(57)【要約】      （修正有）【課題】ホットスポットへビームを向けることができるアンテナシステムを提供する。【解決手段】複数のアンテナモジュール２０を備えたアンテナシステムは、第１のアンテナモジュール２０が受信した基準信号と、第１のアンテナモジュール以外の他のアンテナモジュール２０が受信した受信信号との相対位相を調整する調整用可変移相器４４と、相対位相が調整された後の前記基準信号と前記受信信号とを合成する合成器４３と、他のアンテナモジュール２０が有する受信用可変移相器３１を制御する制御部４５とを備える。調整用可変移相器４４は、合成器４３の出力に基づいて、第１のアンテナモジュール２０と他のアンテナモジュール２０とによる受信電力が最大となるように基準信号と受信信号との相対位相を調整する。制御部４５は、調整用可変移相器４４による位相調整量に基づいて、他のアンテナモジュール２０が有する受信用可変移相器３１を制御する。【選択図】図３
2018110380.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナ素子及び前記アンテナ素子による受信信号の位相を調整する受信用可変移相器を有するアンテナモジュールを複数備えたアンテナシステムであって、
前記複数のアンテナモジュールの内の第１のアンテナモジュールが受信した第１受信信号と、前記第１のアンテナモジュール以外の１又は複数の他のアンテナモジュールが受信した１又は複数の第２受信信号との相対位相を調整する調整用可変移相器と、
相対位相が調整された後の前記第１受信信号と前記１又は複数の第２受信信号とを合成する合成器と、
前記１又は複数の他のアンテナモジュールが有する前記受信用可変移相器を制御する制御部と、を備え、
前記調整用可変移相器は、前記合成器の出力に基づいて、前記第１のアンテナモジュールと前記１又は複数の他のアンテナモジュールとによる受信電力が最大となるように前記第１受信信号と前記１又は複数の第２受信信号との相対位相を調整し、
前記制御部は、前記調整用可変移相器による位相調整量に基づいて、前記１又は複数の他のアンテナモジュールが有する前記受信用可変移相器を制御する
アンテナシステム。
【請求項２】
前記合成器の出力は、相対位相が調整された後の前記第１受信信号と前記１又は複数の第２受信信号とを加算した加算信号である請求項１に記載のアンテナシステム。
【請求項３】
前記合成器の出力は、相対位相が調整された後の前記第１受信信号と前記１の第２受信信号との間の減算信号である請求項１に記載のアンテナシステム。
【請求項４】
前記調整用可変移相器は、前記合成器の出力が、前記減算信号となるように前記相対位相を調整する請求項３に記載のアンテナシステム。
【請求項５】
前記複数の他のアンテナモジュールと、前記合成器との間に接続され、前記合成器に対して前記複数の第２受信信号の供給元となる前記複数の他のアンテナモジュールを切り替える切替器をさらに備えている請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のアンテナシステム。
【請求項６】
前記調整用可変移相器は、前記１又は複数の第２受信信号に対して位相調整を行い、
前記１又は複数の他のアンテナモジュールは、前記アンテナ素子が送信する送信信号の位相を調整する送信用可変移相器を有し、
制御部は、前記送信用可変移相器を制御するための制御情報を、前記調整用可変移相器による前記１又は複数の他のアンテナモジュールそれぞれに対する位相調整量に基づいて求める請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のアンテナシステム。
【請求項７】
前記制御情報は、前記第１のアンテナモジュールと前記１又は複数のアンテナモジュールとが形成する受信ビームのチルト角を示す情報である請求項６に記載のアンテナシステム。
【請求項８】
前記制御情報は、前記位相調整量に基づいて求められた、前記受信用可変移相器の位相調整を行うための受信位相調整量である請求項６に記載のアンテナシステム。
【請求項９】
前記制御部は、前記制御情報に基づいて、前記１又は複数の他のアンテナモジュールそれぞれの前記送信用可変移相器を制御する請求項６から請求項８のいずれか一項に記載のアンテナシステム。
【請求項１０】
前記制御部は、自システムを制御する制御装置へ、前記制御情報を与える請求項６から請求項９のいずれか一項に記載のアンテナシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話等に用いられる無線通信システムにおいては、スマートフォン等の普及により、通信エリアの拡大や通信容量の拡張に対する要求が高まっている中、高周波送受信機の機能を内蔵したアクティブアンテナシステムの基地局装置への利用が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
アクティブアンテナシステムは、アンテナ素子と、アンテナ素子による送受信信号の位相を調整する可変移相器とを備えたアンテナモジュールを複数備えている。このため、各アンテナモジュールにより送受信される無線信号それぞれの位相を制御することができ、制御性に優れている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００９−５４４２０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記アクティブアンテナシステムを基地局装置に適用した場合、当該基地局装置の通信エリア内においてビームを形成し、トラヒックが集中するエリアであるホットスポットへそのビームを向けることで、ホットスポットにおける通信効率を高め、通信エリア全体としての通信効率も高めることができる。
【０００５】
