(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに等間隔に配置されたＮ個（Ｎは正整数）の素子アンテナを持つアレーアンテナと、
前記アレーアンテナの各素子アンテナの内、２本の素子アンテナを給電し、他の素子アンテナが無給電となるよう切り替えるアンテナ切替部と、
当該基地局の周辺環境に応じて前記アレーアンテナの給電すべき２本の素子アンテナを選択して、該アレーアンテナが輻射する電波の水平面における正面方向の方位角を制御する方位角設定手段と、
前記アレーアンテナ及び前記アンテナ切替部を備えたＬ個（Ｌは正整数）のセクタアンテナを介して送受信を行う送受信手段と、
前記送受信手段を介して、一のセクタアンテナが対象とするセクタ内の無線端末の位置座標を取得し、該位置座標に応じた方位角を算出する方位角計算手段と、
前記無線端末の位置座標に応じた方位角が、該セクタアンテナが想定する理想方位角よりも大きいか否かを判定する判定手段と、を有し、
前記方位角設定手段は、前記判定手段によって方位角が理想方位角よりも大きいと判断されたときに、前記アレーアンテナの給電すべき２本の素子アンテナの互いの間隔がより大きくなるよう選択することを特徴とする基地局。
【請求項２】
前記方位角計算手段は、所定期間に算出した全ての位置座標に応じた方位角を含んで最大となる包絡方位角を算出し、
前記判定手段は、前記包絡方位角が、該セクタアンテナが想定する理想方位角よりも大きいか否かを判定し、
前記方位角設定手段は、前記判定手段によって包絡方位角が理想方位角よりも大きいと判断されたときに、前記アレーアンテナの給電すべき２本の素子アンテナの互いの間隔がより大きくなるよう選択することを特徴とする請求項１に記載の基地局。
【請求項３】
前記判定手段は、前記包絡方位角が、該セクタアンテナが想定する理想方位角よりも小さいか否かを判定し、
前記方位角設定手段は、前記判定手段によって包絡方位角が理想方位角よりも小さいと判断されたときに、前記アレーアンテナの給電すべき２本の素子アンテナの互いの間隔がより小さくなるよう選択することを特徴とする請求項２に記載の基地局。
【請求項４】
前記方位角計算手段は、前記無線端末から位置座標を取得するときの信号強度を取得して、該信号強度が所定値を超えるものについてのみ方位角または包絡方位角を算出することを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の基地局。
【請求項５】
互いに等間隔に配置されたＮ個（Ｎは正整数）の素子アンテナを持つアレーアンテナと、前記アレーアンテナの各素子アンテナの内、２本の素子アンテナを給電し、他の素子アンテナが無給電となるよう切り替えるアンテナ切替部と、を有するＬ個（Ｌは正整数）のセクタアンテナ、を備えた基地局の自律設定方法であって、
一のセクタアンテナが対象とするセクタ内の無線端末の位置座標を取得し、該位置座標に応じた方位角を算出する方位角計算ステップと、
前記無線端末の位置座標に応じた方位角が、該セクタアンテナが想定する理想方位角よりも大きいか否かを判定する判定ステップと、
前記判定ステップによって方位角が理想方位角よりも大きいと判断されたときに、前記アレーアンテナの給電すべき２本の素子アンテナの互いの間隔がより大きくなるよう選択する方位角設定ステップと、
を有することを特徴とする基地局の自律設定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アレーアンテナを有する基地局及び基地局の自律設定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、次世代高速通信規格として、ＬＴＥ（Long Term Evolution）を採用した無線通信システム（以下、ＬＴＥシステムと称す）が注目されている。このＬＴＥシステム用の基地局では、設置や保守の際にフィールドでの測定や設定を自律生成するＳＯＮ（Self Organized Network）の導入が不可欠である。
【０００３】
このような基地局における自律設定手法としては、例えば特開２００８−２３６７３０号公報に開示の「セルラー移動無線通信システム」がある。これは、周辺セル情報の自律生成手法に関するもので、第１の基地局装置が電波強度測定用の無線チャネルを通して測定用無線信号を送信するとき、複数の他の第２の基地局装置のそれぞれが、順次第１の基地局装置から受信した測定用無線信号の電波強度を測定し、該測定結果に応じて第１の基地局装置が周辺セルか否かを判定するもので、第１の基地局装置を周辺セルと判定した場合には、自己保有する周辺セルの第２局データに該第１の基地局装置の識別情報を登録し、識別情報に基づき第１の基地局装置が保有する第１局データを取得し、第１基地局装置から取得した第１局データを周辺セル情報として、自己保有する第２局データに反映させるものである。
【０００４】
また他方で、より高速・大容量の無線アクセス技術の一手法として、与えられた周波数帯域において伝送路の容量（速度）を増大させるマルチアンテナ信号伝送法（ＭＩＭＯ：Multiple Input Multiple Output）技術が注目されている。このＭＩＭＯ技術は、複数のアンテナを送受信機に用いることで伝送容量を増大させるものである。上記ＬＴＥシステムでは、１００Ｍビット／秒以上（２０ＭＨｚ帯域利用時）の速度を目標としており、その実現のため、導入時には２×２ＭＩＭＯ、普及時には４×４ＭＩＭＯが必須になるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２３６７３０号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】K. I. Pedersen, P. E. Mogensen, B. H. Fleury, ”A Stochastic Model of the Temporal Azimuthal Dispersion Seen at the Base Station in Outdoor Propagation Environments,” IEEE Trans. Veh. Technol., vol. 49, no. 2, pp. 437-447, March 2000.
