JP2000101507A - アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ひとつの親局と複数の固定子局との間の無線
通信方式では、垂直面内ビームをヌル点のない単一ビー
ムで形成する必要があるため、親局用アンテナが大き
く、複雑なものとなる。 【解決手段】 複数のアンテナエレメントでアンテナを
構成し、複数の方向の異なる垂直面内ペンシルビームを
形成し、また固定子局により使用する垂直面内ペンシル
ビームを事前にメモリーしておき、親局とある固定子局
が通信を行う場合に、その固定子局をカバーする垂直面
内ペンシルビームに切替え、通信対象領域をカバーして
通信を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば加入者用
無線アクセスシステムのように、ひとつの親局と複数の
固定子局との間の無線通信、いわゆるポイント・ツー・
マルチポイント（以後Ｐ−ＭＰで示す）通信で、かつマ
ルチプルアクセス方式としてＴＤＭＡ（Ｔｉｍｅ Ｄｉ
ｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）通信
方式を用いた通信を行うための、親局のアンテナ装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図９は、例えば加入者用無線アクセスシ
ステムのようなＰ−ＭＰ通信のサービスイメージを示す
図である。図９において、１は親局、２（２ａ，２ｂ，
２ｃ，２ｄ，…）は一般家庭やビル、集合住宅等に設置
される固定子局、３は親局１と固定子局２が通信可能な
サービスエリアを示す通信対象領域である。Ｐ−ＭＰ通
信では、ＴＤＭＡ通信方式で通信を行う場合に、固定子
局２から発呼される通信の接続要求に応じて、親局１が
固定子局２に対して空きスロットを割り当てて通信が開
始される。親局１は、このスロットを異なる固定子局２
（例えば２ａ，２ｂ）の間で重複させないように、それ
ぞれのスロットに対応する固定子局２を一意に選択す
る。通信開始後に親局１は、所定の周期で各スロットに
対応する固定子局２と通信を行う。図１０はＴＤＭＡ通
信のスロット構成の一例を示す図である。図１０で、４
はスロット構成を示し、４つの固定子局２ａ，２ｂ，２
ｃ，２ｄが通信を行っている場合の例である。この例で
は、１フレームを２０スロットに分け、前半の１０スロ
ットを受信用、後半の１０スロットを送信用とし、送受
信用のスロットでは各固定子局２の通信速度により、１
つまたは複数のスロットを割り当てている。

【０００３】次に、従来のＰ−ＭＰ通信の親局１のアン
テナパターンについて説明する。Ｐ−ＭＰ通信では子局
の位置が固定されているため、親局１のアンテナパター
ンとして水平面・垂直面それぞれのアンテナ放射パター
ンに、ヌル点のような相対レベルが低くて不感地帯とな
る部分がない、単一ビームが必要になる。例えば、垂直
面放射パターンとして、通信対象領域３の領域内におけ
る固定子局２の受信レベルが親局１からの位置に関わら
ず同一となる、コセカント２乗ビームを形成し、また、
例えば３セクター構成の場合の水平面放射パターンとし
て、ピーク利得から３ｄＢ低下したビーム幅が１２０°
となる１２０°ビームを形成する方式が提案されてい
る。図１１にはこのようなビームをＰ−ＭＰ通信に適用
した例を示すものであり、図１１（ａ）は垂直面放射パ
ターンに用いられたコセカント２乗ビーム、図１１
（ｂ）は水平面放射パターンに用いられた１２０°ビー
ムを示す。図１１（ａ）において、５はコセカント２乗
ビームの形状、図１１（ｂ）において、６は１２０°ビ
ームの形状である。ここで、水平面放射パターンの１２
０°ビーム６を形成するアンテナとしては、近年急速に
普及している移動体通信基地局用ビームチルトアンテナ
が知られている。このような１２０°ビーム６を形成す
るアンテナは、一般的に複数のアンテナエレメント（パ
ッチアンテナやダイポールアンテナ）を地面に対して縦
方向に配列する、リニアアレーで構成された簡易なアン
テナとなっている。この場合の垂直面放射パターンは垂
直面内でｍ個のビームを形成するペンシルビームとな
り、各ビーム間に有する多数のヌル点を生じるが、従来
の移動体通信では見通し外通信が基本であり、多数の反
射波、回折波、散乱波、あるいは子局の移動により、ヌ
ル点付近でも不感地帯とならず、通信が可能となってい
た。しかし、例えば加入者用無線アクセスシステムなど
のミリ波を用いたＰ−ＭＰ通信では電波の直線性が強
く、また子局の位置が固定されていることから見通し内
通信が必須であるため、ヌル点が発生するこの簡易なリ
ニアアレーアンテナでは問題が生じた。

