JP2015207934A - Base station device, control method and program - Google Patents

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ウサマ スイヒリ
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養幸 畑川
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable a base station device to communicate with a terminal device which may move fast, within such a range that a sufficient antenna gain can be obtained.SOLUTION: The base station device communicates with a terminal by using an antenna forming a beam of which the orientation direction and the beam width capable of obtaining a predetermined gain are controllable. The base station device acquires a position and a moving speed of the terminal and controls the orientation direction and the beam width of the antenna on the basis of the position and the moving speed of the terminal. An antenna of the base station device is disposed at a position higher than the position of the terminal. The base station device turns the orientation direction of the antenna toward the position of the terminal. In that case, the beam width of the antenna is determined on the basis of a size of an ellipse that is obtained in the case where a cone including an angle determined from the beam width as an angle of an apex is cut by a horizontal plane including the position of the terminal while defining the antenna as the apex, and the moving speed of the terminal.

Description

本発明は、無線通信システムにおける、基地局装置のアンテナの指向方向及びビーム幅の制御技術に関する。   The present invention relates to a technique for controlling the directivity direction and beam width of an antenna of a base station apparatus in a wireless communication system.

３ＧＰＰでは、ＭＩＭＯ通信または俯角（仰角）方向のビームフォーミングのための３次元チャネルのモデル化の検討が行われている（非特許文献１参照）。基地局装置は、例えばこの３次元チャネルに基づいて、俯角（仰角）方向のビームフォーミングを行い、狭いビーム幅（所定のアンテナゲインを得ることができる幅）を端末装置に向けて形成することにより、空間的なリソースの利用効率を高めることができる。   In 3GPP, studies on modeling of a three-dimensional channel for MIMO communication or beam forming in the depression angle (elevation angle) direction are being performed (see Non-Patent Document 1). For example, the base station apparatus performs beam forming in the depression angle (elevation angle) direction based on the three-dimensional channel, and forms a narrow beam width (a width at which a predetermined antenna gain can be obtained) toward the terminal apparatus. , Can improve the utilization efficiency of spatial resources.

ＲＰ−１３０５９０、“Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ３Ｄ−ｃｈａｎｎｅｌ ｍｏｄｅｌ ｆｏｒ Ｅｌｅｖａｔｉｏｎ Ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ ａｎｄ ＦＤ−ＭＩＭＯ ｓｔｕｄｉｅｓ ｆｏｒ ＬＴＥ”、３ＧＰＰ ＲＡＮ Ｐｌｅｎａｒｙ Ｍｅｅｔｉｎｇ ＃６０、２０１３年６月RP-130590, “Study on 3D-channel model for Elevation Beamforming and FD-MIMO studies for LTE”, 3GPP RAN Plenary Meeting # 60, June 2013

しかしながら、狭いビーム幅のビームを形成して通信を行う場合、端末装置が高速で移動すると、その端末装置が十分なゲインを得ることができる範囲から脱してしまい、端末装置における通信品質が急激に劣化する場合があるという課題があった。   However, when communication is performed by forming a beam with a narrow beam width, if the terminal device moves at a high speed, the terminal device moves out of a range where a sufficient gain can be obtained, and the communication quality in the terminal device rapidly increases. There was a problem that it might deteriorate.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、基地局装置が、十分なアンテナゲインを得ることができる範囲で、高速で移動しうる端末装置との通信を行うことができるようにすることを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and enables a base station apparatus to perform communication with a terminal apparatus that can move at high speed within a range in which a sufficient antenna gain can be obtained. For the purpose.

上記目的を達成するため、本発明による基地局装置は、指向方向と所定のゲインを得ることができるビーム幅とを制御可能なビームを形成するアンテナを用いて端末と通信を行う基地局装置であって、前記端末の位置と移動速度とを取得する取得手段と、前記端末の位置と移動速度とに基づいて、前記アンテナの前記指向方向と前記ビーム幅とを制御する制御手段と、を有し、前記アンテナは、前記端末の位置より高い位置に配置され、前記制御手段は、前記端末の位置に前記アンテナの前記指向方向を向けると共に、その際に、前記アンテナを頂点として前記ビーム幅で定まる角度を頂点の角度とする円錐を、前記端末の位置を含む水平面によって切断した際に得られる楕円の大きさと、前記移動速度とに基づいて、前記アンテナの前記ビーム幅を定めて、前記アンテナの前記指向方向と前記ビーム幅とを制御する、ことを特徴とする。   In order to achieve the above object, a base station apparatus according to the present invention is a base station apparatus that communicates with a terminal using an antenna that forms a beam capable of controlling a directivity direction and a beam width capable of obtaining a predetermined gain. And acquiring means for acquiring the position and moving speed of the terminal and control means for controlling the directivity direction and the beam width of the antenna based on the position and moving speed of the terminal. The antenna is arranged at a position higher than the position of the terminal, and the control means directs the directivity direction of the antenna to the position of the terminal, and at that time, with the beam width at the top of the antenna. Based on the size of the ellipse obtained when a cone having a fixed angle as a vertex angle is cut by a horizontal plane including the position of the terminal, and the moving speed, the beacon of the antenna is obtained. Defining a beam width, for controlling said pointing direction of the antenna and the beam width, characterized in that.

本発明によれば、基地局装置は、十分なアンテナゲインを得ることができる範囲で、高速で移動しうる端末装置との通信を行うことができるようになる。   According to the present invention, the base station apparatus can communicate with a terminal apparatus that can move at high speed within a range where a sufficient antenna gain can be obtained.

