(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セル形状に関わる縦方向及び前記セル内の移動体の方向に関わる横方向にそれぞれ複数のアンテナを面状に配置した符号分割多重基地局用の符号分割アレイ・アンテナにおいて、
縦方向及び横方向にそれぞれ列及び行を形成して面状に配置された複数のアンテナエレメントと、
各列に対応し且つ各アンテナエレメントに対応して設けられ、アンテナエレメントより取り出された信号を所定時間間隔で同期してサンプリングするサンプリング手段、このサンプリング手段でサンプリングされたサンプリング信号を、列毎に縦方向に隣接する前記アンテナエレメント毎に第１の単位遅延時間づつ順次長く設定された時間で遅延させる第１の遅延手段、この第１の遅延手段でそれぞれ遅延されたサンプリング信号に、受信用縦方向重み付け制御回路から制御線により設定される縦方向重み付け値に基づいて、縦方向の指向性を決める振幅および位相を調整する第１の調整手段、この第１の調整手段で調整された信号を、前記遅延手段の遅延時間の短い側から逐次加算するための第１の加算手段と、
各列に対応して設けられ、縦方向に加算された信号を、横方向に隣接する列毎に第２の単位遅延時間づつ順次長く設定された時間で遅延させる第２の遅延手段と、
各列に対応し且つ分離すべき信号チャンネル数に対応して設けられ、前記第２の遅延手段でそれぞれ遅延された信号に、受信用横方向重み付け制御回路から高速制御可能に制御線を介して個別に設定される横方向重み付け値に基づいて横方向の指向性を決める振幅および位相を調整する第２の調整手段、これらの第２の調整手段で調整された信号を、前記第２の遅延手段の遅延時間の短い側から逐次加算するための第２の加算手段と、を有し、
前記面状に配置された複数のアンテナエレメントの同時刻の信号の重み付け加算する操作を、まず、列毎に同時に縦方向に順次加算し、次いで、列毎に縦方向に加算された信号を、分離すべき信号チャンネル各々に対して横方向に順次加算して行うことを特徴とする符号分割アレイ・アンテナ。
【請求項２】
セル形状に関わる縦方向及び前記セル内の移動体の方向に関わる横方向にそれぞれ複数のアンテナを面状に配置した符号分割多重基地局用の符号分割アレイ・アンテナにおいて、
縦方向及び横方向にそれぞれ列及び行を形成して面状に配置された複数のアンテナエレメントと、
各アンテナエレメントに対応して設けられ、アンテナエレメントより取り出された信号を所定時間間隔で同期してサンプリングするサンプリング手段、このサンプリング手段でサンプリングされたサンプリング信号を、列毎に縦方向に隣接する前記アンテナエレメント毎に第１の単位遅延時間づつ順次長く設定された時間に、横方向に隣接する列毎に第２の単位遅延時間づつ順次長く設定された時間を加えた時間だけ遅延させる遅延手段、この遅延手段でそれぞれ遅延されたサンプリング信号に、受信用縦方向重み付け制御回路から制御線により設定される縦方向重み付け値に基づいて、縦方向の指向性を決める振幅および位相を調整する第１の調整手段、この第１の調整手段で調整された信号を、前記遅延手段の遅延時間の短い側から縦方向に逐次加算するための第１の加算手段と、
各列に対応し且つ分離すべき信号チャンネル数に対応して設けられ、縦方向に加算された信号に、受信用横方向重み付け制御回路から高速制御可能に制御線を介して個別に設定される横方向重み付け値に基づいて横方向の指向性を決める振幅および位相を調整する第２の調整手段、これらの第２の調整手段で調整された信号を、次の列の縦方向に加算された信号を逐次加算するための第２の加算手段と、を有し、
前記面状に配置された複数のアンテナエレメントの同時刻の信号の重み付け加算する操作を、まず、列毎に、横方向に隣接する列毎に第２の単位遅延時間づつ順次長く設定された時間を加えて、縦方向に順次加算し、次いで、列毎に縦方向に加算された信号を、分離すべき信号チャンネル各々に対して横方向に順次加算して行うことを特徴とする符号分割アレイ・アンテナ。
【請求項３】
請求項１，２記載の符号分割アレイ・アンテナにおいて、
前記第１の調整手段の縦方向の指向性を決める振幅および位相の調整値は、行毎に横方向に同一に設定され、
前記第２の調整手段の横方向の指向性を決める振幅および位相の調整値は、横方向に列毎に且つ分離すべき信号チャンネル毎に個別に設定されることを特徴とする符号分割アレイ・アンテナ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）基地局用のアレイ・アンテナ、特に縦方向及び横方向にそれぞれ複数のアンテナエレメントを面状に配置した符号分割アレイ・アンテナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
