JPH10257551A - 送信局配置方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 単一周波数ネットワーク（ＳＦＮ）環境下に
おいて、移動受信時の受信品質を均一化し、小型化・低
消費電力化・体コスト化に対応すること。 【解決手段】 直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）伝送方
式を用いて同一時刻に同一情報を同一周波数で送信する
複数の送信局を、建築物が密集する町Ａからはほぼ等距
離に配置し、建築物が密集しない町Ｂからはそれぞれの
局までの距離を相違させつつ前記複数の送信局のうちの
任意の２局と前記町Ｂとが一直線上に位置しないように
配置することで、移動無線端末の受信特性を均一化す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば直交周波数
分割多重（ＯＦＤＭ）伝送方式を用いて単一周波数ネッ
トワーク（ＳＦＮ）環境下において電波の送受信を行う
送信局の配置方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】地上波放送システムや携帯・自動車電話
システムはアナログ伝送方式から始まった。最近は、携
帯・自動車電話端末の低価格化や通話料金の大幅な値下
げなどにより、加入者数が急激に増大し、周波数資源が
逼迫してきた。そこで、周波数資源の有効利用を目的に
携帯・自動車電話システムのディジタル化が始まった。
一般にディジタル伝送は、忠実な伝送波形やスペクトル
の再生が目的であるアナログ伝送と異なり、誤り検出・
訂正を用いた高伝送品質・高信頼性・高秘匿性を実現し
やすく、かつ忠実な伝送波形やスペクトルの再生を必要
としないため、狭帯域化・多重化が可能である。また、
音声・画像・データなどを統合して取り扱えるため今後
のマルチメディア化に適している。この流れは、ＰＤＣ
やＰＨＳなどのディジタル携帯電話の普及につながって
いる。

【０００３】一方、テレビ放送のディジタル化も徐々に
進められ、衛星放送から始まったディジタル化は現在、
ＣＡＴＶへも波及している。しかし、ユーザ数の最も多
い地上波テレビ放送のディジタル化は、ユーザの負担を
考慮に入れて早急な市場拡大が避けられ、慎重に標準化
が進められており、２０１０年に地上波のディジタル放
送が開始される計画である。

【０００４】携帯・自動車電話システムなどの移動体通
信分野では、ＧＭＳＫ変調やπ／４シフト差動ＱＰＳＫ
変調などのディジタル変調、ＴＤＭＡやＣＤＭＡなどの
アクセス方式（伝送方式）が実用化されている。移動体
通信では一般に、伝播環境が劣悪であるため、適応自動
等化器の適用やダイバーシチ受信により受信特性の改善
を図っている。特に、移動体通信特有のマルチパス伝播
による歪みが生じる場合には、受信特性が大きく劣化す
るため、受信品質を保持するためには更なる手段により
改善を図ることが必要になることもある。しかし、携帯
・自動車電話システムは、一つの基地局がカバーする通
話範囲を数（ｋｍ）のゾーンで区切り、周波数効率の向
上を図っているため、マルチパス伝播歪みもさほど大き
くなく、前述した適応自動等化器の適用やダイバーシチ
受信で十分な受信品質が実現できている。

【０００５】それに対し、地上波放送システムは、一つ
の送信局でカバーする範囲が数十（ｋｍ）と極めて広い
ため、マルチパス伝播歪みは、携帯・自動車電話システ
ムにおけるマルチパス伝播歪みよりも10倍以上も大き
い。このような大きなマルチパス伝播歪みの補償には、
もはや適応自動等化器やダイバーシチ受信方式の効果は
薄く、より強固な伝送方式の採用が心要であった。そこ
で、劣悪なマルチパス伝播環境においても高品質な情報
伝送が可能である直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）伝送
方式が、ディジタル地上波テレビ放送の伝送方式として
採用された。ＯＦＤＭ信号には送信シンボルの一部をコ
ピーしたガード期間が設けられており、このガード期間
がマルチパス伝播歪みを吸収し、符号間干渉を生じさせ
ない。また、ディジタル地上波テレビ放送では、このＯ
ＦＤＭの特徴を生かした単一周波数ネットワーク（ＳＦ
Ｎ）が計画されている。ＳＦＮは、複数の送信局で同一
周波数帯を用いて同一番組を同時に放送する方式であ
り、これによって放送に割り当てられる周波数帯域を大
幅に圧縮でき、周波数の有効利用（周波数効率向上）を
図ることが可能である。欧州ではいち早くディジタル音
声放送システム（ＤＡＢ）が実用化され、これに引き続
いてディジタルテレビ放送システム（ＤＶＢ）の開発が
急がれている。

