(57)【要約】  本発明は、２つの水平アレイアンテナおよび２つの垂直アレイアンテナを伴う少なくとも１つのアンテナアレンジメント（２）を備える通信ノード（１）に関する。第１の水平アンテナポート（４）および第２の垂直アンテナポート（１０）は第１の極性（Ｐ１）と接続される。第１の垂直アンテナポート（８）および第２の水平アンテナポート（６）は直交する第２の極性（Ｐ２）と接続される。各ポートは対応するアンテナエレメント群と接続される。前記第１の水平アンテナポート（４）および前記第１の垂直アンテナポート（８）は同位相で接続される。前記第２の水平アンテナポート（６）および前記第２の垂直アンテナポート（１０）は逆位相で接続される。アンテナエレメントの複数の対称ペア（１１ａ、１２ａ；１１ｂ、１２ｂ；１１ｃ、１２ｃ；１１ｄ、１２ｄ；１３ａ、１４ａ；１３ｂ、１４ｂ；１３ｃ、１４ｃ；１３ｄ、１４ｄ）は共通対称点（１５）を基準として形成される。ある重みが各対称ペアのアンテナエレメント群に適用され、対称ペアにおける一方のアンテナエレメントのある極性（Ｐ１、Ｐ２）についての重みは、当該対称ペアにおける他方のアンテナエレメントの直交的な極性（Ｐ２、Ｐ１）についての複素共役重みを含む。【選択図】図２
2016522610.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信システムにおけるノード（１）であって、前記ノード（１）は少なくとも１つのアンテナアレンジメント（２）を備え、各アンテナアレンジメント（２）は少なくとも１つの第１の水平アンテナポート（４）を伴う第１の水平アレイアンテナ（３）、少なくとも１つの第２の水平アンテナポート（６）を伴う第２の水平アレイアンテナ（５）、少なくとも１つの第１の垂直アンテナポート（８）を伴う第１の垂直アレイアンテナ（７）および少なくとも１つの第２の垂直アンテナポート（１０）を伴う第２の垂直アレイアンテナ（９）を備え、各水平アレイアンテナポート（４、６）は水平な伸長（Ｈ）に沿って設けられる水平アンテナエレメント群（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ；１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ）の対応する組に接続され、各垂直アレイアンテナポート（８、１０）は垂直な伸長（Ｖ）に沿って設けられる垂直アンテナエレメント群（１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ；１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ）の組に接続され、垂直な伸長（Ｖ）は前記水平な伸長（Ｈ）に直交し、水平アンテナエレメント群（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ；１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ）の各組は、方位角方向（Ａ）における前記垂直な伸長（Ｖ）を中心とした半電波強度ビーム幅を少なくとも２倍上回る、仰角方向における前記水平な伸長（Ｈ）を中心としたその半電波強度ビーム幅を有するメインビーム（１８）を放射するように設けられ、垂直アンテナエレメント群の各組は、前記仰角方向（Ｅ）における半電波強度ビーム幅を少なくとも２倍上回る、前記方位角方向（Ａ）におけるその半電波強度ビーム幅を有するメインビーム（１９）を放射するように設けられ、前記第１の水平アレイアンテナ（３）および前記第１の垂直アレイアンテナ（７）は第１のアンテナペア（３、７）を構成し、前記第２の水平アレイアンテナ（５）および前記第２の垂直アレイアンテナ（９）は第２のアンテナペア（５、９）を構成し、
第１の水平アンテナポート（４）は前記対応するアンテナエレメント群（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ）における第１の極性（Ｐ１）と接続され、第１の垂直アンテナポート（８）は前記対応するアンテナエレメント群（１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ）における第２の極性（Ｐ２）と接続され、第２の水平アンテナポート（６）は前記対応するアンテナエレメント群（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ）における前記第２の極性（Ｐ２）と接続され、第２の垂直アンテナポート（１０）は前記対応するアンテナエレメント群（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ）における前記第１の極性（Ｐ１）と接続され、前記第１の極性（Ｐ１）および前記第２の極性（Ｐ２）は互いに直交的であり、前記第１の水平アンテナポート（４）および前記第１の垂直アンテナポート（８）は同位相で接続され、前記第２の水平アンテナポート（６）および前記第２の垂直アンテナポート（１０）は逆位相で接続され、共通対称点（１５）を基準として、前記第１のアンテナペア（３、７）における各アンテナエレメント（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ；１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ）は前記第２のアンテナペア（５、９）における対応するアンテナエレメント（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ；１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ）に対して対称に設けられて、アンテナエレメントの複数の対称ペア（１１ａ、１２ａ；１１ｂ、１２ｂ；１１ｃ、１２ｃ；１１ｄ、１２ｄ；１３ａ、１４ａ；１３ｂ、１４ｂ；１３ｃ、１４ｃ；１３ｄ、１４ｄ）が形成され、ある重みｗｎが各対称ペアの前記アンテナエレメント群に適用され、１つの対称ペアにおける一方のアンテナエレメントにおけるある極性（Ｐ１、Ｐ２）についての重みｗｎは前記対称ペアにおける他方のアンテナエレメントにおける直交的な極性（Ｐ２、Ｐ１）についての複素共役重みｗｎ＊を含む、ことを特徴とする、ノード。
【請求項２】
前記アンテナアレンジメント（２’）は、前記第１の極性（Ｐ１）および前記第２の極性（Ｐ２）の両方を伴う双極性を有するアンテナエレメント群（１１ａ’、１１ｂ’、１１ｃ’、１１ｄ’；１２ａ’、１２ｂ’、１２ｃ’、１２ｄ’；１３ａ’、１３ｂ’、１３ｃ’、１３ｄ’；１４ａ’、１４ｂ’、１４ｃ’、１４ｄ’）を備え、追加的な第１の水平アンテナポート（４’）は前記対応するアンテナエレメント群（１１ａ’、１１ｂ’、１１ｃ’、１１ｄ’）における前記第２の極性（Ｐ２）と接続され、追加的な第１の垂直アンテナポート（８’）は前記対応するアンテナエレメント群（１３ａ’、１３ｂ’、１３ｃ’、１３ｄ’）における前記第１の極性（Ｐ１）と接続され、追加的な第２の水平アンテナポート（６’）は前記対応するアンテナエレメント群（１２ａ’、１２ｂ’、１２ｃ’、１２ｄ’）における前記第１の極性（Ｐ１）と接続され、追加的な第２の垂直アンテナポート（１０’）は前記対応するアンテナエレメント群（１４ａ’、１４ｂ’、１４ｃ’、１４ｄ’）における前記第２の極性（Ｐ２）と接続され、前記追加的な第１の水平アンテナポート（４’）および前記追加的な第１の垂直アンテナポート（８’）は同位相で接続され、前記追加的な第２の水平アンテナポート（６’）および前記追加的な第２の垂直アンテナポート（１０’）は逆位相で接続されることを特徴とする、請求項１に記載のノード。
【請求項３】
前記アンテナアレンジメント（２’’）は、第１のアンテナペア（３、７）および第２のアンテナペア（５、９）を備え、前記アンテナペア群（３、７；５、９）は領域（Ｙ）を囲むように設けられる、ことを特徴とする、請求項１または２に記載のノード。
【請求項４】
前記アンテナアレンジメント（２’’’）は、アンテナペア（３’’’、７’’’；５’’’、９’’’）を備え、各アンテナペア（３’’’、７’’’；５’’’、９’’’）について、前記アレイアンテナは十字の形に配置される、ことを特徴とする、請求項１または２のいずれか１項に記載のノード。
【請求項５】
各対称ペアにおける前記アンテナエレメント群は同等の放射パターンを有する、ことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のノード。
【請求項６】
前記接続される第１のアンテナポート群（４、４’；８、８’）は少なくとも１つの対応するメインアンテナポート（１６、１６’）と接続され、前記接続される第２のアンテナポート群（６、６’；１０、１０’）は少なくとも１つの他の対応するメインアンテナポート（１７、１７’）と接続される、ことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載のノード。
【請求項７】
前記接続される第１のアンテナポート群（４、４’；８、８’）は少なくとも１つのそれぞれのコンバイナ／ディバイダ（２４、２６）において接続され、前記接続される第２のアンテナポート群（６、６’；１０、１０’）は少なくとも１つのさらなるそれぞれのコンバイナ／ディバイダ（２５、２８）において接続される、ことを特徴とする、請求項６に記載のノード。
