(57)【要約】【課題】端末装置の方向を推定する時間を抑制することができる。【解決手段】第１の方向にビームを形成する第１のアンテナを介して、端末装置の送信する送信信号を第１の受信信号として受信する第１の受信部と、前記第１の方向とは異なる第２の方向にビームを形成する第２のアンテナを介して、前記送信信号を第２の受信信号として受信する第２の受信部と、前記第２の受信信号の位相を反転した逆相受信信号と前記第１の受信信号とを合成した逆相合成信号を生成する逆相合成部と、前記第１の受信信号と前記第２の受信信号とを合成した同相合成信号を生成する同相合成部と、前記同相合成信号と前記逆相合成信号との受信電力の差分と、前記端末装置の位置する方向との対応関係を記憶する記憶部と、前記生成した同相合成信号と逆相合成信号との受信電力の差分と、前記記憶する対応関係とに基づき、前記端末装置の位置する方向を推定する推定部とを有する。【選択図】図３
2018129605.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の方向にビームを形成する第１のアンテナを介して、端末装置の送信する送信信号を第１の受信信号として受信する第１の受信部と、
前記第１の方向とは異なる第２の方向にビームを形成する第２のアンテナを介して、前記送信信号を第２の受信信号として受信する第２の受信部と、
前記第２の受信信号の位相を反転した逆相受信信号と前記第１の受信信号とを合成した逆相合成信号を生成する逆相合成部と、
前記第１の受信信号と前記第２の受信信号とを合成した同相合成信号を生成する同相合成部と、
前記同相合成信号と前記逆相合成信号との受信電力の差分と、前記端末装置の位置する方向との対応関係を記憶する記憶部と、
前記生成した同相合成信号と逆相合成信号との受信電力の差分と、前記記憶する対応関係とに基づき、前記端末装置の位置する方向を推定する推定部とを有する
基地局装置。
【請求項２】
前記推定部は、前記推定において複数の方向が推定される場合、
前記第１の受信信号の受信電力が前記第２の受信信号の受信電力より大きい場合、前記複数の方向のうち、前記第１の方向に近い方向を前記端末装置の位置する方向と推定し、
前記第２の受信信号の受信電力が前記第１の受信信号の受信電力より大きい場合、前記複数の方向のうち、前記第２の方向に近い方向を前記端末装置の位置する方向と推定する
請求項１記載の基地局装置。
【請求項３】
前記記憶部は、前記対応関係として、さらに、前記逆相合成信号の位相が前記同相合成信号の位相に対して反転しているか否かを記憶し、
前記推定部は、前記生成した同相合成信号と逆相合成信号との受信電力の差分と、前記生成した逆相合成信号の位相が前記生成した同相合成信号の位相に対して反転しているか否かと、前記記憶する対応関係とに基づき、前記推定を行う
請求項１記載の基地局装置。
【請求項４】
第１の方向にビームを形成し、端末装置に第１の信号を送信する第１のアンテナと、
前記第１の方向とは異なる第２の方向にビームを形成し、前記端末装置に第２の信号を送信する第２のアンテナと、
前記第１の信号の位相を反転した逆相信号と前記第２の信号とを合成した逆相合成信号と、前記第１の信号と前記第２の信号とを合成した同相合成信号とを、前記端末装置に送信する送信部と、
前記同相合成信号と前記逆相合成信号との受信電力の差分と、前記端末装置の位置する方向との対応関係を記憶する記憶部と、
前記端末装置における前記送信した同相合成信号と逆相合成信号との受信電力の差分を、前記端末装置から取得する取得部と、
前記取得した受信電力の差分と、前記記憶する対応関係とに基づき、前記端末装置の位置する方向を推定する推定部とを有する
基地局装置。
【請求項５】
第１の方向にビームを形成し第１の信号を送信する第１のアンテナ、及び前記第１の方向とは異なる第２の方向にビームを形成し第２の信号を送信する第２のアンテナから送信された信号であって、前記第１の信号の位相を反転した逆相信号と前記第２の信号を合成した逆相合成信号と、前記第１の信号と前記第２の信号とを合成した同相合成信号とを、基地局装置から受信する信号受信部と、
前記受信した同相合成信号と逆相合成信号の受信電力を測定し、前記同相合成信号の受信電力と前記逆相合成信号の受信電力の差分を算出する差分算出部と、
前記同相合成信号と前記逆相合成信号との受信電力の差分と、前記端末装置の位置する方向との対応関係、及び算出した受信電力の差分に基づき、端末装置の位置する方向を推定する基地局装置に、前記算出した受信電力の差分を送信する差分送信部とを有する
端末装置。
【請求項６】
基地局装置に信号を送信する端末装置と、
第１の方向にビームを形成する第１のアンテナを介して、前記端末装置の送信する信号を、第１の受信信号として受信し、前記第１の方向とは異なる第２の方向にビームを形成する第２のアンテナを介して、前記端末装置の送信する信号を、第２の受信信号として受信し、
前記第２の受信信号の位相を反転した逆相受信信号と前記第１の受信信号とを合成した逆相合成信号、及び前記第１の受信信号と前記第２の受信信号とを合成した同相合成信号を生成し、
前記同相合成信号と前記逆相合成信号との受信電力の差分と、前記端末装置の位置する方向との対応関係を記憶し、
前記生成した同相合成信号と逆相合成信号との受信電力の差分と、前記記憶する対応関係とに基づき、前記端末装置の位置する方向を推定する基地局装置と
を有する無線通信システム。
【請求項７】
第１の方向にビームを形成する第１のアンテナを介して、端末装置の送信する送信信号を第１の受信信号として受信し、
