(57)【要約】【課題】通信エリア内における通信状況に応じて柔軟に対応することができるアクティブアンテナシステムを提供する。【解決手段】複数のアンテナ素子１０を備え、通信エリア内においてビームを形成する複数のアンテナユニット５と、ビームを制御するための制御情報が登録されているテーブルを、複数のアンテナユニット５それぞれに対応して複数記憶する記憶装置３６と、制御情報に基づいて、複数のアンテナユニット５それぞれのビームの制御を行う制御部３７と、を備えている。テーブルには、ビームのチルト角及びビームのビーム幅それぞれの設定値を組み合わせた複数の設定値セットと、複数の設定値セットに応じたビームを形成するための制御情報とが、互いに対応付けて登録され、制御部３７は、複数の設定値セットに対応付けられた複数の制御情報の中から、複数のアンテナユニット５それぞれの制御に用いる制御情報を選択する。【選択図】図２
2018082266.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信エリア内における無線通信に用いられるアクティブアンテナシステムであって、
複数のアンテナ素子を備え、前記通信エリア内においてビームを形成する複数のアンテナユニットと、
前記ビームを制御するための制御情報が登録されているテーブルを、前記複数のアンテナユニットそれぞれに対応して複数記憶する記憶部と、
前記制御情報に基づいて、前記複数のアンテナユニットそれぞれの前記ビームの制御を行う制御部と、を備え、
前記テーブルには、前記ビームのチルト角及び前記ビームのビーム幅それぞれの設定値を組み合わせた複数の設定値セットと、前記複数の設定値セットに応じた前記ビームを形成するための前記制御情報とが、互いに対応付けて登録され、
前記制御部は、前記複数の設定値セットに対応付けられた複数の前記制御情報の中から、前記複数のアンテナユニットそれぞれの制御に用いる前記制御情報を選択する
アクティブアンテナシステム。
【請求項２】
前記複数の設定値セットは、前記通信エリアの全体をカバーするビームを形成するための第１設定値セットを含み、
前記制御部は、前記複数のアンテナユニットの内、少なくとも一つに対して、前記第１設定値セットに対応付けられた前記制御情報を選択する
請求項１に記載のアクティブアンテナシステム。
【請求項３】
前記複数の設定値セットは、前記通信エリアの中でトラヒックが集中する集中エリアを局所的にカバーするビームを形成する第２設定値セットを含み、
前記制御部は、前記複数のアンテナユニットの内、少なくとも一つに対して、前記第２設定値セットに対応付けられた前記制御情報を選択する
請求項１又は請求項２に記載のアクティブアンテナシステム。
【請求項４】
前記複数の設定値セットは、互いに位置が異なる複数の前記集中エリアそれぞれに対応してビームを形成する複数の前記第２設定値セットを含み、
前記制御部は、前記複数のアンテナユニットに対して、複数の前記第２設定値セットに対応付けられた前記制御情報を選択する
請求項３に記載のアクティブアンテナシステム。
【請求項５】
前記制御部は、予め設定された前記制御情報の選択の仕方に関する選択情報に基づいて前記制御情報を選択する
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のアクティブアンテナシステム。
【請求項６】
前記制御部は、前記通信エリアの中でトラヒックが集中する集中エリアの検出結果に応じて前記制御情報を選択する
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のアクティブアンテナシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクティブ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、複数のアンテナ素子と、複数のアンテナ素子それぞれに対応して設けられた複数の送受信部とを備えている。このため、アンテナ素子ごとに送受信される無線信号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に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容量及び通信速度を確保することができる。
【０００５】
ここで、ホットスポットは、例えば時間帯や季節等に応じて様々な態様で現れる。このため、アクティブアンテナシステムにおいても、様々な態様のホットスポットに対応してビームを形成する必要がある。それと同時に、ホットスポットと、ホットスポット以外のエリアとの間における通信容量及び通信速度のバランスも考慮する必要がある。
このように、ホットスポットに対応してビームを形成する場合、通信エリア全体のバランスを考慮しつつ柔軟にビーム形成する必要がある。
【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、通信エリア内における通信状況に応じて柔軟に対応することができるアクティブ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クティブアンテナシステムは、通信エリア内における無線通信に用いられるアクティブアンテナシステムであって、複数のアンテナ素子を備え、通信エリア内においてビームを形成する複数のアンテナユニットと、前記ビームを制御するための制御情報が登録されているテーブルを、前記複数のアンテナユニットそれぞれに対応して複数記憶する記憶部と、前記制御情報に基づいて、前記複数のアンテナユニットそれぞれの前記ビームの制御を行う制御部と、を備え、前記テーブルには、前記ビームのチルト角及び前記ビームのビーム幅それぞれの設定値を組み合わせた複数の設定値セットと、前記複数の設定値セットに応じた前記ビームを形成するための前記制御情報とが、互いに対応付けて登録され、前記制御部は、前記複数の設定値セットに対応付けられた複数の前記制御情報の中から、前記複数のアンテナユニットそれぞれの制御に用いる前記制御情報を選択する。
