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特開2022-180534移動局、移動局用ＲＦフロントエンドモジュール、及びフロントエンド集積回路
(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】P2022180534
(43)【公開日】2022-12-06
(54)【発明の名称】移動局、移動局用ＲＦフロントエンドモジュール、及びフロントエンド集積回路
(51)【国際特許分類】
H04B 7/06 20060101AFI20221129BHJP
H01Q 3/36 20060101ALI20221129BHJP
H04B 7/08 20060101ALI20221129BHJP
H01Q 21/06 20060101ALI20221129BHJP
【ＦＩ】
H04B7/06 950
H01Q3/36
H04B7/08 800
H01Q21/06
【審査請求】有
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022150900
(22)【出願日】2022-09-22
(62)【分割の表示】P 2018556226の分割
【原出願日】2017-10-20
(31)【優先権主張番号】P 2016240622
(32)【優先日】2016-12-12
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000002130
【氏名又は名称】住友電気工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000280
【氏名又は名称】弁理士法人サンクレスト国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】志村 竜宏
(57)【要約】 （修正有）
【解決手段】移動局は、ベースバンドプロセッサと、ベースバンドプロセッサに接続され、複数のアンテナモジュール及びコントローラを備えたＲＦフロントエンドモジュールと、を備える。複数のアンテナモジュールは、それぞれ、アンテナ素子Ａ１１～Ａｍｎと、アンテナ素子に接続された可変移相器８０１、８０３と、を備える。ベースバンドプロセッサは、複数の前記アンテナ素子によって形成されるアンテナビームの向きを示すビーム制御信号を出力する。コントローラは、ベースバンドプロセッサからビーム制御信号を受信し、ビーム制御信号に基づいて、可変移相器に対する位相制御量を決定し、決定した位相制御量に基づいて可変位相器を制御する。
【効果】ベースバンドプロセッサにおいてビームを制御しても、ベースバンドプロセッサの制御負荷の増大を抑えることができる。
【選択図】図３
【効果】ベースバンドプロセッサにおいてビームを制御しても、ベースバンドプロセッサの制御負荷の増大を抑えることができる。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ベースバンドプロセッサと、
前記ベースバンドプロセッサに接続され、複数のアンテナモジュール及びコントローラを備えたＲＦフロントエンドモジュールと、
を備え、
複数の前記アンテナモジュールは、それぞれ、アンテナ素子と、前記アンテナ素子に接続された可変移相器と、を備え、
前記ベースバンドプロセッサは、複数の前記アンテナ素子によって形成されるアンテナビームの向きを示すビーム制御信号を出力するよう構成され、
前記コントローラは、
前記ベースバンドプロセッサから前記ビーム制御信号を受信し、
前記ビーム制御信号に基づいて、前記可変移相器に対する位相制御量を決定し、決定した位相制御量に基づいて前記可変位相器を制御するよう構成されている
移動局。
前記ベースバンドプロセッサに接続され、複数のアンテナモジュール及びコントローラを備えたＲＦフロントエンドモジュールと、
を備え、
複数の前記アンテナモジュールは、それぞれ、アンテナ素子と、前記アンテナ素子に接続された可変移相器と、を備え、
前記ベースバンドプロセッサは、複数の前記アンテナ素子によって形成されるアンテナビームの向きを示すビーム制御信号を出力するよう構成され、
前記コントローラは、
前記ベースバンドプロセッサから前記ビーム制御信号を受信し、
前記ビーム制御信号に基づいて、前記可変移相器に対する位相制御量を決定し、決定した位相制御量に基づいて前記可変位相器を制御するよう構成されている
移動局。
【請求項2】
前記コントローラは、前記ビーム制御信号に基づいて、複数の前記アンテナモジュールのうち、通信に用いられる１又は複数の使用アンテナモジュールを選択し、１又は複数の前記使用アンテナモジュールが有する前記可変移相器を制御する
請求項１に記載の移動局。
請求項１に記載の移動局。
【請求項3】
前記コントローラは、アンテナビームの向きと各可変移相器の位相制御量とが対応付けられたテーブルを参照することで、前記位相制御量を決定する
請求項１又は２に記載の移動局。
請求項１又は２に記載の移動局。
【請求項4】
前記ＲＦフロントエンドモジュールは、前記ビーム制御信号を一つの端子だけで受信する
請求項１～３のいずれか１項に記載の移動局。
請求項１～３のいずれか１項に記載の移動局。
【請求項5】
前記コントローラは、前記アンテナ素子によって送信又は受信された信号の位相をモニタすることで、前記位相制御量を補正する
請求項１～４のいずれか１項に記載の移動局。
請求項１～４のいずれか１項に記載の移動局。
【請求項6】
複数のアンテナモジュールと、
コントローラと、を備え、
複数の前記アンテナモジュールは、それぞれ、アンテナ素子と、前記アンテナ素子に接続された可変移相器と、を備え、
前記コントローラは、
複数の前記アンテナ素子によって形成されるアンテナビームの向きを示すビーム制御信号をベースバンドプロセッサから受信し、
前記ビーム制御信号に基づいて、前記可変移相器に対する位相制御量を決定し、決定した位相制御量に基づいて前記可変位相器を制御するよう構成されている
移動局用ＲＦフロントエンドモジュール。
コントローラと、を備え、
複数の前記アンテナモジュールは、それぞれ、アンテナ素子と、前記アンテナ素子に接続された可変移相器と、を備え、
前記コントローラは、
複数の前記アンテナ素子によって形成されるアンテナビームの向きを示すビーム制御信号をベースバンドプロセッサから受信し、
前記ビーム制御信号に基づいて、前記可変移相器に対する位相制御量を決定し、決定した位相制御量に基づいて前記可変位相器を制御するよう構成されている
移動局用ＲＦフロントエンドモジュール。
【請求項7】
基板と、
前記基板に形成された複数のアンテナ素子と、
前記基板に設けられ、ベースバンドプロセッサと接続されるフロントエンド集積回路と、
を備え、
前記フロントエンド集積回路は、複数の前記アンテナ素子に対応して設けられた複数の可変移相器と、コントローラと、を備え、
前記コントローラは、
複数の前記アンテナ素子によって形成されるアンテナビームの向きを示すビーム制御信号を前記ベースバンドプロセッサから受信し、
前記ビーム制御信号に基づいて、前記可変移相器に対する位相制御量を決定し、決定した位相制御量に基づいて前記可変位相器を制御するよう構成されている
移動局用ＲＦフロントエンドモジュール。
前記基板に形成された複数のアンテナ素子と、
前記基板に設けられ、ベースバンドプロセッサと接続されるフロントエンド集積回路と、
を備え、
前記フロントエンド集積回路は、複数の前記アンテナ素子に対応して設けられた複数の可変移相器と、コントローラと、を備え、
前記コントローラは、
複数の前記アンテナ素子によって形成されるアンテナビームの向きを示すビーム制御信号を前記ベースバンドプロセッサから受信し、
前記ビーム制御信号に基づいて、前記可変移相器に対する位相制御量を決定し、決定した位相制御量に基づいて前記可変位相器を制御するよう構成されている
移動局用ＲＦフロントエンドモジュール。
【請求項8】
ベースバンドプロセッサ及び複数のアンテナ素子に接続されるフロントエンド集積回路であって、
複数の前記アンテナ素子に対応して設けられた複数の可変移相器と、
コントローラと、
を備え、
前記コントローラは、
複数の前記アンテナ素子によって形成されるアンテナビームの向きを示すビーム制御信号を前記ベースバンドプロセッサから受信し、
