DE69024339T2

DE69024339T2 - Antennensystem zur Reduzierung gegenseitiger Störungen bei Benutzung gleicher Kanäle

Info

Publication number: DE69024339T2
Application number: DE69024339T
Authority: DE
Inventors: Toshihito Kanai
Original assignee: NEC Corp; Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1989-12-28
Filing date: 1990-12-27
Publication date: 1996-08-14
Anticipated expiration: 2010-12-28
Also published as: EP0435283A1; US5307507A; EP0435283B1; AU646827B2; AU6855190A; DE69024339D1

Description

Die Erfindung betrifft eine Antennenanordnung zur Verwendung in einem Mobilkommunikationssystem, wie z. B. in einem Mobiltelefonsystem mit zugeordnetem Versorgungsgebiet.
Bei einem herkömmlichen Mobilkommunikationssystem des beschriebenen Typs ist ein Zellularsystem eingeführt worden&sub1; das ein Versorgungsgebiet in mehrere Zellen unterteilt, die jeweils annähernd durch regelmäßige Sechseckstrukturen dargestellt werden können und bei denen mehrere Funkbasisstationen in den Zellenmittelpunkten angeordnet sind, um die entsprechenden Zellen mit den Funkbasisstationen zu überstreichen. Bei einem derartigen Zellularsystem werden Überlegungen zur effektiven Nutzung von Funkfrequenzkanälen angestellt. Zu diesem Zweck wird der gleiche Frequenzkanal bei denjenigen Funkbasisstationen wiederholt zugeordnet oder wiederverwendet, die in einem solchen Abstand voneinander liegen, daß keine Gleichkanalstörung zwischen den Funkbasisstationen auftritt.
Wenn unter den Funkbasisstationen der gleiche Frequenzkanal mehrmals oder wiederverwendet wird, werden die Funkbasisstationen in Objektbasisstationen bzw. Störungsbasisstationen unterteilt, die von der Gleichkanalstörung betroffen sind bzw. die Gleichkanalstörung in den Objektbasisstationen hervorrufen.
Hierbei wird angenommen, daß die Funkbasisstationen mit Rundstrahlantennen ausgestattet sind, die sich jeweils in den Mittelpunkten der Zellen befinden, und daß sie zu mehreren Gruppen zusammengefaßt sind, deren jede eine vorgeschriebene Zahl von Funkbasisstationen aufweist, um die vorgeschriebene Zellenzahl festzulegen. Dies zeigt, daß die vorgeschriebene Anzahl eine Cluster- bzw. Zellbündelgröße oder eine Wiederholungszahl der Zellen in jedem Cluster definiert. In diesem Falle ist der Grad der Gleichkanalstörung nur von einer Entfernung zwischen den Objekt- und den Störungsbasisstationen abhängig. Unter diesen Umständen ist es erforderlich, die Entfernung zwischen den Objekt- und den Störungsbasisstationen so groß wie möglich zu machen, um den Grad der Gleichkanalstörung bei gleichbleibender Clustergröße möglichst gering zu halten.
Genauer gesagt, man erhält maximale Entfernungen zwischen den Objekt- und den Störungsbasisstationen, wenn sechs Störungsbasisstationen in gleichen Abständen um die Objektbasisstation herum angeordnet sind, vorausgesetzt, daß jede Zelle durch die Sechseckkonfiguration angenähert wird.
Bei einer alternativen Antennenanordnung wird jede der Zellen in mehrere Sektoren unterteilt, wobei im Mittelpunkt jeder Zelle eine einzige Funkbasisstation angeordnet ist. Diese Antennenanordnung wird als Antennenanordnung vom Sektorentyp bezeichnet. In diesem Falle weist jede der Funkbasisstationen mehrere Richtantennen auf, welche die entsprechenden Sektoren überstreichen können. Bei jeder Clustergröße wird der gleiche oder identische Frequenzkanal wiederverwendet, um ein Wiederverwendungsschema des gleichen Frequenzkanals bereitzustellen.
Bei dieser Struktur läßt sich im Vergleich zu dem obenerwähnten Falle, wo in jeder Zelle die Rundstrahlantenne angeordnet ist, die Zellengröße verringern. Außerdem kann unter Ausnutzen der Richtwirkung der in jedem Zellensektor angeordneten Antennen der gleiche Frequenzkanal in dem Versorgungsgebiet mit einer geringeren Entfernung zwischen den Objekt- und den Störungsbasisstationen angeordnet werden. Dies bedeutet, daß jeder Frequenzkanal beim Sektorentyp der Antennenanordnung rationell genutzt wird.
Die Wiederverwendungsstrukturen im Sektorentyp der Antennenanordnung werden in ein System mit parallelstrahlstruktur und ein System mit Antiparallelstrahlstruktur eingeteilt. Das System mit Paralleistrahistruktur wird in einem Beitrag mit dem Titel "Calculation of Capacity and Co-Channel Interference in a Cellular System" (Berechnung der Kapazität und Gleichkanalstörung in einem Zellularsystem) von J.E. Stjernvall zum Nordic Seminar on Digital Land Mobile Radiocommunication beschrieben, das vom 5. - 7. Februar 1985 in Eapoo, Finnland, stattfand. In einem solchen System mit Parallelstrahlstruktur werden die Zellen durch regelmäßige Sechsecke oder regelmäßige Sechseckkonfigurationen angenähert und zu Clustern gruppiert, deren jedes eine Clustergröße aufweist, die sich aus einer vorgegebenen Zellenzahl zusammensetzt, die gleich drei, neun, zwölf, einundzwanzig oder dergleichen sein kann. Um die Beschreibung abzukürzen, wird angenommen, daß jedes Cluster aus drei Zellen besteht und daß jedem Cluster erste bis dritte Frequenzkanäle zugeordnet sind. In diesem Falle sind die ersten Frequenzkanäle durch erste vorgegebene Sektoren in einer ersten Richtung orientiert, die in den jeweiligen Clustern identisch ist. Ähnlich sind die zweiten Frequenzkanäle durch zweite vorgegebene Sektoren in einer zweiten Richtung orientiert, die in jedem der Cluster identisch ist und sich von der ersten Richtung unterscheidet. Dies gilt auch für die dritten Frequenzkanäle. Auf jeden Fall sind die ersten bis dritten Frequenzkanäle jeweils in der gleichen Richtung orientiert. Dies zeigt, daß die ersten bis dritten Frequenzkanäle in den entsprechenden Clustern jeweils parallel zueinander sind. Hierbei ist zu beachten, daß die Sektorabstände zwischen den ersten oder den zweiten Sektoren der jeweiligen Cluster veränderlich sein können.
Bei diesem System mit Parallelstrahlstruktur treten in Abhängigkeit von einem minimalen Sektorabstand starke Gleichkanalstörungen zwischen den gleichen Frequenzkanälen auf.
Als Alternative wurde in einem Beitrag von G. Falcia secca u. a. mit dem Titel "Optimum Use of Radio Spectrum in Mobile Radio Systems according to Traffic Parameters" (Optimale Nutzung des Funkspektrums in Mobilfunksystemen entsprechend den Verkehrsparametern) zum Second Nordic Seminar (Oktober 1986) das System mit Antiparallelstrahlstruktur of fenbart. Gemäß dem System mit Antiparallelstrahlstruktur kann die Entfernung zwischen Objekt- und Störungsbasisstationen im Vergleich zum System mit Parallelstrahlstruktur verringert werden. Es werden jedoch nur Überlegungen zur Koexistenz der Rundstrahlantennen mit den Richtantennen angestellt. Mit ande ren Worten, ein solches System mit Antiparallelstrahlstruktur wird lokal in einem Teil des Versorgungsgebiets mit extrem dichtem Verkehr eingeführt. Infolgedessen wird die Einführung des Systems mit Antiparallelstrahlstruktur im gesamten Versor gungsgebiet überhaupt nicht in Erwägung gezogen.
Folglich kann die Gleichkanalstörung zwischen gleichen Frequenzkanälen nicht in ausreichendem Maße unterdrückt werden, da die Richtwirkung von Antennen jeder Basisstation entweder im System mit Parallelstrahlstruktur oder im System mit Antiparallelstrahlstruktur wirksam ausgenutzt wird.