【０００８】
上記実施形態は、アクティブ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】
本発明のアクティブアンテナシステムによれば、通信エリア内における通信状況に応じて柔軟に対応することができる。
【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２】図２は、アンテナシステムのアンテナユニット及び制御装置の構成を示したブロック図である。
【図３】図３は、信号処理部の構成の一例を示すブロック図である。
【図４】図４は、制御用テーブルの一例を示す図である。
【図５】図５（ａ）は、アクティブアンテナシステムによる送信エリアに対するビームエリアの設定例を示す斜視図、図５（ｂ）は、図５（ａ）の送信エリアを上方から見たときの図である。
【図６】図６は、送信エリアに対するビームエリアの他の設定例を示す図である。
【図７】図７（ａ）及び図７（ｂ）は、他の実施形態に係るアクティブアンテナシステムによる、送信エリアに対するビームエリアの設定例を示す図であり、図７（ａ）は通勤時間帯の設定例、図７（ｂ）は昼間の時間帯の設定例を示している。
【図８】図８は、選択テーブルの一例を示す図である。
【図９】図９は、変形例に係る制御部が参照する、一の信号処理部を停止させた場合の制御用テーブルの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
［実施形態の説明］
【００１２】
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クティブアンテナシステムは、通信エリア内における無線通信に用いられるアクティブアンテナシステムであって、複数のアンテナ素子を備え、通信エリア内においてビームを形成する複数のアンテナユニットと、前記ビームを制御するための制御情報が登録されているテーブルを、前記複数のアンテナユニットそれぞれに対応して複数記憶する記憶部と、前記制御情報に基づいて、前記複数のアンテナユニットそれぞれの前記ビームの制御を行う制御部と、を備え、前記テーブルには、前記ビームのチルト角及び前記ビームのビーム幅それぞれの設定値を組み合わせた複数の設定値セットと、前記複数の設定値セットに応じた前記ビームを形成するための前記制御情報とが、互いに対応付けて登録され、前記制御部は、前記複数の設定値セットに対応付けられた複数の前記制御情報の中から、前記複数のアンテナユニットそれぞれの制御に用いる前記制御情報を選択する。
【００１３】
上記のように構成されたアクティブアンテナシステムによれば、ビームのチルト角及びビーム幅それぞれの設定値を組み合わせた複数の設定値セットに対応付けられた複数の制御情報の中から、複数のアンテナユニットそれぞれの制御に用いる制御情報を選択するので、複数のアンテナユニットそれぞれのビームを多様に設定することが容易となり、通信エリアにおける通信状況に応じて柔軟に対応することができる。
【００１４】
（２）上記アクティブアンテナシステムにおいて、前記複数の設定値セットは、前記通信エリアの全体をカバーするビームを形成するための第１設定値セットを含み、前記制御部は、前記複数のアンテナユニットの内、少なくとも一つに対して、前記第１設定値セットに対応付けられた前記制御情報を選択することが好ましい。
この場合、少なくとも一つのアンテナユニットによって通信エリア全体をカバーすることができるので、通信エリア全体の無線通信を確保しつつ、他のアンテナユニットによって通信エリア内における局所的な部分をカバーするためのビームを形成することができる。
【００１５】
（３）また、上記アクティブアンテナシステムにおいて、前記複数の設定値セットは、前記通信エリアの中でトラヒックが集中する集中エリアを局所的にカバーするビームを形成する第２設定値セットを含み、前記制御部は、前記複数のアンテナユニットの内、少なくとも一つに対して、前記第２設定値セットに対応付けられた前記制御情報を選択することが好ましい。
この場合、一又は複数のアンテナユニットによってトラヒックが集中する集中エリアであるホットスポットに対応したビームを形成することができる。
【００１６】
（４）また、上記アクティブアンテナシステムにおいて、前記複数の設定値セットは、互いに位置が異なる複数の前記集中エリアそれぞれに対応してビームを形成する複数の前記第２設定値セットを含み、前記制御部は、前記複数のアンテナユニットに対して、複数の前記第２設定値セットに対応付けられた前記制御情報を選択するものであってもよい。
この場合、複数のアンテナユニットそれぞれで異なるホットスポットに対応したビームを形成することができる。
【００１７】
（５）上記アクティブアンテナシステムにおいて、前記制御部は、予め設定された前記制御情報の選択の仕方に関する選択情報に基づいて前記制御情報を選択するものであってもよい。
この場合、制御部は、選択情報に基づいて制御情報を選択するので、予め通信エリア内の通信状況の変化を把握した上で、選択情報を複数用意しておくことで、通信エリア内の通信状況の変化に適切に対応することができる。
【００１８】