セルラー方式の移動体電話装置においては、サービスすべきエリアをセルと呼ばれる小区画に切り分け、それぞれのセルに基地局を配置し、基地局は自分の属するセル内を無線区間として、セル内にある移動局を把握し、セル内の移動局からの通信回線要求、もしくはセル内の移動局に対する通話要求に対して、通話回線の確保を行い、また通話終了後は速やかに通話回線の終了操作をおこなう。
【０００３】
また、移動局が通話状態にあり、移動することにより隣接セルに移動する場合、無線通信路が確保されている間（移動局が自セル内にいる間）に、隣接セルに移動する可能性を察知し、移動する先であるセルの基地局と連携して、通話がとぎれる事無く、通信回線を引き渡す操作を行う。
【０００４】
ここで、周波数分割多元接続（ＦＤＭＡ）を用いたセルラ一方式移動体電話装置においては、多くの移動局に対するサービスを同時に行うために、多数の周波数チャンネルを用意し、通話中の移動局毎に異なる周波数チャンネルを用意し、基地局はそれぞれの周波数チャンネルに対応して同時に通話回線を確保している。
【０００５】
一方、移動局を小型、軽量、低消費電力化するために、一般に移動局は同時には１周波数のみの受信を行えるのみであるため、移動局が移動して隣接セルに移る場合、事前に基地局は移動する先の基地局の周波数チャンネル情報等を通知し、速やかに移動局を隣接セルの基地局に引き渡す操作を行うが、移動局の周波数設定の変更等の作業により時間を要し、セル間の切り替えに、通話の瞬断は避けられない問題があった。
【０００６】
これに対して、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）を用いたセルラー方式の移動体電話装置においては、多くの移動局に対するサービスを同時に行うために、互いに相関の小さい符号系列、例えば直交符号系列、を多数用意し、それぞれの通話に対応する情報をこの符号系列それぞれにて拡散して送信している。受信時には通話回線に対応する符号にて逆拡散することにより、必要な通話情報を取得できる。
【０００７】
この符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）においては同一周波数にて複数の通話回線が確保できるため、移動局が移動して隣接セルに移る場合、移動局は同一周波数を受信し、自セルの基地局からの通話を継続すると同時に、隣接セル基地局からの自局に対する拡散符号系列で逆拡散することにより、同一周波数にて送信される隣接セル基地局からの自局に対する回線を確保することができる。従って、移動局が隣接セルに移動した場合の通話回線の切り替えは上記ＦＤＭＡの場合に比較して、はるかにスムーズに行われる。
【０００８】
ところで、セルラー方式の移動体電話装置は、セルに対応して小無線区間で通話回線を確保するため、広域的に見れば、同一周波数をセル単位で再利用しており、周波数利用効率を著しく増加させた。しかし、近年移動局の増加に伴い、同時通話回線の増加が必要となり、また、都市部においては基地局設置のための新たな場所の確保が難しい等の理由から、従来以下の小ゾーンセルによる周波数再利用が難しくなった。
【０００９】
そこで、指向性アンテナを用いることにより、同一基地局において、基地局からの方位角により従来のセル領域を分割して、それぞれ独立した領域として扱う方式（セクター方式）となった。ここで、セルを分割する領域をセクターと呼ぶ。セクターを用いる方式は、従来のセルのみの構成と比較して、セルを小区域化して基地局数を増加させたのと等価な周波数利用効率が得られると同時に、移動局の移動に関しては、セクター間での移動がセル間の移動と比較して多いため、同一基地局にて移動に伴う操作が出来、基地局間でのやり取りを必要とするセル間の移動に対応する操作の煩雑さを回避できるという特長を持っている。
【００１０】
ＣＤＭＡを用いた場合、受信された信号を分離すべき符号にて逆拡散する操作により、必要な信号を個別に取得できるから、複数のアンテナエレメントで取得された信号を、区別すべき符号毎に位相合成することにより特定の信号に対するアンテナ指向性を、区別すべき信号毎に同時に形成できる。この様な複数のアンテナエレメントを空間的に分離して配置し、区別すべき符号に対応して個別に且つ同時に振幅および位相調整して合成するアンテナが符号分割アレイ・アンテナである。この符号分割アレイ・アンテナの構成例を図５に示している。
【００１１】
図５において、（ａ）は円筒状に配置された符号分割アレイ・アンテナ構成を示し、縦方向にＮ個のアンテナエレメントが直線上に配置され、横方向にＭ個のアンテナエレメントが円周上に配置され、合計Ｎ×Ｍのアンテナエレメントで構成されている。また、（ｂ）は平面状に配置された符号分割アレイ・アンテナ構成を示し、縦方向にＮ個のアンテナエレメントが直線上に配置され、横方向にＭ個のアンテナエレメントが円周上に配置され、同じく合計Ｎ×Ｍのアンテナエレメントで構成されている。
【００１２】
この様に面状（円筒面、平面など）に配置された符号分割アレイ・アンテナ構成において、それぞれ縦方向に配置された複数Ｎ個のアンテナエレメントと、それぞれ横方向に配置された複数Ｍ個のアンテナエレメントとは、それぞれ役割が異なっている。
