(57)【要約】【課題】グレーティングローブの影響を低減すること。【解決手段】第１及び第２の無線通信装置は、１次元状のマイクロストリップアレーアンテナないしは１次元に配列されたアンテナ素子が複数列並べられて構成された準１次元状のマイクロストリップアレーアンテナが、該マイクロストリップアレーアンテナの１次元軸と直交する方向の直交軸に所定の間隔で複数並べて配置され、且つ複数の該マイクロストリップアレーアンテナにて送受信される信号に対して個別に複素位相の回転を与えることで直交軸の方向に指向性ビームを形成し、マイクロストリップアレーアンテナを並べた直交軸の方向が直交した方向となるように配置されており、且つ対向する適応型指向性アンテナユニット間で偏波面が揃うように個別のアンテナ素子の偏波面が設定されていることを特徴とする無線通信装置。【選択図】図１
2019009744.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の無線通信装置と第２の無線通信装置とを備える無線通信システムにおける無線通信装置であって、
該第１及び第２の無線通信装置は、
１次元状のマイクロストリップアレーアンテナないしは１次元に配列されたアンテナ素子が複数列並べられて構成された準１次元状のマイクロストリップアレーアンテナが、該マイクロストリップアレーアンテナの１次元軸と直交する方向の直交軸に所定の間隔で複数並べて配置され、且つ複数の該マイクロストリップアレーアンテナにて送受信される信号に対して個別に複素位相の回転を与えることで前記直交軸の方向に指向性ビームを形成する適応型指向性アンテナユニットを備え、
該適応型指向性アンテナユニットは、
前記マイクロストリップアレーアンテナを並べた前記直交軸の方向が前記第１の無線通信装置と第２の無線通信装置の間で直交した方向となるように配置されており、且つ対向する前記適応型指向性アンテナユニット間で偏波面が揃うように前記マイクロストリップアレーアンテナを構成する個別のアンテナ素子の偏波面が設定されていることを特徴とする無線通信装置。
【請求項２】
前記適応型指向性アンテナユニットは、
前記マイクロストリップアレーアンテナが備える個別のアンテナ素子を前記１次元軸に射影した際の射影点の間隔が通信に用いる周波数における波長以下となるように設定され、
前記第１の無線通信装置又は前記第２の無線通信装置の少なくともいずれか一方において、前記マイクロストリップアレーアンテナの前記直交軸の方向の間隔が通信に用いる周波数における波長以下となるように設定されている、請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項３】
前記適応型指向性アンテナユニットは、
前記マイクロストリップアレーアンテナが備える個別のアンテナ素子を前記１次元軸に射影した際の射影点の間隔が通信に用いる周波数における波長以下となるように設定され、
所定の角度φに対し、前記第１の無線通信装置又は前記第２の無線通信装置の少なくともいずれか一方において、前記適応型指向性アンテナユニットが形成する指向性ビームが正面方向から前記直交軸の方向に角度−φから＋φの間に与被干渉対象となる前記無線局装置が存在していないと推定される場合において、マイクロストリップアレーアンテナの前記直交軸の方向の間隔ｄが通信に用いる周波数における波長λに対し、下記式（１）を満たす様に設定されている、請求項１に記載の無線通信装置。
【数１】
2019009744.tif 000006
【請求項４】
前記適応型指向性アンテナユニットは、
前記マイクロストリップアレーアンテナに対応して個別のハイパワーアンプ及び又はローノイズアンプが接続され、該ハイパワーアンプ及び又はローノイズアンプの厚み方向が前記直交する方向と平行になるように実装される、請求項１から３のいずれか一項に記載の無線通信装置。
【請求項５】
ひとつの第１の無線通信装置と複数の第２の無線通信装置とを備える無線通信システムであって、
該第１及び第２の無線通信装置は、
１次元状のマイクロストリップアレーアンテナないしは１次元に配列されたアンテナ素子が複数列並べられて構成された準１次元状のマイクロストリップアレーアンテナが、該マイクロストリップアレーアンテナの１次元軸と直交する方向の直交軸に所定の間隔で複数並べて配置され、且つ複数の該マイクロストリップアレーアンテナにて送受信される信号に対して個別に複素位相の回転を与えることで前記直交軸の方向に指向性ビームを形成する適応型指向性アンテナユニットを備え、
該適応型指向性アンテナユニットは、
前記マイクロストリップアレーアンテナを並べた前記直交軸の方向が前記第１の無線通信装置と第２の無線通信装置の間で直交した方向となるように配置されており、且つ対向する前記適応型指向性アンテナユニット間で偏波面が揃うように前記マイクロストリップアレーアンテナを構成する個別のアンテナ素子の偏波面が設定されており、
前記第１の無線通信装置が備える適応型指向性アンテナユニットの直交軸は水平面に並行であり、且つ前記第２の無線通信装置が備える適応型指向性アンテナユニットの直交軸は前記第１の無線通信装置が備える適応型指向性アンテナユニットの直交軸に直交するように固定設置されていることを特徴とする無線通信システム。
【請求項６】
ひとつの第１の無線通信装置とひとつ又は複数の第２の無線通信装置とを備える無線通信システムであって、
該第１及び第２の無線通信装置は、
１次元状のマイクロストリップアレーアンテナないしは１次元に配列されたアンテナ素子が複数列並べられて構成された準１次元状のマイクロストリップアレーアンテナが、該マイクロストリップアレーアンテナの１次元軸と直交する方向の直交軸に所定の間隔で複数並べて配置され、且つ複数の該マイクロストリップアレーアンテナにて送受信される信号に対して個別に複素位相の回転を与えることで前記直交軸の方向に指向性ビームを形成する適応型指向性アンテナユニットを備え、
該適応型指向性アンテナユニットは、
前記マイクロストリップアレーアンテナを並べた前記直交軸の方向が前記第１の無線通信装置と第２の無線通信装置の間で直交した方向となるように配置されており、且つ対向する前記適応型指向性アンテナユニット間で偏波面が揃うように前記マイクロストリップアレーアンテナを構成する個別のアンテナ素子の偏波面が設定されており、
前記第２の無線通信装置は移動体の上部に固定的に設置され、且つ該第２の無線通信装置の備える前記適応型指向性アンテナユニットの前記直交軸は前記移動体の進行方向に直交するように配置され、前記第１の無線通信装置は建物上部から前記移動体が走行する道路を見下ろす位置に固定的に設置され、該第１の無線通信装置が備える適応型指向性アンテナユニットの前記直交軸は前記道路と平行となるように配置されていることを特徴とする無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信装置及び無線通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、スマートフォンなどの高機能な移動通信端末が爆発的に普及している。携帯電話に関しては、第３世代移動通信から第４世代移動通信に移行し、現在ではさらに先の第５世代移動通信（通称「５Ｇ」）に関する研究開発が進められている。この５Ｇに関して行われている検討のひとつに、マクロセルとスモールセルの利用がある。これまでの携帯電話では、ひとつのサービスエリアを半径数キロメートル程度に設定し、このマクロセルのエリアをひとつの基地局装置がカバーしていた。しかし、この様なマクロセル内には非常に膨大な数のユーザが存在する。全体の限りあるシステム容量は各ユーザでシェアされることになるため、膨大な数のユーザを収容するときには、個々のユーザ毎のスループットは低下する。
【０００３】
この様なスループットの低下を回避するために、トラヒックが集中するような人口密集地に、半径数十メートル程度の非常に小さなサービスエリアであるスモールセルを設定する技術が開発されている。この技術では、スモールセルを活用することで、マクロセルを介さずに、スポット的なトラヒックをネットワークにオフロードする。ここでは、スモールセルにおける通信能力とマクロセルにおける通信能力を同時並行的に利用可能な端末装置を想定する。このような端末装置を用いることで、制御情報についてはマクロセルを活用して情報交換を行いながら、ユーザデータについてはスモールセル側において収容する。これによって、マクロセルとスモールセルのメリットを最大限活用することが可能になる。
【０００４】
先に述べた５Ｇでは、伝送速度の目標値に１０Ｇｂｉｔ／ｓ（ギガビット毎秒）以上が設定されており、このスモールセルでも同様の大容量の通信を行うことでトラヒックの効率的なオフロードを実現する必要がある。マクロセルにおいては長距離伝搬を許容するために周波数の低いマイクロ波帯を利用することが前提となる。しかし、既に周波数資源が枯渇しつつあるマイクロ波帯の現状を考慮し、比較的近距離での通信を想定するスモールセルでは、比較的周波数の高い準ミリ波帯またはミリ波帯の利用が想定されている。この高周波数帯の特徴は、周波数の２乗に反比例して伝搬減衰が大きくなるため、スモールセル基地局は比較的ユーザ端末に近い場所に設置される。
【０００５】
この様なスモールセル基地局は、人の多く集まる繁華街などにおいて、ビル壁面や街灯などの比較的高所に設置されることが想定される。多数のスモールセル基地局を設置すれば、より狭いエリアに分割してユーザを効率的に収容できるため、オフロード効果は高い。これらのスモールセル基地局においては、基本的に大容量化を図るため周波数資源が潤沢なミリ波帯を利用することが期待される。現在の検討の中心は、２８ＧＨｚ帯などの利用を想定しており、高周波数帯の利用に伴うリンクバジェットの不足を補うために、基地局装置と端末局装置の双方に多数のアンテナを実装したＭａｓｓｉｖｅ  ＭＩＭＯ（Multiple-Input Multiple-Output）構成を想定し、ここで高次の空間多重伝送を行うことが期待されている。一例としては、基地局装置側において１６素子×１６素子の合計２５６素子の正方アレーアンテナを実装し、端末局装置側にも１６素子（例えば４素子×４素子の正方アレー）程度の実装を行うことが想定される。
【０００６】
ここで、これらのミリ波帯のシステムにおいては、元々のリンクバジェットが不足するが故にＭａｓｓｉｖｅ  ＭＩＭＯ構成を想定しているため、見通し環境での通信が好ましい。しかし、見通し波が支配的な環境においてはＭＩＭＯチャネル行列の固有値の分布として第１固有値の利得と第２固有値以上の固有値の利得の差が非常に大きくなり、第２固有値以上を利用するメリットが非常に小さくなる傾向がある。すなわち、見通し環境においては反射波を利用した高次の空間多重伝送は困難であり、実際にはせいぜい偏波を用いた２多重（各偏波で第１固有モード伝送を行う）程度が限界で、それ以上の空間多重は非効率となる。
