JP2012070210A - Antenna system, relay station, and wireless communication system - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve wireless communication characteristics at a low cost without making the number of antennae increase.SOLUTION: In an antenna system 1, a route of a signal is changed by a signal branch device 3, and a phase amount which phase shifters 4to 4apply is changed. The phase shifters 4to 4give each different phase change to n signals, and thereby, a directivity pattern of an antenna 2 is changed. The phase change amount of phase shifters 4to 4is set by phase shift change data etc. in advance so that a desired antenna directivity pattern may be acquired. A signal output from power distribution/composition devices 5to 5becomes a signal received by the antenna 2 having the antenna directivity pattern corresponding to the phase change amount set to the phase shifters 4to 4, and a signal input to power distribution/composition devices 5to 5is transmitted by the antenna 2 having the antenna directivity pattern corresponding to the phase change amount set to the phase shifters 4to 4.

Description

本発明は、無線通信における通信特性の改善技術に関し、特に、無線通信に利用されるアンテナの性能向上に有効な技術に関する。   The present invention relates to a technique for improving communication characteristics in wireless communication, and more particularly to a technique effective for improving the performance of an antenna used for wireless communication.

基地局と端末が通信する無線通信では、基地局から端末の距離に応じて無線信号が減衰するため、基地局より遠い位置の端末では通信特性が劣化する。また、第1の基地局と第2の基地局の中間に位置する端末が第1の基地局の送信する無線信号を受信する場合には、第2の基地局が送信する無線信号も干渉信号として受信してしまうため、この場合も通信特性が劣化する。これらの課題を解決するため、リレー局を配置することが検討されている。   In wireless communication in which a base station and a terminal communicate with each other, a wireless signal is attenuated according to the distance from the base station to the terminal, so that communication characteristics deteriorate at a terminal far from the base station. In addition, when a terminal located between the first base station and the second base station receives a radio signal transmitted from the first base station, the radio signal transmitted from the second base station is also an interference signal. In this case, the communication characteristics also deteriorate. In order to solve these problems, it is considered to arrange a relay station.

リレー局は元となる基地局(以下、ドナー局と呼ぶ)が送信した信号を受信し、その信号をもとに新たに信号を生成し、その生成した信号を端末に向けて送信する。リレー局の通信相手はドナー局と端末の両方となり、両者はリレー局から見て異なる方向に位置する。   The relay station receives a signal transmitted from the base station (hereinafter referred to as a donor station), generates a new signal based on the signal, and transmits the generated signal to the terminal. The communication partner of the relay station is both the donor station and the terminal, and both are located in different directions when viewed from the relay station.

従って、通信相手に応じてリレー局のアンテナ指向性を切り替えることで、リレー局とドナー局間やリレー局と端末間の通信性能を向上させることが可能である。   Therefore, it is possible to improve the communication performance between the relay station and the donor station or between the relay station and the terminal by switching the antenna directivity of the relay station according to the communication partner.

この種のリレー局における指向性アンテナの通信性能を向上させる技術しては、たとえば、基地局との間で電波を送受信する基地局側アンテナを水平スタックアンテナにて構成し、該基地局側アンテナを、携帯端末との間で電波を送受信する端末側アンテナに比べて、アンテナ利得が高く、指向性の鋭いアンテナとするもの(たとえば、特許文献1参照)や、複数のアンテナ部のうちの任意の1以上のアンテナ部をそれぞれ選択し、選択したアンテナ部に対して任意のアンテナ指向性を設定するもの(たとえば特許文献2参照)などがある。   As a technique for improving the communication performance of a directional antenna in this type of relay station, for example, a base station side antenna that transmits and receives radio waves to and from a base station is configured by a horizontal stack antenna, and the base station side antenna Is an antenna having a high antenna gain and a sharp directivity compared to a terminal-side antenna that transmits and receives radio waves to and from a portable terminal (see, for example, Patent Document 1), or any of a plurality of antenna units One or more antenna units are selected, and an arbitrary antenna directivity is set for the selected antenna unit (see, for example, Patent Document 2).

特開2009−239874号公報JP 2009-239874 A 特開平11−261474号公報JP-A-11-261474

ところが、上記のようなリレー局を用いたアンテナの指向性切り替えによる通信特性の向上化技術では、次のような問題点があることが本発明者により見い出された。   However, the present inventor has found that there are the following problems in the technology for improving the communication characteristics by switching the directivity of the antenna using the relay station as described above.

すなわち、上述したように、ドナー局と端末とは、リレー局から見て異なる方向に位置するために、ドナー局と通信するアンテナと端末と通信するアンテナとをそれぞれ個別に用意する必要がある。   That is, as described above, since the donor station and the terminal are located in different directions when viewed from the relay station, it is necessary to separately prepare an antenna that communicates with the donor station and an antenna that communicates with the terminal.

これにより、リレー局に設置されるアンテナ数が増加してしまうことになり、コストが大幅に上昇してしまうという問題がある。   As a result, the number of antennas installed in the relay station increases, and there is a problem that the cost increases significantly.

本発明の目的は、アンテナ数を増加させることなく、低コストで無線通信特性を改善することのできる技術を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a technique capable of improving wireless communication characteristics at low cost without increasing the number of antennas.

本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴については、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。   The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。   Of the inventions disclosed in the present application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.

本発明は、複数のアンテナ素子からなるアンテナ部と、複数のアンテナ素子が受信した信号を1つの信号組とし、複数のアンテナ素子が受信した信号組の経路をm組に分岐する信号分岐器と、該信号分岐器が分岐した信号の位相を位相変化量データに基づいてそれぞれ変化させるm個の移相器と、該移相器から出力されるm個の信号を1つの信号に合成する電力分配/合成器とを備え、該電力分配/合成器から出力される信号を、通信先に対応したアンテナ指向性パターンの形状に形成するものである。   The present invention relates to an antenna unit composed of a plurality of antenna elements, a signal branching unit that splits the paths of the signal sets received by the plurality of antenna elements into m sets, with the signals received by the plurality of antenna elements as one signal set. , M phase shifters that respectively change the phase of the signal branched by the signal branching unit based on phase change amount data, and power for combining the m signals output from the phase shifter into one signal And a distributor / combiner, and a signal output from the power distributor / combiner is formed into an antenna directivity pattern corresponding to a communication destination.

また、本発明は、基地局が送信した信号を受信し、その信号をもとに新たに信号を生成し、生成した信号を通信先の端末に送信するリレー局であって、該リレー局は、アンテナシステムを有し、該アンテナシステムは複数のアンテナ素子からなるアンテナ部と、複数のアンテナ素子が受信した信号を1つの信号組とし、複数のアンテナ素子が受信した信号組の経路をm組に分岐する信号分岐器と、該信号分岐器が分岐した信号の位相を位相変化量データに基づいてそれぞれ変化させるm個の移相器と、該移相器から出力されるm個の信号を1つの信号に合成する電力分配/合成器とを備え、アンテナシステムは、電力分配/合成器から出力される信号を、通信先に対応したアンテナ指向性パターンの形状に形成するものである。   Further, the present invention is a relay station that receives a signal transmitted by a base station, generates a new signal based on the signal, and transmits the generated signal to a communication destination terminal. The antenna system has an antenna unit including a plurality of antenna elements, a signal received by the plurality of antenna elements as one signal set, and m sets of paths of the signal sets received by the plurality of antenna elements. A signal branching device branching into two, m phase shifters for changing the phase of the signal branched by the signal branching device based on phase change data, and m signals output from the phase shifting device. The antenna system includes a power distributor / combiner that combines signals into one signal, and the antenna system forms a signal output from the power distributor / combiner in the shape of an antenna directivity pattern corresponding to a communication destination.

