JP4794393B2 - アレーアンテナ及び基地局 - Google Patents

Description

本発明は、アレーアンテナ及び基地局に関する。

セルラーシステムでは、複数の基地局を用いて、サービスエリアをカバーすることが行われる。又、ＦＤＭＡやＣＤＭＡを用いたシステムでは、隣接する基地局に異なる周波数やコードを与えて移動局との通信を行う。各基地局は、セルと呼ばれる通信エリアを作るが、このとき、隣接するセルに電波を放射すると、隣接セルの通信チャネルに干渉を与えてしまい、システム全体の通信容量が減少してしまう。

これを防ぐために、基地局では、地面に対してアレーを垂直に配置したフェーズドアンテナを用いて、垂直方向のビームが狭いアンテナのメインビーム方向をセル端に向けて電波を放射して、自セル外に放射する電波を抑圧している。本技術は、ビームチルティングと呼ばれており、一般的に水平方向からメインビーム方向の角度をチルト角と呼ぶ。図３１にビームとチルト角との関係を示す。フェーズドアレーアンテナでは、位相器及びアッテネータの値を変えることによって、チルト角やサイドローブを変化させることができ、所望のサービスエリアを得られるように調整を行う（例えば、特許文献１参照。）。以降では、アッテネータの制御で与える振幅の大きさ設定を振幅分配と呼ぶ。
特開２００４−３２１６５号公報

しかしながら、他セルへの干渉を抑圧するために、ビーム幅を狭めようとすると、ビーム幅を狭めるにつれて、図１４に示すように、アンテナパターンに多数のヌル点が現れてしまう。図１５に、このようなアンテナパターンを用いたときの受信レベルの変化を示す。このとき、ヌル方向から電波が到来すると、図１５に示す矢印の位置のように、受信レベルの低下につながるという課題があった。

そこで、本発明は、上記の課題に鑑み、基地局及び移動局の受信レベルの低下を防ぐことができ、良好な通信状態を保つことができるアレーアンテナ及び基地局を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の第１の特徴は、基地局に接続されたアレーアンテナであって、アレーアンテナのアレーの位相又は振幅の少なくともいずれか一方を制御することにより、特定の方向にメインビームを向け、当該メインビームを特定の方向から動かさずに、基地局が設置されている地面に対し垂直方向に、ヌル点を往復動作させる位相振幅制御部を備えるアレーアンテナであることを要旨とする。

第１の特徴に係るアレーアンテナによると、基地局及び移動局の受信レベルの低下を防ぐことができ、良好な通信状態を保つことができる。

第１の特徴に係るアレーアンテナの位相振幅制御部は、メインビームをある方向に向けたときの各アレーの位相を基準位相として、アレーアンテナの片方の端から１以上のアレーの位相を、基準位相から正負の方向にある一定の範囲で往復するように変化させ、もう一方の端から１以上のアレーの位相も、基準位相から正負の方向にあり一定の範囲で往復するように変化させ、互いの位相は逆方向に変化させることによって、ヌル点を往復動作させてもよい。

又、上記アレーアンテナの位相振幅制御部は、アレーアンテナの片方の端から１以上のアレーの位相を、基準位相から正の方向にある一定の範囲で往復するように変化させ、もう一方の端から１以上のアレーの位相を、基準位相から負の方向にあり一定の範囲で往復するように変化させてもよい。

又、上記アレーアンテナの位相振幅制御部は、各アレーの位相変化量を、それぞれが異なるように制御してもよい。

又、上記アレーアンテナの位相振幅制御部は、各アレーの位相変化量を、アレー端になるほど増加するように制御してもよい。

本発明の第２の特徴は、基地局に接続されたアレーアンテナであって、アレーアンテナのアレーの位相又は振幅の少なくともどちらか一方を制御することにより、アンテナパターンを形成する、複数の位相振幅制御部と、複数の位相振幅制御部とアレーの接続を切り替えるスイッチングデバイスとを備え、位相振幅制御部それぞれは、アンテナパターンのメインビーム方向とヌル点との相対的関係は変わらないまま、メインビームの方向を変化させ、かつ、位相振幅制御部それぞれは、メインビーム方向は同じだが、ヌル点が異なるアンテナパターンを形成し、スイッチングデバイスが接続を切り替えることにより、基地局が設置されている地面に対し垂直方向に、ヌル点を往復動作させるアレーアンテナであることを要旨とする。

