(57)【要約】【課題】  アンテナ制御によって、端末分布が一様の場合にも、偏りがある場合にも、エリア全体としてスループットを向上する。【解決手段】  複数のアンテナ素子を有する基地局アンテナであって、前記基地局アンテナによる通信のトラヒック量または無線リソース使用率に応じて、前記複数のアンテナ素子の物理的な傾きを制御してチルト角を変更する機械式チルトと、前記複数のアンテナ素子間の位相差を制御してチルト角を変更する移相式チルトを制御する。【選択図】  図５
2017092641.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のアンテナ素子を有する基地局アンテナであって、
前記基地局アンテナによる通信のトラヒック量または無線リソース使用率に応じて、前記複数のアンテナ素子の物理的な傾きを制御してチルト角を変更する機械式チルトと、前記複数のアンテナ素子間の位相差を制御してチルト角を変更する移相式チルトを制御する
ことを特徴とする基地局アンテナ。
【請求項２】
請求項１に記載の基地局アンテナであって、
前記基地局アンテナは、
前記基地局アンテナによる通信の電力を測定する電力測定装置を有し、
前記電力測定装置で測定した電力に応じて制御することにより、前記基地局アンテナによる通信のトラヒック量または無線リソース使用率に応じて制御する
ことを特徴とする基地局アンテナ。
【請求項３】
請求項１に記載の基地局アンテナであって、
前記基地局アンテナは、
前記基地局アンテナによる通信の電力を測定する電力測定装置と、
前記電力測定装置で測定した電力を、前記基地局アンテナによる通信のトラヒック量または無線リソース使用率に変換し、変換されたトラヒック量または無線リソース使用率を判定する分析装置と、を有し、
前記分析装置の判定の結果に応じて制御することにより、前記基地局アンテナによる通信のトラヒック量または無線リソース使用率に応じて制御する
ことを特徴とする基地局アンテナ。
【請求項４】
請求項３に記載の基地局アンテナであって、
前記分析装置は、
前記基地局による通信のトラヒック量が、閾値以上であると判定した場合に、移相式チルトによるチルト角を設定し、
前記基地局による通信のトラヒック量が、前記閾値より小さいと判定した場合に、機械式チルトによるチルト角を設定する
ことを特徴とする基地局アンテナ。
【請求項５】
請求項３に記載の基地局アンテナであって、
前記分析装置は、
前記基地局による通信のトラヒック量または無線リソース使用率に応じた移相式チルトによるチルト角の設定及び機械式チルトによるチルト角の設定において、機械式チルトによるチルト角と移相式チルトによるチルト角の合計値が、前記基地局による通信のトラヒック量または無線リソース使用率に関わらず一定になるように設定する
ことを特徴とする基地局アンテナ。
【請求項６】
請求項３に記載の基地局アンテナであって、
前記分析装置は、
前記基地局による通信のトラヒック量が、閾値以上であると判定した場合に、移相式チルトあるいは機械式チルトのいずれかのチルトによる第一のチルト角を設定し、
前記基地局による通信のトラヒック量が、前記閾値より小さいと判定した場合に、前記第一のチルト角の設定の代わりに前記第一のチルト角より大きな第二のチルト角を設定する
ことを特徴とする基地局アンテナ。
【請求項７】
請求項３に記載の基地局アンテナであって、
前記分析装置は、
前記基地局による通信の無線リソース使用率が、第一の値よりも大きい場合、移相式チルトによるチルト角を設定し、
前記基地局による通信の無線リソース使用率が、前記第一の値より小さい第二の値以下の場合、機械式チルトによるチルト角を設定し、
前記基地局による通信の無線リソース使用率が、前記第二の値よりも大きく、前記第一の値以下の場合、移相式チルトと機械式チルトの両方によるチルト角を設定する
ことを特徴とする基地局アンテナ。
【請求項８】
請求項７に記載の基地局アンテナであって、
前記分析装置は、
前記基地局による通信の無線リソース使用率が、前記第二の値よりも大きく、前記第一の値以下の場合、前記基地局による通信の無線リソース使用率が大きいほど、機械式チルトによるチルト角が小さくなり、移相式チルトによるチルト角が大きくなるように設定する
ことを特徴とする基地局アンテナ。
【請求項９】
請求項８に記載の基地局アンテナであって、
前記分析装置は、
前記基地局による通信の無線リソース使用率が、前記第二の値よりも大きく、前記第一の値以下の場合、機械式チルトによるチルト角と移相式チルトによるチルト角の合計値が、前記基地局による通信の無線リソース使用率に関わらず一定になるように設定し、
前記基地局による通信の無線リソース使用率が前記第一の値よりも大きい場合の移相式チルトによるチルト角を、前記基地局による通信の無線リソース使用率が前記第二の値以下の場合の機械式チルトによるチルト角より大きくなるように設定する
ことを特徴とする基地局アンテナ。
【請求項１０】
請求項９に記載の基地局アンテナであって、
前記分析装置は、
無線リソース使用率の範囲と機械式チルトによるチルト角と移相式チルト角によるチルト角との関係が記録された情報を有し、
前記基地局による通信の無線リソース使用率を含む前記情報に記録された無線リソース使用率の範囲を特定し、前記情報において特定された範囲に関係付けられた機械式チルトによるチルト角と移相式チルト角によるチルト角を取得して設定する
ことを特徴とする基地局アンテナ。
【請求項１１】
分析装置と複数の基地局アンテナのアンテナ制御方法であって、
前記分析装置は、
前記複数の基地局アンテナによる通信のトラヒック量または無線リソース使用率に応じて、前記複数の基地局アンテナへ指示し、
複数のアンテナ素子をそれぞれ備えた前記複数の基地局アンテナのそれぞれは、
前記分析装置の指示に基づき、前記複数のアンテナ素子の物理的な傾きを制御してチルト角を変更する機械式チルトと、前記複数のアンテナ素子間の位相差を制御してチルト角を変更する移相式チルトを制御する
ことを特徴とするアンテナ制御方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載のアンテナ制御方法であって、
前記分析装置は、
前記複数の基地局アンテナそれぞれのトラヒック量または無線リソース使用率に応じて、前記複数の基地局アンテナそれぞれへ指示する
ことを特徴とするアンテナ制御方法。
【請求項１３】
請求項１１に記載のアンテナ制御方法であって、
前記分析装置は、
前記複数の基地局アンテナそれぞれのトラヒック量または無線リソース使用率の平均値を基に、前記複数の基地局アンテナに同じ指示をする
ことを特徴とするアンテナ制御方法。
【請求項１４】
請求項１１に記載のアンテナ制御方法であって、
前記分析装置は、
前記複数の基地局アンテナそれぞれのトラヒック量または無線リソース使用率を判定し、判定の結果の多数決を基に、前記複数の基地局アンテナに同じ指示をする
ことを特徴とするアンテナ制御方法。
【請求項１５】
請求項１１に記載のアンテナ制御方法であって、
前記分析装置は、
前記複数の基地局アンテナそれぞれのトラヒック量または無線リソース使用率のいずれか１つを基に、前記複数の基地局アンテナに同じ指示をする
ことを特徴とするアンテナ制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基地局アンテナ及びアンテナ制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
セルラシステムに代表される無線通信システムでは、サービスエリア内に多数の基地局が設置され、各基地局の通信エリア（カバレッジエリア）に応じて、サービスエリアは複数のセルに分割される。基地局が複数のセルに対応する通信機能を備え、各セルは、水平方向において指向性を有する複数の基地局アンテナによって、さらにセクタに分割される場合もある。また、セルとセクタを区別することなく、いずれもセルと呼ばれることもある。以降、明示的に言及しない限り、セルとセクタは区別しないものとする。
【０００３】