【請求項８】
前記位相差は、前記さらなるそれぞれのコンバイナ／ディバイダ（２５、２８）において達成される、ことを特徴とする、請求項７に記載のノード。
【請求項９】
前記第２の水平アレイアンテナ（５、５’）の前記アンテナエレメント群（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ；１２ａ’、１２ｂ’、１２ｃ’、１２ｄ’）に適用される前記重み群か、または前記第２の垂直アレイアンテナ（９、９’）の前記アンテナエレメント群（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ；１４ａ’、１４ｂ’、１４ｃ’、１４ｄ’）に適用される前記重み群の一方の各々はさらに追加的な負号（negative  sign）を含み、前記追加的な負号が前記位相差を達成する、ことを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載のノード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信システムにおけるノードに関し、当該ノードは少なくとも１つのアンテナアレンジメントを備える。各アンテナアレンジメントは、少なくとも１つの水平アンテナポートを伴う第１の水平アレイアンテナ、少なくとも１つの第２の水平アンテナポートを伴う第２の水平アレイアンテナ、少なくとも１つの第１の垂直アンテナポートを伴う第１の垂直アレイアンテナおよび少なくとも１つの第２の垂直アンテナポートを伴う第２の垂直アレイアンテナを備える。各水平アレイアンテナポートは水平な伸長に沿って設けられる水平アンテナエレメント群の対応する組に接続され、各垂直アレイアンテナポートは垂直な伸長に沿って設けられる垂直アンテナエレメント群の対応する組に接続される。当該垂直な伸長は、当該水平な伸長に直交する。
【０００２】
水平アンテナエレメント群の各組は、方位角方向における、上記垂直な伸長を中心とした半電力ビーム幅を少なくとも２倍上回る、仰角方向における上記水平な伸長を中心としたその半電波強度ビーム幅を有するメインビームを放射するように設けられる。垂直アンテナエレメント群の各組は、当該仰角方向における半電波強度ビーム幅を少なくとも２倍上回る、当該方位角方向におけるその半電波強度ビーム幅を有するメインビームを放射するように設けられる。
【０００３】
上記第１の水平アレイアンテナおよび上記第１の垂直アレイアンテナは第１のアンテナペアを構成し、上記第２の水平アレイアンテナおよび上記第２の垂直アレイアンテナは第２のアンテナペアを構成する。
【背景技術】
【０００４】
将来の通信システムにおけるトラフィック負荷の大部分は、例えばオフィス建物、アパートメント建物などにおける屋内のユーザからであると予期される。そのような建物の通信セルにおいては、水平面に分散される道路レベルのユーザと垂直方向に分散される建物内のユーザの両方に基地局アンテナが同時に良好なカバレッジを提供することは、特に建物の壁を通じて伝播する信号により経験される貫通（penetration）ロスに起因して難しい。
【０００５】
この問題を解決する１つのやり方は、従来の３セクタのマクロサイトに、垂直カバレッジを要するセクタごとに追加的なセクタアンテナを追加することである。当該追加的なセクタアンテナは垂直カバレッジを要するセクタごとに元のセクタアンテナに追加され、当該追加的なアンテナは、高い建物に対応する垂直角範囲をカバーするために、横向きに、すなわち水平に取付けられる。このやり方においては、新たなセクタは、高い建物内側のユーザに供されるために製作され、専用される。
【０００６】
そのような追加的なセクタアンテナの放射パターンと元のセクタアンテナのパターンとの間には大きなオーバラップが存在することになるため、干渉の問題およびハンドオーバの問題が存在することになる。さらには、追加的なセクタアンテナに加えて、新たなセクタはまた、無線、ベースバンド処理などのような追加的なハードウェアを要する。
【０００７】
そのため、そのような既存技術のアレンジメントの短所を有しない方位角および仰角の両方におけるカバレッジを伴う少なくとも１つのアンテナアレンジメントを伴うノードを獲得することが望まれている。
【発明の概要】
【０００８】
本発明の目的は、既存技術のアレンジメントの短所を有しない方位角および仰角の両方におけるカバレッジを伴う少なくとも１つのアンテナアレンジメントを伴うノードを提供することである。
【０００９】
