JP2002094448A - 指向性アンテナの制御方法および装置 - Google Patents
指向性アンテナの制御方法および装置Info
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Abstract
グループとして扱い、1つのビームで1つのグループを
捕捉するように、アダプティブアレイアンテナ11から
放たれるビームの向きと幅(放射角)を、グループ単位
で制御する。具体的には、分類部19で複数の移動局を
グループに分け、指向性決定部20で各グループの移動
先エリアを予測し、指向性制御部15で1つのビームで
1つのグループが位置するエリアおよび当該グループの
移動先エリアをカバーできるように、アダプティブアレ
イアンテナ11を制御する。
Description
されて用いられる、複数の移動局と無線通信を行うため
の指向性アンテナの制御に関し、特に、複数のビームを
それぞれ向きと幅(放射角)を変えて放つことのできる
アダプティブアレイアンテナの制御に関する。
通信システムでは、無線基地局に無指向性のアンテナを
設置し、当該アンテナからビームを放つことにより、当
該無線基地局を中心とした略円形状のセルと呼ばれるサ
ービスエリアをカバーしていた。しかしながら、ここ数
年の爆発的な加入者増は、深刻な無線リソース不足の問
題を引き起こしている。
クタに分割し、セクタ単位でサービスエリアをカバーす
る技術が提案されている。該技術は、指向性アンテナ
(セクタアンテナ)を無線基地局に設置することで実現
される。該技術によれば、無線基地局から、セルよりも
狭いセクタ単位でサービスエリアをカバーするように、
指向性を持つビームが各セクタに対応して複数放たれる
ので、無線リソースをより効率的に利用することができ
る。ここで、指向性を持つビームを複数放つことのでき
る指向性アンテナとしては、アダプティブアレイアンテ
ナが知られている。アダプティブアレイアンテナは、空
間的に離して配置された複数のアンテナ素子で構成さ
れ、これらのアンテナ素子を各々制御することにより、
複数のビームをそれぞれ任意の方向に任意の幅で放つこ
とができる。また、指向性を持たないヌルビームを放つ
こともできる。
テナが放つビームを、移動局に対して精度よく向けられ
るように制御するための技術として、特開平9-238
105号公報記載の技術や特開平7-87011号公報
記載の技術がある。前者は、移動局から送られてくる信
号レベルの大きい方向へ向けてビームを放つように指向
性アンテナを制御することにより、移動局に対してビー
ムが精度よく向けられるようにしている。一方、後者
は、移動局から送られてくる信号レベルの大きい方向へ
向けてビームを放つように指向性アンテナを制御した
り、あるいは、各移動局毎に、当該移動局の位置情報等
に基づいて当該移動局の位置を予測し、当該予測位置へ
向けてビームを放つように指向性アンテナを制御するこ
とにより、各移動局に対してビームが精度よく向けられ
るようにしている。
技術には、次のような問題がある。
セクタ単位でサービスエリアをカバーする技術によれ
ば、移動局が存在していないセクタに対しても、当該セ
クタに対して指向性アンテナから指向性ビームが放たれ
ることになるため、実際には移動局との通信に使用され
ていない指向性ビームに、無線リソースが消費されるこ
ととなり、無線リソースの利用に無駄が生じる。
の大きい方向へ向けてビームを放つように指向性アンテ
ナを制御する技術によれば、そのビーム幅によっては、
信号レベルは小さいけれども無線基地局がカバーするサ
ービスエリア(セル)内に位置する移動局に、そのビー
ムが届かなくなってしまう可能性がある。この場合、当
該移動局はサービスを受けられない。また、移動局毎に
当該移動局に向けてビームを放つように指向性アンテナ
を制御する技術によれば、無線基地局がカバーするサー
ビスエリアに位置する移動局の数に応じて処理が重くな
り、また制御が複雑になってしまう。特に、無線基地局
を中心とする円周方向を移動する移動局の角速度は、線
速度が同じであっても、無線基地局に近い移動局ほど速
くなる。つまり、一般に、無線基地局の近傍に位置する
移動局は、遠方に位置する移動局に比べより速い角速度
で移動する。このため、無線基地局の近傍に多数の移動
局が存在する場合、これらの速い角速度で移動する移動
局各々を、移動局毎の指向性ビームで捕捉できるように
指向性アンテナを制御するためには、より高速な処理が
必要となり、無線基地局のコスト増加を招いてしまう。
あり、本発明の目的は、無線リソースの更なる効率利用
を図ることにある。具体的には、無線リソースの効率利
用を図りつつも、無線基地局がカバーするサービスエリ
ア内に位置する各移動局をビームで捕捉できるように、
指向性アンテナを制御することにある。また、高い処理
能力を要求とすることなく、多数の移動局をビームで捕
捉できるようにすることにある。
めに、本発明では、複数の移動局を互いに近傍に位置す
る移動局のグループに分類し、複数のビームをそれぞれ
向きと幅(放射角)を変えて放つことのできる指向性ア
ンテナを、1つのビームで1つのグループが位置するエ
リアをカバーできるように、すなわち、グループ単位で