（６）また、上記アクティブアンテナシステムにおいて、前記制御部は、前記通信エリアの中でトラヒックが集中する集中エリアの検出結果に応じて前記制御情報を選択するものであってもよい。
この場合、通信エリア内の現状の通信状況に応じて適切に対応することができる。
【００１９】
［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。
〔基地局装置の全体構成について〕
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、携帯電話といった移動端末（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、複数のリモートラジオヘッド（ＲＲＨ：Ｒｅｍｏｔｅ  Ｒａｄｉｏ  Ｈｅａｄ）３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。
【００２０】
ＲＲＨ３は、複数（図例では４つ）のアンテナユニット５それぞれに対応しており、ＢＢＵ２と、各アンテナユニット５との間に接続されている。
ＢＢＵ２と、各ＲＲＨ３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ＲＲＨ３に与える。
【００２１】
また、ＢＢＵ２は、各ＲＲＨ３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。
【００２２】
各ＲＲＨ３は、信号ケーブル６を介してアンテナユニット５に接続されている。
各ＲＲＨ３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し、さらに変換した送信信号を増幅する機能を有している。ＲＲＨ３は、送信信号を信号ケーブル６を介してアンテナユニット５に与える。
【００２３】
また、各ＲＲＨ３は、信号ケーブル６を介してアンテナユニット５から与えられるアナログ信号である無線周波数の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ＲＲＨ３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。
【００２４】
なお、ＲＲＨ３は、各アンテナユニット５に内蔵されていてもよいし、後述する信号処理部１１がＲＲＨ３の構成を有している場合、ＢＢＵ２とアンテナユニット５とを直接接続する構成とすることもできる。
【００２５】
複数のアンテナユニット５（第１アンテナユニット５ａ、第２アンテナユニット５ｂ、第３アンテナユニット５ｃ、及び第４アンテナユニット５ｄ）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。
【００２６】
各アンテナユニット５は、ＲＲＨ３から与えられる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。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、合成した無線周波数の受信信号をＲＲＨ３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、各アンテナユニット５は、それぞれがビームを形成可能な複数のアンテナ素子１０を備え、それぞれがアンテナシステム４による通信エリア内においてビームを形成する。
このため、アンテナシステム４は、複数のアンテナユニット５を備えることで、複数（４つ）の信号系統によって、無線通信に係る無線信号の送受信を行うことができる。
【００２８】
アンテナシステム４は、上述の複数のアンテナユニット５の他、複数のアンテナユニット５を制御するための制御装置７を備えている。
制御装置７は、各アンテナユニット５それぞれのビームに関する制御を行う機能を有している。
【００２９】
〔アンテナユニット及び制御装置の構成〕
図２は、アンテナシステム４のアンテナユニット５及び制御装置７の構成を示したブロック図である。図２では、一つのアンテナユニット５について説明するが、他のアンテナユニット５も同様の構成である。
【００３０】
アンテナユニット５は、筐体８の内部に、上述の複数のアンテナ素子１０と、複数のアンテナ素子１０に対応して設けられた複数の信号処理部１１と、分配合成器１２と、制御用インターフェース部１３とを備えている。
【００３１】
分配合成器１２は、ＲＲＨ３から与えられる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、分配した送信信号を複数の信号処理部１１に与える。
また、分配合成器１２は、複数のアンテナ素子１０が無線信号として受信した受信信号を合成し、合成した無線周波数の受信信号をＲＲＨ３に与える。
【００３２】
各アンテナ素子１０は、対応する信号処理部１１に接続されている。信号処理部１１は、アンテナ素子１０により送受信される送受信信号に関する処理を行う機能を有している。
【００３３】
図３は、信号処理部１１の構成の一例を示すブロック図である。
図３中、信号処理部１１は、アンテナ素子１０が接続されている第１送受信切替スイッチ２０と、分配合成器１２に接続されている第２送受信切替スイッチ２１とを備えている。これら両送受信切替スイッチ２０，２１は、アンテナ素子１０を信号の送受信で共用するための切替機能を有している。
【００３４】
信号処理部１１は、さらに、第１送受信切替スイッチ２０と、第２送受信切替スイッチ２１との間に、第１移相器２２と、電力増幅器２４とを備えている。
第２送受信切替スイッチ２１には、分配合成器１２によって分配された送信信号が与えられる。第２送受信切替スイッチ２１は、分配合成器１２から与えられる送信信号を後段の第１移相器２２に与える。
