JP2009239874A - 中継用パッシブアンテナシステム - Google Patents

Abstract

【課題】基地局と移動端末との間の無線通信を中継する中継用パッシブアンテナシステムにおいて、アンテナの数を必要最小限に抑えつつ良好な中継を実現できるようにする。
【解決手段】携帯電話の基地局４と、この基地局４からの電波が届かない不感エリア内の携帯端末６との間で、デジタル通信用の無線電波を中継する中継アンテナシステム２において、基地局４との間で電波を送受信する基地局側アンテナ１０を水平スタックアンテナにて構成することにより、基地局側アンテナ１０を、携帯端末６との間で電波を送受信する端末側アンテナ２０に比べて、アンテナ利得が高く、指向性の鋭いアンテナとする。この結果、基地局側アンテナ１０により、システム全体の中継利得を高めて、基地局側アンテナ１０が不要な電波を受信するのを防止することができ、しかも、端末側アンテナ２０が携帯端末６と送受信可能なエリアを広くすることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、基地局と移動端末との間で行われる無線通信を中継するのに好適な中継用パッシブアンテナシステムに関する。

従来、基地局と、基地局からの電波が届かない不感エリア内の移動端末との間の無線通信を中継する中継システムとして、基地局との間で電波を送受信する基地局側アンテナと、不感エリア内の移動端末との間で電波を送受信する端末側アンテナとの２種類のアンテナを設置し、これらを同軸ケーブル等で単に接続することにより中継を行う中継用パッシブアンテナシステムが知られている。

この中継用パッシブアンテナシステムは、信号を増幅する増幅装置やチャンネル変換装置を設ける必要がなく、構成、メンテナンス等が簡単になるため、送受信する電波の強度が低くなっても通信が可能なデジタル通信用の中継システムとして利用することが考えられている。

また、中継用パッシブアンテナシステムでは、システム全体のアンテナ利得（中継利得）が低いと、中継可能エリアが狭くなるため、基地局側アンテナと端末側アンテナとからなる一対の中継用アンテナを複数組設置し、各組毎に中継用の信号を異なる遅延量で遅延させることで、疑似的なマルチパス信号を発生させ、受信側では受信信号を合成することで、中継利得を見かけ上大きくすることが提案されている（例えば、特許文献１等参照）。
特開２００５−１２６０８号公報

上記提案の中継用パッシブアンテナシステムは、受信側で所謂レイク受信を行うことによって、中継利得を見かけ上大きくして、受信側の受信電力を確保しているが、このレイク受信を実現するには、上記のように基地局側アンテナと端末側アンテナとを複数組設置しなければならず、これら複数のアンテナの設置場所を確保するのが難しいという問題があった。

一方、アンテナの数を増加させることなく中継利得を高めるためには、基地局側アンテナ及び端末側アンテナに、高利得のアンテナを使用すればよいが、これら各アンテナの利得を単に上げただけでは、中継可能な不感エリアが狭くなるとか、中継すべき基地局とは異なる基地局からの電波も中継してしまい、良好な中継を実現できなくなる、という問題があった。

本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、基地局と移動端末との間で行われる無線通信を中継する中継用パッシブアンテナシステムにおいて、中継に用いるアンテナの数を必要最小限に抑えつつ良好な中継を実現できるようにすることを目的とする。

かかる目的を達成するためになされた請求項１に記載の発明は、基地局との間で電波を送受信可能なエリアに設置された基地局側アンテナと、基地局からの電波が届かないエリア内の移動端末との間で電波を送受信するための端末側アンテナと、これら各アンテナを接続する伝送線とからなり、前記基地局と前記移動端末との間で送受信される電波を中継する中継用パッシブアンテナシステムであって、前記基地局側アンテナを、前記端末側アンテナよりもアンテナ利得が高く、指向性の鋭いアンテナにて構成したことを特徴とする。

次に、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の中継用パッシブアンテナシステムにおいて、前記基地局側アンテナを、一対のアンテナを間隔を空けて水平に配置したスタックアンテナにて構成したことを特徴とする。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の中継用パッシブアンテナシステムにおいて、前記伝送線には、中継対象外の不要な信号の通過を阻止するフィルタが設けられていることを特徴とする。

請求項１に記載の中継用パッシブアンテナシステムにおいては、基地局側アンテナと端末側アンテナとのアンテナ特性が異なり、基地局側アンテナには、端末側アンテナに比べて、アンテナ利得が高く、指向性の鋭いアンテナが使用される。

このため、本発明によれば、基地局側アンテナのアンテナ利得によって、中継利得を高めることができると共に、基地局側アンテナの指向性を鋭くすることにより、基地局側アンテナが、中継すべき基地局とは異なる基地局からの電波を受信して中継してしまい、移動端末側で混信が発生するのを防止できる。

