JP4045793B2 - マルチビーム制御アンテナシステム、基地局および方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、無線通信システム、特に、マルチビーム制御可能なアンテナシステム及び基地局装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
これからの無線通信システムは、音声サービスのみでなく、データ及び画像などを含む高速マルチメディア情報サービスを多様に支援する方向に進むと予想される。そこで、限られた無線通信システムの周波数資源を效率的に再利用できる方法が多様に摸索されている。
【０００３】
一般に、移動通信システムは、人、自動車、船舶、航空機などのような、移動体を対象とする通信システムであって、交換局（ＭＳＣ：Ｍｏｂｉｌｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ Ｃｅｎｔｅｒ）、制御局（ＢＳＣ：Ｂａｓｅ Ｓｔａｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）、基地局（ＢＴＳ：Ｂａｓｅ ＴｒａｎｓｃｅｉｖｅｒＳｔａｔｉｏｎ）、移動局（ＭＳ：Ｍｏｂｉｌｅ Ｓｔａｔｉｏｎ）などから構成される。
【０００４】
一つの交換局は、複数個の制御局を管理し、一つの制御局は複数個の基地局を管理している。移動局（ＭＳ）は、任意の基地局（ＢＴＳ）の範囲内にあり、移動局（ＭＳ）から送信された情報メッセージは、高周波信号処理及び呼処理のための基地局（ＢＴＳ）と基地局を制御する制御局（ＢＳＣ）を経由して交換局（ＭＳＣ）に伝送され、反対に交換局（ＭＳＣ）から伝送される情報は、制御局（ＢＳＣ）及び基地局（ＢＴＳ）を経由して移動局（ＭＳ）に伝送される。ここで、基地局（ＢＴＳ）は、移動局（ＭＳ）と無線を介して通信し、制御局（ＢＳＣ）とは有線で通信を行う有無線変換機能を行う。制御局（ＢＳＣ）は、基地局（ＢＴＳ）を交換局（ＭＳＣ）に接続させて基地局（ＢＴＳ）間の連結を調整して、基地局（ＢＴＳ）と交換局（ＭＳＣ）の間の通信を行うための信号処理機能をする。交換局（ＭＳＣ）は、移動通信加入者の呼を処理し、制御局（ＢＳＣ）と接続して移動局（ＭＳ）の通話設定及び解除機能などを行い、呼処理及び付加サービス関連の各種の機能を行う。このような移動通信システム環境は、当該分野で既に周知の技術であるので、ここでは詳細な説明は省略する。
【０００５】
図１は、従来基地局の運用装置の構成例示図であって、図面の１０１−１〜１０１−３は固定合成器（Ｆ／Ｃ）、１０３−１〜１０３−３は固定分配器（Ｆ／Ｄ）、１０５−１１〜１０５−３４は増幅器（ＭＣＰＡ）、１０７−１〜１０７−３は合成器、そして１０９−１〜１０９−３は送受切換器をそれぞれ示す。
【０００６】
一般的な基地局運用方法として、一基地局（ＢＴＳ）のサービス地域を複数個のセクタ（Ｓｅｃｔｏｒ）に分け、その基地局に割り当てられた周波数（ＦＡ）を各セクタに再び割り当てる方法を採用している。この場合、各セクタ（Ｓｅｃｔｏｒ）に割り当てられたＦＡは、該当セクタ内のみで利用されるように固定、配置されている。
【０００７】
通常のアンテナビームの放射パターンは、図２に示すように該当サービス領域より少し広く設定されている。従って、従来は図３に示すように、各ＦＡがセクタ間オーバーラッピング（Ｏｖｅｒｌａｐｐｉｎｇ）されるように重なることになるが、前記重なる部分（斜線部分）は、周波数運用の損失を意味するので、周波数運用効率が低下する問題点があった。
【０００８】
移動通信加入者は移動するので基地局サービス地域内の加入者の分布は常に変わり、セクタ内の加入者分布も一定ではない。しかし、セクタに割り当てられたＦＡの水平電力半値幅及びチルト角が同じく固定設定されており、変えることができないようになっている。従って、セクタ内の特定地域のトラフィックが一時的に増加した場合、これに対応できないために周波数運用効率が低下する問題点があった。
【０００９】
通常アンテナは高い所に設置されているため、アンテナと基地局は離れており、これを連結するため、ＲＦケーブルを利用している。このとき伝送損失が発生し、その損失はＲＦケーブルの長さが長くなる程大きくなる。従って、アンテナから放射される信号の出力を一定に維持するためには、基地局内にある多重チャネルパワー増幅器（ＭＣＰＡ）の出力を高めなければならない。
【００１０】
多重チャネルパワー増幅器は、基地局装備中で最も高価な装備であるので多重チャネルパワー増幅器の容量を高めようとするとコストアップになり、技術的にも実現が困難である。そして、放送アンテナから出る放射ビームの方角を調節する必要がある。特に、放送アンテナがその放送アンテナと通信する他のアンテナより高い高度に位置している場合、その放送アンテナを下方に傾けて放射ビームの方向を調整しなければならない。このように、放射ビームを下方に傾けることによって、可聴区域の角度を減らして近隣の放送アンテナとの干渉現象を減らすか、前記放送アンテナの下側の谷に位置している移動通信加入者との通信品質を高めることができる。
【００１１】
また、機械的にアンテナを下方にチルト（ｔｉｌｔｉｎｇ）する方法と電気的にチルトする方法がある。機械的にアンテナの放射ビームを下方に傾けることができるようになっている従来のアンテナシステムは、地上の高い所に位置して多くの場合２００フィート程度の高さである。放射ビームの方角が下方に調整されれば、全体アンテナは、機械的に下方に傾けなければならない。こういう方法の一つの短所は、一般的に融通がきかず、高価であるという点である。また、他の方法では、アンテナの各放射器（ｒａｄｉａｔｏｒ）と結合された関連放射位相を調節することによって、放射ビームを電気的に下方に傾けることができる。
【００１２】
アンテナ配列から放射されるビームを電気的に下方に傾くようにする従来のアンテナシステムにおいて、アンテナアレイは、放射素子アレイと単一信号接点網（ｓｉｎｇｌｅ ｐｏｉｎｔ ｓｉｇｎａｌ ｆｅｅｄ ｎｅｔｗｏｒｋ）をスキャン網（ｓｃａｎ ｎｅｔｗｏｒｋ）と結合させている。スキャン網は、前記単一信号接点網と各放射素子との間に複数の伝送線路（ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｌｉｎｅｓ）を有している。このような電気的下方チルト方法には、調整可能なキャパシタンスが伝送線路と共に直列に置かれているので、複数の信号をアンテナアレイ２２の各放射器に送り、好ましい位相変化を誘発する。位相制御機は、アンテナアレイ２２の各放射器と連結されて、各放射器から放射される位相変調されたビームを、他の全ての放射器から放射されるビーム２６と構造的に干渉されて、伝送線路からの所定の角度から放射する混合ビームを作る。各位相制御機により送られ、位相を変えることによって、ビームはアンテナ表面全体にスキャンされ得る。さらに他の方法は、他の素子が永久的な電子的ダウンチルトになるようにする時、長さが異なる伝送線路を用いることである。
【００１３】
しかし、前記したような従来のアンテナシステムには、二つのアンテナシステムが水平方向に放射ビーム方向を調整することはできないこと、さらに、伝送線路の数に相当する多い位相制御機が必要であるという問題点がある。さらに、前記アンテナ技術は、ラック（ｒａｃｋ）と歯車組立、または放射器数に相応する複数の位相制御機を用いるなど、好ましい位相変化を提供することには機械的に複雑である。
【００１４】
その上、従来のアンテナシステム技術は、ビームの幅を垂直、水平に調整することができない。そして、従来のアンテナシステム技術を用いることによって、ビームが垂直、水平に分布されてスキャン損失が過度に生じることも問題である。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明の目的は、前記従来の技術の問題点に鑑みてなされたものであって、セクタ内の各ＦＡの水平／垂直電力半値幅及びチルト角をそれぞれ独立に可変させることができるようにすることによって、セクタ内のＦＡのビーム幅を多様な形態に形成及び制御できるアンテナシステム及びアンテナシステム運用方法を提供することにある。
【００１６】
また、本発明の他の目的は、セクタ内の各ＦＡの水平／垂直電力半値幅及びチルト角をそれぞれ独立に変えることができるようにすることによって、セクタ内のＦＡのビーム幅を多様な形態に形成及び制御できる基地局及び基地局運用方法を提供することにある。
【００１７】
また、本発明の他の目的は、多重線路の位相制御機を用いてアンテナから放射されたビームの方向を電気的に水平調整（ｓｔｅｅｒｉｎｇ）できるアンテナシステムを提供することにある。
【００１８】
また、本発明の他の目的は、ビームを電気的に垂直及び方位角方向に調整することができるアンテナシステムを提供することにある。
【００１９】
また、本発明の他の目的は、スイッチング可能分配器（ｓｗｉｔｃｈａｂｌｅｄｉｖｉｄｅｒ）を使用してビームの幅を選択的に水平調整し得るアンテナシステムを提供することにある。
【００２０】
また、本発明の他の目的は、干渉を最小化してセルキャパシティ（ｃｅｌｌ ｃａｐａｃｉｔｙ）を最大化するアンテナシステムを提供することにある。
【００２１】
また、本発明の他の目的は、最適セル設計（ｏｐｔｉｍａｌ ｃｅｌｌ ｐｌａｎｎｉｎｇ）環境を作るアンテナシステムを提供することにある。
【００２２】
また、本発明の他の目的は、通信環境を均一にすることのできるアンテナシステムを提供することにある。
【００２３】
また、本発明の他の目的は、安定的に設置されることのできるアンテナシステムを提供することにある。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため本発明はマルチビーム制御アンテナシステムであり、入力信号を分配して多数の第１分配信号を生成する第１分配手段であって、前記入力信号の水平電力半値幅の可変可能角度に応じて前記第１分配信号の数を任意に設定し得る、少なくとも１個以上のスイッチング可能な第１分配手段と、誘電体部、Ｑ（Ｑは正の整数）個の伝送線路、Ｑ個の入力ポート、Ｑ個の出力ポートを有し、誘電体部を所定の角度に回転させ半分部分に位置した伝送線路の電気的長さを前記所定の角度まで増加し、同時に他の部分の伝送線路の電気的長さを前記所定の角度まで減少することにより、前記第１分配信号の位相を同時に変えた第１位相制御信号を出力する少なくとも１個以上の第１位相制御手段と、前記第１位相制御信号を合成して第１合成信号を生成するための第１合成手段と、前記第１合成信号を分配して多数の第２分配信号を生成する第２分配手段であって、前記入力信号の水平電力半値幅の可変可能角度に応じて前記第２分配信号の数を任意に設定し得る、少なくとも１個以上のスイッチング可能な第２分配手段と、
誘電体部、Ｐ（Ｐは正の整数）個の伝送線路、Ｐ個の入力ポート、Ｐ個の出力ポートを有し、誘電体部を所定の角度に回転させ半分部分に位置した伝送線路の電気的長さを前記所定の角度まで増加し、同時に他の部分の伝送線路の電気的長さを前記所定の角度まで減少することにより、前記第２分配信号の位相を同時に変えた第２位相制御信号を出力する少なくとも１個以上の第２位相制御手段と、前記第１及び第２分配手段、第１及び第２位相制御手段を制御することによって、前記入力信号の水平／垂直電力半値幅及びチルト角を独立に制御する制御信号を生成するための制御手段とを含むことを特徴としている。
【００２５】
また、前記目的を達成するため本発明はマルチビーム制御アンテナシステムであり、アンテナアレイにより受信された受信信号を分配して多数の分配信号を生成する分配手段であって、前記受信信号の水平電力半値幅の可変可能角度に応じて前記分配信号の数を任意に設定し得る、少なくとも１個以上のスイッチング可能な分配手段と、誘電体部、Ｑ（Ｑは正の整数）個の伝送線路、Ｑ個の入力ポート、Ｑ個の出力ポートを有し、誘電体部を所定の角度に回転させ半分部分に位置した伝送線路の電気的長さを前記所定の角度まで増加し、同時に他の部分の伝送線路の電気的長さを前記所定の角度まで減少することにより、前記分配信号の位相を同時に変えた位相制御信号を出力する少なくとも１個以上の位相制御手段と、前記位相制御信号を合成して合成信号を生成して出力するための合成手段と、前記位相制御手段及び合成手段を制御するための制御信号を生成するための制御手段とを含むことを特徴としている。
【００２６】
また、前記目的を達成するため本発明はマルチビーム制御基地局であり、入力信号を分配して多数の第１分配信号を生成する第１分配手段であって、前記入力信号の水平電力半値幅の可変可能角度に応じて前記第１分配信号の数を任意に設定し得る、少なくとも１個以上のスイッチング可能な第１分配手段と、誘電体部、Ｑ（Ｑは正の整数）個の伝送線路、Ｑ個の入力ポート、Ｑ個の出力ポートを有し、誘電体部を所定の角度に回転させ半分部分に位置した伝送線路の電気的長さを前記所定の角度まで増加し、同時に他の部分の伝送線路の電気的長さを前記所定の角度まで減少することにより、前記第１分配信号の位相を同時に変えた第１位相制御信号を出力する少なくとも１個以上の第１位相制御手段と、前記第１位相制御信号を合成して第１合成信号を生成するための第１合成手段と、前記第１合成信号を分配して多数の第２分配信号を生成する第２分配手段であって、前記入力信号の水平電力半値幅の可変可能角度に応じて前記第２分配信号の数を任意に設定し得る、少なくとも１個以上のスイッチング可能な第２分配手段と、誘電体部、Ｐ（Ｐは正の整数）個の伝送線路、Ｐ個の入力ポート、Ｐ個の出力ポートを有し、誘電体部を所定の角度に回転させ半分部分に位置した伝送線路の電気的長さを前記所定の角度まで増加し、同時に他の部分の伝送線路の電気的長さを前記所定の角度まで減少することにより、前記第２分配信号の位相を同時に変えた第２位相制御信号を出力する少なくとも１個以上の第２位相制御手段と、前記第１及び第２分配手段、第１及び第２位相制御手段を制御することによって、前記入力信号の水平／垂直電力半値幅及びチルト角を独立に制御する制御信号を生成するための制御手段とを含むことを特徴としている。
【００２７】
また、前記目的を達成するため本発明はマルチビーム制御基地局であり、アンテナアレイにより受信された受信信号を分配して多数の分配信号を生成する分配手段であって、前記受信信号の水平電力半値幅の可変可能角度に応じて前記分配信号の数を任意に設定し得る、少なくとも１個以上のスイッチング可能な分配手段と、誘電体部、Ｑ（Ｑは正の整数）個の伝送線路、Ｑ個の入力ポート、Ｑ個の出力ポートを有し、誘電体部を所定の角度に回転させ半分部分に位置した伝送線路の電気的長さを前記所定の角度まで増加し、同時に他の部分の伝送線路の電気的長さを前記所定の角度まで減少することにより、前記分配信号の位相を同時に変えた位相制御信号を出力する少なくとも１個以上の位相制御手段と、前記位相制御信号を合成して合成信号を生成して出力するための合成手段と、
前記位相制御手段及び合成手段を制御するための制御信号を生成するための制御手段とを含むことを特徴としている。
【００２８】
また、前記目的を達成するため本発明はマルチビーム制御方法であり、送信アンテナシステムによりマルチビームを制御するための方法において、入力信号の水平電力半値幅の可変可能角度に応じて第１分配信号の数を任意に設定し得る第１分配手段であって、少なくとも１個以上のスイッチング可能な第１分配手段により入力信号を分配して多数の第１分配信号を生成する第１ステップと、誘電体部、Ｑ（Ｑは正の整数）個の伝送線路、Ｑ個の入力ポート、Ｑ個の出力ポートを有し、誘電体部を所定の角度に回転させ半分部分に位置した伝送線路の電気的長さを前記所定の角度まで増加し、同時に他の部分の伝送線路の電気的長さを前記所定の角度まで減少することにより、前記第１分配信号の位相を同時に変える第１位相制御手段により前記第１分配信号の位相を制御して第１位相制御信号を出力する第２ステップと、第１合成手段により前記第１位相制御信号を合成して第１合成信号を生成する第３ステップと、前記入力信号の水平電力半値幅の可変可能角度に応じて第２分配信号の数を任意に設定し得る第２分配手段であって、少なくとも１個以上のスイッチング可能な第２分配手段により前記第１合成信号を分配して多数の第２分配信号を生成する第４ステップと、誘電体部、Ｐ（Ｐは正の整数）個の伝送線路、Ｐ個の入力ポート、Ｐ個の出力ポートを有し、誘電体部を所定の角度に回転させ半分部分に位置した伝送線路の電気的長さを前記所定の角度まで増加し、同時に他の部分の伝送線路の電気的長さを前記所定の角度まで減少することにより、前記第２分配信号の位相を同時に変える第２位相制御手段により前記第２分配信号の位相を制御して第２位相制御信号を出力する第５ステップと、前記第１及び第２分配手段、第１及び第２位相制御手段を制御することによって、前記入力信号の水平／垂直電力半値幅及びチルト角を独立に制御するための制御信号を生成する第６ステップと含むことを特徴としている。
【００２９】
また、前記目的を達成するため本発明はマルチビーム制御方法であり、受信アンテナシステムによりマルチビームを制御するための方法において、受信信号の水平電力半値幅の可変可能角度に応じて前記分配信号の数を任意に設定し得る分配手段であって、少なくとも１個以上のスイッチング可能な分配手段によりアンテナアレイにより受信された受信信号を分配して多数の分配信号を生成する第１ステップと、誘電体部、Ｑ（Ｑは正の整数）個の伝送線路、Ｑ個の入力ポート、Ｑ個の出力ポートを有し、誘電体部を所定の角度に回転させ半分部分に位置した伝送線路の電気的長さを前記所定の角度まで増加し、同時に他の部分の伝送線路の電気的長さを前記所定の角度まで減少することにより、前記分配信号の位相を同時に変える位相制御手段により前記分配信号の位相を制御して位相制御信号を出力する第２ステップと、合成手段により前記位相制御信号を合成して合成信号を生成して出力する第３ステップと、前記位相制御手段及び合成手段を制御するための制御信号を生成する第４ステップとを含むことを特徴としている。
【００３０】
また、前記目的を達成するため本発明は、送信基地局でマルチビームを制御するための方法において、入力信号の水平電力半値幅の可変可能角度に応じて第１分配信号の数を任意に設定し得る第１分配手段であって、少なくとも１個以上のスイッチング可能な第１分配手段により入力信号を分配して多数の第１分配信号を生成する第１ステップと、誘電体部、Ｑ（Ｑは正の整数）個の伝送線路、Ｑ個の入力ポート、Ｑ個の出力ポートを有し、誘電体部を所定の角度に回転させ半分部分に位置した伝送線路の電気的長さを前記所定の角度まで増加し、同時に他の部分の伝送線路の電気的長さを前記所定の角度まで減少することにより、前記第１分配信号の位相を同時に変える第１位相制御手段により前記第１分配信号の位相を制御して第１位相制御信号を出力する第２ステップと、第１合成手段により前記第１位相制御信号を合成して第１合成信号を生成する第３ステップと、前記入力信号の水平電力半値幅の可変可能角度に応じて第２分配信号の数を任意に設定し得る第２分配手段であって、少なくとも１個以上のスイッチング可能な第２分配手段により前記第１合成信号を分配して多数の第２分配信号を生成する第４ステップと、誘電体部、Ｐ（Ｐは正の整数）個の伝送線路、Ｐ個の入力ポート、Ｐ個の出力ポートを有し、誘電体部を所定の角度に回転させ半分部分に位置した伝送線路の電気的長さを前記所定の角度まで増加し、同時に他の部分の伝送線路の電気的長さを前記所定の角度まで減少することにより、前記第２分配信号の位相を同時に変える第２位相制御手段により前記第２分配信号の位相を制御して第２位相制御信号を出力する第５ステップと、前記第１及び第２分配手段、第１及び第２位相制御手段を制御することによって、前記入力信号の水平／垂直電力半値幅及びチルト角を独立に制御するための制御信号を生成する第６ステップと含むことを特徴とするマルチビーム制御方法が提供される。
【００３１】
また、前記目的を達成するため本発明は、受信基地局でマルチビームを制御するための方法において、受信信号の水平電力半値幅の可変可能角度に応じて前記分配信号の数を任意に設定し得る分配手段であって、少なくとも１個以上のスイッチング可能な分配手段によりアンテナアレイにより受信された受信信号を分配して多数の分配信号を生成する第１ステップと、誘電体部、Ｑ（Ｑは正の整数）個の伝送線路、Ｑ個の入力ポート、Ｑ個の出力ポートを有し、誘電体部を所定の角度に回転させ半分部分に位置した伝送線路の電気的長さを前記所定の角度まで増加し、同時に他の部分の伝送線路の電気的長さを前記所定の角度まで減少することにより、前記第１分配信号の位相を同時に変える位相制御手段により前記分配信号の位相を制御して位相制御信号を出力する第２ステップと、合成手段により前記位相制御信号を合成して合成信号を生成して出力する第３ステップと、前記位相制御手段及び合成手段を制御するための制御信号を生成する第４ステップとを含むことを特徴とするマルチビーム制御方法が提供される。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下本発明の目的を添付する図面を参照しながら詳細に説明する。
