(57)【要約】【課題】  基地局に用いられるアレーアンテナ装置の風圧荷重を軽減する。【解決手段】  Ｎ本のアンテナ素子と、Ｎ個の高周波回路部と、このＮ個の高周波回路部に対して光ファイバーによって接続される適応信号処理部とによって構成されるアレーアンテナ装置において、ダウンリンクにおける個別チャネル信号に関しては適応信号処理部で適応信号処理することで各移動局に対して送信し、ダウンリンクにおける共通チャネル信号に関してはＮ本のアンテナ素子の中の何れかのアンテナ素子を用いて送信する。【選択図】  図２
2006054594.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｎ本のアンテナ素子と、Ｎ個の高周波回路部と、上記Ｎ本のアンテナ素子で受信した受信信号及びＮ本のアンテナ素子から送信する送信信号を適応信号処理する適応信号処理部とによって構成されるアレーアンテナ装置において、
ダウンリンクにおける個別チャネル信号に関しては上記適応信号処理部で適応信号処理することで各移動局に対して送信し、ダウンリンクにおける共通チャネル信号に関しては上記Ｎ本のアンテナ素子の中の何れかのアンテナ素子を用いて送信することを特徴とするアレーアンテナ装置。
【請求項２】
請求項１記載のアレーアンテナ装置において、高周波回路部におけるＮ個の送信用無線増幅器は（Ｎ−１）個の個別チャネル専用無線増幅器と、１個の共通チャネル・個別チャネル兼用無線増幅器とされ、ダウンリンクにおける共通チャネル信号は、上記Ｎ本のアンテナ素子の中の１本のアンテナ素子を用いて送信することを特徴とするアレーアンテナ装置。
【請求項３】
請求項１記載のアレーアンテナ装置において、上記Ｎ本のアンテナ素子の中の複数本に共通チャネル・個別チャネル兼用無線増幅器を接続し、残りのアンテナ素子に個別チャネル無線増幅器を接続し、ダウンリンク時は上記共通チャネル・個別チャネル兼用無線増幅器を接続した上記複数本のアンテナ素子からダウンリンク用共通チャネル信号をマルチビームで送信することを特徴とするアレーアンテナ装置。
【請求項４】
請求項１又は３記載のアレーアンテナ装置の何れかにおいて、上記Ｎ本のアンテナ素子は一列に配列され、一列に配列されたＮ本のアンテナ素子の中の両端に位置するアンテナ素子に送信用無線増幅器として共通チャネル・個別チャネル兼用送信無線増幅器を接続し、  残りのアンテナ素子には個別チャネル専用送信無線増幅器を接続した構成としたことを特徴とするアレーアンテナ装置。
【請求項５】
請求項１又は３記載のアレーアンテナ装置の何れかにおいて、上記Ｎ本のアンテナ素子の中で隣接する２本のアンテナ素子にて複数組のアンテナ対を構成し、これら複数組のアンテナ対に接続される送信用無線増幅器を共通チャネル・個別チャネル兼用送信無線増幅器とし、残りのアンテナ素子に接続される送信用無線増幅器は個別チャネル専用送信無線増幅器とすることを特徴とするアレーアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は例えば移動無線システムの基地局に用いられるアレーアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１４に従来のアレーアンテナ装置の構成及び図１５にその電気回路の構成を示す。
図１４に示す１はアンテナ素子を示す。アンテナ素子１はＮ本のアンテナ素子１が一列に配列されアレーアンテナを構成する。各アンテナ素子１の基部には高周波回路部２が配置される。この高周波回路部２には各アンテナ素子１毎に図１５に示すようにアンテナ共用器８と、受信用無線増幅器９と、個別チャネル専用送信無線増幅器１０と、光伝送回路部１１とが格納される。
４は屋内装置を示す。この屋内装置４に適応信号処理部１３が格納され、この適応信号処理部１３と高周波回路部２に格納した受信用無線増幅器９及び個別チャネル専用送信無線増幅器１０との間を光ファイバーケーブル３で接続している。
