JP6234634B2 - アンテナ装置 - Google Patents

Description

この発明は、例えば、無線通信基地局に用いられるアンテナ装置に関するものである。

移動通信システムにおいて、高速大容量伝送を実現する技術として、Ｍａｓｓｉｖｅ ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｏｕｔｐｕｔ）が注目されている。
Ｍａｓｓｉｖｅ ＭＩＭＯは、非常に多数の素子アンテナを用いて、複数のストリーム伝送を行うマルチユーザＭＩＭＯ伝送を意味しており、例えば、多数の素子アンテナから構成されるアレーアンテナを各基地局に設置し、ストリーム多重に加えてビーム形成を行うものである。

全ての素子アンテナに対して、ディジタルアナログ変換器であるＤＡＣ（Ｄｉｇｉｔａｌ ｔｏ Ａｎａｌｏｇ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）やその他のアナログ部品が接続されるとともに、ディジタル回路が接続されるＤｉｇｉｔａｌ Ｍａｓｓｉｖｅ ＭＩＭＯの構成は、素子アンテナの数分の自由度が得られるため、非常に高い伝送性能を有する。
しかし、Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍａｓｓｉｖｅ ＭＩＭＯは、製造コストや計算量に課題があるため、移相器を用いて、アナログビームの形成を行うことで、回路の規模を低減するアンテナ装置が提案されている。

上記のアンテナ装置において、全ての素子アンテナを使用して、複数のビームを形成する方式であるフルアレー方式（例えば、非特許文献１を参照）では、高いアンテナ利得を得ることができるが、複数のビームを形成するため、アナログビームの形成部が複雑になり、製造面やコスト面での課題がある。
一方、ビーム毎に異なる素子アンテナを使用する方式であるサブアレー方式（例えば、非特許文献２，３を参照）では、フルアレー方式と比較して、ハードウェアの構成が単純であり、各サブアレーの配置等を柔軟に変更できるなどの利点がある。
なお、以下の特許文献１では、ＭＩＭＯを含む複数の伝送モードに応じて、使用するアンテナサイズ（サブアレーサイズ）を変更する構成を提案している。

特開２０１２−４４４０８号公報

小原，須山，シン，奥村，"高周波数帯を用いた超高速Massive MIMO伝送における固定ビームフォーミングと固有ビームプリコーディングの結合処理，"信学技報，RCS−2014−349，2014年3月 岡崎，井浦，福井，武，岡村，"次世代無線アクセスに向けた高周波帯活用の一検討，"信学技報，RCS2014−81，2014年6月 W．Roh et．al．，"Millimeter-Wave Beamforming as an Enabling Technology for 5G Cellular Communications：Theoretical Feasibility and Prototype Results，"IEEE Commun. Mag．，vol．52，no．2，pp．106−113，Feb．2014

従来のアンテナ装置は以上のように構成されているので、サブアレー方式を用いる場合、フルアレー方式を用いる場合よりも、各サブアレーの配置等を柔軟に変更できるなどの利点があるが、素子アンテナの本数が同じであれば、１ビーム当りの素子アンテナ数が少なくなり、アンテナ利得の点で不利となる。したがって、フルアレー方式を用いる場合よりも、例えば、遠方に存在しているユーザ端末に対する通信品質が劣化してしまうことがあるという課題があった。
特許文献１には、通信環境に応じて、使用する素子アンテナの本数を変更することで、アンテナサイズを切り替える技術が開示されているが、複数のユーザ端末が存在する通信環境において、複数のユーザ端末の位置的な関係を考慮して、各ユーザ端末に対するアンテナサイズを変更する技術については開示されていない。したがって、複数のユーザ端末が近接しているような状況下では、複数のユーザ端末に対するビームが互いに干渉してしまって、通信品質が劣化してしまうことがあるという課題があった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、複数のユーザ端末に対して、良好な通信品質を提供することができるアンテナ装置を得ることを目的とする。

この発明に係るアンテナ装置は、複数の素子アンテナから構成されている複数のサブアレーと、通信対象の端末である複数のユーザ端末の位置を検出する端末位置検出部と、端末位置検出部により検出された複数のユーザ端末の位置と自装置の位置との関係から、複数のユーザ端末に割り当てるサブアレーの数をそれぞれ決定するサブアレー数決定部とを設け、アンテナ選択部が、複数のサブアレーの中から、サブアレー数決定部により決定された数分のサブアレーを選択して、その選択したサブアレーを複数のユーザ端末にそれぞれ割り当てるようにしたものである。

この発明によれば、端末位置検出部により検出された複数のユーザ端末の位置と自装置の位置との関係から、複数のユーザ端末に割り当てるサブアレーの数をそれぞれ決定するサブアレー数決定部を設け、アンテナ選択部が、複数のサブアレーの中から、サブアレー数決定部により決定された数分のサブアレーを選択して、その選択したサブアレーを複数のユーザ端末にそれぞれ割り当てるように構成したので、複数のユーザ端末に対して、良好な通信品質を提供することができる効果がある。

この発明の実施の形態１によるアンテナ装置を示す構成図である。 アンテナ装置のディジタル処理部がコンピュータで構成される場合のハードウェア構成図である。 アンテナ装置のディジタル処理部の処理内容を示すフローチャートである。 Ｎ＝１６である場合のアンテナ構成例を示す説明図である。 方位角方向の視野角を示す説明図である。 サブアレー２−１がユーザ端末Ｔ_１に割り当てられ、サブアレー２−２がユーザ端末Ｔ_２に割り当てられた場合のサブアレー２−１，２−２により形成されるビームの振幅分布を示す説明図である。 サブアレー２−１，２−２がユーザ端末Ｔ_１に割り当てられた場合のサブアレー２−１，２−２の合成サブアレーにより形成されるビームの振幅分布を示す説明図である。 この発明の実施の形態２によるアンテナ装置の一部を示す構成図である。

以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面にしたがって説明する。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるアンテナ装置を示す構成図であり、図１のアンテナ装置は、Ｎ（Ｎは２以上の整数）個のフェーズドアレーアンテナ１を備えている。フェーズドアレーアンテナ１−１〜１−Ｎは同一構成である。
図１において、フェーズドアレーアンテナ１−ｎ（ｎ＝１，２，・・・，Ｎ）に実装されているサブアレー２−ｎはＫ（Ｋは２以上の整数）本の素子アンテナから構成されている。即ち、サブアレー２−ｎは素子アンテナ３−１〜３−Ｋから構成されている。
図１では、サブアレー２−２〜２−Ｎは、フェーズドアレーアンテナ１−１に隠れているため見えていない。
なお、図１では、本発明に必要な部分のみを記載しており、増幅器やフィルタなどの送受信機に必要となる個別のデバイスについては省略している。

