JP4153866B2 - 無線通信システム、基地局装置及び無線通信方法 - Google Patents
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Description
一方、上り回線と下り回線の伝送速度を同一とした一般的な上下対称高速無線通信システムでは、必然的に無線端末からの送信電力を大きくする必要がある。従って無線端末がバッテリ駆動の場合、送信電力が大きいと通信持続時間を十分に確保することが難しくなる。
従って、本発明の目的は、無線通信システムにおいて無線端末の送信電力を減らしつつ上り回線での高速通信を実現し、またシステムコストを低減することにある。
(第1の実施形態)
図1に模式的に示されるように、本発明の第1の実施形態に従う無線通信システムは、第1の基地局である一つの主基地局1と、第2の基地局である複数の分散基地局2A,2Bを有する。主基地局1は無線通信可能なエリア、すなわちカバーエリア11を有する。主基地局1のカバーエリア11内に、分散基地局2A,2Bが設置される。
一方、無線端末3A,3Bから主基地局1に向かう上り回線では、主基地局1と無線端末3A,3Bとはカバーエリア11内での無線端末の位置によって異なる経路で無線通信を行う。すなわち、上り回線では主基地局1の近傍に存在する例えば無線端末3Bに対しからは、主基地局1に対して無線により直接送信が行われる。主基地局1から遠い位置に存在する例えば無線端末3Aからは、その近くに存在する例えば分散基地局2Aを介して主基地局1に対して送信が行われる。
次に、図1中に示した主基地局1の具体的な構成例を図2により説明する。
図1中に示した基幹網4から主基地局1に伝送されてくるデータ信号は、コントローラ100からの制御に従ってデータ処理部101により所要の処理が施される。データ処理部101から出力される処理後のデータ信号は、ディジタル変調器102により変調される。ディジタル変調器102から出力される送信ディジタル信号は、高周波部103によってアナログ信号に変換されると共にRF(Radio Frequency: 無線周波数)帯の周波数に変換される。高周波部103からの出力信号は、電力増幅器104により所要レベルまで増幅され、送受切替器105を経てアンテナ106に供給されることにより、電波として放射される。アンテナ106から放射される電波は、図1中に示した無線端末3Aまたは3Bによって受信される。
図2においては、主基地局1と分散基地局との間の送受信回路は、1チャネル分のみ示されているが、図1に示したように主基地局1のカバーエリア11内に複数の分散基地局2A,2Bが敷設される場合、分散基地局2A,2Bの各々との間に送受信回路が設けられる。この場合、コントローラ100は主基地局1自身の受信状態信号及び各々の分散基地局から送信されてくる受信状態報告信号を比較し、最も受信状態の良好な上り回線の通信経路を形成するようにセレクタ110を制御する。
次に、図1中に示した分散基地局2A,2Bについて具体的に説明する。図3は一つの分散基地局2の具体的な構成例を示している。
図1中に示した無線端末3Aまたは3Bから図3の分散基地局2に送信されてきた信号は、アンテナ201によって受信される。アンテナ201から出力される受信信号は、フィルタ202を介して低雑音増幅器203に入力される。
次に、図4を用いてについて無線端末3A,3Bについて具体的に説明する。図3は、一つの無線端末3の具体的な構成例を示している。
図4の無線端末3では、アンテナ301によって図1中に示した主基地局1からの信号が受信される。アンテナ301から出力される受信信号は、スイッチ302を介して低雑音増幅器303に入力される。低雑音増幅器303によって増幅された受信信号は、高周波部304によって例えばBB帯の信号に変換されると共にディジタル信号に変換された後、ディジタル復調器305によって復調され、受信ディジタルBB信号が生成される。受信ディジタルBB信号はベースバンド処理部306に入力され、元のデータが復号される。復号されたデータは、例えばスピーカや表示器のような出力部307によって出力される。
