JP2009094660A - 携帯電話基地局 - Google Patents

Abstract

【課題】携帯電話のサービスを行う公衆基地局において、設置場所での利用者の状況および物理的環境に応じて、利用可能エリア・接続可能呼数・サービス周波数を容易に変更する事が可能で経済的な基地局を提供する。
【解決手段】携帯電話基地局をベースバンド部とＲＦ部で分離し、ベースバンド部とＲＦ部の間は変復調回路を介してイーサネットケーブル（R）で接続する。これにより１つのベースバンド部に対して複数のＲＦ部が接続可能となり、必要に応じてＲＦ部の数と位置、周波数バンドクラスを自由に変更することが可能な携帯電話基地局を構成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、携帯電話の基地局に関する。

携帯電話の基地局には、基地局の構成が全て1つの筐体内に格納された一体型の基地局と、無線部（RF（Radio Frequency）部）のみ分離された分離型の基地局とがある。
まず、それら従来の基地局の構成について、図２ないし図４を用いて説明する。

図２は従来の一体型基地局の構成を説明する図である。
従来の一体型基地局１６は、アンテナ４により端末１７に携帯電話サービスを提供するものであり、内部にRF部１４、ベースバンド部８、呼処理部７、制御部６を有し、バックホール回線５を介してルータ１８へ接続し、ルータ１８よりインターネット１９に接続する。

一方、RFフロントエンド部分離型の基地局の構成を図３に示す。
RFフロントエンド部分離型の基地局は、図２で説明した一体型基地局１６のパワーアンプ１２、ローノイズアンプ１３をその他の構成から分離したものである。パワーアンプ１２とローノイズアンプ１３を含むRFフロントエンド部２４と、その他の構成であるRFフロントエンド基地局２３とを光ケーブル２０で接続する。光ケーブルの前後には、E/O変換機２１、O/E変換機２２が接続される。RFフロントエンド部２４を分離することで、RFフロントエンド部を任意の場所に配置可能であり、また、RFフロントエンド部を複数の設置することも可能である。（例えば非特許文献１参照）
また、一体型基地局において、アンテナ部のみ分離して構成することも従来行なわれていた。（例えば特許文献１参照）
図４はアンテナを分離した一体型基地局のビルへの設置例を示している。ビル２９の屋上に一体型基地局１６を設置し、アンテナ給電点に分配器２５を接続し、一方はアンテナ４に接続するとともに、他方は前記分配器２５から同軸ケーブル２８を介して各階に配線し、同軸ケーブル２８は各階で接続されたカプラ２６によって屋内アンテナ２７に給電するとように構成することができる。

藤原他 「アウトドアソリューション光伝送装置の開発」 日本無線技報 Ｎｏ．５１ ２００６−２０ 特開平８−２７５２２９号

しかしながら、一体型基地局タイプは、サービス範囲を拡大する際基地局の数を増やす必要があり、コストが高くなるという問題がある。また、基地局が騒音や熱を発するなど環境への問題がある上、基地局ごとに直流-４８V電源等の特殊な設備が必要となる。

一方、RFフロントエンド部分離型の基地局は、光モジュールや光ケーブルの価格が高く、コストがかかる上に、光ケーブルの取り扱いが容易ではない。また、基地局がサービスするエリアの周波数バンドクラスを変更する必要が生じた場合、RFフロントエンド部のみの変更では対応できず、基地局本体部を含めた全体の変更が必要となる。

アンテナ分離型の一体型基地局は、アンテナの数が増えても基地局が扱える呼の数が増える事はないので、一時的に携帯電話サービスの需要が増加する時など利用状況に応じたサービスを提供するのは難しい。また、アンテナを同軸ケーブルで延長するだけでは損失が大きくなり、増幅器が別途必要となる。

本発明の基地局は、携帯電話基地局をベースバンド部とRF部の間で分離し、ベースバンド信号を通すようにした。また、ベースバンド部とRF部の間は、イーサネットケーブル（R）で接続する。ベースバンド部とRF部の間は、変復調回路を介して接続される。

