(57)【要約】【課題】  適切なアンテナ垂直パタンの制御が可能な基地局及び通信制御方法を提供する。【解決手段】  給電分配回路１２０は、各放射素子１３０のうち、信号を送信すべき放射素子１３０を、基地局１００−１が属する移動通信システムのサービスエリア内のトラフィック量に応じて適宜選択し、その選択した放射素子１３０に対して、送受信機１１０からの信号を、等しい電力で供給する。また、給電分配回路１２０は、選択した放射素子１３０へ供給する信号の位相を、基地局１００−１が属する移動通信システムのサービスエリア内のトラフィック量に応じて適宜制御する。【選択図】  図２
2005109690.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動通信システムにて、移動局との通信を行う基地局において、
垂直に配置された複数のアンテナと、
サービスエリアの状態、及び、外部からの指示の少なくとも何れかに基づいて、前記複数のアンテナのうち、前記移動局へ信号を送信し、該移動局からの信号を受信すべきアンテナを選択するアンテナ選択手段と、
を備える基地局。
【請求項２】
請求項１に記載の基地局において、
前記アンテナ選択手段は、前記サービスエリア内のトラフィック量、自局における総送信電力、及び、自局における総受信電力の少なくとも何れかに基づいて、前記サービスエリアの状態を認識する基地局。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の基地局において、
前記アンテナ選択手段は、他の基地局が送信する信号の観測結果に基づいて、前記他の基地局に対応するサービスエリアの状態を認識する基地局。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れかに記載の基地局において、
前記アンテナ選択手段は、他の基地局から通知される該他の基地局に対応するサービスエリアの状態を取得する基地局。
【請求項５】
請求項４に記載の基地局において、
前記アンテナ選択手段は、他の基地局に対し、自局に対応するサービスエリアの状態を通知する基地局。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れかに記載の基地局において、
前記アンテナ選択手段は、前記アンテナに対する信号の供給を制御する信号供給制御手段を備える基地局。
【請求項７】
請求項６に記載の基地局において、
前記信号供給制御手段は、信号の供給及び遮断と、信号の位相とを制御する基地局。
【請求項８】
基地局における通信制御方法において、
サービスエリアの状態、及び、外部からの指示の少なくとも何れかに基づいて、垂直に配置された複数のアンテナのうち、移動局へ信号を送信し、該移動局からの信号を受信すべきアンテナを選択する通信制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動通信システムにて、移動局との通信を行う基地局、及び、当該基地局における通信制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
セルラ移動通信システムでは、広範囲のサービスエリアが分割され、比較的狭い範囲を受け持つ複数のセルが形成される（小セル化）。そして、セル毎に設けられた基地局と、サービスエリア内を自由に移動する移動局との間の通信が行われる。
【０００３】
一般に、セルラ移動通信システムを含む無線通信システムでは、送信局と受信局との間の距離が大きくなるに従い、送信局から受信局へ伝送される信号の伝搬損失が増加する。これは、送信局から送出された電波が、伝搬される過程において徐々に拡散するため、及び、建物や地形等の地物に阻まれるためである。通常の都市環境下では、送信局と受信局との距離が２倍になると、信号の伝播損失は１０倍になる。従って、セルラ移動通信システムにおいて、サービスエリア全体を１つのセルで形成しようとすると、基地局及び位相局の双方が莫大な送信電力を必要とし、現実的でない。このため、上述のように、セルラ移動通信システムでは、サービスエリアが複数のセルによって分割される。
【０００４】
更に、サービスエリアが複数のセルに分割されることにより、システム容量、具体的には、同時に収容可能なユーザ数を増加させることができるという利点もある。１つの基地局の単位周波数あたりに収容可能なユーザ数（移動局数）は、採用される通信方式（ＩＭＴ−２０００（International Mobile Telecommunications 2000）やＰＤＣ（Personal Digital Cellular）等）で規定される耐被干渉量で制限される。しかし、被干渉量を抑えつつ基地局数を増加させることにより、サービスエリア全体では、莫大なシステム容量が得られる。
