JP2000509579A

JP2000509579A - セルラ基地局用の分割可能送信アンテナアレイ及び関連する方法

Info

Publication number: JP2000509579A
Application number: JP9538202A
Authority: JP
Inventors: デント，ポール，ウィルキンソン
Original assignee: Ericsson Inc
Current assignee: Ericsson Inc
Priority date: 1996-04-19
Filing date: 1997-04-11
Publication date: 2000-07-25
Also published as: EP0894370B1; AU2675997A; EP0894370A1; US6151310A; DE69706666T2; WO1997040594A1; AU717560B2; CA2249583A1; DE69706666D1

Abstract

(57)【要約】時分割多重アクセス基地局は複数の時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）タイムスロットを用いたセルラ通信システムにおける複数の移動局と通信する。基地局はアンテナと、変調器と、無線周波数スイッチを含む。アンテナは送信アンテナ要素のアレイを含む。変調器は第１の時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）タイムスロットの間に送信する第１のセルラ無線信号及び第２の時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）タイムスロットの間に同時に送信する第２、第３のセルラ無線信号を発生する。加えて、第２、第３のセルラ無線信号は異なる周波数で発生される。無線周波数スイッチは第１の時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）タイムスロットの間に第１のセルラ無線信号を第１の複数の送信アンテナ要素に結合し、一方第２の時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）タイムスロットの間に第２、第３のセルラ無線信号をそれぞれ第２、第３の複数の送信アンテナ要素に結合する。

Description

【発明の詳細な説明】セルラ基地局用の分割可能送信アンテナアレイ及び関連する方法関連出願本願は１９９４年３月２４日出願の米国特許出願第０８／２１７，３０１号及び１９９５年５月１１日出願の米国特許出願第０８／４３９，１１６号の一部継続出願であり、これら両出願の開示は全て参照により本願に組み入れる。発明の分野本発明は、無線通信システム及びその方法に関し、特に無線セルラ通信システム及びその方法に関する。発明の背景セルラ通信システムは一般に複数の移動ユニットまたは移動加入者に対する音声およびデータ通信を行うために用いられる。ＡＭＰＳ，ＥＴＡＣＳ，ＮＭＴ− ４５０，ＮＭＴ−９００と呼ばれるアナログセルラシステムは全世界にわたって好適に配置されてきた。更に最近は、北米におけるＩＳ−５４Ｂや、パン・ヨーロパＧＳＭシステムのようなデジタルセル型システムが導入された。これらシステムおよびその他のシステムについては、例えばマサチュウセッツ州、ノルウッドのアルテク、ハウス（Artech House，Norwood，MA.）より１９９３に発行されたバルストン他(Balston et al)による「セルラ無線システム」（Cellular Radi o Systems）と題する本に記載されている。セルと呼ばれる限定された複数の地理的区域で使用するため複数の周波数群を割り当てるセルラ技術において、周波数の再利用が一般に用いられる。同じ周波数群を含むセルは地理的に分離されて、異なるセル内の移動ユニットが互いに干渉することなく同じ周波数を使用することができる。このようにして、僅か数百の周波数のシステムにより、数千の加入者の利用が可能である。例えば、米国において連邦当局は、１群の超高周波（ＵＨＦ）の周波数スペクトルをチャネルと呼ばれる狭い周波数帯の複数の対に分割したものをセルラ通信に対して割り当てた。チャネル対は、各対の送信、受信周波数が４５ＭＨｚ離れるという２重周波数配置から得られる。現在、米国のセルラ移動通信に８３２個の３０ＫＨｚ幅の無線チャネルが割り当てられている。こアナログシステムの容量限界を処理するためＩＳ−５４Ｂと呼ばれるデジタル通信標準が設けられ、前記周波数チャネルをさらに３つのタイムスロットに細分割している。図１に示されるように、従来のセルラ通信システム２０は、１つまたは複数の移動局またはユニット２１、１つまたは複数の基地局２３および移動電話交換所（ＭＴＳＯ）２５を含む。図１には３つのセル３６のみが示されているが、代表的なセル型回路網は数百の基地局、数千の移動局および２以上のＭＴＳＯを含むであろう。各セルは１つまたは複数の専用の制御チャネルおよび１つまたは複数の音声チャネルが割り当てられる。例えば、各セルは１個の制御チャネルと、２１個の音声／データまたは通話チャネルをもつ。制御チャネルはセルの確認およびページングの情報送信に使用される専用のチャネルである。通話チャネルは音声およびデータ情報を運ぶ。ＭＴＳＯ２５は全セル型回路網２０の中央統合要素であり、通常セル処理装置２８、セルスイッチ２９を備え、かつ公共交換電話網（ＰＳＴＮ）３０との接続を行う。セルラ通信網２０を介して、２つの移動局２１の間、または移動局２１と陸上電話使用者３３との間の２重無線通信リンク３２が構成される。基地局２３の機能は一般に移動局２１との無線通信を処理することである。その容量内において、基地局２３は主としてデータ及び音声信号の中継局として機能する。基地局２３はまたリンク３２の品質を監督し、移動局２１からの受信信号の強さを監視する。従来装置における代表的な基地局２３が、例示的にスエーデン、ストックホルムのエリクソン・テレコム社(Ericsson Telecom AB)により作られたＣＭＳ８０００セル型移動電話システム用のモデル番号ＲＢＳ８６２の機能的要素を示す図２に概略的に示される。このアナログセルラ通信網の詳細な説明は、エリクソン・テレコム社より発行された発行番号ＥＮ／ＬＺＴ１０１９０８Ｒ２Ｂに記載されている。多くの高速道路において現在通常見られる基地局２３は、制御ユニット３４とアンテナ塔３５を含む。制御ユニット３４は基地局電子装置を含み、通常塔の基部またはその近傍の補強された格納内に設けられる。この格納内に、無線制御群３７すなわちＲＣＧ、交換無線インターフェース（ＥＲＩ）３８、ＡＣ送電網からの電力を基地局内の個々の要素を付勢する電力に変換する１次電源４１及びバックアップ電源４２が設けられる。ＥＲＩ３８はＭＴＳＯ２５と基地局２３の間の信号を準備する。ＥＲＩ３８はＲＣＧ３７からデータを受け取り、それを専用のＭＴＳＯ−ＢＳリンク４５上をＭＴＳＯ２５に送る。反対方向に、ＥＲＩ３８はＭＴＳＯ２５からデータを受け取り、それをＲＣＧ３７に送る。データはついで移動局２１へ送られる。無線制御群３７は無線通信を行うのに必要な電子装置を含む。従来技術のＲＣＧ３７の機能ブロック図が図３に示される。図示の構成は、１つのセルまたはセルのセクタを動かすために必要な代表的な構成として、１つの制御チャネル送／受信モジュール（ＴＲＭ）５Ｌ複数の音声チャネルＴＲＭ５２、および１つの信号強度受信器５３を含む。各ＴＲＭ５１，５２はそれぞれの送信器５４、受信器５５および制御ユニット５７を含む。ＴＲＭ５１，５２は通常周波数に対して敏感（agile）ではなく、ただ１つの所定のチャネルにおいてのみ作動する。ＥＲ１３８からの制御信号は個々の制御ユニット５７が受け取る。音声およびデータ通話信号は別個のインターフェースを越えてＥＲＩ３８に接続される。制御および音声用の各個々の送信器５４は送信結合器５８に接続される。