【０００７】
そこで、見通し波が支配的な環境での空間多重伝送の場合には、二つの無線局の備えるアレーアンテナないしは個々のサブアレーアンテナの送信及び受信のペアに対し定義される第１固有モードないしは近似的に第１固有モードに対応する伝送路ごとに、ひとつの信号系列を割り当てて伝送し、これらを並列的に空間多重伝送することが有効となる。例えば、非特許文献１では、基地局装置において、ある程度の離隔距離を確保した複数のサブアレーを実装し、これらのサブアレーから複数の端末局装置に対し、非常に簡易な制御で端末局装置間の与被干渉を低減し、高次の空間多重伝送を実現するマルチユーザＭＩＭＯ伝送技術について紹介している。ここでの評価においては、基地局装置側にて実装する各サブアレーは半波長間隔に配置されていることを仮定していた。
【０００８】
この他にも、アクセス系とは異なり無線局装置を高所に固定設置して、見通し波が支配的な環境で空間多重伝送する技術については、非特許文献２などに関連した記載がある。ここでは二つの無線局装置がビル屋上と、道路を挟んで反対側のビル壁面などに設置される。具体的には、ビル屋上側が基地局装置（エントランス回線を提供する基地局装置であるため、以降、「無線エントランス基地局」と記載する。）、ビル壁面側に中継局を設置し、この中継局にアクセス系のスモールセル基地局装置を接続する運用などを想定している。上述の様に、見通し波が支配的な場合には第１固有値に対応した伝送路は非常に効率的な伝送ができるが、反射波により生じる第２固有値以降の伝送路は固有値が第１固有値に比較して大きく低下しているため、元々リンクバジェットが不足する環境であったことも影響し、利得を確保できずに安定的な通信が困難となる。そこで、非特許文献２に記載の技術では、中継局装置側にひとつのアレーアンテナを実装する一方で、無線エントランス基地局側においてはアレーアンテナをサブアレー化する。この無線エントランス基地局のサブアレーと中継局装置のアレーアンテナの間で第１固有モード伝送を行う。
【０００９】
ここで非特許文献２では、無線エントランス基地局のサブアレー間隔を中継局装置のアレーアンテナのアンテナ配置等の条件に依存した最適条件に設定することで、複数の信号系列を見通し環境で空間多重伝送できることを示している。これは、ひとつの基地局とひとつの中継局が１対１で通信する場合には、その設置環境に応じて無線エントランス基地局側のサブアレー間隔を最適化することで、最もサブアレー間の相関が低くなる条件を実現することが可能であるためである。
【００１０】
この非特許文献２に記載の技術では、ひとつの基地局装置とひとつの中継局装置に着目した際に、基地局装置側のアンテナをサブアレー構成とし、各サブアレーの間隔を離すことでサブアレー間の相関を低減して、複数系統の信号系列を第１固有モードの並列伝送として大容量化を図っている。しかし、この構成における基地局装置と中継局装置の関係を逆転させ、各サブアレーを個別の中継局装置とみなせば、元々、それぞれが離れた位置関係となる中継局装置同士であれば、それぞれの中継局装置と基地局装置の間の見通し波を抽出する第１固有モード伝送（ないしはその近似解に相当する伝送）は相互に相関が低くなり、空間多重伝送には適した環境を構築できる。これは、上述のアクセス系における非特許文献１の技術では、端末局装置の存在する方位がユーザの移動に伴いランダムであるのに対し、固定設置の中継局であればある程度中継局が離隔距離を確保して設置されることを考慮すれば、中継局の存在する方位に角度差が確保できることが期待され、結果的にその角度差に伴い相関がある程度低減できることが期待できるため、非特許文献１に記載の様に、基地局装置側の複数のサブアレーを中継局相互の配置の最適化を意識して設置するまでもなく、低い相関を実現することが可能であった。これらの従来技術におけるＭａｓｓｉｖｅ  ＭＩＭＯ伝送技術においては、アンテナ素子は半波長間隔で例えば正方格子状に２次元配置された正方アレーなどを仮定して特性評価が行われているという特徴がある。
【００１１】
ここで、最初に説明した第５世代移動通信においては１０Ｇｂｉｔ／ｓ以上のスループットを目標としていたが、仮に偏波を用いて二つの第１固有モードを並列伝送（空間多重数としては２）した場合でも、周波数利用効率５ｂｉｔ／ｓ／Ｈｚの伝送モードを想定すると帯域幅が１ＧＨｚ必要になる。現在は２８ＧＨｚ帯などを中心に検討が進められているが、この周波数帯では１ＧＨｚもの帯域幅を確保するのは困難であり、将来的には見通し波が支配的な環境で各端末局装置当たりの空間多重数が２程度となることを想定すると、より周波数資源が潤沢な周波数帯にシフトした運用が必要となる。一例としては、７０／８０ＧＨｚ帯を用いるＥバンドなどが想定される。
【００１２】
ここで、Ｅバンドにおける波長は概ね４ミリメートル程度である。例えば、仮に１波長間隔で正方アレーを構築しようとした場合には、各素子にハイパワーアンプないしはローノイズアンプ（またはその両方）をそれぞれ４ｍｍ×４ｍｍ四方のスペースの中に埋め込む必要がある。しかし、デバイスのサイズやその実装及び配線を考えれば、このサイズでの実装は現実的ではない。仮にデバイスのサイズを１ｃｍ×１ｃｍ程度と仮定し、配線も含めて３波長程度の隔離距離が必要であるとすれば、正方アレーは３波長間隔で形成されることになる。しかし、素子間隔が１／２波長を超えると、メインローブの他にグレーティングローブと呼ばれる高相関となる方向が存在することになる。
【００１３】
例えば、図１１に示すように、３波長間隔（素子間隔ｄ＝３λ、λは波長）のリニアアレーアンテナを想定する。図１１において、１０−１〜１０−４はアンテナ素子、１１−１〜１１−４は移相器等の複素位相回転手段、１２は通信相手となる無線局の方向、１３はグレーティングローブの方向を表している。通信相手となる無線局の方向が正面から角度θ方向であるものとして、その方向に対する平面波（図中では、同位相となる波面を点線で表示）を想定した場合の各素子の経路長差がΔ＝ｄＳｉｎθとなっている。このため、アンテナ素子１０−１〜１０−４の各素子において、素子毎に２π（ｄＳｉｎθ）／λ＝６πＳｉｎθの複素位相回転の累積値を移相器１１−１〜１１−４を用いて与えることで、通信相手となる無線局の方向１２で示したθ方向に指向性を向けることができる。
【００１４】
具体的には、アンテナ素子１０−１を基準とすれば、アンテナ素子１０−２は経路長差Δだけ距離が短いため、複素位相差が２π（ｄＳｉｎθ）／λ×１となっている。これをキャンセルするために、アンテナ素子１０−２には、アンテナ素子１０−１よりも２π（ｄＳｉｎθ）／λ×１だけ位相回転を加える必要がある。同様に、アンテナ素子１０−３にはアンテナ素子１０−２よりも２π（ｄＳｉｎθ）／λ×１だけ位相回転を加える必要があり、アンテナ素子１０−４にはアンテナ素子１０−３よりも２π（ｄＳｉｎθ）／λ×１だけ位相回転を加える必要がある。したがって、移相器１１−１ではその累積値として２π（ｄＳｉｎθ）／λ×０の位相回転を、移相器１１−２ではその累積値として２π（ｄＳｉｎθ）／λ×１の位相回転を、移相器１１−３ではその累積値として２π（ｄＳｉｎθ）／λ×２の位相回転を、移相器１１−４ではその累積値として２π（ｄＳｉｎθ）／λ×３の位相回転をそれぞれアンテナ素子に加える必要がある。なお、移相器１１−１〜１１−４では、通常、遅延線を経由させることで時間的に遅らせて複素位相を回転させることが多いが、この場合、複素位相は遅延線分だけマイナス方向に位相が回転させられることになる。例えば、−π／２の複素位相回転は＋３π／２の複素位相回転と等価であり、位相回転量の絶対値ではなく、符号も考慮した位相回転を与える。上述の位相回転はプラスの位相回転を意図しているため、移相器１１−１〜１１−４を用いる場合にはこの符号の関係を調整するための注意が必要である。
【００１５】
次に、正面から角度θｇの方向（図１１では、矢印１３で示した方向）に対し、以下の式（１）が成立しているものとする。
【００１６】
【数１】
2019009744.tif 000003
【００１７】
ここで、各移相器１１−１〜１１−４ではｄＳｉｎθの経路長差に伴う２π（ｄＳｉｎθ）／λの複素位相回転をキャンセルする位相回転が施されているものとし、左辺第２項にその効果を取り込んでいる。上記式（１）の両辺に２π／λを乗算すると、ウエイトの乗算に伴い角度θｇの方向に対する素子毎の複素位相回転量は２πｎとなり、すなわち各アンテナ素子は同位相で合成されることになる。例えば、ｄ＝３λでθ＝０［ｄｅｇ］の時、約±１９度、約±４２度、±９０度の方向にグレーティングローブとして高相関の方向が現れる。同様にｄ＝３λでθ＝３０［ｄｅｇ］の時には、約±５６度、約±９．６度、−３０度の方向にグレーティングローブとして高相関の方向が現れる。
【００１８】
ここでｄ＜λ／２の場合には、式（１）から明らかな様に左辺の絶対値は１以下となり、原理的にこの式は成立せずにグレーティングローブは現れない。しかし、素子間隔がλ／２よりも大きくなるとグレーティングローブが現れるようになり、波長に対する素子間隔の比、すなわちｄ／λの値が増加すると共に現れるグレーティングローブの数は増加するため、その影響は無視できなくなる。この影響は、与被干渉が無視できないエリア内において、同一周波数チャネルにおいてひとつの無線局とのみ通信をする場合には問題とはならないが、複数の無線局と同一周波数チャネルを用いて空間多重伝送を行うような場合には問題となりうる。
【００１９】
以上の非特許文献で想定するアレーアンテナは、それぞれ素子間隔が半波長程度となるような条件を想定し、その場合の特性をシミュレーションなどにおいて評価されることが多かった。しかし、これが上述の様にＥバンドなどの高周波数帯での利用を想定するならば、ハイパワーアンプやローノイズアンプの実装において、それらの物理的なサイズが問題となり、結果的に各素子間隔を数波長程度に広げた実装が必要となる。このため、上述の様なグレーティングローブが生じるようになる。上述の説明では１次元配列のリニアアレーの場合を例にして説明したが、例えば正方格子状の２次元配列の平面アンテナの場合には、形成する指向性ビームの方向に依存して、グレーティングローブの発生する方向も絶えず変化し、アクセス系を対象にしたモバイル通信であれエントランス系を想定した固定通信であれ、端末局装置又は中継局の配置に関してある程度の自由度を伴う場合には、相互の無線局間での相関がグレーティングローブの影響で高相関となる可能性が否定できなくなる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００２０】
【非特許文献１】丸田一輝他、「高周波数帯Massive MIMOにおけるサブアレー時間軸ビームフォーミングによるマルチユーザ並列伝送」、信学技報, vol. 116, no. 11, RCS2016-20, pp. 111-116, 2016年4月.