ここで、基地局装置側でホットスポットの現れている位置を検出することができれば、検出したホットスポットに対して速やかにビームを向け、通信効率の維持を図ることができる。
しかし、移動端末は、現在位置を基地局装置へ通知する機能を有していない。このため、基地局装置側において、移動端末が多く分布しトラヒックが集中しているエリアの位置を検出することは困難である。
つまり、基地局装置等の無線通信を行う装置は、移動端末等といったビームを向けるべき通信相手の現在位置を検出することが困難である。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、ビームを向けるべき通信相手の現在位置がわからなくても、通信相手へ向く指向方向を検出することができるアンテナシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）一実施形態であるアンテナシステムは、アンテナ素子及び前記アンテナ素子による受信信号の位相を調整する受信用可変移相器を有するアンテナモジュールを複数備えたアンテナシステムであって、前記複数のアンテナモジュールの内の第１のアンテナモジュールが受信した第１受信信号と、前記第１のアンテナモジュール以外の１又は複数の他のアンテナモジュールが受信した１又は複数の第２受信信号との相対位相を調整する調整用可変移相器と、相対位相が調整された後の前記第１受信信号と前記１又は複数の第２受信信号とを合成する合成器と、前記１又は複数の他のアンテナモジュールが有する前記受信用可変移相器を制御する制御部と、を備え、前記調整用可変移相器は、前記合成器の出力に基づいて、前記第１のアンテナモジュールと前記１又は複数の他のアンテナモジュールとによる受信電力が最大となるように前記第１受信信号と前記１又は複数の第２受信信号との相対位相を調整し、前記制御部は、前記調整用可変移相器による位相調整量に基づいて、前記１又は複数の他のアンテナモジュールが有する前記受信用可変移相器を制御する。
【０００８】
上記実施形態は、アンテナシステムとして実現することができるだけでなく、前記制御部が実行する処理をステップとする送受信方法として実現したり、かかるステップをコンピュータに実行させるためのプログラムとして実現したりすることができる。また、前記制御部の一部又は全部を実現する半導体集積回路として実現することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のアンテナシステムによれば、ビームを向けるべき通信相手の現在位置がわからなくても、通信相手へ向く指向方向を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、一実施形態に係るアクティブアンテナシステムを備えた基地局装置の一部を示す図である。
【図２Ａ】図２Ａは、アンテナシステムの設置例を示す斜視図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、移動端末を示す図である。
【図３】図３は、アンテナシステムのアンテナユニットの構成の一部を示すブロック図である。
【図４】図４は、加算器が出力する加算信号の電力と、調整用可変移相器の位相調整量との関係の一例を示すグラフである。
【図５】図５は、加算器が出力する減算信号の電力と、調整用可変移相器の位相調整量との関係の一例を示すグラフである。
【図６】図６は、変形例に係るアンテナユニットの一部を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
［実施形態の説明］
まず最初に実施形態の内容を列記して説明する。
（１）一実施形態であるアンテナシステムは、アンテナ素子及び前記アンテナ素子による受信信号の位相を調整する受信用可変移相器を有するアンテナモジュールを複数備えたアンテナシステムであって、前記複数のアンテナモジュールの内の第１のアンテナモジュールが受信した第１受信信号と、前記第１のアンテナモジュール以外の１又は複数の他のアンテナモジュールが受信した１又は複数の第２受信信号との相対位相を調整する調整用可変移相器と、相対位相が調整された後の前記第１受信信号と前記１又は複数の第２受信信号とを合成する合成器と、前記１又は複数の他のアンテナモジュールが有する前記受信用可変移相器を制御する制御部と、を備え、前記調整用可変移相器は、前記合成器の出力に基づいて、前記第１のアンテナモジュールと前記１又は複数の他のアンテナモジュールとによる受信電力が最大となるように前記第１受信信号と前記１又は複数の第２受信信号との相対位相を調整し、前記制御部は、前記調整用可変移相器による位相調整量に基づいて、前記１又は複数の他のアンテナモジュールが有する前記受信用可変移相器を制御する。
【００１２】
上記のように構成されたアンテナシステムによれば、合成器の出力に基づいて、１のアンテナモジュールと１又は複数の他のアンテナモジュールとによる受信電力が最大となるように第１受信信号と１又は複数の第２受信信号との相対位相を調整するので、トラヒックが集中しているエリアへ向く複数のアンテナモジュールの指向方向を検出することができる。
つまり、上記構成のアンテナシステムによれば、ビームを向けるべき通信相手の現在位置がわからなくても、通信相手へ向く指向方向を検出することができる。
この結果、制御部は、指向方向の検出結果としての調整用可変移相器による位相調整量に基づいて、アンテナモジュールが有する受信用可変移相器を制御することで、トラヒックが集中しているエリアの方向へ向けて適切にビームを形成することができる。
【００１３】
（２）上記アンテナシステムにおいて、前記合成器の出力は、相対位相が調整された後の前記第１受信信号と前記１又は複数の第２受信信号とを加算した加算信号であることが好ましい。
