WO2016208310A1 - Antenna device - Google Patents
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- H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
- H04B7/10—Polarisation diversity; Directional diversity
Definitions
- the present invention relates to an antenna device, for example, directivity control in the antenna device.
- An antenna device such as a base station antenna system of a mobile communication system has directivity and is set so as to cover a predetermined communication area.
- the directivity of the antenna is determined by setting parameters such as phase and amplitude for the antenna elements constituting the antenna device.
- an increasing number of antenna devices incorporate an active element such as an amplifier in the antenna device. Particularly in such an antenna device, when an active element such as an amplifier cannot be used due to a failure after the parameters of the antenna element are once set, it is difficult to obtain the initially determined antenna directivity.
- an abnormality of a plurality of antenna elements is detected, and parameters of elements other than the element where the abnormality is detected are changed from the initial ones. It is disclosed that the antenna directivity during normal operation is reproduced.
- the present invention provides a technique that makes it possible to instantaneously switch the directivity of an antenna device at an arbitrary timing.
- the present invention provides an antenna device having a plurality of antenna elements, a plurality of RF modules, and a control circuit.
- the control circuit acquires the weight coefficient information from a storage device in which the weight coefficient information is stored in advance, and changes the weights of the plurality of RF modules based on the acquired weight coefficient information.
- directivity can be set at an arbitrary timing.
- the directivity pattern of the antenna device can be instantaneously switched at an arbitrary timing.
- the present invention uses an appropriate antenna element parameter pattern in accordance with the situation of the antenna device regardless of whether or not an abnormality has occurred in the RF module.
- the parameter pattern referred to here describes a weighting factor related to the phase and amplitude supplied for each element.
- the trigger that changes the parameter pattern of the antenna element has an internal factor and an external factor.
- An internal factor is the occurrence of an abnormality in the RF module.
- external factors include when the user wants to change the parameter pattern arbitrarily, such as when changing the antenna directivity depending on the installation location of the antenna, or when trying various parameter patterns for experimental purposes. .
- FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an antenna device according to an embodiment of the present invention.
- the antenna device 1 is a control circuit (CPU: processor) 10 that weights transmission data and reception data, and at least one BF table (weight coefficient table: simply “weight coefficient information”).
- a memory 11 that is a storage device for storing 111-1 to 111-k, a plurality of RF modules 12-1 to 12-m, a plurality of antenna elements 13-1 to 13-n, And an abnormality detection unit 14.
- the control circuit 10 refers to one of the BF tables 111-1 to 111-k and sets a weighting coefficient for transmission data (digital signal) supplied from an upstream device (not shown) such as a base station device. Multiplication is performed, and transmission data (digital signal) multiplied by a corresponding weighting coefficient is output to each of the plurality of RF modules 12-1 to 12-m.
- a desired directivity can be obtained by weighting the transmission data (the area formed by the antenna device 1 can be changed by changing the weight).
- Transmission data formed by digital signals is converted into analog signals by the RF modules 12-1 to 12-m and emitted as radio waves from the antenna elements 13-1 to 13-n. In the antenna device 1, the arrival range (area) of the radio wave by the antenna device 1 is determined by this directivity.
- a user terminal receives radio waves in an area formed according to the directivity of the antenna device 1.
- the radio waves received by the antenna elements 13-1 to 13-n are weighted by the control circuit 10 based on the BF tables 111-1 to 111-k.
- Each weighted data is synthesized and generated as received data, and then supplied to an upstream device (not shown).
- the BF tables 111-1 to 111-k As an alternative, a transmission table and a reception table may be prepared separately. Also, a plurality of BF tables 111-1 to 111-k can be provided, and the BF table used by the antenna device 1 can be determined or changed by an operation / command from the outside. Can be done.
- the memory 11 stores at least one BF table 111-1 to 111-k.
- the BF tables 111-1 to 111-k are generated in advance by an optimization algorithm such as a genetic algorithm and stored in the memory 11.
- the BF tables 111-1 to 111-k are provided in the antenna device 1.
- the present invention is not limited to such a form.
- information such as a parameter pattern described in a BF table necessary for the antenna device 1 from the storage device (not shown) may be additionally recorded, erased, and rewritten via the network.
- the memory 11 stores a BF program 112 executed by the control circuit 10.
- the control circuit 10 reads the BF program 112 from the memory 11 and executes a parameter pattern (weighting coefficient) changing process at an arbitrary timing (when an abnormality is detected and when a user gives an instruction).
- Each of the RF modules 12-1 to 12-m converts a digital signal transmission data into an analog signal transmission data D / A converter and an analog signal reception data into a digital signal reception data A / A.
- a D converter, an amplifier for amplifying transmission data converted into an analog signal and adjusting the amplitude, and an LNA (low noise amplifier or the like) for amplifying the received signal are provided. That is, data is processed with digital signals on the base station apparatus side than the RF modules 12-1 to 12-m.
- the abnormality detection unit 14 monitors the RF modules 12-1 to 12-m and detects a failure (transmission output abnormality) in them. When the failure of the RF module is detected, the abnormality detection unit 14 notifies the control circuit 10 which RF module has failed.
- Each of the RF modules 12-1 to 12-m has various sensors such as a temperature sensor. When the sensor detects various abnormalities such as temperature abnormality, communication abnormality, power supply abnormality, etc., the corresponding RF module notifies the control circuit 10. Note that these functions may be provided to the RF module without providing the abnormality detection unit 14. Further, the function of the abnormality detection unit 14 may be configured by a program and executed by the control circuit 10. In this case, the function of the abnormality detection unit 14 may be included in the BF program 112.
- FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of the BF table.
- the memory 11 stores one or more BF tables as shown in FIG. In FIG. 2, only the BF table 111-1 is shown, but in practice, a plurality of BF tables of the same format may be prepared.
- the BF table 111-1 includes element information 201, a pattern number 202, and a weighting coefficient 203 as configuration items.
- the BF table 111-1 is configured in a table format.
- the BF table 111-1 is not limited to the table format. May be in any form. Therefore, the BF table 111-1 can also be called BF information 111-1.
- the BF table (BF information) generation process will be described later.
- the element information 201 is information indicating whether or not to operate the antenna elements 13-1 to 13-n included in the RF modules 12-1 to 12-m.
- “0” indicates an element that normally operates (acts)
- “1” indicates an element that is stopped (including an abnormal operation disabled). For example, when the number of antenna elements is eight, “00000000” indicates that all antenna elements are operating normally or all antenna elements are operating normally and all are used. ing. “00000010” indicates a case where the second antenna element is abnormal or a case where the second antenna element is stopped and not used.
- the pattern number 202 is information corresponding to, for example, the tilt angle of the beam tilt (the angle at which the gain reaches a peak). At this time, the pattern number “0” corresponds to a tilt angle of 0 °.
- a weighting coefficient is prepared for each element information pattern (for example, 00000000, 00000001, etc.) corresponding to a tilt angle of 0 ° to 15 ° (in increments of 1 °).
- the weight coefficient 203 is information indicating a parameter pattern to be multiplied by each of the antenna elements 13-1 to 13-n.
- a weighting factor (Wp) for the phase and a weighting factor (Wg) for the amplitude are given.
- Wp weighting factor
- Wg weighting factor
- eight antenna elements are provided in the antenna device 1, eight sets of weighting factors Wp and Wg are prepared.
- the number of elements that can be stopped needs to be a realistic number in order to form directivity, but it is considered that at least two of the total number of antenna elements are required. Therefore, in the present embodiment, for example, it is sufficient to prepare weighting factors up to a parameter pattern in which six antenna elements are stopped (for example, 00111111 as element information).
- FIG. 3 is a flowchart (example) for explaining the directivity forming method.
- the directivity forming method will be described with respect to a transmission signal, it goes without saying that the directivity forming method is also applied to a directivity forming method for received data.
- Step 301 When it is desired to realize predetermined directivity formation, an initial parameter pattern (weight coefficient) corresponding to the shape is determined in advance. Therefore, the control circuit 10 executes directivity formation using the initial parameter pattern unless an abnormality is detected or unless an external instruction is given. As described above, when the transmission frequency and the reception frequency are different, or when trying to obtain different directivities for transmission and reception, the parameter pattern used when forming the directivity of the transmission wave and the reception wave are formed. The parameter pattern used in doing so is different.
- the control circuit 10 reads a parameter pattern for initial setting from one of the BF tables 111-1 to 111-k, multiplies the transmission signal supplied from the upstream device (not shown) by a weighting factor, and outputs RF Transmission signals corresponding to the number of modules 12-1 to 12-m are generated. In the present embodiment, eight transmission signals are generated. Then, in each of the RF modules 12-1 to 12-m, each of the weighted transmission signals is converted into an analog signal, converted into a radio wave by the antenna elements 13-1 to 13-n, and radiated.
- Step 302 The control circuit 10 determines whether i) an abnormality of the RF modules 12-1 to 12-m is detected, or ii) whether an instruction to stop a specific antenna element is input from the outside. If an abnormality is detected or if there is an external instruction (Yes in step 302), the process proceeds to step 303. If no abnormality is detected and if there is no external instruction (No in step 302), the process proceeds to step 304.
- the abnormality detection unit 14 monitors whether an abnormality (for example, output abnormality or control failure) has occurred in the RF modules 12-1 to 12-m. Further, various sensors provided in the RF modules 12-1 to 12-m detect any abnormality. When an abnormality is detected, the abnormality detection unit 14 or each of the RF modules 12-1 to 12-m notifies the control circuit 10 that an abnormality has been detected. Further, the control circuit 10 checks whether or not a user (base station manager or the like) has input an instruction to stop any RF module (not used for BF) from the outside.
- an abnormality for example, output abnormality or control failure
- Step 303 The control circuit 10 selects an optimum parameter pattern from any one of the BF tables 111-1 to 111-k, and sets a parameter pattern to be used in the subsequent directivity formation.
- a BF table is created in advance for each purpose, such as a BF table containing parameter patterns corresponding to directivity with an emphasis on gain and a BF table containing parameter patterns with an emphasis on sidelobe levels. Then, when an abnormality occurs in a certain RF module, it is determined in advance which parameter pattern should be used for the desired directivity depending on the abnormal part and the abnormal number of elements in the same BF table.
- the control circuit is determined by determining in advance the change from the default parameter pattern to the corresponding parameter pattern in accordance with the number of abnormal elements and the position of the abnormal elements. No. 10 can automatically and instantaneously switch to an optimal parameter pattern when an abnormality occurs in the antenna element.
- a user wants to change the directivity of the antenna device 1 depending on the installation location, or wants to try various directivities for experimental purposes
- the user for example, An instruction to change the BF table is input to the antenna device 1 using a management computer (not shown) to be managed.
- a management computer not shown
- antenna characteristics directly graph
- the control circuit 10 rewrites the contents of the internal memory with the instructed parameter pattern from the parameter pattern used so far.
- step 301 As described above, when a new BF table is set, the process proceeds to step 301.
- Step 304 If there is no abnormality in the RF module and there is no instruction to change the BF table from the user, the control circuit 10 continues to use the currently used parameter pattern. Then, the process proceeds to step 301.
- the BF tables 111-1 to 111-k are generated in advance and stored in the memory 11. Note that the BF table used during system operation may be changed or added.
- FIG. 4 is a flowchart for explaining a process of generating one BF table.
- the set values maximum radiation direction, side lobe level, etc.
