JPH11503577A - セルラー通信システムで冗長な無線有効範囲を提供するための方法と装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 周囲のセルでの冗長な有効範囲を提供するためにセルラー基地局で分割されたアンテナ配列を利用するためのシステムと方法がここに開示されている。アンテナ給電ネットワークは分割されたアンテナ配列の要素を一組の通信トランシーバー(79,80,81)に接続し，ここにおいて，該急でネットワークは通信トランシーバー(79,80,81)の一つの故障時にアンテナビームの中の選択されたものを結合するための結合器アレー(902,94,96)を含んでいる。スイッチ ネットワーク（102,104,106）は通信トランシーバーの中の有効なものに結合結果としてのビームを提供する。代わって，分割されたアンテナ配列は複数のスイッチ可能なアンテナ要素Ａ１−Ａ３を有するアンテナアレーを含んでおり，各アンテナ要素は通信トランシーバーの一つに接続されている。スイッチ可能なアンテナ要素Ａ１−Ａ３ は複数のセル セクターに渡って一組の可変幅アンテナビームを放射する。通信トランシーバーの一つが不動作になる時，アンテナ制御ネットワークはスイッチ可能なアンテナ要素(S1f,S2f,S3f,S1n,S2n,S3n)の中の連合された一つの配列をスイッチングすることにより，可変幅アンテナビームの中の選択された一つのビーム幅を調整するために動作する。他のアプローチにおいては，冗長なアレー(S1f,S2f,S3f)の中の各要素は一対の隣接セクターを取り囲むように設計され，しかして，基本的なアレー(S1n,S2n,S3n)の中の各アンテナは，単一のセクターを越えてビームを放射するために配置される。トランシーバーの一つが不動作になる時，該故障したセクターに隣接するセクターをカバーするよう名目上割当てられたトランシーバーは，故障したセクター及び近隣のセクターの両セクターを取り囲む冗長なアレー(S1f,S2f,S3f)の中の要素に接続される。

Description

【発明の詳細な説明】 セルラー通信システムで冗長な無線有効範囲を提供するための方法と装置 説明の背景 Ｉ．発明の分野 本発明は，セルラー通信システム(cellular communication systems)に関し， 特に，分割されたアンテナ配置アレー(array)を使用するセルラー通信システム で冗長な有効範囲(redundant coverage)を提供するための新規で改良された方法 と装置 II．関連技術の開示 セルラー通信システムにおいて，基地局と電話加入者ユニットとの間での通信 は周囲のセルをセクターに仕切ることにより容易とされる。図１を参照して，第 一の典型的なセル１０が示されており，このセルには複数の電話加入者ユニット １２と基地局１４が配置されている。図１に示したように，セル１０は６つのセ クターＳ１−Ｓ６に仕切られている。基地局１４は，６つの固定ビームアンテナ （図示していない）のセットを含んでおり，このセットはセクターＳ１−Ｓ６の それぞれにおける電話加入者ユニットとの通信を容易とすることに寄与している 。 基地局１４の中で，別々の通信トランシーバー(transceiver)は典型的にはそ れぞれの固定アンテナに結合される。各通信トランシーバーは基地局１４と特定 のセクターの中の電話加入者ユニット１２との間で交換される情報信号を処理す る役割を担う。各通信トランシーバーは一般に，例えば，信号増幅器，周波数ア ップ／ダウン変換器，及びベースバンド信号処理装置を含んでいる。 各通信トランシーバーが特定のセクターに寄与することから，ひとつのトラン シーバーの故障は，連携するセクターの中の電話加入者ユニット１２へのサービ スが中断される結果となる。従って，サービスの中断を避けるために，各セルサ イトの基地局の中で冗長の通信ハードウエアを提供することが共通のプラクティ スである。例えば，与えられた通信とトランシーバーの中での高出力増幅器（Ｈ ＰＡ）の故障において，不動作となったＨＰＡの置換期間中，スペアのＨＰＡが トランシーバーに切り換えられ得る。 不幸なことに，各セルサイトでのスペアの通信ハードウエアの提供はシステム のコストと複雑さを増加する。さらに，与えられた通信トランシーバーを不動作 にする具体的なハードウエア要素を特定するには，高度に複雑になった装置を必 要とすることから，少なくとも一つの完全な冗長なトランシーバー ユニットを 提供することがしばしば必要となる。 それ故，本発明の目的は，スペアの通信ハードウエアに依存することなく，セ ルラー通信システムの中で冗長なセクター有効範囲を供する方法と装置を提供す ることである。 本発明の要約 本発明は，周囲のセルの中で冗長な有効範囲を提供するためにセルラー基地局 で分割されたアンテナ アレーを使用するためのシステムと装置を提供する。