(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
経路上を移動する移動局と、
指向性アンテナを有し、前記経路に沿って配置され、前記移動局と無線通信行う、複数の基地局と、
前記複数の基地局と前記移動局との間の電波の伝搬減衰を測定する測定部と、を含む無線通信システムであって、
前記複数の基地局それぞれは、前記測定した伝搬減衰が大きいほど、当該基地局の指向性アンテナの向きを、当該指向性アンテナの指向性中心と前記経路とのなす角度が小さくなるよう、変更する、無線通信システム。
【請求項２】
請求項１に記載の無線通信システムであって、
前記測定部は、前記複数の基地局それぞれと前記移動局との間の受信信号強度を測定し、
前記複数の基地局それぞれは、前記測定した受信信号強度のうち、最大の受信信号強度が強いほど、当該基地局の指向性アンテナの向きを、当該指向性アンテナの指向性中心と前記経路とのなす角度が大きくなるよう、変更する、無線通信システム。
【請求項３】
請求項１に記載の無線通信システムであって、
前記測定部は、前記複数の基地局それぞれと前記移動局との間の受信信号強度を測定し、
前記複数の基地局それぞれは、前記測定した受信信号強度に含まれる最大の受信信号強度と、前記測定した受信信号強度に含まれる前記最大の受信強度以外の第１受信信号強度と、の差が小さいほど、当該基地局の指向性アンテナの向きを、当該指向性アンテナの指向性中心と前記経路とのなす角度が大きくなるよう、変更する、無線通信システム。
【請求項４】
請求項１に記載の無線通信システムであって、
前記測定部は、前記複数の基地局それぞれと前記移動局との間の受信信号強度を測定し、
前記複数の基地局それぞれは、前記測定した受信信号強度が所定値以上である基地局の数が多いほど、当該基地局の指向性アンテナの向きを、当該指向性アンテナの指向性中心と前記経路とのなす角度が大きくなるよう、変更する、無線通信システム。
【請求項５】
請求項１に記載の無線通信システムであって、
前記移動局は、ミリ波を用いて前記複数の基地局と無線通信を行う、無線通信システム。
【請求項６】
請求項１に記載の無線通信システムであって、
前記経路は鉄道線路であり、
前記複数の基地局は、前記経路上において連続した通信エリアを形成する、無線通信システム。
【請求項７】
経路上を移動する移動局と無線通信を行い、前記経路に沿って配置され、指向性アンテナを有する、基地局であって、
前記移動局は、１以上の他の基地局と無線通信を行い、
前記基地局は、
前記基地局と前記１以上の他の基地局からなる複数の基地局と、前記移動局と、の間の伝搬減衰を取得し、
前記取得した伝搬減衰が大きいほど、前記指向性アンテナの向きを、前記指向性アンテナの指向性中心と前記経路とのなす角度が小さくなるよう、変更する、基地局。
【請求項８】
請求項７に記載の基地局であって、
前記複数の基地局それぞれと前記移動局との間の受信信号強度を取得し、
前記取得した受信信号強度のうち、最大の受信信号強度が強いほど、前記指向性アンテナの向きを、前記指向性アンテナの指向性中心と前記経路とのなす角度が大きくなるよう、変更する、基地局。
【請求項９】
請求項７に記載の基地局であって、
前記複数の基地局それぞれと前記移動局との間の受信信号強度を取得し、
前記取得した受信信号強度に含まれる最大の受信信号強度と、前記取得した受信信号強度に含まれる前記最大の受信強度以外の第１受信信号強度と、の差が小さいほど、前記指向性アンテナの向きを、前記指向性アンテナの指向性中心と前記経路とのなす角度が大きくなるよう、変更する、基地局。
【請求項１０】
請求項７に記載の基地局であって、
前記複数の基地局それぞれと前記移動局との間の受信信号強度を取得し、
前記取得した受信信号強度が所定値以上である基地局の数が多いほど、前記指向性アンテナの向きを、前記指向性アンテナの指向性中心と前記経路とのなす角度が大きくなるよう、変更する、基地局。
【請求項１１】
請求項７に記載の基地局であって、
ミリ波を用いて前記移動局と無線通信を行う、基地局。
【請求項１２】
指向性アンテナを有する基地局が、経路上を移動する移動局と無線通信を行う、方法であって、
前記移動局は、１以上の他の基地局と無線通信を行い、
前記方法は、前記基地局が、
前記基地局と前記１以上の他の基地局からなる複数の基地局と、前期移動局と、の間の伝搬減衰を取得し、
前記取得した伝搬減衰が大きいほど、前記指向性アンテナの向きを、前記指向性アンテナの指向性中心と前記経路とのなす角度が小さくなるよう、変更する、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信システム、基地局、及び無線通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道や自動車等の車両とともに高速に移動する移動局と、固定局との間の通信に対する需要が増加している。高速に移動する車両は、例えば移動速度が遅く、比較的自由な経路で移動を行う歩行者に比べて移動経路が制限されることが多い。このため、車両とともに移動する移動局と固定局との間の無線通信を行う場合には、電波の指向性を活用して移動経路に沿って通信エリアを形成することにより、信号強度の向上や干渉の抑圧が可能である。
