ゾーン変更システム
【課題】可変移相器の損失がなく、かつ、アンテナを機械的に傾ける際に生じやすいアンテナの倒壊を防止することができるゾーン変更システムを提供することを課題とする。
【解決手段】第一アンテナと、第一アンテナを機械的に傾け、第一アンテナの垂直面内の指向性を変化させることが可能な第一指向性変更手段と、を有する基地局と、基地局の第一指向性変更手段を制御し、第一アンテナの垂直面内の指向性を変化させることにより基地局のゾーンを変更する制御装置と、気象情報に基づいて、第一アンテナの垂直面内の指向性を変化させるか否かを判定する判定手段を有する気象観測手段と、を備える。
【解決手段】第一アンテナと、第一アンテナを機械的に傾け、第一アンテナの垂直面内の指向性を変化させることが可能な第一指向性変更手段と、を有する基地局と、基地局の第一指向性変更手段を制御し、第一アンテナの垂直面内の指向性を変化させることにより基地局のゾーンを変更する制御装置と、気象情報に基づいて、第一アンテナの垂直面内の指向性を変化させるか否かを判定する判定手段を有する気象観測手段と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動通信において基地局が形成するゾーンの大きさを制御するゾーン変更システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
移動通信において、１つの基地局がカバーする範囲即ち１つの基地局と移動局との通信範囲をゾーン或いはセルと呼んでいる。このゾーンは、基地局のアンテナの指向性等により定まる。
【０００３】
図１は、基地局が形成するゾーンを説明するための図である。図１において、１は基地局、２は電力分配器、３はアンテナ、４及び５はゾーンである。またＲ１は基地局１からゾーン５のエリア端までの距離、Ｒ２は基地局１からゾーン４のエリア端までの距離を表す。アンテナ３には、送信機から、電力分配器２を経て送信電力が供給されている。
【０００４】
この基地局１のゾーン４、５は、アンテナ３の垂直面内の指向性を示す角度α１、α２で定まる。指向性が角度α１のときは、ゾーン５が基地局１の通信範囲、指向性が角度α２のときは、ゾーン４が基地局１の通信範囲である。
【０００５】
基地局１がゾーン４を形成する場合、基地局１のアンテナ３は基地局１からＲ２の距離をゾーン端とするように垂直面内の指向性を示す角度α２を設定する。次に、基地局１が形成するゾーンをゾーン５に示す範囲に狭める必要がある場合には、基地局１のアンテナ３の垂直面内の指向性を角度α１に変化させて、基地局１からＲ１の距離がゾーン端となるようにする。
【０００６】
以上説明したような、基地局のアンテナの垂直面内の指向性を変化させるビームチルトシステムが必要である理由は、他の場所に基地局の増設を行った場合など該基地局が形成するゾーンの環境が変化した場合に、同一の周波数を使用する基地局同士の電波の干渉を防止し、周波数を有効に利用するためである。
【０００７】
図２は、従来のアンテナの垂直面内の指向性を形成する構成を示すブロック図である。図２において、３−１はアレーアンテナ、６は基地局に設置した送受信機を接続する給電点、７は電力分配器、８、９、１０及び１１は電力分配器７とアンテナ３−１を接続する給電線、１２、１３、１４及び１５はアレーアンテナ３−１の給電点、１６はアレーアンテナ３−１の内部にアレー状に配置されたアンテナ素子であり、１７及び１８はアンテナの垂直面内の指向性を表す。また、φは給電点６に給電される送信信号の位相、φ−φ１はアレーアンテナ３−１の給電点１２に給電される送信信号の位相、φ−φ２はアレーアンテナ３−１の給電点１３に給電される送信信号の位相、φ−φ３はアレーアンテナ３−１の給電点１４に給電される送信信号の位相、φ−φ４はアレーアンテナ３−１の給電点１５に給電される送信信号の位相、θ１はアンテナ指向性１７のアンテナ水平方向からの角度、θ２はアンテナ指向性１８のアンテナ水平方向からの角度を表す。
【０００８】
図２の給電点６に給電された送信信号は、電力分配器７により分配される。この分配された送信信号はそれぞれ給電線８、９、１０及び１１を介してアレーアンテナ３−１の給電点１２、１３、１４及び１５に給電される。このとき給電線８、９、１０及び１１による遅延量を異ならせることにより、給電点１２、１３、１４及び１５に給電される送信信号は給電点６に給電された送信信号の位相φに対してそれぞれφ−φ１、φ−φ２、φ−φ３、φ−φ４だけ位相が変化して給電されている。アレーアンテナ３−１内部で給電点１２、１３、１４及び１５から給電された送信信号は、アレーアンテナ３−１内部にアレー状に配置されたアンテナ素子１６から放射される。アレーアンテナの指向性は、アレーアンテナを構成しているアンテナ素子に給電されている送信信号の位相によって定まる。この位相差を変化させることによりアンテナの垂直面内の指向性をアンテナ指向性１７や１８に示すように変化させることができる。このように、アンテナ素子に給電される送信信号の位相を一定量ずつずらして、アンテナの指向性を変化させる方法は電気チルトと呼ばれる。
【０００９】
可変移相器を用いて電気チルトを実現する従来技術として、特許文献１が知られている。特許文献１のゾーン変更システムは、可変移相器を用いて給電線８、９、１０及び１１による遅延量を変化させ、給電点１２、１３、１４及び１５に給電される送信信号の位相量を変化させることより、アンテナ３−１の垂直面内の指向性を変化させている。特許文献１のゾーン変更システムは、このような構成により、給電線の交換等をせずに、アンテナの垂直面内の指向性を変化させ、ゾーンの大きさを変更することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特許２９９３５５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１の従来技術はアンテナと可変移相器とを接続するため、損失が生じる。この損失を考慮すると結果として、アンテナの利得が低下するという問題がある。特に、今後の移動通信システムにおいては、より高い周波数帯でのサービスの実現が検討されている。一般に、高い周波数帯では、送受信信号が可変移相器を通過するときの損失が増大する。このため、高い周波数帯でのサービスが実現した場合、可変移相器に接続した場合に生じる損失が、さらに増大し、結果として、基地局のアンテナの利得は大幅に低下する。そして、基地局のアンテナの利得が低下すると、通信範囲が狭くなる。
【００１２】
このような問題を解決するために、指向性を容易に変更することができ、かつ、可変移相器を用いずに、なるべく損失の少ないアンテナが求められる。そこで、電気チルトではなく、アンテナの取り付け角度を機械的に傾けることでアンテナの指向性を変化させる方法（以下、「機械チルト」という）が考えられる。
【００１３】
しかし、機械チルトの場合、気象条件によっては、アンテナが倒壊する虞がある。例えば、強風時に、アンテナの取り付け角度を機械的に傾けると、アンテナの受ける風圧が急激に変化し、アンテナが倒壊する虞がある。
【００１４】
本発明は、可変移相器の損失がなく、かつ、アンテナを機械的に傾ける際に生じやすいアンテナの倒壊を防止することができるゾーン変更システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記の課題を解決するために、本発明に係るゾーン変更システムは、第一アンテナと、第一アンテナを機械的に傾け、第一アンテナの垂直面内の指向性を変化させることが可能な第一指向性変更手段と、を有する基地局と、基地局の第一指向性変更手段を制御し、第一アンテナの垂直面内の指向性を変化させることにより基地局のゾーンを変更する制御装置と、気象情報に基づいて、第一アンテナの垂直面内の指向性を変化させるか否かを判定する判定手段を有する気象観測手段と、を備える。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、可変移相器の損失がなく、かつ、アンテナを機械的に傾ける際に生じやすいアンテナの倒壊を防止するという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】基地局が形成するゾーンを説明するための図。
【図２】従来のアンテナの垂直面内の指向性を形成する構成を示すブロック図。
【図３】ゾーン変更システム１００の構成例を示すブロック図。
【図４】基地局１１０がゾーン４を形成する場合を示す図。
【図５】基地局１１０がゾーン５を形成する場合を示す図。
【図６】ゾーン変更システム１００の機能構成例を示すブロック図。
【図７】ゾーン変更システム２００の機能構成例を示すブロック図。
【図８】複数の基地局のゾーンを一括して制御することを説明するための図。
【図９】ゾーン変更システム３００の構成例を示すブロック図。
【図１０】ゾーン変更システム３００の機能構成例を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
【実施例１】
【００１９】
＜ゾーン変更システム１００＞
図３を用いて実施例１に係るゾーン変更システム１００を説明する。ゾーン変更システム１００は、基地局１１０と、制御装置１２０と、気象観測手段１３０と、を備える。さらに、基地局１１０は、第一アンテナ１１１と第一指向性変更手段１１６を有する。