制御するようにしている。
は、例えば空間的に離して配置された複数のアンテナ素
子で構成されるアダプティブアレイアンテナが挙げられ
る。
アに対してビームが放たれることはないので、実際には
移動局との通信に使用されていないビームに、無線リソ
ースが消費されることがなくなる。また、指向性アンテ
ナから放たれる各ビームは、捕捉対象のグループが位置
するエリアをカバーできるように、その向きと幅が制御
されるので、無線基地局がカバーするサービスエリア内
に位置する各移動局を効率よく捕捉することができる。
このように、本発明によれば、無線リソースの効率利用
を図りつつも、無線基地局がカバーするサービスエリア
内に位置する各移動局をビームで捕捉できるように、指
向性アンテナを制御することが可能となる。また、本発
明によれば、グループ単位でビームを制御するので、移
動局単位でビームを制御する場合に比べ、要求される処
理能力を低くすることができる。
プの識別番号を、当該グループに属する各移動局に対応
付けられている識別番号に基づいて設定すると共に、複
数の移動局各々に対応付ける識別番号を、当該移動局が
属するグループに設定した識別番号に更新するようにし
てもよい。例えば、複数の移動局に対応付けられている
識別番号各々について、当該識別番号に対応付けられて
いる移動局を最も多く含むグループに当該識別番号を設
定する処理を行うと共に、前記処理により識別番号が設
定されなかったグループに対しては、現在使用していな
い識別番号を設定することにより、前記分類した各グル
ープに識別番号を設定する。
号により特定される各グループの移動の履歴に基づい
て、各グループの移動先エリアを予測し、前記指向性ア
ンテナを、1つのビームで1つのグループが位置するエ
リアおよび当該グループの移動先エリアをカバーできる
ように、グループ単位で制御するようにしてもよい。
ンテナが設置される無線基地局の近傍に位置するよう
な、前記無線基地局を原点とする角速度が比較的速くな
る移動局のグループに対しては、ビーム幅が大きくな
り、前記無線基地局の遠方に位置するような、前記角速
度が比較的遅くなる移動局のグループに対しては、ビー
ム幅が小さくなるように、前記指向性アンテナを制御す
ることが可能となる。このため、前記指向性アンテナか
ら複数放たれるビームの干渉を抑制しつつ、前記無線基
地局がカバーするサービスエリア内に位置する各移動局
を効率よくビームで捕捉することができる。
いて説明する。
する。
た移動通信システムの概要を説明するための図である。
て、符号21〜25は基地局システム1に多元接続して通
信を行うことのできる移動局を示している。基地局シス
テム1には、複数のビーム(トラヒックチャネルや制御
チャネルの信号を移動局と送受するためのビーム)をそ
れぞれ向きと幅(放射角)を変えて放つことのできるア
ダプティブアレイアンテナ11が設置されている。な
お、本実施形態の移動通信システムに用いる多元接続方
式は、アダプティブアレイアンテナ11から放たれる1
つのビームを利用して複数の移動局が基地局システム1
に同時に接続することのできる方式であれば、どのよう
な方式のものであっても構わない。つまり、本発明は、
CDMA、TDMA、FDMA、および、これらの組み
合わせよりなる多元接続方式のいずれにも適用可能であ
る。
近傍に位置する移動局同士を1つのグループとして扱い
(ここでは、移動局21〜22がグループAとして扱わ
れ、移動局23〜25がグループBとして扱われてい
る)、1つのビームで1つのグループを捕捉するよう
に、アダプティブアレイアンテナ11から放たれるビー
ムの向きと幅(放射角)を、グループ単位で制御するよ
うにしている。具体的には、各グループの移動先エリア
を予測し、アダプティブアレイアンテナ11を、1つの
ビームで1つのグループが位置するエリアおよび当該グ
ループの移動先エリアをカバーできるように、グループ
単位で制御する。このため、図1に示すように、基地局
システム1の遠方に位置するような、基地局システム1
を原点とする角速度が比較的遅くなる移動局のグループ
Aに対しては、ビーム幅θAが小さくなる。一方、基地
局システム1の近傍に位置するような、前記角速度が比
較的速くなる移動局のグループBに対しては、ビーム幅
θBが大きくなる。このため、アダプティブアレイアン
テナ11から複数放たれるビームの干渉を効率よく抑制
しつつ、基地局システム1がカバーするサービスエリア
内に位置する各移動局21〜25をビームで捕捉すること
ができる。
ら放たれる各ビームの送信電力は、対象とするグループ
を捕捉するのに必要十分な値とし、当該グループよりも
遠方に不要な電波が届かないように制御されるものとす
る。このような制御は、既存の技術により実現できる。
例えば、当該グループに属する移動局からのトラヒック
チャネルや制御チャネルの信号の受信レベルに応じて、
当該グループへ向けたビームの送信電力を制御すればよ
い。
テム1の詳細について説明する。
地局システム1の概略構成図である。図示するように、
基地局システム1は、基地局装置12と基地局制御装置
13とを有している。
のアンテナ素子111〜11Nで構成された、複数のビー
ムをそれぞれ向きと幅(放射角)を変えて放つことので
