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技術 サテライト基地局装置

出願人 株式会社NTTドコモ
発明者 大舘均恵比根佳雄
出願日 1994年2月1日 (26年10ヶ月経過) 出願番号 1994-010510
公開日 1995年8月18日 (25年4ヶ月経過) 公開番号 1995-221690
状態 特許登録済
技術分野 移動無線通信システム
主要キーワード オーバラップ領域 送信波信号 同軸伝送路 各分岐路 ポケットベルシステム アナログ伝送方式 サテライト局 携帯局
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1995年8月18日)のものです。
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図面 (12)

目的

本発明は、移動通信システムにおいて、地下街等に無線ゾーン拡張するサテライト基地局装置に関し、アンテナ設置場所にかかわる制約に柔軟に対応し、かつ簡単な構成により所望の無線ゾーンを形成することを目的とする。

構成

無線基地局が形成する無線ゾーンと電磁的遮蔽されて移動局が位置し得る空間に、その空間の通路に沿って個別に配置されてその無線ゾーンを拡張する複数のアンテナ111 〜11N と、無線ゾーンに中継伝送路を介して接続され、その中継伝送路を複数のアンテナ111〜11Nに個別に対応した方路分岐させる分配手段13と、分配手段13によって分岐された方路と複数のアンテナ111〜11Nとの間に個別にこれらのアンテナの給電路を形成し、通路の交差点および屈曲部で生じる伝搬路屈曲に応じた伝搬損失と分配手段13の挿入損失との差以下の挿入損失を有する給電線151〜15Nとを備えて構成される。

概要

背景

現在、多くの都市では、移動通信システム無線基地局が設けられ、車載型携帯型の移動局に対して種々の通信サービスが提供されている。また、このような携帯型の移動局(以下、単に「携帯局」という。)は、特に都市部では、狭くかつ複雑に交差する地下通路に沿って形成された地下街の中を移動する場合が多い。しかし、上述した移動通信システムの無線周波数はHF帯以下の低い無線周波数に比較して顕著な直進性を有し、かつ地物によって生じる透過損失遮蔽損失が著しい。したがって、このような地下街では、最寄りの無線基地局が形成する無線ゾーンから電磁的に遮蔽されて上述した通信サービスは提供されない。

従来、このような地下街に位置する携帯局に地上の携帯局と同等のサービスを提供する方法としては、その地下街の通路に沿ってサテライト局を適宜設置することにより、所望の無線ゾーンの拡張をはかる方法が採用されている。

図7は、サテライト局の第一の設置例を示す図である。図において、無線基地局70が形成する無線ゾーン内には基地局対向部71が設置され、その基地局対向部71は、低損失光ファイバを用いてスター状に構成された双方向の光伝送路72を介して、地下街の所定の位置に個別に設置されたサテライト基地局装置731 〜73N に接続される。

基地局対向部71では、無線基地局70のアンテナの方向に主ビームが調整された指向性のアンテナ74がアンテナ共用器75B のアンテナ端子に接続され、その送信出力増幅器76B および電気−光変換部(E/O)77B を介して光伝送路72の下り方路に接続される。さらに、光伝送路72上り方路は、光−電気変換部(O/E)78B および増幅器79B を介してアンテナ共用器75B の受信入力に接続される。

サテライト基地局装置731 の構成は、地下街の天井面等に対する取り付けが容易な平板状の形状を有する無指向性のアンテナ801 が指向性のアンテナ74に代えて備えられた点を除き、基地局対向部71の構成と同じである。したがって、サテライト基地局装置731 の対応する個々の構成要素については、第一の添え文字を「S 」とし、かつ第二の添え文字を「1 」とした同じ参照番号を付与して示し、ここではその説明を省略する。さらに、サテライト基地局装置732〜73N の構成については、サテライト基地局装置731 の構成と同じであるから、対応する個々の構成要素の参照番号に第二の添え文字としてそれぞれ「2 」〜「N 」を付与し、ここではその説明を省略する。

このような構成の中継システムでは、基地局対向部71のアンテナ74として高利得の八木アンテナ等が採用され、共用器75はそのアンテナを介して基地局70から送信された送信波を取り込む。増幅器76B はこのような送信波を所定のレベル増幅し、電気−光変換部77B はその増幅された送信波を光信号に変換して光伝送路72を介しサテライト基地局装置731 〜73N に分配する。

一方、サテライト基地局装置731 〜73N では、アンテナ801 〜80N は、例えば、図8に示すように、地下街に格子状に形成された通路の交差点中央部の天井面に個別に配置される。サテライト基地局装置731 では、光−電気変換部78S1、増幅器79S1およびアンテナ共用器75S1は、基地局対向部71と反対の処理を上述した光信号に施すことにより送信波を復元し、アンテナ801 を介して再送信する。サテライト基地局装置732 〜73N では、同様にしてそれぞれアンテナ802 〜80N から復元された送信波が再送信される。さらに、増幅器79S1〜79SNの利得が予め所定の値に設定され、サテライト基地局装置731 〜73N は、図8に実線で示すように、地下街の内、移動局が位置し得る場所に不感地帯を含まずにほぼ一様な無線ゾーンを形成する。

