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技術 ディジタル移動通信システムおよびその無線中継局装置

出願人 株式会社日立国際電気
発明者 安部俊二
出願日 1999年9月29日 (21年1ヶ月経過) 出願番号 1999-276784
公開日 2001年4月13日 (19年7ヶ月経過) 公開番号 2001-103559
状態 未査定
技術分野 時分割方式以外の多重化通信方式 デジタル伝送方式における同期 移動無線通信システム 無線中継システム
主要キーワード スペクトル状態 合成出力信号 伝搬遅延時間差 中継距離 受信コード 受信機回路 機能変更 基地局タイミング
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重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2001年4月13日)のものです。
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図面 (4)

課題

ブースタ中継に伴う伝搬遅延によりディジタル移動通信システムにおける基地局の回路規模の増加がないブースタを提供する。

解決手段

この発明は、ブースタ30の子局20に基地局タイミング再生部22と、遅延情報報知チャネル出力部23と、合成部24とを配置している。基地局タイミング再生部は、基地局からの下り信号からフレーム同期のためのタイミング信号を再生し、遅延情報報知チャネル出力部は、そのタイミング信号に同期して、固定的伝搬遅延時間を示す遅延情報報知チャネル出力信号を出力し、合成手段は、その遅延情報信号を下り信号に合成し、移動局に向けて送信する。移動局は、送信時に、固定的伝搬遅延時間をキャンセルするように、フレーム同期のためのタイミング信号を早めて、送信信号送出する。したがって、基地局には固定的伝搬遅延時間がキャンセルされた移動局からの送信信号が到達する。

概要

背景

無線通信分野において無線信号中継する装置として無線中継局装置(以下、ブースタと記載する)がある。ここでは、特にCDMA(Code Division Multiple Access)を用いたディジタル移動通信システムに適したブースタであって、親局および子局を有し、親局および子局の間を光ケーブル等を利用して遠距離中継するブースタを主たる対象にして説明する。図3は、このようなディジタル移動通信システムの従来例を示すブロック図である。図3のディジタル移動通信システム190において、ブースタ130は、光ケーブル112によって相互に接続された親局110および子局120とから構成されている。基地局140と親局110とは、アンテナ149,119を介して、子局120と移動局150とは、アンテナ129,159を介して無線回線で接続されている。したがって、親局110と子局120との間の中継距離を伸ばしたことにより、基地局140のセル半径を実質的に長くした効果をもたらしている。

図3に示される構成によると、基地局140のみの場合のセクタ径xkmに対して、ブースタ130による中継を行った場合、最大でブースタ中継距離がykm、ブースタセクタ径がzkmが加算され、(x+y+z)kmが伝搬距離となる。この場合、伝搬距離の増加に伴う伝搬遅延の増加が問題となる。特に、タイミング管理の難しいCDMA方式では深刻な問題となる。具体的に問題となるのは、移動局150が電源投入後に基地局140に対して位置登録もしくは発呼を行う場合の上りリンクにおいて発生する。移動局150は、予め基地局140のタイミングに同期しそのタイミングより既知となるタイミングにて送信を行い、基地局側ではその既知のタイミングにて受信を行うことにより通信成功し所望の動作を開始することが可能となる。

概要

ブースタ中継に伴う伝搬遅延によりディジタル移動通信システムにおける基地局の回路規模の増加がないブースタを提供する。

この発明は、ブースタ30の子局20に基地局タイミング再生部22と、遅延情報報知チャネル出力部23と、合成部24とを配置している。基地局タイミング再生部は、基地局からの下り信号からフレーム同期のためのタイミング信号を再生し、遅延情報報知チャネル出力部は、そのタイミング信号に同期して、固定的伝搬遅延時間を示す遅延情報報知チャネル出力信号を出力し、合成手段は、その遅延情報信号を下り信号に合成し、移動局に向けて送信する。移動局は、送信時に、固定的伝搬遅延時間をキャンセルするように、フレーム同期のためのタイミング信号を早めて、送信信号送出する。したがって、基地局には固定的伝搬遅延時間がキャンセルされた移動局からの送信信号が到達する。