振幅調整器４−ｋ（ｋ＝１，２，・・・，Ｋ）は素子アンテナ３−ｋと接続されており、素子アンテナ３−ｋにより送受信される信号の振幅を調整する。
移相器５−ｋ（ｋ＝１，２，・・・，Ｋ）は振幅調整器４−ｋと接続されており、素子アンテナ３−ｋにより送受信される信号の位相を調整する。
合成分配器６は信号を送信する場合、周波数変換部７から出力された高周波信号をＫ個に分配して、分配後の高周波信号を移相器５−１〜５−Ｋに出力し、信号を受信する場合、移相器５−１〜５−Ｋにより位相が調整された信号を合成して、その合成信号を周波数変換部８に出力する。

周波数変換部７はアンテナ選択部５０から出力された変調信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換処理を実施するとともに、そのアナログ信号を高周波信号に変換する周波数変換処理を実施し、その高周波信号を合成分配器６に出力する。
ここでは、変調信号をアナログ信号に変換してから高周波信号に変換する例を示しているが、変調信号を高周波信号に変換してからアナログ信号に変換するようにしてもよい。
周波数変換部８は合成分配器６から出力された合成信号の周波数を中間周波数に変換する周波数変換処理を実施するとともに、周波数変換後の合成信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換処理を実施し、ディジタルの合成信号である受信信号をアンテナ選択部５０に出力する。
ここでは、合成信号の周波数を中間周波数に変換してからディジタル信号に変換する例を示しているが、合成信号をディジタル信号に変換してから中間周波数に変換するようにしてもよい。

ユーザ信号処理部２０は通信対象の端末であるユーザ端末と１対１でデータ通信を行うための処理部である。
この実施の形態１では、最大でＪ（Ｊは２以上の整数）個のユーザ端末とデータ通信を行えるようにするため、Ｊ個のユーザ信号処理部２０が設けられている。即ち、ユーザ信号処理部２０−１〜２０−Ｊが設けられており、ユーザ信号処理部２０−１〜２０−Ｊは同一構成である。

ユーザ信号処理部２０−１〜２０−Ｊの送信部２１は通信対象のユーザ端末に送信するデータから変調信号を生成し、その変調信号をユーザ信号位相調整部２２に出力する処理を実施する。
ユーザ信号位相調整部２２は送信部２１から出力された変調信号をＭ（ＭはＮ以下の整数）個に分配し、Ｍ個の変調信号の位相を調整する処理を実施する。ここでの変調信号のＭ個の分配は、変調信号をコピーして、同一の変調信号をＭ個生成することを意味する。
また、ユーザ信号位相調整部２２はユーザ信号振幅調整部２３から出力されたＭ個の受信信号の位相を調整し、位相調整後のＭ個の受信信号を合成して、合成後の受信信号を受信部２４に出力する処理を実施する。

ユーザ信号振幅調整部２３はユーザ信号位相調整部２２から出力された位相調整後のＭ個の変調信号の振幅を調整し、振幅調整後のＭ個の変調信号をアンテナ選択部５０に出力する処理を実施する。
また、ユーザ信号振幅調整部２３はアンテナ選択部５０から出力されたＭ個の受信信号の振幅を調整し、振幅調整後のＭ個の受信信号をユーザ信号位相調整部２２に出力する処理を実施する。
受信部２４はユーザ信号位相調整部２２から出力された合成後の受信信号に対する復調処理を実施して、通信対象のユーザ端末から送信されたデータを復調する。

ユーザ情報識別部３０は通信リンク確立部３１と端末位置検出部３２から構成されている。
通信リンク確立部３１は複数のユーザ端末と個別のデータ通信を開始する前に、例えば、共通制御チャネルを用いて、複数のユーザ端末と通信リンクを確立し、個別のデータ通信の開始を希望するユーザ端末を検出する処理を実施する。
ここで、共通制御チャネルは、フェーズドアレーアンテナ１−１〜１−Ｎのうち、少なくとも１以上のフェーズドアレーアンテナ１を用いて設定するようにしてもよいし、フェーズドアレーアンテナ１−１〜１−Ｎ以外の制御用アンテナ等を用いて設定するようにしてもよい。
端末位置検出部３２は通信リンク確立部３１により検出されたユーザ端末から、端末の位置を示す位置情報を収集することで、そのユーザ端末の位置を検出する処理を実施する。

制御部４０はサブアレー数決定部４１と振幅位相調整部４２から構成されている。
サブアレー数決定部４１は端末位置検出部３２により検出された複数のユーザ端末の位置と自アンテナ装置の位置との関係から、複数のユーザ端末に割り当てるサブアレーの数をそれぞれ決定する処理を実施する。
即ち、サブアレー数決定部４１は端末位置検出部３２により検出された複数のユーザ端末の位置と自アンテナ装置の位置との関係から、自アンテナ装置からみた複数のユーザ端末間の角度差を特定し、その角度差から複数のユーザ端末に割り当てるサブアレーの数をそれぞれ決定する。
振幅位相調整部４２は振幅調整器４−ｋ（ｋ＝１，２，・・・，Ｋ）及びユーザ信号振幅調整部２３を制御して、サブアレー２を構成している素子アンテナ３−ｋにより送受信される信号の振幅を調整するとともに、移相器５−ｋ及びユーザ信号位相調整部２２を制御して、サブアレー２を構成している素子アンテナ３−ｋにより送受信される信号の位相を調整する処理を実施する。

アンテナ選択部５０はサブアレー数決定部４１により決定されたサブアレーの数がＭ（ＭはＮ以下の整数）であれば、サブアレー２−１〜２−Ｎの中から、Ｍ個のサブアレー２を選択する処理を実施する。
また、アンテナ選択部５０は通信リンク確立部３１により検出された複数のユーザ端末と個別のデータ通信に用いるアンテナとして、Ｍ個のサブアレー２を複数のユーザ端末にそれぞれ割り当てる処理を実施する。

