JPH07249938A - 基地局アンテナ構成およびそのアンテナを動作させる方法 - Google Patents
基地局アンテナ構成およびそのアンテナを動作させる方法Info
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- JPH07249938A JPH07249938A JP7050450A JP5045095A JPH07249938A JP H07249938 A JPH07249938 A JP H07249938A JP 7050450 A JP7050450 A JP 7050450A JP 5045095 A JP5045095 A JP 5045095A JP H07249938 A JPH07249938 A JP H07249938A
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- H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
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- H01Q3/26—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
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- H04B7/24—Radio transmission systems, i.e. using radiation field for communication between two or more posts
- H04B7/26—Radio transmission systems, i.e. using radiation field for communication between two or more posts at least one of which is mobile
- H04B7/2603—Arrangements for wireless physical layer control
- H04B7/2609—Arrangements for range control, e.g. by using remote antennas
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
- Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
- Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks
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- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、低コストで信頼性が高く、高効率
全方向放射電力（ＥＩＲＰ）を有するセクタアンテナシ
ステムを供給する。 【構成】 複数の無線周波数トランシーバを有し、方位
角方向にビームを形成するために選択的に動作する複数
のサブアレイ（２０）を含む、１つの以上のアンテナア
レイ（１２）を含むセルラ無線基地局用のアンテナ構成
（１０）が提供される。各サブアレイは、仰角ビーム形
成手段（２４）および各送受信アンプ（３０，３２）を
含む。各サブアレイビーム形成器が少なくとも１つの無
線周波数送信機フィーダ（２６）に結合され、各無線周
波数受信機フィーダは、少なくとも２つのサブアレイビ
ーム形成器に結合され、各アンテナアレイのサブアレイ
は、方位角方向にほぼ一致する複数の分離したビームを
形成する。
全方向放射電力（ＥＩＲＰ）を有するセクタアンテナシ
ステムを供給する。 【構成】 複数の無線周波数トランシーバを有し、方位
角方向にビームを形成するために選択的に動作する複数
のサブアレイ（２０）を含む、１つの以上のアンテナア
レイ（１２）を含むセルラ無線基地局用のアンテナ構成
（１０）が提供される。各サブアレイは、仰角ビーム形
成手段（２４）および各送受信アンプ（３０，３２）を
含む。各サブアレイビーム形成器が少なくとも１つの無
線周波数送信機フィーダ（２６）に結合され、各無線周
波数受信機フィーダは、少なくとも２つのサブアレイビ
ーム形成器に結合され、各アンテナアレイのサブアレイ
は、方位角方向にほぼ一致する複数の分離したビームを
形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、セルラ無線通信シス
テム中で使用される基地局アンテナの構成に関する。
テム中で使用される基地局アンテナの構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】セルラ無線通信システムは、現在世界中
で使用頻度が増しており、移動ユーザに遠距離通信を提
供している。使用可能な周波帯割当て内での容量の増大
に対処するために、セルラ無線通信システムは、カバー
される地理的エリアをセルに分割する。各セルは、基地
局を有し、移動局はその基地局を通じて通信を行う。使
用可能な通信路はセル間で分割され、同じグループのチ
ャネルは、あるセルを再利用する。再利用されるセル間
の距離は、共同チャネル干渉が許容できるレベルに設定
される。
で使用頻度が増しており、移動ユーザに遠距離通信を提
供している。使用可能な周波帯割当て内での容量の増大
に対処するために、セルラ無線通信システムは、カバー
される地理的エリアをセルに分割する。各セルは、基地
局を有し、移動局はその基地局を通じて通信を行う。使
用可能な通信路はセル間で分割され、同じグループのチ
ャネルは、あるセルを再利用する。再利用されるセル間
の距離は、共同チャネル干渉が許容できるレベルに設定
される。
【０００３】新しいセルラ無線通信システムが採用され
た当初は、オペレータは、しばしば、アップリンク（移
動局から基地局）及びダウンリンク（基地局から移動