目的

この発明は、上記問題を解決すべくなされたものであって、ブースタ中継に伴う伝搬遅延により移動通信システム基地局の回路規模の増加がないブースタ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

基地局と移動局との間で授受すべき無線信号無線中継局装置中継を行うディジタル移動通信システムにおいて、中継に付随する信号の固定的な伝搬遅延時間遅延情報報知チャネル出力信号として移動局に伝達する固定的伝搬遅延時間伝達手段と、前記移動局が受信した前記無線中継局装置からの基地局送信信号に合成された遅延情報報知チャネル出力信号を抽出し、前記移動局の送信信号の送信時に、抽出した遅延情報報知チャネル出力信号から明らかになる伝搬遅延時間をキャンセルするように、前記移動局がフレーム同期のためのタイミング信号を早めて、送信信号を送出するようにさせる送信タイミング制御手段とを有することを特徴とするディジタル移動通信システム。

請求項2

前記ディジタル移動通信システムに用いられる無線中継局装置において、基地局からの下り信号からフレーム同期のためのタイミング信号を再生する基地局タイミング再生部と、基地局タイミング再生部が再生したタイミング信号に同期して、前記固定的な伝搬遅延時間を示す遅延情報報知チャネル出力信号を出力する遅延情報報知チャネル出力部と、前記遅延情報報知チャネル出力信号を前記下り信号に合成し、合成下り信号として出力し、移動局に向けて送信する合成手段とから構成される前記固定的伝搬遅延時間伝達手段を有することを特徴とする無線中継局装置。

請求項3

前記無線中継局装置は、基地局と無線回線で接続された親局と、移動局と無線回線で接続されるとともに前記親局とは有線回線で接続された子局とから構成され、前記固定的伝搬遅延時間伝達手段は、前記親局または前記子局に配置されている請求項2記載の無線中継装置

技術分野

0001

この発明は、ディジタル移動通信システムに関し、特に、基地局と移動局との間で授受すべき無線信号無線中継局装置中継を行うディジタル移動通信システムに関する。

背景技術

0002

無線通信分野において無線信号を中継する装置として無線中継局装置(以下、ブースタと記載する)がある。ここでは、特にCDMA(Code Division Multiple Access)を用いたディジタル移動通信システムに適したブースタであって、親局および子局を有し、親局および子局の間を光ケーブル等を利用して遠距離中継するブースタを主たる対象にして説明する。図3は、このようなディジタル移動通信システムの従来例を示すブロック図である。図3のディジタル移動通信システム190において、ブースタ130は、光ケーブル112によって相互に接続された親局110および子局120とから構成されている。基地局140と親局110とは、アンテナ149,119を介して、子局120と移動局150とは、アンテナ129,159を介して無線回線で接続されている。したがって、親局110と子局120との間の中継距離を伸ばしたことにより、基地局140のセル半径を実質的に長くした効果をもたらしている。

0003

図3に示される構成によると、基地局140のみの場合のセクタ径xkmに対して、ブースタ130による中継を行った場合、最大でブースタ中継距離がykm、ブースタセクタ径がzkmが加算され、(x+y+z)kmが伝搬距離となる。この場合、伝搬距離の増加に伴う伝搬遅延の増加が問題となる。特に、タイミング管理の難しいCDMA方式では深刻な問題となる。具体的に問題となるのは、移動局150が電源投入後に基地局140に対して位置登録もしくは発呼を行う場合の上りリンクにおいて発生する。移動局150は、予め基地局140のタイミングに同期しそのタイミングより既知となるタイミングにて送信を行い、基地局側ではその既知のタイミングにて受信を行うことにより通信成功し所望の動作を開始することが可能となる。

