JPH10502784A - 移動無線通信装置および固定無線送信／受信装置間で信号を伝送する方法並びに該方法を実施するための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、移動無線通信装置および固定無線送信／受信装置間で信号を伝送するための方法と該方法を実施するための装置に関する。固定無線送信／受信装置、例えば、無線電話の基地局によって捉えられるべき無線空間が、それぞれ１つの部分無線空間をカバーしている２つまたはそれより多い指向性アンテナ（３，４）によって照射されており、その際、移動無線送信／受信装置が、例えば、無線電話の移動部分が位置しているその部分無線空間においてそれぞれ前記指向性アンテナ（３，４）が励起されうるようになっている（ダイバーシチ・アンテナ）。本発明は無線電話の場合に使用可能であるので有利である。

Description

【発明の詳細な説明】 移動無線通信装置および固定無線送信／受信装置間で信号を 伝送する方法並びに該方法を実施するための装置 技術分野 本発明は、請求項１の上位概念に記載の方法と該方法を実施するための装置に 関する。 背景技術 移動および固定無線送信／受信装置を備えてなる無線通信装置、例えば、無線 電話における到達距離は、主にその送信出力と受信感度とによって規定される。 その際送信出力は、一般的に総ての方向に均一に放射されている、つまりほぼ球 状に放射されていて、一方では各環境において使用可能であり、他方では各方向 に同一の到達距離が達成されうるようになっている。しかし個々の時点を観察し た場合、固定無線送信／受信装置、例えば、無線電話の基地局の観点からは、送 信エネルギーの一部分だけが移動無線送信／受信装置の方向に、例えば、無線電 話の移動部分に放射されるに過ぎない。これに対し送信エネルギーの殆ど大部分 は利用されないで、関係のない装置に障害をおよぼす可能性もある。 このため、移動無線送信／受信装置が現に存在しているその方向に、使用可能 なエネルギーを集中させることができる、シャープに集束された指向性アンテナ を備えているような固定無線送信／受信装置が望まれている。しかしそのために は、移動装置、例えば、無線電話の移動部分の位置測定のためと、指向性アンテ ナの正確な配向とのために、少なからざる経費が必要である。 本発明の課題は、遠隔通信装置、特に、無線電話の、移動および固定無線送信 ／受信装置間の伝送特性を、経費をかけずに改善することができる方法を提供す ることにある。 発明の開示 本発明では、請求項１の上位概念に基づく方法において、請求項１の特徴部分 に記載された方法により上記課題を解決することができた。 ダイバーシチ・アンテナの形式は、それぞれに異なっていて、フェージング作 用に対抗して使用されうるようになっており、かつドイツ国実用新案第９２ １ ４ ４５５号明細書によって公知である。固定無線送信／受信装置の側で本発明 に基づいて構成された指向性アンテナ付きダイバーシチ・アンテナの方法を実施 しようとする場合には、固定無線送信／受信装置の側で、つまり無線電話の基地 局の側で、フェージング防止ダイバーシチ・アンテナ装置を使用することは不可 能である。それは、各指向性アンテナを二重に構成する必要があるからである。 しかし公知のフェージング防止ダイバーシチ・アンテナの機能は、移動無線送信 ／受信装置内に、例えば、無線電話の移動部分内にこれを置き換えることができ る。つまりこの機能は移動部分に限定されている。 請求項１で述べた方法の有利な他の構成が請求項２及至請求項４に述べられて いる。 本発明に基づく方法を実施するための装置並びに有利な構成および実施形態が 、請求項５及至請求項８に説明されている。 次に本発明およびその重要な利点を、９つの図面に基づいて説明する。この９ つの図面は総て、１つの切断平面、つまり水平な切断平面における放射分布を示 している。 図面の簡単な説明 図１は公知の全方向性アンテナの放射分布を示す図。 図２は他の公知の指向性アンテナの放射分布を示す図。 図３は図１と同様に公知の全方向性アンテナの放射分布を示す図。 図４は両指向性アンテナによる放射分布を示す図。 図５は全方向性アンテナを備えた基地局と移動局との間の放射分布を示す図。 図６は指向性アンテナを備えた基地局と全方向性アンテナを備えた移動局との 間の放射分布を示す図。 図７は図６の場合において、基地局または移動局の受信感度を調整することが 出来ることを説明する図。 図８は図６の場合において、基地局または移動局の送信出力を減少させること が出来ることを説明する図。 図９は本発明の種々の利点を移動局で一体化することが出来ることを説明する 図。 発明を実施するための最良の形態 図１には公知の例が示されている。この場合は全方向性アンテナ１を用いて固 定無線送信／受信装置の、例えば無線電話の基地局の送信出力が、その周辺にお いて均等に放射されている。また移動無線送信／受信装置、例えば無線電話の移 動部分から発生される無線信号が、この固定無線送信／受信装置によって周辺で 均等に受信される。つまりアンテナ１はいわゆる円形放射特性２を有し、この特 性によって各方向に均等な到達距離Ａを達成することができる。