【非特許文献２】清水隆行，他，“基地局用ＭＩＭＯアンテナの評価技術”，工学技術研究誌 日立電線，No.29, pp.11-14, 2010.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、実際にフィールドに基地局を設置する場合、地形に応じて基地局を設置するため、基地局のアンテナが等間隔で且つ一定の高さに設置されることはない。例えば、高所に設置された基地局のアンテナや沿岸部の対岸に設置された基地局のアンテナからの伝搬により、隣接基地局以外の遠方から電波が到来して干渉を引き起こし、混信が発生することがあった。
【０００８】
また、基地局の周辺環境は一定ではなく、基地局新設時の設置の後にも、該基地局の周辺環境の変化に応じ必要な場合には基地局の再設置が行われる。例えば、非特許文献１では、送信アンテナが周囲の建造物と同程度の高さの場合には方位角の分散が生じて、送信アンテナが周囲の建造物よりも高い場合と比較して方位角が大きくなるという測定結果が報告されている（非特許文献１のＦｉｇ．４（ｐ４４０）参照）。
【０００９】
つまり、周囲の建造物よりも基地局のアンテナ高が高い環境（自由空間）と比較して、周囲の建造物とアンテナ高が同程度の高さの環境（マルチパス空間）では、電波が伝搬する方位角が広がり、フェージング相関係数が高くなる。このフェージング相関係数は、放射指向性と伝搬路の到来波広がり、交差偏波識別度（ＸＰＤ）から求められるもので、フェージング相関係数（０〜１の値を持つ）が０．７を超えると、ＭＩＭＯの効果が極端に劣化することが非特許文献２で報告されている。したがって、基地局の周辺環境の変化によっては、ＭＩＭＯで想定される通信容量が得られなくなるおそれがあるという事情があった。
【００１０】
本発明は、上記従来の事情に鑑みてなされたものであって、基地局の周辺環境の変化に応じて基地局アンテナを自律設定することが可能な基地局及び基地局の自律設定方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明に係る基地局は、互いに等間隔に配置されたＮ個（Ｎは正整数）の素子アンテナを持つアレーアンテナと、前記アレーアンテナの各素子アンテナの内、２本の素子アンテナを給電し、他の素子アンテナが無給電となるよう切り替えるアンテナ切替部と、当該基地局の周辺環境に応じて前記アレーアンテナの給電すべき２本の素子アンテナを選択して、該アレーアンテナが輻射する電波の水平面における正面方向の方位角を制御する方位角設定手段と、を有することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る基地局において、前記アレーアンテナ及び前記アンテナ切替部を備えたＬ個のセクタアンテナを介して送受信を行う送受信手段と、前記送受信手段を介して、一のセクタアンテナが対象とするセクタ内の無線端末の位置座標を取得し、該位置座標に応じた方位角を算出する方位角計算手段と、前記無線端末の位置座標に応じた方位角が、該セクタアンテナが想定する理想方位角よりも大きいか否かを判定する判定手段と、を有し、前記方位角設定手段は、前記判定手段によって方位角が理想方位角よりも大きいと判断されたときに、前記アレーアンテナの給電すべき２本の素子アンテナの互いの間隔がより大きくなるよう選択することを特徴とする。
【００１３】
また、上記発明において、前記方位角計算手段は、所定期間に算出した全ての位置座標に応じた方位角を含んで最大となる包絡方位角を算出し、前記判定手段は、前記包絡方位角が、該セクタアンテナが想定する理想方位角よりも大きいか否かを判定し、前記方位角設定手段は、前記判定手段によって包絡方位角が理想方位角よりも大きいと判断されたときに、前記アレーアンテナの給電すべき２本の素子アンテナの互いの間隔がより大きくなるよう選択することを特徴とする。
【００１４】
また、上記発明において、前記判定手段は、前記包絡方位角が、該セクタアンテナが想定する理想方位角よりも小さいか否かを判定し、前記方位角設定手段は、前記判定手段によって包絡方位角が理想方位角よりも小さいと判断されたときに、前記アレーアンテナの給電すべき２本の素子アンテナの互いの間隔がより小さくなるよう選択することを特徴とする。
【００１５】
