特許 7500431 エリア構築方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-06-07

(45)【発行日】2024-06-17

(54)【発明の名称】エリア構築方法

(51)【国際特許分類】

   H04W 16/28 20090101AFI20240610BHJP

   H04W 16/18 20090101ALI20240610BHJP

   H04W 24/06 20090101ALI20240610BHJP

【ＦＩ】

H04W16/28

H04W16/18

H04W24/06

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2020556699

(86)(22)【出願日】2019-10-07

(86)【国際出願番号】 JP2019039512

(87)【国際公開番号】W WO2020095597

(87)【国際公開日】2020-05-14

【審査請求日】2022-03-18

(31)【優先権主張番号】P 2018208065

(32)【優先日】2018-11-05

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】501440684

【氏名又は名称】ソフトバンク株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000877

【氏名又は名称】弁理士法人ＲＹＵＫＡ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】筒井 多圭志

【審査官】吉村 真治▲郎▼

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１０－２６８２５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／１６８１１０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１０－１５７９４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－１６３７７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０１－１５８８３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】梅木 建人 Kento UMEKI，ミリ波帯屋外オープンエリア環境における周囲の壁面反射波を考慮した伝搬路モデル Mm-Wave Channel Model Considering Surrounding Wall Reflection For Outdoor Open Area Access Environments，電子情報通信学会技術研究報告 Ｖｏｌ．１１６ Ｎｏ．４８１ IEICE Technical Report，日本，一般社団法人電子情報通信学会 The Institute of Electronics,Information and Communication Engineers，2017年03月，第116巻

【文献】岸山祥久ほか，２０２０年のサービス実現に向けた５Ｇ技術特集，ＮＴＴ ＤＯＣＯＭＯテクニカル・ジャーナル Ｖｏｌ．２３ Ｎｏ．４，2016年01月，pages 6-48，インターネット＜URL:https://www.nttdocomo.co.jp/binary/pdf/ corporate/technology/rd/technical_journal/bn/vol23_4/ vol23_4_000jp.pdf＞

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０４Ｂ ７／２４－ ７／２６

Ｈ０４Ｗ ４／００－９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ミリ波を使用した５Ｇ移動無線通信ネットワークサービス（以下５Ｇサービス）を提供するための無線通信エリアを構築するエリア構築方法であって、
アンテナ及びアンテナ制御部を有する基地局の前記アンテナ制御部が前記アンテナを制御することによって、ＧｏＢ（Ｇｒｉｄ ｏｆ Ｂｅａｍ）方式でビーム状の電波を道路延伸方向に発射し、前記電波の見通し伝搬と、建物壁面および路面による前記電波の正反射と、前記電波の路面および粗壁面での粗面散乱を介して、道路沿いの建物の内部方向に反射または散乱した前記電波によって屋外の無線通信エリアを構築し、
前記屋外の前記無線通信エリアの前記電波を、前記建物の窓際に設置された、ビームステアリングアンテナを搭載したコの字型ＵＥ（Ｕｓｅｒ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）リレーないしＣＰＥ（Ｃｕｓｔｏｍｅｒ Ｐｒｅｍｉｓｅｓ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）である中継装置が受信し、当該中継装置がＷｉＦｉアクセスポイント、５Ｇ基地局、またはＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）基地局として動作することによって、前記建物の屋内の無線通信エリアを構築し、
前記中継装置は、窓側にミリ波５Ｇ、ならびにＳｕｂ６ＧＨｚのＵＥを備え、反対側の内側に、ＷｉＦｉアンテナ、或いは４Ｇまたは５Ｇのフェムト部分を備え、コの字型形状は、金属製のベネチアンブラインドの影響を避けるためのもので、ベネチアンブラインドがそこに降りられるように開けた空間である、エリア構築方法。

【請求項2】

ミリ波を使用した５Ｇサービスを高層建築物の中層階および高層階内部に提供するために、前記アンテナ制御部が前記アンテナを制御することによって、前記高層建築物に対してミリ波の電波の直接波を照射し、前記電波を前記高層建築物の窓際に設置された前記中継装置が受信し、当該中継装置がＷｉＦｉアクセスポイント、５Ｇ基地局、またはＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）基地局として動作することによって前記高層建築物の屋内の無線通信エリアを構築する、請求項１に記載のエリア構築方法。

【請求項3】

ミリ波が路面および粗壁面にて粗面散乱する性質を利用して、通り沿いの店舗の開口している窓から建物内に、前記アンテナ制御部が前記アンテナを制御することによって、前記電波を入射させることで、直接、または前記コの字型ＵＥリレーないしＣＰＥを用いて屋内カバレッジを実現すべく、５Ｇ仕様による基地局のビームフォーミング機能を用い、前記アンテナ制御部が前記アンテナを制御することによって、ミリ波の前記電波のビームを路面に向けて照射する、請求項１又は２に記載のエリア構築方法。

【請求項4】

前記路面はアスファルト舗装されており、前記基地局は、出力増幅器に使用するＣＭＯＳの使用限界を超えない周波数の範囲で、粗面散乱の効率の良い２８ＧＨｚ帯よりも高い周波数の帯域幅の前記電波を、意図して路面に当てて粗面散乱させて前記コの字型ＵＥリレーないしＣＰＥへのドナーを構成するだけでなく、携帯端末に直接リンクを確立しうる、請求項１から３のいずれか一項に記載のエリア構築方法。

【請求項5】

前記基地局が、６６ＧＨｚ帯、７６ＧＨｚ帯、８０ＧＨｚ帯、あるいは９０ＧＨｚ帯の少なくともいずれかの帯域幅の前記電波を出力する、請求項４に記載のエリア構築方法。

【請求項6】

ストリート伝搬を使用せず、ＬＯＳ（Ｌｉｎｅ ｏｆ Ｓｉｇｈｔ）を確保すべく、ビルトップに設置された前記基地局からＧｏＢ方式でビームを道路延伸方向に向けて発射することにより、ＬＯＳまたはｓｅｍｉＬＯＳでエリアを構築する、請求項１から５のいずれか一項に記載のエリア構築方法。

【請求項7】

前記基地局は建物に設置され、
十字路に位置する建物に設置された前記基地局は、道路延伸方向に２セクタまたは４セクタのセクタ構成を有し、三叉路に位置する建物に設置された前記基地局は、３セクタのセクタ構成を有する、通常の繰り返し３セクタ置局とは全く異なるスキームの請求項１から６のいずれか一項に記載のエリア構築方法。

【請求項8】

前記基地局から高層建築物に向けて前記電波を発射する場合に、衛星宇宙局および地球局に対する干渉を発生させないように、前記高層建築物の形状に合わせて、前記基地局から発射されるビームの範囲を選択する、請求項１から７のいずれか一項に記載のエリア構築方法。

【請求項9】

３ＧＰＰのＲｅｌｅａｓｅ１７等で将来規定されると予測される、ＤＬ（Ｄｏｗｎ Ｌｉｎｋ）オンリーリンクを用いて、さらに高利得（３０ｄＢｉ等）の受信専用ビームステアリングアンテナを持った前記コの字型ＵＥリレーないしＣＰＥを用いて、遠方の路面や粗壁面による粗面散乱や反射波（遠いがためにワイドなエリアをピンポイントで狙うことができる）を利用して、安定的なリンクバジェットを確保する、請求項１から８のいずれか一項に記載のエリア構築方法。