図４は、無線通信システムに用いられるアンテナシステム１００のブロック図である。アンテナシステム１００は、スイッチングブロック１１０、出力信号調整ブロック１２２及び入力信号調整ブロック１２４を含む信号調整ブロック１２０、及びＰ×Ｑ放射素子を含むアンテナアレイ１３０からなっている。ここで、ＰとＱは正の整数である。アンテナシステム１００は、さらにビーム制御ボード７１０、垂直モータ駆動器７２０及び水平モータ駆動器７３０を含む制御ブロック７００を有している（図８参照）。
【００３３】
図５は、アンテナシステムのスイッチングブロックの構造図である。スイッチングブロック１１０は、第１スイッチングブロック４１０、アップ／ダウンコンバーティングブロック４２０、及び第２スイッチングブロック４３０からなっている。
【００３４】
第１スイッチングブロック４１０には、第１スイッチ４１２及び第２スイッチ４１４がある。第１スイッチは、外部から第１通信信号Ｏ１００を受信して一つ以上の第１周波数信号、例えば、ＦＡ１＿ＴＸ、ＦＡ２＿ＴＸ、…、ＦＡ（Ｎ−１）＿ＴＸ、ＦＡＮ＿ＴＸをそれぞれアップ／ダウンコンバーティングブロック４２０に伝送する。第１周波数信号、すなわち、ＦＡ１＿ＴＸ、ＦＡ２＿ＴＸ、…、ＦＡ（Ｎ−１）＿ＴＸ、ＦＡＮ＿ＴＸは、第１スイッチ４１２に受信される第１通信信号Ｏ１００に基づいて生成され、第１周波数信号それぞれは互いに位相が異なっている。
【００３５】
第２スイッチ４１４は、アップ／ダウンコンバーティングブロック４２０から一つ以上の第２周波数信号、例えば、ＦＡ１＿ＲＸ、ＦＡ２＿ＲＸ、…、ＦＡ（Ｎ−１）＿ＲＸ、ＦＡＮ＿ＲＸを受信して、第２通信信号Ｉ４００を外部に伝送する。第２周波数信号、すなわち、ＦＡ１＿ＲＸ、ＦＡ２＿ＲＸ、…、ＦＡ（Ｎ−１）＿ＲＸ、ＦＡＮ＿ＲＸは、それぞれ互いに位相が異なっている。第２通信信号Ｉ４００は、アップ／ダウンコンバーティングブロック４２０から受信された第２周波数信号に基づいて生成される。
【００３６】
図面に示すように、アップ／ダウンコンバーティングブロック４２０は、複数のアップ／ダウンコンバータ４２２−１〜４２２−Ｎを有する。この場合、アップ／ダウンコンバータの数は、第１スイッチングブロック４１０から／にの受／送信される周波数信号の数によって変わる。すなわち、アップ／ダウンコンバータの数は、第１スイッチングブロック４１０から／に受／送信される周波数信号の数と同じである。
【００３７】
アップ／ダウンコンバータは、入力信号の周波数を上／下方変換する。例えば、アップ／ダウンコンバーティングブロック４２０は、第１スイッチングブロック４１０の第１スイッチ４１２から第１周波数信号を受信し、アップ／ダウンコンバーティングブロック４２０のアップ／ダウンコンバータは、相応する第１周波数信号に対する上／下方変換を行う。その後に上／下方変換によって生成された一つ以上の第３周波数信号が第２スイッチングブロック４３０の第３スイッチ４３２に入力される。
【００３８】
一方、アップ／ダウンコンバーティングブロック４２０が前記第２スイッチングブロック４３０の第４スイッチ４３４から一つ以上の第４周波数信号を受信し、アップ／ダウンコンバーティングブロック４２０のアップ／ダウンコンバータは、相応する第４周波数信号に対する上／下方変換を行う。その後に上／下方変換によって生成された一つ以上の第２周波数信号が第２スイッチングブロック４３０の第２スイッチ４１４に入力される。
【００３９】
第２スイッチングブロック４３０には、第３スイッチ４３２及び第４スイッチ４３４がある。第３スイッチ４３２は、アップ／ダウンコンバーティングブロック４２０から第３周波数信号を受信し、出力信号調整ブロック１２２（図３参照）に第３通信信号Ｏ２００を伝送する。第３周波数信号は、上／下方変換のために用いられるＦＡ１＿ＴＸ、ＦＡ２＿ＴＸ、…、ＦＡ（Ｎ−１）＿ＴＸ及びＦＡＮ＿ＴＸである。
【００４０】
第４スイッチ４３４は、入力信号調整ブロック１２４（図４参照）から第２調整信号Ｉ３００を受信し、アップ／ダウンコンバーティングブロック４２０の各コンバータに相応する第４周波数信号を伝送する。第４周波数信号は、上／下方変換のために用いられるＦＡ１＿ＲＸ、ＦＡ２＿ＲＸ、…、ＦＡ（Ｎ−１）＿ＲＸ及びＦＡＮ＿ＲＸである。
【００４１】
図６は、アンテナシステムの出力信号調整ブロックの構造図である。出力信号調整ブロック１２２は、複数の第２通信信号Ｏ２００、例えば、第３スイッチ４３２から伝送されたＦＡ１＿ＴＸ、ＦＡ２＿ＴＸ、…、ＦＡ（Ｎ−１）＿ＴＸ及びＦＡＮ＿ＴＸを受信して調整した後、一つ以上の第１調整信号Ｏ３００をアンテナアレイ１３０に伝送する。図６に示すように、出力信号調整ブロック１２２には、一つ以上のスイッチング可能分配器ブロック５１０−１〜５１０−Ｎ、第１位相制御機ブロック５２０−１〜５２０−Ｎ、合成器／分配器（Ｃ／Ｄ）ブロック５３０−１〜５３０−Ｎ及び第２位相制御機（Ｐ／Ｓ）ブロック５４０−１〜５４０−Ｎがある。
【００４２】
スイッチング可能分配器ブロック、第１位相制御機ブロック、第１合成器／分配器ブロック及び第２位相制御機ブロックそれぞれの数は、アップ／ダウンコンバーティングブロック４２０にあるアップ／ダウンコンバータの数と同じである。
【００４３】
スイッチング可能分配器ブロック５１０−１〜５１０−Ｎは、それぞれＰ個のスイッチング可能分配器を有する。図面に示すように、第１スイッチング可能分配器ブロック５１０−１は、Ｐ個のスイッチング可能分配器５１０−１−１〜５１０−１−Ｐを有する。
【００４４】
第１位相制御機ブロック５２０−１〜５２０−Ｎは、それぞれＰ個の第１位相制御機を有し、例えば、第１位相制御機ブロック５２０−１は、Ｐ個の第１位相制御機５２０−１−１〜５２０−１−Ｐがある。
【００４５】
第１合成器／分配器ブロック５３０−１〜５３０−Ｎは、それぞれＱ個の第１合成器／分配器を有し、例えば、第１合成器／分配器ブロック５３０−１は、Ｑ個の第１合成器／制御機５３０−１−１〜５３０−１−Ｑがある。
【００４６】
第２位相制御機ブロック５４０−１〜５４０−Ｎは、それぞれＱ個の第２位相制御機を有し、例えば、第２位相制御機ブロック５４０−１は、Ｑ個の第２位相制御機５４０−１−１〜５４０−１−Ｑがある。
【００４７】
図７は、アンテナシステムの入力信号調整ブロックの構造図である。入力信号の調整ブロック１２４は、アンテナアレイ１３０から一つ以上の第４通信信号Ｉ２００を受信して、出力信号とは逆順に調整した後、第２調整された信号Ｉ３００、例えば、ＦＡ１＿ＲＸ、ＦＡ２＿ＲＸ、…、ＦＡ（Ｎ−１）＿ＲＸ及びＦＡＮ＿ＲＸを第２スイッチングブロック４３０の第４スイッチ４３４に伝送する。入力信号調整ブロック１２４には、一つ以上のスイッチング可能合成器ブロック６１０−１〜６１０−Ｎ、第３位相制御機ブロック６２０−１〜６２０−Ｎ、第２合成器／分配器（Ｃ／Ｄ）ブロック６３０−１〜６３０−Ｎ及び第４位相制御機（Ｐ／Ｓ）ブロック６４０−１〜６４０−Ｎがある。
【００４８】
スイッチング可能分配器ブロック、第３位相制御機ブロック、第２合成器／分配器ブロック及び第４位相制御機ブロックそれぞれの数は、アップ／ダウンコンバーティングブロック４２０にあるアップ／ダウンコンバータの数と同じである。
【００４９】
スイッチング可能合成器ブロック６１０−１〜６１０−Ｎは、それぞれＰ個のスイッチング可能合成器を有し、例えばこの図にあるように、第１スイッチング可能合成器ブロック６１０−１は、Ｐ個のスイッチング可能合成器６１０−１−１〜６１０−１−Ｐがある。
【００５０】
第３位相制御機ブロック６２０−１〜６２０−Ｎは、それぞれＰ個の第３位相制御機を有し、例えば、第３位相制御機ブロック６２０−１は、Ｐ個の第３位相制御機６２０−１−１〜６２０−１−Ｐがある。
【００５１】
第２合成器／分配器ブロック６３０−１〜６３０−Ｎは、それぞれＱ個の第２合成器／分配器を有し、例えば、第１番目の第２合成器／分配器ブロック６３０−１は、Ｑ個の第２合成器／分配器６３０−１−１〜６３０−１−Ｑがある。
【００５２】
第４位相制御機ブロック６４０−１〜６４０−Ｎは、それぞれＱ個の第４位相制御機を有し、例えば、第１番目の第４位相制御機ブロック６４０−１は、Ｑ個の第４位相制御機６４０−１−１〜６４０−１−Ｑがある。
【００５３】
図８は、アンテナシステムの制御ブロックの構造図である。制御ブロック７００には、ビーム制御ボード７１０、水平モータ駆動器７２０及び垂直モータ駆動器７３０がある。
【００５４】
制御信号が制御ポートを介してビーム制御ボード７１０に入力されると、ビーム制御ボード７１０は、第１制御信号Ｓ１０、第２制御信号Ｓ２０及び第３制御信号Ｓ３０を生成する。第１制御信号Ｓ１０は水平電力半値幅スイッチング（ＨＢＷＳＷ： Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ Ｂｅａｍ Ｗｉｄｔｈ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）に用いられ、第２制御信号Ｓ２０は水平ビーム制御（ＨＢＳＴ：Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ Ｂｅａｍ Ｓｔｅｅｒｉｎｇ）に用いられ、第３制御信号Ｓ３０は垂直ビーム下方チルト（ＶＢＤＴ： Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｂｅａｍ Ｄｏｗｎ Ｔｉｌｔｉｎｇ）に用いられる。
【００５５】
図９及び１０は、アンテナシステムのアンテナアレイの構造図である。図９はアンテナシステムにおけるアンテナアレイを介して信号を伝送する過程を説明し、図１０はアンテナアレイを介してアンテナシステムの外部から信号を受信する過程を説明している。アンテナアレイ１３０は、Ｐ×Ｑ個の放射素子を含んでおり、ここでＰ、Ｑは正の整数である。
【００５６】
図９を参照すれば、アンテナアレイ１３０は、出力信号調整ブロック１２２から一つ以上の第１調整信号Ｏ３００を受信してアンテナシステムの外部に出力する。アンテナアレイ１３０が出力信号調整ブロック１２２から第１調整信号Ｏ３００を受信すると、第１調整信号は相応する行Ｃ１〜ＣＱのそれぞれにあるＰ個の放射素子を介してアンテナシステムから出力される。例えば、位相制御機５４０−１−１〜５４０−（Ｎ−１）−１から受信された第１調整信号Ｏ３００の部分、Ｗ４１、（Ｗ＋１）４１、… （Ｗ＋Ｎ−２）４１、（Ｗ＋Ｎ−１）４１は、第１行Ｃ１にある放射素子を介して放射される。同様に、位相制御機５４０−１−Ｑ〜５４０−（Ｎ−１）−Ｑから受信された第１調整信号Ｏ３００の部分、Ｗ４Ｑ、（Ｗ＋１）４Ｑ、…（Ｗ＋Ｎ−２）４Ｑ、（Ｗ＋Ｎ−１）４Ｑは、第Ｑ行ＣＱにある放射素子を介して放射される。
【００５７】
図１０を参照すれば、アンテナアレイ１３０は、外部から一つ以上の無線信号を受信して入力信号調整ブロック１２４に出力する。例えば、第１行Ｃ１にある放射素子を介して外部から受信された第４通信信号Ｉ２００の部分、Ｅ４１、（Ｅ＋１）４１、…（Ｅ＋Ｎ−２）４１、（Ｅ＋Ｎ−１）４１は、位相制御機６４０−１−１〜６４０−（Ｎ−１）−１に伝送される。第Ｑ行ＣＱにある放射素子を介して外部から受信された第４通信信号Ｉ２００の部分、Ｅ４Ｑ、（Ｅ＋１）４Ｑ、… （Ｅ＋Ｎ−２）４Ｑ、（Ｅ＋Ｎ−１）４Ｑは、位相制御機６４０−１−Ｑ〜６４０−（Ｎ−１）−Ｑに伝送される。
【００５８】
図１１は、アンテナシステムに用いられるスイッチング可能分配器５１０−１−１の概略図である。スイッチング可能分配器５１０−１−１は、ＲＦ信号を入力ポートから受信する入力ポートＲＸ１、第１伝送線路４４１１−４４１Ｑ、第２伝送線路４６１１−４６１Ｑ、アイソレーション抵抗４５１１−４５１Ｑ、出力ポートＴＸ１１−ＴＸ１Ｑ、第１スイッチ４１と第２スイッチ４２よりなっている。スイッチング可能分配器５１０−１−１は、Ｑ個の動作モードからなるように描かれている。
【００５９】
本発明の一実施例において、スイッチング可能分配器５１０−１−１は、最大動作モードで前記ＲＦ信号をＱ個の出力信号に等しく分ける分配器として動作する。スイッチング可能分配器５１０−１−１は、ビームコントロールパネル７１０から出力された第１制御信号Ｓ１０によって動作モードを変えることができる。スイッチング可能分配器５１０−１−１は、同一出願人により出願され１９９９年２月１６日に特許登録された米国特許第５．８７２．４９１号に詳細に説明されている。
【００６０】
図６〜図８を再び参照すれば、それぞれのスイッチング可能分配器５１０−１−１〜５１０−１−Ｐは、複数の分配された信号を線路Ｗ１１〜Ｗ１Ｐを介して第１Ｐ／Ｓ５２０−１−１〜５２０−１−Ｐに伝送する。スイッチング可能分配器５１０−１−１〜５１０−１−Ｐそれぞれで分割された信号の数は、動作モードの数と同じである。好ましい実施例では、アンテナシステム１００は、動作モードの数を変えることによってアンテナアレイ１３０から放出されたビームの幅を変えることができるが、これを示すシミュレーション（ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ）データが図２０〜２２に示されている。
【００６１】
一方、水平駆動装置７２０は、ビーム制御板７１０から出る第２制御信号Ｓ２０に相応してＰ個のモータ制御信号を生成する。各モータ制御信号は、相応する第１Ｐ／Ｓに入力されて第１Ｐ／Ｓに結合された誘電体を回転させるのに用いられる。
【００６２】
図１２は、スイッチング可能分配器ブロックと第１位相制御機ブロックとの間の送受信関係を示している。図１２を参照すれば、第１スイッチング可能分配器ブロック５１０−１の出力ポートＴＸ１１〜ＴＸＰＱから出力された信号は、相応する第１位相制御機ブロック５２０−１に入力される。例えば、出力ポートＴＸ１１〜ＴＸＰＱから出力された信号は、前記第１位相制御機５２０−１−１の入力ポートＲＸ１１〜ＲＸＰＱに入力される。
【００６３】
図１３は、第１位相制御機１５０１と周辺素子の関係を示した詳細図である。第１位相制御機５２０−１−１は、誘電体部（図示せず）、Ｑ個の伝送線路、Ｑ個の入力ポートＲＸ１１〜ＲＸＰＱ、Ｑ個の出力ポートＴＸ１１〜ＴＸＰＱを有している。図に示したように誘電体部を角度θ１に回転させて、スイッチング分配器５１０−１−１から出た分配信号などの位相を同時に変えることができる。半分部分に位置した伝送線路の電気的長さは、所定の角度まで増加し、同時に他の部分の電気的長さは、その所定の角度まで減少する。第１Ｐ／Ｓ５１０−１−１は、“Ｎ個の信号位相遷移を行う呼処理装置”と名称で、同一出願人により２００１年３月２８日に日本特許庁に出願された日本特許出願２００１−９３７２５号に詳細に説明されている。
【００６４】
本実施例で、第１位相制御機５２０−１−１〜５２０−１−Ｐのそれぞれは、水平ビーム方向を調節することができる。例えば、水平駆動装置７２０が前記誘電体を所定の角度θ１に回転させよという駆動制御信号を第１Ｐ／Ｓ５２０−１−１に伝送すると、スイッチング可能分割期５１０−１−１から出た分配信号などの半分は、予め位相変化し、残りの半分は第１Ｐ／Ｓ５２０−１−１を通過した後、位相変換される。従って、アンテナアレイ１３０のＲ１行で、放射素子Ｒ１１〜Ｒ１Ｑのそれぞれは、行Ｒ１の中心点に対して対称される互いに異なる信号を受信する。すなわち、前記アンテナは、前記誘電体の回転に基づいて、Ｒ１行から放射されたビームの方向を電気的に水平調整することができる。
【００６５】
前記位相制御された信号は、第１Ｃ／Ｄ５３０−１に伝送される。図１３を参照しながら詳細に説明する。第１位相制御機５２０−１−１〜５２０−１−Ｐは、複数の出力ポートＴＸ１１〜ＴＸ１Ｑ、ＴＸ２１〜ＴＸ２Ｑ、ＴＸＰ１〜ＴＸＰＱを有している。Ｃ／Ｄ５３０−１−１〜５３０−１−Ｐは、それぞれ入力ポートＲＸ１１〜ＲＸ１Ｑ、ＲＸ２１〜ＲＸ２Ｑ、ＲＸＰ１〜ＲＸＰＱを有している。出力ポートＴＸ１１〜ＴＸＰＱから出たそれぞれの位相制御された信号は、該当入力ポートに伝送される。例えば、第１位相制御部５２０−１の出力ポートＴＸ１２から出た位相制御された信号がＣ／Ｄ部５３０−１の入力ポートＲＸ１２に伝送される場合である。すなわち、出力ポートＴＸＰＱは、出力ポートＴＸＰＱの下位インデックスと入力ポートＲＸＰＱの下位インデックスが一致する方法により、入力ポートＲＸＰＱと連結される。
【００６６】
図６に示すように、第１Ｃ／Ｄ５３０−１−１〜５３０−１−Ｑのそれぞれは、第１Ｐ／Ｓ５２０−１−１〜５２０−１−Ｑから該当第２位相制御機に位相制御された信号を伝送する。それぞれの第２位相制御機５４０−１−１〜５４０−１−Ｑは、第１Ｃ／Ｄ５３０−１−１〜５３０−１−Ｑの第１ブロックからの信号を伝送する。
【００６７】
図１５は、第２位相制御機５４０−１−１と隣接する素子との関係を示す詳細図である。第２Ｐ／Ｓ５４０−１−１の機能と構造は、第２Ｐ／Ｓ５４０−１−１がＰ個の伝送線路を有しているという点を除いては、第１Ｐ／Ｓ５２０−１−１の機能と構造とが類似している。また、誘電体を所定の角度θ２に回転させることにより、入力ポートＲＸ１１〜ＲＸＰ１に入力される信号の位相を同時に変えることができる。半分部分に位置した伝送線路の電気的長さは、所定の角度まで増加し、同時に残り部分の電気的長さは、その所定の角度まで減る。
【００６８】
ダウンチルトは、水平に広まったビーム形態を前記セルの周辺にセルサイズを減らすことに用いられる。この場合、ビームのカバレッジ（ｂｅａｍ ｃｏｖｅｒａｇｅ）は減少するが、干渉信号の数が減るようになるのでセル内で活動できるユーザがより多くなることになる。本実施の形態で、列Ｃ１〜ＣＱそれぞれで第２Ｐ／Ｓ５４０−１−１〜５４０−１−Ｑに結合されている誘電体を回転させることによって、このようなダウンチルトを行うことができる。特に、本実施の形態によって、入力ポートの半分ＲＸ１１〜ＲＸ（（Ｐ−１）／２）１に入力された信号は、予め位相制御され、入力ポートＲＸＰ／２１〜ＲＸＰ１を介して入力された前記信号は、出力ポートＴＸ１１〜ＴＸＰ１を通過した後位相が遅延される。制御された位相の量は、第２位相制御機の対象な配列により各列Ｃ１〜ＣＱの中点に対して線型に対称を成している。
【００６９】
図１６は、本発明によってダウンチルトを行うアンテナシステムから放射されたビームのパターン図である。第２Ｐ／Ｓが誘電体を回転させない場合、出力ポートＴＸ１１〜ＴＸ１Ｎから出力された信号は、位相平面ＰＰ１に位置する。この場合、放射素子Ｒ１１〜ＲＱＰを含むアンテナアレイ１３０から放射された前記ビームは、ビームパターンＢＰ１を有する。一方、第２Ｒ／Ｓが誘電体を所定の角度θ２に回転させる場合、出力ポートＴＸ１１〜ＴＸ１Ｎから出力された信号は、位相平面ＰＰ２に位置することになる。従って、放射器Ｒ１１〜ＲＭＮのアレイ１８０から放射されたビームは、ビームパターンＢＰ１がα角度に回転したＢＰ２をビームパターンとして有する。
【００７０】
図１７は、本発明によるアンテナから放射されたビームを電気的に下方チルトするビームパターン図であり、第２Ｐ／Ｓ５４０−１−１〜５４０−１−Ｑの誘電体を回転させてダウンチルトを行う場合、アンテナ水準で極座標におけるアンテナのゲインプロットを示している。
【００７１】
図１８は、本発明によるアンテナシステムから放射されたビームを水平に回転させたビームパターン図であり、呼３のアンテナシステムが第１Ｐ／Ｓ１５０１〜１５０Ｎの誘電体を回転させて水平方向のビームを調整する場合の極座標におけるゲインプロットを示す水平面図である。
【００７２】
図１９は、図４のアンテナシステムがビーム幅を水平方向に可変させる場合、アンテナが得る区画である。この場合、アレイ１８０は、ＩＭＴ−２００に適合した放射器Ｒ１１〜Ｒ４８から構成される。すなわち、列の数は４であり、行の数は８である。第１位相制御機のブロック１５０は、ただ一つの第１位相制御機を有するが、これは全ての行を同じ方法により制御するためのものである。従って、スイッチング可能分配器のブロック１２０は、一つのスイッチング可能分配器を有する。前記スイッチング可能分配器は、最大動作モードで４ウェイに作動する。スイッチング可能分配器が４ウェイに作動する場合、アレイ１３０から放射されたビームは、約３２度のＨＰＢＷ（ｈａｌｆ ｐｏｗｅｒ ｂｅａｍ ｗｉｄｔｈ）を有する。前記スイッチング可能分配器が３ウェイに動作する場合、ビームは約４５度のＨＰＢＷを有する。そして、前記スイッチング可能分配器が２ウェイに作動すれば、ビームは約６４度のＨＰＢＷを有することになる。
【００７３】