前記ビーム制御信号に基づいて、前記可変移相器に対する位相制御量を決定し、決定した位相制御量に基づいて前記可変位相器を制御するよう構成されている
フロントエンド集積回路。
複数の前記アンテナ素子に対応して設けられた複数の可変移相器と、
コントローラと、
を備え、
前記コントローラは、
複数の前記アンテナ素子によって形成されるアンテナビームの向きを示すビーム制御信号を前記ベースバンドプロセッサから受信し、
前記ビーム制御信号に基づいて、前記可変移相器に対する位相制御量を決定し、決定した位相制御量に基づいて前記可変位相器を制御するよう構成されている
フロントエンド集積回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、モバイル通信基地局と通信する移動局等に関する。
本出願は、２０１６年１２月１２日出願の日本出願第２０１６－２４０６２２号に基づく優先権を主張し、前記日本出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
本出願は、２０１６年１２月１２日出願の日本出願第２０１６－２４０６２２号に基づく優先権を主張し、前記日本出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
【背景技術】
【0002】
モバイル通信においては、基地局と移動局との間で通信が行われる。特許文献１は、基地局によるビームフォーミングを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】国際公開第２０１１／４３２９８号
【発明の概要】
【0004】
本発明の一態様は、移動局である。実施形態において、移動局は、ベースバンドプロセッサと、前記ベースバンドプロセッサに接続され、複数のアンテナモジュール及びコントローラを備えたＲＦフロントエンドモジュールと、を備える。
【0005】
実施形態において、複数の前記アンテナモジュールは、それぞれ、アンテナ素子と、前記アンテナ素子に接続された可変移相器と、を備える。
【0006】
実施形態において、前記ベースバンドプロセッサは、複数の前記アンテナ素子によって形成されるアンテナビームの向きを示すビーム制御信号を出力するよう構成される。実施形態において、前記コントローラは、前記ベースバンドプロセッサから前記ビーム制御信号を受信し、前記ビーム制御信号に基づいて、前記可変移相器に対する位相制御量を決定し、決定した位相制御量に基づいて前記可変位相器を制御するよう構成されている。
【0007】
本発明の他の態様は、ＲＦフロントエンドモジュールである。本発明の他の態様は、フロントエンド集積回路である。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【発明を実施するための形態】
【0009】
［本開示が解決しようとする課題］
高速なモバイル通信の実現のためには、ミリ波又は準ミリ波などの高い周波数の利用が望まれる。しかし、高い周波数での通信は、伝搬損失が大きい。伝播損失を補償して、安定した高速通信をするため、基地局だけでなく、移動局もビームフォーミングをすることが望まれる。
高速なモバイル通信の実現のためには、ミリ波又は準ミリ波などの高い周波数の利用が望まれる。しかし、高い周波数での通信は、伝搬損失が大きい。伝播損失を補償して、安定した高速通信をするため、基地局だけでなく、移動局もビームフォーミングをすることが望まれる。
【0010】
ここで、移動局は、ベースバンドプロセッサを有しているのが一般的である。ベースバンドプロセッサは、ベースバンド処理を含むモバイル通信処理を実行する半導体集積回路である。ベースバンドプロセッサは、送受信回路に接続される。ベースバンドプロセッサは、生成したベースバンド信号を送受信回路に与え、送受信回路からベースバンド信号を取得する。
【0011】
より適切なモバイル通信処理の観点からは、モバイル通信処理を実行するベースバンドプロセッサにおいて、ビームを制御することが望まれる。
【0012】
しかし、ベースバンドプロセッサにおいて、ビームを制御すると、ベースバンドプロセッサの制御負荷の増大を招く。つまり、ビームを制御するには、複数のアンテナ素子それぞれに接続された複数の可変移相器を制御する必要があり、制御負荷が大きい。また、より高い利得を得るため、アンテナ素子の数は増大する傾向にあり、制御負荷が大きくなり易い。
【0013】
しかも、ベースバンドプロセッサにおいて、多くの可変移相器を制御する場合には、ベースバンドプロセッサと多くの可変移相器とを接続する制御信号線の数が多くなり、移動局の大型化を招く。
【0014】
ベースバンドプロセッサでビーム制御を行っても、ベースバンドプロセッサにおける制御負荷の増大を抑制することが望まれる。
【0015】
［本開示の効果］
本開示によれば、ベースバンドプロセッサにおいてビームを制御しても、ベースバンドプロセッサの制御負荷の増大を抑えることができる。
［１．実施形態の概要］
本開示によれば、ベースバンドプロセッサにおいてビームを制御しても、ベースバンドプロセッサの制御負荷の増大を抑えることができる。
［１．実施形態の概要］
【0016】
（１）実施形態に係る移動局は、ベースバンドプロセッサと、前記ベースバンドプロセッサに接続され、複数のアンテナモジュール及びコントローラを備えたＲＦフロントエンドモジュールと、を備え、複数の前記アンテナモジュールは、それぞれ、アンテナ素子と、前記アンテナ素子に接続された可変移相器を有する送受信回路と、を備え、前記ベースバンドプロセッサは、複数の前記アンテナ素子によって形成されるアンテナビームの向きを示すビーム制御信号を出力するよう構成され、前記コントローラは、前記ベースバンドプロセッサから前記ビーム制御信号を受信し、前記ビーム制御信号に基づいて、前記可変移相器に対する位相制御量を決定し、決定した位相制御量に基づいて前記可変位相器を制御するよう構成されている。かかる構成によれば、可変移相器の制御はＲＦフロントエンドモジュールのコントローラによって行われ、ベースバンドプロセッサは、可変移相器を制御する必要がないので、ベースバンドプロセッサでビーム制御を行っても、ベースバンドプロセッサにおける制御負荷の増大を抑制することができる。
【0017】
（２）前記コントローラは、前記ビーム制御信号に基づいて、複数の前記アンテナモジュールのうち、通信に用いられる１又は複数の使用アンテナモジュールを選択し、１又は複数の前記使用アンテナモジュールが有する前記可変移相器を制御するのが好ましい。この場合、使用アンテナモジュールの選択によっても、ビームの変更が可能となる。
【0018】
（３）前記コントローラは、アンテナビームの向きと各可変移相器の位相制御量とが対応付けられたテーブルを参照することで、前記位相制御量を決定するのが好ましい。この場合、位相制御量の決定が容易となる。
【0019】
（４）前記ＲＦフロントエンドモジュールは、前記ビーム制御信号を一つの端子だけで受信するのが好ましい。この場合、大型化を防止できる。
【0020】
（５）前記コントローラは、前記アンテナ素子によって送信又は受信された信号の位相をモニタすることで、前記位相制御量を補正するのが好ましい。この場合、位相制御量のキャリブレーションをコントローラによって行うことができる。
【0021】
（６）実施形態に係るＲＦフロントエンドモジュールは、複数のアンテナモジュールと、
コントローラと、を備え、複数の前記アンテナモジュールは、それぞれ、アンテナ素子と、前記アンテナ素子に接続された可変移相器と、を備え、前記コントローラは、複数の前記アンテナ素子によって形成されるアンテナビームの向きを示すビーム制御信号をベースバンドプロセッサから受信し、前記ビーム制御信号に基づいて、前記可変移相器に対する位相制御量を決定し、決定した位相制御量に基づいて前記可変位相器を制御するよう構成されている。かかる構成によれば、可変移相器の制御はＲＦフロントエンドモジュールのコントローラによって行われ、ベースバンドプロセッサは、可変移相器を制御する必要がないので、ベースバンドプロセッサでビーム制御を行っても、ベースバンドプロセッサにおける制御負荷の増大を抑制することができる。