- the BF tables 111-1 to 111-k are generated by another computer (not shown) and then written to the memory 11 of the antenna device 1.
- Step 401 A computer used to generate the BF table reads information on each antenna element of the antenna device 1.
- Information on each antenna element is input to a computer by a user (administrator).
- the information on the antenna elements is the position of each antenna element (for example, coordinate information such as the distance between antenna elements), the number of antenna elements, and the directivity of each antenna element (usually measured in advance). ) And information including the transmission frequency and reception frequency of the antenna device 1.
- Step 402 The computer used to generate the BF table reads setting values necessary for generating the parameter pattern (weighting coefficient).
- the set value is input to the computer by a user (administrator).
- the set value is, for example, information including mask information that defines the maximum radiation direction and side lobe level, and element information indicating which element is used to generate the parameter pattern.
- the set value since eight antenna elements are used, information on combination patterns of elements to be used is acquired with a limit of stopping (not using) up to six elements.
- Step 403 and Step 409 The computer used to generate the BF table repeats the processing from step 404 to step 408 for each element information (00000000 to 11111100).
- Step 404 and Step 408 The computer used for the generation of the BF table changes the tilt stepwise from ⁇ to ⁇ (for example, by 1 ° from 0 ° to 15 °) for one element information (for example, 00000000). Step 407 is repeated.
- the computer used to generate the BF table calculates an optimal solution of the parameter pattern (weighting coefficient) using an optimization algorithm.
- a genetic algorithm is used as the optimization algorithm.
- an optimization algorithm such as a gradient method, steepest descent method, Newton method, experimental design method, simulated annealing may be used.
- the optimal solution means a weighting factor that satisfies the tilt, does not cover the set mask, and has the highest possible peak level (absolute gain).
- Step 406 The computer used to generate the BF table converts the optimal solution of the parameter pattern (weight coefficient) calculated in step 405 into a file format that can be read by the antenna device 1.
- the file format is, for example, a format in which (phase weighting coefficient, amplitude weighting coefficient) indicated by the weighting coefficient 203 of the BF table 111-1 in FIG.
- Step 407 The management computer writes the file format converted weighting coefficient to the BF table file.
- element information, a pattern number, and a weighting coefficient are paired to form one information.
- Example of generated directivity> 5 to 7 are diagrams showing examples of directivity when the parameter pattern generated by the BF table generation process shown in FIG. 4 is used.
- the tilt angle is set to 0 ° (FIG. 5), 5 ° (FIG. 6), and 15 ° (FIG. 7) is shown. Further, the gain from ⁇ 180 ° to the tilt angle (gain on the antenna) is set smaller (stricter) than the gain from the tilt angle to + 180 ° (the antenna lower side) by the mask.
- the directivity of tilt 0 ° and 15 ° is adjusted so that the maximum gain is obtained at each tilt angle using all antenna elements and the gain of the side lobe does not exceed the mask value.
- the directivity of 5 ° tilt stops the second antenna element, obtains the maximum gain at the tilt angle using seven antenna elements, and the sidelobe gain does not exceed the mask value. It was adjusted as follows. Any directivity is obtained by repeating a simulation by a genetic algorithm 20000 times.
- ⁇ Application examples of antenna device directivity formation> a macro cell that covers a wider area and communicates only control information with each user terminal on the control channel, and a small cell that is a plurality of cells included in the macro cell and communicates data on the data channel The system which installs and performs data communication is researched. In such a communication system, the small cell does not need to cover the entire range covered by the macro cell. And in such a small cell, when there are a plurality of terminals, it may be desirable to be able to select a terminal to be preferentially communicated from among them. In order to cope with such a case, it is necessary to determine the directivity of the antenna device so as to adapt to various directivities in accordance with the situation at that time.
- the present invention can also be applied to directivity control in such a small cell.
- the antenna device needs to recognize the number and position of user terminals in the small cell.
- the macrocell base station grasps the position and number of user terminals in the corresponding small cell through communication of control information with each user terminal.
- the small cell base station can acquire information (the number and location of user terminals) for realizing the above-described directivity control by communicating with the macro cell base station. That is, in order to give priority to the communication of a specific user terminal existing in the small cell, the directivity is formed in accordance with the directivity at the position.
- the closest parameter pattern (weighting factor) that realizes directivity is selected and set by the control circuit 10.
- which user terminal is given priority and the directivity is adjusted to the position of the terminal is managed, for example, by managing information on the user terminal that is given priority by the base station of the macrocell (information on whether to give priority to identification information) Recognizing the existence of a terminal to be given priority through communication with control information with the user terminal. Then, the macro cell base station may notify the small cell base station of the presence and position of the user terminal to be prioritized.
- the base station of the small cell itself may acquire the GPS information of each user terminal and grasp each position. Moreover, you may make it manage the information of the user terminal which a base station of a small cell gives priority.
- the RF modules 12-1 to 12-m perform data conversion between the digital signal and the analog signal. That is, multiplication of weighting factors (amplitude and phase multiplication) is performed in the digital signal domain. For this reason, the amplitude can also be controlled, and the degree of freedom of gain and directivity increases. Further, when the amplitude can be controlled, it becomes possible to deal with a mask having a complicated shape (a plurality of main lobes or a strict side lobe condition can be set). Thus, there is a technical advantage in multiplying the weighting factor in the digital signal domain.
- the antenna device corresponds to the case where an abnormality is detected in at least one of a plurality of antenna elements and the case where a parameter pattern change is instructed at an arbitrary timing from the outside. Then, a new parameter pattern is acquired from the information (weight coefficient information) in the BF table in place of the parameter pattern currently in use, and is applied to a plurality of RF modules. That is, the present embodiment multiplies transmission data by a weighting factor and provides it to the RF module to output radio waves, and multiplies the reception data acquired by the RF module by the weighting factor and provides it to the upstream device. Providing equipment.
- the antenna device has a predetermined antenna directivity from a plurality of RF modules each having an antenna element and weight coefficient information (BF table) including a plurality of parameter patterns realizing a plurality of types of antenna directivities.
- a control circuit that obtains a parameter pattern for realizing the above and multiplies the transmission and reception data by using the parameter pattern as a weighting factor. Then, the control circuit performs beamforming information corresponding to each of the case where an abnormality is detected in at least one of the plurality of antenna elements and the case where the change of the parameter pattern is instructed at an arbitrary timing from the outside. In this case, a new parameter pattern is acquired instead of the currently used parameter pattern and applied to a plurality of RF modules. By doing so, it becomes possible to realize desired directivity not only at the time of failure but also at an arbitrary timing.
- the parameter pattern includes weighting factors for phase and amplitude.
- the multiplication of the weighting factor is performed in the digital signal domain.
- the amplitude can be controlled, and the degree of freedom in gain and directivity is also increased.
- the mask see FIGS. 5 to 7) for generating the parameter pattern can be further lowered (sidelobe conditions can be set strictly).
- a plurality of parameter patterns included in the BF table are generated using an optimization algorithm. More specifically, a genetic algorithm is used. In particular, by using a genetic algorithm, an optimal solution can be obtained efficiently by simulation.
- different parameter patterns can be used for transmission and reception data. Thereby, it can respond to the antenna apparatus from which a transmission frequency and a receiving frequency differ.
- multiple sets of information necessary to form directivity are prepared. That is, a plurality of BF tables as shown in FIG. 2 are prepared. When the user arbitrarily changes the parameter pattern, the parameter pattern in a different table can be selected. However, when the parameter pattern is changed due to an abnormality in the antenna element, the parameter pattern used until now belongs. Another parameter pattern is selected in the BF table (that is, in the same table). In this way, directivity control can be optimized and simplified.
- This embodiment can also be applied to an antenna device of a base station in which small cells are arranged in a macro cell.
- the antenna apparatus sets a desired parameter pattern from the BF table based on information on the number and position of user terminals included in the area covered by the base station of the antenna apparatus. In this way, when a plurality of user terminals are in the cell area, it is possible to adaptively select a terminal to be preferentially communicated from among them.
- the functions of the embodiments of the present invention can also be realized by software program codes.
- a storage medium in which the program code is recorded is provided to the system or apparatus, and the computer (or CPU or MPU) of the system or apparatus reads the program code stored in the storage medium.
- the program code itself read from the storage medium realizes the functions of the above-described embodiments, and the program code itself and the storage medium storing the program code constitute the present invention.
- a storage medium for supplying such program code for example, a flexible disk, CD-ROM, DVD-ROM, hard disk, optical disk, magneto-optical disk, CD-R, magnetic tape, nonvolatile memory card, ROM Etc. are used.
- an OS operating system
- the computer CPU or the like performs part or all of the actual processing based on the instruction of the program code.
- the program code is stored in a storage means such as a hard disk or a memory of a system or apparatus, or a storage medium such as a CD-RW or CD-R
- the computer (or CPU or MPU) of the system or apparatus may read and execute the program code stored in the storage means or the storage medium when used.
- control lines and information lines are those that are considered necessary for the explanation, and not all control lines and information lines on the product are necessarily shown. All the components may be connected to each other.
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Abstract
The objective of the present invention is to provide a technique which makes it possible for the directionality pattern of an antenna device to be switched instantaneously with an arbitrarily defined timing. The antenna device according to the present invention is provided, as a basic configuration, with: a plurality of antenna elements; a plurality of RF modules; and a control circuit which acquires a parameter pattern for implementing a certain antenna directionality, from a table including a plurality of parameter patterns for implementing a plurality of types of antenna directionality, and which multiplies transmission and reception data by the parameter pattern in the form of weighting factors. Furthermore, for situations in which at least one abnormality is detected in the plurality of RF modules, and situations in which a change in the parameter pattern is instructed from the outside with an arbitrarily defined timing, the control circuit acts in such a way as to acquire, from the table, a new parameter pattern to replace the parameter pattern currently being used, and apply the new parameter pattern to the plurality of RF modules (see figure 1).
Description
本発明は、アンテナ装置に関し、例えば、アンテナ装置における指向性制御に関するものである。
The present invention relates to an antenna device, for example, directivity control in the antenna device.
移動体通信システムの基地局アンテナシステム等のアンテナ装置は、指向性を有し、所定の通信エリアをカバーできるように設定されている。アンテナの指向性は、アンテナ装置を構成しているアンテナ素子に対する位相や振幅等のパラメータを設定することにより決定される。また、アンテナ装置内に増幅器などの能動素子を内蔵したアンテナ装置も増えてきている。このようなアンテナ装置では特に、当該アンテナ素子のパラメータを一旦設定した後に、増幅器などの能動素子が故障により使用できない事態が生じると、当初決定したアンテナの指向性を出すことは困難となる。このような事態を対処するため、例えば、特許文献1に開示の技術には、複数のアンテナ素子の異常を検知し、異常が検知された素子以外の素子のパラメータを当初のものから変更して正常時のアンテナ指向性を再現することが開示されている。
An antenna device such as a base station antenna system of a mobile communication system has directivity and is set so as to cover a predetermined communication area. The directivity of the antenna is determined by setting parameters such as phase and amplitude for the antenna elements constituting the antenna device. In addition, an increasing number of antenna devices incorporate an active element such as an amplifier in the antenna device. Particularly in such an antenna device, when an active element such as an amplifier cannot be used due to a failure after the parameters of the antenna element are once set, it is difficult to obtain the initially determined antenna directivity. In order to deal with such a situation, for example, in the technique disclosed in Patent Document 1, an abnormality of a plurality of antenna elements is detected, and parameters of elements other than the element where the abnormality is detected are changed from the initial ones. It is disclosed that the antenna directivity during normal operation is reproduced.
