JP2000022618A

JP2000022618A - 基地局およびアンテナビームの制御方法

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Publication number: JP2000022618A
Application number: JP10188807A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Ueda; 晋一上田; Kazuto Ishida; 和人石田; Takushi Hamada; 卓志濱田; Toshihiro Azedaka; 俊洋畔▲高▼; Hideaki Masuko; 英昭益子
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1998-07-03
Filing date: 1998-07-03
Publication date: 2000-01-21

Abstract

(57)【要約】【課題】移動端末と基地局間で、移動端末の位置にした
がって無線リンクを確立する。【解決手段】基地局３００は、複数の移動端末の各々と
無線リンクを形成するために、複数のビームアンテナ
１、２、３と、ビームアンテナの各々のビーム方向及び
ビーム角度を制御するアンテナコントロール２００と、
通信中の移動端末の位置情報を取得する受信情報処理回
路４０２と、取得された位置情報に従い前記ビームアン
テナのビームの方向および角度を決定し、アンテナコン
トロール２００に指示する制御回路４００とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の移動端末と
それらを収容する基地局とを備える無線アクセスシステ
ムにおいて、該移動端末の位置情報を利用して基地局の
アンテナビームを制御し、必要最低限の無線電力にて無
線リンクを確立する方法、特に、効率的にアンテナビー
ムの制御を行うことで、無線セル内での収容移動端末数
の増加及び通信品質の向上を図るのに好適な方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般的な移動無線通信技術では、基地局
が自局を中心としたあるエリアで通信が可能な無線ゾー
ン（通常、「無線セル」もしくは「セル」という）を形
成し、複数の移動端末を収容する無線アクセスシステム
を実現している。隣接するセル間では、周波数（ＦＤＭ
Ａ／ＴＤＭＡ）や拡散コード（ＣＤＭＡ）が異なるよう
にして、無線資源（周波数）を再利用し、システム全体
の通信容量増大を図っている。セル内での通信容量は信
号成分と妨害＋雑音成分との比で決まるので、収容効率
の面からは、セル内の無線リンク間での妨害が少なくで
きる端末／基地局間狭（スポット）ビームの構成が望ま
しい。ただ、狭ビームではカバーエリアが狭くなるの
で、基地局の経済性や移動端末の移動性を考慮して、ア
ンテナのビーム角度が決定される。

【０００３】狭ビームアンテナを用いた無線システムと
しては、特開平１０−１３３２６号公報に記載の「無線
通信システム、基地局、移動端末及び無線通信方法」が
提案されている。この従来例には、セル内を複数のエリ
アに分割して、そのエリアを一定のビーム角度を保つ電
波により順次スキャンし、移動端末との間で無線リンク
の形成を確認することで、最良な通信エリアを探す方法
が提案されている。

【０００４】また、狭ビームアンテナを用いた無線シス
テムの他の例としては、特開平７−８７０１１号公報に
記載のような「無線通信システム及び無線装置及びスイ
ッチ」が提案されている。この従来例には、基地局アン
テナビームの向きを、最も強い電界強度が受信された方
向に切り替える方法が提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】特開平１０−１３３２
６号公報に記載されている方法では、分割したエリアの
数が多くなると、最良なエリアを探すための時間が長く
なってしまうという欠点がある。また、特開平７−８７
０１１号公報に記載されている方法では、都市部を高速
に移動するケースの様に、マルチパスやフェージングの
影響が大きな場合、受信電界強度が短い期間で激しく変
動するため、これに追従してビームの向きを切り替える
のが困難という問題がある。

【０００６】また、上記のいずれの従来例においても、
基地局アンテナのビーム角度は固定であり、このため収
容端末数に制限が生じ、高速で移動する端末に対する追
従性が悪いという欠点がある。

【０００７】本発明の目的は、上記事情に鑑みて、移動
端末と基地局間で、移動端末の位置にしたがって無線リ
ンクを確立することができる基地局およびそのアンテナ
ビームの制御方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、複数の移動端
末の各々と無線リンクを形成する基地局において、複数
のビームアンテナと、前記ビームアンテナの各々のビー
ム方向及びビーム角度を制御するアンテナ制御手段と、
通信中の移動端末の位置情報を取得する取得手段と、前
記取得手段により取得された位置情報に従い前記ビーム
アンテナのビームの方向および／または角度を決定し、
前記アンテナ制御手段に指示する決定手段とを備える。
この場合において、前記取得手段により取得された位置
情報から無線リンク内の移動端末の密度分布を算出する
算出手段をさらに備え、前記決定手段は、前記算出手段
により求められた密度分布から、前記ビームアンテナの
各々により、予め定めた数の移動端末と通信を行えるよ
うに、前記ビームアンテナの各々のビームの方向および
／または角度を決定することができる。または、前記取
得手段により取得された位置情報から無線リンク内の通
信中の移動端末の移動方向および移動速度から予測した
移動位置を算出する算出手段をさらに備え、前記決定手
段は、前記算出手段により求められた予測された移動位
置が無線リンク内に入るように、前記ビームアンテナの
各々のビームの方向および／または角度を決定するよう
にしてもよい。もしくは、前記移動端末からの呼につい
て、予め定められた呼のサービス種類を検出する検出手
段をさらに備え、前記決定手段は、前記検出手段により
求められたサービス種類に対応して、予め定められた前
記ビームアンテナの各々のビームの方向および／または
角度を決定するようにしてもよい。