図１の例では、アンテナ装置のディジタル処理部であるユーザ信号処理部２０−１〜２０−Ｊ、ユーザ情報識別部３０、制御部４０及びアンテナ選択部５０のそれぞれが専用のハードウェアで構成されているものを想定している。専用のハードウェアとしては、例えば、ＣＰＵを実装している半導体集積回路や、ワンチップマイコンなどが考えられる。
しかし、アンテナ装置のディジタル処理部はコンピュータで構成されているものであってもよい。
図２はアンテナ装置のディジタル処理部がコンピュータで構成される場合のハードウェア構成図である。
アンテナ装置のディジタル処理部がコンピュータで構成される場合、ユーザ信号処理部２０−１〜２０−Ｊ、ユーザ情報識別部３０、制御部４０及びアンテナ選択部５０の処理内容を記述しているプログラムをコンピュータのメモリ６１に格納し、当該コンピュータのプロセッサ６２がメモリ６１に格納されているプログラムを実行するようにすればよい。
図３はアンテナ装置のディジタル処理部の処理内容を示すフローチャートである。

図４はＮ＝１６である場合のアンテナ構成例を示す説明図である。
図４では、サブアレー２−１〜２−１６が４×４の配列で平面アンテナが構成されている例を示している。
また、サブアレー２−１〜２−１６は、４×４配列の１６個の素子アンテナ３−１〜３−１６で構成されており、素子アンテナ３−１〜３−１６は、例えば、パッチアンテナなどで構成されている。

通常は、１個のサブアレー２が１個のユーザ端末を収容するので、図４の例では、最大で１６個のユーザ端末を収容することができる。しかし、各々のユーザ端末間の距離が近づいてくると、各々のサブアレー２が形成するビームが一部重なり合ってしまうため、ビームの干渉が発生する。
この場合、近接している複数のユーザ端末とのデータ通信が困難になるため、この実施の形態１では、１個のユーザ端末とのデータ通信に用いるサブアレー２の数を２以上にすることでビーム幅を狭くし、近接している複数のユーザ端末に対するビームが干渉しないようにする。
例えば、合計４個（２×２配列）のサブアレー２を用いる場合、１個のサブアレー２を用いる場合と比べて、水平方向のビーム幅及び垂直方向のビーム幅が半分になり、ビーム幅が狭くなる分だけ、ユーザ端末の分離性能が向上する。

また、複数のサブアレー２を用いる場合、アンテナ利得が改善するため、遠方に存在しているユーザ端末も収容することが可能になり、設置環境に応じた通信カバレッジを形成することができる。
例えば、合計４個（２×２配列）のサブアレー２を用いる場合、１個のサブアレー２を用いる場合と比べて、アンテナ開口が４倍になるため、アンテナ利得が４倍になり、見通し通信環境であれば、通信距離が約２．４倍になる。

次に動作について説明する。
ユーザ情報識別部３０の通信リンク確立部３１は、複数のユーザ端末と個別のデータ通信を開始する前に、例えば、共通制御チャネルを用いて、複数のユーザ端末と通信リンクを確立する。
通信リンク確立部３１は、複数のユーザ端末と通信リンクを確立すると、共通制御チャネルを用いて、データ通信の開始を希望するか否かを尋ねる問い合わせ信号を複数のユーザ端末に一斉送信する。
複数のユーザ端末は、その問い合わせ信号を受信すると、データ通信の開始を希望する場合、共通制御チャネルを用いて、その問い合わせ信号の応答信号をアンテナ装置に返信する。
なお、この応答信号には、ユーザ端末の位置を示す位置情報と、ユーザ端末を識別する端末ＩＤとが含まれているものとする。ユーザ端末の位置は、例えば、ユーザ端末に搭載されているＧＰＳ受信機によって受信されたＧＰＳ信号から検出することができる。
ここでは、共通制御チャネルを用いて、複数のユーザ端末と通信リンクを確立する例を示しているが、あくまでも一例に過ぎず、例えば、個別の制御チャネルを用いて、複数のユーザ端末と通信リンクを確立するものであってもよい。

通信リンク確立部３１は、位置情報及び端末ＩＤを含む応答信号を受信すると、その応答信号に含まれている端末ＩＤから、データ通信の開始を希望しているユーザ端末を認識する。
通信リンク確立部３１は、データ通信の開始を希望しているユーザ端末が存在している場合、そのユーザ端末から送信された応答信号を端末位置検出部３２に出力する。
この実施の形態１では、説明の簡単化のため、２個のユーザ端末Ｔ_１，Ｔ_２がデータ通信の開始を希望しているものとして、２個のユーザ端末Ｔ_１，Ｔ_２から送信された応答信号を端末位置検出部３２にそれぞれ出力するものとする。

端末位置検出部３２は、通信リンク確立部３１から２つの応答信号を受けると、２つの応答信号に含まれている位置情報を参照して、データ通信の開始を希望している２個のユーザ端末Ｔ_１，Ｔ_２の位置を検出する（図３のステップＳＴ１）。
制御部４０のサブアレー数決定部４１は、事前に自アンテナ装置の位置を記憶しており、端末位置検出部３２が２個のユーザ端末Ｔ_１，Ｔ_２の位置を検出すると、２個のユーザ端末Ｔ_１，Ｔ_２の位置と自アンテナ装置の位置との関係から、自アンテナ装置からみた２個のユーザ端末Ｔ_１，Ｔ_２間の角度差θを特定する。
自アンテナ装置からみた２個のユーザ端末Ｔ_１，Ｔ_２間の角度差θとして、方位角方向の視野角θ_ＡＺと、仰角方向の視野角θ_ＥＬとが想定される。
図５は方位角方向の視野角を示す説明図であり、図５において、θ_ＡＺが方位角方向の視野角を示している。○は自アンテナ装置及び２個のユーザ端末Ｔ_１，Ｔ_２の位置（緯度、経度）を示している。

サブアレー数決定部４１は、自アンテナ装置からみた２個のユーザ端末Ｔ_１，Ｔ_２間の角度差θとして、方位角方向の視野角θ_ＡＺと、仰角方向の視野角θ_ＥＬとを特定すると、方位角方向の視野角θ_ＡＺから２個のユーザ端末Ｔ_１，Ｔ_２に対して割り当てる方位角方向のサブアレー２の数をそれぞれ決定し、仰角方向の視野角θ_ＥＬから２個のユーザ端末Ｔ_１，Ｔ_２に対して割り当てる仰角方向のサブアレー２の数をそれぞれ決定する（ステップＳＴ２）。
サブアレー数決定部４１は、２個のユーザ端末Ｔ_１，Ｔ_２間の角度差θが狭い程、２個のユーザ端末Ｔ_１，Ｔ_２に割り当てるサブアレー２の数を増やすようにするが、具体的には、以下のようにして、方位角方向及び仰角方向のサブアレー２の数を決定する。

