JP2012015921A - Transmission antenna apparatus, transmission apparatus, and polarization mimo transmission system - Google Patents

Transmission antenna apparatus, transmission apparatus, and polarization mimo transmission system Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a transmission antenna apparatus in a polarization MIMO (Multiple Input/Multiple Output) transmission system using polarization MIMO composed of a transmission apparatus having plural transmission antennas and a reception apparatus having plural reception antennas, and a transmission apparatus having the transmission antenna apparatus, and the polarization MIMO transmission system.SOLUTION: A transmission antenna apparatus of the present invention includes one antenna supporting column (102), a transmission antenna (101a) for horizontal polarization provided on the antenna supporting column (102), and a transmission antenna (101b) for vertical polarization provided above or below the transmission antenna (101a) for horizontal polarization on the antenna supporting column (102).

Description

本発明は、偏波ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ／Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ）を使用する、交差偏波送信を行う送信アンテナ装置、送信アンテナ装置を備える送信装置、及び偏波ＭＩＭＯ伝送システムに関するものである。   The present invention relates to a transmission antenna apparatus that performs cross-polarization transmission using polarization MIMO (Multiple Input / Multiple Output), a transmission apparatus that includes the transmission antenna apparatus, and a polarization MIMO transmission system.

偏波ＭＩＭＯを使用する放送システム（以下、「偏波ＭＩＭＯ伝送システム」と称する）において、送信装置は、例えば放送局に設けられた複数系統の異なるデータ信号を複数本の送信アンテナの各々に割りあて、同一の周波数上または周波数帯が重なる状態の放送波によりＯＦＤＭ信号を送信する。このＯＦＤＭ信号は複数系統の伝搬路を経て送信されることになり、受信装置は、複数本の受信アンテナによって、当該複数系統のＯＦＤＭ信号を受信し、各複数系統のＯＦＤＭ信号から、経由した伝搬路ごとの伝達関数を推定して分離することにより、送信装置から送信された複数系統の異なるデータ信号を復調することができる。   In a broadcasting system using polarization MIMO (hereinafter referred to as “polarization MIMO transmission system”), a transmission device, for example, allocates a plurality of different data signals provided in a broadcasting station to each of a plurality of transmission antennas. The OFDM signal is transmitted by a broadcast wave on the same frequency or in a state where the frequency bands overlap. This OFDM signal is transmitted through a plurality of channels, and the receiving apparatus receives the plurality of OFDM signals by a plurality of receiving antennas and propagates from each of the plurality of OFDM signals. By estimating and separating the transfer function for each path, it is possible to demodulate a plurality of different data signals transmitted from the transmission apparatus.

また、異なる偏波方向を有する複数のアンテナからなる偏波ＭＩＭＯを使用する通信システム（以下、「偏波ＭＩＭＯ通信システム」と称する）が知られている（例えば、特許文献１参照）。この通信システムは、逐次変化する受信環境に適応的に対応して効率的な受信を行うために、アンテナ素子間の距離をある程度大きくして設置する方法と、異なる偏波方向を有するアンテナ素子を組み合わせる方法を使い分けて受信する技術である。   Also known is a communication system using polarization MIMO composed of a plurality of antennas having different polarization directions (hereinafter referred to as “polarization MIMO communication system”) (see, for example, Patent Document 1). In this communication system, in order to perform adaptive reception in an adaptive manner corresponding to a sequentially changing reception environment, a method in which a distance between antenna elements is increased to some extent and an antenna element having a different polarization direction are installed. This is a technology for receiving by using different combinations.

特開２００４−３１２３８１号公報JP 2004-321381 A

上記の偏波ＭＩＭＯ通信システム及び偏波ＭＩＭＯ伝送システムのいずれにおいても、受信装置における偏波分離の精度はシステムの伝送容量を決める重要な要素となる。   In both the polarization MIMO communication system and the polarization MIMO transmission system described above, the accuracy of polarization separation in the receiver is an important factor that determines the transmission capacity of the system.

偏波ＭＩＭＯを用いた偏波ＭＩＭＯ伝送システムにおいては、受信装置側で水平偏波及び垂直偏波で受信した信号を分離して復調する必要があるが、精度良く各偏波の信号を分離するためには、第１にアンテナの交差偏波識別度を高くして、無線伝送区間における分離度を良くすること、第２に受信装置の信号処理において各偏波の信号を分離することが重要となり、特に、偏波ＭＩＭＯを用いた偏波ＭＩＭＯ伝送システムを実現するためには、広い放送エリアをカバーするために広い水平面指向性を持つ送信アンテナを設置する必要がある。   In a polarization MIMO transmission system using polarization MIMO, it is necessary to separate and demodulate signals received by horizontal polarization and vertical polarization on the receiver side, but separate signals of each polarization with high accuracy. To this end, it is important to first increase the cross polarization discrimination of the antenna to improve the separation in the wireless transmission section, and secondly to separate the signal of each polarization in the signal processing of the receiver. In particular, in order to realize a polarization MIMO transmission system using polarization MIMO, it is necessary to install a transmission antenna having a wide horizontal plane directivity in order to cover a wide broadcasting area.