基地局アンテナは、隣接セルへの干渉を低減するため、一般に、垂直方向に指向性を有し、電波の放射強度が最大となる垂直方向の角度が水平方向から下向きに傾斜している。この傾斜角はチルト角やダウンチルト角などと呼ばれる。ここで、チルト角は、基地局アンテナの水平方向が０度であり、基地局アンテナの真下方向が９０度であるものとする。
【０００４】
チルト角は、基地局アンテナのアンテナ高や、基地局の電波の到達距離（セル半径とも呼ばれる）、隣接基地局との距離、基地局の密度、周囲の建造物、など様々な要因から決定される。しかし、基地局及び基地局アンテナの設置後においても、様々な要因でチルト角を変更する必要性が生じる。
【０００５】
特許文献１には「自局の通信エリアに対応するアンテナであって、鉛直下方向と、前記アンテナの主ビームとのなす角度であるチルト角を制御可能な前記アンテナを備える基地局において、移動局から送信される信号の送信タイミングを調節するためのコマンドを送信し、前記コマンドを用いて、前記通信エリアの中に存在する移動局の数を監視し、前記移動局の数が前記通信エリアに収容可能な上限値を超えたときに、前記チルト角を減少させる」技術が開示され、「本願の開示においてチルト角とは、鉛直下方向と、アンテナの主ビームとのなす角度である」と記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１４−９６７７２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に開示された技術を用いれば、移動局の収容数を複数の基地局間で平準化するようにチルト角を制御することはできる。しかしながら、移動局の数の増加に応じて一般的なチルト角を増加（特許文献１のチルト角を減少）するだけでは、通信品質やスループットをエリア全体に渡って向上することが困難であった。また、時間や場所によって大きく変動するトラヒックに適応的に対応するものではなかった。
【０００８】
本発明は、上記の点を鑑みてなされたものであり、アンテナ制御によって、端末分布が一様の場合にも、偏りがある場合にも、エリア全体としてスループットを向上することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願において開示される発明の内、代表的なものの概要を説明すると、次の通りである。複数のアンテナ素子を有する基地局アンテナであって、前記基地局アンテナによる通信のトラヒック量または無線リソース使用率に応じて、前記複数のアンテナ素子の物理的な傾きを制御してチルト角を変更する機械式チルトと、前記複数のアンテナ素子間の位相差を制御してチルト角を変更する移相式チルトを制御することを特徴とする基地局アンテナである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によると、トラヒック状況に応じたアンテナ制御が可能となり、端末分布が一様の場合にも、偏りがある場合にも、エリア全体としてスループットを向上することができる。
【００１１】
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明より明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１Ａ】カバレッジホールに対するチルト角制御の例を示す図である。
【図１Ｂ】ロードバランシングのためのチルト角制御の例を示す図である。
【図２】トラヒック量と通信品質、スループットの関係の例を示す図である。
【図３Ａ】移相式チルトの例を示す図である。
【図３Ｂ】機械式チルトの例を示す図である。
【図４】移相式チルトと機械式チルトの通信品質分布の例を示す図である。
【図５】システム構成の例を示す図である。
【図６】トラヒック量または無線リソース使用率と送信電力の関係の例を示す図である。
【図７】チルト制御方式を切り替えるトラヒック分析装置の動作手順の例を示す図である。
【図８Ａ】トラヒック量が大きい場合のチルト角の例を示す図である。
【図８Ｂ】トラヒック量が小さい場合のチルト角の例を示す図である。
【図８Ｃ】トラヒック量に偏りがある場合のチルト角の例を示す図である。
【図９】チルト角を制御するトラヒック分析装置の動作手順の例を示す図である。
【図１０】トラヒック分析装置を別に設けたシステム構成の例を示す図である。
【図１１】無線リソース使用率などを基地局から取得するシステム構成の例を示す図である。
【図１２】チルト角を段階的に制御するトラヒック分析装置の動作手順の例を示す図である。
【図１３】送信電力と無線リソース使用率の関係を示すテーブルの例を示す図である。
【図１４】無線リソース使用率と機械式チルトのチルト角及び移相式チルトのチルト角との関係を示すテーブルの例を示す図である。
【図１５】無線リソース使用率とチルト角の関係を示すテーブルの例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１Ａは、カバレッジ最適化のためのチルト角制御の例を示す図である。基地局アンテナ１１ａから放射される信号のカバレッジエリア３１ａと、基地局アンテナ１１ｂから放射される信号のカバレッジエリア３１ｂとの間に、通信が不可能なエリアが存在する場合がある。このような通信不可能なエリアは、一般に不感地やカバレッジホールと呼ばれる。
【００１４】
このようなカバレッジホール３５の解消のため、カバレッジホール３５の近傍をカバーする基地局アンテナ１１ｂのチルト角を減少させる（上に向ける）ことにより、基地局アンテナ１１ｂのカバレッジエリア３１ｂをカバレッジエリア３１ｄに拡大することができる。
【００１５】
図１Ｂは、負荷の平準化のためのチルト角制御の例を示す図である。端末は各基地局アンテナのカバレッジエリア間を移動しているため、特定の時間に、特定のカバレッジエリア３１ｆに多くの端末が集中し、負荷が集中して、カバレッジエリア３１ｆの端末２１ａ、２１ｂなどのスループットが低下する可能性がある。
【００１６】
このような負荷の集中の解消のため、端末が多いカバレッジエリア３１ｆの基地局アンテナ１１ｄのチルト角を増加する（下に向ける）ことで、カバレッジエリア３１ｆをカバレッジエリア３１ｈに縮小し、隣接のセルに端末をハンドオーバさせることにより、カバレッジエリア３１ｈ内の端末を減らして、負荷を低減することができる。
【００１７】
もしくは、端末が多いカバレッジエリア３１ｆに隣接する端末が少ないカバレッジエリア３１ｅの基地局アンテナ１１ｃのチルト角を減少し、カバレッジエリア３１ｅをカバレッジエリア３１ｇに拡大し、端末が多いセルから少ないセルへと端末をハンドオーバさせることができる。
【００１８】
また、カバレッジエリア３１ｆをカバレッジエリア３１ｈに縮小し、カバレッジエリア３１ｅをカバレッジエリア３１ｇに拡大することにより、端末２１ａをハンドオーバさせることができ、負荷の平準化（ロードバランシング）を実現できる。
【００１９】
次に、無線通信システムにおける通信品質とトラヒック量とスループットの関係について説明する。図２は、通信品質とトラヒック量とスループットの関係の例を示す図である。グラフＡは、ある２つのシステム（システムＡ及びシステムＢ）の通信品質の累積分布を示している。例えば、システムＡとシステムＢでは、後で説明するようにアンテナパラメータが異なっている。ここで、通信品質の指標として、グラフＡでは、信号電力と、雑音と干渉電力の和の比であるＳＩＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  ｐｌｕｓ  Ｎｏｉｓｅ  ｐｏｗｅｒ  Ｒａｔｉｏ）を用いている。
【００２０】
また、累積分布は、サービスエリアの場所毎のＳＩＮＲの累積分布としてもよい。もしくは、サービスエリア内に複数の端末が存在した場合の、端末ごとのＳＩＮＲの累積分布としてもよい。ただし、グラフＡに示したＳＩＮＲは、トラヒック量が十分に多い場合のＳＩＮＲである。
【００２１】
システムＡは、場所もしくは端末による通信品質のバラつきが小さいシステムの例である。一方で、システムＢは、場所もしくは端末による通信品質のバラつきが大きいシステムの例である。すなわち、システムＢは、ピークまたはセル中心の通信品質の値は大きいが、一方で、セル境界の通信品質の値が小さい。