ここでは、説明の便宜上、フェーズドアレーアンテナ１−１〜１−Ｎの振幅調整器４−１〜４−１６によって、サブアレー２−１〜２−１６を構成している素子アンテナ３−１〜３−１６により送受信される信号の振幅が調整されることで、素子アンテナ３−１〜３−１６の重みがすべて“１”になっているものとする。
この場合、１個のサブアレー２により形成されるビーム幅が最も細い状態になり、例えば、１個のサブアレー２の中央に配置されている４個の素子アンテナ３−６，３−７，３−１０，３−１１以外の素子アンテナの重みを“０．５”に変更すると、１個のサブアレー２により形成されるビームの幅は広くなる。
サブアレー数決定部４１は、素子アンテナ３−１〜３−１６の重みがすべて“１”であるときの１個のサブアレー２により形成されるビームの幅を認識しているものとする。即ち、１個のサブアレー２により形成されるビームの方位角方向のビーム幅と、仰角方向のビーム幅とを認識しているものとする。図４の例では、４×４配列の素子アンテナ３−１〜３−１６が等間隔に配列されているので、方位角方向のビーム幅と、仰角方向のビーム幅とは同一幅である。
方位角方向のビーム幅は方位角方向の広がり角度φ_ＡＺで表され、仰角方向のビーム幅は仰角方向の広がり角度φ_ＥＬで表される。
この実施の形態１では、近接している２個のユーザ端末Ｔ_１，Ｔ_２間の分離性能を高めるため、ビームの中心から第一ヌルまでの幅の２倍をビーム幅と定義する。あるいは、ビームの中心から電力が３ｄＢ低下している位置までの幅の２倍をビーム幅と定義する。

最初に、方位角方向のサブアレー数の決定について説明する。
サブアレー数決定部４１は、自アンテナ装置からみた２個のユーザ端末Ｔ_１，Ｔ_２間の角度差θとして、方位角方向の視野角θ_ＡＺを特定すると、その特定した視野角θ_ＡＺと、１個のサブアレー２により形成されるビームの方位角方向のビーム幅に対応する方位角方向の広がり角度φ_ＡＺとを比較する。
サブアレー数決定部４１は、方位角方向の視野角θ_ＡＺが、方位角方向の広がり角度φ_ＡＺと同一（θ_ＡＺ＝φ_ＡＺ）、あるいは、方位角方向の広がり角度φ_ＡＺより大きければ（θ_ＡＺ＞φ_ＡＺ）、各ユーザ端末Ｔ_１，Ｔ_２に割り当てるサブアレー２の数が１個でも、各ユーザ端末Ｔ_１，Ｔ_２に対するビームが互いに干渉することがないので、各ユーザ端末Ｔ_１，Ｔ_２に割り当てるサブアレー２の数を１個に決定する。

サブアレー数決定部４１は、方位角方向の視野角θ_ＡＺが、方位角方向の広がり角度φ_ＡＺより小さい場合（θ_ＡＺ＜φ_ＡＺ）、各ユーザ端末Ｔ_１，Ｔ_２に割り当てるサブアレー２の数を１個にすると、各ユーザ端末Ｔ_１，Ｔ_２に対するビームが互いに干渉するので、各ユーザ端末Ｔ_１，Ｔ_２に対するビームを狭くする必要があると判断する。
サブアレー数決定部４１は、方位角方向のサブアレー２の数をｍ（ｍ＝２，３，４）個にした場合の方位角方向のビーム幅に対応する方位角方向の広がり角度φ_ＡＺ−ｍを記憶しており、ｍ＝２，３，４の中で、方位角方向の視野角θ_ＡＺが、方位角方向の広がり角度φ_ＡＺ−ｍ以上となる最小のｍを特定することで、方位角方向のサブアレー２の数ｍを決定する。
例えば、ｍ＝２のとき、方位角方向の視野角θ_ＡＺが、方位角方向の広がり角度φ_ＡＺ−２以上となれば、各ユーザ端末Ｔ_１，Ｔ_２に割り当てるサブアレー２の数を２個に決定する。
また、ｍ＝２のとき、方位角方向の視野角θ_ＡＺが、方位角方向の広がり角度φ_ＡＺ−２より小さくなるが、ｍ＝３のとき、方位角方向の視野角θ_ＡＺが、方位角方向の広がり角度φ_ＡＺ−３以上となれば、各ユーザ端末Ｔ_１，Ｔ_２に割り当てるサブアレー２の数を３個に決定する。

次に、仰角方向のサブアレー数の決定について説明する。
サブアレー数決定部４１は、自アンテナ装置からみた２個のユーザ端末Ｔ_１，Ｔ_２間の角度差θとして、仰角方向の視野角θ_ＥＬを特定すると、その特定した視野角θ_ＥＬと、１個のサブアレー２により形成されるビームの仰角方向のビーム幅に対応する仰角方向の広がり角度φ_ＥＬとを比較する。
サブアレー数決定部４１は、仰角方向の視野角θ_ＥＬが、仰角方向の広がり角度φ_ＥＬと同一（θ_ＥＬ＝φ_ＥＬ）、あるいは、仰角方向の広がり角度φ_ＥＬより大きければ（θ_ＥＬ＞φ_ＥＬ）、各ユーザ端末Ｔ_１，Ｔ_２に割り当てるサブアレー２の数が１個でも、各ユーザ端末Ｔ_１，Ｔ_２に対するビームが互いに干渉することがないので、各ユーザ端末Ｔ_１，Ｔ_２に割り当てるサブアレー２の数を１個に決定する。

サブアレー数決定部４１は、仰角方向の視野角θ_ＥＬが、仰角方向の広がり角度φ_ＥＬより小さい場合（θ_ＥＬ＜φ_ＥＬ）、各ユーザ端末Ｔ_１，Ｔ_２に割り当てるサブアレー２の数を１個にすると、各ユーザ端末Ｔ_１，Ｔ_２に対するビームが互いに干渉するので、各ユーザ端末Ｔ_１，Ｔ_２に対するビームを狭くする必要があると判断する。
サブアレー数決定部４１は、仰角方向のサブアレー２の数をｍ（ｍ＝２，３，４）個にした場合の仰角方向のビーム幅に対応する仰角方向の広がり角度φ_ＥＬ−ｍを記憶しており、ｍ＝２，３，４の中で、仰角方向の視野角θ_ＥＬが、仰角方向の広がり角度φ_ＥＬ−ｍ以上となる最小のｍを特定することで、仰角方向のサブアレー２の数ｍを決定する。
例えば、ｍ＝２のとき、仰角方向の視野角θ_ＥＬが、仰角方向の広がり角度φ_ＥＬ−２以上となれば、各ユーザ端末Ｔ_１，Ｔ_２に割り当てるサブアレー２の数を２個に決定する。
また、ｍ＝２のとき、仰角方向の視野角θ_ＥＬが、仰角方向の広がり角度φ_ＥＬ−２より小さくなるが、ｍ＝３のとき、仰角方向の視野角θ_ＥＬが、仰角方向の広がり角度φ_ＥＬ−３以上となれば、各ユーザ端末Ｔ_１，Ｔ_２に割り当てるサブアレー２の数を３個に決定する。