【００２０】
なお、ゾーン４及び５は、基地局１１０によって形成される。距離Ｒ１は基地局１１０からゾーン５のエリア端までの距離を、距離Ｒ２は基地局１１０からゾーン４のエリア端までの距離を表す。
【００２１】
図３において、基地局１１０が形成するゾーンをゾーン４からゾーン５に変更するときは、制御装置１２０からの制御により、第一指向性変更手段１１６を動作させ第一アンテナ１１１の垂直面内の指向性を変化させる。以下、図４〜図６を用いて詳細を説明する。
【００２２】
＜基地局１１０＞
基地局１１０は、第一アンテナ１１１と、第一アンテナ１１１を機械的に傾け、第一アンテナ１１１の垂直面内の指向性を変化させることが可能な第一指向性変更手段１１６と、を有する。さらに、実施例１では基地局１１０に、制御装置１２０、気象観測手段１３０が設置され（図４及び図５参照）、第一指向性変更手段１１６の第一指向性変更回路１１６ａと制御装置１２０と気象観測手段１３０の判定手段１３１とは、基地局１１０内部に設けられた通信網１５０で接続されている（図６参照、但し図６はゾーン変更システム１００の機能構成例を示すブロック図であり、設置場所を示すものではない）。このような構成により、制御装置１２０を第一アンテナ１１１とは、別の場所、例えば屋内に設置することができ、利用者は、天候や第一アンテナ１１１の設置場所に関わらず容易にゾーンを変化させることができる。
【００２３】
（第一アンテナ１１１）
第一アンテナ１１１は、例えばアレーアンテナ等により構成する。このとき、可変移相器を設けない点が特許文献１とは異なる。第一アンテナ１１１には、垂直面内において給電線等により指向性を持たせておく。但し、第一アンテナ１１１の垂直面内の指向性を変化させる場合には、給電線等を交換する必要はなく、後述する第一指向性変更手段１１６によって、容易にその指向性を変化させることができる。
【００２４】
（第一指向性変更手段１１６）
例えば、第一指向性変更手段１１６は、第一指向性変更回路１１６ａと、モータ１１６ｂと、第一アンテナ１１１の下部の水平方向支持柱１１６ｃと、第一アンテナ１１１の上部の水平方向支持柱１１６ｄと、を含む。
【００２５】
水平方向支持柱１１６ｃの一端は、垂直に設置された支持柱１１４に固定され、他端は第一アンテナ１１１の下部を図４及び図５中の矢印ｘの方向に回動自在に支持する。水平方向支持柱１１６ｄは、支持柱１１４に設けられた孔を貫通しており、水平方向にスライドする。さらに、水平方向支持柱１１６ｄの一端は第一アンテナ１１１の上部を支持する。なお、水平方向支持柱１１６ｄが水平方向にスライドする際に、その一端は、第一アンテナ１１１をその長手方向にスライドする。水平方向支持柱１１６ｄは、側面または底面がモータ１１６ｂと接しており、モータ１１６ｂが回転することで、水平方向にスライドする。水平方向支持柱１１６ｄがスライドすることで、図４及び図５に示すように、第一アンテナ１１１の傾きが変化し、アンテナの垂直面内の指向性が変化し、ゾーンを変更することができる。
【００２６】
第一指向性変更回路１１６ａは、後述する制御装置１２０からモータ１１６ｂの回転数と回転方向（以下「回転数等」という）を受け取ると、その回転数等に応じた電気パルスをモータ１１６ｂに出力し、モータ１１６ｂはその電気パルスに応じて回転する。
【００２７】
＜制御装置１２０＞
制御装置１２０は、基地局１１０の第一指向性変更手段１１６を制御し、第一アンテナ１１１の垂直面内の指向性を変化させることにより基地局１１０のゾーンを変更する。つまり、第一アンテナ１１１の取り付け角度をどの程度機械的に傾けるかは、制御装置１２０で制御する。以下、制御例を示す。
【００２８】
制御装置１２０は、第一アンテナ１１１の取り付け角度を記憶しておく。また、取り付け角度を変更する際に必要となるモータ１１６ｂの回転数等を、制御装置１２０は予め記憶しておく。例えば、取り付け角度を１度変更する場合に必要となる回転数等を記憶しておく。
【００２９】
制御装置１２０へ第一アンテナ１１１の指向性を入力すると、制御装置１２０は、変更前（入力時点）の第一アンテナ１１１の取り付け角度に基づき、入力された指向性に対応する取り付け角度に変更する場合に必要となるモータ１１６ｂの回転数等を選択または計算して、第一指向性変更回路１１６ａに出力する。
【００３０】
前述の通り、モータ１１６ｂの回転数等を受け取った第一指向性変更回路１１６ａは、その回転数等に応じた電気パルスをモータ１１６ｂに出力し、モータ１１６ｂはその電気パルスに応じて回転する。このような構成により、所望の指向性に変化させることができる。なお、制御装置１２０は、回転数等を第一指向性変更回路１１６ａに出力する際に、後述する判定手段１３１に対して、処理を開始させる制御信号を出力する。モータ１１６ｂの回転数等を制御信号として利用してもよい。
【００３１】
制御装置１２０は、モータ１１６ｂの動作を監視して、指向性の変更後の第一アンテナ１１１の取り付け角度を記憶しておく。
【００３２】
＜気象観測手段１３０＞
気象観測手段１３０は、判定手段１３１と、気象測定手段１３２を備える。
【００３３】
（気象測定手段１３２）
気象測定手段１３２は、第一アンテナ１１１の近傍に設けられ、気象情報を取得する。例えば、気象情報として風速を用いる場合には、気象測定手段１３２は風速計であり、常時風速を測定し、判定手段１３１に出力する。
【００３４】
（判定手段１３１）
判定手段１３１は、気象情報に基づいて、第一アンテナ１１１の垂直面内の指向性を変化させるか否かを判定する。
【００３５】
例えば、判定手段１３１は、制御装置１２０から処理を開始させる制御信号を受け取ると、直前または直後に気象測定手段１３２から受け取った風速が、予め実験等により定めておいた所定の風速を越えるか否かを判定し、所定の風速を超えた場合には、第一指向性変更手段１１６に対し、第一アンテナ１１１の垂直面内の指向性を変化させる処理を停止させるための停止信号を出力する。
【００３６】
なお、制御装置１２０は、モータ１１６ｂの動作を監視して、指向性を変化させる処理を停止させたときの第一アンテナ１１１の取り付け角度を記憶しておく。その場合、制御装置１２０は、図示しないディスプレイやプリンタ等（以下「出力部」という）に所定のアラーム（例えば、強風のため、チルト変更ができなかった旨のメッセージや、停止時の風速、停止時の第一アンテナ１１１の取り付け角度、停止時において基地局１１０により形成されるゾーンのエリア端までの距離（以下、単に「エリア端までの距離」）等）を表示する。このような構成により、利用者は、状況を理解することができ、必要に応じて、再度、第一アンテナ１１１の指向性の変更を要求することができる。
【００３７】
このように気象観測手段１３０を設けることにより、強風時にアンテナを機械的に傾ける際に生じやすいアンテナの倒壊を防止することができる。
【００３８】
なお、気象測定手段１３２を設けずに、例えば、インターネット等の通信回線を介して取得した気象情報（例えば、各地の風速情報等）を判定手段１３１に入力してもよい。この場合には、図６中、破線で示すように気象観測手段１３０を基地局１１０の外部に設置し、インターネットや専用回線からなる通信回線１５３を介して、基地局１１０内に設置された第一指向性変更手段１１６に対して、停止信号を送信する構成としてもよい。但し、気象測定手段１３２を第一アンテナ１１１の近傍に設けることによって、第一アンテナ１１１が受ける風圧等をリアルタイム、かつ、正確に測定することができる。また、気象観測手段１３０は、気象測定手段１３２を第一アンテナ１１１の近傍に配置し、判定手段１３１を別の場所に設ける構成としてもよく、このような構成であっても同様の効果を得ることができる。
【００３９】
＜効果＞
このような構成とすることにより、可変移相器の損失がなく、かつ、アンテナを機械的に傾ける際に生じやすい倒壊を防止することができる。
【００４０】
また、第一指向性変更手段１１６及び制御装置１２０を用いて、機械チルトを実現することで、指向性を容易かつ速やかに変化させることができ、基地局１１０が形成するゾーンの大きさを容易かつ速やかに変更できる。
【００４１】
また、機械チルトの場合、倒壊を防ぐために、人手により設置されている場所において気象条件を監視する方法も考えられるが、その場合、監視するために人的コストがかかり、さらに、遠隔地から制御することができないという問題がある。ゾーン変更システム１００においては、気象観測手段１３０を設けることで、監視するための人的コストを省くことができ、さらに、人手による誤った判断を防ぐことができる。所定の風速を超えていない場合にはサービスを継続したままアンテナの垂直面内の指向性を、すなわちゾーンの大きさを変更することができる。また、制御装置１２０は必ずしも、第一アンテナ１１１の近傍に設ける必要はないので、基地局１１０の外部から通信回線１５３を介して、基地局１１０の第一指向性変更手段１１６を制御してもよい。このような構成とすることで、遠隔地から随時速やかな対応を行うことができる。
【００４２】
［変形例］
第一アンテナ１１１は、機械的に傾けることで、その垂直面内の指向性を変化させるものであればよく、モノポールアンテナやダイポールアンテナ等により構成してもよい。