【０００５】
小セル化の際には、基地局に設置されるアンテナの垂直パタン（垂直ビーム半値角及びチルト角）をどのようにするのかが重要になる。例えば、セル半径（基地局からセル端までの距離）が小さいセルにおいて、垂直ビーム半値角が小さいアンテナが用いられると、セル端付近ではアンテナ利得が確保される一方で、基地局近傍ではアンテナ利得の低下による通信品質の劣化が生じる。一方、セル半径が大きいセルにおいて、垂直ビーム半値角が大きいアンテナが用いられると、セル端付近において必要なアンテナ利得が確保できなくなる（例えば非特許文献１参照）。
【０００６】
また、チルト角が小さいアンテナが用いられると、放射される電波の方向（ビーム方向）が水平方向に近づくため、基地局が受け持つセル以外のセル（他セル）へ電波が放射されたり、他セルに対応する基地局からの電波の到来が増加し、干渉による通信品質の劣化によりシステム容量が減少する。一方、チルト角の大きいアンテナが用いられると、ビーム方向が垂直方向に近づくため、セル端への電波の放射が減少し、当該セル端における通信品質が劣化する（例えば非特許文献２参照）。
【０００７】
ＰＤＣ等の従来の狭帯域移動通信システム（ＴＤＭＡ／ＦＤＭ）では、無線アクセス方式がＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access）であり、干渉に弱く、電波が同一周波数の他の電波による干渉を受けると通信品質が劣化してしまう場合があった。このため、セル毎に狭帯域周波数（チャネル）のセットが割り当てられ、隣接セルや、次隣接セル（隣接セルの外側に隣接するセル）において同一のチャネルが使用されないように調整することで干渉を抑え、距離が離れたセル同士においてのみ、同一チャネルが使用されるようにしている。この場合、アンテナ垂直パタンは、ユーザ数がシステム容量の上限に達し、全てのチャネルが使用されている状態（フルロード）を仮定した計算機シミュレーションや机上検討によって、常に全てのチャネルの通信品質と接続が確保されるように設定される。基地局は、このようにして設定されたアンテナ垂直パタンを有するアンテナ（ビームチルトアンテナ等）を実装する（非特許文献３）。
【０００８】
一方、無線アクセス方式にＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）が採用されるＩＭＴ−２０００等の広帯域移動通信システムでは、事情がやや異なる。
【０００９】
即ち、ＣＤＭＡは、全てのユーザが拡散コードにより識別されつつ、同一の周波数を共有して通信を行う無線アクセス方式であり、相互の干渉に強く、また、他のユーザの信号からの干渉を受けても、即座には通信品質の劣化をもたらすことはない。このことは、以下のように説明される。
【００１０】
ＣＤＭＡでは、いわゆる遠近問題への対処として送信電力制御が適用されている。この送信電力制御では、基地局における移動局からの信号、及び、移動局における基地局からの信号が、熱雑音や他ユーザの信号からの干渉に対して必要十分な通信品質となるように、送信電力が自動的に制御される。従って、あるユーザの信号が同一周波数の他ユーザの信号からの干渉を受けた場合に、その干渉量が基地局や移動局において送信電力を増加させることによって対処可能な範囲であれば、通信品質と接続は維持される。
【００１１】
同時に通信を行っているユーザ数が少ない場合には、基地局の総送信電力は未だ上限値に達していない。このため、基地局における送信電力を増加させることによって、移動局における被干渉の増加に対処できる可能性が高い。また、同時に通信を行っているユーザ数が少ない場合には、基地局における被干渉量も上限値に対して十分に小さく、移動局は最大送信電力まで送信電力を増加させることができ、送信電力には余裕がある。このため、基地局における被干渉の増加に対処できる可能性が高い。
【００１２】
しかし、同時に通信を行っているユーザ数が多く、システム容量の上限に近い状態では、基地局の総送信電力も上限値に近い。このため、移動局における被干渉の増加に対し、基地局における送信電力を増加させることをもって対処できる可能性が低くなる。また、同時に通信を行っているユーザ数が多く、システム容量の上限に近い状態では、基地局における被干渉量も上限値に近く、セル端の移動局は最大送信電力に近い送信電力で接続しているために送信電力に余裕がない。このため、基地局における被干渉の増加に対し、移動局における送信電力を増加させることをもって対処できる可能性が低くなる。これらのことは、ＣＤＭＡでは、周波数のみならず、送信電力や耐被干渉量もユーザ間で共有されることを示している。