In "Alternative Cell Configurations for Digital Mobile Radio Systems" (Alternative Zellenkonfigurationen für digitale Mobilfunksysteme), Bell Systems Technical Journal, Bd. 62 (1983), Nr. 7, S. 2037-2065, wird eine Antennenanordnung mit einer Zelle offenbart, die durch eine Rundstrahlantenne und mehrere Richtantennen überstrichen wird, wie in Fig. 5 dieses Dokuments dargestellt. Die Rundstrahlantenne und die Richtantennen benutzen jeweils eine gemeinsame Frequenz. Eine mobile Einheit führt verschiedene Empfangsoperationen aus, um eine mittlere Empfangsintensität zu verstärken. Folglich lehrt dieses Dokument eine Kombination aus Rundstrahl- und Richtantennen, um jede Zelle zu überstreichen.
In den Pat. Abs. of Japan, Bd. 10, Nr. 16 (E-375), 1986, wird eine Anordnungsverfahren mitgeteilt, wonach eine fächerförmige Antenne 14 angeordnet wird, die in der zum zentralen Verkehrsteil entgegengesetzten Richtung orientiert ist, um die Anzahl der gewünschten Kanäle zu verringern. Durch dieses Verfahren läßt sich der Ausnutzungsgrad zur wiederholten Nutzung einer Frequenz verbessern. Eine solche entgegengesetzte Richtungsbeziehung besteht jedoch nur in Verbindung mit bestimmten Richtantennen, die sich in einer Zone mit hoher Verkehrsdichte befinden. Daher werden nicht alle Richtantennen in entgegengesetzten Richtungen ausgerichtet.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Antennenanordnung zu schaffen, die den Umfang der Gleichkanalstörung verringern kann.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Antennenanordnung des beschriebenen Typs zu schaffen, die bei der Anwendung auf einen Sektorentyp einer Antennenanordnung wirksam ist.
Eine Antennenanordnung, auf welche die Erfindung anwendbar ist, dient zur Verwendung in einem Zellularsystem mit mehreren Funkbasisstationen, die in einem Versorgungsgebiet verteilt sind, das durch ein orthogonales Koordinatensystem mit einer x-Achse und einer zur x-Achse orthogonalen y-Achse definiert ist. Die Funkbasisstationen weisen Zellen auf, die jeweils annähernd durch regelmäßige Sechseckkonfigurationen spezifiziert sind, und jede der Funkbasisstationen befindet sich im Mittelpunkt einer sechseckigen Zelle in x- und y-Positionen, die durch i, j und R spezifiziert sind, wobei i bzw. j in Richtung der x- bzw. der y-Achse festgelegte ganze Zahlen sind und R eine Seitenlänge der regelmäßigen Sechseckkonfigurationen darstellt. Die x- bzw. y-Positionen der jeweiligen Funkbasisstationen sind durch die folgenden Beziehungen gegeben:
x = 3 Ri (für gerades j) oder = 3 R(2i-1)/2 (für ungerades j), und
y = 3Rj/2.
Jede der Funkbasisstationen weist einen ausgewählten Satz von Richtantennen auf, der aus einer Gruppe ausgewählt wird, welche aus einem ersten Satz von sechs Richtantennen und einem zweiten Satz von drei Richtantennen besteht. Dem ausgewählten Richtantennensatz sind verschiedene Frequenzkanäle zugeordnet, und er weist eine erste Antenne mit Richtwirkung unter einem Winkel von 0 Grad zu einer positiven Richtung einer unter der x- und der y-Achse ausgewählten Achse und eine zweite Antenne mit Richtwirkung unter einem Winkel von 180 Grad zur positiven Richtung der ausgewählten x- bzw. y-Achse auf. Erfindungsgemäß schließen die mehreren Funkbasisstationen erste bzw. zweite Basisstationen mit voneinander beabstandeten ersten bzw. zweiten Koordinatenpositionen ein, die Sektoren aufweisen, welche durch die ersten bzw. zweiten Antennen festgelegt werden, die unter Winkeln von 0 bzw. 180 Grad entgegengesetzt zueinander gerichtet sind, wobei die ersten und zweiten Antennen einen gemeinsamen Frequenzkanal aufweisen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung zur Beschreibung eines herkömmlichen Systems, das als System mit Parallelstrahlstruktur bekannt ist;
Fig. 2 eine ähnliche Ansicht zur Beschreibung eines anderen herkömmlichen Systems, das als System mit Antiparallelstrahlstruktur bzw. "Rücken-an-Rücken-Struktur" bekannt ist;
Fig. 3 eine schematische Darstellung zur Beschreibung einer Antennenanordnung nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 4 eine Darstellung zur Beschreibung eines Prinzips der in Fig. 3 abgebildeten Antennenanordnung;
Fig. 5 eine grafische Darstellung zur Beschreibung von Kennlinien der herkömmlichen Systeme und der in Fig. 3 abgebildeten Antennenanordnung;
Fig. 6 eine weitere grafische Darstellung zur Beschreibung einer anderen Kennlinie des herkömmlichen Systems und der erfindungsgemäßen Antennenanordnung;
Fig. 7 eine schematische Darstellung zur Beschreibung einer Antennenanordnung nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 8 eine Darstellung zur Beschreibung eines Prinzips der in Fig. 7 abgebildeten Antennenanordnung;
Fig. 9 eine grafische Darstellung zur Beschreibung der Kennlinien der herkömmlichen Systeme und der in Fig. 7 abgebildeten Antennenanordnung;
Fig. 10 eine weitere grafische Darstellung zur Beschreibung des herkömmlichen Systems und der Antennenanordnung nach dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 11 eine schematische Darstellung zur Beschreibung eines Prinzips einer Antennenanordnung nach einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 12 eine ähnliche Ansicht zur Beschreibung eines anderen Prinzips der Antennenanordnung nach dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 13 eine schematische Darstellung der Antennenanordnung nach dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 14 eine grafische Darstellung zur Beschreibung von Kennlinien des herkömmlichen Systems und der in Fig. 13 abgebildeten Antennenanordnung;
Fig. 15 eine schematische Darstellung eines Prinzips einer Antennenanordnung nach einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 16 eine schematische Darstellung der Antennenanordnung nach dem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 17 eine grafische Darstellung der Kennlinien des herkömmlichen Systems und der in Fig. 16 abgebildeten Antennenanordnung;
Fig. 18 eine schematische Darstellung zur Beschreibung eines Prinzips einer Antennenanordnung nach einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 19 eine ähnliche Darstellung zur Beschreibung eines weiteren Prinzips der Antennenanordnung nach dem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 20 eine schematische Darstellung zur Beschreibung der Antennenanordnung nach dem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