また、上記発明において、前記方位角計算手段は、前記無線端末から位置座標を取得するときの信号強度を取得して、該信号強度が所定値を超えるものについてのみ方位角または包絡方位角を算出することを特徴とする。
【００１６】
また、上記発明において、前記アレーアンテナの給電すべき２本の素子アンテナの組み合わせ毎に、前記方位角のずれに応じて設定すべき２本の素子アンテナの組み合わせが対応付けられた方位角設定テーブルを有することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明に係る基地局の自律設定方法は、互いに等間隔に配置されたＮ個（Ｎは正整数）の素子アンテナを持つアレーアンテナと、前記アレーアンテナの各素子アンテナの内、２本の素子アンテナを給電し、他の素子アンテナが無給電となるよう切り替えるアンテナ切替部と、を有するＬ個（Ｌは正整数）のセクタアンテナ、を備えた基地局の自律設定方法であって、当該基地局の周辺環境に応じて前記アレーアンテナの給電すべき２本の素子アンテナを選択して、該アレーアンテナが輻射する電波の水平面における正面方向の方位角を制御することを特徴とする。
【００１８】
また、上記発明において、一のセクタアンテナが対象とするセクタ内の無線端末の位置座標を取得し、該位置座標に応じた方位角を算出する方位角計算ステップと、前記無線端末の位置座標に応じた方位角が、該セクタアンテナが想定する理想方位角よりも大きいか否かを判定する判定ステップと、前記判定ステップによって方位角が理想方位角よりも大きいと判断されたときに、前記アレーアンテナの給電すべき２本の素子アンテナの互いの間隔がより大きくなるよう選択する方位角設定ステップと、を有することを特徴とする。
【００１９】
また、上記発明において、前記方位角計算ステップは、所定期間に算出した全ての位置座標に応じた方位角を含んで最大となる包絡方位角を算出し、前記判定ステップは、前記包絡方位角が、該セクタアンテナが想定する理想方位角よりも大きいか否かを判定し、前記方位角設定ステップは、前記判定ステップによって包絡方位角が理想方位角よりも大きいと判断されたときに、前記アレーアンテナの給電すべき２本の素子アンテナの互いの間隔がより大きくなるよう選択することを特徴とする。
【００２０】
また、上記発明において、前記判定ステップは、前記包絡方位角が、該セクタアンテナが想定する理想方位角よりも小さいか否かを判定し、前記方位角設定ステップは、前記判定ステップによって包絡方位角が理想方位角よりも小さいと判断されたときに、前記アレーアンテナの給電すべき２本の素子アンテナの互いの間隔がより小さくなるよう選択することを特徴とする。
【００２１】
さらに、上記発明において、前記方位角計算ステップは、前記無線端末から位置座標を取得するときの信号強度を取得して、該信号強度が所定値を超えるものについてのみ方位角または包絡方位角を算出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係る基地局及び基地局の自律設定方法によれば、基地局の周辺環境に応じてアレーアンテナの給電すべきＭ本の素子アンテナを設定して、該アレーアンテナが輻射する電波の水平面における正面方向の方位角を制御するので、基地局の周辺環境の変化に応じて基地局アンテナを自律設定することが可能な基地局及び基地局の自律設定方法を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態に係る基地局の構成図である。
【図２】実施形態におけるアンテナ部のセクタアンテナの構成図である。
【図３】２つの波源から出た波の干渉を例示する説明図である。
【図４】実施形態の基地局における方位角設定の処理手順を説明するフローチャートである。
【図５】実施形態のセクタ構成と方位角について例示する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の基地局及び基地局の自律設定方法の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
〔実施形態〕
【００２５】
図１は本発明の一実施形態に係る基地局の構成図である。同図において、本実施形態の基地局１は、アンテナ部１１と、送受信部１２と、信号処理部１３と、制御部１４と、記憶部１５と、インタフェース部１６と、を備えた構成である。
【００２６】
