(57)【要約】無線基地局（ＢＴＳ）と複数のアンテナユニット（ＡＵ−１，…ＡＵ−Ｎ）をループ状に接続し、ＢＴＳから各ＡＵへの送信信号（ＴＸ）と、各ＡＵにおける受信信号（ＲＸ）をループに沿って同一方向に流す。各ＡＵにおいては、送信信号のディジタル値を複製してアンテナ（３２）から送信し、受信信号のディジタル値を加算部（３８）において前段のＡＵから受け取った値に加算して次段のＡＵに渡す。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線基地局と、
複数のアンテナユニットと、
無線基地局と複数のアンテナユニットを結ぶループに沿って、無線基地局から複数のアンテナユニットへ送信信号を送る送信信号路と、
該ループに沿って送信信号と同じ方向で、複数のアンテナユニットから無線基地局へ受信信号を送る受信信号路とを具備し、
各アンテナユニットは、アンテナと、アンテナからの送信のために送信信号路に流れる送信信号を複製する複製手段と、アンテナで受信された信号を受信信号路に流れる受信信号に加算する加算回路とを具備するマルチアンテナ無線システム。
【請求項２】
前記送信信号路に流れる送信信号および前記受信信号路に流れる受信信号はいずれもディジタル信号であり、
各アンテナユニットは、複製手段が複製した送信信号のディジタル値をアンテナからの送出のためにアナログ値に変換するＤ／Ａ変換器と、アンテナでの受信信号のアナログ値をディジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器とをさらに具備し、
前記複製および加算はそれぞれディジタル値の複製および加算である請求項１記載のマルチアンテナ無線システム。
【請求項３】
前記送信信号路および受信信号路は無線基地局と複数のアンテナユニットをループ状に結ぶケーブル内に設けられる請求項１または２記載のマルチアンテナ無線システム。
【請求項４】
前記送信信号路および受信信号路は無線基地局と複数のアンテナユニットを直列に結ぶケーブル内に設けられる請求項１または２記載のマルチアンテナ無線システム。
【請求項５】
前記ループに沿って複数のユニットから無線基地局へアンテナユニットの数を示す信号を伝送する第３の信号路をさらに具備し、
各アンテナユニットは第３の信号路に流れる信号に１を加算する第２の加算回路をさらに具備する請求項１〜４のいずれか１項記載のマルチアンテナ無線システム。
【請求項６】
無線基地局と、複数のアンテナユニットと、無線基地局と複数のアンテナユニットを結ぶループに沿って、無線基地局から複数のアンテナユニットへ送信信号を送る送信信号路と該ループに沿って送信信号と同じ方向で、複数のアンテナユニットから無線基地局へ受信信号を送る受信信号路とを具備するマルチアンテナ無線システムにおいての使用に適したアンテナユニットであって，各アンテナユニットは、
アンテナと、
アンテナからの送信ために送信信号路に流れる送信信号を複製する複製手段と、
アンテナで受信された信号を受信信号路に流れる受信信号に加算する加算回路とを具備するアンテナユニット。
【請求項７】
前記送信信号路に流れる送信信号および前記受信信号路に流れる受信信号はいずれもディジタル信号であり、
複製手段が複製した送信信号のディジタル値をアンテナからの送出のためにアナログ値に変換するＤ／Ａ変換器と、アンテナでの受信信号のアナログ値をディジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器とをさらに具備し、
前記複製および加算はそれぞれディジタル値の複製および加算である請求項６記載のアンテナユニット。
【請求項８】
前記マルチアンテナ無線システムは、前記ループに沿って複数のユニットから無線基地局へアンテナユニットの数を示す信号を伝送する第３の信号路をさらに具備し、
第３の信号路に流れる信号に１を加算する第２の加算回路をさらに具備する請求項６または７記載のアンテナユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、無線基地局と多数のアンテナユニットとを具備するマルチアンテナ無線システム及びそのシステムにおける使用に適したアンテナユニットに関する。
