特開 2017-157908 指向性切替アンテナを用いた無線基地局およびアンテナ指向性切替方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2017-157908(P2017-157908A)

(43)【公開日】2017年9月7日

(54)【発明の名称】指向性切替アンテナを用いた無線基地局およびアンテナ指向性切替方法

(51)【国際特許分類】

   H04J 99/00 20090101AFI20170810BHJP

   H04B 7/04 20170101ALI20170810BHJP

   H04W 16/28 20090101ALI20170810BHJP

【ＦＩ】

   H04J15/00

   H04B7/04

   H04W16/28

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2016-36999(P2016-36999)

(22)【出願日】2016年2月29日

(71)【出願人】

【識別番号】000004226

【氏名又は名称】日本電信電話株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】899000057

【氏名又は名称】学校法人日本大学

(74)【代理人】

【識別番号】100072718

【弁理士】

【氏名又は名称】古谷 史旺

(74)【代理人】

【識別番号】100151002

【弁理士】

【氏名又は名称】大橋 剛之

(74)【代理人】

【識別番号】100201673

【弁理士】

【氏名又は名称】河田 良夫

(72)【発明者】

【氏名】村上 友規

(72)【発明者】

【氏名】石原 浩一

(72)【発明者】

【氏名】鷹取 泰司

(72)【発明者】

【氏名】溝口 匡人

(72)【発明者】

【氏名】関 智弘

【テーマコード（参考）】

5K067

5K159

【Ｆターム（参考）】

5K067AA21

5K067DD42

5K067DD44

5K067EE02

5K067EE10

5K067HH22

5K067KK02

5K067KK03

5K159CC04

5K159EE02

5K159FF02

5K159FF03

(57)【要約】

【課題】複数の指向性切替アンテナを用いて１台以上の無線端末と同一周波数帯を共有して無線通信を行う無線基地局において、指向性切替アンテナごとにマルチキャスト通信、ユニキャスト通信、ＭＵ−ＭＩＭＯ通信に最適なアンテナ指向性を切り替える。
【解決手段】複数台の無線端末に同一の無線信号を送信するマルチキャストモード、または１台の無線端末との間で１つの無線信号またはＳＵ−ＭＩＭＯ信号を送受信するユニキャストモード、または複数台の無線端末との間でＭＵ−ＭＩＭＯ信号を送受信するＭＵ−ＭＩＭＯモードに応じた無線信号の送受信処理を行う無線信号処理部と、マルチキャストモード、またはユニキャストモード、またはＭＵ−ＭＩＭＯモードに応じて、複数の指向性切替アンテナごとに、１つのアンテナ指向性を選択する制御を行うアンテナ指向性切替制御部とを備える。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のアンテナ指向性の１つをそれぞれ選択できる複数の指向性切替アンテナを備え、１台以上の無線端末と同一周波数帯を共有して無線通信を行う指向性切替アンテナを用いた無線基地局において、
複数台の前記無線端末に同一の無線信号を送信するマルチキャストモード、または１台の前記無線端末との間で１つの無線信号またはＳＵ−ＭＩＭＯ信号を送受信するユニキャストモード、または複数台の前記無線端末との間でＭＵ−ＭＩＭＯ信号を送受信するＭＵ−ＭＩＭＯモードに応じた無線信号の送受信処理を行う無線信号処理部と、
前記マルチキャストモード、または前記ユニキャストモード、または前記ＭＵ−ＭＩＭＯモードに応じて、前記複数の指向性切替アンテナごとに、１つのアンテナ指向性を選択する制御を行うアンテナ指向性切替制御部と
を備えたことを特徴とする指向性切替アンテナを用いた無線基地局。

【請求項2】

請求項１に記載の指向性切替アンテナを用いた無線基地局において、
前記アンテナ指向性切替制御部は、前記マルチキャストモードのときに、前記複数の指向性切替アンテナごとに選択可能なアンテナ指向性の中から、全体で広範囲のアンテナ指向性が得られるアンテナ指向性をそれぞれ選択する構成である
ことを特徴とする指向性切替アンテナを用いた無線基地局。

【請求項3】

請求項１に記載の指向性切替アンテナを用いた無線基地局において、
前記アンテナ指向性切替制御部は、前記ユニキャストモードのときに、前記複数の指向性切替アンテナごとに選択可能なアンテナ指向性の中から、ユニキャスト通信する無線端末に対する受信電力または信号電力対干渉電力比が最大となるアンテナ指向性をそれぞれ選択する構成である
ことを特徴とする指向性切替アンテナを用いた無線基地局。

