JP4624517B2 - アクティブアンテナを適用した基地局 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コード分割多重接続（ＣＤＭＡ）方式基地局（ＢＴＳ：Base Transceiver Station）に関するもので、特に、送受信増幅器が内蔵された屋外用マルチビームアクティブアンテナ（Active Antenna）を適用した基地局に関し、更には、順方向／逆方向チャンネルの信号強度をセクター別に変化させて、アンテナで送信側カバリッジ（coverage）または受信側カバリッジを変化させるようにしたアクティブアンテナを適用した基地局に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
通常、コード分割多重接続（ＣＤＭＡ）方式デジタルセルラーシステム（ＤＣＳ）及び個人携帯通信システム（ＰＣＳ）などの移動通信システムにおいて、基地局は、屋外に全方向性アンテナまたはセクターアンテナを設置し、屋内の高電力増幅器をアンテナ送信端に連結し、前記屋内の低雑音増幅器をアンテナ受信端に連結して構成する。
【０００３】
図１は、前記のように構成される一般的なＣＤＭＡ方式移動通信システムにおける単一セクター基地局を概略的に示すものである。
同図に示すように、前記基地局は、屋外に設置されるアンテナ１１、１２、１３と、屋内に設置される送受信フィルターと低雑音増幅器２０と、高出力増幅器３０と、トランシーバーシェルフ４０と、ＧＰＳ受信機５０と、デジタルシェルフ６０と、基地局制御器７０とから構成される。
【０００４】
このように構成された一般的な単一セクター基地局において、順方向リンク時、トランシーバーシェルフ４０から出力される送信信号は、高出力増幅器３０で増幅された後、送受信フィルターと低雑音増幅器２０内の送信フィルターを経て、屋外に設置された送信アンテナ１１を通じて送信される。
【０００５】
また、逆方向リンクは、屋外に設置された受信アンテナ１２、１３を通じて受信され、その受信された信号は屋内の送受信フィルターと低雑音増幅器２０内の受信フィルターを経た後、低雑音増幅器で所定レベルに増幅され、前記トランシーバーシェルフ４０に伝達される。
【０００６】
ここで、トランシーバーシェルフ４０は、デジタルシェルフ６０から出力されるＩＦ信号をＵＨＦにアップコンバートし、逆に受信されたＵＨＦ信号をＩＦ信号にダウンコンバートする役割を果たす。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような一般的なＣＤＭＡ方式の移動通信システムの基地局は、屋外に全方向性アンテナまたはセクターアンテナを設置し、屋内には高電力増幅器、低雑音増幅器を設置する。この場合、屋内装備と屋外アンテナとの距離が大きくなると、ケーブル損失が大きくなって、相対的に高出力の高電力増幅器を使用しなければならないので、経済的損失が発生し、受信時、ケーブルの損失によりシステムの性能が低下するなどの欠点があった。
【０００８】
また、屋内装備と屋外アンテナの距離によって高電力増幅器を選択的に適用すべきであるので、基地局の設置時、不便であった。
【０００９】
本発明は前記のような一般的な移動通信システムの基地局で発生する諸般の問題点を解決するために提案されたもので、その目的は、送受信増幅器が内蔵された屋外用マルチビームアクティブアンテナ（Active Antenna）を適用した基地局を提供することにある。
本発明の他の目的は、順方向／逆方向チャンネルの信号強度をセクター別に変化させて、アンテナで送信側カバリッジまたは受信側カバリッジを変化させるようにした基地局を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための本発明による基地局は、ＣＤＭＡ方式移動通信システムにおいて、屋内に設置され、加入者に伝送すべきＣＤＭＡ変調信号を周波数アップコンバートし、受信された信号は中間周波数に周波数ダウンコンバートするトランシーバーと、前記屋内に設置され、前記トランシーバーで変換された順方向チャンネル信号を各セクター別に分配して出力する分配器と、受信される各セクター別逆方向チャンネル信号を結合して前記トランシーバーに伝達する結合器と、前記屋内に設置され、前記分配器から伝送してきた順方向チャンネル信号にＤＣ電圧を付加してバトラーマトリックス部に伝達し、そのバトラーマトリックス部から受けた逆方向チャンネル信号を前記結合器に伝送するアンテナインターフェース部と、屋外に設置され、前記アンテナインターフェース部で得られる順方向チャンネル信号に位相差を与えてビーム形成信号を生成してから送信し、受信した逆方向チャンネル信号は各セクター別逆方向チャンネル信号に変換して出力する前記バトラーマトリックス部と、前記屋外に設置され、前記バトラーマトリックス部から伝送されたビーム形成信号を所定のビーム幅及び指向角で空間に輻射し、加入者から送信された逆方向チャンネル信号を受信及び増幅して前記バトラーマトリックス部に伝達するアクティブ高周波モジュールとから構成されることを特徴とするものである。
【００１１】
また、前記アンテナインターフェース部は、外部から供給される商用交流電圧をアクティブ高周波モジュールの入力条件を満足する直流電圧に変換して供給する電源供給部と、前記電源供給部から供給される直流電圧と前記分配器から得られるセクター別順方向チャンネル信号をそれぞれ結合させる第１〜第３電源及び信号結合器とから構成されることを特徴とするものである。
【００１２】
また、前記アンテナインターフェース部は、外部の商用交流電圧を受け入れて、アクティブ高周波モジュールで必要とする直流電圧に変換して供給する電源供給部と、屋内装備との通信により受けた送信電力及び受信電力制御値によって送信電力及び受信電力を制御するための送受信電力制御信号を発生する電力制御信号発生部と、前記電力制御信号発生部から発生する送信電力制御信号に応じて前記分配器で得られる順方向チャンネル信号を増幅し、その増幅した順方向チャンネル信号に前記電源供給部から供給された電圧を結合して前記バトラーマトリックス部に伝達する送信電力制御部と、前記電力制御信号発生部から発生する受信電力制御信号に応じて前記バトラーマトリックス部で得られる逆方向チャンネル信号を増幅して前記結合器に伝達する受信電力制御部とから構成されることを特徴とするものである。
【００１３】
また、前記送信電力制御部は、前記電力制御信号発生部で得られる送信電力制御信号に応じて前記分配器で得られる各セクター別順方向チャンネル信号をそれぞれ電力増幅し、その電力増幅された信号に電圧を結合して出力させる第１〜第３送信電力制御器から構成されることを特徴とするものである。
【００１４】
また、前記第１〜第３送信電力制御器は、前記分配器で得られるセクター別順方向チャンネル信号を固有利得に応じて増幅させる増幅器と、前記送信電力制御信号に応じて前記増幅器で増幅された順方向チャンネル信号を減衰させる減衰器と、前記減衰器で減衰された順方向チャンネル信号に前記電圧を結合して出力する電源及び信号結合器とからそれぞれ構成されることを特徴とするものである。
【００１５】
また、前記受信電力制御部は、前記電力制御信号発生部で得られる受信電力制御信号に応じて前記バトラーマトリックス部から出力される各セクター別逆方向チャンネル信号を増幅して出力する第１〜第３受信電力制御器から構成されることを特徴とするものである。
【００１６】
また、前記第１〜第３受信電力制御器は、前記バトラーマトリックス部から出力される各セクター別逆方向チャンネル信号を固定利得に応じて増幅させる増幅器と、前記受信電力制御信号に応じて前記増幅器から出力される逆方向チャンネル信号を減衰させて出力する減衰器とから構成されることを特徴とするものである。
【００１７】
また、前記アクティブ高周波モジュールは、水平に配列されてビーム輻射パターンを形成する第１〜第４配列アンテナ部から構成されることを特徴とするものである。
【００１８】
