JP5341608B2 - 小型基地局、中継機器、通信方法 - Google Patents
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Description
本発明は、特に、マクロセルに在圏している移動機を、フェムトセルに円滑に移行させることができるようにした小型基地局、中継機器、通信方法に関する。
携帯電話機などの移動機の通信エリアを表す概念として「セル」があり、近年、家庭内、オフィス内など、半径数十メートルの狭い範囲をカバーするためのものとして「フェムトセル」が注目されている。
「フェムトセル」は、そのような狭い範囲をカバーする程度のレベルの電波を出力する基地局であるフェムトセル基地局を、ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line)モデムなどのブロードバンド回線のモデムに接続することによって構築される。
不特定多数の公衆向けのものであって、半径数百メートルから数キロメートルの広いセルである「マクロセル」とは異なり、「フェムトセル」はフェムトセル基地局が設置された家屋の住人などの限られたユーザに対して通信サービスを提供するものである。
例えば、屋外にいるユーザが、マクロセルに在圏している状態の移動機を使って音声通話を行った場合、その音声データはマクロセルをカバーするマクロセル基地局からインターネットなどを介して通信相手の移動機に送信される。
一方、屋内にいるユーザが、フェムトセルに在圏している状態の移動機を使って音声通話を行った場合、その音声データはフェムトセル基地局からモデムに出力され、ブロードバンド回線、インターネットなどを介して通信相手の移動機に送信される。
マクロセルに在圏している移動機を使って通信を行うのと、フェムトセルに在圏している移動機を使って通信を行うのとでは、後者の方が通信コストが安い場合もある。
従って、フェムトセルを構築した家屋が、ある基地局がカバーするマクロセル内にあり、その家屋内ではマクロセルとフェムトセルの両方を使うことができる場合、通信料を抑えることができることから、フェムトセルを使った方がユーザにとってはメリットがある。
すなわち、フェムトセル基地局を導入するなどしてフェムトセルを自宅に構築したユーザからすれば、外出先から帰宅し、自宅に入ったのと同時に、自分の移動機がマクロセルに在圏している状態からフェムトセルに在圏している状態に移行していることが望ましい。
しかしながら、マクロセル基地局に在圏している状態からフェムトセルに在圏している状態に移行するには、マクロセル基地局が出力する電波より、フェムトセル基地局が出力する電波の方が充分に強い、あるいは、直前に在圏していたマクロセルやその隣接するマクロセルの電波の品質が劣化し、利用することができない、などの条件を満たす必要がある。
条件を満たさないために、自宅に入った後もマクロセルに在圏している状態が続く場合、移動機を使った通信は図１に示すようにマクロセルを使って行われることになり、自宅にフェムトセルがあったとしてもそのメリットを受けることができない。
図１は、マクロセルを管理する図中左側のマクロセル基地局にも、フェムトセルを管理する右側のフェムトセル基地局にも接続可能であるにもかかわらず、マクロセル基地局との接続が切れない移動機の状況を示している。
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、マクロセルに在圏している移動機を、フェムトセルに円滑に移行させることができるようにするものである。
本発明の小型基地局は、所定の強度の電波を出力して移動機と通信を行い、公衆網を構成するマクロセル基地局よりも狭いエリアをカバーエリアとする小型基地局であって、前記マクロセル基地局が前記移動機との通信に用いる隣接する所定の帯域幅の複数の周波数帯域の少なくとも一部に渡る前記所定の強度より弱い妨害波の成分の信号を発生する発生手段と、前記発生手段により信号が発生された前記妨害波の成分を、伝送データを変調して得られたいずれかの前記周波数帯域の前記所定の強度の電波に重畳して出力し、前記移動機との間で通信を行う通信手段とを備える。
前記発生手段には、複数の前記周波数帯域全域に渡るホワイトノイズの信号、または、前記伝送データと異なるダミーデータを変調して得られた信号を発生させることができる。
