(57)【要約】【課題】移動無線通信システムにおいて、移動する端末に生じる周波数偏移を抑制することが可能な技術を提供すること。【解決手段】端末と通信し、前記端末の進行方向に設置された複数のアンテナが接続される基地局であって、前記端末の位置、速度及び進行方向を取得する取得部と、前記取得部で取得された前記端末の位置、速度及び進行方向と、前記複数のアンテナの位置とに基づいて、前記複数のアンテナごとの周波数偏移量を算出する算出部と、前記複数のアンテナのうち、前記算出部で算出された前記複数のアンテナごとの周波数偏移量の絶対値が最小となる特定のアンテナを選択する選択部と、前記特定のアンテナから無線信号を送信する送信部と、を有する基地局を提供する。【選択図】図４
2017195529.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
端末と通信し、前記端末の進行方向に設置された複数のアンテナが接続される基地局であって、
前記端末の位置、速度及び進行方向を取得する取得部と、
前記取得部で取得された前記端末の位置、速度及び進行方向と、前記複数のアンテナの位置とに基づいて、前記複数のアンテナごとの周波数偏移量を算出する算出部と、
前記複数のアンテナのうち、前記算出部で算出された前記複数のアンテナごとの周波数偏移量の絶対値が最小となる特定のアンテナを選択する選択部と、
前記特定のアンテナから無線信号を送信する送信部と、
を有する基地局。
【請求項２】
前記選択部は、前記複数のアンテナのうち、前記特定のアンテナを含む複数のアンテナを選択し、
前記送信部は、前記特定のアンテナを含む複数のアンテナを用いてビームフォーミングを行うことで無線信号を送信する、
請求項１に記載の基地局。
【請求項３】
前記送信部は、前記端末が前記特定のアンテナに近づく方向に移動している場合、前記特定のアンテナから、前記算出部で算出された前記特定のアンテナの周波数偏移量だけ周波数が低い無線信号を送信し、前記端末が前記特定のアンテナから遠ざかる方向に移動している場合、前記特定のアンテナから、前記算出部で算出された前記特定のアンテナの周波数偏移量だけ周波数が高い無線信号を送信する、
請求項１又は２に記載の基地局。
【請求項４】
前記送信部は、前記端末の移動に応じて前記特定のアンテナが切り替わる際に、切替え前後で、前記特定のアンテナから送信される無線信号の位相又は送信電力が同一になるように位相又は送信電力を調整する、
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の基地局。
【請求項５】
端末と通信し、前記端末の進行方向に設置された複数のアンテナが接続される基地局が実行する送信方法であって、
前記端末の位置、速度及び進行方向を取得するステップと、
前記取得された前記端末の位置、速度及び進行方向と、前記複数のアンテナの位置とに基づいて、前記複数のアンテナごとの周波数偏移量を算出するステップと、
前記複数のアンテナのうち、前記算出された前記複数のアンテナごとの周波数偏移量の絶対値が最小となる特定のアンテナを選択するステップと、
前記特定のアンテナから無線信号を送信するステップと、
を有する送信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基地局及び送信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＵＭＴＳ（Universal Mobile Telecommunications System）、ＬＴＥ（Long Term Evolution）又はＬＴＥ−Ａ（LTE-Advanced）などのセルラーシステムを含む移動無線通信を行う端末は、端末に内蔵された発振器から出力される発振周波数を用いて、基地局から送信される電波の周波数との同期を行っている。また、同期精度を確保するため、端末には、基地局から受信した電波の周波数を基準に、端末自身が把握している周波数のずれを補正する自動周波数制御（ＡＦＣ：Auto Frequency Control）と呼ばれる機能が組み込まれている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】"水晶発振器とフラッシュメモリ"、［online］、［平成２８年４月１１日検索］、インターネット<URL: https://www.nttdocomo.co.jp/corporate/technology/rd/tech/network/base_and_mobile_stations/16/>
