JPH11127105A - 無線送受信装置及び無線送受信システム - Google Patents

無線送受信装置及び無線送受信システム

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JPH11127105A
JPH11127105A JP9292636A JP29263697A JPH11127105A JP H11127105 A JPH11127105 A JP H11127105A JP 9292636 A JP9292636 A JP 9292636A JP 29263697 A JP29263697 A JP 29263697A JP H11127105 A JPH11127105 A JP H11127105A
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JP
Japan
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antenna
base station
area
transmission
reception
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JP9292636A
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English (en)
Inventor
Takuya Kusaka
卓也 日下
Mitsuyoshi Kegasa
光容 毛笠
Yuichiro Goto
有一郎 後藤
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Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
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Publication date
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  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 加入者局側のコストを上げることなく,従来
よりも通信可能距離を長くとることができる,或いは通
信品質を高めることができる無線送受信システム,及び
それに用いられる無線送受信装置を提供する。 【解決手段】 基地局の受信アンテナによる放射状の受
信可能領域(セクタ)を,送信アンテナによる放射状の
セクタよりもその中心角を狭く設定する。例えば,送信
アンテナ52aに対応するセクタS1を更に円周方向に
2分割してサブセクタ化し,それぞれのサブセクタS1
1,S12,…毎に受信アンテナ53a,53b,…を
設置する。これにより,基地局側の受信アンテナの数を
増やし,その分各アンテナの指向性を狭くしてアンテナ
ゲインを増すことで,加入者局側の送信装置のコストを
上げることなく,従来よりも通信可能距離を長くとるこ
とができ,或いは通信品質を高めることができる。尚,
基地局から加入者局への下り方向に関しては,基地局の
送信アンテナ数及びその指向性はそのままで,パワーア
ンプを大きくして送信出力を高めることで比較的容易に
対応できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は,基地局と複数の加
入者局との間で一点対多点の双方向通信を行う無線送受
信システム,及び,上記基地局等において用いられる無
線送受信装置に関する。
【0002】
【従来の技術】基地局と複数の加入者局との間で無線に
よる一点対多点通信を行うためのシステムとしては,例
えば特開平8−237181号公報に提案されているも
のが知られている。上記公報に記載の無線送受信システ
ムA0は,図3に示すように,中央局15に複数の基地
局11a,12a,13aが接続されている。また,そ
れら基地局11a,12a,13aはそれぞれ通信可能
領域11,12,13をカバーしており,それら通信可
能領域内の複数の加入者局41との間で無線による双方
向通信を行う。上記各基地局は,図4に示すように,互
いに90°づつ角度をずらして設置された4つのパネル
アレイアンテナ31,32,33,34を具備してい
る。それらのパネルアレイアンテナ31,32,33,
34は,それぞれ送信アンテナ素子と受信アンテナ素子
とを有しており,上記各パネルアレイアンテナは,各基
地局を中心に90°づつに分割された放射状の通信可能
領域内の加入者局41との間の送受信を受け持つ(以
下,1つのアンテナがカバーする通信可能領域をセクタ
という)。このように,上記パネルアレイアンテナは送
信側と受信側とで同じ指向性を有し,同じセクタをカバ
ーする。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで,上述のよう
な無線送受信システムにおいては,基地局と加入者局と
の通信可能距離,即ち上記通信可能領域の半径はできる