【０００３】
一般的に、高い周波数の電波ほど指向性を絞りやすく、通信エリアを制限し易いという特徴がある。一方で、高い周波数の電波ほど様々な要因で伝搬減衰を受け、例えば周波数３０ＧＨｚ以上のミリ波帯の電波は降雨等の気象条件によって大きく減衰することが知られている。このため、屋外でミリ波等の高い周波数の電波を用いる場合には、減衰量の変化に対して様々な手法で制御が行われている。
【０００４】
本技術分野の背景技術として、例えば、特開平１１−１３６１８４号公報（特許文献１）及び特開２００３−３１８７９５号公報（特許文献２）がる。特許文献１には、「無線送信基地局からの送信波により所定のサービスエリア２０内でサービスを行うように設定された無線サービスシステムにおいて、前記送信波２４の受信電界強度を測定する測定手段３１と、前記サービスエリア２０内の境界線付近に設けられ、前記受信電界強度の情報を前記無線送信基地局２１に伝送する通信手段３３を有する少なくとも一つの電界強度監視受信装置３１と、前記受信電界強度情報の伝送を受けて、前記電界強度監視受信装置３１で受信する前記受信電界強度が一定になるように送信波２４の出力を制御する制御手段２２を有する無線送信基地局２１とから成る無線サービスシステム。」と記載されている（要約参照）。
【０００５】
また、特許文献２には、「制御手段１０６は気象情報獲得手段であるセンサー１０５から気象情報を受け取る。制御手段１０６は、気象情報に応じて無線部１００（無線送信部１０２及び無線受信部１０３）の制御を行う。例えば制御手段１０６は、気象情報に応じて無線送信部１０２に含まれるアンプ部１１１の増幅量を変化させる。あるいは制御手段１０６は、気象情報に応じて無線受信部１０３に含まれるデジタル検波部１１７に具備された波形等化器の動作のＯＮ／ＯＦＦ制御を行う。あるいは制御手段１０６は、気象情報に応じて無線受信部１０３に含まれる受信アンテナ１１３のアンテナ指向性の制御を行う。」と記載されている（要約参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−１３６１８４号公報
【特許文献２】特開２００３−３１８７９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載の技術は、実際に通信を行うための通信機とは別に受信強度を測定する測定手段及び当該測定結果を通知するための通信手段を用意する必要がある。
【０００８】
また、無線通信では反射波等の影響により発生するフェージングによって受信信号強度は大きく変動するため、ある測定箇所における受信電力に基づいて送信電力の制御を行ったとしても、他の地点での受信信号電力が所望の値となるとは限らず、通信エリアを適切に制御することはできない。
【０００９】
また、特許文献２に記載の技術のように受け取った気象情報に基づいて制御する方式は、気象条件と実際の伝搬環境との対応付けとしては降雨時には晴天時よりも減衰量が大きいといった大まかな関係以上の詳細な制御を行うことは実質的には困難である。
【００１０】
本発明の一態様は、上記課題を解決するために、気象条件の変化等によって伝搬環境が変動する場合であっても、実際に通信を行うための通信機以外の測定手段を用意することなく、通信エリアを適切に制御することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明の一態様は以下の構成を採用する。経路上を移動する移動局と、指向性アンテナを有し、前記経路に沿って配置され、前記移動局と無線通信行う、複数の基地局と、前記複数の基地局と前記移動局との間の伝搬減衰を測定する測定部と、を含む無線通信システムであって、前記複数の基地局それぞれは、前記測定した伝搬減衰が大きいほど、当該基地局の前記指向性アンテナの向きを、当該指向性アンテナの指向性と前記経路とのなす角度が小さくなるよう、変更する、無線通信システム。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の一態様は、気象条件の変化等によって伝搬環境が変動する場合であっても、実際に通信を行うための通信機以外の測定手段を用意することなく、通信エリアを適切に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例１における無線通信システムの構成例を示すブロック図である。
【図２】実施例１における無線通信システムの別の構成例を示すブロック図である。