第２の特徴に係るアレーアンテナによると、基地局及び移動局の受信レベルの低下を防ぐことができ、良好な通信状態を保つことができる。

又、第２の特徴に係るアレーアンテナは、複数の位相振幅制御部のうち、１の位相振幅制御部を制御することにより、メインビームの方向を変化させてもよい。

本発明の第３の特徴は、基地局に接続されたアレーアンテナであって、アレーアンテナのアレーで受信したベースバンド信号、あるいは、基地局から送信するベースバンド信号の、位相又は振幅の少なくともいずれか一方を制御することにより、特定の方向にメインビームを向け、当該メインビームを特定の方向から動かさずに、基地局が設置されている地面に対し垂直方向に、ヌル点を往復動作させるディジタル信号処理部を備えるアレーアンテナであることを要旨とする。

第３の特徴に係るアレーアンテナによると、基地局及び移動局の受信レベルの低下を防ぐことができ、良好な通信状態を保つことができる。

又、第３の特徴に係るアレーアンテナは、アレーそれぞれとディジタル信号処理部との接続を切り替えるスイッチングデバイスを更に備えてもよい。

本発明の第４の特徴は、アレーアンテナを備える基地局であって、アレーアンテナのアレーの位相又は振幅の少なくともいずれか一方を制御することにより、特定の方向にメインビームを向け、当該メインビームを特定の方向から動かさずに、基地局が設置されている地面に対し垂直方向に、ヌル点を往復動作させる位相振幅制御部を備える基地局であることを要旨とする。

第４の特徴に係る基地局によると、基地局及び移動局の受信レベルの低下を防ぐことができ、良好な通信状態を保つことができる。

本発明によると、基地局及び移動局の受信レベルの低下を防ぐことができ、良好な通信状態を保つことができるアレーアンテナ及び基地局を提供することができる。

次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであることに留意すべきである。

本実施形態では、移動通信システムにおいて、サービスエリアを構成する基地局について説明する。又、本実施形態に係る基地局は、アレーアンテナを備える。

（第１の実施形態）
第１の実施形態に係る基地局は、図１に示すように、アンテナパターン制御部１０と、アンテナアレー２０とを備えるアレーアンテナ１００に接続される。

アンテナアレー２０は、基地局が設置されている地面に対し垂直方向に配置される。又、アンテナアレー２０は、実質的に等間隔で配列され、アンテナ素子として使用される放射素子を含む。放射素子としては、ダイポールアンテナその他線状アンテナやパッチアンテナ、スロットアンテナなどの平面アンテナを用いることができる。

制御用ＰＣ３０は、後述する位相振幅制御部１３に接続され、位相振幅制御部１３の設定を変更することができるＰＣである。

アンテナパターン制御部１０は、位相器１１と、アッテネータ１２と、位相振幅制御部１３と、給電部１４とを備える。

位相器１１は、アンテナアレー２０毎に配置され、各アンテナアレー２０の位相を制御する。

アッテネータ１２は、アンテナアレー２０毎に配置され、各アンテナアレー２０の振幅を制御する。

給電部１４は、アンテナアレー２０が形成するビーム方向に対応して、各アンテナアレー２０の送受信信号の位相差を設定する。

位相振幅制御部１３は、位相器１１あるいはアッテネータ１２の少なくともどちらか一方を制御することにより、アンテナアレー２０の位相又は振幅の少なくともどちらか一方を制御する。そして、位相振幅制御部１３は、特定の方向にメインビームを向け、当該メインビームを特定の方向から動かさずに、図２に示すように、基地局が設置されている地面に対し垂直方向に、ヌル点を往復動作させる。