【００１３】
ＣＤＭＡにおいても、小セル化の際に重要になるのは、基地局に設置されるアンテナの垂直パタンである。セル半径が小さいセルにおいて、垂直ビーム半値角が小さいアンテナが用いられると、セル端付近には必要以上のアンテナ利得が確保される一方で、基地局近傍ではアンテナ利得の低下による通信品質の劣化が生じる。一方、セル半径が大きいセルにおいて、垂直ビーム半値角が大きいアンテナが用いられると、セル端付近において必要なアンテナ利得が確保できなくなる。また、チルト角が小さいアンテナが用いられると、他セルへ電波が放射されたり、他セルに対応する基地局からの電波の到来が増加し、干渉による通信品質の劣化によりシステム容量が減少する。一方、チルト角の大きいアンテナが用いられると、ビーム方向が垂直方向に近づくため、セル端への電波の放射が減少し、当該セル端における通信品質が劣化する。
【００１４】
しかし、上述したようにＣＤＭＡは、相互の干渉に強く、あるユーザの信号に対する他ユーザの信号からの干渉が即座に通信品質の劣化をもたらすことはない。このため、必ずしもフルロード状態を仮定して、アンテナ垂直パタンを設定する必要はない。
【００１５】
また、ＣＤＭＡにおいてシステム容量の最大化を図るためには、基地局が放射した電波の到達が当該基地局の受け持つセル内に限定されるように、アンテナ垂直パタンが設定されることが望ましい。しかし、セル境界において、アンテナ利得を急激に変化させることは現実的でない。このため、実際には、アンテナ垂直パタンは、セルの中心から境界に向けて徐々にアンテナ利得が減少するように設定される。このため、セル境界付近ではアンテナ利得が低下し、場所的劣化率（セル内において基地局との通信ができない場所の確率）が増加する。
【００１６】
一方、ＣＤＭＡにおいて場所的劣化率の最小化を量るためには、基地局が放射した電波が当該基地局の受け持つセルのセル端においても到達可能なように、アンテナ垂直パタンが設定されることが望ましい。しかし、上述の通り、セル境界において、アンテナ利得を急激に変化させることは現実的でない。このため、実際には、アンテナ垂直パタンは、基地局が放射した電波が当該基地局の受け持つセルのセル端を超えて、他のセルにも到達するような設定が行われる。従って、複数の基地局からの電波が到達する領域が存在することになり、当該領域では被干渉及び与干渉が増加してシステム容量が減少する。
【非特許文献１】林、森他著「２００３  信学総大  Ｂ−５−３５  「セルラ移動通信における基地局アンテナ垂直半値角とチルト角の最適化」」、２００３年３月
【非特許文献２】藤井著「信学技報  ＲＣＳ２９２−１３１  「移動通信におけるアンテナビームチィルティングの最適化」」、１９９３年１月
【非特許文献３】奥村、進士著「移動通信の基礎」電子情報通信学会、１９８６年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
以上のことから、移動通信システムにおける通信品質とシステム容量の制御を適切に行うことが可能なアンテナの垂直パタン、特に、無線アクセス方式にＣＤＭＡが採用される移動通信システムにおける適切なアンテナの垂直パタンが要求されている。
【００１８】
本発明は、上述した問題を解決するものであり、適切なアンテナ垂直パタンの制御が可能な基地局及び通信制御方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上述した課題を解決するために、本発明は請求項１に記載されるように、移動通信システムにて、移動局との通信を行う基地局において、垂直に配置された複数のアンテナと、サービスエリアの状態、及び、外部からの指示の少なくとも何れかに基づいて、前記複数のアンテナのうち、前記移動局へ信号を送信し、該移動局からの信号を受信すべきアンテナを選択するアンテナ選択手段とを備える。
【００２０】
また、本発明は請求項２に記載されるように、請求項１に記載の基地局において、前記アンテナ選択手段は、前記サービスエリア内のトラフィック量、自局における総送信電力、及び、自局における総受信電力の少なくとも何れかに基づいて、前記サービスエリアの状態を認識する。
【００２１】
また、本発明は請求項３に記載されるように、請求項１又は２に記載の基地局において、前記アンテナ選択手段は、他の基地局が送信する信号の観測結果に基づいて、前記他の基地局に対応するサービスエリアの状態を認識する。
【００２２】
また、本発明は請求項４に記載されるように、請求項１乃至３の何れかに記載の基地局において、前記アンテナ選択手段は、他の基地局から通知される該他の基地局に対応するサービスエリアの状態を取得する。