【００１３】
横方向に配置された複数Ｍ個のアンテナエレメントは、基地局から見た移動体の方向に関係し、移動体をそれぞれ方位角で分離することにより、ＳＮ比を改善したり、他局への干渉を低減したりするために使用される。したがって、それら横方向の各アンテナエレメントに対する重み付けを、移動体の方向に応じて設定する必要がある。
【００１４】
一方、縦方向に配置された複数Ｎ個のアンテナエレメントは、基地局の電波を送受するセル形状に関わる。この符号分割アレイ・アンテナは所定の高さに設置されており、縦方向のアンテナ指向性として、チルト角を与えて、セル端に当たる角度で指向性のカットオフを設けて、セル端を越える場所からの電波の送受を防ぎ、またセル内においては伝搬損失を補償する強度、則ちセル内で基地局に近い抑角の大きい方向には伝搬損失の少なさに見合った弱い電波を送受し、セル端の抑角の小さい方向には強い電波の送受を距離減衰に見合って補償することが望まれる。このセル形状に関するアンテナ指向性を実現するように、縦方向の各アンテナエレメントに対する重み付けを、設定する必要がある。
【００１５】
このように、符号分割アレイ・アンテナでは、受信された信号を分離すべき符号にて逆拡散して、必要な信号を個別に取得し、複数のアンテナエレメントで取得された信号を、区別すべき符号毎に個別に且つ同時に振幅および位相調整して合成することにより特定の信号に対するアンテナ指向性を、区別すべき信号毎に同時に形成することができる。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、面状（円筒面、平面など）に配置された符号分割アレイ・アンテアでは、縦方向・横方向（円周方向）に配置されたすべてのアンテナエレメントからの信号を一旦取り込み、信号合成を行うべき複数の信号チャンネルについて、振幅および位相調整して加算する合成を同時に行う必要があるから、アンテナが屋外に設置される場合には、アンテナエレメントの数に応じて屋外から信号を引き込む必要があり、信号線数が著しく増加するという問題があった。特に、アンテナエレメントの信号をディジタル信号に変換してから引き込む場合には、さらにそのビット数に比例して信号線数が増加してしまうことになる。
【００１７】
また、縦方向・横方向（円周方向）に配置されたすべてのアンテナエレメントからの信号に対して重み付けを行う必要があり、この重み付けの設定を適時に行うことが大変である。
【００１８】
そこで、本発明は、面状（円筒面、平面など）に配置された符号分割アレイ・アンテナにおいて、同時刻の縦方向・横方向（円周方向）の複数のアンテナエレメントの信号を用いて、分離すべき信号各々に対して重み付け加算する操作を、隣接アンテナエレメント間の限られた数の信号線のみを用いて行うと共に、分離された各信号を屋内装置に伝送することを目的とする。
【００１９】
また、全てのアンテナエレメントの重み付けの設定を、その制御の要求される高速性に応じて分離し、重み付け設定の負担を軽減することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の符号分割アレイ・アンテナは、セル形状に関わる縦方向及び前記セル内の移動体の方向に関わる横方向にそれぞれ複数のアンテナを面状に配置した符号分割多重基地局用の符号分割アレイ・アンテナにおいて、
縦方向及び横方向にそれぞれ列及び行を形成して面状に配置された複数のアンテナエレメントと、
各列に対応し且つ各アンテナエレメントに対応して設けられ、アンテナエレメントより取り出された信号を所定時間間隔で同期してサンプリングするサンプリング手段、このサンプリング手段でサンプリングされたサンプリング信号を、列毎に縦方向に隣接する前記アンテナエレメント毎に第１の単位遅延時間づつ順次長く設定された時間で遅延させる第１の遅延手段、この第１の遅延手段でそれぞれ遅延されたサンプリング信号に、受信用縦方向重み付け制御回路から制御線により設定される縦方向重み付け値に基づいて、縦方向の指向性を決める振幅および位相を調整する第１の調整手段、この第１の調整手段で調整された信号を、前記遅延手段の遅延時間の短い側から逐次加算するための第１の加算手段と、
各列に対応して設けられ、縦方向に加算された信号を、横方向に隣接する列毎に第２の単位遅延時間づつ順次長く設定された時間で遅延させる第２の遅延手段と、
各列に対応し且つ分離すべき信号チャンネル数に対応して設けられ、前記第２の遅延手段でそれぞれ遅延された信号に、受信用横方向重み付け制御回路から高速制御可能な制御線を介して個別に設定される横方向重み付け値に基づいて横方向の指向性を決める振幅および位相を調整する第２の調整手段、これらの第２の調整手段で調整された信号を、前記第２の遅延手段の遅延時間の短い側から逐次加算するための第２の加算手段と、を有し、
前記面状に配置された複数のアンテナエレメントの同時刻の信号の重み付け加算する操作を、まず、列毎に同時に縦方向に順次加算し、次いで、列毎に縦方向に加算された信号を、分離すべき信号チャンネル各々に対して横方向に順次加算して行うことを特徴とする。