発明が解決しようとする課題

0004

上述の従来のディジタル移動通信システムにおいては、移動局150は、既知の基地局140のタイミングにて送信を行い、基地局側ではその既知のタイミングにて受信を行うことにより通信が成功し所望の動作を開始することが可能となるのであるが、通常、既知のタイミングといっても無線伝搬を伴うので、基地局140と移動局150との間の距離としてセルおよびセクタ半径を定め、その距離により生じる伝搬遅延の最小および最大値包括して受信できるような基地局受信機装備する必要がある。特に、CDMAを用いたディジタル移動通信システム基地局では受信コード同期を高速に取得するために、既にこの部位の受信機回路規模は大きいが、最小および最大伝搬遅延時間差が大きくなるとさらにその回路規模が増加しその遅延量によっては実現不可能となる問題がある。

0005

この発明は、上記問題を解決すべくなされたものであって、ブースタ中継に伴う伝搬遅延により移動通信システム基地局の回路規模の増加がないブースタ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

0006

前述した課題を解決するために、この発明は、基地局と移動局との間で授受すべき無線信号を無線中継局装置が中継を行うディジタル移動通信システムにおいて、中継に付随する信号の固定的な伝搬遅延時間遅延情報報知チャネル出力信号として移動局に伝達する固定的伝搬遅延時間伝達手段と、前記移動局が受信した前記無線中継局装置からの基地局送信信号に合成された遅延情報報知チャネル出力信号を抽出し、前記移動局の送信信号の送信時に、抽出した遅延情報報知チャネル出力信号から明らかになる伝搬遅延時間をキャンセルするように、前記移動局がフレーム同期のためのタイミング信号を早めて、送信信号を送出するようにさせる送信タイミング制御手段とを有する。

0007

このような構成によれば、固定的伝搬遅延時間伝達手段は、中継に付随する信号の固定的な伝搬遅延時間を遅延情報報知チャネル出力信号として移動局に伝達し、送信タイミング制御手段は、前記移動局の送信信号の送信時に、移動局が受信した遅延情報報知チャネル出力信号から明らかになる固定的な伝搬遅延時間をキャンセルするように、前記移動局がフレーム同期のためのタイミング信号を早めて、送信信号を送出するようにさせる。したがって、基地局には、固定的な伝搬遅延時間がキャンセルされた移動局からの送信信号が到達することとなる。

0008

なお、実施の形態においては、上記の固定的伝搬遅延時間伝達手段は、基地局タイミング再生部22と、遅延情報報知チャネル出力部23と、合成部24とから構成され、送信タイミング制御手段は、移動局に組み込まれている。

0009

また、この発明は、前記ディジタル移動通信システムに用いられる無線中継局装置において、基地局からの下り信号からフレーム同期のためのタイミング信号を再生する基地局タイミング再生部と、基地局タイミング再生部が再生したタイミング信号に同期して、前記固定的な伝搬遅延時間を示す遅延情報報知チャネル出力信号を出力する遅延情報報知チャネル出力部と、前記遅延情報報知チャネル出力信号を前記下り信号に合成し、合成下り信号として出力し、移動局に向けて送信する合成手段とから構成される前記固定的伝搬遅延時間伝達手段を有する。

0010

このような構成によれば、固定的な伝搬遅延時間をキャンセルするために、無線中継局装置の設置毎に、遅延情報報知チャネル出力部の設定だけを行えば、固定的な伝搬遅延時間を通知することができる。

0011

さらに、この発明において、前記無線中継局装置は、基地局と無線回線で接続された親局と、移動局と無線回線で接続されるとともに前記親局とは有線回線で接続された子局とから構成され、前記固定的伝搬遅延時間伝達手段は、前記親局または前記子局に配置されている。

