(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
縦方向及び横方向にそれぞれ列及び行を形成して面状に配置される複数のアンテナエレメントを有し、
前記アンテナエレメントより取り出された信号を所定時間間隔で同期してサンプリングするサンプリング手段、このサンプリング手段でサンプリングされたサンプリング信号を、列毎に縦方向に隣接する前記アンテナエレメント毎に第１の単位遅延時間づつ順次長く設定された時間だけ遅延させるとともに、縦方向の指向性を決める振幅および位相を調整する第１の遅延・調整手段、この第１の遅延・調整手段で調整された信号を、前記第１の遅延・調整手段の遅延時間の短い側から縦方向に逐次加算するための第１の加算手段を有する、各アンテナエレメントに対応して設けられたアンテナエレメントブロックと、
各列に対応して設けられ、縦方向に加算された信号を、横方向に隣接する列毎に第２の単位遅延時間づつ順次長く設定された時間で遅延させる第２の遅延手段と、
各列に対応し且つ分離すべき信号チャンネル数に対応して設けられ、前記第２の遅延手段でそれぞれ遅延された信号に、横方向の指向性を決める振幅および位相を調整する第２の調整手段と、これら第２の調整手段で調整された信号を前記第２の遅延手段の遅延時間の短い側から逐次加算するための第２の加算手段と、を備え、
前記面状に配置された複数のアンテナエレメントの同時刻の信号の重み付け加算する操作を、まず、列毎に同時に縦方向に順次加算し、次いで、列毎に縦方向に加算された信号を、分離すべき信号チャンネル各々に対して横方向に順次加算して行う、符号分割アレイ・アンテナにおいて、
前記各アンテナエレメントブロックに、
当該アンテナエレメントブロック内の前記各手段を含む構成要素の故障を検出する故障検出手段と、
前記第１の加算手段をバイパスするバイパス遅延手段とを設けるとともに、
前記第１の遅延・調整手段を、当該アンテナエレメントブロックでの振幅及び位相を調整するための調整値或いは、この調整値に隣接するアンテナエレメントブロックでの振幅及び位相を調整するための調整値を加えた加算調整値を選択可能にし、
当該アンテナエレメントブロックの前記故障検出手段により、前記バイパス遅延手段で前記第１加算手段をバイパスするとともに、前記隣接するアンテナエレメントブロックの前記第１の遅延・調整手段の調整値として、前記加算調整値を選択することを特徴とする符号分割アレイ・アンテナ。
【請求項２】
縦方向及び横方向にそれぞれ列及び行を形成して面状に配置される複数のアンテナエレメントを有し、
前記アンテナエレメントより取り出された信号を所定時間間隔で同期してサンプリングするサンプリング手段、このサンプリング手段でサンプリングされたサンプリング信号を、列毎に縦方向に隣接する前記アンテナエレメント毎に第１の単位遅延時間づつ順次長く設定された時間に横方向に隣接する列毎に第２の遅延時間ずつ順次長く設定された時間を加えた時間だけ遅延させるとともに、縦方向の指向性を決める振幅および位相を調整する第１の遅延・調整手段、この第１の遅延・調整手段で調整された信号を、前記第１の遅延・調整手段の遅延時間の短い側から縦方向に逐次加算するための第１の加算手段を有する、各アンテナエレメントに対応して設けられたアンテナエレメントブロックと、
各列に対応し且つ分離すべき信号チャンネル数に対応して設けられ、前記第１の遅延・調整手段でそれぞれ遅延された信号に、横方向の指向性を決める振幅および位相を調整する第２の調整手段と、これら第２の調整手段で調整された信号を前記第１の遅延・調整手段の遅延時間の短い側から逐次加算するための第２の加算手段と、を備え、
前記面状に配置された複数のアンテナエレメントの同時刻の信号の重み付け加算する操作を、まず、列毎に同時に縦方向に順次加算し、次いで、列毎に縦方向に加算された信号を、分離すべき信号チャンネル各々に対して横方向に順次加算して行う、符号分割アレイ・アンテナにおいて、
前記各アンテナエレメントブロックに、
当該アンテナエレメントブロック内の前記各手段を含む構成要素の故障を検出する故障検出手段と、
前記第１の加算手段をバイパスするバイパス遅延手段とを設けるとともに、
前記第１の加算・調整手段を、当該アンテナエレメントブロックでの振幅及び位相を調整するための調整値或いは、この調整値に隣接するアンテナエレメントブロックでの振幅及び位相を調整するための調整値を加えた加算調整値を選択可能にし、
当該アンテナエレメントブロックの前記故障検出手段により、前記バイパス遅延手段で前記第１加算手段をバイパスするとともに、前記隣接するアンテナエレメントブロックの前記第１の遅延・調整手段の調整値として、前記加算調整値を選択させることを特徴とする符号分割アレイ・アンテナ。
【請求項３】
前記加算調整値として、隣接アンテナエレメントブロックとの位置関係を考慮した重み付けを重畳することを特徴とする請求項１、２記載の符号分割アレイ・アンテナ。
【請求項４】
縦方向及び横方向にそれぞれ列及び行を形成して面状に配置される複数のアンテナエレメントを有し、
前記アンテナエレメントより取り出された信号を所定時間間隔で同期してサンプリングするサンプリング手段、このサンプリング手段でサンプリングされたサンプリング信号を、列毎に縦方向に隣接する前記アンテナエレメント毎に第１の単位遅延時間づつ順次長く設定された時間だけ遅延させるとともに、縦方向の指向性を決める振幅および位相を調整する第１の遅延・調整手段、この第１の遅延・調整手段で調整された信号を、前記第１の遅延・調整手段の遅延時間の短い側から縦方向に逐次加算するための第１の加算手段を有する、各アンテナエレメントに対応して設けられたアンテナエレメントブロックと、
各列に対応して設けられ、縦方向に加算された信号を、横方向に隣接する列毎に第２の単位遅延時間づつ順次長く設定された時間で遅延させる第２の遅延手段と、
各列に対応し且つ分離すべき信号チャンネル数に対応して設けられ、前記第２の遅延手段でそれぞれ遅延された信号に、横方向の指向性を決める振幅および位相を調整する第２の調整手段と、これら第２の調整手段で調整された信号を前記第２の遅延手段の遅延時間の短い側から逐次加算するための第２の加算手段と、を備え、
前記面状に配置された複数のアンテナエレメントの同時刻の信号の重み付け加算する操作を、まず、列毎に同時に縦方向に順次加算し、次いで、列毎に縦方向に加算された信号を、分離すべき信号チャンネル各々に対して横方向に順次加算して行う、符号分割アレイ・アンテナにおいて、
前記アンテナエレメントブロックに、
当該アンテナエレメントブロック内の前記各手段を含む構成要素の故障を検出する故障検出手段と、
前記第１の遅延・調整手段に入力するサンプリング信号を、当該アンテナエレメントブロックで得たサンプリング信号とするか、隣接するアンテナエレメントブロックで得たサンプリング信号とするかを選択する選択手段を設け、
当該アンテナエレメントブロックの前記故障検出手段により、前記選択手段を制御して前記第１の遅延・調整手段に入力するサンプリング信号を選択することを特徴とする符号分割アレイ・アンテナ。
【請求項５】
縦方向及び横方向にそれぞれ列及び行を形成して面状に配置される複数のアンテナエレメントを有し、
前記アンテナエレメントより取り出された信号を所定時間間隔で同期してサンプリングするサンプリング手段、このサンプリング手段でサンプリングされたサンプリング信号に、縦方向の指向性を決める振幅および位相を調整するとともに、列毎に縦方向に隣接する前記アンテナエレメント毎に第１の単位遅延時間づつ順次長く設定された時間に横方向に隣接する列毎に第２の遅延時間ずつ順次長く設定された時間を加えた時間だけ遅延させる第１の遅延・調整手段、この第１の遅延・調整手段で遅延されたサンプリング信号を、前記第１の遅延・調整手段の遅延時間の短い側から縦方向に逐次加算するための第１の加算手段を有する、各アンテナエレメントに対応して設けられたアンテナエレメントブロックと、