本発明は、任意のタイミングでアンテナ装置の指向性を瞬時に切り替えることを可能とする技術を提供する。
The present invention provides a technique that makes it possible to instantaneously switch the directivity of an antenna device at an arbitrary timing.
上記課題を解決するために、本発明は、複数のアンテナ素子と、複数のRFモジュールと、制御回路と、を有するアンテナ装置を提供する。ここで、制御回路は、重み係数情報が予め保存されている記憶装置から重み係数情報を取得し、当該取得した重み係数情報に基づいて複数のRFモジュールの重み付けを変更する。これにより、任意のタイミングで指向性を設定することが可能となる。
さらなる本発明の特徴は、以下本発明を実施するための形態および添付図面によって明らかになるものである。 In order to solve the above problems, the present invention provides an antenna device having a plurality of antenna elements, a plurality of RF modules, and a control circuit. Here, the control circuit acquires the weight coefficient information from a storage device in which the weight coefficient information is stored in advance, and changes the weights of the plurality of RF modules based on the acquired weight coefficient information. Thereby, directivity can be set at an arbitrary timing.
Further features of the present invention will become apparent from the following detailed description and the accompanying drawings.
さらなる本発明の特徴は、以下本発明を実施するための形態および添付図面によって明らかになるものである。 In order to solve the above problems, the present invention provides an antenna device having a plurality of antenna elements, a plurality of RF modules, and a control circuit. Here, the control circuit acquires the weight coefficient information from a storage device in which the weight coefficient information is stored in advance, and changes the weights of the plurality of RF modules based on the acquired weight coefficient information. Thereby, directivity can be set at an arbitrary timing.
Further features of the present invention will become apparent from the following detailed description and the accompanying drawings.
本発明によれば、任意のタイミングでアンテナ装置の指向性パターンを瞬時に切り替えることができるようになる。
According to the present invention, the directivity pattern of the antenna device can be instantaneously switched at an arbitrary timing.
本発明は、アンテナ装置において、RFモジュール内に異常が発生したか否かに関係なく、その時々の状況に応じて適切なアンテナ素子のパラメータパターンを用いるようにするものである。ここで言うパラメータパターンとは、素子毎に給電する位相と振幅に関する重み係数を記述したものである。アンテナ素子のパラメータパターンを変更するトリガーとなるものは、内部要因と外部要因がある。内部要因として、RFモジュールにおける異常の発生が挙げられる。また、外部要因としては、アンテナの設置場所によりアンテナの指向性を変えたいとき、或いは実験目的で様々なパラメータパターンを試したいとき等、ユーザが任意にパラメータパターンを変更したいと思うときが挙げられる。
The present invention uses an appropriate antenna element parameter pattern in accordance with the situation of the antenna device regardless of whether or not an abnormality has occurred in the RF module. The parameter pattern referred to here describes a weighting factor related to the phase and amplitude supplied for each element. The trigger that changes the parameter pattern of the antenna element has an internal factor and an external factor. An internal factor is the occurrence of an abnormality in the RF module. In addition, external factors include when the user wants to change the parameter pattern arbitrarily, such as when changing the antenna directivity depending on the installation location of the antenna, or when trying various parameter patterns for experimental purposes. .
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。添付図面では、機能的に同じ要素は同じ番号で表示される場合もある。なお、添付図面は本発明の原理に則った具体的なアクティブアンテナシステム(基地局アンテナ装置)の実施形態と実装例を示しているが、これらは本発明の理解のためのものであり、決して本発明を限定的に解釈するために用いられるものではない。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the accompanying drawings, functionally identical elements may be denoted by the same numbers. The attached drawings show embodiments and implementation examples of a specific active antenna system (base station antenna device) in accordance with the principle of the present invention, but these are for understanding of the present invention, and never It is not used to limit the present invention.
本実施形態では、当業者が本発明を実施するのに十分詳細にその説明がなされているが、他の実装・形態も可能で、本発明の技術的思想の範囲と精神を逸脱することなく構成・構造の変更や多様な要素の置き換えが可能であることを理解する必要がある。従って、以降の記述をこれに限定して解釈してはならない。
This embodiment has been described in sufficient detail for those skilled in the art to practice the present invention, but other implementations and configurations are possible without departing from the scope and spirit of the technical idea of the present invention. It is necessary to understand that the configuration and structure can be changed and various elements can be replaced. Therefore, the following description should not be interpreted as being limited to this.
<アンテナ装置の構成>
図1は、本発明の実施形態によるアンテナ装置の概略構成を示す図である。図1に示されるように、アンテナ装置1は、送信データ及び受信データに重み付けをする制御回路(CPU:プロセッサ)10と、少なくとも1つのBFテーブル(重み係数テーブル:単に「重み係数情報」と言うこともできる)111-1乃至111-kを格納するための記憶装置であるメモリ11と、複数のRFモジュール12-1乃至12-mと、複数のアンテナ素子13-1乃至13-nと、異常検出部14と、を備えている。 <Configuration of antenna device>
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an antenna device according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, theantenna device 1 is a control circuit (CPU: processor) 10 that weights transmission data and reception data, and at least one BF table (weight coefficient table: simply “weight coefficient information”). A memory 11 that is a storage device for storing 111-1 to 111-k, a plurality of RF modules 12-1 to 12-m, a plurality of antenna elements 13-1 to 13-n, And an abnormality detection unit 14.
図1は、本発明の実施形態によるアンテナ装置の概略構成を示す図である。図1に示されるように、アンテナ装置1は、送信データ及び受信データに重み付けをする制御回路(CPU:プロセッサ)10と、少なくとも1つのBFテーブル(重み係数テーブル:単に「重み係数情報」と言うこともできる)111-1乃至111-kを格納するための記憶装置であるメモリ11と、複数のRFモジュール12-1乃至12-mと、複数のアンテナ素子13-1乃至13-nと、異常検出部14と、を備えている。 <Configuration of antenna device>
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an antenna device according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the
制御回路10は、BFテーブル111-1乃至111-kの1つを参照して、基地局装置等の上流装置(図示せず)から供給される送信データ(デジタル信号)に対して重み付け係数を乗算し、複数のRFモジュール12-1乃至12-mのそれぞれに対して、対応する重み付け係数が乗算された送信データ(デジタル信号)を出力する。送信データに重み付けをすることによって所望の指向性が得られる(重み付けを変更することによってアンテナ装置1によって形成されるエリアが変更できる)。デジタル信号で形成されている送信データは各RFモジュール12-1乃至12-mでアナログ信号に変換され、アンテナ素子13-1乃至13-nから電波となって放出される。アンテナ装置1においては、この指向性によって当該アンテナ装置1による電波の到達範囲(エリア)が決まる。ユーザ端末(図示しない)は、アンテナ装置1の指向性に応じて形成されたエリア内で電波を受信することになる。
The control circuit 10 refers to one of the BF tables 111-1 to 111-k and sets a weighting coefficient for transmission data (digital signal) supplied from an upstream device (not shown) such as a base station device. Multiplication is performed, and transmission data (digital signal) multiplied by a corresponding weighting coefficient is output to each of the plurality of RF modules 12-1 to 12-m. A desired directivity can be obtained by weighting the transmission data (the area formed by the antenna device 1 can be changed by changing the weight). Transmission data formed by digital signals is converted into analog signals by the RF modules 12-1 to 12-m and emitted as radio waves from the antenna elements 13-1 to 13-n. In the antenna device 1, the arrival range (area) of the radio wave by the antenna device 1 is determined by this directivity. A user terminal (not shown) receives radio waves in an area formed according to the directivity of the antenna device 1.
一方、受信の場合は、アンテナ素子13-1乃至13-nで受信した電波に対し、制御回路10によってBFテーブル111-1乃至111-kに基づいて重み付けされる。重み付けされた各データは合成され、受信データとして生成されたのち、上流装置(図示せず)に供給される。なお、送信の周波数帯域と受信の周波数帯域が異なる場合、もしくは送信と受信で異なる指向性を得ようとする時は、送信と受信で重み係数が異なるため、BFテーブル111-1乃至111-kとしては送信用テーブルと受信用テーブルを別々に用意してもよい。また、複数のBFテーブル111-1乃至111-kを設けることができるようになっており、外部からの操作・命令により、アンテナ装置1が使用するBFテーブルを決定したり、変更したりすることができるようになっている。
On the other hand, in the case of reception, the radio waves received by the antenna elements 13-1 to 13-n are weighted by the control circuit 10 based on the BF tables 111-1 to 111-k. Each weighted data is synthesized and generated as received data, and then supplied to an upstream device (not shown). Note that when the transmission frequency band and the reception frequency band are different, or when different directivities are to be obtained for transmission and reception, the weighting coefficients differ for transmission and reception, so the BF tables 111-1 to 111-k As an alternative, a transmission table and a reception table may be prepared separately. Also, a plurality of BF tables 111-1 to 111-k can be provided, and the BF table used by the antenna device 1 can be determined or changed by an operation / command from the outside. Can be done.
メモリ11は、少なくとも1つのBFテーブル111-1乃至111-kを格納している。BFテーブル111-1乃至111-kは、例えば遺伝的アルゴリズム等の最適化アルゴリズムによって予め生成され、メモリ11に格納されている。なお、図1の例では、BFテーブル111-1乃至111-kはアンテナ装置1内に設けられているが、そのような形態に限定されるものではない。例えば、BFテーブル111-1乃至111-kをアンテナ装置から離れたところにある記憶装置(図示せず)に格納しておき、ネットワークを介してアンテナ装置1が必要なBFテーブルを取得してもよいし、ネットワークを介して(図示せず)が当該記憶装置からアンテナ装置1に必要なBFテーブルに記載されているパラメータパターン等の情報を追記、消去、書き換え出来るようにしてもよい。
The memory 11 stores at least one BF table 111-1 to 111-k. The BF tables 111-1 to 111-k are generated in advance by an optimization algorithm such as a genetic algorithm and stored in the memory 11. In the example of FIG. 1, the BF tables 111-1 to 111-k are provided in the antenna device 1. However, the present invention is not limited to such a form. For example, even if the BF tables 111-1 to 111-k are stored in a storage device (not shown) located away from the antenna device, the antenna device 1 can obtain the necessary BF table via the network. Alternatively, information such as a parameter pattern described in a BF table necessary for the antenna device 1 from the storage device (not shown) may be additionally recorded, erased, and rewritten via the network.
また、メモリ11は、制御回路10が実行するBFプログラム112を格納している。制御回路10は、メモリ11からBFプログラム112を読み込み、任意のタイミング(異常検出時及びユーザからの指示があった時)でのパラメータパターン(重み係数)変更処理を実行する。
The memory 11 stores a BF program 112 executed by the control circuit 10. The control circuit 10 reads the BF program 112 from the memory 11 and executes a parameter pattern (weighting coefficient) changing process at an arbitrary timing (when an abnormality is detected and when a user gives an instruction).
