(57)【要約】【課題】アンテナ構成の自由度を高めることができるアンテナシステムを提供する。【解決手段】  アンテナシステム４は、当該アンテナシステム４が接続される装置であるベースバンドユニット２との間でベースバンド信号が入出力される入力ポート２５及び出力ポート３１と、複数のアンテナ素子５が接続され、ベースバンド信号が入出力される出力ポート２６及び入力ポート３０と、入力ポート２５と出力ポート２６とを接続し、入力ポート２５から与えられた信号を分配して出力ポート２６に出力させるとともに、出力ポート３１と入力ポート３０とを接続し、入力ポート３０に与えられた信号を合成して出力ポート３１に出力させる処理部１２とを備えている。  処理部１２は、入力ポート２５と、出力ポート２６との間の入出力の対応関係を変更可能に設定する。また、処理部１２は、出力ポート３１と、入力ポート３０との間の入出力の対応関係を変更可能に設定する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のアンテナ素子を備え、前記複数のアンテナ素子ごとに無線通信に関する送受信制御が可能なアンテナシステムであって、
当該アンテナシステムが接続される装置との間で無線通信のための送受信信号が入出力される複数の第１信号ポートと、
前記複数のアンテナ素子が接続され、前記送受信信号が入出力される複数の第２信号ポートと、
前記複数の第１信号ポート及び前記複数の第２信号ポートの内のいずれか一方から与えられた前記送受信信号を分配又は合成して他方から出力させる処理部と、を備え、
前記処理部は、前記複数の第１信号ポートと、前記複数の第２信号ポートとの間の入出力の対応関係を変更可能に設定する
アンテナシステム。
【請求項２】
前記処理部は、前記複数の第１信号ポート及び前記複数の第２信号ポートの内のいずれか一方から与えられた信号の電力と、他方から出力させる信号の電力とが同じになるように正規化する請求項１に記載のアンテナシステム。
【請求項３】
前記処理部は、前記複数の第１信号ポートから与えられた前記送受信信号を前記複数の第２信号ポートに対して出力する場合と、前記複数の第２信号ポートから与えられた前記送受信信号を前記複数の第１信号ポートに対して出力する場合とで、前記対応関係が互いに異なるように設定する請求項１又は２に記載のアンテナシステム。
【請求項４】
前記処理部は、前記複数の前記アンテナ素子における通信状況に応じて前記対応関係を変更する請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のアンテナシステム。
【請求項５】
前記処理部は、前記対応関係を示す設定情報を有し、この設定情報に基づいて前記複数の第１信号ポートと、前記複数の第２信号ポートとの間の対応関係を設定する請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のアンテナシステム。
【請求項６】
複数のアンテナ素子を備え、前記複数のアンテナ素子ごとに無線通信に関する送受信制御が可能なアンテナシステムの制御を行う制御装置であって、
前記アンテナシステムが有する、当該アンテナシステムが接続される装置との間で無線通信のための送受信信号が入出力される複数の第１信号ポート、及び、前記複数のアンテナ素子が接続され、前記送受信信号が入出力される複数の第２信号ポートの内のいずれか一方から与えられた前記送受信信号を分配又は合成して他方から出力させる処理を実行するものであり、
前記処理において、前記複数の第１信号ポートと、前記複数の第２信号ポートとの間の入出力の対応関係を変更可能に設定する
制御装置。
【請求項７】
複数のアンテナ素子を備え、前記複数のアンテナ素子ごとに無線通信に関する送受信制御が可能なアンテナシステムを有する通信装置であって、
前記アンテナシステムは、
当該アンテナシステムが接続される装置との間で無線通信のための送受信信号が入出力される複数の第１信号ポートと、
前記複数のアンテナ素子が接続され、前記送受信信号が入出力される複数の第２信号ポートと、
前記複数の第１信号ポート及び前記複数の第２信号ポートの内のいずれか一方から与えられた前記送受信信号を分配又は合成して他方から出力させる処理部と、を備え、
前記処理部は、前記複数の第１信号ポートと、前記複数の第２信号ポートとの間の入出力の対応関係を変更可能に設定する
通信装置。
【請求項８】
複数のアンテナ素子ごとに無線通信に関する送受信制御が可能なアンテナシステムの制御をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムであって、
コンピュータに、
前記アンテナシステムが接続される装置との間で無線通信によって送受信される信号が入出力される複数の第１信号ポート、及び、前記複数のアンテナ素子が接続され、無線通信によって送受信される信号が入出力される複数の第２信号ポートの内のいずれか一方から与えられた前記送受信信号を分配又は合成して他方から出力させる処理を実行させるコンピュータプログラムであり、
前記処理は、前記複数の第１信号ポートと、前記複数の第２信号ポートとの間の入出力の対応関係を変更可能に設定する
コンピュータプログラム。
【請求項９】
前記複数のアンテナ素子は、複数列に配置されており、
前記処理部は、前記複数列の内の第１の列に含まれる複数の第１アンテナ素子を用いて無線通信を行う第１モードと、前記第１アンテナ素子と前記複数列の内の第２の列に含まれる第２アンテナ素子とを用いて無線通信を行う第２モードと、を切り替え可能であり、
前記第２モードにおいて無線通信に用いられるアンテナ素子の内の互いに隣り合うアンテナ素子同士の間隔の最大値が、前記第１モードにおいて無線通信に用いられるアンテナ素子の内の互いに隣り合うアンテナ素子同士の間隔の最大値よりも大きい請求項１に記載のアンテナシステム。
【請求項１０】
前記複数のアンテナ素子は、複数列に配置されており、
前記処理部は、前記複数列の内の第１の列に含まれる複数の第１アンテナ素子を用いて無線通信を行う第１モードと、前記第１アンテナ素子と前記複数列の内の第２の列に含まれる第２アンテナ素子とを用いて無線通信を行う第２モードと、を切り替え可能であり、
前記第２モードは、前記複数の第１アンテナ素子の内の複数の一部の第１アンテナ素子と、前記複数の一部の第１アンテナ素子以外の他の第１アンテナ素子の数と少なくとも同じ数の前記第２アンテナ素子と、を用いて無線通信を行い、
前記複数の一部の第１アンテナ素子の内、互いに隣り合う一部の第１アンテナ素子同士の間には、前記他の第１アンテナ素子が少なくとも一つ配置されている請求項１に記載のアンテナシステム。
【請求項１１】
前記第２モードで用いる前記第２アンテナ素子の列方向の位置が、前記他の第１アンテナ素子の列方向の位置に対応している請求項１０に記載のアンテナシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信システムの基地局装置等に用いられるアンテナシステム、制御装置、通信装置、及びコンピュータプログラムに関するものである。
【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、各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】
アクティブアンテナシステムは、当該アクティブアンテナシステムが接続される機器との間で無線通信のための送受信信号が入出力される信号ポートを備えているが、従来のアクティブアンテナシステムでは、この信号ポートと、複数のアンテナ素子との間の接続関係が固定されているため、複数のアンテナ素子を利用してアンテナ構成を変更しようとしても、その自由度が低く、優れた制御性を十分に生かすことができなかった。
【０００５】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、アンテナ構成の自由度を高めることができるアンテナシステム、制御装置、通信装置、及びコンピュータプログラ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】
【０００６】
一実施形態であるアンテナシステムは、複数のアンテナ素子を備え、前記複数のアンテナ素子ごとに無線通信に関する送受信制御が可能なアンテナシステムであって、
当該アンテナシステムが接続される装置との間で無線通信のための送受信信号が入出力される複数の第１信号ポートと、前記複数のアンテナ素子が接続され、前記送受信信号が入出力される複数の第２信号ポートと、前記複数の第１信号ポート及び前記複数の第２信号ポートの内のいずれか一方から与えられた前記送受信信号を分配又は合成して他方から出力させる処理部と、を備え、前記処理部は、前記複数の第１信号ポートと、前記複数の第２信号ポートとの間の入出力の対応関係を変更可能に設定する。
【０００７】
また、一実施形態である制御装置は、複数のアンテナ素子を備え、前記複数のアンテナ素子ごとに無線通信に関する送受信制御が可能なアンテナシステムの制御を行う制御装置であって、前記アンテナシステムが有する、当該アンテナシステムが接続される装置との間で無線通信のための送受信信号が入出力される複数の第１信号ポート、及び、前記複数のアンテナ素子が接続され、前記送受信信号が入出力される複数の第２信号ポートの内のいずれか一方から与えられた前記送受信信号を分配又は合成して他方から出力させる処理を実行するものであり、前記処理において、前記複数の第１信号ポートと、前記複数の第２信号ポートとの間の入出力の対応関係を変更可能に設定する。
【０００８】
また、一実施形態である通信装置は、複数のアンテナ素子を備え、前記複数のアンテナ素子ごとに無線通信に関する送受信制御が可能なアンテナシステムを有する通信装置であって、前記アンテナシステムは、当該アンテナシステムが接続される装置との間で無線通信のための送受信信号が入出力される複数の第１信号ポートと、前記複数のアンテナ素子が接続され、前記送受信信号が入出力される複数の第２信号ポートと、前記複数の第１信号ポート及び前記複数の第２信号ポートの内のいずれか一方から与えられた前記送受信信号を分配又は合成して他方から出力させる処理部と、を備え、前記処理部は、前記複数の第１信号ポートと、前記複数の第２信号ポートとの間の入出力の対応関係を変更可能に設定する。
【０００９】
