特許 6012524 アンテナ装置、アンテナ指向性制御方法およびコンピュータプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6012524

(24)【登録日】2016年9月30日

(45)【発行日】2016年10月25日

(54)【発明の名称】アンテナ装置、アンテナ指向性制御方法およびコンピュータプログラム

(51)【国際特許分類】

   H01Q 3/30 20060101AFI20161011BHJP

   H01Q 21/06 20060101ALI20161011BHJP

   H04B 7/10 20060101ALI20161011BHJP

【ＦＩ】

   H01Q3/30

   H01Q21/06

   H04B7/10 A

【請求項の数】10

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2013-62852(P2013-62852)

(22)【出願日】2013年3月25日

(65)【公開番号】特開2014-187656(P2014-187656A)

(43)【公開日】2014年10月2日

【審査請求日】2015年8月6日

(73)【特許権者】

【識別番号】000208891

【氏名又は名称】ＫＤＤＩ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106909

【弁理士】

【氏名又は名称】棚井 澄雄

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(74)【代理人】

【識別番号】100146835

【弁理士】

【氏名又は名称】佐伯 義文

(72)【発明者】

【氏名】中野 雅之

(72)【発明者】

【氏名】竹内 和則

【審査官】 赤穂 美香

(56)【参考文献】

【文献】 実開平０５−０３６９１５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開昭６２−０６９７３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００５−５０９３０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２１１６６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０５４７２５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｑ ３／２６

Ｈ０１Ｑ ２１／０６

Ｈ０４Ｂ ７／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１基地局が形成する第１セル内に第２基地局が第２セルを形成する無線通信システムの前記第１基地局のアンテナ装置であり、
複数のアンテナ素子と、
前記アンテナ素子の各々に対応して設けられる位相器と、
前記アンテナ素子の受信信号強度を測定する測定部と、
ビーム方向とヌル方向の組合せ毎に、又は、第１のビーム方向と第２のビーム方向の組合せ毎に、前記アンテナ素子の各々に対応する前記位相器に設定される位相設定値を記憶する位相設定値記憶部と、
ビーム方向を維持しながらヌル方向を変化させるように、又は、第１のビーム方向を維持しながら第２のビーム方向を変化させるように、前記位相器へ設定する位相設定値を変化させ、前記測定された受信信号強度に基づいて前記位相器の位相設定値を決定する位相決定部と、を備え、
前記測定部は、前記第２基地局の下り信号の受信信号強度を測定し、
前記位相決定部は、該測定された受信信号強度に基づいて、前記第１基地局の主ビームの方向を維持しながら前記第２セルの方向にヌルを形成する位相設定値に決定する、
ことを特徴とするアンテナ装置。

【請求項2】

第１基地局が形成する第１セル内に第２基地局が第２セルを形成する無線通信システムの前記第１基地局のアンテナ装置であり、
複数のアンテナ素子と、
前記アンテナ素子の各々に対応して設けられる位相器と、
前記アンテナ素子の受信信号強度を測定する測定部と、
ビーム方向とヌル方向の組合せ毎に、又は、第１のビーム方向と第２のビーム方向の組合せ毎に、前記アンテナ素子の各々に対応する前記位相器に設定される位相設定値を記憶する位相設定値記憶部と、
ビーム方向を維持しながらヌル方向を変化させるように、又は、第１のビーム方向を維持しながら第２のビーム方向を変化させるように、前記位相器へ設定する位相設定値を変化させ、前記測定された受信信号強度に基づいて前記位相器の位相設定値を決定する位相決定部と、を備え、
前記測定部は、前記第２基地局と通信する無線通信端末の上り信号の受信信号強度を測定し、
前記位相決定部は、該測定された受信信号強度に基づいて、前記第１基地局の主ビームの方向を維持しながら前記第２セルの方向にヌルを形成する位相設定値に決定する、
ことを特徴とするアンテナ装置。

【請求項3】

前記位相決定部は、ビーム方向を維持しながらヌル方向を変化させるように前記位相器へ設定する位相設定値を変化させ、前記測定された受信信号強度が最小である位相設定値に決定することを特徴とする請求項２に記載のアンテナ装置。

【請求項4】

前記位相決定部は、第１のビーム方向を維持しながら第２のビーム方向を変化させるように前記位相器へ設定する位相設定値を変化させ、前記測定された受信信号強度が最大である第２のビーム方向にヌルを形成する位相設定値に決定することを特徴とする請求項２に記載のアンテナ装置。

【請求項5】

前記位相決定部は、第１のビーム方向を維持しながら第２のビーム方向を変化させるように前記位相器へ設定する位相設定値を変化させ、前記測定された受信信号強度が最大である位相設定値に決定することを特徴とする請求項２に記載のアンテナ装置。

【請求項6】

前記位相決定部は、無線通信端末の通信品質を表す通信品質情報に基づいて通信品質の劣化を検出した場合に、前記位相器へ設定する位相設定値を変化させ、前記測定された受信信号強度に基づいて前記位相器の位相設定値を決定する位相制御動作を行う、
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のアンテナ装置。