RFモジュール12-1乃至12-mはそれぞれ、デジタル信号である送信データをアナログ信号の送信データを変換するD/A変換器と、アナログ信号の受信データをデジタル信号の受信データに変換するA/D変換器と、アナログ信号化された送信データを増幅するとともに振幅を調整するための増幅器と、受信した信号を増幅するためのLNA(ローノイズアンプ等)を備えている。つまり、RFモジュール12-1乃至12-mよりも基地局装置側ではデジタル信号でデータが処理される。
Each of the RF modules 12-1 to 12-m converts a digital signal transmission data into an analog signal transmission data D / A converter and an analog signal reception data into a digital signal reception data A / A. A D converter, an amplifier for amplifying transmission data converted into an analog signal and adjusting the amplitude, and an LNA (low noise amplifier or the like) for amplifying the received signal are provided. That is, data is processed with digital signals on the base station apparatus side than the RF modules 12-1 to 12-m.
異常検出部14は、RFモジュール12-1乃至12-mを監視し、それらにおける故障(送信出力異常)を検出する。RFモジュールの故障を検出した場合、異常検出部14は、どのRFモジュールが故障したかを制御回路10に通知する。また、RFモジュール12-1乃至12-mはそれぞれ温度センサ等の各種センサを有している。センサが温度異常や、通信異常、電源の異常等、各種異常を検知した場合には、対応するRFモジュールは制御回路10に通知する。なお、異常検出部14を設けることなく、これらの機能をRFモジュールに持たせてもよい。また、異常検出部14の機能をプログラムで構成し、制御回路10に実行させるようにしてもよい。この場合、異常検出部14の機能をBFプログラム112に含めるようにすればよい。
The abnormality detection unit 14 monitors the RF modules 12-1 to 12-m and detects a failure (transmission output abnormality) in them. When the failure of the RF module is detected, the abnormality detection unit 14 notifies the control circuit 10 which RF module has failed. Each of the RF modules 12-1 to 12-m has various sensors such as a temperature sensor. When the sensor detects various abnormalities such as temperature abnormality, communication abnormality, power supply abnormality, etc., the corresponding RF module notifies the control circuit 10. Note that these functions may be provided to the RF module without providing the abnormality detection unit 14. Further, the function of the abnormality detection unit 14 may be configured by a program and executed by the control circuit 10. In this case, the function of the abnormality detection unit 14 may be included in the BF program 112.
<BFテーブルの構成>
図2は、BFテーブルの構成例を示す図である。メモリ11には、図2に示されるようなBFテーブルが一個以上格納されている。図2では、BFテーブル111-1のみ示されるが、実際には同形式のBFテーブルが複数個用意されていることもある。 <Configuration of BF table>
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of the BF table. Thememory 11 stores one or more BF tables as shown in FIG. In FIG. 2, only the BF table 111-1 is shown, but in practice, a plurality of BF tables of the same format may be prepared.
図2は、BFテーブルの構成例を示す図である。メモリ11には、図2に示されるようなBFテーブルが一個以上格納されている。図2では、BFテーブル111-1のみ示されるが、実際には同形式のBFテーブルが複数個用意されていることもある。 <Configuration of BF table>
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of the BF table. The
BFテーブル111-1は、素子の情報201と、パターン番号202と、重み係数203と、を構成項目として有している。本実施形態では、BFテーブル111-1は、図2に示すように、テーブル形式で構成されているが、各構成項目が対応付けられて管理されていればテーブル形式に限定されず、どのような形式であってもよい。従って、BFテーブル111-1は、BF情報111-1と呼ぶことも可能である。なお、BFテーブル(BF情報)の生成処理については後述する。
The BF table 111-1 includes element information 201, a pattern number 202, and a weighting coefficient 203 as configuration items. In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the BF table 111-1 is configured in a table format. However, as long as each configuration item is associated and managed, the BF table 111-1 is not limited to the table format. May be in any form. Therefore, the BF table 111-1 can also be called BF information 111-1. The BF table (BF information) generation process will be described later.
素子の情報201は、RFモジュール12-1乃至12-mに含まれる各アンテナ素子13-1乃至13-nを動作させるか否かを示す情報である。素子の情報201において、「0」は正常に動作する(させる)素子を示し、「1」は停止させる素子(異常で動作不可を含む)を示している。例えば、アンテナ素子の数を8素子とした場合、「00000000」は、全てのアンテナ素子が正常に動作している場合、或いは全てのアンテナ素子が正常に動作しているため全てを用いる場合を示している。また、「00000010」は、2番目のアンテナ素子が異常である場合、或いは2番目のアンテナ素子を停止させて用いない場合を示している。
The element information 201 is information indicating whether or not to operate the antenna elements 13-1 to 13-n included in the RF modules 12-1 to 12-m. In the element information 201, “0” indicates an element that normally operates (acts), and “1” indicates an element that is stopped (including an abnormal operation disabled). For example, when the number of antenna elements is eight, “00000000” indicates that all antenna elements are operating normally or all antenna elements are operating normally and all are used. ing. “00000010” indicates a case where the second antenna element is abnormal or a case where the second antenna element is stopped and not used.
パターン番号202は、例えばビームチルトのチルト角(利得がピークとなる角度)に相当する情報である。この時、パターン番号「0」はチルト角0°に対応している。本実施形態では、例えば、各素子情報パターン(例えば、00000000や00000001等)に対してチルト角として0°から15°(1°刻み)に対応して重み係数が用意されている。
The pattern number 202 is information corresponding to, for example, the tilt angle of the beam tilt (the angle at which the gain reaches a peak). At this time, the pattern number “0” corresponds to a tilt angle of 0 °. In the present embodiment, for example, a weighting coefficient is prepared for each element information pattern (for example, 00000000, 00000001, etc.) corresponding to a tilt angle of 0 ° to 15 ° (in increments of 1 °).
重み係数203は、各アンテナ素子13-1乃至13-nに乗算されるパラメータパターンを示す情報である。重み係数としては、例えば、位相に対する重み係数(Wp)と振幅に対する重み係数(Wg)が与えられる。異常が検出されたRFモジュール、或いは停止させて指向性形成に用いないアンテナ素子に関しては、位相の重み係数Wp=0、振幅の重み係数Wg=1が与えられる。パラメータパターンのフォーマットを共通化するためである。図2の例では、アンテナ装置1に8個のアンテナ素子が設けられているとしているため、重み係数Wp及びWgは8組用意されている。
The weight coefficient 203 is information indicating a parameter pattern to be multiplied by each of the antenna elements 13-1 to 13-n. As the weighting factor, for example, a weighting factor (Wp) for the phase and a weighting factor (Wg) for the amplitude are given. For an RF module in which an abnormality is detected or an antenna element that is stopped and is not used for directivity formation, a phase weighting factor Wp = 0 and an amplitude weighting factor Wg = 1 are given. This is for standardizing the format of the parameter pattern. In the example of FIG. 2, since eight antenna elements are provided in the antenna device 1, eight sets of weighting factors Wp and Wg are prepared.
なお、停止させることが可能な素子の数は、指向性を形成する上で現実的な数とする必要があるが、全アンテナ素子数の少なくとも2個以上必要となるものと考えられる。従って、本実施形態は、例えば、6つのアンテナ素子を停止させたパラメータパターン(例えば、素子の情報としては、00111111等)まで重み係数を用意しておけばよい。
It should be noted that the number of elements that can be stopped needs to be a realistic number in order to form directivity, but it is considered that at least two of the total number of antenna elements are required. Therefore, in the present embodiment, for example, it is sufficient to prepare weighting factors up to a parameter pattern in which six antenna elements are stopped (for example, 00111111 as element information).
<指向性形成方法について>
図3は、指向性形成方法を説明するためのフローチャート(例)である。以下、指向性形成方法は、送信信号について説明するが、受信データの指向性形成方法についても適用されるものであることは言うまでもない。 <Direction forming method>
FIG. 3 is a flowchart (example) for explaining the directivity forming method. Hereinafter, although the directivity forming method will be described with respect to a transmission signal, it goes without saying that the directivity forming method is also applied to a directivity forming method for received data.
図3は、指向性形成方法を説明するためのフローチャート(例)である。以下、指向性形成方法は、送信信号について説明するが、受信データの指向性形成方法についても適用されるものであることは言うまでもない。 <Direction forming method>
FIG. 3 is a flowchart (example) for explaining the directivity forming method. Hereinafter, although the directivity forming method will be described with respect to a transmission signal, it goes without saying that the directivity forming method is also applied to a directivity forming method for received data.
(i)ステップ301
所定の指向性形成を実現したい場合、その形状に対応した初期パラメータパターン(重み係数)が予め決められている。従って、制御回路10は、異常が検出されない限り、或いは外部から指示されない限り、初期パラメータパターンを用いて指向性形成を実行する。上述のように、送信周波数と受信周波数が異なる場合、もしくは、送信と受信で異なる指向性を得ようとする場合は送信波を指向性形成する際に用いられるパラメータパターンと受信波を指向性形成する際に用いられるパラメータパターンは異なる。 (I) Step 301
When it is desired to realize predetermined directivity formation, an initial parameter pattern (weight coefficient) corresponding to the shape is determined in advance. Therefore, thecontrol circuit 10 executes directivity formation using the initial parameter pattern unless an abnormality is detected or unless an external instruction is given. As described above, when the transmission frequency and the reception frequency are different, or when trying to obtain different directivities for transmission and reception, the parameter pattern used when forming the directivity of the transmission wave and the reception wave are formed. The parameter pattern used in doing so is different.
所定の指向性形成を実現したい場合、その形状に対応した初期パラメータパターン(重み係数)が予め決められている。従って、制御回路10は、異常が検出されない限り、或いは外部から指示されない限り、初期パラメータパターンを用いて指向性形成を実行する。上述のように、送信周波数と受信周波数が異なる場合、もしくは、送信と受信で異なる指向性を得ようとする場合は送信波を指向性形成する際に用いられるパラメータパターンと受信波を指向性形成する際に用いられるパラメータパターンは異なる。 (I) Step 301
When it is desired to realize predetermined directivity formation, an initial parameter pattern (weight coefficient) corresponding to the shape is determined in advance. Therefore, the
制御回路10は、BFテーブル111-1乃至111-kのうち1つのテーブルから初期設定用のパラメータパターンを読み込み、上流装置(図示せず)から供給された送信信号に重み係数を乗算し、RFモジュール12-1乃至12-mの数分の送信信号を生成する。本実施形態では8個の送信信号が生成される。そして、各RFモジュール12-1乃至12-mにおいて、重み付けられた送信信号のそれぞれがアナログ信号に変換され、アンテナ素子13-1乃至13-nで電波に変換され放射される。
The control circuit 10 reads a parameter pattern for initial setting from one of the BF tables 111-1 to 111-k, multiplies the transmission signal supplied from the upstream device (not shown) by a weighting factor, and outputs RF Transmission signals corresponding to the number of modules 12-1 to 12-m are generated. In the present embodiment, eight transmission signals are generated. Then, in each of the RF modules 12-1 to 12-m, each of the weighted transmission signals is converted into an analog signal, converted into a radio wave by the antenna elements 13-1 to 13-n, and radiated.