【００２３】
また、本発明は請求項５に記載されるように、請求項４に記載の基地局において、前記アンテナ選択手段は、他の基地局に対し、自局に対応するサービスエリアの状態を通知する。
【００２４】
また、本発明は請求項６に記載されるように、請求項１乃至５の何れかに記載の基地局において、前記アンテナ選択手段は、前記アンテナに対する信号の供給を制御する信号供給制御手段を備える。
【００２５】
また、本発明は請求項７に記載されるように、請求項６に記載の基地局において、前記信号供給制御手段は、信号の供給及び遮断と、信号の位相とを制御する。
【００２６】
また、本発明は請求項８に記載されるように、基地局における通信制御方法において、サービスエリアの状態、及び、外部からの指示の少なくとも何れかに基づいて、垂直に配置された複数のアンテナのうち、移動局へ信号を送信し、該移動局からの信号を受信すべきアンテナを選択する。
【００２７】
本発明では、基地局は、サービスエリアの状態、及び、外部からの指示の少なくとも何れかに基づいて、垂直に配置された複数のアンテナのうち、移動局との間で、信号を送受信すべきアンテナを選択する。このように、信号を送受信すべきアンテナが選択されることにより、アンテナ垂直パタンを制御することができ、通信品質及びシステム容量の制御を適切に行うことが可能となる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、適切なアンテナ垂直パタンの制御が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、図面を参照しながら本発明の実施するための最良の形態を説明する。
【００３０】
図１は、基地局とセルとの対応関係を示す図である。同図に示すように、基地局１００の周囲には、当該基地局１００が受け持つセル２００が形成されている。基地局１００は、セル２００内に向けて、所定のビーム方向３００の電波を放射する。これにより、セル２００内に存在する移動局（図示せず）は、基地局１００からの信号を受信することができる。
【００３１】
図２は、基地局１００の第１の構成例を示す図である。同図に示す基地局１００−１は、送受信機１１０と、給電分配回路１２０と、放射素子１３０−１乃至１３０−６（以下、これら放射素子１３０−１乃至１３０−６をまとめて、適宜「放射素子１３０」と称する）とを備える。
【００３２】
放射素子１３０−１乃至１３０−６は、垂直方向にアレイ化され、ビームチルトアンテナを構成する。給電分配回路１２０は、入力端が送受信機１１０に接続され、６つの出力端のそれぞれが放射素子１３０−１乃至１３０−６に接続されており、これら各放射素子１３０に対する信号の給電を制御する。具体的には、給電分配回路１２０は、各放射素子１３０のうち、信号を送信すべき放射素子１３０を、基地局１００−１が属する移動通信システムのサービスエリア内のトラフィック量に応じて適宜選択し、その選択した放射素子１３０に対して、送受信機１１０からの信号を、等しい電力で供給する。これにより、ビームチルトアンテナから放射される電波の広がりを示す垂直ビーム半値角が可変となる。また、給電分配回路１２０は、選択した放射素子１３０へ供給する信号の位相を、基地局１００−１が属する移動通信システムのサービスエリア内のトラフィック量に応じて適宜制御する。これにより、ビームチルトアンテナにおける、水平方向に対するビーム方向３００の下げ角を示すチルト角が可変となる。
【００３３】
図３は、放射素子数と受信レベルとの関係を示す図である。この図３は、放射素子数が１４の場合と２８の場合とにおいて、これらの放射素子によって放射された電波の垂直方向の広がりについてのシミュレーション結果が示されている。この図３から明らかなように、放射素子数が多い場合には、放射素子によって放射された電波の垂直方向の広がりが小さい、即ち、垂直ビーム半値角が小さくなる。一方、放射素子数が少ない場合には、放射素子によって放射された電波の垂直方向の広がりが大きい、即ち、垂直ビーム半値角が大きくなる。
【００３４】
このことを基地局１００−１に当てはめると、以下のようになる。即ち、図４に示すように、給電分配回路１２０は、全ての放射素子１３０−１乃至１３０−６に対して信号を供給する。この場合には、垂直ビーム半値角３１０は小さくなる。一方、図５に示すように、給電分配回路１２０は、信号を送信すべき放射素子１３０として放射素子１３０−１、１３０−３及び１３０−５を選択し、これら放射素子１３０−１、１３０−３及び１３０−５に対して信号を供給する。この場合には、垂直ビーム半値角３１０は大きくなる。
【００３５】
