(57)【要約】  移動端末と無線通信を行う基地局装置に用いられる基地局装置用アンテナであって、第１通信可能エリアに位置する前記移動端末へ指向方向が向けられた第１アンテナ部と、前記基地局装置及び第２通信可能エリアに位置する前記移動端末のいずれか一方から与えられる電波を他方へ再放射する再放射器へ指向方向が向けられた第２アンテナ部と、を備えている。
2019087525.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動端末と無線通信を行う基地局装置に用いられる基地局装置用アンテナであって、
第１通信可能エリアに位置する前記移動端末へ指向方向が向けられた第１アンテナ部と、
前記基地局装置及び第２通信可能エリアに位置する前記移動端末のいずれか一方から与えられる電波を他方へ再放射する再放射器へ指向方向が向けられた第２アンテナ部と、
を備えている
基地局装置用アンテナ。
【請求項２】
前記第２アンテナ部が形成するビームのビーム幅は、前記第１アンテナ部が形成するビームのビーム幅よりも狭い
請求項１に記載の基地局装置用アンテナ。
【請求項３】
前記第２アンテナ部は、前記ビームを形成するアンテナ素子と、前記ビームを集束させる集束部とを備えている請求項２に記載の基地局装置用アンテナ。
【請求項４】
前記集束部は、複数のビームを集束可能なレンズである
請求項３に記載の基地局装置用アンテナ。
【請求項５】
前記第１アンテナ部は、前記基地局装置において第１系列の信号が出力される第１出力部に接続され、
前記第２アンテナ部は、前記基地局装置において前記第１系列と異なる第２系列の信号が出力される第２出力部に接続されている
請求項１から請求項４の少なくともいずれか一項に記載の基地局装置用アンテナ。
【請求項６】
前記第１アンテナ部は、前記基地局装置において送受信信号が入出力される入出力部に接続され、
前記第２アンテナ部は、前記第１アンテナ部が接続されている前記入出力部に接続されている
請求項１から請求項４の少なくともいずれか一項に記載の基地局装置用アンテナ。
【請求項７】
移動端末、及び前記移動端末と無線通信を行う基地局装置のいずれか一方から与えられる電波を他方へ再放射する再放射器であって、
前記移動端末との間で電波の送受信を行う移動端末側アンテナ部と、
前記基地局装置との間で電波の送受信を行う基地局装置側アンテナ部と、
前記移動端末側アンテナ部と、前記基地局装置側アンテナ部とを電気的に接続する接続回路と、
を備え、
前記基地局装置側アンテナ部が形成するビームのビーム幅は、前記移動端末側アンテナ部が形成するビームのビーム幅よりも狭い
再放射器。
【請求項８】
前記基地局装置側アンテナ部は、前記ビームを形成するアンテナ素子と、前記ビームを集束させる集束部とを備えている請求項７に記載の再放射器。
【請求項９】
前記接続回路は、前記他方へ再放射する電波の位相を遅延させる位相遅延部を備えている
請求項７又は請求項８に記載の再放射器。
【請求項１０】
前記移動端末側アンテナ部は、前記基地局装置が有するアンテナによって形成される前記移動端末との間で通信可能な第１通信可能エリアと異なる位置に、前記基地局装置と前記移動端末とが通信可能となる第２通信可能エリアを形成する、
請求項７から請求項９のいずれか一項に記載の再放射器。
【請求項１１】
移動端末と、
第１通信可能エリアに位置する前記移動端末と無線通信を行う基地局装置と、
前記基地局装置及び第２通信可能エリアに位置する前記移動端末のいずれか一方から与えられる電波を他方へ再放射する再放射器と、を備え、
前記基地局装置は、
第１通信可能エリアに位置する前記移動端末へ指向方向が向けられた第１アンテナ部と、
前記再放射器へ指向方向が向けられた第２アンテナ部と、
を備え、
前記再放射器は、
前記第２通信可能エリアに位置する前記移動端末との間で電波の送受信を行う移動端末側アンテナ部と、
前記基地局装置との間で電波の送受信を行う基地局装置側アンテナ部と、
前記移動端末側アンテナ部と、前記基地局装置側アンテナ部とを電気的に接続する接続回路と、を備え、
前記基地局装置側アンテナ部が形成するビームのビーム幅は、前記移動端末側アンテナ部が形成するビームのビーム幅よりも狭い
通信システム。
【請求項１２】
移動端末と無線通信を行う基地局装置であって、
第１通信可能エリアに位置する前記移動端末へ指向方向が向けられた第１アンテナ部と、
前記基地局装置及び第２通信可能エリアに位置する前記移動端末のいずれか一方から与えられる電波を他方へ再放射する再放射器へ指向方向が向けられた第２アンテナ部と、
を備えている
基地局装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基地局装置用アンテナ、再放射器、通信システム、及び基地局装置に関する。
本出願は、２０１７年１１月１日出願の日本出願第２０１７−２１１９６８号に基づく優先権を主張し、前記日本出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
【背景技術】
【０００２】
第５世代移動通信システムでは、ミリ波帯を用いた通信が検討されている。（非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】「ドコモ５Ｇホワイトペーパー  ２０２０年以降の５Ｇ無線アクセスにおける要求条件と技術コンセプト」、株式会社ＮＴＴドコモ、２０１４年９月、Ｐ６−７
【発明の概要】
【０００４】
一実施形態である基地局装置用アンテナは、移動端末と無線通信を行う基地局装置に用いられる基地局装置用アンテナであって、第１通信可能エリアに位置する前記移動端末へ指向方向が向けられた第１アンテナ部と、前記基地局装置及び第２通信可能エリアに位置する前記移動端末のいずれか一方から与えられる電波を他方へ再放射する再放射器へ指向方向が向けられた第２アンテナ部と、を備えている。
【０００５】
