特許 7518215 基地局及びアンテナ制御方法

(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】

(24)【登録日】2024-07-08

(45)【発行日】2024-07-17

(54)【発明の名称】基地局及びアンテナ制御方法

(51)【国際特許分類】

   H04B 7/024 20170101AFI20240709BHJP

   H04B 7/06 20060101ALI20240709BHJP

   H04B 7/08 20060101ALI20240709BHJP

   H04W 16/28 20090101ALI20240709BHJP

   H04W 88/08 20090101ALI20240709BHJP

【ＦＩ】

H04B7/024

H04B7/06 950

H04B7/08 800

H04W16/28

H04W88/08

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2022578168

(86)(22)【出願日】2021-12-23

(86)【国際出願番号】 JP2021047917

(87)【国際公開番号】W WO2022163242

(87)【国際公開日】2022-08-04

【審査請求日】2023-03-27

(31)【優先権主張番号】P 2021011005

(32)【優先日】2021-01-27

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000001122

【氏名又は名称】株式会社日立国際電気

(74)【代理人】

【識別番号】100116687

【弁理士】

【氏名又は名称】田村 爾

(74)【代理人】

【識別番号】100098383

【弁理士】

【氏名又は名称】杉村 純子

(74)【代理人】

【識別番号】100155860

【弁理士】

【氏名又は名称】藤松 正雄

(72)【発明者】

【氏名】本江 直樹

(72)【発明者】

【氏名】武鎗 良治

【審査官】北村 智彦

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０２０／０９５４６０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特表２０１１－５２６０９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】ウメシュ アニール 他，Ｏ－ＲＡＮフロントホール仕様概要，ＮＴＴ ＤＯＣＯＭＯテクニカル・ジャーナル，2019年04月，VOL.27, No.1，pp.43-55

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０４Ｂ ７／０２４

Ｈ０４Ｂ ７／０６

Ｈ０４Ｂ ７／０８

Ｈ０４Ｗ １６／２８

Ｈ０４Ｗ ８８／０８

ＩＥＥＥ Ｘｐｌｏｒｅ

３ＧＰＰ ＴＳＧ ＲＡＮ ＷＧ１－４

ＳＡ ＷＧ１－４

ＣＴ ＷＧ１，４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

単一の指向性を有する複数の無線アンテナユニットおよび前記複数の無線アンテナユニットが接続されたベースバンドユニットを有する分散ユニットと、前記分散ユニットに対してビームフォーミング用の識別情報を含む制御信号を出力する中央ユニットとを備えた基地局であって、
前記複数の無線アンテナユニットは、各々のカバーエリアを補い合うように互いに間隔を置いて配置され、
前記ビームフォーミング用の識別情報の各々に対して前記複数の無線アンテナユニットのうちの少なくとも１つが予め対応付けられており、
前記ベースバンドユニットは、前記中央ユニットから受信した前記制御信号に含まれるビームフォーミング用の識別情報を、前記複数の無線アンテナユニットの中から該ビームフォーミング用の識別情報に対応する無線アンテナユニットを選択するために使用して、選択した無線アンテナユニットに送受信動作を行わせる一方で選択外の無線アンテナユニットは送受信動作を行わないように制御し、更に、上りリンクでは選択外の無線アンテナユニットからの信号は合成せずに選択した無線アンテナユニットからの信号のみを合成することを特徴とする基地局。

【請求項2】

請求項１に記載の基地局において、
前記分散ユニットは、前記ベースバンドユニットと前記複数の無線アンテナユニットのうちの少なくとも１つの無線アンテナユニットとの間に介在するハブを備え、
前記ハブは、前記中央ユニットから前記ベースバンドユニットを介して受信した前記制御信号に含まれるビームフォーミング用の識別情報を、前記少なくとも１つの無線アンテナユニットの中から該ビームフォーミング用の識別情報に対応する無線アンテナユニットを選択するために使用して、選択した無線アンテナユニットに送受信動作を行わせる一方で選択外の無線アンテナユニットは送受信動作を行わないように制御し、更に、上りリンクでは選択外の無線アンテナユニットからの信号は合成せずに選択した無線アンテナユニットからの信号のみを合成することを特徴とする基地局。

