(57)【要約】【目的】  本発明は携帯電話用電波の中継装置に関し、携帯電話の電波（８００ＭＨｚ、１．５ＧＨｚ及び２ＧＨｚ帯域）が届きにくい建物内（地上・地下）の電波不感地帯において、その電波を最適化すること。【構成】  ダウンリンクにおいて、携帯電話会社の電波を周波数毎に屋外で受信するアンテナ１と、受信信号を低雑音増幅するダウンリンク用ＬＮＡ２と、受信信号の強度を調整するダウンリンク用中継器本体３と、通話品質保持レベルに増幅するダウンリンク用ＨＰＡ４と、主に屋内で発信するアンテナ５とからなること。さらに、アップリンクでも、携帯電話会社の電波を周波数毎に主に屋内で受信するアンテナ６と、受信信号を低雑音増幅するアップリンク用ＬＮＡ７と、受信信号の強度を調整するアップリンク用中継器本体８と、通話品質保持レベルに増幅するアップリンク用ＨＰＡ９と、屋外で発信するアンテナ１０とからなること。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダウンリンク又はアップリンクにおいて、携帯電話会社の電波を周波数毎に屋外で受信又は発信するアンテナと、受信信号を低雑音増幅するＬＮＡと、受信信号の強度を調整する中継器本体と、通話品質保持レベルに増幅するＨＰＡと、主に屋内で発信又は受信するアンテナとからなることを特徴とする携帯電話用電波中継装置。
【請求項２】
ダウンリンクにおいて、携帯電話会社の電波を周波数毎に屋外で受信するアンテナと、受信信号を低雑音増幅するダウンリンク用ＬＮＡと、受信信号の強度を調整するダウンリンク用中継器本体と、通話品質保持レベルに増幅するダウンリンク用ＨＰＡと、主に屋内で発信するアンテナとからなるとともに、アップリンクでも、携帯電話会社の電波を周波数毎に主に屋内で受信するアンテナと、受信信号を低雑音増幅するアップリンク用ＬＮＡと、受信信号の強度を調整するアップリンク用中継器本体と、通話品質保持レベルに増幅するアップリンク用ＨＰＡと、屋外で発信するアンテナとからなることを特徴とする携帯電話用電波中継装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記携帯電話会社の電波の周波数をそれぞれ、８００ＭＨｚ、１．５ＧＨｚ及び２ＧＨｚ帯域としていることを特徴とする携帯電話用電波中継装置。
【請求項４】
請求項１，２又は３において、前記中継器本体には、周波数帯域毎にディップスイッチピンによって調節可能なディップスイッチが設けられるとともに、該ディップスイッチに接続されてダウンリンク又はアップリンクの利得状態を検波する検波器が設けられ、且つ該検波器にはＬＥＤインジケータが設けられていることを特徴とする携帯電話用電波中継装置。
【請求項５】
請求項１，２，３又は４において、前記ＨＰＡには、受信信号の利得増減に対して調整できるＡＬＣが設けられていることを特徴とする携帯電話用電波中継装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯電話の電波（８００ＭＨｚ、１．５ＧＨｚ及び２ＧＨｚ帯域）が届きにくい建物内（地上・地下）の電波不感地帯において、その電波を最適化することができる携帯電話用電波の中継器に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、携帯電話の普及率は著しく、人口カバー率は１００％に近づいているが、極めて大きな問題として、携帯電話の電波が届かない空間が未だに多く残されている事実がある。具体的には、地下等で、携帯電話の電波が届かないエリアに事務所や店舗を構えて事業を行っている方々にとって、商売上の注文や、お客様が携帯電話を使えないため、客足が遠のいている実態があるとともに、生活必需品としての携帯電話のサービスが受けられない国民にとっては、死活問題であり、大きな社会問題である。
【０００３】
このため、携帯電話会社各社においても、携帯電話の電波が適正となるような中継装置を導入する方法も開発途中ともいわれている。開発できたとしても、費用的にも、各社、それぞれに機器費用がかかり、さらに、開発できたとしても、現在４社が存在しており、その各社間の互換性の問題もある。また、最近の第３世代（３Ｇ）携帯電話機には対応できるかの問題もある。このようなことから、全ての携帯電話会社の全ての携帯電話が使用できる中継器の開発が急がれている。