【請求項10】

前記コの字型ＵＥリレーの屋内サービス側に出力する前記電波の周波数に、屋外では衛星通信との干渉の問題のため広範囲で使用することが難しいと言われている３．６ＧＨｚ～４．２ＧＨｚのＬＴＥまたは５Ｇのシステムを用いることで、衛星通信との共存を可能とする、請求項１から９のいずれか一項に記載のエリア構築方法。

【請求項11】

前記コの字型ＵＥリレーは、住居用または小規模オフィス用のマンションでベランダなどの屋外スペースがある場合、手すりに引っ掛ける形状のフラワーポット型ＵＥリレーの、コの字型になっているハンガーの外側にビームステアリングアンテナを持つ、請求項１から１０のいずれか一項に記載のエリア構築方法。

【請求項12】

前記基地局は、基本として２セクタで構成されるが、建物の中層階、高層階を対象としてビームを発射する場合は上記２セクタに、中層階または高層階を目標とする１セクタを追加した３セクタ構成とし、建物に対して周囲２、３方向から照射することで建物内をエリア化するが、建物が立っていない方向にはビームを向けず、連続的なエリアを構築しないことを特徴とする、請求項１から１１のいずれか一項に記載のエリア構築方法。

【請求項13】

前記基地局から発射された前記電波が、ビルの壁面で１回または２回反射して見通し外のエリアに到達し、地平線より上方向にビームを向けた前記コの字型ＵＥリレーないしＣＰＥにて受信することで、地上を走行する自動車や歩行者の影響を軽減し、通信の品質を向上させることを特徴とする、請求項１から１２のいずれか一項に記載のエリア構築方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ミリ波帯の５Ｇ（５ｔｈ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）を用いた回折現象を基本的に使用しないことを特徴とした、エリア構築方法とサービス方法に関する。

【背景技術】

【0002】

５Ｇにおいて、２８ＧＨｚ帯などのミリ波の周波数帯を使用した通信が検討されている（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

電柱は数十ｍおきで設置されているためストリートセルを構築するのに都合が良かったが、昨今は電柱地中化により今後の展開には課題がある。ミリ波では直進性が高く、回折による伝搬が非常に乏しいため、従来の基地局と比べるとセル半径が小さく、従来と同様なエリアを構築するためには高密度に、例えば２０ｍおきに置局する必要があり莫大な費用がかかってしまう。

【0004】

現在高ゲインステアリングアンテナの開発が各国で進んでいるが、移動端末に搭載された場合、固定設置で利用している場合に比べでゲインが安定せず無線リンクの確立が難しい。一方、移動端末においては効果的な利用が難しい高ゲインステアリングアンテナを、ＦＷＡ（Ｆｉｘｅｄ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ａｃｃｅｓｓ）装置としてのＵＥ（Ｕｓｅｒ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）リレーないしＣＰＥ（Ｃｕｓｔｏｍｅｒ Ｐｒｅｍｉｓｅｓ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）に利用することで、路面あるいは石積み壁面等の粗い壁面（以下、粗壁面）からの粗面散乱波および反射波等を利用し無線リンクを確立することができ、上記ＵＥリレーないしＣＰＥを設置したフロアをエリア化し、例えば１フロア１０Ｇｂｐｓ程度のキャパシティを持ったエリアを構築することが可能となる。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］特開２０１８－０３３１２１号公報

【解決しようとする課題】

【0005】

ミリ波は従来セルラー通信に用いてきた電波の波長（３０ｃｍや１２ｃｍ）と比べて、波長が短く（１ｃｍ以下）、回折による損失が大きいため、従来のセルラー基地局と同様のマクロ置局を用いて置局設計を行うと、見通しのエリアのみしか使えず、ビル影等がエリアにできず、５Ｇをサービスするには２０ｍおきにストリートセルを置局しないといけないが、そのため莫大なＣＡＰＥＸ（Ｃａｐｉｔａｌ ｅｘｐｅｎｄｉｔｕｒｅ）、ＯＰＥＸ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｅｘｐｅｎｄｉｔｕｒｅ）が必要になる。本発明の実施形態において、例えばＧＯＢ（Ｇｒｉｄ Ｏｆ Ｂｅａｍｓ）方式のコストのかからない基地局装置を最小限設置し、見通し伝搬を積極的に利用し、路面ならびに粗壁面の粗面散乱を利用しエリア化することでＣＡＰＥＸ、ＯＰＥＸが最小限に抑えられる。

【0006】

ミリ波を用いた通信では、波長が短いため建物の縁等における回折損失が大きく見通し外にサービスを浸透させることが困難であった。このためミリ波を用いた５Ｇ通信が使えるエリアが限定されてしまう。この問題の対策として上述のように、路面ならびに粗壁面の粗面散乱と、ＵＥリレーないしＣＰＥ等を利用してエリア化する手法を用いる。一般に路面等からの散乱波は端末から見て電波の到来方向が定まらず、容易には効果的な指向性アンテナでは設置できないが、固定的に設置されたＵＥリレーないしＣＰＥ側が高ゲインステアラブルアンテナを有することで、路面ならびに粗壁面で粗面散乱された電波を受信することができ、通信を可能とし得る。

【0007】

市街地のビル街において基地局を設置する際、基地局のアンテナ指向方向を道路延伸方向、または水平に近い向きに向けた場合、Ｓｕｂ６ＧＨｚ帯の電波を使用する場合は回折現象によりビル影の見通し外にも伝搬し、地面の高さで端末を利用する際においても、他の基地局から発射された電波と干渉を起こしてしまうことがあるが、２８ＧＨｚの電波を使用する場合は建物角での回折による減衰が大きいため回折波による影響は小さく、さらに、端末が１０ｄＢｉ程度の高利得アンテナを有する事によりセル間の電波干渉はほとんど問題とならない。一方、Ｓｕｂ６ＧＨｚは、周波数が低いために携帯アンテナに十分な利得を備えたステアラブルアンテナは搭載できない。

【0008】

ミリ波は、伝搬損失が大きく、屋内の窓際をエリアにするだけでも極めて困難で、直接波、あるいは路面散乱波等のセミＬＯＳ波で、窓際で、受かるようにするだけで精一杯である。オフィス等では金属製のベネチアンブラインドにより、ＵＥリレーを窓際から離れた屋内に設置しても電波が届かない。そのため、窓ガラスの外側にＵＥリレーを設置する事を考えたが、その場合、リレー装置への給電方法が問題となる（窓の外のベランダ等にコンセント等が設置されてない建物が多いため）。一方、マンション等の屋内においては、ラック、戸棚等の上で、直接波を当てるような置局をした場合はＵＥリレーないしＣＰＥにリンクを立てることは可能である。

