JP2005012608A - 中継用パッシブアンテナシステム - Google Patents

Abstract

【課題】電源を必要としないようにする。
【解決手段】第１アンテナ部１０のアンテナ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄで受信されたスペクトル拡散されている受信信号は、それぞれ異なる遅延時間の遅延回路１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄで所定時間遅延されて第２アンテナ部１１のアンテナ１１ｂ，１１ｃ，１１ｄから再放射されるようになる。移動端末２で受信された時間軸上でオフセットされた４つのスペクトル拡散されている信号は、移動端末２においてレイク受信される。これにより、中継用パッシブアンテナシステム１は、増幅して再送信しなくても十分な利得の中継を行うことができるようになる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レイク受信を採用している無線通信システムにおける不感地帯解消用の中継用パッシブアンテナシステムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在、携帯電話機が普及しているが、携帯電話機においては、ユーザがどのような地域や場所にいても移動通信網にアクセスできることが望まれている。携帯電話機が移動通信網にアクセスするためには、携帯電話機が位置している場所が移動通信網のサービスエリア内である必要がある。また、サービスエリア内であっても、地下街やビル内等の多くの不感地帯が存在する。このような不感地帯の中でも特にトラフィックの多いエリアにおいては、基地局が設けられたり増幅器を利用した中継器による不感地帯解消の対策がなされている。
また、ＰＨＳ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｈａｎｄｙ−ｐｈｏｎｅ Ｓｙｓｔｅｍ）では、個人向けにチャンネル変換を行うことにより不感地帯を解消するようにした中継器が提供されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、サービスエリア内であっても個人住宅、小規模地下街や地下にある個人商店等のトラフィックが少ない不感地帯においてはそれを解消する対策がなされていないのが実状であり、サービスエリア内であっても屋内だけが不感になっているケースが多数存在しており、このような不感地帯においては携帯電話機が移動通信網にアクセスすることができないという問題点があった。また、不感地帯を解消するように中継器を設けることが考えられるが、従来の中継器は、増幅したりチャンネル変換をして中継しているため、中継器に技術適合認定や無線局申請が必要になるという問題点があった。
【０００４】
そこで、本発明は技術適合認定や無線局申請を必要としない中継用パッシブアンテナシステムを提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の中継用パッシブアンテナシステムは、受信可能エリアに設置する複数本のアンテナからなる第１アンテナ部と、不感地帯に設置する前記第１アンテナ部のアンテナと同数本のアンテナからなる第２アンテナ部と、前記第１アンテナ部の各アンテナと前記第２アンテナ部の各アンテナとを、それぞれ異なる遅延時間を有する伝送手段により接続する接続手段とを備えている。
【０００６】
また、上記本発明の中継用パッシブアンテナシステムにおいて、前記伝送手段における遅延時間が、前記第２アンテナ部からの再放射によりマルチパスが形成される遅延時間とするのが好適である。
【０００７】
このような本発明によれば、第１アンテナ部の各アンテナで受信された受信信号がそれぞれ異なる遅延時間遅延されて第２アンテナ部の各アンテナから再放射されるようになる。すなわち、第２アンテナ部からは擬似的なマルチパス信号が不感地帯に向けて放射されるようになる。従って、不感地帯に位置する移動端末は擬似的なマルチパス信号を受信してレイク受信することができるため、十分な受信電力で受信することができるようになる。また、チャンネル変換や増幅しておらず、遅延して再放射しているだけであるので技術適合認定や無線局申請を必要としないようになる。従って、煩雑な技術適合認定や無線局申請の業務を不要とすることのできる中継用パッシブアンテナシステムとすることができると共に、十分な中継利得を確保することができるようになる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態における中継用パッシブアンテナシステムを備える移動通信網における無線アクセスネットワークの概略構成を図１に示す。
