JPH0779476A - ベース局アンテナ装置 - Google Patents

ベース局アンテナ装置

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JPH0779476A
JPH0779476A JP6190739A JP19073994A JPH0779476A JP H0779476 A JPH0779476 A JP H0779476A JP 6190739 A JP6190739 A JP 6190739A JP 19073994 A JP19073994 A JP 19073994A JP H0779476 A JPH0779476 A JP H0779476A
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ジェフリー・グラハム・シアル
Stuart J Dean
スチュアート・ジェームズ・ディーン
Peter J Chrystie
ピーター・ジョン・クリスティ
Keith R Broome
ケース・ロイ・ブルーム
Christopher R Cox
クリストファー・リチャード・コックス
Stephen J Westlake
スチーブン・ジョン・ウエストレイク
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    • H04W52/367—Power values between minimum and maximum limits, e.g. dynamic range

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、スマートアンテナ装置を使用して
セル通信システムの通信要領を増加させ、負荷を軽減す
ることを目的とする。 【構成】 方位角で分離した重複した狭い多重ビームで
実質上全方向のカバー範囲を提供する複数のアンテナア
レイ40と、各アレイ用の方位角および仰角ビーム成形装
置44, 46と、１以上の呼びに対して無線周波数信号を送
信し、受信する複数の高周波トランシーバ84と、各トラ
ンシーバ84をビーム成形手段44, 46を介してアンテナア
レイ40と接続するスイッチングマトリックス56と、特定
のトランシーバを特定のアレイに接続する制御手段64
と、重複した狭い多重ビームから１つ以上の最良の受信
信号の所定の呼びを選択する手段と、それにより選択さ
れた信号を結合する手段とを具備していることを特徴と
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、セル無線通信システム
で使用するためのスマートアンテナ装置と呼ばれている
ベース局アンテナ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】セル無線システムは現在、通信を自動車
使用者に与えるため世界中で広く使用されている。有効
な周波数帯域の割当て範囲内で容量の需要を満たすため
セル無線システムはカバーされるべき地理領域をセルに
分割する。各セルの中心にはベース局があり、そこを通
って自動車局が通信する。有効な通信チャンネルは、チ
ャンネルの同一グル−プはあるセルにより再使用される
ようにセル間で分割されている。再使用されるセル間の
距離は同一チャンネル干渉が許容レベルに維持されるよ
うに計画される。
【０００３】新しい無線システムが最初に配備されると
き、オペレ−タはアップリンク（自動車局からベース
局）とダウンリンク（ベース局から自動車局）の距離を
最大にすることを問題とする。多数のシステムの距離は
携帯用可動局の比較的低い送信電力レベルのためにアッ
プリンクで制限される。距離の増加は所定の地理的領域
をカバーするのに必要なセルが少なくてすむので、ベー
ス局の数と、関連する構造価格を減少させる。
【０００４】セル無線システムが完成すると容量の需要
は特に都市で、単位面積当りの必要とされる容量を満た
すためより小型のセルが必要とされる点まで増加する。
これらの小型のセルを生成するために使用される処理は
セル分割として知られている。セル分割を必要とするこ
となく付加的な容量を与えることができる技術は再度ベ
ース局位置の数と関連する構造価格を減少させるであろ
う。
【０００５】ベース局位置で使用されるアンテナは潜在
的にセル無線システムの距離と容量に関して重大な改良
を行うことができる。理想的なベース局アンテナパター
ンは図１のａで示されているように角的に狭い幅のビー
ムである。所望の自動車方向に向けられる狭いビームは
方位角と仰角面の両者で狭く自動車の運動を追跡する。
無指向性アンテナと比較するとき、このようなビームは
高い利得を有し、熱雑音の限定された初期展開の距離の
増加を導き、完了した配備でセルを分割することなくよ
り高い容量を可能にする同一チャンネルの再使用セルか
らの干渉を排除する二重の利点を有する。狭いビームは
アップリンクとダウンリンクで平衡した方法で干渉を減
少する。アップリンク上ではベース局受信機は図１のｂ
の同一チャンネル再使用セルの自動車局送信機により生
成される干渉から保護される。ダウンリンク上では自動
車は同一チャンネル再使用セル中のベース局送信機のビ
ーム中にある傾向ではない。無指向性のアンテナにまさ
る狭いビームアンテナの利点の程度はビーム幅の関数で
ある。ビーム幅が狭くなる程、利点は大きくなるが、こ
のことはアンテナの寸法増加と複雑性に対して妥協しな
ければならない。
【０００６】狭いビームは（典型的に900 又は1800ＭＨ
ｚ帯域の）無線周波数で形成されるがベース局から放射
され自動車を追跡するレーザビームに類似して便宜的に
見られることができる。無指向性アンテナと対照すると
きこれは明白に最小の干渉で高品質の送信通路を生成す
る。この明細書の目的としては用語“無指向性”はセル
の必要な地理的領域に対応する領域に渡って放射範囲を
有する意味で使用されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】セル無線に関する狭い
ビームアンテナの潜在的な利点は文献（“A Spectrum E
fficient Cellular Base Station Antenna Architectur
e ”、Personal & Mobile Radio Communications Confe
rence 、Warwick 、1991年と、“Proposed Advanced Ba
se Station Antennas for Future Cellular Mobile Rad
io Systems”、Australian Telecomms Research 、22
巻、No.1、53〜60頁）に記載されている。現在のシステ