このように、給電分配回路１２０が信号を送信すべき放射素子１３０を選択し、その選択した放射素子１３０に対して信号を供給することにより、放射素子１３０の数が物理的に減少したのと同様の効果が得られ、垂直ビーム半値角３１０を可変にすることが可能となる。
【００３６】
また、放射素子１３０の間隔をｄ、隣接する放射素子１３０間における移相量の差をψ、放射される電波の波長をλとすると、チルト角θは、
【００３７】
【数１】
2005109690.tif 000003
で表される。このことを基地局１００−１に当てはめると、以下のようになる。即ち、図６に示すように、給電分配回路１２０は、放射素子１３０−１乃至１３０−６に対して、移相量１３２−１乃至１３２−６をつけて信号を供給する。この際、下部の放射素子１３０に対して供給される信号ほど、移相量１３２が大きくなるように設定される。これにより、ビームチルトアンテナから放射される電波のビーム方向３００は下方を向き、波面３２０は垂直方向に対して傾く。一方、図７では、同様に、給電分配回路１２０は、放射素子１３０−１乃至１３０−６に対して、移相量１３２−１乃至１３２−６を設定し、且つ、下部の放射素子１３０に対して供給される信号ほど、移相量１３２が大きくなるように、信号を供給する。但し、給電分配回路１２０は、隣接する放射素子１３０間における移相量の差が、図６の場合よりも大きくなるようにする。これにより、ビームチルトアンテナから放射される電波のビーム方向３００は、図６の場合よりも更に下方を向き、波面３２０は、図６の場合よりも垂直方向に対して更に傾く。即ち、チルト角は図６の場合よりも大きくなる。
【００３８】
従来は、基地局にアンテナが設置される際に、位相が半固定的に設定されてしまうが、本実施形態では、給電分配回路１２０が放射素子１３０に対して、下部の放射素子１３０に対して供給される信号ほど、移相量１３２が大きくなるように位相を制御して信号を供給することにより、チルト角を可変にすることが可能となる。
【００３９】
図８乃至図１１は、給電分配回路１２０によって垂直ビーム半値角及びチルト角が制御される場合における、セルとセクタ領域（電波の到達領域）の対応関係を示す図である。図８は基地局１００−１が属する移動通信システムのサービスエリア内のトラフィック量がフルロード状態の場合、図９はトラフィック量が大の場合、図１０はトラフィック量が中の場合、図１１はトラフィック量が小の場合を示す。
【００４０】
トラフィック量がフルロード状態の場合には、システム容量をできるだけ確保する必要がある。このため、給電分配回路１２０は、選択する放射素子１３０の数を少なくするとともに、隣接する放射素子１３０間における移相量の差が設定可能な最大値になるように制御を行う。これにより、ビームチルトアンテナにおける垂直ビーム半値角及びチルト角が設定可能な最大の値になることが可能となり、図８に示すように、セクタ領域２１０−１乃至２１０−３は、セル領域２００内に限定され、他の基地局からの電波による干渉（被干渉）及び他の基地局からの電波に与える干渉（与干渉）が減少する。この場合、セル端付近には十分なアンテナ利得を得ることができない領域が存在し、通信品質が劣化するが、システム容量を確保することが可能となる。
【００４１】
そして、トラフィック量が小さくなるにつれて、給電分配回路１２０は、選択する放射素子１３０の数を徐々に増やすとともに、隣接する放射素子１３０間における移相量の差を徐々に減らす。これにより、ビームチルトアンテナにおける垂直ビーム半値角及びチルト角が徐々に小さくなり、図９乃至図１１に示すように、セクタ領域２１０−１乃至２１０−３は、徐々に広がってセル領域２００を超える。特に、トラフィック量が小の場合には、セクタ領域２１０−１乃至２１０−３がセル領域２００を大きく超えて形成されることにより、他の基地局に対応するセクタ領域と重複する。このため、不感地帯が減少するサイトダイバーシチ効果が得られ、場所的劣化率の改善が可能となる。また、基地局１００−１が属する移動通信システムにおける無線アクセス方式にＣＤＭＡが採用される場合には、移動局が複数の基地局と同時に通信を行うダイバーシチハンドオーバが実現可能となり、通信品質の向上を図ることができる。
【００４２】
図１２は、基地局１００の第２の構成例を示す図である。同図に示す基地局１００−２は、送受信機１１０と、給電分配回路１２０−１乃至１２０−３と、放射素子１３０−１乃至１３０−６と、接続切替器５４０−１乃至５４０−６と、接続切替器５５０とを備える。なお、基地局１００−１において、図２に示す基地局１００−１と同一の構成については、同一の符号が用いられている。この基地局１００−２においては、給電分配回路１２０−１乃至１２０−３の何れかが選択されることにより、放射素子１３０の数が制御される。