【０００３】
図１４及び図１５に示す例ではＮ本（Ｎは一般に１２程度に採られる）のアンテナ素子１の他に共通チャネル用基地局アンテナ５を独立して設ける。この共通チャネル用基地局アンテナ５は屋内装置４に設けた共通チャネル専用送信無線増幅器１２と共通チャネルケーブル７を通じて共用チャネル送信用アンテナ給電部６から給電を受けてダウンリンク時（下り回線使用時）に共通チャネル信号を送信する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このようなアダプティブアレーアンテナ装置を運用する際には、共通チャネル用基地局アンテナ５ならびにアレーアンテナ装置を構成するＮ本のアンテナ素子１をビルの屋上或は鉄塔などに設置するため、風圧荷重及び装置規模が問題となる。特に図１６及び図１７に示すように共通チャネル用基地局アンテナ５を２本設け共通チャネルに送信ダイバーシチを適用する際にはさらに風圧荷重及び装置規模が問題となる。
この発明の目的はこれらの問題を解決し、風圧荷重の低減と装置規模を抑えることができるアレーアンテナ装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明では共通チャネル用基地局アンテナを廃止し、アレーアンテナを構成するアンテナ素子の一部を共用チャネル・個別チャネル兼用とし、アレーアンテナを構成するアンテナ素子のみで基地局用アレーアンテナ装置を構成するものである。
この発明の第１の実施形態ではアレーアンテナを構成するＮ本のアンテナ素子の中の何れかを共通チャネルと個別チャネルに兼用するアレーアンテナ装置を提案する。つまり、この第１実施形態によれば、アレーアンテナを構成するＮ本のアンテナ素子の中の任意の数のアンテナ素子を共通チャネルと個別チャネルに兼用するアレーアンテナを提案するものである。
【０００６】
この発明の第２の実施形態ではアレーアンテナを構成するＮ本のアンテナ素子の中の１本のアンテナ素子を共通チャネルと個別チャネルに兼用するアレーアンテナ装置を提案する。
この発明の第３の実施形態ではアレーアンテナ装置を構成するＮ本のアンテナ素子の中の複数本を共通チャネルと個別チャネルに兼用する構成のアレーアンテナ装置を提案する。
この発明の第４の実施形態では一列に配列されたＮ本のアンテナ素子の両端のアンテナ素子を共通アンテナと個別アンテナに兼用する構成のアレーアンテナ装置を構成する。
【０００７】
この発明の第５の実施形態ではＮ本のアンテナ素子の中で互に隣接するアンテナ素子により複数組のアンテナ素子対を構成し、これら複数組のアンテナ素子対を構成するアンテナ素子を共用チャネルと個別チャネルに兼用し残りのアンテナ素子は個別チャネル専用アンテナとする構成のアレーアンテナ装置を提案する。
【発明の効果】
【０００８】
上述した何れの実施形態でも、アレーアンテナ装置を構成するＮ本の中の何れかを共通チャネルと個別チャネルに兼用する構成としたから、アンテナ素子としてはアレーアンテナ装置のアンテナ素子のみで共通チャネルの信号を送信することができる。この結果、高所に設置しても風圧荷重を低減することができる。また、装置の規模を縮小することができる効果も得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
［実施例１］
図１乃至図４にこの発明を実施するための最良の形態を提供する実施例１を示す。図１乃至図４に示す実施例１ではアレーアンテナ装置を構成するＮ本（一般には１２本程度）のアンテナ素子１の中の１本を共通チャネルと個別チャネルに兼用する構成とするものである。
図２にその様子が表わされる。つまり、Ｎ本のアンテナ素子１の中の（Ｎ−１）本のアンテナ素子１に接続されたアンテナ共用器８には受信用無線増幅器９と個別チャネル専用送信無線増幅器１０とを接続し、他の１本のアンテナ素子１に接続されたアンテナ共用器８には受信用無線増幅器９と共通チャネル・個別チャネル兼用送信無線増幅器１４を接続し、これにより、１本のアンテナ素子１を共通チャネルと個別チャネルに兼用させる構成としたものである。