ム内で指向性アンテナが使用される方法は比較的小さい
利点が得られることを可能にする。現在のセル無線シス
テムの指向性アンテナの使用は図２で示されている区分
化の原理に基づいている。セルシステムでの主要な干渉
源はいわゆる第１の段の再使用セルから入来するもので
ある。無指向性のベース局アンテナは図２のａの６つの
全ての第１の段の再使用セルからの妨害波を受信する。
３つに区分された構造に対応して公称上１２０°のビー
ム幅のアンテナが使用されると、妨害波は図２のｂの２
つのみの第１の段の再使用セルから受信される。６つに
区分された構造に対応して60°のビーム幅のアンテナが
使用されると、妨害波は図２のｃの第１の段のセルのう
ちの１つのみから受信される。区分されたセルではベー
ス局でのセル無線トランシーバは１つのセクタ（または
アンテナ）に接続され、同一のセル内の他のセクタで使
用されることはできない。
【０００８】指向性アンテナの使用に対する区分する方
法は60°ビーム幅で有効な限定に到達し、それ以上進ま
ない。この方法には次のような２つの主要な欠点があ
る。ａ）セル無線トランシーバは重大なレベルのトラン
ク非効率につながる特定のセクタに与えられる。実際
上、これはより多数のトランシーバが同一容量の無指向
性セルよりもベース局位置で必要とされることを意味し
ている。
【０００９】ｂ）各セクタは分離したセルとしてセル無
線ネットワーク（即ちベース局制御装置と自動車スイッ
チ）により処理される。このことは自動車がセクタ間を
移動するとき同一のベース局のセクタ間で呼びを引渡す
ためにベース局とネットワークとの間に相当な相互動作
が必要とされる。ベース局制御装置とスイッチにおける
信号発振と処理を有するこの相互動作はネットワーク上
で高いオーバーヘッドを表し容量を減少する。
【００１０】標準的なセル無線システムは図３で示され
ているように幾つかの層を具備する。自動車スイッチン
グセンタ（ＭＳＣ）はセルシステムと例えばＰＳＴＮ、
（Public Switched Telephone Network ）またはＩＳＤ
Ｎ（Integrated Services Digital Network ）等の他の
ネットワークとの間のインタ−フェイスである。各ＭＳ
Ｃは幾つかのベース局システム（ＢＳＳ）を制御し、こ
れはＧＳＭまたはＰＣＳのようなあるシステムでいくつ
かのベーストランシーバ局（ＢＴＳ）を制御するベース
局制御装置（ＢＳＣ）にさらに分割されている。各ＢＳ
Ｓは幾つかの自動車局（ＭＳ）と通信する。ＭＳＣレベ
ルでは動作と、メインテナンス（ＯＭＣ）、ネットワー
ク管理（ＮＭＣ）のような他の設備も存在する。
【００１１】図４のａで示されているように、このシス
テムでは呼びはセル無線ネットワークのベースバンド、
有効ならばＢＳＣまたはＭＳＣの一方でトランシーバに
割当てられる。呼びで必要とされるトランシーバ割当て
への変化はＭＳＣまでネットワークを通じて信号を発
し、再び戻さなければならない。これはそれが生じてい
る間に信号を送っているネットワークの重い負荷と時間
遅延の重い負荷を表す。
【００１２】スマートアンテナの基本的概念は欧州特許
出願第92 309 520.2号明細書で説明されている。ここで
言うスマートアンテナは、方位角で別々の重複した狭い
ビームの多重性を形成する能力をそれぞれ有する複数の
アンテナアレイを具備するものを意味し、アレイはアレ
イにより形成されるビーム全体が方位角で無指向範囲
を、また各アレイ用の方位角および仰角ビーム成形手段
を提供し、１以上の呼びに対して無線周波数信号を伝送
し受信するための複数の高周波トランシーバと、ビーム
成形手段により一方又は他方のアレイと各トランシーバ
を接続するスイッチマトリックス手段と、スイッチマト
リックス手段を制御するための制御手段とを提供し、狭
いビームの１つによりカバーされる領域に位置する遠隔
局と無線周波数信号を交換するため特定のトランシーバ
はビーム成形手段により特定のアレイに接続される。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明によるスマートア
ンテナ装置は、方位角で分離した重複した狭い多重ビー
ムを成形することができ、アレイにより形成された総合
的なビームが実質上方位角で全方向のカバー範囲を提供
するように設置されている複数のアンテナアレイと、各
アレイ用の方位角および仰角ビーム成形手段と、１以上
の呼びに対して無線周波数信号を送信し、受信する複数
の高周波トランシーバと、各トランシーバをビーム成形
手段を介して１以上のアンテナアレイと接続するスイッ
チングマトリックス手段と、スイッチマトリックス手段
を制御して無線周波数信号を狭い重複ビームの１つによ
りカバーされる領域に位置する遠隔局と交換するために
ビーム成形手段を介して特定のトランシーバを特定のア
レイに接続する制御手段と、重複した狭い多重ビームか
ら１つ以上の最良の受信信号の所定の呼びを選択する手
段と、所定の呼び用の高周波トランシーバのための単一
の受信信号入力を形成するために前記選択する手段によ
り選択された信号を結合する手段とを具備していること
を特徴とする。
【００１４】本発明の第１の観点によると、スマートア
ンテナ装置は、ネットワークと交換する手段を含み、そ
の中では、スマートアンテナ装置は、このアンテナ装置
のカバー領域内に位置している遠隔局の位置と運動に関
連する情報を有している。
【００１５】本発明の第２の観点によると、スマートア
ンテナ装置は、アンテナを通過する呼び信号に含まれて
いる特有の識別子信号を認識する手段と、前記特有の識
別子信号を使用して不所望の呼び信号と所望の呼び信号
との区別をするコヒーレントな検出手段とを具備してい
る。
【００１６】本発明の第３の観点によると、スマートア
ンテナ装置は、所定のトランシーバの送信出力を送信電
力増幅前に２つの同一の信号に分割し、２つの近接する
狭い重複ビームで前記信号を送信する手段を備えてい
る。
【００１７】本発明の第４の観点によると、スマートア
ンテナ装置は、アンテナアレイの各ビームに対してそれ
ぞれ１個の複数の受信増幅器と、複数の受信増幅器の出
力を結合する手段と、結合された受信信号を所定の呼び
を処理する高周波トランシーバに供給するスイッチング
手段とが所定の呼びの無線周波数信号を受信するために
設けられ、所定の呼び用の無線周波数信号を送信するた
めに、トランシーバの送信信号を各１つのビームに供給
する単一の送信用の電力増幅器が設けられている。
【００１８】本発明の第５の観点によると、スマートア
ンテナ装置は、アンテナアレイを動作する手段を含み、
個々の狭い重複したビームは無線周波数信号を各狭いビ
ームによりカバーされる領域の個々の遠隔局と交換する
