(57)【要約】【課題】変化する伝搬環境に応じたアンテナ素子を選択して指向性制御を行うことで、安定した通信を行うことができる無線基地局および無線通信方法を提供する。【解決手段】受信品質情報取得部１２は、複数のアンテナについて、各アンテナの受信品質を示す受信品質情報を所定の間隔ごとに取得し、受信品質変動傾向把握部１３は、取得された各アンテナの受信品質に関する値の変動傾向を把握する。相関判定部１４は、把握された各アンテナにおける受信品質に関する値の変動傾向に基づいて、各アンテナ間の相関度を判定し、アンテナ選択部７は、相関判定部１４において判定された各アンテナ間の相関度に応じて、無線通信に利用する少なくとも２以上のアンテナを選択する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のアンテナを有し、少なくとも２以上のアンテナを利用して無線通信を実行する無線基地局において、
前記複数のアンテナについて、各アンテナの受信品質情報を取得する取得部と、
前記取得部において取得された各アンテナの受信品質に関する値の変動傾向を把握する把握部と、
前記把握部において把握された、前記各アンテナにおける受信品質に関する値の変動傾向に応じて、前記複数のアンテナの中から、無線通信に利用する少なくとも２以上のアンテナを選択する選択部と、
を備えることを特徴とする無線基地局。
【請求項２】
前記把握部において把握された、前記各アンテナにおける受信品質に関する値の変動傾向に基づいて、前記各アンテナ間の相関度を判定する判定部と、をさらに備え、
前記選択部は、
前記判定部において判定された前記各アンテナ間の相関度に応じて、前記無線通信に利用する少なくとも２以上のアンテナを選択する、
ことを特徴とする請求項１に記載の無線基地局。
【請求項３】
前記判定部は、
前記把握部において把握された、前記各アンテナにおける受信品質に関する値の変動傾向において、受信品質に関する値が直前に取得された受信品質に関する値と比較して第１の所定値以上に低下している時点を検出し、前記各アンテナ間における、当該検出した時点の時間差に応じて、前記相関度を判定する、
ことを特徴とする請求項２に記載の無線基地局。
【請求項４】
前記判定部は、
前記把握部において把握された、前記各アンテナにおける受信品質に関する値の変動傾向において、受信品質に関する値が第２の所定値以下となる時点を検出し、前記各アンテナ間における、当該検出した受信品質に関する値が所定値以下となる時点の頻度に応じて、前記相関度を判定する、
ことを特徴とする請求項２に記載の無線基地局。
【請求項５】
前記複数のアンテナにおける各アンテナのウェイトを算出する算出部と、をさらに備え、
前記選択部は、
前記算出部におけるウェイトを算出する時間間隔と、前記判定部において判定された前記時点が生じる周期とに基づいて前記無線通信に利用する少なくとも２以上のアンテナを選択する、
ことを特徴とする請求項２ないし４のいずれか１項に記載の無線基地局。
【請求項６】
前記取得部は、
前記複数のアンテナのそれぞれが受信する無線信号の受信品質情報を所定間隔で取得し、
前記把握部は、
前記各アンテナにおける、前記受信品質に関する値の変動傾向を把握し、
前記判定部は、
前記各アンテナにおける変動傾向に応じて、前記各アンテナの前記受信品質に関する値を推定し、当該推定した推定受信品質値に基づいて、前記各アンテナ間の相関度を判定する、
ことを特徴とする請求項２ないし５のいずれか１項に記載の無線基地局。
【請求項７】
複数のアンテナを有し、少なくとも２以上のアンテナを利用して無線通信を実行する無線基地局の無線通信方法において、
前記複数のアンテナについて、各アンテナの受信品質情報を取得する取得ステップと、
前記取得ステップにおいて取得した各アンテナの受信品質に関する値の変動傾向を把握する把握ステップと、
前記把握ステップにおいて把握した、前記各アンテナにおける受信品質に関する値の変動傾向に応じて、前記複数のアンテナの中から、無線通信に利用する少なくとも２以上のアンテナを選択する選択ステップと、
を有することを特徴とする無線基地局の無線通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アダプティブアレイアンテナを備えた無線基地局、および無線基地局の無線通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アダプティブアレイアンテナを用いて通信を行う無線基地局では、アンテナ素子の配置によって、アダプティブアレイアンテナの効果が異なる。まず、アンテナ素子が配置される間隔が小さい場合には、アンテナ相関が高く、フェージング変動に対応することができる。一方、アンテナ素子が配置される間隔が大きい場合には、アンテナ相関が低く、高いダイバーシティ効果を得ることができる。
