基地局アンテナ装置及び移動通信方法
【課題】報知信号専用の大型のアンテナや高出力増幅器を設けることなく構成でき、各移動局への通信信号の送信とエリア全体への報知信号の送信とを両立可能な基地局アンテナ装置を提供する。
【解決手段】本発明の基地局アンテナ装置は、第１の直線偏波素子と、第１の直線偏波素子と偏波特性が直交する第２の直線偏波素子とからなる第１アンテナと、第１の直線偏波素子と偏波特性が同じ第３の直線偏波素子、第２の直線偏波素子と偏波特性が同じ第４の直線偏波素子、又はこれらの組み合わせ、のいずれかからなる1以上の第２アンテナと、信号処理部とを備え、信号処理部が入力信号の種別を識別し、所定の種別である場合は、各直線偏波素子のいずれか、又は、各直線偏波素子のうち偏波特性が互いに直交するいずれかの２素子の組み合わせを選択して信号処理後の当該入力信号を送信する。
【解決手段】本発明の基地局アンテナ装置は、第１の直線偏波素子と、第１の直線偏波素子と偏波特性が直交する第２の直線偏波素子とからなる第１アンテナと、第１の直線偏波素子と偏波特性が同じ第３の直線偏波素子、第２の直線偏波素子と偏波特性が同じ第４の直線偏波素子、又はこれらの組み合わせ、のいずれかからなる1以上の第２アンテナと、信号処理部とを備え、信号処理部が入力信号の種別を識別し、所定の種別である場合は、各直線偏波素子のいずれか、又は、各直線偏波素子のうち偏波特性が互いに直交するいずれかの２素子の組み合わせを選択して信号処理後の当該入力信号を送信する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線ＬＡＮや移動通信基地局に用いられる基地局アンテナ装置及び移動通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信システムにおける伝送速度の更なる高速化に向け、ＩＴＵ−Ｒ（International Telecommunication Union Radiocommunications Sector：国際電気通信連合 無線通信部門）において３．４〜３．６ＧＨｚの周波数帯をＩＭＴ（International Mobile Telecommunication）用の周波数として割り当てが決定するなど、移動通信にマイクロ波帯を利用する検討が行われている。しかし、現在の代表的な移動通信システムであるＩＭＴ−２０００の規格に準拠した移動通信システムでは、最も高い周波数帯でも周波数帯は２ＧＨｚ帯であり、マイクロ波帯のように高い周波数帯では、伝搬損失や無線回路での損失が大きくなることが知られている（例えば、非特許文献１）。
【０００３】
このような損失を補償する方法として、基地局アンテナにアレーアンテナを用い、アンテナ利得を増大させることによって損失分を補償する方法が考えられる。今後の無線通信システムでは、伝送速度を高速化する方法として、送信側及び受信側にそれぞれ複数のアンテナを配置し、送信側の各アンテナが異なる信号を同時に送信し、受信側では複数のアンテナで受信された信号から多重された信号系列を分離して受信することによる空間分割多重伝送が注目されており（例えば、非特許文献２）、この点でも基地局アンテナにアレーアンテナを用いることは、今後の基地局装置構成として望まれる。このような空間分割伝送方式を用いるか、アンテナ利得を増大させるビームフォーミング方式を用いるかは、基地局と移動局との間の伝搬環境に応じて適応的に選択して用いることが考えられている（例えば、非特許文献３）。
【非特許文献１】長敬三、山口良、蒋恵玲、「次世代移動通信システム実現に向けた基地局・端末アンテナ技術」、電子情報通信学会論文誌Ｂ、2008年9月、Vol.J91-B、No.9、p.886-900
【非特許文献２】佐和橋衛、樋口健一、前田規行、田岡秀和、「マルチアンテナ無線伝送技術 その１ マルチアンテナ無線伝送技術の概要」、NTT DoCoMoテクニカルジャーナル、2005年10月、Vol.13、No.3、p.68-75
【非特許文献３】岡野由樹、長敬三、「カード型端末用１／４波長モノポールアレーのマルチアンテナ特性」、電子情報通信学会 アンテナ・伝播研究会技術報告、2007年6月、AP2007-40、p.53-58
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
移動通信システムでは、移動局と基地局装置との同期確立や通信回線の確立や在圏判定などのために、基地局は当該基地局がカバーするエリア全体に定期的に報知信号を送信する必要がある。しかし、基地局アンテナにアレーアンテナを用いた場合、指向性が絞られてしまうためにエリア全体に報知信号を送信することができなくなってしまう。
【０００５】
エリア全体に報知信号を送信するための方法として、図１４に示すように、基地局のアレーアンテナ７０からの絞られたビームを、例えば、まずは放射パターン７７が示すような方向に、次に放射パターン７７´が示すような方向にというように、ビーム方向を順次切り替えてエリア９０全体に送信する方法が考えられる。しかし、ビーム方向を順次切り替えることで各移動局から見た報知信号の間隔が長くなるため、通信遅延が余分に発生するなどの問題がある。また、図１５に示すように、報知信号用に専用のアンテナ素子７０´を設けるという方法も考えられる。しかし、各素子に同じ電力増幅器４０−１、２、・
・・を使用する場合には、アンテナ素子７０´単体で広範囲をカバーする必要から、素子を通信用のアレーアンテナ８０を構成する各アンテナ素子８０−１、２、・・・より大きくしなければならないという問題がある。更に、図１６に示すように、通信用のアレーアンテナ８０を構成する各アンテナ素子８０−１、２、・・・のうちの１素子を報知信号の送信用として兼用する方法も考えられる。しかし、素子を大きくすることなく報知信号をエリア全体に送信するためには、兼用するアンテナ素子に接続する電力増幅器４０´のみ、最大出力を他のアンテナ素子に接続する電力増幅器４０−１、２、・・・より大きくする必要がある。そのため、基地局装置の消費電力が増加したり、複数の種類の増幅器を用いることによる量産効果の低下によって装置コストが上昇したりする等の問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、これらの問題を解決すべく、報知信号専用の大型のアンテナや報知信号・通信信号併用アンテナ用の高出力増幅器を設けることなく、かつ、通信遅延を余分に発生させることなく、各移動局への通信信号の送信とエリア全体への報知信号の送信とを両立可能な基地局アンテナ装置及び移動通信方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の基地局アンテナ装置は、第１アンテナと第２アンテナと信号処理部とを備える。第１アンテナは、第１の直線偏波素子と、第１の直線偏波素子の偏波特性と直交する偏波特性を有する第２の直線偏波素子とからなる。第２アンテナは、第１の直線偏波素子と同じ偏波特性を有する第３の直線偏波素子、第２の直線偏波素子と同じ偏波特性を有する第４の直線偏波素子、又はこれらの組み合わせのいずれかからなる。信号処理部は、信号種別識別手段と符号化手段と素子選択手段とを備える。信号種別識別手段は、入力信号の種別を識別する。符号化手段は、入力信号を種別に応じて符号化する。素子選択手段は、入力信号の種別に応じて各直線偏波素子のいずれか又はいずれかの組み合わせを選択して、選択した直線偏波素子から符号化された入力信号を送信する。