【請求項4】

請求項１に記載の指向性切替アンテナを用いた無線基地局において、
前記アンテナ指向性切替制御部は、前記ＭＵ−ＭＩＭＯモードのときに、前記複数の指向性切替アンテナごとに選択可能なアンテナ指向性の中から、ＭＵ−ＭＩＭＯ通信の対象となる各無線端末に対する信号電力対干渉電力比の合計値または最小値が最大となるアンテナ指向性をそれぞれ選択する構成である
ことを特徴とする指向性切替アンテナを用いた無線基地局。

【請求項5】

請求項１〜請求項４のいずれかに記載の指向性切替アンテナを用いた無線基地局において、
前記複数の指向性切替アンテナごとにそれぞれ選択されたアンテナ指向性における信号電力について、前記マルチキャストモード、前記ユニキャストモード、前記ＭＵ−ＭＩＭＯモードごとに事前設定される基準値に調整する信号電力調整手段を備えた
ことを特徴とする指向性切替アンテナを用いた無線基地局。

【請求項6】

複数のアンテナ指向性の１つをそれぞれ選択できる複数の指向性切替アンテナを備え、１台以上の無線端末と同一周波数帯を共有して無線通信を行う無線基地局のアンテナ指向性制御方法において、
無線信号処理部は、複数台の前記無線端末に同一の無線信号を送信するマルチキャストモード、または１台の前記無線端末との間で１つの無線信号またはＳＵ−ＭＩＭＯ信号を送受信するユニキャストモード、または複数台の前記無線端末との間でＭＵ−ＭＩＭＯ信号を送受信するＭＵ−ＭＩＭＯモードに応じた無線信号の送受信処理を行い、
アンテナ指向性切替制御部は、前記マルチキャストモード、または前記ユニキャストモード、または前記ＭＵ−ＭＩＭＯモードに応じて、前記複数の指向性切替アンテナごとに、１つのアンテナ指向性を選択する制御を行う
ことを特徴とする無線基地局のアンテナ指向性制御方法。

【請求項7】

請求項６に記載の無線基地局のアンテナ指向性制御方法において、
前記アンテナ指向性切替制御部は、前記マルチキャストモードのときに、前記複数の指向性切替アンテナごとに選択可能なアンテナ指向性の中から、全体で広範囲のアンテナ指向性が得られるアンテナ指向性をそれぞれ選択する
ことを特徴とする無線基地局のアンテナ指向性制御方法。

【請求項8】

請求項６に記載の無線基地局のアンテナ指向性制御方法において、
前記アンテナ指向性切替制御部は、前記ユニキャストモードのときに、前記複数の指向性切替アンテナごとに選択可能なアンテナ指向性の中から、ユニキャスト通信する無線端末に対する受信電力または信号電力対干渉電力比が最大となるアンテナ指向性をそれぞれ選択する
ことを特徴とする無線基地局のアンテナ指向性制御方法。

【請求項9】

請求項６に記載の無線基地局のアンテナ指向性制御方法において、
前記アンテナ指向性切替制御部は、前記ＭＵ−ＭＩＭＯモードのときに、前記複数の指向性切替アンテナごとに選択可能なアンテナ指向性の中から、ＭＵ−ＭＩＭＯ通信の対象となる各無線端末に対する信号電力対干渉電力比の合計値または最小値が最大となるアンテナ指向性をそれぞれ選択する
ことを特徴とする無線基地局のアンテナ指向性制御方法。

【請求項10】

請求項６〜請求項９のいずれかに記載の無線基地局のアンテナ指向性制御方法において、
前記複数の指向性切替アンテナごとにそれぞれ選択されたアンテナ指向性における信号電力について、前記マルチキャストモード、前記ユニキャストモード、前記ＭＵ−ＭＩＭＯモードごとに事前設定される基準値に調整する
ことを特徴とする無線基地局のアンテナ指向性制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複数の指向性切替アンテナを用いて１台以上の無線端末と同一周波数帯を共有して無線通信を行う無線基地局において、複数台の無線端末に同一の無線信号を送信するマルチキャスト通信、または１台の無線端末と１つの無線信号またはシングルユーザＭＩＭＯ（ＳＵ−ＭＩＭＯ）信号を送受信するユニキャスト通信、または複数台の無線端末とマルチユーザＭＩＭＯ（ＭＵ−ＭＩＭＯ）信号を送受信するＭＵ−ＭＩＭＯ通信に対して、複数の指向性切替アンテナごとにそれぞれ最適なアンテナ指向性を選択する指向性切替アンテナを用いた無線基地局およびアンテナ指向性切替方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、ノートパソコンやスマートフォン等の持ち運び可能で高性能な無線端末の普及により企業や公共スペースだけではなく、一般家庭でもIEEE802.11標準規格の無線ＬＡＮが広く使われるようになっている。IEEE802.11標準規格の無線ＬＡＮには、 2.4ＧHz帯を用いるIEEE802.11b/g/n 規格の無線ＬＡＮと、５ＧHz帯を用いるIEEE802.11a/n/ac規格の無線ＬＡＮがある。