局）の範囲を最大にすることに興味を持った。多くのシ
ステムにおけるアップリンクの範囲は、携帯移動局の比
較的低出力レベルのために制限される。通信範囲が拡大
すると、ある地理的エリアをカバーするために必要なセ
ル数は減少し、基地局及び関連装置に必要なコストも減
少する。基地局側で使われるアンテナは、セルラ無線通
信システムの範囲及び容量に重要な改善を及ぼすことが
できる。本発明は、低コストで信頼性が高く、高効率全
方向放射電力（ＥＩＲＰ）を有するセクタアンテナシス
テムを供給する。
た当初は、オペレータは、しばしば、アップリンク（移
動局から基地局）及びダウンリンク（基地局から移動
局）の範囲を最大にすることに興味を持った。多くのシ
ステムにおけるアップリンクの範囲は、携帯移動局の比
較的低出力レベルのために制限される。通信範囲が拡大
すると、ある地理的エリアをカバーするために必要なセ
ル数は減少し、基地局及び関連装置に必要なコストも減
少する。基地局側で使われるアンテナは、セルラ無線通
信システムの範囲及び容量に重要な改善を及ぼすことが
できる。本発明は、低コストで信頼性が高く、高効率全
方向放射電力（ＥＩＲＰ）を有するセクタアンテナシス
テムを供給する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来のアンテナ構成に
おいて、アンテナ要素の一つのアレイまたは複数のアン
テナは、ビーム形成器及び結合器を経て複数の無線周波
数トランシーバに結合され、多くの呼は、一つのアンテ
ナビームを同時に共有するように扱われる。このような
一例は、１９９１年にＷａｒｗｉｃｋで行われた、パー
ソナル及び移動無線通信会議におけるＳ Ｃ Ｓｗａｌ
ｅｓ 及び Ｍ Ａ Ｂｅａｃｈ の論文中で検討され
ている。このシステムを使用すると、ビーム形成及び結
合手段において損失が起こる。さらに、すべてのアンテ
ナ要素／アンテナは、平均電力およびピーク電力定格に
影響を及ぼすアンプのすべての電力の組み合わせを取り
扱う必要があった。
おいて、アンテナ要素の一つのアレイまたは複数のアン
テナは、ビーム形成器及び結合器を経て複数の無線周波
数トランシーバに結合され、多くの呼は、一つのアンテ
ナビームを同時に共有するように扱われる。このような
一例は、１９９１年にＷａｒｗｉｃｋで行われた、パー
ソナル及び移動無線通信会議におけるＳ Ｃ Ｓｗａｌ
ｅｓ 及び Ｍ Ａ Ｂｅａｃｈ の論文中で検討され
ている。このシステムを使用すると、ビーム形成及び結
合手段において損失が起こる。さらに、すべてのアンテ
ナ要素／アンテナは、平均電力およびピーク電力定格に
影響を及ぼすアンプのすべての電力の組み合わせを取り
扱う必要があった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の一見地によれ
ば、本発明は、複数のサブアレイを含む少くとも１つの
アンテナアレイを含むセルラ無線基地局用アンテナ構成
において：各サブアレイは方位角方向にビームを形成す
るために選択的に動作し、それによってアップリンク信
号は、各仰角ビーム形成器によって基地局コントローラ
に選択的に結合された少くとも２つのサブアレイによっ
て受信されるように構成される。
ば、本発明は、複数のサブアレイを含む少くとも１つの
アンテナアレイを含むセルラ無線基地局用アンテナ構成
において：各サブアレイは方位角方向にビームを形成す
るために選択的に動作し、それによってアップリンク信
号は、各仰角ビーム形成器によって基地局コントローラ
に選択的に結合された少くとも２つのサブアレイによっ
て受信されるように構成される。
【０００６】この構成は、受信信号のゲインを簡単に増
加できる。さらに、これは無線周波数キャリヤを広帯域
に損失なく空間的な結合ができるという利点を有する。
多重サブアレイを使用すると、複数のダイバシティ受信
パスを直接アンテナアレイから得ることができる。
加できる。さらに、これは無線周波数キャリヤを広帯域
に損失なく空間的な結合ができるという利点を有する。
多重サブアレイを使用すると、複数のダイバシティ受信
パスを直接アンテナアレイから得ることができる。
【０００７】好ましくは、ダウンリンクは、少くとも１
つのサブアレイによって運ばれ、各サブアレイは、各仰
角ビーム形成器によって基地局コントローラ結合され
る。複数の低電力信号を使用すれば、大信号アンプに依
存せずに最大の全方向電力が達成でき、マストヘッドに
おいて電力の減少および重量の軽減化が可能となる。さ
らなる利点は、信号のトラフィックが小さいとき、サブ
アレイ毎に１つの送信パスを使用することによって、結
合器に起因する損失を減少できることである。
つのサブアレイによって運ばれ、各サブアレイは、各仰
角ビーム形成器によって基地局コントローラ結合され
る。複数の低電力信号を使用すれば、大信号アンプに依
存せずに最大の全方向電力が達成でき、マストヘッドに
おいて電力の減少および重量の軽減化が可能となる。さ
らなる利点は、信号のトラフィックが小さいとき、サブ
アレイ毎に１つの送信パスを使用することによって、結
合器に起因する損失を減少できることである。
【０００８】本発明の他の実施例においては、ダイプレ
クサ手段が用いられ、各サブアレイは各送受信アンプに
結合される。これによって、各アンテナはトランシーバ
として動作する。
クサ手段が用いられ、各サブアレイは各送受信アンプに
結合される。これによって、各アンテナはトランシーバ
として動作する。
【０００９】一方、分離したサブアレイは、それぞれア
ップリンクおよびダウンリンク通信のために使用され、
各送信サブアレイ用の各アンプ手段は、サブアレイ仰角
ビーム形成手段中に分散した複数の低電力単一キャリヤ
アンプを含む。これによって、相互変調積の発生が少な
くなり、必要電力が減少するという利点がある。
ップリンクおよびダウンリンク通信のために使用され、
各送信サブアレイ用の各アンプ手段は、サブアレイ仰角
ビーム形成手段中に分散した複数の低電力単一キャリヤ
アンプを含む。これによって、相互変調積の発生が少な