コントローラと、を備え、複数の前記アンテナモジュールは、それぞれ、アンテナ素子と、前記アンテナ素子に接続された可変移相器と、を備え、前記コントローラは、複数の前記アンテナ素子によって形成されるアンテナビームの向きを示すビーム制御信号をベースバンドプロセッサから受信し、前記ビーム制御信号に基づいて、前記可変移相器に対する位相制御量を決定し、決定した位相制御量に基づいて前記可変位相器を制御するよう構成されている。かかる構成によれば、可変移相器の制御はＲＦフロントエンドモジュールのコントローラによって行われ、ベースバンドプロセッサは、可変移相器を制御する必要がないので、ベースバンドプロセッサでビーム制御を行っても、ベースバンドプロセッサにおける制御負荷の増大を抑制することができる。
【0022】
（７）実施形態に係るＲＦフロントエンドモジュールは、基板と、前記基板に形成された複数のアンテナ素子と、前記基板に設けられ、ベースバンドプロセッサと接続されるフロントエンド集積回路と、を備え、前記フロントエンド集積回路は、複数の前記アンテナ素子に対応して設けられた複数の可変移相器と、コントローラと、を備え前記コントローラは、複数の前記アンテナ素子によって形成されるアンテナビームの向きを示すビーム制御信号を前記ベースバンドプロセッサから受信し、前記ビーム制御信号に基づいて、前記可変移相器に対する位相制御量を決定し、決定した位相制御量に基づいて前記可変位相器を制御するよう構成されている。かかる構成によれば、可変移相器の制御はフロントエンド集積回路のコントローラによって行われ、ベースバンドプロセッサは、可変移相器を制御する必要がないので、ベースバンドプロセッサでビーム制御を行っても、ベースバンドプロセッサにおける制御負荷の増大を抑制することができる。
【0023】
（８）実施形態に係るフロントエンド集積回路は、ベースバンドプロセッサ及び複数のアンテナ素子に接続されるフロントエンド集積回路であって、複数の前記アンテナ素子に対応して設けられた複数の可変移相器と、コントローラと、を備え、前記コントローラは、複数の前記アンテナ素子によって形成されるアンテナビームの向きを示すビーム制御信号を前記ベースバンドプロセッサから受信し、前記ビーム制御信号に基づいて、前記可変移相器に対する位相制御量を決定し、決定した位相制御量に基づいて前記可変位相器を制御するよう構成されている。かかる構成によれば、可変移相器の制御はフロントエンド集積回路のコントローラによって行われ、ベースバンドプロセッサは、可変移相器を制御する必要がないので、ベースバンドプロセッサでビーム制御を行っても、ベースバンドプロセッサにおける制御負荷の増大を抑制することができる。
【0024】
［２．実施形態の詳細］
【0025】
［２．１ 第１実施形態の移動局］
【0026】
図１は、移動局１０が搭載された車両２０を示している。実施形態の移動局１０は、車載移動局であるが、移動局１０は、車両２０に搭載されていなくてもよい。移動局１０は、モバイル通信基地局３０と通信をする。モバイル通信基地局３０（以下、単に基地局３０ともいう）は、建物の屋上、鉄塔の上などの比較的高い場所に設置され、地上の移動局と通信する。モバイル通信は、高速通信の実現のため、ミリ波又は準ミリ波が利用される通信であるのが好ましい。ミリ波又は準ミリ波が利用されるモバイル通信は、例えば、第５世代モバイルネットワーク（５Ｇ）である。
【0027】
ミリ波又は準ミリ波が利用される通信では、高い周波数のため、伝搬損失が大きい。本実施形態のモバイル通信では、伝播損失の補償のため、ビームフォーミングが行われる。ビームフォーミングをすることで、特定の方向に指向性を向けて利得を向上させることができる。本実施形態では、ビームフォーミングは、基地局３０だけでなく移動局１０によっても行われ、高速通信を可能とする。ビームフォーミングを行うため、移動局１０は、複数のアンテナ素子を有するアレイアンテナ１００を有する。
【0028】
車両２０は、例えば、バス・電車などの交通機関における車両である。実施形態に係る移動局１０は、無線ＬＡＮ無線部４０と接続されている。無線ＬＡＮ無線部４０は、無線ＬＡＮアクセスポイントであり、車内の無線ＬＡＮ端末５０に対して、無線ＬＡＮサービスを提供する。車内の無線ＬＡＮ端末５０は、例えば、車両２０の乗客が有する携帯電話、スマートフォン、タブレット、又はノートパソコンなどである。乗客が有する無線ＬＡＮ端末５０は、無線ＬＡＮ及びモバイル通信ネットワークを介して、インターネット接続が可能である。無線ＬＡＮ無線部４０は、移動局１０とは別の筐体内に設けられていても良いし、移動局１０の筐体内に設けられていても良い。
【0029】
図２中の（ａ）は、移動局１０内部に設けられた移動局モジュール６０を示している。移動局モジュール６０は、図示しない筐体内に設けられる。移動局モジュール６０を内蔵した筐体は、車両２０に取り付けられる。移動局１０は、車両２０の外部の基地局３０との通信のため、例えば、車両２０の天井２０ａに取り付けられる。移動局１０は、車両２０の側面に設置されてもよい。
【0030】
実施形態において、移動局モジュール６０は、ベースバンドプロセッサ７０を備える。ベースバンドプロセッサ７０は、基板６１に実装されている。ベースバンドプロセッサ７０は、ベースバンド処理を含むモバイル通信処理を実行する半導体集積回路である。モバイル通信処理は、基地局３０とのモバイル通信に必要とされる処理である。
【0031】
実施形態において、ベースバンド処理は、デジタル信号処理により、ベースバンド信号を生成し、送信のため出力することを含む。ベースバンドプロセッサ７０は、ベースバンド信号をＲＦフロントエンドモジュール９０に出力する。ＲＦフロントエンドモジュール９０は、変調・増幅などの送信ＲＦ信号処理を行い、ＲＦ信号を送信する。
【0032】
ＲＦフロントエンドモジュール９０は、受信したＲＦ信号の増幅・復調などの受信ＲＦ信号処理を行って得られたベースバンド信号をベースバンドプロセッサ７０に与える。実施形態において、ベースバンドプロセッサ７０によるベースバンド処理は、ＲＦフロントエンドモジュール９０から与えられたベースバンド信号を処理することを含む。
【0033】
実施形態のＲＦフロントエンドモジュール９０は、フロントエンド集積回路（フロントエンドＩＣ；ＦＥＩＣ）８０と複数のアンテナ素子Ａ１１，・・，Ａｍｎとを備える。フロントエンドＩＣ８０は、基板６１に実装されている。実施形態において、フロントエンドＩＣ８０は、トランシーバ（送受信機）７７を介して、ベースバンドプロセッサ７０と接続されている。
【0034】
トランシーバ７７は、基板６１に実装されている。トランシーバ７７は、ベースバンドプロセッサ７０から与えられたベースバンド信号をＲＦ信号に変調する。トランシーバ７７は、ＲＦ信号をフロントエンドＩＣ８０に出力する。フロントエンドＩＣ８０は、トランシーバ７７から与えられたＲＦ信号に対する位相制御・増幅などの信号処理を行い、信号処理後のＲＦ信号をアンテナ素子Ａ１１，・・，Ａｍｎへ出力する。また、フロントエンドＩＣ８０は、アンテナ素子Ａ１１，・・，Ａｍｎによって受信したＲＦ信号に対して、増幅・位相制御などの信号処理を行う。フロントエンドＩＣ８０は、信号処理後のＲＦ信号を、トランシーバ７７に出力する。トランシーバ７７は、ＲＦ信号をベースバンド信号に復調する。トランシーバ７７は、ベースバンド信号を、ベースバンドプロセッサ７０に出力する。なお、フロントエンドＩＣ８０は、トランシーバ７７を内蔵してもよい。この場合、フロントエンドＩＣは、ベースバンドプロセッサ７０に、直接接続される。
【0035】
実施形態において、フロントエンドＩＣ８０による信号処理は、アンテナビームの向きを変更するための位相制御を含む。フロントエンドＩＣ８０は、アンテナビームの向きを変更するため、位相制御に加えて振幅制御を行っても良い。位相制御等については後述する。
【0036】
ベースバンドプロセッサ７０は、ベースバンド信号の入出力のための端子７３を有する。また、フロントエンドＩＣ８０は、ＲＦ信号の入出力のための端子８３を有する（図３参照）。ベースバンドプロセッサ７０の端子７３とフロントエンドＩＣ８０の端子８３とは、トランシーバ７７を介して、基板６１に形成された信号線（配線）６３，６４によって接続されている。なお、フロントエンドＩＣ８０が、トランシーバ７７を内蔵する場合、端子８３は、ベースバンドプロセッサ７０からのベースバンド信号の入出力のための端子となる。
【0037】