前記マクロセル基地局からの電波の強度を検出する検出手段をさらに設けることができる。この場合、前記発生手段には、前記検出手段により検出された前記マクロセル基地局からの電波の強度より強く、予め定められた差だけ前記所定の強度より弱い前記妨害波の成分を発生させることができる。
本発明の第１の通信方法は、所定の強度の電波を出力して移動機と通信を行い、公衆網を構成するマクロセル基地局よりも狭いエリアをカバーエリアとする小型基地局の通信方法であって、前記マクロセル基地局が前記移動機との通信に用いる隣接する所定の帯域幅の複数の周波数帯域の少なくとも一部に渡る前記所定の強度より弱い妨害波の成分の信号を発生し、信号を発生した前記妨害波の成分を、伝送データを変調して得られたいずれかの前記周波数帯域の前記所定の強度の電波に重畳して出力し、前記移動機との間で通信を行うステップを含む。
本発明の中継機器は、所定の強度の電波を出力して公衆網を構成するマクロセル基地局よりも狭いエリアをカバーエリアとする小型基地局と、移動機との双方と無線通信を行い、前記移動機と前記小型基地局の間の通信を中継する中継機器であって、前記マクロセル基地局が前記移動機との通信に用いる隣接する所定の帯域幅の複数の周波数帯域の少なくとも一部に渡る周波数帯域を使って、前記所定の強度より弱い妨害波の成分の信号を発生する発生手段と、前記発生手段により信号が発生された前記妨害波の成分を、伝送データを変調して得られたいずれかの前記周波数帯域の前記所定の強度の電波に重畳して出力し、前記移動機との間で通信を行う通信手段とを備える。
本発明の第２の通信方法は、所定の強度の電波を出力して公衆網を構成するマクロセル基地局よりも狭いエリアをカバーエリアとする小型基地局と、移動機との双方と無線通信を行い、前記移動機と前記小型基地局の間の通信を中継する中継機器の通信方法であって、前記マクロセル基地局が前記移動機との通信に用いる隣接する所定の帯域幅の複数の周波数帯域の少なくとも一部に渡る前記所定の強度より弱い妨害波の成分の信号を発生し、信号を発生した前記妨害波の成分を、伝送データを変調して得られたいずれかの前記周波数帯域の前記所定の強度の電波に重畳して出力し、前記移動機との間で通信を行うステップを含む。
本発明においては、マクロセル基地局が移動機との通信に用いる隣接する所定の帯域幅の複数の周波数帯域の少なくとも一部に渡る所定の強度より弱い妨害波の成分の信号が発生され、前記妨害波の成分が、伝送データを変調して得られたいずれかの前記周波数帯域の前記所定の強度の電波に重畳して出力され、前記移動機との間で通信が行われる。
本発明によれば、マクロセルに在圏している移動機を、フェムトセルに円滑に移行させることができる。
図２は、マクロセル基地局からの電波の妨害方法の概念を示す図である。
図２のエリアＡ1は建物の中のエリアである。図２の例においては、このエリアＡ1内に、ユーザが使用する携帯電話機などの移動機１があり、また、フェムトセル基地局２が設置されている。ここでは、フェムトセル基地局２が管理するフェムトセルの範囲はエリアＡ1と同じ範囲であるものとする。
フェムトセル基地局２にはLAN(Local Area Network)ケーブルなどを介して図示せぬブロードバンド回線のモデムが接続されている。フェムトセル基地局２は、モデムとブロードバンド回線を介してインターネットに接続され、移動機が行う、インターネットを介した音声データなどの通信を中継する。
また、図２の例においては、エリアＡ1の外に、フェムトセルよりも広い範囲のセルであるマクロセルを管理する基地局であるマクロセル基地局３が設置されている。移動機１の位置は、フェムトセル基地局２が管理するフェムトセル内の位置であるとともに、マクロセル基地局３からの電波を受信可能な範囲であるマクロセル内の位置でもある。
フェムトセル基地局２の近くにある移動機１は、通常、フェムトセル基地局２からの電波を、マクロセル基地局３からの電波と比較して非常に強く受信する。なお、フェムトセル基地局２が出力する電波と、マクロセル基地局３が出力する電波は同じ周波数帯域の電波である。
そこで、移動機１を確実にフェムトセルに移行させることができるように、移動機１とフェムトセル基地局２の間で用いられる電波を劣化させない程度の微弱電波を出力してマクロセル基地局３からの電波と干渉を起こさせ、マクロセル基地局３からの電波を劣化させる。この微弱電波はマクロセル基地局３からの電波に対する妨害波となる。