くなり、必要電力が減少するという利点がある。
【００１０】本発明のさらに他の見地においては、１以
上の呼に対して、アンテナとの間で送受信フィーダ手段
を介して、複数の無線信号を送受信する複数の無線周波
数トランシーバと１以上のアンテナアレイとを含むセル
ラ無線基地局用アンテナ構成において：各アンテナアレ
イは、複数のサブアレイを含み、その各サブアレイは選
択的に方位角方向のビームを形成し、各仰角ビーム形成
手段および各送受信アンプ手段は各サブアレイに設けら
れ、各サブアレイビーム形成手段は少くとも１つの無線
周波数送受信フィーダ手段に結合され、各無線周波数受
信フィーダ手段は、少くとも２つのサブアレイビーム形
成手段に結合され、各アンテナアレイのサブアレイは、
方位角方向いほぼ一致する分離した複数のビームを形成
する
上の呼に対して、アンテナとの間で送受信フィーダ手段
を介して、複数の無線信号を送受信する複数の無線周波
数トランシーバと１以上のアンテナアレイとを含むセル
ラ無線基地局用アンテナ構成において：各アンテナアレ
イは、複数のサブアレイを含み、その各サブアレイは選
択的に方位角方向のビームを形成し、各仰角ビーム形成
手段および各送受信アンプ手段は各サブアレイに設けら
れ、各サブアレイビーム形成手段は少くとも１つの無線
周波数送受信フィーダ手段に結合され、各無線周波数受
信フィーダ手段は、少くとも２つのサブアレイビーム形
成手段に結合され、各アンテナアレイのサブアレイは、
方位角方向いほぼ一致する分離した複数のビームを形成
する
【００１１】本発明のさらに別の見地においては、方位
角方向のビームを受信できる複数のアンテナを有する少
くとも１つのアンテナ列を含むセルラ無線基地局におけ
る受信モードのアンテナ構成を動作させる方法におい
て：基地局コントローラに結合された少くとも２つのサ
ブアレイを用いて移動送信機からの無線信号を受信する
ステップを有し、その無線信号を、単一キャリヤアンプ
に供給し、それによって、複数のダイバシティ受信パス
がそのアンテナアレイから直接得られることを特徴とす
るセルラ無線基地局における受信モードのアンテナ構成
を動作させる。
角方向のビームを受信できる複数のアンテナを有する少
くとも１つのアンテナ列を含むセルラ無線基地局におけ
る受信モードのアンテナ構成を動作させる方法におい
て：基地局コントローラに結合された少くとも２つのサ
ブアレイを用いて移動送信機からの無線信号を受信する
ステップを有し、その無線信号を、単一キャリヤアンプ
に供給し、それによって、複数のダイバシティ受信パス
がそのアンテナアレイから直接得られることを特徴とす
るセルラ無線基地局における受信モードのアンテナ構成
を動作させる。
【００１２】本発明のさらに他の見地においては、少く
とも１つのアンテナアレイを含み、方位角方向のビーム
を形成するように選択的に動作する複数のアンテナを有
し、ダウンリンク信号が各仰角ビーム形成器によって選
択的に基地局コントローラに結合された少くとも１つの
サブアレイによって送信されるセルラ無線基地局におけ
る送信モードのアンテナ構成を動作させる方法におい
て：（ｉ）信号を基地局コントローラによって無線周波
数を発生する無線周波数発生器に供給し、（ｉｉ）フィ
ーダを介して前記無線周波数信号を選択された送信アン
プに送信し、（ｉｉｉ）前記無線周波数信号をビーム形
成手段に送信し、（ｖ）選択されたサブアレイのサブア
レイ要素にフィードする。
とも１つのアンテナアレイを含み、方位角方向のビーム
を形成するように選択的に動作する複数のアンテナを有
し、ダウンリンク信号が各仰角ビーム形成器によって選
択的に基地局コントローラに結合された少くとも１つの
サブアレイによって送信されるセルラ無線基地局におけ
る送信モードのアンテナ構成を動作させる方法におい
て：（ｉ）信号を基地局コントローラによって無線周波
数を発生する無線周波数発生器に供給し、（ｉｉ）フィ
ーダを介して前記無線周波数信号を選択された送信アン
プに送信し、（ｉｉｉ）前記無線周波数信号をビーム形
成手段に送信し、（ｖ）選択されたサブアレイのサブア
レイ要素にフィードする。
【００１３】
【作用】本発明においては、方位角方向のビームを受信
できる複数のアンテナを有する少くとも１つのアンテナ
列を含むセルラ無線基地局における受信モードのアンテ
ナを用いて、基地局コントローラに結合された少くとも
２つのサブアレイで移動送信機からの無線信号を受信
し、その無線信号を、単一キャリヤアンプに供給し、そ
れによって、複数のダイバシティ受信パスがそのアンテ
ナアレイから直接得られるように動作する。
できる複数のアンテナを有する少くとも１つのアンテナ
列を含むセルラ無線基地局における受信モードのアンテ
ナを用いて、基地局コントローラに結合された少くとも
２つのサブアレイで移動送信機からの無線信号を受信
し、その無線信号を、単一キャリヤアンプに供給し、そ
れによって、複数のダイバシティ受信パスがそのアンテ
ナアレイから直接得られるように動作する。
【００１４】さらに、本発明においては、少くとも１つ
のアンテナアレイを含み、方位角方向のビームを形成す
るように選択的に動作する複数のアンテナを有し、ダウ
ンリンク信号が各仰角ビーム形成器によって選択的に基
地局コントローラに結合された少くとも１つのサブアレ
イによって送信されるセルラ無線基地局における送信モ
ードのアンテナを用いて、信号を基地局コントローラに
よって無線周波数を発生する無線周波数発生器に供給
し、フィーダを介して前記無線周波数信号を選択された
送信アンプに送信し、前記無線周波数信号をビーム形成
手段に送信し、選択されたサブアレイのサブアレイ要素
にフィードするように動作する。
のアンテナアレイを含み、方位角方向のビームを形成す
るように選択的に動作する複数のアンテナを有し、ダウ
ンリンク信号が各仰角ビーム形成器によって選択的に基
地局コントローラに結合された少くとも１つのサブアレ
イによって送信されるセルラ無線基地局における送信モ
ードのアンテナを用いて、信号を基地局コントローラに
