JP2011010112A - Mobile communication relay system and communication device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、移動体通信中継システムおよび通信装置に関する。 The present invention relates to a mobile communication relay system and a communication apparatus.
屋内に設けられる、基地局装置と無線通信を行うドナー装置と、ドナー装置と有線通信を行い、移動局装置と無線通信を行うリモート装置と、を有する移動体通信中継システムがある。このような移動体通信中継システムでは、ドナー装置における無線通信とリモート装置による無線通信と、が互いに少なくとも一部が重なる通信リソースを用いて行われることがある。 There is a mobile communication relay system that is provided indoors and includes a donor device that performs wireless communication with a base station device, and a remote device that performs wired communication with the donor device and performs wireless communication with a mobile station device. In such a mobile communication relay system, the wireless communication in the donor device and the wireless communication by the remote device may be performed using communication resources at least partially overlapping each other.
なお、特許文献1には、電波反射板が形成又は内蔵される基板に設けられる複数のアンテナ素子を備え、アンテナ素子のそれぞれへの給電の制御によって指向性が変化するアンテナ装置が開示されている。
Note that
互いに少なくとも一部が重なる通信リソースを用いて無線通信を行うドナー装置およびリモート装置が同一の屋内に設置される場合、互いに近接していることから無線通信同士が干渉する恐れがある。そこで、屋内において無線通信を行う必要のないドナー装置のアンテナの、屋内方向の指向性を低く抑えることが求められる。アンテナのある方向の指向性を低減する方法として電波反射板による遮蔽が挙げられるが、電波反射板を新たに設けるとドナー装置の形状が厚くなってしまう。 When a donor device and a remote device that perform wireless communication using communication resources at least partially overlapping each other are installed in the same indoor space, wireless communication may interfere with each other because they are close to each other. Therefore, it is required to suppress the directivity in the indoor direction of the antenna of the donor apparatus that does not need to perform wireless communication indoors. As a method for reducing the directivity of the antenna in a certain direction, shielding by a radio wave reflector can be mentioned. However, if a radio wave reflector is newly provided, the shape of the donor device becomes thick.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、ある方向における指向性が低く抑えられたアンテナを有し、かつ電波反射板が新たに設けられるものより薄型の通信装置を用いた移動体通信中継システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and has a antenna with low directivity in a certain direction and uses a communication device that is thinner than that in which a radio wave reflector is newly provided. An object is to provide a communication relay system.
上記課題を解決するために、本発明に係る移動体通信中継システムは、基地局装置と第1の無線通信を行う第1通信装置と、移動局装置と第2の無線通信を行う第2通信装置と、を有し、前記第1の無線通信で用いられる通信リソースと、前記第2の無線通信で用いられる通信リソースと、が少なくとも一部において重なる移動体通信中継システムであって、前記第1通信装置は、回路部品が設けられる回路基板と、前記回路基板の一方の表面側に設けられるアンテナと、を有し、前記回路基板は、前記一方の表面が前記基地局装置からの電波の到来方向を向き、他方の表面が前記第2の無線通信が行われる領域の方向を向くよう設けられ、前記回路基板は、前記一方の表面に電波を反射する導電層を有する。 In order to solve the above problems, a mobile communication relay system according to the present invention includes a first communication device that performs first wireless communication with a base station device, and a second communication that performs second wireless communication with the mobile station device. And a communication resource used in the first wireless communication and a communication resource used in the second wireless communication at least partially overlap each other, wherein One communication device has a circuit board on which circuit components are provided, and an antenna provided on one surface side of the circuit board, and the circuit board has one surface on which radio waves from the base station device are transmitted. The circuit board has a conductive layer that reflects radio waves on the one surface. The circuit board is provided so as to face the arrival direction and the other surface faces the direction of the region where the second wireless communication is performed.
本発明によれば、回路基板が有する導電層によって電波が反射されるため、電波反射板の設置が不要になり、導電層が設けられる方向における指向性が低く抑えられるアンテナを有し、かつ電波反射板が新たに設けられるものより薄型の形状を有する通信装置を用いた移動体通信中継システムが提供される。 According to the present invention, since the radio wave is reflected by the conductive layer of the circuit board, it is not necessary to install a radio wave reflector, and the antenna has low directivity in the direction in which the conductive layer is provided. There is provided a mobile communication relay system using a communication device having a thinner shape than that newly provided with a reflector.