図２のエリアＡ2は、微弱電波の到達範囲（影響範囲）であり、マクロセル基地局３からの電波に対する妨害がおよぶ妨害エリアとなる。
例えば、エリアＡ1が移動機１のユーザの自宅内のエリアであり、自宅に入るまでマクロセル基地局３が管理するマクロセルに在圏している場合であっても、ユーザが自宅に入り、エリアＡ2に入ったとき、移動機１はフェムトセル基地局２が管理するフェムトセルに移行することになる。
フェムトセルへの移行は、移動機１が、フェムトセル基地局２が出力する電波をマクロセル基地局３が出力する電波より充分に強い強度で受信している場合や、マクロセル基地局３が出力する電波が充分に劣化している場合に行われる。
このように、妨害波を出力してマクロセル基地局３からの電波を劣化させることにより、円滑に、フェムトセルに移行させることが可能になる。
［第１の実施の形態］
図３は、本発明の一実施形態に係る妨害方法の例を示す図である。
図３は、本発明の一実施形態に係る妨害方法の例を示す図である。
図２の構成と対応する構成には同じ符号を付してある。後述する図７、図９においても同様である。
図３の例においては、上述した妨害波をフェムトセル基地局２が出力するようになされている。移動機１とフェムトセル基地局２の間に示す電波に斜線を付していることは、その電波に妨害波成分が含まれていることを表す。
すなわち、フェムトセル基地局２は、自身が管理するフェムトセルに移動機１を移行させることができるように、移動機１との間で用いる電波を劣化させない程度の強度の妨害波を出力してマクロセル基地局３からの電波と干渉を起こさせ、マクロセル基地局３からの電波を劣化させる。
妨害波の出力は常時行われるようにしてもよいし、フェムトセル基地局２の筐体表面に設けられるボタンが操作されるなどして移動機１のユーザにより指示がされたときに開始されるようにしてもよい。妨害波の出力の指示が移動機１を操作して行われるようにしてもよい。
移動機１は、フェムトセルに在圏している状態になった後に行われるユーザの操作に応じてフェムトセル基地局２と通信を行い、フェムトセル基地局２を中継して、他のユーザが使う移動機とインターネットを介して音声データを送受信したり、インターネットに接続されるサーバからWEBページのデータなどの各種のデータを受信したりする。
図４Ａ乃至Ｃは、妨害波について説明する図である。図４Ａ乃至Ｃにおいて、横軸は周波数を表し、縦軸は電波強度を表す。
図４Ａは、移動機との通信を行うためにフェムトセル基地局が送信する一般的な電波（妨害波成分を含んでいない電波）の例を示す図である。
周波数帯域Ｆ１乃至Ｆ４は、それぞれ、移動機との通信に用いられる帯域である。この例においては、フェムトセル基地局は最大で４台の移動機と同時に通信を行い、音声通話のサービスなどを移動機に提供することが可能になっている。
図４Ａの波形は、周波数帯域Ｆ３を使って１台の移動機との間で実際に通信を行っている場合の波形を示している。他の帯域の信号が鋸歯状の波形で示されているのに対し、周波数帯域Ｆ３の信号がほぼ矩形の波形で示されていることは、音声データなどの所定のデータの信号に対してWCDMA(Wideband Code Division Multiple Access)などの変調方式で変調させた信号が、周波数帯域Ｆ３の電波によって伝送されていることを表す。
この例においては、実際に通信に使っている周波数帯域Ｆ３の電波強度が強度Ｐ1で表され、通信に使っていない周波数帯域Ｆ１，Ｆ２，Ｆ４の電波強度が、強度Ｐ1より弱い強度である強度Ｐ2で表されている。
図４Ｂは、図３のフェムトセル基地局２が発生する妨害波の例を示す図である。
図４Ｂに示すように、例えば、移動機との通信に適宜用いる周波数帯域Ｆ１乃至Ｆ４全域に渡ってほぼ一定の強度を有するホワイトノイズの成分が妨害波成分として用いられる。なお、周波数帯域Ｆ１乃至Ｆ４全域に渡って妨害波成分が重畳されるのではなく、周波数帯域Ｆ１乃至Ｆ４のうちの少なくとも一部の帯域の電波に妨害波成分が重畳されるようにしてもよい。
図４Ｂの例においては、ホワイトノイズの強度は強度Ｐ3とされている。強度Ｐ3は、図４Ａの強度Ｐ2より強く、強度Ｐ1より弱い強度である。
フェムトセル基地局２は、図４Ａに示すような信号に図４Ｂの妨害波成分を重畳し、妨害波成分を含む電波を、移動機１などの端末と通信を行うために出力する。
