JP2014230258A - Antenna and base station device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress channel correlation without an increase of the number of RF circuit systems.SOLUTION: An antenna includes a plurality of antennas 51-66, 71-86, a plurality of RF (radio frequency) circuits 92a-92p for controlling the directivity of transmission/reception signals, and a baseband processing circuit 93. The antennas 51-66, 71-86 are installed on a vertical plane 50 and a vertical plane 70, and synthesized between the vertical plane 50 and the vertical plane 70 through distribution couplers 91a-91p, so as to be connected to respective RF circuits 92a-92p. Each of antennas 51-66 on the vertical plane 50 and antennas 71-86 on the vertical plane 70 connected to the same distribution couplers 91a-91p is not disposed on each mutually corresponding position on the vertical plane 50 and the vertical plane 70.

Description

本発明は、アンテナ及び基地局装置に関し、特に、MIMO(Multiple Input Multiple Output)による高速伝送技術に関する。   The present invention relates to an antenna and a base station apparatus, and more particularly, to a high-speed transmission technique using MIMO (Multiple Input Multiple Output).

現在、スマートフォンの爆発的な普及に伴って、利便性の高いマイクロ波帯の周波数資源が枯渇している。対策として、第3世代の携帯電話から第4世代の携帯電話への移行や、新しい周波数帯の割り当てが行われている。しかし、サービスの提供を望む事業者が多いことから、各事業者に割り当てられる周波数資源は限られている。   Currently, with the explosive spread of smartphones, convenient frequency resources in the microwave band are depleted. As countermeasures, a shift from a third-generation mobile phone to a fourth-generation mobile phone and the allocation of a new frequency band are being carried out. However, since there are many businesses that want to provide services, the frequency resources allocated to each business are limited.

携帯電話のサービスにおいては、複数のアンテナ素子を利用したマルチアンテナ・システムによる周波数利用効率の向上を目指す検討が進められている。既に普及している無線標準規格IEEE(The Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc.)802.11nでは、送信と受信との双方に複数のアンテナ素子を用いるMIMO伝送技術を用いて空間多重伝送を行う。これにより、IEEE802.11nでは、伝送容量を高めて周波数利用効率を向上させている。なお、MIMOという用語は、一般には送信局及び受信局共に複数アンテナを備えることを想定して使われる。受信側が単数アンテナの場合には、MIMOではなく、MISO(Multiple Input Single Output)という用語が使われる。ただし、本明細書では、これらを全て包含する意味でMIMOという用語を用いる。
また、近時の通信技術としては、OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)変調方式やSC−FDE(Single Carrier Frequency Domain Equalization)方式のように、複数の周波数成分(サブキャリア)に分割して周波数軸上で信号処理を行う方式が一般的である。以下の説明では、特にOFDMやSC−FDEの区別をせず、それらに共通する一般的な方式を前提として「サブキャリア」という用語を用いて説明する。
In mobile phone services, studies are underway to improve frequency utilization efficiency with a multi-antenna system that uses multiple antenna elements. In the widely used wireless standard IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc.) 802.11n, spatial multiplexing transmission is performed using a MIMO transmission technique using a plurality of antenna elements for both transmission and reception. . Thereby, in IEEE 802.11n, the transmission capacity is increased to improve the frequency utilization efficiency. The term MIMO is generally used on the assumption that both the transmitting station and the receiving station are provided with a plurality of antennas. When the receiving side is a single antenna, the term MISO (Multiple Input Single Output) is used instead of MIMO. However, in this specification, the term MIMO is used to encompass all of these.
Also, as a recent communication technology, it is divided into a plurality of frequency components (subcarriers) on the frequency axis as in OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) modulation method and SC-FDE (Single Carrier Frequency Domain Equalization) method. In general, a signal processing method is used. In the following description, OFDM and SC-FDE are not particularly distinguished, and the description will be made using the term “subcarrier” on the premise of a general scheme common to them.

MIMO伝送技術においては、送信局と受信局との間の伝送路情報を知ることで、より効率的な伝送を行うことが可能となる。最も単純な例としては、送信側にN本のアンテナ素子を備え、受信側に1本のアンテナ素子のみを備える場合、N本のアンテナ素子から送信される信号が受信アンテナにおいて同位相合成されるように送信側で指向性制御を行う。これにより、回線利得を高めることができる。具体的には、第kサブキャリアにおける送信局の第jアンテナから受信局のアンテナまでの間のチャネル情報をh (k)とした時に、そのアンテナ素子に対して下記の数式(1)の送信ウエイトw (k)を算出し、これを送信信号に乗算したものを各アンテナから送信する。なお、上記チャネル情報は、厳密には、送信系および受信系のRF(Radio Frequency)回路内のアンプ、フィルタ等の複素位相の回転、及び振幅の変動情報を含むものとする。
In the MIMO transmission technique, it is possible to perform more efficient transmission by knowing transmission path information between a transmitting station and a receiving station. In the simplest example, when N antenna elements are provided on the transmitting side and only one antenna element is provided on the receiving side, signals transmitted from the N antenna elements are combined in phase at the receiving antenna. Thus, directivity control is performed on the transmission side. Thereby, the line gain can be increased. Specifically, when channel information between the j-th antenna of the transmitting station and the antenna of the receiving station in the k-th subcarrier is h j (k) , the following equation (1) is applied to the antenna element. A transmission weight w j (k) is calculated, and a transmission signal multiplied by this is transmitted from each antenna. Strictly speaking, the channel information includes complex phase rotation and amplitude fluctuation information of amplifiers, filters, and the like in RF (Radio Frequency) circuits of transmission and reception systems.

チャネル情報及び送信ウエイトを各アンテナに対応させた各成分とするベクトルを、アップリンクにおけるチャネルベクトルh(k)および送信ウエイトベクトルw(k)と称する。厳密には、アップリンクにおけるチャネルベクトル→h(k)(「h(k)」の前の記号「→」は、hの上に付与されてベクトルを表すための記号である)は行ベクトル、送信ウエイトベクトル→w(k)は列ベクトルとして表記されるべきである。しかし、本明細書では、簡単のために、行ベクトルと列ベクトルとを区別せずに表記する。また、以降の説明では受信信号Rx、送信信号Txおよびノイズnに関する表記も同様に「→」を付与してベクトルであることを明示すべきであるが、他に紛らわしい表記が無いのでここでは「→」を省略して説明する。受信信号Rxは、送信信号Txおよびノイズnに対して下記の数式(2)で与えられる。
数式(1)を数式(2)に代入すると、チャネルベクトルh(k)の各成分の絶対値を全アンテナ成分にわたって加算した値がチャネル利得として得られる。N本アンテナであれば、受信信号の振幅は1本アンテナで送信した場合のN倍になるものと期待される。受信信号強度は、振幅の2乗に比例するからN倍にまで改善される。この値が複数のアンテナ素子をアレーアンテナとして利用した場合の利得である。
A vector having channel information and transmission weight as components corresponding to each antenna is referred to as an uplink channel vector h (k) and transmission weight vector w (k) . Strictly speaking, the channel vector in the uplink → h (k) (the symbol “→” before “h (k) ” is a symbol given to h to represent the vector) is a row vector, The transmission weight vector → w (k) should be expressed as a column vector. However, in this specification, for the sake of simplicity, the row vector and the column vector are not distinguished from each other. In the following description, the notation regarding the reception signal Rx, the transmission signal Tx, and the noise n should be clearly expressed as “→” to be a vector, but there is no other confusing notation here. “→” will be omitted. The reception signal Rx is given by the following mathematical formula (2) with respect to the transmission signal Tx and the noise n.
When Expression (1) is substituted into Expression (2), a value obtained by adding the absolute values of the components of the channel vector h (k) over all antenna components is obtained as the channel gain. In the case of N antennas, the amplitude of the received signal is expected to be N times that of transmission with one antenna. The received signal strength is improved to N 2 times since it is proportional to the square of the amplitude. This value is a gain when a plurality of antenna elements are used as an array antenna.

一般的には、シャノンの定理により、SNR(Signal-Noise Ratio)の改善量に対して、伝送容量の増加は、低SNR領域ほど大きく、高SNR領域ほど小さいことが知られている。そのため、回線利得の改善によって伝送容量の向上を目指すより、受信側にも複数のアンテナを備え、空間多重によって伝送容量の向上を目指すことが多い。空間多重によって伝送容量のアップを目指すのがMIMO伝送技術である。複数の送信アンテナと受信アンテナとの間のチャネル情報が既知の場合には、そのチャネル行列をSVD(Singular Value Decomposition)分解し、固有モードでの伝送を行うことで伝送容量を最大化する。
具体的には、下記の数式(3)のように、チャネル行列Hをユニタリー行列UとV、および特異値λを対角成分にもつ対角行列Dに分解する。
この際、送信ウエイト行列としてユニタリー行列Vを用いれば、受信信号ベクトルRxは、送信信号ベクトルTx、ノイズベクトルnに対して、下記の数式(4)で与えられる。
受信側では、ユニタリー行列Uのエルミート共役の行列Uを乗算することで、下記の数式(5)を得る。
数式(5)において、対角行列Dの非対角成分はゼロであるから、送信信号のクロスタームは既にキャンセルされ、信号分離された状態となる。各特異値λの絶対値の2乗値が個別の信号系列の回線利得に相当する。各特異値λは、信号系統ごとに異なる値となる。この固有モードの特異値にあわせた伝送モードを最適化することによって、伝送容量を最大化することができる。伝送モードは、変調多値数と誤り訂正の符号化率などの組み合わせで定まる信号伝送の具体的なモードである。
In general, according to Shannon's theorem, it is known that the increase in transmission capacity is larger in the low SNR region and smaller in the high SNR region than the amount of improvement in SNR (Signal-Noise Ratio). Therefore, rather than aiming to improve the transmission capacity by improving the line gain, it is often aimed to improve the transmission capacity by providing a plurality of antennas on the receiving side and spatial multiplexing. The MIMO transmission technology aims to increase the transmission capacity by spatial multiplexing. When channel information between a plurality of transmitting antennas and receiving antennas is known, the channel matrix is decomposed by SVD (Singular Value Decomposition), and transmission in the eigenmode is performed to maximize the transmission capacity.
Specifically, the channel matrix H is decomposed into a unitary matrix U and V, and a diagonal matrix D having a singular value λ as a diagonal component, as shown in the following equation (3).
At this time, if the unitary matrix V is used as the transmission weight matrix, the reception signal vector Rx is given by the following equation (4) with respect to the transmission signal vector Tx and the noise vector n.
On the receiving side, the following formula (5) is obtained by multiplying the Hermite conjugate matrix U H of the unitary matrix U.
In Equation (5), since the non-diagonal component of the diagonal matrix D is zero, the cross term of the transmission signal is already canceled and the signal is separated. The square value of the absolute value of each singular value λ corresponds to the line gain of an individual signal sequence. Each singular value λ is different for each signal system. By optimizing the transmission mode according to the singular value of this eigenmode, the transmission capacity can be maximized. The transmission mode is a specific mode of signal transmission determined by a combination of the modulation multi-level number and the error correction coding rate.