【０００９】複数の移動端末の各々と無線リンクを形成
し、複数のビームアンテナを備える基地局におけるアン
テナビームの制御方法としては、通信中の移動端末の
位置情報を取得し、前記取得された位置情報に従い前記
ビームアンテナのビームの方向および／または角度を決
定し、当該決定したビームの方向および／または角度に
より前記ビームアンテナの各々のビーム方向および／ま
たはビーム角度を制御する。

【００１０】これにより、移動端末と基地局間で、移動
端末の位置にしたがって無線リンクを確立することがで
きる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。

【００１２】図１は、本発明の一実施形態による無線通
信システムの全体構成を示した図である。本実施の形態
における無線通信システムは、基地局３００と、該基地
局が無線リンクを形成するオムニセル１０と、セル内を
移動可能な複数の移動端末１０１および１０２とを備え
る。移動端末１０１および１０２は、無線通信を行う装
置、例えば、自動車電話、携帯電話、モバイルコンピュ
ータなどである。基地局３００は、複数のアンテナ１、
２、３と、アンテナの向き及びビーム角度を制御するア
ンテナコントロール２００と、送信信号と受信信号とを
受け付けるコンバイナ３０１と、信号増幅や各種フィル
タにより構成されるＲＦ回路３０２と、デジタル信号を
復調する復調回路３０３と、送信信号をデジタル信号に
変調する変調回路３０４と、ネットワークに接続される
ネットワークＩ／Ｆ回路３１０と、基地局全体の制御を
行う制御回路４００とを備える。複数のアンテナ１、
２、３は、各々、基地局３００が無線リンクを形成する
オムニセル１０内にそれぞれビーム１０１０、１０２
０、１０３０を向けることが可能で、その向きとビーム
角度とは、制御回路４００で生成された制御信号４００
１によって、アンテナコントロール２００で制御され
る。複数のアンテナ１、２、３で受信した受信信号は、
それぞれライン２００１、２００２、２００３を経由
し、コンバイナ３０１でライン３０１１にルートされ、
ＲＦ回路３０２に送信される。ＲＦ回路３０２は、信号
増幅や各種フィルタにより構成される受信部３０５と送
信部３０６とを備える。受信部３０５は、受信したアナ
ログ無線信号をデジタル信号に変換する。また、受信部
３０５は、信号の受信レベルをモニターし、その結果を
受信レベル情報としてライン３０５１を経由して、制御
回路４００の内部の送信電力制御回路４０１に送信す
る。ＲＦ回路３０２で変換されたデジタル信号は、復調
回路３０３でデジタル情報に変換され、ライン３０３１
を経由して制御回路４００に送信される。また、復調回
路３０３では同時に、受信データのエラーレートを検出
している。このエラーレートの情報はライン３０３２を
経由して、制御回路４００の内部の送信電力制御回路４
０１に送信される。ネットワークライン３１０１は、例
えば、公衆回線やコンピュータ回線等のネットワークに
接続されている。制御回路４００は、受信したディジタ
ル情報をネットワークＩ／Ｆ回路３１０を介してネット
ワークに送出し、また、ネットワークＩ／Ｆ回路３１０
を介してネットワークから送出されたディジタル情報を
変調回路３０４に送出する。ネットワークＩ／Ｆ回路３
１０は、ライン４００３経由で受信したデータを、ネッ
トワークライン３１０１に送信する。また、ネットワー
クＩ／Ｆ回路３１０は、ネットワークライン３１０１か
ら受信した通話相手先からの送信データをライン４００
３を経由して制御回路４００に送信する。制御回路４０
０では、送信データをライン４００２経由で変調回路３
０４に送信する。ライン４００２経由で送信された送信
データは、変調回路３０４でデジタル情報から無線伝送
に適したデジタル信号に変換され、ライン３０４０経由
でＲＦ回路３０２に送られる。そして、ＲＦ回路３０２
の送信部３０６でデジタル信号からアナログ無線信号に
変換された信号は、ライン３０６１、コンパイナ３０
１、ライン２００１、２００２、２００３経由で複数の
アンテナ１、２、３からセル１０の複数の移動局１０
１、１０２に向けてビーム送信される。