だけ長く,通信品質はできるだけ高くしたいという要請
がある。ここで,基地局と加入者局との無線回線設計で
は,受信C/N(Carrier Noise Ratio:dB)は,次式で計
算される。 C/N=(10logPt/B)+Gt+Gr−L−R
−N 但し,Pt(W):送信電力 B(MHz):送信帯域 Gt,Gr(dB):送信,受信アンテナ利得 L(dB):伝搬損失 R(dB/km):降雨減衰 N(dBW/MHz):熱雑音電力 C(dB):搬送周波数電力 受信信号のC/Nは,ディジタル信号の復調に必要なレ
ベル以上にマージンを持つことが不可欠であるため,上
記のような要請に応えるためには,例えば送信電力の大
きなパワーアンプを用いたり,或いは大型のアンテナを
用いてアンテナ利得を高める等の方法が考えられる。し
かしながら,基地局側に送信電力の大きなパワーアンプ
を設置することは比較的容易であるものの,加入者局側
のパワーアンプの送信電力を大きくすることは,各加入
者の装置コストを上げることになるため現実的ではな
い。また,加入者局側のアンテナは,コストや一般家庭
での設置の容易性などの面からなるべく小型のものが望
まれており,加入者局のアンテナの大型化によって上記
要請に応えることも難しい。更に,加入者局から基地局
への上り方向の通信情報量も,基地局から加入者局への
下り方向と同様になるべく多くとりたいという要請も,
上記通信可能距離を長くできない原因の一つとなってい
る。本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり,そ
の目的とするところは,加入者局側のコストを上げるこ
となく,従来よりも通信可能距離を長くとることができ
る,或いは通信品質を高めることができる無線送受信シ
ステム,及びそれに用いられる無線送受信装置を提供す
ることである。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に第1の発明は,放射状の送信可能領域を有する送信ア
ンテナ,及び放射状の受信可能領域を有する受信アンテ
ナを具備する無線送受信装置において,上記放射状の受
信可能領域が,上記送信可能領域よりもその中心角が狭
く設定されてなることを特徴とする無線送受信装置とし
て構成されている。また,上記受信可能領域を,上記受
信アンテナを中心として半径方向に層状に形成し,上記
受信アンテナから遠いほどその中心角を狭く設定するこ
とにより,比較的伝搬損失の少ない近距離と,比較的伝
搬損失の多い遠距離とで,受信可能領域をより適切に設
定することが可能となる。更に,隣接する受信可能領域
間で異なる周波数チャネル若しくは周波数チャネル群を
用いたり,或いは異なる偏波面を用いることで,隣接す
る異なる受信可能領域内の加入者局からの信号を弁別す
ることが可能となる。また,上記目的を達成するために
第2の発明は,放射状の送信可能領域を有する送信アン
テナ,及び放射状の受信可能領域を有する受信アンテナ
を具備する無線送受信装置よりなる基地局と,複数の加
入者局とで構成され,上記基地局と上記各加入者局との
間で一点対多点の双方向通信を行う無線送受信システム
において,上記放射状の受信可能領域が,上記送信可能
領域よりもその中心角が狭く設定されてなることを特徴
とする無線送受信システムとして構成されている。
【0005】
【作用】本発明に係る無線送受信装置,及びそれを基地
局に用いた無線送受信システムによれば,加入者局側の
送信装置のコストを上げることなく,基地局側の受信ア
ンテナの数を増やし,その分各アンテナの指向性を狭く
してアンテナゲインを増すことで,従来よりも通信可能
距離を長くとることができ,或いは通信品質を高めるこ
とができる。尚,基地局から加入者局への下り方向に関
しては,基地局の送信アンテナ数及びその指向性はその
ままで,パワーアンプを大きくして送信出力を高めるこ
とで比較的容易に対応できる。
【0006】
【発明の実施の形態】以下,添付図面を参照して本発明
の実施の形態及び実施例につき説明し,本発明の理解に
供する。尚,以下の実施の形態及び実施例は,本発明を
具体化した一例であって,本発明の技術的範囲を限定す
る性格のものではない。ここに,図1は本発明の実施の
形態に係る無線送受信システムA1の概略構成を,基地
局を送信側(a),受信側(b)に分割して示した模式
図,図2は上記無線送受信システムA1におけるサブセ
クタ分割の他の例を示す模式図である。本実施の形態に
係る無線送受信システムA1は,1つの基地局51と複
数の加入者局101,102,…,とで構成され,上記
基地局と各加入者局との間で一点対多点の双方向通信を
行うものである。尚,以下の説明では,基地局から各加
入者局への下り方向の通信をダウンリンク,各加入者局
から基地局への上り方向の通信をアップリンクという。
また,送受信には準ミリ波,或いはミリ波を用い,周波
数は20〜40GHz帯を使用する。図1は,上記無線
送受信システムA1の概略構成を示したものであり,基
地局(無線送受信装置)51の構成は送信アンテナ側と
受信アンテナ側とに分けてそれぞれ図1(a),図1