【0009】

また、窓ガラスが熱線対策等を施した特殊なガラスでない場合は、その追加浸透損失は１０ｄＢ程度であるため、屋内窓際ＵＥリレーを設置することもありうるが、窓にブラインドがある場合、ブラインドにより、更に追加浸透損失が発生し、基地局との間に安定的な無線リンクが確立できなくなる事が考えうる。このため、基地局側と接続するためのアンテナ（所謂ドナーアンテナ）は窓とブラインドの間、屋内側カバーのためのアンテナ（所謂サービスアンテナ）はブラインドより屋内側に設置する等の工夫が必要となる。しかし、このようなアンテナの設置はアンテナケーブルの配線工事等が煩雑となる問題が発生する。

【0010】

これらの問題を解決するため、ＵＥリレーをコの字型にし、金属製のブラインドをコの字形状の凹面に挟むように設置し、煩雑なアンテナケーブル配線工事無しで、ドナーアンテナをブラインドと窓の間、サービスアンテナをブラインドの屋内側に設置するという形態を容易に実現できる。

【0011】

携帯端末に高ゲインアンテナを使用した場合、建物の目の前に存在する反射物（例：車、人）等の移動により基地局からのビーム到来方向が頻繁に変化し、無線リンクが極めて不安定になる。このため高ゲインアンテナをつけると寧ろ無線リンクが切れやすくなることがあり得る。このようなビーム到来方向の変化に対応する手段として、高ゲインステアラブルアンテナを用いたビームステアリング手法が知られている。しかしながら、いわゆるスマホ等の手持ち型の携帯端末等にはそれら端末に要求される小型性・移動性等の条件から、ステアラブルビームに対応した高ゲインアンテナを具備しても効果をあげるのはむしろ困難となる。

【0012】

コの字型ＵＥリレーないしＣＰＥ等の設置型端末の場合は、高ゲインステアラブルアンテナを具備する事が比較的容易であり、これらコの字型ＵＥリレーないしＣＰＥを、建物近辺の人、車、樹木等の障害物を避けるために３～４階以上の建物の窓際に設置すると、基地局との間が見通し環境で無い場合においても、アンテナのピーク方向をステアリング機能により、例えば見通し先の粗面散乱する路面あるいは粗壁面等に向ける事により、効率的に安定的な無線リンクを確立しうる。

【0013】

従来の発想を転換し、グランドフロアカバレッジを実現するための路面店のコの字型ＵＥリレーないしＣＰＥ端末に注力するのではなく、上述のように、目の前の移動物・障害物に左右されないビルの中層階以上にコの字型ＵＥリレーないしＣＰＥ端末の設置に注力する事により、直接波、反射波、或いは路面あるいは粗壁面等の粗面散乱波を用いたビームを利用し、ドナー基地局に対する安定的な無線リンク、ひいては安定的なサービスエリアを確立することが可能となる。

【一般的開示】

【0014】

本発明の実施態様によれば、ミリ波を使用した５Ｇ移動無線通信ネットワークサービス（以下５Ｇサービス）を提供するエリア構築方法が提供される。エリア構築方法は、ミリ波において著しく損失が大きい回折現象を利用せず、ビームフォーミング技術を用いて基地局から発射された電波の、見通し伝搬と、前記電波の路面及び石積み等の粗い壁面での粗面散乱を利用して、無線通信エリアを構築してよい。上記エリア構築方法は、道路方向にアラインしたビームの見通し伝搬と、路面および建物壁面による正反射および粗面散乱とを経路として伝搬した電波によって屋外のエリアを構築し、上記見通し伝搬、上記正反射および上記粗面散乱により伝搬した電波が建物内部方向に反射または散乱した電波によって屋内のエリアを構築してよい。

【0015】

上記エリア構築方法は、上記基地局からＧｏＢ（Ｇｒｉｄ ｏｆ Ｂｅａｍ）方式でビーム状の電波を道路延伸方向に発射し、上記電波の見通し伝搬、建物壁面および路面による上記電波の正反射、および粗面散乱を介して、道路沿いの建物の内部方向に反射または散乱した電波を、建物の窓際に設置された、ビームステアリングアンテナを搭載したコの字型ＵＥリレーないしＣＰＥにて受信し、当該ＵＥリレーないしＣＰＥがＷｉＦｉアクセスポイント、５Ｇ基地局、またはＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）基地局として動作することによって、上記屋内のエリアを構築してよく、上記コの字型ＵＥリレーないしＣＰＥは、窓側にミリ波５Ｇ、ならびにＳｕｂ６ＧＨｚのＵＥを備え、反対側の内側に、ＷｉＦｉアンテナ、或いは４Ｇまたは５Ｇのフェムト基地局機能を備え、コの字型形状は、金属製のベネチアンブラインドの影響を避ける事を目的とする。

【0016】

上記エリア構築方法は、ミリ波を使用した５Ｇサービスを高層建築物の中層階および高層階内部に提供するために、上記高層建築物から予め定められた距離以上離れた位置から上記高層建築物に対してミリ波の電波を直接波を照射することによって、コの字型ＵＥリレーないしＣＰＥを用いて建物内部に電波を浸透させることを特徴とする、エリア構築方法であってよい。

【0017】

上記エリア構築方法は、ミリ波が路面あるいは粗壁面にて粗面散乱する性質を利用して、通り沿いの店舗の開口している窓から建物内に電波を入射させることで、基地局からの直接波、または屋内設置のコの字型ＵＥリレーないしＣＰＥを用いたインドアカバレッジを実現すべく、５Ｇ仕様による基地局のビームフォーミング機能を用いて、ミリ波帯の電波のビームを路面あるいは粗壁面に向けて照射する、エリア構築方法であってよい。

【0018】

上記路面はアスファルト舗装されており、上記路面のアスファルト舗装を構成するアスファルト混合物に含まれる粗骨材の大きさが最大で２０ｍｍのサイズであり、上記エリア構築方法は、上記基地局の出力増幅器に使用するＣＭＯＳの使用限界を超えない周波数の範囲で、２８ＧＨｚ帯よりも高い周波数の帯域幅の電波を、意図してアスファルト路面に当てて粗面散乱させてＵＥやＣＰＥへのドナーを構成しエリア構築する、エリア構築方法であってよい。

【0019】

上記エリア構築方法は、上記基地局が、６６ＧＨｚ帯、７６ＧＨｚ帯、８０ＧＨｚ帯、９０ＧＨｚ帯の少なくともいずれかの帯域幅の電波を出力する、エリア構築方法であってよい。

【0020】

上記エリア構築方法は、ストリート伝搬を使用せず、ＬＯＳ（Ｌｉｎｅ ｏｆ Ｓｉｇｈｔ）を確保すべく高い位置に設置された基地局からＧｏＢ方式でビームを道路延伸方向に向けて発射することにより、ＬＯＳまたはｓｅｍｉＬＯＳでエリアを構築する、エリア構築方法であってよい。上記基地局は建物に設置され、十字路に位置する建物に設置された上記基地局は、道路延伸方向に２セクタまたは４セクタのセクタ構成を有し、三叉路に位置する建物に設置された上記基地局は、３セクタのセクタ構成を有する、通常の繰り返し３セクター置局とは全く異なるスキームのエリア構築方法であってよい。