【００４３】
給電分配回路１２０−１は、入力端が接続切替器５５０を介して送受信機１１０に接続可能となっており、６つの出力端のそれぞれが接続切替器５４０−１乃至５４０−６を介して放射素子１３０−１乃至１３０−６に接続可能となっている。給電分配回路１２０−２は、入力端が接続切替器５５０を介して送受信機１１０に接続可能となっており、３つの出力端のそれぞれが接続切替器５４０−１、５４０−３及び５４０−５を介して放射素子１３０−１、１３０−３及び１３０−５に接続可能となっている。給電分配回路１２０−３は、入力端が接続切替器５５０を介して送受信機１１０に接続可能となっており、１つの出力端が接続切替器５４０−３を介して放射素子１３０−３に接続可能となっている。
【００４４】
これら給電分配回路１２０−１乃至１２０−３は、各放射素子１３０に対する信号の給電を制御する。具体的には、給電分配回路１２０−１は、接続切替器５５０によって送受信機１１０と接続され、接続切替器５４０−１乃至５４０−６によって放射素子１３０−１乃至１３０−６と接続されると、これら放射素子１３０−１乃至１３０−６に対して、送受信機１１０からの信号を等しい電力で供給する。給電分配回路１２０−２は、接続切替器５５０によって送受信機１１０と接続され、接続切替器５４０−１、５４０−３及び５４０−５によって放射素子１３０−１、１３０−３及び１３０−５と接続されると、これら放射素子１３０−１、１３０−３及び１３０−５に対して、送受信機１１０からの信号を等しい電力で供給する。給電分配回路１２０−３は、接続切替器５５０によって送受信機１１０と接続され、接続切替器５４０−３によって放射素子１３０−３と接続されると、この放射素子１３０−３に対して、送受信機１１０からの信号を等しい電力で供給する。
【００４５】
例えば、基地局１００−２が属する移動通信システムのサービスエリア内のトラフィック量が小の場合には、給電分配回路１２０−１が選択され、６つの放射素子１３０−１乃至１３０−６から電波が放射される。また、トラフィック量が中の場合には、給電分配回路１２０−２が選択され、３つの放射素子１３０−１、１３０−３及び１３０−５から電波が放射される。更に、トラフィック量が大の場合には、給電分配回路１２０−３が選択され、１つの放射素子１３０−３から電波が放射される。即ち、電波を放射する放射素子１３０の数とビームチルトアンテナ内における位置とが変化する。このため、放射素子１３０−１乃至１３０−６によって構成されるビームチルトアンテナにおける垂直ビーム半値角が可変となる。
【００４６】
給電分配回路１２０−１乃至１３０−３に接続可能な放射素子１３０は、放射素子１３０の地上高やフルロード時に想定されるセル半径、及び、低トラフィック時におけるセクタ領域（電波の到達領域）の重複時におけるセル半径等によって最適になるように選択される。
【００４７】
なお、給電分配回路１２０−１乃至１２０−３は、図２に示す基地局１００−１内における給電分配回路１２０と同様、放射素子１３０へ供給する信号の位相を適宜制御しており、これにより、ビームチルトアンテナにおけるチルト角が可変となる。
【００４８】
図１３は、基地局１００の第３の構成例を示す図である。同図に示す基地局１００−３は、送受信機１１０と、放射素子１３０−１乃至１３０−６と、給電分配回路６２０と、接続制御器６４０と、位相制御器６５０とを備える。これらのうち、給電分配回路６２０は、接続器６２２−１乃至６２２−６（以下、これら接続器６２２−１乃至６２２−６をまとめて、適宜「接続器６２２」と称する）と、移相器６２４−１乃至６２４−６（以下、これら移相器６２４−１乃至６２４−６をまとめて、適宜「移相器６２４」と称する）とを備える。なお、基地局１００−３において、図２に示す基地局１００−１と同一の構成については、同一の符号が用いられている。
【００４９】
接続制御器６４０は、基地局１００−３が属する移動通信システムのサービスエリア内のトラフィック量に応じて、給電分配回路６２０内の各接続器６２２のオン、オフを制御する。接続器６２２−１乃至６２２−６は、入力端が送受信機１１０に接続され、出力端が対応する移相器６２４−１乃至６２４−６に接続されている。これら接続器６２２−１乃至６２２−６は、接続制御器６４０の制御によってオン状態になると、送受信機１１０からの信号を対応する移相器６２４−１乃至６２４−６へ出力する。
【００５０】
