位相補償手段により、第２受信機の出力の位相を補正するので、ビームフォーマには、位相補正されたユーザ信号が入力されるため、マルチビームアンテナシステムのビームフォーマでは、ビーム成形の効率が良くなる。
【０１７７】
また、アダプティブアンテナシステムのビームフォーマの場合は、位相偏差、アダプティブ処理の振幅、位相の制御量を分離することができて、送信時に受信時の位相偏差量から送信ビーム成形を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１原理図である。
【図２】セクタを示す図である。
【図３】本発明の第２原理図である。
【図４】本発明の第１実施形態による無線基地局の機能ブロック図である。
【図５】図４中のアンテナ素子の配置図である。
【図６】リニアアレー座標系を示す図である。
【図７】図４中の位相補償演算回路の構成図である。
【図８】図４中の位相補償回路の構成図である。
【図９】選択するユーザ信号を示す図である。
【図１０】位相回転量の算出方法を示す図である。
【図１１】位相補償量の算出方法を示す図である。
【図１２】本発明の第２実施形態による無線基地局の機能ブロック図である。
【図１３】図１２中の位相補償量演算回路の構成図である。
【図１４】本発明の第３実施形態による無線基地局の機能ブロック図である。
【図１５】図１４中の位相補償量演算回路の構成図である。
【図１６】上り信号発生装置の位置を示す図である。
【図１７】本発明の第４実施形態による無線基地局の機能ブロック図である。
【図１８】図１７の動作説明図である。
【図１９】本発明の第５実施形態による無線基地局の機能ブロック図である。
【図２０】本発明の第６実施形態による無線基地局の機能ブロック図である。
【図２１】図２０中の位相補償量演算回路の構成図である。
【図２２】選択するユーザ信号を示す図である。
【符号の説明】
２−ｋ（ｋ＝１〜ｎ） アンテナ素子
４−ｋ（ｋ＝１〜ｎ） 受信機
６ ビームフォーマ
８−ｊ（ｊ＝２〜ｎ） 位相補償量演算回路
１０−ｊ（ｊ＝２〜ｎ） 位相補償回路
１２−ｊ（ｊ＝２〜ｎ） 加算器
３０−ｋ（ｋ＝１〜ｎ） アンテナ素子
３２−ｋ（ｋ＝１〜ｎ） 受信機
３４ 位相補償量演算回路
３６−ｊ 位相補償回路
３８ ビームフォーマ
４０ ビームセレクタ
４２ 復調回路
５０ 制御回路
５２−ｊ 乗算器
５４−ｊ 加算器
５６−ｊ 平均化部
６０ 演算回路
６２ 乗算器
７０ 位相補償量演算回路
７２−ｊ 加算器
８０ 位相補償量演算回路
８２ 制御回路
８４ 上り信号発生装置
９０ スイッチ回路
９２ 分配器
９４−ｋ 移相器
９６−ｋ スイッチ回路
９８ 位相補償量演算回路
１００ 信号発生装置
１０２ 分配器
１０４−ｋ 移相器
１０６−ｋ カプラ
１０８ 位相補償量演算回路
１１０ 位相補償量演算回路
１１２ 制御回路

Claims (13)

1. 移動局との間で送受信をする範囲であるセルが複数のセクタに分割された該各セクタに指向性を有する複数のアンテナ素子と、該各アンテナ素子毎に設けられ、同じセクタを指向する前記アンテナ素子で受信した信号から所望の周波数成分を抽出し、所定の帯域に周波数変換をする受信機と、前記各セクタを指向する複数の受信機の出力信号に基づいて、所望のビームパターンに成形するビームフォーマとを有するセルラ移動通信システム無線基地局において、
   同じセクタを指向する複数のアンテナ素子のうち、基準となるアンテナ素子を第１アンテナ素子、該第１アンテナ素子で受信した信号から周波数変換をする受信機を第１受信機、前記第１アンテナ素子と異なる任意のアンテナ素子を第２アンテナ素子、該第２アンテナ素子で受信した信号から周波数変換をする受信機を第２受信機とし、特定の上り信号の前記第１及び第２受信機の出力を入力して、第１と第２受信機の出力信号の位相差と、第１と第２受信機の入力信号の位相差との差分の位相量を示す位相補償量を算出する位相補償量演算手段と、
   前記位相補償量に基づいて、前記第２受信機の出力信号の位相補正をする位相補償手段と、