上記は、1台の基地局と1台の端末局を想定したシングルユーザMIMO伝送技術に関する説明である。同様の説明は、1台の基地局と複数台の端末局との間で同時に同一周波数軸上で通信を行うマルチユーザMIMOにも拡張可能である。マルチユーザMIMOにおいては、一般に、各端末は空間多重する合計の信号系統数よりも少ない本数のアンテナ素子で通信を行う。そのため、ダウンリンクにおいては、送信側で事前にユーザ間干渉を抑圧するための指向性制御を行う。具体的な式は若干異なるが、基本的には上記の固有モード伝送と同様に、チャネル行列を把握した上でそれに合わせた送信ウエイトを用いる。   The above is a description of the single user MIMO transmission technique assuming one base station and one terminal station. The same description can be extended to multi-user MIMO that performs communication on the same frequency axis at the same time between one base station and a plurality of terminal stations. In multi-user MIMO, each terminal generally performs communication using a smaller number of antenna elements than the total number of signal systems to be spatially multiplexed. Therefore, on the downlink, directivity control for suppressing inter-user interference is performed in advance on the transmission side. Although the specific expressions are slightly different, basically, as in the above eigenmode transmission, the transmission weight corresponding to the channel matrix is used after grasping the channel matrix.

また、上記の説明では、ダウンリンクを中心に説明を行ったが、アップリンクにおいても同様に事前にチャネル情報を把握した上で、そのチャネル情報を利用した通信を行うことができる。例えば、最初に説明したアレーアンテナとしての処理においては、数式(1)にて与えられる同位相合成のウエイトを受信ウエイトとして用いる他、最大比合成のウエイトとして、下記の数式(6)で与えられるものを用いることも可能である。
数式(6)の定数Cは適宜定められる係数である。ベクトルの各成分の中でh (k)の絶対値が大きいものは大きな重みで足し合わされ、また、小さな信号は小さな重みで足し合わされる。これにより、SNRの大きな信号を重視し、SNRの小さな信号の雑音が過度に影響を与えないように調整が図られる。
Further, in the above description, the description has been focused on the downlink. However, in the uplink as well, communication using the channel information can be performed after grasping the channel information in advance. For example, in the process as the array antenna described first, in-phase combining weight given by Equation (1) is used as a reception weight, and maximum ratio combining weight is given by Equation (6) below. It is also possible to use one.
The constant C in Equation (6) is a coefficient that is appropriately determined. Among the components of the vector, those having a large absolute value of h j (k) are added with a large weight, and small signals are added with a small weight. As a result, a signal with a large SNR is emphasized, and adjustment is made so that noise of a signal with a small SNR does not excessively affect the signal.

以上のマルチユーザMIMO及びアレーアンテナの技術を更に発展させた新しい空間多重伝送技術として、大規模アンテナシステムの提案がなされている(例えば、非特許文献1から非特許文献4参照)。
図9は、大規模アンテナシステムの概要を示す図である。図9においては、基地局1、無線局2、見通し波3、構造物による安定反射波4、地上付近の多重反射波5〜6、構造物7が示されている。図9の大規模アンテナシステムにおいては、基地局1は、多数(例えば100本以上)のアンテナ素子を用いて、ビルの屋上や高い鉄塔の上など高所に設置される。無線局2も同様に、ビルの屋上、家屋の屋根の上、電信柱や鉄塔の上など高所に設置される。そのため、基地局1と無線局2の間は概ね見通し環境にあり、その間には見通し波3のパスや大型の安定的な構造物7の安定反射波4などに加え、地上付近での車や人などの移動体などによる多重反射波5、6が混在する。無線局2は、高所にあり、更に指向性アンテナを用いる場合などは特に、地上付近の多重反射波5、6は、見通し波3及び安定反射波4などに比べて受信レベルが低くなる。
A large-scale antenna system has been proposed as a new spatial multiplexing transmission technology that is a further development of the above-described multi-user MIMO and array antenna technologies (for example, see Non-Patent Document 1 to Non-Patent Document 4).
FIG. 9 is a diagram showing an outline of a large-scale antenna system. In FIG. 9, a base station 1, a radio station 2, a line-of-sight wave 3, a stable reflected wave 4 by a structure, multiple reflected waves 5 to 6 near the ground, and a structure 7 are shown. In the large-scale antenna system of FIG. 9, the base station 1 is installed at a high place such as a building roof or a high steel tower using a large number (for example, 100 or more) of antenna elements. Similarly, the radio station 2 is installed at a high place such as on the roof of a building, on the roof of a house, on a telegraph pole or a steel tower. Therefore, the base station 1 and the radio station 2 are generally in a line-of-sight environment, and in the meantime, in addition to the path of the line-of-sight 3 and the stable reflected wave 4 of the large stable structure 7, Multiple reflected waves 5 and 6 due to a moving body such as a person are mixed. The radio station 2 is at a high place, and the reception level of the multiple reflected waves 5 and 6 near the ground is lower than that of the line-of-sight wave 3 and the stable reflected wave 4, especially when a directional antenna is used.

図10は、見通し環境および見通し外環境におけるインパルス応答を表す図である。図10(a)は見通し外環境でのインパルス応答を、図10(b)には見通し環境でのインパルス応答をそれぞれ示している。図10(a)(b)において、横軸は遅延時間、縦軸は各遅延波の受信レベルを表す。図10(a)に示した見通し外環境の場合、見通し区間の直接波成分は存在せず、様々な経路の多重反射波が数多く成分として存在し、各振幅及び複素位相は時間と共にランダムに激しく変動する。これに対し、図9に示した大規模アンテナシステムのような見通し環境を想定する場合、見通し波3、構造物7による安定反射波4の安定パスはレベルが高い。見通し波3、構造物7による安定反射波4よりも遅延量が大きい時変動パスの多重反射波は、多重反射と経路長にともなう減衰により、図10(b)に示すように相対的にレベルが小さくなる。このようなチャネル情報を複数回取得して平均化すると、安定パスの成分は振幅及び複素位相共に毎回安定しているにもかかわらず、時変動パスの成分は複素空間上でランダムに合成され平均化される。そのため、平均化により安定成分のみを効果的に抽出することが可能になる。   FIG. 10 is a diagram illustrating an impulse response in a line-of-sight environment and a non-line-of-sight environment. FIG. 10A shows an impulse response in a non-line-of-sight environment, and FIG. 10B shows an impulse response in a line-of-sight environment. 10A and 10B, the horizontal axis represents the delay time, and the vertical axis represents the reception level of each delayed wave. In the case of the non-line-of-sight environment shown in FIG. 10 (a), there are no direct wave components in the line-of-sight section, multiple reflected waves of various paths exist as components, and each amplitude and complex phase becomes intense with time. fluctuate. In contrast, when a line-of-sight environment such as the large-scale antenna system shown in FIG. 9 is assumed, the level of the stable path of the line-of-sight 3 and the stable reflected wave 4 by the structure 7 is high. When the amount of delay is larger than that of the line-of-sight wave 3 and the stable reflected wave 4 by the structure 7, the multiple reflected wave of the variable path is relatively leveled as shown in FIG. Becomes smaller. When such channel information is acquired and averaged multiple times, the components of the time-varying path are randomly synthesized in the complex space and averaged, although the components of the stable path are stable both in amplitude and complex phase each time. It becomes. Therefore, only stable components can be extracted effectively by averaging.

このようにして得られる時変動のない安定パスのチャネル情報をもとに、基地局1(図9参照)は送受信ウエイトを算出する。基地局1は、算出した送受信ウエイトを用いて多数のアンテナ素子で同位相合成を行うための指向性制御を行う。上記の送受信ウエイトを用いることで、基地局1は、指向性制御のターゲットとする通信相手の無線局への指向性利得をアンテナ本数Nの2乗倍に比例して高めることができる。また、ターゲット以外の無線局への与干渉の指向性利得はN倍に留まるため、相対的に希望信号と干渉信号との間には単純計算でN倍のギャップが生じる。結果的にSIR(Signal to Interference Ratio)の期待値は10Log10(N)dBとなる。この期待値は、Nが100の場合には20dBとなる。更に相関の小さな無線局を選択的に空間多重する場合には、更なるSIR特性の改善が期待され、より高い空間多重が実現できる。 The base station 1 (see FIG. 9) calculates transmission / reception weights based on the channel information of the stable path without time fluctuation obtained in this way. The base station 1 performs directivity control for performing in-phase synthesis with a large number of antenna elements using the calculated transmission / reception weights. By using the transmission / reception weight described above, the base station 1 can increase the directivity gain to the radio station of the communication partner that is the target of directivity control in proportion to the square of the number N of antennas. In addition, since the directivity gain of interference to radio stations other than the target remains N times, a gap of N times is generated between the desired signal and the interference signal by simple calculation. As a result, the expected value of SIR (Signal to Interference Ratio) is 10 Log 10 (N) dB. This expected value is 20 dB when N is 100. Furthermore, when a radio station having a small correlation is selectively spatially multiplexed, further improvement in SIR characteristics is expected, and higher spatial multiplexing can be realized.