【0003】

IEEE802.11ｂ規格やIEEE802.11ｇ規格の無線ＬＡＮでは、2400ＭHzから2483.5ＭHz間に５ＭHz間隔で13チャネルが用意されている。ただし、同一場所で複数のチャネルを使用する際は、干渉を避けるためスペクトルが重ならないようにチャネルを使用すると最大で３チャネル、場合によっては４チャネルまで同時に使用できる。

【0004】

IEEE802.11ａ規格の無線ＬＡＮでは、日本の場合は、5170ＭHzから5330ＭHz間と、5490ＭHzから5710ＭHz間で、それぞれ互いに重ならない８チャネルおよび11チャネルの合計19チャネルが規定されている。なお、IEEE802.11ａ規格では、チャネル当たりの帯域幅が20ＭHzに固定されている。

【0005】

無線ＬＡＮの最大伝送速度は、IEEE802.11ｂ規格の場合は11Ｍbps であり、IEEE802.11ａ規格やIEEE802.11ｇ規格の場合は54Ｍbps である。ただし、ここでの伝送速度は物理レイヤ上での伝送速度である。実際にはＭＡＣ（Medium Access Control ）レイヤでの伝送効率が50〜70％程度であるため、実際のスループットの上限値はIEEE802.11ｂ規格では５Ｍbps 程度、IEEE802.11ａ規格やIEEE802.11ｇ規格では30Ｍbps 程度である。また、伝送速度は、情報を送信しようとする無線基地局や無線端末が増えればさらに低下する。

【0006】

そのため、2009年に標準化が完了したIEEE802.11ｎ規格では、これまで20ＭHzと固定されていたチャネル帯域幅が最大で40ＭHzに拡大され、また、空間多重送信技術（ＭＩＭＯ：Multiple input multiple output）技術の導入が決定された。IEEE802.11ｎ規格で規定されているすべての機能を適用して送受信を行うと、物理レイヤでは最大で 600Ｍbps の通信速度を実現可能である。

【0007】

さらに、2013年に標準化が完了したIEEE802.11ac規格では、チャネル帯域幅を80ＭHzや最大で 160ＭHzまで拡大することや、空間分割多元接続（ＳＤＭＡ：Space Division Multiple Access）を適用したＭＵ−ＭＩＭＯ送信方法の導入が決定している。IEEE802.11ac規格で規定されているすべての機能を適用して送受信を行うと、物理レイヤでは最大で約 6.9Ｇbps の通信速度を実現可能である。

【0008】

上記に示す標準化技術に加えて、無線基地局がアンテナ指向性の切り替えが可能な指向性切替アンテナを搭載し、無線端末の受信状況に合わせてアンテナ指向性を最適化する検討が進んでいる（非特許文献１，２）。これにより、無線端末における受信電力の向上により、通信速度の向上も可能になっている。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0009】

【非特許文献1】Lopez, Alfred R. "Performance predictions for cellular switched-beam intelligent antenna systems." Communications Magazine, IEEE 34.10 (1996): 152-154.

【非特許文献2】Li, Yingjie, Martin J. Feuerstein, and Douglas O. Reudink. "Performance evaluation of a cellular base station multibeam antenna." Vehicular Technology, IEEE Transactions on 46.1 (1997): 1-9.

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

ところで、無線ＬＡＮでは、ＳＵ−ＭＩＭＯ通信やＭＵ−ＭＩＭＯ通信など様々な通信モードを利用しながら無線通信が行われている。ここで、ＳＵ−ＭＩＭＯ通信は１つの無線端末に対して１つの無線信号を伝送し、ＭＵ−ＭＩＭＯ通信は無線端末ごとに異なる無線信号を伝送するが、その他に無線ＬＡＮにはビーコン信号などのように同一の無線信号をマルチキャスト伝送する形態も利用されている。各通信モードにおける通信品質を向上させるためには、各通信モードに応じた対策が必要となる。

【0011】

また、通信品質を向上させる方法の１つとして、上記のように指向性切替アンテナを用いる方法があるが、複数の指向性切替アンテナを用いる構成において、指向性切替アンテナごとに様々な通信モードに合わせたアンテナ指向性の切替制御に関する検討は行われていない。