   を具備したことを特徴とするセルラ移動通信システム無線基地局。
2. 前記位相補償量演算手段は、
   前記第１及び第２アンテナ素子が指向するセクタ内に位置する移動局からの上り信号の中で、前記第１アンテナ素子の出力信号に対する前記第２アンテナ素子の出力信号の位相差を示す位相回転量の平均値が既知の値となる母集団に属する上り信号の前記第１及び第２受信機の出力であることを示す制御信号を出力する制御手段と、
   前記制御信号に基づいて、前記第１受信機の出力信号と前記第２受信機の出力信号との位相差の平均値と、前記既知の値との差分を前記位相補償量として算出する平均化手段と、
   を具備したことを特徴とする請求項１記載のセルラ移動通信システム無線基地局。
3. 移動局との間で送受信をする範囲であるセルが複数のセクタに分割された該各セクタに指向性を有する複数のアンテナ素子と、該各アンテナ素子毎に設けられ、同じセクタを指向する前記アンテナ素子で受信した信号から所望の周波数成分を抽出し、所定の帯域に周波数変換をする受信機と、前記各セクタを指向する複数の受信機の出力信号に基づいて、所望のビームパターンに成形するビームフォーマとを有するセルラ移動通信システム無線基地局において、
   同じセクタを指向する複数のアンテナ素子のうち、基準となるアンテナ素子を第１アンテナ素子、該第１アンテナ素子で受信した信号から周波数変換をする受信機を第１受信機、前記第１アンテナ素子と異なる任意のアンテナ素子を第２アンテナ素子、該第２アンテナ素子で受信した信号から周波数変換をする受信機を第２受信機とし、第１位相補償量に基づいて、前記第２受信機の出力信号の位相補正をする位相補償手段と、
   前記第１受信機の出力信号と前記位相補償手段の出力信号との位相差と、前記第１と第２受信機の入力信号の位相差との差分の位相量を示す第２位相補償量を算出する位相補償量演算手段と、
   前記第２位相補償量と自身の出力信号とを加算して、前記第１位相補償量を前記位相補償手段に出力する加算手段と、
   を具備したことを特徴とするセルラ移動通信システム無線基地局。
4. 前記位相補償量演算手段は、
   前記第１及び第２アンテナ素子が指向するセクタ内に位置する移動局からの上り信号の中で、前記第１アンテナ素子の出力信号と前記第２アンテナ素子の出力信号との位相差を示す位相回転量の平均値が既知の値となる母集団に属する上り信号の前記第１受信機及び前記位相補償手段の出力であることを示す制御信号を出力する制御手段と、
   前記制御信号に基づいて、前記第１受信機の出力信号と前記位相補償手段の出力信号との位相差の平均値と、前記既知の値との差分を前記位相補償量として算出する平均化手段と、
   を具備したことを特徴とする請求項３記載のセルラ移動通信システム無線基地局。
5. 前記制御手段は、
   前記第１及び第２アンテナ素子が指向するセクタと該セクタの特定の隣接セクタとの境界近傍に位置する移動局に対してセクタ間ハンドオーバを行っている上り信号に基づく出力信号であることを示す制御信号を生成し、
   前記平均化手段は、
   前記既知の値として、前記セクタ間ハンドオーバを行う対象となる移動局の平均位置及び前記第１と第２アンテナ素子の位置に基づいて予め求められる値を使用する、
   構成にしたことを特徴とする請求項２又は４記載のセルラ移動通信システム無線基地局。
6. 前記制御手段は、
   セルラ移動通信システム無線基地局から一定の距離に位置する特定の中心から一定の範囲内に位置する移動局に対してセル間ハンドオーバを行っている上り信号に基づく出力信号であることを示す制御信号を生成し、
   前記平均化手段は、
   前記既知の値として、前記特定の中心の位置及び前記第１と第２アンテナ素子の位置に基づいて予め求められる値を使用する、
   構成にしたことを特徴とする請求項２又は４記載のセルラ移動通信システム無線基地局。
7. 前記制御手段は、