図２０〜２１は、本発明によるマルチビームアンテナ制御を用いた基地局運用装置の一実施例の構成図であって、これに示すように、第１〜第４放射素子アレイ１７５０−１〜１７５０−４からなされたアンテナ１７５０と、送信する信号及び受信された信号を入力されて、これをアップ／ダウン処理して出力する第１〜第４アップ／ダウンコンバータ１７０１−１〜１７０１−４と、第２〜第４アップ／ダウンコンバータ１７０１−２〜１７０１−４の出力信号をそれぞれ入力されてこれを１〜３個の信号に分配して出力することによって、水平電力半値幅を調整するための第１〜第３水平電力半値幅の制御用スイッチング可能分配器（Ｓ／Ｄ：Ｓｗｔｉｃｈａｂｌｅ Ｄｉｖｉｄｅｒ）１７０３−１〜１７０３−３と、第１〜第３水平電力半値幅の制御用スイッチング可能分配器１７０３−１〜１７０３−３により分配された信号を入力されてその位相を調整することによって、水平チルト角を調整するための第１〜第３水平チルト角制御用の位相制御機（Ｐ／Ｓ：Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔｅｒ）１７０５−１〜１７０５−３と、第１〜第３水平チルト角の制御用位相制御機１７０５−１〜１７０５−３をそれぞれ独立に制御するための第１〜第３位相制御機の駆動部１７０７−１〜１７０７−３と、第１〜第３水平チルト角の制御用位相制御機１７０５−１〜１７０５−３の出力信号をそれぞれ一つずつ入力されて、これを合成して出力する第１〜第３固定合成器（Ｆ／Ｃ：Ｆｉｘｅｄ Ｃｏｍｂｉｎｅｒ）１７０９−１〜１７０９−３と、第１アップ／ダウンコンバータ１７０１−１及び第１〜第３固定合成器１７０９−１〜１７０９−３の出力信号をそれぞれ入力されて、これを増幅して出力する第１〜第４多重チャネルパワー増幅器（ＭＣＰＡ：Ｍｕｌｔｉ Ｃｈａｎｎｅｌ Ｐｏｗｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）１７１１−１〜１７１１−４と、第１〜第４多重チャネルパワー増幅器１７１１−１〜１７１１−４の出力信号をフィルタリングして第１〜第４放射素子アレイ１７５０−１〜１７５０−４に伝送するか、第１〜第４放射素子アレイ１７５０−１〜１７５０−４から受信された信号をフィルタリングして出力する第１〜第４デュプレックスフィルタ（Ｄ／Ｆ：Ｄｕｐｌｅｘ Ｆｉｌｔｅｒ）１７１３−１〜１７１３−４と、第１〜第４デュプレックスフィルタ１７１３−１〜１７１３−４の出力信号をそれぞれ入力されて、これを１〜８個の信号に分配して出力する第１〜第４垂直電力半値幅の制御用スイッチング可能分配器１７１５−１〜１７１５−４と、第１〜第４垂直電力半値幅の制御用スイッチング可能分配器１７１５−１〜１７１５−４の出力信号をそれぞれ入力されてその位相を制御して該当放射素子アレイに伝達することによって、垂直チルト角を調整するための第１〜第４垂直チルト角の制御用位相制御機１７１７−１〜１７１７−４と、第１〜第４垂直チルト角の制御用位相制御機１７１７−１〜１７１７−４を同時に制御するための第４位相制御機の駆動部１７１９と、アンテナ１７５０から受信された信号が第１〜第４デュプレックスフィルタ１７１３−１〜１７１３−４を介してフィルタリングされて出力されれば、これをそれぞれ入力されて増幅して出力する第１〜第４低雑音増幅器１７２１−１〜１７２１−４と、第２〜第４低雑音増幅器１７２１−２〜１７２１−４の出力信号をそれぞれ入力されてこれを３個の信号に分配して出力する第１〜第３固定分配器１７２３−１〜１７２３−３と、第１〜第３固定分配器１７２３−１〜１７２３−３の出力信号中それぞれ一つずつを入力されてその位相を調整することによって、水平チルト角を調整するための第４〜第６水平チルト角の制御用位相制御機１７２５−１〜１７２５−３と、第４〜第６水平チルト角の制御用位相制御機１７２５−１〜１７２５−３を独立に制御するための第５〜第７位相制御機の駆動部１７２７−１〜１７２７−３と、第４〜第６水平チルト角の制御用位相制御機１７２５−１〜１７２５−３の出力信号をそれぞれ入力されて、これを１〜３個の信号に合成して出力することによって、水平電力半値幅を調整するための第１〜第３水平電力半値幅制御用スイッチング可能合成器１７２９−１〜１７２９−３と、第１〜第７位相制御機の駆動部１７０７−１−１７０７−３、１７１９、１７２７−１−１７２７−３、第１〜第３水平電力半値幅制御用スイッチング可能分配器１７０３−１−１７０３−３及び合成器１７２９−１−１７２９−３、及び第１〜第４垂直電力半値幅制御用スイッチング可能分配器１７１５−１−１７１５−４の駆動及びスイッチングを制御する制御部１７３１とから構成する。
【００７４】
第１〜第３水平チルト角位相制御機１７０５−１〜１７０５−３を制御するための第１〜第３位相制御機駆動部１７０７−１〜１７０７−３は、例えば、第１〜第３水平チルト角位相制御機１７０５−１〜１７０５−３のそれぞれの一面に設けられた電動ギヤが嵌められた回転軸に設置され、駆動ギヤと減速機がが実装されたギヤボックス及び前記電動ギヤとギヤボックスの減速機とを連結するタイミングベルトにより構成することができ、このような構成は、公知技術であるので詳細な説明は省略する。
【００７５】
次に、第１〜第３水平電力半値幅制御用スイッチング可能分配器１７０３−１〜１７０３−３の構造について詳細に説明する。まず、第１〜第３水平電力半値幅制御用スイッチング可能分配器１７０３−１〜１７０３−３は、１ウェイ、２ウェイ及び３ウェイ分配器に使用し得るように構成されたものであって、ウェイの数が変ってもＲＦの特性が変わらないように構成されている。
【００７６】
第１〜第３水平電力半値幅制御用スイッチング可能分配器１７０３−１〜１７０３−３は、３個の信号伝達経路中１個または２個の信号伝達経路を使用しない場合、使用しない信号伝達経路を完全に断絶させることによって、ＲＦの特性の低下なしに転換できるように構成される。
【００７７】
この場合、第１〜第３水平電力半値幅制御用スイッチング可能合成器１７２９−１〜１７２９−３は、第１〜第３水平電力半値幅制御用スイッチング可能分配器１７０３−１〜１７０３−３と同様の構造であって、第１〜第４垂直電力半値幅制御用スイッチング可能分配器１７１５−１〜１７１５−４は、８ウェイ分配器であって分配されるウェイの数のみ違うだけである。
【００７８】
次に、第１〜第３水平チルト角制御用位相制御機１７０５−１〜１７０５−３の構造について詳細に説明する。第１〜第３水平チルト角制御用位相制御機１７０５−１〜１７０５−３は、伝送線路の電気的な長さを一定割合で変えることによって、多数の入力信号の位相及び減衰を同時に制御できるように構成されている。
【００７９】
以下では、前記したような構成を有する本発明に係るマルチビーム制御を利用した基地局運営装置の動作をさらに詳細に説明する。
【００８０】
一般に、一つの基地局のサービス地域をいくつのセクタに分割するか、またはいくつのＦＡを割り当てるかは、該当基地局サービス地域の地域的特性などを考慮して既に設定されるが、本発明の一実施の形態では、サービス地域を３個のセクタに分割し、各セクタに４個のＦＡ（ＦＡ１〜ＦＡ４）を割り当てたものを例として説明する。
【００８１】
そして、ＦＡ１〜ＦＡ４の中で水平チルト角及び水平電力半値幅の大きさを固定する固定ＦＡ（ＦＡ１）と、状況に応じて可変する可変ＦＡ（ＦＡ２〜ＦＡ４）と設定すると仮定する。この場合、固定ＦＡと可変ＦＡの設定は、任意的に設定し得るものであって、限定的ではない。従って、ＦＡ１〜ＦＡ４を全部可変ＦＡに設定することができる。
【００８２】
そして、第１〜第３水平電力半値幅制御用スイッチング可能分配器１７０３−１〜１７０３−３と第１〜第３水平電力半値幅制御用スイッチング可能合成器１７２９−１〜１７２９−３は、３ウェイ分配器及び合成器であると仮定する。また、第１〜第３固定合成器１７０９−１〜１７０９−３と、第１〜第３固定分配器１７２３−１〜１７２３−３も３ウェイ分配器及び合成器であると仮定する。そして、第１〜第３水平チルト角制御用位相制御機１７０５−１〜１７０５−３及び４〜第６水平チルト角制御用位相制御機１７２５−１〜１７２５−３は、３個の伝送線路を有する位相制御機であると仮定する。そして、第１〜第４垂直電力半値幅制御用スイッチング可能分配器１７１５−１〜１７１５−４は、８ウェイ分配器と仮定し、第１〜第４垂直チルト角制御用位相制御機１７１７−１〜１７１７−４は、８個の伝送線路を有する位相制御機と仮定する。そして、アップ／ダウンコンバータ、固定合成器、デュプレックスフィルタ、低雑音増幅器（ＬＮＡ）及び固定分配器などの動作は、公知の事実であるので詳細な説明は省略する。
【００８３】
以下では、各構成要素の一般的な動作を説明する。
まず、送信する場合の信号の流れを述べると、第１アップ／ダウンコンバータ１７０１−１を介して出力されるＦＡ１は、第１多重チャネルパワー増幅器１７１１−１に直接入力されるようにする。そしてＦＡ２、ＦＡ３、ＦＡ４信号が第２〜第４アップ／ダウンコンバータ１７０１−２〜１７０１−４を介して増幅されて出力されれば、第１〜第３水平電力半値幅制御用スイッチング可能分配器１７０３−１〜１７０３−３は、これを入力されて３個の同じ信号で分配して出力する。第１〜第３水平電力半値幅制御用スイッチング可能分配器１７０３−１〜１７０３−３からそれぞれ３個の信号が出力されれば、第１〜第３水平チルト角制御用位相制御機１７０５−１〜１７０５−３は、これを入力されてその入力された信号の位相を制御して出力する。この場合、第１〜第３水平チルト角制御用位相制御機１７０５−１〜１７０５−３は、第１〜第３駆動部１７０７−１〜１７０７−３によりそれぞれ独立に制御される。
【００８４】
そして、第１〜第３固定合成器１７０９−１〜１７０９−３は、第１〜第３水平チルト角制御用位相制御機１７０５−１〜１７０５−３から出力される３個の信号の中それぞれ一つずつ入力されてこれを合成して出力する。第１〜第３固定合成器１７０９−１〜１７０９−３で合成された信号が出力されれば、第２〜第４多重チャネルパワー増幅器１７１１−２〜１７１１−４は、これを増幅して出力する。
【００８５】
第１アップ／ダウンコンバータ１７０１−１の出力信号を第１多重チャネルパワー増幅器１７１１−１を介して入力される第１デュプレックスフィルタ１７１３−１と、第２〜第４多重チャネルパワー増幅器１７１１−２〜１７１１−４の出力信号を入力される第２〜第４デュプレックスフィルタ１７１３−２〜１７１３−４は、入力された信号をフィルタリングして出力する。
【００８６】
第１〜第４デュプレックスフィルタ１７１３−１〜１７１３−４によりフィルタリングされた信号が出力されれば、第１〜第４垂直電力半値幅制御用スイッチング可能分配器１７１５−１〜１７１５−４は、これを入力されて８個の信号に分配して出力する。第１〜第４垂直電力半値幅制御用スイッチング可能分配器１７１５−１〜１７１５−４によりそれぞれ８個の分配された信号が出力されれば、第１〜第４垂直チルト角制御用位相制御機１７１７−１〜１７１７−４は、これを入力されて同じ割合で位相を制御して該当放射素子アレイに出力する。この場合、第１〜第４垂直チルト角制御用位相制御機１７１７−１〜１７１７−４は、第４位相制御機駆動部１７１９により制御されるが、各位相制御機１７１７−１〜１７１７−４が同時に同じ割合で位相制御されるようにする。
【００８７】
一方、受信する場合の信号の流れを述べると、アンテナ１７５０内の第１〜第４放射素子アレイを介して受信された信号は、第１〜第４垂直チルト角制御用位相制御機１７１７−１〜１７１７−４と、第１〜第４垂直電力半値幅制御用スイッチング可能分配器１７１５−１〜１７１５−４を介して第１〜第４デュプレックスフィルタ１７１３−１〜１７１３−４に入力される。
【００８８】
第１〜第４垂直電力半値幅制御用スイッチング可能分配器１７１５−１〜１７１５−４から出力された信号を入力された第１〜第４デュプレックスフィルタ１７１３−１〜１７１３−４は、その入力された信号をフィルタリングして出力する。
第１〜第４デュプレックスフィルタ１７１３−１〜１７１３−４の出力信号を入力された第１〜第４低雑音増幅器１７２１−１〜１７２１−４は、その入力された信号を増幅して出力する。
【００８９】
第２〜第４低雑音増幅器１７２１−２〜１７２１−４の出力信号は、第１〜第３固定分配器１７２３−１〜１７２３−３によりそれぞれ３個の信号に分配されて出力される。そして第１〜第３固定分配器１７２３−１〜１７２３−３から出力される３個の信号は、それぞれ一個ずつ第４〜第６水平チルト角制御用位相制御機１７２５−１〜１７２５−３に入力されてその位相が制御される。第４〜第６水平チルト角制御用位相制御機１７２５−１〜１７２５−３により位相が制御された信号は、第１〜第３水平電力半値幅制御用スイッチング可能合成器１７２９−１〜１７２９−３に入力されてそれぞれ１個の信号に合成される。第１〜第３水平電力半値幅制御用スイッチング可能合成器１７２９−１〜１７２９−３により合成された信号は、図面に示さない伝送装置を介して制御局を経由して交換局に伝送される。
【００９０】
以下では、水平電力半値幅制御用スイッチング可能分配器により該当ＦＡの電力半値幅が調整される過程を図２０〜２１を参照しながらさらに詳細に説明する。
【００９１】
まず、第１〜第３水平電力半値幅制御用スイッチング可能分配器１７０３−１〜１７０３−３が３ウェイ（Ｗａｙ）分配器で動作する場合には、ＦＡ２、ＦＡ３、ＦＡ４の水平電力半値幅は３０度であり、２ウェイ分配器で動作する場合には、６０度、そして１ウェイ分配器で動作する場合には９０度であると仮定する。
【００９２】
この場合、ＦＡ１の場合にも水平電力半値幅制御用スイッチング可能分配器、水平チルト角制御用位相制御機及び固定合成器などを連結することによって、ＦＡ１〜ＦＡ４を全部可変ＦＡで利用することができる。このように構成する場合には、４ウェイ用スイッチング可能分配器と４個の伝送線路が形成された位相制御機を使用すべきであるが、このように構成すれば、各ＦＡの水平電力半値幅を１２０度〜０度の間で可変させることができる。そして、前記分配器の分配数に応じて可変する水平電力半値幅角度は、任意に設定し得るものであって特定角度に限定されない。
【００９３】
例えば、水平電力半値幅制御用スイッチング可能分配器１７０３−１が４ウェイ分配器で動作する場合には、入力されたＦＡ信号が水平チルト角制御用位相制御機１７０５−１、垂直電力半値幅制御用スイッチング可能分配器１７１５−１〜１７１５−４、垂直チルト角制御用位相制御機１７１７−１〜１７１７−４及び第１〜第４放射素子アレイ１７５０−１〜１７５０−４を介して放射される。すなわち、４個の放射素子アレイを介して放射されるのである。
【００９４】
しかし、水平電力半値幅制御用スイッチング可能分配器１７０３−１が３ウェイ〜１ウェイ分配器で動作する場合には、３個の放射素子アレイ〜１個の放射素子アレイを介して放射される。このように放射素子アレイの使用個数が可変されるということは、ＦＡ信号の電力半値幅が可変されるということを意味する。水平電力半値幅を可変できるようになれば、局所的なトラフィック増大に適切に対応できるようになる。
【００９５】
一方、水平チルト角制御用位相制御機１７０５−１には、呼形状の伝送線路が互いに対称的に形成されており、駆動時各伝送ラインが互いに対称的に同じ割合でその位相が変わるようになっている。すなわち、各放射素子アレイ１７５０−１〜１７５０−４に給電される信号の位相を互いに対称的に同じ割合で可変させるために、ＦＡの垂直チルトが可能となる。このように水平チルトを可変することができれば、ビームを特定の所に放射させることができるので、アンテナを場所に拘らず設置することができ、やはり局所的なトラフィック増大に適切に対応することができる。
【００９６】
垂直電力半値幅制御する方法も水平電力半値幅を制御する方法と同様の概念である。すなわち、垂直電力半値幅制御用スイッチング可能分配器１７１５−１が８ウェイ分配器で動作すれば、信号が第１放射素子アレイ１７５０−１内の８個の放射素子を介して放射されるが、７ウェイ〜１ウェイ分配器で動作すれば、７個の放射素子〜１個の放射素子のみを介して信号が放射される。このように放射素子の使用個数が可変されれば、ＦＡ信号の垂直電力半値幅が可変されることになる。
【００９７】
同様に、垂直チルト角制御用位相制御機１７１７−１を駆動してその位相を制御すれば、８個の放射素子に給電される信号が互いに対称的に同じ割合で可変されるので、垂直チルトが可能となる。
【００９８】
このように垂直角をチルトし得るようになれば、同じ周波数を使用する他の基地局から来る同一チャネル干渉信号を減少させることができる。参考にすることは、第１〜第４垂直チルト角制御用位相制御機１７１７−１〜１７１７−４は、全部同時に同じ割合で制御されるべきであり、よって正確な垂直チルトが可能である。
【００９９】
一方、以下ＦＡ２、ＦＡ３、ＦＡ４の信号の強さを考慮してさらに詳細に説明する。上記のように３ウェイ分配器を使用する場合には、各分配器のウェイ数に応じて可変される各ＦＡの水平電力半値幅に対する場合の数は、１０種類であるが、この中で各分配器が全部３ウェイ分配器で動作し、この場合のＦＡの水平電力半値幅は、３０度である場合を例として説明する。
【０１００】
図２０〜２１に示すように、第１〜第３水平電力半値幅制御用スイッチング可能分配器１７０３−１〜１７０３−３に入力されるＦＡ２、ＦＡ３、ＦＡ４信号の強さをそれぞれ１Ｐ２、１Ｐ３、１Ｐ４とすれば、１Ｐ２信号は、第１水平電力半値幅制御用スイッチング可能分配器１７０３−１により３個の１／３Ｐ２信号に分配される。
【０１０１】
同様に、１Ｐ３信号は、第２水平電力半値幅制御用スイッチング可能分配器１７０３−２により３個の１／３Ｐ３信号に分配され、１Ｐ４信号は、第３水平電力半値幅制御用スイッチング可能分配器１７０３−３により３個の１／３Ｐ４信号に分配される。
【０１０２】
第１〜第３水平電力半値幅制御用スイッチング可能分配器１７０３−１〜１７０３−３により分配された信号は、それぞれ第１〜第３水平チルト角制御用位相制御機１７０５−１〜１７０５−３を介して位相制御された後、第１〜第３固定合成器１７０９−１〜１７０９−３にそれぞれ一個の信号ずつ印加される。
【０１０３】
すなわち、第１〜第３固定合成器１７０９−１〜１７０９−３にそれぞれ１／３Ｐ２、１／３Ｐ３、１／３Ｐ４信号が入力されるが、この信号が合成されて出力される。これによって第１〜第３固定合成器１７０９−１〜１７０９−３により合成された信号は、それぞれ１／９Ｐ２＋１／９Ｐ３＋１／９Ｐ４信号となる。この場合、第１〜第３固定合成器１７０９−１〜１７０９−３に入力される信号の個数が変わってもＲＦ特性が変わらないように、入力端に第１〜第３マッチング回路７１〜７３を付加することができるが、アイソレーターを利用すこともでき、５０Ωの抵抗が接地されているスイッチを利用することもできる。
【０１０４】
一方、第２〜第４多重チャネルパワー増幅器１７１１−２〜１７１１−４が入力された信号を９０倍増幅して出力する増幅器とすれば、第２〜第４多重チャネルパワー増幅器１７１１−２〜１７１１−４の出力信号は、それぞれ１０Ｐ２＋１０Ｐ３＋１０Ｐ４の信号となる。
【０１０５】
さらに詳細に説明すれば、増幅信号の強さは、総３０Ｐであるが、その成分を見ると、１０Ｐ２＋１０Ｐ３＋１０Ｐ４の信号である。すなわち、この１０Ｐ２＋１０Ｐ３＋１０Ｐ４の信号がアンテナ１７５０内の３個の放射素子アレイを介して出力されるのである。この場合、ＦＡ１の水平電力半値幅は、１２０度となり、ＦＡ２〜ＦＡ４の水平電力半値幅は、全て３０度となるが、第１〜第３水平チルト角制御用位相制御機１７０５−１〜１７０５−３を介してＦＡ２、ＦＡ３、ＦＡ４の水平チルトをすることによって、１２０度角度のセクタ内に並列に配列させれば、図２４に示す通りである。
【０１０６】
他の例として、第１水平電力半値幅制御用スイッチング可能分配器１７０３−１は、１ウェイ分配器で動作し、第２水平電力半値幅制御用スイッチング可能分配器１７０３−２は、２ウェイ分配器で動作し、第３水平電力半値幅制御用スイッチング可能分配器１７０３−３は、３ウェイ分配器で動作する場合を説明する。
【０１０７】
すなわち、ＦＡ２の水平電力半値幅は９０度、ＦＡ３の水平電力半値幅は６０度、ＦＡ４の水平電力半値幅は３０度である場合を図２２〜２３を参照しながら説明する。
【０１０８】
第２高周波増幅器１７０１−２により増幅されたＦＡ２信号は、第１水平電力半値幅制御用スイッチング可能分配器１７０３−１と第１水平チルト角制御用位相制御機１７０５−１を介して第１固定合成器１７０９−１に印加される。そして第３高周波増幅器１７０１−３により増幅されたＦＡ３信号は、第２水平電力半値幅制御用スイッチング可能分配器１７０３−２により２個の信号に分配され、第２水平チルト角制御用位相制御機１７０５−２を介して第１及び第３固定合成器１７０９−１、１７０９−３に印加される。そして第４高周波増幅器１７０１−４を介して増幅されたＦＡ４信号は、第３水平電力半値幅制御用スイッチング可能分配器１７０３−３を介して３個の信号に分配され、第３水平チルト角制御用位相制御機１７０５−３を介して第１〜第３固定合成器１７０９−１〜１７０９−３に印加される。
【０１０９】
