JP2002111556A - 基地局装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】【課題】 省電力化、干渉量削減を可能とする。【解決手段】 １２０°ビームアンテナ３３と、そのサ
ービス領域を、アンテナ３１と３２及びハイブリッド３
４からなる２つの６０°ビーム２７，２８を構成するア
ンテナ手段とを設け、移動局からの受信電波のフェージ
ングピッチから移動速度を求め、ハイブリッド３４のポ
ート３４ａ，３４ｂよりの受信信号の位相差からビーム
２７，２８の何れの方向に移動局が存在するかを、装置
５４で検出し、この検出結果を参照して制御装置２６は
移動速度が所定値以上で、１２０°ビームアンテナ３３
から送信可能な送受信装置３７−１〜３７−Ｌの１つを
割当て、移動速度が所定値以下であれば、移動局の方向
に応じたアンテナビーム２７又は２８で送信可能な送受
信装置４８−１〜４８−Ｎの１つ又は４３−１〜４３−
Ｍの１つを割当てる。

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、移動通信システ
ムに用いられる基地局装置に関し、特に放射電力と干渉
量を削減しようとするものである。

【０００２】

【従来の技術】移動通信の実運用においては、通話時間
内に高速移動し、何度もチャネル切替を行うユーザ（利
用者）ばかりではなく、ほとんど移動しないままに通話
を完了するユーザも多い。しかしながら、移動通信基地
局装置は、全ユーザに対して高速移動中のサービスを提
供することを前提としているために複数のチャネル・時
間スロット全てで同一広角指向特性をもつアンテナを使
っている。したがって特定のユーザと通信を開始する
と、基地局はそのサービス領域、例えばセクタ内のその
ユーザが存在する方向以外の方向にも電波を放射してお
り、無駄な電力を消費していることになる。このよう
に、全てのチャネル・時間スロットで同一広角指向特性
を有するアンテナを用いると電波環境及び省エネルギの
観点から問題があった。一方、アレーアンテナを用いて
各チャネル・時間スロット毎に狭角指向特性（狭ビーム
と記す）を生成し、常にユーザの方向に狭ビームを向け
るように追尾する方法が提案されている。この方法は上
記観点からみると優れているが、アレーアンテナの設置
面積や装置規模が大きくなる問題がある。更に、複雑な
信号処理系が必要である。

【０００３】従来の基地局装置の構成を図７に示す。受
信アンテナ１１と送受信アンテナ１２はそれぞれ指向特
性の主ビーム幅が１２０°で同一方向を向いており、受
信アンテナ１１は合成分配器１３に直接接続され、送受
信アンテナ１２はデュプレクサ１４を介して合成分配器
１３に接続されている。チャネルｆ１１〜ｆ１Ｌの制御
チャネル及び通信チャネル用送受信装置１５−１〜１５
−Ｌの各送信機１６は合成分配器１３の送信ポートに接
続され、各受信機１７，１８はそれぞれ合成分配器１３
のアンテナ１１，１２の各受信ポートにそれぞれ接続さ
れ、制御チャネル及び通信チャネルの送受信が可能とさ
れている。チャネルｆ２１〜ｆ２Ｍの通信チャネル用送
受信装置２１−１〜２１−Ｍの各送信機２２は合成分配
器１３の送信ポートに接続され、各受信機２３，２４は
合成分配器１３のアンテナ１１，１２の各受信ポートに
それぞれ接続され、通信チャネルの送受信が可能とされ
ている。各受信機１７と１８はダイバーシチイ受信を行
うようにされ、また各受信機２３と２４もダイバーシチ
イ受信を行うようにされている。