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
現在、トンネル内でも移動通信を行いたいとのニーズの高まりにより、トンネル内をエリア化することが広く行われている。特に、外部からの電波が届かない長距離トンネルでは、トンネル内で同一の基地局からの電波を複数のアンテナを用いて同時に放射することで、トンネル全体のエリア化を実現している。
【０００５】
しかしながら、端末はトンネル内を高速で移動していることから、端末の進行方向の前方及び後方に設置されているアンテナから送信される電波に周波数偏移（ドップラーシフト、ドップラー効果とも言う）が生じてしまい、自動周波数制御による基地局の周波数への追従が困難になる可能性がある。図１を用いて具体例を説明する。端末は、アンテナ＃ｎのエリア内ではアンテナ＃ｎからの電波を補足して自動周波数制御を行っているが、移動によりアンテナ＃ｎ＋１のエリアに入ると、アンテナ＃ｎ＋１からの電波を補足して自動周波数制御を行うことになる。ここで、周波数偏移の量を「ｆｄ（ここでは絶対値とする）」とすると、端末はアンテナ＃ｎから遠ざかるため、アンテナ＃ｎからの電波の周波数（ｆｃ）は、端末から見ると、周波数偏移分低い周波数（ｆｃ−ｆｄ）に見えることになる。一方、端末はアンテナ＃ｎ＋１に近づいていくことになるため、アンテナ＃ｎ＋１からの電波の周波数（ｆｃ）は、端末から見ると、周波数偏移分高い周波数（ｆｃ＋ｆｄ）に見えることになる。つまり、アンテナ＃ｎのエリアからアンテナ＃ｎ＋１のエリアに切り替わる際に（アンテナのエリアを跨ぐ際に）、「２×ｆｄ」分の周波数の差が生じることになり、自動周波数制御による基地局の周波数への追従が困難になってしまう。
【０００６】
開示の技術は上記に鑑みてなされたものであって、移動無線通信システムにおいて、移動する端末に生じる周波数偏移を抑制することが可能な技術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】
開示の技術の基地局は、端末と通信し、前記端末の進行方向に設置された複数のアンテナが接続される基地局であって、前記端末の位置、速度及び進行方向を取得する取得部と、前記取得部で取得された前記端末の位置、速度及び進行方向と、前記複数のアンテナの位置とに基づいて、前記複数のアンテナごとの周波数偏移量を算出する算出部と、前記複数のアンテナのうち、前記算出部で算出された前記複数のアンテナごとの周波数偏移量の絶対値が最小となる特定のアンテナを選択する選択部と、前記特定のアンテナから無線信号を送信する送信部と、を有する。
【発明の効果】
【０００８】
開示の技術によれば、移動無線通信システムにおいて、移動する端末に生じる周波数偏移を抑制することが可能な技術が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】課題を説明するための図である。
【図２】第一の実施の形態に係る無線通信システムの構成の一例を示す図である。
【図３】第一の実施の形態に係る基地局の機能構成の一例を示す図である。
【図４】第一の実施の形態に係る無線通信システムの動作例を説明するための図である。
【図５】周波数偏移を算出する方法を説明するための図である。
【図６】自動周波数制御が安定して行われることを説明するための図である。
【図７】第一の実施の形態に係る基地局が行う処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図８】ビームフォーミングにより無線信号を送信する例を示す図である。
【図９】第二の実施の形態に係る基地局の機能構成の一例を示す図である。
【図１０】第二の実施の形態に係る基地局が行う処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図１１】第三の実施の形態に係る基地局の機能構成の一例を示す図である。
【図１２】第三の実施の形態に係る無線通信システムの動作例を説明するための図である。