よって無線周波数を発生する無線周波数発生器に供給
し、フィーダを介して前記無線周波数信号を選択された
送信アンプに送信し、前記無線周波数信号をビーム形成
手段に送信し、選択されたサブアレイのサブアレイ要素
にフィードするように動作する。
【００１５】
（実施例１）図１における基地局の主な部品は、マス
ト、アンテナアレイ１２を支持する建物又はタワー１
０、ダイプレクサ及びアンプを含む関連アンテナ電子ユ
ニット１４である。アンテナ電子ユニット１４は、フィ
ーダケーブル１５を介して基地局１６に接続され、この
基地局、マイクロ波リンクまたは地上リンク１７を介し
て通信する基地局コントローラ１８によって制御され
る。基地局１６は、アンテナアレイ１２によって取り扱
われる呼を送受信する複数の無線周波数トランシーバ１
９を有する。図１には移動局１３も描写されている。
ト、アンテナアレイ１２を支持する建物又はタワー１
０、ダイプレクサ及びアンプを含む関連アンテナ電子ユ
ニット１４である。アンテナ電子ユニット１４は、フィ
ーダケーブル１５を介して基地局１６に接続され、この
基地局、マイクロ波リンクまたは地上リンク１７を介し
て通信する基地局コントローラ１８によって制御され
る。基地局１６は、アンテナアレイ１２によって取り扱
われる呼を送受信する複数の無線周波数トランシーバ１
９を有する。図１には移動局１３も描写されている。
【００１６】図２は、第一の実施例の構成要素の詳細を
示す図である。図２においては、１つのアンテナアレイ
のみが、描写されている。各アンテナアレイ１２は、複
数のサブアレイ２０を有し、各サブアレイは、個々のア
ンテナ素子２２からなる従来の列によって形成されてい
る。各列サブアレイの構成要素は、ビーム形成ネットワ
ーク２４を介してサブアレイ用の単一フィーダ２６に結
合される。ビーム形成ネットワーク２４によって単一フ
ィーダを往復する無線周波数信号の振幅及び位相関係
は、送受信アンテナのサブアレイの仰角ビーム・パター
ンを決定する。
示す図である。図２においては、１つのアンテナアレイ
のみが、描写されている。各アンテナアレイ１２は、複
数のサブアレイ２０を有し、各サブアレイは、個々のア
ンテナ素子２２からなる従来の列によって形成されてい
る。各列サブアレイの構成要素は、ビーム形成ネットワ
ーク２４を介してサブアレイ用の単一フィーダ２６に結
合される。ビーム形成ネットワーク２４によって単一フ
ィーダを往復する無線周波数信号の振幅及び位相関係
は、送受信アンテナのサブアレイの仰角ビーム・パター
ンを決定する。
【００１７】各仰角ビーム形成器（２４）の送受信信号
は、ダイプレクサ２８を介してビーム形成器に結合され
る。この送受信周波帯のみをカバーするフィルタが、こ
の目的のために使われる。送信パスにおいてダイプレク
サ２８は、個々の単一キャリヤ・パワーアンプ３０から
供給される。これらの単一キャリヤ・パワーアンプ３０
は、送信に必要な電力レベルまで無線周波数信号を増幅
する。受信パスにおいて、ダイプレクサ２８はほぼ同じ
数のローノイズアンプ３２を供給する。このローノイズ
アンプは、システム損失が加わる前に、弱い受信無線周
波数信号を増幅して、次段の受信パスにおいて低い雑音
指数（高感度）を得るために必要なものである。好まし
い実施例では、２つ以上の受信アンプの出力は、たとえ
ば、結合器で結合され、移動装置から受信した弱い信号
のゲインを最大にする。
は、ダイプレクサ２８を介してビーム形成器に結合され
る。この送受信周波帯のみをカバーするフィルタが、こ
の目的のために使われる。送信パスにおいてダイプレク
サ２８は、個々の単一キャリヤ・パワーアンプ３０から
供給される。これらの単一キャリヤ・パワーアンプ３０
は、送信に必要な電力レベルまで無線周波数信号を増幅
する。受信パスにおいて、ダイプレクサ２８はほぼ同じ
数のローノイズアンプ３２を供給する。このローノイズ
アンプは、システム損失が加わる前に、弱い受信無線周
波数信号を増幅して、次段の受信パスにおいて低い雑音
指数（高感度）を得るために必要なものである。好まし
い実施例では、２つ以上の受信アンプの出力は、たとえ
ば、結合器で結合され、移動装置から受信した弱い信号
のゲインを最大にする。
【００１８】（実施例２）図３は、第２の実施例の詳細
な構成要素を示す図である。この例では、送信専用のア
ンテナサブアレイ４０および受信専用のアンテナサブア
レイ４２がそれぞれ必要である。受信専用のアンテナサ
ブアレイ４２は、図２で使用した組み合わせ送受信サブ
アレイと実質的に同じである。各サブアレイはダイプレ
クサの代わりにフィルタ４６を介して各ローノイズアン
プ４４に受信信号を供給する点のみが異なる。送信側で
は、単一キャリヤ・ハイパワーアンプ３０が、図２のサ
ブアレイフィーダ２６の前に置かれた複数の単一キャリ
ヤ・ローパワーアンプ４８に置き換えられ、サブアレイ
要素に電力を供給するサブアレイビーム形成器の分岐部
に組み込まれる。
な構成要素を示す図である。この例では、送信専用のア
ンテナサブアレイ４０および受信専用のアンテナサブア
レイ４２がそれぞれ必要である。受信専用のアンテナサ
ブアレイ４２は、図２で使用した組み合わせ送受信サブ
アレイと実質的に同じである。各サブアレイはダイプレ
クサの代わりにフィルタ４６を介して各ローノイズアン
プ４４に受信信号を供給する点のみが異なる。送信側で
は、単一キャリヤ・ハイパワーアンプ３０が、図２のサ
ブアレイフィーダ２６の前に置かれた複数の単一キャリ
ヤ・ローパワーアンプ４８に置き換えられ、サブアレイ
要素に電力を供給するサブアレイビーム形成器の分岐部
に組み込まれる。
【００１９】受信モードにおいては、時分割多重信号を
アンテナサブアレイ供給ネットワークに供給し、その信
号をアンテナサブアレイを介して送信する。２つ以上の
サブアレイを用いると、移動局の方位角を決定できる。
アンテナサブアレイ供給ネットワークに供給し、その信
号をアンテナサブアレイを介して送信する。２つ以上の
サブアレイを用いると、移動局の方位角を決定できる。
