JP5149396B2 - 分散中継器の配置方法およびそのシステム - Google Patents

Description

本発明は、移動通信ネットワークシステムおよびその配置方法に係り、より詳しくは、中継器を分散配置してアップリンクおよびダウンリンク容量を増加させるための分散中継器の配置方法およびその分散中継器システムに関する。

移動通信サービスの急速な発達に伴い、現在まで非需要地域であって移動通信サービスが完全には提供されなかった山間僻地、離れ島、都心電波死角地域、地下鉄、トンネル、アパート団地などにおいても高品質のサービスを願っている。ところが、通信事業者が電波死角地域に基地局増設のために莫大な投資を行うことは、まかり間違えば、通信事業者の経営収支を悪化させ、国家的に莫大な投資非効率性により損失をもたらすおそれがある。その対応方案として低廉な費用で高い通信品質とサービス範囲を改善することが可能な「中継システム」が活用されている。

最近、１人１台携帯電話時代を迎え、その土台となった科学技術分野を考察すると、代表的にセルラー概念の導入、無線伝送技術の発展（ＣＤＭＡの商用化）、光伝送技術の発展などを挙げることができる。

セルラーの概念は、無線通信の最も大きい制約性である周波数スペクトルの限定による通話容量不足および通話品質問題を解決するために、全ての地域をセルという単位で分けて周波数の再使用効率を高めることにより、無線移動通信発展の契機を設けた。無線伝送技術の発展は、無線通信システムのデジタル化という観点からみれば、無線通信を発展させる契機を設けた。

移動通信システムに中継器を導入してセルカバレッジを拡張する方法は様々な分野で試みられている。例えば、ＷＷＲＦ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｗｏｒｌｄ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｆｏｒｕｍ）のＷＧ４（Ｗｏｒｋｉｎｇ Ｇｒｏｕｐ ４）では、移動通信システムに中継器を導入してセルカバレッジの拡張および伝送率の向上を図っている。このために、ＷＷＲＦは都心状況を考慮したマンハッタン市のシナリオで格子型中継器の配置を提案し、これに合う伝送フレーム構造を提案した。

また、「Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｆｕｔｕｒｅ ｃｈａｐｔｅｒ ６， ＷＷＲＦ２００５」では、多数の層の中継器を用いた協同中継（Ｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅ Ｒｅｌａｙｉｎｇ）方式を提案し、その性能を分析した。ところが、このような試みは、古典的な意味における中継器の活用を単に整理してまとめた程度の水準であって、新しいアイディアとは認め難く、大きい有用性を期待することも難しいという評価が支配的である。

また、ヨーロッパの多数の企業および大学など４３個の連合体からなるＷＩＮＮＥＲ Ｐｒｏｊｅｃｔにおいても、既存の移動通信網に中継器を導入して性能の向上を図る研究を行っている。ＷＩＮＮＥＲで提示した「Ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｍｕｌｔｉ−ｈｏｐ ｍｅｓｈ ｎｅｔｗｏｒｋ」構造では、中継器間のトポロジーはメッシュ構造を維持してリダンダンシー（ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ）を確保し、中継器と端末間の連結はＰＭＰ（Ｐｏｉｎｔ ｔｏ Ｍｕｌｔｉ−Ｐｏｉｎｔ）形態を維持して伝送効率性を確保している（Ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ ｏｆ ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｄ ｎｅｗ ｒｅｌａｙ ｂａｓｅｄ ｒａｄｉｏ ｎｅｔｗｏｒｋ ｄｅｐｌｏｙｍｅｎｔ ｃｏｎｃｅｐｔｓ ａｎｄ ｆｉｒｓｔ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ｂｙ ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ａｇａｉｎｓｔ ｂｅｎｃｈｍａｒｋｓ ｏｆ ｗｅｌｌ ｋｎｏｗｎ ｄｅｐｌｏｙｍｅｎｔ ｃｏｎｃｅｐｔｓ ｕｓｉｎｇ ｅｎｈａｎｃｅｄ ｒａｄｉｏ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ， ＩＳＴ−２００３−５０７５８１ ＷＩＮＮＥＲ Ｄ３．１）。