【図３】実施例１における基地局の構成例を示すブロック図である。
【図４】実施例１における指向性制御処理の一例を示すシーケンス図である。
【図５】実施例１における指向性制御処理の別の一例を示すシーケンス図である。
【図６】実施例１における指向性制御情報作成のための判断関数を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。なお、以下で説明するブロック図において、各処理ブロックはあくまで例示であり、例えばそれぞれ別個の論理回路として実装されてもよいし、一つのプロセッサ上のソフトウェアとして実装されてもよいし、又は、論理回路及びソフトウェアの組み合わせとして実装されてもよい。また、同一の処理ブロックが複数併存している場合、各処理ブロックは別個に実装されていてもよいし、実装された一つの論理回路又はソフトウェアを時間多重で使用して複数の処理を行ってもよい。
【００１５】
また、以下で説明するシーケンス図において、各処理やメッセージの通知はあくまで説明のための例示であり、特に順序性等の必要が無い範囲においては、例えば複数のメッセージの通知や処理を一つにまとめて同時に行ってもよいし、逆にメッセージの通知や処理を複数回行ってもよく、また順序が逆転してもよい。
【実施例１】
【００１６】
以下、本発明の実施例の無線通信システムの構成を、図面を用いて説明する。図１は、無線通信システムの構成例を示すブロック図である。無線通信システムは１又は複数の制御局１１０を有する。無線通信システムが複数の制御局１１０を有する場合、各制御局１１０は制御局間インタフェース１１１（以下、単にインタフェース１１１とも呼ぶ。）にて接続される。
【００１７】
無線通信システムは、さらに制御局１１０毎に基地局制御局間インタフェース１２１（以下、単にインタフェース１２１とも呼ぶ。）にて接続される複数の基地局１２０を有する。基地局１２０は経路１４０上を移動する１以上の移動局１３０との間で無線にて通信を行う。なお、基地局１２０と移動局１３０は、例えば、ミリ波を用いて無線通信を行うが、任意の周波数を用いて無線通信を行ってもよい。
【００１８】
複数の基地局１２０は、例えば、経路１４０に沿って配置されている。また、複数の基地局１２０は、例えば、経路１４０上に連続した通信エリアを形成するように、即ち経路１４０上の任意の場所において移動局１３０が少なくとも１つの基地局１２０と通信可能なように、配置されている。
【００１９】
制御局１１０は、例えば、プロセッサ（ＣＰＵ）、メモリ、補助記憶装置、通信インタフェース、及び入出力インタフェースによって構成される計算機である。制御局１１０は、各基地局１２０に対して当該基地局１２０の動作のために必要となるパラメータ等を、インタフェース１２１を経由して出力する。制御局１１０はまた、基地局１２０からインタフェース１２１を経由して通信状況等の入力を受ける。制御局１１０はまた、インタフェース１１１を経由して互いに制御情報の入出力を受ける。
【００２０】
制御局１１０はまた、移動局１３０に対して送信する送信データを、インタフェース１２１を経由して基地局１２０に対して入力する。制御局１１０はまた、インタフェース１２１を経由して基地局１２０が移動局１３０から受信した受信データの入力を受ける。
【００２１】
基地局１２０は、信号処理機能と、無線信号を送受信する指向性アンテナと、を有する。なお、本実施例において基地局１２０が有する指向性アンテナを単にアンテナとも呼ぶ。基地局１２０では、信号処理機能によって無線通信を行うために必要な制御信号を作成し、アンテナから無線信号を送信する。基地局１２０ではまた、制御局１１０からインタフェース１２１を経由して入力された送信データを信号処理機能にて無線信号に変換し、アンテナから無線信号を送信する。
【００２２】
基地局１２０はまた、移動局１３０が送信した無線信号を受信し、信号処理機能によって受信データ信号に変換した後にインタフェース１２１を経由して制御局１１０に対して出力する。基地局１２０はまた、制御局１１０からインタフェース１２１を経由して動作に必要となるパラメータ等の入力を受ける。基地局１２０はまた、伝搬環境や通信状態等を示す情報を、インタフェース１２１を経由して制御局１１０に対して出力する。
【００２３】
移動局１３０は、信号処理機能と、無線信号を送受信するアンテナと、を有し、経路１４０上を移動する。移動局１３０は、基地局１２０が送信した無線信号を、アンテナを通じて受信し、信号処理機能にて受信処理を行う。移動局１３０はまた、信号処理機能にて作成した無線信号を、アンテナを通じて送信する。例えば、鉄道線路が経路１４０の一例であり、このとき移動局１３０は例えば列車に搭載されている。
【００２４】