【0021】

上記エリア構築方法は、エリア化の対象となるエリアとして、高い建物が多い都心部と、その周辺、または木が植えられていないようなスーパールーラルエリアを対象とし、サブアーバンはエリア化の対象としないことを特徴とする、エリア構築方法であってよい。

【0022】

上記エリア構築方法は、上記基地局から高層建築物に向けて電波を発射する場合に、衛星宇宙局および地球局に対する干渉を発生させないように、上記高層建築物の形状に合わせて、上記基地局から発射されるビームの範囲を選択する、エリア構築方法であってよい。

【0023】

上記エリア構築方法は、基地局の共通チャネルビームパターンを形成する場合において、基地局を設置する際に撮影した基地局からの見晴らし写真に基づいて、ビル壁面、路面、ビル屋上面に関わらず、空以外のすべての見通し箇所に対してビームを設定するビーム設計方式により、高利得ビームステアリングアンテナを備えたＵＥリレーまたはＣＰＥ、もしくは受信専用のさらに高利得なビームステアリングアンテナを備えたコの字型ＵＥリレーないしＣＰＥに対して、路面あるいは粗壁面の粗面散乱波や正反射波が加わって、最大の場所率を確保する置局設計方式を利用する、エリア構築方法であってよい。

【0024】

上記エリア構築方法は、３ＧＰＰのＲｅｌｅａｓｅ１７等で将来規定されると予測される、ダウンリンクオンリーリンクを用いて、さらに高利得（３０ｄＢｉ等）の受信専用ビームステアリングアンテナを持ったコの字型ＵＥリレーないしＣＰＥを用いて、遠方の路面による粗面散乱やビルの反射波等（遠いがためにワイドなエリアをピンポイントで狙うことができる）を利用して、安定的なリンクバジェットを確保する、エリア構築方法であってよい。

【0025】

上記ＵＥリレーを用いたエリア構築方法は、上記ＵＥリレーの屋内サービス側に出力する電波の周波数に、屋外では衛星通信との干渉の問題のため広範囲で使用することが難しいと言われている３．６ＧＨｚ～４．２ＧＨｚのＬＴＥまたは５Ｇのシステムを用いることで、衛星通信との共存を可能とする、エリア構築方法であってよい。

【0026】

上記エリア構築方法は、エリア化の対象となる建物と道路との間に街路樹が植えられている場合は、上記建物の２階から４階はエリア化の対象外とし、その他のフロアにのみ路面あるいは粗壁面での粗面散乱した電波、または見通し伝搬した電波が入射することで、上記建物に設置されたＣＰＥまたはＵＥリレーと基地局との通信を確保する、エリア構築方法であってよい。

【0027】

上記エリア構築方法は、上記ＵＥリレーが、ドナー側とサービス側で同じ周波数を使用する場合、ドナー側とサービス側の電波干渉を避けるべく、ＨｅｔＮｅｔ（Ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｉｏｕｓ Ｎｅｔｗｏｒｋ）機能を動作させる、エリア構築方法であってよい。

【0028】

上記エリア構築方法は、都心部では、人通りの多いメイン通りを縦縦横横、格子状にカバーし、エリア化の対象となる通りに面した建物以外は原則エリア外とする、断捨離を実行したエリア構築方法であってよい。

【0029】

上記エリア構築方法は、上記ＵＥリレーが、住居用または小規模オフィス用のマンションでベランダなどの屋外スペースがある場合、手すりに引っ掛ける形状のフラワーポット型ＵＥリレーの、コの字型になっている外側に面した部分にビームステアリングアンテナを持つ、エリア構築方法であってよい。

【0030】

上記エリア構築方法は、住居用または小規模オフィス用のマンションでコの字型ＵＥリレーないしＣＰＥを置く場合は、基地局から発射された電波がマンションの窓から入射し、直接あるいは部屋の天井において１回ランバート反射することを利用して、上記コの字型ＵＥリレーないしＣＰＥの受信電波強度が最も強くなる場所にお客様が自ら設置してもらうことを特徴とする、エリア構築方法であってよい。

【0031】

上記エリア構築方法は、道路延伸方向に向けて電波を発射する場合もダウンチルトをかけずに、基地局足元ばかりをエリア化する設計にせず、建物中層階、および高層階に直接入射するビームも含めて置局設計する、エリア構築方法であってよい。

【0032】

上記エリア構築方法は、上記基地局が、基本として２セクタで構成されるが、建物の中層階、高層階を対象としてビームを発射する場合は上記２セクタに、中層階または高層階を目標とする１セクタを追加した３セクタ構成とし、建物に対して周囲２、３方向から照射することで建物内をエリア化するが、建物が立っていない方向にはビームを向けず、連続的なエリアを構築しないことを特徴とする、エリア構築方法であってよい。

【0033】

上記エリア構築方法は、２８ＧＨｚ帯はサブアーバンや細い裏路地などの見通し外をエリアの対象としないことを特徴とするため、従来の６ＧＨｚ以下の周波数帯における場所率の考え方を改める必要があり、対象エリアのみを考慮して場所率を計算することを特徴とする、エリア構築方法であってよい。

【0034】

上記エリア構築方法は、基地局から発射された電波が、ビルの壁面で１回または２回反射して見通し外のエリアに到達し、地平線より上方向にビームを向けたコの字型ＵＥリレーないしＣＰＥにて受信することで、地上を走行する自動車や歩行者の影響を軽減し、通信の品質を向上させることを特徴とする、エリア構築方法であってよい。

【0035】

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

【図面の簡単な説明】

【0036】

【図1】本実施形態に係るシステム１０における複数の基地局１００の設置環境の一例を概略的に示す。

【図2】ＵＥ５００におけるステアリングアンテナを用いたビーム選択機能の一例を概略的に示す。

【図3】これまでに考案されているミリ波ネットワーク７００の一例を概略的に示す。

【図4】本実施形態に係るシステム１０によって実現されるミリ波ネットワークの一例を概略的に示す。

【図5】粗面による電波の散乱を用いて屋内を通信可能なエリアとする方法の一例を概略的に示す。

【図6】高層建築物の屋内を通信可能とするための方法の一例を概略的に示す。

【図7】基地局１００により建物５０の屋内に通信エリアを形成する方法の一例を概略的に示す。

【図8】基地局１００によって建物５０に向けて発射されたビーム１０２の例を示す。

【図9】基地局１００が高層建築物に電波を照射する方法の一例を概略的に示す

【図10】基地局１００から発射されるビームパターン１０６の一例を概略的に示す。

【図11】路面にて電波が散乱し、建物低層階に到達し、サービスを提供する方法の一例を概略的に示す。

【図12】路面にて電波が散乱し、建物中層階に到達し、サービスを提供する方法の一例を概略的に示す。

【図13】中継装置２００の一例を概略的に示す。

【図14】マンション向けの中継装置３００の一例を概略的に示す。

【図15】高ゲインビームステアリングアンテナを有する中継装置２００が、基地局１００によって発射された電波を受信する受信環境の一例を概略的に示す。

【図16】粗面散乱のリンクバジェットの一例を概略的に示す。

【図17】基地局ービル窓間がＬＯＳのリンクバジェットの一例を概略的に示す。

【図18】基地局１００の機能構成の一例を概略的に示す。

【発明を実施するための形態】

【0037】

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

【0038】

図１は、本実施形態に係るシステム１０における複数の基地局１００の設置環境の一例を概略的に示す。本実施形態に係るシステム１０は、無線通信エリアを構築するための各種エリア構築方法を実行し得る。