【請求項3】

単一の指向性を有する複数の無線アンテナユニットおよび前記複数の無線アンテナユニットが接続されたベースバンドユニットを有する分散ユニットと、前記分散ユニットに対してビームフォーミング用の識別情報を含む制御信号を出力する中央ユニットとを備えた基地局によって実施されるアンテナ制御方法であって、
前記複数の無線アンテナユニットは、各々のカバーエリアを補い合うように互いに間隔を置いて配置され、
前記ビームフォーミング用の識別情報の各々に対して前記複数の無線アンテナユニットのうちの少なくとも１つが予め対応付けられており、
前記ベースバンドユニットが、前記中央ユニットから受信した前記制御信号に含まれるビームフォーミング用の識別情報を、前記複数の無線アンテナユニットの中から該ビームフォーミング用の識別情報に対応する無線アンテナユニットを選択するために使用して、選択した無線アンテナユニットに送受信動作を行わせる一方で選択外の無線アンテナユニットは送受信動作を行わないように制御し、更に、上りリンクでは選択外の無線アンテナユニットからの信号は合成せずに選択した無線アンテナユニットからの信号のみを合成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、複数の無線アンテナユニットを備えた基地局に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、無線アクセスシステムが普及し、豊かな生活を送るためには無くてはならないものとなっている。携帯電話の第１世代から第４世代までを振り返ると、主に無線通信の高速化のための技術が進化してきた。第５世代では、高速化に加えて超低遅延及び多数同時接続性が要求される。これらの実現のためには広帯域化が有効であること、また、周波数の利用状況がひっ迫していることから、第５世代以降では、ミリ波帯をはじめとする高周波帯の利用が効果的である。例えば、第５世代ではミリ波帯に近い２８ＭＨｚ帯が使用される。周波数が高くなる（すなわち、波長が短くなる）と、例えば１つの平面アンテナの受信面積が小さくなるため、マイクロ波帯と比較して伝搬損失が大きくなるという課題がある。伝搬損失が大きくなると、無線機あたりのカバーエリアが小さくなるため、コストの増大を招いてしまう。

【0003】

この課題を解決するために、第５世代ではビームフォーミング技術(ＢＦ：Ｂｅａｍ Ｆｏｒｍｉｎｇ)が採用される。ＢＦ技術は、複数のアンテナを配置（アレー）し、各アンテナ素子の送信信号の振幅と位相を制御することで鋭いアンテナ指向性を得ることができる。また、アンテナ利得によって電波伝搬損失を補償することができる。

【0004】

送信ＢＦでは、複数のアンテナから放射する送信信号の位相を制御して空間合成することで、或る場所では各アンテナから放射された電波の位相が同相に近くなって電力を強め合い、また或る場所では各アンテナから放射された電波が電力を打ち消し合う。その結果、電力を強め合う場所では合成利得を得ることができるため、電波伝搬損失を補償し、長距離伝送が可能となる。あるいは、受信機での所望信号電力対雑音電力比が大きくなるため、直交振幅変調の多値数を大きくすることで高速伝送が可能となる。

【0005】

図１を参照して、ＢＦによって狭小ビームを形成する場合の指向性について説明する。ここでは、アンテナとして、マイクロ波帯やミリ波帯において多く採用されている平面アンテナを用いる場合を例とした。図１（ａ）は１サブアレイ（または１素子）の場合の例であり、アンテナビームは平面アンテナの指向性を有する。図１（ｂ）は４サブアレイの場合の例であり、１サブアレイと比較してアンテナビームの指向性は鋭くなり、正面方向の合成電力は大きくなる。図１（ｃ）は１６サブアレイの場合の例であり、アンテナビームの指向性は更に鋭くなり、正面方向の合成電力も更に大きくなる。図１（ｄ）は１６サブアレイであるが、図１（ｃ）とは各アンテナ素子の送信信号の位相が異なる場合の例であり、正面よりも左側にアンテナビームの指向性が向くように制御されている。アンテナ指向性を鋭くすることによって、他の無線機に与える干渉を小さくすることができ、周波数の利用効率が良くなるという利点もある。ＢＦ技術の原理や指向性制御方法などは多くの文献で公知の技術となっているので、具体的な説明を省略する。また、特許文献１に示すように、アナログＢＦとデジタルＢＦを組み合わせたハイブリッドＢＦの開発も進められている。

【0006】

受信ＢＦは、各アンテナの受信信号を合成する際に、所望波の到来方向のゲインを最大化する方法や、干渉波の到来方向のゲインを最小化する方法などがある。また、複数のアンテナを備えて空間ダイバーシティを行うことで、受信性能が良くなることも知られている。また、伝搬環境の変化に応じて上記受信技術の中から最適な方法を自動的に選択して実行するアルゴリズムについても、種々の研究や実用化が行われている。

【0007】

上記の課題を解決する別の技術として、基地局における分散アンテナシステム（ＤＡＳ：Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ａｎｔｅｎｎａ Ｓｙｓｔｅｍ）がある。図２には、分散アンテナシステムの構成例を示してある。コアネットワークと接続される基地局は、ＣＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｕｎｉｔ）１００と、ＣＵ１００に接続された複数のＤＵ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｕｎｉｔ）２０１とを備える。ＣＵ１００は、データ処理やネットワーク制御を主に実行する集中制御装置である。ＤＵ２００は、無線信号処理を主に実行するユニットであり、ＲＦユニットやアンテナなどで構成される。分散アンテナシステムでは、１つのＣＵ１００で複数のＤＵ２００を集中的に制御することで、経済的なメリットを得ることができる。

