JP2972699B2 - 無線基地局及びアンテナユニット - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、移動通信システム
において経済的に通信可能エリアを拡大するための無線
基地局及びアンテナユニットの技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＰＨＳシステムに代表される高周波を利
用した移動通信システムでは、通信電波の直進性が強く
回り込み能力の低さが顕著であり、特に屋内における事
実上の通信可能範囲は非常に狭くなってしまう。

【０００３】このため、無線基地局からの物理的距離に
よるエリア内と考えられるが家屋の構造上見通しが悪く
通話可能エリアに入らない場所や、遮蔽性の高い構造を
持つ会議室や工場など、通信可能エリアとする必要があ
るが通信トラフィックが比較的少ないことが予想される
ため無線基地局を増設するにはコストメリットのない場
所が多く存在した。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の方法によれば、
こういった場合、基地局を増設するか、あるいは基地局
からの微弱電波を受信し周波数変換した後ブーストした
出力を送信する一般に知られているリピーター装置と同
様の動作をする装置を設置することで電波の不感地帯を
なくす方法があるが、無線機を搭載した装置は比較的高
価になるため基地局を設置するユーザーにとって経済的
負担が大きかった。

【０００５】本発明は、以上のような点を考慮してなさ
れたもので、基地局との事実上の距離は比較的近いにも
かかわらず無線による通信が困難な場合において、アン
テナのみを適切な位置に設置可能とすることにより事実
上の通信エリアの拡大、および不感地帯をなくすことを
経済的に実現する技術を提供することを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明の要
旨は、無線部（１０１）と、制御部（１０２）と、アン
テナ切換部（１０３）と、接続判定部（１０４）を備
え、アンテナユニット（２）が有線により接続され又は
切り離されることが可能な、移動体通信機器の無線基地
局（１）であって、前記無線部（１０１）は２系統のア
ンテナ端子を持ち、１系アンテナ端子に１系アンテナ
（１０７）が固定的に接続され、２系アンテナ端子には
アンテナ切換部（１０３）が接続され、無線部（１０
１）は受信ダイバーシティ方式により受信状態のより良
好なアンテナ系を選択し、逐次切り換え、前記制御部
（１０２）は、前記無線部（１０１）を制御し、前記１
系アンテナ（１０７）、及び前記アンテナ切換部（１０
３）を介して接続される２系アンテナ（１０８）あるい
はアンテナユニット（２）のアンテナ（２０４）により
無線回線を介して移動無線端末（３）との通信データの
やりとりを行い、前記アンテナ切換部（１０３）は、接
続判定信号（１０５）及びＲＦ信号（１０６）により前
記接続判定部（１０４）と接続され、前記接続判定部
（１０４）は、前記アンテナユニット（２）との接続端
に設けられており、前記アンテナユニット（２）が接続
されているか否かを物理的スイッチ（５０１）により判
定し、前記アンテナ切換部（１０３）へ接続判定信号
（１０５）により通知し、前記アンテナ切換部（１０
３）は、前記アンテナユニット（２）が未接続状態であ
ることを通知された場合は前記無線部（１０１）の前記
２系アンテナ端子と前記アンテナ（１０８）との接続を
有効とし、前記無線部（１０１）と前記接続判定部（１
０４）との接続を切り離し、逆に前記アンテナユニット
（２）が接続状態であることが通知された場合は前記無
線部（１０１）の前記２系アンテナ端子と前記アンテナ
（１０８）との接続を切り離し、前記無線部（１０１）
の前記２系アンテナ端子と前記接続判定部（１０４）と
の接続を有効とすることを特徴とした無線基地局（１）
に存する。請求項２記載の発明の要旨は、請求項１記載
の無線基地局（１）に接続し又は切り離し可能なアンテ
ナユニットであって、アンテナ（２０４）と、前記無線
基地局（１）に有線により接続され、この接続により生
じる信号の減衰を増幅回路により補償するケーブル減衰
補償部（２０１）と、該ケーブル減衰補償部（２０１）
が減衰量に相当するだけの補償量を得られるように調整
する補償量調整部（２０２）と、電源部（２０３）とを
備えたことを特徴としたアンテナユニットに存する。

