JP2012165057A

JP2012165057A - Ｍｉｍｏ無線システム

Info

Publication number: JP2012165057A
Application number: JP2011021843A
Authority: JP
Inventors: Makoto Kudo; 真工藤; Masaaki Shida; 雅昭志田
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 2011-02-03
Filing date: 2011-02-03
Publication date: 2012-08-30
Anticipated expiration: 2031-02-03
Also published as: JP5578099B2

Abstract

【課題】通信エリアの全域に亘って均一な通信速度を実現できるＭＩＭＯ無線システムを提供する。
【解決手段】無線機本体１１に接続された複数本のアンテナ１２を用いてデータの送受信を行うＭＩＭＯ無線システム１０において、複数本のアンテナ１２は、１本以上の漏洩同軸ケーブル１３と、漏洩同軸ケーブル１３以外のアンテナ１２である通常のアンテナ１４と、を含み、漏洩同軸ケーブル１３は、通常のアンテナ１４を囲むように配置されるものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、無線機本体に接続された複数本のアンテナを用いてデータの送受信を行うＭＩＭＯ無線システムに関するものである。

近年、無線ＬＡＮ（ＬｏｃａｌＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）、ＷｉＭＡＸ（ＷｏｒｌｄｗｉｄｅＩｎｔｅｒｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙｆｏｒＭｉｃｒｏｗａｖｅＡｃｃｅｓｓ）、セルラーなどの無線通信の更なる高速化のために、複数本のアンテナを組み合わせてデータ送受信の容量を広げるＭＩＭＯ（ＭｕｌｔｉｐｌｅＩｎｐｕｔＭｕｌｔｉｐｌｅＯｕｔｐｕｔ）が用いられている。

ＭＩＭＯは、複数本のアンテナで同時に異なるデータを送信し、受信時に合成することで通信容量の拡大を図る無線通信技術である。例えば、アンテナが２本なら２倍、３本なら３倍と言うように、通信容量を拡大することができる。

従来のＭＩＭＯ無線システムでは、図４（ａ）に示すように、複数本のアンテナ４１が無線機本体４２に直接設置された無線機４０を用い、この無線機４０を構築すべき通信エリアＡの中心部に配置して、ＭＩＭＯ通信を行えるようにしている。

特開２０１０−２３９５４４号公報特開２００８−２３６５５２号公報特開２００６−２９５４３３号公報特開２００７−３１８２７８号公報特開２００４−３４３４０２号公報

しかしながら、従来のＭＩＭＯ無線システムでは、図４（ｂ）に示すように、通信エリアＡ内であっても無線機４０（アンテナ４１）から遠い端末ほど通信速度が低下すると言う問題があった。

そこで、本発明の目的は、通信エリアの全域に亘って均一な通信速度を実現できるＭＩＭＯ無線システムを提供することにある。

この目的を達成するために創案された本発明は、無線機本体に接続された複数本のアンテナを用いてデータの送受信を行うＭＩＭＯ無線システムにおいて、前記複数本のアンテナは、１本以上の漏洩同軸ケーブルと、該漏洩同軸ケーブル以外のアンテナである通常のアンテナと、を含み、前記漏洩同軸ケーブルは、前記通常のアンテナを囲むように配置されるＭＩＭＯ無線システムである。

前記通常のアンテナが通信エリアの中心部に配置され、前記漏洩同軸ケーブルが前記通信エリアの外周縁部に沿って配置されると良い。

前記複数本のアンテナの２本以上が漏洩同軸ケーブルで構成されると共に前記漏洩同軸ケーブルのそれぞれが前記通常のアンテナを異なる径で囲むように配置されると良い。

前記無線機本体と前記複数本のアンテナとがケーブルを用いて接続され、前記無線機本体の配置と前記複数本のアンテナの配置とがそれぞれ独立に決定されると良い。

本発明によれば、通信エリアの全域に亘って均一な通信速度を実現できるＭＩＭＯ無線システムを提供することができる。

本発明の第１の実施の形態に係るＭＩＭＯ無線システムを示す図であり、（ａ）はＭＩＭＯ無線システムの構成図、（ｂ）はＭＩＭＯ無線システムの水平面における通信速度分布図である。本発明の第２の実施の形態に係るＭＩＭＯ無線システムを示す図であり、（ａ）はＭＩＭＯ無線システムの構成図、（ｂ）はＭＩＭＯ無線システムの水平面における通信速度分布図である。本発明の第３の実施の形態に係るＭＩＭＯ無線システムを示す図であり、（ａ）はＭＩＭＯ無線システムの構成図、（ｂ）はＭＩＭＯ無線システムの水平面における通信速度分布図である。従来のＭＩＭＯ無線システムを説明する図であり、（ａ）はＭＩＭＯ無線システムにおける無線機の斜視図、（ｂ）はＭＩＭＯ無線システムの水平面における通信速度分布図である。

