JP3014767B2 - セルラー通信システムで冗長な無線有効範囲を提供するための方法と装置 - Google Patents

セルラー通信システムで冗長な無線有効範囲を提供するための方法と装置

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    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
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Description

【発明の詳細な説明】 説明の背景 I.発明の分野 本発明は，セルラー通信システム（cellular communi
cation systems）に関し，特に，分割されたアンテナ配
置アレー（array）を使用するセルラー通信システムで
冗長な有効範囲（redundant coverage）を提供するため
の新規で改良された方法と装置 II.関連技術の開示 セルラー通信システムにおいて，基地局と電話加入者
ユニットとの間での通信は周囲のセルをセクターに仕切
ることにより容易とされる。図１を参照して，第一の典
型的なセル10が示されており，このセルには複数の電話
加入者ユニット12と基地局14が配置されている。図１に
示したように，セル10は６つのセクターS1−S6に仕切ら
れている。基地局14は,6つの固定ビームアンテナ（図示
していない）のセットを含んでおり，このセットはセク
ターS1−S6のそれぞれにおける電話加入者ユニットとの
通信を容易とすることに寄与している。
基地局14の中で，別々の通信トランシーバー（transc
eiver）は典型的にはそれぞれの固定アンテナに結合さ
れる。各通信トランシーバーは基地局14と特定のセクタ
ーの中の電話加入者ユニット12との間で交換される情報
信号を処理する役割を担う。各通信トランシーバーは一
般に，例えば，信号増幅器，周波数アップ／ダウン変換
器，及びベースバンド信号処理装置を含んでいる。
各通信トランシーバーが特定のセクターに寄与するこ
とから，ひとつのトランシーバーの故障は，連携するセ
クターの中の電話加入者ユニット12へのサービスが中断
される結果となる。従って，サービスの中断を避けるた
めに，各セルサイトの基地局の中で冗長の通信ハードウ
エアを提供することが共通のプラクティスである。例え
ば，与えられた通信とトランシーバーの中での高出力増
幅器（HPA）の故障において，不動作となったHPAの置換
期間中，スペアのHPAがトランシーバーに切り換えられ
得る。
不幸なことに，各セルサイトでのスペアの通信ハード
ウエアの提供はシステムのコストと複雑さを増加する。
さらに，与えられた通信トランシーバーを不動作にする
具体的なハードウエア要素を特定するには，高度に複雑
になった装置を必要とすることから，少なくとも一つの
完全な冗長のトランシーバー ユニットを提供すること
がしばしば必要となる。
それ故，本発明の目的は，スペアの通信ハードウエア
に依存することなく，セルラー通信システムの中で冗長
なセクター有効範囲を供する方法と装置を提供すること
である。
本発明の要約 本発明は，周囲のセルの中で冗長な有効範囲を提供す
るためにセルラー基地局で分割されたアンテナ アレー
を使用するためのシステムと装置を提供する。本発明は
セルラー通信システムで実施され，該セルラー通信シス
テムの中のセルサイトは，複数のセクタを有する第一の
セルの中の利用者へ及び利用者から，情報信号を通信す
る。セル−サイト（cell−site）は一組の通信トランシ
ーバーを含み，該通信トランシーバーの各々は，分割さ
れたアンテナ配列を通して対応するセル セクター（se
ctor）中の利用者と通信する。
本発明の好適な実施例において，分割されたアンテナ
配列は，セル セクタを越えて対応する複数のアンテナ
ビームを放射するための複数のアンテナ要素を有するア
ンテナアレーを含んでいる。アンテナ給電ネットワーク
はアンテナ要素を，選択された通信トランシーバーに接
続する。ここで給電ネットワークは一つの通信トランシ
ーバーの故障時に該選択されたアンテナビームを結合す
るための結合器アレー（combiner array）を含んでい
る。スイッチ ネットワークは動作中の通信トランシー
バーにこの結果として結合されたビームを提供するため
に寄与する。
他の好ましい実施例において，分割されたアンテナ配
列は，通信トランシーバーの一つに各々接続された複数
の切換可能なアンテナ要素を有するアンテナ アレーを
含んでいる。切換可能なアンテナ要素は複数のセル セ
クタに渡って幅が可変の一組のアンテナ ビーム（ante
nna beams）を放射する。通信トランシーバーの一つが
不動作になった時，アンテナ制御ネットワークは，関連