この他にも、ＴＤＤ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ）を基としたＨＥＲＮ（Ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓ Ｒｅｌａｙ Ｎｏｄｅ）システムでは、タイムスロットおよび周波数資源割り当てに対する一般的な概念を提示したこともあったが、具体的なアルゴリズムについては言及していない。また、「Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ ａｎｄ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ｏｆ ｒｅｌａｙ ｂａｓｅｄ ｃｅｌｌｕｌａｒ ｄｅｐｌｏｙｍｅｎｔ ｃｏｎｃｅｐｔｓ ｆｏｒ ｆｕｔｕｒｅ ｒａｄｉｏ ｓｃｅｎａｒｉｏｓ ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇ １ｓｔ ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ， ＩＳＴ−２００３−５０７５８１ ＷＩＮＮＥＲ Ｄ３．４」では、マルチユーザダイバーシティ（Ｍｕｌｔｉ Ｕｓｅｒ Ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ）を考慮した端末間の中継方式であるＩＭＤＲ（Ｉｎｉｔｉａｔｉｖｅ Ｍａｒｋｅｔｉｎｇ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｒａｄｉｏ）と、中継器の中継時間を短縮させる符号化逆方向中継（Ｃｏｄｅｄ Ｂｉ−ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ ｒｅｌａｙｉｎｇ）方式も提案した。ところが、セル間干渉を除去することが可能な中継器配置方法およびそれに関連した資源割り当てアルゴリズムについては提示していない。

そして、現在移動通信ネットワークは、３セクター基地局の場合、図１に示すように、一つのセル周辺に６つの六角形セルの形態で構成されてきた。このようなセル構造では、隣接基地局の干渉信号により、一つの基地局で提供可能な平均容量は基地局最大容量の約５５％程度である。すなわち、１０Ｍｂｐｓまで提供可能な基地局の場合、該当基地局の周囲に均一に分布した移動局では平均的に５．５Ｍｂｐｓ程度のサービスを提供されている実情であり、容量効率が低いという問題点がある。

そこで、本発明は、従来の技術の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、他セル干渉信号対自セル他ユーザ干渉信号の比（ＵＡＲＩまたはＤＡＲＩ）を低め、カバレッジホールおよび過多カバレッジオーバーラップを著しく減らしてネットワーク平均容量を向上させることが可能なシステムを提供するだけでなく、容易且つ迅速にネットワークを構成することを可能にすることにある。

上記目的を達成するために、本発明は、基地局セルを形成し、前記基地局セルの境界領域に複数の中継器サービス領域を形成する段階と、前記基地局セルの中心に基地局を配置し、基地局サービス領域と中継器サービス領域との境界領域に複数の中継器を配置する段階とを含むが、基地局サービス半径（Ｒ）と中継器サービス半径（ｒ）の比率に基づいて、前記中継器の数が決定され、前記基地局および中継器の出力電力が決定されることを特徴とする、移動通信システムにおいて少なくとも一つの基地局および中継器を配置する方法を提供する。

ここで、前記基地局セルは、３つのセクターから形成されることが好ましく、前記基地局セルのセクター当たり配置される前記中継器の数（Ｎ）をＮ＝２＊（Ｒ／ｒ）＋１の関係式で決定することが好ましく、前記中継器は、他セル干渉信号対自セル内他ユーザ干渉信号の比が最小となるように配置することが好ましく、前記基地局および前記中継器の出力電力は下記数式を満足することが最も好ましい。

式中、Ｐ_ｂは基地局セクター当たりの出力電力を示し、Ｐ_ｒは中継器当たりの出力電力を示し、Ｐ_ｃｂは使用する電力の総合を示し、Φ_ｒｒは基地局と中継器のサービス半径の比（Ｒ／ｒ）を示し、γは電波環境による減衰指数を示す。