さらに、本発明は、信号の送受信元となる基地局と、該基地局が送信した信号を受信し、その信号をもとに新たに信号を生成し、生成した信号を通信先の端末に送信するリレー局とを有する無線通信システムであって、リレー局は、アンテナシステムを有し、該アンテナシステムは、複数のアンテナ素子からなるアンテナ部と、複数のアンテナ素子が受信した信号を1つの信号組とし、複数のアンテナ素子が受信した信号組の経路をm組に分岐する信号分岐器と、該信号分岐器が分岐した信号の位相を位相変化量データに基づいてそれぞれ変化させるm個の移相器と、該移相器から出力されるm個の信号を1つの信号に合成する電力分配/合成器とを備え、アンテナシステムは、電力分配/合成器から出力される信号を、通信先に対応したアンテナ指向性パターンの形状に形成するものである。   Furthermore, the present invention receives a base station as a signal transmission / reception source, a signal transmitted by the base station, generates a new signal based on the signal, and transmits the generated signal to a communication destination terminal. The relay station includes an antenna system, and the antenna system includes an antenna unit including a plurality of antenna elements and a signal received by the plurality of antenna elements as one signal. A signal branching device that branches the path of a signal set received by a plurality of antenna elements into m pairs, and m shifts that respectively change the phase of the signal branched by the signal branching device based on the phase change amount data. A phase shifter and a power distributor / combiner that combines the m signals output from the phase shifter into one signal, and the antenna system receives the signal output from the power distributor / combiner as a communication destination Corresponding to And it forms the shape of the antenna directivity pattern.

さらに、本願のその他の発明の概要を簡単に示す。   Furthermore, the outline | summary of the other invention of this application is shown briefly.

本発明は、複数のアンテナ素子と、信号分岐器と、複数の移相器でアンテナを構成し、該信号分岐器がアンテナ素子それぞれに接続される信号経路を複数に分岐し、これら移相器が複数信号経路を通る信号の位相を変化させることにより、通信相手に対応した指向性切り替えを実現するものである。   The present invention comprises an antenna composed of a plurality of antenna elements, a signal branching device, and a plurality of phase shifters, and the signal branching device branches into a plurality of signal paths connected to the respective antenna elements. Changes the phase of a signal passing through a plurality of signal paths, thereby realizing directivity switching corresponding to the communication partner.

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。   Among the inventions disclosed in the present application, effects obtained by typical ones will be briefly described as follows.

(1)アンテナ数を増加させることなく、通信相手にそれぞれ対応した指向性の切り替えを行うことができる。   (1) Directivity switching corresponding to each communication partner can be performed without increasing the number of antennas.

(2)上記(1)により、アンテナ数の削減や、アンテナの設置面積の低減が期待できるため、アンテナシステムの設置コストを低減することができる。   (2) The above (1) can be expected to reduce the number of antennas and the installation area of the antenna, so that the installation cost of the antenna system can be reduced.

(3)また、適切な信号の指向性を形成することによって、通信速度を高速化し、通信品質を安定化することができる。   (3) Further, by forming appropriate signal directivity, the communication speed can be increased and the communication quality can be stabilized.

本発明の実施の形態1によるアンテナシステムの一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of the antenna system by Embodiment 1 of this invention. 図1のアンテナシステムをセルラ無線通信に適用した一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example which applied the antenna system of FIG. 1 to cellular radio | wireless communication. 図1のアンテナシステムをセルラ無線通信に適用した他の例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the other example which applied the antenna system of FIG. 1 to cellular radio | wireless communication. 本発明の実施の形態2によるアンテナシステムの一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of the antenna system by Embodiment 2 of this invention. 図5は、本発明の実施の形態3によるアンテナシステムの一例を示すブロック図である。FIG. 5 is a block diagram showing an example of an antenna system according to Embodiment 3 of the present invention. 図5のアンテナシステムを周波数変換再送へ適用した際の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example at the time of applying the antenna system of FIG. 5 to frequency conversion resending. 本発明の実施の形態4によるアンテナシステムの一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of the antenna system by Embodiment 4 of this invention. 図7のアンテナシステムを周波数分割複信で動作するリレー局へ適用した一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example which applied the antenna system of FIG. 7 to the relay station which operate | moves by frequency division duplex. 本発明の実施の形態5によるアンテナシステムの一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of the antenna system by Embodiment 5 of this invention. 本発明の実施の形態6によるアンテナシステムの一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of the antenna system by Embodiment 6 of this invention. 図10のアンテナシステムにおけるスイッチ切り替え制御の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of switch switching control in the antenna system of FIG.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiment, and the repetitive description thereof will be omitted.

(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1によるアンテナシステムの一例を示すブロック図、図2は、図1のアンテナシステムをセルラ無線通信に適用した一例を示す説明図、図3は、図1のアンテナシステムをセルラ無線通信に適用した他の例を示す説明図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram illustrating an example of an antenna system according to Embodiment 1 of the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating an example in which the antenna system of FIG. 1 is applied to cellular radio communication, and FIG. It is explanatory drawing which shows the other example which applied the antenna system to cellular radio | wireless communication.

本実施の形態1において、アンテナシステム1は、図1に示すように、アンテナ2、信号分岐器3、移相器41〜4m、電力分配/合成器51〜5mから構成されている。アンテナ部となるアンテナ2は、セルラ無線基地局用アンテナに見られるように、複数のアンテナ素子21〜2nからなる。ただし、n個のアンテナ素子21〜2nは、同一位置に設置される必要はなく、離れた位置に設置されたアンテナ素子を組として1つのアンテナ2を構成するようにしてもよい。n個の信号を組として信号組とし、アンテナ2は1つの信号組を出力する。 In the first embodiment, the antenna system 1 includes an antenna 2, a signal branching unit 3, phase shifters 4 1 to 4 m , and power distribution / combining units 5 1 to 5 m, as shown in FIG. Yes. The antenna 2 serving as an antenna unit is composed of a plurality of antenna elements 2 1 to 2 n as seen in the cellular radio base station antenna. However, the n antenna elements 2 1 to 2 n do not need to be installed at the same position, and one antenna 2 may be configured by combining antenna elements installed at distant positions. A set of n signals is used as a signal set, and the antenna 2 outputs one signal set.

信号分岐器3は、アンテナ2の信号組をm個の信号組に分岐する。移相器41〜4mは、n個のアンテナ素子21〜2nに対応する信号組中の信号に、それぞれ異なる位相変化を与える。電力分配/合成器51〜5mは、1つの信号をn個の信号に分配して信号組を生成、あるいは信号組中のn個の信号を1つの信号に合成する。 The signal branching device 3 branches the signal set of the antenna 2 into m signal sets. The phase shifters 4 1 to 4 m give different phase changes to the signals in the signal sets corresponding to the n antenna elements 2 1 to 2 n . The power distributor / combiners 5 1 to 5 m distribute one signal to n signals to generate a signal set, or combine n signals in the signal set into one signal.

移相器41〜4mは、たとえば、電力分配/合成器、分波器、方向性結合器、またはスイッチのように信号を分岐する部品からなる。電力分配/合成器51〜5mの電力分配比は等電力分配である必要はなく、任意に設計してよい。 The phase shifters 4 1 to 4 m include components that branch signals, such as a power distributor / combiner, a duplexer, a directional coupler, or a switch. The power distribution ratio of the power distribution / combiners 5 1 to 5 m is not necessarily equal power distribution, and may be arbitrarily designed.

図1のアンテナシステム1からは、m個の信号線が得られるが、たとえば、信号分岐器を用いて、より少ない数の信号線にまとめてもよい。   Although m signal lines can be obtained from the antenna system 1 in FIG. 1, the signal lines may be collected into a smaller number of signal lines using, for example, a signal branching unit.

アンテナシステム1を図1に示したように構成することで、信号分岐器3によって信号の経路を変更し、移相器41〜4mが適用する位相変化量を変更することができる。移相器41〜4mが信号組中のn個の信号にそれぞれ異なる位相変化を与えることで、アンテナ2の指向性パターンを変化させることができる。 By configuring the antenna system 1 as shown in FIG. 1, the signal path can be changed by the signal branching device 3, and the phase change amount applied by the phase shifters 4 1 to 4 m can be changed. The phase shifter 4 1 to 4 m can change the directivity pattern of the antenna 2 by giving different phase changes to n signals in the signal set.

