基地局装置およびアンテナ制御方法
【課題】受信信号に基づいて信号の到来方向を推定し好適にアンテナパターンを決定することができる基地局装置を提供する。
【解決手段】本実施形態における基地局装置１は、スイッチ１２、送受信系統部１３、スイッチ制御部１５、ＲＳＳＩ測定部３２およびパターン決定部３４を備えた。スイッチ１２は、複数のアンテナ１０の組合せを切り替え異なる方向に指向する複数の指向性アンテナパターンまたは無指向性アンテナパターンを形成する。スイッチ制御部１５は、スイッチ１２を制御し、所要の指向性アンテナパターンを用いて信号を受信させる。ＲＳＳＩ測定部３２は、指向性アンテナパターンを用いて受信された信号の受信強度をそれぞれ測定する。パターン決定部３４は、受信強度の測定結果に基づいて受信強度が最大となるアンテナパターンを、移動局との通信に利用されるアンテナパターンとして決定する。
【解決手段】本実施形態における基地局装置１は、スイッチ１２、送受信系統部１３、スイッチ制御部１５、ＲＳＳＩ測定部３２およびパターン決定部３４を備えた。スイッチ１２は、複数のアンテナ１０の組合せを切り替え異なる方向に指向する複数の指向性アンテナパターンまたは無指向性アンテナパターンを形成する。スイッチ制御部１５は、スイッチ１２を制御し、所要の指向性アンテナパターンを用いて信号を受信させる。ＲＳＳＩ測定部３２は、指向性アンテナパターンを用いて受信された信号の受信強度をそれぞれ測定する。パターン決定部３４は、受信強度の測定結果に基づいて受信強度が最大となるアンテナパターンを、移動局との通信に利用されるアンテナパターンとして決定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、基地局装置およびアンテナ制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、アダプティブアレイアンテナを用いた基地局装置が適用的な指向性通信を行う無線通信技術が知られている。この無線通信技術は、アンテナ指向性の主ビームを所望波方向に向け、干渉波方向には指向性の谷間（ヌル）を向けるよう、適用的に変化させる技術である。例えば、ＲＡＣＨ（Random Access CHannel）を用いて移動局から送信される信号に基づいて、基地局装置がアダプティブアレイアンテナの指向性を形成する技術が知られている。
【０００３】
ＲＡＣＨを用いて送信される信号（ＲＡＣＨ信号）は、例えばＷ−ＣＤＭＡ(Wideband Code Division Multiple Access）やＨＳＤＰＡ（High Speed Downlink Packet Access）、ＬＴＥ（Long Term Evolution）などの通信方式において、通信開始時に移動局から基地局に対して送信される信号である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１５８４７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＲＡＣＨ信号に基づいてアンテナの指向性を形成する場合、基地局装置はＲＡＣＨ信号に基づいてウェイト演算を行うことにより信号の到来方向を推定する。基地局装置は送受信系統を所要数備えた場合には、一定の品質でこのウェイト演算を行うことができ、到来方向の推定を精度よく行うことができる。この結果、基地局装置は適切なアンテナの指向性を形成することができる。
【０００６】
しかし、ＲＡＣＨ信号などのパケット長が短い信号を用いた場合、ウェイト演算の性能が劣化してしまうという課題があった。また、送受信系統数に制約を受け、基地局装置が備える送受信系統数が少ない場合には、ウェイト演算による到来方向の推定や送信ビームの制御性能が劣化するという課題もあった。このため、送受信系統数が制約される場合には、基地局装置はＲＡＣＨ信号を用いたアンテナの指向性を形成することができず、無指向性で信号を送信することになってしまう。
【０００７】
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、受信信号に基づいて信号の到来方向を推定し好適にアンテナパターンを決定することができる基地局装置およびアンテナ制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態における基地局装置は、複数のアンテナと、スイッチと、受信部と、スイッチ制御部と、ＲＳＳＩ測定部と、パターン決定部とを備える。スイッチは、アンテナの組合せを切り替え、異なる方向に指向する複数の指向性アンテナパターンまたは無指向性アンテナパターンを形成する。受信部は、移動局から送信された所定の信号をアンテナから受信する。スイッチ制御部は、スイッチを制御し、所要の指向性アンテナパターンを用いて信号を受信させる。ＲＳＳＩ測定部は、指向性アンテナパターンを用いて受信された信号の受信強度をそれぞれ測定する。パターン決定部は、受信強度の測定結果に基づいて受信強度が最大となるアンテナパターンを、移動局との通信に利用されるアンテナパターンとして決定する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る基地局装置の実施形態を示す機能ブロック図。
【図２】図１のアンテナの構成を特に示す図。
【図３】アンテナが形成するアンテナパターンの一例を示す図。
【図４】コンテンションベース方式のランダムアクセス手順を示す図。
【図５】本実施形態における基地局装置により実行される第１のアンテナパターン決定処理を説明するフローチャート。
【図６】本実施形態における基地局装置により実行される第２のアンテナパターン決定処理を説明するフローチャート。
【図７】本実施形態における基地局装置により実行される第３のアンテナパターン決定処理を説明するフローチャート。
【図８】本実施形態における基地局装置により実行される第４のアンテナパターン決定処理を説明するフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明に係る基地局装置およびアンテナ制御方法の一実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１１】
図１は、本発明に係る基地局装置の実施形態を示す機能ブロック図である。
【００１２】
図２は、図１のアンテナの構成を特に示す図である。
【００１３】
基地局装置１は、規格化団体である３ＧＰＰにおいて標準化された、Ｗ−ＣＤＭＡ(Wideband Code Division Multiple Access）やＨＳＤＰＡ（High Speed Downlink Packet Access）、ＬＴＥ（Long Term Evolution）などの各方式に準拠し、移動局の間で通信システムを形成する。また、基地局装置１は、ＷｉＭＡＸ（Worldwide Interoperability for Microwave Access）を用いた通信システムに対しても適用可能である。
【００１４】
基地局装置１は、Ｎ個のアンテナ１０を備える。アンテナ１０の後段には、リアクタンス素子１４とＭ（Ｎ≧Ｍ）系統からなる送受信系統部１３とが設けられる。アンテナ１０は、スイッチ１２の切り替えに基づいてそれぞれ送受信系統部１３またはリアクタンス素子１４に接続される。なお、送受信系統部１３はＭ系統設けられるが、図１においてはそのうちの１つについて特に図示した。アンテナの構成は、両偏波面を受信できる指向性を形成するものであってもよい。
【００１５】
スイッチ１２は、送受信系統部１３に接続された給電アンテナ素子と、リアクタンス素子１４に接続された無給電アンテナ素子との組合せを切り替える。スイッチ制御部１５は、後述するＲＳＳＩ測定時やアンテナパターン決定時において適宜スイッチ１２を制御する。本実施形態においては、基地局装置１は、送受信系統部１３に接続された給電アンテナ素子と、リアクタンス素子１４に接続された無給電アンテナ素子との組み合わせに応じて、アンテナ１０の放射特性（アンテナパターン）を変更しアンテナ１０に指向性を形成する。複数のアンテナパターンのうち一つは無指向性である。すなわち、アンテナ１０は、異なる方向に指向する複数の指向性アンテナパターン、または無指向性アンテナパターンを形成することができる。
【００１６】
図３は、アンテナ１０が形成するアンテナパターンの一例を示す図である。
【００１７】
図３における白丸は給電アンテナ素子を示し、黒丸は無給電アンテナ素子を示す。ここでは、給電アンテナ素子が２本、無給電アンテナ素子が１本である例を示す。
【００１８】
