JP6691448B2 - Distributed antenna device - Google Patents

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Description

本発明は、分散アンテナ装置に関する。   The present invention relates to a distributed antenna device.

移動通信システムでは、不感知エリア対策やエリア拡張を目的として分散アンテナ装置が使用される。一般的に分散アンテナ装置は親機、中継機、子機で構成される。基地局送信(ダウンリンク)では基地局装置の無線周波数信号を親機に入力し、親機から中継機を介して子機に信号が渡され、子機に接続されたアンテナから無線周波数信号が放射される。基地局受信(アップリンク)ではその逆の経路を辿る。   In a mobile communication system, a distributed antenna device is used for the purpose of taking measures against a blind area and expanding the area. Generally, a distributed antenna device is composed of a master unit, a relay unit, and a slave unit. In base station transmission (downlink), the radio frequency signal of the base station device is input to the master unit, the master unit transmits the signal to the slave unit via the relay unit, and the radio frequency signal is transmitted from the antenna connected to the slave unit. Is emitted. In the base station reception (uplink), the reverse route is followed.

親機、中継機、子機間は同軸ケーブルを用いる場合と、光ファイバケーブルを用いる場合、LANケーブルを用いる場合がある。同軸ケーブルの場合、無線周波数信号を伝送するためケーブル長に比例して電力が減衰し、長距離の伝送に向かない。光ファイバケーブルの場合は伝送方式がアナログ伝送(無線周波数信号をそのまま光強度変調して伝送する)の場合、1km程度伝送可能であるが、ダイナミックレンジが大きいレーザダイオードが必要になり、また、ケーブル長に比例して信号が劣化するという問題がある。伝送方式がデジタル伝送(無線周波数信号を中間周波数に周波数変換し、アナログ・デジタル変換器でデジタル信号に変換して伝送する)の場合は、デジタル信号に誤り訂正等を施し、一定のビットエラーレート以下までを許容すれば、数10kmの伝送が可能になる。また、レーザダイオードもアナログ伝送時と比較して安価なものが使用できる。LANケーブルの場合はデジタル信号を使用するが、100m程度しか伝送できない。 A coaxial cable may be used between the parent device, the relay device, and the child device, an optical fiber cable may be used, and a LAN cable may be used. Since the coaxial cable transmits a radio frequency signal, the power is attenuated in proportion to the cable length and is not suitable for long-distance transmission. In the case of an optical fiber cable, if the transmission method is analog transmission (a radio frequency signal is directly modulated by optical intensity transmission), it is possible to transmit about 1 km, but a laser diode with a large dynamic range is required. There is a problem that the signal deteriorates in proportion to the length. When the transmission method is digital transmission (frequency conversion of radio frequency signal to intermediate frequency, conversion to digital signal by analog-digital converter and transmission), error correction is applied to the digital signal and constant bit error rate If the following is allowed, transmission of several tens of km becomes possible. Also, a laser diode that is cheaper than that used for analog transmission can be used. Although a digital signal is used in the case of a LAN cable, it can transmit only about 100 m.

図11は従来技術を示す。
基地局装置101は同軸ケーブル102を介して親機200に接続される。親機200は光ファイバケーブルを介して子機310から子機3n0に接続される。子機310から子機3n0はそれぞれアンテナを有している。
FIG. 11 shows the prior art.
The base station device 101 is connected to the master device 200 via the coaxial cable 102. The master unit 200 is connected to the slave unit 3n0 from the slave unit 310 via an optical fiber cable. Each of the child devices 310 to 3n0 has an antenna.

特許第5411609号明細書Patent No. 5411609

しかし、従来技術では各装置間の伝送媒体として同軸ケーブルや光ファイバケーブルを使用するため、装置が設置できるのは、伝送媒体が設置可能な場所のみとなる。従って、例えば装置間に伝送媒体を設置できない、または設置が難しい場所(例えば、装置間に川がある場合や下流の装置を隣のビルに設置したい場合など伝送媒体を設置するに当たり障害がある場合)には装置の設置ができない。   However, in the related art, since the coaxial cable or the optical fiber cable is used as the transmission medium between the devices, the device can be installed only in the place where the transmission medium can be installed. Therefore, for example, when a transmission medium cannot be installed between the devices, or a place where it is difficult to install (for example, when there is a river between the devices or when a downstream device is installed in an adjacent building, there is an obstacle in installing the transmission medium). ) Can not install the device.

また、光ファイバを使用する場合は光モジュールのデータレートで帯域幅が制限されたり、同軸ケーブル102を使用する場合は無線周波数信号の減衰により電力効率が低下する。 Further, when using an optical fiber, the bandwidth is limited by the data rate of the optical module, and when using the coaxial cable 102, power efficiency is lowered due to attenuation of a radio frequency signal.

一般的に商用電源は屋外、屋内によらず比較的容易に入手できる(上流装置から供給する必要がなく、設置場所の近くからとればよい)。 Generally, commercial power can be obtained relatively easily regardless of whether it is outdoors or indoors (it does not need to be supplied from an upstream device and can be taken near the installation site).