【００２１】
この請求項１記載の構成によれば、縦方向及び横方向にそれぞれ列及び行を形成して面状に配置された複数のアンテナエレメントの同時刻の信号を重み付け加算する操作を、振幅及び位相調整された信号を遅延操作と隣接アンテナエレメント間の加算操作の繰り返しにより行うことで、屋内等の信号処理装置への信号線数を、アンテナエレメント数に関わらず、セクタ数などの分離すべき信号数に見合った数に抑制できると共に、隣接するアンテナエレメント間の限られた数の配線のみを用いて、全体の配線長を短くすることができる。
【００２２】
また、面状に配置されたアンテナエレメントの同時刻の信号を重み付け加算する操作を、まず、列毎に同時に縦方向に順次加算し、次いで、列毎に縦方向に加算された信号を、分離すべき信号チャンネル各々に対して横方向に順次加算して行うから、全てのアンテナエレメントを従属接続するのに比較して、全体の遅延時間を著しく短くできる。
【００２３】
また、面状に配置された各アンテナエレメントの指向性制御に際し、高速性を要求される横方向（水平方向）の指向性制御と高速性を要求されない縦方向（垂直方向）の指向性制御とを分離して扱えるから、ＬＭＳアルゴリズム等の高速のアダプティブアレイ制御を必要とする回路部を、少なくすることができる。
【００２４】
請求項２記載の符号分割アレイ・アンテナは、セル形状に関わる縦方向及び前記セル内の移動体の方向に関わる横方向にそれぞれ複数のアンテナを面状に配置した符号分割多重基地局用の符号分割アレイ・アンテナにおいて、
縦方向及び横方向にそれぞれ列及び行を形成して面状に配置された複数のアンテナエレメントと、
各アンテナエレメントに対応して設けられ、アンテナエレメントより取り出された信号を所定時間間隔で同期してサンプリングするサンプリング手段、このサンプリング手段でサンプリングされたサンプリング信号を、列毎に縦方向に隣接する前記アンテナエレメント毎に第１の単位遅延時間づつ順次長く設定された時間に、横方向に隣接する列毎に第２の単位遅延時間づつ順次長く設定された時間を加えた時間だけ遅延させる遅延手段、この遅延手段でそれぞれ遅延されたサンプリング信号に、受信用縦方向重み付け制御回路から制御線により設定される縦方向重み付け値に基づいて、縦方向の指向性を決める振幅および位相を調整する第１の調整手段、この第１の調整手段で調整された信号を、前記遅延手段の遅延時間の短い側から縦方向に逐次加算するための第１の加算手段と、
各列に対応し且つ分離すべき信号チャンネル数に対応して設けられ、縦方向に加算された信号に、受信用横方向重み付け制御回路から高速制御可能に制御線を介して個別に設定される横方向重み付け値に基づいて横方向の指向性を決める振幅および位相を調整する第２の調整手段、これらの第２の調整手段で調整された信号を、次の列の縦方向に加算された信号を逐次加算するための第２の加算手段と、を有し、
前記面状に配置された複数のアンテナエレメントの同時刻の信号の重み付け加算する操作を、まず、列毎に、横方向に隣接する列毎に第２の単位遅延時間づつ順次長く設定された時間を加えて、縦方向に順次加算し、次いで、列毎に縦方向に加算された信号を、分離すべき信号チャンネル各々に対して横方向に順次加算して行うことを特徴とする。
【００２５】
この請求項２記載の構成によれば、請求項１と同様の効果を奏するほか、アンテナエレメント毎に設けられる遅延手段に、縦方向への第１の単位遅延時間に加えて、横方向への第２の単位遅延時間分も遅延させることにより、遅延回路構成が簡素化される。
【００２６】
請求項３記載の符号分割アレイ・アンテナは、請求項１，２記載の符号分割アレイ・アンテナにおいて、前記第１の調整手段の縦方向の指向性を決める振幅および位相の調整値は、行毎に横方向に同一に設定され、前記第２の調整手段の横方向の指向性を決める振幅および位相の調整値は、横方向に列毎に且つ分離すべき信号チャンネル毎に個別に設定されることを特徴とする。
【００２７】
この請求項３記載の構成によれば、縦方向の指向性を水平方向で一定するように、横方向（行方向）に振幅および位相の調整値（重み付け）を同一に設定することにより、同一重み付け値を同時に設定できるから、縦方向指向性の設定を簡素化できる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００２９】
図１は本発明の実施の形態に係る、基地局に設けられる符号分割アレイ・アンテナの特に受信系に関わるブロック構成図であり、図２はアンテナエレメントブロックの構成を示す図である。
【００３０】