【０００６】しかしながら、先行的にサービスが開始さ
れたＤＡＢでのＳＦＮサービスでは、隣接する２送信局
間を直線的に移動する端末での受信特性が大きく劣化す
ると報告されている。これは、地上波放送システムが大
きなサービスエリアを確保するために送信アンテナを高
い位置に設置しており、複数の送信局のアンテナを受信
端末から直視できることが原因の一つであると考えられ
ている。このような電波伝播環境下で移動受信する場
合、大きくドップラーシフトした直接波が複数の方向か
ら到来し、特に２つの送信局を結ぶ線分上を移動する
と、ドップラー周波数に依存した周期的な時間軸方向の
フェージングが生じるため、受信特性が大きく劣化する
のである。これを簡単なモデルで定性的に説明すると、
次のようになる。 無線周波数をｆｃ（Ｈｚ）とし、ド
ップラー周波数をｆｄ（Ｈｚ）とすると、２つの送信局
を結ぶ線分上の中点近傍を移動する端末の受信信号ｙ
は、 ｙ（ｔ）＝Ａｃｏｓ｛２π（ｆｃ＋ｆｄ）ｔ｝＋Ａｃｏ
ｓ｛２π（ｆｃ−ｆｄ）ｔ｝＝｛２Ａｃｏｓ（２πｆｄ
ｔ）｝ｃｏｓ（２πｆｃｔ） と表現できる。

【０００７】上式から前記端末の受信信号は、一定振幅
の信号波｛ｃｏｓ（２πｆｃｔ）｝が振幅変調されたよ
うに観測され、しかも当該信号には周期的に振幅が零
（０）になる瞬間が訪れることがわかる。ここから、Ｓ
ＦＮサービスにおいて、隣接する２送信局間を直線的に
移動する端末での受信特性が大きく劣化することが説明
できる。

【０００８】そこで、このような劣悪な電波伝播環境下
で十分な受信特性を実現するために講じる策として受信
機自体に何らかの処理を施すことが考えられる。しか
し、端末は常に携帯性が要求されるため、必然的に小型
化や低消費電力化を図らねばならず、端末すなわち受信
機に受信特性改善手段を講じることは望ましくない。ま
た、再送制御方式はリアルタイム性を重んじる情報提供
サービスや電話サービスに不向きなことから、強固な誤
り訂正を適用することが一般的であるが、劣悪な受信特
性時に対応する誤り訂正は、良好な受信特性時には無駄
であり、経済上も、資源の有効利用上も、問題となって
いた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】このように直交周波数
分割多重（ＯＦＤＭ）伝送方式を採用し、単一周波数ネ
ットワーク（ＳＦＮ）環境下において情報提供を行う地
上波放送システムなどでは、大きなサービスエリアを確
保するために送信アンテナを高い位置に設置しているの
で、複数の送信局のアンテナを直視できる電波伝播環境
下で移動受信すると、大きくドップラーシフトした直接
波が複数方向から到来することになり、特に２つの送信
局を結ぶ線分上を移動する場合などは、ドプラー周波数
に依存した周期的な時間軸方向の深いフェージングが生
じ、受信特性が極めて大きく劣化する問題があった。

【００１０】また、可搬性を考慮した移動無線端末は、
小型化や低消費電力化、低コスト化などが要求されるた
め、電話ほどの携帯性が追求されない地上波放送システ
ム受信機と言えども、複雑な信号処理機能を有すること
は望ましいことではないことも問題であった。

【００１１】本発明は、上記の従来技術の問題を解決す
るためになされたもので、単一周波数ネットワーク（Ｓ
ＦＮ）環境下であっても、移動受信時の受信品質の極端
な劣化を防止すると共に、サービスエリア内でほぼ均一
な受信品質が得られる送信局配置方法を提供することを
目的とする。

