JP2884018B2 - 無線通信システムおよび無線通信システムを動作させる方法 - Google Patents
無線通信システムおよび無線通信システムを動作させる方法Info
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- H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
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Description
【発明の詳細な説明】 背景技術 セルラシステムにおける無線伝播は時々フェーディン
グおよび同一チャネル干渉の影響を受けることがある。
フェーディングはマルチパス、すなわち、送信された信
号が多数の経路を通って受信機に到達し、その経路がそ
れぞれ異なる長さであることが原因となって生じる。点
と点間で移動するマイクロ波移動機では、時間の１％以
下の割合でフェーディングが生じる。フェーディングの
影響は送信電力を上昇させること、フェーディングした
受信信号を等化すること、あるいは周波数、空間または
受信機ダイバーシティを用いることによって減少するこ
とができる。
グおよび同一チャネル干渉の影響を受けることがある。
フェーディングはマルチパス、すなわち、送信された信
号が多数の経路を通って受信機に到達し、その経路がそ
れぞれ異なる長さであることが原因となって生じる。点
と点間で移動するマイクロ波移動機では、時間の１％以
下の割合でフェーディングが生じる。フェーディングの
影響は送信電力を上昇させること、フェーディングした
受信信号を等化すること、あるいは周波数、空間または
受信機ダイバーシティを用いることによって減少するこ
とができる。
セルラ移動機はカバー範囲が広く、通話が移動性であ
るため、見通し内マイクロ波に比べて問題点が多い。ま
た、見通し内伝播はセルラ移動機では決して生じない。
るため、見通し内マイクロ波に比べて問題点が多い。ま
た、見通し内伝播はセルラ移動機では決して生じない。
100〜200フィート（約30〜60m）のアンテナ鉄塔によ
って半径１〜10マイル（約1.6〜16Km）の領域をカバー
する今日のセルラ移動機では、同じセル内の一点からも
う一点までの伝播路ロスが100db以上も変化する。送信
電力は生じ得るいかなるロスをもカバーできる十分な大
きさでなくてはならない。このことは電力を消費するだ
けでなく、最悪の場合、他のセルへの干渉伝播路ロスが
同一セル内の伝播路ロスより低くなり、したがって、干
渉を生じ、他のセルの通信に影響を与える。したがっ
て、送信電力を上昇させることは必ずしも問題の解決に
はつながらない。
って半径１〜10マイル（約1.6〜16Km）の領域をカバー
する今日のセルラ移動機では、同じセル内の一点からも
う一点までの伝播路ロスが100db以上も変化する。送信
電力は生じ得るいかなるロスをもカバーできる十分な大
きさでなくてはならない。このことは電力を消費するだ
けでなく、最悪の場合、他のセルへの干渉伝播路ロスが
同一セル内の伝播路ロスより低くなり、したがって、干
渉を生じ、他のセルの通信に影響を与える。したがっ
て、送信電力を上昇させることは必ずしも問題の解決に
はつながらない。
移動機がより小さいセルすなわちサービス領域に移動
した場合には、単にアンテナの低さ（20〜50フィート
（約６〜15m）、または屋内環境では８〜12フィート
（約２〜4m））が原因となって、干渉の問題は解消され
ない。統計上、伝播路ロスは大きなサービス領域と等し
く、問題は比例するのみである。その上、屋内環境によ
って壁や家具などの障害がさらに加わる。
した場合には、単にアンテナの低さ（20〜50フィート
（約６〜15m）、または屋内環境では８〜12フィート
（約２〜4m））が原因となって、干渉の問題は解消され
ない。統計上、伝播路ロスは大きなサービス領域と等し
く、問題は比例するのみである。その上、屋内環境によ
って壁や家具などの障害がさらに加わる。
今日のセルラシステムにおいて頻発するその他の問題
としては、上述したような、同一セルに対する干渉があ
る。現時点では、セルラシステムにおける各セルが、セ
ルの中心に位置する単一全方向性アンテナ、あるは、セ
クタに区分けされたセル内の各セクタごとの方向性アン
テナによってカバーされている。各アンテナから送信さ
れた信号は、地形あるいは伝播ロスによってのみ、同一
セルに対する干渉を制限する。しかし、屋内マイクロセ
ルラ通信においては、建物の不規則なレイアウトが原因
で、中心に位置する全方向性アンテナによる方法では効
果的なカバー範囲および干渉制御を提供できない。
としては、上述したような、同一セルに対する干渉があ
る。現時点では、セルラシステムにおける各セルが、セ
ルの中心に位置する単一全方向性アンテナ、あるは、セ
クタに区分けされたセル内の各セクタごとの方向性アン
