JPH01255325A - アンテナビーム境界検知装置および方法 - Google Patents

アンテナビーム境界検知装置および方法

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JPH01255325A
JPH01255325A JP1046710A JP4671089A JPH01255325A JP H01255325 A JPH01255325 A JP H01255325A JP 1046710 A JP1046710 A JP 1046710A JP 4671089 A JP4671089 A JP 4671089A JP H01255325 A JPH01255325 A JP H01255325A
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  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、２つの相関あるアンテナからの受信信号の比
較により行なわれる遠隔送信機の位置決めに関し、より
詳細には異なるアンテナパターンを有する相関するアン
テナで受信された信号の比較を利用してセルの境界を決
定し、かつそれに続き多セル無線電話システムにおいて
ハンドオフが必要な時を事前に検出することに関する。
［従来の技術］ 複数の近接配置されていない固定サイトからの地理的領
域の連続した無線カバレージを与える区画式またはセル
ラー（ｅｅｌ　Ｉｕｌａｒ）移動無線電話システムおよ
び他の複数無線カバレージ領域システムは、遠隔送受信
機ユニットがある固定サイト（１’１ｘｅｄ　５ｉｔｅ
）の無線カバレージ領域から他、の領域に移動するに応
じである固定サイトから他のサイトへの無線通信能力の
自動的転送を行なっている。
この通信のハンドオフは既に米国セルラー無線電話サー
ビスの為に、フルール他によって、「制御アーキテクチ
ャ」、ベル・システム・テクニカル・ジャーナル、第５
８巻第１号、１９７９年１月、４３−６９頁、に記載さ
れている。
セルラシステム全体の設計、無線信号放射の方向、そし
てセルラシステムの成長の技術はいくつかの米国特許の
主題となっている。それらの内で、第３，６６３．７６
２号、ジョエル・シュニヤ、「移動通信システム」、第
３．８１９，８７２号、ハムリック、「移動電話セルラ
ースイッチングシステム」、第３，９０６．１６６号、
クーパー他、「無線電話システム」、第４，１２８．７
４０号、グラジアノ、「セルラーＲＦ通信システムのた
めのアンテナアレー」、そして第４，１４４，４１１号
、フレンキール、「異なるセルサイズの柔軟性ある使用
のための構造を有するセルラー無線電話システム」があ
る。これらの伝統的なシステムの幾つかは通過時間を有
するユーザーの数の増大を予期し、かつ固定された地理
的領域における無線周波数の多重再使用を可能にするた
めセル領域を再分割しかつ縮小する優れた方法を開発し
た。
セルあるいはセルを縮小できる最少の領域においてユー
ザーの数を限定する制限の１つは遠隔ユニットの位置を
決定し、ハンドオフの処理を行なうに必要な時間である
。一般に、位置決めおよびハンドオフの必要性は固定局
と通信を維持している各遠隔ユニットから受信した信号
の品質を周期的にサンプリングすることにより決定され
る。このような信号品質のｎ１定は、米国特許第４，５
４９゜３１１号、マクロ−リン、「無線信号周波数の強
度をｎ１定するための方法および装置」、および第４．
７０４，７３４号、メニック他、「セルラー無線電話シ
ステムにおける信号強度の測定及びアンテナ選択の方法
および装置」に記載されているように、受信信号に対す
る信号レベルの比較によってなすことができる。さらに
、ハンドオフを可能にするよう計画された技術および装
置は、米国特許第４，４８５．４８６号、ウェブ他、「
セルラー無線電話通信システムにおける移動および携帯
無線電話に割当てられた二重無線チャネルを割当てかつ
二重無線チャネルを走査する方法および装置」、および
第４，６９６，０２７号、ボンタ、「無線システムのた
めの干渉を減少したハンドオフ装置および方法」に記載
されている。
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、遠隔ユニットの密度が大きくなり、ある