各列に対応し且つ分離すべき信号チャンネル数に対応して設けられ、前記第１の遅延・調整手段でそれぞれ遅延された信号に、横方向の指向性を決める振幅および位相を調整する第２の調整手段と、これら第２の調整手段で調整された信号を前記第１の遅延・調整手段の遅延時間の短い側から逐次加算するための第２の加算手段と、を備え、
前記面状に配置された複数のアンテナエレメントの同時刻の信号の重み付け加算する操作を、まず、列毎に同時に縦方向に順次加算し、次いで、列毎に縦方向に加算された信号を、分離すべき信号チャンネル各々に対して横方向に順次加算して行う、符号分割アレイ・アンテナにおいて、
前記アンテナエレメントブロックに、
当該アンテナエレメントブロック内の前記各手段を含む構成要素の故障を検出する故障検出手段と、
前記第１の加算手段に入力する前記第１の遅延・調整手段で遅延・調整された信号を、当該アンテナエレメントブロックで得た遅延・調整された信号とするか、隣接するアンテナエレメントブロックで得た遅延・調整された信号とするかを選択する選択手段を設け、
当該アンテナエレメントブロックの前記故障検出手段により、前記選択手段を制御して前記第１の遅延・調整手段に入力する遅延・調整された信号を選択することを特徴とする符号分割アレイ・アンテナ。
【請求項６】
前記行が同一で隣接する複数のアンテナエレメントブロックのうちの少なくとも前記サンプリング手段を含む部分を、接続端子つきの１つのアンテナエレメントブロックセットとして形成し、このアンテナエレメントブロックセットを、前記アンテナエレメントブロックの他の手段を含む部分が設けられたマザーボードに、挿抜可能に形成したことを特徴とする請求項１〜５記載の符号分割アレイ・アンテナ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）基地局用のアレイ・アンテナ、特に縦方向及び横方向にそれぞれ複数のアンテナエレメントを面状に配置した符号分割アレイ・アンテナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）を用いたセルラー方式の移動体電話装置においては、多くの移動局に対するサービスを同時に行うために、互いに相関の小さい符号系列、例えば直交符号系列、を多数用意し、それぞれの通話に対応する情報をこの符号系列それぞれにて拡散して送信している。受信時には通話回線に対応する符号にて逆拡散することにより、必要な通話情報を取得できる。
【０００３】
ＣＤＭＡを用いた場合、受信された信号を分離すべき符号にて逆拡散する操作により、必要な信号を個別に取得できるから、複数のアンテナエレメントで取得された信号を、区別すべき符号毎に位相合成することにより特定の信号に対するアンテナ指向性を、区別すべき信号毎に同時に形成できる。この様な複数のアンテナエレメントを空間的に分離して配置し、区別すべき符号に対応して個別に且つ同時に振幅および位相調整して合成するアンテナが符号分割アレイ・アンテナである。この符号分割アレイ・アンテナの構成例を図６に示している。
【０００４】
図６において、（ａ）は円筒状に配置された符号分割アレイ・アンテナ構成を示し、縦方向にＮ個のアンテナエレメントが直線上に配置され、横方向にＭ個のアンテナエレメントが円周上に配置され、合計Ｎ×Ｍのアンテナエレメントで構成されている。また、（ｂ）は平面状に配置された符号分割アレイ・アンテナ構成を示し、縦方向にＮ個のアンテナエレメントが直線上に配置され、横方向にＭ個のアンテナエレメントが直線上に配置され、同じく合計Ｎ×Ｍのアンテナエレメントで構成されている。
【０００５】
この様に面状（円筒面、平面など）に配置された符号分割アレイ・アンテナ構成において、それぞれ縦方向に配置された複数Ｎ個のアンテナエレメントと、それぞれ横方向に配置された複数Ｍ個のアンテナエレメントとは、それぞれ役割が異なっている。
【０００６】
横方向に配置された複数Ｍ個のアンテナエレメントは、基地局から見た移動体の方向に関係し、移動体をそれぞれ方位角で分離することにより、ＳＮ比を改善したり、他局への干渉を低減したりするために使用される。したがって、それら横方向の各アンテナエレメントに対する重み付けを、移動体の方向に応じて設定する必要がある。
【０００７】
一方、縦方向に配置された複数Ｎ個のアンテナエレメントは、基地局の電波を送受するセル形状に関わる。この符号分割アレイ・アンテナは所定の高さに設置されており、縦方向のアンテナ指向性として、チルト角を与えて、セル端に当たる角度で指向性のカットオフを設けて、セル端を越える場所からの電波の送受を防ぎ、またセル内においては伝搬損失を補償する強度、則ちセル内で基地局に近い抑角の大きい方向には伝搬損失の少なさに見合った弱い電波を送受し、セル端の抑角の小さい方向には強い電波の送受を距離減衰に見合って補償することが望まれる。このセル形状に関するアンテナ指向性を実現するように、縦方向の各アンテナエレメントに対する重み付けを、設定する必要がある。
【０００８】
このように、符号分割アレイ・アンテナでは、受信された信号を分離すべき符号にて逆拡散して、必要な信号を個別に取得し、複数のアンテナエレメントで取得された信号を、区別すべき符号毎に個別に且つ同時に振幅および位相調整して合成することにより特定の信号に対するアンテナ指向性を、区別すべき信号毎に同時に形成することができる。
【０００９】
面状（円筒面、平面など）に配置された符号分割アレイ・アンテアでは、縦方向・横方向（円周方向）に配置されたすべてのアンテナエレメントからの信号を一旦取り込み、信号合成を行うべき複数の信号チャンネルについて、振幅および位相調整して加算する合成を同時に行う。このために、アンテナが屋外に設置される場合には、アンテナエレメントの数に応じて屋外から信号を引き込む必要があり、信号線数が著しく増加する。特に、アンテナエレメントの信号をディジタル信号に変換してから引き込む場合には、さらにそのビット数に比例して信号線数が増加してしまうことになる。
【００１０】
また、縦方向・横方向（円周方向）に配置されたすべてのアンテナエレメントからの信号に対して重み付けを行う必要があり、この重み付けの設定を適時に行うことが大変である。
【００１１】
この点を解決するために、本発明者は、面状（円筒面、平面など）に配置された符号分割アレイ・アンテナにおいて、同時刻の縦方向・横方向（円周方向）の複数のアンテナエレメントの信号を用いて、分離すべき信号各々に対して重み付け加算する操作を、隣接アンテナエレメント間の限られた数の信号線のみを用いて行うと共に、分離された各信号を屋内装置に伝送するように構成した符号分割アレイ・アンテナを、既に提案している（特願２０００−１８９５５０）。以下、これを先行例という。
【００１２】
先行例の符号分割アレイ・アンテナでは、面状（円筒面、平面など）に配置された符号分割アレイ・アンテナにおいて、同時刻の縦方向・横方向（円周方向）の複数のアンテナエレメント１−１〜ｍ−ｎの受信信号を用いて、分離すべき信号各々に対して重み付け加算する操作を行うために、縦方向及び横方向にそれぞれ列１〜ｍ及び行１〜ｎを形成し、まず、列毎に同時に縦方向に順次加算し、次いで、列毎に縦方向に加算された信号を、分離すべき信号チャンネル各々に対して横方向に順次加算している。以下、先行例の符号分割アレイ・アンテナについて、説明する。
【００１３】
図７において、１−１〜ｍ−ｎは、アンテナエレメントブロックであり、縦方向にＭ列、横方向にＮ行の面状に配置されている。ここで面状の配置としては、図６のように円筒面、円筒面の一部等の曲面状や、平面状などの任意の形状とすることができる。１１−１〜１１−ｍは、第２遅延部であり、横方向に加算する際の遅延時間を与える。１２−１−１〜１２−ｋ−ｍは、横方向重み付け部であり、各チャンネルの各列毎にそれぞれ横方向に重み付け値Ｗｈ１−１〜Ｗｈｋ−ｍが受信用横方向重み付け制御回路１４から設定される。ａｄｄ１−１〜ａｄｄｋ−ｍは、横方向加算部であり、チャンネル毎に重み付け、加算された各チャンネル信号が、受信信号処理回路１５に供給される。また、１３は、受信用縦方向重み付け制御回路であり、各アンテナエレメントブロック内の重み付け部に縦方向の重み付け値Ｗｖ１−１〜Ｗｖｍ−ｎを与える。
【００１４】