また、前記第１〜第４配列アンテナ部は、入力されるビーム形成信号を一定レベルに増幅する送信増幅器と、前記増幅器で増幅されたビーム形成信号を一定帯域に濾波する送信帯域フィルターと、前記送信帯域フィルターから出力されるビーム形成信号を所定のビーム幅及び指向角で空間に輻射する送信アンテナと、加入者が伝送した逆方向チャンネル信号を受信する受信アンテナと、前記受信アンテナで受信された逆方向チャンネル信号を帯域フィルタリングする受信帯域フィルターと、前記受信帯域フィルターから出力される逆方向チャンネル信号を所定レベルに増幅して出力する受信増幅器とからそれぞれ構成されることを特徴とするものである。
【００１９】
さらに、前記送信アンテナの伝播領域はセクター当たり３０°ずつ９０°の電波領域を有することを特徴とするものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図２は、本発明によるアクティブアンテナを適用したＣＤＭＡ方式基地局の構成を示すブロック図である。
同図に示すように、本発明の基地局は、屋内に設置され、加入者に伝送すべきＣＤＭＡ変調信号を周波数アップコンバートし、受信された信号は中間周波数に周波数ダウンコンバートするトランシーバー１００と、前記屋内に設置され、前記トランシーバー１００で変換された順方向チャンネル信号を各セクター別に分配して出力する分配器２００と、後述するアンテナインターフェース部４００を通じて受信される各セクター別逆方向チャンネル信号を結合して前記トランシーバー１００に伝達する結合器３００と、前記屋内に設置され、前記分配器２００から伝送されてきた順方向チャンネル信号にＤＣ電圧を付加して後述するバトラーマトリックス部６００に伝達し、そのバトラーマトリックス部６００から受けた逆方向チャンネル信号を前記結合器３００に伝送するアンテナインターフェース部４００と、屋外に設置され、前記アンテナインターフェース部４００で得られる順方向チャンネル信号に位相差を与えてビーム形成信号を生成してから送信し、受信した逆方向チャンネル信号は各セクター別逆方向チャンネル信号に変換して出力する前記バトラーマトリックス部６００と、前記屋外に設置され、前記バトラーマトリックス部６００から伝送されたビーム形成信号を所定のビーム幅及び指向角で空間に輻射し、加入者から送信された逆方向チャンネル信号を受信及び増幅して前記バトラーマトリックス部６００に伝達するアクティブ高周波モジュール７００とから構成される。
【００２１】
前記アクティブ高周波モジュール７００は、送受信アンテナエレメントと送受信増幅器が内蔵され、水平に配列されてビーム輻射パターンを形成する第１〜第４配列アンテナ部７１０、７２０、７３０、７４０とから構成される。
５００は、付加して接続されるダミーロードであり、８１０、８２０、８３０はアルファ、ベータ、ガンマセクターに相当する３本のビームを示し、図２で、点線の上部は屋外装置であり、点線の下部は屋内装置を示す。
【００２２】
このように構成された本発明のマルチビームアクティブアンテナを適用した基地局は、順方向リンクと逆方向リンクによってその動作が異なるので、以下ではこれらを分離して説明する。
まず、順方向リンク時、トランシーバー１００は、伝送すべきデータ、つまり三つ（アルファ、ベータ、ガンマ）のＣＤＭＡ変調された４.９５ＭＨｚの中間周波数をサービス加入者の端末機の受信周波数（ＤＣＳ：８６９〜８９４ＭＨｚ、ＰＣＳ：１８４０〜１８７０ＭＨｚ）にアップコンバートする。
【００２３】
このようにアップコンバートされた順方向チャンネル信号は分配器２００に伝達され、分配器２００は前記順方向チャンネル信号を三つのセクター（アルファセクター、ベータセクター、ガンマセクター）に相当する三つの順方向チャンネル信号に分配して前記アンテナインターフェース部４００に伝達する。
前記アンテナインターフェース部４００は、伝達される三つの順方向チャンネル信号と直流電圧を結合して前記バトラーマトリックス部６００に伝達する。
【００２４】
図３は、前記アンテナインターフェース部４００の一実施の形態を示すブロック図である。
同図に示すように、アンテナインターフェース部４００は、外部から供給される商用交流電圧をアクティブ高周波モジュール７００の入力条件を満足する直流電圧に変換して供給する電源供給部４１１と、前記電源供給部４１１から供給される直流電圧と前記分配器２００で得られる各セクター別順方向チャンネル信号を結合させる第１〜第３電源及び信号結合器４１２〜４１４とから構成される。
【００２５】
このように構成されるアンテナインターフェース部４００は、電源供給部４１１で外部から入力される商用交流電圧をアクティブ高周波モジュール７００で必要とする直流電圧に変換し、前記第１〜第３電源及び信号結合器４１２〜４１４にそれぞれ供給する。前記第１〜第３電源及び信号結合器４１２〜４１４は、前記分配器２００で得られるセクター別順方向チャンネル信号と前記直流電圧をそれぞれ結合して、屋外装置に設置されたバトラーマトリックス部６００に伝達する。
【００２６】
図４は、前記アンテナインターフェース部４００の他の実施の形態を示すブロック図である。
同図に示すように、前記アンテナインターフェース部４００は、外部の商用交流電圧を受け入れて、アクティブ高周波モジュール７００で必要とする直流電圧に変換して供給する電源供給部４２０と、屋内装備との通信により受けた送信電力及び受信電力制御値によって送信電力及び受信電力を制御するための送受信電力制御信号を発生する電力制御信号発生部４３０と、前記電力制御信号発生部４３０から発生する送信電力制御信号に応じて前記分配器２００で得られるセクター別順方向チャンネル信号をそれそれ増幅し、その増幅したセクター別順方向チャンネル信号に前記電源供給部４２０から供給された電圧を結合して前記バトラーマトリックス部６００に伝達する送信電力制御部４４０と、前記電力制御信号発生部４３０から発生する受信電力制御信号に応じて前記バトラーマトリックス部６００で得られる逆方向チャンネル信号を増幅して前記結合器３００に伝達する受信電力制御部４５０とから構成される。
【００２７】
前記送信電力制御部４４０は、前記電力制御信号発生部４３０で得られる送信電力制御信号に応じて前記分配器２００で得られる各セクター別順方向チャンネル信号をそれぞれ電力増幅し、その電力増幅された順方向チャンネル信号に電圧をそれぞれ結合して出力させる第１〜第３送信電力制御器４４１〜４４３から構成される。
【００２８】
また、前記第１〜第３送信電力制御器４４１〜４４３は、図５に示すように、前記分配器２００で得られるセクター別順方向チャンネル信号を固定利得に応じて増幅させる増幅器４６１と、前記送信電力制御信号に応じて前記増幅器４６１で増幅された順方向チャンネル信号を減衰させる減衰器４６２と、前記減衰器４６２で減衰された順方向チャンネル信号に前記電圧を結合して出力する電源及び信号結合器４６３とからそれぞれ構成される。
【００２９】
ここで、受信電力制御部４５０の構成及び作用は下記の逆方向リンク時に説明する。
このように構成されるアンテナインターフェース部４００において、順方向リンク時、分配器２００で得られる各セクター別順方向チャンネル信号は送信電力制御部４４０内の第１〜第３送信電力制御器４４１〜４４３にセクター別に入力される。
その際に、電源供給部４２０は、外部から入力される商用交流電圧（ＡＣ電圧）を電波整流し平滑化させた後、アクティブ高周波モジュール７００で必要とする直流電圧（ＤＣ電圧）に変換して前記第１〜第３送信電力制御器４４１〜４４３にそれぞれ印加する。
【００３０】
また、前記電力制御信号発生部４３０は、図面には示されていないが、屋内装備のコントロール手段（Control Unit）との内部通信により、送信電力及び受信電力の制御値を受け入れ、その受け入れられた電力制御値によって送信電力制御信号及び受信電力制御信号を出力する。ここで、送信及び受信電力制御の主目的は、送信カバリッジ及び受信カバリッジを可変させることにある。すなわち、送信電力を極大化すると送信カバリッジを拡大することができ、受信電力を極大化すると受信カバリッジを拡大することができる。
【００３１】
