(57)【要約】通信装置は、ノード間のポイントツーポイント無線送信リンクを介して複数の他のノードとそれぞれ通信可能な複数のノードを備える。前記ノードのうち少なくとも１のノードは、方位角に可動な少なくとも１のアンテナを備える。前記アンテナは、仰角よりも方位角に狭いビーム幅を有する電磁ビームを送信するように調整される。方位角のビーム幅は９度より小さく、仰角のビーム幅は１５度より小さい。
2004524731.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のノードを備え、
それぞれの前記ノードは、複数の他の前記ノードと、前記ノード間のポイントツーポイント無線送信リンクを介して通信可能であり、
少なくとも１の前記ノードは、方位角に可動な少なくとも１のアンテナを有し、
前記少なくとも１のアンテナは、仰角より方位角に狭いビーム幅を有する電磁ビームを送信するように調整され、
方位角の前記ビーム幅は、約９度より小さく、仰角の前記ビームは約１５度より小さい通信装置。
【請求項２】
前記少なくとも１のアンテナは、送信されたビームの断面が仰角に長径で方位角に短径である楕円形となるように調整された、請求項１に記載の通信装置。
【請求項３】
前記少なくとも１のアンテナは、送信されたビームが方位角に２度から５度の範囲のビーム幅を有するように調整された、請求項１又は２に記載の通信装置。
【請求項４】
前記少なくとも１のアンテナは、送信されたビームが仰角に５度から１０度の範囲のビーム幅を有するように調整された、請求項１乃至３いずれか１項に記載の通信装置。
【請求項５】
前記ノードは、１ギガヘルツから１００ギガヘルツの範囲の周波数で前記ノード間の無線送信が行われるように調整された、請求項１乃至４いずれか１項に記載の通信装置。
【請求項６】
第１のノードと第２のノードとの間の無線送信方法であって、
前記第１のノードは信号の無線送信のためのアンテナを有し、前記第２のノードは前記第１のノードからの無線送信を受信するためのアンテナを有し、
前記第１のノードから前記第２のノードに対して仰角より方位角に狭いビーム幅を有する電磁ビームを送信する工程を備え、
方位角の前記ビーム幅は約９度より小さく、仰角の前記ビーム幅は約１５度より小さい無線送信方法。
【請求項７】
仰角より方位角に狭いビーム幅を有する電磁ビームを前記第２のノードのアンテナで受信する工程を備えた、請求項６に記載の無線送信方法。
【請求項８】
仰角より方位角に狭いビーム幅を有する電磁ビームを前記第２のノードのアンテナで受信する工程を備えた、請求項６又は７に記載の無線送信方法。
【請求項９】
前記第２のノードのアンテナは方位角に可動であり、
前記第２のノードのアンテナを前記第１のノードのアンテナに対して指向するために前記第２のノードのアンテナを方位角にステアリングする工程を備えた、請求項６乃至８いずれか１項に記載の無線送信方法。
【請求項１０】
送信されたビームの断面が仰角に長径で方位角に短径である楕円形となる、請求項６乃至９いずれか１項に記載の無線送信方法。
【請求項１１】
前記第１のノードのアンテナは、送信されたビームが方位角に２度から５度の範囲のビーム幅を有するように調整された、請求項６乃至１０いずれか１項に記載の無線送信方法。
【請求項１２】
前記第１のノードのアンテナは、送信されたビームが仰角に５度から１０度の範囲のビーム幅を有するように調整された、請求項６乃至１１いずれか１項に記載の無線送信方法。
【請求項１３】
１ギガヘルツから１００ギガヘルツの範囲の周波数で前記ノード間の無線送信が行われるように調整された、請求項６乃至１２いずれか１項に記載の無線送信方法。
【請求項１４】
複数のノードを備えた通信装置で使用されるアンテナ装置であって、
それぞれの前記ノードは、複数の他の前記ノードと、前記ノード間のポイントツーポイント無線送信リンクを介して通信可能であり、
前記アンテナ装置は、方位角に可動な少なくとも１のアンテナを有し、
前記少なくとも１のアンテナは、仰角より方位角に狭いビーム幅を有する電磁ビームを送信するように調整され、
方位角の前記ビーム幅は、約９度より小さく、仰角の前記ビームは約１５度より小さいアンテナ装置。
【請求項１５】
前記少なくとも１のアンテナは、送信されたビームの断面が仰角に長径で方位角に短径である楕円形となる、請求項１４に記載のアンテナ装置。