アンテナエレメントブロック１−１〜ｎ−ｍはそれぞれ、図８に示されるように、アンテナエレメント２１が設けられ、送受共用器２２に結合されている。送受共用器２２は、送信信号或いは受信信号を切り換えて振り分ける。
【００１５】
受信系では、受信回路部２３は受信した信号を増幅・周波数変換し、Ａ／Ｄ変換回路部２４は受信したアナログ信号を各アンテナエレメント間で同期してサンプリングしディジタル信号に変換する。第１遅延回路部２５は、加算部２７で行う加算に充分な単位時間幅に対して、整数倍の遅延時間を持っている。縦方向重み付け部２６は、第１遅延回路部２５からの遅延された受信信号に縦方向の指向性を与えるための振幅及び位相の重み付け値Ｗｖｉｊを乗算し調整を行う。そして、受信され、Ａ／Ｄ変換され、所定時間遅延され、振幅及び位相の調整された受信信号は、加算部２７に加えられ、縦方向に配置された前段のアンテナエレメントの同時刻の受信信号と加算されて出力される。
【００１６】
また、送信系では、送信用縦方向重み付け部２８は、送信すべき信号に縦方向の指向性を与えるための振幅及び位相の重み付け値Ｗｔｖｉｊを乗算し調整を行う。Ｄ／Ａ変換回路部２９は、重み付け調整された信号をアナログ信号に変換 し、変調回路部３０はアナログ信号に変換された重み付け信号で搬送波を変調する。そして、変調された搬送波が、送受共用器２２を介して、アンテナエレメント２１から送信される。
【００１７】
図７において、アンテナエレメントブロック１−１〜ｍ−ｎは、列毎に縦方向に直列に接続される。第１列１−１〜１−ｎについてみると、それぞれのアンテナエレメントブロックで縦方向重み付け値Ｗｖ１−１〜Ｗｖ１−ｎが、受信用縦方向重み付け制御回路１３から制御線Ｗｖを介して設定される。
【００１８】
この縦方向のアンテナ指向性は、チルト角を与えて、セル端に当たる角度で指向性のカットオフを設けて、セル端を越える場所からの電波の送受を防ぎ、またセル内においては伝搬損失、則ち距離減衰に見合って送受する電波の強度を補償する必要があるから、縦方向の各アンテナエレメントブロック１−１〜１−ｎに対する重み付けＷｖ１−１〜Ｗｖ１−ｎは、その条件を満たすように設定される。なお、この縦方向のアンテナ指向性は、各列において同一の条件となるから、通常は各列において同じ値に設定される。
【００１９】
また、列毎に縦方向に加算される信号は、同時刻の信号とする必要があるから、縦方向加算部２７の加算処理に要する単位時間をΔＴｖとすると、順次加算する方向に各アンテナエレメントブロックに順次単位時間ΔＴｖずつ長い遅延時間を設定する。つまり、アンテナエレメントブロック１−１に遅延時間ΔＴｖを設定する場合には、アンテナエレメントブロック１−２に遅延時間２ΔＴｖ、アンテナエレメントブロック１−ｎに遅延時間ｎΔＴｖを設定することになる。この結果、縦方向に重み付け加算された受信信号は、時間（ｎ＋１）ΔＴｖだけ遅延する。
【００２０】
なお、各列とも同じ条件であるから、それぞれ同じ時間（ｎ＋１）ΔＴｖだけ遅延した信号が得られる。
【００２１】
次に、列毎に縦方向に加算された信号を、分離すべき信号チャンネル１ｃｈ〜ｋｃｈ各々に対して横方向に順次加算して、各チャンネル信号を得る。横方向に配置された複数Ｍ個のアンテナエレメントは、基地局から見た移動体の方向に関係し、移動体をそれぞれ方位角で分離して、ＳＮ比を改善したり、他極への干渉を低減する必要があるから、列毎に縦方向に加算された信号に対する振幅及び位相の重み付けは、分離すべき信号チャンネル１ｃｈ〜ｋｃｈ毎に、しかも各列毎に高速に制御される。
【００２２】
この横方向の振幅及び位相の重み付け値Ｗｈ１−１〜Ｗｈｋ−ｍは受信用横方向重み付け制御回路１４から、制御線Ｗｈを介して、個別に設定される。これら重み付け値Ｗｈ１−１〜Ｗｈｋ−ｍは移動体の移動等の通信状況に応じて高速に且つ個別に設定値を変更する必要があるから、受信用縦方向重み付け制御回路１３の制御線Ｗｖとは別に高速制御可能な専用の制御線として設けられる。
【００２３】
この列毎に縦方向に加算された信号の横方向への加算を、信号チャンネル１ｃｈについてみると、横方向に加算される信号についても、同時刻の信号とする必要があるから、列毎に第２遅延部１１−１〜１１−ｍを設ける。ここで、縦方向に加算された信号に横方向加算部ａｄｄ１−１〜ａｄｄｋ−ｍの加算処理に要する単位時間をΔＴｈとすると、第２遅延部１１−１〜１１−ｍに、順次加算する方向に縦方向に加算された信号に順次単位時間ΔＴｈずつ長い遅延時間を設定する。つまり、縦方向に加算された第１列の信号の第２遅延部１１−１に遅延時間ΔＴｈを設定する場合には、縦方向に加算された第２列の信号の第２遅延部１１−２に遅延時間２ΔＴｈ、縦方向に加算された第ｍ列の信号の第２遅延部１１−２に遅延時間ｍΔＴｈを設定することになる。
【００２４】
縦方向に加算された第１列の信号は、重み付け値Ｗｈ１−１と乗算されて、初期値０と加算部ａｄｄ１−１で加算され、次段に送られる。次段では、縦方向に加算された第２列の信号は、重み付け値Ｗｈ１−２と乗算され、重み付けされた第１列の信号と加算され、次段に送られる。このようにして、縦方向に加算された第ｍ列の信号まで順次加算され第１信号チャンネル１ｃｈの信号が形成され、屋内側に設けられている受信信号処理回路１５に供給される。この第１信号チャンネル１ｃｈの信号は、面配置された全てのアンテナエレメントブロック１−１〜ｍ−ｎの同時刻の受信信号を、縦方向重み付け値及び横方向重み付け値に従って振幅及び位相が調整され、合成した所望の受信信号となっている。
【００２５】
他の信号チャンネル２ｃｈ〜ｋｃｈについても、信号チャンネル１ｃｈと同様であり、縦方向に加算された第１列〜第ｍ列の信号を、各チャンネルの横方向重み付け値Ｗｈ２−１〜Ｗｈ２−ｍ、・・・Ｗｈｋ−１〜Ｗｈｋ−ｍを乗じて加算し、第２信号チャンネル２ｃｈ〜第ｋ信号チャンネルｋｃｈ信号がそれぞれ形成され、屋内側に設けられている受信信号処理回路１５に供給される。
【００２６】
以上のようにして、面状（円筒面、平面など）に配置された符号分割アレイ・アンテアにおいて、同時刻の縦方向・横方向（円周方向）の複数のアンテナエレメント１−１〜ｍ−ｎの受信信号を用いて、分離すべき信号各々に対して重み付け加算する操作が行われる。
【００２７】
なお、図７では、縦方向の各列の一番目と２番目のアンテナエレメントブロック１−１，１−２に単位遅延時間ΔＴｖ、２ΔＴｖを設定し、初期値０を加算するようにしているが、これに代えて一番目と２番目のアンテナエレメントブロック１−１，１−２の遅延時間をなくし、それらの出力を直接加算するようにしてもよい。なお、この時には第３番目のアンテナエレメントブロック１−３の遅延時間を単位遅延時間ΔＴｖに設定し、以後順次、単位遅延時間ΔＴｖを増やしていく。また、横方向の遅延部１１−１〜１１−ｍについても、同様に、一番目と２番目の遅延部１１−１，１１−２の遅延時間を０に設定することができる。この場合には、全体としての遅延時間を短縮することができる。
【００２８】
また、縦方向の第１遅延部の単位遅延時間ΔＴｖと、横方向の第２遅延部ΔＴｈは、縦方向の加算部２７と横方向の加算部ａｄｄ１−１〜ａｄｄｋ−ｍが加算すべき桁数の違いに基づいて、それぞれ異なるものとしているが、同じ遅延時間とすることができる。
【００２９】
図９は、基地局に設けられる符号分割アレイ・アンテナの受信系に関わる、先行例の他の構成を示すブロック構成図である。
【００３０】
図９において、図７のブロック構成図と異なる点は、図７の第２遅延部１１−１〜１１−ｍを削除し、その遅延時間ΔＴｈ、２ΔＴｈ、・・・ｍΔＴｈを、アンテナエレメントブロック内の各遅延部に付加して補償している。
【００３１】
則ち、第１列のアンテナエレメントブロックには付加しないが、第２列のアンテナエレメントブロックには、各遅延部にそれぞれ遅延時間ΔＴｈを付加し、第３列のアンテナエレメントブロックには、各遅延部にそれぞれ遅延時間２ΔＴｈを付加し、第ｍ列のアンテナエレメントブロックには、各遅延部にそれぞれ遅延時間（ｍ−１）ΔＴｈを付加している。
【００３２】