一方、不感知エリア対策やエリア拡張を目的として無線中継装置が使用される場合もある。無線中継装置は無線周波数信号を一度、デジタル信号に変換し、干渉キャンセル等のデジタル信号処理を施し、再び、無線周波数信号に変換して伝送する再生方式と、無線周波数信号をそのまま増幅器で増幅して伝送する非再生方式がある。前者はデジタル信号処理を施すため、信号の劣化や無線信号の干渉を抑えて伝送することが可能であり、後者は増幅器の特性分、信号が劣化する。ただし、前者は増幅器の他にデジタル信号処理部を有するため、装置サイズが大きくなり、価格も高くなる。また、デジタル信号処理部での信号処理などにより装置内で遅延が発生する。   On the other hand, there are cases where a wireless relay device is used for the purpose of taking measures against the non-sensing area or expanding the area. The wireless relay device converts the radio frequency signal into a digital signal once, performs digital signal processing such as interference cancellation, and converts it again into a radio frequency signal for transmission, and a radio frequency signal is directly amplified by an amplifier. There is a non-reproduction method that transmits the data. Since the former performs digital signal processing, it is possible to suppress signal deterioration and radio signal interference for transmission, and the latter causes signal deterioration due to the characteristics of the amplifier. However, since the former has a digital signal processing unit in addition to the amplifier, the device size becomes large and the cost also becomes high. In addition, delay occurs in the device due to signal processing in the digital signal processing unit.

本発明の請求項1に係る分散アンテナ装置(100)は、移動通信システムの分散アンテナ装置(100)であって、前記アンテナ分散装置(100)は、入出力端子(201A)と、親機側アンテナ(206)を備える親機(200)と、複数の子機側アンテナ(311A−3n2A)を備える子機(310−3n0)を有し、前記親機側アンテナ(206A)は2以上のビーム形成器を備えるビーム形成部(205)を有し、前記子機(310−3n0)は、前記親機(200)からの無線周波数信号を一方の子機側アンテナ(311−3n1A)で受信し増幅して前記一方の子機側アンテナ(311A−3n1A)とは別の他方の子機側アンテナ(312A−3n2A)から無線周波数信号を発信する信号発信部(311−314)を有することを特徴とする、分散アンテナ装置(100)である。   A distributed antenna device (100) according to claim 1 of the present invention is a distributed antenna device (100) for a mobile communication system, wherein the antenna distributed device (100) includes an input / output terminal (201A) and a master unit side. A master unit (200) having an antenna (206) and a slave unit (310-3n0) having a plurality of slave unit side antennas (311A-3n2A) are provided, and the master unit side antenna (206A) has two or more beams. The slave unit (310-3n0) has a beam forming unit (205) including a former, and the slave unit (310-3n0) receives a radio frequency signal from the master unit (200) at one slave unit-side antenna (311-3n1A). A signal transmitting unit (311-314) that amplifies and transmits a radio frequency signal from the other handset-side antenna (311A-3n1A) and the other handset-side antenna (312A-3n2A). Characterized by a distributed antenna system (100).

親機から子機へ無線周波数信号を送信するため、親機200と子機との間の伝送媒体が不要であり、子機の設置についても柔軟に対応できる。
また、子機の装置コストやサイズも低減でき、さらに複雑なデジタル信号処理を要せず信号の遅延も抑えられる。このため、導入及び運用コストを削減できる。
Since the radio frequency signal is transmitted from the parent device to the child device, a transmission medium between the parent device 200 and the child device is unnecessary, and the installation of the child device can be flexibly dealt with.
Further, the device cost and size of the slave unit can be reduced, and further, complicated digital signal processing is not required and signal delay can be suppressed. Therefore, the introduction and operation costs can be reduced.

本発明の請求項2に係る分散アンテナ装置(100)は、前記入出力端子(201A)は、光端子、同軸端子、または、LAN端子であることを特徴とする、請求項1に記載の分散アンテナ装置(100)である。   The distributed antenna device (100) according to claim 2 of the present invention, wherein the input / output terminal (201A) is an optical terminal, a coaxial terminal, or a LAN terminal. The antenna device (100).

親機の入出力端子としては、従来どおり光端子や同軸端子を用いることができ、従来設置されていた親機および子機を、本発明の親機および子機に置き換えるだけで、本発明の構成を導入することが可能となる。   As the input / output terminal of the master unit, an optical terminal or a coaxial terminal can be used as in the conventional case, and only by replacing the conventionally installed master unit and slave unit with the master unit and slave unit of the present invention, It becomes possible to introduce a configuration.

本発明の請求項3に係る分散アンテナ装置(100)は、前記親機(200)は周波数が3GHz以上、素子数が16以上である、多素子アンテナを有することを特徴とする、請求項1または2のいずれかに記載の分散アンテナ装置(100)である。   The distributed antenna device (100) according to claim 3 of the present invention is characterized in that the master unit (200) has a multi-element antenna in which a frequency is 3 GHz or more and the number of elements is 16 or more. Alternatively, the distributed antenna device (100) according to any one of (2) and (2).

多素子アンテナを用いることにより、複数のビームを構成できるので、親機と子機の方向調整が不要となり、電源接続のみで置局が可能となる。また、多素子アンテナでは狭ビームを用いることから、ビーム同士の干渉が抑制される。   Since a plurality of beams can be formed by using a multi-element antenna, it is not necessary to adjust the directions of the master unit and the slave unit, and station placement is possible only by connecting the power supply. Further, since the multi-element antenna uses narrow beams, interference between the beams is suppressed.

本発明の請求項4に係る分散アンテナ装置(100)は、前記子機(310−3n0)は非再生中継装置であることを特徴とする、請求項1ないし3のいずれかに記載の分散アンテナ装置(100)である。 The distributed antenna device (100) according to claim 4 of the present invention, wherein the slave unit (310-3n0) is a non-regenerative repeater device. The device (100).