【請求項１６】
前記少なくとも１のアンテナは、送信されたビームが方位角に２度から５度の範囲のビーム幅を有するように調整された、請求項１４又は１５に記載のアンテナ装置。
【請求項１７】
前記少なくとも１のアンテナは、送信されたビームが仰角に５度から１０度の範囲のビーム幅を有するように調整された、請求項１４乃至１６いずれか１項に記載のアンテナ装置。
【請求項１８】
１ギガヘルツから１００ギガヘルツの範囲の周波数で前記ノード間の無線送信が行われるように調整された、請求項１４乃至１７いずれか１項に記載のアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信装置、送信方法、及びアンテナ装置に関する。
【０００２】
無線通信は、有線の通信と比較して多くの魅力的な特徴を提供する。例えば、何ら機械的な掘削やケーブル又はワイヤーの敷設を必要とせず、また迅速にユーザーの場所の設置及び撤去が可能であり、無線システムは導入するにあたって非常に安価である。
【０００３】
無線システムには、広い帯域（データ伝送レート）が必要とされる場合、各ユーザーに与えられる帯域が増加すると、無線信号の帯域も同様に増加させる必要があるという特徴がある。さらに、放送に用いられる周波数は厳密に規制されている。低無線周波数は既に割り当てられているため、マイクロ波の周波数（すなわちギガヘルツ（ＧＨｚ）の領域）以上の周波数でのみ、そのような広帯域が利用可能である。
【０００４】
これらの無線周波数が建物や車両、木などのような障害物によって次第に減衰し、あるいは完全に遮断されるという、マイクロ波又はそれ以上の高周波数に係わる問題がある。このように、一般的にはマイクロ波又はそれ以上の高周波数を、数多くの分散したユーザーの通信を行うパブリックアクセスのネットワークに対して用いるのは困難と考えられてきた。無線周波数帯域幅に対する多くの要求があるように、どんな無線通信システムにおいてもスペクトルの効率は非常に重要である。実際上、監督又は許可機関は比較的狭い範囲の無線周波数帯を許可することしかできない。一対多方向の電波を使用する携帯電話システムでは、ユーザーに十分な周波数帯域幅を提供するために無線周波数帯域幅に対して高い要求を課しており、したがってスペクトル的にはさほど十分な効率性を有さない。
【０００５】
データをある局から他の局へ伝送するために中継局や中継器を用いることは多くの出願において広く知られている。一般的にそのような一対多方向の方法による中継電波信号はしたがって携帯電話の方法に似ており、同様なスペクトルの効率の欠如に悩んでいる。
【０００６】
多数の二点間（ポイントツーポイント）の無線伝送を用いる「メッシュ（網状の）」通信システムは、携帯電話のシステムよりも無線周波数帯域の効率的な使用をすることが可能である。メッシュ通信システムの例は本願に援用して引用する、我々の国際特許出願WO-A-98/27694に開示されている。メッシュ通信システムの典型的な実施においては、複数のノードが複数のポイントツーポイント無線リンクを用いて相互に接続されている。
【０００７】
各ノードは一般的に静止又は固定され、加入者又はユーザーをシステムに接続するのに用いられる機器を有している。各ノードは、無線信号を複数のポイントツーポイント無線リンクにわたって送信及び受信するための装置を有しており、また前記ノードによって受取られたデータが他のノード向けのデータを含むものである場合にデータを中継するように配置される。相互接続されたノードからなる十分に確立されたメッシュにおけるノードは、少なくともいくつかの、好ましくは多くの、そして時には全てがそれぞれ加入者に使用される。ここで、加入者とは、自然人あるいは企業、大学等のような組織である。それぞれの加入者ノードは、一般的にはその加入者専用のリンクの終点及び他のノードを対象としたデータを伝送するための供給ネットワークの不可欠な部分としても機能する。システムの加入者に対してより良い地域的範囲を提供するために、システムオペレーターによって非加入者のノードが提供され作動されることもある。使用される周波数は、例えば少なくとも約１ギガヘルツである。２．４ギガヘルツ又は４ギガヘルツ以上の周波数が使用されることもある。実際、２８ギガヘルツ、４０ギガヘルツ、６０ギガヘルツ、又は２００ギガヘルツの周波数でさえ使用されることもある。１０万ギガヘルツ（赤外線）等級のような無線周波数を超える、さらに高い周波数が使用される可能性もある。
