JPH0779475A - 基地局アンテナ・アレンジメント - Google Patents

基地局アンテナ・アレンジメント

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JPH0779475A
JPH0779475A JP5261398A JP26139893A JPH0779475A JP H0779475 A JPH0779475 A JP H0779475A JP 5261398 A JP5261398 A JP 5261398A JP 26139893 A JP26139893 A JP 26139893A JP H0779475 A JPH0779475 A JP H0779475A
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JP
Japan
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base station
antenna
array
station antenna
azimuth
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Application number
JP5261398A
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English (en)
Inventor
Jeffrey G Searle
ジェフリー・グラハム・サール
Stuart J Dean
スチュアート・ジェームズ・ディーン
Keith R Broome
ケイス・ロイ・ブルーム
Peter J Chrystie
ピーター・ジョン・クリスティー
Christopher R Cox
クリストファー・リチャード・コックス
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Nortel Networks Ltd
Original Assignee
Northern Telecom Ltd
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/0006—Particular feeding systems
    • H01Q21/0025—Modular arrays
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q23/00—Antennas with active circuits or circuit elements integrated within them or attached to them
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q25/00—Antennas or antenna systems providing at least two radiating patterns
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • 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
    • H01Q3/24—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 orientation by switching energy from one active radiating element to another, e.g. for beam switching
    • H01Q3/242—Circumferential scanning
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W88/00—Devices specially adapted for wireless communication networks, e.g. terminals, base stations or access point devices
    • H04W88/08—Access point devices

Landscapes

  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来の不具合を最少化または解消する配置が
図られた基地局アンテナを提供することである。 【構成】 複数のアンテナアレイ(配列)40を有し、方位
においてその配列の各々は、分離しその一部が重畳する
狭ビームを多重に形成し、実質的にオムニ方向をカバー
する配列により形成されるビームを提供するように配置
され、各配列の方位とエレベーションを形成するビーム