送信結合器は全ての入力信号を、同心ケーブル６２を介して送信アンテナ６３に結合される単一の出力上に結合する。結合器５８の使用により、通常１６個までの送信器５４を共通のアンテナ６３に接続することができる。結合器５８は、アンテナを支持するマストおよび塔上のスペースにとってしばしば有利であるため使用される。極端な場合、１つのマストが１００以上の無線チャネルの支持を必要とすることがある。受信側においては、２つの受信アンテナ６５の各々がそれぞれの受信結合器６６Ａ，６６Ｂに結合され、そこで受信信号が周波数に従って分離され、ＴＲＭ５１，５２の各々の個々の受信器５５に送られる。２つの受信アンテナ６５は代表的に塔上で３〜５メータ分離されて、非相関のフェージングパターンをもった信号を受信してスペースダイバシティ受信を行う。検出前、検出後ダイバシティ用の多くの従来技術があるが、それは例えばマグロウヒル(McGraw-Hill)より１９９２に発行された、ウイリアム・シー・ワイ（William C．Y）「移動通信工学」 (Mobile Communications Engineering)と題する本の第１０章に記載されている。代表的基地局２３の１つの視覚的特徴はアンテナ塔３５である。合理的なサービス領域を得るため、アンテナ６３、６５は好ましくは地上にある距離を隔てて設けられる。さらに付加的に図４Ａの従来技術の概略平面図を参照すると、田園領域に、塔は同様にセル３６の中心に位置して、全方向をカバーするようにしている。全方向セルにおいては、制御チャネル及び活性音声チャネルは通常単一のアンテナからセルの全領域に放送される。基地局がさらに密に配置されるときは、従来技術のように、すなわち図４Ｂの概略図に示すような扇形状のアンテナシステムが用いられる。扇形状化には例えば図４Ｂに示すように１２０度の放射パターンをもった方向性アンテナ７０を必要とする。各扇形部７１それ自身の制御チャンネルと音声チャネルをもった１つのセルである。”チャネル”はアナログシステムにおける特定の搬送周波数、またはＩＳ−５４およびＧＳＭのようなハイブリッドＴＤＭＡ／ＦＤＭＡシステムにおける特定の搬送波／スロット組合せを指すことに注意すべきである。図５Ａは従来の、かつ上に述べた代表的なアンテナシステムを示す。図５Ｂはこれまで説明した全方向性アンテナ、例えばダイポール６６、またはさらに反射器６４をもった方向性扇形アンテナ７０のような従来のアンテナの２つの型を示す。送信、受信アンテナは所与の基地局に対して通常同じ形式のものが用いられるものと理解される。セル型通信システムにおいて、走査型フェーズドアレイアンテナ(scanning ph ased array antenna)の使用が提案された。例えば、スタプレトン他（Staplet on，et al）の「セルラ基地フェーズドアレイアンテナシステム(A Cellular Bas e Phased Array Antenna System)」，第９３回ＩＥＥＥＶＴＣ会報、９３〜９６頁（Proceedings of the 93rd IEEE VTC，pp．93-96）には、３６０度の走査能力をもつモノポール放射要素の円形アレイが記載されている。スタプレトンのアンテナは、各放射要素がそのセルに割り当てられた各チャネルへの送信能力をもつように設計されている。最近、受動的マイクロストリップアレイがセル型基地局用に利用されることに注意すべきである。例えば、スイス、ヘリソウのフーバ＋スーナ社（Hubber+Suh ner AG，Herisau，Switzerland）製の型番１３０９、４１、０００９は、セル型基地局に使用のため成形されたエレベーション・ビーム（elevation beam）をもった直線状に偏極（polarization）された平面パネル受動アンテナの７つの要素をもつ。このアレイは、代表的なダイポールアンテナに代えて、ビルジングの側壁やその他の平らな表面に取り付けるのにより好適である。フーバ＋スーナ社発行の応用ノート２０．３には、パワー分割器(power splitters)を使用して信号の一部を数個の個々のパネルに偏向させることにより広い領域をカバーすることができる、旨記載されている。上述のセル型基地局に拘わらず、この技術分野において依然として強化されたセル型通信容量と低価格の基地局についての要望が存在する。発明の概要本発明は、各ＴＤＭＡタイムスロットの間少ないチャネルにおいて高いパワーで送信し、または多くのチャネルにおいて低いパワーで送信することのできるアンテナをもち、活性移動局の範囲、数、及び位置に従ってアンテナ原資の動的割り当てを可能とする基地局である。特に、本アンテナは第１のＴＤＭＡタイムスロットの間は１つの高いパワーのセルラ無線信号を送り、第２のＴＤＭＡタイムスロットの間は２つの中間パワーのセルラ無線信号を送り、第３のＴＤＭＡタイムスロットの間は４つの低いパワーのセルラ無線信号を送ることができる。従って、基地局は送信範囲の領域の限界に近い１つの移動局には高パワーのセルラ無線信号を送り、基地局から中間距離にある２つの移動局には２つの中間パワーのセルラ無線信号を送り、基地局に比較的近い４つの移動局には４つの低パワーのセルラ無線信号を送ることができる。それぞれ高パワー、中間パワー、および低パワーにおいて使用される第１、第２、第３のタイムスロットは、移動体の分布に適合するように調整することができる。アンテナは使用できるセル周波数を用いた前記高パワー、中間パワー、低パワーのセルラ無線信号を送信できる。例えば、高パワーのセル無線信号は周波数ｆ₁ で送信し、２つの中間パワーのセルラ無線信号は周波数ｆ₁，ｆ₂で送信し、４つの低パワーのセルラ無線信号は周波数f₁，ｆ₂，ｆ₃，ｆ₄を用いて送信することができる。第１の基地局におけるこの周波数の割り当ては隣接する基地局において４つの同じ周波数の使用を許す。例えば、第２の基地局においては、高パワーのセルラ無線信号は周波数ｆ₄を用いて送信し、２つの中間パワーのセルラ無線信号は周波数ｆ₃，とｆ₄を用いて送信し、４つの低パワーのセルラ無線信号は周波数ｆ₁，ｆ₂，ｆ₃，ｆ₄を用いて送信することができる。２つの基地局間の干渉の可能性は各アンテナの高パワー、及び中間パワーの無線信号が異なる周波数で作動するので減少する。周波数の唯一の重複は隣接基地局とサービス領域のオーバラップしない低いパワーのセルラ無線信号について起こるのみである。本発明の１実施例において、複数の時分割多重アクセスタイムスロットを用いたセルラ通信システムにおける複数の移動局と通信するための時分割多重アクセス基地局は、送信アンテナ要素のアレイをもったアンテナ、変調器及び無線周波数スイッチを含む。変調器は第１の時分割多重アクセスタイムスロットの間に送信する第１のセルラ無線信号及び第２の時分割多重アクセスタイムスロットの間に同時に送信する第２、第３のセルラ無線信号を発生する。加えて、第２、第３のセルラ送信チャネルを異なる周波数で発生する。無線周波数スイッチは、第１のセルラ無線信号を第１の複数の送信アンテナ要素に第１の時分割多重アクセスタイムスロットの間結合し、ついで第２、第３のセルラ無線信号をそれぞれ第２、第３の複数の送信アンテナ要素に、第２の時分割多重アクセスタイムスロットの間結合する。従って、基地局は各アンテナ要素から単一の周波数でエネルギの放射を続けながら、異なる数のセルラ無線信号を異なる時分割多重アクセスタイムスロットの間送信することができる。これにより、不要な相互変調を起こすことなく、一度に１つの周波数のみを増幅する、効率的なＣ級パワー増幅を用いた活性送信要素の構成が得られる。好ましくは、第２、第３の複数の送信アンテナ要素がそれぞれ第１の複数の送信アンテナ要素の部分集合を含み、第１のセルラ無線信号が第２、第３のセルラ無線信号よりも高いパワーで送信されるようにする。従って、１つのセルラ無線信号が１つの時分割多重アクセスタイムスロットの間に送信され、一方それより低いパワーの複数のセルラ無線信号が別の時分割多重アクセスタイムスロットの間に同時に送信される。このパワーの割り当ては、各送信アンテナ要素がパッチ型アンテナ要素であり、好ましくはＣ級送信増幅器にそれぞれ結合されたアンテナにより達成される。