【0012】

本発明は、複数の指向性切替アンテナを用いて１台以上の無線端末と同一周波数帯を共有して無線通信を行う無線基地局において、指向性切替アンテナごとにマルチキャスト通信、ユニキャスト通信、ＭＵ−ＭＩＭＯ通信に最適なアンテナ指向性を切り替えることができる指向性切替アンテナを用いた無線基地局およびアンテナ指向性切替方法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】

【0013】

第１の発明は、複数のアンテナ指向性の１つをそれぞれ選択できる複数の指向性切替アンテナを備え、１台以上の無線端末と同一周波数帯を共有して無線通信を行う指向性切替アンテナを用いた無線基地局において、複数台の無線端末に同一の無線信号を送信するマルチキャストモード、または１台の無線端末との間で１つの無線信号またはＳＵ−ＭＩＭＯ信号を送受信するユニキャストモード、または複数台の無線端末との間でＭＵ−ＭＩＭＯ信号を送受信するＭＵ−ＭＩＭＯモードに応じた無線信号の送受信処理を行う無線信号処理部と、マルチキャストモード、またはユニキャストモード、またはＭＵ−ＭＩＭＯモードに応じて、複数の指向性切替アンテナごとに、１つのアンテナ指向性を選択する制御を行うアンテナ指向性切替制御部とを備える。

【0014】

第１の発明の指向性切替アンテナを用いた無線基地局において、アンテナ指向性切替制御部は、マルチキャストモードのときに、複数の指向性切替アンテナごとに選択可能なアンテナ指向性の中から、全体で広範囲のアンテナ指向性が得られるアンテナ指向性をそれぞれ選択する構成である。

【0015】

第１の発明の指向性切替アンテナを用いた無線基地局において、アンテナ指向性切替制御部は、ユニキャストモードのときに、複数の指向性切替アンテナごとに選択可能なアンテナ指向性の中から、ユニキャスト通信する無線端末に対する受信電力または信号電力対干渉電力比が最大となるアンテナ指向性をそれぞれ選択する構成である。

【0016】

第１の発明の指向性切替アンテナを用いた無線基地局において、アンテナ指向性切替制御部は、ＭＵ−ＭＩＭＯモードのときに、複数の指向性切替アンテナごとに選択可能なアンテナ指向性の中から、ＭＵ−ＭＩＭＯ通信の対象となる各無線端末に対する信号電力対干渉電力比の合計値または最小値が最大となるアンテナ指向性をそれぞれ選択する構成である。

【0017】

第１の発明の指向性切替アンテナを用いた無線基地局において、複数の指向性切替アンテナごとにそれぞれ選択されたアンテナ指向性における信号電力について、マルチキャストモード、ユニキャストモード、ＭＵ−ＭＩＭＯモードごとに事前設定される基準値に調整する信号電力調整手段を備える。

【0018】

第２の発明は、複数のアンテナ指向性の１つをそれぞれ選択できる複数の指向性切替アンテナを備え、１台以上の無線端末と同一周波数帯を共有して無線通信を行う無線基地局のアンテナ指向性制御方法において、無線信号処理部は、複数台の無線端末に同一の無線信号を送信するマルチキャストモード、または１台の無線端末との間で１つの無線信号またはＳＵ−ＭＩＭＯ信号を送受信するユニキャストモード、または複数台の無線端末との間でＭＵ−ＭＩＭＯ信号を送受信するＭＵ−ＭＩＭＯモードに応じた無線信号の送受信処理を行い、アンテナ指向性切替制御部は、マルチキャストモード、またはユニキャストモード、またはＭＵ−ＭＩＭＯモードに応じて、複数の指向性切替アンテナごとに、１つのアンテナ指向性を選択する制御を行う。

【0019】

第２の発明の無線基地局のアンテナ指向性制御方法において、アンテナ指向性切替制御部は、マルチキャストモードのときに、複数の指向性切替アンテナごとに選択可能なアンテナ指向性の中から、全体で広範囲のアンテナ指向性が得られるアンテナ指向性をそれぞれ選択する。

【0020】

第２の発明の無線基地局のアンテナ指向性制御方法において、アンテナ指向性切替制御部は、ユニキャストモードのときに、複数の指向性切替アンテナごとに選択可能なアンテナ指向性の中から、ユニキャスト通信する無線端末に対する受信電力または信号電力対干渉電力比が最大となるアンテナ指向性をそれぞれ選択する。

