JPH11298225A - 基地局アンテナ装置 - Google Patents
基地局アンテナ装置Info
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- JPH11298225A JPH11298225A JP9602398A JP9602398A JPH11298225A JP H11298225 A JPH11298225 A JP H11298225A JP 9602398 A JP9602398 A JP 9602398A JP 9602398 A JP9602398 A JP 9602398A JP H11298225 A JPH11298225 A JP H11298225A
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- Japan
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- antenna
- array
- adaptive
- signal
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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
Abstract
(57)【要約】
【課題】 基地局と移動体間で高速伝送を行うために
は、マルチパス波の低減、同一周波数干渉波の影響を小
さくする必要がある。アダプティブアレーは素子アンテ
ナ数が多くなると、その分計算処理負荷が増大するた
め、ハードウェアの実現が困難になり、又、高価になる
問題がある。又、ＣＤＭＡを行う場合、高精度な送信電
力制御が不可欠であり、ハードウェアの構成が複雑にな
る問題があった。 【解決手段】 一つの無線基地局と複数の無線端末間で
通信を行う無線通信システムにおける無線基地局のアン
テナ指向性において、水平方向をアダプティブアレーと
し、垂直方向をコセカント２乗特性を有するアンテナ放
射特性としたものである。
は、マルチパス波の低減、同一周波数干渉波の影響を小
さくする必要がある。アダプティブアレーは素子アンテ
ナ数が多くなると、その分計算処理負荷が増大するた
め、ハードウェアの実現が困難になり、又、高価になる
問題がある。又、ＣＤＭＡを行う場合、高精度な送信電
力制御が不可欠であり、ハードウェアの構成が複雑にな
る問題があった。 【解決手段】 一つの無線基地局と複数の無線端末間で
通信を行う無線通信システムにおける無線基地局のアン
テナ指向性において、水平方向をアダプティブアレーと
し、垂直方向をコセカント２乗特性を有するアンテナ放
射特性としたものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、マイクロ波帯を
利用した基地局と移動体間で高速通信を行うシステムに
おいて、特にＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ
ＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ）アクセスで有効な干渉
低減機能を有するアダプティブアレーアンテナを用いた
基地局アンテナ装置に関するものである。
利用した基地局と移動体間で高速通信を行うシステムに
おいて、特にＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ
ＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ）アクセスで有効な干渉
低減機能を有するアダプティブアレーアンテナを用いた
基地局アンテナ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】次世代の移動体通信では音声だけでな
く、マルチメディア対応のデータや画像の高速通信が要
求されているため、現在の移動体通信で主流である１Ｇ
Ｈｚ帯付近のＵＨＦ帯からより周波数の高いマイクロ波
帯及び準ミリ波帯を有効に利用することが必要である。
しかしながら、高周波数帯になるに従い、遮弊等による
通話の切断、あるいは多重反射から生じる遅延スプレッ
ドによる通話品質の劣化は重要な課題である。
く、マルチメディア対応のデータや画像の高速通信が要
求されているため、現在の移動体通信で主流である１Ｇ
Ｈｚ帯付近のＵＨＦ帯からより周波数の高いマイクロ波
帯及び準ミリ波帯を有効に利用することが必要である。
しかしながら、高周波数帯になるに従い、遮弊等による
通話の切断、あるいは多重反射から生じる遅延スプレッ
ドによる通話品質の劣化は重要な課題である。
【０００３】図８は携帯電話、ＰＨＳに代表される移動
体通信の一般的な例を示している。図において、１ａ，
１ｂ，１ｃは建物、２ａ，２ｂは山、丘等の地物、３は
基地局、４は基地局アンテナ、５ａ，５ｂは移動体であ
り、ここでは人間を例示しており、６は移動体であり、
ここでは車を例示しており、７ａ，７ｂは携帯機、８は
直接波、９は反射波、１０は回折波である。
体通信の一般的な例を示している。図において、１ａ，
１ｂ，１ｃは建物、２ａ，２ｂは山、丘等の地物、３は
基地局、４は基地局アンテナ、５ａ，５ｂは移動体であ
り、ここでは人間を例示しており、６は移動体であり、
ここでは車を例示しており、７ａ，７ｂは携帯機、８は
直接波、９は反射波、１０は回折波である。
【０００４】基地局アンテナ４と携帯機７ａ，７ｂ間で
通信を行う場合、伝搬環境は、直接波８以外にも周囲の
建物、地物による反射波９及び回折波１０が合成された
多重波による伝搬になる。多重波伝搬においては、伝搬
遅延時間に差が生じるため、帯域内の振幅と位相の変動
が一様ではなく、特定の周波数での受信レベルが低下す
る周波数選択性のフェージングを生じる。高速デジタル
信号伝送を行う場合、この影響が無視できなくなり波形
歪が生じる。
通信を行う場合、伝搬環境は、直接波８以外にも周囲の
建物、地物による反射波９及び回折波１０が合成された
多重波による伝搬になる。多重波伝搬においては、伝搬
遅延時間に差が生じるため、帯域内の振幅と位相の変動
が一様ではなく、特定の周波数での受信レベルが低下す
る周波数選択性のフェージングを生じる。高速デジタル
信号伝送を行う場合、この影響が無視できなくなり波形
歪が生じる。
【０００５】この多重波を遅延時間に対して分離したも
のを遅延プロファイルと呼ぶ。最初に直接波８が到達す
る。続いて、建物、地物等により反射した反射波９及び
回折波１０が時間遅れで到達する。遅延プロファイルを
統計的に表したものを遅延スプレッドといい、この遅延
スプレッドの大小が高速デジタル信号を行う場合の符号
間干渉の評価を与えるため、重要である。
のを遅延プロファイルと呼ぶ。最初に直接波８が到達す
る。続いて、建物、地物等により反射した反射波９及び
回折波１０が時間遅れで到達する。遅延プロファイルを
統計的に表したものを遅延スプレッドといい、この遅延
スプレッドの大小が高速デジタル信号を行う場合の符号
間干渉の評価を与えるため、重要である。
【０００６】周波数の利用効率を向上させる方式として
マイクロセルがある。マイクロセルは空間的に利用効率
を上げるため、周波数を繰り返して使用できる。又、加
入者容量を増大させるマルチアクセス方式として、ＴＤ
ＭＡ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ
Ａｃｃｅｓｓ）、ＣＤＭＡがあり、特に近年ＣＤＭＡ
が注目されている。これらは例えば、藤野、田近、”無
線アクセス技術”、電子情報通信学会誌、Ｖｏｌ．７
８，Ｎｏ．２，ｐｐ．１２７−１３２ １９９５年に記
されている。ＣＤＭＡは、スペクトル拡散技術を利用
し、情報信号が必要とする帯域幅よりも十分広い帯域幅
を用いて伝送する方式である。各ユーザは同じ周波数・
時間を共用し、各チャネルには、互いに直交する拡散符
号を割り当て、この符号によって送信側で拡散し、受信
側で逆拡散することによってチャネルの分離を行う。
マイクロセルがある。マイクロセルは空間的に利用効率
を上げるため、周波数を繰り返して使用できる。又、加
入者容量を増大させるマルチアクセス方式として、ＴＤ
ＭＡ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ
Ａｃｃｅｓｓ）、ＣＤＭＡがあり、特に近年ＣＤＭＡ
が注目されている。これらは例えば、藤野、田近、”無
線アクセス技術”、電子情報通信学会誌、Ｖｏｌ．７
８，Ｎｏ．２，ｐｐ．１２７−１３２ １９９５年に記
されている。ＣＤＭＡは、スペクトル拡散技術を利用
し、情報信号が必要とする帯域幅よりも十分広い帯域幅
を用いて伝送する方式である。各ユーザは同じ周波数・
時間を共用し、各チャネルには、互いに直交する拡散符
号を割り当て、この符号によって送信側で拡散し、受信
側で逆拡散することによってチャネルの分離を行う。
【０００７】ＣＤＭＡの重要な問題として遠近問題があ
る。その様子を図１２に示す。図において、１１は近距
離の携帯機からの信号、１２は遠距離の携帯機からの信
号、１３は送信電力制御を行う携帯機である。基地局と
移動局の距離に応じて電界の強さが変化し、遠方の携帯
機からの信号１２は電界が弱くなる。よって、電界が強
い近距離の携帯機からの信号１１によって大きな干渉を
受ける遠近問題が生じる。これを克服するためには、基
地局において各移動局からの受信電界を等レベルになる
よう、携帯機が移動するのに伴い、送信電力を変化させ
る送信電力制御が必要になる。ＣＤＭＡを達成するため
にはこの送信電力制御不可欠な技術である。高精度な送
信電力制御を行うため、通常オープンループ制御とクロ
ーズループ制御の二つの制御を併用して実現しており、
高度な技術が必要である。
る。その様子を図１２に示す。図において、１１は近距
離の携帯機からの信号、１２は遠距離の携帯機からの信
号、１３は送信電力制御を行う携帯機である。基地局と
移動局の距離に応じて電界の強さが変化し、遠方の携帯
機からの信号１２は電界が弱くなる。よって、電界が強
い近距離の携帯機からの信号１１によって大きな干渉を
受ける遠近問題が生じる。これを克服するためには、基
地局において各移動局からの受信電界を等レベルになる
よう、携帯機が移動するのに伴い、送信電力を変化させ
る送信電力制御が必要になる。ＣＤＭＡを達成するため
にはこの送信電力制御不可欠な技術である。高精度な送
信電力制御を行うため、通常オープンループ制御とクロ
ーズループ制御の二つの制御を併用して実現しており、
高度な技術が必要である。
【０００８】又、セルの繰り返しに使用のためには、他
のセルで同一周波数を用いる基地局アンテナからの電波
が到達すると干渉波になるため、セルの繰り返し使用が
制限され、周波数の有効利用ができなくなる。特にＣＤ
ＭＡでは、各ユーザに割り当てられた拡散符号間の相互
干渉のために、ユーザ間に干渉が生じ、加入者容量が抑
えられてしまう。このような電波環境において、基地局
アンテナの指向性を制御することで同一チャネル干渉を
抑え、所望の電波のみを有効に受信する方式としてアダ
プティブアレーがある。例えば、大鐘、”陸上移動通信
におけるＣＭＡアダプティブアレーの選択性フェージン
グ補償特性”、信学論（Ｂ−ＩＩ）、Ｊ７３−Ｂ−Ｉ
Ｉ，１０，ｐｐ．４８９−４９７ １９９０年にその例
が示されている。
のセルで同一周波数を用いる基地局アンテナからの電波
が到達すると干渉波になるため、セルの繰り返し使用が
制限され、周波数の有効利用ができなくなる。特にＣＤ
ＭＡでは、各ユーザに割り当てられた拡散符号間の相互
干渉のために、ユーザ間に干渉が生じ、加入者容量が抑
えられてしまう。このような電波環境において、基地局
アンテナの指向性を制御することで同一チャネル干渉を
抑え、所望の電波のみを有効に受信する方式としてアダ
プティブアレーがある。例えば、大鐘、”陸上移動通信
におけるＣＭＡアダプティブアレーの選択性フェージン
グ補償特性”、信学論（Ｂ−ＩＩ）、Ｊ７３−Ｂ−Ｉ
Ｉ，１０，ｐｐ．４８９−４９７ １９９０年にその例
が示されている。
【０００９】アダプティブアレーは所望方向にビームを
向け、干渉波の方向にヌルを形成することで適応的に干
渉を抑圧する技術である。一般的にマルチパスの遅延時
間差が長くなると等化器では構成が複雑になり、等化器
特性も劣化する。このため、より長い遅延時間差をもつ
マルチパスの抑圧または同一周波数の干渉の抑圧にアダ
プティブアレーが適用できる。
向け、干渉波の方向にヌルを形成することで適応的に干
渉を抑圧する技術である。一般的にマルチパスの遅延時
間差が長くなると等化器では構成が複雑になり、等化器
特性も劣化する。このため、より長い遅延時間差をもつ
マルチパスの抑圧または同一周波数の干渉の抑圧にアダ
プティブアレーが適用できる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】このようにアダプティ
ブアレーアンテナを用いることで、干渉波を空間的に分
離できるため、遅延波の分離、あるいは同一周波数干渉
低減に優れている。特にマイクロ波帯以上の高周波数帯
を用い、さらに良い伝送品質が要求される高速伝送を行
うためには有効な手段である。しかしながら、アダプテ
ィブアレーは素子アンテナ数が多くなると、その分計算
処理負荷が増大するため、ハードウェアの実現が困難に
なり、又、高価になる問題がある。アダプティブアレー
のハードウェアは素子数に応じて複雑となるため、実用
上の観点からアンテナ構成を最適化し、素子数を削減す
ることが重要である。
ブアレーアンテナを用いることで、干渉波を空間的に分
離できるため、遅延波の分離、あるいは同一周波数干渉
低減に優れている。特にマイクロ波帯以上の高周波数帯
を用い、さらに良い伝送品質が要求される高速伝送を行
うためには有効な手段である。しかしながら、アダプテ
ィブアレーは素子アンテナ数が多くなると、その分計算
処理負荷が増大するため、ハードウェアの実現が困難に
なり、又、高価になる問題がある。アダプティブアレー
のハードウェアは素子数に応じて複雑となるため、実用
上の観点からアンテナ構成を最適化し、素子数を削減す
ることが重要である。
【００１１】又、基地局から距離に応じて送受信電力が
大きく異なるため、特に遠いところでは、ゾーンの端で
は受信レベルが低下し、通話品質が劣化する。あるい
は、基地局周辺では通話できない問題がある。さらに、
ＣＤＭＡを達成するためには、高精度な送信電力制御が
不可欠であり、ハードウェアの構成が複雑になる問題が
あった。
大きく異なるため、特に遠いところでは、ゾーンの端で
は受信レベルが低下し、通話品質が劣化する。あるい
は、基地局周辺では通話できない問題がある。さらに、
ＣＤＭＡを達成するためには、高精度な送信電力制御が
不可欠であり、ハードウェアの構成が複雑になる問題が
あった。
【００１２】この発明はこのような課題を解決するため
のものであり、携帯機をできるだけ簡易なものにし、構
成が簡単で、低コスト化、低消費電力化を可能とする高
速伝送時における基地局アンテナ装置を得ることを目的
とする。
のものであり、携帯機をできるだけ簡易なものにし、構
成が簡単で、低コスト化、低消費電力化を可能とする高
速伝送時における基地局アンテナ装置を得ることを目的
とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】第１の発明による基地局
アンテナ装置は、一つの無線基地局と複数の無線端末間
で通信を行う無線通信システムにおける無線基地局のア
ンテナ指向性において、水平方向のアンテナ放射特性を
不要波の方向に適用的にヌルを形成するアダプティブア
レーとし、垂直方向のアンテナ放射特性を固定のコセカ
ント２乗特性としたものである。
アンテナ装置は、一つの無線基地局と複数の無線端末間
で通信を行う無線通信システムにおける無線基地局のア
ンテナ指向性において、水平方向のアンテナ放射特性を
不要波の方向に適用的にヌルを形成するアダプティブア
レーとし、垂直方向のアンテナ放射特性を固定のコセカ
ント２乗特性としたものである。
【００１４】また、第２の発明による基地局アンテナ装
置は、垂直方向を複数の素子アンテナ配列を単位とした
リニアアレーで構成し、上記リニアアレーを１つの給電
端子から給電することで固定のコセカント２乗特性を有
するようにしたものである。
置は、垂直方向を複数の素子アンテナ配列を単位とした
リニアアレーで構成し、上記リニアアレーを１つの給電
端子から給電することで固定のコセカント２乗特性を有
するようにしたものである。
【００１５】また、第３の発明による基地局アンテナ装
置は、垂直方向を複数の素子アンテナ配列を単位とした
