JP2023034315A - アンテナ装置、および、通信システム - Google Patents
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Abstract
【課題】高利得アンテナにより良好なＣＮ比を得ることでエリア品質の改善が可能なアンテナ装置を提供することを目的とする。
【解決手段】アンテナ装置は、漏れ波アンテナ、高周波部、制御部を有する。漏れ波アンテナは、素子列を有する。素子列は、直列に配置された複数の単位素子を有する。 単位素子は、キャパシタンス部およびインダクタンス部を有し、キャパシタンス部およびインダクタンス部のいずれか一方が、隣接する他の単位素子と直列に配置される。 制御部は、漏れ波アンテナのビームスクイントを利用し、２以上の異なる周波数ごとに異なる方向へ電波を送信する。
【選択図】図１
【解決手段】アンテナ装置は、漏れ波アンテナ、高周波部、制御部を有する。漏れ波アンテナは、素子列を有する。素子列は、直列に配置された複数の単位素子を有する。 単位素子は、キャパシタンス部およびインダクタンス部を有し、キャパシタンス部およびインダクタンス部のいずれか一方が、隣接する他の単位素子と直列に配置される。 制御部は、漏れ波アンテナのビームスクイントを利用し、２以上の異なる周波数ごとに異なる方向へ電波を送信する。
【選択図】図１
Description
本発明は、漏れ波アンテナを用いたアンテナ装置、および、該アンテナ装置を有する通信システムに関する。
特許文献１には、ビームフォーミングの例が記載されている。ビームフォーミングでは、多数のアンテナ素子に、複数の無線装置・可変移相器・可変減衰器を接続し、端末に向け、高利得のビームを振る。
周波数帯域にわたり同じ方向のビームを得るため、周波数効率が良い。また、高利得により搬送波対雑音（ＣＮ）比が向上し、エリア品質が良い。
２８ＧＨｚなどの信号を用いる場合には、無線機１つで、移相器のみでビームフォームする構成がある。この構成では、ビームＩＤを設定し、時間軸上で、端末ごとにビームを切り替える。
また、特許文献２に記載のように、通信では漏れ波アンテナも使用することができる。
一方、特許文献３には、アンテナ用リフレクタにより、ビームスクイントさせる電磁波照射装置が記載されている。
周波数帯域にわたり同じ方向のビームを得るため、周波数効率が良い。また、高利得により搬送波対雑音（ＣＮ）比が向上し、エリア品質が良い。
２８ＧＨｚなどの信号を用いる場合には、無線機１つで、移相器のみでビームフォームする構成がある。この構成では、ビームＩＤを設定し、時間軸上で、端末ごとにビームを切り替える。
また、特許文献２に記載のように、通信では漏れ波アンテナも使用することができる。
一方、特許文献３には、アンテナ用リフレクタにより、ビームスクイントさせる電磁波照射装置が記載されている。
特許文献１に記載の構造では、ビームフォーミングのための装置構成が複雑化し、高コストとなる。
また、漏れ波アンテナでは、周波数によりビーム方向が変わる。これをビームスクイントと呼ぶ。
漏れ波アンテナの特徴として、周波数が変わると、ビームスクイントにより、指向性の最大方向が変わる。
このビームスクイントを抑制することも検討されている。
特にメタマテリアルによる左手系線路を用いた場合、ビームスクイントの影響は顕著である。
特許文献３はそもそも円偏波を前提としており直線偏波では難しいが（特許文献３の文献００４１）、円偏波の場合でも、スクイント量を変えるためには、副反射鏡や複数の鏡面で調整する必要があり（特許文献３の段落００４５を参照）、装置構成が複雑化し、高コストとなる。
そこで、本発明は、高利得アンテナにより良好なＣＮ比を得ることでエリア品質の改善が可能なアンテナ装置、および、アンテナ装置を有する基地局システムを提供することを目的とする。
また、周波数軸でビームを振ることにより時間効率が良好なアンテナ装置、および、アンテナ装置を有する基地局システムを提供することを目的とする。
さらに、端末が広範囲に分布している場合でも、周波数効率を下げすに通信が実施できるアンテナ装置、および、アンテナ装置を有する基地局システムを提供することを目的とする。
また、漏れ波アンテナでは、周波数によりビーム方向が変わる。これをビームスクイントと呼ぶ。
漏れ波アンテナの特徴として、周波数が変わると、ビームスクイントにより、指向性の最大方向が変わる。
このビームスクイントを抑制することも検討されている。
特にメタマテリアルによる左手系線路を用いた場合、ビームスクイントの影響は顕著である。
特許文献３はそもそも円偏波を前提としており直線偏波では難しいが（特許文献３の文献００４１）、円偏波の場合でも、スクイント量を変えるためには、副反射鏡や複数の鏡面で調整する必要があり（特許文献３の段落００４５を参照）、装置構成が複雑化し、高コストとなる。
そこで、本発明は、高利得アンテナにより良好なＣＮ比を得ることでエリア品質の改善が可能なアンテナ装置、および、アンテナ装置を有する基地局システムを提供することを目的とする。