また、好ましくは、前記中継器を基地局サービス領域と中継器サービス領域との境界部分に位置させ、一つの位置に複数の中継器を設置する。

また、本発明は、複数のセクターから一つの基地局セルを形成し、一定の距離をおいて離隔している複数の基地局と、前記基地局セルのセクター当たり前記基地局セルの境界領域に少なくとも一つの中継器サービス領域を形成する中継器とを含み、基地局サービス半径（Ｒ）と中継器サービス半径（ｒ）の比率に基づいて、前記中継器の数が決定され、前記基地局および前記中継器の出力電力が決定されることを特徴とする、分散中継器システムを提供する。

前記基地局セルセクターは、３つのセクターから形成されることが好ましく、前記基地局セルのセクター当たり配置される中継器の数（Ｎ）はＮ＝２＊（Ｒ／ｒ）＋１の関係式を満足することが好ましく、前記基地局および中継器の出力電力は、下記数式を満足することが好ましい。

式中、Ｐ_ｂは基地局セクター当たりの出力電力を示し、Ｐ_ｒは中継器当たりの出力電力を示し、Ｐ_ｃｂは使用する電力の総合を示し、Φ_ｒｒは基地局と中継器のサービス半径の比（Ｒ／ｒ）を示し、γは電波環境による減衰指数を示す。

また、好ましくは、前記中継器は周波数変換中継器、マイクロ波中継器、および光中継器のいずれか一つであってもよく、前記中継器の位置は他セル干渉信号対自セル内他ユーザ干渉信号の比が最小となる位置であってもよく、前記中継器は基地局サービス領域と中継器サービス領域との境界部分に位置し、一つの位置に複数の中継器が設置されてもよい。

したがって、本発明は、他セル干渉信号対自セル内他ユーザ干渉信号の比（ＵＡＲＩまたはＤＡＲＩ）を低め、カバレッジホールおよび過多カバレッジオーバーラップを著しく減らしてネットワーク平均容量を向上させることが可能なシステムを提供することができるうえ、１本のケーブル設置によって３つの中継器サービスを行うことができるためその設置が容易であって迅速なネットワーク構成を可能とするという利点がある。

従来の移動通信ネットワークシステムの構造を示す図である。 本発明に係る分散中継器システムの構造を示す図である。 本発明の他の実施例に係る分散中継器システムの構造を示す図である。 本発明の別の実施例に係る分散中継器システムの構造を示す図である。 マイクロ波中継器の構造を示す図である。 周波数変換中継器の構造を示す図である。 光中継器の構造を示す図である。 本発明に係る分散中継器システムの他セル干渉信号対自セル内ユーザ干渉信号のダウンリンク平均比（ＤＡＲＩ：ｄｏｗｎｌｉｎｋ ａｖｅｒａｇｅ ｒａｔｉｏ ｏｆ ｔｈｅ ｏｔｈｅｒ−ｃｅｌｌ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｔｏ ｔｈｅ ｓｅｒｖｉｎｇ ｃｅｌｌ ｏｔｈｅｒ−ｕｓｅｒ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）を示すグラフである。 本発明に係る分散中継器システムネットワークのダウンリンク容量と従来のネットワーク容量の値を比較して示すグラフである。

図２は本発明に係る分散中継器システムの構造を示す図である。本発明に係る分散中継器システムは、図２に示すように、一つの基地局に、３つのセクターからなる一つのセルを形成し、このセルの境界領域にＮ個の中継器を配置する構造で出来ている。

すなわち、従来のネットワーク構造が提供可能な平均容量を増大させるために、一つのセルを３セクター基地局装置の一つとセクター当たりＮ個の中継器を用いて構成するシステムおよび配置方法である。

ここで、基地局セルのセクター当たり中継器の数Ｎ＝２＊（Ｒ／ｒ）＋１である。すなわち、基地局セルを各セクターで区分して、基地局サービス領域の半径（Ｒ）（以下、「基地局サービス半径」という）と中継器サービス領域の半径（ｒ）（以下、「中継器サービス半径」という）が同一の場合には一つのセクターをセクター当たり３つの中継器から構成し、基地局サービス半径（Ｒ）が中継器サービス半径（ｒ）の２倍の場合には一つのセクターを５つの中継器から構成し、基地局サービス半径（Ｒ）が中継器サービス半径（ｒ）の３倍の場合には一つのセクターを７つの中継器から構成する方式である。このようにネットワークを構成する場合、他セル干渉信号対自セル内他ユーザ干渉信号の比（ＵＡＲＩまたはＤＡＲＩ）が減少して、基地局によって提供可能な平均容量を向上させることができる。