また、地下街に位置する携帯局から送信された送信波は、無線基地局70から送信された送信波と同様にして、その移動局が位置する場所に無線ゾーンを形成するサテライト基地局装置によって光信号に変換され、かつ光伝送路72および基地局対向部71を介して無線基地局70に中継される。

以下、現行の移動通信システムに割り付けられた800MHz帯の無線周波数とポケットベルシステム等に割り付けられた200MHz以下の低い無線周波数とについて、上述した地下街の通路に沿った電波伝搬特性を説明する。なお、このような伝搬特性については、地下街の床、壁および天井の構造や材質に併せて、その地下街における人の密度分布に応じて多少の差異が生じるが、ここでは、簡単のため、アンテナ801 は通路の天井面のように人の頭頂部より高い位置に設置されたものとする。

アンテナ801 から放射された800MHz帯の送信波のレベルは、そのアンテナから10m程度の近傍では、その送信波の放射レベルに対してほぼ自由空間損失に等しい50dB減衰する(図9)。さらに、アンテナ801 からの距離が10m以上隔たった位置における送信波のレベルは、その距離が100m増加する毎に10dBないし20dB減衰する(図9)。また、該当する通路に直交する通路では、急激に20dB減衰し(図9)、両者の交差点からの距離が100m増加する毎に10dBないし20dB減衰する(図9)。

一方、アンテナ801 の位置から放射された200MHz以下の周波数の送信波については、その送信波のレベルは、そのアンテナから10m程度の近傍では、同様にして50dB程度減衰する(図9)。しかし、このような送信波のレベルは、送信点から10m以上隔たった位置では、通路の機械的寸法がその送信波の波長に比べて大きいために、100m遠ざかる毎に30dBないし50dBと大きな割合で減衰する(図9)。

図10は、サテライト局の第二の設置例を示す図である。図において、図7に示すものと機能および構成が同じものについては、同じ参照番号を付与して示し、ここではその説明を省略する。

図7に示すサテライト局の構成例との相違点は、無線基地局のアンテナ系に双方向に結合する結合器91がアンテナ74に代えて設けられ、その結合器を介して上述した基地局対向部71を無線基地局に併合することにより無線基地局装置92が構成された点にある。

このような無線基地局装置92の構成は図7に示す基地局対向部71の設置場所が確保できない場合に適用され、かつその無線基地局装置と地下街との間に双方向の中継伝送路を形成するが、その地下街に設置されるサテライト基地局装置731〜73Nの構成は図7に示すものと同じである。したがって、無線基地局92によって形成された無線ゾーンは、地下街の通路に沿って同様に拡張される。

概要

本発明は、移動通信システムにおいて、地下街等に無線ゾーンを拡張するサテライト基地局装置に関し、アンテナの設置場所にかかわる制約に柔軟に対応し、かつ簡単な構成により所望の無線ゾーンを形成することを目的とする。

無線基地局が形成する無線ゾーンと電磁的に遮蔽されて移動局が位置し得る空間に、その空間の通路に沿って個別に配置されてその無線ゾーンを拡張する複数のアンテナ111 〜11N と、無線ゾーンに中継伝送路を介して接続され、その中継伝送路を複数のアンテナ111〜11Nに個別に対応した方路に分岐させる分配手段13と、分配手段13によって分岐された方路と複数のアンテナ111〜11Nとの間に個別にこれらのアンテナの給電路を形成し、通路の交差点および屈曲部で生じる伝搬路屈曲に応じた伝搬損失と分配手段13の挿入損失との差以下の挿入損失を有する給電線151〜15Nとを備えて構成される。

目的

本発明は、アンテナの設置場所にかかわる制約に柔軟に対応し、かつ簡単な構成により所望の無線ゾーンを形成できるサテライト基地局装置を提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
2件

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請求項1

無線基地局が形成する無線ゾーン電磁的遮蔽されてその無線基地局にアクセス可能移動局が位置し得る空間に、その空間に形成された通路に沿って個別に配置されてその無線ゾーンを拡張する複数のアンテナと、前記無線ゾーンに中継伝送路を介して接続され、その中継伝送路を前記複数のアンテナに個別に対応した方路分岐させる分配手段と、前記分配手段によって分岐された方路と前記複数のアンテナとの間に個別にこれらのアンテナの給電路を形成し、前記通路の交差点および屈曲部で生じる伝搬路屈曲に応じた伝搬損失と前記分配手段の挿入損失との差以下の挿入損失を有する給電線とを備えたことを特徴とするサテライト基地局装置

請求項2

無線基地局が形成する無線ゾーンと電磁的に遮蔽されてその無線基地局にアクセス可能な移動局が位置し得る空間に、その空間に形成された通路に沿って個別に配置されてその無線ゾーンを拡張する複数のアンテナと、前記無線ゾーンに中継伝送路を介して接続され、その中継伝送路を前記複数のアンテナに個別に対応した方路に分岐させる分配手段と、前記分配手段によって分岐された方路と前記複数のアンテナとの間に個別にこれらのアンテナの給電路を形成する給電線とを備えたサテライト基地局装置において、前記給電線の長さおよび挿入損失は、前記複数のアンテナによって拡張された個々の無線ゾーン内でアンテナから一定の相対距離の点に至る伝搬損失と、前記分配手段および前記給電線の挿入損失との差分のこれらの無線ゾーンにかかわる総和がその伝搬損失以上の値をとる条件の下で設定されたことを特徴とするサテライト基地局装置。