本 発明はセルラー通信システムで実施され，該セルラー通信システムの中のセルサ イトは，複数のセクタを有する第一のセルの中の利用者へ及び利用者から，情報 信号を通信する。セル−サイト(cell-site)は一組の通信トランシーバーを含み ，該通信トランシーバーの各々は，分割されたアンテナ配列を通して対応するセ ル セクター(sector)中の利用者と通信する。 本発明の好適な実施例において，分割されたアンテナ配列は，セル セクタを 越えて対応する複数のアンテナビームを放射するための複数のアンテナ要素を有 するアンテナアレーを含んでいる。アンテナ給電ネットワークはアンテナ要素を ，選択された通信トランシーバーに接続する。ここで給電ネットワークは一つの 通信トランシーバーの故障時に該選択されたアンテナビームを結合するための結 合器アレー(combiner array)を含んでいる。スイッチ ネットワークは動作中の 通信トランシーバーにこの結果として結合されたビームを提供するために寄与す る。 他の好ましい実施例において，分割されたアンテナ配列は，通信トランシーバ ーの一つに各々接続された複数の切換可能なアンテナ要素を有するアンテナ ア レーを含んでいる。切換可能なアンテナ要素は複数のセル セクタに渡って幅が 可変の一組のアンテナ ビーム(antenna beams)を放射する。通信トランシーバ ーの一つが不動作になった時，アンテナ制御ネットワークは，関連する一つの切 換可能なアンテナ要素の配置を切換ることにより，選択された一つの可変幅のア ンテナビームのビーム幅を調整するよう動作する。 このように，本発明は利用者サービスを中断することなく，不動作のトランシ ーバーの修理，或いは置換えを可能とすることにより，”シームレス(seamless) “のシステム動作を可能とする。 図面の簡単な説明 本発明のさらなる目的及び特徴は，図面を用いた，下記の詳細な説明と添付さ れた請求項からより明白になるであろう。 図１は，複数の電話加入者ユニット及び基地局が配置された，典型的な６分割 のセルラー通信システムを示している。 図２は，本発明に従った冗長なセクター有効範囲を提供するために配置された 基地局を含んでいる典型的な分割セルの例示的な説明を供する。 図３は，冗長なセクタ配置された典型的な基地局送信ネットワークのアーキテ クチャーを説明するブロック図を示している。 図４は，単一極で，基地局アンテナ要素に各々結合された３段階のスイッチの アレーを含むスイッチ マトリックスについての好ましい実施を表している。 図５Ａは，冗長なセクター有効範囲を提供するための二重アレーの基地局アン テナ構造についての概念図を供する。 図５Ｂは，図５Ａの二重アレー アンテナの中に含まれる基本的かつ冗長なア ンテナ アレーのセル有効範囲を図式的に説明する。 図６は，図式的に３つに分割されたセルを示しており，該セルにおいて，切換 可能なアンテナ要素は，３つのセル セクターの一を越えて中心に集められた１ ２０°ビームを提供するような各々通常のセットである。 図７Ａ及び図７Ｂは，切換可能な寄生の反射器アンテナ要素を単純化して説明 する，方位及びサイド正面図を各々示している。 図８は，ダイポールアンテナ及び一組の寄生反射器を含む切換可能な寄生反射 器アンテナの方位図を提供する。 図９Ａは，ダイポールアンテナ及びヒンジされた(hinged)反射器板を含む移動 可能なくさび形反射器アンテナを単純化して説明する方位図を示している。 図９Ｂは，図９Ａの移動可能なくさび形アンテナが故障モード動作の期間中に 配置される様子を示す図である。 好適な実施例の説明 １．はじめに． 図２には，多数の他のそのようなセル（図示されていない）により構成される セルラー通信システムに含まれる分割された典型的なセル２０が示されている。 基地局２２は該セルに含まれており，そのアンテナは，３つのセル セクターＳ １ーＳ３の中に配置された通話加入利用者との通信を容易にするために使用され る。典型的な実施例において，該基地局のアンテナは，１セットを構成する３つ の固定されたビーム アンテナ要素２４，２６，２８を有する分割されたアンテ ナ配置として与えられている。該固定ビーム アンテナ要素２４，２６，２８は セクターＳ１−Ｓ３を越えて１２０度のビームのセットを放射するように動作す る。より多数のアンテナ要素は，該セル２０の中での分割増加を達成するために 使用され得ることが理解されよう。 該セルの中で基地局と通信加入利用者との間の通信は，当該分野の熟練者に知 られている多数の多元接続通信スキームの中の一つを利用して遂行されることが できる。符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）変調技術は，多数の利用者に適応したシ ステムの中で通信を容易にするための幾つかのそのような方法の一つである。こ のような他の多元接続通信システム技術，例えば時分割多元接続（ＴＤＭＡ）， 周波数分割多元接続（ＦＤＭＡ），及び振幅圧縮信号側波体のようなＡＭ変調ス キーム，が当該分野で知られている。