以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面にしたがって説明する。

図１は、本発明の好適な第１の実施の形態に係るＭＩＭＯ無線システムを示す図であり、（ａ）はＭＩＭＯ無線システムの構成図、（ｂ）はＭＩＭＯ無線システムの水平面における通信速度分布図である。

図１（ａ）に示すように、第１の実施の形態に係るＭＩＭＯ無線システム１０は、無線機本体１１に接続された複数本のアンテナ１２を用いてデータの送受信を行うシステムであり、複数本のアンテナ１２は、１本以上の漏洩同軸ケーブル（開放同軸ケーブル；ＬＣＸ）１３と、漏洩同軸ケーブル１３以外のアンテナ１２である通常のアンテナ１４と、を含み、漏洩同軸ケーブル１３は、通常のアンテナ１４を囲むように配置されることを特徴とする。

このＭＩＭＯ無線システム１０は、建屋１５の天井裏１６などに設置され、建屋１５内に通信エリアＡを形成するものである。

無線機本体１１には、データを送受信するための複数本のアンテナ１２が接続される。アンテナ１２の本数は特に限定するものではないが、ＭＩＭＯ効果を得るために複数本である必要がある。

本実施の形態においては、無線機本体１１に２本のアンテナ１２を接続し、その一方を漏洩同軸ケーブル１３で構成し、他方を通常のアンテナ（例えば、無線機本体１１に直接設置されるダイポールアンテナ素子）１４で構成した。なお、通常のアンテナ１４としては、スロットアンテナ、パッチアンテナなど、様々なアンテナを適用することが可能である。

無線機本体１１と漏洩同軸ケーブル１３とは、同軸ケーブル１７を用いて接続される。これにより、無線機本体１１（通常のアンテナ１４）の配置と漏洩同軸ケーブル１３の配置がそれぞれ独立に決定される。また、漏洩同軸ケーブル１３は、その全長に亘って所定の強度以上の電波が漏洩するように構成される。

漏洩同軸ケーブル１３及び通常のアンテナ１４は、通信エリアＡの通信速度の低いエリア、即ち電界強度が所定の値に満たないエリアを無くすように配置される。具体的には、通常のアンテナ１４が無線機本体１１と共に構築すべき通信エリアＡの中心部に配置され、漏洩同軸ケーブル１３が構築すべき通信エリアＡの外周縁部に沿って配置される。これにより、通信エリアＡのほぼ全域において安定に通信が行えるようになる。

このＭＩＭＯ無線システム１０においては、図１（ｂ）に示すように、通常のアンテナ１４から遠い位置では漏洩同軸ケーブル１３からの電波が届いて通信速度が保たれ、通常のアンテナ１４と漏洩同軸ケーブル１３との中間領域ではＭＩＭＯ効果が働いて通信速度が保たれる。

その結果として、従来のＭＩＭＯ無線システムに比べて通信速度の上限は多少低くなるものの、通信エリアＡの全域に亘ってほぼ均一な通信速度を実現できる。

次に、第２の実施の形態を説明する。

図２（ａ）に示すように、第２の実施の形態に係るＭＩＭＯ無線システム２０は、複数本のアンテナ１２の２本以上が漏洩同軸ケーブル１３で構成されると共に漏洩同軸ケーブル１３のそれぞれが通常のアンテナ１４を異なる径で囲むように配置されたことを特徴とする。

本実施の形態においては、無線機本体１１に４本のアンテナ１２を接続し、そのうち２本を漏洩同軸ケーブル１３ａ，１３ｂで構成し、残りの２本を通常のアンテナ（例えば、無線機本体１１に直接設置されるダイポールアンテナ素子）１４で構成した。

このうち、２本の通常のアンテナ１４が無線機本体１１と共に構築すべき通信エリアＡの中心部に配置され、一方の漏洩同軸ケーブル１３ａが構築すべき通信エリアＡの外周縁部に沿って配置され、更に無線機本体１１（２本の通常のアンテナ１４）と一方の漏洩同軸ケーブル１３ａとの間に、他方の漏洩同軸ケーブル１３ｂが配置される。

このＭＩＭＯ無線システム２０においては、図２（ｂ）に示すように、通常のアンテナ１４から遠い位置では、漏洩同軸ケーブル１３ａからの電波が届いて通信速度が保たれる。

また、通常のアンテナ１４と漏洩同軸ケーブル１３ａとの中間領域では、通常のアンテナ１４と漏洩同軸ケーブル１３ｂとのＭＩＭＯ効果又は漏洩同軸ケーブル１３ａと漏洩同軸ケーブル１３ｂとのＭＩＭＯ効果が働いて通信速度が保たれる。

