JP2009224851A - 基地局装置 - Google Patents

Abstract

【課題】施工時のコストの削減と機器配置の自由度の確保との両立を図った基地局装置を提供すること。
【解決手段】ディジタル部１０と無線部１１とにそれぞれＵＴＰドライバ／レシーバ２３，３８をそれぞれ設けることで、ディジタル部１０と無線部１１とをイーサネット（登録商標）を介して接続する。これにより光ファイバ伝送方式におけるオーバスペックを効果的に解消でき、伝送性能を実運用に合わせて最適化することができる。
【選択図】図２

Description

この発明は、移動通信システムに用いられる基地局装置に関する。

移動通信システムにおいては移動端末だけでなく、基地局装置も重要なキーデバイスである（例えば特許文献１を参照）。基地局装置は、高周波の無線信号を処理する無線部と、データ処理を担うディジタル部とに分けて構成されるのが一般的であり、これら各部の接続に配慮する必要がある。

一定の帯域幅を確保したうえで所望の無線特性を満足するためには、無線部とディジタル部との間にギガビット／秒程度の伝送レートを必要とする。よって既存の技術では光伝送方式で無線部〜ディジタル部間を接続するようにしている。この方式によれば、光ファイバを用いる利点として無線部とディジタル部とをある程度離間させることができ、各部の配置の自由度を高めることができる。

しかしながら光ファイバを敷設するにあたり、各部の設置箇所の送信／受信側の各々に光融着接続処理が必要となる。これは専用の装置を必要とし、すなわちコストの上昇に結びつく。また、設置箇所の送信／受信側の各々に光ファイバケーブルの余長処理も必要になり、これは光ケーブル１本あたり２箇所必要である。さらに光ファイバケーブルの配線コストが高価であることとも相俟って、基地局装置の施工コストが高くなりがちである。

特に、基地局装置は３セクタや６セクタなどといった多セクタ構成を採ることもあり、その場合の施工コストは１つの局あたりのコストに対して指数関数的に増加する。このようなコスト上昇は基地局の運用事業者にとっては大きな打撃となる。例えばシステム入れ替えなどの際には短期間に数千箇所におよぶ数の局を設置することもあるので、膨大な施工費の負担を余儀なくされるとともに施工期間にも影響し、致命的ともなり得る。
特開２００７−２８３３２号公報

以上述べたように既存の基地局装置は、無線部とディジタル部とを光ファイバケーブルを介して接続していることから施工コストが嵩みやすく、何らかの対処が望まれている。そもそも光ファイバの利点は配置の自由度を高められる点にあるが、実際にはそれほどの自由度を求められていない場合がある。
この発明は上記事情によりなされたもので、その目的は、施工時のコストの削減と機器配置の自由度の確保との両立を図った基地局装置を提供することにある。

上記目的を達成するためにこの発明の一態様によれば、移動通信システムの移動端末を収容するための無線ゾーンを形成する基地局装置において、ディジタルの通信データをベースバンドで処理するディジタル部と、前記ディジタル部とは分離して設けられ、当該ディジタル部から伝送されたベースバンド信号を無線帯域に変調して前記無線ゾーンを形成する無線部と、前記ディジタル部と前記無線部とを電気的にケーブルを介して接続して前記ベースバンド信号を電気信号で伝送する接続部とを具備し、前記ケーブルは、ＩＥＥＥ８０２．３を基礎とする仕様において規定されるＵＴＰケーブルであり、前記接続部は、前記ベースバンド信号を前記ＵＴＰケーブルを介して双方向伝送するためのインタフェース部を備えることを特徴とする基地局装置が提供される。
ここで、ＩＥＥＥ８０２．３を基礎とする仕様とはＩＥＥＥ８０２．３それ自体を含むほか、これを拡張した仕様をも含む。

このような手段を講じることにより、ディジタル部と無線部とはいわゆるイーサネット（登録商標）を介して接続される。これによりディジタル部〜無線部間に要求される伝送容量（伝送帯域）に応じて、光伝送方式に比べてきめ細かなスペックを実現できるほか、敷設コストを飛躍的に低減できる。また伝送距離に関しても、７５Ωの同軸ケーブルを使用する、ＩＥＥＥ ８０２．３ｂに規定される１０ＢＲＯＡＤ３６によれば３６００ｍ程度の距離を得ることができ、殆どの場合に対応することが可能である。またリピータを用いることにより伝送距離をさらに拡大することもできる。