技術分野

0001

本発明は、移動通信システムにおいて、地下街等に所望の無線ゾーン拡張するサテライト基地局装置に関する。

背景技術

0002

現在、多くの都市では、移動通信システムの無線基地局が設けられ、車載型携帯型の移動局に対して種々の通信サービスが提供されている。また、このような携帯型の移動局(以下、単に「携帯局」という。)は、特に都市部では、狭くかつ複雑に交差する地下通路に沿って形成された地下街の中を移動する場合が多い。しかし、上述した移動通信システムの無線周波数はHF帯以下の低い無線周波数に比較して顕著な直進性を有し、かつ地物によって生じる透過損失遮蔽損失が著しい。したがって、このような地下街では、最寄りの無線基地局が形成する無線ゾーンから電磁的に遮蔽されて上述した通信サービスは提供されない。

0003

従来、このような地下街に位置する携帯局に地上の携帯局と同等のサービスを提供する方法としては、その地下街の通路に沿ってサテライト局を適宜設置することにより、所望の無線ゾーンの拡張をはかる方法が採用されている。

0004

図7は、サテライト局の第一の設置例を示す図である。図において、無線基地局70が形成する無線ゾーン内には基地局対向部71が設置され、その基地局対向部71は、低損失光ファイバを用いてスター状に構成された双方向の光伝送路72を介して、地下街の所定の位置に個別に設置されたサテライト基地局装置731 〜73N に接続される。

0005

基地局対向部71では、無線基地局70のアンテナの方向に主ビームが調整された指向性のアンテナ74がアンテナ共用器75B のアンテナ端子に接続され、その送信出力増幅器76B および電気−光変換部(E/O)77B を介して光伝送路72の下り方路に接続される。さらに、光伝送路72上り方路は、光−電気変換部(O/E)78B および増幅器79B を介してアンテナ共用器75B の受信入力に接続される。

0006

サテライト基地局装置731 の構成は、地下街の天井面等に対する取り付けが容易な平板状の形状を有する無指向性のアンテナ801 が指向性のアンテナ74に代えて備えられた点を除き、基地局対向部71の構成と同じである。したがって、サテライト基地局装置731 の対応する個々の構成要素については、第一の添え文字を「S 」とし、かつ第二の添え文字を「1 」とした同じ参照番号を付与して示し、ここではその説明を省略する。さらに、サテライト基地局装置732〜73N の構成については、サテライト基地局装置731 の構成と同じであるから、対応する個々の構成要素の参照番号に第二の添え文字としてそれぞれ「2 」〜「N 」を付与し、ここではその説明を省略する。

0007

このような構成の中継システムでは、基地局対向部71のアンテナ74として高利得の八木アンテナ等が採用され、共用器75はそのアンテナを介して基地局70から送信された送信波を取り込む。増幅器76B はこのような送信波を所定のレベル増幅し、電気−光変換部77B はその増幅された送信波を光信号に変換して光伝送路72を介しサテライト基地局装置731 〜73N に分配する。

0008

一方、サテライト基地局装置731 〜73N では、アンテナ801 〜80N は、例えば、図8に示すように、地下街に格子状に形成された通路の交差点中央部の天井面に個別に配置される。サテライト基地局装置731 では、光−電気変換部78S1、増幅器79S1およびアンテナ共用器75S1は、基地局対向部71と反対の処理を上述した光信号に施すことにより送信波を復元し、アンテナ801 を介して再送信する。サテライト基地局装置732 〜73N では、同様にしてそれぞれアンテナ802 〜80N から復元された送信波が再送信される。さらに、増幅器79S1〜79SNの利得が予め所定の値に設定され、サテライト基地局装置731 〜73N は、図8実線で示すように、地下街の内、移動局が位置し得る場所に不感地帯を含まずにほぼ一様な無線ゾーンを形成する。

0009

また、地下街に位置する携帯局から送信された送信波は、無線基地局70から送信された送信波と同様にして、その移動局が位置する場所に無線ゾーンを形成するサテライト基地局装置によって光信号に変換され、かつ光伝送路72および基地局対向部71を介して無線基地局70に中継される。

0010

以下、現行の移動通信システムに割り付けられた800MHz帯の無線周波数とポケットベルシステム等に割り付けられた200MHz以下の低い無線周波数とについて、上述した地下街の通路に沿った電波伝搬特性を説明する。なお、このような伝搬特性については、地下街の床、壁および天井の構造や材質に併せて、その地下街における人の密度分布に応じて多少の差異が生じるが、ここでは、簡単のため、アンテナ801 は通路の天井面のように人の頭頂部より高い位置に設置されたものとする。