非特許文献3及び非特許文献4には、上記の送受信ウエイトでは抑圧しきれない干渉を更に抑圧するための技術や、より低いチャネル相関の無線局の組み合わせを選択する技術が紹介されている。超高次の空間多重を実現するためには、チャネル情報の相関の小さな無線局を組み合わせることが重要である。基地局の多数のアンテナと第j無線局との間の第kサブキャリアに関するチャネル情報を成分とするチャネル情報ベクトル→h (k)(「h (k)」の前の記号「→」は、hの上に付与されてベクトルを表すための記号である)と、別の第i無線局におけるチャネル情報ベクトル→h (k)との間のチャネル相関は以下の数式(7)で与えられる。
Non-Patent Document 3 and Non-Patent Document 4 introduce a technique for further suppressing interference that cannot be suppressed by the above transmission / reception weight and a technique for selecting a combination of radio stations having a lower channel correlation. In order to realize super-high-order spatial multiplexing, it is important to combine radio stations with small correlation of channel information. A channel information vector whose component is channel information related to the k-th subcarrier between the many antennas of the base station and the j-th radio station → h j (k) (the symbol “→” before “h j (k) ” is that it is applied over the h is a symbol for representing the vector), the channel correlation following equation between the channel information vectors in a different i-th radio station → h i (k) (7) Given.

見通し波のみで構成される仮想的なチャネルモデルを想定すると、上記のチャネル相関は二つの異なる無線局の方位の角度差θに強く依存した振る舞いを示すと考えられる。
図11は、基地局から角度θの方位差をもって存在する無線局を示す図である。二つの無線局のチャネル情報ベクトルを→h1 (k)および→h2 (k)とすると、チャネル相関の角度差依存性を計算することができる。
図12に、方位差角度θの二つの無線局におけるチャネル相関の角度差θ依存性を示す。ここでのシミュレーション条件としては、基地局のアンテナ数を128本とし、5.2GHzの周波数帯において、2波長間隔で128本のアンテナを円形に配置することを想定した。基地局と無線局との間は3kmで固定し、円形に無線局の座標を動かしながらチャネル相関を計算している。図12を読み取ると、角度差θが例えば5度程度以下であるとチャネル相関が大きな値になる場合があるが、所定の閾値α度を越えると相関は概ね0.2以下となる。非特許文献4に示されるスケジューリング法は、この角度差5度以上のチャネル相関の低さを積極的に利用したものである。
Assuming a virtual channel model composed only of line-of-sight waves, the above-mentioned channel correlation is considered to exhibit a behavior that strongly depends on the angle difference θ between the directions of two different radio stations.
FIG. 11 is a diagram illustrating a radio station that exists with an azimuth difference of an angle θ from the base station. If the channel information vectors of the two radio stations are → h 1 (k) and → h 2 (k) , the angle difference dependence of the channel correlation can be calculated.
FIG. 12 shows the dependency of the azimuth difference angle θ on the angle difference θ of the channel correlation in the two radio stations. As simulation conditions here, it was assumed that the number of antennas of the base station is 128, and 128 antennas are arranged in a circle at intervals of two wavelengths in the frequency band of 5.2 GHz. The distance between the base station and the radio station is fixed at 3 km, and the channel correlation is calculated while moving the coordinates of the radio station in a circle. When FIG. 12 is read, the channel correlation may become a large value when the angle difference θ is, for example, about 5 degrees or less, but the correlation is approximately 0.2 or less when a predetermined threshold value α degrees is exceeded. The scheduling method shown in Non-Patent Document 4 positively utilizes the low channel correlation with an angle difference of 5 degrees or more.

太田厚 他、「大規模アンテナ無線エントランスシステムの提案」、電子情報通信学会総合大会B-5-175, 2013年3月.Atsushi Ota et al., `` Proposal of Large-scale Antenna Wireless Entrance System '', IEICE General Conference B-5-175, March 2013. 新井拓人 他、「大規模アンテナ無線エントランスシステムにおける送受信ウェイト算出法」、電子情報通信学会総合大会B-5-176, 2013年3月.Takuto Arai et al., `` Transmission / Reception Weight Calculation Method for Large-scale Antenna Wireless Entrance System '', IEICE General Conference B-5-176, March 2013. 丸田一輝 他、「大規模アンテナ無線エントランスシステムにおけるユーザ間干渉抑圧法」、電子情報通信学会総合大会B-5-177, 2013年3月.Kazuteru Maruta et al., `` Inter-user interference suppression method in large antenna wireless entrance system '', IEICE General Conference B-5-177, March 2013. 黒崎聰 他、「大規模アンテナ無線エントランスシステムにおける低相関スケジューリング法」、電子情報通信学会総合大会B-5-178, 2013年3月.Satoshi Kurosaki et al., `` Low Correlation Scheduling Method for Large-scale Antenna Wireless Entrance System '', IEICE General Conference B-5-178, March 2013.

図12を詳細に見たときに、概ね角度差25度程度までは安定的に相関値が低い。しかし、角度差25度程度を越えるとチャネル相関はランダムに変動し、時折、相関値が0.2を超える場合がある。0.2という相関値自体は比較的低い値であるために良好な特性ということができるが、この相関値のばらつきを抑えてより安定的に低い値に抑え込むことができればより高いSIR特性を実現可能である。換言すれば、伝送モードに要求されるSIR値を実現する範囲で可能な空間多重数を増大させることができる。   When FIG. 12 is seen in detail, the correlation value is stably low until the angle difference is approximately 25 degrees. However, if the angle difference exceeds about 25 degrees, the channel correlation varies randomly, and sometimes the correlation value exceeds 0.2. Although the correlation value of 0.2 is a relatively low value, it can be said to be a good characteristic. However, if the correlation value can be suppressed to a low value more stably by suppressing the dispersion of the correlation value, a higher SIR characteristic can be realized. Is possible. In other words, the number of possible spatial multiplexing can be increased within a range that realizes the SIR value required for the transmission mode.

上記事情に鑑み、本発明は、チャネル相関を抑制することにより、より高いSIR特性を実現し、伝送モードに要求されるSIR値を実現する範囲で可能な空間多重数を増大させるアンテナ及び基地局装置を提供することを目的としている。   In view of the above circumstances, the present invention realizes a higher SIR characteristic by suppressing channel correlation, and an antenna and a base station that increase the number of possible spatial multiplexing within a range that realizes an SIR value required for a transmission mode. The object is to provide a device.

本発明の一態様は、複数のアンテナ素子と、前記複数のアンテナ素子に接続され、送受信信号の指向性制御を行う複数のRF(Radio Frequency)回路及びベースバンド処理回路を備えるアンテナであって、前記アンテナ素子は、複数面の、水平面とは異なる平面または該平面に近似可能な曲面である準平面上に設置されるとともに、前記複数面の間で分配結合器を介して合成されて前記RF回路の各々に接続し、同一の前記分配結合器に接続される前記アンテナ素子の各々は、前記複数面において互いに対応する位置に配置されていない。   One aspect of the present invention is an antenna including a plurality of antenna elements and a plurality of RF (Radio Frequency) circuits connected to the plurality of antenna elements and performing directivity control of transmission / reception signals and a baseband processing circuit, The antenna element is installed on a plurality of surfaces, a plane different from a horizontal plane, or a quasi-plane that is a curved surface approximate to the plane, and is synthesized between the plurality of surfaces via a distribution coupler to combine the RF The antenna elements connected to the circuits and connected to the same distributor / coupler are not arranged at positions corresponding to each other on the plurality of surfaces.

また、本発明の一態様においては、前記アンテナ素子は、2つの平面または準平面上にて行方向及び当該行方向と直交する段方向に2次元的に配置され、同一の前記分配結合器に接続される前記アンテナ素子の各々が配置される段が、前記2つの平面または準平面上にて前記行方向を反転軸として前記段方向に互いに反転した位置に配置されている。   In one embodiment of the present invention, the antenna elements are two-dimensionally arranged in a row direction and a step direction orthogonal to the row direction on two planes or quasi-planes, and are connected to the same distributor / coupler. The stage where each of the antenna elements to be connected is arranged is arranged on the two planes or quasi-planes at positions that are mutually inverted in the stage direction with the row direction as an inversion axis.

また、本発明の一態様においては、同一の前記分配結合器に接続される前記アンテナ素子の各々は、前記2つの平面または準平面上にて前記行方向において互いに対応する位置に配置されている。   In one aspect of the present invention, each of the antenna elements connected to the same distributor / coupler is disposed at a position corresponding to each other in the row direction on the two planes or quasi-planes. .

また、本発明の一態様においては、前記アンテナ素子は、2つの平面または準平面上の行方向及び行方向と直交する段方向に2次元的に配置され、同一の前記分配結合器に接続される前記アンテナ素子の各々は、前記複数面において互いに無関係な位置に配置されている。   In one embodiment of the present invention, the antenna elements are two-dimensionally arranged in two rows or quasi-planes in a row direction and a step direction orthogonal to the row direction, and connected to the same distributor / coupler. Each of the antenna elements is arranged at a position unrelated to each other on the plurality of surfaces.

また、本発明の一態様においては、前記アンテナ素子は、互いに1/4波長以上離れている。   In one embodiment of the present invention, the antenna elements are separated from each other by a quarter wavelength or more.