しかし，ＣＤＭＡのスペクトラム拡散変調 技術は，多元接続通信システムのためのこれら変調技術の中で重要な利点を有し ている。多元接続通信システムの中でＣＤＭＡ技術を利用することは，１９９０ 年２月１３に発行された，名称が衛星或いは地上中継器を利用した高速スペクト ラム多元接続通信システムで，本発明の譲り受け人に譲渡された，米国特許第４ ，９０１，３０７号に開示されており，その開示はこの引用により取り入れられ る。 ´３０７号特許に開示されたようなＣＤＭＡ技術は，移動体−衛星の通信にお ける両リンク方向のための同期した変調及び復調を利用することを意図する。従 って，衛星から移動体への一のリンク及び基地局から移動体への一のリンクのた めに同期した位相リフアランスとしてパイロット搬送信号を利用することがここ に開示される。しかし，地上のセルラー環境において，移動体ユニットからのパ イロット搬送信号を通信するために要求されるパワーと同様に，結果として生じ るチャンネルの位相混乱による多重通路フエージング(fading)の激しさは，移動 体ユニットから基地局へのリンクのために同期した復調技術を使用する方法を排 除する。名称がＣＤＭＡ電話システムにおける信号波形を生成するためのシステ ムと装置で，１９９０年６月２５日に発行され，本発明の譲り受け人に譲渡され ，その開示がこの引用で取り込まれた，米国特許第５，１０２，４５９号は，非 同期の変調及び復調技術により移動体ユニットから基地局へのリンクにおける多 重通路の有害な効果を克服する手段を提供する。 特に，発明性がある冗長な分割技術は，前に述べた多元接続及び変調技術のど れかが使用されたセルラー通信システムの中での応用を見出だす。以降に説明す るように，本発明は一つの観点において，基地局２２の中でハードウエア故障に より，セル セクターＳ１−Ｓ３の一つ或いはそれ以上へのサービスの中断を引 き起こすことを阻止するために，冗長な或いは”バック−アップ“アンテナ保障 を提供するための方法及び装置に向けられている。 簡単にいうと，通常の操作において，各基地局は該個々のセル セクターの中 でサービスしている利用者に提供されている別つ別つの通信モジュール又はトラ ンシーバーを含んでいる。各通信モジュールは通常別々のアンテナ要素に接続さ れるであろう。そのアンテナの各々は異なるセクターに向けられている。好まし い実施例において，スイッチ マトリックス(switch matrix)が一つ或いはそれ 以上のアンテナ要素を選択された通信モジュールに別々に接続するために提供さ れる。与えられた基地局通信モジュールの故障時に，該スイッチ マトリックス は故障したモジュールに通常接続されたアンテナ要素を隣接セクターと連携され た有効な通信モジュールに結合することができる。この方法において，該有効な 通信モジュールは，該故障した通信モジュールが置き換えられるまで，付近のセ クターの各々にサービスを提供するために使用される。 ２．好ましい実施についての詳細な説明 図３において，本発明の一つの観点に対応する冗長な分割を提供するために配 置された典型的な基地局伝送ネットワークのアーキテクチャー(architecture)を 説明するブロック図が示されている。該基地局の伝送ネットワークは，第一（Ｓ １），第二（Ｓ２）及び第三の（Ｓ３）のセル セクターと連携したトラヒック (traffic)チャンネル上を伝送されたベースバンド情報信号を処理するための， 第一，第二及び第三のベースバンド伝送器４２，４４及び４６を有していると見 られる。該伝送器４２，４４及び４６の中で，情報信号はフイルターされた帯域 であり，，ＲＦ搬送周波数にシフトされ，及び増幅器５８，６０及び６２に伝送 するために提供される。増幅器５８，６０及び６２からの増幅信号は，セル セ クターＳ１，Ｓ２及びＳ３のそれぞれにＲＦ搬送によって提供される情報信号を 含む。各増幅器５８，６０及び６２の出力は，それぞれアンテナ励振器６６，６ ８及び７０に接続される。図３に示されたように，アンテナ励振器６６，６８及 び７０はスイッチ マトリックス７４に接続される。 スイッチ マトリックス７４は，各セル セクターと連携したアンテナ要素と 該アンテナの励振器６６，６８及び７０との間での，スイッチ可能な接続を提供 する。各アンテナの励振器６６，６８及び７０は，追加の信号増幅を提供し，そ してまたそこに接続されたアンテナ要素からの信号分離を提供し得る。通常の動 作期間中，スイッチ マトリックス７４は，アンテナ励振器６６をアンテナ要素 ２４に接続し，アンテナ励振器６８をアンテナ要素２６に接続し，アンテナ励振 器７０をアンテナ要素２８に接続するように設定される。 再び，アンテナ要素２４，２６及び２８はそれぞれ該セル セクターＳ１−Ｓ ３に渡ってアンテナビームを放射する。 図３に示すように，送受切換器７８は各アンテナ励振器６６，６８及び７０と スイッチ マトリックス７４との間に設置される。