【非特許文献２】新井拓人他、「第１固有モードのパラレル伝送を用いた見通し環境ミリ波帯空間多重伝送技術〜固有ビーム間の直交化条件〜」、２０１５年電子情報通信学会通信ソサイエティ大会  通信講演論文集１、２０１５年９月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
上述のように、無線局装置が実装するアンテナ素子は２次元的な配列となるが、Ｅバンドの様な高周波数帯を想定する場合には、その素子間隔を１／２波長間隔以下にすることは困難である。特に、ハイパワーアンプやローノイズアンプなどのアンプの実装を想定し、これらのサイズに合わせてアンテナを配置するとなると、数波長間隔とならざるを得ない。しかし、アンテナ素子間隔が１／２波長間隔以上になるとグレーティングローブが現れ始め、所望の指向性ビームの方向以外にも高相関となる方向が生じるようになる。
【００２２】
仮に１対１の無線局が対向したＰｏｉｎｔ−ｔｏ−Ｐｏｉｎｔ状態で通信を行うのであれば、グレーティングローブが現れる方向は通信相手の無線局とは異なる方向となることが期待されるために問題とはならないが、例えば一つの基地局装置と複数の端末局装置（ないしは複数の中継局）とがＰｏｉｎｔ−ｔｏ−Ｍｕｌｔｉｐｏｉｎｔ状態で空間多重伝送を行う場合（すなわちマルチユーザＭＩＭＯ伝送）には、ひとつの無線局に対して形成した指向性ビームのグレーティングローブが他の無線局宛の指向性ビームに被ることが生じ得るため、高相関で相互に与被干渉となる状態となり得る。この場合でも、少数の無線局を限定的な場所に配置するなどの場合には、最適化設計が可能となる場合もあるが、仮に固定設置する場合であっても、中継局を設置する場所に可能な限り制限を加えずに済ませようとする場合、ないしは最適化設計を行わずに自由に中継局を配置する場合には、それらの中継局がグレーティングローブに重なり、特性を劣化させる可能性が否定できない。
【００２３】
したがって、特にＥバンドのように、より高い周波数帯を用いたシステムにおいて、ハイパワーアンプやローノイズアンプを実装しながらも、それらのデバイスの物理的なサイズに起因して２次元的なアンテナ配置を行う場合のアンテナ素子間隔が拡大して生じるグレーティングローブの影響を低減可能なアンテナ構成法及びその制御方法が求められている。
【００２４】
上記事情に鑑み、本発明は、グレーティングローブの影響を低減することができる技術の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
本発明の一態様は、第１の無線通信装置と第２の無線通信装置とを備える無線通信システムにおける無線通信装置であって、該第１及び第２の無線通信装置は、１次元状のマイクロストリップアレーアンテナないしは１次元に配列されたアンテナ素子が複数列並べられて構成された準１次元状のマイクロストリップアレーアンテナが、該マイクロストリップアレーアンテナの１次元軸と直交する方向の直交軸に所定の間隔で複数並べて配置され、且つ複数の該マイクロストリップアレーアンテナにて送受信される信号に対して個別に複素位相の回転を与えることで前記直交軸の方向に指向性ビームを形成する適応型指向性アンテナユニットを備え、該適応型指向性アンテナユニットは、前記マイクロストリップアレーアンテナを並べた前記直交軸の方向が前記第１の無線通信装置と第２の無線通信装置の間で直交した方向となるように配置されており、且つ対向する前記適応型指向性アンテナユニット間で偏波面が揃うように前記マイクロストリップアレーアンテナを構成する個別のアンテナ素子の偏波面が設定されていることを特徴とする無線通信装置である。
【００２６】
本発明の一態様は、上記の無線通信装置であって、前記適応型指向性アンテナユニットは、前記マイクロストリップアレーアンテナが備える個別のアンテナ素子を前記１次元軸に射影した際の射影点の間隔が通信に用いる周波数における波長以下となるように設定され、前記第１の無線通信装置又は前記第２の無線通信装置の少なくともいずれか一方において、前記マイクロストリップアレーアンテナの前記直交軸の方向の間隔が通信に用いる周波数における波長以下となるように設定されている。
【００２７】
本発明の一態様は、上記の無線通信装置であって、前記適応型指向性アンテナユニットは、前記マイクロストリップアレーアンテナが備える個別のアンテナ素子を前記１次元軸に射影した際の射影点の間隔が通信に用いる周波数における波長以下となるように設定され、所定の角度φに対し、前記第１の無線通信装置又は前記第２の無線通信装置の少なくともいずれか一方において、前記適応型指向性アンテナユニットが形成する指向性ビームが正面方向から前記直交軸の方向に角度−φから＋φの間に与被干渉対象となる前記無線局装置が存在していないと推定される場合において、マイクロストリップアレーアンテナの前記直交軸の方向の間隔ｄが通信に用いる周波数における波長λに対し、下記式（３）を満たす様に設定されている。
【００２８】
本発明の一態様は、上記の無線通信装置であって、前記適応型指向性アンテナユニットは、前記マイクロストリップアレーアンテナに対応して個別のハイパワーアンプ及び又はローノイズアンプが接続され、該ハイパワーアンプ及び又はローノイズアンプの厚み方向が前記直交する方向と平行になるように実装される。
【００２９】
本発明の一態様は、ひとつの第１の無線通信装置と複数の第２の無線通信装置とを備える無線通信システムであって、該第１及び第２の無線通信装置は、１次元状のマイクロストリップアレーアンテナないしは１次元に配列されたアンテナ素子が複数列並べられて構成された準１次元状のマイクロストリップアレーアンテナが、該マイクロストリップアレーアンテナの１次元軸と直交する方向の直交軸に所定の間隔で複数並べて配置され、且つ複数の該マイクロストリップアレーアンテナにて送受信される信号に対して個別に複素位相の回転を与えることで前記直交軸の方向に指向性ビームを形成する適応型指向性アンテナユニットを備え、該適応型指向性アンテナユニットは、前記マイクロストリップアレーアンテナを並べた前記直交軸の方向が前記第１の無線通信装置と第２の無線通信装置の間で直交した方向となるように配置されており、且つ対向する前記適応型指向性アンテナユニット間で偏波面が揃うように前記マイクロストリップアレーアンテナを構成する個別のアンテナ素子の偏波面が設定されており、前記第１の無線通信装置が備える適応型指向性アンテナユニットの直交軸は前記第１の無線通信装置が備える適応型指向性アンテナユニットの直交軸に並行であり、且つ前記第２の無線通信装置が備える適応型指向性アンテナユニットの直交軸は水平面に直交するように固定設置されていることを特徴とする無線通信システムである。
【００３０】
本発明の一態様は、ひとつの第１の無線通信装置とひとつ又は複数の第２の無線通信装置とを備える無線通信システムであって、該第１及び第２の無線通信装置は、１次元状のマイクロストリップアレーアンテナないしは１次元に配列されたアンテナ素子が複数列並べられて構成された準１次元状のマイクロストリップアレーアンテナが、該マイクロストリップアレーアンテナの１次元軸と直交する方向の直交軸に所定の間隔で複数並べて配置され、且つ複数の該マイクロストリップアレーアンテナにて送受信される信号に対して個別に複素位相の回転を与えることで前記直交軸の方向に指向性ビームを形成する適応型指向性アンテナユニットを備え、該適応型指向性アンテナユニットは、前記マイクロストリップアレーアンテナを並べた前記直交軸の方向が前記第１の無線通信装置と第２の無線通信装置の間で直交した方向となるように配置されており、且つ対向する前記適応型指向性アンテナユニット間で偏波面が揃うように前記マイクロストリップアレーアンテナを構成する個別のアンテナ素子の偏波面が設定されており、前記第２の無線通信装置は移動体の上部に固定的に設置され、且つ該第２の無線通信装置の備える前記適応型指向性アンテナユニットの前記直交軸は前記移動体の進行方向に直交するように配置され、前記第１の無線通信装置は建物上部から前記移動体が走行する道路を見下ろす位置に固定的に設置され、該第１の無線通信装置が備える適応型指向性アンテナユニットの前記直交軸は前記道路と平行となるように配置されていることを特徴とする無線通信システムである。
【発明の効果】
【００３１】
本発明により、グレーティングローブの影響を低減することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１の実施形態における基地局装置および端末局装置の適応型送信指向性アンテナユニットの概要を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施形態における基地局装置および端末局装置の適応型受信指向性アンテナユニットの概要を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施形態における基地局装置および端末局装置の概要を示す図である。
【図４】適応型送信指向性アンテナユニットおよび適応型受信指向性アンテナユニットの基地局装置側と端末局装置側の設置の向きである。
【図５】本発明の第１の実施形態を用いた無線エントランスシステムの概要を示す図である。