図４Ｃは、フェムトセル基地局２が出力する、妨害波成分を含む電波の例を示す図である。
妨害波成分の強度は強度Ｐ3であり実際に通信に使っている周波数帯域Ｆ３の電波強度である強度Ｐ1より弱いから、妨害波成分を重畳することによって周波数帯域Ｆ１，Ｆ２，Ｆ４の電波強度が強度Ｐ3に上がった場合でも、周波数帯域Ｆ３を使った通信は可能である。
また、フェムトセル内で受信されるマクロセル基地局３からの電波の強度が強度Ｐ3より弱い場合、図４Ｃに示すような電波を出力することによって、フェムトセル内においては、マクロセル基地局３が出力する電波を劣化させることが可能になる。
図５Ａ乃至Ｃは、妨害波について説明する他の図である。
図５Ａは、フェムトセル基地局が送信する一般的な電波の例を示す図であり、図４Ａと同じ図である。
図５Ｂは、図３のフェムトセル基地局２が発生するダミーシグナルの例を示す図である。
図５Ｂに示すように、例えば、移動機との通信に適宜用いる周波数帯域Ｆ１乃至Ｆ４全域に渡って一定の強度を有するダミーシグナルが妨害波成分として用いられる。
ダミーシグナルは、移動機との間で送受信される音声データなどのデータとは異なるデータを表す信号をWCDMAなどの所定の方式で変調させて得られた信号である。ダミーシグナルを生成する元になるダミーデータとしては、１が連続して並ぶデータ、ランダムに生成した１，０の並びからなるデータなどが用いられる。
図５Ｂの例においては、ダミーシグナルの成分の強度は強度Ｐ3とされている。強度Ｐ3は、図５Ａの強度Ｐ2より強く、強度Ｐ1より弱い強度である。
フェムトセル基地局２は、図５Ａに示すような信号に図５Ｂのダミーシグナルの成分を重畳し、ダミーシグナルの成分を含む電波を、移動機１などの端末と通信を行うために出力する。
図５Ｃは、フェムトセル基地局２が出力する、ダミーシグナルを妨害波成分として含む電波の例を示す図である。
ダミーシグナルの強度は強度Ｐ3であり実際に通信に使っている周波数帯域Ｆ３の電波強度である強度Ｐ1より弱いから、このようなダミーシグナルの成分を含む電波を移動機１などの端末との通信に用いることによっても、周波数帯域Ｆ３を使って通信を行いつつ、マクロセル基地局３が出力する電波を劣化させることが可能になる。
図６は、フェムトセル基地局２の構成例を示すブロック図である。
図６に示すように、フェムトセル基地局２は、ネットワーク通信部２１、制御部２２、妨害波発生部２３、無線通信部２４、およびアンテナ２５から構成される。
ネットワーク通信部２１はネットワークのインタフェースであり、TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)などの所定のプロトコルに従って、有線または無線を介してモデムと通信を行う。
ネットワーク通信部２１は、モデムにより受信された通信相手の携帯電話機からの音声データを無線通信部２４に出力し、一方、無線通信部２４から供給された移動機１からの音声データをモデムに出力して通信相手の携帯電話機に送信させる。
制御部２２はCPU(Central Processing Unit)，ROM(Read Only Memory)，RAM(Random Access Memory)などよりなり、所定のプログラムを実行してフェムトセル基地局２の全体の動作を制御する。例えば、制御部２２は、妨害波発生部２３を制御して妨害波を発生させる。
妨害波発生部２３は、図４Ｂに示すようなホワイトノイズの発生器や、図５Ｂに示すようなダミーシグナルの発生器よりなり、発生した妨害波成分を無線通信部２４に出力する。
無線通信部２４は、妨害波発生部２３から供給された妨害波成分を重畳した図４Ｃ、図５Ｃに示すような電波をアンテナ２５から出力し、移動機１と無線通信を行うとともに、マクロセル基地局３からの電波を劣化させる。無線通信部２４は、ネットワーク通信部２１から供給された通信相手の携帯電話機からの音声データを移動機１に送信し、アンテナ２５から供給された信号に基づいて受信した移動機１からの音声データをネットワーク通信部２１に出力する。
上述した妨害波成分の強度Ｐ3は、規格で定められる条件を満たす範囲で上限ぎりぎりの一定の強度であってもよいし、フェムトセル内で受信される（フェムトセル基地局２により受信される）マクロセル基地局３からの電波の強度に応じて、規格で定められる条件を満たす範囲で適宜調整されるようにしてもよい。