この目的は、無線通信システムにおけるノードによって達せられ、当該ノードは少なくとも１つのアンテナアレンジメントを有する。各アンテナアレンジメントは、少なくとも１つの第１の水平アンテナポートを伴う第１の水平アレイアンテナ、少なくとも１つの第２の水平アンテナポートを伴う第２の水平アレイアンテナ、少なくとも１つの第１の垂直アンテナポートを伴う第１の垂直アレイアンテナおよび少なくとも１つの第２の垂直アンテナポートを伴う第２の垂直アレイアンテナを備える。各水平アレイアンテナポート水平な伸長に沿って設けられる水平アンテナエレメント群の対応する組と接続され、各垂直アレイアンテナポートは垂直な伸長に沿って設けられる垂直アンテナエレメント群の組と接続される。当該垂直な伸長は、当該水平な伸長に直交する。
【００１０】
水平アンテナエレメント群の各組は、方位角方向における上記垂直な伸長を中心とした半電波強度ビーム幅を少なくとも２倍上回る、仰角方向における水平な伸長を中心としたその半電波強度ビーム幅を有するメインビームを放射するように設けられる。垂直アンテナエレメント群の各組は、仰角方向における半電波強度ビーム幅を少なくとも２倍上回る、方位角方向におけるその半電波強度ビーム幅を有するメインビームを放射するように設けられる。
【００１１】
上記第１の水平アレイアンテナおよび上記第１の垂直アレイアンテナは第１のアンテナペアを構成し、上記第２の水平アレイアンテナおよび上記第２の垂直アレイアンテナは第２のアンテナペアを構成する。
【００１２】
さらに、第１の水平アンテナポートは対応するアンテナエレメント群における第１の極性と接続され、第１の垂直アンテナポートは対応するアンテナエレメント群における第２の極性と接続される。第２の水平アンテナポートは対応するアンテナエレメント群における第２の極性と接続され、第２の垂直アンテナポートは対応するアンテナエレメント群にける第１の極性と接続される。第１の極性および第２の極性は互いに直交的である。
【００１３】
上記第１の水平アンテナポートおよび上記第１の垂直アンテナポートは同位相で接続され、上記第２の水平アンテナＰ−とおよび上記第２の垂直アンテナポートは逆位相で接続される。
【００１４】
共通対称点を基準として、上記第１のアンテナペアにおける各アンテナエレメントは上記第２のアンテナペアにおける対応するアンテナエレメントに対して対称に設けられ、アンテナエレメントの複数の対称ペアが形成される。ある重みｗｎが各対称ペアのアンテナエレメント群に適用され、１つの対称ペアにおける一方のアンテナエレメントにおけるある極性についての重みｗｎは対称ペアにおける他方のアンテナエレメントにおける直交的な極性についての複素共役重みｗｎ＊を含む。
【００１５】
一例によれば、上記アンテナアレンジメントは、上記第１の極性および上記第２の極性の両方を伴う双極性を有するアンテナエレメント群を備える。追加的な第１の水平アンテナポートは対応するアンテナエレメント群における上記第２の極性と接続され、追加的な第１の垂直アンテナポートは対応するアンテナエレメント群における上記第１の極性と接続される。追加的な第２の水平アンテナポートは対応するアンテナエレメント群における上記第１の極性と接続され、追加的な第２の垂直アンテナポートは対応するアンテナエレメント群における上記第２の極性と接続される。
【００１６】
上記追加的な第１の水平アンテナポートおよび上記追加的な第１の垂直アンテナポートは同位相で接続され、上記追加的な第２の水平アンテナポートおよび上記追加的な第２の垂直アンテナポートは逆位相で接続される。
【００１７】
別の例によれば、各対称ペアにおけるアンテナエレメント群は同等の放射パターンを有する。
【００１８】
別の例によれば、上記接続される第１のアンテナポートは少なくとも１つのそれぞれのコンバイナ／ディバイダにおいて接続され、上記接続される第２のアンテナポートは少なくとも１つのさらなるそれぞれのコンバイナ／ディバイダにおいて接続される。
【００１９】
別の例によれば、位相差は、上記さらなるそれぞれのコンバイナ／ディバイダにおいて達成されるか、またはある重みに追加的な負号（negative  sign）を追加することにより達成される。後者においては、第２の水平アレイアンテナのアンテナエレメント群に適用される重み、または第２の垂直アレイアンテナのアンテナエレメント群に適用される重みの一方の各々はさらに追加的な負号を含み、当該追加的な負号が上記位相差を達成する。
【００２０】
他の例は、従属項において開示される。
【００２１】
多くの有利性が本発明によって得られ、主として既存技術のソリューションと比べて高層建物シナリオにおける基地局アンテナアレンジメントについてのより良い放射パターンおよび極性特性が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