【００４３】
気象条件としては、強風以外にも、アンテナ倒壊の原因となる豪雨や豪雪等が考えられ、これらの条件を測定できる雨雪量計や、風速計と雨雪量計の組合せを気象測定手段１３２として用いてもよい。
【００４４】
気象測定手段１３２で取得した気象情報を、移動局の利用者に通知するサービスのために用いてもよい。
【００４５】
第一指向性変更手段１１６は、第一アンテナ１１１を機械的に傾け、その垂直面内の指向性を変化させることが可能であればよく、実施例１以外の方法を用いて実現してもよい。
【００４６】
実施例１では、制御装置１２０は、回転数等を第一指向性変更回路１１６ａに出力する際に、判定手段１３１に対して、処理を開始させる制御信号を出力し、判定手段１３１が、制御信号を受け取ると、判定処理を行い、所定の風速を超えた場合には、第一指向性変更手段１１６に対し、第一アンテナ１１１の垂直面内の指向性を変化させる処理を停止させるための停止信号を出力する構成としているが、判定手段１３１が制御装置１２０に対し判定結果を出力し、制御装置１２０が所定の風速を超えたことを表す判定結果を受け取った場合に、第一指向性変更手段１１６に対し、制御装置１２０が停止信号を出力する構成としてもよい。さらに、以下のような構成であってもよい。制御装置１２０は、回転数等を第一指向性変更回路１１６ａに出力する前に、判定手段１３１に対して、処理を開始させる制御信号を出力する。判定手段１３１は、制御信号を受け取ると、判定処理を行い、所定の風速以下の場合には、制御装置１２０に対し、第一アンテナ１１１の垂直面内の指向性を変化させる処理を開始させるための開始信号を出力し、制御装置１２０は開始信号を受け取ってから、回転数等を第一指向性変更回路１１６ａに出力する。このような構成であっても実施例１と同様の効果を奏する。
【００４７】
また、実施例１では図４及び図５に示すように基地局１１０の内部に、制御装置１２０、気象観測手段１３０を設置しているが、基地局１１０の外部に制御装置１２０、気象観測手段１３０を設置し、通信網１５０と通信回線１５３を介して、第一指向性変更手段１１６の第一指向性変更回路１１６ａと制御装置１２０と気象観測手段１３０の判定手段１３１とを接続してもよい。さらに、判定手段１３１を含む気象観測手段１３０を制御装置１２０内に設けてもよい。但し、気象測定手段１３２は、上述の効果を得るために、第一アンテナ１１１の近傍に設ける。
【００４８】
実施例１では、制御装置１２０への入力を第一アンテナ１１１の指向性としているが、エリア端までの距離を入力としてもよい。制御装置１２０は、各取り付け角度におけるエリア端までの距離を予め記憶しておく。制御装置１２０へエリア端までの距離を入力すると、対応する（所望の）取り付け角度を選択し、変更前（入力時点）の第一アンテナ１１１の取り付け角度に基づき、所望の取り付け角度に変更する場合に必要となるモータ１１６ｂの回転数等を選択または計算して、第一指向性変更回路１１６ａに出力する。なお、エリア端までの距離は、制御装置１２０が第一アンテナ１１１の取り付け位置、方向から計算により求めてもよい。
【００４９】
実施例１では、気象測定手段１３２は常時風速を測定しているが、判定手段１３１が、制御装置１２０から処理を開始させる制御信号を受け取ったときに、風速を測定する構成としてもよく、効率的な制御が可能となる。
【００５０】
なお、判定手段１３１が、第一指向性変更手段１１６に対し、第一アンテナ１１１の垂直面内の指向性を変化させる処理を停止させるための停止信号を出力した場合の処理を以下のように変更してもよい。制御装置１２０は、モータ１１６ｂの動作を監視して、指向性を変化させる処理を停止させたときの第一アンテナ１１１の取り付け角度を記憶しておく。さらに、制御装置１２０は、所定時間経過後に、停止時の取り付け角度から所望の取り付け角度に変更する場合に必要となるモータ１１６ｂの回転数等を選択または計算して、第一指向性変更回路１１６ａに出力する。このとき、制御装置１２０は、判定手段１３１に対して、処理を開始させる制御信号を出力する。実施例１で説明したように、判定手段１３１は、所定の風速を超えた場合には、第一指向性変更手段１１６に対し、第一アンテナ１１１の垂直面内の指向性を変化させる処理を停止させるための停止信号を出力する。第一アンテナ１１１の指向性が所望の指向性となるまで、上記処理を繰り返し、指向性を変化させる処理が完了したときに、制御装置１２０の出力部にゾーン変更が完了した旨のメッセージを表示する。このような構成により、利用者は、再度の変更を要求することなくゾーン変更することができる。
【実施例２】
【００５１】
＜ゾーン変更システム２００＞
図７を用いて実施例２に係るゾーン変更システム２００を説明する。なお、実施例１と異なる部分についてのみ説明する。ゾーン変更システム２００は、Ｎ個の基地局２１０−ｎ（但し、Ｎは１以上の整数であり、ｎ＝１，２,…，Ｎ）と、各基地局に対応するＮ個の制御装置２２０−ｎと、各基地局に対応するＮ個の気象観測手段２３０−ｎと、一括制御装置２４０と、を備える。各基地局２１０−ｎ、各制御装置２２０−ｎ及び各気象観測手段２３０−ｎは、それぞれ実施例１の基地局１１０、制御装置１２０及び気象観測手段１３０と同様の構成であり、実施例２では各基地局２１０−ｎに、それぞれ各制御装置２２０−ｎ、各気象観測手段２３０−ｎが設置され、各基地局２１０−ｎの第一指向性変更手段１１６と各制御装置２２０−ｎと各気象観測手段２３０−ｎの判定手段１３１は、各基地局２１０−ｎ内部に設けられた通信網１５０で接続され、各基地局２１０−ｎと一括制御装置２４０は通信回線１５３で接続される。
【００５２】
＜一括制御装置２４０＞
一括制御装置２４０は、制御装置２２０−ｎを介して各基地局２１０−ｎの第一指向性変更手段１１６を一括して制御する。一括制御装置２４０へ各基地局２１０−ｎの有する第一アンテナ１１１の指向性を入力すると、一括制御装置２４０は、通信回線１５３を介して、第一アンテナ１１１の指向性を含むチルト変更要求信号を各制御装置２２０−ｎに送信する。チルト変更要求信号を受信した各制御装置２２０−ｎは実施例１と同様の処理を行う。
【００５３】
なお、各制御装置２２０−ｎは、実施例１と同様の処理に加え、以下のような処理を行う構成としてもよい。各制御装置２２０−ｎは、第一指向性変更手段１１６のモータ１１６ｂの動作を監視して、第一指向性変更手段１１６が指向性を変化させる処理を完了した場合には、チルト変更終了信号を一括制御装置２４０へ送信する。一方、第一指向性変更手段１１６が指向性を変化させる処理を実施できなかった場合や、処理途中に所定の風速を超え指向性を変化させる処理を停止した場合には、各制御装置２２０−ｎはチルト変更不可信号を一括制御装置２４０へ送信する。なお、チルト変更不可信号には中断した時点における第一アンテナ１１１の取り付け角度やエリア端までの距離を含めてもよい。
【００５４】
一括制御装置２４０は、チルト変更終了信号を受け取った場合には、送信元の基地局のゾーン変更が完了した旨のメッセージを表示し、チルト変更不可信号を受け取った場合には、送信元の基地局と所定のアラームを表示する。
【００５５】
このような構成とすることで、各基地局が設置された場所における個別の気象条件を監視しながら安全にゾーンの大きさを変更することができる。
【００５６】
＜制御例＞
図８において、３０及び３３は基地局２１０−１が変更するゾーン、３１及び３４は基地局２１０−３が変更するゾーン、３２及び３５は基地局２１０−２が変更するゾーンを表しており、２４０は各基地局のアンテナ指向性を一括管理及び制御する一括制御装置である。図８は、相互に隣接する複数の基地局を一括制御装置２４０により一元的に管理することを示している。図８において、基地局２１０−１はゾーン３０を、基地局２１０−３はゾーン３１を、基地局２１０−２はゾーン３２を形成して移動通信サービスを提供しているときに、基地局２１０−１及び基地局２１０−２で多くの呼が発生し、基地局２１０−１及び基地局２１０−２に割り当てられた周波数が不足状態になり、基地局２１０−３に割り当てられた周波数に余裕がある状態が生じているとする。このとき、一括制御装置２４０は、基地局２１０−１に対して比較的小さいゾーン３３に変更するように、基地局２１０−２に対して比較的小さいゾーン３５に変更するように、また、基地局２１０−３に対して比較的大きいゾーン３４に変更するように、各基地局のアンテナの垂直面内の指向性を変化させる制御を一括して行う。これにより、基地局２１０−１及び基地局２１０−２のゾーンを小さくし、基地局２１０−３ではゾーンを大きくすることになり、今まで、基地局２１０−１及び基地局２１０−２と通信していた移動局の一部が、基地局２１０−３と通信することになる。このように、基地局２１０−１及び基地局２１０−２のトラヒックを基地局２１０−３に分散することが可能となる。この変更は、各基地局２１０−１、２１０−２、２１０−３がサービスを継続したままで、行うことができる。
【００５７】