する一つの切換可能なアンテナ要素の配置を切換ること
により，選択された一つの可変幅のアンテナビームのビ
ーム幅を調整するよう動作する。
このように，本発明は利用者サービスを中断すること
なく，不動作のトランシーバーの修理，或いは置換えを
可能とすることにより，“シームレス（seamless）”の
システム動作を可能とする。
図面の簡単な説明 本発明のさらなる目的及び特徴は，図面を用いた，下
記の詳細な説明と添付された請求項からより明白になる
であろう。
図１は，複数の電話加入者ユニット及び基地局が配置
された，典型的な６分割のセルラー通信システムを示し
ている。
図２は，本発明に従った冗長なセクター有効範囲を提
供するために配置された基地局を含んでいる典型的な分
割セルの例示的な説明を供する。
図３は，冗長なセクタ配置された典型的な基地局送信
ネットワークのアーキテクチャーを説明するブロック図
を示している。
図４は，単一極で，基地局アンテナ要素に各々結合さ
れた３段階のスイッチのアレーを含むスイッチ マトリ
ックスについての好ましい実施を表している。
図5Aは，冗長なセクター有効範囲を提供するための二
重アレーの基地局アンテナ構造についての概念図を供す
る。
図5Bは，図5Aの二重アレー アンテナの中に含まれる
基本的かつ冗長なアンテナ アレーのセル有効範囲を図
式的に説明する。
図６は，図式的に３つに分割されたセルを示してお
り，該セルにおいて，切換可能なアンテナ要素は,3つの
セル セクターの一を越えて中心に集められた120゜ビ
ームを提供するような各々通常のセットである。
図7A及び図7Bは，切換可能な寄生の反射器アンテナ要
素を単純化して説明する，方位及びサイド正面図を各々
示している。
図８は，ダイポールアンテナ及び一組の寄生反射器を
含む切換可能な寄生反射器アンテナの方位図を提供す
る。
図9Aは，ダイポールアンテナ及びヒンジされた（hing
ed）反射器板を含む移動可能なくさび形反射器アンテナ
を単純化して説明する方位図を示している。
図9Bは，図9Aの移動可能なくさび形アンテナが故障モ
ード動作の期間中に配置される様子を示す図である。
好適な実施例の説明 1.はじめに． 図２には，多数の他のそのようなセル（図示されてい
ない）により構成されるセルラー通信システムに含まれ
る分割された典型的なセル20が示されている。基地局22
は該セルに含まれており，そのアンテナは,3つのセル
セクターS1−S3の中に配置された通話加入利用者との通
信を容易にするために使用される。典型的な実施例にお
いて，該基地局のアンテナは,1セットを構成する３つの
固定されたビーム アンテナ要素24,26,28を有する分割
されたアンテナ配置として与えられている。該固定ビー
ム アンテナ要素24,26,28はセクターS1−S3を越えて12
0度のビームのセットを放射するように動作する。より
多数のアンテナ要素は，該セル20の中での分割増加を達
成するために使用され得ることが理解されよう。
該セルの中で基地局と通信加入利用者との間の通信
は，当該分野の熟練者に知られている多数の多元接続通
信スキームの中の一つを利用して遂行されることができ
る。符号分割多元接続（CDMA）変調技術は，多数の利用
者に適応したシステムの中で通信を容易にするための幾
つかのそのような方法の一つである。このような他の多
元接続通信システム技術，例えば時分割多元接続（TDM
A），周波数分割多元接続（FDMA），及び振幅圧縮信号
側波体のようなAM変調スキーム，が当該分野で知られて
いる。しかし,CDMAのスペクトラム拡散変調技術は，多
元接続通信システムのためのこれら変調技術の中で重要
な利点を有している。多元接続通信システムの中でCDMA
技術を利用することは,1990年２月13に発行された，名
称が衛星或いは地上中継器を利用した高速スペクトラム
多元接続通信システムで，本発明の譲り受け人に譲渡さ
れた，米国特許第4,901,307号に開示されており，その
開示はこの引用により取り入れられる。
′307号特許に開示されたようなCDMA技術は，移動体
−衛星の通信における両リンク方向のための同期した変
調及び復調を利用することを意図する。従って，衛星か
ら移動体への一のリンク及び基地局から移動体への一の
リンクのために同期した位相リフアランスとしてパイロ
ット搬送信号を利用することがここに開示される。しか
し，地上のセルラー環境において，移動体ユニットから
のパイロット搬送信号を通信するために要求されるパワ
ーと同様に，結果として生じるチャンネルの位相混乱に
よる多重通路フエージング（fading）の激しさは，移動
体ユニットから基地局へのリンクのために同期した復調
技術を使用する方法を排除する。名称がCDMA電話システ
ムにおける信号波形を生成するためのシステムと装置
で,1990年６月25日に発行され，本発明の譲り受け人に