【0008】

図３には、図２の分散アンテナシステムにおけるＤＵ２００の構成例を示してある。また、図４には、図２の分散アンテナシステムにおけるＤＵ２００の配置例を示してある。ＤＵ２００は、ＢＢＵ（Ｂａｓｅ Ｂａｎｄ Ｕｎｉｔ）２０１と、ＢＢＵ２０１に接続された複数のＲＵ（Ｒａｄｉｏ Ｕｎｉｔ）２０２とを備える。

【0009】

ＢＢＵ２０１は、分散アンテナシステムのベースバンド信号処理や制御などを集中的に行うユニットである。ＲＵ２０２は、一般的な無線機の無線部に相当するユニットであり、各々のカバーエリア２０４を補い合うように互いに間隔を置いて配置される。ＣＵ１００とＢＢＵ２０１、及び、ＢＢＵ２０１とＲＵ２０２は、光ファイバなどの接続ケーブル２０３で接続される。

【0010】

ＲＵ２０２は、送受信アンテナ、電力増幅部、ＬＮＡ（Ｌｏｗ Ｎｏｉｓｅ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）、周波数フィルタ、Ｄ／Ａ（Ｄｉｇｉｔａｌ ｔｏ Ａｎａｌｏｇ）変換部、Ａ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ ｔｏ Ｄｉｇｉｔａｌ）変換部、ＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）変調部、ＯＦＤＭ復調部、Ｏ／Ｅ（Ｏｐｔｉｃａｌ ｔｏ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ）変換部、Ｅ／Ｏ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｔｏ Ｏｐｔｉｃａｌ）変換部などを有する。

【0011】

ＢＢＵ２０１は、ＣＵ１００から光伝送された下りリンクの信号を複数のＲＵ２０２に光伝送する。複数のＲＵ２０２の各々は、ＢＢＵ２０１から分配された同一の下りリンクの信号を送受信アンテナから送信する。また、ＢＢＵ２０１は、複数のＲＵ２０２の各々から光伝送された上りリンクの信号を受信し、これらを合成する。複数のＲＵ２０２からの上りリンクの信号は、通信相手となる移動局とＲＵ２０２との位置関係、電波環境、雑音等により異なる。ＢＢＵ２０１は、合成した上りリンクの信号をＣＵ１００へ光伝送する。

【0012】

ＢＢＵ２０１に複数のＲＵ２０２を接続して集中制御することで、基地局のカバーエリアを拡大することができる。また、カバーエリアの広さに対してＢＢＵ２０１の数を相対的に抑えることができるため、経済的である。分散アンテナシステムはカバーエリアの拡大を目的としているため、ＢＢＵ２０１から接続ケーブル２０３を通じて各ＲＵ２０２に伝送して各ＲＵ２０２のアンテナから送信する信号は、ＢＢＵ２０１に接続された全てのＲＵ２０２で同一である。一方、各ＲＵ２０２のアンテナで受信して接続ケーブル２０３を通じてＢＢＵ２０１に伝送する信号は、ＲＵ２０２毎に異なっており、ＢＢＵ２０１で合成してＣＵ１００に送信される。

【0013】

図５には、図２の分散アンテナシステムにおけるＤＵ２００の別の構成例を示してある。同図のＤＵ２００は、総合的なケーブルの長さを抑えるために、送信信号の分配及び受信信号の合成を行うＨＵＢ（分配／合成装置）２０５を更に備えている。複数のＲＵ２０２のうちの一部は、ＨＵＢ２０５を介してＢＢＵ２０１と接続される。ＨＵＢ２０５は、ＢＢＵ２０１とＲＵ２０２の間の通信を中継するものであり、ＢＢＵ２０１と同様に下りリンクの信号を複数のＲＵ２０２に分配し、また、複数のＲＵ２０２から伝送された上りリンクの信号を合成する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0014】

【文献】特開２０１８－１０７５９４号公報

【非特許文献】

【0015】

【文献】ウメシュ・アニール，外３名、「Ｏ－ＲＡＮフロントホール仕様概要」、ＮＴＴ ＤＯＣＯＭＯテクニカル・ジャーナル Ｖｏｌ．２７ Ｎｏ．１、２０１９年４月、ｐ．４３～５５

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0016】

従来の方法では、下りリンクにおいて、ＢＢＵ２０１及びＨＵＢ２０５は、接続されている全てのＲＵ２０２へ下りリンクの信号を分配し、全てのＲＵ２０２がアンテナから電波を送信する。その結果、移動局が存在しないエリアに対しても電波が送信されるので、消費電力に無駄が生じるという問題があった。また、従来の方法では、上りリンクにおいて、ＢＢＵ２０１及びＨＵＢ２０５は、接続されている全てのＲＵ２０２から伝送された上りリンクの信号を合成する。その結果、移動局が存在しないエリアの受信信号、すなわち雑音信号も合成してしまうので、通信品質が劣化するという問題があった。