非再生リピータでは受信した信号をそのまま送信するため光ファイバを用いたデジタル伝送のような伝送帯域の制限がない。また、非再生リピータは無線周波数信号のまま伝送するため装置内遅延が再生リピータに比べて小さい。さらに、非再生リピータはデジタル信号処理をしないため、装置サイズが小さくコストも安い。 Since the non-regenerative repeater transmits the received signal as it is, there is no limitation on the transmission band like digital transmission using an optical fiber. Further, since the non-reproduction repeater transmits the radio frequency signal as it is, the internal delay is smaller than that of the reproduction repeater. Further, since the non-reproduction repeater does not perform digital signal processing, the device size is small and the cost is low.

本発明の請求項5に係る分散アンテナ装置(100)は、前記子機の親機側アンテナ(206A−206Z)が複数であり、または、前記他方の子機側アンテナ(312A−3n2A)が複数であることを特徴とする、請求項1ないし4のいずれかに記載の分散アンテナ装置100である。   In the distributed antenna device (100) according to claim 5 of the present invention, a plurality of parent device side antennas (206A-206Z) of the slave device or a plurality of the other slave device side antennas (312A-3n2A) are provided. The distributed antenna device 100 according to any one of claims 1 to 4, wherein

複数のアンテナを備えることにより、アンテナを一つしか備えない場合に比べより広範囲に対して、ビームの放射つまり送信や受信が可能となる。 By providing a plurality of antennas, it is possible to radiate a beam, that is, transmit and receive, over a wider area than when only one antenna is provided.

全体の構成図である。It is the whole block diagram. 親機のブロック図である。It is a block diagram of a main | base station. 子機のブロック図である。It is a block diagram of a child machine. 実施例1における構成図である。3 is a configuration diagram in Embodiment 1. FIG. 実施例2における構成図である。6 is a configuration diagram in Embodiment 2. FIG. 実施例3における構成図である。FIG. 7 is a configuration diagram of a third embodiment. 実施例4における構成図である。FIG. 9 is a configuration diagram in a fourth embodiment. 実施例5における構成図である。It is a block diagram in Example 5. 実施例6における構成図である。It is a block diagram in Example 6. 実施例7における構成図である。FIG. 13 is a configuration diagram of a seventh embodiment. 従来技術の構成図である。It is a block diagram of a prior art.

図1は、本発明における分散アンテナ装置100の基本構成の例を示す。   FIG. 1 shows an example of the basic configuration of a distributed antenna device 100 according to the present invention.

基地局装置101と親機200とは同軸ケーブル102(無線周波数信号)を介して接続される。基地局装置101と親機200とは光ファイバケーブルやLANケーブル(デジタル信号)を介して接続されても良い。 The base station device 101 and the master device 200 are connected via a coaxial cable 102 (radio frequency signal). The base station device 101 and the master device 200 may be connected via an optical fiber cable or a LAN cable (digital signal).

親機200はn個のビームを生成可能な親機側アンテナ206Aおよびビーム形成部205を有し、周波数1のビーム1からビームnが複数の子機310から子機3n0に送信され、また、一部のビームnが端末400に向けて送信される。なお、ここではビームnのみが端末400に向けて送信される構成を例示しているが、他のビームn−1、ビームn−2等も端末400に向けて送信される構成としてもよいことは言うまでもない。 The master unit 200 has a master unit side antenna 206A capable of generating n beams and a beam forming unit 205, the beam 1 having a frequency 1 is transmitted from the plurality of slave units 310 to the slave units 3n0, and the beam n is transmitted. Part of the beam n is transmitted to the terminal 400. Although the configuration in which only beam n is transmitted to terminal 400 is illustrated here, other beams n-1, beam n-2, etc. may be configured to be transmitted to terminal 400. Needless to say.

子機310は子機側アンテナ311Aにより、親機200から送信された周波数1のビーム1を受信し、前記受信に用いた子機側アンテナ311A以外の子機側アンテナ312Aから端末400に向けて周波数1のビーム1’を送信する。同様に、他の子機320〜子機3n0も、親機200から送信された周波数1のビーム2〜ビームnを各子機の子機側アンテナにより受信し、前記受信に用いた子機側アンテナ311A以外の子機側アンテナ312Aから端末400に向けて周波数1のビーム2’〜ビームn’をそれぞれ送信する。   The cordless handset 310 receives the beam 1 of frequency 1 transmitted from the parent unit 200 by the cordless handset antenna 311A, and directs it to the terminal 400 from the cordless handset antenna 312A other than the cordless handset antenna 311A used for the reception. Transmit beam 1'of frequency 1. Similarly, the other slave units 320 to 3n0 also receive the beam 2 to the beam n of frequency 1 transmitted from the master unit 200 by the slave unit side antenna of each slave unit, and the slave unit side used for the reception. Beams 2 ′ to n ′ of frequency 1 are transmitted from terminal unit side antenna 312A other than antenna 311A toward terminal 400.

このように、分散アンテナ装置100は、非再生リピータとしての子機310から子機3n0を用いて装置間を電波(空間)で伝送するため、下流装置の設置の制約が緩和される。なお、電波は反射や回折等により見通し外でも伝送できる場合があることは言うまでもない。 In this way, the distributed antenna device 100 transmits radio waves (space) between the devices by using the slave device 310 as a non-reproducing repeater and the slave device 3n0, so that the restriction on the installation of the downstream device is relaxed. Needless to say, radio waves may be transmitted outside the line of sight due to reflection or diffraction.