きるアダプティブアレイアンテナ11と、複数のアンテ
ナ素子111〜11N各々に対応して設けられた複数のデ
ュプレクサ141〜14Nと、指向性制御部15と、位置
情報抽出部16と、送受信処理部17と、例えば公衆網
に接続された網インターフェース部18と、を有する。
ンテナ素子111〜11Nを介して送受する信号を、例え
ば周波数帯の違いに応じて、本実施形態によるグループ
単位でのビーム制御のために各移動局21〜25の基地局
システム1に対する相対位置を求めるための信号(位置
情報信号)と、当該信号以外の信号(トラヒックチャネ
ルの信号や多元接続制御のために使用する制御チャネル
の信号等)とに分離する。
装置13からの指示にしたがい、少なくとも1つのビー
ムが所望の向きおよびビーム幅でアダプティブアレイア
ンテナ11から放たれるように、アンテナ素子111〜
11N各々を制御する。そして、アダプティブアレイア
ンテナ11から放たれるビーム毎に、当該ビームを利用
して移動局21〜25と送受される信号を、送受信処理部
17と送受する。
ら受け取ったビーム毎の信号を、本実施形態の移動通信
システムが採用する多元接続方式に従って移動局毎の信
号に分離し、網インターフェース部18に送信する。ま
た、網インターフェース部18から受け取った移動局2
1〜25宛の各信号を、当該信号の送り先移動局から送信
された信号の伝送に利用されるビーム毎に、本実施形態
の移動通信システムが採用する多元接続方式に従って多
重化することにより、ビーム毎の信号を生成し、これら
を指向性制御部15に送る。
ため、同じビームを利用して基地局システム11および
移動局21〜25間で信号を送受する場合を例にとり説明
しているが、基地局システム11から移動局21〜25へ
信号を送信するのに利用するビームと、基地局システム
11が移動局21〜25から信号を受信するのに利用する
ビームとを、例えば周波数帯を異ならせるなどしてもよ
い。
1〜14Nから送られてきた位置情報信号に基づいて、各
移動局21〜25と基地局システム1との相対位置を定期
的に算出し、これらを基地局制御装置13に通知する。
なお、各移動局21〜25の基地局システム1との相対位
置を求める方法としては、既存の様々な技術を適用でき
る。例えば各移動局21〜25にGPS(Global Positio
ning System)を搭載し、各移動局21〜25に、GPS
で得た現在位置(緯度・経度で表される絶対位置)を含
む信号を位置情報信号として送信させる。そして、位置
情報抽出部16にて、各移動局21〜25の現在位置と基
地局システム1の設置位置とから、各移動局21〜25と
基地局システム1との相対位置を算出する。あるいは、
少なくとも3つの基地局システム1が協調することで、
各移動局21〜25と基地局システム1との相対位置を算
出することもできる。すなわち、位置情報抽出部16
は、少なくとも3つの基地局システム1各々での信号の
受信レベルや受信時間差より、その移動局と自身の基地
局システム1との相対位置を算出することができる。
る。
分類部19と、指向性決定部20とを有する。
抽出部16から受け取った各移動局21〜25の相対位置
に基づいて、各移動局21〜25を互いに近傍に位置する
移動局同士のグループに分類し、各グループの移動の履
歴を取る。
である。
移動局21〜25の相対位置を受け取ると(ステップS1
001)、これらに基づいて、各移動局が、基地局シス
テム1がカバーするサービスエリア中のどのブロックに
位置するかを調べる(ステップS1002)。
がカバーするサービスエリアの各ブロックの一例を示し
ている。図示するように、基地局システム1がカバーす
るサービスエリアは、複数個のブロックに区切られてお
り、各ブロックには固有のブロック番号が付されてい
る。このブロックによる区切りは、後述する処理(ステ
ップS1004)において、各移動局21〜25をグルー
プ単位で分類するために使用するものである。ブロック
の区切り方はどのようなものでもよい。また、ブロック
の面積を必ずしも等しくする必要はない。例えば、グル
ープ化の精度を向上させるために、人口の密集するエリ
アではブロックを小さくし、逆に疎であるエリアではブ
ロックを大きくさせてもよい。また、昼間は都市部を小
さいブロックで区切ると共に郊外を大きいブロックで区
切り、夜間はこれと逆にするといった、時間に応じてブ
ロックを変更するようにしてもよい。
ビスエリアが、図4(b)に示すように、基地局システ
ム1を中心とする単純な放射状のブロックに区切られて
いる場合、位置情報抽出部16で算出する各移動局21
〜25の相対位置を基地局システム1を原点とする極座
標で表すとよい。このようにすれば、各移動局21〜25
の角度を調べるだけで、各移動局21〜25がどのブロッ
クに位置するかを求めることができる。つまり、移動局
が位置するブロックの算出に係る計算量を減らすことが
できる。
各移動局21〜25が位置するブロックを検出したなら
ば、その結果に従って自身が保持する移動局位置管理テ
ーブル191を更新する(ステップS1003)。
一例を示している。ここで、移動局番号1911は各移
動局21〜25に固有の番号であり、ブロック番号191
