专利名称：基站装置及发送方法
技术领域：
本发明涉及在下行线路中通过自适应阵列天线进行方向性发送的数字无线通信系统所用的基站装置及发送方法。
背景技术：
便携电话和机动车电话等数字无线通信系统采用下述蜂窝系统将通信区域分割为小区，在各小区中放置1个基站装置，多个终端装置同时对该基站装置进行通信。近年来，由于蜂窝系统迅速普及，系统用户剧增，所以增大1个小区中的信道容量成为重要课题。
作为增大信道容量的一种技术，有“ディジタル移動通信のたぁの波形等化技術(用于数字移动通信的波形均衡技术)”(堀越 淳 監修、(株)トリケップス)等记载的自适应阵列天线。自适应阵列天线是下述技术通过对多个天线构成的阵列天线的各天线输出施加振幅、相位偏移并进行合成，来形成阵列的方向性，利用此点，根据规定的控制算法来决定各天线输出的加权系数，按照周围状态的变化来控制方向性。
然后，将自适应阵列天线搭载到基站装置上，去除来自其他小区的干扰来提高接收品质，从而能够增大上行线路的信道容量。
此外，搭载了自适应阵列天线的基站装置估计从终端装置发送的信号的到达方向，沿估计出的方向进行方向性发送，从而在维持线路品质的同时，能够减小基站装置的发送功率，所以能够降低对其他终端装置的干扰，能够增大下行线路的信道容量。
只是，在下行线路中，如果基站装置对进行通信的所有终端装置估计信号到达方向，进行方向性发送，则产生信号处理量增大、装置规模变大的问题。
因此，在现有基站装置中，对进行高速数据传输的终端装置、或需要大的发送功率的终端装置等一部分终端装置使用阵列天线进行方向性发送，而对其他终端装置则使用与阵列天线分别准备的天线或阵列天线中的一个天线进行扇区发送或全向发送等没有方向性的发送(以下，称为“无方向性发送”)。
由此，不用特别增大信号处理部的装置规模，就能增大信道容量。
然而，在上述现有基站装置中，由于合成多个无方向性发送的信号并从1个天线进行发送，所以不能降低该天线中的发送功率。因此具有下述问题不能抑制无线部放大操作时的动态范围，必须使用大型、发热量大的放大器。
发明概述本发明的目的在于提供一种基站装置及发送方法，在只对一部分终端装置进行方向性发送的情况下，能够抑制放大器的所需功率，使装置规模小型化。
该目的是如下实现的将进行方向性发送的信号分别分割为与阵列天线的天线元数目相同的信号分量，对分割出的进行方向性发送的信号的各信号分量进行加权，而将不进行可变方向性发送的信号分别分配给上述天线元中的某一个，合成从同一天线元进行发送的信号并进行无线发送。
附图的简单说明
图1是包含本发明的基站装置的无线通信系统的系统图；图2是本发明实施例1的基站装置的结构方框图；以及图3是本发明实施例2的基站装置的结构方框图。
实施发明的最好形式以下，参照附图来详细说明实施本发明的最好形式。图1是包含本发明的基站装置的无线通信系统的系统图。
图1的基站装置11起通信的中继器的作用，处理从终端装置无线发送的信号，并且无线或有线发送到外部网络21，处理从外部网络21无线或有线发送的信号，并且无线发送到各终端装置。
这里假设，图1的基站装置11具有3个天线101、102、103，与5台终端装置同时进行通信，对终端装置1、终端装置2、终端装置3及终端装置4进行无方向性发送，而对终端装置5进行方向性发送。
(实施例1)图2是实施例1的基站装置的结构方框图。图2所示的基站装置11主要包括3个天线101、102、103；无线部104、105、106；发送部107；接收部108；以及信号处理部109、110、111、112、113。发送部107具有加权系数控制部151；乘法电路152、153、154；以及合成电路155、156、157。
无线部104将天线101接收到的高频信号变换为基带信号，并且输出到接收部108，此外，将从合成电路155输入的基带信号变换为高频信号，并且从天线101无线发送。无线部105将天线102接收到的高频信号变换为基带信号，并且输出到接收部108，此外，将从合成电路156输入的基带信号变换为高频信号，并且从天线102无线发送。无线部106将天线103接收到的高频信号变换为基带信号，并且输出到接收部108，此外，将从合成电路157输入的基带信号变换为高频信号，并且从天线103无线发送。