ために使用され、同時に狭い重複したビームは総合的に
無指向性のアンテナ放射パターンを提供するために集合
的に利用される。
【００１９】本発明の第６の観点によると、スマートア
ンテナ装置は、結合して広いビーム幅のアンテナ放射パ
ターンを形成するために２以上の同じ位置にない狭いビ
ーム幅のアンテナアレイを動作する手段を含み、時間平
均されたアンテナパターンは実質上ゼロ出力の方向が存
在しない。
【００２０】本発明の第７の観点によると、スマートア
ンテナ装置は、ベース局ネットワークと通信するための
通信リンク手段を含み、スマートアンテナを通過する通
信メッセージに加えて制御および管理情報がスマートア
ンテナとベース局ネットワークとの間で交換されること
ができる。
【００２１】
【実施例】本発明の実施例を添付図面を参照して説明す
る。図５で示されているようにスマートアンテナの主要
な要素は、アンテナアレイ12およびそれと関連するアン
テナ電子ユニット14を支持するマスト、タワーまたはビ
ルディング10を具備し、これはビーム成形装置、送受切
換器、増幅器を含んでいる。アンテナ電子装置14はキャ
ビン電子装置16を経てベース局制御装置20の制御下であ
るベース局18に接続されている。スマートアンテナシス
テムはベース局に通常取付けられている通常の受動的な
アンテナを置換する。図４の（ｂ）で示されているよう
に、マストヘッドの電子装置の使用は呼びスイッチング
がスマートアンテナ内のアンテナとトランシーバとの間
で行われることを可能にする。スイッチングは無線周波
数信号で生じ、取付けられたベース局からの局部制御の
みを必要とする。これはベース局とスマートアンテナシ
ステムとの間で設定される新しいインターフェースリン
ク17を必要とする。以前のベースバンド情報はもはや必
要とされず、セル無線ネットワークを通る信号の負荷を
減少する。これはベース局とスマートアンテナとの間の
新しいインタ−フェイスリンクの無線周波数割当て情報
により置換される。このインタ−フェイスはまた制御情
報をセルシステムのＭＳＣ、ＯＭＣ、ＮＭＣ部分から伝
送するために使用される。
【００２２】この説明の目的上、用語“ベース局ネット
ワーク”はスマートアンテナと例えば、無線、ベース局
制御装置、自動車スイッチングセンタ、動作とメインテ
ナンスとネットワーク管理などのインタ−フェイスリン
クに先立ってセルシステムの全ての部分を説明するため
に使用されている。
【００２３】スマートアンテナの詳細な構成要素は図６
および図７で示されている。マストヘッドのアンテナ電
子装置は図６で示され、キャビン電子装置は図７で示さ
れている。ただ１つのアンテナアレイが示されている。
各アンテナアレイ40は行と列で配置されている個々のア
ンテナ素子42の通常のアレイを構成する。素子の各列は
仰角ビーム成形装置44により付勢される。各仰角ビーム
成形装置は列の素子を単一のフィード点に結合する。仰
角のビーム成形装置に結合する無線周波数信号の振幅と
位相関係は送信と受信との両者に対してアンテナの仰角
ビームパターンを決定する。各仰角ビーム成形装置は方
位角のビーム成形装置46に結合されている。方位角ビー
ム成形装置はそれぞれ各仰角ビーム成形装置用に１つの
送信と受信との両者用の多重ポートを有する。傾角ビー
ム成形装置に結合された高周波信号の振幅および位相関
係は送信および受信の両方に対して方位ビームパターン
を制御する。方位角のビーム成形装置が受信通路上で低
雑音増幅器の前であるとき、通路の低損失用に最適にさ
れなければならない。１つの既知のタイプのビーム成形
装置はバトラー（Butler）マトリックスである。
【００２４】方位角用のビーム成形装置の送信信号と受
信信号は個々の送受切換器48によりビーム成形装置に結
合される。それぞれ伝送または受信周波数帯域をカバー
するフィルタはこの目的で使用されることができる。送
信通路では送受切換器48は結合装置50により分離した単
一の搬送波電力増幅器52により給電される。これらは送
信に必要なパワーレベルまで無線周波数信号を増幅す
る。受信通路では送受切換器48はそれぞれ各方位角のビ
ーム用に１つの分離した実質上同一の低雑音増幅器62に
出力を供給する。低雑音増幅器は結果的な受信通路で低
雑音指数（高感度）を設定するためにシステムの損失前
に弱い受信無線周波数信号を増幅する。
【００２５】受信通路では信号は低雑音増幅器62から受
信スプリッタ74まで通過する。送信側では信号はセル成
形減衰器54から単一搬送波送信増幅器に通過される。１
送信増幅器当り１個のセル成形減衰器が存在する。１つ
のビームでの全ての減衰器は全ての周波数を横切って新
しいビームテンプレートを与えるために同一の値に設定
される。これは特定方向で最大の距離を設定するが、ビ
ーム中の特定の自動車に到達する必要のあるパワーは必
要ならばここから減少されることができる。減衰器はマ
ストヘッドの制御電子装置によりオペレ−タにより制御
される。セル成形減衰器は低いパワーの標準的な減衰器
が使用されることを可能にするため増幅器の前に位置さ
れる。結合装置の前にこれらを位置することによってそ
れぞれ単一の周波数であるために相互変調性能は改良さ
れる。
【００２６】信号はスイッチングシステムにより任意の
位相ホッピングモジュール66を経てトランシーバ84から
セル成形減衰器へ通過される。このことは全ての送信機
がビーム成形装置の入力に接続されるを確実にするが、
ただ１つの送信機だけがいつでも単一の搬送波電力増幅
器の１つに接続される。スイッチングシステムはスイッ
チングまたは分割のいくつかのレベルを有し、これは１
次的に無指向性通路の最大の冗長と２次的に通信通路の
幾つかの冗長を確実にする。必要ならばトランシーバ84
はｎ×ｎの送信スイッチマトリックス78へ入力されるこ
とができ、ここでｎはトランシーバ数に等しい。送信ス
イッチマトリックスは１つの入力が１つの出力に接続す
ることを可能にするが、それ以上の入力が同時に１つの
出力には接続しない。これはマストのケーブル故障した
ときに冗長を可能にするが、同じ機能は適切な指令イン
タ−フェイスが存在するならばＢＴＳにより達成される
ことができる。スイッチとスプリッタ56,58,68の組合わ
せは無指向性通路全体があらゆるビームに導かれ、単一
の通信チャンネルが１つのビームのみに伝送されること
を確実にするために使用される。スイッチングと分割機
能は図６で示されているようにマストの上部または下部
または両者の組合わせで位置されることができる。好ま
しい方法はマストの下部で主ファセットスイッチ68を有
することであり、各トランシーバ通路はビームスプリッ
タ58を介して各ビームに分割され、増幅器選択スイッチ
マトリックス56は必要とされないビームのスイッチをオ
