(57)【要約】【課題】  無線環境に応じて複数エリアに適正な放射パターンを生成できるようウェイト値を設定して複数の自律型放射パターンを生成する自律型放射パターン生成アンテナ制御装置、その制御方法及び無線通信システムを提供する。【解決手段】  複数のアンテナを用いて放射パターンを形成するために送受信信号に重畳するウェイト値が設定されるウェイト部１０１と、送受信信号にウェイト部１０１のウェイト値を重畳するウェイト合成部１０２と、受信信号の到来方向を検出する到来方向検出部３１０と、検出した到来方向の分布情報を算出する分布情報算出部３２０と、放射パターンの信号品質情報を算出する信号品質算出部３４０と、分布情報及び放射パターンの信号品質情報に基づいて放射パターンを選択し、選択した放射パターンに対応したウェイト値をウェイト部に設定する放射パターン選択部３３０とを有する。【選択図】        図１
2019180831.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のアンテナを用いて放射パターンを形成するために送受信信号に重畳するウェイト値が設定されるウェイト部と、前記送受信信号に前記ウェイト値を重畳するウェイト合成部とを備えるアンテナ制御装置であって、
受信信号の到来方向を検出する到来方向検出部と、
前記検出した到来方向の分布情報を算出する分布情報算出部と、
放射パターンの信号品質情報を算出する信号品質算出部と、
前記分布情報と前記信号品質情報に基づいて放射パターンを選択し、前記選択した放射パターンに対応するウェイト値を前記ウェイト部に設定する放射パターン選択部とを有するアンテナ制御装置。
【請求項２】
到来方向検出部は、受信信号の到来方向の角度を推定する処理を繰り返し、
分布情報算出部は、前記繰り返し推定された受信信号の到来方向の角度の受信レベルの情報を蓄積し、当該蓄積情報から電波の到来方向の分布情報を算出し、
信号品質算出部は、候補となる放射パターンの信号品質情報を算出し、
放射パターン選択部は、前記信号品質情報に応じて放射パターンの候補に前記分布情報を重畳し、得られたスコアに基づいて放射パターンを選択する請求項１記載のアンテナ制御装置。
【請求項３】
放射パターン選択部は、放射パターンの候補に分布情報を重畳し、総和を取って得られたスコアが最も高い放射パターンを選択する請求項２記載のアンテナ制御装置。
【請求項４】
放射パターン選択部は、スコアに放射パターンの中のビーム毎のサブスコアの分散の小ささを加算した値が最も高い放射パターンを選択する請求項３記載のアンテナ制御装置。
【請求項５】
複数のアンテナが偏波共用アンテナであり、垂直偏波の放射パターンと水平偏波の放射パターンのそれぞれについて選択する請求項１乃至４のいずれか記載のアンテナ制御装置。
【請求項６】
複数のアンテナを用いて放射パターンを形成するために送受信信号に重畳するウェイト値が設定されるウェイト部と、前記送受信信号に前記ウェイト値を重畳するウェイト合成部とを備えるアンテナ制御装置における制御方法であって、
受信信号の到来方向を検出し、
前記検出した到来方向の分布情報を算出し、
放射パターンの信号品質情報を算出し、
前記分布情報と前記信号品質情報に基づいて放射パターンを選択し、前記選択した放射パターンに対応するウェイト値を前記ウェイト部に設定するアンテナ制御装置における制御方法。
【請求項７】
到来方向の検出では、受信信号の到来方向の角度を推定する処理を繰り返し、
分布情報の算出部では、前記繰り返し推定された受信信号の到来方向の角度の受信レベルの情報を蓄積し、当該蓄積情報から電波の到来方向の分布情報を算出し、
信号品質の算出では、候補となる放射パターンの信号品質情報を算出し、
放射パターンの選択部では、前記信号品質情報に応じて放射パターンの候補に前記分布情報を重畳し、得られたスコアに基づいて放射パターンを選択する請求項６記載のアンテナ制御装置における制御方法。
【請求項８】
放射パターンの選択部では、放射パターンの候補に分布情報を重畳し、総和を取って得られたスコアが最も高い放射パターンを選択する請求項７記載のアンテナ制御装置における制御方法。
【請求項９】
放射パターンの選択では、スコアに放射パターンの中のビーム毎のサブスコアの分散の小ささを加算した値が最も高い放射パターンを選択する請求項８記載のアンテナ制御装置における制御方法。
【請求項１０】
複数のアンテナが偏波共用アンテナであり、垂直偏波の放射パターンと水平偏波の放射パターンのそれぞれについて選択する請求項６乃至９のいずれか記載のアンテナ制御装置における制御方法。
【請求項１１】
請求項１乃至５のいずれか記載のアンテナ制御装置と、複数の上位装置とを有する無線通信システムであって、
前記アンテナ制御装置におけるウェイト部、ウェイト合成部を前記複数の上位装置に応じて複数設け、前記ウェイト合成部と対応する前記上位装置との間に結合・分配部を各々設けた無線システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のアンテナを用いてアンテナの放射パターンを生成するアンテナ制御装置に係り、特に、無線環境に応じて放射パターンを適応的に制御する自立型放射パターン生成アンテナ制御装置、その制御方法及び無線通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
［従来の技術］
従来、複数のアンテナを用いて無線信号の通信を行う送受信装置において、複数のアンテナで受信した受信信号に、それぞれ重み付けを行うと共に、送信する信号を複数のアンテナ用に分配して、それぞれに重み付けを行って、アンテナ全体の指向性を制御するものがあった。【０００３】
［従来のアンテナ制御装置：図１２］
次に、従来のアンテナ制御装置について図１２を参照しながら説明する。図１２は、従来のアンテナ制御装置の構成ブロック図である。
従来のアンテナ制御装置は、図１２に示すように、空中線１０と、無線部１１と、アンテナ制御部１００と、変復調部１２とを備えている。【０００４】
空中線１０は、複数のアンテナを備えている。
無線部１１は、空中線１０の複数のアンテナに接続し、信号の送受信を行う。
アンテナ制御部１００は、無線部１１に接続すると共に、変復調部１２に接続している。
変復調部１２は、アンテナ制御部１００からの受信信号を復調して、外部の上位装置に出力し、上位装置から入力される送信信号を変調してアンテナ制御部１００に出力する。【０００５】
アンテナ制御部１００は、ウェイト部１０１と、ウェイト合成部１０２と、信号結合・分配部１０３とを備えている。
ウェイト部１０１は、受信信号又は送信信号に重畳するウェイト値がウェイト情報として設定され、ウェイト合成部１０２にウェイト値を出力する。
ウェイト情報は、信号の振幅と位相を制御するものである。ウェイト情報については、事前に設定されるか、上位装置から指定される。【０００６】
ウェイト合成部１０２は、ウェイト部１０１からのウェイト値を受信信号又は送信信号に重畳する。
信号結合・分配部１０３は、ウェイト合成部１０２でウェイト値が重畳された受信信号を結合する合成を行って変復調部１２に出力し、また、変復調部１２からの送信信号を複数のアンテナ用に分配してウェイト合成部１０２に出力する。【０００７】
［従来のアンテナ制御装置の一部回路構成：図１３］
次に、従来のアンテナ制御装置の一部回路構成について図１３を参照しながら説明する。図１３は、従来のアンテナ制御装置の一部回路構成図である。
従来のアンテナ制御装置の回路は、図１３に示すように、空中線１０が複数のアンテナ１０ａを備え、無線部１１が複数の送受信部（ＴＲＸ）１１ａと複数のＡＤ／ＤＡ変換部（ＡＤ／ＤＡ：Analog Digital / Digital Analog Converter）１１ｂを備え、ウェイト合成部１０２が複数の乗算器１０２ａを備えている。【０００８】