0011

アンテナ801 から放射された800MHz帯の送信波のレベルは、そのアンテナから10m程度の近傍では、その送信波の放射レベルに対してほぼ自由空間損失に等しい50dB減衰する(図9)。さらに、アンテナ801 からの距離が10m以上隔たった位置における送信波のレベルは、その距離が100m増加する毎に10dBないし20dB減衰する(図9)。また、該当する通路に直交する通路では、急激に20dB減衰し(図9)、両者の交差点からの距離が100m増加する毎に10dBないし20dB減衰する(図9)。

0012

一方、アンテナ801 の位置から放射された200MHz以下の周波数の送信波については、その送信波のレベルは、そのアンテナから10m程度の近傍では、同様にして50dB程度減衰する(図9)。しかし、このような送信波のレベルは、送信点から10m以上隔たった位置では、通路の機械的寸法がその送信波の波長に比べて大きいために、100m遠ざかる毎に30dBないし50dBと大きな割合で減衰する(図9)。

0013

図10は、サテライト局の第二の設置例を示す図である。図において、図7に示すものと機能および構成が同じものについては、同じ参照番号を付与して示し、ここではその説明を省略する。

0014

図7に示すサテライト局の構成例との相違点は、無線基地局のアンテナ系に双方向に結合する結合器91がアンテナ74に代えて設けられ、その結合器を介して上述した基地局対向部71を無線基地局に併合することにより無線基地局装置92が構成された点にある。

0015

このような無線基地局装置92の構成は図7に示す基地局対向部71の設置場所が確保できない場合に適用され、かつその無線基地局装置と地下街との間に双方向の中継伝送路を形成するが、その地下街に設置されるサテライト基地局装置731〜73Nの構成は図7に示すものと同じである。したがって、無線基地局92によって形成された無線ゾーンは、地下街の通路に沿って同様に拡張される。

発明が解決しようとする課題

0016

ところで、このような従来のサテライト基地局装置では、アンテナ801 〜80N の設置場所は地下街の柱や天井のような構造物の材質、構造等によって制約され、図8に示すような理想的な場所に設置することは必ずしも許容されない。したがって、実際には、例えば、図11に示すように、アンテナ805 は通路の交差点から何れかの通路側に偏った場所に設置される場合が多かった。

0017

しかし、このような場合には、アンテナ805 によって形成される無線ゾーンは同図に実線で示すように図8に示す無線ゾーンに比べて歪んだ形状を有し、特に、そのアンテナが設置された通路と直交する通路では、上述したように伝搬損失が増加するために、隣接するサテライト局によって形成される無線ゾーンとの間に不感地域が生じた。

0018

また、200MHz以下の無線周波数では、このような問題点は上述したように地下街における伝搬損失が大きいためにさらに顕著に生じ、800MHz帯に適応したサテライト基地局装置と同等の性能を有するサテライト基地局装置を用いて所望の無線ゾーンを形成することは難しかった。

0019

さらに、上述した不感地域の発生を回避する方法としては、多くのサテライト基地局を設置したり、個々のサテライト基地局によって形成される無線ゾーンを拡大する方法があるが、通話品質の確保や回線制御にかかわる技術的な制約、コストの上限その他に制約されて実際には何れも適用できなかった。

0020

本発明は、アンテナの設置場所にかかわる制約に柔軟に対応し、かつ簡単な構成により所望の無線ゾーンを形成できるサテライト基地局装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0021

図1は、請求項1および請求項2に記載の発明の原理ブロック図である。請求項1に記載の発明は、無線基地局が形成する無線ゾーンと電磁的に遮蔽されてその無線基地局にアクセス可能な移動局が位置し得る空間に、その空間に形成された通路に沿って個別に配置されてその無線ゾーンを拡張する複数のアンテナ111〜11Nと、無線ゾーンに中継伝送路を介して接続され、その中継伝送路を複数のアンテナ111〜11Nに個別に対応した方路に分岐させる分配手段13と、分配手段13によって分岐された方路と複数のアンテナ111〜11Nとの間に個別にこれらのアンテナの給電路を形成し、通路の交差点および屈曲部で生じる伝搬路屈曲に応じた伝搬損失と分配手段13の挿入損失との差以下の挿入損失を有する給電線151〜15Nとを備えたことを特徴とする。

0022

請求項2に記載の発明は、無線基地局が形成する無線ゾーンと電磁的に遮蔽されてその無線基地局にアクセス可能な移動局が位置し得る空間に、その空間に形成された通路に沿って個別に配置されてその無線ゾーンを拡張する複数のアンテナ211〜21Nと、無線ゾーンに中継伝送路を介して接続され、その中継伝送路を複数のアンテナ211〜21Nに個別に対応した方路に分岐させる分配手段23と、分配手段23によって分岐された方路と複数のアンテナ211〜21Nとの間に個別にこれらのアンテナの給電路を形成する給電線251〜25Nとを備えたサテライト基地局装置において、給電線251〜25Nの長さおよび挿入損失は、複数のアンテナ211〜21Nによって拡張された個々の無線ゾーン内でアンテナから一定の相対距離の点に至る伝搬損失と、分配手段23および給電線251 〜25N の挿入損失との差分のこれらの無線ゾーンにかかわる総和がその伝搬損失以上の値をとる条件の下で設定されたことを特徴とする。