【請求項7】

第１基地局が形成する第１セル内に第２基地局が第２セルを形成する無線通信システムの前記第１基地局のアンテナ装置のアンテナ指向性制御方法であり、
複数のアンテナ素子を有する前記アンテナ装置に対して前記アンテナ素子の各々に対応する位相器を設け、
ビーム方向とヌル方向の組合せ毎に、又は、第１のビーム方向と第２のビーム方向の組合せ毎に、前記アンテナ素子の各々に対応する前記位相器に設定される位相設定値を位相設定値記憶部に記憶するステップと、
前記アンテナ素子の受信信号強度を測定する測定ステップと、
ビーム方向を維持しながらヌル方向を変化させるように、又は、第１のビーム方向を維持しながら第２のビーム方向を変化させるように、前記位相器へ設定する位相設定値を変化させ、前記測定された受信信号強度に基づいて前記位相器の位相設定値を決定する決定ステップと、を有し、
前記測定ステップにおいては、前記第２基地局の下り信号の受信信号強度を測定し、
前記決定ステップにおいては、該測定された受信信号強度に基づいて、前記第１基地局の主ビームの方向を維持しながら前記第２セルの方向にヌルを形成する位相設定値に決定する、
ことを特徴とするアンテナ指向性制御方法。

【請求項8】

第１基地局が形成する第１セル内に第２基地局が第２セルを形成する無線通信システムの前記第１基地局のアンテナ装置のアンテナ指向性制御方法であり、
複数のアンテナ素子を有する前記アンテナ装置に対して前記アンテナ素子の各々に対応する位相器を設け、
ビーム方向とヌル方向の組合せ毎に、又は、第１のビーム方向と第２のビーム方向の組合せ毎に、前記アンテナ素子の各々に対応する前記位相器に設定される位相設定値を位相設定値記憶部に記憶するステップと、
前記アンテナ素子の受信信号強度を測定する測定ステップと、
ビーム方向を維持しながらヌル方向を変化させるように、又は、第１のビーム方向を維持しながら第２のビーム方向を変化させるように、前記位相器へ設定する位相設定値を変化させ、前記測定された受信信号強度に基づいて前記位相器の位相設定値を決定する決定ステップと、を有し、
前記測定ステップにおいては、前記第２基地局と通信する無線通信端末の上り信号の受信信号強度を測定し、
前記決定ステップにおいては、該測定された受信信号強度に基づいて、前記第１基地局の主ビームの方向を維持しながら前記第２セルの方向にヌルを形成する位相設定値に決定する、
ことを特徴とするアンテナ指向性制御方法。

【請求項9】

第１基地局が形成する第１セル内に第２基地局が第２セルを形成する無線通信システムの前記第１基地局のアンテナ装置であって、複数のアンテナ素子と、前記アンテナ素子の各々に対応して設けられる位相器とを有する前記アンテナ装置のコンピュータに、
ビーム方向とヌル方向の組合せ毎に、又は、第１のビーム方向と第２のビーム方向の組合せ毎に、前記アンテナ素子の各々に対応する前記位相器に設定される位相設定値を位相設定値記憶部に記憶するステップと、
前記アンテナ素子の受信信号強度を測定する測定ステップと、
ビーム方向を維持しながらヌル方向を変化させるように、又は、第１のビーム方向を維持しながら第２のビーム方向を変化させるように、前記位相器へ設定する位相設定値を変化させ、前記測定された受信信号強度に基づいて前記位相器の位相設定値を決定する決定ステップと、を実行させるためのコンピュータプログラムであり、
前記測定ステップにおいては、前記第２基地局の下り信号の受信信号強度を測定し、
前記決定ステップにおいては、該測定された受信信号強度に基づいて、前記第１基地局の主ビームの方向を維持しながら前記第２セルの方向にヌルを形成する位相設定値に決定する、
コンピュータプログラム。

【請求項10】

第１基地局が形成する第１セル内に第２基地局が第２セルを形成する無線通信システムの前記第１基地局のアンテナ装置であって、複数のアンテナ素子と、前記アンテナ素子の各々に対応して設けられる位相器とを有する前記アンテナ装置のコンピュータに、
ビーム方向とヌル方向の組合せ毎に、又は、第１のビーム方向と第２のビーム方向の組合せ毎に、前記アンテナ素子の各々に対応する前記位相器に設定される位相設定値を位相設定値記憶部に記憶するステップと、
前記アンテナ素子の受信信号強度を測定する測定ステップと、
ビーム方向を維持しながらヌル方向を変化させるように、又は、第１のビーム方向を維持しながら第２のビーム方向を変化させるように、前記位相器へ設定する位相設定値を変化させ、前記測定された受信信号強度に基づいて前記位相器の位相設定値を決定する決定ステップと、を実行させるためのコンピュータプログラムであり、
前記測定ステップにおいては、前記第２基地局と通信する無線通信端末の上り信号の受信信号強度を測定し、
前記決定ステップにおいては、該測定された受信信号強度に基づいて、前記第１基地局の主ビームの方向を維持しながら前記第２セルの方向にヌルを形成する位相設定値に決定する、
コンピュータプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、アンテナ装置、アンテナ指向性制御方法およびコンピュータプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