(ii)ステップ302
制御回路10は、i)RFモジュール12-1乃至12-mの異常が検出されたか、或いは、ii)外部から特定のアンテナ素子の停止の指示が入力されたか判断する。異常が検出された場合、或いは外部指示がある場合(ステップ302でYesの場合)、処理はステップ303に移行する。異常が検出されない場合、及び外部指示がない場合(ステップ302でNoの場合)、処理はステップ304に移行する。 (Ii) Step 302
Thecontrol circuit 10 determines whether i) an abnormality of the RF modules 12-1 to 12-m is detected, or ii) whether an instruction to stop a specific antenna element is input from the outside. If an abnormality is detected or if there is an external instruction (Yes in step 302), the process proceeds to step 303. If no abnormality is detected and if there is no external instruction (No in step 302), the process proceeds to step 304.
制御回路10は、i)RFモジュール12-1乃至12-mの異常が検出されたか、或いは、ii)外部から特定のアンテナ素子の停止の指示が入力されたか判断する。異常が検出された場合、或いは外部指示がある場合(ステップ302でYesの場合)、処理はステップ303に移行する。異常が検出されない場合、及び外部指示がない場合(ステップ302でNoの場合)、処理はステップ304に移行する。 (Ii) Step 302
The
なお、指向性が形成されている間、異常検出部14は、RFモジュール12-1乃至12-mに異常(例えば、出力異常や制御不能)が発生していないか監視している。また、RFモジュール12-1乃至12-m内に設けられた各種センサは、異常があればそれを検知する。異常を検出した場合、異常検出部14、或いはRFモジュール12-1乃至12-mのそれぞれは、制御回路10に対して異常を検出したことを通知する。また、制御回路10は、ユーザ(基地局の管理者等)が外部から何れかのRFモジュールを停止する(BFに用いない)指示が入力されたか否かをチェックしている。
In addition, while the directivity is formed, the abnormality detection unit 14 monitors whether an abnormality (for example, output abnormality or control failure) has occurred in the RF modules 12-1 to 12-m. Further, various sensors provided in the RF modules 12-1 to 12-m detect any abnormality. When an abnormality is detected, the abnormality detection unit 14 or each of the RF modules 12-1 to 12-m notifies the control circuit 10 that an abnormality has been detected. Further, the control circuit 10 checks whether or not a user (base station manager or the like) has input an instruction to stop any RF module (not used for BF) from the outside.
(iii)ステップ303
制御回路10は、BFテーブル111-1乃至111-kの何れかから最適なパラメータパターンを選択し、以後の指向性形成で用いるパラメータパターンを設定する。 (Iii) Step 303
Thecontrol circuit 10 selects an optimum parameter pattern from any one of the BF tables 111-1 to 111-k, and sets a parameter pattern to be used in the subsequent directivity formation.
制御回路10は、BFテーブル111-1乃至111-kの何れかから最適なパラメータパターンを選択し、以後の指向性形成で用いるパラメータパターンを設定する。 (Iii) Step 303
The
アンテナ素子13-1乃至13-nに異常が検出された場合、それ以前に用いていたパラメータパターンによって実現される指向性を、異常が検出されたRFモジュールを用いずに実現しなければならない。そこで、実現しようとする指向性との関係において、どのアンテナ素子に異常が検出された場合にどのパラメータパターンを使用するかは予め決めておく必要がある。例えば、利得を重視した指向性に対応するパラメータパターンを収めたBFテーブルやサイドローブレベルを重視したパラメータパターンを収めたBFテーブルなど、予め目的別にBFテーブルを作成しておく。そして、あるRFモジュールに異常が発生したときには、同一BFテーブル内で素子の異常個所及び異常個数によってどのパラメータパターンを用いれば所望の指向性となるか、予め決めておく。より具体的には、初期設定がBFテーブル番号「1」、素子の情報「00000000」、パターン番号(チルト)「0」で運用しているときに2番目のアンテナ素子13-2に異常が検出された場合には、素子の情報「00000010」でパターン番号「0」(図2参照)に変更することになる。さらに別のアンテナ素子に異常が検出された場合(計2つの素子で異常が発生している場合)には、当該2つの素子を用いない、BFテーブル番号「1」における別のパラメータパターン(重み係数)に変更するようにする。このように、素子異常の場合のパラメータパターンに関しては、異常素子の個数及び異常素子の位置に応じて、初期設定のパラメータパターンから対応するパラメータパターンへの変更を予め決めておくことにより、制御回路10は、アンテナ素子に異常が発生した時に自動的かつ瞬時に最適なパラメータパターンに切り替えることができるようになる。
When an abnormality is detected in the antenna elements 13-1 to 13-n, the directivity realized by the parameter pattern used before that must be realized without using the RF module in which the abnormality is detected. Therefore, in relation to the directivity to be realized, it is necessary to determine in advance which parameter pattern is used when an abnormality is detected in which antenna element. For example, a BF table is created in advance for each purpose, such as a BF table containing parameter patterns corresponding to directivity with an emphasis on gain and a BF table containing parameter patterns with an emphasis on sidelobe levels. Then, when an abnormality occurs in a certain RF module, it is determined in advance which parameter pattern should be used for the desired directivity depending on the abnormal part and the abnormal number of elements in the same BF table. More specifically, when the initial setting is BF table number “1”, element information “00000000”, and pattern number (tilt) “0”, an abnormality is detected in the second antenna element 13-2. If it is, the element information “00000010” is changed to the pattern number “0” (see FIG. 2). Further, when an abnormality is detected in another antenna element (when abnormality has occurred in a total of two elements), another parameter pattern (weight) in the BF table number “1” that does not use the two elements is used. (Coefficient). As described above, regarding the parameter pattern in the case of an element abnormality, the control circuit is determined by determining in advance the change from the default parameter pattern to the corresponding parameter pattern in accordance with the number of abnormal elements and the position of the abnormal elements. No. 10 can automatically and instantaneously switch to an optimal parameter pattern when an abnormality occurs in the antenna element.
一方、ユーザ(基地局の管理者等)がアンテナ装置1の指向性をその設置場所によって変えたいとき、或いは、実験目的で様々な指向性を試したいときには、当該ユーザは、例えば当該基地局を管理する管理コンピュータ(図示せず)を用いて、アンテナ装置1にBFテーブル変更の指示を入力する。新しいBFテーブルの選択の方法としては、複数のBFテーブル111-1乃至111-kから仮選択したBFテーブルを用いた場合のアンテナ特性(指向性のグラフ)を管理コンピュータの表示画面に表示し、所望のものであればユーザが本選択するようにしてもよい。BFテーブル変更の指示を受けた制御回路10は、内部メモリの内容を、今まで用いていたパラメータパターンから指示されたパラメータパターンに書き換える。
On the other hand, when a user (such as a manager of a base station) wants to change the directivity of the antenna device 1 depending on the installation location, or wants to try various directivities for experimental purposes, the user, for example, An instruction to change the BF table is input to the antenna device 1 using a management computer (not shown) to be managed. As a method for selecting a new BF table, antenna characteristics (directivity graph) when using a BF table temporarily selected from a plurality of BF tables 111-1 to 111-k are displayed on the display screen of the management computer. If desired, the user may make this selection. Upon receiving the instruction to change the BF table, the control circuit 10 rewrites the contents of the internal memory with the instructed parameter pattern from the parameter pattern used so far.
以上のように、新たなBFテーブルが設定されると、処理はステップ301に移行する。
As described above, when a new BF table is set, the process proceeds to step 301.
(iv)ステップ304
RFモジュールに異常もなく、ユーザからのBFテーブル変更の指示もない場合、制御回路10は、現在使用中のパラメータパターンを継続使用するようにする。そして、処理はステップ301に移行する。 (Iv) Step 304
If there is no abnormality in the RF module and there is no instruction to change the BF table from the user, thecontrol circuit 10 continues to use the currently used parameter pattern. Then, the process proceeds to step 301.
RFモジュールに異常もなく、ユーザからのBFテーブル変更の指示もない場合、制御回路10は、現在使用中のパラメータパターンを継続使用するようにする。そして、処理はステップ301に移行する。 (Iv) Step 304
If there is no abnormality in the RF module and there is no instruction to change the BF table from the user, the
<BFテーブルの生成について>
上述したように、BFテーブル111-1乃至111-kは予め生成され、メモリ11に格納されている。なお、システム運用中に使用するBFテーブルを変更したり、追加したりしてもよい。 <About generation of BF table>
As described above, the BF tables 111-1 to 111-k are generated in advance and stored in thememory 11. Note that the BF table used during system operation may be changed or added.
上述したように、BFテーブル111-1乃至111-kは予め生成され、メモリ11に格納されている。なお、システム運用中に使用するBFテーブルを変更したり、追加したりしてもよい。 <About generation of BF table>
As described above, the BF tables 111-1 to 111-k are generated in advance and stored in the
図4は、1つのBFテーブルの生成処理について説明するためのフローチャートである。複数のBFテーブルを作成する場合には設定値(最大放射方向やサイドローブレベルなど)を変更して図4の処理を繰り返せばよい。なお、BFテーブル111-1乃至111-kは、図示しない別のコンピュータで生成された後、アンテナ装置1のメモリ11に書き込まれる。
FIG. 4 is a flowchart for explaining a process of generating one BF table. When creating a plurality of BF tables, the set values (maximum radiation direction, side lobe level, etc.) may be changed and the process of FIG. 4 may be repeated. The BF tables 111-1 to 111-k are generated by another computer (not shown) and then written to the memory 11 of the antenna device 1.
(i)ステップ401
BFテーブルの生成に用いるコンピュータは、アンテナ装置1の各アンテナ素子の情報を読み込む。各アンテナ素子の情報は、ユーザ(管理者)によってコンピュータに入力される。ここで、アンテナ素子の情報は、各アンテナ素子の位置(例えば、アンテナ素子間隔等の座標情報)、アンテナ素子の数、各アンテナ素子が有している指向性(通常、事前に測定しておく)、及びアンテナ装置1の送信周波数と受信周波数等を含む情報である。 (I) Step 401
A computer used to generate the BF table reads information on each antenna element of theantenna device 1. Information on each antenna element is input to a computer by a user (administrator). Here, the information on the antenna elements is the position of each antenna element (for example, coordinate information such as the distance between antenna elements), the number of antenna elements, and the directivity of each antenna element (usually measured in advance). ) And information including the transmission frequency and reception frequency of the antenna device 1.
BFテーブルの生成に用いるコンピュータは、アンテナ装置1の各アンテナ素子の情報を読み込む。各アンテナ素子の情報は、ユーザ(管理者)によってコンピュータに入力される。ここで、アンテナ素子の情報は、各アンテナ素子の位置(例えば、アンテナ素子間隔等の座標情報)、アンテナ素子の数、各アンテナ素子が有している指向性(通常、事前に測定しておく)、及びアンテナ装置1の送信周波数と受信周波数等を含む情報である。 (I) Step 401
A computer used to generate the BF table reads information on each antenna element of the
(ii)ステップ402
BFテーブルの生成に用いるコンピュータは、パラメータパターン(重み係数)を生成する上で必要な設定値を読み込む。当該設定値は、ユーザ(管理者)によってコンピュータに入力される。ここで、設定値は、例えば最大放射方向やサイドローブレベルを規定するマスクの情報、及びどの素子を用いてパラメータパターンを生成するかを示す素子の情報を含む情報である。本実施形態では8個のアンテナ素子を用いているとしているため、6個までの素子の停止(不使用)を限度として、使用する素子の組み合わせパターンの情報を取得する。 (Ii) Step 402
The computer used to generate the BF table reads setting values necessary for generating the parameter pattern (weighting coefficient). The set value is input to the computer by a user (administrator). Here, the set value is, for example, information including mask information that defines the maximum radiation direction and side lobe level, and element information indicating which element is used to generate the parameter pattern. In the present embodiment, since eight antenna elements are used, information on combination patterns of elements to be used is acquired with a limit of stopping (not using) up to six elements.
