JP3544890B2 - 移動体通信システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セルラーシステム等に基地局から送信される信号を増幅して更に遠くへ送信することによりセル半径を広げるリピータを用いた移動体通信システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、移動体通信システムにおいて電波エリアを広げる場合、例えばセルラーシステムであればセル半径を広げる場合、高周波を使用すると伝搬ロスが激しいので、増幅率の大きなアンプを用いて遠方へ届かしていた。又は基地局を多数配置することにより、電波エリアの拡大を行っていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の装置においては、増幅率の大きなアンプを使用する場合、遠方になればなるほど増幅率の大きなアンプを用いなくてはならず、そのサイズがかなり大きくなり、これに比例して基地局のサイズも大きく成りすぎるという問題がある。
【０００４】
また、セルが大きいと、隣接セルで干渉が生じやすくなったり、移動局のパワーも必要なので、その消費電力が大きくなるという問題がある。
【０００５】
また、基地局を多数配置する場合、その設置場所に困窮したり、システム全体として設備コストが高くなるという問題がある。更に頻繁にハンドオーバーする必要が生じて高速移動体との通信が困難となる。
【０００６】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、基地局のサイズ増大を招かず、システム全体のコストを抑えながら、隣接セルで干渉が生じないように基地局の電波エリアを広げることができ、また、移動局の消費電力が大きくならないようにすることができる移動体通信システムを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、特定のチャネルのみ通過させるフィルタを備えたリピータを、基地局のセル内に配置することにより、基地局で使用される特定の周波数のみを通過させてセルの外側遠くに届かし、これによって特定チャネル（特定周波数）のみのセルエリアを広げるようにする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の態様は、電波を受信する受信手段と、前記受信された信号のうち特定の信号を通過させるフィルタと、前記通過した信号を増幅する増幅手段と、前記増幅された信号を送信する送信手段とを具備する構成を採る。
【０００９】
この構成によれば、特定の受信信号のみを増幅して送信することができる。
【００１０】
本発明の第２の態様は、第１の態様において、フィルタは、特定周波数のみの信号を通過させる構成を採る。
【００１１】
この構成によれば、特定周波数の受信信号のみを増幅して送信することができる。
【００１２】
本発明の第３の態様は、第１の態様において、フィルタは、入力信号に対して、逆拡散、復調、拡散及び変調の順で各処理を行い特定コードで拡散された信号のみを通過させる構成を採る。
【００１３】
この構成によれば、特定コードで拡散された受信信号のみを増幅して送信することができる。
【００１４】
本発明の第４の態様は、第１の態様において、フィルタは、特定時間のみに信号を通過させる構成を採る。
【００１５】
この構成によれば、特定時間に受信された信号のみを増幅して送信することができる。
【００１６】
本発明の第５の態様は、第１の態様乃至第４の態様いずれかにおいて、フィルタは、このフィルタの信号通過を規制するパラメータを任意に可変する適応制御に応じて信号を通過させる構成を採る。
【００１７】
この構成によれば、フィルタで規制される周波数、コード、時間などのパラメータを、各々任意に変更することができる。
【００１８】
本発明の第６の態様は、第１の態様乃至第５の態様いずれかにおいて、増幅手段に、反転増幅手段を具備する構成を採る。
【００１９】
この構成によれば、入力信号が反転されて出力されるので、入力側と出力側で信号が逆相となって打ち消され、出力側で信号がカットされる。
【００２０】
本発明の第７の態様は、セルラーシステムに、第１の態様乃至第６の態様いずれかに記載のリピータ装置を、基地局装置が形成するセル内に配置する構成を採る。
【００２１】
この構成によれば、基地局装置が使用する特定チャネルの信号のみを増幅して基地局装置が形成するセル外へ送信するか、セル外からの信号を増幅して基地局装置へ送信することができる。
【００２２】
本発明の第８の態様は、セルラーシステムに、第１の態様乃至第５の態様いずれかに記載のリピータ装置を、基地局装置が形成するセルの外側に前記基地局装置が使用する特定の信号によるセルが形成されるように配置する構成を採る。
【００２３】
この構成によれば、基地局装置の機能を変更することなく、基地局装置が形成するセルの外側に特定の信号によるセルを広げることができる。
【００２４】
本発明の第９の態様は、セルラーシステムに、第１の態様乃至第５の態様いずれかに記載のリピータ装置を、基地局装置が形成するセルの外側に前記基地局装置が使用する特定の信号による複数のセルが個々に離れて形成されるように配置する構成を採る。
【００２５】
この構成によれば、基地局装置の機能を変更することなく、基地局装置が形成するセルの外側に特定の信号による複数のセルを個々に離して広げることができる。
【００２６】
本発明の第１０の態様は、セルラーシステムに、第１の態様乃至第５の態様いずれかに記載のリピータ装置を、隣り合う基地局装置が形成する互いに離れたセルの外側に、前記隣り合う基地局装置が使用する特定の信号によるセルが交差して形成されるように配置する構成を採る。
【００２７】
この構成によれば、基地局装置の機能を変更することなく、互いのセルの例えば同一周波数信号が交差しないようにセルを広げることができる。
【００２８】
本発明の第１１の態様は、第７の態様乃至第１０の態様いずれかにおいて、基地局装置は、リピータ装置のフィルタを適応制御する構成を採る。
【００２９】
この構成によれば、第７の態様乃至第１０の態様いずれかの動作を、基地局装置の制御によって行うことができる。
【００３０】
本発明の第１２の態様は、第６の態様記載のリピータ装置を、隣り合う基地局装置が形成するセルの交差領域に配置する構成を採る。
【００３１】
この構成によれば、双方の基地局装置の電波がその交差領域で互いにカットされるので、互いの電波を干渉しないようにすることができる。
【００３２】
本発明の第１３の態様は、移動体通信システムに、第１の態様乃至第６の態様いずれかに記載のリピータ装置を、基地局装置が形成する電波エリア内に配置する構成を採る。
【００３３】
この構成によれば、基地局装置が使用する特定チャネルの信号のみを増幅して基地局装置が形成する電波エリア外へ送信するか、電波エリア外からの信号を増幅して基地局装置へ送信することができる。
【００３４】
本発明の第１４の態様は、移動体通信システムに、第１の態様乃至第５の態様いずれかに記載のリピータ装置を、基地局装置が形成する電波エリアの外側に前記基地局装置が使用する特定の信号による電波エリアが形成されるように配置する構成を採る。
【００３５】
この構成によれば、基地局装置の機能を変更することなく、基地局装置が形成する電波エリアの外側に特定の信号によるセルを広げることができる。
【００３６】
本発明の第１５の態様は、移動体通信システムに、第１の態様乃至第５の態様いずれかに記載のリピータ装置を、基地局装置が形成する電波エリアの外側に前記基地局装置が使用する特定の信号による複数の電波エリアが個々に離れて形成されるように配置する構成を採る。
【００３７】
この構成によれば、基地局装置の機能を変更することなく、基地局装置が形成する電波エリアの外側に特定の信号による複数のセルを個々に離して広げることができる。
【００３８】
本発明の第１６の態様は、第１３の態様乃至第１５の態様何れかにおいて、基地局装置は、リピータ装置のフィルタを適応制御する構成を採る。
【００３９】
この構成によれば、第１３の態様乃至第１６の態様いずれかの動作を、基地局装置の制御によって行うことができる。
【００４０】
本発明の第１７の態様は、水平に縦／横方向に配列された複数のアンテナ素子が更に垂直方向に複数配列された３次元アダプティブアレイアンテナと、各々異なる送信信号を通過させる複数のフィルタと、この複数のフィルタを通過した変調後の各々異なる信号に、この各信号が前記３次元アダプティブアレイアンテナから放射される際に垂直方向に任意角度で放射されるように指向性を付ける移相手段と、を具備する構成を採る。
【００４１】
この構成によれば、アンテナからの送信信号に垂直方向に任意角度で指向性を持たせることによって、同一周波数で遠近それぞれにドーナツ型の固有の電波エリア（セル）を形成することができる。
【００４２】
本発明の第１８の態様は、第１７の態様において、移相手段は、複数のフィルタを通過した変調後の各々異なる信号に、この各信号が前記３次元アダプティブアレイアンテナから放射される際に水平／垂直方向に任意角度で放射されるように指向性を付ける構成を採る。
【００４３】
この構成によれば、同一周波数でスポット的に複数の電波エリア（セル）を形成することができる。