【０００７】本発明によれば、移動通信システムにおけ
る移動無線端末との間を無線回線を介して通信するため
に用いる無線基地局において、経済的に通信可能エリア
を拡大することができる。

【０００８】また、無線基地局とアンテナユニットはＲ
Ｆ信号同軸ケーブルで接続されており無線周波数帯信号
のやりとりが行われる。アンテナユニットを無線基地局
の無線通信可能エリア近傍あるいは無線通信可能エリア
外に設置することにより無線基地局の事実上の通信可能
エリアは拡大する。

【０００９】アンテナユニットはアンテナ、ケーブル減
衰補償用回路及び電源回路のみで構成されるため比較的
安価に実現することができる。従って無線基地局と同等
の無線基地局を新たに設置するよりも比較的安価に通信
可能エリアの拡大が可能となる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
について、図面を参照して説明する。図１は本発明の一
実施例のブロック図を示す。図１に示す実施例は前記移
動通信システムの事業所用ＰＨＳシステムに適用した例
で、無線基地局１と主装置４は通信データ線６で接続さ
れ通信データのやりとり及び主装置４から無線基地局１
への電源給電をファントム給電等の方法により行う。

【００１１】主装置４と宅内交換機５は通信データ線７
で接続され通信データのやりとりを行う。宅内交換機５
は加入者網に接続される。無線基地局１とアンテナユニ
ット２はＲＦ信号同軸ケーブル８で接続されており無線
周波数帯信号のやりとりを行う。移動無線端末３は無線
回線を介して無線基地局１あるいはアンテナユニット２
と通信データの送受信を行う。無線基地局通信可能エリ
ア９は無線基地局１が移動無線端末３と通信可能な範囲
を示し、アンテナユニット通信可能エリア１０はアンテ
ナユニットが移動無線端末３と通信可能な範囲を示す。

【００１２】図２は、図１の前記無線基地局１の内部構
成の一実施例を示す。同図中、図１と同一構成部分には
同一符号を付してある。制御部１０２は図１の主装置４
と接続され、通信データのやりとり及び主装置４からフ
ァントム給電等の方法により電源供給を受け無線基地局
１内の各部に電源を配る。

【００１３】無線部１０１は２系統のアンテナ端子を持
ち１系アンテナ端子に１系アンテナ１０７が固定的に接
続され、２系アンテナ端子にはアンテナ切換部１０３が
接続される。無線部１０１は一般に知られている受信ダ
イバーシティ方式により受信状態のより良好なアンテナ
系を選択し、逐次切り換える。

【００１４】制御部１０２は無線部１０１を制御し１系
アンテナ１０７及びアンテナ切換部１０３を介して接続
される２系アンテナ１０８（あるいは図３におけるアン
テナユニット２のアンテナ２０４）により無線回線を介
して図１の移動無線端末３との通信データのやりとりを
行う。

【００１５】アンテナ切換部１０３は接続判定信号１０
５及びＲＦ信号１０６により接続判定部１０４と接続さ
れる。接続判定部１０４はアンテナユニット２との接続
端に設けられておりアンテナユニット２が接続されてい
るか否かを物理的スイッチ５０１（図５参照）により判
定し、アンテナ切換部１０３へ接続判定信号１０５によ
り通知する。

【００１６】アンテナ切換部１０３はアンテナユニット
２が未接続状態であることを通知された場合は無線部１
０１の２系アンテナ端子とアンテナ１０８との接続を有
効とし、無線部１０１と接続判定部１０４との接続（Ｒ
Ｆ信号１０６）を切り離す。逆にアンテナユニット２が
接続状態であることが通知された場合は無線部１０１の
２系アンテナ端子とアンテナ１０８との接続を切り離
し、無線部１０１の２系アンテナ端子と接続判定部１０
４との接続（ＲＦ信号１０６）を有効とする。

【００１７】図３は前記アンテナユニット２の内部構成
の一実施例を示す。同図中、図１と同一構成部分には同
一符号を付してある。本発明の図１におけるアンテナユ
ニット２を使用する場合、図１における無線基地局１か
らＲＦ信号同軸ケーブル８を介してアンテナユニット２
に接続されたＲＦ信号は図３のケーブル減衰補償部２０
１に接続される。