図３に、ヌル点制御がないときの基地局と移動局勘の距離と受信レベルの関係を実線で示す。ここでは、矢印のヌル点方向から電波が到来した場合を想定する。前述したように、ヌル点方向から電波が到来すると、受信レベルが低くなる。このとき、移動局が停止状態を続けて電波の到来方向に変動がない場合には、受信レベルは図４に示すように、停滞してしまう。

第１の実施形態に係る位相振幅制御部１３では、メインビームを特定の方向から動かさずに、図２に示すように、ヌル点を垂直方向に往復動作させることにより、図３の点線で示す受信レベルパターン１からヌル点制御なしのパターンを経由して、受信レベルパターン２の間を往復するようにすると、受信レベルは、図４のように変化する。この図から、ヌル点を制御したときの受信レベルの平均値とヌル点制御なしの平均値を比較すると、ヌル点を制御したときのほうが高くなり、受信レベルの低下を補償できていることが分かる。

次に、メインビームの方向を一定にし、ヌル点を垂直方向に往復動作させる方法について説明する。

この方法は、アレーアンテナのある片方の端からいくつかのアンテナアレー２０の位相と、もう一方の端からいくつかのアンテナアレー２０の位相を互いに逆方向に回転させることによって、実現することができる。具体的な位相の制御方法について以下に説明する。

まず、ビームチルティングによって、ある方向にメインビームを向ける方法は、図１に示すように、アレーアンテナをアレー番号ｉ＝０の方を下側、アレー番号ｉ＝ｎの方を上側に設置した場合を考える。このとき、振幅をある一定値とすると、各アレーの位相を以下の式のように設定することにより、メインビーム方向を水平方向からθ度の方向に向けることができる。ここで、θは前述したチルト角を表す。又、ここでは、θが正の値のときに、水平方向より下側の方向を表す。

ｗ（ｉ）＝ｅ^{-j*2π/λ*di*sinθ} …… 式（１）
式（１）において、λは波長、ｄはアレーの間隔である。ある方向にメインビームを向けたときの、各アレーの位相を基準位相とすると、ある一方の端Ａからいくつかのアレーの位相を、基準位相から正負の方向にある一定の範囲で往復するように変化させて、同時に、もう一方の端Ｂからいくつかのアレーの位相も、基準位相から正負の方向にある一定の範囲で、往復するように変化させる。このとき、互いの位相が逆方向に動くように制御すると、メインビーム方向はそのままで、ヌル点のみを垂直方向に往復するように動かすことができる。

ヌル点の動く方向は、両端の位相がどちら側に回転しているかによって決定される。通常、基地局のアレーアンテナのアレー２０は、垂直配置されているので、例えば、上端をＡとし、下端をＢとする。このとき、Ａ側の位相が正方向に回っていて、Ｂ側の位相が負方向に回っているときには、地面方向に表れるヌル点は、基地局から遠ざかる方向に動く。これとは逆に、Ａ側の位相が負方向に回っていて、Ｂ側の位相が正方向に回っているときには、地面方向に表れるヌル点は、基地局に近づく方向に動く。

又、位相を回転させるアレーの数は、両端から各一つずつでもよい。又、各アレーの回転量は同じにしてもよい。又、各アレーの変化する位相量をばらばらにしてもよく、アンテナ端にいくほど、変化する位相量を大きく設定してもよい。ただし、両端の位相の動きは、いつも逆方向に動くようにしなければならない。位相の回転量を増加させると、ヌル点の動く幅も増加するので、求める特性に応じて、回転量を決めればよい。

位相の制御方法は、この他にも片方の端からいくつかのアレーの位相を、基準位相から正の方向にある範囲で往復するように動かして、もう一方の端のいくつかの位相を、基準位相から負の方向にある範囲で往復するように動かす方法もある。このときも、異なる両端の位相は、互いに逆方向に動くように制御する。こうすることによって、メインビーム方向はそのままで、ヌル点のみを上下方向に往復するように動かすことができる。又、位相を回転させるアレーの数は、両端から各一つずつでもよい。又、各アレーの回転量は同じにしてもよい。又、各アレーの変化する位相量をばらばらにしてもよく、アンテナ端にいくほど、変化する位相量を大きく設定してもよい。ただし、両端の位相の動きは、いつも逆方向に動くようにしなければならない。位相の回転量を増加させると、ヌル点の動く幅も増加するので、求める特性に応じて、回転量を決めればよい。