形成手段44,52,54と、１つ以上のセル用の周波数信号を
送受信する複数の無線トランシーバと、これらビーム形
成手段を経由し１つまたは他の配列に各々のトランシー
バを接続するスイッチングマトリクス手段と、その狭ビ
ームでカバーされるエリアのリモート局と周波数信号を
交換し、任意のトランシーバが任意の配列にビーム形成
手段を介して接続され、そのスイッチングマトリクス手
段を制御する制御手段を含む基地局アンテナである。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、セルラ無線通信システ
ムにおける基地局のアンテナ・アレンジメント、すなわ
ちアンテナの配置に関する。
【０００２】
【従来の技術】セルラ無線通信システムは、現在、モー
バイル(移動体)ユーザーに対する通信を提供するシステ
ムとして世界中に広まっている。周波数バンドのアロケ
ーション(割当て)が可能な範囲で許容できるキャパシテ
ィデマンドにミートするために、セルラ無線システムは
カバー可能な地理的範囲を複数のセル単位に分割してい
る。各セルの中心には基地局が存在し、あるモーバイル
局(移動局)がその基地局を介して通信を交わす。通信可
能なチャネルでは、同一チャネルグループが任意のセル
によって再使用されるようにセル間で分割されている。
再使用セル間の距離は、副チャネル・インタフェースが
メインテインされ得るように、かなり満足できる程度に
設定されている。
【０００３】新しいセルラ無線システムが初期に展開さ
れていた時には、オペレータはたびたびアップリンク
（すなわち、モーバイル局から基地局への通信）および
ダウンリンク（すなわち、基地局からモーバイル局への
通信）のそれぞれのレンジ(通信可能範囲)の最大化に関
心を示していた。多数のシステムにおけるレンジは、ハ
ンド・ポータブルモーバイル(携帯移動無線)局のような
相対的に小さい送信パワーレベルによってアップリンク
が制限される。このレンジにおける交信範囲が増加しな
いことは、地理的レンジエリアをカバーするセルが少な
くてよいことを意味する。その結果、基地局の数およ
び、関連する下部組織のコストの減少をもたらす。
【０００４】セルラ無線システムが発達すれば、多くの
場合、キャパシティデマンドが増加できる。特に都市に
おいては、エリア単位毎の要求されるキャパシティにミ
ートするために、更に小さなサイズのセルを指示する必
要からデマンドが増加する。これらの更に小さなセルを
創設するために使われるプロセスは、「セル・スプリッ
ティング」として知られている。このセル・スプリッテ
ィング無しには、追加的なキャパシティを提供する如何
なる技術も、基地局の設置場所(いわゆる「サイト」)お
よび、関連する下部組織のコストの減少を実現すること
ができない。
【０００５】基地局の設置場所において使用されている
アンテナは、セルラ無線システムのキャパシティを著し
く改善できる。理想とする基地局のアンテナのパターン
は、図１の(ａ)に示されるような、狭い角幅のビームを
発するものである。この狭ビームは、所望のモーバイル
(すなわち、自動車等の移動局)を指向し、このビームは
方位および仰角面(エレベーション・プレーン)の両方が
狭く、そのモーバイルの動きを追尾(トラッキング)す
る。オムニ方位指向アンテナと比較すると、このような
ビームは、高利得(ハイゲイン)を有するという二重の利
点があり、初期的なエリア展開を制限されたサーマルノ
イズ(熱雑音)において増加されたレンジを導き、発達し
たエリア展開においてはセルのスプリッティングせず
に、より高いキャパシティを許容するセルを再利用する
副チャネルからの干渉を拒絶する。この狭ビームは、そ
のアップリンクおよびダウンリンクにおいてバランスさ
れた状態で干渉を削減する。このアップリンクでは、基
地局の受信器はその副チャネル再利用セルにおいて（図
１の(ｂ)参照）、モーバイル局送信器により発っせられ
た干渉から防御される。一方、ダウンリンクでは、モー
バイルはこの副チャネル再利用セルにおける基地局送信
器のビームには好適でない。オムニ方位指向アンテナの
狭ビームアンテナの利点の大きさの程度はそのビーム幅
の一機能に存する。すなわち、ビーム幅が狭い程、その
利点が大きい。しかしこれは、サイズの増加およびアン
テナの複雑化に対してはトレイドオフされるべき事項で
ある。
【０００６】しかしながら、この狭ビームは無線周波数
が（一般的には、９００MHzまたは、１８００MHzのバン
ドに）形成され、それはまたアナログから基地局より発
射されるレーザ光のように視覚化され利用され得ると共
に、そのモーバイルの動きを追尾する。オムニ方位指向
アンテナと対比すると、このアンテナは高品質の送信パ
スを最小のインターフェースで創造することが明かであ
る。
