JP3210931B2 - 無線通信方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は準ミリ波帯やミリ波帯の
電波を用いた伝送速度が１０Ｍｂｐｓを超えるような高
速無線通信に関し、見通し伝搬路が人や車等の遮蔽物に
よって遮られた場合でも通信を行うことを可能とする無
線通信手段に関する。

【０００２】

【従来の技術】図７（ａ）、図７（ｂ）に従来の無線通
信手段の例を示す。

【０００３】１は基地局アンテナ、２は基地局、３は無
線ゾーン、４は端末局アンテナ、５は端末局、６は利用
者、７は見通しの伝搬路、８は建造物、９は遮蔽物であ
る。

【０００４】図１（ａ）は屋外において、基地局アンテ
ナ（１）と端末局アンテナ（４）との間に見通しの伝搬
路（７）が得られており、基地局（２）と端末局（４）
との間で無線通信ができている状態を示している。

【０００５】ところが、図７（ｂ）では、基地局アンテ
ナ（１）と端末局アンテナ（４）との間の見通しの伝搬
路（７）が人や車等の遮蔽物（９）によって遮られてい
る状態を示している。無線通信の伝送速度が大きくなる
と、周波数帯域も大きくなり、準ミリ波帯やミリ波帯の
電波を用いることが必要となる。すると遮蔽物に対して
電波の波長が非常に短いため回折が起こりにくくなり、
無線通信を行うためには見通し伝搬路が必要になる。回
折が起こりにくくなることに加え、自由空間伝搬損失は
周波数の２乗に比例して増大するため、送信電力が一定
ならば、準ミリ波帯やミリ波帯では遠くの建造物（８）
による反射波も受信されにくくなる。従って無線通信を
行うためにはやはり見通し伝搬路が必要になる。即ち準
ミリ波帯やミリ波帯の電波を用いた伝送速度が１０Ｍｂ
ｐｓを超えるような高速無線通信においては、８００〜
９００ＭＨｚ帯の電波を使用するセルラー通信では問題
とならなかった人や物による遮蔽が大きな問題となり、
ひとたび遮蔽が起こると通信が跡絶えてしまうという欠
点があった。

【０００６】更には無線通信の符号誤り率（ＢＥＲ）や
パケット廃棄率（ＦＥＲ）等の伝送品質を良好にしよう
とすると、基地局アンテナ（１）や端末局アンテナ
（４）の指向性を鋭くする、即ちビーム幅を細くする必
要があり、その場合には遠くの建造物（８）による反射
波は更に受信されにくくなり、遮蔽による瞬断率はます
ます増大してしまうという欠点があった。

【０００７】一方、上記遮蔽に対策として従来から知ら
れるルートダイバーシティまたはサイトダイバーシティ
技術があるが、これらは一つの基地局（２）のアンテナ
（１）が形成する無線ゾーン（３）と、他の基地局のア
ンテナが形成する無線ゾーンとを複数個オーバーラップ
させる方法である。この従来技術では基地局を近接して
設置する必要があり、多数の基地局が必要となり、コス
トが高くなるという欠点があった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記欠点を
改善するもので、準ミリ波帯やミリ波帯の電波を用いた
伝送速度が１０Ｍｂｐｓを超えるような高速無線通信に
おいても、見通し伝搬路が人や車等の遮蔽物によって遮
られた場合でも通信を行うことを可能とし、かつ基地局
の数が少なくてすむ無線通信手段を提供することを目的
としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の特徴は、基地局と少なくとも一つの端末局と
の間で無線通信を行う無線通信方法において、一つの基
地局のアンテナが２種類のアンテナを有し、第１のアン
テナは該基地局の周辺に無線ゾーンを形成する指向性を
有し、前記無線ゾーンの近傍に電波を反射し、前記第１
のアンテナによる無線ゾーンとほぼ一致する無線ゾーン
を形成するように鏡面修正された少なくとも一つの反射
手段をもうけ、第２のアンテナは、前記反射手段に指向
方向を向けた鋭い指向性を具備し、前記端末局は前記第
１及び第２のアンテナからの電波を受信することにより
サイトダイバーシティによる通信を行う無線通信方法に
ある。