テナによってカバーされている。各アンテナから送信さ
れた信号は、地形あるいは伝播ロスによってのみ、同一
セルに対する干渉を制限する。しかし、屋内マイクロセ
ルラ通信においては、建物の不規則なレイアウトが原因
で、中心に位置する全方向性アンテナによる方法では効
果的なカバー範囲および干渉制御を提供できない。
先行技術 セルラ構成はV.H.MacDonald,“The Cellular Concep
t",Bell System Technical Journal.,pp.15−41,Jan.19
79によって提案され、ワイヤレス移動電話の分野で10年
以上にわたって活用されてきた。この根本的な概念は周
波数の再利用である。周波数の再利用という考えは、一
定の数の無線チャンネルを多数の組に分けることであ
る。各組は基地局がサービスする所定の領域（セル）に
割り当てられる。その後、チャンネルは、離れた場所に
ある他のセルで再利用される。チャンネルを再利用する
ことのできる距離は、搬送波と干渉の比、すなわち、携
帯端末によって受信された所望の信号と同じ周波数を使
用している他のセルによって受信された干渉との比によ
って決定される。１つのセルは通常、各セルの中心に位
置する１つの基地局の全方向性アンテナによってカバー
される。セクタ化システムの場合、各セルは複数のセク
タ（典型的には各セルにつき３つまたは６つのセクタ）
に分けられている。各セクタはセルの周波数のサブセッ
トを使用し、セクタの１つの角にある方向性アンテナに
よってサービスが提供される。アンテナからの無線信号
は電磁波であり、環境による伝播ロスの影響を受けやす
い。上述したように、所望の信号レベルでセルをカバー
するためには、伝播ロスを補うのに十分な電力がアンテ
ナを通して送信されなければならない。より広いカバー
範囲を供給し、建物中に信号が届くようにするために
は、より大きな電力が必要になる。しかし、ある点にお
いて送信電力はシステムの電力容量または安全限度に到
達し、この最大限のレベルにおいてさえ、まだ十分な信
号強度によってカバーされない場所が生じ得る。その
上、より大きい電力では、より大きな干渉が生じ、した
がって、同一チャンネル中のユーザに悪影響を与える。
t",Bell System Technical Journal.,pp.15−41,Jan.19
79によって提案され、ワイヤレス移動電話の分野で10年
以上にわたって活用されてきた。この根本的な概念は周
波数の再利用である。周波数の再利用という考えは、一
定の数の無線チャンネルを多数の組に分けることであ
る。各組は基地局がサービスする所定の領域（セル）に
割り当てられる。その後、チャンネルは、離れた場所に
ある他のセルで再利用される。チャンネルを再利用する
ことのできる距離は、搬送波と干渉の比、すなわち、携
帯端末によって受信された所望の信号と同じ周波数を使
用している他のセルによって受信された干渉との比によ
って決定される。１つのセルは通常、各セルの中心に位
置する１つの基地局の全方向性アンテナによってカバー
される。セクタ化システムの場合、各セルは複数のセク
タ（典型的には各セルにつき３つまたは６つのセクタ）
に分けられている。各セクタはセルの周波数のサブセッ
トを使用し、セクタの１つの角にある方向性アンテナに
よってサービスが提供される。アンテナからの無線信号
は電磁波であり、環境による伝播ロスの影響を受けやす
い。上述したように、所望の信号レベルでセルをカバー
するためには、伝播ロスを補うのに十分な電力がアンテ
ナを通して送信されなければならない。より広いカバー
範囲を供給し、建物中に信号が届くようにするために
は、より大きな電力が必要になる。しかし、ある点にお
いて送信電力はシステムの電力容量または安全限度に到
達し、この最大限のレベルにおいてさえ、まだ十分な信
号強度によってカバーされない場所が生じ得る。その
上、より大きい電力では、より大きな干渉が生じ、した
がって、同一チャンネル中のユーザに悪影響を与える。
したがって、大きい送信電力に依存せずに所望のカバ
ー範囲を供給することが望ましい。公知の解決法は、セ
ルをより小さなセルに分けることによって干渉とともに
送信電力を減少させるものである。しかし、この方法で
は、より多くの基地局の装置および施設が必要となり、
費用が高くなる。その上、セルが小さいため、伝播特性
が変化し、搬送波と干渉の比が低下する。
ー範囲を供給することが望ましい。公知の解決法は、セ
ルをより小さなセルに分けることによって干渉とともに
送信電力を減少させるものである。しかし、この方法で
は、より多くの基地局の装置および施設が必要となり、
費用が高くなる。その上、セルが小さいため、伝播特性
が変化し、搬送波と干渉の比が低下する。
もう１つの方法は分布アンテナを用いることである。
この方法では、セルの大きさを小さくする代わりに、セ
ル中で２つ以上のアンテナを用いることによって各アン