これによって、第１固定合成器１７０９−１に入力される信号は、１Ｐ２、１／２Ｐ３、１／３Ｐ４となり、第２固定合成器１７０９−２に入力される信号は、１／３Ｐ４となり、第３固定合成器１７０９−３に入力される信号は、１／２Ｐ３、１／３Ｐ４となる。
【０１１０】
第１固定合成器１７０９−１により合成された信号は、１／３Ｐ２＋１／６Ｐ３＋１／９Ｐ４となり、これは第２多重チャネルパワー増幅器１７１１−２により増幅されて、３０Ｐ２＋１５Ｐ３＋１０Ｐ４の信号で出力される。第２固定合成器１７０９−２により合成された信号は、１／９Ｐ４となり、これは第３多重チャネルパワー増幅器１７１１−３により増幅されて１０Ｐ４の信号で出力される。第３固定合成器１７０９−３により合成された信号は、１／６Ｐ３＋１／９Ｐ４となり、これは第３多重チャネルパワー増幅器１７１１−４により増幅されて１５Ｐ３＋１０Ｐ４の信号で出力される。この場合、第２〜第３多重チャネルパワー増幅器１７１１−２〜１７１１−４の出力レベルは、５５Ｐ、１０Ｐ、３５Ｐであってそれぞれ異なるが、その成分を見ると、ＦＡ２、ＦＡ３、ＦＡ４それぞれの出力レベルは３０Ｐであって同一であることが分かる。
【０１１１】
そして、第１多重チャネルパワー増幅器１７１１−１の出力レベルが５５Ｐとして、いずれかの片方の増幅器にあまり大きい容量の出力レベルが表れることを防止するために、図２８に示すように、第２水平電力半値幅制御用スイッチング可能分配器１７０３−２の出力信号を第２及び第３固定合成器１７０９−２、１７０９−３に印加するようにすることもできる。
【０１１２】
上記のようにすれば、第１固定合成器１７０９−１に入力される信号は、１Ｐ２、１／３Ｐ４となり、第２固定合成器１７０９−２に入力される信号は、１／２Ｐ３、１／３Ｐ４となり、第３固定合成器１７０９−３に入力される信号は１／２Ｐ３、１／３Ｐ４となる。
【０１１３】
これにより第１固定合成器１７０９−１により合成された信号は、１／３Ｐ２＋１／９Ｐ４となり、これは第２多重チャネルパワー増幅器１７１１−２により増幅されて３０Ｐ２＋１０Ｐ４の信号で出力される。そして、第２固定合成器１７０９−２により合成された信号は、１／６Ｐ３＋１／９Ｐ４となり、これは第２多重チャネルパワー増幅器１７１１−２により増幅されて１５Ｐ３＋１０Ｐ４の信号で出力される。第３固定合成器１７０９−３により合成された信号は、１／６Ｐ３＋１／９Ｐ４となり、これは第４多重チャネルパワー増幅器１７１１−４により増幅されて１５Ｐ３＋１０Ｐ４の信号で出力される。
【０１１４】
すなわち、第２多重チャネルパワー増幅器１７１１−２の出力レベルは、４０Ｐとなり、第３多重チャネルパワー増幅器１７１１−３の出力レベルは２５Ｐとなり、第４多重チャネルパワー増幅器１７１１−４の出力レベルは２５Ｐとなって増幅器の容量をさらに小さくすることができる。この場合、第１〜第３水平チルト角制御用位相制御機１７０５−１〜１７０５−３を介してＦＡ２、ＦＡ３、ＦＡ４の水平チルトをすることによって、１２０度角度のセクタ内に並列に配列させれば、図２７に示すものと同様である。
【０１１５】
このようにセクタ内特定地域のトラフィックが一時的に増加した場合、第１〜第３水平電力半値幅制御用スイッチング可能分配器１７０３−１〜１７０３−３と第１〜第３水平チルト角位相制御機１７０５−１〜１７０５−３を調整して、図２８に示すように、ＦＡ２、ＦＡ３をトラフィックが増加した特定地域に集中することによって対応できる。
【０１１６】
例えば、第１〜第３水平電力半値幅制御用スイッチング可能分配器１７０３−１〜１７０３−３が１ウェイ分配器で動作している場合、１２０度に分割された３個のセクタにおいて、第１セクタの特定地域に一時的にトラフィックが増加すれば、ＦＡ２〜ＦＡ４信号を分配する第１〜第３水平電力半値幅制御用スイッチング可能分配器１７０３−１〜１７０３−３の分配数を増加させて電力半値幅が小さくなるようにし、また第１〜第３水平チルト角制御用位相制御機１７０５−１〜１７０５−３を制御して、ＦＡ２〜ＦＡ４のビームが前記トラフィックが増加された地域に水平チルトされるように制御して増大されたトラフィックに適切が対応できるようになるのである。
【０１１７】
一般に、局所的なトラフィック増大に対応するためには、セクタをさらに小さく分割することになるが、上記のように動作すれば、セクタを分割しなくても呼処理容量を増加させることのできる効果を有する。一方、スイッチング可能分配器及び固定合成器は、互いに入出力ポートのみ変えれば、スイッチング可能合成器及び固定分配器にも使用することができる製品である。
【０１１８】
従って第１〜第３水平電力半値幅制御用スイッチング可能合成器１７２９−１〜１７２９−３、第４〜第６水平チルト角制御用位相制御機１７２５−１〜１７２５−３及び第１〜第３ 固定分配器１７２３−１〜１７２３−３と第１〜第３水平電力半値幅制御用スイッチング可能分配器１７０３−１〜１７０３−３、第１〜第３水平チルト角制御用位相制御機１７０５−１〜１７０５−３及び第１〜第３固定合成器１７０９−１〜１７０９−３は、同じ連結状態であると解析できる。
【０１１９】
この場合、第１〜第３水平電力半値幅制御用スイッチング可能合成器１７２９−１〜１７２９−３及び第４〜第６水平チルト角制御用位相制御機１７２５−１〜１７２５−３と第１〜第３水平電力半値幅制御用スイッチング可能分配器１７０３−１〜１７０３−３、第１〜第３水平チルト角制御用位相制御機１７０５−１〜１７０５−３のスイッチング状態及び位相制御状態を同一に制御することもでき、それぞれ独立に異なるように制御することもできる。もし、スイッチング状態及び位相制御状態を同一に制御すれば、送信されるビームの垂直／水平電力半値幅及びチルト角によりカバーされるサービス地域と受信されるサービス地域とが同一になるのである。
【０１２０】
それに対し、スイッチング状態及び位相制御状態をそれぞれ独立に違うようにすれば、送信サービス地域と受信サービス地域とが違うようになる。そして、前記各スイッチング可能分配器、スイッチング可能合成器及び各位相制御機の駆動部は、制御部１７３１により制御されるが、制御部１７３１は、制御局及び交換局から制御に必要なデータを伝送される。
【０１２１】
尚、本発明は、本実施例に限られるものではない。本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で多様に変更実施することが可能である。
【０１２２】
【発明の効果】
上述したようになされる本発明によると、基地局の各セクタに移動してきた加入者数及び変化する呼発生量に応じてＦＡの垂直／水平電力半値幅及びチルト角を自動に制御することによって、同じ周波数を使用する他の基地局からくる同一チャネル干渉信号を減少させることができ、精密なビーム角度制御を介して初期設置が容易である。
【０１２３】
また、不規則な電波環境下で最適のセルサービス領域及びセクタ分割設計をすることができ、ビルの壁面、屋上の鉄塔等多様な場所に設置することができる。
【０１２４】
また、各ＦＡをセクタ内の特定地域に割り当てることができるので、セクタ分割をしなくても局所的なトラフィック増大に適切に対応することができ、各ＦＡ間重なる部分を減らすことができる。
【０１２５】
また、前記基地局運用のための装備をアンテナに内蔵させることによって、伝送損失を減らすことができ、これによって、低容量の多重チャネルパワー増幅器を使用することができるので、コストが低減されて、基地局の大きさを減少させることができるなど、限定された周波数資源を效率的に使用することができるので、基地局の全体的な運用効率を向上させることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の基地局運用装置の構成例示図である。
【図２】図１における一般的なＦＡの水平電力半値幅を示す図である。
【図３】図１における各セクタのＦＡの水平電力半値幅を示す図である。
【図４】本発明に用いられるアンテナシステムのブロック図である。
【図５】アンテナシステムのスイッチングブロックの構造図である。
【図６】アンテナシステムの出力信号調整ブロックの構造図である。
【図７】アンテナシステムの入力信号調整ブロックの構造図である。
【図８】アンテナシステムの制御ブロックの構造図である。
【図９】アンテナシステムにおけるアンテナアレイを介して信号を伝送する過程を説明する構造図である。
【図１０】アンテナアレイを介してアンテナシステムの外部から信号を受信する過程を説明する構造図である。
【図１１】アンテナシステムに用いられるスイッチング可能分配器の概略図である。
【図１２】スイッチング可能分配器ブロックと第１位相制御機ブロックとの間の送受信関係を示している。
【図１３】第１位相制御機と周辺素子の送受関係を示している。
【図１４】第１位相制御機と結合／分配ブロックとの間の送受信関係を示している。
【図１５】第２位相制御機と隣接する素子との送受関係を示している。
【図１６】本発明によってダウンチルトを行うアンテナシステムから放射されたビームのパターン図である。
【図１７】本発明によるアンテナから放射されたビームを電気的に下方チルトするビームパターン図である。
【図１８】本発明によるアンテナシステムから放射されたビームを水平に回転させたビームパターン図である。
【図１９】本発明によるアンテナシステムから放射されたビームの幅を水平方向に変えた場合のビームパターン図である。
【図２０】本発明に係る基地局運用装置の一実施例の構成図である。
【図２１】本発明に係る基地局運用装置の一実施例の構成図である。
【図２２】ＦＡ２、ＦＡ３、ＦＡ４の水平電力半値幅が全て３０度である場合の動作状態図である。
【図２３】ＦＡ２、ＦＡ３、ＦＡ４の水平電力半値幅が全て３０度である場合の動作状態図である。
【図２４】図１７〜１９による水平電力半値幅を示す図である。
【図２５】ＦＡ２、ＦＡ３、ＦＡ４の水平電力半値幅がそれぞれ９０度、６０度、３０度である場合の動作状態図である。
【図２６】ＦＡ２、ＦＡ３、ＦＡ４の水平電力半値幅がそれぞれ９０度、６０度、３０度である場合の動作状態図である。
【図２７】図２２〜２３による水平電力半値幅を示す図である。
【図２８】セクタ内の特定地域のトラフィック増大に対応するためのＦＡ２、ＦＡ３、ＦＡ４の水平チルト及び電力半値幅を調整した場合の状態図である。
【図２９】図２５における第２水平電力半値幅制御用スイッチング可能分配器の出力信号を第２及び第３固定合成器に印加されるように分配する状態図である。
【図３０】図２６における第２水平電力半値幅制御用スイッチング可能分配器の出力信号を第２及び第３固定合成器に印加されるように分配する状態図である。
【図３１】水平電力半値幅及び垂直チルト角が独立に制御される時、アンテナシステムから放射されたＦＡの水平電力半値幅を示す図である。
【符号の説明】
１７０１−１〜１７０１−４ ： 第１〜第４アップ／ダウンコンバータ
１７０３−１〜１７０３−３ ： 第１〜第３水平電力半値幅制御用スイッチング可能分配器
１７０５−１〜１７０５−３ ： 第１〜第３水平チルト角制御用位相制御機
１７０７−１〜１７０７−３ ： 第１〜第３位相制御機駆動部
１７０９−１〜１７０９−３ ： 第１〜第３固定合成器
１７１１−１〜１７１１−４ ： 第１〜第４多重チャネルパワー増幅器
１７１３−１〜１７１３−４ ： 第１〜第２デュプレックスフィルタ
１７１５−１〜１７１５−４ ： 第１〜第４垂直電力半値幅制御用スイッチング可能分配器
１７１７−１〜１７１７−４ ： 第１〜第４垂直チルト角制御用位相制御機
１７１９ ： 第４位相制御機駆動部
１７２１−１〜１７２１−４ ： 第１〜第４低雑音増幅器
１７２３−１〜１７２３−３ ： 第１〜第３ 固定分配器
１７２５−１〜１７２５−３ ： 第４〜第６水平チルト角制御用位相制御機
１７２７−１〜１７２７−３ ： 第５〜第７位相制御機駆動部 １７２９−１〜１７２９−３ ： 第１〜第３水平電力半値幅制御用スイッチング可能合成器
１７３１ ： 制御部
１７５０ ： アンテナ
１７５０−１〜１７５０−４ ： 第１〜第４放射素子アレイ
【発明が属する技術分野】
本発明は、無線通信システム、特に、マルチビーム制御可能なアンテナシステム及び基地局装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
これからの無線通信システムは、音声サービスのみでなく、データ及び画像などを含む高速マルチメディア情報サービスを多様に支援する方向に進むと予想される。そこで、限られた無線通信システムの周波数資源を效率的に再利用できる方法が多様に摸索されている。
【０００３】
一般に、移動通信システムは、人、自動車、船舶、航空機などのような、移動体を対象とする通信システムであって、交換局（ＭＳＣ：Ｍｏｂｉｌｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ Ｃｅｎｔｅｒ）、制御局（ＢＳＣ：Ｂａｓｅ Ｓｔａｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）、基地局（ＢＴＳ：Ｂａｓｅ ＴｒａｎｓｃｅｉｖｅｒＳｔａｔｉｏｎ）、移動局（ＭＳ：Ｍｏｂｉｌｅ Ｓｔａｔｉｏｎ）などから構成される。
【０００４】
一つの交換局は、複数個の制御局を管理し、一つの制御局は複数個の基地局を管理している。移動局（ＭＳ）は、任意の基地局（ＢＴＳ）の範囲内にあり、移動局（ＭＳ）から送信された情報メッセージは、高周波信号処理及び呼処理のための基地局（ＢＴＳ）と基地局を制御する制御局（ＢＳＣ）を経由して交換局（ＭＳＣ）に伝送され、反対に交換局（ＭＳＣ）から伝送される情報は、制御局（ＢＳＣ）及び基地局（ＢＴＳ）を経由して移動局（ＭＳ）に伝送される。ここで、基地局（ＢＴＳ）は、移動局（ＭＳ）と無線を介して通信し、制御局（ＢＳＣ）とは有線で通信を行う有無線変換機能を行う。制御局（ＢＳＣ）は、基地局（ＢＴＳ）を交換局（ＭＳＣ）に接続させて基地局（ＢＴＳ）間の連結を調整して、基地局（ＢＴＳ）と交換局（ＭＳＣ）の間の通信を行うための信号処理機能をする。交換局（ＭＳＣ）は、移動通信加入者の呼を処理し、制御局（ＢＳＣ）と接続して移動局（ＭＳ）の通話設定及び解除機能などを行い、呼処理及び付加サービス関連の各種の機能を行う。このような移動通信システム環境は、当該分野で既に周知の技術であるので、ここでは詳細な説明は省略する。
【０００５】
図１は、従来基地局の運用装置の構成例示図であって、図面の１０１−１〜１０１−３は固定合成器（Ｆ／Ｃ）、１０３−１〜１０３−３は固定分配器（Ｆ／Ｄ）、１０５−１１〜１０５−３４は増幅器（ＭＣＰＡ）、１０７−１〜１０７−３は合成器、そして１０９−１〜１０９−３は送受切換器をそれぞれ示す。
【０００６】
一般的な基地局運用方法として、一基地局（ＢＴＳ）のサービス地域を複数個のセクタ（Ｓｅｃｔｏｒ）に分け、その基地局に割り当てられた周波数（ＦＡ）を各セクタに再び割り当てる方法を採用している。この場合、各セクタ（Ｓｅｃｔｏｒ）に割り当てられたＦＡは、該当セクタ内のみで利用されるように固定、配置されている。
【０００７】
通常のアンテナビームの放射パターンは、図２に示すように該当サービス領域より少し広く設定されている。従って、従来は図３に示すように、各ＦＡがセクタ間オーバーラッピング（Ｏｖｅｒｌａｐｐｉｎｇ）されるように重なることになるが、前記重なる部分（斜線部分）は、周波数運用の損失を意味するので、周波数運用効率が低下する問題点があった。
【０００８】
移動通信加入者は移動するので基地局サービス地域内の加入者の分布は常に変わり、セクタ内の加入者分布も一定ではない。しかし、セクタに割り当てられたＦＡの水平電力半値幅及びチルト角が同じく固定設定されており、変えることができないようになっている。従って、セクタ内の特定地域のトラフィックが一時的に増加した場合、これに対応できないために周波数運用効率が低下する問題点があった。
【０００９】
通常アンテナは高い所に設置されているため、アンテナと基地局は離れており、これを連結するため、ＲＦケーブルを利用している。このとき伝送損失が発生し、その損失はＲＦケーブルの長さが長くなる程大きくなる。従って、アンテナから放射される信号の出力を一定に維持するためには、基地局内にある多重チャネルパワー増幅器（ＭＣＰＡ）の出力を高めなければならない。
【００１０】
多重チャネルパワー増幅器は、基地局装備中で最も高価な装備であるので多重チャネルパワー増幅器の容量を高めようとするとコストアップになり、技術的にも実現が困難である。そして、放送アンテナから出る放射ビームの方角を調節する必要がある。特に、放送アンテナがその放送アンテナと通信する他のアンテナより高い高度に位置している場合、その放送アンテナを下方に傾けて放射ビームの方向を調整しなければならない。このように、放射ビームを下方に傾けることによって、可聴区域の角度を減らして近隣の放送アンテナとの干渉現象を減らすか、前記放送アンテナの下側の谷に位置している移動通信加入者との通信品質を高めることができる。
【００１１】
また、機械的にアンテナを下方にチルト（ｔｉｌｔｉｎｇ）する方法と電気的にチルトする方法がある。機械的にアンテナの放射ビームを下方に傾けることができるようになっている従来のアンテナシステムは、地上の高い所に位置して多くの場合２００フィート程度の高さである。放射ビームの方角が下方に調整されれば、全体アンテナは、機械的に下方に傾けなければならない。こういう方法の一つの短所は、一般的に融通がきかず、高価であるという点である。また、他の方法では、アンテナの各放射器（ｒａｄｉａｔｏｒ）と結合された関連放射位相を調節することによって、放射ビームを電気的に下方に傾けることができる。
【００１２】
アンテナ配列から放射されるビームを電気的に下方に傾くようにする従来のアンテナシステムにおいて、アンテナアレイは、放射素子アレイと単一信号接点網（ｓｉｎｇｌｅ ｐｏｉｎｔ ｓｉｇｎａｌ ｆｅｅｄ ｎｅｔｗｏｒｋ）をスキャン網（ｓｃａｎ ｎｅｔｗｏｒｋ）と結合させている。スキャン網は、前記単一信号接点網と各放射素子との間に複数の伝送線路（ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｌｉｎｅｓ）を有している。このような電気的下方チルト方法には、調整可能なキャパシタンスが伝送線路と共に直列に置かれているので、複数の信号をアンテナアレイ２２の各放射器に送り、好ましい位相変化を誘発する。位相制御機は、アンテナアレイ２２の各放射器と連結されて、各放射器から放射される位相変調されたビームを、他の全ての放射器から放射されるビーム２６と構造的に干渉されて、伝送線路からの所定の角度から放射する混合ビームを作る。各位相制御機により送られ、位相を変えることによって、ビームはアンテナ表面全体にスキャンされ得る。さらに他の方法は、他の素子が永久的な電子的ダウンチルトになるようにする時、長さが異なる伝送線路を用いることである。
【００１３】
しかし、前記したような従来のアンテナシステムには、二つのアンテナシステムが水平方向に放射ビーム方向を調整することはできないこと、さらに、伝送線路の数に相当する多い位相制御機が必要であるという問題点がある。さらに、前記アンテナ技術は、ラック（ｒａｃｋ）と歯車組立、または放射器数に相応する複数の位相制御機を用いるなど、好ましい位相変化を提供することには機械的に複雑である。
【００１４】
その上、従来のアンテナシステム技術は、ビームの幅を垂直、水平に調整することができない。そして、従来のアンテナシステム技術を用いることによって、ビームが垂直、水平に分布されてスキャン損失が過度に生じることも問題である。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明の目的は、前記従来の技術の問題点に鑑みてなされたものであって、セクタ内の各ＦＡの水平／垂直電力半値幅及びチルト角をそれぞれ独立に可変させることができるようにすることによって、セクタ内のＦＡのビーム幅を多様な形態に形成及び制御できるアンテナシステム及びアンテナシステム運用方法を提供することにある。
【００１６】
また、本発明の他の目的は、セクタ内の各ＦＡの水平／垂直電力半値幅及びチルト角をそれぞれ独立に変えることができるようにすることによって、セクタ内のＦＡのビーム幅を多様な形態に形成及び制御できる基地局及び基地局運用方法を提供することにある。
【００１７】
また、本発明の他の目的は、多重線路の位相制御機を用いてアンテナから放射されたビームの方向を電気的に水平調整（ｓｔｅｅｒｉｎｇ）できるアンテナシステムを提供することにある。
【００１８】
また、本発明の他の目的は、ビームを電気的に垂直及び方位角方向に調整することができるアンテナシステムを提供することにある。
【００１９】
また、本発明の他の目的は、スイッチング可能分配器（ｓｗｉｔｃｈａｂｌｅｄｉｖｉｄｅｒ）を使用してビームの幅を選択的に水平調整し得るアンテナシステムを提供することにある。
【００２０】
また、本発明の他の目的は、干渉を最小化してセルキャパシティ（ｃｅｌｌ ｃａｐａｃｉｔｙ）を最大化するアンテナシステムを提供することにある。