发送部107对从各信号处理部输入的发往各终端装置的发送信号进行分散、合成，输出到各无线部。此外，接收部108对从各无线部输入的基带信号进行解调，取出并合成来自各终端装置的接收信号，输出到各信号处理部。此外，接收部108估计方向性接收到的来自终端装置5的接收信号(以下，称为“第5接收信号”)的到来方向，将与到来方向有关的信息输出到信号处理部113。
信号处理部109对从接收部108输入的来自终端装置1的接收信号(以下，称为“第1接收信号”)进行解码，并且输出到外部网络，此外，对从外部网络输入的发往终端装置1的发送信号(以下，称为“第1发送信号”)进行编码并调制，并且输出到合成电路155。
信号处理部110对从接收部108输入的来自终端装置2的接收信号(以下，称为“第2接收信号”)进行解码，并且输出到外部网络，此外，对从外部网络输入的发往终端装置2的发送信号(以下，称为“第2发送信号”)进行编码并调制，并且输出到合成电路156。
信号处理部111对从接收部108输入的来自终端装置3的接收信号(以下，称为“第3接收信号”)进行解码，并且输出到外部网络，此外，对从外部网络输入的发往终端装置3的发送信号(以下，称为“第3发送信号”)进行编码并调制，并且输出到合成电路157。
信号处理部112对从接收部108输入的来自终端装置4的接收信号(以下，称为“第4接收信号”)进行解码，并且输出到外部网络，此外，对从外部网络输入的发往终端装置4的发送信号(以下，称为“第4发送信号”)进行编码并调制，并且输出到合成电路155。
信号处理部113对从接收部108输入的第5接收信号进行解码，并且输出到外部网络，此外，对从外部网络输入的发往终端装置5的发送信号(以下，称为“第5发送信号”)进行编码并调制，并且并行地输出到各乘法电路。此外，信号处理部113将从接收部108输入的与到来方向有关的信息输出到加权系数控制部151。
加权系数控制部151根据从信号处理部113输入的与到来方向有关的信息来计算各天线输出的加权系数，将算出的加权系数输出到各乘法电路。乘法电路152将第5发送信号乘以从加权系数控制部151输入的加权系数，输出到合成电路155。乘法电路153将第5发送信号乘以从加权系数控制部151输入的加权系数，输出到合成电路156。乘法电路154将第5发送信号乘以从加权系数控制部151输入的加权系数，输出到合成电路157。
合成电路155合成从信号处理部109、信号处理部112及乘法电路152输入的信号，输出到无线部104。合成电路156合成从信号处理部110及乘法电路153输入的信号，输出到无线部105。合成电路157合成从信号处理部111及乘法电路154输入的信号，输出到无线部106。
下面，说明图2基站装置11中来自各终端装置的接收信号的流程。
从天线101接收到的信号通过无线部104从高频信号变换为基带信号，输出到接收部108。同样，从天线102接收到的信号通过无线部105从高频信号变换为基带信号，从天线103接收到的信号通过无线部106从高频信号变换为基带信号，分别输出到接收部108。
然后，在接收部108中，对来自各无线部的基带信号进行解调处理，取出来自各终端装置的接收信号，分别进行包含自适应阵列天线处理的分集(ダィバ-シチ)合成，进而估计方向性接收到的第5接收信号的到来方向。
第1接收信号通过信号处理部109解码，发送到外部的网络系统。同样，第2接收信号通过信号处理部110解码，第3接收信号通过信号处理部111解码，第4接收信号通过信号处理部112解码，第5接收信号通过信号处理部113解码，分别发送到外部的网络系统。
此外，由接收部108估计出的与到来方向有关的信息经由信号处理部113输出到加权系数控制部151。然后，在加权系数控制部151中，根据与到来方向有关的信息，计算第5发送信号的加权系数，算出的加权系数被输出到乘法电路152、153、154。
下面，说明图2基站装置11中发往各终端装置的发送信号的流程。
第1发送信号由信号处理部109编码、调制，输出到合成电路155。第2发送信号由信号处理部110编码、调制，输出到合成电路156。第3发送信号由信号处理部111编码、调制，输出到合成电路157。第4发送信号由信号处理部112编码、调制，输出到合成电路155。