【図６】本発明の第１の実施形態を用いた移動体アクセスシステムの概要を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施形態における基地局装置および端末局装置の適応型送受信指向性アンテナユニットの概要を示す図である。
【図８】本発明の第３の実施形態における基地局装置および端末局装置の適応型送信指向性アンテナユニットの概要を示す図である。
【図９】本発明の第３の実施形態における基地局装置および端末局装置の適応型受信指向性アンテナユニットの概要を示す図である。
【図１０】準１次元マイクロストリップアレーアンテナの一例を示す図である。
【図１１】リニアアレーアンテナの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。本発明の本質は図４にて説明を行うが、まずは装置の全体構成について説明する。
【００３４】
［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態における基地局装置および端末局装置の適応型送信指向性アンテナユニットの概要を示す図である。図１において、適応型送信指向性アンテナユニット２は、１次元マイクロストリップアレーアンテナ２０−１〜２０−ｎ（ｎは２以上の整数）、ハイパワーアンプ２１−１〜２１−ｎ、移相器２２−１〜２２−ｎ、分配器２３、ミキサ２５、及びローカル発振器２６を備える。
【００３５】
１次元マイクロストリップアレーアンテナ２０−１〜２０−ｎは、個別のアンテナ素子２４を複数実装し、個別のアンテナ素子２４を合成する配線上の経路長が同一となるように配線することで図面における横方向に対しては正面方向の強い指向性を示しながら、図面における縦方向に対しては緩やかな指向性（ないしは無指向性）となる指向性特性を備えている。また、１次元マイクロストリップアレーアンテナ２０−１〜２０−ｎを構成する各アンテナ素子２４への給電は、以下のように行われる。ハイパワーアンプ２１−１〜２１−ｎから各アンテナ素子２４への給電は、同相・同振幅となるよう配線するものとする。１次元マイクロストリップアレーアンテナ２０−１〜２０−ｎの１次元軸方向に指向性を変化させて配置する場合は、その指向性方向となるよう予め、位相と振幅を調整し、アンテナ素子への給電配線を行う。
【００３６】
ひとつの１次元マイクロストリップアレーアンテナ２０−１〜２０−ｎが個別のアンテナ素子２４をｏ（ｏは２以上の整数）個実装している場合、通過損失などを無視すれば１０Ｌｏｇ１０（ｏ）［ｄＢ］の指向性利得を個別のアンテナ素子２４の指向性利得に追加で稼ぐことが可能である。この指向性利得は、固定的に正面方向に向けられたものであり、適応的に変更することは出来ないが、ここでの個別のアンテナ素子２４の数ｏ及びその実装時の幅（図面では横方向の幅）を変えることで指向性ビームの幅は任意の値に設計可能である。例えば、３ｄＢ半値角が１０度であれば、正面から±５度の範囲では指向性利得は角度に対して緩やかに変化し、その角度を超えると急激に利得が低下する。
【００３７】
適応型送信指向性アンテナユニット２には外部よりアナログのベースバンド信号が入力され、入力されたアナログベースバンド信号と、ローカル発振器２６からのローカル信号とがミキサ２５にて乗算されることによってベースバンドから無線周波数の信号に変換され、ここには記載を省略したがフィルタにより帯域外の成分が抑圧され、無線周波数の信号が分配器２３に入力される。分配器２３では、入力された無線周波数の信号がｎ系統に分岐され、分岐された無線周波数の信号それぞれが移相器２２−１〜２２−ｎに入力される。移相器２２−１〜２２−ｎでは、それぞれ個別独立に複素位相の回転を付与する。ここで所定の複素位相回転が付与された信号はハイパワーアンプ２１−１〜２１−ｎに入力され、信号が増幅されて１次元マイクロストリップアレーアンテナ２０−１〜２０−ｎから信号が送信される。
【００３８】
これらの１次元マイクロストリップアレーアンテナ２０−１〜２０−ｎは、縦方向（例えば、図では縦１列）に多数並べて配置されており、これらの１次元マイクロストリップアレーアンテナ２０−１〜２０−ｎの位相関係を移相器２２−１〜２２−ｎにて調整することで、図面に対して縦方向の自由度をもった指向性を適応的に形成することが可能になる。ｎ個の１次元マイクロストリップアレーアンテナ２０−１〜２０−ｎを合成することで、損失等を無視すれば１次元マイクロストリップアレーアンテナ２０−１〜２０−ｎひとつ当たりに対して１０Ｌｏｇ１０（ｎ）［ｄＢ］の指向性利得を追加で稼ぐことができる。一般には図面上で縦に並んだ１次元マイクロストリップアレーアンテナ２０−１〜２０−ｎ全体の図面縦方向の幅は、１次元マイクロストリップアレーアンテナ２０−１〜２０−ｎの図面横方向の幅よりも広く設定され、その結果として図面縦方向に対しては適応的に狙いを定めた方向に非常に鋭い指向性ビームを向けることが可能である。
【００３９】
なお、ここでは説明を省略したが、移相器２２−１〜２２−ｎで行う複素位相回転量を算出するための方法は如何なる技術を適用することも可能である。例えば、以下に示す参考文献１に記載の技術の様に、複素位相の回転量の算出はデジタル的に実施し、実際の複素位相回転を移相器２２−１〜２２−ｎを用いてアナログ的に実現することで、より少ないＤ／Ａ変換器で装置を構成することが可能である。特に参考文献１に記載の技術は、送信アンテナと受信アンテナが物理的に分離されている場合やＦＤＤのシステムの場合であっても適用可能な技術であり、リンクバジェット的に厳しい無線システムでは、ＴＤＤスイッチを介することで生じる通過損失を回避するため、本図の様な送信アンテナとハイパワーアンプを接続する構成が有利である。
【００４０】
また、この参考文献１の技術を実現するためには、複素位相回転量算出のための回路構成が追加で必要となるが、これらは本発明においては本質的ではない上、その他の任意の従来技術の回路構成においても代用可能であるため、ここでは具体的な回路構成の明示と説明は省略する。
（参考文献１：太田厚他、「ミリ波帯大規模アンテナシステムにおけるデジタルアシスト型アナログビームフォーミング 〜 基本コンセプトの提案 〜」、信学技報, vol. 116, no. 383, RCS2016-232, pp. 135-140, 2016年12月.）
【００４１】
図２は、本発明の第１の実施形態における基地局装置および端末局装置の適応型受信指向性アンテナユニットの概要を示す図である。図２において、適応型受信指向性アンテナユニット３は、１次元マイクロストリップアレーアンテナ３０−１〜３０−ｎ、ローノイズアンプ３１−１〜３１−ｎ、移相器３２−１〜３２−ｎ、結合器３３、ミキサ３５、及びローカル発振器３６を備える。
【００４２】
図１と同様に、１次元マイクロストリップアレーアンテナ３０−１〜３０−ｎは、個別のアンテナ素子３４を複数実装し、個別のアンテナ素子３４を合成する配線上の経路長が同一となるように配線することで図面における横方向に対しては正面方向の強い指向性を示しながら、図面における縦方向に対しては緩やかな指向性（ないしは無指向性）となる指向性特性を備えている。図１での説明と同様に、この指向性利得は固定的に正面方向に向けられたものであり、適応的に変更することは出来ないが、ここでの個別のアンテナ素子２４の数ｏ及びその実装時の幅（図面では横方向の幅）を変えることで指向性ビームの幅は任意の値に設計可能である。
【００４３】
適応型受信指向性アンテナユニット３では、１次元マイクロストリップアレーアンテナ３０−１〜３０−ｎで受信した信号はそれぞれローノイズアンプ３１−１〜３１−ｎに入力され、微弱な信号がローノイズアンプ３１−１〜３１−ｎにて増幅され、増幅された信号が移相器３２−１〜３２−ｎに入力される。移相器３２−１〜３２−ｎでは、それぞれ個別独立に複素位相の回転を付与する。移相器３２−１〜３２−ｎでアンテナ素子毎に独立の複素位相回転を施した信号は、結合器３３でｎ系統の信号が合成され、合成された信号はミキサ３５に入力される。ミキサ３５では、結合器３３からの信号にローカル発振器３６からのローカル信号が乗算されることによって無線周波数の信号からベースバンドの信号に変換され、ここには記載を省略したがフィルタにより帯域外の成分が抑圧され、アナログベースバンド信号が出力される。
【００４４】
なお、これも図１の説明と同様であるが、ここでは説明を省略したが、移相器３２−１〜３２−ｎで行う複素位相回転量を算出するための方法は如何なる技術を適用することも可能である。この参考文献１の技術を実現するためには、複素位相回転量算出のための回路構成が追加で必要となるが、これらも本発明においては本質的ではない上、その他の任意の従来技術の回路構成においても代用可能であるため、ここでは具体的な回路構成の明示と説明は省略する。
【００４５】
図３は、本発明の第１の実施形態における基地局装置および端末局装置の概要を示す図である。図３において、基地局装置および端末局装置は、適応型送信指向性アンテナユニット２、適応型受信指向性アンテナユニット３、及びベースバンドユニット９０を備える。ベースバンドユニット９０は、通信制御回路９１、インタフェース回路９２、ＭＡＣ層処理回路９３、ベースバンド信号処理回路９４を備える。なお、図３では、ベースバンドユニット９０に適応型送信指向性アンテナユニット２と、適応型受信指向性アンテナユニット３とを一つずつ接続した構成を示したが、複数の適応型送信指向性アンテナユニット２と、複数の適応型受信指向性アンテナユニット３とをベースバンドユニット９０に接続して空間多重伝送を実施することも可能である。
