JPH11215546A - 移動体通信システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 従来、基地局が所持していた、通信機能
４を基地局制御センタ１に置き換え、無線機能５のみ有
する基地局ＰＡ−１〜ＰＡ−Ｎと、基地局と同様の機能
を有する、小型のサブ基地局とを備え、このサブ基地局
を、基地局が受け持つ無線サービスエリア内の、電界強
度の弱い部分に配置する。 【効果】 基地局ＰＡ−１〜ＰＡ−Ｎを中心にした無線
サービスエリア内で、電波障害のある場所を予め調査し
て、サブ基地局ＳＰ−１〜ＳＰ−ｎを適宜配備し、送電
電力を増大することなく、電波障害を補正することが可
能になった。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、移動体通信システ
ムのシステム構成に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年電気通信技術の発展に伴って、多種
多用な情報通信システムが登場し、普及拡大を続けてい
る。急激な普及拡大を続けているものの１つとして、移
動体通信システムを挙げることができる。中でも、携帯
電話の普及拡大は、注目に値する。特に都市部での発展
が急激である。しかし、都市部には、大型ビルディング
を初めとする電波障害物が多数存在する。従って、この
電波障害物による、通信品質の低下を避けることが、急
務であった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な従来の技術には、以下に記すような解決すべき課題が
残されていた。上記、電波障害物の陰になる部分では、
電界強度が低下してしまう。この電界強度の低下に伴
う、通信品質の低下を避けるために、基地局に対して送
信電力の増大が求められている。ところが、送信電力の
増大には、他の弊害が伴うため、簡単に実施することは
難しい。そこで、送信電力の増大を伴わない解決策が求
められていた。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、以上の点を解
決するために、次の構成を採用する。 〈構成１〉回線交換を行う交換機能、下りリンクでは、
システム中で伝送されるべき信号を、符号化、拡散し、
上りリンクでは、逆拡散、復号化する通信機能、全ての
機能を制御する統括機能とを有する、基地局制御センタ
と、この基地局制御センタに接続して、下りリンクで
は、上記通信機能によって拡散された信号を、特定の周
波数のキャリアで変調し、更に電磁波に変換して移動端
末に転送し、上りリンクでは移動端末から転送されてく
る電磁波による信号を伝送信号に変換し、復調して上記
基地局制御センタに転送する無線機能を有する、基地局
と、上記基地局制御センタに接続し、上記基地局と同様
な機能を有し、かつ小型の、サブ基地局とを備え、この
サブ基地局を上記基地局が受け持つ無線サービスエリア
内の、電界強度の弱い部分に配置したことを特徴とする
移動体通信システム。

【０００５】〈構成２〉構成１による移動体通信システ
ムにおいて、基地局制御センタと基地局の間、及び基地
局制御センタとサブ基地局の間の接続に、光ファイバケ
ーブルを用いたことを特徴とする移動体通信システム。

【０００６】〈構成３〉構成１または、構成２による移
動体通信システムにおいて、基地局制御センタに分配変
換機能を備え、同一回線の信号を複数の近隣基地局に同
時に伝送可能にしたことを特徴とする移動体通信システ
ム。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の実施の形態
について詳細に説明する。図１は、具体例１の基本シス
テム構成図である。具体例１の基本システムを説明する
前に本発明の構成を明確にするために、比較例を挙げ
て、その構成について説明する。

【０００８】（比較例の基本システムの概要）図２は、
比較例の基本システム構成図である。比較例の基本シス
テムは、統括局７を頂点にして、複数の基地局Ｂ−１〜
Ｂ−Ｎと、複数の移動端末ＭＢ−１〜ＭＢ−ｎと、から
構成されている。統括局７は、既存通信網２０と接続し
て、伝送すべき信号を送受信して、配下の基地局との間
で回線接続を行う交換機能８と、システム全体を制御す
る統括機能９を備えている部分である。統括機能とは、
例えば、移動端末ＭＢ−１がハンドオーバする時等に、
その動作を統括する機能である。ここでハンドオーバと
は、移動端末が、ある無線サービスエリアの中で交信中
に、交信を中断することなく、他の無線サービスエリア
へ移動することである。