0023

請求項1に記載の発明にかかわるサテライト基地局装置では、アンテナ111〜11N と分配手段13との間が給電線151〜15Nを介して接続される。したがって、これらのアンテナは、空間に形成された通路の屈曲部や交差点の中央部に取り付けることがその通路の構造等に起因してできない場合には、その通路に沿って屈曲部や交差点から離れた位置に個別に取り付け可能となる。さらに、分配手段13は、同様にしてアンテナ111〜11Nから離れた位置やこれらのアンテナの何れかの近傍に取り付け可能となる。

0024

また、アンテナ111 〜11N によって空間内に拡張される無線ゾーンでは、通路の屈曲部や交差点で生じる伝搬路の屈曲に応じた伝搬損失はその屈曲部や交差点近傍の構造によって決定されるが、分配手段13の各方路およびその方路に接続された給電線の挿入損失の和はこのような伝搬損失より小さな値に設定される。

0025

したがって、アンテナ111〜11Nは、このような給電線の挿入損失の範囲内において、上述した屈曲部や交差点で仕切られた通路の区間毎に個別に配置され、かつ上述した伝搬損失のように大きな損失を伴うことなく確実に無線ゾーンを形成する。

0026

請求項2に記載の発明にかかわるサテライト基地局装置では、アンテナ211〜21N と分配手段23との間が給電線251〜25Nを介して接続される。したがって、これらのアンテナは空間に形成された通路の構造等に起因して取り付け場所に制約が課せられる場合にはその通路に沿って分散して取り付け可能となり、かつ分配手段13は同様にしてアンテナ211〜21Nから離れた位置やこれらのアンテナの何れかの近傍に取り付け可能となる。

0027

また、給電線251〜25Nの長さおよび挿入損失は、アンテナ211〜21Nによって形成される個々の無線ゾーン内でアンテナから一定の相対距離の点に至る伝搬損失と、分配手段23および給電線251 〜25N の挿入損失との差分のこれらの無線ゾーンにかかわる総和がその伝搬損失以上の値となる値に設定される。

0028

このように設定された給電線251〜25Nの長さおよび挿入損失の下では、アンテナ211〜21Nによって空間内に形成される全ての無線ゾーンで所定の伝送品質が確保される範囲内で許容される伝搬損失の和は、分配手段23の各方路および給電線251 〜25N の挿入損失によって減少するが、これらのアンテナと同じ特性を有する単一のアンテナによって形成される無線ゾーンに許容される伝搬損失に比べて大きな値となる。

0029

すなわち、アンテナ211〜21Nによって形成される無線ゾーンの面積や幅の和は、上述した単一のアンテナによって形成される無線ゾーンの面積や幅に比べて大きくなる。したがって、単一のサテライト基地局装置によって空間内に形成される無線ゾーンは、確実に拡大される。

0030

以下、図面に基づいて本発明の実施例について詳細に説明する。図2は、請求項1に記載の発明に対応した実施例を示す図である。

0031

図において、図7に示すものと機能および構成が同じものについては、同じ参照番号を付与して示し、ここではその説明を省略する。また、基地局対向部71および光伝送路72の構成については、図7に示す従来例と同じであるから、ここではその説明を省略する。

0032

本実施例の構成の特徴は、図7に示すサテライト基地局装置731 〜73N に代えて個別に設けられたサテライト基地局装置311 〜31N の構成にある。サテライト基地局装置311 とサテライト基地局731 との構成の相違点は、アンテナ801 に代えて4つのアンテナ3211〜3241が設けられ、これらのアンテナが何れも同軸ケーブル3311〜3341を介して分配器341 の対応する入出力に接続され、さらに、その共通入出力が共用器75S1のアンテナ端子に接続された点にある。

0033

なお、以下では、サテライト基地局装置311 の内、アンテナ3211〜3241および同軸ケーブル3311〜3341を除いた部分を中継部と称し、符号「351」を付して示す。

0034

さらに、サテライト基地局装置312 〜31N の構成については、サテライト基地局装置311 の構成と同じであるから、ここではその説明を省略する。また、本実施例と図1に示すブロック図との対応関係については、アンテナ3211〜3241はアンテナ111 〜11N に対応し、電気−光変換部77S1、光−電気変換部78S1、増幅器76S1、79S1、共用器75S1および分配器341 は分配手段13に対応し、同軸ケーブル3311〜3341は給電線151 〜15N に対応する。

0035

以下、本実施例の動作を説明する。アンテナ3211〜3241は、指向性を有し、かつ図3に示すように直交する通路の交差点からその通路に沿った4方向に等距離隔たった点の天井面に個別に設置される。

0036

分配器341 は、3つの3dBハイブリッドを組み合わせて構成される。また、分配器341 は、光−電気変換部78S1によって復元され、かつ増幅器79S1および共用器75S1を介して与えられる送信波を同軸ケーブル3311〜3341を介し並行してアンテナ3211〜3241に給電する。さらに、これらのアンテナに携帯局から到来した受信波はそれぞれ同軸ケーブル3311〜3341を介して分配器341 に与えられ、その出力に得られる合成波は、共用器75S1、増幅器76S1、電気−光変換部77S1および光伝送路72を介して基地局対向部71や無線基地局装置92に伝送される。