リニアアレーで構成し、且つリニアアレーを１つの給電
端子から給電することで通信エリア内は固定のコセカン
ト２乗特性を有し、通信エリア外は他の基地局方向にヌ
ルを形成するように垂直方向のアンテナ放射特性とした
ものである。
置は、垂直方向を複数の素子アンテナ配列を単位とした
リニアアレーで構成し、且つリニアアレーを１つの給電
端子から給電することで通信エリア内は固定のコセカン
ト２乗特性を有し、通信エリア外は他の基地局方向にヌ
ルを形成するように垂直方向のアンテナ放射特性とした
ものである。
【００１６】また、第４の発明による基地局アンテナ装
置は、垂直方向を複数の素子アンテナを配列することで
固定のコセカント２乗特性を有したリニアアレーを２列
以上の複数列配列を単位としたサブアレーとし、このサ
ブアレーを単位として振幅あるいは位相あるいはその両
方を可変することで水平方向の不要波の方向に適応的に
ヌルを形成するようにしたものである。
置は、垂直方向を複数の素子アンテナを配列することで
固定のコセカント２乗特性を有したリニアアレーを２列
以上の複数列配列を単位としたサブアレーとし、このサ
ブアレーを単位として振幅あるいは位相あるいはその両
方を可変することで水平方向の不要波の方向に適応的に
ヌルを形成するようにしたものである。
【００１７】また、第５の発明による基地局アンテナ装
置は、垂直方向に固定のコセカント２乗特性を有するリ
ニアアレーを水平方向に複数列配列し、各列毎に設けた
デジタル回路でビームを形成するＤＢＦアンテナとし、
ＦＦＴあるいはＤＦＴ演算によりマルチビームを形成し
たその出力によって、参照信号との誤差を検出し誤差が
最小となるように処理を行うようにビームスペースでア
ダプティブ処理を施したものである。
置は、垂直方向に固定のコセカント２乗特性を有するリ
ニアアレーを水平方向に複数列配列し、各列毎に設けた
デジタル回路でビームを形成するＤＢＦアンテナとし、
ＦＦＴあるいはＤＦＴ演算によりマルチビームを形成し
たその出力によって、参照信号との誤差を検出し誤差が
最小となるように処理を行うようにビームスペースでア
ダプティブ処理を施したものである。
【００１８】また、第６の発明による基地局アンテナ装
置は、マルチビームの最も強い受信レベルのビーム方向
を所望波とするアダプティブ処理を行うアダプティブ処
理器１と２番目に強い受信レベルのビーム方向を所望波
とするアダプティブ処理を行うアダプティブ処理器２
と、上記アダプティブ処理器１あるいはアダプティブ処
理器２あるいはその両方の出力を最尤系列推定を行う適
応等化器に入力し、上記アダプティブ処理器１あるいは
アダプティブ処理器２あるいはその両方の出力の時間遅
延を補正し合成することでパスダイバーシチを得るよう
にしたものである。
置は、マルチビームの最も強い受信レベルのビーム方向
を所望波とするアダプティブ処理を行うアダプティブ処
理器１と２番目に強い受信レベルのビーム方向を所望波
とするアダプティブ処理を行うアダプティブ処理器２
と、上記アダプティブ処理器１あるいはアダプティブ処
理器２あるいはその両方の出力を最尤系列推定を行う適
応等化器に入力し、上記アダプティブ処理器１あるいは
アダプティブ処理器２あるいはその両方の出力の時間遅
延を補正し合成することでパスダイバーシチを得るよう
にしたものである。
【００１９】また、第７の発明による基地局アンテナ装
置は、垂直方向に固定のコセカント２乗特性を有するリ
ニアアレーを平面上に２次元配列させ、水平方向の放射
特性を適応的に可変するアダプティブアレーとしたアレ
ーアンテナを、その放射面の反対の背側を対向させ、両
放射面側にそれぞれビームを放射させるように２つ並
べ、このアレーアンテナをストリート状に構成された道
路の端に設置することで、道路長方向の両側に双ビーム
を有することでストリート状の道路にビームを照射する
ようにしたものである。
置は、垂直方向に固定のコセカント２乗特性を有するリ
ニアアレーを平面上に２次元配列させ、水平方向の放射
特性を適応的に可変するアダプティブアレーとしたアレ
ーアンテナを、その放射面の反対の背側を対向させ、両
放射面側にそれぞれビームを放射させるように２つ並
べ、このアレーアンテナをストリート状に構成された道
路の端に設置することで、道路長方向の両側に双ビーム
を有することでストリート状の道路にビームを照射する
ようにしたものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】実施の形態１．図１はこの発明の
実施の形態１を示しており、図１（ａ）は概略構成図、
（ｂ）はアンテナビームを上から見た上面図、（ｃ）は
アンテナビームを横から見た側面図である。図におい
て、１ａ，１ｂ，１ｃは建物、２ａ，２ｂは山、丘等の
地物、３は基地局、５ａは移動体（人）、６は移動体
（車）、７ａは携帯機、１４はアダプティブアレーを有
する基地局アンテナ、１５はコセカント２乗特性を有す
るアンテナビームである。
実施の形態１を示しており、図１（ａ）は概略構成図、
（ｂ）はアンテナビームを上から見た上面図、（ｃ）は
アンテナビームを横から見た側面図である。図におい
て、１ａ，１ｂ，１ｃは建物、２ａ，２ｂは山、丘等の
地物、３は基地局、５ａは移動体（人）、６は移動体
（車）、７ａは携帯機、１４はアダプティブアレーを有
する基地局アンテナ、１５はコセカント２乗特性を有す
るアンテナビームである。
【００２１】基地局アンテナ１４と携帯機７ａ間で通信
あるいはデータ伝送を行っている例を示している。周囲
の建物、山、丘等の地物による反射波及び回折波が合成
された多重波による伝搬環境になる。高速デジタル信号
伝送を行う場合、周波数選択性のフェージングが無視で
きない。そこで、図１（ｂ）に示すように、水平方向に
アダプティブアレーを適用する。所望波１６である直接
波に対して、干渉波となる遅延波１７ａ，１７ｂが２波
異なる方向より入射している場合を考える。所望波の方
向にビームを形成し、干渉波の方向にヌルを形成するこ
とで、空間的に分離でき干渉波の影響を小さくできる。
又、同一周波数を用いる基地局からの干渉波も抑圧する
ことができる。
あるいはデータ伝送を行っている例を示している。周囲
の建物、山、丘等の地物による反射波及び回折波が合成
された多重波による伝搬環境になる。高速デジタル信号
伝送を行う場合、周波数選択性のフェージングが無視で
きない。そこで、図１（ｂ）に示すように、水平方向に
アダプティブアレーを適用する。所望波１６である直接
波に対して、干渉波となる遅延波１７ａ，１７ｂが２波
異なる方向より入射している場合を考える。所望波の方
向にビームを形成し、干渉波の方向にヌルを形成するこ
とで、空間的に分離でき干渉波の影響を小さくできる。
又、同一周波数を用いる基地局からの干渉波も抑圧する
ことができる。
【００２２】一方、垂直面に関しては図１（ｃ）に示す
ように通信エリアで均一な分布となるコセカント２乗ビ
ームを形成する。ＣＤＭＡを行うためには、遠近で送受
信電力を一定にしなければならず高精度な送信電力制御
が不可欠であるが、コセカント２乗ビームを形成するこ
とで均等な電力で送受信できる。すなわち、高精度な送
信電力制御が不要となり、大幅な低コスト化が達成でき
る。
ように通信エリアで均一な分布となるコセカント２乗ビ
ームを形成する。ＣＤＭＡを行うためには、遠近で送受
信電力を一定にしなければならず高精度な送信電力制御
が不可欠であるが、コセカント２乗ビームを形成するこ
とで均等な電力で送受信できる。すなわち、高精度な送
信電力制御が不要となり、大幅な低コスト化が達成でき
る。
【００２３】ここで、アダプティブアレーの動作につい
て説明する。図２はアダプティブアレーアンテナの構成
の一例を示したものである。図において、１８はコセカ
ント２乗特性を有するアレーアンテナ、１９は可変複素
ウエイト、２０はミキサ、２１はアダプティブプロセッ
サである。ｎ番目の素子アンテナで受信された信号Ｘｎ
（ｔ）は、その振幅と位相を制御するため、可変複素ウ
エイト１９において、複素ウエイトと掛け合わされる。
振幅と位相を制御された信号は、ミキサ２０において他
の素子アンテナで受信された信号と混合され、アダプテ
ィブアレーアンテナの出力ｙ（ｔ）となる。アダプティ
ブプロセッサ２１にて、出力信号ｙ（ｔ）を用いて計算
した参照信号との誤差を検出し、誤差が少なくなるよう