また、非再生リピータでは受信した信号をそのまま送信するため光ファイバを用いたデジタル伝送のような伝送帯域の制限がない。   Further, since the non-reproducing repeater transmits the received signal as it is, there is no limitation on the transmission band like digital transmission using an optical fiber.

さらに、非再生リピータは無線周波数信号のまま伝送するため装置内遅延が再生リピータに比べて小さい。また、非再生リピータはデジタル信号処理をしないため、装置サイズが小さくコストも安い。   Further, since the non-reproducing repeater transmits the radio frequency signal as it is, the internal delay is smaller than that of the reproducing repeater. Further, since the non-reproduction repeater does not perform digital signal processing, the device size is small and the cost is low.

その他に、例えば3.5GHzなどの既存の周波数を用いる従来技術の非再生リピータに使用されているアンテナはアンテナサイズの制限から素子数が多くても20素子程度であるが、周波数を例えば20GHz等にすることで同じサイズで400素子使用できるため、半値幅で比較してアンテナの指向性を非常に細くすることができ、干渉を抑えることができる。   In addition, the antenna used in the conventional non-reproducing repeater that uses an existing frequency such as 3.5 GHz has about 20 elements at most due to the antenna size limitation, but the frequency is, for example, 20 GHz. With this, 400 elements can be used with the same size, so that the directivity of the antenna can be made extremely thin as compared with the half-width, and interference can be suppressed.

また、今後、移動通信システムに割り当てられる周波数が数十GHzといった今までに比べ非常に高い周波数になると、伝搬損失が大きくなる。これを補うために、例えば100素子以上の多素子アンテナが提案されている。この多素子アンテナは、アンテナ素子数を増やしアンテナ利得を大きくすることで伝搬損失を補うものであって、周波数が高くなるにつれてアンテナ素子サイズが小さくなる特性を生かしたものである。なお、一例として、200mm×200mmの領域に、3.5GHzで16素子、10GHzで100素子、20GHzで400素子を入れることができる。また、多素子アンテナを例えば20素子ずつ使用し20素子×20素子のマトリクス状とすることで、20個の指向性を作り出しマルチビームとすることができる。この多素子アンテナを親機200に用いることで複数の子機に複数の指向性を向けることが可能になる。ビーム形成部205は、バトラーマトリックスやロトマンレンズ、アナログフェイズドアレーやベースバンド信号でのデジタルビームフォーミング等を用いることでマルチビームを生成できる。   Further, in the future, if the frequency assigned to the mobile communication system becomes a very high frequency such as several tens GHz, a propagation loss increases. To compensate for this, for example, a multi-element antenna having 100 elements or more has been proposed. This multi-element antenna compensates for propagation loss by increasing the number of antenna elements and increasing the antenna gain, and takes advantage of the characteristic that the antenna element size decreases as the frequency increases. Note that as an example, 16 elements at 3.5 GHz, 100 elements at 10 GHz, and 400 elements at 20 GHz can be placed in a 200 mm × 200 mm area. Further, by using the multi-element antennas in a matrix of 20 elements × 20 elements by using, for example, 20 elements each, 20 directivities can be created to form a multi-beam. By using this multi-element antenna in the parent device 200, it becomes possible to direct a plurality of directivities to a plurality of child devices. The beam forming unit 205 can generate a multi-beam by using a Butler matrix, a Rotman lens, an analog phased array, digital beam forming with a baseband signal, or the like.

上記の多素子アンテナの特徴としては、(1)伝搬損失をアンテナ利得で補えること、(2)分割して使用すると複数の指向性を生成できること、(3)周波数が高くなるとより多くのアンテナ素子を同一スペースに配置できること、(4)アンテナ素子が多くなると指向性(半値幅)が細くなること、(5)各素子の励振振幅・位相を適切に設定することによりサイドローブを小さくできる(サイドローブは干渉の原因になるため干渉が抑えられる)ことなどが挙げられる。 The characteristics of the above multi-element antenna are (1) the propagation loss can be compensated by the antenna gain, (2) a plurality of directivities can be generated when the antenna is divided and used, and (3) more antenna elements can be used when the frequency becomes higher. Can be placed in the same space, (4) the directivity (half-width) can be reduced as the number of antenna elements increases, and (5) the side lobe can be reduced by setting the excitation amplitude and phase of each element appropriately (side Lobes are the cause of interference, so interference is suppressed) and so on.

また、上記の非再生リピータの特徴としては、(1)遅延が小さい、(2)装置構成が簡単で小型、安価となること、(3)通常は信号対雑音比が悪い環境に設置され、増幅器で信号を増幅しエリアを拡張する用途で用いられるため、信号がある程度劣化してしまうと効果が出ない。一方、本発明では各機間をある程度の信号対雑音比で伝送するため(必要条件)、信号劣化が抑えられること、などが挙げられる。   Further, the non-reproducing repeater has the following features (1) small delay, (2) simple and small device configuration, and inexpensive (3) normally installed in an environment with poor signal-to-noise ratio, Since it is used for the purpose of expanding the area by amplifying a signal with an amplifier, it is not effective if the signal deteriorates to some extent. On the other hand, in the present invention, it is possible to suppress the signal deterioration because the signal-to-noise ratio is transmitted between the respective devices (required condition).

図2は親機200の構成例を示すブロック図である。   FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of the parent device 200.