また、実施例２のゾーン変更システム２００において、基地局２１０−３のゾーンが大きくなることから基地局２１０−３に割り当てられた周波数と同一の周波数を使用する他の基地局との電波の干渉の問題が発生することが考えられる。しかし、このようなことは、基地局２１０−３がゾーン３４に変更した状態においても電波の干渉が発生しないように、周波数を割り当てることにより避けることができる。これにより、必要最低限の周波数を各基地局に配置すればサービスの提供が可能となり、周波数の有効利用が可能となる。
【００５８】
＜効果＞
このような構成により、実施例１と同様の効果を得ることができる。さらに、複数の場所に設置されている基地局のアンテナの指向性を変化させようとする場合には、複数の場所の気象条件を監視する必要があり、人手によりこの監視を行うと人的コストが非常に高くなるが、複数の基地局を一括して制御する一括制御装置を設置することにより、一ケ所で複数の基地局のゾーンを変更することが可能となり、迅速、かつ、容易に各基地局のゾーンを変更することができる。また、各基地局のゾーンを一括管理することで、ある基地局に集中するトラヒックの分散を図ることも可能となる。
【００５９】
［変形例］
実施例２では、一括制御装置２４０は、機械チルトにより第一アンテナ１１１を機械的に傾ける各基地局２１０−ｎのみを制御しているが、制御する基地局の一部を特許文献１記載の電気チルトによりアンテナの指向性を変化させる基地局としてもよい。このような構成とすることで、既存の基地局を利用しながら柔軟に、ゾーン変更システムを構築することができる。
【００６０】
実施例２では、一括制御装置２４０は、基地局外に設置されているが、Ｎ個の基地局のうちの何れか１つの基地局内に設置してもよい。
【００６１】
なお、一括制御装置２４０が、通信回線１５３を介して、直接、一括して各基地局２１０−ｎの第一指向性変更手段１１６を制御し、第一アンテナ１１１の垂直面内の指向性を変化させることにより各基地局２１０−ｎのゾーンを変更する構成としてもよい。つまり、各基地局２１０−ｎに対する各制御装置２２０−ｎを設けず、各制御装置２２０−ｎが行っていた処理を一括して一括制御装置２４０が行う構成としてもよい。通信回線１５３を介して処理を行うため、応答時間が長くなるが、Ｎ個の制御装置を省くことができ構成を簡素化することができる。
【実施例３】
【００６２】
＜ゾーン変更システム３００＞
図９及び図１０を用いて実施例３に係るゾーン変更システム３００を説明する。なお、実施例１及び実施例２と異なる部分についてのみ説明する。ゾーン変更システム３００は、基地局３１０と、制御装置３２０と、気象観測手段３３０と、を備える。
【００６３】
＜基地局３１０＞
さらに、基地局３１０は、第一アンテナ１１１と第一指向性変更手段１１６とに加え、さらに、第二アンテナ３１１と、第二指向性変更手段３１６と、を有する。第一アンテナ１１１と第一指向性変更手段１１６は、実施例１と同様の構成である。さらに、実施例３では基地局３１０に、制御装置３２０、気象観測手段３３０が設置され（図９参照）、第一指向性変更手段１１６と第二指向性変更手段３１６と制御装置３２０と気象観測手段３３０の判定手段３３１は、基地局３１０内部に設けられた通信網１５０で接続されている。
【００６４】
（第二アンテナ３１１及び第二指向性変更手段３１６）
第二アンテナ３１１及び第二指向性変更手段３１６は、例えば特許文献１と同様の構成である。第二アンテナ３１１は、アレーアンテナ等により構成する。第二指向性変更手段３１６は可変移相器等により構成する。第二指向性変更手段３１６は第二アンテナ３１１の垂直面内の指向性を電気的に変更させる。つまり、第二指向性変更手段３１６は、第二アンテナ３１１の各アンテナ素子に給電される送受信号の位相を一定量ずつずらして、アンテナの指向性を変化させる。なお、前述の通り、可変移相器に接続した場合には損失が生じるので、この損失を補償する増幅器を、第二アンテナ３１１の前段に設ける。
【００６５】
＜制御装置３２０＞
制御装置３２０は、基地局３１０の第一指向性変更手段１１６を制御し第一アンテナ１１１の垂直面内の指向性を変化させるか、または、基地局３１０の第二指向性変更手段３１６を制御し第二アンテナ３１１の垂直面内の指向性を変化させる。
【００６６】
例えば、制御装置３２０へ第一アンテナ１１１の指向性を入力すると、制御装置３２０は、入力時点の第一アンテナ１１１の取り付け角度に基づき、入力された指向性に対応する回転数等を選択して、第一指向性変更回路１１６ａに出力すると同時に、入力された指向性に対応する位相量を第二指向性変更手段３１６に出力する。なお、何れの指向性を変化させるかは、後述する気象観測手段３３０の判定手段３３１の判定結果に従う。このような構成により基地局３１０のゾーンを変更する。
【００６７】
＜気象観測手段３３０＞
気象観測手段３３０は判定手段３３１と気象測定手段１３２を有する。なお、気象測定手段１３２は実施例１と同様の構成である。
【００６８】
判定手段３３１は、気象情報に基づいて、第一アンテナ１１１の垂直面内の指向性を変化させるか、または、第二アンテナ３１１の垂直面内の指向性を変化させるか、を判定する。例えば、判定手段３３１は、制御装置３２０から処理を開始させる制御信号を受け取ると、直前または直後に気象測定手段１３２から受け取った風速が、予め実験等により定めておいた所定の風速を越えるか否かを判定し、所定の風速以下の場合には、第二指向性変更手段３１６に対し、第二アンテナ３１１の垂直面内の指向性を変化させる処理を停止させるための第二停止信号を出力する。一方、所定の風速を超えた場合には、実施例１と同様に第一指向性変更手段１１６に対し、第一アンテナ１１１の垂直面内の指向性を変化させる処理を停止させるための停止信号を出力する。
【００６９】
なお、制御装置３２０では、判定手段３３１の判定結果を受け取り、指向性を変化させるアンテナに対して給電を行うようにスイッチ等を制御する構成としてもよい。
【００７０】
＜効果＞
このような構成とすることで、実施例１と同様の効果を得ることができる。さらに、気象条件を満たさなくとも電気チルトにより基地局のゾーンを変更することが可能となる。可能な限り機械チルトにより損失を抑え、機械チルトができない場合のみ電気チルトを用いて、効率をよくゾーン変更することができる。
【００７１】
［変形例］
電気チルトにより基地局のゾーンを変更した後も、定期的に気象観測手段３３０によって、気象条件を監視し、機械チルトが可能か否かを判定し、機械チルトが可能になったら、第一アンテナを機械的に傾け指向性を変化させ、指向性の変化が完了したら、第一アンテナを用いて電波を出力する、つまり、第一アンテナと第二アンテナを切り替える構成としてもよい。このような構成とすることでより効率的に電波を出力することができる。
【００７２】
実施例２と実施例３を組合せて、実施例２の一括制御装置２４０の制御する基地局の一部を実施例３の基地局に変更してもよい。
【符号の説明】
【００７３】
１００，２００，３００ ゾーン変更システム
１１０，２１０−ｎ，３１０ 基地局
１１１ 第一アンテナ
１１６ 第一指向性変更手段
３１１ 第二アンテナ
３１６ 第二指向性変更手段
１２０，２２０−ｎ，３２０ 制御装置
２４０ 一括制御装置
１３０，２３０−ｎ，３３０ 気象観測手段
１３１，３３１ 判定手段
１３２ 気象測定手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動通信において基地局が形成するゾーンの大きさを制御するゾーン変更システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
移動通信において、１つの基地局がカバーする範囲即ち１つの基地局と移動局との通信範囲をゾーン或いはセルと呼んでいる。このゾーンは、基地局のアンテナの指向性等により定まる。
【０００３】
図１は、基地局が形成するゾーンを説明するための図である。図１において、１は基地局、２は電力分配器、３はアンテナ、４及び５はゾーンである。またＲ１は基地局１からゾーン５のエリア端までの距離、Ｒ２は基地局１からゾーン４のエリア端までの距離を表す。アンテナ３には、送信機から、電力分配器２を経て送信電力が供給されている。
【０００４】
この基地局１のゾーン４、５は、アンテナ３の垂直面内の指向性を示す角度α１、α２で定まる。指向性が角度α１のときは、ゾーン５が基地局１の通信範囲、指向性が角度α２のときは、ゾーン４が基地局１の通信範囲である。
【０００５】
基地局１がゾーン４を形成する場合、基地局１のアンテナ３は基地局１からＲ２の距離をゾーン端とするように垂直面内の指向性を示す角度α２を設定する。次に、基地局１が形成するゾーンをゾーン５に示す範囲に狭める必要がある場合には、基地局１のアンテナ３の垂直面内の指向性を角度α１に変化させて、基地局１からＲ１の距離がゾーン端となるようにする。
【０００６】
以上説明したような、基地局のアンテナの垂直面内の指向性を変化させるビームチルトシステムが必要である理由は、他の場所に基地局の増設を行った場合など該基地局が形成するゾーンの環境が変化した場合に、同一の周波数を使用する基地局同士の電波の干渉を防止し、周波数を有効に利用するためである。
【０００７】