【０００９】基地局Ｂ−１は、統括局７と有線で接続
し、統括局７から移動端末ＭＢ−１〜ＭＢ−ｎに向かう
伝送信号の転送（以後下りリンクと記す）では、伝送信
号を符号化し、拡散する。ここで符号化とは、伝送効率
をあげるために、伝送信号のｂｉｔ数を圧縮し、更に伝
送路中の誤りを受信側で訂正できるように、例えば畳み
込み処理等の特種な処理をすることである。また、拡散
とは、移動端末ＭＢ−１〜ＭＢ−ｎ毎に予め定めてある
ＰＮ符号で伝送信号を変調することである。この変調に
よって、出力にはＰＮ符号のｂｉｔレートに相当する周
波数間隔で多数の搬送波が発生する。従って、伝送信号
は、これら多数の搬送波で変調されるため、送信波の電
力スペクトラムは、広い周波数帯に拡散される。受信側
では、送信側と逆の操作によって元の伝送信号に復調す
る。この際、復調に使うＰＮ符号は、送信時に使ったＰ
Ｎ符号と同一でなければならない。

【００１０】更に特定の周波数のキャリアをこの拡散し
た信号でディジタル変調する。この信号を電磁波に変換
して、アンテナを通して移動端末ＭＢ−１〜ＭＢ−ｎに
転送する。また、移動端末ＭＢ−１〜ＭＢ−ｎから統括
局７に向かう転送（以後上りリンクと記す）では、移動
端末ＭＢ−１〜ＭＢ−ｎから電磁波に変換して転送され
てくる信号をアンテナで受信して、ディジタル復調、逆
拡散、復号化して統括局へ転送する部分である。ここで
符号化、復号化する機能と、拡散、逆拡散、する機能を
合わせて通信機能４と定義する。また、特定の周波数の
キャリアを拡散した信号でディジタル変調、復調した
り、この信号を電磁波に変換して移動端末ＭＢ−１〜Ｍ
Ｂ−ｎと交信する機能を無線機能５と定義する。更に、
ここでは、基地局Ｂ−１のみについて説明したが、基地
局Ｂ−２〜Ｂ−Ｎも全く同様である。

【００１１】移動端末ＭＢ−１は、利用者が直接接触す
る端末であり、例えば携帯電話機である。基地局Ｂ−１
とアンテナを通して無線で交信する部分でもある。下り
リンクでは、基地局Ｂ−１から転送されてくる信号をア
ンテナで受信して、復調、逆拡散、復号化した後、電気
音響変換して利用者の耳に伝える。上りリンクでは、利
用者の音声を音響電気変換し、符号化、拡散した後、電
磁波に変換して、アンテナから基地局ＰＡ−１に向けて
放射する。基地局Ｂ−１と同様に通信機能４と、無線機
能５を備え、更に音響機能１０を備えている。

【００１２】以上、比較例の基本システムの概要を説明
したので、次に問題点について説明する。基地局Ｂ−１
が自己の無線サービスエリアに電磁波を放射する時に、
無線サービスエリア内に何の電波障害物も無ければ、等
電界強度線６は基地局Ｂ−１を中心にして同心円状に広
がる。ところが、図のように障害物Ａ、障害物Ｂ、があ
ったとする。この時、電磁波は遮られ、図に示すように
等電界強度線６は、電波障害物の陰に大きな凹部を示
す。従って、この凹部に位置する移動端末ＭＢ−２の通
信品質は大きく劣化する。この通信品質を改善するため
に、送信電力の増大が求められる。

【００１３】ところが、送信電力を増大すると、基地局
Ｂ−１の電力消費量が増大するのは基より、無線サービ
スエリアが大きくなり、エリア面積に対するチャネル数
の減少をもたらす等、その他の弊害が発生する。そこ
で、送信電力の増大を伴わずに電波障害物の影響を低減
することが具体例１の目的である。