従って、高パワーのセルラ無線信号は全てのパッチ型アンテナ要素を同時に用いて送信され、低パワーのセルラ無線信号は活性パッチ型アンテナ要素の一部のみを用いて送信される。このようにして、多数の移動体が異なる時分割多重アクセスタイムスロットの間に同じ周波数でサービスを受けることができる。さらに、多数の移動局が同じ時分割多重アクセスタイムスロットの間に、異なる周波数でサービスを受けることができる。加えて、基地局は第４、第５、第６、第７のセルラ無線信号を、第３の時分割多重アクセスタイムスロットの間に異なる周波数で発生することができる。無線周波数スイッチは、第４、第５、第６、第７のセルラ無線信号をそれぞれ第４、第５、第６、第７の複数の送信アンテナ要素に、第３の時分割多重アクセスタイムスロットの間結合する。従って、第４から第７の各セルラ無線信号は第１から第３の各セルラ無線信号よりも低いパワーで送信される。アンテナは好ましくは、第１、第２、第３のセルラ送信チャネルが送信される第１の送信領域を画定する。加えて、基地局は、前記第１の送信領域と少なくとも一部重なる第２の送信領域を画定する第２のアンテナを備えても良い。この第２のアンテナは放送制御信号を所定の周波数において、所定の時分割多重アクセスタイムスロットの間送信する。さらに、第２のアンテナからは所定周波数で各時分割多重アクセスタイムスロットの間エネルギが所定のパワーレベルで送信される。従って、基地局はＧＳＭ標準プロトコルに合致した放送制御信号を送信することができる。このためには、制御信号は全てのタイムスロットにおいて一定パワーの周波数で送信されることが必要である。別の実施例において、基地局は、送信アンテナ要素のアレイと、高パワー送信手段と、低パワー送信手段とを含む。高パワー送信手段は第１の複数の送信要素から高パワーセルラ無線信号を第１の時分割多重アクセスタイムスロットの間送信する。低パワー送信手段は低パワーセルラ無線信号を第２の複数の送信アンテナ要素から第２の時分割多重アクセスタイムスロットの間送信する。従って、高パワー及び低パワーセルラ無線信号を、異なる時分割多重アクセスタイムスロットに組み込むことができる。さらに、第２の複数の送信要素は好ましくは第１の複数の送信要素よりも少ないので、高パワーセルラ無線信号は低パワーセルラ無線信号よりも高いパワーで送信される。従って、多重低パワーセルラ無線信号を同時にアンテナから送信することができる。加えて、基地局に比較的近接してアンテナに対して負の仰角にある移動局をより良好にカバーするように、低パワーセルラ無線信号を高パワーセルラ無線信号よりも広い垂直ビームパターンをもって送信することができる。本発明のさらに別の実施例においては、複数の移動局との通信のためのセルラシステムは、第１のアンテナをもった第１の基地局と、第１の基地局に近接して第２のアンテナをもつ第２の基地局を含む。第１の基地局の第１のアンテナは第１のセルラ無線信号を第１の周波数で送信する。第２の基地局の第２のアンテナは第２のセルラ無線信号を第２の周波数で高いパワーで送信し、第３のセルラ無線信号を第１のセル周波数において低パワーで送信して、両基地局において第１の周波数を再利用しながら、第１と第３のセルラ無線信号の間の干渉を減少することができる。特に、第１のアンテナは第１のセルラ無線信号の送信される第１の送信領域を画定し、第２のアンテナは第２のセルラ無線信号の送信される第２の送信領域を画定する。第２のアンテナはまた第３のセルラ無線信号の送信される第３の送信領域をも画定する。第１、第２の送信領域は一部重なっているが、第１と第３の送信領域は重なりがない。従って、近接するセル基地局が、両局間に重大な干渉を生じること無しに、同一のＴＤＭＡタイムスロットの間に共通の送信周波数を共用することができる。上に述べたように、本発明は１つの時分割多重アクセスタイムスロットの間に、少ない数のセルラ無線信号を高パワーで送信し、あるいは多数のセルラ無線信号を低パワーで送信することができる。従って、パワーと容量の間の非両立性は、基地局の送信領域にある活性移動局の数と配置に基づき各時分割多重アクセスタイムスロットについて改良される。すなわち、高いパワーをもった少ない数のセルラ無線信号は基地局から遠い距離にある移動局への第１の時分割多重アクセスタイムスロットの間の送信に用いられ、一方小さいパワーの多数のセルラ無線信号は基地局から近い距離にある多数の移動局への第２の時分割多重アクセスタイムスロットの間の送信に用いられる。さらに、セルラ無線信号の周波数とパワーによる第１の基地局への割り当により、近接基地局に同じ周波数を二重使用しても、高パワーで同じ周波数が同時に送信されることがないので、両局間に重大な干渉を起こすことがない。さらに、アレイの中で分割されるパッチ型アンテナ要素の使用により、本発明は比較的低価格で実現できる。図面の簡単な説明図１は、従来技術におけるセルラ通信システムの基本構成要素を示す概略ブロック図である。図２は、従来技術におけるセルラ通信システムの機能的構成要素を示す概略ブロック図である。図３は、従来技術における基地局の無線制御群の機能的要素を示す概略ブロック図である。図４Ａは、従来技術における全方向性のセルラパターンを示す概略平面図である。図４Ｂは、従来技術における扇形化されたセルラパターンを示す概略平面図である。図５Ａは、従来技術における代表的セルラアンテナシステムを示す概略側面図である。図５Ｂは、従来技術における全方向性アンテナと扇形アンテナを示す概略側面図である。図６は、本発明による複数のアンテナをもった基地局の平面図である。図７は、図６の基地局の平面図である。図８は、図７による細長基板の上に複数のパッチ型アンテナ要素をもったアンテナの一部切断図である。図９は、図８のアンテナの概略図である。図１０は、図８の細長基板の上に設けられた１つのパッチ型アンテナ要素の正面斜視図である。図１１は、図８の細長基板の上に設けられた１つのパッチ型アンテナ要素の背面斜視図である。図１２は、時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）タイムスロット上の周波数によるチャネル割り当て図である。図１３は、アンテナを示す図６の基地局の部分と、送信パワーの変化に関連するそれぞれの送信領域とを示す平面図である。図１４は、図１３の送信領域の側面図である。図１５は、２つの隣接するアンテナを示す図６の基地局の部分と、それぞれの送信領域とを示す平面図である。図１６は、本発明による２つの隣接する基地局を示す平面図である。詳細な説明本発明を添付図面を参照して詳細に説明する。添付図面は本発明の好ましい実施例を示すものである。しかしながら、本発明は多くの異なる形により実現できるものであり、以下に述べる実施例に限定されるものでないと理解すべきである。むしろ、これらの実施例はこの説明を完全にし、本発明の範囲を当業者に充分に伝えるために記載される。同じ参照符号は同じ要素を示す。最初に図６、図７を参照して、複数のアンテナ３２２ａ−ｆをもった基地局３００について記載する。アンテナは、全ての方向に信号を送信するように円筒形のパターンに構成される。６つのアンテナの各々は好ましくは基地局から方位角において１２０°のオーダで外方に延びる送信領域を画定する。従って、６つのアンテナは基地局の回りに６０°の間隔で等分に隔離し、隣接するアンテナは互いに重なる送信領域を画定する。さらに、基地局は好ましくは、各アンテナが複数のタイムスロットに分割された周波数で多重セル無線信号を送信することのできる時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）基地局である。換言すれば、各セルラ無線信号はタイムスロット及び周波数で画定された別々の通信チャネル上に送信される。加えて、基地局の６つのアンテナは好ましくは２つの群に分割される。