【0017】

ミリ波帯は、屋外にある無線機から建物の中（すなわち、屋内）への透過損失がマイクロ波帯と比較して大きく、電波を受信できるエリアが小さくなる。このため、ＤＡＳシステムなどを用いて屋内のカバーエリアを拡大する必要がある。しかしながら、ＢＦ機能を備えた無線機でＤＡＳを構築する場合、鋭い指向性のアンテナビームを動的に制御するために、最大のエリア拡張効果および最大の無線通信性能を必ずしも得られないという問題がある。また、無線アンテナユニットの設置に制約があるという問題もある。

【0018】

図６を参照して、従来方式における第１の課題を説明する。同図には、建物の壁３０１にＲＵ２０２を設置した例を示してある。ＲＵ２０２はＢＦ機能を備えており、電波の伝搬距離が大きくなるが、アンテナビームの指向性が鋭くなる。そのため、遮蔽物（例えば、柱３０２）がある場合には、遮蔽物によって電波が阻害されてそこから先には電波が届かず、また、ミリ波では電波が回折しにくいので、予定されたカバーエリア３０３の範囲内に不感地帯３０４が発生してしまう。特に、屋内ではＲＵ２０２を設置する高さが建物の壁や天井の高さによって制限されるので、遠方にビームを向けると床とビームのなす角が小さくなり、人などの比較的低い遮蔽物によっても電波が阻害されてしまう。

【0019】

図７を参照して、従来方式における第２の課題を説明する。同図には、建物の天井３０５にＲＵ２０２を設置した例を示してある。遮蔽物は床に接している場合が多く、天井設置のＲＵ２０２からは略見通し環境となるため、第１の課題は解決される。しかしながら、ＢＦによって遠方まで電波を伝搬させる能力があるにも関わらず、屋内では天井の高さによって設置高さが制限されるため、カバーエリア３０３が小さくなってしまう。例えば、平面アンテナの指向性半値幅を一般的な９０°として計算すると、カバーエリア３０３は設置高さｈを半径とする円に留まってしまう。このように、ＢＦ機能付きのＲＵ２０２を天井に設置する構成は、コストに対してのパフォーマンスが著しく低い。

【0020】

本発明は、上記のような従来の事情に鑑みて為されたものであり、カバーエリアの拡大を実現しつつ、消費電力の抑制、通信品質の向上を図ることが可能な基地局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】

上記の目的を達成するために、本発明に係る基地局は、以下のように構成される。
すなわち、間隔を置いて配置された複数の無線アンテナユニットを備え、ビームフォーミング用の識別情報を含む制御信号に基づくアンテナ制御を行う基地局であって、ビームフォーミング用の識別情報の各々に対して複数の無線アンテナユニットのうちの少なくとも１つが予め対応付けられており、アンテナ制御では、制御信号に含まれるビームフォーミング用の識別情報に対応付けられた無線アンテナユニットを無線通信に使用するために選択する。

【0022】

ここで、本発明に係る基地局は、制御信号を出力する中央ユニットと、中央ユニットと複数の無線アンテナユニットとの間に介在するベースバンドユニットとを備えた構成の場合、ベースバンドユニットが、アンテナ制御を行う機能を有し得る。

【0023】

また、本発明に係る基地局は、中央ユニットと複数の無線アンテナユニットのうちの少なくとも１つとの間に介在するハブを備えた構成の場合、ハブが、アンテナ制御を行う機能を有し得る。

【発明の効果】

【0024】

本発明によれば、カバーエリアの拡大を実現しつつ、消費電力の抑制、通信品質の向上を図ることが可能な基地局を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】平面アンテナとビームフォーミングの指向性の例を示す図である。

【図2】分散アンテナシステムの構成例を示す図である。

【図3】図２の分散アンテナシステムにおけるＤＵの構成例を示す図である。

【図4】図２の分散アンテナシステムにおけるＤＵの配置例を示す図である。

【図5】図２の分散アンテナシステムにおけるＤＵの別の構成例を示す図である。

【図6】従来方式における第１の課題の例を示す図である。

【図7】従来方式における第２の課題の例を示す図である。

【図8】本発明の一実施形態に係る分散アンテナシステムにおけるＤＵの構成例を示す図である。

【図9】ＢＦ機能による多素子アンテナのビームスキャンの例を示す図である。

【図10】建物の天井に複数のＲＵが設置された様子を概略的に示す図である。

【図11】図１０のように設置された複数のＲＵによるカバーエリアを平面的に示す図である。

【図12】図８の分散アンテナシステムにおける基地局の機能分割の例を示す図である。

【図13】図８の分散アンテナシステムにおけるＢＢＵ及びＨＵＢの構成例を示す図である。

【図14】図８の分散アンテナシステムで使用する経路選択用テーブルの例を示す図である。

【図15】図８の分散アンテナシステムにおけるＲＵの構成例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0026】