また、これに加えて、図７のブロック構成図では、縦方向の各列の一番目と２番目のアンテナエレメントブロック１−１，１−２に単位遅延時間ΔＴｖ、２ΔＴｖを設定し、初期値０を加算するようにしているが、これに代えて、初期値０の加算をなくし、且つ一番目と２番目のアンテナエレメントブロック１−１，１−２の遅延時間をなくし、それらの出力を直接加算するようにしている。これに伴い、第３番目のアンテナエレメントブロック１−３の遅延時間を単位遅延時間ΔＴｖに設定し、以後順次、単位遅延時間ΔＴｖを増やしている。他の列についても、同様である。なお、その他の構成は、図７のブロック図と同様である。
【００３３】
この図９のブロック構成によれば、さらに、アンテナエレメントブロック１−１〜ｍ−ｎ毎に設けられる遅延部に、縦方向への第１の単位遅延時間分（ΔＴｖ）に加えて、横方向への第２の単位遅延時間分（ΔＴｈ）も遅延させることにより、遅延回路構成が簡素化される。
【００３４】
図１０は先行例の符号分割アレイ・アンテナの特に送信系に関わるブロック構成図である。
【００３５】
図１０において、１−１〜ｍ−ｎは、図６のアンテナエレメントブロックであり、縦方向にＭ列、横方向にＮ行の面状に配置されている。この各アンテナエレメントブロック１−１〜ｍ−ｎ内の送信系の回路部分は、図８に示されており、送信すべき信号に縦方向の指向性を与えるための振幅及び位相の重み付け値Ｗｔｖｉｊを乗算し調整を行う送信用縦方向重み付け部２８、重み付け調整された信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換回路部２９、アナログ信号に変換された重み付け信号で搬送波を変調する変調回路部３０を有しており、そして、変調された搬送波が、送受共用器２２を介して、アンテナエレメント２１から送信される。
【００３６】
３１は、送信用縦方向重み付け制御回路であり、各アンテナエレメントブロック内の重み付け部に送信用の縦方向の重み付け値Ｗｔｖ１−１〜Ｗｔｖｍ−ｎを与える。３２は、送信用横方向重み付け制御回路であり、横方向重み付け部３５−１−１〜３５−ｋ−ｍに、各チャンネル１ｃｈ〜ｋｃｈの各列毎にそれぞれ横方向の重み付け値Ｗｔｈ１−１〜Ｗｔｈｋ−ｍを設定する。３３は、送信信号処理回路であり、各チャンネル１ｃｈ〜ｋｃｈの送信信号を、それぞれ横方向重み付け部３５−１−１〜３５−ｋ−ｍに供給する。３４−１〜３４−ｍは、加算部であり、各チャンネル１ｃｈ〜ｋｃｈの送信信号に横方向の重み付け値Ｗｔｈ１−１〜Ｗｔｈｋ−ｍが乗じられた信号を、列毎に加算し、各列のアンテナエレメントブロックに同時に供給する。
【００３７】
さて、送信時の縦方向のアンテナ指向性は、受信時と同様にチルト角を与えて、セル端に当たる角度で指向性のカットオフを設けて、セル端を越える場所からの電波の送受を防ぎ、またセル内においては伝搬損失、則ち距離減衰に見合って送信する電波の強度を補償する必要があるから、縦方向の各アンテナエレメントブロック１−１〜１−ｎに対する送信用重み付けＷｔｖ１−１〜Ｗｔｖ１−ｎは、その条件を満たすように設定される。なお、この縦方向のアンテナ指向性は、各列において同一の条件となるから、通常は各列において同じ値に設定される。
【００３８】
また、送信時の横方向のアンテナ指向性は、基地局から見た移動体の方向に関係し、移動体をそれぞれ方位角で分離して、ＳＮ比を改善したり、他極への干渉を低減する必要があるから、各チャンネルの送信信号に対する信号に対する振幅及び位相の重み付けは、アンテナエレメントの列毎にしかも各チャンネル毎に高速に制御される。
【００３９】
この横方向の振幅及び位相の重み付け値Ｗｔｈ１−１〜Ｗｔｈｋ−ｍは送信用横方向重み付け制御回路３２から、制御線Ｗｔｈを介して、個別に設定される。これら重み付け値Ｗｔｈ１−１〜Ｗｔｈｋ−ｍは移動体の移動等の通信状況に応じて高速に且つ個別に設定値を変更する必要があるから、送信用縦方向重み付け制御回路３１の制御線Ｗｔｖとは別に高速制御可能な専用の制御線として設けられる。
【００４０】
この送信動作を、第１送信信号チャンネル１ｃｈについてみると、送信信号処理回路３３から第１送信信号が、横方向重み付け部３５−１−１〜３５−１−ｍに同時に与えられ振幅及び位相の重み付けを受けて、加算部３４−１〜３４−ｍを介して、それぞれ縦方向の列毎のアンテナエレメントブロックに供給される。例えば、横方向重み付け部３５−１−１を通った第１送信信号は、アンテナエレメントブロック１−１〜１−ｎの列に同時に供給され、また横方向重み付け部３５−１−２を通った第１送信信号は、アンテナエレメントブロック２−１〜２−ｎの列に同時に供給される。このようにして、第１チャンネル１ｃｈの送信信号は、横方向及び縦方向の重み付けを受けて、全アンテナエレメントから所定の方向に送信される。他の第２〜第ｋｃｈについても、同様に送信動作がおこなわれる。
【００４１】
以上のように、先行例の符号分割アレイ・アンテナでは、受信動作において、縦方向及び横方向にそれぞれＭ列及びＮ行を形成して円筒面状や平面状に配置された複数のアンテナエレメントの同時刻の受信信号を重み付け加算する操作を、振幅及び位相調整された信号を遅延操作と隣接アンテナエレメント間の加算操作の繰り返しにより行う。これにより、屋内等の信号処理装置１５への信号線数を、アンテナエレメント数（Ｎ×Ｍ）に関わらず、セクタ数などの分離すべき信号数（チャンネル数）に見合った数に抑制できると共に、隣接するアンテナエレメント間の限られた数の配線のみを用いて、全体の配線長を短くすることができる。
【００４２】
また、円筒面状や平面状に配置されたアンテナエレメントの同時刻の信号を重み付け加算する操作を、まず、列毎（Ｍ）に同時に縦方向（１〜ｎ）に順次加算し、次いで、列毎に縦方向に加算された信号を、分離すべき信号チャンネル（１〜ｋ）各々に対して横方向に順次加算して行うから、全てのアンテナエレメントを従属接続するのに比較して、全体の遅延時間を著しく短くできる。
【００４３】
また、円筒面状や平面状に配置された各アンテナエレメントの指向性制御に際し、高速性を要求される横方向（水平方向）の指向性制御（横方向重み付け値：Ｗｈ１−１〜Ｗｈｋ−ｍ）と、高速性を要求されない縦方向（垂直方向）の指向性制御（縦方向重み付け値：Ｗｖ１−１〜Ｗｖｍ−ｎ）とを分離して扱えるから、ＬＭＳアルゴリズム等の高速のアダプティブアレイ制御を必要とする回路部を、少なくすることができる。
【００４４】
また、縦方向の指向性を水平方向で一定にするように、横方向（行方向）に振幅および位相の調整値（重み付け）を同一に設定することにより、同一重み付け値を同時に設定できるから、縦方向指向性の設定を簡素化できる。
【００４５】
送信動作においても、円筒面状や平面状に配置された各アンテナエレメントの指向性制御に際し、高速性を要求される横方向（水平方向）の指向性制御（横方向重み付け値：Ｗｔｈ１−１〜Ｗｔｈｋ−ｍ）と、高速性を要求されない縦方向（垂直方向）の指向性制御（縦方向重み付け値：Ｗｔｖ１−１〜Ｗｔｖｍ−ｎ）とを分離して扱える。
【００４６】
また、縦方向の指向性を水平方向で一定するように、横方向（行方向）に振幅および位相の調整値（重み付け）を同一に設定することにより、同一重み付け値を同時に設定できるから、縦方向指向性の設定を簡素化できる。
【００４７】
【発明が解決しようとする課題】
先行例の符号分割アレイ・アンテナは、以上のように、種々の利点を有している。しかし、面状に配置されている多数のアンテナエレメントブロック（ｍ×ｎ）の同時刻の信号の重み付け加算を、各アンテナエレメントブロックでの重み付け・遅延操作と隣接アンテナエレメントブロック間での加算操作の繰り返しにより行っているから、各アンテナエレメントブロックの構成要素が故障したときの対策を施す必要がある。
【００４８】
そこで、本発明は、先行例の符号分割アレイ・アンテナにおいて、アンテナエレメントブロックの構成要素に故障が発生した場合に、その故障発生を検出するとともに、その故障によるアレイ・アンテナ特性への影響を低減することを目的とする。