入出力部201は、基地局装置101と信号をやり取りする機能を有する。
以下、ネットワーク等から親機を通じて子機、端末にデータが送信される方向を「下り」、端末、子機から親機を通じてネットワーク側にデータが送信される方向を「上り」と呼ぶ。
The input / output unit 201 has a function of exchanging signals with the base station device 101.
Hereinafter, the direction in which data is transmitted from the network or the like to the child device or the terminal through the parent device is referred to as “downstream”, and the direction in which the data is transmitted from the terminal or child device to the network side through the parent device is referred to as “upstream”.

親機側信号処理部202は、「下り」では、入力信号がRF信号の場合、入力信号を中間周波数に変換後、アナログ-デジタル変換し、レベル調整や位相調整などのデジタル信号処理を行い、デジタル-アナログ変換を行ったうえで、周波数変換部203に渡す。また、入力信号がデジタル信号の場合、デジタル-アナログ変換、デジタル信号処理(レベル調整や位相調整等)を行い、デジタル-アナログ変換を行ったうえで、周波数変換部203に渡す。「上り」では、RF信号の場合、周波数変換部203からの信号を、アナログ-デジタル変換し、レベル調整や位相調整などのデジタル信処理を行い、デジタル-アナログ変換を行ったうえで、入出力部201に渡す。また、デジタル信号の場合、周波数変換部203からの信号をアナログ-デジタル変換、レベル調整や位相調整などのデジタル信号処理を行い、デジタル-アナログ変換を行ったうえで、入出力部201に渡す。そして、「下り」「上り」共通で、信号レベルや品質の監視、送受信タイミング検出や親機と子機間の遅延時間検出および遅延時間補正、子機での送受信タイミング制御等を行う。 When the input signal is an RF signal, the master side signal processing unit 202 converts the input signal to an intermediate frequency and then performs analog-digital conversion to perform digital signal processing such as level adjustment and phase adjustment, After performing digital-analog conversion, the result is passed to the frequency conversion unit 203. When the input signal is a digital signal, digital-analog conversion, digital signal processing (level adjustment, phase adjustment, etc.) is performed, digital-analog conversion is performed, and the signal is passed to the frequency conversion unit 203. In the case of “upstream”, in the case of an RF signal, the signal from the frequency conversion unit 203 is subjected to analog-digital conversion, digital signal processing such as level adjustment and phase adjustment is performed, digital-analog conversion is performed, and then input / output is performed. Hand it over to section 201. Further, in the case of a digital signal, the signal from the frequency conversion unit 203 is subjected to analog-digital conversion, digital signal processing such as level adjustment and phase adjustment, digital-analog conversion, and then passed to the input / output unit 201. Then, common to "down" and "up", signal level and quality monitoring, transmission / reception timing detection, delay time detection / delay time correction between the master and slave, and transmission / reception timing control in the slave are performed.

周波数変換部203は、「下り」では親機側信号処理部202からの信号を使用する無線周波数に変換する。「上り」では送受信増幅部204からの信号を親機側信号処理部202に入力する無線周波数に変換する。 The frequency conversion unit 203 converts the signal from the master unit side signal processing unit 202 into a radio frequency to be used in “downlink”. In the “up”, the signal from the transmission / reception amplification unit 204 is converted into a radio frequency input to the master unit side signal processing unit 202.

親機側送受信増幅部204は受け取った信号を所定の信号レベルに増幅し、また、送受信信号の合成、分離、切替等を行う。
ビーム形成部205は複数のビーム形成器(205A,205B)を備え、マルチビームを形成する。
The master side transmission / reception amplification unit 204 amplifies the received signal to a predetermined signal level, and also performs synthesis, separation, switching, etc. of transmission / reception signals.
The beam forming unit 205 includes a plurality of beam formers (205A, 205B) and forms a multi-beam.

親機側アンテナ部206は、「下り」では無線周波数の電波を送信する。また、「上り」では無線周波数の電波を受信する。 The base unit side antenna unit 206 transmits a radio wave of a radio frequency in “down”. Also, radio waves of radio frequency are received in "up".

図3は子機の構成を示すブロック図である。   FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the child device.

子機側アンテナ部a(311)は、親局装置と信号をやり取りする機能を有する。
子機側送受信増幅部313は、受け取った信号を所定の信号レベルに増幅し、また、送受信信号の合成、分離、切替等を行う。
The slave side antenna unit a (311) has a function of exchanging signals with the master station device.
The slave side transmission / reception amplification unit 313 amplifies the received signal to a predetermined signal level, and also performs synthesis, separation, switching, etc. of the transmission / reception signal.

子機側アンテナ部b(312)は、端末400との信号のやり取りをする機能を有する。
子機側信号処理部314は、信号レベルや品質の監視、送受信タイミング検出や親機から指示された遅延時間での送信受信制御等を行う。
The slave unit side antenna unit b (312) has a function of exchanging signals with the terminal 400.
The slave unit side signal processing unit 314 performs signal level and quality monitoring, transmission / reception timing detection, and transmission / reception control at the delay time instructed by the master unit.

以上の子機側アンテナ部a(311)、子機側アンテナ部b(312)、子機側送受信増幅部313、子機側信号処理部314は、信号発信部315を構成する。 The above slave unit side antenna unit a (311), slave unit side antenna unit b (312), slave unit side transmission / reception amplification unit 313, and slave unit side signal processing unit 314 constitute a signal transmission unit 315.

以下、各実施形態を説明する。なお、特に記載のない限り、すべて同じ周波数を使用している。 Hereinafter, each embodiment will be described. The same frequency is used unless otherwise specified.