Fig. 21 eine grafische Darstellung zur Beschreibung des herkömmlichen Systems und der Antennenanordnung nach dem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Wie aus Fig. 1 erkennbar, bildet eine herkömmliche Antennenanordnung ein System mit Parallelstrahlstruktur und weist mehrere Funkbasisstationen auf, deren jede als Kreis abgebildet ist und eine Zelle aufweist, die durch ein Sechseck oder eine sechseckige Konfiguration um jede Funkbasisstation herum angenähert wird. In dem dargestellten Beispiel sind die Zellen in mehreren Clustern gruppiert, deren jedes aus vier Zellen zusammengesetzt ist, wie in den schraffierten Abschnitten 20a und 20b in Fig. 1 dargestellt, und dessen Clustergröße gleich vier ist. Außerdem ist jede der Zellen in sechs Sektoren unterteilt. Demnach ist leicht erkennbar, daß eine Wiederholungszahl der Sektoren, d. h. eine Sektorenwiederholungszahl, gleich vierundzwanzig ist. In diesem Zusammenhang wird angenommen, daß ein erster bis vierundzwanzigster Frequenzkanal jedem Cluster 20a und 20b zugeordnet und damit den vier Funkbasisstationen in jedem Cluster zugeteilt sind. Um die Beschreibung abzukürzen: der erste Frequenzkanal ist einem ersten Sektor im ersten Cluster 20a zugeordnet, der in Fig. 1 bei 21a abgebildet ist. In diesem Fall ist der erste Frequenzkanal auch einem erstem Sektor im zweiten Cluster 20b zugeordnet, der bei 21b abgebildet ist. Ähnliche Beziehungen gelten für die anderen Cluster. Auf jeden Fall wird jeder Frequenzkanal der Cluster parallel erzeugt und daher durch einen Parallelstrahl spezifiziert, wie sich aus dem ersten Frequenzkanal erkennen läßt, der im ersten bzw. im zweiten Cluster 20a bzw. 20b jeweils durch einen schraffierten Teil dargestellt ist.
Das abgebildete System mit Parallelstrahlstruktur ist von Nachteil, wie in der Einleitung zur vorliegenden Patentbeschreibung dargelegt wurde.
Wie aus Fig. 2 erkennbar, weist eine weitere herkömmliche Antennenanordnung, die als System mit Antiparallelstrahlstruktur bezeichnet wird, mehrere Funkbasisstationen auf. Die abgebildete herkömmliche Antennenanordnung hat ebenso wie in Fig. 1 eine Clustergröße von vier und eine Sektorenwiederholungszahl von vierundzwanzig. In dem erläuterten Beispiel wird der gleiche Frequenzkanal jedem Cluster zugeordnet, wie in schraffierten dreieckigen Abschnitten dargestellt. Hierbei ist zu beachten, daß die schraffierten dreieckigen Abschnitte in je zwei benachbarten dustern um einen Winkel von 120 Grad in Uhrzeigerrichtung oder gegen die Uhrzeigerrichtung gedreht sind. Das erläuterte System mit Antiparallelstrahlstruktur ist ebenfalls von Nachteil, wie in der Einleitung zur vorliegenden Beschreibung dargelegt.
Wie aus Fig. 3 erkennbar, weist eine Antennenanordnung nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung mehrere Funkbasisstationen auf, die zu mehreren Clustern gruppiert sind, deren jedes ebenso wie in Fig. 1 und 2 vier Zellen aufweist, wie durch das erste und das zweite Cluster 22a und 22b dargestellt, die durch dick ausgezogene Linien umrandet sind. Jede der Zellen wird annähernd durch eine regelmäßige Sechseckform oder -konfiguration dargestellt und ist in einen ersten bis sechsten Sektor unterteilt. Die regelmäßige Sechseckform weist sechs gleich lange Seiten auf, die mit R bezeichnet sind. In diesem Zusammenhang ist die Sektorenwiederholungszahl in diesem Ausführungsbeispiel ebenso wie in Fig. 1 und 2 gleich vierundzwanzig.
Hierbei wird ein gesamtes Versorgungsgebiet durch ein orthogonales Koordinatensystem mit einer x-Achse und einer zur x-Achse orthogonalen y-Achse definiert. Wenn die Funkbasisstationen in Koordinatenpositionen angeordnet sind, die auf eine in Fig. 3 abgebildete Weise durch Kreise dargestellt sind, und die x- und y-Achsen im Versorgungsgebiet entsprechend der Darstellung in Fig. 3 definiert sind, dann stellt man fest, daß die x-Achse in mehrere Längeneinheiten der x-Achse von jeweils 3 R/2 unterteilbar ist, wobei R die Seitenlänge der regelmäßigen Sechseckform darstellt, während die y-Achse in mehrere Längeneinheiten der y-Achse von jeweils (1/2)R unterteilbar ist. Demnach werden die Funkbasisstationen auf der x-Achse durch Koordinatenpositionen wie z. B. (0, 0), ( 3 R, 0), (2 3 R, 0), (3 3 R, 0), ... dargestellt. Andererseits werden die Funkbasisstationen auf der y-Achse durch Koordinatenpositionen wie z. B. (0, 0), (0, 3R), (0, 6R) usw. dargestellt. Außerdem nehmen die Funkbasisstationen auf einer Linie durch den Punkt 3 R/2 auf der x-Achse y-Koordinaten an, die bei 3/2 R, (3/2 + 3) R, (3/2 + 6) R, -3/2 R, -(3/2 +3) R usw. abgebildet sind. Daher können die Funkbasisstationen auf der Linie durch den Punkt 3 R/2 der x-Achse durch ( 3 R/2, 3R/2), ( 3 R/2, 3R 3/2), ( 3 R/2, 3R 5/2) usw. dargestellt werden. Ebenso werden die Funkbasisstationen bei einer x-Koordinate 3 R durch ( 3 R, 0), ( 3 R, 3R), ( 3 R, 6R) usw. dargestellt. Die y-Koordinaten 3R und 6R können in 3 2/2 bzw. 3 4/2 umgeschneben werden.
Daraus ist erkennbar, daß die Koordinatenpositionen der Funkbasisstationen im allgemeinen durch ( 3 Ri, 3 Rj/2) dargestellt werden, wenn j eine gerade Zahl ist, und durch ( 3 R(2i-1)/2, 3Rj/2), wenn j eine ungerade Zahl ist.
In Fig. 3 weist jede der Funkbasisstationen eine erste bis sechste Richtantenne mit maximaler Strahlungsrichtwirkung in Richtungen von 0, 60, 120, 180, 240 und 360 Grad bezüglich der positiven Richtung der x-Achse auf, die verschiedene Frequenzkanäle bereitstellen. Folglich sind jedem Cluster ein er ster bis vierundzwanzigster Frequenzkanal zugeordnet, die durch die entsprechenden Sektoren jedes Clusters gesendet werden. Es wird angenommen, daß in den jeweiligen Clustern nur die ersten Frequenzkanäle durch die schraffierten Dreiecksabschnitte eingezeichnet sind. In Fig. 3 sind die ersten Frequenzkanäle des ersten und des zweiten Clusters 22a und 22b mit 23a bzw. 23b bezeichnet.
Genauer gesagt, der erste Frequenzkanal 23a wird dem vierten Sektor der am weitesten links liegenden Zelle im ersten Cluster 22a zugeordnet. Dies bedeutet, daß der erste Frequenzkanal 23a im ersten Cluster 22a der vierten Richtantenne zugeteilt wird, die unter einem Winkel von 180 Grad zur x- Achse ausgerichtet ist. Andererseits wird der erste Frequenzkanal 23b im zweiten Cluster 22b dem ersten Sektor der am weitesten rechts liegenden Zelle im zweiten Cluster 22b zugeordnet. Daher wird der erste Frequenzkanal 23b im zweiten Cluster 22b der ersten Richtantenne zugeteilt, die unter einem Winkel von 0 Grad zur x-Achse ausgerichtet ist. Ähnliche Beziehungen gelten für die übrigen Cluster und Frequenzkanäle.
Außerdem werden die Koordinatenpositionen der Funkbasisstationen für die ersten Frequenzkanäle 23a und 23b im ersten und im zweiten Cluster 22a und 22b durch (- 3 R/2, 3R/2) bzw. (0, 0) dargestellt.
Wie aus Fig. 3 ersichtlich, werden die Koordinatenpositionen der Funkbasisstationen für die erste Richtantenne, die unter einem Winkel von 0 Grad zur x-Achse ausgerichtet ist, allgemein durch ( 3 Rnk, 3Rj/2) dargestellt, wobei j eine gerade Zahl, n eine natürliche Zahl und k eine ganze Zahl ist, während die Koordinatenpositionen der Funkbasisstationen für die erste Richtantenne, die unter einem Winkel von 180 Grad zur x-Achse ausgerichtet ist, durch ( 3 R(2nk-1)/2, 3Rj/2) dargestellt werden, wobei j eine ungerade Zahl ist.