この発明によれば、施工時のコストの削減と機器配置の自由度の確保との両立を図った基地局装置を提供することができる。

以下、図面を参照してこの発明の実施の形態につき説明するが、これに先立ち既存の基地局装置につき述べる。図１は既存の基地局装置を示すブロック図である。図１の基地局装置は、ベースバンドのディジタルデータを処理するディジタル部１０と、無線ゾーンを形成する無線部１１とに分割され、両者間を光ファイバ１２を介して双方向に接続する構成となっている。一例として、無線ゾーンは２ＧＨｚ帯の単一の無線帯域信号により形成されるとする。

図１において、ディジタル部１０のベースバンド処理部２１からのディジタル信号は光電気変換部２２で光信号に変換され、光ファイバ１２を介して下り回線（ダウンリンク）で無線部１１にインタフェースされる。無線部１１は、ディジタル部１０からの光信号を光電気変換部３１で電気信号に変換したのちディジタル／アナログ変換部３２でアナログ化し、高周波の無線信号を生成する。この無線信号は送信増幅器３４で増幅されてアンテナ３６から放射される。

携帯端末１４からの無線チャネル信号は、アンテナ３７に到達したのち逆の過程を経てディジタル部１０に達する。すなわち無線チャネル信号は受信増幅器３５で波形整形されたのちアナログ／ディジタル変換部３３でディジタル化され、光電気変換部３１で光信号に変換される。この光信号は光ファイバ１２を介して上り回線（アップリンク）でディジタル部１０に伝送される。このように光伝送方式を採用することで、無線部とディジタル部との間にギガビット／秒を超える伝送レートを達成するとともに、数ｋｍにおよぶ伝送距離を実現していた。

しかしながら実情では、例えば１０ＭＨｚの伝送帯域幅のためには、伝送レートとして５００Ｍビット／秒程度（アナログ−ディジタル変換：量子化１０ビット、５０ＭＨｚディジタルサンプリングなど）を確保できれば、ほとんどの場合において十分な無線特性を得られる。また、基地局の設置にあたり例えば搭載ポールの上と下とに無線部とディジタル部とを配置することが多い。よって両者間の距離は数メートルも確保できればよく、ビル屋上などへの設置に際しても高々数十メートルをカバーできれば配線距離は必要十分である。発明者はこの点に着目し、この発明をするに至った。すなわちこの発明の骨子は、光伝送方式を採用することで生じるオーバスペックをなくし、無線部とディジタル部との配線の仕組みを最適化することにある。

＜第１の実施形態＞
図２は、この発明に係わる基地局装置の第１の実施形態を示すブロック図である。この基地局装置は、第２世代のＰＤＣ、ＣＤＭＡｏｎｅ、及び第３世代のＷ−ＣＤＭＡ、ＨＳＰＡ、ＣＤＭＡ２０００ １Ｘ、ＣＤＭＡ２０００ １Ｘ ＥＶ−ＤＯ、またＩＥＥＥ８０２．１６などのモバイルＷｉＭＡＸ用途、また今後サービスされるＬＴＥやＵＭＢ、第４世代以降も含め移動体通信に準ずる方式を用いた基地局装置として適用可能である。

図２の基地局装置は、図１の光電気変換部２２，３１に代えてＵＴＰドライバ／レシーバ２３，３８を備える。そうして、ディジタル部１０と無線部１１とを、イーサネット（登録商標）ケーブル１３（以下ケーブル１３と表記する）を介して接続するようにしたものである。

２ＧＨｚ帯の無線ゾーンの形成のためには、ＵＴＰドライバ／レシーバ２３，３８において例えば１０００Ｂａｓｅ−ＴＸのコード変換を使用する。信号の送信、受信でカテゴリ（Ｃａｔｅｇｏｒｙ）６の２ペア線を使用するとすれば、５００Ｍビット／秒の伝送レート、１０ＭＨｚの伝送帯域幅を確保でき、実用に十分に耐えうる。このように、規格化されたコード変換方式を利用し、例えば５００Ｍビット／秒を確保するためには１０００Ｂａｓｅ−ＴＸのコード変換方式でカテゴリ６規格の２ペア線を用いることで、必要かつ十分な伝送帯域を確保することが可能になる。