【0021】

第２の発明の無線基地局のアンテナ指向性制御方法において、アンテナ指向性切替制御部は、ＭＵ−ＭＩＭＯモードのときに、複数の指向性切替アンテナごとに選択可能なアンテナ指向性の中から、ＭＵ−ＭＩＭＯ通信の対象となる各無線端末に対する信号電力対干渉電力比の合計値または最小値が最大となるアンテナ指向性をそれぞれ選択する。

【0022】

第２の発明の無線基地局のアンテナ指向性制御方法において、複数の指向性切替アンテナごとにそれぞれ選択されたアンテナ指向性における信号電力について、マルチキャストモード、ユニキャストモード、ＭＵ−ＭＩＭＯモードごとに事前設定される基準値に調整する。

【発明の効果】

【0023】

本発明は、複数の指向性切替アンテナごとにアンテナ指向性を切り替えることにより、マルチキャストモードでは広範囲なアンテナ指向性を実現して広範囲に点在する無線端末への送信が可能となり、ユニキャストモードでは宛先の無線端末に対するアンテナ指向性を実現して通信品質を向上させ、ＭＵ−ＭＩＭＯモードでは宛先の複数の無線端末に対して全体的に良好なアンテナ指向性を実現して通信品質を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】本発明の無線基地局の実施例１〜３に対応する構成例を示す図である。

【図2】マルチキャストモードのアンテナ指向性選択例を示す図である。

【図3】ユニキャストモードのアンテナ指向性選択例を示す図である。

【図4】ＲＳＳＩまたはＳＩＲによるユニキャストモードのアンテナ指向性選択基準を説明する図である。

【図5】ＭＵ−ＭＩＭＯモードのアンテナ指向性選択例を示す図である。

【図6】ＳＩＲによるＭＵ−ＭＩＭＯモードのアンテナ指向性選択基準を説明する図である。

【図7】本発明の無線基地局の実施例４に対応する構成例を示す図である。

【図8】本発明の無線基地局の実施例４における信号電力調整例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

図１は、本発明の無線基地局の実施例１〜３に対応する構成例を示す。
図１において、無線基地局１０は、有線インタフェース１１、通信モード切替部１２、無線信号処理部１３、記憶部１４、アンテナ指向性切替制御部１５、指向性切替アンテナ１６−１〜１６−Ｎ（Ｎは２以上の整数）により構成される。以下に示す実施例の指向性切替アンテナ１６−１〜１６−Ｎは、それぞれ４つのアンテナ指向性ｄ１〜ｄ４の選択が可能な例を示すが、切替可能なアンテナ指向性の方向および選択数はアンテナごとに任意であってもよい。無線基地局１０の周辺には、無線端末２０−１〜２０−Ｍ（Ｍは１以上の整数）が配置される。

【0026】

有線インタフェース１１は、ネットワークから入力する信号を無線基地局内で処理できる信号に変換し、変換した信号を通信モード切替部１２および無線信号処理部１３に出力する。また、無線信号処理部１３から入力する信号をネットワークで処理できる信号に変換し、変換した信号をネットワークに出力する。

【0027】

通信モード切替部１２は、有線インタフェース１１から入力する信号または無線基地局内で生成される信号に応じた通信モードを選択してアンテナ切替制御部１５に通知する。通信モードは、無線基地局１０が複数台の無線端末に同一の無線信号（例えばビーコン信号、制御信号、映像信号等）を送信するマルチキャストモード、無線基地局１０が１台の無線端末との間で１つの無線信号またはＳＵ−ＭＩＭＯ信号を送受信するユニキャストモード、無線基地局１０が複数台の無線端末との間でＭＵ−ＭＩＭＯ信号を送受信するＭＵ−ＭＩＭＯモードである。

【0028】

無線信号処理部１３は、有線インタフェース１１から入力する信号や無線基地局内で生成する信号を通信モードに対応する無線信号に変換し、送受信端子１〜Ｎから指向性切替アンテナ１６−１〜１６−Ｎに出力する。マルチキャストモードでは、送受信端子１〜Ｎから同一の無線信号が出力される。ユニキャストモードでは、送受信端子１〜Ｎから１台の無線端末宛の同一の無線信号またはＳＵ−ＭＩＭＯ信号が出力される。マルチキャストモードでは、送受信端子１〜Ｎから複数台の無線端末宛のＭＵ−ＭＩＭＯ信号が出力される。また、無線信号処理部１３は、送受信端子１〜Ｎに入力する無線信号を通信モードに対応して受信処理し、有線インタフェース１１に出力する。さらに、無線端末ごとに各指向性切替アンテナの各アンテナ指向性における受信電力情報を取得し、記憶部１４に出力する。