【００１０】
この構成によればアップリンクではＮ本の全てのアンテナ素子１を用いて各移動局からの信号を受信し、屋内装置４に格納した適応信号処理部１３により各アンテナ素子１からの受信電力を適応信号処理し、各移動局からの受信電力を効率よく収集し受信する。一方、ダウンリンクでは適応処理された個別チャネル信号をＮ本の全てのアンテナ素子１を用いて送信し、適応信号処理によりアレーアンテナ装置の指向性を制御し、エリア内の各移動局に効率よく信号を伝送する。共通チャネル信号についてはＮ本の中の１本のアンテナ素子１から個別チャネル信号と共に送信する。共通チャネル信号を送信している様子ならびにエリア構成を図３及び図４に示す。図３に示すように、共通チャネル信号はアンテナ＃ｊ（１≦ｊ≦Ｎ）より送信されており、アンテナ素子１の水平面内指向性は反射板等の規制によって約１２０°とされており図４に示すように３セクタ構成のエリア（図４に斜線を付してエリア）を形成することができる。従って、この基地局は図４に斜線を付したエリアが実用エリアと定められる。
【００１１】
この実施例１によれば、図１４乃至図１７に示した従来の構成に比べて共通チャネル用基地局アンテナ５やその共通チャネル送信用アンテナ給電部６を無くすことができ、見かけ上図１に示すようにアレーアンテナ素子のみによって構成することができる。したがって、この実施例１によれば風圧荷重を抑えることができ、装置の施工性を改善できることが解る。
【００１２】
［実施例２］
図５乃至図７にこの発明の実施例２を示す。この実施例２ではアレーアンテナ装置を構成するＮ本のアンテナ素子１が図１に示したように１列に配列されており、その一列に配列されたアンテナ素子１の両端に位置するアンテナ素子１を共通チャネルと個別チャネルに兼用する構成とするものである。
このために、図５に示すように、両端に位置するアンテナ素子１に接続したアンテナ共用器８に受信用無線増幅器９と共通チャネル・個別チャネル兼用送信無線増幅器１４を接続し、他の（Ｎ−２）本のアンテナ素子１のアンテナ共用器８には受信用無線増幅器９と個別チャネル専用送信無線増幅器１０を接続する。
【００１３】
この構成によればアップリンクではＮ本の全てのアンテナ素子１を用いて各移動局からの信号を受信し、屋内装置４に格納した適応信号処理部１３で各アンテナ素子１からの受信電力を適応信号処理し、各移動局からの信号を効率よく受信する。一方、ダウンリンクでは、適応信号処理された個別チャネル信号をＮ本の全てのアンテナ素子１を用いて送信する。共通チャネル信号についてはＮ本のうち両端に位置する２本のアンテナ素子１からそれぞれ送信し、送信ダイバーシチを適用する。
【００１４】
送信ダイバーシチを適用して共通チャネル信号を送信している様子ならびにそのエリア構成を図６と図７に示す。図６により共通チャネル信号はアンテナＮｏ．でＮｏ．＃１とＮｏ．＃Ｎよりそれぞれ送信されており、アンテナの水平面内指向性は反射板等の作用により１２０°に設定されているため、図７に示すように、３セクタ構成のエリアを作ることができる。
従って、この実施例２の構成によっても、見かけ上図１に示した実施例１と同様に共通チャネル用基地局アンテナ５及び共通チャネル送信用アンテナ給電部６を無くし、アレーアンテナ装置のみで構成することができる。よって、この実施例２によっても高所に設置したとしても風圧荷重を抑えることができ、装置の施工性を改善することができる。
【００１５】
［実施例３］
図８乃至図１０にこの発明の実施例３を示す。この実施例ではＮ本のアンテナ素子１の互に隣接するアンテナ素子１により複数組のアンテナ素子対を構成し、複数のアンテナ素子対により共通チャネル信号を複数のビームとして送信するように構成したものである。