Bei dieser Struktur ist eine Entfernung zwischen den Funkbasisstationen für die ersten Richtantennen 23a und 23b gleich 3 R und ergibt eine Minimalentfernung der Sektoren, denen der gleiche Frequenzkanal zugeordnet ist. Es ist jedoch möglich, die Gleichkanalstörung zwischen den Sektoren äußerst gering zu halten, da die Richtwirkung der ersten Richtantennen 23a bzw. 23b jeweils in zueinander entgegengesetzten Richtungen orientiert ist. Ferner wird ein Abstand zwischen Objekt- und Störungsbasisstationen gleich 3 Rn in Richtung der maxi malen Richtwirkung jeder Antenne. Daher kann die Gleichkanalstörung zwischen den Objekt- und den Störungsbasisstationen durch Vergrößern der Zahl n unterdrückt werden. In dem in Fig. 3 erläuterten Beispiel ist die Zahl n gleich vier.
Nachstehend wird die in Fig. 3 dargestellte Antennenanordnung anhand von Fig. 4 näher erläutert. In Fig. 4 sind ebenso wie in Fig. 3 die x- und die y-Achse abgebildet. Die y- Koordinaten längs der y-Achse sind durch 0, 3R/2, 3R, 9R/2, 6R, 15R/2, -3R/2, -3R, -9R/2, -6R, -15R/2 spezifiziert, die alle bezüglich des Zahlenwerts von j festgelegt werden. Ebenso sind die x-Koordinaten längs der x-Achse durch 3 Rnk und 3 R(2nk-1) spezifiziert. Wenn die x-Koordinaten durch 3 Rnk und 3 R(2nk-1) dargestellt werden, dann befinden sich die Funkbasisstationen in den durch die geraden bzw. ungeraden Zahlenwerte von j spezifizierten y-Positionen 3Rj/2.
In Fig. 5, in der die Abszisse eine (durch Winkel angegebene) Leistungshalbwertsbreite und die Ordinate eine Ausfallwahrscheinlichkeit (in %) darstellt, zeigen die Kurven 31, 32 bzw. 33 Kennlinien, die in Fig. 1, 2 bzw. 3 erläutert werden. Jeder Ausfall wird dargestellt durch eine prozentuale Wahrscheinlichkeit dafür, daß eine gewünschte Güte infolge Gleichkanalstörung und thermischen Rauschens nicht erreicht werden kann. Eine solche Ausfallwahrscheinlichkeit kann berechnet werden, indem man eine Wahrscheinlichkeitsdichtefunk tion, die durch eine Kombination aus einem Träger-Rauschabstand (CNR) und einem Träger-Störabstand (CIR) gegeben ist, die in jedem Sektor ermittelt werden, über einen Bereich der unerwünschten Güte integriert. In Fig. 5 variieren die Ausfallwahrscheinlichkeiten mit der Leistungshalbwertsbreite, wenn entlang der Grenze jeder Zelle in Richtung eines maximalen Antennengewinns jeder Antenne ein Langzeitmittelwert des CNR definiert und auf 25 dB eingestellt wird. Derartige Berechnungen von Ausfallwahrscheinlichkeiten sind bereits aus einem Beitrag des Erfinders mit dem Titel "An effect of anten na radiation pattern in sector cellular systems" (Effekt eines Antennenstrahlungsdiagramms in einem Sektorzellularsystem) zur Autumnal National Conference (1989) des Institute of Electro nics, Information and Communication, Bd. J71-B, Nr. 5, S. 633- 639, bekannt. Daher werden die Berechnungen der Ausfallwahrscheinlichkeiten hier nicht weiter beschrieben.
Im einzelnen wurde jede Ausfallwahrscheinlichkeit zunächst auf der Grundlage von Strahlungsdiagrammen vorgegeben, die innerhalb der Leistungshalbwertsbreite von 60 Grad gemessen wurden, und die anderen Ausfallwahrscheinlichkeiten innerhalb anderer Leistungshalbwertsbreiten wurden durch Variieren des Richtvermögens berechnet. Wenn außerdem ein Faktor C/(N+I) kleiner als 14 dB ist, dann wird in dem Beispiel der Schluß gezogen, daß ein Ausfall auftritt. In diesem Fall wird ein Ausbreitungsmodell angewandt, bei dem eine Entfernungs-Dämpfungskonstante α von Langzeit-Medianwerten gleich 3,5 ist. Außerdem wird angenommen, daß Kurzzeit-Medianwerte von erwünschten und von Störungswellen jeweils unabhängig voneinan der nach logarithmischen Normalverteilungskurven mit einer Standardabweichung von = 6,0 dB variieren.
Auf jeden Fall weist die erfindungsgemäße Antennenanordnung, wie die Kurve 33 zeigt, im Vergleich zum System mit Parallelstrahlstruktur bzw. zum System mit Antiparal lelstrahlstruktur, welche durch die Kurven 31 bzw. 32 spezifiziert sind, eine verminderte Ausfallwahrscheinlichkeit auf. Dies bedeutet, daß der Grad der Gleichkanalstörung bei der vorliegenden Erfindung geringer ist als bei den in Fig. 1 und 2 dargestellten Systemen. Bei einer Leistungshalbwertsbreite von 60 Grad erreicht beispielsweise die Ausfallwahrscheinlichkeit des Systems mit Parallelstrahlstruktur 11,8%, während die Ausfallwahrscheinlichkeit des erfindungsgemäßen Systems nur 8,5% beträgt. Das heißt, daß die Ausfallwahrscheinlichkeit des erfindungsgemäßen Systems kleiner oder gleich drei Viertel der Ausfallwahrscheinlichkeit des Systems mit Parallelstrahlstruktur ist.
Außerdem kann der Grad der Gleichkanalstörung auch mit Hilfe einer kumulativen Verteilung eines lokalen mittleren Träger-Störabstands (CIR) innerhalb jedes Sektors beurteilt werden. Eine solche kumulative Verteilung kann durch Integration einer Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion für einen Kurzzeit-Mittelwert des CIR berechnet werden. Eine derartige Berechnung einer kumulativen Verteilung wird in einem Artikel von M. Hata u. a. mit dem Titel "Radio Link Design of Cellular Land Mobile Communication Systems" "Gestaltung von Richtfunkverbindungen von zellularen mobilen Landkommunikationssystemen), IEEE Trans. on V.T., Bd. VT-31, Nr. 1, Feb. 1982, S. 28- 29, beschrieben. Dementsprechend wird die Berechnung der kumulativen Verteilung des lokalen mittleren CIR hier nicht weiter beschrieben.
Hier wird angenommen, daß in jeder Funkbasisstation des in Fig. 1 dargestellten Systems mit Parallelstrahlstruktur eine Richtantenne mit einer Leistungshalbwertsbreite von 60 Grad eingesetzt wird. Ebenso wird in jeder Funkbasisstation der in Fig. 3 und 4 dargestellten Antennenanordnung eine Richtantenne mit einer Leistungshalbwertsbreite von 60 Grad verwendet. In diesem Fall ist das Ausbreitungsmodell identisch mit dem in Verbindung mit Fig. 5 beschriebenen Modell.
In Fig. 6, in der die Abszisse einen Kurzzeit-Mittelwert des CIR (in dB) und die Ordinate eine Ortswahrscheinlichkeit (in %) dafür darstellt, daß die örtliche mittlere Wahrscheinlichkeit kleiner als der Abszissenwert wird, stellen die Kurven 31a bzw. 33a kumulative Verteilungen für den Kurzzeit- Mittelwert des CIR dar, die man aus den in Fig. 1 bzw. Fig. 3 abgebildeten Systemen erhält. Vergleicht man die Kurven 31a und 33a miteinander, dann ist die Ortswahrscheinlichkeit bei der vorliegenden Erfindung erheblich besser als bei dem in Fig. 1 dargestellten System mit Parallelstrahlstruktur. Praktisch ist der Kurzzeit-Mittelwert des CIR gemäß der vorliegenden Erfindung bei der Ortswahrscheinlichkeit von 10% im Vergleich zum System mit Parallelstrahlstruktur um 2,4 dB reduziert, wie leicht aus den Kurven 31a und 33a erkennbar ist.
In Fig. 7 und 8 ist eine Antennenanordnung nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, die eine ähnliche Struktur wie das in Fig. 3 und 4 abgebildete System aufweist, mit der Ausnahme, daß die Cluster-Kombinationen und die schraffierten Sektoren für das erste und das zweite Cluster 35a und 35b sich von denen in Fig. 3 und 4 unterscheiden. Genauer gesagt, das erste Cluster 35a von Fig. 7 ist äquivalent dem nach links verschobenen ersten Cluster 22a von Fig. 3. Wenn man annimmt, daß die ersten Frequenzkanäle 36a und 36b den schraffierten Sektoren zugeordnet werden, dann wird der erste Frequenzkanal 36a des ersten Clusters 35a dem vierten Sektor zugeteilt und in einer Richtung von 180 Grad zur positiven Richtung der x-Achse ausgerichtet, während der erste Frequenzkanal 36b des zweiten Clusters 35b dem ersten Sektor zugeteilt und in einer Richtung von 0 Grad zur positiven Richtung der x-Achse ausgerichtet wird. Folglich sind die ersten Frequenzkanäle des ersten und des zweiten Clusters 35a und 35b in entgegengesetzten Richtungen ausgerichtet, wie in Fig. 7 dargestellt ist. Dies gilt auch für die anderen Frequenzkanäle.