図６はサブアレー２−１がユーザ端末Ｔ_１に割り当てられ、サブアレー２−２がユーザ端末Ｔ_２に割り当てられた場合のサブアレー２−１，２−２により形成されるビームの振幅分布を示す説明図である。
図７はサブアレー２−１，２−２がユーザ端末Ｔ_１に割り当てられた場合のサブアレー２−１，２−２の合成サブアレーにより形成されるビームの振幅分布を示す説明図である。
ただし、図６及び図７では、説明の簡単化のため、方位角方向に着目しており、仰角方向を描画していない。
２個のユーザ端末Ｔ_１，Ｔ_２に割り当てるサブアレー２の数として、サブアレー数決定部４１により１が決定された場合には、例えば、図６に示すように、サブアレー２−１により形成されるビームがユーザ端末Ｔ_１に設定されるとともに、サブアレー２−２により形成されるビームがユーザ端末Ｔ_２に設定される。ユーザ端末Ｔ_１，Ｔ_２に設定される２つビームは、互いに独立している。
したがって、アンテナ装置は、サブアレー２−１により形成されるビームを用いて、ユーザ端末Ｔ_１と個別にデータ通信を開始することができるとともに、サブアレー２−２により形成されるビームを用いて、ユーザ端末Ｔ_２と個別にデータ通信を開始することができる。

ユーザ端末Ｔ_１に割り当てるサブアレー２の数として、サブアレー数決定部４１により２が決定された場合には、例えば、図７に示すように、サブアレー２−１，２−２の合成サブアレーにより形成されるビームがユーザ端末Ｔ_１に設定される。
したがって、アンテナ装置は、サブアレー２−１，２−２の合成サブアレーにより形成されるビームを用いて、ユーザ端末Ｔ_１とデータ通信を開始することができる。
ここでは、方位角方向に着目しているため、方位角方向に並んでいるサブアレー２−１，２−２が選択される例を示しているが、例えば、仰角方向のサブアレーの数が２個であれば、仰角方向に並んでいるサブアレー２−１，２−５が選択されるケースが考えられる。

アンテナ選択部５０は、サブアレー数決定部４１が方位角方向及び仰角方向のサブアレー２の数を決定すると、サブアレー２−１〜２−Ｎの中から、サブアレー数決定部４１により決定された数分のサブアレー２を選択し、その選択したサブアレー２を２個のユーザ端末Ｔ_１，Ｔ_２に割り当てる（ステップＳＴ３）。
例えば、方位角方向及び仰角方向のサブアレー２の数が共に１であれば、ユーザ端末Ｔ_１に対にして、サブアレー２−１を割り当て、ユーザ端末Ｔ_２に対にして、サブアレー２−３を割り当てる態様が考えられる。ただし、２個のユーザ端末Ｔ_１，Ｔ_２に対して、どのサブアレー２を割り当てるかは任意でよく、例えば、ユーザ端末Ｔ_１に対にして、サブアレー２−１を割り当て、ユーザ端末Ｔ_２に対にして、サブアレー２−１６を割り当てる態様などでもよい。

また、方位角方向及び仰角方向のサブアレー２の数が共に２であれば、ユーザ端末Ｔ_１に対にして、サブアレー２−１，２−２，２−５，２−６を割り当て、ユーザ端末Ｔ_２に対にして、サブアレー２−３，２−４，２−７，２−８を割り当てる態様が考えられる。ただし、２個のユーザ端末Ｔ_１，Ｔ_２に対して、どのサブアレー２を割り当てるかは任意でよく、例えば、ユーザ端末Ｔ_１に対にして、サブアレー２−１，２−２，２−５，２−６を割り当て、ユーザ端末Ｔ_２に対にして、サブアレー２−１１，２−１２，２−１５，２−１６を割り当てる態様などでもよい。

振幅位相調整部４２は、アンテナ選択部５０がサブアレー数決定部４１により決定された数分のサブアレー２を２個のユーザ端末Ｔ_１，Ｔ_２に割り当てると、ユーザ端末Ｔ_１，Ｔ_２に割り当てられたサブアレー２に対応しているユーザ信号処理部２０のユーザ信号振幅調整部２３及びユーザ信号位相調整部２２の調整量を決定するとともに（ステップＳＴ４）、ユーザ端末Ｔ_１，Ｔ_２に割り当てられたサブアレー２と接続されている振幅調整器４及び移相器５の調整量を決定する（ステップＳＴ５）。
以下、振幅位相調整部４２の処理内容を具体的に説明する。

ここでは、サブアレー数決定部４１により決定されたサブアレー２の数が２個であるとき、例えば、サブアレー２−１とサブアレー２−２が１個のユーザ端末Ｔ_１に割り当てられる場合を考える。
このとき、ユーザ端末Ｔ_１とサブアレー２−１間の距離と、ユーザ端末Ｔ_１とサブアレー２−２間の距離とが一致していない場合、サブアレー２−１から送信される信号の振幅及び位相と、サブアレー２−２から送信される信号の振幅及び位相とが同じであるとすれば、その距離差の影響で、ユーザ端末Ｔ_１の方向に対して、サブアレー２−１から送信される信号と、サブアレー２−２から送信される信号とが同相にならなくなる。
そこで、振幅位相調整部４２は、距離差があっても、サブアレー２−１から送信される信号と、サブアレー２−２から送信される信号とが同相になるようにするため、その距離差に応じて、サブアレー２−１に対応するユーザ信号処理部２０−１のユーザ信号振幅調整部２３及びユーザ信号位相調整部２２の調整量を決定するとともに、サブアレー２−２に対応するユーザ信号処理部２０−２のユーザ信号振幅調整部２３及びユーザ信号位相調整部２２の調整量を決定する。なお、距離差に応じて調整量を決定する処理自体は公知の技術であるため詳細な説明を省略する。