0037

また、サテライト基地局装置311 によって形成される無線ゾーンの周端部における電界強度R1 は、共用器75S1から送出される送信波信号のレベルP0(ここでは、簡単のため、0dBm仮定する。)、アンテナ3211〜3241の利得G1 、これらのアンテナ近傍における伝搬損失L0 、分配器341 の挿入損失L1、同軸ケーブル3311〜3341の挿入損失L2 および通路の伝搬損失L3 に対して
R1 =(P0 +G1 )−(L0 +L1 +L2 +L3 ) ・・・
の式で与えられる。

0038

ここに、伝搬損失L0 は図9に示すように約50dBであり、挿入損失L1 は上述した3dBハイブリッドの挿入損失にそのバラツキ等のマージン1dBを加えた7(=3×2+1)dBと見積もられる。挿入損失L2 は、サテライト基地局311の中継部351 が交差点から何れかの通路に沿って10m隔たった位置に取り付けられ、かつ同軸ケーブル3311〜3341の単位長当たりの損失が0.15dBであると仮定すると、3dB(=0.15dB/m×10m×2)となる。伝搬損失L3 は、図9に示される伝搬特性により100m当たり約20dBとなる。なお、上述した通路が100m毎に他の通路と直交して格子状に形成されているものとすると、アンテナ3211〜3241には個々の設置点に最寄りの交差点と反対側の一方向のみに指向性を有することが要求されるので、利得G1 は約5dBと見積もられる。

0039

したがって、上式で与えられる電界強度R1 は、約−75(=0+5−50−7−3−20)dBmとなる。一方、従来のサテライト基地局装置731 によって形成される無線ゾーンの周端部における電界強度レベルR2 は、上述した送信波信号のレベルP0 、アンテナ近傍の伝搬損失L0 に併せて、通路に沿った伝搬損失L4 、伝搬路に通路の交差点が介在する場合に生じる伝搬損失L5 およびアンテナ801 の利得G2 、に対して
R2 =(P0 +G2 )−(L0 +L4 +L5 ) ・・・
の式で与えられる。

0040

ここに、伝搬損失L4 は、図9に示される伝搬特性により100m当たり約20dBとなり、伝搬損失L5 は図9に示すように約20dBとなる。さらに、利得G2 は、アンテナ801 がアンテナ3211〜3241のような指向性を持たないので、約0dBと見積もられる。

0041

したがって、電界強度R2 は、上式に上述した各値を代入することにより、約−90(=0+0−50−20−20)dBmとなる。このように本実施例によれば、共用器75S1から出力される送信波の電力は分配器341 を介してアンテナ3211〜3241側にほぼ均等に分配されるが、分配器341 の各方路およびその方路に接続された給電線の挿入損失の和が上述した伝搬損失L5 より小さな値に設定される。したがって、図4細線で示される従来例と太線で示される本実施例との電界分布の差で示されるように、アンテナ3211〜3241が個々に形成する無線ゾーンの周端部の電界強度は、従来例に比べて約15dB高い値となる。さらに、図8に示す理想的な無線ゾーンの周端部と電界強度が同じ値となる位置は、図4に示されるように、その無線ゾーンの外側に数十メートル(=D)シフトする。

0042

したがって、アンテナの設置場所にかかわる制約に柔軟に対応しつつ図3に実線で示されるように、通路にそって理想的な無線ゾーンが形成され、不感地域の発生が確実に回避される。

0043

なお、本実施例では、アンテナ3211〜3241として指向性を有するアンテナが採用されているが、本発明はこのようなアンテナに限定されず、通路に沿った所定の位置に取り付け可能であり、かつ交差点を中心とする通路の各分岐路毎に上述した理想的な無線ゾーンが形成されるならば、無指向性のアンテナを採用してもよい。

0044

また、本実施例では、上述した伝搬損失L5 が伝搬路である通路の交差点で生じるものと仮定されているが、本発明は、このような交差点に限定されず、例えば、通路の方向に急激な変化がある屈曲部についても同様にして伝搬損失を求めることにより適用可能である。

0045

図5は、請求項2に記載の発明に対応した実施例を示す図である。図において、図3に示す実施例との相違点は、中継部351 に代えて中継部411 が備えられ、アンテナ3211〜3241に代えて150Hzの無線周波数に適応した無指向性のアンテナ421 〜423 が備えられた点にある。なお、中継部411 の構成については、送信波および受信波の無線周波数が800MHz帯から上述した無線周波数に変わったことに適応すべき部分を除き、図2に示すものと同じであるから、ここでは簡単のため同じ符号を用いて示し、かつその説明を省略する。

0046

また、アンテナ422 は図3に示すアンテナ3341と同様に中継部411 の近傍に設置され、かつアンテナ421 、423 は中継部411 の設置点を中心として通路に沿って同じ距離隔たった位置に設置される。

0047

なお、本実施例と図1に示すブロック図との対応関係については、アンテナ421 〜423 はアンテナ211 〜21N に対応し、中継部411 は分配手段23に対応し、同軸ケーブル3311、3331は給電線251 〜25N に対応する。