図１に示す無線アクセスネットワークでは、ＤＳ−ＣＤＭＡ（Ｄｉｒｅｃｔ ｓｅｑｕｅｎｃｅ−Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）あるいはＭＣ−ＣＤＭＡ（Ｍｕｌｔｉ−Ｃａｒｒｉｅｒ Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）等のスペクトル拡散技術が採用されている。ＤＳ−ＣＤＭＡ（直接拡散符号分割多元接続）およびＭＣ−ＣＤＭＡ（マルチキャリア符号分割多元接続）では、スペクトル拡散技術により、同じ周波数帯域の信号を使って複数の通信を同時に行う技術である。ＤＳ−ＣＤＭＡにおけるスペクトル拡散では、送信側ではデジタルデータを疑似雑音符号（ＰＮ符号）等の拡散符号を用いてスペクトル拡散することにより、広い周波数スペクトルの信号に変換して伝送している。受信側では受信信号を同じ拡散符号を使って逆拡散することにより元のデジタルデータを復元している。この場合、各チャネルに割り当てられる拡散符号は互いに直交している拡散符号とされている。
【０００９】
また、ＭＣ−ＣＤＭＡは、送信側では、デジタルデータを変調しパラレルとした変調シンボルを拡散符号を用いてそれぞれスペクトル拡散し、スペクトル拡散されたパラレルの拡散シンボルにそれぞれサブキャリアを割り当てて合成することにより、スペクトル拡散された信号を伝送している。この場合、ＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）技術を用いるとサブキャリアは互いに直交するようになることから、スペクトル拡散されたパラレルの拡散シンボルにＩＤＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）処理を施すことにより合成している。受信側では、受信信号をＤＦＴすることによりスペクトル拡散されたパラレルの拡散シンボルを復元し、この拡散シンボルを同じ拡散符号を使って逆拡散することによりパラレルの変調シンボルを復元し、変調シンボルを復調してシリアルに変換することにより元のデジタルデータを復元している。
【００１０】
このようなスペクトル拡散された伝送信号は、送信側からの送信波が直接受信側に到来する直接波と、建物等により反射されて受信側に到来する反射波とが受信側で受信されることになる。この場合、反射波の経路は多数あることから多数の経路のマルチパスの反射波が受信される。受信側で受信されるマルチパスの受信信号は、経路による伝播遅延時間を有して受信されるようになる。この場合、スペクトル拡散された受信信号についてみると、スペクトル拡散に用いられた拡散符号は直交符号とされているため、時間的にオフセットされると自己相関が取れなくなる。そこで、逆拡散部において、伝播遅延時間に対応した位相オフセットを拡散符号に与えて逆拡散を行うと、その位相オフセットに対応する伝搬遅延時間の受信信号だけに逆拡散処理が施され、他の受信信号には逆拡散処理が施されないようになる。すなわち、拡散符号に伝搬遅延時間に相当する位相オフセットを与えることにより、受信信号のそれぞれを相互に干渉を起こすことなく選択的に逆拡散処理を施すことができるようになるのである。
【００１１】
そこで、逆拡散部を並列に複数設けてそれぞれの逆拡散部において、受信信号の伝播遅延時間に対応した位相オフセットを与えた拡散符号により逆拡散処理を行うことにより、受信された複数の受信信号を逆拡散して復調した復調信号を独立して得ることができるようになる。このようにして得た複数の復調信号を、合成部において所定の重みを与えて加算合成することにより、良好な復調信号を得ることができる。このようにしてスペクトル拡散信号を受信する方法がレイク受信であり、マルチパスの受信信号を選択的に逆拡散して合成できることから、パスダイバーシティ受信を行うことができるようになる。
【００１２】
図１に示すスペクトル拡散技術を採用している無線アクセスネットワークにおいて、例えば携帯電話機とされる移動端末（ＭＳ）２はレイク受信処理部を備えており、室内等の不感地帯に位置しているものとする。そして、本発明の中継用パッシブアンテナシステム１は、第１アンテナ部１０と第２アンテナ部１１とを備えている。この場合、第１アンテナ部１０は基地局（ＢＳ）３との間で送受信可能なエリアに位置しており、第２アンテナ部１１はＭＳ２と同じ不感地帯に位置している。すなわち、第２アンテナ部１１はＭＳ２と送受信可能となるが、第２アンテナ部１１はＢＳ３との間でほぼ送受信することはできない。第１アンテナ部１０は４本のアンテナ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄを１つのケースに収納して構成されており、第２アンテナ部１１も４本のアンテナ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄを１つのケースに収納して構成されている。また、第２アンテナ部１１において４本のアンテナ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄは、それぞれ異なる遅延時間を有している４つの遅延回路１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄに接続されている。この４つの遅延回路１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄは、第２アンテナ部１１のケース内に内蔵されており、４本の同軸ケーブル１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄによりそれぞれ４本のアンテナ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄと接続されている。この４本の同軸ケーブル１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄは１本のケーブルになるように束ねられて被覆されていてもよい。