一方、このように出力される送信電力制御信号は、前記第１〜第３送信電力制御器４４１〜４４３にそれぞれ伝達され、これにより、第１〜第３送信電力制御器４４１〜４４３は、各セクター別順方向チャンネル信号の利得を制御する。ここで、第１〜第３送信電力制御器４４１〜４４３の各構成及び動作は同一であるので、以下では一つの送信電力制御器（本発明では、第１送信電力制御器）の動作のみを説明する。
【００３２】
すなわち、第１送信電力制御器４１１は、図５に示すように、増幅器４６１で、固定された利得（３０ｄＢ）によって前記分配器２００から伝達された第１セクター（例えば、アルファセクター）順方向チャンネル信号（Ｔ×１）を前記固定された利得（３０ｄＢ）に応じて増幅させる。このように増幅された信号は減衰器４６２に伝達され、減衰器４６２は、前記電力制御信号発生部４３０から出力される送信電力制御信号（control）に応じて、前記増幅器４６１で増幅されたアルファセクター順方向チャンネル信号を１５ｄＢ限度内で変化させる。この際に、減衰量は前記電力制御信号発生部４３０から出力される送信電力信号に対応し、その減衰量は１５ｄＢ以内で可変的である。また、このように減衰されたアルファセクター順方向チャンネル信号は電源及び信号結合器４６３で前記電源供給部４２０から供給される直流電圧（ＤＣ電圧）と結合されて前記バトラーマトリックス部６００に伝達される。
【００３３】
次に、前記屋外に設置されたバトラーマトリックス部６００は、伝達される三つの送信チャンネル信号（アルファ、ベータ、ガンマセクター）が相違した位相差を有するように、位相差を制御する。すなわち、四つの水平配列に構成される配列アンテナ部７１０、７２０、７３０、７４０で形成されるビームの指向角が図２に示すビーム８１０、８２０、８３０のようになるように、各セクター別順方向チャンネル信号に位相差を与えてアクティブ高周波モジュール７００に伝達する。
【００３４】
ここで、バトラーマトリックス部６００は入力端子と出力端子がそれぞれ四つで、４×４バトラーマトリックスとも呼ばれ、現在、商用品が開発されている。また、前記バトラーマトリックス部６００は、入力端子に入力される信号の数にかかわらず、全ての出力端子を通じてビーム形成信号（Beam Forming Signal）を出力する。アクティブ高周波モジュール７００内の第１〜第４配列アンテナ部７１０、７２０、７３０、７４０は所定のビーム幅及び指向角で空間に順方向チャンネル信号を輻射する。
【００３５】
ここで、前記第１〜第４配列アンテナ部７１０、７２０、７３０、７４０は、送受信アンテナエレメントと送受信増幅器が内蔵されている装置であり、第１〜第４配列アンテナ部の内部構成及び作用が相互同一であるので、以下では一つの配列アンテナ部のみを説明する。すなわち、一つの配列アンテナ部は、送信増幅器、送信帯域フィルター、送信アンテナ、受信アンテナ、受信帯域フィルター、受信増幅器からなり、現在状態は順方向チャンネル信号の送信状態であるので、送信増幅器では、前記バトラーマトリックス部６００から伝送されたビーム形成信号を一定電力レベルに増幅し、送信帯域フィルターでは、前記一定レベルに電力増幅されたビーム形成信号を設定帯域に濾波してスプリアス信号を除去する。
【００３６】
このようにスプリアス信号が除去されたビーム形成信号に応じて、送信アンテナは所定のビーム幅（３０°）と指向角で順方向チャンネル信号を空間に輻射する。換言すると、一つの配列アンテナ部は一つのセクターに相当する順方向チャンネル信号を３０°の幅を有する空間に輻射する。したがって、一つの配列アンテナ部はアルファ、ベータ、ガンマで９０°の伝播領域を有するので、四つの配列アンテナを使用すると、４×９０°となって、総３６０°の伝播領域をカバーすることができる。
【００３７】
次に、逆方向リンク時、加入者が伝送した逆方向チャンネル信号は、前記アクティブ高周波モジュール７００内の各々の配列アンテナ部７１０、７２０、７３０、７４０に受信される。ここで、周知のように、各々の配列アンテナの構成及び作用は同一であるので、一つの配列アンテナ部の受信動作のみを説明すると次のとおりである。
【００３８】
受信アンテナで加入者が送信した逆方向チャンネル信号を受信し、受信帯域フィルターは前記受信アンテナで受信した逆方向チャンネル信号を設定帯域に濾波する。このように、設定帯域に濾波された逆方向チャンネル信号は受信増幅器で一定電力レベルに増幅された後、後端のバトラーマトリックス部６００に伝達される。
【００３９】
前記バトラーマトリックス部６００としては、送信バトラーマトリックスと同様に、４×４バトラーマトリックスが使用され、そのなかで三つの入力端子では、アルファ、ベータ、ガンマの逆方向チャンネル信号を受信した後、セクター別逆方向チャンネル信号を前記アンテナインターフェース部４００に伝達する。ここで、残りの一つの入力端子に入力される信号はダミーロード５００に伝送する。
【００４０】
屋内に設置された前記アンテナインターフェース部４００は、入力される各セクター別逆方向チャンネル信号をそのまま通過させるか、受信電力を制御した後、前記結合器３００に伝達する。ここで、前記アンテナインターフェース部４００が図３のような構成を有する場合は、入力される各セクター別逆方向チャンネル信号をそのまま通過させて結合器３００に伝達する。
【００４１】
一方、前記アンテナインターフェース部４００が図４のような構成を有する場合は、受信電力制御信号に応じて各セクター別信号の電力を制御した後、前記結合器３００にセクター別逆方向チャンネル信号を伝達する。
【００４２】
これをより詳細に説明すると、図４に示すように、前記受信電力制御部４５０は、前記電力制御信号発生部４３０で得られる受信電力制御信号に応じて、前記バトラーマトリックス部６００から出力される各セクター別逆方向チャンネル信号を増幅して出力する第１〜第３受信電力制御器４５１〜４５３から構成される。
【００４３】
また、第１〜第３受信電力制御器４５１〜４５３は、図６に示すように、前記バトラーマトリックス部６００から出力される各セクター別逆方向チャンネル信号を固定利得に応じて増幅させる増幅器４７１と、前記受信電力制御信号に応じて、前記増幅器４７１から出力される逆方向チャンネル信号を減衰させて出力する減衰器４７２とからそれぞれ構成される。
【００４４】
このように構成されるアンテナインターフェース部４００での逆方向チャンネル信号の受信動作を説明すると次のとおりである。
まず、電力制御信号発生部４３０で、屋内装備との内部通信により得られる受信電力制御値によって、前記第１〜第３受信電力制御器４５１〜４５３に受信電力制御のための制御信号を伝達する。この受信電力制御信号に応じて、第１〜第３受信電力制御器４５１〜４５３は受信電力を制御することになる。
【００４５】
ここで、前記第１〜第３受信電力制御器４５１〜４５３の各々の内部構成及び作用は同一であるので、以下では一つの受信電力制御器（本発明では、第１受信電力制御器４５１）のみを説明する。
図６に示すように、前記第１受信電力制御器４５１は、前記バトラーマトリックス部６００で得られるセクター別逆方向チャネル信号（ＲＸ１）を増幅器４７１で固定利得（１５ｄＢ）に応じて増幅させる。このように増幅された逆方向チャンネル信号は減衰器４７２に伝達され、減衰器４７２は、前記電力制御信号発生部４３０で得られる受信電力制御信号に応じて、前記増幅器４７１で増幅された逆方向チャンネル信号を１５ｄＢ限度内で減衰させた後、前記結合器３００に伝達する。ここでも、受信電力制御は前記電力制御信号発生部４３０の制御によって１５ｄＢ限度内で可変的である。
【００４６】
前記結合器３００は、前記第１〜第３受信電力制御器４５１〜４５３でそれぞれ得られる各セクター別逆方向チャンネル信号を結合して前記トランシーバー１００に伝達する。
前記トランシーバー１００は、逆方向チャンネル信号（ＤＣＳ：８２４〜８４９ＭＨｚ、ＰＣＳ：１７５０〜１７８０ＭＨｚ）を受け入れ４.９５ＭＨｚの中間周波数にダウンコンバートして後端の復調部に伝送する。
【００４７】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明は、送受信増幅器が内蔵されているマルチビームアクティブアンテナを既存のＣＤＭＡ方式ＤＣＳ／ＰＣＳに適用することにより、既存に屋内に設置する送信用高電力増幅器（ＨＰＡ）または受信用低雑音増幅器（ＬＮＡ）が不要であるため、全基地局システムの構成を単純化させ得る利点がある。