従来から、放送で用いる送信アンテナは、広い放送エリアをカバーするために、水平面に対して広い指向性を確保するために、双ループアンテナやダイポールアンテナなどの構造のアンテナを水平面内で複数本組み合わせた送信アンテナが用いられている（例えば、地上デジタル放送用送信設備共通仕様書参照）。広い水平面指向性を確保するために、図７（Ａ）に示すようにアンテナ支持柱１０２に対して、水平・垂直偏波の両偏波共用タイプの送信アンテナ１０１ｃ（双ループアンテナ等）を複数設置して水平面をカバーするように構成することが考えられる（図７（Ａ）は１段４面の構成例を示している。）。   Conventionally, in order to cover a wide broadcasting area, a transmitter antenna used in broadcasting is combined with a plurality of antennas having a structure such as a double loop antenna or a dipole antenna in a horizontal plane in order to ensure a wide directivity with respect to the horizontal plane. Transmission antennas are used (for example, see the transmission equipment common specifications for digital terrestrial broadcasting). In order to ensure a wide horizontal plane directivity, as shown in FIG. 7A, a plurality of transmission antennas 101c (such as dual-loop antennas) of both horizontal and vertical polarization types are used with respect to the antenna support column 102. It is conceivable to install and cover the horizontal plane (FIG. 7A shows a configuration example of one step and four surfaces).

ただし、一般に、マイクロ回線などで用いられているパラボラアンテナ等の指向性の狭いアンテナでは、一定の交差偏波識別度が確保できることが知られているが、水平面に対して広い指向性を持つアンテナで交差偏波識別度が良好な両偏波共用アンテナを製造することは困難である。   However, it is generally known that antennas with narrow directivity, such as parabolic antennas used in micro lines, can ensure a certain degree of cross-polarization discrimination, but antennas with wide directivity with respect to the horizontal plane. Therefore, it is difficult to manufacture a dual-polarized antenna with good cross-polarization discrimination.

そこで、水平偏波用送信アンテナと垂直偏波用送信アンテナを別々に設置することが考えられる。図７（Ｂ）は２本のアンテナ支持柱１０２−１，１０２−２を設置し、それぞれのアンテナ支持柱１０２−１，１０２−２に、水平偏波用送信アンテナ１０１ａ及び垂直偏波用送信アンテナ１０１ｂを設置した場合の例を示している。このように水平偏波用送信アンテナ１０１ａと垂直偏波用送信アンテナ１０１ｂを所定の距離ｄで離間して個別に設置することで、安価に水平・垂直両偏波の信号を送信することが可能となる。   Therefore, it is conceivable to install a horizontally polarized wave transmission antenna and a vertically polarized wave transmission antenna separately. In FIG. 7B, two antenna support pillars 102-1 and 102-2 are installed, and a horizontal polarization transmission antenna 101a and a vertical polarization transmission are provided on the antenna support pillars 102-1 and 102-2, respectively. An example in which the antenna 101b is installed is shown. In this way, by horizontally disposing the horizontally polarized wave transmitting antenna 101a and the vertically polarized wave transmitting antenna 101b at a predetermined distance d, it is possible to transmit signals of both horizontally and vertically polarized waves at low cost. It becomes.

しかしながら、図７（Ｂ）に示すような配置の場合、図８に示すように、それぞれの水平偏波用送信アンテナ１０１ａ及び垂直偏波用送信アンテナ１０１ｂでは、アンテナ支持柱１０２−１，１０２−２が隣接する双方の送信アンテナの水平面指向性に影響を与えるため、一方の送信アンテナ（例えば、水平偏波用送信アンテナ１０１ａ）は他方の送信アンテナ（例えば、垂直偏波用送信アンテナ１０１ｂ）の影になった方向（図示Ｒ１，Ｒ２）に対して十分な送信電力で放送波を送信することができない。このお互いの送信アンテナの影響を軽減するために、上記の引用文献１に示されるように、２つのアンテナ支持柱１０２−１，１０２−２の距離ｄを離すことが考えられるが、２つのアンテナ支持柱１０２−１，１０２−２の距離ｄを離すと図９に示すような問題が発生する。 However, in the arrangement as shown in FIG. 7B, as shown in FIG. 8, in each of the horizontally polarized wave transmitting antenna 101a and the vertically polarized wave transmitting antenna 101b, antenna support pillars 102-1 and 102- are provided. 2 affects the horizontal plane directivity of both adjacent transmitting antennas, so that one transmitting antenna (for example, the horizontally polarized transmitting antenna 101a) is the same as the other transmitting antenna (for example, the vertically polarized transmitting antenna 101b). Broadcast waves cannot be transmitted with sufficient transmission power in the shadowed directions (R 1 and R 2 in the figure). In order to reduce the influence of the transmission antennas, it is considered that the distance d between the two antenna support pillars 102-1 and 102-2 is separated as shown in the above cited reference 1. When the distance d between the support pillars 102-1 and 102-2 is increased, a problem as shown in FIG. 9 occurs.