図１において、１−１〜ｍ−ｎは、アンテナエレメントブロックであり、縦方向にＭ列、横方向にＮ行の面状に配置されている。ここで面状の配置としては、図５のように円筒面、円筒面の一部等の曲面状や、平面状などの任意の形状とすることができる。１１−１〜１１−ｍは、第２遅延部であり、横方向に加算する際の遅延時間を与える。１２−１−１〜１２−ｋ−ｍは、横方向重み付け部であり、各チャンネルの各列毎にそれぞれ横方向に重み付け値Ｗｈ１−１〜Ｗｈｋ−ｍが受信用横方向重み付け制御回路１４から設定される。ａｄｄ１−１〜ａｄｄｋ−ｍは、横方向加算部であり、チャンネル毎に重み付け、加算された各チャンネル信号が、受信信号処理回路１５に供給される。また、１３は、受信用縦方向重み付け制御回路であり、各アンテナエレメントブロック内の重み付け部に縦方向の重み付け値Ｗｖ１−１〜Ｗｖｍ−ｎを与える。
【００３１】
アンテナエレメントブロック１−１〜ｎ−ｍはそれぞれ、図２に示されるように、アンテナエレメント２１が設けられ、送受共用器２２に結合されている。送受共用器２２は、送信信号或いは受信信号を切り換えて振り分ける。
【００３２】
受信系では、受信回路部２３は受信した信号を増幅・周波数変換し、Ａ／Ｄ変換回路部２４は受信したアナログ信号を各アンテナエレメント間で同期してディジタル信号に変換する。第１遅延回路部２５は、加算部２７で行う加算に充分な単位時間幅に対して、整数倍の遅延時間を持っている。縦方向重み付け部２６は、第１遅延回路部２５からの遅延された受信信号に縦方向の指向性を与えるための振幅及び位相の重み付け値Ｗｖｉｊを乗算し調整を行う。そして、受信され、Ａ／Ｄ変換され、所定時間遅延され、振幅及び位相の調整された受信信号は、加算部２７に加えられ、縦方向に配置された前段のアンテナエレメントの同時刻の受信信号と加算されて出力される。
【００３３】
また、送信系では、送信用縦方向重み付け部２８は、送信すべき信号に縦方向の指向性を与えるための振幅及び位相の重み付け値Ｗｔｖｉｊを乗算し調整を行う。Ｄ／Ａ変換回路部２９は、重み付け調整された信号をアナログ信号に変換 し、変調回路部３０はアナログ信号に変換された重み付け信号で搬送波を変調する。そして、変調された搬送波が、送受共用器２２を介して、アンテナエレメント２１から送信される。
【００３４】
本発明では、面状（円筒面、平面など）に配置された符号分割アレイ・アンテナにおいて、同時刻の縦方向・横方向（円周方向）の複数のアンテナエレメント１−１〜ｍ−ｎの信号を用いて、分離すべき信号各々に対して重み付け加算する操作を行うために、縦方向及び横方向にそれぞれ列１〜ｍ及び行１〜ｎを形成し、まず、列毎に同時に縦方向に順次加算し、次いで、列毎に縦方向に加算された信号を、分離すべき信号チャンネル各々に対して横方向に順次加算して行う。
【００３５】
図１において、アンテナエレメントブロック１−１〜ｍ−ｎは、列毎に縦方向に直列に接続される。第１列１−１〜１−ｎについてみると、それぞれのアンテナエレメントブロックで縦方向重み付け値Ｗｖ１−１〜Ｗｖ１−ｎが、受信用縦方向重み付け制御回路１３から制御線Ｗｖにより設定される。
【００３６】
この縦方向のアンテナ指向性は、チルト角を与えて、セル端に当たる角度で指向性のカットオフを設けて、セル端を越える場所からの電波の送受を防ぎ、またセル内においては伝搬損失、則ち距離減衰に見合って送受する電波の強度を補償する必要があるから、縦方向の各アンテナエレメントブロック１−１〜１−ｎに対する重み付けＷｖ１−１〜Ｗｖ１−ｎは、その条件を満たすように設定される。なお、この縦方向のアンテナ指向性は、各列において同一の条件となるから、通常は各列において同じ値に設定される。
【００３７】
また、列毎に縦方向に加算される信号は、同時刻の信号とする必要があるから、縦方向加算部２７の加算処理に要する単位時間をΔＴｖとすると、順次加算する方向に各アンテナエレメントブロックに順次単位時間ΔＴｖずつ長い遅延時間を設定する。つまり、アンテナエレメントブロック１−１に遅延時間ΔＴｖを設定する場合には、アンテナエレメントブロック１−２に遅延時間２ΔＴｖ、アンテナエレメントブロック１−ｎに遅延時間ｎΔＴｖを設定することになる。この結果、縦方向に重み付け加算された受信信号は、時間（ｎ＋１）ΔＴｖだけ遅延する。
【００３８】
なお、各列とも同じ条件であるから、それぞれ同じ時間（ｎ＋１）ΔＴｖだけ遅延した信号が得られる。
【００３９】
次に、列毎に縦方向に加算された信号を、分離すべき信号チャンネル１ｃｈ〜ｋｃｈ各々に対して横方向に順次加算して、各チャンネル信号を得る。横方向に配置された複数Ｍ個のアンテナエレメントは、基地局から見た移動体の方向に関係し、移動体をそれぞれ方位角で分離して、ＳＮ比を改善したり、他局への干渉を低減する必要があるから、列毎に縦方向に加算された信号に対する振幅及び位相の重み付けは、分離すべき信号チャンネル１ｃｈ〜ｋｃｈ毎に、しかも各列毎に高速に制御される。
【００４０】
この横方向の振幅及び位相の重み付け値Ｗｈ１−１〜Ｗｈｋ−ｍは受信用横方向重み付け制御回路１４から、制御線Ｗｈを介して、個別に設定される。これら重み付け値Ｗｈ１−１〜Ｗｈｋ−ｍは移動体の移動等の通信状況に応じて高速に且つ個別に設定値を変更する必要があるから、受信用縦方向重み付け制御回路１３の制御線Ｗｖとは別に高速制御可能な専用の制御線として設けられる。