無線通信システムの基地局のアンテナ装置として、例えば特許文献１に記載されるものが知られている。特許文献１に記載されるアレーアンテナ給電装置では、複数のアンテナ素子をグループ分けし、グループごとに設けられた移相器を調整してビームチルト角を設定している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００１−２１１０２５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、上述した特許文献１のアレーアンテナ給電装置では、主ビームを所望の方向に向けることはできるが、主ビーム方向を維持しながら、ビームを向けたくない方向にヌルを形成したり、又は、主ビーム方向とは異なる方向にさらにビームを形成したりすることができない。

【0005】

本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、主ビーム方向を維持しながら、ビームを向けたくない方向にヌルを形成したり、主ビーム方向とは異なる方向にさらにビームを形成したりすることができるアンテナ装置、アンテナ指向性制御方法およびコンピュータプログラムを提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明に係るアンテナ装置は、複数のアンテナ素子と、前記アンテナ素子の各々に対応して設けられる位相器と、ビーム方向とヌル方向の組合せ毎に、又は、第１のビーム方向と第２のビーム方向の組合せ毎に、前記アンテナ素子の各々に対応する前記位相器に設定される位相設定値を記憶する位相設定値記憶部と、ビーム方向とヌル方向の入力情報、又は、第１のビーム方向と第２のビーム方向の入力情報に従って、前記位相設定値記憶部に記憶される該入力情報に対応する位相設定値を前記位相器へ設定する位相決定部と、を備えたことを特徴とする。

【0007】

本発明に係るアンテナ装置は、複数のアンテナ素子と、前記アンテナ素子の各々に対応して設けられる位相器と、前記アンテナ素子の受信信号強度を測定する測定部と、ビーム方向とヌル方向の組合せ毎に、又は、第１のビーム方向と第２のビーム方向の組合せ毎に、前記アンテナ素子の各々に対応する前記位相器に設定される位相設定値を記憶する位相設定値記憶部と、ビーム方向を維持しながらヌル方向を変化させるように、又は、第１のビーム方向を維持しながら第２のビーム方向を変化させるように、前記位相器へ設定する位相設定値を変化させ、前記測定された受信信号強度に基づいて前記位相器の位相設定値を決定する位相決定部と、を備えたことを特徴とする。

【0008】

本発明に係るアンテナ装置において、前記位相決定部は、ビーム方向を維持しながらヌル方向を変化させるように前記位相器へ設定する位相設定値を変化させ、前記測定された受信信号強度が最小である位相設定値に決定することを特徴とする。

【0009】

本発明に係るアンテナ装置において、前記位相決定部は、第１のビーム方向を維持しながら第２のビーム方向を変化させるように前記位相器へ設定する位相設定値を変化させ、前記測定された受信信号強度が最大である第２のビーム方向にヌルを形成する位相設定値に決定することを特徴とする。

【0010】

本発明に係るアンテナ装置において、前記位相決定部は、第１のビーム方向を維持しながら第２のビーム方向を変化させるように前記位相器へ設定する位相設定値を変化させ、前記測定された受信信号強度が最大である位相設定値に決定することを特徴とする。

【0011】

本発明に係るアンテナ装置において、前記測定部は、特定基地局の下り信号の受信信号強度を測定することを特徴とする。

【0012】

本発明に係るアンテナ装置において、前記測定部は、特定基地局と通信する無線通信端末の上り信号の受信信号強度を測定することを特徴とする。

【0013】

本発明に係るアンテナ装置において、前記位相決定部は、無線通信端末の通信品質を表す通信品質情報に基づいて通信品質の劣化を検出した場合に、前記位相器へ設定する位相設定値を変化させ、前記測定された受信信号強度に基づいて前記位相器の位相設定値を決定する位相制御動作を行う、ことを特徴とする。

【0014】

本発明に係るアンテナ装置は、複数のアンテナ素子と、前記アンテナ素子の各々に対応して設けられる位相器と、前記アンテナ素子の受信信号強度を測定する測定部と、ビーム方向とヌル方向の組合せ毎に、又は、第１のビーム方向と第２のビーム方向の組合せ毎に、前記アンテナ素子の各々に対応する前記位相器に設定される位相設定値を記憶する位相設定値記憶部と、前記位相器へ位相設定値を設定する位相決定部と、を備え、前記位相決定部は、ビーム方向とヌル方向の入力情報、又は、第１のビーム方向と第２のビーム方向の入力情報に従って、前記位相設定値記憶部に記憶される該入力情報に対応する位相設定値を前記位相器へ設定し、ビーム方向を維持しながらヌル方向を変化させるように、又は、第１のビーム方向を維持しながら第２のビーム方向を変化させるように、前記位相器へ設定する位相設定値を変化させ、前記測定された受信信号強度に基づいて前記位相器の位相設定値を決定する、ことを特徴とする。

