CN1297627A - 转发器装置 - Google Patents
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Abstract
在基站205使用频率f1、f2、f3的情况下,通过配置包括只让f1通过的滤波器的转发器201～204,只让f1通过并到达远处,由此只扩展特定信道(频率f1)的小区207～210。
Description
技术领域
本发明涉及蜂窝系统等数字移动通信系统。
背景技术
以往，在移动通信系统中扩展电波区域的情况下，例如在蜂窝系统中扩展小区半径的情况下，如果使用高频则传播损耗大，所以用放大率大的放大器将发送信号传播到远方。此外，通过配置多个基站，来扩大电波区域。
然而，在现有移动通信系统中，在使用放大率大的放大器的情况下，越想向远方发送，则越需要使用放大率大的放大器。其结果是存在下述问题：放大器的规模相当大，与放大器的规模成比例，基站的规模也增大。
此外，如果小区增大，则不仅在邻接小区中容易产生干扰，而且移动台所需的功率也增大，所以存在移动台装置的耗电增大这一问题。
此外，在配置多个基站的情况下，存在下述问题：难以安排基站的设置场所，或者整个系统的设备费用提高。在此情况下，移动台需要频繁地进行越区切换(ハン ド才一バ)，所以在高速移动时难以进行通信。
发明概述
本发明就是鉴于此点而提出的，其目的在于提供一种转发器装置，能抑制基站的规模增大、移动台的耗电、整个系统的费用及邻接小区中的干扰，并且扩展基站的电波区域。
该目的是如下实现的：将包括只让特定信道通过的滤波器的转发器配置在基站的小区内，只让基站使用的特定频率通过，远远地传播到小区的外侧。由此，能够只扩展特定信道(特定频率)的小区区域。
附图的简单说明
图1是本发明实施例1的移动通信系统中应用的转发器的结构方框图；
图2是将上述实施例1的转发器用于蜂窝系统的情况下的第1示意图；
图3是将上述实施例1的转发器用于蜂窝系统的情况下的第2示意图；
图4是图3所示的基站及转发器的发送功率和距离之间的关系图；
图5是本发明实施例2的移动通信系统中应用的自适应转发器的结构方框图；
图6是将上述实施例2的转发器用于蜂窝系统的情况下的第1示意图；
图7是将上述实施例2的转发器用于蜂窝系统的情况下的第2示意图；
图8是将上述实施例2的转发器用于蜂窝系统的情况下的第3示意图；
图9是本发明实施例3的移动通信系统中应用的反相转发器的结构方框图；
图10是将上述实施例3的转发器用于蜂窝系统的情况下的第1示意图；
图11是将上述实施例3的转发器用于蜂窝系统的情况下的第2示意图；
图12是将上述实施例3的转发器用于蜂窝系统的情况下的第3示意图；
图13是图12所示的基站及转发器的发送功率和距离之间的关系图；
图14是将上述实施例3的转发器用于蜂窝系统的情况下的第4示意图；
图15是本发明实施例4的移动通信系统的基站中应用的三维信道选择自适应阵列天线的结构方框图；
图16是在上述实施例4的三维信道选择自适应阵列天线的垂直方向上附加方向性的三维方向性相位控制操作的说明图；
图17是通过在上述实施例4的三维信道选择自适应阵列天线的垂直方向上附加方向性的三维方向性相位控制而形成的小区的第1示意图；
图18是通过在上述实施例4的三维信道选择自适应阵列天线的水平/垂直方向上附加方向性的三维方向性相位控制而形成的小区的示意图；
图19是通过在上述实施例4的三维信道选择自适应阵列天线的垂直方向上附加方向性的三维方向性相位控制而形成的小区的第2示意图。
实施发明的最好形式
以下，参照附图来详细说明本发明的实施例。
(实施例1)
图1是本发明实施例1的移动通信系统中应用的转发器的结构方框图。
图1所示的转发器100包括：方向性天线101，接收一定方向的电波；滤波器102，从该方向性天线101接收到的信号中滤波(提取)出规定的信号；放大器103，放大通过该滤波器102的信号；以及方向性天线104，将该放大器103放大过的信号向一定方向进行发送。