【０００８】
なお、入力信号が所定の種別である場合には、素子選択手段は、各直線偏波素子のいずれか、又は、各直線偏波素子のうち偏波特性が互いに直交するいずれかの２素子の組み合わせを選択する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の基地局アンテナ装置及び移動通信方法によれば、報知信号専用の大型のアンテナや報知信号・通信信号併用アンテナ用の高出力増幅器を設けることなく、かつ、通信遅延を余分に発生させることなく、各移動局への通信信号の送信とエリア全体への報知信号の送信とを両立することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
〔第１実施形態〕
図１に本発明の基地局アンテナ装置１００の送信部の機能構成例を、図２にその構成要素である信号処理部３０と電力増幅器４０の機能構成例を示す。基地局アンテナ装置１００は、第１アンテナ１０と、第２アンテナ２０と、信号処理部３０と、電力増幅器４０とを備える。また、信号処理部３０は、信号種別識別手段３１と符号化手段３２と素子選択手段３３とを備える。
【００１１】
第１アンテナ１０は、第１の直線偏波素子１１と、第１の直線偏波素子１１の偏波特性と直交する偏波特性を有する第２の直線偏波素子１２と、第１の直線偏波素子１１への給電部１３と、第２の直線偏波素子１２への給電部１４とからなる偏波共用アンテナである。第１アンテナ１０は、基地局のエリア全体を照射可能な指向性を有する。第２アンテナ２０は、第１アンテナ１０と同じ構成及び指向性を有する偏波共用アンテナであり、第１の直線偏波素子１１と同じ偏波特性を有する第３の直線偏波素子２１と、第２の直線偏波素子１２と同じ偏波特性を有する第４の直線偏波素子２２と、第３の直線偏波素子２１への給電部２３と、第４の直線偏波素子２２への給電部２４とからなる。
【００１２】
図３のフロー図に従い、基地局アンテナ装置１００の処理フロー例を各部の機能とともに説明する。送信する信号（以下、「入力信号１」という）が信号処理部３０に入力されると、まず信号種別識別手段３１が、入力信号１の種別を識別する（Ｓ１）。ここで言う種別とは、例えば通信信号、報知信号というような信号の用途に応じて識別されるものである。次に、符号化手段３２が信号種別識別手段３１で識別した種別に応じて、入力信号１について、所望の伝送方式に対応した変調処理及び符号化処理を行う（Ｓ２）。そして、素子選択手段３３が入力信号１の種別に応じて、符号化された入力信号１（以下、「入力信号１´」という）を送信する直線偏波素子を１素子又は複数素子選択し、選択した直線偏波素子の給電部に向けて入力信号１´を出力する（Ｓ３）。なお、素子選択手段３３と各直線偏波素子の給電部１３、１４、２３、２４との間には、入力信号１´を増幅する同じ電力増幅器４０（４０−１、４０−２、４０−３、４０−４）がそれぞれ挿入される。そして、素子選択手段３３で選択された給電部に入力された入力信号１´は、当該給電部に対応する直線偏波素子から送信される。
本発明の基地局アンテナ装置１００の構成によれば、例えば、いずれか１本の直線偏波素子を選択して信号を送信することで、各アンテナが有する基地局のエリア全体を照射可能な指向性のまま送信することができる。また、各直線偏波素子のうち偏波特性が同じ素子の組み合わせ（基地局アンテナ装置１００においては、直線偏波素子１１と直線偏波素子２１、又は、直線偏波素子１２と直線偏波素子２２）を選択して信号を送信することで、指向性を絞って送信することができる。
【００１３】
そこで、素子選択手段３３において、例えば、入力信号１が報知信号である場合にいずれか１本の直線偏波素子を選択するように設定しておけば、報知信号が入力された際には、基地局のエリア全体を照射可能な指向性で送信することができる。また、入力信号１が通信信号である場合に各直線偏波素子のうち偏波特性が同じ素子の組み合わせを選択するように設定しておけば、通信信号が入力された際には、各移動局に向けて指向性を絞って送信することができる。
もっとも、基地局と各移動局との通信信号のやりとりに際しては、基地局と移動局との間の伝搬状態によっては必ずしも指向性を絞る必要はない（例えばＭＩＭＯ伝送を行う場合や広い指向性で送信したい場合など）。そのような場合にも、本発明の構成によれば、符号化手段３２で所望の伝送方式に対応した変調処理を行うことで、指向性を絞ることなく送信することができる。また、素子選択手段３３において、入力信号１が通信信号である場合にも各直線偏波素子のいずれかのみを選択するように設定することで、広い指向性のまま送信することができる。
なお、入力信号１は、信号処理部３０において信号の種別に応じて適応的に伝送方法が選択された上で、例えば、報知信号と通信信号とで異なる伝送方法を用いる場合には時分割で、また、同じ伝送方法を用いる場合には両信号を多重化して、各直線偏波素子に向けて出力される。
【００１４】
以上のように、本発明の構成により報知信号をエリア内全域に一斉同報できるため、ビーム方向を切り替えながら報知信号と通信信号とを交互に送信する方法と比べ、各移動局から見た報知信号の間隔を短くできる。そのため、各移動局への個別の通信信号の送信とエリア全体への報知信号の送信とを、通信遅延を余分に発生させることなく両立することができる。また、当該構成に用いるアンテナや電力増幅器は、同じものを並べる構成で実現でき、報知信号用アンテナのみを大きくしたり、報知信号と通信信号とで併用するアンテナに接続する電力増幅器のみを高出力化したりする必要が無い。そのため、アンテナサイズや消費電力を増大させることなく構成でき、なおかつ、２種類の増幅器を用いることで生じる量産効果の低下による装置コストの上昇も回避することができる。更には、高出力増幅器のつなぎ誤りによる不具合の発生や報知信号専用アンテナの設置稼動の発生も回避することができる。
【００１５】
〔第１実施形態の変形例１〕
各移動局への通信信号の送信とエリア全体への報知信号の送信とを両立することが可能な基地局アンテナ装置を構成するという点に着目すると、第２アンテナ２０は必ずしも偏波共用アンテナである必要はなく、図４、図５に示すように簡略化することも可能である。
【００１６】
図４は、第２アンテナの素子を第３の直線偏波素子２１のみとした第２アンテナ１１１を備える基地局アンテナ装置１１０の構成例である。このように構成しても、各アンテナが有する指向性のまま送信する場合には、いずれか１本の直線偏波素子を選択すればよく、また、指向性を絞る場合には偏波特性が同じである直線偏波素子１１と直線偏波素子２１との組み合わせを選択すればよい。また、図５は、第２アンテナの素子を第４の直線偏波素子２２のみとした第２アンテナ１２１を備える基地局アンテナ装置１２０の構成例である。このように構成しても、各アンテナが有する指向性のまま送信する場合には、いずれか１本の直線偏波素子を選択すればよく、また、、指向性を絞る場合には偏波特性が同じである直線偏波素子１２と直線偏波素子２２との組み合わせを選択すればよい。
【００１７】
〔第１実施形態の変形例２〕