フにする。これは二重送信ビーム概念の構成をより容易
にし、信頼性の低い部品がアクセスが容易なキャビンに
あることを確実にする。
【００２７】送信、受信、増幅器選択スイッチマトリッ
クスは任意の入力が任意の出力に接続されることを可能
にする高周波クロスバースイッチを具備する。スイッチ
マトリックス設計は任意の数の送信機または受信機が同
時にビーム成形ポートに接続されることができるように
されており、従って必要ならば全ての送信機は所定の時
間に１つのビームポートに接続されることができる。同
様に、全ての受信機は必要ならば同一の時間に同一のビ
ームポートに接続されることができる。実際上、単一の
ビームが処理できる以上のトランシーバが存在するなら
ば、ビームポートに接続されることができる送信機数は
送信電力増幅器52の数により限定される。スイッチマト
リックスは制御プロセッサ80の制御下で動作される。典
型的なスイッチマトリックス構造は図８で示されてい
る。
【００２８】受信スプリッタ74は各ビームからの全ての
入来信号が妨害弁別器70と並列受信機72と主要なおよび
ダイバース受信スイッチマトリックス82の両者とに送ら
れることを確実にする。
【００２９】妨害弁別器70は入射信号がそのセルの自動
車からまたは１つの隣接するセルまたは他の疑似源から
であるか否かを識別するために使用される。並列の受信
機は信号強度を評価するのみであるが、図９のＭＳ２か
らの直接の通路の信号により示されているように最強の
信号の１つはセル内の自動車からではない可能性があ
る。これらのエラー信号が識別されなければ、ベース局
内の処理のエラーにつながる。自動車とベース局との間
の全ての送信は訓練シ−ケンスとして知られる固定した
パターンを含み、所定の領域内のあらゆるベース局は特
有の訓練シ−ケンスを有する。妨害弁別器70は各タイム
スロットでビームの１つを選択し、通常デジタル信号の
相関技術を使用して受信信号内の訓練シ−ケンスを探索
する。選択されたビームは受信スイッチマトリックスか
ら受信された情報と妨害弁別器に基づいて制御プロセッ
サにより示される。あらゆるビームを観察する必要はな
く、最も競合すると考えられるもののみを観察する。妨
害弁別器の使用は周波数の再使用数が少なくされること
を可能にするスマートアンテナシステムの特性の１つで
ある。
【００３０】それぞれ各ビームに１つの並列な受信機72
の群はあらゆる受信チャンネルが同時に各ビームで観察
されることを可能にする。各チャンネルで受信機は各ビ
ームに存在する所望な自動車信号の品質を測定する。
“最良の”ビームである情報は制御プロセッサに送られ
る。受信機により使用される品質の尺度は問題としてい
る特定のセルシステムに応じて変化する。簡単なケース
では尺度は最高のパワーレベルであり、他のケースは搬
送波と干渉の比率が使用される。
【００３１】制御プロセッサ80の基本的機能は所定のチ
ャンネルの最良のビーム（通常、自動車局の地理的位置
を指向する）が選択されるように送信および受信のスイ
ッチマトリックスを制御する。制御プロセッサへの入力
は並列受信機からのビーム振幅デ−タと制御バスからベ
ース局へのデ−タである。後者は制御プロセッサが呼び
の処理期間中、システムの種々の制御および通信チャン
ネルに割当てられる所定の自動車局を監視することを可
能にする。自動車が移動するチャンネルの知識は最良の
ビームへの即座で混乱のない割当てを可能にする。使用
された制御アルゴリズムは２つの基本的なクラスに分類
され、一方は新しい呼び用の最良ビームの最初の獲得で
あり、他方は呼びが進行中であるとき最良ビームの追跡
用である。異なった多重通路条件により制御アルゴリズ
ム内のパラメータは田舎と都会のセルで変化するものと
予期される。アップリンクのビーム選択の決定はダウン
リンクの対応するビームの選択に使用される。追跡アル
ゴリズムからの実時間追跡デ−タと共に現在のビームが
使用され、距離と角速度を含む自動車の角的位置の情報
は必要ならばＢＴＳを経てＢＳＣまたはＭＳＣへトラン
シーバ制御バス上で返送される。
【００３２】この情報は自動車が通過する次のセルに導
かれることができる。この次のセルの選択は自動車また
はベース局制御装置の一方により周囲セルのポーリング
に基づいて決定される。これがベース局制御装置による
ならばスマートアンテナからの情報はポーリングシ−ケ
ンスを優先するために使用されることができる。これは
制御装置がすばやく正確な決定に達することを可能に
し、従ってベース局制御装置の負荷を減少する。正確な
セルを選択すると通常の無指向性受信機によりセル内の
自動車の適切な方位位置を知る利点がないが、多重ビー
ムアンテナでは各ビームは自動車を含んだものを発見す
るように監視されなければならない。それ故、これは自
動車が現れる適切なビームを知る大きな利点であり、従
ってビームが分析される順序は既知の方向を優先するた
めに加重されることができる。図１０はセル１を通過し
セル２に入る自動車を示している。セル１のスマートア
ンテナの追跡アルゴリズムはビーム12,11,10,9を通過す
る自動車処理を監視し、自動車がビーム18,19 または20
の１つで現れるセル２への非常に正確な予測を与える。
【００３３】主およびダイバース受信スイッチマトリッ
クスは並列受信機から得られる情報で制御プロセッサの
制御下で動作し、それぞれ最強の信号と２番目に強い信
号を選択する。これらの信号は高周波バス通路によりト
ランシーバ84のバンクの主およびダイバースポートに結
合され、それはベース局により与えられる各チャンネル
に対して１つであり、これらは1989年に自動車通信シス
テム（Mobile Communications Systems ）で説明されて
いるタイプの最大比結合装置に入力される。トランシー
バはベース局制御装置88の制御下で動作され、スイッチ
マトリックス制御プロセッサ80に対する総合的な制御も
与える。
【００３４】トランシーバ制御バス86はベース局とスマ
ートアンテナとの間に通信リンクを提供する。通信リン
クはいくつかのバスを具備し、このフォーマットはスマ
ートアンテナが取付けられるベース局のタイプにより変
化する。スマートアンテナのバス構造はベース局のバス
プロトコールをどこでも利用可能である。現在の構成で
は以下要約されている情報を伝達する５つのタイプのバ
スが存在する。 １．一般的な動作目的用の構造、管理、アラーム管理情
報を伝達する動作とメンテナンス。 ２．ＢＳＣまたはＭＳＣのいずれか一方から発するオペ
レ−タにより制御された構造情報。 ３．ＧＳＭフレ−ム構造、制御情報、ビームパワーレベ
ル、および自動車距離内の位置を識別するための周波数
値、タイミング情報。これは１つのトランシーバ当り１