例えば、通信に用いられていない帯域の電波強度と、実際に通信に用いられている帯域の電波強度の差として所定の強度差を確保することが規格で定められている場合、妨害波成分の強度は、実際に通信に用いられている帯域の電波強度である強度Ｐ1からその強度差の分だけ減算した強度以下のものとされる。
妨害波成分の強度を調整する場合、マクロセル基地局３からの電波の強度は例えば無線通信部２４により検出され、制御部２２による制御に従って、検出された強度より強い妨害波成分が妨害波発生部２３により発生される。
［第２の実施の形態］
図７は、本発明の他の一実施形態に係る妨害方法の例を示す図である。
図７は、本発明の他の一実施形態に係る妨害方法の例を示す図である。
図７の例においては、上述した妨害波を中継機器（Repeater）４が出力するようになされている。中継機器４は、移動機１とフェムトセル基地局２の双方と通信を行い、移動機１からフェムトセル基地局２に対するデータ、フェムトセル基地局２から移動機１に対するデータを中継する機器である。
中継機器４は、フェムトセル基地局２が管理するフェムトセルに移動機１を移行させることができるように、移動機１との間で用いる電波を劣化させない程度の強度の妨害波を出力してマクロセル基地局３からの電波と干渉を起こさせ、マクロセル基地局３からの電波を劣化させる。
すなわち、中継機器４が移動機１と通信を行うために用いる電波と、フェムトセル基地局２と通信を行うために用いる電波のうち、前者の電波には妨害波成分が含まれる。
図４Ａ、図５Ａに示すような電波がフェムトセル基地局２と中継機器４の間の通信に用いられ、図４Ｃ、図５Ｃに示すような電波が移動機１と中継機器４の間の通信に用いられることになる。
妨害波の出力は常時行われるようにしてもよいし、中継機器４の筐体表面に設けられるボタンが操作されるなどして移動機１のユーザにより指示がされたときに開始されるようにしてもよい。妨害波の出力の指示が移動機１を操作して行われるようにしてもよい。
図８は、中継機器４の構成例を示すブロック図である。
図８に示すように、中継機器４は、アンテナ３１、移動機通信部３２、制御部３３、妨害波発生部３４、基地局通信部３５、およびアンテナ３６から構成される。
移動機通信部３２は、妨害波発生部３４が発生した妨害波成分を含む電波をアンテナ３１から出力して移動機１と通信を行う。移動機通信部３２は、移動機１から送信されてきたフェムトセル基地局２に対するデータを受信し、基地局通信部３５に出力するとともに、基地局通信部３５から供給されたデータを移動機１に送信する。
制御部３３は所定のプログラムを実行して中継機器４の全体の動作を制御する。例えば、制御部３３は、妨害波発生部３４を制御して妨害波を発生させる。
妨害波発生部３４は、図４Ｂに示すようなホワイトノイズの発生器や、図５Ｂに示すようなダミーシグナルの発生器よりなり、発生した妨害波成分を移動機通信部３２に出力する。
基地局通信部３５は、妨害波成分を含まない電波をアンテナ３６から出力してフェムトセル基地局２と通信を行う。基地局通信部３５は、フェムトセル基地局２から送信されてきた移動機１に対するデータを受信し、移動機通信部３２に出力するとともに、移動機通信部３２から供給されたデータをフェムトセル基地局２に送信する。
このように、移動機１とフェムトセル基地局２間の通信を中継する中継機器４が妨害波成分を含む電波を出力することによっても、マクロセル基地局３が出力する電波を劣化させ、移動機１をフェムトセルに移行させることが可能になる。
中継機器４がフェムトセル基地局２からの電波の強度とマクロセル基地局３からの電波の強度を検出する機能を有している場合、フェムトセル基地局２からの電波の強度とフェムトセル内で受信される（中継機器４により受信される）マクロセル基地局３からの電波の強度に応じて、妨害波成分の強度が適宜調整されるようにしてもよい。
例えば、妨害波成分の強度は、マクロセル基地局３からの電波の強度以上、実際に通信に用いられている帯域の電波強度である強度Ｐ1から規格で定められる上述した強度差の分だけ減算した強度以下の範囲で調整される。
［第３の実施の形態］
図９は、本発明のさらに他の一実施形態に係る妨害方法の例を示す図である。
図９は、本発明のさらに他の一実施形態に係る妨害方法の例を示す図である。
