JP2006165861A - パイロットチャネル中継装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 複数の無線基地局から送信された下り回線信号を受信可能なエリアにおいて、移動機が特定の無線基地局を通信先として選択できるようにする。
【解決手段】 中継装置１０においては、所定の無線基地局から送信された下り回線信号が指向性を有する第１アンテナ１０Ｂにより受信されて入力される。そして、中継装置１０は、無線基地局から送信される下り回線信号の周波数帯域に属する信号のみを選択して増幅し、増幅した信号を第２アンテナを介して送信する。中継装置１０から送信される信号を受信可能な範囲においては、所定の無線基地局から送信された下り回線信号の受信電力レベルが、他の無線基地局から送信された下り回線信号の受信電力レベルより高くなるため、移動機は、中継装置１０により中継された信号の送信元の無線基地局を通信先として選択する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、移動体通信システムに関する。

特許文献１には、移動体通信システムにおいて、通信中の基地局とは異なる基地局から送信される電波の受信レベルを監視し、この受信レベルが、通信中の基地局から送信される電波の受信レベルより良い場合には、受信レベルの良い電波を送出している基地局に通信先を切り替える移動端末が開示されている。この移動端末によれば通信状態が最も良くなる基地局と常に通信することとなるので、通話の品質を良好にすることができる。
特開平１１−４４７０号公報

さて、移動体通信システムにおいては、少ない基地局数で広いサービスエリアをカバーできるようにするため、図７に示したように正六角形のセルによりサービスエリアが構成されている。図７に示したセル構成で形成されるサービスエリアにおいて、基地局１００Ａが形成するエリア内に移動機３０が位置し、且つサービスエリア内が平地である場合、移動機３０に近い基地局１００Ａから送出される電波の受信レベルが最も高くなり、基地局１００Ａと通信を行うこととなる。

しかしながら、移動機３０が高層ビルの高層階に位置し、基地局が移動機３０より下方に位置する場合、基地局から送出される電波は、主に基地局より下方に送出されるため、近隣の基地局からの電波は高層にある移動機に届きにくくなり、移動機３０近隣の基地局１００Ａ，１１０Ａ，１１０Ｂ，１１０Ｆから送出される電波の受信レベルより、例えば、遠方にある基地局１２０Ｄ，１１０Ｃ，１１０Ｄ，１１０Ｅ，１２０Ｊから送出される電波の受信レベルの方が高くなる。このように複数の基地局１２０Ｄ，１１０Ｃ，１１０Ｄ，１１０Ｅ，１２０Ｊから送出される電波を受信する場合、各基地局からの電波の受信レベルは気象条件等により常に変化するため、移動機３０は、通信先となる基地局を頻繁に切り替えるという煩雑な動作を行うこととなり、この結果、基地局を切り替える際に通話が瞬断するなどの不具合が生じてしまう。

本発明は、上述した背景の下になされたものであり、その目的は、複数の無線基地局から送信された下り回線信号を受信可能なエリアにおいて、移動機が特定の無線基地局を通信先として選択できるようにすることにある。

上述した課題を解決するために本発明は、無線基地局から送信された信号を中継する中継装置であって、指向性を有する第１アンテナを介して入力される信号のうち、無線基地局から送信された下り回線信号の周波数帯域に属する信号を通過させるフィルタ手段と、前記フィルタ手段を通過した信号を増幅する増幅手段と、前記増幅手段により増幅された信号を、第２アンテナを介して送信する送信手段とを有するパイロットチャネル中継装置を提供する。
このパイロットチャネル中継装置においては、第１アンテナの指向性方向にある無線基地局から送信された下り回線信号が入力される。そして、無線基地局から送信された下り回線信号の周波数帯域に属する信号のみが選択されて増幅され、増幅された信号が第２アンテナを介して送信されるので、中継装置から送信される信号を受信可能な範囲においては、第１アンテナの指向性方向にある無線基地局から送信された下り回線信号の受信電力レベルが、他の無線基地局から送信された下り回線信号の受信電力レベルより高くなる。これにより、移動機は第１アンテナの指向性方向にある無線基地局を常に通信先とするようになり、通話の品質が安定することとなる。