【０００４】送受信装置１５−１〜１５−Ｌが利用する
時間スロットを図８Ａに送受信装置２１−１〜２１−Ｍ
が利用する時間スロットを図８Ｂにそれぞれ示す。各送
信に用いるアンテナ１２のビーム幅は１２０°であり、
つまり全てのチャネル・時間スロットで同一のビームが
使用される。なお基地局制御装置２６により、何れの送
受信装置１５−１〜１５−Ｌ、２１−１〜２１−Ｍが何
れの時間スロットで通信を行うかのチャネル割当を行
う。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来の基
地局では広角ビームアンテナが固定的に全てのチャネル
に割当てられるために、そのサービス領域（例えばセク
タ）内の所望移動局が所在している方向以外の方向に無
駄な放射電力を費やしていることになり、他の基地局と
の干渉量も多くなる。この発明の目的は、この点に鑑
み、放射電力と干渉量を従来より削減できる基地局装置
を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明によれば、１つ
の広角ビームアンテナ手段とそのサービス領域を、全て
でカバーする複数の狭角ビームアンテナ手段とを設け、
移動局の移動速度と、何れの狭角ビーム方向に存在する
かを検出し、これらの情報をもとに、移動速度が速けれ
ば、広角ビームアンテナ手段に送信給電することができ
る通信チャネル用送受信装置の１つを割当て、移動速度
が遅い場合は、その移動局が存在している方向の狭角ビ
ームアンテナ手段に送信給電することができる通信チャ
ネル用送受信装置を割当てる。

【０００７】

【発明の実施の形態】図１にこの発明の実施例を示す。
２つの６０°ビーム（狭角ビーム）アンテナ手段で１２
０°のセクタサービス領域をカバーし、１２０°ビーム
（広角ビーム）アンテナ３３で前記１２０°セクタサー
ビス領域をカバーするようにすると共に、アンテナ３
１，３２とアンテナ３３とによりダイバーシチイ受信を
可能とした場合である。アンテナ３１と３２はハイブリ
ッド３４を介し、更にデュプレクサ３５，３６を介して
合成分配器１３と接続され、１２０°ビームアンテナ３
３はデュプレクサ１４を介して合成分配器１３と接続さ
れている。デュプレクサ３５と３６がそれぞれ接続され
たハイブリッド３４のポート３４ａと３４ｂからアンテ
ナ３１，３２側を見た各合成指向特性主ビーム２７，２
８のビーム幅はそれぞれ６０°であり、これらビーム２
７，２８は図において左側と右側に向いており、アンテ
ナ３３の主ビーム２９はビーム幅が１２０°で、ビーム
２７，２８をほぼカバーする。つまりアンテナ３１，３
２とハイブリッド３４とにより２つの６０°ビーム（狭
角ビーム）アンテナ手段を構成している。

【０００８】チャネルｆ１１〜ｆ１Ｌの広角ビーム、制
御チャネル及び通信チャネル用送受信装置３７−１〜３
７−Ｌの各送信機３８は合成分配器１３、デュプレクサ
１４を介して１２０°ビームアンテナ３３に対し送信給
電することができ、各受信機３９，４１はそれぞれ合成
分配器１３、デュプレクサ３６，３５を介して、ハイブ
リッド３４の各６０°ビーム用のポート（以下６０°ビ
ームポートと記す）３４ａ，３４ｂに対し受信給電する
ことができ、各受信機４２は合成分配器１３、デュプレ
クサ１４を介して１２０°ビームアンテナ３３に対しそ
れぞれ受信給電することができる。

【０００９】チャネルｆ２１〜ｆ２Ｍの第１狭角ビー
ム、通信チャネル用送受信装置４３−１〜４３−Ｍの各
送信機４４は合成分配器１３、デュプレクサ３５を介し
て、ハイブリッド３４の６０°ビームポート３４ａに対
しそれぞれ送信給電することができ、各受信機４５はハ
イブリッド４７、合成分配器１３、デュプレクサ３５，
３６を介して、ハイブリッド３４の両６０°ビームポー
ト３４ａ，３４ｂにそれぞれ受信給電することができ、
各受信機４６は合成分配器１３、デュプレクサ１４を介
して１２０°ビームアンテナ３３にそれぞれ受信給電す
ることができる。

【００１０】チャネルｆ３１〜ｆ３Ｎの第２狭角ビー
ム、通信チャネル用送受信装置４８−１〜４８−Ｎの各
送信機４９は合成分配器１３、デュプレクサ３６を介し
て、ハイブリッド３４の６０°ビームポート３４ｂにそ
れぞれ送信給電することができ、各受信機５１はハイブ
リッド５３、合成分配器１３、デュプレクサ３５，３６
を介して、ハイブリッド３４の両６０°ビームポート３
４ａ，３４ｂに対しそれぞれ受信給電することができ、
受信機５２は合成分配器１３、デュプレクサ１４を介し
て１２０°ビームアンテナ３３に対し受信給電すること
ができる。