ここで、本実施形態は、３セクタ方式（特許請求の範囲にいうＬを３とする）の基地局に本発明を適用したものである。なお、本発明の適用は３セクタ方式に限定されることなく、４セクタ方式または６セクタ方式等、他のセクタ方式であっても良い。また、本実施形態の基地局１は、２×２ＭＩＭＯの信号伝送を行うものとして、以下、説明していく。
【００２７】
したがって、アンテナ部１１は、３個のセクタアンテナ（即ち、第１セクタアンテナ、第２セクタアンテナ及び第３セクタアンテナ）を備えており、それぞれのセクタアンテナは、アレーアンテナ３１−１〜３１−３と、アンテナ切替部３５−１〜３５−３を具備している。
【００２８】
図２に、本実施形態のアンテナ部１１における各セクタアンテナの構成図を示す。本実施形態では、アレーアンテナ３１−ｊ（ｊ＝１〜３）として、８個の素子アンテナ３２−１〜３２−８（特許請求の範囲にいうＮを８とする）を直線上に等間隔（λ／４、即ち４分の１波長）に配置した等間隔直線アレーの構成を使用し、素子アンテナ３２−１〜３２−８に半波長ダイポールアンテナを用いている。なお、後述するように、アレーアンテナ３１−ｊ（ｊ＝１〜３）の構成は図２の構成に限定されることなく、他の構成であっても良い。
【００２９】
また、各セクタアンテナのアンテナ切替部３５−ｊ（ｊ＝１〜３）は、スイッチＳＷ１〜ＳＷ８を備えており、スイッチＳＷ１〜ＳＷ８は、それぞれ素子アンテナ３２−１〜３２−８の給電／無給電を切り替える。なお、スイッチＳＷ１〜ＳＷ８のオン／オフを切り替える制御信号は、後述する制御部１４の方位角設定部２３で生成される。
【００３０】
本実施形態では、２×２ＭＩＭＯであるので、アンテナ切替部３５−ｊ（ｊ＝１〜３）によって２本の素子アンテナが選択的に給電されるが、８個の素子アンテナ３２−１〜３２−８の給電／無給電を切り替えることにより、給電される２本の素子アンテナの互いの間隔を、λ／４から７λ／４までの範囲でλ／４刻みで選択することが可能となる。
【００３１】
また、送受信部１２は、第１セクタアンテナ〜第３セクタアンテナを介した送受信を行い、信号処理部１３は、２×２ＭＩＭＯの信号伝送に関わる信号処理を行う。ＭＩＭＯ信号伝送の信号処理技術については、本実施形態で特徴的なものはなく、公知技術を流用するものとして詳細な説明を省略する。また、インタフェース部１６は、移動通信用交換機やＭＣＵ（多地点間通信の管理装置）、或いは、当該基地局１に隣接する複数の隣接基地局との通信インタフェースを司る。
【００３２】
また、記憶部１５は、信号処理部１３による信号処理や、制御部１４による自律設定や通信制御等に用いる各種データ及びプログラムを保持する。ここで、本実施形態の基地局１において特徴的なデータを保持するものとして、測定結果記憶領域２５、方位角記憶領域２６及び方位角設定テーブル２７がある。
【００３３】
測定結果記憶領域２５には、後述する制御部１４により収集される無線端末の位置座標及び信号強度（ＲＳＳＩ）、並びに算出した方位角及び包絡方位角が記録される。また、方位角記憶領域２６には、各セクタアンテナ（各アレーアンテナ３１−ｊ（ｊ＝１〜３））の想定する理想方位角が前もって記憶される。さらに、方位角設定テーブル２７は、アレーアンテナ３１−ｊ（ｊ＝１〜３）の給電すべき２本の素子アンテナの組み合わせ毎に、方位角のずれに応じて設定すべき２本の素子アンテナの組み合わせが対応付けられた対応表である。ここで、素子アンテナの組み合わせは、アンテナ切替部３５−ｊ（ｊ＝１〜３）のスイッチＳＷ１〜ＳＷ８のオン／オフパターンで表され、例えば図２のスイッチングに対する表記は（０，０，０，１，０，０，０，１）となる。
【００３４】
また、制御部５３は、当該基地局２が無線端末に移動通信サービスを提供するサービスエリアに対応したセルについて、第１セクタアンテナ〜第３セクタアンテナを介して無線端末との通信を確保する。また、本実施形態においては、特徴的に方位角計算部２１、判定部２２及び方位角設定部２３を備えて、当該基地局１の自律設定を行う。すなわち、セクタアンテナ毎に、当該基地局１の周辺環境に応じてアレーアンテナ３１−ｊ（ｊ＝１〜３）の給電すべき２本の素子アンテナを選択して、該アレーアンテナ３１−ｊ（ｊ＝１〜３）が輻射する電波の水平面における正面方向の方位角を制御する。
【００３５】
