(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
符号分割多元接続方式による無線通信に使用され、受信信号を中継してレイク受信機能を有する無線局へ送信するリピータ装置であって、
第１のアンテナと、
中継エリア内の各セクタに対応する、アンテナ個別に異なる指向性のアンテナパターンを形成する複数の第２のアンテナと、
前記第１のアンテナから受信された受信信号を中継して前記複数の第２のアンテナから送信信号として出力する中継手段と、
前記第２のアンテナの隣接するアンテナパターンにより出力される送信信号間に、符号分割多元接続方式における拡散信号の一チップ分以上の遅延時間差を与える遅延手段と、
を備えたことを特徴とするリピータ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）方式による無線通信に使用されるリピータ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
無線基地局の電波の届きにくいビル内やトンネル内若しくは山岳地域等の電波状況を改善するものとして、リピータ装置（中継装置や無線中継ブースタとも称される）が用いられている。このリピータ装置は、基本的には受信した電波を増幅して送信するだけなので、前進基地局のように専用回線を敷設する必要がなく、設備コストを低減できるという利点がある（例えば、特許文献１参照）。また、中継エリアを複数のセクタに分割し、各セクタに対応する指向性のアンテナパターンを発生するものもある。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−１９６９９４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来のリピータ装置では、各セクタに対応する指向性のアンテナパターンを発生しても、各アンテナパターンの境界付近においてアンテナパターンの合成により重複エリアでヌルが発生し、この結果、指向性パターンが乱れ、通信の安定性に悪影響を及ぼすという問題がある。
【０００５】
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、符号分割多元接続方式による無線通信に使用されるリピータ装置であって通信の安定性の向上を図ることができるリピータ装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載のリピータ装置は、符号分割多元接続方式による無線通信に使用され、受信信号を中継してレイク受信機能を有する無線局へ送信するリピータ装置であって、第１のアンテナと、中継エリア内の各セクタに対応する、アンテナ個別に異なる指向性のアンテナパターンを形成する複数の第２のアンテナと、前記第１のアンテナから受信された受信信号を中継して前記複数の第２のアンテナから送信信号として出力する中継手段と、前記第２のアンテナの隣接するアンテナパターンにより出力される送信信号間に、符号分割多元接続方式における拡散信号の一チップ分以上の遅延時間差を与える遅延手段とを備えたことを特徴としている。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の実施形態によるリピータ装置２を用いた移動通信システムの構成例を示すブロック図である。この移動通信システムはＣＤＭＡ方式により基地局と移動局間の多元接続を行うものである。図１において、リピータ装置２は、基地局１から移動局３向けの下り回線においては、基地局１からの電波を基地局向けアンテナ２１で受信し、所定のレベルまで増幅し、基地局からの電波の届かないエリアに向けて移動局向けアンテナ２２−１，２２−２からその信号を再放射する。ここで、リピータ装置２は、中継エリア内の各セクタに対応する指向性のアンテナパターンを発生する。図１の例では、２つの移動局向けアンテナ２２−１，２２−２によりそれぞれアンテナパターン１０１，１０２を発生している。そして、それらアンテナパターン１０１及び１０２はエリア１０３で重複している。
【０００９】
一方、移動局３から基地局１への上り回線においては、移動局３からの電波を移動局向けアンテナ２２−１または２２−２で受信し、所定のレベルまで増幅し、基地局向けアンテナ２１から再放射する。これにより、基地局と移動局間の上り回線及び下り回線の双方向の中継機能を実現する。
【００１０】
図２は、本発明の第１の実施形態によるリピータ装置２の構成を示すブロック図である。図２において、リピータ装置２は、基地局向けアンテナ２１と２つの移動局向けアンテナ２２−１，２２−２と親局側装置３０と２つの子局側装置４０−１，４０−２とから構成される。親局側装置３０と子局側装置４０−１，４０−２が中継手段に対応する。
【００１１】
親局側装置３０は、基地局に対向する装置であり、基地局向けアンテナ２１に接続されている。各子局側装置４０−１，４０−２は、移動局に対向する装置であり、２つの移動局向けアンテナ２２−１，２２−２のいずれか一方に接続されている。また、各子局側装置４０−１，４０−２は、親局側装置３０にそれぞれ接続されている。
【００１２】