又、移動通信に用いるアンテナでは、通常アレーを垂直に配置するが、このとき、上段のアレーを正方向に回転させて、下段のアレーを負方向に回転させるか、もしくは、上段のアレーを負方向に回転させて、下段のアレーを正方向に回転させるかは、所望の特性に応じて、選択すればよい。上段のアレーを正方向に回転させると、基地局近傍のレベルが上がり、基地局から遠くのレベルが減少する傾向にあるので、近傍のレベルを増加させたいときには、この方法を選択すればよい。これと逆方向、即ち、上段のアレーを負方向、下段のアレーを正方向に回転させると、基地局近傍のエリアのレベルが減少し、遠方のレベルが増加する傾向になるので、遠方のレベルを増加させたいときには、この方法を選択すればよい。

第１の実施形態に係るアレーアンテナ１００及び基地局によると、アレーアンテナのアレーの位相又は振幅の少なくともいずれか一方を制御することにより、特定の方向にメインビームを向け、当該メインビームを特定の方向から動かさずに、基地局が設置されている地面に対し垂直方向に、ヌル点を往復動作させることができる。このため、基地局及び移動局の受信レベルの低下を防ぐことができ、良好な通信状態を保つことができる。

又、アレーアンテナの位相振幅制御部１３は、メインビームをある方向に向けたときの各アレーの位相を基準位相として、アレーアンテナの片方の端から１以上のアレーの位相を、基準位相から正負の方向にある一定の範囲で往復するように変化させ、もう一方の端から１以上のアレーの位相も、基準位相から正負の方向にあり一定の範囲で往復するように変化させ、互いの位相は逆方向に変化させることによって、ヌル点を往復動作させることができる。

又、アレーアンテナの位相振幅制御部１３は、アレーアンテナの片方の端から１以上のアレーの位相を、基準位相から正の方向にある一定の範囲で往復するように変化させ、もう一方の端から１以上のアレーの位相を、基準位相から負の方向にあり一定の範囲で往復するように変化させてもよい。

又、アレーアンテナの位相振幅制御部１３は、各アレーの位相変化量を、それぞれが異なるように制御してもよく、各アレーの位相変化量を、アレー端になるほど増加するように制御してもよい。

（第２の実施形態）
第２の実施形態に係る基地局は、図５に示すように、複数のアンテナパターン制御部１０ａ、１０ｂ、１０ｃを備える。アンテナパターン制御部１０ａ、１０ｂ、１０ｃの内部構成は、第１の実施形態と同様であるので、ここでは説明を省略する。

ここで、各アンテナパターン制御部１０ａ、１０ｂ、１０ｃの形成するアンテナパターンは、第１の実施形態と同様に、メインビームの方向は同じで、ヌル点が異なるように設定しておく。例えば、アンテナパターン制御部１０ａに対応するアンテナパターンを図６のアンテナパターン１、アンテナパターン制御部１０ｂに対応するアンテナパターンを図６のアンテナパターン２、アンテナパターン制御部１０ｃに対応するアンテナパターンを図６のアンテナパターン３、とする。ここで図６のアンテナパターンは、あるチルト角を仮定して、アンテナ利得を距離に投影したものである。このとき、スイッチングデバイス４０、５０を用いて、アンテナパターン制御部を１→２→３→２→１の順番で繰り返し切り替えると、第１の実施形態のように、ヌル点を制御したときと同様な効果が得られる。