本発明の一実施形態について説明するに先立ち、ＢＢＵとＲＵとのインタフェースについて説明する。例えば第４世代までのＲＲＨ（Ｒｅｍｏｔｅ Ｒａｄｉｏ Ｈｅａｄ）では、ＣＵとＢＢＵ間やＢＢＵとＲＵ間の信号の伝送は、ＲｏＦ（Ｒａｄｉｏ ｏｖｅｒ Ｆｉｂｅｒ）にて行うことが主流であった。しかしながら、５Ｇでは信号帯域幅が数百ＭＨｚと広帯域であり、光ファイバの伝送容量が膨大になって現実的でない。そのため、送信時はＯＦＤＭ変調前のデジタル信号を光伝送し、受信時はＯＦＤＭ復調後のデジタル信号を光伝送することで、伝送容量を抑える方法が採用されている。また、５Ｇの無線周波数にはミリ波などの高周波帯が使用されるため、多素子アンテナを用いてＢＦを行うことが前提とされており、光伝送するデジタル信号の中に、ＢＦに関する信号が制御信号として含まれる。

【0027】

５Ｇシステムのアーキテクチャの一例としてＯ－ＲＡＮ（Ｏｐｅｎ Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋ）があり、Ｏ－ＲＡＮ仕様で規定されたＳｐｌｉｔ７にて制御信号（Ｃ－ｐｌａｎｅ）のフォーマットが規定されている（例えば、非特許文献１参照）。Ｏ－ＲＡＮでは、ＢＢＵとＲＵとのインタフェースの制御信号の中に「ＢｅａｍＩＤ」と呼ばれるパラメータがある。ＢｅａｍＩＤは、ＲＵにプリセットされた複数のＢＦパタンの中から１つを選択するためのＢＦ制御情報である。

【0028】

後述する本発明の一実施形態では、ＢＦ制御情報であるＢｅａｍＩＤを、各ＲＵを識別する識別情報であるＲＵＩＤに予め対応付けておく。そして、制御信号にて指定されたＢｅａｍＩＤに従ってＢＦにより狭小ビームを形成するのではなく、ＢｅａｍＩＤに対応するＲＵＩＤを持つＲＵを選択し、選択されたＲＵを用いて移動局との無線通信を行うように制御する仕組みとなっている。以下、本発明の一実施形態に係る分散アンテナシステムについて具体的に説明する。

【0029】

図８には、本発明の一実施形態に係る分散アンテナシステムにおけるＤＵの構成例を示してある。本例の分散アンテナシステムでは、ＣＵ１００に接続されたＤＵ４００は、ＢＢＵ４０１と、ＲＵ４０２と、ＨＵＢ４０５とを備える。なお、ＲＵ４０２の台数が少ない場合は、ＨＵＢ４０５を備えなくてもよい。ＢＢＵ４０１には、ＨＵＢ４０５を介して、又は、ＲＵ４０５を介さずに、複数のＲＵ４０２が接続される。ＣＵ１００とＢＢＵ４０１、ＢＢＵ４０１とＲＵ４０２、ＢＢＵ４０１とＨＵＢ４０５、及び、ＨＵＢ４０５とＲＵ４０２は、光ファイバなどの接続ケーブル４０３で接続される。なお、本例のＲＵ４０２はＢＦ機能を備えておらず、図１（ａ）のような平面アンテナの指向性を有する。

【0030】

本例の分散アンテナシステムでは、ＢＢＵ４０１の後段（或いはＢＢＵ４０１の内部）及びＨＵＢ４０５の後段（或いはＨＵＢ４０５の内部）に、ＲＵ選択部４１０を追加してある。ＲＵ選択部４１０は、ＣＵ１００から接続ケーブル４０３を通じて伝送された情報のうちのＢＦ制御情報（すなわち、ＢｅａｍＩＤ）に基づいて、ＢｅａｍＩＤに対応するＲＵＩＤを持つＲＵ４０２を選択する。ＲＵ選択部４１０によって選択されたＲＵ４０２は、従来のＲＵ２０２と同様にＲＦ信号の送受信を行う。ＲＵ選択部４１０によって選択されていないＲＵ４０２は、ＲＦ信号の送受信をはじめとした動作を行わない。また、ＢＢＵ４０１及びＨＵＢ４０５は上りリンクにおいて、従来とは異なって複数のＲＵ４０２からの信号を合成せず、選択されＲＵ４０２からの信号のみを使用する。つまり、ＲＵ選択部４１０は、ＢＦ制御情報に対応するＲＵ４０２のみを用いて移動局との無線通信を行うよう制御する。これにより、基地局のカバーエリアを実質的に拡大しつつ、下りリンクでは消費電力を抑えることができ、上りリンクでは通信品質を改善することができる。

【0031】

移動局が存在する対象エリアの送受信を行うＲＵ４０２の決定方法について説明する。図９には、ＢＦ機能による多素子アンテナのビームスキャンの例を示してある。図９に示すように、５ＧのＢＦ技術を適用した多素子アンテナの場合、基地局は、ＢｅａｍＩＤを順次変更しながら移動局との無線通信に適したＢｅａｍＩＤをサーチし、最適なＢｅａｍＩＤを選択して移動局との無線通信を行う。前述したように、ＢｅａｍＩＤは、例えばＯ－ＲＡＮで規定された制御信号を用いてＢＢＵに伝達される。移動局は移動する無線機であり、時間経過に伴って最適なＢｅａｍＩＤが変化するため、基地局は所定時間の経過後に上記の処理を繰り返す。