(b)に示す。図1(a)に示すように,基地局51に
は,上記従来の無線送受信システムと同様,4つの送信
アンテナ52a,52b,52c,52dがそれぞれ9
0°ずつ角度をずらして設置されている。それら各送信
アンテナは,基地局の通信可能領域(セル)を図中破線
で分割したそれぞれ中心角90°の放射状のセクタS
1,S2,…をカバーするように指向性が設定されてお
り,例えば送信アンテナ52aは図のセクタS1内の加
入者局101,102,103に対して信号を送信す
る。尚,上記セルの半径は数kmであり,各セクタはそ
れぞれ異なる周波数チャネルを用いる。
【0007】一方,図1(b)に示すように,基地局5
1には8つの受信アンテナ53a,53b,…,53h
が設置されており,これは上記従来の無線送受信システ
ムと異なる。各受信アンテナは,上記送信アンテナがカ
バーする各セクタをそれぞれ2分割した中心角45°の
放射状のサブセクタS11,S12,…をそれぞれカバ
ーするように指向性が設定されており,例えば受信アン
テナ53aは図のサブセクタS11内の加入者局103
からの信号を受信する。また,隣接するサブセクタ間で
は,加入者局からのアップリンクには異なる周波数チャ
ネル或いは周波数チャネル群が用いられる。これは,基
地局の受信アンテナで受信する信号を,他のサブセクタ
に存在する加入者局からのアップリンク信号と弁別する
ためである。尚,基地局の受信アンテナ53a,53b
を,サブセクタで使用する周波数に合わせて設計するこ
とで容易に実現できる。無線送受信システムにおいて,
通信可能領域をできるだけ広く,通信品質をできるだけ
高くするためには,ダウンリンク側については,基地局
の送信アンテナ数はそのままにして送信電力の大きなパ
ワーアンプを設置することで比較的容易に対応可能であ
る。一方,アップリンク側については,加入者局側のパ
ワーアンプの送信電力を大きくしたり,アンテナを大型
化することはコスト等の理由から難しいため,本実施の
形態に係る無線送受信システムA1では,上記のように
基地局側の受信アンテナの数を増やして,その分それぞ
れのアンテナの指向性を狭めて各受信アンテナのゲイン
を増すことで対応している。このように,基地局側のア
ンテナゲインを増すことで,以下のような効果が得られ
る。 加入者局の送信電力・帯域を同じにすれば周波数当
たりの送信電力は低くても基地局でより遠くの加入者局
からの信号を同じC/N比で受信することができ,通信
可能距離(通信可能領域の半径)の拡大に寄与する。 加入者局の送信電力が同じであれば,基地局でのC
/N比は増大するので,通信の信頼性向上に寄与する。 基地局でのC/N比を同じにすれば,加入者局の送
信電力はより小さくて済むため,より安価なパワーアン
プを用いることができ,コストダウンに寄与する。 基地局でのC/N比,加入者局の送信電力を同じに
すれば,アップリンクはより広い送信帯域で送信するこ
とができ,送信データレートの向上に寄与する。
【0008】
【実施例】上記実施の形態では,各セクタを円周方向に
分割してサブセクタ化したが,サブセクタの分割方法は
それに限られるものではない。図2に,他のサブセクタ
分割方法の例を示す。尚,ダウンリンク側の構成につい
ては図1(a)と同様である。図2は,アップリンク側
のセクタS1を3つのサブセクタS13,S14,S1
5に分割した例を示している。まずセクタ内を半径方向
に2分割し,更にその外側のサブセクタを更に円周方向
に2分割している。即ち,近距離で比較的伝搬損失の少
ないサブセクタS13と,遠距離で比較的伝搬損失の多
いサブセクタS14,S15に分割している。遠距離で
は,伝搬損失及び降雨による減衰量が近距離に比べて大
きいので,近距離のサブセクタS13は従来通り中心角
90°の指向性を持たせた受信アンテナ54aを用い,
遠距離のサブセクタは円周方向に2分割してそれぞれ指
向性を中心角45°に狭めてアンテナゲインを増した受
信アンテナ55a,55bを用いることが有効である。
各受信アンテナには,例えばパラボラアンテナやホーン
アンテナが使用できる。周波数が高いので,アンテナの
大きさとしては,開口で20〜30cm程度が適当であ
る。図2の例では,近距離受信用にホーンアンテナ54
aを,遠距離受信用にパラボラアンテナ55a,55b
を用いている。また,受信アンテナで受信する信号を,
他のサブセクタに存在する加入者局からのアップリンク
信号と弁別するため,1つのサブセクタ内に存在する加
入者局からのアップリンクの周波数チャネルは全て同じ
周波数帯域を用い,隣接するサブセクタ間では異なる周
波数チャネル或いは周波数チャネル群が用いられる。
尚,上記円周方向,半径方向へのサブセクタへの分割数
は2つに限られるものではなく,システムに合った最適
な分割数を選択できる。また,上記実施の形態,及び実
施例では,隣接するサブセクタ内の加入者局からの信号
を弁別するために,隣接するサブセクタ間で異なる周波
数チャネル,或いは周波数チャネル群を用いたが,例え
ば隣接するサブセクタ間で異なる偏波面を用いることに
より弁別することも可能である。送受信アンテナの偏波