【００１８】ケーブル減衰補償部２０１ではＲＦ信号同
軸ケーブル８を介する事により生じるＲＦ信号の減衰を
増幅回路により補償する。ケーブル減衰補償部２０１で
の補償量は、ＲＦ信号同軸ケーブル８を介する事により
生じるＲＦ信号の減衰量が使用するケーブルの単位長当
たりの減衰量およびケーブル長により算出可能であるこ
とから、減衰量に相当するだけの補償量を得られるよう
に補償量調整部２０２により調整する。電源部２０３は
アンテナユニット２の内部回路に電源を供給するもの
で、電池あるいはＡＣ電源アダプターによる外部からの
電源供給が考えられる。

【００１９】図４は、図２のアンテナ切換部１０３の内
部構成の一実施例を示す。同図中、図２と同一構成部分
には同一符号を付してある。アンテナ切換部１０３は主
に一般に知られているＧａＡｓ（ガリウム・ヒ素）電解
効果トランジスを用いた高周波スイッチＩＣを用いたス
イッチ４０１で構成する。

【００２０】スイッチ４０１の共通端子は図２の無線部
１０１の２系アンテナ端子に接続され、図２の接続判定
部１０４からの接続判定信号１０５の信号論理により図
２のアンテナ１０８あるいは図２の接続判定部１０４の
何れか側が選択され電気的に接続される。選択されなか
った側の接続は電気的に開放状態となる。本実施例にお
いては接続判定信号１０５の信号論理が正論であった場
合に図２のアンテナ１０８側への接続が選択され、逆に
負論理であった場合には図２の接続判定部１０４への接
続が選択される。

【００２１】図５は、図２の接続判定部１０４の内部構
成の一実施例を示す。同図中、図１、図２と同一構成部
分には同一符号を付してある。図１のＲＦ信号同軸ケー
ブル８を接続する接続端は物理的スイッチ５０１とＲＦ
信号端子５０２で構成されている。物理的スイッチ５０
１のａ側端子は電流制限抵抗５０３を介して電源電圧に
プルアップされており接続判定信号１０５として図２の
アンテナ切換部１０３に入力される。

【００２２】一方ｂ側端子はグランドに接続されてい
る。ＲＦ信号端子５０２はＲＦ信号１０６として図２の
アンテナ切換部１０３に接続される。いま、接続判定部
１０４に図１のＲＦ信号同軸ケーブル８が接続されてい
ない状態においてはａ側端子とｂ側端子は非接触の状態
であり、接続判定信号１０５は電源電圧レベルすなわち
正論理を出力する。逆に図１のＲＦ信号同軸ケーブル８
が接続されるとａ側端子とｂ側端子は接触状態となる。
このとき電流制限用抵抗５０３の電圧降下により接続判
定信号１０５はグランドレベルすなわち負論理を出力す
る。

【００２３】次に、図１に示す本実施例の動作につい
て、図２〜図５と共に説明する。いま、図１における全
てのシステム要素、つまり無線基地局１と主装置４と宅
内交換機５と、ＲＦ信号同軸ケーブル８を介して無線基
地局１とアンテナユニット２とが接続されているとす
る。この場合の動作としては、図２の無線基地局１内部
の接続判定部１０４においてＲＦ信号同軸ケーブル８が
接続されていると判定され、接続判定部１０４からアン
テナ切換部１０３へ接続判定信号１０５が負論理で出力
される。

【００２４】負論理の接続判定信号１０５を受けたアン
テナ切換部１０３は、図４のアンテナ切換部１０３内部
のスイッチ４０１をＲＦ信号１０６側が接続されるよう
切り換える。これにより図３のアンテナユニット２内部
のアンテナ２０４は、ケーブル減衰補償部２０１、ＲＦ
信号同軸ケーブル８、接続判定部１０４、アンテナ切換
部を経て無線部１０１の２系アンテナ端子へ接続され
る。

【００２５】従って、無線基地局１はアンテナ１０７を
１系、アンテナユニット２のアンテナ２０４を２系とす
る２系統のアンテナ系を用いて、受信状態のより良好と
判断されるアンテナ系を逐次選択し切換える一般に知ら
れている受信ダイバーシティ方式により、移動無線端末
３との間で通信を行う。