【００４４】
本発明の第１９の態様は、第１７の態様又は第１８の態様において、移相手段によって付けられる指向性を、３次元アダプティブアレイアンテナの受信信号に応じて制御する制御手段を具備する構成を採る。
【００４５】
この構成によれば、第１７の態様又は第１８の態様の作用を任意に制御することができる。
【００４６】
本発明の第２０の態様は、基地局装置に、第１７の態様乃至第１９の態様いずれかに記載の３次元チャネル選択アダプティブアレイアンテナを具備する構成を採る。
【００４７】
この構成によれば、基地局装置において、第１７の態様乃至第１９の態様いずれかと同様の作用効果を得ることができる。
【００４８】
本発明の第２１の態様は、セルラーシステムに、第２０の態様記載の基地局装置を具備する構成を採る。
【００４９】
この構成によれば、セルラーシステムにおいて、第２０の態様と同様の作用効果を得ることができる。
【００５０】
本発明の第２２の態様は、移動体通信システムに、第２０の態様記載の基地局装置を具備する構成を採る。
【００５１】
この構成によれば、移動体通信システムにおいて、第２０の態様と同様の作用効果を得ることができる。
【００５２】
本発明の第２３の態様は、基地局装置と移動局装置間で使用される任意チャネルの信号をフィルタで通過させたのち増幅して送信するようにした。
【００５３】
この方法によれば、基地局装置が使用する任意チャネルの信号のみを増幅して基地局装置が形成するセル外へ送信するか、セル外からの信号を増幅して基地局装置へ送信することができる。
【００５４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００５５】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る移動体通信システムに適用されるリピータの構成を示すブロック図である。
【００５６】
この図１に示すリピータ１００は、一定方向の電波を受信する指向性アンテナ１０１と、この指向性アンテナ１０１で受信された信号のうち所定の信号を濾波するフィルタ１０２と、このフィルタ１０２を通過した信号を増幅するアンプ１０３と、このアンプ１０３で増幅された信号を一定方向へ送信する指向性アンテナ１０４とを備えて構成されている。
【００５７】
フィルタ１０２には、リピータ１００がＦＤＭＡ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式のシステムに適用される場合は、特定周波数のみの信号を通過させるＦＤＭＡフィルタが用いられ、ＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式に適用される場合は、逆拡散、復調、拡散及び変調の各処理を行って特定コードで拡散された信号のみを通過させるＣＤＭＡフィルタ、ＴＤＭＡ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式に適用される場合は、特定時間のみに信号を通過させるＴＤＭＡフィルタが用いられる。言い換えれば、フィルタ１０２は、所定チャネルの信号のみを通過させる。
【００５８】
このようなリピータ１００をセルラーシステムに用いた例を、図２〜図４を参照して説明する。但し、フィルタ１０２には、ＦＤＭＡフィルタが用いられているものとする。
【００５９】
図２に示すように、各リピータ２０１〜２０４は、基地局２０５の電波によって形成されるセル２０６の円周に沿って配置されており、周波数ｆ１のみを通過させるように設定されているものとする。各リピータ２０１〜２０４の受信側の指向性アンテナは、基地局２０５の方向に設定されている。
【００６０】
この場合に、基地局２０５が周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３を使用しているとすると、リピータ２０１〜２０４は、周波数ｆ１の信号のみを通過させて増幅するので、周波数ｆ１の信号のみが遠くに届き、セル２０６の外側に周波数ｆ１の電波エリア２０７〜２１０が形成される。
【００６１】
この図２では、リピータ２０１〜２０４をセル２０６に沿って９０度間隔で配置することによって、リピータ２０１〜２０４により電波エリア２０７〜２１０が各々独立して形成される様子を示しているが、リピータをより多く用いてセル２０６の外側に電波エリアが周回して形成されるようにしてもよい。
【００６２】
図３に示すように、一方の基地局３０１の電波によって形成されるセル３０２の円周に沿って、周波数ｆ１，ｆ２を通過させる複数のリピータ３０３〜３０８が配置され、他方の基地局３０９の電波によって形成されるセル３１０の円周に沿って、周波数ｆ３，ｆ４を通過させる複数のリピータ３１１〜３１６が配置されているものとする。また、各セル３０２及び３１０は互いに交差しないように形成されている。
【００６３】
この場合に、双方の基地局３０１，３０９が周波数ｆ１〜ｆ４を使用しているとすると、一方のリピータ３０３〜３０８群は、周波数ｆ１，ｆ２の信号のみを通過させて増幅するので、周波数ｆ１，ｆ２の信号のみが遠くに届き、セル３０２の外側に周波数ｆ１，ｆ２の電波エリア３１７が形成される。
【００６４】
他方のリピータ３１１〜３１６群は、周波数ｆ３，ｆ４の信号のみを通過させて増幅するので、周波数ｆ３，ｆ４の信号のみが遠くに届き、セル３１０の外側に周波数ｆ３，ｆ４の電波エリア３１８が形成される。
【００６５】
この場合の基地局３０１側の送信パワーと距離の関係を図４に示す。基地局３０１の送信パワー（送信信号パワー）は、リピータ３０３〜３０８が配置される位置ｄ１までは通信が適正に行え、その後、通信不可能な減衰位置ｄ２に至るが、リピータ３０３〜３０８によって増幅されることにより、ｆ１，ｆ２のみ更にｄ３位置まで広がる（図４において、上側の図はｆ１，ｆ２に関するものであり、下側の図はｆ３，ｆ４に関するものである）。
【００６６】
このように、実施の形態１のフィルタが用いられたリピータが適用された移動体通信システムによれば、基地局２０５が周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３を使用している場合に、ｆ１のみ通過させるリピータ２０１〜２０４を配置したので、ｆ１のみを通過させて遠くに届かすことができる。つまり、特定チャネルのみセルのエリアを広げることができる。
【００６７】
また、周波数ｆ１〜ｆ４を使用する２つの基地局３０１，３０９において、一方はｆ１，ｆ２のみをリピータ３０３〜３０８で通過させ、他方はｆ３，ｆ４のみをリピータ３１１〜３１６で通過させるようにしたので、小さいエリア３０２及び３１０では双方がｆ１〜ｆ４を使用し、互いが交差する大きいエリア３１７及び３１８では、一方がｆ１，ｆ２を使用し、他方がｆ３，ｆ４を干渉することなく使用することができるので、周波数利用効率を向上させることができる。
【００６８】
また、従来のように基地局に増幅率の大きなアンプを使用する必要もないので、基地局のサイズが大きくなることはなく、携帯電話機等の移動局もそのままの構成でリピータが形成する電波エリアを利用して通信を行うことができるので、従来のように消費電力が大きくなるということは無くなる。
【００６９】
更に、従来のように基地局を多数配置しなくてもよいので、その設置場所に困窮することがなくなり、リピータのみの設置なので、基地局を設置するよりもシステム全体として設備コストを抑えることができる。
【００７０】
ところで、ヨーロッパの規格であるＧＳＭを例に取ると、ＧＳＭでは周波数が１２４波存在するが、隣接セルで同じ周波数を使用すると干渉となるため、１セル当たり３１波を使用し、４セル毎に同じ周波数を使用するリュース＝４といった構成を用いているが、上記実施の形態１の構成を用いれば、基地局が形成するセル内では、どの基地局も１２４波を使用することができ、リピータが形成するセルのみで３１波づつの使用が可能となる。これによって、周波数利用効率が格段に向上する。
（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２に係る移動体通信システムに適用される適応適応リピータの構成を示すブロック図である。
【００７１】
この図５に示す適応リピータ５００は、一定方向の電波を受信する指向性アンテナ５０１と、この指向性アンテナ５０１で受信された信号のうち所定の信号を適応的に濾波する適応フィルタ５０２と、この適応フィルタ５０２を通過した信号を増幅するアンプ５０３と、このアンプ５０３で増幅された信号を一定方向へ送信する指向性アンテナ５０４とを備えて構成されている。
【００７２】
適応フィルタ５０２の適応的な信号濾波の制御とは、信号を通過させるパラメータを任意に可変することであり、これは、基地局５０５から有線又は無線によって行われるようになっている。
【００７３】
例えば適応フィルタ５０２がＦＤＭＡフィルタであれば、所定時間毎に通過させる周波数を例えばｆ１からｆ２へ切り替える制御が行われ、ＣＤＭＡフィルタであれば、所定時間毎に通過させる特定コードを例えばｃ１からｃ２へ切り替える制御が行われ、ＴＤＭＡフィルタであれば、信号通過時間及び通過時間帯などを可変する制御が行われるようになっている。
【００７４】