   前記第１及び第２アンテナ素子が指向する第１セクタの特定の隣接セクタを指向する任意の第３アンテナ素子の出力信号と、該第１セクタを指向する任意の第４アンテナ素子の出力信号のレベルの差が閾値以下となる上り信号に基づく出力信号であることを示す制御信号を生成し、
   前記平均化手段は、
   前記既知の値として、前記レベルの差が閾値以下となる移動局の平均位置、前記第１と前記第２アンテナ素子の位置及び該第３と第４アンテナ素子の放射パターンに基づいて予め求められる値を使用する、
   構成にしたことを特徴とする請求項２又は４記載のセルラ移動通信システム無線基地局。
8. 前記制御手段は、
   前記第１及び第２アンテナ素子が指向する第１セクタに隣接する２つの隣接セクタをそれぞれ指向する任意の第３及び第４アンテナ素子の出力信号と、前記第１セクタを指向する任意の第５アンテナ素子の出力信号とのレベルの差が共に閾値以上である上り信号に基づく出力信号であることを示す制御信号を生成し、
   前記平均化手段は、
   前記既知の値として、前記レベルの差が共に閾値以上となる移動局の平均位置、前記第１と前記第２アンテナ素子の位置及び該第３、第４及び第５アンテナ素子の放射パターンに基づいて予め求められる値を使用する、
   構成にしたことを特徴とする請求項２又は４記載のセルラ移動通信システム無線基地局。
9. 前記第１及び第２アンテナ素子が指向するセクタ内の既知の位置から信号を送出する信号発生装置を更に具備し、
   前記位相補償量演算手段は、
   前記信号発生装置の既知の位置及び前記第１と第２のアンテナ素子の位置から求められる前記第１アンテナ素子の出力信号と前記第２アンテナ素子の出力信号との位相差に基づき、前記信号発生装置からの信号の前記第１及び第２受信機の出力信号を用いて前記位相補償量又は第１位相補償量を算出する、
   構成にしたことを特徴とする請求項１又は３記載のセルラ移動通信システム無線基地局。
10. セルラ移動通信システムが使用する無線帯域と同じ帯域の信号を生成して、信号線に出力する信号発生装置と、
    前記信号線からの信号に基づく第１信号を前記第１受信機に出力する第１出力手段と、
    前記信号線からの信号に基づく第２信号を前記第２受信機に出力する第２出力手段とを更に具備し、
    前記位相補償量演算手段は、
    前記第１信号と前記第２信号との既知の位相差に基づいて、前記第１信号の第１受信機の出力信号及び前記第２信号の第２受信機の出力信号を用いて前記位相補償量又は第１位相補償量を算出する、
    構成にしたことを特徴とする請求項１又は３記載のセルラ移動通信システム無線基地局。
11. 前記第１出力手段は、前記第１信号及び前記第１アンテナ素子の出力信号を合波する第１カプラで構成し、
    前記第２出力手段は、前記第２信号及び前記第２アンテナ素子の出力信号を合波する第２カプラで構成し、
    前記第１信号の前記第１受信機への入力信号と前記第２信号の前記第２受信機への入力信号との位相差が所望の既知の値となるように、前記信号線からの信号に対して位相調整をする移相器を更に具備したことを特徴とする請求項１０記載のセルラ移動通信システム無線基地局。
12. 前記第１アンテナ素子の出力信号に基づく第１信号を前記第２受信機に出力するスイッチ手段を更に具備し、
    前記位相補償演算手段は、
    前記第１アンテナ素子の出力信号と前記第１信号との既知の位相差に基づき、前記第１受信機の出力信号及び前記第１信号の前記第２受信機の出力信号を用いて前記位相補償量又は第１位相補償量を算出する、
    構成にしたことを特徴とする請求項１又は３記載のセルラ移動通信システム無線基地局。
13. 前記第１アンテナ素子の出力信号の第１受信機への入力信号と前記第１信号の第２受信機への入力信号との位相差が所望の既知の値となるように、前記第１アンテナ素子の出力信号に対して位相調整をする移相器を更に具備したことを特徴とする請求項１２記載のセルラ移動通信システム無線基地局。

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