【０００８】
メッシュ通信システムにおいては、別個のポイントツーポイント無線伝送リンクによって各ノードは１又はそれ以上の近接するノードと接続される。各ノードの中継機能で結合された場合、多様なルートによるメッシュを通じて情報を送ることが可能となる。発信元からあて先までノードからノードへの一連の「ホップ」でシステムを廻って情報が送信される。ノードの相互接続の適切な選択によって、多数の代替的なルートを提供するメッシュを構成することが可能であり、したがって改良されたサービスの利用可能性を提供する。
【０００９】
メッシュ通信システムは、ノード間の直線の視野方向に沿ってポイントツーポイント無線伝送を方向付けることによって、例えば高指向性のビームを使用することによって周波数帯のより効率的な使用を可能とする。この空間的指向の伝送の使用によって、他の空間的な領域における不要な伝送のレベルを減少させ、ノード間のリンクとしての空間的指向の伝送の使用によりリンクが低指向性ビームで可能であるよりも長距離にわたって機能するというような大きな指向性利得をもたらす。対照的に、携帯電話システムでは、一対多方向（ポイントツーマルチポイント）の伝送をサポートするために、広い空間的な領域にわたって伝送することを余儀なくされる。これは、方位角においてかなり広いビーム幅（一般的に６０度、１２０度の扇形又は全方向性）を有するビームを伝送する携帯電話システムの基地局を備えることによって一般的に携帯電話システムにおいて達成される。
【００１０】
周波数帯域の効率性の改善に加えて、ポイントツーポイント無線伝送を指向するために高利得アンテナを用いることによって、メッシュ通信システムはパフォーマンスの改善の利益を享受し、このような伝送性能を改善する。さらに、障害物の周囲に無線伝送を方向付けるようにさまざまな無線リンクの方向を調整可能であるため、メッシュのトポロジーが受信可能範囲の改善をもたらす。ポイントツーポイントリンクの固定的な構成の集合であるメッシュネットワークを考慮することが可能であり、このネットワークではリンクの方向が設置時に決定される。しかしながら、ノードが１又はそれ以上のポイントツーポイントリンクの方向を変更することが可能であれば、メッシュネットワークの改善が可能である。
【００１１】
一般的なメッシュ通信システムでは、各ノードが多くのポイントツーポイント無線リンクをサポートすることが要求され、それぞれの無線リンクは、ノードを他の個別のノードに結びつける。これらの多くの無線リンクをサポートし、１又はそれ以上のポイントツーポイントリンクの方向を変更することを可能とするために、ノードがリンクに沿った無線伝送の送信及び受信を提供するアンテナの方向を変えることが可能とすることが好ましい。
【００１２】
多くのレーダーシステムが知られているが、特に飛行機の着陸制御を目的とするものが知られており、一般的に扇形の電波ビームが用いられる。この扇形は垂直面で配置され、しばしば水平面で扇形のビームが配置されるのとともに用いられる。
【００１３】
この扇形の目的は、出来る限り利得を最大化することである。このようなシステムの例は、GB870707, GB826014, US-A-4933681 及び US-A-5844527に開示されている。
【００１４】
WO-A-94/26001では、方向が変更可能なアンテナが無線ＬＡＮ（local area network）での使用のために提供されるような配置が開示されている。記載されている具体例では、３つのピルボックスアンテナが上下に配置され、４番目の全方向性アンテナがこの３つのピルボックスアンテナの上に置かれる。
【００１５】
各ピルボックスアンテナは、９度の方位角のビーム幅と、２０度の仰角のビーム幅とを有する５６ギガヘルツの周波数で作動するように調整される。
【００１６】
このように、各ピルボックスアンテナは、扇形タイプの送信／受信パターンを有している。無線ＬＡＮ環境では、主としてそれらの周波数で利用可能な多量の電波スペクトルにより、また非常に短いリンクによって、無線ＬＡＮの周波数帯域の効率がほとんど問題とならない状況においてはおそらく悪くはなく、確かに好ましい。