ここで、各アンテナパターン制御部１０ａ、１０ｂ、１０ｃのパターンは、第１の実施形態と同様に設定すればよい。例えば、アンテナパターン制御部１０ｂの位相を制御することによって、ある方向にメインビームを向けられるようにしておく。アンテナパターン制御部１０ａ及びアンテナパターン制御部１０ｃの振幅は、アンテナパターン制御部１０ｂと同様な値になるように設定しておく。位相についても、両端からいくつかのアレーを除いては、アンテナパターン制御部１０ｂの位相と同じになるように設定しておく。両端からいくつかのアレーの位相については、例えば、アンテナパターン制御部１０ａの上段の位相は、アンテナパターン制御部１０ｂの位相より、正方向に一定値だけずれるように設定しておき、下段の位相は、負方向に同じ値だけずれるように設定しておく。これとは逆に、アンテナパターン制御部１０ｃの上段の位相は、アンテナパターン制御部１０ｂの位相より、同じ値だけ負方向にずれるように設定しておく。このように設定しておき、前述したようなアンテナパターン制御部の切り替えを行うと、第１の実施形態と同様な効果が得られる。

ここで、位相を回転させる両端のアレーの数は１つでもよい。又、より連続的にヌル点を変化させたい場合、両端のアレーの位相のずらし方は同様だが、上記一定値がより小さいアンテナパターン制御部を多数用意することによって、切り替え制御を行えばよい。アンテナパターン制御部の数は、必要に応じて増減させればよい。切り替えのスピードも求める特性に応じて自由に決定すればよい。又、アンテナパターン制御部１０ａ及びアンテナパターン制御部１０ｃの上段及び下段の位相をずらす方向は、上記した方向と逆方向にしてもよい。

アンテナパターン制御部のパターンの設定方法は、これ以外にもいくつか考えられる。例えば、アンテナパターン制御部１０ａの位相を制御することによって、ある方向にメインビームを向けられるようにしておく。アンテナパターン制御部１０ｂ及びアンテナパターン制御部１０ｃの振幅は、アンテナパターン制御部１０ａと同様になるように設定しておく。位相についても、両端からいくつかのアレーを除いては、アンテナパターン制御部１０ａの位相と同じになるように設定しておく。両端からいくつかのアレーの位相については、例えば、アンテナパターン制御部１０ｂの上段の位相は、アンテナパターン制御部１０ａの位相より、正方向に一定値だけずれるようにしておき、下段の位相は、負方向に一定だけずれるようにしておく。アンテナパターン制御部１０ｃの上段の位相は、アンテナパターン制御部１０ｂの上段の位相より、更に正方向に一定値だけずれるようにしておき、下段の位相も同様にして、アンテナパターン制御部１０ｂよりも更に一定値だけ負方向にずれるようにしておく。このように設定しておき、前述したようなアンテナパターン制御部の切り替えを行うと、第１の実施形態と同様の効果が得られる。ここで、位相を回転させる両端のアレーの数は１つでもよい。又、より連続的にヌル点を変化させたいなら、両端のアレーの位相のずらし方は同様だが、上記一定値がより小さいアンテナパターン制御部を多数用意することによって、切り替え制御を行えばよい。アンテナパターン制御部の数は、必要に応じて増減させればよい。切り替えのスピードももとめる特性に応じて自由に決定すればよい。又、求める特性に応じて、アンテナパターン制御部１０ｂ及びアンテナパターン制御部１０ｃの上段を負方向に、下段を正方向にずらすようにしてもよい。

第２の実施形態に係るアレーアンテナ１００及び基地局によると、アレーアンテナのアレーの位相又は振幅の少なくともどちらか一方を制御することにより、アンテナパターンを形成する、複数の位相振幅制御部と、複数の位相振幅制御部とアレーの接続を切り替えるスイッチングデバイスとを備え、位相振幅制御部それぞれは、アンテナパターンのメインビーム方向とヌル点との相対的関係は変わらないまま、メインビームの方向を変化させ、かつ、位相振幅制御部それぞれは、メインビーム方向は同じだが、ヌル点が異なるアンテナパターンを形成し、スイッチングデバイスが接続を切り替えることにより、基地局が設置されている地面に対し垂直方向に、ヌル点を往復動作させることができる。このため、基地局及び移動局の受信レベルの低下を防ぐことができ、良好な通信状態を保つことができる。