他の実施形態である再放射器は、移動端末、及び前記移動端末と無線通信を行う基地局装置のいずれか一方から与えられる電波を他方へ再放射する再放射器であって、前記移動端末との間で電波の送受信を行う移動端末側アンテナ部と、前記基地局装置との間で電波の送受信を行う基地局装置側アンテナ部と、前記移動端末側アンテナ部と、前記基地局装置側アンテナ部とを電気的に接続する接続回路と、を備え、前記基地局装置側アンテナ部が形成するビームのビーム幅は、前記移動端末側アンテナ部が形成するビームのビーム幅よりも狭い。
【０００６】
他の実施形態である通信システムは、移動端末と、第１通信可能エリアに位置する前記移動端末と無線通信を行う基地局装置と、前記基地局装置及び第２通信可能エリアに位置する前記移動端末のいずれか一方から与えられる電波を他方へ再放射する再放射器と、を備え、前記基地局装置は、第１通信可能エリアに位置する前記移動端末へ指向方向が向けられた第１アンテナ部と、前記再放射器へ指向方向が向けられた第２アンテナ部と、を備え、前記再放射器は、前記第２通信可能エリアに位置する前記移動端末との間で電波の送受信を行う移動端末側アンテナ部と、前記基地局装置との間で電波の送受信を行う基地局装置側アンテナ部と、前記移動端末側アンテナ部と、前記基地局装置側アンテナ部とを電気的に接続する接続回路と、を備え、前記基地局装置側アンテナ部が形成するビームのビーム幅は、前記移動端末側アンテナ部が形成するビームのビーム幅よりも狭い。
【０００７】
また、他の実施形態である基地局装置は、移動端末と無線通信を行う基地局装置であって、第１通信可能エリアに位置する前記移動端末へ指向方向が向けられた第１アンテナ部と、前記基地局装置及び第２通信可能エリアに位置する前記移動端末のいずれか一方から与えられる電波を他方へ再放射する再放射器へ指向方向が向けられた第２アンテナ部と、を備えている。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、第１実施形態に係る通信システムが設置された屋内通路の一例を示す図である。
【図２】図２は、基地局装置の構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、第２アンテナ部の構成を示す平面図である。
【図４】図４は、第１再放射器の構成を示すブロック図である。
【図５】図５は、第２実施形態に係る通信システムに用いられる基地局装置の構成を示すブロック図である。
【図６】図６は、第２実施形態に係る通信システムの設置例を示す図である。
【図７】図７は、第３実施形態に係る通信システムに用いられる基地局装置の構成を示すブロック図である。
【図８】図８は、第３実施形態に係る通信システムの設置例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
［本開示が解決しようとする課題］
ミリ波帯の電波は、従来の移動体通信に用いられる周波数の電波と比較して、直進性が高く、回折による回り込みが期待できない。また、従来の移動体通信に用いられる周波数の電波と比較して、伝搬ロスが大きい。
このため、人が密集している場所や、通路が入り組んだ屋内においては、無線通信装置が放射する電波の到達範囲が比較的狭くなることがある。
【００１０】
本開示はこのような事情に鑑みてなされたものであり、電波の到達範囲を拡張することができる技術の提供を目的とする。
【００１１】
［本開示の効果］
本開示によれば、電波の到達範囲を拡張することができる。
【００１２】
［実施形態の説明］
最初に実施形態の内容を列記して説明する。
（１）一実施形態である基地局装置用アンテナは、移動端末と無線通信を行う基地局装置に用いられる基地局装置用アンテナであって、第１通信可能エリアに位置する前記移動端末へ指向方向が向けられた第１アンテナ部と、前記基地局装置及び第２通信可能エリアに位置する前記移動端末のいずれか一方から与えられる電波を他方へ再放射する再放射器へ指向方向が向けられた第２アンテナ部と、を備えている。
【００１３】
上記構成の基地局装置用アンテナによれば、第２通信可能エリアに位置する移動端末との間で相互に電波を再放射する再放射器へ指向方向が向けられた第２アンテナ部を備えているので、第１通信可能エリアに位置する移動端末以外に、第２通信可能エリアに位置する移動端末との間で電波の送受信を可能にする。この結果、第１通信可能エリアと異なる位置に第２通信可能エリアが形成されるように再放射器を設置することで、基地局装置による電波の到達範囲を拡張することができる。また、第１通信可能エリア内において、基地局装置との間で電波が遮蔽される遮蔽部分が生じたとしても、遮蔽部分が第２通信可能エリアに含まれていれば、その遮蔽部分に基地局装置による電波を到達させることができ、基地局装置による電波の到達範囲を拡張することができる。
【００１４】
（２）上記基地局装置用アンテナにおいて、前記第２アンテナ部が形成するビームのビーム幅は、前記第１アンテナ部が形成するビームのビーム幅よりも狭いことが好ましい。
第２アンテナ部は、幅広く移動端末に電波を放射する必要がなく、再放射器との間で電波の送受信を行えばよいので、ビームのビーム幅をより狭くすることができる。これにより、第２アンテナ部は、第１アンテナ部よりも相対的に利得を上げることができ、空間ロスを減らすことができる。
【００１５】
（３）上記基地局装置用アンテナにおいて、前記第２アンテナ部は、前記ビームを形成するアンテナ素子と、前記ビームを集束させる集束部とを備えていることが好ましい。
（４）また、集束部は、複数のビームを集束可能なレンズであることが好ましい。
この場合、複数のアンテナ素子それぞれにビームを集束させるための構成を設けることなく、複数のビームを集束することができるので、構成が簡易となる。
【００１６】
（５）上記基地局装置用アンテナにおいて、前記第１アンテナ部は、前記基地局装置において第１系列の信号が出力される第１出力部に接続され、前記第２アンテナ部は、前記基地局装置において前記第１系列と異なる第２系列の信号が出力される第２出力部に接続されていてもよい。