【図１３】第三の実施の形態に係る基地局が行う処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図１４】実施の形態に係る基地局のハードウェア構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。なお、以下で説明する実施の形態は一例に過ぎず、本発明が適用される実施の形態は、以下の実施の形態に限られるわけではない。本実施の形態に係る無線通信システムは、ＵＭＴＳ、ＬＴＥ、ＬＴＥ−Ａ又は５Ｇなどのセルラーシステムを含むあらゆる無線通信システムに適用することができる。
。
【００１１】
［第一の実施の形態］
＜システム構成＞
図２は、第一の実施の形態に係る無線通信システムの構成の一例を示す図である。図２に示すように、第一の実施の形態に係る無線通信システムは、複数のアンテナ＃１〜＃Ｎが接続された基地局１０と端末２０とを有する。以下の説明において、アンテナ＃１〜＃Ｎを特に区別しない場合、単に「アンテナ」と記載する。
【００１２】
第一の実施の形態（第二の実施の形態及び第三の実施の形態も同様）は、端末２０は特定の進行方向に移動し、複数のアンテナ＃１〜＃Ｎは、端末２０の進行方向に沿って設置されている無線通信システムを前提としている。第一の実施の形態に係る無線通信システムの具体例として、例えば、端末２０は自動車であり複数のアンテナ＃１〜＃Ｎがトンネル内に並べて設置されている無線通信システム、端末２０は列車であり複数のアンテナ＃１〜＃Ｎが線路脇に並べて設置されている無線通信システムなどが想定される。
【００１３】
＜概要＞
第一の実施の形態に係る無線通信システムでは、複数のアンテナ＃１〜＃Ｎを、予め端末２０の進行方向に沿って高密度に設置しておく。基地局１０は、端末２０の位置、速度及び進行方向に応じて、無線信号（電波）を送信するアンテナを適宜切替えることで、端末２０がアンテナのエリアを跨る場合において、端末２０が受信する無線信号の周波数偏移を最小限に抑えるようにする。
【００１４】
＜機能構成＞
図３は、第一の実施の形態に係る基地局の機能構成の一例を示す図である。図３に示すように、基地局１０は、通信部１００と、位置取得部１０１と、算出部１０２と、選択部１０３とを有する。また、通信部１００は、更に、制御部１１１と、変復調部１１２と、位相調整部１１３と、増幅部１１４と、切替部１１５とを有する。図３は、基地局１０において本発明の実施の形態に特に関連する機能部のみを示すものであり、少なくとも本無線通信システムに準拠した動作を行うための図示しない機能も有するものである。また、図３に示す機能構成は一例に過ぎない。実施の形態に係る動作を実行できるのであれば、機能区分及び機能部の名称はどのようなものでもよい。
【００１５】
通信部１００は、端末２０との間で無線通信を行う機能を有する。また、通信部１００は、アンテナ＃１〜＃Ｎのうち、選択部１０３で選択された特定のアンテナから無線信号を送信する機能を有する。無線信号は、端末２０の自動周波数制御に使用される無線信号であればどのような無線信号であってもよいが、例えば、同期信号、又は、参照信号（パイロット信号）などである。
【００１６】
位置取得部１０１は、端末２０の位置、速度及び進行方向を取得する機能を有する。位置取得部１０１は、どのような方法で端末２０の位置、速度及び進行方向を取得するようにしてもよい。例えば、位置取得部１０１は、端末２０の位置、速度及び進行方向を端末２０から直接通知させるようにしてもよいし、端末２０の位置、速度及び進行方向を検出するセンサ（例えば、トンネル内に設置されたセンサ、又は、線路脇に設置されたセンサなど）から端末２０の位置、速度及び進行方向を取得するようにしてもよい。また、端末２０が列車である場合、列車のダイヤ情報に基づいて端末２０の位置、速度及び進行方向を推定するようにしてもよい。また、監視カメラの映像などに基づいて、端末２０の位置、速度及び進行方向を推定するようにしてもよい。また、端末２０から送信される無線信号を受信したアンテナの位置の変化に基づいて、端末２０の位置、速度及び進行方向を推定するようにしてもよい。
【００１７】
算出部１０２は、位置取得部１０１で取得された端末２０の位置、速度及び進行方向と、アンテナ＃１〜＃Ｎの位置とに基づいて、アンテナ＃１〜＃Ｎごとに周波数偏移量を算出する機能を有する。
【００１８】
選択部１０３は、アンテナ＃１〜＃Ｎのうち、算出部１０２で算出されたアンテナ＃１〜＃Ｎごとの周波数偏移量の絶対値が最小となる特定のアンテナを選択する機能を有する。
【００１９】