譲渡され，その開示がこの引用で取り込まれた，米国特
許第5,102,459号は，非同期の変調及び復調技術により
移動体ユニットから基地局へのリンクにおける多重通路
の有害な効果を克服する手段を提供する。
特に，発明性がある冗長な分割技術は，前に述べた多
元接続及び変調技術のどれかが使用されたセルラー通信
システムの中での応用を見出だす。以降に説明するよう
に，本発明は一つの観点において，基地局22の中でハー
ドウエア故障により，セル セクターS1−S3の一つ或い
はそれ以上へのサービスの中断を引き起こすことを阻止
するために，冗長な或いは“バック−アップ”アンテナ
保障を提供するための方法及び装置に向けられている。
簡単にいうと，通常の操作において，各基地局は該個
々のセル セクターの中でサービスしている利用者に提
供されている別つ別つの通信モジュール又はトランシー
バーを含んでいる。各通信モジュールは通常別々のアン
テナ要素に接続されるであろう。そのアンテナの各々は
異なるセクターに向けられている。好ましい実施例にお
いて，スイッチ マトリックス（switch matrix）が一
つ或いはそれ以上のアンテナ要素を選択された通信モジ
ュールに別々に接続するために提供される。与えられた
基地局通信モジュールの故障時に，該スイッチ マトリ
ックスは故障したモジュールに通常接続されたアンテナ
要素を隣接セクターと連携された有効な通信モジュール
に結合することができる。この方法において，該有効な
通信モジュールは，該故障した通信モジュールが置き換
えられるまで，付近のセクターの各々にサービスを提供
するために使用される。
2.好ましい実施についての詳細な説明 図３において，本発明の一つの観点に対応する冗長な
分割を提供するために配置された典型的な基地局伝送ネ
ットワークのアーキテクチャー（architecture）を説明
するブロック図が示されている。該基地局の伝送ネット
ワークは，第一（S1），第二（S2）及び第三の（S3）の
セル セクターと連携したトラヒック（traffic）チャ
ネル上を伝送されたベースバンド情報信号を処理するた
めの，第一，第二及び第三のベースバンド伝送器42,44
及び46を有していると見られる。該伝送器42,44及び46
の中で，情報信号はフイルターされた帯域であり,,RF搬
送周波数にシフトされ，及び増幅器58,60及び62に伝送
するために提供される。増幅器58,60及び62からの増幅
信号は，セル セクターS1,S2及びS3のそれぞれにRF搬
送によって提供される情報信号を含む。各増幅器58,60
及び62の出力は，それぞれアンテナ励振器66,68及び70
に接続される。図３に示されたように，アンテナ励振器
66,68及び70はスイッチ マトリックス74に接続され
る。
スイッチ マトリックス74は，各セル セクターと連
携したアンテナ要素と該アンテナの励振器66,68及び70
との間での，スイッチ可能な接続を提供する。各アンテ
ナの励振器66,68及び70は，追加の信号増幅を提供し，
そしてまたそこに接続されたアンテナ要素からの信号分
離を提供し得る。通常の動作期間中，スイッチ マトリ
ックス74は，アンテナ励振器66をアンテナ要素24に接続
し，アンテナ励振器68をアンテナ要素26に接続し，アン
テナ励振器70をアンテナ要素28に接続するように設定さ
れる。
再び，アンテナ要素24,26及び28はそれぞれ該セル
セクターS1−S3に渡ってアンテナビームを放射する。
図３に示すように，送受切換器78は各アンテナ励振器
66,68及び70とスイッチ マトリックス74との間に設置
される。各送受切換器78は，送信モードにおいて該セル
側の動作期間中一つのアンテナ励振器をスイッチ マト
リックスに接続する。受信モードの期間中，送受切換器
78はスイッチ マトリックス74をセクターS1,S2及びS3
と各連携された一組の受信ネットワーク（図示していな
い）に結合する。一対の各送信／受信は，一つのセル
セクターの利用者との二重通信を容易にするよう配置さ
れた通信トランシーバーを形成する。セクター＃1,＃２
及び＃３のための通信トランシーバーは各々参照番号7
9,80及び81をもって以下に特定する。
図４において，スイッチ マトリックス74の好ましい
実施において，一列配置された，単極の３段切換スイッ
チ82,84及び86は各々アンテナ24,26及び28に結合されて
いる。該スイッチ マトリックス74は，一列配置された
単一極の２段スイッチ102,104及び106のと同様に，さら
に一組の３口結合器要素92,94及び96を含んでいる。３
段切換スイッチ82,84及び86の各々は通常，中央段位置9
0a−ｃに設定されているが,2段切換スイッチ102及び104
は通常，左位置110a−ｂに設定され,2段切換スイッチ10
6は右位置116cに設定される。各通信トランシーバーが