また、本発明の一態様は、前記アンテナを備え、無線チャネルを介して端末局との通信を行う基地局装置である。   One embodiment of the present invention is a base station apparatus that includes the antenna and performs communication with a terminal station via a wireless channel.

本発明によれば、RF回路の系統数を増やすことなく、チャネル相関を抑制することができる。   According to the present invention, channel correlation can be suppressed without increasing the number of RF circuit systems.

アンテナを円形配置した場合の無線局側から見たアンテナの配置関係を示す図である。It is a figure which shows the arrangement | positioning relationship of the antenna seen from the radio station side at the time of arranging an antenna circularly. 本発明の関連技術における基本原理の図を示す図である。It is a figure which shows the figure of the basic principle in the related technology of this invention. 本発明の関連技術における基本原理の補足を示す図である。It is a figure which shows the supplement of the basic principle in the related technology of this invention. 複数の垂直平面のアンテナのアナログ合成の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the analog synthesis | combination of the antenna of several vertical planes. 二つの垂直平面に設置されたアンテナが形成する指向性ビームの概要を示す図である。It is a figure which shows the outline | summary of the directional beam which the antenna installed in two vertical planes forms. 第1のアンテナの例を示す図である。It is a figure which shows the example of a 1st antenna. 第2のアンテナの例を示す図である。It is a figure which shows the example of a 2nd antenna. 第3のアンテナの例を示す図である。It is a figure which shows the example of a 3rd antenna. 大規模アンテナシステムの概要を示す図である。It is a figure which shows the outline | summary of a large-scale antenna system. 見通し環境および見通し外環境におけるインパルス応答を表す図である。It is a figure showing the impulse response in a line-of-sight environment and a non-line-of-sight environment. 基地局から角度θの方位差を持って存在する無線局を示す図である。It is a figure which shows the radio station which has an azimuth | direction difference of angle (theta) from a base station. 方位差角度θの二つの無線局におけるチャネル相関の角度差θ依存性を示す図である。It is a figure which shows angle difference (theta) dependence of the channel correlation in two radio stations of azimuth | direction difference angle (theta).

〔1.本発明の着想〕
大規模アンテナシステムでは、送受信される信号を多数のアンテナで同位相合成することにより、指向性利得と空間多重時のSIR特性の改善を図ることができる。一般に、指向性制御に関与できるアンテナの本数が多いほど、特性を向上できると考えられる。基地局の回路規模を同程度で比較するために、個別のRF(Radio Frequency)回路、ベースバンド処理回路の系統数の総数が同じ条件で検討する。RF回路は、ハイパワーアンプ、ローノイズアンプ、フィルタ、TDD(Time Division Duplex)スイッチ、A/D(Analog/Digital)変換器、D/A(Digital/Analog)変換器等の部材と関連付けられた1系等分のアナログ回路である。より多くのアンテナが関与することにより特性を改善することができるため、全方位に同一の指向性利得を示すオムニ指向性のアンテナの適用が基本となる。さらに、全方位に等方的な特性を示すために、このオムニ指向性のアンテナを円形に配置する。
[1. Idea of the present invention
In a large-scale antenna system, the directivity gain and the SIR characteristic at the time of spatial multiplexing can be improved by synthesizing the transmitted and received signals with the same phase using a large number of antennas. In general, it is considered that the characteristics can be improved as the number of antennas that can participate in directivity control increases. In order to compare the circuit scales of base stations at the same level, the total number of individual RF (Radio Frequency) circuits and baseband processing circuits is examined under the same conditions. The RF circuit is associated with members such as a high power amplifier, a low noise amplifier, a filter, a TDD (Time Division Duplex) switch, an A / D (Analog / Digital) converter, and a D / A (Digital / Analog) converter. It is an analog circuit for the system. Since characteristics can be improved by involving more antennas, the application of an omni-directional antenna that exhibits the same directivity gain in all directions is fundamental. Furthermore, in order to show isotropic characteristics in all directions, this omni-directional antenna is arranged in a circle.

前述の通り、図12に示したチャネル相関の評価では、2波長間隔でアンテナを円形に配置した場合を想定している。図12においては、角度差25度以上の領域で時折、チャネル相関値が高くなっている箇所がある。この箇所には、概ね相関が低くなりながらも、アンテナによる指向性の分解能が不足しているために、チャネル相関値の低さを安定的に維持できないという状況が現れていると考えられる。一般的には、空間的な広がりを持った配置でアンテナが設置されている場合ほど、指向性の分解能は高いと考えられる。しかし、空間的な広がりの幅(範囲)が同程度である場合には、アンテナの分布に偏りがない場合ほど、分解能は高くなると期待される。   As described above, the channel correlation evaluation shown in FIG. 12 assumes a case where antennas are arranged in a circle at two wavelength intervals. In FIG. 12, there is a portion where the channel correlation value is occasionally high in a region where the angle difference is 25 degrees or more. Although the correlation is generally low at this location, it is considered that there is a situation in which the low channel correlation value cannot be stably maintained due to the lack of directivity resolution by the antenna. In general, it is considered that the resolution of directivity is higher as the antenna is installed in a spatially wide arrangement. However, when the width (range) of the spatial spread is about the same, the resolution is expected to be higher as the antenna distribution is not biased.

図1は、アンテナを円形配置した場合の無線局側から見たアンテナの配置関係を示す図である。図1(a)は、図中の座標軸と平行な方向から見た場合の図である。図中の座標軸は、円形の中心からひとつの黒丸で示すアンテナ方向に伸ばした軸である。図1(b)は、図1(a)とは異なる方向から見た場合の図である。図1(a)(b)において、黒丸はアンテナ、大きな矢印は無線局から見た基地局の方向、白丸はこの方向から見た場合に投射されたアンテナの配置関係を示している。つまり、アンテナが存在する水平面内(図は、水平面を上側から見ている状態)において、この水平面内に含まれ、かつ、矢印方向に垂直な一次元の軸上に、黒丸で示したアンテナの位置を投影したものが白丸である。   FIG. 1 is a diagram illustrating an antenna arrangement relationship viewed from the radio station side when antennas are arranged in a circle. Fig.1 (a) is a figure at the time of seeing from the direction parallel to the coordinate axis in a figure. The coordinate axis in the figure is an axis extending from the center of the circle in the antenna direction indicated by a single black circle. FIG.1 (b) is a figure at the time of seeing from a different direction from Fig.1 (a). 1A and 1B, black circles indicate antennas, large arrows indicate the direction of the base station viewed from the radio station, and white circles indicate the positional relationship of the antennas projected when viewed from this direction. In other words, in the horizontal plane where the antenna exists (the figure shows the horizontal plane as viewed from above), the antennas indicated by black circles are included in this horizontal plane and on the one-dimensional axis perpendicular to the arrow direction. A white circle is a projection of the position.

図1(a)のように、円形の中心からひとつの黒丸で示すアンテナ方向に伸ばした軸と平行な方向の無線局から見た場合には、一部の黒丸は投影面上で重複し、12個の黒丸に対して白丸は7個になって見えている。この場合、投影面上で重複するアンテナ同士は指向性利得の向上のためには相互に有効に機能できる反面、指向性を形成する上でのチャネル相関の低減のための分解能的には、あまり有効に機能できないことが予想される。
これに対して、図1(b)のように、若干回転した方向の無線局から見た場合には、黒丸で示すアンテナの位置が投影面上で重複せず、ある部分は投影された白丸の間隔が狭く、ある部分は逆に間隔が広くなっている。このばらつきにより、指向性を形成する上でのチャネル相関の低減のための分解能的には、白丸が重複する図1(a)の場合より優位であることが予想される。しかし、方向が微妙に変わり、図1(a)のように白丸が重複する状態に近づくに従い分解能が低下すると考えられることから、図1(b)の場合であっても、投影が等間隔になる場合よりは分解能が低くなっているものと考えられる。例えば図1(a)の状態に近い場合などは、その特殊性故に、チャネル相関が部分的に大きくなり、空間多重にあまり適さない状態になる。
When viewed from a wireless station in a direction parallel to the axis extending from the center of the circle to the antenna direction indicated by one black circle as shown in FIG. 1A, some black circles overlap on the projection plane, There are 7 white circles against 12 black circles. In this case, antennas that overlap on the projection plane can function effectively to improve the directivity gain, but the resolution for reducing the channel correlation in forming the directivity is not so great. Expected to not function effectively.
On the other hand, as shown in FIG. 1B, when viewed from a wireless station in a slightly rotated direction, the positions of the antennas indicated by black circles do not overlap on the projection plane, and certain portions are projected white circles. The interval is narrow, and in some parts, the interval is wide. Due to this variation, it is expected that the resolution for reducing the channel correlation in forming the directivity is superior to the case of FIG. 1A in which white circles overlap. However, since the direction changes slightly and the resolution decreases as the white circles overlap as shown in FIG. 1 (a), the projections are evenly spaced even in the case of FIG. 1 (b). It is considered that the resolution is lower than in the case. For example, in the case of being close to the state of FIG. 1A, for example, the channel correlation is partially increased due to its particularity, and is not suitable for spatial multiplexing.

元来、アンテナを設置する空間的な広がりは大きい方が好ましい。しかし、空間的な広がりが大きいほどアンテナを設置する台座部分が大掛かりになり、より大きな構造物が必要になる。アンテナを狭いところに配置した方が設置する構造物を簡易なもので済ませて、設置費用を低減できる。特性と設置費用とのバランスを考えれば、同程度の広がりの中で配置されたアンテナにおいて、チャネル相関を極力低く抑えることが求められる。   Originally, it is preferable that the spatial extent in which the antenna is installed is large. However, the larger the spatial extent, the larger the pedestal for installing the antenna, and a larger structure is required. If the antenna is placed in a narrow place, the installation structure can be simplified and the installation cost can be reduced. Considering the balance between characteristics and installation cost, it is required to keep the channel correlation as low as possible in the antennas arranged in the same extent.