【０００４】一方、垂直面内放射パターンにこのような
ヌル点を発生しないコセカント２乗ビーム５のような複
雑なビームを形成した場合、アンテナ設計が複雑にな
り、また同一アンテナサイズでは、垂直面内ペンシルビ
ームに比べて引く利得が低下するといった問題がある。
例えば、通信対象領域３で親局１から最遠点となる通信
対象領域３の端部で回線設計を行った場合は、アンテナ
以外の条件（送信電力等）を同一としたときに、コセカ
ント２乗ビーム５を形成するアンテナでは指向性利得の
低下分だけ、垂直面内ペンシルビームアンテナに比べて
大きなアンテナが必要となる。アンテナサイズが大きく
なると、コストがアップする他、風圧荷重等により設置
場所に関する制限が多くなり、設置工事においても作業
性、経済性が悪化するといった問題が想定される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述のようにＰ−ＭＰ
通信に、垂直面放射パターンにコセカント２乗ビーム
５、水平面放射パターンに１２０°ビーム６のようなヌ
ル点のない単一ビームを形成するアンテナを適用する場
合、アンテナ設計の複雑化、アンテナのコストアップ、
大型化、設置場所の制限が多くなり、また設置工事にお
ける作業性、経済性が悪化するといった問題がある。

【０００６】この発明は、係る課題を解決するためにな
されたもので、従来の移動体通信で用いられる１２０°
ビームを形成するリニアアレーアンテナのような簡易で
低価格なアンテナを用いて、Ｐ−ＭＰ通信を行うことを
目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】第１の発明によるアンテ
ナ装置は、複数の固定子局との間でＴＤＭＡ通信を行う
親局に設置され、複数の異なる方向を指向するようにチ
ルト可能なペンシルビームを形成するアンテナと、呼の
発生に応じて通信の割り当てられた固定子局をビームの
不感帯から外す方向に、前記ペンシルビームをチルトす
るビーム制御手段とを備えたものである。

【０００８】第２の発明によるアンテナ装置は、所定の
間隔で配設される複数の第１のアンテナ素子と、前記第
１のアンテナ素子にそれぞれ隣接して配設される複数の
第２のアンテナ素子を具備するアンテナと、前記第１の
アンテナ素子に励振振幅位相分布を与えてペンシルビー
ムを形成する第１の給電部と、前記第１のアンテナ素子
で形成されるペンシルビームとは異なる方向にチルトし
たペンシルビームを形成するように、前記第２のアンテ
ナ素子に励振振幅位相分布を与える第２の給電部とを具
備し、送受信機を前記第１の給電部もしくは第２の給電
部のいずれか一方に接続する切替えスイッチと、呼の発
生に応じて通信の割り当てられた固定子局をビームの不
感帯から外す方向に、チルトしたペンシルビームを形成
するように前記切替えスイッチを制御するスイッチ制御
手段とを備えたものである。

【０００９】第３の発明によるアンテナ装置は、所定の
間隔で配設される複数のアンテナ素子を具備するアンテ
ナと、前記アンテナ素子に励振振幅位相分布を与えてペ
ンシルビームを形成する第１の給電部と、前記第１の給
電部が前記アンテナ素子に形成するペンシルビームとは
異なる方向にチルトしたペンシルビームを形成するよう
に、前記アンテナ素子に励振振幅位相分布を与える第２
の給電部とを具備し、前記アンテナ素子を前記第１の給
電部もしくは第２の給電部のいずれか一方に接続する切
替えスイッチと、呼の発生に応じて通信の割り当てられ
た固定子局をビームの不感帯から外す方向に、チルトし
たペンシルビームを形成するように前記切替えスイッチ
を制御するスイッチ制御手段とを備えたものである。