変形例２の基地局アンテナ装置は第２アンテナ２０を２つ以上設ける構成である。図６に示す基地局アンテナ装置１３０は、基地局アンテナ装置１００の構成に加え、第２アンテナ２０と同じアンテナである第２アンテナ２０´を１つ設けた場合（つまり、第２アンテナ２０を２つ設ける構成）の例である。第２アンテナ２０´は、第１の直線偏波素子１１と同じ偏波特性を有する第５の直線偏波素子２１´と、第２の直線偏波素子１２と同じ偏波特性を有する第６の直線偏波素子２２´と、第５の直線偏波素子２１´への給電部２３´と、第６の直線偏波素子２２´への給電部２４´とからなる偏波共用アンテナである。
【００１８】
基地局アンテナ装置１３０は、各アンテナが有する指向性のまま信号を送信する場合には基地局アンテナ装置１００と同様に、いずれか１本の直線偏波素子を選択すればよい。一方、指向性を絞って信号を送信する場合には、各直線偏波素子のうち偏波特性が同じ２素子の組み合わせのほか、以下のような、偏波特性が同じ３素子の組み合わせも選択することができる。
・直線偏波素子１１と直線偏波素子２１と直線偏波素子２１´
・直線偏波素子１２と直線偏波素子２２と直線偏波素子２２´
このように３つ（以上）のアンテナを用いることで、第１実施形態における作用効果を享受できるのに加え、放射される信号の指向性を絞って送信する場合に、指向性をより絞ることができる。また、第２アンテナ２０´を２つ以上設けることで、更に送信方法のパターンを増やすことができる。更には、利得の増加、隣接移動局への干渉低減、マルチアンテナ伝送多重数の増加、複数のユーザへの同時通信数の増大等を図ることができる。
なお、第２アンテナ２０´の代わりに、変形例１で示した第２アンテナ１１１又は第２アンテナ１２１と同じものを用いても同様の効果を得ることができる。
【００１９】
〔第１実施形態の変形例３〕
本発明において用いる各直線偏波素子は、必ずしも単体素子である必要はない。例えば、図１に示す基地局アンテナ装置１００の直線偏波素子１１を図７に示すようにｎ個の素子１１−１〜ｎのアレーとして構成する。同様に直線偏波素子１２を１２−１〜ｎのアレーとして、直線偏波素子２１を２１−１〜ｎのアレーとして、また、直線偏波素子２２を２２−１〜ｎのアレーとして構成する。このように構成することで、各直線偏波素子の指向性をアレーの構成素子数を変化させることにより柔軟に設定することができる。
【００２０】
〔第２実施形態〕
第１実施形態では、基地局アンテナ装置１００を用いて各アンテナが有する広い指向性のまま信号を送信する場合に、直線偏波素子のいずれか１本のみを選択する実施例を示した。しかし、２本のアンテナ素子から（つまりアレー構成のアンテナで）信号が同時に送信されても、それぞれの偏波が直交していればアレーアンテナとしての指向性は持たず、放射される信号の指向性は元のアンテナ素子の指向性のまま維持される。
【００２１】
そこで、第２実施形態では、第１実施形態と同じ基地局アンテナ装置１００を用いて各アンテナが有する広い指向性のまま信号を送信する場合に、各直線偏波素子のうち偏波特性が互いに直交するいずれかの２素子の組み合わせを選択して送信する形態を説明する。
【００２２】
基地局アンテナ装置１００において、偏波特性が互いに直交する２素子の組み合わせは次のとおりである。
・アンテナ１０の直線偏波素子１１とアンテナ１０の直線偏波素子１２
・アンテナ１０の直線偏波素子１１とアンテナ２０の直線偏波素子２２
・アンテナ１０の直線偏波素子１２とアンテナ２０の直線偏波素子２１
・アンテナ２０の直線偏波素子２１とアンテナ２０の直線偏波素子２２
直線偏波素子１１と直線偏波素子２２との組み合わせを選択した場合を例にとると、 図８(a)に示すように２本の直線偏波素子から放射される信号の指向性は、それぞれ絞られることなく元の放射パターン９５、９６のまま維持され、信号は基地局のエリア９０内に広く行き渡る。なお、携帯電話などの移動局のアンテナは、一般に様々な偏波の電波を受信可能であるため、直交する偏波の合成により偏波特性が変わっても受信が可能である。
また、第１実施形態のように直線偏波素子を１本のみ使用する場合の基地局エリアのイメージを図８(b)の９１に示す。図８(a)と比較するとわかるように、直線偏波素子を２本用いることで、基地局エリアを拡大することができる。
【００２３】
〔第２実施形態の変形例〕
上記各実施形態においては、基地局アンテナ装置１００の第１アンテナ１０と第２アンテナ２０は同じ指向性を有するものとしたが、本発明で用いる各アンテナ（各直線偏波素子）の指向性は必ずしも同じでなくてもよい。
【００２４】
例えば図９は、同じ偏波特性を有する直線偏波素子１１、２１の放射パターン１１ｐ、２１ｐが互いに異なり、かつ、同じ偏波特性を有する直線偏波素子１２、２２の放射パターン１２ｐ、２２ｐも互いに異なる一方、同じアンテナの直線偏波素子１１、１２の放射パターン１１ｐ、１２ｐが同じであり、かつ、直線偏波素子２１、２２の放射パターン２１ｐ、２２ｐも同じである場合の基地局エリアの形成イメージ図である。このような場合には、各放射パターンは絞られることなく、両アンテナの放射パターンを合成した形で基地局エリア９３が形成される。
【００２５】
また、図１０は、同じアンテナの直線偏波素子１１、１２の放射パターン１１ｐ、１２ｐが互いに異なり、かつ、同じアンテナの直線偏波素子２１、２２の放射パターン２１ｐ、２２ｐも互いに異なる一方、同じ偏波特性を有する直線偏波素子１１、２１の放射パターン１１ｐ、２１ｐが同じであり、かつ、同じ偏波特性を有する直線偏波素子１２、２２の放射パターン１２ｐ、２２ｐも同じである場合の基地局エリアの形成イメージ図である。このような場合にも、放射パターン１２ｐ、２２ｐをそれぞれ放射パターン１１ｐ、２１ｐと同じ形状になるように補正することで、各放射パターンは絞られることなく、放射パターン１１ｐ（２１ｐ）の形状にて基地局エリア９４が形成される。
【００２６】
〔第３実施形態〕
報知信号など、各アンテナが有する指向性のまま信号を送信する場合に、各直線偏波素子のうち偏波特性が互いに直交するいずれかの２素子の組み合わせを選択して時空間符号伝送を行うことで、送信ダイバーシチ利得を得ることができる。ここでは、図１に示す基地局アンテナ装置１００において、直線偏波素子１１と直線偏波素子２２との組み合わせと、直線偏波素子１２と直線偏波素子２１との組み合わせとを時間をずらして併用する場合を例にとって説明する。
【００２７】
図１１に示すように、まず符号化手段３２において、入力信号１を任意のビット長の２個のシンボルＳ１、Ｓ２単位で時空間ブロック符号化する。そして、素子選択手段３３が、第１の送信時刻ｔ１に直線偏波素子１１と直線偏波素子２２とを選択して、第１のブロックとしてＳ１、−Ｓ２＊（Ｓ＊はＳの複素共役）をそれぞれの素子から送信し、続いて、第２の送信時刻ｔ２に直線偏波素子１２と直線偏波素子２１とを選択して、第２のブロックとしてＳ２、Ｓ１＊をそれぞれの素子から送信する。このように時空間符号伝送を行うことで、各移動局に時空間ブロック符号を復号・合成する機能を配置することにより、送信ダイバーシチ利得を得ることができる。例えば、信号の到達エリアを図１２の９０で示すエリアから９２で示すエリアに拡大できる。
【００２８】
なお、第１の送信時刻ｔ１に第１のブロックを送信する際に用いる２素子の組み合わせと、第２の送信時刻ｔ２に第２のブロックの送信する際に用いる２素子の組み合わせは、上記の例では異なる組み合わせにしているが、同じ組み合わせにしても構わない。