ＷＣＤＭＡ通信において移動通信サービスの最も大きい要求は、高速データ処理のためのシステム設計である。新しい伝送形態の発展はひっきりなしに多様なシステムの容量を向上させている。一般なセル構造は高速移動通信ネットワークの容量およびカバレッジの向上を必要とする。ところが、大部分のセル構造は、不適な基地局および中継器の電力割り当てのため、上述したようにカバレッジホール（Ｃｏｖｅｒａｇｅ ｈｏｌｅｓ）または過多カバレッジオーバーラップ（Ｅｘｃｅｓｓ Ｃｏｖｅｒａｇｅ Ｏｖｅｒｌａｐｓ）を有する。すなわち、もし基地局および中継器の出力電力が電波環境による減衰指数に比例して割り当てられるならば、カバレッジホールまたは過多カバレッジオーバーラップなしでセル構造を形成することができる。

このような点に着目し、本発明では、分散中継器システムおよび中継器の配置方法を提案することにより、カバレッジホールおよび過多カバレッジオーバーラップを著しく減らすことができ、割り当てるべき出力電力に対する有用な方程式を引き出すことができる。そして、このような方程式を介して、本発明に係るセル構造は、電波環境であるにも拘らず、正六角形のセル形状を維持することができる。

本発明に係る分散中継器システムのセル構造の容量は、従来のセル構造の容量よりさらに大きく拡大される。容量を決定する重要なパラメータは、他セル干渉信号対自セル内他ユーザ干渉信号の比（ＵＡＲＩまたはＤＡＲＩ）、直交因子（ＯＦ、ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ｆａｃｔｏｒ）および中継器アンテナの高さである。以下では、ＵＡＲＩまたはＤＡＲＩを中心に本発明で提案するシステム構造の容量増大効率と関連して本発明の手段および効果を説明する。

図２に示すように、正六角形の形状をもって一つの基地局を中心に３つのセクターからなる基地局セルの境界領域、すなわち、分割区分された基地局サービス領域（Ｒ領域）と中継器サービス領域（Ｒ領域外郭のｒ領域）とが隣接する境界部分にセクター当たりＮ個の中継器を配置する構造で出来ており、基地局サービス半径（Ｒ）と中継器サービス半径（ｒ）の比率Φ_ｒｒ＝Ｒ／ｒに基づいて、中継器の数を決定し、基地局および中継器の出力電力を割り当てる。すなわち、基地局セル領域（Ｒ＋ｒ領域）が各セクターにおいて基地局サービス領域の他にその外郭にＮ個の中継器サービス領域を含む。基地局サービス領域（Ｒ領域）は基地局がサービスし、各中継器サービス領域（ｒ領域）は中継器がサービスする構造で出来ている。

上述した基地局および中継器の出力電力は下記の式（１）によって決定される。

式中、Ｐ_ｂは基地局セクター当たりの出力電力を示し、Ｐ_ｒは中継器当たりの出力電力を示し、Ｐ_ｃｂは使用する電力の総合を示し、Φ_ｒｒは基地局と中継器のサービス半径の比（Ｒ／ｒ）を示し、γは電波環境による減衰指数を示す。

基地局および中継器を分散配置（図３のように中継器を境界領域に１つずつ配置、または図４のように中継器を１ヶ所に皆配置）し、式（１）によって出力電力を割り当てると、カバレッジホールまたは過多カバレッジオーバーラップを著しく減らすことができるうえ、上述したように他セル干渉信号対自セル内他ユーザ干渉信号の比（ＵＡＲＩまたはＤＡＲＩ）が減少するので、ネットワーク構造によって提供可能な平均容量を従来の構造より一層向上させることができる。

図３は本発明の別の実施例に係る分散中継器システムの構造を示す図である。図３に示すように、３つのセクターからなる基地局セルの境界領域に中継器を配置するが、各セクター当たり中継器の数はＮ＝２＊（Ｒ／ｒ）＋１の式を満足する数として決定され、基地局および出力電力も式（１）を満足するように割り当てられる。