【００４６】
この空間多重伝送は、Ｐｏｉｎｔ−ｔｏ−Ｐｏｉｎｔ型のシングルユーザＭＩＭＯであっても良いし、Ｐｏｉｎｔ−ｔｏ−Ｍｕｌｔｉｐｏｉｎｔ型のマルチユーザＭＩＭＯであっても良い。構成に対するバリエーションは後述するが、適応型送信指向性アンテナユニット２、適応型受信指向性アンテナユニット３を一体化した構成をとることも可能であるし、ひとつの適応型送信指向性アンテナユニット２、適応型受信指向性アンテナユニット３で複数の指向性ビームを形成する構成とすることも可能である。
【００４７】
以下、信号の流れについて説明する。ベースバンドユニット９０は、ネットワークに接続されている。ここでの端末局装置が中継局の場合には、ネットワークとは別のスモールセル基地局などの無線機器を意味する。また、一般の端末局装置の場合には、ネットワークとはいわゆるネットワークそのものの代わりに例えばスマートフォンの様な装置の中の無線機能部分を意味したり、その他のインターネットアクセスの為の信号処理機能であっても良い。これらのスモールセル基地局やインターネットアクセスの為の信号処理機能は通信すべき信号の入出力機能を備え、それらの信号がインタフェース回路９２（図３では、Ｉ／Ｆ回路）との間で入出力される。基地局装置の場合には、文字通りネットワークに接続されているものとする。
【００４８】
インタフェース回路９２は、ネットワークから信号が入力されると信号を一旦終端し、無線回線で伝送すべき信号や、外部から基地局装置ないしは端末局装置の制御のための制御情報が入力された場合にはこれを認識して取り出し、制御情報は通信制御回路９１へ、無線回線で伝送すべき信号はＭＡＣ層処理回路９３に入力する。ＭＡＣ層処理回路９３は入力された信号を、無線回線で送受信すべき無線のフォーマットの信号に変換する。ここでは必要に応じて、情報識別のためのオーバヘッドなどが付与される。この信号はベースバンド信号処理回路９４に入力され、ベースバンド信号処理回路９４が無線信号としての変調処理を行う。例えば、誤り訂正処理や所定の伝送方式の変調処理が行われたり、必要に応じてタイミング検出やチャネル推定、周波数誤差推定などの為に用いられるプリアンブル信号などが付与され、デジタルベースバンド信号はＤ／Ａ変換の後にアナログベースバンド信号として出力され、これらが適応型送信指向性アンテナユニット２に入力される。適応型送信指向性アンテナユニット２は、前述の様にベースバンド信号を無線周波数の信号に変換し、所定の指向性ビームを形成して送信する。
【００４９】
信号を受信する際には、所定の指向性ビームを適応型受信指向性アンテナユニット３で形成して信号を受信し、この信号を無線周波数の信号からベースバンド信号に変換し、これをベースバンド信号処理回路９４に入力する。ベースバンド信号処理回路９４では、受信したアナログベースバンド信号をＡ／Ｄ変換によりデジタルベースバンド信号に変換し、ここで所定の信号処理により復調処理を行う。例えば、ベースバンド信号処理回路９４は、パケット化された無線信号の先頭の信号を受信してタイミング検出を行い、ＡＦＣ（Automatic Frequency Control）処理により周波数誤差を補償し、チャネル推定の後に復調処理を行い、送信側で送信した信号系列を再生する。再生された信号はＭＡＣ層処理回路９３に入力され、ここで所定の無線信号を終端し、不要なオーバヘッドを削除してインタフェース回路９２に出力する。インタフェース回路９２ではこれらの信号をネットワーク側の信号フォーマットに再構築して出力する。
【００５０】
なお、通信制御回路９１は、ＭＡＣ層処理回路９３、ベースバンド信号処理回路９４、適応型送信指向性アンテナユニット２、適応型受信指向性アンテナユニット３にも接続され、必要に応じて情報交換を行う。例えば、ＭＡＣ層処理回路９３に対しては、入力された信号がどの無線局装置との通信に係る情報であるかを指示したり、ベースバンド信号処理回路９４に対しては入力された信号の変調方式がいずれであるかなどを指示したりする。適応型送信指向性アンテナユニット２、適応型受信指向性アンテナユニット３で形成する指向性ビームの相手無線局が適応的に変化する場合には、その相手無線局に向けた指向性の指示（例えば移相器で施す位相回転量の指示など）を通信制御回路９１から指示する構成でも構わない。また、通信制御回路９１は、自らの制御のための制御情報などを自律的に生成してネットワーク側と通信を行っても良い。
【００５１】
なお、ベースバンドユニット９０と適応型送信指向性アンテナユニット２、適応型受信指向性アンテナユニット３とは一つの筐体に一体として構成されていても良いし、ケーブルで接続される構成として離れて設置されていても構わない。例えば基地局などの場合には、適応型送信指向性アンテナユニット２、適応型受信指向性アンテナユニット３は通信相手の端末局装置との見通し確保のためにポール状の設置器具を用いて少し高い位置に設置することが想定されるが、安全上の配慮からベースバンドユニット９０は低所に設置し、その間を同軸ケーブル等で接続しても構わない。
【００５２】
以上が基地局装置及び端末局装置の全体の動作概要である。以下に、実際の通信における適応型送信指向性アンテナユニット２、適応型受信指向性アンテナユニット３が基地局装置及び端末局装置の間でどの様に設置されるかを説明する。図４は、適応型送信指向性アンテナユニットおよび適応型受信指向性アンテナユニットの基地局装置側と端末局装置側の設置の向きの一例を示す図である。
図４（ａ）は基地局装置側、図４（ｂ）は端末局装置側の設置の向きの例を表す図である。例えば、図４（ａ）に示す基地局装置側では、１次元マイクロストリップアレーアンテナ（２０−１〜２０−ｎ又は３０−１〜３０−ｎ）は図面縦方向に１列で個別のアンテナ素子（２４又は３４）が配列され、それらが横方向に整列して配置される。これにより、垂直方向（図面の縦・上下方向）にはある程度絞り込まれた固定的な指向性特性を示す一方、水平方向（図面の横・左右方向）には実装された移相器の位相回転量を制御して広範囲に非常に鋭い指向性ビームを適応的に形成することが可能である。
【００５３】
一方、図４（ｂ）の端末局装置側では、１次元マイクロストリップアレーアンテナ（２０−１〜２０−ｎ又は３０−１〜３０−ｎ）は図面横方向に１列で個別のアンテナ素子（２４又は３４）が配列され、それらが縦方向に整列して配置される。これにより、水平方向（図面の横・左右方向）にはある程度絞り込まれた固定的な指向性特性を示す一方、垂直方向（図面の縦・上下方向）には実装された移相器の位相回転量を制御して広範囲に非常に鋭い指向性ビームを適応的に形成することが可能である。
【００５４】
特徴として、基地局装置と中継局装置が形成する指向性ビームを振ることが可能な方向は概ね直交関係にあり、片方が水平方向の指向性ビームを絞り、他方が垂直方向のビームを絞ることになり、双方で協調してピンポイントの方向のみに対して指向性利得が確保できる。一般に、２次元の適応的指向性形成が可能なアレーアンテナの場合、平面上に２次元的に配置されたアンテナ素子の複素位相をそれぞれ独立に調整し、水平方向及び垂直方向の任意の方向に対して指向性ビームを形成する。しかし、課題において説明したように、高周波数帯の場合にはハイパワーアンプやローノイズアンプなどのデバイスの物理的なサイズの制約から、グレーティングローブを回避しながら独立な複素位相回転量の制御が可能な２次元配列のアンテナを構成することは困難であった。
【００５５】
これに対し、図１、図２に示した１次元マイクロストリップアレーアンテナ（２０−１〜２０−ｎ又は３０−１〜３０−ｎ）は個別の素子にはハイパワーアンプないしローノイズアンプを配置していないため、グレーティングローブを回避しながら配線上で経路長をそろえた１次元的なアンテナ配列を１／２波長間隔程度（厳密に１／２でなくても、例えば１波長以下程度であれば良い）にすることで、高指向性利得となる領域を絞り込んでいる。例えば、図１、図２であれば図面横方向に対しては指向性利得が低く、正面方向（縦・上下方向の仰角は任意）に対して高指向性利得を示すことになる。これを複数並べる（図１、図２では縦方向）ことで、縦・上下方向の指向性を適応的に形成する。しかし、これでは図面横・左右方向の指向性はそれほど絞り込まれていない（１次元マイクロストリップアレーアンテナ（２０−１〜２０−ｎ又は３０−１〜３０−ｎ）が形成する固定の指向性の絞り込みのみである）ので、その不完全性を対向する無線局装置がこれとは直交する方向の指向性特性を備えることで、これらを組み合わせて指向性特性を補完する。
【００５６】
なお、図４に示す図では、偏波に対する規定がないので分かり難いが、この図４（ａ）と図４（ｂ）は同一のものを単純に向きを直交させた関係にしているのではなく、例えば図４（ａ）（ｂ）はこの向きの状態で双方が水平偏波、ないしは双方が垂直偏波となるように、偏波面が９０度回転した形で１次元マイクロストリップアレーアンテナ（２０−１〜２０−ｎ又は３０−１〜３０−ｎ）を構成することになる。この結果、例えば水平偏波で図４（ａ）から送信した信号が、図４（ｂ）のアンテナで水平偏波のまま受信することが可能になる。なお、この様な位置関係を基地局装置側及び端末局装置側で保ちながら通信を行う場合の例を図５、図６を用いて説明する。
