(57)【要約】【課題】移動通信用の基地局、アンテナ・アセンブリ、およびアンテナ・アセンブリの位置の決定方法を提供する。【解決手段】本発明の移動通信用基地局は、本体と、本体から離れた位置に搭載されたアンテナ・アセンブリとを含む。前記アンテナ・アセンブリは移動体ユーザ端末との信号送受信用の少なくとも１つのアンテナを含む。前記アンテナ・アセンブリは衛星信号に基づいて位置を決定し、前記アンテナ・アセンブリの位置を決定する受信機をさらに含む。【選択図】図２
2005006319.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体と、本体から離れた位置に搭載されたアンテナ・アセンブリとを含む移動通信用基地局であって、
前記アンテナ・アセンブリが移動体ユーザ端末との間の信号送受信に用いる少なくとも１つのアンテナを含み、
前記アンテナ・アセンブリが前記アンテナ・アセンブリの位置を決定するために衛星信号に基づいて位置を決定する受信機をさらに含む基地局。
【請求項２】
前記基地局の本体が衛星信号の第２の受信機を含み、
前記２つの受信機の位置、またはパルス送信された衛星信号に対応する２つの受信機の出力信号のタイミングを比較し、本体とアンテナ・アセンブリとを接続するケーブルによって引き起こされる信号伝導時の時間遅延を推定する比較ユニットをさらに含む請求項１に記載の基地局。
【請求項３】
前記受信機が前記アンテナ・アセンブリの決定された位置に関する情報を、リモート・アンテナ電気式チルト（ＲＡＥＴ）制御信号も搬送できる接続を介して前記アンテナ・アセンブリから本体へ送信する請求項１または２に記載の基地局。
【請求項４】
前記アンテナ・アセンブリが本体と比較して使用時に高い位置に搭載される請求項１乃至３のいずれか１項に記載の基地局。
【請求項５】
前記アンテナ・アセンブリが前記少なくとも１つのアンテナを含む第１のアセンブリと、制御および処理用の第２のアセンブリであって、前記第１のアセンブリに接続され、衛星信号から位置を決定する前記受信機を含む第２のアセンブリとを含む請求項４に記載の基地局。
【請求項６】
衛星信号に基づいて位置を決定する前記受信機がＧＰＳ受信アンテナを含み、前記ＧＰＳ受信アンテナが前記ＧＰＳ受信機の主要部内にあり、または前記アンテナ・アセンブリ上にもしくはその近傍に搭載される請求項５に記載の基地局。
【請求項７】
移動体ユーザ端末に位置ベースの通信サービスを提供するように前記アンテナ・アセンブリの位置が決定される請求項１乃至３のいずれか１項に記載の基地局。
【請求項８】
前記アンテナ・アセンブリの決定された位置の所定の量を超える変化が基地局の損傷の表示である請求項１乃至３のいずれか１項に記載の基地局。
【請求項９】
使用時に基地局の本体から離れた位置に搭載された移動体通信の基地局用のアンテナ・アセンブリであって、
移動体ユーザ端末との信号送受信用の少なくとも１つのアンテナを含み、
前記アンテナ・アセンブリの位置を決定するために衛星信号に基づいて位置を決定する受信機をさらに含むアンテナ・アセンブリ。
【請求項１０】
アンテナ・アセンブリの位置の決定方法であって、移動通信用基地局が、本体と、本体から離れた位置に搭載された前記アンテナ・アセンブリとを含み、
前記アンテナ・アセンブリが移動体ユーザ端末との信号送受信用の少なくとも１つのアンテナを含み、
前記アンテナ・アセンブリがさらに受信機を含み、
前記受信機が前記信号に基づいて位置を決定する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、本体と、本体から離れた位置に搭載されたアンテナ・アセンブリとを含む移動通信用基地局に関する。本発明はまた基地局用のアンテナ・アセンブリに関する。本発明はまたアンテナ・アセンブリの位置の決定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