【００１０】第４の発明によるアンテナ装置は、所定の
間隔で配設される複数のアンテナ素子を具備するアンテ
ナと、前記アンテナ素子に励振振幅位相分布を与えてペ
ンシルビームを形成する給電部と、前記給電部の位相を
変えて前記ペンシルビームをチルトさせる移相器とを具
備し、呼の発生に応じて通信の割り当てられた固定子局
をビームの不感帯から外す方向に、チルトしたペンシル
ビームを形成するように前記移相器を制御する位相制御
手段とを備えたものである。

【００１１】第５の発明によるアンテナ装置は、前記ビ
ーム制御手段に、同方向にチルトしたビームによってビ
ームの不感帯から外れる複数の固定子局に、スロットを
連続して割り当てる機能を備えたものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】実施の形態１ 図１はこの発明における実施の形態１の親局用のアンテ
ナ装置の構成を示す図である。図１において、７は複数
のアンテナエレメント８、および同一平面上、かつアン
テナエレメント８と交互に配置した複数のアンテナエレ
メント９を具備するアンテナ、１０は水平面放射パター
ンとして１２０°ビーム、垂直面放射パターンとしてペ
ンシルビームを有するアンテナビーム（以下垂直面内ペ
ンシルビームと称する）を形成し、かつこのアンテナビ
ームのビーム方向を切替えるアンテナビーム形成・切替
え装置、１１はベースバンド信号を送信波に変換する送
信部、１２は受信波をベースバンド信号に変換する受信
部、１３はＦＤＤ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉ
ｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ）の場合は送受信周波数を分離する
ダイプレクサー、又はＴＤＤ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉ
ｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ）の場合は送受信のタイミングを切
替えるスイッチ、１４はＴＤＭＡ処理およびアンテナビ
ーム形成・切替え装置１０を制御する制御部、１５は固
定子局２との位置関係により使用するアンテナビームを
記憶するメモリー部、１６はアンテナエレメント８を励
振するための第１のアンテナ給電回路、１７はアンテナ
エレメント９を励振する第１のアンテナ給電回路１６と
異なる第２のアンテナ給電回路、１８は第１のアンテナ
給電回路１６、第２のアンテナ給電回路１７とスイッチ
またはダイプレクサー１３との接続を切替えるスイッ
チ、１９はスイッチ１８により、第１のアンテナ給電回
路１６を接続した場合の送受信信号、２０はスイッチ１
８により、第２のアンテナ給電回路１７を接続した場合
の送受信信号を示す。なお、送信部１１、受信部１２、
スイッチまたはダイプレクサー１３は従来のＰ−ＭＰ通
信用装置と同様である。また、アンテナ給電回路１６、
アンテナ給電回路１７、スイッチ１８はアンテナビーム
形成・切替え装置１０を構成している。

【００１３】従来のＰ−ＭＰ通信では見通し内通信が必
須のため、通信対象領域３を単一ビームでカバーする
が、この実施の形態１では、垂直面内ペンシルビームを
複数方向にチルトさせることにより、通信対象領域３を
複数の垂直面内ペンシルビームでカバーする。図２は垂
直面内ペンシルビームのアンテナビーム数が２つの場合
におけるＰ−ＭＰ通信のサービスイメージを示す図であ
る。図２において２１は垂直面内放射パターンとして２
つのビーム（メインビーム、サイドローブ）を有する垂
直面内ペンシルビーム、２２は垂直面内ペンシルビーム
２１とビーム方向が異なり、垂直面内放射パターンとし
て２つのビーム（メインビーム、サイドローブ）を有す
る垂直面内ペンシルビームを示す。この実施の形態１で
は、親局１と固定子局２との垂直面内の位置関係によ
り、固定子局２をカバーするアンテナビームにビーム方
向の異なる複数の垂直面内ペンシルビームを用いる。こ
れは、アンテナ７として、従来の移動体通信基地局用ビ
ームチルトアンテナ等で実用化されている前述の簡易な
リニアアレーアンテナを用いた場合、形成されるビーム
は垂直面内でペンシルビームとなり、多数のヌル点が生
じるめ、このヌル点をカバーするために複数のビーム方
向の異なる垂直面内ペンシルビームを使用するためであ
る。図２では２つの垂直面内ペンシルビーム２１，２２
で互いのヌル点を補って通信対象領域３をカバーしてい
る。この場合、固定子局２が使用するアンテナビーム
は、親局１と固定子局２の垂直面での位置関係とアンテ
ナビーム幅等から決定され、メモリー部１５に記憶され
ている。図３はこのメモリー部１５の内容を示す図であ
る。図３において２３はメモリー内容の一例を示すもの
であり、例えばデータアドレスの１番に、垂直面内ペン
シルビーム２２のヌル点に位置する固定子局２ａが、垂
直面内ペンシルビーム２１を使用することがメモリーさ
れ、その他の固定子局２もヌル点とならない垂直面内ペ
ンシルビームを使用することが対応するデータアドレス
に各々メモリーされている状態を示している。