【００２０】送信モードにおいては、時分割多重信号を
アンテナサブアレイ供給ネットワークに供給し、この信
号は、アンテナサブアレイを介して送信される。１つ以
上のアンテナサブアレイ供給ネットワークを介して信号
を送信することによって、空間的結合が達成される。
アンテナサブアレイ供給ネットワークに供給し、この信
号は、アンテナサブアレイを介して送信される。１つ以
上のアンテナサブアレイ供給ネットワークを介して信号
を送信することによって、空間的結合が達成される。
【００２１】ここで、本発明の他の特長を詳説し、従来
の分割アンテナと対比する。アンテナアレイを実際的か
つ経済的に実現するのは、１つ１つの装置ではなく、全
体的なアーキテクチャ（機能と正確な配置）によるもの
である。
の分割アンテナと対比する。アンテナアレイを実際的か
つ経済的に実現するのは、１つ１つの装置ではなく、全
体的なアーキテクチャ（機能と正確な配置）によるもの
である。
【００２２】このアンテナ・アーキテクチャの重要な特
徴は、分離した列サブアレイの使用にあり、これは従来
のプレーナアレイにはない利点を有する。図２および図
３の構成においては、無線周波数キャリヤ広帯域空間結
合が可能でロスがない点で優れている。図２の構成で
は、仰角ビーム形がより正確に制御でき、列が少なくて
済む。これは、送信と受信両用に各列が使用されるから
である。図３の構成は、分散したローパワーアンプを使
用しているので、個々のアンプが故障した場合でも、全
体的特性としては劣化が部分的でり、より信頼したシス
テムが得られる。
徴は、分離した列サブアレイの使用にあり、これは従来
のプレーナアレイにはない利点を有する。図２および図
３の構成においては、無線周波数キャリヤ広帯域空間結
合が可能でロスがない点で優れている。図２の構成で
は、仰角ビーム形がより正確に制御でき、列が少なくて
済む。これは、送信と受信両用に各列が使用されるから
である。図３の構成は、分散したローパワーアンプを使
用しているので、個々のアンプが故障した場合でも、全
体的特性としては劣化が部分的でり、より信頼したシス
テムが得られる。
【００２３】多重線形サブアレイを使用すると、アンテ
ナアレイから直接得られる複数のダイバシティ受信パス
が可能となる。必要なサブアレイの数は、システムの残
りによって構成されダイバシティのレベルにより調整で
きる。この結果、各アンテナアレイで支持される送信機
よりサブアレイが多くなったとしたら、必要に応じて送
信側を減らすことができる。多重ダイバシティ受信パス
はいくつかの方法で組み合わせることができ、それぞれ
アップリンク改善のためにダイバシティゲインを変化さ
せる。さらに、２つのサブアレイで最小限の受信ダイバ
シティが供給されるので、すべてのサブアレイを用いる
必要はない。
ナアレイから直接得られる複数のダイバシティ受信パス
が可能となる。必要なサブアレイの数は、システムの残
りによって構成されダイバシティのレベルにより調整で
きる。この結果、各アンテナアレイで支持される送信機
よりサブアレイが多くなったとしたら、必要に応じて送
信側を減らすことができる。多重ダイバシティ受信パス
はいくつかの方法で組み合わせることができ、それぞれ
アップリンク改善のためにダイバシティゲインを変化さ
せる。さらに、２つのサブアレイで最小限の受信ダイバ
シティが供給されるので、すべてのサブアレイを用いる
必要はない。
【００２４】中および低トランシーバ容量では、結合器
は必要でなくなる。図４は、別別に増幅されたサブアレ
イ４０と４２を使用することによって、空間５０ａ−５
０ｄにおいてほぼ一致するビーム結合が可能なことを示
している。物理的結合器は固有ロスを生ずる。４方向結
合器を含む、物理的結合器による理論ロスは６ｄＢであ
る。これに比べると、空間結合は比較的ロスのない技術
である。現在のシステムでは、アンプはマストの下部に
位置しているので、余分なロスは、アンテナアレイへの
フィーダケーブル中で生じる。送信用に単一キャリヤア
ンプを使用し、アンプをマストヘッドに移動すると、ロ
スの多い結合器が不必要となり、高いＥＩＲＰが達成で
きる。従来の構成では電力が結合器で消失していたが、
こうすると、範囲が広がり、密集した市街化区域で、建
物の中にもシステムが浸透できる。
は必要でなくなる。図４は、別別に増幅されたサブアレ
イ４０と４２を使用することによって、空間５０ａ−５
０ｄにおいてほぼ一致するビーム結合が可能なことを示
している。物理的結合器は固有ロスを生ずる。４方向結
合器を含む、物理的結合器による理論ロスは６ｄＢであ
る。これに比べると、空間結合は比較的ロスのない技術
である。現在のシステムでは、アンプはマストの下部に
位置しているので、余分なロスは、アンテナアレイへの
フィーダケーブル中で生じる。送信用に単一キャリヤア
ンプを使用し、アンプをマストヘッドに移動すると、ロ
スの多い結合器が不必要となり、高いＥＩＲＰが達成で
きる。従来の構成では電力が結合器で消失していたが、
こうすると、範囲が広がり、密集した市街化区域で、建
物の中にもシステムが浸透できる。
【００２５】空間結合を使用すると、アンテナアレイの
各列は、送信モードのどの時点でも１つのキャリヤを有
する。すなわち、ダウンリンク上では、タイムスロット
毎に一つの送信パスがサブアレイに割り当てられる。こ
れは、相互変調積の発生が減少し、従来と同じ出力に対
して必要電力が少なくてすむという点で有益である。主
電源が故障した場合、そのような状況下で供給されるバ
ッテリは長期にわたって使用できるので、この特徴は、
特に重要である。従来の結合器システムでは、アンテナ
要素は、アンテナの平均電力およびピーク電力定格に影
響を及ぼす全てのアンプの結合電力を取り扱わなければ
ならなかった。本発明では、各サブアレイは１つのアン
プのみを取り扱えばよいので、結合器使用による電力損
失はない。図４の例では、平均電力定格は、４の係数で
減少する（たとえば、１／４）。
各列は、送信モードのどの時点でも１つのキャリヤを有
する。すなわち、ダウンリンク上では、タイムスロット