ここで、制御局１１０から各基地局１２０に対して出力されるパラメータには、例えば基地局１２０における指向性アンテナの指向性を制御するための情報を含む。また、基地局１２０から制御局１１０に対して出力される伝搬環境を示す情報は、例えば移動局１３０が送信した無線信号の基地局１２０における受信電力値や信号対雑音電力比といった無線品質を示す情報含む。なお、各基地局１２０が制御局１１０の機能を有してもよい。即ち各基地局１２０が、自身が有する指向性アンテナの指向性を制御してもよい。このとき、無線通信システムは制御局１１０を含まなくてもよい。
【００２５】
なお、図１の構成における基地局１２０はベースバンドの信号処理等を行う基地局センタユニットと、無線周波数の信号処理と無線信号の送受信等とを行う基地局リモートユニットとに分割することも可能である。図２は、この場合における無線通信システムの構成例を示すブロック図である。
【００２６】
図１と異なる点を説明する。図２に示す構成例では、無線通信システムは、制御局１１０毎に基地局制御局間インタフェース１２１（以下、単にインタフェース１２１とも呼ぶ。）にて接続される１又は複数の基地局センタユニット１２２を有する。無線通信システムは、基地局センタユニット１２２毎に基地局内におけるインタフェース１２３で接続される１又は複数の基地局リモートユニット１２４を有する。基地局リモートユニット１２４は経路１４０上を移動する移動局１３０との間で無線にて通信を行う。
【００２７】
図２の無線通信システムの各構成の動作は、図１の無線通信システムの基地局１２０の信号処理機能が分割され、インタフェース１２３にて結合される基地局センタユニット１２２及び基地局リモートユニット１２４が分割された処信号処理機能を有する点を除き同一である。具体的には、例えば、ベースバンドの信号処理を基地局センタユニット１２２が行い、無線周波数の信号処理を基地局リモートユニット１２４で行う。なお、別の処理分割が行われてもよい。
【００２８】
基地局センタユニット１２２と基地局リモートユニット１２４との間のインタフェース１２３を経由する送信信号及び受信信号は、例えばＣＰＲＩ（Ｃｏｍｍｏｎ  Ｐｕｂｌｉｃ  Ｒａｄｉｏ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）のようなベースバンドのデジタル信号であってもよいし、ＡＤ変換後の送信信号やＤＡ変換前の受信信号をベースバンド、中間周波数、又は無線周波数の信号としてアナログ伝送してもよい。
【００２９】
図３は、図１の基地局１２０の構成例を示すブロック図である。基地局１２０は、例えば、演算部４６０、メモリ４７０、ＲＦ部４５０、及びネットワークインタフェース部４１０を含む。演算部４６０は、ＣＰＵや論理回路等からなり、メモリ４７０に格納されたプログラムを実行し、またメモリ４７０に格納された情報を利用し、通信を行うための信号処理を実行する。メモリ４７０は、不揮発性の記憶素子であるＲＯＭ及び揮発性の記憶素子であるＲＡＭを含む。ＲＯＭは、不変のプログラム（例えば、ＢＩＯＳ）などを格納する。ＲＡＭは、ＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）のような高速かつ揮発性の記憶素子であり、演算部４６０が実行する信号処理の実行時に使用されるデータを一時的に格納する。
【００３０】
演算部４６０は、例えば、コントローラ４００、制御チャネル部（Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｃｈａｎｎｅｌ）４２０、１以上のユーザチャネル部（Ｕｓｅｒ  Ｃｈａｎｎｅｌ）４３０、及びチャネルモデム部（Ｃｈａｎｎｅｌ  Ｍｏｄｅｍ）４４０を含む。
【００３１】
例えば、演算部４６０は、メモリ４７０にロードされたコントローラプログラムに従って動作することで、コントローラ４００として機能し、メモリ４７０にロードされた制御チャネルプログラムに従って動作することで、制御チャネル部４２０として機能する。演算部４６０に含まれる他の部についても同様である。なお、演算部４６０に含まれる各部の機能の一部又は全部は、例えば、図示しないＤＳＰ、又は論理回路等によって実現されてもよい。
【００３２】
コントローラ４００は、基地局１２０の各部から情報を収集し、また基地局内の各部にパラメータ設定等を行うことによって、基地局１２０全体の動作を制御する。制御チャネル部４２０は、コントローラ４００からの指示に従って、基地局１２０と移動局１３０との間で無線通信するために必要な制御信号を生成し、符号化等処理を行って送信制御チャネル信号としてチャネルモデム部４４０に出力する。また、制御チャネル部４２０は、コントローラ４００からの指示に従って、チャネルモデム部４４０から入力された受信制御チャネル信号を復号し、復号結果をコントローラ４００に通知する。
【００３３】