【００１３】つぎに、制御回路４００の構成を図２を参
照して説明する。図２に、制御回路の構成図を示す。図
２において、制御回路４００は、受信されたデジタル情
報の処理を行う受信情報処理回路４０２と、送信ビーム
の電力を制御する送信電力制御回路４０１と、複数のア
ンテナ１、２、３のアンテナ方向とビーム角度とを制御
する信号を生成するアンテナコントロール制御信号生成
回路４０８と、移動端末の位置情報を検出する位置検出
回路４０５と、受信情報処理回路４０２で解析されたデ
ータを登録するためのデータベース４０６と、送信情報
を処理する送信情報処理回路４０９と、データの加工や
計算を行うＣＰＵ４０３と、ＣＰＵ４０３で処理を行う
ためのプログラム等を記憶する主メモリ４０４と、制御
回路４００と外部とのデータ送受信を行う入出力Ｉ／Ｆ
４０７と、これらの回路を接続させるためのバス４００
０とを備える。

【００１４】図２において、ライン３０３１経由で受信
したデジタル情報は、受信情報処理回路４０２で処理さ
れる。そして、処理されたデータは、送信情報処理回路
４０９で送信情報に処理され、ライン４００２経由で変
調回路３０４に送信されるか、もしくは、入出力Ｉ／Ｆ
４０７からライン４００３を経由して、ネットワークＩ
／Ｆ回路３１０に送られる。

【００１５】また、受信情報処理回路４０２で処理され
たデータの内、移動端末１０１からの電力制御情報は、
ライン４０２１を経由して送信電力制御回路４０１に送
られる。そして、送信電力制御回路４０１は、ライン３
０５１の信号の受信レベル情報と、ライン４０２１の移
動端末１０１からの電力制御情報と、ライン３０３２の
受信データのエラーレート情報とから、制御する送信電
力量を算出し、ライン４００４経由で送信電力制御信号
をＲＦ回路３０２の送信部３０６に送信する。

【００１６】ここで、本実施の形態におけるアンテナビ
ームについて、移動端末１０１と基地局３００間の無線
通信を例に説明する。移動端末１０１と基地局３００間
での発呼前は、アンテナ１はセル１０にアンテナビーム
１０１０を向けている。そして、移動端末１０１の発呼
要求により、基地局４００は、移動端末１０１の位置情
報と呼情報とを用いて、無線リンクの品質を必要最低限
のあらかじめ定めた値で実現できるように、アンテナ方
向とアンテナ角度とを変化させるようにアンテナを制御
し、ビーム１０１１により無線通信を開始する。

【００１７】次に、移動端末の構成について説明する。
移動端末の構成を図７に示す。

【００１８】図７において、移動端末７００は、無線ア
ンテナ７０１と、ＧＰＳアンテナ７０２と、コンバイナ
７０４と、復調回路７０５と、変調回路７０６と、デー
タを処理するデータ処理回路７０７と、外部装置とデー
タ送受信を行うデータ入出力Ｉ／Ｆ回路７０８と、ＲＦ
回路７０９と、ＧＰＳ受信回路７０３とを備える。無線
アンテナ７０１で受信した受信波は、コンバイナ７０４
からＲＦ回路７０９に送信され、ここでアナログ受信信
号からデジタル受信信号に変換される。次に、デジタル
受信信号は復調回路７０５によりデジタル情報に変換さ
れる。データ処理回路７０７は、このデジタル情報をデ
ータ処理し、変調回路７０６に送信したり、データ入出
力Ｉ／Ｆ回路７０８を経由して、外部装置とのデータ通
信を行ったり、スピーカ７１０とマイク７１１と音声の
授受を行ったり、移動端末１０１の位置情報を送信デー
タ処理し、変調回路７０６に送信したりする。移動端末
１０１の位置情報は、ＧＰＳアンテナ７０２が受信した
ＧＰＳデータからＧＰＳ受信回路７０３が検出する。位
置情報や音声、外部装置からのデータなどの送信データ
は、変調回路７０６でデジタル情報をデジタル信号に変
換され、ＲＦ回路７０９でデジタル信号をアナログ送信
信号に変換されて、コンバイナ７０４を経由し、アンテ
ナ７０１から基地局３００に送信される。このように、
ＧＰＳ受信回路およびＧＰＳアンテナを備えている場合
には、移動端末の位置情報を各基地局で受信することが
できる。