方位角計算部２１は、第１セクタアンテナ〜第３セクタアンテナを介して、該セクタアンテナが対象とするセクタ内の無線端末の位置座標を取得し、該位置座標に応じた方位角を算出する。また、所定期間に算出した全ての位置座標に応じた方位角を含んで最大となる包絡方位角を算出する。なお、方位角計算部２１は、無線端末から位置座標を取得するときの電界強度（ＲＳＳＩ：信号強度）を取得して、該電界強度（ＲＳＳＩ）が所定値を超えるものについてのみ方位角または包絡方位角を算出する。
【００３６】
また、判定部２２は、無線端末の位置座標に応じた方位角が、該セクタアンテナが想定する理想方位角よりも大きいか否かを判定する。また、包絡方位角が、該セクタアンテナが想定する理想方位角よりも小さいか否かを判定する。
【００３７】
また、方位角設定部２３は、判定部２２によって方位角が理想方位角よりも大きいと判断されたときに、アレーアンテナ３１−ｊ（ｊ＝１〜３）の給電すべき２本の素子アンテナの互いの間隔がより大きくなるよう選択する。また、判定部２２によって包絡方位角が理想方位角よりも小さいと判断されたときに、アレーアンテナ３１−ｊ（ｊ＝１〜３）の給電すべき２本の素子アンテナの互いの間隔がより小さくなるよう選択する。
【００３８】
ここで、図３を参照して、給電すべき２本の素子アンテナから電波が輻射されるときの電波について、波動の側面から考察する。図３は、２つの波源Ｈ１及びＨ２から出た波の干渉を例示する説明図であり、図３（ａ）は波源Ｈ１及びＨ２間の距離を２λ（２波長）と、図３（ｂ）は波源Ｈ１及びＨ２間の距離を２．５λ（２．５波長）と、それぞれしたときの谷の波面（図中、一点鎖線）、山の波面（図中、破線）及び節線（図中、実線）を描いたものである。
【００３９】
２つの波源Ｈ１及びＨ２から出た波は、重ね合わせの原理に従って波の干渉を引き起こす。つまり、双方の山の波面が重なるところでは波が強め合い、双方の谷の波面が重なるところでは波が弱め合う。またこのとき、合成された山や谷は、時間と共に腹線（波が強め合う点を連ねた線；図示せず）に沿って外側向かって移動していき、節線（波が弱め合う点を連ねた線；図中、実線）上の点は振動しないので水面波などでは筋になって見えることになる。
【００４０】
ここで、図３（ａ）及び（ｂ）を比較すると、波源間隔が２λのとき節線間隔はｄ１であり、波源間隔が２．５λのとき節線間隔はｄ２（＜ｄ１）であるから、波源間隔が狭まると節線間隔は広くなり、逆に、波源間隔が広まると節線間隔は狭くなることが分かる。これらの性質を給電すべき２本の素子アンテナから電波が輻射されるときの電波に置き換えれば、アレーアンテナ３１−ｊ（ｊ＝１〜３）の方位角をより広げる場合には２本の素子アンテナの間隔をより狭くし、また、方位角をより狭くする場合には、２本の素子アンテナの間隔をより広げればよいことになる。本発明はこの性質を利用したものである。
【００４１】
次に、以上のような構成要素を備えた基地局１の自律設定方法について、図４及び図５を参照して説明する。ここで、図４は本実施形態に係る基地局１の自律設定方法を説明するフローチャートであり、図５はセクタ構成と方位角について例示する説明図である。なお、以下では、移動通信サービスの提供中に、基地局１の周辺環境に応じて行うアンテナの自律設定（即ち、アレーアンテナ３１−ｊ（ｊ＝１〜３）が輻射する電波の水平面における正面方向の方位角制御）方法について、詳細に説明する。
【００４２】
まず、図５を参照して、セクタ構成と方位角について規定しておく。本実施形態の基地局１は、セルＣＥをカバーする３セクタ方式の基地局（図中ＢＳ）であって、ビーム幅を１２０度とする第１セクタアンテナ〜第３セクタアンテナがセクタＡ１〜Ａ３をそれぞれカバーしている。
【００４３】
ここでは、代表的にセクタＡ１をカバーする第１セクタアンテナを一例として説明する。基地局ＢＳの位置を中心として、第１セクタアンテナについて放射電力または受信感度が最大となる方向がｂ１であるとき、この方向ｂ１を第１セクタアンテナの方位角を規定する基準方位軸とする。つまり、方位角は、セクタアンテナ（アレーアンテナ３１−ｊ（ｊ＝１〜３））が輻射する電波の水平面における正面方向の方位角である。
【００４４】
このとき、第１セクタアンテナが想定する理想方位角は、基準方位軸ｂ１と、中心（基地局ＢＳ）からセクタＡ１に外接して放射状に延びる方位線ｂ１１及びｂ１２との角度θ１１及びθ１２として規定される。また、無線端末の方位角は、基準方位軸ｂ１と、中心（基地局ＢＳ）から無線端末ＵＥの位置方向に延びる方位線との角度θｘとして規定される。つまり、方位角計算部２１は、基地局ＢＳの位置座標及び無線端末ＵＥの位置座標に基づき、無線端末ＵＥの方位角θｘを算出することになる。なお、基準方位軸ｂ１より方位線ｂ１２側の方位角は正値をとり、基準方位軸ｂ１より方位線ｂ１１側の方位角は負値をとるものとする。