【００１４】〈具体例１の構成〉図１に戻って具体例１
の基本システムについて説明する。図より、具体例１の
基本システムは、基地局制御センタ１を頂点にして、複
数の基地局ＰＡ−１〜ＰＡ−Ｎと、複数の移動端末ＭＡ
−１〜ＭＡ−ｎと、複数のサブ基地局ＳＰ−１〜ＳＰ−
Ｍとを備える。

【００１５】基地局制御センタ１は、既存通信網２０と
接続して、伝送信号を送受信して配下の基地局との間の
回線接続を行う交換機能２と、システム全体を制御する
統括機能３と、通信機能４を備えている部分である。こ
こで通信機能４は上記比較例で記した、基地局Ｂ−１
（図２）が所持していた通信機能４をそっくり、基地局
Ｂ−１（図２）から、基地局制御センタ１へ置き換えた
ものである。従って、基地局ＰＡ−１〜ＰＡ−Ｎまでに
それぞれ対応するＮ個所持する。この通信機能４には、
光電変換機能を備えている。

【００１６】基地局ＰＡ−１は、基地局制御センタ１と
光ファイバケーブルＣ１で接続する。この接続部に光電
変換機能を備えている。更に自己を中心として無線サー
ビスエリアを構成して、そのエリア内に位置する、複数
の移動端末ＭＡ−１〜ＭＡ−ｎと無線で交信する部分で
ある。比較例では、基地局Ｂ−１（図２）が所持してい
た、符号復号化、拡散、逆拡散等のいわゆる通信機能４
をそっくり上記基地局制御センタ１に置き換えた。従っ
て、無線機能５のみを備えている部分である。ここで
は、基地局ＰＡ−１のみについて説明したが、基地局Ｐ
Ａ−２〜ＰＡ−Ｎも全く同様である。

【００１７】サブ基地局ＳＰ−１は、基地局ＰＡ−１と
同様の機能を所持するが、その送信電力が小さい、小型
の基地局である。基地局制御センタ１と光ファイバケー
ブルＣ２で接続する。更に障害物Ａの近傍に位置して、
自己を中心とした局地的で小形の無線サービスエリアを
構成する。つまり障害物Ａの陰に発生している等電界強
度線６の凹部を、自己の放射する電磁波による等電界強
度線６Ａによって補正する部分である。更に、そのエリ
ア内に位置する、移動端末ＭＡ−２と無線で交信する部
分である。ここでは、サブ基地局ＳＰ−１のみについて
説明したが、サブ基地局ＳＰ−２〜ＳＰ−Ｎも全く同様
である。

【００１８】〈具体例１の動作〉今仮に、利用者が移動
端末ＭＡ−２を用いて、図１に記してない他のシステム
に所属する、他の利用者と既存通信網２０を介して交信
していると仮定する。下りリンクについて説明する。既
存通信網２０を介して、基地局制御センタ１に転送され
てきた伝送信号は、交換機能２及び統括機能３によっ
て、既に、呼設定時に確立されている通話チャネルに乗
って基地局ＰＡ−１に向かう。まず、基地局制御センタ
１に備える、通信機能４によって、符号化され更に着信
先の移動端末ＭＡ−２に特定したＰＮ符号によって拡散
される。この拡散された信号は、光電変換機能によって
光信号に変換され、光ファイバケーブルＣ１を通って基
地局ＰＡ−１に転送される。同時に光ファイバケーブル
Ｃ１の途中で分岐された光ファイバケーブルＣ２を通っ
てサブ基地局ＳＰ−１に転送される。

【００１９】この転送されてきた光信号は、基地局ＰＡ
−１及び、サブ基地局ＳＰ−１で、それぞれ電気信号に
変換される。更に増幅され、電磁波に変換されて、アン
テナを通って無線サービスエリア内に放射される。今、
移動端末ＭＡ−２が図１に示すように障害物Ａの陰に位
置していたと仮定する。この位置は、等電界強度線６の
凹部に属する。従って移動端末ＭＡ−２は、基地局ＰＡ
−１が放射する電磁波を受信しにくい状態にある。とこ
ろが、近傍にサブ基地局ＳＰ−１が存在する。移動端末
ＭＡ−２は、このサブ基地局ＳＰ−１が放射する電磁波
を受信することが可能になる。