【００１９】つぎに、ＧＰＳ受信回路およびＧＰＳアン
テナを備えていない場合の移動端末の位置情報の検出を
図８を参照して説明する。図８に示すように、移動端末
１０４と基地局３００と基地局８００と基地局８０１と
基地局制御サーバ８１０とネットワーク８１０１とを備
える移動無線通信システムを例にする。基地局３００、
８００および８０１により同時に無線リンクであるセル
１０を形成することにより、移動端末がセル間を移動し
たときに発生するハンドオフ現象を避けている。基地局
３００、基地局８００および基地局８０１の各々は、こ
の移動端末１０２とのビームの伝播遅延時間ｔ１、ｔ
２、ｔ３（ｓ）の値を測定し、その値を基地局制御サー
バ８１０にネットワークライン３１０１、ネットワーク
８１０１を経由して送信する。基地局制御サーバ８１０
は、これらの値から移動端末１０２の位置情報を算出
し、各基地局に送信する。位置情報の算出方法は、例え
ば、３つの基地局の座標を各々（ｘ１，ｙ１）、（ｘ
２，ｙ２）、（ｘ３，ｙ３）とし、移動端末１０４の座
標を（ｘ，ｙ）とし、ビームの伝搬速度をｃ（ｍ／ｓ）
とすると、数１の連立方程式が成り立つ。

【００２０】

【数１】（ｘ−ｘ１）²＋（ｙ−ｙ１）²＝（ｃ×ｔ１）² （ｘ−ｘ２）²＋（ｙ−ｙ２）²＝（ｃ×ｔ２）² （ｘ−ｘ３）²＋（ｙ−ｙ３）²＝（ｃ×ｔ３）² この解を解いて、移動端末１０２の座標（ｘ，ｙ）が求
められ、位置情報が得られる。求められた、移動端末１
０１の位置情報は、基地局サーバ８１０により基地局３
００に通知される。

【００２１】次に、第１の実施形態における動作を、移
動端末１０１との無線リンクを例にとり、図３を参照し
て説明する。図３に、アンテナ制御フローチャートを示
す。制御回路４００は、図３に示す（Ｓ１００）〜（Ｓ
１９０）の処理を定期的に行う。もしくは、受信データ
を受けたときに図３に示す処理を実行するようにしても
よい。ライン３０３１を経由してデジタル情報が、図２
に示す受信情報処理回路４０２に受信される（Ｓ１１
０）。受信情報処理回路４０２では、通話中の移動体端
末の電話番号(識別情報)、データ受信時間、通話先の電
話番号、あらかじめ定めたサービス内容などを解析する
（Ｓ１２０）。解析された結果はデータバス４０００を
経由して、データベース１２３に送られる（Ｓ１３
０）。データベース１２３は、解析結果である通話中の
移動端末の移動端末電話番号、データ受信時間や通話先
の電話番号、サービス内容を対応させて記憶しておく。
また、位置情報検出回路４０５では、通話中の移動端末
の位置情報が検出され（Ｓ１３０）、その位置情報はデ
ータベース１２３に、この移動端末の電話番号に対応さ
せて登録される（Ｓ１４５）。次に、通話中の移動端末
の位置情報と、予めデータベース１２３に記憶されてい
る基地局３００の位置情報とから、すべてアンテナ１、
２、３の方向（Ｓ１５０）と、無線リンクの品質を必要
最低限のあらかじめ定めた値で実現できるようなビーム
角度とが算出される（Ｓ１５５）。ビーム角度の算出方
法としては、図９に示すように、例えば、移動端末１０
１のみが通話中である場合に、移動端末１０１と基地局
３００との距離がＤ（ｍ）、移動端末の位置情報を得る
Ｄ−ＧＰＳの精度が１０（ｍ）であるとする。この精度
１０（ｍ）をΔｄ（ｍ）として、移動端末１０１を中心
とする半径Δｄ（ｍ）の面積にビームが当たるように、
ビーム角θを数２に示す式で求める。

【００２２】

【数２】θ＝２ｔａｎ^-1Δｄ／Ｄこのようにして、アンテナ１のビーム角度を求める。ま
た、アンテナの方向は、移動端末１０１の方向を向くよ
うに求められる。他のアンテナ２、３では、セル内をカ
バーできるように、アンテナの角度及び方向が決定され
る。この場合、アンテナ２および３で等しいビーム角度
になるように、（３６０−θ）／２で求められる角度と
なる。通話中の移動端末が２つ以上ある場合には、あら
かじめ定めたビーム角度に設定し、そのビーム角度以内
にある移動端末について、１つのアンテナでカバーす
る。ビーム角度は、各々の移動端末の位置関係により予
め定めておいてもよい。