制御部１１１は、基地局１０が扱う無線信号に関する各種の制御を行う機能を有しており、例えば、コアネットワークとの間でデータの送受信を行う機能、無線リソースの割当てを行う機能などを含む。変復調部１１２は、端末２０に向けて送信する無線信号の変調処理、及び、端末２０から受信した無線信号の復調処理を行う機能を有する。
【００２０】
位相調整部１１３は、アンテナ＃１〜＃Ｎの各々から送信される無線信号の位相がアンテナ間で一致するように位相を調整する機能を有する。また、位相調整部１１３は、端末２０の移動に応じて、選択部１０３により選択される特定のアンテナが切り替わる際に、切替え前後で、当該特定のアンテナから送信される無線信号の位相が同一になるように位相を調整する機能を有する。どの程度位相を調整するのかについては基地局１０の回路構成に依存するが、一例として、位相調整部１１３は、基地局１０のアンテナポート（出力端子）と各アンテナまでのケーブルの長さに基づいて位相を調整するようにしてもよい。
【００２１】
増幅部１１４は、アンテナ＃１〜＃Ｎの各々から送信される無線信号の送信電力が一致するように無線信号を増幅する。どの程度電力を増幅するのかについては基地局１０の回路構成に依存するが、一例として、増幅部１１４は、基地局１０のアンテナポートと各アンテナまでのケーブルの長さに応じた伝搬ロスに基づいて無線信号を増幅するようにしてもよい。切替部１１５は、選択部１０３からの指示に従って、無線信号が送信されるアンテナを切替える機能を有する。
【００２２】
＜処理手順＞
図４は、第一の実施の形態に係る無線通信システムの動作例を説明するための図である。図４に示すように、基地局１０は、端末２０の位置、速度及び進行方向に応じて、無線信号を送信するアンテナを適宜切替えるようにする。例えば、時刻ｔのタイミングでは、端末２０はアンテナ＃ｎの付近に存在するため、基地局１０はアンテナ＃ｎから無線信号を送信する。続いて、時刻ｔ＋１のタイミングでは、端末２０はアンテナ＃ｎ＋１の付近に存在するため、基地局１０はアンテナ＃ｎ＋１から無線信号を送信する。続いて、時刻ｔ＋２のタイミングでは、端末２０はアンテナ＃ｎ＋２の付近に存在するため、基地局１０はアンテナ＃ｎ＋２から無線信号を送信する。
【００２３】
ここで、周波数偏移の量（ｆｄ）を算出する方法について具体的に説明する。図５に示すように、端末２０の進行方向とアンテナの設置位置との間の角度を（θ、ただし０＜θ＜１８０°）とし、端末２０の速度を（ｖ、ただしｖ＞０））とすると、周波数偏移の量（ｆｄ）は、「ｆｄ＝（（ｖ×ｃｏｓθ）／ｃ）×ｆｃ」の式で計算される。ここで、「ｆｃ」は、基地局１０から送信される無線信号の周波数であり、「ｃ」は光速である。つまり、上記の式によれば、周波数偏移の値の絶対値は、θが９０°に近づくほど小さくなることになる。
【００２４】
前述の通り、第一の実施の形態に係る無線通信システムでは、複数のアンテナ＃１〜＃Ｎは、端末２０の進行方向に沿って高密度に設置される。つまり、複数のアンテナ＃１〜＃Ｎを高密度に設置することで、端末２０が無線信号を補足するアンテナと端末２０との間の角度（θ）を、一定の角度の範囲内に収めるようにする。
【００２５】
図６を用いて具体的に説明する。図６（ａ）に示すように、アンテナ＃ｎ−４及びアンテナ＃ｎ＋４のみが設置されている環境を想定すると、端末２０がアンテナ＃ｎ−４及びアンテナ＃ｎ＋４の中間付近に位置する場合、アンテナ＃ｎ−４及びアンテナ＃ｎ＋４と端末２０との間の角度はそれぞれ（θ１）になる。一方、図６（ｂ）に示すように高密度でアンテナを設置することで、端末２０がアンテナ＃ｎ及びアンテナ＃ｎ＋１の中間付近に位置する場合、アンテナ＃ｎ及びアンテナ＃ｎ＋と端末２０との間の角度はそれぞれ（θ２）になる。
【００２６】
つまり、アンテナを高密度に設置することで、無線信号を補足するアンテナと端末２０との間の角度（θ２）を、θ１より大きくすることができる。これにより、端末２０は、アンテナ＃ｎから送信される無線信号を補足して自動周波数制御を行っている状態で、移動によりアンテナ＃ｎ＋１のエリアに入ってアンテナ＃ｎ＋１からの電波を補足して自動周波数制御を行う場合に、周波数偏移量（「２×ｆｄ」の絶対値）が抑制されることになるため、自動周波数制御を安定して行うことが可能になる。
【００２７】
なお、アンテナをどの程度高密度に設置するのかについては特に制約はないが、自動周波数制御を安定させるため、周波数偏移量（「２×ｆｄ」の絶対値）は小さいほど望ましい。
【００２８】