また、本発明の一態様では、前記一方の表面に固定され前記アンテナを支持する支持部をさらに有し、前記支持部のうち、前記一方の表面と対向する表面の少なくとも一部が該一方の表面と離間し、前記一方の表面の前記支持部と離間する領域に、前記回路部品のうち、前記一方の表面と前記支持部との間隔以下の厚みを有する回路部品が設けられ、前記他方の表面に回路部品が設けられる。 In one embodiment of the present invention, the apparatus further includes a support portion that is fixed to the one surface and supports the antenna, and at least a part of the surface of the support portion that faces the one surface is the one surface. A circuit component having a thickness equal to or less than a distance between the one surface and the support portion is provided in the region separated from the surface and separated from the support portion on the one surface. Circuit components are provided on the surface.
この態様によれば、回路基板の支持部と対向する領域において回路部品が設けられないものや、回路部品を設けられるための回路基板が新たに設けられるものより小型の形状を有する通信装置を用いた移動体通信中継システムが提供される。 According to this aspect, the communication device having a shape smaller than that in which the circuit component is not provided in the region facing the support portion of the circuit board or in which the circuit substrate for newly providing the circuit component is newly provided is used. A mobile communication relay system was provided.
また、本発明の一態様では、前記アンテナは、該アンテナに関して前記回路基板の反対側において、前記一方の表面に対して垂直方向の指向性を有し、水平偏波および垂直偏波の少なくとも一方を生成するパッチアンテナである。 In one embodiment of the present invention, the antenna has directivity in a vertical direction with respect to the one surface on the opposite side of the circuit board with respect to the antenna, and at least one of horizontal polarization and vertical polarization Is a patch antenna that generates
この態様によれば、パッチアンテナが有する指向性によって、より顕著な指向性を有する通信装置を用いた移動体通信中継システムが提供される。 According to this aspect, a mobile communication relay system using a communication device having more remarkable directivity is provided by the directivity of the patch antenna.
また、本発明の一態様では、前記アンテナは、非導電性の樹脂からなる基板と、前記基板の前記回路基板と反対側の表面に設けられる、外部から供給される電流によって電波を放射する配線と、前記基板の前記回路基板側の表面に設けられる地板と、を有し、前記支持部は非導電性の樹脂からなる。 In one embodiment of the present invention, the antenna includes a substrate made of a non-conductive resin, and a wiring that is provided on a surface of the substrate opposite to the circuit board and that radiates radio waves using an externally supplied current. And a ground plate provided on the surface of the substrate on the circuit board side, and the support portion is made of a non-conductive resin.
また、本発明に係る通信装置は、回路基板と、前記回路基板の一方の表面側に設けられるアンテナと、を有する通信装置であって、前記回路基板は、前記一方の表面が当該通信装置と第1の無線通信を行う基地局装置からの電波の到来方向を向き、他方の表面が移動局装置と他の通信装置とによる第2の無線通信が行われる領域の方向を向くよう設けられ、前記回路基板は一方の表面に電波を反射する導電層を有する。 The communication device according to the present invention is a communication device having a circuit board and an antenna provided on one surface side of the circuit board, and the circuit board has the one surface connected to the communication device. The direction of arrival of radio waves from the base station device performing the first wireless communication is directed, and the other surface is provided to face the direction of the region where the second wireless communication is performed by the mobile station device and the other communication device, The circuit board has a conductive layer that reflects radio waves on one surface.
本発明によれば、回路基板が有する導電層によって電波が反射されるため、電波反射板の設置が不要になり、導電層が設けられる方向における指向性が低く抑えられるアンテナを有し、かつ電波反射板が新たに設けられるものより薄型の形状を有する通信装置が提供される。 According to the present invention, since the radio wave is reflected by the conductive layer of the circuit board, it is not necessary to install a radio wave reflector, and the antenna has low directivity in the direction in which the conductive layer is provided. There is provided a communication device having a shape thinner than that in which a reflector is newly provided.