【００４８】
また、本発明によるマルチビームアクティブアンテナは伝播領域を３０°ずつ１２セクターとするので、より増加したセクター化利得を図ることができ、加入者収容容量面でも既存のものに比べ、より多い加入者を収容し得る効果がある。
【００４９】
さらに、本発明は、付加する屋内装置の電力制御機能により送信電力及び受信電力の可変的な制御が可能であるので、送受信カバリッジの可変により効率的なサービスが可能であり、特に、送受信カバリッジの可変化が可能であるので、これをサービス地域の地形によって可変的に適用すると、サービスがより効率的なものになる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 一般的なＣＤＭＡ方式移動通信システムにおける基地局システムの概略構成図である。
【図２】 本発明によるアクティブアンテナを適用した基地局の構成を示すブロック図である。
【図３】 図２のアンテナインターフェース部の一実施の形態を示すブロック図である。
【図４】 図２のアンテナインターフェース部のほかの実施の形態を示すブロック図である。
【図５】 図４の送信電力制御器の一実施の形態を示す回路図である。
【図６】 図４の受信電力制御器の一実施の形態を示す回路図である。
【符号の説明】
１１、１２、１３ アンテナ、２０ 送受信フィルター及び低雑音増幅器、３０ 高出力増幅器、４０ トランシーバーシェルフ、５０ ＧＰＳ受信機、６０デジタルシェルフ、７０ 基地局制御器、１００ トランシーバー、２００ 分配器、３００ 結合器、４００ アンテナインターフェース部、４１１ 電源供給部、４１２〜４１４ 第１〜第３電源及び信号結合器、４２０ 電源供給部、４３０ 電力制御信号発生部、４４０ 送信電力制御部、４４１〜４４３ 第１〜第３送信電力制御器、４５０ 受信電力制御部、４６１ 増幅器、４６２ 減衰器、４６３ 電源及び信号結合器、５００ ダミーロード、６００ バトラーマトリックス部、７００ アクティブ高周波モジュール、７１０、７２０、７３０、７４０ 第１〜第４配列アンテナ部、８１０、８２０、８３０ ビーム。
【発明の属する技術分野】
本発明は、コード分割多重接続（ＣＤＭＡ）方式基地局（ＢＴＳ：Base Transceiver Station）に関するもので、特に、送受信増幅器が内蔵された屋外用マルチビームアクティブアンテナ（Active Antenna）を適用した基地局に関し、更には、順方向／逆方向チャンネルの信号強度をセクター別に変化させて、アンテナで送信側カバリッジ（coverage）または受信側カバリッジを変化させるようにしたアクティブアンテナを適用した基地局に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
通常、コード分割多重接続（ＣＤＭＡ）方式デジタルセルラーシステム（ＤＣＳ）及び個人携帯通信システム（ＰＣＳ）などの移動通信システムにおいて、基地局は、屋外に全方向性アンテナまたはセクターアンテナを設置し、屋内の高電力増幅器をアンテナ送信端に連結し、前記屋内の低雑音増幅器をアンテナ受信端に連結して構成する。
【０００３】
図１は、前記のように構成される一般的なＣＤＭＡ方式移動通信システムにおける単一セクター基地局を概略的に示すものである。
同図に示すように、前記基地局は、屋外に設置されるアンテナ１１、１２、１３と、屋内に設置される送受信フィルターと低雑音増幅器２０と、高出力増幅器３０と、トランシーバーシェルフ４０と、ＧＰＳ受信機５０と、デジタルシェルフ６０と、基地局制御器７０とから構成される。
【０００４】
このように構成された一般的な単一セクター基地局において、順方向リンク時、トランシーバーシェルフ４０から出力される送信信号は、高出力増幅器３０で増幅された後、送受信フィルターと低雑音増幅器２０内の送信フィルターを経て、屋外に設置された送信アンテナ１１を通じて送信される。
【０００５】
また、逆方向リンクは、屋外に設置された受信アンテナ１２、１３を通じて受信され、その受信された信号は屋内の送受信フィルターと低雑音増幅器２０内の受信フィルターを経た後、低雑音増幅器で所定レベルに増幅され、前記トランシーバーシェルフ４０に伝達される。
【０００６】
ここで、トランシーバーシェルフ４０は、デジタルシェルフ６０から出力されるＩＦ信号をＵＨＦにアップコンバートし、逆に受信されたＵＨＦ信号をＩＦ信号にダウンコンバートする役割を果たす。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような一般的なＣＤＭＡ方式の移動通信システムの基地局は、屋外に全方向性アンテナまたはセクターアンテナを設置し、屋内には高電力増幅器、低雑音増幅器を設置する。この場合、屋内装備と屋外アンテナとの距離が大きくなると、ケーブル損失が大きくなって、相対的に高出力の高電力増幅器を使用しなければならないので、経済的損失が発生し、受信時、ケーブルの損失によりシステムの性能が低下するなどの欠点があった。
【０００８】
また、屋内装備と屋外アンテナの距離によって高電力増幅器を選択的に適用すべきであるので、基地局の設置時、不便であった。
【０００９】
本発明は前記のような一般的な移動通信システムの基地局で発生する諸般の問題点を解決するために提案されたもので、その目的は、送受信増幅器が内蔵された屋外用マルチビームアクティブアンテナ（Active Antenna）を適用した基地局を提供することにある。
本発明の他の目的は、順方向／逆方向チャンネルの信号強度をセクター別に変化させて、アンテナで送信側カバリッジまたは受信側カバリッジを変化させるようにした基地局を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための本発明による基地局は、ＣＤＭＡ方式移動通信システムにおいて、屋内に設置され、加入者に伝送すべきＣＤＭＡ変調信号を周波数アップコンバートし、受信された信号は中間周波数に周波数ダウンコンバートするトランシーバーと、前記屋内に設置され、前記トランシーバーで変換された順方向チャンネル信号を各セクター別に分配して出力する分配器と、受信される各セクター別逆方向チャンネル信号を結合して前記トランシーバーに伝達する結合器と、前記屋内に設置され、前記分配器から伝送してきた順方向チャンネル信号にＤＣ電圧を付加してバトラーマトリックス部に伝達し、そのバトラーマトリックス部から受けた逆方向チャンネル信号を前記結合器に伝送するアンテナインターフェース部と、屋外に設置され、前記アンテナインターフェース部で得られる順方向チャンネル信号に位相差を与えてビーム形成信号を生成してから送信し、受信した逆方向チャンネル信号は各セクター別逆方向チャンネル信号に変換して出力する前記バトラーマトリックス部と、前記屋外に設置され、前記バトラーマトリックス部から伝送されたビーム形成信号を所定のビーム幅及び指向角で空間に輻射し、加入者から送信された逆方向チャンネル信号を受信及び増幅して前記バトラーマトリックス部に伝達するアクティブ高周波モジュールとから構成されることを特徴とするものである。
【００１１】
また、前記アンテナインターフェース部は、外部から供給される商用交流電圧をアクティブ高周波モジュールの入力条件を満足する直流電圧に変換して供給する電源供給部と、前記電源供給部から供給される直流電圧と前記分配器から得られるセクター別順方向チャンネル信号をそれぞれ結合させる第１〜第３電源及び信号結合器とから構成されることを特徴とするものである。
【００１２】
また、前記アンテナインターフェース部は、外部の商用交流電圧を受け入れて、アクティブ高周波モジュールで必要とする直流電圧に変換して供給する電源供給部と、屋内装備との通信により受けた送信電力及び受信電力制御値によって送信電力及び受信電力を制御するための送受信電力制御信号を発生する電力制御信号発生部と、前記電力制御信号発生部から発生する送信電力制御信号に応じて前記分配器で得られる順方向チャンネル信号を増幅し、その増幅した順方向チャンネル信号に前記電源供給部から供給された電圧を結合して前記バトラーマトリックス部に伝達する送信電力制御部と、前記電力制御信号発生部から発生する受信電力制御信号に応じて前記バトラーマトリックス部で得られる逆方向チャンネル信号を増幅して前記結合器に伝達する受信電力制御部とから構成されることを特徴とするものである。