実施形態の複数のアンテナ素子Ａ１１，・・，Ａｍｎは、アレイアンテナ１００を構成する。複数のアンテナ素子Ａ１１，・・，Ａｍｎによってアンテナビームが形成される。実施形態の複数のアンテナ素子Ａ１１，・・，Ａｍｎは、基板６１上に形成されている。ここで、ｎ，ｍは、それぞれ、１以上の整数である。実施形態において、アレイアンテナ１００に含まれるアンテナ素子Ａ１１，・・，Ａｍｎの数はｍ×ｎ個である。アンテナ素子Ａ１１，・・，Ａｍｎの数が多いほど、高い利得を得ることができる。図２に示すアンテナ素子Ａ１１，・・，Ａｍｎの配列は、ｍ×ｎの２次元配列であるが、３次元配列であってもよいし、１次元配列であってもよい。
【0038】
実施形態のアンテナ素子Ａ１１，・・，Ａｍｎは、基板６１に形成された平面アンテナ素子である。平面アンテナとしては、例えば、パッチアンテナ素子を採用できる。パッチアンテナ素子は、誘電体の基板６１の表面に形成される。基板６１としては、例えば、フレキシブルプリント基板を用いることができる。
【0039】
複数のアンテナ素子Ａ１１，・・，Ａｍｎは、給電線によってフロントエンドＩＣ８０に接続されている。フロントエンドＩＣ８０は、複数のアンテナ素子Ａ１１，・・，Ａｍｎの数に対応した数の出力端子８７を有している。基板６１には、複数のアンテナ素子Ａ１１，・・，Ａｍｎと複数の出力端子８７とを接続する複数の給電線Ｌが形成されている。実施形態の給電線Ｌは、誘電体の基板６１に形成されたマイクロストリップラインである。
【0040】
図２中の（ａ）において、フロントエンドＩＣ８０及び複数のアンテナ素子Ａ１１，・・，Ａｍｎは、基板６１によって一体化されている。つまり、実施形態のＲＦフロントエンドモジュール９０では、共通の基板６１を介して、フロントエンドＩＣ８０及び複数のアンテナ素子Ａ１１，・・，Ａｍｎが一体化されている。フロントエンドＩＣ８０及び複数のアンテナ素子Ａ１１，・・，Ａｍｎの一体化により、フロントエンドＩＣ８０と複数のアンテナ素子Ａ１１，・・，Ａｍｎとを、ケーブルで接続する必要がない。ケーブルの不要化により、移動局１０の小型化が可能である。また、ケーブルの不要化により、ケーブルによる信号パワーのロスの発生を回避できる。
【0041】
図２中の（ａ）において、ＲＦフロントエンドモジュール９０及びベースバンドプロセッサ７０は、基板６１によって一体化されている。つまり、実施形態の移動局モジュール６０では、共通の基板６１を介して、ＲＦフロントエンドモジュール９０及びベースバンドプロセッサ７０が一体化されている。
【0042】
図２中の（ｂ）に示すように、ベースバンドプロセッサ７０は、ＲＦフロントエンドモジュール９０が設けられている基板６１ｂとは、別体の基板６１ａに実装されていてもよい。この場合、ベースバンドプロセッサ７０とＲＦフロントエンドモジュール９０とは、ケーブル６１０を介して接続される。ケーブル６１０は、両端に差込コネクタ６１１，６１２を備える。差込コネクタ６１１，６１２は、基板６１ａ，６１ｂに設けられた受側コネクタ６２１，６２２に差し込まれる。基板６１ａの受側コネクタ６２１は、基板６１ａに形成された配線６３，６４ａ及びトランシーバ７７を介して、ベースバンドプロセッサ７０に設けられた端子７３，７５に接続される。基板６１ｂの受側コネクタ６２２は、基板６１ｂに形成された配線６４ｂを介して、フロントエンドＩＣ８０に設けられた端子８３，８５に接続される。
【0043】
図２においては、基板６１，６１ａ，６１ｂは、平面形状であるが、立体的形状であってもよい。図２において、基板６１，６１ｂにおいて、フロントエンドＩＣ８０が設けられている範囲における基板６１，６１ｂの第１面６３１と、アンテナ素子Ａ１１，・・，Ａｍｎが設けられている範囲における基板６１，６１ｂの第２面６３２とは、面一であるが、例えば、交差していてもよい。第１面６３１と第２面６３２とは、基板の厚さ方向の異なる位置にあってもよい。
【0044】
図３に示すように、実施形態のベースバンドプロセッサ７０によるモバイル通信処理は、アンテナビームを制御する処理（ビーム制御）７６を含む。以下では、「アンテナビームを制御する処理」を単に、「ビーム制御」という。ビーム制御７６は、例えば、通信相手である基地局３０の向きに、アンテナビームを向けるために行われる。ベースバンドプロセッサ７０は、基地局３０とのモバイル通信処理によって基地局３０が存在する向きを把握できるため、基地局３０が存在する向きに基づいて、適切なアンテナビームの向きを決定する。適切なビーム制御７６により、高速通信が可能となる。
【0045】
ビームの向きを変更するには、送受信信号の位相制御８３１が必要となる。位相制御では、複数のアンテナ素子Ａ１１，・・，Ａｍｎに接続された複数の可変移相器８０１，８０３が制御される。可変位相器８０１，８０３を制御するには、可変移相器８０１，８０３に対する位相制御量を決定し、位相制御量に基づいて位相を調整する処理が必要となる。
【0046】
実施形態のビーム制御７６では、位相制御８３１までは行われない。つまり、実施形態のベースバンドプロセッサ７０は、アンテナビームの向きを決定し、そのアンテナビームの向きを示すビーム制御信号を、ＲＦフロントエンドモジュール９０に与えることまでは行うが、アンテナビームの向きに応じた位相制御８３１までは行わない。複数の可変位相器８０１，８０３の制御が必要となる位相制御８３１を行わないことにより、ベースバンドプロセッサ７０の処理負荷が軽減される。処理負荷軽減の効果は、可変位相器８０１，８０３の数が多くなった場合に特に大きくなる。なお、ビーム制御信号は、アンテナビームの向きを示すが、複数の可変移相器それぞれの位相調整量を直接的には示さない。
【0047】
実施形態のフロントエンドＩＣ８０は、ベースバンドプロセッサ７０が決定したアンテナビームの向きに基づいて、位相制御８３１を行う。位相制御８３１では、複数の可変移相器に対する位相制御量が決定され、可変移相器が制御される。フロントエンドＩＣ８０は、位相制御８３１のため、ベースバンドプロセッサ７０が決定したアンテナビームの向きを示すビーム制御信号を、ベースバンドプロセッサ７０から受信する。
【0048】
ベースバンドプロセッサ７０は、ビーム制御信号を出力する端子７５を備える。フロントエンドＩＣ８０は、ビーム制御信号が入力される端子８５を備える。図２中の（ａ）において、端子７５と端子８５との間は、基板６１に形成された配線６５によって接続される。図２中の（ｂ）においては、端子７５と端子８５との間は、配線６５ａ，６５ｂ及びケーブル６１０によって接続される。
【0049】
ビーム制御信号はビームの向きを示すシンプルな信号でよいため、ビーム制御信号用の配線６５は、例えば、１本で足りる。この場合、配線６５が接続される端子７５の数も１つでよく、ベースバンドプロセッサ７０の小型化が可能である。また、ビーム制御信号が流れる配線６５は、ベースバンドプロセッサ７０とフロントエンドＩＣ８０とを接続するものでよいため、移動局モジュール６０の小型化が容易である。
【0050】
仮に、ベースバンドプロセッサ７０が多数の可変位相器を直接制御する場合、ベースバンドプロセッサ７０から可変位相器へ繋る配線又はケーブルが多数必要となる。それに応じて、ベースバンドプロセッサ７０が備えるべき端子の数も多くなる。配線及び端子の数が増大すると、多くのスペースが必要となって移動局モジュール６０が大型化する。しかし、配線及び端子の数の増大が抑えられていると、移動局モジュール６０の小型化が可能である。
【0051】
図３に示すように、ＲＦフロントエンドモジュール９０は、複数のアンテナモジュールＭ１１，・・，Ｍｍｎを備える。実施形態のアンテナモジュールは、送受信用である。複数のアンテナモジュールＭ１１，・・，Ｍｍｎは、それぞれ、送受信回路ＴＲ１１，・・，ＴＲｍｎ及びアンテナ素子Ａ１１，・・，Ａｍｎを備える。なお、図３に示すＲＦフロントエンドモジュール９０の回路において、アンテナ素子Ａ１１，・・，Ａｍｎ及び給電線Ｌを除いたものが、フロントエンドＩＣ８０の内部回路に相当する。
【0052】
図３に示すＲＦフロントエンドモジュール９０(フロントエンドＩＣ８０)は、分配合成器８１０を備える。分配合成器８１０は、複数の送受信回路ＴＲ１１，・・，ＴＲｍｎに接続されている。トランシーバ７７によって生成された送信ＲＦ信号は、分配合成器８１０によって、複数の送受信回路ＴＲ１１，・・，ＴＲｍｎに分配される。送信ＲＦ信号は、送受信回路ＴＲ１１，・・，ＴＲｍｎが有する可変位相器８０１によって位相調整がなされる。アンテナ素子送信ＲＦ信号は、振幅調整がなされてもよい。可変移相器８０１は、増幅器８０５を介して、アンテナ素子Ａ１１，・・，Ａｍｎに接続されている。位相調整された送信ＲＦ信号は、増幅器８０５によって増幅され、アンテナ素子Ａ１１，・・，Ａｍｎから送信される。