セルラ無線システム内のアンテナ位置および基地局とそのアンテナ間の無線（ＲＦ）給電ケーブル(feeder cable)の長さとの正確な情報が位置べースのサービスの実施には必要である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
給電ケーブルの長さが招くタイミング遅延のため、また適当な送信および受信電力を計算するための給電ケーブルの挿入損を推定するため、給電ケーブルの長さを知っていなければならない。セル・サイトの設置および更新中に給電ケーブルの長さを手作業で決定できるが、これは時間がかかり、高価であり、不正確さと人的エラーを招きやすい。
【０００４】
アンテナ位置は正確な地図から決定できるが、これは正確さが完璧でないことが多く、また高さの情報が乏しいことが多い。スタンドアロンの全地球測位システム（Ｇlobal Ｐositioning Ｓystem：ＧＰＳ）受信機を用いて３次元の位置を正確に決定できるが、エラーを最小限にするには長い時間がかかる。別法として、いくつかの知られている基地局は基地局の本体（たとえば筐体）にＧＰＳ受信機を組み込んでいる。そのような知られているセルラ基地局の一例を図１に示す。図１の基地局は高精度（高コスト）ＧＰＳ受信機１０８を含み、ＧＰＳ受信機１０８は基地局のマスタ発振器１１０（それ自体が基地局１０４の高精度タイミング基準として使用される）の基準として使用される。ＧＰＳアンテナ１１２とＧＰＳ受信機１０８との間のＲＦ同軸給電ケーブル１１４の長さは無視してよいと考えられる。セルラ送信および受信信号のためのメインＲＦ同軸給電ケーブル１１２ははるかに長く、設置前には正確に知られていない長さである。
【０００５】
設置後、給電ケーブルの長さはタイム・ドメイン・レフレクトメータ（Ｔime Ｄomain Ｒeflectometry：ＴＤＲ）を用いて測定されることが知られているが、この試験装置は高価であり、熟練したオペレータを必要とする。いったん設置されると、給電ケーブルの長さは他の知られている方法を用いて測定することも困難である。人的エラーによる不正確さも重大な問題である。
【０００６】
本発明の基地局、アンテナ・アセンブリおよび方法を読者が参照すべき独立請求項に記載する。好ましい特徴を従属請求項に記載する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一例は、本体と、本体から離れた位置に搭載されたアンテナ・アセンブリとを含む移動通信用基地局である。アンテナ・アセンブリは移動体ユーザ端末との間の信号送受信に用いる少なくとも１つのアンテナを含む。アンテナ・アセンブリは、前記アンテナ・アセンブリの位置を決定するために衛星信号に基づいて位置を決定する受信機をさらに含む。
【０００８】
衛星信号に基づいて位置を決定する受信機は好ましくは全地球測位システム（ＧＰＳ）受信機である。チップセットの形式のＧＰＳ受信機は安価で設置が容易である。
【０００９】
基地局本体は好ましくは衛星信号の第２の受信機を含む。基地局は前記２つの受信機の位置、またはパルス送信された衛星信号に対応する２つの受信機の出力信号のタイミングを比較する比較ユニットをさらに含む。これは本体とアンテナ・アセンブリとを接続するケーブルの長さまたはそれによって引き起こされる信号伝導時の時間遅延を推定するためである。（ａ）知られている要因による給電ケーブル長に関連する給電ケーブル長によって引き起こされる時間遅延と、（ｂ）アンテナ・位置の両方の正確な情報によって位置ベースのサービスに高い精度を付与することができる。位置べースのサービスは移動体ユーザ端末（米国内での使用）の緊急位置である「Ｅ−９１１」などである。
【００１０】
アンテナ・アセンブリは好ましくは使用時に本体よりも高い位置に搭載されて、好ましくはマスト、ポール、またはタワーに搭載される。
【００１１】