【0039】

基地局１００は、例えば、ビルの屋上やビルの壁面等、建物の外部に設置される。基地局１００が設置されるのは建物に限らず、任意の場所に設置されてよい。例えば、基地局１００は、電柱等に設置される。

【0040】

図１に示す例において、基地局１００は、ビームフォーミング技術を用いて、道路延伸方向に沿って、ミリ波のビーム１０２を発射することにより通信エリアを形成する。基地局１００が発射するビーム１０２の周波数帯は、ミリ波であればどのような周波数帯であってもよい。

【0041】

基地局１００は、例えば、２８ＧＨｚ帯の電波のビーム１０２を発射する。また、基地局１００は、例えば、６０ＧＨｚから８０ＧＨｚ帯の電波のビーム１０２を発射する。基地局１００は、６６ＧＨｚ帯の電波のビーム１０２を発射してよい。基地局１００は、７６ＧＨｚ帯の電波のビーム１０２を発射してよい。基地局１００は、８０ＧＨｚ帯の電波のビーム１０２を発射してよい。

【0042】

図１では、複数の基地局１００を用いることによって主要な道路を通信可能なエリアとし、例えば東京都心部のような人が密集する繁華街をカバーする例を示す。本実施形態に係るシステム１０は、都心部では、人通りの多いメイン通りを縦縦横横、格子状にカバーし、エリア化の対象となる通りに面した建物以外は原則エリア外とする、断捨離を実行したエリア構築方法を採用し得る。また、本実施形態に係るシステム１０は、エリア化の対象となるエリアとして、高い建物が多い都心部と、その周辺と、木が植えられていないようなスーパールーラルエリアとを対象とし、サブアーバンはエリア化の対象としないエリア構築方法を採用し得る。

【0043】

図２は、ＵＥ５００の干渉除去機能の一例を概略的に示す。ＵＥ５００は、複数のアンテナを有する。ＵＥ５００が有するアンテナの数は、任意の数であってよく、例えば４本である。ＵＥ５００は、複数のアンテナのそれぞれで受信した電波の位相をプリセットされたオフセットでフェーズシフターで適切なアングルに設定し、希望する電波の強度が最も強くなるプリセットを選択する。この機能は携帯端末のために開発されたものだが、それをＵＥリレーないしＣＰＥにおいて使用すると、定点設置で、電波反射面、散乱面から十分距離を取れるため寧ろ有効であり、携帯端末に装備する場合は、却って安定的な利得は得られない。これにより、例えば、図１に示すような環境における交差点のように、複数の方向から基地局１００による電波が到来するような場所においても、電波がそれぞれ干渉することなく、希望する電波のみを高い品質で受信することが可能となる。

【0044】

図３は、これまでに考案されているミリ波ネットワーク７００の一例を概略的に示す。図４は、本実施形態に係るシステム１０によって実現されるミリ波ネットワークの一例を概略的に示す。図３および図４により、これまでに考案されているミリ波ネットワーク７００と、本実施形態に係るシステム１０によって実現されるミリ波ネットワークとの相違を説明する。

【0045】

これまでに考案されているミリ波ネットワーク７００は、図３に示すように、建物２０や、平均的なビルの高さを超える建物から、下に向かって電波７１０を発射することで広い範囲を通信可能にしようとするものであった。ミリ波ネットワーク７００のように、複数の基地局が真上から電波７１０を発射する場合、セル間干渉が多く発生してしまう。

【0046】

それに対して、本実施形態に係るシステム１０によって実現されるミリ波ネットワークは、図４に示すように、平均的なビルの高さと同じ、またはそれより低い高さに設置した基地局１００から水平に近い角度でミリ波の電波を発射することによって、主に主要な道路沿いのみを通信可能なエリアとするものである。本実施形態に係るシステム１０は、道路沿いのみをエリア化することで、通信需要の無いエリアに広がるエネルギーを、比較的通信需要の高い道路沿いに集約することで、長い距離に亘って通信可能とするものである。

【0047】

これまでに考案されているミリ波ネットワーク７００では、図３に示すようなエリアをカバーするために複数の基地局が設置されることになり、セル間干渉も多く発生することになるが、本実施形態に係るシステム１０によれば、図４に示すようなエリアを一基地局１００でカバーすることになり、干渉は発生しない。

【0048】

図５は、粗面による電波の散乱を用いて屋内を通信可能なエリアとする方法の一例を概略的に示す。基地局１００から発射されたミリ波のビーム１０２は、例えば地面のアスファルトの凹凸によって散乱し、散乱電波１０４が、道路沿いの建物３０の窓３２から、建物３０の屋内に到達する。

【0049】

これまで通信に用いられてきた６ＧＨｚ以下の周波数では、仮に道路の延伸方向にビームを照射した場合道路や、粗壁面等の粗面によって散乱するエネルギーはわずかで、反射による成分が主であり、電波の入射角と反射角が同じになる方向以外へは電波は反射されないため、屋内へはほとんど電波が到達しなかった。しかし、ミリ波では、粗面によって散乱するエネルギーが大きく、道路および粗壁面等の全体で散乱したエネルギーが全て積分された状態で屋内に到達することになる。なお、反射の成分を否定するものではなく、散乱によるエネルギーと加算されて受信される事になる。

【0050】

基地局１００は、道路方向にアラインしたビーム１０２の見通し伝搬と、路面および建物壁面等による正反射および粗面散乱とを主な経路として伝搬した電波によって屋外のエリアを構築してよい。また、基地局１００は、道路方向にアラインしたビーム１０２の見通し伝搬と、路面および建物壁面等による正反射および粗面散乱による伝搬した電波が建物内部方向に反射または散乱した電波によって屋内のエリアを構築してよい。

【0051】

基地局１００がミリ波のビーム１０２を発射する対象となる道路は、任意の道路であってよい。当該道路は、アスファルト舗装されていてよい。アスファルト舗装を構成するアスファルト混合物に含まれる粗骨材の大きさは、例えば、上層部は１３ｍｍであったり、中下層部は２０ｍｍであったりする。当該道路は、アスファルト合材として、ポーラスアスファルト混合材を採用した道路であってよい。当該道路は、フィラーまたは細骨材が劣化によって剥がれ落ちたものであり得る。道路のトップのフィラーは５ｍｍ前後であり、それ以下の波長の電波は路面でよく粗面散乱すると考えられる。

【0052】

基地局１００は、出力増幅器に使用するＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）の使用限界を超えない周波数の範囲で、２８ＧＨｚ帯よりも高い周波数の帯域幅の電波を、意図して路面あるいは粗壁面に当て粗面散乱させてＵＥやＣＰＥへのドナーを構成しエリア構築する。