基地局装置と端末との間の通信の状況を示す概念図。The conceptual diagram which shows the condition of the communication between a base station apparatus and a terminal. 基地局装置の機能構成例を示す図。The figure which shows the function structural example of a base station apparatus. 基地局装置の機能構成例を示す図。The figure which shows the function structural example of a base station apparatus. 基地局装置が実行する処理の流れを示すフローチャート。The flowchart which shows the flow of the process which a base station apparatus performs.

以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

（無線通信システム）
図１は、本実施形態に係る、無線通信システムにおいて、基地局装置１００がビームを形成して端末装置２００と通信している状態を示す概念図である。なお、図１において、端末装置２００は、点Ｐの位置に存在するものとする。 (Wireless communication system)
FIG. 1 is a conceptual diagram showing a state where a base station apparatus 100 forms a beam and communicates with a terminal apparatus 200 in a wireless communication system according to the present embodiment. In FIG. 1, it is assumed that the terminal device 200 exists at the position of the point P.

図１において、基地局装置１００は、３次元方向（仰俯角方向および水平方向）でビームの指向方向と所定のゲインを得ることができるビーム幅とを制御可能なアンテナを有する。このアンテナは、例えばマルチアンテナであり、信号に重み付けと移相との少なくともいずれかを施すことにより、指向方向とビーム幅とを制御するように構成される。ここで、図１では、ビーム幅として、３ｄＢビーム幅、すなわち、ゲインがピークとピークより３ｄＢ低い値との間の値となるような角度の範囲までをビーム幅としている。また、図１では、説明の簡略化のため、主として、仰俯角方向のビームの状況について図解しているが、アンテナは、水平方向にも、同様に、有限のビーム幅を有する。   In FIG. 1, a base station apparatus 100 has an antenna capable of controlling a beam directing direction and a beam width capable of obtaining a predetermined gain in a three-dimensional direction (an elevation angle direction and a horizontal direction). This antenna is, for example, a multi-antenna, and is configured to control the directivity direction and the beam width by applying at least one of weighting and phase shifting to the signal. Here, in FIG. 1, the beam width is 3 dB beam width, that is, an angle range in which the gain is a value between the peak and a value 3 dB lower than the peak. Further, in FIG. 1, for the sake of simplification of explanation, the state of the beam in the elevation angle direction is mainly illustrated, but the antenna also has a finite beam width in the horizontal direction as well.

図１では、このときの３ｄＢビーム幅でカバーできる範囲を楕円Ａで示している。楕円Ａは、端末装置２００の位置Ｐにビームのピークを向けたときに、アンテナを頂点として、ビーム幅を表す角度θ3dBを頂点の角度とする円錐を、端末装置２００の位置Ｐを含む水平面で切断したときに得られる楕円である。この楕円Ａにおいて、短径は、基地局装置１００と端末装置２００との距離Ｒに、ビーム幅を表す角度θ3dBを乗じた値として得られる。また、この楕円Ａにおいて、長径は、短径の長さＲθ3dBを、アンテナの指向方向の俯角θinの余弦（cos(θin)）で除算した結果の値として得られる。なお、この余弦の逆数（１／cos(θin)）は、正割（sec(θin)）となるため、図１においては、この正割を用いて長径の大きさを示している。 In FIG. 1, the range that can be covered with the 3 dB beam width at this time is indicated by an ellipse A. The ellipse A is a horizontal plane including a position P of the terminal device 200 with a cone having an antenna as the apex and an angle θ 3 dB representing the beam width as the apex angle when the beam peak is directed to the position P of the terminal device 200. It is an ellipse obtained when cutting with. In this ellipse A, the minor axis is obtained as a value obtained by multiplying the distance R between the base station apparatus 100 and the terminal apparatus 200 by an angle θ 3 dB representing the beam width. In the ellipse A, the major axis is obtained as a value obtained by dividing the minor axis length Rθ 3 dB by the cosine (cos (θ in )) of the depression angle θ in the antenna directing direction. Since the reciprocal of this cosine (1 / cos (θ in )) is a secant (sec (θ in )), FIG. 1 shows the size of the major axis using this secant.

端末装置２００は、速度ｖで一定の方向に移動しているものとする。ここで、ｖが大きい場合、すなわち、端末装置２００が高速で移動している場合、一定の時間後には、端末装置２００は、楕円Ａの範囲の外へ移動してしまうと考えられる。端末装置２００が楕円Ａの範囲を脱して移動してしまうと、基地局装置１００は、端末装置２００に対して、十分なアンテナゲインが得られる範囲での信号の送信ができなくなってしまう。また、このビーム幅の範囲を超えた範囲ではアンテナゲインが急峻に低下する場合があるため、端末装置２００において、急激に通信品質が劣化してしまうという問題が生じうる。また、端末装置２００の高速移動に伴って、アンテナ指向方向を逐次切り替えることはできるが、端末装置２００の位置の高速な追跡とアンテナ指向方向の高速な切り替えとが必要となるため、制御が容易ではなくなる場合がある。   It is assumed that the terminal device 200 is moving in a certain direction at a speed v. Here, when v is large, that is, when the terminal device 200 is moving at high speed, the terminal device 200 is considered to move out of the range of the ellipse A after a certain time. If the terminal device 200 moves out of the range of the ellipse A, the base station device 100 cannot transmit signals to the terminal device 200 in a range where a sufficient antenna gain can be obtained. In addition, since the antenna gain may be sharply decreased in the range exceeding the beam width range, the terminal device 200 may have a problem that the communication quality is rapidly deteriorated. In addition, although the antenna directivity direction can be sequentially switched as the terminal device 200 moves at high speed, it is easy to control because fast tracking of the position of the terminal device 200 and high speed switching of the antenna directivity direction are required. May not be.