一実施形態であるコンピュータプログラムは、複数のアンテナ素子ごとに無線通信に関する送受信制御が可能なアンテナシステムの制御をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムであって、コンピュータに、前記アンテナシステムが接続される装置との間で無線通信によって送受信される信号が入出力される複数の第１信号ポート、及び、前記複数のアンテナ素子が接続され、無線通信によって送受信される信号が入出力される複数の第２信号ポートの内のいずれか一方から与えられた前記送受信信号を分配又は合成して他方から出力させる処理を実行させるコンピュータプログラムであり、前記処理は、前記複数の第１信号ポートと、前記複数の第２信号ポートとの間の入出力の対応関係を変更可能に設定するコンピュータプログラムである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のアンテナシステム、制御装置、通信装置、及びコンピュータプログラムによれば、アンテナ構成の自由度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】一実施形態に係るアンテナシステムを備えた無線基地局装置の一部を示すブロック図である。
【図２】アンテナシステムの構成を示すブロック図である。
【図３】（ａ）は、処理部の送信処理部の部分を示すブロック図であり、（ｂ）は、処理部の受信処理部の部分を示すブロック図である。
【図４】（ａ）は、設定係数の第１例を示す図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す設定係数を用いた場合のデジタル信号処理部（送信処理部）の入出力を示す図である。
【図５】（ａ）は、設定係数の第２例を示す図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す設定係数を用いた場合の送信処理部の入出力を示す図である。
【図６】（ａ）は、設定係数の第３例を示す図であり、（ｂ）は（ａ）に示す設定係数を用いた場合の送信処理部の入出力を示す図である。
【図７】送信処理部が用いる設定係数の他の態様を示す図である。
【図８】送信処理部が用いる設定係数Ａのさらに他の態様を示す図である。
【図９】他の実施形態に係る処理部１２を示す図である。
【図１０】処理部をアナログ信号処理部に設けた場合のアンテナシステムの構成例を示すブロック図である。
【図１１】処理部をアナログ信号処理部に設けた場合のアンテナシステムの他の構成例を示すブロック図である。
【図１２】第２実施形態に係るアンテナシステムの正面図である。
【図１３】本実施形態の処理部の送信処理部の部分を示すブロック図である。
【図１４】（ａ）は、送信処理部が第１モードに設定されたときのアンテナシステムを示す図、（ｂ）は、送信処理部が第２モードに設定されたときのアンテナシステムを示す図である。
【図１５】（ａ）は、第１モードにおける設定係数の一例を示す図であり、（ｂ）は、図１５（ａ）で示す設定係数を用いた場合のデジタル信号処理部の入出力を示す図である。
【図１６】（ａ）は、第２モードにおける設定係数の一例を示す図、（ｂ）は、図１６（ａ）で示す設定係数を用いた場合のデジタル信号処理部の入出力を示す図である。
【図１７】（ａ）は、第２実施形態の第１変形例に係るアンテナシステムの正面図、（ｂ）は、送信処理部が第２モードに設定されたときのアンテナシステムを示す図である。
【図１８】（ａ）は、第２実施形態の第２変形例に係るアンテナシステムの正面図、（ｂ）は、送信処理部が第２モードに設定されたときのアンテナシステム４を示す図である。
【図１９】第２実施形態の第３変形例に係るアンテナシステムが、第２モードに設定されているときの状態を示す図である。
【図２０】各モードについて伝送路容量を求めた結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
［実施形態の説明］
アクティブアンテナシステムは、複数のアンテナ素子を備えているとともに、各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。
【００１３】
このため、アクティブアンテナシステムでは、送受信される無線信号のチルト角制御が柔軟かつ容易に行うことができる。
さらに、優れた制御性に加えて、複数のアンテナ素子の相対的な位置関係を利用することで、ビームフォーミングやＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｏｕｔｐｕｔ）を実現するためのアンテナ構成とすることも可能である。
【００１４】
その一方、アクティブアンテナシステムは、当該アクティブアンテナシステムが接続される機器との間で無線通信のための送受信信号が入出力される信号ポートを備えているが、従来のアクティブアンテナシステムでは、この信号ポートと、複数のアンテナ素子との間の接続関係が固定されているため、設定された接続関係を変更するのは容易ではなかった。
【００１５】
このため、例えば、各信号ポートそれぞれに対応する各アンテナ素子の相対位置を変更しようとしても、設置時における接続関係の範囲内でしか設定の変更ができず、状況に応じて、ビームフォーミングやＭＩＭＯといったアンテナ構成の自由な変更が制限される場合があり、アクティブアンテナシステムが有する優れた制御性を十分に生かすことができなかった。
【００１６】
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ンテナシステムは、
複数のアンテナ素子を備え、前記複数のアンテナ素子ごとに無線通信に関する送受信制御が可能なアンテナシステムであって、
当該アンテナシステムが接続される装置との間で無線通信のための送受信信号が入出力される複数の第１信号ポートと、
前記複数のアンテナ素子が接続され、前記送受信信号が入出力される複数の第２信号ポートと、
前記複数の第１信号ポート及び前記複数の第２信号ポートの内のいずれか一方から与えられた前記送受信信号を分配又は合成して他方から出力させる処理部と、を備え、
前記処理部は、前記複数の第１信号ポートと、前記複数の第２信号ポートとの間の入出力の対応関係を変更可能に設定する。
【００１７】
上記のように構成されたアンテナシステムによれば、処理部が、複数の第１信号ポートと、複数の第２信号ポートとの間の入出力の対応関係を変更可能に設定するので、第１信号ポートそれぞれに対応する各アンテナ素子の相対位置を変更することができる。これにより、必要に応じて複数のアンテナ素子によって実現されるアンテナ構成を変更することができ、アンテナ構成の自由度を高めることができる。
【００１８】
（２）上記アンテナシステムにおいて、前記処理部は、前記複数の第１信号ポート及び前記複数の第２信号ポートの内のいずれか一方から与えられた信号の電力と、他方から出力させる信号の電力とが同じになるように正規化することが好ましい。
この場合、複数の第１信号ポートと、複数の第２信号ポートとの間の入出力の対応関係を変更することで、複数の第１信号ポートそれぞれから出力される信号の電力、または複数の第２信号ポートそれぞれから出力される信号の電力に変動が生じたとしても、システム全体として出力される電力を一定に維持することができる。
【００１９】
（３）また、上記アンテナシステムにおいて、前記処理部は、前記複数の第１信号ポートから与えられた前記送受信信号を前記複数の第２信号ポートに対して出力する場合と、前記複数の第２信号ポートから与えられた前記送受信信号を前記複数の第１信号ポートに対して出力する場合とで、前記対応関係が互いに異なるように設定することが好ましい。
この場合、本システムが信号を送信する場合と、信号を受信する場合とで第１信号ポートと各アンテナ素子との対応関係を異なるように設定することができ、よりアンテナ構成の自由度を高めることができる。
【００２０】
（４）また、前記処理部は、前記複数の前記アンテナ素子における通信状況に応じて前記対応関係を変更するものであってもよい。
この場合、アンテナ素子における通信状況に応じて適切なアンテナ構成となるように制御することができる。
【００２１】
（５）前記処理部は、前記対応関係を示す設定情報を有し、この設定情報に基づいて前記複数の第１信号ポートと、前記複数の第２信号ポートとの間の対応関係を設定するものであってもよい。
この場合、設定情報を変更することで、複数の第１信号ポートと、複数の第２信号ポートとの間の対応関係の設定を容易に変更することができる。
【００２２】
（６）また、一実施形態である制御装置は、
複数のアンテナ素子を備え、前記複数のアンテナ素子ごとに無線通信に関する送受信制御が可能なアンテナシステムの制御を行う制御装置であって、
前記アンテナシステムが有する、当該アンテナシステムが接続される装置との間で無線通信のための送受信信号が入出力される複数の第１信号ポート、及び、前記複数のアンテナ素子が接続され、前記送受信信号が入出力される複数の第２信号ポートの内のいずれか一方から与えられた前記送受信信号を分配又は合成して他方から出力させる処理を実行するものであり、
前記処理において、前記複数の第１信号ポートと、前記複数の第２信号ポートとの間の入出力の対応関係を変更可能に設定する。
【００２３】
（７）一実施形態である通信装置は、
複数のアンテナ素子を備え、前記複数のアンテナ素子ごとに無線通信に関する送受信制御が可能なアンテナシステムを有する通信装置であって、
前記アンテナシステムは、
当該アンテナシステムが接続される装置との間で無線通信のための送受信信号が入出力される複数の第１信号ポートと、
前記複数のアンテナ素子が接続され、前記送受信信号が入出力される複数の第２信号ポートと、
前記複数の第１信号ポート及び前記複数の第２信号ポートの内のいずれか一方から与えられた前記送受信信号を分配又は合成して他方から出力させる処理部と、を備え、
前記処理部は、前記複数の第１信号ポートと、前記複数の第２信号ポートとの間の入出力の対応関係を変更可能に設定する。
【００２４】
（８）また、一実施形態であるコンピュータプログラムは、複数のアンテナ素子ごとに無線通信に関する送受信制御が可能なアンテナシステムの制御をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムであって、コンピュータに、前記アンテナシステムが接続される装置との間で無線通信によって送受信される信号が入出力される複数の第１信号ポート、及び、前記複数のアンテナ素子が接続され、無線通信によって送受信される信号が入出力される複数の第２信号ポートの内のいずれか一方から与えられた前記送受信信号を分配又は合成して他方から出力させる処理を実行させるコンピュータプログラムであり、前記処理は、前記複数の第１信号ポートと、前記複数の第２信号ポートとの間の入出力の対応関係を変更可能に設定する。
【００２５】
上記構成の制御装置、通信装置、及びコンピュータプログラムによれば、アンテナ構成の自由度を高めることができる。
【００２６】
（９）また、上記（１）のアンテナシステムにおいて、前記複数のアンテナ素子は、複数列に配置されており、
前記処理部は、前記複数列の内の第１の列に含まれる複数の第１アンテナ素子を用いて無線通信を行う第１モードと、前記第１アンテナ素子と前記複数列の内の第２の列に含まれる第２アンテナ素子とを用いて無線通信を行う第２モードと、を切り替え可能であり、
前記第２モードにおいて無線通信に用いられるアンテナ素子の内の互いに隣り合うアンテナ素子同士の間隔の最大値が、前記第１モードにおいて無線通信に用いられるアンテナ素子の内の互いに隣り合うアンテナ素子同士の間隔の最大値よりも大きい。