図３（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、スイッチ１２の切り替えに基づいて、アンテナ１０は異なる指向性を形成することができる。
【００１９】
ＲＦ部２１は、給電アンテナ素子を介して受信された受信信号に対してダウンコンバートやＡ／Ｄ変換などの処理を行った後、この受信信号を復調部２２に出力する。復調部２２は、ＲＦ部２１から出力された信号を復調し、レート変換部２３に出力する。レート変換部２３は、受信信号のチャネル品質（Channel Quality Indicator：ＣＱＩ）に応じたＭＣＳ（Modulation and Coding Scheme）レベルに基づいて、復調部２２より出力された信号の符号化率を変換する。
【００２０】
復号部２４は、レート変換部２３から出力されたレート変換後の信号に誤り訂正などの復号処理を施し、受信データを得る。誤り検出部２５は、復号された誤り検出符号により誤り検出を行う。本実施形態においては、誤り検出符号にＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check、巡回冗長検査）符号を使用する。
【００２１】
受信データ処理部２６は、誤り検出部２５から出力された受信データに基づいて、所要の処理を行う。ＣＲＣ判定部２７は、復号後の誤りを検出した結果、正しく復号できたか否かを判定する。ＣＲＣ判定部２７は、正しく復号できた場合はＡＣＫ（Acknowledgement、肯定応答）を、誤って復号された場合にはＮＡＣＫ(Negative-Acknowledgement、否定応答）を移動局に対して送信させる。
【００２２】
送信データ生成部２８は、移動局に対して送信する所要のデータを生成する。符号部２９は、送信データ生成部２８から出力される送信パケットに対し、誤り訂正符号化などの符号化処理を施し、レート変換部３０に出力する。レート変換部３０は、符号部２９において符号化処理が施されたデータにパンクチャード処理などを施して符号化率を変換する。変調部３１は、レート変換部３０から出力されたデータに変調処理を施し、ＲＦ部２１に出力する。ＲＦ部２１は、変調部３１から出力された信号に対し、アップコンバートなどの所定の無線送信処理を施し、アンテナ１０を介して基地局に対し送信する。
【００２３】
ＲＳＳＩ測定部３２は、復調部２２で復調された受信した信号のＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indicator、受信信号強度）を測定する。本実施形態においては、ＲＳＳＩ測定部３２は、指向性アンテナパターンを用いて受信された信号の受信品質を測定する品質測定部としての一例である。記憶部３３は、ＲＳＳＩ測定部３２で得られたＲＳＳＩの測定結果を記憶する。パターン決定部３４は、記憶部３３に記憶されたＲＳＳＩの測定結果に基づいて、移動局との通信に用いるアンテナパターンを決定する。
【００２４】
一般に、基地局装置１は移動局との間で上りリンクの初期接続を行う場合、ランダムアクセス（Random Access：ＲＡ)を用いる。ランダムアクセスは、移動局から送信されるＲＡＣＨ（Random Access CHannel）により上りリンクにおける初期接続を確立するとともに、通信開始のための設定を行う方式である。ランダムアクセスは、ユーザごとに専用チャネルを割り当てずに行うコンテンションベースランダムアクセス（Contention Based Random Access）と、ユーザごとに専用チャネルを割り当てるノンコンテンションベースランダムアクセス（Non-Contention Based Random Access）の２つの方式を有する。
【００２５】
これら２つの方式は、接続確立の目的に合わせて使い分けられる（例えば、3GPP TR 36.300 V9.4.0, “Evolved Universal Terrestrial Radio Access(E-UTRA) and Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (U-UTRAN);Overall description; Stage 2 (Release 9), 10．1．5 Random Access Procedure, (2010-03)参照）。以下、基地局装置１と移動局との通信にコンテンションベース方式を用いたランダムアクセスを適用した例を説明する。
【００２６】
図４は、コンテンションベース方式のランダムアクセス手順を示す図である。
【００２７】
ランダムアクセス手順は、４つの手順を有する。移動局と基地局装置１は、各手順においてＲＡＣＨを用いてメッセージを送受信する。メッセージは、１つ目の手順から順に、Message１（RA Preamble）、Message２（RA Response）、Message３（Scheduled Transmission）、Message４（Contention Resolution）である。
【００２８】
基地局装置１は、接続要求を行う移動局からMessage１を受信する。基地局装置１は、ランダムアクセスプリアンブルであるMessage１を正常に受信し接続要求を行った移動局を認識した場合、２つ目の手順としてランダムアクセスレスポンスであるMessage２を移動局に送信する。Message２は、RA Preambleの識別情報やタイミング調節情報、初期UL Grant（UL Scheduling Grant）、仮のC-RNTI（Cell specific-Radio Network Temporary Identifier）などを伝送する。RNTIは、ユーザを識別するためのテンポラリな識別子である。C-RNTIは、セル固有のテンポラリなユーザ識別子である。
【００２９】
３つ目の手順であるスケジュールドトランスミッションの手順において、移動局は、基地局装置１に対してMessage３を送信する。Message３は、当該移動局の識別情報、例えば、上述した仮のC-RNTIやNAS messageなどを伝送する。Message３にはＨＡＲＱ（Hybrid Automatic Repeat reQuest、ハイブリッド自動再送要求）が適用される。このため、基地局装置１は、メッセージの復号結果（CRC check結果）に基づいた送達確認情報Acknowledgement informationを制御チャネルを用いて移動局に送信する。
【００３０】
移動局は、基地局装置１から送信された送達確認情報の内容に応じて再送制御を行う。送達確認情報の内容は、上述したＡＣＫ（肯定応答）またはＮＡＣＫ（否定応答)の何れかで表現される。移動局は、基地局装置１よりＮＡＣＫを受信した場合、Message３を再送する。移動局は、基地局装置１よりＡＣＫを受信した場合、４つ目の手順へ移行する。
【００３１】
４つ目の手順であるコンテンションリゾルーションにおいて、基地局装置１は、移動局に対してMessage４を送信し上りリンクの確立を行う。
【００３２】
本実施形態における基地局装置１は、上述したＨＡＲＱが適用されたＲＡＣＨのMessage３を用いて適切なアンテナパターンを決定するようになっている。以下、具体的に基地局装置１により実行されるアンテナパターン決定処理（アンテナ制御方法）を説明する。
【００３３】
図５は、本実施形態における基地局装置１により実行される第１のアンテナパターン決定処理を説明するフローチャートである。
【００３４】
以下に説明するアンテナパターン決定処理は、基地局装置１がＲＡＣＨのMessage３を受信した後からMessage４を送信するまでに実行される処理を特に説明し、Message１およびMessage２の送受信処理の説明については省略する。以下に説明する第２〜第４のアンテナパターン決定処理においても同様である。
【００３５】
ステップＳ１において、基地局装置１は、スイッチ制御部１５の制御に基づいてスイッチ１２を切り替えることにより無指向性のアンテナパターンを形成し、Message３を受信する。ステップＳ２において、基地局装置１は、ＣＲＣ判定部２７において、Message３が正常に受信できたか否かの判定を行う。基地局装置１は、Message３を正常に受信していないと判定した場合（ＣＲＣ判定：Ｎｏ）、ステップＳ３において、ＨＡＲＱの送達確認情報としてＮＡＣＫを移動局へ送信し、移動局からのMessage３の再送を待ち受ける。本実施形態において、ＮＡＣＫは移動局に対して信号の再送を要求する再送要求信号である。
【００３６】
一方、基地局装置１はMessage３を正常に受信したと判定した場合（ＣＲＣ判定：Ｙｅｓ）、ステップＳ４において、ＲＳＳＩ測定部３２において受信信号からMessage３のＲＳＳＩを測定する。ＲＳＳＩ測定部３２は、測定結果を記憶部３３に記憶する。