【００４１】
この列毎に縦方向に加算された信号の横方向への加算を、信号チャンネル１ｃｈについてみると、横方向に加算される信号についても、同時刻の信号とする必要があるから、列毎に第２遅延部１１−１〜１１−ｍを設ける。ここで、縦方向に加算された信号に横方向加算部ａｄｄ１−１〜ａｄｄｋ−ｍの加算処理に要する単位時間をΔＴｈとすると、第２遅延部１１−１〜１１−ｍに、順次加算する方向に縦方向に加算された信号に順次単位時間ΔＴｈずつ長い遅延時間を設定する。つまり、縦方向に加算された第１列の信号の第２遅延部１１−１に遅延時間ΔＴｈを設定する場合には、縦方向に加算された第２列の信号の第２遅延部１１−２に遅延時間２ΔＴｈ、縦方向に加算された第ｍ列の信号の第２遅延部１１−２に遅延時間ｍΔＴｈを設定することになる。
【００４２】
縦方向に加算された第１列の信号は、重み付け値Ｗｈ１−１と乗算されて、初期値０と加算部ａｄｄ１−１で加算され、次段に送られる。次段では、縦方向に加算された第２列の信号は、重み付け値Ｗｈ１−２と乗算され、重み付けされた第１列の信号と加算され、次段に送られる。このようにして、縦方向に加算された第ｍ列の信号まで順次加算され第１信号チャンネル１ｃｈの信号が形成され、屋内側に設けられている受信信号処理回路１５に供給される。この第１信号チャンネル１ｃｈの信号は、面配置された全てのアンテナエレメントブロック１−１〜ｍ−ｎの同時刻の受信信号を、縦方向重み付け値及び横方向重み付け値に従って振幅及び位相が調整され、合成した所望の受信信号となっている。
【００４３】
他の信号チャンネル２ｃｈ〜ｋｃｈについても、信号チャンネル１ｃｈと同様であり、縦方向に加算された第１列〜第ｍ列の信号を、各チャンネルの横方向重み付け値Ｗｈ２−１〜Ｗｈ２−ｍ、・・・Ｗｈｋ−１〜Ｗｈｋ−ｍを乗じて加算し、第２信号チャンネル２ｃｈ〜第ｋ信号チャンネルｋｃｈ信号がそれぞれ形成され、屋内側に設けられている受信信号処理回路１５に供給される。
【００４４】
以上のようにして、面状（円筒面、平面など）に配置された符号分割アレイ・アンテアにおいて、同時刻の縦方向・横方向（円周方向）の複数のアンテナエレメント１−１〜ｍ−ｎの信号を用いて、分離すべき信号各々に対して重み付け加算する操作が行われる。
【００４５】
また、図１のように、アンテナエレメントブロックを縦方向（列毎）にブロック化して一体化し、この列毎に一体化されたブロックを用いて横方向に配置することにより、縦方向１列のアンテナ群をあたかも１台のアンテナとして取り扱うことができるから、面状に形成された符号分割アレイ・アンテナを容易にブロック構成することができ、またそれぞれの装置の機能にも対応させることができる。
【００４６】
なお、図１の実施の形態では、縦方向の各列の一番目と２番目のアンテナエレメントブロック１−１，１−２に単位遅延時間ΔＴｖ、２ΔＴｖを設定し、初期値０を加算するようにしているが、これに代えて一番目と２番目のアンテナエレメントブロック１−１，１−２の遅延時間をなくし、それらの出力を直接加算するようにしてもよい。なお、この時には第３番目のアンテナエレメントブロック１−３の遅延時間を単位遅延時間ΔＴｖに設定し、以後順次、単位遅延時間ΔＴｖを増やしていく。また、横方向の遅延部１１−１〜１１−ｍについても、同様に、一番目と２番目の遅延部１１−１，１１−２の遅延時間を０に設定することができる。この場合には、全体としての遅延時間を短縮することができる。
【００４７】
また、縦方向の第１遅延部の単位遅延時間ΔＴｖと、横方向の第２遅延部ΔＴｈは、縦方向の加算部２７と横方向の加算部ａｄｄ１−１〜ａｄｄｋ−ｍが加算すべき桁数の違いに基づいて、それぞれ異なるものとしているが、同じ遅延時間とすることができる。
【００４８】
この第１の実施の形態によれば、縦方向及び横方向にそれぞれＭ列及びＮ行を形成して円筒面状や平面状に配置された複数のアンテナエレメントの同時刻の信号を重み付け加算する操作を、振幅及び位相調整された信号を遅延操作と隣接アンテナエレメント間の加算操作の繰り返しにより行う。これにより、屋内等の信号処理装置１５への信号線数を、アンテナエレメント数（Ｎ×Ｍ）に関わらず、セクタ数などの分離すべき信号数（チャンネル数）に見合った数に抑制できると共に、隣接するアンテナエレメント間の限られた数の配線のみを用いて、全体の配線長を短くすることができる。
【００４９】
また、円筒面状や平面状に配置されたアンテナエレメントの同時刻の信号を重み付け加算する操作を、まず、列毎（Ｍ）に同時に縦方向（１〜ｎ）に順次加算し、次いで、列毎に縦方向に加算された信号を、分離すべき信号チャンネル（１〜ｋ）各々に対して横方向に順次加算して行うから、全てのアンテナエレメントを従属接続するのに比較して、全体の遅延時間を著しく短くできる。
【００５０】