そこで、本実施形態では、端末装置２００の移動速度に応じて、上述の楕円Ａの大きさを変更するように、アンテナのビーム幅を制御する。すなわち、高速移動している端末装置２００に対しては、ビーム幅を広くして楕円Ａの大きさを大きくすることにより、端末装置２００が楕円Ａの範囲から脱する確率を低減する。一方、低速移動中の端末装置２００に対しては、ビーム幅を狭くして、アンテナゲインを大きくすることにより、高速通信を可能とする。   Therefore, in the present embodiment, the beam width of the antenna is controlled so that the size of the ellipse A is changed according to the moving speed of the terminal device 200. That is, for the terminal device 200 moving at high speed, the probability that the terminal device 200 moves out of the range of the ellipse A is reduced by widening the beam width and increasing the size of the ellipse A. On the other hand, for the terminal device 200 moving at a low speed, the beam width is narrowed and the antenna gain is increased, thereby enabling high-speed communication.

以下では、この制御を実行する基地局装置１００の構成例と処理の流れについて、詳細に説明する。   Below, the structural example of the base station apparatus 100 which performs this control, and the flow of a process are demonstrated in detail.

（基地局装置の構成）
図２に、本実施形態に係る基地局装置１００の機能構成例を示す。基地局装置１００は、例えば、アンテナ１０１、通信部１０２、情報取得部１０３、及びビーム制御部１０４を有する。なお、基地局装置１００は、不図示の、一般的な基地局が有する各種機能をも有する。 (Configuration of base station equipment)
FIG. 2 shows a functional configuration example of the base station apparatus 100 according to the present embodiment. The base station apparatus 100 includes, for example, an antenna 101, a communication unit 102, an information acquisition unit 103, and a beam control unit 104. Note that the base station apparatus 100 also has various functions (not shown) that a general base station has.

アンテナ１０１は、通信の相手装置である端末装置２００との間で信号を送信し、又は受信するのに用いられ、指向方向とビーム幅とを制御可能に構成される。アンテナ１０１は、例えば、図２に示されるように、マルチアンテナとして構成されてもよいし、１つのアンテナによって構成されてもよい。通信部１０２は、端末装置２００へ送信する信号を生成してアンテナ１０１を介して送信し、又は、端末装置２００からアンテナ１０１を介して受信した信号からデータを取り出す機能を有する。また、通信部１０２は、ビーム制御部１０４からの指示に従って、アンテナ１０１の指向方向とビーム幅とが制御されるように、例えば信号への重み付けと移相との少なくともいずれかを行う。   The antenna 101 is used to transmit or receive a signal to / from the terminal device 200 that is a communication partner device, and is configured to be able to control a directivity direction and a beam width. For example, as shown in FIG. 2, the antenna 101 may be configured as a multi-antenna or may be configured by one antenna. The communication unit 102 has a function of generating a signal to be transmitted to the terminal device 200 and transmitting the signal via the antenna 101 or extracting data from a signal received from the terminal device 200 via the antenna 101. Further, the communication unit 102 performs at least one of, for example, weighting a signal and phase shifting so that the directivity direction and the beam width of the antenna 101 are controlled in accordance with an instruction from the beam control unit 104.

情報取得部１０３は、端末装置２００の位置（図１の点Ｐ）と移動速度（図１のｖ）との情報を取得する。例えば、情報取得部１０３は、端末装置２００が測位した結果または端末装置２００が観測した信号等に基づくネットワーク側の測位の結果により、端末の位置を取得することができる。また、情報取得部１０３は、端末装置２００の位置の変化に応じて、端末装置２００の移動速度を、推定により取得することができる。また、情報取得部１０３は、端末装置２００の位置や、基地局装置１００の位置に基づいて定まる、端末装置２００がとり得る最高移動速度または平均移動速度を、端末装置２００の移動速度として取得してもよい。この場合、情報取得部１０３は、例えば、端末装置２００が高速道路上に存在する場合は、移動速度を例えば高速道路における最高移動速度である１００ｋｍ／ｈとする。また、基地局装置１００が、住宅地などをカバレッジエリアとする場合で、例えば、その領域での端末装置２００の平均移動速度が１０ｋｍ／ｈであるような場合は、この平均移動速度を端末装置２００の移動速度として取得する。また、情報取得部１０３は、端末装置２００において測定された信号または端末装置２００から受信した信号におけるドップラーシフトの大きさに基づいて、端末装置２００の移動速度を、推定により取得してもよい。情報取得部１０３は、さらに、端末装置２００の移動方向の情報を取得してもよい。   The information acquisition unit 103 acquires information on the position of the terminal device 200 (point P in FIG. 1) and the moving speed (v in FIG. 1). For example, the information acquisition unit 103 can acquire the position of the terminal based on the positioning result on the network side based on the result of positioning by the terminal device 200 or the signal observed by the terminal device 200. Further, the information acquisition unit 103 can acquire the moving speed of the terminal device 200 by estimation in accordance with a change in the position of the terminal device 200. Further, the information acquisition unit 103 acquires, as the moving speed of the terminal device 200, the maximum moving speed or the average moving speed that the terminal device 200 can take, which is determined based on the position of the terminal device 200 or the position of the base station device 100. May be. In this case, for example, when the terminal device 200 exists on the highway, the information acquisition unit 103 sets the movement speed to 100 km / h, which is the maximum movement speed on the highway, for example. Further, when the base station device 100 uses a residential area or the like as a coverage area, for example, when the average moving speed of the terminal device 200 in the area is 10 km / h, the average moving speed is set to the terminal device. Obtained as a moving speed of 200. Further, the information acquisition unit 103 may acquire the moving speed of the terminal device 200 by estimation based on the magnitude of the Doppler shift in the signal measured by the terminal device 200 or the signal received from the terminal device 200. The information acquisition unit 103 may further acquire information on the moving direction of the terminal device 200.