親局側装置３０は、アンテナ送受共用器（ＤＵＰ）３１と低雑音増幅器（ＬＮＡ）３２と送信電力増幅器（ＰＡ）３３と分配器３４と合成器３５と遅延装置３６とから構成される。ＤＵＰ３１は基地局向けアンテナ２１に接続されている。子局側装置４０−１，４０−２は、ＰＡ４１とＬＮＡ４２とＤＵＰ４３とから構成される。一つの子局側装置４０−１のＤＵＰ４３は、移動局向けアンテナ２２−１に接続されている。もう一方の子局側装置４０−２のＤＵＰ４３は、移動局向けアンテナ２２−２に接続されている。
【００１３】
次に、図２に示すリピータ装置２の動作を説明する。
先ず、基地局１から移動局３向けの下り回線においては、基地局１からの電波を基地局向けアンテナ２１で受信し、この受信信号は親局側装置３０のＤＵＰ３１を介してＬＮＡ３２に入力される。ＬＮＡ３２は入力された受信信号を増幅して出力する。分配器３４は、ＬＮＡ３２の出力信号を子局側装置４０−１と遅延装置３６に分配出力する。遅延装置３６は入力された信号を所定の時間だけ遅延させた後、子局側装置４０−２へ出力する。
【００１４】
子局側装置４０−１のＰＡ４１は、親局側装置３０から入力された信号を増幅し、該増幅した信号をＤＵＰ４３を介して移動局向けアンテナ２２−１に出力する。これにより、基地局からの電波が移動局向けアンテナ２２−１から図１のアンテナパターン１０１で再放射される。子局側装置４０−２のＰＡ４１は、親局側装置３０から入力された信号を増幅し、該増幅した信号をＤＵＰ４３を介して移動局向けアンテナ２２−２に出力する。これにより、基地局からの電波が移動局向けアンテナ２２−２から図１のアンテナパターン１０２で再放射される。
【００１５】
ここで、移動局向けアンテナ２２−２からの電波は、移動局向けアンテナ２２−１からの電波よりも、遅延装置３６における遅延時間分だけ遅れて放射される。その遅延装置３６における遅延時間は、ＣＤＭＡ方式における拡散信号（ＰＮ符号）の一つのエレメント（チップ）分の時間以上に設定する。例えば、ＩＳ−９５ベースＣＤＭＡ方式では、８１３．８ナノ秒以上に設定する。
【００１６】
ＣＤＭＡ方式による移動局は、レイク受信機能を有しており、マルチパス信号の到来時間の差が１チップ分の時間以上あれば、それぞれのマルチパス信号を分離して受信し、これら受信信号を合成することにより受信特性の改善を図ることができる。このレイク受信機能により、図１の重複エリア１０３に在る移動局３は、移動局向けアンテナ２２−１から放射されるアンテナパターン１０１による信号と、移動局向けアンテナ２２−２から放射されるアンテナパターン１０２による信号とを分離して受信し、さらに合成して以降の受信処理を行う。これにより、通信の安定性が向上する。
【００１７】
次に、移動局３から基地局１向けの上り回線においては、移動局３からの電波を移動局向けアンテナ２２−１または２２−２で受信する。移動局向けアンテナ２２−１で受信された受信信号は子局側装置４０−１のＤＵＰ４３を介してＬＮＡ４２に入力される。ＬＮＡ４２は入力された受信信号を増幅して親局側装置３０に出力する。一方、移動局向けアンテナ２２−２で受信された受信信号は、子局側装置４０−２のＤＵＰ４３を介してＬＮＡ４２に入力され、ＬＮＡ４２により増幅された後、親局側装置３０の遅延装置３６に出力される。この遅延装置３６は、所定の時間（上記１チップ分以上の設定時間）だけ、子局側装置４０−２からの入力信号を遅延させて合成器３５に出力する。
【００１８】
合成器３５は、子局側装置４０−１からの入力信号と遅延装置３６からの入力信号を合成してＰＡ３３に出力する。ＰＡ３３は、入力された信号を増幅し、該増幅した信号をＤＵＰ３１を介して基地局向けアンテナ２１に出力する。これにより、移動局からの電波が基地局向けアンテナ２１から再放射される。
【００１９】
ここで、移動局向けアンテナ２２−２で受信された電波は、移動局向けアンテナ２２−１で受信された電波よりも、１チップ分以上の時間だけ遅れて放射される。そして、基地局１は、レイク受信機能を有しており、移動局向けアンテナ２２−１の受信信号と移動局向けアンテナ２２−１の受信信号を分離することができる。
【００２０】
上述したように第１の実施形態によれば、指向性の異なる複数のアンテナパターンを発生する際に、各アンテナパターンによる放射タイミングをＣＤＭＡ方式における拡散信号の一チップ分の時間以上ずらす。これにより、基地局からの受信信号を基地局へ中継する際に、それらアンテナパターンの重複エリアにおいて移動局は、レイク受信機能により、各アンテナパターンによる信号をそれぞれ分離して受信することができ、通信の安定性が向上する。
【００２１】
なお、上述した第１の実施形態では、親局側装置３０に遅延装置３６を設けたが、子局側装置４０−２に遅延装置３６を設けるようにしてもよい。この場合、下り回線においてはＰＡ４１の前段に設けてもよく、あるいは後段に設けてもよい。また、上り回線においてはＬＮＡ４２の前段に設けてもよく、あるいは後段に設けてもよい。
【００２２】
また、遅延装置３６（遅延手段）は電気的に遅延量を付加するものであってもよく、あるいは光学的に遅延量を付加するものであってもよい。例えば、遅延時間に対応する伝送時間に相当するケーブル長の光ファイバケーブルを備え、入力信号を該光ファイバケーブル内を通過させて出力するように構成する。
【００２３】
次に、第２の実施形態について説明する。