この場合、第１通信可能エリアと第２通信可能エリアとが重複するエリアにおいては、ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｉｎｐｕｔ  ａｎｄ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｏｕｔｐｕｔ）による無線通信に対応することができる。
【００１７】
（６）また、上記基地局装置用アンテナにおいて、前記第１アンテナ部は、前記基地局装置において送受信信号が入出力される入出力部に接続され、前記第２アンテナ部は、前記第１アンテナ部が接続されている前記入出力部に接続されていてもよい。
この場合、第１アンテナ部からの電波、及び第２アンテナ部からの電波のいずれか一方を遅延させれば、互いに同じ送受信信号による電波であるとしても、第１アンテナ部を経由した電波と、及び第２アンテナ部を経由した電波との分離を移動端末及び基地局装置に行わせることができる。
【００１８】
（７）他の実施形態である再放射器は、移動端末、及び前記移動端末と無線通信を行う基地局装置のいずれか一方から与えられる電波を他方へ再放射する再放射器であって、前記移動端末との間で電波の送受信を行う移動端末側アンテナ部と、前記基地局装置との間で電波の送受信を行う基地局装置側アンテナ部と、前記移動端末側アンテナ部と、前記基地局装置側アンテナ部とを電気的に接続する接続回路と、を備え、
前記基地局装置側アンテナ部が形成するビームのビーム幅は、前記移動端末側アンテナ部が形成するビームのビーム幅よりも狭い。
【００１９】
上記構成の再放射器によれば、基地局装置側アンテナ部は、幅広く電波を放射する必要がなく、基地局装置との間で電波の送受信を行えばよいので、ビームのビーム幅をより狭くすることができる。これにより、基地局装置側アンテナ部は、移動端末側アンテナ部よりも相対的に利得を上げることができ、空間ロスを減らして適切に基地局装置との間で電波の送受信を行うことができる。
【００２０】
（８）上記再放射器において、前記基地局装置側アンテナ部は、前記ビームを形成するアンテナ素子と、前記ビームを集束させる集束部とを備えていることが好ましい。
【００２１】
（９）上記再放射器において、前記接続回路は、前記他方へ再放射する電波の位相を遅延させる位相遅延部を備えていることが好ましい。
この場合、基地局装置が移動端末との間で直接電波の送受信を行うことで、移動端末が再放射器を経由した電波と、再放射器を経由しない電波の両方を受信したとしても、再放射器を経由した電波は遅延されるので、再放射器を経由した電波と、再放射器を経由しない電波との分離を移動端末に行わせることができる。
【００２２】
（１０）上記再放射器において、前記移動端末側アンテナ部は、前記基地局装置が有するアンテナによって形成される前記移動端末との間で通信可能な第１通信可能エリアと異なる位置に、前記基地局装置と前記移動端末とが通信可能となる第２通信可能エリアを形成することが好ましい。
この場合、移動端末側アンテナ部が第２通信可能エリアを形成することによって、基地局装置による電波の到達範囲を拡張することができる。
【００２３】
（１１）他の実施形態である通信システムは、移動端末と、第１通信可能エリアに位置する前記移動端末と無線通信を行う基地局装置と、前記基地局装置及び第２通信可能エリアに位置する前記移動端末のいずれか一方から与えられる電波を他方へ再放射する再放射器と、を備え、前記基地局装置は、第１通信可能エリアに位置する前記移動端末へ指向方向が向けられた第１アンテナ部と、前記再放射器へ指向方向が向けられた第２アンテナ部と、を備え、前記再放射器は、前記第２通信可能エリアに位置する前記移動端末との間で電波の送受信を行う移動端末側アンテナ部と、前記基地局装置との間で電波の送受信を行う基地局装置側アンテナ部と、前記移動端末側アンテナ部と、前記基地局装置側アンテナ部とを電気的に接続する接続回路と、を備え、前記基地局装置側アンテナ部が形成するビームのビーム幅は、前記移動端末側アンテナ部が形成するビームのビーム幅よりも狭い。
【００２４】
（１２）また、他の実施形態である基地局装置は、移動端末と無線通信を行う基地局装置であって、第１通信可能エリアに位置する前記移動端末へ指向方向が向けられた第１アンテナ部と、前記基地局装置及び第２通信可能エリアに位置する前記移動端末のいずれか一方から与えられる電波を他方へ再放射する再放射器へ指向方向が向けられた第２アンテナ部と、を備えている。
【００２５】
［実施形態の詳細］
以下、好ましい実施形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、以下に記載する各実施形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。
【００２６】
〔第１実施形態について〕
図１は、第１実施形態に係る通信システムが設置された屋内通路の一例を示す図であり、図１の（ａ）は、屋内通路を正面から見た図、図１の（ｂ）は、屋内通路の平面図である。
図１は、屋内通路である第１通路Ｒ１と、同じく屋内通路である第２通路Ｒ２とが交差する交差点Ｃの近傍を示している。図１の（ａ）は、第１通路Ｒ１を正面から見た図である。
【００２７】
本実施形態の通信システム１は、基地局装置２と、再放射器３と、移動端末４とを含んで構成される。本実施形態の通信システム１は、複数の再放射器３（第１再放射器３ａ及び第２再放射器３ｂ）を含んでいる。第１再放射器３ａは、第１通路Ｒ１の天井に固定されている。第２再放射器３ｂは、交差点Ｃの天井に固定されている。
移動端末４は、第１通路Ｒ１や第２通路Ｒ２、交差点Ｃに位置する通行人Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３によって保持されている。
【００２８】
基地局装置２は、第１通路Ｒ１の天井に固定されている。また、基地局装置２は、第１再放射器３ａと、第２再放射器３ｂとの間の地点に固定されている。
基地局装置２は、例えば、第５世代移動通信システム（５Ｇ）に準拠している。よって、基地局装置２は、ミリ波帯の電波を用いて無線通信を行う。