【００１４】次に、動作について説明する。まず、固定
子局２から通信の接続要求が発呼されると、親局１は固
定子局２に対してスロットを割り当て、通信を開始す
る。このスロットを異なる固定子局２の間で重複しない
ように、それぞれのスロットに対応する固定子局２を制
御部１４にて選択している。これは従来の動作と同様で
ある。さらに本実施の形態１の制御部１４は、例えば親
局１と固定子局２ａが通信を行う場合に、メモリー部１
５より固定子局２ａの使用するアンテナビームが垂直面
内ペンシルビーム２１であることを読み出し、この垂直
面内ペンシルビーム２１に切替えるための制御信号をア
ンテナビーム形成・切替え装置１０に送信する。制御信
号を受信したアンテナビーム形成・切替え装置１０は、
アンテナビームを切替え、固定子局２ａと通信を開始す
る。図４は固定子局２ａ〜２ｄが通信を行う場合のスロ
ット構成を示した図であり、固定子局２ａ〜２ｄへのス
ロットの割当ては、例えばデータアドレス順に行う。２
４は垂直面内ペンシルビーム２１に切替えるアンテナビ
ーム切替え位置、２５は垂直面内ペンシルビーム２２に
切替えるアンテナビーム切替え位置を示している。この
例の受信用スロット内では、まず固定子局２ａと通信す
るために、アンテナビームを垂直面内ペンシルビーム２
１に切替える。次に、固定子局２ｂと通信を行うため
に、アンテナビームを垂直面内ペンシルビーム２２に切
替える。さらに、固定子局２ｃと通信を行うために、再
度アンテナビームを垂直面内ペンシルビーム２１に切替
える。固定子局２ｄは固定子局２ｃと同一アンテナビー
ムを使用するため切替えは行わない。

【００１５】次に、アンテナビーム形成・切替え装置１
０で形成する複数のアンテナビームについて、アンテナ
ビーム数が２つの場合について説明する。図５は２つの
アンテナビームの垂直面での配置例を示す図で、横軸は
地面に対して水平方向を０°としたときの垂直面角度、
縦軸はビーム出力の相対レベルを示す。図５において、
２６は垂直面内通信対象領域、２７は従来の単一ビー
ム、２８，２９は垂直面内放射パターンとしてメインビ
ームとサイドローブの２つ以上のビームを有する２つの
異なる垂直面内ペンシルビーム、３０，３１はそれぞれ
垂直面内ペンシルビーム２８，２９による不感地帯、３
２，３３はそれぞれ垂直面内ペンシルビーム２８，２９
の水平方向からのチルト角を示す図である。この実施の
形態１では、まず第１のアンテナ給電回路１６でアンテ
ナエレメント８を励振し、垂直面内ペンシルビーム２８
を形成する。ここで、ヌル点付近の弱電界地域は垂直面
内ペンシルビーム２８による不感地帯３０となり、通信
は困難となる。そこで、不感地帯３０においては、第２
のアンテナ給電回路１７でアンテナエレメント９を励振
し、垂直面内ペンシルビーム２８のヌル点で、メインビ
ームおよびサイドローブの電界強度が所定値以上、もし
くはピークとなるような垂直面内ペンシルビーム２９を
形成する。これは、例えば第１のアンテナ給電回路１６
によりアンテナエレメント８に“数１”で示される励振
振幅位相分布を与えると、垂直面内ペンシルビーム２８
はチルト角３２だけチルトしたパターンとなる。この角
度をφ＃１とする。なお、“数１”のｎ＝１のアンテナ
エレメントは図１のアンテナエレメント８−１に相当
し、リニアアレーを地面に対して垂直に設置した場合の
天頂方向のアンテナエレメントである。次に、第２のア
ンテナ給電回路１７によりアンテナエレメント９に“数
２”で示される励振振幅位相分布を与えると、垂直面内
ペンシルビーム２９はチルト角３３だけチルトしたパタ
ーンとなる。この角度をφ＃２とする。なお、“数２”
のｎ＝１のアンテナエレメントは図１のアンテナエレメ
ント９−１に相当する。ここで、垂直面内ペンシルビー
ム２８におけるチルト角３２（φ＃１）と第１メル点と
の角度をφ＃３とした場合に、特にφ＃２とφ＃３を同
一角度とすれば、図５のようなビーム配置となる。これ
によって、単一のビームではヌル点などの弱電界地域で
通信が困難となる問題を解決できる。