この場合、第１モードと第２モードとでアンテナ素子同士の相関が異なる設定にすることができる。この結果、アンテナ素子同士の相関が必要なビームフォーミング等に適したアンテナ構成と、相関を抑制することが必要なＭＩＭＯ等に適したアンテナ構成とを切り替え可能にすることができる。
【００２７】
（１０）また、上記（１）のアンテナシステムにおいて、前記複数のアンテナ素子は、複数列に配置されており、
前記処理部は、前記複数列の内の第１の列に含まれる複数の第１アンテナ素子を用いて無線通信を行う第１モードと、前記第１アンテナ素子と前記複数列の内の第２の列に含まれる第２アンテナ素子とを用いて無線通信を行う第２モードと、を切り替え可能であり、
前記第２モードは、前記複数の第１アンテナ素子の内の複数の一部の第１アンテナ素子と、前記複数の一部の第１アンテナ素子以外の他の第１アンテナ素子の数と少なくとも同じ数の前記第２アンテナ素子と、を用いて無線通信を行い、
前記複数の一部の第１アンテナ素子の内、互いに隣り合う一部の第１アンテナ素子同士の間には、前記他の第１アンテナ素子が少なくとも一つ配置されている。
この場合、無線通信を行うアンテナ素子を変更することで、アンテナ素子を１列に配置した構成、及び、アンテナ素子を複列に配置した構成のいずれかに切り替えることができる。これにより、アンテナ素子の配置を大きく変更するのと同様の効果を得ることができ、よりアンテナ構成の自由度を高めることができる。
また、複数の一部の第１アンテナ素子の内、互いに隣り合う一部の第１アンテナ素子同士の間には、他の第１アンテナ素子が少なくとも一つ配置されているので、アンテナ素子を複列に配置した構成とすることで、アンテナ素子同士の間隔を、アンテナ素子を１列に配置した構成よりも大きくすることができ、アンテナ素子同士の相関が必要なビームフォーミング等に適したアンテナ構成と、相関を抑制することが必要なＭＩＭＯ等に適したアンテナ構成とを切り替え可能にすることができる。
【００２８】
（１１）さらに、前記第２モードで用いる前記第２アンテナ素子の列方向の位置が、前記他の第１アンテナ素子の列方向の位置に対応していることが好ましい。
この場合、第２モードにおいて、第１の列の第１アンテナ素子と第２の列の第２アンテナ素子との間隔を、例えば、第２アンテナ素子の列方向の位置を一部の第１アンテナ素子の列方向の位置に対応して配置した場合よりも大きく確保することができる。この結果、第１アンテナ素子と第２アンテナ素子との間の相関を抑制することができ、両アンテナ素子の間で相関を抑制する必要があるアンテナ構成を採用する場合に好適に用いることができる。
なお、第２モードで用いる第２アンテナ素子の列方向の位置が、他の第１アンテナ素子の列方向の位置に対応しているとは、第２モードで用いる第２アンテナ素子の列方向の位置と、他の第１アンテナ素子が第１の列における列方向の順番に基づいて定まる位置とが同じであることを指す。
【００２９】
［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。
〔無線基地局装置について〕
図１は、第１実施形態に係るアンテナシステムを備えた無線基地局装置の一部を示すブロック図である。図中、無線基地局装置１は、他の通信装置との間で無線通信を行う通信装置としての機能を有しており、ベースバンドユニット（ＢＢＵ）２と、ベースバンドユニット２に信号伝送路（光伝送路又は電気伝送路）３を介して接続されたアンテナシステム４とを備えている。
【００３０】
ベースバンドユニット２は、無線通信によって送受信されるデータを含む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おり、送信データを含むデジタルのベースバンド信号（Ｉ／Ｑ信号）を、信号伝送路３を介してアンテナシステム４に与える。
またベースバンドユニット２は、アンテナシステム４から信号伝送路３を介して与えられる、受信データを含んだデジタルのベースバンド信号（Ｉ／Ｑ信号）を取得する。
【００３１】
アンテナシステム４は、無線周波数の信号を送受信するためのアンテナ素子５を複数（図例では１６個）備えており、無線基地局装置１が他の通信装置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。
各アンテナ素子５は、互いに所定の間隔Ｗを有するように配置されている。所定の間隔Ｗは、例えば、０．３λ（λは無線信号の波長）といったように無線基地局装置１が送受信する無線信号のλ／２より小さい間隔に設定されている。これにより、互いに隣接して並ぶアンテナ素子５同士によってビームフォーミングを適切に行うことができる。
【００３２】
アンテナシステム４は、ベースバンドユニット２から与えられるデジタルのベースバンド信号に対して各種信号処理を行うことでアナログの無線周波数の信号に変換し、この無線周波数の信号を複数のアンテナ素子５から無線信号として送信する。
また、アンテナシステム４は、複数のアンテナ素子５が無線信号として受信する無線周波数の信号に対して各種信号処理を行うことでデジタルのベースバンド信号に変換し、変換したベースバンド信号をベースバンドユニット２に与える。
【００３３】
このように、無線基地局装置１は、送信データを含んだベースバンド信号を無線周波数の信号に変換して他の通信装置に送信するとともに、他の通信装置が送信した無線周波数の信号を受信し、他の通信装置からの受信データを含んだベースバンド信号を取得する。
【００３４】
〔アンテナシステムの構成について〕
図２は、アンテナシステム４の構成を示すブロック図である。
アンテナシステム４は、デジタル信号処理部８と、アナログ信号処理部９とを備えている。
ベースバンドユニット２から無線通信のための送信信号としてアンテナシステム４に与えられるベースバンド信号は、デジタル信号処理部８によってデジタル信号処理された後、アナログ信号処理部９に与えられ、アナログの無線周波数の信号に変換されて各アンテナ素子５に与えられる。各アンテナ素子５に与えられたアナログの無線周波数の信号は、各アンテナ素子５から空間に放射され、無線信号として送信される。
【００３５】
一方、各アンテナ素子５が無線信号として受信する無線周波数の信号は、アナログ信号処理部９に与えられてデジタルのベースバンド信号に変換され、無線通信のための受信信号としてデジタル信号処理部８に与えられる。デジタル信号処理部８に与えられたベースバンド信号は、当該デジタル信号処理部８によってデジタル信号処理された後、ベースバンドユニット２に与えられる。
【００３６】
デジタル信号処理部８は、ＣＰＵや、記憶部等を含んでいるコンピュータによって構成されており、記憶部に記憶されたプログラム等を読み出して以下に説明する当該デジタル信号処理部８が有する各機能部を実現するとともに各種処理を実行する機能を有している。
【００３７】
デジタル信号処理部８は、ベースバンドユニット２側、及びアンテナ素子５側のいずれか一方から与えられた信号を分配又は合成して他方から出力させるための処理部１２を備えている。
処理部１２は、ベースバンドユニット２から与えられるベースバンド信号をアナログ信号処理部９に与える送信側の処理を行う送信処理部１０と、アナログ信号処理部９から与えられるベースバンド信号をベースバンドユニット２に与える受信側の処理を行う受信処理部１１とを備えている。
【００３８】
送信処理部１０は、信号伝送路３に含まれている、送信側のベースバンド信号を伝送するための４つの送信信号経路３ａによってベースバンドユニット２に接続されている。
ベースバンドユニット２からのベースバンド信号は、４つの送信信号経路３ａを用いた４系統で送信処理部１０に与えられる。
送信処理部１０は、４つの送信信号経路３ａを通じて与えられる４系統のベースバンド信号を、１６個のアンテナ素子５それぞれに対応するように出力を１６系統に分配してアナログ信号処理部９に与える。
【００３９】
また、受信処理部１１には、１６個のアンテナ素子５それぞれに対応して１６系統で出力されるベースバンド信号がアナログ信号処理部９から与えられる。
受信処理部１１は、信号伝送路３に含まれている、受信側のベースバンド信号を伝送するための４つの受信信号経路３ｂによってベースバンドユニット２に接続されている。
受信処理部１１は、１６個のアンテナ素子５それぞれに対応して与えられる１６系統のベースバンド信号を、４つの受信信号経路３ｂそれぞれに対応するように４系統に合成してベースバンドユニット２に与える。
【００４０】
アナログ信号処理部９は、送信処理部１０から与えられるデジタルのベースバンド信号をアナログ信号に変換し、無線波として送信するために必要なアナログ信号処理を行い、アナログ信号処理によって得られる無線周波数の信号をアンテナ素子５に与える機能を有している。
アナログ信号処理部９は、送信処理部１０から与えられるデジタルのベースバンド信号をアナログに変換するＤ／Ａ変換器（デジタル／アナログ変換器）１４を備えている。
また、アナログ信号処理部９は、Ｄ／Ａ変換器１４からアンテナ素子５までの間に、変調器１５と、第１周波数変換器１６と、電力増幅器１７と、サーキュレータ１８とを備えている。
【００４１】
変調器１５は、Ｄ／Ａ変換器１４から与えられるＩ／Ｑ信号であるベースバンド信号を直交変調する機能を有している。第１周波数変換器１６は、変調器１５により変調された変調信号を無線周波数にアップコンバートする機能を有している。電力増幅器１７は、第１周波数変換器１６によって無線周波数とされた信号の電力を増幅してアンテナ素子５に与える。サーキュレータ１８は、アンテナ素子５において送受信される無線周波数の信号を送信側と受信側とに分離する機能を有している。
【００４２】
Ｄ／Ａ変換器１４、変調器１５、第１周波数変換器１６、電力増幅器１７、及びサーキュレータ１８は、各アンテナ素子５ごとに設けられており、送信処理部１０から各アンテナ素子５それぞれに対応するように１６系統に分配されるベースバンド信号について系統ごとに送信に必要なアナログ処理を行う。
【００４３】
また、アナログ信号処理部９は、サーキュレータ１８から受信処理部１１までの間に、低雑音増幅器１９と、第２周波数変換器２０と、復調器２１と、Ａ／Ｄ変換器（アナログ／デジタル変換器）２２とを各アンテナ素子５ごとに備えている。
【００４４】
低雑音増幅器１９は、アンテナ素子５が受信しサーキュレータ１８を介して与えられる無線周波数の信号を増幅する機能を有している。第２周波数変換器２０は、増幅された無線周波数の信号をベースバンド信号の周波数にダウンコンバートする機能を有している。復調器２１は、第２周波数変換器２０がダウンコンバートした信号をＩ／Ｑ信号に復調する機能を有している。Ａ／Ｄ変換器２２は、復調器２１によって復調された信号（ベースバンド信号）をデジタル信号に変換する機能を有している。
【００４５】