また、周波数軸でビームを振ることにより時間効率が良好なアンテナ装置、および、アンテナ装置を有する基地局システムを提供することを目的とする。
さらに、端末が広範囲に分布している場合でも、周波数効率を下げすに通信が実施できるアンテナ装置、および、アンテナ装置を有する基地局システムを提供することを目的とする。
本発明では、従来から視点を変え、逆にビームスクイントの影響を受けるという特性を活かし、漏れ波アンテナの周波数によるビームスクイント現象を、ビームフォーミングに利用する。
一例において、使用周波数帯内に端末での受信電力をモニタするための基準信号を配置し、その測定値により、端末への周波数割当を行う。
本発明の請求項１に係るアンテナ装置は、
漏れ波アンテナ、高周波部、制御部を有し、
漏れ波アンテナは、素子列を有し、
素子列は、
直列に配置された複数の単位素子を有し、
単位素子は、キャパシタンス部およびインダクタンス部を有し、キャパシタンス部およびインダクタンス部のいずれか一方が、隣接する他の単位素子と直列に配置され、
制御部は、高周波部に接続され、電波の指向性を制御し、
高周波部の有する高周波出力部は、漏れ波アンテナに接続され、
制御部は、漏れ波アンテナのビームスクイントを利用し、２以上の異なる周波数ごとに異なる方向へ電波を送信することを特徴とする、アンテナ装置である。
本発明の請求項２に係るアンテナ装置は、
漏れ波アンテナのビームスクイントにより、アンテナ装置からの電波の送信範囲を見込む角度が、６０度以上であることを特徴とする、請求項１に記載のアンテナ装置である。
本発明の請求項３に係るアンテナ装置は、
漏れ波アンテナが、メタマテリアルを有する左手系漏れ波アンテナであることを特徴とする、請求項１または２のいずれかに記載のアンテナ装置である。
本発明の請求項４に係るアンテナ装置は、
素子列の両端のそれぞれに、互いに独立した２つの給電部を有することを特徴とする、請求項１ないし３のいずれかに記載のアンテナ装置である。
本発明の請求項５に係るアンテナ装置は、
漏れ波アンテナが、２つの素子列を有し、互いに直交する２偏波に対応する偏波共用アンテナであることを特徴とする、請求項１ないし４のいずれかに記載のアンテナ装置である。
本発明の請求項６に係るアンテナ装置は、
複数の素子列は、ビームスクイントの方向と略直交する方向に並んでアレーを構成し、
制御部は、ビームスクイントおよび複数の素子列を制御することで、ビームスクイントの方向および、ビームスクイントと略直交する方向に、電波を送信することを特徴とする、請求項１ないし５のいずれかに記載のアンテナ装置である。
本発明の請求項７に係るアンテナ装置は、
アンテナ装置は、通信端末と通信信号の送受信を行う通信部を有し、
制御部は、漏れ波アンテナのビームスクイントを利用し、２以上の異なる周波数ごとに異なる方向へ通信信号を送信することを特徴とする、請求項１ないし５のいずれかに記載のアンテナ装置である。
本発明の請求項８に係るアンテナ装置は、
通信信号内に基準信号を有し、
基準信号は、２以上の異なる周波数に対応するモニタ信号を有し、
制御部は、モニタ信号を利用して通信信号の指向性を制御することを特徴とする、請求項７に記載のアンテナ装置である。
本発明の請求項９に係るアンテナ装置は、
通信端末は携帯端末であり、
基準信号は、携帯端末との通信で用いられる同期報知信号内の復調基準シンボル内に配置されることを特徴とする、請求項８に記載のアンテナ装置である。
本発明の請求項１０に係るアンテナ装置は、
通信端末は携帯端末であり、
携帯端末との通信で用いられる同期報知信号が、ビームＩＤごとに異なる周波数で構成され、
制御部は、２以上のビームＩＤのいずれかに１の携帯端末を割り当て、
基準信号は、携帯端末との通信で用いられる同期報知信号内に配置されることを特徴とする、請求項８に記載のアンテナ装置である。
本発明の請求項１１に係るアンテナ装置は、
通信端末は、携帯端末であり、
携帯端末との通信で用いられる同期報知信号が、ビームＩＤごとに時分割され、
制御部は、２以上のビームＩＤのいずれかに１の携帯端末を割り当て、
基準信号は、携帯端末との通信で用いられる同期報知信号内に配置されることを特徴とする、請求項８に記載のアンテナ装置である。
本発明の請求項１２に係る通信システムは、
請求項７ないし１１のいずれかに記載のアンテナ装置を有する、通信システムである。
本構成により、装置構成を複雑化することなく、周波数を変更するだけで容易にビームスクイントを調整することができる。
通信では、第一に、高アンテナ利得による良好なＣＮ比が得られるため、エリア品質の改善が可能となる。第二に、周波数軸でビームを振ると、時間的な効率が良好となる。第三に、端末が広範に分布している場合、端末が全周波数帯を掴むため、周波数効率も下げない。
一例において、使用周波数帯内に端末での受信電力をモニタするための基準信号を配置し、その測定値により、端末への周波数割当を行う。
本発明の請求項１に係るアンテナ装置は、
漏れ波アンテナ、高周波部、制御部を有し、
漏れ波アンテナは、素子列を有し、
素子列は、
直列に配置された複数の単位素子を有し、