この場合、加算信号の電力が最大となるように相対位相を調整することで、１のアンテナモジュールと１又は複数の他のアンテナモジュールとによる受信電力が最大になるように調整することができる。またこの場合、調整用可変移相器の位相調整量の変化に対する加算信号の電力の変化は、加算信号の電力が最大値付近で相対的に小さく現れる。このため、制御部は、相対位相についてより詳細に調整することができる。
【００１４】
（３）また、上記アンテナシステムにおいて、前記合成器の出力は、相対位相が調整された後の前記第１受信信号と前記１の第２受信信号との間の減算信号であってもよい。
この場合、減算信号の電力が最小となるように相対位相を調整することで、１のアンテナモジュールと１又は複数の他のアンテナモジュールとによる受信電力が最大になるように調整することができる。またこの場合、調整用可変移相器の位相調整量の変化に対する減算信号の電力の変化は、減算信号の電力が最小値付近で相対的に大きく現れる。このため、制御部は、減算信号の電力が最小となる位相調整量を大まかに特定することができる。
【００１５】
（４）また、前記調整用可変移相器は、前記合成器の出力が、前記減算信号となるように前記相対位相を調整してもよい。
【００１６】
（５）また、上記アンテナシステムにおいて、前記複数の他のアンテナモジュールと、前記合成器との間に接続され、前記合成器に対して前記複数の第２受信信号の供給元となる前記複数の他のアンテナモジュールを切り替える切替器をさらに備えていてもよい。
この場合、１つの合成器で、第１受信信号と、複数の第２受信信号それぞれとを加算することができる。
【００１７】
（６）上記アンテナシステムにおいて、前記調整用可変移相器は、前記１又は複数の第２受信信号に対して位相調整を行い、前記１又は複数の他のアンテナモジュールは、前記アンテナ素子が送信する送信信号の位相を調整する送信用可変移相器を有し、制御部は、前記送信用可変移相器を制御するための制御情報を、前記調整用可変移相器による前記１又は複数の他のアンテナモジュールそれぞれに対する位相調整量に基づいて求めることが好ましい。
【００１８】
（７）前記制御情報は、前記第１のアンテナモジュールと前記１又は複数のアンテナモジュールとが形成する受信ビームのチルト角を示す情報であってもよい。
（８）また、前記制御情報は、前記位相調整量に基づいて求められた、前記受信用可変移相器の位相調整を行うための受信位相調整量であってもよい。
【００１９】
（９）上記アンテナシステムにおいて、前記制御部は、前記制御情報に基づいて、前記１又は複数の他のアンテナモジュールそれぞれの前記送信用可変移相器を制御することが好ましい。
この場合、送信信号について、トラヒックが集中しているエリアの方向へ向けて適切にビームを形成することができる。
【００２０】
（１０）また、上記アンテナシステムにおいて、前記制御部は、自システムを制御する制御装置へ、前記制御情報を与えてもよい。
この場合、制御装置を介して、送信信号について、トラヒックが集中しているエリアの方向へ向けて適切にビームを形成することができる。
【００２１】
［実施形態の詳細］
以下、好ましい実施形態について図面を参照しつつ説明する。
〔アクティブアンテナシステムの構成について〕
図１は、一実施形態に係るアクティブアンテナシステムを備えた基地局装置の一部を示す図である。図１中、基地局装置１は、例えば、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ  Ｔｅｒｍ  Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）が適用される携帯電話用の無線通信システムにおいて基地局装置として用いられるものであり、携帯電話等の移動端末（図示せず）と無線通信を行う機能を有している。
基地局装置１は、図１に示すように、ベースバンドユニット（ＢＢＵ：Ｂａｓｅ  Ｂａｎｄ  Ｕｎｉｔ）２と、複数のアンテナユニット５を含むアクティブアンテナシステム４（以下、単にアンテナシステム４ともいう）とを備えている。
【００２２】
ＢＢＵ２と、各アンテナユニット５とは、信号伝送路（光伝送路又は電気伝送路）９を介して接続されている。
ＢＢＵ２は、上位ネットワーク（図示せず）から与えられる送信データに対してデジタル変調処理を行いデジタル信号である送信ベースバンド信号（Ｉ／Ｑ信号）を生成する機能を有している。
ＢＢＵ２は、送信データを変調して得た送信ベースバンド信号を信号伝送路９を介して各アンテナユニット５に与える。
【００２３】
また、ＢＢＵ２は、各アンテナユニット５から信号伝送路９を介して与えられるデジタル信号である受信ベースバンド信号（Ｉ／Ｑ信号）を取得し、この受信ベースバンド信号に対してデジタル復調処理を行い受信データを生成する機能を有している。
ＢＢＵ２は、受信ベースバンド信号を復調して得た受信データを上位ネットワークに与える。
このように、ＢＢＵ２は、無線通信によって送受信されるデータ及びベースバンド信号に対してデジタル変復調処理等の処理を行う機能を有している。
さらに、ＢＢＵ２は、後述するように、アクティブアンテナシステム４に関する制御を行う機能も有している。
【００２４】
複数のアンテナユニット５は、無線周波数の信号を送受信する複数のアンテナ素子１０を筐体８の内部に備えており、基地局装置１が移動端末との間で無線通信を行う際に、当該無線通信に係る無線信号を送受信する機能を有している。
【００２５】
各アンテナユニット５は、ＢＢＵ２から与えられるデジタル信号である送信ベースバンド信号をアナログ信号の無線周波数の送信信号に変換する機能を有している。各アンテナユニット５は、変換した無線周波数の送信信号を、複数のアンテナ素子１０それぞれに分配し、各アンテナ素子１０から無線信号として送信する。
【００２６】