BFテーブルの生成に用いるコンピュータは、パラメータパターン(重み係数)を生成する上で必要な設定値を読み込む。当該設定値は、ユーザ(管理者)によってコンピュータに入力される。ここで、設定値は、例えば最大放射方向やサイドローブレベルを規定するマスクの情報、及びどの素子を用いてパラメータパターンを生成するかを示す素子の情報を含む情報である。本実施形態では8個のアンテナ素子を用いているとしているため、6個までの素子の停止(不使用)を限度として、使用する素子の組み合わせパターンの情報を取得する。 (Ii) Step 402
The computer used to generate the BF table reads setting values necessary for generating the parameter pattern (weighting coefficient). The set value is input to the computer by a user (administrator). Here, the set value is, for example, information including mask information that defines the maximum radiation direction and side lobe level, and element information indicating which element is used to generate the parameter pattern. In the present embodiment, since eight antenna elements are used, information on combination patterns of elements to be used is acquired with a limit of stopping (not using) up to six elements.
(iii)ステップ403及びステップ409
BFテーブルの生成に用いるコンピュータは、素子の情報(00000000~11111100)それぞれについてステップ404からステップ408の処理を繰り返す。 (Iii) Step 403 and Step 409
The computer used to generate the BF table repeats the processing from step 404 to step 408 for each element information (00000000 to 11111100).
BFテーブルの生成に用いるコンピュータは、素子の情報(00000000~11111100)それぞれについてステップ404からステップ408の処理を繰り返す。 (Iii) Step 403 and Step 409
The computer used to generate the BF table repeats the processing from step 404 to step 408 for each element information (00000000 to 11111100).
(iv)ステップ404及びステップ408
BFテーブルの生成に用いるコンピュータは、1つの素子の情報(例えば、00000000)について、チルトをθからφまで段階的に(例えば、0°から15°まで1°ずつ)変更して、ステップ405からステップ407の処理を繰り返す。 (Iv) Step 404 and Step 408
The computer used for the generation of the BF table changes the tilt stepwise from θ to φ (for example, by 1 ° from 0 ° to 15 °) for one element information (for example, 00000000). Step 407 is repeated.
BFテーブルの生成に用いるコンピュータは、1つの素子の情報(例えば、00000000)について、チルトをθからφまで段階的に(例えば、0°から15°まで1°ずつ)変更して、ステップ405からステップ407の処理を繰り返す。 (Iv) Step 404 and Step 408
The computer used for the generation of the BF table changes the tilt stepwise from θ to φ (for example, by 1 ° from 0 ° to 15 °) for one element information (for example, 00000000). Step 407 is repeated.
(v)ステップ405
BFテーブルの生成に用いるコンピュータは、最適化アルゴリズムを用いて、パラメータパターン(重み係数)の最適解を算出する。ここで、最適化アルゴリズムとしては、例えば遺伝的アルゴリズムを用いる。遺伝的アルゴリズム以外に、勾配法、最急降下法、ニュートン法、実験計画法、シミュレーテッド・アニーリング等の最適化アルゴリズムを用いてもよい。また、最適解とは、チルトを満足し、設定されたマスクに被らず、ピークレベル(絶対利得)が可能な限り高い重み係数を意味する。 (V) Step 405
The computer used to generate the BF table calculates an optimal solution of the parameter pattern (weighting coefficient) using an optimization algorithm. Here, for example, a genetic algorithm is used as the optimization algorithm. In addition to the genetic algorithm, an optimization algorithm such as a gradient method, steepest descent method, Newton method, experimental design method, simulated annealing may be used. The optimal solution means a weighting factor that satisfies the tilt, does not cover the set mask, and has the highest possible peak level (absolute gain).
BFテーブルの生成に用いるコンピュータは、最適化アルゴリズムを用いて、パラメータパターン(重み係数)の最適解を算出する。ここで、最適化アルゴリズムとしては、例えば遺伝的アルゴリズムを用いる。遺伝的アルゴリズム以外に、勾配法、最急降下法、ニュートン法、実験計画法、シミュレーテッド・アニーリング等の最適化アルゴリズムを用いてもよい。また、最適解とは、チルトを満足し、設定されたマスクに被らず、ピークレベル(絶対利得)が可能な限り高い重み係数を意味する。 (V) Step 405
The computer used to generate the BF table calculates an optimal solution of the parameter pattern (weighting coefficient) using an optimization algorithm. Here, for example, a genetic algorithm is used as the optimization algorithm. In addition to the genetic algorithm, an optimization algorithm such as a gradient method, steepest descent method, Newton method, experimental design method, simulated annealing may be used. The optimal solution means a weighting factor that satisfies the tilt, does not cover the set mask, and has the highest possible peak level (absolute gain).
(vi)ステップ406
BFテーブルの生成に用いるコンピュータは、ステップ405で算出されたパラメータパターン(重み係数)の最適解をアンテナ装置1において読み込み可能なファイルフォーマットに変換する。当該ファイルフォーマットは、例えば、図2のBFテーブル111-1の重み係数203で示される、(位相の重み係数,振幅の重み係数)をアンテナ素子数分配列した形式である。 (Vi) Step 406
The computer used to generate the BF table converts the optimal solution of the parameter pattern (weight coefficient) calculated in step 405 into a file format that can be read by theantenna device 1. The file format is, for example, a format in which (phase weighting coefficient, amplitude weighting coefficient) indicated by the weighting coefficient 203 of the BF table 111-1 in FIG.
BFテーブルの生成に用いるコンピュータは、ステップ405で算出されたパラメータパターン(重み係数)の最適解をアンテナ装置1において読み込み可能なファイルフォーマットに変換する。当該ファイルフォーマットは、例えば、図2のBFテーブル111-1の重み係数203で示される、(位相の重み係数,振幅の重み係数)をアンテナ素子数分配列した形式である。 (Vi) Step 406
The computer used to generate the BF table converts the optimal solution of the parameter pattern (weight coefficient) calculated in step 405 into a file format that can be read by the
(vii)ステップ407
管理コンピュータは、ファイルフォーマット変換された重み係数をBFテーブル用ファイルに書き込む。生成された1つのBFテーブルでは、図2に示されるように、素子の情報、パターン番号、及び重み係数が対をなして1つの情報を形成している。 (Vii) Step 407
The management computer writes the file format converted weighting coefficient to the BF table file. In one generated BF table, as shown in FIG. 2, element information, a pattern number, and a weighting coefficient are paired to form one information.
管理コンピュータは、ファイルフォーマット変換された重み係数をBFテーブル用ファイルに書き込む。生成された1つのBFテーブルでは、図2に示されるように、素子の情報、パターン番号、及び重み係数が対をなして1つの情報を形成している。 (Vii) Step 407
The management computer writes the file format converted weighting coefficient to the BF table file. In one generated BF table, as shown in FIG. 2, element information, a pattern number, and a weighting coefficient are paired to form one information.
<生成された指向性の例>
図5乃至7は、図4に示すBFテーブル生成処理によって生成されたパラメータパターンを用いた場合の指向性の例を示す図である。 <Example of generated directivity>
5 to 7 are diagrams showing examples of directivity when the parameter pattern generated by the BF table generation process shown in FIG. 4 is used.
図5乃至7は、図4に示すBFテーブル生成処理によって生成されたパラメータパターンを用いた場合の指向性の例を示す図である。 <Example of generated directivity>
5 to 7 are diagrams showing examples of directivity when the parameter pattern generated by the BF table generation process shown in FIG. 4 is used.
ここでは、チルト角を0°(図5)、5°(図6)、及び15°(図7)に設定した指向性の例が示されている。また、マスクによって、-180°~チルト角までの利得(アンテナ上側の利得)がチルト角~+180°までの利得(アンテナ下側)よりも小さく(厳しく)設定されている。
Here, an example of directivity in which the tilt angle is set to 0 ° (FIG. 5), 5 ° (FIG. 6), and 15 ° (FIG. 7) is shown. Further, the gain from −180 ° to the tilt angle (gain on the antenna) is set smaller (stricter) than the gain from the tilt angle to + 180 ° (the antenna lower side) by the mask.
チルト0°と15°の指向性は、全てのアンテナ素子を用いてそれぞれのチルト角において最大利得が得られ、かつサイドローブの利得がマスク値を超えないように調整されたものである。また、チルト5°(図6)の指向性は、2番目のアンテナ素子を停止させ、7つのアンテナ素子を用いてチルト角において最大利得が得られ、かつサイドローブの利得がマスク値を超えないように調整されたものである。何れの指向性も遺伝的アルゴリズムによるシミュレーションを20000回繰り返すことによって得られたものである。
The directivity of tilt 0 ° and 15 ° is adjusted so that the maximum gain is obtained at each tilt angle using all antenna elements and the gain of the side lobe does not exceed the mask value. In addition, the directivity of 5 ° tilt (FIG. 6) stops the second antenna element, obtains the maximum gain at the tilt angle using seven antenna elements, and the sidelobe gain does not exceed the mask value. It was adjusted as follows. Any directivity is obtained by repeating a simulation by a genetic algorithm 20000 times.
以上のように、本発明の実施形態によるBFテーブル生成処理によって得られるパラメータパターンによれば、所望の指向性を実現することが可能である。
As described above, according to the parameter pattern obtained by the BF table generation processing according to the embodiment of the present invention, desired directivity can be realized.
<アンテナ装置の指向性形成に関する応用例>
現在、より広いエリアをカバーし、各ユーザ端末とは制御チャネル上で制御情報のみを通信するマクロセルと、当該マクロセル内に含まれる複数のセルであって、データチャネル上でデータを通信するスモールセルを設置し、データ通信を実行するシステムが研究されている。このような通信システムでは、スモールセルはマクロセルがカバーする範囲を全てカバーする必要がなくなる。そして、このようなスモールセルでは、複数の端末が存在している場合、その中から優先して通信させる端末を選択できるようにすることが望ましい場合もある。このような場合に対応するためには、その時々の状況に合わせて様々な指向性に適応するようにアンテナ装置の指向性を決定する必要がある。 <Application examples of antenna device directivity formation>
Currently, a macro cell that covers a wider area and communicates only control information with each user terminal on the control channel, and a small cell that is a plurality of cells included in the macro cell and communicates data on the data channel The system which installs and performs data communication is researched. In such a communication system, the small cell does not need to cover the entire range covered by the macro cell. And in such a small cell, when there are a plurality of terminals, it may be desirable to be able to select a terminal to be preferentially communicated from among them. In order to cope with such a case, it is necessary to determine the directivity of the antenna device so as to adapt to various directivities in accordance with the situation at that time.