このように本実施形態では、ディジタル部１０と無線部１１とにそれぞれＵＴＰドライバ／レシーバ２３，３８をそれぞれ設けることで、ディジタル部１０と無線部１１とをイーサネット（登録商標）を介して接続する。このような手段によっても１００〜１０００ｍ程度の伝送距離を得られ、例えば無線部１１をポール上のアンテナ直近に設置しディジタル部１０をポール下やシェルタ内、あるいはビル内のＯＡルームなどに設置するといった、従来の光ファイバ伝送と同様の設置構成を採ることができる。さらには電気配線の利点として、スペース削減やケーブル伝送損失をなくすなどの効果を得られる。さらには、イーサネット（登録商標）ケーブルを用いることにより、光ファイバと比較して施工コストの大幅な削減が可能となり、移動無線事業者から見て性能を確保して且つ初期設備投資を抑える効果が期待できる理想的なシステムとなる。このように本実施形態によれば光ファイバ伝送方式におけるオーバスペックを効果的に解消でき、伝送性能を実運用に合わせて最適化して施工時のコストの削減と機器配置の自由度の確保との両立を図ることが可能になる。

＜第２の実施形態＞
図３は、この発明に係わる基地局装置の第２の実施形態を示すブロック図である。図３において図２と共通する部分には同じ符号を付して示し、ここでは異なる部分についてのみ説明する。図３の基地局装置はディジタル部１０に多重分離部２４を備え、無線部１１に多重分離部３９を備える。またケーブル１３はカテゴリ６であるが、双方向伝送のための複数の電線対（より線対）のうち、４ペアのペア線を使用する。多重分離部２４，３９はベースバンドのディジタルデータを分離／多重（シリアル−パラレル変換）して、ケーブル１３の各ペア線を介して双方向伝送する。これによりケーブル１３を介して通信データが並行伝送される。カテゴリ６ケーブル内の４ペアのペア線を使用することで、１ギガビット／秒伝送で２０ＭＨｚ帯域を伝送することができる。このように、伝送データをシリアル−パラレル変換する多重分離部２４，３９を設けることでケーブル内のペア線の使用本数を柔軟に変えることができ、要求される伝送帯域に効果的に対処することが可能になる。

＜第３の実施形態＞
図４は、この発明に係わる基地局装置の第３の実施形態を示すブロック図である。図４の基地局装置はディジタル部１０に多重分離部２３を備え、無線部１１に多重分離部３８を備える。多重分離部２３，３８はベースバンドのディジタルデータを分離／多重（シリアル−パラレル変換）する。そうして、複数（図４では２本）のケーブル１３を介して、シリアルデータを双方向伝送するものである。このようにして複数のケーブル１３を介して通信データが並行伝送される。カテゴリ６のケーブルを２本使用することで、２ギガビット／秒伝送で４０ＭＨｚ帯域を伝送できることになる。このように、多重分離部２３，３８を設けることでケーブル１３そのものの使用本数を柔軟に変えることができ、要求される伝送帯域に効果的に対処することが可能になる。

＜第４の実施形態＞
図５は、この発明に係わる基地局装置の第４の実施形態を示すブロック図である。図５の基地局装置は、互いに異なる第１および第２の帯域の無線ゾーンを形成する。一例として２ＧＨｚ帯の無線ゾーンと、８００ＭＨｚ帯の無線ゾーンが形成されるとする。すなわちディジタル部１０は２ＧＨｚ対のベースバンド処理部２１に加え、８００ＭＨｚ帯のベースバンド処理部２５を備える。

このような形態では、カテゴリ６のケーブル１３に備わる複数のより線対のうち、４ペアのペア線を使用する。これにより各帯域ごとに２本ずつのペア線を用いて双方向伝送を行うことができる。このように、カテゴリ６内のペア線を２ペアごとに伝送帯域を分け、１ギガビット／秒伝送で１０ＭＨｚの帯域を、１本のケーブル内で複数の周波数帯で伝送することが可能になる。すなわち、例えば１０００Ｂａｓｅ−ＴＸの４ペアを用いることで１ギガビット／秒の伝送帯域を拡張できる。このようにすることでも、ディジタル部１０と無線部１１との間の伝送性能を最適化することができる。

＜第５の実施形態＞
図６は、この発明に係わる基地局装置の第５の実施形態を示すブロック図である。この実施形態でも２ＧＨｚ帯、８００ＭＨｚ帯の２つの無線ゾーンが形成されるとする。図６の基地局装置はディジタル部１０に多重分離部２４を備え、無線部１１に多重分離部３９を備える。多重分離部２４，３９は、各帯域の無線ゾーンに対応するそれぞれのベースバンド信号を、分離／多重（シリアル−パラレル変換）する。そうして、複数（図６では２本）のケーブル１３を介して、シリアルデータを双方向伝送する。このようにして、複数のケーブル１３を介して帯域ごとの通信データが並行伝送される。カテゴリ６のケーブルを２本使用することで、２つの周波数帯の信号を１ギガビット／秒伝送で２０ＭＨｚ帯域が伝送できることになる。すなわち、例えば１０００Ｂａｓｅ−ＴＸを複数ケーブル使用することで、更なる伝送帯域の拡張が可能になる。このように多重分離部２４，３９を設けることで、異なる帯域を処理する場合でもケーブル１３の使用本数を柔軟に変えることができ、要求される伝送帯域に効果的に対処することが可能になる。