【００１６】

【数１】

【００１７】

【数２】

【００１８】なお、スイッチ１８を第１のアンテナ給電
回路１６と接続するように切替えると、送受信信号１９
はスイッチ１８から第１のアンテナ給電回路１６を通過
し、アンテナエレメント８を励振する。この場合、送受
信信号２０は第２のアンテナ給電回路１７を通過しない
ため、アンテナエレメント９は励振されない。一方、ス
イッチ１８を第２のアンテナ給電回路１７と接続するよ
うに切替えると、送受信信号２０はスイッチ１８から第
２のアンテナ給電回路１７を通過し、アンテナエレメン
ト９を励振する。この場合、送受信信号１９は第１のア
ンテナ給電回路１６を通過しないため、アンテナエレメ
ント８は励振されない。

【００１９】この実施の形態１では、垂直面内ペンシル
ビーム２８，２９の指向性利得が、垂直面内に形成され
たコセカント２乗ビーム５より３ｄＢ程度高くなる（例
えば、図５においてＤ＝３ｄＢ程度に出来る）。従っ
て、例えば親局１の送信電力を一定とした場合に、通信
対象領域３の端部で従来の単一ビームを形成するアンテ
ナと同一ＥＩＲＰ（Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ Ｉｓｏｔｒ
ｏｐｉｃａｌｌｙ Ｒａｄｉａｔｅｄ Ｐｏｗｅｒ）を
得る場合、指向性利得が高い分だけアンテナの小型・軽
量化が可能である。これは、アンテナのコスト低減につ
ながるほか、風圧荷重によるアンテナ設置場所の制限が
少なくなる、あるいは設置性や美観の点からも実用的と
なる等の利点を得ることができる。また、通信対象領域
３の端部で従来の単一ビームを形成するアンテナと同一
ＥＩＲＰを得る場合、親局１と固定子局２の総消費電力
は指向性利得の分だけ低下し、装置の簡易化、低価格化
が可能となる。なお、この実施の形態１では水平面内放
射パターンとして１２０°ビーム、垂直面内ペンシルビ
ームのビーム数が２つの場合について説明したが、水平
面内放射パターンとして６０°ビームのような他のビー
ム幅を持つアンテナの場合や、アンテナビーム数が複数
となった場合でも同様の効果が得られるのは明らかであ
る。また、アンテナビーム数が複数となった（これに応
じて給電回路が複数になった）場合でも、この実施の形
態１のアンテナビーム形成・切替え装置１０によれば、
１つのスイッチ１８を用いてアンテナビーム形成・切替
え装置１０を構成することが可能であり、装置構成が簡
易となる。

【００２０】実施の形態２ 図６はこの発明における実施の形態２の親局用のアンテ
ナ装置の構成例として、垂直面内におけるアンテナビー
ム数が２つの場合について示した図である。図６におい
て、３４は複数のアンテナエレメント、３５はアンテナ
エレメント３４と第１のアンテナ給電回路１６、または
第２のアンテナ給電回路１７との接続を切替えるスイッ
チを示す。この実施の形態２では、アンテナビーム形成
・切替え装置１０をアンテナ給電回路１６、アンテナ給
電回路１７、スイッチ１８、スイッチ３５より構成して
いる。その他の構成は実施の形態１と同様である。