図８に示す実施例ではＮ本のアンテナ素子１の両端と、この両端に位置するアンテナ素子１に隣接する各１本のアンテナ素子１によってアンテナ素子１の配列の両側に１組ずつ、合わせて２組のアンテナ素子対を構成し、これらアンテナ素子対を構成した計４個の各アンテナ素子１に接続されているアンテナ共用器８に受信用無線増幅器９と、共通チャネル・個別チャネル兼用送信無線増幅器１４とを接続し、他の残りのアンテナ素子１に接続されているアンテナ共用器８には受信用無線増幅器９と個別チャネル用無線増幅器１０を接続する。
【００１６】
この構成によればＮ本のアンテナ素子１の中のアンテナ素子対を構成するアンテナ素子は共通チャネル・個別チャネル兼用アンテナ素子として作用し、アップリンク状態ではＮ本の全てのアンテナ素子１を用いて各移動局からの信号を受信し、屋内装置４に収納した適応信号処理部１３で適応処理され各移動局の受信電力を効率よく受信する。一方ダウンリンク状態では適応信号処理された個別チャネル信号をＮ本の全てのアンテナ素子１を用いて送信し、共通チャネル信号についてはＮ本のうち４本のアンテナ素子１を用いて送信する。
【００１７】
共通チャネル信号を送信している様子ならびにエリア構成を図９と図１０に示す。図９に示すように隣接した２本のアンテナ素子対にて６０°ビームアンテナ（１本のアンテナ素子１が１２０°ビームを形成する）が２組構成される。計４本のアンテナ素子１を用いて６セクタ構成のエリアを２つ確保することにより、図１０に斜線を付して示すように３セクタ構成のエリアを作ることができる。
この実施例３によっても、図１４及び図１６に示した共通チャネル用基地局アンテナ５と共通チャネル送信用アンテナ給電部６を設ける必要がなく、風圧荷重を抑えることができる。また装置の施工性を改善できることが解る。また、実施例１の構成と比較して共通チャネル信号を４本のアンテナ素子１に分配して送信するため、共通チャネル信号に関しては各アンテナ素子１における送信電力を約１／４に抑えることができ、共通チャネル信号・個別チャネル兼用送信無線増幅器１４の共通チャネル信号に係わる出力電力及び消費電力を抑えることができる効果が得られる。
【００１８】
［実施例４］
図１１乃至図１３にこの発明の実施例４を示す。この実施例４では一列に配列されたＮ本のアンテナ素子１の両端から２対ずつを共通チャネル・個別チャネル兼用アンテナ素子として作用させるように構成した場合を示す。
具体的には一列に配列されたアンテナ素子１の両端からそれぞれ４本のアンテナ素子１のアンテナ共用器８に対して共通チャネル・個別チャネル兼用送信無線増幅器１４を接続し、合計して８本のアンテナ素子１を共通チャネル・個別チャネル兼用アンテナとして作用させ、残りの（Ｎ−８）本のアンテナ素子１に接続されたアンテナ共用器８に対しては個別チャネル専用送信無線増幅器１０を接続し、これらのアンテナ素子１を個別チャネル専用アンテナとして作用させる。
【００１９】
アップリンクではＮ本全てのアンテナ素子１を用いて各移動局からの信号を受信し、適応信号処理部１３で各アンテナ素子１からの受信電力を適応信号処理し、各移動局からの受信信号を効率よく受信する。一方、ダウンリンクでは適応信号処理された個別チャネル信号をＮ本の全てのアンテナ素子１を用いて送信し、共通チャネル信号についてはＮ本のうち両側に位置する計８本のアンテナ素子を用いて送信する。
送信ダイバーシチを適用して共通チャネル信号を送信している様子ならびにエリア構成を図１２と図１３に示す。図１２に示すように隣接する２本のアンテナ素子１を用いて６０°ビームアンテナ対を４組構成（この場合も１本のアンテナ素子１により１２０°ビームを形成する）し、２組のアンテナ素子１を用いて６セクタ構成のエリアを２つ確保することにより図１３に斜線を付して示す３セクタ構成のエリアを作ることができる。更に、この実施例４の構成によれば送信ダイバーシチを適用するために、２組の６０°ビームアンテナ対から共通チャネル信号をマルチビームで送信することができる。