【０００４】
ところで、現在の状況では、携帯電話の電波が届かない空間においては、携帯電話用電波中継装置を導入する場合、次のような技術によっている。まず、携帯電話で使用している周波数は８００ＭＨｚ、１．５ＧＨｚ及び２ＧＨｚ帯域に分かれているので携帯電話中継器を設置現場で高価な電波測定器（例：スペクトラムアナライザ）等で各周波数帯域別に電波の強度等をｄＢ単位で測定する。そして、アンテナより中継器までのケーブルの種類、太さ、長さによる損失（ロス）をｄＢ単位で計算して、中継器での全体予想利得（各周波数別の利得−ケーブルでの損失）を計算する。次に、予想利得に基づいて中継機の利得を調節する。中継器の利得を調節後、また測定器で出力電波の強度を測定して、基準値内の数値になっているか測る。出力電波の強度が基準値内に入っていない場合は、今までの工程を何度も何度も繰り返して基準値範囲内になるまで繰り返し測定と調節をしている。このような状況であると、技術知識と経験、高価な測定器を持たない作業者が現場で効率的に無線中継器を最良の条件で設置、運用するのは極めて難しい。
【０００５】
このため現在の状況での大きな欠点、問題点としては、周波数毎の電波の強度を測定するために、高価なスペクトラムアナライザ等の電波測定器が必要であり、重量もある電波測定器を適宜な現場に持ち込む必要がある。また、現場の設置業者の技術的知識と熟練度が必要とされる。さらに、測定と調節の繰り返しにかなりの時間が掛かる欠点がある。また、特許文献１では、電波不感地帯の携帯電話回線の有効利用を図るものであるが、携帯電話で使用している周波数の内の一つについてのみ改善を図るものであり、携帯電話で使用している全ての周波数に対応するものではなく、本質的に相違している。
【特許文献１】特開２００１−６９０６８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このため、本発明が解決しようとする課題（技術的課題又は目的等）は、全ての携帯電話の電波（８００ＭＨｚ、１．５ＧＨｚ及び２ＧＨｚ帯域）が届きにくい建物内（地上・地下）の電波不感地帯において、高価なスペクトラムアナライザ等の電波測定器を必要とせず、現場の設置業者の技術的知識と熟練度も必要とせず、極めて簡単に、全ての電波を適正に調整できる携帯電話用電波中継器を実現することである。具体的には、技術知識と経験、高価な測定器を持たない作業者でも現場でＬＥＤインジケータのレベルだけ見ながら簡単に、ディップスイッチ（Dip Switch）をＯＮ／ＯＦＦすることだけで、それぞれの周波数帯域別の利得を最適化することができるようにすることが課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そこで、発明者は上記課題を解決すべく鋭意，研究を重ねた結果、本発明を、ダウンリンク又はアップリンクにおいて、携帯電話会社の電波を周波数毎に屋外で受信又は発信するアンテナと、受信信号を低雑音増幅するＬＮＡと、受信信号の強度を調整する中継器本体と、通話品質保持レベルに増幅するＨＰＡと、主に屋内で発信又は受信するアンテナとからなることを特徴とする携帯電話用電波中継装置としたことにより、前記課題を解決した。
【０００８】
また、ダウンリンクにおいて、携帯電話会社の電波を周波数毎に屋外で受信するアンテナと、受信信号を低雑音増幅するダウンリンク用ＬＮＡと、受信信号の強度を調整するダウンリンク用中継器本体と、通話品質保持レベルに増幅するダウンリンク用ＨＰＡと、主に屋内で発信するアンテナとからなるとともに、アップリンクでも、携帯電話会社の電波を周波数毎に主に屋内で受信するアンテナと、受信信号を低雑音増幅するアップリンク用ＬＮＡと、受信信号の強度を調整するアップリンク用中継器本体と、通話品質保持レベルに増幅するアップリンク用ＨＰＡと、屋外で発信するアンテナとからなることを特徴とする携帯電話用電波中継装置としたことにより、前記課題を解決した。
【０００９】