動作可能である時に，これらに設定され，その結果，各
通信トランシーバーとアンテナ要素24,26及び28の一つ
とは一対一に結合される。
通信トランシーバー79−81の一つにおけるハードウエ
アが故障した時，スイッチ マトリックスは通常該通信
トランシーバーに接続されているアンテナ エレメント
を他の通信トランシーバーに結合ことにより該故障した
トランシーバーを効果的に迂回する。例えば，ハードウ
エアの故障が通信トランシーバー79を不動作にすること
を仮定する。そのような故障はトランシーバー送信機，
送信機受信機に、或いは信号送信および受信の両期間中
に使用されるトランシーバー回路要素或いは装置に発生
することがある。この例において，スイッチ82は位置11
4aに，スイッチ86は位置118cに，及びスイッチ106は位
置110cに設定される。そのような故障モード動作を通し
て，スイッチ84と104の設定は前述した通常位置に維持
される。図３に示されたように，スイッチ82,86及び106
におけるこの状態変化は，アンテナ要素24と28からの信
号を結合器94の中で結合し，通信トランシーバー81に中
継することを生起する。このようにして，そこで故障し
たハードウエアが直され，或いはトランシーバー79が置
換されるまで，トランシーバー79は迂回される。その間
に，セル セクターS1とS3に位置する利用者との通信
は，通信トランシーバー81により操作され，それは通常
セクターS3のみに割当てられる。表１は，マトリックス
74の中の各スイッチが故障モード動作の期間中に設定さ
れる位置を示している。再び，通常動作の期間中，マト
リックス74の中のスイッチはトランシーバー79−81の各
々がセクターS1,S2及びS3の中の利用者と通信するため
に設定される。
スイッチ マトリックスの動作がアンテナ受信モード
との関係で説明されてきたが、当該分野の当業者達は，
送信モードでの逆の動作はまた実質的に同様の構造を利
用することが可能である。例えば，送信モード動作の期
間中，該結合器は信号結合の外に信号分割機能を行なう
よう実施される。
図5Aにおいて、冗長なセクター有効範囲を提供するた
めに二重配列アンテナ構造の概念図が示されている。図
5Aの二重配列構造は,3つの120゜アンテナS1n,S2n,S3nの
基本配列と,3つの240゜アンテナS1f,S2f,S3fの冗長な或
いは二次的な配列とを含んでいる。該アンテナS1n,S2n,
S3nは，それぞれセクターS1,S2,S3に向けられている
が，該アンテナS1f,S2f,及びS3fは各々セクターS1−S3
（図5B）の中の二つに向けられている。トランシーバー
中のあるものの故障時に、通信トランシーバー79−81の
中の有効なものを二次的に配列中にある選択されたアン
テナにスイッチ可能に接続するために，スイッチ120,12
2及び124を備えたスイッチ マトリックスが提供され
る。通常動作の期間中，スイッチ120,122及び124を位置
1A,2A及び3Aに設定することにより，トランシーバー79
−81の各々は，それぞれ基本的アンテナS1n,S2n,S3nに
接続される。従って，通常動作の期間中，各セクターS1
−S3の中の利用者は，それぞれ通信トランシーバー79−
81によりサービスされる。
故障モード動作の例として，エラー条件或いは故障が
トランシーバー79に発見されたケースを考える。このケ
ースにおいて，スイッチ122は位置2Bに設定され，故障
モード動作期間中セクターS1及びS2に渡って240゜アン
テナビームが照射されることになる。結果として，両セ
クターS1とS2の中の利用者はセクター＃２の通信とトラ
ンシーバー80によりサービスされる。同様に，セクター
＃３のトランシーバー81の故障時には，スイッチ120が
位置1Bに設定され，両セクターS1とS3の中の利用者はセ
クター＃１のトランシーバー79により取り扱われる。同
様に，スイッチ124はセクター＃２のトランシーバー80
の事件において位置3Bに設定される。
図5Bは，基本的かつ冗長なアンテナ配列のセル有効範
囲を示している。特に，基本的なアンテナ要素S1n,S2n,
S3nはそれぞれセクターS1−S3に向けられていることが
分かる。冗長な配列に関して，冗長な要素S3fはセクタ
ーS1及びS3を取り囲み，冗長な要素S2fはセクターS2とS
1に渡って向けられ，冗長な要素S1fはセクターS1とS3を
カバーする。
図5Aと図5Bにより説明された二重配列において，通信
トランシーバー79−81の一つの故障時に，他のトランシ
ーバー79−81は,120゜アンテナ要素との接続を別々の冗
長な配列の中での240゜要素との接続に切り換えられ
る。しかし，ある適用において，二次的な或いは冗長な
配列の用意なしに冗長についての同じ形態を達成するこ
とが望まれることがある。従って，本発明の代替の実施