また、本発明によれば、端末側アンテナのアンテナ利得を低くして、その指向性を広くすることができるので、端末側アンテナが移動端末と送受信可能なエリアを広くして、当該システムによる中継可能エリアを広げることができる。

よって、本発明によれば、中継に用いるアンテナの数を必要最小限に抑えつつ、良好な中継を実現できるようになる。
ここで、基地局側アンテナは、一つのアンテナにて構成してもよいが、アンテナ単体で利得を高め、指向特性を鋭くするには限界があるため、請求項２に記載のように、一対のアンテナを間隔を空けて水平に配置したスタックアンテナにて構成してもよい。

また、本発明の中継用パッシブアンテナシステムは、基地局側アンテナと端末側アンテナとを単に接続して、各アンテナで受信した電波を他方のアンテナから送信するものであるため、中継対象外の通信システムで送受信される電波が各アンテナで送受信可能な周波数であれば、その電波についても中継してしまうことになり、他の通信システムに悪影響を与えることも考えられる。

このため、このような問題が生じる虞がある場合には、基地局側アンテナと端末側アンテナと接続する伝送線に、中継対象外の不要な信号の通過を阻止するフィルタを設ける用にしてもよい。

なお、このフィルタは、他の通信システムで双方向に送受信される２種類の信号のうち、一方の信号のみを遮断するようにすれば、他の通信システムでの無線通信に影響を与えるのを防止できる。

以下に本発明の一実施形態を図面と共に説明する
図１は、本発明が適用された実施形態の中継用パッシブアンテナシステム（以下、単に中継アンテナシステムという）２の概略構成を表す説明図である。

図１に示すように、本実施形態の中継アンテナシステム２は、デジタル通信方式の携帯電話の基地局４と、この基地局４からの電波が届かない不感エリア（図に点線で示す）内の携帯端末（携帯電話、携帯型情報端末等）６との間で、デジタル通信用の無線電波を中継するためのものであり、基地局４との間で電波を送受信する基地局側アンテナ１０と、不感エリア内の携帯端末６との間で電波を送受信する端末側アンテナ２０と、これら両アンテナ間を接続する伝送線（同軸ケーブル）とから構成されている。

また、本実施形態の基地局側アンテナ１０は、図２に示すように、２つのアンテナ装置１２を、所定間隔を開けて水平に配置したスタックアンテナから構成されており、端末側アンテナ２０は、図３に示すように、一つのアンテナ装置２２にて構成されている。

このため、基地局側アンテナ１０と端末側アンテナ２０とを接続する伝送線には、基地局側アンテナ１０を構成する２つのアンテナ装置１２からの受信信号を混合して、端末側アンテナ２０を構成するアンテナ装置２２に出力する分配・合成器８が設けられている。なお、この分配・合成器８は、端末側アンテナ２０を構成するアンテナ装置２２からの受信信号を２分配して、基地局側アンテナ１０を構成する２つのアンテナ装置１２に出力する分配器としても機能する。

次に、基地局側アンテナ１０及び端末側アンテナ２０を構成するアンテナ装置１２、２２は、図４に示すように構成されている。
すなわち、上記各アンテナ装置１２、２２は、スリーブアンテナからなる放射器３２と、送受信する電波の波長に対し略１／２の長さ（２分の１波長）を有する導体棒を所定間隔で平行に並べた導波器３４とからなり、これらを、発砲スチロールで形成した半円柱形の保持体３６、３７で挟み、半円筒形のケース部材３８、３９の開口部を互いに嵌合することで円筒形に形成されるケース内に収納することにより構成されている。

このケースは、放射器３２及び導波器３４を保護するためのものであり、アンテナ特性に影響を与えることのないよう、耐久性に優れた合成樹脂にて構成されている。そして、このケースにおいて、放射器３２が設けられた後端側には、放射器３２に同軸ケーブルを接続するための端子４０が突設されている。

また、携帯電話では、２ＧＨｚ帯の電波が利用されるので、放射器３２を構成するスリーブアンテナの長さや、導波器３４を構成する導体棒の長さ、或いは、基地局側アンテナ１０を構成する一対のアンテナ装置２２の間隔等は、この電波の波長に応じて設定されている。

次に、上記のように円柱形に構成されたアンテナ装置１２、２２の後端側（つまり、放射器３２の導波器３４とは反対側）には、夫々、支柱に固定するための固定部材１４、２４が設けられている（図２、図３参照）。

そして、図３に示すように、１つのアンテナ装置２２で構成される端末側アンテナ２０は、アンテナ装置２２に設けられた固定部材２４を介して、設置点の支柱に取り付けられる。

また、図２に示すように、一対のアンテナ装置１２にてスタックアンテナとして構成される基地局側アンテナ１０には、これら一対のアンテナ装置１２を、所定間隔を開けて平行に配置するためのスタックブーム１６が設けられている。

このスタックブーム１６は、支柱として使用されるパイプをコの字状に曲げたものであり、一対のアンテナ装置１２は、後端に設けられた固定部材１４を介してスタックブーム１６の両端に固定することで、間隔を開けて平行に配置される。