【0032】

従来の基地局では、サーチによって特定された最適なＢｅａｍＩＤに基づくＢＦ動作を全てのＲＵ２０２が行って、移動局との無線通信を行っていた。しかしながら、移動局はいずれかのＲＵ２０２のカバーエリア内にしか存在しないため、他の移動局は無駄な動作をすることになる。これに対し、本例の基地局では、サーチによって特定された最適なＢｅａｍＩＤに対応するＲＵ４０２のみを使用して、移動局との無線通信を行う。つまり、図１０及び図１１に示すように、或る時刻に移動局との無線信号を行うＲＵ４０２は１つである。図１０は、建物の天井に複数のＲＵ４０２が間隔を置いて設置された様子を概略的に示したものである。図１１は、各ＲＵ４０２によるカバーエリアを平面的に示したものである。このように、移動局が存在するエリアをサーチし、移動局との通信に最適なＲＵＩＤ＃２を持つＲＵ４０２のみを使用して、移動局との無線通信を行う。本例では、ＢＢＵ４０１やＨＵＢ４０５がＲＵ選択部４１０を備えることで、ＣＵ１００とＢＢＵ４０１の間のインタフェースを変更する必要が無い。

【0033】

次に、基地局機能のＣＵ１００およびＤＵ４００への機能分割について説明する。以下では、基地局機能のＣＵ１００およびＤＵ４００への機能分割について、広く用いられているＯ－ＲＡＮ仕様のインタフェース「ｓｐｌｉｔ７」を例にして説明するが、これに限定するものではない。

【0034】

図１２には、本例の分散アンテナシステムにおける基地局の機能分割の例を示してある。基地局の機能としては、ＲＲＣ（Ｒａｄｉｏ Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）５０１、ＰＤＣＰ（Ｐａｃｋｅｔ Ｄａｔａ Ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）５０２、ＲＬＣ（Ｒａｄｉｏ Ｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ）５０３、ＭＡＣ（Ｍｅｄｉｕｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）５０４、ＰＨＹ（ＰＨＹｓｉｃａｌ ｌａｙｅｒ）５０５、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）５０６の各機能がある。

【0035】

Ｏ－ＲＡＮ「ｓｐｌｉｔ７」では、ＰＨＹ５０５の機能が分割される。分割されたＰＨＹ５０５の機能のうち、ＣＵ１００側をＰＨＹ－ｈｉｇｈ５０５Ｈ、ＤＵ４００側をＰＨＹ－ｌｏｗ５０５Ｌと定義される。ＰＨＹ－ｈｉｇｈ５０５Ｈの機能には、［下りリンク／上りリンク］表現で、［符号化／復号］、［スクランブリング／デスクランブリング］、［変調／復調］、［レイヤマッピング／等価処理，ＩＤＦＴ］、［プリコーディング／チャネル推定］、［リソースエレメントマッピング／リソースエレメントデマッピング］がある。ＰＨＹ－Ｌｏｗ５０５Ｌの機能には、［送信デジタルＢＦ／受信デジタルＢＦ］、［ＩＦＦＴ／ＦＦＴ］がある。ＲＦ５０６の機能には、［Ｄ／Ａ変換／Ａ／Ｄ変換］、［送信アナログＢＦ／受信アナログＢＦ］がある。

【0036】

ＰＨＹ－ｈｉｇｈ５０５ＨとＰＨＹ－ｌｏｗ５０５Ｌは、接続ケーブル４０３により接続される。接続ケーブル４０３のインタフェース中のＵ－ｐｌａｎｅ（Ｕｓｅｒ－ｐｌａｎｅ）には、マッピングされた送信データ、及び、ＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）された受信データが含まれる。接続ケーブル４０３のインタフェース中のＣ－ｐｌａｎｅ（Ｃｏｎｔｒｏｌ－ｐｌａｎｅ）には、ＢＦ識別情報（ＢｅａｍＩＤ）が含まれる。

【0037】

図１３には、本例の分散アンテナシステムにおけるＢＢＵ及びＨＵＢの構成例を示してある。ＢＢＵ４０１は、ＲＵ選択部４１０と、ＰＨＹ－ｌｏｗ５０５Ｌとを含む。下りリンクでは、ＰＨＹ－ｌｏｗ５０５Ｌは、ＣＵ１００からのＵ－ｐｌａｎｅの信号を処理し、送信信号を生成する。送信信号は、デジタル又はアナログのＲｏＦ（Ｒａｄｉｏ ｏｖｅｒ Ｆｉｂｅｒ）信号として出力される。ＲＵ選択部４１０は、ＣＵ１００からのＣ－ｐｌａｎｅの信号に含まれるＢＦ制御情報（ＢｅａｍＩＤ）に対して予め割り当てられた子機（ＲＵ４０２）への経路を選択する。選択されたＲＵ２０２は、ＢＢＵ４０１から受信した送信信号を電気信号に変換し、アンテナより出力する。上りリンクでは、ＲＵ選択部４１０で下りリンクで選択したＲＵ２０２と同一の経路の上り信号を、Ｕ－ｐｌａｎｅでＣＵ１００へ送信する。ＢＢＵ４０１とＲＵ４０２の間にＨＵＢ４０５が存在する場合には、ＨＵＢ４０５も複数のＲＵ４０２と接続されるため、ＨＵＢ４０５内のＲＵ選択部４１０によって同様の処理を行う。