2には、移動局番号1911の対応するエントリに登録さ
れている番号を持つ移動局が位置するブロックに固有の
番号が登録される。また、グループ番号1913には、
前回行った後述する処理(ステップS1004)によ
り、移動局番号1911の対応するエントリに登録され
ている番号を持つ移動局が既にいずれかのグループに分
類されている場合に、そのグループの番号が登録され
る。したがって、未だグループに分類されていない移動
局に対しては、グループ番号1913のエントリは空欄
となる。
で更新した移動局位置管理テーブル191を用いて、各
移動局21〜25を互いに近傍に位置する移動局同士のグ
ループに分類し、移動局位置管理テーブル191に登録
されている各移動局のグループ番号1913を更新する
(ステップS1004)。具体的には、以下の要領で行
う。
に登録されているグループ番号各々について、当該グル
ープ番号が対応付けられている移動局を最も多く含むブ
ロック番号を検出し、これを当該グループ番号に対応付
ける。
いて検出したブロック番号が同じブロック番号である場
合、そのブロック番号に対応付けられている移動局が最
も多く対応付けられているグループ番号をそのブロック
番号に対応付ける。その結果、前記ブロック番号が対応
付けられなかったグループ番号各々については、当該グ
ループ番号が対応付けられている移動局を前記ブロック
番号の次に最も多く含むブロック番号を検出し、これを
当該グループ番号に対応付ける。上記の処理を、移動局
位置管理テーブル191に登録されているグループ番号
各々についてブロック番号が対応付けられるまで繰り返
し行う。
ル191に登録されているグループ番号各々にブロック
番号が対応付けらたならば、これらのブロック番号以外
のブロック番号が移動局位置管理テーブル191に登録
されているか否かを調べる。登録されているならば、当
該ブロック番号に、移動局位置管理テーブル191に登
録されていないグループ番号、すなわち現在使用中でな
いグループ番号を対応付ける。なお、グループ番号を現
在使用中であるか否かの判断は、図6に示すようなグル
ープ番号使用状況管理テーブル192を用いて行えばよ
い。
ル191に登録されているブロック番号各々に、必ず1
つのグループ番号が対応付けられることになる。分類部
19は、移動局位置管理テーブル191に登録されてい
る移動局各々を、当該移動局のブロック番号に対応付け
たグループ番号のグループに分類し、移動局位置管理テ
ーブル191に登録されている各移動局のグループ番号
1913を更新する。
移動局位置管理テーブル191に登録されている各移動
局のグループ番号1913を更新したならば、自身が保
持するグループ位置履歴管理テーブル193を更新する
(ステップS1005)。
93の一例を示している。ここで、グループ番号193
1には、移動局位置管理テーブル191のグループ番号
1913に登録されている各グループ番号が登録され
る。現在のブロック番号1932には、グループ番号1
931の対応するエントリに登録されているグループ番
号に現在対応付けられているブロック番号、すなわち、
今回のステップS1003での処理の結果、更新された
移動局位置管理テーブル191において、前記グループ
番号に対応付けられて登録されているブロック番号が登
録される。一方、前回のブロック番号1933には、グ
ループ番号1931の対応するエントリに登録されてい
るグループ番号に前回対応付けられていたブロック番
号、すなわち、今回のステップS1003での処理によ
る更新前の移動局位置管理テーブル191において、前
記グループ番号に対応付けられて登録されていたブロッ
ク番号が登録される。なお、このようなブロック番号が
ない場合、すなわち、グループ番号1931に登録され
ているグループ番号が、今回のステップS1003での
処理により初めて付与された番号である場合、前回のブ
ロック番号1933のエントリは、空欄のままとなる。
アンテナ11から、分類部19により分類されたグルー
プ各々に対して放たれる、ビーム各々の向きとビーム幅
(放射角)を決定し、これを基地局装置12の指向性制
御部15に通知する。
示す図である。
ループ位置履歴管理テーブル193が更新されると(ス
テップS2001)、グループ位置履歴管理テーブル1
93に登録されているグループ番号毎に、そのグループ
の移動状態(移動速度、加速度および移動方向)を算出
する(ステップS2002)。具体的には、以下の要領
で行う。
193に登録されている任意のグループ番号に注目し、
当該グループの移動速度と加速度とを、現在のブロック
番号により特定されるブロックの所在地および前回のブ
ロック番号により特定されるブロックの所在地間の距離
と、グループ位置履歴管理テーブル193の更新時間
(位置情報抽出部16での各移動局21〜25の相対位置
算出タイミングと一致する)と、前回算出した当該グル
ープの移動速度とに基づいて、算出する。この際、現在
のブロック番号により特定されるブロックの所在地と前
回のブロック番号により特定されるブロックの所在地と
から、当該グループの移動方向についても求めておく。
されていない場合は、当該グループの加速度を算出不可
として扱い、移動速度のみを、現在のブロック番号によ