基地局装置２は、第１通路Ｒ１であって自装置２の直下に、移動端末４と通信可能な通信可能エリアＡ１（第１通信可能エリア）を形成している。基地局装置２は、通信可能エリアＡ１内に電波を放射し、又は通信可能エリアＡ１内に位置する移動端末４から送信される電波を受信することで、通信可能エリアＡ１内に位置する移動端末４との間で無線通信を行う。
【００２９】
また、基地局装置２は、第１通路Ｒ１の通信可能エリアＡ１に位置する移動端末４との間の無線通信に加え、第１再放射器３ａ及び第２再放射器３ｂが形成する拡張エリアＡ２（第２通信可能エリア）に位置する通行人Ｔ２，Ｔ３の移動端末４との間で無線通信を行うことができる。
図１に示すように、通信可能エリアＡ１と、拡張エリアＡ２とは、互いに異なる位置に形成されている。
【００３０】
なお、ここで、通信可能エリアＡ１の位置と、拡張エリアＡ２の位置とが互いに同じ位置である状態とは、両エリアの形状が一致している状態をいい、通信可能エリアＡ１の位置と、拡張エリアＡ２の位置とが互いに異なる位置である状態とは、両エリアの形状が一致している状態以外の状態をいう。よって、両エリアの位置が互いに異なる位置である状態の場合、両エリアが重複しているエリアを含むことがある。
【００３１】
第１再放射器３ａ及び第２再放射器３ｂは、基地局装置２と、移動端末４との間に介在して電波を中継する。
第１再放射器３ａは、基地局装置２及び拡張エリアＡ２（拡張エリアＡ２１）に位置する移動端末４のいずれか一方から与えられる電波を他方へ再放射する機能を有している。
これにより、第１再放射器３ａは、自器３ａの直下に基地局装置２と移動端末４との間の通信を可能とする拡張エリアＡ２（拡張エリアＡ２１）を形成する。
また、第２再放射器３ｂも、第１再放射器３ａと同様、基地局装置２及び拡張エリアＡ２（拡張エリアＡ２２，Ａ２３）に位置する移動端末４のいずれか一方から与えられる電波を他方へ再放射する機能を有している。
これにより、第２再放射器３ｂは、自器３ｂの周辺に基地局装置２と移動端末４との間の通信を可能とする拡張エリアＡ２（拡張エリアＡ２２，Ａ２３）を形成する。
【００３２】
基地局装置２は、第１再放射器３ａ及び第２再放射器３ｂを介して、拡張エリアＡ２に位置する移動端末４との間で電波の送受信を行う。これによって、基地局装置２は、拡張エリアＡ２に位置する移動端末４との間で無線通信を行うことができる。
【００３３】
図２は、基地局装置２の構成を示すブロック図である。
図２に示すように、基地局装置２は、無線部１０と、基地局装置用アンテナ１５とを備えている。
無線部１０は、移動端末４へ送信すべき送信信号（以下、下り信号ともいう）を基地局装置用アンテナ１５へ与える。また、無線部１０には、基地局装置用アンテナ１５が受信した受信信号（以下、上り信号ともいう）が与えられる。無線部１０は、これら送受信信号（上り信号及び下り信号）に関する処理を行う。これにより、基地局装置２は、移動端末４との間で無線通信を行う。
【００３４】
基地局装置用アンテナ１５は、第１アンテナ部１１と、第２アンテナ部１２とを備えている。
第１アンテナ部１１及び第２アンテナ部１２は、無線部１０の第１入出力部１０ａに接続されている。無線部１０は、第１入出力部１０ａから下り信号を出力するとともに上り信号を受け付ける。よって、第１アンテナ部１１及び第２アンテナ部１２には、同じ系列の下り信号が与えられる。
【００３５】
第１アンテナ部１１は、基地局装置２が移動端末４と直接無線通信するためのアンテナである。
第１アンテナ部１１は、通信可能エリアＡ１に位置する移動端末４から電波として送信される上り信号を受信すると、受信した上り信号を無線部１０へ与える。また、第１アンテナ部１１は、無線部１０から与えられる下り信号を電波として放射する。
【００３６】
第１アンテナ部１１は、複数のアンテナ素子１１ａと、制御部１１ｂとを備えており、アレイアンテナを構成している。
複数のアンテナ素子１１ａは、例えば、平面アンテナによって構成されている。
複数のアンテナ素子１１ａは、通信可能エリアＡ１に位置する移動端末４から送信される電波を受信すると、受信した電波に基づく上り信号を制御部１１ｂへ与える。また、複数のアンテナ素子１１ａは、制御部１１ｂを通じて無線部１０から与えられる下り信号を電波として放射する。
【００３７】
制御部１１ｂは、無線部１０から与えられた下り信号を各アンテナ素子１１ａへ与える。また、制御部１１ｂは、各アンテナ素子１１ａから与えられる上り信号を無線部１０へ与える。また、制御部１１ｂは、無線部１０及び各アンテナ素子１１ａから与えられる送受信信号の位相調整を行い、ビームを形成する機能を有している。
【００３８】
第１アンテナ部１１によるビームは、指向方向が通信可能エリアＡ１内のいずれかの地点に向くように形成される。これにより、第１アンテナ部１１は、通信可能エリアＡ１に位置する移動端末４との間で電波の送受信を行うことができる。
【００３９】
このように、第１アンテナ部１１は、指向方向が通信可能エリアＡ１内のいずれかの地点に向くビームを形成することで、通信可能エリアＡ１を形成する。
なお、ここで、ビームとは、アンテナの電波の放射（受信）パターンにおける主ローブをいい、ビーム幅とは、主ローブの最大利得から３ｄＢ下がった地点のビーム幅（角度）をいう。また、指向方向とは、アンテナを基準としたときのビームの主軸が向く方向をいう。
【００４０】
第２アンテナ部１２は、第１再放射器３ａ及び第２再放射器３ｂとの間で電波の送受信を行うためのアンテナである。第２アンテナ部１２は、第１再放射器３ａ及び第２再放射器３ｂから電波として送信される上り信号を受信すると、受信した上り信号を無線部１０へ与える。また、第２アンテナ部１２は、無線部１０から与えられる下り信号を第１再放射器３ａ及び第２再放射器３ｂへ向けて電波として放射する。
よって、第２アンテナ部１２の指向方向は、第１再放射器３ａ及び第２再放射器３ｂの両方へ向けられている。
【００４１】