【００１３】
このように、本発明にかかる中継用パッシブアンテナシステム１は、第１アンテナ部１０のケースと第２アンテナ部１１のケースと、その間を接続する束ねられたケーブルとから構成されるようになる。そして、中継用パッシブアンテナシステム１において、第１アンテナ部１０のアンテナ１０ａで受信されたスペクトル拡散されている受信信号は、遅延回路１２ａで所定時間遅延されて第２アンテナ部１１のアンテナ１１ａから再放射されるようになる。同様に、第１アンテナ部１０のアンテナ１０ｂ，１０ｃ，１０ｄで受信されたスペクトル拡散されている受信信号は、それぞれ遅延回路１２ｂ，１２ｃ，１２ｄで所定時間遅延されて第２アンテナ部１１のアンテナ１１ｂ，１１ｃ，１１ｄから再放射されるようになる。この場合、４つの遅延回路１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄはそれぞれ異なる遅延時間を有していることから、時間軸上でオフセットされた４つのスペクトル拡散されている信号が第２アンテナ部１１から送信されるようになる。この送信信号は移動端末２が受信するが、受信された時間軸上でオフセットされた４つのスペクトル拡散されている信号は上記したマルチパス信号と同等であることから移動端末２のレイク受信処理部においてレイク受信されるようになる。このように、中継用パッシブアンテナシステム１は、擬似的なマルチパス信号を生成して中継するようにしたので、移動端末２は等価的に複数の受信信号を加算して受信するレイク受信を行うことができ、受信電力を向上することができる。このように、本発明にかかる中継用パッシブアンテナシステム１は、増幅して再送信しなくても十分な利得の中継を行うことができるようになる。
【００１４】
次に、本発明にかかる中継用パッシブアンテナシステム１の動作を図２および図３を参照して説明する。ただし、図２は４つの遅延回路１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄの出力を示す図であり、図３はレイク受信処理部におけるフィンガー数を４とした場合のレイク受信処理を示す図である。
図２において、中継信号Ｓａは第１アンテナ部１０のアンテナ１０ａで受信され遅延回路１２ａで遅延された中継信号である。この場合、遅延回路１２ａの遅延時間を「０」として遅延回路１２ａを省略することができる。中継信号Ｓｂは第１アンテナ部１０のアンテナ１０ｂで受信され遅延回路１２ｂで遅延された中継信号である。この場合、遅延回路１２ｂの遅延時間は遅延回路１２ａの遅延時間より時間τ１だけ長くされている。中継信号Ｓｃは第１アンテナ部１０のアンテナ１０ｃで受信され遅延回路１２ｃで遅延された中継信号である。この場合、遅延回路１２ｃの遅延時間は遅延回路１２ａの遅延時間より時間τ２だけ長くされている。中継信号Ｓｄは第１アンテナ部１０のアンテナ１０ｄで受信され遅延回路１２ｄで遅延された中継信号である。この場合、遅延回路１２ｄの遅延時間は遅延回路１２ａの遅延時間より時間τ３だけ長くされている。なお、中継信号間の遅延時間は約０．３μｓｅｃ〜０．５μｓｅｃの範囲とされて、例えば０．２６μｓｅｃとされている。
【００１５】
図２に示す中継信号Ｓａは第２アンテナ部１１のアンテナ１１ａから放射され、同様に中継信号Ｓｂ，Ｓｃ，Ｓｃはそれぞれ第２アンテナ部１１のアンテナ１１ｂ，１１ｃ，１１ｄからそれぞれ放射される。従って、移動端末２の受信信号は図３に示すようにパスＰ０，Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の４つのパスを有するマルチパス信号となる。この場合、パスＰ１はパスＰ０より時間τ１だけ遅れており、パスＰ２はパスＰ０より時間τ２だけ遅れており、パスＰ３はパスＰ０より時間τ３だけ遅れている。この受信信号は、第１フィンガー２２ａ、第２フィンガー２２ｂ、第３フィンガー２２ｃ、第４フィンガー２２ｄにそれぞれ供給される。第１フィンガー部２２ａ〜第４フィンガー２２ｄは同様の構成とされており、逆拡散部と復調部とが備えられている。第１フィンガー部２２ａの逆拡散部にはオフセットされない拡散符号が供給され、直接波に対応するパスＰ０のみが逆拡散されて復調部で復調される。
【００１６】
また、第２フィンガー部２２ｂの逆拡散部には時間τ１のオフセットが与えられた拡散符号が供給され、対応する遅延時間τ１のパスＰ１のみが逆拡散されて復調部において復調される。さらに、第３フィンガー部２２ｃの逆拡散部には時間τ２のオフセットが与えられた拡散符号が供給され、対応する遅延時間τ２のパスＰ２のみが逆拡散されて復調部において復調される。さらにまた、第４フィンガー部２２ｄの逆拡散部には時間τ３のオフセットが与えられた拡散符号が供給され、対応する遅延時間τ３のパスＰ３のみが逆拡散されて復調部において復調される。このように、第１フィンガー部２２ａ〜第４フィンガー２２ｄからは、パスＰ０〜Ｐ３の内の１つのパスから得られた復調シンボルがそれぞれ出力されるようになる。第１フィンガー部２２ａ〜第４フィンガー２２ｄからの４つの復調シンボルは、合成器２３において例えば最大比合成されてＲＡＫＥ受信出力として出力される。これにより、受信信号における４つのパスＰ０，Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３のレベルがほぼ同じ場合は、ＲＡＫＥ受信出力は１本のアンテナで受信した場合に比較して６ｄＢだけ利得が向上するようになる。