前記構成において、前記携帯電話会社の電波の周波数をそれぞれ、８００ＭＨｚ、１．５ＧＨｚ及び２ＧＨｚ帯域としてなることを特徴とする携帯電話用電波中継装置としたことにより、前記課題を解決した。また、前記構成において、前記中継器本体には、周波数帯域毎にディップスイッチピンによって調節可能なディップスイッチが設けられるとともに、該ディップスイッチに接続されてダウンリンク又はアップリンクの利得状態を検波する検波器が設けられ、且つ該検波器にはＬＥＤインジケータが設けられてなることを特徴とする携帯電話用電波中継装置としたことにより、前記課題を解決した。さらに、前記構成において、前記ＨＰＡには、受信信号の利得増減に対して調整できるＡＬＣが設けられてなることを特徴とする携帯電話用電波中継装置としたことにより、前記課題を解決したものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明においては、高価な測定器（例：スペクトラムアナライザ）等が無くても中継器本体に付いているＬＥＤインジケータだけで、中継器の総合利得を各周波数毎に把握設定することができる。また、ＬＥＤインジケータとディップスイッチ（Dip Switch）の調節だけで現場での電波の強度を最適化することが簡単にでき、現場の設置作業者の技術知識と経験が大幅に緩和される。さらに、ＬＥＤインジケータでの表示だけで中継器の総合利得を把握することができるのでケーブルの損失等、複雑な計算をする必要が無い。このため、現場での測定及び設定調節に掛かる時間と費用が飛躍的に節約できる最大の利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の最良の実施形態について図面に基づいて説明すると、図１は構成図であって、ダウンリンク（基地局からの受信）においては、屋外で受信するアンテナ１と、ダウンリンク用ＬＮＡ（Low Noise AMP)２と、ダウンリンク用中継器本体３と、ダウンリンク用ＨＰＡ（High Power AMP) ４と、主に屋内で発信するアンテナ５とから構成されている。また、アップリンク（携帯端末から基地局への送り）でも、主に屋内で受信するアンテナ６と、アップリンク用ＬＮＡ（Low Noise AMP)７と、アップリンク用中継器本体８と、アップリンク用ＨＰＡ（High Power AMP) ９と、屋外で発信するアンテナ１０とから構成されている。
【００１２】
また、ダウンリンク用ＬＮＡ２とダウンリンク用中継器本体３との間、該ダウンリンク用中継器本体３とダウンリンク用ＨＰＡ４との間にはそれぞれ適宜なケーブル１１にて接続されている。また、アップリンク用ＬＮＡとアップリンク用中継器本体８との間、該アップリンク用中継器本体８とアップリンク用ＨＰＡ９との間はそれぞれ適宜なケーブル１２にて接続されている。なお、低雑音増幅された信号は、中継器本体Ａに伝達されるが、伝送損失が２０ｄＢ以上になると中継器の性能が落ちるので、設計段階で同軸ケーブル長および使用する同軸ケーブルの選定に留意する必要がある。
【００１３】
また、基本的構成図からすると、図２に示すように、ダウンリンク用ＬＮＡ（Low Noise AMP)２とアップリンク用ＬＮＡ（Low Noise AMP)７とで、受信信号を低雑音増幅する低雑音増幅器ＬＮＡ（Low Noise AMP)が構成されている。また、ダウンリンク用中継器本体３とアップリンク用中継器本体８とで中継器本体Ａが構成されている。さらに、ダウンリンク用ＨＰＡ（High Power AMP) ４とアップリンク用ＨＰＡ（High Power AMP) ９とで、ハイパワー増幅器ＨＰＡ（High Power AMP) が構成されている。
【００１４】
前記ＬＮＡ（Low Noise AMP)は、低雑音増幅手段であって、空間に到来する各種の電波の中から、携帯電話で使用する電波だけを取出し、低雑音増幅する。完全に弱まった信号は増幅しても、雑音が増えることから、初期段階で増幅し、システム全体の性能を向上させるものである。特に、携帯電話で使用している周波数は８００ＭＨｚ、１．５ＧＨｚ及び２ＧＨｚ帯域に分かれているので、その周波数毎の低雑音増幅部２０，２０，…設ける。すなわち、８００ＭＨｚ、１．５ＧＨｚ及び２ＧＨｚ帯域の３種類の低雑音増幅部２０が設けられている。                                                