つのバスでＢＴＳからスマートアンテナまでである。 ４．例えば信号強度、方向、ビーム数などの自動車につ
いての情報。これはスマートアンテナからＢＴＳまでで
ある。 ５．信号ストローブ。 スマートアンテナとＢＳＣおよび／またはＭＳＣとの間
の通信に使用される実際の物理的リンクは既存の信号リ
ンクであることが好ましいが、図１１で示されているよ
うに分離したリンクも使用されてもよい。
【００３５】本発明の主要な特徴はより詳細に考慮され
通常の区分化されたベース局と対照される。これは本発
明の単一の特徴ではないが、狭いビームの概念の実際的
で経済的な実現を提供する総合的な構造（機能および正
確な配置）である。
【００３６】ネットワークの観点から考慮すると、スマ
ートアンテナは無指向性のセル位置として現れる。トラ
ンシーバがビームに切換えられ全ての方向を観察される
ことができ、セクタは存在しない。従ってネットワーク
内でセクタからセクタへの引継ぎに関する全ての信号と
処理は除去される。またトランシーバがあらゆる方向で
使用されることができる事実は区分された位置の非効率
のトランクを減少する。これらの要因はネットワークか
ら大きく負荷を減少するだけでなくアンテナシステムが
他の方法よりも効果的に狭いビーム幅を利用することを
可能にする。
【００３７】無指向性パターンはセル無線ベース局が全
てのタイムスロット中で最大のパワーでカバー範囲の総
合的な角度にわたってＢＣＣｈチャンネルの放射に要求
されるとき必要である。これはカバー範囲の十分な角度
範囲で他の搬送波を放射することも要求される可能性が
ある。通常のベース局構造では、これは全ての搬送波が
同一のカバー範囲パターンを有する単一の無指向性また
は３区分アンテナシステムの使用により達成される。し
かしながらスマートアンテナ装置では、通信チャンネル
が選択された狭いビームを使用して放射され、ベース局
がセルシステムに無指向で現れるので、異なった状況が
存在する。これを達成するために、アンテナ装置は同時
に指向性と無指向性の両者パターンを生成しなければな
らない。スマートアンテナは所定のセクタをそれぞれカ
バーする複数のファセットを具備し、従って統合的な範
囲は３６０°である。各セクタはセクタパターンを生成
する多数のビームを含んでいる。これは例えばバトラー
（Butler）マトリックスを使用して生成されるビームセ
ットを用いて達成されることができる。このような１組
のビームは無線周波数搬送波により同時に励起されると
き最小のリップルでセクタパターンを生成する。
【００３８】最小のリップルで無指向性パターンを生成
するため位相中心が一致するように各ファセットを位置
することが必要である。これは明らかに可能ではない。
実用性から５またはそれ以上の波長の間隔の最小の位相
中心間隔が必要とされることが認められている。位相中
心が分離したとき、位相中心の分離、個々のセクタパタ
ーンのカットオフ割合と電気的位相エラーおよび機械的
な位置許容誤差に依存するパターンの位置と深さでゼロ
生成される。４つのファセット設置用のファセット間の
領域の典型的なゼロパターンの図解的表示が図１２に示
されている。現実的なスマートアンテナで必要とされる
５波長の間隔では、完全位相および機械的整列を想定す
るこの第１のゼロがファセットの交差位置から約５．６
度で生じ、許容される以上の６〜７ｄＢの深さを有す
る。例えば１００またはそれ以上の波長間隔の丸型の建
物のような多くの設備が必要とされ、非常に深いゼロに
つながる。
【００３９】この効果は良好な無指向性カバー範囲が得
られることを許容しない。２つの可能な解決策が知らさ
れている。第１にセルは区分され、無指向性のカバー範
囲の必要性を除去する。これは４つのＢＣＣｈチャンネ
ルを使用する４つのセクタまたは反対方向を指向する２
つのＢＣＣｈチャンネルを使用する２つのセクタのいず
れかに基づいている。詳細に説明される第２の解決策は
位相ホッピングとして知られ、この解決策は２ｄＢの効
果的な（時間平均）振幅リップルを有する無指向性パタ
ーンの生成のために提案されている。図１２もゼロパタ
ーンに重畳されて、位相ホッピングを使用したときに得
られる改良を示した太い破線を示している。
【００４０】位相ホッピングで、ファセットのアレイは
２またはそれ以上のグル−プとして給電され、位相ホッ
ピングモジュールの同一の出力から供給される２つの隣
接したファセットはない。このような位相ホッピングモ
ジュールの１例が図１３のａで示されている。この場
合、アレイはそれぞれ90°のセクタをカバーする４つの
ファセットを有する。直径的に反対のファセットはパワ
ースプリッタを介して同一のフィードに接続されてい
る。各これらの対のフィードは位相シフタの使用により
互いに関して同位相で移動される。これは１つの腕の単
一の３６０°の位相シフタにより達成されることができ
る。代りに、各腕に位置されている３６０°の相対的な
位相シフトを与える能力を有する値が少ない２つの位相
シフタが使用される。この後者のシステムは実際、より
良好な振幅平衡を与える。
【００４１】位相シフタは受信信号を集積し最良の平均
リンクを維持するためにそのシステムの適切な時間スケ
ールで３６０°を通ってファセットの相対的な位相を変
化するような方法で制御される。ＧＳＭ／ＤＣＳ１８０
０タイプの波形の場合には、これは疑似ランダム方法で
制御される約１６ステップを使用してタイムスロットを
ベースとしてタイムスロットで位相をステップすること
によって最良に達成される。この場合、ステップされた
波形の使用は線形の位相シフトで生じる位相軌跡応答特
性の劣化を防ぐ。位相のランダム化は多重フレ−ムベー
スで生じる種々のＧＳＭメッセージフォーマットによる
周期的な干渉を阻止する。
【００４２】このようなシステムの実効的な損失は両者
の信号が同一の振幅を有し、等しくない振幅の信号より
も小さい値であるとき、最適に結合された信号に関して
最大で約２ｄＢである。このようなシステムで、ファセ
ットの間のクロスオーバーレベルが−４ｄＢであるなら
ば相互に均一で平均した無指向性パターンが結果的に得
られる。
【００４３】ある状況で有効な別の方法は図１３のｂで
示されている。この方法は１つの対角線上の近接するフ
ァセット間、例えば０と１の間または２と３の間ではな
く、１と２の間および３と０の間のファセット間領域の
位相ホッピングを含んでいる。これは後者の２つの対
（０と１、２と３）のファセットの位相中心が良好なビ
ームパターンをこの非周期的なファセット間の領域で得
られることを可能にするため共に十分近接しているなら
ば達成されることができる。
【００４４】効果的な位相周期におけるファセット間の
領域についての方法が図１３のｃで示されている。この
方法は送信ダイバーシティの使用を含み、送信機の主ポ