【0053】
各アンテナ素子Ａ１１，・・，Ａｍｎによって受信された受信ＲＦ信号は、対応する送受信回路ＴＲ１１，・・，ＴＲｍｎに与えられる。受信ＲＦ信号は、送受信回路ＴＲ１１，・・，ＴＲｍｎが有する増幅器８０７によって増幅される。送受信回路ＴＲ１１，・・，ＴＲｍｎが有する可変位相器８０３は、増幅器８０７を介して、アンテナ素子Ａ１１，・・，Ａｍｎに接続されている。受信ＲＦ信号は、可変位相器８０３によって位相調整がなされる。受信ＲＦ信号は、振幅調整がなされてもよい。複数の送受信回路ＴＲ１１，・・，ＴＲｍｎから出力された受信ＲＦ信号は、分配合成器８１０によって合成される。フロントエンドＩＣ８０は、合成された受信ＲＦ信号を、トランシーバ７７に出力する。トランシーバ７７は、合成された受信ＲＦ信号をベースバンド信号に復調する。
【0054】
ＲＦフロントエンドモジュール９０（フロントエンドＩＣ８０）は、コントローラ８３０を備える。コントローラ８３０は、ＲＦフロントエンドモジュール９０（フロントエンドＩＣ８０）内の制御を担う。コントローラ８３０は、プロセッサとメモリを備える。メモリには、コンピュータプログラムが格納されている。コンピュータプログラムは、プロセッサにより実行される。コンピュータプログラムの実行により、コントローラ８３０は、その機能を発揮する。
【0055】
コントローラ８３０は、ベースバンドプロセッサ７０から出力されたビーム制御信号を受信する。コントローラ８３０は、ビーム制御のため、ビーム制御信号に基づいて位相制御８３１を行う。位相制御８３１では、ビーム制御信号から、複数のアンテナモジュールＭ１１，・・，Ｍｍｎそれぞれの可変移相器８０１，８０３に対する位相制御量を決定する位相制御８３１を行う。
【0056】
位相制御８３１は、例えば、ビーム制御信号に基づいて、図４に示す参照テーブル８３２を参照し、ビーム制御信号が示す値に対応する各可変位相器８０１，８０３の位相制御量を決定する。ビーム制御信号が示す値は、例えば、ビーム角である。
【0057】
図４に示す参照テーブル８３２は、コントローラ８３０のメモリに格納されている。図４に示す参照テーブル８３２は、ビーム制御信号が示すビームの向きであるビーム角２０１と、位相制御量２０２とが対応付けられたものである。参照テーブル８３２の位相制御量２０２は、アンテナビームをビーム角に向けるための位相制御量２０２である。参照テーブル８３２では、ビーム角２０１と振幅制御量とが対応付けられていても良い。
【0058】
参照テーブル８３２において、位相制御量（振幅制御量）２０２は、複数のアンテナモジュールＭ１１，・・，Ｍｍｎそれぞれの可変位相器８０１，８０３について設定されている。図４では、例えば、ビーム角が１５°の場合、各アンテナモジュールＭ１１，・・，Ｍｍｎそれぞれの可変移相器８０１，８０３の位相制御量として、θ１１
１５，・・θｍｎ
１５が設定されている。他のビーム角についても同様に、ビーム角に応じた位相制御量が設定されている。
【0059】
コントローラ８３０は、参照テーブル８３２を参照することで、ビーム制御信号が示すビーム角２０１に対応する位相制御量θ１１，・・θｍｎを容易に決定することができる。
【0060】
位相制御８３１では、決定した位相制御量θ１１，・・θｍｎに基づいて、可変移相器８０１，８０３を制御することも行われる。図３に示すように、可変移相器８０１，８０３の制御では、コントローラ８３０が、各アンテナモジュールＭ１１，・・，Ｍｍｎそれぞれの可変移相器８０１，８０３へ、位相制御信号θ１１，・・，θｍｎを出力する。図３に示す位相制御信号θ１１，・・，θｍｎは、コントローラ８３０が決定した位相制御量θ１１，・・，θｍｎを示す。可変移相器８０１，８０３は、与えられた位相制御信号θ１１，・・，θｍｎに基づいて、送信信号又は受信信号の位相を調整する。
【0061】
コントローラ８３０は、複数の位相制御信号線８５０を介して、複数のアンテナモジュールＭ１１，・・，Ｍｍｎそれぞれの可変移相器８０１，８０３に接続されている。位相制御信号θ１１，・・，θｍｎは、位相制御信号線８５０によって、可変移相器８０１，８０３に与えられる。実施形態では、信号線８５０は、集積回路であるフロントエンドＩＣ８０内に形成されているため、基板６１上に位相制御信号線８５０を形成する場合に比べて、位相制御信号線８５０の数が多くても大型化が抑制される。
【0062】
なお、図３では、１つの位相制御信号線８５０が１つの送受信回路ＴＲ１１，・・，ＴＲｍｎに含まれる２つの可変移相器８０１，８０３の両方に接続されているが、１つの可変移相器に対して一つの信号線が接続されていてもよい。すなわち、送信系と受信系とでそれぞれ独立して位相が調整されてもよい。また、コントローラ８３０は、ビーム制御のため、ビーム制御信号に基づいて信号の振幅制御をしてもよい。この場合、コントローラ８３０と送受信回路ＴＲ１１，・・，ＴＲｍｎそれぞれ含まれる減衰器との間が、振幅制御信号線によって接続される。
【0063】
図３に示すＲＦフロントエンドモジュール９０は、モニタアンテナモジュールＭＤも備える。モニタアンテナモジュールＭＤは、送受信アンテナモジュールＭ１１，・・，Ｍｍｎと同様に、アンテナ素子ＡＤと、送受信回路ＴＲＤと、を有する。アンテナ素子Ａｐは、フロントエンドＩＣ８０外の基板６１に設けられ、送受信回路ＴＲＤは、フロントエンドＩＣ８０内に設けられている。送受信回路ＴＲＤは、例えば、増幅器８１５，８１７を有する。
【0064】
モニタアンテナモジュールＭＤは、送受信アンテナモジュールＭ１１，・・，Ｍｍｎから送信されたモニタＲＦ信号を、モニタのために受信する。モニタアンテナモジュールＭＤによって受信されたＲＦ信号は、コントローラ８３０に与えられる。コントローラ８３０は、コントローラ８３０が決定した位相制御量に応じた位相で信号が出力されているか否かを監視し、必要に応じて、位相制御量を補正するキャリブレーション処理８３５を行う。これにより、送受信回路及びアンテナ素子が正しく動作しているかを監視することができる。実施形態において、キャリブレーション処理８３５は、ＲＦフロントエンドモジュール９０（フロントエンドＩＣ８０）内のコントローラ８３０によって行われるため、モニタ信号をベースバンドプロセッサ７０に与える必要がない。ベースバンドプロセッサ７０がモニタ信号の監視を行わないことで、ベースバンドプロセッサ７０の処理負荷が軽減される。
【0065】
なお、送受信回路及びアンテナ素子の監視においては、モニタアンテナモジュールＭＤから送信したモニタＲＦ信号を、送受信アンテナモジュールＭ１１，・・，Ｍｍｎにて受信してもよい。この場合、受信したモニタＲＦ信号は、コントローラ８３０に与えられ、コントローラ８３０にて位相制御量の補正などのキャリブレーション処理８３５を行うのが好ましい。
【0066】
［２．２ 第２実施形態の移動局］
【0067】
【0068】
図５は、第２実施形態の移動局のＲＦフロントエンドモジュール９０を示している。図５中の（ａ）は、ＲＦフロントエンドモジュール９０の平面図、図５中の（ｂ）は、ＲＦフロントエンドモジュール９０の側面図、及び、図５中の（ｃ）は、ＲＦフロントエンドモジュール９０の断面図である。
【0069】
図５のＲＦフロントエンドモジュール９０は、ベース１１０を有する。図５に示すベース１１０は、車両に取り付けられる。ベース１１０は、例えば、車両の天井に取り付けられる。ベース１１０は、例えば、ボルト等の締結具、接着剤、又は溶接などによって、車両に取り付けられる。ベース１１０は、複数のアンテナ素子Ａ１１，・・Ａ４８の支持体である。
【0070】
アンテナ素子Ａ１１，・・Ａ４８は、例えば、パッチアンテナ素子である。パッチアンテナ素子は、誘電体基板の表面に形成されるものであるため、ベース１１０は、誘電体基板によって構成されている。誘電体基板としては、フレキシブルプリント配線基板を用いることができる。なお、図５において、ベース１１０及び複数のアンテナ素子Ａ１１，・・Ａ４８は、露出しているが、図示しないレドームによって覆われて、保護されるのが好ましい。
【0071】