に可変複素ウエイト１９に与える複素ウエイトＷｎを制
御する。このようなフィードバックループにより、アダ
プティブアレーアンテナは所望の信号を出力するように
動作する。最適化を図るアルゴリズムの代表的なものと
して、適応フィルタの理論に基づくＬＭＳアルゴリズム
とＣＭＡアルゴリズムがある。ＬＭＳアダプティブアレ
ーは所望の参照信号と実際のアレー出力信号との誤差信
号の２乗誤差を最小にするように最適ウエイトＷｎを決
定する手法である。ＣＭＡアダプティブアレーは変調信
号が定包絡線であるという知識を用いてアレー出力から
直接誤差信号を作ることができる。所望波が定包絡線、
つまり、位相変調、周波数変調の場合に適用可能な手法
である。
て説明する。図２はアダプティブアレーアンテナの構成
の一例を示したものである。図において、１８はコセカ
ント２乗特性を有するアレーアンテナ、１９は可変複素
ウエイト、２０はミキサ、２１はアダプティブプロセッ
サである。ｎ番目の素子アンテナで受信された信号Ｘｎ
（ｔ）は、その振幅と位相を制御するため、可変複素ウ
エイト１９において、複素ウエイトと掛け合わされる。
振幅と位相を制御された信号は、ミキサ２０において他
の素子アンテナで受信された信号と混合され、アダプテ
ィブアレーアンテナの出力ｙ（ｔ）となる。アダプティ
ブプロセッサ２１にて、出力信号ｙ（ｔ）を用いて計算
した参照信号との誤差を検出し、誤差が少なくなるよう
に可変複素ウエイト１９に与える複素ウエイトＷｎを制
御する。このようなフィードバックループにより、アダ
プティブアレーアンテナは所望の信号を出力するように
動作する。最適化を図るアルゴリズムの代表的なものと
して、適応フィルタの理論に基づくＬＭＳアルゴリズム
とＣＭＡアルゴリズムがある。ＬＭＳアダプティブアレ
ーは所望の参照信号と実際のアレー出力信号との誤差信
号の２乗誤差を最小にするように最適ウエイトＷｎを決
定する手法である。ＣＭＡアダプティブアレーは変調信
号が定包絡線であるという知識を用いてアレー出力から
直接誤差信号を作ることができる。所望波が定包絡線、
つまり、位相変調、周波数変調の場合に適用可能な手法
である。
【００２４】アダプティブアレーをＤＢＦ（Ｄｉｇｉｔ
ａｌ Ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ）で構成した例を図３に
示す。図において、２２はＬＮＡ（低雑音増幅器）、２
３はダウンコンバータ、２４はＡ／Ｄ変換器、２５は信
号処理部である。図では受信の場合を示しており、ＤＢ
Ｆアンテナは個々のコセカント２乗特性を有するアレー
アンテナ１８の信号をまずＬＮＡ２２で増幅し、ダウン
コンバータ２３でＩＦ帯あるいはベースバンドにまで周
波数をダウンさせる。その信号をＡ／Ｄ変換器でデジタ
ル信号に変えて取り込み、アダプティブプロセッサであ
る信号処理部２５で複素ウエイトの計算、制御を行う。
ａｌ Ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ）で構成した例を図３に
示す。図において、２２はＬＮＡ（低雑音増幅器）、２
３はダウンコンバータ、２４はＡ／Ｄ変換器、２５は信
号処理部である。図では受信の場合を示しており、ＤＢ
Ｆアンテナは個々のコセカント２乗特性を有するアレー
アンテナ１８の信号をまずＬＮＡ２２で増幅し、ダウン
コンバータ２３でＩＦ帯あるいはベースバンドにまで周
波数をダウンさせる。その信号をＡ／Ｄ変換器でデジタ
ル信号に変えて取り込み、アダプティブプロセッサであ
る信号処理部２５で複素ウエイトの計算、制御を行う。
【００２５】ここでは、基地局での受信の場合を示した
が、送信の場合もその効果は受信ほど大きくないが、同
様な効果が期待できる。複素ウエイトを受信時に求めビ
ームを形成するが、そのウエイトをそのまま送信に用い
ると若干誤差が生じる。しかし、送信アンテナのビーム
形成の際、干渉となる基地局の方向に受信と同様なヌル
を形成することによって、不要方向に電波が放射されな
くなる。この動作は各基地局がそれぞれ行うことで、結
果として、受信時のようなパスダイバーシチ効果は得ら
れないが、各移動局のＳＩＲが改善されるため、同様な
効果が期待できる。又、ここではリニアアレーを複数列
配列する例を示したが、四角配列あるいは三角配列であ
ってもよく、配列の方法には依存しない。尚、ここで
は、車、人間、電車等の陸上における移動体通信を例と
して示したが、例えば港湾における船舶用基地局アンテ
ナ、飛行場における基地局アンテナ等他の基地局アンテ
ナであってもこの発明は有効である。
が、送信の場合もその効果は受信ほど大きくないが、同
様な効果が期待できる。複素ウエイトを受信時に求めビ
ームを形成するが、そのウエイトをそのまま送信に用い
ると若干誤差が生じる。しかし、送信アンテナのビーム
形成の際、干渉となる基地局の方向に受信と同様なヌル
を形成することによって、不要方向に電波が放射されな
くなる。この動作は各基地局がそれぞれ行うことで、結
果として、受信時のようなパスダイバーシチ効果は得ら
れないが、各移動局のＳＩＲが改善されるため、同様な
効果が期待できる。又、ここではリニアアレーを複数列
配列する例を示したが、四角配列あるいは三角配列であ
ってもよく、配列の方法には依存しない。尚、ここで
は、車、人間、電車等の陸上における移動体通信を例と
して示したが、例えば港湾における船舶用基地局アンテ
ナ、飛行場における基地局アンテナ等他の基地局アンテ
ナであってもこの発明は有効である。
【００２６】実施の形態２．図４はこの発明の実施の形
態２を示す概略図であり、図４（ａ）はスロットアレー
を用いたリニアアレー、図４（ｂ）はパッチアレーを用
いたリニアアレーの図を示している。図において、２６
はスロットアレー、２７は放射部であるスロット、２８
はリニアアレーで形成したコセカント２乗ビーム、２９
は給電部の位置、３０はパッチアレー、３１はパッチア
ンテナである。
態２を示す概略図であり、図４（ａ）はスロットアレー
を用いたリニアアレー、図４（ｂ）はパッチアレーを用
いたリニアアレーの図を示している。図において、２６
はスロットアレー、２７は放射部であるスロット、２８
はリニアアレーで形成したコセカント２乗ビーム、２９
は給電部の位置、３０はパッチアレー、３１はパッチア
ンテナである。
【００２７】垂直方向の固定のコセカント２乗ビームを
得るために、リニアアレーを構成する。アンテナの構成
を簡単にするために、給電部２９は１箇所とする。スロ
ットアレーの場合、導波管内を伝搬することで各スロッ
トが励振され、パッチアンテナの場合、マイクロストリ
ップ線路等で各素子アンテナを給電することにより、容
易に、簡単な構成でコセカント２乗ビームを励振でき
る。
得るために、リニアアレーを構成する。アンテナの構成
を簡単にするために、給電部２９は１箇所とする。スロ
ットアレーの場合、導波管内を伝搬することで各スロッ
トが励振され、パッチアンテナの場合、マイクロストリ
ップ線路等で各素子アンテナを給電することにより、容
易に、簡単な構成でコセカント２乗ビームを励振でき
る。
【００２８】ここでは、スロットアレー及びパッチアレ
ーの例を示したが、ダイポールアレー、モノポールアレ
ー、ノッチアレー、ホーンアレー等他のアンテナ素子で
あってもこの発明は有効である。
ーの例を示したが、ダイポールアレー、モノポールアレ
ー、ノッチアレー、ホーンアレー等他のアンテナ素子で
あってもこの発明は有効である。
【００２９】実施の形態３．図５はこの発明の実施の形
態３を示す概略図である。図において、３２は他の基地
局、３３は他の基地局アンテナ、３４はコセカントｎ乗
ビーム（ｎ＞２）、３５はヌルパターン、３６は他の基
地局への干渉波、３７は角度調整機構である。
態３を示す概略図である。図において、３２は他の基地
局、３３は他の基地局アンテナ、３４はコセカントｎ乗
ビーム（ｎ＞２）、３５はヌルパターン、３６は他の基
地局への干渉波、３７は角度調整機構である。
【００３０】他のセルで同一周波数を用いる基地局アン
テナからの電波が到達すると干渉波になるため、セルの
繰り返し使用が制限され、周波数の有効利用ができなく
なる。特にＣＤＭＡでは、各ユーザに割り当てられた拡
散符号間の相互干渉のために、ユーザ間に干渉が生じ、
加入者容量が抑えられてしまう。そこで、リニアアレー
で通信エリア内ではコセカント２乗ビームを形成する