本発明によれば、複数の無線基地局から送信された下り回線信号を受信可能なエリアにおいて、移動機が特定の無線基地局を通信先として選択できるようになる。

［構成］
図１は、本発明の実施形態に係る通信システムの構成を例示した図である。この通信システムは、例えばＩＭＴ−２０００に準拠し、通信方式としてＷ−ＣＤＭＡ（Wideband-Code Division Multiple Access）を用いた通信システムであり、この通信システムを運用する通信事業者と加入契約を行った者が所有する移動機３０に対して通話サービスやパケット通信サービスを提供する。

基地局２０Ａ〜基地局２０Ｆは（以下、特に個々の基地局を区別する必要のない場合は、基地局２０と略称する）は、自局が管理する無線セル内に在圏している移動機３０とＷ−ＣＤＭＡ方式に従った無線通信を行い、各種サービスを提供する。

移動機３０は、Ｗ−ＣＤＭＡ方式に従った通信を行う携帯電話機であり、各基地局から一定の送信電力で送信される共通パイロットチャネル信号の受信電力を所定の時間間隔で測定する。そして、最も受信電力（RSCP: Receiving Signal Code Power）が大きい共通パイロットチャネル信号の送信元の基地局と無線リンクを接続し、個別チャネルを設定して通話サービスやパケット通信サービスを受ける。

中継装置１０は、特定の基地局から出力される共通パイロットチャネル信号などの下り回線信号を受信して増幅し、中継装置１０の近隣のエリアに再出力する装置である。この中継装置１０は、図２に示したように、アンテナ１０Ｂ，１０Ｋと、第１帯域制限フィルタ１０Ｅと、スケルチ部１０Ｆと、電力増幅部１０Ｇと、出力レベル調整部１０Ｈと、第２帯域制限フィルタ１０Ｊとを備えており、ビル１の高層階に設置される。なお、中継装置１０は、高層階に設置する際には窓際など基地局からの電波が受信しやすい場所に設置するのが好ましい。

第１アンテナ１０Ｂは、狭ビーム指向性を有するアンテナであり、例えばビル１の周辺にある基地局２０Ｃから発射された電波を捉えるように基地局２０Ｃの方へ向けられている。基地局２０Ｃから発射された電波が第１アンテナ１０Ｂにて捉えられると、捉えた電波に応じた電気信号が接続ケーブル１０Ｃａおよび本体部１０Ａに設けられたコネクタ１０Ｄａを介して第１帯域制限フィルタ１０Ｅに入力される。

第１帯域制限フィルタ１０Ｅは、基地局から移動機へ向けて発射される下り回線信号（例えば、共通パイロットチャネル信号等）の占有周波数帯域で帯域制限を行うフィルタであり、アンテナ１０Ｂから接続ケーブル１０Ｃａを介して入力された信号を帯域制限し、帯域制限された信号をスケルチ部１０Ｆへ出力する。

スケルチ部１０Ｆはスケルチ回路を備えており、第１帯域制限フィルタ１０Ｅから入力された信号を電力増幅部１０Ｇへ出力する。スケルチ部１０Ｆは、第１帯域制限フィルタから入力される信号のレベルが予め定められたレベル以下となった場合、電力増幅部１０Ｇへの信号の出力をスケルチ回路により停止する。これにより、基地局からの電波が停止し、スケルチ部１０Ｆに入力される信号が雑音信号となって下り回線信号の受信電力が低下した場合、電力増幅部１０Ｇへの信号出力が停止する。

電力増幅部１０Ｇは、アンプ回路を備えており、スケルチ部１０Ｆから入力された信号を少なくとも３ｄＢ以上増幅し、増幅した信号を出力レベル調整部１０Ｈへ出力する。出力レベル調整部１０Ｈは、電力増幅部１０Ｇから入力された信号のレベルを一定のレベルに保ち、一定レベルに保たれた信号を第２帯域制限フィルタ１０Ｊへ出力する。第２帯域制限フィルタ１０Ｊは、基地局２０Ｃから移動機３０へ向けて発射される下り回線信号の帯域で信号の帯域制限を行うフィルタであり、出力レベル調整部１０Ｈから入力された信号を帯域制限し、帯域制限された信号を、コネクタ１０Ｄｂおよび接続ケーブル１０Ｃｂを介して第２アンテナ１０Ｋへ出力する。第２帯域制限フィルタ１０Ｊから出力された信号が第２アンテナ１０Ｋに供給されると、増幅された下り回線信号が第２アンテナ１０Ｋから放射される。