位相制御器６５０は、基地局１００−３が属する移動通信システムのサービスエリア内のトラフィック量に応じて、給電分配回路６２０内の各移相器６２４における移相量を制御する。移相器６２４−１乃至６２４−６は、入力端が対応する接続器６２２−１乃至６２２−６に接続され、出力端が対応する放射素子１３０−１乃至１３０−６に接続されている。これら移相器６２４−１乃至６２４−６は、位相制御器６５０によって制御された移相量に応じて、放射素子１３０へ供給する信号の位相を制御する。
【００５１】
このように、接続制御器６４０が給電分配回路６２０内の接続器６２２のオン、オフを制御することにより、各放射素子１３０のうち、信号を送信すべき放射素子１３０が選択され、ビームチルトアンテナにおける垂直ビーム半値角が可変となる。また、位相制御器６５０が給電分配回路６２０内の移相器６２４−１乃至６２４−６に対応する移相量を制御することにより、放射素子１３０へ供給される信号の位相が制御され、ビームチルトアンテナにおけるチルト角が可変となる。
【００５２】
図１４は、基地局１００の第４の構成例を示す図である。同図に示す基地局１００−４は、図１３に示す基地局１００−３と比較すると、送受信機１１０と、接続制御器６４０及び位相制御器６５０とが直接に接続されている。
【００５３】
接続制御器６４０及び位相制御器６５０は、送受信機１１０における総送信電力及び総受信電力を常時観測している。総送信電力及び総受信電力は、基地局１００−４が属する移動通信システムのサービスエリア内のトラフィック量と比例する。このため、接続制御器６４０は、観測した総送信電力及び総受信電力の何れか一方、又は、双方に応じて、給電分配回路６２０内の各接続器６２２のオン、オフを制御する。同様に、位相制御器６５０は、観測した総送信電力及び総受信電力の何れか一方、又は、双方に応じて、給電分配回路６２０内の各移相器６２４における移相量を制御する。
【００５４】
図１５は、総送信電力又は総受信電力の時間経過を示す図である。同図において、総送信電力又は総受信電力が第３の閾値以下である場合（（１）及び（７）の時間帯）には、接続制御器６４０及び位相制御器６５０は、基地局１００−４が属する移動通信システムのサービスエリア内のトラフィック量が小であると判断して、制御を行う。総送信電力又は総受信電力が第３の閾値から第２の閾値の間である場合（（２）及び（６）の時間帯）には、接続制御器６４０及び位相制御器６５０は、トラフィック量が中であると判断して、制御を行う。また、総送信電力又は総受信電力が第２の閾値から第１の閾値の間である場合（（３）及び（５）の時間帯）には、接続制御器６４０及び位相制御器６５０は、トラフィック量が大であると判断して、制御を行う。更に、総送信電力又は総受信電力が第１の閾値以上である場合（（４）の時間帯）には、接続制御器６４０及び位相制御器６５０は、トラフィック量がフルロードであると判断して、制御を行う。
【００５５】
図１６は、基地局１００の第５の構成例を示す図である。同図に示す基地局１００−５は、図１４に示す基地局１００−３と比較すると、新たに、他基地局監視装置６６０を備える。この他基地局監視装置６６０は、接続制御器６４０及び位相制御器６５０に接続されている。また、接続制御器６４０及び位相制御器６５０は、外部の無線回線制御装置７２０に接続されている。この無線回線制御装置７２０は、移動通信ネットワーク７３０に接続されている。更に、この移動通信ネットワーク７３０には、保守指令台７４０及び固定通信ネットワーク７５０が接続されている。
【００５６】
他基地局監視装置６６０は、他基地局１００−６が送信する信号を監視し、この監視結果を接続制御器６４０及び位相制御器６５０へ通知する。
【００５７】
接続制御器６４０及び位相制御器６５０は、送受信機１１０における総送信電力及び総受信電力を常時観測している。総送信電力及び総受信電力は、基地局１００−４が属する移動通信システムのサービスエリア内のトラフィック量と比例する。このため、接続制御器６４０は、観測した総送信電力及び総受信電力の何れか一方、又は、双方に応じて、給電分配回路６２０内の各接続器６２２のオン、オフを制御する。同様に、位相制御器６５０は、観測した総送信電力及び総受信電力の何れか一方、又は、双方に応じて、給電分配回路６２０内の各移相器６２４における移相量を制御する。
【００５８】
また、接続制御器６４０及び位相制御器６５０は、他基地局監視装置６６０における他基地局１００−６が送信する信号の監視結果に基づいて、制御を行う。具体的には、接続制御器６４０及び位相制御器６５０は、監視結果が、他基地局１００−６が送信する信号のレベルの急激な低下を示す場合には、当該他基地局１００−６が障害等により停波したと判断する。そして、接続制御器６４０は、他基地局１００−６が受け持つセルにおける通信を確保するために、給電分配回路６２０内の接続器６２２の多くをオン状態にする。これにより、信号を送信する放射素子１３０が増加し、ビームチルトアンテナにおける垂直ビーム半値角が小さくなり、放射素子１３０から放射される電波の到達距離が増加する。一方、位相制御器６５０は、他基地局１００−６が受け持つセルにおける通信を確保するために、が給電分配回路６２０内の移相器６２４間の移相量の差を小さくする。これにより、ビームチルトアンテナにおけるチルト角が小さくなり、放射素子１３０から放射される電波の到達距離が増加する。