いはセルの大きさが小さくなり、あるいは無線経路にマ
ルチパス妨害および経路障害物がある場合には、ハンド
オフの決定時間を減少するために新たなハンドオフ技術
を用いなければならない。１つの方法として、１９８８
年１１月３日に公開されかつ本願の譲受人に譲渡された
ＰＣＴ国際公開第ＷＯ３８１０８６５０、ラベツッ、「
マクロダイバシティを使用するマイクロセルラー通信シ
ステム」においては、デジタル無線システム技術を利用
しハンドオフの決断処理を固定装置と遠隔ユニットの間
に分割している。
都市領域および自然の障害物のある場所においては、伝
統的なセルラー遠隔ユニットからの無線信号は建物また
は丘の様な近くの障害物からの反射とともに固定局の受
信機に到達するのが普通である。また、物体が遠隔ユニ
ットから固定局受信機への無線経路を妨害することも普
通である。いずれの場合も、受信信号の強度あるいは品
質はかなり変化しかつ信号品質に基づくハンドオフの決
定は誤りを生じやすい。例えば、障害建築物の後の位置
に移動する送信遠隔ユニットは、該遠隔ユニットがセル
の境界を超えて移動したとしても固定局の受信機におい
てはかなり減少する信号強度を発生する。ハンドオフが
それが不必要または遠隔ユニットをハンドオフすること
が適当でないときに固定局によって初められる。また、
遠隔ユニットが障害物から置去るとき第２のハンドオフ
処理が行なわれる。それはあたかもセルの境界が不明瞭
でありかつセル境界内でカバレージの穴が見付けられた
かのようになる。
従って、セルの境界はより明白に画定されることが望ま
しい。このような画定はセルラー無線電話システムにお
けるハンドオフ決断処理の負荷を減少させるであろう。
従って、本発明の目的は、セルのアンテナビームの境界
を画定することである。
本発明の他の目的は、ハンドオフ決断実行処理に必要な
コンピュータ処理的な努力の瓜を減少させることである
。
本発明のさらに他の目的は、固定装置がハンドオフ制御
装置に無線カバレージ領域内で現在使用されている各通
信リンクをサンプルすることを要求することなくハンド
オフに必要な予備的決定が出来るようにすることにある
。
本発明のさらに他の目的は、固定局において異なるアン
テナパターンを有する２つの相関するアンテナで信号を
受信しかつ信号の品質を比較してアンテナパターンのビ
ーム境界が認識できるようにすることにある。
［課題を解決するための手段］ 従って、これらのおよび他の目的はセルラー無線７株話
システムのためのアンテナビーム境界検出器を含む本発
明において実現される。本システムにおける第１のアン
テナはビーム境界によって画定される無線カバレージの
第１の地理的領域から第１の無線信号を受信する。第２
のアンテナは、少なくとも第１の地理的領域の一部を含
む無線カバレージの第２の地理的領域から、第１の無線
信号と相関ある、第２の無線信号を受信する。第１の無
線信号の大きさが第２の無線信号の大きさと比較され、
第１の信号の大きさと第２の信号の大きさとの間に予め
定められた関係が存在するとき出力信号が生成される。
［実施例］ 第１図は、模式化した３セルのセルラーシステムの構成
を示す。３つのセルの各々は固定局無線機および制御装
置が通常置かれる中心点（１０１゜１０２および１０３
）から照射される。３つの６角形のセルの各々はさらに
６つのセクターに分割され、各セクターは中心点におけ
る方向性アンテナから放射を受ける。さらに、このよう
なセルラーシステムの記述は米国特許第４．１２８．７
４０号に見られる。
中心局１０１−１０３の各々における典型的なセルラー
システムに見られる固定装置が第２図にブロック図形式
で示されている。電話呼ルーティングおよび公共交換電
話回路網インターフェースは、モトローラ社によって販
売されているＥ　Ｍ　Ｘ　５００型のようなセルラー電
話交換機２０１によって実施され、これは公共交換電話
回路網または無線システムからの電話呼を受け、かつこ
の呼をその適切な目的地に導く。セルラー電話交換機２
０１には、セルラーシステムにおける中心点の各トラン
シーバグループに対する基地局コントローラ　２０５゜
２０６および２０７のような基地局コントローラのより
直接的な制御下にあるトランシーバグループ２０２、　
２０３および２０４として示されている複数の固定基地
局無線送信機および受信機が接続されている。好ましい
実施例においては、各基地局コントローラもまた、集合