【００１０】

【００１１】また、上記無線通信方法において、前記基
地局が、上記基地局の第１のアンテナと、第２のアンテ
ナとを用いてダイバーシティ通信を行うためのダイバー
シティ手段を具備することができる。

【００１２】また、上記無線通信方法において、上記端
末局が上記基地局の方向を向いた第１のアンテナと、少
なくとも一つの上記反射手段の方向を向いた第２のアン
テナを具備し、該複数のアンテナを用いてダイバーシテ
ィ通信を行うためのダイバーシティ手段を具備すること
ができる。

【００１３】

【作用】本発明の無線通信手段は、準ミリ波帯やミリ波
帯の電波を用いた伝送速度が１０Ｍｂｐｓを超えるよう
な高速無線通信においても、上記「課題を解決するため
の手段」で述べたような無線通信手段であるので、基地
局の第１のアンテナと端末局との間の見通し伝搬路が人
や車等の遮蔽物によって遮られた場合でも、反射手段を
介して基地局の第２のアンテナと通信を行うことが可能
となる。

【００１４】特に本発明によれば、少なくとも一つの反
射手段が、その基地局の周辺の無線ゾーンの近傍に電波
を反射し、第１のアンテナによる無線ゾーンとほぼ一致
する無線ゾーンを形成するように鏡面修正されているた
め、基地局の構成する無線ゾーンにおいて第１のアンテ
ナと第２のアンテナの反射手段とによって得られる電場
を同時に受信することが可能となり、従来複数の基地局
を設置する必要があったサイトダイバーシティによる通
信を一つの基地局で実現することができる。即ち、一つ
の基地局アンテナが形成する無線ゾーンと、他の基地局
のアンテナが形成する無線ゾーンとを複数個オーバーラ
ップさせる必要がなくなり、基地局の数が少なくてす
む。

【００１５】

【実施例】図１は、本発明の第１の実施例を示す図であ
る。

【００１６】２は基地局、３は無線ゾーン、４は端末局
アンテナ、５は端末局、６は利用者、７は見通しの伝搬
路、８は建造物、１１は第１の基地局アンテナ、１２は
第２の基地局アンテナ、１３は反射板、１４は第２の伝
搬路である。

【００１７】同図は、屋外において、第１の基地局アン
テナ（１１）と端末局アンテナ（４）との間に見通しの
伝搬路（７）以外に、第２の基地局アンテナ（１２）と
反射板（１３）とにより第２の伝搬路（１４）が形成さ
れている様子を示している。

【００１８】上記基地局（２）は、伝送交換回路、デー
タ処理回路、インターフェース回路、無線送受信回路等
からなり、例えば公衆電話ボックスや建造物の壁面等に
設置される。

【００１９】上記第１の基地局アンテナ（１１）は、上
記基地局の周辺に無線ゾーン（３）を形成するためのオ
ムニ指向性または双指向性または扇形指向性を具備した
アンテナであり、ホイップアンテナ、ダイポールアンテ
ナ、コリニアアンテナ、バイコニカルアンテナ、ループ
アンテナ、マイクロストリップアンテナ、ホーンアンテ
ナ、或はこれらを複数配列したアレーアンテナまたはセ
クタアンテナ等で実現される。

【００２０】上記第２の基地局アンテナ（１２）は、上
記反射板（１３）に指向方向を向けた鋭い指向性を具備
した少なくとも一つのアンテナであり、ホイップアンテ
ナ、ダイポールアンテナ、コリニアアンテナ、バイコニ
カルアンテナ、ループアンテナ、マイクロストリップア
ンテナ、ホーンアンテナ、パラボラアンテナ、レンズア
ンテナ或はこれらを複数配列したアレーアンテナまたは
セクタアンテナ等で実現される。該第２の基地局アンテ
ナは、指向性が鋭く高々１０度の半値角であり、指向性
が反射板（１３）だけに向き、サイドローブやバックロ
ーブ等の不要放射は無いことが望ましい。