移相器41〜4mの位相変化量は、予め位相変化量データなどによって設定される。典型的な移相器は信号伝達経路の経路長によって信号の位相を変化させるため、位相変化量の設定は信号伝達経路の長さの調整となる。位相変化量データは、アンテナ2のアンテナ指向性パターンが所望のパターンとなるように、設計等によって予め計算された位相変化量である。 The phase change amounts of the phase shifters 4 1 to 4 m are set in advance by phase change amount data or the like. Since a typical phase shifter changes the phase of a signal according to the path length of the signal transmission path, setting the phase change amount adjusts the length of the signal transmission path. The phase change amount data is a phase change amount calculated in advance by design or the like so that the antenna directivity pattern of the antenna 2 becomes a desired pattern.

以上により、電力分配/合成器51〜5mから出力される信号は、移相器41〜4mに設定された位相変化量に対応するアンテナ指向性パターンのアンテナ2で受信した信号となり、電力分配/合成器51〜5mへ入力される信号は、移相器41〜4mに設定された位相変化量に対応するアンテナ指向性パターンのアンテナ2で送信される。 As described above, the signal output from the power distributor / combiners 5 1 to 5 m is a signal received by the antenna 2 having the antenna directivity pattern corresponding to the phase change amount set in the phase shifters 4 1 to 4 m. The signals input to the power distributor / combiners 5 1 to 5 m are transmitted by the antenna 2 having an antenna directivity pattern corresponding to the phase change amount set in the phase shifters 4 1 to 4 m .

図2は、アンテナシステム1をセルラ無線通信に適用した一例を示す説明図である。   FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example in which the antenna system 1 is applied to cellular wireless communication.

図2は、基地局となるドナー局6、およびリレー局7からなる無線通信システム、および端末81〜83の無線通信を表している。図2の左側には、ドナー局6が設けられており、図2の右側には、リレー局7が設けられている。 FIG. 2 shows a wireless communication system including a donor station 6 serving as a base station and a relay station 7 and wireless communication of terminals 8 1 to 8 3 . A donor station 6 is provided on the left side of FIG. 2, and a relay station 7 is provided on the right side of FIG.

リレー局7は、元となる基地局であるドナー局6が送信した信号を受信し、その信号をもとに新たに信号を生成し、その生成した信号を、たとえば、携帯電話などの端末81〜83に向けて送信する。リレー局の通信相手はドナー局と端末の両方となり、両者はリレー局から見て異なる方向に位置する。 The relay station 7 receives a signal transmitted from the donor station 6 which is a base station as a base, generates a new signal based on the signal, and transmits the generated signal to a terminal 8 such as a mobile phone. It is sent to the 1-8 3. The communication partner of the relay station is both the donor station and the terminal, and both are located in different directions when viewed from the relay station.

ドナー局6の上部には、アンテナシステム1が設置されており、リレー局7の上部には、アンテナシステム1aが設置されている。ここで、アンテナシステム1aは、アンテナシステム1(図1)と同じ構成からなる。   An antenna system 1 is installed above the donor station 6, and an antenna system 1 a is installed above the relay station 7. Here, the antenna system 1a has the same configuration as the antenna system 1 (FIG. 1).

また、図2において、ドナー局6のアンテナシステム1の下方、および右側に点線で示した扇状のパターンは、アンテナシステム1における指向性パターン9,10をそれぞれ示している。   In FIG. 2, fan-shaped patterns indicated by dotted lines below and on the right side of the antenna system 1 of the donor station 6 indicate directivity patterns 9 and 10 in the antenna system 1, respectively.

また、リレー局7のアンテナシステム1aの下方、および左側に点線で示した扇状のパターンは、アンテナシステム1aにおける指向性パターン11,12をそれぞれ示している。   Further, fan-shaped patterns indicated by dotted lines below and on the left side of the antenna system 1a of the relay station 7 indicate directivity patterns 11 and 12 in the antenna system 1a, respectively.

ドナー局6とリレー局7が任意の端末と通信する場合には、端末位置がアンテナシステム1,1aの位置より低い可能性が高いため、指向性パターン10や指向性パターン12のように指向性パターンを下に向けるのがよい。   When the donor station 6 and the relay station 7 communicate with an arbitrary terminal, the terminal position is likely to be lower than the position of the antenna systems 1 and 1a. The pattern should be turned down.

ドナー局6とリレー局7が互いに通信する場合には、互いのアンテナ位置が高いため、指向性パターン9,11のように指向性パターンを水平に向けるのがよい。   When the donor station 6 and the relay station 7 communicate with each other, the directivity pattern should be oriented horizontally like the directivity patterns 9 and 11 because the antenna position of each other is high.

以上の2つの指向性パターンを実現するように、移相器41〜4mの位相変化量と電力分配/合成器51〜5mの電力分配比を設計した図1のアンテナシステム1を用いることで、通信速度の高速化、および通信品質の安定化を図ることができる。 The antenna system 1 of FIG. 1 in which the phase shift amount of the phase shifters 4 1 to 4 m and the power distribution ratio of the power distributor / combiners 5 1 to 5 m are designed so as to realize the above two directivity patterns. By using it, communication speed can be increased and communication quality can be stabilized.

図3は、図1のアンテナシステム1をセルラ無線通信に適用した他の例を示す説明図である。   FIG. 3 is an explanatory diagram showing another example in which the antenna system 1 of FIG. 1 is applied to cellular radio communication.

図3は、ドナー局6、リレー局7からなる無線通信システム、および端末81,82の無線通信を表したものであり、水平方向の位置関係を示している。また、リレー局7の右側、および左側に示す点線の扇状のパターンは、リレー局7のアンテナの指向性パターン12,13をそれぞれ表している。 FIG. 3 shows the wireless communication system including the donor station 6 and the relay station 7 and the wireless communication of the terminals 8 1 and 8 2 , and shows the positional relationship in the horizontal direction. Further, the dotted fan-shaped patterns shown on the right side and the left side of the relay station 7 represent the directivity patterns 12 and 13 of the antenna of the relay station 7, respectively.

図示するように、リレー局7と通信する端末81,82が、ドナー局6とは反対の方向に位置する場合には、通信相手に応じてリレー局7は、水平方向の指向性パターン12、または指向性パターン13を切り替えることによって、通信性能を向上させることができる。 As shown in the figure, when the terminals 8 1 and 8 2 communicating with the relay station 7 are located in the opposite direction to the donor station 6, the relay station 7 determines the horizontal directivity pattern according to the communication partner. The communication performance can be improved by switching 12 or the directivity pattern 13.

これら指向性パターン12,13を実現するように、移相器41〜4mの位相変化量と電力分配/合成器51〜5mの電力分配比を設計したアンテナシステム1(図1)を用いることにより、通信速度の高速化、および通信品質の安定化を図ることができる。 The antenna system 1 (FIG. 1) which designed the phase change amount of the phase shifters 4 1 to 4 m and the power distribution ratio of the power distributor / combiners 5 1 to 5 m so as to realize these directivity patterns 12 and 13 By using, communication speed can be increased and communication quality can be stabilized.

以上ではセルラ無線通信を例にとって説明したが、本発明はそれに限定されるものではない。たとえばテレビ放送のような無線通信にも適用できる。   The cellular wireless communication has been described above as an example, but the present invention is not limited thereto. For example, it can be applied to wireless communication such as television broadcasting.

(実施の形態2)
図4は、本発明の実施の形態2によるアンテナシステムの一例を示すブロック図である。
(Embodiment 2)
FIG. 4 is a block diagram showing an example of an antenna system according to Embodiment 2 of the present invention.

本実施の形態2において、アンテナシステム1は、図4に示すように、アンテナ2、方向性結合器14、移相器41,42、電力分配/合成器51,52、および信号処理器15から構成されている。 In the second embodiment, the antenna system 1 includes an antenna 2, a directional coupler 14, phase shifters 4 1 and 4 2 , power distribution / combiners 5 1 and 5 2 , and signals as shown in FIG. It consists of a processor 15.

アンテナ2は、前記実施の形態1の図1と同様に、複数のアンテナ素子21〜2nから構成されている。アンテナ2は、無線信号を受信する。方向性結合器14は、アンテナ2で受信した信号組を移相器41へ伝達する。 The antenna 2 includes a plurality of antenna elements 2 1 to 2 n as in FIG. 1 of the first embodiment. The antenna 2 receives a radio signal. The directional coupler 14 transmits a signal set received by the antenna 2 to the phase shifter 4 1.