第１群はアンテナ３２２ａ，３２２ｃ，３２２ｅを含み、これらアンテナの各々は高パワーで、１つの周波数により１つのセルラ無線信号を、中間パワーで２つの周波数により２つのセル無線信号を、または低パワーで４つの周波数により４つのセルラ無線信号を任意の時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）タイムスロットの間に送信することができる。従って、これらのアンテナの１つは送信領域の限界の近くにある１つのセル移動局に高パワーで１つのセルラ無線信号を１つのＴＤＭＡタイムスロットの間に送信し、アンテナから中間の距離に位置する２つのセルラ移動局に中間パワーで２つのチャネルを第２のＴＤＭＡタイムスロットの間に送信し、アンテナに比較的近接して位置する４つのセルラ移動局に低パワーで４つのチャネルを第３のＴＤＭＡタイムスロットの間に送信することができる。それにより、基地局は、送信領域内にある活性移動局の数と基地局からのこれら活性移動局の距離に従って、周波数およびパワーを各ＴＤＭＡタイムスロット毎に動的に割り当てることができる。さらに、これらアンテナの各々に４つの周波数を割り当てることにより、基地局はその全送信領域上に周波数とパワーレベルを動的に割り当てることができる。各アンテナにより使用される４つの周波数は、ＧＳＭ標準により画定される周波数ホッピング(hopping)アルゴリズムに従って、各ＴＤＭＡタイムスロット毎に変化してもよい。第２のアンテナアレイはアンテナ３２２ｂ，３２２ｄ，３２２ｆを含み、これらアンテナの各々は各ＴＤＭＡタイムスロットの間に高パワーで１つの周波数を送信することができる。好ましくは、これらアンテナの各々に対してＴＤＭＡタイムスロットの１つは放送制御信号に用いられ、他のタイムスロットの各々においてエネルギが同一の高パワーで常に送信される。かくして、放送制御信号はセル移動局が最初にそれぞれの受信領域に入つたとき速やかに確認される。基地局を囲む第２のアレイにおいてアンテナが等分に隔離しているので、放送制御信号は基地局の送信領域内の何処にあるセル移動局によつても受信することができる。特にこの構成は、固定された周波数で一定レベルでの放送制御信号の送信に有用である。かくして、本発明による基地局は周波数ホッピング、非ホッピングチャネルの両者に適用される。アンテナ３２２ａ−ｆの各々は、好ましくは、所定の回転偏極（rotational p olarization）をもつた信号の送信のための複数の送信アンテナ要素を含む。これらアンテナ要素は所定のパターンで配置され各アンテナの送信領域を画定する。アンテナ要素は円形のパッチ型要素（図８、９に示されるように）でも良く、あるいは当業者には容易に理解されるような交差ダイポールでも良い。加えて、これらアンテナ要素は同時にアンテナ要素を受けるのに役立つ。好ましくは隣接アンテナによって画定される隣接の受信領域が互いに重なり合うように、図示のアンテナマスト３１８のようなアンテナ取り付け手段が設けられる。単一アンテナ３２２の部分切除が図８に示される。好ましい実施例において、アンテナはパッチアンテナ要素のような複数のプリント回路板アンテナ要素２２４を含む。プリント回路板のような細長基板２２６の上にパッチアンテナ要素２２４が設けられ、これらパッチアンテナ要素は同時に送信、受信要素として用いられる。細長基板はまた他の構成要素、例えば図９に概略的に図示されるような、入力増幅器２２８、送信フィルタ２３０ａ、出力または受信低ノイズ増幅器（ＬＮＡ）２３１、及び出力フィルタ２３２ｂまたは受信フィルタ２３２ａを設けることができる。さらに図８に示されるように、パッチアンテナ２２４の取り付けられた細長基板２２６は好ましくは無線透過管状の囲い２３４の中に収納される。取り付け用ブラケット２３６はアンテナを基地局マストに結合するのに使用することができる。ケーブル２２０はアンテナ３２２をセル受信器に接続するのに用いられる。加えて、寒い気候用に囲いの中に温度センサ、ヒータを設けることもできる。図９に概略的に示されるように、無線周波数（ＲＦ）スイッチマトリックス３１９は送信信号を送信パワー増幅器２２８に分配する。当業者には容易に理解されるであろうが、送信増幅器は好ましくは時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）信号を増幅する単一搬送パワー増幅器（single carrier power amplifiers）（ＳＣＰＡ's）（Ｃ級パワー増幅器）である。ＳＣＰＡ'sが用いられるときは、信号は単一の周波数において単一の主方向（single principle direction）に向けられる。しかし、受信方向においては受信低ノイズ増幅器２３１は好ましくは常に多重周波数において信号を受信し増幅することができる。各アンテナ要素２２４はまた結合線２３９を含む結合回路２３８によつて共通受信フィルタ２３２ａ及び低ノイズ受信増幅器２３１に結合される。ＲＦスイッチマトリックス３１９は４つの送信信号の入力をもつ。各送信信号は別個のセル周波数ｆ₁-ｆ₄をもち、各送信増幅器それぞれの送信アンテナ要素２２４をもつ。ＲＦスイッチマトリックス３１９は１つのセル周波数ｆ₁において１つの送信信号を１つのＴＤＭＡタイムスロットの間送信増幅器２２８の全てに印加して、１つのセルラ無線信号を高パワーで送信する（モード１作動）。ついで、ＲＦスイッチマトリックスは１つの送信信号を１つのセルラ周波数ｆ₁において４つの送信増幅器に印加し、一方第２のＴＤＭＡタイムスロットの間第２の送信信号を第２のセルラ周波数ｆ₂において残りの４つの送信増幅器に印加して、２つのセルラ無線信号を中間パワーで送信する（モード２作動）。さらにＲＦスイッチマトリックスはそれぞれセルラ周波数ｆ₁-ｆ₄をもった送信信号を２つの送信増幅器にそれぞれ第３のＴＤＭＡタイムスロットの間印加して、４つのセルラ無線信号を低パワーで送信する（モード３作動）。一般に、ＲＦスイッチは２つの２値ビットにより制御される。２つの２値ビットは４つの入力信号の中の何れを出力に通すかを決める。かくして、４つの出力の全てを制御するために８つのビットが必要である。８ビットの１バイトが各タイムスロットのアレイ構成を決めるので、各バイト８ビットの８バイトが各ＴＤＭＡフレームの構成を決める。この情報はスイッチのメモリに貯えられ、ＴＤＭＡフレームと同期して周期的に読みだされ、アレイ要素のタイムスロット及び周波数への割り当てが変更されるとき制御器３２１により変更される。制御器３２１はＲＦスイッチマトリックスに作動的に接続され、各ＴＤＭＡタイムスロットにおける送信されるべきセルラ無線信号の数、セルラ無線信号を送信するときの周波数、及び各セルラ無線信号のパワーをアンテナの受信領域にある活性セル移動局の数及び位置に基づいて決める。１つのＴＤＭＡタイムスロットの信号の割り当てが決められた後に、制御器は好ましくはＲＦスイッチマトリックスへのどの入力をどの送信増幅器に与えるべきかを指定するデジタル制御コードを発生する。１例として、デジタル制御コードは、ＲＦスイッチへの入力と送信増幅器との可能な組み合わせの各々を指定するに充分な、８ビットの制御バイトである。当業者には理解されるように、制御器３２１は特定目的コンピユータ、あるいは特定目的のソフトウエア、特定目的のハードウエアまたはそれらの組み合わせをもった汎用コンピュータとして構成できる。変調器３２３は各ＴＤＭＡタイムスロットに用いられるセルラ周波数の各々についてセルラデジタル情報を符号化する。上述の如く、制御器３２１は各ＴＤＭＡタイムスロットに必要なチャネルの数、及び各タイムスロットにおける各チャネルの周波数とパワーを、それぞれの送信領域にある活性移動セル局の数と位置に基づいて決める。従って、変調器３２３にどの周波数をどの送信信号について符号化すべきかを指示する各ＴＤＭＡタイムスロットの間に、情報が制御器から変調器３２３に送られて、各タイムスロットにセルラ情報送信チャネルを割り当てる。送信増幅器２２８は受信周波数と一部重なる周波数において広い帯域のノイズ出力を、受信低ノイズ増幅器２３１のノイズ特性を低下させる程度の大きさをもつて発生するかもしれない。