【0015】

本発明に係るアンテナ指向性制御方法は、複数のアンテナ素子を有するアンテナ装置に対して前記アンテナ素子の各々に対応する位相器を設け、ビーム方向とヌル方向の組合せ毎に、又は、第１のビーム方向と第２のビーム方向の組合せ毎に、前記アンテナ素子の各々に対応する前記位相器に設定される位相設定値を位相設定値記憶部に記憶するステップと、ビーム方向とヌル方向の入力情報、又は、第１のビーム方向と第２のビーム方向の入力情報に従って、前記位相設定値記憶部に記憶される該入力情報に対応する位相設定値を前記位相器へ設定するステップと、を有することを特徴とする。

【0016】

本発明に係るアンテナ指向性制御方法は、複数のアンテナ素子を有するアンテナ装置に対して前記アンテナ素子の各々に対応する位相器を設け、ビーム方向とヌル方向の組合せ毎に、又は、第１のビーム方向と第２のビーム方向の組合せ毎に、前記アンテナ素子の各々に対応する前記位相器に設定される位相設定値を位相設定値記憶部に記憶するステップと、前記アンテナ素子の受信信号強度を測定するステップと、ビーム方向を維持しながらヌル方向を変化させるように、又は、第１のビーム方向を維持しながら第２のビーム方向を変化させるように、前記位相器へ設定する位相設定値を変化させ、前記測定された受信信号強度に基づいて前記位相器の位相設定値を決定するステップと、を有することを特徴とする。

【0017】

本発明に係るアンテナ指向性制御方法は、複数のアンテナ素子を有するアンテナ装置に対して前記アンテナ素子の各々に対応する位相器を設け、ビーム方向とヌル方向の組合せ毎に、又は、第１のビーム方向と第２のビーム方向の組合せ毎に、前記アンテナ素子の各々に対応する前記位相器に設定される位相設定値を位相設定値記憶部に記憶するステップと、前記アンテナ素子の受信信号強度を測定するステップと、ビーム方向とヌル方向の入力情報、又は、第１のビーム方向と第２のビーム方向の入力情報に従って、前記位相設定値記憶部に記憶される該入力情報に対応する位相設定値を前記位相器へ設定するステップと、ビーム方向を維持しながらヌル方向を変化させるように、又は、第１のビーム方向を維持しながら第２のビーム方向を変化させるように、前記位相器へ設定する位相設定値を変化させ、前記測定された受信信号強度に基づいて前記位相器の位相設定値を決定するステップと、を有することを特徴とする。

【0018】

本発明に係るコンピュータプログラムは、複数のアンテナ素子と、前記アンテナ素子の各々に対応して設けられる位相器とを有するアンテナ装置のコンピュータに、ビーム方向とヌル方向の組合せ毎に、又は、第１のビーム方向と第２のビーム方向の組合せ毎に、前記アンテナ素子の各々に対応する前記位相器に設定される位相設定値を位相設定値記憶部に記憶するステップと、ビーム方向とヌル方向の入力情報、又は、第１のビーム方向と第２のビーム方向の入力情報に従って、前記位相設定値記憶部に記憶される該入力情報に対応する位相設定値を前記位相器へ設定するステップと、を実行させるためのコンピュータプログラムであることを特徴とする。

【0019】

本発明に係るコンピュータプログラムは、複数のアンテナ素子と、前記アンテナ素子の各々に対応して設けられる位相器とを有するアンテナ装置のコンピュータに、ビーム方向とヌル方向の組合せ毎に、又は、第１のビーム方向と第２のビーム方向の組合せ毎に、前記アンテナ素子の各々に対応する前記位相器に設定される位相設定値を位相設定値記憶部に記憶するステップと、前記アンテナ素子の受信信号強度を測定するステップと、ビーム方向を維持しながらヌル方向を変化させるように、又は、第１のビーム方向を維持しながら第２のビーム方向を変化させるように、前記位相器へ設定する位相設定値を変化させ、前記測定された受信信号強度に基づいて前記位相器の位相設定値を決定するステップと、を実行させるためのコンピュータプログラムであることを特徴とする。

【0020】

本発明に係るコンピュータプログラムは、複数のアンテナ素子と、前記アンテナ素子の各々に対応して設けられる位相器とを有するアンテナ装置のコンピュータに、ビーム方向とヌル方向の組合せ毎に、又は、第１のビーム方向と第２のビーム方向の組合せ毎に、前記アンテナ素子の各々に対応する前記位相器に設定される位相設定値を位相設定値記憶部に記憶するステップと、前記アンテナ素子の受信信号強度を測定するステップと、ビーム方向とヌル方向の入力情報、又は、第１のビーム方向と第２のビーム方向の入力情報に従って、前記位相設定値記憶部に記憶される該入力情報に対応する位相設定値を前記位相器へ設定するステップと、ビーム方向を維持しながらヌル方向を変化させるように、又は、第１のビーム方向を維持しながら第２のビーム方向を変化させるように、前記位相器へ設定する位相設定値を変化させ、前記測定された受信信号強度に基づいて前記位相器の位相設定値を決定するステップと、を実行させるためのコンピュータプログラムであることを特徴とする。

【発明の効果】

【0021】

本発明によれば、主ビーム方向を維持しながら、ビームを向けたくない方向にヌルを形成したり、主ビーム方向とは異なる方向にさらにビームを形成したりすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本発明の第１実施形態に係るアンテナ装置１の構成を示すブロック図である。