又、アレーアンテナ１００は、複数の位相振幅制御部のうち、１の位相振幅制御部を制御することにより、メインビームの方向を変化させることができる。

（第３の実施形態）
第３の実施形態では、第１の実施形態において無線周波数で行っている処理を、ベースバンドで行うことについて説明する。

例えば、図７に示すように、アレーアンテナのアレー２０で受信された無線周波数の信号をダウンコンバータ７０でベースバンドに変換して、ディジタル信号処理装置６０に入力する。ディジタル信号処理装置６０は、ベースバンド信号の位相を制御することにより、第１の実施形態と同様に、アンテナパターンを制御する。

ベースバンド信号の処理方法は、図８に示すように、アレーアンテナのアレー２０をスイッチングデバイス８０に接続して、順次、無線周波数の信号をダウンコンバートして、ディジタル信号処理装置に入力して、ベースバンド信号の位相及び振幅を制御して、第１の実施形態のようにアンテナパターンを制御してもよい。スイッチングデバイス８０を高速に切り替えて、アレーアンテナで受信されてダウンコンバートされたベースバンド信号をディジタル信号処理装置６０に保存して、位相を制御することにより、第１の実施形態と同様に、アンテナパターンを制御することができる。アレーアンテナから送信する場合も、スイッチングデバイス８０を高速に切り替えることによって、同様の効果が得られる。

第３の実施形態に係るアレーアンテナ１００及び基地局によると、アレーアンテナのアレーで受信したベースバンド信号、あるいは、基地局から送信するベースバンド信号の、位相又は振幅の少なくともいずれか一方を制御することにより、特定の方向にメインビームを向け、当該メインビームを特定の方向から動かさずに、基地局が設置されている地面に対し垂直方向に、ヌル点を往復動作させることができる。このため、基地局及び移動局の受信レベルの低下を防ぐことができ、良好な通信状態を保つことができる。

又、アレーアンテナ１００は、アレー２０それぞれとディジタル信号処理装置６０との接続を切り替えるスイッチングデバイス８０を更に備えてもよい。

（第４の実施形態）
第１の実施形態は、図９に示すように、ダイバーシチを行うために、基地局に２本のアンテナを具備しているシステムにも応用できる。ここでは、最初、アンテナ１及びアンテナ２のアンテナパターンは同一で、図１０に示す受信レベルパターン２になるように位相が調整されている場合を考える。このとき、第１の実施形態のように、位相制御により、ヌル点の制御を行い、アンテナ１の受信レベルパターンが２→１→２→３→２の順番で、繰り返し変化するように制御する。一方、アンテナ２の受信レベルパターンは、２→３→２→１→２の順番で、繰り返し変化するように制御する。ここで、各受信レベルパターンの間は途中のパターンで補完されて、連続的につながっているものとする。このように制御することにより、受信レベルは図１１のように変化して、アンテナが１本の場合より、受信レベルの低下を救うことができる。

受信レベルパターンの変化のさせ方は、この他にも考えられる。例えば、アンテナ１の受信レベルパターンを２→１→２の順番で繰り返し動かすとする。受信レベルパターン間が連続的に補完されるのは、さきほどと同様である。このとき、アンテナ２の受信レベルパターンを、アンテナ１の受信レベルパターンが２まで変化したときに、同様に２→１→２の順番で変化させ始める。こうすることによって、上記のような効果を得ることができる。同様に、アンテナ１及び２のパターンを２→３→２と変化させても同様な効果が得られる。

アンテナ本数は、３本以上の複数でもよい。そのときも各アンテナのヌル点の動きが同期しないようにバラバラに動かすことによって、更に受信レベルの低下を防ぐことができる。

（第５の実施形態）
第４の実施形態において説明したアレーアンテナが複数ある場合の方法は、第２の実施形態にも応用できる。例えば、第２の実施形態において、アンテナパターン制御部１０ａ、１０ｂ、１０ｃの受信レベルパターンが図１０の受信レベルパターン１、２、３に対応している場合について考える。図５のアンテナ１のアンテナパターン制御部１０ａを２→１→２→３→２の順番で繰り返し切り替え、アンテナ２のアンテナパターン制御部１０ｂを２→３→２→１→２の順番で繰り返し切り替えると、第１の実施形態の複数アンテナを用いたときと同じ特性が得られる。各アンテナパターンの設定方法は、第２の実施形態と同様に行えばよい。