その結果として、従来のＭＩＭＯ無線システムに比べて通信速度の上限は多少低くなるものの、通信エリアＡの全域に亘ってほぼ均一な通信速度を実現できる。また、第１の実施の形態に係るＭＩＭＯ無線システム１０に比べてより広い範囲で通信エリアＡを構築することができる。

次に、第３の実施の形態を説明する。

図３（ａ）に示すように、第３の実施の形態に係るＭＩＭＯ無線システム３０は、無線機本体１１と複数本のアンテナ１２とが同軸ケーブル１７を用いて接続され、無線機本体１１の配置と複数本のアンテナ１２の配置とがそれぞれ独立に決定されることを特徴とする。

本実施の形態においては、無線機本体１１に２本のアンテナ１２を同軸ケーブル１７を用いて接続し、その一方を漏洩同軸ケーブル１３で構成し、他方を通常のアンテナ（例えば、無線機本体１１に同軸ケーブル１７を介して設置される全方向性アンテナ）１４で構成した。

このＭＩＭＯ無線システム３０においては、図３（ｂ）に示すように、第１の実施の形態に係るＭＩＭＯ無線システム１０と同様に、通常のアンテナ１４から遠い位置では漏洩同軸ケーブル１３からの電波が届いて通信速度が保たれ、通常のアンテナ１４と漏洩同軸ケーブル１３との中間領域ではＭＩＭＯ効果が働いて通信速度が保たれる。

また、２本のアンテナ１２は、それぞれ同軸ケーブル１７を用いて無線機本体１１と接続されているため、その配置が無線機本体１１の配置と独立しており、漏洩同軸ケーブル１３及び通常のアンテナ１４の配置が無線機本体１１の配置に依存しない。

従って、無線機本体１１を別室などに配置することが可能となり、システムの構築に際して設計の自由度が向上する。

前述の実施の形態においては、矩形状の通信エリアＡを形成する例を示したが、通信エリアＡの形状は特に限定されるものではない。この場合も同様に、漏洩同軸ケーブル１３を通信エリアＡの外周縁部に沿って配置すると良い。

また、前述の第３の実施の形態においては、無線機本体１１と複数本のアンテナ１２とを接続するケーブルとして同軸ケーブル１７を用いたが、光ファイバを用いることが可能である。例えば、ケーブル長が長い場合や分岐数が多い場合（１つの無線機本体１１から多数の部屋へアンテナ１２を設置している場合）は、光電変換装置を介した光ファイバに置き換え、光ファイバにて高周波信号を伝送できる「光ＲＦ」方式を用いても本発明の効果に変わりはない。また、この際、波長多重技術を使うことで、光ファイバを１本に集約可能である。

また、漏洩同軸ケーブルの長さが長くなり、所定の電波強度が得られない場合は、ブースターを介して複数の漏洩同軸ケーブルを繋ぎ合わせて使用しても本発明の効果に変わりはない。この場合、ブースターは、１箇所につき「上り下り」の２系統になり、デュプレクサで周波数分割して、上り下りの信号を別々に増幅することとなる。

１０ＭＩＭＯ無線システム
１１無線機本体
１２複数本のアンテナ
１３漏洩同軸ケーブル
１４通常のアンテナ
１５建屋
１６天井裏
１７同軸ケーブル
Ａ通信エリア

Claims

無線機本体に接続された複数本のアンテナを用いてデータの送受信を行うＭＩＭＯ無線システムにおいて、
前記複数本のアンテナは、１本以上の漏洩同軸ケーブルと、該漏洩同軸ケーブル以外のアンテナである通常のアンテナと、を含み、
前記漏洩同軸ケーブルは、前記通常のアンテナを囲むように配置されることを特徴とするＭＩＭＯ無線システム。
前記通常のアンテナが通信エリアの中心部に配置され、前記漏洩同軸ケーブルが前記通信エリアの外周縁部に沿って配置される請求項１に記載のＭＩＭＯ無線システム。
前記複数本のアンテナの２本以上が漏洩同軸ケーブルで構成されると共に前記漏洩同軸ケーブルのそれぞれが前記通常のアンテナを異なる径で囲むように配置される請求項１又は２に記載のＭＩＭＯ無線システム。
前記無線機本体と前記複数本のアンテナとがケーブルを用いて接続され、前記無線機本体の配置と前記複数本のアンテナの配置とがそれぞれ独立に決定される請求項１〜３のいずれかに記載のＭＩＭＯ無線システム。