【図2】本発明の第１実施形態に係る制御部２０の構成を示すブロック図である。

【図3】位相設定値記憶部２３の構成例を示す図である。

【図4】位相設定値記憶部２３の構成例を示す図である。

【図5】位相設定値記憶部２３の構成例を示す図である。

【図6】本発明の第２実施形態に係るアンテナ装置１の構成を示すブロック図である。

【図7】本発明の第２実施形態に係る制御部２０の構成を示すブロック図である。

【図8】無線通信システムの構成例を説明する説明図である。

【図9】本発明の第３実施形態に係るアンテナ指向性制御処理のフローチャートである。

【図10】本発明の第４実施形態に係る制御部２０の構成を示すブロック図である。

【図11】本発明の第４実施形態に係るアンテナ指向性制御処理のフローチャートである。

【図12】無線通信システムの構成例を説明する説明図である。

【図13】無線通信システムの構成例を説明する説明図である。

【図14】無線通信システムの構成例を説明する説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。以下の各実施形態では、無線通信システムの基地局のアンテナ装置を説明する。

【0024】

［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係るアンテナ装置１の構成を示すブロック図である。図１において、アンテナ装置１は、複数（図１の例では９個）のアンテナ素子１０と、アンテナ素子１０の各々に対応して設けられる位相器１１と、送信信号１００を各アンテナ素子１０に分配する分配器１２と、各位相器１１に位相設定値１１０を設定する制御部２０とを備える。

【0025】

位相器１１は、送信信号１００の位相を位相設定値１１０に変更する。位相設定値１１０は、０度以上３６０度未満の値であり、０度は位相の変更なし（送信信号１００の元の位相を維持する）である。

【0026】

図２は、本発明の第１実施形態に係る制御部２０の構成を示すブロック図である。図２において、制御部２０は、入力部２１と位相決定部２２と位相設定値記憶部２３を有する。入力部２１は、アンテナ指向性を特定する入力情報を入力する。具体的には、入力情報は、ビーム方向とヌル方向を指定する情報である。又は、入力情報は、第１のビーム方向と第２のビーム方向を指定する情報である。位相決定部２２は、入力部２１から入力された入力情報に従って、位相設定値記憶部２３に記憶される各アンテナ装置１の位相設定値１１０を出力する。

【0027】

図３、図４、図５は位相設定値記憶部２３の構成例を示す図である。図３において、位相設定値記憶部２３は、ビーム方向とヌル方向の組合せ毎に、アンテナ素子１０の各々に対応する位相器１１に設定される位相設定値を記憶する。例えば、方向ａに主ビームを形成し、且つ、方向ｂにヌルを形成するための位相設定値Ｗａｂの構成例が図４に示されている。なお、図４中の位相設定値Ｗａｂの値は、便宜上の値である。

【0028】

位相決定部２２は、入力情報で指定されるビーム方向とヌル方向に対応する位相設定値を図３に例示される位相設定値記憶部２３から取得し、取得した位相設定値をそれぞれ対応する位相器１１へ設定する。これにより、入力情報で指定されるビーム方向に主ビームを形成し、且つ、入力情報で指定されるヌル方向にヌルを形成することができる。

【0029】

図５において、位相設定値記憶部２３は、第１のビーム方向と第２のビーム方向の組合せ毎に、アンテナ素子１０の各々に対応する位相器１１に設定される位相設定値を記憶する。この位相設定値の構成は図４の構成例と同様である。

【0030】

位相決定部２２は、入力情報で指定される第１のビーム方向と第２のビーム方向に対応する位相設定値を図５に例示される位相設定値記憶部２３から取得し、取得した位相設定値をそれぞれ対応する位相器１１へ設定する。これにより、入力情報で指定される第１のビーム方向と第２のビーム方向の両方にビームを形成することができる。

【0031】

なお、入力情報として位置情報（緯度、経度）を用い、該位置情報に基づいて、ビーム方向とヌル方向、又は、第１のビーム方向と第２のビーム方向を算出するようにしてもよい。

【0032】

［第２実施形態］
図６は、本発明の第２実施形態に係るアンテナ装置１の構成を示すブロック図である。図１において、アンテナ装置１は、複数（図１の例では９個）のアンテナ素子１０と、アンテナ素子１０の各々に対応して設けられる位相器１１と、送信信号１００を各アンテナ素子１０に分配する分配器１２と、各位相器１１に位相設定値１１０を設定する制御部２０とを備える。制御部２０には、各アンテナ素子１０で受信された受信信号２００が入力される。

【0033】

位相器１１は、送信信号１００の位相を位相設定値１１０に変更する。位相設定値１１０は、０度以上３６０度未満の値であり、０度は位相の変更なし（送信信号１００の元の位相を維持する）である。

【0034】

図７は、本発明の第２実施形態に係る制御部２０の構成を示すブロック図である。図７において、制御部２０は、位相決定部２２と位相設定値記憶部２３と測定部３０を有する。測定部３０は、各アンテナ素子１０の受信信号２００の受信信号強度を測定する。位相決定部２２は、測定部３０で測定された受信信号強度に基づいて、各位相器１１に設定する位相設定値１１０を決定する。位相設定値記憶部２３は上述した図３、図４、図５と同様である。