従って、図示のごとく送信フィルタ２３０ａ、受信フィルタ２３２ａが用いられる。受信フィルタ２３２ａは受信周波数帯を通過させ送信周波数信号を減衰させるように同調された帯域フィルタであり、一方送信フィルタ２３０ａは受信周波数帯域の送信を減衰させ送信周波数帯域を通過させるノッチ(notch)フィルタである。当業者には理解されるように、図８において各アンテナは、長く薄いモジュールまたはプリント回路板のような細長の基板２２６上に別々に形成される。当業者には容易に分かるように、パッチアンテナのようなプリント回路板アンテナ要素はモジュール等の一部として容易に製造することができる。図１０、１１に示されるように、円形パッチアンテナ要素２２４は２つの給電点２７０、２７２において給電される。この２つの給電点はプリント分岐線直交カプラ（printed br anch-line quadrature coupler）２７４に接続され、反対円形または回転偏極（ opposite circular or rotational polarization）の２つの給電点２７０、２７２を形成する。接地結合２７６はアンテナ要素２２４を、細長基板２２６の２つの層の間に挟まれた接地板２７８に接続するのに用いられる。当業者には理解されるように、増幅器のような活性要素及びフィルタのような受動要素を細長基板の上に実装したり、構成しても良い。多重アンテナは単一のアンテナ台に取り付けても良い。各アンテナは方位角平面(azimuthal plane)において方向性をもち、垂直平面において狭いビームを形成し、それぞれのアンテナは異なる方位角の扇形領域をカバーする。これは、アンテナマストの回りに異なるアンテナを同一線上に、同じ高さで、異なる方位角に向くように取り付けることにより、または各アンテナの上に２つまたはそれ以上のアンテナを同じまたは異なる方位角に向くように取り付けることによりなされる。実際、アンテナの方位角はその取り付け位置とは関係なく設定して良いが、それぞれのアンテナが他のアンテナから、またはマストから干渉を受けないような方向にするのが望ましい。図１２は、本発明による基地局における単一アンテナに対するＴＤＭＡタイムスロットの周波数の割り当てを示す。当業者には理解されるように、単一周波数が複数の通信チャネルを画定する複数のＴＤＭＡタイムスロットに分割され、それにより複数のセルラ無線信号を単一の周波数で送信することを可能とする。例えば、ＧＳＭ標準プロトコルは、各七ルラ周波数を、８つの通信チャネルを画定するＴＤＭＡフレーム毎の８つのタイムスロットｔ₁〜ｔ₈に分割して、８つのセルラ無線信号を１つの周波数で送信することを可能とするようにしている。図１２のＴＤＭＡタイムスロット１〜５、ｔ₁〜ｔ₅において、アンテナは送信アンテナ要素の全アレイから単一の周波数ｆ₁で送信し、５つの高パワーのセルラ無線信号を与える。この高パワー送信は本説明及び図ではモード１作動と呼ばれ、１つの高パワーのセルラ無線信号がタイムスロット毎に送信される。モード１作動においては、ＲＦスイッチ３１９（図９に示す）は周波数ｆ₁をもったセルラ無線信号をそれぞれのタイムスロットの間それぞれの送信増幅器２２８を介して全ての送信アンテナ要素２２４に与える。図１２のＴＤＭＡタイムスロット６〜７、ｔ₆〜ｔ₇において、アンテナはアレイの半分のアンテナ要素から１つの周波数ｆ₁で送信し、他の半分のアンテナ要素から別の周波数ｆ₂で送信し、それにより４つの中間パワーのセルラ無線信号が得られる。このモードにおいては、如何なる方向においても有効放射パワーは６ｄＢ低下する。この中間パワー送信は本説明および図面においてモード２作動と名付けられ、２つの中間パワーのセルラ無線信号が各ＡＴＤＭＡタイムスロットに送信される。モード２作動において、ＲＦスイッチ３１９（図９に示される）は周波数ｆ₁とｆ₂をもったセル無線信号を作り、それぞれのＴＤＭＡタイムスロツトの間にそれぞれの送信増幅器２２８を介して、送信アンテナ要素２２４のアレイの各半分に与える。図１２のＴＤＭＡタイムスロット８、ｔ₈において、アンテナはアレイの各４分の１のアンテナ要素から４つの周波数ｆ₁−ｆ₄で送信し、それにより４つの低パワーのセルラ無線信号が得られる。この低パワー送信はここ、および図面においてモード３作動と名付けられ、４つの低パワーセル無線信号が各ＡＴＤＭＡタイムスロットに送信される。モード３作動において、ＲＦスイッチ３１９（図９に示される）は周波数ｆ₁〜ｆ₄をもったセルラ無線信号を作り、それぞれのＴＤＭＡタイムスロットの間にそれぞれの送信増幅器２２８を介して、送信アンテナ要素２２４のアレイの各４分の１に与える。他のモード、例えば要素の３／４を用いて１つの周波数で送信し、要素の１／４を用いて他の周波数で送信する、と言うようなモードもまた実現できる。モード１〜３で作動するアンテナ３２２ａのそれぞれの送信範囲が図１３に示される。図示の如く、アンテナ３２２ａは１２０°の方位角の送信領域３４０を画定する。従って、基地局３１８の回りに等分に隔離している３つのアンテナで３つの作動モードにより３６０°の範囲をカバーすることができる。図９を参照した上記の説明のように、８つの送信要素２２４はそれぞれ２つの送信要素を含む４つの副アレイに分割され、各送信要素はそれぞれの送信増幅器２２８により駆動される。これら増幅器の各々は１ワットの増幅器とすることができる。従って、モード１作動において全ての送信要素により送信される信号は最大のアンテナ方向性で結合されて８ワットのパワーをもつ。モード２作動において４つの送信要素により送信される信号は３ｄＢ低下した方向性で結合されて４ワットのパワーをもち、モード３作動において２つの送信要素により送信される信号は６ｄＢ低下した方向性で結合されて２ワットのパワーをもつ。図１３に示されるように、モード１作動において送信要素のアレイ全体から送信される高パワーのセルラ送信チャネルはアンテナ３２２ａの全領域ｒ_max、に延びる。モード２作動において６ｄＢ低いＥＩＲＰで送信要素の半分により送信される中間パワーのセルラ送信チャネルは、セルラ地上移動体無線システムの距離４乗の伝達法則（fourth power of distance propagation law）に従って、アンテナ３２２aのｒ_max／２^1/2のような中間領域に延びる。モード３作動において１２ｄＢ低いＥＩＲＰで送信要素の１／４により送信される低パワーのセルラ送信チャネルは、ｒ_max／２のような短い領域に延びる。図１４は３つの作動モードの各々における垂直方向ビーム幅を示す。より高いレベルのパワーはより大きな送信領域を与え、一方より低いレベルのパワーは垂直方向により大きなビーム幅を与える。従って、高いレベルのパワーはより遠くの移動局への送信に使用し、一方低いレベルのパワーは基地局に比較的近くにあり、アンテナに対して相対的に相当に負の仰角に位置する移動局への送信に用いる。換言すれば、アンテナはモード１作動において第１のＴＤＭＡタイムスロットの間、１つの全パワーセルラ無線信号を送信領域３４０内（ｒ_max内のような）の何処かにある１つのセル移動局に対しても送信することができる。アンテナはモード２作動において第２のＴＤＭＡ／タイムスロットの間、２つの中間パワール移動局３４１ｂ〜ｃに送信することができる。アンテナはモード３作動において第３のＴＤＭＡ／タイムスロットの間、４つの低パワーのセルラ無線信号を送信領域内の近距離範囲内（ｒ_max／２内のような）の４つのセル移動局３４１ｄ〜ｇに送信することができる。さらに別のモードの作動も本発明の基地局により処理できる。例えば、アンテナは１つの中間パワーのセルラ送信チャネルと２つの低パワーのセルラ送信チャネルを１つのＴＤＭＡタイムスロットの間に送信でｒ_maxの間に存在し、他の２つの領域の各々にそれぞれ１／４が存在すると期待される。各領域にたいするタイムスロットの数はそれに従って割り当てられる。図７の２つの近接したアンテナ３２２ａ、３２２ｂは、それぞれ受信領域３４０、３４２をもつように図１５に示される。