【００３５】
第１移相器２２は、第２送受信切替スイッチ２１から与えられる送信信号に対して位相調整を行う。
また、第１移相器２２は、後述する制御用インターフェース部１３から与えられる制御命令に基づいて、送信信号の位相を調整する機能を有している。制御命令は、第１移相器２２が送信信号の位相調整を行う際の位相値を示す情報を含んでいる。第１移相器２２は、制御命令に含まれる位相値を示す情報に基づいて送信信号の位相調整を行う。
第１移相器２２は、位相調整した送信信号を後段の電力増幅器２４に与える。
【００３６】
電力増幅器２４は、第１移相器２２から与えられる送信信号を増幅する。電力増幅器２４は、増幅した送信信号を後段の第１送受信切替スイッチ２０に与える。
第１送受信切替スイッチ２０は、電力増幅器２４から与えられる送信信号をアンテナ素子１０に与える。
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。
【００３７】
各第１移相器２２は、制御命令によって位相調整する際の位相値が個別的に制御される。これにより、各アンテナ素子１０から送信される送信信号の位相を個別的に調整することができ、アンテナユニット５により送信される送信信号について、送信ビームの形成及びその制御を行うことができる。
【００３８】
また、信号処理部１１は、さらに、第１送受信切替スイッチ２０と、第２送受信切替スイッチ２１との間に、低雑音増幅器２６と、第２移相器２８とを備えている。
第１送受信切替スイッチ２０には、アンテナ素子１０が受信した受信信号が与えられる。第１送受信切替スイッチ２０は、アンテナ素子１０から与えられる受信信号を後段の低雑音増幅器２６に与える。
【００３９】
低雑音増幅器２６は、与えられた受信信号を増幅する。低雑音増幅器２６は、増幅した受信信号を当該低雑音増幅器２６の後段に接続された第２移相器２８に与える。
第２移相器２８は、低雑音増幅器２６から与えられる受信信号に対して位相調整を行う。
また、第２移相器２８は、制御用インターフェース部１３から与えられる制御命令に基づいて、受信信号の位相を調整する機能を有している。第２移相器２８は、制御命令に含まれる位相値を示す情報に基づいて受信信号の位相調整を行う。
第２移相器２８は、位相調整した受信信号を後段の第２送受信切替スイッチ２１に与える。
第２送受信切替スイッチ２１は、第２移相器２８から与えられる受信信号を分配合成器１２に与える。
分配合成器１２は、上述のように、各信号処理部１１から与えられる受信信号を合成した合成信号をＲＲＨ３に与える。ＲＲＨ３は、アンテナシステム４から与えられた合成信号を増幅した上でデジタル信号である受信ベースバンド信号に変換し、ＢＢＵ２に与える。
【００４０】
各第２移相器２８は、制御命令によって位相調整する際の位相値が個別的に制御される。これにより、各アンテナ素子１０により受信される受信信号の位相を個別的に調整することができ、アンテナユニット５により受信される受信信号について、受信ビームの形成及びその制御を行うことができる。
【００４１】
このように、各信号処理部１１は、アンテナ素子１０により送受信される送受信信号に対して、位相調整や電力の増幅といった処理をアンテナ素子１０ごとに行うことができる。
なお、信号処理部１１を構成している各部は、ケース３０の内部に収納され一体化されている。これにより信号処理部１１はユニット化されている。
また、複数のアンテナ素子１０は、例えば、配列されている順番に従って第１番のアンテナ素子１０、第２番のアンテナ素子１０、・・といったように番号が付されている。
また、信号処理部１１についても、当該信号処理部１１に設けられているアンテナ素子１０に付されている番号が付されている。
【００４２】
図２に戻って、制御装置７は、プロセッサ等からなる処理装置３５と、メモリやハードディスクからなる記憶装置３６とを備えたコンピュータによって構成されている。
処理装置３５は、各アンテナユニット５の制御を行うための制御部３７を機能的に有している。
制御部３７は、各アンテナユニット５それぞれの各信号処理部１１に対する制御命令を生成し与えることで、当該各信号処理部１１を制御し、各アンテナユニット５が形成するビームを制御する機能を有している。
【００４３】
記憶装置３６には、制御部３７を実現するためのコンピュータプログラム等がインストールされており、制御部３７は、処理装置３５がこのコンピュータプログラムを実行することで実現される。
【００４４】
また、記憶装置３６には、制御部３７が各アンテナユニット５の制御に用いるための制御用テーブルが記憶されている。
制御部３７は、記憶装置３６に記憶されている制御用テーブルを参照することで各アンテナユニット５の信号処理部１１に対する制御命令を生成する。
【００４５】
図４は、制御用テーブルの一例を示す図である。制御用テーブルには、各アンテナユニット５のビームを制御するための制御情報が登録されている。
各アンテナユニット５は、各信号処理部１１による位相調整によって、ビームのチルト角、及びビームエリア幅を制御することができる。
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。
また、ビームエリアとは、アンテナユニット５が形成するビームによって当該アンテナユニット５と無線通信が可能となるエリアである。また、ビームエリア幅とは、アンテナユニット５を中心とした放射方向に沿ったビームエリアの幅である。
【００４６】
図４に示すように、制御用テーブルには、アンテナユニット５ごとに、ビームのチルト角、ビームエリア幅、及び各アンテナ素子１０の位相制御に関する情報が登録されている。