各送受切換器７８は，送信モ ードにおいて該セル側の動作期間中一つのアンテナ励振器をスイッチ マトリッ クスに接続する。受信モードの期間中，送受切換器７８はスイッチ マトリック ス７４をセクターＳ１，Ｓ２及びＳ３と各連携された一組の受信ネットワーク（ 図示していない）に結合する。一対の各送信／受信は，一つのセル セクターの 利用者との二重通信を容易にするよう配置された通信トランシーバーを形成する 。セクター＃１，＃２及び＃３のための通信トランシーバーは各々参照番号７９ ，８０及び８１をもって以下に特定する。 図４において，スイッチ マトリックス７４の好ましい実施において，一列配 置された，単極の３段切換スイッチ８２，８４及び８６は各々アンテナ２４，２ ６及び２８に結合されている。該スイッチ マトリックス７４は，一列配置され た単一極の２段スイッチ１０２，１０４及び１０６のと同様に，さらに一組の３ 口結合器要素９２，９４及び９６を含んでいる。３段切換スイッチ８２，８４及 び８６の各々は通常，中央段位置９０a-c に設定されているが，２段切換スイッ チ１０２及び１０４は通常，左位置１１０a-b に設定され，２段切換スイッチ１ ０６は右位置１１６ｃに設定される。各通信トランシーバーが動作可能である時 に，これらに設定され，その結果，各通信トランシーバーとアンテナ要素２４， ２６及び２８の一つとは一対一に結合される。 通信トランシーバー７９−８１の一つにおけるハードウエアが故障した時，ス イッチ マトリックスは通常該通信トランシーバーに接続されているアンテナ エレメントを他の通信トランシーバーに結合ことにより該故障したトランシーバ ーを効果的に迂回する。例えば，ハードウエアの故障が通信トランシーバー７９ を不動作にすることを仮定する。そのような故障はトランシーバー送信機，送信 機受信機に，或いは信号送信および受信の両期間中に使用されるトランシーバー 回路要素或いは装置に発生することがある。この例において，スイッチ８２は位 置１１４ａに，スイッチ８６は位置１１８ｃに，及びスイッチ１０６は位置１１ ０ｃに設定される。そのような故障モード動作を通して，スイッチ８４と１０４ の設定は前述した通常位置に維持される。図３に示されたように，スイッチ８２ ，８６及び１０６におけるこの状態変化は，アンテナ要素２４と２８からの信号 を結合器９４の中で結合し，通信トランシーバー８１に中継することを生起する 。このようにして，そこで故障したハードウエアが直され，或いはトランシーバ ー７９が置換されるまで，トランシーバー７９は迂回される。その間に，セル セクターＳ１とＳ３に位置する利用者との通信は，通信トランシーバー８１によ り操作され，それは通常セクターＳ３のみに割当てられる。表１は，マトリック ス７４の中の各スイッチが故障モード動作の期間中に設定される位置を示してい る。再び，通常動作の期間中，マトリックス７４の中のスイッチはトランシーバ ー７９−８１の各々がセクターＳ１，Ｓ２及びＳ３の中の利用者と通信するため に設 定される。 スイッチ マトリックスの動作がアンテナ受信モードとの関係で説明されてき たが，当該分野の当業者達は，送信モードでの逆の動作はまた実質的に同様の構 造を利用することが可能である。例えば，送信モード動作の期間中，該結合器は 信号結合の外に信号分割機能を行なうよう実施される。 図５Ａにおいて，冗長なセクター有効範囲を提供するために二重配列アンテナ 構造の概念図が示されている。図５Ａの二重配列構造は，３つの１２０°アンテ ナＳ1n，Ｓ2n，Ｓ3nの基本配列と，３つの２４０°アンテナＳ1f，Ｓ2f，Ｓ3fの 冗長な或いは二次的な配列とを含んでいる。該アンテナＳ1n，Ｓ2n，Ｓ3nは，そ れぞれセクターＳ１，Ｓ２，Ｓ３に向けられているが，該アンテナＳ1f，Ｓ2f， 及びＳ3fは各々セクターＳ１−Ｓ３（図５Ｂ）の中の二つに向けられている。ト ランシーバー中のあるものの故障時に，通信トランシーバー７９−８１の中の有 効なものを二次的な配列中にある選択されたアンテナにスイッチ可能に接続する ために，スイッチ１２０，１２２及び１２４を備えたスイッチ マトリックスが 提供される。通常動作の期間中，スイッチ１２０，１２２及び１２４を位置１Ａ ，２Ａ及び３Ａに設定することにより，トランシーバー７９−８１の各々は，そ れぞれ基本的アンテナＳ1n，Ｓ2n，Ｓ3nに接続される。従って，通常動作の期間 中，各セクターＳ１−Ｓ３の中の利用者は，それぞれ通信トランシーバー７９− ８１によりサービスされる。 故障モード動作の例として，エラー条件或いは故障がトランシーバー７９に発 見されたケースを考える。このケースにおいて，スイッチ１２２は位置２Ｂに設 定され，故障モード動作期間中セクターＳ１及びＳ２に渡って２４０°アンテナ ビームが照射されることになる。結果として，両セクターＳ１とＳ２の中の利用 者はセクター＃２の通信とトランシーバー８０によりサービスされる。