【００２０】この時、移動端末ＭＡ−２が、基地局ＰＡ
−１が放射する電磁波と、サブ基地局ＳＰ−１が放射す
る電磁波の双方を受信したとしても、双方の電磁波によ
って転送されてくる伝送信号は、全く同一の信号なので
容易にレイク受信可能である。ここでレイク受信とは、
異なる経路を通ってきた信号を、その経路差による遅延
時間差等を調整して、加算して受信することである。上
りリンクの場合は、上記の説明と全く逆になる。即ち、
基地局ＰＡ−１は、移動端末ＭＡ−１が放射する電磁波
を受信しにくいが、基地局ＰＡ−１に代ってサブ基地局
ＳＰ−１が受信するため、正常な交信が可能になる。

【００２１】以上の説明は、障害物Ａの陰に位置する移
動端末ＭＡ−２について説明したが、次に障害物Ａ、Ｂ
から離れた移動端末ＭＡ−１と基地局ＰＡ−１との交信
を想定する。移動端末ＭＡ−１と、基地局ＰＡ−１は、
お互いが放射する電磁波を正常に受信することが可能で
ある。従ってサブ基地局ＳＰ−１が放射する電磁波を受
信すること、及び、サブ基地局ＳＰ−１に向けて、電磁
波を放射する必要は無くなる。

【００２２】以上の説明は、障害物Ａが、ビルディング
の陰、ビルディングの谷間、ビルディングの中、あるい
は、地下街等、電界強度の低下をもたらす障害物の全て
の場合に適応する。また、基地局制御センタ１、基地局
ＰＡ−１、サブ基地局ＳＰ−１を光ファイバケーブルＣ
１、Ｃ２で接続したが、必ずしも光ファイバケーブルに
限るものではない。高周波特性のよいケーブルであれば
メタルケーブルでもよい。

【００２３】更に、基地局ＰＡ−１（図１）、サブ基地
局ＳＰ−１，ＳＰ−２（図１）は、無線機能５の全てを
備える構成について説明したが、本発明はこの構成に限
定されるものではない。即ち、この無線機能５を高周波
帯への変換機能、及び高周波増幅機能に分割して、この
高周波帯への変換機能を基地局制御センタに備え、基地
局ＰＡ−１（図１）、サブ基地局ＳＰ−１，ＳＰ−２
（図１）には、増幅機能のみ備える構成も可能である。

【００２４】〈具体例１の効果〉従来、基地局が所持し
ていた、通信機能を基地局制御センタ１に置き換えたこ
とによって以下の効果を得た。 １、基地局ＰＡ−１〜ＰＡ−Ｎの機能が無線機能５のみ
になり、構成が単純、廉価になったため、基地局にプラ
スしてサブ基地局ＳＰ−１〜ＳＰ−ｎを備えることが容
易になった。 ２、その結果、基地局を中心にした無線サービスエリア
内の、電波障害を予め調査して、サブ基地局を適宜配備
して、送信電力を増大することなく電波障害を補正する
ことが可能になった。

【００２５】更に、基地局制御センタ１、基地局ＰＡ−
１〜ＰＡ−Ｎ、サブ基地局ＳＰ−１〜ＳＰ−ｎ間の接続
に光ファイバケーブルを用いることによって以下の効果
を得た。 ３、光ファイバケーブルは、伝送帯域が広いことから、
基地局制御センタ１で無線周波数帯に周波数変換した信
号を転送できるため、基地局ＰＡ−１〜ＰＡ−Ｎ、サブ
基地局ＳＰ−１〜ＳＰ−ｎは、周波数変換すら、実行す
る必要がなくなり、より一層構成が単純、廉価になっ
た。 ４、光分岐結合器を用いることによって、サブ基地局Ｓ
Ｐ−１〜ＳＰ−ｎの増設が容易かつ、廉価になった。