【００１７】
本発明の第一の側面によれば、以下の構成の通信装置を提供することである。すなわち、複数のノード、各々のノードは複数の他のノードとノード間のポイントツーポイント無線通信中継（リンク）を介して通信可能であり、少なくとも１のノードは方位角において動である少なくとも１のアンテナを含み、前記少なくとも１のアンテナは、仰角よりも方位角に狭いビーム幅を有する電磁ビームを送信するようになっていて、方位角の前記ビーム幅は約９度より小さく、仰角の前記ビーム幅は約１５度より小さい。
【００１８】
当然のことながら、ここで使用される「ビーム幅」という表現はビームの半分の強度点（すなわち、ビームの出力密度が半分あるいはビームの最大出力密度より３デシベル少ない点）によりアンテナで範囲を定められる角度という従来の意味を持つ。
【００１９】
方位角に狭いビーム幅を有するビームを供給することにより、スペクトル効率は増加しうる。
【００２０】
これは、主な実施においては、同じ周波数が複数の異なった空間の場所で使用されるかも知れず、この同じ周波数の再使用は、他のノードからの不要な信号によってあるノードにおいて必要な信号の障害につながるためである。そして非常に多数の通信障害を含んだ前記不必要な障害、例えば同じ周波数を使用した他の無線通信を原因とする障害は、以下「共通チャンネル障害」と呼び、近接した周波数を使用した無線通信を原因とする障害については、以下「近接チャンネル障害」と呼ぶこととする。
【００２１】
好ましい実施においては、上述したメッシュシステムにおいて指向性アンテナを使用することによって、共通チャンネル障害と近接チャンネル障害の両方の総レベルは、減少可能であり、このことは所定のレベルの障害周波数のさらなる再使用、及び／又は障害の絶対的なレベルの減少、及び／又は一連のユーザーに提供するのに必要とされるスペクトル量の減少、をもたらすこととなる。
【００２２】
さらに、主な実施形態、すなわちアンテナ装置が上述したタイプのメッシュ通信システムにおける１のノードに結び付けられ、送信先であるノードが送信元であるノードに対して異なった仰角であるような場合、仰角に相対的に広いビーム幅（すなわちトールビーム）を有することは、送信アンテナが仰角に可動である必要なくそのビームが目標ノードへ到達する可能性がより高くなることを意味する。
【００２３】
換言すれば、実際方位角に狭いビーム幅の使用を可能とするためには送信ノードのアンテナが方位角に可動であることが望ましい又はむしろ必要である一方で、送信ノードのアンテナが仰角に可動であることを必要とする可能性を低くするので、仰角により広いビーム幅を使用することは望ましく、結果として生じた異なった方位角及び仰角のビーム幅の組合せは、結果として非対称のビームとなる。
【００２４】
当然のことながら、送信ノードのアンテナが方位角に可動であることが望ましい、若しくは必要であるとすると、前記アンテナは機械的に可動であるか、電気的に可動であるか、又はその両方であるかであり、おそらく機械的なステアリングは大まかなステアリングに用いられ、電気的なステアリングは一旦アンテナがほぼ正しい方向を向いたときのきめ細かなステアリングに用いられる。同様の考えは受信側のノードのアンテナにも当てはまる。
【００２５】
非対称ビームのさらなる利点は、アンテナ上の風圧の影響を減じうることであり、それはアンテナ装置が屋外に備え付けられるような実施形態では実際上重要である。
【００２６】
例えば、ポールのようなものに備え付けられたアンテナにとって、風圧の影響は主としてポールが曲がることにあり、アンテナ支持部を水平面から傾かせる原因となる。アンテナのこの動きは、仰角面における重大な位置ずれをもたらす。一方方位角面での位置ずれは存在しないか、ほとんど存在しない。
【００２７】
仰角により大きなビーム幅を有することは、アンテナ装置が風圧の位置ずれの影響に対してはあまり敏感でないことを意味する。
【００２８】
非対称ビームのまたさらなる利点は、アンテナ装置の全体的な高さに与える影響である。実際、仰角よりも方位角に狭いビーム幅を有するビームを生み出すためには、（仰角に相対的に広いビーム幅を生み出すために）アンテナは主として上端から下端までが相対的に短くなり、（方位角に相対的に狭いビームを生み出すために）横に相対的に広くなる。