図２は、従来のアンテナの垂直面内の指向性を形成する構成を示すブロック図である。図２において、３−１はアレーアンテナ、６は基地局に設置した送受信機を接続する給電点、７は電力分配器、８、９、１０及び１１は電力分配器７とアンテナ３−１を接続する給電線、１２、１３、１４及び１５はアレーアンテナ３−１の給電点、１６はアレーアンテナ３−１の内部にアレー状に配置されたアンテナ素子であり、１７及び１８はアンテナの垂直面内の指向性を表す。また、φは給電点６に給電される送信信号の位相、φ−φ１はアレーアンテナ３−１の給電点１２に給電される送信信号の位相、φ−φ２はアレーアンテナ３−１の給電点１３に給電される送信信号の位相、φ−φ３はアレーアンテナ３−１の給電点１４に給電される送信信号の位相、φ−φ４はアレーアンテナ３−１の給電点１５に給電される送信信号の位相、θ１はアンテナ指向性１７のアンテナ水平方向からの角度、θ２はアンテナ指向性１８のアンテナ水平方向からの角度を表す。
【０００８】
図２の給電点６に給電された送信信号は、電力分配器７により分配される。この分配された送信信号はそれぞれ給電線８、９、１０及び１１を介してアレーアンテナ３−１の給電点１２、１３、１４及び１５に給電される。このとき給電線８、９、１０及び１１による遅延量を異ならせることにより、給電点１２、１３、１４及び１５に給電される送信信号は給電点６に給電された送信信号の位相φに対してそれぞれφ−φ１、φ−φ２、φ−φ３、φ−φ４だけ位相が変化して給電されている。アレーアンテナ３−１内部で給電点１２、１３、１４及び１５から給電された送信信号は、アレーアンテナ３−１内部にアレー状に配置されたアンテナ素子１６から放射される。アレーアンテナの指向性は、アレーアンテナを構成しているアンテナ素子に給電されている送信信号の位相によって定まる。この位相差を変化させることによりアンテナの垂直面内の指向性をアンテナ指向性１７や１８に示すように変化させることができる。このように、アンテナ素子に給電される送信信号の位相を一定量ずつずらして、アンテナの指向性を変化させる方法は電気チルトと呼ばれる。
【０００９】
可変移相器を用いて電気チルトを実現する従来技術として、特許文献１が知られている。特許文献１のゾーン変更システムは、可変移相器を用いて給電線８、９、１０及び１１による遅延量を変化させ、給電点１２、１３、１４及び１５に給電される送信信号の位相量を変化させることより、アンテナ３−１の垂直面内の指向性を変化させている。特許文献１のゾーン変更システムは、このような構成により、給電線の交換等をせずに、アンテナの垂直面内の指向性を変化させ、ゾーンの大きさを変更することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特許２９９３５５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１の従来技術はアンテナと可変移相器とを接続するため、損失が生じる。この損失を考慮すると結果として、アンテナの利得が低下するという問題がある。特に、今後の移動通信システムにおいては、より高い周波数帯でのサービスの実現が検討されている。一般に、高い周波数帯では、送受信信号が可変移相器を通過するときの損失が増大する。このため、高い周波数帯でのサービスが実現した場合、可変移相器に接続した場合に生じる損失が、さらに増大し、結果として、基地局のアンテナの利得は大幅に低下する。そして、基地局のアンテナの利得が低下すると、通信範囲が狭くなる。
【００１２】
このような問題を解決するために、指向性を容易に変更することができ、かつ、可変移相器を用いずに、なるべく損失の少ないアンテナが求められる。そこで、電気チルトではなく、アンテナの取り付け角度を機械的に傾けることでアンテナの指向性を変化させる方法（以下、「機械チルト」という）が考えられる。
【００１３】
しかし、機械チルトの場合、気象条件によっては、アンテナが倒壊する虞がある。例えば、強風時に、アンテナの取り付け角度を機械的に傾けると、アンテナの受ける風圧が急激に変化し、アンテナが倒壊する虞がある。
【００１４】
本発明は、可変移相器の損失がなく、かつ、アンテナを機械的に傾ける際に生じやすいアンテナの倒壊を防止することができるゾーン変更システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記の課題を解決するために、本発明に係るゾーン変更システムは、第一アンテナと、第一アンテナを機械的に傾け、第一アンテナの垂直面内の指向性を変化させることが可能な第一指向性変更手段と、を有する基地局と、基地局の第一指向性変更手段を制御し、第一アンテナの垂直面内の指向性を変化させることにより基地局のゾーンを変更する制御装置と、気象情報に基づいて、第一アンテナの垂直面内の指向性を変化させるか否かを判定する判定手段を有する気象観測手段と、を備える。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、可変移相器の損失がなく、かつ、アンテナを機械的に傾ける際に生じやすいアンテナの倒壊を防止するという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】基地局が形成するゾーンを説明するための図。
【図２】従来のアンテナの垂直面内の指向性を形成する構成を示すブロック図。
【図３】ゾーン変更システム１００の構成例を示すブロック図。
【図４】基地局１１０がゾーン４を形成する場合を示す図。
【図５】基地局１１０がゾーン５を形成する場合を示す図。
【図６】ゾーン変更システム１００の機能構成例を示すブロック図。
【図７】ゾーン変更システム２００の機能構成例を示すブロック図。
【図８】複数の基地局のゾーンを一括して制御することを説明するための図。
【図９】ゾーン変更システム３００の構成例を示すブロック図。
【図１０】ゾーン変更システム３００の機能構成例を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
【実施例１】
【００１９】
＜ゾーン変更システム１００＞
図３を用いて実施例１に係るゾーン変更システム１００を説明する。ゾーン変更システム１００は、基地局１１０と、制御装置１２０と、気象観測手段１３０と、を備える。さらに、基地局１１０は、第一アンテナ１１１と第一指向性変更手段１１６を有する。
【００２０】
なお、ゾーン４及び５は、基地局１１０によって形成される。距離Ｒ１は基地局１１０からゾーン５のエリア端までの距離を、距離Ｒ２は基地局１１０からゾーン４のエリア端までの距離を表す。
【００２１】
図３において、基地局１１０が形成するゾーンをゾーン４からゾーン５に変更するときは、制御装置１２０からの制御により、第一指向性変更手段１１６を動作させ第一アンテナ１１１の垂直面内の指向性を変化させる。以下、図４〜図６を用いて詳細を説明する。
【００２２】
＜基地局１１０＞
基地局１１０は、第一アンテナ１１１と、第一アンテナ１１１を機械的に傾け、第一アンテナ１１１の垂直面内の指向性を変化させることが可能な第一指向性変更手段１１６と、を有する。さらに、実施例１では基地局１１０に、制御装置１２０、気象観測手段１３０が設置され（図４及び図５参照）、第一指向性変更手段１１６の第一指向性変更回路１１６ａと制御装置１２０と気象観測手段１３０の判定手段１３１とは、基地局１１０内部に設けられた通信網１５０で接続されている（図６参照、但し図６はゾーン変更システム１００の機能構成例を示すブロック図であり、設置場所を示すものではない）。このような構成により、制御装置１２０を第一アンテナ１１１とは、別の場所、例えば屋内に設置することができ、利用者は、天候や第一アンテナ１１１の設置場所に関わらず容易にゾーンを変化させることができる。
【００２３】
（第一アンテナ１１１）
第一アンテナ１１１は、例えばアレーアンテナ等により構成する。このとき、可変移相器を設けない点が特許文献１とは異なる。第一アンテナ１１１には、垂直面内において給電線等により指向性を持たせておく。但し、第一アンテナ１１１の垂直面内の指向性を変化させる場合には、給電線等を交換する必要はなく、後述する第一指向性変更手段１１６によって、容易にその指向性を変化させることができる。
【００２４】
（第一指向性変更手段１１６）
例えば、第一指向性変更手段１１６は、第一指向性変更回路１１６ａと、モータ１１６ｂと、第一アンテナ１１１の下部の水平方向支持柱１１６ｃと、第一アンテナ１１１の上部の水平方向支持柱１１６ｄと、を含む。
【００２５】
水平方向支持柱１１６ｃの一端は、垂直に設置された支持柱１１４に固定され、他端は第一アンテナ１１１の下部を図４及び図５中の矢印ｘの方向に回動自在に支持する。水平方向支持柱１１６ｄは、支持柱１１４に設けられた孔を貫通しており、水平方向にスライドする。さらに、水平方向支持柱１１６ｄの一端は第一アンテナ１１１の上部を支持する。なお、水平方向支持柱１１６ｄが水平方向にスライドする際に、その一端は、第一アンテナ１１１をその長手方向にスライドする。水平方向支持柱１１６ｄは、側面または底面がモータ１１６ｂと接しており、モータ１１６ｂが回転することで、水平方向にスライドする。水平方向支持柱１１６ｄがスライドすることで、図４及び図５に示すように、第一アンテナ１１１の傾きが変化し、アンテナの垂直面内の指向性が変化し、ゾーンを変更することができる。
【００２６】