【００２６】〈具体例２の構成〉図３は、具体例２のシ
ステム構成図である。具体例１との差異のみについて説
明する。図より、具体例２によるシステムは、基地局制
御センタ１１を頂点にして、複数の基地局ＰＡ−１〜Ｐ
Ａ−Ｎと、複数の移動端末ＭＡ−１〜ＭＡ−ｎと、複数
のサブ基地局ＳＰ−１〜ＳＰ−Ｍと、分岐結合器Ｔ１と
を備える。基地局制御センタ１１は、具体例１による機
能、交換機能２と、統括機能３と、通信機能４に加え
て、分配変換機能１２を備える。分配変換機能１２は、
発呼要求によって確立され、基地局制御センタ１１と特
定された基地局ＰＡ−１（仮にＰＡ−１と仮定する）を
接続する回線の途中から、伝送信号を他の基地局（必要
に応じてＰＡ−２〜ＰＡ−Ｎ）に分配する機能である。

【００２７】その機能の説明図を図３（ｂ）に示す。通
信機能４を通って入力ＰＡ−ＩＮに転送されてきた伝送
信号を統括機能３の制御に従って１又は複数の基地局Ｐ
Ａ−１〜ＰＡ−Ｎに分配する。この時、同時に統括機能
３の制御に従って減衰器ＡＴ−１〜ＡＴ−Ｎを制御して
出力を制御する。複数の基地局ＰＡ−１〜ＰＡ−Ｎと、
複数の移動端末ＭＡ−１〜ＭＡ−ｎと、複数のサブ基地
局ＳＰ−１〜ＳＰ−Ｍは、具体例１と同様である。分岐
結合器Ｔ１は、基地局制御センタ１１と基地局ＰＡ−１
〜ＰＡ−Ｎまたは、サブ基地局ＳＰ−１〜ＳＰ−Ｍの間
に位置して、伝送信号を分岐結合する部分である。

【００２８】〈具体例２の動作〉具体例２の動作につい
て、１例としてハンドオーバについて説明する。ここで
ハンドオーバとは、移動端末ＭＡ−１〜ＭＡ−ｎが、特
定の基地局ＰＡ−１〜ＰＡ−Ｎと、その各々の基地局の
無線サービスエリアＥ−１〜Ｅ−Ｎ内で交信中に交信を
中断することなく、移動して他の無線サービスエリア内
に入り、交信基地局を変更することである。今仮に、図
３（ａ）上の移動端末ＭＡ−１が、無線サービスエリア
Ｅ−１内で基地局ＰＡ−１と交信中であるが、無線サー
ビスエリアＥ−３に向かって移動中である、と仮定す
る。以下に、経時的な段階毎（Ｓ−１〜）に説明する。

【００２９】Ｓ−１．移動端末ＭＡ−１が無線サービス
エリアＥ−１から無線サービスエリアＥ−３に向かって
移動中、基地局ＰＡ−１及び近隣の基地局ＰＡ−２、基
地局ＰＡ−３から制御チャネルに乗って転送されてくる
パイロット信号を受信する。このパイロット信号に基づ
いて、基地局制御センタ１１に向けて、ハンドオーバメ
ッセージを送信する。

【００３０】Ｓ−２．ハンドオーバメッセージを受信し
た基地局制御センタ１１の統括機能３は、移動端末ＭＡ
−１が移動中であることを感知して監視を開始する。 Ｓ−３．統括機能３は、移動端末ＭＡ−１が無線サービ
スエリアＥ−１と、無線サービスエリアＥ−３の境界に
近づいたことを感知する。その時、統括機能３は分配変
換機能１２−１を制御して、通信機能４−１から基地局
ＰＡ−１へ転送している伝送信号の一部を分配して基地
局ＰＡ−３へも転送する。

【００３１】Ｓ−４．移動端末ＭＡ−１は、基地局ＰＡ
−１と基地局ＰＡ−３の双方から伝送信号を受信する。
この信号は全く同じ信号なので、容易にレイク受信可能
である。 Ｓ−５．移動端末ＭＡ−１が無線サービスエリアＥ−３
に移動を完了すると、ハンドオーバメッセージの監視を
続けている統括機能３は、移動完了を感知する。その
時、統括機能３は、交換機能２と共同で、基地局制御セ
ンタ１１から基地局ＰＡ−１経由で移動端末ＭＡ−１に
至る通話チャネルを基地局ＰＡ−３経由に変更する。以
後、移動端末ＭＡ−１は、通信機能４−３、基地局ＰＡ
−３経由で交信することになる。