図４中、チルト角度としては、５度から２０度まで、５度間隔で４つの設定値が登録されている。ビームエリア幅としては、大、中、小の３つの設定が登録されている。
制御用テーブルには、チルト角及びビームエリア幅それぞれの設定値による全ての組み合わせに対応して、第１番のアンテナ素子各アンテナ素子１０の位相制御情報が登録されている。
制御用テーブルに登録されている各アンテナ素子１０の位相制御情報は、対応するチルト角及びビームエリア幅に応じたビームを形成するための情報であり、各信号処理部１１が位相調整すべき位相値を示す情報である。
制御用テーブルに登録されている各アンテナ素子１０の位相制御情報は、アンテナユニット５により形成されるビームについて予めシミュレーションや実測を行い、アンテナユニット５が、その位相制御情報に対応するチルト角及びビームエリア幅となるビームを実際に形成することができる位相値となる情報とされている。
【００４７】
このように、制御用テーブルには、チルト角とビームエリア幅それぞれの設定値を組み合わせた情報である設定値セットが複数登録されている。この複数の設定値セットは、チルト角及びビームエリア幅それぞれの設定値を組み合わせたときに得られる全ての組み合わせを含んでいる。
また、制御用テーブルには、上述したように、複数の設定値セットに応じたビームを形成するための各アンテナ素子１０の位相制御情報（以下、位相制御情報群ともいう）が、複数の設定値セットに対応付けて複数登録されている。
また、制御用テーブルには、送信用の位相制御情報群と、受信用の位相制御情報群とがそれぞれ登録されている。
【００４８】
制御部３７は、制御用テーブルを参照し、各アンテナユニット５において設定すべきビーム（設定値セット）に応じて位相制御情報群をアンテナユニット５ごとに選択し、選択した位相制御情報群を含んだ制御命令を生成する。
また、制御部３７は、信号処理部１１に対する制御命令を、送信用及び受信用のそれぞれについて生成する。
【００４９】
制御用インターフェース部１３は、制御装置７と、各信号処理部１１とを互いに接続しており、各信号処理部１１を制御装置７に接続するインターフェースとしての機能を有している。
制御装置７は、制御用インターフェース部１３を通じて、各信号処理部１１に対して制御命令を与える。
制御装置７は、各アンテナユニット５の各信号処理部１１に制御命令を与える。これによって、制御装置７は、各アンテナユニット５による送信ビーム及び受信ビームの形成及びその制御を行うことができる。
【００５０】
〔ビームの制御について〕
図５（ａ）は、アクティブアンテナシステム４による送信エリアに対するビームエリアの設定例を示す斜視図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）の送信エリアを上方から見たときの図である。
図５（ａ）に示すように、アクティブアンテナシステム４（を備えた基地局装置）は、例えば、支柱４０によって高所に固定され、送信エリア（通信エリア）Ａ内の移動端末４１に対して無線送信を行う。アクティブアンテナシステム４は、少なくとも送信エリアＡについては移動端末４１に対する無線送信をカバーする。
【００５１】
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、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に異なるビームを形成させ、各アンテナユニット５に送信エリア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。
【００５２】
なお、以下の説明では、アクティブアンテナシステム４による送信エリアに対する送信ビームの制御についてのみ説明するが、移動端末４１からの送信信号を受信可能なエリアである受信エリア（通信エリア）に対する受信ビームの制御についても、送信ビームと同様に実行される。
【００５３】
図５（ａ）及び図５（ｂ）では、送信エリア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（集中エリア）Ｈ１が存在している場合を示している。
ホットスポットＨ１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。
【００５４】
図５（ａ）及び図５（ｂ）において、第１アンテナユニット５ａは、自ユニット５ａのビームエリアが送信エリアＡ全体となるようなビームを形成する。これにより、第１アンテナユニット５ａは、送信エリアＡ全体をカバーする。
つまり、制御用テーブルに登録されている複数の設定値セットには、送信エリアＡの全体をカバーするビームを形成する設定値セットが含まれている。制御部３７は、少なくとも一つのアンテナユニットである第１アンテナユニット５ａに対して、送信エリアＡ全体をカバーするビームを形成する設定値セットを選択することができる。
【００５５】
これによって、少なくとも一つのアンテナユニット５によって送信エリアＡ全体をカバーすることができ、送信エリアＡ全体の無線通信を確保しつつ、他のアンテナユニット５ｂ〜５ｄによって送信エリアＡ内における局所的な部分をカバーするためのビームを形成することができる。
【００５６】
そこで、第２アンテナユニット５ｂ、第３アンテナユニット５ｃ、及び第４アンテナユニット５ｄは、それぞれのビームエリアがホットスポットＨ１を含んでいる第１ビームエリアＢ１となるようなビームを形成する。これにより、アンテナユニット５ｂ〜５ｄは、それぞれのビームによって、ホットスポットＨ１を含んでいる第１ビームエリアＢ１を重複してカバーしている。