ビーム制御部１０４は、情報取得部１０３が取得した端末装置２００の位置と移動速度とから、上述のように、端末装置２００が、所定期間の間、所定の範囲（図１の楕円Ａ）を脱しないように、アンテナの指向方向とビーム幅を制御する。具体的には、ビーム制御部１０４は、まず、指向方向（アンテナパターンのピークの方向）を端末装置２００の位置（図１の点Ｐ）へ向ける。   From the position and moving speed of the terminal device 200 acquired by the information acquisition unit 103, the beam control unit 104 allows the terminal device 200 to move within a predetermined range (oval A in FIG. 1) for a predetermined period as described above. The directivity direction and beam width of the antenna are controlled so as not to be removed. Specifically, the beam control unit 104 first directs the pointing direction (the direction of the peak of the antenna pattern) toward the position of the terminal device 200 (point P in FIG. 1).

その後、ビーム制御部１０４は、アンテナの位置を頂点とし、ビーム幅を表す角度を頂点の角度とした円錐を、端末装置２００の位置を含む水平面で切断した際に得られる楕円の大きさを、端末装置２００の移動速度に応じて決定する。ビーム制御部１０４は、例えば、所定の時間期間Ｔの間に端末装置２００が移動する距離ｖＴが、楕円の長径または短径の長さ以下となるように、ビーム幅θ3dBを決定する。すなわち、上述のように、短径の長さがＲθ3dBと表されるため、Ｒθ3dB≧ｖＴとなるように、すなわち、θ3dB≧ｖＴ／Ｒとなるように、ビーム幅θ3dBが決定される。同様に、長径を基準として、θ3dB≧ｖＴcos(θin)／Ｒとなるように、ビーム幅θ3dBが決定されてもよい。 After that, the beam control unit 104 sets the size of the ellipse obtained when cutting the cone with the position of the antenna as the apex and the angle representing the beam width as the apex angle at the horizontal plane including the position of the terminal device 200, This is determined according to the moving speed of the terminal device 200. For example, the beam control unit 104 determines the beam width θ 3 dB so that the distance vT that the terminal apparatus 200 moves during the predetermined time period T is equal to or shorter than the length of the major axis or minor axis of the ellipse. That is, as described above, since the length of the minor axis is expressed as R.theta 3 dB, so that R.theta 3 dB ≧ vT, i.e., such that θ 3dB ≧ vT / R, beamwidth theta 3 dB is determined The Similarly, the beam width θ 3dB may be determined so that θ 3dB ≧ vTcos (θ in ) / R with respect to the major axis.

なお、長径と短径とのいずれを基準とするかについては、例えば端末装置２００の移動方向に基づいて定められてもよい。すなわち、端末装置２００が主として長径方向に移動している場合は、長径方向が基準とされてもよいし、端末装置２００が主として短径方向に移動している場合は短径方向が基準とされてもよい。また、例えば、常に短径方向または長径方向が基準とされてもよい。   Note that which of the major axis and the minor axis is used as a reference may be determined based on the moving direction of the terminal device 200, for example. That is, when the terminal device 200 is moved mainly in the major axis direction, the major axis direction may be used as a reference, and when the terminal device 200 is moved mainly in the minor axis direction, the minor axis direction is used as a reference. May be. For example, the short diameter direction or the long diameter direction may always be used as a reference.

ここで、アンテナのビーム幅は、ゲインを高くして高速通信を行うという観点からは、狭くする方が好ましい場合が多い。したがって、上述の説明では、所定の時間期間Ｔの間に端末装置２００が移動する距離ｖＴを基準に、ビーム幅θを決定するとしたが、この距離ｖＴに対して１未満の係数αを乗じた値αｖＴを基準としてビーム幅が決定されてもよい。この場合は、例えば楕円の短径方向を基準とすれば、θ3dB≧αｖＴ／Ｒとなるように、長径方向を基準とすれば、θ3dB≧αｖＴcos(θin)／Ｒとなるように、ビーム幅θ3dBが決定される。なお、αの値は、例えば通信事業者が事前に定めてもよいし、基地局装置１００が展開するエリアに端末装置が多数存在する場合はαを小さくして狭いビーム幅で通信できる端末装置を優先するなど、通信ネットワークの状況に応じて適応的に定められてもよい。これにより、不必要にビーム幅が広くなってしまうことを防ぐことができるようになる。 Here, in many cases, it is preferable to narrow the beam width of the antenna from the viewpoint of increasing the gain and performing high-speed communication. Therefore, in the above description, the beam width θ is determined based on the distance vT that the terminal apparatus 200 moves during the predetermined time period T. However, the distance vT is multiplied by a coefficient α that is less than 1. The beam width may be determined based on the value αvT. In this case, for example, θ 3dB ≧ αvT / R when the minor axis direction of the ellipse is used as a reference, and θ 3dB ≧ αvTcos (θ in ) / R when the major axis direction is used as a reference. The beam width θ 3dB is determined. Note that the value of α may be determined in advance by, for example, a telecommunications carrier. If there are many terminal devices in an area where the base station device 100 is deployed, a terminal device that can communicate with a narrow beam width by reducing α. May be determined adaptively according to the status of the communication network. Thereby, it becomes possible to prevent the beam width from being unnecessarily widened.