【００２９】
〔第４実施形態〕
図１３に第４実施形態の基地局アンテナ装置２００の機能構成例を示す。
基地局アンテナ装置２００は、第１実施形態の基地局アンテナ装置１００の構成に、合成・分波器５０と第２の第１アンテナ２０１と第２の第２アンテナ２０２とを加えたものである。
【００３０】
具体的には、第１アンテナ１０の前段に設けた合成・分波器５０を介して第１アンテナ１０と第２の第１アンテナ２０１とでサブアレー２１０を、また、第２アンテナ２０の前段に設けた合成・分波器５０を介して第２アンテナ２０と第２の第２アンテナ２０２とでサブアレー２２０を、それぞれ構成する。なお、第２の各アンテナは複数設けてもよい。
【００３１】
このように構成することで、上記各実施形態の構成における作用効果を享受しつつ、報知信号を送信する場合にも、通信信号を送信する場合にも、サブアレーを組まない場合より指向性をより絞ることができる。そのため、アンテナ利得を増加させることができるとともに、隣接する移動局に対する干渉信号量を低減でき、通信品質を上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】第１実施形態の基地局アンテナ装置の機能構成例を示す図。
【図２】第１実施形態の基地局アンテナ装置の構成要素である信号処理部と電力増幅器の機能構成例を示す図。
【図３】第１実施形態の基地局アンテナ装置の処理フロー例を示す図。
【図４】第１実施形態の変形例１の基地局アンテナ装置の機能構成例を示す図。
【図５】第１実施形態の変形例１の基地局アンテナ装置の別の機能構成例を示す図。
【図６】第１実施形態の変形例２の基地局アンテナ装置の機能構成例を示す図。
【図７】第１実施形態の変形例３の基地局アンテナ装置の機能構成例を示す図。
【図８】(a)は第２実施形態の基地局アンテナ装置における、指向性を絞らない場合の信号放射イメージ及び基地局エリアのイメージを示す図、(b)は第１実施形態の基地局アンテナ装置における、指向性を絞らない場合の信号放射イメージ及び基地局エリアのイメージを示す図。
【図９】第２実施形態の変形例の基地局アンテナ装置の基地局エリア形成イメージを説明する図。
【図１０】第２実施形態の変形例の基地局アンテナ装置の別の基地局エリア形成イメージを説明する図。
【図１１】第３実施形態の信号処理部における時空間ブロック符号化処理の入出力イメージを示す図。
【図１２】第３実施形態の基地局アンテナ装置による基地局エリア拡大イメージを説明する図。
【図１３】第４実施形態の基地局アンテナ装置の機能構成例を示す図。
【図１４】従来技術による、基地局のアンテナからの報知信号の放射イメージを示す図。
【図１５】従来技術による基地局アンテナ装置（報知信号専用アンテナを設ける場合）の構成例を示す図。
【図１６】従来技術による基地局アンテナ装置（報知信号を送信するアンテナにのみ高出力増幅器を設ける場合）の構成例を示す図。
【符号の説明】
【００３３】
１ 入力信号
１０ 第１アンテナ
１１ 第１の直線偏波素子 １１p 放射パターン
１２ 第２の直線偏波素子 １２p 放射パターン
１３ 第１の直線偏波素子の給電部
１４ 第２の直線偏波素子の給電部
２０、２０´、１１１、１２１ 第２アンテナ
２１、２１´ 第３の直線偏波素子 ２１p 放射パターン
２２、２２´ 第４の直線偏波素子 ２２p 放射パターン
２３、２３´ 第３の直線偏波素子の給電部
２４、２４´ 第４の直線偏波素子の給電部
３０ 信号処理部 ３１ 信号種別識別手段
３２ 符号化手段 ３３ 素子選択手段
４０、４０´ 電力増幅器 ５０ 合成・分波器
７０、７０´ 報知信号用アンテナ
７７、７７´、９５、９６ 放射パターン
８０ アレーアンテナ
９０、９１、９２、９３、９４ 基地局エリア
１００、１１０、１２０、１３０、２００ 基地局アンテナ装置
２０１ 第２の第１アンテナ ２０２ 第２の第２アンテナ
２１０、２２０ サブアレー
Ｓ１、Ｓ２ シンボル
ｔ１、ｔ２ 送信時刻
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線ＬＡＮや移動通信基地局に用いられる基地局アンテナ装置及び移動通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信システムにおける伝送速度の更なる高速化に向け、ＩＴＵ−Ｒ（International Telecommunication Union Radiocommunications Sector：国際電気通信連合 無線通信部門）において３．４〜３．６ＧＨｚの周波数帯をＩＭＴ（International Mobile Telecommunication）用の周波数として割り当てが決定するなど、移動通信にマイクロ波帯を利用する検討が行われている。しかし、現在の代表的な移動通信システムであるＩＭＴ−２０００の規格に準拠した移動通信システムでは、最も高い周波数帯でも周波数帯は２ＧＨｚ帯であり、マイクロ波帯のように高い周波数帯では、伝搬損失や無線回路での損失が大きくなることが知られている（例えば、非特許文献１）。
【０００３】
このような損失を補償する方法として、基地局アンテナにアレーアンテナを用い、アンテナ利得を増大させることによって損失分を補償する方法が考えられる。今後の無線通信システムでは、伝送速度を高速化する方法として、送信側及び受信側にそれぞれ複数のアンテナを配置し、送信側の各アンテナが異なる信号を同時に送信し、受信側では複数のアンテナで受信された信号から多重された信号系列を分離して受信することによる空間分割多重伝送が注目されており（例えば、非特許文献２）、この点でも基地局アンテナにアレーアンテナを用いることは、今後の基地局装置構成として望まれる。このような空間分割伝送方式を用いるか、アンテナ利得を増大させるビームフォーミング方式を用いるかは、基地局と移動局との間の伝搬環境に応じて適応的に選択して用いることが考えられている（例えば、非特許文献３）。
【非特許文献１】長敬三、山口良、蒋恵玲、「次世代移動通信システム実現に向けた基地局・端末アンテナ技術」、電子情報通信学会論文誌Ｂ、2008年9月、Vol.J91-B、No.9、p.886-900
【非特許文献２】佐和橋衛、樋口健一、前田規行、田岡秀和、「マルチアンテナ無線伝送技術 その１ マルチアンテナ無線伝送技術の概要」、NTT DoCoMoテクニカルジャーナル、2005年10月、Vol.13、No.3、p.68-75
【非特許文献３】岡野由樹、長敬三、「カード型端末用１／４波長モノポールアレーのマルチアンテナ特性」、電子情報通信学会 アンテナ・伝播研究会技術報告、2007年6月、AP2007-40、p.53-58
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
移動通信システムでは、移動局と基地局装置との同期確立や通信回線の確立や在圏判定などのために、基地局は当該基地局がカバーするエリア全体に定期的に報知信号を送信する必要がある。しかし、基地局アンテナにアレーアンテナを用いた場合、指向性が絞られてしまうためにエリア全体に報知信号を送信することができなくなってしまう。
【０００５】