本発明は、これより添付図面を参照してより詳細に説明されるであろう。
【図１】無線通信システムにおけるノードを概略的に示す。
【図２】本発明に係るアンテナアレンジメントの第１の例を概略的に示す。
【図３】本発明に係るアンテナアレンジメントの第２の例を概略的に示す。
【図４】本発明に係るアンテナアレンジメントの第３の例を概略的に示す。
【図５】本発明に係るアンテナアレンジメントの第４の例を概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１を参照すると、無線通信システムにおけるノード１があり、ノード１はアンテナアレンジメント２を備える。アンテナアレンジメントの第１の例を示す図２も参照すると、アンテナアレンジメント２は、第１の水平アンテナポート４を伴う第１の水平アレイアンテナ３、第２の水平アンテナポート６を伴う第２の水平アレイアンテナ５、第１の垂直アンテナポート８を伴う第１の垂直アレイアンテナ７、第２の垂直アンテナポート１０を伴う第２の垂直アレイアンテナ９を備える。
【００２４】
各水平アレイアンテナポート４、６は水平な伸長Ｈに沿って設けられる水平アンテナエレメント群１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ；１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄの対応する組と接続され、各垂直アレイアンテナポート８、１０は垂直な伸長Ｖに沿って設けられる垂直アンテナエレメント１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ；１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄの対応する組と接続され、垂直な伸長Ｖは水平な伸長Ｈに直交する。この例では、アンテナエレメント群１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ；１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ；１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ；１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄの各組は４つの均等にかつ直線的に配置されるアンテナエレメント群によって構成され、各アレイアンテナポート４、６、８、１０は対応する第１のアンテナエレメント１１ａ、１２ａ、１３ａ、１４ａ、第２のアンテナエレメント１１ｂ、１２ｂ、１３ｂ、１４ｂ、第３のアンテナエレメント１１ｃ、１２ｃ、１３ｃ、１４ｃおよび第４のアンテナエレメント１１ｄ、１２ｄ、１３ｄ、１４ｄに接続される。
【００２５】
水平アンテナエレメント群１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ；１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄの各組は、方位角方向Ａにおける垂直な伸長Ｖを中心とした半電波強度ビーム幅を少なくとも２倍上回る、仰角方向Ｅにおける水平の伸長Ｈを中心としたその半電波強度ビーム幅を伴うメインビーム１８を放射するように設けられる。同様に、垂直アンテナエレメント群の各組は、仰角方向Ｅにおける半電波強度ビーム幅を少なくとも２倍上回る方位角方向Ａにおけるその半電波強度ビーム幅を有するメインビーム１９を放射するように設けられる。
【００２６】
第１の水平アレイアンテナ３および第１の垂直アレイアンテナ７は第１のアンテナペア３、７を構成し、第２の水平アレイアンテナ５および第２の垂直アレイアンテナ９は第２のアンテナペア５、９を構成する。当該アンテナペア３、７；５、９は互いから距離ｄに配置される。図２における例では、各アンテナペアはＬ字形であり、その「Ｌ」は互いから距離ｄに配置される。
【００２７】
本発明によれば、第１の水平アンテナポート４は対応するアンテナエレメント群１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄにおける第１の極性Ｐ１と接続され、第１の垂直アンテナポート８は対応するアンテナエレメント群１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄにおける第２の極性Ｐ２と接続される。さらに、第２の水平アンテナポート６は対応するアンテナエレメント群１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄにおける第２の極性Ｐ２と接続され、第２の垂直アンテナポート１０は対応するアンテナエレメント群１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄにおける第１の極性Ｐ１と接続される。第１の極性Ｐ１および第２の極性Ｐ２は互いに直交的である。