図３は基地局サービス半径（Ｒ）のサイズと中継器サービス半径（ｒ）のサイズが同一の場合を示す。容量向上を最大化するためには、基地局と中継器の出力電力を基地局と中継器のサービス半径比（Ｒ／ｒ）に基づいて適切に配分しなければならない。図３に示すように、従来の基地局セクターを４つの領域に分け、４つの領域のうち一つの領域は基地局によってサービスされ、残り３つの領域は中継器によってサービスされる。３つの中継器は、基地局セクター毎に、基地局サービス領域と分散した中継器サービス領域とが隣接する境界部分に位置している。基地局セクターの出力電力は各中継器セクターの出力値と同一である。なぜなら、基地局セクターのカバレッジは各中継器セクターのカバレッジと同一でなければならないためである。すなわち、式（１）より、Φ_ｒｒ（Ｒ／ｒ）値が１のとき、基地局の出力値と中継器の出力値とが同一であることが分かる。

このように従来の基地局セクターの領域を基地局および中継器のサービス領域として割り当てるが、基地局サービス半径と中継器サービス半径の比率（Ｒ／ｒ）に基づいて、中継器の数および出力電力を決定することにより、他セル干渉信号対自セル内他ユーザ干渉信号の比（ＵＡＲＩまたはＤＡＲＩ）を低め、カバレッジホールおよび過多カバレッジオーバーラップを著しく減らしてネットワーク平均容量を向上させることが可能なシステムを提供することができる。

図４は本発明の別の実施例に係る分散中継器システムの構造を示す図である。図４に示すように、図３に例示したシステムの場合のように、従来の基地局セルセクターに、１つの基地局サービス領域および３つの中継器サービス領域からなる４つの領域を含む。

ところが、図４に例示した発明は、図３に例示した発明とは異なり、基地局セルの境界領域に中継器が配置されるが、一つの位置で３つの中継器サービス領域をサービスすることができるように３つの中継器を設置する構造で出来ている。すなわち、基地局セルの外部に位置する９つの中継器サービス領域に対して、３つの位置それぞれに３つの中継器を合わせて設置することにより、全ての中継器サービス領域をサービスすることが可能な構造で出来ている。さらに詳しく説明すると、各セクターの中継器の数はＮ＝２＊（Ｒ／ｒ）＋１によって決定されるが、このような数は中継器サービス領域の数と同一であり、各中継器サービス領域をサービスするために、図３のように基地局サービス領域と３つの各中継器サービス領域との境界領域に一つずつ中継器を配置することもできる。しかしながら、図４のように基地局サービス領域と中継器サービス領域との境界領域のうち、基地局サービス領域とその外郭の３つの中継器サービス領域との境界領域の一箇所（例えば、中央境界領域）に３つの中継器を配置し、それぞれの中継器が３つの中継器サービス領域のうち一つの領域ずつそれぞれサービスするようにすることもできる。

図４に例示された発明は、図３に例示された発明のように、基地局サービス半径と中継器サービス半径の比率（Ｒ／ｒ）に基づいて中継器の数および出力電力を決定することにより、他セル干渉信号対自セル内他ユーザ干渉信号の比（ＵＡＲＩまたはＤＡＲＩ）を低め、カバレッジホールおよび過多カバレッジオーバーラップを著しく減らしてネットワーク平均容量を向上させることが可能なシステムを提供することができるうえ、１本のケーブル設置によって３つの中継器サービスを行うことができるためその設置が容易であって迅速なネットワーク構成を可能にするという利点がある。無線中継器の場合も設置が簡単であるのは勿論である。

その他にも、本発明で提案する基地局サービス半径と中継器サービス半径の比率に基づいて中継器の数と出力電力を決定するシステム構造によって、必要に応じて選択的に様々に構成することができるが、例えば、従来の各基地局セクターは６つの領域に分けられている。６つの領域のうち一つの領域は基地局サービス領域であり、残りの５つの領域は中継器サービス領域である。５つの中継器は基地局サービス領域と分散した中継器サービス領域との隣接した境界の部分に位置させ、基地局セクターおよび各中継器セルの出力電力は前述した数式によって決定される。これは六角形形状の分散中継器システムの構造が電波環境とは独立に維持されなければならないためである。