エリア全体に報知信号を送信するための方法として、図１４に示すように、基地局のアレーアンテナ７０からの絞られたビームを、例えば、まずは放射パターン７７が示すような方向に、次に放射パターン７７´が示すような方向にというように、ビーム方向を順次切り替えてエリア９０全体に送信する方法が考えられる。しかし、ビーム方向を順次切り替えることで各移動局から見た報知信号の間隔が長くなるため、通信遅延が余分に発生するなどの問題がある。また、図１５に示すように、報知信号用に専用のアンテナ素子７０´を設けるという方法も考えられる。しかし、各素子に同じ電力増幅器４０−１、２、・
・・を使用する場合には、アンテナ素子７０´単体で広範囲をカバーする必要から、素子を通信用のアレーアンテナ８０を構成する各アンテナ素子８０−１、２、・・・より大きくしなければならないという問題がある。更に、図１６に示すように、通信用のアレーアンテナ８０を構成する各アンテナ素子８０−１、２、・・・のうちの１素子を報知信号の送信用として兼用する方法も考えられる。しかし、素子を大きくすることなく報知信号をエリア全体に送信するためには、兼用するアンテナ素子に接続する電力増幅器４０´のみ、最大出力を他のアンテナ素子に接続する電力増幅器４０−１、２、・・・より大きくする必要がある。そのため、基地局装置の消費電力が増加したり、複数の種類の増幅器を用いることによる量産効果の低下によって装置コストが上昇したりする等の問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、これらの問題を解決すべく、報知信号専用の大型のアンテナや報知信号・通信信号併用アンテナ用の高出力増幅器を設けることなく、かつ、通信遅延を余分に発生させることなく、各移動局への通信信号の送信とエリア全体への報知信号の送信とを両立可能な基地局アンテナ装置及び移動通信方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の基地局アンテナ装置は、第１アンテナと第２アンテナと信号処理部とを備える。第１アンテナは、第１の直線偏波素子と、第１の直線偏波素子の偏波特性と直交する偏波特性を有する第２の直線偏波素子とからなる。第２アンテナは、第１の直線偏波素子と同じ偏波特性を有する第３の直線偏波素子、第２の直線偏波素子と同じ偏波特性を有する第４の直線偏波素子、又はこれらの組み合わせのいずれかからなる。信号処理部は、信号種別識別手段と符号化手段と素子選択手段とを備える。信号種別識別手段は、入力信号の種別を識別する。符号化手段は、入力信号を種別に応じて符号化する。素子選択手段は、入力信号の種別に応じて各直線偏波素子のいずれか又はいずれかの組み合わせを選択して、選択した直線偏波素子から符号化された入力信号を送信する。
【０００８】
なお、入力信号が所定の種別である場合には、素子選択手段は、各直線偏波素子のいずれか、又は、各直線偏波素子のうち偏波特性が互いに直交するいずれかの２素子の組み合わせを選択する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の基地局アンテナ装置及び移動通信方法によれば、報知信号専用の大型のアンテナや報知信号・通信信号併用アンテナ用の高出力増幅器を設けることなく、かつ、通信遅延を余分に発生させることなく、各移動局への通信信号の送信とエリア全体への報知信号の送信とを両立することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
〔第１実施形態〕
図１に本発明の基地局アンテナ装置１００の送信部の機能構成例を、図２にその構成要素である信号処理部３０と電力増幅器４０の機能構成例を示す。基地局アンテナ装置１００は、第１アンテナ１０と、第２アンテナ２０と、信号処理部３０と、電力増幅器４０とを備える。また、信号処理部３０は、信号種別識別手段３１と符号化手段３２と素子選択手段３３とを備える。
【００１１】
第１アンテナ１０は、第１の直線偏波素子１１と、第１の直線偏波素子１１の偏波特性と直交する偏波特性を有する第２の直線偏波素子１２と、第１の直線偏波素子１１への給電部１３と、第２の直線偏波素子１２への給電部１４とからなる偏波共用アンテナである。第１アンテナ１０は、基地局のエリア全体を照射可能な指向性を有する。第２アンテナ２０は、第１アンテナ１０と同じ構成及び指向性を有する偏波共用アンテナであり、第１の直線偏波素子１１と同じ偏波特性を有する第３の直線偏波素子２１と、第２の直線偏波素子１２と同じ偏波特性を有する第４の直線偏波素子２２と、第３の直線偏波素子２１への給電部２３と、第４の直線偏波素子２２への給電部２４とからなる。
【００１２】
図３のフロー図に従い、基地局アンテナ装置１００の処理フロー例を各部の機能とともに説明する。送信する信号（以下、「入力信号１」という）が信号処理部３０に入力されると、まず信号種別識別手段３１が、入力信号１の種別を識別する（Ｓ１）。ここで言う種別とは、例えば通信信号、報知信号というような信号の用途に応じて識別されるものである。次に、符号化手段３２が信号種別識別手段３１で識別した種別に応じて、入力信号１について、所望の伝送方式に対応した変調処理及び符号化処理を行う（Ｓ２）。そして、素子選択手段３３が入力信号１の種別に応じて、符号化された入力信号１（以下、「入力信号１´」という）を送信する直線偏波素子を１素子又は複数素子選択し、選択した直線偏波素子の給電部に向けて入力信号１´を出力する（Ｓ３）。なお、素子選択手段３３と各直線偏波素子の給電部１３、１４、２３、２４との間には、入力信号１´を増幅する同じ電力増幅器４０（４０−１、４０−２、４０−３、４０−４）がそれぞれ挿入される。そして、素子選択手段３３で選択された給電部に入力された入力信号１´は、当該給電部に対応する直線偏波素子から送信される。
本発明の基地局アンテナ装置１００の構成によれば、例えば、いずれか１本の直線偏波素子を選択して信号を送信することで、各アンテナが有する基地局のエリア全体を照射可能な指向性のまま送信することができる。また、各直線偏波素子のうち偏波特性が同じ素子の組み合わせ（基地局アンテナ装置１００においては、直線偏波素子１１と直線偏波素子２１、又は、直線偏波素子１２と直線偏波素子２２）を選択して信号を送信することで、指向性を絞って送信することができる。
【００１３】
そこで、素子選択手段３３において、例えば、入力信号１が報知信号である場合にいずれか１本の直線偏波素子を選択するように設定しておけば、報知信号が入力された際には、基地局のエリア全体を照射可能な指向性で送信することができる。また、入力信号１が通信信号である場合に各直線偏波素子のうち偏波特性が同じ素子の組み合わせを選択するように設定しておけば、通信信号が入力された際には、各移動局に向けて指向性を絞って送信することができる。
もっとも、基地局と各移動局との通信信号のやりとりに際しては、基地局と移動局との間の伝搬状態によっては必ずしも指向性を絞る必要はない（例えばＭＩＭＯ伝送を行う場合や広い指向性で送信したい場合など）。そのような場合にも、本発明の構成によれば、符号化手段３２で所望の伝送方式に対応した変調処理を行うことで、指向性を絞ることなく送信することができる。また、素子選択手段３３において、入力信号１が通信信号である場合にも各直線偏波素子のいずれかのみを選択するように設定することで、広い指向性のまま送信することができる。