【００２８】
第１の水平アンテナポート４および第１の垂直アンテナポート８は第１のコンバイナ２３において同位相で結合（combine）され、第２の水平アンテナポート６および第２の垂直アンテナポート１０は第２のシフトコンバイナ２４において１８０度の位相差で結合される。第１のコンバイナ２３は第１のメインアンテナポート１６を有し、第２のコンバイナ２４は第２のメインアンテナポート１７を有する。以下の例では、１８０度の位相差は当該第２のコンバイナ２４において達成される。
【００２９】
共通対称点１５を基準として、第１のアンテナペア３、７における各アンテナエレメント１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ；１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄは第２のアンテナペア５、９における対応するアンテナエレメント１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ；１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄと対称的に設けられ、アンテナエレメントの複数の対称ペア１１ａ、１２ａ；１１ｂ、１２ｂ；１１ｃ、１２ｃ；１１ｄ、１２ｄ；  １３ａ、１４ａ；１３ｂ、１４ｂ；１３ｃ、１４ｃ；１３ｄ、１４ｄが形成される。ある複素数重みｗｎが各対称ペアのアンテナエレメント群に適用され、対称ペアにおける一方のアンテナエレメントにおけるある極性Ｐ１、Ｐ２についての重みｗｎは、当該対称ペアにおける他方のアンテナエレメントにおける直交的な極性Ｐ２、Ｐ１についての複素共役重みｗｎ＊と同等である。
【００３０】
例えば、図２に示されるように、第１の水平アレイアンテナ３の第１のアンテナエレメント１１ａは、対称点１５を基準として第１の対称線２０に沿って第２の水平アレイアンテナ５の第１のアンテナエレメント１２ａと対称的に設けられる。さらに、対称点１５を基準として、第１の水平アレイアンテナ３の第４のアンテナエレメント１１ｄは第２の対称線２１に沿って第２の水平アレイアンテナ５の第４のアンテナエレメント１２ｄと対称的に設けられ、第１の垂直アレイアンテナ７の第３のアンテナエレメント１３ｃは第３の対称線２２に沿って第２の垂直アレイアンテナ９の第３のアンテナエレメント１４ｃと対称的に設けられる。同様に、全てのアンテナエレメントはアンテナエレメントの対称ペア１１ａ、１２ａ；１１ｂ、１２ｂ；１１ｃ、１２ｃ；１１ｄ、１２ｄ；１３ａ、１４ａ；１３ｂ、１４ｂ；１３ｃ、１４ｃ；１３ｄ、１４ｄを形成する。
【００３１】
また、ある一例として、第１の水平アレイアンテナ３の第１のアンテナエレメント１１ａは第１の水平アンテナの第１の重みｗ１Ｈ１で重みづけられ、第２の水平アレイアンテナ５の第１のアンテナエレメント１２ａは第２の水平アンテナの第１の重みｗ２Ｈ１で重みづけられ、第２の水平アンテナの重みｗ２Ｈ１は第１の水平アンテナの第１の重みｗ１Ｈ１の複素共役であり、それはｗ２Ｈ１＝（ｗ１Ｈ１）＊を意味し、当該記号「＊」は複素共役を示す。
【００３２】
同様に、上の例のような所与の対称ペア群について、第１の水平アレイアンテナ３の第４のアンテナエレメント１１ｄは第１の水平アンテナの第４の重みｗ１Ｈ４で重みづけられ、第２の水平アレイアンテナ５の第４のアンテナエレメント１２ｄは第２の水平アンテナの第４の重みｗ２Ｈ４で重みづけられ、ｗ２Ｈ４＝（ｗ１Ｈ４）＊である。また、第１の垂直アレイアンテナ７の第３のアンテナエレメント１３ｃは第１の垂直アンテナの第３の重みｗ１Ｖ３で重みづけられ、第２の垂直アレイアンテナ９の第３のアンテナエレメント１４ｃは第２の垂直アンテナの第３の重みｗ２Ｖ３で重みづけられ、ｗ２Ｖ３＝（ｗ１Ｖ３）＊である。全てのアンテナエレメントの対称ペア群１１ａ、１２ａ；１１ｂ、１２ｂ；１１ｃ、１２ｃ；１１ｄ、１２ｄ；  １３ａ、１４ａ；１３ｂ、１４ｂ；１３ｃ、１４ｃ；１３ｄ、１４ｄはこのやり方で重みづけられる。
【００３３】
図３は、本発明の第２の例を示す。ここで、その違いは、アンテナアレンジメント２’が備えているアンテナエレメント１１ａ’、１１ｂ’、１１ｃ’、１１ｄ’；１２ａ’、１２ｂ’、１２ｃ’、１２ｄ’；１３ａ’、１３ｂ’、１３ｃ’、１３ｄ’；１４ａ’、１４ｂ’、１４ｃ’、１４ｄ’のすべてが上記第１の極性および上記第２の極性を伴う双極性を有することにある。