り特定されるブロックの所在地および前回のブロック番
号により特定されるブロックの所在地間の距離と、グル
ープ位置履歴管理テーブル193の更新時間とに基づい
て算出する。この際、現在のブロック番号により特定さ
れるブロックの所在地と前回のブロック番号により特定
されるブロックの所在地とから、当該グループの移動方
向についても求めておく。
されておらず、また、グループ位置履歴管理テーブル1
93の前回のブロック番号が空欄の場合は、当該グルー
プの移動速度、加速度および移動方向を算出不可して扱
う。
ル193に登録されている全てのグループ番号のグルー
プに対して行い、その結果に従って図9に示すようなグ
ループ移動状態管理テーブル201を更新する。なお、
図9において、空欄は、それが算出不可であることを示
している。
移動状態管理テーブル201に登録されている全てのグ
ループ番号のグループに対して、所定時間(例えば、グ
ループ位置履歴管理テーブル193の更新時間)後の移
動先を予測する(ステップS2003)。具体的には、
以下の要領で行う。
201に登録されている任意のグループ番号に注目し、
当該グループの移動速度、加速度および移動方向から、
当該グループの所定時間後の移動先を予測する。なお、
グループ移動状態管理テーブル201に加速度が登録さ
れていない場合は、当該グループの移動速度および移動
方向から、当該グループの所定時間後の移動先を予測す
る。また、グループ移動状態管理テーブル201に移動
速度、加速度および移動方向のいずれもが登録されてい
ない場合は、予測不可として扱う。上記の処理をグルー
プ移動状態管理テーブル201に登録されている全ての
グループ番号のグループに対して行う。
履歴管理テーブル193に登録されているグループ番号
毎に、そのグループに属する全ての移動局をカバーする
ためのビームの向きおよび幅を決定する(ステップS2
004)。具体的には、以下の要領で行う。
193に登録されている任意のグループ番号に注目し、
現在のブロック番号により特定されるブロックの所在地
と、ステップS2003での処理において当該グループ
番号のグループに対して予測した移動先とを含む範囲を
カバーできるように、当該グループに対するビームの向
きと幅を決定する。なお、ステップS2003での処理
において移動先が予測されていない場合は、現在のブロ
ック番号により特定されるブロックの所在地を含む所定
のマージンを考慮した範囲をカバーできるように、当該
グループに対するビームの向きと幅を決定する。
プ位置履歴管理テーブル193に登録されている全ての
グループ番号のグループに対して行ったならば、各グル
ープ毎に決定したビームの向きと幅を基地局装置1の指
向性制御回路17に通知する。これを受けて、指向性制
御回路17は、各グループ毎に決定されたビームの向き
と幅で複数のビームがアダプティブアレイアンテナ11
から放たれるように、アンテナ素子111〜11N各々を
制御する。
した。
存在する複数の移動局は、同じ行動パターンで動くこと
が経験的に知られている。また、通常、人の流れは通り
などに沿って規則的なことが多い。このため、互いに近
傍に位置する移動局は、同様の行動パターンで動き続け
るであろうという極めて妥当な推測が成立する。本実施
形態は、この推測に基づいており、複数の移動局を互い
に近傍に位置する移動局同士のグループに分類し、各グ
ループ毎にその移動先エリアを予測して、グループ単位
でビームを制御するようにしている。このようにするこ
とで、アダプティブアレイアンテナ11から複数放たれ
るビームの干渉を効率よく抑制しつつ、基地局システム
1がカバーするサービスエリア内に位置する各移動局2
1〜25をビームで捕捉することが可能となる。
する。
動先の予測を、各グループに対応付けられたブロックの
変遷に基づいて行った。これに対し、本実施形態は、各
グループの移動先の予測を、当該グループの位置の変遷
に基づいて行うようにしたものである。
の構成は、図2に示す第1実施形態のものと同じであ
る。但し、基地局制御装置13の分類部19および指向
性決定部20での処理が異なる。
る。
3に示す第1実施形態のものと同様である。但し、ステ
ップS1003で更新される移動局位置管理テーブル1
91に、図11に示すように、移動局番号1911の対
応するエントリに登録されている番号を持つ移動局の相
対位置が登録される座標値1914のエントリが追加さ
れる。また、ステップS1005で更新されるグループ
位置履歴管理テーブル193として、図7に示すものに
代えて図12に示すものが用いられる。
ル193において、グループ番号1931の対応するエ
ントリに登録されているグループ番号のグループの現在
の所在地(今回新たに算出した所在地)が現在のグルー
プ位置1934に登録され、1つ前の所在地(前回算出
した所在地)が前回のグループ位置1935に登録され
る。また、グループ規模1936には、グループ番号1
931の対応するエントリに登録されているグループ番
号のグループの規模が登録される。ここで、各グループ
の所在地としては、移動局位置管理テーブル191にお
いて、当該グループのグループ番号を持つ各移動局の座
標の平均値や重心を用いることができる。また、各グル