アンテナ３２２ａと３つの範囲を含むその送信領域３４０及び３つの作動モードについて図１３、１４を参照して詳細に説明する。アンテナ３２２ｂはアンテナ３２２ａからマスト３１８の回りで約６０°離れて、第２の送信領域３４２を画定する。両者の送信領域は方位角において約１２０°に延び、一部重なっている。従って、２つの領域の重なりにある移動局は両方のアンテナにより送信される信号を受信できる。アンテナ３２２ｂは好ましくは各ＴＤＭＡタイムスロットの間に単一周波数ｆ₅の複数の送信信号を同時に送信できる送信アンテナ要素のアレイを含む。この周波数ｆ₅は、隣接アンテナとの干渉の可能性を少なくするため隣接のアンテナにより送信される周波数と異なるのが好ましい。従って、アンテナ３２２ｂは各ＴＤＭＡタイムスロットの間に単一周波数において全パワーで送信する。アンテナ３２２ｂで送信される信号は好ましくは、アンテナ３２２ａに関して上に述べたように個々のＴＤＭＡタイムスロットの間に送信され、これタイムスロットの１つが放送制御信号の送信に用いられる。放送制御信号が送信されるタイムスロット及び周波数が放送制御チャネル（ＢＣＨ）を画定する。当業者には理解されるように、放送制御信号は、例えば送信周波数、受信周波数、利用できるチャネルのようなセルシステム情報を送信するのに用いられる。加えて、アンテナ３２２ｂにより周波数ｆ₅で送信される残りのＴＤＭＡタイムスロットは好ましくは全パワーで送信して放送制御信号が走査セル移動局にり容易に発見されるようにする。最も好ましくは、通信チャネルが必要であろうと、不要であろうとに拘わらず、データは各ＴＤＭＡタイムスロットにおいて制御チャネル周波数で送信される。すなわち、１または複数のＴＤＭＡタイムスロットにおいてもし通信チャネルが必要でないときは、疑似データを送信して、放送制御信号の配置を容易にする。各ＴＤＭＡタイムスロットにおいてデータが全パワーで送信される周波数で放送制御チャネルを設けることにより、ＧＳＭ標準プロトコルの要求が満たされる。さらに、基地局の回りに１２０°離れて、１つの周波数で作動する３つのアンテナを設けることにより、放送制御信号を基地局の全方位角範囲に送信することができる。２つの近接するセルラ基地局３６０、３７０を含むセルラシステムが図１６に示される。図示の如く、各基地局は、それぞれ送信領域３６４ａ〜ｃ，３７４ａ〜ｃを画定する３つのアンテナ３６２ａ〜ｃ，３７２ａ〜ｃを含む。例えば、各基地局の回りに均等に隔離して１２０°の方位角の送信領域を画定する３つのアンテナが各基地局の回りの円形の領域をカバーする。２つの基地局の送信領域が重なることにより２つの基地局の間に中断の無いサービス範囲が提供される。各アンテナ３６２ａ〜ｃ，３７２ａ〜ｃは好ましくは複数の送信アンテナ要素を含み、送信アンテナ要素は上述の如く、１つのＴＤＭＡタイムスロットの間に１つの高パワーのセルラ無線信号を送信し（モード１作動）、別のＴＤＭＡタイムスロットの間に２つの中間パワーのセルラ無線信号を送信し（モード２作動）、さらに他のＴＤＭＡタイムスロットの間に４つの低パワーのセルラ無線信号を送信する（モード３作動）のに使用される。これら作動モードの各々における送信領域は各基地局の回りにモード１、モード２、モード３と表記された同心円により示される。図示の如く、基地局３６０のアンテナ３６２ａのモード１作動の間の送信領域と、基地局３７０のアンテナ３７２ａのモード１作動の間の送信領域は一部重なっている。従って、これら２つのアンテナからの信号は、もし共通ＴＤＭＡタイムスロットの間に共通の周波数で送信されるなら干渉する可能性がある。それ故、１つのアンテナはモード１作動において１つの周波数を使用し、他のアンテナはモード１作動において他の周波数を使用するのが望ましい。使用可能な周波数の再使用を最大にするため、アンテナ３６２ａ，３７２ａが共通の周波数組を使用するのが望ましいであろう。上述の如く、アンテナ３６２ａは１つのＴＤＭＡタイムスロットの間に周波数ｆ₁で１つの高パワーのセルラ無線信号を送信し（モード１）、他のＴＤＭＡタイムスロットの間に周波数ｆ₁，ｆ₂で２つの中問パワーのセルラ無線信号を送信し（モード２）、さらに他のＴＤＭＡタイムスロットの間に周波数ｆ₁，ｆ₂，ｆ₃ ，ｆ₄で４つの低パワーのセルラ無線信号を送信する（モード３）ことができる。適当に周波数を割り当てることにより、アンテナ３７２ａは同じ４つの周波数を使用して送信領域の重なりに拘わらず重大な干渉無しに３つのモードの全てを実行することができる。例えば、アンテナ３７２ａは１つのＴＤＭＡタイムスロットの間に周波数ｆ₄で１つの高パワーのセルラ無線信号を送信し（モード１）、他のＴＤＭＡタイムスロットの間に周波数ｆ₃，ｆ₄で２つの中間パワーのセルラ無線信号を送信し（モード２）、さらに他のＴＤＭＡタイムスロットの間に周波数ｆ₁，ｆ₂，ｆ₃，ｆ₄で４つの低パワーのセルラ無線信号を送信する（モード３）ことができる。従って、例えアンテナ３６２ａ，３７２ａを同じＴＤＭＡタイムスロットの間に共にモード１で作動しても、送信が異なる周波数で行われるので重大な干渉はないであろう。もし、アンテナ３５２ａが低パワーのセルラ無線信号を周波数ｆ₄ で送信し（モード３）、アンテナ３７２ａが高パワーのセルラ無線信号を周波数ｆ₄で送信しても、これらのモードの作動において送信領域の重なりが無いので、重大な干渉は無いであろう。このように、基地局が時間的に同期するときも多数の自由度が存在して、高パワーにおいて同じ周波数が同時には選ばれないことを確実にする。換言すれば、２つの基地局のＴＤＭＡタイムスロットを同期することにより、アンテナ３６２ａ，３７２ａは、同じタイムスロットの間に同じ周波数において高パワーで送信しない限り、重大な干渉無しに同じ周波数において高パワーで送信することができる。隣接基地局のＴＤＭＡタイムスロットの同期については、例えば１９９６、２月２９日出願され本願と同時出願中の「時間再利用、コード再利用、区分システム及びセル無線電話システム」（Time-Reuse，Code-Reuse，Partioning Sys tems And Methods for Cellular Radiotelephone Systems）と題するポウル・デント(Paul Dent)の出願番号０８／６０８，７１７に記載されている。上記出願の全体を参照により本願に組み入れる。この出願は、本発明の譲受人に譲渡される。さらに、各基地局は、同じＴＤＭＡタイムスロットの間に同じ周波数を送信しない限り、高パワーで同じ周波数を異なるＴＤＭＡタイムスロットの問に重大な干渉無しに送信することができる。各基地局の３つのアンテナの各々は好ましくは隣接アンテナ間の干渉を減少するため特定の４つの周波数により送信する。しかし上述の如く、同じ１２の周波数を２つの隣接基地局により使用することができる。加えて周波数は、隣接アンテナの重なる送信領域において同じタイムスロットの間に同じ周波数組を使用しないように割り当てられる。簡明のため図１６には図示されてないが、各基地局３６０、３７０に、図１５を参照して説明したような放送制御信号を送信するため別のアンテナを付加することができる。１面で放送制御チャネル周波数は、他面で低パワー送信（モード３）で使用することができる。本発明はまた複数のＴＤＭＡタイムスロットを用いて複数のセルラ無線信号をセルラ基地局から複数の移動局に送信する方法を含む。本発明の方法を図１３を参照して説明する。本発明の方法は、第１のＴＤＭＡタイムスロットの間に第１のセルラ無線信号を第１のパワーレベルで送信する段階を含む。この方法はまた第２のＴＤＭＡタイムスロットの間に第２のセルラ無線信号を、前記第１のパワーレベルよりも小さい第２のパワーレベルで送信する段階を含む。さらに、第３のセルラ無線信号を前記第２のＴＤＭＡタイムスロットの間に前記第２のパワーレベルで送信することができる。例えば、第１のセルラ無線信号をモード１作動により基地局から距離ｒ_maxのセル移動局３４１ａに送信できる。第２、第３のセルラ無線信号はモード２作動信できる。特に、第１、第２の無線信号は第１の周波数で送信され第３の無線信号は第２の周波数で送信される。