【0035】

以下、第２実施形態に係る位相設定値決定方法について例１、例２、例３を説明する。

【0036】

（位相設定値決定方法の例１）
位相決定部２２は、主ビーム方向を維持しながらヌル方向を変化させるように、各位相器１１に設定する位相設定値１１０を変化させる。例えば、主ビーム方向を方向ａに維持しながらヌル方向を変化させる場合、図３に例示される位相設定値記憶部２３において、ビーム方向ａの組であるヌル方向ｂの位相設定値Ｗａｂとヌル方向ｃの位相設定値Ｗａｃを使用する。

【0037】

まず、位相決定部２２は、位相設定値Ｗａｂを各位相器１１に設定し、この設定で測定された第１の受信信号強度を位相設定値Ｗａｂに関連付けて記録する。次いで、位相決定部２２は、位相設定値Ｗａｃを各位相器１１に設定し、この設定で測定された第２の受信信号強度を位相設定値Ｗａｃに関連付けて記録する。次いで、位相決定部２２は、記録された第１の受信信号強度と第２の受信信号強度を比較し、最小である受信信号強度を判定する。次いで、位相決定部２２は、最小である受信信号強度に関連付けられている位相設定値を、各位相器１１に設定する位相設定値１１０に決定する。これにより、主ビーム方向を方向ａに維持しながら、測定される受信信号強度が最小になるようにヌルを形成することができる。

【0038】

（位相設定値決定方法の例２）
位相決定部２２は、第１のビーム方向を維持しながら第２のビーム方向を変化させるように、各位相器１１に設定する位相設定値１１０を変化させる。例えば、第１のビーム方向を方向ａに維持しながら第２のビーム方向を変化させる場合、図５に例示される位相設定値記憶部２３において、第１のビーム方向ａの組である第２のビーム方向ｂの位相設定値Ｗａｂ１と第２のビーム方向ｃの位相設定値Ｗａｃ１を使用する。

【0039】

まず、位相決定部２２は、位相設定値Ｗａｂ１を各位相器１１に設定し、この設定で測定された第１の受信信号強度を方向ｂに関連付けて記録する。次いで、位相決定部２２は、位相設定値Ｗａｃ１を各位相器１１に設定し、この設定で測定された第２の受信信号強度を方向ｃに関連付けて記録する。次いで、位相決定部２２は、記録された第１の受信信号強度と第２の受信信号強度を比較し、最大である受信信号強度を判定する。次いで、位相決定部２２は、最大である受信信号強度に関連付けられている方向を、ヌルを形成する方向に決定する。ここでは、説明の便宜上、ヌルを形成する方向が方向ｃに決定されたとする。次いで、位相決定部２２は、図３に例示される位相設定値記憶部２３において、ビーム方向ａと組になっているヌル方向ｃの位相設定値Ｗａｃを、各位相器１１に設定する位相設定値１１０に決定する。これにより、主ビーム方向を方向ａに維持しながら、測定される受信信号強度が最大の方向にヌルを形成することができる。

【0040】

（位相設定値決定方法の例３）
位相決定部２２は、第１のビーム方向を維持しながら第２のビーム方向を変化させるように、各位相器１１に設定する位相設定値１１０を変化させる。例えば、第１のビーム方向を方向ａに維持しながら第２のビーム方向を変化させる場合、図５に例示される位相設定値記憶部２３において、第１のビーム方向ａの組である第２のビーム方向ｂの位相設定値Ｗａｂ１と第２のビーム方向ｃの位相設定値Ｗａｃ１を使用する。

【0041】

まず、位相決定部２２は、位相設定値Ｗａｂ１を各位相器１１に設定し、この設定で測定された第１の受信信号強度を方向ｂに関連付けて記録する。次いで、位相決定部２２は、位相設定値Ｗａｃ１を各位相器１１に設定し、この設定で測定された第２の受信信号強度を方向ｃに関連付けて記録する。次いで、位相決定部２２は、記録された第１の受信信号強度と第２の受信信号強度を比較し、最大である受信信号強度を判定する。次いで、位相決定部２２は、最大である受信信号強度に関連付けられている位相設定値を、各位相器１１に設定する位相設定値１１０に決定する。これにより、第１のビーム方向を方向ａに維持しながら、測定される受信信号強度が最大になるように第２のビームを形成することができる。