【００２９】
このことは、例えば対称ビームが使用される場合より、対応する周波数及びアンテナ利得のためになくなるアンテナ装置の全体的な高さは低くなるということを意味する。
【００３０】
当然のことながら、設計規制や、また美学的にもまた、相対的に低いアンテナ装置が高く好まれることを意味する。
【００３１】
さらに、所定のサイズのアンテナにとっては、周波数の増大によってより高い指向性（すなわちゲインの増加及びビーム幅の減少）が得られる。
【００３２】
主な実施においては、すなわちアンテナ装置が上述したタイプのメッシュ通信システムにおける１のノードに結び付けられる場合、より高い周波数で作動している無線通信リンクで発生する増加した経路損失を補償するためにこの効果が用いられる。
【００３３】
例えば、アンテナの全体的な寸法を同じに保ちながらより高い周波数で作動するようにノードが再設計されるとすると、アンテナはより高いゲインを供給するように設計され（前記所定の寸法に対して）、このことは前記高い周波数で作動するとき増加した経路損失を補償しうる。
【００３４】
前記少なくとも１のアンテナは、送信されたビームが、切断面において仰角が長径で方位角が短径となる楕円形となるように調整される。
【００３５】
前記少なくとも１のアンテナは、送信されたビームが方位角に２度から５度の範囲のビーム幅を有するように調整される。
【００３６】
前記少なくとも１のアンテナは、送信されたビームが仰角に５度から１０祖の範囲のビーム幅を有するように調整される。
【００３７】
アンテナ装置が使用される主な実施において、すなわちアンテナ装置が上述のタイプのメッシュ通信システムにおける１のノードに結び付けられる場合、送信が指向されるノードは通常送信ノードから数度の仰角の範囲内にある。
【００３８】
この仰角のビーム幅の好ましい範囲は、送信アンテナの仰角のステアリングを必要とすることなくこのような目標ノードのほとんど又は全てに到達することを可能とするのに十分であるべきである。
【００３９】
好ましくは、ノードは、１ギガヘルツから１００ギガヘルツの範囲の周波数でノード間の無線通信が行われるように調整される。特定の好ましい周波数は、約２４ギガヘルツから約３０ギガヘルツの範囲、又は約４０ギガヘルツから約４４ギガヘルツの範囲である。
【００４０】
本発明の第２の側面によれば、第1のノードと第2のノードとの間の無線送信方法が提供され、第１のノードは信号の無線送信のためのアンテナを備え、第2のノードは第1のノードから無線送信を受信するためのアンテナを備え、当該方法は、仰角よりも方位角に狭いビーム幅を有する電磁ビームを第１のノードから第２のノードまで送信する工程を有する。
【００４１】
前記方法は、好ましくは仰角より方位角に狭いビーム幅を有する前記電磁ビームを第2のノードのアンテナで受信する工程を備える。アンテナで受信される仰角より方位角に狭いビーム幅を有するビーム自身、(i)前記第１のノード以外のノードからの不要な信号の受信を抑制するのに役立ち、(ii)たとえ第１と第２のノードが同じ仰角でない場合であっても第１のノードからの信号の受信を確実にするのに役立つ。この調整は、また第２のノードのアンテナを支える支持部に対する風圧の影響を緩和するのにも役立つ。
【００４２】
第１のノードのアンテナは、好ましくは方位角に可動であり、前記方法は好ましくは電磁ビームを送信するに先立って、電磁ビームを第２のノードのアンテナに向かって指向するように第１のノードのアンテナを方位角に変動させるステップを有する。
【００４３】
第２のノードのアンテナは、好ましくは方位角に可動であり、前記方法は好ましくは電磁ビームを送信するに先立って、電磁ビームを第２のノードのアンテナに対して指向するように第１のノードのアンテナを方位角に変動させるステップを有する。
【００４４】
送信されたビームは、好ましくは切断面において仰角が長径で方位角が短径となる楕円形となる。
【００４５】
第１のノードのアンテナは、好ましくは送信されたビームが方位角に２度から５度の範囲のビーム幅を有するように調整される。
【００４６】
第１のノードのアンテナは、好ましくは送信されたビームが仰角に５度から１０度の範囲のビーム幅を有するように調整される。
【００４７】