的に遠隔ユニットまたはセルラー加入者装置（ＣＳ　Ｅ
）として知られている移動または携帯無線電話をＣ３Ｅ
が位置するセル内で利用できる無線チャネルの１つに割
当てる制御を行なう。
複数の固定局トランシーバには従来一般的に音声チャネ
ルとして知られている二重無線チャネルにより信号をＣ
ＳＥに送信しかつ信号をＣ８Ｅから受信する仕事が割当
てられている。さらに、ＣＳＥのサービスの要求を制御
しかつ音声チャネルの割当てを伝達するため、トランシ
ーバグループのトランシーバのうちの１つに一般にセル
ラーシステムで使用される二重無線チャネルの半分によ
りコマンドを送信し、かつ二重チャネルの他の半分によ
り要求を受信する仕事を割当てることができる。
セルがさらに、第１図に示されるように、複数のセクタ
ーに分割されると、トランシーバの細分は幾つかの二重
チャネルが第１のセクターに送信されかつ該第１のセク
ターから受信され、幾つかの他の二重チャネルは第２の
セクターに送信され、以下同様に送受信が行なわれるよ
うになされる。
従って、Ｃ３Ｅ２０Ｂに働きかけるためには、トランシ
ーバグループ２０３の１個の固定局トランシーバがＣ３
Ｅ２０Ｂから音声チャネルを受信しかつ送信するために
方向性アンテナに結合される。Ｃ３Ｅ２０８が１つのセ
ルから他のものに、あるいは１つのセクターから他のも
のに移動するに応じてそのセルにおけるＣ８Ｅが利用で
きる音声チャネルの１つに、ハンドオフプロセスにより
、同調するよう指令される。
本発明の１つの実現形態においては、前述の米国特許第
４，６９４．４８４号に見られるような固定局装置（こ
の装置は各セルの中央放射ポイントに見られる）を採用
している。さらに、セルラー加入者装置（遠隔ユニット
）は移動または携帯無線トランシーバでよい。移動無線
装置はアメリカ合衆国イリノイ州シャンバーグのモトロ
ーラサービス出版によって発行されたモトローラインス
トラクションマニアル第１３８　Ｐ８１Ｑ３９　Ｅ２５
に記載されたものでよく、かつ携帯セルラー無線装置は
アメリカ合衆国イリノイ州シャンバーグのモトローラサ
ービス出版によって発行されたモトローラインストラク
ションマニアル第０８　Ｐ８１０４８　ＥＩｌｉＯ−Ｂ
に記載されたものでよい。
セクターセルのサービス範囲（カバレージ）を作り出す
固定局トランシーバと方向性アンテナとの間の相互接続
を示すより詳細なブロック図が第３図に示されている。
ここでは、トランシーバ３００は、中心局！旧を中心と
するセルの同定無線装置であるトランシーバ２０３のグ
ループの一部である。アンテナセクター１をトランシー
バ３００が結合される代表セクターであるものとすると
、このセルのセクターに対するサービス範囲を提供する
方向性アンテナは送受切換器（ｄｕｐｌｅｘｅｒ）　３
旧に結合され、この送受切換器３０１はトランシーバ３
００の送信機３０３をアンテナに結合することを可能な
らしめ、一方向時にトランシーバ３００の受信機３０５
の動作を同じアンテナから許容する。セクター１のアン
テナで受信された信号は送受切換器３０１を通して受信
機多重結合器（ｍｕｌｔｌｃｏｕｐｌｃｒ）３０７に結
合される。受信機の多重結合器３０７は信号増幅とセク
ター１（受信機３０５）で動作している受信機およびセ
クター６（セクター１の左）で動作している受信機そし
てセクター２（アンテナセクター１の右）で動作してい
る受信機への信号分配とを行なう。このようにして、中
心局ｌｏｔからサービスを受けるセルにおいてかっこの
セルのセクター１において動作しているＣ３Ｅ２０８は
、受信機多重結合器３０７を通してのみでなく、送受切
換器３０９および受信機多重結合器ａｔｔを通してセク
ター２のアンテナにより、さらには送受切換器３１３お
よび受信機多重結合器３１５を通してセクター６のアン
テナから、受信機３０５によって受信され得ることが理
解できる。従って受信機３０５はセクター１またはセク
ター２またはセクター３からのアンテナを選ぶことがで
きる。受信機３０５がダイバシティーの能力を有してお
れば３つのセクターのアンテナの任意のものから受信し
た信号は伝統的な方式で結合することができる。
第３図に示されるような受信機の構成は１つのセクター
から他のセクターへ移動するセルラー加入者装置のハン
ドオフに役立つ。セクター１，２゜および６のアンテナ
からの受信機３０５における信号強度または信号品質を