単位素子は、キャパシタンス部およびインダクタンス部を有し、キャパシタンス部およびインダクタンス部のいずれか一方が、隣接する他の単位素子と直列に配置され、
制御部は、高周波部に接続され、電波の指向性を制御し、
高周波部の有する高周波出力部は、漏れ波アンテナに接続され、
制御部は、漏れ波アンテナのビームスクイントを利用し、２以上の異なる周波数ごとに異なる方向へ電波を送信することを特徴とする、アンテナ装置である。
本発明の請求項２に係るアンテナ装置は、
漏れ波アンテナのビームスクイントにより、アンテナ装置からの電波の送信範囲を見込む角度が、６０度以上であることを特徴とする、請求項１に記載のアンテナ装置である。
本発明の請求項３に係るアンテナ装置は、
漏れ波アンテナが、メタマテリアルを有する左手系漏れ波アンテナであることを特徴とする、請求項１または２のいずれかに記載のアンテナ装置である。
本発明の請求項４に係るアンテナ装置は、
素子列の両端のそれぞれに、互いに独立した２つの給電部を有することを特徴とする、請求項１ないし３のいずれかに記載のアンテナ装置である。
本発明の請求項５に係るアンテナ装置は、
漏れ波アンテナが、２つの素子列を有し、互いに直交する２偏波に対応する偏波共用アンテナであることを特徴とする、請求項１ないし４のいずれかに記載のアンテナ装置である。
本発明の請求項６に係るアンテナ装置は、
複数の素子列は、ビームスクイントの方向と略直交する方向に並んでアレーを構成し、
制御部は、ビームスクイントおよび複数の素子列を制御することで、ビームスクイントの方向および、ビームスクイントと略直交する方向に、電波を送信することを特徴とする、請求項１ないし５のいずれかに記載のアンテナ装置である。
本発明の請求項７に係るアンテナ装置は、
アンテナ装置は、通信端末と通信信号の送受信を行う通信部を有し、
制御部は、漏れ波アンテナのビームスクイントを利用し、２以上の異なる周波数ごとに異なる方向へ通信信号を送信することを特徴とする、請求項１ないし５のいずれかに記載のアンテナ装置である。
本発明の請求項８に係るアンテナ装置は、
通信信号内に基準信号を有し、
基準信号は、２以上の異なる周波数に対応するモニタ信号を有し、
制御部は、モニタ信号を利用して通信信号の指向性を制御することを特徴とする、請求項７に記載のアンテナ装置である。
本発明の請求項９に係るアンテナ装置は、
通信端末は携帯端末であり、
基準信号は、携帯端末との通信で用いられる同期報知信号内の復調基準シンボル内に配置されることを特徴とする、請求項８に記載のアンテナ装置である。
本発明の請求項１０に係るアンテナ装置は、
通信端末は携帯端末であり、
携帯端末との通信で用いられる同期報知信号が、ビームＩＤごとに異なる周波数で構成され、
制御部は、２以上のビームＩＤのいずれかに１の携帯端末を割り当て、
基準信号は、携帯端末との通信で用いられる同期報知信号内に配置されることを特徴とする、請求項８に記載のアンテナ装置である。
本発明の請求項１１に係るアンテナ装置は、
通信端末は、携帯端末であり、
携帯端末との通信で用いられる同期報知信号が、ビームＩＤごとに時分割され、
制御部は、２以上のビームＩＤのいずれかに１の携帯端末を割り当て、
基準信号は、携帯端末との通信で用いられる同期報知信号内に配置されることを特徴とする、請求項８に記載のアンテナ装置である。
本発明の請求項１２に係る通信システムは、
請求項７ないし１１のいずれかに記載のアンテナ装置を有する、通信システムである。
本構成により、装置構成を複雑化することなく、周波数を変更するだけで容易にビームスクイントを調整することができる。
通信では、第一に、高アンテナ利得による良好なＣＮ比が得られるため、エリア品質の改善が可能となる。第二に、周波数軸でビームを振ると、時間的な効率が良好となる。第三に、端末が広範に分布している場合、端末が全周波数帯を掴むため、周波数効率も下げない。
図１は、本発明の一実施例におけるアンテナ装置１００の構成例を示す。
図１に示されるように、アンテナ装置１００は、漏れ波アンテナ１０１、高周波部１５０、制御部１６０を有する。
高周波部１５０は、高周波出力部１５１を有する。そして、高周波出力部１５１は、漏れ波アンテナ１０１に接続されている。
制御部１６０は、高周波部１５０に接続され、電波の指向性を制御する。
図１に示されるように、アンテナ装置１００は、漏れ波アンテナ１０１、高周波部１５０、制御部１６０を有する。
高周波部１５０は、高周波出力部１５１を有する。そして、高周波出力部１５１は、漏れ波アンテナ１０１に接続されている。
制御部１６０は、高周波部１５０に接続され、電波の指向性を制御する。
図２に示されるように、漏れ波アンテナ１０１は、素子列１１０を有する。
素子列１１０は、直列に配置された複数の単位素子１１１、１１２、１１３を有する。図２では単位素子が３つ示されているが、当業者に容易に理解されるように、素子列１１０の有する単位素子は３つ以外でもよく、数十～数百などでもよい。
図３に示されるように、単位素子１１１は、キャパシタンス部１１１Ｃおよびインダクタンス部１１１Ｌを有する。そして、キャパシタンス部１１１Ｃおよびインダクタンス部１１１Ｌのいずれか一方が、隣接する他の単位素子１１２と直列に配置されている。