【００２０】
この実施例４の構成を用いることによって、図１６及び図１７に示した送信ダイバーシチを適用した従来の構成に比べて共通チャネル用基地局アンテナ５ならびに共通チャネル送信用給電部６を無くすことができるため、風圧荷重を抑えることができ、装置の施工性を改善できる。また、図５乃至図７を用いて説明した実施例２の構成である送信ダイバーシチを適用したアレーアンテナ装置と比較して共通チャネル信号を８本のアンテナ素子１に分配して送信するから、各アンテナ素子対の共通チャネル信号に係わる送信電力を抑えることができるため、共通チャネル信号・個別チャネル信号兼用無線増幅器の出力電力及び消費電力を抑えることができる利点が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
この発明によるアレーアンテナ装置は例えば移動通信システムの特に基地局用アンテナ装置に活用される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】この発明によるアレーアンテナ装置の外観構造を説明するための斜視図。
【図２】この発明の実施例１の電気回路構造を説明するためのブロック図。
【図３】図２に示した電気回路構造で得られる共通チャネル信号の送信状況を説明するための配置図。
【図４】図３で説明した共通チャネル信号の送信状況で得られるエリア構成を説明するための平面図。
【図５】この発明の実施例２の電気回路構造を説明するためのブロック図。
【図６】図５に示した電気回路構造で得られる共通チャネル信号の送信状況を説明するための配置図。
【図７】図６で説明した共通チャネル信号の送信状態で得られるエリア構成を説明するための平面図。
【図８】この発明の実施例３の電気回路構造を説明するためのブロック図。
【図９】図８に示した電気回路構造で得られる共通チャネル信号の送信状況を説明するための配置図。
【図１０】図９に示した共通チャネル信号の送信状況で得られるエリア構成を説明するための平面図。
【図１１】この発明の実施例４の電気回路構造を説明するためのブロック図。
【図１２】図１１に示した電気回路構造により得られる共通チャネル信号の送信の様子を説明するための配置図。
【図１３】図１２で説明した共通チャネル信号の送信状況で得られるエリア構成を説明するための平面図。
【図１４】従来のアレーアンテナ装置の外観構造を説明するための斜視図。
【図１５】図１４に示したアレーアンテナ装置の電気回路構造を説明するためのブロック図。
【図１６】従来技術の他の例を説明するための斜視図。
【図１７】図１６に示したアレーアンテナ装置の電気回路構造を説明するためのブロック図。
【符号の説明】
【００２３】
１  アンテナ素子
２  高周波回路部
３  光ファイバーケーブル
４  屋内装置
５  共通チャネル用基地局アンテナ
６  共通チャネル送信用アンテナ給電部
７  共通チャネルケーブル
８  アンテナ共用器
９  受信用無線増幅器
１０  個別チャネル専用送信無線増幅器
１１  光伝送回路部
１２  共通チャネル専用送信無線増幅器
１３  適応信号処理部
１４  共通チャネル・個別チャネル兼用送信無線増幅器
【図１】
2006054594.tif 000003
【図２】
2006054594.tif 000004
【図３】
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【図４】
2006054594.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2006054594.tif 000009
【図８】
2006054594.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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