【００２１】この実施の形態２の親局用のアンテナ装置
は、前記実施の形態１と同様に複数の異なる垂直面内ペ
ンシルビームで通信対象領域３をカバーするものである
が、このアンテナビームの形成方法、切替え方法が実施
の形態１と異なる。動作例として、垂直面内ペンシルビ
ームのアンテナビーム数が２つの場合について説明す
る。例えば、固定子局２の使用するアンテナビームが垂
直面内ペンシルビーム２１の場合は、スイッチ１８、お
よびスイッチ３５は第１のアンテナ給電回路１６と接続
され、第１のアンテナ給電回路１６により励振されたア
ンテナエレメント３４により垂直面内ペンシルビーム２
１が形成される。同様に、垂直面内ペンシルビーム２２
の場合は、スイッチ１８、およびスイッチ３５が第２の
アンテナ給電回路１７と接続され、第２のアンテナ給電
回路１７により励振されたアンテナエレメント３４によ
り垂直面内ペンシルビーム２１が形成される。

【００２２】この実施の形態２によれば、実施の形態１
の効果に加え、実施の形態１では垂直面内ペンシルビー
ム２１を形成するためのアンテナエレメント８と、垂直
面内ペンシルビーム２２を形成するためのアンテナエレ
メント９がアンテナ７の開口面を共用していたために発
生する、アンテナエレメント８とアンテナエレメント９
の間の相互結合の影響が無視でき、より高精度なビーム
を形成できる。

【００２３】実施の形態３ 図７はこの発明における実施の形態３の親局用のアンテ
ナ装置の構成を示した図である。図７において、３６は
アンテナエレメント３４の励振位相量を変化させる移相
器、３７はアンテナ給電回路を示す。この実施の形態３
では、アンテナビーム形成・切替え装置１０を移相器３
６、アンテナ給電回路３７より構成している。その他の
構成は実施の形態１と同様である。

【００２４】この実施の形態３は、前記実施の形態１と
同様に複数の異なる垂直面内アンテナビームで通信対象
領域３をカバーするが、この垂直面内アンテナビームの
形成方法、切替え方法が実施の形態１と異なる。動作例
として、垂直面内アンテナビームのアンテナビーム数が
２つの場合について説明する。例えば、まずアンテナ給
電回路３７の励振分布は垂直面内ペンシルビーム２１を
形成するものとすると、固定子局２の使用するアンテナ
ビームが垂直面内ペンシルビーム２１の場合は、移相器
３６によりアンテナエレメント３４に与える位相量を同
位相とする。次に、固定子局２の使用するアンテナビー
ムが垂直面内ペンシルビーム２２の場合は、移相器３６
に“数３”で示される位相分布を与えることにより、垂
直面内ペンシルビーム２２が形成される。ここで、“数
３”においてｎ＝１の移相器は図７の移相器３６−１に
相当し、リニアアレーを地面に対して垂直に設置した場
合の、天頂方向の移相器である。

【００２５】

【数３】

【００２６】前記構成では、アンテナ給電回路３７は垂
直面内ペンシルビーム２１を形成する振幅位相分布を与
えているが、位相分布は移相器３６により容易に変化可
能であるので、垂直面内ペンシルビーム２１を形成する
場合でもアンテナ給電回路３７において振幅分布のみ与
えて、位相分布は移相器３６により設定することも可能
である。

【００２７】ここで、この実施の形態３によれば、実施
の形態１、実施の形態２の効果に加え、制御部１４によ
り移相器３６の位相量の変更によって垂直面内ペンシル
ビーム２８，２９のそれぞれのチルト角３２，３３の変
更が容易であり、柔軟に通信対象領域３を変更すること
が可能となる。さらに移相器３６により、アンテナ給電
回路３７と移相器３６、移相器３６とアンテナエレメン
ト３４を接続するケーブルや、アンテナ給電回路３７で
発生する位相誤差を補償できるため、より精度の高いビ
ームを形成できる。