図９の例においては、上述した妨害波を、専用の機器である妨害波発生器５が出力するようになされている。
妨害波発生器５は、フェムトセル基地局２が管理するフェムトセルに移動機１を移行させることができるように、移動機１とフェムトセル基地局２の間で用いられる電波を劣化させない程度の強度の妨害波を出力してマクロセル基地局３からの電波と干渉を起こさせ、マクロセル基地局３からの電波を劣化させる。
すなわち、図４Ａ、図５Ａに示すような一般的な電波が移動機１とフェムトセル基地局２の間の通信に用いられる。また、図４Ｂ、図５Ｂに示すような妨害波成分だけからなる電波が妨害波発生器５から出力される。
妨害波の出力は常時行われるようにしてもよいし、妨害波発生器５の筐体表面に設けられるボタンが操作されるなどして移動機１のユーザにより指示がされたときに開始されるようにしてもよい。妨害波の出力の指示が移動機１を操作して行われるようにしてもよい。
妨害波発生器５がフェムトセル基地局２の近傍に設置されていることにより、フェムトセル内に妨害エリアを形成することが可能になる。
図１０は、妨害波発生器５の構成例を示すブロック図である。
図１０に示すように、妨害波発生器５は、妨害波発生部５１、無線通信部５２、およびアンテナ５３から構成される。
妨害波発生部５１は、図４Ｂに示すようなホワイトノイズや、図５Ｂに示すようなダミーシグナルを発生し、無線通信部５２に出力する。
無線通信部５２は、妨害波発生部５１から供給された妨害波成分だけからなる電波をアンテナ５３から出力し、マクロセル基地局３からの電波を劣化させる。
このように、妨害波を出力する専用の機器である妨害波発生器５を用いることによっても、マクロセル基地局３が出力する電波を劣化させ、移動機１をフェムトセルに移行させることが可能になる。
妨害波発生器５がフェムトセル基地局２からの電波の強度とマクロセル基地局３からの電波の強度を検出する機能を有している場合、フェムトセル基地局２からの電波の強度とフェムトセル内で受信される（妨害波発生器５により受信される）マクロセル基地局３からの電波の強度に応じて、妨害波成分の強度が適宜調整されるようにしてもよい。妨害波成分の強度の調整範囲は、例えば、上述した中継機器４が調整する場合の範囲と同じ範囲である。
［電波強度の具体例］
ここで、電波強度の具体例について説明する。
ここで、電波強度の具体例について説明する。
以下に示すRSCP(Received Signal Code Power)は電波の受信電力を表す。Ec/Noは、注目する基地局からの電波のRSCPと、妨害波などの他の電波の受信電力の比を表す。マクロセル基地局３に注目した場合、Ec/Noはマクロセル基地局３からの電波に対する干渉度を表すことになり、−２０dB程度でマクロセル基地局３からの電波を劣化させた状態とし、移動機１をフェムトセルに移行させることが可能になる。
例えば、マクロセル基地局３が出力する電波の屋内でのレベルはRSCP＝-87dBm，Ec/No＝-8dBで表される。フェムトセル基地局２が出力する電波のレベルはRSCP＝-70dBm，Ec/No＝-7dBで表される。妨害波のレベルはRSCP＝-70dBmで表される。
この場合、妨害波によって妨害されたマクロセル基地局３が出力する電波の屋内でのレベルはRSCP＝-87dBm，Ec/No＝-25dBで表される。
このような条件の場合、妨害波が到達する妨害エリア内においては、マクロセル基地局３が出力する電波は充分に劣化し、移動機１はフェムトセルに移行することになる。
［変形例］
以上においては、電波、すなわち放射電磁界を用いて妨害波の成分を移動機１に受信させるものとしたが、妨害波と同様の、干渉を起こすことによってマクロセルの電波を劣化させる妨害信号を、静電界（準静電界）や誘導電磁界を用いて空間中を伝搬させ、移動機１に受信させるようにしてもよい。妨害信号は、図４Ｂを参照して説明したようなホワイトノイズや図５Ｂを参照して説明したようなダミーシグナルの成分からなる。
以上においては、電波、すなわち放射電磁界を用いて妨害波の成分を移動機１に受信させるものとしたが、妨害波と同様の、干渉を起こすことによってマクロセルの電波を劣化させる妨害信号を、静電界（準静電界）や誘導電磁界を用いて空間中を伝搬させ、移動機１に受信させるようにしてもよい。妨害信号は、図４Ｂを参照して説明したようなホワイトノイズや図５Ｂを参照して説明したようなダミーシグナルの成分からなる。