比較することにより、セルラー加入者装置が、例えば、
セクター１からセクター６へ移動したときを決定するこ
とができる。
しかしながら、このようなセクタ−０セクターハンドオ
フは信号強度または品質のｎ１定および基地局コントロ
ーラ２０５によるハンドオフ処理を必要とする。さらに
、そのようなセクター・セクターハンドオフ処理は基地
局コントローラ２０５および受信機３０５による連続的
な信号品質のδキＪ定処理を必要とし、それにより他の
目的に使用され得る処理時間を拘束する。本発明は、各
ＣＳＥの必要に基づきハンドオフが必要かどうかを決定
することにより基地局コントローラおよび受信機による
周期的な信号強度または品質の測定の必要性を除去する
ものである。これにより、周期的な信号強度または品質
の測定のために必要とされた処理時間が節約される。
第４図は、セルの１個のセクターに利用できる方向性ア
ンテナの典型的な水平パターンを示す。
アンテナの水平パターンは伝統的に極座標グラフでえか
かれ、所定仰角におけるアンテナ周りの位置は角度θ１
１により表わされ、かつ受信または送信信号の強度は極
グラフの原点を中心とするベクトルの先端で表わされる
。このアンテナパターンはアンテナが信号を受信できる
、あるいはアンテナが信号を送信できる領域と同等視す
ることができる。従って、アンテナビームの境界はアン
テナで受信される、あるいはアンテナから送信される一
定の信号強度の大きさを表わすアンテナパターンの境界
である。セルラー加入者装置２０８がセクターのアンテ
ナパターン内で移動するに応じて、ボーアサイトまたは
最大アンテナゲインの点からのその方位角θ１１はボー
アサイト（θＩ＋−０）で見られる最大信号強度からい
くらか減衰した信号強度を示す。本発明は、方向性アン
テナのボーアサイトからの偏移角に基づく信号強度のこ
の変化を、１つのセクターの方向性アンテナから受信さ
れる信号の・強度と関連する全方向性アンテナから受信
される信号の強度とを比較することにより、利用する。
先に述べたように、直面する問題はＣＳＥが動作してい
るセルまたはセクターを十分に画定できるよう信号強度
または品質を測定すること、および予めハンドオフが必
要であることを決定することにある。従来の信号強度ま
たは品質のｎ１定方法は無線信号経路に対する障害物（
建物、丘、車両、人間、その他）により生ずるようなあ
るいは反射１１ｉ１ｉ（建物、丘、その他）からの無線
信号の反射により生ずるような無線信号電界の変動の影
響を受けた。障害物のない期待される無線経路は１つの
建物によって遮えぎられるかもしれないし、一方策２の
無線経路が第２の建物からの反射によって作られるかも
しれない。従って、ＣＳＥのハンドオフはさもなければ
ハンドオフを要求すべきではない場所において障害物に
よる低い信号品質を有するＣ３Ｅに対して指示されるか
もしれない。同様に、信号の反射または他の構成的干渉
はさもなければＣ３Ｅが他のセルまたはセクターにハン
ドオフされるべきである場所において極めて高い信号品
質を生ずるかもしれない。
従って、無線電界の動揺（Ｐ）はセクターおよびセル（
およびセルまたはセクター内のホール）の間で非常に不
明確な境界を生ずることになり、不本意にハンドオフお
よびハンドオフ要求の数を増加させる。本発明は、信号
強度または品質の比較測定により境界をより明確に画定
しセルの境界の不明確さを解決する。
第５図を参照すると、２つのアンテナ、すなわち全方向
性アンテナ５０１および方向性アンテナ５０３のアンテ
ナパターンが信号強度の極座標で画かれている。もし、
全方向性および方向性アンテナが完全に相関あるものと
すれば、一方で受信される信号は他方で受信される信号
に追従する。従って、唯一の相違は第５図に示されるよ
うにアンテナ利得である。実際には２つの別個のアンテ
ナから完全な相関（ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ）を達成す
ることは困難である。ただし、２つのアンテナからの信
号の間で０．７より大きい相関があれば本発明の好まし
い実施例に対しては十分である。全方向性アンテナが示
されているが、方向性特性を有するアンテナも使用でき
る。そのような広いビーム幅のアンテナは一般に主方向
性アンテナの方向性アンテナパターンのビーム幅を包含
する垂直および水平パターンを持たねばならない。