【００３４】
追加的な第１の水平アンテナポート４’は対応するアンテナエレメント１１ａ’、１１ｂ’、１１ｃ’１１ｄ’における第２の極性Ｐ２と接続され、追加的な第１の垂直アンテナポート８’は対応するアンテナエレメント１３ａ’、１３ｂ’、１３ｃ’、１３ｄ’における第１の極性Ｐ１と接続される。同様に、追加的な第２の水平アンテナポート６’は対応するアンテナエレメント１２ａ’、１２ｂ’、１２ｃ’、１２ｄ’における第１の極性Ｐ１と接続され、追加的な第２の垂直アンテナポート１０’は対応するアンテナエレメント１４ａ’、１４ｂ’、１４ｃ’、１４ｄ’における第２の極性Ｐ２と接続される。
【００３５】
上記追加的な第１の水平アンテナポート４’および上記追加的な第１の垂直アンテナポート８’は第３のコンバイナ２５において同位相で結合され、上記追加的な第２の水平アンテナポート６’および上記追加的な第２の垂直アンテナポート１０’は１８０度の位相差で第４のコンバイナ２６において結合される。第３のコンバイナ２５は第３のメインアンテナポート１６’を有し、第４のコンバイナ２６は第４のメインアンテナポート１７’を有する。上記追加的なアンテナポート４’、６’、８’、１０’と上記対応するコンバイナ２５、２６との間の接続は、明瞭さという理由のためドット線で示される。前の例と同じように、１８０度の位相差は第４のコンバイナ２６において達成される。
【００３６】
第２の例では、４つのメインアンテナポート１６、１６’、１７、１７’があり、２つのペアが変位された（displaced）位相中心を伴っており、各ペアは互いに直交的な極性を伴う複数のポートを有する。これは、４層多重または４経路（4-way）ダイバーシチまで空間および極性の双方での多重化を可能にする。当該空間的な変位はまた、ユーザ固有ビームフォーミング、例えば閉回路プリコーディングのために用いられることができる。
【００３７】
図４は、第１の例におけるような第１のアンテナペア３、７および第２のアンテナペア５、９を備えるアンテナアレンジメント２’’という第３の例を示すが、ここではアンテナペア３、７；５、９は領域Ｙを囲むように設けられ、それはアンテナペア３、７；５、９間の距離ｄが零であることを意味する。中心の空領域Ｙは別の適用、例えば別の周波数帯についての別のアンテナのために用いられることができる。別の代替手段は、この領域に基地局機器の部分または全てを設置すること、または１つの囲みの中に全てのものを取り付けることである。そのとき、当該アンテナは当該基地局についてのフレームとして役割を果たす。また別の代替手段として、領域Ｙは、例えば、全体設備について共用される電力供給およびバックホール（backhaul）を伴って情報またはコマーシャル映像を表示するために用いられてもよい。
【００３８】
図５は、アンテナアレンジメント２’’’という第４の例を示しており、アンテナアレンジメント２’’’はアンテナペア群３’’’、７’’’；５’’’、９’’’を備え、各アンテナペア３’’’、７’’’；５’’’、９’’’についてアンテナアレイ群はそれらの間の距離ｄ’’’を伴って十字の形に配置される。ここで、各アンテナ３’’’、７’’’；５’’’、９’’’ペアは好ましくは物理的に結合され、各アンテナペアは結合アンテナを構成する。示される他の部品は第１の例についてのものと同じタイプのものであり、そのため同じ参照符号を有している。この場合でも、アンテナエレメント群はなお双極性であってもよい。これは、同じ配置で重ね合わされる２つの単一極性の十字配列とみなされ得る。
【００３９】
アンテナポートが結合されると説明される場合、それらは概して接続されるとみなされ得る。アンテナポートが１８０度の位相差を伴って結合されまたは接続される場合、それらは概して逆位相で結合されまたは接続されるとみなされ得る。当該位相差は多くのやり方、例えば上で開示されるようにコンバイナそれ自身において達成され得る。
【００４０】
コンバイナはアナログまたはデジタル技法によって実装されることができる。例えば、アレイが各アレイエレメントについて送信機、受信機、デジタルアナログコンバータ（ＤＡＣ：digital  to  analogue  converter）、およびアナログデジタルコンバータ（ＡＤＣ：analogue  to  digital  converter）を伴うアクティブアンテナアレイである場合、結合は加算によって実装されることができ、１８０度の位相差を伴う結合はデジタル計算機における減算によって実装されることができる。
【００４１】