図4は、本発明の一実施形態である実施例1における構成例である。本構成例は屋内環境に用いられ、スタジアムでバックスクリーンに親機200を設置して、スタンドの上の屋根に子機310から子機340を配置する。親機200は子機310から子機340にそれぞれビーム1からビーム4を放射する。子機310から子機340は観客席に向けてビームを再放射する。   FIG. 4 is a configuration example in Example 1 which is an embodiment of the present invention. This configuration example is used in an indoor environment, in which a parent device 200 is installed on a back screen in a stadium, and child devices 310 to 340 are arranged on a roof above a stand. The parent device 200 emits beams 1 to 4 from the child device 310 to the child device 340, respectively. The child devices 310 to 340 re-emit the beam toward the audience seats.

オフィスのように空間が狭いと、反射や回折が多くなるため、非再生リピータでは送信した信号がもう一方のアンテナに回り込み、増幅器が発振する場合がある。このため非再生リピータはアンテナ間のアイソレーションを増幅器の増幅度以上取る必要がある。この課題については周波数が高くなると電波の直線性が強くなり反射や回折が少なくなることから緩和される。   When the space is small like in an office, reflection and diffraction increase, so in a non-reproducing repeater, the transmitted signal may sneak into the other antenna, causing the amplifier to oscillate. For this reason, the non-regenerative repeater must have isolation between the antennas equal to or higher than the amplification degree of the amplifier. This problem can be alleviated because the linearity of the radio wave becomes stronger and the reflection and diffraction decrease as the frequency increases.

図5は、本発明の一実施形態である実施例2における構成例である。本構成例は屋外環境で用いられるものであり、公園で親機200から子機310から子機340にビームを放射する。子機310から子機340は、親機200から受信したビームを周囲に再放射する。親機200から子機(310−340)まで見通せるのが望ましいが、親機200と子機(310−340)の間に遮蔽物があった場合、親機200は子機(310−340)を見通せないが、反射や回折によって回線を接続できる場合がある。 FIG. 5 is a configuration example in Example 2 which is an embodiment of the present invention. This configuration example is used in an outdoor environment, and emits a beam from the master unit 200 to the slave unit 340 in the park. The slaves 310 to 340 re-radiate the beam received from the master 200 to the surroundings. It is desirable to be able to see from the parent device 200 to the child device (310-340), but if there is a shield between the parent device 200 and the child device (310-340), the parent device 200 will be the child device (310-340). I can't see through, but sometimes I can connect the line by reflection or diffraction.

図6は、本発明の一実施形態である実施例3における構成例である。本構成例はMIMO(マイモ)に用いられる点で実施例2と異なる。親機200は、子機320へMIMO変調した信号1をビーム2の中で伝送し、子機340へMIMO変調した信号2をビーム4の中で伝送し、子機320と子機340とは同じ場所に向けて電波を放射する。 FIG. 6 is a configuration example in Example 3 which is an embodiment of the present invention. The present configuration example is different from the second embodiment in that it is used for MIMO. The master device 200 transmits the MIMO-modulated signal 1 to the slave device 320 in the beam 2 and the MIMO-modulated signal 2 to the slave device 340 in the beam 4, and the slave device 320 and the slave device 340 are separated from each other. Emit radio waves toward the same place.

図7は、本発明の一実施形態である実施例4における構成例である。本構成例は周波数変換リピータを使用するものである。 FIG. 7 is a configuration example in Example 4 which is an embodiment of the present invention. This configuration example uses a frequency conversion repeater.

親機200は、子機310から子機3n0にそれぞれビーム1からビームnを放射する。また、一部のビームnは端末400に向けて放射される。子機310から子機3n0はそれぞれ、周波数2のビーム1’からビームn’を端末400に向けて放射する。なお、ここではビームnが端末400に向けて放射される構成を例示しているが、他のビームn−1、ビームn−2等も端末400に向けて放射される構成としてもよいことは言うまでもない。 The parent device 200 emits beams 1 to n from the child device 310 to the child device 3n0, respectively. Also, a part of the beam n is radiated toward the terminal 400. The slaves 310 to 3n0 respectively emit the beam 1'to the beam n'of the frequency 2 toward the terminal 400. Although the configuration in which the beam n is radiated toward the terminal 400 is illustrated here, other beams n-1, beam n-2, etc. may be radiated toward the terminal 400. Needless to say.

本構成例では、子機に周波数変換機能が追加されており、親機200から受信した信号を各子機がそれぞれのアンテナに応じた周波数に変換することができるため、子機に使用するアンテナの選択肢が増える。 In this configuration example, since the frequency conversion function is added to the slave unit and each slave unit can convert the signal received from the master unit 200 into the frequency corresponding to each antenna, the antenna used for the slave unit is used. More choices.

また、周波数変換リピータを使用することにより、子機でのアンテナアイソレーションを問題とする必要はなくなる。ただし、周波数帯域が倍必要になる。   Further, by using the frequency conversion repeater, it is not necessary to make antenna isolation in the slave unit a problem. However, the frequency band needs to be doubled.

図8は、本発明の一実施形態である実施例5における構成例である。本構成例は、親機200に基地局装置101の機能の一部または全部を取り込んでいる。具体的には、親機200にeNBの物理層の一部を取り込んでいる。 FIG. 8 is a configuration example in Example 5 which is an embodiment of the present invention. In this configuration example, some or all of the functions of the base station device 101 are incorporated in the master device 200. Specifically, a part of the physical layer of the eNB is incorporated in the master device 200.