移相器41は、受信時の指向性パターンが方向1(図4の’direction-1’)に対応するように信号の位相を回転する。電力分配/合成器51は、移相器41から出力される信号組中のn個の出力信号を合成する。 Phase shifter 4 1, directivity pattern during reception rotates the phase of the signal so as to correspond to the direction 1 (in FIG. 4 'direction-1'). Power divider / combiner 5 1 synthesizes the n output signals of the signal set in the output from the phase shifter 4 1.

信号処理器15は、電力分配/合成器51の出力信号を処理し、さらに送信信号を生成して出力する。電力分配/合成器52は、信号処理器15の出力信号をn個に分配して信号組を出力する。移相器42は、送信時の指向性パターンが方向2(図4の’direction-2’)に対応するように信号の位相を回転する。 Signal processor 15 processes the output signal of the power distributor / combiner 5 1 to generate and output a further transmission signal. Power divider / combiner 5 2 outputs a signal set by distributing the output signal of the signal processor 15 into n. Phase shifter 4 2, directivity pattern during transmission rotates the phase of the signal so as to correspond to the direction 2 (in FIG. 4 'direction-2').

方向性結合器14は、移相器42の出力信号組をアンテナ2に伝達する。そして、アンテナ2は、方向性結合器14より伝達された信号を送信する。 The directional coupler 14 transmits the output signal set to the phase shifter 4 2 antenna 2. The antenna 2 transmits the signal transmitted from the directional coupler 14.

このような構成を用いれば、方向性結合器14の動作によって信号伝達の向きの違い、つまり送受信の違いによって経路が切り替わるため、1つのアンテナ2を用いながら受信時の指向性パターンと送信時の指向性パターンを別個に設計することが可能となる。これは、たとえば、無線通信による放送への適用に適している。   If such a configuration is used, the path is switched depending on the direction of signal transmission, that is, the difference in transmission and reception, depending on the operation of the directional coupler 14, so that the directivity pattern at the time of reception and the transmission time at the time of transmission are used while using one antenna 2. It becomes possible to design directivity patterns separately. This is suitable for application to broadcasting by wireless communication, for example.

ここで、前記実施の形態1で示した図3において、ドナー局6が放送電波を送信しており、リレー局7が端末81(,82)へ向けて再送すると仮定する。この場合、端末81(,82)からリレー局7への通信、該リレー局7からドナー局6への通信は発生しない。 Here, in FIG. 3 shown in the first embodiment, it is assumed that the donor station 6 is transmitting a broadcast radio wave and the relay station 7 retransmits toward the terminal 8 1 (, 8 2 ). In this case, communication from the terminal 8 1 (, 8 2 ) to the relay station 7 and communication from the relay station 7 to the donor station 6 do not occur.

すると、リレー局7が受信するのは、ドナー局6から送信された電波のみであり、またリレー局7が送信するのは、端末81(,82)へ向けた電波のみである。従って、図4における方向1(図4の’direction-1’)をリレー局7からドナー局6への方向とし、受信時の指向性パターンを指向性パターン12に対応させる。 Then, the relay station 7 receives only the radio wave transmitted from the donor station 6, and the relay station 7 transmits only the radio wave directed to the terminal 8 1 (, 8 2 ). Therefore, the direction 1 in FIG. 4 ('direction-1' in FIG. 4) is the direction from the relay station 7 to the donor station 6, and the directivity pattern at the time of reception is made to correspond to the directivity pattern 12.

さらに、図4の方向2(図4の’direction-2’)をリレー局7から端末81(,82)への方向とし、送信時の指向性パターンを指向性パターン13に対応させる。この構成により、アンテナシステム1は、動的な制御を必要としない、指向性切り替えアンテナを実現することができる。 Further, the direction 2 in FIG. 4 (“direction-2” in FIG. 4) is the direction from the relay station 7 to the terminal 8 1 (, 8 2 ), and the directivity pattern at the time of transmission is made to correspond to the directivity pattern 13. With this configuration, the antenna system 1 can realize a directivity switching antenna that does not require dynamic control.

信号処理器15での処理内容には、空間伝搬によって減衰した信号の増幅や、空間伝搬によって歪んだ信号波形を復元する信号等化、リレー局7の受信信号に混入するリレー局7自身の送信信号の除去といった機能を含めることで、伝送特性を向上させることができる。   The processing contents of the signal processor 15 include amplification of a signal attenuated by spatial propagation, signal equalization for restoring a signal waveform distorted by spatial propagation, and transmission of the relay station 7 itself mixed in the received signal of the relay station 7 By including a function such as signal removal, transmission characteristics can be improved.

また、デジタル信号処理による誤り訂正復号によって干渉信号や雑音を除去し、信号を再構成して送信することも可能である。   It is also possible to remove interference signals and noise by error correction decoding by digital signal processing, and reconfigure and transmit the signal.

(実施の形態3)
図5は、本発明の実施の形態3によるアンテナシステムの一例を示すブロック図、図6は、図5のアンテナシステムを周波数変換再送へ適用した際の一例を示す説明図である。
(Embodiment 3)
FIG. 5 is a block diagram showing an example of an antenna system according to Embodiment 3 of the present invention, and FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example when the antenna system of FIG. 5 is applied to frequency conversion retransmission.

本実施の形態3において、アンテナシステム1は、図5に示すように、複数のアンテナ素子21〜2nからなるアンテナ2、分波器16、移相器41,42、電力分配/合成器51,52、および信号処理器15から構成されている。 In the third embodiment, as shown in FIG. 5, the antenna system 1 includes an antenna 2 composed of a plurality of antenna elements 2 1 to 2 n , a duplexer 16, phase shifters 4 1 and 4 2 , power distribution / It comprises synthesizers 5 1 and 5 2 and a signal processor 15.

分波器16は、アンテナ2の信号組から、一方のキャリア周波数freq1の信号組を抽出して移相器41に接続し、他方のキャリア周波数freq2の信号組を抽出して移相器42に接続する。 Demultiplexer 16, the signal set from the antenna 2, to extract a signal set of one carrier frequency freq1 connected to the phase shifter 4 1, phase shifter extracts a signal set of the other carrier frequencies freq2 4 Connect to 2 .

移相器41は、キャリア周波数freq1の信号の指向性パターンが第1の方向direction−1に対応するように信号の位相を回転する。 Phase shifter 4 1 rotates the phase of the signal as the directional pattern of the signal of the carrier frequency freq1 corresponds to the first direction direction-1.

移相器42は、キャリア周波数freq2の信号の指向性パターンが第2の方向direction−2に対応するように信号の位相を回転する。 Phase shifter 4 2 rotates the phase of the signal as directivity pattern of the signal of the carrier frequency freq2 corresponds to the second direction direction-2.

電力分配/合成器51,52は、1つの信号をn個の信号にそれぞれ分配して信号組を生成、あるいは信号組中のn個の信号を1つの信号に合成する。信号処理器15は、電力分配/合成器51,52の出力信号を処理し、さらに送信信号を生成して出力する。 The power distributor / combiners 5 1 and 5 2 respectively distribute one signal to n signals to generate a signal set, or combine n signals in the signal set into one signal. The signal processor 15 processes the output signals of the power distributor / combiners 5 1 and 5 2 , and further generates and outputs a transmission signal.

このような構成を用いれば、分波器16の動作によって、信号のキャリア周波数の違いによって経路が切り替わるため、同一のアンテナを用いながら異なるキャリア周波数の信号の指向性パターンを別個に設計することが可能となる。これは、たとえば、無線通信における周波数変換再送への適用に適している。   If such a configuration is used, the path is switched due to the difference in the carrier frequency of the signal by the operation of the duplexer 16, and therefore the directivity pattern of the signal having a different carrier frequency can be designed separately while using the same antenna. It becomes possible. This is suitable for application to frequency conversion retransmission in wireless communication, for example.

図6は、図5のアンテナシステム1を周波数変換再送へ適用した例を示す説明図である。   FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example in which the antenna system 1 of FIG. 5 is applied to frequency conversion retransmission.