【００２３】つぎに、Ｓ１５０とＳ１５５とで算出され
たアンテナ方向及びビーム角度と、現在の状態のアンテ
ナ方向およびビーム角度とから、アンテナ方向およびビ
ーム角度の各々の差分(補正すべき値を示し、以下、補
正値と言う)を算出し（Ｓ１６０）、その補正値をあら
かじめ定めた許容範囲(この許容範囲は、アンテナ方向
もしくはビーム角度を現在の状態から変更しなくてもよ
い場合の補正値の範囲を示す)の値と比較する（Ｓ１７
０）。この補正値が許容範囲を満足しないときは、アン
テナ方向とビーム角度とを変更する必要があるので、そ
の補正値をアンテナコントロール制御信号生成回路４０
８に送信し、そこで生成された制御信号４００１によ
り、アンテナ１のアンテナ方向を補正し、ビーム角度を
ビーム角度１０１０からビーム角度１０１１に制御する
（Ｓ１８０）。また、補正値が許容範囲を満足するとき
は、アンテナ方向及びビーム角度は現在の状態でよいの
で、アンテナ方向及びビーム角度は変更しない。例え
ば、図１０および図１１に、許容範囲の具体例を示す。
図１０においては、移動端末１０１が１０１‘の位置に
移動した場合について示している。この場合、移動後の
１０１’の位置においても現在のアンテナ１のビーム範
囲内にある。このため、ビームの角度及び方向の補正値
は殆ど０に近いので、許容範囲内であるとして補正は行
わない。この許容範囲をアンテナ方向及びビーム角度の
各々について予め定めておくことができる。また、図１
１においては、アンテナ１のビーム範囲内であるエリア
１にいる移動端末１０１がアンテナ２のビーム範囲であ
るエリア２に１０１‘の位置に移動した場合について示
している。この場合、移動後の１０１’の位置におい
て、現在のアンテナ２のビーム範囲内にあるため、ビー
ムの角度及び方向の補正は行わないようにすることがで
きる。

【００２４】図３において、つぎに、移動体端末との通
信品質を判断するために、受信された受信レベル情報及
びエラーレート情報の各々が、あらかじめ定めた許容範
囲(一定の品質を確保して通信を行うために必要な受信
レベル情報及びエラーレート情報の範囲を示す)にある
かを判断する（Ｓ１８３）。許容範囲に達していなかっ
たときは、通信品質が悪いためビーム電力を強くし、許
容範囲を上回って、より品質がよければ、ビーム電力を
弱くするように送信電力制御回路４０１は電力制御信号
を送出する。また、許容範囲を満足するときは、送信電
力制御回路４０１から、電力制御信号は送信しない。送
信電力制御回路４０１で生成された電力制御信号をＲＦ
回路７０９内部の送信部３０６に送信し、アンテナ１の
ビーム電力を制御する（Ｓ１８５）。

【００２５】以上、第１の実施の形態によれば、移動端
末の位置にしたがってアンテナのビーム方向及び角度を
設定し、一定の品質を確保するようにビーム電力を制御
することができる。また、実施の形態においては、アン
テナビームの方向および角度を制御しているが、アンテ
ナビームの方向のみを制御したり、アンテナビームの角
度のみをするようにしてもよい。

【００２６】次に、第２の実施の形態を、移動端末１０
１との無線リンクを例にとり、図４を参照して説明す
る。図４に、移動端末もしくは無線リンクの密度分布に
よるアンテナ制御処理フローチャートを示す。第２の実
施の形態における基地局及び移動端末の構成は、第１の
実施の形態と同様である。制御回路４００は、図４に示
す（Ｓ１００）〜（Ｓ１９０）の処理を定期的に行う。