【００３７】
ステップＳ５において、基地局装置１は、アンテナ１０が指向性を形成する全てのアンテナパターンにおいてMessage３を受信し、ＲＳＳＩの測定を行ったか否かの判定を行う。基地局装置１は、全てのアンテナパターンでＲＳＳＩの測定を行っていないと判定した場合、ステップＳ６において、スイッチ制御部１５の制御に基づいてスイッチ１２を切り替えることにより、未だMessage３の受信が行われていないアンテナパターンへ変更する。その後処理はＮＡＣＫ送信ステップＳ３に進み、基地局装置１は移動局へＮＡＣＫを送信する。
【００３８】
ここで、基地局装置１はＣＲＣ判定ステップＳ２においてMessage３を正常に受信したと判定した場合であっても移動局へＮＡＣＫを送信し、Message３の再送を要求する。基地局装置１は全てのアンテナパターンによってMessage３を受信するまで繰り返しＮＡＣＫを送信する。すなわち、測定判定ステップＳ５において全てのアンテナパターンでMessage３のＲＳＳＩが測定されたと判定するまで受信ステップＳ１〜パターン変更ステップＳ６を繰り返す。
【００３９】
基地局装置１は、測定判定ステップＳ５において全てのアンテナパターンに対してMessage３を受信しＲＳＳＩの測定結果が得られたと判定した場合、ステップＳ７において、記憶部３３に記憶された各々のアンテナパターンに係るＲＳＳＩの測定結果に基づいて受信信号強度が最大となるアンテナパターンを決定する。なお、アンテナパターンに応じて複数の送受信系統部１３においてＲＳＳＩの測定結果が得られる。この場合、基地局装置１は、複数の送受信系統部１３のＲＳＳＩの測定結果を勘案することにより受信強度が最大となるアンテナパターンを決定する。
【００４０】
ステップＳ８において、基地局装置１は、移動局へＡＣＫを送信する。本実施形態においては、ＡＣＫは、移動局に対して信号の送達が確認された旨の送達確認信号であり、Message３の受信が終了した場合に送信される、
【００４１】
ステップＳ９において、基地局装置１は、スイッチ制御部１５の制御に基づいてスイッチ１２を切り替えることにより、アンテナパターンを決定されたアンテナパターンへ変更する。基地局装置１は、変更後のアンテナパターンを用いて移動局に対してMessage４を送信する。
【００４２】
本実施形態における基地局装置１およびアンテナ制御方法は、このアンテナパターン決定処理により好適にアンテナ１０の指向性を決定することができる。特に、基地局装置１の送受信系統数が制約された場合（例えば送受信系統数が２つ）、移動局からの信号の到来方向の推定にＲＡＣＨのようなパケット長が短い信号を用いるとウェイト演算の精度が低下してしまう。これに対し、本実施形態における基地局装置１は、送受信に使用するアンテナ１０の構成を順次変化させて得られた受信強度の測定結果により信号の到来方向の推定を行うため、送受信系統数が制約された場合であっても好適な指向性を持ったアンテナパターンを決定することができる。この結果、送信ビームに指向性を持たせることができ、基地局装置１からの送信信号が隣接の移動局へ与える干渉などを低減することができる。
【００４３】
また、送受信系統数が多い場合には、ウェイト演算による信号の到来方向の推定精度は上がる一方で、基地局装置１の構成が複雑化してしまう。これに対し、本実施形態における基地局装置１は、送受信系統数が少ない場合であっても信号の到来方向推定を行うことができ、基地局装置１の構成を簡素化することができる。
【００４４】
さらに、基地局装置１は、既存の規格に準拠した上でアンテナ１０の指向性制御が可能である点においても有効である。
【００４５】
なお、基地局装置１は、第１のアンテナパターン決定処理においては全てのアンテナパターンを用いて移動局からの信号を受信する例を説明した。これは、基地局装置１に接続している移動局が存在しない場合には有効であるが、接続中の移動局が存在する場合には接続中の移動局との通信品質を劣化させてしまう可能性がある。そこで、基地局装置１は以下に説明する第２のアンテナパターン決定処理を行うことにより、接続中の移動局が存在する場合であっても既存の通信に係る品質を劣化させることなく新たに上りリンクの確立を試みる移動局から送信される信号の到来方向推定を行うことができる。
【００４６】
図６は、本実施形態における基地局装置１により実行される第２のアンテナパターン決定処理を説明するフローチャートである。
【００４７】
第２のアンテナパターン決定処理においては、基地局装置１が無指向性または指向性を形成するアンテナパターンを用いて移動局からの上りリンク信号を待機し、かつ基地局装置１へ接続中の移動局が存在するものとする。
【００４８】
第２のアンテナパターン決定処理におけるステップＳ１１〜ステップＳ１４およびステップＳ１６〜ステップＳ１９は、第１のアンテナパターン決定処理における受信ステップＳ１〜測定結果記憶ステップＳ４およびパターン変更ステップＳ６〜送信ステップＳ９とほぼ同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００４９】
ステップＳ１５において、基地局装置１は、アンテナ１０が指向性を形成するアンテナパターンのうち、選択可能な全てのアンテナパターンにおいてMessage３を受信し、ＲＳＳＩの測定を行ったか否かの判定を行う。「選択可能なアンテナパターン」は、既に接続中である移動局の方向を含んだ指向性を有するアンテナパターンであり、接続中の移動局の通信品質を劣化させることのない指向性を有するアンテナパターンである。例えば、接続中である移動局の方向に指向性の谷間（ヌル）が向くようなアンテナパターン以外のパターンを選択可能なアンテナパターンとする。
【００５０】
基地局装置１は、選択可能な全てのアンテナパターンでＲＳＳＩの測定が行われていないと判定した場合、ステップＳ１６において、スイッチ制御部１５の制御に基づいてスイッチ１２を切り替えることにより、未だMessage３の受信が行われていない選択可能なアンテナパターンへ変更する。一方、基地局装置１は、選択可能な全てのアンテナパターンに対してMessage３を受信しＲＳＳＩの測定結果が得られたと判定した場合、ステップＳ１７へ進む。
【００５１】
この第２のアンテナパターン決定処理を実行する基地局装置１によれば、第１のアンテナパターン決定処理により奏する効果に加え、接続中の移動局との通信の品質を劣化させることなく、他の移動局からの信号の到来方向を推定することができる。
【００５２】
なお、第１および第２のアンテナパターン決定処理においては、品質測定部により測定される受信品質の一例としてＲＳＳＩ測定により受信信号の強度を測定した。しかし、ＲＳＳＩ測定に代えて、またはＲＳＳＩ測定と共にＳＩＮＲ（Signal-to Interference and Noise power Ratio、信号対干渉・雑音比）の測定を行うことにより受信信号の品質を測定してもよい。
【００５３】
基地局装置１は、上述した第１および第２のアンテナパターン決定処理においては、移動局よりMessage３が１回送信される毎に１の指向性を有するアンテナパターンでMessage３を受信するようにアンテナ１０を切り替えた。しかし、基地局装置１は、Message３の１回分の受信中に順次複数のアンテナパターンを用いてMessage３を受信するようにアンテナ１０を切り替えてもよい。以下、フローチャートを用いて詳細に説明する。
【００５４】
図７は、本実施形態における基地局装置１により実行される第３のアンテナパターン決定処理を説明するフローチャートである。
【００５５】
この第３のアンテナパターン決定処理は、図５の第１のアンテナパターン決定処理に対応する処理である。
【００５６】
ステップＳ２１〜ステップＳ２３は、第１のアンテナパターン決定処理における受信ステップＳ１〜ＮＡＣＫ送信ステップＳ３とほぼ同様の処理であるため、ここでは説明を省略する。
【００５７】
ステップＳ２４において、基地局装置１は、ＲＳＳＩ測定部３２において受信信号からMessage３のＲＳＳＩを測定する。ＲＳＳＩ測定部３２は、Message３の信号長よりも短い一定時間の間ＲＳＳＩを測定する。ＲＳＳＩ測定部３２は、測定結果を記憶部３３へ記憶する。
【００５８】
ステップＳ２５およびステップＳ２６は、第１のアンテナパターン決定処理における測定判定ステップＳ５およびパターン変更ステップＳ６とほぼ同様の処理であるため、ここでは説明を省略する。
【００５９】