ユーザチャネル部４３０は、コントローラ４００からの指示に従って、ネットワークインタフェース部４１０から受け取った、通信データを含む送信ユーザ情報、を符号化し、送信ユーザチャネル信号としてチャネルモデム部４４０に出力する。
【００３４】
また、ユーザチャネル部４３０は、コントローラ４００からの指示に従って、チャネルモデム部４４０から入力された受信ユーザチャネル信号を復号し、復号結果として得られた受信ユーザ情報をネットワークインタフェース部４１０に出力する。なお、同時に通信する移動局毎、又は同時に通信するチャネル数毎に独立したユーザチャネル部４３０を設けてもよいし、同時に通信する移動局数又は同時に通信するチャネル数より少ないユーザチャネル部４３０を設け、ユーザチャネル部４３０が時多重処理を行ってもよい。
【００３５】
チャネルモデム部４４０は、コントローラ４００からの指示に従って、制御チャネル部４２０から入力された送信制御チャネル信号及びユーザチャネル部４３０から入力された送信ユーザチャネル信号それぞれを通信リソースに割り当てて多重化し、デジタル変調処理を行う。
【００３６】
また、チャネルモデム部４４０は、デジタル変調処理がなされた信号に必要に応じてプリコーディング処理を行って、送信アンテナ毎に対応するベースバンド送信信号としてＲＦ部４５０に出力する。通信リソースとは、例えばリソースブロックと称される単位であり、通信に用いる時間範囲、周波数範囲、符号、アンテナ、及びプリコーディングベクトル等である。
【００３７】
また、チャネルモデム部４４０は、受信アンテナ毎に対応する復元ベースバンド受信信号がＲＦ部４５０から入力され、コントローラ４００からの指示に従って、復元ベースバンド受信信号に対して復調処理を行い、チャネル毎に分割して、受信制御チャネル信号を制御チャネル部４２０に出力し、受信ユーザチャネル信号をユーザチャネル部４３０に出力する。
【００３８】
ネットワークインタフェース部４１０は、ネットワークインタフェースを含み、基地局１２０を経由して移動局１３０に送信する情報を入力として受け取り、送信ユーザ情報としてユーザチャネル部４３０に出力する。また、ネットワークインタフェース部４１０は、基地局に対する制御メッセージを制御局からの入力として受け取り、コントローラ４００に出力する。また、ネットワークインタフェース部４１０は、基地局１２０が移動局１３０から受信した受信ユーザ情報をユーザチャネル部４３０から入力として受け取り、制御局１１０に出力する。さらに、ネットワークインタフェース部４１０は、制御局１１０に対する制御メッセージをコントローラ４００から入力として受け取り、制御局１１０に出力する。
【００３９】
ＲＦ部４５０は、指向性アンテナ及び増幅器を含み、コントローラ４００からの指示に従って、チャネルモデム部４４０から入力されたベースバンド送信信号を無線周波数の信号に変換し、指向性アンテナを通じて無線信号として送信する。無線周波数の信号は、マイクロ波帯の信号であってもよいし、ミリ波帯の信号であってもよいし、他の周波数の信号であってもよい。
【００４０】
ＲＦ部４５０はまた、コントローラ４００からの指示に従って指向性アンテナを通じて受信した無線信号をベースバンドデジタル信号に変換し、チャネルモデム部４４０へ出力する。ＲＦ部４５０はまた、コントローラ４００からの指示に従って、指向性アンテナの指向性を制御する。アンテナの指向性制御は、例えば回転台等を用いて物理的に指向性アンテナ全体や一部の移動ないしは回転させてもよいし、複数の指向性アンテナ間の信号位相差を調整することによって指向性を制御してもよい。
【００４１】
なお、基地局リモートユニット１２４は、ＲＦ部４５０の指向性アンテナを含む一部、又はＲＦ部４５０によって構成される。基地局センタユニット１２２は、図３の基地局１２０の構成のうち、基地局リモートユニット１２４に含まれない構成を含む。また、移動局１３０のハードウェア構成は、例えば、基地局１２０のハードウェア構成と同様である。
【００４２】
図４は、無線通信システムにおける指向性制御処理の一例を示すシーケンス図である。図４及び後述する図５においては、図１の無線通信システムにおける処理の例を説明するが、図２の無線通信システムにおける処理についても同様である。
【００４３】
各制御局１１０は、まず、当該制御局１１０に接続されている各基地局１２０に対し通信を行うためのパラメータ設定を通知する（Ｓ３１０）。ここで、ステップＳ３１０におけるパラメータ設定は、各基地局１２０のアンテナの所定の指向性制御情報を含む。アンテナの指向性制御情報は、アンテナの角度を示す情報を含む。各基地局１２０は、アンテナの角度を、受信した指向性制御情報が示す角度に設定する。
【００４４】
次いで、各基地局１２０は各移動局１３０に対して下り信号を送信する（Ｓ４３０）。下り信号は、送信電力固定の参照信号、及び当該基地局１２０における送信電力の情報の少なくとも一方を含んでもよい。
【００４５】