第１、第２の無線信号は互いに異なるＴＤＭＡタイムスロットの間に送信されるので、両者間に重大な干渉は生じない。第２、第３のセル無線信号は互いに異なる周波数で送信されるので、両者間に重大な干渉は無い。第１、第２、第３のセルラ無線信号は基地局の共通のアンテナから送信することができる。このアンテナは前述のような複数のパッチアンテナ要素を含む。詳細には、アンテナは１２０°の方位角パターンをもちつ。従って、基地局の回りに等分に隔離した３つのそのようなアンテナにより３６０°の領域をカバーできる。好ましくは、基地局の各アンテナは特定の周波数組で作動して基地局のアンテナ間の干渉の可能性を減少するのが望ましい。第１のセルラ無線信号は基地局から第１の距離にある第１の移動セル局３４１ａに送信され、第２、第３のセルラ無線信号は基地局から第２、第３の距離にある第２、第３の移動セルラ局３４１ｂ，３４１ｃに送信される。特に、第１の移動セルラ局は基地局から第２、第３の移動セルラ局より遠い距離にあっても良い。本発明の方法はまた第３のＴＤＭＡタイムスロットの間に第４、第５、第６、第７のセルラ無線信号を、前記第２のパワーレベルより低い第３のパワーレベルで送信する段階を含む。従って、第４から第７のセルラ無線信号は基地局に比較的近接している移動局３４１ｄ，３４１ｅ，３４１ｆ，３４１ｇへ送信することができる。例えば、３つの移動局がアンテナから距離ｒ_max／２内にあるかもしれない。本発明の方法はまた放送制御信号を所定のＴＤＭＡタイムスロットの間、所定の周波数で、第１のパワーレベルで送信する段階を含む。さらに、エネルギを各ＴＤＭＡタイムスロットの間に所定の周波数で、かつ第１のパワーレベルで送信することができる。従って、放送制御信号はＧＳＭ標準プロトコルに従つて送信される。当業者は本発明の多くの変形、他の実施例を、上記の説明、関連する図面に示される教示から想到するであろう。従って、本発明は開示された特定の実施例に限定されるべきでなく、これら実施例の変形も添付請求の範囲に含まれるべきであることが理解されるであろう。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項【提出日】平成１０年２月１６日（１９９８．２．１６）【補正内容】スタプレトンのアンテナは、各放射要素がそのセルに割り当てられた各チャネルへの送信能力をもつように設計されている。最近、受動的マイクロストリップアレイがセル型基地局用に利用されることに注意すべきである。例えば、スイス、ヘリソウのフーバ＋スーナ社（Hubber+Suh ner AG，Herisau，Switzerland）製の型番１３０９、４１、０００９は、セル型基地局に使用のため成形されたエレベーション・ビーム（elevation beam）をもった直線状に偏極（polarization）された平面パネル受動アンテナの７つの要素をもつ。このアレイは、代表的なダイポールアンテナに代えて、ビルジングの側壁やその他の平らな表面に取り付けるのにより好適である。フーバ＋スーナ社発行の応用ノート２０．３には、パワー分割器(power splitters)を使用して信号の一部を数個の個々のパネルに偏向させることにより広い領域をカバーすることができる、旨記載されている。ケイ(Key)他の「時分割多重アクセス無線通信システムの容量を増加するため音声不活動を利用する方法及び装置（Method and Apparatus For Exploitation of Voice Inactivity To Increase The Capacity Of A Time Division Multiple Access Radio Communication System）」と題する米国特許第５、２９９、１９８号は、ＴＤＭＡプロトコルを用いた単一搬送波上の複数の音声通話チャネルを多重化する移動電話システムを論じている。移動電話システムの容量は音声通話容量を会話を基本に割り当てるのでなく、発言強調（speech spurt）を基本に割り当てることにより増加する。上述のセル型基地局に拘わらず、この技術分野において依然として強化されたセル型通信容量と低価格の基地局についての要望が存在する。発明の概要本発明は、各ＴＤＭＡタイムスロットの間少ないチャネルにおいて高いパワーで送信し、または多くのチャネルにおいて低いパワーで送信するすることのできるアンテナをもち、活性移動局の範囲、数、及び位置に従ってアンテナ原資の動的割り当てを可能とする基地局である。特に、本アンテナは第１のＴＤＭＡタイムスロットの間は１つの高いパワーのセル無線信号を送り、第２のＴＤＭＡタイムスロットの間は２つの中間パワーのセル無線信号を送り、第３のＴＤＭＡタイムスロットの間は４つの低いパワーのセル無線信号を送ることができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０４Ｂ 7/24 Ｈ０４Ｂ 7/24 Ｇ 7/26 7/26 ＢＨ０４Ｑ 7/24 7/26 7/30 (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims

【特許請求の範囲】１．複数の時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）タイムスロットを用いるセルラ通信システムにおいて複数の移動局と通信する時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）基地局であって、送信アンテナ要素のアレイと、第１の時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）タイムスロットの間に、第１の複数の前記送信アンテナ要素から高パワーのセルラ無線信号を送信する高パワー送信手段と、第２の時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）タイムスロットの間に、第２の複数の前記送信アンテナ要素から低パワーのセルラ無線信号を送信する低パワー送信手段と、を備えた前記基地局。２．前記第２の複数の送信アンテナ要素が前記第１の複数の送信アンテナ要素よりも少なく、前記高パワーのセルラ無線信号が前記低パワーのセルラ無線信号より高いパワーで送信される、請求項１の基地局。３．前記高パワーのセルラ無線信号が前記低パワーのセルラ無線信号よりも大きな方向性をもって送信される、請求項２の基地局。４．前記高パワーのセルラ無線信号と前記低パワーのセルラ無線信号が共通の周波数で送信される、請求項１の基地局。５．前記第２の時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）タイムスロットの間に、第２の周波数で第２の低パワーのヤルァ無線信号を第３の複数の前記送信アンテナ要素から送信する第２の低パワー送信手段をさらに備え、前記第２、第３の複数の送信要素が、前記第１の複数の送信要素から離れた送信要素の副組合わせを含み、前記高パワーのセルラ無線信号が前記低パワーのセル無線信号より高いパワーで送信される、請求項４の基地局。６．第３の時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）タイムスロットの間に、中間パワーのセルラ無線信号を第３の複数の前記送信アンテナ要素から送信する中間パワー送信手段をさらに備え、前記第３の複数の送信要素が、前記第１の複数の送信要素より少なく、かつ前記第２の複数の送信要素よりも多く、前記高パワーのセルラ無線信号が前記中間パワーのセルラ無線信号より高いパワーで送信され、前記中間パワーのセルラ無線信号が前記低パワーのセルラ無線信号より高いパワーで送信される、請求項１の基地局。７．前記高パワーのセルラ無線信号が前記アンテナから第１の距離にある第１のセルラ移動局に送信され、前記低パワーのセルラ無線信号が前記低パワーのセルラ無電信号より高いパワーで送信され、前記低パワーのセルラ無線信号が前記アンテナから第２の距離にある第２のセルラ移動局に送信され、前記第１の距離が前記第２の距離よりも大きい、請求項１の基地局。