【００２１】上記端末局（５）は、データ処理回路、イ
ンターフェース回路、無線送受信回路等からなる可搬型
の装置である。

【００２２】上記端末局アンテナ（４）は、無指向性ま
たはオムニ指向性または鋭い指向性を具備したアンテナ
であり、指向性は伝送速度や伝搬環境によって適宜選択
する必要がある。該端末局アンテナは、ホイップアンテ
ナ、ダイポールアンテナ、コリニアアンテナ、バイコニ
カルアンテナ、ループアンテナ、マイクロストリップア
ンテナ、ホーンアンテナ、或はこれらを複数配列したア
レーアンテナ等で実現される。同図はオムニ指向性の端
末局アンテナ（４）を用いた実施例を示している。

【００２３】上記反射板（１３）は、上記無線ゾーン
（３）の周辺のビルや木や電柱等の建造物（８）に設置
した金属板や金属薄膜で構成される反射手段である。該
金属板や金属薄膜の形状は平面、もしくは回転放物面ま
たは回転楕円面または球面、或はこれらの組み合わせと
すればよい。反射板は１枚の金属板や金属薄膜で構成す
る場合もあるし、複数の金属板や金属薄膜で構成する場
合もある。

【００２４】上記実施例により上記見通しの伝搬路
（７）が人や車等の遮蔽物によって遮られた場合でも、
基地局（２）と端末局（４）との間で無線通信を行うこ
とが可能となる。更に上記第２の伝搬路（１４）が人や
車等の遮蔽物によって遮られた場合でも、基地局（２）
と端末局（４）との間で無線通信を行うことが可能とな
る。従って無線回線の遮蔽に起因する瞬断率が改善さ
れ、通信品質が向上する。

【００２５】図２は、本発明の第２の実施例を示す図で
あり、図２において第２の基地局アンテナ（１２）と反
射板（１３）とを二組ずつ用いた実施例である。

【００２６】上記第２の基地局アンテナ（１２）と上記
反射板（１３）の数は少なくとも一つ以上必要である
が、数が多いほど無線回線の遮蔽に起因する瞬断率が低
減され、通信品質が向上する。

【００２７】図３は本発明の無線通信手段の反射手段の
実施例を示す図である。

【００２８】２は基地局、３は第１の基地局アンテナが
形成する無線ゾーン、８は建造物、１１は第１の基地局
アンテナ、１２は第２の基地局アンテナ、１３は反射
板、１５は該反射板と第２の基地局アンテナとが形成す
る無線ゾーンである。

【００２９】同図では、反射板の形状を、該反射板（１
３）と上記第２の基地局アンテナ（１５）とによって形
成される指向性が、上記第１の基地局アンテナが形成す
る無線ゾーン（３）にほぼ一致するように鏡面修正され
ている様子を示している。具体的には、金属板や金属薄
膜で構成される反射板の鏡面形状を、回転放物面または
回転楕円面または球面、或はこれらの組み合わせとすれ
ばよい。反射板は１枚の金属板や金属薄膜で構成する場
合もあるし、複数の金属板や金属薄膜で構成する場合も
ある。

【００３０】同実施例のように第１の基地局アンテナ
（１１）が形成する無線ゾーン（３）と、反射板（１
３）と第２の基地局アンテナ（１５）とが形成する無線
ゾーン（１５）とがほぼ一致することにより、他の無線
ゾーンとの干渉が減り、また不要な電波を放射すること
がなくなる。