【００１１】制御チャネル用の受信機３９，４１，４２
の受信出力がビーム選択情報検出装置５４へも供給さ
れ、ビーム選択装置５４は、受信移動局の方向が６０°
ビーム２７の方向か６０°ビーム２８の方向かを受信機
３９，４１の両受信レベルを比較して決定し、また、受
信機４２の受信レベルの変動、つまりフェージングピッ
チＴｆからその移動局の移動速度情報を検出する。１２
０°制御チャネル及び通信チャネル用送受信装置３７−
１〜３７−Ｌの全時間スロットは図２Ａに示すように１
２０°ビームである。一方、６０°通信チャネル用送受
信装置４３−１〜４３−Ｍの時間スロットは図２Ｂに示
すように全て右ビームが割当てられ、６０°通信チャネ
ル用送受信装置４８−１〜４８−Ｎの時間スロットは図
２ｃに示すように全て左ビームが割当てられる。以下、
動作説明を行う。

【００１２】基地局制御装置２６は発呼・着信などで通
信チャネルを割当てる際にビーム選択情報検出装置５４
に移動速度情報（フェージングピッチＴｆ）とビーム情
報を問合せる。基地局制御装置２６はその応答情報によ
り図３Ａに示すような処理をする。Ｔｆが一定値より大
きければ移動局は高速移動中と判断し、１２０°ビーム
の通信チャネルを有する送受信装置３７−１〜３７−Ｌ
を割当てる。一方、Ｔｆが一定値より小さければ移動局
は静止もしくは低速移動とみなし、６０°ビーム通信チ
ャネルを有する送受信装置４３−１〜４３−Ｍか４８−
１〜４８−Ｎの何れから割当てる。ハイブリッド３４の
ポート３４ａ, ３４ｂからの受信信号により移動局の方
向が検知され、その情報にしたがって右ビーム２７か左
ビーム２８かが決定され、その決定により送受信装置４
３−１〜４３−Ｍと４８−１〜４８−Ｎの一方から割当
てる。移動速度が低速であると判断された移動局にしか
これらの送受信装置４３−１〜４３−Ｍ,４８−１〜４
８−Ｎが割当てられないために、チャネル切替動作の起
こる確率は低く、したがって送受信装置４３−１〜４３
−Ｍ,４８−１〜４８−Ｎにはビーム選択情報検出装置
５４は接続されていない。

【００１３】トラフィックや移動速度分布に応じて、送
受信装置３７−１〜３７−Ｌと４３−１〜４３−Ｍ、４
８−１〜４８−Ｎとの数の割合を適応的に設定すること
によりビームの分割損を最小限度に押さえることが可能
である。この実施例では、送信ビームを１２０°と２つ
の６０°としたが、受信ビームに関しても送信と同様に
１２０°ビームと２つの６０°ビームとすることも可能
である。図１ではハイブリッド４７，５３などを用いて
合成して１２０°ビームとして受信している。６０°ビ
ームの送受信装置４３−１〜４３−Ｍ,４８−１〜４８
−Ｎは利得の高いアンテナで送信できるために、１２０
°ビーム送受信装置３７−１〜３７−Ｌに比べて３ｄＢ
低い送信電力となっている。１２０°ビームによるサー
ビス領域のカバー（階層１）と、２つの６０°ビームに
よるサービス領域のカバー（階層２）と、更に狭い例え
ば４つの３０°ビームによるサービス領域のカバー（階
層３）と、階層を増加することにより図３Ｂに示すよう
に送信電力を下げることができる。図３Ｂでは階層１で
は送信電力が０ｄＢ、階層２では送信電力を−３ｄＢと
し、階層３では送信電力を−６ｄＢとすることができ
る。