作为滤波器102，在转发器100被应用于FDMA(Frequency DivisionMultiple Access，频分多址)方式的系统中的情况下，使用只让特定频率的信号通过的FDMA滤波器，在转发器100被应用于CDMA(Code DivisionMultiple Access，码分多址)方式中的情况下，使用只让进行了解扩、解调、扩频及调制等处理并用特定代码扩频过的信号通过的CDMA滤波器，而在转发器100被应用于TDMA(Time Division Multiple Access，时分多址)方式中的情况下使用只在特定时间让信号通过的TDMA滤波器。换言之，滤波器102只让规定信道的信号通过。
参照图2～图4来说明将这种转发器100用于蜂窝系统的例子。其中，转发器102使用FDMA滤波器。
如图2所示，转发器201～204沿基站205的电波所形成的小区206的圆周来配置，设定为只让频率f1通过。转发器201～204的接收端的方向性天线被设定为基站205的方向。
在此情况下，如果假设基站205使用频率f1、f2、f3，则转发器201～204只让频率f1的信号通过并放大。因此，只有频率f1的信号到达远处，所以在小区206的外侧形成频率f1的电波区域207～210。
在图2中示出下述情况：通过将转发器201～204沿小区206以90度间隔来配置，由转发器201～204分别独立形成电波区域207～210，但是也可以使用更多转发器，在小区206的外侧围绕形成电波区域。
如图3所示，沿一个基站301的电波所形成的小区302的圆周，配置让频率f1、f2通过的多个转发器303～308，而沿另一个基站309的电波所形成的小区310的圆周，配置让频率f3、f4通过的多个转发器311～316。此外，相互不交叉地形成各小区302及310。
在此情况下，如果假设两个基站301、309使用频率f1～f4，则转发器303～308只让频率f1、f2的信号通过并放大，所以只有频率f1、f2的信号到达远处，在小区302的外侧形成频率f1、f2的电波区域317。
另一方面，转发器311～316只让频率f3、f4的信号通过并放大，所以只有频率f3、f4的信号到达远处，在小区310的外侧形成频率f3、f4的电波区域318。
下面参照图4来说明在此情况下由基站301发送的信号的发送功率和距离之间的关系。在由基站301发送的信号中，与f1～f4对应的信号的发送功率(发送信号功率)维持在配置转发器303～308的位置d1以内、移动台能够最佳地进行通信的值。然后，在由基站301发送的信号中，与f3、f4对应的信号的发送功率在衰减位置d2上，衰减到移动台不能最佳地进行通信的值。在由基站301发送的信号中，与f1、f2对应的信号的发送功率由转发器303～308放大，所以衰减到移动台不能最佳地进行通信的值不是在d2、而是在d3上。
这样，根据本实施例，在图2中，在基站205使用频率f1、f2、f3的情况下，配置了只让f1通过的转发器201～204，所以能够只让f1通过而到达远处。即，能够只扩展特定信道的小区区域。
此外，在图3中，在使用频率f1～f4的2个基站301、309中，一个用转发器303～308只让f1、f2通过，另一个用转发器311～316只让f3、f4通过，所以在小的区域302及310中两者使用f1～f4，而在相互交叉的大的区域317及318中，能够一个使用f1、f2，另一个使用f3、f4而不造成干扰，所以能够提高频率利用效率。
此外，无需像以往那样在基站中使用放大率大的放大器，所以基站的规模不会增大，便携电话机等移动台也能够用原有的结构利用转发器形成的电波区域来进行通信，所以不会像以往那样增大耗电。