また、各アンテナユニット５は、複数のアンテナ素子１０が無線信号として受信する無線周波数の受信信号を合成し、合成した受信信号をデジタル信号である受信ベースバンド信号に変換する機能を有している。各アンテナユニット５は、デジタルの受信ベースバンド信号を信号伝送路９を介してＢＢＵ２に与える。
【００２７】
また、各アンテナユニット５が有する複数のアンテナ素子１０は、アレイアンテナを構成しており、無線信号の送受信において、ビームの形成及びその制御が可能である。各アンテナユニット５は、独立してビームの形成及びその制御が可能である。つまり、ビームを形成可能な複数のアンテナ素子１０を、各アンテナユニット５それぞれが備えている。
【００２８】
図２Ａは、上記アンテナシステム４の設置例を示す斜視図である。図２Ａに示すように、アンテナシステム４は、例えば、支柱１５によって高所に固定され、通信エリアＡ内の移動端末１６との間で無線通信を行う。アンテナシステム４は、少なくとも通信エリアＡについては移動端末１６との間の無線通信をカバーすることができるように設定される。
【００２９】
本実施形態のアクティブアンテナシステム４は、上述したように、各アンテナユニット５ごとにビームの形成及び制御を行うことができる。
従って、各アンテナユニット５間で異なるビームを形成させ、各アンテナユニット５に通信エリアＡ内において互いに異なるエリアをカバーさせたり、互いに重複するエリアをカバーさせたりすることができる。
【００３０】
図２Ａでは、通信エリアＡの中でトラヒックが集中するエリアであるホットスポットＨが存在している場合を示している。ホットスポットＨは、例えば、鉄道駅周辺や、ショッピングモールといった大型商業施設等が挙げられる。
【００３１】
例えば、図２Ａにおいて、４つのアンテナユニット５の内、３つのアンテナユニット５は、通信エリアＡ全体をカバーするビームを形成している。
一方、残り１つのアンテナユニット５は、ホットスポットＨを含んでいるスポットエリアＳをカバーするビームを形成している。
【００３２】
ここで、本実施形態のアンテナシステム４は、ホットスポットＨへ向く指向方向を検出し、その方向へ向けてビームを形成する機能を有している。
【００３３】
図２Ｂは、移動端末１６を示す図である。図２Ｂに示すように、移動端末１６は、アンテナ素子１６ａを複数（図例では２つ）有するアンテナシステムを備えている。このアンテナシステムは、アレイアンテナを構成している。
移動端末１６は、複数のアンテナ素子１６ａを有するアンテナシステムを用いて、基地局装置１との間で無線信号の送受信を行い、無線通信を行う。
【００３４】
〔アンテナユニットの構成〕
図３は、アンテナシステム４のアンテナユニット５の構成の一部を示したブロック図である。図３では、一つのアンテナユニット５について例示しているが、他のアンテナユニット５も同様の構成である。
【００３５】
アンテナユニット５は、筐体８（図１）の内部に、複数のアンテナモジュール２０と、分配器２１と、合成器２２とを備えている。
【００３６】
分配器２１には、ＢＢＵ２からの送信ベースバンド信号を変換して得た無線周波数の送信信号が与えられる。分配器２１は、この無線周波数の送信信号を複数のアンテナモジュール２０それぞれに分配する。
合成器２２には、複数のアンテナモジュール２０が無線信号を受信することで得た受信信号が与えられる。合成器２２は、複数のアンテナモジュール２０から与えられる複数の受信信号を合成する。合成器２２により合成された受信信号は、デジタル信号である受信ベースバンド信号に変換され、ＢＢＵ２に与えられる。
【００３７】
本実施形態のアンテナユニット５は、ｎ個のアンテナモジュール２０を備えている。
各アンテナモジュール２０には、それぞれモジュール番号（＃１〜＃ｎ）が付されている。
各アンテナモジュール２０は、無線信号の送受信に関する処理を行う機能を有しており、無線信号の送受信を行うためのアンテナ素子１０と、アンテナ素子１０が接続されている送受信切替器２５と、送信信号を増幅する電力増幅器２６と、受信信号を増幅する低雑音増幅器２７とを備えている。
【００３８】
電力増幅器２６は、分配器２１から与えられる送信信号を増幅し、送受信切替器２５に与える。
送受信切替器２５は、アンテナ素子１０を送受信で共用するための切替機能を有している。送受信切替器２５は、電力増幅器２６から送信信号が与えられると、当該送信信号がアンテナ素子１０に与えられるように切替を行う。
これによって、送信信号は、アンテナ素子１０から空間に放射され、無線信号として送信される。
【００３９】
また、アンテナ素子１０が受信した受信信号は、送受信切替器２５に与えられる。
送受信切替器２５は、アンテナ素子１０から受信信号が与えられると、当該受信信号が低雑音増幅器２７に与えられるように切替を行う。
低雑音増幅器２７は、送受信切替器２５から与えられる受信信号を増幅し、後段の合成器２２に与える。
【００４０】
ｎ個のアンテナモジュール２０の内、モジュール番号＃２から＃ｎのアンテナモジュール２０は、分配器２１と電力増幅器２６との間に接続された送信用可変移相器３０と、低雑音増幅器２７と合成器２２との間に接続された受信用可変移相器３１とを備えている。
【００４１】
送信用可変移相器３０は、分配器２１から与えられる送信信号の位相を調整する機能を有している。
また、受信用可変移相器３１は、低雑音増幅器２７から与えられる受信信号の位相を調整する機能を有している。
送信用可変移相器３０及び受信用可変移相器３１は、後述する制御部４５から与えられる制御命令に基づいて送信信号及び受信信号の位相を調整する。
【００４２】
なお、ｎ個のアンテナモジュール２０の内、モジュール番号＃１のアンテナモジュール２０は、送信用可変移相器３０、及び受信用可変移相器３１を備えていない。よって、モジュール番号＃１のアンテナモジュール２０では、分配器２１からの送信信号は、位相調整されることなく電力増幅器２６に与えられる。また、低雑音増幅器２７からの受信信号は、位相調整されることなく合成器２２に与えられる。