図５中の（ｃ）において、トランシーバ７７及びフロントエンドＩＣ８０は、基板であるベース１１０に実装されている。第２実施形態においても、フロントエンドＩＣ８０とアンテナ素子Ａ１１，・・Ａ４８との間は、基板であるベース１１０に形成された給電線（例えば、マイクロストリップライン）によって接続される。なお、図５中の（ｃ）において、トランシーバ７７及びフロントエンドＩＣ８０は、ベース１１０の内部に設けられているが、ベース１１０の外表面に設けられていても良い。また、ベースバンドプロセッサ７０は、ベース１１０に設けられていても良いし、ベース１１０とは別体の基板に設けられていても良い。トランシーバ７７も、ベース１１０とは別体の基板に設けられていても良い。
【0072】
図５に示すように、第２実施形態において、アンテナ素子Ａ１１，・・Ａ４８を支持するベース１１０は、錐体状である。錐体は、角錐体（ｎ角錐体）でもよいし、円錐体でもよい。錐体状には、完全な錐体だけでなく、錐台を含むものとする。錐台は、角錐台でもよいし、円錐台でもよい。
【0073】
図５に示すベース１１０は、８角錐体状（ｎ＝８）であり、８個の傾斜面２１１を有する。ベース１１０の傾斜面２１１には、複数のアンテナ素子が配置されている。アンテナ素子は、８個（ｎ個）の傾斜面２１１それぞれに形成されている。各傾斜面２１１には、傾斜面に沿った径方向に４個（複数）のアンテナ素子が１列に配置されている。
【0074】
図５においては、垂直方向（Ｚ方向）における４つの高さ位置それぞれに、８個のアンテナ素子が配置されている。同じ高さの８個のアンテナ素子（例えば、アンテナ素子Ａ１１，Ａ１２，Ａ１３，Ａ１４，Ａ１５，Ａ１６，Ａ１７，Ａ１８）に着目すると、その８個のアンテナ素子は、水平面において円周状に等間隔で配置されている。垂直方向の各段のアンテナ素子の円周方向位置は揃っている。図５において、円周方向に隣接する任意の２つのアンテナ素子の間の円周方向角θは４５°である。なお、同じ高さの８個のアンテナ素子は、水平面において８角形リング状に配置されているということもできる。
【0075】
図５に示すように、垂直方向の各段のアンテナ素子は、それぞれ、水平面において、円周状等間隔配置である。上から２段目のアンテナ素子Ａ２１，・・，Ａ２８は、最上段のアンテナ素子Ａ１１，・・，Ａ１８よりも径方向外方に配置され、アンテナ素子Ａ１１，・・，Ａ１８が描く円周よりも大きな円周を描くように配置されている。また、同様に、上から３段目のアンテナ素子Ａ３１，・・，Ａ３８は２段目のアンテナ素子Ａ２１，・・，Ａ２８よりも径方向外方向に配置され、上から４段目のアンテナ素子３１，・・，Ａ３８は３段目のアンテナ素子３１，・・，Ａ３８よりも径方向外方に配置されている。
【0076】
平面アンテナ素子（パッチアンテナ素子）であるアンテナ素子Ａ１１，・・Ａ４８は、傾斜面２１１の表面に形成されているため、アンテナ素子Ａ１１，・・Ａ４８の面方向が、傾斜している。したがって、各アンテナ素子Ａ１１，・・Ａ４８は、水平面においては径方向外方であって、垂直面においては、斜め上方に向く指向性を持つ。
【0077】
第２実施形態では、アンテナ素子Ａ１１，・・Ａ４８が傾斜面２１１に配置されているため、大きな利得を得やすいアンテナ正面方向が斜め上方を向いている。基地局３０は、一般に、高所に配置されているため、アンテナ正面方向が垂直方向であったり、水平方向であったりする場合に比べて、アンテナ正面方向が斜め上方であると、基地局３０との通信において高い利得を得やすい。
【0078】
複数のアンテナ素子の円周状配置を得るという観点からは、ベース１１０は、筒状に形成されていてもよい。ベース１１０は、円筒状であってもよいし、多角形筒状（ｎ角筒状：ｎは３以上の整数）であってもよい。多角形は円を近似するため、多角形筒状のベース１１０でも、アンテナ素子の円周状配置は得られる。ｎの値は特に限定されないが、ｎは、６以上であるのが好ましく、１２以上であるのがより好ましく、２４以上であるのがさらに好ましい。ｎが大きいほど、水平面全方向への対応が容易となる。
【0079】
なお、アンテナ素子の円周状配置は、各アンテナ素子の一部（好ましくはアンテナ水平方向中心）が、仮想的な円周上に位置していれば足り、アンテナ素子の全体が仮想的な円周上に位置している必要はない。なお、支持体が円筒状であれば、アンテナ素子の全体が仮想的な円周上に位置している配置を容易に得ることができる。
【0080】
図６において、符号２２０は、１個のアンテナ素子によって形成されるビーム２２０の指向性を示している。図６では、垂直方向に同じ高さにある８個のアンテナ素子Ａ１１，Ａ１２，Ａ１３，Ａ１４，Ａ１５，Ａ１６，Ａ１７，Ａ１８だけを示しているが、他の方さのアンテナ素子Ａ２１，・・，Ａ４８についても、各段において、同様の指向性を有する。
【0081】
図６に示すように、各アンテナ素子Ａ1１，・・，Ａ1８によって形成されるビーム２２０は、互いに水平面周方向に重複するように、それらの水平ビーム幅が設定されている。したがって、円周方向の複数のアンテナ素子Ａ1１，・・，Ａ1８を用いることにより、水平面全方向にビームを向けることができる。ここで、「水平面全方向にビームを向けることができる」とは、円周方向における複数のアンテナ素子Ａ1１，・・，Ａ1８のうちのいずれかだけを用いて、水平面全方向に含まれる任意の方向にビームを向けることを含むとともに、円周方向における複数のアンテナ素子Ａ1１，・・，Ａ1８全てを同時に用いて、水平面全方向に無指向のビームを向けることの双方を含む。
【0082】
図６の符号２５１，２５２，２５３，２５４，２５５，２５６，２５７，２５８は、円周方向における複数のアンテナ素子Ａ1１，・・，Ａ1８のうちの一部のアンテナ素子を用いて場合のアンテナビームを示している。例えば、符号２５１は、アンテナ素子Ａ１１及びアンテナ素子Ａ１２が、使用アンテナ素子として選択された場合に形成されるビームを示している。
【0083】
同様に、符号２５２は、アンテナ素子Ａ１２及びアンテナ素子Ａ１３が、使用アンテナ素子として選択された場合に形成されるビームを示す。符号２５３は、アンテナ素子Ａ１３及びアンテナ素子Ａ１４が、使用アンテナ素子として選択された場合に形成されるビームを示す。符号２５４は、アンテナ素子Ａ１４及びアンテナ素子Ａ１５が、使用アンテナ素子として選択された場合に形成されるビームを示す。符号２５５は、アンテナ素子Ａ１５及びアンテナ素子Ａ１６が、使用アンテナ素子として選択された場合に形成されるビームを示す。符号２５６は、アンテナ素子Ａ１６及びアンテナ素子Ａ１７が、使用アンテナ素子として選択された場合に形成されるビームを示す。符号２５７は、アンテナ素子Ａ１７及びアンテナ素子Ａ１８が、使用アンテナ素子として選択された場合に形成されるビームを示す。符号２５８は、アンテナ素子Ａ１８及びアンテナ素子Ａ１１が、使用アンテナ素子として選択された場合に形成されるビームを示す。
【0084】
図６に示すように、使用アンテナ素子の切り替えにより、周方向の様々な方向のビームを形成することができる。また、複数の使用アンテナ素子で送受信される信号の位相（振幅）を制御することで、複数の使用アンテナ素子をアレイアンテナとして機能させることができる。この場合、例えば、ビーム２５１の向きを図６に示す向きから変更することができる。
【0085】
このように、水平面でのビームの向きを変更することで、基地局が移動局１０からみてどの方向にあっても、基地局３０との安定した通信が可能となる。
【0086】
図６では、水平面におけるビームの向きの変更を示しているが、傾斜面２１１に沿って並んだ４つのアンテナ素子をアレイアンテナとして用いることで、垂直面における指向性を変えることができる。移動局１０と基地局３０との垂直方向の相対的位置に応じて、垂直面における指向性を変えるチルト角制御をすることで、基地局３０の向きにおいて大きな利得を得ることができ、安定した高速通信が可能となる。
【0087】
このように、第２実施形態では、複数のアンテナ素子Ａ１１，・・Ａ４８のうちの一部の１又は複数のアンテナを使用アンテナ素子として選択して、水平面及び垂直面における所望の向きにアンテナビームを形成することができる。また、複数の使用アンテナ素子をアレイアンテナとして機能させることで、複数の使用アンテナ素子によって形成されるビームの向きを変更することもできる。
【0088】