なお、入力信号１は、信号処理部３０において信号の種別に応じて適応的に伝送方法が選択された上で、例えば、報知信号と通信信号とで異なる伝送方法を用いる場合には時分割で、また、同じ伝送方法を用いる場合には両信号を多重化して、各直線偏波素子に向けて出力される。
【００１４】
以上のように、本発明の構成により報知信号をエリア内全域に一斉同報できるため、ビーム方向を切り替えながら報知信号と通信信号とを交互に送信する方法と比べ、各移動局から見た報知信号の間隔を短くできる。そのため、各移動局への個別の通信信号の送信とエリア全体への報知信号の送信とを、通信遅延を余分に発生させることなく両立することができる。また、当該構成に用いるアンテナや電力増幅器は、同じものを並べる構成で実現でき、報知信号用アンテナのみを大きくしたり、報知信号と通信信号とで併用するアンテナに接続する電力増幅器のみを高出力化したりする必要が無い。そのため、アンテナサイズや消費電力を増大させることなく構成でき、なおかつ、２種類の増幅器を用いることで生じる量産効果の低下による装置コストの上昇も回避することができる。更には、高出力増幅器のつなぎ誤りによる不具合の発生や報知信号専用アンテナの設置稼動の発生も回避することができる。
【００１５】
〔第１実施形態の変形例１〕
各移動局への通信信号の送信とエリア全体への報知信号の送信とを両立することが可能な基地局アンテナ装置を構成するという点に着目すると、第２アンテナ２０は必ずしも偏波共用アンテナである必要はなく、図４、図５に示すように簡略化することも可能である。
【００１６】
図４は、第２アンテナの素子を第３の直線偏波素子２１のみとした第２アンテナ１１１を備える基地局アンテナ装置１１０の構成例である。このように構成しても、各アンテナが有する指向性のまま送信する場合には、いずれか１本の直線偏波素子を選択すればよく、また、指向性を絞る場合には偏波特性が同じである直線偏波素子１１と直線偏波素子２１との組み合わせを選択すればよい。また、図５は、第２アンテナの素子を第４の直線偏波素子２２のみとした第２アンテナ１２１を備える基地局アンテナ装置１２０の構成例である。このように構成しても、各アンテナが有する指向性のまま送信する場合には、いずれか１本の直線偏波素子を選択すればよく、また、、指向性を絞る場合には偏波特性が同じである直線偏波素子１２と直線偏波素子２２との組み合わせを選択すればよい。
【００１７】
〔第１実施形態の変形例２〕
変形例２の基地局アンテナ装置は第２アンテナ２０を２つ以上設ける構成である。図６に示す基地局アンテナ装置１３０は、基地局アンテナ装置１００の構成に加え、第２アンテナ２０と同じアンテナである第２アンテナ２０´を１つ設けた場合（つまり、第２アンテナ２０を２つ設ける構成）の例である。第２アンテナ２０´は、第１の直線偏波素子１１と同じ偏波特性を有する第５の直線偏波素子２１´と、第２の直線偏波素子１２と同じ偏波特性を有する第６の直線偏波素子２２´と、第５の直線偏波素子２１´への給電部２３´と、第６の直線偏波素子２２´への給電部２４´とからなる偏波共用アンテナである。
【００１８】
基地局アンテナ装置１３０は、各アンテナが有する指向性のまま信号を送信する場合には基地局アンテナ装置１００と同様に、いずれか１本の直線偏波素子を選択すればよい。一方、指向性を絞って信号を送信する場合には、各直線偏波素子のうち偏波特性が同じ２素子の組み合わせのほか、以下のような、偏波特性が同じ３素子の組み合わせも選択することができる。
・直線偏波素子１１と直線偏波素子２１と直線偏波素子２１´
・直線偏波素子１２と直線偏波素子２２と直線偏波素子２２´
このように３つ（以上）のアンテナを用いることで、第１実施形態における作用効果を享受できるのに加え、放射される信号の指向性を絞って送信する場合に、指向性をより絞ることができる。また、第２アンテナ２０´を２つ以上設けることで、更に送信方法のパターンを増やすことができる。更には、利得の増加、隣接移動局への干渉低減、マルチアンテナ伝送多重数の増加、複数のユーザへの同時通信数の増大等を図ることができる。
なお、第２アンテナ２０´の代わりに、変形例１で示した第２アンテナ１１１又は第２アンテナ１２１と同じものを用いても同様の効果を得ることができる。
【００１９】
〔第１実施形態の変形例３〕
本発明において用いる各直線偏波素子は、必ずしも単体素子である必要はない。例えば、図１に示す基地局アンテナ装置１００の直線偏波素子１１を図７に示すようにｎ個の素子１１−１〜ｎのアレーとして構成する。同様に直線偏波素子１２を１２−１〜ｎのアレーとして、直線偏波素子２１を２１−１〜ｎのアレーとして、また、直線偏波素子２２を２２−１〜ｎのアレーとして構成する。このように構成することで、各直線偏波素子の指向性をアレーの構成素子数を変化させることにより柔軟に設定することができる。
【００２０】
〔第２実施形態〕
第１実施形態では、基地局アンテナ装置１００を用いて各アンテナが有する広い指向性のまま信号を送信する場合に、直線偏波素子のいずれか１本のみを選択する実施例を示した。しかし、２本のアンテナ素子から（つまりアレー構成のアンテナで）信号が同時に送信されても、それぞれの偏波が直交していればアレーアンテナとしての指向性は持たず、放射される信号の指向性は元のアンテナ素子の指向性のまま維持される。
【００２１】
そこで、第２実施形態では、第１実施形態と同じ基地局アンテナ装置１００を用いて各アンテナが有する広い指向性のまま信号を送信する場合に、各直線偏波素子のうち偏波特性が互いに直交するいずれかの２素子の組み合わせを選択して送信する形態を説明する。
【００２２】
基地局アンテナ装置１００において、偏波特性が互いに直交する２素子の組み合わせは次のとおりである。
・アンテナ１０の直線偏波素子１１とアンテナ１０の直線偏波素子１２
・アンテナ１０の直線偏波素子１１とアンテナ２０の直線偏波素子２２
・アンテナ１０の直線偏波素子１２とアンテナ２０の直線偏波素子２１
・アンテナ２０の直線偏波素子２１とアンテナ２０の直線偏波素子２２
直線偏波素子１１と直線偏波素子２２との組み合わせを選択した場合を例にとると、 図８(a)に示すように２本の直線偏波素子から放射される信号の指向性は、それぞれ絞られることなく元の放射パターン９５、９６のまま維持され、信号は基地局のエリア９０内に広く行き渡る。なお、携帯電話などの移動局のアンテナは、一般に様々な偏波の電波を受信可能であるため、直交する偏波の合成により偏波特性が変わっても受信が可能である。
また、第１実施形態のように直線偏波素子を１本のみ使用する場合の基地局エリアのイメージを図８(b)の９１に示す。図８(a)と比較するとわかるように、直線偏波素子を２本用いることで、基地局エリアを拡大することができる。
【００２３】
〔第２実施形態の変形例〕
上記各実施形態においては、基地局アンテナ装置１００の第１アンテナ１０と第２アンテナ２０は同じ指向性を有するものとしたが、本発明で用いる各アンテナ（各直線偏波素子）の指向性は必ずしも同じでなくてもよい。
【００２４】