0012

このような構成によれば、固定的伝搬遅延時間伝達手段を親局でも子局でも都合のよい方に配置することができる。なお、実施の形態では、子局側に配置している。

発明を実施するための最良の形態

0013

以下、この発明の実施の形態について添付図面に基づいて説明する。図1は、この発明のディジタル移動通信システムの実施の形態を示すブロック図、図2は、図1のディジタル移動通信システムにおける無線中継局装置の各部の信号およびスペクトル状態を示す図である。図1のディジタル移動通信システム101において、無線中継局装置30(以降、ブースタ30と記載する)は、基地局40と移動局50との通信を中継する。ブースタ30は、親局10と、子局20と、親局10および子局20を接続する光ケーブル12とから構成されている。親局10と基地局40とは、それぞれのアンテナ19,49を介し、子局20と移動局50とは、それぞれのアンテナ29,59を介して無線回線で接続されている。この場合、基地局40と親局10との間の無線伝搬距離は、xkmであり、親局10と子局20との間の無線伝搬距離は、光ケーブル12および子局20の内部回路を含めて実質的にykmであり、子局20と移動局50との間の無線伝搬距離はzkmである。

0014

基地局40は、フレーム同期のためのタイミング信号とともにメッセージを送るための無線フレームを乗せた電波を基地局送信信号としてブースタ30に向けてアンテナ49から送信している。ブースタ30の親局10は、基地局40からの基地局送信信号をアンテナ19から受信し、光信号に変換し、光ケーブル12を介して子局20に送信する。子局20の変換部21は、親局10からの光信号を受信し、その光信号を電気信号であって図2に示される基地局送信信号Saに変換する。基地局タイミング再生部22は、変換部21が出力した基地局送信信号Saの中からフレーム同期のためのタイミング信号Sbを検出し、遅延情報報知チャネル出力部23に引き渡す。遅延情報報知チャネル出力部23は、基地局タイミング再生部22から受け取ったタイミング信号Sbに合わせて、遅延情報報知チャネル出力信号Scを合成部24に出力する。

0015

合成部24は、変換部21からの基地局送信信号Saのタイミング信号に同期して、その基地局送信信号Saのメッセージ信号に遅延情報報知チャネル出力信号Scを重畳し、合成出力信号Sdとして増幅部25に出力する。この場合、遅延情報報知チャネル出力信号Scが伝達するのは、基地局40と、ブースタ30の親局10との間の距離xkmによる伝搬遅延時間taと、親局10と子局20との間の距離等ykmによる伝搬遅延時間tbとを合計した伝搬遅延時間tt(tt=ta+tb)であり、この場合、ブースタ30および基地局40は、移動しないので、伝搬遅延時間ttは、固定したデータである。また、図2のスペクトル状態に示されるように、遅延情報報知チャネル出力信号Scが多重化されている場合には、その信号スペクトルに遅延情報報知チャネル出力信号Scのパワーが含まれ、多重化されていない場合には、その信号スペクトルに遅延情報報知チャネル出力信号Scのパワーは含まれない。増幅部25は、合成部24の出力を増幅し、アンテナ29から無線回線を介して移動局50に向けて送信する。

0016

移動局50は、ブースタ30の子局20からの送信信号をアンテナ59を介して受信し、受信した基地局送信信号Saから、基地局送信信号Saに含まれるメッセージ信号に重畳された遅延情報報知チャネル出力信号Scを抽出する。抽出した遅延情報報知チャネル出力信号Scにより、基地局40が基地局送信信号を送信してから、子局20が基地局送信信号Saを送信するまでに、伝搬遅延時間ttが生じていることが分かる。したがって、移動局50から送信信号を基地局40に送信した場合、基地局40と子局20との間の往復の伝搬遅延時間Tは、2×伝搬遅延時間tt、すなわち、2×(ta+tb)となる。そこで、移動局50は、基地局40への送信時に、基地局送信信号Saから再生されたタイミング信号よりも伝搬遅延時間T=2×(ta+tb)だけタイミングを早めたタイミング信号とともに送信信号をブースタ30に向けて送信する。この場合、移動局50に設けられたCPU等からなる送信タイミング制御手段(不図示)がタイミング信号のタイミングを調節するのが好ましい。