このような本発明で提案された分散中継器システムのネットワーク構成に使用される中継器は、周波数変換中継器、マイクロ波中継器および光中継器のいずれか一つを使用することが好ましい。次に、中継器の構成および役割について説明する。

中継器とは、山やビル、その他の地形・地物による電波遮断地域、またはトンネル、地下駐車場などのように電波が到達し難い陰影地域を対象として基地局の信号が到達し得るように信号を増幅して陰影地域をサービスし、陰影地域端末機の信号が基地局に到達し得るように連結してやる装置を意味する。図５はマイクロ波中継器の構造を示す図である。図５に示すように、前記マイクロ波中継器は、基地局１００と移動局１３０との間に信号の中継のためのドナー装置１１０およびリモート装置１２０を含む構成を持つ。

前記ドナー装置１１０は、基地局１００から商用周波数の信号を受信してマイクロ波信号に変換し、変換されたマイクロ波信号を無線を介して前記リモート装置１２０へ伝送する。すなわち、ドナー装置１１０は、基地局１００から送信される信号を受信し、前記受信した信号を内部のマイクロ波モジュールを介して１７１８ＧＨｚのマイクロ波周波数に変換して、最終パラボラアンテナを介して遠距離陰影地域のリモート装置１２０へ送信する。

前記リモート装置１２０は、前記ドナー装置１１０から伝送されたマイクロ波周波数の信号をさらに商用周波数の信号に変換し、必要に応じて高出力に増幅して新規のカバレッジを拡張する。すなわち、１７〜１８ＧＨｚのマイクロ波周波数に変換されて送信された信号をパラボラアンテナで受信し、これをフィルタリング、低雑音増幅、高出力増幅、および周波数変換などの一連の過程を経て商用周波数に変換し、変換された商用周波数の信号を陰影地域へ送り出す。以上の過程についてはダウンリンク動作を中心に説明した。アップリンク動作はダウンリンク動作とは逆の順で行われる。

一方、前記ドナー装置１１０が基地局１００から信号を受信する方法としては、１）有線を介して基地局１００のカプラー端子に直接接続して基地局１００から商用周波数の信号を受信する方法と、２）図６に示すように、ＲＦ変換装置１４０を介して商用周波数を低い周波数に変換し、これを有線で受信する方法と、３）図７に示すように、光中継器ドナー装置１５０を用いて光信号を光線路を介して受信する方法がある。

上述した周波数変換中継器は、基地局のＲＦ信号を使用しない空のＦＡ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ａｓｓｉｇｎｍｅｎｔ）信号に変換してアンテナへ伝送した後、遠隔地で受信してさらに元の周波数信号に変換すると、入出力アンテナ間の周波数が異なるため、発振を防止することができる。周波数変換中継器は、アンテナアイソレーションの確保が容易であって多少広い地域のカバレッジの確保が可能であり、アイソレーションの確保が難しい地域に適するという利点がある。

ところが、国内の環境、すなわち多くの事業者および地形的特性による多くの陰影地域に対する解消方法としては、基地局と陰影地域間の連結およびサービスにおいてＲＦリンクでは限界性が台頭しているため、このような問題点を解決することが可能な基地局とサービス地域間の有線リンク形態の中継器が考慮された。その代表的な技術がオプティカルリンク、すなわち光伝送技術を収容した形態の光中継器である。

光中継器は、基地局のＲＦ信号を、特性に優れた光リンクを用いてサービス地域へ伝送することにより、良質の信号を伝達することができ、より広い地域の高出力サービスを実現することができるので、簡易基地局の代用としても使用することができるという利点がある。