【0029】

記憶部１４は、無線端末ごとに各指向性切替アンテナの各アンテナ指向性における受信電力情報をリスト化して記憶する。また、通信モード切替部１２からの指示に応じて受信電力情報を通信モード切替部１２に出力する。

【0030】

アンテナ指向性切替制御部１５は、通信モード切替部１２から入力する通信モードの情報に基づき、各指向性切替アンテナにおけるアンテナ指向性を選択する制御を行う。

【0031】

指向性切替アンテナ１６−１〜１６−Ｎは、アンテナ指向性切替制御部１５が選択する通信モードに対応するアンテナ指向性を設定し、無線端末との間で無線信号を送受信する。具体例は、以下に示す実施例１〜実施例３として説明する。

【0032】

（実施例１）
図２は、マルチキャストモードのアンテナ指向性選択例を示す。
本発明におけるマルチキャストは、複数の指向性切替アンテナを有する無線基地局が様々な場所に広範囲に点在する１つ以上の無線端末に同一の無線信号（例えばビーコン信号、制御信号、映像信号等）を送信する形態である。

【0033】

図２において、通信モード切替部１２は、ネットワークから入力する信号または無線基地局内で生成される信号からマルチキャストモードを検出するとアンテナ指向性切替制御部１５に通知する。アンテナ指向性切替制御部１５は、指向性切替アンテナ１６−１〜１６−Ｎごとに選択可能なアンテナ指向性ｄ１〜ｄ４の中から、全体で広範囲のアンテナ指向性が得られるように選択する。例えば、指向性切替アンテナ１６−１〜１６−４に対してアンテナ指向性ｄ１〜ｄ４がそれぞれ順番に選択される。

【0034】

無線信号処理部１３は、マルチキャストモードに対応する１つの無線信号を生成すると、当該１つの無線信号は指向性切替アンテナ１６−１〜１６−４からそれぞれ選択された全体で広範囲のアンテナ指向性で送信される。これにより、指向性切替アンテナ１６−１〜１６−４が形成する通信エリアに対して効率よくマルチキャスト通信が可能となり、広範囲に点在する無線端末２０−１〜２０−Ｍに受信させることができる。

【0035】

また、マルチキャストモードに対して各指向性切替アンテナが選択する全体で広範囲なアンテナ指向性は、無線基地局が広範囲に点在する無線端末から送信された信号を受信する受信モード、無線信号の有無を検出するセンシングモードにも適用することができる。すなわち、無線基地局が受信モードまたはセンシングモードになるときに、指向性切替アンテナ１６−１〜１６−Ｎごとに選択可能なアンテナ指向性の中から、全体で広範囲のアンテナ指向性が得られるように選択する。

【0036】

（実施例２）
図３は、ユニキャストモードのアンテナ指向性選択例を示す。
本発明におけるユニキャストは、複数の指向性切替アンテナを有する無線基地局が、宛先の無線端末に対して１つの無線信号またはＳＵ−ＭＩＭＯ信号を送信する形態である。このとき、各指向性切替アンテナのアンテナ指向性を宛先の無線端末に対して良好な特性が得られるように選択する。ここでは、指向性切替アンテナの数Ｎを４とし、指向性切替アンテナ１６−１〜１６−４ごとにアンテナ指向性ｄ１〜ｄ４を選択するものとして説明する。

【0037】

図３において、通信モード切替部１２はネットワークから入力する信号から、ここでは無線端末２０−３を宛先とするユニキャストモードを検出するとアンテナ指向性制御部１５に通知する。アンテナ指向性切替制御部１５は、指向性切替アンテナ１６−１〜１６−４ごとに選択可能なアンテナ指向性ｄ１〜ｄ４の中から、ユニキャスト通信する無線端末２０−３に対する受信電力（ＲＳＳＩ）または信号電力対干渉電力比（ＳＩＲ）が最大となるアンテナ指向性を選択する。

【0038】

ここで、無線信号処理部１３は、無線端末２０−１〜２０−Ｍごとに、指向性切替アンテナ１６−１〜１６−４のそれぞれのアンテナ指向性ｄ１〜ｄ４におけるＲＳＳＩを取得し、ＳＩＲを求めてリスト化して記憶部１４に格納しておく。無線端末２０−１〜２０−４に対するＲＳＳＩおよびＳＩＲのリスト例を図４に示す。なお、例えば無線端末２０−１に対して、指向性切替アンテナ１６−１のアンテナ指向性ｄ１におけるＳＩＲは、アンテナ指向性ｄ１のＲＳＳＩを所望信号とし、アンテナ指向性ｄ２〜ｄ４のＲＳＳＩの合計を干渉信号としたときの所望信号と干渉信号との比である場合や、予め設定した電力量を干渉信号とした場合の計算結果である。