【００４５】
また、方位角計算部２１が所定期間に算出した全ての位置座標に応じた方位角を含んで最大となる包絡方位角については、所定期間に算出した方位角θｘの最大値が包絡方位角θｚとして求められることになる。なお、包絡方位角θｚについては、方位線ｂ１１側及び方位線ｂ１２側の両側について求められる。
【００４６】
以上説明したセクタ構成と方位角の規定を踏まえて、図４のフローチャートに沿って処理手順を説明する。まず、基地局１は、所定のタイミングで、無線端末に対し、現在の該無線端末の位置座標を測定して基地局１へ通知することを要求する（ステップＳ１０１）。ここで、以下に続く方位角制御は、セル内の全ての無線端末に対して所定周期毎に行う手法や、基地局１と無線端末との接続シーケンスに組み込む手法など、種々の方法が考えられ、何れの手法を採るかに応じて方位角制御を行う所定タイミングが定められることになる。
【００４７】
次に、該要求に対する応答により無線端末の位置座標を取得するが、この位置座標情報を受信するときの電界強度（ＲＳＳＩ）を取得する（ステップＳ１０２）。ここで収集した無線端末の位置座標及び信号強度（ＲＳＳＩ）は、記憶部１５の測定結果記憶領域２５に記録される。
【００４８】
次に、方位角計算部２１は、取得した無線端末の位置座標の内、位置座標を取得したときの電界強度（ＲＳＳＩ）が所定値を超えるものについて、該位置座標に応じた方位角θｘを算出する（ステップＳ１０３）。また、所定期間に算出した全ての位置座標に応じた方位角を含んで最大となる包絡方位角θｚを算出する（ステップＳ１０４）。ここで、算出した方位角θｘ及び包絡方位角θｚは、記憶部１５の測定結果記憶領域２５に記録される。なお、同じタイミングで複数個の算出方位角が存在する場合、以降の処理では、最大の算出方位角を算出した方位角θｘとして扱うものとする。また、包絡方位角θｚは、所定期間に算出した方位角θｘの最大値であるから、方位角θｘを算出する度に包絡方位角θｚと比較して、算出した方位角θｘが包絡方位角θｚの場合に、包絡方位角θｚを算出した方位角θｘに更新されていくことになる。
【００４９】
次に、判定部２２は、無線端末の位置座標に応じた方位角θｘが、該セクタアンテナが想定する理想方位角θｉｊ（第１セクタアンテナの場合、θ１１またはθ１２）よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１０５）。方位角θｘが理想方位角θｉｊよりも大きい場合には、ステップＳ１０６に進み、アレーアンテナ３１−ｊ（ｊ＝１〜３）の給電すべき２本の素子アンテナの互いの間隔がより大きくなるよう選択する。具体的には、両者の差（理想方位角θｉｊ−方位角θｘ）を方位角のずれとして方位角設定テーブル２７を参照して、方位角のずれに応じたアンテナ切替部３５−ｊ（ｊ＝１〜３）のスイッチＳＷ１〜ＳＷ８のオン／オフパターンを求めて、アンテナ切替部３５−ｊ（ｊ＝１〜３）に対して制御信号を出力する。
【００５０】
また、方位角θｘが理想方位角θｉｊ以下の場合には、前回のアンテナ切替部３５−ｊ（ｊ＝１〜３）による切替えを行ってからの経過時間をチェックし、所定期間が経過しているときに、判定部２２は、包絡方位角θｚが、該セクタアンテナが想定する理想方位角θｉｊ（第１セクタアンテナの場合、θ１１またはθ１２）よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ１０７）。なお、前回のアンテナ切替部３５−ｊ（ｊ＝１〜３）による切替えを行ってから所定期間が経過していないときには、そのまま終了する。
【００５１】
包絡方位角θｚが理想方位角θｉｊよりも小さい場合には、ステップＳ１０８に進み、アレーアンテナ３１−ｊ（ｊ＝１〜３）の給電すべき２本の素子アンテナの互いの間隔がより小さくなるよう選択する。具体的には、両者の差（理想方位角θｉｊ−方位角θｘ）を方位角のずれとして方位角設定テーブル２７を参照して、方位角のずれに応じたアンテナ切替部３５−ｊ（ｊ＝１〜３）のスイッチＳＷ１〜ＳＷ８のオン／オフパターンを求めて、アンテナ切替部３５−ｊ（ｊ＝１〜３）に対して制御信号を出力する。なお、包絡方位角θｚが理想方位角θｉｊ以上の場合には、フローチャート上ではそのまま終了することとしているが、このようなケースはステップＳ１０５の判断でステップＳ１０６に進むことになるので、実際には起こり得ない。