【００２７】図４において、図３に示すデータ処理フロ
ーチャート（Ｓ１１０）〜（Ｓ１４５）と同様の処理の
後に、セル内の呼状態の移動端末の全ての位置情報が、
図２に示すデータベース４０６からバス４０００を通し
て位置検出回路４０５に送られ、その位置情報から移動
端末の密度分布が算出される（Ｓ２１０）。密度分布
は、予め定めた領域ごとの通話中の移動端末の数により
示されるものとする。本実施の形態においては、密度が
高い領域については、密度があらかじめ定めた移動端末
の数になるようにビーム角度を狭くするように対応す
る。この場合、まず、密度分布の内で最も高い値を示す
方向にアンテナ１の方向が算出され（Ｓ２２０）、続い
て、ビーム角度が算出される（Ｓ２３０）。他のアンテ
ナ２、３についてもそれぞれ、密度があらかじめ定めた
移動端末の数になるようにビーム角度を設定するように
対応する。この場合、他のアンテナ２、３で、他の移動
端末のすべてをカバーできない場合には、すべての他の
移動端末をカバーするように、アンテナ２、３のビーム
角度を設定し、他の移動端末の通信状態を維持する。そ
して、（Ｓ２２０）と（Ｓ２３０）とで算出された値
と、現状態のアンテナ方向、ビーム角度との値とで補正
値を算出し（Ｓ１６０）、その補正値を許容範囲の値と
比較する（Ｓ１７０）。この補正値が許容範囲を満足し
ないときは、その補正値データをアンテナコントロール
制御信号生成回路４０８に送信し、そこで生成された制
御信号４００１により、各アンテナのアンテナ角度及び
ビーム角度を制御する（Ｓ１８０）。例えば、図１に示
すように、アンテナ１のアンテナ方向およびビーム角度
をビーム角度１０１０からビーム角度１０１１に、アン
テナ２のアンテナ方向、ビーム角度をビーム角度１０２
０からビーム角度１０２１に、アンテナ３のアンテナ方
向、ビーム角度をビーム角度１０３０からビーム角度１
０３１に制御することができる。また、前記補正値が許
容範囲を満足するときは、アンテナ方向及びビーム角度
は現在の状態でよいので、アンテナ方向及びビーム角度
は変更しない。つぎに、移動体端末との通信品質を判断
するために、受信された受信レベル情報及びエラーレー
ト情報の各々が、あらかじめ定めた許容範囲にあるかを
判断する（Ｓ１８３）。許容範囲に達していなかったと
きは、通信品質が悪いためビーム電力を強くし、許容範
囲を上回って、より品質がよければ、ビーム電力を弱く
するように送信電力制御回路４０１は電力制御信号を送
出する。また、許容範囲を満足するときは、送信電力制
御回路４０１から、電力制御信号は送信しない。送信電
力制御回路４０１で生成された電力制御信号をＲＦ回路
７０９内部の送信部３０６に送信し、各アンテナのビー
ム電力を制御する（Ｓ１８５）。

【００２８】第２の実施の形態によれば、通信中の移動
端末の密度分布にしたがってアンテナのビーム方向及び
角度を設定し、一定の品質を確保するようにビーム電力
を制御することができる。また、Ｓ２２０において、密
度があらかじめ定めた移動端末の数になるようにビーム
角度を設定しているが、すべてのアンテナのビーム内
に、通話中の移動端末の数がほぼ同一となるようなビー
ム角度に設定するようにしてもよい。

【００２９】次に、第３の実施の形態について、移動端
末１０１との無線リンクを例にとり、図５を参照して説
明する。図５に、移動端末の移動速度によるアンテナ制
御処理フローチャートを示す。第３の実施の形態におけ
る基地局及び移動端末の構成は、第１の実施の形態と同
様である。制御回路４００は（Ｓ１００）〜（Ｓ１９
０）の処理を定期的に行う。

【００３０】図５において、図３に示すデータ処理フロ
ーチャート（Ｓ１１０）〜（Ｓ１４５）の処理の後に、
前回データベース４０６(図２参照)に登録されている移
動端末のデータ受信時間および位置情報と、今回登録さ
れた移動端末のデータ受信時間および位置情報とが、デ
ータベース４０６からバス４０００を通して位置検出回
路４０５に送信される。そして、前回と今回の移動端末
のデータ受信時間及び位置情報による移動端末の移動変
位から移動方向と速度が検出される（Ｓ５１０）。さら
に、この速度を用いて予測移動位置を算出する（Ｓ５２
０）。ここで、予測移動位置の算出には、検出された移
動端末速度にデータ受信時間の変位を乗じたもので求め
る方法や、算出した予測移動位置と地図情報とを組み合
わせて、予測移動位置を補正する方法を利用する（Ｓ５
２５）。予測移動位置の補正方法は、例えば、移動端末
は地図の道路上を移動すると考えて、予測移動位置が地
図の道路上の位置から外れているときは（Ｓ５２６）、
最も近い道路上の位置に位置情報を補正する方法がある
（Ｓ５２７）。そして、移動端末１０１の位置情報と前
記予測移動位置の位置情報と、予めデータベース４０６
に記憶されている基地局３００の位置情報とから、現在
の移動端末の位置と予測される移動位置とがビーム範囲
（無線リンク）内に入るように、アンテナ１の方向が計
算され（Ｓ５３０）、また、ビーム角度が算出される
（Ｓ５４０）。そして、（Ｓ５３０）と（Ｓ５４０）と
で算出された値と、現状態のアンテナ方向およびビーム
角度の補正値を算出し（Ｓ１６０）、その補正値を許容
範囲の値と比較する（Ｓ１７０）。この補正値が許容範
囲を満足しないときは、その補正値データをアンテナコ
ントロール制御信号生成回路４０８に送信し、そこで生
成された制御信号４００１により、アンテナ１のアンテ
ナ方向およびビーム角度を補正する（Ｓ１８０）。ま
た、補正値が許容範囲を満足するときは、アンテナ方向
及びビーム角度は現在の状態でよいので、アンテナ方向
及びビーム角度は変更しない。つぎに、移動体端末との
通信品質を判断するために、受信された受信レベル情報
及びエラーレート情報の各々が、あらかじめ定めた許容
範囲にあるかを判断する（Ｓ１８３）。許容範囲に達し
ていなかったときは、通信品質が悪いためビーム電力を
強くし、許容範囲を上回って、より品質がよければ、ビ
ーム電力を弱くするように送信電力制御回路４０１は電
力制御信号を送出する。また、許容範囲を満足するとき
は、送信電力制御回路４０１から、電力制御信号は送信
しない。送信電力制御回路４０１で生成された電力制御
信号をＲＦ回路７０９内部の送信部３０６に送信し、ア
ンテナ１のビーム電力を制御する（Ｓ１８５）。