例において，調整可能なビーム幅のアンテナ要素を含む
一つのアンテナ配列は，望まれる有効範囲（coverage）
の冗長を達成するために使用される。調整可能なビーム
幅のアンテナ要素は，多くの特定の実行の中の幾つかを
使用して実現でき，その内の二つが下記に説明される。
以下に説明される単一配列の実施例の各々において，
各切り換え可能な要素により放射されたビームは必要と
された時には幅と方向を調整され，バックアップ セク
ター有効範囲を提供する。例えば，図６は，図式的に３
つのセクター化されたセルを示しており，該セルの中で
は，スイッチ可能なアンテナ要素A1−A3の各々はセクタ
ーS1−S3の一つに渡って中央に集められる120゜ビーム
を提供するために通常設定される。スイッチ可能なアン
テナ要素A3に接続された通信トランシーバーの故障時
に，スイッチ可能なアンテナ要素A1により放射されたビ
ームは，セクターS1とS3の間の境界で中央に集められる
ように回転させられ、そして240゜に拡張される。図６
を参照して，要素A1は通常ほぼD1方向に向けられた方位
幅B1（すなはち,120゜）のビームを放射する。切り換え
られる時，切れ換え可能なアンテナ要素A1はD1′方向に
方位幅B1′（すなはち240゜）のビームを放射する。通
常及び故障の両モード動作の期間中スイッチ可能なアン
テナ要素A1のみに結合されたままでいる，セクターS1通
信トランシーバーはそれからセクターS2とS3の両方にお
ける利用者との通信のために使用される。セクターS2の
中の利用者は，スイッチ可能なアンテナ要素A2に結合さ
れたセクターS2通信トランシーバーによりサービスされ
続ける。
図６により一般的に示された単一配列の各々の実施に
おいて，各通信トランシーバーは通常及び故障の両モー
ドにおける動作期間中，一つ及びただ一つのチャネルス
イッチ可能なアンテナ要素の一つに接続されたままであ
る。これは，通信トランシーバーと基地局アンテナ要素
との間のスイッチマトリックスのための必要性を取り除
くことにより，基地局アーキテクチャーを有利に単純化
する。
図7A及び図7Bにおいて，これらは，スイッチ可能な寄
生反射器アンテナ要素200を単純化して説明する方位及
びサイド立面図を示している。スイッチ可能なアンテナ
要素200は，ダイポール放射器204と切り換えられた寄生
反射器206を含んでいる。ダイポール放射器204と切り換
えられた寄生反射器206はおのおの薄い，シリンダー状
の導電体を使用して実現される。ダイポール放射器204
は信号源により従前のように駆動され，該信号源は参照
番号208により特定されている。もしも切り換えられた
寄生反射器206の電気的長さがダイポール放射器204の長
さより約５％長くされている場合，反射器206は図7Aの
直接放射ビームＲを発射することになる。
図7Bで示されたように，寄生反射器206は，反射器ス
イッチ210によりスイッチ可能に接続された上方及び下
方の導体セグメント212と214を含んでいる。反射器スイ
ッチ210が閉じられる時，該切り換えられた寄生反射器2
06は，ダイポール アンテナ204による電磁放射の存在
下で共振し，直接放射ビームＲを形成する。スイッチ21
0を開く時，反射器206は共振を止め，故に反射要素とし
て機能しない。本発明に従って，いくつかの切り換えら
れた寄生反射器は，幅と方向が異なる直接放射ビームを
通常及び故障動作モードの期間中に発射することを可能
とするためにダイポールアンテナを近くに配置されるこ
とができる。３つの分割されたセル（図６）の特別のケ
ースにおいて,3つのスイッチ可能な基地局アンテナ要素
（A1−A3）の各々は，図８に表された配置を使用して実
現されることができる。
図８において，ダイポール アンテナ254と３つの寄
生反射器256−258のセットとにより構成されたスイッチ
可能な寄生反射器250の方位図を示している。寄生反射
器256−257は寄生反射器206（図7A−Ｂ）と実質的に同
一であり，そして故にそれぞれはスイッチ（図示してい
ない）を通して接続された一対の導体セグメントを含ん
で居る。第三の寄生反射器258は，ダイポール アンテ
ナ254より約５％長い単一の導電体（すなわち切り換え
られていない反射器）により構成される。図８に示され
たように，寄生反射器256と258はダイポール アンテナ
254から通常1/2離れ，寄生反射器257はそこから1/4離れ
ている。ここで１は放射波の波長を表している。
寄生反射器256−257を適当に切り換えることにより，
アンテナ250は要素A1−A3が通常及び故障モードで動作
する期間中に生起することを要求される幅と方向のアン
テナビームを交互に提供することができる。すなはち，
寄生反射器要素250は，通常モード動作の期間中に第一
の方向（例えば図６の方向D1）に120゜方位ビームを供