図１３の回路の動作を受信処理と送信処理に分けて説明する。
まず、受信処理では、空中線１０に到来した電波を各アンテナ１０ａに入力し、無線部１１のＴＲＸ１１ａで受信し、ＡＤ／ＤＡ１１ｂでアナログ信号からデジタル信号に変換してアンテナ制御部１００に出力する。【０００９】
アンテナ制御部１００では、無線部１１のＡＤ／ＤＡ１１ｂからの各出力信号に対してウェイト合成部１０２の乗算器１０２ａでウェイト部１０１からの各ウェイト値を乗算（重畳）し、信号結合・分配部１０３で結合（合成）して変復調部１２に出力する。【００１０】
また、送信処理では、変復調部１２から変調された信号を信号結合・分配部１０３で分配（分割）し、ウェイト合成部１０２の各乗算器１０２ａに出力する。
乗算器１０２ａではウェイト部１０１からの各ウェイト値を乗算（重畳）し、無線部１１のＡＤ／ＤＡ１１ｂに出力してデジタル信号をアナログ信号に変換し、ＴＲＸ１１ａで放射信号に変換・増幅し、空中線１０の各アンテナ１０ａから出力する。【００１１】
図１２に示すアンテナ制御装置では、基地局などの１つの上位装置に対して１つの放射パターンを担う構成であり、通信品質を改善することや、周辺エリアとの干渉を防ぐことを目的として用いられているものである。【００１２】
近年では、移動体に効率的に追従するためにビーム制御技術の開発が盛んにおこなわれているが、１つの放射パターンで生成できるビーム本数がアンテナ数に依存して限定されるため、移動体が多い通信環境では、従来通りの固定的なビーム制御となっている。【００１３】
［関連技術］
尚、関連する先行技術として、特開２００４−０４８７５３号公報「セクタアンテナ装置」（特許文献１）がある。
特許文献１には、指向性を有するセクタを形成して当該セクタの移動局と無線通信を行うセクタアンテナ装置において、移動局との通信状況に応じてセクタの指向性を変化させることが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００４−０４８７５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、上記従来のアンテナ制御装置では、以下の事情により、アンテナの放射パターンを設定するのが容易ではないという問題点があった。【００１６】
第１に、従来のアンテナ制御装置では、アンテナの放射パターンを複数のエリアに固定的に向ける場合に、無線環境毎に事前調査等によって適正なウェイト値を決める必要があり、放射パターンの設定が容易でない。【００１７】
第２に、モバイルシステムのようにエリア内に多くの移動体無線機が存在している場合には、基地局側はエリア毎の移動体無線機の存在比率に応じた放射パターンを形成することが好ましいが、存在比率は基地局の設置環境毎に千差万別であり、従来のアンテナ制御装置では、それらに対応した放射パターンを設定することが容易ではない。【００１８】
第３に、モバイルシステムにおいて、時間の経過により周辺環境が変化し、存在比率が変化することが想定され、最初に設定されたウェイト値では、長い期間において適正な放射パターンとして継続しておくことができないため、定期的に上位装置から調整する必要があり、放射パターンの再設定の問題があった。【００１９】
第４に、放射パターンでビームを生成するような無線環境では、多くのユーザを抱えているため、複数エリアにビームを向けて無線側の収容能力を高めても、上位装置での収容能力が限界になって、システムとしては効率的な通信品質が得られないものとなっていた。【００２０】
本発明は上記実情に鑑みて為されたもので、無線環境に応じて複数エリアに適正な放射パターンを生成できるようウェイト値を設定して複数の自律型放射パターンを生成する自律型放射パターン生成アンテナ制御装置、その制御方法及び無線通信システ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】
【００２１】
上記従来例の問題点を解決するための本発明は、複数のアンテナを用いて放射パターンを形成するために送受信信号に重畳するウェイト値が設定されるウェイト部と、送受信信号にウェイト値を重畳するウェイト合成部とを備えるアンテナ制御装置であって、受信信号の到来方向を検出する到来方向検出部と、検出した到来方向の分布情報を算出する分布情報算出部と、放射パターンの信号品質情報を算出する信号品質算出部と、分布情報と信号品質情報に基づいて放射パターンを選択し、選択した放射パターンに対応するウェイト値をウェイト部に設定する放射パターン選択部とを有するものである。【００２２】
本発明は、上記アンテナ制御装置において、到来方向検出部が、受信信号の到来方向の角度を推定する処理を繰り返し、分布情報算出部が、繰り返し推定された受信信号の到来方向の角度の受信レベルの情報を蓄積し、当該蓄積情報から電波の到来方向の分布情報を算出し、信号品質算出部が、候補となる放射パターンの信号品質情報を算出し、放射パターン選択部が、信号品質情報に応じて放射パターンの候補に分布情報を重畳し、得られたスコアに基づいて放射パターンを選択するものである。【００２３】
本発明は、上記アンテナ制御装置において、放射パターン選択部が、放射パターンの候補に分布情報を重畳し、総和を取って得られたスコアが最も高い放射パターンを選択するものである。【００２４】
本発明は、上記アンテナ制御装置において、放射パターン選択部が、スコアに放射パターンの中のビーム毎のサブスコアの分散の小ささを加算した値が最も高い放射パターンを選択するものである。【００２５】
本発明は、上記アンテナ制御装置において、複数のアンテナが偏波共用アンテナであり、垂直偏波の放射パターンと水平偏波の放射パターンのそれぞれについて選択するものである。【００２６】
本発明は、複数のアンテナを用いて放射パターンを形成するために送受信信号に重畳するウェイト値が設定されるウェイト部と、送受信信号に前記ウェイト値を重畳するウェイト合成部とを備えるアンテナ制御装置における制御方法であって、受信信号の到来方向を検出し、検出した到来方向の分布情報を算出し、放射パターンの信号品質情報を算出し、分布情報と信号品質情報に基づいて放射パターンを選択し、選択した放射パターンに対応するウェイト値を前記ウェイト部に設定するものである。【００２７】
本発明は、上記アンテナ制御装置の制御方法において、到来方向の検出では、受信信号の到来方向の角度を推定する処理を繰り返し、分布情報の算出部では、繰り返し推定された受信信号の到来方向の角度の受信レベルの情報を蓄積し、当該蓄積情報から電波の到来方向の分布情報を算出し、信号品質の算出では、候補となる放射パターンの信号品質情報を算出し、放射パターンの選択部では、信号品質情報に応じて放射パターンの候補に分布情報を重畳し、得られたスコアに基づいて放射パターンを選択するものである。【００２８】
本発明は、上記アンテナ制御装置の制御方法において、放射パターンの選択部では、放射パターンの候補に分布情報を重畳し、総和を取って得られたスコアが最も高い放射パターンを選択するものである。【００２９】
本発明は、上記アンテナ制御装置の制御方法において、放射パターンの選択では、スコアに放射パターンの中のビーム毎のサブスコアの分散の小ささを加算した値が最も高い放射パターンを選択するものである。【００３０】
本発明は、上記アンテナ制御装置の制御方法において、複数のアンテナが偏波共用アンテナであり、垂直偏波の放射パターンと水平偏波の放射パターンのそれぞれについて選択するものである。【００３１】