【背景技術】  移動通信システムにおいて、例えばビル内や地下街では建築物の構造により電波の到達距離が極めて小さくなる。このため、不感地帯を減少させるために多数の無線基地局（ＢＴＳ）の設置が必要となる。
多数のＢＴＳを設置するためには膨大な費用を要するので、例えばＣＤＭＡ（符号分割多重）が採用された移動通信システムでは、図１に示すように、多数のアンテナ１０とＢＴＳ１２とを多数の合成分配器（ハイブリッド回路）１４を介して接続する構成が可能である。
しかしながらこの構成では、アンテナ１０とＢＴＳ１２の間に介在する合成分配器１４の数に比例して減衰量が増大するので、それを補うためにＢＴＳ１２の送信側（ＴＸ）では極めて大きな送信電力が必要となり、受信側（ＲＸ）では高い受信感度が要求される。
また、ＢＴＳ１２とアンテナ１０の間の伝幡遅延量はＢＴＳ１２とアンテナ１０の間の距離に応じて異なるので、呼設定要求に対する応答の待ち時間の幅やＲａｋｅ受信におけるパスサーチの幅をこの遅延時間のばらつきを考慮して設計しなければならない、という問題もある。
【特許文献１】      特開２０００−２５２９２２号公報
【特許文献２】      特許第２６９９９０３号
【特許文献３】      特開平５−２６８１２８号公報
【特許文献４】      特開平５−２６８６５８号公報
【特許文献５】      特開２００１−１７７８６６号公報
【特許文献６】      特開２００１−３２０３４８号公報
【特許文献７】      特開２００２−１８６０１７号公報
【特許文献８】      特開平５−２２３１６号公報
【特許文献９】      特開平５−２２３１７号公報
【特許文献１０】      特開平５−２２３１８号公報
【特許文献１１】      特開平５−１０２９７９号公報
【特許文献１２】      特開平５−１０２９８０号公報
【特許文献１３】      特開平７−７９２４４号公報
【発明の開示】
したがって本発明の目的は、比較的低コストで多数のアンテナを配置することを可能にするマルチアンテナ無線システムおよびそのシステムにおける使用に適したアンテナユニットを提供することにある。
本発明によれば、無線基地局と、複数のアンテナユニットと、無線基地局と複数のアンテナユニットを結ぶループに沿って、無線基地局から複数のアンテナユニットへ送信信号を送る送信信号路と、該ループに沿って送信信号と同じ方向で、複数のアンテナユニットから無線基地局へ受信信号を送る受信信号路とを具備し、各アンテナユニットは、アンテナと、アンテナからの送信のために送信信号路に流れる送信信号を複製する複製手段と、アンテナで受信された信号を受信信号路に流れる受信信号に加算する加算回路とを具備するマルチアンテナ無線システムが提供される。
本発明によれば、上記の構成を有するマルチアンテナ無線システムにおいての使用に適したアンテナユニットとして、上記の構成のアンテナユニットもまた提供される。
本発明においては、送信信号については複数のアンテナユニットを直列に結ぶ送信信号路上で各アンテナユニットにおいて送信のために順次複製され、受信信号については複数のアンテナユニットを直列に結ぶ受信信号路上で各アンテナにおける受信信号が順次加算されるので、構成が簡潔であり、多数のアンテナを低コストで配置することが可能となる。
また、受信信号と送信信号はループに沿って同じ方向に運ばれるので、送信信号路（基地局から各アンテナへの伝送路）と受信信号路（各アンテナから基地局への伝送路）における伝送遅延量の合計は各アンテナユニットについて実質的に等しくなり、アンテナと移動機の間の伝幡遅延量の相違のみとなる。したがって、呼設定要求に対する応答の待ち時間の幅やＲａｋｅ受信におけるパスサーチの幅が狭くなり、処理負荷が軽減される。
前記送信信号路に流れる送信信号および前記受信信号路に流れる受信信号はいずれもディジタル信号であり、各アンテナユニットは、複製手段が複製した送信信号のディジタル値をアンテナからの送出のためにアナログ値に変換するＤ／Ａ変換器と、アンテナでの受信信号のアナログ値をディジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器とをさらに具備し、前記複製および加算はそれぞれディジタル値の複製および加算であることが好適である。
ディジタル信号の形で信号の伝送、複製および加算を行なうことで、損失なく伝送、複製および加算することが可能となる。