ートおよびダイバーシティポートは近接するファセット
に接続されている。ダイバーシティポートは主ポートと
同一の信号を含んでいるが時間的に遅延されている。Ｇ
ＭＳＫ変調で、ＧＳＭとＤＣＳ１８００で使用されるよ
うに交互のビットは９０°の倍数に等しい前のビットか
らのオフセットを有する。これは位相ホッピングの形態
でランダムな９０°の位相変化のファセットを与える。
【００４５】マストまたは建物の上部の増幅器50,52 の
位置は構造全体のキーである。第１に、送信機を任意の
ビームに切換える概念は相互変調積を生成せず、又は少
なくとも非常に低いレベルにそれらを維持して達成され
ることができないならば実際的ではない。これはトラン
シーバ出力で５０ワットもの高さの電力レベルを切換え
ることを試みる場合には不可能である。電力増幅前に切
換えることが必要である。第２に電力増幅器がマストま
たは建物の足元で行われるならば、高周波フィーダーケ
ーブルは非常に低い損失であり、大型で高価になる。こ
れはシステムで有することのできる重要で実際的なビー
ム数の限定要因である。
【００４６】マストまたは建物の上部に増幅器を配置す
ることにより前述の問題は解決される。しかしながら、
アンテナ電子装置ユニット内の構造の正確な位置は依然
として臨界的である。また増幅器がマストの上部にある
のでこれらは非常に信頼性があり故障はシステム性能の
破局的な劣化を招かないものでなければならない。
【００４７】方位角ビーム成形装置の前の送受切換器48
の前の単一の搬送波電力増幅器52を配置することは前述
の要因と価格との間に優れた妥協を与える。完全な信号
搬送波の増幅器が故障するならば（高い信頼性につなが
る簡単なハイブリッド設計のために生じそうもないが）
主要な影響は１つのビームだけの通信能力の減少であ
る。無指向性パターンはこれがスイッチマトリックスを
経て増幅器の割当てを行うとき影響されない状態であ
る。単一の搬送波増幅器の使用は相互変調積に関する問
題を減少させる。方位角のビーム成形装置の前段の送受
切換器の配置により価格に関して効率的であることが証
明されている少数の送受切換器しか必要としない。これ
は無指向性パターンに必要とされるビームを横切って振
幅リップルの制御を簡単にする。
【００４８】本発明の潜在的な欠点は波長に関して、比
較的大きなアンテナの開口が狭いビームを生成するため
に必要とされることである。アンテナ開口が非常に大き
いならばこれはある配備位置で美的および風負荷等によ
る構造的な問題を起こす。この潜在的な欠点は送信と受
信に同一のアンテナアレイ40を使用することにより克服
される。このようにしてアンテナの概要は合理的なビー
ム幅では多数の通常のセル位置の装置よりも少ない。従
って共通の開口を通過する送信と受信の送受切換器は構
造上の重要な特性である。
【００４９】このタイプのアンテナは受信通路の利得の
空間的ダイバーシティに必要とされるアンテナ素子の二
重化に容易に適応しない欠点を有する。空間的ダイバー
シティは多重通路の問題を克服するために現在使用する
最も普通の方法である。スマートアンテナはこの問題を
角度ダイバーシティを使用することによって多数のビー
ムのそれぞれ１つに分離した入来信号を有することによ
って克服することができる。これらは受信スイッチマト
リックスで選択された２つの最大の信号と比較され、ダ
イバーシティは維持されることができる。
【００５０】本発明から得られる利点はセルベーストラ
ンシーバ局が高い多重通路の領域または低い多重通路の
領域に位置されるかにより２倍となる。高い多重通路環
境ではアンテナは図１４のａで示されているように広く
分離された角度から強い散乱信号を受信する。アンテナ
は例えばビームＢ８とＢ17または示されているビームの
任意の組合わせ等のビームにかかわらず、２つの最強の
信号を選択する。これらの２つの信号は受信強度を最大
にしダイバーシティ利得をシステムに与えるために最大
の比率の結合装置の主およびダイバースポートに導かれ
る。
【００５１】低い多重通路環境では、強力な散乱信号は
通常では存在せず、２つの強力な信号は通常、図１４の
ｂの自動車局に対して示されているように隣接したビー
ムである。２つの最強の信号は再度高い多重通路の場合
のように入力を最大の比率の結合装置に与える。ビーム
が直交する事実のために結果的な信号は実際、２つのビ
ーム間のほとんどの先端を“埋合わせ”する。従って、
低い多重通路状況では無指向性パターンのリップルは図
１４のｂの陰影部分で示されているように約３．９ｄＢ
から０．９ｄＢ程度減少され、受信信号パワーの可能な
３ｄＢ利得が結果として得られる。
【００５２】図１４ｂで示されているように改良された
カバー範囲パターンを考慮すると、これはまた二重送信
ビームの使用により送信側で達成される。図１４のｂで
示されているように自動車が図示の指向特性パターンの
先端を通過するときスイッチングシステムは信号が２つ
の隣接するビームに供給されることを確実にする。スマ
ートアンテナは自動車がパターンの先端を通過すること
を予期するか、または自動車からの受信信号が非常に弱
いならば二重伝送だけが生じる。同一の信号を全てのビ
ームに供給するビームスプリッタの使用は構造の複雑性
を少なくする。２つのビームは状況に応じて同位相また
は直角で与えられる。ＥＲＰ限定がないかまたはスマー
トアンテナが限界より下の少なくとも３ｄＢで動作する
ならば、２つのビームは図１５のａで示されているよう
に同位相の十分なパワーで供給されることができる。こ
れは図１５のｃのハッチ領域により示されているように
前のピークレベルで３ｄＢの先端点を有するピーク信号
電力で３ｄＢの改良が結果となる。システムがＥＲＰ限
界に近接して動作されるならば、この方法は２つのビー
ムに供給される電力レベルが減少され完全に先端を消去
しないならば使用される。この場合の好ましい解決策は
図１５のｂで示されているように直角位置で２つのビー
ムを給電することである。これは図１５のｃの実線領域
で示されているように先端を埋める効果を有し、ピーク
の放射パワーレベルを増加しない。
【００５３】図１６はシステムの動作を示している。図
１６のａはベース局を囲むセル領域をカバーする多数の
狭い重複したビームの概念を示している。ビームはｂ１
−ｂ20で示されている。図１６のｂは時間ｔ1 において
４つの自動車局ｍｓ１−ｍｓ４がビームｂ２、ｂ８、ｂ
17によりサービスされる状態を示している。ビームｂ２
はこの時間に２つの自動車局ｍｓ２とｍｓ３をサービス
する。自動車局が地理的にベース局に関して移動する
と、図１７に示すように時間ｔ2 でビームｂ18は自動車
局ｍｓ１をサービスし、ｂ４はｍｓ３をサービスしｂ７