図３は、第２アンテナ部１２の構成を示す平面図である。
図３中、第２アンテナ部１２は、複数のアンテナ素子１３と、誘電体レンズ１４とを備えており、レンズアンテナを構成している。
【００４２】
誘電体レンズ１４は、誘電体を用いて球状に形成されたレンズである。誘電体レンズ１４は球状であるため、電波の入射方向を問わず常に同じ特性が得られる。誘電体レンズ１４の直径は、入射波の波長に応じて設定される。
【００４３】
複数のアンテナ素子１３は、例えば平面アンテナであり、無線部１０に接続されている。本実施形態の第２アンテナ部１２は、２つのアンテナ素子１３を備えている。２つのアンテナ素子１３は、誘電体レンズ１４のレンズ表面１４ａに対向配置されている。２つのアンテナ素子１３は、その指向方向が誘電体レンズ１４の中心を通過するように配置される。
よって、誘電体レンズ１４は、アンテナ素子１３から放射される電波を集束し、集束された電波はアンテナ素子１３の反対側から放射される。また、誘電体レンズ１４は、アンテナ素子１３に向けられた電波を集束し、集束した電波をアンテナ素子１３に放射する。これにより、第２アンテナ部１２が形成するビームは、アンテナ素子１３のビームを誘電体レンズ１４によって集束したものとなる。
なお、平面アンテナであるアンテナ素子１３の指向方向は、アンテナ面の中心を通過する法線方向にほぼ一致するものとする。
【００４４】
また、２つのアンテナ素子１３は、誘電体レンズ１４の中心を通過する水平面と、誘電体レンズ１４のレンズ表面１４ａとが交差する赤道線に沿って配置されている。よって、２つのアンテナ素子１３の指向方向はほぼ水平面に平行となる。なお、基地局装置２及び再放射器３ａ，３ｂは、共に天井に固定されているので、水平面におけるアンテナ素子１３の指向方向を調整することで、アンテナ素子１３の指向方向を再放射器３ａ，３ｂへ向けることができる。
【００４５】
なお、本実施形態において、誘電体レンズ１４として球状のレンズを用いた場合を例示したが、各アンテナ素子１３は、赤道線に沿って配置されるため、例えば円柱状の誘電体レンズを用いることもできる。この場合、各アンテナ素子１３は、円柱状の誘電体レンズの側面に配置される。
【００４６】
また、本実施形態において、誘電体レンズ１４を用いたレンズアンテナとして構成した第２アンテナ部１２は、誘電体レンズ１４のレンズ表面１４ａにより多数のアンテナ素子１３を配置すれば、より多数のビームを集束することができる。
【００４７】
２つのアンテナ素子１３のうち、一方のアンテナ素子１３ａの指向方向は、第１再放射器３ａへ向いており、誘電体レンズ１４によって集束されたアンテナ素子１３ａのビームは、第１再放射器３ａへ向けて形成される。
これにより、アンテナ素子１３ａは、第１再放射器３ａとの間で電波の送受信を行うことができる。
【００４８】
また、他方のアンテナ素子１３ｂの指向方向は、第２再放射器３ｂへ向いており、誘電体レンズ１４によって集束されたアンテナ素子１３ｂのビームは、第２再放射器３ｂへ向けて形成される。
これにより、他方のアンテナ素子１３ｂは、第２再放射器３ｂとの間で電波の送受信を行うことができる。
【００４９】
ここで、第２アンテナ部１２が形成するビームのビーム幅は、第１アンテナ部１１が形成するビームのビーム幅よりも狭くなるように設定されている。
第２アンテナ部１２は、幅広く移動端末４に電波を放射する必要がなく、再放射器３との間で電波の送受信を行えばよいので、ビームのビーム幅をより狭くすることができる。これにより、第２アンテナ部１２は、第１アンテナ部１１よりも相対的に利得を上げることができ、第１アンテナ部１１よりも空間ロスを減らすことができる。
【００５０】
また、基地局装置２及び再放射器３ａ，３ｂは、共に天井に固定されているので、基地局装置２と、再放射器３ａ，３ｂとの間で送受信される電波は、天井に沿って放射される。このため、電波が通行人等の障害物によって遮蔽されるのを防止できる。
【００５１】
また上述したように、第２アンテナ部１２は、ビームを形成する複数のアンテナ素子１３と、ビームを集束させる集束部としての誘電体レンズ１４とを備えている。第２アンテナ部１２のビーム幅は、誘電体レンズ１４によって、第１アンテナ部１１のビーム幅よりも狭くなるように集束される。
ここで、本実施形態では、表面に対向配置された複数のアンテナ素子１３が形成する複数のビームそれぞれを集束することができる誘電体レンズ１４を集束部として用いたので、各アンテナ素子１３にビームを集束するための構成を設けずとも、一つの誘電体レンズ１４によって各ビームを集束することができる。これにより、構成が簡易となる。
【００５２】
なお、集束部としては、誘電体レンズに限定されるわけではなく、第２アンテナ部１２をホーンアンテナで構成してもよく、この場合、ホーンアンテナのホーンが集束部となる。また、第２アンテナ部１２をディッシュアンテナで構成してもよく、この場合、ディッシュアンテナにおいてビームを集束させる部分が集束部となる。
【００５３】
また、本実施形態の第２アンテナ部１２では、２つのアンテナ素子１３を設けた場合を例示したが、３つ以上のアンテナ素子１３を設けることもできる。この場合、より多数の再放射器３との間で電波の送受信が可能となる。
【００５４】
上記構成の基地局装置用アンテナ１５によれば、拡張エリアＡ２（第２通信可能エリア）に位置する移動端末４との間で相互に電波を再放射する再放射器３ａ，３ｂへ指向方向が向けられた第２アンテナ部１２を備えているので、通信可能エリアＡ１（第１通信可能エリア）に位置する移動端末４以外に、拡張エリアＡ２に位置する移動端末４との間で電波の送受信を可能にする。この結果、図１に示すように、通信可能エリアＡ１と異なる位置に拡張エリアＡ２が形成されるように再放射器３ａ，３ｂを設置することで、基地局装置２による電波の到達範囲を拡張することができる。
【００５５】
また、通信可能エリアＡ１内において、基地局装置２との間で電波が遮蔽される遮蔽部分が生じたとしても、遮蔽部分が拡張エリアＡ２に含まれていれば、その遮蔽部分に基地局装置２による電波を到達させることができ、基地局装置２による電波の到達範囲を拡張することができる。