なお、基地局装置１００と端末装置２００との距離Ｒは、端末装置２００の位置によって変動するため、ビーム制御部１０４は、この距離Ｒを、都度算出などによって取得する必要がある。例えば、基地局装置１００のアンテナは、端末装置２００の位置より高い位置に配置され、その高度差がＨであり、基地局装置１００と端末装置２００との間の水平方向の距離がｄである場合、Ｒ＝（Ｈ2＋ｄ2）1/2となる。 Since the distance R between the base station apparatus 100 and the terminal apparatus 200 varies depending on the position of the terminal apparatus 200, the beam control unit 104 needs to acquire the distance R by calculation or the like each time. For example, the antenna of the base station apparatus 100 is arranged at a position higher than the position of the terminal apparatus 200, the altitude difference is H, and the horizontal distance between the base station apparatus 100 and the terminal apparatus 200 is d. In this case, R = (H 2 + d 2 ) 1/2 .

また、所定の時間期間Ｔは、例えば、サービス品質が所定の品質以上に保たれるべき期間や、端末装置２００の移動速度などに基づいて、定められてもよいし、一定値であってもよい。なお、端末装置２００の移動速度に基づいて所定の時間期間Ｔが定められる場合とは、例えば、広いビーム幅を用いても、十分な品質を満たすことが困難な程度に端末装置２００が高速移動している場合に、Ｔを短くすることなどが挙げられる。   Further, the predetermined time period T may be determined based on, for example, a period during which the service quality should be maintained above the predetermined quality, the moving speed of the terminal device 200, or the like. Good. Note that the case where the predetermined time period T is determined based on the moving speed of the terminal device 200 means, for example, that the terminal device 200 moves at a high speed to such an extent that it is difficult to satisfy a sufficient quality even when a wide beam width is used. For example, shortening T may be used.

ビーム制御部１０４は、上述のようにして算出したビーム幅が、実際に利用可能なビーム幅の最小値より小さくなる場合は、そのビーム幅の最小値を、端末装置２００との間の実際の通信に用いるビーム幅として決定してもよい。また、ビーム制御部１０４は、同様に、算出したビーム幅が実際に利用可能なビーム幅の最大値より大きくなる場合は、そのビーム幅の最大値を、端末装置２００との間の実際の通信に用いるビーム幅として定めてもよい。なお、後者の場合、例えば上述のように、所定の時間期間Ｔを小さくすることにより、利用可能なビーム幅の最大値以下となるまで、ビーム幅の算出が繰り返されてもよい。   When the beam width calculated as described above is smaller than the minimum value of the actually usable beam width, the beam control unit 104 sets the minimum value of the beam width to the actual value with the terminal device 200. The beam width used for communication may be determined. Similarly, when the calculated beam width is larger than the maximum value of the actually usable beam width, the beam control unit 104 sets the maximum value of the beam width to the actual communication with the terminal device 200. It may be determined as the beam width used in the above. In the latter case, as described above, for example, by reducing the predetermined time period T, the calculation of the beam width may be repeated until the beam width becomes equal to or less than the maximum value of the usable beam width.

上述の処理について、数値例を示す。本例では、基地局装置と端末装置との高さの差Ｈを２５ｍ、水平方向の距離を５０ｍ、端末装置の移動速度ｖを４０ｋｍ／ｈ＝１１．１１ｍ／ｓ、所定の時間期間を１秒とした。なお、係数αを用いず、また、楕円の短径を基準とした。この場合、θ3dB≧ｖＴ／Ｒ＝１１．１１／（２５2＋５０2）1/2＝０．１９８７［ｒａｄ］＝１１．３９°となる。すなわち、例えばビーム幅θ3dBを１１．５°とすることにより、４０ｋｍ／ｈで移動している端末装置が、１秒の間に楕円Ａの範囲から脱することはなくなることが分かる。このようにして、ビーム制御部１０４は、端末装置の位置と移動速度とによって、端末装置が、所定の期間、十分なアンテナゲインが得られる範囲に存在し続けることとなるように、ビーム幅を制御することが可能となる。 Numerical examples of the above-described processing will be shown. In this example, the height difference H between the base station device and the terminal device is 25 m, the horizontal distance is 50 m, the moving speed v of the terminal device is 40 km / h = 11.11 m / s, and the predetermined time period is 1 Seconds. The coefficient α was not used and the minor axis of the ellipse was used as a reference. In this case, θ 3dB ≧ vT / R = 11.11 / (25 2 +50 2 ) 1/2 = 0.1987 [rad] = 11.39 °. That is, for example, by setting the beam width θ 3dB to 11.5 °, it can be seen that the terminal device moving at 40 km / h does not get out of the range of the ellipse A in one second. In this way, the beam control unit 104 sets the beam width so that the terminal device continues to exist in a range where a sufficient antenna gain can be obtained for a predetermined period, depending on the position and moving speed of the terminal device. It becomes possible to control.

なお、上述の機能を有する基地局装置は、例えば図３に示すハードウェア構成により、実現され得る。基地局装置は、例えば、ＣＰＵ３０１、ＲＯＭ３０２、ＲＡＭ３０３、外部記憶装置３０４、及び通信装置３０５を有する。基地局装置では、例えばＲＯＭ３０２、ＲＡＭ３０３及び外部記憶装置３０４のいずれかに記録された、上述の基地局装置の各機能を実現するプログラムがＣＰＵ３０１により実行される。そして、基地局装置は、通信装置３０５を用いて、端末装置との間の通信、又は他の基地局装置との間の通信を行う。なお、図３では、基地局装置は、１つの通信装置３０５を有するとしているが、例えば、他の基地局装置との間の通信用の通信装置及び端末装置との間の通信装置を有するなどのように、複数の通信装置を有してもよい。   In addition, the base station apparatus which has the above-mentioned function can be implement | achieved by the hardware constitutions shown, for example in FIG. The base station device includes, for example, a CPU 301, a ROM 302, a RAM 303, an external storage device 304, and a communication device 305. In the base station device, for example, the CPU 301 executes a program that realizes each function of the base station device described above, which is recorded in any of the ROM 302, the RAM 303, and the external storage device 304. Then, the base station device uses the communication device 305 to perform communication with the terminal device or communication with another base station device. In FIG. 3, the base station device has one communication device 305. For example, the base station device has a communication device for communication with another base station device and a communication device with a terminal device. As described above, a plurality of communication devices may be provided.