本発明により携帯電話の通信可能エリアの拡張や接続可能呼数の増設、周波数バンドクラスの変更が容易に、また、低コストで実現できる。

以下、本発明の実施の形態を図１と、図５ないし図１４を用いて説明する。
図１は本発明の一実施形態における基地局の構成を示す図である。
図２の一体型基地局１６をベースバンド部８とRF部１４との間で分離し、前記ベースバンド部８と前記RF部１４の間を変復調回路１５を介してイーサネットケーブル（R）３で接続して構成したのが、本実施例の基地局である。
分離したRF部はイーサネットケーブル（R）によって基地局本体から100mまで離して設置することが可能であり、必要に応じてRF部の数と位置、周波数バンドクラスも自由に増減することが可能となる。この構成を取る事により、基地局本体から離れた場所に分離型RF部1を設置する事が可能となり、需要に応じ柔軟にサービス範囲を変更する事が出来る。また、複数セクタ対応を考慮した基地局のベースバンド部８は、複数のRF部を収容可能である為、分離型RF部１を増設することで容易にサービス範囲・接続可能呼数を拡張することができるようになる。

図５に本発明の基地局のビルへの設置例を示す。
基地局本体２をビル２９の屋内または屋外に設置し、基地局本体２よりイーサネットケーブル（R）３を介して分離型RF部１を接続し、各フロアへ前記分離型RF部１を配置する。このようにビル内に設置することによって、複数階のビル内に均一なサービスを提供することができるようになる。

本発明のさらなるメリットとしては、ビル内にイーサネットケーブル（R）が敷設済みの場合工事の必要はないという点がある。従って、経済的にサービスを展開することが可能である。
また、分離型RF部1の電源については、基地局本体２よりDCケーブルに重畳する事によって分離型RF部1自体は電源を必要としない構成にもできるので、どんなスペースでも、小スペースでも容易に設置可能であるというメリットもある。

図６は本発明の基地局の平常時の設置例を示している。
図６のように基地局本体２に分離型RF部１-１、１-２、１-３を複数接続し、適切に配置する事によって、均一なサービスを展開する。

図７は本発明基地局のサービス需要が拡大した時の設置例を示している。
図６で示した設置をしていて、さらにサービス需要拡大した場合には、例えば、分離型RF部１-１、１-２、１-３に加え、分離型RF部１-４、１-５、１-６を図７のように増設配置する事によって、サービスエリア内の接続可能呼数の増加に容易に対応できる。

図８に、サービスの需要拡大に対応する別の設置例を示す。
図８も本発明の基地局を用いた場合にサービス需要が拡大した時の設置例を示している。図６で示した分離型RF部１-１、１-２、１-３に加え、分離型RF部１-４、１-５、１-６を図７や図８のように基地局本体から任意の位置に、必要な数増設配置する事によって、接続可能エリアの拡張や、接続要求数増大への対応が容易に行えるようになる。

図９は本発明の基地局が、複数のバンドクラスをサポートする必要が生じた場合の実施例を説明するための図である。
複数のバンドクラスをサポートする必要が生じた場合、基地局本体２については何ら変更の必要はない。分離型RF部１側のみの変更で、基地局が提供するサービスエリア内の周波数バンドクラスを変更することが可能となる。
図９の例では分離型RF部１-７はバンドクラス０に設定し、分離型RF部１−８はバンドクラス３に設定している。前記分離型RF部１−７と１−８は１台の基地局本体２に同時に収容され、それぞれのバンドクラスでサービスを行う。これにより、バンドクラス変更過渡期において複数バンドクラスの混在サービスが容易に可能となり、また、バンドクラスの移行も短期間で容易に行う事が出来る。

図１０に、変復調回路の接続シーケンスを示す。
RF側では、まずケーブルが接続され、電源がONとなるとCDRロック待ちの状態となる。CDRがロックされると、REF＿PLLロック待ちとなる。REF＿PLLがロックされると、アイドルデータを送信し、ロック待ちとなる。ロック後、コマンド受信可能状態となる。コマンドを受信すると、受信可否に基づいて、ACKまたはNGを返す処理を行い、データ通信が開始される。データ通信中は障害監視を行い、障害が発生した場合には、障害発生を通知する。データ通信終了時にはコマンドを受信し、受信可否に応じてACKまたはNGを返す。

一方、ベースバンド側では、まず、電源ONとなるとマスタPLLロック待ちの状態となる。マスタPLLがロックされるとCDRロック待ちとなる。CDRがロックされると、REF＿PLLロック待ちとなる。REF＿PLLがロックされると、コマンド送信可能状態となる。コマンドが送信されると、RF設定ACK待ちとなる。ACK確認後、データ通信が開始される。データ通信中は障害監視を行い、障害が発生した場合には、障害発生を通知する。データ通信終了時にはコマンドを送信し、RF設定ACK待ちとなりACKまたはNGを返す。