【００５２】
以上説明したように、本実施形態の基地局及び基地局の自律設定方法では、互いに等間隔に配置された８個の素子アンテナを持つアレーアンテナ３１−ｊ（ｊ＝１〜３）と、アレーアンテナ３１−ｊ（ｊ＝１〜３）の各素子アンテナの内、２本の素子アンテナを給電し、他の素子アンテナが無給電となるよう切り替えるアンテナ切替部３５−ｊ（ｊ＝１〜３）と、を備えた３個のセクタアンテナを備えた基地局１において、方位角設定部２３により、当該基地局１の周辺環境に応じてアレーアンテナ３１−ｊ（ｊ＝１〜３）の給電すべき２本の素子アンテナを選択して、該アレーアンテナ３１−ｊ（ｊ＝１〜３）が輻射する電波の水平面における正面方向の方位角を制御する。
【００５３】
これにより、基地局１の周辺環境の変化に応じて基地局アンテナの方位角を自律設定することが可能な基地局及び基地局の自律設定方法を実現することができる。また、方位角を調整できるので、基地局間協調ＭＩＭＯなどの設定時にも有効である。
【００５４】
より具体的には、本実施形態の基地局及び基地局の自律設定方法では、方位角計算部２１により、一のセクタアンテナが対象とするセクタ内の無線端末の位置座標を取得し、該位置座標に応じた方位角θｘを算出し（方位角計算ステップ）、判定部２２により、無線端末の位置座標に応じた方位角θｘが、該セクタアンテナが想定する理想方位角θｉｊよりも大きいか否かを判定し（判定ステップ）、方位角設定部２３により、判定部２２によって方位角θｘが理想方位角θｉｊよりも大きいと判断されたときに、アレーアンテナ３１−ｊ（ｊ＝１〜３）の給電すべき２本の素子アンテナの互いの間隔がより大きくなるよう選択する（方位角設定ステップ）。
【００５５】
例えば、セル内に当該基地局のセクタアンテナと同程度の高さの建造物が出現して基地局１の周辺環境が変化したとき、方位角の分散が生じて、方位角はセクタアンテナが想定する理想方位角よりも大きくなるが、このような場合には、給電すべき２本の素子アンテナの互いの間隔がより大きくなるよう選択されて、セクタアンテナが輻射する電波の水平面における正面方向の方位角が狭まるように制御されるので、方位角をセクタアンテナが想定する理想方位角に近づけることができ、フェージング相関係数を抑制してマルチパス空間での電波伝搬による影響を抑圧することができる。その結果として、サイドローブによる遠方到来波等の干渉を抑制することができると共に、ＭＩＭＯが想定する通信容量を享受することができる。さらに、電波の到来方向が分散されることにより、セルエッジで生じる同一周波数妨害を抑圧することが可能である。
【００５６】
また、本実施形態の基地局及び基地局の自律設定方法では、方位角計算部２１により、所定期間に算出した全ての位置座標に応じた方位角θｘを含んで最大となる包絡方位角θｚを算出し（方位角計算ステップ）、判定部２２により、包絡方位角θｚが、該セクタアンテナが想定する理想方位角θｉｊよりも小さいか否かを判定し（判定ステップ）、方位角設定部２３により、判定部２２によって包絡方位角θｚが理想方位角θｉｊよりも小さいと判断されたときに、アレーアンテナ３１−ｊ（ｊ＝１〜３）の給電すべき２本の素子アンテナの互いの間隔がより小さくなるよう選択する（方位角設定ステップ）。
【００５７】
例えば、セル内で当該基地局のセクタアンテナと同程度の高さの建造物が消滅して基地局１の周辺環境が変化したとき、方位角はセクタアンテナが想定する理想方位角よりも小さくなるが、このような場合には、給電すべき２本の素子アンテナの互いの間隔がより小さくなるよう選択されて、セクタアンテナが輻射する電波の水平面における正面方向の方位角が広がるように制御されるので、方位角をセクタアンテナが想定する理想方位角に近づけることができ、サービスエリア内でサービスが提供されないエリアが生じるのを防ぐことができる。
【００５８】
さらに、本実施形態の基地局及び基地局の自律設定方法では、方位角計算部２１において、無線端末から位置座標を取得するときの信号強度を取得して、該信号強度が所定値を超えるものについてのみ方位角または包絡方位角を算出することとしたので、不要な調整動作を排除して、方位角の調整制御を適切に行うことができる。