【0038】

次に、ＲＵ選択部４１０による経路選択方法について説明する。図１４には、経路選択用テーブルの例を示してある。同図のテーブルは、図１３に示したように、ＢＵ４０１にＲＵ４０２（＃１）及びＲＵ４０２（＃２）の２台が直接接続され、更にＲＵ４０２（＃３）及びＲＵ４０２（＃４）の２台がＨＵＢ４０５を介して接続されている場合の例である。ＢＢＵ４０１は、ＢＢＵ Ｔａｂｌｅを参照して、ＢｅａｍＩＤに対応した経路を選択する。ＢＢＵ Ｔａｂｌｅには、ＢＢＵ４０１に直接接続された２台のＲＵ４０２それぞれに対する２つの経路（経路１，経路２）と、ＢＢＵ４０１にＨＵＢを介して接続された２台のＲＵ４０２に共通の経路（経路３）が設定されている。ＨＵＢ４０５は、ＨＵＢ Ｔａｂｌｅ♯１を参照して、ＢｅａｍＩＤに対応した経路を選択する。ＨＵＢ Ｔａｂｌｅ♯１には、ＨＵＢ４０５に直接接続された２台のＲＵ４０２のそれぞれに対する２つの経路（経路１，経路２）が設定されている。このような経路選択用テーブルを用いることで、ＢｅａｍＩＤに対応するＲＵ４０２を容易に特定することができる。

【0039】

図１５には、本例の分散アンテナシステムにおけるＲＵの構成例を示してある。ＲＵ４０２は、図１５に示すＲＦ５０６の構成要素を含む。同図のＲＦ５０６は、選択判別部６０１と、Ｏ／Ｅ変換器６０２と、Ｄ／Ａ変換器６０３と、周波数変換部６０４と、電力増幅器（ＰＡ：Ｐｏｗｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）６０５と、ＴＤＤ－ＳＷ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ－Ｓｗｉｔｃｈ）６０６と、アンテナ６０７と、ＬＮＡ（Ｌｏｗ Ｎｏｉｓｅ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）６０８と、周波数変換部６０９と、Ａ／Ｄ変換器６１０と、Ｅ／Ｏ変換器６１１とを有する。

【0040】

選択判別部６０１は、自ＲＵが選択されたか否かの判断を行う。一例として、ＲＵ選択部４１０から選択／非選択のフラグ情報を得て判断する方法がある。ＲＵ４０２は、自己が選択された場合にのみ下記の動作を行う（すなわち、自己が選択されていない場合は下記の動作を行わない）。

【0041】

自ＲＵが選択されている場合、ＢＢＵ４０１又はＨＵＢ４０５からの信号は、Ｏ／Ｅ変換器６０２で光信号から電気信号に変換される。Ｄ／Ａ変換器６０３は、Ｏ／Ｅ変換によって得られたデジタル信号をアナログ信号に変換する。なお、アナログＲｏｆの場合はＤ／Ａ変換器６０３は不要となる。周波数変換部６０４は、Ｄ／Ａ変換によって得られたＩＦ信号をＲＦ信号に変換する。電力増幅器６０５は、周波数変換後のＲＦ信号の電力を増幅する。ＴＤＤ－ＳＷ６０６は、下りリンク（送信）又は上りリンク（受信）で経路を切り替える。下りリンクでは、アンテナ６０７からＲＦ信号が送信される。

【0042】

上りリンクでは、アンテナ６０７で移動局からのＲＦ信号を受信する。ＬＮＡ６０８は、アンテナ６０７によって受信されたＲＦ信号を増幅する。周波数変換部６０９は、増幅後のＲＦ信号をＩＦ信号に周波数変換する。Ａ／Ｄ変換器６１０は、周波数変換後のＩＦ信号をアナログ信号からデジタル信号に変換する。Ｅ／Ｏ変換器６１１は、Ａ／Ｄ変換によって得られた電気信号を光信号に変換する。なお、アナログＲｏｆの場合はＡ／Ｄ変換器６１１は不要となる。

【0043】

図１５では、説明を簡潔にするために必要な機能ブロックのみを示したが、当業者には周知である、バンドパスフィルタ、ＡＧＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ）、ＡＦＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ）などの種々の機能ブロックが、図示した機能ブロックの間に挿入されてもよい。