素子列１１０は、直列に配置された複数の単位素子１１１、１１２、１１３を有する。図２では単位素子が３つ示されているが、当業者に容易に理解されるように、素子列１１０の有する単位素子は３つ以外でもよく、数十～数百などでもよい。
図３に示されるように、単位素子１１１は、キャパシタンス部１１１Ｃおよびインダクタンス部１１１Ｌを有する。そして、キャパシタンス部１１１Ｃおよびインダクタンス部１１１Ｌのいずれか一方が、隣接する他の単位素子１１２と直列に配置されている。
図４に示されるように、制御部１６０は、漏れ波アンテナ１０１のビームスクイントを利用し、２以上の異なる周波数ごとに異なる方向へ電波を送信する。
具体的には、周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４、ｆ５のそれぞれに対応する、異なる方向へ、電波を送信する。
具体的には、周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４、ｆ５のそれぞれに対応する、異なる方向へ、電波を送信する。
図５は、本発明の一実施例におけるアンテナ装置１００の構成例を示す。
漏れ波アンテナ１０１のビームスクイントにより、アンテナ装置１００からの電波の送信範囲を見込む角度が、６０度以上である。
具体的には、周波数ｆ１に対応する電波の送信方向または受信方向と周波数ｆｎに対応する電波の送信方向または受信方向が、６０度以上である。
漏れ波アンテナ１０１のビームスクイントにより、アンテナ装置１００からの電波の送信範囲を見込む角度が、６０度以上である。
具体的には、周波数ｆ１に対応する電波の送信方向または受信方向と周波数ｆｎに対応する電波の送信方向または受信方向が、６０度以上である。
一実施例において、漏れ波アンテナ１０１は、メタマテリアル１０３を有する左手系漏れ波アンテナである。
メタマテリアルを用いることで、周波数帯域を一定とした場合の、ビームスクイントの角度範囲を広くすることが可能となる。
メタマテリアルを用いることで、周波数帯域を一定とした場合の、ビームスクイントの角度範囲を広くすることが可能となる。
図６および図７は、本発明の一実施例における、アンテナ装置１００の構成例を示す。
アンテナ装置１００は、素子列１１０、１２０、１３０、１４０の両端のそれぞれに、互いに独立した２つの給電部１１８、１１９を有する。本実施例では、アンテナ装置１００は通信部１７０を有し、制御部１６０は通信部１７０内に設けられている。また、漏れ波アンテナはＸＹ平面に配置され、素子列１１０、１２０、１３０、１４０はＸ方向に並んでいる。
具体的には、高周波部１５０は２つの高周波出力部１５１、１５２を有し、漏れ波アンテナ１０１の素子列１１０、１２０、１３０、１４０の両端に設けられた２つの給電部１１８、１１９に、それぞれ接続される。
アンテナ装置１００は、素子列１１０、１２０、１３０、１４０の両端のそれぞれに、互いに独立した２つの給電部１１８、１１９を有する。本実施例では、アンテナ装置１００は通信部１７０を有し、制御部１６０は通信部１７０内に設けられている。また、漏れ波アンテナはＸＹ平面に配置され、素子列１１０、１２０、１３０、１４０はＸ方向に並んでいる。
具体的には、高周波部１５０は２つの高周波出力部１５１、１５２を有し、漏れ波アンテナ１０１の素子列１１０、１２０、１３０、１４０の両端に設けられた２つの給電部１１８、１１９に、それぞれ接続される。
給電部１１８のＩｎｐｕｔ１から給電すると、周波数が高い方から低い方につれて、ｚ軸方向のマイナス方向、つまり、－ｚ軸方向から、ｘ軸方向のマイナス方向、つまり、－ｘ軸方向に、ビームスクイントが発生する。
給電部１１９のＩｎｐｕｔ２から給電すると、周波数が高い方から低い方につれて、ｚ軸方向のマイナス方向、つまり、－ｚ軸方向から、ｘ軸方向のプラス方向、つまり、＋ｘ軸方向に、ビームスクイントが発生する。
このように、両方向にアンテナ給電点を設定することで、アンテナ正面方向の左右両側に電波を送信でき、例えば通信に用いた場合には、アンテナ正面方向の左右両側をエリア化できる。
給電部１１９のＩｎｐｕｔ２から給電すると、周波数が高い方から低い方につれて、ｚ軸方向のマイナス方向、つまり、－ｚ軸方向から、ｘ軸方向のプラス方向、つまり、＋ｘ軸方向に、ビームスクイントが発生する。
このように、両方向にアンテナ給電点を設定することで、アンテナ正面方向の左右両側に電波を送信でき、例えば通信に用いた場合には、アンテナ正面方向の左右両側をエリア化できる。
図８は、本発明の一実施例における、アンテナ装置１００のうち、特に漏れ波アンテナ１０１の構成例を示す。
本実施例では、基板１０４上に、２つの素子列１１０、１２０が形成されており、ハイブリッド回路部１０５と接続されている。ハイブリッド回路などを利用することで、偏波共用が可能となる。直交２偏波の利用により、例えば通信に利用した場合には、回線数を２倍にできる。