In Fig. 8 sind die Koordinatenpositionen der Sektoren, in denen die Antennen unter dem Winkel von 0 Grad ausgerichtet sind, allgemein durch ( 3 Rnk, 3Rj/2) dargestellt, wobei j eine gerade Zahl annimmt, während die Koordinatenpositionen der Sektoren, in denen die Antennen unter dem Winkel von 180 Grad ausgerichtet sind, allgemein durch ( 3 R(2nk-3), 3Rj/2) dargestellt sind, wobei j eine ungerade Zahl annimmt. Wie aus Fig. 7 und 8 ersichtlich, stellt man fest, daß ein Minimalabstand zwischen den Funkbasisstationen, denen der gleiche Frequenzkanal zugeordnet wird, gleich 3R ist, und dieser Abstand kann im folgenden als Gleichkanalwiederholabstand bzw. Gleichkanalabstand bezeichnet werden. Außerdem ist ebenso wie in Fig. 3 ein Abstand zwischen Objekt- und Störungsbasisstationen in Richtung des maximalen Antennengewinns gleich 3 Rn.
In Fig. 9 zeigen die Kurven 41, 42 und 43 Kennlinien, die den in Fig. 5 abgebildeten ähnlich sind und unter den gleichen Bedingungen wie in Fig. 5 ermittelt wurden. In Fig. 9 stellen die Kurven 41, 42 bzw. 43 die Kennlinien des Systems mit Parallelstrahlstruktur, des Systems mit Antiparallelstrahlstruktur bzw. der Antennenanordnung nach dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung dar. Wie leicht aus der Kurve 43 in Fig. 9 erkennbar ist, weist die erfindungsgemäße Antennenanordnung gegenüber den durch die Kurven 41 und 42 dargestellten Kennlinien eine hervorragende Kennlinie auf, wenn die Leistungshalbwertsbreiten der Antennen kleiner als 45 Grad sind. Dies zeigt, daß die Gleichkanalstörung bei der erfindungsgemäßen Antennenanordnung reduziert werden kann. Wenn die Antennen beispielsweise eine Leistungshalbwertsbreite von 30 Grad aufweisen, dann ist die durch die Kurve 41 spezifizierte Ausfallwahrscheinlichkeit des Systems mit parallelstrahlstruktur gleich 11,8%, während die Ausfallwahrscheinlichkeit des erfindungsgemäßen Systems nur 7,8% beträgt. Folglich wird die Ausfallwahrscheinlichkeit des erfindungsgemäßen Systems auf etwa zwei Drittel der Ausfallwahrscheinlichkeit des Systems mit Parallelstrahlstruktur verringert.
In Fig. 10 stellen die Kurven 41a bzw. 43a Kennlinien des Systems mit Parallelstrahlstruktur bzw. der in Fig. 7 und 8 abgebildeten Antennenanordnung dar und sind den Kurven 31a bzw. 33a von Fig. 6 ähnlich. Wie in Fig. 10 dargestellt, kann die Antennenanordnung nach dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung ebenso wie beim ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung auch den Kurzzeit-Mittelwert des CIR gegenüber dem System mit Parallelstrahlstruktur verbessern.
In Fig. 11 und 12 werden Prinzipien einer Antennenanordnung nach einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert. In Fig. 11 und 12 sind mehrere Funkbasisstationen, die als Punkte abgebildet sind, in einem durch eine x- und eine y-Achse definierten orthogonalen Koordinatensystem angeordnet und weisen Zellen auf, die durch regelmäßige Sechseckkonf igurationen angenähert werden, die jeweils sechs Ecken und sechs gleich lange Seiten aufweisen, welche wie in Fig. 3 und 7 mit R bezeichnet werden. Ebenso wie in Fig. 3 und 7 werden der erste bis sechste Sektor vom ersten Sektor an, durch den die x-Achse geht, entgegen der Uhrzeigerrichtung durchnumeriert. Hierbei ist zu beachten, daß jede Zelle auf eine andere Weise als in Fig. 3 und 7 in einen ersten bis sechsten Sektor unterteilt wird. Genauer gesagt, jeder der ersten bis sechsten Sektoren wird innerhalb eines Winkels von 60 Grad so gebildet, daß in jedem Sektor eine einzige Ecke enthalten ist, wie in Fig. 11 und 12 dargestellt. Daher hat jeder Sektor eine winklige Form und kann im folgenden als winkelförmiger Sektor bezeichnet werden.
In Fig. 11 und 12 sind eine mittlere, eine rechte und eine linke Zellenspalte seitlich nebeneinander angeordnet, wobei die übrigen Zellen zwischen zwei benachbarten Spalten weggelassen wurden. Die übrigen Zellen können nämlich unberücksichtigt bleiben, wie im weiteren Verlauf der Beschreibung klar werden wird. Ein Abstand zwischen zwei benachbarten Spalten ist durch die Länge R jeder Seitenlinie und durch die Zahl n definiert, welche die Anzahl der Zellen darstellt, die zwischen den beiden benachbarten Spalten liegen. In Fig. 11 bzw. 12 ist die Zahl n gleich einer geraden Zahl bzw. gleich einer ungeraden Zahl. In diesem Zusammenhang werden die Abstände zwischen zwei benachbarten Spalten in Fig. 11 bzw. 12 durch 3Rn/2 bzw. durch [(9n²+3)] R/2 dargestellt.
Wie in Fig. 11 gezeigt, erstreckt sich die x-Achse von einer ersten Bezugszelle (abgebildet bei 51a) der mittleren Spalte in positiver Richtung zu einer zweiten Bezugszelle 51b und in negativer Richtung zu einer dritten Bezugszelle 51c der linken Spalte. Die y-Achse erstreckt sich durch die mittlere Zellenspalte hindurch, wie in Fig. 11 dargestellt. Wie aus Fig. 11 erkennbar, ist ein Abstand zwischen zwei benachbarten Funkbasisstationen in Richtung der y-Achse gleich 3 R.
Unter diesen Umständen haben die längs geradzahliger Spalten angeordneten Funkbasisstationen Koordinatenpositionen, die allgemein entlang der x- und der y-Achse durch (3Ri/2, 3 Rj) ausgedrückt werden, wobei i eine gerade Zahl und j eine ganze Zahl ist. Andererseits haben die längs ungeradzahliger Spalten angeordneten Funkbasisstationen Koordinatenpositionen, die allgemein durch (3Ri/2, 3 R(2j-1)/2) dargestellt werden, wobei i eine ungerade Zahl ist.
Hierbei ist zu beachten, daß den in Fig. 11 dargestellten, schwarzgefärbten winkelförmigen Sektoren ein identischer Frequenzkanal zugeordnet wird, der als erster Frequenzkanal bezeichnet werden kann. Die schwarzgefärbten winkelförmigen Sektoren werden in eine erste Gruppe winkelförmiger Sektoren, die unter einem Winkel von 0 Grad ausgerichtet sind, und eine zweite Gruppe der winkelförmigen Sektoren unterteilt, die unter einem Winkel von 180 Grad ausgerichtet sind. Die erste Gruppe der winkelförmigen Sektoren in der mittleren Spalte wird durch die Koordinatenpositionen (0, 2 3 Rj) dargestellt, wobei j eine ganze Zahl ist, während die zweite Gruppe der winkelförmigen Sektoren in der mittleren Spalte durch die Koordinatenpositionen (0, 3 R(2j-1)) dargestellt wird, wie in Fig. 11 gezeigt. Ebenso wird die erste Gruppe der schwarzgefärbten winkelförmigen Sektoren in der rechten Spalte durch (3Rn/2, 2 3 Rj) dargestellt, während die zweite Gruppe in der rechten Spalte durch (3R/2, 3 R(2j-1)) dargestellt wird. Auf ähnliche Weise werden die erste bzw. die zweite Gruppe in der linken Spalte durch die Koordinatenpositionen (-3Rn/2, 2 3 Rj) bzw. (-3Rn/2, 3 R(2j-1)) spezifiziert.