此外，也可以不像以往那样配置多个基站，所以不会难以安排其设置场所，由于只设置转发器，所以与设置多个基站相比，能够抑制整个系统的设备费用。
以欧洲标准的GSM为例，在GSM中存在124个频率，如果在邻接小区间使用相同频率则发生干扰，所以使用下述重用率=4的结构：每1个小区使用31个频率，每4个小区使用相同的频率。另一方面，如果使用上述实施例1的结构，则在基站形成的小区内，哪个基站也能够使用124个频率，只在转发器形成的小区内可以各使用31个频率。由此，频率利用效率显著提高。
(实施例2)
图5是本发明实施例2的移动通信系统中应用的自适应转发器的结构方框图。
图5所示的自适应转发器500包括：方向性天线501，接收一定方向的电波；自适应滤波器502，在该方向性天线501接收到的信号中自适应地滤波出规定的信号；放大器503，放大通过该自适应滤波器502的信号；以及方向性天线504，将该放大器503放大过的信号向一定方向进行发送。
所谓自适应滤波器502的自适应信号滤波的控制，是指让信号通过的参数任意可变。该控制由基站505通过有线或无线来进行。
例如，如果自适应滤波器502是FDMA滤波器，则进行每隔规定时间将通过的频率例如从f1切换到f2的控制，如果是CDMA滤波器，则进行每隔规定时间将通过的特定码例如从c1切换到c2的控制，而如果是TDMA滤波器，则进行使信号通过时间及通过时间带可变的控制。通过该自适应转发器500，能够根据各移动台在小区中的位置，来变更通过的信号。
参照图8来说明将这种自适应转发器500用于蜂窝系统的例子。其中，自适应滤波器502使用FDMA滤波器。
如图6所示，自适应转发器601～608沿基站609的电波形成的小区610的圆周来配置。
这样，在基站609的小区610的内侧存在多个移动台611～613、在小区610的外侧(远处)存在1个移动台614的情况下，基站505控制自适应转发器601～608的自适应滤波器，例如只让频率f1通过。
由此，在小区610的外侧通过频率f1来形成电波区域615，移动台614可以用该频率f1最佳地进行通信。
然后，如图7所示，假设成为下述状态：移动台611～614移动，在基站609的小区610的内侧存在1个移动台611，在小区610的外侧存在多个移动台612～614。
在此情况下，基站609控制自适应转发器601～608的自适应滤波器，只让多个移动台612～614使用的频率f1、f2、f3通过。
由此，在小区610的外侧通过频率f1～f3来形成电波区域701，移动台612～614可以用该频率f1～f3最佳地进行通信。
只是，在基站检测出远处存在移动台的情况下，移动台与基站的栖木信道(止まり木チャネル)取得同步进行发送，所以在基站中，通过测量栖木信道到移动台往复所花的时间来检测移动台的距离。此外，通过测定从移动台到基站的上行的接收功率来检测。
此外，如图8所示，将自适应转发器801～803沿基站804的小区805以很远离的例如120度间隔来配置，如果在基站804中进行控制，使得对每个自适应转发器801～803让不同的频率f1～f3通过，则能够对在基站804的小区805的外侧相互分离存在的各个移动台806～808形成专用的电波区域809～811来进行通信。
这样，根据本实施例，自适应转发器使用自适应滤波器，所以在基站形成的小区的外侧(远处)存在移动台的情况下，能够进行控制，使得只有该移动台使用的频率的信号通过自适应转发器的自适应滤波器并被放大。
此外，无需像以往那样在基站中使用放大率大的放大器，所以基站的规模不会增大，便携电话机等移动台也能够用原有的结构利用转发器形成的电波区域来进行通信，所以不会像以往那样增大耗电。
此外，也可以不像以往那样配置多个基站，所以不会难以安排其设置场所，由于只设置自适应转发器，所以与设置多个基站相比，能够抑制整个系统的设备费用。
(实施例3)