0048

以下、本実施例の動作を説明する。アンテナ421 〜423 によって個別に形成される無線ゾーンの周端部における電界強度r1 は、共用器75S1から送出される送信波信号のレベルp0(ここでは、簡単のため0dBmと仮定する。)、これらのアンテナの利得g1 、これらのアンテナ近傍の伝搬損失l0 、分配器341 の挿入損失l1 、同軸ケーブル3311〜3331の個々の挿入損失l2 および通路に沿った伝搬損失l3 に対して
r1 =(p0 +g1 )−(l0 +l1 +l2 +l3 ) ・・・
の式で与えられる。

0049

ここに、上式の各項の内、伝搬損失l0 は上述した伝搬損失L0 と同様にして約50dBとなり、挿入損失l1 は上述した挿入損失L1 と同様にして7(=3×2+1)dBと見積もられる。さらに、利得g1 は、アンテナ421〜423の無指向性に基づいて0dBと見積もられる。

0050

さらに、同軸ケーブル3311〜3331の挿入損失l2 は、アンテナ421 〜423 によって形成される個々の無線ゾーン内でアンテナから一定の相対距離の点に至る伝搬損失と、分配器341 および同軸ケーブル3311〜3331の挿入損失l1,l2 との差分のこれらの無線ゾーンにかかわる総和がその伝搬損失以上となる値に設定される。

0051

すなわち、アンテナ421 〜423 によって地下街に形成される全ての無線ゾーンにおいて所定の伝送品質が確保される伝搬損失の和は、分配器341 の各方路および同軸ケーブル3311〜3331の挿入損失によって減少するが、これらのアンテナと同じ特性を有する単一のアンテナによって形成される無線ゾーンにおいて同じ条件で許容される伝搬損失に比べて大きな値となる。

0052

このような挿入損失l2 の具体的な設定例としては、同軸ケーブル3311、3331に単位長当たりの挿入損失が0.1dB である10Dケーブルを採用し、かつ長さを何れも112mに設定することにより、11.2(=0.1dB/m×112m)となる。

0053

一方、中継部411 から通路に沿ってこれらの長さにそれぞれ等しい距離隔たった位置にアンテナ421 、423 が設置され、伝搬損失l3 が100m当たり40dBであると仮定すると、アンテナ422 によって形成される無線ゾーンの電界強度の分布は上式に基づいて図6に示される折線で表され、かつアンテナ421 、423 によって形成される電界強度の分布は何れも図6に示される折線で表される。なお、図6では、上式は、折線、の勾配小さな部分にそれぞれ対応する。

0054

このように設定された各パラメータの下では、アンテナ421 、423 によって形成される無線ゾーンとアンテナ422 によって形成される無線ゾーンとのオーバラップ領域の中心は、上述した2つの折線の交点図6)で与えられる。さらに、その交点における電界強度は、所望の品質を確保して通信サービスを提供可能な電界強度(ここでは、簡単のため−80dBmとする。)に一致する。

0055

また、アンテナ422 よって形成される無線ゾーンの半径は、上述した交点の位置(図6)によって与えられ、約70mとなる。さらに、アンテナ421 、423 によって形成される無線ゾーンの直径はこれらのアンテナの位置と上述した交点との距離の2倍の値(=82m(=(112−70)×2))で与えられる。

0056

したがって、アンテナ421〜423によって通路に沿って形成される無線ゾーンの幅の総和は、308(=(70×2+82×2))mとなる。なお、アンテナ421 、423 によって形成される無線ゾーンでは、図6に示すように、約12.8dBの伝搬損失が許容される。

0057

一方、従来のサテライト基地局装置により同様に150MHzの無線周波数について形成される無線ゾーンでは、その周端部における電界強度r2 は、上述した送信波信号のレベルp0 、アンテナ近傍の伝搬損失l0 に併せて、通路に沿った伝搬損失l4 およびアンテナの利得g2 に対し
r2 =(p0 +g2 )−(l0 +l4 ) ・・・
の式で与えられる。

0058

ここに、伝搬損失l4 が100m当たり40dBであり、かつアンテナ421 〜423 がアンテナ3211〜3241のような指向性を持たないので、利得g2 が0dBであると仮定すると、アンテナ422 によって形成される無線ゾーンの電界強度の分布は図6に示される折線で表される。なお、このような折線の勾配が小さな部分は、上式に対応する。

0059

単一のアンテナ422 よって形成される無線ゾーンの半径は、所望の品質を確保して通信サービスを提供可能な電界強度(=−80dBm)が確保される位置(図6)で与えられ、約85mとなる。したがって、アンテナ422 によって通路に沿って形成される無線ゾーンでは、図6に示すように30dBの伝搬損失が許容されるが、直径は170(=(85×2))mとなる。

0060

このように本実施例では、中継部411 やアンテナ421 〜423 の取り付け位置に関する制約に柔軟に対応しつつ、単一の中継部411 を用いて複数の無線ゾーンを形成し、従来例に比べて広い無線ゾーンを形成することができる。