面を例えば水平偏波と垂直偏波というように90°変え
ることにより実現できる。
【0009】
【発明の効果】以上説明したように,第1の発明に係る
無線送受信装置は,放射状の送信可能領域を有する送信
アンテナ,及び放射状の受信可能領域を有する受信アン
テナを具備する無線送受信装置において,上記放射状の
受信可能領域が,上記送信可能領域よりもその中心角が
狭く設定されてなることを特徴とする無線送受信装置と
して構成されているため,受信アンテナの数を増やし,
その分各アンテナの指向性を狭くして受信側のアンテナ
ゲインを増すことができる。また,上記受信可能領域
を,上記受信アンテナを中心として半径方向に層状に形
成し,上記受信アンテナから遠いほどその中心角を狭く
設定することにより,比較的伝搬損失の少ない近距離
と,比較的伝搬損失の多い遠距離とで,受信可能領域を
より適切に設定することが可能となる。更に,隣接する
受信可能領域間で異なる周波数チャネル若しくは周波数
チャネル群を用いたり,或いは異なる偏波面を用いるこ
とで,隣接する異なる受信可能領域内の加入者局からの
信号を弁別することが可能となる。
【0010】また,第2の発明に係る無線送受信システ
ムは,放射状の送信可能領域を有する送信アンテナ,及
び放射状の受信可能領域を有する受信アンテナを具備す
る無線送受信装置よりなる基地局と,複数の加入者局と
で構成され,上記基地局と上記各加入者局との間で一点
対多点の双方向通信を行う無線送受信システムにおい
て,上記放射状の受信可能領域が,上記送信可能領域よ
りもその中心角が狭く設定されてなることを特徴とする
無線送受信システムとして構成されているため,加入者
局側の送信装置のコストを上げることなく,基地局側の
受信アンテナの数を増やし,その分各アンテナの指向性
を狭くしてアンテナゲインを増すことで,以下のような
効果が得られる。 加入者局の送信電力・帯域を同じにすれば周波数当
たりの送信電力は低くても基地局でより遠くの加入者局
からの信号を同じC/N比で受信することができ,通信
可能距離(通信可能領域の半径)の拡大に寄与する。 加入者局の送信電力が同じであれば,基地局でのC
/N比は増大するので,通信の信頼性向上に寄与する。 基地局でのC/N比を同じにすれば,加入者局の送
信電力はより小さくて済むため,より安価なパワーアン
プを用いることができ,コストダウンに寄与する。 基地局でのC/N比,加入者局の送信電力を同じに
すれば,アップリンクはより広い送信帯域で送信するこ
とができ,送信データレートの向上に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態に係る無線送受信システ
ムA1の概略構成を,基地局を送信側(a),受信側
(b)に分割して示した模式図。
【図2】 上記無線送受信システムA1におけるサブセ
クタ分割の他の例を示す模式図。
【図3】 従来の無線送受信システムA0の概略構成を
示す模式図。
【図4】 上記無線送受信システムA0における基地局
の概略構成を示す図。
【符号の説明】
51…基地局 52a〜52d…送信アンテナ 53a〜53h…受信アンテナ 54a〜54d…受信アンテナ 55a〜55h…受信アンテナ 101〜103…加入者局 S1…セクタ(通信可能領域) S11〜S15…サブセクタ(受信可能領域)

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 放射状の送信可能領域を有する送信アン
    テナ,及び放射状の受信可能領域を有する受信アンテナ
    を具備する無線送受信装置において,上記放射状の受信
    可能領域が,上記送信可能領域よりもその中心角が狭く
    設定されてなることを特徴とする無線送受信装置。
  2. 【請求項2】 上記受信可能領域が,上記受信アンテナ
    を中心として半径方向に層状に形成され,上記受信アン
    テナから遠いほどその中心角が狭く設定される請求項1
    記載の無線送受信装置。
  3. 【請求項3】 隣接する受信可能領域間で異なる周波数
    チャネル若しくは周波数チャネル群を用いる請求項1又
    は2記載の無線送受信装置。
  4. 【請求項4】 隣接する受信可能領域間で異なる偏波面
    を用いる請求項1又は2記載の無線送受信装置。
  5. 【請求項5】 放射状の送信可能領域を有する送信アン
    テナ,及び放射状の受信可能領域を有する受信アンテナ
    を具備する無線送受信装置よりなる基地局と,複数の加
    入者局とで構成され,上記基地局と上記各加入者局との
    間で一点対多点の双方向通信を行う無線送受信システム
    において,上記放射状の受信可能領域が,上記送信可能
    領域よりもその中心角が狭く設定されてなることを特徴
    とする無線送受信システム。
JP9292636A 1997-10-24 1997-10-24 無線送受信装置及び無線送受信システム Pending JPH11127105A (ja)

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