するように，そして故障モード動作期間中には他の角度
方向（すなはち，方向D1′）に第二の240゜方位ビーム
を供するように配置される。通常動作の期間中,120゜幅
のビームは寄生反射器256−257の各々の中でスイッチを
閉じることにより供される。しかし，故障モードの期間
中は240゜ビームがスイッチを開くことにより反射器256
−257の共振を阻むことにより作られる。
図9Aにおいて，移動可能なくさび（wedge）反射器ア
ンテナ300の方位図が示されている。反射器アンテナ300
はダイポール アンテナ304とこから約1/2離れているヒ
ンジ式の反射器板306により構成される。反射器板306
は，一対の導電性の反射器パネル308,310を含んでお
り，それはヒンジ要素312によりジョイントされてい
る。反射器板306のパネル308,310が図9Aの平坦配置に設
定される時，アンテナ300はD1方向に120゜ビームを放射
する。
好ましい実施例において，ヒンジ式の反射器板306
は，該ヒンジ式の反射器板306が故障モード動作の期間
中にダイポール アンテナ304との関係を変えられるよ
うに,X−Ｙステージ上にマウントされる。図9Bに示され
るように，この変化により，故障モード動作の期間中に
方向D1′にアンテナ300よりビームが発射される。該ビ
ームの幅は，反射器パネル308,310の間を約90゜の角度
に調整することにより，故障動作期間中に240゜設定さ
れる。この反射器308,310の角度調整は，当該分野の当
業者に知られた機械的装置により達成されることができ
る。
好ましい実施例のこれまでの説明は，当該分野の当業
者が本発明を作り利用できるようにするためになされ
た。これらの実施例についての種々の変形は，当該分野
の当業者にはすでに明白であり，ここに明確にされた本
質的な原理は発明能力を使用することなく他の実施例に
応用することができる。例えば，本発明の教示はここに
記述されたもの以外の分割のセルが含まれるセルラーシ
ステムに等しく適応可能である。このように，本発明は
ここに示された実施例に限る意図はなく，ここに開示さ
れた原理及び新規な特徴と矛盾しないもっとも広い範囲
に一致されるべきである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 国際公開95／8875（ＷＯ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04B 7/26 H04Q 7/00 - 7/38

Claims (20)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】複数のセクターを有する第一のセルの中の
    利用者へ及び利用者から情報信号を通信するために，セ
    ル−サイトが利用され，前記セル−サイトは分割された
    アンテナ配列を介して前記複数のセクターの中の対応す
    る一つセクターに配置された前記利用者と通信する複数
    の通信トランシーバーを含む，セルラー電話加入者通信
    システムにおいて， 前記複数のセクターに渡って対応する複数のアンテナビ
    ームを放射するための複数のアンテナ要素を有するアン
    テナ アレー；及び 前記通信トランシーバーの中の選択されたものに前記ア
    ンテナ要素を接続するためのアンテナ給電ネットワーク
    であって，前記通信トランシーバーの一つが不動作にな
    った時，前記アンテナ ビームの中の選択されたものを
    結合するための結合器アレーと，及び前記通信トランシ
    ーバーの中の動作しているものへ結合結果の該ビームを
    供するためのスイッチ ネットワークとを含んでいる前
    記アンテナ給電ネットワーク； を具備する，前記分割されたアンテナ配列。
  2. 【請求項２】前記結合器アレーは，複数の結合器要素を
    含み，前記結合器要素の各々は前記アンテナ要素の中の
    隣接しているものに接続されている，請求項１の分割さ
    れたアンテナ配列。
  3. 【請求項３】前記スイッチ ネットワークは，前記結合
    器要素に前記アンテナ要素を接続するための第一のスイ
    ッチ セット，及び前記アンテナ要素と前記結合器要素
    とを前記通信トランシーバーに接続するための第二のス
    イッチ セットを含む，請求項２の分割されたアンテナ
    配列。
  4. 【請求項４】前記第一のスイッチ セットは，前記複数
    のアンテナ要素の中の第一及び第二の隣接したものに関
    連された前記アンテナビームの対が前記通信トランシー
    バーの中の第一のものの動作故障時に結合されるところ
    のセットであり，前記第一及び第二のスイッチ セット
    は各目上前記複数のアンテナ要素の中の前記第一のもの