【００５７】
図５は、本発明の第１の実施形態を用いた無線エントランスシステムの概要を示す図である。図５において、４０は基地局装置側のベースバンドユニット、４１−１〜４１−４は基地局装置側の適応型送受信指向性アンテナユニット、４２−１〜４２−４は中継局側のベースバンドユニット、４３−１〜４３−４は中継局側の適応型送受信指向性アンテナユニットを示す。基地局装置側のベースバンドユニット４０と基地局装置側の適応型送受信指向性アンテナユニット４１−１〜４１−４はケーブルで接続されている。同様に、中継局側の各ベースバンドユニット４２−１〜４２−４は、中継局側の各適応型送受信指向性アンテナユニット４３−１〜４３−４とケーブルで接続されている。
【００５８】
基地局装置側のベースバンドユニット４０と適応型送受信指向性アンテナユニット４１−１〜４１−４は一体で基地局装置として動作する。同様に、ベースバンドユニット４２−ｋ（ｋは１〜４のいずれか）と適応型送受信指向性アンテナユニット４３−ｋは一体で中継局装置として動作する。ここには図示されていないが、例えばスモールセル基地局などが中継局側の各ベースバンドユニット４２−１〜４２−４に接続され、スモールセル基地局はその配下のエリア内のユーザ端末と通信を行うことが可能である。基地局装置側のベースバンドユニット４０はネットワークに接続され、上述のユーザ端末は基地局装置と中継局間のエントランス回線を経由してインターネットアクセスが可能になる。
【００５９】
特徴としては、中継局は水平方向に並んで配置されており、基地局装置側の指向性ビームは水平方向に対しては鋭い指向性を形成しないと中継局相互の与被干渉が回避できない。このため、基地局装置側の適応型送受信指向性アンテナユニット４１−１〜４１−４は図４（ａ）に示す様に水平方向に寝かした状態（水平方向に横長の状態）で設置されている。すなわち、適応型送受信指向性アンテナユニット４１−１〜４１−４は、長手方向が水平方向となるように設置されている。一方、中継局側の適応型送受信指向性アンテナユニット４３−１〜４３−４は図４（ｂ）に示す様に垂直方向に立てた状態（垂直方向に縦長の状態）で設置されている。すなわち、適応型送受信指向性アンテナユニット４３−１〜４３−４は、長手方向が垂直方向となるように設置されている。
【００６０】
これにより、例えば基地局装置側の適応型送受信指向性アンテナユニット４１−１〜４１−４を複数用いてひとつの中継局と基地局装置との間で空間多重伝送する場合でも、中継局側の適応型送受信指向性アンテナユニット（例えば４３−１）は適応型送受信指向性アンテナユニット４１−１〜４１−４間の相関を低減するために垂直方向の指向性を鋭くして、ひとつの適応型送受信指向性アンテナユニット（例えば４１−１）に指向性ビームを向けた信号を送信した時、空間多重に用いる別の適応型送受信指向性アンテナユニット（例えば４１−４）への漏れこみを狭くする一方、同時に適応型送受信指向性アンテナユニット（例えば４１−４）に指向性ビームを向けた信号を送信した時、別の適応型送受信指向性アンテナユニット（例えば４１−１）への漏れこみを狭くすることで、空間多重伝送を実現することも可能である。この様に、中継局側の適応型送受信指向性アンテナユニット４３−１〜４３−４は基地局方向への指向性が鋭く、異なる仰角方向への信号の漏洩が限定的である。
【００６１】
同様に、基地局側の適応型送受信指向性アンテナユニット（例えば４１−１）は異なる中継局の適応型送受信指向性アンテナユニット４３−１〜４３−４間の相関を低減するために水平方向の指向性を鋭くして、ひとつの適応型送受信指向性アンテナユニット（例えば４３−１）に指向性ビームを向けた信号を送信した時、空間多重に用いる別の中継局の適応型送受信指向性アンテナユニット（例えば４３−４）への漏れこみを抑える一方、同時に適応型送受信指向性アンテナユニット（例えば４３−４）に指向性ビームを向けた信号を送信した時、別の中継局の適応型送受信指向性アンテナユニット（例えば４３−１）への漏れこみを抑えることで、複数の中継局の間で空間多重伝送を実現することも可能である。この様に、基地局側の適応型送受信指向性アンテナユニット４１−１〜４１−４は中継局方向への指向性が鋭く、異なる水平方向への信号の漏洩が限定的である。このため、ビル壁面で鏡面反射する反射波が中継局装置に入射する方向の水平角と、中継局装置との間の直接見通し方向の水平角は異なるため、反射波の影響を抑圧することも可能である。
【００６２】
重要なのは、１次元マイクロストリップアレーアンテナ（２０−１〜２０−ｎ又は３０−１〜３０−ｎ）はグレーティングローブを生じさせない素子間隔に配置されて正面方向にビームを形成すると共に、その１次元マイクロストリップアレーアンテナ（２０−１〜２０−ｎ又は３０−１〜３０−ｎ）も概ね１波長以下の狭い素子間隔で並べることで、１次元マイクロストリップアレーアンテナ（２０−１〜２０−ｎ又は３０−１〜３０−ｎ）を並べた方向に対してもグレーティングローブの発生を抑圧することが可能になる。図１、図２に示したように、ハイパワーアンプやローノイズアンプなどのデバイスは物理的なサイズの制約があるが、縦×横×高さ（厚み）のうちの縦及び横方向に比べて高さ（厚み）方向は相対的に狭いため、この高さ（厚み）方向に１次元マイクロストリップアレーアンテナ（２０−１〜２０−ｎ又は３０−１〜３０−ｎ）を多段に並べる一方、縦または横方向の広がりに対しては、個別の１次元マイクロストリップアレーアンテナ（２０−１〜２０−ｎ又は３０−１〜３０−ｎ）の幅の分だけ設置の余裕があることになる。この様なデバイスの物理的な形状の特徴と組み合わせて適応型送受信指向性アンテナユニット４１−１〜４１−４、４３−１〜４３−４を構成する。基地局装置又は中継局の一方の指向性特性の不完全性を他方が補うことで、相補的に補完してシステムとしては所望の指向性特性を実現することが可能になる。
【００６３】
なお、基地局装置と中継局装置の設置場所の高低差に起因して、中継局装置が基地局装置から見て下方向に存在する場合は、基地局装置側の適応型送受信指向性アンテナユニット４１−１〜４１−４が形成するビームが、中継局装置が存在する下方向に向くように、下向きのチルト角をつけて設置することも可能である。同様に中継局装置側の適応型送受信指向性アンテナユニット４３−１〜４３−４が形成するビームが、基地局装置が存在する上方向に向くように、上向きのチルト角をつけて設置することも可能である。この場合、中継局装置側の適応型送受信指向性アンテナユニット４３−１〜４３−４の長手方向が垂直方向からずれて設置されていても良い。
【００６４】
図６は、本発明の第１の実施形態を用いた移動体アクセスシステムの概要を示す図である。図６において、５０は基地局装置側のベースバンドユニット、５１−１〜５１−２は基地局装置側の適応型送受信指向性アンテナユニット、５２は端末局装置側のベースバンドユニット、５３−１〜５３−２は端末局装置側の適応型送受信指向性アンテナユニット、５４はバスを示す。
基地局装置側において、適応型送受信指向性アンテナユニット５１−１〜５１−２はベースバンドユニット５０に接続されており、端末局装置側の適応型送受信指向性アンテナユニット５３−１〜５３−２はベースバンドユニット５２に接続されている。図５で行った説明とこれらの関係は同様である。
【００６５】
ここでの利用形態では、例えばバス５４の中の多数のユーザがモバイル端末を用いて通信を行うとき、そのトラヒックをオフロードするためにバス５４車内では無線ＬＡＮ（Local Area Network）（例えば、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）等）を用いて信号を集約し、集約されたトラヒックをバス５４の天井に設置した端末局装置とビル屋上などに設置された基地局との間の無線回線で転送することも可能である。この様な移動体アクセスシステムを想定するとき、バス５４の天井部分は比較的広さが確保できるため、ここに適応型送受信指向性アンテナユニット５３−１〜５３−２を離して設置すると、相互の相関が低減可能であり、空間多重伝送を行うことが可能になる。この場合、バス５４は必ず道路に対して平行な方向に対して移動するため、端末局装置側の適応型送受信指向性アンテナユニット５３−１〜５３−２を図６の様に進行方向に対して直交する方向に配置すると、バス５４が移動しても常に安定して道路に対して直交した方向を維持することが可能である。
【００６６】
一方、基地局装置側の適応型送受信指向性アンテナユニット５１−１〜５１−２は図６に示す様に道路と平行な方向に揃えて設置されている。図６では、ビル屋上から道路方向の見通しを確保するためにビルからせり出して下向きのチルトを付けた状態で設定されている。この配置の場合、適応型送受信指向性アンテナユニット５１−１〜５１−２は道路方向に対して広範囲で鋭い指向性ビームを形成可能であると共に、道路幅の方向に対しては狭い指向性特性を示す。これにより、バス５４が道路上を移動してもそれを追いかけて指向性ビームを形成することができると共に、端末局装置側の適応型送受信指向性アンテナユニット５３−１と５３−２を分離する十分な分解能をもって、基地局装置側の適応型送受信指向性アンテナユニット５１−１が端末局装置側の適応型送受信指向性アンテナユニット５３−１に、基地局装置側の適応型送受信指向性アンテナユニット５１−２が端末局装置側の適応型送受信指向性アンテナユニット５３−２に、それぞれ指向性ビームを形成することが可能である。これにより、見通し波が支配的な環境でも第１固有ビームまたはその近似解的な伝送を並列的に行う空間多重伝送が可能になる。