図９は、２つのアンテナ支持柱１０２−１，１０２−２の距離ｄにて水平偏波用送信アンテナ１０１ａ及び垂直偏波用送信アンテナ１０１ｂをそれぞれ設置した送信装置１００から、水平面上で異なる位置に配置された複数の受信装置２００−１，２００−２，２００−３に対して放送波を送信する様子を示す図である。水平偏波及び垂直偏波を送信する２つの送信アンテナ１０１ａ，１０１ｂにおけるアンテナ支持柱１０２−１，１０２−２は距離ｄで離間されており、２つの送信アンテナ１０１ａ，１０１ｂの中心位置から受信装置２００−１（又は２００−２，２００−３）を結んだ線と、２つのアンテナ支持柱１０２−１，１０２−２を結んだ線との角度をθ、受信装置２００−１（又は２００−２，２００−３）と水平偏波用送信アンテナ１０１ａとの距離Ｄ１、受信装置２００−１（又は２００−２，２００−３）と垂直偏波用送信アンテナ１０１ｂとの距離Ｄ２とする。２つの送信アンテナ１０１ａ，１０１ｂから同期したＭＩＭＯ用のデータ信号が送信されている場合、受信装置２００−１（又は２００−２，２００−３）では、２つのデータ信号を同じ遅延時間で受信することで高い受信性能を得ることが期待できる。ただし、同じ遅延時間で受信するためには、受信装置２００−１（又は２００−２，２００−３）における到達距離差｜Ｄ１−Ｄ２｜が小さくなることが必要である。   FIG. 9 shows different positions on the horizontal plane from the transmitter 100 in which the horizontally polarized wave transmission antenna 101a and the vertically polarized wave transmission antenna 101b are respectively installed at the distance d between the two antenna support pillars 102-1 and 102-2. It is a figure which shows a mode that a broadcast wave is transmitted with respect to the some receiving apparatus 200-1,200-2,200-3 arrange | positioned in FIG. The antenna support pillars 102-1 and 102-2 in the two transmission antennas 101a and 101b that transmit the horizontally polarized wave and the vertically polarized wave are separated by a distance d, and the receiving device is arranged from the center position of the two transmission antennas 101a and 101b. The angle between the line connecting 200-1 (or 200-2, 200-3) and the line connecting the two antenna support pillars 102-1, 102-2 is θ, and the receiving device 200-1 (or 200-). 2, 200-3) and the distance D1 between the horizontally polarized wave transmitting antenna 101a and the distance D2 between the receiving device 200-1 (or 200-2, 200-3) and the vertically polarized wave transmitting antenna 101b. When synchronized MIMO data signals are transmitted from the two transmitting antennas 101a and 101b, the receiving apparatus 200-1 (or 200-2 and 200-3) receives the two data signals with the same delay time. Therefore, it can be expected to obtain high reception performance. However, in order to receive with the same delay time, it is necessary that the reach distance difference | D1-D2 | in the receiving apparatus 200-1 (or 200-2, 200-3) is small.

しかし、水平偏波用送信アンテナ１０１ａからの到達距離Ｄ１と垂直偏波用送信アンテナ１０１ｂからの到達距離Ｄ２について、送信角度θ＝９０°の時に｜Ｄ１−Ｄ２｜＝ｄで最大となり、送信角度θ＝０°の時に｜Ｄ１−Ｄ２｜＝０で最少となる。従って、図８を参照して説明したように、これらの２つの送信アンテナ１０１ａ，１０１ｂ間の干渉（お互いの影になる部分）を少なくするためには、距離ｄを大きくする必要があったが、受信装置２００−１，２００−２，２００−３から見た２つの送信アンテナ１０１ａ，１０１ｂまでの距離差（｜Ｄ１−Ｄ２｜）を小さくするためにはｄを小さく設置する必要があるため、特許文献１に開示される偏波ＭＩＭＯ通信システムの技術をそのまま偏波ＭＩＭＯ伝送システムに転用しても問題が残っている。   However, the reach distance D1 from the horizontally polarized wave transmission antenna 101a and the reach distance D2 from the vertically polarized wave transmit antenna 101b are maximum at | D1−D2 | = d when the transmission angle θ = 90 °, and the transmission angle When θ = 0 °, the minimum is | D1-D2 | = 0. Therefore, as described with reference to FIG. 8, in order to reduce interference between these two transmission antennas 101a and 101b (parts shadowing each other), it is necessary to increase the distance d. In order to reduce the distance difference (| D1-D2 |) between the two transmission antennas 101a, 101b viewed from the receiving devices 200-1, 200-2, 200-3, it is necessary to install d small. Even if the technique of the polarization MIMO communication system disclosed in Patent Document 1 is directly applied to a polarization MIMO transmission system, there remains a problem.

本発明の目的は、上述の問題を鑑みて為されたものであり、交差偏波送信を行う送信アンテナ装置、送信アンテナ装置を備える送信装置、及び偏波ＭＩＭＯ伝送システムを提供することにある。   An object of the present invention is to provide a transmission antenna device that performs cross-polarization transmission, a transmission device that includes the transmission antenna device, and a polarization MIMO transmission system.

本発明は、一つのアンテナ支持柱の上下に水平・垂直の各偏波の送信アンテナを設置した送信アンテナ装置として構成される。   The present invention is configured as a transmission antenna device in which horizontal and vertical polarized transmission antennas are installed above and below one antenna support column.