図３は、本発明の第２の実施形態によるリピータ装置２の構成を示すブロック図である。この図３において図２の各部に対応する部分には同一の符号を付け、その説明を省略する。第２の実施形態によるリピータ装置は、図３に示すように、親局側装置と２つの子局側装置からなる基本部（第１の中継手段）を備える。そして、増設により、親局側装置と２つの子局側装置からなる増設部（第２の中継手段）をさらに具備する。増設部は増減設ができるようになっている。これにより、ユーザ数の増減に基づきシステム容量の拡大あるいは縮小が容易に図れる。
【００２４】
増設部の親局側装置３０のＤＵＰ３１は基地局向けアンテナ２１の第２の偏波面に接続される。増設部の子局側装置４０−１のＤＵＰ４３は移動局向けアンテナ２２−１の第２の偏波面に接続される。増設部の子局側装置４０−２のＤＵＰ４３は移動局向けアンテナ２２−２の第２の偏波面に接続される。基地局向けアンテナ２１は、第１の偏波面とこれに直交する第２の偏波面を有している。基本部は基地局向けアンテナ２１の第１の偏波面を使用する。増設部は基地局向けアンテナ２１の第２の偏波面を使用する。移動局向けアンテナ２２−１及び２２−２は、第１の偏波面とこれに直交する第２の偏波面を有している。そして、基本部は、移動局向けアンテナ２２−１の第１の偏波面と移動局向けアンテナ２２−２の第１の偏波面を使用する。増設部は、移動局向けアンテナ２２−１の第２の偏波面と移動局向けアンテナ２２−２の第２の偏波面を使用する。
【００２５】
図４は、図３の基本部及び増設部それぞれの上り回線における伝送周波数帯域特性の例を示す図である。図４（ａ），（ｂ）に示すように、基本部は予め増設部と同じ伝送周波数帯域特性を有している。図４の例では、基本部及び増設部は４つのキャリアの中継機能を有し、各キャリアの周波数帯域及びその特性は基本部と増設部で同じである。これにより、移動局からの４つのキャリアの受信信号は、基本部及び増設部により増幅されて基地局向けに放射される。
【００２６】
ここで、移動局向けアンテナ２２−１の受信信号に着目すると、第１の偏波面で受信された信号は基本部を介して基地局に中継され、また、第２の偏波面で受信された信号は増設部を介して基地局に中継される。これにより、基地局は、ある一つのキャリアについて、第１の偏波の受信信号と第２の偏波の受信信号を得ることができ、これら異なる偏波の受信信号に基づいてダイバーシチ受信を行うことができる。同様に、移動局向けアンテナ２２−２の受信信号についても異なる偏波の受信信号が基地局に中継され、基地局においてダイバーシチ受信が可能となる。この結果、移動局から基地局向けの上り回線の通信の安定性が向上する。
【００２７】
図５は、図３の基本部及び増設部それぞれの下り回線における伝送周波数帯域特性の例を示す図である。図５（ａ），（ｂ）に示すように、基本部と増設部とでは伝送周波数帯域特性が異なっている。図５の例では、基本部は周波数が低い方の２つのキャリアの中継機能を有し、一方、増設部は周波数が高い方の２つのキャリアの中継機能を有している。これにより、下り回線では、基地局からの受信信号を効率よく移動局向けに中継する。
【００２８】
上述した第２の実施形態によれば、基本部で中継する受信信号と増設部で中継する受信信号をそれぞれ異なる偏波の受信信号としたので、基地局においてそれら異なる偏波の受信信号に基づくダイバーシチ受信を実現することができ、通信の安定性が向上する。さらに、基本部が予め増設部と同じ伝送周波数帯域特性を有するようにしたので、増設部の設備時に基本部の伝送周波数帯域特性を増設部に合わせる変更を行う必要がなく、システム容量拡大時におけるキャリア数の増加に容易に対応することができる。
【００２９】
以上、本発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の発明によれば、指向性の異なる複数のアンテナパターンを発生する際に、各アンテナパターンによる放射タイミングをＣＤＭＡ方式における拡散信号の一チップ分の時間以上ずらすので、それらアンテナパターンの重複エリアにおいて無線局（例えば移動局）は、レイク受信機能により、各アンテナパターンによる信号をそれぞれ分離して受信することができ、通信の安定性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態によるリピータ装置２を用いた移動通信システムの構成例を示すブロック図である。
【図２】  本発明の第１の実施形態によるリピータ装置２の構成を示すブロック図である。
【図３】  本発明の第２の実施形態によるリピータ装置２の構成を示すブロック図である。
【図４】  図３の基本部及び増設部それぞれの上り回線における伝送周波数帯域特性の例を示す図である。
【図５】  図３の基本部及び増設部それぞれの下り回線における伝送周波数帯域特性の例を示す図である。
【符号の説明】
１…基地局、２…リピータ装置、３…移動局、２１…基地局向けアンテナ、２２−１，２２−２…移動局向けアンテナ、３０…親局側装置、３１，４３…アンテナ送受共用器（ＤＵＰ）、３２，４２…低雑音増幅器（ＬＮＡ）、３３，４１…送信電力増幅器（ＰＡ）、３４…分配器、３５…合成器、３６…遅延装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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