図７に示すように、光中継器システムは、基地局１００からカプラーへ直接信号を分岐して光信号に変換させて送信し、陰影地域で光変換して伝送された逆方向信号をさらに電気的信号に変換して基地局へ入力させる光中継器ドナー装置１５０と、光中継器ドナー装置１５０から伝送された光信号を電気的信号に変換した後、高出力増幅器で増幅してアンテナへ陰影地域をサービスし、端末機から受信した信号を光信号に変換して光中継器ドナー装置１５０へ伝送するドナー装置１１０とから構成される。

図８は本発明に係る分散中継器システムの他セル干渉信号対自セル内他ユーザ干渉信号のダウンリンク平均比（ＤＡＲＩ：ｄｏｗｎｌｉｎｋ ａｖｅｒａｇｅ ｒａｔｉｏ ｏｆ ｔｈｅ ｏｔｈｅｒ−ｃｅｌｌ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｔｏ ｔｈｅ ｓｅｒｖｉｎｇ ｃｅｌｌ ｏｔｈｅｒ−ｕｓｅｒ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）を示すグラフである。図８に示すように、従来のネットワークシステムのＤＡＲＩ値に比べて、本発明で提案した分散中継器システムネットワークのＤＡＲＩ値が著しく減少したことが分かる。これに加えて、本発明で提案した分散中継器ネットワークの中継器の数が増加するにつれてＤＡＲＩ値が減少していることがよく分かる。

ところが、減衰指数が３．８程度のとき、３つの中継器を有する場合（Ｒ＝ｒの場合）のネットワークのＤＡＲＩは、略５つの中継器を有する場合（Ｒ＝２ｒの場合）のネットワークのＤＡＲＩと略同一であることが分かる。また、中継器が３つの場合と中継器が５つの場合とを比較すると、減衰指数３．８の地点を基準として減衰指数が３．８以下のときは、中継器が３つの場合にＤＡＲＩがさらに低くなり、減衰指数が４．２以上のときは、中継器が３つの場合より中継器が５つの場合にＤＡＲＩが低くなることが分かる。

これにより、電波環境による減衰指数が高い都心地域、または減衰指数が低い外郭地域においても、中継器の個数が増加するほどＤＡＲＩが全般的に低くなるが、中継器を３つ使用した方がいろいろの側面で効率的であることが分かる。すなわち、中継器が３つの場合と中継器が５つの場合との差が大きくないので、費用に対する効率の側面で３つを使用する場合がさらに好ましい。したがって、このような関係を考慮して地域に応じて分散中継器システムの構成を異ならせ、より適切で低いコストにて高効率の分散中継器システムのネットワークを構成することができる。

図９は本発明に係る分散中継器システムネットワークのダウンリンク容量と従来のネットワーク容量との値を比較して示すグラフである。図９の（ａ）は電波環境による減衰指数に対するダウンリンク出力容量の値を比較して示すグラフであり、図９の（ｂ）は基地局からの距離によるダウンリンク出力容量の値を比較して示すグラフである。

図９の（ａ）に示すように、従来のネットワークに比べて本発明に係るシステムネットワークのダウンリンク容量が増加することが分かる。また、減衰指数が３のときは、中継器の数が３つまたは５つの場合の２６％から、中継器の数が７つの場合の３８％に増加することが分かり、減衰指数が４のときは、６０％から７０％程度に増加することが分かる。すなわち、減衰指数の高い都心地域で容量が増加し、中継器の数が多くなるほど容量が大きくなるが、ここでも中継器が３つの場合と５つの場合との差が大きくないので、費用に対する効率の側面からみれば、３つを使用する場合がさらに好ましいことが分かる。ここで、アップリンクに対する他セル干渉信号対自セル内他ユーザ干渉信号の比（ＵＡＲＩ）もＤＡＲＩと類似に改善されてアップリンク出力容量が増加するのは勿論である。

図９の（ｂ）は本発明に係るシステムネットワークのセル半径（Ｒ）と基地局からの距離の比による出力容量を示すグラフである。図９の（ｂ）に示すように、従来のネットワークに比べて、本発明に係る分散中継器システムネットワークのダウンリンク出力容量が大きいことが分かり、基地局サービス領域と中継器サービス領域との境界領域（基地局からの距離Ｒ）に近いほど、すなわち中継器に近いほど中継器による干渉効果が高くなってダウンリンク出力容量が減少していることが分かる。ここでも、中継器が３つの場合と５つの場合との差が大きくないので、費用に対する効率の側面からみれば、３つを使用する場合がさらに好ましいことが分かる。