本構成例では、上位装置500は光ファイバ501を介して親機200に接続され、信号の送受信を行う。そして、親機200は、親機側アンテナ206Aを介して周波数1のビーム1からビームnをそれぞれ子機310から子機3n0に向けて放射し、また、一部のビームnを端末400に向けて放射する。なお、ここではビームnが端末400に向けて放射される構成を例示しているが、他のビームn−1、ビームn−2等も端末400に向けて放射される構成としてもよいことは言うまでもない。 In this configuration example, the higher-level device 500 is connected to the master device 200 via the optical fiber 501 and transmits / receives signals. Then, master device 200 emits beam 1 to beam n of frequency 1 from slave device 310 to slave device 3n0 via antenna 206A on the master device side, and a part of beam n is directed to terminal 400. Radiate. Although the configuration in which the beam n is radiated toward the terminal 400 is illustrated here, other beams n-1, beam n-2, etc. may be radiated toward the terminal 400. Needless to say.

そして、各子機310から子機3n0は親機200からのビーム1からビームnをそれぞれ受信し、周波数1のビーム1’からビームn’としてそれぞれ端末400に向けて再放射する。 Then, each of the slaves 310 to 3n0 receives the beam 1 to the beam n from the master 200, and re-radiates them as the beam 1'to the beam n'of the frequency 1 toward the terminal 400, respectively.

これにより、親機200側に設置する装置を減らすことができる。また、上流装置(基地局装置101の上流に位置する装置)と親機200との間の伝送容量を大幅に削減できる。 As a result, the number of devices installed on the base device 200 side can be reduced. Further, the transmission capacity between the upstream device (device located upstream of the base station device 101) and the master device 200 can be significantly reduced.

図9は、本発明の一実施形態である実施例6における構成例である。本構成例はバックホールに用いられている。つまり、子機が基地局装置101になり、親機200は基地局装置101と上流装置(ネットワーク装置600)の間を伝送するバックホール中継装置になる。 FIG. 9 is a configuration example in Example 6 which is an embodiment of the present invention. This configuration example is used for a backhaul. That is, the child device becomes the base station device 101, and the parent device 200 becomes the backhaul relay device that transmits between the base station device 101 and the upstream device (network device 600).

具体的には、親機200は光ファイバ601を介して上流装置としてのネットワーク装置600に接続され、信号の送受信を行う一方で、親機200は、親機側アンテナ206Aを介して周波数1のビーム1からビームnをそれぞれ子機310から子機3n0に向けて放射することにより、親機200はバックホール中継装置として機能する。 Specifically, the master device 200 is connected to the network device 600 as an upstream device via the optical fiber 601 and transmits / receives a signal, while the master device 200 transmits the signal of the frequency 1 via the master device side antenna 206A. The parent device 200 functions as a backhaul relay device by radiating the beams 1 to n from the child device 310 toward the child device 3n0, respectively.

そして、各子機310から子機3n0は親機200からのビーム1からビームnをそれぞれ受信し、周波数1のビーム1’からビームn’としてそれぞれ端末400に向けて放射することにより、基地局装置101として機能する。 Then, each of the slaves 310 to 3n0 receives the beam 1 to the beam n from the master 200, respectively, and radiates the beams 1 ′ to n ′ of the frequency 1 toward the terminal 400, respectively. It functions as the device 101.

図10は、本発明の一実施形態である実施例7における構成例である。本構成例では各子機310から子機3n0が、複数のアンテナ(311A−311Zから3n1A−3n1Z、および、312A−312Zから3n2A−3n2Z)を備えている。 FIG. 10 is a configuration example in Example 7 which is an embodiment of the present invention. In this configuration example, each of the slaves 310 to 3n0 includes a plurality of antennas (311A-311Z to 3n1A-3n1Z, and 312A-312Z to 3n2A-3n2Z).

具体的には、親機200はn個のビームを生成可能な複数の親機側アンテナ(206A−206Z)およびビーム形成部205を有し、周波数1のビーム1からビームnが複数の子機310から子機3n0に送信される。 Specifically, base unit 200 has a plurality of base-side antennas (206A-206Z) capable of generating n beams and beam forming section 205, and beam 1 to frequency n of beam 1 to a plurality of slave units. The data is transmitted from 310 to the child device 3n0.

子機310は複数の子機側アンテナ(311A−311Z)により、親機200から送信された周波数1のビーム1を受信し、前記受信に用いた複数の子機側アンテナ(311A−311Z)以外の複数の子機側アンテナ(312A−312Z)から端末400に向けて周波数1のビーム1’を送信する。同様に、他の子機320〜子機3n0も、親機200から送信された周波数1のビーム2〜ビームnを各子機の複数の子機側アンテナ(31A−321Zから3n1A−3n1Z)により受信し、前記受信に用いた子機側アンテナ以外の複数の子機側アンテナ(312A−312Zから3n2A−3n2Z)から端末400に向けて周波数1のビーム2’〜ビームn’をそれぞれ送信する。 The slave unit 310 receives the beam 1 of frequency 1 transmitted from the master unit 200 by the plurality of slave unit side antennas (311A-311Z), and other than the plurality of slave unit side antennas (311A-311Z) used for the reception. A beam 1 ′ of frequency 1 is transmitted from the plurality of slave unit side antennas (312A-312Z) to the terminal 400. Similarly, the other slaves 320 to 3n0 also transmit the beam 2 to the beam n of frequency 1 transmitted from the master 200 by a plurality of slave side antennas (31A-321Z to 3n1A-3n1Z) of each slave. Beams 2 ′ to n ′ having a frequency of 1 are transmitted from the plurality of slave side antennas (312A-312Z to 3n2A-3n2Z) other than the slave side antenna used for the reception to the terminal 400.