图9是本发明实施例3的移动通信系统中应用的反相转发器的结构方框图。
图9所示的反相转发器900用反相放大器903取代图1所示的转发器100的放大器103来构成。
在该反相转发器900中，通过滤波器102的频率信号不仅由反相放大器903放大，而且被反相。由此，输入输出频率通过相加而相互抵销，消去输入频率。即，天线101接收的信号、和从天线104发送的信号相互抵销。其结果是，能够不使输入频率从反相转发器900到达目的地。
例如，如图10所示，在通过相邻基站1001、1002形成相互交叉的邻接小区1003、1004的情况下，在小区1003、1004的交叉部分上配置反相转发器1005。
在这种结构中，在移动台1006存在于该交叉部分、进行从一个基站1001向另一个基站1002移动的越区切换的情况下，移动台1006必须判断来自当前正在接收的基站1001的接收信号和来自相邻基站1002的接收信号中的哪个大。
在此情况下，如果在反相转发器1005中进行设定，使得停止来自基站1002的通话信道，而只让栖木信道(控制信道)通过，则移动台1006能根据栖木信道来进行上述判断。此外，在此情况下，不希望造成干扰的通话信道由反相转发器1005停止，所以移动台1006能够只使用1个频率的通话信道进行最佳的通话，同时进行越区切换。
此外，如图11所示，在通过相邻基站1001、1002形成相互交叉的邻接小区1103、1104的情况下，即使在邻接小区1103、1104使用相同的频率，只要在小区1003、1104的交叉部分上配置输入各个频率的反相转发器1105、1106，也能使各个频率在那里停止，不会造成干扰。
此外，也可以用反相放大器903取代图5所示的实施例2的转发器500的放大器503来构成。
在此情况下，通过只使自适应地通过的信号由反相放大器903进行反相，能够消去该通过的频率的信号。例如，在图12中，如果沿基站1201形成的小区1202配置多个反相转发器1203～1208，由该反相转发器1203～1208停止基站1201使用的频率f1～f4中的f3、f4，则能够在小区1202的外侧通过频率f1、f2的信号来形成小区1209。
此情况下的基站1201端的发送功率和距离之间的关系示于图13。基站1201发送的信号中与频率f3、f4对应的信号的发送功率(发送信号功率)虽然到达配置反相转发器1201～1208的位置d1，但是在位置d1上，衰减到移动台不能最佳地进行通信的值。此外，基站1201发送的信号中与频率f1、f2对应的信号的发送功率在通常的衰减位置d2上衰减到移动台不能最佳地进行通信的值。
即，通过与实施例2中参照图5～图8说明的相反的操作，能够由该反相转发器只停止特定频率，所以最终能够得到与实施例2同样的效果。
此外，如图14所示，如果在基站1401形成的基本小区1402的内侧配置与基站1401使用同一频率f1的多个基站1403～1405，在基站1403～1405和基站1401之间配置具有反相放大器903的反相转发器1406～1408，则基本小区1402的频率f1在反相转发器1406～1408处停止，在基本小区1402中，多个基站1403～1405分别能够形成同一频率f1的微小区1409～1411。
由此，移动台能够用相同的频率f1与基站1401、1403～1405进行通信，所以即使频率f1相同也能够用不同的信号进行通信。
这样，根据本实施例，通过反相转发器的滤波器或自适应滤波器的频率的信号由反相放大器903进行反相，而使该通过频率在输出端被抵销，所以能够消去通过滤波器的输入频率的信号。即，能够不使期望的输入频率从反相转发器到达目的地。
此外，无需像以往那样在基站中使用放大率大的放大器，所以基站的规模不会增大，便携电话机等移动台也能够用原有的结构利用反相转发器形成的电波区域来进行通信，所以不会像以往那样增大耗电。