同様に， セクター＃３のトランシーバー８１の故障時には，スイッチ１２０が位置１Ｂに 設定され，両セクターＳ１とＳ３の中の利用者はセクター＃１のトランシーバー ７９により取り扱われる。同様に，スイッチ１２４はセクター＃２のトランシー バー８０の事件において位置３Ｂに設定される。 図５Ｂは，基本的かつ冗長なアンテナ配列のセル有効範囲を示している。特に ，基本的なアンテナ要素Ｓ1n，Ｓ2n，Ｓ3nはそれぞれセクターＳ１−Ｓ３に向け られていることが分かる。冗長な配列に関して，冗長な要素Ｓ3fはセクターＳ１ 及びＳ３を取り囲み，冗長な要素Ｓ2fはセクターＳ2 とＳ1 に渡って向けられ， 冗長な要素Ｓ1fはセクターＳ1 とＳ3 をカバーする。 図５Ａと図５Ｂにより説明された二重配列において，通信トランシーバー７９ −８１の一つの故障時に，他のトランシーバー７９−８１は，１２０°アンテナ 要素との接続を別々の冗長な配列の中での２４０°要素との接続に切り換えられ る。しかし，ある適用において，二次的な或いは冗長な配列の用意なしに冗長に ついての同じ形態を達成することが望まれることがある。従って，本発明の代替 の実施例において，調整可能なビーム幅のアンテナ要素を含む一つのアンテナ配 列は，望まれる有効範囲(coverage)の冗長を達成するために使用される。調整可 能なビーム幅のアンテナ要素は，多くの特定の実行の中の幾つかを使用して実現 でき，その内の二つが下記に説明される。 以下に説明される単一配列の実施例の各々において，各切り換え可能な要素に より放射されたビームは必要とされた時には幅と方向を調整され，バックアップ セクター有効範囲を提供する。例えば，図６は，図式的に３つのセクター化さ れたセルを示しており，該セルの中では，スイッチ可能なアンテナ要素Ａ１−Ａ ３の各々はセクターＳ１−Ｓ３の一つに渡って中央に集められる１２０°ビーム を提供するために通常設定される。スイッチ可能なアンテナ要素Ａ３に接続され た通信トランシーバーの故障時に，スイッチ可能なアンテナ要素Ａ１により放射 されたビームは，セクターＳ１とＳ３の間の境界で中央に集められるように回転 させられ，そして２４０°に拡張される。図６を参照して，要素Ａ１は通常ほぼ Ｄ１方向に向けられた方位幅Ｂ１（すなはち，１２０°）のビームを放射する。 切り換えられる時，切れ換え可能なアンテナ要素Ａ１はＤ１´方向に方位幅Ｂ１ ´（すなはち２４０°）のビームを放射する。通常及び故障の両モード動作の期 間中スイッチ可能なアンテナ要素Ａ１のみに結合されたままでいる，セクターＳ １通信トランシーバーはそれからセクターＳ２とＳ３の両方における利用者との 通信のために使用される。セクターＳ２の中の利用者は，スイッチ可能なアンテ ナ要素Ａ２に結合されたセクターＳ２通信トランシーバーによりサービスされ続 ける。 図６により一般的に示された単一配列の各々の実施において，各通信トランシ ーバーは通常及び故障の両モードにおける動作期間中，一つ及びただ一つのチャ ネルスイッチ可能なアンテナ要素の一つに接続されたままである。これは，通信 トランシーバーと基地局アンテナ要素との間のスイッチマトリックスのための必 要性を取り除くことにより，基地局アーキテクチャーを有利に単純化する。 図７Ａ及び図７Ｂにおいて，これらは，スイッチ可能な寄生反射器アンテナ要 素２００を単純化して説明する方位及びサイド立面図を示している。スイッチ可 能なアンテナ要素２００は，ダイポール放射器２０４と切り換えられた寄生反射 器２０６を含んでいる。ダイポール放射器２０４と切り換えられた寄生反射器２ ０６はおのおの薄い，シリンダー状の導電体を使用して実現される。ダイポール 放射器２０４は信号源により従前のように駆動され，該信号源は参照番号２０８ により特定されている。もしも切り換えられた寄生反射器２０６の電気的長さが ダイポール放射器２０４の長さより約５％長くされている場合，反射器２０６は 図７Ａの直接放射ビームＲを発射することになる。 図７Ｂで示されたように，寄生反射器２０６は，反射器スイッチ２１０により スイッチ可能に接続された上方及び下方の導体セグメント２１２と２１４を含ん でいる。反射器スイッチ２１０が閉じられる時，該切り換えられた寄生反射器２ ０６は，ダイポール アンテナ２０４による電磁放射の存在下で共振し，直接放 射ビームＲを形成する。スイッチ２１０を開く時，反射器２０６は共振を止め， 故に反射要素として機能しない。本発明に従って，いくつかの切り換えられた寄 生反射器は，幅と方向が異なる直接放射ビームを通常及び故障動作モードの期間 中に発射することを可能とするためにダイポールアンテナを近くに配置されるこ とができる。３つの分割されたセル（図６）の特別のケースにおいて，３つのス イッチ可能な基地局アンテナ要素（Ａ１−Ａ３）の各々は，図８に表された配置 を使用して実現されることができる。 