第一指向性変更回路１１６ａは、後述する制御装置１２０からモータ１１６ｂの回転数と回転方向（以下「回転数等」という）を受け取ると、その回転数等に応じた電気パルスをモータ１１６ｂに出力し、モータ１１６ｂはその電気パルスに応じて回転する。
【００２７】
＜制御装置１２０＞
制御装置１２０は、基地局１１０の第一指向性変更手段１１６を制御し、第一アンテナ１１１の垂直面内の指向性を変化させることにより基地局１１０のゾーンを変更する。つまり、第一アンテナ１１１の取り付け角度をどの程度機械的に傾けるかは、制御装置１２０で制御する。以下、制御例を示す。
【００２８】
制御装置１２０は、第一アンテナ１１１の取り付け角度を記憶しておく。また、取り付け角度を変更する際に必要となるモータ１１６ｂの回転数等を、制御装置１２０は予め記憶しておく。例えば、取り付け角度を１度変更する場合に必要となる回転数等を記憶しておく。
【００２９】
制御装置１２０へ第一アンテナ１１１の指向性を入力すると、制御装置１２０は、変更前（入力時点）の第一アンテナ１１１の取り付け角度に基づき、入力された指向性に対応する取り付け角度に変更する場合に必要となるモータ１１６ｂの回転数等を選択または計算して、第一指向性変更回路１１６ａに出力する。
【００３０】
前述の通り、モータ１１６ｂの回転数等を受け取った第一指向性変更回路１１６ａは、その回転数等に応じた電気パルスをモータ１１６ｂに出力し、モータ１１６ｂはその電気パルスに応じて回転する。このような構成により、所望の指向性に変化させることができる。なお、制御装置１２０は、回転数等を第一指向性変更回路１１６ａに出力する際に、後述する判定手段１３１に対して、処理を開始させる制御信号を出力する。モータ１１６ｂの回転数等を制御信号として利用してもよい。
【００３１】
制御装置１２０は、モータ１１６ｂの動作を監視して、指向性の変更後の第一アンテナ１１１の取り付け角度を記憶しておく。
【００３２】
＜気象観測手段１３０＞
気象観測手段１３０は、判定手段１３１と、気象測定手段１３２を備える。
【００３３】
（気象測定手段１３２）
気象測定手段１３２は、第一アンテナ１１１の近傍に設けられ、気象情報を取得する。例えば、気象情報として風速を用いる場合には、気象測定手段１３２は風速計であり、常時風速を測定し、判定手段１３１に出力する。
【００３４】
（判定手段１３１）
判定手段１３１は、気象情報に基づいて、第一アンテナ１１１の垂直面内の指向性を変化させるか否かを判定する。
【００３５】
例えば、判定手段１３１は、制御装置１２０から処理を開始させる制御信号を受け取ると、直前または直後に気象測定手段１３２から受け取った風速が、予め実験等により定めておいた所定の風速を越えるか否かを判定し、所定の風速を超えた場合には、第一指向性変更手段１１６に対し、第一アンテナ１１１の垂直面内の指向性を変化させる処理を停止させるための停止信号を出力する。
【００３６】
なお、制御装置１２０は、モータ１１６ｂの動作を監視して、指向性を変化させる処理を停止させたときの第一アンテナ１１１の取り付け角度を記憶しておく。その場合、制御装置１２０は、図示しないディスプレイやプリンタ等（以下「出力部」という）に所定のアラーム（例えば、強風のため、チルト変更ができなかった旨のメッセージや、停止時の風速、停止時の第一アンテナ１１１の取り付け角度、停止時において基地局１１０により形成されるゾーンのエリア端までの距離（以下、単に「エリア端までの距離」）等）を表示する。このような構成により、利用者は、状況を理解することができ、必要に応じて、再度、第一アンテナ１１１の指向性の変更を要求することができる。
【００３７】
このように気象観測手段１３０を設けることにより、強風時にアンテナを機械的に傾ける際に生じやすいアンテナの倒壊を防止することができる。
【００３８】
なお、気象測定手段１３２を設けずに、例えば、インターネット等の通信回線を介して取得した気象情報（例えば、各地の風速情報等）を判定手段１３１に入力してもよい。この場合には、図６中、破線で示すように気象観測手段１３０を基地局１１０の外部に設置し、インターネットや専用回線からなる通信回線１５３を介して、基地局１１０内に設置された第一指向性変更手段１１６に対して、停止信号を送信する構成としてもよい。但し、気象測定手段１３２を第一アンテナ１１１の近傍に設けることによって、第一アンテナ１１１が受ける風圧等をリアルタイム、かつ、正確に測定することができる。また、気象観測手段１３０は、気象測定手段１３２を第一アンテナ１１１の近傍に配置し、判定手段１３１を別の場所に設ける構成としてもよく、このような構成であっても同様の効果を得ることができる。
【００３９】
＜効果＞
このような構成とすることにより、可変移相器の損失がなく、かつ、アンテナを機械的に傾ける際に生じやすい倒壊を防止することができる。
【００４０】
また、第一指向性変更手段１１６及び制御装置１２０を用いて、機械チルトを実現することで、指向性を容易かつ速やかに変化させることができ、基地局１１０が形成するゾーンの大きさを容易かつ速やかに変更できる。
【００４１】
また、機械チルトの場合、倒壊を防ぐために、人手により設置されている場所において気象条件を監視する方法も考えられるが、その場合、監視するために人的コストがかかり、さらに、遠隔地から制御することができないという問題がある。ゾーン変更システム１００においては、気象観測手段１３０を設けることで、監視するための人的コストを省くことができ、さらに、人手による誤った判断を防ぐことができる。所定の風速を超えていない場合にはサービスを継続したままアンテナの垂直面内の指向性を、すなわちゾーンの大きさを変更することができる。また、制御装置１２０は必ずしも、第一アンテナ１１１の近傍に設ける必要はないので、基地局１１０の外部から通信回線１５３を介して、基地局１１０の第一指向性変更手段１１６を制御してもよい。このような構成とすることで、遠隔地から随時速やかな対応を行うことができる。
【００４２】
［変形例］
第一アンテナ１１１は、機械的に傾けることで、その垂直面内の指向性を変化させるものであればよく、モノポールアンテナやダイポールアンテナ等により構成してもよい。
【００４３】
気象条件としては、強風以外にも、アンテナ倒壊の原因となる豪雨や豪雪等が考えられ、これらの条件を測定できる雨雪量計や、風速計と雨雪量計の組合せを気象測定手段１３２として用いてもよい。
【００４４】
気象測定手段１３２で取得した気象情報を、移動局の利用者に通知するサービスのために用いてもよい。
【００４５】
第一指向性変更手段１１６は、第一アンテナ１１１を機械的に傾け、その垂直面内の指向性を変化させることが可能であればよく、実施例１以外の方法を用いて実現してもよい。
【００４６】
実施例１では、制御装置１２０は、回転数等を第一指向性変更回路１１６ａに出力する際に、判定手段１３１に対して、処理を開始させる制御信号を出力し、判定手段１３１が、制御信号を受け取ると、判定処理を行い、所定の風速を超えた場合には、第一指向性変更手段１１６に対し、第一アンテナ１１１の垂直面内の指向性を変化させる処理を停止させるための停止信号を出力する構成としているが、判定手段１３１が制御装置１２０に対し判定結果を出力し、制御装置１２０が所定の風速を超えたことを表す判定結果を受け取った場合に、第一指向性変更手段１１６に対し、制御装置１２０が停止信号を出力する構成としてもよい。さらに、以下のような構成であってもよい。制御装置１２０は、回転数等を第一指向性変更回路１１６ａに出力する前に、判定手段１３１に対して、処理を開始させる制御信号を出力する。判定手段１３１は、制御信号を受け取ると、判定処理を行い、所定の風速以下の場合には、制御装置１２０に対し、第一アンテナ１１１の垂直面内の指向性を変化させる処理を開始させるための開始信号を出力し、制御装置１２０は開始信号を受け取ってから、回転数等を第一指向性変更回路１１６ａに出力する。このような構成であっても実施例１と同様の効果を奏する。
【００４７】
また、実施例１では図４及び図５に示すように基地局１１０の内部に、制御装置１２０、気象観測手段１３０を設置しているが、基地局１１０の外部に制御装置１２０、気象観測手段１３０を設置し、通信網１５０と通信回線１５３を介して、第一指向性変更手段１１６の第一指向性変更回路１１６ａと制御装置１２０と気象観測手段１３０の判定手段１３１とを接続してもよい。さらに、判定手段１３１を含む気象観測手段１３０を制御装置１２０内に設けてもよい。但し、気象測定手段１３２は、上述の効果を得るために、第一アンテナ１１１の近傍に設ける。
【００４８】
実施例１では、制御装置１２０への入力を第一アンテナ１１１の指向性としているが、エリア端までの距離を入力としてもよい。制御装置１２０は、各取り付け角度におけるエリア端までの距離を予め記憶しておく。制御装置１２０へエリア端までの距離を入力すると、対応する（所望の）取り付け角度を選択し、変更前（入力時点）の第一アンテナ１１１の取り付け角度に基づき、所望の取り付け角度に変更する場合に必要となるモータ１１６ｂの回転数等を選択または計算して、第一指向性変更回路１１６ａに出力する。なお、エリア端までの距離は、制御装置１２０が第一アンテナ１１１の取り付け位置、方向から計算により求めてもよい。
【００４９】
実施例１では、気象測定手段１３２は常時風速を測定しているが、判定手段１３１が、制御装置１２０から処理を開始させる制御信号を受け取ったときに、風速を測定する構成としてもよく、効率的な制御が可能となる。