【００１４】図４に、図１に示した構成からダイバーシ
チイのための構成を省略した例を対応する部分に同一符
号を付けて示す。つまりこの例では図１中の１２０°ビ
ームアンテナ３３、デュプレクサ１４、受信機４２，４
６，５２が省略されている。１２０°制御チャネル及び
通信チャネル用送受信装置３７−１〜３７−Ｌの各送信
機３８はハイブリッド５６を介して、更に合成分配器１
３、デュプレクサ３５，３６を介して、ハイブリッド３
４の両６０°ビームポート３４ａ，３４ｂに送信給電で
き、これにより１２０°ビームアンテナ手段に送信給電
をすることができるようにされている。つまり複数の狭
角ビームアンテナ手段のそれぞれによる送信（及び受
信）を行うと共に、これら複数の狭角ビームアンテナ手
段を利用して１つの広角ビームアンテナ手段の送受信も
行うようにすることもできる。

【００１５】更に図１中の一方の６０°通信チャネル用
送受信装置４８−１〜４８−Ｎを省略し、残した６０°
通信チャネル用送受信装置４３−１〜４３−Ｍの送信機
３８を６０°ビームポート３４ａと３４ｂに対し切替え
て送信給電をするようにしてもよい。その例を図５に示
す。送信機４４がスイッチ５８により６０°ビームポー
ト３４ａと３４ｂに切替え接続することができるように
される。１２０°制御チャネル及び通信チャネル用送受
信装置３７−１〜３７−Ｌの全時間スロットは図６Ａに
示すように１２０°ビームであり、一方、６０°通信チ
ャネル用送受信装置４３−１〜４３−Ｍの時間スロット
はこの場合前半３スロットは左ビーム、後半３スロット
は右ビームが割当てられる。以下、動作説明を行う。

【００１６】基地局制御装置２６は発呼・着信などで通
信チャネルを割当てる際にビーム選択情報検出装置５４
に移動速度情報（フェージングピッチＴｆ）とビーム情
報を問合せる。その応答に基づき基地局制御装置２６は
Ｔｆが一定値より大きければ移動局は高速移動中と判断
し、１２０°ビームの通信チャネルを有する送受信装置
３７−１〜３７−Ｌを割当てる。一方、Ｔｆが一定値よ
り小さければ静止もしくは低速移動とみなし、６０°ビ
ーム通信チャネルを有する送受信装置４３−１〜４３−
Ｍを割当てる。その際、６０°ビームポート３４ａ，３
４ｂからの受信信号により移動局の方向は検知され、そ
の情報にしたがって右ビーム２８か左ビーム２７かが決
定され、それに対応した時間スロットに割当てられる。
基地局制御装置２６はこの時間スロットのビーム切替タ
イミングと同期してビーム切替スイッチ５８を動作させ
る。移動速度が低速であると判断された移動局にしかこ
れらの送受信装置４３−１〜４３−Ｍは割当てられない
ため、チャネル切替動作の起こる確率は低く、したがっ
て送受信装置４３−１〜４３−Ｍにはビーム選択情報検
出装置５４は接続されていない。

【００１７】トラフィックや移動速度分布に応じて、階
層１と階層２に割当てる送受信装置の数の割合を適応的
に設定することによりビームの分割損を最小限度に押さ
えることが可能である。この実施例では、階層２の送信
ビームは６０°としたが、受信ビームに関しては送信と
同様に６０°ビームとすることも可能であるし、あるい
はハイブリッドなどを用いて合成後に１２０°ビームと
して受信することも可能である。階層２の送受信装置は
利得の高いアンテナで送信できるために、階層１に比べ
て３ｄＢ低い送信電力となっている。

【００１８】図５に示した構成においても、図４に示し
た構成と同様に、１２０°ビームアンテナ３３を省略し
て、２つの６０°ビームアンテナ手段により１２０°ビ
ームアンテナの作用も兼用させることもできる。上述に
おいて広角ビームは１２０°に限らず、もっと広くても
よく、例えば３６０°でもよい。また広角ビームがカバ
ーするサービス領域を２つの狭角ビームでカバーする場
合に限らず、３つ以上の狭角ビームでカバーしてもよ
い。