前記第１の方向とは異なる第２の方向にビームを形成する第２のアンテナを介して、前記送信信号を第２の受信信号として受信し、
前記第２の受信信号の位相を反転した逆相受信信号と前記第１の受信信号とを合成した逆相合成信号を生成し、
前記第１の受信信号と前記第２の受信信号とを合成した同相合成信号を生成し、
前記同相合成信号と前記逆相合成信号との受信電力の差分と、前記端末装置の位置する方向との対応関係を記憶し、
前記生成した同相合成信号と逆相合成信号との受信電力の差分と、前記記憶する対応関係とに基づき、前記端末装置の位置する方向を推定する
基地局装置における端末方向推定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基地局装置、端末装置、無線通信システム、及び端末方向推定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、無線通信システムにおける基地局装置は、特定の方向に向け集中的に電波を送信するビームフォーミングという技術を用いる場合がある。ビームフォーミングを用いることで、端末装置との間での電波干渉を抑制することができる。また、ビームフォーミングを用いることで、より遠くの端末装置まで電波を送信することが可能となり、基地局装置の通信エリアを広くすることができる。
【０００３】
基地局装置は、ビームフォーミングにおいて、端末装置の位置する方向を検出する。端末装置の位置する方向の検出方法として、例えば、アンテナの方向を少しずつずらしながら電波を受信し、受信電力が最も高い方向を端末装置の位置する方向として検出するビームサーチ方法がある。
【０００４】
ビームフォーミングに関する技術は、以下の特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−８０２４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、ビームサーチ方法では、アンテナの方向を少しずつずらしながら電波を受信するため、全方向をサーチするのに時間がかかる場合がある。サーチに時間がかかると、ビームフォーミングにおける電波の送信方向を決定するまでに時間がかかり、端末装置のスループットが低下する。
【０００７】
そこで、一開示は、端末装置の方向を推定する時間を抑制する基地局装置、端末装置、無線通信システム、及び端末方向推定方向を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
１つの側面では、第１の方向にビームを形成する第１のアンテナを介して、端末装置の送信する送信信号を第１の受信信号として受信する第１の受信部と、前記第１の方向とは異なる第２の方向にビームを形成する第２のアンテナを介して、前記送信信号を第２の受信信号として受信する第２の受信部と、前記第２の受信信号の位相を反転した逆相受信信号と前記第１の受信信号とを合成した逆相合成信号を生成する逆相合成部と、前記第１の受信信号と前記第２の受信信号とを合成した同相合成信号を生成する同相合成部と、前記同相合成信号と前記逆相合成信号との受信電力の差分と、前記端末装置の位置する方向との対応関係を記憶する記憶部と、前記生成した同相合成信号と逆相合成信号との受信電力の差分と、前記記憶する対応関係とに基づき、前記端末装置の位置する方向を推定する推定部とを有する。
【発明の効果】
【０００９】
一開示は、端末装置の方向を推定する時間を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、無線通信システム１０の構成例を示す図である。
【図２】図２は、基地局装置２００の構成例を示す図である。
【図３】図３は、方向推定処理の処理フローチャートの例を示す図である。
【図４】図４は、アンテナ１５１−１，２のそれぞれが形成するビームの例を示す図である。
【図５】図５は、同相合成信号の例を示す図である。
【図６】図６は、逆相合成信号の例を示す図である。
【図７】図７は、同相合成信号及び逆相合成信号の受信電力差の例を示す図である。
【図８】図８は、電力差及び方向対応テーブル２２４の例を示す図である。
【図９】図９は、端末装置１００が−θ度またはθ度のどちらの方向に位置するかの判定ついて説明する図である。
【図１０】図１０は、電力差及び方向対応テーブル２２４に、同相合成信号と逆相合成信号の位相に関する情報を記憶する例を示す図である。
【図１１】図１１は、基地局装置２００の構成例を示す図である。
【図１２】図１２は、端末装置１００の構成例を示す図である。
【図１３】図１３は、方向推定処理の処理フローチャートの例を示す図である。
【図１４】図１４は、同相合成信号及び逆相合成信号を含むパケットの例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
[第１の実施の形態]
第１の実施の形態について説明する。
【００１２】
＜無線通信システムの構成例＞
図１は、無線通信システム１０の構成例を示す図である。無線通信システム１０は、端末装置１００及び基地局装置２００を有する。無線通信システム１０は、例えば、ＬＴＥ（Long Term Evolution）の規格に準じた通信システムである。
【００１３】
端末装置１００は、基地局装置２００と無線接続し、基地局装置２００を介して他の通信装置とデータを含むパケットを送受信することで、他の通信装置と通信を行う。端末装置１００は、例えば、スマートフォンやタブレット端末などの移動体通信装置である。
【００１４】