アナログ信号処理部９は、上記構成によって、各アンテナ素子５が受信した無線周波数の信号が与えられると、無線周波数の信号それぞれに対して必要なアナログ信号処理を行った上で、デジタル信号に変換し、これによって得られたデジタルのベースバンド信号を受信処理部１１に与える機能を有している。よって、アナログ信号処理部９は、１６個のアンテナ素子５それぞれに対応する１６系統のベースバンド信号を受信処理部１１に与える。
【００４６】
〔処理部について〕
図３（ａ）は、処理部１２の送信処理部１０の部分を示すブロック図である。
図に示すように、デジタル信号処理部８は、ベースバンドユニット２から４系統で出力されるベースバンド信号が入力される４個の入力ポート２５を備えている。各入力ポート２５には、それぞれベースバンドユニット２から延びている送信信号経路３ａが接続されている。
【００４７】
また、デジタル信号処理部８は、１６個のアンテナ素子５に対応して設けられている１６個の出力ポート２６を備えている。１６個の出力ポート２６は、送信処理部１０によって１６系統に分配されたベースバンド信号を出力する。
各出力ポート２６には、それぞれアナログ信号処理部９が有する１６個のＤ／Ａ変換器１４が接続されている。つまり、各出力ポート２６には、アナログ信号処理部９を介して各アンテナ素子５が接続されており、各出力ポート２６から各アンテナ素子５に向けてベースバンド信号が出力される。
【００４８】
送信処理部１０は、複数の第１信号ポートとしての４個の入力ポート２５と、複数の第２信号ポートとしての１６個の出力ポート２６とを接続し、４個の入力ポート２５それぞれに与えられた４系統のベースバンド信号を１６系統に分配して１６個の出力ポート２６から出力させる。
【００４９】
送信処理部１０は、４個の入力ポート２５を通じてベースバンドユニット２から与えられる４系統のベースバンド信号に対して、入力ポート２５と、出力ポート２６との間の接続（入出力）の対応関係を設定するための設定係数を乗算することで、入力ポート２５と、出力ポート２６との間の入出力の対応関係を設定し、各出力ポート２６に対応する１６系統のベースバンド信号を生成する機能を有している。
【００５０】
また、送信処理部１０は、前記設定係数によって、系統ごと（各アンテナ素子５ごと）にベースバンド信号の位相及び振幅を制御（送受信制御）する機能を有している。
【００５１】
図３（ｂ）は、処理部１２の受信処理部１１の部分を示すブロック図である。
図に示すように、デジタル信号処理部８は、１６個のアンテナ素子５に対応して設けられている１６個の入力ポート３０を備えている。１６個の入力ポート３０には、１６個のアンテナ素子５それぞれに対応して１６系統でアナログ信号処理部９から出力されるベースバンド信号が入力される。
【００５２】
各入力ポート３０には、それぞれアナログ信号処理部９が有する１６個のＡ／Ｄ変換器２２が接続されている。つまり、各入力ポート３０には、アナログ信号処理部９を介して各アンテナ素子５が接続されており、各出力ポート３１には各アンテナ素子５に対応するベースバンド信号が入力される。
【００５３】
また、デジタル信号処理部８は、ベースバンドユニット２に向けて４系統でベースバンド信号を出力する４個の出力ポート３１を備えている。各出力ポート３１には、それぞれベースバンドユニット２から延びている受信信号経路３ｂが接続されている。
【００５４】
受信処理部１１は、複数の第１信号ポートとしての４個の出力ポート３１と、複数の第２信号ポートとしての１６個の入力ポート３０とを接続し、１６個の入力ポート３０それぞれに与えられた１６系統のベースバンド信号を４系統に合成して４個の出力ポート３１から出力させる。
【００５５】
受信処理部１１は、１６個の入力ポート３０を通じてアナログ信号処理部９から与えられる１６系統のベースバンド信号に対して、入力ポート３０と、出力ポート３１との間の接続（入出力）の対応関係を設定するための設定係数を乗算することで、入力ポート３０と、出力ポート３１との間の入出力の対応関係を設定し、各出力ポート３１に対応する４系統のベースバンド信号を生成する機能を有している。
【００５６】
また、受信処理部１１は、前記設定係数によって、系統ごと（各アンテナ素子５ごと）にベースバンド信号の位相及び振幅を制御する機能を有している。
【００５７】
〔送信処理部の処理について〕
送信処理部１０は、上述のように、４個の入力ポート２５を通じてベースバンドユニット２から与えられる４系統のベースバンド信号に対して、入力ポート２５と、出力ポート２６との間の入出力の対応関係を設定するための設定係数を乗算することで、入力ポート２５と、出力ポート２６との間の入出力の対応関係を設定し、入力ポート２５に与えられる４系統のベースバンド信号を分配して、各出力ポート２６に対応する１６系統のベースバンド信号を生成する。
【００５８】
送信処理部１０は、下記式（１）に基づいて、入力ポート２５と、出力ポート２６との間の入出力の対応関係を設定し、各出力ポート２６に対応する１６系統のベースバンド信号を生成する。
ｚ  ＝  Ａｘ      ・・・  （１）
【００５９】
上記式（１）中、出力ｚは、各出力ポート２６に対応する１６系統のベースバンド信号を要素として含んでおり、１６×１の行列で表される。
入力ｘは、各入力ポート２５に対応する４系統のベースバンド信号を要素として含んでおり、４×１の行列で表される。
また、設定係数Ａは、入力ポート２５と、出力ポート２６との間の入出力の対応関係を設定するための係数を示しており、１６×４の行列で表される。
送信処理部１０（処理部１２）は、上記式（１）及び設定係数Ａをデジタル信号処理部８の記憶部等に記憶している。
【００６０】
図４（ａ）は、設定係数Ａの第１例を示す図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す設定係数Ａを用いた場合のデジタル信号処理部８（送信処理部１０）の入出力を示す図である。
なお、図４（ａ）に示す設定係数Ａは、理解を容易とするため、当該設定係数Ａに含まれる要素を「１」と「０」とで表すことで簡略化したものを示している。
また、図４（ｂ）中、送信処理部１０の出力ｚに含まれている、紙面上方から順に並んでいる各出力は、図１において紙面上方から順に間隔Ｗで配置されている各アンテナ素子５の位置と対応している。
さらに、図４（ａ）に示す設定係数Ａも、図１において紙面上方から順に間隔Ｗで配置されている各アンテナ素子５の位置に対応して設定される。
【００６１】
また、図４（ｂ）中、入力ｘに含まれている、紙面上方から順に並んで配列されている４つの入力は、入力ｘを行列として表したときに行方向に並んで配列される当該入力ｘの各要素に対応している。また、図４（ｂ）中、出力ｚに含まれている、紙面上方から順に並んで配列されている１６の出力は、出力ｚを行列として表したときに行方向に並んで配列される当該出力ｚの各要素に対応している。以下に示す図５及び図６においても同様である。
【００６２】
図４では、各アンテナ素子５によってビームフォーミングを実行するのに適したアンテナ構成に設定した場合を示している。
図４（ａ）に示す設定係数Ａでは、１行１列、２行２列、３行３列、といったように各行それぞれに要素として「１」が設定されている。
各入力ポート２５から入力されるベースバンド信号をＴｘ１、Ｔｘ２、Ｔｘ３、及びＴｘ４とすると、送信処理部１０は、Ｔｘ１、Ｔｘ２、Ｔｘ３、及びＴｘ４を、上記式（１）中のｘの各要素とし、図４（ａ）に示す設定係数Ａを用いて上記式（１）を演算しｚを求める。これにより、送信処理部１０は、各出力ポート２６から出力させる１６系統のベースバンド信号を生成する。
【００６３】
この場合、送信処理部１０は、図４（ｂ）に示すように、各ベースバンド信号がＴｘ１、Ｔｘ２、Ｔｘ３、Ｔｘ４、Ｔｘ１・・となるように、Ｔｘ１〜Ｔｘ４を繰り返すように出力する。
送信処理部１０が、図４（ｂ）に示すようにベースバンド信号を出力すると、アンテナシステム４は、無線信号の波長の１／２より小さい間隔である間隔Ｗで並んでいる各アンテナ素子５から無線信号を送信することとなり、Ｔｘ１〜Ｔｘ４を１単位として、好適にビームフォーミングを実行することができる。
このように、図４に示す第１例では、設定係数Ａによって、入力ポート２５と、出力ポート２６との間の入出力の対応関係を設定することで、ビームフォーミングに適したアンテナ構成に設定される。
【００６４】
図５（ａ）は、設定係数Ａの第２例を示す図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す設定係数Ａを用いた場合の送信処理部１０の入出力を示す図である。
なお、図５（ａ）に示す設定係数Ａも、図４（ａ）と同様、簡略したものを示している。
また、図５（ｂ）中、送信処理部１０の出力ｚに含まれる紙面上方から順に並んでいる各出力、及び設定係数Ａは、図４と同様、各アンテナ素子５の位置と対応している。
【００６５】
図５では、各アンテナ素子５によってシングルユーザＭＩＭＯを実行するのに適したアンテナ構成に設定した場合を示している。
図５（ａ）に示す設定係数Ａでは、１行１列、６行２列、１１行３列、及び１６行４列の位置に、要素としてそれぞれ「２」が設定されている。
【００６６】
送信処理部１０は、Ｔｘ１、Ｔｘ２、Ｔｘ３、及びＴｘ４を、上記式（１）中のｘの各要素とし、図５（ａ）に示す設定係数Ａを用いて上記式（１）を演算しｚを求める。
この場合、送信処理部１０は、図５（ｂ）に示すように、１６系統のベースバンド信号の内、４系統を用いてＴｘ１、Ｔｘ２、Ｔｘ３、及びＴｘ４を出力する。
送信処理部１０は、１６個配列されている各出力ポート２６の内、ベースバンド信号を出力する出力ポート２６を、５つごとに間隔を置いて設定する。
【００６７】
送信処理部１０が、図５（ｂ）に示すようにベースバンド信号を出力すると、アンテナシステム４は、各アンテナ素子５の内、無線信号を送信するアンテナ素子５を、５つごとに間隔をおいて設定する。
これよって、無線信号を送信するアンテナ素子５同士の間隔を適度に大きくすることができ、無線信号を送信するアンテナ素子５同士の相関を抑制することができる。
この結果、図５に示す第２例では、設定係数Ａによる、入力ポート２５と、出力ポート２６との間の入出力の対応関係の設定により、シングルユーザＭＩＭＯに適したアンテナ構成に設定される。
【００６８】
なお、図５（ａ）において、設定係数Ａに含まれる各要素として「２」を設定した。その理由は、図４（ａ）にて示した、各行それぞれに要素として「１」が設定されている設定係数Ａとした場合における、各出力ポート２６から出力される信号電力の総和と、図５（ａ）にて示した設定係数Ａとした場合における、各出力ポート２６から出力される信号電力の総和とが同じ値となるようにして正規化し、設定係数Ａが変更されたとしても、アンテナシステム４全体として出力される電力を一定に維持するためである。
【００６９】
図６（ａ）は、設定係数Ａの第３例を示す図であり、（ｂ）は（ａ）に示す設定係数Ａを用いた場合の送信処理部１０の入出力を示す図である。