【００２２】
このとき、システムＡ、Ｂそれぞれにおけるトラヒック量、または端末数、もしくは無線リソース使用率が大きい場合には、各端末のスループットの累積分布はグラフＢのようになる。トラヒック量が大きい場合、無線リソースは、各端末にほぼ等配分に割当てられるため、グラフＡの通信品質に応じたスループットが得られる。
【００２３】
そのため、システムＡは、端末間のスループットのバラつきが小さい。言い換えれば、安定したスループットが得られる。一方、システムＢは、端末間のスループットのバラつきが大きく、ピークまたはセル中心付近のスループットは大きいものの、セル境界付近の端末のスループットが小さい。セル境界付近のスループットが小さいと、利用可能なアプリケーションに制限が生じる他、ユーザが体感する通信品質が低くなってしまう。そのため、システムＡとシステムＢの平均スループット（もしくは収容可能なトラヒックの容量）に大きな差がないものとすると、総合的には、トラヒック量が多い場合には、システムＡの方が適しているといえる。
【００２４】
一方、システムＡ、Ｂそれぞれにおけるトラヒック量、端末数、もしくは無線リソース使用率が小さい場合には、各端末のスループットの累積分布は、グラフＣのようになる。グラフＣのように、トラヒックが少ない場合、ピーク通信品質もしくはセル中心の通信品質が大きいシステムＢの方が、スループットが小さい領域も含めて、全体的にスループットが高くなる。
【００２５】
これは、トラヒックが少ない場合、通信品質が高い端末は、早期に通信を終了し、その結果として、他の端末のリソースが増加する効果、及び、他のセルへの干渉が減少する効果が得られるためである。そのため、トラヒックが少ない場合には、ピーク通信品質の高いシステムＢの方が適しているといえる。
【００２６】
以上で説明したように、無線通信システムでは、トラヒック量に応じて、適する通信品質の分布が異なる。例えば、基地局アンテナのチルト角を増大すると、セル中心の通信品質は向上するが、セル境界の通信品質は低下する。つまり、アンテナパラメータの制御の効果が、セル中心とセル境界でトレードオフの関係となる。
【００２７】
さらに、後で説明するように、他のアンテナパラメータ、例えば、チルト制御方式を変更した場合でも同様の現象が発生する。すなわち、アンテナパラメータによって、グラフＡのシステムＡと同様の通信品質が得られる場合とシステムＢと同様の通信品質が得られる場合がある。そのため、トラヒック量に応じてアンテナパラメータを制御しない従来の無線通信システムでは、エリア全体としてスループットを向上することが困難であった。
【００２８】
しかしながら、トラヒック量（無線リソース使用率）に応じて適する通信品質の分布が異なるため、アンテナパラメータの制御の効果がトレードオフであっても、トラヒックが少ない場合であれば、グラフＣにおけるシステムＢのように全体的にスループットを向上できる。そこで、本発明では、トラヒック量に応じて適応的にアンテナパラメータを制御することで、エリア全体としてスループットを向上できる基地局アンテナ、無線通信システム、及びアンテナ制御方法を提供する。
【００２９】
具体的には、トラヒック量が多い場合には、図２におけるシステムＡと同様の特性を有するアンテナパラメータを適用し、トラヒック量が少ない場合には、図２におけるシステムＢと同様の特性を有するアンテナパラメータを適用する。制御対象となる具体的なアンテナパラメータやその実現方法、システム構成などについては、以下にて説明する。
【実施例１】
【００３０】
実施例１では、トラヒック量に応じてチルト制御方式を切り替える。基地局アンテナのチルト制御方式には図３Ａ、３Ｂに示すように、大きく分けて２つの方式がある。ここで、図３Ａ、３Ｂでは、３セクタ構成の基地局アンテナを例として示している。また、基地局アンテナ１１ｅ−１〜１１ｅ−３、１１ｆ−１〜１１ｆ−３は位置関係が見やすいように斜視図で表しているが、チルト制御方式の作用がわかりやすいように、電波の指向性は鉛直面（垂直方向）で表し、水平面の指向性による指向性の大きさの違いは省略している。
【００３１】
図３Ａ、３Ｂにおいて、基地局アンテナ１１ｅ−１〜１１ｅ−３、１１ｆ−１〜１１ｆ−３のそれぞれは、１つのセクタに対応する信号の送受信を行う。基地局アンテナ１１ｅ−１、１１ｆ−１は、図面の左方向に指向性が向いており、基地局アンテナ１１ｅ−２、１１ｆ−２は、図面の右方向に指向性が向いており、基地局アンテナ１１ｅ−３、１１ｆ−３は図面の裏側方向に指向性が向いているものとする。端末２１ｃ、２１ｄは、基地局アンテナ１１ｅ−２、１１ｆ−２の指向性が形成するセクタ内に位置する。
【００３２】
１つ目のチルト制御方式は、図３Ａに示す移相式チルト、もしくは、電子式チルトと呼ばれる方式である。移相式チルトでは、基地局アンテナ１１ｅ−１〜１１ｅ−３それぞれの異なるアンテナ素子で放射する信号に位相差を設けることで、電子的に電波強度が強まる方向すなわちメインビーム方向を変更する。移相式チルトでは、アンテナ素子間の位相差が大きいほど、チルト角も大きくなる。
【００３３】
この位相差は垂直方向にのみ発生するので、移相式チルトの動作としては、図３Ａに示すように、端末２１ｃから見た基地局アンテナ１１ｅ−１〜１１ｅ−３の垂直方向の角度（すなわち、仰角）が同一であれば、基地局アンテナ１１ｅ−１〜１１ｅ−３から見た端末２１ｃの水平方向の角度（すなわち、方位角）によらず、アンテナゲインは同一である。すなわち、方位角によらず、垂直方向の高さが同一であれば、アンテナゲインが同一である。
【００３４】
図３Ａに示すように、端末２１ｃが基地局アンテナ１１ｅ−２の垂直方向としてメインビーム方向に位置する場合（すなわち、端末２１ｃの基地局アンテナ１１ｅ−２に対する仰角がチルト角と同一の場合）、端末２１ｃは、他のセクタの基地局アンテナ１１ｅ−１、１１ｅ−３についても垂直方向としてメインビーム方向と同じ角度に位置するので、セクタ間の干渉は、垂直方向の指向性によっては抑圧されないが、水平方向（水平面）に指向性があるため、水平方向の指向性によって抑圧される。一方、移相式チルトでは、一般に、端末と基地局アンテナとの距離が大きくなると、仰角が小さくなる。そのため、端末２１ｃは、距離の大きい他の基地局の基地局アンテナのメインビーム方向からは外れるので、基地局間の干渉は小さい。
【００３５】
２つ目のチルト制御方式は、図３Ｂに示す機械式チルトと呼ばれる方式である。機械式チルトは、図３Ｂに示すように、垂直方向（鉛直方向）に対し、基地局アンテナ１１ｆ−１〜１１ｆ−３を物理的に傾けることで、メインビーム方向を変更する方式である。基地局アンテナ１１ｆ−１〜１１ｆ−３を、それぞれの水平方向の指向性と同じ方向に傾ける。
【００３６】
機械式チルトにおける基地局アンテナの垂直方向（鉛直面）の指向性は、複数のアンテナ素子が構成する基地局アンテナに対して直角のメインビーム方向となる。言い換えれば、移相式チルトとしてのチルト角は０度となる。そして、物理的な傾きがそのままチルト角となる。
【００３７】
機械式チルトでは、図３Ｂに示すように、基地局アンテナ１１ｆ−１〜１１ｆ−３を傾けた方向（前方と呼ぶ）に対しては、チルト角が下向きとなるが、アンテナを傾けた方向と逆方向（後方と呼ぶ）に対しては、チルト角が上向きとなる。例えば、基地局アンテナ１１ｆ−２に対しては、実線矢印３３−２のようなチルト角となるので、端末２１ｄが垂直方向としてメインビーム方向に位置する。
【００３８】
しかし、基地局アンテナ１１ｆ−１の傾けた前方の指向性破線３２−１に対しては、傾けた後方に位置し、両矢印破線３４−１のような角度差となるため、見かけ上の仰角が基地局アンテナ１１ｆ−２よりも大きく、垂直方向としてメインビーム方向からは外れる。
【００３９】
同様に、端末２１ｄは、基地局アンテナ１１ｆ−３の垂直方向としてメインビーム方向からは外れるが、端末２１ｄは、基地局アンテナ１１ｆ−３を傾けた方向（裏側方向）の横方向に位置するため、見かけ上、端末２１ｄから見た基地局アンテナ１１ｆ−３のチルト角は０度付近となる。すなわち、指向性点線３２−３のようになり、両矢印点線３４−３のような角度差となる。