図７は、第一の実施の形態に係る基地局が行う処理手順の一例を示すフローチャートである。まず、基地局１０の位置取得部１０１は、端末２０の位置、速度及び進行方向を取得する（Ｓ１０１）。続いて、基地局１０の算出部１０２は、端末２０の位置、速度及び進行方向と、アンテナ＃１〜＃Ｎの位置とに基づいて、アンテナ＃１〜＃Ｎごとの周波数偏移量（ｆｄ）を算出する（Ｓ１０２）。続いて、基地局１０の選択部１０３は、アンテナ＃１〜＃Ｎごとの周波数偏移量（ｆｄ）のうち、周波数偏移量（ｆｄ）の絶対値が最も小さいアンテナを選択する（Ｓ１０３）。続いて、基地局１０の通信部１００は、選択されたアンテナから無線信号を送信する（Ｓ１０４）。なお、基地局１０は、ステップＳ１０１乃至ステップＳ１０４の処理手順を繰り返し行うことで、端末２０の移動に応じて、最も周波数偏移量（ｆｄ）の値が小さいアンテナから無線信号が送信されるように順次アンテナを切替えるようにする。
【００２９】
なお、ステップＳ１０４の処理手順において、位相調整部１１３は、アンテナ切替え前後で同一の位相で無線信号が送信されるように位相を調整する。また、増幅部１１４は、アンテナ切替え前後で同一の送信電力で無線信号が送信されるように無線信号を増幅する。
【００３０】
以上、第一の実施の形態について説明した。第一の実施の形態によれば、端末２０は、進行方向に設置された複数のアンテナのうち、周波数偏移が小さいアンテナからの無線信号を受信して自動周波数制御を行うことになるため、自動周波数制御を安定して行うことが可能になる。また、アンテナ切替え前後で位相及び／又は送信電力が一定になるように調整されることで、端末２０は、アンテナが切り替わったことを認識せずに無線信号を受信することができ、自動周波数制御をより安定して行うことが可能になる。
【００３１】
［第二の実施の形態］
続いて、第二の実施の形態について説明する。なお、特に言及しない点は第一の実施の形態と同一でよい。
【００３２】
＜概要＞
第一の実施の形態では、基地局１０は、複数のアンテナのうち、周波数偏移量の絶対値が最も小さい特定のアンテナから無線信号を送信するようにした。一方、第二の実施の形態では、基地局１０は、図８に示すように、当該特定のアンテナを含む複数のアンテナを用いてビームフォーミングを行うことで無線信号を送信するようにする。より具体的には、第二の実施の形態に係る基地局１０は、端末２０の移動方向に対して垂直な方向に指向性を向けて無線信号を送信することで、周波数偏移を更に低減させるようにする。
【００３３】
＜機能構成＞
図９は、第二の実施の形態に係る基地局の機能構成の一例を示す図である。図９において、第一の実施の形態と同一である機能については同一符号を付して説明を省略する。図９に示すように、基地局１０は、通信部２００と、位置取得部１０１と、算出部１０２と、選択部２０３とを有する。また、通信部２００は、更に、制御部１１１と、変復調部１１２と、切替部２１３と、位相調整部２１４１〜２１４Ｎと、増幅部２１５１〜２１５Ｎとを有する。図９は、基地局１０において本発明の実施の形態に特に関連する機能部のみを示すものであり、少なくとも本無線通信システムに準拠した動作を行うための図示しない機能も有するものである。また、図９に示す機能構成は一例に過ぎない。実施の形態に係る動作を実行できるのであれば、機能区分及び機能部の名称はどのようなものでもよい。
【００３４】
通信部２００は、端末２０との間で無線通信を行う機能を有する。また、通信部２００は、アンテナ＃１〜＃Ｎのうち、選択部１０３で選択された特定のアンテナを含む複数のアンテナを用いてビームフォーミングを行って無線信号を送信する機能を有する。
【００３５】
選択部２０３は、アンテナ＃１〜＃Ｎのうち、算出部１０２で算出されたアンテナ＃１〜＃Ｎごとの周波数偏移量の絶対値が最小となる特定のアンテナを選択する機能を有する。また、ビームフォーミングを行うために当該特定のアンテナを含む複数のアンテナを選択する機能を有する。
【００３６】
切替部２１３は、選択部２０３からの指示に従って、無線信号が送信される複数のアンテナを切替える機能を有する。位相調整部２１４１〜２１４Ｎは、それぞれアンテナ＃１〜アンテナ＃Ｎに対応しており、端末２０の移動方向に対して垂直な方向にビームフォーミングが行われるように、選択部２０３で選択された複数のアンテナから送信される無線信号の位相制御を行う。なお、位相調整部２１４１〜２１４Ｎは、それぞれ、第一の実施の形態における位相調整部１１３の機能も含む。増幅部２１５１〜２１５Ｎはそれぞれアンテナ＃１〜アンテナ＃Ｎに対応しており、選択部２０３で選択された複数のアンテナから送信される無線信号の送信電力を増幅する。なお、増幅部２１５１〜２１５Ｎは、それぞれ、第一の実施の形態における増幅部１１４の機能も含む。