なお、図６（ａ）に示す設定係数Ａは、図４、図５と同様、簡略したものを示しており、図６（ｂ）中、送信処理部１０の出力ｚに含まれる紙面上方から順に並んでいる各出力、及び設定係数Ａは、図４と同様、各アンテナ素子５の位置と対応している。
【００７０】
図６では、各アンテナ素子５によってマルチユーザＭＩＭＯを実行するのに適したアンテナ構成に設定した場合を示している。
図６（ａ）に示す設定係数Ａでは、１行１列、２行２列、１５行３列、及び１６行４列の位置に、要素としてそれぞれ「２」が設定されている。
【００７１】
送信処理部１０は、Ｔｘ１、Ｔｘ２、Ｔｘ３、及びＴｘ４を、上記式（１）中のｘの各要素とし、図６（ａ）に示す設定係数Ａを用いて上記式（１）を演算しｚを求める。
この場合、送信処理部１０は、図６（ｂ）に示すように、１６系統のベースバンド信号の内、４系統を用いてＴｘ１、Ｔｘ２、Ｔｘ３、及びＴｘ４を出力する。
送信処理部１０は、１６個配列されている各出力ポート２６の内、紙面上側の２つの出力ポート２６、及び紙面下側の２つの出力ポート２６を、ベースバンド信号を出力する出力ポート２６に設定する。
【００７２】
送信処理部１０が、図６（ｂ）に示すようにベースバンド信号を出力すると、アンテナシステム４は、各アンテナ素子５の内、上下両端に位置する一対のアンテナ素子５を、無線信号を送信するアンテナ素子５に設定する。
これよって、隣接する一対のアンテナ素子５の組み合わせを２組構成することができ、この一対のアンテナ素子同士の間においては好適にビームフォーミングを実行することができる。さらに、これら一対のアンテナ素子５の組み合わせ同士の間隔を適度に大きくすることができ、相関を抑制することができる。
この結果、図６に示す第３例では、設定係数Ａによる、入力ポート２５と、出力ポート２６との間の入出力の対応関係の設定により、マルチユーザＭＩＭＯに適したアンテナ構成に設定される。
【００７３】
送信処理部１０が有する設定係数Ａは、アンテナシステム４の運用が開始されるまでに予め設定することもできるし、運用開始後に当該システムの管理者によって変更することもできる。
以上のように、本実施形態では、送信処理部１０が有する設定係数Ａを変更することで、アンテナ素子５の構成を、ビームフォーミングに適したアンテナ構成や、シングルユーザＭＩＭＯに適したアンテナ構成、マルチユーザＭＩＭＯに適したアンテナ構成といったように、多様なアンテナ構成に変更することができる。
【００７４】
つまり、上記構成のアンテナシステム４によれば、処理部１２の送信処理部１０が、４個の入力ポート２５（第１信号ポート）と、１６個の出力ポート２６（第２信号ポート）との間の入出力（接続）の対応関係を設定係数Ａによって変更可能に設定することができる。これにより、入力ポート２５それぞれに対応する各アンテナ素子５の相対位置を変更することができる。これにより、必要に応じて複数のアンテナ素子５によって実現されるアンテナ構成を変更することができ、アンテナ構成の自由度を高めることができる。
【００７５】
また、本実施形態では、送信処理部１０が、４個の入力ポート２５と、１６個の出力ポート２６との間の入出力（接続）の対応関係を示す設定情報としての設定係数Ａを有し、この設定係数Ａに基づいて、入力ポート２５と、出力ポート２６との間の対応関係を変更可能に設定するので、設定係数Ａを変更することで、前記対応関係を容易に変更することができる。
【００７６】
〔受信処理部の処理について〕
受信処理部１１は、上述のように、１６個の入力ポート３０を通じてアナログ信号処理部９から与えられる１６系統のベースバンド信号に対して、入力ポート３０と、出力ポート３１との間の入出力の対応関係を設定するための設定係数を乗算することで、入力ポート３０と、出力ポート３１との間の入出力の対応関係を設定し、各出力ポート３１に対応する４系統のベースバンド信号を生成する。
【００７７】
受信処理部１１も、送信処理部１０と同様、上記式（１）に基づいて、入力ポート３０と、出力ポート３１との間の入出力の対応関係を設定し、各出力ポート３１に対応する４系統のベースバンド信号を生成する。
【００７８】
なお、受信処理部１１の場合、上記式（１）中、出力ｚは、各出力ポート３１に対応する４系統のベースバンド信号を要素として含んでおり、１×４の行列で表される。
入力ｘは、各入力ポート３０に対応する１６系統のベースバンド信号を要素として含んでおり、１×１６の行列で表される。
また、設定係数Ａは、入力ポート３０と、出力ポート３１との間の入出力の対応関係を設定するための係数を示しており、１６×４の行列で表される。
【００７９】
受信処理部１１においても、送信処理部１０と同様、４個の出力ポート３１（第１信号ポート）と、１６個の入力ポート３０（第２信号ポート）との間の入出力の対応関係を設定係数Ａによって変更可能に設定することができる。これにより、出力ポート３１それぞれに対応する各アンテナ素子５の相対位置を変更することができる。これにより、必要に応じて複数のアンテナ素子５によって実現されるアンテナ構成を変更することができる。
【００８０】
なお、受信処理部１１が用いる設定係数Ａと、送信処理部１０が用いる設定係数Ａとは、同じ設定のものを用いてもよいが、互いに異なるように設定されたものを用いてもよい。
【００８１】
この場合、処理部１２において、４個の入力ポート２５から与えられた信号を１６個の出力ポート２６に対して出力する場合と、１６個の入力ポート３０から与えられた信号を４個の出力ポート３１に対して出力する場合とで、各ポート間の入出力の対応関係を異なるように設定することができる。これにより、アンテナシステム４が信号を送信する場合と、信号を受信する場合とで、ベースバンドユニット２側に接続される入力ポート２５及び出力ポート３１と、各アンテナ素子５との対応関係を異なるように設定することができ、よりアンテナ構成の自由度を高めることができる。
【００８２】
以上のように、本実施形態のアンテナシステム４は、複数のアンテナ素子５を備え、複数のアンテナ素子５ごとに無線通信に関する送受信制御が可能であり、当該アンテナシステム４が接続される装置であるベースバンドユニット２との間で無線通信のための送受信信号であるベースバンド信号が入出力される複数の第１信号ポートとしての入力ポート２５及び出力ポート３１と、複数のアンテナ素子５が接続され、ベースバンド信号が入出力される複数の第２信号ポートとしての出力ポート２６及び入力ポート３０と、入力ポート２５と出力ポート２６とを接続し、入力ポート２５から与えられた信号を分配して出力ポート２６に出力させるとともに、出力ポート３１と入力ポート３０とを接続し、入力ポート３０に与えられた信号を合成して出力ポート３１に出力させる処理部１２とを備えている。
処理部１２（制御装置）は、入力ポート２５と、出力ポート２６との間の入出力（接続）の対応関係を変更可能に設定する。また、処理部１２は、出力ポート３１と、入力ポート３０との間の入出力（接続）の対応関係を変更可能に設定する。
【００８３】
〔設定係数Ａのバリエーションについて〕
図７は、送信処理部１０が用いる設定係数Ａの他の態様を示す図である。
図７では、各アンテナ素子５によってシングルユーザＭＩＭＯを実行するのに適したアンテナ構成に設定した場合を示している。
図４から図６では、設定係数Ａの要素を「１」「２」「０」で表すことで簡略化して示したが、本実施形態では、設定係数Ａに含まれる要素を下記式（２）で表される複素数とした場合を示している。
【００８４】
【数１】
2016076929.tif 000003
・・・（２）
【００８５】
上記式（２）中、λは波長、ｄはアンテナ素子５の間隔、θｌは無線波の発射方向（チルト角）を示している。
【００８６】
本態様の設定係数Ａによれば、各入力ポート２５を通じて与えられるベースバンド信号ごとに異なるチルト角となるように設定することで、各入力ポート２５から与えられるベースバンド信号の間での相関を低減することができる。
【００８７】
ここで、本態様では、設定係数Ａに含まれる要素によって、アンテナシステム４が送信する無線信号の位相及び振幅を設定することができる。
つまり、本態様の送信処理部１０は、設定係数Ａの要素によって、系統ごと（各アンテナ素子５ごと）にベースバンド信号の位相及び振幅を制御することができ、これによって、各アンテナ素子５から送信される無線信号の位相及び振幅を調整して、チルト角制御を実現することができる。
【００８８】
図８は、送信処理部１０が用いる設定係数Ａのさらに他の態様を示す図である。
図８では、マルチユーザＭＩＭＯを実行するのに適したアンテナ構成に設定した場合を示している。
本態様の設定係数Ａによれば、図３（ａ）中、上側に位置する２つの入力ポート２５（以下、第１ポート群という）から与えられるベースバンド信号と、図３（ａ）中、下側に位置する２つの入力ポート２５（以下、第２ポート群）から与えられるベースバンド信号との間での相関を低減するために、第１ポート群に関連する要素については、チルト角が「θ１」となるように設定され、第２ポート群に関連する要素については、チルト角が「θ２」となるように設定されている。
また、同じポート群に含まれる２つの入力ポート２５から与えられるベースバンド信号同士の間では、アレーアンテナとして動作するように設定されている。
【００８９】
このように、本実施形態のアンテナシステム４によれば、設定係数Ａを変更することによって、各アンテナ素子５を利用して多様なアンテナ構成を実現できる。
【００９０】
〔他の実施形態について〕
上記実施形態では、処理部１２は、上記式（１）に基づいて、出力ポート２６及び出力ポート３１から出力させる出力ｚを求める場合を示した。
【００９１】
一方、設定係数Ａを変更することで、各出力ポート２６（出力ポート３１）から出力される信号電力の総和が変化してしまうと、アンテナシステム４全体としての出力電力に変動を来すため、各出力ポート２６（出力ポート３１）から出力される信号電力の総和が一定の値となるように正規化することが必要となる場合がある。
【００９２】
このため、処理部１２は、複数の第１信号ポートとしての入力ポート２５（複数の第２信号ポートとしての入力ポート３０）それぞれから与えられた信号の電力の総和と、複数の第２信号ポートとしての出力ポート２６（複数の第１信号ポートとしての出力ポート３１）それぞれから出力させる信号の電力とが同じになるように正規化する機能を有していてもよい。
【００９３】
上記正規化する機能を有している処理部１２は、下記式（３）を用いて出力ｚを求める。
処理部１２は、下記式（３）を用いることで、出力ｚについて正規化することができる。
【００９４】
【数２】
2016076929.tif 000004
・・・（３）
なお、上記式（３）中、Ｎは、入力側の系統数である。
また、「ｔｒａｃｅ」は、対角成分の和を示している。
また、ＡＨは、設定係数Ａの共役転置を示している。
【００９５】