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図1は本実施の形態に係る移動体通信中継システムを含む通信システム100を示す図である。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a
通信システム100は、モバイルWimax方式に準拠したTDD(Time
Division Duplex;時分割複信)による通信を行う。基地局装置200と、ドナー装置320,340,360と、リモート装置420,440,460と、移動局装置520,540,560と、を含んで構成される。なお、ここに示した基地局装置、ドナー装置、リモート装置、移動局装置の台数は一例である。
The
Communication by Division Duplex). The
基地局装置200は、図示しないサーバを含むネットワークに有線で接続され通信を行っている。
ドナー装置320は、基地局装置200と同期を確立し無線通信を行っている。同様に、ドナー装置340,360のそれぞれは、基地局装置200と同期を確立し無線通信を行っている。
ドナー装置320は、リモート装置420と同期を確立し有線通信を行っている。同様に、ドナー装置340,360のそれぞれは、リモート装置440,460のそれぞれと同期を確立し有線通信を行っている。
The
ドナー装置320の構成を以下に示す。図2は、本実施の形態に係るドナー装置320の構成を示すブロック図である。ドナー装置340,360もドナー装置320と同様の構成を有している。
The configuration of the
ドナー装置320は、無線通信部322、有線通信部324、および起動制御部326を含んで構成される。
The
無線通信部322は、パッチアンテナ328と、同期確立部330と、を含んで構成される。無線通信部322は、パッチアンテナ328を用いて基地局装置200との無線通信を実行する機能を有する。無線通信部322は、有線通信部324から入力される、リモート装置420から送信された信号を基地局装置200へ送信し、基地局装置200から受信した信号を有線通信部324に出力する。
The
無線通信部322の同期確立部330は、所定の参照信号を保持しており、基地局装置200との同期が確立していない状態において無線通信部322で受信された信号の中から参照信号と一致する信号を検出し、検出された部分を受信された信号におけるフレームの先頭(プリァンブル)と判断し、基地局装置200との同期を確立する。
The
有線通信部324は、リモート装置420との有線通信を実行する機能を有する。有線通信部324は、無線通信部322から入力される、移動局装置520から送信された信号をリモート装置420に送信し、リモート装置420から受信した信号を無線通信部322に出力する。
The
起動制御部326は、同期確立部330が基地局装置200と同期を確立した後に、基地局装置200から送信されるプリァンブルの到来タイミングと周期を、起動制御部326の動作クロックにおけるタイミングと周期に換算し、得られるタイミングと周期をリモート装置420に通知する。リモート装置420は、このタイミングと周期に基づいて、プリァンブルを生成して移動局装置520との通信を実行する。
The
リモート装置420は、移動局装置520と同期を確立し無線通信を行っている。同様に、リモート装置440,460のそれぞれは、移動局装置540,560のそれぞれと同期を確立し無線通信を行っている。
The
図3は、本実施の形態に係る通信システム100の一部である移動体通信中継システム102を示す図である。ドナー装置320は、基地局装置200と無線通信(第1の無線通信)を行う。ドナー装置320と、リモート装置420と、は有線通信を行う。リモート装置420は、ドナー装置320との無線通信(第1の無線通信)の内容に基づいて、移動局装置520と無線通信(第2の無線通信)を行う。
FIG. 3 is a diagram showing a mobile
ドナー装置320及びリモート装置420は、建物500の内壁に設けられる。リモート装置420と無線通信を行う移動局装置520は、建物500内に位置している。矢印A,B,C,Dは、基地局装置200とドナー装置320との間、およびリモート装置420と移動局装置520との間での信号のやりとりを示す。
The
図4は、図3で示される本実施の形態に係る移動体通信中継システム102で行われる通信のタイミングを示す図である。図4で示されるように、基地局装置200からドナー装置320への送信(A)と、リモート装置420から移動局装置520への送信(C)と、は同時に行われ、ドナー装置320から基地局装置200への送信(B)と、移動局装置520からリモート装置420への送信(D)と、は同時に行われる。
FIG. 4 is a diagram showing the timing of communication performed in the mobile
ここで、基地局装置200からドナー装置320への送信(A)で使用される通信リソース(周波数により規定される通信チャネル)と、リモート装置420から移動局装置520への送信(C)で使用される通信リソースと、は少なくとも一部において重なる。また、ドナー装置320から基地局装置200への送信(B)で使用される通信リソースと、移動局装置520からリモート装置420への送信(D)で使用される通信リソースと、は少なくとも一部において重なる。
Here, communication resources (communication channel defined by frequency) used in transmission (A) from