【００３２】以上の動作中、説明を簡単にするため、Ｓ
−３で、通信機能４−１から基地局ＰＡ−１へ転送して
いる伝送信号の一部を分配して基地局ＰＡ−３へも転送
する、としたが、分配すべき基地局を基地局ＰＡ−３の
みに限る必要はない。同時に他の近隣基地局、例えば、
ＰＡ−２に分配することも可能である。更に、この時、
統括機能３の制御によって、その分配比も自由に変換す
ることが可能である。また、サブ基地局ＳＰ−１〜ＳＰ
−Ｍを無線サービスエリアの境界上に配置することも可
能である。

【００３３】なお、以上の説明では、説明の都合上、移
動端末の移動動作に限定して説明したが、本発明の効果
は移動動作にのみ及ぶものではない。即ち、エリアの境
界近傍に位置する停止中の移動端末、及び固定端末は、
複数エリアからの電波を受信することによって、楽にレ
イク受信することが可能になる。

【００３４】〈具体例２の効果〉具体例１の構成に加え
て、基地局制御センタ１１に、分配変換機能１２を備え
ることにより、以下の効果を得た。 １．移動端末ＭＡ−１〜ＭＡ−ｎは、ハンドオーバする
時に、自己が現在交信中の伝送信号と全く同一の信号を
移動先の基地局及び近隣基地局から受信することができ
る。 ２．その結果、レイク受信が容易になり、より確実なハ
ンドオーバが可能になった。

【００００】３．エリア境界近傍に位置する停止中の移
動端末及び固定端末は、複数エリアからの電波を受信す
ることによって、楽にレイク受信することが可能にな
る。その結果、固定端末をエリア近傍に配置することも
可能になり、エリアの端末収容能力が増大する。

【図面の簡単な説明】

【図１】具体例１の基本システム構成図である。

【図２】比較例の基本システム構成図である。

【図３】具体例２のシステム構成図である

【符号の説明】

１ 基地局制御センタ ２ 交換機能 ３ 統括機能 ４ 通信機能 ５ 無線機能 ６ 等電界強度線 ６Ａ 等電界強度線 １０ 音響機能 ２０ 既存通信網 Ｃ１〜Ｃ３ 光ファイバケーブル ＭＡ−１〜ＭＡ−ｎ 移動端末 ＰＡ−１〜ＰＡ−５ 基地局 ＳＰ−１〜ＳＰ−２ サブ基地局

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回線交換を行う交換機能、 下りリンクでは、システム中で伝送されるべき信号を、
   符号化、拡散し、上りリンクでは、逆拡散、復号化する
   通信機能、 全ての機能を制御する統括機能とを有する、基地局制御
   センタと、 この基地局制御センタに接続して、下りリンクでは、前
   記通信機能によって拡散された信号を、特定の周波数の
   キャリアで変調し、更に電磁波に変換して移動端末に転
   送し、上りリンクでは移動端末から転送されてくる電磁
   波による信号を伝送信号に変換し、復調して前記基地局
   制御センタに転送する無線機能を有する、基地局と、 前記基地局制御センタに接続し、前記基地局と同様な機
   能を有し、かつ小型の、サブ基地局とを備え、 このサブ基地局を前記基地局が受け持つ無線サービスエ
   リア内の、電界強度の弱い部分に配置したことを特徴と
   する移動体通信システム。
2. 【請求項２】 請求項１による移動体通信システムにお
   いて、 基地局制御センタと基地局の間、及び基地局制御センタ
   とサブ基地局の間の接続に、光ファイバケーブルを用い
   たことを特徴とする移動体通信システム。
3. 【請求項３】 請求項１または、請求項２による移動体
   通信システムにおいて、 基地局制御センタに分配変換機能を備え、 同一回線の信号を複数の近隣基地局に同時に伝送可能に
   したことを特徴とする移動体通信システム。