テナのカバー領域を縮小する。分布アンテナシステム
は、単一アンテナシステムとしていくつかの領域をカバ
ーしながら、電力の放射を少なくすることができる。放
射電力が低いので、このことが今度は他のセルへの干渉
を減少することになる。Saleh et alの“Distributed A
ntennas for Indoor Radio Communications",IEEE Tran
sactions on Communications,Vol.COM−35,pp.1245−12
51,Dec.1987には、建物の中で分布モノポールアンテナ
を使用することが記述されている。Salehは、従来の建
物の中での単一中心アンテナシステムでは、マルチパス
遅延分布が大きく、建物全体をカバーするのに大きい電
力が必要になり、大きな干渉を生じると結論づけてい
る。彼の測定結果によれば、遅延分布と電力減衰は、単
一アンテナシステムに比べて分布モノポールアンテナシ
ステムの方が小さい。しかし、干渉を制限する方法はど
の文献にも記述されていないし、Salehも、建物に対し
均一なカバー範囲を提供するために重要な、分布アンテ
ナシステムをうまく用いる手段を何ら示していない。
この方法では、セルの大きさを小さくする代わりに、セ
ル中で２つ以上のアンテナを用いることによって各アン
テナのカバー領域を縮小する。分布アンテナシステム
は、単一アンテナシステムとしていくつかの領域をカバ
ーしながら、電力の放射を少なくすることができる。放
射電力が低いので、このことが今度は他のセルへの干渉
を減少することになる。Saleh et alの“Distributed A
ntennas for Indoor Radio Communications",IEEE Tran
sactions on Communications,Vol.COM−35,pp.1245−12
51,Dec.1987には、建物の中で分布モノポールアンテナ
を使用することが記述されている。Salehは、従来の建
物の中での単一中心アンテナシステムでは、マルチパス
遅延分布が大きく、建物全体をカバーするのに大きい電
力が必要になり、大きな干渉を生じると結論づけてい
る。彼の測定結果によれば、遅延分布と電力減衰は、単
一アンテナシステムに比べて分布モノポールアンテナシ
ステムの方が小さい。しかし、干渉を制限する方法はど
の文献にも記述されていないし、Salehも、建物に対し
均一なカバー範囲を提供するために重要な、分布アンテ
ナシステムをうまく用いる手段を何ら示していない。
分布アンテナの別の形態である漏洩フィーダシステム
は、A.J.MotleyおよびD.A.Palmerの“Reduced Long−Ra
nge Signal Reception with Leaky Feeders",Electroni
cs Letters,vol 19,pp.714−715に記述され、外部への
干渉を減少する。漏洩フィーダの建物内での動作を測定
したところ、漏洩フィーダは単一アンテナ使用時に比べ
てカバー範囲を拡大し、また、干渉受信を減少すること
が明らかになった。しかし、漏洩フィーダは分布全方向
性アンテナ同様、干渉を生じ、分布アンテナシステムよ
りも費用が割高である。その上、漏洩フィーダでは回線
ロスが大きく、その結果、建物全体に対して十分なカバ
ー範囲を供給するためにより大きい送信電力が必要にな
る。
は、A.J.MotleyおよびD.A.Palmerの“Reduced Long−Ra
nge Signal Reception with Leaky Feeders",Electroni
cs Letters,vol 19,pp.714−715に記述され、外部への
干渉を減少する。漏洩フィーダの建物内での動作を測定
したところ、漏洩フィーダは単一アンテナ使用時に比べ
てカバー範囲を拡大し、また、干渉受信を減少すること
が明らかになった。しかし、漏洩フィーダは分布全方向
性アンテナ同様、干渉を生じ、分布アンテナシステムよ
りも費用が割高である。その上、漏洩フィーダでは回線
ロスが大きく、その結果、建物全体に対して十分なカバ
ー範囲を供給するためにより大きい送信電力が必要にな
る。
W.C.Y.Leeによる米国特許第4,932,049および米国特許
第5,067,147には、セルラ移動機において、搬送波と干
渉の比を上昇させるために分布アンテナを使用すること
が記述されている。Leeはセルをほぼ楕円形の３つの小
さなゾーンに分けることを提示している。各ゾーンはセ
ルの半径以上の長さの短軸を有している。アンテナはゾ
ーンの中心またはゾーンの縁に設置される。設計には２
つの方法がある。１つの方法は選択法と呼ばれ、３つの
ゾーンの全てが移動端末からの信号を受信し、最も強い
信号を受信したゾーン送信機のみが作動する。この方法
では制御器のための付加的なハードウェアおよびゾーン
選択が必要になる。２つめの方法は非選択法と呼ばれ、