【００４３】
各送信用可変移相器３０及び各受信用可変移相器３１は、制御部４５からの制御命令によって各アンテナモジュール２０（のアンテナ素子１０）により送受信される送受信信号の位相を個別的に調整することができる。これにより、アンテナユニット５は、各アンテナモジュール２０のアンテナ素子１０をアレイアンテナとして機能させ、当該アンテナユニット５により送受信される送受信信号について、ビームの形成及びその制御を行うことができる。より具体的には、アンテナユニット５は、前記ビームのチルト角の制御を行うことができる。
なおチルト角とは、アンテナユニット５により形成されるビームの水平方向に対する角度である。
【００４４】
また、本実施形態のアンテナユニット５は、ホットスポットＨを検出し、各アンテナモジュール２０を制御するための検出制御装置４０を備えている。
検出制御装置４０は、各アンテナモジュール２０が受信した受信信号を取得し、取得した受信信号に基づいて、各アンテナモジュール２０におけるホットスポットＨへ向く指向方向（チルト角）を検出する機能を有している。さらに、検出制御装置４０は、指向方向の検出結果に基づいて、各アンテナモジュール２０の受信用可変移相器３１及び送信用可変移相器３０を制御する機能を有している。
【００４５】
検出制御装置４０は、基準信号用切替スイッチ４１と、調整用信号切替スイッチ４２と、合成器４３と、調整用可変移相器４４と、調整用可変移相器４４を制御する制御部４５とを備えている。
【００４６】
基準信号用切替スイッチ４１は、各アンテナモジュール２０と合成器２２とを接続している信号線５０に接続された第１分岐線５１に接続されている。基準信号用切替スイッチ４１には、第１分岐線５１を介して、各アンテナモジュール２０により受信された受信信号が与えられる。
基準信号用切替スイッチ４１は、与えられる受信信号の中から一の受信信号を選択し、基準信号として合成器４３に与えるように制御される。
【００４７】
調整用信号切替スイッチ４２は、信号線５０に接続された第２分岐線５２に接続されている。調整用信号切替スイッチ４２には、第２分岐線５２を介して、モジュール番号＃２から＃ｎまでのアンテナモジュール２０により受信された受信信号が与えられる。
調整用信号切替スイッチ４２は、与えられる受信信号の中から一の受信信号を選択し、調整用可変移相器４４に与えるように制御される。
【００４８】
調整用可変移相器４４は、調整用信号切替スイッチ４２と、合成器４３との間に接続されている。調整用可変移相器４４は、調整用信号切替スイッチ４２の出力である一の受信信号に対して位相調整を行う。
調整用可変移相器４４は、制御部４５から与えられる命令に基づいて一の受信信号に対して位相調整を行い、位相調整後の信号（調整用信号）を合成器４３に与える。
合成器４３は、基準信号と、調整用可変移相器４４の出力である調整用信号とを加算した加算信号を制御部４５に与える。
【００４９】
制御部４５は、調整用可変移相器４４を制御し、調整用信号の位相を調整する機能を有している。
また、制御部４５は、基準信号用切替スイッチ４１及び調整用信号切替スイッチ４２を制御する機能を有している。
制御部４５は、モジュール番号＃２から＃ｎのアンテナモジュール２０の受信用可変移相器３１及び送信用可変移相器３０に制御命令を与えることで受信用可変移相器３１及び送信用可変移相器３０を制御し、アンテナモジュール２０における送信信号及び受信信号の位相を調整する機能を有している。
【００５０】
制御部４５は、上記機能の一部又は全部が、ハードウェア回路によって実現されていてもよいし、その機能の一部又は全部が、コンピュータプログラムによって実現されていてもよい。その機能の一部又は全部がコンピュータプログラムによって実現される場合、検出制御装置４０はコンピュータを含み、各機能を実現するためのコンピュータプログラムは図示しない記憶部に記憶される。
【００５１】
制御部４５は、基準信号用切替スイッチ４１、調整用信号切替スイッチ４２、及び調整用可変移相器４４を制御することで、各アンテナモジュール２０におけるホットスポットＨへ向く指向方向を検出する検出処理を行う。以下、検出処理について説明する。
【００５２】
〔検出処理及びアンテナモジュールの位相調整について〕
制御部４５は、基準信号用切替スイッチ４１にモジュール番号＃１のアンテナモジュール２０の受信信号を選択させる。これにより、基準信号用切替スイッチ４１は、モジュール番号＃１のアンテナモジュール２０の受信信号を基準信号（第１受信信号）として合成器４３に与える。
なお、モジュール番号＃１のアンテナモジュール２０が故障等によって無線信号の受信を停止している場合、制御部４５は、基準信号用切替スイッチ４１に他のアンテナモジュール２０の受信信号を選択させる。これにより、基準信号用切替スイッチ４１は、他のアンテナモジュール２０の受信信号を基準信号として合成器４３に与える。
【００５３】
また、制御部４５は、調整用信号切替スイッチ４２にモジュール番号＃２から＃ｎまでのアンテナモジュール２０による受信信号の中から一の受信信号を選択させる。調整用信号切替スイッチ４２は、選択した受信信号（第２受信信号）を調整用可変移相器４４に与える。なお、ここでは、モジュール番号＃２のアンテナモジュール２０の受信信号を選択するものとする。
さらに、調整用可変移相器４４の出力である調整用信号は、合成器４３に与えられる。
【００５４】
制御部４５は、合成器４３から与えられる加算信号に基づいて、調整用可変移相器４４を制御し、基準信号と調整用信号切替スイッチ４２の出力である一の受信信号との間の相対位相を調整する。
より具体的に、制御部４５は、基準信号を受信したモジュール番号＃１のアンテナモジュール２０と、調整用信号切替スイッチ４２からの受信信号を受信したモジュール番号＃２のアンテナモジュール２０とによる受信電力が最大となるように基準信号と調整用信号切替スイッチ４２からの受信信号との間の相対位相を調整する。