ノード間の無線通信は、好ましくは１ギガヘルツから１００ギガヘルツの範囲の周波数で行われる。
【００４８】
本発明の第３の側面によれば、複数のノードを有する通信装置で使用するためのアンテナ装置が提供され、それぞれのノードはノード間のポイントツーポイント無線通信リンクを介して複数の他のノードと通信可能であり、前記アンテナ装置は、方位角に可動である少なくとも１のアンテナを有し、前記少なくとも１のアンテナは仰角より方位角に狭いビーム幅を有する電磁ビームを送信するように設定され、方位角のビーム幅は約９度より小さく、仰角のビーム幅は約１５度より小さい。
【００４９】
前記少なくとも１のアンテナは、送信されたビームが、切断面において仰角が長径で方位角が短径となる楕円形となるように調整される。
【００５０】
前記少なくとも１のアンテナは、送信されたビームが方位角に２度から５度の範囲のビーム幅を有するように調整される。
【００５１】
前記少なくとも１のアンテナは、送信されたビームが仰角に５度から１０度の範囲のビーム幅を有するように調整される。
【００５２】
前記装置は、好ましくは無線通信が１ギガヘルツから１００ギガヘルツの範囲の周波数で行われるように調整される。
本発明の実施形態は、添付図面を参照して例示として以下に記述される。
図を参照し、図１は対称ビーム３００の主なアンテナ指向性図を概略的に示しており、ビーム３００は移動方向について軸対象となっている。
【００５３】
周知の通り、実際上ビーム３００は通常、出力密度Ｉを有する中央メインローブ３０１、存在しないか複数の、より低い出力密度を有するサイドローブ３０２からなり、前記メインローブとサイドローブは低い又は実質的に０の出力密度の領域によって分けられる。
【００５４】
主として、メインローブ３００対サイドローブで定められる角度が増加するにつれて、サイドローブの出力密度は減少する。慣例によりビーム３００のメインローブ３０１の半分の出力点３０４によってビーム３００を送信するアンテナで定められる角度となるようにビーム幅３０３が設定される。すなわち点３０４はビーム３００のメインローブ３０１の出力密度が最大出力密度Ｉより３デシベル低くなるような点である。
【００５５】
次に、図２Ａ及び図２Ｂを参照する。本発明によると、送信ビーム４００は仰角のビーム幅４０１が方位角のビーム幅４０２より広くなるような非対称となっている。
換言すれば、図２Ａ及び図２Ｂにそれぞれ示されたように、ビーム４００のメインローブ４０５の半分の出力点４０３、４０４によって、ビーム４００を送信するアンテナで定められる角度は方位角よりも仰角で広い。
【００５６】
上述のように、このことは多くの利点を有する。特にノード間の多数のポイントツーポイント無線通信を使用するメッシュ通信ネットワークとの関連で使用される場合には。当然のことながら、ビーム４００は水平方向又は実質上水平方向に送信される可能性が高い（すなわち、ビームの方向は、水平面上又は水平面近く、主として水平面から約５以内に仰角に集められる）。
【００５７】
続いて図３を参照すると、このような通信ネットワーク５０１の一例が概略的に示されている。ネットワーク５０１は、ノードＡ−Ｈの一対の間を相互接続されたノードのメッシュを提供するために、それぞれのポイントツーポイントデータ通信リンク５０２によって互いに論理的にそして物理的に接続されている複数のノードＡ−Ｈ（図３では８個のみ示されている）が示されている。
【００５８】
ノードＡ−Ｈ間のリンク５０２は、実質上単一指向性の（すなわち高指向性の）無線通信、すなわちそれぞれの信号は同報通信されるのではなく、むしろある特定のノードに向けられ、リンク５０２に沿って両方向に信号が通過するのを可能とする。送信周波数は、主として少なくとも１ギガヘルツであり、例えば２．４ギガヘルツ、４ギガヘルツ、２８ギガヘルツ、４０ギガヘルツ、６０ギガヘルツ、又は２００ギガヘルツでさえもありえる。無線周波数を超えて、およそ１００，０００ギガヘルツ（赤外線）のようなさらに高い他の周波数も使用されうる。
【００５９】
ノードＡ−Ｈは、他のノードとの潜在的なポイントツーポイント送信リンクに提供する複数のアンテナをそれぞれ有している。
【００６０】