全ての送信機が作動し、ゾーン選択は必要ない。３つの
ゾーンでは全て同じ周波数が使用される。上記のシステ
ムは円形セル以外のレイアウトに対して最適なカバー範
囲を提供しないので、Leeは、システムを標準的な長方
形または不規則はレイアウトに適用することを提示して
いない。
第5,067,147には、セルラ移動機において、搬送波と干
渉の比を上昇させるために分布アンテナを使用すること
が記述されている。Leeはセルをほぼ楕円形の３つの小
さなゾーンに分けることを提示している。各ゾーンはセ
ルの半径以上の長さの短軸を有している。アンテナはゾ
ーンの中心またはゾーンの縁に設置される。設計には２
つの方法がある。１つの方法は選択法と呼ばれ、３つの
ゾーンの全てが移動端末からの信号を受信し、最も強い
信号を受信したゾーン送信機のみが作動する。この方法
では制御器のための付加的なハードウェアおよびゾーン
選択が必要になる。２つめの方法は非選択法と呼ばれ、
全ての送信機が作動し、ゾーン選択は必要ない。３つの
ゾーンでは全て同じ周波数が使用される。上記のシステ
ムは円形セル以外のレイアウトに対して最適なカバー範
囲を提供しないので、Leeは、システムを標準的な長方
形または不規則はレイアウトに適用することを提示して
いない。
したがって、長方形の、または不規則なレイアウトを
含む建物内のレイアウトの無線周波数カバー範囲を改善
し、同一チャンネル干渉を最低限に抑制する手段および
システムが必要である。
含む建物内のレイアウトの無線周波数カバー範囲を改善
し、同一チャンネル干渉を最低限に抑制する手段および
システムが必要である。
発明の概要 本発明によるシステムは、長方形の、または不規則な
建物内のレイアウトに適用される方向性の、また全方向
性のアンテナから成る建物ブロックを利用している。各
建物ブロックは複数の小さなゾーンに分けられ、各ゾー
ンは１つのアンテナによってカバーされる。建物ブロッ
ク内の各アンテナはロスの小さいカップリングマトリク
スを通して同じ基地局に接続され、全てのアンテナが同
時に送受信する。方向性アンテナはサービス領域の境界
付近に配置される。ゾーンの中心の全方向性または方向
性アンテナは残りの領域をカバーするために使うことが
できる。
建物内のレイアウトに適用される方向性の、また全方向
性のアンテナから成る建物ブロックを利用している。各
建物ブロックは複数の小さなゾーンに分けられ、各ゾー
ンは１つのアンテナによってカバーされる。建物ブロッ
ク内の各アンテナはロスの小さいカップリングマトリク
スを通して同じ基地局に接続され、全てのアンテナが同
時に送受信する。方向性アンテナはサービス領域の境界
付近に配置される。ゾーンの中心の全方向性または方向
性アンテナは残りの領域をカバーするために使うことが
できる。
本発明の一側面によれば、本発明は、所定の矩形領域
内で無線通信サービスを行う無線通信システムにおい
て：無線チャネル上で通信可能な無線搬送機と、各々が
矩形領域の境界上の各位置に配置され、その境界の内部
方向に向けられた複数の方向性アンテナを含むアレイア
ンテナと、無線送信機を前記のアンテナアレイの各アン
テナに結合するカップラとを備え、前記無線送信機が無
線チャネル上で前記のアンテナアレイの全アンテナを同
時に使用して通信できるように構成される。
内で無線通信サービスを行う無線通信システムにおい
て：無線チャネル上で通信可能な無線搬送機と、各々が
矩形領域の境界上の各位置に配置され、その境界の内部
方向に向けられた複数の方向性アンテナを含むアレイア
ンテナと、無線送信機を前記のアンテナアレイの各アン
テナに結合するカップラとを備え、前記無線送信機が無
線チャネル上で前記のアンテナアレイの全アンテナを同
時に使用して通信できるように構成される。
本発明の他の側面によれば、本発明は、所定の矩形領
域内で無線通信サービスを行う無線通信システムを動作
させる方法において：無線チャネル上で通信可能な無線
送信機を供給し、各々が矩形領域の境界の各位置に配置
され、その境界の内部方向に向けられた複数の方向性ア
ンテナを含むアレイアンテナを供給し、前記無線送信機
を前記のアンテナアレイの各アンテナに結合し、前記無
線送信機が無線チャネル上で前記のアンテナアレイの全
アンテナを同時に使用して通信できるように構成され
る。
域内で無線通信サービスを行う無線通信システムを動作
させる方法において：無線チャネル上で通信可能な無線
送信機を供給し、各々が矩形領域の境界の各位置に配置
され、その境界の内部方向に向けられた複数の方向性ア
ンテナを含むアレイアンテナを供給し、前記無線送信機
を前記のアンテナアレイの各アンテナに結合し、前記無
線送信機が無線チャネル上で前記のアンテナアレイの全
アンテナを同時に使用して通信できるように構成され
る。
図面の簡単な説明 本発明を以下の図面を使って説明する。図面の説明は
以下の通りである。
以下の通りである。
図１は本発明の第１の実施の形態による建物ブロック