Ｃ８Ｅが方向性アンテナのボーアサイト（θＩ■−〇）
から移動するに応じて、受信信号の強度または品質はア
ンテナパターンに応じて減少する。
全方向性（あるいは広いビーム幅の）アンテナに対する
ボーアサイト（θｌｌ−０）からの角度のこの同じ変化
は受信信号の強度または品質に本質的に変化を生じない
。いずれのアンテナからの半径方向の距Ｍｄの変化およ
び動揺する電界Ｐの変化は（アンテナ間の相関のため）
双方のアンテナで受信される信号に等しい変化を生ずる
。従って、方向性アンテナによって受信される信号（Ｓ
Ｄ）はボーアサイトからの水平角（θＩＩ　）ボーアサ
イトからの垂直角（θｖ）、アンテナからの距離（ｄ）
、そして電界の動揺（Ｐ）の関数である。
５Ｄ−ｆ　（θＩＩ、ｅＶ、ｄ、ｐ） 同様にして、全方向性アンテナから受信される信号（Ｓ
ｏ）は距離（ｄ）、ボーアサイトからの垂直角（θＶ）
、および電界の変動（Ｐ）の関数である。
５ｏ−ｆ　（ｄ、θＶ、ｐ） アンテナが完全に相関している場合には、２つのアンテ
ナで受信された信号は定数（ｋ）により比例的関係にあ
り、この定数は全方向性（広ビーム幅）アンテナパター
ンの予め選択されたビーム境界値に設定される。
ｓＤｌθＨ１θＶ、ｄ″″に８０ 従って、全方向性（広ビーム幅）アンテナから受信され
た信号が方向性アンテナから受信された信号と比較され
ると、比例定数ｋを確立することができかつ方向性アン
テナのビームの境界を決定に影響を与える電界の動揺の
効果を受けることなく決定できる。好ましい実施例にお
いては、この比較は単一の受信機構成でなされる。さら
に、本発明の好ましい実施例においては、ｋは３〜７ｄ
［３の間に調整されるが、しかしこれらは単に公称値で
ありシステム設計者の要求に合うよう選択することがで
きる。
比例定数ｋを変えることにより、異なる方向性アンテナ
のビーム境界を画定することができる。
この効果はセクター化されたセルラーシステムの設計者
に特別の干渉または地形上の必要を満すため特定の方向
性アンテナによってカバーされるセクターの大きさおよ
び角度を変えることを可能ならしめる。第５図の点線で
示された方向性アンテナパターン５０５および５０７は
サービス領域の角度および範囲の増加および減少を示し
ている。
もし、方向性アンテナおよび広ビームアンテナが完全に
一緒に置かれず、垂直方向セパレーション１１によって
分離されておれば、干渉計効果（Ｉｎｔｅｒｌ’ｅｒｏ
ｍｅｔｅｒ　ｅｒｒｅｃｔ）が生じる方向性ビーム内の
幾つかの場所が発生する。この効果は第６図を参照する
ことにより最もよく理解できる。垂直方向の角度θ■が
変化すると、アンテナの垂直方向のセパレーションｈの
ため経路長の差Δｇが生ずる。経路長の差Δｇは幾何学
的に次の様に計算できる。
ΔΩ　−ｈ　　ｓ１０θ■ 位相差Ｗは経路長の差から次のように計算できる。
Δｖ■−（ｔ／ｋ）（２πΔｇ　） ＝（１／ｋ）（２πｈ　　ｓｉｎ　　θ■）第８Ａ図お
よび第８Ｂ図に示されるように、変調器９１５によって
単一のベクトルの位相角の変化として導入される変調を
考察すると、方向性アンテナ８０１からの信号ベクトル
と広ビームアンテナの信号ベクトル８０３の間の位相角
Ｖは垂直方向の角度θＶが変化するに応じて変化する。
従って、ボーアサイト（θＶ−０）においてＷ−π／２
と仮定すると、得られるベクトルＲは第８Ａ図に示され
るように大部分振幅変調成分を含んでいる。
θＶの他の角度では、広ビームアンテナの信号ベクトル
は第８Ｂ図に示されるように加えられ、その結果書られ
るベクトルＲにおいて主として位相変調が生ずる。
位相シフタ９１９によって導入される位相シフトは選択
された垂直方向の角度θＶにおいて最大構成的干渉（広
ビームアンテナの信号振幅）に合わせることかできる。
好ましい実施例においては、この選択された角度はセル
の中心に対応する。従って、全位相差は ΔＶ　−Φ＋ｎｌＦ■−ｎｙｒ／２ ここで、広ビームアンテナ信号の位＃ｌ変凋における最
大値に対してはｎ−１，３，５，・・・・・・であり、
かつ広ビームアンテナ信号の振幅の最大値に対してはｎ
−２，４，６，・・・・・・である。
干渉計効果の結果は第７図に示されている。位相および
振幅の最大および最少は、θＶの異なる値に対応する、
セルの中心からの距離ｄの異なる値で生ずる。位相（φ
□、φ２）および振幅（Ａ１）の構成的干渉のフレスト
（ｃｒｅｓｔｓ）がθＩ！およびｄの異なる値に対して