此外，也可以不像以往那样配置多个基站，所以不会难以安排其设置场所，由于只设置反相转发器，所以与设置多个基站相比，能够抑制整个系统的设备费用。
(实施例4)
图15是本发明实施例4的移动通信系统的基站中应用的三维信道选择自适应阵列天线的结构方框图。
图15所示的三维信道选择自适应阵列天线(以下称为天线)1500包括：滤波器1501、1502；调制部1503、1504；第1移相器1505～1508；第2移相器1509～1512；加法器1513～1516；天线元1517～1520；解调部1521；以及三维方向性相位控制部1522。
天线元1517～1520具有三维天线结构。具体地说，该天线元具有下述结构：准备规定数目个处于与地面大致水平的位置关系的平面，在各平面上配置多个天线阵。这里，各平面位于相互沿与地面大致垂直的方向相隔规定距离的位置。各平面上多个天线阵的配置方法没有限定，但是从容易使用的观点出发，最好在各平面上规则地配置多个天线阵。例如，在各平面上，相隔规定间隔将多个天线阵配置为一列，或者将多个天线阵配置为十字形。
在滤波器1501中，在第1～第M发送数据中，第1～第N发送数据(f1,f2)通过，被输出到调制部1503。在滤波器1502中，第1～第M发送数据(f1,f2,f3,f4)通过，被输出到调制部1504。
在调制部1503中，第1～第N发送数据(f1,f2)用规定频率的载波(f1或f2)调制后，被输出到第1移相器1505～1508，在调制部1504，第1～第M发送数据(f1,f2,f3,f4)用规定频率的载波(f1～f4中的某个)调制后，被输出到第2移相器1509～1512。
经过第1移相器1505～1508及第2移相器1509～1512的信号由加法器1513～1516相加，经天线元1517～1520进行发送。
此外，由天线元1517～1520接收到的信号由解调部1521解调，该解调过的第1～第M接收数据(f1,f2,f3,f4)被输出到三维方向性相位控制部1522。
三维方向性相位控制部1522按照第1～第M接收数据(f1,f2,f3,f4)进行控制，用第1移相器1505～1508及第2移相器1509～1512对来自调制部1503、1504的信号附加规定的方向性。
该控制如图16所示，从基站1601上搭载的高位置的天线1500与垂直方向成任意角度θ1、θ2具有方向性，由此，如图17所示，能够在远近分别形成环形的固有电波区域(小区)1602、1603。
在本例中，在外侧的小区1602中，形成用第1～第N发送数据调制过的频率f1、f2的信号区域，而在内侧的小区1603中，形成用第1～第M发送数据调制过的频率f1、f2、f3、f4的信号区域。这样，能够在1603中使用4个频率，并且在1602中不同的用户能够重用f1、f2。
此外，如果控制得在水平/垂直方向上具有方向性，则如图18所示，能够形成多个点状的区域(小区)1801～1804。
此外，也可以如图19所示，在搭载天线1500的2个基站1901、1902中，形成小区1903、1904和1905、1906，使得各个内侧和外侧不同。
即，使基站1901通过频率f1、f2、f3、f4的信号来形成内侧小区1903，通过频率f3、f4的信号来形成外侧小区1904。此外，使基站1902通过频率f1、f2、f3、f4的信号来形成内侧小区1905，使得不与小区1903交叉，通过频率f1、f2的信号来形成外侧小区1906。这样，在内侧小区1903及内侧小区1905中不同的用户能够使用f1、f2、f3、f4，并且在外侧小区1904中不同的用户也能够使用f3、f4，在1906中不同的用户也能够使用f1、f2。由此，能够提高频率利用效率。
此外，第1移相器1505～1508及第2移相器1509～1512也可以对来自调制部1503、1504的信号固定地附加规定的方向性。