【００４０】
水平方向の指向性があるため、水平方向の指向性による抑圧に加えて、機械式チルトでは、セクタ毎に端末２１ｄからみた見かけ上の仰角が異なるので、異なるセクタ間の干渉は、垂直方向の指向性によっても抑圧される。その結果、機械式チルトでは、同一基地局のセクタ間の干渉が移相式チルトに比べて小さくなる。
【００４１】
一方で、基地局アンテナ１１ｆ−１〜１１ｆ−３それぞれの傾きに対して横方向では（例えば基地局アンテナ１１ｆ−３の指向性点線３２−３）では、チルト角が０度付近となり、垂直方向としてメインビーム方向の向く位置が、移相式チルトに比べて遠い位置となるため、図示していない他の基地局への干渉は移相式チルトに比べて大きい。
【００４２】
以上の通り、移相式チルトと機械式チルトは異なる特性を有しており、同一のチルト角でも、エリア内の通信品質の分布は異なる。図４は、トラヒック量が多い場合の移相式チルトと機械式チルトのＳＩＮＲ（通信品質）の累積分布の例を示した図である。図４からわかるように、移相式チルトは場所または端末による通信品質のバラつきが小さく、一方で、機械式チルトは、場所または端末による通信品質のバラつきが大きい。すなわち、機械式チルトは、ピークまたはセル中心の通信品質は移相式チルトに比べて高いが、セル境界付近の通信品質が低い。これは以下の理由による。
【００４３】
前述の通り、移相式チルトは、同一基地局の異なるセクタ間の干渉は、水平方向の指向性のみで抑圧されるため、機械式チルトに比べると、セクタ間の干渉が大きい。一方で、移相式チルトは、異なる基地局間の干渉は機械式チルトに比べて小さい。セルの中心付近では、基地局間の干渉は小さいため、同一基地局のセクタ間の干渉が通信品質を決定する。そのため、移相式チルトよりも機械式チルトの通信品質が高くなる。一方、セルの境界付近では、隣接の基地局との距離が小さくなるため、基地局間の干渉が通信品質を決定する。そのため、機械式チルトよりも移相式チルトの通信品質が高くなる。このように、移相式チルトと機械式チルトは、チルト角が同一であっても、図４のように通信品質の分布が異なる。
【００４４】
図４と図２のグラフＡを比べると、移相式チルトは、図２のグラフＡにおけるシステムＡの特徴を有し、機械式チルトはシステムＢの特徴を有していることがわかる。したがって、トラヒック量が大きい環境では移相式チルトが適しており、トラヒック量が小さい環境では機械式チルトが適している。
【００４５】
そこで、トラヒック量または無線リソース使用率が大きい場合には移相式チルトを適用し、トラヒック量または無線リソース使用率が小さい場合には機械式チルトを適用する。
【００４６】
図５は、システム構成の例を示す図である。基地局アンテナ１１ｇは図３Ａ、３Ｂを用いて説明した基地局アンテナ１１ｅ−１〜１１ｅ−３、１１ｆ−１〜１１ｆ−３であり、例えば移相式チルトの基地局アンテナ１１ｅ−１と機械式チルトの基地局アンテナ１１ｆ−１の両方の構造を備えた基地局である。図１Ａ、１Ｂを用いて説明した基地局アンテナ１１ａ〜１１ｄの構造を備えてもよい。
【００４７】
基地局アンテナ１１ｇは、基地局１０ｇと接続しており、基地局１０ｇから入力される下りリンク信号を送信する。また、基地局アンテナ１１ｇは、端末から送信された上りリンク信号を受信し、基地局１０ｇに出力する。基地局１０ｇと基地局アンテナ１１ｇの間は同軸ケーブルにて接続しており、その間を無線周波数（ＲＦ：Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号が流れる構成としてもよい。
【００４８】
もしくは、基地局１０ｇから図示を省略したＲＲＨ（Ｒｅｍｏｔｅ  Ｒａｄｉｏ  Ｈｅａｄ）を介して、ＲＲＨと基地局アンテナ１１ｇが同軸ケーブルにて接続する構成としてもよい。その場合、基地局１０ｇとＲＲＨとの間は光ファイバなどで接続されて、ベースバンド信号が流れ、ＲＲＨと基地局アンテナ１１ｇの間はＲＦ信号が流れる。
【００４９】
もしくは、基地局１０ｇと基地局アンテナ１１ｇとの間は光ファイバで接続されており、基地局アンテナ１１ｇがアクティブアンテナの構成を取っていてもよい。その場合、基地局１０ｇと基地局アンテナ１１ｇの間はベースバンド信号が流れ、基地局アンテナ１１ｇは、図示を省略したアナログ‐デジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）やデジタル‐アナログ変換器（Ｄ／Ａ変換器）や無線周波数変換器、信号増幅器などを備えていてもよい。または、基地局１０ｇと基地局アンテナ１１ｇとの間は無線回線にて接続されてもよい。
【００５０】
基地局アンテナ１１ｇは、電力測定装置１２、トラヒック分析装置１３ｇ、チルト制御装置１４、可変移相器１５ａ〜１５ｄ、可動部１６、アンテナ素子１７ａ〜１７ｄから構成される。可動部１６は、チルト制御装置１４の制御に基づき、機械式チルトのために、可変移相器１５ａ〜１５ｄとアンテナ素子１７ａ〜１７ｄをチルト角だけ物理的に傾ける駆動部である。アンテナ素子１７ａ〜１７ｄのみを物理的に傾ける構造であってもよい。
【００５１】
可変移相器１５ａ〜１５ｄのそれぞれは、チルト制御装置１４の制御に基づき、移相式チルトのため、アンテナ素子１７ａとアンテナ素子１７ｂとアンテナ素子１７ｃとアンテナ素子１７ｄとの間に信号の位相差を発生させるものである。電力測定装置１２は、基地局１０ｇから入力される無線周波数信号の送信電力を測定し、測定結果をトラヒック分析装置１３ｇに通知する。トラヒック分析装置１３ｇは、電力測定装置１２から通知された送信電力を使用して、図７を用いて説明する動作手順を実行する。
【００５２】
動作手順の説明の前に、送信電力について説明する。図６は、送信電力とトラフィック量または無線リソース使用率との関係の例を示す図である。一般的に、無線通信システムでは、トラヒック量または無線リソース使用率が大きいほど送信電力が大きくなる。
【００５３】
トラヒック量が小さい場合、送信すべき端末のデータが少ないため、基地局は、パイロット信号または参照信号、同期信号、システム情報を報知するブロードキャスト信号などのみしか送信する必要がなく、それ以外の無線リソースは未使用の状態となるため、送信する信号の所定期間における合計の送信電力が小さい。
【００５４】
一方で、トラヒック量が多い場合、送信すべきデータが多くなるため、トラヒック量が小さい場合に空いていた無線リソースを用いることとなり、送信頻度が高くなるので、送信電力が増加する。無線リソース使用率が１００％となると、送信電力は飽和する。
【００５５】
図６のような関係が成立するため、トラヒック分析装置１３ｇは、予め設定されて記憶した図６の関係を参照して、通知された送信電力からトラヒック量を算出してもよく、トラヒック量の代わりに無線リソース使用率を算出してもよい。なお、トラヒック量は通信されるデータに関する量などであってもよく、無線リソースは無線の帯域幅などであってもよい。
【００５６】
図７は、トラヒック分析装置１３ｇの動作手順の例を示す図である。トラヒック分析装置１３ｇは、電力測定装置１２から通知された送信電力が、予め設定された閾値以上であるかどうかを判定する（ステップ７１）。この判定は、図６を用いて説明した関係があるため、トラヒック量または無線リソース使用率が所定の閾値以上であるかどうかを判定していることと等価である。すなわち、トラヒック分析装置１３ｇの、送信電力が小さいという判定は、トラヒック量が小さいという判定と等価であり、送信電力が大きいとう判定は、トラヒック量が大きいという判定と等価である。
【００５７】
そして、トラヒック分析装置１３ｇは、電力測定装置１２から通知された送信電力が、予め設定された閾値以上であると判定した場合（ステップ７１がＹｅｓの場合）、移相式チルトを適用する。このため、トラヒック分析装置１３ｇは、機械式チルトのチルト角を０度に設定し、移相式チルト角をＴ度に設定する（ステップ７２）。
【００５８】