使用アンテナ素子の自由な選択のため、第２実施形態のＲＦフロントエンドモジュール９０（フロントエンドＩＣ８０）は、スイッチＳＷ１１，・・，ＳＷ４８を備えている。スイッチＳＷ１１，・・，ＳＷ４８は、例えば、分配合成器８１０と、各アンテナモジュールＡ１１，・・，Ａ４８との間に配置され、複数のスイッチＳＷ１１，・・，ＳＷ４８は、複数のアンテナモジュールＡ１１，・・，Ａ４８それぞれに対応して設けられている。スイッチＳＷ１１，・・，ＳＷ４８が、ＯＮになると、対応するアンテナアンテナモジュールＭ１１，・・，Ｍ４８が、使用アンテナモジュールとして選択される。使用アンテナモジュールは、ＲＦ信号の送信又は受信に用いられるアンテナモジュールである。スイッチＳＷ１１，・・，ＳＷ４８が、ＯＦＦになると、対応するアンテナアンテナモジュールＭ１１，・・，Ｍ４８は、ＲＦ信号の送受信に使用されない非使用アンテナモジュールとなる。
【0089】
第２実施形態のコントローラ８３０は、ビーム制御信号に応じたビームを形成するために適した１又は複数の使用アンテナモジュールを選択するためのスイッチ制御８３１を行う。さらに、第２実施形態のコントローラ８３０は、複数の使用アンテナモジュールのアンテナ素子（複数の使用アンテナ素子）によって送信又は受信される信号の位相制御８３１を行うことにより、使用アンテナ素子によって形成されるビームの向きを調整する。
【0090】
コントローラ８３０は、例えば、スイッチ制御及び位相制御８３１を、ビーム制御信号に基づき、図８に示す参照テーブルを参照することで行う。第２実施形態においては、ビームは、水平面及び垂直面において制御可能であるため、ビーム制御信号は、水平面ビーム角及び垂直面ビーム角を示す信号である。ベースバンドプロセッサ７０は、基地局３０が存在する向きに応じて、アンテナビームの水平面ビーム角及び垂直面ビーム角を決定し、決定した水平面ビーム角及び垂直面ビーム角を示すビーム制御信号を出力し、コントローラ８３０に与える。
【0091】
図８に示す参照テーブル８３２は、水平面ビーム角２０１ａ及び垂直面ビーム角２０１ｂの組み合わせそれぞれに、位相制御量２０２及びスイッチ制御情報２０３を対応付けたものである。スイッチ制御情報２０３は、アンテナモジュールＭ１１，・・，Ｍ４８のうち、使用アンテナモジュールとして選択されるアンテナモジュールについては、「ＯＮ」が設定され、非使用アンテナモジュールとなるアンテナモジュールについては、「ＯＦＦ」が設定されている。いずれのアンテナモジュールが、使用アンテナモジュールになるかは、
水平面ビーム角２０１ａ及び垂直面ビーム角２０１ｂの組み合わせに応じて、設定されている。
水平面ビーム角２０１ａ及び垂直面ビーム角２０１ｂの組み合わせに応じて、設定されている。
【0092】
図８において、水平面ビーム角２０１ａの「ＡＬＬ」は、全てのアンテナモジュールＭ１１，・・，Ｍ４８が使用アンテナモジュールとして選択されることを示す。全てのアンテナモジュールＭ１１，・・，Ｍ４８が選択された場合、ビームは水平面無指向となる。
【0093】
参照テーブル８３２の位相制御量２０２においては、使用アンテナモジュールとして選択されたアンテナモジュールについて、ビーム制御信号が示す水平面ビーム角２０１ａ及び垂直面ビーム角２０１ｂに応じた位相制御量が設定されている。なお、非使用アンテナモジュールについては、位相制御量は設定されていない。
【0094】
コントローラ８３０は、参照テーブル８３２を参照することで、使用アンテナモジュールを容易に決定することができるとともに、ビーム制御信号が示す水平面ビーム角２０１ａ及び垂直面ビーム角２０１ｂに対応する位相制御量θ１１，・・θｍｎを容易に決定することができる。
【0095】
コントローラ８３０は、選択された使用アンテナモジュールに対応するスイッチをＯＮにし、非使用アンテナモジュールに対応するスイッチをＯＦＦにする制御８３１を行う。図７に示すように、コントローラ８３０は、複数のスイッチ制御線８６０を介して、複数のスイッチＳＷ１１，・・，ＳＷ４８に接続されている。コントローラ８３０は、使用アンテナモジュールに対応するスイッチをＯＮにするスイッチ制御信号を出力し、スイッチ制御信号を、スイッチ制御線８６０を介して、スイッチに与える。
【0096】
さらに、コントローラ８３０は、決定した位相制御量θ１１，・・θｍｎに基づいて、使用アンテナモジュールの可変移相器８０１，８０３の位相を調整する位相制御８３１も行う。なお、図７では、位相制御信号線８５０は、省略して描かれているが、図３と同様に存在する。また、第２実施形態においても、振幅制御をしてもよい。
【0097】
図９は、第２実施形態の変形例を示している。図９のＲＦフロントエンドモジュールは、無指向アンテナモジュールＭａを備えている。無指向アンテナモジュールＭａは、無指向性アンテナ素子Ａａと、増幅器８２５，８２７等を有する送受信回路ＴＲａと、を有する。また、図９のＲＦフロントエンドモジュールは、スイッチＳＷａを備えている。スイッチＳＷａは、使用アンテナモジュールとして、アンテナモジュールＭ１１，・・，Ｍ４８に代えて、無指向アンテナモジュールＭａを選択するためのものである。スイッチＳＷａは、コントローラ８３０によって制御される。
【0098】
コントローラ８３０は、通信に使用するアンテナモジュールとして、無指向性アンテナ素子Ａａを有する無指向アンテナモジュールＭａと、指向性アンテナ素子Ａ１１，・・，Ａ４８を有するアンテナモジュールＭ１１，・・，Ｍ４８のいずれを使用するかを決定する。コントローラ８３０は、例えば、ビーム制御信号が、水平面無指向性のビームを示している場合、スイッチＳＷａを制御し、無指向アンテナモジュールＭａを通信に使用するアンテナモジュールとして選択する。アンテナモジュールＭ１１，・・，Ｍ４８を通信に使用するアンテナモジュールとして選択した場合のスイッチ制御及び位相制御は、前述のとおりである。
【0099】
無指向性が求められる場合には、無指向性のアンテナ素子Ａａを使用することで、より適切な無指向性を得ることができる。
【0100】
［３．付記］
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【0101】
１０ 移動局
２０ 車両
２０ａ 天井
３０ モバイル通信基地局
４０ 無線ＬＡＮ無線部
５０ 無線ＬＡＮ端末
６０ 移動局モジュール
６１，６１ａ，６１ｂ 基板
６３，６４ 信号線
６４ａ，６４ｂ 配線
６５，６５ａ，６５ｂ 配線
７０ ベースバンドプロセッサ
７３，７５ 端子
７７ トランシーバ
８０ フロントエンド集積回路
８３，８５ 端子
８７ 出力端子
９０ ＲＦフロントエンドモジュール
１００ アレイアンテナ
１１０ ベース
２１１ 傾斜面
６１０ ケーブル
６１１，６１２ 差込コネクタ
６２１，６２２ 受側コネクタ
６３１ 第１面
６３２ 第２面
８０１，８０３ 可変移相器
８０５ 増幅器
８０７ 増幅器
８１０ 分配合成器
８１５，８１７ 増幅器
８２５，８２７ 増幅器
８３０ コントローラ
８３２ 参照テーブル
８３５ キャリブレーション処理
８５０ 位相制御信号線
８６０ スイッチ制御線
Ａ１１，・・，Ａｍｎ アンテナ素子
Ｌ 給電線
ＴＲ１１，・・，ＴＲｍｎ 送受信回路
２０ 車両
２０ａ 天井
３０ モバイル通信基地局
４０ 無線ＬＡＮ無線部
５０ 無線ＬＡＮ端末
６０ 移動局モジュール
６１，６１ａ，６１ｂ 基板
６３，６４ 信号線
６４ａ，６４ｂ 配線
６５，６５ａ，６５ｂ 配線
７０ ベースバンドプロセッサ
７３，７５ 端子
７７ トランシーバ
８０ フロントエンド集積回路
８３，８５ 端子
８７ 出力端子
９０ ＲＦフロントエンドモジュール
１００ アレイアンテナ
１１０ ベース
２１１ 傾斜面
６１０ ケーブル
６１１，６１２ 差込コネクタ
６２１，６２２ 受側コネクタ
６３１ 第１面
６３２ 第２面
８０１，８０３ 可変移相器
８０５ 増幅器
８０７ 増幅器
８１０ 分配合成器
８１５，８１７ 増幅器
８２５，８２７ 増幅器
８３０ コントローラ
８３２ 参照テーブル
８３５ キャリブレーション処理
８５０ 位相制御信号線
８６０ スイッチ制御線
Ａ１１，・・，Ａｍｎ アンテナ素子
Ｌ 給電線
ＴＲ１１，・・，ＴＲｍｎ 送受信回路
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【手続補正書】
【提出日】2022-09-22
【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】
ベースバンドプロセッサと、