ープの規模としては、移動局位置管理テーブル191に
おいて、当該グループのグループ番号を持つ各移動局の
座標値の、当該グループの現在の所在地に対するばらつ
きを表す値や、前記各移動局間の最大距離を引数とする
関数で表される値を用いることができる。
説明する。
は、図8に示す第1実施形態のものと同様である。但
し、ステップS2002における各グループの移動状態
の算出は、以下の要領で行う。
管理テーブル193に登録されている任意のグループ番
号に注目し、当該グループの移動速度と加速度とを、現
在のグループ位置および前回のグループ位置間の距離
と、前記グループ位置履歴管理テーブル193の更新時
間と、前回算出した当該グループの移動速度とに基づい
て、算出する。この際、現在のグループ位置と前回のグ
ループ位置とから、当該グループの移動方向についても
求めておく。
されていない場合は、当該グループの加速度を算出不可
として扱い、移動速度のみを、現在のグループ位置およ
び前回のグループ位置間の距離と、前記グループ位置履
歴管理テーブル193の更新時間とに基づいて算出す
る。この際、現在のグループ位置と前回のグループ位置
とから、当該グループの移動方向についても求めてお
く。
されておらず、また、前記グループ位置履歴管理テーブ
ル193の前回のグループ位置が空欄の場合は、当該グ
ループの移動速度、加速度および移動方向を算出不可し
て扱う。
ムの向きと幅の決定は、以下の要領で行う。
テーブル193に登録されている任意のグループ番号に
注目し、現在のグループ位置とステップS2003での
処理において当該グループ番号のグループに対して予測
した移動先とを含む範囲に、前記グループ位置履歴管理
テーブル193のグループ規模が大きくなるほどその値
が大きくなるように設定されたマージンを加えた範囲を
カバーできるように、当該グループに対するビームの向
きと幅を決定する。例えば、図13に示すように、ある
グループの現在のグループ位置がAであり、その予測移
動先がBである場合、基地局システム1を原点とする地
点A-B間のなす角αに、そのグループのグループ規模
に応じたマージンを加えた範囲θをカバーできるよう
に、当該グループに対するビームの向きと幅を決定す
る。より具体的には、ビーム方向を、基地局システム1
から地点Aを眺めた方向と基地局システム1から地点B
を眺めた方向を2分する方向Dとし、ビーム幅を地点A
-B間のなす角αにグループ規模に応じたマージンを乗
算した値θとすればよい。
て移動先が予測されていないグループに対しては、当該
グループの現在のグループ位置を中心とし、グループ規
模が大きくなるほどその値が大きくなるように設定され
た半径値により特定される範囲をカバーできるように、
当該グループに対するビームの向きと幅を決定する。例
えば、図14に示すように、あるグループのグループ位
置がAであり、その移動先が予測されていない場合、地
点Aを中心とする、そのグループのグループ規模に応じ
た半径値より特定される範囲をカバーできるように、当
該グループに対するビームの向きと幅を決定する。
説明した。
考慮して、各グループに対するビームの向きと幅が決定
されるので、基地局システム1がカバーするサービスエ
リア内に位置する各移動局21〜25をより精度よく捕捉
することが可能となる。
た。
により、移動局が存在していないエリアに対してビーム
が放たれることはないので、実際には移動局との通信に
使用されていないビームに、無線リソースが消費される
ことがなくなる。また、アダプティブアレイアンテナ1
1から放たれる各ビームは、捕捉対象のグループが位置
するブロックとその移動先をカバーできるように、その
向きと幅が制御されるので、基地局システム1がカバー
するサービスエリア内に位置する各移動局を効率よく捕
捉することができる。このように、本発明の各実施形態
によれば、無線リソースの効率利用を図りつつも、基地
局システム1がカバーするサービスエリア内に位置する
各移動局をビームで捕捉できるように、アダプティブア
レイアンテナ11を制御することが可能となる。
ープ単位でビームを制御するので、移動局単位でビーム
を制御する場合に比べ、要求される処理能力を低くする
ことができる。
されるものではなく、その要旨の範囲ないで数々の変形
が可能である。
性決定部20が算出する各グループの移動速度、加速度
および移動方向(図8のステップS2002)を、基地
局システム1を原点として各グループを眺めた場合の移
動角速度、角加速度、および、回転方向(右回りか左回
りか)とし、指向性決定部20が予測する各グループの
移動先(図8のステップS2003)を基地局システム
1を原点として各グループの予測移動先を眺めた方向と
してもよい。この場合、位置情報抽出部16で算出する
各移動局21〜25の相対位置を極座標で表しておくと、
これらを効率よく算出することができる。
プ位置履歴管理テーブル193(図7、図12)には、
各グループについて、現在のブロック番号あるいはグル
ープ位置と、前回のブロック番号あるいはグループ位置
とが登録されるようにしているが、より過去のブロック
番号あるいはグループ位置も登録されるようにしてもよ
い。そして、指向性決定部20において、これらの履歴