一方、送信電力が予め設定された閾値よりも小さいと判定した場合（ステップ７１でＮｏの場合）、機械式チルトを適用する。このため、トラヒック分析装置１３ｇは、機械式チルトのチルト角をＴ度に設定し、移相式チルトのチルト角を０度に設定する（ステップ７３）。すなわち、図７の例では、機械式チルトを用いる場合と、移相式チルトを用いる場合でチルト角の大きさは同一であり、移相式チルトのチルト角と機械式チルトのチルト角の合計値は送信電力によらず同一の値である。なお、角度のＴ度は予め設定される。
【００５９】
そして、ステップ７２またはステップ７３にて設定されたチルト角をチルト制御装置１４に通知する（ステップ７４）。トラヒック分析装置１３ｇからチルト制御装置１４には、例えば、適用するチルト制御方式が、移相式チルトであるか機械式チルトであるかを示す情報と、チルト角を通知するようにしてもよい。
【００６０】
もしくは、移相式チルト、機械式チルトそれぞれのチルト角を通知し、一方のチルト角が０度であることをもって、他方のチルト制御方式を用いることを示してもよい。もしくは、単に機械式チルトであるか、移相式チルトであるかのいずれかを示す情報のみを通知し、Ｔ度はチルト制御装置１４が予め記憶していてもよい。
【００６１】
ここで、ステップ７１の判定に用いられる予め設定された閾値は、移相式チルトを用いることを基本として、トラヒック量が小さい場合にのみ機械式チルトを用いる場合、例えば、無線リソース使用率が２０％から３０％程度となる送信電力の値としてもよい。もしくは、ステップ７１の閾値は、機械式チルトを用いることを基本として、トラヒック量が大きい場合にのみ移相式チルトを用いる場合には、例えば、無線リソース使用率が７０％から８０％程度となる送信電力の値としてもよい。また、機械式チルトと移相式チルトに特段の優先度がなければ、ステップ７１の閾値は無線リソース使用率が５０％程度となる送信電力の値としてもよい。
【００６２】
チルト制御装置１４は、トラヒック分析装置１３ｇからの通知に応じて、移相式チルトと機械式チルトの切り替え制御を行う。トラヒック分析装置１３ｇからの通知が移相式チルトの場合、チルト制御装置１４は、可動部１６を制御し、アンテナ素子１７ａ〜１７ｂの傾きを解除する、すなわち機械式チルトのチルト角が０度になるように制御する。そして、チルト制御装置１４は、移相式チルトのチルト角がＴ度になるようにアンテナ素子１７ａ〜１７ｂに接続する可変移相器１５ａ〜１５ｄのそれぞれの位相差を制御する。
【００６３】
一方、トラヒック分析装置１３ｇからの通知が機械式チルトの場合、チルト制御装置１４は、可動部１６を制御し、アンテナ素子１７ａ〜１７ｂの傾きが、機械式チルトのチルト角がＴ度となるように制御する。そして、チルト制御装置１４は、可変移相器１５ａ〜１５ｄの位相差を制御し、各アンテナ素子１７ａ〜１７ｂの位相差が０となるように制御する。すなわち移相式チルトのチルト角を０度とする。
【００６４】
可動部１６は、機械式チルトを実現するためにアンテナ素子１７ａ〜１７ｄの物理的な傾きを発生させる。アンテナ素子１７ａ〜１７ｄの傾き、すなわち可動部１６の動作量はチルト制御装置１４によって制御される。
【００６５】
可変移相器１５ａ〜１５ｄは、アンテナ素子１７ａ〜１７ｄのそれぞれから放射される、または受信される信号の位相差を変えるものである。可変移相器１５ａ〜１５ｄは、給電点からアンテナ素子１７ａ〜１７ｄそれぞれまでの伝送線路の長さを変更することにより移相量を変える構成であってもよい。
【００６６】
もしくは、基地局アンテナ１１ｇがアクティブアンテナの構成である場合には、可変移相器１５ａ〜１５ｄは乗算器であってもよく、基地局１０ｇから入力される信号、またはアンテナ素子１７ａ〜１７ｄから入力される信号にｅｘｐ（ｊθｎ）を乗算することで移相量を変えてもよい。ここで、ｊは虚数単位、θｎは第ｎ番目のアンテナ素子の移相量である。
【００６７】
可変移相器１５ａ〜１５ｄにおける乗算は、デジタル信号に対して行ってもよいし、アナログ信号に対して行ってもよい。例えば、各アンテナ素子１７ａ〜１７ｄの位相差を０とした場合、アンテナ素子１７ａ〜１７ｄによるゲインは、アンテナ素子１７ａ〜１７ｄの面に垂直方向（仰角が０度の方向）が最大となる。このとき、移相式チルトによるチルト角は０度となる。
【００６８】
また、上側のアンテナ素子１７ａの位相が、下側のアンテナ素子１７ｄに比べて進んでいる場合、アンテナ素子１７ａ〜１７ｄのゲインは、アンテナ素子１７ａ〜１７ｄの面に垂直方向よりも下向きの方向が最大となる。これは正の角度の移相式チルトが適用されたことになる。
【００６９】
なお、図６を用いて説明した関係があるため、ステップ７１における送信電力の判定が、トラヒック量または無線リソース使用率の判定と等価であると説明したが、トラヒック分析装置１３ｇは、ステップ７１より前で、予め設定されて記憶した図６の関係を参照して、通知された送信電力からトラヒック量または無線リソース使用率を算出し、ステップ７１でトラヒック量または無線リソース使用率が予め設定された閾値以上であるかを判定してもよい。
【００７０】
以上で説明した実施例１により、トラヒック量に応じて適する通信品質分布が異なることを利用し、トラヒック量に応じてチルト制御方式（機械式チルトと移相式チルト）を切り替えることで、トラヒックが多い場合には、図２に示したグラフＢのシステムＡのような安定したスループットが得られ、トラヒックが少ない場合には、グラフＣのシステムＢのようなスループットが得られ、単一のチルト制御方式を用いる場合に比べてスループットを向上できる。
【００７１】
また、トラヒック量に応じたチルト制御方式の切り替えは、セル間のトラヒックに偏りがあるか否かを制御の判断基準とはしていないため、複数のセルにより構成されるエリア内のトラヒックまたは端末分布が一様であっても、偏りがあっても適用できる。また、エリア内の通信品質の分布を変えるものであるため、制御の結果、端末が接続するセルまたは基地局に変更がなくてもスループットを向上する効果が得られる。
【００７２】
ただし、トラヒックが少ない場合に用いる機械式チルトのチルト角に比べて、トラヒックが多い場合に用いる移相式チルトのチルト角が大きくなるようにしてもよい。これにより、トラヒック量または無線リソース使用率に応じて機械式チルトと移相式チルトを切り替えることで、通信品質の分布を変更によるスループットの向上の効果を得ることに加え、ロードバランシングと同等の効果を得ることも可能となる。
【実施例２】
【００７３】
実施例１ではトラヒック量に応じてチルト制御方式を切り替えたが、実施例２ではトラヒック量に応じてチルト角を切り替える。チルト角を増大すると、垂直方向のメインビームが向く方向が下向きとなる。言い換えれば、チルト角を増大すると、メインビームの向く位置が、より基地局アンテナに近い位置となる。したがって、チルト角を増大すると、セル中心付近の電波強度は増加するが、一方で、セル境界付近の電波強度は減少する。
【００７４】
その結果、チルト角が小さい場合に図２のグラフＡにおけるシステムＡのような通信品質が得られている状態で、チルト角を増大すると、通信品質の分布は図２のグラフＡにおけるシステムＢのようになる。そこで、実施例２では、あるセクタまたはセルのトラヒック量が小さい場合に、そのセクタまたはそのセルの属するセクタのチルト角を増大することにより、図２のグラフＡにおけるシステムＢと同様の通信品質分布を実現し、図２のグラフＣにおけるシステムＢのようにスループットを向上する。
【００７５】
図８Ａは、エリア全体としてトラヒック量または無線リソース使用率が大きい場合のチルト角の設定の例を示す図である。この例でのチルト角は、従来の無線通信システム及び基地局アンテナのチルト角と同様に決定されてもよい。例えば、チルト角は、基地局アンテナの高さ、セルの半径、隣接基地局との距離、基地局の密度、基地局アンテナが送信する周波数などに基づく一般的なセル設計の基準にしたがって決定される。
【００７６】
一方、エリア全体としてトラヒック量または無線リソース使用率が小さい場合には、図８Ｂに示すように、図８Ａにおけるチルト角に比べて、チルト角を増大する。その結果、セル中心の通信品質の値が増大し、セル中心付近に位置する端末の通信の終了が加速され、他の端末が利用可能な無線リソースが増大する、もしくは他のセルへの干渉が減少する効果が得られる。