【００２６】この時の通信可能エリアは、無線基地局１
による無線基地局通信可能エリア９に、アンテナユニッ
ト２によるアンテナユニット通信可能エリア１０を加え
たものとなり、アンテナユニット２を使用しない場合と
比較して通信可能アリアがほぼ２倍に拡大された事にな
る。

【００２７】また、ＲＦ信号同軸ケーブル８を介する事
によりＲＦ信号の減衰が生じる為、減衰量に相当するだ
けの補償量を得られるように補償量調整部２０２によ
り、通信を開始する前に予め補償量を調整する。ＲＦ信
号同軸ケーブル８を介する事により生じるＲＦ信号の減
衰量は使用するケーブルの単位長当たりの減衰量および
ケーブル長により算出可能である。

【００２８】例えばＰＨＳの利用する１．９ＧＨｚ周波
数帯において単位長（１ｍ）当たりの減衰量が０．１ｄ
Ｂ／ｍのケーブルを使用し、ケーブル長を１００ｍとし
た場合の総減衰量は１０ｄＢであるから、補償量調整部
２０２により１０ｄＢの補償量が得られるように調整す
る。

【００２９】次に、無線基地局１とアンテナユニット２
の設置場所による通信状態と利用形態の違いについて考
えられる以下の３つの場合について説明する。 （ケース１）無線基地局１／アンテナユニット２の通信
可能エリアが一部重なり、重なり部分で移動無線端末３
を使用した場合。 （ケース２）無線基地局１／アンテナユニット２の通信
可能エリアが一部重なり、非重なり部分で移動無線端末
３を使用した場合。 （ケース３）無線基地局１／アンテナユニット２の通信
可能エリアが全く重なっていない場合。

【００３０】まず、ケース１の場合は、無線基地局１の
みでのシステム利用時と同様であり１系と２系の２系統
のアンテナ系のうち受信状態のより良好なアンテナ系を
選択し、逐次切り換えて通信を行う。また通信中に移動
無線端末３が移動しエリアの重なり部分から出た場合は
ケース２と同様の形態に移行する。

【００３１】ケース２の場合のうち、無線基地局通話可
能エリア９内で端末を使用した場合、アンテナ系は１系
のみの使用となる。その理由は、移動無線端末３から発
射される送信電波の電界強度が、１系アンテナを所有す
る無線基地局１で受信する方が絶対的に強い為、受信ダ
イバーシティ機能により常に１系アンテナが選択される
ためである。また通信中に移動無線端末３が移動しエリ
アの重なり部分に入った場合はケース１と同様の形態に
移行する。

【００３２】ケース２の場合のうち、アンテナユニット
通話可能エリア１０内で端末を使用した場合、アンテナ
系は２系のみの使用となる。その理由は、移動無線端末
３から発射される送信電波の電界強度が、２系アンテナ
を所有するアンテナユニット２で受信する方が絶対的に
強い為、受信ダイバーシティ機能により常に２系アンテ
ナが選択されるためである。また通信中に移動無線端末
３が移動しエリアの重なり部分に入った場合はケース１
と同様の形態に移行する。

【００３３】ケース３の場合のうち、無線基地局通話可
能エリア９内で端末を使用した場合、アンテナ系は１系
のみの使用となる。その理由は、ケース２の場合の無線
基地局通話可能エリア９内で端末を使用した場合と同様
である。ケース３の場合のうち、アンテナユニット通話
可能エリア１０内で端末を使用した場合、アンテナ系は
２系のみの使用となる。その理由は、ケース２の場合の
アンテナユニット通話可能エリア１０内で端末を使用し
た場合と同様である。本ケース３において通信中に移動
無線端末３が移動しエリア外に出た場合は、ケース１や
ケース２の形態に移行することはなく、全ての無線通信
システムに於いてそうであるように通信自体が継続不可
能となる。