サービス領域の図である。
サービス領域の図である。
図２は本発明の別の実施の形態による複数のサービス
領域の図である。
領域の図である。
図３は図１および図２に示すサービス領域にサービス
を提供するのに必要なアンテナネットワークの構成図で
ある。
を提供するのに必要なアンテナネットワークの構成図で
ある。
発明の実施の形態 本発明の原理は、アンテナの同一建物ブロックから成
るセルで、サービスを必要としている領域をカバーする
ことである。各建物ブロックは複数の小さなゾーンに分
けられ、各ゾーンは１つのアンテナでカバーされる。建
物ブロック内の各アンテナはロスの少ないカップリング
マトリクスを通して同じ基地局に接続され、全てのアン
テナが同時に送受信する。同じ建物ブロック内の全ての
ゾーンで常に同じ周波数／チャンネルが用いられ、した
がって、送信機または受信機の切り替えの必要がない。
また、ゾーンからゾーンへ移動する携帯端末のセル内で
はハンドオフがない。各小ゾーン内での携帯端末と基地
局の間の双方向通信は全てのアンテナを通して行われ、
ほとんどの場合、携帯端末が位置するゾーンをカバーし
ている１つのアンテナが移動端末へ最も強い信号を送信
し、移動端末からの最も強い信号を受信する。非正方形
領域用に建物ブロックの形を多少変化させることがで
き、より大きなカバー領域のためには、セルに対してよ
り多くの建物ブロックが必要である。
るセルで、サービスを必要としている領域をカバーする
ことである。各建物ブロックは複数の小さなゾーンに分
けられ、各ゾーンは１つのアンテナでカバーされる。建
物ブロック内の各アンテナはロスの少ないカップリング
マトリクスを通して同じ基地局に接続され、全てのアン
テナが同時に送受信する。同じ建物ブロック内の全ての
ゾーンで常に同じ周波数／チャンネルが用いられ、した
がって、送信機または受信機の切り替えの必要がない。
また、ゾーンからゾーンへ移動する携帯端末のセル内で
はハンドオフがない。各小ゾーン内での携帯端末と基地
局の間の双方向通信は全てのアンテナを通して行われ、
ほとんどの場合、携帯端末が位置するゾーンをカバーし
ている１つのアンテナが移動端末へ最も強い信号を送信
し、移動端末からの最も強い信号を受信する。非正方形
領域用に建物ブロックの形を多少変化させることがで
き、より大きなカバー領域のためには、セルに対してよ
り多くの建物ブロックが必要である。
上述したように、屋内マイクロセル環境では、セルの
形は通常円形ではない。より典型的な形は長方形であ
り、長方形のセルまたは建物の外部のカバー範囲は他の
同一チャンネルのユーザに対する干渉と考えられる。し
たがって、屋内マイクロセル環境にカバー範囲を提供す
ることは、長方形領域における信号を制限することを目
的としている。したがって、本発明によるシステムの建
物ブロックは図１に示すような正方形のカバー範囲を提
供するように設計されている。長方形の領域は、正方形
の建物ブロックをカバー範囲に合うように「伸ばす」こ
とによって、または、アンテナの複数の建物ブロックを
使用することによってカバーできる。
形は通常円形ではない。より典型的な形は長方形であ
り、長方形のセルまたは建物の外部のカバー範囲は他の
同一チャンネルのユーザに対する干渉と考えられる。し
たがって、屋内マイクロセル環境にカバー範囲を提供す
ることは、長方形領域における信号を制限することを目
的としている。したがって、本発明によるシステムの建
物ブロックは図１に示すような正方形のカバー範囲を提
供するように設計されている。長方形の領域は、正方形
の建物ブロックをカバー範囲に合うように「伸ばす」こ
とによって、または、アンテナの複数の建物ブロックを
使用することによってカバーできる。
図１について、長方形のセルを形成する境界10は、主
指向性電波がセルの中心に向けられるように方向付けら
れている４つの方向性アンテナ（Ant.1〜４）によって
カバーされる。全方向性である第５のアンテナ（Ant.
5）はセルの中心をカバーするのに使用される。アンテ
ナは、アンテナパターンのバックローブを利用してカバ
ー範囲をセルの角にまで拡大するために、セルの角から
少し内側に設置される。実際にはカバー領域は、マルチ
パスや非理想的なアンテナパターンが原因で完全な正方
形にはならないものの、建物ブロック内で方向性アンテ
ナを使用することによって、分布全方向アンテナ使用時
に比べてより良い干渉制御を提供することができる。建
物ブロック内の各アンテナは簡単な分配器／結合器ある
いは別の手段を通して基地局に接続され、全てのアンテ
ナが同時に送受信する。このような移動機のための分配
器／結合器はニューヨーク州、ブルックリンのMini Cir
cuitsから購入することができる。
指向性電波がセルの中心に向けられるように方向付けら
れている４つの方向性アンテナ（Ant.1〜４）によって
カバーされる。全方向性である第５のアンテナ（Ant.