このような適応リピータ５００をセルラーシステムに用いた例を、図６〜図８を参照して説明する。但し、適応フィルタ５０２には、ＦＤＭＡフィルタが用いられているものとする。
【００７５】
図６に示すように、各適応リピータ６０１〜６０８は、基地局６０９の電波によって形成されるセル６１０の円周に沿って配置されているものとする。
【００７６】
このように、基地局６０９のセル６１０の内側に複数の移動局６１１〜６１３が存在し、セル６１０の外側に（遠くに）１つの移動局６１４が存在する場合は、基地局５０５が適応リピータ６０１〜６０８の適応フィルタを例えば周波数ｆ１のみを通過させるように制御する。
【００７７】
これによって、セル６１０の外側に周波数ｆ１による電波エリア６１５が形成され、移動局６１４がその周波数ｆ１で適正に通信を行うことが可能となる。
【００７８】
その後、図７に示すように、各移動局６１１〜６１４が移動し、基地局６０９のセル６１０の内側に１つの移動局６１１が存在し、セル６１０の外側に複数の移動局６１２〜６１４が存在する状態となったとする。
【００７９】
この場合、基地局５０５が適応リピータ６０６，６０７，６０８の適応フィルタを複数の移動局６１２〜６１４が使用する周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３のみを通過させるように制御する。
【００８０】
これによって、セル６１０の外側に周波数ｆ１〜ｆ３による電波エリア７０１が形成され、各移動局６１２〜６１４がその周波数ｆ１〜ｆ３で適正に通信を行うことが可能となる。
【００８１】
但し、遠くに移動局が存在することを基地局が検出する場合、移動局は基地局の止まり木チャネルに同期を取って送信してくるので、基地局で、移動局までの止まり木チャネルの往復にかかる時間を計測することによって移動局の距離を検出する。又は移動局から基地局への上りの受信パワーを測定することによって検出する。
【００８２】
また、図８に示すように、適応リピータ８０１〜８０３を基地局８０４のセル８０５に沿って大きく離れた例えば１２０度間隔で配置し、適応リピータ８０１〜８０３毎に異なる周波数ｆ１〜ｆ３を通過させるように、基地局８０４で制御すれば、基地局８０４のセル８０５の外側に、互いに離れて存在する移動局８０６〜８０８の各々に、専用の電波エリア８０９〜８１１を形成して通信を行わせることができる。
【００８３】
このように、実施の形態２の適応フィルタが用いられた適応リピータが適用された移動体通信システムによれば、適応リピータに適応フィルタを用いたので、基地局が形成するセルの外側に（遠くに）移動局が存在する場合、その移動局が使用する周波数の信号のみが適応リピータの適応フィルタを通過して増幅されるように制御することができる。
【００８４】
また、従来のように基地局に増幅率の大きなアンプを使用する必要もないので、基地局のサイズが大きくなることはなく、携帯電話機等の移動局もそのままの構成で適応リピータが形成する電波エリアを利用して通信を行うことができるので、従来のように消費電力が大きくなるということは無くなる。
【００８５】
更に、従来のように基地局を多数配置しなくてもよいので、その設置場所に困窮することがなくなり、適応リピータのみの設置なので、基地局を設置するよりもシステム全体として設備コストを抑えることができる。
【００８６】
（実施の形態３）
図９は、本発明の実施の形態３に係る移動体通信システムに適用される反転リピータの構成を示すブロック図である。
【００８７】
この図９に示す反転リピータ９００は、図１に示した反転リピータ１００のアンプ１０３の代わりに反転アンプ９０３を用いて構成したものである。
【００８８】
この反転リピータ９００においては、入力周波数の信号が反転アンプ９０３で反転、即ち逆相となって出力されるので、入出力周波数が加算されることにより打ち消し合って入力周波数が消去される。つまり、反転リピータ９００から先へ入力周波数を届かないようにすることができる。
【００８９】
例えば、図１０に示すように、隣の基地局１００１，１００２により互いに交差する隣接セル１００３，１００４が形成されている場合に、セル１００３，１００４の交差部分に反転リピータ１００５が配置されているものとする。
【００９０】
このような構成において、移動局１００６が、その交差部分に存在して一方の基地局１００１から他方の基地局１００２に移動するハンドオーバーを行う場合、移動局１００６は、現在受信中の信号と隣の基地局１００２からの受信信号との何れが大きいかを判断しなければならない。
【００９１】
この場合、反転リピータ１００５で、基地局１００２からの通話チャネルを停止させ、止まり木チャネル（制御チャネル）のみを通過させるように設定しておくと、移動局１００６は、止まり木チャネルから上記の判断が行え、この場合、干渉してほしくない通話チャネルが反転リピータ１００５でストップするので、１つの周波数の通話チャネルのみを使用して適正な通話を行いながらハンドオーバーを行うことができる。
【００９２】
また、図１１に示すように、隣の基地局１１０１，１１０２により互いに交差する隣接セル１１０３，１１０４が形成されている場合に、隣接セル１１０３，１１０４で同じ周波数を使用していても、セル１１０３，１１０４の交差部分に互いの周波数が入力される反転リピータ１１０５，１１０６を配置しておけば、各々の周波数がそこでストップし、干渉することがなくなる。
【００９３】
また、図５に示した実施の形態２のリピータ５００のアンプ５０３に代え、反転アンプ９０３を用いて構成してもよい。
【００９４】
この場合、適応的に通過させた信号のみ反転アンプ９０３で反転させ、これによってその通過した周波数の信号を消去することができる。例えば、図１２で、基地局１２０１で形成されるセル１２０２に沿って複数の反転リピータ１２０３〜１２０８を配置し、基地局１２０１で使用される周波数ｆ１〜ｆ４のうちｆ３，ｆ４を、その反転リピータ１２０３〜１２０８で停止するようにしておけば、セル１２０２の外側に周波数ｆ１，ｆ２の信号によるセル１２０９を形成することができる。
【００９５】
この場合の基地局１２０１側の送信パワーと距離の関係を図１３に示す。基地局１２０１の周波数ｆ３，ｆ４による送信パワー（送信信号パワー）は、反転リピータ１２０１〜１２０８が配置される位置ｄ１までは届くが、そこでストップされる。また、周波数ｆ１，ｆ２の送信パワーは、通常のｄ２位置まで届く。（図１３において、上側の図はｆ１，ｆ２に関するものであり、下側の図はｆ３，ｆ４に関するものである）。
【００９６】
つまり、実施の形態２で図５〜図８を参照して説明したと逆の動作によって特定周波数のみをその反転リピータで停止させることができるので、結果的に実施の形態２と同様の効果を得ることができる。
【００９７】
また、図１４に示すように、基地局１４０１が形成する基本セル１４０２の内側に、その基地局１４０１と同周波数ｆ１を使用する複数の基地局１４０３〜１４０５を配置し、これら基地局１４０３〜１４０５と基地局１４０１との間に反転アンプ９０３を有する反転リピータ１４０６〜１４０８を配置すれば、基本セル１４０２の周波数ｆ１が反転リピータ１４０９〜１４１１のところでストップし、基本セル１４０２の中に、複数の基地局１４０３〜１４０５の各々によって同一周波数ｆ１の各マイクロセル１４０９〜１４１１を形成することができる。
【００９８】
これによって、移動局は、同じ周波数ｆ１で異なる基地局１４０１，１４０３〜１４０５と通信ができるので、周波数ｆ１が同じであっても異なる信号で通信を行うことができる。
【００９９】
このように、実施の形態３の反転アンプが用いられた反転リピータが適用された移動体通信システムによれば、反転リピータのフィルタ又は適応フィルタを通過した周波数の信号が反転アンプ９０３で反転されることによって、その通過周波数が出力側で打ち消されるので、フィルタを通過した入力周波数の信号を消去することができる。つまり、反転リピータから先へ所望の入力周波数を届かないようにすることができる。
【０１００】
また、従来のように基地局に増幅率の大きなアンプを使用する必要もないので、基地局のサイズが大きくなることはなく、携帯電話機等の移動局もそのままの構成で反転リピータが形成する電波エリアを利用して通信を行うことができるので、従来のように消費電力が大きくなるということは無くなる。
【０１０１】
更に、従来のように基地局を多数配置しなくてもよいので、その設置場所に困窮することがなくなり、反転リピータのみの設置なので、基地局を設置するよりもシステム全体として設備コストを抑えることができる。
【０１０２】
（実施の形態４）
図１５は、本発明の実施の形態４に係る移動体通信システムの基地局に適用される３次元チャネル選択アダプティブアレイアンテナの構成を示すブロック図である。
【０１０３】
この図１５に示す３次元チャネル選択アダプティブアレイアンテナ（以下アンテナという）１５００は、フィルタ１５０１，１５０２と、変調部１５０３，１５０４と、第１移相器１５０５〜１５０８と、第２移相器１５０９〜１５１２と、加算器１５１３〜１５１６と、アンテナ素子１５１７〜１５２０と、復調部１５２１と、３次元指向性位相制御部１５２２とを備えて構成されている。
【０１０４】