位相差の実装についての別の例は代わりに適切な重みに負号を付与することであってもよい。そのとき、位相差はどのコンバイナにおいても達成されない。この例として、第２の垂直アレイアンテナ９、９’のアンテナエレメント群１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ；１４ａ’、１４ｂ’、１４ｃ’、１４ｄ’に適用される重みはまた、前述されることに加えて負号−１を含むが、全ての他の重みは前述されるように追加的な負号を含まないように構成される。
【００４２】
あるいは、第２の水平アレイアンテナ５、５’のアンテナエレメント群１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ；１２ａ’、１２ｂ’、１２ｃ’、１２ｄ’に適用される重みは追加的な負号−１を含むが、全ての他の重みは前述されるように追加的な負号を含まないように構成される。
【００４３】
各対称ペアにおけるアンテナエレメントは、同等の放射パターンを有してもよい。
【００４４】
このように、本発明は、高層建物のような垂直なユーザの分散を伴うシナリオについて良好なカバレッジを与えるアンテナアレンジメントを提供する。これは、垂直向きのおよび水平向きのアレイアンテナを、メインアンテナポートが全ての方向について直交的な極性を有し、地上のユーザおよび高い建物の内側のユーザについてのカバレッジを提供するように設計される同一性のある電力放射パターンを有するやり方で結合することにより達せられる。これは直交的な極性を伴うアンテナエレメント群の適切な位相結合によって達せられ、当該エレメント群は２つの結合されるアンテナポートに対応する直交的な極性のエレメント群について共通対称点を提供する構造で設けられる。当該結合は、十分な電力増幅器の活用を伴ってなされることができる。
【００４５】
本発明は、結果として生じる２つの結合アンテナポートの直交的な極性アンテナエレメント群が共通対称点を有するというやり方でアレイエレメント群を変位させつつ、適切な位相調整を用いて互いに直交的な極性を伴ってアンテナを結合することに基づくものである。このやり方で直交的な極性が全ての方向について獲得され、当該ポート群は同一性のある電力パターンを有する。別の恩恵は、電力増幅器が十分に活用されることである。
【００４６】
本発明は、上の例に限られず、添付の特許請求の範囲のスコープ内で自由に変更されてもよい。例えば、アンテナエレメント群の各組におけるアンテナエレメントの数は変わってもよいが、少なくとも２つあるべきである。アンテナエレメント群の各組におけるアンテナエレメントは、均一的だけでなく不規則的に、直線的だけでなくバラバラに、といった多くのやり方で構成されてもよい。各アンテナエレメントはスロットアンテナ、ダイポールエレメント、パッチエレメント、これらのいずれかの組合せまたは他の適したアンテナエレメントの形をとってもよい。各アンテナエレメントは複数のサブエレメントによって構成されてもよい。
【００４７】
使用されるアンテナ構成に関わらず、アンテナエレメント群は直線的な極性かまたは双極性であってもよい。他の適した極性は、円形および楕円形の極性のように当然に想定される。
【００４８】
上記ノードは、１つのアンテナアレンジメントしか備えないように示されているが、例えば標準セルカバレッジを提供する３つのアンテナアレンジメントのように、いかなる適した数のアンテナアレンジメントを備えてもよい。
【００４９】
上記ノードは、いかなる適した種類のものであってもよいが、好ましくは基地局またはピコステーションのいずれかのタイプである。
【００５０】
上記アンテナポート群の結合はアナログまたはデジタルに行われることができる。上記コンバイナ２３、２４、２５、２６は、コンバイナおよびディバイダの両方を機能する相互エレメントとしてみなされ、概してコンバイナ／ディバイダと称され得る。
【００５１】
水平な、垂直な、直交の、同等の、直交的なおよび逆の、のような用語は、数学的に正確に解釈されるだけでなく、当該技術分野において実際に得られるものの範囲内で解釈される。同じことは、１８０度の位相差または一般的に対応する用語である言及される逆位相に当てはまる。
【図１】
2016522610.tif 000003
【図２】
2016522610.tif 000004
【図３】
2016522610.tif 000005
【図４】
2016522610.tif 000006
【図５】
2016522610.tif 000007
【国際調査報告】
2016522610.tif 000008
2016522610.tif 000009
2016522610.tif 000010