これにより、ベースバンドユニット２側に接続される入力ポート２５及び出力ポート３１と、各アンテナ素子５側に接続される出力ポート２６及び入力ポート３０との対応関係を異なるように設定することで、複数の出力ポート３１それぞれから出力される信号電力、または複数の出力ポート２６それぞれから出力される信号電力に変動が生じたとしても、アンテナシステム４全体として出力される電力を一定に維持することができる。
【００９６】
また、上記実施形態では、処理部１２が有する設定係数Ａは、予め設定するか、システムの管理者によって変更する場合を例示したが、例えば、図９に示すように、処理部１２が、ベースバンドユニット２から、無線通信における通信状況を示す通信状況情報を得ることができる場合には、処理部１２は、複数のアンテナ素子５における通信状況に応じて設定係数Ａを変更するように構成することができる。
【００９７】
この場合、アンテナシステム４の処理部１２は、アンテナ素子５における通信状況に応じて適切なアンテナ構成となるように制御することができる。
なお、通信状況情報としては、当該無線通信装置１に接続する他の通信装置からの受信信号におけるＣＩＮＲ（Ｃａｒｒｉｅｒ  ｔｏ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｎｏｉｓｅ  Ｒａｔｉｏ）や、ＲＳＳＩ（Ｒｅｃｅｉｖｅｄ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｓｔｒｅｎｇｔｈ  Ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ）の他、位相情報、遅延プロファイル、周波数特性、チャネル行列の特異値、ランク等を用いることができる。また、基地局装置の設置環境（都市部・郊外地区）や、基地局間距離・エリア範囲、チルト角、トラフィックに応じて制御してもよい。
例えば、ＬＴＥにおいては、ＣＱＩ（Ｃｈａｎｎｅｌ  Ｑｕａｌｉｔｙ  Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）、ＰＭＩ（Ｐｒｅ−ｃｏｄｉｎｇ  Ｍａｔｒｉｘ  Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）、ＲＩ（Ｒａｎｋ  Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）といった端末からのフィードバック情報を用いることができる。また、基地局で選択したＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｍｏｄｅに応じて制御してもよい。
【００９８】
また、上記各実施形態では、ベースバンドユニット２側、及びアンテナ素子５側のいずれか一方から与えられた信号を分配又は合成して他方から出力させるための処理部１２をデジタル信号処理部８が備えている場合を例示したが、図１０に示すように、処理部１２をアナログ信号処理部９に設けてもよい。
【００９９】
図１０は、処理部１２をアナログ信号処理部９に設けた場合のアンテナシステム４の構成例を示すブロック図である。なお、図１０では、送信側のみを示しているが、受信側も同様に処理部１２がアナログ信号処理部９に設けられている。
この図１０に示すアンテナシステム４では、処理部１２は、第１周波数変換器１６と、電力増幅器１７の間に設けられている。
【０１００】
図１０に示す実施形態では、デジタル信号処理部８は、ベースバンドユニット２から与えられる４系統のベースバンド信号に対して必要に応じてデジタル処理を行う。その後、デジタル信号処理部８は、与えられた４系統のベースバンド信号を分配することなく４系統のベースバンド信号として出力し、アナログ信号処理部９に与える。
【０１０１】
アナログ信号処理部９において、Ｄ／Ａ変換器１４、変調器１５、及び第１周波数変換器１６は、デジタル信号処理部８から４系統で与えられるベースバンド信号に応じて系統ごとに設けられている。
また、処理部１２の後段に設けられている電力増幅器１７及びサーキュレータ１８は、１６個のアンテナ素子５それぞれに対応して１６系統となるように設けられている。
【０１０２】
４つの第１周波数変換器１６と、処理部１２との間には、入力ポート２７が４つの系統それぞれに対応して設けられている。
また、処理部１２と、１６個の電力増幅器１７との間には、出力ポート２８が各系統それぞれに対応して１６個設けられている。
【０１０３】
処理部１２は、４個の入力ポート２７を通じて第１周波数変換器１６から与えられる４系統の無線周波数の信号に対して、入力ポート２７と、出力ポート２８との間の接続（入出力）の対応関係を設定するための設定係数を乗算することで、入力ポート２７と、出力ポート２８との間の入出力の対応関係を設定し、各出力ポート２８に対応する１６系統の無線周波数の信号を出力して各電力増幅器１７に与える。
【０１０４】
処理部１２は、上記各実施形態にて示した、設定係数Ａを用いた処理を実行するように構成されている。
処理部１２は、４個の入力ポート２７を通じて与えられる無線周波数の信号に対して、設定係数Ａを用いた処理を実行し、４系統の無線周波数の信号を分配して、各出力ポート２８それぞれに対応する１６系統の無線周波数の信号を生成する。
【０１０５】
この場合においても、入力ポート２７それぞれに対応する各アンテナ素子５の相対位置を変更することができる。これにより、必要に応じて複数のアンテナ素子５によって実現されるアンテナ構成を変更することができ、アンテナ構成の自由度を高めることができる。
【０１０６】
このように、処理部１２が実行する設定係数Ａを用いた処理は、デジタル信号処理によって行うだけでなく、アナログ信号処理によって行ってもよい。
【０１０７】
なお、図１０に示すアンテナシステム４では、処理部１２を、第１周波数変換器１６と、電力増幅器１７の間に設けた場合を示したが、図１１に示すように、電力増幅器１７と、サーキュレータ１８との間に設けてもよい。
【０１０８】
〔第２実施形態について〕
図１２は、第２実施形態に係るアンテナシステム４の正面図である。図１２中、本実施形態のアンテナシステム４では、筐体４１の内部に、複数のアンテナ素子５が複列に配置されている。
なお、図１２は、アンテナシステム４の正面に設けられるレドームを取り除き、複数のアンテナ素子５が外部に露出している状態を示している。よって、図１２では、複数のアンテナ素子５を正面視したときの状態を示している。また、図１２において、紙面Ｘ方向は水平方向、紙面Ｙ方向は垂直方向を示している。
【０１０９】
本実施形態のアンテナシステム４は、複数のアンテナ素子５が複列に配置されている点、及び、後述するように、送信処理部１０が、８個の入力ポート２５と、１２個の出力ポート２６とを接続し、８系統のベースバンド信号を１２系統に分配する点で第１実施形態と相違している。その他の点については、第１実施形態と同様である。
【０１１０】
図１２に示すように、複数のアンテナ素子５は、第１列Ｐと、第２列Ｑとを構成するように配置されている。
第１列Ｐは、Ｘ方向に沿って設定された位置ｐ１、位置ｐ２、位置ｐ３、及び位置ｐ４それぞれにアンテナ素子５が配置されている。
第２列Ｑは、第１列Ｐの下側にＸ方向に沿って設定された位置ｑ１、位置ｑ２それぞれにアンテナ素子５が配置されている。
【０１１１】
第１列Ｐと第２列Ｑとの間におけるＹ方向の間隔は、２λに設定されている。また、第１列Ｐの位値ｐ１と位置ｐ２との間、位値ｐ２と位置ｐ３との間、及び、位値ｐ３と位置ｐ４との間は、それぞれ、Ｘ方向の間隔が０．７λに設定されている。
【０１１２】
また、第２列Ｑにおける位置ｑ１のＸ方向の位置は、第１列Ｐにおける位置ｐ２のＸ方向の位置とほぼ同じとなるように設定されている。つまり、位置ｑ１の列方向の位置は、第１列Ｐにおける位置ｐ２の列方向の位置に対応している。
【０１１３】
同様に、第２列Ｑにおける位置ｑ２のＸ方向の位置は、第１列Ｐにおける位置ｐ４のＸ方向の位置とほぼ同じとなるように設定されている。つまり、位置ｑ２の列方向の位置は、第１列Ｐにおける位置ｐ４の列方向の位置に対応している。
【０１１４】
位置ｐ１、位置ｐ２、位置ｐ３、位置ｐ４、位置ｑ１、及び位置ｑ２それぞれには、アンテナ素子５が一対配置されている。
各位置に配置されている一対のアンテナ素子５の内、一方は垂直偏波用アンテナ素子５ａであり、他方は水平偏波用アンテナ素子５ｂである。
よって、本実施形態のアンテナシステム４は、１２個のアンテナ素子５（５ａ，５ｂ）を備えている。
【０１１５】
筐体４１は、正面視したときに矩形状に形成され、各アンテナ素子５を収容している。
筐体４１のＸ方向の寸法は、第１列Ｐに配置されているアンテナ素子５を収納するために必要な寸法に基づいて設定されている。また、筐体４１のＹ方向の寸法は、第１列Ｐと第２列Ｑとの間隔に基づいて設定されている。よって、筐体４１は、各アンテナ素子５の配置の仕方に基づいてその大きさ設定されている。
【０１１６】
図１３は、本実施形態の処理部１２の送信処理部１０の部分を示すブロック図である。
図１３に示すように、本実施形態のベースバンドユニット２は、デジタル信号処理部８に向けて８系統でベースバンド信号を出力する。
デジタル信号処理部８は、ベースバンドユニット２から８系統でベースバンド信号が出力されるため、８個の入力ポート２５を備えている。
【０１１７】
送信処理部１０は、８つの送信信号経路３ａを通じて与えられる８系統のベースバンド信号を、１２個のアンテナ素子５それぞれに対応するように出力を１２系統に分配し、後段のアナログ信号処理部９に与える。
つまり、本実施形態の送信処理部１０は、８個の入力ポート２５と、１２個の出力ポート２６とを接続し、８個の入力ポート２５それぞれに与えられた８系統のベースバンド信号を１２系統に分配して１２個の出力ポート２６から出力させる。
【０１１８】
上述のように、各出力ポート２６には、アナログ信号処理部９を介して各アンテナ素子５が接続されており、各出力ポート２６から各アンテナ素子５に向けてベースバンド信号が出力される。
本実施形態のデジタル信号処理部８に設けられている１２個の出力ポート２６は、図１２に示したアンテナ素子５のいずれかに対応するように接続されている。
【０１１９】
１２個の出力ポート２６の内、例えば、４個の第１出力ポート２６ａは、図１２中、位置ｐ１、及び位置ｐ３のそれぞれに配置されているアンテナ素子５（５ａ、５ｂ）に対応するように接続されている。
また、１２個の出力ポート２６の内、２個の第２出力ポート２６ｂは、図１２中、位置ｐ２に配置されているアンテナ素子５（５ａ、５ｂ）に対応するように接続されている。
また、１２個の出力ポート２６の内、２個の第３出力ポート２６ｃは、図１２中、位置ｐ４に配置されているアンテナ素子５（５ａ、５ｂ）に対応するように接続されている。
また、１２個の出力ポート２６の内、２個の第４出力ポート２６ｄは、図１２中、位置ｑ１に配置されているアンテナ素子５（５ａ、５ｂ）に対応するように接続されている。
また、１２個の出力ポート２６の内、２個の第５出力ポート２６ｅは、図１２中、位置ｑ２に配置されているアンテナ素子５（５ａ、５ｂ）に対応するように接続されている。