5）はセルの中心をカバーするのに使用される。アンテ
ナは、アンテナパターンのバックローブを利用してカバ
ー範囲をセルの角にまで拡大するために、セルの角から
少し内側に設置される。実際にはカバー領域は、マルチ
パスや非理想的なアンテナパターンが原因で完全な正方
形にはならないものの、建物ブロック内で方向性アンテ
ナを使用することによって、分布全方向アンテナ使用時
に比べてより良い干渉制御を提供することができる。建
物ブロック内の各アンテナは簡単な分配器／結合器ある
いは別の手段を通して基地局に接続され、全てのアンテ
ナが同時に送受信する。このような移動機のための分配
器／結合器はニューヨーク州、ブルックリンのMini Cir
cuitsから購入することができる。
好ましい実施の形態によれば、セル建物ブロックは建
物ブロックのカバー領域の中心に位置する全方向性アン
テナ５と４つの方向性アンテナ１、２、３および４から
成る分布アンテナシステムから構成される。放射信号が
カバー領域の中心に向かって内方向に向けられるよう
に、方向性アンテナはカバー領域の角付近に設置され、
壁から45度の角度に方向付けられて、これによって方向
性アンテナは正方形のアンテナパターンに近似する。こ
こで記述したような方向性アンテナはテキスサ州、ダラ
スのDecibel Systemsから購入可能である。
物ブロックのカバー領域の中心に位置する全方向性アン
テナ５と４つの方向性アンテナ１、２、３および４から
成る分布アンテナシステムから構成される。放射信号が
カバー領域の中心に向かって内方向に向けられるよう
に、方向性アンテナはカバー領域の角付近に設置され、
壁から45度の角度に方向付けられて、これによって方向
性アンテナは正方形のアンテナパターンに近似する。こ
こで記述したような方向性アンテナはテキスサ州、ダラ
スのDecibel Systemsから購入可能である。
幅と長さの比が2dr対4drである長方形の建物のレイア
ウトの例を図２に示す。建物の最長の軸をセルの直径
（長さ）と考えると、2drはセルの半径（幅）になる。
図に示されるような２つの建物ブロック20および21の領
域はカバーされなくてはならない。方向性アンテナ１、
２、３、４はブロック20の境界をカバーし、全方向性ア
ンテナ５とともに第１の建物ブロック20を構成する。方
向性アンテナ６、７、８、９はブロック21の境界をカバ
ーし、全方向性アンテナ10とともに第２の建物ブロック
21を構成する。建物ブロックの大きさは建物のレイアウ
トに合わせて変えることができる。例えば、建物の中の
長い廊下には、廊下の長さに沿ってセルのブロックを加
えることによってサービス範囲を与えることができる。
異なるレイアウトの建物に対しては、より多くの建物ブ
ロックを利用することができる。建物ブロックは建物全
体に良好な干渉制御を供給するための基本単位を提供す
る。
ウトの例を図２に示す。建物の最長の軸をセルの直径
（長さ）と考えると、2drはセルの半径（幅）になる。
図に示されるような２つの建物ブロック20および21の領
域はカバーされなくてはならない。方向性アンテナ１、
２、３、４はブロック20の境界をカバーし、全方向性ア
ンテナ５とともに第１の建物ブロック20を構成する。方
向性アンテナ６、７、８、９はブロック21の境界をカバ
ーし、全方向性アンテナ10とともに第２の建物ブロック
21を構成する。建物ブロックの大きさは建物のレイアウ
トに合わせて変えることができる。例えば、建物の中の
長い廊下には、廊下の長さに沿ってセルのブロックを加
えることによってサービス範囲を与えることができる。
異なるレイアウトの建物に対しては、より多くの建物ブ
ロックを利用することができる。建物ブロックは建物全
体に良好な干渉制御を供給するための基本単位を提供す
る。
図３は図２のセル建物ブロックを構成するために使用
される基本構成部分を示している。より多くのアンテナ
から成るより多くの建物ブロックが必要な場合は、より
多くのポートを有するマトリクスを使うことができる。
カバー領域が大きすぎる場合や、アンテナマトリクスポ
ートの数が多くなりすぎた場合は、建物を２つ以上のセ
ル、すなわち、それぞれが複数の建物ブロックサービス
領域を有する２つ以上のTx/Rx基地局およびアンテナマ
トリクス複合体によってカバーしなければならない。こ
の場合、１つのセルのサービスゾーンから別のセルのサ
ービスゾーンへ移動している携帯端末にはハンドオフが
必要である。典型的には、１つの基地局のTx/Rxアンテ
ナマトリクスが建物の１〜２つのフロアをカバーする。
される基本構成部分を示している。より多くのアンテナ
から成るより多くの建物ブロックが必要な場合は、より
多くのポートを有するマトリクスを使うことができる。
カバー領域が大きすぎる場合や、アンテナマトリクスポ
ートの数が多くなりすぎた場合は、建物を２つ以上のセ
ル、すなわち、それぞれが複数の建物ブロックサービス
領域を有する２つ以上のTx/Rx基地局およびアンテナマ
トリクス複合体によってカバーしなければならない。こ
の場合、１つのセルのサービスゾーンから別のセルのサ
ービスゾーンへ移動している携帯端末にはハンドオフが
必要である。典型的には、１つの基地局のTx/Rxアンテ