アンテナパターン制御部の切り替え方法は、この他にも考えられ、例えば、アンテナ１のアンテナパターン制御部１０ａを１→２→３→２→１の順番で繰り返し切り替えるとする。このとき、アンテナ２は、アンテナパターン制御部１０ａが初めて３に切り替わったときに、同様に、１→２→３→２→１の順番で切り替えをスタートさせる。こうすることによって、上記と同様な効果が得られる。ここで、３→２→１→２→３の順番で切り替えを行っても同様な効果が得られる。

（第６の実施形態）
第４の実施形態において説明したアレーアンテナが複数ある場合の方法は、第３の実施形態にも応用できる。図７及び図８に示すディジタル信号処理装置６０を利用して、ベースバンド信号の位相を制御して、第４の実施形態のように、ヌル点を制御することによって同様な効果が得られる。

（第７の実施形態）
第１、第２、第４、第５の実施形態において説明した方法は、図１２に示すように、複数のアレー２０がブロック２２化されているアレーアンテナ１００を用いた場合にも適用できる。第１の実施形態と同様に、アンテナパターン制御部１０を制御することにより、実現できる。

第１の実施形態に係るアレーアンテナの構成ブロック図である。 第１の実施形態に係るヌル点の制御を説明する図である。 第１の実施形態に係るヌル点制御を行った場合の基地局からの距離と受信レベルとの関係を示す図である。 第１の実施形態に係るヌル点制御を行った場合と、行わなかった場合との受信レベルの比較を示す図である。 第２の実施形態に係るアレーアンテナの構成ブロック図である。 第２の実施形態に係るアンテナパターン制御部に対応するアンテナ利得を示す図である。 第３の実施形態に係るアレーアンテナの構成ブロック図である（その１）。 第３の実施形態に係るアレーアンテナの構成ブロック図である（その２）。 第４の実施形態に係るヌル点の制御を説明する図である。 第４の実施形態に係るヌル点制御を行った場合の基地局からの距離と受信レベルとの関係を示す図である。 第４の実施形態に係るヌル点制御を行った場合と、行わなかった場合との受信レベルの比較を示す図である。 第７の実施形態に係るアレーアンテナの構成ブロック図である。 チルト角を説明するための図である。 アンテナのヌル点と到来波との関係を示す図である。 従来のヌル点制御を行った場合の基地局からの距離と受信レベルとの関係を示す図である。

符号の説明

１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ…アンテナパターン制御部
１１…位相器
１２…アッテネータ
１３…位相振幅制御部
１４…給電部
２０…アンテナアレー
２２…ブロック
３０…制御用ＰＣ
４０、５０、８０…スイッチングデバイス
６０…ディジタル信号処理装置
７０…ダウンコンバータ
１００…アレーアンテナ

Claims (8)

