JP5302253B2 - 無線中継装置 - Google Patents
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その例を図12に示す。これは、送信2本、受信2本の空間多重数2のMIMO−SDMの特性を示したものである。この例は、基地局121から移動局123へ送信した場合の特性であり、リピータは介していない。図12には、2本の受信アンテナの相関を変えたときの誤り率特性を示しており、横軸がS/N、縦軸がビットエラーレートである。相関としては、0(無相関)と、0.3,0.6,0.9の4種類を示している。受信アンテナ相関がゼロの時に対して、受信アンテナ相関が0.3、0.6、0.9となってくるとビットエラーが増加して特性が劣化する。
また、空間多重しない利用(複数アンテナによるダイバシティ利用)においても、空間相関が高くなると特性が劣化することはもちろんである。
前記対基地局用アンテナの少なくとも一対は、基地局用アンテナと異なる偏波特性を有して、且つ前記一対の対基地局用アンテナは、各アンテナ間の相関を基地局用アンテナと同一の偏波方式の場合よりも低くする偏波方式を用い、さらに前記対基地局用アンテナとそれに対をなす対移動局用アンテナとが異なる偏波特性を有することを特徴とする。
あるいは、前記対移動局用アンテナの少なくとも一対は、移動局用のアンテナと異なる偏波特性を有し、且つ前記一対の対移動局用アンテナは、各アンテナ間の相関を移動局用アンテナと同一の偏波方式の場合よりも低くする偏波方式を用いることを特徴とする。
ここで、前記一対の直交関係の偏波とは、基地局用アンテナ及び移動局用アンテナが直線偏波である場合に、右旋円偏波あるいは左旋円偏波であってもよいし、基地局用アンテナ及び移動局用アンテナが直線偏波である場合に、該直線偏波に対して、各々偏波面を傾けるとともに直交している直線偏波であってもよい。
ここで、対基地局用アンテナあるいは対移動局用アンテナが送信アンテナの場合、さらに送信出力を制御することを特徴とする。
また、前記制御情報は、アンテナが有している偏波を考慮した指向性利得に関する情報を含み、前記指向性利得に基づいて、増幅系統間の増幅度を制御し、送信出力を制御することを特徴とする。
リピータ10bにおいても同様の動作が行なわれる。
第1実施例のアンテナの偏波関係を図2に示す。
この第1実施例においては、基地局30からは2つのアンテナ31a,31bから直線偏波である垂直偏波で送信された信号が送られてくる。一方、リピータ10aにおいては、右旋円偏波のアンテナ21aで、リピータ10bにおいては左旋円偏波のアンテナ21bで受信される。その後、リピータ10aで増幅され、再び垂直偏波でアンテナ22a,22bから送信される。
図3(b)(c)の円偏波は、右旋偏波と左旋偏波で、磁界と電界が逆方向にずれて回転しているので直交関係となる。この第1実施例の偏波を使い方を図4(a)のtype1に示す。
(1)円偏波アンテナは、直線偏波の電波を3dBダウンで受信する。
(2)左旋、右旋は直交関係であるため、受信相関は低い。(理想的にはゼロ)
(1)見通しに設置され、高い信号受信電力が期待できるリピータの前記基地局用アンテナは基地局送信偏波と異なり(円偏波)、且つ前記対基地局用アンテナは、各アンテナ間の相関を基地局のアンテナと同一の偏波方式(垂直偏波)の場合よりも低くする偏波方式を用いる。特に直交関係にある偏波方式を用いる。
(2)伝搬環境が様々であるリピータと移動局の通信は、リピータ送信アンテナとして、移動局側で最も利得のとれる偏波方式、すなわち基地局の偏波方式と同じ偏波方式を用いる。
以上により、相関が低く、安定した移動局受信電力が得られ、MIMO−SDMの伝送の特性を上げることができるようになる。
また、第2実施例として、別の偏波の使い方を図4(a)のtype2に示す。
基地局の垂直偏波の信号を、偏波面を左右45度傾けた一対の直線偏波アンテナで受信する。すると、その性質は
(1)垂直偏波に対して偏波面を45度傾けると、受信アンテナは垂直偏波から3dBダウンで受信する。
(2)偏波面を左右45度傾けた一対の直線偏波アンテナは、直交関係となり、相関は低くなる。
また、4×4のMIMOの場合の第3実施例を図4(b)に示す。
円偏波と45度傾けた垂直偏波を組み合わせることで4つの異なった伝搬関数を形成できる。この例では、端から[45度垂直、右旋、左旋、−45度垂直]で並べているが、この順序はこれに限ったことではなく、円偏波同士を離したり、交互に配置することもできる。
第4実施例は、さらに対基地局用アンテナの数が増えた場合であり、図5に6×6の場合を示す。この場合には、基地局と同一の垂直偏波を2本増えている(対基地局用のリピータ受信におけるアンテナ1,6)。この2本については、受信電力は最も高くなるが、他のリピータ受信アンテンナの円偏波や45度傾けた垂直偏波との相関は低くできる。尚、同一の偏波であるアンテナ1とアンテナ6は相関が高くなる懸念があるので、距離を離した構成を図示している。