【００１５】
前記中継器本体Ａには、周波数帯域毎にディップスイッチ２１（Dip Switch）が設けられるとともに、各携帯電話事業者基地局からの周波数帯域毎（８００ＭＨｚ、１．５ＧＨｚ及び２ＧＨｚ）に検波器２３が設けられている。該検波器２３の測定によって、電波の強度及び本装置を設置する建物（施設）内の電波不感地域解消に要するケーブルの種類、太さ、長さとコネクター等の損失を勘案した結果値を一目でモニタリンクができるＬＥＤインジケータ（ＲＳＳＩ：Received Signal Strength Indicator）２４が設けられている。つまり、中継器本体Ａ内に流れる電波の周波数状況がリアルタイムで検出できるように構成されている。
【００１６】
前記ＬＥＤインジケータ（ＲＳＳＩ）２４は、周波数帯域毎に１０個ずつのＬＥＤが設けられ、各ＬＥＤ１個は３ｄＢの利得の変化を表すように構成されている。該ＬＥＤインジケータ（ＲＳＳＩ）２４で表示してくれる本発明全体の受信利得(Down Link）及び送信利得(Up Link）に関し、これを調節するために各周波数別のディップスイッチ２１（Dip Switch）が設けられているものである。
【００１７】
前記ダウンリンク用中継器本体３とアップリンク用中継器本体８とからなる中継器本体Ａには、６個のディップスイッチ（Dip Switch）２１が設けられ、上段の３個はダウンリンク（Down link）（基地局→携帯端末機方向）の出力設定用として、下段の３個はアップリンク（Up link）（携帯端末機→基地局方向）の出力設定用としてそれぞれ設けられている。
【００１８】
１個のディップスイッチ（Dip Switch）２１には、それぞれ５つのディップスイッチピン（Dip Switch Pin) ２２があり、左側又は右側から１、２、４、８、１６ｄＢの順で配列され０ｄＢ〜３２ｄＢの範囲で１ｄＢステップでの出力調整を可能としている。ディップスイッチ（Dip Switch）２１の表示は減衰量を表す。スイッチがＯＮの状態になっていれば、ＯＮになっている分、出力は減衰する。全てがＯＮのときには−３１ｄＢであり、全てがＯＦＦのときには０ｄＢである。
【００１９】
また、前記ＬＥＤインジケータ（ＲＳＳＩ）２４の赤いＬＥＤが所定の数のメモリを超え点灯するようになると中継器の出力が低下したり、出力が飽和状態になり出力品質が低下するので、赤いＬＥＤが所定の数を超えて点灯しないようにディップスイッチ（Dip Switch）２１を調整すると、適切な運用状態で定められた基準値を維持しながら最適な通話環境の出力品質の電波を提供できる。
【００２０】
また、前記中継器本体Ａにおいて、８００ＭＨｚの周波数は、携帯電話会社２社の他、地域防災無線等も混在使用しているため、この中から、携帯電話の周波数のみを選択するために、周波数分離特性が優秀なフィルタを使用して隣接した携帯電話以外の信号を除去する必要がある。
【００２１】
前記ＨＰＡ（High Power AMP) は、前記中継器本体Ａで中間増幅した信号を、通話品質保持レベルに増幅し、空間に放射する役割をする。また、アップリンクについては、携帯端末より基地局にＲＦ信号を伝達するのに必要な出力とするものである。また、特に、過出力を防止するために最大出力＋１０ｄＢｍを基準とするＡＬＣ（Automatic 1eve1 Controler ）２５が設けられている。そして該ＡＬＣ２５に続けてオペアンプ等の増幅器２６が設けられ、さらに、該増幅器２６の出力値を検波する検波器２７が設けられ、検波器２７から前記ＡＬＣ（Automatic 1eve1 Controler ）２５に接続されている。これによって、前記中継器本体Ａで中間増幅した信号が少し（約１０ｄＢ程度）の利得の増減があっても、前記ＡＬＣ(Automatic Leve1 Control1er)によるフィードバック機構によって最適化した（最大出力＋１０ｄＢｍ）通話用電波を放射できる。