【００３７】
＜処理手順＞
図１０は、第二の実施の形態に係る基地局が行う処理手順の一例を示すフローチャートである。ステップＳ２０１乃至ステップＳ２０３は、図７のステップＳ１０１乃至ステップＳ１０３と同一であるため説明は省略する。続いて、基地局１０の選択部２０３は、端末２０の移動方向に対して垂直な方向にビームフォーミングを行うのに適したアンテナを複数選択する（Ｓ２０４）。より具体的には、選択部２０３は、ステップＳ２０３の処理手順で選択した周波数偏移量（ｆｄ）の絶対値が最も小さいアンテナの前後でそれぞれ１以上のアンテナを選択する。例えば、周波数偏移量（ｆｄ）の絶対値が最も小さいアンテナが図８に示すアンテナ＃ｎであった場合、選択部２０３は、更に、アンテナ＃ｎ−１及びアンテナ＃ｎ＋１を選択するようにしてもよい。
【００３８】
続いて、基地局１０の通信部１００は、選択された複数のアンテナを用いてビームフォーミングを行って無線信号を送信する（Ｓ２０５）。
【００３９】
以上、第二の実施の形態について説明した。第二の実施の形態によれば、端末２０は、進行方向に設置された複数のアンテナのうち、周波数偏移が小さいアンテナからの無線信号を受信して自動周波数制御を行うことになるため、自動周波数制御を安定して行うことが可能になる。また、ビームフォーミングにより、端末２０自身の移動方向に対して垂直な方向に絞って無線信号が送信されることになり、端末２０は、周波数偏移が少ない無線信号のみを受信することができる。これにより、第一の実施の形態よりも更に安定して自動周波数制御を行うことが可能になる。
【００４０】
［第三の実施の形態］
続いて、第三の実施の形態について説明する。特に言及しない点は第一の実施の形態又は第二の実施の形態と同一でよい。
【００４１】
＜概要＞
第一の実施の形態では、基地局１０は、複数のアンテナのうち、周波数偏移量の絶対値が最も小さい特定のアンテナから無線信号を送信するようにした。一方、第三の実施の形態では、基地局１０は、更に、周波数偏移を補正して（つまり、周波数偏移が打ち消されるように周波数を調整して）無線信号を送信することで、周波数偏移を更に低減させるようにする。なお、第三の実施の形態は、第二の実施の形態に組み合わせることも可能である。この場合、基地局１０は、ビームフォーミングを行いつつ、更に、周波数偏移を補正して無線信号を送信する。
【００４２】
＜機能構成＞
図１１は、第三の実施の形態に係る基地局の機能構成の一例を示す図である。図１１は、第三の実施の形態を第一の実施の形態に適用した場合の機能構成例を示しており、第一の実施の形態と同一である機能については同一符号を付して説明を省略する。図１１に示すように、基地局１０は、通信部３００と、位置取得部１０１と、算出部１０２と、選択部１０３とを有する。また、通信部３００は、更に、制御部１１１と、変復調部１１２と、調整部３１１と、位相調整部１１３と、増幅部１１４と、切替部１１５とを有する。
【００４３】
通信部３００は、端末２０との間で無線通信を行う機能を有する。また、通信部３００は、アンテナ＃１〜＃Ｎのうち、選択部１０３で選択された特定のアンテナから無線信号を送信する機能を有する。また、通信部３００は、周波数偏移を補正して無線信号を送信する機能を有する。
【００４４】
調整部３１１は、算出部１０２で算出された周波数偏移に基づいて、通信部３００から送信される無線信号の周波数を調整する機能を有する。
【００４５】
なお、第三の実施の形態を第二の実施の形態と組み合わせる場合、図９に示す機能構成に調整部３１１を加えるようにしてもよい。この場合、通信部３００は、更に、選択部１０３で選択された特定のアンテナを含む複数のアンテナを用いてビームフォーミングを行って無線信号を送信する機能を有する。
【００４６】
＜処理手順＞