【０００７】セルラ無線用の狭ビームアンテナの潜在的
な利点のいくつかは、例えば次の２文献に述べられてい
ることがわかっている。
【０００８】"A Spectrum Efficient Cellular Base St
ation Antenna Architecture", S CSwales and M A Bea
ch, Personal & Mobile Radio Communications Confere
nce, Warwick, 1991. および、"Proposed Advanced Ba
se Station Antennas for Future Cellular MobileRa
dio System", W S Davies, R J Long and E Vinnal, A
ustralian telecommsReserch, Vol 22, No.1, ヘ゜ーシ゛53-
60.現システムにおいては、指向性アンテナはそれから
得られるべき利点をわずかな程度に許容している。現在
のセルラ無線システムにおける指向性アンテナの使用
は、図２の(ａ)〜(ｃ)に示されるような、「区画分割化
(セクトライゼイション)」の考え方に基づいている。セ
ルラシステムにおけるインターフェースのメインソース
(主要源)は、いわゆる第１列(tier)目の再使用セルから
きている。オムニ方位指向の基地局アンテナは、第１列
目の再使用セルの６個のすべてから受信インターフェー
スをとる（図２(ａ)を参照）。もし、１２０度の正常な
ビーム幅をもつアンテナが用いられ、１つの列・セクタ
の構造(コンフィグレーション)に相当し、干渉は第１列
の再使用セルの２個のみから受けるであろう（図２(ｂ)
を参照）。もしまた６０度のビーム幅をもつアンテナが
用いられれば、八角(ヘキサ)形のセクタ形状に相当し、
干渉は第１列の再使用セルの僅かに１個のみから受ける
（図２(ｃ)を参照）。上述のように区画分割化されたセ
クタにおいて、基地局のセルラ無線トランシーバは、た
だ１つのセクタ（またはアンテナ）に接続され、同じセ
ル内の他のセクタにおいては使用されない。
【０００９】指向性アンテナの使用時に試みられた「セ
クタ化(すなわち、区画分割化)」は、６０度のビーム幅
におけるその有効便利な限界にすでに達しており、これ
以上のものはない。次にその２つの不具合な点を述べ
る。
【００１０】ａ） セルラ無線トランシーバは、あるセ
クタに対する顕著な追尾レベルを導き出すように提供さ
れる。この実際の意味は、同一キャパシティのオムニ方
位指向のセルに比べて、より多数のトランシーバが必要
となることを意味する。
【００１１】ｂ） 各セクタは、そのセルラ無線網（す
なわち、その基地局およびモーバイルスイッチ群）によ
って、分離独立したセルとして取り扱われる。これはま
た、複数のセクタ間をモーバイル(例えば自動車)が移動
する時に、その基地局とそのネットワークとの間におい
て多くの相互作用が要求されることを意味する。この相
互作用とは、シグナリングおよび、基地局制御部とスイ
ッチにおけるプロセッシングから構成されネットワーク
の高いオーバーヘッドを表わし、またキャパシティを削
減する。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上述
の不具合を最少化または解消するような配置の基地局ア
ンテナを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明の１つの態様によ
れば、複数のアンテナ配列(アレイ)を有し、方位におい
てその配列のそれぞれは分離しその一部分が重畳する狭
いビームの多重形を形成し、その配列は方位において実
質的にオムニ方向をカバーするその配列により形成され
る全ビームを提供するように配置され、各配列のための
方位および仰角(エレベーション)を形成するビームフォ
ーミング手段と、１つまたはそれ以上のセルのための周
波数信号を送信および受信するための複数の無線周波数
トランシーバと、そのビームフォーミング手段を経由し
て、１つまたはその他のその配列にそれぞれのそのトラ
ンシーバを接続するためのスイッチング・マトリクス手
段と、その狭ビームの１つによってカバーされているエ
リアにおけるリモート局と周波数信号を交換し、任意の
そのトランシーバが任意のその配列にそのビームフォー
ミング手段を経由して接続されることにより、前記スイ
ッチング・マトリクス手段を制御するための制御手段と
を含み配置される基地局アンテナであって、更に、各ビ
ームのための分離独立した増幅手段とにより構成する。
【００１４】
【実施例】図３に示すように、基地局アンテナのアレン
ジメントの主要なエレメント(要素)は、アンテナアレイ
(配列)を支持するマストタワー(柱塔)またはビルディン