サブアレー数決定部４１により決定されたサブアレー２の数が１個である場合、距離差の影響を考慮する必要がないため、振幅位相調整部４２は、ユーザ信号振幅調整部２３及びユーザ信号位相調整部２２の調整量を決定しない。
したがって、ユーザ信号振幅調整部２３では事前に設定されている振幅調整量で信号の振幅を調整し、ユーザ信号位相調整部２２では事前に設定されている位相調整量で信号の位相を調整する。

また、振幅位相調整部４２は、ユーザ端末Ｔ_１に割り当てられたサブアレー２により形成されるビームの方向がユーザ端末Ｔ_１の方向を向くように、そのサブアレー２を実装しているフェーズドアレーアンテナ１の移相器５−１〜５−ｋの調整量を決定する。
例えば、ユーザ端末Ｔ_１に割り当てられたサブアレー２がサブアレー２−１であれば、フェーズドアレーアンテナ１−１の移相器５−１〜５−ｋの調整量を決定し、ユーザ端末Ｔ_１に割り当てられたサブアレー２がサブアレー２−１，２−２，２−５，２−６であれば、フェーズドアレーアンテナ１−１，１−２，１−５，１−６の移相器５−１〜５−ｋの調整量を決定する。
また、振幅位相調整部４２は、ユーザ端末Ｔ_２に割り当てられたサブアレー２により形成されるビームの方向がユーザ端末Ｔ_２の方向を向くように、そのサブアレー２を実装しているフェーズドアレーアンテナ１の移相器５−１〜５−ｋの調整量を決定する。
例えば、ユーザ端末Ｔ_２に割り当てられたサブアレー２がサブアレー２−２であれば、フェーズドアレーアンテナ１−２の移相器５−１〜５−ｋの調整量を決定し、ユーザ端末Ｔ_２に割り当てられたサブアレー２がサブアレー２−３，２−４，２−７，２−８であれば、フェーズドアレーアンテナ１−３，１−４，１−７，１−８の移相器５−１〜５−ｋの調整量を決定する。

この実施の形態１では、振幅位相調整部４２が、サブアレー２−１〜２−１６を構成しいている素子アンテナ３−１〜３−Ｋにより送受信される信号の重みがすべて“１”になるように、振幅調整器４−１〜４−Ｋを制御することを想定しているが、各ユーザ端末Ｔ_１，Ｔ_２に対して、複数のサブアレー２が割り当てられた場合、複数のサブアレー２の合成サブアレーにより形成されるビームの幅に対応する方位角方向の広がり角度φ_ＡＺ及び仰角方向の広がり角度φ_ＥＬが、方位角方向の視野角θ_ＡＺ及び仰角方向の視野角θ_ＥＬと一致するように、方位角方向の視野角θ_ＡＺ及び仰角方向の視野角θ_ＥＬに応じて、複数のサブアレー２を構成している素子アンテナ３−１〜３−Ｋと接続されている振幅調整器４−１〜４−Ｋの調整量を決定するようにしてもよい。

即ち、複数のサブアレー２の合成サブアレーにより形成されるビームの幅は、上述したように、１個のサブアレー２により形成されるビームの幅より狭くなるため、合成サブアレーにより形成されるビームの幅に対応する方位角方向の広がり角度φ_ＡＺ及び仰角方向の広がり角度φ_ＥＬが、方位角方向の視野角θ_ＡＺ及び仰角方向の視野角θ_ＥＬよりも狭くなることがある。
合成サブアレーにより形成されるビームの幅が狭い方が、ユーザ端末の分離性能が向上するが、合成サブアレーにより形成されるビームの幅に対応する方位角方向の広がり角度φ_ＡＺ及び仰角方向の広がり角度φ_ＥＬが、方位角方向の視野角θ_ＡＺ及び仰角方向の視野角θ_ＥＬと一致するように振幅調整器４−１〜４−Ｋの調整量を決定することで、ビームが干渉しない範囲で、通信カバレッジを拡大することができる。

以上の処理が完了すると、ユーザ端末Ｔ_１，Ｔ_２とのデータ通信が開始される。
次に、アンテナ装置が高周波信号をユーザ端末Ｔ_１に送信する場合の処理内容を説明する。
ここでは、説明の便宜上、アンテナ選択部５０によって、サブアレー２−１，２−２が、ユーザ端末Ｔ_１に割り当てられているものとする。また、ユーザ端末Ｔ_１に対応するユーザ信号処理部２０がユーザ信号処理部２０−１であるものとする。
ユーザ信号処理部２０−１の送信部２１は、ユーザ端末Ｔ_１に対するデータが重畳されている変調信号を生成し、その変調信号を出力する。

ユーザ信号処理部２０−１のユーザ信号位相調整部２２は、送信部２１から変調信号を受けると、その変調信号を２個に分配し、振幅位相調整部４２により決定された調整量だけ２個の変調信号の位相を調整する。ここでの変調信号の２個の分配は、変調信号をコピーして、同一の変調信号を２個生成することを意味する。
ユーザ信号処理部２０−１のユーザ信号振幅調整部２３は、ユーザ信号位相調整部２２から位相調整後の２個の変調信号を受けると、振幅位相調整部４２により決定された調整量だけ２個の変調信号の振幅を調整し、振幅調整後の２個の変調信号をアンテナ選択部５０に出力する。

アンテナ選択部５０は、ユーザ信号処理部２０−１から振幅及び位相調整後の２個の変調信号を受けると、ユーザ端末Ｔ_１に対するサブアレー２として、サブアレー２−１，２−２を割り当てているので、振幅及び位相調整後の２個の変調信号のうち、一方の変調信号をフェーズドアレーアンテナ１−１に出力し、他方の変調信号をフェーズドアレーアンテナ１−２に出力する。

フェーズドアレーアンテナ１−１，１−２の周波数変換部７は、アンテナ選択部５０から変調信号を受けると、その変調信号をアナログ信号に変換して、そのアナログ信号を高周波信号に変換する。
ここでは、変調信号をアナログ信号に変換してから高周波信号に変換する例を示しているが、変調信号を高周波信号に変換してからアナログ信号に変換するようにしてもよい。
フェーズドアレーアンテナ１−１，１−２の合成分配器６は、周波数変換部７から高周波信号を受けると、その高周波信号をＫ個に分配して、分配後の高周波信号を移相器５−１〜５−Ｋに出力する。