図１２は、第三の実施の形態に係る無線通信システムの動作例を説明するための図である。図１２に示すように、基地局１０の通信部３００は、端末３０が、選択部１０３で選択されたアンテナ＃ｎに近づく方向に移動している場合（図１２の時刻ｔ）、当該アンテナ＃ｎから、算出部１０２で算出されたアンテナ＃ｎの周波数偏移量（ｆｄ）の絶対値だけ周波数が低い無線信号（ｆｃ−ｆｄ）を送信する。また、アンテナ＃ｎの周波数偏移量（ｆｄ）の絶対値がゼロの場合（図１２の時刻ｔ＋１）、基地局１０の通信部３００は、周波数を変更せずに無線信号を送信する。また、端末２０がアンテナ＃ｎから遠ざかる方向に移動している場合（図１２の時刻ｔ＋２）、アンテナ＃ｎから、算出部１０２で算出されたアンテナ＃ｎの周波数偏移量（ｆｄ）の絶対値だけ周波数が高い無線信号（ｆｃ−ｆｄ（なお、端末２０がアンテナから遠ざかるためｆｄは負の値である））を送信する。
【００４７】
図１３は、第三の実施の形態に係る基地局が行う処理手順の一例を示すフローチャートである。ステップＳ３０１乃至ステップＳ３０３は、図７のステップＳ１０１乃至ステップＳ１０３と同一であるため説明は省略する。続いて、基地局１０の調整部３１１は、算出部１０２で算出された周波数偏移に基づいて、無線信号の周波数を調整する（Ｓ３０４）。続いて、基地局１０の通信部１００は、選択されたアンテナから無線信号を送信する（Ｓ３０５）。なお、ステップＳ３０５の処理手順において、位相調整部１１３は、アンテナ切替え前後で同一の位相で無線信号が送信されるように位相を調整する。また、増幅部１１４は、アンテナ切替え前後で同一の送信電力で無線信号が送信されるように無線信号を増幅する。つまり、アンテナ切替え前後で位相及び／又は送信電力が一定になるように調整する。
【００４８】
基地局１０は、ステップＳ３０１乃至ステップＳ３０５の処理手順を繰り返し行うことで、端末２０の移動に応じて、最も周波数偏移量（ｆｄ）の絶対値が小さいアンテナから無線信号が送信されるようにアンテナを切替えるようにすると共に、周波数偏移量（ｆｄ）が調整された無線信号を送信するようにする。なお、周波数偏移量が調整された無線信号は、具体的には、周波数が「ｆｃ−ｆｄ」の無線信号である。
【００４９】
以上、第三の実施の形態について説明した。第三の実施の形態によれば、端末２０は、進行方向に設置された複数のアンテナのうち、周波数偏移が補正された無線信号を受信して自動周波数制御を行うことになるため、第一の実施の形態よりも更に安定して自動周波数制御を行うことが可能になる。
【００５０】
＜ハードウェア構成＞
以上説明した第一の実施の形態乃至第三の実施の形態に係る基地局１０の機能構成は、全体をハードウェア回路（例えば、１つ又は複数のＩＣチップ）で実現してもよいし、一部をハードウェア回路で構成し、その他の部分をＣＰＵとプログラムとで実現してもよい。
【００５１】
図１４は、実施の形態に係る基地局のハードウェア構成の一例を示す図である。図１４は、図３、図９及び図１１よりも実装例に近い構成を示している。図１４に示すように、基地局１０は、無線信号に関する処理を行うＲＦ（Radio Frequency）モジュール４０１と、ベースバンド信号処理を行うＢＢ（Base Band）処理モジュール４０２と、上位レイヤ等の処理を行う装置制御モジュール４０３と、ネットワークと接続するためのインターフェースである通信ＩＦ４０４とを有する。
【００５２】
ＲＦモジュール４０１は、ＢＢ処理モジュール４０２から受信したデジタルベースバンド信号に対して、Ｄ／Ａ（Digital-to-Analog）変換、変調、周波数変換、及び電力増幅等を行うことでアンテナから送信すべき無線信号を生成する。また、受信した無線信号に対して、周波数変換、Ａ／Ｄ（Analog to Digital）変換、復調等を行うことでデジタルベースバンド信号を生成し、ＢＢ処理モジュール４０２に渡す。ＲＦモジュール４０１は、例えば、図３、図９及び図１１に示す、通信部１００の一部、通信部２００の一部、又は、通信部３００の一部を含む。
【００５３】
ＢＢ処理モジュール４０２は、ＩＰパケットとデジタルベースバンド信号とを相互に変換する処理を行う。ＤＳＰ（Digital Signal Processor）４１２は、ＢＢ処理モジュール４０２における信号処理を行うプロセッサである。メモリ４２２は、ＤＳＰ４１２のワークエリアとして使用される。ＢＢ処理モジュール４０２は、例えば、図３、図９及び図１１に示す、通信部１００の一部、算出部１０２、選択部１０３、通信部２００の一部、選択部２０３、又は、通信部３００の一部を含む。
【００５４】