第１ビームエリアＢ１は、図５（ａ）及び図５（ｂ）中、送信エリアＡ内においてハッチングで示している部分である。第１ビームエリアＢ１は、ホットスポットＨ１を含む送信エリアＡ内における局所的な部分に形成されている。
【００５７】
これにより、第１アンテナユニット５ａによって送信エリアＡ全体の無線通信を確保しつつ、アンテナユニット５ｂ〜５ｄによってホットスポットＨ１におけるトラヒック集中による通信速度の低下を抑制するとともに通信容量の不足を補うことができる。この結果、送信エリアＡ全体としての通信速度及び通信容量のバランスを取ることができる。
【００５８】
制御部３７は、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すビームエリアの設定を実現するために、アンテナユニット５ｂ〜５ｄについては、ビームエリアが第１ビームエリアＢ１となるようなビームを形成するための設定値セット（チルト角及びビームエリア幅）に対応した位相制御情報群を選択し、選択した位相制御情報群に基づいて生成した制御命令をアンテナユニット５ｂ〜５ｄに与える。
【００５９】
つまり、制御用テーブルに登録されている複数の設定値セットには、ホットスポットＨ１を局所的にカバーすることができるビームを形成する設定値セットが含まれている。制御部３７は、複数のアンテナユニット５に対して、ホットスポットＨ１に対応したビームを形成することができる設定値セットを選択することができる。
【００６０】
これによって、複数のアンテナユニット５によってホットスポットＨ１に対応したビームを形成することができ、ホットスポットＨ１を複数のアンテナユニット５で重複して局所的にカバーすることができる。
なお、複数のアンテナユニット５の内、一つのアンテナユニット５によってホットスポットＨ１に対応したビームを形成させてもよく、この場合、他のアンテナユニット５は、送信エリアＡ全体をカバーするビームを形成するように設定される。
【００６１】
図６は、送信エリアに対するビームエリアの他の設定例を示す図である。図６に示す送信エリアＡには、互いに位置が異なる３つのホットスポットＨ２〜Ｈ４が存在している。
【００６２】
この場合においても、第１アンテナユニット５ａは、自ユニット５ａのビームエリアが送信エリアＡ全体となるようなビームを形成する。これにより、第１アンテナユニット５ａは、送信エリアＡ全体をカバーする。
【００６３】
図６に示す例において、第２アンテナユニット５ｂは、自ユニット５ｂのビームエリアがホットスポットＨ２を含んでいる第２ビームエリアＢ２となるようなビームを形成する。
また、第３アンテナユニット５ｃは、自ユニット５ｃのビームエリアがホットスポットＨ３を含んでいる第３ビームエリアＢ３となるようなビームを形成する。
さらに、第４アンテナユニット５ｄは、自ユニット５ｄのビームエリアがホットスポットＨ４を含んでいる第４ビームエリアＢ４となるようなビームを形成する。
【００６４】
制御部３７は、図６に示すビームエリアの設定を実現するために、第２アンテナユニット５ｂに対しては、ビームエリアが第２ビームエリアＢ２となるようなビームを形成するための設定値セットに対応した位相制御情報群を選択する。また、制御部３７は、第３アンテナユニット５ｃに対しては、ビームエリアが第３ビームエリアＢ３となるようなビームを形成するための設定値セットに対応した位相制御情報群を選択する。また、制御部３７は、第４アンテナユニット５ｄに対しては、ビームエリアが第４ビームエリアＢ４となるようなビームを形成するための設定値セットに対応した位相制御情報群を選択する。
制御部３７は、選択した位相制御情報群に基づいて生成した制御命令をアンテナユニット５ｂ〜５ｄに与える。
【００６５】
この場合、複数のアンテナユニット５ｂ〜５ｄそれぞれで異なるホットスポットＨ２〜Ｈ４に対応したビームを形成することができ、複数のアンテナユニット５ｂ〜５ｄそれぞれで異なるホットスポットＨ２〜Ｈ４をカバーすることができる。
【００６６】
このように、本実施形態のアクティブアンテナシステム４によれば、複数の設定値セットに対応付けられた複数の位相制御情報群（制御情報）の中から、複数のアンテナユニット５それぞれの制御に用いる位相制御情報群を選択するので、複数のアンテナユニット５それぞれのビームを多様に設定することが容易となり、送信エリアＡにおける通信状況に応じて柔軟に対応することができる。
【００６７】
〔他の実施形態について〕
図７（ａ）及び図７（ｂ）は、他の実施形態に係るアクティブアンテナシステム４による、送信エリアに対するビームエリアの設定例を示す図である。図７（ａ）及び図７（ｂ）に示す送信エリアＡには、図６と同様に３つのホットスポットＨ２〜Ｈ４が存在している。
【００６８】
本実施形態では、アクティブアンテナシステム４の制御部３７は、時間帯に応じて、各アンテナユニット５により形成されるビームを変更するように構成されている点において、上記実施形態と相違する。
【００６９】
ここで、ホットスポットＨ２，Ｈ４は大型商業施設の存在により現れ、ホットスポットＨ３は鉄道駅の存在により現れるものとする。
鉄道駅周辺は通勤時間帯にトラヒックが集中する傾向がある。よって、ホットスポットＨ３は、鉄道駅周辺にトラヒックが集中する通勤時間帯に現れる。
一方、大型商業施設は昼間の時間帯にトラヒックが集中する傾向がある。よって、ホットスポットＨ２，Ｈ４は昼間の時間帯に現れる。
【００７０】
本実施形態のアクティブアンテナシステム４では、通勤時間帯である午前６時から午前１０時まで、及び午後４時から午後９時までの間においては、アンテナユニット５ｂ〜５ｄは、図７（ａ）に示すように、それぞれのビームエリアがホットスポットＨ３を含んでいる第３ビームエリアＢ３となるようなビームを形成する。