本発明は、上記アンテナ制御装置と、複数の上位装置とを有する無線通信システムであって、アンテナ制御装置におけるウェイト部、ウェイト合成部を複数の上位装置に応じて複数設け、ウェイト合成部と対応する上位装置との間に結合・分配部を各々設けたものである。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、複数のアンテナを用いて放射パターンを形成するために送受信信号に重畳するウェイト値が設定されるウェイト部と、送受信信号にウェイト値を重畳するウェイト合成部とを備えるアンテナ制御装置であって、到来方向検出部が、受信信号の到来方向を検出し、分布情報算出部が、検出した到来方向の分布情報を算出し、信号品質算出部が、放射パターンの信号品質情報を算出し、放射パターン選択部が、分布情報と信号品質情報に基づいて放射パターンを選択し、選択した放射パターンに対応するウェイト値をウェイト部に設定するアンテナ制御装置としているので、無線環境に応じて複数エリアの適正な放射パターンを自律的に生成できるようウェイト値を容易に設定できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本アンテナ制御装置の構成ブロック図である。
【図２】上位装置が複数である場合の本アンテナ制御装置の一部回路構成図である。
【図３】到来方向推定の分布情報の例を示す図である。
【図４】放射パターンの例を示す図である。
【図５】上位装置が複数である場合の放射パターンの組み合わせの例を示す図である。
【図６】放射パターンの信号品質の例を示す図である。
【図７】放射パターン候補のスコアを示す図である。
【図８】最適な放射パターンの信号品質を示す図である。
【図９】スコア算出回路の前段を示す図である。
【図１０】スコア算出回路の後段を示す図である。
【図１１】偏波多重の無線システムに本アンテナ制御装置を適用した場合の信号品質の例を示す図である。
【図１２】従来のアンテナ制御装置の構成ブロック図である。
【図１３】従来のアンテナ制御装置の一部回路構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
［実施の形態の概要］
本発明の実施の形態に係る自律型放射パターン生成アンテナ制御装置（本アンテナ制御装置）は、複数のアンテナを用いて放射パターンを形成するために送受信信号に重畳するウェイト値が設定されるウェイト部と、送受信信号にウェイト部のウェイト値を重畳するウェイト合成部と、受信信号の到来方向を検出する到来方向検出部と、検出した到来方向の分布情報を算出する分布情報算出部と、放射パターンの信号品質情報を算出する信号品質算出部と、分布情報及び放射パターンの信号品質情報に基づいて放射パターンを選択し、選択した放射パターンに対応したウェイト値をウェイト部に設定する放射パターン選択部とを有するものとしているので、無線環境に応じて複数エリアの適正な放射パターンを自律的に生成できるようウェイト値を容易に設定できるものである。
【００３５】
［本アンテナ制御装置の構成：図１］
本発明の実施の形態に係る複数の自律型放射パターン生成アンテナ制御装置（本アンテナ制御装置）について図１を参照しながら説明する。図１は、本アンテナ制御装置の構成ブロック図である。
本アンテナ制御装置は、図１に示すように、空中線１０と、無線部１１と、アンテナ制御部２００と、変復調部１２と、自律制御部３００とを基本的に有している。
アンテナ制御部２００に接続する変復調部１２は、更に上位装置に接続している。
尚、空中線１０、無線部１１、変復調部１２は、図１２、１３に示した従来の構成と同様であるので、以下では説明を省略する。
【００３６】
［本アンテナ制御装置の各部］
本アンテナ制御装置の各部について、特にアンテナ制御部２００と自律制御部３００を具体的に説明する。
アンテナ制御部２００は、自律制御部３００からのウェイト値を送受信信号に重畳する。
具体的には、アンテナ制御部２００は、無線部１１から入力された受信信号について、ウェイト値を重畳して結合（合成）して変復調部１２に出力し、変復調部１２から入力された送信信号については、分割（分配）してウェイト値を重畳して無線部１１に出力する。
【００３７】
自律制御部３００は、受信信号の到来方向の角度を推定し、当該角度の受信レベルの情報から電波の到来方向の分布を推定し、当該分布の情報から放射パターンの候補を形成し、その候補の通信品質を算出し、当該通信品質に基づいて放射パターンの候補から分布の情報に対応した放射パターンを選択し、当該放射パターンを形成するためのウェイト値をアンテナ制御部２００のウェイト部１０１に出力する。
【００３８】
［アンテナ制御部２００］
次に、アンテナ制御部２００の構成について説明する。
アンテナ制御部２００は、ウェイト部１０１と、ウェイト合成部１０２と、信号結合・分配部１０３とを備えている。
【００３９】
［ウェイト部１０１］
ウェイト部１０１は、自律制御部３００から指定（入力）されたウェイト値を設定してウェイト合成部１０２に出力する。
【００４０】
［ウェイト合成部１０２］
ウェイト合成部１０２は、無線部１１から入力される各アンテナでの受信信号にウェイト値を重畳して信号結合・分配部１０３に出力する。
また、ウェイト合成部１０２は、信号結合・分配部１０３からの送信信号にウェイト値を重畳して無線部１１に出力する。
つまり、ウェイト合成部１０２は、受信信号及び送信信号に対してウェイト値を重畳するものである。
【００４１】
［信号結合・分配部１０３］
信号結合・分配部１０３は、ウェイト合成部１０２でウェイト値が重畳された受信信号を結合して変復調部１２に出力する。
また、信号結合・分配部１０３は、変復調部１２からの送信信号を分割（分配）してウェイト合成部１０２に出力する。
【００４２】
［自律制御部３００］
次に、自律制御部３００の構成について説明する。
自律制御部３００は、到来方向検出部３１０と、分布情報算出部３２０と、放射パターン選択部３３０と、信号品質算出部３４０とを備えている。
【００４３】
［到来方向検出部３１０］
到来方向検出部３１０は、無線部１１からのアンテナ毎の受信信号を入力して、受信信号の到来方向の角度を推定する（到来方向推定）。到来方向推定を行った各角度の受信レベルの情報は、分布情報算出部３２０に出力される。
そして、到来方向検出部３１０における到来方向推定は、特定時間間隔で行われるものである。
【００４４】
ここで、到来方向推定には公知の方法を用いる。アンテナで指向性パターンを形成して角度方向に走査する方法（ビームフォーマ法）、Ｃａｐｏｎ氏による改良ビームフォーマ法（Ｃａｐｏｎ法）、アンテナでヌルパターンを形成して角度方向に走査する方法（線形予測法）、ＭＵＳＩＣ（Multiple Signal Classification）法を用いるのが好ましい。
【００４５】
上記線形予測法では、具体的には、走査して入力される受信信号に対して受信レベルの高い信号のみを採用するように、しきい値を設定し、そのしきい値より受信レベルが高い信号を分布情報算出部３２０に出力する。
または、到来方向検出部３１０が行う到来方向推定の時間間隔の範囲内でアルゴリズムが収束する方法であれば、別の公知の方法を用いてよい。
【００４６】
［分布情報算出部３２０］
分布情報算出部３２０は、到来方向検出部３１０から各角度の受信レベルの情報を入力し、複数繰り返し行われる到来方向推定の特定回数分の受信レベルの情報を蓄積（加算）し、その蓄積情報（統計情報）から電波の到来方向の分布を推定して放射パターン選択部３３０に推定した到来方向の分布情報（到来方向推定分布情報）を出力する。
【００４７】
ここで、分布情報算出部３２０は、到来方向検出部３１０から各角度の受信レベルの情報を入力し、複数繰り返し行われる到来方向推定の特定回数分の受信レベルの情報の特定レベル（例えば、ノイズレベル＋１０デシベル）以上のピークを有する角度の情報を蓄積し、放射パターン選択部３３０に蓄積情報のカーネル分布（到来方向推定分布情報）を出力してもよい。
カーネル分布ｙは、好適にはガウス関数が用いられ、以下の式（１）で求められる。
【００４８】
【数１】
2019180831.tif 000003
【００４９】
ただし、θは角度、θiはｉ番目の到来方向推定のピーク角度、Ｎは総ピーク数、ｈは平滑化のためのパラメータである。
カーネル分布は、別の公知の方法で求めてもよい。