このように本発明に係る分散中継器システムおよびその配置方法を提供すると、他セル干渉信号対自セル内他ユーザ干渉信号の比（ＵＡＲＩまたはＤＡＲＩ）を低め、カバレッジホールおよび過多カバレッジオーバーラップを著しく減らしてネットワーク平均容量を向上させることが可能なシステムを提供することができるうえ、１本のケーブル設置によって３つの中継器サービスを行うことができるためその設置が容易であって迅速なネットワーク構成を可能にするという利点がある。

以上では、本発明の好適な実施例について重点的に説明したが、本発明はこれらの実施例および図面に限定されない。本発明の技術的思想から外れない範囲内において、当該発明の属する分野における通常の知識を有する者であれば、多様な変更および修正が可能である。よって、本発明の範囲は添付された特許請求の範囲およびそれと均等なものによって定められるべきである。

１００ 基地局
１１０ ドナー装置
１２０ リモート装置
１３０ 移動局
１４０ ＲＦ変換装置
１５０ 光中継器ドナー装置

Claims (5)

1. 移動通信システムにおいて多数のセクターからなる基地局セルに中継器を配置する方法であって、
   前記基地局セルを各セクター毎に基地局サービス領域、および前記基地局サービス領域の外郭に形成された少なくとも一つの中継器サービス領域に分割し、
   前記中継器を前記基地局サービス領域と前記中継器サービス領域とが隣接する境界部分に配置し、
   前記基地局セルのセクター当たりに配置される前記中継器の数（Ｎ）をＮ＝２＊（Ｒ／ｒ）＋１の関係式で決めて、
   前記基地局セクター当たりおよび前記中継器当たりの出力電力は下記数式を満足することを特徴とする、分散中継器の配置方法。
   （式中、Ｒは基地局サービス領域の半径を示し、ｒは中継器サービス領域の半径を示し、Ｐ_ｂは基地局セクター当たりの出力電力を示し、Ｐ_ｒは中継器当たりの出力電力を示し、Ｐ_ｃｂは使用する電力の総合を示し、Φ_ｒｒは基地局と中継器のサービス半径の比（Ｒ／ｒ）を示し、γは電波環境による減衰指数を示す。）
2. 前記中継器は他セル干渉信号対自セル内他ユーザ干渉信号の比が最小となるように配置されることを特徴とする、請求項１に記載の分散中継器の配置方法。
3. 前記各セクター毎に配置される中継器は、３つの中継器サービス領域のために一箇所に配置される３つの中継器を含むことを特徴とする、請求項１に記載の分散中継器の配置方法。
4. 前記基地局サービス半径（Ｒ）と前記中継器サービス半径（ｒ）の比率Ｒ／ｒ＝１であることを特徴とする、請求項３に記載の分散中継器の配置方法。
5. 多数のセクターからなり、各セクター毎に基地局サービス領域を形成する基地局と、
   中継器サービス領域を形成し、各セクターにおいて前記基地局サービス領域と前記中継器サービス領域とが隣接する境界部分に配置した中継器とを含み、
   前記基地局セルのセクター当たりに配置される前記中継器の数（Ｎ）をＮ＝２＊（Ｒ／ｒ）＋１の関係式で決めて、
   前記基地局セクター当たりおよび前記中継器当たりの出力電力は下記数式を満足することを特徴とする、 分散中継器システム。
   （式中、Ｒは基地局サービス領域の半径を示し、ｒは中継器サービス領域の半径を示し、Ｐ_ｂは基地局セクター当たりの出力電力を示し、Ｐ_ｒは中継器当たりの出力電力を示し、Ｐ_ｃｂは使用する電力の総合を示し、Φ_ｒｒは基地局と中継器のサービス半径の比（Ｒ／ｒ）を示し、γは電波環境による減衰指数を示す。）