【００５６】
また、本実施形態の基地局装置用アンテナ１５によれば、図１中の（ａ）及び図１中の（ｂ）において、通行人Ｔ３の移動端末４のように、通路によって基地局装置２に対して遮蔽されて見通し外となっている移動端末４に対しても、第２再放射器３ｂを経由することで電波の送受信が可能となる。
【００５７】
図４は、第１再放射器３ａの構成を示すブロック図である。なお、第２再放射器３ｂの構成も、第１再放射器３ａとほぼ同様である。よって、ここでは、第２再放射器３ｂの説明については省略する。
【００５８】
図４中、第１再放射器３ａは、基地局装置２との間で電波の送受信を行う基地局装置側アンテナ部２０と、移動端末４との間で電波の送受信を行う移動端末側アンテナ部２１と、基地局装置側アンテナ部２０と移動端末側アンテナ部２１とを電気的に接続する接続回路２２とを備えている。
【００５９】
基地局装置側アンテナ部２０は、ホーンアンテナによって構成されている。基地局装置側アンテナ部２０は、基地局装置２から電波として送信される下り信号を受信すると、受信した下り信号を接続回路２２を通じて移動端末側アンテナ部２１へ与える。また、基地局装置側アンテナ部２０は、接続回路２２を通じて移動端末側アンテナ部２１から与えられる上り信号を電波として基地局装置２へ向けて放射する。
【００６０】
移動端末側アンテナ部２１は、拡張エリアＡ２１に位置する移動端末４から電波として送信される上りを受信すると、受信した上り信号を接続回路２２を通じて基地局装置側アンテナ部２０へ与える。また、移動端末側アンテナ部２１は、接続回路２２を通じて基地局装置側アンテナ部２０から与えられる下り信号を電波として拡張エリアＡ２１に位置する移動端末４へ向けて放射する。
【００６１】
このように、第１再放射器３ａは、基地局装置２から与えられる下り信号を拡張エリアＡ２１に位置する移動端末４へ電波として再放射するとともに、拡張エリアＡ２１に位置する移動端末４から与えられる上り信号を基地局装置２へ電波として再放射する。
【００６２】
移動端末側アンテナ部２１は、複数のアンテナ素子２１ａと、複数の位相器２１ｂと、分配合成器２１ｃとを備えており、アレイアンテナを構成している。
複数の位相器２１ｂは、複数のアンテナ素子２１ａと、分配合成器２１ｃとの間に接続されている。
複数のアンテナ素子２１ａは、例えば、平面アンテナによって構成されている。
複数のアンテナ素子２１ａは、拡張エリアＡ２１に位置する移動端末４から送信される電波を受信すると、受信した電波に基づく上り信号を複数の位相器２１ｂ及び分配合成器２１ｃを通じて基地局装置側アンテナ部２０へ与える。また、複数のアンテナ素子２１ａは、基地局装置側アンテナ部２０から与えられる下り信号を分配合成器２１ｃ及び複数の位相器２１ｂを通じて与えられる下り信号を電波として拡張エリアＡ２１に位置する移動端末４へ向けて放射する。
【００６３】
分配合成器２１ｃは、基地局装置側アンテナ部２０から与えられる下り信号を複数のアンテナ素子２１ａに分配するとともに、複数のアンテナ素子２１ａから与えられる上り信号を合成し、合成した上り信号を基地局装置側アンテナ部２０へ与える。
【００６４】
複数の位相器２１ｂは、複数のアンテナ素子２１ａ及び基地局装置側アンテナ部２０から与えられる送受信信号の位相調整を行い、ビームを形成する機能を有している。
複数の位相器２１ｂは、移動端末側アンテナ部２１によるビームが拡張エリアＡ２１（図１）を形成するように位相調整の設定がなされる。
これによって、第１再放射器３ａは、自器３ａの直下に基地局装置２と移動端末４とが通信可能となる拡張エリアＡ２１を形成する。
【００６５】
なお、第２再放射器３ｂでは、２つの拡張エリアＡ２２，Ａ２３を形成しているが、この場合、複数のアンテナ素子２１ａを、２つのグループに分け、２つのグループそれぞれで異なる指向方向へ向けてビームを形成するように設定する。これにより、２つの拡張エリアＡ２２，Ａ２３を形成することができる。
【００６６】
ここで、基地局装置側アンテナ部２０が形成するビームのビーム幅は、移動端末側アンテナ部２１が形成するビームのビーム幅よりも狭くなるように設定されている。
基地局装置側アンテナ部２０は、幅広く電波を放射する必要がなく、基地局装置２との間で電波の送受信を行えばよいので、ビームのビーム幅をより狭くすることができる。これにより、基地局装置側アンテナ部２０は、移動端末側アンテナ部２１よりも相対的に利得を上げることができ、空間ロスを減らして適切に基地局装置２との間で電波の送受信を行うことができる。
【００６７】
基地局装置側アンテナ部２０は、上述したように、ホーンアンテナによって構成されている。ホーンアンテナは、アンテナ素子と、ビームを集束させる集束部としてのホーンとを備えている。基地局装置側アンテナ部２０のビーム幅は、このホーンによって、移動端末側アンテナ部２１のビーム幅よりも狭くなるように集束される。
【００６８】
なお、集束部としては、ホーンに限定されるわけではなく、基地局装置側アンテナ部２０をレンズアンテナで構成してもよく、この場合、レンズアンテナが有するレンズが集束部となる。また、基地局装置側アンテナ部２０をディッシュアンテナで構成してもよく、この場合、ディッシュアンテナにおいてビームを集束させる部分が集束部となる。
【００６９】
接続回路２２は、移動端末側アンテナ部２１と、基地局装置側アンテナ部２０とを電気的に接続することで、移動端末側アンテナ部２１が受信した上り信号が基地局装置側アンテナ部２０へ与えられるように接続し、逆に基地局装置側アンテナ部２０が受信した下り信号が移動端末側アンテナ部２１へ与えられるように接続する。
このように、接続回路２２は、移動端末側アンテナ部２１と、基地局装置側アンテナ部２０とを互いに信号の授受が可能に接続する。これにより、再放射器３は、電波の受信以外に外部からの電源供給を受けることなく、電波の再放射が可能となる。
【００７０】