つまり、分布情報算出部３２０は、到来角度で受信される頻度を統計情報として算出し、その統計情報を基に到来方向推定分布情報を得ている。
【００５０】
また、分布情報算出部３２０は、無線環境の変化に追従するために、特定のタイミングで、蓄積される受信レベルの情報をリセットして最新の無線環境に対応した到来方向の分布を推定するようにしている。
特定のタイミングとは、到来方向推定の時間間隔より長い時間間隔、または、到来の頻度が高い部分（到来の頻度のピーク）が特定角度（例えば、５度）ずれた時である。
【００５１】
また、屋内環境のように反射が多く、同一波源からのパスが多く受信されるマルチパス環境においては、分布情報算出部３２０で、到来方向の分布状況を把握する過程で、同じタイミングで受信されるパス間の相互相関を計算して相関性を確認し、相関性が高い信号に関しては、同一波源からのマルチパス信号と判断して、マルチパスから最大となるパスのみを到来方向として統計情報に記憶するようにしてもよい。
【００５２】
［放射パターン選択部３３０］
放射パターン選択部３３０は、信号品質算部３４０に候補となる放射パターンを出力する。放射パターンの候補は、予め装置に複数（例えば、図５に示す１５通り）準備しておく。または、放射パターンの候補は、その放射パターンを形成するためのウェイト値の初期値を１つ有するか、または、初期値でランダムなウェイト値を有し、後段の学習に応じてウェイト値を更新する形で、放射パターンの候補を準備してもよい。
また、放射パターン選択部３３０は、分布情報算出部３２０から到来方向推定分布情報を入力し、信号品質算出部３４０から放射パターン候補の信号品質情報を入力し、分布情報及び放射パターンの信号品質に基づいて、放射パターン候補の中から分布情報に対応した放射パターンを選択し、その放射パターンを形成するためのウェイト値をアンテナ制御部２００のウェイト部１０１に出力する。
【００５３】
分布情報に対応した放射パターンの選択は、放射パターン候補に分布情報を重畳して和をとったスコアを算出し、スコアが高いものを選択することで行う。
分布情報とｉ番目の放射パターン候補の最大値選択（マックスプーリング）から、以下の式（２）によってスコアｔを求める。
【００５４】
【数２】
2019180831.tif 000004
【００５５】
ただし、ｐは分布情報、ｑは放射パターン中のビームの信号品質、Ｎは放射パターンのビーム数である。
尚、スコアの求め方は、特定のノイズレベル（例えばマイナス３０デシベル）を想定して以下の式（３）を用いてもよい。
【００５６】
【数３】
2019180831.tif 000005
【００５７】
更に、スコアの求め方は、特定の信号品質（例えば１．５デシベル）を下回った場合にデータのスループットに与える影響の差異がなくなることを式に組み込んで、以下の式（４）を用いてもよい。
【００５８】
【数４】
2019180831.tif 000006
【００５９】
または、スコアの求め方は、放射パターン候補のマックスプーリングの後段に非線形関数を適用してよく、特にシグモイド関数が通信品質の向上に好ましい。
スコアには、放射パターンの中のビーム毎のサブスコアの分散の小ささを指標として加算してもよい。サブスコアｓｔは、例えば以下の式（５）で求められる。
【００６０】
【数５】
2019180831.tif 000007
サブスコアの分散の小ささｍｖは、収納能力を示すもので、例えば以下の式（６）で求められる。
【００６１】
【数６】
2019180831.tif 000008
ただし、Ｍはビームの数である。
【００６２】
つまり、スコアｔiは、式（２）＋式（６）で、サブスコアの分散の小ささｍｖを加算したものとなり、その値が最も大きい放射パターンを選択することになる。尚、分散に対して分散の小ささは、単調減少関数であればよい。
このように、スコアにサブスコアの分散の小ささを加算するのは、以下の理由からである。即ち、スコアだけで評価すると、ある特定のビームだけでユーザ分布をカバーしてしまう可能性がある。そうなると、それぞれのビームには収容能力に限界があるため、十分な性能を発揮できない。そこで、ビームのサブスコアを計算し、それが均等になるよう学習させることで、収容能力のあるビーム数を増やして全体の収容能力を向上させるものである。
【００６３】
選択された放射パターンに基づくウェイト値は、ウェイト演算のアルゴリズムにて算出する。または、予め放射パターンに対応してアンテナ毎のウェイト値の組み合わせを放射パターン選択部３３０中の記憶部に保存（記憶）しておき、対応する放射パターンと照合してウェイト値を選択してもよい。
【００６４】
［信号品質算出部３４０］
信号品質算出部３４０は、放射パターン選択部３３０から放射パターンを入力し、その信号品質を算出し、放射パターン選択部３３０に出力する。
信号品質算出部３４０は、対象となる放射パターンのビーム（信号ビーム）に対して、その他のビーム（干渉ビーム）とノイズのレベル比（ＳＩＮＲ：Signal to Interference plus Noise Ratio）を算出して信号品質を得る。
ｉ番目のビームのＳＩＮＲは以下の式（７）で求められる。
【００６５】
【数７】
2019180831.tif 000009
【００６６】
但し、Ｐは信号レベル、Ｎはノイズレベルである。
信号品質には、ＳＩＲ（Signal to Interference Ratio）、ＳＮＲ（Signal to Noise Ratio）を用いてよい。また、公知な信号品質の指標を用いてよい。
【００６７】
［上位装置が複数である場合の本アンテナ制御装置の回路構成：図２］
次に、上位装置が複数である場合の本アンテナ制御装置の一部回路構成について図２を参照しながら説明する。図２は、上位装置が複数である場合の本アンテナ制御装置の一部回路構成図である。
尚、上位装置が一つの場合には、図２の構成で、アンテナ制御部４１０において、ウェイト部４１１、ウェイト合成部４１２、信号結合・分配部４１３が一つとなる。
本アンテナ制御装置と上位装置が一体となって本実施の形態の無線通信システムを形成している。
【００６８】
図２の構成であれば、ユーザが多くて上位装置の収容能力が先に限界を迎えてしまう無線環境においても、ビーム毎に異なる上位装置につながるため、収容能力に余裕を持つことができ、通信品質の劣化を抑えることができる。
【００６９】
本アンテナ制御装置は、図２に示すように、空中線１０と、無線部１１と、利得正規化部４０１と、上位装置結合・分配部４０２と、アンテナ制御部４１０とを備えている。
尚、アンテナ制御部４１０のウェイト部４１１には自律制御部３００からウェイト値を入力するインタフェースを備えるが、紙面の関係で省略している。
【００７０】
空中線１０、無線部１１は、図１２、１３及び図１で説明したものと同様である。
空中線１０の複数のアンテナ１０ａに無線部１１のＴＲＸ１１ａが接続し、ＴＲＸ１１ａがＡＤ／ＤＡ１１ｂを介して自律制御部３００と利得正規化部４０１に接続している。
自律制御部３００は、無線部１１のそれぞれのＡＤ／ＤＡ１１ｂからの出力を入力するようになっている。自律制御部３００の詳細は、図１で説明した通りである。
【００７１】
［利得正規化部４０１］
利得正規化部４０１は、送受信信号を適正レベルに調整するものであり、ＡＤ／ＤＡ１１ｂに接続する複数の乗算器４０１ａと、乗算器４０１ａに利得を提供する利得提供部４０１ｂとを備え、利得提供部４０１ｂからの利得を乗算器４０１ａで重畳（乗算）して上位装置結合・分配部４０２に出力する。
【００７２】
［上位装置結合・分配部４０２］
上位装置結合・分配部４０２は、受信信号については、複数の上位装置のそれぞれに対応したウェイト合成部４１２に受信信号を分割して出力し、送信信号については、複数のウェイト合成部４１２からの送信信号を結合して利得正規化部４０１に出力する。
【００７３】
［アンテナ制御部４１０］