主な例では、ノードＡ−Ｈは４つのアンテナをそれぞれ有し、そのため４又はそれ以上の他のノードと接続されうる。図３で概略的に示される例では、相互接続されるノードＡ−Ｈからなるメッシュ５０１はトランク５０３に接続される。
【００６１】
データトラフィックがトランク５０３から通過するポイントは、ここでは幹線ネットワーク接続ポイント（ＴＮＣＰ）５０４として言及される。ＴＮＣＰ５０４とメッシュネットワーク１との間の接続は主としてメッシュ挿入ポイント（ＭＩＰ）５０５を介してなされる。
【００６２】
ＭＩＰ５０５は主としてメッシュネットワーク５０１のノードＡ−Ｈと同じ物理的構造を有し、フィーダーリンク５５３を介して特別に改造されたノード５５２と接続された標準ノード５５１で構成される。特別に改造されたノード５５２は適当な（無線）リンク５５４を介してＴＮＣＰ５０１との高データ伝送レート接続を提供し、ＴＮＣＰ５０４もまたこれら高データ伝送レートで送信及び受信するための適当な設備を有する。
【００６３】
方位角に狭いビーム幅を有するビームを供給することにより、通信ネットワーク５０１のスペクトル効率は増加しうる。
【００６４】
これは、主な実施においては、同じ周波数が複数の異なった空間の場所で使用されるかも知れず、この同じ周波数の再使用は、他のノードからの不要な信号によってあるノードにおいて必要な信号の障害につながるためである。そして前記不必要な障害は非常に多数の通信障害、例えば同じ周波数を使用した他の無線通信を原因とする共通チャンネル障害及び近接した周波数を使用した無線通信を原因とする近接チャンネル障害を含む。
【００６５】
上述したメッシュシステムにおいて指向性アンテナを使用することによって、共通チャンネル障害と近接チャンネル障害の両方の総レベルは、減少可能であり、このことは所定のレベルの障害周波数のさらなる再使用、及び／又は障害の絶対的なレベルの減少、及び／又は一連のユーザーに提供するのに必要とされるスペクトル量の減少、をもたらすこととなる。一般的に、方位角のビーム幅の２乗でスペクトル効率は減少する。
【００６６】
さらに、送信先であるノードが送信元であるノードに対して異なった仰角であるような場合、仰角に相対的に広いビーム幅（すなわちトールビーム）を有することは、送信アンテナが仰角に可動である必要なくそのビームが目標ノードへ到達する可能性がより高くなることを意味する。換言すれば、実際方位角に狭いビーム幅の使用を可能とするためには送信ノードのアンテナが方位角に可動であることが望ましい又はむしろ必要である一方で、非対称ビームは、送信ノードのアンテナが仰角に可動であることを必要とする可能性を低くする。
【００６７】
当然のことながら、送信ノードのアンテナが方位角に可動であることが望ましい若しくは必要であるとすると、前記アンテナは機械的に可動であるか、電気的に可動であるか、又はその両方であるかであり、おそらく機械的なステアリングは大まかなステアリングに用いられ、電気的なステアリングは一旦アンテナがほぼ正しい方向を向いたときのきめ細かなステアリングに用いられる。同様の考えは受信側のノードのアンテナにも当てはまる。
【００６８】
非対称ビームのさらなる利点は、アンテナ上の風圧の影響を減じうることであり、それはアンテナ装置が屋外に備え付けられるような実施形態では実際上重要である。例えば、ポールのようなものに備え付けられたアンテナにとって、風圧の影響は主としてポールが曲がることにあり、アンテナ支持部を水平面から傾かせる原因となる。アンテナのこの動きは、仰角面における重大な位置ずれをもたらす。一方方位角面での位置ずれは存在しないか、ほとんど存在しない。
【００６９】
仰角により大きなビーム幅を有することは、アンテナ装置が風圧の位置ずれの影響に対してはあまり敏感でないことを意味する。
【００７０】
非対称ビームのまたさらなる利点は、アンテナ装置の全体的な高さに与える影響である。実際、仰角よりも方位角に狭いビーム幅を有するビームを生み出すためには、（仰角に相対的に広いビーム幅を生み出すために）アンテナは主として上端から下端までが相対的に短くなり、（方位角に相対的に狭いビームを生み出すために）横に相対的に広くなる。このことは、例えば対称ビームが使用される場合より、対応する周波数及びアンテナ利得のためになくなるアンテナ装置の全体的な高さは低くなるということを意味する。当然のことながら、設計規制や、また美学上もまた、相対的に低いアンテナ装置が高く好まれることを意味する。アンテナの支持構造の例は我々の同時係属国際特許出願番号  （代理人番号Ｐ８１９６ＷＯ）に開示されている。