ドナー装置320は、ドナー装置320の機能の少なくとも一部を有する回路部品606,608が設けられる回路基板600と、回路基板600の一方の表面602側に設けられるパッチアンテナ328と、を有する。回路基板600は、パッチアンテナ328が設けられる一方の表面602が基地局装置200からの電波が到来する方向を向き、他方の表面604が第2の無線通信(リモート装置420と移動局装置520とによる無線通信)が行われる領域の方向を向くよう設けられる。
The
パッチアンテナ328は、パッチアンテナ328に関して回路基板600の反対側において、回路基板600の一方の表面602に対して垂直方向の指向性を有する。パッチアンテナ328は、放射部、スペーサ、地板を含む。図5は、本実施の形態に係る回路基板600及びパッチアンテナ328の構成を示す図である。図6は、図5のVI−VI線における断面図である。図7は、本実施の形態に係る回路基板600及びパッチアンテナ328の構成を示す図である。図7に示されるように、支持部610の回路基板600側の表面には両面テープ612bが貼られ、この両面テープ612bにより、支持部610は回路基板600の一方の表面602に固定される。支持部610の回路基板600と反対側の表面には両面テープ612aが貼られ、さらに両面テープ612aの支持部610と反対側の表面にはパッチアンテナ328が設けられる。両面テープ612aにより、支持部610と、パッチアンテナ328と、は固定される。
The
回路基板600は、ガラスエポキシ製の、表面の少なくとも一部に銅からなる導電層614が形成されるFR−4で構成される。導電層614は図示しないグランドに接続される。さらに、導電層614は、図6において矢印Eの方向の電波を逆方向(矢印Fの方向)に反射し、かつ矢印Gの方向の電波を逆方向(矢印Hの方向)に反射する電波反射板としても作用する。
The
支持部610は、平面状の形状を有し、絶縁体であるABS樹脂からなる。支持部610は、回路基板600及びパッチアンテナ328の位置決めのための突起部616を有する。
The
パッチアンテナ328は、放射部、スペーサ、および地板を含む。パッチアンテナ328は、両面に銅層が形成されたPPE(ポリフェニルエーテル)製基板を用いて形成される。PPE製基板の回路基板600と反対側の表面(PPE基板の一方の表面618)に形成された銅層の一部がエッチング等により削り取られ、銅配線(配線)が形成される。この銅配線の両端はそれぞれ、スルーホール622のそれぞれを貫通する導線628に接続される。銅配線はこの導線628を介して電流が流されることで電波を放射し、パッチアンテナ328の放射部として作用する。PPE製基板の回路基板600側の表面(PPE基板の他方の表面620)に形成された銅層はそのままグランドに接続され、パッチアンテナ328の地板として作用する。さらに、導線628の、スルーホール622からこのPPE基板の他方の表面620側に出ている部分の少なくとも一部は、この部分を同軸状に囲むグランドを有する。このグランドは、PPE製基板の他方の表面620に形成された銅層と、はんだ付けされている。そして、PPE製基板の一方の表面618に形成された銅層と、PPE製基板の他方の表面620に形成された銅層と、の間のPPEからなる部分は、放射部と地板との間隔を確保するスペーサとして作用する。
また、パッチアンテナ328には、図示しない2つの給電部が設けられている。給電部の1つはパッチアンテナ328により生成される電波が垂直偏波となるような給電を行い、もう1つはパッチアンテナ328により生成される電波が水平偏波となるような給電を行う。
Further, the
支持部610のうち、回路基板600と対向する表面は一部が削り取られた形状を有し、回路基板600の一方の表面602と離間する窪み624を有する。回路基板600の一方の表面602の、この窪み624と対向する領域には電源用バイパスコンデンサ等の回路部品606が設けられる。この領域には、ドナー装置320の機能の少なくとも一部を有する回路部品のうち、比較的電波の影響を受けにくい回路部品が設けられる。
The surface of the
そして、回路基板600の他方の表面604にはRF回路、デジタル回路等の回路部品608が設けられる。他方の表面604には、ドナー装置320の機能の少なくとも一部を有する回路部品のうち、比較的電波の影響を受けやすい回路部品が設けられる。
A
さらに、パッチアンテナ328には、減衰器626が設けられる。パッチアンテナ328の利得はこの減衰器626によって調整される。例えば通信規格等でアンテナの利得が規定されている場合、利得はこの減衰器626によって調整される。
Further, the
上記の構成によれば、パッチアンテナ328から放射される電波のうち、リモート装置420の方向の成分は電波反射板である導電層614により反射される。従って図3および図4においてBで示される信号はリモート装置420によって受信されることはない。また、リモート装置420から放射される電波は導電層614により反射される。従って図3および図4においてCで示される信号はドナー装置320によって受信されることはない。
According to the above configuration, of the radio waves radiated from the
図8は、本実施の形態に係るパッチアンテナ328の指向性を示す図である。図9は、電波反射板を有しないアンテナの指向性を示す図である。図8および図9において、上方向が基地局装置200の方向であり、下方向がリモート装置420の方向である。電波反射板を有しない図9の場合に比べて、図8ではリモート装置420の方向の指向性が低く抑えられている。
FIG. 8 is a diagram showing the directivity of the