ステップＳ２７において、基地局装置１は、Message３の受信中であるか否かの判定を行う。基地局装置１は、Message３の受信中であると判定した場合、測定結果記憶ステップＳ２４に進み変更後のアンテナパターンでＲＳＳＩを測定し、測定されたＲＳＳＩを記憶部３３に記憶する。基地局装置１は、１回分のMessage３の受信中にスイッチ１２を切り替えることにより順次アンテナパターンを変更し、複数のアンテナパターンを用いてＲＳＳＩの測定を行う。すなわち、基地局装置１は、アンテナパターンの変更とＲＳＳＩの測定を、Message３を１回受信している間に可能な回数を繰り返す。
【００６０】
基地局装置１は、受信判定ステップＳ２７においてMessage３の受信中ではないと判定した場合、すなわち移動局による１回分のMessage３の送信が終了したと判定した場合、ＮＡＣＫ送信ステップＳ２３に進む。
【００６１】
ステップＳ２８〜ステップＳ３０は、第１のアンテナパターン決定処理のパターン決定ステップＳ７〜送信ステップＳ９とほぼ同様の処理であるため、ここでは説明を省略する。
【００６２】
図８は、本実施形態における基地局装置１により実行される第４のアンテナパターン決定処理を説明するフローチャートである。
【００６３】
この第４のアンテナパターン決定処理は、図６の第２のアンテナパターン決定処理に対応する処理である。すなわち第４のアンテナパターン決定処理は、基地局装置１が無指向性または指向性を形成するアンテナパターンを用いて移動局からの上りリンク信号を待機し、かつ基地局装置１へ接続中の移動局が存在する場合に適した処理である。
【００６４】
ステップＳ３１〜ステップＳ３３、ステップＳ３６、ステップＳ３８〜ステップＳ４０は、それぞれ第１のアンテナパターン決定処理（図５）における受信ステップＳ１〜ＮＡＣＫ送信ステップＳ３、パターン変更ステップＳ６、パターン決定ステップＳ７〜送信ステップＳ９とほぼ同様の処理である。ステップＳ３４、ステップＳ３７は、第３のアンテナパターン決定処理（図７）における測定結果記憶ステップＳ２４、受信判定ステップＳ２７とほぼ同様である。ステップＳ３５は、第２のアンテナパターン決定処理（図６）における測定判定ステップＳ１５とほぼ同様である。このため、ここでは各処理の説明を省略する。
【００６５】
この第３および第４のアンテナパターン決定処理を行う基地局装置１は、１回のＲＡＣＨのMessage３の受信中に複数のアンテナパターンを用いてＲＳＳＩを測定することにより、少ない再送回数で到来方向推定を行うことが可能である。この結果、移動局との上りリンクの確立までの遅延時間を減少させることができる。
【００６６】
なお、第１〜第４のアンテナパターン決定処理においては、ＲＡＣＨのMessage３を用いてアンテナパターンを決定する処理を説明した。しかし、アンテナパターンを決定するために用いられる信号は基地局装置１より再送要求を行うことが可能な他の信号、または、移動局より通知されるＣＱＩ（Channel Quality Indicator）などの通信品質情報を用いてもよい。例えば、基地局装置１は、データ通信時に移動局から送信されるＳＲＳ（Sounding Reference Symbol）を用いることにより、上りリンクの到来方向推定精度を補正したり、移動局の移動に追従したりすることも可能となる。
【００６７】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００６８】
１ 基地局装置
１０ アンテナ
１２ スイッチ
１３ 送受信系統部
１４ リアクタンス素子
１５ スイッチ制御部
２１ ＲＦ部
２２ 復調部
２３、３０ レート変換部
２４ 復号部
２５ 誤り検出部
２６ 受信データ処理部
２７ ＣＲＣ判定部
２８ 送信データ生成部
２９ 符号部
３１ 変調部
３２ ＲＳＳＩ測定部
３３ 記憶部
３４ パターン決定部
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、基地局装置およびアンテナ制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、アダプティブアレイアンテナを用いた基地局装置が適用的な指向性通信を行う無線通信技術が知られている。この無線通信技術は、アンテナ指向性の主ビームを所望波方向に向け、干渉波方向には指向性の谷間（ヌル）を向けるよう、適用的に変化させる技術である。例えば、ＲＡＣＨ（Random Access CHannel）を用いて移動局から送信される信号に基づいて、基地局装置がアダプティブアレイアンテナの指向性を形成する技術が知られている。
【０００３】
ＲＡＣＨを用いて送信される信号（ＲＡＣＨ信号）は、例えばＷ−ＣＤＭＡ(Wideband Code Division Multiple Access）やＨＳＤＰＡ（High Speed Downlink Packet Access）、ＬＴＥ（Long Term Evolution）などの通信方式において、通信開始時に移動局から基地局に対して送信される信号である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１５８４７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＲＡＣＨ信号に基づいてアンテナの指向性を形成する場合、基地局装置はＲＡＣＨ信号に基づいてウェイト演算を行うことにより信号の到来方向を推定する。基地局装置は送受信系統を所要数備えた場合には、一定の品質でこのウェイト演算を行うことができ、到来方向の推定を精度よく行うことができる。この結果、基地局装置は適切なアンテナの指向性を形成することができる。
【０００６】
しかし、ＲＡＣＨ信号などのパケット長が短い信号を用いた場合、ウェイト演算の性能が劣化してしまうという課題があった。また、送受信系統数に制約を受け、基地局装置が備える送受信系統数が少ない場合には、ウェイト演算による到来方向の推定や送信ビームの制御性能が劣化するという課題もあった。このため、送受信系統数が制約される場合には、基地局装置はＲＡＣＨ信号を用いたアンテナの指向性を形成することができず、無指向性で信号を送信することになってしまう。
【０００７】
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、受信信号に基づいて信号の到来方向を推定し好適にアンテナパターンを決定することができる基地局装置およびアンテナ制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態における基地局装置は、複数のアンテナと、スイッチと、受信部と、スイッチ制御部と、ＲＳＳＩ測定部と、パターン決定部とを備える。スイッチは、アンテナの組合せを切り替え、異なる方向に指向する複数の指向性アンテナパターンまたは無指向性アンテナパターンを形成する。受信部は、移動局から送信された所定の信号をアンテナから受信する。スイッチ制御部は、スイッチを制御し、所要の指向性アンテナパターンを用いて信号を受信させる。ＲＳＳＩ測定部は、指向性アンテナパターンを用いて受信された信号の受信強度をそれぞれ測定する。パターン決定部は、受信強度の測定結果に基づいて受信強度が最大となるアンテナパターンを、移動局との通信に利用されるアンテナパターンとして決定する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る基地局装置の実施形態を示す機能ブロック図。
【図２】図１のアンテナの構成を特に示す図。
【図３】アンテナが形成するアンテナパターンの一例を示す図。
【図４】コンテンションベース方式のランダムアクセス手順を示す図。
【図５】本実施形態における基地局装置により実行される第１のアンテナパターン決定処理を説明するフローチャート。
【図６】本実施形態における基地局装置により実行される第２のアンテナパターン決定処理を説明するフローチャート。
【図７】本実施形態における基地局装置により実行される第３のアンテナパターン決定処理を説明するフローチャート。
【図８】本実施形態における基地局装置により実行される第４のアンテナパターン決定処理を説明するフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明に係る基地局装置およびアンテナ制御方法の一実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１１】
図１は、本発明に係る基地局装置の実施形態を示す機能ブロック図である。
【００１２】
図２は、図１のアンテナの構成を特に示す図である。
【００１３】