【００２１】
また、本発明の他の目的は、最適セル設計（ｏｐｔｉｍａｌ ｃｅｌｌ ｐｌａｎｎｉｎｇ）環境を作るアンテナシステムを提供することにある。
【００２２】
また、本発明の他の目的は、通信環境を均一にすることのできるアンテナシステムを提供することにある。
【００２３】
また、本発明の他の目的は、安定的に設置されることのできるアンテナシステムを提供することにある。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため本発明はマルチビーム制御アンテナシステムであり、入力信号を分配して多数の第１分配信号を生成する第１分配手段であって、前記入力信号の水平電力半値幅の可変可能角度に応じて前記第１分配信号の数を任意に設定し得る、少なくとも１個以上のスイッチング可能な第１分配手段と、誘電体部、Ｑ（Ｑは正の整数）個の伝送線路、Ｑ個の入力ポート、Ｑ個の出力ポートを有し、誘電体部を所定の角度に回転させ半分部分に位置した伝送線路の電気的長さを前記所定の角度まで増加し、同時に他の部分の伝送線路の電気的長さを前記所定の角度まで減少することにより、前記第１分配信号の位相を同時に変えた第１位相制御信号を出力する少なくとも１個以上の第１位相制御手段と、前記第１位相制御信号を合成して第１合成信号を生成するための第１合成手段と、前記第１合成信号を分配して多数の第２分配信号を生成する第２分配手段であって、前記入力信号の水平電力半値幅の可変可能角度に応じて前記第２分配信号の数を任意に設定し得る、少なくとも１個以上のスイッチング可能な第２分配手段と、
誘電体部、Ｐ（Ｐは正の整数）個の伝送線路、Ｐ個の入力ポート、Ｐ個の出力ポートを有し、誘電体部を所定の角度に回転させ半分部分に位置した伝送線路の電気的長さを前記所定の角度まで増加し、同時に他の部分の伝送線路の電気的長さを前記所定の角度まで減少することにより、前記第２分配信号の位相を同時に変えた第２位相制御信号を出力する少なくとも１個以上の第２位相制御手段と、前記第１及び第２分配手段、第１及び第２位相制御手段を制御することによって、前記入力信号の水平／垂直電力半値幅及びチルト角を独立に制御する制御信号を生成するための制御手段とを含むことを特徴としている。
【００２５】
また、前記目的を達成するため本発明はマルチビーム制御アンテナシステムであり、アンテナアレイにより受信された受信信号を分配して多数の分配信号を生成する分配手段であって、前記受信信号の水平電力半値幅の可変可能角度に応じて前記分配信号の数を任意に設定し得る、少なくとも１個以上のスイッチング可能な分配手段と、誘電体部、Ｑ（Ｑは正の整数）個の伝送線路、Ｑ個の入力ポート、Ｑ個の出力ポートを有し、誘電体部を所定の角度に回転させ半分部分に位置した伝送線路の電気的長さを前記所定の角度まで増加し、同時に他の部分の伝送線路の電気的長さを前記所定の角度まで減少することにより、前記分配信号の位相を同時に変えた位相制御信号を出力する少なくとも１個以上の位相制御手段と、前記位相制御信号を合成して合成信号を生成して出力するための合成手段と、前記位相制御手段及び合成手段を制御するための制御信号を生成するための制御手段とを含むことを特徴としている。
【００２６】
また、前記目的を達成するため本発明はマルチビーム制御基地局であり、入力信号を分配して多数の第１分配信号を生成する第１分配手段であって、前記入力信号の水平電力半値幅の可変可能角度に応じて前記第１分配信号の数を任意に設定し得る、少なくとも１個以上のスイッチング可能な第１分配手段と、誘電体部、Ｑ（Ｑは正の整数）個の伝送線路、Ｑ個の入力ポート、Ｑ個の出力ポートを有し、誘電体部を所定の角度に回転させ半分部分に位置した伝送線路の電気的長さを前記所定の角度まで増加し、同時に他の部分の伝送線路の電気的長さを前記所定の角度まで減少することにより、前記第１分配信号の位相を同時に変えた第１位相制御信号を出力する少なくとも１個以上の第１位相制御手段と、前記第１位相制御信号を合成して第１合成信号を生成するための第１合成手段と、前記第１合成信号を分配して多数の第２分配信号を生成する第２分配手段であって、前記入力信号の水平電力半値幅の可変可能角度に応じて前記第２分配信号の数を任意に設定し得る、少なくとも１個以上のスイッチング可能な第２分配手段と、誘電体部、Ｐ（Ｐは正の整数）個の伝送線路、Ｐ個の入力ポート、Ｐ個の出力ポートを有し、誘電体部を所定の角度に回転させ半分部分に位置した伝送線路の電気的長さを前記所定の角度まで増加し、同時に他の部分の伝送線路の電気的長さを前記所定の角度まで減少することにより、前記第２分配信号の位相を同時に変えた第２位相制御信号を出力する少なくとも１個以上の第２位相制御手段と、前記第１及び第２分配手段、第１及び第２位相制御手段を制御することによって、前記入力信号の水平／垂直電力半値幅及びチルト角を独立に制御する制御信号を生成するための制御手段とを含むことを特徴としている。
【００２７】
また、前記目的を達成するため本発明はマルチビーム制御基地局であり、アンテナアレイにより受信された受信信号を分配して多数の分配信号を生成する分配手段であって、前記受信信号の水平電力半値幅の可変可能角度に応じて前記分配信号の数を任意に設定し得る、少なくとも１個以上のスイッチング可能な分配手段と、誘電体部、Ｑ（Ｑは正の整数）個の伝送線路、Ｑ個の入力ポート、Ｑ個の出力ポートを有し、誘電体部を所定の角度に回転させ半分部分に位置した伝送線路の電気的長さを前記所定の角度まで増加し、同時に他の部分の伝送線路の電気的長さを前記所定の角度まで減少することにより、前記分配信号の位相を同時に変えた位相制御信号を出力する少なくとも１個以上の位相制御手段と、前記位相制御信号を合成して合成信号を生成して出力するための合成手段と、
前記位相制御手段及び合成手段を制御するための制御信号を生成するための制御手段とを含むことを特徴としている。
【００２８】
また、前記目的を達成するため本発明はマルチビーム制御方法であり、送信アンテナシステムによりマルチビームを制御するための方法において、入力信号の水平電力半値幅の可変可能角度に応じて第１分配信号の数を任意に設定し得る第１分配手段であって、少なくとも１個以上のスイッチング可能な第１分配手段により入力信号を分配して多数の第１分配信号を生成する第１ステップと、誘電体部、Ｑ（Ｑは正の整数）個の伝送線路、Ｑ個の入力ポート、Ｑ個の出力ポートを有し、誘電体部を所定の角度に回転させ半分部分に位置した伝送線路の電気的長さを前記所定の角度まで増加し、同時に他の部分の伝送線路の電気的長さを前記所定の角度まで減少することにより、前記第１分配信号の位相を同時に変える第１位相制御手段により前記第１分配信号の位相を制御して第１位相制御信号を出力する第２ステップと、第１合成手段により前記第１位相制御信号を合成して第１合成信号を生成する第３ステップと、前記入力信号の水平電力半値幅の可変可能角度に応じて第２分配信号の数を任意に設定し得る第２分配手段であって、少なくとも１個以上のスイッチング可能な第２分配手段により前記第１合成信号を分配して多数の第２分配信号を生成する第４ステップと、誘電体部、Ｐ（Ｐは正の整数）個の伝送線路、Ｐ個の入力ポート、Ｐ個の出力ポートを有し、誘電体部を所定の角度に回転させ半分部分に位置した伝送線路の電気的長さを前記所定の角度まで増加し、同時に他の部分の伝送線路の電気的長さを前記所定の角度まで減少することにより、前記第２分配信号の位相を同時に変える第２位相制御手段により前記第２分配信号の位相を制御して第２位相制御信号を出力する第５ステップと、前記第１及び第２分配手段、第１及び第２位相制御手段を制御することによって、前記入力信号の水平／垂直電力半値幅及びチルト角を独立に制御するための制御信号を生成する第６ステップと含むことを特徴としている。
【００２９】
また、前記目的を達成するため本発明はマルチビーム制御方法であり、受信アンテナシステムによりマルチビームを制御するための方法において、受信信号の水平電力半値幅の可変可能角度に応じて前記分配信号の数を任意に設定し得る分配手段であって、少なくとも１個以上のスイッチング可能な分配手段によりアンテナアレイにより受信された受信信号を分配して多数の分配信号を生成する第１ステップと、誘電体部、Ｑ（Ｑは正の整数）個の伝送線路、Ｑ個の入力ポート、Ｑ個の出力ポートを有し、誘電体部を所定の角度に回転させ半分部分に位置した伝送線路の電気的長さを前記所定の角度まで増加し、同時に他の部分の伝送線路の電気的長さを前記所定の角度まで減少することにより、前記分配信号の位相を同時に変える位相制御手段により前記分配信号の位相を制御して位相制御信号を出力する第２ステップと、合成手段により前記位相制御信号を合成して合成信号を生成して出力する第３ステップと、前記位相制御手段及び合成手段を制御するための制御信号を生成する第４ステップとを含むことを特徴としている。
【００３０】
また、前記目的を達成するため本発明は、送信基地局でマルチビームを制御するための方法において、入力信号の水平電力半値幅の可変可能角度に応じて第１分配信号の数を任意に設定し得る第１分配手段であって、少なくとも１個以上のスイッチング可能な第１分配手段により入力信号を分配して多数の第１分配信号を生成する第１ステップと、誘電体部、Ｑ（Ｑは正の整数）個の伝送線路、Ｑ個の入力ポート、Ｑ個の出力ポートを有し、誘電体部を所定の角度に回転させ半分部分に位置した伝送線路の電気的長さを前記所定の角度まで増加し、同時に他の部分の伝送線路の電気的長さを前記所定の角度まで減少することにより、前記第１分配信号の位相を同時に変える第１位相制御手段により前記第１分配信号の位相を制御して第１位相制御信号を出力する第２ステップと、第１合成手段により前記第１位相制御信号を合成して第１合成信号を生成する第３ステップと、前記入力信号の水平電力半値幅の可変可能角度に応じて第２分配信号の数を任意に設定し得る第２分配手段であって、少なくとも１個以上のスイッチング可能な第２分配手段により前記第１合成信号を分配して多数の第２分配信号を生成する第４ステップと、誘電体部、Ｐ（Ｐは正の整数）個の伝送線路、Ｐ個の入力ポート、Ｐ個の出力ポートを有し、誘電体部を所定の角度に回転させ半分部分に位置した伝送線路の電気的長さを前記所定の角度まで増加し、同時に他の部分の伝送線路の電気的長さを前記所定の角度まで減少することにより、前記第２分配信号の位相を同時に変える第２位相制御手段により前記第２分配信号の位相を制御して第２位相制御信号を出力する第５ステップと、前記第１及び第２分配手段、第１及び第２位相制御手段を制御することによって、前記入力信号の水平／垂直電力半値幅及びチルト角を独立に制御するための制御信号を生成する第６ステップと含むことを特徴とするマルチビーム制御方法が提供される。
【００３１】
また、前記目的を達成するため本発明は、受信基地局でマルチビームを制御するための方法において、受信信号の水平電力半値幅の可変可能角度に応じて前記分配信号の数を任意に設定し得る分配手段であって、少なくとも１個以上のスイッチング可能な分配手段によりアンテナアレイにより受信された受信信号を分配して多数の分配信号を生成する第１ステップと、誘電体部、Ｑ（Ｑは正の整数）個の伝送線路、Ｑ個の入力ポート、Ｑ個の出力ポートを有し、誘電体部を所定の角度に回転させ半分部分に位置した伝送線路の電気的長さを前記所定の角度まで増加し、同時に他の部分の伝送線路の電気的長さを前記所定の角度まで減少することにより、前記第１分配信号の位相を同時に変える位相制御手段により前記分配信号の位相を制御して位相制御信号を出力する第２ステップと、合成手段により前記位相制御信号を合成して合成信号を生成して出力する第３ステップと、前記位相制御手段及び合成手段を制御するための制御信号を生成する第４ステップとを含むことを特徴とするマルチビーム制御方法が提供される。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下本発明の目的を添付する図面を参照しながら詳細に説明する。
図４は、無線通信システムに用いられるアンテナシステム１００のブロック図である。アンテナシステム１００は、スイッチングブロック１１０、出力信号調整ブロック１２２及び入力信号調整ブロック１２４を含む信号調整ブロック１２０、及びＰ×Ｑ放射素子を含むアンテナアレイ１３０からなっている。ここで、ＰとＱは正の整数である。アンテナシステム１００は、さらにビーム制御ボード７１０、垂直モータ駆動器７２０及び水平モータ駆動器７３０を含む制御ブロック７００を有している（図８参照）。
【００３３】
図５は、アンテナシステムのスイッチングブロックの構造図である。スイッチングブロック１１０は、第１スイッチングブロック４１０、アップ／ダウンコンバーティングブロック４２０、及び第２スイッチングブロック４３０からなっている。
【００３４】
第１スイッチングブロック４１０には、第１スイッチ４１２及び第２スイッチ４１４がある。第１スイッチは、外部から第１通信信号Ｏ１００を受信して一つ以上の第１周波数信号、例えば、ＦＡ１＿ＴＸ、ＦＡ２＿ＴＸ、…、ＦＡ（Ｎ−１）＿ＴＸ、ＦＡＮ＿ＴＸをそれぞれアップ／ダウンコンバーティングブロック４２０に伝送する。第１周波数信号、すなわち、ＦＡ１＿ＴＸ、ＦＡ２＿ＴＸ、…、ＦＡ（Ｎ−１）＿ＴＸ、ＦＡＮ＿ＴＸは、第１スイッチ４１２に受信される第１通信信号Ｏ１００に基づいて生成され、第１周波数信号それぞれは互いに位相が異なっている。
【００３５】
第２スイッチ４１４は、アップ／ダウンコンバーティングブロック４２０から一つ以上の第２周波数信号、例えば、ＦＡ１＿ＲＸ、ＦＡ２＿ＲＸ、…、ＦＡ（Ｎ−１）＿ＲＸ、ＦＡＮ＿ＲＸを受信して、第２通信信号Ｉ４００を外部に伝送する。第２周波数信号、すなわち、ＦＡ１＿ＲＸ、ＦＡ２＿ＲＸ、…、ＦＡ（Ｎ−１）＿ＲＸ、ＦＡＮ＿ＲＸは、それぞれ互いに位相が異なっている。第２通信信号Ｉ４００は、アップ／ダウンコンバーティングブロック４２０から受信された第２周波数信号に基づいて生成される。
【００３６】
図面に示すように、アップ／ダウンコンバーティングブロック４２０は、複数のアップ／ダウンコンバータ４２２−１〜４２２−Ｎを有する。この場合、アップ／ダウンコンバータの数は、第１スイッチングブロック４１０から／にの受／送信される周波数信号の数によって変わる。すなわち、アップ／ダウンコンバータの数は、第１スイッチングブロック４１０から／に受／送信される周波数信号の数と同じである。
【００３７】
アップ／ダウンコンバータは、入力信号の周波数を上／下方変換する。例えば、アップ／ダウンコンバーティングブロック４２０は、第１スイッチングブロック４１０の第１スイッチ４１２から第１周波数信号を受信し、アップ／ダウンコンバーティングブロック４２０のアップ／ダウンコンバータは、相応する第１周波数信号に対する上／下方変換を行う。その後に上／下方変換によって生成された一つ以上の第３周波数信号が第２スイッチングブロック４３０の第３スイッチ４３２に入力される。
【００３８】
一方、アップ／ダウンコンバーティングブロック４２０が前記第２スイッチングブロック４３０の第４スイッチ４３４から一つ以上の第４周波数信号を受信し、アップ／ダウンコンバーティングブロック４２０のアップ／ダウンコンバータは、相応する第４周波数信号に対する上／下方変換を行う。その後に上／下方変換によって生成された一つ以上の第２周波数信号が第２スイッチングブロック４３０の第２スイッチ４１４に入力される。
【００３９】
第２スイッチングブロック４３０には、第３スイッチ４３２及び第４スイッチ４３４がある。第３スイッチ４３２は、アップ／ダウンコンバーティングブロック４２０から第３周波数信号を受信し、出力信号調整ブロック１２２（図３参照）に第３通信信号Ｏ２００を伝送する。第３周波数信号は、上／下方変換のために用いられるＦＡ１＿ＴＸ、ＦＡ２＿ＴＸ、…、ＦＡ（Ｎ−１）＿ＴＸ及びＦＡＮ＿ＴＸである。
【００４０】
第４スイッチ４３４は、入力信号調整ブロック１２４（図４参照）から第２調整信号Ｉ３００を受信し、アップ／ダウンコンバーティングブロック４２０の各コンバータに相応する第４周波数信号を伝送する。第４周波数信号は、上／下方変換のために用いられるＦＡ１＿ＲＸ、ＦＡ２＿ＲＸ、…、ＦＡ（Ｎ−１）＿ＲＸ及びＦＡＮ＿ＲＸである。
【００４１】
図６は、アンテナシステムの出力信号調整ブロックの構造図である。出力信号調整ブロック１２２は、複数の第２通信信号Ｏ２００、例えば、第３スイッチ４３２から伝送されたＦＡ１＿ＴＸ、ＦＡ２＿ＴＸ、…、ＦＡ（Ｎ−１）＿ＴＸ及びＦＡＮ＿ＴＸを受信して調整した後、一つ以上の第１調整信号Ｏ３００をアンテナアレイ１３０に伝送する。図６に示すように、出力信号調整ブロック１２２には、一つ以上のスイッチング可能分配器ブロック５１０−１〜５１０−Ｎ、第１位相制御機ブロック５２０−１〜５２０−Ｎ、合成器／分配器（Ｃ／Ｄ）ブロック５３０−１〜５３０−Ｎ及び第２位相制御機（Ｐ／Ｓ）ブロック５４０−１〜５４０−Ｎがある。
【００４２】
スイッチング可能分配器ブロック、第１位相制御機ブロック、第１合成器／分配器ブロック及び第２位相制御機ブロックそれぞれの数は、アップ／ダウンコンバーティングブロック４２０にあるアップ／ダウンコンバータの数と同じである。
【００４３】
スイッチング可能分配器ブロック５１０−１〜５１０−Ｎは、それぞれＰ個のスイッチング可能分配器を有する。図面に示すように、第１スイッチング可能分配器ブロック５１０−１は、Ｐ個のスイッチング可能分配器５１０−１−１〜５１０−１−Ｐを有する。
【００４４】
第１位相制御機ブロック５２０−１〜５２０−Ｎは、それぞれＰ個の第１位相制御機を有し、例えば、第１位相制御機ブロック５２０−１は、Ｐ個の第１位相制御機５２０−１−１〜５２０−１−Ｐがある。
【００４５】
第１合成器／分配器ブロック５３０−１〜５３０−Ｎは、それぞれＱ個の第１合成器／分配器を有し、例えば、第１合成器／分配器ブロック５３０−１は、Ｑ個の第１合成器／制御機５３０−１−１〜５３０−１−Ｑがある。
【００４６】
第２位相制御機ブロック５４０−１〜５４０−Ｎは、それぞれＱ個の第２位相制御機を有し、例えば、第２位相制御機ブロック５４０−１は、Ｑ個の第２位相制御機５４０−１−１〜５４０−１−Ｑがある。
【００４７】
図７は、アンテナシステムの入力信号調整ブロックの構造図である。入力信号の調整ブロック１２４は、アンテナアレイ１３０から一つ以上の第４通信信号Ｉ２００を受信して、出力信号とは逆順に調整した後、第２調整された信号Ｉ３００、例えば、ＦＡ１＿ＲＸ、ＦＡ２＿ＲＸ、…、ＦＡ（Ｎ−１）＿ＲＸ及びＦＡＮ＿ＲＸを第２スイッチングブロック４３０の第４スイッチ４３４に伝送する。入力信号調整ブロック１２４には、一つ以上のスイッチング可能合成器ブロック６１０−１〜６１０−Ｎ、第３位相制御機ブロック６２０−１〜６２０−Ｎ、第２合成器／分配器（Ｃ／Ｄ）ブロック６３０−１〜６３０−Ｎ及び第４位相制御機（Ｐ／Ｓ）ブロック６４０−１〜６４０−Ｎがある。
【００４８】
スイッチング可能分配器ブロック、第３位相制御機ブロック、第２合成器／分配器ブロック及び第４位相制御機ブロックそれぞれの数は、アップ／ダウンコンバーティングブロック４２０にあるアップ／ダウンコンバータの数と同じである。
【００４９】
スイッチング可能合成器ブロック６１０−１〜６１０−Ｎは、それぞれＰ個のスイッチング可能合成器を有し、例えばこの図にあるように、第１スイッチング可能合成器ブロック６１０−１は、Ｐ個のスイッチング可能合成器６１０−１−１〜６１０−１−Ｐがある。
【００５０】
第３位相制御機ブロック６２０−１〜６２０−Ｎは、それぞれＰ個の第３位相制御機を有し、例えば、第３位相制御機ブロック６２０−１は、Ｐ個の第３位相制御機６２０−１−１〜６２０−１−Ｐがある。
【００５１】
第２合成器／分配器ブロック６３０−１〜６３０−Ｎは、それぞれＱ個の第２合成器／分配器を有し、例えば、第１番目の第２合成器／分配器ブロック６３０−１は、Ｑ個の第２合成器／分配器６３０−１−１〜６３０−１−Ｑがある。
【００５２】
第４位相制御機ブロック６４０−１〜６４０−Ｎは、それぞれＱ個の第４位相制御機を有し、例えば、第１番目の第４位相制御機ブロック６４０−１は、Ｑ個の第４位相制御機６４０−１−１〜６４０−１−Ｑがある。
【００５３】
図８は、アンテナシステムの制御ブロックの構造図である。制御ブロック７００には、ビーム制御ボード７１０、水平モータ駆動器７２０及び垂直モータ駆動器７３０がある。
【００５４】
制御信号が制御ポートを介してビーム制御ボード７１０に入力されると、ビーム制御ボード７１０は、第１制御信号Ｓ１０、第２制御信号Ｓ２０及び第３制御信号Ｓ３０を生成する。第１制御信号Ｓ１０は水平電力半値幅スイッチング（ＨＢＷＳＷ： Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ Ｂｅａｍ Ｗｉｄｔｈ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）に用いられ、第２制御信号Ｓ２０は水平ビーム制御（ＨＢＳＴ：Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ Ｂｅａｍ Ｓｔｅｅｒｉｎｇ）に用いられ、第３制御信号Ｓ３０は垂直ビーム下方チルト（ＶＢＤＴ： Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｂｅａｍ Ｄｏｗｎ Ｔｉｌｔｉｎｇ）に用いられる。