なお、基地局装置は、上述の各機能を実行する専用のハードウェアを備えてもよいし、一部をハードウェアで実行し、プログラムを動作させるコンピュータでその他の部分を実行してもよい。また、以下の全機能をコンピュータとプログラムにより実行させてもよい。   Note that the base station apparatus may include dedicated hardware for executing the above-described functions, or may be executed by a computer that executes a part of the hardware and executes a program. Further, all the following functions may be executed by a computer and a program.

（基地局装置の動作）
図４に、本実施形態に係る基地局装置１００の動作例を示す。 (Operation of base station equipment)
FIG. 4 shows an operation example of the base station apparatus 100 according to the present embodiment.

本処理では、まず、基地局装置１００は、端末装置２００の位置と移動速度との情報を取得する（Ｓ４０１）。このとき、基地局装置１００は、端末装置２００の移動方向の情報を併せて取得してもよい。なお、これらの情報は、端末装置２００により収集された情報が無線信号として受信されることにより取得されてもよいし、基地局装置１００または他のネットワークノードが、例えば端末装置２００が送信した信号から推定した結果として、取得されてもよい。また、これらの情報の一部を端末装置２００が収集して基地局装置１００へ通知し、残りの情報を基地局装置１００又は他のネットワークノードが推定するようにしてもよい。   In this process, first, the base station apparatus 100 acquires information on the position and moving speed of the terminal apparatus 200 (S401). At this time, the base station apparatus 100 may acquire information on the moving direction of the terminal apparatus 200 together. Note that these pieces of information may be acquired by receiving information collected by the terminal device 200 as a radio signal, or a signal transmitted by the base station device 100 or another network node by the terminal device 200, for example. As a result estimated from the above, it may be acquired. Alternatively, a part of the information may be collected by the terminal device 200 and notified to the base station device 100, and the remaining information may be estimated by the base station device 100 or another network node.

続いて、基地局装置１００は、取得した端末装置２００の位置の情報に基づいて、アンテナの指向方向を定める（Ｓ４０２）。基地局装置は、例えば、端末装置２００の位置にビームのピークが向くように、指向方向を定める。そして、基地局装置１００は、取得した端末装置２００の位置と移動速度の情報に基づいて、ビーム幅を定める（Ｓ４０３）。具体的な処理の内容は、上述したとおりである。そして、基地局装置１００は、定めた指向方向とビーム幅とを用いて、端末装置２００との間での通信を開始する（Ｓ４０４）。   Subsequently, the base station apparatus 100 determines the antenna directivity direction based on the acquired position information of the terminal apparatus 200 (S402). For example, the base station apparatus determines the directivity direction so that the beam peak is directed to the position of the terminal apparatus 200. Then, the base station apparatus 100 determines the beam width based on the acquired information on the position and moving speed of the terminal apparatus 200 (S403). Details of the processing are as described above. Then, the base station apparatus 100 starts communication with the terminal apparatus 200 using the determined directivity direction and beam width (S404).

このようにして、基地局装置は、端末装置の位置と移動速度とに応じて、十分なアンテナゲインを用いることができる範囲で端末装置との通信が行われるように、アンテナの指向方向とビーム幅とを制御することができる。これにより、端末装置２００が、例えば３ｄＢビーム幅から外れる位置に移動してしまうことを防ぐことができ、通信の信頼性と効率とを向上させることができるようになる。   In this way, the base station apparatus performs the antenna pointing direction and beam so that communication with the terminal apparatus can be performed within a range where a sufficient antenna gain can be used according to the position and moving speed of the terminal apparatus. The width can be controlled. As a result, the terminal device 200 can be prevented from moving to a position outside the 3 dB beam width, for example, and the reliability and efficiency of communication can be improved.

Claims (10)