８．前記アンテナが、前記高パワーのセルラ無線信号及び前記低パワーのセルラ無線信号が送信される第１の送信領域を画定し、さらに、前記第１の送信領域と少なくとも１部が重なった第２の送信領域を画定する第２のアンテナを備え、前記第２のアンテナが所定の時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）タイムスロットの間に所定の周波数において所定のパワーレベルで放送制御信号を送信し、前記第２のアンテナから全ての時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）タイムスロットの間に前記所定のパワーレベルにおいてエネルギが送信される、請求項１の基地局。９．前記放送制御信号がＧＳＭ標準プロトコルに適合している、請求項８の基地局。１０．複数のセルラ無線信号をセルラ基地局から複数の移動局に、複数の時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）タイムスロットを用いて送信する方法において、第１の時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）タイムスロットの間に第１のセルラ無線信号を、第１のパワーレベルで送信する段階と、第２の時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）タイムスロットの間に第２のセルラ無線信号を、前記第１のパワーレベルより低い第２のパワーレベルで送信する段階と、前記第２の時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）タイムスロットの間に第３のセルラ無線信号を、前記第２のパワーレベルで送信する段階と、の各段階を含む前記方法。１１．前記第１、第２のセルラ無線信号が第１の周波数で送信され、前記第３のセルラ無線信号が第２の周波数で送信される、請求項１０の方法。１２．前記第１、第２、第３のセルラ無線信号が、前記基地局の１つの共通のアンテナから送信される、請求項１０の方法。１３．前記第１のセルラ無線信号が前記基地局から第１の距離にある第１の移動セルラ局に送信され、前記第２のセルラ無線信号が前記基地局から第２の距離にある第２の移動セルラ局に送信され、前記第３のセルラ無線信号が前記基地局から第３の距離にある第３の移動セルラ局に送信され、前記第１の距離が前記第２、第３の距離に比較して長い距離である、請求項１０の方法。１４．第３の時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）タイムスロットの間に第４、第５、第６、第７のセルラ無線信号を、前記第２のパワーレベルより低い第３のパワーレベルで送信する段階をさらに含む、請求項１０の方法。１５．所定の時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）タイムスロットの間に、前記第１のパワーレベルにおいて、所定の周波数で放送制御信号を送信し、前記時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）タイムスロットの各々においてエネルギを前記所定の周波数で送信する段階をさらに含む、請求項１０の方法。１６．前記放送制御信号がＧＳＭ標準プロトコルに適合している、請求項１５の方法。１７．複数の移動局と通信する時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）セルラシステムであって、第１の時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）タイムスロットの間に第１のパワーレベルで第１のセルラ無線信号を送信し、第２の時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）タイムスロットの間に第２のパワーレベルで第２のセルラ無線信号を送信する第１のアンテナをもった第１の基地局であって、前記第１のパワーレベルに比較して前記第２のパワーレベルを高くした、前記第１の基地局と、前記第１の基地局に近接し、前記第２の時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）タイムスロットの間に第３のパワーレベルで第３のセルラ無線信号を送信し、前記第１の時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）タイムスロットの間に第４のパワーレベルで第４のセルラ無線信号を送信する第２のアンテナをもった第２の基地局であって、前記第４のパワーレベルに比較して前記第３のパワーレベルを高くして、前記第１、第２の基地局の間の干渉を減少した、前記第２の基地局と、を備えた前記時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）セルラシステム。１８．前記第１、第２、第３、第４のセルラ無線信号の各々が共通の周波数で送信される、請求項１７の時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）セルラシステム。１９．前記第１、第２の基地局の前記時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）タイムスロツトが同期している、請求項１７の時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）セルラシステム。２０．前記第１のセルラ無線信号が前記第１のアンテナから第１の送信領域上に送信され、前記第２のセルラ無線信号が前記第１のアンテナから第２の送信領域上に送信され、前記第１の送信領域が前記第１のアンテナから前記第２の送信領域より遠い距離まで延びており、前記第３のセルラ無線信号が前記第２のアンテナから第３の送信領域上に送信され、前記第４のセルラ無線信号が前記第４のアンテナから第４の送信領域上に送信され、前記第３の送信領域が前記第２のアンテナから前記第４の送信領域より遠い距離まで延びており、前記第１の送信領域は前記第３の送信領域と一部重なり、前記第２の送信領域は前記第３、第４の送信領域と重ならず、前記第４の送信領域は前記第１、第２の送信領域と重ならない、ようにした、請求項１９の時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）セルラシステム。２１．前記第１のアンテナが前記第２のセルラ無線信号を第１の周波数で送信し、前記第１のアンテナがさらに前記第２の時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）タイムスロットの間に、前記第２のパワーレベルにおいて、第２の周波数で第５のセルラ無線信号を送信するようにした、請求項１７の時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）セル型システム。２２．多数のタイムスロットにおいて時分割多重信号を送信するフェーズドアレイアンテナに用いる無線周波数スイッチであって、変調された時分割多重（ＴＤＭ）無線周波数（ＲＦ）信号を受ける第１の複数の入力と、前記ＴＤＭ−ＲＦ入力信号の内の選択されたものを出力する第２の複数の出力と、前記入力信号の中の何れを前記出力の各々から出力するかを選択する選択手段と、前記ＴＤＭタイムスロットの各々について、使用されるべき入力−出力信号の１組の選択を記憶するメモリ手段と、前記メモリから前記ＴＤＭタイムスロットと同期して前記選択を検索する繰返し手段と、を備えた前記無線周波数スイッチ。２３．送信を送信されるべき通信パターンに適合するように前記記憶された選択を変更するプログラム手段をさらに備えた、請求項２２のスイッチ。