例えば、周波数として5GHzを想定すると波長は約6cmである。円形に2波長間隔で100本を並べた場合には、全円周が12mであり半径が約1.9m(直径3.8m)に相当する。アンテナ間隔を2波長間隔としているのは、アンテナ間隔が波長に比べて短くなると、アンテナ毎の独立性が損なわれるからである。近傍のアンテナが結合した状況で動作すると、単純に独立な波が重ね合わされて振幅がN倍になることで期待される効果が得られにくい。実際にはアンテナ間隔は、2波長までは必要ではないかもしれない。しかし、アンテナ素子は、少なくとも互いに1/4波長以上離れていることが好ましい。また、アンテナを、1重の円ではなく2重3重の同心円の円周上に配置することで設置部の台座部分の規模を抑えることはできる。しかし、2重3重の同心円の円周上にアンテナを配置すると、方向によっては図1(a)のように投影面上でアンテナが重複したり、図1(b)のように投影面上でのアンテナ間隔が不均一になったりすることが予想される。   For example, assuming a frequency of 5 GHz, the wavelength is about 6 cm. When 100 pieces are arranged in a circle at intervals of two wavelengths, the total circumference is 12 m, and the radius is approximately 1.9 m (diameter 3.8 m). The reason why the antenna interval is set to the two-wavelength interval is that the independence of each antenna is lost when the antenna interval is shorter than the wavelength. When operating in a state where adjacent antennas are coupled, it is difficult to obtain the expected effect by simply superimposing independent waves and increasing the amplitude N times. In practice, antenna spacing may not be required up to two wavelengths. However, the antenna elements are preferably separated from each other by at least a quarter wavelength. Moreover, the scale of the pedestal portion of the installation portion can be reduced by arranging the antenna on the circumference of a double triple concentric circle instead of a single circle. However, when antennas are arranged on the circumference of double and triple concentric circles, depending on the direction, the antennas may overlap on the projection surface as shown in FIG. 1A, or on the projection surface as shown in FIG. It is expected that the antenna spacing at the time becomes non-uniform.

以上に説明したように、無線局の方角から見た場合に、水平面内における無線局の方角と直交する軸を定めその軸上に各アンテナの位置を投影した際の投影点について、間隔が不均一であったり、見る方向によっては投影点が重複したりすることが問題を招来していた。この問題は、水平面内にアンテナが配置される場合には原理的に回避することができない。しかし、水平面に直交した平面上に2次元的に指向性アンテナを配置し、その平面と水平面との接する軸上に投影した際に間隔の均等化を図ることは可能である。なお、水平面に直交した平面については、この平面に多少の傾斜をつけて、指向性にチルト角を与える構成としてもよい。   As described above, when viewed from the direction of the radio station, an interval perpendicular to the direction of the radio station in the horizontal plane is defined, and the projection point when the position of each antenna is projected on the axis is not spaced. The problem is that it is uniform or the projection points overlap depending on the viewing direction. This problem cannot be avoided in principle when the antenna is arranged in a horizontal plane. However, it is possible to equalize the intervals when a directional antenna is two-dimensionally arranged on a plane orthogonal to the horizontal plane and projected onto an axis where the plane and the horizontal plane are in contact with each other. In addition, about the plane orthogonal to the horizontal plane, it is good also as a structure which gives a slight tilt to this plane and gives a tilt angle to directivity.

図2は、本発明の関連技術における基本原理を示す図である。図2においては、水平面21、垂直面22、アンテナ23a〜23i、投影点24a〜24iが示されている。投影点24a〜24iは、水平面21と垂直面22とが接する軸上への各アンテナ23a〜23iの投影点である。アンテナ23a〜23iは指向性アンテナである。アンテナ23a〜23iは、垂直面22の片側方向(例えば、図中手前方向)に対しては高い指向性利得を示し、その逆方向(例えば、図中奥行方向)に対しては指向性利得が低くなるように設定している。アンテナ23a〜23iの指向性利得パターンは特に限定されない。しかし、例えば垂直面22の1面でカバーすべきエリアが120度(正面に対して左右60度の範囲)であれば、正面から±60度の範囲で一様に安定的に高い指向性利得を示し、更に±60度を超える範囲では急速に指向性利得が下がることが好ましい。   FIG. 2 is a diagram showing a basic principle in the related technology of the present invention. In FIG. 2, a horizontal plane 21, a vertical plane 22, antennas 23a to 23i, and projection points 24a to 24i are shown. The projection points 24a to 24i are projection points of the antennas 23a to 23i on the axis where the horizontal plane 21 and the vertical plane 22 are in contact with each other. The antennas 23a to 23i are directional antennas. The antennas 23a to 23i exhibit high directivity gain in one side direction (for example, the front direction in the figure) of the vertical surface 22, and directivity gain in the opposite direction (for example, the depth direction in the figure). It is set to be lower. The directivity gain pattern of the antennas 23a to 23i is not particularly limited. However, for example, if the area to be covered by one surface of the vertical surface 22 is 120 degrees (in the range of 60 degrees on the left and right with respect to the front), the directivity gain is uniformly and stably high within a range of ± 60 degrees from the front. In addition, it is preferable that the directivity gain decreases rapidly in the range exceeding ± 60 degrees.

各アンテナ23a〜23iは、各々が独立に動作し、複数素子間でアンテナが結合した特性を示さない構成とするために十分な間隔を離して設置される。例えば、任意のアンテナ同士の間隔が1波長以上となるように設置するために、水平方向のアンテナ(23a〜23c、23d〜23f、23g〜23i)同士では1波長間隔とし、各段のアンテナ(23a〜23c、23d〜23f、23g〜23i)も1波長間隔を離してもよい。
また、垂直面22は、基本的には水平面21に直交するものであるが、例えば基地局のアンテナが高所に設置され、全体的にサービスエリアが下方に位置する場合には若干下向きにチルト角を設け、垂直よりも下向きに設置してもよい。
このようにして設置される各アンテナ23a〜23iに対し、水平面21と垂直面22との接する軸を定め、その軸上に各アンテナ23a〜23iを投影させた投影点24a〜24iが、各々均等に配置されるようにすることで、図1(a)(b)で示した問題を回避することができる。
Each of the antennas 23a to 23i operates independently, and is installed with a sufficient interval so as not to exhibit a characteristic in which the antenna is coupled between a plurality of elements. For example, in order to install the antennas so that the distance between the arbitrary antennas is one wavelength or more, the horizontal antennas (23a to 23c, 23d to 23f, 23g to 23i) have one wavelength interval, and the antennas of each stage ( 23a-23c, 23d-23f, and 23g-23i) may also be separated by one wavelength interval.
The vertical plane 22 is basically orthogonal to the horizontal plane 21. For example, when the antenna of the base station is installed at a high place and the service area is located entirely, the vertical plane 22 is tilted slightly downward. A corner may be provided and installed below the vertical.
For each antenna 23a to 23i installed in this way, an axis where the horizontal plane 21 and the vertical plane 22 are in contact is determined, and the projection points 24a to 24i obtained by projecting the antennas 23a to 23i on the axis are equal. The problem shown in FIGS. 1A and 1B can be avoided.

図3は、本発明の関連技術における基本原理の補足を示す図である。図3(a)は、設置アンテナを斜め方向から見た構成を示す図である。図3(b)は、設置アンテナを真上方向から見た構成を示す図である。図3(a)(b)の黒い四角は指向性アンテナをあらわしている。   FIG. 3 is a diagram showing supplementary basic principles in the related art of the present invention. FIG. 3A is a diagram illustrating a configuration in which the installation antenna is viewed from an oblique direction. FIG. 3B is a diagram illustrating a configuration in which the installation antenna is viewed from directly above. The black squares in FIGS. 3A and 3B represent directional antennas.

図2に示した垂直面22の平面上に2次元的に配置されたアンテナ23a〜23iは指向性アンテナにより構成されるため、360度の全方位に対してサービスを提供することはできない。従って、360度のサービス提供、またはひとつの垂直面22に配置されたアンテナ23a〜23iでカバーできないエリアへのサービス提供を行うためには、垂直面22を複数面設けてカバーできるエリアを拡張する。
図3(a)は、3面構成で各々概ね120度の領域を主にカバーする。3面構成ではなく、2面構成や4面以上の構成としてもよい。基本的に複数面構成とすることで様々な方向の無線局に対しても対応可能な状況を作りだすことができる。
Since the antennas 23a to 23i arranged two-dimensionally on the plane of the vertical plane 22 shown in FIG. 2 are configured by directional antennas, it is not possible to provide a service for all directions of 360 degrees. Therefore, in order to provide 360 degrees of service or provide services to an area that cannot be covered by the antennas 23a to 23i arranged on one vertical surface 22, a plurality of vertical surfaces 22 are provided to expand the area that can be covered. .
FIG. 3A mainly covers an area of approximately 120 degrees in a three-surface configuration. Instead of a three-surface configuration, a two-surface configuration or a configuration with four or more surfaces may be used. Basically, it is possible to create a situation that can cope with radio stations in various directions by adopting a multi-plane configuration.