したがって、無線基地局にてダイバーシティ効果を高めたい場合には、上述したアンテナ相関を考慮し、数波長間隔に離してアンテナ素子を配置（グループＡ）している。しかしながら、アンテナ素子の間隔が離れているため、端末Ａから送信される送信波（所望波）と、他の端末Ｂから送信される送信波（干渉波）とを分離するための指向性制御を行うことが困難であるという問題がある。そのため、グループＡとは、異なる波長間隔でアンテナ素子を配置（グループＢ）し、所望の指向性制御ができない場合には、使用しているグループＡのアンテナのいずれかをグループＢのいずれかのアンテナ素子に切り替えることで指向特性を変更し、所望波と干渉波とを分離する無線基地局アンテナ装置が提案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−２５２７３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述した特許文献１に記載の無線基地局アンテナ装置は、単に使用しているアンテナ素子のいずれかを切り替えて指向特性を変更することで、所望波と干渉波を分離し、ダイバーシティ効果を確保するものである。そのため、上述した端末Ａが高速（例えば、８０ｋｍ／ｈ以上）で移動しているような場合に生じる、高速なフェージング変動に対し、アンテナ素子のいずれかを切替えただけでは、対応することができず、適切な指向性制御を行うことができなかった。
【０００４】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、変化する伝搬環境に応じたアンテナを選択することで、安定した通信を行うことができる無線基地局および無線通信方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明の無線基地局は、複数のアンテナを有し、少なくとも２以上のアンテナを利用して無線通信を実行する無線基地局において、前記複数のアンテナについて、各アンテナの受信品質情報を取得する取得部と、前記取得部において取得された各アンテナの受信品質に関する値の変動傾向を把握する把握部と、前記把握部において把握された、前記各アンテナにおける受信品質に関する値の変動傾向に応じて、前記複数のアンテナの中から、無線通信に利用する少なくとも２以上のアンテナを選択する選択部とを備えることを特徴とする。
【０００６】
本発明の無線基地局は、前記把握部において把握された、前記各アンテナにおける受信品質に関する値の変動傾向に基づいて、前記各アンテナ間の相関度を判定する判定部と、をさらに備え、前記選択部は、前記判定部において判定された前記各アンテナ間の相関度に応じて、前記無線通信に利用する少なくとも２以上のアンテナを選択することが好ましい。
【０００７】
前記判定部は、前記把握部において把握された、前記各アンテナにおける受信品質に関する値の変動傾向において、受信品質に関する値が直前に取得された受信品質に関する値と比較して第１の所定値以上に低下している時点を検出し、前記各アンテナ間における、当該検出した時点の時間差に応じて、前記相関度を判定することが好ましい。
【０００８】
また、前記判定部は、前記把握部において把握された、前記各アンテナにおける受信品質に関する値の変動傾向において、受信品質に関する値が第２の所定値以下となる時点を検出し、前記各アンテナ間における、当該検出した受信品質に関する値が所定値以下となる時点の頻度に応じて、前記相関度を判定することが好ましい。
【０００９】
また、本発明の無線基地局は、前記複数のアンテナにおける各アンテナのウェイトを算出する算出部と、をさらに備え、前記選択部は、前記算出部におけるウェイトを算出する時間間隔と、前記判定部において判定された前記時点が生じる周期とに基づいて前記無線通信に利用する少なくとも２以上のアンテナを選択することが好ましい。
【００１０】
前記取得部は、前記複数のアンテナのそれぞれが受信する無線信号の受信品質情報を所定間隔で取得し、前記把握部は、前記各アンテナにおける、前記受信品質に関する値の変動傾向を把握し、前記判定部は、前記各アンテナにおける変動傾向に応じて、前記各アンテナの前記受信品質に関する値を推定し、当該推定した推定受信品質値に基づいて、前記各アンテナ間の相関度を判定することが好ましい。