アンテナ素子１５１７〜１５２０は、３次元アンテナ構造であり、水平方向に配列したアンテナを垂直方向に配列して構成されている。この他、水平面で縦横方向に配列したアンテナを垂直方向に配列して構成してもよい。
【０１０５】
フィルタ１５０１では、第１〜第Ｎ送信データ（ｆ１，ｆ２）が通過されて変調部１５０３へ出力され、フィルタ１５０２では、第１〜第Ｍ送信データ（ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４）を通過されて変調部１５０４へ出力される。
【０１０６】
変調部１５０３では、第１〜第Ｎ送信データ（ｆ１，ｆ２）で所定周波数のキャリアが変調されたのち第１移相器１５０５〜１５０８へ出力され、変調部１５０４では、第１〜第Ｍ送信データ（ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４）で所定周波数のキャリアが変調されたのち第２移相器１５０９〜１５１２へ出力される。
【０１０７】
第１移相器１５０５〜１５０８及び第２移相器１５０９〜１５１２を介した信号は、加算器１５１３〜１３１６で加算され、アンテナ素子１５１７〜１５２０を介して送信される。
【０１０８】
また、アンテナ素子１５１７〜１５２０で受信された信号は、復調部１５２１で復調され、この復調された第１〜第Ｍ受信データ（ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４）が３次元指向性位相制御部１５２２へ出力される。
【０１０９】
３次元指向性位相制御部１５２２は、第１〜第Ｍ受信データ（ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４）に応じて第１移相器１５０５〜１５０８及び第２移相器１５０９〜１５１２で、変調部１５０３，１５０４からの信号に所定の指向性を付ける制御を行う。
【０１１０】
この制御は、図１６に示すように、基地局１６０１に搭載された高い位置のアンテナ１５００から垂直方向に任意角度θ１，θ２で指向性を持たせるものであり、これによって、図１７に示すように、遠近それぞれにドーナツ型の固有の電波エリア（セル）１６０２，１６０３を形成することができる。
【０１１１】
この例では、外側のセル１６０２に、第１〜第Ｎ送信データで変調された周波数ｆ１，ｆ２の信号エリアが形成され、内側のセル１６０３に、第１〜第Ｍ送信データで変調された周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４の信号エリアが形成される。こうすることで、１６０３では４つの周波数が使用でき、更に１６０２では異なるユーザがｆ１，ｆ２を再利用できる。
【０１１２】
また、水平／垂直方向に指向性を持たせるように制御すれば、図１８に示すように、複数のスポット的なエリア（セル）１８０１〜１８０４を形成することができる。
【０１１３】
更に、図１９に示すように、アンテナ１５００を搭載した２つの基地局１９０１，１９０２において、互いの内側と外側とが異なるようにセル１９０３，１９０４と１９０５，１９０６を形成させるようにしてもよい。
【０１１４】
つまり、基地局１９０１には、周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４の信号で内側セル１９０３を、周波数ｆ３，ｆ４の信号で外側セル１９０４を形成させ、基地局１９０２には、セル１９０３に交差しないように、周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４の信号で内側セル１９０５を、周波数ｆ１，ｆ２の信号で外側セル１９０６を形成させる。このようにすれば、１９０３および１９０５では異なるユーザがｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４を使用でき、更に１９０４でも異なるユーザがｆ３，ｆ４を、１９０６でもまた異なるユーザがｆ１，ｆ２を使用でき、周波数利用効率を向上させることができる。
【０１１５】
また、第１移相器１５０５〜１５０８及び第２移相器１５０９〜１５１２が、変調部１５０３，１５０４からの信号に、固定的に所定の指向性を付けるようにしても良い。
【０１１６】
このように、実施の形態４の３次元チャネル選択アダプティブアレイアンテナによれば、アンテナから垂直方向に任意角度θ１，θ２で指向性を持たせることによって、同一周波数で遠近それぞれにドーナツ型の固有の電波エリア（セル）を形成することができ、また、水平／垂直方向に指向性を持たせることによって、同一周波数でスポット的に複数のエリア（セル）を形成することができ、これによって、周波数利用効率を向上させることができる。
【０１１７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、基地局のサイズ増大を招かず、システム全体のコストを抑えながら、隣接セルで干渉が生じないように基地局の電波エリアを広げることができ、また、移動局の消費電力が大きくならないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る移動体通信システムに適用されるリピータの構成を示すブロック図
【図２】上記実施の形態１に係るリピータをセルラーシステムに用いた場合の第１の概念図
【図３】上記実施の形態１に係るリピータをセルラーシステムに用いた場合の第２の概念図
【図４】図３に示す基地局及びリピータの送信パワーと距離との関係図
【図５】本発明の実施の形態２に係る移動体通信システムに適用される適応リピータの構成を示すブロック図
【図６】上記実施の形態２に係るリピータをセルラーシステムに用いた場合の第１の概念図
【図７】上記実施の形態２に係るリピータをセルラーシステムに用いた場合の第２の概念図
【図８】上記実施の形態２に係るリピータをセルラーシステムに用いた場合の第３の概念図
【図９】本発明の実施の形態３に係る移動体通信システムに適用される反転リピータの構成を示すブロック図
【図１０】上記実施の形態３に係るリピータをセルラーシステムに用いた場合の第１の概念図
【図１１】上記実施の形態３に係るリピータをセルラーシステムに用いた場合の第２の概念図
【図１２】上記実施の形態３に係るリピータをセルラーシステムに用いた場合の第３の概念図
【図１３】図１２に示す基地局及びリピータの送信パワーと距離との関係図
【図１４】上記実施の形態３に係るリピータをセルラーシステムに用いた場合の第４の概念図
【図１５】本発明の実施の形態４に係る移動体通信システムの基地局に適用される３次元チャネル選択アダプティブアレイアンテナの構成を示すブロック図
【図１６】上記実施の形態４に係る３次元チャネル選択アダプティブアレイアンテナの垂直方向に指向性を付ける３次元指向性位相制御動作の説明図
【図１７】上記実施の形態４に係る３次元チャネル選択アダプティブアレイアンテナの垂直方向に指向性を付ける３次元指向性位相制御により形成されるセルの第１の概念図
【図１８】上記実施の形態４に係る３次元チャネル選択アダプティブアレイアンテナの水平／垂直方向に指向性を付ける３次元指向性位相制御により形成されるセルの概念図
【図１９】上記実施の形態４に係る３次元チャネル選択アダプティブアレイアンテナの垂直方向に指向性を付ける３次元指向性位相制御により形成されるセルの第２の概念図
【符号の説明】
１００ リピータ
１０１，１０４，５０１，５０２ 指向性アンテナ
１０２ フィルタ
１０３，５０３ アンプ
２０５ 基地局
２０６ 基地局装置が形成するセル
２０７〜２１０ リピータが形成するセル
５００ 適応リピータ
５０２ 適応フィルタ
９００ 反転リピータ
９０３ 反転アンプ
１５００ ３次元チャネル選択アダプティブアレイアンテナ
１５０１，１５０２ フィルタ
１５０３，１５０４ 変調部
１５０５〜１５０８ 第１移相器
１５０９〜１５１２ 第２移相器
１５１７〜１５２０ アンテナ素子
１５２２ ３次元指向性位相制御部
【発明の属する技術分野】
本発明は、セルラーシステム等に基地局から送信される信号を増幅して更に遠くへ送信することによりセル半径を広げるリピータを用いた移動体通信システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、移動体通信システムにおいて電波エリアを広げる場合、例えばセルラーシステムであればセル半径を広げる場合、高周波を使用すると伝搬ロスが激しいので、増幅率の大きなアンプを用いて遠方へ届かしていた。又は基地局を多数配置することにより、電波エリアの拡大を行っていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の装置においては、増幅率の大きなアンプを使用する場合、遠方になればなるほど増幅率の大きなアンプを用いなくてはならず、そのサイズがかなり大きくなり、これに比例して基地局のサイズも大きく成りすぎるという問題がある。
【０００４】
また、セルが大きいと、隣接セルで干渉が生じやすくなったり、移動局のパワーも必要なので、その消費電力が大きくなるという問題がある。
【０００５】
また、基地局を多数配置する場合、その設置場所に困窮したり、システム全体として設備コストが高くなるという問題がある。更に頻繁にハンドオーバーする必要が生じて高速移動体との通信が困難となる。