    に前記第一の通信トランシーバーを接続するセットであ
    る，請求項３の選択されたアンテナ配列。
  5. 【請求項５】複数のセクターを有する第一のセルの中へ
    利用者の及び利用者から情報信号を通信するために，セ
    ル−サイトが使用され，前記セル−サイトは分割された
    アンテナ配列を介しての前記複数のセクター中の対応す
    るものに配置された前記利用者との通信において複数の
    通信トランシーバーを含んでいるセルラー電話加入者通
    信システムにおいて， 第一のセットのアンテナ ビームを放射する第一のアン
    テナ アレーであって，前記ビームの各アンテナは前記
    セクターに渡って放射され，前記アンテナビームの各々
    は前記複数の通信トランシーバーの一つにより処理され
    る第一のアンテナ アレー； 第二のセットのアンテナ ビームを放射する第二のアン
    テナ アレーであって，前記第二のセットの中の各アン
    テナ ビームは前記セクターの少なくとも二つよりなる
    グループに渡って放射され，そして前記通信トランシー
    バーの一つにより処理される第二のアンテナ アレー；
    及び 前記通信トランシーバーを前記第一及び第二のアンテナ
    アレーにそれぞれ接続するためのスイッチング ネッ
    トワーク； を具備する，前記分割されたアンテナ配列。
  6. 【請求項６】前記第一のアンテナ アレーは第一の方位
    のビーム幅に渡る前記第一のセットの前記アンテナビー
    ムを放射するために配置された複数の基本的なアンテナ
    要素を含み，そして前記第二のアンテナ アレーは前記
    第一の方位ビーム幅の約２倍の第二の方位ビーム幅に渡
    って前記第二のセットの前記アンテナ ビームを放射す
    るために配置された同様の複数の冗長なアンテナ要素を
    含む，請求項５の分割されたアンテナ配列。
  7. 【請求項７】前記スイッチング ネットワークはスイッ
    チのアレーを含み，前記スイッチの各々は前記基本的及
    び第二のアンテナ要素の中の対応するものに前記通信ト
    ランシーバーの一つをそれぞれ接続するために配置され
    ている，請求項６の分割されたアンテナ配列。
  8. 【請求項８】複数のセクターを有する第一のセルの中の
    利用者へ及び利用者から情報信号を通信するためにセル
    −サイトが利用され，前記セル−サイトは前記複数のセ
    クターの対応するもの中に配置された前記利用者と分割
    されたアンテナ配列を介しての通信で複数の通信トラン
    シーバーを含む，セルラー電話加入者通信システムにお
    いて， 前記複数のセクターに渡って可変幅のアンテナビーム
    セットを放射するためにスイッチ可能な複数のアンテナ
    要素を含むアンテナ アレーであって，前記スイッチ可
    能なアンテナ要素の各々は前記通信トランシーバーの一
    つに接続されているアンテナ アレー；及び 前記スイッチ可能なアンテナ要素の中の関連する一つの
    配列をスイッチングすることにより，前記通信トランシ
    ーバーの一つが不動作となる時，前記可変幅アンテナビ
    ームの中の選択された一つのビーム幅を調整するための
    アンテナ制御ネットワーク； を具備する，前記分割されたアンテナ配列。
  9. 【請求項９】前記スイッチ可能なアンテナ要素の各々
    は，第一の選択的な共振寄生反射器に近いダイポール
    アンテナを含んでいる，請求項８の分割されたアンテナ
    配列。
  10. 【請求項１０】前記第一の選択的な共振寄生反射器は， 第一および第二の導体セグメント；および 前記第一および第二の導体セグメントをスイッチ可能に
    接続するための第一のスイッチ，第一のビーム幅を提供
    するために前記第一のスイッチを閉の状態に置き，第二
    のビーム幅を提供するために開の状態に置く前記アンテ
    ナ制御ネットワーク， を含む，請求項９の分割されたアンテナ配列。
  11. 【請求項１１】前記スイッチ可能なアンテナ要素の各々
    は，第二の選択的な共振寄生反射器及び前記ダイポール
    アンテナ近くに配置された固体の寄生反射器を含む，請
    求項９の分割されたアンテナ配列。
  12. 【請求項１２】前記第二の選択的な共振寄生反射器は， 第三及び第四の導体セグメント；及び 前記第三及び第四の導体セグメントをスイッチ可能に接
    続するための第二のスイッチを含み，前記アンテナ制御
    ネットワークは各前記スイッチ可能なアンテナ要素の前
    記第一及び第二のスイッチの開閉に同期して動作する，
    請求項９の分割されたアンテナ配列。
  13. 【請求項１３】前記スイッチ可能なアンテナ要素の第一