フェーズドアレーアンテナ１−１，１−２の移相器５−１〜５−Ｋは、合成分配器６から高周波信号を受けると、振幅位相調整部４２により決定された調整量だけ高周波信号の位相を調整し、位相調整後の高周波信号を振幅調整器４−１〜４−Ｋに出力する。
フェーズドアレーアンテナ１−１，１−２の振幅調整器４−１〜４−Ｋは、移相器５−１〜５−Ｋから位相調整後の高周波信号を受けると、振幅位相調整部４２により決定された調整量だけ高周波信号の振幅を調整し、振幅調整後の高周波信号を素子アンテナ３−１〜３−Ｋに出力する。
これにより、フェーズドアレーアンテナ１−１，１−２の素子アンテナ３−１〜３−Ｋから振幅及び位相調整後の高周波信号が、ユーザ端末Ｔ_１に向けて放射される。

次に、アンテナ装置がユーザ端末Ｔ_１から送信された高周波信号を受信する場合の処理内容を説明する。
ここでは、説明の便宜上、アンテナ選択部５０によって、サブアレー２−１，２−２が、ユーザ端末Ｔ_１に割り当てられているものとする。また、ユーザ端末Ｔ_１に対応するユーザ信号処理部２０がユーザ信号処理部２０−１であるものとする。
ユーザ端末Ｔ_１は、データを重畳している高周波信号を送信する。
フェーズドアレーアンテナ１−１，１−２の素子アンテナ３−１〜３−Ｋは、ユーザ端末Ｔ_１から送信された高周波信号を受信する。

フェーズドアレーアンテナ１−１，１−２の振幅調整器４−１〜４−Ｋは、素子アンテナ３−１〜３−Ｋが高周波信号を受信すると、振幅位相調整部４２により決定された調整量だけ高周波信号の振幅を調整し、振幅調整後の高周波信号を移相器５−１〜５−Ｋに出力する。
フェーズドアレーアンテナ１−１，１−２の移相器５−１〜５−Ｋは、振幅調整器４−１〜４−Ｋから振幅調整後の高周波信号を受けると、振幅位相調整部４２により決定された調整量だけ高周波信号の位相を調整し、位相調整後の高周波信号を合成分配器６に出力する。

フェーズドアレーアンテナ１−１，１−２の合成分配器６は、移相器５−１〜５−Ｋから位相調整後の高周波信号を受けると、Ｋ個の高周波信号を合成して、合成後の高周波信号である合成信号を周波数変換部８に出力する。
フェーズドアレーアンテナ１−１，１−２の周波数変換部８は、合成分配器６から合成信号を受けると、その合成信号の周波数を中間周波数に変換する周波数変換処理を実施するとともに、周波数変換後の合成信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換処理を実施し、ディジタルの合成信号である受信信号をアンテナ選択部５０に出力する。
ここでは、合成信号の周波数を中間周波数に変換してからディジタル信号に変換する例を示しているが、合成信号をディジタル信号に変換してから中間周波数に変換するようにしてもよい。

アンテナ選択部５０は、フェーズドアレーアンテナ１−１，１−２の周波数変換部８から受信信号を受けると、ユーザ端末Ｔ_１に対応するユーザ信号処理部２０がユーザ信号処理部２０−１であるため、２個の受信信号をユーザ信号処理部２０−１に出力する。

ユーザ信号処理部２０−１のユーザ信号振幅調整部２３は、アンテナ選択部５０から２個の受信信号を受けると、振幅位相調整部４２により決定された調整量だけ２個の受信信号の振幅を調整し、振幅調整後の２個の受信信号をユーザ信号位相調整部２２に出力する。
ユーザ信号処理部２０−１のユーザ信号位相調整部２２は、ユーザ信号振幅調整部２３から振幅調整後の２個の受信信号を受けると、振幅位相調整部４２により決定された調整量だけ２個の受信信号の位相を調整し、位相調整後の２個の受信信号を合成して、合成後の受信信号を受信部２４に出力する。
ユーザ信号処理部２０−１の受信部２４は、ユーザ信号位相調整部２２から合成後の受信信号を受けると、その受信信号に対する復調処理を実施してデータを復調する。

この実施の形態１では、２個のユーザ端末Ｔ_１，Ｔ_２間の方位角方向の視野角θ_ＡＺが、方位角方向の広がり角度φ_ＡＺより小さい場合（θ_ＡＺ＜φ_ＡＺ）、ユーザ端末Ｔ_１，Ｔ_２に割り当てる方位角方向のサブアレー２の数を２以上とし、また、２個のユーザ端末Ｔ_１，Ｔ_２間の仰角方向の視野角θ_ＥＬが、仰角方向の広がり角度φ_ＥＬより小さい場合（θ_ＥＬ＜φ_ＥＬ）、ユーザ端末Ｔ_１，Ｔ_２に割り当てる仰角方向のサブアレー２の数を２以上とするものを示したが、例えば、アンテナ装置からユーザ端末Ｔ_１までの距離が閾値以上であれば、（θ_ＡＺ＜φ_ＡＺ）の条件や、（θ_ＥＬ＜φ_ＥＬ）の条件を満足するか否かにかかわらず、ユーザ端末Ｔ_１に割り当てる方位角方向のサブアレー２の数や、仰角方向のサブアレー２の数を２以上としてもよい。
これにより、通信可能な距離が長くなるため、ユーザ端末Ｔ_１がアンテナ装置の遠方に存在している場合でも、データ通信を開始することができる。

また、この実施の形態１では、端末分離性能を高めるために、ユーザ端末Ｔ_１，Ｔ_２に割り当てる方位角方向のサブアレー２の数を２以上として方位角方向のビーム幅を狭める例や、ユーザ端末Ｔ_１，Ｔ_２に割り当てる仰角方向のサブアレー２の数を２以上とすることで仰角方向のビーム幅を狭める例を示したが、ユーザ端末Ｔ_１とユーザ端末Ｔ_２間の距離が極めて短い場合、方位角方向や仰角方向のサブアレー２の数を最大数にしても、ユーザ端末Ｔ_１とユーザ端末Ｔ_２を分離できず、ユーザ端末Ｔ_１，Ｔ_２を同時に収容することができないことがある。
このような場合には、ユーザ端末Ｔ_１に対するビームの周波数と、ユーザ端末Ｔ_２に対するビームの周波数とが異なるように制御する方法や、ユーザ端末Ｔ_１とユーザ端末Ｔ_２が同時にビームを使用しないようにスケジューリングを行う方法を採用することで、システムスループットの低下を防止することができる。