【０００６】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、基地局のサイズ増大を招かず、システム全体のコストを抑えながら、隣接セルで干渉が生じないように基地局の電波エリアを広げることができ、また、移動局の消費電力が大きくならないようにすることができる移動体通信システムを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、特定のチャネルのみ通過させるフィルタを備えたリピータを、基地局のセル内に配置することにより、基地局で使用される特定の周波数のみを通過させてセルの外側遠くに届かし、これによって特定チャネル（特定周波数）のみのセルエリアを広げるようにする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の態様は、電波を受信する受信手段と、前記受信された信号のうち特定の信号を通過させるフィルタと、前記通過した信号を増幅する増幅手段と、前記増幅された信号を送信する送信手段とを具備する構成を採る。
【０００９】
この構成によれば、特定の受信信号のみを増幅して送信することができる。
【００１０】
本発明の第２の態様は、第１の態様において、フィルタは、特定周波数のみの信号を通過させる構成を採る。
【００１１】
この構成によれば、特定周波数の受信信号のみを増幅して送信することができる。
【００１２】
本発明の第３の態様は、第１の態様において、フィルタは、入力信号に対して、逆拡散、復調、拡散及び変調の順で各処理を行い特定コードで拡散された信号のみを通過させる構成を採る。
【００１３】
この構成によれば、特定コードで拡散された受信信号のみを増幅して送信することができる。
【００１４】
本発明の第４の態様は、第１の態様において、フィルタは、特定時間のみに信号を通過させる構成を採る。
【００１５】
この構成によれば、特定時間に受信された信号のみを増幅して送信することができる。
【００１６】
本発明の第５の態様は、第１の態様乃至第４の態様いずれかにおいて、フィルタは、このフィルタの信号通過を規制するパラメータを任意に可変する適応制御に応じて信号を通過させる構成を採る。
【００１７】
この構成によれば、フィルタで規制される周波数、コード、時間などのパラメータを、各々任意に変更することができる。
【００１８】
本発明の第６の態様は、第１の態様乃至第５の態様いずれかにおいて、増幅手段に、反転増幅手段を具備する構成を採る。
【００１９】
この構成によれば、入力信号が反転されて出力されるので、入力側と出力側で信号が逆相となって打ち消され、出力側で信号がカットされる。
【００２０】
本発明の第７の態様は、セルラーシステムに、第１の態様乃至第６の態様いずれかに記載のリピータ装置を、基地局装置が形成するセル内に配置する構成を採る。
【００２１】
この構成によれば、基地局装置が使用する特定チャネルの信号のみを増幅して基地局装置が形成するセル外へ送信するか、セル外からの信号を増幅して基地局装置へ送信することができる。
【００２２】
本発明の第８の態様は、セルラーシステムに、第１の態様乃至第５の態様いずれかに記載のリピータ装置を、基地局装置が形成するセルの外側に前記基地局装置が使用する特定の信号によるセルが形成されるように配置する構成を採る。
【００２３】
この構成によれば、基地局装置の機能を変更することなく、基地局装置が形成するセルの外側に特定の信号によるセルを広げることができる。
【００２４】
本発明の第９の態様は、セルラーシステムに、第１の態様乃至第５の態様いずれかに記載のリピータ装置を、基地局装置が形成するセルの外側に前記基地局装置が使用する特定の信号による複数のセルが個々に離れて形成されるように配置する構成を採る。
【００２５】
この構成によれば、基地局装置の機能を変更することなく、基地局装置が形成するセルの外側に特定の信号による複数のセルを個々に離して広げることができる。
【００２６】
本発明の第１０の態様は、セルラーシステムに、第１の態様乃至第５の態様いずれかに記載のリピータ装置を、隣り合う基地局装置が形成する互いに離れたセルの外側に、前記隣り合う基地局装置が使用する特定の信号によるセルが交差して形成されるように配置する構成を採る。
【００２７】
この構成によれば、基地局装置の機能を変更することなく、互いのセルの例えば同一周波数信号が交差しないようにセルを広げることができる。
【００２８】
本発明の第１１の態様は、第７の態様乃至第１０の態様いずれかにおいて、基地局装置は、リピータ装置のフィルタを適応制御する構成を採る。
【００２９】
この構成によれば、第７の態様乃至第１０の態様いずれかの動作を、基地局装置の制御によって行うことができる。
【００３０】
本発明の第１２の態様は、第６の態様記載のリピータ装置を、隣り合う基地局装置が形成するセルの交差領域に配置する構成を採る。
【００３１】
この構成によれば、双方の基地局装置の電波がその交差領域で互いにカットされるので、互いの電波を干渉しないようにすることができる。
【００３２】
本発明の第１３の態様は、移動体通信システムに、第１の態様乃至第６の態様いずれかに記載のリピータ装置を、基地局装置が形成する電波エリア内に配置する構成を採る。
【００３３】
この構成によれば、基地局装置が使用する特定チャネルの信号のみを増幅して基地局装置が形成する電波エリア外へ送信するか、電波エリア外からの信号を増幅して基地局装置へ送信することができる。
【００３４】
本発明の第１４の態様は、移動体通信システムに、第１の態様乃至第５の態様いずれかに記載のリピータ装置を、基地局装置が形成する電波エリアの外側に前記基地局装置が使用する特定の信号による電波エリアが形成されるように配置する構成を採る。
【００３５】
この構成によれば、基地局装置の機能を変更することなく、基地局装置が形成する電波エリアの外側に特定の信号によるセルを広げることができる。
【００３６】
本発明の第１５の態様は、移動体通信システムに、第１の態様乃至第５の態様いずれかに記載のリピータ装置を、基地局装置が形成する電波エリアの外側に前記基地局装置が使用する特定の信号による複数の電波エリアが個々に離れて形成されるように配置する構成を採る。
【００３７】
この構成によれば、基地局装置の機能を変更することなく、基地局装置が形成する電波エリアの外側に特定の信号による複数のセルを個々に離して広げることができる。
【００３８】
本発明の第１６の態様は、第１３の態様乃至第１５の態様何れかにおいて、基地局装置は、リピータ装置のフィルタを適応制御する構成を採る。
【００３９】
この構成によれば、第１３の態様乃至第１６の態様いずれかの動作を、基地局装置の制御によって行うことができる。
【００４０】
本発明の第１７の態様は、水平に縦／横方向に配列された複数のアンテナ素子が更に垂直方向に複数配列された３次元アダプティブアレイアンテナと、各々異なる送信信号を通過させる複数のフィルタと、この複数のフィルタを通過した変調後の各々異なる信号に、この各信号が前記３次元アダプティブアレイアンテナから放射される際に垂直方向に任意角度で放射されるように指向性を付ける移相手段と、を具備する構成を採る。
【００４１】
この構成によれば、アンテナからの送信信号に垂直方向に任意角度で指向性を持たせることによって、同一周波数で遠近それぞれにドーナツ型の固有の電波エリア（セル）を形成することができる。
【００４２】
本発明の第１８の態様は、第１７の態様において、移相手段は、複数のフィルタを通過した変調後の各々異なる信号に、この各信号が前記３次元アダプティブアレイアンテナから放射される際に水平／垂直方向に任意角度で放射されるように指向性を付ける構成を採る。
【００４３】
この構成によれば、同一周波数でスポット的に複数の電波エリア（セル）を形成することができる。
【００４４】
本発明の第１９の態様は、第１７の態様又は第１８の態様において、移相手段によって付けられる指向性を、３次元アダプティブアレイアンテナの受信信号に応じて制御する制御手段を具備する構成を採る。
【００４５】
この構成によれば、第１７の態様又は第１８の態様の作用を任意に制御することができる。
【００４６】
本発明の第２０の態様は、基地局装置に、第１７の態様乃至第１９の態様いずれかに記載の３次元チャネル選択アダプティブアレイアンテナを具備する構成を採る。
【００４７】
この構成によれば、基地局装置において、第１７の態様乃至第１９の態様いずれかと同様の作用効果を得ることができる。
【００４８】
本発明の第２１の態様は、セルラーシステムに、第２０の態様記載の基地局装置を具備する構成を採る。
【００４９】
この構成によれば、セルラーシステムにおいて、第２０の態様と同様の作用効果を得ることができる。
【００５０】
本発明の第２２の態様は、移動体通信システムに、第２０の態様記載の基地局装置を具備する構成を採る。
【００５１】
この構成によれば、移動体通信システムにおいて、第２０の態様と同様の作用効果を得ることができる。
【００５２】
本発明の第２３の態様は、基地局装置と移動局装置間で使用される任意チャネルの信号をフィルタで通過させたのち増幅して送信するようにした。
【００５３】