本発明はまたアンテナ・アセンブリを提供する。一例は、使用時に基地局の本体から離れた位置に搭載される移動通信用基地局のアンテナ・アセンブリである。アンテナ・アセンブリは移動体ユーザ端末との信号送受信のための少なくとも１つのアンテナを含む。アンテナ・アセンブリは、前記アンテナ・アセンブリの位置を決定するために衛星信号に基づいて位置を決定する受信機をさらに含む。
【００１２】
本発明はまたアンテナ・アセンブリの位置を決定する方法を提供する。一例は移動体通信の基地局が本体とアンテナ・アセンブリとを含むアンテナ・アセンブリの位置を決定する方法である。アンテナ・アセンブリは、本体から離れた位置に搭載される。アンテナ・アセンブリは移動体ユーザ端末との信号送受信のための少なくとも１つのアンテナを含む。アンテナ・アセンブリは、衛星信号に基づいて位置を決定する受信機をさらに含む。
本発明の好ましい実施形態を図面を参照しながら以下に例示する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図２は付属のアンテナ・アセンブリ２０６の位置決定を可能にする好ましい基地局２０２を示す図である。基地局２０２はタワー（図示せず）の土台にある本体２０４とタワーに搭載されたアンテナ・アセンブリ２０６とからなる。本体は、やはり本体２０４内の基地局のマスタ発振器２１０（それ自体が基地局２０２の高精度周波数基準として使用される）のタイミング基準として使用される高精度（高コスト）ＧＰＳ受信機２０８を含む。高品質ＧＰＳ受信機２０８は同軸ケーブル２１４で接続された専用の付随するアンテナ２１２を有する。本体２０４はまた送信／受信フィルタ２２０に接続された送信回路２１６と受信回路２１８とを含む。送信／受信フィルタ２２０は同軸給電ケーブル２２２を介してタワーに搭載されたアンテナ・アセンブリ２０６に接続されている。アンテナ・アセンブリ２０６は基地局２２２の本体２０４内の制御ユニット２２６へのデータ／電源接続ケーブル２２８を有するリモート・アンテナ電気式チルト（Ｒemote Ａntenna Ｅlectrical Ｔilt：ＲＡＥＴ）ユニット２２４を含む。
【００１４】
アンテナ・アセンブリの位置決定
また図２に示すように、付随するアンテナを含む低コストＧＰＳ受信機２３０がアンテナ・アセンブリ２０６内に収容されている。コストＧＰＳ受信機２３０はＲＡＥＴデータ・リンク２２８を介して基地局２０２の本体２０４に転送されるアンテナ位置情報を提供し、制御ユニット２２６はアンテナ位置情報インタフェース・ユニットとしても機能する。（リモート・アンテナ電気式下方チルト（Ｒemote Ａntenna Ｅlectrical Ｄown Ｔilt：ＲＡＥＤＴ）およびリモート電気式チルト（Ｒemote Ｅlectrical Ｔilt：ＲＥＴ）としても知られているリモート・アンテナ電気式チルト（ＲＡＥＴ）を備えたシステムでは、アンテナへのデータ／電源接続を有することがすでに必要であり、これはアンテナ位置情報を転送するためにも使用される。）
【００１５】
基地局２０２の制御ユニット２２６はアンテナ位置情報をリモート位置の運用保守センタ（Ｏperations & Ｍaintenance Ｃenter：ＯＭＣ）２３１に送信する。アンテナ位置情報が短い期間しかモニタされないと、アンテナ位置情報は不正確になりがちである。したがって、アンテナ位置情報を長期間にわたって平均することによってアンテナの正確な位置を決定することができる。この平均化は低コストＧＰＳ受信機２３０内で実行される。
【００１６】
追加として、ＯＭＣ２３１のアンテナ・アセンブリの位置の急激な変化のモニタリングによって嵐による損害または汚損を検出することができる。
【００１７】
基地局の本体２０４とアンテナ・アセンブリ２０６との間のリモート・アンテナ電気式チルト（ＲＡＥＴ）のデータ・リンク２２８は、シリアル・データ（ＲＳ２３２、ＲＳ４２２、ＲＳ２８５）ケーブル、イーサネット（登録商標）・ケーブルまたは光ファイバ・リンクなど、さまざまな方法で実施できる。
【００１８】