ナマトリクスが建物の１〜２つのフロアをカバーする。
図３において、基地局システム30は、同軸ケーブルあ
るいはマイクロ波リンク32を通してカップリングマトリ
クス31に接続されている。マトリクス31は基地局30と同
じ位置に設置するか、または、アンテナの敷地に設置し
て基地局30がセルに設置されない場合にケーブル長を最
短にすることができる。マトリクス31の出力（制御また
は音声チャンネル）は、同軸ケーブルまたはマイクロ波
リンク43〜52を通して分布アンテナ33〜42に接続され
る。
るいはマイクロ波リンク32を通してカップリングマトリ
クス31に接続されている。マトリクス31は基地局30と同
じ位置に設置するか、または、アンテナの敷地に設置し
て基地局30がセルに設置されない場合にケーブル長を最
短にすることができる。マトリクス31の出力（制御また
は音声チャンネル）は、同軸ケーブルまたはマイクロ波
リンク43〜52を通して分布アンテナ33〜42に接続され
る。
下り回線パス、すなわち基地局から移動端末に向かっ
ての回線では、信号は基地局30からリンク32を通ってア
ンテナマトリクス31に送信される。マトリクスの出力か
らの信号は、その後、マトリクス／アンテナリンク43〜
52およびアンテナ33〜42を通して各ゾーンに送信され
る。上り回線パスでは、信号は各アンテナから集めら
れ、マトリクス31で組み合わされて、基地局30に送り返
される。基地局から各アンテナまでの距離が異なるた
め、各アンテナによってケーブルまたはリンクロスが異
なり、そのため、ロスが最も小さいリンクに減衰器を付
加し、近似的に等しい電力が各アンテナから送信される
ようにバランスをとることが必要である。
ての回線では、信号は基地局30からリンク32を通ってア
ンテナマトリクス31に送信される。マトリクスの出力か
らの信号は、その後、マトリクス／アンテナリンク43〜
52およびアンテナ33〜42を通して各ゾーンに送信され
る。上り回線パスでは、信号は各アンテナから集めら
れ、マトリクス31で組み合わされて、基地局30に送り返
される。基地局から各アンテナまでの距離が異なるた
め、各アンテナによってケーブルまたはリンクロスが異
なり、そのため、ロスが最も小さいリンクに減衰器を付
加し、近似的に等しい電力が各アンテナから送信される
ようにバランスをとることが必要である。
従来の単一全方向性アンテナおよび分布全方向性アン
テナシステムと比べて、本発明は、各サービスセルの外
部領域に対する干渉をかなり低レベルに押さえることが
できる。すなわち、周波数をより近距離において再利用
でき、それによって、高再利用率と高容量を実現でき
る。
テナシステムと比べて、本発明は、各サービスセルの外
部領域に対する干渉をかなり低レベルに押さえることが
できる。すなわち、周波数をより近距離において再利用
でき、それによって、高再利用率と高容量を実現でき
る。
また、本発明のシステムによって、建物ブロックを利
用することによってアンテナシステムの使用方法を簡単
にすることもできる。さらに重要なことには、建物ブロ
ックは、ほとんどの屋内のレイアウトとセルの形に合わ
せて調整することができ、同時に干渉を減少できる。よ
り小さなカバー領域に複数のアンテナを使用することに
よって、単一全方向性アンテナシステムに比べて必要な
送信電力を減少できる。カバー領域がより小さいので、
ダイナミック・レンジ（セル内の最大受信信号と最小受
信信号の比）もまた、減少する。
用することによってアンテナシステムの使用方法を簡単
にすることもできる。さらに重要なことには、建物ブロ
ックは、ほとんどの屋内のレイアウトとセルの形に合わ
せて調整することができ、同時に干渉を減少できる。よ
り小さなカバー領域に複数のアンテナを使用することに
よって、単一全方向性アンテナシステムに比べて必要な
送信電力を減少できる。カバー領域がより小さいので、
ダイナミック・レンジ（セル内の最大受信信号と最小受
信信号の比）もまた、減少する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ファン・ビクター アメリカ合衆国，テキサス州 75074, プラノ，ローレル レーン 3417 (56)参考文献 特開 平６−13960（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−77865（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H04B 7/24 - 7/26 H04Q 7/00 - 7/38
Claims (11)
- 【請求項１】所定の矩形領域内で無線通信サービスを行
う無線通信システムにおいて： 無線チャネル上で通信可能な無線送信機と、 各々が矩形領域の境界上の各位置に配置され、その境界
の内部方向に向けられた複数の方向性アンテナを含むア
レイアンテナと、 無線送信機を前記のアンテナアレイの各アンテナに結合
するカップラとを備え、前記無線送信機が無線チャネル
上で前記のアンテナアレイの全アンテナを同時に使用し
て通信できることを特徴とする無線通信システム。 - 【請求項２】請求項１記載の無線通信システムにおい