本実施例では、基板１０４上に、２つの素子列１１０、１２０が形成されており、ハイブリッド回路部１０５と接続されている。ハイブリッド回路などを利用することで、偏波共用が可能となる。直交２偏波の利用により、例えば通信に利用した場合には、回線数を２倍にできる。
図９は、本発明の一実施例における、アンテナ装置１００のうち、特に漏れ波アンテナ１０１の構成例を示す。
漏れ波アンテナ１０１は複数の素子列１１０、１２０、１３０を有する。
複数の素子列１１０、１２０、１３０は、ビームスクイントの方向と略直交する方向に並んでアレー１０２を構成する。
漏れ波アンテナ１０１は複数の素子列１１０、１２０、１３０を有する。
複数の素子列１１０、１２０、１３０は、ビームスクイントの方向と略直交する方向に並んでアレー１０２を構成する。
制御部１６０は、ビームスクイントおよび複数の素子列１１０、１２０、１３０を制御することで、ビームスクイントの方向および、ビームスクイントと略直交する方向に、電波を送信する。
本実施例では、漏れ波アンテナ１０１のビームスクイントと直交する方向にアレー化され、直交方向のビーム制御も可能である。また、例えば通信に利用した場合、アンテナ利得が向上する。
本実施例では、漏れ波アンテナ１０１のビームスクイントと直交する方向にアレー化され、直交方向のビーム制御も可能である。また、例えば通信に利用した場合、アンテナ利得が向上する。
図１０は、本発明の一実施例における、アンテナ装置１００の構成例を示す。
本実施例において、アンテナ装置１００は、携帯端末などの通信端末９と通信信号の送受信を行う通信部１７０を有する。
制御部１６０は、漏れ波アンテナ１０１のビームスクイントを利用し、２以上の異なる周波数ごとに異なる方向へ通信信号を送信する。
本実施例において、アンテナ装置１００は、携帯端末などの通信端末９と通信信号の送受信を行う通信部１７０を有する。
制御部１６０は、漏れ波アンテナ１０１のビームスクイントを利用し、２以上の異なる周波数ごとに異なる方向へ通信信号を送信する。
図４を参照して、異なるｆ１～ｆ５の５つの周波数で、ビームスクイントする例を考える。
ｆ１～ｆ５に対応する、端末の下り受信電力が測定可能な基準信号を配置すると、例えば、ｆ１に対応するエリアにいる端末では、ｆ１近辺の周波数で高いレベルとなり、ｆ２～ｆ５で弱くなる。この値を用い、周波数を割り当てることで、端末にとって最適なビームを選択することができる。
当業者に容易に理解されるように、実際に用いられる周波数は、いくつでも良く、また、連続的に変化する周波数から適切な周波数を個別に選択する構成でもよい。
ｆ１～ｆ５に対応する、端末の下り受信電力が測定可能な基準信号を配置すると、例えば、ｆ１に対応するエリアにいる端末では、ｆ１近辺の周波数で高いレベルとなり、ｆ２～ｆ５で弱くなる。この値を用い、周波数を割り当てることで、端末にとって最適なビームを選択することができる。
当業者に容易に理解されるように、実際に用いられる周波数は、いくつでも良く、また、連続的に変化する周波数から適切な周波数を個別に選択する構成でもよい。
一実施例において、アンテナ装置１００は、通信信号内に基準信号を有する。また、基準信号は、２以上の異なる周波数に対応するモニタ信号を有する。
そして、制御部１６０は、モニタ信号を利用して通信信号の指向性を制御する。
そして、制御部１６０は、モニタ信号を利用して通信信号の指向性を制御する。
図１１は、本発明の一実施例における、通信信号の構成例を示す。
破線の略長方形で囲まれる部分がＳＳ／ＰＢＣＨの基本構造部であり、２４０ＳＣＳ分になる。また、復調基準シンボル、つまり、ＤＭＲＳのブロックのみ、全周波数帯で配置されている。つまり全周波数が使用されている。
通信端末９は携帯端末である。そして、基準信号は、携帯端末との通信で用いられる同期報知信号内の復調基準シンボル内に配置される。
このように、携帯端末との通信で用いられる同期報知信号内の復調基準シンボルが、基準信号を含む構成である。
破線の略長方形で囲まれる部分がＳＳ／ＰＢＣＨの基本構造部であり、２４０ＳＣＳ分になる。また、復調基準シンボル、つまり、ＤＭＲＳのブロックのみ、全周波数帯で配置されている。つまり全周波数が使用されている。
通信端末９は携帯端末である。そして、基準信号は、携帯端末との通信で用いられる同期報知信号内の復調基準シンボル内に配置される。
このように、携帯端末との通信で用いられる同期報知信号内の復調基準シンボルが、基準信号を含む構成である。
本実施例では、携帯電話システムで適用されているＳＳ／ＰＢＣＨ、つまり、同期・報知信号に配置されるＤＭＲＳブロックを、基準信号として利用する。 つまり、ＤＭＲＳブロックが、基準信号を含む構成である。
ＳＳ／ＰＢＣＨは、５Ｇで利用される、端末と基地局の同期／報知のためのダウンリンク信号ブロックである。
ＳＳ／ＰＢＣＨは、５Ｇで利用される、端末と基地局の同期／報知のためのダウンリンク信号ブロックである。
２４０個のサブキャリア（以下ＳＣと略すことがある）分で構成されるため、サブキャリア間隔により、帯域幅が変わる。例えば、サブキャリア間隔が１５ｋＨｚの場合、２４０ＳＣ＝１５ｋＨｚ×２４０＝３．６ＭＨｚ、サブキャリア間隔が３０ｋＨｚの場合、２４０ＳＣ＝３０×２４０＝７．２ＭＨｚ、サブキャリア間隔が２４０ｋＨｚの場合、２４０ＳＣ＝２４０×２４０＝５７．６ＭＨｚとなる。