基地局装置２００は、端末装置１００と無線接続し、端末装置１００の行う通信を中継する。基地局装置２００は、通信エリアＡ１を有する。通信エリアは、基地局装置２００が端末装置１００と無線接続することができる範囲である。通信エリアＡ１の範囲内に位置する端末装置１００は、基地局装置２００と無線接続することができる。基地局装置２００は、例えば、ＬＴＥに準拠した通信システムにおけるｅＮｏｄｅＢである。
【００１５】
基地局装置２００は、端末装置１００との無線通信において、端末装置１００の位置する方向にビームを形成し（ビームフォーミングを行い）、電波を送受信する。基地局装置２００は、ビームフォーミングを行うことで、端末装置１００に干渉の少ない電波を送信することができる。
【００１６】
基地局装置２００は、ビームフォーミングを行うため、端末装置１００の位置する方向を推定する方向推定処理を行う。基地局装置２００は、方向推定処理において、複数のビームフォーミングを行うアンテナで端末装置１００が送信する送信信号を受信する。基地局装置２００は、方向推定処理において、各アンテナで受信した受信信号を同相合成した同相合成信号と、逆相合成した逆相合成信号とを生成する。そして、基地局装置２００は、方向推定処理において、逆相合成信号の受信電力と同相合成信号との受信電力の差分に基づき、端末装置１００の位置する方向を推定する。なお、基地局装置２００は、受信電力の差分と、端末装置１００の位置する方向との対応関係を記憶している。
【００１７】
＜基地局装置の構成例＞
図２は、基地局装置２００の構成例を示す図である。基地局装置２００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２１０、ストレージ２２０、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）などのメモリ２３０、ＮＩＣ（Network Interface Card）２４０、及びＲＦ（Radio Frequency）回路２５０を有する。
【００１８】
ストレージ２２０は、プログラムやデータを記憶する、フラッシュメモリ、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、又はＳＳＤ（Solid State Drive）などの補助記憶装置である。ストレージ２２０は、通信制御プログラム２２１、信号制御プログラム２２２、方向推定プログラム２２３、及び、電力差及び方向対応テーブル２２４を記憶する。
【００１９】
電力差及び方向対応テーブル２２４は、後述する同相合成信号と逆相合成信号の受信電力の差分と、端末装置１００の位置する方向との対応関係を記憶するテーブルである。
【００２０】
例えば、同相合成信号と逆相合成信号の受信電力の差分は、無線区間での電波の干渉や減衰がない場合、端末装置１００の位置する方向によって一意に決する。無線通信システム１０において、例えば、運用者は、端末装置１００の送信する送信信号を様々な方向から受信し、それぞれの同相合成信号と逆相合成信号の受信電力の差分を算出する。そして、運用者は、事前に算出した数値を電力差及び方向対応テーブル２２４に記憶する。すなわち、ストレージ２２０は、同相合成信号と逆相合成信号との受信電力の差分と、端末装置１００の位置する方向との対応関係を記憶する記憶部である。
【００２１】
メモリ２３０は、ストレージ２２０に記憶されているプログラムをロードする領域である。また、メモリ２３０は、プログラムがデータを記憶する領域としても使用される。
【００２２】
ＮＩＣ２４０は、他の基地局装置２００や図示しない外部ネットワークと接続するネットワークインターフェースである。基地局装置２００は、ＮＩＣ２４０介して、他の通信装置や外部ネットワークとパケットの送受信を行うことで、端末装置１００の通信を中継する。
【００２３】
ＲＦ回路２５０は、端末装置１００と無線通信する装置である。ＲＦ回路２５０は、アンテナ２５１−１，２（以降、アンテナ２５１と呼ぶ場合がある）を有する。ＲＦ回路２５０は、アンテナ２５１−１，２を介して、端末装置１００が送信する信号を受信したり、端末装置１００に信号を送信したりする。
【００２４】
アンテナ２５１は、例えば、アレイアンテナである。アレイアンテナは、送信する信号の振幅や位相を電気的に制御し、特定の方向に対して、強い電力で信号を送受信することができる。また、アレイアンテナは、例えば、複数のサブアレーアンテナを有する。アレイアンテナは、複数のサブアレイアンテナの送受信電力を制御することで、特定の方向に対して強い電力の信号が送受信されるようビームフォーミングすることができる。
【００２５】
ＣＰＵ２１０は、通信制御プログラム２２１を実行することで、通信部を構築し、通信制御処理を行う。通信制御処理は、端末装置１００が行う通信を中継する処理である。基地局装置２００は、通信制御処理において、例えば、端末装置１００から受信したパケットをパケットの送信先に送信する。また、基地局装置２００は、通信制御処理において、例えば、端末装置１００宛てのパケットを受信すると、端末装置１００に受信したパケットを送信する。
【００２６】
また、ＣＰＵ２１０は、信号制御プログラム２２２を実行することで、第１の受信部及び第２の受信部を構築し、信号制御処理を行う。信号制御処理は、アンテナ２５１−１，２を介して端末装置１００が送信する信号を受信する処理である。基地局装置２００は、信号制御処理において、端末装置１００が送信する送信信号を、アンテナ２５１−１を介して、第１の受信信号として受信する。また、基地局装置２００は、信号制御処理において、端末装置１００が送信する送信信号を、アンテナ２５１−２を介して、第２の受信信号として受信する。