次に、本実施形態に従う無線通信システムの具体的な動作例を図5及び図6を用いて説明する。図5は、主基地局1のカバーエリア11内における3つの分散基地局2A,2B,2Cと無線端末3の配置の一例を示している。図6は、図5のような配置において上り回線の経路を選択する手順を示している。
高速無線通信を実現するディジタル変調方式として、OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing; 直交周波数分割多重)が知られている。例えば図4に示した無線端末3内のディジタル変調器309にOFDM変調器を用い、またディジタル復調器305にOFDM復調器を用いることにより、高速無線通信を行うことができる。OFDM方式は1シンボル内に多数のビットを伝送できる反面、変調された信号(OFDM信号)のダイナミックレンジが広いため、送信には線形電力増幅器を使用する必要がある。線形の電力増幅器は、非線形電力増幅器に比較して低効率であり消費電力が大きい。
次に、図7を用いて分散基地局の他の具体例を説明する。図7に示す分散基地局2は、ROF(Radio On Fiber)を用いて実現され、図3中の送信系の中間周波数部204が光−電気変換器211に、増幅器205が光増幅器212にそれぞれ置き換えられている。また、図3中の受信系の中間周波数部207が電気−光変換器214に、増幅器206が光増幅器213にそれぞれ置き換えられている。さらに、図7の分散基地局2と前述の主基地局1とは光ファイバを用いた光回線によって接続される。
図8に、本発明の第2の実施形態に係る無線通信システムを示す。本実施形態では、主基地局1はアレイアンテナを用いることにより、無線端末3と通信を行う分散基地局2Aの方向に向く送信ビームパターン13を形成する。これによって下り回線の通信容量を増大させ、かつ通信品質を向上させることができる。
図10は、本発明の第3の実施形態に従う無線通信システムであり、主基地局1のカバーエリア11内にマルチホップ通信機能を有する複数の分散基地局6A,6Bが敷設されている。本実施形態によると、下り回線ではこれまでの実施形態と同様に無線端末3A,3Bは主基地局1と直接通信を行う。一方、上り回線では主基地局1の近傍に位置している無線端末(図10の例では端末3B)は、主基地局1と直接通信を行い、主基地局1から離れている無線端末(図10の例では端末3A)は、マルチホップ通信により複数の分散基地局6A,6Bを経由して主基地局1と通信を行う。
図12は、本発明の第4の実施形態に従う無線通信システムであり、無線端末3A,3B,3Cにマルチホップ通信機能を持たせている。本実施形態では、分散基地局は不要である。本実施形態によると、下り回線ではこれまでの実施形態と同様に無線端末3A,3B,3Cは主基地局1と直接通信を行う。
Claims (8)
- 特定のカバーエリアを有する第1の基地局と、該第1の基地局と有線回線により接続され、前記カバーエリア内に配置された少なくとも一つの第2の基地局とを具備し、前記第1の基地局は、
前記第2の基地局に前記有線回線を介して受信状態問い合わせ信号を送信する手段と、
前記受信状態問い合わせ信号に応答して前記第2の基地局から前記有線回線を介して送信されてきた、前記カバーエリア内に存在する特定の無線端末からの送信に対する前記第2の基地局の受信状態を示す受信状態報告信号を受信する手段と、
前記無線端末からの送信信号を直接受信する第1の受信経路及び前記無線端末からの送信信号を前記第2の基地局を介して受信する少なくとも一つの第2の受信経路のいずれか一つを前記受信状態報告信号に応じて選択する選択手段と、
前記選択手段が前記第2の受信経路を選択した場合に、前記第1の受信経路を選択した場合に比較して前記無線端末の送信電力を低減させるための送信電力制御信号を前記無線端末に送信する手段と、を有する無線通信システム。 - 前記第2の基地局は、前記無線端末からの送信信号を受信する受信手段と、前記受信手段からの出力信号を増幅して前記第1の基地局に送信する送信手段とを有する請求項1記載の無線通信システム。