例えば図９は、同じ偏波特性を有する直線偏波素子１１、２１の放射パターン１１ｐ、２１ｐが互いに異なり、かつ、同じ偏波特性を有する直線偏波素子１２、２２の放射パターン１２ｐ、２２ｐも互いに異なる一方、同じアンテナの直線偏波素子１１、１２の放射パターン１１ｐ、１２ｐが同じであり、かつ、直線偏波素子２１、２２の放射パターン２１ｐ、２２ｐも同じである場合の基地局エリアの形成イメージ図である。このような場合には、各放射パターンは絞られることなく、両アンテナの放射パターンを合成した形で基地局エリア９３が形成される。
【００２５】
また、図１０は、同じアンテナの直線偏波素子１１、１２の放射パターン１１ｐ、１２ｐが互いに異なり、かつ、同じアンテナの直線偏波素子２１、２２の放射パターン２１ｐ、２２ｐも互いに異なる一方、同じ偏波特性を有する直線偏波素子１１、２１の放射パターン１１ｐ、２１ｐが同じであり、かつ、同じ偏波特性を有する直線偏波素子１２、２２の放射パターン１２ｐ、２２ｐも同じである場合の基地局エリアの形成イメージ図である。このような場合にも、放射パターン１２ｐ、２２ｐをそれぞれ放射パターン１１ｐ、２１ｐと同じ形状になるように補正することで、各放射パターンは絞られることなく、放射パターン１１ｐ（２１ｐ）の形状にて基地局エリア９４が形成される。
【００２６】
〔第３実施形態〕
報知信号など、各アンテナが有する指向性のまま信号を送信する場合に、各直線偏波素子のうち偏波特性が互いに直交するいずれかの２素子の組み合わせを選択して時空間符号伝送を行うことで、送信ダイバーシチ利得を得ることができる。ここでは、図１に示す基地局アンテナ装置１００において、直線偏波素子１１と直線偏波素子２２との組み合わせと、直線偏波素子１２と直線偏波素子２１との組み合わせとを時間をずらして併用する場合を例にとって説明する。
【００２７】
図１１に示すように、まず符号化手段３２において、入力信号１を任意のビット長の２個のシンボルＳ１、Ｓ２単位で時空間ブロック符号化する。そして、素子選択手段３３が、第１の送信時刻ｔ１に直線偏波素子１１と直線偏波素子２２とを選択して、第１のブロックとしてＳ１、−Ｓ２＊（Ｓ＊はＳの複素共役）をそれぞれの素子から送信し、続いて、第２の送信時刻ｔ２に直線偏波素子１２と直線偏波素子２１とを選択して、第２のブロックとしてＳ２、Ｓ１＊をそれぞれの素子から送信する。このように時空間符号伝送を行うことで、各移動局に時空間ブロック符号を復号・合成する機能を配置することにより、送信ダイバーシチ利得を得ることができる。例えば、信号の到達エリアを図１２の９０で示すエリアから９２で示すエリアに拡大できる。
【００２８】
なお、第１の送信時刻ｔ１に第１のブロックを送信する際に用いる２素子の組み合わせと、第２の送信時刻ｔ２に第２のブロックの送信する際に用いる２素子の組み合わせは、上記の例では異なる組み合わせにしているが、同じ組み合わせにしても構わない。
【００２９】
〔第４実施形態〕
図１３に第４実施形態の基地局アンテナ装置２００の機能構成例を示す。
基地局アンテナ装置２００は、第１実施形態の基地局アンテナ装置１００の構成に、合成・分波器５０と第２の第１アンテナ２０１と第２の第２アンテナ２０２とを加えたものである。
【００３０】
具体的には、第１アンテナ１０の前段に設けた合成・分波器５０を介して第１アンテナ１０と第２の第１アンテナ２０１とでサブアレー２１０を、また、第２アンテナ２０の前段に設けた合成・分波器５０を介して第２アンテナ２０と第２の第２アンテナ２０２とでサブアレー２２０を、それぞれ構成する。なお、第２の各アンテナは複数設けてもよい。
【００３１】
このように構成することで、上記各実施形態の構成における作用効果を享受しつつ、報知信号を送信する場合にも、通信信号を送信する場合にも、サブアレーを組まない場合より指向性をより絞ることができる。そのため、アンテナ利得を増加させることができるとともに、隣接する移動局に対する干渉信号量を低減でき、通信品質を上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】第１実施形態の基地局アンテナ装置の機能構成例を示す図。
【図２】第１実施形態の基地局アンテナ装置の構成要素である信号処理部と電力増幅器の機能構成例を示す図。
【図３】第１実施形態の基地局アンテナ装置の処理フロー例を示す図。
【図４】第１実施形態の変形例１の基地局アンテナ装置の機能構成例を示す図。
【図５】第１実施形態の変形例１の基地局アンテナ装置の別の機能構成例を示す図。
【図６】第１実施形態の変形例２の基地局アンテナ装置の機能構成例を示す図。
【図７】第１実施形態の変形例３の基地局アンテナ装置の機能構成例を示す図。
【図８】(a)は第２実施形態の基地局アンテナ装置における、指向性を絞らない場合の信号放射イメージ及び基地局エリアのイメージを示す図、(b)は第１実施形態の基地局アンテナ装置における、指向性を絞らない場合の信号放射イメージ及び基地局エリアのイメージを示す図。
【図９】第２実施形態の変形例の基地局アンテナ装置の基地局エリア形成イメージを説明する図。
【図１０】第２実施形態の変形例の基地局アンテナ装置の別の基地局エリア形成イメージを説明する図。
【図１１】第３実施形態の信号処理部における時空間ブロック符号化処理の入出力イメージを示す図。
【図１２】第３実施形態の基地局アンテナ装置による基地局エリア拡大イメージを説明する図。
【図１３】第４実施形態の基地局アンテナ装置の機能構成例を示す図。
【図１４】従来技術による、基地局のアンテナからの報知信号の放射イメージを示す図。
【図１５】従来技術による基地局アンテナ装置（報知信号専用アンテナを設ける場合）の構成例を示す図。
【図１６】従来技術による基地局アンテナ装置（報知信号を送信するアンテナにのみ高出力増幅器を設ける場合）の構成例を示す図。
【符号の説明】
【００３３】
１ 入力信号
１０ 第１アンテナ
１１ 第１の直線偏波素子 １１p 放射パターン
１２ 第２の直線偏波素子 １２p 放射パターン
１３ 第１の直線偏波素子の給電部
１４ 第２の直線偏波素子の給電部
２０、２０´、１１１、１２１ 第２アンテナ
２１、２１´ 第３の直線偏波素子 ２１p 放射パターン
２２、２２´ 第４の直線偏波素子 ２２p 放射パターン
２３、２３´ 第３の直線偏波素子の給電部
２４、２４´ 第４の直線偏波素子の給電部
３０ 信号処理部 ３１ 信号種別識別手段
３２ 符号化手段 ３３ 素子選択手段
４０、４０´ 電力増幅器 ５０ 合成・分波器
７０、７０´ 報知信号用アンテナ
７７、７７´、９５、９６ 放射パターン
８０ アレーアンテナ
９０、９１、９２、９３、９４ 基地局エリア
１００、１１０、１２０、１３０、２００ 基地局アンテナ装置
２０１ 第２の第１アンテナ ２０２ 第２の第２アンテナ
２１０、２２０ サブアレー
Ｓ１、Ｓ２ シンボル
ｔ１、ｔ２ 送信時刻
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の直線偏波素子と、第１の直線偏波素子の偏波特性と直交する偏波特性を有する第２の直線偏波素子とからなる第１アンテナと、
上記第１の直線偏波素子と同じ偏波特性を有する第３の直線偏波素子、上記第２の直線偏波素子と同じ偏波特性を有する第４の直線偏波素子、又はこれらの組み合わせ、のいずれかからなる1以上の第２アンテナと、
入力信号の種別を識別する信号種別識別手段と、当該入力信号を種別に応じて符号化して出力する符号化手段と、当該入力信号の種別に応じて上記直線偏波素子のいずれか又はいずれかの組み合わせを選択して、選択した素子から符号化された当該入力信号を送信する素子選択手段と、を備える信号処理部と、