【００５０】
なお、判定手段１３１が、第一指向性変更手段１１６に対し、第一アンテナ１１１の垂直面内の指向性を変化させる処理を停止させるための停止信号を出力した場合の処理を以下のように変更してもよい。制御装置１２０は、モータ１１６ｂの動作を監視して、指向性を変化させる処理を停止させたときの第一アンテナ１１１の取り付け角度を記憶しておく。さらに、制御装置１２０は、所定時間経過後に、停止時の取り付け角度から所望の取り付け角度に変更する場合に必要となるモータ１１６ｂの回転数等を選択または計算して、第一指向性変更回路１１６ａに出力する。このとき、制御装置１２０は、判定手段１３１に対して、処理を開始させる制御信号を出力する。実施例１で説明したように、判定手段１３１は、所定の風速を超えた場合には、第一指向性変更手段１１６に対し、第一アンテナ１１１の垂直面内の指向性を変化させる処理を停止させるための停止信号を出力する。第一アンテナ１１１の指向性が所望の指向性となるまで、上記処理を繰り返し、指向性を変化させる処理が完了したときに、制御装置１２０の出力部にゾーン変更が完了した旨のメッセージを表示する。このような構成により、利用者は、再度の変更を要求することなくゾーン変更することができる。
【実施例２】
【００５１】
＜ゾーン変更システム２００＞
図７を用いて実施例２に係るゾーン変更システム２００を説明する。なお、実施例１と異なる部分についてのみ説明する。ゾーン変更システム２００は、Ｎ個の基地局２１０−ｎ（但し、Ｎは１以上の整数であり、ｎ＝１，２,…，Ｎ）と、各基地局に対応するＮ個の制御装置２２０−ｎと、各基地局に対応するＮ個の気象観測手段２３０−ｎと、一括制御装置２４０と、を備える。各基地局２１０−ｎ、各制御装置２２０−ｎ及び各気象観測手段２３０−ｎは、それぞれ実施例１の基地局１１０、制御装置１２０及び気象観測手段１３０と同様の構成であり、実施例２では各基地局２１０−ｎに、それぞれ各制御装置２２０−ｎ、各気象観測手段２３０−ｎが設置され、各基地局２１０−ｎの第一指向性変更手段１１６と各制御装置２２０−ｎと各気象観測手段２３０−ｎの判定手段１３１は、各基地局２１０−ｎ内部に設けられた通信網１５０で接続され、各基地局２１０−ｎと一括制御装置２４０は通信回線１５３で接続される。
【００５２】
＜一括制御装置２４０＞
一括制御装置２４０は、制御装置２２０−ｎを介して各基地局２１０−ｎの第一指向性変更手段１１６を一括して制御する。一括制御装置２４０へ各基地局２１０−ｎの有する第一アンテナ１１１の指向性を入力すると、一括制御装置２４０は、通信回線１５３を介して、第一アンテナ１１１の指向性を含むチルト変更要求信号を各制御装置２２０−ｎに送信する。チルト変更要求信号を受信した各制御装置２２０−ｎは実施例１と同様の処理を行う。
【００５３】
なお、各制御装置２２０−ｎは、実施例１と同様の処理に加え、以下のような処理を行う構成としてもよい。各制御装置２２０−ｎは、第一指向性変更手段１１６のモータ１１６ｂの動作を監視して、第一指向性変更手段１１６が指向性を変化させる処理を完了した場合には、チルト変更終了信号を一括制御装置２４０へ送信する。一方、第一指向性変更手段１１６が指向性を変化させる処理を実施できなかった場合や、処理途中に所定の風速を超え指向性を変化させる処理を停止した場合には、各制御装置２２０−ｎはチルト変更不可信号を一括制御装置２４０へ送信する。なお、チルト変更不可信号には中断した時点における第一アンテナ１１１の取り付け角度やエリア端までの距離を含めてもよい。
【００５４】
一括制御装置２４０は、チルト変更終了信号を受け取った場合には、送信元の基地局のゾーン変更が完了した旨のメッセージを表示し、チルト変更不可信号を受け取った場合には、送信元の基地局と所定のアラームを表示する。
【００５５】
このような構成とすることで、各基地局が設置された場所における個別の気象条件を監視しながら安全にゾーンの大きさを変更することができる。
【００５６】
＜制御例＞
図８において、３０及び３３は基地局２１０−１が変更するゾーン、３１及び３４は基地局２１０−３が変更するゾーン、３２及び３５は基地局２１０−２が変更するゾーンを表しており、２４０は各基地局のアンテナ指向性を一括管理及び制御する一括制御装置である。図８は、相互に隣接する複数の基地局を一括制御装置２４０により一元的に管理することを示している。図８において、基地局２１０−１はゾーン３０を、基地局２１０−３はゾーン３１を、基地局２１０−２はゾーン３２を形成して移動通信サービスを提供しているときに、基地局２１０−１及び基地局２１０−２で多くの呼が発生し、基地局２１０−１及び基地局２１０−２に割り当てられた周波数が不足状態になり、基地局２１０−３に割り当てられた周波数に余裕がある状態が生じているとする。このとき、一括制御装置２４０は、基地局２１０−１に対して比較的小さいゾーン３３に変更するように、基地局２１０−２に対して比較的小さいゾーン３５に変更するように、また、基地局２１０−３に対して比較的大きいゾーン３４に変更するように、各基地局のアンテナの垂直面内の指向性を変化させる制御を一括して行う。これにより、基地局２１０−１及び基地局２１０−２のゾーンを小さくし、基地局２１０−３ではゾーンを大きくすることになり、今まで、基地局２１０−１及び基地局２１０−２と通信していた移動局の一部が、基地局２１０−３と通信することになる。このように、基地局２１０−１及び基地局２１０−２のトラヒックを基地局２１０−３に分散することが可能となる。この変更は、各基地局２１０−１、２１０−２、２１０−３がサービスを継続したままで、行うことができる。
【００５７】
また、実施例２のゾーン変更システム２００において、基地局２１０−３のゾーンが大きくなることから基地局２１０−３に割り当てられた周波数と同一の周波数を使用する他の基地局との電波の干渉の問題が発生することが考えられる。しかし、このようなことは、基地局２１０−３がゾーン３４に変更した状態においても電波の干渉が発生しないように、周波数を割り当てることにより避けることができる。これにより、必要最低限の周波数を各基地局に配置すればサービスの提供が可能となり、周波数の有効利用が可能となる。
【００５８】
＜効果＞
このような構成により、実施例１と同様の効果を得ることができる。さらに、複数の場所に設置されている基地局のアンテナの指向性を変化させようとする場合には、複数の場所の気象条件を監視する必要があり、人手によりこの監視を行うと人的コストが非常に高くなるが、複数の基地局を一括して制御する一括制御装置を設置することにより、一ケ所で複数の基地局のゾーンを変更することが可能となり、迅速、かつ、容易に各基地局のゾーンを変更することができる。また、各基地局のゾーンを一括管理することで、ある基地局に集中するトラヒックの分散を図ることも可能となる。
【００５９】
［変形例］
実施例２では、一括制御装置２４０は、機械チルトにより第一アンテナ１１１を機械的に傾ける各基地局２１０−ｎのみを制御しているが、制御する基地局の一部を特許文献１記載の電気チルトによりアンテナの指向性を変化させる基地局としてもよい。このような構成とすることで、既存の基地局を利用しながら柔軟に、ゾーン変更システムを構築することができる。
【００６０】
実施例２では、一括制御装置２４０は、基地局外に設置されているが、Ｎ個の基地局のうちの何れか１つの基地局内に設置してもよい。
【００６１】
なお、一括制御装置２４０が、通信回線１５３を介して、直接、一括して各基地局２１０−ｎの第一指向性変更手段１１６を制御し、第一アンテナ１１１の垂直面内の指向性を変化させることにより各基地局２１０−ｎのゾーンを変更する構成としてもよい。つまり、各基地局２１０−ｎに対する各制御装置２２０−ｎを設けず、各制御装置２２０−ｎが行っていた処理を一括して一括制御装置２４０が行う構成としてもよい。通信回線１５３を介して処理を行うため、応答時間が長くなるが、Ｎ個の制御装置を省くことができ構成を簡素化することができる。
【実施例３】
【００６２】
＜ゾーン変更システム３００＞
図９及び図１０を用いて実施例３に係るゾーン変更システム３００を説明する。なお、実施例１及び実施例２と異なる部分についてのみ説明する。ゾーン変更システム３００は、基地局３１０と、制御装置３２０と、気象観測手段３３０と、を備える。
【００６３】
＜基地局３１０＞
さらに、基地局３１０は、第一アンテナ１１１と第一指向性変更手段１１６とに加え、さらに、第二アンテナ３１１と、第二指向性変更手段３１６と、を有する。第一アンテナ１１１と第一指向性変更手段１１６は、実施例１と同様の構成である。さらに、実施例３では基地局３１０に、制御装置３２０、気象観測手段３３０が設置され（図９参照）、第一指向性変更手段１１６と第二指向性変更手段３１６と制御装置３２０と気象観測手段３３０の判定手段３３１は、基地局３１０内部に設けられた通信網１５０で接続されている。
【００６４】
（第二アンテナ３１１及び第二指向性変更手段３１６）