単一の時点だけ を観察した場合には、固定無線送信／受信装置の方向に放射されるが、送信エネ ルギーのほぼ大部分は利用されないままである。 これに対し図２には、２つの部分空間において到達距離Ａを備えている、破線 で示された領域の分割状態が示されている。この両部分空間のそれぞれは、固定 無線送信／受信装置の側から指向特性５および６を備えたそれぞれ１つのアンテ ナ３および４によって照射されている。その際ダイバーシチ・アンテナの形成に 基づいて両指向性アンテナ３および４のそれぞれ１つが、移動無線送信／受信装 置が位置する部分空間において能動的である。図２に示された例では到達距離Ａ が等しいので、固定装置の送信出力と受信感度とを小さくすることができる。 図３の場合には図１の場合と同様に、固定無線送信／受信装置、例えば、無線 電話の基地局の、アンテナ１の全方向放射特性２が到達距離Ａによって示されて おり、一方、図４にあっては、それぞれ能動回路の場合に、両指向性アンテナ７ および８のそれぞれ１つを介して図１の場合と同様に同一のエネルギーが放射さ れ（送信の場合）または同一の受信感度が得られる（受信の場合）。その際、図 ４で得られる到達距離Ａ’は、図３で得られる到達距離Ａに対し√２倍だけ自由 空間を広げることができる。さらに、図３および図４には、本発明に基づいて実 施されるダイバーシチ・アンテナと不変な送信出力／受信感度との場合に期待さ れる到達距離ゲインが示されている。図４に基づく例では、図示の時点に対し実 線で示された指向性アンテナ７のアンテナ線図９が能動接続されており、これに 対し破線で示された指向性アンテナ８のアンテナ線図１０は能動的に接続されて いない。それは、移動無線送信／受信装置が指向性アンテナ７によってカバーさ れた、到達距離Ａ’を備えた部分無線空間内に位置しているからである。 さらに、重複部の半球上における送信出力を集めたものがこの半球内に放射さ れた出力に一致することが確認されている。つまり送信出力の重複部のために到 達距離が√２倍だけ大きくなっている。 図５から図９までには、基地局１１および移動部分１２から成る無線電話のた めの、本発明に基づく方法の重要な利点が説明されている。図５に示された一般 的な場合には、基地局１１および移動部分１２が全方向放射特性１３および１４ を備えたそれぞれ１つのアンテナを有している。この場合基地局１１と移動部分 １２との間の距離Ｂは、到達距離が予め設けられている場合に無線通信をぎりぎ りに行うことができる距離である。 図６には、図５の場合と同一の送信出力および受信感度の場合に基地局１１内 で指向性１５を備えたアンテナを使用することによって、通信装置（この例では 無線電話）の到達距離が、自由空間伝搬の場合に√２倍だけ増大することが示さ れている。その場合移動部分１２は、本発明以前には実距離であった図５の場合 の距離よりも著しく遠くの距離でも基地局１１から連絡可能である。本発明に基 づく方法が、図６の場合のように、到達距離の向上のために使用されていない場 合には、基地局１１および移動部分１２の受信感度を減少させることができる。 このため一般的にコスト削減を行うことが可能である。この場合が図７に示され ている。つまり送信信号が基準レベルを下回らない場合の領域がそれぞれ実線で 示され、かつ送信信号が最低の基準レベルで受信される場合の領域が破線で示さ れている。この例では、基地局１１が指向特性１６のゲインによって高められた 放射出力によって発生しているため、移動部分１２の受信感度を破線で示された ように小さくすることができる。これとは逆に信号を移動部分１２の側から送信 する場合には、基地局１１で指向性アンテナを使用することによって基地局１１ の受信感度を同じように小さくすることができる。それは、移動部分１０から発 生される信号を申し分なく受信するためには、この小さくなった指向特性１７で も十分に間に合うからである。 本発明に基づく方法が到達距離の向上のために使用されない場合には、その代 わりに、図７で説明したように受信感度を減少させるため、基地局１１および移 動部分１２における送信出力を減少させることができる。この場合が図８に示さ れている。この場合はエネルギー需要が小さいので、電池給電された移動部分１ ２の運転時間を向上させることができる。図８には、送信信号が基準レベルを下 回らない領域が実線で示され、送信信号が最低の基準レベルで受信される領域が 破線で示されている。基地局１１の側からの送信の場合には指向特性１８を使用 することにより、移動局１２に無線到達するために小さな送信出力で十分である 。これに対し基地局１１によって受信される場合には、移動部分１２の送信出力 を小さくすることができる。それは、破線で示された指向特性１９を有する基地 局１１が高い受信感度を有しているからである。 極めて一般的には、本発明に基づく方法の導入によって妨害放射を減少させる ことができると考えられている。つまり移動部分１２が存在していないような部 分空間においては電力の放射が行われない。すなわちこの部分空間における関係 のない装置が妨害を受けるようなことはない。本発明の方法が到達距離の向上に 利用されない場合には（既に説明したように）移動部分１２の送信出力を減少さ せることができる。