はｍｓ４をサービスする。自動車局ｍｓ２が時間ｔ2 で
ベース局のセルカバー範囲から移動して隣接するベース
局（図示せず）によりサービスされる。
【００５４】セル成形減衰器の使用は図１６のａで示さ
れている理想的なセルの外形が変更されることを可能に
する。この特徴はセル計画者とオペレ−タに対して幾つ
かの利点を与え、例えば重複の広い領域を除去すること
による引継ぎの除去と低い妨害レベル、ベース局位置の
柔軟性、妨害源と密集管理の防止等であり、それぞれ後
述する。
【００５５】セルの計画者は通常、最良のカバー範囲と
妨害減少を得るために６角形の格子を使用する。田園の
地域ではセルの大きさは自動車とベース局の送信電力に
より限定されるが都会ではセルはまた共通チャンネル干
渉によっても限定される傾向がある。それ故、セルの計
画者はセル分割境界で異なったサイズのセルを共に一致
できなくてはならない。図１８のａは３つのセルサイズ
を用いた典型的なセルのレイアウトを示しており陰影部
分は重複した領域を示している。異なったセルサイズの
間の境界に沿って重複している非常に広い範囲が存在す
ることが明らかである。重複領域も大都市等の街路上の
陰影効果および峡谷効果のために同一の大きさのセルの
間に存在することができる。
【００５６】重複した広い範囲は干渉と、セル間の自動
車に対して非常に高率の引継ぎの問題を生じ、これはネ
ットワークの負荷を増加させる。図１８のｂはセルＡ
４、Ｂ９、Ｂ11に対する各ビームの電力レベルを調節す
ることにより重複部分が非常に減少されることを示して
いる。これは自動車局と、重複したカバー領域により生
じる干渉とをベース局で処理して衝突を減少させる。ま
たこれは個々のセルの電力消費を減少させる。
【００５７】通常のベース局のアンテナでは、セル格子
が決定されると、オペレ−タはベース局が位置されるこ
とのできる場所でほとんど柔軟性をもたない。図１９の
ａは適切な半径Ｒのカバー範囲を得るために通常のＢＴ
Ｓはセルの中心に近接して位置されなければならないこ
とを示している。しかしながら本発明は図１９のｂで示
されているようにセルの寸法により、オペレ−タがベー
ス局の位置付けでより多くの柔軟性を有することを可能
にする。これは廉価な位置の選択を可能にすることによ
って結果的にオペレ−タの経済的節約を可能にする。
【００５８】本発明は自動車のカバー範囲の最小の損失
をもって潜在的な妨害源（またはＢＴＳが妨害源である
場所）の周辺でカバー領域を処理する手段も有する。た
だ１つまたは幾つかの隣接ビームの減衰によりアンテナ
のフットプリントにノッチを置くことが可能であり、図
２０で示されているように特定の方向で妨害消去装置と
して効果的に動作する。
【００５９】セルの寸法もセル内でダイナミックに周期
的も集合を制御するために使用されることもできる。図
２１を考慮すると、例えばセルＡが常に朝の時間帯で高
い通信密度を受けるならば、セルＢ、ＣはセルＡのサイ
ズを減少するために増加されることができ（陰影領
域）、衝突を緩和する。その後、日中では衝突はセルＣ
で生じ、セルＡ、ＢはセルＣの通信密度を下げるように
増加する。セル境界の周期的調節は固定した期間中に通
信密度が既知の方法で変動させることによって達成され
ることができる。セルの大きさはアンテナの送信パワー
の限定または課されたＥＲＰ限定を増加されるだけで変
化できる。
【００６０】この特徴はメンテナンスの作業がセル利用
が低い時に実行されることを可能にするために使用され
る。１つのセルがオフに切換えられ、カバー範囲の損失
を生じないように隣接セルがこれをカバーするために大
きさを増加される。
【図面の簡単な説明】
【図１】ベース局と自動車局との間で通信するための狭
いビームアンテナの使用の概略図。
【図２】ベース局のセクタ区分化の原理を示した概略
図。
【図３】セルシステムの主要素子のブロック図。
【図４】通常のセルシステムとスマートアンテナを使用
したシステムとの間の呼び処理における差を示した説明
図。
【図５】ベース局の主要素子のブロック図。
【図６】多重の狭いビームのベース局の構成図。
【図７】多重の狭いビームのベース局の構成図。
【図８】スイッチングマトリックスの基本的原理。
【図９】干渉検出器の使用の概略図。
【図１０】補助されたハンドオーバー管理の使用の概略
図。
【図１１】スマートアンテナと残りのセルシステムとの
間の通信リンクのブロック図。
【図１２】位相ホッピングを使用して、または使用せず
に多重ファセットシステムのファセット間放射パターン
の概略図。
【図１３】位相ホッピングの異なった実施例の概略図。
【図１４】角度ダイバーシティの原理の概略図。
【図１５】発見される相対的な放射パターンの改良を示
している二重送信ビームシステムの異なった実施例の概
略図。
【図１６】多重の狭いビームベース局の動作説明図。
【図１７】多重の狭いビームベース局の動作説明図。
【図１８】セル空間を使用して異なったセル半径の境界
における減少された重複を説明する概略図。
【図１９】セル空間の使用によるベース局の柔軟性を示
す概略図。
【図２０】妨害問題を減少するためのセル空間の使用の
概略図。
【図２１】衝突を防ぐためセル空間を使用した概略図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 ９３１６８２７．６ (32)優先日 1993年８月12日 (33)優先権主張国 イギリス（ＧＢ） (31)優先権主張番号 ９３１６８３０．０ (32)優先日 1993年８月12日 (33)優先権主張国 イギリス（ＧＢ） (31)優先権主張番号 ９３１６８２９．２ (32)優先日 1993年８月12日 (33)優先権主張国 イギリス（ＧＢ） (31)優先権主張番号 ９３１６８３２．６ (32)優先日 1993年８月12日 (33)優先権主張国 イギリス（ＧＢ） (31)優先権主張番号 ９３１６８３１．８ (32)優先日 1993年８月12日 (33)優先権主張国 イギリス（ＧＢ） (72)発明者 ジェフリー・グラハム・シアル イギリス国、ティーキュー５・０ピーキュ ー、デボン、エヌアール・ブリックスハ ム、ガルムプトン、ラングドン・レーン ５、“カーメル" (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４・５エイチエ ックス、デボン、ペイントン、ホイートラ ンド・ロード 56 (72)発明者 ピーター・ジョン・クリスティ イギリス国、ティーキュー５・０エヌキュ ー、デボン、ブリックスハム、ガルムプト ン、ストーク・ガブリエル・ロード 32 (72)発明者 ケース・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、トーキー、バッバクーム、シ ートン・クロース ８ (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、サルクーム、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" (72)発明者 スチーブン・ジョン・ウエストレイク イギリス国、ティーキュー５・０ビーエイ チ、デボン、ブリックスハム、ミルトン・ フィールズ ６