【００７７】
そのため、図２のグラフＣにおけるシステムＢのようにエリア全体としてスループットを向上できる。このように、図８Ｂの例では、トラヒック量に応じてチルト角を制御するものの、セル間、セクタ間、もしくは基地局間のトラヒック量、端末数、もしくは無線リソース使用率に偏りがない場合でもスループットを向上することができる。
【００７８】
一方、例えば、図８Ｃのように、あるセルでトラヒック量が大きく、別のセルでトラヒック量が小さい場合には、トラヒック量が小さいセルのチルト角を増大する。ただし、トラヒック量が小さい場合に、そのセルのチルト角を増大する代わりに、トラヒック量が小さくない隣接セルのチルト角を減少することで、同様の効果を実現してもよい。もしくは、トラヒック量が小さいセルのチルト角を増大することと、そのセルに隣接するトラヒック量が小さくない隣接セルのチルト角を減少することの両方を実行してもよい。
【００７９】
ここで、従来の無線通信システムでは、トラヒック量の大きいセルとトラヒック量の小さいセルとが存在する場合、トラヒック量が大きいセルのチルト角を増大する（エリアを縮小する）、もしくは、トラヒックが小さいセルのチルト角を減少する（エリアを拡大する）動作となっていた。しかし、実施例２では、従来の無線通信システムとは逆の動作となる。
【００８０】
実施例２におけるチルト角の制御は、機械式チルトによって実施してもよいし、移相式チルトによって実施してもよい。実施例２のシステム構成は、図５とほぼ同様である。ただし、チルト角の制御を移相式チルトのみによって実施する場合には、図５における機械式チルトの可動部１６は存在しなくてもよい。一方、チルト角の制御を機械式チルトのみによって実現する場合には、図５における可変移相器１５ａ〜１５ｄは存在しなくてもよい。また、トラヒック分析装置１３ｇの動作手順が異なる。
【００８１】
図９は、チルト角を制御するトラヒック分析装置１３ｇの動作手順の例を示す図である。トラヒック分析装置１３ｇは、電力測定装置１２から通知された送信電力が、予め設定された閾値以上であるかどうかを判定する（ステップ８１）。トラヒック分析装置１３ｇは、図７での説明と同様に、図６を用いて説明した関係があるため、送信電力が小さいという判定は、トラヒック量または無線リソース使用率が小さいとの判定と等価であり、送信電力が大きいという判定は、トラヒック量または無線リソース使用率が多いという判定と等価である。
【００８２】
そのため、トラヒック分析装置１３ｇは、電力測定装置１２から通知された送信電力が、予め設定された閾値以上であると判定した場合（ステップ８１がＹｅｓの場合）、チルト角を予め設定された値に設定する（ステップ８２）。ここでは、トラヒック量が小さい場合との対比のため、ステップ８２において設定するチルト角をＴｍｉn度とする。
【００８３】
一方、送信電力が予め設定された閾値よりも小さいと判定した場合（ステップ８１がＮｏの場合）、チルト角をＴｍａｘ度に設定する（ステップ８３）。ここで、Ｔｍｉｎ＜Ｔｍａｘであり、トラヒック量が小さい場合の方が、チルト角が大きいことを示し、Ｔｍｉｎ度とＴｍａｘ度は予め設定されていてもよい。そして、ステップ８２またはステップ８３にて設定されたチルト角を、トラヒック分析装置１３ｇはチルト制御装置１４に通知する（ステップ８４）。
【００８４】
トラヒック分析装置１３ｇからチルト制御装置１４には、例えば、設定したチルト角を通知するようにしてもよい。もしくは、チルト角の増加量または減少量を通知するようにしてもよい。あるいは、チルト角の増大を適用するか否か、すなわち、チルト角がＴｍｉｎ度であるかＴｍａｘ度であるかを示す情報のみを通知してもよい。この場合、チルト角の増大を適用しない場合はチルト角をＴｍｉｎ度とし、チルト角の増大を適用する場合にはＴｍａｘ度とすることを、チルト制御装置１４に予め設定されていてもよい。
【実施例３】
【００８５】
実施例１、２では、トラヒック分析装置１３ｇが基地局アンテナ１１ｇに含まれ、分散制御される例を示したが、実施例３では、トラヒック分析装置が基地局アンテナではなく、運用管理（Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ：Ｏ＆Ｍ，ＯＡＭ）装置側に含まれ、集中制御される構成の例を示す。
【００８６】
図１０は、トラヒック分析装置１３ｈが基地局アンテナ１１ｈの外にあるシステム構成の例を示す図である。基地局１０ｇは、図５と同様であるので同じ符号を付してある。基地局アンテナ１１ｈは、電力測定装置１２、チルト制御装置１４、可変移相器１５ａ〜１５ｄ、可動部１６、アンテナ素子１７ａ〜１７ｄなどから構成される。これらも図５のものと同様であるので同じ符号を付してあり、詳しい説明を省略する。
【００８７】
トラヒック分析装置１３ｈは、基地局アンテナ１１ｈの電力測定装置１２及びチルト制御装置１４と任意のネットワーク回線を介して接続される。ただし、トラヒック分析装置１３ｈは、基地局アンテナ１１ｈとは物理的に別な装置であり、例えば、無線通信システムの運用管理装置とともに設置される。もしくは、トラヒック分析装置１３ｈは、運用管理装置の機能の一つとして、運用管理装置に含まれてもよい。
【００８８】
そのため、基地局アンテナ１１ｈが複数存在する場合、トラヒック分析装置１３ｈは、複数の基地局アンテナ１１ｈの電力測定装置１２及びチルト制御装置１４と接続されてもよい。例えば、基地局１０ｇが複数のセルまたはセクタの通信機能を有する場合、各セルまたはセクタの基地局アンテナ１１ｈは、１つのトラヒック分析装置１３ｈに接続する構成を取ってもよい。
【００８９】
トラヒック分析装置１３ｇは、基地局アンテナ１１ｈの電力測定装置１２から、電力測定装置１２が測定した送信電力の情報を受信する。そして、受信された送信電力の情報を基に、図７や図９を用いて説明した動作手順を実行し、アンテナパラメータをチルト制御装置１４へ送信する。また、通知された電力情報を基に、基地局アンテナ１１ｈに対応するセル、セクタ、または基地局のトラヒック量もしくは無線リソース使用率を算出し、算出したトラヒック量もしくは無線リソース使用率に応じて、アンテナパラメータをチルト制御装置１４へ送信してもよい。
【００９０】
ただし、１つのトラヒック分析装置１３ｈが複数の基地局アンテナ１１ｈに接続される構成では、各基地局アンテナ１１ｈに対し、それぞれ個別にトラヒック量（送信電力、無線リソース使用率）の判定、及びアンテナパラメータの決定を行ってもよいし、複数の基地局アンテナ１１ｈの情報を統合して、一定エリアのトラヒック量（送信電力、無線リソース使用率）の判定、及びアンテナパラメータの一括決定を行ってもよい。
【００９１】
例えば、所定のエリアをカバーする複数の基地局アンテナ１１ｈの無線リソース使用率（トラヒック量）の平均値を基に、その所定のエリアのトラヒック量（無線リソース使用率）が多いか少ないかを判定して、その所定のエリア内の全ての基地局アンテナ１１ｈのアンテナパラメータを一括設定（すなわち、図７におけるステップ７２またはステップ７３、もしくは、図９におけるステップ８２もしくはステップ８３の動作を実施）してもよいし、予め設定された個数の基地局アンテナ１１ｈの無線リソース使用率（トラヒック量）に基づいて設定してもよい。
【００９２】
もしくは、トラヒック量（送信電力、無線リソース使用率）が多いか少ないかの判定は基地局アンテナ１１ｈ（セクタ）それぞれ個別に実施し、複数の基地局アンテナ１１ｈの判定結果の多数決判定によって、全ての基地局アンテナ１１ｈのアンテナパラメータを一括決定してもよい。もしくは、トラヒック量（送信電力、無線リソース使用率）が多いか少ないかの判定は基地局アンテナ１１ｈ（セクタ）それぞれ個別に実施し、いずれか１つの基地局アンテナ１１ｈ（セクタ）の送信電力（トラヒック量、無線リソース使用率）が閾値よりも小さい（もしくは大きい）場合に、全ての基地局アンテナ１１ｈのアンテナパラメータを一括決定してもよい。
【００９３】