第二アンテナ３１１及び第二指向性変更手段３１６は、例えば特許文献１と同様の構成である。第二アンテナ３１１は、アレーアンテナ等により構成する。第二指向性変更手段３１６は可変移相器等により構成する。第二指向性変更手段３１６は第二アンテナ３１１の垂直面内の指向性を電気的に変更させる。つまり、第二指向性変更手段３１６は、第二アンテナ３１１の各アンテナ素子に給電される送受信号の位相を一定量ずつずらして、アンテナの指向性を変化させる。なお、前述の通り、可変移相器に接続した場合には損失が生じるので、この損失を補償する増幅器を、第二アンテナ３１１の前段に設ける。
【００６５】
＜制御装置３２０＞
制御装置３２０は、基地局３１０の第一指向性変更手段１１６を制御し第一アンテナ１１１の垂直面内の指向性を変化させるか、または、基地局３１０の第二指向性変更手段３１６を制御し第二アンテナ３１１の垂直面内の指向性を変化させる。
【００６６】
例えば、制御装置３２０へ第一アンテナ１１１の指向性を入力すると、制御装置３２０は、入力時点の第一アンテナ１１１の取り付け角度に基づき、入力された指向性に対応する回転数等を選択して、第一指向性変更回路１１６ａに出力すると同時に、入力された指向性に対応する位相量を第二指向性変更手段３１６に出力する。なお、何れの指向性を変化させるかは、後述する気象観測手段３３０の判定手段３３１の判定結果に従う。このような構成により基地局３１０のゾーンを変更する。
【００６７】
＜気象観測手段３３０＞
気象観測手段３３０は判定手段３３１と気象測定手段１３２を有する。なお、気象測定手段１３２は実施例１と同様の構成である。
【００６８】
判定手段３３１は、気象情報に基づいて、第一アンテナ１１１の垂直面内の指向性を変化させるか、または、第二アンテナ３１１の垂直面内の指向性を変化させるか、を判定する。例えば、判定手段３３１は、制御装置３２０から処理を開始させる制御信号を受け取ると、直前または直後に気象測定手段１３２から受け取った風速が、予め実験等により定めておいた所定の風速を越えるか否かを判定し、所定の風速以下の場合には、第二指向性変更手段３１６に対し、第二アンテナ３１１の垂直面内の指向性を変化させる処理を停止させるための第二停止信号を出力する。一方、所定の風速を超えた場合には、実施例１と同様に第一指向性変更手段１１６に対し、第一アンテナ１１１の垂直面内の指向性を変化させる処理を停止させるための停止信号を出力する。
【００６９】
なお、制御装置３２０では、判定手段３３１の判定結果を受け取り、指向性を変化させるアンテナに対して給電を行うようにスイッチ等を制御する構成としてもよい。
【００７０】
＜効果＞
このような構成とすることで、実施例１と同様の効果を得ることができる。さらに、気象条件を満たさなくとも電気チルトにより基地局のゾーンを変更することが可能となる。可能な限り機械チルトにより損失を抑え、機械チルトができない場合のみ電気チルトを用いて、効率をよくゾーン変更することができる。
【００７１】
［変形例］
電気チルトにより基地局のゾーンを変更した後も、定期的に気象観測手段３３０によって、気象条件を監視し、機械チルトが可能か否かを判定し、機械チルトが可能になったら、第一アンテナを機械的に傾け指向性を変化させ、指向性の変化が完了したら、第一アンテナを用いて電波を出力する、つまり、第一アンテナと第二アンテナを切り替える構成としてもよい。このような構成とすることでより効率的に電波を出力することができる。
【００７２】
実施例２と実施例３を組合せて、実施例２の一括制御装置２４０の制御する基地局の一部を実施例３の基地局に変更してもよい。
【符号の説明】
【００７３】
１００，２００，３００ ゾーン変更システム
１１０，２１０−ｎ，３１０ 基地局
１１１ 第一アンテナ
１１６ 第一指向性変更手段
３１１ 第二アンテナ
３１６ 第二指向性変更手段
１２０，２２０−ｎ，３２０ 制御装置
２４０ 一括制御装置
１３０，２３０−ｎ，３３０ 気象観測手段
１３１，３３１ 判定手段
１３２ 気象測定手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一アンテナと、前記第一アンテナを機械的に傾け、前記第一アンテナの垂直面内の指向性を変化させることが可能な第一指向性変更手段と、を有する基地局と、
前記基地局の前記第一指向性変更手段を制御し、前記第一アンテナの垂直面内の指向性を変化させることにより前記基地局のゾーンを変更する制御装置と、
気象情報に基づいて、前記第一アンテナの垂直面内の指向性を変化させるか否かを判定する判定手段を有する気象観測手段と、
を備えるゾーン変更システム。
【請求項２】
請求項１記載のゾーン変更システムであって、
前記気象観測手段は、前記第一アンテナ近傍に設けられ前記気象情報を取得する気象測定手段をさらに有する、
ゾーン変更システム。
【請求項３】
請求項１または２記載のゾーン変更システムであって、
前記基地局は、アレーアンテナからなる第二アンテナと、前記第二アンテナの垂直面内の指向性を電気的に変更させることが可能な第二指向性変更手段と、をさらに有し、
前記制御装置は、前記基地局の前記第一指向性変更手段を制御し前記第一アンテナの垂直面内の指向性を変化させるか、または、前記基地局の前記第二指向性変更手段を制御し前記第二アンテナの垂直面内の指向性を変化させる、ことにより前記基地局のゾーンを変更し、
前記気象観測手段の前記判定手段は、前記気象情報に基づいて、前記第一アンテナの垂直面内の指向性を変化させるか、または、前記第二アンテナの垂直面内の指向性を変化させるか、を判定する、
ゾーン変更システム。
【請求項４】
請求項１から３の何れかに記載のゾーン変更システムであって、
１以上の前記基地局と、
１以上の前記基地局に対応する１以上の前記制御装置と、
前記各制御装置を介して前記各基地局の第一指向性変更手段及び第二指向性変更手段を一括して制御する一括制御装置と、
を備える、ゾーン変更システム。
【請求項５】
請求項４記載のゾーン変更システムであって、
前記各制御装置は、前記第一アンテナの垂直面内の指向性を所望の角度まで、変化させた場合にはチルト変更終了信号を、変化させなかった場合にはチルト変更不可信号を、前記一括制御装置へ送信する、
ゾーン変更システム。
【請求項１】
第一アンテナと、前記第一アンテナを機械的に傾け、前記第一アンテナの垂直面内の指向性を変化させることが可能な第一指向性変更手段と、を有する基地局と、
前記基地局の前記第一指向性変更手段を制御し、前記第一アンテナの垂直面内の指向性を変化させることにより前記基地局のゾーンを変更する制御装置と、
気象情報に基づいて、前記第一アンテナの垂直面内の指向性を変化させるか否かを判定する判定手段を有する気象観測手段と、
を備えるゾーン変更システム。
【請求項２】
請求項１記載のゾーン変更システムであって、
前記気象観測手段は、前記第一アンテナ近傍に設けられ前記気象情報を取得する気象測定手段をさらに有する、
ゾーン変更システム。
【請求項３】
請求項１または２記載のゾーン変更システムであって、
前記基地局は、アレーアンテナからなる第二アンテナと、前記第二アンテナの垂直面内の指向性を電気的に変更させることが可能な第二指向性変更手段と、をさらに有し、
前記制御装置は、前記基地局の前記第一指向性変更手段を制御し前記第一アンテナの垂直面内の指向性を変化させるか、または、前記基地局の前記第二指向性変更手段を制御し前記第二アンテナの垂直面内の指向性を変化させる、ことにより前記基地局のゾーンを変更し、
前記気象観測手段の前記判定手段は、前記気象情報に基づいて、前記第一アンテナの垂直面内の指向性を変化させるか、または、前記第二アンテナの垂直面内の指向性を変化させるか、を判定する、
ゾーン変更システム。
【請求項４】
請求項１から３の何れかに記載のゾーン変更システムであって、
１以上の前記基地局と、
１以上の前記基地局に対応する１以上の前記制御装置と、
前記各制御装置を介して前記各基地局の第一指向性変更手段及び第二指向性変更手段を一括して制御する一括制御装置と、
を備える、ゾーン変更システム。
【請求項５】
請求項４記載のゾーン変更システムであって、
前記各制御装置は、前記第一アンテナの垂直面内の指向性を所望の角度まで、変化させた場合にはチルト変更終了信号を、変化させなかった場合にはチルト変更不可信号を、前記一括制御装置へ送信する、
ゾーン変更システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−１０９６６１（Ｐ２０１２−１０９６６１Ａ）
【公開日】平成２４年６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２５４８２６（Ｐ２０１０−２５４８２６）
【出願日】平成２２年１１月１５日（２０１０．１１．１５）
【出願人】（３９２０２６６９３）株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ (5,876)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月１５日（２０１０．１１．１５）
【出願人】（３９２０２６６９３）株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ (5,876)
【Ｆターム（参考）】
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