【００６７】
なお、以上の説明において、適応型送受信指向性アンテナユニットとは適応型送信指向性アンテナユニットと適応型受信指向性アンテナユニットとを一体として表現したものであり、適応型送信指向性アンテナユニットと適応型受信指向性アンテナユニットとを横に並べて一体化したものであっても良いし、後述するように送受信アンテナを一体化したものであっても良い。
【００６８】
以上のように構成された第１の実施形態における無線エントランスシステム及び移動体アクセスシステムによれば、アンテナ素子に給電する信号の位相と振幅を固定とした複数の１次元マイクロストリップアレーアンテナが並列に配置され、各１次元マイクロストリップアレーアンテナに対し、例えば各１次元マイクロストリップアレーアンテナの背後に接続されるかたちでハイパワーアンプ、ローノーズアンプなどの高周波部品（ベースバンドユニット）が配置されている。１次元マイクロストリップアレーアンテナは縦、横の長さの比率が大きく一方の側が長く設定されるが、上述の高周波部品の大きさも同様に厚み方向と縦横方向の比率が大きく、この比率が揃うように配置することで、アンテナと高周波部品の効率的な実装が可能になる。そのため、高周波部品の大きさに起因する素子間隔の制限を緩和し、アレーアンテナを狭い間隔で配置することが可能となり、グレーティングローブの抑圧が可能となると共に、所望の指向性方向以外への相関を抑圧することが可能となる。
【００６９】
［第２の実施形態］
第２の実施形態では、送信用と受信用の１次元マイクロストリップアレーアンテナを共用する場合について説明する。
図７は、本発明の第２の実施形態における基地局装置および端末局装置の適応型送受信指向性アンテナユニットの概要を示す図である。図７において、適応型送受信指向性アンテナユニット６は、ハイパワーアンプ２１−１〜２１−ｎ、移相器２２−１〜２２−ｎ、分配器２３、ミキサ２５、ローノイズアンプ３１−１〜３１−ｎ、移相器３２−１〜３２−ｎ、結合器３３、ミキサ３５、１次元マイクロストリップアレーアンテナ６０−１〜６０−ｎ、アンテナ素子６１、ＴＤＤスイッチ６２−１〜６２−ｎ、及び、ローカル発振器６６を備える。
【００７０】
第１の実施形態（図１、図２）では送信と受信で適応型送信指向性アンテナユニット２と、適応型受信指向性アンテナユニット３とを分けていたが、ここでは１次元マイクロストリップアレーアンテナ６０−１〜６０−ｎを送受信で共用すると共に、その切り替えをＴＤＤスイッチ６２−１〜６２−ｎで行っている。ＴＤＤスイッチ６２−１〜６２−ｎは、通信制御回路からの指示に従い、信号を送信する場合にはハイパワーアンプ２１−１〜２１−ｎと１次元マイクロストリップアレーアンテナ６０−１〜６０−ｎとを接続し、信号を受信する場合にはローノイズアンプ３１−１〜３１−ｎと１次元マイクロストリップアレーアンテナ６０−１〜６０−ｎを接続する。
【００７１】
第１の実施形態の説明では、ＴＤＤスイッチ６２−１〜６２−ｎ等のあらゆるデバイスの通過損失を回避するために送信アンテナと受信アンテナを分離したが、リンクバジェット的に余裕があれば、ＴＤＤ通信の場合には送受信アンテナを共用した方がスペースの有効利用になるというメリットがある。なお、移相器２２−１〜２２−ｎ及び３２−１〜３２−ｎはＴＤＤスイッチ６２−１〜６２−ｎと１次元マイクロストリップアレーアンテナ６０−１〜６０−ｎの間に配置すれば、移相器２２−１〜２２−ｎと３２−１〜３２−ｎを共用することも可能である。その他の説明は第１の実施形態と同様である。
【００７２】
［第３の実施形態］
第３の実施形態では、ひとつの１次元マイクロストリップアレーアンテナを複数の指向性ビームで共用する場合について説明する。ここでのＫは共用する指向性ビームの数を表す。
図８は、本発明の第３の実施形態における基地局装置および端末局装置の適応型送信指向性アンテナユニットの概要を示す図である。図８において、適応型送信指向性アンテナユニット７は、１次元マイクロストリップアレーアンテナ２０−１〜２０−ｎ、ハイパワーアンプ２１−１〜２１−ｎ（図８では、ＨＰＡ）、移相器２２−１−１〜２２−ｎ−Ｋ（Ｋは１以上の整数）、分配器２３−１〜２３−Ｋ、アンテナ素子２４、ミキサ２５−１〜２５−Ｋ、ローカル発振器２６−１〜２６−Ｋ、及び合成器７１−１〜７１−ｎを備える。
【００７３】
図８において図１と異なる点は、図８ではＫ個の指向性ビームを形成してＫ系統の信号系列を空間多重して送信するため、Ｋ系統のベースバンド信号が入力され、このベースバンド信号を無線周波数に変換するためのミキサ２５−１〜２５−Ｋを個別に実装すると共に、分配器２３−１〜２３−Ｋ及び移相器２２−１−１〜２２−ｎ−１から２２−１−Ｋ〜２２−ｎ−Ｋが個別にＫ系統分用意され、それぞれの系統の信号を個別の指向性ビームを形成するように信号処理しながら各ハイパワーアンプ２１−１〜２１−ｎに対応させて合成器７１−１〜７１−ｎで合成している点である。この結果、Ｋ個の指向性ビームを形成して信号が送信される。ここでローカル発振器２６−１〜２６−Ｋは、それぞれ同一の周波数のローカル発振器であるため、これらを共用することも可能である（この場合、ひとつのローカル発振器２６の信号を分配器でＫ系統に分岐して、それぞれをミキサ２５−１〜２５−Ｋに入力する）。
【００７４】
図９は、本発明の第３の実施形態における基地局装置および端末局装置の適応型受信指向性アンテナユニットの概要を示す図である。図９において、適応型受信指向性アンテナユニット８は、１次元マイクロストリップアレーアンテナ３０−１〜３０−ｎ、ローノイズアンプ３１−１〜３１−ｎ（図９では、ＬＮＡ）、移相器３２−１−１〜３２−ｎ−Ｋ、結合器３３−１〜３３−Ｋ、アンテナ素子３４、ミキサ３５−１〜３５−Ｋ、ローカル発振器３６−１〜３６−Ｋ、及び分配器８１−１〜８１−ｎを備える。
【００７５】
図９において図２と異なる点は、図９ではＫ個の指向性ビームを形成してＫ系統の空間多重された信号系列を受信するため、分配器８１−１〜８１−ｎでＫ系統の信号に分離し、それぞれに個別の移相器３２−１−１〜３２−ｎ−１から３２−１−Ｋ〜３２−ｎ−Ｋにて指向性形成のための信号処理を施し、結合器３３−１〜３３−Ｋでそれぞれ所望の指向性ビームの信号を抽出し、これらをそれぞれ個別のミキサ３５−１〜３５−Ｋでローカル発振器３６−１〜３６−Ｋからの信号と乗算して、その結果としてＫ系統のベースバンド信号を出力する点である。なお、図９でも同様に、ローカル発振器３６−１〜３６−Ｋは、それぞれ同一の周波数のローカル発振器であるため、これらを共用することも可能である（この場合、ひとつのローカル発振器３６の信号を分配器でＫ系統に分岐して、それぞれをミキサ３５−１〜３５−Ｋに入力する）。
【００７６】
以上の構成により、図１及び図２に示した適応型送信指向性アンテナユニット及び適応型受信指向性アンテナユニットは、ひとつで複数の指向性ビームに対応可能となる。なお、図８及び図９では図が複雑になることを避けるために、図１及び図２の様に立体的なデバイスのイメージで記載していないが、実際には図１及び図２と同様に、デバイスの高さ（厚さ）は縦、横に比べて薄いことを利用して、デバイスサイズの物理的な制約を受けることなく実装可能なように構成している。
【００７７】
［第４の実施形態］
上記の各実施形態で示した１次元マイクロストリップアレーアンテナ２０−１〜２０−ｎ、３０−１〜３０−ｎ等は、概ね等方的な２次元的な広がりとは異なり、明確に１次元的な配列の場合を例示したが、例えば１より十分大きなｏに対し、ｏ個の個別の１次元的なアンテナ素子列を２列（例えば、位置をずらしてジグザグ状の配列でもよい）に並べて各アンテナ素子の配線長を揃えて合成しても、その２列の間隔が十分に狭ければ準１次元的なマイクロストリップアレーアンテナ（便宜上、準１次元マイクロストリップアレーアンテナと呼ぶ）と見做すことも可能である。
【００７８】
例えば、式（１）を参照するならば、指向性ビームを形成すべき角度範囲θが十分小さく（例えば±１０度以内）であれば、式（１）の左辺第１項の影響は小さく、第１のグレーティングローブ（式（１）のｎに±１を代入したもの）が現れる方向θｇは近似的に以下の式で表される。
【００７９】
【数２】
2019009744.tif 000004
【００８０】
逆に言えば、例えばグレーティングローブが生じても、その方向に端末局装置ないしは中継局が存在しないような場合、さらには反射波などを考慮しても、その方向であれば干渉としては問題とならない方向の範囲が−φから＋φの間であると仮定すれば、その範囲にθｇが含まれなければ概ね問題とはならない。つまり、この場合には（準）１次元マイクロストリップアレーアンテナの間隔ｄは以下の条件を満たせば良いことになる。
【００８１】
【数３】
2019009744.tif 000005
【００８２】