【0042】

測定部３０が受信信号強度を測定する受信信号としては、以下の例１、例２が挙げられる。

【0043】

（受信信号の例１）
測定部３０は、特定基地局の下り信号（基地局から端末の方向へ送信される信号）の受信信号強度を測定する。例えば、図８に示される無線通信システムでは、マクロ基地局４０が形成するマクロセル４２内に、ピコ基地局４１がピコセル４３を形成している。この場合、ピコセル４３内において、マクロセル４２の電波強度が大きいと、ピコセル４３内に在る無線通信端末がマクロセル４２の電波を使用して通信してしまい、ピコセル４３の電波の利用効率が低下する。この対策として、マクロ基地局４０の主ビーム４４の方向を維持しながら、ピコセル４３の方向４５にヌルを形成することが挙げられる。これにより、マクロセル４２の主サービスエリアでの電波強度を維持しながら、ピコセル４３内でのマクロセル４２の電波強度を大きく下げることができる。この結果として、マクロセル４２の通信サービス品質を維持しながら、ピコセル４３内に在る無線通信端末がマクロセル４２の電波ではなくピコセル４３の電波を使用して通信することを促進し、ピコセル４３の電波の利用効率を向上させることができる。このために、マクロ基地局４０に本実施形態のアンテナ装置１を適用し、測定部３０はピコ基地局４１の下り信号の受信信号強度を測定し、位相決定部２２は該測定された受信信号強度に基づいてヌルの方向４５を決定する。

【0044】

（受信信号の例２）
測定部３０は、特定基地局と通信する無線通信端末の上り信号（端末から基地局の方向へ送信される信号）の受信信号強度を測定する。例えば、図８に示される無線通信システムにおいて、マクロ基地局４０に本実施形態のアンテナ装置１を適用し、測定部３０は、ピコ基地局４１と通信する無線通信端末の上り信号の受信信号強度を測定する。そして、位相決定部２２は該測定された受信信号強度に基づいてヌルの方向４５を決定する。これにより、マクロ基地局４０は、ピコセル４３内において実際に無線通信端末がピコ基地局４１と通信しているエリアに対して、ヌルを形成することができる。

【0045】

上述した受信信号の例１、例２は、上述した位相設定値決定方法の例１、例２、例３と組み合わせることができる。例えば、まず、位相設定値決定方法の例１と受信信号の例２を組み合わせて実施し、この実施において測定された受信信号強度（無線通信端末の上り信号の受信信号強度）が利用可能か否かを閾値により判定する。この結果、利用可能であれば、位相設定値決定方法の例１と受信信号の例２の組み合わせでヌルの方向を決定する。一方、利用不可能であれば、位相設定値決定方法の例１と受信信号の例１の組み合わせでヌルの方向を決定する。同様に、受信信号の例１、例２と、位相設定値決定方法の例２または例３と組み合わせるようにしてもよい。

【0046】

［第３実施形態］
第３実施形態は、第２実施形態の変形例である。第３実施形態の構成は、上述した図６および図７の構成と同様である。第３実施形態では、位相決定部２２は、無線通信端末の通信品質を表す通信品質情報に基づいて通信品質の劣化を検出した場合に、各位相器１１へ設定する位相設定値１１０を変化させ、測定部３０で測定された受信信号強度に基づいて各位相器１１の位相設定値１１０を決定する動作を行う。

【0047】

図９は、本発明の第３実施形態に係るアンテナ指向性制御処理のフローチャートである。以下、図９を参照して第３実施形態に係るアンテナ指向性制御処理を説明する。

【0048】

（ステップＳ１）位相決定部２２は、変数Ｎに０を設定する。

【0049】

（ステップＳ２）位相決定部２２は、無線通信端末のＣＩＲ（Carrier to Interference Ratio）を取得する。ＣＩＲは、無線通信端末の通信品質を表す通信品質情報の一例である。無線通信端末は、各基地局から送信される固有の識別信号を受信し、該受信信号に基づいて所望基地局と干渉基地局に関するＣＩＲを算出する。このＣＩＲは、無線通信端末から基地局に向けて送信され、各基地局で受信できる。位相決定部２２は、自基地局で受信されたＣＩＲを取得する。このＣＩＲの取得では、位相決定部２２は、どの無線通信端末のＣＩＲであるかが分かるように、無線通信端末の識別情報とＣＩＲの組を取得する。

【0050】

（ステップＳ３）位相決定部２２は、取得したＣＩＲが閾値ＣＩＲ＿ＴＨ未満であるかを判定する。閾値ＣＩＲ＿ＴＨは、任意に設定可能とする。該判定の結果、閾値ＣＩＲ＿ＴＨ未満である場合にはステップＳ４に進み、閾値ＣＩＲ＿ＴＨ以上である場合にはステップＳ２に戻る。

【0051】

（ステップＳ４）位相決定部２２は、変数Ｎに１を加算する。但し、この加算処理では、同じ無線通信端末は１度だけ加算対象にするように、加算対象にした無線通信端末の識別情報を記録し、該記録の確認を行う。また、該記録は、本アンテナ指向性制御処理の開始時にリセットされる。

【0052】

（ステップＳ５）位相決定部２２は、一定時間の計時タイマにより一定時間経過したかを判定する。該計時タイマは本アンテナ指向性制御処理の開始時に起動される。一定時間は、任意に設定可能とする。該判定の結果、一定時間経過した場合には該一定時間の計時タイマを再起動しステップＳ６に進む。一方、一定時間経過していない場合にはステップＳ２に戻る。