第5发送信号由信号处理部113编码、调制。调制过的第5发送信号由乘法电路152乘以与天线101对应的加权系数，输出到合成电路155。同样，调制过的第5发送信号由乘法电路153乘以与天线102对应的加权系数，并且输出到合成电路156，由乘法电路154乘以与天线103对应的加权系数，并且输出到合成电路157。
输入到合成电路155的信号被合成，由无线部104无线调制，经天线101发送。输入到合成电路156的信号被合成，由无线部105无线调制，经天线102发送。输入到合成电路157的信号被合成，由无线部106无线调制，经天线103发送。
这样，通过将方向性发送以外的信号分散到阵列天线的各天线进行发送，能够分散天线的发送功率，所以没有哪个天线的发送功率比其他天线大很多，能够使无线部中放大器的规模小型化。
这里，一般随着发送放大器的放大率不同，放大器输出的相位也不同，所以在自适应阵列天线中，需要进行无线部校准，以便在各个天线间调整该相位。根据本实施例，由于能够将信号放大率的幅度抑制得很小，所以信号放大时的相位旋转幅度变小，对简化自适应阵列天线所需的无线部校准也有一定的效果。
(实施例2)图3是实施例2的基站装置的结构方框图。在图3所示的基站装置中，对与图2所示基站装置相同的部分附以与图2相同的标号，并且省略其说明。
图3所示的基站装置采用在图2的基站装置上追加开关控制部201、以及连接开关202至213的结构。
开关控制部201根据从各信号处理部输入的发往各终端装置的发送功率、和从加权系数151输入的加权系数，控制各连接开关，使得各天线的发送功率达到均一。连接开关202至213通过开关控制部201的控制而接通或切断。
以下，作为例子，说明下述情况下开关控制部201的控制发往终端装置1的发送功率是“1.0”，发往终端装置2的发送功率是“1.5”，发往终端装置3的发送功率是“1.8”，发往终端装置4的发送功率是“2.2”，发往终端装置5的发送功率是“2.0”，输出到乘法电路152的加权系数是“0.5”，输出到乘法电路153的加权系数是“0.3”，输出到乘法电路154的加权系数是“0.2”。
首先，开关控制部201将方向性发送信号的发送功率乘以加权系数，计算方向性发送信号的各天线的发送功率。在本例中，天线101发往终端装置5的发送功率是“1.0”，天线102发往终端装置5的发送功率是“0.6”，天线103发往终端装置5的发送功率是“0.4”。
接着，分配发送无方向性发送信号的天线，使得各天线的发送功率达到均一。在本例中，从天线103发送第1发送信号，从天线103发送第2发送信号，从天线101发送第3发送信号，从天线102发送第4发送信号。由此，天线101的发送功率为“2.8”，天线102的发送功率为“2.8”，天线103的发送功率为“2.9”，各天线的发送功率的差别达到最小。
最后，开关控制部201根据天线的分配结果来控制各连接开关。在本例中，接通连接开关204、207、208、212，而切断其他连接开关。
开关控制部201按照发往各终端装置的发送功率、各加权系数的变化，适当控制连接开关。
这样，对各天线分配发往各终端装置的发送信号，使得各天线的发送功率达到相同程度，从而与实施例1相比，能够进一步使装置小型化。
在实施例2中，发送方向性发送以外的信号的天线的选择是通过开关切换来进行的，但是也可以使用加权系数控制部及乘法电路来取代开关控制部及连接开关，通过加权系数控制来进行。在此情况下，加权系数控制部使输出的加权系数中的一个为“1”，而使其他为“0”。将加权系数“1”输入到乘法电路等价于接通连接开关，输入到乘法电路的信号被原封不动地输出。而将加权系数“0”输入到乘法电路等价于切断连接开关，从乘法电路不进行任何输出。
这样，各信号处理部能够处理无方向性发送信号或方向性发送信号中的任一个。具体地说，各信号处理部在处理方向性发送信号的情况下，使加权系数控制部根据与到来方向有关的信息来输出加权系数，而在处理无方向性发送信号的情况下，使加权系数控制部输出加权系数“1”或“0”。