【００４９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の符号分割アレイ・アンテナは、縦方向及び横方向にそれぞれ列及び行を形成して面状に配置される複数のアンテナエレメントを有し、前記アンテナエレメントより取り出された信号を所定時間間隔で同期してサンプリングするサンプリング手段、このサンプリング手段でサンプリングされたサンプリング信号を、列毎に縦方向に隣接する前記アンテナエレメント毎に第１の単位遅延時間づつ順次長く設定された時間だけ遅延させるとともに、縦方向の指向性を決める振幅および位相を調整する第１の遅延・調整手段、この第１の遅延・調整手段で調整された信号を、前記第１の遅延・調整手段の遅延時間の短い側から縦方向に逐次加算するための第１の加算手段を有する、各アンテナエレメントに対応して設けられたアンテナエレメントブロックと、各列に対応して設けられ、縦方向に加算された信号を、横方向に隣接する列毎に第２の単位遅延時間づつ順次長く設定された時間で遅延させる第２の遅延手段と、各列に対応し且つ分離すべき信号チャンネル数に対応して設けられ、前記第２の遅延手段でそれぞれ遅延された信号に、横方向の指向性を決める振幅および位相を調整する第２の調整手段と、これら第２の調整手段で調整された信号を前記第２の遅延手段の遅延時間の短い側から逐次加算するための第２の加算手段と、を備え、前記面状に配置された複数のアンテナエレメントの同時刻の信号の重み付け加算する操作を、まず、列毎に同時に縦方向に順次加算し、次いで、列毎に縦方向に加算された信号を、分離すべき信号チャンネル各々に対して横方向に順次加算して行う、符号分割アレイ・アンテナにおいて、前記各アンテナエレメントブロックに、当該アンテナエレメントブロック内の前記各手段を含む構成要素の故障を検出する故障検出手段と、前記第１の加算手段をバイパスするバイパス遅延手段とを設けるとともに、前記第１の遅延・調整手段を、当該アンテナエレメントブロックでの振幅及び位相を調整するための調整値或いは、この調整値に隣接するアンテナエレメントブロックでの振幅及び位相を調整するための調整値を加えた加算調整値を選択可能にし、当該アンテナエレメントブロックの前記故障検出手段により、前記バイパス遅延手段で前記第１加算手段をバイパスするとともに、前記隣接するアンテナエレメントブロックの前記第１の遅延・調整手段の調整値として、前記加算調整値を選択することを特徴とする。
【００５０】
請求項２記載の符号分割アレイ・アンテナは、縦方向及び横方向にそれぞれ列及び行を形成して面状に配置される複数のアンテナエレメントを有し、前記アンテナエレメントより取り出された信号を所定時間間隔で同期してサンプリングするサンプリング手段、このサンプリング手段でサンプリングされたサンプリング信号を、列毎に縦方向に隣接する前記アンテナエレメント毎に第１の単位遅延時間づつ順次長く設定された時間に横方向に隣接する列毎に第２の遅延時間ずつ順次長く設定された時間を加えた時間だけ遅延させるとともに、縦方向の指向性を決める振幅および位相を調整する第１の遅延・調整手段、この第１の遅延・調整手段で調整された信号を、前記第１の遅延・調整手段の遅延時間の短い側から縦方向に逐次加算するための第１の加算手段を有する、各アンテナエレメントに対応して設けられたアンテナエレメントブロックと、各列に対応し且つ分離すべき信号チャンネル数に対応して設けられ、前記第１の遅延・調整手段でそれぞれ遅延された信号に、横方向の指向性を決める振幅および位相を調整する第２の調整手段と、これら第２の調整手段で調整された信号を前記第１の遅延・調整手段の遅延時間の短い側から逐次加算するための第２の加算手段と、を備え、前記面状に配置された複数のアンテナエレメントの同時刻の信号の重み付け加算する操作を、まず、列毎に同時に縦方向に順次加算し、次いで、列毎に縦方向に加算された信号を、分離すべき信号チャンネル各々に対して横方向に順次加算して行う、符号分割アレイ・アンテナにおいて、前記各アンテナエレメントブロックに、当該アンテナエレメントブロック内の前記各手段を含む構成要素の故障を検出する故障検出手段と、前記第１の加算手段をバイパスするバイパス遅延手段とを設けるとともに、前記第１の加算・調整手段を、当該アンテナエレメントブロックでの振幅及び位相を調整するための調整値或いは、この調整値に隣接するアンテナエレメントブロックでの振幅及び位相を調整するための調整値を加えた加算調整値を選択可能にし、当該アンテナエレメントブロックの前記故障検出手段により、前記バイパス遅延手段で前記第１加算手段をバイパスするとともに、前記隣接するアンテナエレメントブロックの前記第１の遅延・調整手段の調整値として、前記加算調整値を選択させることを特徴とする。
【００５１】
請求項３記載の符号分割アレイ・アンテナは、請求項１、２記載の符号分割アレイ・アンテナにおいて、前記加算調整値として、隣接アンテナエレメントブロックとの位置関係を考慮した重み付けを重畳することを特徴とする。
【００５２】
請求項４記載の符号分割アレイ・アンテナは、縦方向及び横方向にそれぞれ列及び行を形成して面状に配置される複数のアンテナエレメントを有し、前記アンテナエレメントより取り出された信号を所定時間間隔で同期してサンプリングするサンプリング手段、このサンプリング手段でサンプリングされたサンプリング信号を、列毎に縦方向に隣接する前記アンテナエレメント毎に第１の単位遅延時間づつ順次長く設定された時間だけ遅延させるとともに、縦方向の指向性を決める振幅および位相を調整する第１の遅延・調整手段、この第１の遅延・調整手段で調整された信号を、前記第１の遅延・調整手段の遅延時間の短い側から縦方向に逐次加算するための第１の加算手段を有する、各アンテナエレメントに対応して設けられたアンテナエレメントブロックと、各列に対応して設けられ、縦方向に加算された信号を、横方向に隣接する列毎に第２の単位遅延時間づつ順次長く設定された時間で遅延させる第２の遅延手段と、各列に対応し且つ分離すべき信号チャンネル数に対応して設けられ、前記第２の遅延手段でそれぞれ遅延された信号に、横方向の指向性を決める振幅および位相を調整する第２の調整手段と、これら第２の調整手段で調整された信号を前記第２の遅延手段の遅延時間の短い側から逐次加算するための第２の加算手段と、を備え、前記面状に配置された複数のアンテナエレメントの同時刻の信号の重み付け加算する操作を、まず、列毎に同時に縦方向に順次加算し、次いで、列毎に縦方向に加算された信号を、分離すべき信号チャンネル各々に対して横方向に順次加算して行う、符号分割アレイ・アンテナにおいて、前記アンテナエレメントブロックに、当該アンテナエレメントブロック内の前記各手段を含む構成要素の故障を検出する故障検出手段と、前記第１の遅延・調整手段に入力するサンプリング信号を、当該アンテナエレメントブロックで得たサンプリング信号とするか、隣接するアンテナエレメントブロックで得たサンプリング信号とするかを選択する選択手段を設け、当該アンテナエレメントブロックの前記故障検出手段により、前記選択手段を制御して前記第１の遅延・調整手段に入力するサンプリング信号を選択することを特徴とする。
【００５３】
請求項５記載の符号分割アレイ・アンテナは、縦方向及び横方向にそれぞれ列及び行を形成して面状に配置される複数のアンテナエレメントを有し、前記アンテナエレメントより取り出された信号を所定時間間隔で同期してサンプリングするサンプリング手段、このサンプリング手段でサンプリングされたサンプリング信号に、縦方向の指向性を決める振幅および位相を調整するとともに、列毎に縦方向に隣接する前記アンテナエレメント毎に第１の単位遅延時間づつ順次長く設定された時間に横方向に隣接する列毎に第２の遅延時間ずつ順次長く設定された時間を加えた時間だけ遅延させる第１の遅延・調整手段、この第１の遅延・調整手段で遅延されたサンプリング信号を、前記第１の遅延・調整手段の遅延時間の短い側から縦方向に逐次加算するための第１の加算手段を有する、各アンテナエレメントに対応して設けられたアンテナエレメントブロックと、各列に対応し且つ分離すべき信号チャンネル数に対応して設けられ、前記第１の遅延・調整手段でそれぞれ遅延された信号に、横方向の指向性を決める振幅および位相を調整する第２の調整手段と、これら第２の調整手段で調整された信号を前記第１の遅延・調整手段の遅延時間の短い側から逐次加算するための第２の加算手段と、を備え、前記面状に配置された複数のアンテナエレメントの同時刻の信号の重み付け加算する操作を、まず、列毎に同時に縦方向に順次加算し、次いで、列毎に縦方向に加算された信号を、分離すべき信号チャンネル各々に対して横方向に順次加算して行う、符号分割アレイ・アンテナにおいて、前記アンテナエレメントブロックに、当該アンテナエレメントブロック内の前記各手段を含む構成要素の故障を検出する故障検出手段と、前記第１の加算手段に入力する前記第１の遅延・調整手段で遅延・調整された信号を、当該アンテナエレメントブロックで得た遅延・調整された信号とするか、隣接するアンテナエレメントブロックで得た遅延・調整された信号とするかを選択する選択手段を設け、当該アンテナエレメントブロックの前記故障検出手段により、前記選択手段を制御して前記第１の遅延・調整手段に入力する遅延・調整された信号を選択することを特徴とする。