接続回路２２は、遅延回路２３を備えている。遅延回路２３は、移動端末側アンテナ部２１と、基地局装置側アンテナ部２０との間に接続されている。遅延回路２３は、与えられる信号を所定時間だけ位相を遅延させて出力する。これにより、基地局装置側アンテナ部２０が受信した下り信号が遅延回路２３に与えられると、下り信号は所定時間だけ位相が遅延されて移動端末側アンテナ部２１へ与えられる。同様に、移動端末側アンテナ部２１が受信した上り信号が遅延回路２３に与えられると、上り信号は所定時間だけ位相が遅延されて基地局装置側アンテナ部２０へ与えられる。
【００７１】
本実施形態の基地局装置２の第１アンテナ部１１は、無線部１０の第１入出力部１０ａに接続されており、第２アンテナ部１２は、第１アンテナ部１１が接続されている第１入出力部１０ａに接続されている。このため、第１アンテナ部１１及び第２アンテナ部１２には、同じ送受信信号が授受される。よって、第１アンテナ部１１による電波と、第１再放射器３ａを経由する第２アンテナ部１２による電波とが同じとなる。
この場合、移動端末４は、同じ下り信号による電波を、第１アンテナ部１１、及び第１再放射器３ａの両方から受信する場合が考えられる。同様に、基地局装置２は、同じ上り信号による電波を、第１アンテナ部１１、及び第２アンテナ部１２の両方から受信する場合が考えられる。
【００７２】
本実施形態では、第１再放射器３ａが遅延回路２３を備えているので、第１再放射器３ａを経由した電波の位相を所定時間だけ遅延させる。この結果、移動端末４が第１再放射器３ａを経由した電波と、第１再放射器３ａを経由しない電波（第１アンテナ部１１からの電波）の両方を受信し、受信した両電波が同じ下り信号による電波であったとしても、第１アンテナ部１１を経由した電波は遅延されるので、第１再放射器３ａを経由した電波と、第１再放射器３ａを経由しない電波との分離を移動端末４及び基地局装置２に行わせることができる。
これにより、移動端末４及び基地局装置２にダイバーシチを行わせることができる。
なお、この場合、遅延回路２３による遅延量は、移動端末４及び基地局装置２において、経路の違いによる遅延が上乗せされることを考慮した上で、信号を区別できる程度の値に設定される。
【００７３】
〔第２実施形態について〕
図５は、第２実施形態に係る通信システムに用いられる基地局装置２の構成を示すブロック図である。
本実施形態では、基地局装置用アンテナ１５を構成する第１アンテナ部１１が無線部１０の第１入出力部１０ａに接続される一方、第２アンテナ部１２が無線部１０の第２入出力部１０ｂに接続される点において、第１実施形態と相違している。
【００７４】
無線部１０は、第１入出力部１０ａ及び第２入出力部１０ｂから互いに異なる系列の下り信号を出力することで、ＭＩＭＯによる無線送信を行うように構成されている。
よって、第１アンテナ部１１及び第２アンテナ部１２には、互いに異なる系列の下り信号が与えられる。
【００７５】
図６は、第２実施形態に係る通信システムの設置例を示す図である。
本実施形態において、通信システム１は、列車Ｒが停車するプラットホームＰに設置されている。
基地局装置２は、プラットホームＰを覆う屋根３０を支持している支柱３１に設けられている。支柱３１は、プラットホームＰのほぼ中央に設けられているため、基地局装置２もプラットホームＰのほぼ中央に設けられている。
【００７６】
再放射器３は、屋根３０の内側面３０ａに固定されている。本実施形態の再放射器３は、支柱３１を挟んだ両側に固定されている。これにより、再放射器３は、基地局装置２の両側に２つ固定されている。
【００７７】
基地局装置２の第１アンテナ部１１（図５参照）は、図６に示すように、プラットホームＰの全域に亘って通信可能エリアＡ１を形成している。
また、再放射器３は、自器３の直下に拡張エリアＡ２を形成するように設定されている。このため、プラットホームＰにおいて、拡張エリアＡ２は、通信可能エリアＡ１に重複している。
【００７８】
よって、図６中の通行人Ｔ４の移動端末４には、基地局装置２の第１アンテナ部１１から放射される電波と、第２アンテナ部１２から放射される電波の両方が到達する。
第１アンテナ部１１から放射される電波は、基地局装置２から移動端末４まで直接到達する経路Ｌ１を通じて移動端末４に到達する。
また、第２アンテナ部１２から放射される電波は、基地局装置２から再放射器３を経由して移動端末４に到達する経路Ｌ２を通じて移動端末４に到達する。
【００７９】
基地局装置２は、第１アンテナ部１１及び第２アンテナ部１２に互いに異なる系列の下り信号を与えることで、移動端末４に対してこれら２つの経路Ｌ１，Ｌ２を利用してＭＩＭＯによる無線送信を行う。
【００８０】
このように本実施形態の基地局装置用アンテナ１５によれば、第１アンテナ部１１及び第２アンテナ部１２が、互いに異なる系列の下り信号を出力する第１入出力部１０ａ及び第２入出力部１０ｂに接続されているので、通信可能エリアＡ１と、拡張エリアＡ２とが重複するエリアにおいては、ＭＩＭＯによる無線送信を行うことができる。
【００８１】
また、例えば、図６における経路Ｌ１が通行人Ｔ５の存在によって遮蔽され、第１アンテナ部１１からの電波が通行人Ｔ４の移動端末４へ到達しなくなることがある。
この場合、本実施形態では、通行人Ｔ５によって第１アンテナ部１１の電波が遮蔽される遮蔽部分（通行人Ｔ４の移動端末４の位置）が拡張エリアＡ２に含まれているので、その遮蔽部分に基地局装置２による電波を到達させることができる。これにより、ＭＩＭＯによる無線送信は妨げられるが、基地局装置２による電波の到達範囲を拡張することができ、遮蔽部分に存在する移動端末４の通信を確保することができる。
【００８２】
〔第３実施形態について〕
図７は、第３実施形態に係る通信システムに用いられる基地局装置２の構成を示すブロック図である。
本実施形態の第２アンテナ部１２は、３つのアンテナ素子１３を備えている点において、第２実施形態の第２アンテナ部１２と相違している。
【００８３】