【０１２０】
本実施形態においても、送信処理部１０は、８系統のベースバンド信号に対して設定係数Ａを乗算することで、入力ポート２５と、出力ポート２６との間の入出力の対応関係を設定し、各出力ポート２６に対応する１２系統のベースバンド信号を生成する機能を有している。
【０１２１】
送信処理部１０は、設定係数Ａが変更されることで、複数のアンテナ素子５の中から送信に用いるアンテナ素子５を選択し、各アンテナ素子５の位置関係に応じてアンテナ構成を変更することができる。
【０１２２】
なお、本実施形態では、上記式（１）中、出力ｚは、各出力ポート２６に対応する１２系統のベースバンド信号を要素として含んでおり、１２×１の行列で表される。
入力ｘは、各入力ポート２５に対応する８系統のベースバンド信号を要素として含んでおり、８×１の行列で表される。
また、設定係数Ａは、入力ポート２５と、出力ポート２６との間の入出力の対応関係を設定するための係数を示しており、１２×８の行列で表される。
【０１２３】
本実施形態の送信処理部１０は、２つの設定係数Ａが用いられることで、互いにアンテナ構成が異なる第１モードと第２モードのいずれかに切り替え可能に設定される。
【０１２４】
図１４（ａ）は、送信処理部１０が第１モードに設定されたときのアンテナシステム４を示す図である。図１４（ａ）では、実線で示しているアンテナ素子５は、無線信号を送信するアンテナ素子５として設定されていることを示している。また、破線で示しているアンテナ素子５は、無線信号を送信するアンテナ素子５として設定されていないことを示している。
【０１２５】
第１モードに設定されたときのアンテナシステム４は、図１４（ａ）に示すように、第１列Ｐに含まれるアンテナ素子５からのみ無線信号を送信し、第２列Ｑに含まれるアンテナ素子５からは無線信号を送信しない。
【０１２６】
第１列Ｐの各アンテナ素子５は、互いの間隔が０．７λに設定されており、隣り合うアンテナ素子５それぞれの間でビームフォーミングを実行する際に相関が効果的に得られる程度に接近している。これにより、第１モードは、第１列Ｐのアンテナ素子５のみを用いることによってビームフォーミング、又はマルチユーザＭＩＭＯを実行するのに適したアンテナ構成となっている。
なお、この場合、無線信号を送信するアンテナ素子５の内、互いに隣り合うアンテナ素子５同士の間隔は全て同じであり、その間隔の最大値は、間隔値Ｄ１（図１４（ａ））となる。
【０１２７】
図１５（ａ）は、第１モードにおける設定係数Ａの一例を示す図であり、図１５（ｂ）は、図１５（ａ）で示す設定係数Ａを用いた場合のデジタル信号処理部８（送信処理部１０）の入出力を示す図である。
第１モードでは、図１５（ａ）に示す設定係数Ａが用いられる。この設定係数Ａが用いられた送信処理部１０は、第１出力ポート２６ａ、第２出力ポート２６ｂ、及び第３出力ポート２６ｃから無線信号を送信するように設定される。
これにより、アンテナシステム４のアンテナは、図１４（ａ）に示すアンテナ構成に設定される。
【０１２８】
図１４（ｂ）は、送信処理部１０が第２モードに設定されたときのアンテナシステム４を示す図である。図１４（ｂ）中、実線で示しているアンテナ素子５は、無線信号を送信するアンテナ素子５として設定されていることを示している。また、破線で示しているアンテナ素子５は、無線信号を送信するアンテナ素子５として設定されていないことを示している。
【０１２９】
第２モードに設定されたときのアンテナシステム４は、図１４（ｂ）に示すように、第１列Ｐのアンテナ素子５と、第２列Ｑのアンテナ素子５の両方を用いて無線信号を送信する。
【０１３０】
第２モードでは、第１列Ｐのアンテナ素子５の内、位置ｐ１、及び位置ｐ３に配置されているアンテナ素子５が無線信号を送信するアンテナ素子５として設定されている。
また、これらに加えて、位置ｑ１、及び位置ｑ２に配置されている第２列Ｑのアンテナ素子５が無線信号を送信するアンテナ素子５として設定されている。
つまり、第２モードでは、第１モードと同じ数のアンテナ素子５を用いて無線信号を送信するが、第１列Ｐのアンテナ素子５の内の一部である位置ｐ１、ｐ３に配置されたアンテナ素子５を用いて無線信号を送信するとともに、第１列Ｐにおいて無線信号を送信するアンテナ素子５として設定されなかったアンテナ素子５の数だけ、第２列Ｑのアンテナ素子５について無線信号を送信するアンテナ素子５として設定する。
【０１３１】
さらに、第２モードにおいて、第２列Ｑのアンテナ素子５の内、位置ｑ１のアンテナ素子５の列方向の位置は、第１列Ｐにおいて無線信号の送信に用いないアンテナ素子５の列方向の位置（位置ｐ２）に対応している。
同様に、第２列Ｑのアンテナ素子５の内、位置ｑ２のアンテナ素子５の列方向の位置は、第１列Ｐにおいて無線信号の送信に用いないアンテナ素子５の列方向の位置（位置ｐ４）に対応している。
【０１３２】
これにより、第２モードにおいて、第１列Ｐのアンテナ素子５と第２列Ｑのアンテナ素子５との間隔を、例えば、第２列Ｑのアンテナ素子５の列方向の位置を第１列Ｐにおいて無線信号の送信に用いるアンテナ素子５の列方向の位置に対応して配置した場合よりも大きく確保することができる。
つまり、筐体４１の中で各アンテナ素子５の配置を設定する場合において、第２列Ｑの位置ｑ１のアンテナ素子５を位置ｐ１のアンテナ素子５の列方向の位置に対応して配置した場合、及び第２列Ｑの位置ｑ２のアンテナ素子５を位置ｐ３のアンテナ素子５の列方向の位置に対応して配置した場合と比較して、図１４（ｂ）に示す配置の方が、第１列Ｐのアンテナ素子５と第２列Ｑのアンテナ素子５との間隔を大きく確保することができる。
【０１３３】
この結果、筐体４１の中で各アンテナ素子５の配置を設定する中で、第１列Ｐのアンテナ素子５と第２列Ｑのアンテナ素子５との間の相関をできるだけ抑制することができ、第１列Ｐのアンテナ素子５と第２列Ｑのアンテナ素子５との間で相関を抑制する必要があるアンテナ構成を採用する場合に好適に用いることができる。
【０１３４】
この第２モードでは、各アンテナ素子５の間で互いの相関をできるだけ抑制することができることから、シングルユーザＭＩＭＯに適したアンテナ構成が得られる。
【０１３５】
図１６（ａ）は、第２モードにおける設定係数Ａの一例を示す図であり、図１６（ｂ）は、図１６（ａ）で示す設定係数Ａを用いた場合のデジタル信号処理部８（送信処理部１０）の入出力を示す図である。
第２モードでは、図１６（ａ）に示す設定係数Ａが用いられる。この設定係数Ａが用いられた送信処理部１０は、第１出力ポート２６ａ、第４出力ポート２６ｄ、及び第５出力ポート２６ｅから無線信号を送信するように設定される。
これにより、アンテナシステム４のアンテナは、図１４（ｂ）に示すアンテナ構成に設定される。
【０１３６】
以上のように、本実施形態によれば、複数のアンテナ素子５が、第１列Ｐ及び第２列Ｑによって複数列に配置されており、処理部１２（の送信処理部１０）は、第１列Ｐに含まれるアンテナ素子５（第１アンテナ素子）を用いて無線通信を行う第１モードと、第１列Ｐに含まれるアンテナ素子５と第２列Ｑに含まれるアンテナ素子５（第２アンテナ素子）とを用いて無線通信を行う第２モードと、を切り替え可能であり、第２モードは、第１列Ｐのアンテナ素子５の内の一部のアンテナ素子５（位置ｐ１、ｐ３のアンテナ素子５）と、前記一部のアンテナ素子以外の他のアンテナ素子５（位置ｐ２、ｐ４のアンテナ素子５）の数と少なくとも同じ数の第２列Ｑのアンテナ素子５と、を用いて無線通信を行う。
また、互いに隣り合う一部のアンテナ素子５同士である位置ｐ１のアンテナ素子５と、位置ｐ３のアンテナ素子５との間には、他のアンテナ素子５である位置ｐ２のアンテナ素子５が配置されている。
【０１３７】
この場合、無線信号を送信するアンテナ素子５の設定を変更することで、アンテナ素子５を１列に配置した構成、及び、アンテナ素子５を複列に配置した構成のいずれかに切り替えることができる。これにより、アンテナ素子５の配置を大きく変更するのと同様の効果を得ることができ、よりアンテナ構成の自由度を高めることができる。
また、第２モードにおいて無線送信に用いられる位置ｐ１のアンテナ素子５と、位置ｐ３のアンテナ素子５との間には、他のアンテナ素子５である位置ｐ２のアンテナ素子５が配置されているので、アンテナ素子５同士の間隔を、アンテナ素子５を１列に配置した構成よりも大きくすることができ、アンテナ素子５同士の相関が必要なビームフォーミング等に適したアンテナ構成と、相関を抑制することが必要なＭＩＭＯ等に適したアンテナ構成とを切り替え可能にすることができる。
【０１３８】
また、図１４（ｂ）では、無線信号を送信するアンテナ素子５の内、互いに隣り合うアンテナ素子５同士の間隔の最大値は、間隔値Ｄ２となる。この間隔値Ｄ２は、第１モードの間隔値Ｄ１よりも大きい。つまり、本実施形態では、第２モードにおいて無線送信に用いられるアンテナ素子５の内、互いに隣り合うアンテナ素子５同士の間隔の最大値が、第１モードにおいて無線送信に用いられるアンテナ素子５の内の互いに隣り合うアンテナ素子５同士の間隔の最大値よりも大きく設定されている。
【０１３９】
このため、第１モードと第２モードとでアンテナ素子５同士の相関が異なる設定にすることができる。この結果、アンテナ素子５同士の相関が必要なビームフォーミング等に適したアンテナ構成と、相関を抑制することが必要なＭＩＭＯ等に適したアンテナ構成とを切り替え可能にすることができる。
【０１４０】
なお、第２実施形態では、送信側の処理に着目して説明したが、受信側の処理についても同様に構成することができる。
【０１４１】
〔第２実施形態の第１変形例について〕
図１７（ａ）は、第２実施形態の第１変形例に係るアンテナシステム４の正面図である。
本変形例では、第２列Ｑにおける位置ｑ１の列方向の位置が、第１列Ｐにおける位置ｐ１の列方向の位置に対応している点において、第２実施形態と相違している。
【０１４２】
図１７（ｂ）は、送信処理部１０が第２モードに設定されたときのアンテナシステム４を示す図である。図１７（ｂ）中、実線で示しているアンテナ素子５は、無線信号を送信するアンテナ素子５として設定されていることを示している。また、破線で示しているアンテナ素子５は、無線信号を送信するアンテナ素子５として設定されていないことを示している。
【０１４３】
本変形例において第２モードに設定されたときのアンテナシステム４は、図１７（ｂ）に示すように、第１列Ｐのアンテナ素子５と、第２列Ｑのアンテナ素子５の両方を用いて無線信号を送信する。
また、第１列Ｐのアンテナ素子５については、位置ｐ２、及び位置ｐ４のアンテナ素子５については無線信号を送信せず、位置ｐ１、及び位置ｐ４に配置されているアンテナ素子５が無線信号を送信するアンテナ素子５として設定されている。つまり、２モードにおいて無線送信に用いられる位置ｐ１のアンテナ素子５と、位置ｐ４のアンテナ素子５との間には、他のアンテナ素子５としての位置ｐ２のアンテナ素子５、及び位置ｐ４のアンテナ素子５が配置されている。
【０１４４】