図2に示すアンテナ構成を、図3(a)(b)に示すように複数面(図中では3面)に組み上げた場合、その分だけ合計のアンテナ素子数が増える。元来、大規模アンテナシステムでは、多くのアンテナを実装して信号の特性を改善するために、より多くのアンテナが同位相合成に関与することが好ましい。しかし、図3(a)(b)に示す構成では、実際には全体のアンテナの1/3(1面分)のアンテナしか同位相合成には関与できないため、各アンテナに1対1に対応する形でRF回路を用意した場合には、RF回路の系統数分の大規模アンテナシステムの特性を出し切ることができない。なお、RF回路は、TDD(Time Division Duplex)スイッチ、HPA(High Power. Amplifier)、LNA(Low Noise Amplifier)、周波数変換器、フィルタ、A/D変換器、D/A変換器等で構成される。   When the antenna configuration shown in FIG. 2 is assembled on a plurality of surfaces (three surfaces in the figure) as shown in FIGS. 3A and 3B, the total number of antenna elements increases accordingly. Originally, in a large-scale antenna system, it is preferable that more antennas participate in the in-phase synthesis in order to improve the signal characteristics by mounting many antennas. However, in the configuration shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b), only one third (one surface) of the entire antenna can actually participate in the same phase synthesis, so each antenna has a one-to-one correspondence. If the RF circuit is prepared in such a manner, the characteristics of the large-scale antenna system as many as the number of RF circuit systems cannot be obtained. The RF circuit is composed of a TDD (Time Division Duplex) switch, HPA (High Power Amplifier), LNA (Low Noise Amplifier), frequency converter, filter, A / D converter, D / A converter, and the like. The

アンテナの本数とRF回路の系統数とを同一とするために、図3(b)のような複数の垂直平面が構成する各セクタ領域の各々のアンテナをアナログ的に分配結合器で直接結合する方法が考えられる。図4は、複数の垂直平面のアンテナのアナログ合成の例を示す図である。図4の例では、簡単のために、180度ずつをカバーする二つの垂直平面でサービスを行う場合を考える。図4においては、アンテナ素子を取り付けた二つの垂直平面50及び70、アンテナ51〜66及び71〜86、分配結合器91a〜91p、RF回路92a〜92p、ベースバンド処理回路93が示されている。図4では、ベースバンド処理回路93は、簡単のために、各RF回路92a〜92pの信号を処理する回路として単一の機能ブロックで示されている。また、RF回路92a〜92p及びベースバンド処理回路93はそれぞれ、送信及び受信の機能を備えている。   In order to make the number of antennas and the number of RF circuit systems the same, each antenna in each sector area formed by a plurality of vertical planes as shown in FIG. A method is conceivable. FIG. 4 is a diagram illustrating an example of analog synthesis of a plurality of vertical plane antennas. In the example of FIG. 4, for the sake of simplicity, consider a case where service is performed on two vertical planes covering 180 degrees each. In FIG. 4, two vertical planes 50 and 70 to which antenna elements are attached, antennas 51 to 66 and 71 to 86, distribution couplers 91a to 91p, RF circuits 92a to 92p, and baseband processing circuit 93 are shown. . In FIG. 4, the baseband processing circuit 93 is shown as a single functional block as a circuit for processing signals of the RF circuits 92a to 92p for the sake of simplicity. Further, the RF circuits 92a to 92p and the baseband processing circuit 93 have transmission and reception functions, respectively.

例えば、信号を送信する場合、ベースバンド処理回路93は、所定の送信信号に指向性制御の符号化処理を施し、RF回路92a〜92pに対応した信号を出力する。RF回路92a〜92pは、内部の処理機能により、D/A変換器でデジタルベースバンド信号をアナログ信号に変換し、周波数変換器で無線周波数にアップコンバートする。RF回路92a〜92pは、帯域外信号をフィルタで除去した後にHPAで信号増幅し、TDDスイッチを経由して信号をアンテナ側に出力する。この出力信号は、分配結合器91a〜91pにて各々複数系統の同一の信号に分岐され、各々がアンテナ素子を取り付けた二つの垂直平面50及び70に出力される。各分配結合器91a〜91pと垂直平面50内の各アンテナ51〜66及び垂直平面70内の各アンテナ71〜86との接続関係を示すために、アルファベットで「a」〜「p」の対応を示している。各分配結合器91a〜91pの接続では、垂直平面50内の各アンテナ51〜66と垂直平面70内の各アンテナ71〜86とで互いに対応する位置に配置されているアンテナ同士が結ばれるように接続されている。換言すれば、各分配結合器91a〜91pからの接続は、垂直平面50内の各アンテナ51〜66と垂直平面70内の各アンテナ71〜86とで各々幾何学的に対応したアンテナに接続されている。   For example, when transmitting a signal, the baseband processing circuit 93 performs encoding processing for directivity control on a predetermined transmission signal, and outputs signals corresponding to the RF circuits 92a to 92p. The RF circuits 92a to 92p use an internal processing function to convert a digital baseband signal into an analog signal with a D / A converter and up-convert to a radio frequency with a frequency converter. The RF circuits 92a to 92p remove the out-of-band signal with a filter, amplify the signal with HPA, and output the signal to the antenna side via the TDD switch. This output signal is branched into a plurality of systems of the same signal by distribution couplers 91a to 91p, and each is output to two vertical planes 50 and 70 to which antenna elements are attached. In order to show the connection relationship between each distributor / coupler 91a to 91p and each antenna 51 to 66 in the vertical plane 50 and each antenna 71 to 86 in the vertical plane 70, the correspondence between "a" to "p" Show. In connection of each distribution coupler 91a-91p, the antennas 51-66 in the vertical plane 50 and the antennas 71-86 in the vertical plane 70 are connected to each other at the positions corresponding to each other. It is connected. In other words, the connections from the respective distribution couplers 91a to 91p are connected to the antennas corresponding geometrically at the antennas 51 to 66 in the vertical plane 50 and the antennas 71 to 86 in the vertical plane 70, respectively. ing.

同様に信号を受信する際には、垂直平面50内の各アンテナ51〜66と垂直平面70内の各アンテナ71〜86とで受信された信号は、それぞれ各分配結合器91a〜91pに入力され、アナログ信号として単純合成される。合成された信号は、対応したRF回路92a〜92pに対して出力され、RF回路92a〜92pの内部の処理機能により、TDDスイッチを経由してLNAで信号増幅され、必要に応じてフィルタで帯域外信号を除去される。その信号は、周波数変換器によりアナログベースバンド信号にダウンコンバートされ、フィルタで帯域外信号を除去されてA/D変換器でデジタルベースバンド信号に変換される。そして、信号はベースバンド信号処理回路93に出力される。ベースバンド信号処理回路93では、各RF回路92a〜92pに対応した信号系列に対して所定の処理を施し、信号分離の後に信号検出処理を行う。送受信に関する一連の信号処理は、一般的な信号処理であり、様々なシステムに対しても共通の説明が可能である。   Similarly, when receiving signals, the signals received by the antennas 51 to 66 in the vertical plane 50 and the antennas 71 to 86 in the vertical plane 70 are respectively input to the distribution couplers 91a to 91p. Is simply synthesized as an analog signal. The synthesized signal is output to the corresponding RF circuits 92a to 92p, and is amplified by the LNA via the TDD switch by the internal processing function of the RF circuits 92a to 92p. The external signal is removed. The signal is down-converted to an analog baseband signal by a frequency converter, an out-of-band signal is removed by a filter, and converted to a digital baseband signal by an A / D converter. Then, the signal is output to the baseband signal processing circuit 93. The baseband signal processing circuit 93 performs predetermined processing on the signal series corresponding to each of the RF circuits 92a to 92p, and performs signal detection processing after signal separation. A series of signal processing related to transmission / reception is general signal processing, and can be shared by various systems.

図5は、二つの垂直平面に設置されたアンテナが形成する指向性ビームの概要を示す図である。図5では、一例として複数のアンテナが設置された二つの垂直平面に着目して説明を行うため、二つの垂直平面を背中合わせに貼り付けた構成を示した。しかし、例えば、図3(a)(b)のように、120度ずつのエリアをカバーしながら、そのうちの一面を利用しないようなケースも同様に説明可能であるし、3面以上の垂直平面を用いる場合でも類似の説明が可能である。   FIG. 5 is a diagram showing an outline of a directional beam formed by antennas installed on two vertical planes. FIG. 5 shows a configuration in which two vertical planes are pasted back to back in order to explain by focusing on two vertical planes on which a plurality of antennas are installed as an example. However, for example, as shown in FIGS. 3A and 3B, a case where an area of 120 degrees is covered and one of the areas is not used can be explained in the same manner, and three or more vertical planes can be explained. A similar explanation is possible even when using.

原理的には、分配結合器91a〜91pと各アンテナ51〜66及び71〜86との接続における複素位相及び振幅の変化が同一であれば、二つの垂直平面上のアンテナが形成するビームパターンは同一である。図5の左側領域(第1セクタ領域)に存在する或る無線局に指向性ビームを形成しようとすると、その方向と対照的な方向にも同様の指向性ビームが形成される。つまり、図5の右側領域(第2セクタ領域)における矢印に示す方向に同時に空間多重を行う無線局が存在する場合、無線局間のチャネル情報の相関は非常に高いものとなる。図12に示したチャネル相関の図の例で言えば、角度が180度近く離れたところにも、高いチャネル相関を示す領域が生じてしまう。
このため、本発明では、図2及び図3に示した構成のアンテナを用いる場合に、より少ないRF系統数で大規模アンテナシステムの特性を引き出しながら、方向に依存したチャネル相関を抑えた運用を可能とするための技術を提案する。
In principle, if the complex phase and amplitude changes in the connection between the distribution couplers 91a to 91p and the antennas 51 to 66 and 71 to 86 are the same, the beam pattern formed by the antennas on the two vertical planes is Are the same. When an attempt is made to form a directional beam at a certain radio station existing in the left area (first sector area) in FIG. 5, a similar directional beam is also formed in a direction opposite to that direction. That is, when there is a radio station that simultaneously performs spatial multiplexing in the direction indicated by the arrow in the right area (second sector area) in FIG. 5, the correlation of channel information between the radio stations is very high. In the example of the channel correlation diagram shown in FIG. 12, a region exhibiting a high channel correlation also occurs at an angle that is close to 180 degrees.
Therefore, in the present invention, when the antenna having the configuration shown in FIG. 2 and FIG. 3 is used, the operation in which the channel correlation depending on the direction is suppressed while extracting the characteristics of the large-scale antenna system with a smaller number of RF systems. We propose technologies to make this possible.