そして、基地局側アンテナ１０は、設置点において、このスタックブーム１６の中央を、固定部材１８を介して支柱に固定することで、基地局に向くよう配置される。
なお、図２及び図３において、（ａ）は各アンテナ１０、２０の平面図、（ｂ）は各アンテナ１０、２０の正面図、（ｃ）は各アンテナ１０、２０の側面図である。

以上説明したように、本実施形態の中継アンテナシステム２においては、基地局側アンテナ１０が、端末側アンテナ２０と同一構成のアンテナ装置１２を、一対、水平に配置したスタックアンテナにて構成されている。このため、基地局側アンテナ１０は、端末側アンテナ２０に比べて、アンテナ利得が高く、指向性の鋭いアンテナとなる。

従って、本実施形態によれば、基地局側アンテナ１０のアンテナ利得によって、中継アンテナシステム２全体の中継利得を高めることができると共に、基地局側アンテナ１０の指向性を鋭くすることにより、基地局側アンテナ１０が、中継すべき基地局とは異なる基地局からの電波を受信して中継してしまうのを防止できる。

また、本実施形態によれば、端末側アンテナ２０のアンテナ利得を低くして、その指向性を鈍くすることができるので、端末側アンテナ２０が携帯端末６と送受信可能なエリアを広くして、当該システムによる中継可能エリアを広げることができる。

よって、本実施形態によれば、中継に用いるアンテナ装置の数を必要最小限に抑えつつ、良好な中継を実現できるようになる。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内にて種々の態様をとることができる。

例えば、上記実施形態では、基地局側アンテナ１０と端末側アンテナ２０とは、受信信号を合成／分配する分配・合成器８を介して接続されるものとして説明したが、図１に点線で示すように、分配・合成器８と端末側アンテナ２０との間の伝送線（若しくは分配・合成器８内）に、中継対象となる信号のみを通過させ、中継対象外の不要な信号の通過を阻止するフィルタ９を設けるようにしてもよい。

つまり、当該中継アンテナシステム２で中継する携帯電話の電波は、電話会社毎に周波数が異なるものの、現在、その電波の周波数帯は、全て２ＧＨｚ帯となっているので、当該中継アンテナシステム２では、中継対象となる電話会社とは異なる電話会社の電波をも中継してしまい、その電話会社の通信網に悪影響を与えることも考えられるが、上記のようにフィルタ９を設けて、中継対象となる信号以外は中継しないようにすれば、こうした問題を防止できる。

なお、このようにフィルタ９を設けて、他の電話会社で使用される電波を中継するのを防止する際には、必ずしも、携帯端末から基地局側への上り方向の信号と基地局側から携帯端末への下り方向の信号との両方を遮断する必要はなく、何れか一方の信号を遮断するようにすればよい。つまり、このようにすれば、携帯電話による通話ができなくなるので、他の電話会社の通信に悪影響を与えるのを防止できる。

また次に、上記実施形態では、本発明を、携帯電話用の中継アンテナシステム２に適用した場合について説明したが、本発明は、携帯電話用に限らず、移動する端末（移動端末）と基地局との間で双方向の無線通信を行うシステムであれば、上記実施形態と同様に適用して、同様の効果を得ることができる。

実施形態の中継アンテナシステムの構成を表す説明図である。 基地局側アンテナの構成を表す説明図である。 端末側アンテナの構成を表す説明図である。 基地局側アンテナ及び端末側アンテナを構成するアンテナ装置の構成を表す分解斜視図である。

符号の説明

２…中継アンテナシステム、４…基地局、６…携帯端末、８…分配・合成器、９…フィルタ、１０…基地局側アンテナ、２０…端末側アンテナ、１２，２２…アンテナ装置、１４，２４…固定部材、１６…スタックブーム、１８…固定部材、３２…放射器、３４…導波器、３６，３７…保持体、３８，３９…ケース部材、４０…端子。

Claims (3)

1. 基地局との間で電波を送受信可能なエリアに設置された基地局側アンテナと、
   基地局からの電波が届かないエリア内の移動端末との間で電波を送受信するための端末側アンテナと、
   これら各アンテナを接続する伝送線とからなり、
   前記基地局と前記移動端末との間で送受信される電波を中継する中継用パッシブアンテナシステムであって、
   前記基地局側アンテナを、前記端末側アンテナよりもアンテナ利得が高く、指向性の鋭いアンテナにて構成したことを特徴とする中継用パッシブアンテナシステム。
2. 前記基地局側アンテナを、一対のアンテナを間隔を空けて水平に配置したスタックアンテナにて構成したことを特徴とする請求項１に記載の中継用パッシブアンテナシステム。
3. 前記伝送線には、中継対象外の不要な信号の通過を阻止するフィルタが設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の中継用パッシブアンテナシステム。

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