【００１３】
また、前記送信電力制御部は、前記電力制御信号発生部で得られる送信電力制御信号に応じて前記分配器で得られる各セクター別順方向チャンネル信号をそれぞれ電力増幅し、その電力増幅された信号に電圧を結合して出力させる第１〜第３送信電力制御器から構成されることを特徴とするものである。
【００１４】
また、前記第１〜第３送信電力制御器は、前記分配器で得られるセクター別順方向チャンネル信号を固有利得に応じて増幅させる増幅器と、前記送信電力制御信号に応じて前記増幅器で増幅された順方向チャンネル信号を減衰させる減衰器と、前記減衰器で減衰された順方向チャンネル信号に前記電圧を結合して出力する電源及び信号結合器とからそれぞれ構成されることを特徴とするものである。
【００１５】
また、前記受信電力制御部は、前記電力制御信号発生部で得られる受信電力制御信号に応じて前記バトラーマトリックス部から出力される各セクター別逆方向チャンネル信号を増幅して出力する第１〜第３受信電力制御器から構成されることを特徴とするものである。
【００１６】
また、前記第１〜第３受信電力制御器は、前記バトラーマトリックス部から出力される各セクター別逆方向チャンネル信号を固定利得に応じて増幅させる増幅器と、前記受信電力制御信号に応じて前記増幅器から出力される逆方向チャンネル信号を減衰させて出力する減衰器とから構成されることを特徴とするものである。
【００１７】
また、前記アクティブ高周波モジュールは、水平に配列されてビーム輻射パターンを形成する第１〜第４配列アンテナ部から構成されることを特徴とするものである。
【００１８】
また、前記第１〜第４配列アンテナ部は、入力されるビーム形成信号を一定レベルに増幅する送信増幅器と、前記増幅器で増幅されたビーム形成信号を一定帯域に濾波する送信帯域フィルターと、前記送信帯域フィルターから出力されるビーム形成信号を所定のビーム幅及び指向角で空間に輻射する送信アンテナと、加入者が伝送した逆方向チャンネル信号を受信する受信アンテナと、前記受信アンテナで受信された逆方向チャンネル信号を帯域フィルタリングする受信帯域フィルターと、前記受信帯域フィルターから出力される逆方向チャンネル信号を所定レベルに増幅して出力する受信増幅器とからそれぞれ構成されることを特徴とするものである。
【００１９】
さらに、前記送信アンテナの伝播領域はセクター当たり３０°ずつ９０°の電波領域を有することを特徴とするものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図２は、本発明によるアクティブアンテナを適用したＣＤＭＡ方式基地局の構成を示すブロック図である。
同図に示すように、本発明の基地局は、屋内に設置され、加入者に伝送すべきＣＤＭＡ変調信号を周波数アップコンバートし、受信された信号は中間周波数に周波数ダウンコンバートするトランシーバー１００と、前記屋内に設置され、前記トランシーバー１００で変換された順方向チャンネル信号を各セクター別に分配して出力する分配器２００と、後述するアンテナインターフェース部４００を通じて受信される各セクター別逆方向チャンネル信号を結合して前記トランシーバー１００に伝達する結合器３００と、前記屋内に設置され、前記分配器２００から伝送されてきた順方向チャンネル信号にＤＣ電圧を付加して後述するバトラーマトリックス部６００に伝達し、そのバトラーマトリックス部６００から受けた逆方向チャンネル信号を前記結合器３００に伝送するアンテナインターフェース部４００と、屋外に設置され、前記アンテナインターフェース部４００で得られる順方向チャンネル信号に位相差を与えてビーム形成信号を生成してから送信し、受信した逆方向チャンネル信号は各セクター別逆方向チャンネル信号に変換して出力する前記バトラーマトリックス部６００と、前記屋外に設置され、前記バトラーマトリックス部６００から伝送されたビーム形成信号を所定のビーム幅及び指向角で空間に輻射し、加入者から送信された逆方向チャンネル信号を受信及び増幅して前記バトラーマトリックス部６００に伝達するアクティブ高周波モジュール７００とから構成される。
【００２１】
前記アクティブ高周波モジュール７００は、送受信アンテナエレメントと送受信増幅器が内蔵され、水平に配列されてビーム輻射パターンを形成する第１〜第４配列アンテナ部７１０、７２０、７３０、７４０とから構成される。
５００は、付加して接続されるダミーロードであり、８１０、８２０、８３０はアルファ、ベータ、ガンマセクターに相当する３本のビームを示し、図２で、点線の上部は屋外装置であり、点線の下部は屋内装置を示す。
【００２２】
このように構成された本発明のマルチビームアクティブアンテナを適用した基地局は、順方向リンクと逆方向リンクによってその動作が異なるので、以下ではこれらを分離して説明する。
まず、順方向リンク時、トランシーバー１００は、伝送すべきデータ、つまり三つ（アルファ、ベータ、ガンマ）のＣＤＭＡ変調された４.９５ＭＨｚの中間周波数をサービス加入者の端末機の受信周波数（ＤＣＳ：８６９〜８９４ＭＨｚ、ＰＣＳ：１８４０〜１８７０ＭＨｚ）にアップコンバートする。
【００２３】
このようにアップコンバートされた順方向チャンネル信号は分配器２００に伝達され、分配器２００は前記順方向チャンネル信号を三つのセクター（アルファセクター、ベータセクター、ガンマセクター）に相当する三つの順方向チャンネル信号に分配して前記アンテナインターフェース部４００に伝達する。
前記アンテナインターフェース部４００は、伝達される三つの順方向チャンネル信号と直流電圧を結合して前記バトラーマトリックス部６００に伝達する。
【００２４】
図３は、前記アンテナインターフェース部４００の一実施の形態を示すブロック図である。
同図に示すように、アンテナインターフェース部４００は、外部から供給される商用交流電圧をアクティブ高周波モジュール７００の入力条件を満足する直流電圧に変換して供給する電源供給部４１１と、前記電源供給部４１１から供給される直流電圧と前記分配器２００で得られる各セクター別順方向チャンネル信号を結合させる第１〜第３電源及び信号結合器４１２〜４１４とから構成される。
【００２５】
このように構成されるアンテナインターフェース部４００は、電源供給部４１１で外部から入力される商用交流電圧をアクティブ高周波モジュール７００で必要とする直流電圧に変換し、前記第１〜第３電源及び信号結合器４１２〜４１４にそれぞれ供給する。前記第１〜第３電源及び信号結合器４１２〜４１４は、前記分配器２００で得られるセクター別順方向チャンネル信号と前記直流電圧をそれぞれ結合して、屋外装置に設置されたバトラーマトリックス部６００に伝達する。
【００２６】
図４は、前記アンテナインターフェース部４００の他の実施の形態を示すブロック図である。
同図に示すように、前記アンテナインターフェース部４００は、外部の商用交流電圧を受け入れて、アクティブ高周波モジュール７００で必要とする直流電圧に変換して供給する電源供給部４２０と、屋内装備との通信により受けた送信電力及び受信電力制御値によって送信電力及び受信電力を制御するための送受信電力制御信号を発生する電力制御信号発生部４３０と、前記電力制御信号発生部４３０から発生する送信電力制御信号に応じて前記分配器２００で得られるセクター別順方向チャンネル信号をそれそれ増幅し、その増幅したセクター別順方向チャンネル信号に前記電源供給部４２０から供給された電圧を結合して前記バトラーマトリックス部６００に伝達する送信電力制御部４４０と、前記電力制御信号発生部４３０から発生する受信電力制御信号に応じて前記バトラーマトリックス部６００で得られる逆方向チャンネル信号を増幅して前記結合器３００に伝達する受信電力制御部４５０とから構成される。
【００２７】
前記送信電力制御部４４０は、前記電力制御信号発生部４３０で得られる送信電力制御信号に応じて前記分配器２００で得られる各セクター別順方向チャンネル信号をそれぞれ電力増幅し、その電力増幅された順方向チャンネル信号に電圧をそれぞれ結合して出力させる第１〜第３送信電力制御器４４１〜４４３から構成される。