〔2.第1のアンテナ〕
図6は、第1のアンテナの例を示す図である。図6においては、アンテナ素子を取り付けた二つの垂直平面50及び70、アンテナ51〜66及び71〜86(アンテナ素子)、分配結合器91a〜91p、RF回路92a〜92p、ベースバンド処理回路93が示されている。以上の各構成は図4と同一である。図6は、垂直平面50内の各アンテナ51〜66と垂直平面70内の各アンテナ71〜86が分配結合器91a〜91pで合成される際の組み合わせパターンが、図4の場合とは異なる。各分配結合器91a〜91pと垂直平面50内の各アンテナ51〜66及び垂直平面70内の各アンテナ71〜86との接続関係を示すために、アルファベットで「a」〜「p」の対応を示している。
[2. First antenna]
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of the first antenna. In FIG. 6, two vertical planes 50 and 70 to which antenna elements are attached, antennas 51 to 66 and 71 to 86 (antenna elements), distribution couplers 91a to 91p, RF circuits 92a to 92p, and baseband processing circuit 93 are shown. It is shown. Each configuration described above is the same as that shown in FIG. 6 differs from the case of FIG. 4 in the combination pattern when the antennas 51 to 66 in the vertical plane 50 and the antennas 71 to 86 in the vertical plane 70 are combined by the distribution couplers 91a to 91p. In order to show the connection relationship between each distributor / coupler 91a to 91p and each antenna 51 to 66 in the vertical plane 50 and each antenna 71 to 86 in the vertical plane 70, the correspondence between "a" to "p" Show.

具体的には、分配結合器91a〜91dにて結合されるのは、垂直平面50内の下から1段目の各アンテナ51〜54と垂直平面70内の上から1段目の各アンテナ83〜86である。分配結合器91e〜91hにて結合されるのは、垂直平面50内の下から2段目の各アンテナ55〜58と垂直平面70内の上から2段目の各アンテナ79〜82である。分配結合器91i〜91lにて結合されるのは、垂直平面50内の下から3段目の各アンテナ59〜62と垂直平面70内の上から3段目の各アンテナ75〜78である。分配結合器91m〜91pにて結合されるのは、垂直平面50内の下から4段目の各アンテナ63〜66と垂直平面70内の上から4段目の各アンテナ71〜74である。   Specifically, the distribution couplers 91 a to 91 d are coupled to the antennas 51 to 54 in the first stage from the bottom in the vertical plane 50 and the antennas 83 in the first stage from the top in the vertical plane 70. ~ 86. The antennas 55 to 58 in the second stage from the bottom in the vertical plane 50 and the antennas 79 to 82 in the second stage from the top in the vertical plane 70 are coupled by the distribution couplers 91e to 91h. The distribution couplers 91 i to 91 l are coupled to the antennas 59 to 62 in the third stage from the bottom in the vertical plane 50 and the antennas 75 to 78 in the third stage from the top in the vertical plane 70. The antennas 63 m to 91 p are coupled to the antennas 63 to 66 in the fourth stage from the bottom in the vertical plane 50 and the antennas 71 to 74 in the fourth stage from the top in the vertical plane 70.

各垂直平面50及び70に設置されたアンテナ51〜66及び71〜86は、垂直方向の広がりを持つ。そのために、形成される指向性ビームは水平方向に加えて垂直方向に対しても幅の狭い指向性ビームとなっている。基地局がビルの屋上等の高所に設置されている場合には、図5に示した第1セクタ領域内の無線局に向けた指向性ビームは僅かに下向きのビームとなっている。この状況は、図5の右側に示した第2セクタ領域でも同様に現れる。しかし、図6では、垂直平面50内の各アンテナ51〜66と垂直平面70内の各アンテナ71〜86は上下が反転した状態で分配結合器91−i〜91−pにて結合されるので、形成される指向性ビームは第2セクタ領域では上向きとなる。
この垂直方向の分解能が十分なものであれば、水平平面内で見れば似通った方向に強いチャネル相関を示すビームが形成されているが、実際には垂直方向の上下の角度差があるためにチャネル相関は低く抑えられる。
The antennas 51 to 66 and 71 to 86 installed on the vertical planes 50 and 70 have a vertical spread. Therefore, the formed directional beam is a directional beam having a narrow width in the vertical direction in addition to the horizontal direction. When the base station is installed at a high place such as a rooftop of a building, the directional beam toward the radio station in the first sector area shown in FIG. 5 is a slightly downward beam. This situation also appears in the second sector area shown on the right side of FIG. However, in FIG. 6, the antennas 51 to 66 in the vertical plane 50 and the antennas 71 to 86 in the vertical plane 70 are coupled by the distribution couplers 91-i to 91-p in an inverted state. The directional beam formed is upward in the second sector region.
If this vertical resolution is sufficient, a beam showing strong channel correlation is formed in a similar direction when viewed in the horizontal plane, but in reality there is a vertical difference in the vertical direction. Channel correlation is kept low.

〔3.第2のアンテナ〕
図7は、第2のアンテナの例を示す図である。図4及び図6との相違点は、二つの垂直平面50及び70のアンテナの結合パターンがランダムになっていることである。各分配結合器91a〜91pと垂直平面50内の各アンテナ51〜66及び垂直平面70内の各アンテナ71〜86との接続関係を示すために、アルファベットで「a」〜「p」の対応を示している。
[3. Second antenna]
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of the second antenna. The difference from FIGS. 4 and 6 is that the coupling patterns of the antennas on the two vertical planes 50 and 70 are random. In order to show the connection relationship between each distributor / coupler 91a to 91p and each antenna 51 to 66 in the vertical plane 50 and each antenna 71 to 86 in the vertical plane 70, the correspondence between "a" to "p" Show.

具体的には、分配結合器91aにて結合されるのは、垂直平面50内のアンテナ51と垂直平面70内のアンテナ81である。分配結合器91bにて結合されるのは、垂直平面50内のアンテナ52と垂直平面70内のアンテナ74である。分配結合器91cにて結合されるのは、垂直平面50内のアンテナ53と垂直平面70内のアンテナ76である。分配結合器91dにて結合されるのは、垂直平面50内のアンテナ54と垂直平面70内のアンテナ79である。分配結合器91eにて結合されるのは、垂直平面50内のアンテナ55と垂直平面70内のアンテナ86である。分配結合器91fにて結合されるのは、垂直平面50内のアンテナ56と垂直平面70内のアンテナ80である。分配結合器91gにて結合されるのは、垂直平面50内のアンテナ57と垂直平面70内のアンテナ84である。分配結合器91hにて結合されるのは、垂直平面50内のアンテナ58と垂直平面70内のアンテナ83である。分配結合器91iにて結合されるのは、垂直平面50内のアンテナ59と垂直平面70内のアンテナ71である。分配結合器91jにて結合されるのは、垂直平面50内のアンテナ60と垂直平面70内のアンテナ75である。分配結合器91kにて結合されるのは、垂直平面50内のアンテナ61と垂直平面70内のアンテナ85である。分配結合器91lにて結合されるのは、垂直平面50内のアンテナ62と垂直平面70内のアンテナ78である。分配結合器91mにて結合されるのは、垂直平面50内のアンテナ63と垂直平面70内のアンテナ77である。分配結合器91nにて結合されるのは、垂直平面50内のアンテナ64と垂直平面70内のアンテナ72である。分配結合器91oにて結合されるのは垂直平面50内のアンテナ65と垂直平面70内のアンテナ73である。分配結合器91pにて結合されるのは、垂直平面50内のアンテナ66と垂直平面70内のアンテナ82である。   Specifically, the antenna 51 in the vertical plane 50 and the antenna 81 in the vertical plane 70 are coupled by the distribution coupler 91a. The antenna 52 in the vertical plane 50 and the antenna 74 in the vertical plane 70 are coupled by the distribution coupler 91b. The antenna 53 in the vertical plane 50 and the antenna 76 in the vertical plane 70 are coupled by the distribution coupler 91c. The antenna 54 in the vertical plane 50 and the antenna 79 in the vertical plane 70 are coupled by the distribution coupler 91d. The antenna 55 in the vertical plane 50 and the antenna 86 in the vertical plane 70 are coupled by the distribution coupler 91e. The antenna 56 in the vertical plane 50 and the antenna 80 in the vertical plane 70 are coupled by the distribution coupler 91f. The antenna 57 in the vertical plane 50 and the antenna 84 in the vertical plane 70 are coupled by the distribution coupler 91g. The antenna 58 in the vertical plane 50 and the antenna 83 in the vertical plane 70 are coupled by the distribution coupler 91h. The antenna 59 in the vertical plane 50 and the antenna 71 in the vertical plane 70 are coupled by the distribution coupler 91i. The antenna 60 in the vertical plane 50 and the antenna 75 in the vertical plane 70 are coupled by the distribution coupler 91j. The antenna 61 in the vertical plane 50 and the antenna 85 in the vertical plane 70 are coupled by the distribution coupler 91k. The antenna 62 in the vertical plane 50 and the antenna 78 in the vertical plane 70 are coupled by the distribution coupler 91l. The antenna 63 in the vertical plane 50 and the antenna 77 in the vertical plane 70 are coupled by the distribution coupler 91m. The antenna 64 in the vertical plane 50 and the antenna 72 in the vertical plane 70 are coupled by the distribution coupler 91n. The antenna 65 in the vertical plane 50 and the antenna 73 in the vertical plane 70 are coupled by the distribution coupler 91o. The antenna 66 in the vertical plane 50 and the antenna 82 in the vertical plane 70 are coupled by the distribution coupler 91p.