【0039】

図４に示す例では、無線基地局１０が無線端末２０−３とユニキャスト通信するときに、無線端末２０−３における指向性切替アンテナ１６−１〜１６−４のアンテナ指向性ｄ１〜ｄ４ごとのＲＳＳＩまたはＳＩＲが参照される。指向性切替アンテナ１６−１〜１６−４ごとに選択可能なアンテナ指向性ｄ１〜ｄ４の中から、無線端末２０−３に対するＲＳＳＩが最大となるアンテナ指向性として、指向性切替アンテナ１６−１〜１６−４はそれぞれアンテナ指向性ｄ４，ｄ３，ｄ２，ｄ２が選択される。または、無線端末２０−３に対するＳＩＲが最大となるアンテナ指向性として、指向性切替アンテナ１６−１〜１６−４はそれぞれアンテナ指向性ｄ４，ｄ３，ｄ２，ｄ２が選択される。なお、指向性切替アンテナ１６−１〜１６−４ごとに選択可能なアンテナ指向性の中で、無線端末２０−３に対するＲＳＳＩまたはＳＩＲの最大値が同じものがあれば、その１つが任意に選択される。

【0040】

無線信号処理部１３は、ユニキャストモードに対応する１つの無線信号を生成し、または指向性切替アンテナ１６−１〜１６−４の各アンテナ指向性に対して得られる無線端末２０−３との伝搬チャネル情報に基づいてＳＵ−ＭＩＭＯ信号を生成すると、当該１つの無線信号またはＳＵ−ＭＩＭＯ信号は指向性切替アンテナ１６−１〜１６−４からそれぞれ選択されたアンテナ指向性で送信され、宛先の無線端末２０−３に受信される。このように、指向性切替アンテナ１６−１〜１６−４ごとに選択可能なアンテナ指向性の中から、ユニキャスト通信する無線端末２０−３に対するＲＳＳＩまたはＳＩＲが最大となるアンテナ指向性を選択することにより、ユニキャスト通信する無線端末２０−３の通信品質を向上させることができる。

【0041】

（実施例３）
図５は、ＭＵ−ＭＩＭＯモードのアンテナ指向性選択例を示す。
本発明におけるＭＵ−ＭＩＭＯは、複数の指向性切替アンテナを有する無線基地局が、複数台の無線端末と互いに異なる情報を伝送するＭＵ−ＭＩＭＯ信号を送受信する形態である。このとき、各指向性切替アンテナのアンテナ指向性をＭＵ−ＭＩＭＯ通信の対象となる各無線端末に対して全体として良好な特性が得られるように選択する。ここでは、指向性切替アンテナの数Ｎを４とし、指向性切替アンテナ１６−１〜１６−４ごとにアンテナ指向性ｄ１〜ｄ４を選択するものとして説明する。

【0042】

図５において、通信モード切替部１２はネットワークから入力する信号から、ここでは無線端末２０−１〜２０−４に対するＭＵ−ＭＩＭＯモードを検出するとアンテナ指向性切替制御部１５に通知する。アンテナ指向性切替制御部１５は、指向性切替アンテナ１６−１〜１６−Ｎごとに選択可能なアンテナ指向性ｄ１〜ｄ４の中から、ＭＵ−ＭＩＭＯ通信の対象となる無線端末２０−１〜２０−４に対するＳＩＲの合計値または最小値が最大となるアンテナ指向性を選択する。

【0043】

ここで、無線信号処理部１３がリスト化して記憶部１４に格納したＲＳＳＩおよびＳＩＲのリストのうち、ＭＵ−ＭＩＭＯ通信の対象となる無線端末２０−１〜２０−４に対する例を図６に示す。なお、各数値は、図４のものと同じである。

【0044】

図６に示す例では、無線基地局１０が無線端末２０−１〜２０−４とＭＵ−ＭＩＭＯ通信するときに、指向性切替アンテナ１６−１〜１６−４ごとに選択可能なアンテナ指向性ｄ１〜ｄ４の中から、無線端末２０−１〜２０−４に対するＳＩＲの合計値が最大となるアンテナ指向性として、指向性切替アンテナ１６−１〜１６−４はそれぞれアンテナ指向性ｄ３，ｄ２，ｄ２，ｄ２が選択される。または、無線端末２０−１〜２０−４に対するＳＩＲの最小値が最大となるアンテナ指向性として、指向性切替アンテナ１６−１〜１６−４はそれぞれアンテナ指向性ｄ３，ｄ２，ｄ２，ｄ２が選択される。なお、指向性切替アンテナ１６−１〜１６−４ごとに選択可能なアンテナ指向性の中で、無線端末２０−１〜２０−４に対するＳＩＲの合計値または最小値の最大が同じものがあれば、その１つが任意に選択される。