【0044】

以上のように、本例の基地局は、間隔を置いて配置された複数のＲＵ４０２を備え、ＢｅａｍＩＤを含むＢＦ制御情報に基づくアンテナ制御を行う基地局であって、ＢＢＵ４０１及びＨＵＢ４０５が有するＲＵ選択部４１０が、上記アンテナ制御として、ＢＦ制御情報に含まれるＢｅａｍＩＤに予め対応付けられたＲＵ４０２を無線通信に使用するために選択する処理を行う。ＣＵ１００は、本発明に係る中央ユニットに対応し、ＢＢＵ４０１は、本発明に係るベースバンドユニットに対応し、ＲＵ４０２は、本発明に係る無線アンテナユニットに対応し、ＨＵＢ４０５は、本発明に係るハブに対応する。

【0045】

このような構成によれば、基地局のカバーエリアを実質的に拡大できるだけでなく、下りリンクでは、選択されなかったＲＵ４０２はＲＦ信号を送信しないので消費電力を抑えることができ、上りリンクでは、選択されなかったＲＵ４０２の受信信号（雑音信号）を合成しないので通信品質を向上させることができる。また、ＲＵ４０２は、ＢＦ機能が不要であり、多数のアンテナ素子を備える必要もなく、指向性が広い単一又は少数素子のアンテナで十分なため、装置コストを抑えることが可能である。

【0046】

なお、上述した構成は、屋内での利用に特に効果的であるが、屋外で利用しても構わない。また、ＢＢＵ４０１とＲＵ４０２間の信号、ＢＢ４０１とＨＵＢ４０５間の信号、及び、ＨＵＢ４０５とＲＵ４０２間の信号は、光信号でもよく、電気信号でもよい。また、これらの信号を光信号とする場合、ＣＵ１００とＢＢＵ４０１の信号と同じ信号を用いてもよく、ＣＵ１００とＢＢＵ４０１の信号とは異なる信号に置き換えてもよい。また、ＢＦ識別情報に応じて１つのＲＵ４０２を選択する機能を持つ分散アンテナを使用してもよい。

【0047】

また、上記の説明では、１つのＢｅａｍＩＤに対して１つのＲＵ４０２を対応付けているが、１つのＢｅａｍＩＤに対して複数（例えば、２つ）のＲＵ４０２を対応付けてもよい。これは、２つのＲＵ４０２の中間部分に移動局が存在する場合や、移動局が移動して在圏のＲＵ４０２が切り替わる場合などに有効である。

【0048】

以上、本発明について一実施形態に基づいて説明したが、本発明はここに記載された無線通信システムに限定されるものではなく、他の無線通信システムに広く適用することができることは言うまでもない。
また、本発明は、例えば、上記の処理に関する技術的手順を含む方法や、上記の処理をプロセッサにより実行させるためのプログラム、そのようなプログラムをコンピュータ読み取り可能に記憶する記憶媒体などとして提供することも可能である。

【0049】

なお、本発明の範囲は、図示され記載された例示的な実施形態に限定されるものではなく、本発明が目的とするものと均等な効果をもたらす全ての実施形態をも含む。更に、本発明の範囲は、全ての開示されたそれぞれの特徴のうち特定の特徴のあらゆる所望する組み合わせによって画され得る。

【0050】

この出願は、２０２１年１月２７日に出願された日本出願特願２０２１－０１１００５を基礎として優先権の利益を主張するものであり、その開示の全てを引用によってここに取り込む。

【産業上の利用可能性】

【0051】

本発明は、複数の無線アンテナユニットを備えた基地局に利用することが可能である。

【符号の説明】

【0052】

１００：ＣＵ、 ２００：ＤＵ、 ２０１：ＢＢＵ、 ２０２：ＲＵ、 ２０３：接続ケーブル、 ２０５：ＨＵＢ、 ３０１：壁、 ３０２：柱、 ３０３：カバーエリア、 ３０４：不感地帯、 ３０５：天井、 ４０１：ＢＢＵ、 ４０２：ＲＵ、 ４０３：接続ケーブル、 ４０５：ＨＵＢ、 ４０６：ＲＵ選択部、 ５０１：ＲＰＣ、 ５０２：ＰＤＣＰ、 ５０３：ＲＬＣ、 ５０４：ＭＡＣ、 ５０５Ｈ：ＰＨＹ－ｈｉｇｈ、 ５０５Ｌ：ＰＨＹ－Ｌｏｗ、 ５０６：ＲＦ、 ６０１：選択判定部、 ６０２：Ｏ／Ｅ変換器、 ６０３：Ｄ／Ａ変換器、 ６０４：周波数変換部、 ６０５：電力増幅器、 ６０６：ＴＤＤ－ＳＷ、 ６０７：アンテナ、 ６０８：ＬＮＡ、 ６０９：周波数変換部、 ６１０：Ａ／Ｄ変換器、 ６１１：Ｅ／Ｏ変換器

【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】

【図15】