In Fig. 11 ist ein Haupt-Mindestabstand zwischen den Funkbasisstationen mit den schwarzgefärbten winkelförmigen Sektoren gleich 3 R, und dieser Abstand ist durch eine Entfernung gegeben, die entlang der y-Achse gemessen wird, wie in der mittleren Spalte dargestellt Ein derartiger Haupt-Mindestabstand kann als Wiederholabstand bezeichnet werden, da der Kanal mit identischer Frequenz den entlang der y-Achse benachbarten Funkbasisstationen zugeordnet und in diesen wiederverwendet wird. Das Antennenrichtvermögen der Funkbasisstation ist jedoch dem Antennenrichtvermögen der benachbarten Funkbasisstation, die von der ersteren Funkbasisstation um 3 R ent femt ist, entgegengesetzt. Dementsprechend kann in der dargestellten Antennenanordnung die Gleichkanalstörung auf ein Mindestmaß herabgesetzt werden. Da außerdem ein Neben-Mindestabstand entlang der x-Achse durch 3Rn/2 gegeben ist, wird die Gleichkanalstörung entlang der y-Achse gleichfalls mit zunehmender Zahl n äußerst stark reduziert.
Wie ferner aus Fig. 12 ersichtlich, erstreckt sich die x-Achse durch den ersten Sektor einer Bezugszelle 51a in der mittleren Spalte in positiver Richtung zur rechten Zellenspalte und durch den vierten Sektor der Bezugszelle 51a in negativer Richtung zur linken Spalte. Wenn die Zahl n eine ungerade Zahl ist, sind die rechte und die linke Spalte jeweils um 3 R/2 gegenüber der mittleren Spalte verschoben. Wie ohne weiteres erkennbar ist, wird die erste Gruppe der schwarzgefärbten winkelförmigen Sektoren in der mittleren Spalte durch die Koordinatenpositionen (0, 2 3 Rj) dargestellt, während die zweite Gruppe der schwarzgefärbten winkelformigen Sektoren in der mittleren Spalte durch die Koordinatenpositionen (0, 3 R(2j-1)) dargestellt wird. Was die rechte bzw. die linke Spalte betrifft, so werden die ersten und die zweiten Gruppen der schwarzgefärbten winkelförmigen Sektoren durch Koordinatenpositionen spezifiziert, die längs der y-Achse um 3 Rj/2 verschoben sind, wie in Fig. 12 dargestellt. Dementsprechend können die erste und die zweite Gruppe der rechten und der linken Spalte jeweils durch ähnliche Koordinatenpositionen wie bei der mittleren Spalte spezifiziert sind.
Bei dieser Antennenanordnung ist ein Haupt-Mindestabstand längs der y-Achse gleich dem in Fig. 11 dargestellten Abstand, während ein Neben-Mindestabstand in Richtung der x- Achse durch [(9n²+3)] R/2 dargestellt wird.
Wie aus Fig. 13 erkennbar, ist die Antennenanordnung nach dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Anwendung des in Fig. 11 dargestellten Prinzips strukturiert. In dieser Anordnung ist die Zahl n gleich vier, und eine Sektorenwiederholungszahl ist gleich vierundzwanzig. Dies zeigt, daß sich jedes Cluster aus vier Zellen zusammensetzt und daß vierundzwanzig verschiedene Frequenzkanäle erforderlich sind, um das gesamte Versorgungsgebiet zu überstreichen.
In Fig. 14 zeigen die Kurven 52 bzw. 53 Kennlinien des in Fig. 1 dargestellten Systems mit Parallelstrahlstruktur bzw. der in Fig. 13 dargestellten Antennenanordnung. Die abgebildeten Kennlinien werden durch Kurzzeitmittelwerte des CIR spezifiziert und auf die in Verbindung mit Fig. 6 angegebene Weise berechnet. Bei einem Vergleich der Kurve 53 des erfindungsgemäßen Systems mit der Kurve 52 des Systems mit Parallelstrahlstruktur zeigt sich, daß der Kurzzeitmittelwert des CIR des erfindungsgemäßen Systems bei der Ortswahrscheinlichkeit von 10% gegenüber dem System mit Parallelstrahlstruktur um etwa 2,4 dB verbessert ist.
In Fig. 15 wird ein Prinzip einer Antennenanordnung nach einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert. In Fig. 15 wird angenommen, daß Zellen und Sektoren auf eine Weise angeordnet sind, die der in Fig. 11 und 12 dar gestellten ähnlich ist. Ebenso wie in Fig. 11 und 12 wird in einem Versorgungsgebiet ein orthogonales Koordinatensystem mit einer Bezugs-Funkbasisstation 55a als Ursprungspunkt definiert, dessen x- und y-Achse in Fig. 15 horizontal bzw. vertikal vom Ursprungspunkt ausgehen. Genauer gesagt, die x-Achse erstreckt sich von der Bezugsbasisstation 55a in positiver Richtung zu einer anderen, in einer Zellenspalte am äußersten rechten Ende gelegenen Basisstation 55b und außerdem in negativer Richtung von der Bezugsbasisstation 55a zu einer weiteren, in einer Zellenspalte am linken Ende von Fig. 15 gelegenen Basisstation 55c. Ferner sind nur drei Spaltenpaare dargestellt, während die übrigen Spalten in Fig. 15 weggelassen wurden, um die Beschreibung abzukürzen. Jede Spalte ist längs der y-Achse um die Funkbasisstationen herum ausgebildet, die als Punkte abgebildet sind, wie z. B. 55a, 55b und 55c. Eine Bezugs-Zellenspalte definiert die sich längs der Basisstationen erstreckende y-Achse, wie in Fig. 15 dargestellt.
Jedes Spaltenpaar setzt sich entlang der x-Achse aus einer linken Spalte und einer rechten Spalte zusammen, wie z. B. aus 0 und 3R/2; 3nR und (6n-3)R/2; -3nR und -(6n-3)R/2. In dem dargestellten Beispiel wird eine der rechten Spalten als Bezugsspalte festgesetzt. Unter diesen Umständen wird den schwarzgefärbten winkelförmigen Sektoren ein identischer Fre quenzkanal zugeordnet. Mit anderen Worten, der identische Frequenzkanal wird in den schwarzgefärbten winkelförmigen Sektoren in Fig. wiederverwendet. Genauer gesagt, die schwarzgefärbten winkelförmigen Sektoren der rechten Spalten bilden jeweils erste Sektoren und sind bezüglich der x-Achse nach rechts gerichtet, d. h. unter einem Winkel von 0 Grad. Derartige schwarzgefärbte winkelförmige Sektoren der rechten Spalten werden im folgenden einfach als erste Sektoren bezeichnet. Andererseits bilden schwarzgefärbte winkelförmige Sektoren der linken Spalten vierte Sektoren und sind bezüglich der x-Achse nach links gerichtet, d. h. unter einem Winkel von 180 Grad. Sie können als vierte Sektoren bezeichnet werden. Ein Abstand zwischen zwei benachbarten Spaltenpaaren ist gleich (6n-3)R/2, wie in Fig. 15 dargestellt. Auf jeden Fall sind die ersten und die vierten Sektoren durch Richtantennen vorgegeben, die zu den Funkbasisstationen gehören.
Wie leicht aus Fig. 15 erkennbar, befinden sich die Funkbasisstationen, welche die ersten Sektoren bilden, in x- und y-Positionen, die durch (3nR, 3 Rj) gegeben sind, während sich die Funkbasisstationen, welche die vierten Sektoren bilden, in x- und y-Positionen befinden, die durch ((6n-3)R/2, 3 (2j-1)R/2) gegeben sind, wobei n eine ganze Zahl ist.
Bei dieser Struktur ist ein minimaler Wiederholabstand durch eine Entfernung zwischen den Funkbasisstationen gegeben, die längs der y-Achse einander benachbart und in der rechten und der linken Spalte jedes Paares enthalten sind. Auf jeden Fall ist der minimale Wiederholabstand gleich 3 R. Ein anderer minimaler Abstand ist gleich (6n-3)R/2 in Richtung des ma ximalen Antennengewinns jeder Antenne.
Wie aus Fig. 16 erkennbar, ist die Antennenanordnung nach dem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Anwendung des in Verbindung mit Fig. 15 erwähnten Prinzips strukturiert. In Fig. 16 sind die Zahl n und die Sektorenwie derholungszahl gleich drei bzw. gleich achtzehn. Ebenso wie in Fig. 15 wird den schwarzgefärbten winkelförmigen Sektoren, die durch Koordinatenpositionen spezifiziert sein können, nämlich durch die in Verbindung mit Fig. 15 erwhnten x- und y-Positionen, ein identischer Frequenzkanal zugeordnet. Da die Sektorenwiederholungszahl gleich achtzehn ist, werden zum Überstreichen des gesamten Versorgungsgebiets mindestens achtzehn verschiedene Frequenzkanäle bentigt. Es hat sich bestätigt, daß auch in der abgebildeten Antennenanordnung die Gleichkanalstörung verbessert wird.