各移動局１３０は各基地局１２０から送信された下り信号の受信電力を測定し、測定された受信電力に対応する受信品質値を作成する（Ｓ３３０）。ここで、受信品質値は、受信電力値そのものでもよいし、信号対雑音電力値のような受信電力と相関をもつ別の指標であってもよい。受信品質値は、伝搬環境を示す情報の一例である。また、受信電力値は、伝搬環境における伝搬減衰を示す値の一例であり、受信電力値が大きいほど伝搬減衰が小さく、良好な伝搬環境を示す。
【００４６】
また、受信品質値は値そのものであってもよいし、値を量子化したインデックス値であってもよい。また、受信品質値は一度の測定で得られた値から直接作成してもよいし、複数の測定結果を平均化して得られた値から作成してもよい。また、受信品質値は一つの基地局１２０が送信した下り信号２１０のみから作成されてもよいし、複数の基地局１２０が送信した下り信号２１０からそれぞれ作成されてもよい。
【００４７】
次いで各移動局１３０は、各基地局１２０に対して上り信号を送信する（Ｓ３４０）。ステップＳ３４０の上り信号は、ステップＳ３３０の受信電力測定処理において作成された受信品質値を含む。
【００４８】
各基地局１２０は、各移動局１３０が送信した上り信号から受信品質値を抽出し、受信品質値に従う測定集約値を作成する（Ｓ３５０）。なお、ステップＳ３５０において、基地局１２０は、複数の受信品質値に対して平滑化処理を行って測定集約値を作成してもよいし、受信品質値それぞれを測定集約値としてもよい。ついで各基地局１２０は測定集約値として、当該基地局に接続されている制御局１１０に対して報告する（Ｓ３６０）。
【００４９】
各制御局１１０は、報告された測定集約値に基づいて、当該制御局１１０に接続されている各基地局１２０からの送信信号の各移動局１３０への到達状況に対応する指向性制御評価値を作成する（Ｓ３７０）。指向性制御評価値の作成方法の詳細は後述する。
【００５０】
次いで各制御局１１０は、ステップＳ３７０で作成した指向性制御評価値、及び各基地局１２０に対してステップＳ３１０で通知した基地局１２０のアンテナの指向性制御情報に基づいて、基地局１２０毎のアンテナの指向性制御情報を作成する（Ｓ３８０）。指向性制御情報の作成方法の詳細は後述する。
【００５１】
次いで各制御局１１０は、当該制御局に接続されている各基地局１２０に対して制御判定処理３３０において作成したアンテナの指向性制御情報を含むパラメータ設定を通知する（Ｓ３９０）。各基地局１２０は、アンテナの角度を、受信した指向性制御情報が示す角度に設定する。
【００５２】
以上のシーケンスにより、各基地局１２０のアンテナ指向性は移動局１３０における信号受信状況に応じて制御される。また、ステップＳ３９０の後に、ステップＳ３２０〜ステップＳ３９０の一連の処理が繰り返されてもよい。
【００５３】
図５は、無線通信システムにおける指向性制御方法の別の一例を示すシーケンス図である。図４の処理との相違点を説明する。図５の例は、移動局１３０ではなく、基地局１２０が受信電力測定処理を行う点において、図４の例と異なる。
【００５４】
ステップＳ３２０に続いて、各移動局１３０は、各基地局１２０に対して上り信号２２０を送信する（Ｓ４１０）。ステップＳ４１０の上り信号は、例えば、送信電力固定の参照信号、及び移動局１３０における送信電力の情報の少なくとも一方を含んでもよい。
【００５５】
各基地局１２０は、各移動局１３０が送信した上り信号の受信電力を測定し、受信品質値を作成する（Ｓ４２０）。ステップＳ４２０において作成される受信品質値は、例えば、ステップＳ３５０において作成される受信品質値と同様である。
【００５６】
次いで基地局１２０は、ステップＳ３１０において、受信電力測定処理３０５にて作成された受信品質値を集約する。ステップＳ３１０以降の処理は図４の処理と同様である。
【００５７】
以下、ステップＳ３７０において制御局１１０が、基地局１２０から通知された測定集約値２３０に基づき、各基地局１２０からの経路１４０上の電波の到達範囲が広い程（伝搬減衰が小さいほど）大きく、狭い程（伝搬減衰が大きいほど）小さい値である指向性制御評価値を作成する処理の例を説明する。
【００５８】
図４に例示した指向性制御処理が実行される場合、制御局１１０は、例えば、以下の（ａ）〜（ｅ）の値のうち１つ以上の値を、大小関係を保存したまま合成することにより、指向性制御評価値を作成する。また、図５に例示した指向性制御処理が実行される場合、制御局１１０は、例えば、以下の（ｆ）〜（ｇ）の値のうち１つ以上の値を、大小関係を保存したまま合成することにより、指向性制御評価値を、作成する。
【００５９】
大小関係を保存したまま合成するとは、単純な加算をすること、及び所定の正の係数を乗じた後に加算することを含む。なお、例えば、指向性制御評価値の作成方法、即ち以下の（ａ）〜（ｇ）のうち合成対象の値及び合成方法、は予め定められている。
【００６０】