アンテナ制御部４１０は、上位装置の数に応じて複数のウェイト部４１１と、ウェイト合成部４１２と、信号結合・分配部４１３とを備えている。
そして、ウェイト合成部４１２は、複数の乗算器４１２ａを備えている。
ウェイト部４１１、ウェイト合成部４１２、信号結合・分配部４１３は、図１のウェイト部１０１、ウェイト合成部１０２、信号結合・分配部１０３に相当している。
【００７４】
ウェイト合成部４１２は、上位装置結合・分配部４０２からの複数の受信信号を入力してウェイト値を重畳し、上位装置に接続する変復調部１２に出力する。
また、ウェイト合成部４１２は、信号結合・分配部４１３で分割された複数の送信信号にウェイト値を重畳して上位装置結合・分配部４０２に出力する。
乗算器４１２ａは、ウェイト部４１１からのウェイト値を送受信信号に重畳する。
【００７５】
ウェイト部４１１は、自律制御部３００の放射パターン選択部３３０からのウェイト値が設定され、乗算器４１２ａにそのウェイト値を出力する。
結合・分配部４１３は、ウェイト値が重畳された受信信号を結合して各上位装置に対応した変復調部１２に出力し、その変復調部１２から変調された送信信号を分割して各乗算器４１２ａに出力する。
【００７６】
図２の構成において、自律制御部３００で推定された到来方向に対して選択されたアンテナ放射パターンに従って生成されるビーム数は、接続される上位装置の数と同数となるよう調整してもよい。
その場合、アンテナ制御部４１０の中のウェイト部４１１、ウェイト合成部４１２、信号結合・分配部４１３がビーム数分並ぶ構成となる。そのときの放射パターンの例は、図４で後述するが、接続される上位装置の数に応じて、ビーム数が同数になるよう制御する。
尚、接続される複数の上位装置は、一つの基地局のセクタであってもよい。
【００７７】
図２の回路構成によれば、ユーザ数が多くても、到来方向に応じて、各上位装置に対応した細やかな放射パターンをウェイト合成部１０２で形成でき、各上位装置に応じた無線品質を向上させることができるものである。
【００７８】
［到来方向推定の分布情報の例：図３］
次に、到来方向推定の分布情報の例について図３を参照しながら説明する。図３は、到来方向推定の分布情報の例を示す図である。図３では、横軸が角度（Direction）を、縦軸が確率密度（User Distribution）を示している。
自律制御部３００の分布情報算出部３２０で、到来角度毎に受信の頻度を加算して合計したものが到来方向推定の分布情報となる。
【００７９】
分布情報は、図３に示すように、複数の角度で確率密度が０．５を超えるピークが複数形成されており、これら複数のピークが到来方向を推定するための分布情報である。
図３における確率密度の濃い角度が受信信号の到来方向となる。
図３に示した例では、Ｃａｐｏｎ法により求めた到来方向推定レベルのピーク角度を２９個蓄積し、ガウス関数を用いてカーネル分布を求めて到来方向推定の分布情報としている。
【００８０】
［放射パターンの例：図４］
次に、本アンテナ制御装置における放射パターンの例について図４を参照しながら説明する。図４は、放射パターンの例を示す図である。図４では、横軸が角度（Direction）を、縦軸が利得（Gain）を示している。
図４では、上位装置の接続数に応じて放射パターンのビームの数も同じにした例を示しており、上位装置の接続数及びビームの数は四つである。
尚、放射パターンは初期パターンを有していてもよい。図４で示したビームパターンは、初期値としての典型例を示している。
【００８１】
また、本アンテナ制御装置によって制御される放射パターンは、上位装置の接続数に応じて自律型放射パターンが形成されるものである。上位装置の接続数が複数である場合には、それぞれのビームは、その数に対応して配分されたビームパターンとなる。
図４に示した例では、空中線１０をアレイ数が７、アンテナ素子が無指向性、配置が半波長間隔の線形アレイアンテナとしている。
【００８２】
［放射パターンの組み合わせの例：図５］
次に、本アンテナ制御装置における放射パターンの組み合わせの例について図５を参照しながら説明する。図５は、上位装置が複数である場合の放射パターンの組み合わせの例を示す図である。
図５では、上位装置の接続数に応じて放射パターンのビームの数も同じにした例を示しており、上位装置の接続数及びビームの数は四つである。
尚、図５に示したパターン番号１の放射パターンの組み合わせが、図４の放射パターンである。
【００８３】
図５に示した例では、ビームを向けるエリアをマイナス６０度からプラス６０度まで１２分割し、四つのビームで３ブロック（３０度）ずつ配分されたビームパターンを、マイナス７０度からプラス７０度の範囲に１０度ステップで配置する。
このようにビームが配置された放射パターンの組み合わせが、パターン番号１〜１５の合計で１５通りできる。
【００８４】
例えば、パターン番号１では、４つのビームパターンを左に寄せて、パターン番号２では、最も右側のビームパターンのみを１０度右に配置する。パターン番号３では、最も右側のビームパターンを更に１０度右に配置する。
パターン番号４では、パターン番号２の状態から右から２番目のビームパターンを１０度右に配置する。パターン番号５では、パターン番号４の状態から最も右側のビームパターンを１０度右に配置する。
【００８５】
このようにして、ビームを向けるエリアについてマイナス６０度からプラス６０度まで４つのビームパターンの配置を１５通り準備する。
つまり、図５では、四つのビームパターンが配置された放射パターンの組み合わせの例が、パターン番号（Pattern No.）１〜１５に対応付けて示されている。
【００８６】
放射パターン候補を放射パターンの組み合わせとして本アンテナ制御装置の放射パターン選択部３３０に保存（記憶）させておく場合は、対応するウェイト値を事前にウェイト演算のアルゴリズムで算出して放射パターン選択部３３０に保存（記憶）させておくことができる。
【００８７】
［信号品質の例：図６］
次に、放射パターンの信号品質の例について図６を参照しながら説明する。図６は、図４の放射パターンの信号品質の例を示す図である。図６では、横軸が角度（Direction）を、縦軸が通信品質（SIR）を示している。
図６では、上位装置の接続数に応じて放射パターンのビームの数も同じにした例を示しており、上位装置の接続数及びビームの数は四つである。
図６に示した例では、ＳＩＲを用いて信号品質の情報を得ている。図６に示した♯１〜４の通信品質のパターンが、図４の♯１〜４のビームパターンに対応するものである。
【００８８】
［放射パターン候補のスコアの例：図７］
次に、放射パターン候補のスコアの例について図７を参照しながら説明する。図７は、放射パターン候補のスコアを示す図である。図７では、横軸が放射パターン番号を、縦軸がスコアを示している。
具体的には、図７では、図３の到来方向推定の分布情報と図５の放射パターンの組み合わせに基づいて求めたスコアの例を示している。
図７に示した例では、ｉ番目の放射パターン候補のスコアｔは以下の式（８）を用いて求めている。
【００８９】
【数８】
2019180831.tif 000010
【００９０】
［最適な放射パターンの信号品質の例：図８］
次に、最適な放射パターンの信号品質の例について図８を参照しながら説明する。図８は、最適な放射パターンの信号品質を示す図である。図８では、横軸に角度（Direction）を、縦軸に通信品質（SIR）を示している。
具体的には、図８では、図７に示したスコアが最大であったパターン番号１１（図５参照）の放射パターンの信号品質の情報の例を示している。
図８に示した例では、ＳＩＲを用いて信号品質の情報を得ている。
【００９１】
つまり、図６の通信品質のパターンから図７のスコアが最大となるパターン番号１１の放射パターンを学習し、その通信品質のパターンが図８に示されている。