例えば、φ＝４５度の場合には、ｄは（√２）波長以下であれば式（３）を満たすことになる。例えば、図１０に示す準１次元マイクロストリップアレーアンテナを考える。準１次元マイクロストリップアレーアンテナ６３は、個別のアンテナ素子６４を１次元的に並べたものを複数列（例えば、図１０では横に並んだ８個の１次元のアンテナが縦方向に２列配置され、合計１６個の素子を実装している）実装し、それぞれの素子の配線長が等しくなるように配線上で合成されて、ひとつの指向性アンテナを形成する。この準１次元マイクロストリップアレーアンテナ６３の幅を（√２）波長以下に設計し、これらを概ね隙間がなく図面における縦方向に並べれば、正面方向から例えば±１０度以内にのみに指向性を形成するならば、±４５度の範囲の端末局装置ないしは中継局に与被干渉を与えることなしに指向性形成を行うことが可能になる。なお図１０の例では、２列の１次元アンテナが１／２周期ずれて入れ子状に配置されているが、この様な配置は素子間隔を狭めて構成する上で有効であり、したがって必ずしも正方格子状の複数列に配置される必要はなく、その他の任意の配置で準１次元マイクロストリップアレーアンテナを構成しても良い。
【００８３】
なお、（準）１次元マイクロストリップアレーアンテナの幅を１波長以下にすることができれば、式（３）は０から９０度のφに対して成立するため、形成する指向性ビームが概ね正面方向（例えば±１０度以内）の場合には、実効的には端末局装置ないしは中継局の存在する範囲を意識することなく、非常に低相関となるように個別の指向性ビームを形成することが可能である。
【００８４】
［その他の補足事項］
以上の説明では、各適応型送信指向性アンテナユニット又は適応型受信指向性アンテナユニットは対向する無線局装置の適応型受信指向性アンテナユニット又は適応型送信指向性アンテナユニットとの間で見通し波を抽出する（第１固有モードないしはその近似解に相当する）伝送路に対応させて指向性ビームを形成して通信を行うが、この指向性ビームは相互のヌル形成を伴わないビームであるので、相互の与被干渉が無視できない場合には、別途、送信側ないしは受信側でプリコーディングないしはポストコーディング処理を行い、より高精度の信号分離を図っても良い。
【００８５】
また、ここでは高周波数帯を想定してデバイスの実装の視点から図１、図２に示すような構成を示したが、必ずしも移相器を用いて複素位相の回転処理を行う必要はなく、デジタル信号処理にて位相回転を施すことも可能である（この場合には移相器を用いる代わりに、デジタルベースバンド信号上で複素数の送受信ウエイトを乗算することになる）。したがって、本発明の特徴は、１次元マイクロストリップアレーアンテナないしは準１次元マイクロストリップアレーアンテナを複数段束ねた適応型送信指向性アンテナユニット、適応型受信指向性アンテナユニット又はこれらを一体化した適応型送受信指向性アンテナユニットを対向するふたつの無線局装置に実装し、これらの適応型指向性アンテナユニットを対向する無線局間で長軸方向が直交する関係を維持しながら、且つその直交する位置関係で偏波面が揃うように構成、設置した点にある。これにより、一方が垂直方向の指向性を制御し、他方が水平方向の指向性を制御し、この組み合わせでピンポイントの見通し方向への高指向性を確保する。さらに、個々の（準）１次元マイクロストリップアレーアンテナは１次元軸方向に射影した射影点の間隔（完全な１次元マイクロストリップアレーアンテナであれば単純な素子間隔）が１波長以下となるように構成し、これにより（準）１次元マイクロストリップアレーアンテナ単体でのグレーティングローブを生じさせないように構成する。さらに、この１次元軸と直交する方向に（準）１次元マイクロストリップアレーアンテナを式（３）を満たす間隔で多数個並べ、全体としての適応型指向性アンテナユニットを構成する。特に、適応型指向性アンテナユニットが形成する指向性ビームを広範囲で適応的に振る場合には、式（３）の代わりに（準）１次元マイクロストリップアレーアンテナの間隔を１波長以下とすることが好ましい。この様にして、グレーティングローブの影響を低減し、相互の相関を低減することで与被干渉を抑圧した無線伝送が可能になる。
【００８６】
なお、本発明の実施形態では適応型送信指向性アンテナユニット２、適応型受信指向性アンテナユニット３それぞれとベースバンドユニット９０の間ではアナログベースバンド信号の入出力があるものとして説明したが、適応型送信指向性アンテナユニット２、適応型受信指向性アンテナユニット３内にＤ／Ａ変換器及びＡ／Ｄ変換器を実装し、ベースバンドユニット９０との間でデジタルベースバンド信号を入出力する構成としても構わない。この場合には、個別のマイクロストリップアレーアンテナ系統毎にミキサが設置され、各系統で個別にベースバンド信号と無線周波数の周波数変換を行うことになる。
またさらに、基地局装置と端末装置（ないしは中継局）の備える適応型送信指向性アンテナユニット、適応型受信指向性アンテナユニットは同一の形状、大きさ、構成である必然性はなく、例えばマイクロストリップアレーアンテナを構成する素子数や開口長などの物理的条件が異なっていても良く、同様に多段に構成されるマイクロストリップアレーアンテナの間隔や段数も同一である必要はない。一般に、対向する無線局同士の通信においては、一方の構成する指向性ビームがグレーティングローブを十分に抑圧できていれば、他方において正面方向から外れた方向にグレーティングローブを生じることになっても、その影響はある程度低減可能であると期待される。したがって、マイクロストリップアレーアンテナが多段に構成される軸方向が対向する無線局装置間で直交している場合、片方の無線局装置においてはマイクロストリップアレーアンテナの間隔が１波長以上（ないしは式（３）で与えられる間隔以上）となる場合でも、他方の間隔が１波長以下となっている場合には、本発明によりグレーティングローブを回避して、相互に低相関の関係を保つことは可能である。
【００８７】
またさらに、本発明の実施形態における「１波長以下」などの記載において、所定の帯域幅の無線システムを想定する場合には、波長とは通信に用いる帯域の中心周波数に対応した波長を意味するものとする。
またさらに、本明細書では適応型送受信指向性アンテナユニットを複数のマイクロストリップアンテナにより構成するものとして説明したが、マイクロストリップアンテナの代わりに個別の素子を並べて配置し、これらの素子を低損失に抑えながら同一配線長で接続することが可能であれば（例えば、導波管上で分岐して各素子と接続するなど）、マイクロストリップアンテナ以外の方法で実現しても構わない。ただし、現時点では各素子をマイクロストリップラインで接続して構成する方法が低損失と小型化を両立する上で有効であるため、代表例としてマイクロストリップアンテナとして説明を行った。
【００８８】
以上、図面を参照して本発明の実施の形態を説明してきたが、上記実施の形態は本発明の例示に過ぎず、本発明が上記実施の形態に限定されるものではないことは明らかである。したがって、本発明の技術思想及び範囲を逸脱しない範囲で構成要素の追加、省略、置換、その他の変更を行ってもよい。
【符号の説明】
【００８９】
１０−１〜１０−４…アンテナ素子
１１−１〜１１−４…移相器
２、２−ａ、２−ｂ…適応型送信指向性アンテナユニット
２０−１〜２０−ｎ…１次元マイクロストリップアレーアンテナ
２１−１〜２１−ｎ…ハイパワーアンプ
２２−１〜２２−ｎ…移相器
２３…分配器
２４…アンテナ素子
２５…ミキサ
２６…ローカル発振器
３、３−ａ、３−ｂ…適応型受信指向性アンテナユニット
３０−１〜３０−ｎ…１次元マイクロストリップアレーアンテナ
３１−１〜３１−ｎ…ローノイズアンプ
３２−１〜３２−ｎ…移相器
３３…結合器
３４…アンテナ素子
３５…ミキサ
３６…ローカル発振器
４０…基地局装置側のベースバンドユニット
４１−１〜４１−４…基地局装置側の適応型送受信指向性アンテナユニット
４２−１〜４２−４…中継局側のベースバンドユニット
４３−１〜４３−４…中継局側の適応型送受信指向性アンテナユニット
５０…基地局装置側のベースバンドユニット
５１−１〜５１−２…基地局装置側の適応型送受信指向性アンテナユニット
５２…端末局装置側のベースバンドユニット
５３−１〜５３−２…端末局装置側の適応型送受信指向性アンテナユニット
６…適応型送受信指向性アンテナユニット
６０−１〜６０−ｎ…１次元マイクロストリップアレーアンテナ
６１…アンテナ素子
６２−１〜６２−ｎ…ＴＤＤスイッチ
６３…準１次元マイクロストリップアレーアンテナ
６４…アンテナ素子
６６…ローカル発振器
７…適応型送信指向性アンテナユニット
７１−１〜７１−ｎ…合成器
８…適応型受信指向性アンテナユニット
８１−１〜８１−ｎ…分配器
９０…ベースバンドユニット
９１…通信制御回路
９２…インタフェース回路
９３…ＭＡＣ層処理回路
９４…ベースバンド信号処理回路
【図１】
2019009744.tif 000007
【図２】
2019009744.tif 000008
【図３】
2019009744.tif 000009
【図４】
2019009744.tif 000010
【図５】
2019009744.tif 000011
【図６】
2019009744.tif 000012
【図７】
2019009744.tif 000013
【図８】
2019009744.tif 000014
【図９】
2019009744.tif 000015
【図１０】
2019009744.tif 000016
【図１１】
2019009744.tif 000017