（ａ）ステップＳ３３０において各移動局１３０が測定した受信電力が一定値以上である基地局１２０の数が大きいほど大きい値。
（ｂ）ステップＳ３３０において各移動局１３０が測定した基地局１２０の受信電力値のうち、最大の受信電力値が大きいほど大きな値。
（ｃ）ステップＳ３３０において各移動局１３０がＮ以上の基地局１２０からの受信電力を測定可能であった場合（Ｎは２以上の自然数）、Ｎ番目に受信電力が大きな基地局の受信電力値が大きいほど小さな値。
（ｄ）ステップＳ３４０において、各移動局１３０からの上り信号によって基地局１２０に報告された受信電力値のうち、当該基地局１２０（自基地局）以外の基地局１２０からの下り信号受信電力値について、受信電力値が大きいほど大きな値。なお、上り信号に自基地局以外の複数の基地局１２０の下り信号受信電力値が含まれる場合、例えば、当該複数の下り受信信号電力値の合計値又は最大値が、（ｄ）における自基地局以外の基地局１２０からの下り信号受信電力値として用いられる。
（ｅ）ステップＳ３４０において、各移動局１３０からの上り信号によって基地局１２０に報告された受信電力値であって、一定値以上の受信電力値、を測定した基地局数が大きいほど大きい値。
【００６１】
（ｆ）ステップＳ４２０における受信電力測定処理にて測定された受信電力値が大きいほど大きい値。
（ｇ）ステップＳ４２０における受信電力測定処理にて基地局１２０が測定した受信電力値のうち、当該基地局１２０（自基地局）宛ではない信号の信号受信電力値が大きいほど大きい値。
【００６２】
制御局１１０は、ステップＳ３３０の制御判定処理において、ステップＳ３２０の評価地作成処理で作成した指向性制御評価値から、基地局１２０にて適用中のアンテナ指向性制御情報に対する増分を導出する。ここで、アンテナ指向性制御情報は値が大きい程基地局１２０におけるアンテナの指向性中心と経路１４０との間のなす角度が大きく、値が小さいほど角度が小さいことを意味する値を示す。
【００６３】
経路１４０が直線である場合、アンテナの指向性中心と経路１４０とのなす角度とは、アンテナの指向性中心が示すベクトルと、経路１４０が示す一方の方向ベクトルと、のなす角度、及びアンテナの指向性中心が示すベクトルと、当該方向ベクトルと逆方向の方向ベクトルと、のなす角度のうち小さい角度である。
【００６４】
経路１４０が直線でない場合、アンテナの指向性中心と経路１４０とのなす角度とは、アンテナの指向性中心が示すベクトルと、アンテナと経路１４０とを最短距離で結んだ経路１４０上の点における経路１４０の接線が示す一方の方向ベクトルと、のなす角度、及びアンテナの指向性中心が示すベクトルと、当該方向ベクトルと逆方向の方向ベクトルと、のなす角度のうち小さい角度である。
【００６５】
図６は、ステップＳ３３０の制御判定処理において、指向性制御評価値から指向性制御情報の増分を導出するための変換関数を示すグラフの例である。
【００６６】
変換関数は、指向性制御評価値が大きければ正の、指向性制御評価値が小さければ負の値をとるような広義単調増加関数であることが望ましい。変換関数は、例えばグラフａのように単純な比例関係でもよいし、グラフｂのように閾値と指向性制御評価値との大小比較によって特定の値を選択するステップ関数であってもよいし、グラフａとグラフｂの性質を組み合わせたグラフｃのような関数であってもよい。なお、制御判定処理に用いられる変換関数は、例えば、予め１つ定められている。
【００６７】
制御局１１０は、ステップＳ３３０の制御判定処理において、上記のとおり変換関数と嗜好性制御評価値とを用いて指向性制御情報の増分を導出し、これに各基地局１２０にて適用中のアンテナ指向性制御情報を加算した結果を、各基地局１２０における新たなアンテナ指向性制御情報として作成する。
【００６８】
大小関係を保存して上述の（ａ）〜（ｇ）に含まれる１つ以上の値を合成した値を変換関数に代入した値を、指向性制御情報の増分とすることは、アンテナの指向性中心と経路１４０とのなす角度を小さくすること、即ち基地局１２０と移動局１３０との間の伝搬減衰が大きいほど指向性アンテナの指向性を経路１４０と平行に近づけること、を意味する。また、上述の合成対象に（ｂ）及び（ｃ）が含まれることは、最大の受信電力値とＮ番目の受信電力値の差が小さいほど、アンテナの指向性中心と経路とのなす角度を大きくすることを意味する。
【００６９】
なお制御局１１０は、加算結果が所定の最大値よりも大きい場合には加算結果の代わりに当該最大値を選択し、加算結果が所定の最小値よりも小さい場合には加算結果の代わりに当該最小値を選択するクリップ処理を行ってもよい。
【００７０】