が、通信エリア外で同一周波数を用いる他の基地局の方
向にヌルを形成することで、干渉波の影響を小さくする
ようにしたものである。これによりセルの繰り返し数を
小さくすることができ周波数の有効利用が可能になる。
図５では、同一周波数を使用する他の基地局アンテナ３
３の方向にヌルパターン３５を形成することで、干渉波
３６の影響を低減している。この方式により、周波数の
再利用が可能になる。
テナからの電波が到達すると干渉波になるため、セルの
繰り返し使用が制限され、周波数の有効利用ができなく
なる。特にＣＤＭＡでは、各ユーザに割り当てられた拡
散符号間の相互干渉のために、ユーザ間に干渉が生じ、
加入者容量が抑えられてしまう。そこで、リニアアレー
で通信エリア内ではコセカント２乗ビームを形成する
が、通信エリア外で同一周波数を用いる他の基地局の方
向にヌルを形成することで、干渉波の影響を小さくする
ようにしたものである。これによりセルの繰り返し数を
小さくすることができ周波数の有効利用が可能になる。
図５では、同一周波数を使用する他の基地局アンテナ３
３の方向にヌルパターン３５を形成することで、干渉波
３６の影響を低減している。この方式により、周波数の
再利用が可能になる。
【００３１】図６には、コセカント２乗ビームの計算例
を示している。０度方向に他の基地局がある場合を想定
し、ヌルパターンを形成している。又、５度方向から６
０度方向までコセカント２乗ビームを形成することで、
通信エリアを均一分布で覆うことができる。
を示している。０度方向に他の基地局がある場合を想定
し、ヌルパターンを形成している。又、５度方向から６
０度方向までコセカント２乗ビームを形成することで、
通信エリアを均一分布で覆うことができる。
【００３２】図６では、垂直方向はコセカント２乗ビー
ムを有する放射パターンの例を示したが、他の基地局へ
の干渉波を低減するためには、その方向にヌルを形成す
る必要がある。しかし、ヌルパターンとコセカント２乗
パターンの両方を形成し、両者の角度が接近している場
合、問題が生じる。すなわち、ビーム成形が困難にな
る。ヌル点をＡ点（図６参照）、コセカント２乗ビーム
のピーク点をＢ点とすると、両点が接近している場合、
Ａ点からＢ点とへの急速な立ち上がりが要求される。そ
のためにはアンテナ開口径を大きくしなければならず、
実現が困難になる。周波数の再利用を優先させた設計で
は、ヌル点を優先させるため、コセカント２乗ビームの
放射パターンが乱れると共にピーク点の位置が基地局か
ら見て手前方向にずれるため、基地局近傍の照射レベル
が高くなってしまう。そこで、通信エリア内を均一に照
射するためには、コセカント２乗特性よりもさらに傾き
を大きくした例えばコセカント２．５乗、コセカント３
乗のようにすることで通信エリア内を均一に覆うことが
できる。
ムを有する放射パターンの例を示したが、他の基地局へ
の干渉波を低減するためには、その方向にヌルを形成す
る必要がある。しかし、ヌルパターンとコセカント２乗
パターンの両方を形成し、両者の角度が接近している場
合、問題が生じる。すなわち、ビーム成形が困難にな
る。ヌル点をＡ点（図６参照）、コセカント２乗ビーム
のピーク点をＢ点とすると、両点が接近している場合、
Ａ点からＢ点とへの急速な立ち上がりが要求される。そ
のためにはアンテナ開口径を大きくしなければならず、
実現が困難になる。周波数の再利用を優先させた設計で
は、ヌル点を優先させるため、コセカント２乗ビームの
放射パターンが乱れると共にピーク点の位置が基地局か
ら見て手前方向にずれるため、基地局近傍の照射レベル
が高くなってしまう。そこで、通信エリア内を均一に照
射するためには、コセカント２乗特性よりもさらに傾き
を大きくした例えばコセカント２．５乗、コセカント３
乗のようにすることで通信エリア内を均一に覆うことが
できる。
【００３３】又、ナル点の角度範囲は狭いため、１度ず
れてもレベルが上昇することになる。そこで、垂直方向
には角度を０．１度程度を目安とした角度で微調整する
角度調整機構３７を設け、常に他の基地局方向がヌルに
なるようにしなければならない。又、図６の放射パター
ンの計算例で示したように、他の基地局アンテナ方向に
ヌルを形成できるが、図では０度から−２０度まで低サ
イドローブ化を達成できている。すなわち、基地局以外
の不要な方向、例えば、反対車線や他の道路等の電波を
照射したくない箇所がある場合においても極めて有効な
手段である。
れてもレベルが上昇することになる。そこで、垂直方向
には角度を０．１度程度を目安とした角度で微調整する
角度調整機構３７を設け、常に他の基地局方向がヌルに
なるようにしなければならない。又、図６の放射パター
ンの計算例で示したように、他の基地局アンテナ方向に
ヌルを形成できるが、図では０度から−２０度まで低サ
イドローブ化を達成できている。すなわち、基地局以外
の不要な方向、例えば、反対車線や他の道路等の電波を
照射したくない箇所がある場合においても極めて有効な
手段である。
【００３４】実施の形態４．図７はこの発明の実施の形
態４を示す概略図である。図において、４０はサブアレ
ーである。実施の形態２及び３では、垂直方向のリニア
アレーでコセカント２乗ビームを形成し、水平方向はこ
のリニアアレーを複数列配列し、それぞれリニアアレー
毎にＡ／Ｄ変換器へ送受信機を設けることで、アダプテ
ィブアレーを構成した。ここでは、さらにリニアアレー
を２列以上配列したものを単位としてサブアレー化す
る。サブアレー化毎にＡ／Ｄ変換器を設け、アダプティ
ブアレーを構成することで、高価なＬＮＡ、Ａ／Ｄ変換
器の数を削減することができ、低コスト化を図ることが
できる。又、計算処理時間も低減することができる。さ
らに、サブアレー化することでリニアアレーに比べ指向
性をもつことができ、干渉波の影響を受けにくくなる。
サブアレー内の各列はそれぞれ等振幅、等位相である必
要はなく、それぞれの列の振幅・位相を変えることで、
ビーム方向、ビーム幅を変えることができる。ここで
は、２列からなるサブアレーの例を示したが、３列以上
のサブアレーとしてもこの発明は有効である。
態４を示す概略図である。図において、４０はサブアレ
ーである。実施の形態２及び３では、垂直方向のリニア
アレーでコセカント２乗ビームを形成し、水平方向はこ
のリニアアレーを複数列配列し、それぞれリニアアレー
毎にＡ／Ｄ変換器へ送受信機を設けることで、アダプテ
ィブアレーを構成した。ここでは、さらにリニアアレー
を２列以上配列したものを単位としてサブアレー化す
る。サブアレー化毎にＡ／Ｄ変換器を設け、アダプティ
ブアレーを構成することで、高価なＬＮＡ、Ａ／Ｄ変換
器の数を削減することができ、低コスト化を図ることが
できる。又、計算処理時間も低減することができる。さ
らに、サブアレー化することでリニアアレーに比べ指向
性をもつことができ、干渉波の影響を受けにくくなる。
サブアレー内の各列はそれぞれ等振幅、等位相である必
要はなく、それぞれの列の振幅・位相を変えることで、
ビーム方向、ビーム幅を変えることができる。ここで
は、２列からなるサブアレーの例を示したが、３列以上
のサブアレーとしてもこの発明は有効である。
【００３５】実施の形態５．図８はこの発明の実施の形
態５を示す概略図である。図において、１８は垂直方向
にコセカント２乗ビームを形成したリニアアレー、４１
はマルチビーム形成器、４２はビーム選択器、２５はア
ダプティブ処理を行う信号処理部である。
態５を示す概略図である。図において、１８は垂直方向
にコセカント２乗ビームを形成したリニアアレー、４１
はマルチビーム形成器、４２はビーム選択器、２５はア
ダプティブ処理を行う信号処理部である。
【００３６】図８では、低雑音増幅器２２を経由してＲ
Ｆ信号からＩＦ信号あるいはベースバンド信号にダウン
コンバータ２３を用いたダウンコンバートする。Ａ／Ｄ
変換器２４でデジタル化し、ＦＦＴあるいはＤＦＴによ
りマルチビーム形成器４１でマルチビーム化され、ビー
ム選択器４２を介して信号処理部でアダプティブ処理が
行われる。マルチビームを形成するためには、アナログ
方式もある。そのためにはＢＦＮ（Ｂｅａｍ Ｆｏｒｍ
ｉｎｇ Ｎｅｔｗｏｒｋ）を構成する必要があり、給電
線路がマトリクス状に配回されるため、アンテナ素子数
が多くなるほど複雑になる。又、ビームにフレキシビリ
ティがなく、ビームの再形成ができない等の問題があ