【００１９】

【発明の効果】以上述べたようにこの発明によれば、低
速移動中の移動局に対して狭角ビームアンテナ手段を割
当てることができ、所望移動局が存在している方向以外
の方向に不要な電波を放射しない。それだけ基地局装置
の送信電力を小さくすることができ、更に電波の撒き散
らしを抑制できるために干渉も低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例を示すブロック図。

【図２】図１に示した実施例における時間スロットと、
その時のアンテナ指向特性の例を示す図。

【図３】Ａは移動局のフェージングピッチによる移動速
度の判定手順の例を示す図、Ｂはアンテナビーム幅（階
層）と送出電力と関係例を示す図である。

【図４】図１に示した実施例からダイバーシチイ機能を
省略した実施例を示す図。

【図５】狭角ビーム通信チャネル用送受信装置を、移動
局の方向に応じて割当てた時間スロットの狭角ビームア
ンテナ手段に接続する実施例を示す図。

【図６】図５に示した実施例における時間スロットとア
ンテナビームとの関係例を示す図。

【図７】従来の基地局装置を示すブロック図。

【図８】従来の基地局装置における時間スロットとアン
テナビームとの関係を示す図。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｂ 17/00 Ｈ０４Ｂ 17/00 Ｍ 7/26 Ｂ (72)発明者 野島 俊雄 東京都千代田区永田町二丁目11番１号 株 式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ内 Ｆターム(参考） 5J021 AA01 AA02 AA05 AA13 DB05 EA04 FA31 FA32 HA05 HA06 5K042 AA06 CA13 CA17 DA19 DA21 EA01 EA14 FA11 GA12 JA01 NA03 5K059 CC02 CC03 CC04 DD01 DD31 EE02 5K067 AA03 AA43 BB04 CC04 DD43 EE04 EE10 EE66 HH22 KK02 KK03

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １つの広角指向特性を有する第１アンテ
   ナ手段と、 上記広角指向特性より狭い指向特性を有し、上記第１ア
   ンテナ手段による送信サービス領域を、全体でほぼカバ
   ーする複数の第２アンテナ手段と、 上記第１アンテナ手段に対して給電可能に設けられた複
   数の広角ビーム通信チャネル用送受信装置と、 上記第２アンテナ手段のそれぞれに対し、給電可能に設
   けられた各複数の狭角ビーム通信チャネル用送受信装置
   と、 移動局の移動速度と、その移動局が上記第２アンテナ手
   段の何れの狭い指向特性の方向にあるかを検出するビー
   ム選択情報検出装置と、 上記検出した移動速度及び上記移動局の方向に基づき、
   その移動局に、上記広角ビーム通信チャネル用送受信装
   置、上記狭角ビーム通信チャネル用送受信装置から１つ
   を選択的に割当てる基地局制御装置と、 を具備する基地局装置。
2. 【請求項２】 １つの広角指向特性を有する第１アンテ
   ナ手段と、 上記広角指向特性より狭い指向特性を有し、上記第１ア
   ンテナ手段による送信サービス領域を、全体でほぼカバ
   ーする複数の第２アンテナ手段と、 上記第１アンテナ手段に対して給電可能に設けられた複
   数の広角ビーム通信チャネル用送受信装置と、 上記第２アンテナ手段の何れに対しても選択的に接続可
   能に設けられた複数狭角ビーム通信チャネル用送受信装
   置と、 移動局の移動速度と、その移動局が上記第２アンテナ手
   段の何れの狭い指向特性の方向にあるかを検出するビー
   ム選択情報検出装置と、 上記検出した移動速度及び上記移動局の方向に基づき、
   その移動局に、広角ビーム通信チャネル用送受信装置の
   １つ又は上記狭角ビーム通信チャネル用送受信装置の１
   つと時間スロットを割当て、その割当てた時間スロット
   に応じて狭角ビーム通信チャネル用送受信装置と第２ア
   ンテナ手段との切替接続を制御する基地局制御装置と、 を具備する基地局装置。
3. 【請求項３】 上記第１アンテナ手段と複数の上記第２
   アンテナ手段とが兼用されていることを特徴とする請求
   項１又は２記載の基地局装置。