【００５９】
なお、接続制御器６４０及び位相制御器６５０は、移動通信ネットワーク７３０及び無線回線制御装置７２０を介して、管理者の保守指令台７４０の操作による指示を受け、この指示に応じた制御を行うこともできる。
【００６０】
更には、接続制御器６４０及び位相制御器６５０は、無線回線制御装置７２０及び移動通信ネットワーク７３０を介して他の基地局との間で、自局が属する移動通信システムのサービスエリア内のトラフィック量等、サービスエリアの状態に関する情報を交換し合い、当該他の基地局における制御と協調した制御を行うようにすることもできる。
【００６１】
図１７及び図１８は、基地局１００−５における制御の一例を示す図である。基地局１００−５は、他の基地局１００−６、１００−７が送信する信号を監視したり、他の基地局１００−６、１００−７との間でネットワークの状態に関する情報を交換する。あるいは、基地局１００−５は、管理者の指示を受ける。そして、基地局１００−５は、これらの監視や情報交換、管理者の指示により、基地局１００−６に対応するセクタ領域２１０−６における停波を認識すると、自局に対応するセクタ領域２１０−５を広げるための制御を行う。基地局１００−７も同様に、自局に対応するセクタ領域２１０−７を広げるための制御を行う。これにより、図１８に示すように、セクタ領域２１０−６がセクタ領域２１０−５及び２１０−７によってカバーされる。
【００６２】
なお、上述した実施形態では、基地局が移動局へ電波を放射する場合について説明したが、基地局が移動局からの電波を集束する場合においても、基地局が移動局へ電波を放射する場合と同一の垂直ビーム半値角及びチルト角を用いればよい。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】基地局とセルとの対応関係を示す図である。
【図２】基地局の第１の構成例を示す図である。
【図３】放射素子数と受信レベルとの関係を示す図である。
【図４】給電分配回路の動作の第１の例を示す図である。
【図５】給電分配回路の動作の第２の例を示す図である。
【図６】給電分配回路の動作の第３の例を示す図である。
【図７】給電分配回路の動作の第４の例を示す図である。
【図８】セルとセクタ領域の第１の対応関係を示す図である。
【図９】セルとセクタ領域の第２の対応関係を示す図である。
【図１０】セルとセクタ領域の第３の対応関係を示す図である。
【図１１】セルとセクタ領域の第４の対応関係を示す図である。
【図１２】基地局の第２の構成例を示す図である。
【図１３】基地局の第３の構成例を示す図である。
【図１４】基地局の第４の構成例を示す図である。
【図１５】総送信電力又は総受信電力の時間経過を示す図である。
【図１６】基地局の第５の構成例を示す図である。
【図１７】基地局における制御の第１の例を示す図である。
【図１８】基地局における制御の第２の例を示す図である。
【符号の説明】
【００６４】
１００、１００−１、１００−２、１００−３、１００−４、１００−５  基地局
１００−６、１００−７  他基地局
１１０  送受信機
１２０、１２０−１、１２０−２、１２０−３、６２０  給電分配回路
１３０−１、１３０−２、１３０−３、１３０−４、１３０−５、１３０−６  放射素子
２００、２００−５、２００−６、２００−７  セル
２１０−１、２１０−２、２１０−３、２１０−５、２１０−６、２１０−７  セクタ領域
５４０−１、５４０−２、５４０−３、５４０−４、５４０−５、５４０−６、５５０  接続切替器
６２２−１、６２２−２、６２２−３、６２２−４、６２２−５、６２２−６  接続器
６２４−１、６２４−２、６２４−３、６２４−４、６２４−５、６２４−６  移相器
６４０  接続制御器
６５０  位相制御器
６６０  他基地局監視装置
７２０  無線回線制御装置
７３０  移動通信ネットワーク
７４０  保守指令台
７５０  固定通信ネットワーク
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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