この方法によれば、基地局装置が使用する任意チャネルの信号のみを増幅して基地局装置が形成するセル外へ送信するか、セル外からの信号を増幅して基地局装置へ送信することができる。
【００５４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００５５】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る移動体通信システムに適用されるリピータの構成を示すブロック図である。
【００５６】
この図１に示すリピータ１００は、一定方向の電波を受信する指向性アンテナ１０１と、この指向性アンテナ１０１で受信された信号のうち所定の信号を濾波するフィルタ１０２と、このフィルタ１０２を通過した信号を増幅するアンプ１０３と、このアンプ１０３で増幅された信号を一定方向へ送信する指向性アンテナ１０４とを備えて構成されている。
【００５７】
フィルタ１０２には、リピータ１００がＦＤＭＡ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式のシステムに適用される場合は、特定周波数のみの信号を通過させるＦＤＭＡフィルタが用いられ、ＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式に適用される場合は、逆拡散、復調、拡散及び変調の各処理を行って特定コードで拡散された信号のみを通過させるＣＤＭＡフィルタ、ＴＤＭＡ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式に適用される場合は、特定時間のみに信号を通過させるＴＤＭＡフィルタが用いられる。言い換えれば、フィルタ１０２は、所定チャネルの信号のみを通過させる。
【００５８】
このようなリピータ１００をセルラーシステムに用いた例を、図２〜図４を参照して説明する。但し、フィルタ１０２には、ＦＤＭＡフィルタが用いられているものとする。
【００５９】
図２に示すように、各リピータ２０１〜２０４は、基地局２０５の電波によって形成されるセル２０６の円周に沿って配置されており、周波数ｆ１のみを通過させるように設定されているものとする。各リピータ２０１〜２０４の受信側の指向性アンテナは、基地局２０５の方向に設定されている。
【００６０】
この場合に、基地局２０５が周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３を使用しているとすると、リピータ２０１〜２０４は、周波数ｆ１の信号のみを通過させて増幅するので、周波数ｆ１の信号のみが遠くに届き、セル２０６の外側に周波数ｆ１の電波エリア２０７〜２１０が形成される。
【００６１】
この図２では、リピータ２０１〜２０４をセル２０６に沿って９０度間隔で配置することによって、リピータ２０１〜２０４により電波エリア２０７〜２１０が各々独立して形成される様子を示しているが、リピータをより多く用いてセル２０６の外側に電波エリアが周回して形成されるようにしてもよい。
【００６２】
図３に示すように、一方の基地局３０１の電波によって形成されるセル３０２の円周に沿って、周波数ｆ１，ｆ２を通過させる複数のリピータ３０３〜３０８が配置され、他方の基地局３０９の電波によって形成されるセル３１０の円周に沿って、周波数ｆ３，ｆ４を通過させる複数のリピータ３１１〜３１６が配置されているものとする。また、各セル３０２及び３１０は互いに交差しないように形成されている。
【００６３】
この場合に、双方の基地局３０１，３０９が周波数ｆ１〜ｆ４を使用しているとすると、一方のリピータ３０３〜３０８群は、周波数ｆ１，ｆ２の信号のみを通過させて増幅するので、周波数ｆ１，ｆ２の信号のみが遠くに届き、セル３０２の外側に周波数ｆ１，ｆ２の電波エリア３１７が形成される。
【００６４】
他方のリピータ３１１〜３１６群は、周波数ｆ３，ｆ４の信号のみを通過させて増幅するので、周波数ｆ３，ｆ４の信号のみが遠くに届き、セル３１０の外側に周波数ｆ３，ｆ４の電波エリア３１８が形成される。
【００６５】
この場合の基地局３０１側の送信パワーと距離の関係を図４に示す。基地局３０１の送信パワー（送信信号パワー）は、リピータ３０３〜３０８が配置される位置ｄ１までは通信が適正に行え、その後、通信不可能な減衰位置ｄ２に至るが、リピータ３０３〜３０８によって増幅されることにより、ｆ１，ｆ２のみ更にｄ３位置まで広がる（図４において、上側の図はｆ１，ｆ２に関するものであり、下側の図はｆ３，ｆ４に関するものである）。
【００６６】
このように、実施の形態１のフィルタが用いられたリピータが適用された移動体通信システムによれば、基地局２０５が周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３を使用している場合に、ｆ１のみ通過させるリピータ２０１〜２０４を配置したので、ｆ１のみを通過させて遠くに届かすことができる。つまり、特定チャネルのみセルのエリアを広げることができる。
【００６７】
また、周波数ｆ１〜ｆ４を使用する２つの基地局３０１，３０９において、一方はｆ１，ｆ２のみをリピータ３０３〜３０８で通過させ、他方はｆ３，ｆ４のみをリピータ３１１〜３１６で通過させるようにしたので、小さいエリア３０２及び３１０では双方がｆ１〜ｆ４を使用し、互いが交差する大きいエリア３１７及び３１８では、一方がｆ１，ｆ２を使用し、他方がｆ３，ｆ４を干渉することなく使用することができるので、周波数利用効率を向上させることができる。
【００６８】
また、従来のように基地局に増幅率の大きなアンプを使用する必要もないので、基地局のサイズが大きくなることはなく、携帯電話機等の移動局もそのままの構成でリピータが形成する電波エリアを利用して通信を行うことができるので、従来のように消費電力が大きくなるということは無くなる。
【００６９】
更に、従来のように基地局を多数配置しなくてもよいので、その設置場所に困窮することがなくなり、リピータのみの設置なので、基地局を設置するよりもシステム全体として設備コストを抑えることができる。
【００７０】
ところで、ヨーロッパの規格であるＧＳＭを例に取ると、ＧＳＭでは周波数が１２４波存在するが、隣接セルで同じ周波数を使用すると干渉となるため、１セル当たり３１波を使用し、４セル毎に同じ周波数を使用するリュース＝４といった構成を用いているが、上記実施の形態１の構成を用いれば、基地局が形成するセル内では、どの基地局も１２４波を使用することができ、リピータが形成するセルのみで３１波づつの使用が可能となる。これによって、周波数利用効率が格段に向上する。
（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２に係る移動体通信システムに適用される適応適応リピータの構成を示すブロック図である。
【００７１】
この図５に示す適応リピータ５００は、一定方向の電波を受信する指向性アンテナ５０１と、この指向性アンテナ５０１で受信された信号のうち所定の信号を適応的に濾波する適応フィルタ５０２と、この適応フィルタ５０２を通過した信号を増幅するアンプ５０３と、このアンプ５０３で増幅された信号を一定方向へ送信する指向性アンテナ５０４とを備えて構成されている。
【００７２】
適応フィルタ５０２の適応的な信号濾波の制御とは、信号を通過させるパラメータを任意に可変することであり、これは、基地局５０５から有線又は無線によって行われるようになっている。
【００７３】
例えば適応フィルタ５０２がＦＤＭＡフィルタであれば、所定時間毎に通過させる周波数を例えばｆ１からｆ２へ切り替える制御が行われ、ＣＤＭＡフィルタであれば、所定時間毎に通過させる特定コードを例えばｃ１からｃ２へ切り替える制御が行われ、ＴＤＭＡフィルタであれば、信号通過時間及び通過時間帯などを可変する制御が行われるようになっている。
【００７４】
このような適応リピータ５００をセルラーシステムに用いた例を、図６〜図８を参照して説明する。但し、適応フィルタ５０２には、ＦＤＭＡフィルタが用いられているものとする。
【００７５】
図６に示すように、各適応リピータ６０１〜６０８は、基地局６０９の電波によって形成されるセル６１０の円周に沿って配置されているものとする。
【００７６】
このように、基地局６０９のセル６１０の内側に複数の移動局６１１〜６１３が存在し、セル６１０の外側に（遠くに）１つの移動局６１４が存在する場合は、基地局５０５が適応リピータ６０１〜６０８の適応フィルタを例えば周波数ｆ１のみを通過させるように制御する。
【００７７】
これによって、セル６１０の外側に周波数ｆ１による電波エリア６１５が形成され、移動局６１４がその周波数ｆ１で適正に通信を行うことが可能となる。
【００７８】
その後、図７に示すように、各移動局６１１〜６１４が移動し、基地局６０９のセル６１０の内側に１つの移動局６１１が存在し、セル６１０の外側に複数の移動局６１２〜６１４が存在する状態となったとする。
【００７９】
この場合、基地局５０５が適応リピータ６０６，６０７，６０８の適応フィルタを複数の移動局６１２〜６１４が使用する周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３のみを通過させるように制御する。
【００８０】
これによって、セル６１０の外側に周波数ｆ１〜ｆ３による電波エリア７０１が形成され、各移動局６１２〜６１４がその周波数ｆ１〜ｆ３で適正に通信を行うことが可能となる。