【００３１】図４は本発明の無線通信手段の基地局の実
施例を示す図である。

【００３２】１１は第１の基地局アンテナ、１２は第２
の基地局アンテナ、２１はダイバーシティ回路、２２は
送受信回路である。

【００３３】同図は二つの異なる場所に設置した二つの
反射手段（１３（ａ）、１３（ｂ））に指向方向を向け
た二つの第２の基地局アンテナ（１２（ａ）、１２
（ｂ））を用いた場合のアンテナの制御手段に関する実
施例である。ダイバーシティ回路（２１）は、信号強度
または符号誤り率等の受信品質を検出する受信品質検出
回路と、アンテナを選択する選択回路またはアンテナ出
力信号を合成する合成回路とからなる。ダイバーシティ
とは複数のブランチ（アンテナ）出力を選択または合成
し、アンテナを１つだけ用いた場合に対し受信品質を改
善する方法である。本発明では第１の基地局アンテナ
（１１）と複数の第２の基地局アンテナ（１２（ａ）、
１２（ｂ））とを用いて、ルートダイバーシティまたは
サイトダイバーシティまたはパスダイバーシティを行う
ことができるので、見通し伝搬路が人や車等の遮蔽物に
よって遮られた場合でも通信を行うことが可能となる。

【００３４】図５は本発明の無線通信手段の端末局アン
テナの他の実施例を示す図である。

【００３５】３１は携帯端末、３２はアンテナ、３３は
ビームである。

【００３６】図１の説明において、端末局アンテナは、
無指向性またはオムニ指向性または鋭い指向性を具備し
たアンテナであり、指向性は伝送速度や伝搬環境によっ
て適宜選択する必要があり、ホイップアンテナ、ダイポ
ールアンテナ、コリニアアンテナ、バイコニカルアンテ
ナ、ループアンテナ、マイクロストリップアンテナ、ホ
ーンアンテナ、或はこれらを複数配列したアレーアンテ
ナまたはセクタアンテナ等で実現されることを述べた
が、同図は準ミリ波帯やミリ波帯の電波を用いた伝送速
度が１０Ｍｂｐｓを超えるような高速無線通信を行う場
合で、端末局アンテナに鋭い指向性が要求される場合の
実施例を示している。上記ビーム（３３）半値角はほぼ
数１０度以下である。

【００３７】上記アンテナ（３２）は、電気的または機
械的な切り替え操作により、複数の異なる方向にビーム
（３３（ａ）、３３（ｂ））を向けることができるアン
テナであり、アレーアンテナまたはフェーズドアレーア
ンテナまたはセクタアンテナ、または単一のアンテナを
機械的に走査するアンテナにより実現される。

【００３８】上記複数の異なる方向に向くビーム（３３
（ａ）、３３（ｂ））は、それぞれ図１及び図２で説明
した見通しの伝搬路（７）と第２の伝搬路（１４）の方
向に対応するビームである。

【００３９】図６は本発明の無線通信手段の端末局の他
の実施例を示す図である。

【００４０】２１はダイバーシティ回路、２２は送受信
回路、３１は携帯端末、３２はアンテナ、３３はビーム
である。

【００４１】同図は第１の基地局アンテナ（１１）と反
射板（１３）とにそれぞれ指向方向を向けた二つの鋭い
ビーム（３３（ａ）、３３（ｂ））を有する端末局アン
テナ（３２）を用いた場合のアンテナの制御手段に関す
る実施例である。ダイバーシティ回路（２１）は、図４
の説明で述べた通り、信号強度または符号誤り率等の受
信品質を検出する受信品質検出回路と、アンテナを選択
する選択回路またはアンテナ出力信号を合成する合成回
路とからなる。ダイバーシティとは複数のブランチ（ア
ンテナ）出力を選択または合成し、アンテナを一つだけ
用いた場合に対し受信品質を改善する方法である。本発
明では複数のビーム（３３（ａ）、３３（ｂ））を用い
て、ルートダイバーシティまたはサイトダイバーシティ
またはパスダイバーシティを行うことができるので、見
通し伝搬路が人や車等の遮蔽物によって遮られた場合で
も通信を行うことが可能となる。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の無線通信
手段は、準ミリ波帯やミリ波帯の電波を用いた伝送速度
が１０Ｍｂｐｓを超えるような高速無線通信において
も、基地局の第１のアンテナと端末局との間の見通し伝
搬路が人や車等の遮蔽物によって遮られた場合でも、反
射手段を介して基地局の第２のアンテナと通信を行うこ
とが可能となり、無線回線の瞬断率が低減されるととも
に、データの再送に要する時間が少なくてすみ、スルー
プットを向上することが可能である。