【００５４】
請求項６記載の符号分割アレイ・アンテナは、請求項１〜５記載の符号分割アレイ・アンテナにおいて、前記行が同一で隣接する複数のアンテナエレメントブロックのうちの少なくとも前記サンプリング手段を含む部分を、接続端子つきの１つのアンテナエレメントブロックセットとして形成し、このアンテナエレメントブロックセットを、前記アンテナエレメントブロックの他の手段を含む部分が設けられたマザーボードに、挿抜可能に形成したことを特徴とする。
【００５５】
本発明の符号分割アレイ・アンテナによれば、縦方向及び横方向にそれぞれ列及び行を形成して面状に配置された複数のアンテナエレメントの同時刻の信号を用いて、分離すべき信号各々に対して重み付け加算する操作を、まず、列毎に同時に縦方向に順次加算し、次いで分離すべき信号チャンネル各々に対して横方向に順次加算することにより、必要な信号線数を減少した符号分割アレイ・アンテナにおいて、各アンテナエレメントブロックの故障時に、隣接するアンテナエレメントブロックの信号を利用して、符号分割アレイ・アンテナ全体としての故障状況の緩和を計ることができる。
【００５６】
また、各アンテナエレメントブロックの故障時に、当該アンテナエレメントブロックを遅延バイパス処理して故障回避するとともに、隣接するアンテナエレメントブロック重み付けに当該故障したアンテナエレメントブロックの重み付けを重畳することにより、符号分割アレイ・アンテナ全体としての故障状況の緩和を計ることができる。さらに、重み付けを重畳する際に、アンテナエレメント間の物理的な位置関係を考慮して重畳することにより、より故障状況の緩和を計ることができる。
【００５７】
また、各アンテナエレメントブロックの故障時に、当該アンテナエレメントブロックの信号として、隣接するアンテナエレメントブロックの信号を代用することにより、符号分割アレイ・アンテナ全体としての故障状況の緩和を計ることができる。
【００５８】
また、アンテナエレメントブロックセットは、全てのアンテナエレメントブロックに共通する構成要素で構成されており、信号を遅延する手段や信号を重み付け調整する手段は含まれていないから、内部の構成要素に故障が発生しても、共通する代替品にてセット毎交換することができるから、故障時の対応が簡単である。
【００５９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について、先行例の図面も参照して説明する。
【００６０】
図１は本発明の第１の実施の形態に係り、隣り合う２つのアンテナエレメントブロックのそれぞれ一部を含むアンテナエレメントブロックセット１００を模式的に示す図であり、図２は本発明の第１の実施の形態に係り、アンテナエレメントブロックの他の部分２００が形成されたマザーボード側の一部を模式的に示す図である。
【００６１】
本発明においても先行例と同じく、符号分割アレイ・アンテナは、複数のアンテナエレメントが縦方向及び横方向にそれぞれ列及び行を形成して面状に配置される。図１，図２では列をｉ、行をｊで表しており、遅延時間などの標記は、先行例の図７や図９、及びその説明におけるように異なることがあるが、ここでは１つの例として示している。なお、これらの点は、他の実施の形態でも同様である。
【００６２】
図１のアンテナエレメントブロックセット１００は、行ｊが同一で隣接する２つアンテナエレメントブロックｉ−ｊ、ｉ＋１−ｊのうちの、サンプリング手段である変換器や送受信回路部など主として高周波信号を扱う構成要素を含む部分Ａｉ−ｊ及びＡｉ＋１−ｊを、接続端子つきの１つのセットとして形成されている。これを例えば、第１行目について見ると、アンテナエレメントブロック１−１と１−２、１−３と１−４、・・・となる。このセット１００は、その接続端子により、アンテナエレメントブロックｉ−ｊ、ｉ＋１−ｊの他の手段である遅延、調整、加算などのための主としてベースバンド部分の構成要素を含む部分２００が設けられたマザーボードに、挿抜可能に構成されている。
【００６３】
図１において、１０１はアンテナエレメント（ＡＮＴ−ＥＬＥ）であり、図８のアンテナエレメント２１に相当する。１０２及び１０６はアンテナエレメントブロックの校正を行うキャリブレーション手段であり、無線部キャリブレーション手段１０２（ＣＡＬ−ＲＦ）とベースバンド部キャリブレーション手段１０６（ＣＡＬ−ＢＢ）から構成される。このキャリブレーション手段１０２，１０６は、複数のアンテナ素子それぞれに対する受信系信号経路及び送信系信号経路の振幅特性及び位相特性を均一化して良好なアンテナ指向性を確保するものである。具体的な構成としては、本発明者等による特開２００１ー５３６６３号公報に多元接続通信装置として記載されているものが利用できる。
【００６４】
１０３は送受共用器（Ｔ／Ｒ）であり、図８の送受共用器２２に相当する。１０４は送受信回路部（ＴＲＸ）であり、図８の受信回路部２３及び変調回路部３０に相当する。１０５は送信信号をＤ／Ａ変換し受信信号をサンプリングしＡ／Ｄ変換する変換器（Ａ／Ｄ，Ｄ／Ａ）で、図８のＡ／Ｄ変換回路部２４及びＤ／Ａ変換回路部２９に相当する。１０７はマザーボード側とのインターフェース手段（Ｉ／Ｆ）であり、図８には示されていない。１０８は以上の各構成要素の動作状況を監視し故障を検出する故障検出手段（Ｆ−ＤＥＴ）であり、本発明において設けられたものである。そして、送信信号ＴＸ、受信信号ＲＸ、故障検出信号を含む制御信号ＣＮＴが、インターフェース手段１０７により、マザーボード側とやりとりされる。なお、各記号の使用において、列及び行を指すｉ−ｊなどを省略して使用することがある。
【００６５】
また、このセット１００は、全てのアンテナエレメントブロックに共通する構成要素で構成されており、信号を遅延する手段や信号を重み付け調整する手段は含まれていない。したがって、内部の構成要素に故障が発生しても、共通する代替品にてセット毎交換することができるから、故障時の対応が簡単である。
【００６６】
図２は本発明の実施の形態に係るマザーボードに形成されているアンテナエレメントブロックの他の部分２００を模式的に示す図であり、アンテナエレメントブロックｉ−ｊ及びｉ＋１−ｊの他の手段を含む部分Ｂｉ−ｊ及びＢｉ＋１−ｊが示されている。なお、他の部分２００の中央の２点鎖線は、アンテナエレメントブロックセット１００の中央の２点鎖線とともに、アンテナエレメントブロック間の境界を示している。なお、列ｉに属するアンテナエレメントブロックｉ−１〜ｉ−ｎ及び列ｉ＋１に属するアンテナエレメントブロックｉ＋１−１〜ｉ＋１−ｎはそれぞれ独立した系統であるが、共通のマザーボードに形成されている。
【００６７】