図８の通信品質のパターンは、放射パターン選択部３３０で選択された放射パターンの通信品質のパターンである。
【００９２】
［スコア算出回路：図９、図１０］
次に、分布情報算出部３２０からの分布情報に基づいて、放射パターン選択部３３０においてスコアを算出する具体的なスコア算出回路について図９，１０を参照しながら説明する。図９は、スコア算出回路の前段を示す図であり、図１０は、スコア算出回路の後段を示す図である。尚、図９と図１０は、連続した図面であり、絶対値二乗部５４０を重複して描画している。この図９，１０によりウェイト値とスコアの関係の例が示されるものである。また、スコア算出回路には信号品質算出部３４０を含めている。
【００９３】
放射パターン選択部３３０及び信号品質算出部３４０には、図９及び図１０に示すような具体的なスコア算出回路を備えてもよい。
スコア算出回路は、図９，１０に示すように、ステアリングベクトル部５１０と、ウェイト重畳部５２０と、総和部５３０と、絶対値二乗部５４０と、信号品質算出部５５０と、マックスプーリング部５６０と、分布情報重畳部５７０と、総和部５８０と、スコア５９０とを備えている。
【００９４】
［ステアリングベクトル部５１０］
ステアリングベクトル部５１０は、受信信号の到来方向に対して空中線１０のアンテナ１０ａ毎に与えられる位相情報をウェイト重畳部５２０に出力する。例えば、受信信号の到来方向の分割数が１８０、アンテナ数が７のとき、１８０×７個の位相情報が得られる。
【００９５】
［ウェイト重畳部５２０］
ウェイト重畳部５２０は、ステアリングベクトル部５１０から入力される位相情報に放射パターンのウェイト値を重畳して総和部５３０に出力する。例えば、位相情報が１８０×７個、放射パターンのビームの数が四つのとき、１８０×７×４個のウェイト重畳された位相情報が得られる。
【００９６】
［総和部５３０］
総和部５３０は、ウェイト重畳部５２０から入力されるウェイト重畳された位相情報をビーム毎に総和して、受信信号の到来方向に対する放射パターンの振幅情報を絶対値二乗部５４０に出力する。例えば、ウェイト重畳された位相情報が１８０×７×４個のとき、１８０×４個の放射パターンの振幅情報が得られる。
【００９７】
［絶対値二乗部５４０］
絶対値二乗部５４０は、総和部５３０から入力される放射パターンの振幅情報の絶対値の二乗を算出して、そのレベル情報を信号品質算出部５５０に出力する。
【００９８】
［信号品質算出部５５０］
信号品質算出部５５０は、絶対値二乗部５４０から入力される放射パターンのレベル情報から信号品質の情報を得てマックスプーリング部５６０に出力する。信号品質算出部５５０は、信号品質算出部３４０と同様であるため、説明を省略する。
【００９９】
［マックスプーリング部５６０］
マックスプーリング部５６０は、信号品質算出部５５０から入力される信号品質の情報に対して、受信信号の各到来方向における最大の信号品質を選択して分布情報重畳部５７０に出力する。
【０１００】
［分布情報重畳部５７０］
分布情報重畳部５７０は、マックスプーリング部５６０から入力された受信信号の各到来方向における最大の信号品質に対して、図３に示した到来方向推定の分布情報を重畳してプレスコア値（Ｐ1〜ＰN）を得て総和部５８０に出力する。
【０１０１】
［総和部５８０］
総和部５８０は、分布情報重畳部５７０から入力された各放射パターン（ｉ番目の放射パターン）に対応するプレスコア値（Ｐ1〜ＰN）の総和を算出してスコア５９０を得る。
［スコア５９０］
放射パターン毎に得られたスコア５９０は、総和部５８０で得られたプレスコア値の総和である。
【０１０２】
このように放射パターン毎に得られたスコア５９０について、その中でスコアが最も高い放射パターンを放射パターン選択部３３０で選択し、当該放射パターンを実現するウェイト値をアンテナ制御部２００のウェイト部１０１に設定する。
尚、スコアの値だけで放射パターンを選択すると、収容能力に限界が発生することがあるので、サブスコアの分散の小ささを加算して調整するようにしてもよい。
【０１０３】
図９，１０は、自律制御部３００の放射パターン選択部３３０及び信号品質算出部３４０に設けられるスコア算出回路を示したが、放射パターン選択部３３０及び信号品質算出部３４０とは別に設けてもよく、本アンテナ制御装置の一部回路として構成してもよい。
また、スコア算出回路は、その他の構成の回路を備えることができる。例えば、マックスプーリング部５６０の後段に非線形関数を適用してよい。
【０１０４】
スコア５９０は、図９，１０に示したように本アンテナ制御装置の一部回路構成として備えることにおり、ウェイト値及び到来方向推定の分布情報から一意に求まることになる。
到来方向推定の分布情報を入力とし、スコア５９０を出力としたとき、出力を最大にするウェイト値は公知の学習アルゴリズムで求めることができる。遺伝的アルゴリズム、シンプレックス法、公知の勾配法が好ましいが、いずれを採用してもよい。
【０１０５】
［偏波多重の無線システムである場合の信号品質の例：図１１］
次に、アンテナ１０ａが偏波共用アンテナであり、本アンテナ制御装置を適用する無線システムが偏波多重を行う場合の信号品質の例について図１１を参照しながら説明する。図１１は、偏波多重の無線システムに本アンテナ制御装置を適用した場合の信号品質の例を示す図である。図１１では、横軸に角度（Direction）を、縦軸に通信品質（SIR）を示している。
図１１では、上位装置の接続数に応じて各偏波の放射パターンのビームの数も同じにした例を示しており、上位装置の接続数及び各偏波のビームの数は三つである。
アンテナ１０ａは、各偏波に対して個別に備えていてもよい。
【０１０６】
垂直偏波（ｖ）及び水平偏波（ｈ）の偏波多重の受信信号は、交差偏波識別度（ＸＰＤ：CROSS Polarization Discrimination）がある程度（例えば１０デシベル）確保されていれば、公知の交差偏波干渉除去（ＸＰＩＣ：CROSS Polarization Interference Cancelling）方法を上位装置に備えることによって垂直偏波及び水平偏波の送信信号を分離して復元することができる。
【０１０７】
そのため、垂直偏波及び水平偏波の放射パターンの信号品質が低い方向に対して、互いに補い合うように放射パターンを生成することで広範囲に信号品質の高いエリアを形成することができる。偏波多重は、右旋円偏波及び左旋円偏波であってもよい。
【０１０８】
放射パターンの生成は、これまで述べたように、放射パターンの組み合わせから選択してもよく、分布情報に対して最も高いスコアとなる最適な放射パターンを選択してもよく、スコアが最大となるウェイト値を公知の学習アルゴリズムで求めてもよい。
【０１０９】
また、垂直偏波及び水平偏波の放射パターンを重ねて、偏波ＭＩＭＯ（Multi Input Multi Output）の無線システムに本アンテナ制御装置を適用しても良い。
図１１に示した例では、垂直偏波のビームと水平偏波のビームのそれぞれのＳＩＲを用いて信号品質情報を得ている。
【０１１０】
［実施の形態の効果］
本アンテナ制御装置によれば、複数のアンテナ１０ａを用いて放射パターンを形成するために送受信信号に重畳するウェイト値が設定されるウェイト部１０１と、送受信信号にウェイト部１０１のウェイト値を重畳するウェイト合成部１０２と、受信信号の到来方向を検出する到来方向検出部３１０と、検出した到来方向の分布情報を算出する分布情報算出部３２０と、放射パターンの信号品質を算出する信号品質算出部３４０と、分布情報及び放射パターンの信号品質に基づいて放射パターンを選択し、選択した放射パターンに対応したウェイト値をウェイト部１０１に設定する放射パターン選択部３３０とを有するものとしているので、無線環境に応じて適正な放射パターンを生成できるようウェイト値を容易に設定できる効果がある。
【０１１１】