これによって、本変形例の第２モードでは、第１列Ｐのアンテナ素子５と、第２列Ｑのアンテナ素子５の両方を用いて無線信号を送信する。
また、筐体４１の４隅に配置されたアンテナ素子５を用いて送信するので、各アンテナ素子５の間隔を一様に大きく確保することができる。
【０１４５】
本変形例における第１モードは、上記第２実施形態と同様であり、第１列Ｐに含まれるアンテナ素子５からのみ無線信号を送信し、第２列Ｑに含まれるアンテナ素子５からは無線信号を送信しない。
【０１４６】
また、図１７（ｂ）では、無線信号を送信するアンテナ素子５の内、互いに隣り合うアンテナ素子５同士の間隔の最大値は、間隔値Ｄ３となる。この間隔値Ｄ３は、第１モードの間隔値Ｄ１（図１４（ａ））よりも大きい。よって、本変形例においても、第２モードにおいて無線送信に用いられるアンテナ素子５の内、互いに隣り合うアンテナ素子５同士の間隔の最大値が、第１モードにおいて無線送信に用いられるアンテナ素子５の内の互いに隣り合うアンテナ素子５の間隔の最大値よりも大きく設定されている。
【０１４７】
〔第２実施形態の第２変形例について〕
図１８（ａ）は、第２実施形態の第２変形例に係るアンテナシステム４の正面図である。
本変形例では、第２列Ｑにおける位置ｑ２の列方向の位置が、第１列Ｐにおける位置ｐ３の列方向の位置に対応している点において、第２実施形態と相違している。
【０１４８】
図１８（ｂ）は、送信処理部１０が第２モードに設定されたときのアンテナシステム４を示す図である。図１８（ｂ）中、実線で示しているアンテナ素子５は、無線信号を送信するアンテナ素子５として設定されていることを示している。また、破線で示しているアンテナ素子５は、無線信号を送信するアンテナ素子５として設定されていないことを示している。
【０１４９】
本変形例において第２モードに設定されたときのアンテナシステム４は、図１８（ｂ）に示すように、第１列Ｐのアンテナ素子５と、第２列Ｑのアンテナ素子５の両方を用いて無線信号を送信する。
また、第１列Ｐのアンテナ素子５については、第１変形例と同様、位置ｐ２、及び位置ｐ４のアンテナ素子５については無線信号を送信せず、位置ｐ１、及び位置ｐ４に配置されているアンテナ素子５が無線信号を送信するアンテナ素子５として設定されている。
これによって、本変形例の第２モードでは、第１列Ｐのアンテナ素子５と、第２列Ｑのアンテナ素子５の両方を用いて無線信号を送信する。
【０１５０】
本変形例における第１モードは、上記第２実施形態と同様であり、第１列Ｐに含まれるアンテナ素子５からのみ無線信号を送信し、第２列Ｑに含まれるアンテナ素子５からは無線信号を送信しない。
【０１５１】
また、図１８（ｂ）では、無線信号を送信するアンテナ素子５の内、互いに隣り合うアンテナ素子５同士の間隔の最大値は、間隔値Ｄ４となる。この間隔値Ｄ４は、第１変形例の間隔値Ｄ３と同じであり、第１モードの間隔値Ｄ１（図１４（ａ））よりも大きい。よって、本変形例においても、第２モードにおいて無線送信に用いられるアンテナ素子５の内、互いに隣り合うアンテナ素子５同士の間隔の最大値が、第１モードにおいて無線送信に用いられるアンテナ素子５の内の互いに隣り合うアンテナ素子５の間隔の最大値よりも大きく設定されている。
【０１５２】
〔第２実施形態の第３変形例について〕
図１９は、第２実施形態の第３変形例に係るアンテナシステム４が、第２モードに設定されているときの状態を示す図である。
本変形例では、第２モードにおいて、位置ｐ３に配置されているアンテナ素子５については無線信号を送信せず、位置ｐ４に配置されているアンテナ素子５が無線信号を送信するアンテナ素子５として設定されている点において、第２実施形態と相違している。
【０１５３】
本変形例の第２モードにおいても、第１列Ｐのアンテナ素子５と、第２列Ｑのアンテナ素子５の両方を用いて無線信号を送信する。
また、本変形例における第１モードは、上記第２実施形態と同様であり、第１列Ｐに含まれるアンテナ素子５からのみ無線信号を送信し、第２列Ｑに含まれるアンテナ素子５からは無線信号を送信しない。
【０１５４】
また、図１９では、無線信号を送信するアンテナ素子５の内、互いに隣り合うアンテナ素子５同士の間隔の最大値は、間隔値Ｄ５となる。この間隔値Ｄ４は、第１及び第２変形例の間隔値Ｄ３、Ｄ４と同じであり、第１モードの間隔値Ｄ１（図１４（ａ））よりも大きい。よって、本変形例においても、第２モードにおいて無線送信に用いられるアンテナ素子５の内、互いに隣り合うアンテナ素子５同士の間隔の最大値が、第１モードにおいて無線送信に用いられるアンテナ素子５の内の互いに隣り合うアンテナ素子５の間隔の最大値よりも大きく設定されている。
【０１５５】
以上のように、第２実施形態、及び第２実施形態の各変形例に係るアンテナシステム４によれば、無線信号を送信するアンテナ素子５の設定を変更することで、アンテナ素子５を１列に配置した構成、及び、アンテナ素子５を複列に配置した構成のいずれかに切り替えることができる。これにより、アンテナ素子５の配置を大きく変更するのと同様の効果を得ることができ、よりアンテナ構成の自由度を高めることができる。
【０１５６】
また、第２実施形態、及び第２実施形態の各変形例に係るアンテナシステム４によれば、第２モードにおいて無線送信に用いられるアンテナ素子５の内、互いに隣り合うアンテナ素子５同士の間隔の最大値が、第１モードにおいて無線送信に用いられるアンテナ素子５の内の互いに隣り合うアンテナ素子５の間隔の最大値よりも大きく設定されている。
【０１５７】
このため、第１モードと第２モードとでアンテナ素子５同士の相関が異なる設定にすることができる。この結果、アンテナ素子５同士の相関が必要なビームフォーミング等に適したアンテナ構成と、相関を抑制することが必要なＭＩＭＯ等に適したアンテナ構成とを切り替え可能にすることができる。
【０１５８】
〔第２実施形態に係る検証試験について〕
第２実施形態のアンテナシステム４を、第１モード、第２モード、さらに、各変形例における第２モードそれぞれに設定したときの伝送路容量について比較、評価した。その結果について、説明する。
【０１５９】
第２実施形態のアンテナシステム４を、第１モード、第２モード、及び、各変形例における第２モードに設定した場合それぞれについてコンピュータを用いてモデル化し、そのモデルを用いてシミュレーションを行い、伝送路容量を求めた。
【０１６０】
モデル化したアンテナシステム４から送信する無線波は、周波数３．５ＧＨｚ、帯域幅２０ＭＨｚ、送信電力３３ｄＢｍに設定した。なお、シミュレーションは、アンテナシステム４のモード及びアンテナの構成以外は、全て同一の条件で行った。
【０１６１】
図２０は、各モードについて伝送路容量を求めた結果を示すグラフである。
図２０中、縦軸は、伝送路容量を示している。図２０では、各モードにおけるＣＤＦ（Ｃｕｍｍｕｌａｔｉｖｅ  Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）５０％における伝送路容量（以下、ＣＤＦ５０％値ともいう）、及びＣＤＦ９５％における伝送路容量（以下、ＣＤＦ９５％値ともいう）を示している。
【０１６２】
また、図２０では、第２実施形態の第１モードにおけるＣＤＦ５０％値及びＣＤＦ９５％のそれぞれを１００としたときの相対値を求め、各モードの比較を行った。
【０１６３】
図２０を見ると、第２変形例の第２モードについては、他のものより若干特性が劣るように見える。
また、第２実施形態の第２モードが他の変形例に係る第２モードと比較して、比較的良好な特性が得られていることが判った。
【０１６４】
〔その他〕
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。
上記実施形態では、設定係数Ａによって入出力ポートの入出力の対応関係を設定し、各アンテナ素子５によって実現されるアンテナ構成を変更したり、チルト角の制御といったアンテナ特性を変更する場合を例示したが、設定係数Ａによってアンテナ構成を変更できることを利用すれば、アンテナ素子５の異常に対する対応も行うことができる。
つまり、各アンテナ素子５の一部が故障した場合に、その故障したアンテナ素子５以外の他のアンテナ素子５を使用し、故障前の特性を維持することができる代替の構成となるように設定係数Ａを変更することができる。
これにより、各アンテナ素子５の一部が故障したとしても、設定係数Ａの変更によって故障前の特性を維持することができる。
【０１６５】
また、上記実施形態では、処理部１２は、送信側の処理において、４入力１６出力、受信側の処理において１６入力４出力とした場合を例示したが、これら入出力数は、アンテナシステムの構成や、ベースバンドユニットの構成に応じて適宜変更することができる。
【０１６６】
また、同様に、アンテナ素子５の数や配列についてもアンテナシステムや、ベースバンドユニットの構成、あるいは、通信方式等に応じて適宜変更することができる。
【０１６７】
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】
【０１６８】
１  無線基地局装置
２  ベースバンドユニット
３  信号伝送路
３ａ  送信信号経路
３ｂ  受信信号経路
４  アンテナシステム
５  アンテナ素子
５ａ  垂直偏波用アンテナ素子
５ｂ  水平偏波用アンテナ素子
８  デジタル信号処理部
９  アナログ信号処理部
１０  送信処理部
１１  受信処理部
１２  処理部
１４  Ｄ／Ａ変換器
１５  変調器
１６  第１周波数変換器
１７  電力増幅器
１８  サーキュレータ
１９  低雑音増幅器
２０  第２周波数変換器
２１  復調器
２２  Ａ／Ｄ変換器
２５  入力ポート
２６  出力ポート
２６ａ  第１出力ポート
２６ｂ  第２出力ポート
２６ｃ  第３出力ポート
２６ｄ  第４出力ポート
２６ｅ  第５出力ポート
３０  入力ポート
３１  出力ポート
４１  筐体
【図１】
2016076929.tif 000005
【図２】
2016076929.tif 000006
【図３】
2016076929.tif 000007
【図４】
2016076929.tif 000008
【図５】
2016076929.tif 000009
【図６】
2016076929.tif 000010
【図７】
2016076929.tif 000011
【図８】
2016076929.tif 000012
【図９】
2016076929.tif 000013
【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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【図１９】
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【図２０】
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