図２において、２０１は送信信号ＴＸに縦方向の指向性を与えるための振幅及び位相の重み付け値Ｗｔｖを乗算する調整手段であり、図８の送信用縦方向重み付け部２８に相当し、重み付け値は制御線にて供給される。２０２は受信信号を遅延する第１遅延手段であり、図８の第１遅延回路部２５に相当する。２０３は第１調整手段であり、図８の縦方向重みづけ部２６に対応するが、本発明ではそのアンテナエレメントブロックｉ−ｊでの振幅及び位相を調整するための調整値Ｗｖｉ−ｊと、この調整値Ｗｖｉ−ｊにセットになっている隣のアンテナエレメントブロックｉ＋１−ｊでの振幅及び位相を調整するための調整値Ｗｖｉ＋１−ｊを加えた加算調整値Ｗｖｉ−ｊ＋Ｗｖｉ＋１−ｊとのどちらかを指令信号に応じて選択して出力するように構成されている。この調整値は制御線にて供給される。なお、第１遅延手段２０２を、第１調整手段２０３の出力側に設けるようにしてもよい。
【００６８】
２０４は第１加算手段であり、列方向に順次加算されれた受信信号ΣＲＸｉに第１調整手段２０３からの信号を加算するもので、図８の加算部２７に相当する。２０５はバイパス遅延手段であり、第１加算手段２０４での加算処理に要する時間に応じた遅延時間を持つ。２０７は以上の調整手段２１０，２０３や遅延手段２０２等の構成要素の動作状況を監視し故障を検出する故障検出手段であり、本発明において設けられたものである。２０６は故障検出手段１０８や故障検出手段２０６での受信系の構成要素が故障した検出信号に応じて、第１加算手段２０４を切り離しバイパス遅延手段２０５を接続する選択手段であり、本発明において設けられたものである。また、２１０は接続用のスロットであり、アンテナエレメントブロックセット１００が挿入され端子同士が接続されることにより、この図１，図２の例では、アンテナエレメントブロックｉ−ｊ及びｉ＋１−ｊとして完成する。
【００６９】
このアンテナエレメントブロックｉ−ｊは、先行例の図７及び図１０の各アンテナエレメントブロック１−１〜ｍ−ｎに対応する。また、図１及び図２ではアンテナエレメントブロックのみを示しているが、本発明では図１及び図２のアンテナエレメントブロックとともに、先行例の図７の受信系、即ち受信用縦方向重み付け制御回路１３，受信用横方向重み付け制御回路１４、第２遅延部１１−１〜１１−ｍ、加算部ａｄｄ１−１〜ｋ−ｍ、横方向重み付け部１２−１−１〜１２−ｋ−ｍ、受信信号処理回路１５や所要の制御線、信号線が設けられており、また先行例の図１０の送信系、即ち、送信用縦方向重み付け制御回路３１、送信用横方向重み付け制御回路３２、送信信号処理回路３３、加算部３４−１〜３４−ｍ、横方向重み付け部３５−１−１〜３５−ｋ−ｍや所要の制御線、信号線が設けられている。
【００７０】
したがって、本発明の符号分割アレイ・アンテナにおいては、各アンテナエレメントブロック１−１〜ｍ−ｎが正常であり、故障検出手段１０８、２０７が動作していない場合には、先行例の符号分割アレイ・アンテナと同様に制御動作が行われる。
【００７１】
さて、符号分割アレイ・アンテナ中のいずれかのアンテナエレメントブロックｉ−ｊで構成要素に故障が発生すると、その故障が故障検出手段１０８或いは故障検出手段２０７で検出される。
【００７２】
その故障が受信系の構成要素に発生したものである場合には、当該アンテナエレメントブロックｉ−ｊの信号を、列方向に順次加算されれた受信信号ΣＲＸｉに加算することはできない。
【００７３】
本発明では、受信系の構成要素に故障が発生したことを故障検出手段１０８、２０７が検出すると、まず当該アンテナエレメントブロックｉ−ｊの選択手段２０６を動作させて、第１加算手段２０４を切り離す一方、バイパス遅延手段２０５を接続する。
【００７４】
このバイパス遅延手段２０５は、レジスタ部や加算部から構成される第１加算手段２０４がディジタル信号の加算処理を行うに要する時間と等しく設定された遅延時間を有する。したがって、第１加算手段２０４を切り離し、代わりにバイパス遅延手段２０５を接続することで、当該アンテナエレメントブロックｉ−ｊに入力された受信信号ΣＲＸｉは予定の時間だけ遅延されて、次のアンテナエレメントブロックｉ−ｊ＋１に供給されるから、アレイ・アンテナとしての時間的な整合には何ら問題はない。
【００７５】
さらに、本発明では、故障したアンテナエレメントブロックｉ−ｊがバイパスされ、その信号が加算されないことによるアンテナビームパターンの生じる影響を、行方向に隣接するアンテナエレメントブロックｉ＋１−ｊを利用することにより、低減している。即ち、
【００７６】
故障検出手段１０８、２０７が受信系の構成要素の故障発生を検出すると、当該アンテナエレメントブロックｉ−ｊの故障検出手段から、行方向に隣接するアンテナエレメントブロックｉ＋１−ｊの第１調整手段２０３に故障発生の指令信号を供給する。この第１調整手段２０３には、その隣接するアンテナエレメントブロックｉ＋１−ｊでの振幅及び位相を調整するための調整値Ｗｖｉ＋１−ｊと、この調整値Ｗｖｉ＋１−ｊにセットになっている故障した当該アンテナエレメントブロックｉ−ｊでの振幅及び位相を調整するための調整値Ｗｖｉ−ｊを加えた加算調整値Ｗｖｉ＋１−ｊ＋Ｗｖｉ−ｊとが用意されており、故障発生の指令信号により、加算調整値Ｗｖｉ＋１−ｊ＋Ｗｖｉ−ｊが選択される。
【００７７】
これにより、行方向に隣接するアンテナエレメントブロックｉ＋１−ｊでは、受信信号ＲＸｉ＋１−ｊに加算調整値Ｗｖｉ＋１−ｊ＋Ｗｖｉ−ｊが乗算された値が、隣のｉ＋１列の列方向に順次加算されれた受信信号ΣＲＸｉ＋１に加算されて、次のアンテナエレメントブロックｉ＋１−ｊ＋１に供給される。
【００７８】
この場合、バイパスされたアンテナエレメントブロックｉ−ｊの受信信号ＲＸｉ−ｊは、隣接するアンテナエレメントブロックｉ＋１−ｊの受信信号ＲＸｉ＋１−ｊで代用されたことになり、最終的に第２遅延部１１−１〜１１−ｍで遅延され加算部ａｄｄ１−１〜ｋ−ｍ（図７参照）で加算される。これらの２つのアンテナエレメントブロックｉ−ｊ及びｉ＋１−ｊは、隣接し位置的に近いので、符号分割アレイ・アンテナ全体としての故障状況の緩和を計ることができる。
【００７９】
さらに、これら２つの隣接するアンテナエレメントブロックｉ−ｊ及びｉ＋１−ｊの加算調整値として、両アンテナエレメントブロック間の物理的な位置関係やアンテナビームパターンを考慮した重み付けを重畳するようにしても良い。即ち、両アンテナエレメントブロック間の位置関係は既知であるから、アンテナビームパターンとの関係でアンテナエレメント間の相互の電波伝搬の遅延時間が想定できる。したがって、この遅延時間分の信号の位相回転を補正して加算することにより、欠落データをより正確に補間する重み付けを重畳することができる。
【００８０】
また、故障検出手段１０８、２０７による故障検出結果は、故障が発生したアンテナエレメントブロックセット１００、アンテナエレメントブロックｉ−ｊ、構成要素等が、故障検出信号線ＦＤに供給されて制御部側に伝送され、表示や警報などにより故障の発生を監視員に知らせるようにしても良い。
【００８１】
図３は本発明の第２の実施の形態に係るアンテナエレメントブロックの他の部分２００が形成されたマザーボード側の一部を模式的に示す図であり、図１のアンテナエレメントブロックの一部を含むアンテナエレメントブロックセット１００とともに用いられる。
【００８２】
この図３において、図２と異なる点は、受信信号ＴＸｉ−ｊ、ＴＸｉ＋１−ｊを遅延する第１遅延手段２０２ａが、縦方向への第１の遅延時間ｊΔＴｖに加えて、横方向への第２の遅延時間ｉΔＴｈ、（ｉ＋１）ΔＴｈも遅延させるように構成されている点である。これは、符号分割アレイ・アンテナの受信系が、先行例の図９のように構成されることに伴う構成変更である。
【００８３】
この図３による第２の実施の形態においても、故障検出手段１０８、２０７の故障検出に伴う制御動作は、図２の第１の実施の形態におけると同様に行われる。
【００８４】
図４は本発明の第３の実施の形態に係るアンテナエレメントブロックの他の部分２００が形成されたマザーボード側の一部を模式的に示す図であり、図１のアンテナエレメントブロックの一部を含むアンテナエレメントブロックセット１００とともに用いられる。
【００８５】
この図４において、図２と異なる点は、図２におけるバイパス遅延手段２０５及び選択手段２０６を削除し、受信信号ＲＸｉ−ｊ、ＲＸｉ＋１−ｊを選択的に切り替える選択手段２０８を設けている点である。また、第１調整手段２０３には当該アンテナエレメントブロックｉ−ｊ、ｉ＋１−ｊの調整値Ｗｖｉ−ｊ、 Ｗｖｉ＋１−ｊが供給され、加算調整値は供給されていない。