即ち、複数の送信アンテナを備えた送信装置と複数の受信アンテナを備えた受信装置から構成された偏波ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ／Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ）を使用する偏波ＭＩＭＯ伝送システムにおける、送信アンテナ装置であって、１つのアンテナ支持柱と、前記アンテナ支持柱に設けられた水平偏波用送信アンテナと、前記水平偏波用送信アンテナに対して上側又は下側に、前記アンテナ支持柱に設けられた垂直偏波用送信アンテナと、を備えることを特徴とする。   That is, it is a transmission antenna device in a polarization MIMO transmission system using polarization MIMO (Multiple Input / Multiple Output) composed of a transmission device having a plurality of transmission antennas and a reception device having a plurality of reception antennas. One antenna support column, a horizontally polarized wave transmission antenna provided on the antenna support column, and a vertical line provided on the antenna support column on the upper side or the lower side with respect to the horizontal polarization transmission antenna. And a polarization transmitting antenna.

また、送信アンテナ装置において、前記水平偏波用送信アンテナ及び前記垂直偏波用送信アンテナは、それぞれ複数系統の異なるデータ信号が割りあてられ、同一の周波数上又は周波数帯が重なる状態の放送波によりＯＦＤＭ信号を放射するように構成されていることを特徴とする。   Further, in the transmission antenna device, the horizontal polarization transmission antenna and the vertical polarization transmission antenna are each assigned with a plurality of different data signals, and broadcast waves in a state where the same frequency or frequency bands overlap each other. It is configured to radiate an OFDM signal.

また、送信アンテナ装置において、前記水平偏波用送信アンテナと前記垂直偏波用送信アンテナとの間は物理的に近接させて配置されていることを特徴とする。   Further, in the transmission antenna device, the horizontal polarization transmission antenna and the vertical polarization transmission antenna are arranged in physical proximity to each other.

また、送信アンテナ装置において、前記アンテナ支持柱の軸方向における前記水平偏波用送信アンテナの中心位置と前記垂直偏波用送信アンテナの中心位置との間の間隔は、使用する無線周波数の波長に比べて小さく設定されていることを特徴とする。   Further, in the transmission antenna device, the interval between the center position of the horizontal polarization transmission antenna and the center position of the vertical polarization transmission antenna in the axial direction of the antenna support column is equal to the wavelength of the radio frequency to be used. It is characterized by being set smaller than the above.

また、送信アンテナ装置において、水平偏波用送信アンテナと、垂直偏波用送信アンテナとを一組とした送信アンテナ組が、前記アンテナ支持柱の軸方向に並べて配置されていることを特徴とする。   In the transmission antenna device, a transmission antenna set including a horizontal polarization transmission antenna and a vertical polarization transmission antenna is arranged side by side in the axial direction of the antenna support column. .

また、本発明は、本発明の送信アンテナ装置を備える送信装置、及び偏波ＭＩＭＯ伝送システムとして構成される。   Moreover, this invention is comprised as a transmission apparatus provided with the transmission antenna apparatus of this invention, and a polarization MIMO transmission system.

本発明による送信アンテナ装置によれば、水平・垂直の各送信アンテナがお互いに干渉することなく放送波を送信することが可能となり、特に、水平・垂直の各偏波用送信アンテナを安価に構成可能としつつ、広い放送エリアに対して交差偏波識別度の良い信号を時間差なく送信することが可能となる。   According to the transmitting antenna device of the present invention, it becomes possible to transmit broadcast waves without interference between the horizontal and vertical transmitting antennas, and in particular, the horizontal and vertical transmitting antennas for polarized waves are configured at low cost. In addition, it is possible to transmit a signal having a good degree of cross polarization discrimination to a wide broadcasting area without a time difference.

一般的なＭＩＭＯ伝送システムの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of a general MIMO transmission system. （Ａ）は、本発明による実施例１の送信アンテナ装置の斜視図であり、（Ｂ）は、本発明による実施例１の送信アンテナ装置の上面図である。(A) is a perspective view of the transmission antenna apparatus of Example 1 by this invention, (B) is a top view of the transmission antenna apparatus of Example 1 by this invention. 本発明による実施例１の送信アンテナ装置に関する指向性パターンの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the directivity pattern regarding the transmission antenna apparatus of Example 1 by this invention. 本発明による実施例１の送信アンテナ装置によって水平面上で異なる位置に配置された複数の受信装置に対して放送波を送信する様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that a broadcast wave is transmitted with respect to several receiving apparatus arrange | positioned in a different position on a horizontal surface with the transmitting antenna apparatus of Example 1 by this invention. 本発明による実施例１の送信アンテナ装置によって、複数の受信装置に放送波を送信する様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that a broadcast wave is transmitted to several receivers with the transmitting antenna apparatus of Example 1 by this invention. 本発明による実施例２の送信アンテナ装置によって水平面上で異なる位置に配置された複数の受信装置に対して放送波を送信する様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that a broadcast wave is transmitted with respect to several receiving apparatus arrange | positioned in a different position on a horizontal surface with the transmitting antenna apparatus of Example 2 by this invention. （Ａ）水平・垂直偏波の両偏波共用タイプの送信アンテナを複数設置して水平面をカバーするように構成する例であり、（Ｂ）２本のアンテナ支持柱を設置し、それぞれのアンテナ支持柱に、水平偏波用送信アンテナ及び垂直偏波用送信アンテナを設置した場合の例を示す図である。(A) This is an example in which a plurality of transmission antennas of both horizontal and vertical polarization types are installed to cover a horizontal plane, and (B) two antenna support pillars are installed and each antenna is installed. It is a figure which shows the example at the time of installing the transmission antenna for horizontal polarization, and the transmission antenna for vertical polarization in the support pillar. 水平偏波用送信アンテナと垂直偏波用送信アンテナを所定の距離で離間して個別に設置する場合の水平面指向性に影響を与える様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that the horizontal plane directivity in the case of installing the transmission antenna for horizontal polarizations and the transmission antenna for vertical polarizations separately by predetermined distance and affecting a horizontal plane directivity. ２つのアンテナ支持柱を離間させてそれぞれ水平偏波用送信アンテナ及び垂直偏波用送信アンテナを設置した送信装置から、水平面上で異なる位置に配置された複数の受信装置に対して放送波を送信する様子を示す図である。Broadcast waves are transmitted to a plurality of receiving devices arranged at different positions on a horizontal plane from a transmitting device in which two antenna support pillars are separated and a horizontally polarized wave transmitting antenna and a vertically polarized wave transmitting antenna are installed. It is a figure which shows a mode that it does.