図８において，ダイポール アンテナ２５４と３つの寄生反射器２５６−２５ ８のセットとにより構成されたスイッチ可能な寄生反射器２５０の方位図を示し ている。寄生反射器２５６−２５７は寄生反射器２０６（図７Ａ−Ｂ）と実質的 に同一であり，そして故にそれぞれはスイッチ（図示していない）を通して接続 された一対の導体セグメントを含んで居る。第三の寄生反射器２５８は，ダイポ ール アンテナ２５４より約５％長い単一の導電体（すなわち切り換えられてい ない反射器）により構成される。図８に示されたように，寄生反射器２５６と２ ５８はダイポール アンテナ２５４から通常１／２離れ，寄生反射器２５７はそ こから１／４離れている。ここで１は放射波の波長を表している。 寄生反射器２５６−２５７を適当に切り換えることにより，アンテナ２５０は 要素Ａ１−Ａ３が通常及び故障モードで動作する期間中に生起することを要求さ れる幅と方向のアンテナビームを交互に提供することができる。すなはち，寄生 反射器要素２５０は，通常モード動作の期間中に第一の方向（例えば図６の方向 Ｄ１）に１２０°方位ビームを供するように，そして故障モード動作期間中には 他の角度方向（すなはち，方向Ｄ１´）に第二の２４０°方位ビームを供するよ うに配置される。通常動作の期間中，１２０°幅のビームは寄生反射器２５６− ２５７の各々の中でスイッチを閉じることにより供される。しかし，故障モード の期間中は２４０°ビームがスイッチを開くことにより反射器２５６−２５７の 共振を阻むことにより作られる。 図９Ａにおいて，移動可能なくさび(wedge)反射器アンテナ３００の方位図が 示されている。反射器アンテナ３００はダイポール アンテナ３０４とこから約 １／２離れているヒンジ式の反射器板３０６により構成される。反射器板３０６ は，一対の導電性の反射器パネル３０８，３１０を含んでおり，それはヒンジ要 素３１２によりジョイントされている。反射器板３０６のパネル３０８，３１０ が図９Ａの平坦配置に設定される時，アンテナ３００はＤ１方向に１２０°ビー ムを放射する。 好ましい実施例において，ヒンジ式の反射器板３０６は，該ヒンジ式の反射器 板３０６が故障モード動作の期間中にダイポール アンテナ３０４との関係を変 えられるように，Ｘ−Ｙステージ上にマウントされる。図９Ｂに示されるように ，この変化により，故障モード動作の期間中に方向Ｄ１´にアンテナ３００より ビームが発射される。該ビームの幅は，反射器パネル３０８，３１０の間を約９ ０°の角度に調整することにより，故障動作期間中に２４０°設定される。この 反射器３０８，３１０の角度調整は，当該分野の当業者に知られた機械的装置に より達成されることができる。 好ましい実施例のこれまでの説明は，当該分野の当業者が本発明を作り利用で きるようにするためになされた。これらの実施例についての種々の変形は，当該 分野の当業者にはすでに明白であり，ここに明確にされた本質的な原理は発明能 力を使用することなく他の実施例に応用することができる。例えば，本発明の教 示はここに記述されたもの以外の分割のセルが含まれるセルラーシステムに等し く適応可能である。このように，本発明はここに示された実施例に限る意図はな く，ここに開示された原理及び新規な特徴と矛盾しないもっとも広い範囲に一致 されるべきである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，Ｕ Ｇ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，Ｂ Ｙ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ， ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，Ｌ Ｖ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ， ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ 【要約の続き】 することにより，可変幅アンテナビームの中の選択され た一つのビーム幅を調整するために動作する。他のアプ ローチにおいては，冗長なアレー(S1f,S2f,S3f)の中の 各要素は一対の隣接セクターを取り囲むように設計さ れ，しかして，基本的なアレー(S1n,S2n,S3n)の中の各 アンテナは，単一のセクターを越えてビームを放射する ために配置される。トランシーバーの一つが不動作にな る時，該故障したセクターに隣接するセクターをカバー するよう名目上割当てられたトランシーバーは，故障し たセクター及び近隣のセクターの両セクターを取り囲む 冗長なアレー(S1f,S2f,S3f)の中の要素に接続される。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．