【0053】

図６は、高層建築物の屋内を通信可能とするための方法の一例を概略的に示す。ここでは、川沿いに立っているマンション４０内を通信可能とするために、川の反対側の岸に基地局１００を設置した場合を例示している。基地局１００は、マンション４０に向けてミリ波のビーム１０２を発射する。ビーム１０２は、マンション４０の窓からマンション４０の内部に浸透し得る。これにより、屋内に直接通信サービスを提供することができる。なお、川の反対側の岸ではなく、川の手前側の岸に基地局１００を設置してもよい。

【0054】

図７は、基地局１００により建物５０の屋内に通信エリアを形成する方法の一例を概略的に示す。基地局１００は、建物５０の遠方に設置される。基地局１００は、建物５０から予め定められた距離以上離れた位置に設置されてよい。基地局１００は、建物５０から予め定められた距離以上離れた任意の場所に設置される。任意の場所に設置された基地局１００によって発射されたビーム１０２は、建物５０の窓５２を介して、建物５０の内部に到達する。建物の内部に到達したビーム１０２は、天井や壁等で反射、散乱して、ＵＥ５００によって受信される。

【0055】

このように、基地局１００は、ミリ波を使用した５Ｇサービスを高層建築物の中層階および高層階内部に提供するために、高層建築物から予め定められた距離以上離れた位置から高層建築物に対してミリ波の電波を直接照射することによって、建物内部に電波を浸透させてよい。

【0056】

図８は、基地局１００によって建物５０に向けて発射されたビーム１０２の例を示す。基地局１００は、建物５０に対してどのような位置に配置された場合であっても、ビーム１０２が建物５０から外れないように、ビーム１０２を制御してよい。

【0057】

図９は、基地局１００が高層建築物に電波を照射する方法の一例を概略的に示す。基地局１００は、例えば近接する周波数を使用する衛星宇宙局または地球局への干渉を避けるため、ビームを形成する際、電波を照射する建物５０の形に合わせて使用するビーム、使用しないビームを決定してよい。図９に示す例では、基地局１００は、衛星宇宙局９０の方向へのビーム１０８を、使用しないビームとして決定してよい。

【0058】

図１０は、基地局１００から発射されるビームパターン１０６の一例を概略的に示す。基地局１００は特に難しい制御は行わず、まずは予め決められたビームグリッドに従って、ビームをスイープする。これによって、基地局１００の前面に位置する建物や高層建築物、および道路に対し電波を照射することが可能となる。

【0059】

図１１は、路面にて電波が散乱し、建物低層階に到達し、サービスを提供する方法の一例を概略的に示す。基地局１００から発射されたビーム１０２は、例えば道路のアスファルトにて散乱し、建物の低層階に到達することによって、道路沿いに隣接する喫茶店等の内部に高速通信サービスを提供する。

【0060】

図１２は、路面にて電波が散乱し、建物中層階に到達し、サービスを提供する方法の一例を概略的に示す。基地局１００から発射されたビーム１０２は、例えば道路のアスファルトにて散乱し、広い範囲で散乱した電波が積分し、建物中層階の窓から屋内に浸透することによって屋内に高速通信サービスを提供する。このとき、建物の窓際に設置した通信端末および中継装置等は、散乱した電波を最も効率よく受信できるように、路面方向にアンテナの指向方向を向けてよい。

【0061】

図１３は、中継装置２００の一例を概略的に示す。本実施形態に係る中継装置２００は、基地局１００と、屋内のＵＥ５００との通信を中継する。中継装置２００は、ＵＥリレーであってよい。また、中継装置２００は、ＣＰＥであってよい。

【0062】

中継装置２００は、基地局１００側と接続するためのアンテナであるドナーアンテナ２２２と、屋内側カバーのためのアンテナであるサービスアンテナ２２４とを備える。また、中継装置２００は、ドナーアンテナ２２２が受信した電波によって伝搬された信号をサービスアンテナ２２４に伝搬させる中継処理部２２６を備える。

【0063】

中継装置２００は、ドナーアンテナ２２２、サービスアンテナ２２４、および中継処理部２２６を内部に有する筐体２１０を備える。ドナーアンテナ２２２とサービスアンテナ２２４とは、電波伝搬の障害となる電波障害物が挿脱可能な空洞２１２を隔てて配置される。図１３では、電波障害物として、ベネチアンブラインド６４を例示している。筐体２１０は、図１３に示すように、コの字形状を有する。筐体２１０は、断面形状がコの字形状を有してよい。空洞２１２は、筐体２１０のコの字形状の凹部に位置する。

【0064】

図１３に示す例において、中継装置２００は、ガラス戸６２の内側の屋内に配置される。中継装置２００は、ドナーアンテナ２２２が、ガラス戸６２とベネチアンブラインド６４との間に位置し、サービスアンテナ２２４が、ベネチアンブラインド６４よりも屋内側に位置するように、配置されてよい。

【0065】

ガラス戸６２に到達するビーム１０２は、例えば、基地局１００が、建物に向けて発射したビーム１０２である。また、ガラス戸６２に到達するビーム１０２は、例えば、基地局１００が、建物に面する道路に向けて発射して、道路の路面で粗面散乱したビーム１０２である。また、ガラス戸６２に到達するビーム１０２は、例えば、基地局１００が発射して、路面および建物壁面等で正反射したビーム１０２である。ガラス戸６２には、基地局１００によって発射されたビーム１０２が、見通し伝搬、道路および建物壁面等による正反射、並びに粗面散乱等によって、到達する。

【0066】

ミリ波のビーム１０２はガラス戸６２を通過するので、ベネチアンブラインド６４が設置されていなければ屋内に浸透する。しかし、ベネチアンブラインド６４が設置されている場合、ベネチアンブラインド６４によってビーム１０２が損失する。特に、ベネチアンブラインド６４がスチール製であり、かつ、完全に閉じている状態の場合、非常に多くの損失が発生し、屋内のＵＥ５００は、基地局１００との安定的な無線リンクを張れなくなってしまう。

【0067】

それに対して、本実施形態に係る中継装置２００によれば、ガラス戸６２とベネチアンブラインド６４との間に配置されたドナーアンテナ２２２によってビーム１０２を受信し、ビーム１０２によって伝搬された信号を、サービスアンテナ２２４の電波２３０によって屋内に発射するので、このようなベネチアンブラインド６４による損失を無くすことができる。

【0068】

ドナーアンテナ２２２は、ビームステアリングアンテナであってよい。ドナーアンテナ２２２は、ビーム１０２の到来方向に、アンテナの指向方向を向けてよい。

【0069】

サービスアンテナ２２４は、ミリ波とは異なる周波数帯の電波を出力してよい。サービスアンテナ２２４は、ＷｉＦｉアクセスポイントのアンテナであってよい。また、サービスアンテナ２２４は、５Ｇ基地局のアンテナであってよい。またサービスアンテナ２２４は、ＬＴＥ基地局のアンテナであってよい。サービスアンテナ２２４は、屋外では衛星通信との干渉の問題のため広範囲で使用することが難しいとされている３．６ＧＨｚ帯～４．２ＧＨｚ帯の電波を出力するＬＴＥ基地局のアンテナまたは５Ｇ基地局のアンテナであってよい。