【００１１】
また、本発明の無線通信方法は、複数のアンテナを有し、少なくとも２以上のアンテナを利用して無線通信を実行する無線基地局の無線通信方法において、前記複数のアンテナについて、各アンテナの受信品質情報を取得する取得ステップと、前記取得ステップにおいて取得した各アンテナの受信品質に関する値の変動傾向を把握する把握ステップと、前記把握ステップにおいて把握した、前記各アンテナにおける受信品質に関する値の変動傾向に応じて、前記複数のアンテナの中から、無線通信に利用する少なくとも２以上のアンテナを選択する選択ステップとを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、変化する伝搬環境に応じたアンテナを選択することができるので、安定した通信を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の無線基地局の構成例の一例を示すブロック図である。図１に示す無線基地局２０は、複数のアンテナ素子１と、複数のアンテナ毎に設けられ、相手側通信装置からの無線信号をｕｐ／ｄｏｗｎコンバートする複数の無線（ＲＦ）部２と、送信制御部３と、受信制御部４とにより構成されている。送信制御部３は、送信処理部５を備える。受信制御部４は、複数のアンテナにおける各アンテナのウェイトを算出するウェイト算出部（算出部）１１と、複数のアンテナについて、各アンテナの受信品質を示す受信品質情報を所定の間隔ごとに取得する受信品質情報取得部（取得部）１２と、受信品質情報取得部１２において取得された各アンテナの受信品質に関する値の変動傾向を把握する受信品質変動傾向把握部（把握部）１３と、受信品質変動傾向把握部１３において把握された、各アンテナにおける受信品質に関する値の変動傾向に基づいて、各アンテナ間の相関度を判定する相関判定部（判定部）１４と、相関判定部１４において判定された各アンテナ間の相関度に応じて複数のアンテナの中から無線通信に利用するアンテナを選択するアンテナ選択部（選択部）７と、選択されたアンテナから放射されるビームを形成するための処理を行う受信処理部８とを備える。本実施例において、ウェイト算出部１１と受信品質情報取得部１２と受信品質変動傾向把握部１３と相関判定部１４は、受信制御部４にて備えられているが、これに限られるものではなく、独立して構成しても良い。
【００１４】
受信品質情報取得部１２は、通信相手となる通信装置からの受信無線信号の受信品質情報を取得する。受信品質情報における、受信品質に関する値として、複数のアンテナの各アンテナにおいて測定される受信電力を示す値やＳＩＮＲ等の受信品質を示す値を取得する。受信品質変動傾向把握部１３は、取得された各アンテナの受信品質に関する値の変動傾向を把握する。
【００１５】
相関判定部１４は、受信品質変動傾向把握部１３において把握された、各アンテナにおける受信品質に関する値の変動傾向に基づいて、相関度を判定する。
【００１６】
アンテナ選択部７は、相関判定部１４において判定された各アンテナ間の相関度に応じて、複数のアンテナの中から、無線通信に利用する少なくとも２以上のアンテナ素子を選択する。アンテナ選択部７が選択するアンテナは、相手側通信装置からの無線信号の受信に使用すると共に、相手側通信装置への無線信号の送信に利用する。
【００１７】
次に、相関判定部１４において判定された各アンテナ間の相関度に基づく、アンテナ選択部７によるアンテナ選択方法について図２のフローチャートを用いて説明する。なお、複数のアンテナは、アレイアンテナにより構成され、ウェイト算出部１１は、複数のアレイアンテナにおける各アンテナのウェイトを算出しているものとする。
【００１８】
無線基地局の受信制御部４が、通信相手となる通信装置との通信を開始すると（ステップ１０１）、受信品質情報取得部１２は、各アンテナの受信無線信号の受信品質情報を取得し、受信品質変動傾向把握部１３は、取得された各アンテナの受信品質情報における受信品質に関する値の変動傾向を把握する（ステップ１０２）。相関判定部１４は、受信品質変動傾向把握部１３が把握した各アンテナの変動傾向に応じて、各アンテナ間における相関度の判定を行う（ステップ１０３）（相関度の判定に関する詳細は後述する）。そして、アンテナ選択部７は、相関判定部１４において判定された受信品質に関する値の変動傾向に関する情報を利用して、無線通信に利用する少なくとも２以上のアンテナを選択する（ステップ１０４〜ステップ１１２）。