複数のセクターを有する第一のセルの中の利用者へ及び利用者から情報信号 を通信するために，セル−サイトが利用され，前記セル−サイトは分割されたア ンテナ配列を介して前記複数のセクターの中の対応する一つセクターに配置され た前記利用者と通信する複数の通信トランシーバーを含む，セルラー電話加入者 通信システムにおいて， 前記複数のセクターに渡って対応する複数のアンテナビームを放射するた めの複数のアンテナ要素を有するアンテナ アレー；及び 前記通信トランシーバーの中の選択されたものに前記アンテナ要素を接続 するためのアンテナ給電ネットワークであって，前記通信トランシーバーの一つ が不動作になった時，前記アンテナ ビームの中の選択されたものを結合するた めの結合器アレーと，及び前記通信トランシーバーの中の動作しているものへ結 合結果の該ビームを供するためのスイッチ ネットワークとを含んでいる前記ア ンテナ給電ネットワーク； を具備する，前記分割されたアンテナ配列。 ２．前記結合器アレーは，複数の結合器要素を含み，前記結合器要素の各々は前 記アンテナ要素の中の隣接しているものに接続されている，請求項１の分割され たアンテナ配列。 ３．前記スイッチ ネットワークは，前記結合器要素に前記アンテナ要素を接続 するための第一のスイッチ セット，及び前記アンテナ要素と前記結合器要素と を前記通信トランシーバーに接続するための第二のスイッチ セットを含む，請 求項２の分割されたアンテナ配列。 ４．前記第一のスイッチ セットは，前記複数のアンテナ要素の中の第一及び第 二の隣接したものに関連された前記アンテナビームの対が前記通信トランシーバ ーの中の第一のものの動作故障時に結合されるところのセットであり，前記第一 及び第二のスイッチ セットは名目上前記複数のアンテナ要素の中の前記第一の ものに前記第一の通信トランシーバーを接続するセットである，請求項３の選択 されたアンテナ配列。 ５．複数のセクターを有する第一のセルの中の利用者へ及び利用者から情報信号 を通信するために，セル−サイトが使用され，前記セル−サイトは分割されたア ンテナ配列を介しての前記複数のセクター中の対応するものに配置された前記利 用者との通信において複数の通信トランシーバーを含んでいるセルラー電話加入 者通信システムにおいて， 第一のセットのアンテナ ビームを放射する第一のアンテナ アレーであ って，前記ビームの各アンテナは前記セクターに渡って放射され，前記アンテナ ビームの各々は前記複数の通信トランシーバーの一つにより処理される第一のア ンテナ アレー； 第二のセットのアンテナ ビームを放射する第二のアンテナ アレーであ って，前記第二のセットの中の各アンテナ ビームは前記セクターの少なくとも 二つよりなるグループに渡って放射され，そして前記通信トランシーバーの一つ により処理される第二のアンテナ アレー；及び 前記通信トランシーバーを前記第一及び第二のアンテナ アレーにそれぞ れ接続するためのスイッチング ネットワーク； を具備する，前記分割されたアンテナ配列。 ６．前記第一のアンテナ アレーは第一の方位のビーム幅に渡る前記第一のセッ トの前記アンテナビームを放射するために配置された複数の基本的なアンテナ要 素を含み，そして前記第二のアンテナ アレーは前記第一の方位ビーム幅の約２ 倍の第二の方位ビーム幅に渡って前記第二のセットの前記アンテナ ビームを放 射するために配置された同様の複数の冗長なアンテナ要素を含む，請求項５の分 割されたアンテナ配列。 ７．前記スイッチング ネットワークはスイッチのアレーを含み，前記スイッチ の各々は前記基本的及び第二のアンテナ要素の中の対応するものに前記通信トラ ンシーバーの一つをそれぞれ接続するために配置されている，請求項６の分割さ れたアンテナ配列。 ８．複数のセクターを有する第一のセルの中の利用者へ及び利用者から情報信号 を通信するためにセル−サイトが利用され，前記セル−サイトは前記複数のセク ターの対応するもの中に配置された前記利用者と分割されたアンテナ配列を介し ての通信で複数の通信トランシーバーを含む，セルラー電話加入者通信システム において， 前記複数のセクターに渡って可変幅のアンテナビーム セットを放射する ためにスイッチ可能な複数のアンテナ要素を含むアンテナ アレーであって，前 記スイッチ可能なアンテナ要素の各々は前記通信トランシーバーの一つに接続さ れているアンテナ アレー；及び 前記スイッチ可能なアンテナ要素の中の関連する一つの配列をスイッチン グすることにより，前記通信トランシーバーの一つが不動作となる時，前記可変 幅アンテナビームの中の選択された一つのビーム幅を調整するためのアンテナ制 御ネットワーク； を具備する，前記分割されたアンテナ配列。 ９．前記スイッチ可能なアンテナ要素の各々は，第一の選択的な共振寄生反射器 に近いダイポール アンテナを含んでいる，請求項８の分割されたアンテナ配列 。 １０．