図１１は、トラヒック分析装置１３ｋが基地局アンテナ１１ｋの外にある別のシステム構成の例を示す図である。図１０を用いた説明では、電力測定装置１２から得た送信電力の情報、あるいはその送信電力の情報から図６に示した関係を用いてトラヒック量または無線リソース使用率を算出する例を示したが、図１１に示す例では、トラヒック量または無線リソース使用率を基地局１０ｋから報告される統計情報から取得する。
【００９４】
図１１に示した例では、トラヒック分析装置１３ｋは、基地局１０ｋと、基地局アンテナ１１ｋにおけるチルト制御装置１４に任意のネットワーク回線を介して接続される。基地局アンテナ１１ｋは、チルト制御装置１４、可変移相器１５ａ〜１５ｄ、可動部１６、アンテナ素子１７ａ〜１７ｄなどから構成される。基地局アンテナ１１ｋのこれらは図５のものと同様であるので同じ符号を付してあり、詳しい説明を省略する。ただし、基地局アンテナ１１ｋは電力測定装置を含まない。
【００９５】
基地局１０ｋは、一定期間のトラヒック量もしくは無線リソースの使用率を測定し、図示を省略した運用管理装置へ定期的に送信している。そのため、トラヒック分析装置１３ｋは、その送信された情報と同じ情報をネットワーク回線経由で直接に基地局１０ｋから取得し、トラヒック量（無線リソースの使用率）が多いか少ないかを判定し、アンテナパラメータを決定する。また、ネットワーク回線経由で直接に基地局１０ｋから取得せず、トラヒック分析装置１３ｋは運用管理装置から取得してもよい。
【００９６】
以上で説明したように、基地局アンテナ１１ｋにトラヒック分析装置を備えなくても、アンテナパラメータを決定することができる。特に複数の基地局アンテナ１１ｋで１つのトラヒック分析装置１３ｋを共用できるため、コストを下げることができる。また、基地局１０ｋからトラヒック量の情報を取得することにより、電力測定装置が不要となり、コストを下げることができる。
【実施例４】
【００９７】
実施例１〜３では、トラヒック量（無線リソース使用率、送信電力）に応じたアンテナパラメータ（チルト制御方式またはチルト角）の制御を、トラヒック量（無線リソース使用率、送信電力）が予め設定された閾値よりも大きいか、小さいか、のいずれかによって実施する例を示した。実施例４では、トラヒック量、無線リソース使用率、または送信電力の大きさに応じて、段階的にアンテナパラメータを決定する例を示す。
【００９８】
実施例４のシステム構成は、図５、１０、図１１を用いて説明した構成と同様でよく、トラヒック分析装置１３ｇ、１３ｈ、１３ｋの動作が異なる。ここでは、トラヒック分析装置１３ｇ、トラヒック分析装置１３ｈ、トラヒック分析装置１３ｋのいずれでもよく、これらを区別する必要がないため、代表的にトラヒック分析装置１３と記載する。
【００９９】
また、トラヒック分析装置１３から通知された機械式チルトのチルト角、及び移相式チルトのチルト角の両方が０ではない場合に、チルト制御装置１４は、通知された機械式チルトのチルト角だけ可動部１６を制御してアンテナ素子１７ａ〜１７ｄを傾け、さらに、チルト制御装置１４は、通知された移相式チルトのチルト角に対応する量の位相差が生じるように可変移相器１５ａ〜１５ｄを制御する。図５、１０、１１を用いた説明では、トラヒック分析装置１３ｇ、１３ｈ、１３ｋから機械式チルトのチルト角、及び移相式チルトのチルト角の両方が０でない通知はないため、説明を省略したが、図５、１０、１１に示したチルト制御装置１４も両方が０でない通知に対して動作してもよいため、同じ符号で参照する。
【０１００】
図１２は、トラヒック分析装置１３の動作手順の例を示す図である。トラヒック分析装置１３は、電力測定装置１２より通知された送信電力からトラヒック量または無線リソース使用率を算出する（ステップ９１）。この算出のために、送信電力と無線リソース使用率の関係は、例えば図１３のような情報で予め設定され、トラヒック分析装置１３は、図１３に示した情報を保持しておいてもよい。
【０１０１】
ここで、基地局１０ｇにおいて送信すべき端末のデータがない場合、基地局１０ｇは、同期信号や参照信号（またはパイロット信号）、システム情報の報知用のブロードキャスト信号などのみを送信する。その際の無線リソース使用率をＲｍｉn％、送信電力をＰｍｉｎ［ｄＢｍ］とする。また、基地局１０ｇにおけるトラヒック量が十分に大きく、無線リソース使用率が１００％の場合の送信電力をＰｍａｘ［ｄＢｍ］とする。
【０１０２】
トラヒック分析装置１３は、例えば、図１３に示した情報を参照して、電力測定装置１２より通知された送信電力ＰがＰｍｉｎよりも大きく、Ｐ１以下の場合、無線リソース使用率Ｒが１０％であると判定してもよい。同様に、送信電力Ｐが、Ｐ１よりも大きく、Ｐ２以下の場合、無線リソース使用率Ｒが２０％であると判定してもよい。ここで、Ｐｍｉｎ＜Ｐ１＜Ｐ２・・・＜Ｐｍａｘである。図１３に示した数値は一例であり、これ以外の予め設定された値であってもよい。
【０１０３】
次いで、トラヒック分析装置１３は、ステップ９１にて算出した無線リソース使用率から、無線リソース使用率‐チルト角テーブルを参照し、機械式チルト角Ｔｍ度、及び移相式チルト角Ｔｅ度を決定して設定する（ステップ９２）。無線リソース使用率‐チルト角テーブルは、例えば、実施例１のように機械式チルトと移相式チルトの両方を制御する場合には、図１４のように予め設定される。
【０１０４】
実施例１で説明したアンテナパラメータは、トラヒック量（無線リソース使用率）が大きい場合には移相式チルトが設定され、トラヒック量（無線リソース使用率）が小さい場合には機械式チルトが設定された。そのため、例えば、無線リソース使用率ＲがＲｍｉｎ％以上であり、所定の閾値Ｒ０％以下の場合、トラヒック量（無線リソース使用率）が十分に小さい場合であるので、機械式チルトのみを適用するようにチルト角が設定される。すなわち、機械式チルトのチルト角をＴｍ＝Ｔ度とされ、移相式チルトのチルト角をＴｅ＝０度とされる。
【０１０５】
無線リソース使用率ＲがＲ０％よりも大きく、Ｒ１％以下である場合、機械式チルトのチルト角をＴ度よりもα１度減少させてＴｍ＝Ｔ−α１度とされ、移相式チルトのチルト角をＴｅ＝α１度とされる。同様に、無線リソース使用率ＲがＲ１％よりも大きく、Ｒ２％以下の場合、機械式チルトのチルト角Ｔｍをα１度よりもさらに減少させてＴｍ＝Ｔ−α２度（ただし、α１＜α２）とされ、移相式チルトのチルト角をα１度よりも増加させてＴｅ＝α２度とされる。
【０１０６】
無線リソース使用率がＲｎ％よりも大きい場合（かつ１００％以下）、トラヒック量（無線リソース使用率）が十分に大きい場合であるので、移相式チルトのみを適用するようにチルト角が設定される。すなわち、機械式チルトのチルト角をＴｍ＝０度とされ、移相式チルトのチルト角をＴｅ＝Ｔ度とされる。
【０１０７】
図１４のような情報を参照して、トラヒック分析装置１３は、チルト角を決定して設定することにより、無線リソース使用率が小さいほど、機械式チルトのみを適用している状態に近づき、無線リソース使用率が大きいほど、移相式チルトのみを適用している状態に近づくように、チルト制御装置１４が制御できるようになる。
【０１０８】
言い換えれば、図１４に示した関係を用いることで、無線リソース使用率が小さいほど、機械式チルトのチルト角と移相式チルトのチルト角の合計のチルト角に対する、機械式チルトのチルト角の割合が大きくなり、無線リソース使用率が大きいほど、移相式チルトのチルト角の割合が多くなるように、チルト角を決定して設定することができる。
【０１０９】
そして、トラヒック分析装置１３は、ステップ９２において、設定した機械式チルト角Ｔｍ及び移相式チルト角Ｔｅ、またはそのいずれか一方を、チルト制御装置１４に通知する（ステップ９３）。なお、図１３、１４では情報として無線リソース使用率の例を説明したが、無線リソース使用率の代わりにトラヒック量であってもよく、図１４に示したテーブルはトラヒック量−チルト角テーブルであってもよい。
【０１１０】