図6の左側から右側にかけては、ドナー局6、リレー局7、リレー局7a、および端末8がそれぞれ配置されている。これらドナー局6、リレー局7、およびリレー局7aによって無線通信システムが構成されている。   From the left side to the right side of FIG. 6, a donor station 6, a relay station 7, a relay station 7a, and a terminal 8 are arranged. The donor station 6, the relay station 7, and the relay station 7a constitute a radio communication system.

ドナー局6がキャリア周波数freq1で信号を送信し、リレー局7が受信する。リレー局7は、受信したキャリア周波数freq1の信号をキャリア周波数freq2の信号に変換して送信し、リレー局7aが受信する。そして、リレー局7aは、受信したキャリア周波数freq2の信号をキャリア周波数freq1の信号に変換して送信し、端末8が受信する。   The donor station 6 transmits a signal at the carrier frequency freq1, and the relay station 7 receives the signal. The relay station 7 converts the received signal of the carrier frequency freq1 into a signal of the carrier frequency freq2 and transmits it, and the relay station 7a receives it. Then, the relay station 7a converts the received signal of the carrier frequency freq2 into a signal of the carrier frequency freq1 and transmits it, and the terminal 8 receives it.

ここで、リレー局7,7aは、2つのキャリア周波数freq1,freq2の信号に対して相違なる指向性パターンを形成するのが望ましく、本実施の形態3に示したアンテナシステム1の構成によってそれを達成することができる。   Here, it is desirable that the relay stations 7 and 7a form different directivity patterns with respect to the signals of the two carrier frequencies freq1 and freq2, and this is determined by the configuration of the antenna system 1 shown in the third embodiment. Can be achieved.

信号処理器15の処理内容には、キャリア周波数変換の他に、空間伝搬によって減衰した信号の増や、空間伝搬によって歪んだ信号波形を復元する信号等化を含めることで、伝送特性を向上させることができる。   In addition to carrier frequency conversion, the processing content of the signal processor 15 includes an increase in signals attenuated by spatial propagation and signal equalization that restores a signal waveform distorted by spatial propagation to improve transmission characteristics. be able to.

また、デジタル信号処理による誤り訂正復号によって干渉信号や雑音を除去し、信号を再構成して送信することも可能である。図5では、分波器16が、2つのキャリア周波数の信号を分離しているが、3つ以上のキャリア周波数の信号に分離する構成も同様に考えられる。   It is also possible to remove interference signals and noise by error correction decoding by digital signal processing, and reconfigure and transmit the signal. In FIG. 5, the duplexer 16 separates signals of two carrier frequencies, but a configuration of separating signals of three or more carrier frequencies is also conceivable.

(実施の形態4)
図7は、本発明の実施の形態4によるアンテナシステムの一例を示すブロック図、図8は、図7のアンテナシステムを周波数分割複信で動作するリレー局へ適用した一例を示す説明図である。
(Embodiment 4)
FIG. 7 is a block diagram showing an example of an antenna system according to Embodiment 4 of the present invention, and FIG. 8 is an explanatory diagram showing an example in which the antenna system of FIG. 7 is applied to a relay station operating with frequency division duplex. .

本実施の形態4において、アンテナシステム1は、図7に示すように、複数のアンテナ素子21〜2nからなるアンテナ2、分波器16、方向性結合器171,172、移相器41〜44、電力分配/合成器51〜54から構成されている。 In the fourth embodiment, the antenna system 1 includes an antenna 2 composed of a plurality of antenna elements 2 1 to 2 n , a duplexer 16, directional couplers 17 1 and 17 2 , a phase shift, as shown in FIG. vessel 41 to 4, and a power divider / combiner 5 1 to 5 4.

分波器16は、アンテナ2の信号組から、キャリア周波数freq1の信号組を抽出して方向性結合器171に接続し、キャリア周波数freq2の信号組を抽出して方向性結合器172に接続する。 The duplexer 16 extracts the signal set of the carrier frequency freq1 from the signal set of the antenna 2 and connects it to the directional coupler 17 1 , extracts the signal set of the carrier frequency freq2 and sends it to the directional coupler 17 2 . Connecting.

方向性結合器171は、分波器16から伝達される信号組を移相器41へ伝達し、移相器42から伝達される信号組を分波器16に伝達する。また、方向性結合器172は、分波器16から伝達される信号組を移相器43へ伝達し、移相器44から伝達される信号組を分波器16に伝達する。 The directional coupler 17 1, transmits a signal set transmitted from the demultiplexer 16 to the phase shifter 4 1, it transmits a signal set transmitted from the phase shifter 4 2 demultiplexer 16. The directional coupler 17 2 transmits the signal set transmitted from the branching filter 16 to the phase shifter 4 3, and transmits the signal set transmitted from the phase shifter 4 4 to the branching filter 16.

移相器41〜44は、指向性パターンが方向direction−1,direction−2,direction−3,direction−4にそれぞれ対応するように信号の位相を回転する。 The phase shifters 4 1 to 4 4 rotate the phase of the signal so that the directivity patterns correspond to the directions direction-1, direction-2, direction-3, and direction-4, respectively.

電力分配/合成器51,53は、それぞれ移相器41,43の出力信号組中のn個の出力信号を合成して出力する。また、電力分配/合成器52,54は、それぞれ入力信号をn個に分配して出力して信号組を生成し、移相器42,44へ入力する。 The power distributor / combiners 5 1 and 5 3 synthesize and output n output signals in the output signal sets of the phase shifters 4 1 and 4 3 , respectively. Further, the power distributor / combiners 5 2 and 5 4 respectively distribute and output n input signals to generate signal sets, which are input to the phase shifters 4 2 and 4 4 .

このような構成を用いることにより、分波器16と方向性結合器171,172の動作によって信号のキャリア周波数の違いと、送受信の違いによって経路が切り替わるため、同一のアンテナを用いながらキャリア周波数と送受信の違いに応じて信号の指向性パターンを別個に設計することが可能となる。 By using such a configuration, the path is switched by the difference in signal carrier frequency and transmission / reception by the operations of the duplexer 16 and the directional couplers 17 1 and 17 2 , so that the carrier can be used while using the same antenna. The directivity pattern of the signal can be designed separately according to the difference in frequency and transmission / reception.

これは、たとえば、周波数分割複信の無線通信におけるリレー局への適用に適している。図8は、図7のアンテナシステム1を周波数分割複信で動作するリレー局へ適用した一例を示す説明図である。   This is suitable, for example, for application to a relay station in frequency division duplex wireless communication. FIG. 8 is an explanatory diagram showing an example in which the antenna system 1 of FIG. 7 is applied to a relay station that operates in frequency division duplex.

図8において、左側から右側にかけて、ドナー局6、リレー局7、ならびに端末8がそれぞれ示されている。ドナー局6が送信した信号をリレー局7が中継し、端末8が受信する。逆に、端末8が送信した信号をリレー局7が中継し、ドナー局6が受信する。   In FIG. 8, the donor station 6, the relay station 7, and the terminal 8 are shown from the left side to the right side. The relay station 7 relays the signal transmitted by the donor station 6 and the terminal 8 receives it. Conversely, the relay station 7 relays the signal transmitted by the terminal 8 and the donor station 6 receives it.

ここで、ドナー局6から端末8へ向かう通信の向きをダウンリンク、端末8からドナー局6へ向かう通信の向きをアップリンクと呼ぶ。周波数分割複信では、ダウンリンクとアップリンクにおいて異なるキャリア周波数(それぞれf_down,f_upとする)の電波を用いる。   Here, the direction of communication from the donor station 6 to the terminal 8 is referred to as downlink, and the direction of communication from the terminal 8 to the donor station 6 is referred to as uplink. In frequency division duplex, radio waves having different carrier frequencies (respectively f_down and f_up) are used in the downlink and uplink.

図8において、キャリア周波数f_downは、ダウンリンクにおけるキャリア周波数を示しており、キャリア周波数f_upは、アップリンクにおけるキャリア周波数を示している。   In FIG. 8, a carrier frequency f_down indicates a carrier frequency in the downlink, and a carrier frequency f_up indicates a carrier frequency in the uplink.