【００２８】
また、前記第１〜第３送信電力制御器４４１〜４４３は、図５に示すように、前記分配器２００で得られるセクター別順方向チャンネル信号を固定利得に応じて増幅させる増幅器４６１と、前記送信電力制御信号に応じて前記増幅器４６１で増幅された順方向チャンネル信号を減衰させる減衰器４６２と、前記減衰器４６２で減衰された順方向チャンネル信号に前記電圧を結合して出力する電源及び信号結合器４６３とからそれぞれ構成される。
【００２９】
ここで、受信電力制御部４５０の構成及び作用は下記の逆方向リンク時に説明する。
このように構成されるアンテナインターフェース部４００において、順方向リンク時、分配器２００で得られる各セクター別順方向チャンネル信号は送信電力制御部４４０内の第１〜第３送信電力制御器４４１〜４４３にセクター別に入力される。
その際に、電源供給部４２０は、外部から入力される商用交流電圧（ＡＣ電圧）を電波整流し平滑化させた後、アクティブ高周波モジュール７００で必要とする直流電圧（ＤＣ電圧）に変換して前記第１〜第３送信電力制御器４４１〜４４３にそれぞれ印加する。
【００３０】
また、前記電力制御信号発生部４３０は、図面には示されていないが、屋内装備のコントロール手段（Control Unit）との内部通信により、送信電力及び受信電力の制御値を受け入れ、その受け入れられた電力制御値によって送信電力制御信号及び受信電力制御信号を出力する。ここで、送信及び受信電力制御の主目的は、送信カバリッジ及び受信カバリッジを可変させることにある。すなわち、送信電力を極大化すると送信カバリッジを拡大することができ、受信電力を極大化すると受信カバリッジを拡大することができる。
【００３１】
一方、このように出力される送信電力制御信号は、前記第１〜第３送信電力制御器４４１〜４４３にそれぞれ伝達され、これにより、第１〜第３送信電力制御器４４１〜４４３は、各セクター別順方向チャンネル信号の利得を制御する。ここで、第１〜第３送信電力制御器４４１〜４４３の各構成及び動作は同一であるので、以下では一つの送信電力制御器（本発明では、第１送信電力制御器）の動作のみを説明する。
【００３２】
すなわち、第１送信電力制御器４１１は、図５に示すように、増幅器４６１で、固定された利得（３０ｄＢ）によって前記分配器２００から伝達された第１セクター（例えば、アルファセクター）順方向チャンネル信号（Ｔ×１）を前記固定された利得（３０ｄＢ）に応じて増幅させる。このように増幅された信号は減衰器４６２に伝達され、減衰器４６２は、前記電力制御信号発生部４３０から出力される送信電力制御信号（control）に応じて、前記増幅器４６１で増幅されたアルファセクター順方向チャンネル信号を１５ｄＢ限度内で変化させる。この際に、減衰量は前記電力制御信号発生部４３０から出力される送信電力信号に対応し、その減衰量は１５ｄＢ以内で可変的である。また、このように減衰されたアルファセクター順方向チャンネル信号は電源及び信号結合器４６３で前記電源供給部４２０から供給される直流電圧（ＤＣ電圧）と結合されて前記バトラーマトリックス部６００に伝達される。
【００３３】
次に、前記屋外に設置されたバトラーマトリックス部６００は、伝達される三つの送信チャンネル信号（アルファ、ベータ、ガンマセクター）が相違した位相差を有するように、位相差を制御する。すなわち、四つの水平配列に構成される配列アンテナ部７１０、７２０、７３０、７４０で形成されるビームの指向角が図２に示すビーム８１０、８２０、８３０のようになるように、各セクター別順方向チャンネル信号に位相差を与えてアクティブ高周波モジュール７００に伝達する。
【００３４】
ここで、バトラーマトリックス部６００は入力端子と出力端子がそれぞれ四つで、４×４バトラーマトリックスとも呼ばれ、現在、商用品が開発されている。また、前記バトラーマトリックス部６００は、入力端子に入力される信号の数にかかわらず、全ての出力端子を通じてビーム形成信号（Beam Forming Signal）を出力する。アクティブ高周波モジュール７００内の第１〜第４配列アンテナ部７１０、７２０、７３０、７４０は所定のビーム幅及び指向角で空間に順方向チャンネル信号を輻射する。
【００３５】
ここで、前記第１〜第４配列アンテナ部７１０、７２０、７３０、７４０は、送受信アンテナエレメントと送受信増幅器が内蔵されている装置であり、第１〜第４配列アンテナ部の内部構成及び作用が相互同一であるので、以下では一つの配列アンテナ部のみを説明する。すなわち、一つの配列アンテナ部は、送信増幅器、送信帯域フィルター、送信アンテナ、受信アンテナ、受信帯域フィルター、受信増幅器からなり、現在状態は順方向チャンネル信号の送信状態であるので、送信増幅器では、前記バトラーマトリックス部６００から伝送されたビーム形成信号を一定電力レベルに増幅し、送信帯域フィルターでは、前記一定レベルに電力増幅されたビーム形成信号を設定帯域に濾波してスプリアス信号を除去する。
【００３６】
このようにスプリアス信号が除去されたビーム形成信号に応じて、送信アンテナは所定のビーム幅（３０°）と指向角で順方向チャンネル信号を空間に輻射する。換言すると、一つの配列アンテナ部は一つのセクターに相当する順方向チャンネル信号を３０°の幅を有する空間に輻射する。したがって、一つの配列アンテナ部はアルファ、ベータ、ガンマで９０°の伝播領域を有するので、四つの配列アンテナを使用すると、４×９０°となって、総３６０°の伝播領域をカバーすることができる。
【００３７】
次に、逆方向リンク時、加入者が伝送した逆方向チャンネル信号は、前記アクティブ高周波モジュール７００内の各々の配列アンテナ部７１０、７２０、７３０、７４０に受信される。ここで、周知のように、各々の配列アンテナの構成及び作用は同一であるので、一つの配列アンテナ部の受信動作のみを説明すると次のとおりである。
【００３８】
受信アンテナで加入者が送信した逆方向チャンネル信号を受信し、受信帯域フィルターは前記受信アンテナで受信した逆方向チャンネル信号を設定帯域に濾波する。このように、設定帯域に濾波された逆方向チャンネル信号は受信増幅器で一定電力レベルに増幅された後、後端のバトラーマトリックス部６００に伝達される。
【００３９】
前記バトラーマトリックス部６００としては、送信バトラーマトリックスと同様に、４×４バトラーマトリックスが使用され、そのなかで三つの入力端子では、アルファ、ベータ、ガンマの逆方向チャンネル信号を受信した後、セクター別逆方向チャンネル信号を前記アンテナインターフェース部４００に伝達する。ここで、残りの一つの入力端子に入力される信号はダミーロード５００に伝送する。
【００４０】
屋内に設置された前記アンテナインターフェース部４００は、入力される各セクター別逆方向チャンネル信号をそのまま通過させるか、受信電力を制御した後、前記結合器３００に伝達する。ここで、前記アンテナインターフェース部４００が図３のような構成を有する場合は、入力される各セクター別逆方向チャンネル信号をそのまま通過させて結合器３００に伝達する。
【００４１】
一方、前記アンテナインターフェース部４００が図４のような構成を有する場合は、受信電力制御信号に応じて各セクター別信号の電力を制御した後、前記結合器３００にセクター別逆方向チャンネル信号を伝達する。
【００４２】
これをより詳細に説明すると、図４に示すように、前記受信電力制御部４５０は、前記電力制御信号発生部４３０で得られる受信電力制御信号に応じて、前記バトラーマトリックス部６００から出力される各セクター別逆方向チャンネル信号を増幅して出力する第１〜第３受信電力制御器４５１〜４５３から構成される。
【００４３】
また、第１〜第３受信電力制御器４５１〜４５３は、図６に示すように、前記バトラーマトリックス部６００から出力される各セクター別逆方向チャンネル信号を固定利得に応じて増幅させる増幅器４７１と、前記受信電力制御信号に応じて、前記増幅器４７１から出力される逆方向チャンネル信号を減衰させて出力する減衰器４７２とからそれぞれ構成される。
【００４４】