図示されている。本発明は位相の最大値は振幅の最少値
で生じ、振幅の最大値は位相の最少値で生ずるという事
実を干渉計効果の打消しのために旨く利用している。
次に第９図を参照すると、アンテナ信号比較回路の無線
周波部分の好ましい実施例がブロック図形式で示されて
いる。Ｃ５Ｅ２０８（第２図）から受信された信号は従
来通り方向性セクターアンテナ９０１で受信され、かつ
多重カプラー３０７を介してＣ９Ｅ２０８が送信のため
割当てられているチャネルを受信するために同調された
受信機　９０３に結合される。受信機９０３は先に基地
局トランシーバ２０３として示した固定局装置のより大
きいグループの一部である。Ｃ３Ｅ２０８からの同じ信
号は（セルの信号用アンテナでもよい）広帯域アンテナ
９０５で受信され、かつ従来通りの方向性カプラー９０
７を介してバンドパス・プリセレクタ壷フィルタ９０９
に結合される。好ましい実施例においては、共通固定局
受信周波数に亘り動作するプリセレクタ９０９は約２０
メガヘルツの通過帯域を提供し、帯域内の全ての所望の
受信信号を通過させかつこの帯域外の信号を排除する。
従来通りの位相変調器９１５が発振器９１７からのベー
スバンド周波数（Ｍ、）をＣ２Ｈ３Ｏｇから受信された
信号を含みアンテナ９０５で受信された各信号に与える
ために使用できる。なお、変調器９０９は振幅変調器で
あってもよいことは当業者には明らかであろう。
この複合信号は可変移相器９１９に結合され、該移相器
は広ビーム幅アンテナで受信された信号の位相を調節す
る。増幅器９２１で増幅された後、複合信号は分配器９
２３により受信機９０３への信号の分割を含め、固定局
トランシーバ２０３の各受信機に分配される。可変減衰
器９２５がここで使用され従来通りのカブラ９２７を介
して受信機９０３に結合される信号のレベルを調整する
。この調整は、アンテナ９０５および９０１の水平およ
び垂直ゲインの差に加え比例定数ｋを確定する。
受信機９０３は、広ビーム幅アンテナ信号の振幅変調器
に比例するＭ、の受信信号強度表示器（Ｒ８ＳＩ）の出
力、および広ビーム幅アンテナ信号の位相変調分に比例
するＭＬの大きさを有する復調器出力を生成する。受信
機９０３の復調器出力はＣ５Ｅ２０８の送信機を変調す
る信号、５ＡＴ（伝統的なセルラーシステムにおいてＣ
３Ｅ送信の存在を表示しかつ同一チャネル妨害（ｃｏｃ
ｈａｎｎｃｌＩｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）を減少するた
めに使用される、監視用オーディオトーン）信号、およ
び発振器９１７からのローカル変調信号を含む。ＳＡＴ
信号およびローカル変調信号（ＭＬ）は第１Ｏ図におい
てそれぞれＥ　およびＥＭの大きさを有する信号１００
１および信号１００３として示されている。受信機復調
出力信号はローカル変調信号（ＭＬ）を伝統的な信号２
乗回路１００７および伝統的な加算回路１００９に通過
させるフィルター００５に印加される。受信機９０３の
Ｒ５５Ｉ信号は周波数Ｍ、に同調された伝統的なフィル
ター０１１を介して伝統的な信号振幅２乗５ＩＱ１３お
よび伝統的な信号加算器１００ｇに結合され、その後Ｍ
、検知器１０１５に提供される。このようにして、干渉
計効果が除去された変調信号Ｍ。
が方向性アンテナのビーム境界を決定するために検知さ
れる。複合信号Ｍ、の振幅は振幅検波のような一般に知
られた技術の１つにより検波器１０１５によって決定さ
れる。検波された振幅は伝統的なしきい値検出器１０１
７に結合され、該検出器１０１７はＭＬの振幅が予め定
められたレベルより高くなったときハンドオフ処理装置
にハンドオフ必要信号を通知する。Ｍ、の振幅は広ビー
ム幅アンテナにより受信された信号に対する方向性アン
テナにより受信された信号の比に関連する。従って、方
向性アンテナの信号と広ビーム幅アンテナの信号の比が
しきい値検出器のＭＬの振幅レベルの検出によって検知
された所定の比例定数にと等しくなればハンドオフ処理
を始めることができる。
方向性アンテナビームに対する制御の増強は第１１図に
示されるようにして実現できる。本発明のこの実施例に
おいては、方向性アンテナのビームは小さな角度αだけ
傾けられており、それによりセルの鰻大範囲が第１２図
に示されるように垂直ビーム幅θＶの上部により（第１
２図のポイント１２０１）制限されている。このように