【0053】

（ステップＳ６）位相決定部２２は、変数Ｎが閾値Ｎ＿ＴＨ超過であるかを判定する。閾値Ｎ＿ＴＨは、任意に設定可能とする。該判定の結果、閾値Ｎ＿ＴＨ超過である場合にはステップＳ７に進み、閾値Ｎ＿ＴＨ以下である場合にはステップＳ２に戻る。

【0054】

（ステップＳ７）位相決定部２２は、各位相器１１へ設定する位相設定値１１０を変化させ、測定部３０で測定された受信信号強度に基づいて各位相器１１の位相設定値１１０を決定する位相制御動作を行う。この位相制御動作は、上述した第２実施形態と同様である。

【0055】

［第４実施形態］
第４実施形態は、第１実施形態と第２実施形態を組み合わせた例である。第４実施形態の全体構成は、上述した図６の構成と同様である。図１０は、本発明の第４実施形態に係る制御部２０の構成を示すブロック図である。図１０において、制御部２０の構成は、上述した図７の構成に入力部２１を設けたものである。図１１は、本発明の第４実施形態に係るアンテナ指向性制御処理のフローチャートである。以下、図１１を参照して第４実施形態に係るアンテナ指向性制御処理を説明する。

【0056】

（ステップＳ２１）位相決定部２２は、位相設定値記憶部２３に記憶される位相設定値のうち、入力部２１から入力された入力情報に対応する位相設定値１１０を各位相器１１に設定する。この位相設定動作は、上述した第１実施形態と同様である。これにより、位相の疎調整が行われる。

【0057】

（ステップＳ２２）位相決定部２２は、各位相器１１へ設定する位相設定値１１０を変化させ、測定部３０で測定された受信信号強度に基づいて各位相器１１の位相設定値１１０を決定する位相制御動作を行う。この位相制御動作は、上述した第２実施形態と同様である。これにより、位相の微調整が行われる。

【0058】

上述した第４実施形態によれば、ステップＳ２１で大まかな位相調整を行い、次いでステップＳ２２で測定により実際の状況に即するように位相の微調整を行う。これにより、詳細な位相調整に要する時間の短縮と、位相調整の精度向上とを図ることができる。

【0059】

なお、第３実施形態と第４実施形態を組合せるようにしてもよい。

【0060】

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

【0061】

なお、図８に示される無線通信システムにおいて、ＦＤＤ（Frequency Division Duplex）である場合には、上り信号と下り信号で周波数が異なること、及び、マクロ基地局４０とピコ基地局４１では制御信号が異なることから、各信号を区別することができる。また、図８に示される無線通信システムにおいて、ＴＤＤ（Time Division Duplex）である場合には、上り信号と下り信号で時間が異なること、及び、マクロ基地局４０とピコ基地局４１では制御信号が異なることから、各信号を区別することができる。

【0062】

また、ビーム方向およびヌル方向は、垂直方向の調整も、水平方向の調整も可能である。垂直方向の調整を行う場合には、各アンテナ素子１０を垂直方向に配置する。水平方向の調整を行う場合には、各アンテナ素子１０を水平方向に配置する。垂直方向および水平方向の調整を行う場合には、各アンテナ素子１０を垂直方向と水平方向に格子状に配置する。

【0063】

また、ヌルを形成する場合には３個以上のアンテナ素子１０を備える。

【0064】

また、本発明は様々な無線通信システムに適用可能である。例えば、図１２に例示される無線通信システムでは、基地局５２のサービスエリア内に高層ビル５３が存在する。この場合、基地局５２は、地上方向のエリアに加えて高層ビル５３の高層階のエリアにも電波を放射する必要がある。このため、基地局５２は、地上方向（第１のビーム方向）へのビーム５０を維持しながら、高層ビル５３の高層階方向（第２のビーム方向）へもビーム５１を形成する。このとき、本発明を適用することによって、ビーム５０の第１のビーム方向を維持しながら、ビーム５１を形成する第２のビーム方向を適切に決定することができる。

【0065】

また、図１３に例示される無線通信システムでは、郊外などでのサービスエリアを確保するために、基地局６０からの電波を受信して増幅し再放射する中継局（リピータ）６１が設けられている。ここで、図１４に示されるように、中継局６１に電波を放射する基地局６０において、自己のサービスエリアのサイズを調整する場合には、中継局６１の方向（第１のビーム方向）へのビーム６５を維持しながら、自己のサービスエリアのサイズを調整するためのビーム６７を形成する。このとき、本発明を適用することによって、ビーム６５の第１のビーム方向を維持しながら、ビーム６７を形成する第２のビーム方向を適切に決定することができる。これにより、中継局６１に対して電波強度の低下を抑制し、中継局６１のサービスエリアが縮小されることを防止できる。

【0066】

また、上述したアンテナ装置１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て、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行するようにしてもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものであってもよい。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等の書き込み可能な不揮発性メモリ、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。

【0067】

さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（例えばＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory））のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。

【符号の説明】

【0068】

１…アンテナ装置、１０…アンテナ素子、１１…位相器、１２…分配器、２０…制御部、２１…入力部、２２…位相決定部、２３…位相設定値記憶部、３０…測定部、４０…マクロ基地局、４１…ピコ基地局、５２，６０…基地局、６１…中継局

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】