このように、機械式チルトと移相式チルトのチルト角の配分を変えることで、セル中心における通信品質の増大効果とセル境界における通信品質の減少効果のバランスを適切に制御することが可能となり、トラヒック量または無線リソース使用率に応じたきめ細やかなアンテナパラメータの制御ができ、スループットを向上できる。
【０１１１】
ただし、図１４に示した例では、機械式チルトのチルト角と移相式チルトのチルト角の合計値は、無線リソース使用率（トラヒック量）の値によらず同一の値Ｔ度であるとしたが、前述の通り、移相式チルトのみを用いる場合（無線リソース使用率がＲｎ％以上の場合）のチルト角を、機械式チルトのみを用いる場合（無線リソース使用率がＲ０％以下の場合）のチルト角よりも大きくするように設定されてもよい。
【０１１２】
ステップ９２で参照する無線リソース使用率−チルト角テーブルの別の例として、機械式チルトあるいは移相式チルトのいずれか１つのチルト制御方式により、トラヒック量（送信電力、無線リソース使用率）に応じてチルト角を制御する実施例２に対応する例を説明する。図１５は、実施例２のように１つのチルト制御方式によりチルト角を制御する場合の無線リソース使用率‐チルト角テーブルの例を示す図である。
【０１１３】
実施例２では、１つのチルト制御方式によりチルト角を制御するため、ステップ９２で設定するチルト角は、機械式チルト角Ｔｍまたは移相式チルト角Ｔｅのいずれか１つの値でよい。実施例２でのアンテナパラメータは、トラヒック量が小さいほど大きなチルト角が設定された。
【０１１４】
そこで、図１５に示す無線リソース使用率−チルト角テーブルでは、無線リソース使用率Ｒが、Ｒｍｉｎ％以上であり、Ｒ０％以下の場合には、チルト角の最大値Ｔｍａｘ度とされる。一方で、無線リソース使用率Ｒが、Ｒｎ％よりも大きい場合（かつ１００％以下）には、チルト角の最小値Ｔｍｉn度とされる。
【０１１５】
そして、無線リソース使用率Ｒが、Ｒ０％よりも大きくＲｎ％以下の場合には、無線リソース使用率Ｒが小さいほど、チルト角がＴｍａｘ度に近づき、無線リソース使用率Ｒが大きいほど、チルト角がＴｍｉn度に近づくような値とされる。すなわち、無線リソース使用率Ｒが小さいほどチルト角が増大し、無線リソース使用率Ｒが大きいほどチルト角が減少する。
【０１１６】
これにより、例えば、無線リソース使用率Ｒが、Ｒ０％よりも大きく、Ｒ１％以下の場合には、チルト角Ｔは、Ｔｍａｘ度よりも減少させたＴ１度とされる（ただし、Ｔｍａｘ度＞Ｔ１度）。同様に無線リソース使用率Ｒが、Ｒ１％よりも大きく、Ｒ２％以下の場合には、チルト角Ｔは、Ｔ１度より減少させたＴ２度とされる（ただし、Ｔ１度＞Ｔ２度）。
【０１１７】
そして、トラヒック分析装置１３は、ステップ９２において、設定した機械式チルト角Ｔｍあるいは移相式チルト角Ｔｅのいずれか一方を、チルト制御装置１４に通知する（ステップ９３）。なお、図１５でも情報として無線リソース使用率の例を説明したが、無線リソース使用率の代わりにトラヒック量であってもよく、図１５に示したテーブルはトラヒック量−チルト角テーブルであってもよい。また、無線リソース使用率−チルト角テーブルやトラヒック量−チルト角テーブルは以上の説明のように予め設定されてもよい。
【０１１８】
このように、トラヒック量または無線リソース使用率の値に応じて、チルト角を段階的に制御することで、セル中心における通信品質の増大効果とセル境界における通信品質の減少効果のバランスを適切に制御することが可能となり、トラヒック量または無線リソース使用率に応じたきめ細やかなアンテナパラメータの制御によってスループットを向上できる。
【０１１９】
以上にて説明した例では、機械式チルトと移相式チルトのチルト角の段階的な配分、もしくは、１つのチルト制御方式における段階的なチルト角を、無線リソース使用率の絶対値に応じて決定する例を示した。しかし、機械式チルトと移相式チルトのチルト角の段階的な配分、もしくは、１つのチルト制御方式における段階的なチルト角を、無線リソース使用率の相対値に応じて決定してもよい。
【０１２０】
例えば、図１４に示した無線リソース使用率−チルト角テーブルの無線リソース使用率Ｒと機械式チルト角Ｔｍと移相式チルト角Ｔｅそれぞれの値が０％と０度を中心とした正の相対値と負の相対値が予め設定されてもよい。トラヒック分析装置１３は、予め設定された所定の期間の無線リソース使用率の平均値と、現在の無線リソース使用率の値との差を算出することにより相対値を得て、無線リソース使用率−チルト角テーブルを参照し、無線リソース使用率の平均値に対して現在の値が減少している場合、機械式チルトのチルト角を増加し、移相式チルトのチルト角を減少すると決定してもよい。
【０１２１】
また、トラヒック分析装置１３は、算出した相対値を用いて無線リソース使用率−チルト角テーブルを参照し、無線リソース使用率の平均値に対して現在の値が増加している場合、機械式チルトのチルト角を減少し、移相式チルトのチルト角を増加すると決定してもよい。
【０１２２】
なお、図１４に示した無線リソース使用率−チルト角テーブルの値をそのまま利用してもよい。例えば、算出した無線リソース使用率の相対値が値として（Ｒ２−Ｒ１）である場合、図１４に示した無線リソース使用率Ｒの項目について各２つの範囲の２つの上限値の差分を取得し、値（Ｒ２−Ｒ１）と一致する上限値の差分を検出して、機械式チルト角Ｔｍの（Ｔ−α２）と（Ｔ−α１）、及び移相式チルト角Ｔｅのα２とα１を取得し、（α２−α１）度をチルト角の相対値として算出してもよい。
【０１２３】
また、無線リソース使用率の平均値と現在の値に変化がない場合は、チルト角の変更を行わないようにしてもよい。無線リソース使用率の代わりに送信電力やトラヒック量の平均値と現在の値を基にしてもよい。
【０１２４】
同様に、図１５に示した無線リソース使用率−チルト角テーブルの無線リソース使用率Ｒとチルト角Ｔそれぞれの値が０％と０度を中心とした正の相対値と負の相対値が予め設定されてもよい。そして、トラヒック分析装置１３は、予め設定された所定の期間の無線リソース使用率の平均値と、現在の無線リソース使用率の値との差を算出することにより相対値を得て、無線リソース使用率−チルト角テーブルを参照し、無線リソース使用率の平均値に対して現在の値が減少している場合、チルト角を増加すると決定してもよい。
【０１２５】
また、トラヒック分析装置１３は、算出した相対値を用いて無線リソース使用率−チルト角テーブルを参照し、無線リソース使用率の平均値に対して現在の値が増加している場合、チルト角を減少すると決定してもよい。図１５に示した無線リソース使用率−チルト角テーブルの値をそのまま利用してもよく、無線リソース使用率の代わりに送信電力やトラヒック量の平均値と現在の値を基にしてもよい。
【０１２６】
また、図１２のステップ９１では、トラヒック分析装置１３は、電力測定装置１２から通知される送信電力から無線リソース使用率を算出する例を示したが、図１１に示したシステム構成のように、基地局１０ｋから通知される無線リソース使用率（トラヒック量）を用いてステップ９２の動作を行ってもよく、この場合はステップ９１を省略してもよい。
【符号の説明】
【０１２７】
１０ｇ、１０ｋ…基地局
１１ａ〜１１ｋ…基地局アンテナ
１２…電力測定装置
１３、１３ｇ、１３ｈ、１３ｋ…トラヒック分析装置
１４…チルト制御装置
１５ａ〜１５ｄ…可変移相器
１６…可動部
１７ａ〜１７ｄ…アンテナ素子
２１ａ〜２１ｄ…端末
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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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８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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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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