基地局装置１は、規格化団体である３ＧＰＰにおいて標準化された、Ｗ−ＣＤＭＡ(Wideband Code Division Multiple Access）やＨＳＤＰＡ（High Speed Downlink Packet Access）、ＬＴＥ（Long Term Evolution）などの各方式に準拠し、移動局の間で通信システムを形成する。また、基地局装置１は、ＷｉＭＡＸ（Worldwide Interoperability for Microwave Access）を用いた通信システムに対しても適用可能である。
【００１４】
基地局装置１は、Ｎ個のアンテナ１０を備える。アンテナ１０の後段には、リアクタンス素子１４とＭ（Ｎ≧Ｍ）系統からなる送受信系統部１３とが設けられる。アンテナ１０は、スイッチ１２の切り替えに基づいてそれぞれ送受信系統部１３またはリアクタンス素子１４に接続される。なお、送受信系統部１３はＭ系統設けられるが、図１においてはそのうちの１つについて特に図示した。アンテナの構成は、両偏波面を受信できる指向性を形成するものであってもよい。
【００１５】
スイッチ１２は、送受信系統部１３に接続された給電アンテナ素子と、リアクタンス素子１４に接続された無給電アンテナ素子との組合せを切り替える。スイッチ制御部１５は、後述するＲＳＳＩ測定時やアンテナパターン決定時において適宜スイッチ１２を制御する。本実施形態においては、基地局装置１は、送受信系統部１３に接続された給電アンテナ素子と、リアクタンス素子１４に接続された無給電アンテナ素子との組み合わせに応じて、アンテナ１０の放射特性（アンテナパターン）を変更しアンテナ１０に指向性を形成する。複数のアンテナパターンのうち一つは無指向性である。すなわち、アンテナ１０は、異なる方向に指向する複数の指向性アンテナパターン、または無指向性アンテナパターンを形成することができる。
【００１６】
図３は、アンテナ１０が形成するアンテナパターンの一例を示す図である。
【００１７】
図３における白丸は給電アンテナ素子を示し、黒丸は無給電アンテナ素子を示す。ここでは、給電アンテナ素子が２本、無給電アンテナ素子が１本である例を示す。
【００１８】
図３（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、スイッチ１２の切り替えに基づいて、アンテナ１０は異なる指向性を形成することができる。
【００１９】
ＲＦ部２１は、給電アンテナ素子を介して受信された受信信号に対してダウンコンバートやＡ／Ｄ変換などの処理を行った後、この受信信号を復調部２２に出力する。復調部２２は、ＲＦ部２１から出力された信号を復調し、レート変換部２３に出力する。レート変換部２３は、受信信号のチャネル品質（Channel Quality Indicator：ＣＱＩ）に応じたＭＣＳ（Modulation and Coding Scheme）レベルに基づいて、復調部２２より出力された信号の符号化率を変換する。
【００２０】
復号部２４は、レート変換部２３から出力されたレート変換後の信号に誤り訂正などの復号処理を施し、受信データを得る。誤り検出部２５は、復号された誤り検出符号により誤り検出を行う。本実施形態においては、誤り検出符号にＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check、巡回冗長検査）符号を使用する。
【００２１】
受信データ処理部２６は、誤り検出部２５から出力された受信データに基づいて、所要の処理を行う。ＣＲＣ判定部２７は、復号後の誤りを検出した結果、正しく復号できたか否かを判定する。ＣＲＣ判定部２７は、正しく復号できた場合はＡＣＫ（Acknowledgement、肯定応答）を、誤って復号された場合にはＮＡＣＫ(Negative-Acknowledgement、否定応答）を移動局に対して送信させる。
【００２２】
送信データ生成部２８は、移動局に対して送信する所要のデータを生成する。符号部２９は、送信データ生成部２８から出力される送信パケットに対し、誤り訂正符号化などの符号化処理を施し、レート変換部３０に出力する。レート変換部３０は、符号部２９において符号化処理が施されたデータにパンクチャード処理などを施して符号化率を変換する。変調部３１は、レート変換部３０から出力されたデータに変調処理を施し、ＲＦ部２１に出力する。ＲＦ部２１は、変調部３１から出力された信号に対し、アップコンバートなどの所定の無線送信処理を施し、アンテナ１０を介して基地局に対し送信する。
【００２３】
ＲＳＳＩ測定部３２は、復調部２２で復調された受信した信号のＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indicator、受信信号強度）を測定する。本実施形態においては、ＲＳＳＩ測定部３２は、指向性アンテナパターンを用いて受信された信号の受信品質を測定する品質測定部としての一例である。記憶部３３は、ＲＳＳＩ測定部３２で得られたＲＳＳＩの測定結果を記憶する。パターン決定部３４は、記憶部３３に記憶されたＲＳＳＩの測定結果に基づいて、移動局との通信に用いるアンテナパターンを決定する。
【００２４】
一般に、基地局装置１は移動局との間で上りリンクの初期接続を行う場合、ランダムアクセス（Random Access：ＲＡ)を用いる。ランダムアクセスは、移動局から送信されるＲＡＣＨ（Random Access CHannel）により上りリンクにおける初期接続を確立するとともに、通信開始のための設定を行う方式である。ランダムアクセスは、ユーザごとに専用チャネルを割り当てずに行うコンテンションベースランダムアクセス（Contention Based Random Access）と、ユーザごとに専用チャネルを割り当てるノンコンテンションベースランダムアクセス（Non-Contention Based Random Access）の２つの方式を有する。
【００２５】
これら２つの方式は、接続確立の目的に合わせて使い分けられる（例えば、3GPP TR 36.300 V9.4.0, “Evolved Universal Terrestrial Radio Access(E-UTRA) and Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (U-UTRAN);Overall description; Stage 2 (Release 9), 10．1．5 Random Access Procedure, (2010-03)参照）。以下、基地局装置１と移動局との通信にコンテンションベース方式を用いたランダムアクセスを適用した例を説明する。
【００２６】
図４は、コンテンションベース方式のランダムアクセス手順を示す図である。
【００２７】
ランダムアクセス手順は、４つの手順を有する。移動局と基地局装置１は、各手順においてＲＡＣＨを用いてメッセージを送受信する。メッセージは、１つ目の手順から順に、Message１（RA Preamble）、Message２（RA Response）、Message３（Scheduled Transmission）、Message４（Contention Resolution）である。
【００２８】
基地局装置１は、接続要求を行う移動局からMessage１を受信する。基地局装置１は、ランダムアクセスプリアンブルであるMessage１を正常に受信し接続要求を行った移動局を認識した場合、２つ目の手順としてランダムアクセスレスポンスであるMessage２を移動局に送信する。Message２は、RA Preambleの識別情報やタイミング調節情報、初期UL Grant（UL Scheduling Grant）、仮のC-RNTI（Cell specific-Radio Network Temporary Identifier）などを伝送する。RNTIは、ユーザを識別するためのテンポラリな識別子である。C-RNTIは、セル固有のテンポラリなユーザ識別子である。
【００２９】
３つ目の手順であるスケジュールドトランスミッションの手順において、移動局は、基地局装置１に対してMessage３を送信する。Message３は、当該移動局の識別情報、例えば、上述した仮のC-RNTIやNAS messageなどを伝送する。Message３にはＨＡＲＱ（Hybrid Automatic Repeat reQuest、ハイブリッド自動再送要求）が適用される。このため、基地局装置１は、メッセージの復号結果（CRC check結果）に基づいた送達確認情報Acknowledgement informationを制御チャネルを用いて移動局に送信する。
【００３０】