グ10 であり、ビームフォーマとデュプレクサ(ダイプレ
クサとも言う)とアンプとを含むアンテナ電子ユニット1
4 である。このアンテナ電子ユニット14 は、キャビン
電子ユニット16 を経由して基地局制御部20 のコントロ
ールの基にある基地局18 に接続されている。
【００１５】図４には、基地局アンテナのアレンジメン
トの詳細な構成要素が図示されている。ただし、アンテ
ナアレイの１つだけが描写されている。
【００１６】この図から明かなように、それぞれのアン
テナアレイ40 は、行(コラム)と列(ロウ)に配置された
個々に独立した各アンテナエレメント42 の従来型アレ
イから構成されている。エレメントの各行は、エレベー
ション・ビームフォーミングネットワーク44 を経由し
て加勢されている。このビームフォーミングネットワー
クは、単一のフィードポイントへの１行のエレメントか
ら構成されている。このエレベーション・ビームフォー
マ44 に組み合わされた無線周波数(r.f.)信号の振幅お
よび位相の関係は、送信と受信の両方のためのアンテナ
のエレベーション・ビームパターンを決定する。各ビー
ムフォーマのための送信信号と受信信号は、個々の独立
したデュプレクサ46 を経由してそのビームフォーマに
供給されている。送信または受信周波数バンドを丁度カ
バーする各種フィルタはそれぞれこの目的のために使わ
れ得る。
【００１７】送信パスにおいて、このデュプレクサ46
は、各々のエレベーション・ビームフォーマ44 のため
のアンプの１つである分離独立したリニアパワーアンプ
48から信号が供給される。これらのアンプは、その無線
周波数信号を送信のために必要とされるレベルまで増幅
してパワーを高める。これらパワーアンプは、全送信パ
スからの信号が各々のアンプを同時に通過する故に、相
互変調・中間変調生成物(例えばノイズ)を産することの
無いような高いリニアリティが要求される。
【００１８】また受信パスにおいては、このデュプレク
サ46 は、それぞれが実質的に同等なエレベーション・
ビームフォーマのためのアンプの１つであるローノイズ
アンプ50 から供給される。このローノイズアンプ50
は、次に続く受信パスにおいて、他のいずれかのシステ
ムがローノイズ形態（すなわち、高感度）を達成するた
めに失った微弱な無線周波数受信信号を増幅することが
求められる。
【００１９】リニアパワーアンプ48 は、各々の配列の
ためのに方位ビームフォーマ52 の出力に接続されてい
る。この送信方位ビームフォーマ52 は多重(マルチ)出
力ポートを有し、それは各々のエレベーション・ビーム
フォーマのために、関連するリニアパワーアンプを経由
して配設されている。このビームフォーマへのこの出力
の位相と振幅との関係は、そのアレイからの方位ビーム
パターンをコントロールする。この送信方位ビームフォ
ーマは、各々が異なる方位ビームを供給するマルチ入力
ポートを有しているが、同様に、受信パスは各アレイの
ためにそれぞれに対応する受信方位ビームフォーマ54
を有している。これは低ノイズアンプを経由してエレベ
ーション・ビームフォーマ44 から、それらのマルチ入
力を組み合わせて、空間における異なる方位ビームの各
々のためにマルチ出力を提供する。これら出力の位相と
振幅の関係は、それらの方位ビーム形状の形成を制御す
るコンビネーション・プロセスコントロールにおいて利
用される。それらの送信および受信方位ビームフォーマ
52,54 は相互において実質的に同等な回路である。ビー
ムフォーマの１つのタイプには、「バトラーマトリック
ス(Butler matrix)」がよく知られている。
【００２０】信号は、送信・受信スイッチマトリクス56
および58（図５参照）によって、それらの各々の方位
ビームフォーマに渡され、また逆にそのビームフォーマ
から渡される。各々の送信・受信スイッチマトリクス5
6,58 は、その入力のいずれがその出力のいずれかにも
接続されることを許容する周波数クロスバースイッチか
ら構成されている。これらのスイッチマトリクスのデザ
インとしては、どの送信器または受信器が幾つでも同時
に、どのビームフォーマのポートの１つにも接続され得
るように設計されている。したがって必要な場合には、
ある所定時間において全ての送信器がただ１つのビーム
ポートにも接続され得る。
【００２１】同様に、全ての受信器もまた必要な場合に
は、ある所定時間にただ１つの同一なビームポートに接
続され得る。これらのスイッチマトリクスは、コントロ
ールプロセッサ60 の制御によって運用される。次の図
６(ａ),(ｂ)には典型的なスイッチマトリクス構造が示
されている。パラレル受信器62 のバンク(傾斜列)は、
各ビーム用に１つあり、全ビーム上に同時にモニタされ
されるべき全ての受信チャネルを許容する。各チャネル