これにより、アンテナユニット５ｂ〜５ｄは、それぞれのビームによって、通勤時間帯に現れるホットスポットＨ３を含んでいる第３ビームエリアＢ３を重複してカバーする。
【００７１】
なお、第１アンテナユニット５ａは、自ユニット５ａのビームエリアが送信エリアＡ全体となるようなビームを形成する。これにより、第１アンテナユニット５ａは、送信エリアＡ全体をカバーする。
【００７２】
一方、午前１０時から午後４時までの昼間の時間帯においては、図７（ｂ）に示すように、第２アンテナユニット５ｂは、第１アンテナユニット５ａとともに、自ユニット５ｂのビームエリアが送信エリアＡ全体となるようなビームを形成する。これにより、第１アンテナユニット５ａ及び第２アンテナユニット５ｂは、送信エリアＡ全体をカバーする。
【００７３】
また、第３アンテナユニット５ｃは、自ユニット５ｃのビームエリアがホットスポットＨ２を含んでいる第２ビームエリアＢ２となるようなビームを形成する。さらに、第４アンテナユニット５ｄは、自ユニット５ｄのビームエリアがホットスポットＨ４を含んでいる第４ビームエリアＢ４となるようなビームを形成する。
これにより、アンテナユニット５ｃ，５ｄは、それぞれのビームによって、昼間の時間帯に現れるホットスポットＨ２，Ｈ４を含んだ第２ビームエリアＢ２及び第４ビームエリアＢ４をカバーする。
【００７４】
なお、上記通勤時間帯及び昼間の時間帯以外の夜間の時間帯においては、ホットスポットＨ２〜Ｈ４は現れないので、アンテナユニット５ａ〜５ｂは、それぞれのビームエリアが送信エリアＡ全体となるようなビームを形成し、送信エリアＡ全体をカバーする。
【００７５】
アクティブアンテナシステム４の記憶装置３６には、上述のように、時間帯に応じて各アンテナユニット５のビームを制御するために必要な情報が登録された選択テーブルが記憶されている。
【００７６】
選択テーブルには、各アンテナユニット５における位相制御情報群を制御部３７が選択するために必要な選択情報が登録されている。
【００７７】
図８は、選択テーブルの一例を示す図である。選択テーブルには、時間帯と、各アンテナユニット５の設定値セットの内容とが登録されている。
選択テーブルにおいて、時間帯として、上述の通勤時間帯、昼間の時間帯、及び夜間の時間帯が登録されている。
【００７８】
選択テーブルには、各時間帯における、各アンテナユニット５の設定値セットの内容が対応付けて登録されている。
各時間帯に対応付けられる設定値セットは、送信エリアＡにおいて現れる各ホットスポットＨ２〜Ｈ４の通信速度の低下の抑制や通信容量の不足を補うことが可能なビームを形成することができるように適切に設定される。
【００７９】
例えば、選択テーブルにおいて、通勤時間帯である午前６時から午前１０時までの間では、第１アンテナユニット５ａの設定値セットが、チルト角「５度」、ビームエリア幅「大」と登録されている。この設定値セットは、ビームエリアが送信エリアＡ全体となるようなビームを形成する設定であるとする。
また、他のアンテナユニット５ｂ〜５ｄの設定値セットが、チルト角「１５度」、ビームエリア幅「小」と登録されている。この設定値セットは、ビームエリアが第３ビームエリアＢ３となるようなビームを形成する設定であるとする。
【００８０】
また、選択テーブルにおいて、昼間の時間帯である午前１０時から午後４時までの間では、第１アンテナユニット５ａ及び第２アンテナユニット５ｂの設定値セットが、チルト角「５度」、ビームエリア幅「大」と登録されている。
また、第３アンテナユニット５ｃの設定値セットが、チルト角「２０度」、ビームエリア幅「小」と登録されている。この設定値セットは、ビームエリアが第２ビームエリアＢ２となるようなビームを形成する設定であるとする。
また、第４アンテナユニット５ｄの設定値セットが、チルト角「１０度」、ビームエリア幅「小」と登録されている。この設定値セットは、ビームエリアが第４ビームエリアＢ４となるようなビームを形成する設定であるとする。
【００８１】
この場合、制御部３７は、午前６時から午前１０時までの間では、第１アンテナユニット５ａに送信エリアＡ全体をカバーさせ、他のアンテナユニット５ｂ〜５ｄに第３ビームエリアＢ３をカバーさせるように各アンテナユニット５を制御する。これによって、図７（ａ）に示すビームエリアの設定が実現される。
【００８２】
また、制御部３７は、午前１０時から午後４時までの間では、第１アンテナユニット５ａ及び第２アンテナユニット５ｂに送信エリアＡ全体をカバーさせ、第３アンテナユニット５ｃに第２ビームエリアＢ２をカバーさせ、さらに、第４アンテナユニット５ｄに第４ビームエリアＢ４をカバーさせるように各アンテナユニット５を制御する。これによって、図７（ｂ）に示すビームエリアの設定が実現される。
【００８３】
制御部３７は、選択テーブルを参照することで、現在時刻の時間帯を特定し、特定した時間帯に対応する各アンテナユニット５の設定値セットを取得する。
制御部３７は、記憶装置３６に記憶されている制御用テーブルを参照し、取得した各アンテナユニット５の設定値セットに基づいて、アンテナユニット５ごとに位相制御情報群を選択し、選択した位相制御情報群に基づいて制御命令を生成する。
【００８４】
このように、本実施形態では、記憶装置３６に選択テーブルが記憶されており、この選択テーブルには、時間帯に応じた設定値セットが、位相制御情報群の選択の仕方に関する選択情報として登録されている。
この選択テーブルは、予め送信エリアＡ内の通信状況の変化を把握した上で、その変化に応じて一のアンテナユニット５に対して複数の選択情報としての設定値セットが登録されている。