【００１２】本発明の別の目的は、このような均一の受
信品質の実現を通じ、移動受信端末の小型化、低消費電
力化、低コスト化に対応できる送信局配置方法を提供す
ることにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め、請求項１記載の本発明は、複数の送信局から同一時
刻に同一情報を同一周波数で送信するシステムにおい
て、密集する地域からほぼ等距離に前記複数の送信局を
配置したことを特徴とする。

【００１４】請求項２記載の本発明は、複数の送信局か
ら同一時刻に同一情報を同一周波数で送信するシステム
において、近傍反射に影響されやすい地域からほぼ等距
離に前記複数の送信局を配置したことを特徴とする。

【００１５】請求項３記載の本発明は、複数の送信局か
ら同一時刻に同一情報を同一周波数で送信するシステム
において、非密集地域を通過するほぼ直線上には１つの
送信局を配置したことを特徴とする。

【００１６】請求項４記載の本発明は、複数の送信局か
ら同一時刻に同一情報を同一周波数で送信するシステム
において、近傍反射に影響されない地域を通過するほぼ
直線上には１つの送信局を配置したことを特徴とする。

【００１７】発明に係る送信局配置方法では、レイリー
フェージング環境下で受信できるように送信局が配置さ
れるので、ほぼ均一化した受信品質を提供することがで
きる。 また、本発明に係る送信局配置方法では、移動
受信端末が送信局からの直接波を受信できるように送信
局が配置されるので、良好な受信品質を提供することが
でき、さらに、任意の複数の送信局と受信端末とが一直
線上をなさないように送信局が配置されるので、受信品
質への悪影響をなくし、結果として受信品質を向上させ
ることができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を説明する。

【００１９】図１は本発明の一実施形態に係る送信局配
置方法を示す概念図である。

【００２０】同図に示すように、直交周波数分割多重
（ＯＦＤＭ）伝送方式により情報を提供する送信局１お
よび送信局２からは、同一の周波数で同一の内容が同時
に送信される。これら送信局１および送信局２からの無
線電波が受信できるエリアであるＳＦＮ（同一周波数ネ
ットワーク）サービスエリア３のなかを移動受信端末４
および移動受信端末５が移動しながら無線電波を受信す
る。移動受信端末４は、送信局１および送信局２の中間
地点付近に位置し、その移動受信端末４の周辺には高層
ビルなどの建築物６が乱立している。高層ビルなどの建
築物６が乱立するような場所を移動しながら受信する移
動受信端末４からほぼ等距離に位置するように送信局１
および送信局２が設置され、送信局１が主にサービスす
るエリア７と送信局２が主にサービスするエリア８によ
ってＳＦＮサービスエリア３が構成される。

【００２１】この場合、可搬性を考慮した移動無線端末
は、小型化や低消費電力化、低コスト化などが要求さ
れ、複雑な信号処理機能を有することは望ましいことで
はないことから、システム全体の極端に劣悪な受信特性
を減らすことの方が望ましいといえる。そして、移動体
通信でよく知られるレイリーフェージング環境は、送信
局が見えないことから、固定的で大きなドップラーシフ
トがなく、受信端末と送信局との位置関係に依らず、ほ
ぼ一定の受信特性となるという点も上記課題の解決に利
用することを考える。そこで、移動受信端末４が、乱立
した建築物６に起因するレイリーフェージング環境下で
受信できるようにする。すなわち図１において、移動受
信端末４からは送信局１および送信局２は直視できない
環境が望ましい。また、図１における移動受信端末５
は、送信局２の近傍に位置するが、この場合は、送信局
１および送信局２が直視できても構わない。