現在、より広いエリアをカバーし、各ユーザ端末とは制御チャネル上で制御情報のみを通信するマクロセルと、当該マクロセル内に含まれる複数のセルであって、データチャネル上でデータを通信するスモールセルを設置し、データ通信を実行するシステムが研究されている。このような通信システムでは、スモールセルはマクロセルがカバーする範囲を全てカバーする必要がなくなる。そして、このようなスモールセルでは、複数の端末が存在している場合、その中から優先して通信させる端末を選択できるようにすることが望ましい場合もある。このような場合に対応するためには、その時々の状況に合わせて様々な指向性に適応するようにアンテナ装置の指向性を決定する必要がある。 <Application examples of antenna device directivity formation>
Currently, a macro cell that covers a wider area and communicates only control information with each user terminal on the control channel, and a small cell that is a plurality of cells included in the macro cell and communicates data on the data channel The system which installs and performs data communication is researched. In such a communication system, the small cell does not need to cover the entire range covered by the macro cell. And in such a small cell, when there are a plurality of terminals, it may be desirable to be able to select a terminal to be preferentially communicated from among them. In order to cope with such a case, it is necessary to determine the directivity of the antenna device so as to adapt to various directivities in accordance with the situation at that time.
本発明は、このようなスモールセルにおける指向性制御についても適用することができる。ただし、このようなスモールセルにおける指向性制御を実現するためには、スモールセル内のユーザ端末の数及び位置をアンテナ装置が認識している必要がある。この点、マクロセルの基地局は、各ユーザ端末との制御情報の通信を通して、該当するスモールセル内のユーザ端末の位置や、数を把握している。そこで、スモールセルの基地局は、マクロセルの基地局と通信することにより、上述の指向性制御を実現するための情報(ユーザ端末の数や、位置)を取得することができる。つまり、当該スモールセル内に存在する特定のユーザ端末の通信を優先するために、その位置に指向性を合わせた指向性形成をすることになるが、スモールセルの基地局のアンテナ装置では所望の指向性を実現する最も近いパラメータパターン(重み係数)を制御回路10で選択し、設定されることになる。また、どのユーザ端末を優先させてその端末の位置に指向性を合わせるかは、例えば、マクロセルの基地局が優先させるユーザ端末の情報(識別情報と優先させるか否かの情報)を管理し、ユーザ端末との制御情報との通信を介してその優先させる端末の存在を認識する。そして、マクロセルの基地局がスモールセルの基地局に対して、優先させるユーザ端末の存在とその位置を通知するようにしてもよい。
The present invention can also be applied to directivity control in such a small cell. However, in order to realize such directivity control in the small cell, the antenna device needs to recognize the number and position of user terminals in the small cell. In this regard, the macrocell base station grasps the position and number of user terminals in the corresponding small cell through communication of control information with each user terminal. Thus, the small cell base station can acquire information (the number and location of user terminals) for realizing the above-described directivity control by communicating with the macro cell base station. That is, in order to give priority to the communication of a specific user terminal existing in the small cell, the directivity is formed in accordance with the directivity at the position. The closest parameter pattern (weighting factor) that realizes directivity is selected and set by the control circuit 10. In addition, which user terminal is given priority and the directivity is adjusted to the position of the terminal is managed, for example, by managing information on the user terminal that is given priority by the base station of the macrocell (information on whether to give priority to identification information) Recognizing the existence of a terminal to be given priority through communication with control information with the user terminal. Then, the macro cell base station may notify the small cell base station of the presence and position of the user terminal to be prioritized.
なお、スモールセルの基地局自身が各ユーザ端末のGPS情報を取得してそれぞれの位置を把握するようにしてもよい。また、スモールセルの基地局が優先させるユーザ端末の情報を管理するようにしてもよい。
Note that the base station of the small cell itself may acquire the GPS information of each user terminal and grasp each position. Moreover, you may make it manage the information of the user terminal which a base station of a small cell gives priority.
<デジタル信号領域での振幅、位相の乗算について>
一般に、アンテナにおいては、アナログ信号領域で重み係数を乗算する。この場合、位相しか制御できない。 <About multiplication of amplitude and phase in the digital signal domain>
In general, in an antenna, a weighting factor is multiplied in an analog signal region. In this case, only the phase can be controlled.
一般に、アンテナにおいては、アナログ信号領域で重み係数を乗算する。この場合、位相しか制御できない。 <About multiplication of amplitude and phase in the digital signal domain>
In general, in an antenna, a weighting factor is multiplied in an analog signal region. In this case, only the phase can be controlled.
一方、本実施形態では、上述のように、RFモジュール12-1乃至12-mにおいてデジタル信号とアナログ信号間のデータ変換が実行される。つまり、重み係数の乗算(振幅及び位相の乗算)はデジタル信号領域で実行される。このため、振幅も制御可能となり、利得及び指向性の自由度も大きくなる。また、振幅を制御できるようになると、複雑な形状のマスクに対応すること(複数のメインローブを設定したり、サイドローブの条件を厳しく設定すること)ができるようになる。このように、デジタル信号領域での重み係数の乗算には技術的利点がある。
On the other hand, in the present embodiment, as described above, the RF modules 12-1 to 12-m perform data conversion between the digital signal and the analog signal. That is, multiplication of weighting factors (amplitude and phase multiplication) is performed in the digital signal domain. For this reason, the amplitude can also be controlled, and the degree of freedom of gain and directivity increases. Further, when the amplitude can be controlled, it becomes possible to deal with a mask having a complicated shape (a plurality of main lobes or a strict side lobe condition can be set). Thus, there is a technical advantage in multiplying the weighting factor in the digital signal domain.
<まとめ>
(i)本実施形態のアンテナ装置は、複数のアンテナ素子の少なくも1つに異常が検知された場合、及び外部から任意のタイミングでパラメータパターンの変更が指示された場合のそれぞれに対応して、BFテーブルの情報(重み係数情報)から現在使用中のパラメータパターンに代わって新たなパラメータパターンを取得し、複数のRFモジュールに適用する。つまり、本実施形態は、送信データに重み係数を乗算してRFモジュールに提供して電波を出力する、及び当該RFモジュールが取得した受信データに重み係数を乗算して上流装置に提供する、アンテナ装置を提供する。具体的には、当該アンテナ装置は、それぞれアンテナ素子を有する、複数のRFモジュールと、複数種類のアンテナ指向性を実現する複数のパラメータパターンを含む重み係数情報(BFテーブル)から所定のアンテナ指向性を実現するためのパラメータパターンを取得し、当該パラメータパターンを重み係数として前記送信及び受信データに対して乗算する制御回路(プロセッサ)と、を備えている。そして、当該制御回路は、複数のアンテナ素子の少なくも1つに異常が検知された場合、及び外部から任意のタイミングでパラメータパターンの変更が指示された場合のそれぞれに対応して、ビームフォーミング情報から現在使用中のパラメータパターンに代わって新たなパラメータパターンを取得し、複数のRFモジュールに適用する。このようにすることにより、故障のときだけでなく、任意のタイミングで所望の指向性を実現することができるようになる。 <Summary>
(I) The antenna device according to the present embodiment corresponds to the case where an abnormality is detected in at least one of a plurality of antenna elements and the case where a parameter pattern change is instructed at an arbitrary timing from the outside. Then, a new parameter pattern is acquired from the information (weight coefficient information) in the BF table in place of the parameter pattern currently in use, and is applied to a plurality of RF modules. That is, the present embodiment multiplies transmission data by a weighting factor and provides it to the RF module to output radio waves, and multiplies the reception data acquired by the RF module by the weighting factor and provides it to the upstream device. Providing equipment. Specifically, the antenna device has a predetermined antenna directivity from a plurality of RF modules each having an antenna element and weight coefficient information (BF table) including a plurality of parameter patterns realizing a plurality of types of antenna directivities. And a control circuit (processor) that obtains a parameter pattern for realizing the above and multiplies the transmission and reception data by using the parameter pattern as a weighting factor. Then, the control circuit performs beamforming information corresponding to each of the case where an abnormality is detected in at least one of the plurality of antenna elements and the case where the change of the parameter pattern is instructed at an arbitrary timing from the outside. In this case, a new parameter pattern is acquired instead of the currently used parameter pattern and applied to a plurality of RF modules. By doing so, it becomes possible to realize desired directivity not only at the time of failure but also at an arbitrary timing.
(i)本実施形態のアンテナ装置は、複数のアンテナ素子の少なくも1つに異常が検知された場合、及び外部から任意のタイミングでパラメータパターンの変更が指示された場合のそれぞれに対応して、BFテーブルの情報(重み係数情報)から現在使用中のパラメータパターンに代わって新たなパラメータパターンを取得し、複数のRFモジュールに適用する。つまり、本実施形態は、送信データに重み係数を乗算してRFモジュールに提供して電波を出力する、及び当該RFモジュールが取得した受信データに重み係数を乗算して上流装置に提供する、アンテナ装置を提供する。具体的には、当該アンテナ装置は、それぞれアンテナ素子を有する、複数のRFモジュールと、複数種類のアンテナ指向性を実現する複数のパラメータパターンを含む重み係数情報(BFテーブル)から所定のアンテナ指向性を実現するためのパラメータパターンを取得し、当該パラメータパターンを重み係数として前記送信及び受信データに対して乗算する制御回路(プロセッサ)と、を備えている。そして、当該制御回路は、複数のアンテナ素子の少なくも1つに異常が検知された場合、及び外部から任意のタイミングでパラメータパターンの変更が指示された場合のそれぞれに対応して、ビームフォーミング情報から現在使用中のパラメータパターンに代わって新たなパラメータパターンを取得し、複数のRFモジュールに適用する。このようにすることにより、故障のときだけでなく、任意のタイミングで所望の指向性を実現することができるようになる。 <Summary>
(I) The antenna device according to the present embodiment corresponds to the case where an abnormality is detected in at least one of a plurality of antenna elements and the case where a parameter pattern change is instructed at an arbitrary timing from the outside. Then, a new parameter pattern is acquired from the information (weight coefficient information) in the BF table in place of the parameter pattern currently in use, and is applied to a plurality of RF modules. That is, the present embodiment multiplies transmission data by a weighting factor and provides it to the RF module to output radio waves, and multiplies the reception data acquired by the RF module by the weighting factor and provides it to the upstream device. Providing equipment. Specifically, the antenna device has a predetermined antenna directivity from a plurality of RF modules each having an antenna element and weight coefficient information (BF table) including a plurality of parameter patterns realizing a plurality of types of antenna directivities. And a control circuit (processor) that obtains a parameter pattern for realizing the above and multiplies the transmission and reception data by using the parameter pattern as a weighting factor. Then, the control circuit performs beamforming information corresponding to each of the case where an abnormality is detected in at least one of the plurality of antenna elements and the case where the change of the parameter pattern is instructed at an arbitrary timing from the outside. In this case, a new parameter pattern is acquired instead of the currently used parameter pattern and applied to a plurality of RF modules. By doing so, it becomes possible to realize desired directivity not only at the time of failure but also at an arbitrary timing.
また、パラメータパターンは、位相及び振幅についての重み係数を含んでいる。そして、重み係数の乗算は、デジタル信号領域において実行される。このようにすることにより、振幅の制御が可能となり、利得及び指向性の自由度も大きくなる。また、振幅を制御できるので、パラメータパターン生成の際のマスク(図5乃至7参照)をさらに落とすこと(サイドローブの条件を厳しく設定すること)ができるようになる。
Also, the parameter pattern includes weighting factors for phase and amplitude. The multiplication of the weighting factor is performed in the digital signal domain. By doing so, the amplitude can be controlled, and the degree of freedom in gain and directivity is also increased. Further, since the amplitude can be controlled, the mask (see FIGS. 5 to 7) for generating the parameter pattern can be further lowered (sidelobe conditions can be set strictly).