【００２７】
ＣＰＵ２１０は、同相合成モジュール２２２１を実行することで、同相合成部を構築し、同相合成処理を行う。同相合成処理は、第１の受信信号と第２の受信信号を、一方の受信信号の位相を逆転させることなく合成した同相合成信号を生成する。
【００２８】
ＣＰＵ２１０は、逆相合成モジュール２２２２を実行することで、逆相合成部を構築し、逆相合成処理を行う。逆相合成処理は、第１の受信信号と第２の受信信号の一方の受信信号（例えば、第１の受信信号）の位相を反転させ、もう一方の受信信号（例えば、第２の受信信号）の逆相の信号とし、それぞれを合成した逆相合成信号を生成する。
【００２９】
また、ＣＰＵ２１０は、方向推定プログラム２２３を実行することで、推定部を構築し、方向推定処理を行う。方向推定処理は、端末装置１００の位置する方向を推定する処理である。基地局装置２００は、方向推定処理において、同相合成信号と逆相合成信号の受信電力の差分を算出する。そして、基地局装置２００は、算出した差分と、電力差及び方向対応テーブル２２４に基づき、端末装置１００の位置する方向を推定する。
【００３０】
＜方向推定処理＞
基地局装置２００は、端末装置１００に信号を送信する方向を決定するため、方向推定処理を行う。基地局装置２００は、例えば、定期的に方向推定処理を行う。また、基地局装置２００は、例えば、端末装置１００が送信する信号を受信したときに方向推定処理を行ってもよい。
【００３１】
図３は、方向推定処理の処理フローチャートの例を示す図である。基地局装置２００は、方向推定処理において、アンテナ１５１−１，２のビームを形成する（Ｓ１０１）。基地局装置２００は、アンテナ１５１−１（第１のアンテナ）を第１の方向に対してビームを形成する。また、基地局装置２００は、アンテナ１５１−２（第２のアンテナ）を第２の方向に対してビームを形成する。
【００３２】
図４は、アンテナ１５１−１，２のそれぞれが形成するビームの例を示す図である。図４における方向は、基準となる０度を中心として、右回りに角度が大きくなり（０度より大きいプラスの角度となり）、左周りに角度が小さくなる（０度より小さいマイナスの角度となる）。
【００３３】
アンテナ１５１−１は、図４において、−１０度（第１の角度）を中心とした方向にビームを形成する。また、アンテナ１５１−２は、１０度（第２の角度）を中心とした方向にビームを形成する。これにより、アンテナ１５１−１は、−１０度で受信する信号を最も強い受信電力で受信し、アンテナ１５１−２は、１０度で受信する信号を最も強い受信電力で受信する。
【００３４】
図３の処理フローチャートに戻り、基地局装置２００は、端末装置１００が送信する信号の受信するまで待ち受ける（Ｓ１０２のＮｏ）。基地局装置２００は、端末装置１００からの信号を受信すると（Ｓ１０２のＹｅｓ）、各アンテナで受信した受信信号を同相合成する（Ｓ１０３）。
【００３５】
同相合成は、アンテナ１５１−１を介して受信した信号（第１の受信信号）と、アンテナ１５１−２を介して受信した信号（第２の受信信号）を、位相の反転を行わず、そのまま合成する処理である。同相合成信号の受信電力は、例えば、第１の受信信号の受信電力と第２の受信信号の受信電力を加算した受信電力である。同相合成によって合成された信号を、同相合成信号と呼ぶ。
【００３６】
図５は、同相合成信号の例を示す図である。アンテナ１５１−１とアンテナ１５１−２が形成するビームの角度が重複しない部分については、図４に近い受信電力となる。しかし、各アンテナの形成するビームが重複する部分（例えば、−５度から５度）では、それぞれのアンテナ１５１で受信した受信信号が、同相で合成されるため、図４よりも強い受信電力となる。
【００３７】
図３の処理フローチャートに戻り、基地局装置２００は、各アンテナで受信した受信信号を逆相合成する（Ｓ１０４）。
【００３８】
逆相合成は、第１の受信信号の位相を反転させ、反転させた逆相受信信号と、第２の受信信号を合成する処理である。なお、反転させる信号は、第２の受信信号であってもよい。逆相合成信号の受信電力は、例えば、第１の受信信号の受信電力から第２の受信信号の受信電力を減じた受信電力である。逆相合成によって合成された信号を、逆相合成信号と呼ぶ。
【００３９】
図６は、逆相合成信号の例を示す図である。アンテナ１５１−１とアンテナ１５１−２が形成するビームの角度が重複しない部分については、図４に近い受信電力となる。しかし、各アンテナの形成するビームが重複する部分（例えば、−５度から５度）では、それぞれのアンテナ１５１で受信した受信信号が、逆相で合成されるため、図４よりも弱い受信電力となる。
【００４０】
図３の処理フローチャートに戻り、基地局装置２００は、逆相合成信号と同相合成信号の受信電力差を算出する（Ｓ１０５）。そして、受信電力差に基づき、端末装置１００の位置する方向を推定する（Ｓ１０６）。
【００４１】
図７は、同相合成信号及び逆相合成信号の受信電力差の例を示す図である。図７（Ａ）に示す矢印Ｄ１は、それぞれの角度における、同相合成信号と逆相合成信号との受信電力差を示す。図７（Ｂ）は、図７（Ａ）の矢印Ｄ１の受信電力差を縦軸にしたグラフである。図７（Ｂ）に示すように、受信電力差は、端末装置１００の位置する方向に応じた電力差となる。
【００４２】
ここで、受信電力差は、端末装置１００の位置する距離によらず、端末装置の位置する方向に応じた値となる。例えば、アンテナ１５１の受信電力は、以下の式（１）に基づいて算出することができる。