る。一方、図８のように、ＤＢＦにすることで、大規模
なマルチビーム形成ができ、ビームの精密な制御が可能
になる。又、マルチビームを用いて複数波の到来方向を
検知することもできる。
Ｆ信号からＩＦ信号あるいはベースバンド信号にダウン
コンバータ２３を用いたダウンコンバートする。Ａ／Ｄ
変換器２４でデジタル化し、ＦＦＴあるいはＤＦＴによ
りマルチビーム形成器４１でマルチビーム化され、ビー
ム選択器４２を介して信号処理部でアダプティブ処理が
行われる。マルチビームを形成するためには、アナログ
方式もある。そのためにはＢＦＮ（Ｂｅａｍ Ｆｏｒｍ
ｉｎｇ Ｎｅｔｗｏｒｋ）を構成する必要があり、給電
線路がマトリクス状に配回されるため、アンテナ素子数
が多くなるほど複雑になる。又、ビームにフレキシビリ
ティがなく、ビームの再形成ができない等の問題があ
る。一方、図８のように、ＤＢＦにすることで、大規模
なマルチビーム形成ができ、ビームの精密な制御が可能
になる。又、マルチビームを用いて複数波の到来方向を
検知することもできる。
【００３７】マルチビームを用いて、ビームスペースで
アダプティブ処理を行う。リニアアレー毎に処理を行う
場合、所望信号は雑音や干渉波の中に深く埋もれるの
で、最適ウエイトを見つけるのに時間がかかる問題があ
る。これに対して、ビームスペースは、指向性を有して
いるのでそのいくつかのビームにはかなり受信レベルが
高く、それらのビーム出力だけを使うことで処理時間の
短縮化を図ることができる。さらに、複雑な電波環境に
適応的な動作が求められる高速移動通信には適してい
る。ここでは、受信の例を示したが、送信においても、
逆にデジタル信号処理部内で信号にウエイトをかけて、
Ｄ／Ａ変換器によってアナログ信号に変換し、その後増
幅器を通って各素子アンテナから放射することが実現で
きる。
アダプティブ処理を行う。リニアアレー毎に処理を行う
場合、所望信号は雑音や干渉波の中に深く埋もれるの
で、最適ウエイトを見つけるのに時間がかかる問題があ
る。これに対して、ビームスペースは、指向性を有して
いるのでそのいくつかのビームにはかなり受信レベルが
高く、それらのビーム出力だけを使うことで処理時間の
短縮化を図ることができる。さらに、複雑な電波環境に
適応的な動作が求められる高速移動通信には適してい
る。ここでは、受信の例を示したが、送信においても、
逆にデジタル信号処理部内で信号にウエイトをかけて、
Ｄ／Ａ変換器によってアナログ信号に変換し、その後増
幅器を通って各素子アンテナから放射することが実現で
きる。
【００３８】実施の形態６．図９はこの発明の実施の形
態６を示す概略図である。図において、４３はアダプテ
ィブ処理器１、４４はアダプティブ処理器２、４５は適
応等化器である。
態６を示す概略図である。図において、４３はアダプテ
ィブ処理器１、４４はアダプティブ処理器２、４５は適
応等化器である。
【００３９】図９はビームスペースを用いたパスダイバ
ーシチの構成例を示している。この構成により、アダプ
ティブアレーを用いて同一チャネル干渉を除去すると同
時に一定時間間隔で存在する所望波の遅延波を合成する
ことでパスダイバーシチ効果が得られる。マルチビーム
形成器では図８に示したように、すでにコセカント２乗
ビームを形成したリニアアレーからＡ／Ｄ変換器を介し
て、マルチビーム形成器に入力されているものとする。
ここでは、直接波と遅延波を１波ずつ処理する場合を考
え、処理の手順を以下に示す。まず、ビーム選択器４２
では、受信電力が決められたしきい値を超えたビームを
選び出す。次に、アダプティブ処理器１ ４３では、最
も受信電力の大きいビームのみに初期ウエイト１を与
え、残りは零としてアダプティブ処理を行う。アダプテ
ィブ処理アルゴリズムにはＣＭＡ等が用いられる。アダ
プティブ処理器２ ４４では受信電力が２番目に大きい
ビームのみに初期ウエイト１を与え残りは零としてアダ
プティブ処理を行う。アダプティブ処理器１では直接
波、アダプティブ処理器２では遅延波がそれぞれ所望波
として保存される。続いて、分離受信された直接波と遅
延波をダイバーシチ合成あるいは最尤推定を行う適応等
化器４５を組合せることでパスダイバーシチ効果が得ら
れる。又、直接波と遅延波の時間差が小さく分離できな
い場合であっても、直接波以外に一定時間内の遅延波も
同時に取り込み、最尤系列推定を行うことで、パスダイ
バーシチ効果が得られる。ここでは、最尤系列推定を行
う例を示したが、判定帰還型等化器を用いてもよく、
又、最大比合成等のダイバーシチ構成としてもこの発明
は有効である。
ーシチの構成例を示している。この構成により、アダプ
ティブアレーを用いて同一チャネル干渉を除去すると同
時に一定時間間隔で存在する所望波の遅延波を合成する
ことでパスダイバーシチ効果が得られる。マルチビーム
形成器では図８に示したように、すでにコセカント２乗
ビームを形成したリニアアレーからＡ／Ｄ変換器を介し
て、マルチビーム形成器に入力されているものとする。
ここでは、直接波と遅延波を１波ずつ処理する場合を考
え、処理の手順を以下に示す。まず、ビーム選択器４２
では、受信電力が決められたしきい値を超えたビームを
選び出す。次に、アダプティブ処理器１ ４３では、最
も受信電力の大きいビームのみに初期ウエイト１を与
え、残りは零としてアダプティブ処理を行う。アダプテ
ィブ処理アルゴリズムにはＣＭＡ等が用いられる。アダ
プティブ処理器２ ４４では受信電力が２番目に大きい
ビームのみに初期ウエイト１を与え残りは零としてアダ
プティブ処理を行う。アダプティブ処理器１では直接
波、アダプティブ処理器２では遅延波がそれぞれ所望波
として保存される。続いて、分離受信された直接波と遅
延波をダイバーシチ合成あるいは最尤推定を行う適応等
化器４５を組合せることでパスダイバーシチ効果が得ら
れる。又、直接波と遅延波の時間差が小さく分離できな
い場合であっても、直接波以外に一定時間内の遅延波も
同時に取り込み、最尤系列推定を行うことで、パスダイ
バーシチ効果が得られる。ここでは、最尤系列推定を行
う例を示したが、判定帰還型等化器を用いてもよく、
又、最大比合成等のダイバーシチ構成としてもこの発明
は有効である。
【００４０】実施の形態７．図１０はこの発明の実施の
形態７を示す概略図である。図において、４６は平面状
の構成したアダプティブアレー、４７ａ，４７ｂはコセ
カント２乗ビームである。垂直方向にコセカント２乗ビ
ームを形成したリニアアレーを水平方向に複数列配列し
アダプティブ処理を行う平面上のアレーアンテナを、放
射面の反対の背側を対向させ、両放射面側にそれぞれビ
ームを放射させるように並べる。このアンテナをストリ
ート状に構成された道路の端に設置することで、道路長
方向の両側に双ビームを有することができるため、スト
リート状の道路にビームを照射することができる。１つ
の基地局でストリート状のエリアをカバーすることがで
きるため、基地局の数を削減することができる。
形態７を示す概略図である。図において、４６は平面状
の構成したアダプティブアレー、４７ａ，４７ｂはコセ
カント２乗ビームである。垂直方向にコセカント２乗ビ
ームを形成したリニアアレーを水平方向に複数列配列し
アダプティブ処理を行う平面上のアレーアンテナを、放
射面の反対の背側を対向させ、両放射面側にそれぞれビ
ームを放射させるように並べる。このアンテナをストリ
ート状に構成された道路の端に設置することで、道路長
方向の両側に双ビームを有することができるため、スト
リート状の道路にビームを照射することができる。１つ
の基地局でストリート状のエリアをカバーすることがで
きるため、基地局の数を削減することができる。
【００４１】
【発明の効果】第１の発明によれば、基地局アンテナの
水平方向のビーム指向制御にアダプティブアレーを適用
することで、周囲からの干渉波の影響を小さくできる効
果がある。又、垂直面内にコセカント２乗ビームを形成
することで、所定通信エリアの送受信レベルを一定にす
ることができ、特にＣＤＭＡにおける送信電力制御を簡
単化できる効果がある。
水平方向のビーム指向制御にアダプティブアレーを適用
することで、周囲からの干渉波の影響を小さくできる効
果がある。又、垂直面内にコセカント２乗ビームを形成
することで、所定通信エリアの送受信レベルを一定にす
ることができ、特にＣＤＭＡにおける送信電力制御を簡