上記の結合の組み合わせには規則性がなく、全くランダムである。換言すれば、同一の分配結合器に接続されるアンテナ素子の各々は、複数面において互いに無関係な位置に配置されている。そのために、垂直平面50での幾何学的な位置関係の特徴を利用して形成される図5の第1セクタ領域の指向性ビームに対して、第2セクタ領域において指向性利得の高いビームは確率的に形成され難い。   The above combination of bonds has no regularity and is completely random. In other words, each of the antenna elements connected to the same distribution coupler is arranged at a position unrelated to each other on a plurality of surfaces. Therefore, a beam having a high directivity gain in the second sector region is different from the directional beam in the first sector region of FIG. 5 formed by using the geometric positional relationship characteristics in the vertical plane 50. Probably difficult to form.

〔4.第3のアンテナ〕
図8は、第3のアンテナの例を示す図である。図4、図6、及び図7との相違点は、二つの垂直平面50及び70のアンテナの結合パターンが垂直方向(段方向)に関しては図6と同様に上下が対称(反転の関係)になっている一方、水平方向に関してはランダムな関係になっていることである。各分配結合器91a〜91pと垂直平面50内の各アンテナ51〜66及び垂直平面70内の各アンテナ71〜86との接続関係を示すために、アルファベットで「a」〜「p」の対応を示している。
[4. Third antenna]
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of the third antenna. The difference from FIGS. 4, 6, and 7 is that the coupling pattern of the antennas on the two vertical planes 50 and 70 is vertically symmetrical (reverse relationship) in the vertical direction (step direction) as in FIG. On the other hand, the horizontal direction has a random relationship. In order to show the connection relationship between each distributor / coupler 91a to 91p and each antenna 51 to 66 in the vertical plane 50 and each antenna 71 to 86 in the vertical plane 70, the correspondence between "a" to "p" Show.

具体的には、分配結合器91a〜91dにて結合されるのは、垂直平面50内の下から1段目の各アンテナ51〜54と垂直平面70内の上から1段目の各アンテナ83〜86を84、86、83、85の順番に並べ替えたものである。分配結合器91e〜91hにて結合されるのは、垂直平面50内の下から2段目の各アンテナ55〜58と垂直平面70内の上から2段目の各アンテナ79〜82を82、80、79、81の順番に並べ替えたものである。分配結合器91i〜91lにて結合されるのは、垂直平面50内の下から3段目の各アンテナ59〜62と垂直平面70内の上から3段目の各アンテナ75〜78を76、75、78、77の順番に並べ替えたものである。分配結合器91m〜91pにて結合されるのは、垂直平面50内の下から4段目の各アンテナ63〜66と垂直平面70内の上から4段目の各アンテナ71〜74を73、72、71、74の順番に並べ替えたものである。   Specifically, the distribution couplers 91 a to 91 d are coupled to the antennas 51 to 54 in the first stage from the bottom in the vertical plane 50 and the antennas 83 in the first stage from the top in the vertical plane 70. -86 are rearranged in the order of 84, 86, 83, 85. The distribution couplers 91e to 91h are coupled to the antennas 55 to 58 in the second stage from the bottom in the vertical plane 50 and the antennas 79 to 82 in the second stage from the top in the vertical plane 70, 82, They are rearranged in the order of 80, 79, 81. The distribution couplers 91 i to 91 l are coupled to the antennas 59 to 62 in the third stage from the bottom in the vertical plane 50 and the antennas 75 to 78 in the third stage from the top in the vertical plane 70. They are rearranged in the order of 75, 78, 77. The distribution couplers 91m to 91p are coupled to the antennas 63 to 66 in the fourth stage from the bottom in the vertical plane 50 and the antennas 71 to 74 in the fourth stage from the top in the vertical plane 70, 73, These are rearranged in the order of 72, 71, 74.

このように配置することによって、各垂直平面にて下向きの方向の無線局に指向性ビームを形成すると、他の面ではランダムな組み合わせでチャネル相関を低減しながらも、僅かに残るチャネル相関も垂直方向の下向きと上向きの差で実質的な無線局間のチャネル相関を低減することが可能になる。   With this arrangement, when a directional beam is formed on a radio station in a downward direction on each vertical plane, the channel correlation is reduced by random combinations on the other planes, but the remaining channel correlation is also vertical. It becomes possible to reduce the channel correlation between substantial radio stations by the difference between the downward direction and the upward direction.

上記の第1〜第3のアンテナによれば、RF回路の系統数を増やすことなく、チャネル相関を抑制することができる。   According to the first to third antennas described above, channel correlation can be suppressed without increasing the number of RF circuit systems.

なお、本発明は、第1〜第3のアンテナに限定されるものではなく、垂直平面50内の各アンテナ51〜66と垂直平面70内の各アンテナ71〜86とが分配結合器91a〜91pで合成される際の組み合わせパターンを、図4とは異なる組み合わせとしたものを広く含む。換言すれば、本発明は、同一の分配結合器に接続されるアンテナ素子の各々が、複数の平面上または準平面上において互いに対応する位置に配置されていない構造を広く含むものである。なお、準平面とは、平面にわずかな曲率を与えた曲面など、平面に近似可能な曲面のことである。   The present invention is not limited to the first to third antennas. The antennas 51 to 66 in the vertical plane 50 and the antennas 71 to 86 in the vertical plane 70 are distributed couplers 91a to 91p. The combination pattern used when combining in a wide range includes combinations different from those in FIG. In other words, the present invention broadly includes structures in which antenna elements connected to the same distributor / coupler are not arranged at positions corresponding to each other on a plurality of planes or quasi-planes. The quasi-plane is a curved surface that can approximate a plane, such as a curved surface that gives a slight curvature to the plane.

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計も含まれる。なお、当然ながら、上述した実施の形態および複数の変形例は、その内容が相反しない範囲で組み合わせることができる。また、上述した実施の形態および変形例では、各部の構造などを具体的に説明したが、その構造などは本願発明を満足する範囲で各種に変更することができる。   As mentioned above, although embodiment of this invention has been explained in full detail with reference to drawings, the concrete structure is not restricted to this embodiment, The design of the range which does not deviate from the summary of this invention is also included. Needless to say, the above-described embodiment and a plurality of modifications can be combined within a range in which the contents do not conflict with each other. In the above-described embodiments and modifications, the structure of each part has been specifically described. However, the structure and the like can be changed in various ways within the scope of the present invention.

50…垂直平面, 51〜66…アンテナ(アンテナ素子), 70…垂直平面, 71〜86…アンテナ(アンテナ素子), 91a〜91p…分配結合器, 92a〜92p…RF回路, 93…ベースバンド処理回路   50 ... vertical plane, 51-66 ... antenna (antenna element), 70 ... vertical plane, 71-86 ... antenna (antenna element), 91a-91p ... distribution coupler, 92a-92p ... RF circuit, 93 ... baseband processing circuit

Claims (6)

複数のアンテナ素子と、前記複数のアンテナ素子に接続され、送受信信号の指向性制御を行う複数のRF(Radio Frequency)回路及びベースバンド処理回路を備えるアンテナであって、
前記アンテナ素子は、複数面の、水平面とは異なる平面または該平面に近似可能な曲面である準平面上に設置されるとともに、前記複数面の間で分配結合器を介して合成されて前記RF回路の各々に接続し、
同一の前記分配結合器に接続される前記アンテナ素子の各々は、前記複数面において互いに対応する位置に配置されていないアンテナ。
A plurality of antenna elements and an antenna including a plurality of RF (Radio Frequency) circuits and a baseband processing circuit that are connected to the plurality of antenna elements and perform directivity control of transmission / reception signals,
The antenna element is installed on a plurality of surfaces, a plane different from a horizontal plane, or a quasi-plane that is a curved surface approximate to the plane, and is synthesized between the plurality of surfaces via a distribution coupler to combine the RF Connected to each of the circuits,
The antenna elements that are connected to the same distributor / coupler are not arranged at positions corresponding to each other on the plurality of surfaces.
前記アンテナ素子は、2つの平面または準平面上にて行方向及び当該行方向と直交する段方向に2次元的に配置され、
同一の前記分配結合器に接続される前記アンテナ素子の各々が配置される段が、前記2つの平面または準平面上にて前記行方向を反転軸として前記段方向に互いに反転した位置に配置されている請求項1に記載のアンテナ。
The antenna elements are two-dimensionally arranged in a row direction and a step direction orthogonal to the row direction on two planes or quasi-planes,
The stage in which each of the antenna elements connected to the same distributor / coupler is arranged is arranged at a position that is inverted with respect to each other in the stage direction with the row direction as an inversion axis on the two planes or quasi-planes. The antenna according to claim 1.
同一の前記分配結合器に接続される前記アンテナ素子の各々は、前記2つの平面または準平面上にて前記行方向において互いに対応する位置に配置されている請求項2に記載のアンテナ。   3. The antenna according to claim 2, wherein each of the antenna elements connected to the same distributor / coupler is disposed at a position corresponding to each other in the row direction on the two planes or quasi-planes. 前記アンテナ素子は、2つの平面または準平面上の行方向及び行方向と直交する段方向に2次元的に配置され、
同一の前記分配結合器に接続される前記アンテナ素子の各々は、前記複数面において互いに無関係な位置に配置されている請求項1に記載のアンテナ。
The antenna elements are two-dimensionally arranged in a row direction on two planes or a quasi-plane and a step direction orthogonal to the row direction,
The antenna according to claim 1, wherein each of the antenna elements connected to the same distributor / coupler is arranged at a position unrelated to each other on the plurality of surfaces.
前記アンテナ素子は、互いに1/4波長以上離れている請求項1から4のいずれか1項に記載のアンテナ。   The antenna according to any one of claims 1 to 4, wherein the antenna elements are separated from each other by a quarter wavelength or more. 請求項1から5のいずれか1項に記載のアンテナを備え、無線チャネルを介して端末局との通信を行う基地局装置。   A base station apparatus comprising the antenna according to claim 1 and performing communication with a terminal station via a radio channel.
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