BFテーブルに含まれる複数のパラメータパターンは、最適化アルゴリズムを用いて生成される。より具体的には、遺伝的アルゴリズムを用いる。特に遺伝的アルゴリズムを用いることにより、シミュレーションによって効率よく最適解を取得することができるようになる。
A plurality of parameter patterns included in the BF table are generated using an optimization algorithm. More specifically, a genetic algorithm is used. In particular, by using a genetic algorithm, an optimal solution can be obtained efficiently by simulation.
なお、送信及び受信データに対しては異なるパラメータパターンが用いることが出来る。これにより、送信周波数と受信周波数が異なるアンテナ装置に対応することができる。
Note that different parameter patterns can be used for transmission and reception data. Thereby, it can respond to the antenna apparatus from which a transmission frequency and a receiving frequency differ.
また、指向性を形成するために必要な情報は複数セット用意されている。つまり、図2に示すようなBFテーブルが複数個用意されている。ユーザが任意にパラメータパターンを変更する場合には異なるテーブルにおけるパラメータパターンを選択することができるが、アンテナ素子の異常に起因するパラメータパターンの変更の場合には今まで使用していたパラメータパターンが属するBFテーブルの中で(つまり同一テーブルの中で)他のパラメータパターンが選択される。このようにすることにより、指向性制御を最適かつ単純にすることが可能となる。
Also, multiple sets of information necessary to form directivity are prepared. That is, a plurality of BF tables as shown in FIG. 2 are prepared. When the user arbitrarily changes the parameter pattern, the parameter pattern in a different table can be selected. However, when the parameter pattern is changed due to an abnormality in the antenna element, the parameter pattern used until now belongs. Another parameter pattern is selected in the BF table (that is, in the same table). In this way, directivity control can be optimized and simplified.
本実施形態はマクロセル内にスモールセルを配置した基地局のアンテナ装置にも適用することができる。この場合、アンテナ装置は、当該アンテナ装置の基地局がカバーする領域に含まれるユーザ端末の数及び位置の情報に基づいて、BFテーブルから所望のパラメータパターンを設定するようにする。このようにすることにより、複数のユーザ端末がセル領域内にある場合にその中から優先して通信させる端末を適応的に選択できるようになる。
This embodiment can also be applied to an antenna device of a base station in which small cells are arranged in a macro cell. In this case, the antenna apparatus sets a desired parameter pattern from the BF table based on information on the number and position of user terminals included in the area covered by the base station of the antenna apparatus. In this way, when a plurality of user terminals are in the cell area, it is possible to adaptively select a terminal to be preferentially communicated from among them.
(ii)本発明の実施形態の機能は、ソフトウェアのプログラムコードによっても実現できる。この場合、プログラムコードを記録した記憶媒体をシステム或は装置に提供し、そのシステム或は装置のコンピュータ(又はCPUやMPU)が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出す。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコード自体、及びそれを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。このようなプログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、CD-ROM、DVD-ROM、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、CD-R、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ROMなどが用いられる。
(Ii) The functions of the embodiments of the present invention can also be realized by software program codes. In this case, a storage medium in which the program code is recorded is provided to the system or apparatus, and the computer (or CPU or MPU) of the system or apparatus reads the program code stored in the storage medium. In this case, the program code itself read from the storage medium realizes the functions of the above-described embodiments, and the program code itself and the storage medium storing the program code constitute the present invention. As a storage medium for supplying such program code, for example, a flexible disk, CD-ROM, DVD-ROM, hard disk, optical disk, magneto-optical disk, CD-R, magnetic tape, nonvolatile memory card, ROM Etc. are used.
また、プログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているOS(オペレーティングシステム)などが実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって前述した実施の形態の機能が実現されるようにしてもよい。さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータ上のメモリに書きこまれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータのCPUなどが実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって前述した実施の形態の機能が実現されるようにしてもよい。
Also, based on the instruction of the program code, an OS (operating system) running on the computer performs part or all of the actual processing, and the functions of the above-described embodiments are realized by the processing. May be. Further, after the program code read from the storage medium is written in the memory on the computer, the computer CPU or the like performs part or all of the actual processing based on the instruction of the program code. Thus, the functions of the above-described embodiments may be realized.
さらに、実施の形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを、ネットワークを介して配信することにより、それをシステム又は装置のハードディスクやメモリ等の記憶手段又はCD-RW、CD-R等の記憶媒体に格納し、使用時にそのシステム又は装置のコンピュータ(又はCPUやMPU)が当該記憶手段や当該記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出して実行するようにしてもよい。
Further, by distributing the program code of the software that realizes the functions of the embodiment via a network, the program code is stored in a storage means such as a hard disk or a memory of a system or apparatus, or a storage medium such as a CD-RW or CD-R And the computer (or CPU or MPU) of the system or apparatus may read and execute the program code stored in the storage means or the storage medium when used.
最後に、ここで述べたプロセス及び技術は本質的に如何なる特定の装置に関連することはなく、コンポーネントの如何なる相応しい組み合わせによってでも実装できることを理解する必要がある。更に、汎用目的の多様なタイプのデバイスがここで記述した教授に従って使用可能である。ここで述べた方法のステップを実行するのに、専用の装置を構築するのが有益であることが判るかもしれない。また、実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。本発明は、具体例に関連して記述したが、これらは、すべての観点に於いて限定の為ではなく説明の為である。本分野にスキルのある者には、本発明を実施するのに相応しいハードウェア、ソフトウェア、及びファームウエアの多数の組み合わせがあることが解るであろう。例えば、記述したソフトウェアは、アセンブラ、C/C++、perl、Shell、PHP、Java(登録商標)等の広範囲のプログラム又はスクリプト言語で実装できる。
Finally, it should be understood that the processes and techniques described herein are not inherently related to any particular equipment, and can be implemented by any suitable combination of components. In addition, various types of devices for general purpose can be used in accordance with the teachings described herein. It may prove useful to build a dedicated device to perform the method steps described herein. Various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiments. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined. Although the present invention has been described with reference to specific examples, these are in all respects illustrative rather than restrictive. Those skilled in the art will appreciate that there are numerous combinations of hardware, software, and firmware that are suitable for implementing the present invention. For example, the described software can be implemented in a wide range of programs or script languages such as assembler, C / C ++, perl, shell, PHP, Java (registered trademark).
さらに、上述の実施形態において、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。全ての構成が相互に接続されていてもよい。
Furthermore, in the above-described embodiment, control lines and information lines are those that are considered necessary for the explanation, and not all control lines and information lines on the product are necessarily shown. All the components may be connected to each other.
1 アンテナ装置
10 制御回路
11 メモリ
111-1乃至111-k BFテーブル
12-1乃至12-m RFモジュール
13-1乃至13-n アンテナ素子
14 異常検出部 DESCRIPTION OFSYMBOLS 1 Antenna apparatus 10 Control circuit 11 Memory 111-1 thru | or 111-k BF table 12-1 thru | or 12-m RF module 13-1 thru | or 13-n Antenna element 14 Abnormality detection part
10 制御回路
11 メモリ
111-1乃至111-k BFテーブル
12-1乃至12-m RFモジュール
13-1乃至13-n アンテナ素子
14 異常検出部 DESCRIPTION OF
Claims (7)
- 複数のアンテナ素子と、複数のRFモジュールと、制御回路と、を有するアンテナ装置であって、
前記制御回路は、重み係数情報が予め保存されている記憶装置から前記重み係数情報を取得し、当該取得した重み係数情報に基づいて前記複数のRFモジュールの重み付けを変更することで、任意のタイミングで指向性を設定することが可能な、アンテナ装置。 An antenna device having a plurality of antenna elements, a plurality of RF modules, and a control circuit,
The control circuit acquires the weighting factor information from a storage device in which weighting factor information is stored in advance, and changes the weights of the plurality of RF modules based on the acquired weighting factor information, so that an arbitrary timing is obtained. Antenna device that can set the directivity with. - 請求項1において、
前記重み係数情報は、前記複数のアンテナ素子に与える位相及び振幅について、重み付けをするための重み係数を含み、
前記制御回路は、デジタル信号領域において、前記重み付けする、アンテナ装置。 In claim 1,
The weighting factor information includes a weighting factor for weighting the phase and amplitude given to the plurality of antenna elements,
The control circuit is an antenna device that performs the weighting in a digital signal region. - 請求項1又は2において、
前記記憶装置は、ネットワークを介して接続可能である、アンテナ装置。 In claim 1 or 2,
The storage device is an antenna device connectable via a network. - 請求項1乃至3の何れか1項において、
前記重み係数情報は、ネットワークを介して外部から書き換え可能である、アンテナ装置。 In any one of Claims 1 thru | or 3,
The antenna device, wherein the weighting factor information can be rewritten from outside via a network. - 請求項1乃至4の何れか1項において、
前記重み係数情報は送信データ及び受信データで異なる、アンテナ装置。 In any one of Claims 1 thru | or 4,
The weighting factor information is an antenna device that is different between transmission data and reception data. - 請求項1乃至5の何れか1項において、
前記RFモジュールの異常を検出するための異常検出部を有し、
前記制御回路は、前記複数のアンテナ素子の少なくとも1つに異常が検知された場合、前記重み係数情報から最適な重み付けを選択する、アンテナ装置。 In any one of Claims 1 thru | or 5,
An abnormality detection unit for detecting an abnormality of the RF module;
The control circuit is configured to select an optimum weight from the weight coefficient information when an abnormality is detected in at least one of the plurality of antenna elements. - 請求項1又は6において、
前記アンテナ装置は、当該アンテナ装置が通信可能な領域に含まれる端末の数及び位置の情報を取得し、
前記制御回路は、前記アンテナ装置が取得した情報に基づいて、前記重み係数情報から最適な指向性となる重み係数を選択する、アンテナ装置。 In claim 1 or 6,
The antenna device acquires information on the number and position of terminals included in an area in which the antenna device can communicate,
The control circuit is configured to select a weighting factor that provides optimum directivity from the weighting factor information based on information acquired by the antenna device.
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Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02122701A (en) * | 1988-10-31 | 1990-05-10 | Toyo Commun Equip Co Ltd | Phased array antenna |
JPH09219615A (en) * | 1996-02-14 | 1997-08-19 | Toshiba Corp | Directivity control method for adaptive array transmitter-receiver, radio communication system and adaptive array transmitter-receiver |
JPH10224138A (en) * | 1997-02-04 | 1998-08-21 | Mitsubishi Electric Corp | Directivity control circuit for adaptive array antenna |
JP2003037549A (en) * | 2001-07-24 | 2003-02-07 | Toshiba Tec Corp | Wireless communication system |
JP2011522463A (en) * | 2008-05-16 | 2011-07-28 | アルカテル−ルーセント | Semi-static beam forming method and apparatus |
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Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02122701A (en) * | 1988-10-31 | 1990-05-10 | Toyo Commun Equip Co Ltd | Phased array antenna |
JPH09219615A (en) * | 1996-02-14 | 1997-08-19 | Toshiba Corp | Directivity control method for adaptive array transmitter-receiver, radio communication system and adaptive array transmitter-receiver |
JPH10224138A (en) * | 1997-02-04 | 1998-08-21 | Mitsubishi Electric Corp | Directivity control circuit for adaptive array antenna |
JP2003037549A (en) * | 2001-07-24 | 2003-02-07 | Toshiba Tec Corp | Wireless communication system |
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