以下、本発明による実施例１の送信アンテナ装置について説明する。   Hereinafter, the transmission antenna apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described.

（実施例１）
図１は、一般的なＭＩＭＯ伝送システムの構成例を示す図である。ＭＩＭＯ伝送システムは、Ｎ本の送信アンテナ１０１を備えた送信装置１００と、Ｍ本の受信アンテナ２０１を備えた受信装置２００から構成された例を示している。送信装置１００は、例えば放送局に設けられたＮ系統の異なるデータ信号をＮ本の送信アンテナ１０１の各々に割りあて、同一の周波数上または周波数帯が重なる状態の放送波により各々ＯＦＤＭ信号を送信する端末装置である。図１に示す例では、送信装置１００から送信されたＯＦＤＭ信号は複数系統の伝搬路を経て送信される。受信装置２００は、例えば基地局装置や中継局装置、又は移動端末であり、受信した複数系統のＯＦＤＭ信号から経由した伝搬路ごとの伝達関数を推定して分離し、送信装置１００から送信された複数系統の異なるデータ信号を復調することができる。偏波ＭＩＭＯ伝送システムでは、図１で送信アンテナ２本（Ｎ＝２）、受信アンテナ２本（Ｍ＝２）の構成とし、送信側，受信側はそれぞれ＃１を水平偏波、＃２を垂直偏波として使用する。 Example 1
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a general MIMO transmission system. The MIMO transmission system shows an example configured with a transmission apparatus 100 including N transmission antennas 101 and a reception apparatus 200 including M reception antennas 201. For example, the transmission apparatus 100 allocates N different data signals provided in a broadcasting station to each of the N transmission antennas 101, and transmits OFDM signals by broadcast waves on the same frequency or in a state where frequency bands overlap each other. Is a terminal device. In the example illustrated in FIG. 1, the OFDM signal transmitted from the transmission apparatus 100 is transmitted through a plurality of channels. The receiving device 200 is, for example, a base station device, a relay station device, or a mobile terminal. A plurality of different data signals can be demodulated. In the polarization MIMO transmission system, the configuration shown in FIG. 1 includes two transmitting antennas (N = 2) and two receiving antennas (M = 2). The transmitting side and the receiving side respectively have # 1 as horizontal polarization and # 2 as Used as vertical polarization.

前述したように、偏波ＭＩＭＯを用いた偏波ＭＩＭＯ伝送システムにおいては、受信装置側で水平偏波及び垂直偏波で受信した信号を分離して復調する必要があるが、精度良く各偏波の信号を分離するためには、第１にアンテナの交差偏波識別度を高くすること、第２に受信装置の信号処理において各偏波の信号を分離することが重要となり、特に、偏波ＭＩＭＯを用いた偏波ＭＩＭＯ伝送システムを実現するためには、広い放送エリアをカバーするために広い水平面指向性を持つ送信アンテナを設置する必要がある。   As described above, in a polarization MIMO transmission system using polarization MIMO, it is necessary to separate and demodulate signals received by horizontal polarization and vertical polarization on the receiving device side. In order to separate the first and second signals, it is important to first increase the cross-polarization discrimination of the antenna, and secondly to separate the signals of each polarization in the signal processing of the receiving apparatus. In order to realize a polarization MIMO transmission system using MIMO, it is necessary to install a transmission antenna having a wide horizontal plane directivity in order to cover a wide broadcasting area.