移動局は、基地局装置１から送信された送達確認情報の内容に応じて再送制御を行う。送達確認情報の内容は、上述したＡＣＫ（肯定応答）またはＮＡＣＫ（否定応答)の何れかで表現される。移動局は、基地局装置１よりＮＡＣＫを受信した場合、Message３を再送する。移動局は、基地局装置１よりＡＣＫを受信した場合、４つ目の手順へ移行する。
【００３１】
４つ目の手順であるコンテンションリゾルーションにおいて、基地局装置１は、移動局に対してMessage４を送信し上りリンクの確立を行う。
【００３２】
本実施形態における基地局装置１は、上述したＨＡＲＱが適用されたＲＡＣＨのMessage３を用いて適切なアンテナパターンを決定するようになっている。以下、具体的に基地局装置１により実行されるアンテナパターン決定処理（アンテナ制御方法）を説明する。
【００３３】
図５は、本実施形態における基地局装置１により実行される第１のアンテナパターン決定処理を説明するフローチャートである。
【００３４】
以下に説明するアンテナパターン決定処理は、基地局装置１がＲＡＣＨのMessage３を受信した後からMessage４を送信するまでに実行される処理を特に説明し、Message１およびMessage２の送受信処理の説明については省略する。以下に説明する第２〜第４のアンテナパターン決定処理においても同様である。
【００３５】
ステップＳ１において、基地局装置１は、スイッチ制御部１５の制御に基づいてスイッチ１２を切り替えることにより無指向性のアンテナパターンを形成し、Message３を受信する。ステップＳ２において、基地局装置１は、ＣＲＣ判定部２７において、Message３が正常に受信できたか否かの判定を行う。基地局装置１は、Message３を正常に受信していないと判定した場合（ＣＲＣ判定：Ｎｏ）、ステップＳ３において、ＨＡＲＱの送達確認情報としてＮＡＣＫを移動局へ送信し、移動局からのMessage３の再送を待ち受ける。本実施形態において、ＮＡＣＫは移動局に対して信号の再送を要求する再送要求信号である。
【００３６】
一方、基地局装置１はMessage３を正常に受信したと判定した場合（ＣＲＣ判定：Ｙｅｓ）、ステップＳ４において、ＲＳＳＩ測定部３２において受信信号からMessage３のＲＳＳＩを測定する。ＲＳＳＩ測定部３２は、測定結果を記憶部３３に記憶する。
【００３７】
ステップＳ５において、基地局装置１は、アンテナ１０が指向性を形成する全てのアンテナパターンにおいてMessage３を受信し、ＲＳＳＩの測定を行ったか否かの判定を行う。基地局装置１は、全てのアンテナパターンでＲＳＳＩの測定を行っていないと判定した場合、ステップＳ６において、スイッチ制御部１５の制御に基づいてスイッチ１２を切り替えることにより、未だMessage３の受信が行われていないアンテナパターンへ変更する。その後処理はＮＡＣＫ送信ステップＳ３に進み、基地局装置１は移動局へＮＡＣＫを送信する。
【００３８】
ここで、基地局装置１はＣＲＣ判定ステップＳ２においてMessage３を正常に受信したと判定した場合であっても移動局へＮＡＣＫを送信し、Message３の再送を要求する。基地局装置１は全てのアンテナパターンによってMessage３を受信するまで繰り返しＮＡＣＫを送信する。すなわち、測定判定ステップＳ５において全てのアンテナパターンでMessage３のＲＳＳＩが測定されたと判定するまで受信ステップＳ１〜パターン変更ステップＳ６を繰り返す。
【００３９】
基地局装置１は、測定判定ステップＳ５において全てのアンテナパターンに対してMessage３を受信しＲＳＳＩの測定結果が得られたと判定した場合、ステップＳ７において、記憶部３３に記憶された各々のアンテナパターンに係るＲＳＳＩの測定結果に基づいて受信信号強度が最大となるアンテナパターンを決定する。なお、アンテナパターンに応じて複数の送受信系統部１３においてＲＳＳＩの測定結果が得られる。この場合、基地局装置１は、複数の送受信系統部１３のＲＳＳＩの測定結果を勘案することにより受信強度が最大となるアンテナパターンを決定する。
【００４０】
ステップＳ８において、基地局装置１は、移動局へＡＣＫを送信する。本実施形態においては、ＡＣＫは、移動局に対して信号の送達が確認された旨の送達確認信号であり、Message３の受信が終了した場合に送信される、
【００４１】
ステップＳ９において、基地局装置１は、スイッチ制御部１５の制御に基づいてスイッチ１２を切り替えることにより、アンテナパターンを決定されたアンテナパターンへ変更する。基地局装置１は、変更後のアンテナパターンを用いて移動局に対してMessage４を送信する。
【００４２】
本実施形態における基地局装置１およびアンテナ制御方法は、このアンテナパターン決定処理により好適にアンテナ１０の指向性を決定することができる。特に、基地局装置１の送受信系統数が制約された場合（例えば送受信系統数が２つ）、移動局からの信号の到来方向の推定にＲＡＣＨのようなパケット長が短い信号を用いるとウェイト演算の精度が低下してしまう。これに対し、本実施形態における基地局装置１は、送受信に使用するアンテナ１０の構成を順次変化させて得られた受信強度の測定結果により信号の到来方向の推定を行うため、送受信系統数が制約された場合であっても好適な指向性を持ったアンテナパターンを決定することができる。この結果、送信ビームに指向性を持たせることができ、基地局装置１からの送信信号が隣接の移動局へ与える干渉などを低減することができる。
【００４３】
また、送受信系統数が多い場合には、ウェイト演算による信号の到来方向の推定精度は上がる一方で、基地局装置１の構成が複雑化してしまう。これに対し、本実施形態における基地局装置１は、送受信系統数が少ない場合であっても信号の到来方向推定を行うことができ、基地局装置１の構成を簡素化することができる。
【００４４】
さらに、基地局装置１は、既存の規格に準拠した上でアンテナ１０の指向性制御が可能である点においても有効である。
【００４５】
なお、基地局装置１は、第１のアンテナパターン決定処理においては全てのアンテナパターンを用いて移動局からの信号を受信する例を説明した。これは、基地局装置１に接続している移動局が存在しない場合には有効であるが、接続中の移動局が存在する場合には接続中の移動局との通信品質を劣化させてしまう可能性がある。そこで、基地局装置１は以下に説明する第２のアンテナパターン決定処理を行うことにより、接続中の移動局が存在する場合であっても既存の通信に係る品質を劣化させることなく新たに上りリンクの確立を試みる移動局から送信される信号の到来方向推定を行うことができる。
【００４６】
図６は、本実施形態における基地局装置１により実行される第２のアンテナパターン決定処理を説明するフローチャートである。
【００４７】
第２のアンテナパターン決定処理においては、基地局装置１が無指向性または指向性を形成するアンテナパターンを用いて移動局からの上りリンク信号を待機し、かつ基地局装置１へ接続中の移動局が存在するものとする。
【００４８】
第２のアンテナパターン決定処理におけるステップＳ１１〜ステップＳ１４およびステップＳ１６〜ステップＳ１９は、第１のアンテナパターン決定処理における受信ステップＳ１〜測定結果記憶ステップＳ４およびパターン変更ステップＳ６〜送信ステップＳ９とほぼ同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００４９】
ステップＳ１５において、基地局装置１は、アンテナ１０が指向性を形成するアンテナパターンのうち、選択可能な全てのアンテナパターンにおいてMessage３を受信し、ＲＳＳＩの測定を行ったか否かの判定を行う。「選択可能なアンテナパターン」は、既に接続中である移動局の方向を含んだ指向性を有するアンテナパターンであり、接続中の移動局の通信品質を劣化させることのない指向性を有するアンテナパターンである。例えば、接続中である移動局の方向に指向性の谷間（ヌル）が向くようなアンテナパターン以外のパターンを選択可能なアンテナパターンとする。
【００５０】
基地局装置１は、選択可能な全てのアンテナパターンでＲＳＳＩの測定が行われていないと判定した場合、ステップＳ１６において、スイッチ制御部１５の制御に基づいてスイッチ１２を切り替えることにより、未だMessage３の受信が行われていない選択可能なアンテナパターンへ変更する。一方、基地局装置１は、選択可能な全てのアンテナパターンに対してMessage３を受信しＲＳＳＩの測定結果が得られたと判定した場合、ステップＳ１７へ進む。
【００５１】
この第２のアンテナパターン決定処理を実行する基地局装置１によれば、第１のアンテナパターン決定処理により奏する効果に加え、接続中の移動局との通信の品質を劣化させることなく、他の移動局からの信号の到来方向を推定することができる。