のために、受信器は各ビームに在る所望のモーバイル局
信号の品質を測定する。その中で最も良好な「最適」ビ
ームに乗っていた情報がそのコントロールプロセッサ60
に受け渡される。その受信器により用いられた品質測
定用メジャー、すなわち基準尺度は、その関連する各セ
ルラシステムによって様々である。簡単に言えば、その
尺度としてある場合には「最大パワーレベル」が用いら
れ、他の場合は「インタフェアレンス(干渉)レシオ」が
用いられるであろう。コントロールプロセッサ60 の基
本的機能は、送信および受信スイッチマトリクス56,58
を、所望のチャネルのための最良のビーム（通常、モー
バイル局の地理的位置において１つの指示(ポインティ
ング)が選択される。）このコントロールプロセッサ60
への入力には、パラレル受信器からのビーム品質データ
がある。またある場合には、基地局内の送信器コントロ
ールバスからのデータもある。後者は、そのコントロー
ルプロセッサが所望のモーバイル局のコール、すなわち
「呼」の進行中に生ずるシステム内の様々な制御および
トラフィックチャネルへのアサイメントをモニタするこ
とを許容している。即答と分配のアサインがその最良ビ
ームに許容されるためには、当該モーバイルがどのチャ
ネルに移動したかの認識が行われる。使用されるこの制
御アルゴリズムは、２つの基本クラスに分けられ、それ
らの内の１つは新しい呼のための最良ビームの初期的な
取得(アクエジション)の為であり、他の１つは、呼の進
行中に最良ビームの追尾(トラッキング)の為である。異
なるマルチパス状態によって、そのアルゴリズム中のパ
ラメータが、ルーラル(すなわち地方部)セルとアーバン
(すなわち都市部)セルとでは様々に異なることは予想で
きる。アップリンク上のビーム選択の決定は、そのダウ
ンリンク用の対応するビームを選択するために利用され
る。スイッチマトリクスは基地局コントローラ66 の制
御の基に運用され、このコントローラはまた、スイッチ
マトリクス・コントロールプロセッサ60 の為のオーバ
ロール制御を提供する。
【００２２】本発明の主な特徴については次に詳しく考
慮され、従来のセクタ化(区画分割化)された基地局と対
比される。それは本発明の単一な特徴ではなく、むし
ろ、オーバロール構造（その機能および厳密な配置）で
あり、これは実際的で且つ狭ビームのコンセプトの経済
的な実現を提供してくれるものである。
【００２３】ネットワークに関する観点から考慮する
と、この狭ビームアンテナシステムは、オムニ指向性セ
ルサイトとして現れたものである。どの送信器でも所望
する如何なるビームにも切り換え(スイッチ)され得るの
で、どの方向をも指向注視していることになりセクタは
存在しない。したがって、このネットワーク内において
は、セクタをハンドオフするためのそれらセクタ間で生
ずるシグナリング(信号交換)およびそれら信号の処理は
皆無となる。また更に、送信器はセクタ化されたサイト
の効果的でないトラッキングを無くするどの方向、すな
わち全方向において使用できることも事実である。これ
らのファクタは、ネットワークからのかなりの負荷(ロ
ード)を削減できるだけでなく、そのアンテナシステム
を他システムが可能である以上に、狭ビーム幅の効率的
な利用が図れる。
【００２４】アンプ48,50 の設置位置がマストまたは建
物の頂部に配置されていることも全体構造の特徴であ
る。第１に、送信器にどのビームでも切換えが可能であ
るというコンセプトは、中間変調された生成物(例え
ば、信号ノイズ)を発生させないか、または、少なくと
もその生成物を非常に低いレベルに調節維持すること無
しに達成され得るまでは、まだ実用的ではなかろうと思
われる。しかしそれはまた、送信器側の出力において例
えば５０ワット程の高さにそのパワーレベルを切り替え
ようとすることは不可能である。パワーの増幅処理以前
に切換え処理が行なわれなければならない。第２に、例
えばマストまたは建物の根元にこのパワーアンプが配設
されている場合には、周波数信号用フィーダケーブルは
極めて低い伝送損失率でなければならず、さもなければ
大型で高価なものとなってしまう。このことは、システ
ム中でより多数のビームを用いようとする場合の極めて
現実的な制限事項となろう。
【００２５】しかし、マストまたは建物の頂部にアンプ
を配置することによって、上述の問題は解決される。但
し、そのアンテナ電子ユニット内の構造における正確な
配置位置は、まだ検討項目の１つではある。考慮される
べき他のファクタは、各々に独立したアンプが、全ての
送信器からの信号を同時にパスさせるので、中間変調さ
れた生成物が再び非常に低レベルではあるが発生され
る。このアンプはマストの頂点に配設されているので、
アンプとしての極めて高い信頼性が要求される。また、
システム運用においての故障や誤りの発生は破局的劣化