図１１は、電磁界について説明する図である。
アンテナに高周波電流を流すと電界と磁界が発生する。図１１に示すようなダイポールアンテナに電流Iを流したときの、ダイポールアンテナから距離Rだけ離れた位置における電界ER，Eθ、磁界Hφは、それぞれ下式（１）〜（３）により表される。P,j,k,εは定数である。
径方向の電界を表す式（１）において、括弧内の1/R3の項は静電界の成分を表し、jk/R2の項は誘導電磁界の成分を表す。
周方向の電界を表す式（２）において、括弧内の1/R3の項は静電界の成分を表し、jk/R2の項は誘導電磁界の成分を表し、k2/Rの項は放射電磁界の成分を表す。
磁界を表す式（３）において、括弧内の1/R2の項は誘導電磁界の成分を表し、jk/Rの項は放射電磁界の成分を表す。
例えば式（２）から分かるように、電界Eθは、アンテナからの距離Rに応じて３つの成分に分かれる。３つの成分のうちの静電界の成分の値は、距離Rの3乗に反比例する値であり、誘導電磁界の成分の値は、距離Rの2乗に反比例する値である。放射電磁界の成分の値は、距離Rに反比例する値である。
このことから、距離Rに反比例する放射電磁界（電波）を用いるのではなく、距離Rの3乗に反比例する静電界や、距離Rの2乗に反比例する誘導電磁界を用いて妨害信号を出力することにより、妨害信号の影響が及ぶ範囲を限定的なものにすることが可能になることが分かる。
例えば、妨害信号を出力する図２のフェムトセル基地局２の位置の近傍にのみ、妨害信号の影響が及ぶ範囲を形成することが可能になる。ユーザは、その妨害信号の影響が及ぶ範囲内に移動機１を置き、上述したようにして移動機１において受信されるマクロセルの電波を劣化させて、移動機１をフェムトセルに在圏させることになる。
妨害信号を出力する機器（図２のフェムトセル基地局２、図７の中継機器４、図９の妨害波発生器５）の位置の近傍にのみ、妨害信号の影響が及ぶ範囲を形成することにより、フェムトセルへの在圏を必要としない移動機に妨害信号の影響を与えてしまうことを防ぐことが可能になる。
また、静電界や誘導電磁界を用いて出力する妨害信号の強度を電波法で規定される強度以下とすることにより、妨害信号を出力する機器の設置に際して免許が不要になる。電波法においては、免許が不要な電波の強さが、その電波を出力する無線局から３ｍ離れた位置における電界強度として周波数に応じて規定されている。例えば、322MHzを超え、10GHz以下の周波数帯域においては、無線局から３ｍ離れた位置での電波の強度が常に35μＶ／ｍ以下であれば免許は不要となる。
フェムトセル基地局２、マクロセル基地局３が出力する電波は例えば2GHz帯の電波である。妨害信号を出力する機器から３ｍ離れた位置における電界強度が常に35μＶ／ｍ以下であれば、その機器の設置に免許は不要となる。
そのような微弱な妨害信号を出力するものであれば、妨害信号を出力するモジュール自体の大きさを小型化することができ、各種の機器に組み込むことも可能になる。
例えば、充電器に内蔵することも可能になる。ユーザは、フェムトセルが形成されている自宅に外出先から帰ってきたときに移動機１を充電器に置くことで、バッテリを充電させるだけでなく、充電器が出力する妨害信号を移動機１に受信させ、移動機１をフェムトセルに在圏させることが可能になる。
また、妨害信号の強度をそのような微弱なものにすることにより、妨害信号を出力する機器に対しても、微弱電波機器等の性能証明を行う団体であるTELECの証明を受けることが可能になる。
なお、このような妨害信号を出力する機器が図２のフェムトセル基地局２である場合、図６の妨害波発生部２３により妨害信号が生成され、静電界や誘導電磁界を用いて、微弱な強度の妨害信号がアンテナ２５から空間中に出力される。
また、妨害信号を出力する機器が図７の中継機器４である場合、図８の妨害波発生部３４により妨害信号が生成され、静電界や誘導電磁界を用いて、微弱な強度の妨害信号がアンテナ３１から空間中に出力される。
妨害信号を出力する機器が図９の妨害波発生器５である場合、図１０の妨害波発生部５１により妨害信号が生成され、静電界や誘導電磁界を用いて、微弱な強度の妨害信号がアンテナ５３から空間中に出力される。
静電界だけ、または誘導電磁界だけを用いるのではなく、静電界と誘導電磁界を用いて妨害信号を出力するようにしてもよい。また、放射電磁界（電波）も用いて、妨害信号を出力するようにしてもよい。すなわち、放射電磁界、静電界、および誘導電磁界のうちの少なくともいずれかを用いて妨害信号を出力することが可能である。