代替形態（図示せず）では、アンテナ位置情報を図２のＲＡＥＴデータ／電力リンクを使用せず、基地局の本体に送信するためにアンテナ位置情報の専用リンクが採用される。
【００１９】
代替形態（図示せず）では、専用ＲＡＥＴデータ・リンクが省略され、ＲＡＥＴデータ信号と電源信号が本体の送信／受信フィルタとアンテナ・アセンブリとの間の同軸給電ケーブル上に、すなわち被変調副搬送波信号として重畳される。
【００２０】
代替形態（図示せず）では、アンテナ位置情報の長期間での平均化は基地局の本体または運用保守センタ（ＯＭＣ）内で実行される。
【００２１】
給電ケーブル長の決定
基地局内、すなわち本体（例えば筐体）内に第２の衛星測位受信機を配置することで、アンテナ給電長はタイミングおよび位置比較ユニット内の２つのＧＰＳ受信機（すなわちアンテナ対筐体）間で出力信号のタイミング遅延と位置情報を比較することで正確に決定できる。
【００２２】
図３は図２に示す基地局と基本的に同じであるがアンテナ・アセンブリ位置だけでなく給電ケーブル３２２の長さの決定も含む別の基地局３０２を示す図である。
【００２３】
給電ケーブル３２２の長さを決定するために、高精度ＧＯＳ受信機２０８と低コストＧＰＳ受信機３３０はタイミングおよび位置比較ユニット３３２内で比較される。給電ケーブル３２２の長さの推定値はパルス送出されたＧＰＳ入力信号に対応する２つのＧＰＳ受信機３３０と３０８の出力信号間のタイミングの差を比較することで計算される。これは電気または光信号がケーブル３２２内では空気中（自由空間）よりも遅く移動することが知られているために可能になる。同軸ケーブルであるケーブル３２２の場合、この比率（ケーブル内の速度／自由空間内の速度）は速度係数と呼ばれ、周知である。ケーブル３２２が光ファイバである類似の実施形態では、逆の比率（自由空間内の光の速度／グラス・ファイバ内の光の速度）は当然屈折率であり、周知である。
【００２４】
給電ケーブル３２２の大まかな推定値は、また２つのＧＰＳアンテナ３３０、３０８からの位置データの長期間の平均後のＧＰＳアンテナ３３０、３０８の位置（３次元空間Ｘ，Ｙ，Ｚでの）の距離を比較することで決定される。タイミングの差に基づく推定値がこの大まかな推定値と位置する場合、タイミングの差に基づく推定値が正確であると理解される。
【００２５】
正確さを期して、高精度ＧＰＳ受信機３０８をそのアンテナ３１２に接続するケーブル３１４の長さは可能な限り短いほうがよく、理想的には、補償されるため知られている長さであるべきである。
【００２６】
図３の実施形態に似た代替形態（図示せず）では、専用のＲＡＥＴデータ・リンクが省略され、ＲＡＥＴデータ信号と電源信号が本体の送信／受信フィルタとアンテナ・アセンブリとの間の同軸給電ケーブル上に、すなわち被変調ＲＦ副搬送波信号として重畳される。
【００２７】
追加の処理回路がタワーに搭載された基地局
図４、５および６は低コストＧＰＳ受信機４３０、５３０、６３０がアンテナ・ユニット４０７、５０７、６０７に接続されたタワー搭載アセンブリ４３４、５３４、６３４（タワー・トップ装置（Ｔower Ｔop Ｅquipment：ＴＴＥ）としばしば呼ばれ、制御および処理回路を含む）からなるアンテナ・アセンブリ４０６、５０６、６０６内に位置するさらに３つの基地局（４０２、５０２、６０２で示される）を示す図である。これらの例では、低コストＧＰＳ受信機はＴＴＥ内に位置する。特に、低コストＧＰＳ受信機はＴＴＥ内のタワー搭載の（受信）増幅器（Ｔower Ｍounted Ａmplifier：ＴＭＡ）４３６、５３６、６３６と同じ位置にある。（偶然に、ＴＭＡは送信および受信信号の両方の経路を提供するが、受信信号しか増幅しない）。
【００２８】
図４乃至６に示す３つの基地局は基本的に同じであるが、低コストＧＰＳ受信機のアンテナの位置は異なる。図４に示すように、アンテナ４３８はタワー・トップ装置４３４内に搭載してもよい。あるいは、図５に示すように、タワー・トップ装置５３４は低コストＧＰＳ受信機５３０（の主要部）を含んでいてもよいが、付随するアンテナ５３８はアンテナ・ユニット５０７内に搭載してもよい。図６に示す別のオプションでは、アンテナ６３８がアンテナ・ユニット６０７とは別に、ただしその近傍に位置する。