【００５５】
図９及び１０は、アンテナシステムのアンテナアレイの構造図である。図９はアンテナシステムにおけるアンテナアレイを介して信号を伝送する過程を説明し、図１０はアンテナアレイを介してアンテナシステムの外部から信号を受信する過程を説明している。アンテナアレイ１３０は、Ｐ×Ｑ個の放射素子を含んでおり、ここでＰ、Ｑは正の整数である。
【００５６】
図９を参照すれば、アンテナアレイ１３０は、出力信号調整ブロック１２２から一つ以上の第１調整信号Ｏ３００を受信してアンテナシステムの外部に出力する。アンテナアレイ１３０が出力信号調整ブロック１２２から第１調整信号Ｏ３００を受信すると、第１調整信号は相応する行Ｃ１〜ＣＱのそれぞれにあるＰ個の放射素子を介してアンテナシステムから出力される。例えば、位相制御機５４０−１−１〜５４０−（Ｎ−１）−１から受信された第１調整信号Ｏ３００の部分、Ｗ４１、（Ｗ＋１）４１、… （Ｗ＋Ｎ−２）４１、（Ｗ＋Ｎ−１）４１は、第１行Ｃ１にある放射素子を介して放射される。同様に、位相制御機５４０−１−Ｑ〜５４０−（Ｎ−１）−Ｑから受信された第１調整信号Ｏ３００の部分、Ｗ４Ｑ、（Ｗ＋１）４Ｑ、…（Ｗ＋Ｎ−２）４Ｑ、（Ｗ＋Ｎ−１）４Ｑは、第Ｑ行ＣＱにある放射素子を介して放射される。
【００５７】
図１０を参照すれば、アンテナアレイ１３０は、外部から一つ以上の無線信号を受信して入力信号調整ブロック１２４に出力する。例えば、第１行Ｃ１にある放射素子を介して外部から受信された第４通信信号Ｉ２００の部分、Ｅ４１、（Ｅ＋１）４１、…（Ｅ＋Ｎ−２）４１、（Ｅ＋Ｎ−１）４１は、位相制御機６４０−１−１〜６４０−（Ｎ−１）−１に伝送される。第Ｑ行ＣＱにある放射素子を介して外部から受信された第４通信信号Ｉ２００の部分、Ｅ４Ｑ、（Ｅ＋１）４Ｑ、… （Ｅ＋Ｎ−２）４Ｑ、（Ｅ＋Ｎ−１）４Ｑは、位相制御機６４０−１−Ｑ〜６４０−（Ｎ−１）−Ｑに伝送される。
【００５８】
図１１は、アンテナシステムに用いられるスイッチング可能分配器５１０−１−１の概略図である。スイッチング可能分配器５１０−１−１は、ＲＦ信号を入力ポートから受信する入力ポートＲＸ１、第１伝送線路４４１１−４４１Ｑ、第２伝送線路４６１１−４６１Ｑ、アイソレーション抵抗４５１１−４５１Ｑ、出力ポートＴＸ１１−ＴＸ１Ｑ、第１スイッチ４１と第２スイッチ４２よりなっている。スイッチング可能分配器５１０−１−１は、Ｑ個の動作モードからなるように描かれている。
【００５９】
本発明の一実施例において、スイッチング可能分配器５１０−１−１は、最大動作モードで前記ＲＦ信号をＱ個の出力信号に等しく分ける分配器として動作する。スイッチング可能分配器５１０−１−１は、ビームコントロールパネル７１０から出力された第１制御信号Ｓ１０によって動作モードを変えることができる。スイッチング可能分配器５１０−１−１は、同一出願人により出願され１９９９年２月１６日に特許登録された米国特許第５．８７２．４９１号に詳細に説明されている。
【００６０】
図６〜図８を再び参照すれば、それぞれのスイッチング可能分配器５１０−１−１〜５１０−１−Ｐは、複数の分配された信号を線路Ｗ１１〜Ｗ１Ｐを介して第１Ｐ／Ｓ５２０−１−１〜５２０−１−Ｐに伝送する。スイッチング可能分配器５１０−１−１〜５１０−１−Ｐそれぞれで分割された信号の数は、動作モードの数と同じである。好ましい実施例では、アンテナシステム１００は、動作モードの数を変えることによってアンテナアレイ１３０から放出されたビームの幅を変えることができるが、これを示すシミュレーション（ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ）データが図２０〜２２に示されている。
【００６１】
一方、水平駆動装置７２０は、ビーム制御板７１０から出る第２制御信号Ｓ２０に相応してＰ個のモータ制御信号を生成する。各モータ制御信号は、相応する第１Ｐ／Ｓに入力されて第１Ｐ／Ｓに結合された誘電体を回転させるのに用いられる。
【００６２】
図１２は、スイッチング可能分配器ブロックと第１位相制御機ブロックとの間の送受信関係を示している。図１２を参照すれば、第１スイッチング可能分配器ブロック５１０−１の出力ポートＴＸ１１〜ＴＸＰＱから出力された信号は、相応する第１位相制御機ブロック５２０−１に入力される。例えば、出力ポートＴＸ１１〜ＴＸＰＱから出力された信号は、前記第１位相制御機５２０−１−１の入力ポートＲＸ１１〜ＲＸＰＱに入力される。
【００６３】
図１３は、第１位相制御機１５０１と周辺素子の関係を示した詳細図である。第１位相制御機５２０−１−１は、誘電体部（図示せず）、Ｑ個の伝送線路、Ｑ個の入力ポートＲＸ１１〜ＲＸＰＱ、Ｑ個の出力ポートＴＸ１１〜ＴＸＰＱを有している。図に示したように誘電体部を角度θ１に回転させて、スイッチング分配器５１０−１−１から出た分配信号などの位相を同時に変えることができる。半分部分に位置した伝送線路の電気的長さは、所定の角度まで増加し、同時に他の部分の電気的長さは、その所定の角度まで減少する。第１Ｐ／Ｓ５１０−１−１は、“Ｎ個の信号位相遷移を行う呼処理装置”と名称で、同一出願人により２００１年３月２８日に日本特許庁に出願された日本特許出願２００１−９３７２５号に詳細に説明されている。
【００６４】
本実施例で、第１位相制御機５２０−１−１〜５２０−１−Ｐのそれぞれは、水平ビーム方向を調節することができる。例えば、水平駆動装置７２０が前記誘電体を所定の角度θ１に回転させよという駆動制御信号を第１Ｐ／Ｓ５２０−１−１に伝送すると、スイッチング可能分割期５１０−１−１から出た分配信号などの半分は、予め位相変化し、残りの半分は第１Ｐ／Ｓ５２０−１−１を通過した後、位相変換される。従って、アンテナアレイ１３０のＲ１行で、放射素子Ｒ１１〜Ｒ１Ｑのそれぞれは、行Ｒ１の中心点に対して対称される互いに異なる信号を受信する。すなわち、前記アンテナは、前記誘電体の回転に基づいて、Ｒ１行から放射されたビームの方向を電気的に水平調整することができる。
【００６５】
前記位相制御された信号は、第１Ｃ／Ｄ５３０−１に伝送される。図１３を参照しながら詳細に説明する。第１位相制御機５２０−１−１〜５２０−１−Ｐは、複数の出力ポートＴＸ１１〜ＴＸ１Ｑ、ＴＸ２１〜ＴＸ２Ｑ、ＴＸＰ１〜ＴＸＰＱを有している。Ｃ／Ｄ５３０−１−１〜５３０−１−Ｐは、それぞれ入力ポートＲＸ１１〜ＲＸ１Ｑ、ＲＸ２１〜ＲＸ２Ｑ、ＲＸＰ１〜ＲＸＰＱを有している。出力ポートＴＸ１１〜ＴＸＰＱから出たそれぞれの位相制御された信号は、該当入力ポートに伝送される。例えば、第１位相制御部５２０−１の出力ポートＴＸ１２から出た位相制御された信号がＣ／Ｄ部５３０−１の入力ポートＲＸ１２に伝送される場合である。すなわち、出力ポートＴＸＰＱは、出力ポートＴＸＰＱの下位インデックスと入力ポートＲＸＰＱの下位インデックスが一致する方法により、入力ポートＲＸＰＱと連結される。
【００６６】
図６に示すように、第１Ｃ／Ｄ５３０−１−１〜５３０−１−Ｑのそれぞれは、第１Ｐ／Ｓ５２０−１−１〜５２０−１−Ｑから該当第２位相制御機に位相制御された信号を伝送する。それぞれの第２位相制御機５４０−１−１〜５４０−１−Ｑは、第１Ｃ／Ｄ５３０−１−１〜５３０−１−Ｑの第１ブロックからの信号を伝送する。
【００６７】
図１５は、第２位相制御機５４０−１−１と隣接する素子との関係を示す詳細図である。第２Ｐ／Ｓ５４０−１−１の機能と構造は、第２Ｐ／Ｓ５４０−１−１がＰ個の伝送線路を有しているという点を除いては、第１Ｐ／Ｓ５２０−１−１の機能と構造とが類似している。また、誘電体を所定の角度θ２に回転させることにより、入力ポートＲＸ１１〜ＲＸＰ１に入力される信号の位相を同時に変えることができる。半分部分に位置した伝送線路の電気的長さは、所定の角度まで増加し、同時に残り部分の電気的長さは、その所定の角度まで減る。
【００６８】
ダウンチルトは、水平に広まったビーム形態を前記セルの周辺にセルサイズを減らすことに用いられる。この場合、ビームのカバレッジ（ｂｅａｍ ｃｏｖｅｒａｇｅ）は減少するが、干渉信号の数が減るようになるのでセル内で活動できるユーザがより多くなることになる。本実施の形態で、列Ｃ１〜ＣＱそれぞれで第２Ｐ／Ｓ５４０−１−１〜５４０−１−Ｑに結合されている誘電体を回転させることによって、このようなダウンチルトを行うことができる。特に、本実施の形態によって、入力ポートの半分ＲＸ１１〜ＲＸ（（Ｐ−１）／２）１に入力された信号は、予め位相制御され、入力ポートＲＸＰ／２１〜ＲＸＰ１を介して入力された前記信号は、出力ポートＴＸ１１〜ＴＸＰ１を通過した後位相が遅延される。制御された位相の量は、第２位相制御機の対象な配列により各列Ｃ１〜ＣＱの中点に対して線型に対称を成している。
【００６９】
図１６は、本発明によってダウンチルトを行うアンテナシステムから放射されたビームのパターン図である。第２Ｐ／Ｓが誘電体を回転させない場合、出力ポートＴＸ１１〜ＴＸ１Ｎから出力された信号は、位相平面ＰＰ１に位置する。この場合、放射素子Ｒ１１〜ＲＱＰを含むアンテナアレイ１３０から放射された前記ビームは、ビームパターンＢＰ１を有する。一方、第２Ｒ／Ｓが誘電体を所定の角度θ２に回転させる場合、出力ポートＴＸ１１〜ＴＸ１Ｎから出力された信号は、位相平面ＰＰ２に位置することになる。従って、放射器Ｒ１１〜ＲＭＮのアレイ１８０から放射されたビームは、ビームパターンＢＰ１がα角度に回転したＢＰ２をビームパターンとして有する。
【００７０】
図１７は、本発明によるアンテナから放射されたビームを電気的に下方チルトするビームパターン図であり、第２Ｐ／Ｓ５４０−１−１〜５４０−１−Ｑの誘電体を回転させてダウンチルトを行う場合、アンテナ水準で極座標におけるアンテナのゲインプロットを示している。
【００７１】
図１８は、本発明によるアンテナシステムから放射されたビームを水平に回転させたビームパターン図であり、呼３のアンテナシステムが第１Ｐ／Ｓ１５０１〜１５０Ｎの誘電体を回転させて水平方向のビームを調整する場合の極座標におけるゲインプロットを示す水平面図である。
【００７２】
図１９は、図４のアンテナシステムがビーム幅を水平方向に可変させる場合、アンテナが得る区画である。この場合、アレイ１８０は、ＩＭＴ−２００に適合した放射器Ｒ１１〜Ｒ４８から構成される。すなわち、列の数は４であり、行の数は８である。第１位相制御機のブロック１５０は、ただ一つの第１位相制御機を有するが、これは全ての行を同じ方法により制御するためのものである。従って、スイッチング可能分配器のブロック１２０は、一つのスイッチング可能分配器を有する。前記スイッチング可能分配器は、最大動作モードで４ウェイに作動する。スイッチング可能分配器が４ウェイに作動する場合、アレイ１３０から放射されたビームは、約３２度のＨＰＢＷ（ｈａｌｆ ｐｏｗｅｒ ｂｅａｍ ｗｉｄｔｈ）を有する。前記スイッチング可能分配器が３ウェイに動作する場合、ビームは約４５度のＨＰＢＷを有する。そして、前記スイッチング可能分配器が２ウェイに作動すれば、ビームは約６４度のＨＰＢＷを有することになる。
【００７３】
図２０〜２１は、本発明によるマルチビームアンテナ制御を用いた基地局運用装置の一実施例の構成図であって、これに示すように、第１〜第４放射素子アレイ１７５０−１〜１７５０−４からなされたアンテナ１７５０と、送信する信号及び受信された信号を入力されて、これをアップ／ダウン処理して出力する第１〜第４アップ／ダウンコンバータ１７０１−１〜１７０１−４と、第２〜第４アップ／ダウンコンバータ１７０１−２〜１７０１−４の出力信号をそれぞれ入力されてこれを１〜３個の信号に分配して出力することによって、水平電力半値幅を調整するための第１〜第３水平電力半値幅の制御用スイッチング可能分配器（Ｓ／Ｄ：Ｓｗｔｉｃｈａｂｌｅ Ｄｉｖｉｄｅｒ）１７０３−１〜１７０３−３と、第１〜第３水平電力半値幅の制御用スイッチング可能分配器１７０３−１〜１７０３−３により分配された信号を入力されてその位相を調整することによって、水平チルト角を調整するための第１〜第３水平チルト角制御用の位相制御機（Ｐ／Ｓ：Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔｅｒ）１７０５−１〜１７０５−３と、第１〜第３水平チルト角の制御用位相制御機１７０５−１〜１７０５−３をそれぞれ独立に制御するための第１〜第３位相制御機の駆動部１７０７−１〜１７０７−３と、第１〜第３水平チルト角の制御用位相制御機１７０５−１〜１７０５−３の出力信号をそれぞれ一つずつ入力されて、これを合成して出力する第１〜第３固定合成器（Ｆ／Ｃ：Ｆｉｘｅｄ Ｃｏｍｂｉｎｅｒ）１７０９−１〜１７０９−３と、第１アップ／ダウンコンバータ１７０１−１及び第１〜第３固定合成器１７０９−１〜１７０９−３の出力信号をそれぞれ入力されて、これを増幅して出力する第１〜第４多重チャネルパワー増幅器（ＭＣＰＡ：Ｍｕｌｔｉ Ｃｈａｎｎｅｌ Ｐｏｗｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）１７１１−１〜１７１１−４と、第１〜第４多重チャネルパワー増幅器１７１１−１〜１７１１−４の出力信号をフィルタリングして第１〜第４放射素子アレイ１７５０−１〜１７５０−４に伝送するか、第１〜第４放射素子アレイ１７５０−１〜１７５０−４から受信された信号をフィルタリングして出力する第１〜第４デュプレックスフィルタ（Ｄ／Ｆ：Ｄｕｐｌｅｘ Ｆｉｌｔｅｒ）１７１３−１〜１７１３−４と、第１〜第４デュプレックスフィルタ１７１３−１〜１７１３−４の出力信号をそれぞれ入力されて、これを１〜８個の信号に分配して出力する第１〜第４垂直電力半値幅の制御用スイッチング可能分配器１７１５−１〜１７１５−４と、第１〜第４垂直電力半値幅の制御用スイッチング可能分配器１７１５−１〜１７１５−４の出力信号をそれぞれ入力されてその位相を制御して該当放射素子アレイに伝達することによって、垂直チルト角を調整するための第１〜第４垂直チルト角の制御用位相制御機１７１７−１〜１７１７−４と、第１〜第４垂直チルト角の制御用位相制御機１７１７−１〜１７１７−４を同時に制御するための第４位相制御機の駆動部１７１９と、アンテナ１７５０から受信された信号が第１〜第４デュプレックスフィルタ１７１３−１〜１７１３−４を介してフィルタリングされて出力されれば、これをそれぞれ入力されて増幅して出力する第１〜第４低雑音増幅器１７２１−１〜１７２１−４と、第２〜第４低雑音増幅器１７２１−２〜１７２１−４の出力信号をそれぞれ入力されてこれを３個の信号に分配して出力する第１〜第３固定分配器１７２３−１〜１７２３−３と、第１〜第３固定分配器１７２３−１〜１７２３−３の出力信号中それぞれ一つずつを入力されてその位相を調整することによって、水平チルト角を調整するための第４〜第６水平チルト角の制御用位相制御機１７２５−１〜１７２５−３と、第４〜第６水平チルト角の制御用位相制御機１７２５−１〜１７２５−３を独立に制御するための第５〜第７位相制御機の駆動部１７２７−１〜１７２７−３と、第４〜第６水平チルト角の制御用位相制御機１７２５−１〜１７２５−３の出力信号をそれぞれ入力されて、これを１〜３個の信号に合成して出力することによって、水平電力半値幅を調整するための第１〜第３水平電力半値幅制御用スイッチング可能合成器１７２９−１〜１７２９−３と、第１〜第７位相制御機の駆動部１７０７−１−１７０７−３、１７１９、１７２７−１−１７２７−３、第１〜第３水平電力半値幅制御用スイッチング可能分配器１７０３−１−１７０３−３及び合成器１７２９−１−１７２９−３、及び第１〜第４垂直電力半値幅制御用スイッチング可能分配器１７１５−１−１７１５−４の駆動及びスイッチングを制御する制御部１７３１とから構成する。
【００７４】
第１〜第３水平チルト角位相制御機１７０５−１〜１７０５−３を制御するための第１〜第３位相制御機駆動部１７０７−１〜１７０７−３は、例えば、第１〜第３水平チルト角位相制御機１７０５−１〜１７０５−３のそれぞれの一面に設けられた電動ギヤが嵌められた回転軸に設置され、駆動ギヤと減速機がが実装されたギヤボックス及び前記電動ギヤとギヤボックスの減速機とを連結するタイミングベルトにより構成することができ、このような構成は、公知技術であるので詳細な説明は省略する。
【００７５】
次に、第１〜第３水平電力半値幅制御用スイッチング可能分配器１７０３−１〜１７０３−３の構造について詳細に説明する。まず、第１〜第３水平電力半値幅制御用スイッチング可能分配器１７０３−１〜１７０３−３は、１ウェイ、２ウェイ及び３ウェイ分配器に使用し得るように構成されたものであって、ウェイの数が変ってもＲＦの特性が変わらないように構成されている。
【００７６】
第１〜第３水平電力半値幅制御用スイッチング可能分配器１７０３−１〜１７０３−３は、３個の信号伝達経路中１個または２個の信号伝達経路を使用しない場合、使用しない信号伝達経路を完全に断絶させることによって、ＲＦの特性の低下なしに転換できるように構成される。
【００７７】
この場合、第１〜第３水平電力半値幅制御用スイッチング可能合成器１７２９−１〜１７２９−３は、第１〜第３水平電力半値幅制御用スイッチング可能分配器１７０３−１〜１７０３−３と同様の構造であって、第１〜第４垂直電力半値幅制御用スイッチング可能分配器１７１５−１〜１７１５−４は、８ウェイ分配器であって分配されるウェイの数のみ違うだけである。
【００７８】
次に、第１〜第３水平チルト角制御用位相制御機１７０５−１〜１７０５−３の構造について詳細に説明する。第１〜第３水平チルト角制御用位相制御機１７０５−１〜１７０５−３は、伝送線路の電気的な長さを一定割合で変えることによって、多数の入力信号の位相及び減衰を同時に制御できるように構成されている。
【００７９】
以下では、前記したような構成を有する本発明に係るマルチビーム制御を利用した基地局運営装置の動作をさらに詳細に説明する。
【００８０】
一般に、一つの基地局のサービス地域をいくつのセクタに分割するか、またはいくつのＦＡを割り当てるかは、該当基地局サービス地域の地域的特性などを考慮して既に設定されるが、本発明の一実施の形態では、サービス地域を３個のセクタに分割し、各セクタに４個のＦＡ（ＦＡ１〜ＦＡ４）を割り当てたものを例として説明する。
【００８１】
そして、ＦＡ１〜ＦＡ４の中で水平チルト角及び水平電力半値幅の大きさを固定する固定ＦＡ（ＦＡ１）と、状況に応じて可変する可変ＦＡ（ＦＡ２〜ＦＡ４）と設定すると仮定する。この場合、固定ＦＡと可変ＦＡの設定は、任意的に設定し得るものであって、限定的ではない。従って、ＦＡ１〜ＦＡ４を全部可変ＦＡに設定することができる。
【００８２】
そして、第１〜第３水平電力半値幅制御用スイッチング可能分配器１７０３−１〜１７０３−３と第１〜第３水平電力半値幅制御用スイッチング可能合成器１７２９−１〜１７２９−３は、３ウェイ分配器及び合成器であると仮定する。また、第１〜第３固定合成器１７０９−１〜１７０９−３と、第１〜第３固定分配器１７２３−１〜１７２３−３も３ウェイ分配器及び合成器であると仮定する。そして、第１〜第３水平チルト角制御用位相制御機１７０５−１〜１７０５−３及び４〜第６水平チルト角制御用位相制御機１７２５−１〜１７２５−３は、３個の伝送線路を有する位相制御機であると仮定する。そして、第１〜第４垂直電力半値幅制御用スイッチング可能分配器１７１５−１〜１７１５−４は、８ウェイ分配器と仮定し、第１〜第４垂直チルト角制御用位相制御機１７１７−１〜１７１７−４は、８個の伝送線路を有する位相制御機と仮定する。そして、アップ／ダウンコンバータ、固定合成器、デュプレックスフィルタ、低雑音増幅器（ＬＮＡ）及び固定分配器などの動作は、公知の事実であるので詳細な説明は省略する。
【００８３】
以下では、各構成要素の一般的な動作を説明する。
まず、送信する場合の信号の流れを述べると、第１アップ／ダウンコンバータ１７０１−１を介して出力されるＦＡ１は、第１多重チャネルパワー増幅器１７１１−１に直接入力されるようにする。そしてＦＡ２、ＦＡ３、ＦＡ４信号が第２〜第４アップ／ダウンコンバータ１７０１−２〜１７０１−４を介して増幅されて出力されれば、第１〜第３水平電力半値幅制御用スイッチング可能分配器１７０３−１〜１７０３−３は、これを入力されて３個の同じ信号で分配して出力する。第１〜第３水平電力半値幅制御用スイッチング可能分配器１７０３−１〜１７０３−３からそれぞれ３個の信号が出力されれば、第１〜第３水平チルト角制御用位相制御機１７０５−１〜１７０５−３は、これを入力されてその入力された信号の位相を制御して出力する。この場合、第１〜第３水平チルト角制御用位相制御機１７０５−１〜１７０５−３は、第１〜第３駆動部１７０７−１〜１７０７−３によりそれぞれ独立に制御される。