第２アンテナ部１２は、上述したように、レンズアンテナを構成している。各アンテナ素子１３は互いに異なる指向方向を向くように誘電体レンズ１４（図３）に対向配置される。これにより、本実施形態の第２アンテナ部１２は、３つの方向、すなわち、３つの再放射器３との間で電波の送受信を行うことができる。
【００８４】
図８は、第３実施形態に係る通信システムの設置例を示す図である。
本実施形態において、通信システム１は、競技場や野球場といったスタジアムのフィールドＦを取り囲む観客席エリアＳに設置されている。
観客席エリアＳには、多数の段差面が階段状に形成されており、各段差面に観客席４２がフィールドＦ側向きに配置されている。
基地局装置２は、観客席エリアＳを覆う屋根４１を支持している外壁部４０に設けられている。よって、基地局装置２は、観客席エリアＳの外側に配置されている。
【００８５】
本実施形態の通信システム１は、再放射器３を３つ備えている。３つの再放射器３は、屋根４１の内側面４１ａに固定されている。
基地局装置２の第１アンテナ部１１は、図８に示すように、観客席エリアＳの全域に亘って通信可能エリアＡ１を形成している。
また、３つ再放射器３は、自器３の直下に拡張エリアＡ２を形成するように設定されている。各拡張エリアＡ２は、それぞれが観客席エリアＳの一部を分担するように設定されている。このため、各拡張エリアＡ２は、通信可能エリアＡ１に重複している。
【００８６】
よって、図８中の観客席４２に座る観客の移動端末４には、基地局装置２の第１アンテナ部１１から放射される電波と、第２アンテナ部１２から放射される電波の両方が到達する。
第１アンテナ部１１から放射される電波は、基地局装置２から移動端末４まで直接到達する経路Ｌ１を通じて移動端末４に到達する。
また、第２アンテナ部１２から放射される電波は、基地局装置２から再放射器３を経由して移動端末４に到達する経路Ｌ２を通じて移動端末４に到達する。
【００８７】
基地局装置２は、第１アンテナ部１１及び第２アンテナ部１２に互いに異なる系列の下り信号を与えることで、移動端末４に対してこれら２つの経路Ｌ１，Ｌ２を利用してＭＩＭＯによる無線送信を行う。
これにより、全域に亘って通信可能エリアＡ１と、拡張エリアＡ２とが重複している観客席エリアＳにおいては、ＭＩＭＯによる無線送信を行うことができる。
【００８８】
また、例えば、図８における経路Ｌ１が観客の存在によって遮蔽され、第１アンテナ部１１からの電波が図８中の移動端末４へ到達しなくなることがある。
この場合においても、本実施形態では、観客によって第１アンテナ部１１の電波が遮蔽される遮蔽部分が拡張エリアＡ２に含まれているので、その遮蔽部分に基地局装置２による電波を到達させることができる。これにより、ＭＩＭＯによる無線送信は妨げられるが、基地局装置２による電波の到達範囲を拡張することができ、遮蔽部分に存在する移動端末４の通信を確保することができる。
【００８９】
〔その他〕
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。
例えば、上記各実施形態では、再放射器３における複数の位相器２１ｂが複数のアンテナ素子２１ａに対応する送受信信号の位相を調整することで、移動端末側アンテナ部２１がビームを形成し拡張エリアＡ２を形成するように構成した場合を例示したが、例えば、複数の位相器２１ｂを外部から位相調整可能に構成してもよい。
この場合、必要に応じて再放射器３が形成するビームを調整し、拡張エリアＡ２の位置を変更することができる。これにより、状況の変化に応じて容易に拡張エリアＡ２の設定を変更することができる。
【００９０】
また、上記第２及び第３実施形態では、無線部１０が、互いに異なる２つの系列の信号を出力することでＭＩＭＯによる無線送信を行う場合を例示したが、より多数の系列の信号によるＭＩＭＯを行うこともできる。例えば、再放射器３を３つ設置し、基地局装置２による通信可能エリアＡ１、及び３つの再放射器３それぞれの拡張エリアＡ２が全て重なるエリアを設け、各エリアそれぞれで異なる４つの系列の信号による電波を放射するように基地局装置２を構成すれば、４系列の信号を用いたＭＩＭＯによる無線送信を行うことができる。
【００９１】
本発明の範囲は、上記した意味ではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味、及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００９２】
１  通信システム
２  基地局装置
３  再放射器
３ａ  第１再放射器
３ｂ  第２再放射器
４  移動端末
１０  無線部
１０ａ  第１入出力部
１０ｂ  第２入出力部
１１  第１アンテナ部
１１ａ  アンテナ素子
１１ｂ  制御部
１２  第２アンテナ部
１３  アンテナ素子
１３ａ  アンテナ素子
１３ｂ  アンテナ素子
１４  誘電体レンズ
１４ａ  レンズ表面
１５  基地局装置用アンテナ
２０  基地局装置側アンテナ部
２１  移動端末側アンテナ部
２１ａ  アンテナ素子
２１ｂ  位相器
２１ｃ  分配合成器
２２  接続回路
２３  遅延回路
３０  屋根
３０ａ  内側面
３１  支柱
４０  外壁部
４１  屋根
４１ａ  内側面
４２  観客席
Ｒ１  第１通路
Ｒ２  第２通路
Ａ１  通信可能エリア
Ａ２  拡張エリア
Ａ２１  拡張エリア
Ａ２２  拡張エリア
Ｔ１  通行人
Ｔ２  通行人
Ｔ３  通行人
Ｔ４  通行人
Ｔ５  通行人
Ｌ１  経路
Ｌ２  経路
【図１】
2019087525.tif 000003
【図２】
2019087525.tif 000004
【図３】
2019087525.tif 000005
【図４】
2019087525.tif 000006
【図５】
2019087525.tif 000007
【図６】
2019087525.tif 000008
【図７】
2019087525.tif 000009
【図８】
2019087525.tif 000010
【国際調査報告】
2019087525.tif 000011
2019087525.tif 000012