以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、端末位置検出部３２により検出された複数のユーザ端末の位置と自アンテナ装置の位置との関係から、複数のユーザ端末に割り当てるサブアレーの数をそれぞれ決定するサブアレー数決定部４１を設け、アンテナ選択部５０が、サブアレー２−１〜２−Ｎの中から、サブアレー数決定部４１により決定された数分のサブアレーを選択して、その選択したサブアレーを複数のユーザ端末にそれぞれ割り当てるように構成したので、複数のユーザ端末に対して、良好な通信品質を提供することができる効果を奏する。
即ち、複数のユーザ端末に対する端末分離性能を高めることができるとともに、通信カバレッジを拡大することができる自由度の高いアンテナ装置が得られる。

実施の形態２．
上記実施の形態１では、素子アンテナ３−１〜３−Ｋがパッチアンテナなどで構成されている例を示しているが、直交偏波用の給電点Ｖと水平偏波用の給電点Ｈとが設けられている直交偏波共用素子で構成されているものであってもよい。

図８はこの発明の実施の形態２によるアンテナ装置の一部を示す構成図であり、図８において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
直交偏波共用素子７０−１〜７０−Ｋは直交偏波用の給電点Ｖと水平偏波用の給電点Ｈとが設けられている素子アンテナである。
水平偏波用の給電点Ｈがフェーズドアレーアンテナ１−ｎ（ｎ＝１，３，・・・，Ｎ−１）の振幅調整器４−ｋ（ｋ＝１，２，・・・，Ｋ）に接続されている直交偏波共用素子７０−ｋは、直交偏波用の給電点Ｖがフェーズドアレーアンテナ１−（ｎ＋１）の振幅調整器４−ｋに接続されている。
したがって、この実施の形態２では、フェーズドアレーアンテナ１−ｎとフェーズドアレーアンテナ１−（ｎ＋１）が一組になっている。

直交偏波共用素子７０−１〜７０−Ｋのような素子アンテナは、例えば、マイクロストリップアンテナ、クロスダイポールアンテナやテーパスロットアンテナなどにおいて、給電点を２箇所設ける構造とすることで実現することができる。
水平偏波用の給電点Ｈからから入出力される信号は、フェーズドアレーアンテナ１−ｎで重み付けされて合成され、直交偏波用の給電点Ｖから入出力される信号は、フェーズドアレーアンテナ１−（ｎ＋１）で重み付けされて合成される。
この実施の形態２では、素子アンテナ３−１〜３−Ｋの代わりに、直交偏波共用素子７０−１〜７０−Ｋを設けている点以外は、上記実施の形態１と同様である。したがって、アンテナ装置の処理内容自体は、上記実施の形態１と同様である。

この実施の形態２では、直交偏波と水平偏波を利用してユーザ端末を収容することができるため、素子アンテナの数を半減しても、上記実施の形態１と同数のユーザ端末を収容することができる。
したがって、直交する偏波を異なるビームに割り当てることで、上記実施の形態１よりも、アンテナ規模を削減することができる。

この実施の形態２では、直交偏波と水平偏波を利用してユーザ端末を収容する例を示しているが、円偏波を利用してユーザ端末を収容するようにしてもよい。
例えば、直交偏波共用素子７０−ｋの両偏波出力信号が９０度ハイブリッド回路に入力されるように構成すると、９０度ハイブリッド回路の出力端子から右旋円偏波成分と左旋偏波成分が出力されるようになる。したがって、この場合には、右旋円偏波と左旋円偏波の共用アンテナとして動作するようになる。
円偏波を励振する手段としては、９０度ハイブリッド回路に限るものではなく、円偏波を出力できる手段であれば、どのような手段でもよい。

なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。

この発明に係るアンテナ装置は、複数のユーザ端末が近接しているような状況下でも、複数のユーザ端末に対するビーム間の干渉を防止して、良好な通信品質を提供する必要があるものに適している。

１−１〜１−Ｎ フェーズドアレーアンテナ、２−２〜２−Ｎ サブアレー、３−１〜３−Ｋ 素子アンテナ、４−１〜４−Ｋ 振幅調整器、５−１〜５−Ｋ 移相器、６ 合成分配器、７ 周波数変換部、８ 周波数変換部、２０−１〜２０−Ｊ ユーザ信号処理部、２１ 送信部、２２ ユーザ信号位相調整部、２３ ユーザ信号振幅調整部、３０ ユーザ情報識別部、３１ 通信リンク確立部、３２ 端末位置検出部、４０ 制御部、４１ サブアレー数決定部、４２ 振幅位相調整部、５０ アンテナ選択部、６１ メモリ、６２ プロセッサ、７０−１〜７０−Ｋ 直交偏波共用素子。

Claims (7)

1. 複数の素子アンテナから構成されている複数のサブアレーと、
   通信対象の端末である複数のユーザ端末の位置を検出する端末位置検出部と、
   前記端末位置検出部により検出された複数のユーザ端末の位置と自装置の位置との関係から、前記複数のユーザ端末に割り当てるサブアレーの数をそれぞれ決定するサブアレー数決定部と、
   前記複数のサブアレーの中から、前記サブアレー数決定部により決定された数分のサブアレーを選択して、前記数分のサブアレーを前記複数のユーザ端末にそれぞれ割り当てるアンテナ選択部と
   を備えたアンテナ装置。
2. 前記サブアレー数決定部は、前記端末位置検出部により検出された複数のユーザ端末の位置と自装置の位置との関係から、前記自装置からみた前記複数のユーザ端末間の角度差を特定し、前記角度差から前記複数のユーザ端末に割り当てるサブアレーの数をそれぞれ決定することを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
3. 前記サブアレー数決定部は、前記複数のユーザ端末間の角度差が狭い程、前記複数のユーザ端末に割り当てるサブアレーの数を増やすことを特徴とする請求項２記載のアンテナ装置。
4. 前記アンテナ選択部により選択されたサブアレーを構成している複数の素子アンテナと接続されている振幅調整器及び移相器を制御して、前記サブアレーにより送受信される信号の振幅及び位相を調整する振幅位相調整部を備えたことを特徴とする請求項２記載のアンテナ装置。
5. 前記振幅位相調整部は、前記サブアレーにより形成されるビームが、前記サブアレーが割り当てられているユーザ端末の方向に向くように、前記移相器を制御することを特徴とする請求項４記載のアンテナ装置。
6. 前記振幅位相調整部は、前記複数のユーザ端末間の角度差に応じて、前記振幅調整器を制御することを特徴とする請求項４記載のアンテナ装置。
7. 前記素子アンテナとして、直交偏波用の給電点と水平偏波用の給電点とが設けられている直交偏波共用素子を用いることを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。

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