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 方位角で分離した重複した狭い多重ビー
    ムを成形することができ、アレイにより形成された総合
    的なビームが実質上方位角で全方向のカバー範囲を提供
    するように設置されている複数のアンテナアレイと、 各アレイ用の方位角および仰角ビーム成形手段と、 １以上の呼びに対して無線周波数信号を送信し、受信す
    る複数の高周波トランシーバと、 各トランシーバをビーム成形手段を介して１以上のアン
    テナアレイと接続するスイッチングマトリックス手段
    と、 スイッチマトリックス手段を制御して無線周波数信号を
    狭い重複ビームの１つによりカバーされる領域に位置す
    る遠隔局と交換するためにビーム成形手段を介して特定
    のトランシーバを特定のアレイに接続する制御手段と、 重複した狭い多重ビームから１つ以上の最良の受信信号
    の所定の呼びを選択する手段と、 所定の呼び用の高周波トランシーバのための単一の受信
    信号入力を形成するために前記選択する手段により選択
    された信号を結合する手段とを具備していることを特徴
    とするスマートアンテナ装置。
  2. 【請求項２】 アンテナを通過する呼び信号に含まれて
    いる特有の識別子信号を認識する手段と、 前記特有の識別子信号を使用して不所望の呼び信号と所
    望の呼び信号との区別をするコヒーレントな検出手段と
    を具備している請求項１記載のスマートアンテナ装置。
  3. 【請求項３】 前記特有の識別子信号が呼び信号構造内
    の訓練シ−ケンスに組込まれている請求項２記載のスマ
    ートアンテナ装置。
  4. 【請求項４】 ネットワークと交換する手段を含み、そ
    の中では、スマートアンテナ装置は、このアンテナ装置
    のカバー領域内に位置している遠隔局の位置と運動に関
    連する情報を有している請求項１記載のスマートアンテ
    ナ装置。
  5. 【請求項５】 スマートアンテナによりネットワークに
    通過される情報が遠隔局の角度位置、距離、角速度を含
    んでいる請求項４記載のスマートアンテナ装置。
  6. 【請求項６】 所定のトランシーバの送信出力を送信電
    力増幅前に２つの同一の信号に分割し、２つの近接する
    狭い重複ビームで前記信号を送信する請求項１記載のス
    マートアンテナ装置。
  7. 【請求項７】 分割された信号が２つの隣接するビーム
    で直角位相で送信される請求項６記載のスマートアンテ
    ナ装置。
  8. 【請求項８】 受信機利得および／または各ビームの送
    信機の放射されたパワーレベルを別々に調節する手段を
    含んでいる請求項１記載のスマートアンテナ装置。
  9. 【請求項９】 前記調節する手段がスイッチングマトリ
    ックスとアレイとの間に結合される各ビーム用の分離し
    た制御可能な減衰手段を具備している請求項８記載のス
    マートアンテナ装置。
  10. 【請求項１０】 遠隔位置から減衰手段を制御する手段
    を含んでいる請求項９記載のスマートアンテナ装置。
  11. 【請求項１１】 送信および受信ビームのための別々の
    減衰手段を含んでいる請求項９または１０記載のスマー
    トアンテナ装置。
  12. 【請求項１２】 前記減衰手段がスマートアンテナの動
    作期間中調節可能である請求項１１記載のスマートアン
    テナ装置。
  13. 【請求項１３】 アンテナアレイの各ビームに対してそ
    れぞれ１個の複数の受信増幅器と、 複数の受信増幅器の出力を結合する手段と、 結合された受信信号を所定の呼びを処理する高周波トラ
    ンシーバに供給するスイッチング手段とが所定の呼び用
    の無線周波数信号を受信するために設けられ、 所定の呼び用の無線周波数信号を送信するために、トラ
    ンシーバの送信信号を各１つのビームに供給する単一の
    送信用の電力増幅器が設けられている請求項１記載のス
    マートアンテナ装置。
  14. 【請求項１４】 各送信用の増幅器が特定のアンテナア
    レイと関連され、需要に応じて複数のトランシーバの１
    つに割当てられる請求項１３記載のスマートアンテナ装
    置。
  15. 【請求項１５】 前記電力増幅器が単一の搬送波電力増
    幅器である請求項１３または１４記載のスマートアンテ
    ナ装置。
  16. 【請求項１６】 アンテナアレイを動作する手段を含
    み、個々の狭い重複したビームは無線周波数信号を各狭
    いビームによりカバーされる領域の個々の遠隔局と交換
    するために使用され、同時に狭い重複したビームは総合
    的に無指向性のアンテナ放射パターンを提供するために
    集合的に利用される請求項１記載のスマートアンテナ装
    置。
  17. 【請求項１７】 無指向性の放射パターンはトランシー
    バの１つを１以上の信号通路によってアンテナアレイ全
    体に接続することにより行われる請求項１６記載のスマ
    ートアンテナ装置。
  18. 【請求項１８】 結合して広いビーム幅のアンテナ放射
    パターンを形成するために２以上の同じ位置にない狭い
    ビーム幅のアンテナアレイを動作する手段を含み、時間
    平均されたアンテナパターンは実質上ゼロ出力の方向が
    存在しない請求項１記載のスマートアンテナ装置。
  19. 【請求項１９】 ベース局ネットワークと通信するため
    の通信リンク手段を含み、スマートアンテナを通過する
    通信メッセージに加えて制御および管理情報がスマート
    アンテナとベース局ネットワークとの間で交換されるこ
    とができる請求項１記載のスマートアンテナ装置。
  20. 【請求項２０】 ベース局ネットワークから受信される
    制御および管理情報が信号フレ−ム構造、周波数値、お
    よびビームパワーレベルに関する情報を含んでいる請求
    項１９記載のスマートアンテナ装置。
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