毎に一つの送信パスがサブアレイに割り当てられる。こ
れは、相互変調積の発生が減少し、従来と同じ出力に対
して必要電力が少なくてすむという点で有益である。主
電源が故障した場合、そのような状況下で供給されるバ
ッテリは長期にわたって使用できるので、この特徴は、
特に重要である。従来の結合器システムでは、アンテナ
要素は、アンテナの平均電力およびピーク電力定格に影
響を及ぼす全てのアンプの結合電力を取り扱わなければ
ならなかった。本発明では、各サブアレイは１つのアン
プのみを取り扱えばよいので、結合器使用による電力損
失はない。図４の例では、平均電力定格は、４の係数で
減少する（たとえば、１／４）。
【００２６】本発明の特長を組合せることによって高い
ＥＩＲＰが達成でき、移動装置へのダウンリンクが改善
される。また、安価なアンテナ構成技術を使用でき、信
頼性も高まる。空間的に結合された信号を供給するため
に、サブアレイから異なる送信パスに沿ったいくつかの
信号が用いられる。従来、送信機からの信号は、アンテ
ナまたはアンテナアレイに供給される前に物理的結合器
を使用して組み合わされていた。
ＥＩＲＰが達成でき、移動装置へのダウンリンクが改善
される。また、安価なアンテナ構成技術を使用でき、信
頼性も高まる。空間的に結合された信号を供給するため
に、サブアレイから異なる送信パスに沿ったいくつかの
信号が用いられる。従来、送信機からの信号は、アンテ
ナまたはアンテナアレイに供給される前に物理的結合器
を使用して組み合わされていた。
【００２７】本発明では、複数の別々の列またはアンテ
ナアレイによって空間ダイバシティが達成できる。しか
し、物理的に独立したアンテナアレイを使用すると、複
数の線形アンテナアレイは美的、構造的な問題を引き起
こす可能性がある。この問題は望ましい実施例において
は、すべてのサブアレイを１つのアンテナアレイに結合
し、１つのレドームを有する物理的構成中に入れ、共通
開口を介してダイプレックス送受信をすることによって
解決できる。典型的なアンテナアレイは、高さ２ｍ、幅
０．８ｍの囲みまたはレードーム中に設けられた４列の
サブアレイから成る。さらに多くのサブアレイを供給す
ることもできるが、美学的に快い構成とシステムの必要
条件の間でバランスを維持する必要がある。
ナアレイによって空間ダイバシティが達成できる。しか
し、物理的に独立したアンテナアレイを使用すると、複
数の線形アンテナアレイは美的、構造的な問題を引き起
こす可能性がある。この問題は望ましい実施例において
は、すべてのサブアレイを１つのアンテナアレイに結合
し、１つのレドームを有する物理的構成中に入れ、共通
開口を介してダイプレックス送受信をすることによって
解決できる。典型的なアンテナアレイは、高さ２ｍ、幅
０．８ｍの囲みまたはレードーム中に設けられた４列の
サブアレイから成る。さらに多くのサブアレイを供給す
ることもできるが、美学的に快い構成とシステムの必要
条件の間でバランスを維持する必要がある。
【００２８】アンテナへの電力は必ずしもトランシーバ
によって供給される必要はなく、適宜、上下リンクを用
いて結合することができる。たとえば、分離した全方向
アンテナでダウンリンクを構成することができる。この
ようにして、本発明のアンテナ外形は、所定のビーム幅
に対して、従来のセルで使用していたのものより小さく
なる。上述のようなアンテナアレイ３個〜４個を共通支
持手段の回りに規則的な方位角方向に並列にマウントす
ることにより、セルの全方位角をカバーできる。
によって供給される必要はなく、適宜、上下リンクを用
いて結合することができる。たとえば、分離した全方向
アンテナでダウンリンクを構成することができる。この
ようにして、本発明のアンテナ外形は、所定のビーム幅
に対して、従来のセルで使用していたのものより小さく
なる。上述のようなアンテナアレイ３個〜４個を共通支
持手段の回りに規則的な方位角方向に並列にマウントす
ることにより、セルの全方位角をカバーできる。
【００２９】使用されるサブアレイ数は、送信される信
号数に対応する数である必要はないが、サブアレイ数が
多ければ低電力移動局からのアップリンク信号を基地局
でより強い受信信号にすることができる。デジタル信号
処理のような新しい技術が、結合器アルゴリズムに関連
して使用される。一方、スイッチ形式のアルゴリズムは
以前に使われていたものである。
号数に対応する数である必要はないが、サブアレイ数が
多ければ低電力移動局からのアップリンク信号を基地局
でより強い受信信号にすることができる。デジタル信号
処理のような新しい技術が、結合器アルゴリズムに関連
して使用される。一方、スイッチ形式のアルゴリズムは
以前に使われていたものである。
【００３０】最適の結合器の使用については英国特許Ｇ
Ｂ−９４２１５３８．１を参照のこと。この英国特許に
よれば、アンテナはお互いに近くに置かれ、例えば、５
０波長離れて置かれたサブアレイアンテナによってダイ
バシティまたは良好な利得が得られている。このよう
に、この英国特許によれば、コンパクトなアンテナ構成
を供給できる。このコンパクトなアンテナ構成において
は、このアップリンクは、要素間の相関に関係せず、適
応ビーム形成が用いられる。結合器そのものについては
本発明の主題ではないのでこれ以上の詳細な説明は省略
する。
Ｂ−９４２１５３８．１を参照のこと。この英国特許に
よれば、アンテナはお互いに近くに置かれ、例えば、５
０波長離れて置かれたサブアレイアンテナによってダイ
バシティまたは良好な利得が得られている。このよう
に、この英国特許によれば、コンパクトなアンテナ構成
を供給できる。このコンパクトなアンテナ構成において
は、このアップリンクは、要素間の相関に関係せず、適
応ビーム形成が用いられる。結合器そのものについては
本発明の主題ではないのでこれ以上の詳細な説明は省略
する。
【００３１】
【発明の効果】本発明では、低コストで信頼性が高く、
高効果全方向性放射電力（ＥＩＲＰ）を有するセクタア
ンテナシステムが供給できる。