また、第5実施例として上り回線(移動局→リピータ→基地局)の偏波例を図6にしめす。図6(a)はリピータのアンテナが2×2の場合、(b)はリピータの受信アンテナが4×4野場合を示す。図6(a)において、リピータ送信のtype1は円偏波の場合であり、type2は45度傾けた垂直偏波の場合である。
(1)[基地局−リピータ間]は見通しで相関が高い
(2)[リピータ−移動局間]は見通し外で相関が低い
第1〜第5実施例においては、図1のブロック図のリピータであったが、第6実施例においては図7のブロック図のリピータを用いる。
このブロック図では、図1と共通部分には同じ符号を付している。異なるのはリピータ50a,50bのRF処理部53a,53b,57a,57bであり、受信側と送信側のRF処理部53a,53bの間、及びRF処理部57a,57bの間に制御情報がやり取りされ、送信する出力を各増幅系統間で調整している。
しかし、今回の発明では、故意に偏波方式をずらすことで相関を下げることが発明の趣旨であるため、結果としてリピータの受信アンテナ間で受信電力がばらついてしまう。つまり、受信電力のばらつきは受信系のアンテナ特性に起因するため、受信系として補正してやることがよい。
たとえば、基地局の受信アンテナが垂直偏波で、リピータの送信アンテナが円偏波と垂直偏波が混在している場合、円偏波のアンテナの送信出力は3dB上げる必要があるので、そのように調整する。
第7実施例を図8、図9に示す。これは、図1、図7のリピータのいずれであってもよい。
(1)[基地局−リピータ間]偏波方法を異にする、
(2)[リピータ−移動局間]偏波方式を同一にする、
としてきた。
11a,11b,15a,15b 共用器
13a,13b,17a,17b RF処理部
21a,21b 対基地局用アンテナ
22a,22b 対移動局用アンテナ
30 基地局
31a,31b アンテナ
40 移動局
41a,41b アンテナ
50a,50b リピータ
53a,53b,57a,57b RF処理部
Claims (9)
- 複数のアンテナを持つ無線基地局との間で送受信するための複数の対基地局用アンテナと、複数のアンテナを持つ無線移動局との間で送受信するための複数の対移動局用アンテナとを備え、対をなす対基地局用アンテナと対移動局用アンテナとの間で、無線基地局と無線移動局間の通信信号を増幅する多アンテナ入力多アンテナ出力方式の無線中継装置において、
前記対基地局用アンテナの少なくとも一対は、基地局用アンテナと異なる偏波特性を有して、且つ前記一対の対基地局用アンテナは、各アンテナ間の相関を基地局用アンテナと同一の偏波方式の場合よりも低くする偏波方式を用い、
さらに前記対基地局用アンテナとそれに対をなす対移動局用アンテナとが異なる偏波特性を有することを特徴とする無線中継装置。 - すべての前記対移動局用アンテナは、移動局用アンテナと同じ偏波特性を有することを特徴とする請求項1に記載の無線中継装置。
- 前記対移動局用アンテナの少なくとも一対は、移動局用のアンテナと異なる偏波特性を有し、且つ前記一対の対移動局用アンテナは、各アンテナ間の相関を移動局用アンテナと同一の偏波方式の場合よりも低くする偏波方式を用いることを特徴とする請求項1に記載の無線中継装置。
- 前記基地局用アンテナあるいは前記移動局用アンテナと相関を低くする対基地局用アンテナあるいは対移動局用アンテナの偏波方式とは、一対の直交関係の偏波であることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の無線中継装置。
- 前記一対の直交関係の偏波とは、基地局用アンテナ及び移動局用アンテナが直線偏波である場合に、右旋円偏波あるいは左旋円偏波であることを特徴とする請求項4に記載の無線中継装置。
- 前記一対の直交関係の偏波とは、基地局用アンテナ及び移動局用アンテナが直線偏波である場合に、該直線偏波に対して、各々偏波面を傾けるとともに直交している直線偏波であることを特徴とする請求項4に記載の無線中継装置。
- 対基地局用アンテナと対移動局用アンテナ間の各々の増幅系統には、アンテナの偏波の利得特性に関する制御情報をやり取りする手段を有し、
前記制御情報に基づいて、一定の送信電力あるいは受信電力が得られるように、増幅系統間の増幅度を制御することを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載の無線中継装置。 - 対基地局用アンテナあるいは対移動局用アンテナが送信アンテナの場合、さらに送信出力を制御することを特徴とする請求項7に記載の無線中継装置。
- 前記制御情報は、アンテナが有している偏波を考慮した指向性利得に関する情報を含み、
前記指向性利得に基づいて、増幅系統間の増幅度を制御し、送信出力を制御することを特徴とする請求項8に記載の無線中継装置。
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