【0070】

ドナーアンテナ２２２と、サービスアンテナ２２４とは、同じ周波数を使用してもよい。この場合、中継装置２００は、ドナー側とサービス側の電波干渉を避けるべく、ＨｅｔＮｅｔ（Ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｉｏｕｓ Ｎｅｔｗｏｒｋ）機能を動作させてよい。

【0071】

図１４は、マンション向けの中継装置３００の一例を概略的に示す。マンションは、本棚６６の上等、基地局１００が見える位置に中継装置３００を置いて対応する。

【0072】

図１５は、高ゲインビームステアリングアンテナを有する中継装置２００が、基地局１００によって発射された電波を受信する受信環境の一例を概略的に示す。図１５に示す例において、建物５０に設置された中継装置２００は、道路７４の側に基地局１００が設置されていない場合、道路７２の側の基地局１００によって発射されたビーム１０２が、路面７６において粗面散乱した電波を受信することによって、基地局１００によって送信された信号を、建物５０の屋内の建物５０に中継してよい。

【0073】

図１６は、粗面散乱のリンクバジェットの一例を概略的に示す。ここでは、基地局１００が出力した１０２を、喫茶店８０内のスマートホン（スマホ）が受信する場合のリンクバジェットの一例を示す。

【0074】

基地局１００が出力した電波は、照射される道路がビーム１０２に占める割合、散乱したビーム１０２が喫茶店８０に飛び込む率、窓の開口率、ガラスの透過損失、天井の散乱効率、および散乱したビームがスマホに飛び込む率等の要因により、減衰してスマホに受信されることになる。しかし、図１６で示すように、理論的に、実用に耐えうる受信電力を実現することができる。

【0075】

図１７は、ＬＯＳのリンクバジェットの一例を概略的に示す。ここでは、基地局１００が出力した１０２を、オフィス８２内のスマホが受信する場合のリンクバジェットの一例を示す。ここでは、オフィスの窓が６ｍ×２ｍの寸法を有し、熱線ガラスが使用されている場合を例に挙げて説明する。

【0076】

基地局１００が出力した電波は、ビーム１０２のうちオフィス８２の窓に入り込む面積、熱線ガラスの透過損失、天井の散乱効率、および散乱したビームがスマホに飛び込む率等の要因により、減衰してスマホに受信されることになる。しかし、図１７で示すように、理論的に、実用に耐えうる受信電力を実現することができる。

【0077】

図１８は、基地局１００の機能構成の一例を概略的に示す。基地局１００は、アンテナ１１０およびアンテナ制御部１２０を備える。

【0078】

アンテナ１１０は、指定された方向にミリ波の電波のビーム１０２を発射する。アンテナ１１０は、ミリ波の任意の周波数帯のビーム１０２を発射してよい。アンテナ１１０は、例えば、２８ＧＨｚ帯のビーム１０２を発射する。また、アンテナ１１０は、例えば、６０ＧＨｚ～８０ＧＨｚ帯のビーム１０２を発射する。アンテナ１１０は、６０ＧＨｚ帯のビーム１０２を発射してよい。アンテナ１１０は、７６ＧＨｚ帯のビーム１０２を発射してよい。アンテナ１１０は８０ＧＨｚ帯のビーム１０２を発射してよい。アンテナ１１０は、ＥＢＢ（Ｅｉｇｅｎｖａｌｕｅ Ｂａｓｅｄ Ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ）方式ではなく、ＧｏＢ（Ｇｒｉｄ ｏｆ Ｂｅａｍ）方式でビーム１０２を形成してよい。

【0079】

アンテナ制御部１２０は、アンテナ１１０を制御する。アンテナ制御部１２０は、例えば、アンテナ１１０によるビーム１０２のピークが道路の路面に位置するようにアンテナ１１０を制御する。アンテナ制御部１２０は、アンテナ１１０によるビーム１０２のピークがアスファルト舗装された道路の路面に位置するようにアンテナ１１０を制御してよい。

【0080】

アンテナ制御部１２０は、道路沿いの建物内に通信エリアを形成すべく、アンテナ１１０によるビーム１０２のピークが当該道路の路面に位置するようにアンテナ１１０を制御してよい。アンテナ制御部１２０は、当該道路の路面によって粗面散乱した電波によって、通信エリアを形成可能であってよい。

【0081】

本実施形態に係るシステム１０は、複数の基地局１００と、基地局１００によるビームのピークが位置する道路の路面に指向性を有するアンテナを含む複数の中継装置とを備えてよい。本実施形態に係るシステム１０が備える中継装置は、中継装置２００であってもよい。また、本実施形態に係るシステム１０が備える中継装置は、中継装置３００であってもよい。

【0082】

本実施形態に係るシステム１０において、道路延伸方向に向けて電波を発射する場合、ダウンチルトをかけずに、基地局１００の足元ばかりをエリア化する設計にせず、建物中層階および高層階に直接入射するビームも含める置局設計を採用してよい。

【0083】

アンテナ制御部１２０は、アンテナ１１０に、建物に向けてビーム１０２を発射させてよい。アンテナ制御部１２０は、アンテナ１１０に、建物に向けて直接ビーム１０２を発射させてよい。アンテナ制御部１２０は、ビーム１０２が建物から外れないようにアンテナ１１０を制御してよい。

【0084】

基地局１００は、基地局１００を起点として、衛星宇宙局または地球局の方向を取得する不図示の方向取得部をさらに備えてもよい。方向取得部は、衛星宇宙局の位置情報と、地球局の位置情報を予め格納していてよく、これらの位置情報と、基地局１００の位置情報とから、方向を取得してよい。アンテナ制御部１２０は、アンテナ１１０によるビーム１０２を、方向取得部が取得した方向に向けさせないようにアンテナ１１０を制御してよい。アンテナ制御部１２０は、例えば、複数のビーム１０２のうち、方向取得部が取得した方向に合致するビーム１０２を使用しないビーム１０２として選択し、方向取得部が取得した方向と合致しないビーム１０２を使用するビーム１０２として選択する。

【0085】

基地局１００は、ＣＭＯＳを含む出力増幅器を有してよく、当該ＣＭＯＳの使用限界を超えない出力の範囲で、２８ＧＨｚ帯よりも高い周波数の帯域幅の電波を出力してよい。

【0086】

基地局１００は、ＬＯＳ（Ｌｉｎｅ ｏｆ Ｓｉｇｈｔ）を確保すべく、なるべく高い位置に設置されてよい。例えば、基地局１００は、予め定められた高さよりも高い位置に設置される。そして、基地局１００は、予め定められた高さよりも高い位置から、ＧｏＢ方式でビーム１０２を道路延伸方向に向けて発射することにより、ＬＯＳまたはｓｅｍｉＬＯＳで通信エリアを構築してよい。

【0087】

基地局１００は、建物に設置されてよい。十字路に位置する建物に設置される場合、基地局１００は、道路延伸方向に２セクタまたは４セクタのセクタ構成を有してよい。三叉路に位置する建物に設置される場合、基地局１００は、３セクタのセクタ構成を有してよい。基地局１００は、通常の繰り返し３セクター置局とは全く異なるスキームで、エリアを構築する。