高効果全方向性放射電力（ＥＩＲＰ）を有するセクタア
ンテナシステムが供給できる。
【００３２】本発明では、受信信号のゲインを簡単に増
加でき、無線周波数キャリヤを広帯域に損失なく空間的
な結合ができるという利点を有する。多重サブアレイを
使用すると、複数のダイバシティ受信パスを直接アンテ
ナアレイから得ることができる。
加でき、無線周波数キャリヤを広帯域に損失なく空間的
な結合ができるという利点を有する。多重サブアレイを
使用すると、複数のダイバシティ受信パスを直接アンテ
ナアレイから得ることができる。
【００３３】また、複数のローパワー信号を使用すれ
ば、大信号アンプに依存せずに最大の全方向性パワーが
達成でき、マストヘッドにおいて電力の減少および重量
の軽減が可能となる。さらに、信号のトラフィックが小
さいとき、サブアレイ毎に１つの送信パスを使用するこ
とによって、結合器に起因する損失を減少できる。
ば、大信号アンプに依存せずに最大の全方向性パワーが
達成でき、マストヘッドにおいて電力の減少および重量
の軽減が可能となる。さらに、信号のトラフィックが小
さいとき、サブアレイ毎に１つの送信パスを使用するこ
とによって、結合器に起因する損失を減少できる。
【００３４】また、分離したアンテナ、サブアレイは、
それぞれアップリンクおよびダウンリンク通信のために
使用され、各送信サブアレイ用の各アンプ手段は、サブ
アレイ仰角ビーム形成手段中で分散した多くの低電力単
一キャリヤアンプを含むように構成され、これによっ
て、相互変調積の発生が少なくなり、必要電力が減少す
るという利点がある。
それぞれアップリンクおよびダウンリンク通信のために
使用され、各送信サブアレイ用の各アンプ手段は、サブ
アレイ仰角ビーム形成手段中で分散した多くの低電力単
一キャリヤアンプを含むように構成され、これによっ
て、相互変調積の発生が少なくなり、必要電力が減少す
るという利点がある。
【００３５】本発明は、分散したローパワーアンプを使
用しているので、個々のアンプが故障した場合でも、全
体的特性としては劣化が部分的でり、より信頼したシス
テムが得られる。
用しているので、個々のアンプが故障した場合でも、全
体的特性としては劣化が部分的でり、より信頼したシス
テムが得られる。
【００３６】本発明において、多重線形サブアレイを使
用すると、アンテナアレイから直接得られる複数のダイ
バシティ受信パスが可能となる。必要なサブアレイの数
は、システムの残りによって構成されダイバシティのレ
ベルにより調整できる。
用すると、アンテナアレイから直接得られる複数のダイ
バシティ受信パスが可能となる。必要なサブアレイの数
は、システムの残りによって構成されダイバシティのレ
ベルにより調整できる。
【００３７】送信用に単一キャリヤアンプを使用し、ア
ンプをマストヘッドに移動すると、ロスの多い結合器が
不必要となり、高いＥＩＲＰが達成できる。
ンプをマストヘッドに移動すると、ロスの多い結合器が
不必要となり、高いＥＩＲＰが達成できる。
【００３８】空間結合を使用すると、アンテナアレイの
各列は、送信モードのどの時点でもひとつのキャリヤを
有する。すなわち、ダウンリンク上では、タイムスロッ
ト毎に一つの送信パスがサブアレイに割り当てられる。
これによって、相互変調積の生成が減少し、従来と同じ
出力に対して必要電力が少なくてすむという点で有益で
ある。主電源が故障した場合、そのような状況下で供給
されるバッテリは長期にわたって使用できる。
各列は、送信モードのどの時点でもひとつのキャリヤを
有する。すなわち、ダウンリンク上では、タイムスロッ
ト毎に一つの送信パスがサブアレイに割り当てられる。
これによって、相互変調積の生成が減少し、従来と同じ
出力に対して必要電力が少なくてすむという点で有益で
ある。主電源が故障した場合、そのような状況下で供給
されるバッテリは長期にわたって使用できる。
【図１】 基地局の主要部品のブロック図を示す図であ
る。
る。
【図２】 別々の送信パワーアンプと、各サブアレイ用
の受信ローノイズアンプとを有する、多重サブアレイア
ンテナの第１の実施例を示す図である。
の受信ローノイズアンプとを有する、多重サブアレイア
ンテナの第１の実施例を示す図である。
【図３】 各送信サブアレイに分散した送信パワーアン
プを有する送受信サブアレイを持つ多重サブアレイアン
テナの第２の実施例を示す図である。
プを有する送受信サブアレイを持つ多重サブアレイアン
テナの第２の実施例を示す図である。
【図４】 複数のサブアレイアンテナから方位角方向に
ほぼ一致する複数の分離したビームを形成する様子を示
す図である。
ほぼ一致する複数の分離したビームを形成する様子を示
す図である。
１０ セルラ無線基地局用アンテナ構成 １２ アンテナアレイ １４ アンテナ電子ユニット １５ フィーダケーブル １６ 基地局 １７ マイクロ波または地上リンク １８ 基地局コントローラ ２０ サブアレイ ２２ アンテナ素子 ２４ ビーム形成ネットワーク ２６ フィーダ ２８ ダイプレクサ ３０ キャリヤ・ハイパワーアンプ ４０ アンテナサブアレイ ４２ アンテナサブアレイ ４４ キャリヤアンプ ４６ フィルタ ４８ キャリヤ・ローパワーアンプ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジェフリー・グラハム・サール イギリス国，デボン，ティーキュー５ ０ ピーキュー，エヌアール ブリックスハ ム，ガルンプトン，ラングドン レーン ５ ”カーメル" (72)発明者 ピーター・ジョン・クリスティー イギリス国，デボン，ティーキュー５，０ エヌキュー，ブリックスハム，ガルンプト ン，ストーク ガブリエル ロード 32 (72)発明者 キース・ラッセル・エドワーズ イギリス国，デボン，ティーキュー４ ７ エスキュー，ペイントン，フォックス ト ル クローズ 10
Claims (10)
- 【請求項１】 複数のサブアレイ（２０）を含む少くと
も１つのアンテナアレイ（１２）を含むセルラ無線基地
局用アンテナ構成（１０）において：各サブアレイは方