1. 基地局に接続されたアレーアンテナであって、
   複数のアンテナアレーと、
   前記複数のアンテナアレーの位相を制御する位相振幅制御部とを備え、
   前記複数のアンテナアレーは、垂直方向に並べられており、上端から所定数のアンテナアレーである第１アンテナアレー群と、下端から所定数のアンテナアレーである第２アンテナアレー群と、前記第１アンテナアレー群と前記第２アンテナアレー群との間に設けられた基準アンテナアレー群とを含み、
   前記基準アンテナアレーの位相は、基準位相であり、
   前記位相振幅制御部は、
   前記第１アンテナアレー群の位相を前記基準位相から正負の方向に一定範囲で往復させ、
   前記第２アンテナアレー群の位相を前記基準位相から正負の方向に一定範囲で往復させ、
   前記第１アンテナアレー群の位相と前記第２アンテナアレー群の位相とを互いに逆方向に変化させることによって、ヌル点を往復動作させるように制御することを特徴とするアレーアンテナ。
2. 前記位相振幅制御部は、前記複数のアンテナアレーのそれぞれの位相変化量が異なるように制御することを特徴とする請求項１に記載のアレーアンテナ。
3. 前記位相振幅制御部は、前記複数のアンテナアレーのそれぞれの位相変化量がアレー端になるほど増加するように制御することを特徴とする請求項１に記載のアレーアンテナ。
4. 基地局に接続されたアレーアンテナであって、
   複数のアンテナアレーと、
   アンテナパターンをそれぞれ形成する複数のアンテナパターン制御部と、
   前記複数のアンテナパターン制御部のうち、前記複数のアンテナアレーに接続するアンテナパターン制御部を切り替える切替え部とを備え、
   前記複数のアンテナアレーは、垂直方向に並べられており、
   前記複数のアンテナパターン制御部のそれぞれによって形成されるアンテナパターンは、メインビームパターンとヌル点との相対関係として、一定の相対関係を有しており、
   前記複数のアンテナパターン制御部のそれぞれによって形成されるアンテナパターンは、メインビームパターンを揃えた場合に、異なるヌル点を有しており、
   前記切替え部は、前記複数のアンテナアレーに接続するアンテナパターン制御部の切り替えによって、前記ヌル点を往復させることを特徴とするアレーアンテナ。
5. 前記複数のアンテナパターン制御部のうち、１つのアンテナパターン制御部を制御することにより、メインビームの方向を変化させることを特徴とする請求項４に記載のアレーアンテナ。
6. 基地局に接続されたアレーアンテナであって、
   複数のアンテナアレーと、
   前記複数のアンテナアレーを用いて送受信するベースバンド信号の位相を制御するディジタル信号処理部とを備え、
   前記複数のアンテナアレーは、垂直方向に並べられており、上端から所定数のアンテナアレーである第１アンテナアレー群と、下端から所定数のアンテナアレーである第２アンテナアレー群と、前記第１アンテナアレー群と前記第２アンテナアレー群との間に設けられた基準アンテナアレー群とを含み、
   前記基準アンテナアレーを用いて送受信するベースバンド信号の位相は、基準位相であり、
   前記ディジタル信号処理部は、
   前記第１アンテナアレー群を用いて送受信するベースバンド信号の位相を前記基準位相から正負の方向に一定範囲で往復させ、
   前記第２アンテナアレー群を用いて送受信するベースバンド信号の位相を前記基準位相から正負の方向に一定範囲で往復させ、
   前記第１アンテナアレー群を用いて送受信するベースバンド信号の位相と前記第２アンテナアレー群を用いて送受信するベースバンド信号の位相とを互いに逆方向に変化させることによって、ヌル点を往復動作させるように制御することを特徴とするアレーアンテナ。
7. 前記複数のアンテナアレーのそれぞれと前記ディジタル信号処理部との接続を切り替えるスイッチングデバイスを更に備えることを特徴とする請求項６に記載のアレーアンテナ。
8. アレーアンテナを備える基地局であって、
   前記アレーアンテナは、
   複数のアンテナアレーと、
   前記複数のアンテナアレーを制御する位相振幅制御部とを備え、
   前記複数のアンテナアレーは、垂直方向に並べられており、上端から所定数のアンテナアレーである第１アンテナアレー群と、下端から所定数のアンテナアレーである第２アンテナアレー群と、前記第１アンテナアレー群と前記第２アンテナアレー群との間に設けられた基準アンテナアレー群とを含み、
   前記基準アンテナアレーの位相は、基準位相であり、
   前記位相振幅制御部は、
   前記第１アンテナアレー群の位相を前記基準位相から正負の方向に一定範囲で往復させ、
   前記第２アンテナアレー群の位相を前記基準位相から正負の方向に一定範囲で往復させ、
   前記第１アンテナアレー群の位相と前記第２アンテナアレー群の位相とを互いに逆方向に変化させることによって、ヌル点を往復動作させるように制御することを特徴とする基地局。

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