【００２２】
次に、作用について説明する。まず、ダウンリンク（基地局からの受信）では、屋外に設置されたアンテナ１で受信した基地局信号をダウンリンク用ＬＮＡ（Low Noise AMP)２で低雑音増幅し、ダウンリンク用中継器本体３で受信信号の強度を調整した後、屋内に設置されているダウンリンク用ＨＰＡ（High Power AMP) ４に転送する。そして、該ダウンリンク用ＨＰＡ４では、携帯電話機の使用に適した信号が受信できるように、サービス信号を通話品質保持レベルに増幅し、室内に設置されたアンテナ５で室内に放射する。
【００２３】
この作用をより具体的に説明する。前記ダウンリンク用ＬＮＡ（Low Noise AMP)２にて携帯電話で使用する電波だけを取り出し、低雑音増幅する。そして、ケーブル１１の種類、長さ及びコネクタの種類等によって損失が発生する。次いで、中継器本体Ａにて携帯電話会社毎に異なる周波数帯域毎に分離し、増幅調整する。該中継器本体Ａからの出力を、検波器２３を介してＬＥＤインジケータ２４に総合出力（外部電波強度・ケーブルの損失等を加えた出力値）として表示する。特に、計測器なしで簡単に総合利得が測定できる。つまり、ＬＥＤインジケータ２４に中継器本体Ａからの出力を表示することで、計測器なしで各周波数帯域毎の強度・外部アンテナの状況等が把握可能となる。そして、必要があれば、ＬＥＤインジケータ２４が所定のメモリ以上点火しないようにディップスイッチ２１を調整して周波数帯域毎に最適な出力設定にする。さらに、最適な入力されたＨＰＡ（High Power AMP) で、各周波数毎の出力が基準値内にあるかを検波器２７で検出して、基準値外の場合は、ＡＬＣ(Automatic Leve1 Control1er)で自動的に増減調整する。このようにして外部環境の変化による電波強度の変化があっても、常に電波状況の監視と自動利得の調整範囲に収め、安定的なダウンリンクができる。
【００２４】
また、アップリンク（携帯端末から基地局への送り）では、携帯電話機から発射された電波を屋内に設置されているアンテナ６を介してアップリンク用ＬＮＡ（Low Noise AMP)７で低雑音増幅し、アップリンク用中継器本体８で受信信号の強度を調整し、屋外に設置されているアップリンク用ＨＰＡ（High Power AMP) ９に転送する。該アップリンク用ＨＰＡ９では、基地局が適切な信号を受信できるように、サービス信号を通話品質保持レベルに増幅し、屋外に設置されたアンテナ１０にて基地局３０へ放射する（図１参照）。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明は、具体的には、DoCoMo,au,TUKA,Vodaphone各社の２Ｇ及び３Ｇ全ての携帯電話機に対応しており、現在、携帯電話会社各社において、各１社のみの携帯電話の電波が適正となるように対応できる中継装置の開発途中ともいわれているが、本発明は、全ての携帯電話機に対応しており、操作性、価格性、便利性などにおいても、格段と産業上の利用可能性が高いものである。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の構成図である。
【図２】（Ａ）は本発明の簡易なブロック図、（Ｂ）は携帯電話会社の電波の周波数毎のＬＥＤインジケータの略図である。
【図３】（Ａ）は本発明のダウンリンクのブロック図、（Ｂ）は特定の携帯電話会社の電波の周波数のＬＥＤインジケータの略図である。
【符号の説明】
【００２７】
１，５，６，１０…アンテナ
２…ダウンリンク用ＬＮＡ
３…ダウンリンク用中継器本体
４…ダウンリンク用ＨＰＡ
７…アップリンク用ＬＮＡ
８…アップリンク用中継器本体
９…アップリンク用ＨＰＡ
ＬＮＡ…低雑音増幅器
Ａ…中継器本体
ＨＰＡ…ハイパワー増幅器
２１…ディップスイッチ
２３…検波器
２４…ＬＥＤインジケータ
２５…ＡＬＣ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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