リレー局7がドナー局6から受信する信号のキャリア周波数は、キャリア周波数f_downであり、受信信号は移相器41と電力分配/合成器51を通過する。従って、方向direction−1(図7)をリレー局7からドナー局6への向きとして指向性パターンを形成するのがよい。 Carrier frequency of the signal relay station 7 receives from the donor station 6 is a carrier frequency F_down, the received signal passes through the phase shifter 4 1 and the power distributor / combiner 5 1. Therefore, it is preferable to form a directivity pattern with the direction direction-1 (FIG. 7) as the direction from the relay station 7 to the donor station 6.

同様に考えれば、方向direction−1と方向direction−4(図7)とをリレー局7からドナー局6への向き、方向direction−2(図7)と方向direction−3(図7)をリレー局7から端末8への向きに設定すればよい。   Similarly, direction direction-1 and direction direction-4 (FIG. 7) are directed from relay station 7 to donor station 6, and direction direction-2 (FIG. 7) and direction direction-3 (FIG. 7) are relayed. The direction from the station 7 to the terminal 8 may be set.

それにより、本実施の形態によれば、アンテナ本数を増加させずに、周波数分割複信におけるリレー局アンテナの指向性パターンを切り替えることが可能になり、通信特性を向上させることができる。   Thereby, according to the present embodiment, it becomes possible to switch the directivity pattern of the relay station antenna in frequency division duplex without increasing the number of antennas, and the communication characteristics can be improved.

また、図7の分波器16は、2つのキャリア周波数freq1,freq2の信号を分離しているが、3つ以上のキャリア周波数の信号に分離する構成も同様に考えられる。さらに、上記した説明では方向direction−1と方向direction−4、および方向direction−2と方向direction−3とをそれぞれ同じ方向に定めたが、本発明は指向性パターンの方向について限定するものではない。   Further, although the duplexer 16 in FIG. 7 separates the signals of the two carrier frequencies freq1 and freq2, a configuration in which the signal is separated into signals of three or more carrier frequencies is also conceivable. Further, in the above description, the direction direction-1 and the direction direction-4, and the direction direction-2 and the direction direction-3 are set in the same direction, but the present invention does not limit the direction of the directivity pattern. .

(実施の形態5)
図9は、本発明の実施の形態5によるアンテナシステムの一例を示すブロック図である。
(Embodiment 5)
FIG. 9 is a block diagram showing an example of an antenna system according to Embodiment 5 of the present invention.

本実施の形態5において、アンテナシステム1は、図9に示すように、複数のアンテナ素子21〜2nからなるアンテナ2、分波器16,19、方向性結合器17,18、移相器41,42、ならびに電力分配/合成器51,52から構成されている。 In the fifth embodiment, as shown in FIG. 9, the antenna system 1 includes an antenna 2 composed of a plurality of antenna elements 2 1 to 2 n , demultiplexers 16 and 19, directional couplers 17 and 18, phase shifters. It comprises devices 4 1 and 4 2 and power distributor / combiners 5 1 and 5 2 .

分波器16は、アンテナ2の信号組を、キャリア周波数freq1,freq2の信号組に分岐して方向性結合器17に接続する。方向性結合器17は、分波器16と移相器41,42から入力される信号組を、方向に応じて相互に伝達する。 The duplexer 16 branches the signal set of the antenna 2 into a signal set of carrier frequencies freq 1 and freq 2 and connects it to the directional coupler 17. The directional coupler 17 transmits the signal sets input from the branching filter 16 and the phase shifters 4 1 and 4 2 to each other according to the direction.

移相器41,42は、それぞれ指向性パターンが方向direction−1,direction−2に対応するように信号の位相を回転する。電力分配/合成器51,52は,それぞれ移相器41,42の出力信号組中のn個の出力信号を合成し、あるいは1つの信号をn個の信号に分配して信号組を生成する。 The phase shifters 4 1 and 4 2 rotate the phase of the signal so that the directivity patterns correspond to the directions direction-1 and direction-2, respectively. The power distributor / combiners 5 1 and 5 2 synthesize the n output signals in the output signal sets of the phase shifters 4 1 and 4 2 , respectively, or distribute one signal into n signals to generate signals. Create a tuple.

方向性結合器18は、分波器19と電力分配/合成器51,52から入力される信号を、方向に応じて相互に伝達する。分波器16は、外部からの入力信号を、キャリア周波数freq1とキャリア周波数freq2との信号に分岐して方向性結合器18に接続する。 The directional coupler 18 transmits signals input from the duplexer 19 and the power distributor / combiners 5 1 and 5 2 to each other according to the direction. The duplexer 16 branches an input signal from the outside into signals of the carrier frequency freq 1 and the carrier frequency freq 2 and connects to the directional coupler 18.

前記実施の形態4に示したアンテナシステム1を周波数分割複信で動作するリレー局に適用する場合、前記実施の形態4の図7における方向direction−1と方向direction−4、および方向direction−2と方向direction−3とが同じになり、対応する移相器41〜44や電力分配/合成器51〜54で同じ特性の部品を準備する必要があった。 When the antenna system 1 shown in the fourth embodiment is applied to a relay station that operates in frequency division duplex, the direction directions-1, the direction direction-4, and the direction direction-2 in FIG. And direction direction-3 are the same, and it is necessary to prepare components having the same characteristics in the corresponding phase shifters 4 1 to 4 4 and power distribution / combiners 5 1 to 5 4 .

それに対して、図9に示すアンテナシステム1では、同じ特性となる移相器41,42や電力分配/合成器51,52の重複を回避し、部品点数を減らす効果を得ることができる。 On the other hand, in the antenna system 1 shown in FIG. 9, the phase shifters 4 1 and 4 2 and the power distributor / combiners 5 1 and 5 2 having the same characteristics can be avoided and the number of parts can be reduced. Can do.

また、方向性結合器18と分波器19とは、外部とのインターフェースを1つの信号線にまとめる役割を果たす。特に、リレー局の制御装置がアンテナから遠く離れた箇所に設置される場合には、信号線1本のみを設置すればよいため、設置コストを削減することができる。   In addition, the directional coupler 18 and the duplexer 19 play a role of combining an interface with the outside into one signal line. In particular, when the control device of the relay station is installed at a location far from the antenna, only one signal line needs to be installed, so that the installation cost can be reduced.

(実施の形態6)
図10は、本発明の実施の形態6によるアンテナシステムの一例を示すブロック図、図11は、図10のアンテナシステムにおけるスイッチ切り替え制御の一例を示すフローチャートである。
(Embodiment 6)
10 is a block diagram showing an example of an antenna system according to Embodiment 6 of the present invention, and FIG. 11 is a flowchart showing an example of switch switching control in the antenna system of FIG.

本実施の形態6において、アンテナシステム1は、図10に示すように、複数のアンテナ素子21〜2nからなるアンテナ2、スイッチ20,21、移相器41〜4m、および電力分配/合成器51〜5mから構成されている。 In the sixth embodiment, the antenna system 1 includes an antenna 2 composed of a plurality of antenna elements 2 1 to 2 n , switches 20 and 21, phase shifters 4 1 to 4 m , and power distribution as shown in FIG. / Synthesizer 5 1 to 5 m .

また、アンテナシステム1には、リレー局の制御装置22に接続されている。この制御装置22は、信号処理部23、同期部24、ならびに制御部25によって構成される。   The antenna system 1 is connected to a control device 22 of a relay station. The control device 22 includes a signal processing unit 23, a synchronization unit 24, and a control unit 25.

スイッチ20は、制御装置22からの制御信号に応じてアンテナ2の信号組とm個の移相器41〜4mとの接続を切り替える。移相器41〜4mは、アンテナ素子21〜2nに対応する信号に、それぞれ異なる位相変化を与える。 The switch 20 switches the connection between the signal set of the antenna 2 and the m phase shifters 4 1 to 4 m in accordance with a control signal from the control device 22. The phase shifters 4 1 to 4 m give different phase changes to the signals corresponding to the antenna elements 2 1 to 2 n , respectively.

電力分配/合成器51〜5mは、1つの信号をn個の信号に分配して信号組を生成、あるいは信号組中のn個の信号を1つの信号に合成する。スイッチ21は、制御装置22からの制御信号に応じて電力分配/合成器51〜5mへのm個の信号と制御装置22への信号の接続を切り替える。 The power distributor / combiners 5 1 to 5 m distribute one signal to n signals to generate a signal set, or combine n signals in the signal set into one signal. The switch 21 switches connection of m signals to the power distributor / combiners 5 1 to 5 m and a signal to the control device 22 in accordance with a control signal from the control device 22.