て： 各方向性アンテナの位置は矩形領域のそれぞれのコーナ
に配置されることを特徴とする無線通信システム。 - 【請求項３】請求項２記載の無線通信システムにおい
て： 前記アレイは、矩形領域の中心に配置された追加アンテ
ナを含むことを特徴とする無線通信システム。 - 【請求項４】請求項３記載の無線通信システムにおい
て： 前記追加アンテナは、全方向性アンテナであることを特
徴とする無線通信システム。 - 【請求項５】請求項１記載の無線通信システムにおい
て： 前記カップラは、アレイアンテナによって送信される無
線信号の送信電力を調整する少なくとも１つのアッテネ
ータを含むことを特徴とする無線通信システム。 - 【請求項６】請求項１記載の無線通信システムにおい
て： さらに、追加の矩形領域に無線通信を供給する追加のア
レイアンテナを含み、前記カップラは前記無線送信機を
追加のアレイアンテナの各アンテナに結合し、前記無線
送信機が無線チャネル上で両アンテナアレイの全アンテ
ナを同時に使用して通信できることを特徴とする無線通
信システム。 - 【請求項７】所定の矩形領域内で無線通信サービスを行
う無線通信システムを動作させる方法において： 無線チャネル上で通信可能な無線送信機を供給し、 各々が矩形領域の境界の各位置に配置され、その境界の
内部方向に向けられた複数の方向性アンテナを含むアレ
イアンテナを供給し、 前記無線送信機を前記のアンテナアレイの各アンテナに
結合し、 前記無線送信機が無線チャネル上で前記のアンテナアレ
イの全アンテナを同時に使用して通信できるように動作
することを特徴とする無線通信システムを動作させる方
法。 - 【請求項８】請求項７記載の無線通信システムを動作さ
せる方法において： 前記方向性アンテナは供給領域の各コーナに配置される
ことを特徴とする無線通信システムを動作させる方法。 - 【請求項９】請求項８記載の無線通信システムを動作さ
せる方法において： さらに、矩形領域中の中心に配置された追加アンテナを
含み、各無線送信機をその追加アンテナに結合すること
を特徴とする無線通信システムを動作させる方法。 - 【請求項１０】請求項１記載の無線通信システムにおい
て： 前記のカップラは複数のアンテナを１つの無線送信機に
並列に直接結合することを特徴とする無線通信システ
ム。 - 【請求項１１】請求項７記載の無線通信システムを動作
させる方法において： 前記のカップラは複数のアンテナを１つの無線送信機に
並列に直接結合することを特徴とする無線通信システム
を動作させる方法。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US292275 | 1988-12-30 | ||
| US08/292,275 | 1994-08-18 | ||
| US08/292,275 US5564121A (en) | 1994-08-18 | 1994-08-18 | Microcell layout having directional and omnidirectional antennas defining a rectilinear layout in a building |
| PCT/CA1995/000047 WO1996006510A1 (en) | 1994-08-18 | 1995-02-01 | Method of improving rf coverage in a microcell environment |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09504419A JPH09504419A (ja) | 1997-04-28 |
| JP2884018B2 true JP2884018B2 (ja) | 1999-04-19 |
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ID=23123973
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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Country Status (6)
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| JP (1) | JP2884018B2 (ja) |
| CA (1) | CA2172264C (ja) |
| DE (1) | DE69529271D1 (ja) |
| WO (1) | WO1996006510A1 (ja) |
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- 1995-02-01 WO PCT/CA1995/000047 patent/WO1996006510A1/en active IP Right Grant
- 1995-02-01 JP JP8507667A patent/JP2884018B2/ja not_active Expired - Fee Related
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