0017

移動局50から送信された送信信号は、ブースタ30の子局20および親局10を経て、基地局40に伝達される。移動局50とブースタ30との間の距離zは、ブースタ30の子局20と移動局50との信号の授受に2×伝搬遅延時間tcを発生させるので、何も対策を講じなければ、基地局40と移動局50との信号の授受に合計伝搬遅延時間DT=2×(ta+tb+tc)を発生させる。しかし、移動局50が送信信号の送信時に、基地局送信信号Saから再生されたタイミング信号よりも伝搬遅延時間T=2×(ta+tb)だけタイミングを早めたタイミング信号とともに送信信号をブースタ30に向けて送信しているので、何も対策を講じない場合の合計伝搬遅延時間DT=2×(ta+tb+tc)は、タイミングを早める対策により送信伝搬遅延時間T=2×(ta+tb)だけ減少され、伝搬遅延時間は、実質的に2×tcだけとなる。

0018

伝搬遅延時間が実質的に2×tcとなるということは、移動局50が基地局40に対して、(x+y+z)km離れたところに存在するにも拘わらず、伝搬遅延時間2×tcをもたらす距離zkmの範囲内に存在すると看做すことができることを示している。したがって、もしも、基地局40のサービス領域がxkmであり、z≦xであったとすれば、移動局50は、基地局40から(x+y+z)km離れたところに存在するにも拘わらず、あたかも基地局からxkm以内のサービス領域内に存在するようなサービスを受けることができるということになる。この場合、基地局40においては、機能変更のための何らの回路規模の増加をも必要としない。

発明の効果

0019

以上に詳述したように、この発明のディジタル移動通信システムは、基地局と移動局との間で授受すべき無線信号を無線中継局装置が中継を行うために、中継に付随する信号の固定的な伝搬遅延時間を遅延情報報知チャネル出力信号として移動局に伝達する固定的伝搬遅延時間伝達手段と、前記移動局が受信した前記無線中継局装置からの基地局送信信号に合成された遅延情報報知チャネル出力信号を抽出し、前記移動局の送信信号の送信時に、抽出した遅延情報報知チャネル出力信号から明らかになる伝搬遅延時間をキャンセルするように、前記移動局がフレーム同期のためのタイミング信号を早めて、送信信号を送出するようにさせる送信タイミング制御手段とを有することによって、移動局から基地局に送信信号が送信される場合、基地局には、固定的な伝搬遅延時間がキャンセルされた移動局からの送信信号が到達することとなり、無線中継局装置によって延長された中継距離だけ、基地局のサービス領域が広くなる効果がある。

0020

また、この発明は、前記ディジタル移動通信システムに用いられる無線中継局装置において、基地局からの下り信号からフレーム同期のためのタイミング信号を再生する基地局タイミング再生部と、基地局タイミング再生部が再生したタイミング信号に同期して、前記固定的な伝搬遅延時間を示す遅延情報報知チャネル出力信号を出力する遅延情報報知チャネル出力部と、前記遅延情報報知チャネル出力信号を前記下り信号に合成し、合成下り信号として出力し、移動局に向けて送信する合成手段とから構成される前記固定的伝搬遅延時間伝達手段を有することにより、固定的な伝搬遅延時間をキャンセルするために、無線中継局装置の設置毎に、遅延情報報知チャネル出力部の設定だけを行えば、固定的な伝搬遅延時間を通知することができる。

0021

さらに、この発明において、前記無線中継局装置は、基地局と無線回線で接続された親局と、移動局と無線回線で接続されるとともに前記親局とは有線回線で接続された子局とから構成され、前記固定的伝搬遅延時間伝達手段は、前記親局または前記子局に配置可能にされることにより、固定的伝搬遅延時間伝達手段を親局でも子局でも都合のよい方に配置することができる効果がある。

図面の簡単な説明

0022

図1この発明のディジタル移動通信システムの実施の形態を示すブロック図である。
図2図1のディジタル移動通信システムにおける無線中継局装置の各部の信号およびスペクトル状態を示す図である。
図3ディジタル移動通信システムの従来例の構成を示すブロック図である。

--

0023

10親局
19,29,49,59アンテナ
20子局
21 変換部
22基地局タイミング再生部
23遅延情報報知チャネル出力部
24 合成部
25増幅部
30ブースタ
40基地局
50移動局
101ディジタル移動通信システム

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