また、円筒面状や平面状に配置された各アンテナエレメントの指向性制御に際し、高速性を要求される横方向（水平方向）の指向性制御（横方向重み付け値：Ｗｈ１−１〜Ｗｈｋ−ｍ）と、高速性を要求されない縦方向（垂直方向）の指向性制御（縦方向重み付け値：Ｗｖ１−１〜Ｗｖｍ−ｎ）とを分離して扱えるから、ＬＭＳアルゴリズム等の高速のアダプティブアレイ制御を必要とする回路部を、少なくすることができる。
【００５１】
また、縦方向の指向性を水平方向で一定にするように、横方向（行方向）に振幅および位相の調整値（重み付け）を同一に設定することにより、同一重み付け値を同時に設定できるから、縦方向指向性の設定を簡素化できる。
【００５２】
図３は本発明の他の実施の形態に係る、基地局に設けられる符号分割アレイ・アンテナの特に受信系に関わるブロック構成図である。
【００５３】
図３において、図１の実施の形態と異なる点は、図１の第２遅延部１１−１〜１１−ｍを削除し、その遅延時間ΔＴｈ、２ΔＴｈ、・・・ｍΔＴｈを、アンテナエレメントブロック内の各遅延部に付加して補償している。
【００５４】
則ち、第１列のアンテナエレメントブロックには付加しないが、第２列のアンテナエレメントブロックには、各遅延部にそれぞれ遅延時間ΔＴｈを付加し、第３列のアンテナエレメントブロックには、各遅延部にそれぞれ遅延時間２ΔＴｈを付加し、第ｍ列のアンテナエレメントブロックには、各遅延部にそれぞれ遅延時間（ｍ−１）ΔＴｈを付加している。
【００５５】
また、これに加えて、図１の実施の形態では、縦方向の各列の一番目と２番目のアンテナエレメントブロック１−１，１−２に単位遅延時間ΔＴｖ、２ΔＴｖを設定し、初期値０を加算するようにしているが、これに代えて、初期値０の加算をなくし、且つ一番目と２番目のアンテナエレメントブロック１−１，１−２の遅延時間をなくし、それらの出力を直接加算するようにしている。これに伴い、第３番目のアンテナエレメントブロック１−３の遅延時間を単位遅延時間ΔＴｖに設定し、以後順次、単位遅延時間ΔＴｖを増やしている。他の列についても、同様である。なお、その他の構成は、図１の実施の形態と同様であるので、再度の説明は省略する。
【００５６】
この実施の形態によれば、さらに、アンテナエレメントブロック１−１〜ｍ−ｎ毎に設けられる遅延部に、縦方向への第１の単位遅延時間分（ΔＴｖ）に加えて、横方向への第２の単位遅延時間分（ΔＴｈ）も遅延させることにより、遅延回路構成が簡素化される。
【００５７】
図４は本発明の実施の形態に係る符号分割アレイ・アンテナの特に送信系に関わるブロック構成図である。
【００５８】
図４において、１−１〜ｍ−ｎは、図１のアンテナエレメントブロックであり、縦方向にＮ列、横方向にＮ行の面状に配置されている。この各アンテナエレメントブロック１−１〜ｍ−ｎ内の送信系の回路部分は、図２に示されており、送信すべき信号に縦方向の指向性を与えるための振幅及び位相の重み付け値Ｗｔｖｉｊを乗算し調整を行う送信用縦方向重み付け部２８、重み付け調整された信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換回路部２９、アナログ信号に変換された重み付け信号で搬送波を変調する変調回路部３０を有しており、そして、変調された搬送波が、送受共用器２２を介して、アンテナエレメント２１から送信される。
【００５９】
３１は、送信用縦方向重み付け制御回路であり、各アンテナエレメントブロック内の重み付け部に送信用の縦方向の重み付け値Ｗｔｖ１−１〜Ｗｔｖｍ−ｎを与える。３２は、送信用横方向重み付け制御回路であり、横方向重み付け部３５−１−１〜３５−ｋ−ｍに、各チャンネル１ｃｈ〜ｋｃｈの各列毎にそれぞれ横方向の重み付け値Ｗｔｈ１−１〜Ｗｔｈｋ−ｍを設定する。３３は、送信信号処理回路であり、各チャンネル１ｃｈ〜ｋｃｈの送信信号を、それぞれ横方向重み付け部３５−１−１〜３５−ｋ−ｍに供給する。３４−１〜３４−ｍは、加算部であり、各チャンネル１ｃｈ〜ｋｃｈの送信信号に横方向の重み付け値Ｗｔｈ１−１〜Ｗｔｈｋ−ｍが乗じられた信号を、列毎に加算し、各列のアンテナエレメントブロックに同時に供給する。
【００６０】
さて、送信時の縦方向のアンテナ指向性は、受信時と同様にチルト角を与えて、セル端に当たる角度で指向性のカットオフを設けて、セル端を越える場所からの電波の送受を防ぎ、またセル内においては伝搬損失、則ち距離減衰に見合って送信する電波の強度を補償する必要があるから、縦方向の各アンテナエレメントブロック１−１〜１−ｎに対する送信用重み付けＷｔｖ１−１〜Ｗｔｖ１−ｎは、その条件を満たすように設定される。なお、この縦方向のアンテナ指向性は、各列において同一の条件となるから、通常は各列において同じ値に設定される。
【００６１】
また、送信時の横方向のアンテナ指向性は、基地局から見た移動体の方向に関係し、移動体をそれぞれ方位角で分離して、ＳＮ比を改善したり、他局への干渉を低減する必要があるから、各チャンネルの送信信号に対する信号に対する振幅及び位相の重み付けは、アンテナエレメントの列毎にしかも各チャンネル毎に高速に制御される。