【００２８】実施の形態４ この実施の形態４は前記実施の形態１〜３の制御部１４
に、スロット内でのアンテナビーム切替え回数を少なく
するような制御機能を付加したものである。図８はこの
発明における実施の形態４の親局用のアンテナ装置のス
ロット構成例を示した図である。例えば、垂直面内アン
テナビームが２つで、１フレーム内で４つの固定子局２
から通信の接続要求が発呼された場合に、この４つの固
定子局２へのスロット割当てを行う場合について説明す
る。この実施の形態４の制御部１４では、まずこの４つ
の固定子局２の使用するアンテナビームをメモリー部１
５より読み出す。図８では、固定子局２ａ，２ｃ，２ｄ
では垂直面内ペンシルビーム２１を使用し、固定子局２
ｂでは垂直面内ペンシルビーム２２を使用している。そ
して、制御部１４は垂直面内ペンシルビーム２１を使用
する固定子局２ａ，２ｃ，２ｄにフレームの先頭から連
続してスロットを割り当て、次に垂直面内ペンシルビー
ム２２を使用する固定子局２ｂにスロットを割り当て
る。さらに他の固定子局２より通信の接続要求が発呼さ
れた場合には、通信要求の発呼があった全ての固定子局
２の使用するアンテナビームをメモリー部１５より読み
出し、垂直面内ペンシルビーム２１を使用するそれぞれ
の固定子局２に、再度フレームの先頭から連続してスロ
ットを割り当て、その次に、垂直面内ペンシルビーム２
２を使用するそれぞれの固定子局２にスロットを割り当
てる。この結果、例えばデータアドレス順にスロットを
割り当てるよりも、アンテナビームの切替え回数を少な
くすることができる。ここで、垂直面内ペンシルビーム
２２を使用する固定子局２から先にフレームの先頭から
連続してスロットを割り当てた場合や、２つ以上の複数
のアンテナビームを使用する場合でも、同一の効果を得
ることができるのは明らかである。

【００２９】この実施の形態４によれば、実施の形態
１，２，３の効果に加え、アンテナビームの切替え回数
を少なくすることで、スイッチ１８や制御部１４の低消
費電力化が可能となる。

【００３０】

【発明の効果】第１、第２の発明によれば、複数の異な
る方向を指向するようにチルト可能なペンシルビームを
形成するアンテナを用いて、通信対象領域を単一ビーム
でカバーするために必要な垂直面内アンテナビーム幅よ
り狭い垂直面内ペンシルビームを形成し、通信の割り当
てられた固定子局をビームの不感帯から外す方向に、前
記ペンシルビームをチルトすることにより、親局用アン
テナ装置の低消費電力化や軽量化が可能である。

【００３１】第３の発明によれば、第１の発明の効果に
加え、第１の発明ではアンテナ開口面を共用していたた
めに発生する、アンテナ素子間の相互結合の影響が無視
でき、より高精度なビームを形成できる。

【００３２】第４の発明によれば、第１の発明の効果に
加え、第１の発明ではアンテナ開口面を共用していたた
めに発生する、アンテナ素子間の相互結合の影響が無視
でき、より高精度なビームを形成できる。また、制御部
により移相器の位相量の変更、つまりビームチルト角の
変更が容易であり、柔軟なエリア設計が可能となる。さ
らに、移相器によりケーブル間やアンテナ給電回路で発
生する位相誤差を補償できるため、より精度の高いビー
ムを形成できる。

【００３３】第５の発明によれば、第１の発明の効果に
加え、スイッチの切替え回数が少なくなることで、親局
用のアンテナ装置の低消費電力化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１の装置構成図であ
る。