前記ベースバンドプロセッサに接続され、複数のアンテナモジュール及びコントローラを備えたＲＦフロントエンドモジュールと、
を備え、
複数の前記アンテナモジュールは、それぞれ、アンテナ素子と、前記アンテナ素子に接続された可変移相器と、を備え、
前記ベースバンドプロセッサは、複数の前記アンテナ素子によって形成されるアンテナビームの向きを示すビーム制御信号を出力するよう構成され、
前記コントローラは、
前記ベースバンドプロセッサから前記ビーム制御信号を受信し、
前記ビーム制御信号に基づいて、前記可変移相器に対する位相制御量を決定し、決定した位相制御量に基づいて前記可変移相器を制御するよう構成され、
前記ＲＦフロントエンドモジュールは、
無指向性アンテナモジュールと、
前記複数のアンテナモジュール及び前記無指向性アンテナモジュールのいずれか一方を前記ベースバンドプロセッサに接続し、通信に用いられる使用アンテナモジュールとして選択するスイッチと、をさらに備え、
前記コントローラは、前記ビーム制御信号に基づいて、前記スイッチを制御する
移動局。
前記ベースバンドプロセッサに接続され、複数のアンテナモジュール及びコントローラを備えたＲＦフロントエンドモジュールと、
を備え、
複数の前記アンテナモジュールは、それぞれ、アンテナ素子と、前記アンテナ素子に接続された可変移相器と、を備え、
前記ベースバンドプロセッサは、複数の前記アンテナ素子によって形成されるアンテナビームの向きを示すビーム制御信号を出力するよう構成され、
前記コントローラは、
前記ベースバンドプロセッサから前記ビーム制御信号を受信し、
前記ビーム制御信号に基づいて、前記可変移相器に対する位相制御量を決定し、決定した位相制御量に基づいて前記可変移相器を制御するよう構成され、
前記ＲＦフロントエンドモジュールは、
無指向性アンテナモジュールと、
前記複数のアンテナモジュール及び前記無指向性アンテナモジュールのいずれか一方を前記ベースバンドプロセッサに接続し、通信に用いられる使用アンテナモジュールとして選択するスイッチと、をさらに備え、
前記コントローラは、前記ビーム制御信号に基づいて、前記スイッチを制御する
移動局。
【請求項2】
前記コントローラは、前記ビーム制御信号に基づいて、複数の前記アンテナモジュールのうち、通信に用いられる１又は複数の使用アンテナモジュールを選択し、１又は複数の前記使用アンテナモジュールが有する前記可変移相器を制御する
請求項１に記載の移動局。
請求項１に記載の移動局。
【請求項3】
前記コントローラは、アンテナビームの向きと各可変移相器の位相制御量とが対応付けられたテーブルを参照することで、前記位相制御量を決定する
請求項１又は２に記載の移動局。
請求項１又は２に記載の移動局。
【請求項4】
前記ＲＦフロントエンドモジュールは、前記ビーム制御信号を一つの端子だけで受信する
請求項１～３のいずれか１項に記載の移動局。
請求項１～３のいずれか１項に記載の移動局。
【請求項5】
前記コントローラは、前記アンテナ素子によって送信又は受信された信号の位相をモニタすることで、前記位相制御量を補正する
請求項１～４のいずれか１項に記載の移動局。
請求項１～４のいずれか１項に記載の移動局。
【請求項6】
複数のアンテナモジュールと、
コントローラと、
無指向性アンテナモジュールと、
前記複数のアンテナモジュール及び前記無指向性アンテナモジュールのいずれか一方をベースバンドプロセッサに接続し、通信に用いられる使用アンテナモジュールとして選択するスイッチと、
を備え、
複数の前記アンテナモジュールは、それぞれ、アンテナ素子と、前記アンテナ素子に接続された可変移相器と、を備え、
前記コントローラは、
複数の前記アンテナ素子によって形成されるアンテナビームの向きを示すビーム制御信号を前記ベースバンドプロセッサから受信し、
前記ビーム制御信号に基づいて、前記可変移相器に対する位相制御量を決定し、決定した位相制御量に基づいて前記可変移相器を制御するとともに、前記ビーム制御信号に基づいて、前記スイッチを制御するよう構成されている
移動局用ＲＦフロントエンドモジュール。
コントローラと、
無指向性アンテナモジュールと、
前記複数のアンテナモジュール及び前記無指向性アンテナモジュールのいずれか一方をベースバンドプロセッサに接続し、通信に用いられる使用アンテナモジュールとして選択するスイッチと、
を備え、
複数の前記アンテナモジュールは、それぞれ、アンテナ素子と、前記アンテナ素子に接続された可変移相器と、を備え、
前記コントローラは、
複数の前記アンテナ素子によって形成されるアンテナビームの向きを示すビーム制御信号を前記ベースバンドプロセッサから受信し、
前記ビーム制御信号に基づいて、前記可変移相器に対する位相制御量を決定し、決定した位相制御量に基づいて前記可変移相器を制御するとともに、前記ビーム制御信号に基づいて、前記スイッチを制御するよう構成されている
移動局用ＲＦフロントエンドモジュール。
【請求項7】
基板と、
前記基板に形成された複数のアンテナ素子と、
前記基板に設けられ、ベースバンドプロセッサと接続されるフロントエンド集積回路と、
を備え、
前記フロントエンド集積回路は、複数の前記アンテナ素子に対応して設けられた複数の可変移相器と、コントローラと、
無指向性アンテナモジュールと、
前記複数の可変移相器及び前記無指向性アンテナモジュールのいずれか一方を前記ベースバンドプロセッサに接続し、通信に用いられる使用デバイスとして選択するスイッチと、
を備え、
前記コントローラは、
複数の前記アンテナ素子によって形成されるアンテナビームの向きを示すビーム制御信号を前記ベースバンドプロセッサから受信し、
前記ビーム制御信号に基づいて、前記可変移相器に対する位相制御量を決定し、決定した位相制御量に基づいて前記可変移相器を制御するとともに、前記ビーム制御信号に基づいて、前記スイッチを制御するよう構成されている
移動局用ＲＦフロントエンドモジュール。
前記基板に形成された複数のアンテナ素子と、
前記基板に設けられ、ベースバンドプロセッサと接続されるフロントエンド集積回路と、
を備え、
前記フロントエンド集積回路は、複数の前記アンテナ素子に対応して設けられた複数の可変移相器と、コントローラと、
無指向性アンテナモジュールと、
前記複数の可変移相器及び前記無指向性アンテナモジュールのいずれか一方を前記ベースバンドプロセッサに接続し、通信に用いられる使用デバイスとして選択するスイッチと、
を備え、
前記コントローラは、
複数の前記アンテナ素子によって形成されるアンテナビームの向きを示すビーム制御信号を前記ベースバンドプロセッサから受信し、
前記ビーム制御信号に基づいて、前記可変移相器に対する位相制御量を決定し、決定した位相制御量に基づいて前記可変移相器を制御するとともに、前記ビーム制御信号に基づいて、前記スイッチを制御するよう構成されている
移動局用ＲＦフロントエンドモジュール。
【請求項8】
ベースバンドプロセッサ、複数のアンテナ素子、及び無指向性アンテナモジュールに接続されるフロントエンド集積回路であって、
複数の前記アンテナ素子に対応して設けられた複数の可変移相器と、
コントローラと、
前記複数の可変移相器及び前記無指向性アンテナモジュールのいずれか一方を前記ベースバンドプロセッサに接続し、通信に用いられる使用デバイスとして選択するスイッチと、を備え、
前記コントローラは、
複数の前記アンテナ素子によって形成されるアンテナビームの向きを示すビーム制御信号を前記ベースバンドプロセッサから受信し、
前記ビーム制御信号に基づいて、前記可変移相器に対する位相制御量を決定し、決定した位相制御量に基づいて前記可変移相器を制御するとともに、前記ビーム制御信号に基づいて、前記スイッチを制御するよう構成されている
フロントエンド集積回路。
複数の前記アンテナ素子に対応して設けられた複数の可変移相器と、
コントローラと、
前記複数の可変移相器及び前記無指向性アンテナモジュールのいずれか一方を前記ベースバンドプロセッサに接続し、通信に用いられる使用デバイスとして選択するスイッチと、を備え、
前記コントローラは、
複数の前記アンテナ素子によって形成されるアンテナビームの向きを示すビーム制御信号を前記ベースバンドプロセッサから受信し、
前記ビーム制御信号に基づいて、前記可変移相器に対する位相制御量を決定し、決定した位相制御量に基づいて前記可変移相器を制御するとともに、前記ビーム制御信号に基づいて、前記スイッチを制御するよう構成されている
フロントエンド集積回路。