【００２９】
これら３つの例では、ＲＡＥＴの制御およびインタフェース回路がタワー・トップ装置（ＴＴＥ）内にあり、ＲＡＥＴアクチュエータ４４２、５４２、６４２のみがアンテナ・ユニット４０７、５０７、６０７内にある。
【００３０】
タワー・トップ装置４３４が付随するアンテナ４３８を含む低コストＧＰＳ受信機４３０を含む図４を参照すると、アンテナ・ユニット４０７とタワー・トップ装置４３４との間のＲＦ同軸給電ケーブル４２２の長さは補償されるため知られている長さでなければならない。この「オフセット」はリモート側では計算できず、したがって現場で測定しなければならない。
【００３１】
タワー・トップ装置５３４が低コストＧＰＳ受信機５３０を含む一方、付随するアンテナ５３８がアンテナ・ユニット５０７内に搭載されている図５を参照すると、低コストＧＰＳ受信機５３０のＧＰＳ受信信号のＲＦ同軸給電ケーブル（「ジャンパ」）５４４は最適にはセルラ送信および受信信号用のＲＦ同軸給電ケーブル５２２と同じ長さであるべきである。
【００３２】
タワー・トップ装置６３４が低コストＧＰＳ受信機６３０を含む一方、付随するアンテナ６３８がアンテナ・ユニット６０７の近傍に搭載されている図６を参照すると、（低コストＧＰＳ受信機の）ＧＰＳ受信信号のＲＦ同軸給電ケーブル６４４（ジャンパ）は知られている長さであるべきである。セルラ送信および受信信号用のＲＦ給電ケーブル６２２も知られている長さであるべきである。
【００３３】
図３乃至６の基地局では、ＲＡＥＴデータおよび電源接続が専用ケーブル４２８、５２８、６２８によって行われる。いくつかの代替実施形態（図示せず）では、この専用のケーブルは省略され、ＲＡＥＴ信号はＲＦ同軸給電ケーブル４２２、５２２、６２２を介して送信される。
【００３４】
概要
上記の基地局はタイム・ドメイン多重接続（ＴＤＭＡ）、移動用全地球システム（Ｇlobal Ｓystem for Ｍobile：ＧＳＭ）、符号分割多重接続（Ｃode Ｄivision Ｍultiple Ａccess：ＣＤＭＡ）、広帯域符号分割多重接続（Ｗideband-Ｃode Ｄivision Ｍultiple Ａccess：ＷＣＤＭＡ）などのさまざまなセルラ無線標準、または無線ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）などのその他の標準の１つまたは複数に準拠することができる。全地球ナビゲーション衛星システム（Ｇlobal Ｎavigation Ｓatellite Ｓystem）（ＧＬＯＮＡＳＳ）受信機などをＧＰＳ受信機の代わりにアンテナ・アセンブリ内で使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】既知のセルラ基地局（従来技術）を示す図である。
【図２】アンテナ・アセンブリの位置決定機能を備えた好ましい基地局を示す図である。
【図３】アンテナ・アセンブリの位置と給電ケーブル長の決定機能を備えた別の好ましい基地局を示す図である。
【図４】タワー最上部の装置が低コストＧＰＳ受信機とそれに付随するアンテナとを含む別の好ましい基地局を示す図である。
【図５】タワー最上部の装置が基地局アンテナ・アセンブリ内に搭載されている付随するアンテナを有する低コストＧＰＳ受信機を含む別の好ましい基地局を示す図である。
【図６】タワー最上部の装置がそれに付随するアンテナが基地局アンテナ・アセンブリ付近に搭載されている低コストＧＰＳ受信機を含む別の好ましい基地局を示す図である。
【図１】
2005006319.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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