In Fig. 17 zeigen die Kurven 56 bzw. 57 Kennlinien des Systems mit Parallelstrahlstruktur bzw. der Antennenanordnung nach dem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die dargestellten Kennlinien werden durch die Kurzzeitmittelwerte des CIR spezifiziert, welche auf die in Verbindung mit Fig. 14 er wähnte Weise ermittelt werden. Tatsächlich wird in der in Fig. 16 dargestellten Antennenanordnung bei einer Ortswahrscheinlichkeit von 10% der Kurzzeitmittelwert des CIR nach dem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung um etwa 6 dB verbessert.
Infolgedessen ermöglicht die Antennenanordnung eine Verminde rung der Gleichkanalstörung im Vergleich zum herkömmlichen System mit Parallelstrahlstruktur.
In Fig. 18 und 19 werden Prinzipien erläutert, die bei einer Antennenanordnung nach einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung angewandt werden. In Fig. 18 und 19 werden Funkbasisstationen durch Punkte dargestellt, während im Unterschied zu den anderen Abbildungen Sektoren jeder Funkbasisstation durch drei regelmäßige Sechsecke dargestellt werden, die um jeden Punkt herum abgebildet sind. Dies zeigt, daß jede Funkbasisstation drei Richtantennen mit einem Strahlungswinkel von jeweils 120 Grad aufweist. Es sind nur drei Zellenspaltenpaare abgebildet, die in ein mittleres Paar, ein rechtes Paar und ein linkes Paar eingeteilt sind, deren jedes wiederum in eine rechte Spalte und eine linke Spalte unterteilt ist. Das rechte und das linke Paar sind in einem Abstand vom mittleren Paar angeordnet, der in Abhängigkeit von einer natürlichen Zahl n variiert werden kann, wie im folgenden klar werden wird.
In Fig. 18 und 19 ist ebenso wie in den anderen Abbildungen ein orthogonales Koordinatensystem definiert und durch einen Ursprungspunkt, eine vom Ursprungspunkt ausgehende x- Achse und eine orthogonal zur x-Achse vom Ursprungspunkt ausgehende y-Achse vorgegeben. Der Ursprungspunkt befindet sich in einer Koordinatenposition der Funkbasisstation, die in einem Mittelpunkt des mittleren Spaltenpaares liegt, als Bezugsbasisstation bezeichnet wird und bei 61a abgebildet ist. Die x-Achse erstreckt sich in Fig. 18 in positiver Richtung nach rechts und in negativer Richtung nach links, während sich die y-Achse vom Ursprungspunkt aus orthogonal zur x-Achse erstreckt.
Bei der in Fig. 18 abgebildeten Antennenanordnung ist die natürliche Zahl n eine gerade Zahl, und der Abstand zwischen der y-Achse und jeder der in den rechten und linken Spaltenpaaren angeordneten Funkbasisstationen ist durch die gerade Zahl n festgelegt. In Fig. 18 ist der Abstand zwischen der y-Achse und den Basisstationen der rechten und linken Paare gleich 3Rn/2, wie in Fig. 18 dargestellt. Es wird angenommen, daß schraffierten Sektoren der Funkbasisstationen ein schließlich der Bezugsbasisstation ein identischer Frequenzkanal zugeordnet ist und in den schraffierten Sektoren wiederverwendet wird. Die Funkbasisstationen mit den schraffierten Sektoren werden im folgenden als Kanalwiederholstationen bezeichnet. Im mittleren Spaltenpaar sind die Kanalwiederholstationen längs der y-Achse in Abständen von 3 3 R angeordnet.
In der Antennenanordnung läßt sich jede Koordinatenposition der entsprechenden Funkbasisstationen durch (3Ri/2, 3 Rj) bzw. (3Ri/2, 3 R(2j-1)/2) darstellen, wobei i eine gerade bzw. eine ungerade Zahl ist. Außerdem werden die Koordinatenpositionen der Kanalwiederholstationen durch (3Rni/2, 3 3 Rj) dargestellt, wobei ni eine gerade Zahl ist.
Hierbei ist zu beachten, daß die schraffierten Teile der Kanalwiederholstationen in Fig. 18 alle in die gleiche Richtung ausgerichtet sind, nämlich unter einem Winkel von 0 Grad.
Wenn andererseits die natürliche Zahl n gleich einer ungeraden Zahl ist, dann unterscheiden sich, wie. in Fig. 19 dargestellt, die y-Positionen der Kanalwiederholstationen im mittleren Spaltenpaar von denen der Kanalwiederholstationen in jeder der rechten und der linken Spalten, obwohl jeder Abstand zwischen den in den gleichen x-Positionen angeordneten Kanalwiederholstationen längs der y-Achse konstant gehalten wird und gleich 3 3 R ist. Die Koordinatenpositionen der Kanalwiederholstationen im mittleren Paar werden durch (0, 3 3 Rj) dargestellt, während die Koordinatenpositionen der Kanalwiederholstationen im rechten Paar durch (3Rn/2, 3 3 R/2) und 3Rn/2, -3 3 R/2) dargestellt werden. Ebenso werden die Koordinatenpositionen der Kanalwiederholstationen im linken Paar durch (-3Rn/2, 3 3 R/2) und (-3Rn/2, -3 3 R/2) dargestellt, wie in Fig. 19 abgebildet. Im Ergebnis lassen sich die Koordinatenpositionen der Kanalwiederholstationen in jedem der rechten und linken Paare zu (3 Rni/2, 3 3 R(2j-1)/2) verallgemeinern, wenn ni eine ungerade Zahl ist. Bei dieser Struktur wird der minimale Abstand zwischen den Funkbasisstationen längs der x-Achse gleich 3 [(3 + n²)] R/2, wie in Fig. 19 dargestellt.
In Fig. 19 ist zu beachten, daß die schraffierten Sektoren der Kanalwiederholstationen ebenso wie in Fig. 18 unter einem Winkel von 0 Grad zur x-Achse ausgerichtet sind.
Auf jeden Fall verringert sich die Gleichkanalstörung mit zunehmender natürlicher Zahl n.
Wie aus Fig. 20 erkennbar, basiert die Antennenanordnung nach dem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung auf den in Verbindung mit Fig. 18 und 19 erwähnten Prinzipien und weist eine Sektorenwiederholungszahl von zwölf auf. Dies zeigt, daß jedes Cluster von vier Funkbasisstationen gebildet wird. Bei dieser Struktur werden mindestens zwölf verschiedene Frequenzkanäle benötigt, um ein gesamtes Versorgungsgebiet zu überstreichen.
In Fig. 21 sind die Kurzzeitmittelwerte des CIR als Kennlinien des Systems mit Parallelstrahlstruktur bzw. der Antennenanordnung nach dem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt und werden auf ähnliche Weise berechnet, wie in Fig. 6 erläutert. In Fig. 21 zeigen die Kurven 62 bzw. 63 die Kurzzeitmittelwerte des CIR des Systems mit Parallelstrahlstruktur bzw. des erfindungsgemäßen Systems. Wenn man die Kurven 62 und 63 miteinander vergleicht, stellt man fest, daß sich bei der Ortswahrscheinlichkeit von 10% der Kurzzeitmittelwert des CIR beim erfindungsgemäßen System gegenüber dem System mit Parallelstrahlstruktur um etwa 0,2 dB verbessert.
Die Erfindung ist zwar bisher in Verbindung mit mehreren Ausführungsbeispielen beschrieben worden; aber für den Fachmann ist es ohne weiteres miglich, die Erfindung auf verschiedene andere Arten in die Praxis umzusetzen. Auch wenn beispielsweise in den jeweiligen Ausführungsbeispielen die x- Achse und die y-Achse miteinander vertauscht werden, ist, wie sich leicht erkennen läßt, eine derartige Antennenanordnung mit denjenigen in den erläuterten Ausführungsbeispielen äquivalent.