【００７１】
さらに、所定のサイズのアンテナにとっては、周波数の増大によってより高指向性（すなわちゲインの増加及びビーム幅の減少）が得られる。主な実施においては、すなわちアンテナ装置が上述したタイプのメッシュ通信システムにおける１のノードに結び付けられる場合、より高い周波数で作動している無線通信リンクで発生する増加した経路損失を補償するためにこの効果が用いられる。例えば、アンテナの全体的な寸法を同じに保ちながらより高い周波数で作動するようにノードが再設計されるとすると、アンテナはより高いゲインを供給するように設計され（前記所定の寸法に対して）、このことは前記高い周波数で作動するとき増加した経路損失を補償しうる。
【００７２】
大半の実際の実施において得られる利益を最大にするように、受信ノードのアンテナは、送信ノードのアンテナと同様、ビーム幅が方位角より仰角に広くなるように調整される。
【００７３】
上述のメッシュ通信ネットワークにおいて、ノードは、１ギガヘルツから１００ギガヘルツの範囲の周波数でノード間の無線通信が行われるように調整される。特定の好ましい周波数は、約２４ギガヘルツから約３０ギガヘルツの範囲、又は約４０ギガヘルツから約４４ギガヘルツの範囲である。約２４ギガヘルツから約３０ギガヘルツの範囲の周波数に対しては、５度から７度の範囲の方位角のビーム幅、及び９度から１２度の範囲の仰角のビーム幅が望ましい。約４０ギガヘルツから約４４ギガヘルツの範囲の周波数に対しては、３．５度から５度の範囲の方位角のビーム幅、及び６．５度から９．５度の範囲の仰角のビーム幅が望ましい。
【００７４】
一般的に、周波数が増加するにつれて、方位角及び仰角のビーム幅は減少する。
【００７５】
続いて、図４Ａ及び図４Ｂを参照すると、ツイストリフレクタアンテナとして知られている望ましいアンテナ２０が示されている。直線偏光フィードホーン２００は、ＴＥＭ波の伝播の方向を表す矢印で示されるように、偏光感度を有するフラットサブリフレクタ２０１を照射する。サブリフレクタ２０１によって放物波形のメインリフレクタ２０２上へエネルギーが反射される。
【００７６】
メインリフレクタ２０２の波形は、反射して９０度ビームの偏光をツイストするように調整される。この偏光のツイストによって、エネルギーが再びフラットサブリフレクタ２０１に影響を与えると、遠距離地域へ通過する。注目すべきは、メインリフレクタ２０２の波形は、反射の偏光ツイストに作用する正確な位相シフトを生むように調整され、この位相シフトは周波数に依存するということである。同様に、サブリフレクタ２０１の厚さは一般的に最内面及び最外面からの反射が打ち消されるように選択され、再び周波数依存の影響となる。
【００７７】
簡潔に上述した基本的なアンテナは、さらに詳しくWO-A-98/49750に記載されており、全ての内容が本願に引用して援用される。しかしながら、上述したようにアンテナ２０により送信されたビームは非対称で、とりわけ仰角の高さより方位角に狭いことが望ましいので、好適な実施例におけるメインリフレクタ２０２及びこれに対応するサブリフレクタ２０１は楕円形であり、縦軸方向に短径となる。
【００７８】
本発明の実施形態は、説明した実施例に特に関連して記述した。しかしながら、本発明の範囲内において実施例の変形及び修正がなされうることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】対称ビームの主なアンテナ指向性図を示した図である。
【図２】本発明の好適な実施例に基づいたアンテナから送信されたビームの主なアンテナ指向性図の一例を示す。
【図３】メッシュ通信ネットワークの一部の配置図である。
【図４】アンテナの一例の背面図及び側面の断面図を概略的に示している。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図４Ｂ】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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