【００４３】
Ｖｉ＝ＳＶ −  ＲＶＬ  ＋ＤＶｉt    ・・・式（１）
Ｖｉは、アンテナｉが受信する電力を示す。ＳＶは、端末装置１００の送信電力を示す。ＲＶＬは、基地局装置２００からの距離Ｌにおける空間で減衰する減衰電力量を示す。ＤＶiｔは、角度ｔにおけるアンテナｉの利得に応じた電力量を示す。
【００４４】
例えば、端末装置１００と基地局装置２００との距離がＬ１の、アンテナ１５１−１とアンテナ１５１−２の受信電力は、式（１）より、以下の式（２）及び（３）のようになる。
【００４５】
Ｖ１５１−１＝ＳＶ  −  ＲＶＬ１  ＋ＤＶ１５１−１ｔ  ・・・（２）
Ｖ１５１−２＝ＳＶ  −  ＲＶＬ１  ＋ＤＶ１５１−２ｔ  ・・・（３）
式（２）及び（３）より、アンテナ１５１−１とアンテナ１５１−２の受信電力差は、（ＤＶ１５１−１ｔ−ＤＶ１５１−２ｔ）となり、距離による減衰電力量に影響されない電力値となる。
【００４６】
よって、アンテナ１５１−１とアンテナ１５１−２の受信信号を同相合成及び逆相合成した電力差も、距離に影響されない電力差となる。
【００４７】
例えば、距離Ｌ１におけるアンテナ１５１−１の受信電力が−６０ｄＢであり、アンテナ１５１−２の受信電力が−６３ｄＢであるとする。この場合、逆相合成信号と同相合成信号の受信電力は、それぞれ−５８．２ｄＢと−６３ｄＢとなり、電力差は４．８ｄＢとなる。一方、距離Ｌ２におけるアンテナ１５１−１の受信電力が−４５ｄＢであり、アンテナ１５１−２の受信電力が−４８ｄＢであるとする。この場合、逆相合成信号と同相合成信号の受信電力は、それぞれ−４３．２ｄＢと−４８ｄＢとなり、電力差は４．８ｄＢとなる。
【００４８】
このように、端末装置１００との距離によらず、アンテナ１５１−１及びアンテナ１５１−２で受信した信号の逆相合成信号と同相合成信号との受信電力差は同じ数値となる。
【００４９】
図８は、電力差及び方向対応テーブル２２４の例を示す図である。基地局装置２００は、記憶する電力差及び方向対応テーブル２２４から、算出した受信電力差に対応する推定方向を抽出する。基地局装置２００は、例えば、受信電力差が１５ｄＢの場合、推定方向は０度となり、端末装置１００は基準となる０度の方向に位置すると推定する。また、基地局装置２００は、例えば、受信電力差が３ｄＢの場合、推定方向は−８度又は８度となり、端末装置１００は基準となる０度から、−８度または８度の方向に位置すると推定する。
【００５０】
図９は、端末装置１００が−θ度またはθ度のどちらの方向に位置するかの判定ついて説明する図である。図９は、例えば、受信電力差が３ｄＢの場合であり、端末装置１００−１は、基準となる０度から−８度（−θ度）の方向に位置し、端末装置１００−２は、基準となる０度から８度（θ度）の方向に位置する。また、アンテナ１５１−１，２は、図４に示すように、それぞれ−１０度（第１の方向）及び１０度（第２の方向）の方向にビームを形成する。
【００５１】
第１の判定方法として、基地局装置２００は、例えば、第１の受信信号と第２の受信信号の受信電力を比較する。基地局装置２００は、受信電力がより強い方のアンテナのビームを形成する方向に、端末装置１００が位置すると推定する。基地局装置２００は、例えば、第１の受信信号の受信電力が、第２の受信信号の受信電力より大きい場合、端末装置１００は、第２の方向よりも、第１の方向に近い方向に位置すると推定する。図９においては、基地局装置２００は、第１の方向に近い端末装置１００−１に端末装置１００は位置すると推定する。すなわち、基地局装置２００は、端末装置１００は、基準となる０度より−８度の方向に位置すると推定する。
【００５２】
また、第２の判定方法として、基地局装置２００は、同相合成信号と逆相合成信号の位相を比較する。図１０は、電力差及び方向対応テーブル２２４に、同相合成信号と逆相合成信号の位相に関する情報を記憶する例を示す図である。図１０において、「同」は同位相であることを示し、「逆」は逆位相であることを示す。同相合成信号と逆相合成信号の位相に関する情報は、例えば、運用者が、同相合成信号と逆相合成信号の受信電力差、及び端末装置１００の位置する方向を事前に測定する際、併せて測定することで取得される情報である。基地局装置２００は、例えば、算出した同相合成信号と逆相合成信号の位相を比較し、同位相であれば、端末装置１００は、第２の方向よりも第１の方向に近い方向に位置すると推定し、基準となる０度より−８度の方向に位置すると推定する。
【００５３】
第１の実施の形態では、基地局装置２００は、複数のアンテナで受信した信号を、それぞれ同相合成及び逆相合成を行い、同相合成信号及び逆相合成信号を生成する。そして、基地局装置２００は、同相合成信号と逆相合成信号の受信電力差に基づき、端末装置１００の位置する方向を推定する。これにより、基地局装置２００は、端末装置１００からの信号を１回受信することで、端末装置１００の位置する方向を推定することができる。すなわち、第１の実施の形態における推定方法は、ビームサーチ方法と比較して、少ない回数で端末装置１００の位置する方向を推定することができ、推定に要する時間を抑制することができる。
【００５４】
なお、基地局装置２００は、アンテナ１５１−１，２の受信信号の受信電力差に基づいて、端末装置１００の位置する方向を推定してもよい。上述したように、アンテナ１５１−１，２の受信電力差は、端末装置１００との距離に影響されない所定の値となる。例えば、基地局装置２００は、電力差及び方向対応テーブル２２４に、アンテナ１５１−１，２の受信電力差と、端末装置１００の位置する方向との対応関係を記憶する。そして、基地局装置２００は、測定したアンテナ１５１−１，２の受信電力差と、記憶する対応関係に基づき、端末装置１００の位置する方向を推定する。