そこで、図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、実施例１の送信アンテナ装置は、一つのアンテナ支持柱１０２の上下に水平・垂直の各偏波の送信アンテナ１０１ａ（同一の送信アンテナ素子１０１ａ−１乃至１０１ａ−４からなる），１０１ｂ（同一の送信アンテナ素子１０１ｂ−１乃至１０１ｂ−４からなる）を設置した送信アンテナ装置としている。図２（Ａ）は、本発明による実施例１の送信アンテナ装置の斜視図である。図２（Ｂ）は、本発明による実施例１の送信アンテナ装置の上面図である。即ち、実施例１の送信アンテナ装置は、水平偏波用送信アンテナ１０１ａ及び垂直偏波用送信アンテナ１０１ｂを１つのアンテナ支持柱１０２にて近接設置させている。ここで、水平偏波用送信アンテナ１０１ａと垂直偏波用送信アンテナ１０１ｂとの間は物理的に接触する位置まで近接させて配置することができる。   Therefore, as shown in FIGS. 2A and 2B, the transmission antenna device of the first embodiment is configured so that the horizontal and vertical polarization transmission antennas 101 a (the same transmission antenna) are arranged vertically on one antenna support column 102. The transmission antenna apparatus includes elements 101a-1 to 101a-4) and 101b (consisting of the same transmission antenna elements 101b-1 to 101b-4). FIG. 2A is a perspective view of the transmitting antenna device according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2B is a top view of the transmitting antenna device according to the first embodiment of the present invention. That is, in the transmission antenna device of the first embodiment, the horizontally polarized wave transmission antenna 101 a and the vertically polarized wave transmission antenna 101 b are installed close to each other by one antenna support column 102. Here, the horizontally polarized wave transmitting antenna 101a and the vertically polarized wave transmitting antenna 101b can be arranged close to a physical contact position.

図３は、本発明による実施例１の送信アンテナ装置に関する指向性パターンの一例を示す図である。ＨＨは、水平偏波用送信アンテナ１０１ａから水平偏波で放射される電力値を示しており、ＨＶは、水平偏波用送信アンテナ１０１ａから垂直偏波で放射される電力値を示しており、ＶＶは、垂直偏波用送信アンテナ１０１ｂから垂直偏波で放射される電力値を示しており、ＶＨは、垂直偏波用送信アンテナ１０１ｂから水平偏波で放射される電力値を示している。図３から、任意の放射角度で、各偏波の信号の分離に優れた指向性パターンを形成していることがわかる。指向性パターンの形状も水平偏波用送信アンテナ１０１ａ及び垂直偏波用送信アンテナ１０１ｂの配置によって随意変更可能であることに留意する。   FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a directivity pattern related to the transmission antenna device according to the first embodiment of the present invention. HH represents the power value radiated from the horizontal polarization transmission antenna 101a in the horizontal polarization, HV represents the power value radiated from the horizontal polarization transmission antenna 101a in the vertical polarization, VV indicates the power value radiated from the vertical polarization transmission antenna 101b in the vertical polarization, and VH represents the power value radiated in the horizontal polarization from the vertical polarization transmission antenna 101b. FIG. 3 shows that a directivity pattern excellent in the separation of signals of each polarization is formed at an arbitrary radiation angle. It should be noted that the shape of the directivity pattern can be arbitrarily changed depending on the arrangement of the horizontally polarized wave transmitting antenna 101a and the vertically polarized wave transmitting antenna 101b.

図４は、本発明による実施例１の送信アンテナ装置によって、水平面上で異なる位置に配置された複数の受信装置２００−１，２００−２，２００−３に対して放送波を送信する様子を示す図である。実施例１の送信アンテナ装置によれば、放送エリア内に存在する複数の受信装置２００−１，２００−２，２００−３から水平面上で見た水平偏波用送信アンテナ１０１ａ及び垂直偏波用送信アンテナ１０１ｂまでの距離を同一にすることができることがわかる。   FIG. 4 shows a state in which broadcast waves are transmitted to a plurality of receiving devices 200-1, 200-2, 200-3 arranged at different positions on the horizontal plane by the transmitting antenna device according to the first embodiment of the present invention. FIG. According to the transmitting antenna device of the first embodiment, the horizontally polarized transmitting antenna 101a and the vertically polarized wave viewed from the plurality of receiving devices 200-1, 200-2, and 200-3 existing in the broadcast area on the horizontal plane. It can be seen that the distance to the transmitting antenna 101b can be the same.

図５は、本発明による実施例１の送信アンテナ装置によって、複数の受信装置２００−１，２００−２に放送波を送信する様子を示す図である。水平偏波用送信アンテナ１０１ａと垂直偏波用送信アンテナ１０１ｂとの間は物理的に接触する位置まで近接させて配置することができる。また、アンテナ支持柱１０２の軸方向における水平偏波用送信アンテナ１０１ａの中心位置及び垂直偏波用送信アンテナ１０１ｂの中心位置の間の間隔をｄとすると、ｄは使用する無線周波数の波長に比べて小さく設定されているのが好適となる。   FIG. 5 is a diagram illustrating a state in which broadcast waves are transmitted to the plurality of reception devices 200-1 and 200-2 by the transmission antenna device according to the first embodiment of the present invention. The horizontally polarized wave transmission antenna 101a and the vertically polarized wave transmission antenna 101b can be arranged close to a physical contact position. Further, when the distance between the center position of the horizontal polarization transmission antenna 101a and the center position of the vertical polarization transmission antenna 101b in the axial direction of the antenna support column 102 is d, d is compared with the wavelength of the radio frequency to be used. It is preferable to set a small value.