【００３４】以上のように、ケース１とケース２に於け
る無線基地局１とアンテナユニット２の設置場所による
通信可能エリアの広がり方が事業所等の同一フロアにお
ける連続平面的な広がりであり無線基地局通話可能エリ
ア９とアンテナユニット通話可能エリア１０でのエリア
間移動が可能であるのに対して、ケース３における設置
場所による通信可能エリアの広がり方は別フロア同士に
おける非連続平面的な広がりであるため無線基地局通話
可能エリア９とアンテナユニット通話可能エリア１０で
のエリア間移動は不可能である。

【００３５】しかしながら、本発明のアンテナユニット
２の設置場所としてはケース３のようにエリアが非連続
的である場合が最も効果的で、設置する家屋等の状況や
利用目的によってはケース１およびケース２のように単
に通信可能エリアを拡大するよりも利便性が高く、かつ
無線基地局を増設するよりもコストメリットのある設置
場所が考えられる。

【００３６】例えば、無線基地局１からの物理的距離に
よるとエリア内と考えられるが家屋の構造上見通しが悪
く無線基地局通話可能エリア９に入らない場所や、遮蔽
性の高い構造を持つ会議室や工場など、通信可能エリア
とする必要があるが通信トラフィックが比較的少ないこ
とが予想されるため無線基地局を増設するにはコストメ
リットのない場所などである。

【００３７】このように、本発明によれば、簡易な構成
とすることにより比較的安価で実現可能なアンテナユニ
ットと、簡易な構成により極力コストアップを抑えるこ
とが可能なインタフェースを具備した無線基地局を接続
することで１台の無線基地局による通信可能エリアを拡
大することが可能となる。従って、通信可能エリアの拡
大に伴う経済的負担の低減に寄与するところ大であると
いう特徴を有するものである。

【００３８】一方、図１における無線基地局１と主装置
４と宅内交換機５のみが接続されていて、ＲＦ信号同軸
ケーブル８とアンテナユニット２が接続されていないと
する。この場合の動作としては、図２の無線基地局１内
部の接続判定部１０４においてＲＦ信号同軸ケーブル８
が接続されていないと判定され、接続判定部１０４から
アンテナ切換部１０３へ接続判定信号１０５が正論理で
出力される。

【００３９】正論理の接続判定信号１０５を受けたアン
テナ切換部１０３は、図４のアンテナ切換部１０３内部
のスイッチ４０１をアンテナ１０８側が接続されるよう
切り換える。これにより図２のアンテナ１０８は無線部
１０１の２系アンテナ端子へ接続される。

【００４０】従って、無線基地局１はアンテナ１０７を
１系、アンテナ１０８を２系とする２系統のアンテナ系
を用いて、受信状態のより良好と判断されるアンテナ系
を逐次選択し切換える一般に知られている受信ダイバー
シティ方式により、移動無線端末３との間で通信を行
う。ただし、この時の通信可能エリアは無線基地局１に
よる無線基地局通信可能エリア９のみとなる。

【００４１】本発明は、上記説明のようにアンテナユニ
ット２を接続しない場合にはそのまま無線基地局１と移
動無線端末３との間で受信ダイバーシティーを用いた高
品質の無線通信を実現可能である。これは無線基地局１
が図２における接続判定部１０４及びアンテナ切換部１
０３を具備し、ＲＦ信号同軸ケーブル８の接続の有無を
自動的に判定し、アンテナ切換を行うことを可能として
いるためである。

【００４２】なお、本発明は上記の実施例に示す移動通
信システムの事業所用ＰＨＳシステムへの適用に限定さ
れるものではなく、例えば家庭用ＰＨＳホームステーシ
ョン（デジタルコードレス電話親機）や公衆ＰＨＳシス
テムなど、複数のアンテナ系を具備しその中から最良の
通信品質を保てるアンテナ系を逐次選択するダイバーシ
ティ方式を用いる全ての無線基地局に適用することが可
能である。

【００４３】また、図３のアンテナユニット２内部の電
源部２０３における電源は上記の実施例に示す電池、Ａ
Ｃ電源アダプタによる外部からの電源供給に限定される
ものではなく、例えばＲＦ信号同軸ケーブル８をＲＦ信
号専用ケーブルとはせずに電源ラインとの共用型ケーブ
ルとし、無線基地局１からアンテナユニット２へ電源供
給することが可能である。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
基地局との事実上の距離は比較的近いにもかかわらず無
線による通信が困難な場合において、アンテナのみを適
切な位置に設置可能とすることにより事実上の通信エリ
アの拡大、および不感地帯をなくすことを経済的に実現
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る移動通信装置のブロ
ック図である。