【００１９】
図２のフローチャートでは、アンテナ選択部７におけるアンテナ選択方法として、アンテナ選択部７が、ウェイト算出部１１がウェイトを算出したウェイト更新時間間隔と相関判定部１４において判定された受信品質に関する値の変動傾向に関する情報を利用して、無線通信に利用する少なくとも２以上のアンテナを選択している。まず、アンテナ選択部７は、ウェイト更新時間間隔と、各アンテナにおける変動傾向において、受信品質に関する値が所定値以下となる時点（タイミング）が生じる周期（落ち込み時間間隔）とを比較する（ステップ１０４）。比較の結果、落ち込み時間間隔がウェイト更新時間間隔よりも大きい場合（Ｙｅｓの場合）（この場合、伝搬環境の変化に対応できない場合であるので、出来るだけ相関度の高いアンテナを選択することが好ましい）には、任意のアンテナ群（第１のアンテナ群）のアンテナの相関度を調査し（ステップ１０５）、相関度が高いアンテナか否かを判定する（ステップ１０６）。アンテナ選択部７は、相関度が高いアンテナであると判定した場合（Ｙｅｓの場合）、第１のアンテナ群の中から無線通信に利用する少なくとも２以上のアンテナを選択する（ステップ１０７）。アンテナ選択部７は、相関度が低いアンテナであると判定した場合（Ｎｏの場合）、他の任意のアンテナ群のアンテナの相関度を調査し、最も相関度の高いアンテナ群の中から無線通信に利用する少なくとも２以上のアンテナを選択する（ステップ１０８）。
【００２０】
ステップ１０４において、アンテナ選択部７は、落ち込み時間間隔がウェイト更新時間間隔よりも小さい場合（Ｎｏの場合）には、さらに他の任意のアンテナ群（第２のアンテナ群）のアンテナの相関度を調査し（ステップ１０９）、相関度が低いアンテナか否かを判定する（ステップ１１０）。アンテナ選択部７は、相関度が低いアンテナであると判定した場合（Ｙｅｓの場合）、第２のアンテナ群の中から無線通信に利用する少なくとも２以上のアンテナを選択する（ステップ１１１）。アンテナ選択部７は、相関度が高いアンテナであると判定した場合（Ｎｏの場合）、最も相関度の低いアンテナ群の中から無線通信に利用する少なくとも２以上のアンテナを選択する（ステップ１１２）。
【００２１】
そして、受信処理部８では、ウェイトを生成し、アンテナ選択部７で選択されたアンテナを用いて、通信相手となる通信装置と無線信号を当該生成されたウェイトを用いて送受信する。
【００２２】
次に、相関判定部１４が、受信品質変動傾向把握部１３において把握された、各アンテナにおける受信品質に関する値の変動傾向を利用して、各アンテナ間の相関度を判定する方法（図２のフローチャートにおけるステップ１０３）について説明する。
【００２３】
（各アンテナ間の相関度の判定方法１）
相関判定部１４は、受信品質変動傾向把握部１３において把握された、各アンテナにおける受信品質に関する値の変動傾向において、受信品質を示す値が直前に取得した受信電力を示す値と比較して所定値（第１の所定値）以上低下している時点を検出し、各アンテナ間における、当該検出した時点の時間差に応じて、相関度を判定する。このとき、あるアンテナにおいて検出された時点の直後に、他のアンテナにおいて所定値（第１の所定値）以上に低下している時点が検出された場合、時間差が小さければ相関度が高く、一方、他のアンテナにおいて所定値以上低下している時点との時間差が大きければ相関度は低くなる。
【００２４】
（各アンテナ間の相関度の判定方法２）
相関判定部１４は、受信品質変動傾向把握部１３において把握された、各アンテナにおける受信品質に関する値の変動傾向において、受信電力を示す値が所定値（第２の所定値）以下となる時点を検出し、アンテナ間における、当該検出した時点の頻度、すなわち、時間当たりに、受信電力を示す値が所定値（第２の所定値）以下となる回数に応じて、相関度を判定するようにしても良い。
【００２５】
（各アンテナ間の相関度の判定方法３）
相関判定部１４は、２つのアンテナの受信信号同士を複素乗算して（複素共役を乗算する）求めた時間平均に応じて、相関度を判定するようにしても良い。相関度が高ければ、時間平均が高くなり、相関度が低ければ、時間平均が０に近い数値となる。
【００２６】
（各アンテナ間の相関度の判定方法４）
相関判定部１４は、各アンテナにおける、受信品質に関する値が時間の経過に伴って変動する傾向を示す変動傾向に応じて、各アンテナの受信品質に関する値それぞれに付与する重み係数を決定し、受信品質に関する値に重み係数を付与することにより算出される推定受信電力値に基づいて、各アンテナ間の相関度を判定、または推定するようにしても良い。