中継装置１０を設置しない場合、ビル１の高層階にある移動機３０においては、各基地局から送信された共通パイロットチャネル信号の受信電力のレベルは、図３（ａ）に示したようになる。図３（ａ）に示したように、基地局２０Ｅ〜基地局２０Ｃの受信電力レベルにあまり差がみられない場合、最も受信電力が大きい共通パイロットチャネル信号の送信元の基地局は気象条件などにより頻繁に変化するため、移動機３０は無線リンクの接続先となる基地局を頻繁に切り替えることとなる。

一方、中継装置１０を設置し、基地局２０Ｃからの共通パイロットチャネル信号を増幅してビル１の高層階に再出力した場合、ビル１の高層階にある移動機３０においては、各基地局から送信された共通パイロットチャネル信号の受信電力のレベルは、図３（ｂ）に示したようになる。この場合、移動機３０は基地局２０Ｃから送信された共通パイロットチャネル信号と、中継装置１０で増幅されて送信された基地局２０Ｃの共通パイロットチャネル信号をＲＡＫＥ受信し、基地局２０Ｃからの共通パイロットチャネル信号の受信電力が最大であると判断するため、移動機３０は無線リンクの接続先となる基地局を頻繁に切り替えることなく通信を行うことが可能となり、基地局を切り替える際に通話が瞬断するなどの不具合が生じなくなる。そして、特定の基地局の下り回線信号が増幅されることにより、下り回線信号のＳ／Ｉ比が改善されるため、ＨＳＤＰＡ（High Speed Data Pccket Access）等の上下非対称通信方式に適用し、下りの通信速度改善を図ることが可能となる。

［変形例］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、他の様々な形態で実施可能である。例えば、上述の実施形態を以下のように変形して本発明を実施してもよい。

図４は、本発明の変形例に係る中継装置１０の構成を示した図である。なお、以下の説明において、上述した実施形態に係る中継装置１０と同じ構成要素については同じ符号を付し、その説明を省略する。本変形例に係る中継装置１０は、サーキュレータ１０Ｌａ，１０Ｌｂを備えている。サーキュレータ１０Ｌａは、一方の端子が抵抗器１０Ｍａで終端されており、アンテナ１０Ｂから接続ケーブル１０Ｃａを介して入力された信号を第１帯域制限フィルタ１０Ｅへ供給する。また、サーキュレータ１０Ｌｂは、一方の端子が抵抗１０器Ｍｂで終端されており、第２帯域制限フィルタ１０Ｊから出力された信号を接続ケーブル１０Ｃｂへ供給する。この構成によれば、中継装置１０内における信号の反射を防ぐことができる。

図５は、本発明の他の変形例に係る中継装置１０の構成を示した図である。図５に示したように、この中継装置１０は、増幅された信号を送出する第２アンテナ１０Ｋを複数備えている。この第２アンテナ１０Ｋを、ビル１内の異なる場所に配置することにより、ビル１内においては、特定の基地局から送信された共通パイロットチャネル信号の受信電力を最大とすることができる。

図６は、本発明の他の変形例に係る中継装置１０の構成を示した図である。図６に示したように、この中継装置１０においては、図４に示した中継装置１０の抵抗器１０Ｍａ，１０Ｍｂに替えて、サーキュレータ１０Ｌａ，１０Ｌｂにバンドパスフィルタ１０Ｎが接続されている。この構成によれば、移動機３０から送信され第２アンテナ１０Ｋにて受信された上り信号を増幅することなく、第１アンテナ１０Ｂから基地局へ送信することができる。移動機３０から基地局２０への上りの信号も増幅して出力してしまうと、増幅された上りの信号がビル１の高層から周囲に送出されてしまい、電波が干渉してしまうこととなるが、本変形例のように上りの信号について増幅を行わないようにすれば、電波の干渉を防ぎつつ、上り信号を基地局２０へ送出することができる。