さらに本実施の形態によれば、電波反射板を別途設ける必要がないため、電波反射板を新たに設ける場合に比べ薄型のドナー装置320を実現できる。さらに回路部品が回路基板600の一方の表面602および他方の表面604の両方に設けられるため、一方の表面に設けられる場合や、新たに回路基板を設ける場合に比べ小型のドナー装置320を実現できる。
Furthermore, according to the present embodiment, since it is not necessary to separately provide a radio wave reflector, a
なお、本実施形態ではパッチアンテナ328を搭載した、Wimax方式に準拠する移動体通信中継システム102及びドナー装置320を示したが、本発明はこの構成に限定されず、電波の指向性の限定が必要なあらゆる通信システム及び通信装置に適用可能であり、パッチアンテナ以外のアンテナを使用する通信システム及び通信装置にも適用可能である。
In the present embodiment, the mobile
また、本実施形態では回路基板600の一方の表面602全体に導電層614が形成されている例を示したが、導電層614は回路基板600の一方の表面602全体に形成されている必要はなく、例えばエッチング等により部分的に除去されて一部に形成されていてもよい。さらに、導電体からなる膜が回路基板600にネジ止め等によって固定されていてもよい。
In this embodiment, the
また、本実施の形態においては、回路基板600はFR−4、導電層614はFR−4の銅層、支持部610はABS樹脂、パッチアンテナ328は両面に銅層が形成されるPPE製基板をそれぞれ用いて形成される構成が示されたが、材料はこれらに限らない。導電層614は電波反射性を有する他の材料から構成されてもよいし、支持部610およびパッチアンテナ328のスペーサは他の絶縁体からなってもよいし、パッチアンテナ328の放射部および地板は導電性を有する他の材料からなってもよい。
In this embodiment, the
100 通信システム、102 移動体通信中継システム、200 基地局装置、320,340,360 ドナー装置、322 無線通信部、324 有線通信部、326 起動制御部、328 パッチアンテナ、330 同期確立部、420,440,460 リモート装置、500 建物、520,540,560 移動局装置、600 回路基板、602 回路基板の一方の表面、604 回路基板の他方の表面、606,608 回路部品、610 支持部、612a,612b 両面テープ、614 導電層、616 突起部、618 PPE基板の一方の表面、620 PPE基板の他方の表面、622 スルーホール、624 窪み、626 減衰器、628 導線。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
移動局装置と第2の無線通信を行う第2通信装置と、を有し、
前記第1の無線通信で用いられる通信リソースと、前記第2の無線通信で用いられる通信リソースと、が少なくとも一部において重なる移動体通信中継システムであって、
前記第1通信装置は、
回路部品が設けられる回路基板と、
前記回路基板の一方の表面側に設けられるアンテナと、を有し、
前記回路基板は、前記一方の表面が前記基地局装置からの電波の到来方向を向き、他方の表面が前記第2の無線通信が行われる領域の方向を向くよう設けられ、
前記回路基板は、前記一方の表面に電波を反射する導電層を有することを特徴とする移動体通信中継システム。 A first communication device that performs first wireless communication with a base station device;
A second communication device that performs second wireless communication with the mobile station device,
A mobile communication relay system in which a communication resource used in the first wireless communication and a communication resource used in the second wireless communication overlap at least in part,
The first communication device is
A circuit board on which circuit components are provided;
An antenna provided on one surface side of the circuit board,
The circuit board is provided such that the one surface faces the direction of arrival of radio waves from the base station apparatus, and the other surface faces the direction of the area where the second wireless communication is performed,
The mobile communication relay system, wherein the circuit board has a conductive layer that reflects radio waves on the one surface.
前記一方の表面に固定され前記アンテナを支持する支持部をさらに有し、
前記支持部のうち、前記一方の表面と対向する表面の少なくとも一部が該一方の表面と離間し、