- 前記第1の基地局は、前記無線端末からの送信信号を受信する第1の受信手段と、前記第2の基地局からの送信信号を受信する少なくとも一つの第2の受信手段をさらに有し、前記選択手段は、前記第1の受信経路及び前記少なくとも一つの第2の受信経路のいずれか一つを選択するために前記第1の受信手段からの出力信号及び前記第2の受信手段からの出力信号のいずれか一つを前記受信状態報告信号に従って選択する請求項1記載の無線通信システム。
- 前記第2の受信手段は、複数の前記第2の基地局からの送信信号を受信し、前記選択手段は、前記受信状態報告信号に従って前記第1の受信手段からの出力信号及び前記複数の第2の受信手段からの複数の出力信号のいずれか一つを選択する請求項3記載の無線通信システム。
- 受信状態問い合わせ信号を送信する手段は、前記受信状態問い合わせ信号を中間周波数帯またはベースバンド帯の周波数により送信し、前記受信状態報告信号を受信する手段は、中間周波数帯またはベースバンド帯の周波数により送信されてきた受信状態問い合わせ信号を受信する請求項1記載の無線通信システム。
- 無線端末と通信を行う特定のカバーエリアを有する一の基地局に設けられる基地局装置において、
前記無線端末からの送信信号を受信して第1の受信信号を出力する第1の受信手段と、
基地局と有線回線により接続された、前記カバーエリア内に設けられる少なくとも一つの他の基地局から送信されてくる信号を受信して第2の受信信号を出力する第2の受信手段と、
前記無線端末からの送信に対する前記他の基地局の受信状態に従って前記第1の受信信号及び前記第2の受信信号のいずれか一つを選択する選択手段と、
前記選択手段が前記第2の受信信号を選択した場合に、前記第1の受信信号を選択した場合に比較して前記無線端末の送信電力を低減させるための送信電力制御信号を前記無線端末に送信する手段と、を具備する基地局装置。 - 特定のカバーエリアを有する第1の基地局と、該第1の基地局と有線回線により接続され、前記カバーエリア内に配置された複数の第2の基地局とを具備し、前記第1の基地局は、
前記第2の基地局に前記有線回線を介して受信状態問い合わせ信号を送信する手段と、
前記受信状態問い合わせ信号に応答して前記第2の基地局から前記有線回線を介して送信されてきた、前記カバーエリア内に存在する特定の無線端末からの送信に対する前記第2の基地局の受信状態を示す受信状態報告信号を受信する手段と、
前記無線端末からの送信信号を直接受信する第1の受信経路及び前記無線端末からの送信信号を複数の前記第2の基地局を順次介して受信する少なくとも一つの第2の受信経路のいずれか一つを前記受信状態報告信号に応じて選択する選択手段と、
前記選択手段が前記第2の受信経路を選択した場合に、前記第1の受信経路を選択した場合に比較して前記無線端末の送信電力を低減させるための送信電力制御信号を前記無線端末に送信する手段と、を有する無線通信システム。 - 特定のカバーエリアを有する第1の基地局と、該第1の基地局と有線回線により接続され、前記カバーエリア内に配置された少なくとも一つの第2の基地局及び前記カバーエリア内に存在する無線端末とを有する無線通信システムにおける通信方法であって、
前記第1の基地局から前記第2の基地局に前記有線回線を介して受信状態問い合わせ信号を送信するステップと、
前記受信状態問い合わせ信号に応答して前記第2の基地局から前記有線回線を介して送信されてきた、前記カバーエリア内に存在する特定の無線端末からの送信に対する前記第2の基地局の受信状態を示す受信状態報告信号を受信するステップと、
前記無線端末からの送信信号を直接受信する第1の受信経路及び前記無線端末からの送信信号を前記第2の基地局を介して受信する少なくとも一つの第2の受信経路のいずれか一つを前記受信状態報告信号に応じて選択する選択ステップと、
前記選択ステップが前記第2の受信経路を選択した場合に、前記第1の受信経路を選択した場合に比較して前記無線端末の送信電力を低減させるための送信電力制御信号を前記無線端末に送信するステップと、を有する無線通信方法。
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