【００５５】
[第２の実施の形態]
次に、第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態では、基地局装置２００は、逆相合成信号と同相合成信号を、端末装置１００に送信する。端末装置１００は、受信した同相合成信号と逆相合成信号のそれぞれの受信電力を測定し、受信した同相合成信号と逆相合成信号の受信電力差を算出する。そして、端末装置１００は、算出した受信電力差を基地局装置２００に送信する。基地局装置２００は、受信した受信電力差と、記憶する受信電力差と端末装置１００の位置する方向との対応関係に基づき、端末装置１００の位置する方向を推定する。
【００５６】
＜基地局装置の構成例＞
図１１は、基地局装置２００の構成例を示す図である。信号制御プログラム２２２は、さらに、同相合成信号送信モジュール２２２３及び逆相合成信号送信モジュール２２２４を有する。方向推定プログラム２２３は、さらに、受信電力差受信モジュール２２３１を有する。
【００５７】
ＣＰＵ２１０は、信号制御プログラム２２２を実行することで、送信部を構築し、信号制御処理を行う。信号制御処理は、アンテナ２５１−１，２を介して、同相合成信号及び逆相合成信号を、端末装置１００に送信する処理である。
【００５８】
ＣＰＵ２１０は、同相合成信号送信モジュール２２２３を実行することで、同相合成信号送信処理を行う。同相合成信号処理は、アンテナ２５１−１から送信する第１の信号と、アンテナ２５１−２から送信する第２の信号を、同相で送信することで、同相合成信号を端末装置１００に送信する処理である。
【００５９】
ＣＰＵ２１０は、逆相合成信号送信モジュール２２２４を実行することで、逆相合成信号送信処理を行う。逆相合成信号処理は、アンテナ２５１−１から送信する第１の信号の位相を反転させ、アンテナ２５１−２から送信する第２の信号と逆相にして送信することで、逆相合成信号を端末装置１００に送信する処理である。
【００６０】
また、ＣＰＵ２１０は、方向推定プログラム２２３を実行することで、推定部を構築し、方向推定処理を行う。方向推定処理は、端末装置１００の位置する方向を推定する処理である。基地局装置２００は、方向推定処理において、端末装置１００における同相合成信号と逆相合成信号の受信電力の差分を、端末装置から取得する。そして、基地局装置２００は、取得した差分と、電力差及び方向対応テーブル２２４に基づき、端末装置１００の位置する方向を推定する。
【００６１】
ＣＰＵ２１０は、受信電力差受信モジュール２２３１を実行することで、取得部を構築し、受信電力差受信処理を行う。受信電力差受信処理は、端末装置１００から送信される、端末装置１００における同相合成信号と逆相合成信号の受信電力の差分（受信電力差）を受信する処理である。
【００６２】
＜端末装置の構成例＞
図１２は、端末装置１００の構成例を示す図である。端末装置１００は、ＣＰＵ１１０、ストレージ１２０、ＤＲＡＭなどのメモリ１３０、及びＲＦ回路１５０を有する。
【００６３】
ストレージ１２０は、通信プログラム１２１及び受信電力差送信プログラム１２２を記憶する。
【００６４】
ＲＦ回路１５０は、アンテナ１５１を有する。アンテナ１５１は、指向性を有しないアンテナであってもよい。
【００６５】
ＣＰＵ１１０は、通信プログラム１２１を実行することで、通信処理を行う。通信処理は、基地局装置２００と無線接続し、基地局装置２００を介して、通信相手となる通信装置と無線通信を行う処理である。
【００６６】
ＣＰＵ１１０は、受信電力差送信プログラム１２２を実行することで、差分送信部及び差分算出部を構築し、受信電力差送信処理を行う。受信電力差送信処理は、基地局装置２００から送信される、同相合成信号と逆相合成信号を受信し、受信した同相合成信号と逆相合成信号との受信電力差を算出し、算出した受信電力差を基地局装置２００に送信する処理である。
【００６７】
ＣＰＵ１１０は、同相合成信号測定モジュール１２２１を実行することで、信号受信部を構築し、同相合成信号測定処理を行う。同相合成信号測定処理は、基地局装置から受信した同相合成信号の受信電力を測定する処理である。
【００６８】
ＣＰＵ１１０は、逆相合成信号測定モジュール１２２２を実行することで、信号受信部を構築し、逆相合成信号測定処理を行う。逆相合成信号測定処理は、基地局装置から受信した逆相合成信号の受信電力を測定する処理である。
【００６９】
＜方向推定処理＞
図１３は、方向推定処理の処理フローチャートの例を示す図である。基地局装置２００は、方向推定処理において、アンテナ１５１−１，２のビームを形成する（Ｓ２０１）。基地局装置２００は、アンテナ１５１−１（第１のアンテナ）を第１の方向に対してビームを形成し、第１の信号を送信する。また、基地局装置２００は、アンテナ１５１−２（第２のアンテナ）を第２の方向に対してビームを形成し、第２の信号を送信する。
【００７０】
基地局装置２００は、同相合成信号を端末装置１００に送信する（Ｓ２０２）。また、基地局装置２００は、逆相合成信号を端末装置１００に送信する（Ｓ２０３）。
【００７１】
基地局装置２００は、第１の信号と第２の信号の位相を同相にし、アンテナ１５１−１，２に第１及び第２の信号を送信させることで、同相合成信号を端末装置１００に送信する。また、基地局装置２００は、第１の信号の位相を反転させ、第２の信号と逆相にし、アンテナ１５１−１，２に逆相にした信号と第２の信号を送信させることで、逆相合成信号を端末装置１００に送信する。