【００６２】
この横方向の振幅及び位相の重み付け値Ｗｔｈ１−１〜Ｗｔｈｋ−ｍは送信用横方向重み付け制御回路３２から、制御線Ｗｔｈを介して、個別に設定される。これら重み付け値Ｗｔｈ１−１〜Ｗｔｈｋ−ｍは移動体の移動等の通信状況に応じて高速に且つ個別に設定値を変更する必要があるから、送信用縦方向重み付け制御回路３１の制御線Ｗｔｖとは別に高速制御可能な専用の制御線として設けられる。
【００６３】
この送信動作を、第１送信信号チャンネル１ｃｈについてみると、送信信号処理回路３３から第１送信信号が、横方向重み付け部３５−１−１〜３５−１−ｍに同時に与えられ振幅及び位相の重み付けを受けて、加算部３４−１〜３４−ｍを介して、それぞれ縦方向の列毎のアンテナエレメントブロックに供給される。例えば、横方向重み付け部３５−１−１を通った第１送信信号は、アンテナエレメントブロック１−１〜１−ｎの列に同時に供給され、また横方向重み付け部３５−１−２を通った第１送信信号は、アンテナエレメントブロック２−１〜２−ｎの列に同時に供給される。このようにして、第１チャンネル１ｃｈの送信信号は、横方向及び縦方向の重み付けを受けて、全アンテナエレメントから所定の方向に送信される。他の第２〜第ｋｃｈについても、同様に送信動作がおこなわれる。
【００６４】
送信動作においても、円筒面状や平面状に配置された各アンテナエレメントの指向性制御に際し、高速性を要求される横方向（水平方向）の指向性制御（横方向重み付け値：Ｗｔｈ１−１〜Ｗｔｈｋ−ｍ）と、高速性を要求されない縦方向（垂直方向）の指向性制御（縦方向重み付け値：Ｗｔｖ１−１〜Ｗｔｖｍ−ｎ）とを分離して扱える。
【００６５】
また、縦方向の指向性を水平方向で一定するように、横方向（行方向）に振幅および位相の調整値（重み付け）を同一に設定することにより、同一重み付け値を同時に設定できるから、縦方向指向性の設定を簡素化できる。
【００６６】
【発明の効果】
請求項１記載の構成によれば、縦方向及び横方向にそれぞれ列及び行を形成して面状に配置された複数のアンテナエレメントの同時刻の信号を重み付け加算する操作を、振幅及び位相調整された信号を遅延操作と隣接アンテナエレメント間の加算操作の繰り返しにより行うことで、屋内等の信号処理装置への信号線数を、アンテナエレメント数に関わらず、セクタ数などの分離すべき信号数に見合った数に抑制できると共に、隣接するアンテナエレメント間の限られた数の配線のみを用いて、全体の配線長を短くすることができる。
【００６７】
また、面状に配置されたアンテナエレメントの同時刻の信号を重み付け加算する操作を、まず、列毎に同時に縦方向に順次加算し、次いで、列毎に縦方向に加算された信号を、分離すべき信号チャンネル各々に対して横方向に順次加算して行うから、全てのアンテナエレメントを従属接続するのに比較して、全体の遅延時間を著しく短くできる。
【００６８】
また、面状に配置された各アンテナエレメントの指向性制御に際し、高速性を要求される横方向（水平方向）の指向性制御と高速性を要求されない縦方向（垂直方向）の指向性制御とを分離して扱えるから、ＬＭＳアルゴリズム等の高速のアダプティブアレイ制御を必要とする回路部を、少なくすることができる。
【００６９】
請求項２記載の構成によれば、請求項１と同様の効果を奏するほか、アンテナエレメント毎に設けられる遅延部に、縦方向への第１の単位遅延時間に加えて、横方向への第２の単位遅延時間分も遅延させることにより、遅延回路構成が簡素化される。
【００７０】
請求項３記載の構成によれば、縦方向の指向性を水平方向で一定するように、横方向（行方向）に振幅および位相の調整値（重み付け）を同一に設定することにより、同一重み付け値を同時に設定できるから、縦方向指向性の設定を簡素化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る符号分割アレイ・アンテナの受信系に関わるブロック図。
【図２】本発明の実施の形態例に係るアンテナエレメントブロックの構成図。
【図３】本発明の他の実施の形態に係る符号分割アレイ・アンテナの受信系に関わるブロック図。
【図４】本発明の実施の形態に係る符号分割アレイ・アンテナの送信系に関わるブロック図。
【図５】符号分割アレイ・アンテナの構成例を示す図。
【符号の説明】
１−１〜ｍ−ｎ  アンテナエレメントブロック
１１−１〜１１−ｍ  遅延部
１２−１−１〜１２−ｋ−ｍ  横方向重み付け部
１３  受信用縦方向重み付け制御回路
１４  受信用横方向重み付け制御回路
１５  受信信号処理回路
３１  送信用縦方向重み付け制御回路
３２  送信用横方向重み付け制御回路
３３  送信信号処理回路
３４ー１〜３４−ｍ  加算部
３５ー１−１〜３５−ｋ−ｍ  横方向重み付け部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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