前記一方の表面の前記支持部と離間する領域に、前記回路部品のうち、前記一方の表面と前記支持部との間隔以下の厚みを有する回路部品が設けられ、
前記他方の表面に回路部品が設けられる、ことを特徴とする移動体通信中継システム。 The mobile communication relay system according to claim 1,
A support portion fixed to the one surface and supporting the antenna;
Of the support portion, at least a part of the surface facing the one surface is separated from the one surface,
Among the circuit components, a circuit component having a thickness equal to or less than the distance between the one surface and the support portion is provided in a region of the one surface that is separated from the support portion.
A mobile communication relay system, wherein a circuit component is provided on the other surface.
前記アンテナは、該アンテナに関して前記回路基板の反対側において、前記一方の表面に対して垂直方向の指向性を有し、水平偏波および垂直偏波の少なくとも一方を生成するパッチアンテナであることを特徴とする移動体通信中継システム。 The mobile communication relay system according to claim 1 or 2,
The antenna is a patch antenna that has directivity in the vertical direction with respect to the one surface on the opposite side of the circuit board with respect to the antenna, and generates at least one of horizontal polarization and vertical polarization. A mobile communication relay system.
前記アンテナは、非導電性の樹脂からなる基板と、前記基板の前記回路基板と反対側の表面に設けられる、外部から供給される電流によって電波を放射する配線と、前記基板の前記回路基板側の表面に設けられる地板と、を有し、
前記支持部は非導電性の樹脂からなることを特徴とする移動体通信中継システム。 In the mobile communication relay system according to any one of claims 1 to 3,
The antenna includes a substrate made of a non-conductive resin, a wiring provided on a surface of the substrate opposite to the circuit substrate, and radiating radio waves by an externally supplied current, and the circuit board side of the substrate And a ground plate provided on the surface of
The mobile communication relay system, wherein the support portion is made of a non-conductive resin.
前記回路基板の一方の表面側に設けられるアンテナと、を有する通信装置であって、
前記回路基板は、前記一方の表面が当該通信装置と第1の無線通信を行う基地局装置からの電波の到来方向を向き、他方の表面が移動局装置と他の通信装置とによる第2の無線通信が行われる領域の方向を向くよう設けられ、
前記回路基板は一方の表面に電波を反射する導電層を有することを特徴とする通信装置。 A circuit board;
An antenna provided on one surface side of the circuit board,
In the circuit board, the one surface is directed to the arrival direction of radio waves from the base station device that performs the first wireless communication with the communication device, and the other surface is the second by the mobile station device and the other communication device. It is provided to face the direction of the area where wireless communication is performed,
The circuit board has a conductive layer that reflects radio waves on one surface thereof.
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