制御装置22において、信号処理部23は、受信信号の復元と送信信号の生成を行い、同期部24は、制御装置22と無線通信システムとの同期処理を行い、制御部25でスイッチ20,21用の制御信号の生成と信号処理部23の送信/受信動作の切り替え制御を行う。   In the control device 22, the signal processing unit 23 restores the received signal and generates the transmission signal, and the synchronization unit 24 performs synchronization processing between the control device 22 and the wireless communication system, and the control unit 25 switches the switches 20 and 21. Generation control signal and switching control of transmission / reception operation of the signal processing unit 23 are performed.

このような構成を用いれば、スイッチ20,21の切り替えによって信号経路が切り替わるため、同一のアンテナ2を用いながら信号の指向性パターンを別個に設計することが可能となる。   If such a configuration is used, the signal path is switched by switching the switches 20 and 21, so that the directivity pattern of the signal can be designed separately while using the same antenna 2.

たとえば、制御装置22において切り替え制御を行うことにより、能動的に指向性パターンを切り替えることができる。時分割複信の無線通信を採用したリレー局は、分波器や方向性結合器を用いた分岐による指向性パターン切り替えが困難であるが、本実施の形態6に示したようにスイッチ20,21を用いた構成では、時間による指向性パターンの切り替えによって対応できる。   For example, the directivity pattern can be switched actively by performing switching control in the control device 22. In a relay station employing time division duplex wireless communication, directivity pattern switching by branching using a duplexer or a directional coupler is difficult. However, as shown in the sixth embodiment, the switch 20, In the configuration using 21, the change can be made by switching the directivity pattern according to time.

図11は、図10に示したアンテナシステム1におけるスイッチ切り替え制御の一例を示すフローチャートである。   FIG. 11 is a flowchart illustrating an example of switch switching control in the antenna system 1 illustrated in FIG. 10.

無線通信システムでは、各無線局が同期して動作する必要があるため、基地局(ドナー局)からは同期信号、または同期チャネルと呼ばれる信号が送信される。リレー局は、この信号に基づいて、動作をドナー局に同期させる(ステップS101)。   In a wireless communication system, since each wireless station needs to operate in synchronization, a base station (donor station) transmits a signal called a synchronization signal or a synchronization channel. Based on this signal, the relay station synchronizes operation with the donor station (step S101).

この同期処理を行うのが、図10の同期部24である。同期が確立したら、スイッチ20,21を切り替えるタイミングを取得する必要がある。このタイミングは、リレー局の通信相手をドナー局と端末の間で切り替えるタイミングに対応する。このタイミングの決め方は、無線通信の標準仕様ごとに異なる。   The synchronization unit 24 in FIG. 10 performs this synchronization processing. When synchronization is established, it is necessary to acquire timing for switching the switches 20 and 21. This timing corresponds to the timing of switching the communication partner of the relay station between the donor station and the terminal. The method of determining this timing differs for each standard specification of wireless communication.

たとえば、上述した同期信号の時刻を基準に固定された時間で決まる場合には、制御部25(図10)が、該同期時刻から時間をカウントして当該の時刻に到達する直前にスイッチ20,21の切り替え信号を生成すればよい。   For example, when it is determined by a time fixed with respect to the time of the synchronization signal described above, the control unit 25 (FIG. 10) counts the time from the synchronization time and immediately before reaching the time, the switch 20, It is sufficient to generate 21 switching signals.

あるいは、ドナー局より制御信号の一部として切り替えタイミングが通知される場合には、信号処理部23(図10)にて制御信号を復元して切り替えタイミングを取得し、その情報をもとに制御部25がスイッチ20,21の切り替え制御信号を生成すればよい。   Alternatively, when the switching timing is notified as a part of the control signal from the donor station, the signal processing unit 23 (FIG. 10) restores the control signal to obtain the switching timing, and the control is performed based on the information. The unit 25 may generate a switching control signal for the switches 20 and 21.

上記のような技術により、ドナー局より取得した同期信号、あるいは切り替えタイミング情報を含む制御信号を取得し、その情報から切り替えタイミングを取得する(ステップS102)。その後は、ドナー局からのデータ信号を受信して再生信号を生成し(ステップS103)、取得したタイミングに応じてスイッチ20,21を切り替えることで指向性を切り替え(ステップS104)、端末へ向けてデータ信号を送信する。   With the above technique, a synchronization signal acquired from the donor station or a control signal including switching timing information is acquired, and switching timing is acquired from the information (step S102). Thereafter, the data signal from the donor station is received to generate a reproduction signal (step S103), and the directivity is switched by switching the switches 20 and 21 according to the acquired timing (step S104), toward the terminal. Send a data signal.

さらに、端末からのデータ信号を受信して再生信号を生成し(ステップS105)、取得したタイミングに応じてスイッチ20,21を切り替えることで指向性を切り替え(ステップS106)、ドナー局へデータ信号を送信する。以後は繰り返し動作となる。   Further, a data signal is received from the terminal to generate a reproduction signal (step S105), and the directivity is switched by switching the switches 20 and 21 according to the acquired timing (step S106), and the data signal is sent to the donor station. Send. Thereafter, the operation is repeated.

図10では、スイッチ20,21のみを用いて指向性パターンを切り替える構成を示したが、該スイッチだけでなく、分波器や方向性結合器とスイッチを組み合わせて指向性パターンを切り替える構成も、同様に構成することができる。   In FIG. 10, the configuration in which the directivity pattern is switched using only the switches 20 and 21 is shown. However, not only the switch but also the configuration in which the directivity pattern is switched by combining the duplexer, the directional coupler, and the switch, It can be configured similarly.

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。   As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment. However, the present invention is not limited to the embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.

本発明は、リレー局や基地局に用いられるアンテナシステムにおける無線通信特性の改善技術に適している。   The present invention is suitable for a technique for improving wireless communication characteristics in an antenna system used for a relay station or a base station.

1 アンテナシステム
1a アンテナシステム
2 アンテナ
1〜2n アンテナ素子
3 信号分岐器
1〜4m 移相器
1〜5m 電力分配/合成器
6 ドナー局
7 リレー局
7a リレー局
8 端末
1〜83 端末
9 指向性パターン
10 指向性パターン
11 指向性パターン
12 指向性パターン
13 指向性パターン
14 方向性結合器
15 信号処理器
16 分波器
17 方向性結合器
171,172 方向性結合器
18 方向性結合器
19 分波器
20 スイッチ
21 スイッチ
22 制御装置
23 信号処理部
24 同期部
25 制御部
1 antenna system 1a antenna system 2 antenna 2 1 to 2 n antenna element 3 signal branching unit 4 1 to 4 m phase shifter 5 1 to 5 m power distributor / combiner 6 donor station 7 relay station 7a relay station 8 terminal 8 1 8 3 terminal 9 directivity pattern 10 directivity pattern 11 directivity pattern 12 directivity pattern 13 directivity pattern 14 directional coupler 15 signal processor 16 duplexer 17 directional coupler 17 1, 17 2 directional coupler 18 Directional coupler 19 Demultiplexer 20 Switch 21 Switch 22 Controller 23 Signal processor 24 Synchronizer 25 Controller

Claims (16)