0061

なお、本実施例では、中継部411 に3つのアンテナ421 〜423 が接続されているが、本発明はこのような構成に限定されず、複数のアンテナに対して個別の給電路を形成する同軸ケーブルや分配器の挿入損失とアンテナの利得の組合せに基づいて無線ゾーンが確実に拡大されるならば、これらのアンテナの数や利得については何ら限定されない。

0062

また、上述した各実施例では、個々のサテライト基地局から再送信される送信波の電界レベルを基準としてそのサテライト基地局によって形成される無線ゾーンの説明を行ったが、携帯局から到来する受信波については、アンテナ特性可逆性に基づいて同様に理想的な無線ゾーンが形成されるので、ここではその説明を省略する。

0063

したがって、本発明は、自動車電話システム携帯電話システムのように全二重方式通信を行うシステムに限定されず、ポケットベルシステムのように再送信のみを行うサテライト基地局にも適用可能であり、反対に無線基地局に対して送信された受信波の中継のみを行うサテライト基地局にも適用可能である。

0064

さらに、本実施例では、全二重方式の通信システムに適応させるためにアンテナの送受共用をはかる共用器75S1が搭載されているが、本発明が上述した単信方式の通信システムに適用された場合には、このような共用器は不要となる。したがって、このような場合には、共用器の挿入損失がなくなるので、個々のアンテナによって形成される無線ゾーンがさらに拡大され、これらのアンテナに要求される利得を下げることも可能となる。

0065

また、上述した各実施例では、光伝送路72、共用器75S1その他の挿入損失を補償するために、増幅器76S1、79S1が用いられているが、本発明はこのような構成に限定されず、分配器341 、同軸ケーブル3311〜3341の挿入損失があってもアンテナの配置に関する制約に柔軟に対応しつつ不感地域を回避したり無線ゾーンが拡大されるならば、これらの増幅器は搭載しなくてもよい。

0066

さらに、上述した各実施例では、アンテナ3211〜3241、421 〜423 が通路の天井面に取り付けられているが、本発明はこのような取り付け場所に限定されず、これらのアンテナの特性の劣化許容範囲内に抑えられるならば、例えば、所定の固定治具を介して壁面に取り付けてもよい。

0067

また、上述した各実施例では、単一の無線基地局によって形成される無線ゾーンが地下街に拡張される場合について示したが、本発明は、小ゾーン方式および大ゾーン方式の何れの移動通信システムについても適用可能である。

0068

さらに、上述した各実施例では、光伝送路72の伝送方式については記述されていないが、所望の伝送品質が得られるならば、例えば、中継の対象となる送信波や受信波の信号に応じてレーザ光振幅変調したり、その信号を所定のディジタル信号に変換した後にそのディジタル信号に応じてレーザ光を断続する方式を適用してもよい。

0069

また、本発明は、このような光伝送路を用いた中継伝送路に限定されず、例えば、アナログ伝送方式ディジタル伝送方式に基づく同軸伝送路を用いたり、中継すべき信号を所定の中間周波信号ベースバンド信号に変換して伝送する伝送装置を用いてもよい。

発明の効果

0070

以上説明したように本発明では、単一の分配手段に給電線を介して複数のアンテナを接続して構成することにより、これらのアンテナや分配手段の設置場所にかかわる制約が容易に回避される。さらに、これらのアンテナが配置される通路の直線部、屈曲部および交差点の伝搬損失に適応した値に分配手段および給電線の挿入損失を設定することにより、このような屈曲部や交差点で仕切られた通路の区間毎に確実に無線ゾーンを形成したり、単一のアンテナによって形成される無線ゾーンに比べて広い範囲に分散させたり連ねて無線ゾーンを形成することができる。

0071

すなわち、アンテナの設置場所にかかわる制約に柔軟に対応しつつ空間に所望の無線ゾーンが形成されるので、本発明を適用した移動通信システムでは、地下街その他の空間に安価にかつ効率的に無線ゾーンが拡張されて保守運用にかかわる作業性の向上と低廉化とがはかられ、かつ利用者に対するサービス品質が高められる。

図面の簡単な説明

0072

図1請求項1および請求項2に記載の発明の原理ブロック図である。
図2請求項1に記載の発明に対応した実施例を示す図である。
図3本実施例におけるアンテナの配置を示す図である。
図4本実施例における電界強度の分布を示す図である。
図5請求項2に記載の発明に対応した実施例を示す図である。
図6本実施例における電界強度の分布を示す図である。
図7サテライト基地局の第一の設置例を示す図である。
図8地下街の通路における理想的なアンテナの配置を示す図である。
図9地下街の通路に沿った電波の伝搬特性を示す図である。
図10サテライト基地局の第二の設置例を示す図である。
図11実際に形成される無線ゾーンの一例を示す図である。

--

0073

11,21,32,42,80アンテナ
13,23分配手段
15,25給電線
31,73サテライト基地局装置
33同軸ケーブル
34分配器
35,41中継部
70無線基地局
71基地局対向部
72光伝送路
74 アンテナ
75共用器
76,79増幅器
77電気−光変換部(E/O)
78光−電気変換部(O/E)
91結合器
92 無線基地局装置

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