但し、従来のＳＳ／ＰＢＣＨは２４０ＳＣ分で、利用周波数帯域の一部しか使わない。
例えば、Ｓｕｂ６帯の場合、利用帯域１００ＭＨｚの内、ＳＳ／ＰＢＣＨの最大帯域幅は通常７．２ＭＨｚであるが、本実施例では、ＤＭＲＳブロックのみにおいて利用周波数帯つまり１００ＭＨｚにわたり配置する。つまり、ＤＭＲＳブロックのみにおいて利用周波数帯の１００ＭＨｚ分を用いる構成である。
但し、従来のＳＳ／ＰＢＣＨは２４０ＳＣ分で、利用周波数帯域の一部しか使わない。
例えば、Ｓｕｂ６帯の場合、利用帯域１００ＭＨｚの内、ＳＳ／ＰＢＣＨの最大帯域幅は通常７．２ＭＨｚであるが、本実施例では、ＤＭＲＳブロックのみにおいて利用周波数帯つまり１００ＭＨｚにわたり配置する。つまり、ＤＭＲＳブロックのみにおいて利用周波数帯の１００ＭＨｚ分を用いる構成である。
図１２は、本発明の一実施例における、通信信号の構成例を示す。
本実施例では、ＤＭＲＳブロックのみに限定されず、従来時間軸で設定していたＳＳＢブロックを周波数軸上で割り当てる。具体的には、図中右側において、縦軸の周波数軸方向に、ビームＩＤ１のＳＳＢブロック（ＩＤ１ＳＳＢ）、ビームＩＤ２のＳＳＢブロック（ＩＤ２ＳＳＢ）、の順に配置されている。そして、各ビームにおいて、ＳＳ／ＰＢＣＨにより、同期パワー測定を行う。
通信端末９は、携帯端末である。
本実施例では、ＤＭＲＳブロックのみに限定されず、従来時間軸で設定していたＳＳＢブロックを周波数軸上で割り当てる。具体的には、図中右側において、縦軸の周波数軸方向に、ビームＩＤ１のＳＳＢブロック（ＩＤ１ＳＳＢ）、ビームＩＤ２のＳＳＢブロック（ＩＤ２ＳＳＢ）、の順に配置されている。そして、各ビームにおいて、ＳＳ／ＰＢＣＨにより、同期パワー測定を行う。
通信端末９は、携帯端末である。
携帯端末との通信で用いられる同期報知信号が、ビームＩＤごとに異なる周波数で構成される。
制御部１６０は、２以上のビームＩＤのいずれかに１の携帯端末を割り当てる。
基準信号は、携帯端末との通信で用いられる同期報知信号内に配置される。
そして、ビームＩＤ１のＳＳＢブロックであるＩＤ１ＳＳＢとビームＩＤ２のＳＳＢブロックであるＩＤ２ＳＳＢは、同じ時間に、それぞれの送信方向に合わせた周波数で送信される。
本構成により、端末への割り当ても、従来の時間軸での割り当てを周波数軸に変更するだけで、従来のビームセレクトのルールで実施することができる。
制御部１６０は、２以上のビームＩＤのいずれかに１の携帯端末を割り当てる。
基準信号は、携帯端末との通信で用いられる同期報知信号内に配置される。
そして、ビームＩＤ１のＳＳＢブロックであるＩＤ１ＳＳＢとビームＩＤ２のＳＳＢブロックであるＩＤ２ＳＳＢは、同じ時間に、それぞれの送信方向に合わせた周波数で送信される。
本構成により、端末への割り当ても、従来の時間軸での割り当てを周波数軸に変更するだけで、従来のビームセレクトのルールで実施することができる。
図１３は、本発明の一実施例における、通信信号の構成例を示す。
本実施例では、ＳＳ／ＰＢＣＨにおいてＳＳＢブロックはビームＩＤごとに時間軸上で送信される。つまり、時間ごとに、ビームフォーミングの条件を切り替え、各端末にビームIDを割り当てる。
通信端末９は、携帯端末である。
本実施例では、ＳＳ／ＰＢＣＨにおいてＳＳＢブロックはビームＩＤごとに時間軸上で送信される。つまり、時間ごとに、ビームフォーミングの条件を切り替え、各端末にビームIDを割り当てる。
通信端末９は、携帯端末である。
携帯端末との通信で用いられる同期報知信号が、ビームＩＤごとに時分割される。
制御部１６０は、２以上のビームＩＤのいずれかに１の携帯端末を割り当てる。
基準信号は、携帯端末との通信で用いられる同期報知信号内に配置される。
そして、ビームＩＤ１のＳＳＢブロックであるＩＤ１ＳＳＢとビームＩＤ２のＳＳＢブロックであるＩＤ２ＳＳＢは、異なる時間に、それぞれの送信方向に合わせた周波数で送信される。
制御部１６０は、２以上のビームＩＤのいずれかに１の携帯端末を割り当てる。
基準信号は、携帯端末との通信で用いられる同期報知信号内に配置される。
そして、ビームＩＤ１のＳＳＢブロックであるＩＤ１ＳＳＢとビームＩＤ２のＳＳＢブロックであるＩＤ２ＳＳＢは、異なる時間に、それぞれの送信方向に合わせた周波数で送信される。
図１４は、本発明の一実施例における通信システム２である、基地局システムの構成例を示す。
通信システム２は、先に述べたアンテナ装置１００のいずれかを有する。
通信システム２は、先に述べたアンテナ装置１００のいずれかを有する。
本実施例では、ＴＤＤシステムを用いており、送受信の周波数帯域が同じである。送受信の周波数帯域が同じであれば、全二重通信システムなども可能である。
また、通信信号は、ＯＦＤＭなどマルチキャリア変調信号を用いている。
また、通信信号は、ＯＦＤＭなどマルチキャリア変調信号を用いている。
図１５は、本発明の一実施例における通信システム２の別の構成例を示す。