【００４３】特に本発明によれば、少なくとも一つの反
射手段が、その基地局の周辺の無線ゾーンの近傍に電波
を反射し、第１のアンテナによる無線ゾーンとほぼ一致
する無線ゾーンを形成するように鏡面修正されているた
め、基地局の構成する無線ゾーンにおいて第１のアンテ
ナと第２のアンテナの反射手段とによって得られる電場
を同時に受信することが可能となり、従来複数の基地局
を設置する必要があったサイトダイバーシティによる通
信を一つの基地局で実現することができる。即ち、一つ
の基地局アンテナが形成する無線ゾーンと、他の基地局
のアンテナが形成する無線ゾーンとを複数個オーバーラ
ップさせる必要がなく、基地局の数が少なくてすみ、コ
ストダウンが図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の無線通信手段の第１の実施例を示す図
である。

【図２】本発明の無線通信手段の第２の実施例を示す図
である。

【図３】本発明の無線通信手段の反射手段の実施例を示
す図である。

【図４】本発明の無線通信手段の基地局の実施例を示す
図である。

【図５】本発明の無線通信手段の端末局アンテナの他の
実施例を示す図である。

【図６】本発明の無線通信手段の端末局の他の実施例を
示す図である。

【図７】従来の無線通信手段の第１の例を示す図であ
る。

【符号の説明】 １ 基地局アンテナ ２ 基地局 ３ 無線ゾーン ４ 端末局アンテナ ５ 端末局 ６ 利用者 ７ 見通しの伝搬路 ８ 建造物 ９ 遮蔽物 １１ 第１の基地局アンテナ １２ 第２の基地局アンテナ １３ 反射板 １４ 第２の伝搬路 １５ 第２の無線ゾーン ２１ ダイバーシティ回路 ２２ 送受信回路 ３１ 携帯端末 ３２ アンテナ ３３ ビーム

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−256230（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−235819（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−224831（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−268563（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−327612（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−154320（ＪＰ，Ａ) 実開 平６−48251（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04B 7/24 - 7/26 102 H04Q 7/00 - 7/38

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基地局と少なくとも一つの端末局との間
   で、無線通信を行う無線通信方法において、 一つの基地局のアンテナが２種類のアンテナを有し、 第１のアンテナは該基地局の周辺に無線ゾーンを形成す
   る指向性を有し、 前記無線ゾーンの近傍に電波を反射し、前記第１のアン
   テナによる無線ゾーンとほぼ一致する無線ゾーンを形成
   するように鏡面修正された少なくとも一つの反射手段を
   もうけ、 第２のアンテナは、前記反射手段に指向方向を向けた鋭
   い指向性を具備し、 前記端末局は前記第１及び第２のアンテナからの電波を
   受信することによりサイトダイバーシティによる通信を
   行うことを特徴とする無線通信方法。
2. 【請求項２】 前記端末局が前記基地局の方向を向いた
   第１のアンテナと、少なくとも一つの前記反射手段の方
   向を向いた第２のアンテナを具備し、該複数のアンテナ
   を用いてダイバーシティ通信を行うためのダイバーシテ
   ィ手段を具備することを特徴とする請求項１に記載の無
   線通信方法。