を用いて、各グループの移動軌跡を特定し、当該軌跡か
ら移動方向を決定するようにしてもよい。
装置1および基地局制御装置13とは、1つの装置上に
統合されて構築されるものでもよいし、あるいは、複数
の装置上に分散されて構築されるものであってもよい。
の移動の履歴をグループ位置履歴管理テーブル193に
登録し、これを用いて予測した各グループの移動先もカ
バーされるように、各ビームの向きと幅を決定している
が、本発明はこれに限定されない。例えば、基地局シス
テム1の設置箇所近辺の環境を考慮して基地局システム
1がカバーするサービスエリアを複数ブロックに区切る
ことで、各グループの移動先を予測しないで、すなわ
ち、各グループの位置するブロックのみをカバーするよ
うに各ビームの向きと幅を制御してもよい。
置箇所近辺での各移動局の移動履歴を集計しておき、こ
の集計結果から推定される、基地局システム1の設置箇
所近辺の各地域での各移動局の行動パターンを参照し
て、互いに近傍に位置する移動局同士のグループが速い
角速度(基地局システム1を原点とした場合の角速度)
で移動するエリアに対しては大きいブロックを割り当
て、遅い角速度で移動するエリアに対しては小さいブロ
ックを割り当てるようにするとよい。あるいは、基地局
システム1を中心とする円周方向を移動する移動局の角
速度は、線速度が同じであっても、基地局システム1に
近い移動局ほど速くなる。つまり、一般に、基地局シス
テム1の近傍に位置する移動局は、遠方に位置する移動
局に比べより速い角速度で移動する。そこで、図4
(a)に示すように、基地局システム1の近傍には大き
いブロックを割り当て、遠方には小さいブロックを割り
当てるようにしてもよい。このようにすれば、上記の各
実施形態と同様に、アダプティブアレイアンテナから複
数放たれるビームの干渉を効率よく抑制しつつ、基地局
システムがカバーするサービスエリア内に位置する各移
動局をビームで捕捉することが可能となる。
ブアレイアンテナを用いた場合を例にとり説明している
が、複数のビームをそれぞれ向きと幅(放射角)を変え
て放つことのできる、複数の移動局と無線通信を行うた
めの指向性アンテナであれば、どのようなアンテナであ
っても構わない。
図4(a)に示すようなブロックを用いて移動局のグル
ープ分けをした場合、ブロックの位置関係によっては、
複数のグループ各々に対して放たれる各ビームがカバー
するエリアが、部分的あるいは全体的に重なってしまう
場合が生ずることも考えられる。このような場合は、例
えば前記各ビームの周波数帯を互いに異ならせるよう
に、指向性制御部15を修正するとよい。あるいは、基
地局システム1から眺めた場合にその方向が同じとなる
複数のブロックに移動局が存在するときは、これら複数
のブロックに存在する移動局を1つのグループに分類す
るように、分類部19を修正してもよい。
るグループから他のグループへ移動する場合が生じるこ
とがある。この場合は、既存のハンドオーバ技術を利用
して、例えば、移動局側において、前記あるグループに
対するビームを利用した通信から、前記他のグループに
対するビームを利用した通信へと切替えるようにすれば
よい。なお、ビームが変った(別のビームに移った)場
合における処理について、例えば、インターフェース誌
(CQ出版社)、1999年2月号 P176-P181、3月号
P168-P173に掲載された「移動体通信のキー技術−アダ
プティブアレイアンテナ(前編・後編)、辻 宏之著」
に記載されている。
無線リソースの更なる効率利用を図ることができる。
の概要を説明するための図である。
テム1の概略構成図である。
処理手順を示す図である。
の各ブロックの一例を示す図である。
テーブル191の一例を示す図である。
用状況管理テーブル192の一例を示す図である。
歴管理テーブル193の一例を示す図である。
0での処理手順を示す図である。
態管理テーブル201を示す図である。
るための図である。
理テーブル191の一例を示す図である。
履歴管理テーブル193の一例を示す図である。
れるビームの向きと幅を説明するための図である。
れるビームの向きと幅を説明するための図である。
ティブアレイアンテナ、111〜11N…アンテナ素子、
12…基地局装置、13…基地局制御装置、141〜1
4N…デュプレクサ、15…指向性制御部、16…位置
情報抽出部、17…送受信処理部、18…網インターフ
ェース部、19…分類部、20…指向性決定部、191
…移動局位置管理テーブル、192…グループ番号使用
状況テーブル、193…グループ位置履歴テーブル、2
01…グループ移動状態管理テーブル
Claims (8)
- 【請求項1】複数のビームをそれぞれ向きと幅(放射
角)を変えて放つことのできる、複数の移動局と無線通
信を行うための指向性アンテナの制御方法であって、 前記複数の移動局各々の位置に関する情報を入手する第
1のステップと、 前記第1のステップで入手した前記複数の移動局各々の
位置に関する情報に基づいて、前記複数の移動局を、互
いに近傍に位置する移動局のグループに分類する第2の
ステップと、 前記指向性アンテナが放つ1つのビームで前記第2のス
テップで分類した1つのグループが位置するエリアをカ