単化できる効果がある。
【００４２】また、第２の発明によれば、垂直面内の固
定のコセカント２乗ビームをリニアアレーで形成するこ
とで、アダプティブアレーの構成を簡単化できる効果が
ある。又、パッチアンテナを用いることで製作性が容易
になる効果がある。
定のコセカント２乗ビームをリニアアレーで形成するこ
とで、アダプティブアレーの構成を簡単化できる効果が
ある。又、パッチアンテナを用いることで製作性が容易
になる効果がある。
【００４３】また、第３の発明によれば、垂直方向のア
ンテナ放射特性は通信エリア内は固定のコセカント２乗
特性を有し、通信エリア外は他の基地局方向にヌルを形
成するようにしたことで、周波数の繰り返し数が改善で
き、周波数の利用効率が向上できる効果がある。又、角
度調整機構を設けることで常に他の基地局アンテナ方向
にヌルを向けることができる。又、ヌル形成を優先させ
ることにより生じるコセカント２乗ビームの乱れをコセ
カントｎ乗（ｎ＞２）にすることで、通信エリアを均一
に照射できる効果がある。
ンテナ放射特性は通信エリア内は固定のコセカント２乗
特性を有し、通信エリア外は他の基地局方向にヌルを形
成するようにしたことで、周波数の繰り返し数が改善で
き、周波数の利用効率が向上できる効果がある。又、角
度調整機構を設けることで常に他の基地局アンテナ方向
にヌルを向けることができる。又、ヌル形成を優先させ
ることにより生じるコセカント２乗ビームの乱れをコセ
カントｎ乗（ｎ＞２）にすることで、通信エリアを均一
に照射できる効果がある。
【００４４】また、第４の発明によれば、リニアアレー
を２列以上の複数列配列を単位としたサブアレーと構成
することで送受信機、Ａ／Ｄ変換器数を削減することが
でき、低コスト化を図ることができる効果がある。
を２列以上の複数列配列を単位としたサブアレーと構成
することで送受信機、Ａ／Ｄ変換器数を削減することが
でき、低コスト化を図ることができる効果がある。
【００４５】また、第５の発明によれば、ビームスペー
スを用いてアダプティブ処理を行うことで、処理速度を
高速化できる効果がある。
スを用いてアダプティブ処理を行うことで、処理速度を
高速化できる効果がある。
【００４６】また、第６の発明によれば、マルチビーム
の最も強い受信レベルのビーム方向を所望波とするアダ
プティブ処理を行うアダプティブ処理器１と２番目に強
い受信レベルのビーム方向を所望波とするアダプティブ
処理を行うアダプティブ処理器２と、上記アダプティブ
処理器１あるいはアダプティブ処理器２あるいはその両
方の出力を最尤推定を行う適応等化器に入力し、時間遅
延を補正し合成することでパスダイバーシチが得られ、
Ｓ／Ｎが向上し、通信品質が改善される効果がある。
の最も強い受信レベルのビーム方向を所望波とするアダ
プティブ処理を行うアダプティブ処理器１と２番目に強
い受信レベルのビーム方向を所望波とするアダプティブ
処理を行うアダプティブ処理器２と、上記アダプティブ
処理器１あるいはアダプティブ処理器２あるいはその両
方の出力を最尤推定を行う適応等化器に入力し、時間遅
延を補正し合成することでパスダイバーシチが得られ、
Ｓ／Ｎが向上し、通信品質が改善される効果がある。
【００４７】また、第７の発明によれば、ストリート状
に構成された道路の端に設置し、道路長方向の両側に双
ビームを有することでストリート状の道路にビームを照
射することができ、基地局の数を削減することができる
効果がある。
に構成された道路の端に設置し、道路長方向の両側に双
ビームを有することでストリート状の道路にビームを照
射することができ、基地局の数を削減することができる
効果がある。
【図１】 この発明による基地局アンテナ装置の実施の
形態１の概略構成図である。
形態１の概略構成図である。
【図２】 この発明による基地局アンテナ装置の実施の
形態１のアダプティブアレーの基本構成を示す図であ
る。
形態１のアダプティブアレーの基本構成を示す図であ
る。
【図３】 この発明による基地局アンテナ装置の実施の
形態１のＤＢＦの基本構成を示す図である。
形態１のＤＢＦの基本構成を示す図である。
【図４】 この発明による基地局アンテナ装置の実施の
形態２の概略構成図である。
形態２の概略構成図である。
【図５】 この発明による基地局アンテナ装置の実施の
形態３の構成を示す概略構成図である。
形態３の構成を示す概略構成図である。
【図６】 この発明による基地局アンテナ装置の実施の
形態３の放射パターンの計算例を示す図である。
形態３の放射パターンの計算例を示す図である。
【図７】 この発明による基地局アンテナ装置の実施の
形態４のアンテナ装置の構成を示す概略構成図である。
形態４のアンテナ装置の構成を示す概略構成図である。
【図８】 この発明による基地局アンテナ装置の実施の
形態５のアンテナ装置の構成を示す概略構成図である。
形態５のアンテナ装置の構成を示す概略構成図である。
【図９】 この発明による基地局アンテナ装置の実施の
形態６の信号処理部の構成を示す図である。
形態６の信号処理部の構成を示す図である。
【図１０】 この発明による基地局アンテナ装置の実施
の形態７のアンテナ装置の構成を示す概略構成図であ
る。
の形態７のアンテナ装置の構成を示す概略構成図であ
る。
【図１１】 従来の基地局アンテナ装置の例を示す概略
構成図である。
構成図である。
【図１２】 従来の基地局アンテナ装置の遠近問題を示
す概略構成図である。
す概略構成図である。
１ 建物、２ 山、丘等の地物、３ 基地局、４ 基地
局アンテナ、５ 移動体（人）、６ 移動体（車）、７
携帯機、８ 直接波、９ 反射波、１０ 回折波、１
１ 近距離の携帯機からの信号、１２ 遠距離の携帯機
からの信号、１３ 送信電力制御を行う携帯機、１４
アダプティブアレー、１５ コセカント２乗ビーム、１
６ 所望波、１７ 干渉波、１８ コセカント２乗特性
を有するアレーアンテナ、１９ 可変複素ウエイト、２
０ ミキサ、２１ アダプティブプロセッサ、２２ Ｌ
ＮＡ（低雑音増幅器）、２３ Ｄ／Ｃ（ダウンコンバー
タ）、２４ Ａ／Ｄ（Ａ／Ｄ変換器）、２５ 信号処理
部、２６ スロットアレー、２７ スロット、２８ コ
セカント２乗ビーム、２９ 給電部、３０ パッチアレ
ー、３１ パッチアンテナ、３２ 他の基地局、３３
他の基地局アンテナ、３４ コセカントｎ乗ビーム（ｎ
＞２）、３５ ヌルパターン、３６ 干渉波、３７ 角
度調整機構、３８ コセカント２乗ビーム、３９ ヌル
パターン、４０ サブアレー、４１ マルチビーム形成
器、４２ ビーム選択器、４３ アダプティブ処理器
１、４４ アダプティブ処理器２、４５ 適応等化器、
４６ アダプティブアレー、４７ コセカント２乗ビー
ム。
局アンテナ、５ 移動体（人）、６ 移動体（車）、７
携帯機、８ 直接波、９ 反射波、１０ 回折波、１
１ 近距離の携帯機からの信号、１２ 遠距離の携帯機
からの信号、１３ 送信電力制御を行う携帯機、１４
アダプティブアレー、１５ コセカント２乗ビーム、１
６ 所望波、１７ 干渉波、１８ コセカント２乗特性
を有するアレーアンテナ、１９ 可変複素ウエイト、２
０ ミキサ、２１ アダプティブプロセッサ、２２ Ｌ
ＮＡ（低雑音増幅器）、２３ Ｄ／Ｃ（ダウンコンバー
タ）、２４ Ａ／Ｄ（Ａ／Ｄ変換器）、２５ 信号処理
部、２６ スロットアレー、２７ スロット、２８ コ
セカント２乗ビーム、２９ 給電部、３０ パッチアレ
ー、３１ パッチアンテナ、３２ 他の基地局、３３
他の基地局アンテナ、３４ コセカントｎ乗ビーム（ｎ
＞２）、３５ ヌルパターン、３６ 干渉波、３７ 角
度調整機構、３８ コセカント２乗ビーム、３９ ヌル
パターン、４０ サブアレー、４１ マルチビーム形成
器、４２ ビーム選択器、４３ アダプティブ処理器
１、４４ アダプティブ処理器２、４５ 適応等化器、
４６ アダプティブアレー、４７ コセカント２乗ビー
ム。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 本田 幸弘 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内
Claims (10)
- 【請求項１】 複数の素子アンテナを有するアレーアン
テナと、各素子アンテナで受信した信号の振幅と位相の
両方あるいはいずれか一方を任意に制御する回路と、こ
の回路からの各素子アンテナの出力あるいは入力信号を