上述の通信システム２は、構成上、例えばスタジアムや、都内駅ホームなど、広角なエリアに万遍なく端末が配置されている状況のときにも、効率が良い通信システム２となる。
図１５に示されるように、リフレクトアレー２０１などを用いて、さらに通信エリアを拡大してもよい。
上述の通信システム２は、構成上、例えばスタジアムや、都内駅ホームなど、広角なエリアに万遍なく端末が配置されている状況のときにも、効率が良い通信システム２となる。
図１５に示されるように、リフレクトアレー２０１などを用いて、さらに通信エリアを拡大してもよい。
以上のような構成によれば、第一に、高アンテナ利得による良好なＣＮ比が得られるため、エリア品質の改善が可能となる。第二に、周波数軸でビームを振る場合には、時間的な効率が良好となる。第三に、端末が広範に分布している場合、端末が全周波数帯を掴むため、周波数効率も下げない。
本発明は以上の実施例に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で様々な実施例を含むことは言うでもない。
例えば、通信システムは、基地局システムのみでなく、移動体に搭載される移動体通信システムも含まれる。
通信システムが通信用の電波を送信または受信する対象は、通信端末に限られず、他の基地局などを含んでもよい。
例えば、通信システムは、基地局システムのみでなく、移動体に搭載される移動体通信システムも含まれる。
通信システムが通信用の電波を送信または受信する対象は、通信端末に限られず、他の基地局などを含んでもよい。
１００ アンテナ装置
１０１ 漏れ波アンテナ
１０２ アレー
１０３ メタマテリアル
１０４ 基板
１０５ ハイブリッド回路部
１１０，１２０，１３０，１４０ 素子列２
１１１，１１２，１１３ 単位素子
１１１Ｃ キャパシタンス部
１１１Ｌ インダクタンス部
１１１G グラウンド
１１８，１１９ 給電部
１５０ 高周波部
１５１，１５２ 高周波出力部
１６０ 制御部
１７０ 通信部
２ 通信システム
２０１ リフレクトアレー
９ 通信端末
１０１ 漏れ波アンテナ
１０２ アレー
１０３ メタマテリアル
１０４ 基板
１０５ ハイブリッド回路部
１１０，１２０，１３０，１４０ 素子列２
１１１，１１２，１１３ 単位素子
１１１Ｃ キャパシタンス部
１１１Ｌ インダクタンス部
１１１G グラウンド
１１８，１１９ 給電部
１５０ 高周波部
１５１，１５２ 高周波出力部
１６０ 制御部
１７０ 通信部
２ 通信システム
２０１ リフレクトアレー
９ 通信端末
Claims (12)
- 漏れ波アンテナ、高周波部、制御部を有し、
前記漏れ波アンテナは、素子列を有し、
素子列は、
直列に配置された複数の単位素子を有し、
前記単位素子は、キャパシタンス部およびインダクタンス部を有し、前記キャパシタンス部および前記インダクタンス部のいずれか一方が、隣接する他の単位素子と直列に配置され、
前記制御部は、前記高周波部に接続され、電波の指向性を制御し、
前記高周波部の有する高周波出力部は、前記漏れ波アンテナに接続され、
前記制御部は、前記漏れ波アンテナのビームスクイントを利用し、２以上の異なる周波数ごとに異なる方向へ電波を送信することを特徴とする、アンテナ装置。
- 前記漏れ波アンテナのビームスクイントにより、前記アンテナ装置からの電波の送信範囲を見込む角度が、６０度以上であることを特徴とする、請求項１に記載のアンテナ装置。
- 前記漏れ波アンテナが、メタマテリアルを有する左手系漏れ波アンテナであることを特徴とする、請求項１または２のいずれかに記載のアンテナ装置。
- 前記素子列の両端のそれぞれに、互いに独立した２つの給電部を有することを特徴とする、請求項１ないし３のいずれかに記載のアンテナ装置。
- 前記漏れ波アンテナが、２つの前記素子列を有し、互いに直交する２偏波に対応する偏波共用アンテナであることを特徴とする、請求項１ないし４のいずれかに記載のアンテナ装置。
- 複数の前記素子列は、ビームスクイントの方向と略直交する方向に並んでアレーを構成し、
前記制御部は、ビームスクイントおよび複数の前記素子列を制御することで、ビームスクイントの方向および、ビームスクイントと略直交する方向に、電波を送信することを特徴とする、請求項１ないし５のいずれかに記載のアンテナ装置。
- 前記アンテナ装置は、通信端末と通信信号の送受信を行う通信部を有し、
前記制御部は、前記漏れ波アンテナのビームスクイントを利用し、２以上の異なる周波数ごとに異なる方向へ通信信号を送信することを特徴とする、請求項１ないし５のいずれかに記載のアンテナ装置。
- 前記通信信号内に基準信号を有し、
前記基準信号は、２以上の異なる周波数に対応するモニタ信号を有し、
前記制御部は、前記モニタ信号を利用して前記通信信号の指向性を制御することを特徴とする、請求項７に記載のアンテナ装置。
- 前記通信端末は携帯端末であり、
前記基準信号は、前記携帯端末との通信で用いられる同期報知信号内の復調基準シンボル内に配置されることを特徴とする、請求項８に記載のアンテナ装置。
- 前記通信端末は携帯端末であり、