よりも僅かであるべきである。
【００２６】このリニアパワーアンプ48 は、送信方位
ビームフォーマ52 とデュプレクサ46 との間に配置され
ている。このデュプレクサ46 は上記ファクタとコスト
との良好なる妥協点を提供してくれる。もし完全にリニ
アなパワーアンプが故障し（但しそれはその高い冗長な
る設計の故に在り得ないが、）主要な作用効果は、その
ビームパターン(波形)の横ローブレベルが僅かに悪化す
ることである。比較によれば、このリニアパワーアンプ
48は、送信方位ビームフォーマ52 を入力にして配設さ
れている。誤りとは全ビームのロスを意味し、そのセル
内のカバーリッジ(守備範囲)の減縮を意味する。このリ
ニアパワーアンプが配給されている故に、各エレべーシ
ョンの１つはビームフォーマのためである。この意味す
るところは、各アンプのパワーは比較的小さく、最終組
合せがアンテナアレイ40 に空間的に行われる。このリ
ニアパワーアンプの低出力運用は、求められる中間変調
要求を許容するが、それより低い出力での運用は、この
リニアパワーアンプが各アンテナエレメント上に登載さ
れるのであればうまく達成されよう。但しこれは、実際
にはアンテナエレメント毎にディプレクサを必要とする
故に実用的ではない。
【００２７】本発明の潜在的不具合は、波長の問題にお
いて比較的大型のアンテナアパーチャで、狭いビームを
生成することが必要とされることである。もしも、その
アンテナアパーチャが非常に大きい場合には、このアン
テナはそのいくつかのサイトにおいて美観上および構造
上の問題を生じ、また風による負荷による問題等を生ず
る。しかしこの潜在的不具合は、送信と受信のために同
一なアンテナアレイ40 を共用することによって解決さ
れる。この運用方法によれば、適切なビーム幅のための
アンテナのアウトラインは、従来の多くのセルサイトの
それよりも小規模である。よって、通常のアパーチャを
通過する送信と受信との重複(デュプレキシング)はこの
構造の主要な特徴である。
【００２８】図７(ａ)〜(ｂ)および図８(ａ)には、本ア
ンテナシステムの運用例が示されている。
【００２９】図７の(ａ)は、狭ビームの多重化のコンセ
プトを示し、基地局を囲むセルエリアをカバーする互い
に一部が重畳した多数のビームが図示されている。それ
らビームはそれぞれに b1〜b24 で表されている。
【００３０】図７の(ｂ)は、ある時刻t1において、４台
のモーバイル局ms1〜ms4が、ビームb2,b10,b21によって
どの様にサービスされているかを示している。ビームb2
はこの時に２つのモーバイル局ms2,ms3をサービスして
いる。
【００３１】次にこのモーバイル局が基地局に対して地
理的に移動すると、時刻t2にはビームb22が新たにこの
モーバイル局ms1をサービスし、b4はms3を、b8はms4を
それぞれにサービスする。（図８(ａ)参照） また、もしモーバイル局ms2が時刻t2に当該基地局がカ
バーするセルの外に移動すると、今度は近隣の基地局
（不図示）によってサービスされる。
【００３２】なお、図８(ｂ)には上述のサービスの経過
が表として表わされている。
【図面の簡単な説明】
【図１】 (ａ)，(ｂ)は、基地局とモーバイル局との間
の通信をするための狭ビームアンテナの使用例を示す概
念図。
【図２】 (ａ)〜(ｃ)は、基地局の主要なセクタ局の配
列概要を表わす図。
【図３】 基地局の主要なエレメントのブロック構成
図。
【図４】 多重(マルチ)狭ビームの基地局の配置例を表
わす構成図。
【図５】 多重(マルチ)狭ビームの基地局の配置例を表
わす構成図。
【図６】 スイッチングマトリクスの基本的概念を表わ
す構成図。
【図７】 (ａ)，(ｂ)は、基地局に対するモーバイル局
の運用サービスを表す図。
【図８】 (ａ)は基地局に対するモーバイル局の移動に
ともなう運用サービスを表す図であり、(ｂ)はそれらの
サービスの経過を示す表。
【符号の説明】
１２…アンテナアレイ，１４…アンテナ電子ユニット，
１８…基地局，２０…基地局コントローラ，４０…アン
テナアレイ，４２…アンテナ，４４…エレベーション・
ビームフォーマ，４６…デュプレクサ，４８…リニアパ
ワーアンプ，５０…ローノイズアンプ，５２…送信方位
ビームフォーマ，５４…受信方位ビームフォーマ，５６
…送信スイッチマトリクス，５８…受信スイッチマトリ
クス，６０…コントロールプロセッサ，６２…パラレル
受信器，６４…送信器，６６…基地局コントローラ。