【００５５】
基準信号と調整用信号とを加算した加算信号の電力が最大になる場合、モジュール番号＃１のアンテナモジュール２０と、モジュール番号＃２のアンテナモジュール２０とにより形成される受信ビームによる受信電力が最大となり、トラヒックが集中しているエリアへ受信ビームの指向方向が向いていることを示している。
そこで、制御部４５は、加算信号の電力が最大になるように調整用信号の位相を調整することで、モジュール番号＃１のアンテナモジュール２０と、モジュール番号＃２のアンテナモジュール２０とにより形成される受信ビームによる受信電力が最大となるように調整することができる。
【００５６】
図４は、合成器４３が出力する加算信号の電力と、調整用可変移相器４４の位相調整量との関係の一例を示すグラフである。
制御部４５は、調整用可変移相器４４の位相調整量を変化させ、加算信号の電力が最大になる位相調整量θ１を求める。
【００５７】
制御部４５は、加算信号の電力が最大になる位相調整量θ１を求めることで、受信ビームがトラヒックが集中しているエリアであるホットスポットＨへ向く指向方向（チルト角）を検出することができる。
言い換えると、制御部４５は、受信ビームがホットスポットＨへ向く指向方向の検出結果として、位相調整量θ１を求めることができる。
【００５８】
このように、制御部４５は、加算信号の電力が最大になるように調整用信号の位相を調整することで、モジュール番号＃１のアンテナモジュール２０と、モジュール番号＃２のアンテナモジュール２０とにより形成される受信ビームによる受信電力が最大になるように調整することができる。また、調整用可変移相器４４の位相調整量の変化に対する加算電力の変化は、図４に示すように、加算電力の最大値付近で相対的に小さく現れる。このため制御部４５は、調整用可変移相器４４の位相調整量についてより詳細に調整することができる。
【００５９】
なお、制御部４５は、調整用可変移相器４４の位相調整量を変化させることで、モジュール番号＃１のアンテナモジュール２０と、モジュール番号＃２のアンテナモジュール２０とで形成される受信ビームの指向方向（チルト角）を、両アンテナモジュール２０による送受信に影響を与えずに変化させることができる。
【００６０】
加算信号の電力が最大になる位相調整量θ１を求めると、制御部４５は、位相調整量θ１に基づいて、調整用信号を位相調整する前の受信信号（調整用信号切替スイッチ４２から出力された受信信号）を受信したモジュール番号＃２のアンテナモジュール２０の受信用可変移相器３１を制御し、検出したホットスポットＨへ向く指向方向となるように受信信号の位相を調整する。
【００６１】
ここで、モジュール番号＃２のアンテナモジュール２０の受信用可変移相器３１は、制御部４５から与えられる制御命令に基づいて受信信号に対する位相調整を行う。
制御命令には、受信信号に対する位相調整量（受信位相調整量）を示す情報が含まれており、受信用可変移相器３１は、受信位相調整量に基づいて受信信号の位相調整を行う。
【００６２】
制御部４５が求めた調整用可変移相器４４の位相調整量θ１は、アンテナモジュール２０の受信用可変移相器３１によって位相調整された後の受信信号に対する調整量である。
よって、制御部４５は、現在、モジュール番号＃２のアンテナモジュール２０の受信用可変移相器３１に対して与えている受信位相調整量と、調整用可変移相器４４の位相調整量θ１とを考慮し、モジュール番号＃２のアンテナモジュール２０の受信用可変移相器３１における受信位相調整量を新たに求める。制御部４５は、求めた受信位相調整量を示す情報を制御命令に含め、モジュール番号＃２のアンテナモジュール２０の受信用可変移相器３１に与える。
【００６３】
新たな受信位相調整量を示す情報を含む制御命令が与えられたモジュール番号＃２のアンテナモジュール２０の受信用可変移相器３１は、新たな受信位相調整量に従って位相調整することで、ジュール番号＃１のアンテナモジュール２０とで形成される受信ビームの指向方向（チルト角）がホットスポットＨへ向く指向方向となるように制御される。
このように、制御部４５は、調整用可変移相器４４による位相調整量θ１に基づいて、他のアンテナモジュールであるモジュール番号＃２のアンテナモジュール２０の受信用可変移相器３１を制御する。
【００６４】
また、本実施形態のアンテナシステム４において、ＴＤＤ（Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｄｕｐｌｅｘ：時分割複信）が採用されている場合、受信信号の伝搬環境と、送信信号の伝搬環境とが、ほぼ同じと考えることができる。このため、受信信号に基づいて検出したホットスポットＨへ向く指向方向は、送信信号にも適用することができる。
このため、調整用可変移相器４４の位相調整量θ１に基づいて求めた新たな受信位相調整量は、同じアンテナモジュール２０の送信用可変位相器３０が位相調整に用いる送信位相調整量として用いることができる。
【００６５】
このため、制御部４５は、調整用可変移相器４４の位相調整量θ１に基づいて求めた新たな受信位相調整量を、そのまま送信位相調整量として制御命令に含め、モジュール番号＃２のアンテナモジュール２０の送信用可変移相器３０に与える。
これにより、モジュール番号＃２のアンテナモジュール２０の送信用可変移相器３０は、送信位相調整量に基づいて送信信号の位相調整を行うことで、モジュール番号＃１のアンテナモジュール２０とで形成される送信ビームの指向方向がホットスポットＨへ向く指向方向となるように制御される。
【００６６】
モジュール番号＃２のアンテナモジュール２０の位相調整を終えると、制御部４５は、次の受信信号として、モジュール番号＃３のアンテナモジュール２０の受信信号を調整用信号切替スイッチ４２に選択させ、選択した受信信号を調整用信号として合成器４３に与える。