【００８４】
そして、第１〜第３固定合成器１７０９−１〜１７０９−３は、第１〜第３水平チルト角制御用位相制御機１７０５−１〜１７０５−３から出力される３個の信号の中それぞれ一つずつ入力されてこれを合成して出力する。第１〜第３固定合成器１７０９−１〜１７０９−３で合成された信号が出力されれば、第２〜第４多重チャネルパワー増幅器１７１１−２〜１７１１−４は、これを増幅して出力する。
【００８５】
第１アップ／ダウンコンバータ１７０１−１の出力信号を第１多重チャネルパワー増幅器１７１１−１を介して入力される第１デュプレックスフィルタ１７１３−１と、第２〜第４多重チャネルパワー増幅器１７１１−２〜１７１１−４の出力信号を入力される第２〜第４デュプレックスフィルタ１７１３−２〜１７１３−４は、入力された信号をフィルタリングして出力する。
【００８６】
第１〜第４デュプレックスフィルタ１７１３−１〜１７１３−４によりフィルタリングされた信号が出力されれば、第１〜第４垂直電力半値幅制御用スイッチング可能分配器１７１５−１〜１７１５−４は、これを入力されて８個の信号に分配して出力する。第１〜第４垂直電力半値幅制御用スイッチング可能分配器１７１５−１〜１７１５−４によりそれぞれ８個の分配された信号が出力されれば、第１〜第４垂直チルト角制御用位相制御機１７１７−１〜１７１７−４は、これを入力されて同じ割合で位相を制御して該当放射素子アレイに出力する。この場合、第１〜第４垂直チルト角制御用位相制御機１７１７−１〜１７１７−４は、第４位相制御機駆動部１７１９により制御されるが、各位相制御機１７１７−１〜１７１７−４が同時に同じ割合で位相制御されるようにする。
【００８７】
一方、受信する場合の信号の流れを述べると、アンテナ１７５０内の第１〜第４放射素子アレイを介して受信された信号は、第１〜第４垂直チルト角制御用位相制御機１７１７−１〜１７１７−４と、第１〜第４垂直電力半値幅制御用スイッチング可能分配器１７１５−１〜１７１５−４を介して第１〜第４デュプレックスフィルタ１７１３−１〜１７１３−４に入力される。
【００８８】
第１〜第４垂直電力半値幅制御用スイッチング可能分配器１７１５−１〜１７１５−４から出力された信号を入力された第１〜第４デュプレックスフィルタ１７１３−１〜１７１３−４は、その入力された信号をフィルタリングして出力する。
第１〜第４デュプレックスフィルタ１７１３−１〜１７１３−４の出力信号を入力された第１〜第４低雑音増幅器１７２１−１〜１７２１−４は、その入力された信号を増幅して出力する。
【００８９】
第２〜第４低雑音増幅器１７２１−２〜１７２１−４の出力信号は、第１〜第３固定分配器１７２３−１〜１７２３−３によりそれぞれ３個の信号に分配されて出力される。そして第１〜第３固定分配器１７２３−１〜１７２３−３から出力される３個の信号は、それぞれ一個ずつ第４〜第６水平チルト角制御用位相制御機１７２５−１〜１７２５−３に入力されてその位相が制御される。第４〜第６水平チルト角制御用位相制御機１７２５−１〜１７２５−３により位相が制御された信号は、第１〜第３水平電力半値幅制御用スイッチング可能合成器１７２９−１〜１７２９−３に入力されてそれぞれ１個の信号に合成される。第１〜第３水平電力半値幅制御用スイッチング可能合成器１７２９−１〜１７２９−３により合成された信号は、図面に示さない伝送装置を介して制御局を経由して交換局に伝送される。
【００９０】
以下では、水平電力半値幅制御用スイッチング可能分配器により該当ＦＡの電力半値幅が調整される過程を図２０〜２１を参照しながらさらに詳細に説明する。
【００９１】
まず、第１〜第３水平電力半値幅制御用スイッチング可能分配器１７０３−１〜１７０３−３が３ウェイ（Ｗａｙ）分配器で動作する場合には、ＦＡ２、ＦＡ３、ＦＡ４の水平電力半値幅は３０度であり、２ウェイ分配器で動作する場合には、６０度、そして１ウェイ分配器で動作する場合には９０度であると仮定する。
【００９２】
この場合、ＦＡ１の場合にも水平電力半値幅制御用スイッチング可能分配器、水平チルト角制御用位相制御機及び固定合成器などを連結することによって、ＦＡ１〜ＦＡ４を全部可変ＦＡで利用することができる。このように構成する場合には、４ウェイ用スイッチング可能分配器と４個の伝送線路が形成された位相制御機を使用すべきであるが、このように構成すれば、各ＦＡの水平電力半値幅を１２０度〜０度の間で可変させることができる。そして、前記分配器の分配数に応じて可変する水平電力半値幅角度は、任意に設定し得るものであって特定角度に限定されない。
【００９３】
例えば、水平電力半値幅制御用スイッチング可能分配器１７０３−１が４ウェイ分配器で動作する場合には、入力されたＦＡ信号が水平チルト角制御用位相制御機１７０５−１、垂直電力半値幅制御用スイッチング可能分配器１７１５−１〜１７１５−４、垂直チルト角制御用位相制御機１７１７−１〜１７１７−４及び第１〜第４放射素子アレイ１７５０−１〜１７５０−４を介して放射される。すなわち、４個の放射素子アレイを介して放射されるのである。
【００９４】
しかし、水平電力半値幅制御用スイッチング可能分配器１７０３−１が３ウェイ〜１ウェイ分配器で動作する場合には、３個の放射素子アレイ〜１個の放射素子アレイを介して放射される。このように放射素子アレイの使用個数が可変されるということは、ＦＡ信号の電力半値幅が可変されるということを意味する。水平電力半値幅を可変できるようになれば、局所的なトラフィック増大に適切に対応できるようになる。
【００９５】
一方、水平チルト角制御用位相制御機１７０５−１には、呼形状の伝送線路が互いに対称的に形成されており、駆動時各伝送ラインが互いに対称的に同じ割合でその位相が変わるようになっている。すなわち、各放射素子アレイ１７５０−１〜１７５０−４に給電される信号の位相を互いに対称的に同じ割合で可変させるために、ＦＡの垂直チルトが可能となる。このように水平チルトを可変することができれば、ビームを特定の所に放射させることができるので、アンテナを場所に拘らず設置することができ、やはり局所的なトラフィック増大に適切に対応することができる。
【００９６】
垂直電力半値幅制御する方法も水平電力半値幅を制御する方法と同様の概念である。すなわち、垂直電力半値幅制御用スイッチング可能分配器１７１５−１が８ウェイ分配器で動作すれば、信号が第１放射素子アレイ１７５０−１内の８個の放射素子を介して放射されるが、７ウェイ〜１ウェイ分配器で動作すれば、７個の放射素子〜１個の放射素子のみを介して信号が放射される。このように放射素子の使用個数が可変されれば、ＦＡ信号の垂直電力半値幅が可変されることになる。
【００９７】
同様に、垂直チルト角制御用位相制御機１７１７−１を駆動してその位相を制御すれば、８個の放射素子に給電される信号が互いに対称的に同じ割合で可変されるので、垂直チルトが可能となる。
【００９８】
このように垂直角をチルトし得るようになれば、同じ周波数を使用する他の基地局から来る同一チャネル干渉信号を減少させることができる。参考にすることは、第１〜第４垂直チルト角制御用位相制御機１７１７−１〜１７１７−４は、全部同時に同じ割合で制御されるべきであり、よって正確な垂直チルトが可能である。
【００９９】
一方、以下ＦＡ２、ＦＡ３、ＦＡ４の信号の強さを考慮してさらに詳細に説明する。上記のように３ウェイ分配器を使用する場合には、各分配器のウェイ数に応じて可変される各ＦＡの水平電力半値幅に対する場合の数は、１０種類であるが、この中で各分配器が全部３ウェイ分配器で動作し、この場合のＦＡの水平電力半値幅は、３０度である場合を例として説明する。
【０１００】
図２０〜２１に示すように、第１〜第３水平電力半値幅制御用スイッチング可能分配器１７０３−１〜１７０３−３に入力されるＦＡ２、ＦＡ３、ＦＡ４信号の強さをそれぞれ１Ｐ２、１Ｐ３、１Ｐ４とすれば、１Ｐ２信号は、第１水平電力半値幅制御用スイッチング可能分配器１７０３−１により３個の１／３Ｐ２信号に分配される。
【０１０１】
同様に、１Ｐ３信号は、第２水平電力半値幅制御用スイッチング可能分配器１７０３−２により３個の１／３Ｐ３信号に分配され、１Ｐ４信号は、第３水平電力半値幅制御用スイッチング可能分配器１７０３−３により３個の１／３Ｐ４信号に分配される。
【０１０２】
第１〜第３水平電力半値幅制御用スイッチング可能分配器１７０３−１〜１７０３−３により分配された信号は、それぞれ第１〜第３水平チルト角制御用位相制御機１７０５−１〜１７０５−３を介して位相制御された後、第１〜第３固定合成器１７０９−１〜１７０９−３にそれぞれ一個の信号ずつ印加される。
【０１０３】
すなわち、第１〜第３固定合成器１７０９−１〜１７０９−３にそれぞれ１／３Ｐ２、１／３Ｐ３、１／３Ｐ４信号が入力されるが、この信号が合成されて出力される。これによって第１〜第３固定合成器１７０９−１〜１７０９−３により合成された信号は、それぞれ１／９Ｐ２＋１／９Ｐ３＋１／９Ｐ４信号となる。この場合、第１〜第３固定合成器１７０９−１〜１７０９−３に入力される信号の個数が変わってもＲＦ特性が変わらないように、入力端に第１〜第３マッチング回路７１〜７３を付加することができるが、アイソレーターを利用すこともでき、５０Ωの抵抗が接地されているスイッチを利用することもできる。
【０１０４】
一方、第２〜第４多重チャネルパワー増幅器１７１１−２〜１７１１−４が入力された信号を９０倍増幅して出力する増幅器とすれば、第２〜第４多重チャネルパワー増幅器１７１１−２〜１７１１−４の出力信号は、それぞれ１０Ｐ２＋１０Ｐ３＋１０Ｐ４の信号となる。
【０１０５】
さらに詳細に説明すれば、増幅信号の強さは、総３０Ｐであるが、その成分を見ると、１０Ｐ２＋１０Ｐ３＋１０Ｐ４の信号である。すなわち、この１０Ｐ２＋１０Ｐ３＋１０Ｐ４の信号がアンテナ１７５０内の３個の放射素子アレイを介して出力されるのである。この場合、ＦＡ１の水平電力半値幅は、１２０度となり、ＦＡ２〜ＦＡ４の水平電力半値幅は、全て３０度となるが、第１〜第３水平チルト角制御用位相制御機１７０５−１〜１７０５−３を介してＦＡ２、ＦＡ３、ＦＡ４の水平チルトをすることによって、１２０度角度のセクタ内に並列に配列させれば、図２４に示す通りである。
【０１０６】
他の例として、第１水平電力半値幅制御用スイッチング可能分配器１７０３−１は、１ウェイ分配器で動作し、第２水平電力半値幅制御用スイッチング可能分配器１７０３−２は、２ウェイ分配器で動作し、第３水平電力半値幅制御用スイッチング可能分配器１７０３−３は、３ウェイ分配器で動作する場合を説明する。
【０１０７】
すなわち、ＦＡ２の水平電力半値幅は９０度、ＦＡ３の水平電力半値幅は６０度、ＦＡ４の水平電力半値幅は３０度である場合を図２２〜２３を参照しながら説明する。
【０１０８】
第２高周波増幅器１７０１−２により増幅されたＦＡ２信号は、第１水平電力半値幅制御用スイッチング可能分配器１７０３−１と第１水平チルト角制御用位相制御機１７０５−１を介して第１固定合成器１７０９−１に印加される。そして第３高周波増幅器１７０１−３により増幅されたＦＡ３信号は、第２水平電力半値幅制御用スイッチング可能分配器１７０３−２により２個の信号に分配され、第２水平チルト角制御用位相制御機１７０５−２を介して第１及び第３固定合成器１７０９−１、１７０９−３に印加される。そして第４高周波増幅器１７０１−４を介して増幅されたＦＡ４信号は、第３水平電力半値幅制御用スイッチング可能分配器１７０３−３を介して３個の信号に分配され、第３水平チルト角制御用位相制御機１７０５−３を介して第１〜第３固定合成器１７０９−１〜１７０９−３に印加される。
【０１０９】
これによって、第１固定合成器１７０９−１に入力される信号は、１Ｐ２、１／２Ｐ３、１／３Ｐ４となり、第２固定合成器１７０９−２に入力される信号は、１／３Ｐ４となり、第３固定合成器１７０９−３に入力される信号は、１／２Ｐ３、１／３Ｐ４となる。
【０１１０】
第１固定合成器１７０９−１により合成された信号は、１／３Ｐ２＋１／６Ｐ３＋１／９Ｐ４となり、これは第２多重チャネルパワー増幅器１７１１−２により増幅されて、３０Ｐ２＋１５Ｐ３＋１０Ｐ４の信号で出力される。第２固定合成器１７０９−２により合成された信号は、１／９Ｐ４となり、これは第３多重チャネルパワー増幅器１７１１−３により増幅されて１０Ｐ４の信号で出力される。第３固定合成器１７０９−３により合成された信号は、１／６Ｐ３＋１／９Ｐ４となり、これは第３多重チャネルパワー増幅器１７１１−４により増幅されて１５Ｐ３＋１０Ｐ４の信号で出力される。この場合、第２〜第３多重チャネルパワー増幅器１７１１−２〜１７１１−４の出力レベルは、５５Ｐ、１０Ｐ、３５Ｐであってそれぞれ異なるが、その成分を見ると、ＦＡ２、ＦＡ３、ＦＡ４それぞれの出力レベルは３０Ｐであって同一であることが分かる。
【０１１１】
そして、第１多重チャネルパワー増幅器１７１１−１の出力レベルが５５Ｐとして、いずれかの片方の増幅器にあまり大きい容量の出力レベルが表れることを防止するために、図２８に示すように、第２水平電力半値幅制御用スイッチング可能分配器１７０３−２の出力信号を第２及び第３固定合成器１７０９−２、１７０９−３に印加するようにすることもできる。
【０１１２】
上記のようにすれば、第１固定合成器１７０９−１に入力される信号は、１Ｐ２、１／３Ｐ４となり、第２固定合成器１７０９−２に入力される信号は、１／２Ｐ３、１／３Ｐ４となり、第３固定合成器１７０９−３に入力される信号は１／２Ｐ３、１／３Ｐ４となる。
【０１１３】
これにより第１固定合成器１７０９−１により合成された信号は、１／３Ｐ２＋１／９Ｐ４となり、これは第２多重チャネルパワー増幅器１７１１−２により増幅されて３０Ｐ２＋１０Ｐ４の信号で出力される。そして、第２固定合成器１７０９−２により合成された信号は、１／６Ｐ３＋１／９Ｐ４となり、これは第２多重チャネルパワー増幅器１７１１−２により増幅されて１５Ｐ３＋１０Ｐ４の信号で出力される。第３固定合成器１７０９−３により合成された信号は、１／６Ｐ３＋１／９Ｐ４となり、これは第４多重チャネルパワー増幅器１７１１−４により増幅されて１５Ｐ３＋１０Ｐ４の信号で出力される。
【０１１４】
すなわち、第２多重チャネルパワー増幅器１７１１−２の出力レベルは、４０Ｐとなり、第３多重チャネルパワー増幅器１７１１−３の出力レベルは２５Ｐとなり、第４多重チャネルパワー増幅器１７１１−４の出力レベルは２５Ｐとなって増幅器の容量をさらに小さくすることができる。この場合、第１〜第３水平チルト角制御用位相制御機１７０５−１〜１７０５−３を介してＦＡ２、ＦＡ３、ＦＡ４の水平チルトをすることによって、１２０度角度のセクタ内に並列に配列させれば、図２７に示すものと同様である。
【０１１５】
このようにセクタ内特定地域のトラフィックが一時的に増加した場合、第１〜第３水平電力半値幅制御用スイッチング可能分配器１７０３−１〜１７０３−３と第１〜第３水平チルト角位相制御機１７０５−１〜１７０５−３を調整して、図２８に示すように、ＦＡ２、ＦＡ３をトラフィックが増加した特定地域に集中することによって対応できる。
【０１１６】
例えば、第１〜第３水平電力半値幅制御用スイッチング可能分配器１７０３−１〜１７０３−３が１ウェイ分配器で動作している場合、１２０度に分割された３個のセクタにおいて、第１セクタの特定地域に一時的にトラフィックが増加すれば、ＦＡ２〜ＦＡ４信号を分配する第１〜第３水平電力半値幅制御用スイッチング可能分配器１７０３−１〜１７０３−３の分配数を増加させて電力半値幅が小さくなるようにし、また第１〜第３水平チルト角制御用位相制御機１７０５−１〜１７０５−３を制御して、ＦＡ２〜ＦＡ４のビームが前記トラフィックが増加された地域に水平チルトされるように制御して増大されたトラフィックに適切が対応できるようになるのである。
【０１１７】
一般に、局所的なトラフィック増大に対応するためには、セクタをさらに小さく分割することになるが、上記のように動作すれば、セクタを分割しなくても呼処理容量を増加させることのできる効果を有する。一方、スイッチング可能分配器及び固定合成器は、互いに入出力ポートのみ変えれば、スイッチング可能合成器及び固定分配器にも使用することができる製品である。
【０１１８】
従って第１〜第３水平電力半値幅制御用スイッチング可能合成器１７２９−１〜１７２９−３、第４〜第６水平チルト角制御用位相制御機１７２５−１〜１７２５−３及び第１〜第３ 固定分配器１７２３−１〜１７２３−３と第１〜第３水平電力半値幅制御用スイッチング可能分配器１７０３−１〜１７０３−３、第１〜第３水平チルト角制御用位相制御機１７０５−１〜１７０５−３及び第１〜第３固定合成器１７０９−１〜１７０９−３は、同じ連結状態であると解析できる。
【０１１９】
この場合、第１〜第３水平電力半値幅制御用スイッチング可能合成器１７２９−１〜１７２９−３及び第４〜第６水平チルト角制御用位相制御機１７２５−１〜１７２５−３と第１〜第３水平電力半値幅制御用スイッチング可能分配器１７０３−１〜１７０３−３、第１〜第３水平チルト角制御用位相制御機１７０５−１〜１７０５−３のスイッチング状態及び位相制御状態を同一に制御することもでき、それぞれ独立に異なるように制御することもできる。もし、スイッチング状態及び位相制御状態を同一に制御すれば、送信されるビームの垂直／水平電力半値幅及びチルト角によりカバーされるサービス地域と受信されるサービス地域とが同一になるのである。
【０１２０】
それに対し、スイッチング状態及び位相制御状態をそれぞれ独立に違うようにすれば、送信サービス地域と受信サービス地域とが違うようになる。そして、前記各スイッチング可能分配器、スイッチング可能合成器及び各位相制御機の駆動部は、制御部１７３１により制御されるが、制御部１７３１は、制御局及び交換局から制御に必要なデータを伝送される。
【０１２１】
尚、本発明は、本実施例に限られるものではない。本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で多様に変更実施することが可能である。
【０１２２】
【発明の効果】
上述したようになされる本発明によると、基地局の各セクタに移動してきた加入者数及び変化する呼発生量に応じてＦＡの垂直／水平電力半値幅及びチルト角を自動に制御することによって、同じ周波数を使用する他の基地局からくる同一チャネル干渉信号を減少させることができ、精密なビーム角度制御を介して初期設置が容易である。
【０１２３】
また、不規則な電波環境下で最適のセルサービス領域及びセクタ分割設計をすることができ、ビルの壁面、屋上の鉄塔等多様な場所に設置することができる。
【０１２４】
また、各ＦＡをセクタ内の特定地域に割り当てることができるので、セクタ分割をしなくても局所的なトラフィック増大に適切に対応することができ、各ＦＡ間重なる部分を減らすことができる。
【０１２５】
また、前記基地局運用のための装備をアンテナに内蔵させることによって、伝送損失を減らすことができ、これによって、低容量の多重チャネルパワー増幅器を使用することができるので、コストが低減されて、基地局の大きさを減少させることができるなど、限定された周波数資源を效率的に使用することができるので、基地局の全体的な運用効率を向上させることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の基地局運用装置の構成例示図である。
【図２】図１における一般的なＦＡの水平電力半値幅を示す図である。
【図３】図１における各セクタのＦＡの水平電力半値幅を示す図である。
【図４】本発明に用いられるアンテナシステムのブロック図である。
【図５】アンテナシステムのスイッチングブロックの構造図である。
【図６】アンテナシステムの出力信号調整ブロックの構造図である。
【図７】アンテナシステムの入力信号調整ブロックの構造図である。
【図８】アンテナシステムの制御ブロックの構造図である。
【図９】アンテナシステムにおけるアンテナアレイを介して信号を伝送する過程を説明する構造図である。
【図１０】アンテナアレイを介してアンテナシステムの外部から信号を受信する過程を説明する構造図である。
【図１１】アンテナシステムに用いられるスイッチング可能分配器の概略図である。
【図１２】スイッチング可能分配器ブロックと第１位相制御機ブロックとの間の送受信関係を示している。
【図１３】第１位相制御機と周辺素子の送受関係を示している。
【図１４】第１位相制御機と結合／分配ブロックとの間の送受信関係を示している。
【図１５】第２位相制御機と隣接する素子との送受関係を示している。
【図１６】本発明によってダウンチルトを行うアンテナシステムから放射されたビームのパターン図である。
【図１７】本発明によるアンテナから放射されたビームを電気的に下方チルトするビームパターン図である。
【図１８】本発明によるアンテナシステムから放射されたビームを水平に回転させたビームパターン図である。