Claims

1. Antennenanordnung zur Verwendung in einem Zellularsystem, das mehrere Funkbasisstationen aufweist, die in einem Versorgungsgebiet verteilt sind, welches durch ein orthogona les Koordinatensystem mit einer x-Achse und einer zur x-Achse orthogonalen y-Achse definiert ist, wobei die Funkbasisstationen Zellen aufweisen, die jeweils annähernd durch regelmäßige Sechseckkonfigurationen spezifiziert sind, und wobei jede der Basisstationen im Mittelpunkt einer sechseckigen Zelle in x- und y-Positionen angeordnet ist, die durch i, j und R spezifiziert sind, wobei i bzw. j in Richtung der x- bzw. der y-Achse festgelegte ganze Zahlen sind und R die Seitenlänge der regelmäßigen Sechseckkonfigurationen darstellt, wobei die x- und y-Positionen der jeweiligen Funkbasisstationen durch

x = 3 Ri (für geradzahliges j) bzw. 3 R(2i - 1)12 (für ungeradzahliges j) und

y = 3Rj/2

gegeben sind, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Funkbasisstationen einen ausgewählten Satz Richtantennen aufweist, der aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus einem ersten Satz von sechs Richtantennen und einem zweiten Satz von drei Richtantennen besteht, wobei dem ausgewählten Richtantennensatz unterschiedliche Frequenzkanäle zugeordnet sind und der Antennensatz eine erste Antenne, deren Richtwirkung unter einem Winkel von 0 Grad zur positiven Richtung einer unter der x- und der y-Achse ausgewählten Achse ausgerichtet ist, und eine zweite Antenne aufweist, deren Richtwirkung unter einem Winkel von 180 Grad zur positiven Richtung der ausgewählten x- bzw. y-Achse ausgerichtet ist;

wobei die mehreren Funkbasisstationen erste und zweite ausgewählte Basisstationen mit voneinander beabstandeten ersten und zweiten Koordinatenpositionen einschließen, die Sektoren aufweisen, welche durch die ersten bzw. zweiten, unter Winkeln von 0 bzw. 180 Grad entgegengesetzt zueinander ausgerichteten Antennen festgelegt werden, und wobei die ersten und zweiten Antennen einen gemeinsamen Frequenzkanal aufweisen.

2. Antennenanordnung nach Anspruch 1, wobei die ersten bzw. zweiten ausgewählten Basisstationen in dem Koordinatensystem in den ersten bzw. zweiten Koordinatenpositionen angeordnet sind, die durch eine gerade Zahl bzw. eine ungerade Zahl j spezifiziert sind, wobei die unter der x- und der y- Achse ausgewählte Achse die x-Achse ist, wobei die ersten Koordinatenpositionen durch ( 3 Rni, 3Rj/2) mit einer geraden Zahl j und einer natürlichen Zahl n gegeben sind, während die zweiten Koordinatenpositionen durch ( 3 R(2ni-1)/2, 3Rj/2) mit einer ungeraden Zahl j gegeben sind.

3. Antennenanordnung nach Anspruch 1, wobei die ersten bzw. zweiten ausgewählten Basisstationen in dem Koordinatensystem in den durch eine gerade bzw. eine ungerade Zahl j spezifizierten ersten bzw. zweiten Koordinatenpositionen angeordnet sind, wobei die unter der x- und der y-Achse ausgewählte Achse die x-Achse ist, wobei die ersten Koordinatenpositionen durch ( 3 Rni, 3Rj/2) mit gerader Zahl j und natürlicher Zahl n gegeben sind, während die zweiten Koordinatenpositionen durch ( 3 R(2ni-3)/2, 3Rj/2) mit ungerader Zahl j gegeben sind.

4. Antennenanordnung nach Anspruch 1, wobei die ersten und die zweiten ausgewählten Basisstationen in dem Ko ordinatensystem in den ersten und den zweiten Koordinatenpositionen mit vorgegebenen, durch 0 spezifizierten x-Positionen angeordnet sind, wobei die unter der x- und der y-Achse ausgewählte Achse die x-Achse ist, wobei die ersten Koordinatenpositionen für die ersten ausgewählten Basisstationen durch (2 3 Rj, 0) gegeben sind, während die zweiten Koordinatenpositionen für die zweiten ausgewählten Basisstationen durch ( 3 R(2j-1), 0) gegeben sind.

5. Antennenanordnung nach Anspruch 1, wobei die ersten und die zweiten ausgewählten Basisstationen in dem Koordinatensystem in den ersten und den zweiten Koordinatenpositionen angeordnet sind, wobei die ersten Koordinatenpositionen vorgegebene, jeweils durch 0 spezifizierte x-Positionen aufweisen, wobei die unter der x- und der y-Achse ausgewählte Achse die x-Achse ist, wobei die ersten Koordinatenpositionen für die ersten ausgewählten Basisstationen durch ( 3 Rj, 0) mit einer ganzen Zahl j gegeben sind, während die zweiten Ko ordinatenpositionen für die zweiten ausgewählten Basisstationen durch ( 3 R(2j-1)/2, -3R/2) gegeben sind.

6. Antennenanordnung zur Verwendung in einem Zellularsystem mit mehreren Funkbasisstationen, die über ein Versorgungsgebiet verteilt sind, das durch ein orthogonales Koordi natensystem mit einer x-Achse und einer zur x-Achse orthogonalen y-Achse definiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß jede Funkbasisstation jeweils von Zellen von der Gestalt regelmäßiger Sechsecke umgeben und in x- und y-Positionen angeordnet sind, die durch i, j und R spezifiziert sind, wobei i bzw. j in Richtung der x- bzw. y-Achse festgelegte ganze Zahlen sind und R die Seitenlänge der regelmäßigen Sechseckkonf igurationen darstellt, wobei die x- und y-Positionen der jeweiligen Funkbasisstationen durch

x = 3Ri/2 und

y = 3 3 Rj (für gerades i) oder = 3 3 R(2j-1)/2 (für ungerades i)

gegeben sind, wobei jede der Funkbasisstationen drei Richtantennen aufweist, denen unterschiedliche Frequenzkanäle zugeordnet sind und zu denen eine vorgewählte Antenne gehört, deren Richtwirkung unter einem Winkel von 0 Grad zur positiven Richtung einer unter der x- und der y-Achse ausgewählten Achse ausgerichtet ist, wobei:

zu den mehreren Funkbasisstationen Kanalwiederholstationen gehören, die in voneinander beabstandeten Koordinatenpositionen angeordnet sind, wobei jeder Wiederholkanal einen Sektor aufweist, der durch die vorgewählte Antenne festgelegt ist, und wobei allen vorgewählten Antennen in den Wieder holkanälen einer der Frequenzkanäle als gemeinsamer Kanal zugeordnet ist;

wobei die Koordinatenpositionen der Kanalwiederholsta tionen durch (3Rni/2, 3 3 Rj) gegeben sind, wenn ni eine gerade Zahl ist, und durch (3Rni/2, 3 3 R(2j-1)/2), wenn ni eine ungerade Zahl ist.