図１１に、下りデータフレームフォーマットを示す。
SYNCは16ビットのデータで、同期パターンはアイドル信号である。FLDATはＩデータ16ビット、Qデータ16ビットからなり、未送信時はゼロが格納され、ダミーデータまたはRAMデータが送信される。CONTLとDATAには、通信コマンドと通信データが送信される。フレームはチップレートが0.8138μｓの場合は６４ビットであり、図１１の一番下に示すように、SYNC、FLDAT、CONTL、DATA、そして最後にPADの順となる。

図１２に、上りデータフレームフォーマットを示す。
SYNCは16ビットのデータで、やはり同期パターンはアイドル信号である。RLDATはＩデータ16ビット、Qデータ16ビットからなり、未送信時はゼロが格納され、ダミーデータまたはRAMデータが受信される。CONTLとDATAには、通信コマンドと通信データが受信される。フレームはチップレートが0.8138μｓの場合は６４ビットであり、図１２の一番下に示すように、SYNC、RLDAT、CONTL、DATA、そして最後にPADの順となる。

図１３に、RF部・ベースバンド部間のコマンド通信処理シーケンスを示す。

図１４に、変復調回路の構成例を示す。

本発明の基地局は上記構成により基地局本体はそのままにして、分離型ＲＦ部を増設もしくは取外すことで容易にサービス範囲の拡張または縮小を低コストで行うことができる。また従来のように基地局増設の際に必要となる直流−４８Ｖ電源の敷設も本発明では必要なく、分離型RF部は100V電源、もしくは基地局本体よりDC電源をケーブルに重畳する事によって電源を必要としない構成が可能である。また、基地局がサービスするエリアの周波数バンドクラスを変更もしくは複数のバンドクラスを同時にサービスする場合、基地局本体を変更する必要が無く、分離型RF部のみの変更で可能となる。この為、周波数バンドクラス変更時のサービス断時間が短く、低コストで容易に変更可能である。

本発明の実施形態における基地局の構成を説明する図である。 従来の一体型基地局の構成を説明する図である。 従来の分離型の基地局の構成を説明する図である。 従来のアンテナ分離一体型基地局のビル設置例を説明する図である。 基地局のビル設置例を説明する図である。 平常時の基地局のビル設置例を説明する図である。 サービス需要拡大時の基地局のビル設置例を説明する図である。 サービス需要拡大時の基地局のビル設置例を説明する図である。 複数バンドクラスをサポート時の基地局のビル設置例を説明する図である。 ＲＦ部、ベースバンド部間の接続シーケンスを説明する図である。 下りデータフレームフォーマットを示す図である。 上りデータフレームフォーマットで示す図である。 ＲＦ部、ベースバンド部間のコマンド通信処理シーケンスを説明する図である。 変復調回路構成を説明する図である。

符号の説明

１ 分離型ＲＦ部
２ 基地局本体
３ イーサネット（R）ケーブル
４ アンテナ
５ バックホール回線
６ 制御部
７ 呼処理部
８ ベースバンド部
９ モデム
１０ 送信回路
１１ 受信回路
１２ パワーアンプ
１３ ローノイズアンプ
１４ RF部
１５ 変復調回路
１６ 一体型基地局
１７ 端末
１８ ルータ
１９ インターネット
２０ 光ケーブル
２１ E/O
２２ O/E
２３ RFフロントエンド型基地局
２４ RFフロントエンド部
２５ 分配器
２６ カプラ
２７ アンテナ
２８ 同軸ケーブル
２９ ビル
３０ サービスエリア
３１ サービスエリア
３２ サービスエリア
３３ サービスエリア

Claims (4)

1. 携帯電話の基地局であって、
   呼処理部と、ベースバンド部と、基地局を制御する制御部とを有する基地局機能部と、
   アンテナと、アンテナに接続されるアンプと、アンテナを介した信号の送受信を行う送受信部とを有する無線部とからなり、
   前記基地局機能部および無線部間を、変復調回路を介してイーサネット（R）ケーブルで接続して構成したことを特徴とする基地局。
2. 前記無線部は複数あり、それぞれがイーサネット（R）ケーブルで前記基地局機能部に接続されていることを特徴とする請求項１記載の基地局。
3. 前記無線部のアンプおよび送受信部は、複数種類の周波数帯域に対応したものであり、該基地局は、サービスエリア内で、複数の周波数帯域で通信サービスを提供することを特徴とする請求項２に記載の基地局。
4. 前記無線部は、該基地局でカバーしようとするサービスエリアやサービスエリア内の呼接続要求数に応じて、増減することを特徴とする請求項２に記載の基地局。

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