【００１７】
以上の説明では、レイク受信処理部におけるフィンガー数を４としたが、本発明はこれに限るものではなくフィンガー数を２あるいは３、もしくは５以上としても良い。その場合は、第１アンテナ部１０および第２アンテナ部１１のアンテナの本数をフィンガー数に対応する本数とする。また、遅延回路１２ａ〜１２ｄを第２アンテナ部１１のケースに内蔵するようにしたが、本発明はこれに限るものではなく第１アンテナ部１０のケースに内蔵したり、同軸ケーブル１３ａ〜１３ｄの中途に挿入するようにしても良い。
【００１８】
なお、第１アンテナ部１０における４本のアンテナ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ、および、第２アンテナ部１１における４本のアンテナ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄは、ケースに収納することなく利得が向上するような間隔をもって相互に離隔されて配置するようにしてもよい。
また、遅延回路１２ａ〜１２ｄとしては、パッシブタイプのディレイラインやアクティブタイプのディレイラインを用いることができる。アクティブタイプのディレイラインは、電源が必要となるもののロスを小さくすることのできる特徴を有している。
【００１９】
【発明の効果】
上記説明したように本発明は、第１アンテナ部の各アンテナで受信された受信信号がそれぞれ異なる遅延時間遅延されて第２アンテナ部の各アンテナから再放射されるようになる。すなわち、第２アンテナ部からは擬似的なマルチパス信号が不感地帯に向けて放射されるようになる。従って、不感地帯に位置する移動端末は擬似的なマルチパス信号を受信してレイク受信することができるため、十分な受信電力で受信することができるようになる。また、チャンネル変換や増幅しておらず、遅延して再放射しているだけであるので技術適合認定や無線局申請を必要としないようになる。従って、煩雑な技術適合認定や無線局申請の業務を不要とすることのできる中継用パッシブアンテナシステムとすることができると共に、十分な中継利得を確保することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における中継用パッシブアンテナシステムを備える移動通信網における無線アクセスネットワークの概略構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態の中継用パッシブアンテナシステムにおける４つの遅延回路の出力を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態の中継用パッシブアンテナシステムにおけるレイク受信処理部におけるフィンガー数を４とした場合のレイク受信処理を示す図である。
【符号の説明】
１ 中継用パッシブアンテナシステム
１０ 第１アンテナ部
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ アンテナ
１１ 第２アンテナ部
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ アンテナ
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ 遅延回路
１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ 同軸ケーブル
２１ 遅延線
２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ 復調部
２３ 加算器
ａ１，ａ２，ａ３，ａ４ 係数
Ｐ０，Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３ パス
Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃ，Ｓｃ 中継信号

Claims (2)

1. 受信可能エリアに設置する複数本のアンテナからなる第１アンテナ部と、
   不感地帯に設置する前記第１アンテナ部のアンテナと同数本のアンテナからなる第２アンテナ部と、
   前記第１アンテナ部の各アンテナと前記第２アンテナ部の各アンテナとを、それぞれ異なる遅延時間を有する伝送手段により接続する接続手段と、
   を備えることを特徴とする中継用パッシブアンテナシステム。
2. 前記伝送手段における遅延時間が、前記第２アンテナ部からの再放射によりマルチパスが形成される遅延時間とされていることを特徴とする請求項１記載の中継用パッシブアンテナシステム。

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