【００７２】
送信処理Ｓ２０２及びＳ２０３における、同相合成信号及び逆相合成信号の送信方法について説明する。
【００７３】
図１４は、同相合成信号及び逆相合成信号を含むパケットの例を示す図である。図１４（Ａ）は、１つのパケットの前半部に同相合成信号を含め、後半部に逆相合成信号を含める例である。端末装置１００は、測定用パケットＰ１を受信すると、測定用パケットの前半部の受信電力と、測定用パケットの後半部の受信電力を測定する。そして、前半部の受信電力を同相合成信号の受信電力とし、後半部の受信電力を逆相合成信号の受信電力として、同相合成信号と逆相合成信号との受信電力差を算出し、基地局装置２００に送信する。
【００７４】
図１４（Ｂ）は、同相合成信号と逆相合成信号のそれぞれを、異なるパケットで送信する例である。端末装置１００は、逆相測定用パケットＰ２を受信すると、逆相測定用パケットＰ２の受信電力を測定する。また、端末装置１００は、同相測定用パケットＰ３を受信すると、同相測定用パケットＰ３の受信電力を測定する。そして、端末装置１００は、測定した逆相測定用パケットＰ２の受信電力を逆相合成信号の受信電力とし、測定した同相測定用パケットＰ３の受信電力を同相合成信号の受信電力とし、同相合成信号と逆相合成信号との受信電力差を算出し、基地局装置２００に送信する。
【００７５】
図１３の処理フローチャートに戻り、基地局装置２００は、端末装置１００から受信電力差を受信するまで、待ち受ける（Ｓ２０４のＮｏ）。そして、基地局装置２００は、受信電力差を受信すると（Ｓ２０４のＹｅｓ）、受信した受信電力差と、電力差及び方向対応テーブル２２４に基づき、端末装置１００の位置する方向を推定する（Ｓ２０５）。
【００７６】
第２の実施の形態では、同相合成信号と逆相合成信号との受信電力差を、端末装置１００で測定する。無線通信システム１０の無線の状態は様々であり、例えば、上り方向（端末装置１００から基地局装置２００への方向）の電波状態は高干渉で劣悪であるが、下り方向（基地局装置２００から端末装置１００への方向）の電波状態は低干渉で良好である場合がある。このような場合でも、基地局装置２００は、電波状態が良好な下り方向の受信電力差に基づく方向推定処理を行うことができ、推定の精度が低下しない。
【００７７】
なお、第１の実施の形態では、基地局装置２００で受信電力差を測定し、第２の実施の形態では、端末装置１００で受信電力差を測定する。しかし、例えば、基地局装置２００及び端末装置１００の両方で受信電力差を測定してもよい。この場合、基地局装置２００は、両方の受信電力差のうち、より良好な電波状態である方向で測定した受信電力差に基づき、方向推定処理を行ってもよい。これにより、電波状態が良好な方向での受信電力差に基づき方向推定処理を行うことができ、無線通信システム１０の無線の状態が変化しても、推定の精度が低下しない。
【００７８】
以上、第１及び第２の実施の形態を含む実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
【００７９】
（付記１）
第１の方向にビームを形成する第１のアンテナを介して、端末装置の送信する送信信号を第１の受信信号として受信する第１の受信部と、
前記第１の方向とは異なる第２の方向にビームを形成する第２のアンテナを介して、前記送信信号を第２の受信信号として受信する第２の受信部と、
前記第２の受信信号の位相を反転した逆相受信信号と前記第１の受信信号とを合成した逆相合成信号を生成する逆相合成部と、
前記第１の受信信号と前記第２の受信信号とを合成した同相合成信号を生成する同相合成部と、
前記同相合成信号と前記逆相合成信号との受信電力の差分と、前記端末装置の位置する方向との対応関係を記憶する記憶部と、
前記生成した同相合成信号と逆相合成信号との受信電力の差分と、前記記憶する対応関係とに基づき、前記端末装置の位置する方向を推定する推定部とを有する
基地局装置。
【００８０】
（付記２）
前記推定部は、前記推定において複数の方向が推定される場合、
前記第１の受信信号の受信電力が前記第２の受信信号の受信電力より大きい場合、前記複数の方向のうち、前記第１の方向に近い方向を前記端末装置の位置する方向と推定し、
前記第２の受信信号の受信電力が前記第１の受信信号の受信電力より大きい場合、前記複数の方向のうち、前記第２の方向に近い方向を前記端末装置の位置する方向と推定する
付記１記載の基地局装置。
【００８１】
（付記３）
前記記憶部は、前記対応関係として、さらに、前記逆相合成信号の位相が前記同相合成信号の位相に対して反転しているか否かを記憶し、
前記推定部は、前記生成した同相合成信号と逆相合成信号との受信電力の差分と、前記生成した逆相合成信号の位相が前記生成した同相合成信号の位相に対して反転しているか否かと、前記記憶する対応関係とに基づき、前記推定を行う
付記１記載の基地局装置。
【００８２】
（付記４）
前記第１及び第２のアンテナは、指向性を有する指向性アンテナである
付記１記載の基地局装置。
【００８３】
（付記５）
さらに、前記推定した方向にビームを形成する前記第１又は第２のアンテナを介して、前記端末装置と無線通信を行う通信部を有する
付記１記載の基地局装置。
【００８４】
（付記６）
前記推定部は、所定時間間隔で前記推定を行う
付記１記載の基地局装置。
【００８５】
（付記７）
前記推定部は、前記端末装置が前記基地局装置と無線接続するとき、前記推定を行う
付記１記載の基地局装置。