前記第一の選択的な共振寄生反射器は， 第一および第二の導体セグメント，および 前記第一および第二の導体セグメントをスイッチ可能に接続するための第 一のスイッチ，第一のビーム幅を提供するために前記第一のスイッチを閉の状態 に置き，第二のビーム幅を提供するために開の状態に置く前記アンテナ制御ネッ トワーク， を含む，請求項９の分割されたアンテナ配列。 １１．前記スイッチ可能なアンテナ要素の各々は，第二の選択的な共振寄生反射 器及び前記ダイポールアンテナ近くに配置された固体の寄生反射器を含む，請求 項９の分割されたアンテナ配列。 １２．前記第二の選択的な共振寄生反射器は， 第三及び第四の導体セグメント，及び 前記第三及び第四の導体セグメントをスイッチ可能に接続するための第二 のスイッチを含み，前記アンテナ制御ネットワークは各前記スイッチ可能なアン テナ要素の前記第一及び第二のスイッチの開閉に同期して動作する，請求項９の 分割されたアンテナ配列。 １３．前記スイッチ可能なアンテナ要素の第一の中の前記第一の選択的な共振寄 生反射器は，該第一のスイッチ可能なアンテナ要素の中に含まれるダイポール アンテナより少し長い電気的長さを有している，請求項９の分割されたアンテナ 配列。 １４．前記スイッチ可能なアンテナ要素の各々は，ヒンジ式の反射器くさびに近 いダイポール アンテナを含んでいる，請求項８の分割されたアンテナ配列。 １５．前記ヒンジ式の反射器くさびは，共通のヒンジ式要素に結合された第一及 び第二のくさび板を含み，前記アンテナ制御ネットワークは前記第一と第二のく さび板の位置を調整するための手段を含んでいる，請求項１４の分割されたアン テナ配列。 １６．複数のセクターを有する第一のセルの中の利用者へ及び利用者から情報信 号を通信するためにセルーサイトが利用され，前記セル−サイトは分割されたア ンテナ配列を介しての前記複数のセクターの中の対応するものに配置された前記 利用者との通信における複数の通信トランシーバーを含んでいるセルラー電話加 入者通信システムにおいて， 前記複数のセクターに渡って可変幅のアンテナビーム セットを放射する ための複数のスイッチ可能なアンテナ要素を含むアンテナ アレーであって，前 記スイッチ可能なアンテナ要素の各々は前記通信トランシーバーの一つにスイッ チ可能に接続された１セットの放射要素を含んでいる，アンテナ アレー； 前記通信トランシーバーに前記放射要素をスイッチ可能に接続するための スイッチ アレー；及び 前記スイッチの中の選択されたものの状態を変ることにより，前記通信ト ランシーバーが不動作になる時に，前記可変幅アンテナ ビームの中の選択され たもののビーム幅を調整するためのアンテナ制御ネットワーク； を具備する，前記分割されたアンテナ配列。 １７．前記スイッチ可能なアンテナ要素の各々は，少なくとも４つの放射要素を 含み，そして前記アレーの中の前記スイッチの各々は通常閉じた位置にある，請 求項１６の分割されたアンテナ配列。 １８．前記アンテナ制御ネットワークは前記スイッチ可能なアンテナ要素の中の 選択されたもの中の放射要素に接続された２つの前記スイッチを開放するための 手段を含む，請求項１７の分割されたアンテナ配列。 １９．複数のセクターを有する第一のセルの中の利用者へ及び利用者から情報信 号を通信するためにセルーサイトが利用され，前記セル−サイトは分割されたア ンテナ配列を介しての前記複数のセクターの中の対応するものに配置された前記 利用者との通信における複数の通信トランシーバーを含んでいるセルラー電話加 入者通信システムにおいて， 対応する複数のアンテナ要素のを使用する前記複数のセクターに渡って複 数のアンテナ ビームを放射するステップ； 前記アンテナ要素を前記通信トランシーバーの中の選択されたものに接続 し，そして前記通信トランシーバーの一つの故障時に，前記アンテナ ビームの 中の選択されたものを結合するステップ；及び 前記通信トランシーバーの中の動作可能のものに結合結果のビームを提供 するステップ； を具備する，前記セクターの冗長な有効範囲を提供するための方法。 ２０．複数のセクターを有する第一のセルの中の利用者へ及び利用者から情報信 号を通信するためにセルーサイトが利用され，前記セル−サイトは分割されたア ンテナ配列を介しての前記複数のセクターの中の対応するものに配置された前記 利用者との通信における複数の通信トランシーバーを含んでいるセルラー電話加 入者通信システムにおいて， 前記スイッチ可能なアンテナ要素の中の選択されたものが前記通信トラン シーバーの中の対応するものに接続されるところの，対応する複数のスイッチ可 能なアンテナ要素を使用する前記複数のセクターに渡って可変幅のアンテナビー ム セットを放射するステップ；及び 前記スイッチ可能なアンテナ要素の中の関連するもののスイッチング配列 により，前記通信トランシーバーの一つが不動作になる時に，前記可変幅のアン テナ ビームの中の選択されたもののビーム幅を調整するステップ； を具備する，前記セクターの冗長な有効範囲を提供するための方法。