【図面の簡単な説明】  図１は多数の合成分配器を用いてＢＴＳに多数のアンテナを提供する構成を示すブロック図；
図２は本発明に係るマルチアンテナ無線システムの第１の例を示すブロック図；
図３は図２のマルチアンテナ無線システムにおけるアンテナユニットの概略構成を示すブロック図；
図４は本発明に係るマルチアンテナ無線システムの第２の例を示すブロック図；
図５は図４のマルチアンテナ無線システムにおけるアンテナユニットの概略構成を示すブロック図；
図６は本発明に係るマルチアンテナ無線システムの第３の例を示すブロック図；
図７は図６のマルチアンテナ無線システムにおけるアンテナユニットの概略構成を示すブロック図；
図８は本発明に係るマルチアンテナ無線システムの第４の例を示すブロック図；
図９は図８のマルチアンテナ無線システムにおけるアンテナユニットの概略構成を示すブロック図；
図１０はアンテナユニットの詳細な回路構成の第１の例を示すブロック図；
図１１はＢＴＳの詳細な回路構成の第１の例を示すブロック図；
図１２はアンテナユニットの詳細な回路構成の第２の例を示すブロック図；
図１３はＢＴＳの詳細な回路構成の第２の例を示すブロック図；
図１４はアンテナユニットの詳細な回路構成の第３の例を示すブロック図；
図１５はＢＴＳの詳細な回路構成の第３の例を示すブロック図；
図１６はアンテナユニットの詳細な回路構成の第４の例を示すブロック図；および
図１７はＢＴＳの詳細な回路構成の第４の例を示すブロック図；
【発明を実施するための最良の形態】  図２は本発明に係るマルチアンテナ無線システムを一部に含むＣＤＭＡ移動通信システムの構成を示す。
図２に示された移動通信システム２０は、公衆電話網２２に接続された無線回線制御局２４と、従来型の無線基地局２６と、本発明のマルチアンテナ無線システムを一部に含む無線基地局２８とを具備している。図２に示されたマルチアンテナ無線システムはループ状に接続された多数のアンテナユニット３０を含んでいる。
図３は図２のマルチアンテナ無線システムに含まれるアンテナユニット３０の概略構成を示す。図３に示されるように、各アンテナユニット３０のアンテナ３２において受信され、デュプレクサ３４において送信信号と分離された受信信号はＡ／Ｄ変換器３６においてディジタル信号に変換され、加算器３８において前段のアンテナユニットからの受信ディジタル信号に加算され、次段のアンテナユニットへ送出される。前段のアンテナユニットからの送信ディジタル信号についてはそのまま次段のアンテナユニットへ送出するとともに信号線の分岐点４０において複製されたものがＤ／Ａ変換器４２においてアナログ信号に変換され、デュプレクサ３４を経てアンテナ３２から送信される。前段のアンテナユニットから受け取ったアンテナユニットの数を示す信号については加算器４８により１を加算して次段のアンテナユニットへ渡す。
この様にして、ＢＴＳからの送信信号がすべてのアンテナユニットに分配され、各アンテナユニットにおける受信信号が送信信号と同一方向に送られつつ加算されてすべてのアンテナについての受信信号の総和がＢＴＳへ送られる。
送信信号と受信信号をループに沿って同一方向に伝送することにより、すべてのアンテナユニットについてＢＴＳとの間の伝送遅延時間が実質的に等しくなる。図示されていないが、加算処理や複製処理などによって生じる、送信信号処理と受信信号処理のアンテナユニット内部における処理時間の差分を調整するための遅延回路を設けても良い。
各アンテナユニットにおいて１が加算された信号はループを一巡することにより、アンテナユニットの総数を表わす信号となり、ＢＴＳへ送られる。ＢＴＳにおいて例えばこの値で受信デジタル信号を割り算することにより、アンテナユニットの台数が変わることによる受信信号のパワーレベルの変動を補償することができる。アンテナユニットの台数が決まっている場合、或いは台数の変動によるパワーレベルの変動を許す場合にはこの処理は不要である。
図４および図５には、ＢＴＳとアンテナユニットの接続を電気的には環状であるが、機械的には同じケーブルの中で折り返すことにより直列接続とした例を示す。最終段のアンテナユニット（ＡＵ−Ｎ）からＢＴＳまでの信号線をＢＴＳ→ＡＵ−１→…→ＡＵ−Ｎまでの信号線と同じケーブル内に同居させることにより、みかけ上直列接続であるが、実際にはループ接続となっている。