【図１９】本発明によるアンテナシステムから放射されたビームの幅を水平方向に変えた場合のビームパターン図である。
【図２０】本発明に係る基地局運用装置の一実施例の構成図である。
【図２１】本発明に係る基地局運用装置の一実施例の構成図である。
【図２２】ＦＡ２、ＦＡ３、ＦＡ４の水平電力半値幅が全て３０度である場合の動作状態図である。
【図２３】ＦＡ２、ＦＡ３、ＦＡ４の水平電力半値幅が全て３０度である場合の動作状態図である。
【図２４】図１７〜１９による水平電力半値幅を示す図である。
【図２５】ＦＡ２、ＦＡ３、ＦＡ４の水平電力半値幅がそれぞれ９０度、６０度、３０度である場合の動作状態図である。
【図２６】ＦＡ２、ＦＡ３、ＦＡ４の水平電力半値幅がそれぞれ９０度、６０度、３０度である場合の動作状態図である。
【図２７】図２２〜２３による水平電力半値幅を示す図である。
【図２８】セクタ内の特定地域のトラフィック増大に対応するためのＦＡ２、ＦＡ３、ＦＡ４の水平チルト及び電力半値幅を調整した場合の状態図である。
【図２９】図２５における第２水平電力半値幅制御用スイッチング可能分配器の出力信号を第２及び第３固定合成器に印加されるように分配する状態図である。
【図３０】図２６における第２水平電力半値幅制御用スイッチング可能分配器の出力信号を第２及び第３固定合成器に印加されるように分配する状態図である。
【図３１】水平電力半値幅及び垂直チルト角が独立に制御される時、アンテナシステムから放射されたＦＡの水平電力半値幅を示す図である。
【符号の説明】
１７０１−１〜１７０１−４ ： 第１〜第４アップ／ダウンコンバータ
１７０３−１〜１７０３−３ ： 第１〜第３水平電力半値幅制御用スイッチング可能分配器
１７０５−１〜１７０５−３ ： 第１〜第３水平チルト角制御用位相制御機
１７０７−１〜１７０７−３ ： 第１〜第３位相制御機駆動部
１７０９−１〜１７０９−３ ： 第１〜第３固定合成器
１７１１−１〜１７１１−４ ： 第１〜第４多重チャネルパワー増幅器
１７１３−１〜１７１３−４ ： 第１〜第２デュプレックスフィルタ
１７１５−１〜１７１５−４ ： 第１〜第４垂直電力半値幅制御用スイッチング可能分配器
１７１７−１〜１７１７−４ ： 第１〜第４垂直チルト角制御用位相制御機
１７１９ ： 第４位相制御機駆動部
１７２１−１〜１７２１−４ ： 第１〜第４低雑音増幅器
１７２３−１〜１７２３−３ ： 第１〜第３ 固定分配器
１７２５−１〜１７２５−３ ： 第４〜第６水平チルト角制御用位相制御機
１７２７−１〜１７２７−３ ： 第５〜第７位相制御機駆動部 １７２９−１〜１７２９−３ ： 第１〜第３水平電力半値幅制御用スイッチング可能合成器
１７３１ ： 制御部
１７５０ ： アンテナ
１７５０−１〜１７５０−４ ： 第１〜第４放射素子アレイ
Claims (48)
- 入力信号を分配して多数の第１分配信号を生成する第１分配手段であって、前記入力信号の水平電力半値幅の可変可能角度に応じて前記第１分配信号の数を任意に設定し得る、少なくとも１個以上のスイッチング可能な第１分配手段と、
誘電体部、Ｑ（Ｑは正の整数）個の伝送線路、Ｑ個の入力ポート、Ｑ個の出力ポートを有し、誘電体部を所定の角度に回転させ半分部分に位置した伝送線路の電気的長さを前記所定の角度まで増加し、同時に他の部分の伝送線路の電気的長さを前記所定の角度まで減少することにより、前記第１分配信号の位相を同時に変えた第１位相制御信号を出力する少なくとも１個以上の第１位相制御手段と、
前記第１位相制御信号を合成して第１合成信号を生成するための第１合成手段と、前記第１合成信号を分配して多数の第２分配信号を生成する第２分配手段であって、前記入力信号の水平電力半値幅の可変可能角度に応じて前記第２分配信号の数を任意に設定し得る、少なくとも１個以上のスイッチング可能な第２分配手段と、
誘電体部、Ｐ（Ｐは正の整数）個の伝送線路、Ｐ個の入力ポート、Ｐ個の出力ポートを有し、誘電体部を所定の角度に回転させ半分部分に位置した伝送線路の電気的長さを前記所定の角度まで増加し、同時に他の部分の伝送線路の電気的長さを前記所定の角度まで減少することにより、前記第２分配信号の位相を同時に変えた第２位相制御信号を出力する少なくとも１個以上の第２位相制御手段と、
前記第１及び第２分配手段、第１及び第２位相制御手段を制御することによって、前記入力信号の水平／垂直電力半値幅及びチルト角を独立に制御する制御信号を生成するための制御手段とを含むことを特徴とするマルチビーム制御アンテナシステム。 - 多数の放射素子アレイからなるアンテナをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のマルチビーム制御アンテナシステム。
- 前記第１合成信号を増幅し、増幅された信号を前記第２分配手段に出力するための増幅手段をさらに含むことを特徴とする請求項２に記載のマルチビーム制御アンテナシステム。
- 前記第１分配信号の数は、前記放射素子の数によって設定することを特徴とする請求項３に記載のマルチビーム制御アンテナシステム。
- 前記第１及び第２位相制御手段は、入力された信号の位相をそれぞれ所定の割合で同時に制御し得ることを特徴とする請求項３に記載のマルチビーム制御アンテナシステム。
- 前記第２分配信号の数は、前記放射素子の数に応じて設定することを特徴とする請求項３に記載のマルチビーム制御アンテナシステム。
- 前記アンテナアレイにより受信された受信信号を分配して多数の第３分配信号を生成する少なくとも１個以上の第３分配手段と、前記第３分配信号の位相を制御して第３位相制御信号を出力する少なくとも１個以上の第３位相制御手段と、前記第３位相制御信号を合成して第２合成信号を生成して出力するための第２合成手段とをさらに含むことを特徴とする請求項３に記載のマルチビーム制御アンテナシステム。
- 前記第３分配信号の数は、前記放射素子の数に応じて設定することを特徴とする請求項７に記載のマルチビーム制御アンテナシステム。
- アンテナアレイにより受信された受信信号を分配して多数の分配信号を生成する分配手段であって、前記受信信号の水平電力半値幅の可変可能角度に応じて前記分配信号の数を任意に設定し得る、少なくとも１個以上のスイッチング可能な分配手段と、
誘電体部、Ｑ（Ｑは正の整数）個の伝送線路、Ｑ個の入力ポート、Ｑ個の出力ポートを有し、誘電体部を所定の角度に回転させ半分部分に位置した伝送線路の電気的長さを前記所定の角度まで増加し、同時に他の部分の伝送線路の電気的長さを前記所定の角度まで減少することにより、前記分配信号の位相を同時に変えた位相制御信号を出力する少なくとも１個以上の位相制御手段と、
前記位相制御信号を合成して合成信号を生成して出力するための合成手段と、
前記位相制御手段及び合成手段を制御するための制御信号を生成するための制御手段とを含むことを特徴とするマルチビーム制御アンテナシステム。 - 前記分配信号の数は、前記放射素子の数に応じて設定することを特徴とする請求項９に記載のマルチビーム制御アンテナシステム。
- 前記位相制御手段は、入力された信号の位相を所定の割合で制御し得ることを特徴とするマルチビーム制御請求項９に記載のアンテナシステム。
- 前記分配信号の数は、前記合成手段により合成し得る信号の数と同じであることを特徴とする請求項９に記載のマルチビーム制御アンテナシステム。
- 入力信号を分配して多数の第１分配信号を生成する第１分配手段であって、前記入力信号の水平電力半値幅の可変可能角度に応じて前記第１分配信号の数を任意に設定し得る、少なくとも１個以上のスイッチング可能な第１分配手段と、
誘電体部、Ｑ（Ｑは正の整数）個の伝送線路、Ｑ個の入力ポート、Ｑ個の出力ポートを有し、誘電体部を所定の角度に回転させ半分部分に位置した伝送線路の電気的長さを前記所定の角度まで増加し、同時に他の部分の伝送線路の電気的長さを前記所定の角度まで減少することにより、前記第１分配信号の位相を同時に変えた第１位相制御信号を出力する少なくとも１個以上の第１位相制御手段と、
前記第１位相制御信号を合成して第１合成信号を生成するための第１合成手段と、前記第１合成信号を分配して多数の第２分配信号を生成する第２分配手段であって、前記入力信号の水平電力半値幅の可変可能角度に応じて前記第２分配信号の数を任意に設定し得る、少なくとも１個以上のスイッチング可能な第２分配手段と、
誘電体部、Ｐ（Ｐは正の整数）個の伝送線路、Ｐ個の入力ポート、Ｐ個の出力ポートを有し、誘電体部を所定の角度に回転させ半分部分に位置した伝送線路の電気的長さを前記所定の角度まで増加し、同時に他の部分の伝送線路の電気的長さを前記所定の角度まで減少することにより、前記第２分配信号の位相を同時に変えた第２位相制御信号を出力する少なくとも１個以上の第２位相制御手段と、
前記第１及び第２分配手段、第１及び第２位相制御手段を制御することによって、前記入力信号の水平／垂直電力半値幅及びチルト角を独立に制御する制御信号を生成するための制御手段とを含むことを特徴とするマルチビーム制御基地局。 - 多数の放射素子アレイからなるアンテナをさらに含むことを特徴とする請求項１３に記載のマルチビーム制御基地局。
- 前記第１合成信号を増幅し、増幅された信号を前記第２分配手段に出力するための増幅手段をさらに含むことを特徴とする請求項１４に記載のマルチビーム制御基地局。
- 前記第１分配信号の数は、前記放射素子の数に応じて設定することを特徴とする請求項１５に記載のマルチビーム制御基地局。
- 前記第１及び第２位相制御手段は、入力された信号の位相をそれぞれ所定の割合で同時に制御し得ることを特徴とする請求項１５に記載のマルチビーム制御基地局。
- 前記第２分配信号の数は、前記放射素子の数に応じて設定することを特徴とする請求項１５に記載のマルチビーム制御基地局。
- 前記アンテナアレイにより受信された受信信号を分配して多数の第３分配信号を生成する少なくとも１個以上の第３分配手段と、前記第３分配信号の位相を制御して第３位相制御信号を出力する少なくとも１個以上の第３位相制御手段と、前記第３位相制御信号を合成して第２合成信号を生成して出力するための第２合成手段とをさらに含むことを特徴とする請求項１５に記載のマルチビーム制御基地局。
- 前記第３分配信号の数は、前記放射素子の数に応じて設定することを特徴とする請求項１９に記載のマルチビーム制御基地局。
- アンテナアレイにより受信された受信信号を分配して多数の分配信号を生成する分配手段であって、前記受信信号の水平電力半値幅の可変可能角度に応じて前記分配信号の数を任意に設定し得る、少なくとも１個以上のスイッチング可能な分配手段と、
誘電体部、Ｑ（Ｑは正の整数）個の伝送線路、Ｑ個の入力ポート、Ｑ個の出力ポートを有し、誘電体部を所定の角度に回転させ半分部分に位置した伝送線路の電気的長さを前記所定の角度まで増加し、同時に他の部分の伝送線路の電気的長さを前記所定の角度まで減少することにより、前記分配信号の位相を同時に変えた位相制御信号を出力する少なくとも１個以上の位相制御手段と、
前記位相制御信号を合成して合成信号を生成して出力するための合成手段と、
前記位相制御手段及び合成手段を制御するための制御信号を生成するための制御手段とを含むことを特徴とするマルチビーム制御基地局。 - 前記分配信号の数は、前記放射素子の数に応じて設定することを特徴とする請求項２１に記載のマルチビーム制御基地局。
- 前記位相制御手段は、入力された信号の位相を所定の割合で制御し得ることを特徴とする請求項２１に記載のマルチビーム制御基地局。
- 前記分配信号の数は、前記合成手段により合成し得る信号の数と同じであることを特徴とする請求項２１に記載のマルチビーム制御基地局。
- 送信アンテナシステムによりマルチビームを制御するための方法において、
入力信号の水平電力半値幅の可変可能角度に応じて第１分配信号の数を任意に設定し得る第１分配手段であって、少なくとも１個以上のスイッチング可能な第１分配手段により入力信号を分配して多数の第１分配信号を生成する第１ステップと、
誘電体部、Ｑ（Ｑは正の整数）個の伝送線路、Ｑ個の入力ポート、Ｑ個の出力ポートを有し、誘電体部を所定の角度に回転させ半分部分に位置した伝送線路の電気的長さを前記所定の角度まで増加し、同時に他の部分の伝送線路の電気的長さを前記所定の角度まで減少することにより、前記第１分配信号の位相を同時に変える第１位相制御手段により前記第１分配信号の位相を制御して第１位相制御信号を出力する第２ステップと、
第１合成手段により前記第１位相制御信号を合成して第１合成信号を生成する第３ステップと、
前記入力信号の水平電力半値幅の可変可能角度に応じて第２分配信号の数を任意に設定し得る第２分配手段であって、少なくとも１個以上のスイッチング可能な第２分配手段により前記第１合成信号を分配して多数の第２分配信号を生成する第４ステップと、
誘電体部、Ｐ（Ｐは正の整数）個の伝送線路、Ｐ個の入力ポート、Ｐ個の出力ポートを有し、誘電体部を所定の角度に回転させ半分部分に位置した伝送線路の電気的長さを前記所定の角度まで増加し、同時に他の部分の伝送線路の電気的長さを前記所定の角度まで減少することにより、前記第２分配信号の位相を同時に変える第２位相制御手段により前記第２分配信号の位相を制御して第２位相制御信号を出力する第５ステップと、
前記第１及び第２分配手段、第１及び第２位相制御手段を制御することによって、前記入力信号の水平／垂直電力半値幅及びチルト角を独立に制御するための制御信号を生成する第６ステップと含むことを特徴とするマルチビーム制御方法。 - 多数の放射素子アレイからなるアンテナを介して前記第２位相制御された信号を放射する第７ステップをさらに含むことを特徴とする請求項２５に記載のマルチビーム制御方法。
- 前記第１合成信号を増幅し、増幅された信号を前記第２分配手段に出力する第８ステップをさらに含むことを特徴とする請求項２６に記載のマルチビーム制御方法。
- 前記第１分配信号の数は、前記放射素子の数に応じて設定することを特徴とする請求項２７に記載のマルチビーム制御方法。
- 前記第１及び第２位相制御手段は、入力された信号の位相をそれぞれ所定の割合で同時に制御し得ることを特徴とする請求項２７に記載のマルチビーム制御方法。
- 前記第２分配信号の数は、前記放射素子の数に応じて設定することを特徴とする請求項２７に記載のマルチビーム制御方法。
- 第３分配手段により前記アンテナアレイにより受信された受信信号を分配して多数の第３分配信号を生成する第９ステップと、第３位相制御手段により前記第３分配信号の位相を制御して第３位相制御信号を出力する第１０ステップと、第２合成手段により前記第３位相制御信号を合成して第２合成信号を生成して出力する第１１ステップとをさらに含むことを特徴とする請求項２７に記載のマルチビーム制御方法。
- 前記第３分配信号の数は、前記放射素子の数に応じて設定することを特徴とする請求項３１に記載のマルチビーム制御方法。
- 受信アンテナシステムによりマルチビームを制御するための方法において、
受信信号の水平電力半値幅の可変可能角度に応じて前記分配信号の数を任意に設定し得る分配手段であって、少なくとも１個以上のスイッチング可能な分配手段によりアンテナアレイにより受信された受信信号を分配して多数の分配信号を生成する第１ステップと、
誘電体部、Ｑ（Ｑは正の整数）個の伝送線路、Ｑ個の入力ポート、Ｑ個の出力ポートを有し、誘電体部を所定の角度に回転させ半分部分に位置した伝送線路の電気的長さを前記所定の角度まで増加し、同時に他の部分の伝送線路の電気的長さを前記所定の角度まで減少することにより、前記分配信号の位相を同時に変える位相制御手段により前記分配信号の位相を制御して位相制御信号を出力する第２ステップと、
合成手段により前記位相制御信号を合成して合成信号を生成して出力する第３ステップと、
前記位相制御手段及び合成手段を制御するための制御信号を生成する第４ステップとを含むことを特徴とするマルチビーム制御方法。 - 前記分配信号の数は、前記放射素子の数に応じて設定することを特徴とする請求項３３に記載のマルチビーム制御方法。
- 前記位相制御手段は、入力された信号の位相を所定の割合で制御し得ることを特徴とする請求項３３に記載のマルチビーム制御方法。
- 前記分配信号の数は、前記合成手段により合成し得る信号の数と同じであることを特徴とする請求項３３に記載のマルチビーム制御方法。
- 送信基地局でマルチビームを制御するための方法において、
入力信号の水平電力半値幅の可変可能角度に応じて第１分配信号の数を任意に設定し得る第１分配手段であって、少なくとも１個以上のスイッチング可能な第１分配手段により入力信号を分配して多数の第１分配信号を生成する第１ステップと、
誘電体部、Ｑ（Ｑは正の整数）個の伝送線路、Ｑ個の入力ポート、Ｑ個の出力ポートを有し、誘電体部を所定の角度に回転させ半分部分に位置した伝送線路の電気的長さを前記所定の角度まで増加し、同時に他の部分の伝送線路の電気的長さを前記所定の角度まで減少することにより、前記第１分配信号の位相を同時に変える第１位相制御手段により前記第１分配信号の位相を制御して第１位相制御信号を出力する第２ステップと、
第１合成手段により前記第１位相制御信号を合成して第１合成信号を生成する第３ステップと、
前記入力信号の水平電力半値幅の可変可能角度に応じて第２分配信号の数を任意に設定し得る第２分配手段であって、少なくとも１個以上のスイッチング可能な第２分配手段により前記第１合成信号を分配して多数の第２分配信号を生成する第４ステップと、
誘電体部、Ｐ（Ｐは正の整数）個の伝送線路、Ｐ個の入力ポート、Ｐ個の出力ポートを有し、誘電体部を所定の角度に回転させ半分部分に位置した伝送線路の電気的長さを前記所定の角度まで増加し、同時に他の部分の伝送線路の電気的長さを前記所定の角度まで減少することにより、前記第２分配信号の位相を同時に変える第２位相制御手段により前記第２分配信号の位相を制御して第２位相制御信号を出力する第５ステップと、
前記第１及び第２分配手段、第１及び第２位相制御手段を制御することによって、前記入力信号の水平／垂直電力半値幅及びチルト角を独立に制御するための制御信号を生成する第６ステップと含むことを特徴とするマルチビーム制御方法。 - 多数の放射素子アレイからなるアンテナを介して前記第２位相制御された信号を放射させる第７ステップをさらに含むことを特徴とする請求項３７に記載のマルチビーム制御方法。
- 前記第１合成信号を増幅し、増幅された信号を前記第２分配手段に出力する第８ステップをさらに含むことを特徴とする請求項３８に記載のマルチビーム制御方法。
- 前記第１分配信号の数は、前記放射素子の数に応じて設定することを特徴とする請求項３９に記載のマルチビーム制御方法。
- 前記第１及び第２位相制御手段は、入力された信号の位相をそれぞれ所定の割合で同時に制御し得ることを特徴とする請求項３９に記載のマルチビーム制御方法。
- 前記第２分配信号の数は、前記放射素子の数に応じて設定することを特徴とする請求項３９に記載のマルチビーム制御方法。
- 第３分配手段により前記アンテナアレイにより受信された受信信号を分配して多数の第３分配信号を生成する第９ステップと、第３位相制御手段により前記第３分配信号の位相を制御して第３位相制御信号を出力する第１０ステップと、第２合成手段により前記第３位相制御信号を合成して第２合成信号を生成して出力する第１１ステップと をさらに含むことを特徴とする請求項３９に記載のマルチビーム制御方法。
- 前記第３分配信号の数は、前記放射素子の数に応じて設定することを特徴とする請求項４３に記載のマルチビーム制御方法。
- 受信基地局でマルチビームを制御するための方法において、
受信信号の水平電力半値幅の可変可能角度に応じて前記分配信号の数を任意に設定し得る分配手段であって、少なくとも１個以上のスイッチング可能な分配手段によりアンテナアレイにより受信された受信信号を分配して多数の分配信号を生成する第１ステップと、
誘電体部、Ｑ（Ｑは正の整数）個の伝送線路、Ｑ個の入力ポート、Ｑ個の出力ポートを有し、誘電体部を所定の角度に回転させ半分部分に位置した伝送線路の電気的長さを前記所定の角度まで増加し、同時に他の部分の伝送線路の電気的長さを前記所定の角度まで減少することにより、前記第１分配信号の位相を同時に変える位相制御手段により前記分配信号の位相を制御して位相制御信号を出力する第２ステップと、
合成手段により前記位相制御信号を合成して合成信号を生成して出力する第３ステップと、
前記位相制御手段及び合成手段を制御するための制御信号を生成する第４ステップとを含むことを特徴とするマルチビーム制御方法。 - 前記分配信号の数は、前記放射素子の数に応じて設定することを特徴とする請求項４５に記載のマルチビーム制御方法。
- 前記位相制御手段は、入力された信号の位相を所定の割合で制御し得ることを特徴とする請求項４５に記載のマルチビーム制御方法。
- 前記分配信号の数は、前記合成手段により合成し得る信号の数と同じであることを特徴とする請求項４５に記載のマルチビーム制御方法。
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