    の中の前記第一の選択的な共振寄生反射器は，該第一の
    スイッチ可能なアンテナ要素の中に含まれるダイポール
    アンテナより少し長い電気的長さを有している，請求
    項９の分割されたアンテナ配列。
  14. 【請求項１４】前記スイッチ可能なアンテナ要素の各々
    は，ヒンジ式の反射器くさびに近いダイポール アンテ
    ナを含んでいる，請求項８の分割されたアンテナ配列。
  15. 【請求項１５】前記ヒンジ式の反射器くさびは，共通の
    ヒンジ式要素に結合された第一及び第二のくさび板を含
    み，前記アンテナ制御ネットワークは前記第一と第二の
    くさび板の位置を調整するための手段を含んでいる，請
    求項14の分割されたアンテナ配列。
  16. 【請求項１６】複数のセクターを有する第一のセルの中
    の利用者へ及び利用者から情報信号を通信するためにセ
    ル−サイトが利用され，前記セル−サイトは分割された
    アンテナ配列を介しての前記複数のセクターの中の対応
    するものに配置された前記利用者との通信における複数
    の通信トランシーバーを含んでいるセルラー電話加入者
    通信システムにおいて， 前記複数のセクターに渡って可変幅のアンテナビーム
    セットを放射するための複数のスイッチ可能なアンテナ
    要素を含むアンテナ アレーであって，前記スイッチ可
    能なアンテナ要素の各々は前記通信トランシーバーの一
    つにスイッチ可能に接続された１セットの放射要素を含
    んでいる，アンテナ アレー； 前記通信トランシーバーに前記放射要素をスイッチ可能
    に接続するためのスイッチ アレー；及び 前記スイッチの中の選択されたものの状態を変ることに
    より，前記通信トランシーバーが不動作になる時に，前
    記可変幅アンテナ ビームの中の選択されたもののビー
    ム幅を調整するためのアンテナ制御ネットワーク； を具備する，前記分割されたアンテナ配列。
  17. 【請求項１７】前記スイッチ可能なアンテナ要素の各々
    は，少なくとも４つの放射要素を含み，そして前記アレ
    ーの中の前記スイッチの各々は通常閉じた位置にある，
    請求項16の分割されたアンテナ配列。
  18. 【請求項１８】前記アンテナ制御ネットワークは前記ス
    イッチ可能なアンテナ要素の中の選択されたもの中の放
    射要素に接続された２つの前記スイッチを開放するため
    の手段を含む，請求項17の分割されたアンテナ配列。
  19. 【請求項１９】複数のセクターを有する第一のセルの中
    の利用者へ及び利用者から情報信号を通信するためにセ
    ル−サイトが利用され，前記セル−サイトは分割された
    アンテナ配列を介しての前記複数のセクターの中の対応
    するものに配置された前記利用者との通信における複数
    の通信トランシーバーを含んでいるセルラー電話加入者
    通信システムにおいて， 対応する複数のアンテナ要素のを使用する前記複数のセ
    クターに渡って複数のアンテナ ビームを放射するステ
    ップ； 前記アンテナ要素を前記通信トランシーバーの中の選択
    されたものに接続し，そして前記通信トランシーバーの
    一つの故障時に，前記アンテナ ビームの中の選択され
    たものを結合するステップ；及び 前記通信トランシーバーの中の動作可能のものに結合結
    果のビームを提供するステップ； を具備する，前記セクターの冗長な有効範囲を提供する
    ための方法。
  20. 【請求項２０】複数のセクターを有する第一のセルの中
    の利用者へ及び利用者から情報信号を通信するためにセ
    ル−サイトが利用され，前記セル−サイトは分割された
    アンテナ配列を介しての前記複数のセクターの中の対応
    するものに配置された前記利用者との通信における複数
    の通信トランシーバーを含んでいるセルラー電話加入者
    通信システムにおいて， 前記スイッチ可能なアンテナ要素の中の選択されたもの
    が前記通信トランシーバーの中の対応するものに接続さ
    れるところの，対応する複数のスイッチ可能なアンテナ
    要素を使用する前記複数のセクターに渡って可変幅のア
    ンテナビーム セットを放射するステップ；及び 前記スイッチ可能なアンテナ要素の中の関連するものの
    スイッチング配列により，前記通信トランシーバーの一
    つが不動作になる時に，前記可変幅のアンテナ ビーム
    の中の選択されたもののビーム幅を調整するステップ； を具備する，前記セクターの冗長な有効範囲を提供する
    ための方法。
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