また、本アンテナ制御装置によれば、ユーザが多い環境で、効率的なエリア構成をするためのアンテナ放射パターンを生成するシステムにおいて、事前に環境調査を実施することや、環境変化に合わせて上位装置からの調整を実施することなく、自律的にユーザ分布状態を把握し、最適なアンテナ放射パターンを生成することができる効果がある。
【０１１２】
また、本アンテナ制御装置によれば、放射パターンの信号品質を直接評価するため、放射パターンの利得と放射パターンの信号品質が近似的に評価できないような少数のアンテナ１０ａを用いて、最適なアンテナ放射パターンを生成することができる効果がある。
【０１１３】
また、本アンテナ制御装置によれば、１つのアンテナ制御装置にて、ビーム毎に異なる上位装置と接続した形態での運用が可能であり、ユーザが多く１つの上位装置では収容能力が不足する環境においても、通信品質を確保することができる効果がある。
【０１１４】
また、本アンテナ制御装置によれば、屋内環境のように反射が多くマルチパスが形成される環境においては、ユーザ分布状況を把握する過程で、パス間の相互相関性を確認して、マルチパスの中から最大となるパスのみ到来方向として統計情報に記録することで、適切な分布状況を把握することができる効果がある。
【０１１５】
更に、本アンテナ制御装置によれば、複数の基地局、または基地局の複数セクタに対し、それぞれ独立にビームを制御して、全体として調和した放射パターンを生成することが可能となるため、無線領域のエリア分割による通信品質の改善を図るとともに、それぞれの分割されたエリアの基地局側の収容能力拡大を図ることができる効果がある。
その際、接続される基地局またはセクタの数に応じて、自律的に同数のビームが生成されるように制御することで、効率的な運用が可能になる。
【産業上の利用可能性】
【０１１６】
本発明は、無線環境に応じて複数エリアに適正な放射パターンを生成できるようウェイト値を設定して複数の自律型放射パターンを生成する自律型放射パターン生成アンテナ制御装置及びその制御方法に好適である。
【符号の説明】
【０１１７】
１０…空中線、  １０ａ…アンテナ、  １１…無線部、  １１ａ…ＴＲＸ、  １１ｂ…ＡＤ／ＤＡ、  １２…変復調部、  １００，２００，４１０…アンテナ制御部、  １０１，４１１…ウェイト部、  １０２，４１２…ウェイト合成部、  １０３，４１３…信号結合・分配部、  ２００…アンテナ制御部、  ３００…自律制御部、  ３１０…到来方向検出部、  ３２０…分布情報算出部、  ３３０…放射パターン選択部、  ３４０…信号品質算出部、  ４０１…利得正規化部、  ４０１ａ…乗算器、  ４０１ｂ…利得提供部、  ４０２…上位装置結合・分配部、  ４１２ａ…乗算器、  ５１０…ステアリングベクトル部、  ５２０…ウェイト重畳部、  ５３０…総和部、  ５４０…絶対値二乗部、  ５５０…信号品質算出部、  ５６０…マックスプーリング部、  ５７０…分布情報重畳部、  ５８０…総和部、  ５９０…スコア
【図１】
2019180831.tif 000011
【図２】
2019180831.tif 000012
【図３】
2019180831.tif 000013
【図４】
2019180831.tif 000014
【図５】
2019180831.tif 000015
【図６】
2019180831.tif 000016
【図７】
2019180831.tif 000017
【図８】
2019180831.tif 000018
【図９】
2019180831.tif 000019
【図１０】
2019180831.tif 000020
【図１１】
2019180831.tif 000021
【図１２】
2019180831.tif 000022
【図１３】
2019180831.tif 000023
【手続補正書】
【提出日】令和2年9月8日(2020.9.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のアンテナを用いて放射パターンを形成するために送受信信号に重畳するウェイト値が設定されるウェイト部と、前記送受信信号に前記ウェイト値を重畳するウェイト合成部とを備えるアンテナ制御装置であって、
受信信号の到来方向を検出する到来方向検出部と、
前記検出した到来方向の分布情報を算出する分布情報算出部と、
放射パターンの信号品質情報を算出する信号品質算出部と、
前記分布情報と前記信号品質情報に基づいて放射パターンを選択し、前記選択した放射パターンに対応するウェイト値を前記ウェイト部に設定する放射パターン選択部とを有し、
前記到来方向検出部は、前記受信信号の到来方向の角度を推定する処理を繰り返し、
前記分布情報算出部は、前記繰り返し推定された受信信号の到来方向の角度の受信レベルの情報を蓄積し、当該蓄積情報から電波の到来方向の分布情報を算出し、
前記信号品質算出部は、候補となる放射パターンの信号品質情報を算出し、
前記放射パターン選択部は、前記信号品質情報に応じて放射パターンの候補に前記分布情報を重畳し、プレスコア値を算出し、前記放射パターンの候補毎に総和を取って得られたスコアが最も高い放射パターンを選択するアンテナ制御装置。
【請求項２】
複数のアンテナを用いて放射パターンを形成するために送受信信号に重畳するウェイト値が設定されるウェイト部と、前記送受信信号に前記ウェイト値を重畳するウェイト合成部とを備えるアンテナ制御装置であって、
受信信号の到来方向を検出する到来方向検出部と、
前記検出した到来方向の分布情報を算出する分布情報算出部と、
放射パターンの信号品質情報を算出する信号品質算出部と、
前記分布情報と前記信号品質情報に基づいて放射パターンを選択し、前記選択した放射パターンに対応するウェイト値を前記ウェイト部に設定する放射パターン選択部とを有し、
前記到来方向検出部は、前記受信信号の到来方向の角度を推定する処理を繰り返し、
前記分布情報算出部は、前記繰り返し推定された受信信号の到来方向の角度の受信レベルの情報を蓄積し、当該蓄積情報から電波の到来方向の分布情報を算出し、
前記信号品質算出部は、候補となる放射パターンの信号品質情報を算出し、
前記放射パターン選択部は、前記信号品質情報に応じて放射パターンの候補に前記分布情報を重畳し、総和を取って得られたスコアに放射パターンの中のビーム毎のサブスコアの分散の小ささを加算した値が最も高い放射パターンを選択するアンテナ制御装置。
【請求項３】
複数のアンテナが偏波共用アンテナであり、垂直偏波の放射パターンと水平偏波の放射パターンのそれぞれについて選択する請求項１又は２記載のアンテナ制御装置。
【請求項４】
複数のアンテナを用いて放射パターンを形成するために送受信信号に重畳するウェイト値が設定されるウェイト部と、前記送受信信号に前記ウェイト値を重畳するウェイト合成部とを備えるアンテナ制御装置における制御方法であって、
受信信号の到来方向を検出し、
前記検出した到来方向の分布情報を算出し、
放射パターンの信号品質情報を算出し、
前記分布情報と前記信号品質情報に基づいて放射パターンを選択し、前記選択した放射パターンに対応するウェイト値を前記ウェイト部に設定するものであり、
前記到来方向の検出では、前記受信信号の到来方向の角度を推定する処理を繰り返し、
前記分布情報の算出部では、前記繰り返し推定された受信信号の到来方向の角度の受信レベルの情報を蓄積し、当該蓄積情報から電波の到来方向の分布情報を算出し、
前記信号品質の算出では、候補となる放射パターンの信号品質情報を算出し、
前記放射パターンの選択部では、前記信号品質情報に応じて放射パターンの候補に前記分布情報を重畳し、プレスコア値を算出し、前記放射パターンの候補毎に総和を取って得られたスコアに基づいて放射パターンを選択するアンテナ制御装置における制御方法。
【請求項５】
複数のアンテナを用いて放射パターンを形成するために送受信信号に重畳するウェイト値が設定されるウェイト部と、前記送受信信号に前記ウェイト値を重畳するウェイト合成部とを備えるアンテナ制御装置における制御方法であって、