指向方向と所定のゲインを得ることができるビーム幅とを制御可能なビームを形成するアンテナを用いて端末と通信を行う基地局装置であって、
前記端末の位置と移動速度とを取得する取得手段と、
前記端末の位置と移動速度とに基づいて、前記アンテナの前記指向方向と前記ビーム幅とを制御する制御手段と、
を有し、
前記アンテナは、前記端末の位置より高い位置に配置され、
前記制御手段は、前記端末の位置に前記アンテナの前記指向方向を向けると共に、その際に、前記アンテナを頂点として前記ビーム幅で定まる角度を頂点の角度とする円錐を、前記端末の位置を含む水平面によって切断した際に得られる楕円の大きさと、前記端末の移動速度とに基づいて、前記アンテナの前記ビーム幅を定めて、前記アンテナの前記指向方向と前記ビーム幅とを制御する、
ことを特徴とする基地局装置。 A base station apparatus that communicates with a terminal using an antenna that forms a beam capable of controlling a directivity direction and a beam width capable of obtaining a predetermined gain,
Obtaining means for obtaining the position and moving speed of the terminal;
Control means for controlling the directivity direction and the beam width of the antenna based on the position and moving speed of the terminal;
Have
The antenna is disposed at a position higher than the position of the terminal,
The control means directs the directivity direction of the antenna to the position of the terminal, and includes a cone having an angle determined by the beam width with the antenna as the apex. The beam width of the antenna is determined based on the size of an ellipse obtained when cut by a horizontal plane and the moving speed of the terminal, and the directivity direction and the beam width of the antenna are controlled.
A base station apparatus. 前記制御手段は、前記端末の移動速度と所定の時間とを乗じた値が、前記楕円の短径または長径の長さ以下となるように、前記アンテナの前記ビーム幅を定めて、前記アンテナの前記ビーム幅を制御する、
ことを特徴とする請求項１に記載の基地局装置。 The control means determines the beam width of the antenna so that a value obtained by multiplying the moving speed of the terminal by a predetermined time is equal to or shorter than the length of the minor axis or major axis of the ellipse, Controlling the beam width;
The base station apparatus according to claim 1. 前記制御手段は、前記端末の移動速度と所定の時間と１未満の係数とを乗じた値が、前記楕円の短径または長径の長さ以下となるように、前記アンテナの前記ビーム幅を定めて、前記アンテナの前記ビーム幅を制御する、
ことを特徴とする請求項１に記載の基地局装置。 The control means determines the beam width of the antenna so that a value obtained by multiplying the moving speed of the terminal, a predetermined time, and a coefficient less than 1 is equal to or less than the minor axis or the major axis length of the ellipse. Controlling the beam width of the antenna,
The base station apparatus according to claim 1. 前記制御手段は、前記値が前記楕円の短径または長径の長さ以下となるビーム幅が、ビーム幅の最小値より小さくなる場合は、前記アンテナの前記ビーム幅が前記最小値となるように、前記アンテナの前記ビーム幅を制御する、
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の基地局装置。 The control means is arranged so that the beam width of the antenna becomes the minimum value when the beam width whose value is equal to or less than the length of the minor axis or the major axis of the ellipse is smaller than the minimum value of the beam width. Controlling the beam width of the antenna;
The base station apparatus according to claim 2 or 3, wherein 前記楕円の短径の長さは、前記基地局装置と前記端末との間の距離と前記ビーム幅で定まる角度とを乗じた値であり、前記楕円の長径の長さは、前記短径の長さを前記アンテナの前記指向方向における俯角の余弦で除算した結果の値である、
ことを特徴とする請求項２から４のいずれか１項に記載の基地局装置。 The length of the minor axis of the ellipse is a value obtained by multiplying the distance between the base station apparatus and the terminal and the angle determined by the beam width, and the length of the major axis of the ellipse is the length of the minor axis. A value obtained by dividing the length by the cosine of the depression angle in the directivity direction of the antenna;
The base station apparatus according to claim 2, wherein the base station apparatus is a base station apparatus. 前記取得手段は、前記端末の位置の変化に応じて、前記端末の移動速度を取得する、
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の基地局装置。 The acquisition means acquires the moving speed of the terminal according to a change in the position of the terminal.
The base station apparatus according to claim 1, wherein the base station apparatus is a base station apparatus. 前記取得手段は、前記端末の位置または前記基地局装置の位置に応じて定まる前記端末の最高移動速度または平均移動速度を前記端末の移動速度として取得する、
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の基地局装置。 The acquisition means acquires the maximum movement speed or average movement speed of the terminal determined according to the position of the terminal or the position of the base station apparatus as the movement speed of the terminal.
The base station apparatus according to claim 1, wherein the base station apparatus is a base station apparatus. 前記取得手段は、前記端末において測定された信号または前記端末から受信した信号におけるドップラーシフトの大きさに基づいて、前記端末の移動速度を取得する、
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の基地局装置。 The acquisition means acquires the moving speed of the terminal based on the magnitude of Doppler shift in a signal measured at the terminal or a signal received from the terminal.
The base station apparatus according to claim 1, wherein the base station apparatus is a base station apparatus. 指向方向と所定のゲインを得ることができるビーム幅とを制御可能なビームを形成するアンテナを用いて端末と通信を行う基地局装置の制御方法であって、
取得手段が、前記端末の位置と移動速度とを取得する取得工程と、
制御手段が、前記端末の位置と移動速度とに基づいて、前記アンテナの前記指向方向と前記ビーム幅とを制御する制御工程と、
を有し、
前記アンテナは、前記端末の位置より高い位置に配置され、
前記制御工程では、前記端末の位置に前記アンテナの前記指向方向が向けられると共に、その際に、前記アンテナを頂点として前記ビーム幅で定まる角度を頂点の角度とする円錐を、前記端末の位置を含む水平面によって切断した際に得られる楕円の大きさと、前記端末の移動速度とに基づいて、前記アンテナの前記ビーム幅が定められ、前記アンテナの前記指向方向と前記ビーム幅とが制御される、
ことを特徴とする制御方法。 A control method of a base station apparatus that communicates with a terminal using an antenna that forms a beam capable of controlling a directivity direction and a beam width capable of obtaining a predetermined gain,
An acquisition step in which the acquisition means acquires the position and moving speed of the terminal;
A control step, wherein the control means controls the directivity direction and the beam width of the antenna based on the position and moving speed of the terminal;
Have
The antenna is disposed at a position higher than the position of the terminal,
In the control step, the directivity direction of the antenna is directed to the position of the terminal, and at this time, a cone having an angle determined by the beam width with the antenna as the apex is set as the apex angle. The beam width of the antenna is determined based on the size of an ellipse obtained by cutting with a horizontal plane including the moving speed of the terminal, and the directivity direction and the beam width of the antenna are controlled.
A control method characterized by that. 指向方向と所定のゲインを得ることができるビーム幅とを制御可能なビームを形成するアンテナを用いて端末と通信を行う基地局装置に備えられたコンピュータに、
前記端末の位置と移動速度とを取得する取得工程と、
前記端末の位置と移動速度とに基づいて、前記アンテナの前記指向方向と前記ビーム幅とを制御する制御工程と、
を実行させるためのプログラムであって、
前記アンテナは、前記端末の位置より高い位置に配置され、
前記制御工程では、前記端末の位置に前記アンテナの前記指向方向が向けられると共に、その際に、前記アンテナを頂点として前記ビーム幅で定まる角度を頂点の角度とする円錐を、前記端末の位置を含む水平面によって切断した際に得られる楕円の大きさと、前記端末の移動速度とに基づいて、前記アンテナの前記ビーム幅が定められ、前記アンテナの前記指向方向と前記ビーム幅とが制御される、
ことを特徴とするプログラム。 In a computer provided in a base station apparatus that communicates with a terminal using an antenna that forms a beam that can control a directivity direction and a beam width capable of obtaining a predetermined gain,
An acquisition step of acquiring the position and moving speed of the terminal;
A control step of controlling the directivity direction and the beam width of the antenna based on the position and moving speed of the terminal;
A program for executing
The antenna is disposed at a position higher than the position of the terminal,
In the control step, the directivity direction of the antenna is directed to the position of the terminal, and at this time, a cone having an angle determined by the beam width with the antenna as the apex is set as the apex angle. The beam width of the antenna is determined based on the size of an ellipse obtained by cutting with a horizontal plane including the moving speed of the terminal, and the directivity direction and the beam width of the antenna are controlled.
A program characterized by that.
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019518364A (en) * 2016-04-20 2019-06-27 コンヴィーダ ワイヤレス， エルエルシー Configurable reference signal
WO2021126025A1 (en) * 2019-12-17 2021-06-24 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Beamformed wireless communications
WO2022038678A1 (en) * 2020-08-18 2022-02-24 日本電信電話株式会社 Beam control device, beam control method, and program
WO2022118402A1 (en) * 2020-12-02 2022-06-09 日本電信電話株式会社 Optical communication device and optical communication method
US11438905B2 (en) 2016-11-03 2022-09-06 Interdigital Patent Holdings, Inc. Frame structure in NR
US11770821B2 (en) 2016-06-15 2023-09-26 Interdigital Patent Holdings, Inc. Grant-less uplink transmission for new radio
US11871451B2 (en) 2018-09-27 2024-01-09 Interdigital Patent Holdings, Inc. Sub-band operations in unlicensed spectrums of new radio
JP7453041B2 (en) 2020-04-02 2024-03-19 矢崎総業株式会社 Antenna control device and antenna control system