このように構成されるアンテナインターフェース部４００での逆方向チャンネル信号の受信動作を説明すると次のとおりである。
まず、電力制御信号発生部４３０で、屋内装備との内部通信により得られる受信電力制御値によって、前記第１〜第３受信電力制御器４５１〜４５３に受信電力制御のための制御信号を伝達する。この受信電力制御信号に応じて、第１〜第３受信電力制御器４５１〜４５３は受信電力を制御することになる。
【００４５】
ここで、前記第１〜第３受信電力制御器４５１〜４５３の各々の内部構成及び作用は同一であるので、以下では一つの受信電力制御器（本発明では、第１受信電力制御器４５１）のみを説明する。
図６に示すように、前記第１受信電力制御器４５１は、前記バトラーマトリックス部６００で得られるセクター別逆方向チャネル信号（ＲＸ１）を増幅器４７１で固定利得（１５ｄＢ）に応じて増幅させる。このように増幅された逆方向チャンネル信号は減衰器４７２に伝達され、減衰器４７２は、前記電力制御信号発生部４３０で得られる受信電力制御信号に応じて、前記増幅器４７１で増幅された逆方向チャンネル信号を１５ｄＢ限度内で減衰させた後、前記結合器３００に伝達する。ここでも、受信電力制御は前記電力制御信号発生部４３０の制御によって１５ｄＢ限度内で可変的である。
【００４６】
前記結合器３００は、前記第１〜第３受信電力制御器４５１〜４５３でそれぞれ得られる各セクター別逆方向チャンネル信号を結合して前記トランシーバー１００に伝達する。
前記トランシーバー１００は、逆方向チャンネル信号（ＤＣＳ：８２４〜８４９ＭＨｚ、ＰＣＳ：１７５０〜１７８０ＭＨｚ）を受け入れ４.９５ＭＨｚの中間周波数にダウンコンバートして後端の復調部に伝送する。
【００４７】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明は、送受信増幅器が内蔵されているマルチビームアクティブアンテナを既存のＣＤＭＡ方式ＤＣＳ／ＰＣＳに適用することにより、既存に屋内に設置する送信用高電力増幅器（ＨＰＡ）または受信用低雑音増幅器（ＬＮＡ）が不要であるため、全基地局システムの構成を単純化させ得る利点がある。
【００４８】
また、本発明によるマルチビームアクティブアンテナは伝播領域を３０°ずつ１２セクターとするので、より増加したセクター化利得を図ることができ、加入者収容容量面でも既存のものに比べ、より多い加入者を収容し得る効果がある。
【００４９】
さらに、本発明は、付加する屋内装置の電力制御機能により送信電力及び受信電力の可変的な制御が可能であるので、送受信カバリッジの可変により効率的なサービスが可能であり、特に、送受信カバリッジの可変化が可能であるので、これをサービス地域の地形によって可変的に適用すると、サービスがより効率的なものになる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 一般的なＣＤＭＡ方式移動通信システムにおける基地局システムの概略構成図である。
【図２】 本発明によるアクティブアンテナを適用した基地局の構成を示すブロック図である。
【図３】 図２のアンテナインターフェース部の一実施の形態を示すブロック図である。
【図４】 図２のアンテナインターフェース部のほかの実施の形態を示すブロック図である。
【図５】 図４の送信電力制御器の一実施の形態を示す回路図である。
【図６】 図４の受信電力制御器の一実施の形態を示す回路図である。
【符号の説明】
１１、１２、１３ アンテナ、２０ 送受信フィルター及び低雑音増幅器、３０ 高出力増幅器、４０ トランシーバーシェルフ、５０ ＧＰＳ受信機、６０デジタルシェルフ、７０ 基地局制御器、１００ トランシーバー、２００ 分配器、３００ 結合器、４００ アンテナインターフェース部、４１１ 電源供給部、４１２〜４１４ 第１〜第３電源及び信号結合器、４２０ 電源供給部、４３０ 電力制御信号発生部、４４０ 送信電力制御部、４４１〜４４３ 第１〜第３送信電力制御器、４５０ 受信電力制御部、４６１ 増幅器、４６２ 減衰器、４６３ 電源及び信号結合器、５００ ダミーロード、６００ バトラーマトリックス部、７００ アクティブ高周波モジュール、７１０、７２０、７３０、７４０ 第１〜第４配列アンテナ部、８１０、８２０、８３０ ビーム。
Claims (22)
- ＣＤＭＡ方式移動通信システムにおいて、
加入者に伝送すべきＣＤＭＡ変調信号を周波数アップコンバートし、受信された信号を中間周波数に周波数ダウンコンバートするトランシーバーと、
前記トランシーバーで変換された順方向チャンネル信号を各セクター別に分配して出力する分配器と、
受信される各セクター別逆方向チャンネル信号を結合して前記トランシーバーに伝達する結合器と、
前記分配器から伝送してきたセクター別の順方向チャンネル信号の各々にＤＣ電圧を付加してバトラーマトリックス部に伝達し、そのバトラーマトリックス部から受けた逆方向チャンネル信号を前記結合器に伝送するアンテナインターフェース部と、
前記アンテナインターフェース部で得られるセクター別の順方向チャンネル信号に位相差を与えてビーム形成信号を生成してから送信し、受信した逆方向チャンネル信号は各セクター別逆方向チャンネル信号に変換して、その各セクター別逆方向チャンネル信号を前記アンテナインターフェース部へ伝送する前記バトラーマトリックス部と、
前記バトラーマトリックス部から伝送されたビーム形成信号を所定のビーム幅及び指向角で空間に輻射し、加入者から送信された逆方向チャンネル信号を受信及び増幅して前記バトラーマトリックス部に伝達するアクティブ高周波モジュールと
から構成されることを特徴とするアクティブアンテナを適用した基地局。 - 前記アンテナインターフェース部は、外部から供給される商用交流電圧をアクティブ高周波モジュールの入力条件を満足する直流電圧に変換して供給する電源供給部と、前記電源供給部から供給される直流電圧と前記分配器から得られるセクター別順方向チャンネル信号をそれぞれ結合させる第１〜第３電源及び信号結合器とから構成されることを特徴とする請求項１記載のアクティブアンテナを適用した基地局。
- 前記アンテナインターフェース部は、外部の商用交流電圧を受け入れて、アクティブ高周波モジュールで必要とする直流電圧に変換して供給する電源供給部と、送信電力及び受信電力制御値を受信して、その送信電力及び受信電力制御値によって送信電力及び受信電力を制御するための送受信電力制御信号を発生する電力制御信号発生部と、前記電力制御信号発生部から発生する送信電力制御信号に応じて前記分配器で得られる順方向チャンネル信号を増幅し、その増幅した順方向チャンネル信号に前記電源供給部から供給された電圧を結合して前記バトラーマトリックス部に伝達する送信電力制御部と、前記電力制御信号発生部から発生する受信電力制御信号に応じて前記バトラーマトリックス部で得られる逆方向チャンネル信号を増幅して前記結合器に伝達する受信電力制御部とから構成されることを特徴とする請求項１記載のアクティブアンテナを適用した基地局。
- 前記送信電力制御部は、前記電力制御信号発生部で得られる送信電力制御信号に応じて前記分配器で得られる各セクター別順方向チャンネル信号をそれぞれ電力増幅し、その電力増幅された信号に電圧を結合して出力させる第１〜第３送信電力制御器から構成されることを特徴とする請求項３記載のアクティブアンテナを適用した基地局。
- 前記第１〜第３送信電力制御器は、前記分配器で得られるセクター別順方向チャンネル信号を固有利得に応じて増幅させる増幅器と、前記送信電力制御信号に応じて前記増幅器で増幅された順方向チャンネル信号を減衰させる減衰器と、前記減衰器で減衰された順方向チャンネル信号に前記電圧を結合して出力する電源及び信号結合器とからそれぞれ構成されることを特徴とする請求項４記載のアクティブアンテナを適用した基地局。
- 前記受信電力制御部は、前記電力制御信号発生部で得られる受信電力制御信号に応じて前記バトラーマトリックス部から出力される各セクター別逆方向チャンネル信号を増幅して出力する第１〜第３受信電力制御器から構成されることを特徴とする請求項３記載のアクティブアンテナを適用した基地局。