【００５２】
なお、第１および第２のアンテナパターン決定処理においては、品質測定部により測定される受信品質の一例としてＲＳＳＩ測定により受信信号の強度を測定した。しかし、ＲＳＳＩ測定に代えて、またはＲＳＳＩ測定と共にＳＩＮＲ（Signal-to Interference and Noise power Ratio、信号対干渉・雑音比）の測定を行うことにより受信信号の品質を測定してもよい。
【００５３】
基地局装置１は、上述した第１および第２のアンテナパターン決定処理においては、移動局よりMessage３が１回送信される毎に１の指向性を有するアンテナパターンでMessage３を受信するようにアンテナ１０を切り替えた。しかし、基地局装置１は、Message３の１回分の受信中に順次複数のアンテナパターンを用いてMessage３を受信するようにアンテナ１０を切り替えてもよい。以下、フローチャートを用いて詳細に説明する。
【００５４】
図７は、本実施形態における基地局装置１により実行される第３のアンテナパターン決定処理を説明するフローチャートである。
【００５５】
この第３のアンテナパターン決定処理は、図５の第１のアンテナパターン決定処理に対応する処理である。
【００５６】
ステップＳ２１〜ステップＳ２３は、第１のアンテナパターン決定処理における受信ステップＳ１〜ＮＡＣＫ送信ステップＳ３とほぼ同様の処理であるため、ここでは説明を省略する。
【００５７】
ステップＳ２４において、基地局装置１は、ＲＳＳＩ測定部３２において受信信号からMessage３のＲＳＳＩを測定する。ＲＳＳＩ測定部３２は、Message３の信号長よりも短い一定時間の間ＲＳＳＩを測定する。ＲＳＳＩ測定部３２は、測定結果を記憶部３３へ記憶する。
【００５８】
ステップＳ２５およびステップＳ２６は、第１のアンテナパターン決定処理における測定判定ステップＳ５およびパターン変更ステップＳ６とほぼ同様の処理であるため、ここでは説明を省略する。
【００５９】
ステップＳ２７において、基地局装置１は、Message３の受信中であるか否かの判定を行う。基地局装置１は、Message３の受信中であると判定した場合、測定結果記憶ステップＳ２４に進み変更後のアンテナパターンでＲＳＳＩを測定し、測定されたＲＳＳＩを記憶部３３に記憶する。基地局装置１は、１回分のMessage３の受信中にスイッチ１２を切り替えることにより順次アンテナパターンを変更し、複数のアンテナパターンを用いてＲＳＳＩの測定を行う。すなわち、基地局装置１は、アンテナパターンの変更とＲＳＳＩの測定を、Message３を１回受信している間に可能な回数を繰り返す。
【００６０】
基地局装置１は、受信判定ステップＳ２７においてMessage３の受信中ではないと判定した場合、すなわち移動局による１回分のMessage３の送信が終了したと判定した場合、ＮＡＣＫ送信ステップＳ２３に進む。
【００６１】
ステップＳ２８〜ステップＳ３０は、第１のアンテナパターン決定処理のパターン決定ステップＳ７〜送信ステップＳ９とほぼ同様の処理であるため、ここでは説明を省略する。
【００６２】
図８は、本実施形態における基地局装置１により実行される第４のアンテナパターン決定処理を説明するフローチャートである。
【００６３】
この第４のアンテナパターン決定処理は、図６の第２のアンテナパターン決定処理に対応する処理である。すなわち第４のアンテナパターン決定処理は、基地局装置１が無指向性または指向性を形成するアンテナパターンを用いて移動局からの上りリンク信号を待機し、かつ基地局装置１へ接続中の移動局が存在する場合に適した処理である。
【００６４】
ステップＳ３１〜ステップＳ３３、ステップＳ３６、ステップＳ３８〜ステップＳ４０は、それぞれ第１のアンテナパターン決定処理（図５）における受信ステップＳ１〜ＮＡＣＫ送信ステップＳ３、パターン変更ステップＳ６、パターン決定ステップＳ７〜送信ステップＳ９とほぼ同様の処理である。ステップＳ３４、ステップＳ３７は、第３のアンテナパターン決定処理（図７）における測定結果記憶ステップＳ２４、受信判定ステップＳ２７とほぼ同様である。ステップＳ３５は、第２のアンテナパターン決定処理（図６）における測定判定ステップＳ１５とほぼ同様である。このため、ここでは各処理の説明を省略する。
【００６５】
この第３および第４のアンテナパターン決定処理を行う基地局装置１は、１回のＲＡＣＨのMessage３の受信中に複数のアンテナパターンを用いてＲＳＳＩを測定することにより、少ない再送回数で到来方向推定を行うことが可能である。この結果、移動局との上りリンクの確立までの遅延時間を減少させることができる。
【００６６】
なお、第１〜第４のアンテナパターン決定処理においては、ＲＡＣＨのMessage３を用いてアンテナパターンを決定する処理を説明した。しかし、アンテナパターンを決定するために用いられる信号は基地局装置１より再送要求を行うことが可能な他の信号、または、移動局より通知されるＣＱＩ（Channel Quality Indicator）などの通信品質情報を用いてもよい。例えば、基地局装置１は、データ通信時に移動局から送信されるＳＲＳ（Sounding Reference Symbol）を用いることにより、上りリンクの到来方向推定精度を補正したり、移動局の移動に追従したりすることも可能となる。
【００６７】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００６８】
１ 基地局装置
１０ アンテナ
１２ スイッチ
１３ 送受信系統部
１４ リアクタンス素子
１５ スイッチ制御部
２１ ＲＦ部
２２ 復調部
２３、３０ レート変換部
２４ 復号部
２５ 誤り検出部
２６ 受信データ処理部
２７ ＣＲＣ判定部
２８ 送信データ生成部
２９ 符号部
３１ 変調部
３２ ＲＳＳＩ測定部
３３ 記憶部
３４ パターン決定部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のアンテナと、
前記アンテナの組合せを切り替え、異なる方向に指向する複数の指向性アンテナパターンまたは無指向性アンテナパターンを形成するアンテナ切替部と、
移動局から送信された所定の信号を前記アンテナから受信する受信部と、
前記アンテナ切替部を制御し、所要の前記指向性アンテナパターンを用いて前記信号を受信させる切替制御部と、
各前記指向性アンテナパターンを用いて受信された前記信号の受信品質をそれぞれ測定する品質測定部と、
前記受信品質の測定結果に基づいて前記受信品質が最大となるアンテナパターンを、前記移動局との通信に利用されるアンテナパターンとして決定するパターン決定部とを備えたことを特徴とする基地局装置。
【請求項２】
前記移動局に対して前記信号の再送を要求する再送要求信号または前記信号の送達が確認された旨の送達確認信号を送信する送信部をさらに備え、
前記移動局から送信される信号は、前記再送要求信号に基づいて複数回送信される信号であり、
前記切替制御部は、前記移動局より前記信号が１回受信される毎に１の前記指向性アンテナパターンで前記信号を受信するよう前記アンテナ切替部を制御し、
前記送信部は、所要の前記指向性アンテナパターンを用いた前記信号の受信が終了するまで前記再送要求信号を送信し、前記信号の受信が終了した場合前記送達確認信号を送信する請求項１記載の基地局装置。
【請求項３】
前記移動局に対して前記信号の再送を要求する再送要求信号または前記信号の送達が確認された旨の送達確認信号を送信する送信部をさらに備え、
前記移動局から送信される信号は、前記再送要求信号に基づいて複数回送信される信号であり、
前記切替制御部は、前記移動局より前記信号が１回受信中に順次複数の前記指向性アンテナパターンで前記信号を受信するよう前記アンテナ切替部を制御し、
前記送信部は、所要の前記指向性アンテナパターンを用いた前記信号の受信が終了するまで前記再送要求信号を送信し、前記信号の受信が終了した場合前記送達確認信号を送信する請求項１記載の基地局装置。
【請求項４】
前記切替制御部は、全ての前記指向性アンテナパターンを用いて前記信号を受信させるよう前記アンテナ切替部を制御する請求項２または３記載の基地局装置。
【請求項５】
前記切替制御部は、前記基地局装置と接続中の他の移動局が存在する場合、前記移動局の方向を含んだ指向性を有する指向性アンテナパターンで前記信号を受信するよう前記アンテナ切替部を制御する請求項２または３記載の基地局装置。
【請求項６】
前記移動局から送信される信号は、ランダムアクセスチャネルを用いて送信されるMessage３である請求項１〜５のいずれか一項記載の基地局装置。