───────────────────────────────────────────────────── 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、ティーキュー５・０ピーキュ ー、デボン、ブリックスハム、ガンプト ン、ラングドン・レーン ５ (72)発明者 スチュアート・ジェームズ・ディーン イギリス国、ティーキュー３・２エスユ ー、デボン、ペントン、サウスフィール ド・ロード 20 (72)発明者 ケイス・ロイ・ブルーム イギリス国、ティーキュー１・３ユーエイ チ、デボン、トークエイ、バッバコンベ、 シートン・クロース ８ (72)発明者 ピーター・ジョン・クリスティー イギリス国、ティーキュー５・０エヌキュ ー、ブリックスハム、ガンプトン、ストー ク・ガブリエル・ロード 32 (72)発明者 クリストファー・リチャード・コックス イギリス国、ティーキュー８・ピージェ イ、デボン、サルコンベ、イースト・ポー トルマウス、リックハム（番地無し）チャ ネル・ビュー内

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数のアンテナ配列(アレイ)を有し、方
    位において前記配列のそれぞれは分離しその一部分が重
    畳する狭いビームの多重(マルチ)形態を形成し、前記配
    列は方位において実質的にオムニ方向をカバーする前記
    配列により全てのビームを形成し提供するように配置さ
    れ、 各配列のための方位および仰角(エレベーション)を形成
    するビームフォーミング手段と、 １つまたはそれ以上のセルのための周波数信号を送信お
    よび受信するための複数の無線周波数トランシーバと、 前記ビームフォーミング手段を経由して、１つまたはそ
    の他の前記配列にそれぞれの前記トランシーバを接続す
    るためのスイッチング・マトリクス手段と、 前記狭ビームの１つによってカバーされているエリアに
    おけるリモート局と周波数信号を交換し、任意の前記ト
    ランシーバが任意の前記配列に前記ビームフォーミング
    手段を経由して接続されることにより行う、前記スイッ
    チング・マトリクス手段を制御するための制御手段と、
    を含む配置をなす基地局アンテナ・アレンジメントであ
    って、 更に、各ビームのための分離独立した増幅手段により構
    成されていることを特徴とする基地局アンテナ・アレン
    ジメント。
  2. 【請求項２】 前記アレンジメントには、更に、各ビー
    ムのための前記スイッチング・マトリクス手段と前記配
    列のそれぞれとの間に組み込まれる前記分離独立した増
    幅手段を含むことを特徴とする、請求項１に記載の基地
    局アンテナ・アレンジメント。
  3. 【請求項３】 前記アレンジメントでは、送信および受
    信が、所定のアンテナ・アパーチャ(開口部)を通じて効
    果を発揮されることを特徴とする、請求項１に記載の基
    地局アンテナ・アレンジメント。
  4. 【請求項４】 前記アレンジメントでは、送信および受
    信が、所定のアンテナ・アパーチャ(開口部)を通じて効
    果を発揮されることを特徴とする、請求項２に記載の基
    地局アンテナ・アレンジメント。
  5. 【請求項５】 前記アレンジメントは、更に、前記ビー
    ムの質をモニタするためのビームモニタ手段を含み、 前記スイッチング・マトリクス手段は、前記セルの進行
    中にセルのスイッチングを制御するために前記ビームモ
    ニタ手段に応答することを特徴とする、請求項１に記載
    の基地局アンテナ・アレンジメント。
  6. 【請求項６】 前記アンテナ配列は、アンテナ・エレメ
    ントの列と行とから構成され、各配列はそれらエレメン
    トの各行のための分離されたエレベーションビーム形成
    手段を伴い、前記ビーム形成手段の全てにデュプレクサ
    手段を経由して組み合わされている送信ビーム方位形成
    手段および受信ビーム方位形成手段を分離して有してい
    ることを特徴とする、請求項１に記載の基地局アンテナ
    ・アレンジメント。
  7. 【請求項７】 前記アンテナ配列は、アンテナ・エレメ
    ントの列と行とから構成され、各配列はそれらエレメン
    トの各行のための分離されたエレベーションビーム形成
    手段を伴い、前記ビーム形成手段の全てにデュプレクサ
    手段を経由して組み合わされている送信ビーム方位形成
    手段および受信ビーム方位形成手段を分離して有してい
    ることを特徴とする、請求項２に記載の基地局アンテナ
    ・アレンジメント。
  8. 【請求項８】 前記増幅手段は、前記ビームエレベーシ
    ョン形成手段と前記デュプレクサ手段との間に配置され
    ていることを特徴とする、請求項６に記載の基地局アン
    テナ・アレンジメント。
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