して、隣接するセルに対する干渉が減少される。
第１１図に示されるように、主方向性アンテナ９旧およ
び広ビーム幅アンテナ１１旧は垂直から角度αだけ傾け
られており、それにより主方向性アンテナの垂直ビーム
幅のボーアサイトが水平より下るようにされている。本
発明においては、角度αは０度と７度との間でよいが、
勿論より大きな角度を用いることもできる。機械的な傾
斜として図式的に示されているが、同じ効果は一般に知
られている電子的ビーム傾斜技術によって実現すること
もできる。さらに広ビーム幅アンテナも傾けて示されて
いる。これも便宜的なものに過ぎず、広ビーム幅アンテ
ナの垂直ビーム幅を主方向性アンテナ９０１の垂直ビー
ム幅を包含するに十分広く、従ってこのような広ビーム
幅アンテナ１１０１の下方への傾斜を不要とすることが
できる。
以上のように、アンテナビームの境界検知器が示されか
つ説明された。セクター化されたセルラ−システムにお
いては、にせの（ｓｐｕｒｉｏｕｓ）ハンドオフ処理を
減少させるために固定局の方向性アンテナビームを画定
することが重要である。これは本発明において、方向性
アンテナの受信信号強度を相関ある広ビーム幅アンテナ
の受信信号強度と比較することにより達成される。両信
号が相関しているため、両信号間の大きさの差は本質的
にアンテナパターンの差にのみ関係する。もし一定の振
幅差の要素値（ｒａｃｔｏｒ）が選択されると、方向性
アンテナのビーム幅は選択された定数によって画定され
る。
信号強度差の要素値の測定が広ビーム幅アンテナから受
信された信号におけるローカル変調信号を位相変調しか
つ変調された信号を主方向性アンテナからの信号と結合
することにより達成される。
干渉計効果がアンテナ間で生ずるかも知れないから、変
調されていないローカル変調信号の検出の前に振幅変調
および位相変調が結合される。変調されていないローカ
ル変調信号のレベルが（所望の差の要素値によって決定
される）所定のしきい値を超えると、ハンドオフの必要
性が指示される。
従って、本発明の特定の実施例が示されかつ記述された
が、本発明の真の精神および範囲に関連しない変形は当
業者がなし得るから、本発明はそれに限定されるもので
はない。従って、本発明の請求の範囲によって本発明お
よび全てのこのような変形が含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明を適用することができる従来のセクタ
ー化された中心放射３セルパターンを示す概略図である
。 第２図は、第１図のセルラーシステムに利用できかつ本
発明を適用できる装置を示すブロック図である。 第３図は、セクター化されたセルラーシステムにおける
装置の配置を示すブロック図である。 第４図は、本発明に使用できる方向性アンテナビームを
示す極座標グラフである。 第５図は、全方向性アンテナビームの極座標グラフに重
ねられた方向性アンテナビームを示す極座標グラフであ
る。 第６図は、干渉計効果がどのようにして生ずるかを説明
するための方向性および広ビームアンテナシステムに対
する無線信号放射を示す説明図である。 第７図は、干渉計効果によって生ずる位相および振幅変
調の最大および最少値を示す極座標および直線座標で示
されるグラフである。 第８Ａ図および第８Ｂ図は、主方向性アンテナと広ビー
ムアンテナ信号の間の位相がそれぞれπ／２および０で
ある場合の信号変調ベクトルを示す説明図である。 第９図は、広ビーム幅アンテナ信号を変調しかつその信
号を主方向性アンテナ信号に結合する本発明の回路を示
すブロック図である。 第１０図は、本発明において２つのアンテナ間の信号の
大きさの差を検出する回路を示すブロック図である。 第１１図は、主方向性アンテナのビーム幅が下方に傾斜
している場合の第９図に代る回路を示すブロック図であ
る。 第１２図は、第１１図の下方傾斜アンテナの垂直ビーム
幅を示す説明図である。 １０１．１０２，１０３．中心局、 ２０１：セルラー電話交換機、 ２０２．２０３，２０４　、基地トランシーバ、２０５
．２０６．２０７；基地局コントローラ、２０８．２０
９，２１０；セルラー加入者装置、３００；トランシー
バ、 ３０１；デュプレクサ、 ３０３；送信機、　３０５；受信機、 ３０７：受信機多重結合器、 ９０１；方向性セクターアンテナ、 ９０５：広ビーム幅アンテナ、 ９０７；方向性結合器、 ９０９；帯域プリセレクタフィルタ、 ９１５；位相器５！Ｊ器、　９１７；発振器、９１９；