装置制御モジュール４０３は、ＩＰレイヤのプロトコル処理、ＯＡＭ（Operation and Maintenance）処理等を行う。プロセッサ４１３は、装置制御モジュール４０３が行う処理を行うプロセッサである。メモリ４２３は、プロセッサ４１３のワークエリアとして使用される。補助記憶装置４３３は、例えばＨＤＤ等であり、基地局１０自身が動作するための各種設定情報等が格納される。装置制御モジュール４０３は、例えば、図３、図９及び図１１に示す、位置取得部１０１を含む。
【００５５】
＜実施形態の補足＞
本明細書で説明した各実施の形態は単独で用いてもよいし、組み合わせて用いてもよいし、実行に伴って切り替えて用いてもよい。
【００５６】
方法の請求項は、サンプル的順序で様々なステップの要素を提示しており、請求項の中で明記していない限り、提示した特定の順序に限定されない。
【００５７】
本明細書で使用する「に基づいて」という記載は、別段に明記されていない限り、「のみに基づいて」を意味しない。言い換えれば、「に基づいて」という記載は、「のみに基づいて」と「に少なくとも基づいて」の両方を意味する。
【００５８】
以上、本発明の実施の形態は、ＬＴＥ（Long Term Evolution）、ＬＴＥ−Ａ（LTE-Advanced）、ＣＤＭＡ２０００、ＵＭＢ（Ultra Mobile Broadband）、ＩＥＥＥ８０２．１１(Wi-Fi（登録商標）)、ＩＥＥＥ８０２．１６(WiMAX（登録商標）)、ＩＥＥＥ８０２．２０、ＵＷＢ（Ultra-Wideband）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）および／または他の適切なシステムを利用するシステムに拡張され得る。
【００５９】
以上、本発明の実施の形態で説明する各装置（基地局１０）の構成は、ＣＰＵとメモリを備える当該装置において、プログラムがＣＰＵ（プロセッサ）により実行されることで実現される構成であってもよいし、本実施の形態で説明する処理のロジックを備えたハードウェア回路等のハードウェアで実現される構成であってもよいし、プログラムとハードウェアが混在していてもよい。
【００６０】
以上、本発明の実施の形態を説明してきたが、開示される発明はそのような実施形態に限定されず、当業者は様々な変形例、修正例、代替例、置換例等を理解するであろう。発明の理解を促すため具体的な数値例を用いて説明がなされたが、特に断りのない限り、それらの数値は単なる一例に過ぎず適切な如何なる値が使用されてもよい。上記の説明における項目の区分けは本発明に本質的ではなく、２以上の項目に記載された事項が必要に応じて組み合わせて使用されてよいし、ある項目に記載された事項が、別の項目に記載された事項に（矛盾しない限り）適用されてよい。機能ブロック図における機能部又は処理部の境界は必ずしも物理的な部品の境界に対応するとは限らない。複数の機能部の動作が物理的には１つの部品で行われてもよいし、あるいは１つの機能部の動作が物理的には複数の部品により行われてもよい。また、複数の機能部の順序は矛盾の無い限り任意に入れ替えられてもよい。実施の形態で述べたシーケンス及びフローチャートは、矛盾の無い限り順序を入れ替えてもよい。処理説明の便宜上、基地局１０は機能的なブロック図を用いて説明されたが、そのような装置はハードウェアで、ソフトウェアで又はそれらの組み合わせで実現されてもよい。本発明の実施の形態に従って基地局１０が有するプロセッサにより動作するソフトウェアは、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、フラッシュメモリ、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、レジスタ、ハードディスク（ＨＤＤ）、リムーバブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、データベース、サーバその他の適切な如何なる記憶媒体に保存されてもよい。
【符号の説明】
【００６１】
１０  基地局
２０  端末
１００、２００、３００  通信部
１０１  位置取得部
１０２  算出部
１０３、２０３  選択部
４０１  ＲＦモジュール
４０２  ＢＢ処理モジュール
４０３  装置制御モジュール
４０４  通信ＩＦ
【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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