これによって、移動部分１２の周辺における関係のない装置 への妨害作用を減らすことができる。 次に図９に基づいて、本発明の方法の種々の利点を移動部分１２で一体化する 可能性があることを説明しておく必要があろう。 基地局１１の送信出力および受信感度はアンテナ接続点まで変化しない。しか し１つの部分無線空間内に１つのゲインをもたらす指向性アンテナの指向特性２ ０によって、この部分無線空間において放射出力と受信感度とを効果的に向上さ せることができる。 基地局１１の送信出力を効果的により大きくすることによって、移動部分１２ の受信感度を小さくすることができる。１つの基地局１１が多数の移動部分に対 する接点を保持することができるように構成されているので、移動部分１２の受 信機のコストを大幅に削減することができる。 基地局１１の受信感度を効果的により大きくすることによって、移動部分１２ の送信出力を減少させることも可能である。これにより一方では、移動部分１２ の動力消費が小さくなる、つまり移動部分１２の運転寿命が長くなるかまたは小 さくて好都合な電池を使用することができる。他方では、移動部分１２の近辺に おける関係のない装置に対する妨害作用を減少させることができる。 固定無線送信／受信装置の１つまたは複数の指向性アンテナは、有利な形式で 方向調整装置を用いて種々に調整可能である。 調整可能な指向性アンテナとして有利にはいわゆる迅速ヘッディング・ビーム ・アンテナが使用可能であり、該アンテナは、鉛直な半波長指向性放射器をさら に発展させたものとして考えられかつそれぞれ４つの無給電素子を備えた１つの 鉛直な半波長指向性放射器から成っており、該無給電素子は、半波長放射器から 各０．１５λ（λ＝波長）の距離を置いて配置されており、かつその長さは切り 替え可能であって、半波長放射器がディレクタ・アンテナまたはレフレクタ・ア ンテナとして選択的に機能しうるようになっている。このような形式で、主放射 部を備えた指向性放射器を対応して切り換えることにより、アンテナを機械的に 回転させることなしに、該放射器を総ての方向に放射できるようにすることが可 能である。迅速ヘッディング・ビーム・アンテナは、その機能が３素子八木アン テナの機能にほぼ一致している。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．１つのアンテナ装置を備えた移動無線送信／受信装置によって捉えられる べき無線空間を、それぞれ１つの部分無線空間をカバーして固定無線送信／受信 装置のアンテナ装置を形成している２つまたはそれより多い指向性アンテナ（３ ，４）によって照射し、かつダイバーシチ・アンテナの形成に応じてそれぞれ当 該指向性アンテナを励起させ、前記部分無線空間内には移動無線送信／受信装置 が位置していることを特徴とする、移動無線通信装置および固定無線送信／受信 装置間で信号を伝送するための方法。 ２．固定無線送信／受信装置の総ての指向性アンテナ（３，４）によってカバ ーされる部分無線空間の合計が、最小に接近した点対称的な無線空間を形成して いることを特徴とする、請求項１に記載の方法。 ３．指向性アンテナ（７，８）の配向を、例えば、手動で行うことができ、そ れによって該アンテナ（７，８）から放射される無線空間を、それぞれ当該環境 に、例えば、建物に適合させることができることを特徴とする、請求項１に記載 の方法。 ４．それぞれ励起されるべき指向性アンテナ（３，４）の選択を、受信場強度 の比較測定に基づき固定無線送信／受信装置で行うことを特徴とする、請求項１ 及至３のいずれか１項に記載の方法。 ５．固定無線送信／受信装置のアンテナ装置が２つまたはそれより多い指向性 アンテナ（３，４）によって構成されており、該指向性アンテナ（３，４）によ り、固定無線送信／受信装置によって捉えられる無線空間の各１つの部分無線空 間がカバーされており、かつ移動無線送信／受信装置が位置するその部分無線空 間内でそれぞれ当該指向性アンテナが励起されることを特徴とする、請求項１及 至４のいずれか１項に記載の方法を実施するための装置。 ６．固定無線送信／受信装置の指向性アンテナ（７，８）のために方向調節装 置が設けられていることを特徴とする、請求項５に記載の方法。 ７．無線送信／受信装置内に１つの測定装置が設けられており、該測定装置を 用いて、個々の指向性アンテナ（３，４）を介して射し込む、１つの移動無線送 信／受信装置から列来する信号の受信場強度を測定し、さらに、受信場強度を測 定しかつその最大値を検出する比較兼選択装置が設けられていて、最大の受信場 強度が存在している当該指向性アンテナが励起されうるようになっていることを 特徴とする、請求項５または請求項６に記載の方法。 ８．固定無線送信／受信装置の指向性アンテナ（７，８）がいわゆる迅速ヘッ ディング・ビーム・アンテナによって形成されており、該アンテナは４つの無給 電素子を備えた鉛直な半波長放射器から成り、該無給電素子は半波長放射器から 各０．１５λ（λ＝波長）だけ離れて配置されており、かつその長さを切り換え ることができて、該放射器がディレクタ・アンテナまたはレフレクタ・アンテナ として選択的に機能しうるようになっていることを特徴とする、請求項５及至７ のいずれか１項に記載の装置。