【００８１】
但し、遠くに移動局が存在することを基地局が検出する場合、移動局は基地局の止まり木チャネルに同期を取って送信してくるので、基地局で、移動局までの止まり木チャネルの往復にかかる時間を計測することによって移動局の距離を検出する。又は移動局から基地局への上りの受信パワーを測定することによって検出する。
【００８２】
また、図８に示すように、適応リピータ８０１〜８０３を基地局８０４のセル８０５に沿って大きく離れた例えば１２０度間隔で配置し、適応リピータ８０１〜８０３毎に異なる周波数ｆ１〜ｆ３を通過させるように、基地局８０４で制御すれば、基地局８０４のセル８０５の外側に、互いに離れて存在する移動局８０６〜８０８の各々に、専用の電波エリア８０９〜８１１を形成して通信を行わせることができる。
【００８３】
このように、実施の形態２の適応フィルタが用いられた適応リピータが適用された移動体通信システムによれば、適応リピータに適応フィルタを用いたので、基地局が形成するセルの外側に（遠くに）移動局が存在する場合、その移動局が使用する周波数の信号のみが適応リピータの適応フィルタを通過して増幅されるように制御することができる。
【００８４】
また、従来のように基地局に増幅率の大きなアンプを使用する必要もないので、基地局のサイズが大きくなることはなく、携帯電話機等の移動局もそのままの構成で適応リピータが形成する電波エリアを利用して通信を行うことができるので、従来のように消費電力が大きくなるということは無くなる。
【００８５】
更に、従来のように基地局を多数配置しなくてもよいので、その設置場所に困窮することがなくなり、適応リピータのみの設置なので、基地局を設置するよりもシステム全体として設備コストを抑えることができる。
【００８６】
（実施の形態３）
図９は、本発明の実施の形態３に係る移動体通信システムに適用される反転リピータの構成を示すブロック図である。
【００８７】
この図９に示す反転リピータ９００は、図１に示した反転リピータ１００のアンプ１０３の代わりに反転アンプ９０３を用いて構成したものである。
【００８８】
この反転リピータ９００においては、入力周波数の信号が反転アンプ９０３で反転、即ち逆相となって出力されるので、入出力周波数が加算されることにより打ち消し合って入力周波数が消去される。つまり、反転リピータ９００から先へ入力周波数を届かないようにすることができる。
【００８９】
例えば、図１０に示すように、隣の基地局１００１，１００２により互いに交差する隣接セル１００３，１００４が形成されている場合に、セル１００３，１００４の交差部分に反転リピータ１００５が配置されているものとする。
【００９０】
このような構成において、移動局１００６が、その交差部分に存在して一方の基地局１００１から他方の基地局１００２に移動するハンドオーバーを行う場合、移動局１００６は、現在受信中の信号と隣の基地局１００２からの受信信号との何れが大きいかを判断しなければならない。
【００９１】
この場合、反転リピータ１００５で、基地局１００２からの通話チャネルを停止させ、止まり木チャネル（制御チャネル）のみを通過させるように設定しておくと、移動局１００６は、止まり木チャネルから上記の判断が行え、この場合、干渉してほしくない通話チャネルが反転リピータ１００５でストップするので、１つの周波数の通話チャネルのみを使用して適正な通話を行いながらハンドオーバーを行うことができる。
【００９２】
また、図１１に示すように、隣の基地局１１０１，１１０２により互いに交差する隣接セル１１０３，１１０４が形成されている場合に、隣接セル１１０３，１１０４で同じ周波数を使用していても、セル１１０３，１１０４の交差部分に互いの周波数が入力される反転リピータ１１０５，１１０６を配置しておけば、各々の周波数がそこでストップし、干渉することがなくなる。
【００９３】
また、図５に示した実施の形態２のリピータ５００のアンプ５０３に代え、反転アンプ９０３を用いて構成してもよい。
【００９４】
この場合、適応的に通過させた信号のみ反転アンプ９０３で反転させ、これによってその通過した周波数の信号を消去することができる。例えば、図１２で、基地局１２０１で形成されるセル１２０２に沿って複数の反転リピータ１２０３〜１２０８を配置し、基地局１２０１で使用される周波数ｆ１〜ｆ４のうちｆ３，ｆ４を、その反転リピータ１２０３〜１２０８で停止するようにしておけば、セル１２０２の外側に周波数ｆ１，ｆ２の信号によるセル１２０９を形成することができる。
【００９５】
この場合の基地局１２０１側の送信パワーと距離の関係を図１３に示す。基地局１２０１の周波数ｆ３，ｆ４による送信パワー（送信信号パワー）は、反転リピータ１２０１〜１２０８が配置される位置ｄ１までは届くが、そこでストップされる。また、周波数ｆ１，ｆ２の送信パワーは、通常のｄ２位置まで届く。（図１３において、上側の図はｆ１，ｆ２に関するものであり、下側の図はｆ３，ｆ４に関するものである）。
【００９６】
つまり、実施の形態２で図５〜図８を参照して説明したと逆の動作によって特定周波数のみをその反転リピータで停止させることができるので、結果的に実施の形態２と同様の効果を得ることができる。
【００９７】
また、図１４に示すように、基地局１４０１が形成する基本セル１４０２の内側に、その基地局１４０１と同周波数ｆ１を使用する複数の基地局１４０３〜１４０５を配置し、これら基地局１４０３〜１４０５と基地局１４０１との間に反転アンプ９０３を有する反転リピータ１４０６〜１４０８を配置すれば、基本セル１４０２の周波数ｆ１が反転リピータ１４０９〜１４１１のところでストップし、基本セル１４０２の中に、複数の基地局１４０３〜１４０５の各々によって同一周波数ｆ１の各マイクロセル１４０９〜１４１１を形成することができる。
【００９８】
これによって、移動局は、同じ周波数ｆ１で異なる基地局１４０１，１４０３〜１４０５と通信ができるので、周波数ｆ１が同じであっても異なる信号で通信を行うことができる。
【００９９】
このように、実施の形態３の反転アンプが用いられた反転リピータが適用された移動体通信システムによれば、反転リピータのフィルタ又は適応フィルタを通過した周波数の信号が反転アンプ９０３で反転されることによって、その通過周波数が出力側で打ち消されるので、フィルタを通過した入力周波数の信号を消去することができる。つまり、反転リピータから先へ所望の入力周波数を届かないようにすることができる。
【０１００】
また、従来のように基地局に増幅率の大きなアンプを使用する必要もないので、基地局のサイズが大きくなることはなく、携帯電話機等の移動局もそのままの構成で反転リピータが形成する電波エリアを利用して通信を行うことができるので、従来のように消費電力が大きくなるということは無くなる。
【０１０１】
更に、従来のように基地局を多数配置しなくてもよいので、その設置場所に困窮することがなくなり、反転リピータのみの設置なので、基地局を設置するよりもシステム全体として設備コストを抑えることができる。
【０１０２】
（実施の形態４）
図１５は、本発明の実施の形態４に係る移動体通信システムの基地局に適用される３次元チャネル選択アダプティブアレイアンテナの構成を示すブロック図である。
【０１０３】
この図１５に示す３次元チャネル選択アダプティブアレイアンテナ（以下アンテナという）１５００は、フィルタ１５０１，１５０２と、変調部１５０３，１５０４と、第１移相器１５０５〜１５０８と、第２移相器１５０９〜１５１２と、加算器１５１３〜１５１６と、アンテナ素子１５１７〜１５２０と、復調部１５２１と、３次元指向性位相制御部１５２２とを備えて構成されている。
【０１０４】
アンテナ素子１５１７〜１５２０は、３次元アンテナ構造であり、水平方向に配列したアンテナを垂直方向に配列して構成されている。この他、水平面で縦横方向に配列したアンテナを垂直方向に配列して構成してもよい。
【０１０５】
フィルタ１５０１では、第１〜第Ｎ送信データ（ｆ１，ｆ２）が通過されて変調部１５０３へ出力され、フィルタ１５０２では、第１〜第Ｍ送信データ（ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４）を通過されて変調部１５０４へ出力される。
【０１０６】
変調部１５０３では、第１〜第Ｎ送信データ（ｆ１，ｆ２）で所定周波数のキャリアが変調されたのち第１移相器１５０５〜１５０８へ出力され、変調部１５０４では、第１〜第Ｍ送信データ（ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４）で所定周波数のキャリアが変調されたのち第２移相器１５０９〜１５１２へ出力される。
【０１０７】
第１移相器１５０５〜１５０８及び第２移相器１５０９〜１５１２を介した信号は、加算器１５１３〜１３１６で加算され、アンテナ素子１５１７〜１５２０を介して送信される。
【０１０８】
また、アンテナ素子１５１７〜１５２０で受信された信号は、復調部１５２１で復調され、この復調された第１〜第Ｍ受信データ（ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４）が３次元指向性位相制御部１５２２へ出力される。
【０１０９】