- 前記第１〜第３受信電力制御器は、前記バトラーマトリックス部から出力される各セクター別逆方向チャンネル信号を固定利得に応じて増幅させる増幅器と、前記受信電力制御信号に応じて前記増幅器から出力される逆方向チャンネル信号を減衰させて出力する減衰器とから構成されることを特徴とする請求項６記載のアクティブアンテナを適用した基地局。
- 前記アクティブ高周波モジュールは、水平に配列されてビーム輻射パターンを形成する第１〜第４配列アンテナ部から構成されることを特徴とする請求項１記載のアクティブアンテナを適用した基地局。
- 前記第１〜第４配列アンテナ部は、入力されるビーム形成信号を一定レベルに増幅する送信増幅器と、前記増幅器で増幅されたビーム形成信号を一定帯域に濾波する送信帯域フィルターと、前記送信帯域フィルターから出力されるビーム形成信号を所定のビーム幅及び指向角で空間に輻射する送信アンテナと、加入者が伝送した逆方向チャンネル信号を受信する受信アンテナと、前記受信アンテナで受信された逆方向チャンネル信号を帯域フィルタリングする受信帯域フィルターと、前記受信帯域フィルターから出力される逆方向チャンネル信号を所定レベルに増幅して、増幅された逆方向チャンネル信号を前記バトラーマトリックス部へ伝送する受信増幅器とからそれぞれ構成されることを特徴とする請求項８記載のアクティブアンテナを適用した基地局。
- 前記送信アンテナの伝播領域はセクター当たり３０°ずつ９０°の電波領域を有することを特徴とする請求項９記載のアクティブアンテナを適用した基地局。
- 前記トランシーバーと前記分配器と前記結合器と前記アンテナインターフェース部とが屋内に設置されており、前記バトラーマトリックス部と前記アクティブ高周波モジュールとが屋外に設置されていることを特徴とする請求項１記載のアクティブアンテナを適用した基地局。
- ＣＤＭＡ方式移動通信システムにおいて、アクティブアンテナを適用した基地局のための通信方法であって、該基地局は、トランシーバーと分配器と結合器とアンテナインターフェース部とバトラーマトリックス部とを備えており、
前記トランシーバーが、加入者に伝送すべきＣＤＭＡ変調信号を周波数アップコンバートし、受信された信号を中間周波数に周波数ダウンコンバートするステップと、
前記分配器が、前記トランシーバーで変換された順方向チャンネル信号を各セクター別に分配して出力するステップと、
前記結合器が、受信される各セクター別逆方向チャンネル信号を結合して前記トランシーバーに伝達するステップと、
前記アンテナインターフェース部が、前記分配器から伝送してきたセクター別の順方向チャンネル信号の各々にＤＣ電圧を付加してバトラーマトリックス部に伝達し、そのバトラーマトリックス部から受けた逆方向チャンネル信号を前記結合器に伝送するステップと、
前記バトラーマトリックス部が、前記アンテナインターフェース部で得られるセクター別の順方向チャンネル信号に位相差を与えてビーム形成信号を生成してから送信し、受信した逆方向チャンネル信号は各セクター別逆方向チャンネル信号に変換して、その各セクター別逆方向チャンネル信号を前記アンテナインターフェース部へ伝送するステップと、
前記アクティブ高周波モジュールが、前記バトラーマトリックス部から伝送されたビーム形成信号を所定のビーム幅及び指向角で空間に輻射し、加入者から送信された逆方向チャンネル信号を受信及び増幅して前記バトラーマトリックス部に伝達するステップと
を含む通信方法。 - 前記アンテナインターフェース部は、電源供給部と第１〜第３電源及び信号結合器とを備えており、
前記電源供給部が、外部から供給される商用交流電圧をアクティブ高周波モジュールの入力条件を満足する直流電圧に変換して供給するステップと、
前記第１〜第３電源及び信号結合器が、前記電源供給部から供給される直流電圧と前記分配器から得られるセクター別順方向チャンネル信号をそれぞれ結合させるステップと
を含む請求項１２に記載の通信方法。 - 前記アンテナインターフェース部は、電源供給部と電力制御信号発生部と送信電力制御部と受信電力制御部とを備えており、
前記電源供給部が、外部の商用交流電圧を受け入れて、アクティブ高周波モジュールで必要とする直流電圧に変換して供給するステップと、
前記電力制御信号発生部が、送信電力及び受信電力制御値を受信して、その送信電力及び受信電力制御値によって送信電力及び受信電力を制御するための送受信電力制御信号を発生するステップと、
前記送信電力制御部が、前記電力制御信号発生部から発生する送信電力制御信号に応じて前記分配器で得られる順方向チャンネル信号を増幅し、その増幅した順方向チャンネル信号に前記電源供給部から供給された電圧を結合して前記バトラーマトリックス部に伝達するステップと、
前記受信電力制御部が、前記電力制御信号発生部から発生する受信電力制御信号に応じて前記バトラーマトリックス部で得られる逆方向チャンネル信号を増幅して前記結合器に伝達するステップと
を含む請求項１２に記載の通信方法。 - 前記送信電力制御部は第１〜第３送信電力制御器を備えており、
前記第１〜第３送信電力制御器が、前記電力制御信号発生部で得られる送信電力制御信号に応じて前記分配器で得られる各セクター別順方向チャンネル信号をそれぞれ電力増幅し、その電力増幅された信号に電圧を結合して出力させるステップを含む請求項１４に記載の通信方法。 - 前記第１〜第３送信電力制御器は、増幅器と減衰器と電源及び信号結合器とを備えており、
前記増幅器が、前記分配器で得られるセクター別順方向チャンネル信号を固有利得に応じて増幅させるステップと、
前記減衰器が、前記送信電力制御信号に応じて前記増幅器で増幅された順方向チャンネル信号を減衰させるステップと、
前記電源及び信号結合器が、前記前記減衰器で減衰された順方向チャンネル信号に前記電圧を結合して出力するステップと
を含む請求項１５に記載の通信方法。 - 前記受信電力制御部は、第１〜第３受信電力制御器を備えており、
前記第１〜第３受信電力制御器が、前記電力制御信号発生部で得られる受信電力制御信号に応じて前記バトラーマトリックス部から出力される各セクター別逆方向チャンネル信号を増幅して出力するステップを含む請求項１４に記載の通信方法。 - 前記第１〜第３受信電力制御器は、増幅器と減衰器とを備えており、
前記増幅器が、前記バトラーマトリックス部から出力される各セクター別逆方向チャンネル信号を固定利得に応じて増幅させるステップと、
前記減衰器が、前記受信電力制御信号に応じて前記増幅器から出力される逆方向チャンネル信号を減衰させて出力するステップと
を含む請求項１７に記載の通信方法。 - 前記アクティブ高周波モジュールは、第１〜第４配列アンテナ部を備えており、
前記第１〜第４配列アンテナ部が、水平に配列されてビーム輻射パターンを形成するステップを含む請求項１２に記載の通信方法。 - 前記第１〜第４配列アンテナ部は、送信増幅器と送信帯域フィルターと送信アンテナと受信アンテナと受信帯域フィルターと受信増幅器とを備えており、
前記送信増幅器が、入力されるビーム形成信号を一定レベルに増幅するステップと、
前記送信帯域フィルターが、前記増幅器で増幅されたビーム形成信号を一定帯域に濾波するステップと、
前記送信アンテナが、前記送信帯域フィルターから出力されるビーム形成信号を所定のビーム幅及び指向角で空間に輻射するステップと、
前記受信アンテナが、加入者が伝送した逆方向チャンネル信号を受信するステップと、
前記受信帯域フィルターが、前記受信アンテナで受信された逆方向チャンネル信号を帯域フィルタリングするステップと、
前記受信増幅器が、前記受信帯域フィルターから出力される逆方向チャンネル信号を所定レベルに増幅して、増幅された逆方向チャンネル信号を前記バトラーマトリックス部へ伝送するステップと
を含む請求項１９に記載の通信方法。 - 前記送信アンテナの伝播領域はセクター当たり３０°ずつ９０°の電波領域を有することを特徴とする請求項２０に記載の通信方法。
- 前記トランシーバーと前記分配器と前記結合器と前記アンテナインターフェース部とが屋内に設置されており、前記バトラーマトリックス部と前記アクティブ高周波モジュールとが屋外に設置されていることを特徴とする請求項１２に記載の通信方法。
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