制御部４５は、上記と同様の処理によって、モジュール番号＃１のアンテナモジュール２０と、モジュール番号＃３のアンテナモジュール２０とで形成されるビームがホットスポットＨへ向く指向方向を検出し、その検出結果に基づいて、モジュール番号＃３のアンテナモジュール２０の位相調整を行う。
【００６７】
制御部４５は、このように、モジュール番号＃２から＃ｎまでのアンテナモジュール２０について順次、指向方向を検出する検出処理及び位相調整に関する処理を行う。
これにより、各アンテナモジュール２０によるビームの指向方向がホットスポットＨへ向けられ、アンテナユニット５は、ホットスポットＨを含んでいるスポットエリアＳ（図２Ａ）をカバーするビームを形成することができる。
【００６８】
このように、本実施形態によれば、合成器４３の出力に基づいて、第１のアンテナモジュールとしてのモジュール番号＃１のアンテナモジュール２０と複数の他のアンテナモジュール２０とによる受信電力が最大となるように調整用信号の位相を調整するので、各アンテナモジュール２０におけるホットスポットＨへ向く指向方向（チルト角）を検出することができる。
つまり、本実施形態によれば、ビームを向けるべき通信相手の現在位置がわからなくても、通信相手へ向く指向方向を検出することができる。
この結果、制御部４５は、指向方向の検出結果としての調整用可変移相器４４による位相調整量θ１に基づいて、他のアンテナモジュールであるモジュール番号＃２から＃ｎまでのアンテナモジュール２０それぞれの受信用可変移相器３１を制御することで、ホットスポットＨの方向へ向けて適切にビームを形成することができる。
【００６９】
なお本実施形態では、モジュール番号＃１のアンテナモジュール２０が受信用可変移相器３１及び送信用可変位相器３０を備えていない場合を示したが、モジュール番号＃１のアンテナモジュール２０が受信用可変移相器３１及び送信用可変位相器３０を備えていてもよい。調整用可変移相器４４は、基準信号と、調整用信号切替スイッチ４２からの受信信号との間の相対位相を調整するので、仮に、モジュール番号＃１のアンテナモジュール２０が受信用可変移相器３１及び送信用可変位相器３０を備えていたとしても、各アンテナモジュール２０におけるホットスポットＨへ向く指向方向（チルト角）を検出することができ、適切なビームを形成することができるからである。
【００７０】
また、検出制御装置４０の制御部４５が行う上記処理は、両アンテナモジュール２０による無線信号の送受信に関わらず行うことができる。このため、検出処理及び位相調整に関する処理は、アンテナユニット５による無線信号の送受信を停止させることなく行うことができる。
このため、制御部４５は、検出処理及び位相調整に関する処理をアンテナユニット５による無線信号の送受信と平行して実行することができる。
この結果、アンテナユニット５は、通信エリアＡにおけるホットスポットＨの位置や分布が経時的に変化したとしても、無線通信を行いつつ、その変化に追従して適切なビームを形成することができる。
【００７１】
なお、制御部４５が検出処理及び位相調整に関する処理を実行し、アンテナユニット５にホットスポットＨを含んでいるスポットエリアＳをカバーするビームを形成させるか否かについては、例えば、ＢＢＵ２から与えられる命令等によって制御部４５が決定する。
ＢＢＵ２から、スポットエリアＳをカバーするビームを形成する旨の命令が与えられた場合、制御部４５は、検出処理及び位相調整に関する処理を実行する。
一方、ＢＢＵ２から、通信エリアＡ（図２Ａ）全体をカバーするビームを形成する旨の命令が与えられた場合、制御部４５は、通信エリアＡ全体をカバーするビームを形成するための制御命令を各アンテナモジュール２０に与える。
【００７２】
また、本実施形態では、合成器４３の出力が基準信号と調整用信号とを加算した加算信号であり、制御部４５が加算信号の電力に基づいて調整用信号の位相を調整する場合を例示したが、合成器４３が基準信号と調整用信号との間の減算信号を出力するように構成されてもよい。
【００７３】
基準信号と調整用信号との間の減算信号の電力が最小になる場合、モジュール番号＃１のアンテナモジュール２０と、アンテナモジュール２０とにより形成される受信ビームによる受信電力が最大となり、トラヒックが集中しているエリアへ受信ビームの指向方向が向いていることを示している。
そこで、制御部４５は、減算信号の電力が最小になるように調整用信号の位相を調整することで、モジュール番号＃１のアンテナモジュール２０と、モジュール番号＃２のアンテナモジュール２０とにより形成される受信ビームによる受信電力が最大となるように調整することができる。
【００７４】
図５は、合成器４３が出力する減算信号の電力と、調整用可変移相器４４の位相調整量との関係の一例を示すグラフである。
制御部４５は、調整用可変移相器４４の位相調整量を変化させ、減算信号の電力が最小になる位相調整量θ１を求める。
【００７５】
制御部４５は、減算信号の電力が最小となる位相調整量θ１を求めることで、受信ビームがトラヒックが集中しているエリアであるホットスポットＨへ向く指向方向（チルト角）を検出することができる。
【００７６】
この場合、調整用可変移相器４４の位相調整量の変化に対する減算信号の電力の変化は、減算信号の電力が最小値付近で相対的に大きく現れる。このため、制御部４５は、減算信号の電力が最小となる位相調整量θ１を大まかに特定することができる。
【００７７】
なお、合成器４３から減算信号を出力させるために、調整用可変移相器４４と合成器４３との間に反転増幅器を設けてもよいし、合成器４３が非反転入力端子と、反転入力端子とを有している場合には、基準信号を、いずれか一方の端子へ入力し、調整用信号をいずれか他方の端子へ入力するように構成することができる。