図６および図７は、図２および図３のアンテナユニットの構成に光／電気変換器５０、電気／光変換器５２、分離部５４および合成部５６を追加して光伝送とした例を示す。同様に図８および図９は図４および図５のアンテナユニットの構成に光／電気変換器５０、電気／光変換器５２、分離部５４および合成部５６を追加して光伝送とした例を示す。なお、合成部５６で時分割多重などにより合成した後に電気／光変換するのでなく、それぞれの信号を互いに異なる波長の光に変換した後に含波する、波長分割多重を使用すれば、遅延時間の差の発生が少なくなる。
図１０および図１１はそれぞれ、アンテナユニットおよびＢＴＳの詳細な回路構成の第１の例を示す。アンテナユニットおよびＢＴＳにそれぞれ設けられた接続検出部６０，６２は、入力側のコネクタ６４，６６の先に装置が接続されているかどうかを検出し、接続されていないときは入力データを強制的にゼロにしてシステムの誤動作を防止する。特に、初段のアンテナユニットＡＵ−１については、正常運用時においても受信信号の加算値（ＳｕｍＤＡＴＡ）とアンテナユニットの数を表わす信号（Ｎ＿ＤＡＴＡ）が入力されないので、接続検出部６０の出力は正常運用時においてもゼロとなり、乗算器６８，７０の出力はゼロとなる。従って、初段のアンテナユニットＡＵ−１からはＳｕｍＤＡＴＡとして自ユニットの受信信号のみが出力され、Ｎ＿ＤＡＴＡとしてはゼロが出力される。その結果、ＢＴＳにはＮ＿ＤＡＴＡとしてアンテナユニットの台数−１が入力されるので、１を加算し（７２）、その逆数をとって（７４）、ＳｕｍＤＡＴＡに乗算する（７６）。“ＱＤＥＭ  ＆  ＲＲＣ  ＦＩＬ”のブロック７８においてはディジタル直交復調の処理およびディジタルルートレイズドコサインフィルタの処理が行なわれ、ベースバンド処理部８０へ供給される。ベースバンド処理部８０からの送信信号は、“ＱＭＯＤ  ＆  ＲＲＣ  ＦＩＬ”のブロック８２においてディジタル直交変調の処理およびディジタルルートレイズドコサインフィルタの処理が行なわれ、各アンテナユニットへ分配される。
図１２および図１３はそれぞれ、アンテナユニットおよびＢＴＳの詳細な回路構成の第２の例を示す。第１の例と異なる点は、乗算器７０の後段で１の加算が行なわれる点とＢＴＳにおいてアンテナユニットの台数による割り算をする代わりに各アンテナユニットにおいて行なわれる点にある。
図１４および図１５はそれぞれ、アンテナユニットおよびＢＴＳの詳細な構成の第３の例を示す。ＢＴＳ（図１５）のＡＧＣ部８４においてＳｕｍＤＡＴＡから計算される電力と目標電力値の差分に応じた制御値（Ｇａｉｎ）を算出し、それを各アンテナユニットにフィードバックする。各アンテナユニット（図１４）においては、その制御値により可変増幅器８６を制御することにより、ＢＴＳにおける受信電力を目標値に収束させる。Ｎ＿ＤＡＴＡの値はＢＴＳにおいて異常検出に用いられる。すなわち、記憶部８６においてアンテナユニット数−１の値を記憶し、実際の値と比較することにより異常を検出する。
図１６および図１７はそれぞれ、アンテナユニットおよびＢＴＳの詳細な回路構成の第４の例を示す。第３の例と異なる点は、ＡＧＣが各アンテナユニットで行なわれ、ＢＴＳではＡＧＣを行なわない点である。
その他にも、図示していないが、アンテナユニットにアナログ無線信号の周波数アップ／ダウン変換器を搭載し、アンテナユニットとＢＴＳ間で伝送する信号をディジタル中間周波数信号としてもよい。また、アンテナユニットのデュプレクサ３４とＡ／Ｄ及びＤ／Ａ間にアンプを搭載し、アナログ無線信号を増幅してもよい。
また、図１０〜図１７の例では、メタリック線路で記述しているが、図６〜図９に示したごとく、アンテナユニットとＢＴＳ間の信号伝送を電気信号から、アンテナユニット及びＢＴＳに光／電気変換器（Ｏ／Ｅ及び電気／光変換器：Ｅ／Ｏ）を搭載して、光信号で伝送してもよい。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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2005041598.tif 000021
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