【００３１】第４の実施の形態によれば、通信中の移動
端末の予測移動位置にしたがってアンテナのビーム方向
及び角度を設定し、一定の品質を確保するようにビーム
電力を制御することができる。本実施の形態によれば、
移動端末が都市部での高速移動の状態においても、アン
テナビームを迅速にかつ正確に向け、無線リンクを確立
することができる。また、一定の品質を保つように、ビ
ーム電力を制御することにより、移動端末の消費電力を
低減すると共に、セル内の通信容量を増加させることが
できる。

【００３２】次に、第４の実施の形態について、移動端
末１０１との無線リンクを例にとり、図６を参照して説
明する。図６に、無線リンクで転送される呼情報の種類
の検出によるアンテナ方制御処理フローチャート示す。
第４の実施の形態における基地局及び移動端末の構成
は、第１の実施の形態と同様である。制御回路４００は
（Ｓ１００）〜（Ｓ１９０）の処理を定期的に行う。

【００３３】図６において、図３に示すデータ処理フロ
ーチャート（Ｓ１１０）〜（Ｓ１４５）の処理の後に、
受信情報処理回路４０２により無線リンクで転送される
呼情報の種類の検出が行われる（Ｓ３１０）。情報呼の
種類には、例えば、緊急通報や、最高サービスユーザ、
高速データ通信要求等の予め定められたサービスの種類
があり、各移動端末ごともしくは電話番号ごとにサービ
スの種類が登録されている。本実施の形態においては、
このサービスの種類ごとにビーム角度を予め定めてお
く。例えば、緊急通報もしくは最高サービスユーザされ
た移動端末については、よりビーム角度を小さくするよ
うに、ビーム角度を１０度としておき、高速通信である
移動端末については、２０度と規定し、それ以外の移動
端末についてはビーム角度を６０度と規定しておくこと
ができる。つぎに、移動端末の位置情報と、基地局３０
０の位置情報とから、アンテナ１の方向が決定され（Ｓ
３２０）、受信されたデータについての移動端末のサー
ビスの種類にしたがって、ビーム角度が決定される（Ｓ
３３０）。このとき、同一通信エリア内の他の移動端
末との無線リンクは、他のアンテナ２、３により維持さ
れる。そして、（Ｓ３２０）と（Ｓ３３０）とで算出さ
れた値と、現状態のアンテナ方向、ビーム角度との値と
で補正値を算出し（Ｓ１６０）、その補正値を許容範囲
の値と比較する（Ｓ１７０）。この補正値が許容範囲を
満足しないときは、その補正値データをアンテナコント
ロール制御信号生成回路４０８に送信し、そこで生成さ
れた制御信号４００１により、アンテナ１のアンテナ方
向およびビーム角度を制御する（Ｓ１８０）。また、前
記補正値が許容範囲を満足するときは、アンテナ方向及
びビーム角度は現在の状態でよいので、アンテナ方向及
びビーム角度は変更しない。つぎに、移動体端末との通
信品質を判断するために、受信された受信レベル情報及
びエラーレート情報の各々が、あらかじめ定めた許容範
囲にあるかを判断する（Ｓ１８３）。許容範囲に達して
いなかったときは、通信品質が悪いためビーム電力を強
くし、許容範囲を上回って、より品質がよければ、ビー
ム電力を弱くするように送信電力制御回路４０１は電力
制御信号を送出する。また、許容範囲を満足するとき
は、送信電力制御回路４０１から、電力制御信号は送信
しない。送信電力制御回路４０１で生成された電力制御
信号をＲＦ回路７０９内部の送信部３０６に送信し、各
アンテナのビーム電力を制御する（Ｓ１８５）。

【００３４】以上、第４の実施の形態によれば、移動端
末のサービスの種類にしたがってアンテナのビーム方向
及び角度を設定し、一定の品質を確保するようにビーム
電力を制御することができる。これにより、割り出した
呼情報を利用することで、各トラフィックに応じたＱＯ
Ｓ(quality of service)の無線リンクを実現できる。