【００５９】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、本発明は実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。例えば、実施形態では、方位角θｘが理想方位角θｉｊよりも大きいときに方位角の調整を行うようにしたが、包絡方位角θｚが理想方位角θｉｊよりも大きいときに方位角の調整を行うようにしても良い。
【００６０】
すなわち、方位角計算部２１により、所定期間に算出した全ての位置座標に応じた方位角θｘを含んで最大となる包絡方位角θｚを算出し（方位角計算ステップ）、判定部２２により、包絡方位角θｚが、該セクタアンテナが想定する理想方位角θｉｊよりも大きいか否かを判定し（判定ステップ）、方位角設定部２３により、判定部２２によって包絡方位角θｚが理想方位角θｉｊよりも大きいと判断されたときに、アレーアンテナ３１−ｊ（ｊ＝１〜３）の給電すべき２本の素子アンテナの互いの間隔がより大きくなるよう選択する（方位角設定ステップ）。これにより、不要な調整動作を排除して、方位角の調整制御を適切に行うことができる。
【００６１】
また、実施形態では、基地局は２×２ＭＩＭＯ（Ｍ＝２）の信号伝送を行うものとしたが、４×４ＭＩＭＯ（Ｍ＝４）の信号伝送を行うものであっても良い。この場合、セクタアンテナでは、アンテナ切替部３５−ｊ（ｊ＝１〜３）によって４本の素子アンテナが選択的に給電され、８個の素子アンテナ３２−１〜３２−８の給電／無給電を切り替えることにより、給電される４本の素子アンテナの互いの間隔を、λ／４及びλ／２の何れかに選択することが可能となる。なお、選択の範囲を拡げたい場合には、素子アンテナの本数をさらに増やせば良い。
【００６２】
また、実施形態では、アレーアンテナ３１−ｊ（ｊ＝１〜３）の構成として、８個の素子アンテナ３２−１〜３２−８を直線上に等間隔に配置した等間隔直線アレーを使用し、素子アンテナに半波長ダイポールアンテナを用いたが、他のアレー構成としても良く、また他の素子アンテナを使用しても良い。他のアレー構成としては、例えば、三角配列アレー、正方配列アレー、円形配列アレー等があり、また他の素子アンテナとしてパッチアンテナを使用することができる。
【００６３】
ここで、アレー構成と、素子アンテナ個数Ｎ及び給電素子アンテナ個数Ｍとに基づく、給電される素子アンテナの間隔の選択範囲について整理しておく。なお、等間隔配置の素子アンテナの間隔をｄとする。まず、素子アンテナ個数Ｎの直線アレーを用いたとき、給電素子アンテナ個数Ｍ＝２の場合（実施形態の場合）には、給電される２本の素子アンテナの間隔は、ｄからｄ・（Ｎ−１）までの範囲でｄ刻みで選択することが可能となる。
【００６４】
また、給電素子アンテナ個数Ｍ＝３のときには、素子アンテナ個数Ｎの直線アレーを用いた場合、給電される３本の素子アンテナの間隔は、ｄからｄ・（Ｎ−１）／２までの範囲でｄ刻みで選択することが可能となる。なお、Ｎ！（Ｎの階乗）個の三角配列アレーを用いた場合には、給電される３本の素子アンテナの間隔は、ｄからｄ・（Ｎ−１）までの範囲でｄ刻みで選択することが可能となる。
【００６５】
さらに、給電素子アンテナ個数Ｍ＝４のときには、素子アンテナ個数Ｎの直線アレーを用いた場合、給電される４本の素子アンテナの間隔は、ｄからｄ・（Ｎ−１）／３までの範囲でｄ刻みで選択することが可能となる。なお、Ｎ×Ｎ個の正方配列アレーを用いた場合には、給電される４本の素子アンテナの間隔は、ｄからｄ・（Ｎ−１）までの範囲でｄ刻みで選択することが可能となる。
【符号の説明】
【００６６】
１…基地局、１１…アンテナ部、１２…送受信部、１３…信号処理部、１４…制御部、１５…記憶部、１６…インタフェース部、２１…方位角計算部、２２…判定部、２３…方位角設定部、２５…測定結果記憶領域、２６…方位角記憶領域、２７…方位角設定テーブル、３１−１〜３１−３…アレーアンテナ、３２−１〜３２−３…素子アンテナ、３５−１〜３５−３…アンテナ切替部、ＳＷ１〜ＳＷ３…スイッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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