【００８６】
この選択手段２０８は、第１遅延手段２０２と第１調整手段２０３との間に設けられている。アンテナエレメントブロックｉ−ｊについてみると、第１調整手段２０３に当該アンテナエレメントブロックの受信信号ＲＸｉ−ｊを供給するか、或いは隣接するアンテナエレメントブロックｉ＋１−ｊの受信信号ＲＸｉ＋１−ｊを供給するかを、選択的に切り替える。
【００８７】
故障が検出されていない間は、当該アンテナエレメントブロックの受信信号ＲＸｉ−ｊ、ＲＸｉ＋１−ｊがそれぞれ当該アンテナエレメントブロックの第１遅延手段２０２を介してそれぞれ当該アンテナエレメントブロックの第１調整手段２０３に供給されている。
【００８８】
例えば、アンテナエレメントブロックｉ−ｊについてみると、その故障検出手段１０８、２０７が故障を検出すると、選択手段２０８が切り替えられ、隣接するアンテナエレメントブロックｉ＋１−ｊの受信信号ＲＸｉ＋１−ｊが第１調整手段２０３に供給されるようになる。なお隣接するアンテナエレメントブロックｉ＋１−ｊでは、何の変更も生じない。
【００８９】
これにより、故障が発生したアンテナエレメントブロックｉ−ｊでは、その受信信号ＲＸｉ−ｊが、隣接するアンテナエレメントブロックｉ＋１−ｊの受信信号ＲＸｉ＋１−ｊで代用される。これらの２つのアンテナエレメントブロックｉ−ｊ及びｉ＋１−ｊは、隣接し位置的に近いので、符号分割アレイ・アンテナ全体としての故障状況の緩和を計ることができる。
【００９０】
なお、第１遅延手段２０２を、選択手段２０２と第１調整手段２０３との間や、第１調整手段２０３の出力側に設けるようにしてもよい。
【００９１】
図５は本発明の第４の実施の形態に係るアンテナエレメントブロックの他の部分が形成されたマザーボード側の一部を模式的に示す図であり、図１のアンテナエレメントブロックの一部を含むアンテナエレメントブロックセットとともに用いられる。
【００９２】
この図５において、図４の第３の実施の形態と異なる点は、受信信号ＴＸｉ−ｊ、ＴＸｉ＋１−ｊを遅延する第１遅延手段２０２ａが、縦方向への第１の遅延時間ｊΔＴｖに加えて、横方向への第２の遅延時間ｉΔＴｈ、（ｉ＋１）ΔＴｈも遅延させるように構成されている点である。これは、符号分割アレイ・アンテナの受信系が、先行例の図９のように構成されることに伴う構成変更である。
【００９３】
この図５の第４の実施の形態では、受信信号ＴＸｉ−ｊ、ＴＸｉ＋１−ｊを遅延する第１遅延手段２０２ａは、図のように第１の調整手段２０３の出力側に設けるか、選択手段２０８と第１の調整手段２０３との間に配置されることになる。これは、隣接するアンテナエレメントブロックの受信信号ＴＸｉ−ｊ、ＴＸｉ＋１−ｊを選択的に切り替えて利用するために、同時刻の受信信号を選択するためである。
【００９４】
この図５による第４の実施の形態においても、故障検出手段１０８、２０７の故障検出に伴う制御動作は、図４の第３の実施の形態におけると同様に行われる。
【００９５】
なお、アンテナエレメントブロックセット１００を、行ｊが同一で隣接する３列分のアンテナエレメントブロックｉ−１−ｊ、ｉ−ｊ、ｉ＋１−ｊとすることもできる。これに対応して、他の手段を含む部分２００も、３列分が同じマザーボードに設けられる。この場合にも、互いに隣接するアンテナエレメントブロック間で故障時の対策をとることができる。
【００９６】
【発明の効果】
本発明の符号分割アレイ・アンテナによれば、縦方向及び横方向にそれぞれ列及び行を形成して面状に配置された複数のアンテナエレメントの同時刻の信号を用いて、分離すべき信号各々に対して重み付け加算する操作を、まず、列毎に同時に縦方向に順次加算し、次いで分離すべき信号チャンネル各々に対して横方向に順次加算することにより、必要な信号線数を減少した符号分割アレイ・アンテナにおいて、各アンテナエレメントブロックの故障時に、隣接するアンテナエレメントブロックの信号を利用して、符号分割アレイ・アンテナ全体としての故障状況の緩和を計ることができる。
【００９７】
また、各アンテナエレメントブロックの故障時に、当該アンテナエレメントブロックを遅延バイパス処理して故障回避するとともに、隣接するアンテナエレメントブロック重み付けに当該故障したアンテナエレメントブロックの重み付けを重畳することにより、符号分割アレイ・アンテナ全体としての故障状況の緩和を計ることができる。さらに、重み付けを重畳する際に、アンテナエレメント間の物理的な位置関係を考慮して重畳することにより、より故障状況の緩和を計ることができる。
【００９８】
また、各アンテナエレメントブロックの故障時に、当該アンテナエレメントブロックの信号として、隣接するアンテナエレメントブロックの信号を代用することにより、符号分割アレイ・アンテナ全体としての故障状況の緩和を計ることができる。
【００９９】
また、アンテナエレメントブロックセットは、全てのアンテナエレメントブロックに共通する構成要素で構成されており、信号を遅延する手段や信号を重み付け調整する手段は含まれていないから、内部の構成要素に故障が発生しても、共通する代替品にてセット毎交換することができるから、故障時の対応が簡単である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る、アンテナエレメントブロックの一部を含むアンテナエレメントブロックセットを模式的に示す図。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係るマザーボードに形成されているアンテナエレメントブロックの他の部分２００を模式的に示す図。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係るマザーボードに形成されているアンテナエレメントブロックの他の部分２００を模式的に示す図。
【図４】本発明の第３の実施の形態に係るマザーボードに形成されているアンテナエレメントブロックの他の部分２００を模式的に示す図。
【図５】本発明の第４の実施の形態に係るマザーボードに形成されているアンテナエレメントブロックの他の部分２００を模式的に示す図。
【図６】符号分割アレイ・アンテナの構成例を示す図。
【図７】先行例の符号分割アレイ・アンテナの受信系に関わるブロック図。
【図８】先行例のアンテナエレメントブロックの構成図。
【図９】先行例の他の符号分割アレイ・アンテナの受信系に関わるブロック図。
【図１０】先行例の符号分割アレイ・アンテナの送信系に関わるブロック図。
【符号の説明】
１−１〜ｍ−ｎ  アンテナエレメントブロック
１１−１〜１１−ｍ  遅延部
１２−１−１〜１２−ｋ−ｍ  横方向重み付け部
１３  受信用縦方向重み付け制御回路
１４  受信用横方向重み付け制御回路
１５  受信信号処理回路
３１  送信用縦方向重み付け制御回路
３２  送信用横方向重み付け制御回路
３３  送信信号処理回路
３４−１〜３４−ｍ  加算部
３５−１−１〜３５−ｋ−ｍ  横方向重み付け部
１００  アンテナエレメントブロックの一部を含むアンテナエレメントブロックセット
１０１  アンテナエレメント
１０２  無線部キャリブレーション手段
１０３  送受共用器
１０４  送受信回路部
１０５  変換器
１０６  ベースバンド部キャリブレーション手段
１０７  インターフェース
１０８  故障検出手段
２００  マザーボードに形成されているアンテナエレメントブロックの他の部分
２０１  調整手段
２０２、２０２ａ  第１遅延手段
２０３  第１調整手段
２０４  第１加算手段
２０５  バイパス遅延手段
２０６  選択手段
２０７  故障検出手段
２０８  選択手段
２１０  接続用スロット
【図１】
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【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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