このように、実施例１の送信アンテナ装置によれば、水平・垂直の各送信アンテナがお互いに干渉することなく放送波を送信することが可能となり、特に、水平・垂直の各偏波専用送信アンテナを安価に構成可能としつつ、広い放送エリアに対して交差偏波識別度の良い信号を時間差なく送信することが可能となる。   As described above, according to the transmission antenna device of the first embodiment, the horizontal and vertical transmission antennas can transmit broadcast waves without interfering with each other, and in particular, the horizontal and vertical polarization dedicated transmissions. It is possible to transmit a signal having a good degree of cross polarization discrimination to a wide broadcasting area without a time difference while making the antenna inexpensively configurable.

次に、本発明による実施例２の送信アンテナ装置について説明する。   Next, a transmission antenna device according to a second embodiment of the present invention will be described.

（実施例２）
図６は、本発明による実施例２の送信アンテナ装置によって放送エリア内の異なる位置に配置された複数の受信装置２００−１，２００−２に対して放送波を送信する様子を示す図である。実施例２の送信アンテナ装置は、アンテナ支持柱１０２の軸方向における水平偏波用送信アンテナ１０１ａ及び垂直偏波用送信アンテナ１０１ｂを交互に設置した例である。即ち、実施例２の送信アンテナ装置では、アンテナ利得を上げるために、複数の水平偏波用送信アンテナと、複数の垂直偏波用送信アンテナとを一組とした送信アンテナ組が、アンテナ支持柱１０２の軸方向に交互に並べて配置されている。２つ水平偏波用送信アンテナ１０１ａの仮想的なアンテナ中心と２つの垂直偏波用送信アンテナ１０１ｂの仮想的なアンテナ中心の距離はｄとなる。また、受信装置２００−１から見た水平偏波用送信アンテナと垂直偏波用送信アンテナとの距離差は｜Ｄ２−Ｄ２｜となる。図６に示す軸方向に水平偏波用送信アンテナと垂直偏波用送信アンテナを交互に配置するアンテナ配置では、アンテナ利得を上げるためにアンテナの段数を増やした場合でも、仮想的なアンテナ中心の距離はｄのままとなり｜Ｄ２−Ｄ２｜が変化しない。（逆にアンテナ自体を大型化してアンテナ利得を増やそうとするとｄが大きくなって｜Ｄ２−Ｄ２｜も大きくなってしまう。） (Example 2)
FIG. 6 is a diagram illustrating a state in which broadcast waves are transmitted to a plurality of receiving devices 200-1 and 200-2 arranged at different positions in the broadcast area by the transmitting antenna device according to the second embodiment of the present invention. . The transmission antenna device according to the second embodiment is an example in which horizontal polarization transmission antennas 101 a and vertical polarization transmission antennas 101 b in the axial direction of the antenna support pillar 102 are alternately installed. That is, in the transmission antenna device of the second embodiment, in order to increase the antenna gain, a transmission antenna set including a plurality of horizontal polarization transmission antennas and a plurality of vertical polarization transmission antennas is formed as an antenna support column. 102 are alternately arranged in the axial direction. The distance between the virtual antenna centers of the two horizontal polarization transmission antennas 101a and the virtual antenna centers of the two vertical polarization transmission antennas 101b is d. Further, the distance difference between the horizontally polarized wave transmission antenna and the vertically polarized wave transmission antenna as viewed from the receiving apparatus 200-1 is | D2-D2 |. In the antenna arrangement in which the horizontal polarization transmission antenna and the vertical polarization transmission antenna are alternately arranged in the axial direction shown in FIG. 6, even when the number of antenna stages is increased in order to increase the antenna gain, The distance remains d and | D2-D2 | does not change. (Conversely, when the antenna itself is enlarged to increase the antenna gain, d increases and | D2-D2 | also increases.)

このように、実施例２の送信アンテナ装置によれば、水平・垂直の各送信アンテナがお互いに干渉することなく放送波を送信することが可能となり、特に、水平・垂直の各偏波専用送信アンテナを安価に構成可能としつつ、広い放送エリアに対して交差偏波識別度の良い信号を時間差なく送信することが可能で、且つ受信装置で各偏波を受信するまでの到達距離差｜Ｄ１−Ｄ２｜をより無視できるように構成することができるようになる。   As described above, according to the transmission antenna device of the second embodiment, it is possible to transmit broadcast waves without interfering with each other in the horizontal and vertical transmission antennas. While making it possible to configure the antenna at low cost, it is possible to transmit a signal having a good degree of cross polarization discrimination over a wide broadcasting area without a time difference, and a difference in reach until each polarization is received by the receiving device | D1 −D2 | can be configured to be more negligible.

上記の各実施例では、１つのアンテナ支持柱に対して上側に水平偏波用送信アンテナを設け、下側に垂直偏波用送信アンテナを設けた例を説明したが、この配置関係を逆にしてもよい。また、上下に配置した水平偏波用送信アンテナ及び垂直偏波用送信アンテナの各送信アンテナ素子は、アンテナ支持柱の回転軸方向に一致した例を説明したが、ずらしてもよい。従って、本発明は、前述した実施例に限定されるものではなく、その主旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。   In each of the above embodiments, an example has been described in which a horizontal polarization transmission antenna is provided on the upper side and a vertical polarization transmission antenna is provided on the lower side with respect to one antenna support column. May be. In addition, although an example has been described in which the transmission antenna elements of the horizontally polarized wave transmission antenna and the vertically polarized wave transmission antenna arranged vertically are aligned with the rotation axis direction of the antenna support column, they may be shifted. Therefore, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