【００８５】
このため、制御部３７は、選択テーブルに登録されている設定値セットに基づいて位相制御情報群を選択すれば、送信エリアＡ内の通信状況の変化に適切に対応でき、時間帯に応じて適切なビームを各アンテナユニット５に形成させることができる。
【００８６】
なお、本実施形態では、制御部３７が時間帯に応じた設定値セットに基づいて位相制御情報群を選択する場合を例示したが、例えば、制御部３７が、ＢＢＵ２やＢＢＵ２が接続される上位ネットワークから、送信エリアＡにおいてトラヒックが集中している場所を示す場所情報を取得することができる場合、制御部３７は、この場所情報に基づいて、各アンテナユニット５の設定値セットを特定し、各アンテナユニット５の設定値セットに基づいて、アンテナユニット５ごとに位相制御情報群を選択して、各アンテナユニット５を制御するように構成してもよい。
この場合、送信エリアＡ内の現状の通信状況に応じて適切に対応することができる。
【００８７】
〔変形例について〕
上記各実施形態では、各アンテナユニット５が有する複数の信号処理部１１が全て正常である場合における位相制御情報群を制御部３７が選択する場合を例示した。
しかし、アクティブアンテナシステム４の各アンテナユニット５は、複数の信号処理部１１の内、例えば、一の信号処理部１１が故障し当該一の信号処理部１１だけが送受信できなくなったとしても、他の信号処理部１１によって、正常に無線通信を維持することができる。
【００８８】
ただし、一の信号処理部１１が送受信できなくなったときに、全ての信号処理部１１が正常な場合の制御用テーブルを用いてアンテナユニット５を制御すると、当該アンテナユニット５において形成されるビームのチルト角やビームエリア幅が、全ての信号処理部１１が正常な場合とで異なる場合がある。
【００８９】
これに対して、本実施形態の記憶装置３６には、全ての信号処理部１１が正常な場合の制御用テーブルに加え、複数の信号処理部１１の内、一の信号処理部１１を停止させた場合の制御用テーブルが記憶されている。
【００９０】
制御部３７は、複数の信号処理部１１に故障が生じているか否かを信号処理部１１ごとにモニタする機能を有しており、複数の信号処理部１１の内、いずれかの信号処理部１１が故障したことを検出すると、その故障した信号処理部１１を特定し、その信号処理部１１を停止させる。次いで、制御部３７は、特定した信号処理部１１を停止させた場合の制御用テーブルを参照する。
【００９１】
図９は、変形例に係る制御部３７が参照する、一の信号処理部１１を停止させた場合の制御用テーブルの一例を示す図である。
図９に示す制御用テーブルは、複数のアンテナ素子１０の内、１番目のアンテナ素子１０が接続されている信号処理部１１を停止させた場合のものである。図９では、第１番のアンテナ素子１０の位相制御情報を登録する欄には、「−」が示されているが、これは、情報が登録されていないことを示している。
この制御用テーブルに登録されている、第１番のアンテナ素子１０以外のアンテナ素子１０の位相制御情報は、第１番のアンテナ素子１０を停止させた状態のアンテナユニット５により形成されるビームについて予めシミュレーションや実測を行い、実際にアンテナユニット５が、位相制御情報に基づく制御を行うことで、その位相制御情報に対応するチルト角及びビームエリア幅を実現することができるビームが形成されるように設定されている。
【００９２】
よって、制御部３７は、複数の信号処理部１１の内、一の信号処理部１１が故障したとしても、故障した信号処理部１１を停止させ、故障した信号処理部１１を停止させたときの制御用テーブルを参照して制御命令を生成する。
この結果、一の信号処理部１１が故障したとしても、各アンテナユニット５は、正常な状態と同様のビームを形成することができる。
【００９３】
〔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。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】
【００９４】
１  基地局装置
２  ベースバンドユニット（ＢＢＵ）
３  リモートラジオヘッド（ＲＲＨ）
４  アクティブアンテナシステム
５  アンテナユニット
５ａ  第１アンテナユニット
５ｂ  第２アンテナユニット
５ｃ  第３アンテナユニット
５ｄ  第４アンテナユニット
６  信号ケーブル
７  制御装置
８  筐体
９  信号伝送路
１０  アンテナ素子
１１  信号処理部
１２  分配合成器
１３  制御用インターフェース部
２０  第１送受信切替スイッチ
２１  第２送受信切替スイッチ
２２  第１移相器
２４  電力増幅器
２６  低雑音増幅器
２８  第２移相器
３０  ケース
３５  処理装置
３６  記憶装置
３７  制御部
４０  支柱
４１  移動端末
Ｂ１  第１ビームエリア
Ｂ２  第２ビームエリア
Ｂ３  第３ビームエリア
Ｂ４  第４ビームエリア
Ｈ１〜Ｈ４  ホットスポット
【図１】
2018082266.tif 000003
【図２】
2018082266.tif 000004
【図３】
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【図４】
2018082266.tif 000006
【図５】
2018082266.tif 000007
【図６】
2018082266.tif 000008
【図７】
2018082266.tif 000009
【図８】
2018082266.tif 000010
【図９】
2018082266.tif 000011