【００２７】
以下に、推定受信電力値に基づいて各アンテナ間の相関度を判定する場合について説明する。
受信電力を示す値の変動傾向は、３種類の傾向Ａ、Ｂ、Ｃを組合せることによって構成される。傾向Ａ、Ｂ、Ｃについて、図３を参照しながら説明する。図３は、受信品質情報（受信品質に関する値）Ｘが、時間（１フレーム期間）の経過に伴って、Ｘ１からＸ２〜Ｘ５のいずれかへ変動する様子を模式的に示す。
傾向Ａは、受信品質情報がＸ１からＸ２へ変動する場合、およびＸ１からＸ３へ変動する場合のように、受信品質情報が所定の閾値α内で変動したことを示す。ここで、所定の閾値αは、受信品質が安定した状態であると判断できる範囲（受信品質の雑音による揺らぎ幅程度）に設定される。傾向Ｂは、受信品質情報がＸ１からＸ４へ変動する場合のように、受信品質情報が所定の閾値αを超えて受信品質が上昇する方向に変動したことを示す。傾向Ｃは、受信品質情報がＸ１からＸ５へ変動する場合のように、受信品質情報が所定の閾値αを下回り受信品質が低下する方向に変動したことを示す。
【００２８】
相関判定部１４は、傾向Ａ，Ｂ，Ｃの組合せによって変動傾向を判定する。図４（ａ）は、受信品質情報Ｘの変動を時間の経過に伴って示すグラフの一例である。図４（ａ）では、時刻ｔ１からｔ６へと時間が経過するに伴って、新しい受信品質情報がプロットされている。図４（ｂ）は、重み係数の決定手法を説明するための表である。
【００２９】
Ｘ１１からＸ１２への変動は、所定の閾値α内での変動であるので、図４（ｂ）に示すように、傾向Ａとして示される。また、Ｘ１２からＸ１３への変動は、所定の閾値αを超えて受信品質が上昇する方向への変動であるので、図４（ｂ）に示すように、傾向Ｂとして示される。同様に、Ｘ１３からＸ１６までの３回の変動それぞれは、３回の傾向Ｂとして示される。
相関判定部１４は、１回の傾向Ａと４回の傾向Ｂとの組合せ（ＡＢＢＢＢ）に基づいて、変動傾向は向上型変動傾向であると判定し、Ｘ１１〜Ｘ１６それぞれに付与する重み係数Ｄ１〜Ｄ６を、時間の経過に伴って大きくして、Ｄ１＜Ｄ２＜Ｄ３＜Ｄ４＜Ｄ５＜Ｄ６とする。
【００３０】
また、相関判定部１４は、変動傾向が、例えば、２回の傾向Ａと３回の傾向Ｃの組合せ（ＡＣＡＣＣ）である場合には、変動傾向は低下型変動傾向であると判定し、重み係数Ｄ１〜Ｄ６を、時間の経過に伴って大きくして、Ｄ１＜Ｄ２＜Ｄ３＜Ｄ４＜Ｄ５＜Ｄ６とする。
また、相関判定部１４は、変動傾向が、例えば、５回の傾向Ａの組合せ（ＡＡＡＡＡ）である場合には、変動傾向は安定型変動傾向であると判定し、重み係数Ｄ１〜Ｄ６を均一な値、即ち、Ｄ１＝Ｄ２＝Ｄ３＝Ｄ４＝Ｄ５＝Ｄ６≠０とする。
【００３１】
相関判定部１４は、受信品質情報Ｘ１１〜Ｘ１６と、Ｘ１１〜Ｘ１６に対応する重み係数Ｄ１〜Ｄ６とをそれぞれ乗算し、乗算値の平均値を算出することにより、推定受信電力値を算出する。そして、相関判定部１４は、算出された推定受信電力値に基づいて変動傾向を推定し、当該推定した変動傾向から各アンテナ間の相関度を判定する。
【００３２】
上述したように、本発明は、変化する伝搬環境に応じて、配置構成が異なるアンテナを使い分け、状況に一番適したアンテナを選択することで、安定した通信を可能にするものである。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の無線基地局の構成の一例を示すブロック図である。
【図２】相関判定部において判定された各アンテナ間の相関度に基づく、アンテナ選択部によるアンテナ選択方法について説明するフローチャートである。
【図３】受信品質情報Ｘが、時間の経過に伴って変動する様子を模式的に示す図である。
【図４】受信品質情報Ｘの変動を時間の経過に伴って変動する傾向と重み係数を決定手法を説明する図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  アンテナ素子
２  無線（ＲＦ）部
３  送信制御部
４  受信制御部
５  送信処理部
７  アンテナ選択部
８  受信処理部
１１  ウェイト算出部
１２  受信品質情報取得部
１３  受信品質変動傾向把握部
１４  相関判定部
２０  無線基地局
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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