を備え、
上記入力信号が所定の種別である場合には、上記素子選択手段は、上記各直線偏波素子のいずれか、又は、上記各直線偏波素子のうち偏波特性が互いに直交するいずれかの２素子の組み合わせを選択する基地局アンテナ装置。
【請求項２】
請求項１に記載の基地局アンテナ装置において、上記各アンテナは同じ指向性を有することを特徴とする基地局アンテナ装置。
【請求項３】
請求項１又は２のいずれかに記載の基地局アンテナ装置において、上記各直線偏波素子は、複数の素子で構成されることを特徴とする基地局アンテナ装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の基地局アンテナ装置において、
上記入力信号が上記所定の種別である場合に、
上記符号化手段は、上記入力信号を２個のシンボル単位で時空間ブロック符号化して出力し、
上記素子選択手段は、第１の送信時刻に、上記時空間ブロック符号の第１のブロックの２個のシンボルを、上記各直線偏波素子のうち偏波特性が互いに直交するいずれかの２素子を選択してそれぞれ送信し、第２の送信時刻に、上記時空間ブロック符号の第２のブロックの２個のシンボルを、上記各直線偏波素子のうち偏波特性が互いに直交するいずれかの２素子を選択してそれぞれ送信する
ことを特徴とする基地局アンテナ装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の基地局アンテナ装置において、
上記所定の種別は、報知信号であることを特徴とする基地局アンテナ装置。
【請求項６】
第１の直線偏波素子と第１の直線偏波素子の偏波特性と直交する偏波特性を有する第２の直線偏波素子とからなる第１アンテナと、上記第１の直線偏波素子と同じ偏波特性を有する第３の直線偏波素子、上記第２の直線偏波素子と同じ偏波特性を有する第４の直線偏波素子、又はこれらの組み合わせ、のいずれかからなる１以上の第２アンテナと、を用い、
入力信号の種別を識別する信号種別識別ステップと、
上記入力信号を種別に応じて符号化して出力する符号化ステップと、
上記入力信号の種別に応じて上記直線偏波素子のいずれか又はいずれかの組み合わせを選択して、選択した素子から符号化された当該入力信号を送信する素子選択ステップと、
を実行し、
上記入力信号が所定の種別である場合には、上記素子選択ステップにおいて、上記各直線偏波素子のいずれか、又は、上記各直線偏波素子のうち偏波特性が互いに直交するいずれかの２素子の組み合わせを選択する移動通信方法。
【請求項１】
第１の直線偏波素子と、第１の直線偏波素子の偏波特性と直交する偏波特性を有する第２の直線偏波素子とからなる第１アンテナと、
上記第１の直線偏波素子と同じ偏波特性を有する第３の直線偏波素子、上記第２の直線偏波素子と同じ偏波特性を有する第４の直線偏波素子、又はこれらの組み合わせ、のいずれかからなる1以上の第２アンテナと、
入力信号の種別を識別する信号種別識別手段と、当該入力信号を種別に応じて符号化して出力する符号化手段と、当該入力信号の種別に応じて上記直線偏波素子のいずれか又はいずれかの組み合わせを選択して、選択した素子から符号化された当該入力信号を送信する素子選択手段と、を備える信号処理部と、
を備え、
上記入力信号が所定の種別である場合には、上記素子選択手段は、上記各直線偏波素子のいずれか、又は、上記各直線偏波素子のうち偏波特性が互いに直交するいずれかの２素子の組み合わせを選択する基地局アンテナ装置。
【請求項２】
請求項１に記載の基地局アンテナ装置において、上記各アンテナは同じ指向性を有することを特徴とする基地局アンテナ装置。
【請求項３】
請求項１又は２のいずれかに記載の基地局アンテナ装置において、上記各直線偏波素子は、複数の素子で構成されることを特徴とする基地局アンテナ装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の基地局アンテナ装置において、
上記入力信号が上記所定の種別である場合に、
上記符号化手段は、上記入力信号を２個のシンボル単位で時空間ブロック符号化して出力し、
上記素子選択手段は、第１の送信時刻に、上記時空間ブロック符号の第１のブロックの２個のシンボルを、上記各直線偏波素子のうち偏波特性が互いに直交するいずれかの２素子を選択してそれぞれ送信し、第２の送信時刻に、上記時空間ブロック符号の第２のブロックの２個のシンボルを、上記各直線偏波素子のうち偏波特性が互いに直交するいずれかの２素子を選択してそれぞれ送信する
ことを特徴とする基地局アンテナ装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の基地局アンテナ装置において、
上記所定の種別は、報知信号であることを特徴とする基地局アンテナ装置。
【請求項６】
第１の直線偏波素子と第１の直線偏波素子の偏波特性と直交する偏波特性を有する第２の直線偏波素子とからなる第１アンテナと、上記第１の直線偏波素子と同じ偏波特性を有する第３の直線偏波素子、上記第２の直線偏波素子と同じ偏波特性を有する第４の直線偏波素子、又はこれらの組み合わせ、のいずれかからなる１以上の第２アンテナと、を用い、
入力信号の種別を識別する信号種別識別ステップと、
上記入力信号を種別に応じて符号化して出力する符号化ステップと、
上記入力信号の種別に応じて上記直線偏波素子のいずれか又はいずれかの組み合わせを選択して、選択した素子から符号化された当該入力信号を送信する素子選択ステップと、
を実行し、
上記入力信号が所定の種別である場合には、上記素子選択ステップにおいて、上記各直線偏波素子のいずれか、又は、上記各直線偏波素子のうち偏波特性が互いに直交するいずれかの２素子の組み合わせを選択する移動通信方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
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【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１０−１２４３２５（Ｐ２０１０−１２４３２５Ａ）
【公開日】平成２２年６月３日（２０１０．６．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２９７０７２（Ｐ２００８−２９７０７２）
【出願日】平成２０年１１月２０日（２００８．１１．２０）
【出願人】（３９２０２６６９３）株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ (5,876)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月３日（２０１０．６．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１１月２０日（２００８．１１．２０）
【出願人】（３９２０２６６９３）株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ (5,876)
【Ｆターム（参考）】
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