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008500777A (en) * 2004-05-27 2008-01-10 インターデイジタル テクノロジー コーポレーション Wireless communication method and system for forming a three-dimensional control channel beam and managing a high volume user application area
JP2008519574A (en) * 2005-09-13 2008-06-05 キョウセラ ワイヤレス コープ． System and method for controlling antenna patterns
JP2010503365A (en) * 2007-09-28 2010-01-28 コリア アドバンスト インスティテュート オブ サイエンス アンド テクノロジー Beam division multiple access system and method in a mobile communication system {BEAMDIVISIONMULTIPLESESSESSIONSMETANDMETHODFORMOBILECOMMUNICATIONSYSTEM}

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008500777A (en) * 2004-05-27 2008-01-10 インターデイジタル テクノロジー コーポレーション Wireless communication method and system for forming a three-dimensional control channel beam and managing a high volume user application area
JP2008519574A (en) * 2005-09-13 2008-06-05 キョウセラ ワイヤレス コープ． System and method for controlling antenna patterns
JP2010503365A (en) * 2007-09-28 2010-01-28 コリア アドバンスト インスティテュート オブ サイエンス アンド テクノロジー Beam division multiple access system and method in a mobile communication system {BEAMDIVISIONMULTIPLESESSESSIONSMETANDMETHODFORMOBILECOMMUNICATIONSYSTEM}

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019518364A (en) * 2016-04-20 2019-06-27 コンヴィーダ ワイヤレス， エルエルシー Configurable reference signal
JP2021036710A (en) * 2016-04-20 2021-03-04 コンヴィーダ ワイヤレス， エルエルシー Configurable reference signals
JP7187107B2 (en) 2016-04-20 2022-12-12 インターデイジタル パテント ホールディングス インコーポレイテッド Configurable reference signal
US11770821B2 (en) 2016-06-15 2023-09-26 Interdigital Patent Holdings, Inc. Grant-less uplink transmission for new radio
US11438905B2 (en) 2016-11-03 2022-09-06 Interdigital Patent Holdings, Inc. Frame structure in NR
US11877308B2 (en) 2016-11-03 2024-01-16 Interdigital Patent Holdings, Inc. Frame structure in NR
US11871451B2 (en) 2018-09-27 2024-01-09 Interdigital Patent Holdings, Inc. Sub-band operations in unlicensed spectrums of new radio
WO2021126025A1 (en) * 2019-12-17 2021-06-24 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Beamformed wireless communications
JP7453041B2 (en) 2020-04-02 2024-03-19 矢崎総業株式会社 Antenna control device and antenna control system
WO2022038678A1 (en) * 2020-08-18 2022-02-24 日本電信電話株式会社 Beam control device, beam control method, and program
WO2022118402A1 (en) * 2020-12-02 2022-06-09 日本電信電話株式会社 Optical communication device and optical communication method

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