【図２】本発明の実施の形態に係る無線基地局の内部構
成例を示すブロック図である。

【図３】本発明の実施の形態に係るアンテナユニットの
内部構成例を示すブロック図である。

【図４】本発明の実施の形態に係る無線基地局のアンテ
ナ切換部の内部構成例を示すブロック図である。

【図５】本発明の実施の形態に係る無線基地局の接続判
定部の内部構成例を示すブロック図である。

【符号の説明】

１ 無線基地局 ２ アンテナユニット ３ 移動無線端末 ４ 主装置 ５ 宅内交換機 ６ 通信データ線 ７ 通信データ線 ８ ＲＦ信号同軸ケーブル ９ 無線基地局通信可能エリア １０ アンテナユニット通信可能エリア １０１ 無線部 １０２ 制御部 １０３ アンテナ切換部 １０４ 接続判定部 １０５ 接続判定信号 １０６ ＲＦ信号 １０７ １系アンテナ １０８ ２系アンテナ ２０１ ケーブル減衰補償部 ２０２ 補償量調整部 ２０３ 電源部（電源回路） ２０４ アンテナ ４０１ スイッチ ５０１ スイッチ ５０２ ＲＦ信号端子 ５０３ 電流制限用抵抗

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 無線部（１０１）と、制御部（１０２）
   と、アンテナ切換部（１０３）と、接続判定部（１０
   ４）を備え、アンテナユニット（２）が有線により接続
   され又は切り離されることが可能な、移動体通信機器の
   無線基地局（１）であって、 前記無線部（１０１）は２系統のアンテナ端子を持ち、
   １系アンテナ端子に１系アンテナ（１０７）が固定的に
   接続され、２系アンテナ端子にはアンテナ切換部（１０
   ３）が接続され、無線部（１０１）は受信ダイバーシテ
   ィ方式により受信状態のより良好なアンテナ系を選択
   し、逐次切り換え、 前記制御部（１０２）は、前記無線部（１０１）を制御
   し、前記１系アンテナ（１０７）、及び前記アンテナ切
   換部（１０３）を介して接続される２系アンテナ（１０
   ８）あるいはアンテナユニット（２）のアンテナ（２０
   ４）により無線回線を介して移動無線端末（３）との通
   信データのやりとりを行い、 前記アンテナ切換部（１０３）は、接続判定信号（１０
   ５）及びＲＦ信号（１０６）により前記接続判定部（１
   ０４）と接続され、 前記接続判定部（１０４）は、前記アンテナユニット
   （２）との接続端に設けられており、前記アンテナユニ
   ット（２）が接続されているか否かを物理的スイッチ
   （５０１）により判定し、前記アンテナ切換部（１０
   ３）へ接続判定信号（１０５）により通知し、 前記アンテナ切換部（１０３）は、前記アンテナユニッ
   ト（２）が未接続状態であることを通知された場合は前
   記無線部（１０１）の前記２系アンテナ端子と前記アン
   テナ（１０８）との接続を有効とし、前記無線部（１０
   １）と前記接続判定部（１０４）との接続を切り離し、
   逆に前記アンテナユニット（２）が接続状態であること
   が通知された場合は前記無線部（１０１）の前記２系ア
   ンテナ端子と前記アンテナ（１０８）との接続を切り離
   し、前記無線部（１０１）の前記２系アンテナ端子と前
   記接続判定部（１０４）との接続を有効とすることを特
   徴とした無線基地局（１）。
2. 【請求項２】 請求項１記載の無線基地局（１）に接続
   し又は切り離し可能なアンテナユニットであって、 アンテナ（２０４）と、 前記無線基地局（１）に有線により接続され、この接続
   により生じる信号の減衰を増幅回路により補償するケー
   ブル減衰補償部（２０１）と、 該ケーブル減衰補償部（２０１）が減衰量に相当するだ
   けの補償量を得られるように調整する補償量調整部（２
   ０２）と、 電源部（２０３）とを備えたことを特徴としたアンテナ
   ユニット。