这样，根据本实施例，通过从天线与垂直方向成任意角度θ1、θ2具有方向性，能够用同一频率在远近分别形成环形的固有电波区域(小区)。此外，通过沿水平/垂直方向具有方向性，能够用同一频率呈点状地形成多个区域(小区)。因此，能够提高频率利用效率。
如上所述，根据本发明，能抑制基站的规模增大、移动台的耗电、整个系统的费用及邻接小区中的干扰，并且扩展基站的电波区域。
本说明书基于1999年3月31日申请的特愿平11-094288号。其内容包含于此。
产业上的可利用性
本发明特别适用于数字移动通信系统领域。
Claims (16)
1、一种转发器装置，包括：接收部件，接收电波；提取部件，从上述接收部件接收到的信号中提取特定的信号；放大部件，放大上述提取部件提取出的信号；以及发送部件，发送上述放大部件放大过的信号。
2、如权利要求1所述的转发器装置，其中，提取部件只提取特定频率的信号。
3、如权利要求1所述的转发器装置，其中，提取部件对接收部件接收到的信号用特定码进行扩频处理，只提取通过上述扩频处理得到的信号。
4、如权利要求1所述的转发器装置，其中，提取部件提取特定时间中的信号。
5、如权利要求1所述的转发器装置，其中，提取部件任意变更提取的信号。
6、如权利要求1所述的转发器装置，其中，放大部件包括反相放大部件，放大上述信号，使提取部件提取出的信号的相位反相。
7、一种移动通信系统，在基站装置形成的小区内，配置权利要求1所述的转发器装置。
8、一种移动通信系统，在基站装置形成的小区的外侧配置权利要求1所述的转发器装置，以便通过上述基站装置使用的特定的信号来形成小区。
9、一种移动通信系统，在相邻基站装置形成的相互分离的小区的外侧，配置权利要求1所述的转发器装置，以便通过上述相邻基站装置使用的特定的信号来交叉形成小区。
10、一种移动通信系统，在相邻基站装置形成的小区的交叉区域中，配置权利要求6所述的转发器装置。
11、一种三维信道选择自适应阵列天线，包括：三维自适应阵列天线，在处于与地面大致水平的位置关系的规定数目个平面的各个上配置多个天线元；多个滤波器，让互不相同的发送信号通过；以及移相部件，对通过上述多个滤波器的调制后的互不相同的信号附加方向性，使得上述信号从上述三维自适应阵列天线被发射时与垂直方向成任意角度被发射。
12、如权利要求11所述的三维信道选择自适应阵列天线，其中，移相部件对通过多个滤波器的调制后的互不相同的信号附加方向性，使得上述信号从上述三维自适应阵列天线被发射时与水平/垂直方向成任意角度被发射。
13、如权利要求11所述的三维信道选择自适应阵列天线，包括控制部件，按照三维自适应阵列天线的接收信号来控制移相部件附加的方向性。
14、一种包括三维信道选择自适应阵列天线的基站装置，其中，上述三维信道选择自适应阵列天线包括：三维自适应阵列天线，在处于与地面大致水平的位置关系的规定数目个平面的各个上配置多个天线元；多个滤波器，让互不相同的发送信号通过；以及移相部件，对通过上述多个滤波器的调制后的互不相同的信号附加方向性，使得上述信号从上述三维自适应阵列天线被发射时与垂直方向成任意角度被发射。
15、一种与包括三维信道选择自适应阵列天线的基站装置进行无线通信的通信终端装置，其中，上述三维信道选择自适应阵列天线包括：三维自适应阵列天线，在处于与地面大致水平的位置关系的规定数目个平面的各个上配置多个天线元；多个滤波器，让互不相同的发送信号通过；以及移相部件，对通过上述多个滤波器的调制后的互不相同的信号附加方向性，使得上述信号从上述三维自适应阵列天线被发射时与垂直方向成任意角度被发射。
16、一种信道选择发送接收方法，包括：接收步骤，接收在基站装置和通信终端装置之间使用的信号；提取步骤，从上述接收步骤接收到的信号中提取任意信道的信号；以及发送步骤，放大并发送提取出的信号。
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