３次元指向性位相制御部１５２２は、第１〜第Ｍ受信データ（ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４）に応じて第１移相器１５０５〜１５０８及び第２移相器１５０９〜１５１２で、変調部１５０３，１５０４からの信号に所定の指向性を付ける制御を行う。
【０１１０】
この制御は、図１６に示すように、基地局１６０１に搭載された高い位置のアンテナ１５００から垂直方向に任意角度θ１，θ２で指向性を持たせるものであり、これによって、図１７に示すように、遠近それぞれにドーナツ型の固有の電波エリア（セル）１６０２，１６０３を形成することができる。
【０１１１】
この例では、外側のセル１６０２に、第１〜第Ｎ送信データで変調された周波数ｆ１，ｆ２の信号エリアが形成され、内側のセル１６０３に、第１〜第Ｍ送信データで変調された周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４の信号エリアが形成される。こうすることで、１６０３では４つの周波数が使用でき、更に１６０２では異なるユーザがｆ１，ｆ２を再利用できる。
【０１１２】
また、水平／垂直方向に指向性を持たせるように制御すれば、図１８に示すように、複数のスポット的なエリア（セル）１８０１〜１８０４を形成することができる。
【０１１３】
更に、図１９に示すように、アンテナ１５００を搭載した２つの基地局１９０１，１９０２において、互いの内側と外側とが異なるようにセル１９０３，１９０４と１９０５，１９０６を形成させるようにしてもよい。
【０１１４】
つまり、基地局１９０１には、周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４の信号で内側セル１９０３を、周波数ｆ３，ｆ４の信号で外側セル１９０４を形成させ、基地局１９０２には、セル１９０３に交差しないように、周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４の信号で内側セル１９０５を、周波数ｆ１，ｆ２の信号で外側セル１９０６を形成させる。このようにすれば、１９０３および１９０５では異なるユーザがｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４を使用でき、更に１９０４でも異なるユーザがｆ３，ｆ４を、１９０６でもまた異なるユーザがｆ１，ｆ２を使用でき、周波数利用効率を向上させることができる。
【０１１５】
また、第１移相器１５０５〜１５０８及び第２移相器１５０９〜１５１２が、変調部１５０３，１５０４からの信号に、固定的に所定の指向性を付けるようにしても良い。
【０１１６】
このように、実施の形態４の３次元チャネル選択アダプティブアレイアンテナによれば、アンテナから垂直方向に任意角度θ１，θ２で指向性を持たせることによって、同一周波数で遠近それぞれにドーナツ型の固有の電波エリア（セル）を形成することができ、また、水平／垂直方向に指向性を持たせることによって、同一周波数でスポット的に複数のエリア（セル）を形成することができ、これによって、周波数利用効率を向上させることができる。
【０１１７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、基地局のサイズ増大を招かず、システム全体のコストを抑えながら、隣接セルで干渉が生じないように基地局の電波エリアを広げることができ、また、移動局の消費電力が大きくならないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る移動体通信システムに適用されるリピータの構成を示すブロック図
【図２】上記実施の形態１に係るリピータをセルラーシステムに用いた場合の第１の概念図
【図３】上記実施の形態１に係るリピータをセルラーシステムに用いた場合の第２の概念図
【図４】図３に示す基地局及びリピータの送信パワーと距離との関係図
【図５】本発明の実施の形態２に係る移動体通信システムに適用される適応リピータの構成を示すブロック図
【図６】上記実施の形態２に係るリピータをセルラーシステムに用いた場合の第１の概念図
【図７】上記実施の形態２に係るリピータをセルラーシステムに用いた場合の第２の概念図
【図８】上記実施の形態２に係るリピータをセルラーシステムに用いた場合の第３の概念図
【図９】本発明の実施の形態３に係る移動体通信システムに適用される反転リピータの構成を示すブロック図
【図１０】上記実施の形態３に係るリピータをセルラーシステムに用いた場合の第１の概念図
【図１１】上記実施の形態３に係るリピータをセルラーシステムに用いた場合の第２の概念図
【図１２】上記実施の形態３に係るリピータをセルラーシステムに用いた場合の第３の概念図
【図１３】図１２に示す基地局及びリピータの送信パワーと距離との関係図
【図１４】上記実施の形態３に係るリピータをセルラーシステムに用いた場合の第４の概念図
【図１５】本発明の実施の形態４に係る移動体通信システムの基地局に適用される３次元チャネル選択アダプティブアレイアンテナの構成を示すブロック図
【図１６】上記実施の形態４に係る３次元チャネル選択アダプティブアレイアンテナの垂直方向に指向性を付ける３次元指向性位相制御動作の説明図
【図１７】上記実施の形態４に係る３次元チャネル選択アダプティブアレイアンテナの垂直方向に指向性を付ける３次元指向性位相制御により形成されるセルの第１の概念図
【図１８】上記実施の形態４に係る３次元チャネル選択アダプティブアレイアンテナの水平／垂直方向に指向性を付ける３次元指向性位相制御により形成されるセルの概念図
【図１９】上記実施の形態４に係る３次元チャネル選択アダプティブアレイアンテナの垂直方向に指向性を付ける３次元指向性位相制御により形成されるセルの第２の概念図
【符号の説明】
１００ リピータ
１０１，１０４，５０１，５０２ 指向性アンテナ
１０２ フィルタ
１０３，５０３ アンプ
２０５ 基地局
２０６ 基地局装置が形成するセル
２０７〜２１０ リピータが形成するセル
５００ 適応リピータ
５０２ 適応フィルタ
９００ 反転リピータ
９０３ 反転アンプ
１５００ ３次元チャネル選択アダプティブアレイアンテナ
１５０１，１５０２ フィルタ
１５０３，１５０４ 変調部
１５０５〜１５０８ 第１移相器
１５０９〜１５１２ 第２移相器
１５１７〜１５２０ アンテナ素子
１５２２ ３次元指向性位相制御部
Claims (6)
- 複数のチャネルを使用する第１基地局と、
前記第１基地局によって使用される前記複数のチャネルと同一の複数のチャネルを使用する第２基地局と、
前記第１基地局が形成する第１セルの境界上に配置されて前記第１基地局と通信し、前記第１基地局によって使用される前記複数のチャネルのうち一部のチャネルだけを通過および増幅させて前記第１セルの外側にさらに第１電波エリアを形成する第１リピータと、
前記第２基地局が形成する第２セルの境界上に配置されて前記第２基地局と通信し、前記第２基地局によって使用される前記複数のチャネルのうち一部のチャネルだけを通過および増幅させて前記第２セルの外側にさらに第２電波エリアを形成する第２リピータと、
を具備する移動体通信システムであって、
前記第１リピータが通過および増幅させる一部のチャネルと、前記第２リピータが通過および増幅させる一部のチャネルとが互いに異なり、
前記第１セルの内側で使用されるチャネルと前記第２セルの内側で使用されるチャネルとが互いに同一である一方、前記第１電波エリアで使用されるチャネルと前記第２電波エリアで使用されるチャネルとが互いに異なる、
ことを特徴とする移動体通信システム。 - 前記第１セルと前記第２セルとが互いに交差しない、
ことを特徴とする請求項１記載の移動体通信システム。 - 前記第１電波エリアの一部と前記第２電波エリアの一部とが互いに交差する、
ことを特徴とする請求項１記載の移動体通信システム。 - 前記第１リピータおよび前記第２リピータは、通過および増幅させる一部のチャネルを所定時間毎に切り替える、
ことを特徴とする請求項１記載の移動体通信システム。 - 複数のチャネルを使用して無線信号を送信する基地局と、
前記基地局が形成するセルの境界上に配置され、前記セルの外側にさらに電波エリアを形成するリピータと、
を具備する移動体通信システムにおいて使用されるリピータであって、
前記基地局の方向に指向性が設定された受信アンテナと、
前記受信アンテナによって受信される前記複数のチャネルのうち一部のチャネルだけを通過させるフィルタと、
前記フィルタを通過した一部のチャネルの信号を増幅するアンプと、
前記アンプによって増幅された一部のチャネルを前記基地局が形成する前記セルの外側へ送信する送信アンテナと、を具備し、
前記フィルタは、前記基地局が形成する前記セルに隣接するセルの境界上に配置された他のリピータが具備するフィルタが通過させるチャネルとは異なるチャネルを通過させる、
ことを特徴とするリピータ。 - 前記フィルタは、前記基地局が形成する前記セルの外側に存在する移動局が使用するチャネルに応じて、通過させる一部のチャネルを決定する、
ことを特徴とする請求項５記載のリピータ。
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