本发明能够适用于任何方向性发送和无方向性发送混杂的系统，而不受信号复用分割的方式等限制。
如上所述，根据本发明的基站装置及发送方法，能够将无方向性发送信号分配给阵列天线的各天线，所以能够分散各天线的发送功率，能够使得没有哪个天线的发送功率比其他天线大很多，能够使无线部中的放大器小型化。这也使得信号放大时的相位旋转幅度变小，对简化自适应阵列天线所需的无线部校准也很有效。
本说明书基于1998年9月18日申请的特愿平10-264349号。其内容包含于此。
产业上的可利用性本发明特别适于下述数字无线通信系统将自适应阵列天线搭载到基站装置上，只对一部分终端装置进行方向性发送。
权利要求
1.一种基站装置，包括阵列天线，通过多个天线元来形成方向性；分割部件，将进行方向性发送的第1信号分别分割为与上述天线元数目相同的信号分量；加权部件，对第1信号的各信号分量进行加权；分配部件，将不进行可变方向性发送的第2信号分别分配给上述天线元中的某一个；合成部件，合成从同一天线元发送的第1信号分量和第2信号分量；以及无线发送部件，将合成的信号从上述各天线元无线发送。
2.如权利要求1所述的基站装置，其中，分配部件分散各第2信号的分配目的地。
3.如权利要求1所述的基站装置，其中，分配部件使分配给各天线元的第2信号的数目差别最小。
4.如权利要求1所述的基站装置，其中，分配部件根据加权过的各第1信号分量的发送功率及第2信号的发送功率，使各天线元的发送功率的差别最小。
5.如权利要求1所述的基站装置，其中，在将第2信号送至天线元的各路径途中配置连接开关，分配部件接通各第2信号的分配目的地的天线元的路径途中配置的连接开关，而切断其他连接开关。
6.如权利要求1所述的基站装置，其中，在将第2信号送至天线元的各路径途中，配置将输入的第2信号乘以系数的乘法器，分配部件向各第2信号的分配目的地的天线元的路径途中配置的乘法器输出系数“1”，而向其他乘法器输出系数“0”。
7.一种与权利要求1所述的基站装置进行无线通信的终端装置。
8.一种发送方法，具有分割步骤，将进行方向性发送的第1信号分别分割为与阵列天线的天线元数目相同的信号分量；加权步骤，对第1信号的各信号分量进行加权；分配步骤，将不进行可变方向性发送的第2信号分别分配给上述天线元中的某一个；合成步骤，合成从同一天线元发送的第1信号分量和第2信号分量；以及无线发送步骤，将合成的信号从上述各天线元无线发送。
9.如权利要求8所述的发送方法，其中，分配步骤分散各第2信号的分配目的地。
10.如权利要求8所述的发送方法，其中，分配步骤使分配给各天线元的第2信号的数目差别最小。
11.如权利要求8所述的发送方法，其中，根据加权过的各第1信号分量的发送功率及第2信号的发送功率，使各天线元的发送功率的差别最小。
12.如权利要求8所述的发送方法，其中，在将第2信号送至天线元的各路径途中配置连接开关，接通各第2信号的分配目的地的天线元的路径途中配置的连接开关，而切断其他连接开关。
13.如权利要求8所述的发送方法，其中，在将第2信号送至天线元的各路径途中，配置将输入的第2信号乘以系数的乘法器，向各第2信号的分配目的地的天线元的路径途中配置的乘法器输出系数“1”，而向其他乘法器输出系数“0”。
全文摘要
乘法电路152将进行可变方向性发送的信号乘以与各天线101～103对应的加权系数,分别输出到合成电路155～157。将不进行可变方向性发送的信号分别输出到合成电路155～157中的某一个。合成输入到合成电路155的信号,由无线部104进行无线调制,从天线101发送。同样,合成输入到合成电路156的信号,由无线部106进行无线调制,从天线102发送。合成输入到合成电路157的信号,由无线部106进行无线调制,从天线103发送。由此,在只对一部分终端装置进行可变方向性发送的情况下,将不进行可变方向性发送的信号从阵列天线的各天线分散发送,能够降低发送功率,使装置规模小型化。
文档编号H04Q7/30GK1275267SQ99801458
公开日2000年11月29日 申请日期1999年9月13日 优先权日1998年9月18日
发明者井出美奈子, 平松胜彦 申请人:松下电器产业株式会社