【図２】 この発明の実施の形態１のサービスイメージ
図である。

【図３】 この発明の実施の形態１のメモリー部におけ
るメモリー内容を示した図である。

【図４】 この発明の実施の形態１のスロット構成を示
した図である。

【図５】 この発明の実施の形態１の親局のアンテナパ
ターンを示す図である。

【図６】 この発明の実施の形態２の装置構成図であ
る。

【図７】 この発明の実施の形態３の装置構成図であ
る。

【図８】 この発明の実施の形態４のスロット構成図で
ある。

【図９】 一般的なＰ−ＭＰ通信のサービスイメージ図
である。

【図１０】 一般的なＴＤＭＡ通信のスロット構成を示
した図である。

【図１１】 一般的なＰ−ＭＰ通信の親局のアンテナパ
ターンを示す図である。

【符号の説明】

１ 親局、２ 固定子局、３ 通信対象領域、４ スロ
ット構成、５ コセカント２乗ビーム、６ １２０°ビ
ーム、７ アンテナ、８ アンテナエレメント、９ ア
ンテナエレメント、１０ アンテナビーム形成・切替え
装置、１１ 送信部、１２ 受信部、１３ スイッチま
たはダイプレクサー、１４ 制御部、１５ メモリー
部、１６ 第１のアンテナ給電回路、１７ 第２のアン
テナ給電回路、１８ スイッチ、１９ 送受信信号、２
０ 送受信信号、２１ 垂直面内ペンシルビーム、２２
垂直面内ペンシルビーム、２３ メモリー内容、２４
アンテナビーム切替え位置、２５ アンテナビーム切
替え位置、２６ 垂直面内通信対象領域、２７ 単一ビ
ーム、２８ 垂直面内ペンシルビーム、２９ 垂直面内
ペンシルビーム、３０ 不感地帯、３１ 不感地帯、３
２ チルト角、３３チルト角、３４ アンテナエレメン
ト、３５ スイッチ、３６ 移相器、３７アンテナ給電
回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5J021 AA05 AA09 AA11 CA01 CA06 DB02 DB03 DB06 EA04 FA06 FA20 FA24 FA26 FA30 FA31 FA32 FA34 GA02 GA04 GA06 GA08 HA02 HA05 HA10 5K067 AA43 CC04 DD27 DD44 EE10 EE41 EE71 KK03

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の固定子局との間でＴＤＭＡ通信を
   行う親局に設置され、複数の異なる方向を指向するよう
   にチルト可能なペンシルビームを形成するアンテナと、
   呼の発生に応じて通信の割り当てられた固定子局をビー
   ムの不感帯から外す方向に、前記ペンシルビームをチル
   トするビーム制御手段とを備えたことを特徴とするアン
   テナ装置。
2. 【請求項２】 前記アンテナは、所定の間隔で配設され
   る複数の第１のアンテナ素子と、前記第１のアンテナ素
   子にそれぞれ隣接して配設される複数の第２のアンテナ
   素子と、前記第１のアンテナ素子に励振振幅位相分布を
   与えてペンシルビームを形成する第１の給電部と、前記
   第１のアンテナ素子で形成されるペンシルビームとは異
   なる方向にチルトしたペンシルビームを形成するよう
   に、前記第２のアンテナ素子に励振振幅位相分布を与え
   る第２の給電部とを具備し、前記ビーム制御手段は、送
   受信機を前記第１の給電部もしくは第２の給電部のいず
   れか一方に接続する切替えスイッチと、呼の発生に応じ
   て通信の割り当てられた固定子局をビームの不感帯から
   外す方向に、チルトしたペンシルビームを形成するよう
   に前記切替えスイッチを制御するスイッチ制御手段とを
   具備したことを特徴とする請求項１記載のアンテナ装
   置。
3. 【請求項３】 前記アンテナは、所定の間隔で配設され
   る複数のアンテナ素子と、前記アンテナ素子に励振振幅
   位相分布を与えてペンシルビームを形成する第１の給電
   部と、前記第１の給電部が前記アンテナ素子に形成する
   ペンシルビームとは異なる方向にチルトしたペンシルビ
   ームを形成するように、前記アンテナ素子に励振振幅位
   相分布を与える第２の給電部とを具備し、前記ビーム制
   御手段は、前記アンテナ素子を前記第１の給電部もしく
   は第２の給電部のいずれか一方に接続する切替えスイッ
   チと、呼の発生に応じて通信の割り当てられた固定子局
   をビームの不感帯から外す方向に、チルトしたペンシル
   ビームを形成するように前記切替えスイッチを制御する
   スイッチ制御手段とを具備したことを特徴とする請求項
   １記載のアンテナ装置。
4. 【請求項４】 前記アンテナは、所定の間隔で配設され
   る複数のアンテナ素子と、前記アンテナ素子に励振振幅
   位相分布を与えてペンシルビームを形成する給電部と、
   前記給電部の位相を変えて前記ペンシルビームをチルト
   させる移相器とを具備し、前記ビーム制御手段は、呼の
   発生に応じて通信の割り当てられた固定子局をビームの
   不感帯から外す方向に、チルトしたペンシルビームを形
   成するように前記移相器を制御する位相制御手段とを具
   備したことを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
5. 【請求項５】 前記ビーム制御手段は、同方向にチルト
   したビームによってビームの不感帯から外れる複数の固
   定子局に、スロットを連続して割り当てる機能を具備し
   たことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに
   記載のアンテナ装置。