本発明は以上の実施例に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で様々な実施例を含むことは言うまでもない。 It is needless to say that the present invention is not limited to the above embodiments and includes various embodiments without departing from the spirit of the present invention.

例えば、通信方式としては、周波数複信方式や、送信、受信に同じ周波数を使用する時分割複信方式があるが、本発明における移動通信システムの分散アンテナ装置は、周波数複信方式であっても、時分割複信方式であってもよい。特に、3GHz以上の周波数では、時分割複信方式であってもよい。 For example, as a communication system, there are a frequency duplex system and a time division duplex system that uses the same frequency for transmission and reception. However, the distributed antenna device of the mobile communication system according to the present invention is a frequency duplex system. Alternatively, the time division duplex method may be used. In particular, at a frequency of 3 GHz or higher, the time division duplex method may be used.

100 分散アンテナ装置
101 基地局装置
102 同軸ケーブル

200 親機
201 入出力部
201A 入出力端子
202 親機側信号処理部
203 周波数変換部
204 親機側送受信増幅部
205 ビーム形成部
205A ビーム形成器
205B ビーム形成器
206 親機側アンテナ部
206A−Z 親機側アンテナ

310 子機1
311 子機側アンテナ部a
311A−Z 子機側アンテナ
312 子機側アンテナ部b
312A−Z 子機側アンテナ
313 子機側送受信増幅部
314 子機側信号処理部
315 信号発信部
320 子機2
321A−Z 子機側アンテナ
322A−Z 子機側アンテナ
330 子機3
340 子機4
3n0 子機n
3n1A−Z 子機側アンテナ
3n2A−Z 子機側アンテナ

400 端末

500 上位装置
501 光ファイバ

600 ネットワーク装置
601 光ファイバ
100 distributed antenna device 101 base station device 102 coaxial cable

200 parent device 201 input / output unit 201A input / output terminal 202 parent device side signal processing unit 203 frequency conversion unit 204 parent device side transmission / reception amplification unit 205 beam forming unit 205A beam forming unit 205B beam forming unit 206 parent unit side antenna unit 206A-Z Base unit antenna

310 cordless handset 1
311 Child device side antenna section a
311A-Z Child device side antenna 312 Child device side antenna part b
312A-Z Handset side antenna 313 Handset side transmission / reception amplification section 314 Handset side signal processing section 315 Signal transmission section 320 Handset 2
321A-Z Child device side antenna 322A-Z Child device side antenna 330 Child device 3
340 cordless handset 4
3n0 cordless handset n
3n1A-Z cordless handset antenna 3n2A-Z cordless handset antenna

400 terminals

500 Upper device 501 Optical fiber

600 network device 601 optical fiber

Claims (5)

移動通信システムの分散アンテナ装置であって、
前記分散アンテナ装置は、
入出力端子と、親機側アンテナを備える親機と、
複数の子機側アンテナを備える子機を有し、
前記親機側アンテナは2以上のビーム形成器を備えるビーム形成部を有し、
前記子機は、前記親機からの無線周波数信号を一方の子機側アンテナで受信し、そのまま増幅して前記一方の子機側アンテナとは別の他方の子機側アンテナから無線周波数信号を発信する信号発信部を有し、
前記親機は周波数が3GHz以上、素子数が16以上である、多素子アンテナを有し、
前記子機は非再生中継装置であり、
前記親機の発信する無線周波数信号の周波数と前記子機の発信する無線周波数信号の周波数が同一であることを特徴とする、分散アンテナ装置。
A distributed antenna device for a mobile communication system, comprising:
The distributed antenna device,
A base unit having an input / output terminal and a base unit side antenna,
Having a child device having a plurality of child device side antennas,
The base unit side antenna has a beam forming unit having two or more beam forming units,
Child machine, a radio frequency signal received by one of the slave unit side antenna, radio frequency signals from another of the other slave unit antenna and the one of the slave unit side antenna and amplifies it from the base unit have a signal transmitting unit that transmits,
The base unit has a multi-element antenna having a frequency of 3 GHz or more and the number of elements is 16 or more,
The slave is a non-regenerative repeater,
A distributed antenna device , wherein the frequency of the radio frequency signal transmitted by the master unit and the frequency of the radio frequency signal transmitted by the slave unit are the same .
前記親機および前記子機は室内環境に設置されることを特徴とする、請求項1に記載の分散アンテナ装置。  The distributed antenna device according to claim 1, wherein the master unit and the slave unit are installed in an indoor environment. 前記子機が周波数変換リピータを備え周波数変換機能を有することを特徴とする、請求項1または2のいずれかに記載の分散アンテナ装置。  The distributed antenna device according to claim 1, wherein the slave unit includes a frequency conversion repeater and has a frequency conversion function. 前記入出力端子は、光端子、同軸端子、または、LAN端子であることを特徴とする、請求項1ないし3のいずれかに記載の分散アンテナ装置。 4. The distributed antenna apparatus according to claim 1, wherein the input / output terminal is an optical terminal, a coaxial terminal, or a LAN terminal. 前記親機からの無線周波数信号を受信する一方の子機側アンテナが複数、または、前記一方の子機側アンテナとは別の他方の子機側アンテナが複数であることを特徴とする、請求項1ないし4のいずれかに記載の分散アンテナ装置。 One of the slave side antennas for receiving a radio frequency signal from the master unit , or a plurality of other slave side antennas different from the one slave side antenna , characterized in that Item 5. The distributed antenna device according to any one of items 1 to 4.
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