上述した実施形態または各変形例において、電力増幅部１０Ｇと出力レベル調整部１０Ｈとの間、または出力レベル調整部１０Ｈと第２帯域制限フィルタ１０Ｊとの間、またはコネクタ１０Ｄｂと接続ケーブル１０Ｃｂとの間に遅延素子を設け、増幅して送出する下り回線信号を１チップ時間以上遅延させるようにしてもよい。なお、遅延素子により下り回線信号を遅延させる場合には、信号の増幅を行わないようにしてもよい。このような態様によれば、移動機３０においてはＲＡＫＥ受信により基地局からの下り回線信号が合成されて最適化されるため、信号の増幅を行わなくとも特定の基地局との間で無線リンクが接続される。
また、上述した実施形態においては、中継装置１０はスケルチ部１０Ｆを備えているが、スケルチ部１０Ｆを設けず、第１帯域制限フィルタから出力された信号を電力増幅部１０Ｇに入力するようにしてもよい。
また、上述した実施形態においては、Ｗ−ＣＤＭＡ方式において基地局から送信される共通パイロットチャネル信号を検知し、この検知した共通パイロットチャネル信号のみを増幅してアンテナ１０Ｋから送出するようにしてもよい。

本発明の実施形態に係る通信システムの構成を例示した図である。 同実施形態に係る中継装置のハードウェア構成を示した図である。 移動機３０が受信する電波の受信レベルを例示した図である。 本発明の変形例に係る中継装置の構成を示した図である。 本発明の変形例に係る中継装置の構成を示した図である。 本発明の変形例に係る中継装置の構成を示した図である。 発明が解決しようとする課題を説明するための図である。

符号の説明

１・・・ビル、１０・・・中継装置、１０Ａ・・・本体部、１０Ｂ・・・第１アンテナ、１０Ｃａ，１０Ｃｂ・・・接続ケーブル、１０Ｄａ，１０Ｄｂ・・・コネクタ、１０Ｅ・・・第１帯域制限フィルタ、１０Ｆ・・・スケルチ部、１０Ｇ・・・電力増幅部、１０Ｈ・・・出力レベル調整部、１０Ｊ・・・第２帯域制限フィルタ、１０Ｋ・・・第２アンテナ、２０Ａ〜２０Ｆ・・・基地局、３０・・・移動機。

Claims (5)

1. 無線基地局から送信された信号を中継する中継装置であって、
   指向性を有する第１アンテナを介して入力される信号のうち、無線基地局から送信された下り回線信号の周波数帯域に属する信号を通過させるフィルタ手段と、
   前記フィルタ手段を通過した信号を増幅する増幅手段と、
   前記増幅手段により増幅された信号を、第２アンテナを介して送信する送信手段と
   を有するパイロットチャネル中継装置。
2. 前記フィルタ手段を通過した信号の受信電力レベルを検知する受信レベル検知手段と、
   前記受信レベル検知手段により検知された受信電力レベルが、予め定められた受信電力レベル以下である場合、前記送信手段による信号の送信を停止する停止手段と
   を有することを特徴とする請求項１に記載のパイロットチャネル中継装置。
3. 前記フィルタ手段を通過した信号または前記増幅手段により増幅された信号のいずれかを遅延させる遅延手段を有することを特徴とする請求項１に記載のパイロットチャネル中継装置。
4. 前記増幅手段は、前記フィルタ手段を通過した信号のうち、Ｗ−ＣＤＭＡ方式において無線基地局から送信される共通パイロットチャネル信号を検知し、この検知した信号を増幅することを特徴とする請求項１に記載のパイロットチャネル中継装置。
5. 前記フィルタ手段は、無線基地局から送信される下り制御チャネル信号の周波数帯域に属する信号を通過させることを特徴とする請求項１に記載のパイロットチャネル中継装置。

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