携帯端末との通信で用いられる同期報知信号が、ビームＩＤごとに異なる周波数で構成され、
前記制御部は、２以上のビームＩＤのいずれかに１の携帯端末を割り当て、
前記基準信号は、携帯端末との通信で用いられる前記同期報知信号内に配置されることを特徴とする、請求項８に記載のアンテナ装置。
- 前記通信端末は、携帯端末であり、
携帯端末との通信で用いられる同期報知信号が、ビームＩＤごとに時分割され、
前記制御部は、２以上のビームＩＤのいずれかに１の携帯端末を割り当て、
前記基準信号は、携帯端末との通信で用いられる前記同期報知信号内に配置されることを特徴とする、請求項８に記載のアンテナ装置。
- 請求項７ないし１１のいずれかに記載のアンテナ装置を有することを特徴とする、通信システム。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021140483A JP2023034315A (ja) | 2021-08-30 | 2021-08-30 | アンテナ装置、および、通信システム |
| EP22864376.3A EP4398422A1 (en) | 2021-08-30 | 2022-08-24 | Antenna device and communication system |
| CN202280058348.9A CN117941179A (zh) | 2021-08-30 | 2022-08-24 | 天线装置以及通信系统 |
| PCT/JP2022/031941 WO2023032792A1 (ja) | 2021-08-30 | 2022-08-24 | アンテナ装置、および、通信システム |
| US18/687,066 US20240283167A1 (en) | 2021-08-30 | 2022-08-24 | Antenna device and communication system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021140483A JP2023034315A (ja) | 2021-08-30 | 2021-08-30 | アンテナ装置、および、通信システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2023034315A true JP2023034315A (ja) | 2023-03-13 |
Family
ID=85412625
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2021140483A Pending JP2023034315A (ja) | 2021-08-30 | 2021-08-30 | アンテナ装置、および、通信システム |
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|---|---|
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| JP (1) | JP2023034315A (ja) |
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| WO (1) | WO2023032792A1 (ja) |
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| JP6489601B2 (ja) * | 2014-03-03 | 2019-03-27 | 国立大学法人京都工芸繊維大学 | 非相反伝送線路装置とその測定方法 |
| US20180131102A1 (en) * | 2016-11-09 | 2018-05-10 | James June-Ming Wang | Beam squint remediation apparatus in a broadband phased-array antenna system |
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- 2021-08-30 JP JP2021140483A patent/JP2023034315A/ja active Pending
-
2022
- 2022-08-24 WO PCT/JP2022/031941 patent/WO2023032792A1/ja active Application Filing
- 2022-08-24 US US18/687,066 patent/US20240283167A1/en active Pending
- 2022-08-24 CN CN202280058348.9A patent/CN117941179A/zh active Pending
- 2022-08-24 EP EP22864376.3A patent/EP4398422A1/en active Pending
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