【００２２】図２は、移動受信端末４から見て送信局１
および送信局２が直視できる場合の受信特性（ビット誤
り率特性）と、直視できない場合の受信特性（ビット誤
り率特性）をシミュレーションにて検討した結果の図で
ある。同図の横軸は、送信局１と送信局２との中間地点
からの距離（送信局１方向でも送信局２方向でもよい）
を、縦軸はビット誤り率をそれぞれ示している。同図よ
り、送信局１と送信局２との中間地点付近において、移
動受信端末４から送信局１および送信局２が直視できる
環境（見通し伝播）での受信特性９は、移動受信端末４
から送信局１および送信局２が直視できない環境（レイ
リーフェージング伝播）での受信特性１０よりも劣化し
ていることが読み取れる。以上の結果から、ＳＦＮサー
ビスを受ける移動受信端末４が送信局１と送信局２との
中間地点付近に存在する場合は、レイリーフェージング
環境下で受信できるように送信局１および送信局２を配
置することが望ましい。また、同図より移動受信端端末
４がどちらかの送信局に接近した場合、すなわち図１に
おける移動受信端末５の場合には、明らかに移動受信端
末５から送信局１または送信局２、もしくは双方の基地
局が直視できる環境が望ましい。本発明では、移動受信
端末４および移動受信端末５に対し、ほぼ一定の受信特
性を提供することを目的としているので、移動受信端末
４の周辺をレイリーフェージング環境になるように送信
局１および送信局２を配置することは非常に効果があ
る。

【００２３】図３は、本発明の他の実施形態を説明する
図である。

【００２４】同図では、４つの送信局１１、１２、１
３、１４によるＳＦＮサービスが提供されている。４つ
の送信局１１、１２、１３、１４は、主に山際１５に設
置され、お互いの送信局が見通せないように設置されて
いるか、見通せる場合には、それらを結ぶ線分上にサー
ビスエリアが存在しないものとする。町Ａ１６は４つの
送信局１１、１２、１３、１４の中央に位置するよう
に、町Ｂ１７は送信局１１と送信局１２との中間に位置
するように送信局を配置する。送信局１１、１３、１４
は山際に配置されているため、マルチパス伝播が気にな
るが、ＯＦＤＭ伝送方式の長所によって、その影響は完
全に無視できる。町Ａ１６の中心部には、高層ビルなど
の建築物１８があり、その中に移動受信端末１９が居
る。移動受信端末１９からは、すべての送信局が見通し
状態になく、レイリーフェージング環境下で受信するこ
とになり、ほぼ均一化された受信品質が得られる。町Ａ
１６の外れに位置する移動受信端末２０からは、送信局
１３が近くに見通せるため良好な受信品質が得られる。
また、移動受信端末２０は、送信局１２も見通せる位置
にいるが、２つの送信局を結ぶ線分上に位置しない（直
線状に配置されていない）ため、受信品質への影響はな
い。町Ｂ１７も同様に、その中心部には高層ビルなどの
建築物２１があり、その中の移動受信端末２２からすべ
ての送信局が見通せない。特に送信局１１と送信局１２
が見通せない環境にあるため、移動受信端末２２はレイ
リーフェージング環境下で受信することになり、ほぼ均
一化された受信品質が得られる。町Ｂ１７の外れに位置
する移動受信端末２３は、送信局１２の間近に居るため
良好な受信品質が期待できる。このように２台以上の送
信局によりＳＦＮサービスエリアが構築される場合、送
信局は町などの建築物が密集した地域を考慮に入れて配
置する。

【００２５】図４は、図３における移動端末局２０の受
信品質（ビット誤り率特性）を示したものである。横軸
は、２つの送信局１２および送信局１３の中間地点から
の距離を、縦軸にはビット誤り率を、θは、移動端末局
２０と送信局１２とを結ぶ直線と、移動端末局２０と送
信局１３とを結ぶ直線とがなす角度を、それぞれ示して
いる。θ＝０°、即ち、移動端末局２０と送信局１２及
び送信局１３が一直線上にある場合のビット誤り率を２
４で、θ＝７５゜、即ち、移動端末局２０と送信局１２
とを結ぶ直線と、移動端末局２０と送信局１３とを結ぶ
直線とが７５°の角度をなすの場合のビット誤り率を２
５で示している。同図から、２つの送信局１２および１
３が見通せる場合でも、それらを結ぶ線分上に移動受信
端末が存在しないと受信品質が均一化することが読み取
れる。

【００２６】このように、図１及び図３のような送信局
の配置方法によれば、本発明に示した配置方法によらな
い場合に比べて、より均一化した受信品質が得られるこ
とが判る。