バーできるように、前記指向性アンテナが放つビームの
向きと幅を前記グループ単位で制御する第3のステップ
と、を有することを特徴とする指向性アンテナの制御方
法。 - 【請求項2】請求項1記載の指向性アンテナの制御方法
であって、 前記第2のステップは、 前記第1のステップで入手した前記複数の移動局各々の
位置に関する情報に基づいて、前記複数の移動局を、互
いに近傍に位置する移動局のグループに分類するグルー
プ分けステップと、 前記グループ分けステップにより分類した各グループの
識別番号を、当該グループに属する各移動局に対応付け
られている識別番号に基づいて設定すると共に、前記複
数の移動局各々に対応付ける識別番号を、当該移動局が
属するグループに設定した識別番号に更新する識別ステ
ップと、 前記識別ステップにより設定された識別番号により特定
される各グループの移動の履歴に基づいて、各グループ
の移動先エリアを予測する予測ステップと、を有し、 前記第3のステップは、 前記指向性アンテナが放つ1つのビームで前記グループ
分けステップで分類した1つのグループが位置するエリ
アおよび前記予測ステップで予測した当該グループの移
動先エリアをカバーできるように、前記指向性アンテナ
が放つビームの向きと幅を前記グループ単位で制御する
ものであり、 前記識別ステップは、 前記複数の移動局に対応付けられている識別番号各々に
ついて、当該識別番号に対応付けられている移動局を最
も多く含むグループに当該識別番号を設定する処理を行
うと共に、前記処理により識別番号が設定されなかった
グループに対しては、現在使用していない識別番号を設
定することにより、前記グループ分け手段により分類し
た各グループに識別番号を設定することを特徴とする指
向性アンテナの制御方法。 - 【請求項3】複数のビームをそれぞれ向きと幅(放射
角)を変えて放つことのできる、複数の移動局と無線通
信を行うための指向性アンテナの制御装置であって、 前記複数の移動局各々の位置に関する情報を入手する入
手手段と、 前記入手手段で入手した前記複数の移動局各々の位置に
関する情報に基づいて、前記複数の移動局を、互いに近
傍に位置する移動局のグループに分類する分類手段と、 前記指向性アンテナが放つ1つのビームで前記分類手段
で分類した1つのグループが位置するエリアをカバーで
きるように、前記指向性アンテナが放つビームの向きと
幅を前記グループ単位で制御する制御手段と、を有する
ことを特徴とする指向性アンテナの制御装置。 - 【請求項4】請求項3記載の指向性アンテナの制御装置
であって、 前記分類手段は、 前記入手手段で入手した前記複数の移動局各々の位置に
関する情報に基づいて、前記複数の移動局を、互いに近
傍に位置する移動局のグループに分類するグループ分け
手段と、 前記グループ分け手段により分類した各グループの識別
番号を、当該グループに属する各移動局に対応付けられ
ている識別番号に基づいて設定すると共に、前記複数の
移動局各々に対応付ける識別番号を、当該移動局が属す
るグループに設定した識別番号に更新する識別手段と、 前記識別手段により設定された識別番号により特定され
る各グループの移動の履歴に基づいて、各グループの移
動先エリアを予測する予測手段と、を有し、前記制御手
段は、 前記指向性アンテナが放つ1つのビームで、前記グルー
プ分け手段で分類した1つのグループが位置するエリア
および前記予測手段で予測した当該グループの移動先エ
リアをカバーできるように、前記指向性アンテナが放つ
ビームの向きと幅を前記グループ単位で制御するもので
あり、 前記識別手段は、 前記複数の移動局に対応付けられている識別番号各々に
ついて、当該識別番号に対応付けられている移動局を最
も多く含むグループに当該識別番号を設定する処理を行
うと共に、前記処理により識別番号が設定されなかった
グループに対しては、現在使用していない識別番号を設
定することにより、前記グループ分け手段により分類し
た各グループに識別番号を設定することを特徴とする指
向性アンテナの制御装置。 - 【請求項5】請求項3記載の指向性アンテナの制御装置
であって、 前記制御手段は、 前記指向性アンテナの設置位置に近いグループほど、当
該グループが位置するエリアを含むより広い範囲のエリ
アをカバーできるように、当該グループに対して前記指
向性アンテナが放つビームの幅を制御することを特徴と
する指向性アンテナの制御装置。 - 【請求項6】請求項3、4または5記載の指向性アンテ
ナの制御装置であって、 前記指向性アンテナは、 複数のアンテナ素子で構成されたアダプティブアレイア
ンテナであることを特徴とする指向性アンテナの制御装
置。 - 【請求項7】請求項3、4または5記載の指向性アンテ
ナの制御装置と、 複数のビームをそれぞれ向きと幅を変えて放つことので
きる、複数の移動局と無線通信を行うための指向性アン
テナと、を備えたことを特徴とする無線基地局。 - 【請求項8】請求項7記載の無線基地局であって、 前記指向性アンテナは、 複数のアンテナ素子で構成されたアダプティブアレイア
ンテナであることを特徴とする無線基地局。
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