【請求項７】
前記品質測定部は、前記信号のＲＳＳＩ（Receive Signal Strength Indicator）またはＳＩＮＲ（Signal-to-Interference and Noise power Ratio）の少なくとも一方の測定により前記受信品質を測定する請求項１〜６のいずれか一項記載の基地局装置。
【請求項８】
複数のアンテナの組合せを切り替え、異なる方向に指向する複数の指向性アンテナパターンまたは無指向性アンテナパターンを形成するステップと、
移動局から送信された所定の信号を前記アンテナから受信するステップと、
所要の前記指向性アンテナパターンを用いて前記信号を受信させるステップと、
各前記指向性アンテナパターンを用いて受信された前記信号の受信品質をそれぞれ測定するステップと、
前記受信品質の測定結果に基づいて前記受信品質が最大となるアンテナパターンを、前記移動局との通信に利用されるアンテナパターンとして決定するステップとを備えることを特徴とするアンテナ制御方法。
【請求項９】
前記移動局に対して前記信号の再送を要求する再送要求信号または前記信号の送達が確認された旨の送達確認信号を送信するステップをさらに備え、
前記移動局から送信される信号は、前記再送要求信号に基づいて複数回送信される信号であり、
前記アンテナパターンを形成するステップは、前記移動局より前記信号が１回受信される毎に１の前記指向性アンテナパターンで前記信号を受信するよう前記アンテナパターンを切り替え、
前記送信するステップは、所要の前記指向性アンテナパターンを用いた前記信号の受信が終了するまで前記再送要求信号を送信し、前記信号の受信が終了した場合前記送達確認信号を送信する請求項８記載のアンテナ制御方法。
【請求項１０】
前記移動局に対して前記信号の再送を要求する再送要求信号または前記信号の送達が確認された旨の送達確認信号を送信するステップをさらに備え、
前記移動局から送信される信号は、前記再送要求信号に基づいて複数回送信される信号であり、
前記アンテナパターンを形成するステップは、前記移動局より前記信号が１回受信中に順次複数の前記指向性アンテナパターンで前記信号を受信するよう前記アンテナパターンを切り替え、
前記送信するステップは、所要の前記指向性アンテナパターンを用いた前記信号の受信が終了するまで前記再送要求信号を送信し、前記信号の受信が終了した場合前記送達確認信号を送信する請求項８記載のアンテナ制御方法。
【請求項１】
複数のアンテナと、
前記アンテナの組合せを切り替え、異なる方向に指向する複数の指向性アンテナパターンまたは無指向性アンテナパターンを形成するアンテナ切替部と、
移動局から送信された所定の信号を前記アンテナから受信する受信部と、
前記アンテナ切替部を制御し、所要の前記指向性アンテナパターンを用いて前記信号を受信させる切替制御部と、
各前記指向性アンテナパターンを用いて受信された前記信号の受信品質をそれぞれ測定する品質測定部と、
前記受信品質の測定結果に基づいて前記受信品質が最大となるアンテナパターンを、前記移動局との通信に利用されるアンテナパターンとして決定するパターン決定部とを備えたことを特徴とする基地局装置。
【請求項２】
前記移動局に対して前記信号の再送を要求する再送要求信号または前記信号の送達が確認された旨の送達確認信号を送信する送信部をさらに備え、
前記移動局から送信される信号は、前記再送要求信号に基づいて複数回送信される信号であり、
前記切替制御部は、前記移動局より前記信号が１回受信される毎に１の前記指向性アンテナパターンで前記信号を受信するよう前記アンテナ切替部を制御し、
前記送信部は、所要の前記指向性アンテナパターンを用いた前記信号の受信が終了するまで前記再送要求信号を送信し、前記信号の受信が終了した場合前記送達確認信号を送信する請求項１記載の基地局装置。
【請求項３】
前記移動局に対して前記信号の再送を要求する再送要求信号または前記信号の送達が確認された旨の送達確認信号を送信する送信部をさらに備え、
前記移動局から送信される信号は、前記再送要求信号に基づいて複数回送信される信号であり、
前記切替制御部は、前記移動局より前記信号が１回受信中に順次複数の前記指向性アンテナパターンで前記信号を受信するよう前記アンテナ切替部を制御し、
前記送信部は、所要の前記指向性アンテナパターンを用いた前記信号の受信が終了するまで前記再送要求信号を送信し、前記信号の受信が終了した場合前記送達確認信号を送信する請求項１記載の基地局装置。
【請求項４】
前記切替制御部は、全ての前記指向性アンテナパターンを用いて前記信号を受信させるよう前記アンテナ切替部を制御する請求項２または３記載の基地局装置。
【請求項５】
前記切替制御部は、前記基地局装置と接続中の他の移動局が存在する場合、前記移動局の方向を含んだ指向性を有する指向性アンテナパターンで前記信号を受信するよう前記アンテナ切替部を制御する請求項２または３記載の基地局装置。
【請求項６】
前記移動局から送信される信号は、ランダムアクセスチャネルを用いて送信されるMessage３である請求項１〜５のいずれか一項記載の基地局装置。
【請求項７】
前記品質測定部は、前記信号のＲＳＳＩ（Receive Signal Strength Indicator）またはＳＩＮＲ（Signal-to-Interference and Noise power Ratio）の少なくとも一方の測定により前記受信品質を測定する請求項１〜６のいずれか一項記載の基地局装置。
【請求項８】
複数のアンテナの組合せを切り替え、異なる方向に指向する複数の指向性アンテナパターンまたは無指向性アンテナパターンを形成するステップと、
移動局から送信された所定の信号を前記アンテナから受信するステップと、
所要の前記指向性アンテナパターンを用いて前記信号を受信させるステップと、
各前記指向性アンテナパターンを用いて受信された前記信号の受信品質をそれぞれ測定するステップと、
前記受信品質の測定結果に基づいて前記受信品質が最大となるアンテナパターンを、前記移動局との通信に利用されるアンテナパターンとして決定するステップとを備えることを特徴とするアンテナ制御方法。
【請求項９】
前記移動局に対して前記信号の再送を要求する再送要求信号または前記信号の送達が確認された旨の送達確認信号を送信するステップをさらに備え、
前記移動局から送信される信号は、前記再送要求信号に基づいて複数回送信される信号であり、
前記アンテナパターンを形成するステップは、前記移動局より前記信号が１回受信される毎に１の前記指向性アンテナパターンで前記信号を受信するよう前記アンテナパターンを切り替え、
前記送信するステップは、所要の前記指向性アンテナパターンを用いた前記信号の受信が終了するまで前記再送要求信号を送信し、前記信号の受信が終了した場合前記送達確認信号を送信する請求項８記載のアンテナ制御方法。
【請求項１０】
前記移動局に対して前記信号の再送を要求する再送要求信号または前記信号の送達が確認された旨の送達確認信号を送信するステップをさらに備え、
前記移動局から送信される信号は、前記再送要求信号に基づいて複数回送信される信号であり、
前記アンテナパターンを形成するステップは、前記移動局より前記信号が１回受信中に順次複数の前記指向性アンテナパターンで前記信号を受信するよう前記アンテナパターンを切り替え、
前記送信するステップは、所要の前記指向性アンテナパターンを用いた前記信号の受信が終了するまで前記再送要求信号を送信し、前記信号の受信が終了した場合前記送達確認信号を送信する請求項８記載のアンテナ制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−５４７２５（Ｐ２０１２−５４７２５Ａ）
【公開日】平成２４年３月１５日（２０１２．３．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１９５１０１（Ｐ２０１０−１９５１０１）
【出願日】平成２２年８月３１日（２０１０．８．３１）
【出願人】（３１００２２３７２）富士通東芝モバイルコミュニケーションズ株式会社 (219)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月１５日（２０１２．３．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月３１日（２０１０．８．３１）
【出願人】（３１００２２３７２）富士通東芝モバイルコミュニケーションズ株式会社 (219)
【Ｆターム（参考）】
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