また、制御局１１０は、制御判定処理において、以上の指向性制御評価値以外の要素に基づいてアンテナ指向性制御情報を補正してもよい。制御局１１０は、例えば、一定時間範囲内に基地局１２０と通信を行う移動局１３０の数が多いほどアンテナ指向性制御情報を大きく、当該数が少ないほどアンテナ指向性制御情報を小さくするような補正を行うことにより、移動局１３０の密度が大きく通信間の干渉が発生する可能性が高い場合には通信エリアを狭くし、干渉が発生する可能性が低い場合には通信エリアを広くすることでき、ひいては通信の安定性を向上させることが可能である。
【００７１】
以上により、本実施例の無線通信システムは、基地局１２０と移動局１３０との間の距離減衰が小さく通信可能な範囲が広いほど、基地局１２０のアンテナ指向性中心と経路１４０とが成す角度が大きくなるようにアンテナ指向性を制御し、基地局１２０と移動局１３０との通信可能な範囲が狭まるように制御する。
【００７２】
また逆に、本実施例の無線通信システムは、基地局１２０と移動局１３０との間の距離減衰が大きく通信可能な範囲が狭いほど、基地局１２０のアンテナ指向性中心と経路１４０とが成す角度が小さくなるようにアンテナ指向性を制御し、基地局１２０と移動局１３０との通信可能な範囲が広がるように制御する。
【００７３】
これにより、気象条件の変化等によって伝搬環境が変動する場合であっても、実際に通信を行うための通信機以外の測定手段を用意する必要なく、通信エリアを適切に制御することが可能となる。具体的には、経路１４０上における電波の干渉を抑制しつつ、電波が経路１４０を網羅することが可能となる。このことは、特に気象条件による伝搬減衰の変動が大きな周波数３０ＧＨｚ以上のミリ波において特に顕著に効果が生じる。
【００７４】
また、例えば、直接波をメインに用いる無線通信を想定する。直接波は距離減衰が緩やかであるため、経路上のある地点においていずれかの基地局と通信が可能である限界まで各基地局の送信波の出力を弱めても、当該地点において複数の基地局からの電波が干渉してしまう可能性がある。一方、本実施例の無線通信システムは、指向性アンテナの向きを制御することにより、基地局それぞれの送信波について、経路１４０上における距離減衰を大きくすることができる。つまり、本実施例の無線通信システムは、直接波をメインに用いる無線通信において、特に、通信エリアを適切に制御することができる。
【００７５】
なお、本発明は前述した実施例に限定されるものではなく、添付した特許請求の範囲の趣旨内における様々な変形例及び同等の構成が含まれる。例えば、前述した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を有するものに本発明は限定されない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えてもよい。また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えてもよい。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をしてもよい。
【００７６】
また、前述した各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等により、ハードウェアで実現してもよく、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し実行することにより、ソフトウェアで実現してもよい。
【００７７】
各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリ、ハードディスク、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｄｒｉｖｅ）等の記憶装置、又は、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に格納することができる。
【００７８】
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、実装上必要な全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には、ほとんど全ての構成が相互に接続されていると考えてよい。
【符号の説明】
【００７９】
１１０  制御局、１２０  基地局、１２２  基地局ＣＵ、１２４  基地局ＲＵ、１３０  移動局、４００  コントローラ、４１０  ネットワークインタフェース、４２０  制御チャネル部、４３０  ユーザチャネル部、４４０  チャネルモデム部、４５０  ＲＦ部、４６０  演算部、４７０  メモリ
【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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【図６】
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