以上述べたように１〜５の実施形態によれば、基地局装置の施工の簡易化、ケーブル敷設の容易化、さらには既設ケーブルの流用などといったメリットを得られる。これにより基地局装置の設置時間を大幅に削減でき、施工コストも削減できる。これに加えて、伝送帯域に応じてケーブル使用本数を可変できるので、過度のオーバスペックを伴うことなくシステム要求に柔軟に対処することが可能になる。

なお、この発明は上記実施形態そのままに限定されるものではない。例えばケーブル１３のカテゴリや、イーサネット（登録商標）区間の準拠するＩＥＥＥ規格番号など、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

既存の基地局装置を示すブロック図。 この発明に係わる基地局装置の第１の実施形態を示すブロック図。 この発明に係わる基地局装置の第２の実施形態を示すブロック図。 この発明に係わる基地局装置の第３の実施形態を示すブロック図。 この発明に係わる基地局装置の第４の実施形態を示すブロック図。 この発明に係わる基地局装置の第５の実施形態を示すブロック図。

符号の説明

１０…ディジタル部、１１…無線部、１２…光ファイバ、１３…ＵＴＰケーブル、１４…携帯端末、２１…ベースバンド処理部、２２…光電気変換部、３１…光電気変換部、３２…ディジタル／アナログ変換部、３３…アナログ／ディジタル変換部、３４…送信増幅器、３５…受信増幅器、３６，３７…アンテナ、２３，２４，３８，３９…多重分離部

Claims (5)

1. 移動通信システムの移動端末を収容するための無線ゾーンを形成する基地局装置において、
   ディジタルの通信データをベースバンドで処理するディジタル部と、
   前記ディジタル部とは分離して設けられ、当該ディジタル部から伝送されたベースバンド信号を無線帯域に変調して前記無線ゾーンを形成する無線部と、
   前記ディジタル部と前記無線部とを電気的にケーブルを介して接続して前記ベースバンド信号を電気信号で伝送する接続部とを具備し、
   前記ケーブルは、ＩＥＥＥ（The Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc.）８０２．３を基礎とする仕様において規定されるＵＴＰ（Unshielded Twist Pair）ケーブルであり、
   前記接続部は、前記ベースバンド信号を前記ＵＴＰケーブルを介して双方向伝送するためのインタフェース部を備えることを特徴とする基地局装置。
2. 前記ＵＴＰケーブルは、それぞれ双方向伝送の可能な第１および第２の電線対を含み、
   さらに、前記ベースバンド信号を前記第１および第２の電線対に分離して双方向伝送する多重分離部を備えることを特徴とする請求項１に記載の基地局装置。
3. 前記ＵＴＰケーブルは、前記ベースバンド信号の伝送容量に応じて複数設けられ、
   さらに、前記ベースバンド信号を前記複数のＵＴＰケーブルに分離して双方向伝送する多重分離部を備えることを特徴とする請求項１に記載の基地局装置。
4. 前記無線部は、互いに異なる第１および第２の帯域の無線ゾーンを形成し、
   前記ディジタル部は、
   前記第１の帯域に対応する第１のベースバンド信号を処理する第１ベースバンド処理部と、
   前記第２の帯域に対応する第２のベースバンド信号を処理する第２ベースバンド処理部とを備え、
   前記ＵＴＰケーブルは、それぞれ双方向伝送の可能な第１および第２の電線対を含み、
   前記インタフェース部は、前記第１のベースバンド信号を前記第１の電線対を介して双方向伝送し、前記第２のベースバンド信号を前記第２の電線対を介して双方向伝送することを特徴とする請求項１に記載の基地局装置。
5. 前記無線部は、互いに異なる第１および第２の帯域の無線ゾーンを形成し、
   前記ディジタル部は、
   前記第１の帯域に対応する第１のベースバンド信号を処理する第１ベースバンド処理部と、
   前記第２の帯域に対応する第２のベースバンド信号を処理する第２ベースバンド処理部とを備え、
   前記ＵＴＰケーブルは、互いに個別の第１および第２のケーブルを備え、
   さらに、前記第１のベースバンド信号を前記第１のケーブルを介して双方向伝送し、前記第２のベースバンド信号を前記第２のケーブルを介して双方向伝送する多重分離部を備えることを特徴とする請求項１に記載の基地局装置。

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