【００２７】なお、本発明は、上述した実施形態には限
定されず、本発明の技術思想の範囲内で様々な変形が可
能である。

【００２８】例えば、上述した実施形態では、移動端末
４、５、１９、２０、２２、２３と送信局１、２、１
１、１２、１３、１４との間の遮蔽物として高層ビル等
建築物６、１８、２１を例にとり説明したが、電波を遮
蔽するものであれば、建築物でなくとも用いることが可
能である。

【００２９】また、図３において見通せないような配置
が難しい場合は、同図のような配置に代えて送信電力の
調整や送信指向性アンテナなどを採用することによって
も同等の効果を得ることができる。

【００３０】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
例えば直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）伝送方式を用
い、複数の送信局から同一時刻に同一情報を同一周波数
で送信する単一周波数ネットワーク（ＳＦＮ）環境下に
ある建造物の密集する市街地にあっても、受信特性の極
端な劣化が防止できる上に、同サービスエリア内での受
信特性を均一化できる。

【００３１】また、本発明によれば、例えば直交周波数
分割多重（ＯＦＤＭ）伝送方式を用い、複数の送信局か
ら同一時刻に同一情報を同一周波数で送信する単一周波
数ネットワーク（ＳＦＮ）環境下にある建造物の密集し
ない地域であっても、良好な受信特性を保持し、受信特
性の極端な劣化が防止でき、同サービスエリア内での受
信特性を均一化できる。

【００３２】受信特性の均一化は、ユーザが場所を選ば
ずにサービスが受けられるメリットになる他、システム
全体の設計、例えば具体的な受信特性改善策や誤り訂正
などの設計も容易になる。従って、極端に劣悪化した受
信特性への改善策を受信端末に施す必要がなくなるた
め、余計な信号処理機能を搭載せずに済み、移動受信端
末の小型化や低消費電力化、そして低コスト化が実現で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る送信局配置方法を示
した概略斜視図である。

【図２】図１の場合における受信特性（ビット誤り率特
性）のシミュレーション結果を示した図である。

【図３】本発明の他の実施形態に係る送信局配置方法を
示した概略斜視図である。

【図４】図３の場合における受信特性（ビット誤り率特
性）のシミュレーション結果を示した図である。

【符号の説明】

１ 送信局Ａ ２ 送信局Ｂ ３ ＳＦＮサービスエリア ４ 移動受信端末Ａ ５ 移動受信端末Ｂ ６ 高層ビル等建築物 ７ 送信局Ａの主なサービスエリア ８ 送信局Ｂの主なサービスエリア ９ 見通し伝播時のビット誤り率特性 １０ レイリーフェージング伝播時のビット誤り率特性 １１ 送信局Ｃ １２ 送信局Ｄ １３ 送信局Ｅ １４ 送信局Ｆ １５ 山 １６ 町Ａ １７ 町Ｂ １８ 高層ビル等建築物 １９ 移動受信端末Ｃ ２０ 移動受信端末Ｄ ２１ 高層ビル等建築物 ２２ 移動受信端末Ｅ ２３ 移動受信端末Ｆ ２４ ビット誤り率特性Ａ ２５ ビット誤り率特性Ｂ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の送信局から同一時刻に同一情報を
   同一周波数で送信するシステムにおいて、 密集地域からほぼ等距離に前記複数の送信局を配置した
   ことを特徴とする送信局配置方法。
2. 【請求項２】 複数の送信局から同一時刻に同一情報を
   同一周波数で送信するシステムにおいて、 近傍反射に影響されやすい地域からほぼ等距離に前記複
   数の送信局を配置したことを特徴とする送信局配置方
   法。
3. 【請求項３】 複数の送信局から同一時刻に同一情報を
   同一周波数で送信するシステムにおいて、 非密集地域を通過するほぼ直線上には１つの送信局を配
   置したことを特徴とする送信局配置方法。
4. 【請求項４】 複数の送信局から同一時刻に同一情報を
   同一周波数で送信するシステムにおいて、 近傍反射に影響されない地域を通過するほぼ直線上には
   １つの送信局を配置したことを特徴とする送信局配置方
   法。