合成する信号回路と、振幅と位相の両方あるいはいずれ
か一方の制御量を決定するための演算回路とを具備し、
放射特性を適宜可変するアダプティブアレーアンテナ、
あるいは適宜指向性を可変するアンテナを有する少なく
とも一つの無線基地局と複数の移動体間で通信を行う無
線通信システムにおける無線基地局のアンテナ放射特性
において、水平方向のアンテナ放射特性は不要波の方向
に適宜ヌルを形成し、垂直方向のアンテナ放射特性はコ
セカント２乗特性を有する放射特性としたことを特徴と
する基地局アンテナ装置。 - 【請求項２】 上記基地局アンテナ装置の垂直方向を複
数の素子アンテナ配列を単位としたリニアアレーで構成
し、上記リニアアレーの１つの給電端子から給電するこ
とで、垂直方向のアンテナ放射特性は固定のコセカント
２乗特性を有するようにしたことを特徴とする請求項１
記載の基地局アンテナ装置。 - 【請求項３】 上記基地局アンテナ装置の垂直方向を複
数の素子アンテナ配列を単位としたリニアアレーで構成
し、上記リニアアレーの１つの給電端子から給電し、垂
直方向のアンテナ放射特性は通信エリア内は固定のコセ
カント２乗特性を有し、通信エリア外は他の基地局方向
にヌルを形成したことを特徴とする請求項１あるいは２
記載の基地局アンテナ装置。 - 【請求項４】 上記基地局アンテナ装置の垂直方向を数
の素子アンテナ配列を単位としたリニアアレーで構成
し、上記リニアアレーの１つの給電端子から給電するこ
とで、垂直方向のアンテナ放射特性は通信エリア内は固
定のコセカントｎ状（ｎ＞２）特性を有し、通信エリア
外は他の基地局方向にヌルを形成したことを特徴とする
請求項１〜３のいずれかに記載の基地局アンテナ装置。 - 【請求項５】 上記基地局アンテナ装置の垂直方向を複
数の素子アンテナを配列することで固定のコセカント２
乗特性を有したリニアアレーと、上記リニアアレーを２
列以上の複数列配列を単位としたサブアレーと、上記サ
ブアレーを単位とし振幅あるいは位相あるいはその両方
を可変することで水平方向のアンテナ放射特性の不要波
の方向に適宜ヌルを形成することを特徴とする請求項１
〜４のいずれかに記載の基地局アンテナ装置。 - 【請求項６】 上記基地局アンテナ装置の垂直方向をコ
セカント２乗放射特性を有するリニアアレーと、水平方
向に上記リニアアレーを複数列配列した２次元配列アレ
ーと、上記各リニアアレーの受信部あるいは送信部のＲ
Ｆ信号を増幅する増幅器と、上記ＲＦ信号をＩＦ信号あ
るいはベースバンド信号に変換するミキサと上記ＩＦ信
号あるいはベースバンド信号をデジタルに変換するＡ／
Ｄ変換器と上記デジタル信号を合成することで得られた
出力と、参照信号との誤差を検出し誤差が最小となるよ
うに処理を行うアダプティブプロセッサーとを具備する
ことでデジタル回路でビームを形成するＤＢＦ（Ｄｉｇ
ｉｔａｌ Ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ）アンテナであっ
て、ＦＦＴあるいはＤＦＴ演算によりマルチビームを形
成し、上記マルチビームの出力によってビームスペース
によりアダプティブ処理を行うことを特徴とする請求項
１〜５のいずれかに記載の基地局アンテナ装置。 - 【請求項７】 上記ビームスペースによりアダプティブ
処理を行う基地局アンテナであって、上記マルチビーム
の最も強い受信レベルのビーム方向を所望波とするアダ
プティブ処理を行うアダプティブ処理器１と２番目に強
い受信レベルのビーム方向を所望波とするアダプティブ
処理を行うアダプティブ処理器２と、上記アダプティブ
処理器１あるいはアダプティブ処理器２あるいはその両
方の出力を最尤推定を行う適応等化器に入力し、上記ア
ダプティブ処理器１あるいはアダプティブ処理器２ある
いはその両方の出力の時間遅延を補正し合成することで
パスダイバーシチを得ることを特徴とする請求項１〜６
のいずれかに記載の基地局アンテナ装置。 - 【請求項８】 上記リニアアレーを平面上に配列しアダ
プティブアレーを構成したアレーアンテナと、上記アレ
ーアンテナをアレーアンテナの放射面の反対の背側を対
向させ、両放射面側にそれぞれビームを放射させるよう
に並べた２つのアレーアンテナと、上記アレーアンテナ
をストリート状に構成された道路の端に設置すること
で、道路長方向の両側に双ビームを有することでストリ
ート状の道路にビームを照射することを特徴とする請求
項１〜７のいずれかに記載の基地局アンテナ装置。 - 【請求項９】 上記リニアアレーにパッチアンテナを用
いたことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の
基地局アンテナ装置。 - 【請求項１０】 垂直方向の取付け角度を微調整できる
手段を設けたことを特徴とする請求項１〜９のいずれか
に記載の基地局アンテナ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9602398A JP3832083B2 (ja) | 1998-04-08 | 1998-04-08 | 基地局アンテナ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9602398A JP3832083B2 (ja) | 1998-04-08 | 1998-04-08 | 基地局アンテナ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11298225A true JPH11298225A (ja) | 1999-10-29 |
| JP3832083B2 JP3832083B2 (ja) | 2006-10-11 |
Family
ID=14153725
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9602398A Expired - Fee Related JP3832083B2 (ja) | 1998-04-08 | 1998-04-08 | 基地局アンテナ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3832083B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100391402B1 (ko) * | 2000-02-10 | 2003-07-12 | 닛본 덴끼 가부시끼가이샤 | 다른 알고리즘에 따라 동작하는 적응 안테나 장치 |
| JP2012044408A (ja) * | 2010-08-18 | 2012-03-01 | Ntt Docomo Inc | アンテナ装置 |
| WO2020202256A1 (ja) * | 2019-03-29 | 2020-10-08 | 三菱電機株式会社 | アンテナ装置、レーダ装置及び通信装置 |
-
1998
- 1998-04-08 JP JP9602398A patent/JP3832083B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100391402B1 (ko) * | 2000-02-10 | 2003-07-12 | 닛본 덴끼 가부시끼가이샤 | 다른 알고리즘에 따라 동작하는 적응 안테나 장치 |
| JP2012044408A (ja) * | 2010-08-18 | 2012-03-01 | Ntt Docomo Inc | アンテナ装置 |
| US8781407B2 (en) | 2010-08-18 | 2014-07-15 | Ntt Docomo, Inc. | Antenna equipment including the grouping of antenna elements according to communication types |
| WO2020202256A1 (ja) * | 2019-03-29 | 2020-10-08 | 三菱電機株式会社 | アンテナ装置、レーダ装置及び通信装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3832083B2 (ja) | 2006-10-11 |
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