本発明の実施の形態は、上述した実施の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において種々の変更が可能である。
例えば、フェムトセル基地局２に替えて、「ピコセル」、「マイクロセル」と呼ばれる小型セルを形成する基地局が設けられるようにしてもよい。
小型基地局とは、フェムトセル、ピコセル、マイクロセル等の小型セルを形成する基地局である。
１ 移動機， ２ フェムトセル基地局， ３ マクロセル基地局， ４ 中継機器， ５ 妨害波発生器
Claims (8)
- 所定の強度の電波を出力して移動機と通信を行い、公衆網を構成するマクロセル基地局よりも狭いエリアをカバーエリアとする小型基地局であって、
前記マクロセル基地局が前記移動機との通信に用いる隣接する所定の帯域幅の複数の周波数帯域の少なくとも一部に渡る前記所定の強度より弱い妨害波の成分の信号を発生する発生手段と、
前記発生手段により信号が発生された前記妨害波の成分を、伝送データを変調して得られたいずれかの前記周波数帯域の前記所定の強度の電波に重畳して出力し、前記移動機との間で通信を行う通信手段と
を備える小型基地局。 - 前記発生手段は、複数の前記周波数帯域全域に渡るホワイトノイズの信号、または、前記伝送データと異なるダミーデータを変調して得られた信号を発生する
請求項１に記載の小型基地局。 - 前記マクロセル基地局からの電波の強度を検出する検出手段をさらに備え、
前記発生手段は、前記検出手段により検出された前記マクロセル基地局からの電波の強度より強く、予め定められた差だけ前記所定の強度より弱い前記妨害波の成分を発生する
請求項１に記載の小型基地局。 - 所定の強度の電波を出力して移動機と通信を行い、公衆網を構成するマクロセル基地局よりも狭いエリアをカバーエリアとする小型基地局の通信方法であって、
前記マクロセル基地局が前記移動機との通信に用いる隣接する所定の帯域幅の複数の周波数帯域の少なくとも一部に渡る前記所定の強度より弱い妨害波の成分の信号を発生し、
信号を発生した前記妨害波の成分を、伝送データを変調して得られたいずれかの前記周波数帯域の前記所定の強度の電波に重畳して出力し、前記移動機との間で通信を行う
ステップを含む通信方法。 - 所定の強度の電波を出力して公衆網を構成するマクロセル基地局よりも狭いエリアをカバーエリアとする小型基地局と、移動機との双方と無線通信を行い、前記移動機と前記小型基地局の間の通信を中継する中継機器であって、
前記マクロセル基地局が前記移動機との通信に用いる隣接する所定の帯域幅の複数の周波数帯域の少なくとも一部に渡る前記所定の強度より弱い妨害波の成分の信号を発生する発生手段と、
前記発生手段により信号が発生された前記妨害波の成分を、伝送データを変調して得られたいずれかの前記周波数帯域の前記所定の強度の電波に重畳して出力し、前記移動機との間で通信を行う通信手段と
を備える中継機器。 - 前記発生手段は、複数の前記周波数帯域全域に渡るホワイトノイズの信号、または、前記伝送データと異なるダミーデータを変調して得られた信号を発生する
請求項５に記載の中継機器。 - 前記マクロセル基地局からの電波の強度を検出する検出手段をさらに備え、
前記発生手段は、前記検出手段により検出された前記マクロセル基地局からの電波の強度より強く、予め定められた差だけ前記所定の強度より弱い前記妨害波の成分を発生する
請求項５に記載の中継機器。 - 所定の強度の電波を出力して公衆網を構成するマクロセル基地局よりも狭いエリアをカバーエリアとする小型基地局と、移動機との双方と無線通信を行い、前記移動機と前記小型基地局の間の通信を中継する中継機器の通信方法であって、
前記マクロセル基地局が前記移動機との通信に用いる隣接する所定の帯域幅の複数の周波数帯域の少なくとも一部に渡る前記所定の強度より弱い妨害波の成分の信号を発生し、
信号を発生した前記妨害波の成分を、伝送データを変調して得られたいずれかの前記周波数帯域の前記所定の強度の電波に重畳して出力し、前記移動機との間で通信を行う
ステップを含む通信方法。
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