【0045】

無線信号処理部１３は、指向性切替アンテナ１６−１〜１６−４の各アンテナ指向性に対して得られる無線端末２０−１〜２０−４との伝搬チャネル情報に基づいてＭＵ−ＭＩＭＯ信号を生成すると、当該ＭＵ−ＭＩＭＯ信号は指向性切替アンテナ１６−１〜１６−４からそれぞれ選択されたアンテナ指向性で送信され、宛先の無線端末２０−１〜２０−４に受信される。このように、指向性切替アンテナ１６−１〜１６−４ごとに選択可能なアンテナ指向性の中から、ＭＵ−ＭＩＭＯ通信の対象となる無線端末２０−１〜２０−４に対するＳＩＲの合計値または最小値が最大となるアンテナ指向性を選択することにより、ＭＵ−ＭＩＭＯ通信する無線端末２０−１〜２０−４の通信品質を向上させることができる。

【0046】

（実施例４）
実施例１〜実施例３に示すように、各通信モードに応じて指向性切替アンテナごとに最適なアンテナ指向性が選択されるが、実施例４では、各指向性切替アンテナで送受信する信号電力を各通信モードに応じて調整することにより、干渉電力の低減を図る例を示す。

【0047】

図７は、本発明の無線基地局の実施例４に対応する構成例を示す。
図７において、実施例４の無線基地局は、図１に示す実施例１〜３の無線基地局の構成に加えて、無線信号処理部１３の各送受信端子１〜Ｎと、指向性切替アンテナ１６−１〜１６−Ｎとの間に、信号電力制御部１７の制御により信号電力を調整する信号電力調整部１８−１〜１８−Ｎを接続する。信号電力制御部１７は、通信モード切替部１２から通知される通信モードの情報に応じた信号電力調整値を設定する。その一例を図８に示す。その他の構成は、図１に示す実施例１〜３の無線基地局と同様である。

【0048】

図８には、実施例１のマルチキャストモードで選択された指向性切替アンテナ１６−１〜１６−４ごとのアンテナ指向性と、当該アンテナ指向性ごとに無線端末２０−１〜２０−４に対するＲＳＳＩの最小値を示す。また、実施例２のユニキャストモードで選択された指向性切替アンテナ１６−１〜１６−４ごとのアンテナ指向性と、当該アンテナ指向性でユニキャスト通信する無線端末２０−３に対するＲＳＳＩを示す。また、実施例３のＭＵ−ＭＩＭＯモードで選択された指向性切替アンテナ１６−１〜１６−４ごとのアンテナ指向性を示し、当該アンテナ指向性ごとにＭＵ−ＭＩＭＯ通信する無線端末２０−１〜２０−４に対するＲＳＳＩの最小値を示す。

【0049】

信号電力制御部１７は、通信モードごとに予め設定した基準値を信号電力調整部１８−１〜１８−４に通知する。ここでは、通信モードごとの基準値を−70dBｍとしているが、通信モードごとに異なる値を用いてもよい。信号電力調整部１８−１〜１８−４は、信号電力制御部１７から通知される通信モードごとの基準値に応じて、選択されたアンテナのＲＳＳＩやその最小値に対する調整値が算出され、各指向性切替アンテナで送受信される信号電力が基準値に基づいて調整される。

【0050】

なお、信号電力の増幅および減衰の一方のみしかできない場合は、基準値として信号電力の上限値および下限値を設けることになる。

【0051】

以上説明した実施例１〜実施例４の処理は、図１に示す通信モード切替部１２、無線信号処理部１３、記憶部１４およびアンテナ指向性切替制御部１５、さらに図７に示す信号電力制御部１７において、専用のハードウェアで実現するだけでなく、各機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録し、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータに読み込ませ、実行することにより実現させることができる。また、当該プログラムは記録媒体に記録するだけでなく、ネットワークを通して提供することも可能である。

【符号の説明】

【0052】

１０ 無線基地局
１１ 有線インタフェース
１２ 通信モード切替部
１３ 無線信号処理部
１４ 記憶部
１５ アンテナ指向性切替制御部
１６−１〜１６−Ｎ 指向性切替アンテナ
１７ 信号電力制御部
１８−１〜１８−Ｎ 信号電力調整部
２０−１〜２０−Ｍ 無線端末

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】