位相器、　９２１；増幅器、 ９２３；分配器、　９２５；可変減衰器、９２７；結合
器、　９０３；受信機。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、ビーム境界で画定される無線カバレージの第１の地
    理的領域からの第１の無線信号を受ける第１のアンテナ
    、 少なくとも前記第１の地理的領域の一部を含む無線カバ
    レージの第２の地理的領域からの第２の無線信号であっ
    て前記第１の無線信号に対する所定の相関を有するもの
    を受信する第２のアンテナ、前記第１の無線信号の大き
    さを前記第２の無線信号の大きさと比較する手段、およ
    び、 前記比較手段に応答して前記第１の無線信号の大きさと
    前記第２の無線信号の大きさとの間に予め定められた大
    きさの関係が存在するとき出力信号を発生する手段、 を具備することを特徴とする複数のセルを用いたセルラ
    ー無線電話システムのためのアンテナビーム境界検知装
    置。 ２、ビーム境界で画定される無線カバレージの第１の地
    理的領域から第１の無線信号を受信する少なくとも１個
    の方向性アンテナ、 前記第１の地理的領域の少なくとも一部を含む無線カバ
    レージの第２の地理的領域からの第２の無線信号であっ
    て前記第１の無線信号と所定の相関を有するものを受信
    する広ビームアンテナ、前記第２の無線信号をローカル
    変調信号で変調する手段、 前記第１の無線信号の大きさを前記第２の無線信号の大
    きさと比較する手段であってさらに、（ａ）前記第１の
    無線信号と前記変調された第２の無線信号とを結合する
    手段と、 （ｂ）前記の結合された第１および第２の無線信号を復
    調して位相変調されている前記ローカル変調信号の一部
    および振幅変調されている前記ローカル変調信号の一部
    を回復する手段とを有するもの、および 前記比較手段に応答して、前記第２の無線信号の大きさ
    が前記第１の無線信号の大きさの予め定められた割合を
    こえたとき出力信号を発生する手段であってさらに、 （ａ）前記ローカル変調信号の回復された位相変調部分
    および前記ローカル変調信号の回復された振幅変調部分
    の結合された振幅を検出する手段と、（ｂ）この検出さ
    れた結合振幅を所定のしきい値と比較する手段と、 を有するもの、 を具備することを特徴とするセクタ化されたセルのため
    のセルラー無線電話システムのアンテナビーム境界ハン
    ドオフ検出装置。 ３、ビーム境界によって画定される無線カバレージの第
    １の地理的領域を有する第１のアンテナで第１の無線信
    号を受信する段階、 前記第１の地理的領域の少なくとも一部を含む無線カバ
    レージの第２の地理的領域を有する第２のアンテナで前
    記第１の無線信号と所定の相関を有する第２の無線信号
    を受信する段階、 該第２の無線信号をローカル変調信号で変調する段階、 前記第１の無線信号の大きさを前記第２の無線信号の大
    きさと比較する段階であってさらに（ａ）前記第１の無
    線信号と前記変調された第２の無線信号とを結合する段
    階と、 （ｂ）前記結合された第１および第２の無線信号を位相
    復調および振幅復調しかつ位相変調されている前記ロー
    カル変調信号の一部と振幅変調されている前記変調信号
    の一部とを回復する段階と、を有するもの、および 前記比較段階に応答して前記第１の無線信号の大きさと
    前記第２の無線信号の大きさとの間に所定の大きさの関
    係が存在するとき出力信号を発生する段階であってさら
    に、 （ａ）前記ローカル変調信号の前記回復された位相変調
    部分および前記ローカル変調信号の前記回復された振幅
    変調部分の組合された振幅を検出する段階と、 （ｂ）この検出された組合せ振幅を所定のしきい値と比
    較する段階と を有するもの を具備することを特徴とする複数のセルを用いたセルラ
    ー無線電話システムにおけるアンテナビーム境界の検出
    方法。
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