複数のアンテナ素子からなるアンテナ部と、
複数の前記アンテナ素子が受信した信号を1つの信号組とし、複数の前記アンテナ素子が受信した前記信号組の経路をm組に分岐する信号分岐器と、
前記信号分岐器が分岐した信号の位相を位相変化量データに基づいてそれぞれ変化させるm個の移相器と、
前記移相器から出力されるm個の信号を1つの信号に合成する電力分配/合成器とを備え、
前記電力分配/合成器から出力される信号を、通信先に対応したアンテナ指向性パターンの形状に形成することを特徴とするアンテナシステム。
An antenna unit composed of a plurality of antenna elements;
A signal branching device that splits signals received by a plurality of antenna elements into one signal set, and branches a path of the signal sets received by the plurality of antenna elements into m sets;
M phase shifters that respectively change the phase of the signal branched by the signal branching unit based on phase change amount data;
A power distributor / combiner that combines m signals output from the phase shifter into one signal;
An antenna system, wherein a signal output from the power distributor / combiner is formed into an antenna directivity pattern corresponding to a communication destination.
請求項1記載のアンテナシステムにおいて、
前記信号分岐器は、
方向性結合器よりなることを特徴とするアンテナシステム。
The antenna system according to claim 1, wherein
The signal splitter is
An antenna system comprising a directional coupler.
請求項1記載のアンテナシステムにおいて、
前記信号分岐器は、
分波器よりなることを特徴とするアンテナシステム。
The antenna system according to claim 1, wherein
The signal splitter is
An antenna system comprising a duplexer.
請求項1記載のアンテナシステムにおいて、
前記信号分岐器は、方向性結合器、分波器、またはスイッチのうち、少なくとも2つを組み合わせた構成よりなることを特徴とするアンテナシステム。
The antenna system according to claim 1, wherein
The antenna branching system is configured by combining at least two of a directional coupler, a duplexer, and a switch.
基地局が送信した信号を受信し、その信号をもとに新たに信号を生成し、生成した前記信号を通信先の端末に送信するリレー局であって、
前記リレー局は、アンテナシステムを有し、
前記アンテナシステムは、
複数のアンテナ素子からなるアンテナ部と、
複数の前記アンテナ素子が受信した信号を1つの信号組とし、複数の前記アンテナ素子が受信した前記信号組の経路をm組に分岐する信号分岐器と、
前記信号分岐器が分岐した信号の位相を位相変化量データに基づいてそれぞれ変化させるm個の移相器と、
前記移相器から出力されるm個の信号を1つの信号に合成する電力分配/合成器とを備え、
前記アンテナシステムは、前記電力分配/合成器から出力される信号を、通信先に対応したアンテナ指向性パターンの形状に形成することを特徴とするリレー局。
A relay station that receives a signal transmitted by a base station, generates a new signal based on the signal, and transmits the generated signal to a communication destination terminal,
The relay station has an antenna system;
The antenna system is
An antenna unit composed of a plurality of antenna elements;
A signal branching device that splits signals received by a plurality of antenna elements into one signal set, and branches a path of the signal sets received by the plurality of antenna elements into m sets;
M phase shifters that respectively change the phase of the signal branched by the signal branching unit based on phase change amount data;
A power distributor / combiner that combines m signals output from the phase shifter into one signal;
The said antenna system forms the signal output from the said electric power divider / combiner in the shape of the antenna directivity pattern corresponding to a communication destination, The relay station characterized by the above-mentioned.
請求項5記載のリレー局において、
前記信号分岐器は、
方向性結合器よりなることを特徴とするリレー局。
The relay station according to claim 5,
The signal splitter is
A relay station comprising a directional coupler.
請求項5記載のリレー局において、
前記信号分岐器は、
分波器よりなることを特徴とするリレー局。
The relay station according to claim 5,
The signal splitter is
A relay station comprising a duplexer.
請求項5記載のリレー局において、
前記信号分岐器は、方向性結合器、分波器、またはスイッチのうち、少なくとも2つを組み合わせた構成よりなることを特徴とするリレー局。
The relay station according to claim 5,
The signal branching unit is configured by combining at least two of a directional coupler, a duplexer, and a switch.
請求項5記載のリレー局において、
前記アンテナシステムの動作を制御する制御装置を備え、
前記制御装置は、
受信信号の復元と送信信号の生成を行う信号処理部と、
前記アンテナシステムの同期処理を行う同期部と、
前記信号処理部の送信動作/受信動作の切り替え制御、および前記信号分岐器の切り替え制御を行う制御部とを備えたことを特徴とするリレー局。
The relay station according to claim 5,
A control device for controlling the operation of the antenna system;
The controller is
A signal processing unit for restoring a received signal and generating a transmission signal;
A synchronization unit that performs synchronization processing of the antenna system;
A relay station, comprising: a control unit that performs switching control of transmission operation / reception operation of the signal processing unit and switching control of the signal branching unit.
請求項9記載のリレー局において、
前記信号分岐器は、
前記制御部から出力される制御信号に基づいて、前記アンテナ部の信号とm個の前記移相器との接続を切り替えるスイッチよりなることを特徴とするリレー局。
The relay station according to claim 9, wherein
The signal splitter is
A relay station comprising a switch that switches connection between the signal of the antenna unit and the m phase shifters based on a control signal output from the control unit.
信号の送受信元となる基地局と、前記基地局が送信した信号を受信し、その信号をもとに新たに信号を生成し、生成した前記信号を通信先の端末に送信するリレー局とを有する無線通信システムであって、
前記リレー局は、アンテナシステムを有し、
前記アンテナシステムは
複数のアンテナ素子からなるアンテナ部と、
複数の前記アンテナ素子が受信した信号を1つの信号組とし、複数の前記アンテナ素子が受信した前記信号組の経路をm組に分岐する信号分岐器と、
前記信号分岐器が分岐した信号の位相を位相変化量データに基づいてそれぞれ変化させるm個の移相器と、
前記移相器から出力されるm個の信号を1つの信号に合成する電力分配/合成器とを備え、
前記アンテナシステムは、前記電力分配/合成器から出力される信号を、通信先に対応したアンテナ指向性パターンの形状に形成することを特徴とする無線通信システム。
A base station that is a signal transmission / reception source, and a relay station that receives the signal transmitted by the base station, generates a new signal based on the signal, and transmits the generated signal to a communication destination terminal. A wireless communication system comprising:
The relay station has an antenna system;
The antenna system includes an antenna unit composed of a plurality of antenna elements,
A signal branching device that splits signals received by a plurality of antenna elements into one signal set, and branches a path of the signal sets received by the plurality of antenna elements into m sets;
M phase shifters that respectively change the phase of the signal branched by the signal branching unit based on phase change amount data;
A power distributor / combiner that combines m signals output from the phase shifter into one signal;
The said antenna system forms the signal output from the said electric power divider / combiner in the shape of the antenna directivity pattern corresponding to a communication destination, The radio | wireless communications system characterized by the above-mentioned.
請求項11記載の無線通信システムにおいて、
前記信号分岐器は、
方向性結合器よりなることを特徴とする無線通信システム。
The wireless communication system according to claim 11, wherein
The signal splitter is
A wireless communication system comprising a directional coupler.
請求項11記載の無線通信システムにおいて、
前記信号分岐器は、
分波器よりなることを特徴とする無線通信システム。
The wireless communication system according to claim 11, wherein
The signal splitter is
A radio communication system comprising a duplexer.
請求項11記載の無線通信システムにおいて、
前記信号分岐器は、方向性結合器、分波器、またはスイッチのうち、少なくとも2つを組み合わせた構成よりなることを特徴とする無線通信システム。
The wireless communication system according to claim 11, wherein
The signal branching unit has a configuration in which at least two of a directional coupler, a duplexer, and a switch are combined.
請求項11記載の無線通信システムにおいて、
前記アンテナシステムの動作を制御する制御装置を備え、
前記制御装置は、
受信信号の復元と送信信号の生成を行う信号処理部と、
前記アンテナシステムの同期処理を行う同期部と、
前記信号処理部の送信動作/受信動作の切り替え制御、および前記信号分岐器の切り替え制御を行う制御部とを備えたことを特徴とする無線通信システム。
The wireless communication system according to claim 11, wherein
A control device for controlling the operation of the antenna system;
The controller is
A signal processing unit for restoring a received signal and generating a transmission signal;
A synchronization unit that performs synchronization processing of the antenna system;
A wireless communication system, comprising: a control unit that performs switching control of transmission operation / reception operation of the signal processing unit and switching control of the signal branching unit.
請求項15記載の無線通信システムにおいて、
前記信号分岐器は、
前記制御部から出力される制御信号に基づいて、前記アンテナ部の信号とm個の前記移相器との接続を切り替えるスイッチよりなることを特徴とする無線通信システム。
The wireless communication system according to claim 15,
The signal splitter is
A wireless communication system comprising a switch that switches connection between the signal of the antenna unit and the m phase shifters based on a control signal output from the control unit.
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