【００８６】
（付記８）
第１の方向にビームを形成し、端末装置に第１の信号を送信する第１のアンテナと、
前記第１の方向とは異なる第２の方向にビームを形成し、前記端末装置に第２の信号を送信する第２のアンテナと、
前記第１の信号の位相を反転した逆相信号と前記第２の信号とを合成した逆相合成信号と、前記第１の信号と前記第２の信号とを合成した同相合成信号とを、前記端末装置に送信する送信部と、
前記同相合成信号と前記逆相合成信号との受信電力の差分と、前記端末装置の位置する方向との対応関係を記憶する記憶部と、
前記端末装置における前記送信した同相合成信号と逆相合成信号との受信電力の差分を、前記端末装置から取得する取得部と、
前記取得した受信電力の差分と、前記記憶する対応関係とに基づき、前記端末装置の位置する方向を推定する推定部とを有する
基地局装置。
【００８７】
（付記９）
第１の方向にビームを形成し第１の信号を送信する第１のアンテナ、及び前記第１の方向とは異なる第２の方向にビームを形成し第２の信号を送信する第２のアンテナから送信された信号であって、前記第１の信号の位相を反転した逆相信号と前記第２の信号を合成した逆相合成信号と、前記第１の信号と前記第２の信号とを合成した同相合成信号とを、基地局装置から受信する信号受信部と、
前記受信した同相合成信号と逆相合成信号の受信電力を測定し、前記同相合成信号の受信電力と前記逆相合成信号の受信電力の差分を算出する差分算出部と、
前記同相合成信号と前記逆相合成信号との受信電力の差分と、前記端末装置の位置する方向との対応関係、及び算出した受信電力の差分に基づき、端末装置の位置する方向を推定する基地局装置に、前記算出した受信電力の差分を送信する差分送信部とを有する
端末装置。
【００８８】
（付記１０）
基地局装置に信号を送信する端末装置と、
第１の方向にビームを形成する第１のアンテナを介して、前記端末装置の送信する信号を、第１の受信信号として受信し、前記第１の方向とは異なる第２の方向にビームを形成する第２のアンテナを介して、前記端末装置の送信する信号を、第２の受信信号として受信し、
前記第２の受信信号の位相を反転した逆相受信信号と前記第１の受信信号とを合成した逆相合成信号、及び前記第１の受信信号と前記第２の受信信号とを合成した同相合成信号を生成し、
前記同相合成信号と前記逆相合成信号との受信電力の差分と、前記端末装置の位置する方向との対応関係を記憶し、
前記生成した同相合成信号と逆相合成信号との受信電力の差分と、前記記憶する対応関係とに基づき、前記端末装置の位置する方向を推定する基地局装置と
を有する無線通信システム。
【００８９】
（付記１１）
第１の方向にビームを形成する第１のアンテナを介して、端末装置の送信する送信信号を第１の受信信号として受信し、
前記第１の方向とは異なる第２の方向にビームを形成する第２のアンテナを介して、前記送信信号を第２の受信信号として受信し、
前記第２の受信信号の位相を反転した逆相受信信号と前記第１の受信信号とを合成した逆相合成信号を生成し、
前記第１の受信信号と前記第２の受信信号とを合成した同相合成信号を生成し、
前記同相合成信号と前記逆相合成信号との受信電力の差分と、前記端末装置の位置する方向との対応関係を記憶し、
前記生成した同相合成信号と逆相合成信号との受信電力の差分と、前記記憶する対応関係とに基づき、前記端末装置の位置する方向を推定する
基地局装置における端末方向推定方法。
【符号の説明】
【００９０】
１０…無線通信システム                  １００…端末装置
１１０…ＣＰＵ                          １２０…ストレージ
１２１…通信プログラム                  １２２…受信電力差送信プログラム
１２２１…同相合成信号測定モジュール    １２２２…逆相合成信号測定モジュール
１３０…メモリ                          １５０…ＲＦ回路
１５１…アンテナ                        ２００…基地局装置
２１０…ＣＰＵ                          ２２０…ストレージ
２２１…通信制御プログラム              ２２２…信号制御プログラム
２２２１…同相合成モジュール            ２２２２…逆相合成モジュール
２２２３…同相合成信号送信モジュール    ２２２４…逆相合成信号送信モジュール
２２３…方向推定プログラム              ２２３１…受信電力差受信モジュール
２２４…電力差及び方向対応テーブル      ２３０…メモリ
２４０…ＮＩＣ                          ２５０…ＲＦ回路
２５１…アンテナ
【図１】
2018129605.tif 000003
【図２】
2018129605.tif 000004
【図３】
2018129605.tif 000005
【図４】
2018129605.tif 000006
【図５】
2018129605.tif 000007
【図６】
2018129605.tif 000008
【図７】
2018129605.tif 000009
【図８】
2018129605.tif 000010
【図９】
2018129605.tif 000011
【図１０】
2018129605.tif 000012
【図１１】
2018129605.tif 000013
【図１２】
2018129605.tif 000014
【図１３】
2018129605.tif 000015
【図１４】
2018129605.tif 000016