受信信号の到来方向を検出し、
前記検出した到来方向の分布情報を算出し、
放射パターンの信号品質情報を算出し、
前記分布情報と前記信号品質情報に基づいて放射パターンを選択し、前記選択した放射パターンに対応するウェイト値を前記ウェイト部に設定するものであり、
前記到来方向の検出では、前記受信信号の到来方向の角度を推定する処理を繰り返し、
前記分布情報の算出部では、前記繰り返し推定された受信信号の到来方向の角度の受信レベルの情報を蓄積し、当該蓄積情報から電波の到来方向の分布情報を算出し、
前記信号品質の算出では、候補となる放射パターンの信号品質情報を算出し、
前記放射パターンの選択では、前記信号品質情報に応じて放射パターンの候補に前記分布情報を重畳し、総和を取って得られたスコアに放射パターンの中のビーム毎のサブスコアの分散の小ささを加算した値が最も高い放射パターンを選択するアンテナ制御装置における制御方法。
【請求項６】
複数のアンテナが偏波共用アンテナであり、垂直偏波の放射パターンと水平偏波の放射パターンのそれぞれについて選択する請求項４又は５記載のアンテナ制御装置における制御方法。
【請求項７】
請求項１乃至３のいずれか記載のアンテナ制御装置と、複数の上位装置とを有する無線通信システムであって、
前記アンテナ制御装置におけるウェイト部、ウェイト合成部を前記複数の上位装置に応じて複数設け、前記ウェイト合成部と対応する前記上位装置との間に結合・分配部を各々設けた無線システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
上記従来例の問題点を解決するための本発明は、複数のアンテナを用いて放射パターンを形成するために送受信信号に重畳するウェイト値が設定されるウェイト部と、送受信信号にウェイト値を重畳するウェイト合成部とを備えるアンテナ制御装置であって、受信信号の到来方向を検出する到来方向検出部と、検出した到来方向の分布情報を算出する分布情報算出部と、放射パターンの信号品質情報を算出する信号品質算出部と、分布情報と信号品質情報に基づいて放射パターンを選択し、選択した放射パターンに対応するウェイト値をウェイト部に設定する放射パターン選択部とを有し、到来方向検出部が、受信信号の到来方向の角度を推定する処理を繰り返し、分布情報算出部が、繰り返し推定された受信信号の到来方向の角度の受信レベルの情報を蓄積し、当該蓄積情報から電波の到来方向の分布情報を算出し、信号品質算出部が、候補となる放射パターンの信号品質情報を算出し、放射パターン選択部が、信号品質情報に応じて放射パターンの候補に分布情報を重畳し、プレスコア値を算出し、前記放射パターンの候補毎に総和を取って得られたスコアが最も高い放射パターンを選択するものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
本発明は、複数のアンテナを用いて放射パターンを形成するために送受信信号に重畳するウェイト値が設定されるウェイト部と、送受信信号にウェイト値を重畳するウェイト合成部とを備えるアンテナ制御装置であって、受信信号の到来方向を検出する到来方向検出部と、検出した到来方向の分布情報を算出する分布情報算出部と、放射パターンの信号品質情報を算出する信号品質算出部と、分布情報と信号品質情報に基づいて放射パターンを選択し、選択した放射パターンに対応するウェイト値をウェイト部に設定する放射パターン選択部とを有し、到来方向検出部が、受信信号の到来方向の角度を推定する処理を繰り返し、分布情報算出部が、繰り返し推定された受信信号の到来方向の角度の受信レベルの情報を蓄積し、当該蓄積情報から電波の到来方向の分布情報を算出し、信号品質算出部が、候補となる放射パターンの信号品質情報を算出し、放射パターン選択部が、信号品質情報に応じて放射パターンの候補に分布情報を重畳し、総和を取って得られたスコアに放射パターンの中のビーム毎のサブスコアの分散の小ささを加算した値が最も高い放射パターンを選択するものである。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
本発明は、複数のアンテナを用いて放射パターンを形成するために送受信信号に重畳するウェイト値が設定されるウェイト部と、送受信信号にウェイト値を重畳するウェイト合成部とを備えるアンテナ制御装置における制御方法であって、受信信号の到来方向を検出し、検出した到来方向の分布情報を算出し、放射パターンの信号品質情報を算出し、分布情報と信号品質情報に基づいて放射パターンを選択し、選択した放射パターンに対応するウェイト値をウェイト部に設定するものであり、到来方向の検出では、受信信号の到来方向の角度を推定する処理を繰り返し、分布情報の算出部では、繰り返し推定された受信信号の到来方向の角度の受信レベルの情報を蓄積し、当該蓄積情報から電波の到来方向の分布情報を算出し、信号品質の算出では、候補となる放射パターンの信号品質情報を算出し、放射パターンの選択部では、信号品質情報に応じて放射パターンの候補に分布情報を重畳し、プレスコア値を算出し、前記放射パターンの候補毎に総和を取って得られたスコアに基づいて放射パターンを選択するものである。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
本発明は、複数のアンテナを用いて放射パターンを形成するために送受信信号に重畳するウェイト値が設定されるウェイト部と、送受信信号にウェイト値を重畳するウェイト合成部とを備えるアンテナ制御装置における制御方法であって、受信信号の到来方向を検出し、検出した到来方向の分布情報を算出し、放射パターンの信号品質情報を算出し、分布情報と信号品質情報に基づいて放射パターンを選択し、選択した放射パターンに対応するウェイト値をウェイト部に設定するものであり、到来方向の検出では、受信信号の到来方向の角度を推定する処理を繰り返し、分布情報の算出部では、繰り返し推定された受信信号の到来方向の角度の受信レベルの情報を蓄積し、当該蓄積情報から電波の到来方向の分布情報を算出し、信号品質の算出では、候補となる放射パターンの信号品質情報を算出し、放射パターンの選択では、信号品質情報に応じて放射パターンの候補に分布情報を重畳し、総和を取って得られたスコアに放射パターンの中のビーム毎のサブスコアの分散の小ささを加算した値が最も高い放射パターンを選択するものである。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
本発明によれば、複数のアンテナを用いて放射パターンを形成するために送受信信号に重畳するウェイト値が設定されるウェイト部と、送受信信号にウェイト値を重畳するウェイト合成部とを備えるアンテナ制御装置であって、到来方向検出部が、受信信号の到来方向を検出し、分布情報算出部が、検出した到来方向の分布情報を算出し、信号品質算出部が、放射パターンの信号品質情報を算出し、放射パターン選択部が、分布情報と信号品質情報に基づいて放射パターンを選択し、選択した放射パターンに対応するウェイト値をウェイト部に設定し、更に、到来方向検出部が、受信信号の到来方向の角度を推定する処理を繰り返し、分布情報算出部が、繰り返し推定された受信信号の到来方向の角度の受信レベルの情報を蓄積し、当該蓄積情報から電波の到来方向の分布情報を算出し、信号品質算出部が、候補となる放射パターンの信号品質情報を算出し、放射パターン選択部が、信号品質情報に応じて放射パターンの候補に分布情報を重畳し、プレスコア値を算出し、前記放射パターンの候補毎に総和を取って得られたスコアが最も高い放射パターンを選択するアンテナ制御装置としているので、無線環境に応じて複数エリアの適正な放射パターンを自律的に生成できるようウェイト値を容易に設定できる効果がある。
【国際調査報告】
2019180831.tif 000024
2019180831.tif 000025