本発明の送信アンテナ装置によれば、水平・垂直の各偏波で送信される信号がお互いに干渉することなく放送波を送信することが可能となり、特に、水平・垂直の各偏波専用送信アンテナを安価に構成可能としつつ、広い放送エリアに対して交差偏波識別度の良い信号を時間差なく送信することが可能となるため、偏波ＭＩＭＯを用いた偏波ＭＩＭＯ伝送システムに有用である。   According to the transmitting antenna device of the present invention, it is possible to transmit a broadcast wave without interfering with signals transmitted in horizontal and vertical polarizations, and in particular, dedicated transmission for horizontal and vertical polarizations. It is possible to transmit a signal having a good degree of cross polarization discrimination to a wide broadcasting area without making a time difference while enabling an antenna to be configured at low cost, which is useful for a polarization MIMO transmission system using polarization MIMO. .

１００ 送信装置
１０１ 送信アンテナ
２００，２００−１，２００−２，２００−３ 受信装置
２０１ 受信アンテナ
１０１ａ 水平偏波用送信アンテナ
１０１ａ−１乃至１０１ａ−４ 水平偏波用送信アンテナの送信アンテナ素子
１０１ｂ 垂直偏波用送信アンテナ
１０１ｂ−１〜１０１ｂ−４ 垂直偏波用送信アンテナの送信アンテナ素子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Transmission apparatus 101 Transmission antenna 200,200-1,200-2,200-3 Reception apparatus 201 Reception antenna 101a Horizontal polarization transmission antenna 101a-1 thru | or 101a-4 Transmission antenna element 101b of a horizontal polarization transmission antenna Polarization Transmit Antenna 101b-1 to 101b-4 Transmit Antenna Element for Vertical Polarization Transmit Antenna

Claims (7)

複数の送信アンテナを備えた送信装置と複数の受信アンテナを備えた受信装置から構成された偏波ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ／Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ）を使用する偏波ＭＩＭＯ伝送システムにおける、送信アンテナ装置であって、
１つのアンテナ支持柱と、
前記アンテナ支持柱に設けられた水平偏波用送信アンテナと、
前記水平偏波用送信アンテナに対して上側又は下側に、前記アンテナ支持柱に設けられた垂直偏波用送信アンテナと、
を備えることを特徴とする送信アンテナ装置。 A transmission antenna apparatus in a polarization MIMO transmission system using polarization MIMO (Multiple Input / Multiple Output) configured from a transmission apparatus having a plurality of transmission antennas and a reception apparatus having a plurality of reception antennas,
One antenna support column;
A horizontally polarized wave transmission antenna provided on the antenna support pillar;
A vertically polarized wave transmitting antenna provided on the antenna support column on the upper side or the lower side with respect to the horizontally polarized wave transmitting antenna,
A transmission antenna device comprising: 前記水平偏波用送信アンテナ及び前記垂直偏波用送信アンテナは、それぞれ複数系統の異なるデータ信号が割りあてられ、同一の周波数上又は周波数帯が重なる状態の放送波によりＯＦＤＭ信号を放射するように構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の送信アンテナ装置。   The horizontally polarized wave transmitting antenna and the vertically polarized wave transmitting antenna are each assigned a plurality of different data signals, and radiate OFDM signals by broadcast waves on the same frequency or in overlapping frequency bands. The transmitting antenna device according to claim 1, wherein the transmitting antenna device is configured. 前記水平偏波用送信アンテナと前記垂直偏波用送信アンテナとの間は物理的に近接させて配置されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の送信アンテナ装置。   The transmission antenna apparatus according to claim 1 or 2, wherein the horizontal polarization transmission antenna and the vertical polarization transmission antenna are arranged in close proximity to each other. 前記アンテナ支持柱の軸方向における前記水平偏波用送信アンテナの中心位置と前記垂直偏波用送信アンテナの中心位置との間の間隔は、使用する無線周波数の波長に比べて小さく設定されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の送信アンテナ装置。   The distance between the center position of the horizontal polarization transmission antenna and the center position of the vertical polarization transmission antenna in the axial direction of the antenna support column is set smaller than the wavelength of the radio frequency to be used. The transmission antenna device according to claim 1, wherein the transmission antenna device is a device. 水平偏波用送信アンテナと、垂直偏波用送信アンテナとを一組とした送信アンテナ組が、前記アンテナ支持柱の軸方向に並べて配置されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の送信アンテナ装置。   The transmission antenna set, which is a set of a horizontally polarized wave transmission antenna and a vertically polarized wave transmission antenna, is arranged side by side in the axial direction of the antenna support column. The transmission antenna apparatus as described in any one of Claims. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の送信アンテナ装置を備える送信装置。   A transmission apparatus provided with the transmission antenna apparatus as described in any one of Claims 1-5. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の送信アンテナ装置を有する送信装置と、複数の受信アンテナを備えた受信装置から構成されたＭＩＭＯを使用する偏波ＭＩＭＯ伝送システム。   A polarization MIMO transmission system using MIMO configured by a transmission apparatus including the transmission antenna apparatus according to claim 1 and a reception apparatus including a plurality of reception antennas.
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