また、合成器４３の出力が減算信号となるように、調整用可変移相器４４に位相調整させてもよい。
【００７８】
減算信号の電力が最大になる位相調整量θ１を求めると、制御部４５は、上述の加算信号を用いた場合と同様、位相調整量θ１に基づいて、調整用信号切替スイッチ４２から出力された受信信号を受信したモジュール番号＃２のアンテナモジュール２０の受信用可変移相器３１を制御し、検出したホットスポットＨへ向く指向方向となるように受信信号の位相を調整する。
【００７９】
また、本実施形態では、複数のアンテナモジュール２０と、合成器４３との間に接続され、合成器４３に対して１又は複数の調整用信号の供給元となる１又は複数のアンテナモジュール２０を切り替える調整用信号切替スイッチ４２を備えているので、一つの合成器４３で基準信号と、複数の調整用信号それぞれとを加算することができる。
【００８０】
また、本実施形態では、ＴＤＤであることから、制御部４５は、調整用可変移相器４４の位相調整量θ１に基づいて求めた新たな受信位相調整量を、そのまま送信位相調整量として、アンテナモジュール２０の送信用可変移相器３０に与えた場合を例示した。
この場合、制御部４５が求めた新たな受信位相調整量は、送信用可変移相器３０を制御するための制御情報を構成している。つまり、制御部４５は、位相調整量θ１に基づいて制御情報を求め、この制御情報に基づいてアンテナモジュール２０の送信用可変移相器３０を制御する。
これにより、送信信号について、ホットスポットＨへ向けて適切に送信ビームを形成することができる。
【００８１】
上記のように、本実施形態では、送信用可変移相器３０を制御するための制御情報として、制御部４５が求めた新たな受信位相調整量を用いたが、位相調整量θ１を制御情報として用いることもできる。この場合、送信用可変位相器３０は、現在与えられている送信位相調整量と、位相調整量θ１とを考慮して、新たな送信位相調整量を求めて位相調整する。
また、例えば、制御部４５が、受信位相調整量に基づいて形成される受信ビームのチルト角を求めるための第１情報、及び、送信ビームのチルト角に基づいて当該送信ビームを形成し得る送信位相調整量を求めるための第２情報を記憶していれば、制御情報として、受信ビームのチルト角を示す情報を用いてもよい。
【００８２】
この場合、制御部４５は、調整用可変移相器４４の位相調整量θ１に基づいて新たな受信位相調整量を求めると、第１情報を参照し、新たな受信位相調整量に基づいて受信ビームのチルト角を求める。
次いで、制御部４５は、第２情報を参照し、求めた受信ビームのチルト角を送信ビームのチルト角としたときの送信位相調整量を求める。制御部４５は、求めた送信位相調整量をアンテナモジュール２０の送信用可変移相器３０に与えることで、送信ビームの指向方向を制御する。
【００８３】
このように、制御情報として、受信ビームのチルト角を示す情報を用いれば、ＴＤＤと比較して、受信信号の伝搬環境と、送信信号の伝搬環境との間に相違があるＦＤＤ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｄｕｐｌｅｘ：周波数分割複信）であっても、適切に送信ビームの指向方向を制御することができる。
【００８４】
また、ＢＢＵ２が各アンテナモジュール２０の送信用可変移相器３０の制御を行うことができる場合には、制御部４５は、調整用可変移相器４４による位相調整量θ１や、受信用可変移相器３１に与える受信位相調整量、受信ビームのチルト角といった制御情報をＢＢＵ２に与えてもよい。この場合、ＢＢＵ２は、制御部４５から与えられる制御情報に基づいて各アンテナモジュール２０の送信用可変移相器３０の制御を行うことで、適切に送信ビームの指向方向を制御することができる。
【００８５】
〔その他〕
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。
上記実施形態では、アンテナシステム４を基地局装置１に適用した場合を示したが、上述のアンテナシステム４を移動端末１６のアンテナシステムとして適用してもよい。
【００８６】
また、上記実施形態では、合成器４３には、１の基準信号に対して１の調整用信号が与えられるように構成した場合を例示したが、例えば、図６に示すように、複数の調整用信号切替スイッチ４２及び調整用可変移相器４４を設け、合成器４３に複数の調整用信号を与えるように構成してもよい。
この場合、複数の調整用信号に基づいて、対応するアンテナモジュール２０におけるホットスポットＨへ向く指向方向を一括して検出することができる。
【００８７】
本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００８８】
１  基地局装置
２  ベースバンドユニット（ＢＢＵ）
４  アクティブアンテナシステム
５  アンテナユニット
８  筐体
９  信号伝送路
１０  アンテナ素子
１５  支柱
１６  移動端末
１６ａ  アンテナ素子
２０  アンテナモジュール
２１  分配器
２２  合成器
２５  送受信切替器
２６  電力増幅器
２７  低雑音増幅器
３０  送信用可変移相器
３１  受信用可変移相器
４０  検出制御装置
４１  基準信号用切替スイッチ
４２  調整用信号切替スイッチ
４３  合成器
４４  調整用可変移相器
４５  制御部
５０  信号線
５１  第１分岐線
５２  第２分岐線
【図１】
2018110380.tif 000003
【図２Ａ】
2018110380.tif 000004
【図２Ｂ】
2018110380.tif 000005
【図３】
2018110380.tif 000006
【図４】
2018110380.tif 000007
【図５】
2018110380.tif 000008
【図６】
2018110380.tif 000009