【００３５】次に、第５の実施の形態を説明する。第５
の実施の形態では、前述した第１〜第４の実施の形態に
おいて、それぞれ求められたアンテナ方向とビーム角度
を組み合わせて、予め定めた優先順位にしたがって、最
終的にアンテナ方向およびビーム角度を決定する。例え
ば、第４の実施の形態におけるサービスの種類が、緊急
通報もしくは最高サービスユーザの動端末である場合に
は、その移動端末の方向および図５に示すＳ５２０処理
により求められた予測された移動位置により、アンテナ
方向およびビーム角度を決定する。それ以外のサービス
種類の移動端末については、図４に示すＳ２１０におい
て求められた密度分布にしたがって、アンテナの方向及
びビーム角度を決定するように規定しておくことができ
る。このように、上述した実施の形態の少なくとも２つ
を組み合わせてアンテナ方向及びビーム角度を決定して
もよい。

【００３６】

【発明の効果】本発明によれば、無線アクセスシステム
において基地局が割り出した移動端末の位置情報から、
アンテナの方向およびビーム角度を変化させることがで
きる。これにより、各無線リンク間の干渉を最小限にで
きるので基地局のセルに収容できる移動端末数を増大で
きる効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態による無線通信システムの
全体構成図を示す。

【図２】本発明の一実施形態を実現するための基地局内
の制御回路のシステム構成図を示す。

【図３】アンテナ制御フローチャートを示す。

【図４】移動端末もしくは無線リンクの密度分布による
アンテナ制御処理フローチャートを示す。

【図５】移動端末の移動速度を検出によるアンテナ制御
処理フローチャートを示す。

【図６】無線リンクで転送される呼情報の種類の検出に
よるアンテナ方制御処理フローチャートを示す。

【図７】本発明の一実施形態を実現するための移動端末
の構成図を示す。

【図８】移動端末の位置情報を求めるための説明図を示
す。

【符号の説明】

１０１…移動端末３００…基地局１…アンテナ２００…アンテナコントロール４００…制御回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者濱田卓志神奈川県横浜市戸塚区戸塚町216番地株式会社日立製作所情報通信事業部内 (72)発明者畔▲高▼ 俊洋神奈川県横浜市戸塚区戸塚町216番地株式会社日立製作所情報通信事業部内 (72)発明者益子英昭神奈川県横浜市戸塚区戸塚町216番地株式会社日立製作所情報通信事業部内Ｆターム(参考） 5K067 AA11 AA23 BB02 EE02 EE10 EE22 HH21 HH22 JJ51 JJ52 JJ56 KK02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の移動端末の各々と無線リンクを形成
する基地局において、複数のビームアンテナと、前記ビ
ームアンテナの各々のビーム方向及びビーム角度を制御
するアンテナ制御手段と、通信中の移動端末の位置情報
を取得する取得手段と、前記取得手段により取得された
位置情報に従い前記ビームアンテナのビームの方向およ
び／または角度を決定し、前記アンテナ制御手段に指示
する決定手段とを備えることを特徴とする基地局。
【請求項２】請求項１に記載の基地局において、前記取
得手段により取得された位置情報から無線リンク内の移
動端末の密度分布を算出する算出手段をさらに備え、前
記決定手段は、前記算出手段により求められた密度分布
から、前記ビームアンテナの各々により、予め定めた数
の移動端末と通信を行えるように、前記ビームアンテナ
の各々のビームの方向および／または角度を決定するこ
とを特徴とする基地局。
【請求項３】請求項１に記載の基地局において、前記取
得手段により取得された位置情報から無線リンク内の通
信中の移動端末の移動方向および移動速度から予測した
移動位置を算出する算出手段をさらに備え、前記決定手
段は、前記算出手段により求められた予測された移動位
置が無線リンク内に入るように、前記ビームアンテナの
各々のビームの方向および／または角度を決定すること
を特徴とする基地局。
【請求項４】請求項１に記載の基地局において、前記移
動端末からの呼について、予め定められた呼のサービス
種類を検出する検出手段をさらに備え、前記決定手段
は、前記検出手段により求められたサービス種類に対応
して、予め定められた前記ビームアンテナの各々のビー
ムの方向および／または角度を決定することを特徴とす
る基地局。
【請求項５】複数の移動端末の各々と無線リンクを形成
し、複数のビームアンテナを備える基地局におけるアン
テナビームの制御方法であって、通信中の移動端末の位
置情報を取得し、前記取得された位置情報に従い前記ビ
ームアンテナのビームの方向および／または角度を決定
し、当該決定したビームの方向および／または角度によ
り前記ビームアンテナの各々のビーム方向および／また
はビーム角度を制御することを特徴とするアンテナビー
ムの制御方法。