位角方向にビームを形成するために選択的に動作し、そ
れによってアップリンク信号は、各仰角ビーム形成器
（２４）によって基地局コントローラ（１８）に選択的
に結合された少くとも２つのサブアレイによって受信さ
れることを特徴とする基地局アンテナ構成。 - 【請求項２】 請求項１記載の基地局アンテナ構成にお
いて：ダウンリンクは、少くとも１つのサブアレイ（２
０）によって運ばれ、各サブアレイは、各仰角ビーム形
成器（２４）によって基地局コントローラ結合されるこ
とを特徴とする基地局アンテナ構成。 - 【請求項３】 請求項１記載の基地局アンテナ構成にお
いて：各サブアレイは、ダイプレクサ手段（２８）によ
って各送受信アンプに結合されることを特徴とする基地
局アンテナ構成。 - 【請求項４】 請求項１記載の基地局アンテナ構成にお
いて：分離したサブアレイ（４０，４２）は、それぞれ
アップリンクおよびダウンリンク通信のために使用さ
れ、 各送信サブアレイ用の各アンプ手段は、サブアレイ仰角
ビーム形成手段中に分散した複数の低電力単一キャリヤ
アンプ（４４）を含むことを特徴とする基地局アンテナ
構成。 - 【請求項５】 １以上の呼に対して、アンテナとの間で
送受信フィーダ手段（１５）を介して、複数の無線信号
を送受信する複数の無線周波数トランシーバ（１９）と
１以上のアンテナアレイ（１２）とを含むセルラ無線基
地局用アンテナ構成（１０）において：各アンテナアレ
イ（１２）は、複数のサブアレイを含み、その各サブア
レイは選択的に方位角方向のビームを形成し、 各仰角ビーム形成手段（４６）および各送受信アンプ手
段（３０，３２，４４，４２）は各サブアレイに設けら
れ、 各サブアレイビーム形成手段（４６）は少くとも１つの
無線周波数送受信フィーダ手段に結合され、 各無線周波数受信フィーダ手段は、少くとも２つのサブ
アレイビーム形成手段に結合され、 各アンテナアレイ（１２）のサブアレイは、方位角方向
いほぼ一致する分離した複数のビームを形成することを
特徴とする基地局アンテナ構成。 - 【請求項６】 請求項５記載の基地局アンテナ構成にお
いて：各サブアレイは、ダイプレクサ手段（２８）によ
って各送受信アンプ手段に結合されることを特徴とする
基地局アンテナ構成。 - 【請求項７】 請求項５記載の基地局アンテナ構成にお
いて：複数のサブアレイは、一対の分離した送受信用サ
ブアレイ（４０，４２）を含み、そのサブアレイに送信
する各アンプ手段は、サブアレイ仰角ビーム形成手段の
分岐中に分散した多くの低電力単一キャリヤアンプ（４
４）を含むことを特徴とする基地局アンテナ構成。 - 【請求項８】 請求項１から８記載の基地局アンテナ構
成において：複数のアンテナアレイ（１２）は、共通支
持構造の正規の角度方向と並列に構成されることを特徴
とする基地局アンテナ構成。 - 【請求項９】 方位角方向のビームを受信できる複数の
アンテナを有する少くとも１つのアンテナ列を含むセル
ラ無線基地局における受信モードのアンテナ構成を動作
させる方法において：基地局コントローラに結合された
少くとも２つのサブアレイを用いて移動送信機からの無
線信号を受信するステップを有し、 その無線信号を、単一キャリヤアンプ（４４）に供給
し、それによって、複数のダイバシティ受信パスがその
アンテナアレイから直接得られることを特徴とするセル
ラ無線基地局における受信モードのアンテナ構成を動作
させる方法。 - 【請求項１０】 少くとも１つのアンテナアレイを含
み、方位角方向のビームを形成するように選択的に動作
する複数のアンテナを有し、ダウンリンク信号が各仰角
ビーム形成器によって選択的に基地局コントローラ（１
８）に結合された少くとも１つのサブアレイによって送
信されるセルラ無線基地局における送信モードのアンテ
ナ構成を動作させる方法において： （ｉ）信号を基地局コントローラ（１８）によって無線
周波数を発生する無線周波数発生器に供給し、 （ｉｉ）フィーダを介して前記無線周波数信号を選択さ
れた送信アンプに送信し、 （ｉｉｉ）前記無線周波数信号をビーム形成手段に送信
し、 （ｖ）選択されたサブアレイのサブアレイ要素にフィー
ドすることを特徴とするセルラ無線基地局における送信
モードのアンテナ構成を動作させる方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB9402942A GB9402942D0 (en) | 1994-02-16 | 1994-02-16 | Base station antenna arrangement |
| GB9402942.8 | 1994-02-16 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07249938A true JPH07249938A (ja) | 1995-09-26 |
| JP3446171B2 JP3446171B2 (ja) | 2003-09-16 |
Family
ID=10750436
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05045095A Expired - Lifetime JP3446171B2 (ja) | 1994-02-16 | 1995-02-15 | 基地局アンテナ構成およびそのアンテナを動作させる方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6016123A (ja) |
| EP (1) | EP0668627B1 (ja) |
| JP (1) | JP3446171B2 (ja) |
| CA (1) | CA2142583C (ja) |
| DE (1) | DE69511598T2 (ja) |
| GB (2) | GB9402942D0 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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