【0088】

基地局１００からは、複数のビームを発射せずに、単一のビームにエネルギーを集中させてよい。これにより、リンクバジェットを確保することが可能になり、建物の内部まで通信サービスを届けることを可能とすることができる。

【0089】

基地局１００のフロントエンド回路構成として、複数ビームを発射するためのデジタルプレコーディング回路をアナログフロントエンドの手前に持たず、ＥＢＢ方式によるビームフォーミングではなく、ＧｏＢ方式のビームフォーミングを採用して、デジタルプレコーディング回路を排除してよい。これにより、ローコスト化できる。

【0090】

基地局１００の無線機として、ＭＩＭＯに対応するが、Ｍａｓｓｉｖｅ ＭＩＭＯに対応せず、そのことによりデジタルプレコーディング回路を省略し、モデムから直接ＰＡ（Ｐｏｗｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）、ＬＮＡ（Ｌｏｗ Ｎｏｉｓｅ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）、フェーズシフターに接続した無線機を使用してよい。

【0091】

基地局１００を、ＣＰＲＩを採用せずにＩＰ基地局として動作させてよく、さらにマルチビームではなくシングルビームを送信することで通信速度を抑え、それにより、１０ＧＢＡＳＥのＳＦＰ（Ｓｍａｌｌ Ｆｏｒｍ Ｆａｃｔｏｒ Ｐｌｕｇａｂｌｅ）１つで動作可能とし得る。

【0092】

基地局１００として、既存の無線基地局が有する構成から、デジタルプレコーディング回路を取り除くことによりＣＰＲＩインターフェースおよび複数のアンテナストリームを処理するＢＢＵ（Ｂａｓｅ Ｂａｎｄ Ｕｎｉｔ）を必要とせず、ＩＰ基地局として１０ＧのＩＰインターフェースのみで運用する基地局を用いてよい。

【0093】

複数の基地局１００は、建物に直接電波を照射する際、一の基地局１００あたり１ビームを発射してよい。基地局１００は、垂直偏波および水平偏波の組み合わせ、または、＋４５度と－４５度の偏波の組み合わせによる１ビームを発射してよい。

【0094】

本実施形態に係るシステム１０を提供するにあたり、エリア化の対象となる建物と道路との間に街路樹が植えられている場合、ミリ波が街路樹によって大きく損失してしまうことから、建物の２階から４階をエリア化の対象外とし、その他のフロアにのみ路面で路面散乱した電波、または見通し伝搬した電波が入射することで、建物内に設置されたコの字型ＵＥリレーないしＣＰＥまたはと基地局１００との通信を確保するようにしてよい。

【0095】

本実施形態に係るシステム１０は、基地局１００の共通チャネルビームパターンを形成する場合において、基地局１００を設置する際に撮影した基地局１００からの見晴らし写真に基づいて、ビームが宙を打たない限り、ビル壁面、路面、ビル屋上面に関わらず、空以外のすべての見通し箇所に対してビームを設定するビーム設計方式により、高利得ビームステアリングアンテナを備えたコの字型ＵＥリレーないしＣＰＥ、もしくは受信専用のさらに高利得なビームステアリングアンテナを備えたコの字型ＵＥリレーないしＣＰＥに対して、路面あるいは粗壁面における粗面散乱波および正反射波が加わって、最大の場所率を確保する置局設計方式を利用するエリア構築方法を実行してよい。

【0096】

本実施形態に係るシステム１０は、３ＧＰＰのＲｅｌｅａｓｅ１７等で将来規定されると予測される、ＤＬ（Ｄｏｗｎ Ｌｉｎｋ）オンリーリンクを用いて、さらに高利得（３０ｄＢｉ等）の受信専用ビームステアリングアンテナを持ったコの字型ＵＥリレーないしＣＰＥを用いて、遠方の路面あるいは粗壁面の粗面散乱や反射波等（遠いがためにワイドなエリアをピンポイントで狙うことができる）を利用して、安定的なリンクバジェットを確保するエリア構築方法を実行してよい。

【0097】

本実施形態に係るシステム１０において、住居用または小規模オフィス用のマンションでＵＥリレーを置く場合、基地局１００から発射された電波がマンションの窓から入射し、部屋の天井において１回ランバート反射することを利用して、ＵＥリレーの受信電波強度が最も強くなる場所に、ＵＥ５００の利用者に自ら設置してもらうような形態をとってよい。

【0098】

本実施形態に係るシステム１０における基地局１００は、基本として２セクタで構成されるが、建物の中層階、高層階を対象としてビームを発射する場合は上記２セクタに、中層階または高層階を目標とする１セクタを追加した３セクタ構成とし、建物に対して周囲２、３方向から照射することで建物内をエリア化するが、建物が立っていない方向にはビームを向けず、連続的なエリアを構築しないエリア構築方法を採用してよい。建物が稠密なエリアは、大通りで２または４セクタ構成を取ってよく、細い道は諦めてエリアとしなくてもよい。

【0099】

本実施形態に係るシステム１０において、２８ＧＨｚ帯はサブアーバンや細い裏路地などの見通し外をエリアの対象としないことを特徴とするため、従来の６ＧＨｚ以下の周波数帯における場所率の考え方を改める必要があり、対象エリアのみを考慮して場所率を計算してよい。

【0100】

本実施形態に係るシステム１０を提供する通信事業者等の提供主体は、本実施形態に係るシステム１０で使用するコの字型ＵＥリレーないしＣＰＥについて、中層階あるいは高層階へのその設置に際して事前に衛星写真地図などのツールで基地局１００からの見通しがあるかどうかを確認してから営業に行くようにしてよい。または、営業に行った先で、ビルの４面それぞれに上記ＣＰＥまたはＵＥリレーを設置して品質が良かったところに設置するようにしてもよい。

【0101】

本実施形態に係るシステム１０において、基地局１００から発射された電波が、ビルの粗壁面で１回または２回反射して見通し外のエリアに到達し、地平線より上方向にビームを向けたＵＥリレーにて受信するようにしてよく、これにより、地上を走行する自動車や歩行者の影響を軽減し、通信の品質を向上させることができる。

【0102】

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、請求の範囲の記載から明らかである。

【0103】

請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階などの各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」などと明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」などを用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

【符号の説明】

【0104】

１０ システム、２０ 建物、３０ 建物、３２ 窓、４０ マンション、５０ 建物、５２ 窓、６２ ガラス戸、６４ ベネチアンブラインド、６６ 本棚、７２ 道路、７４ 道路、７６ 路面、８０ 喫茶店、８２ オフィス、９０ 衛星宇宙局、１００ 基地局、１０２ ビーム、１０４ 散乱電波、１０６ ビームパターン、１０８ ビーム、１１０ アンテナ、１２０ アンテナ制御部、２００ 中継装置、２１０ 筐体、２１２ 空洞、２２２ ドナーアンテナ、２２４ サービスアンテナ、２２６ 中継処理部、２３０ 電波、３００ 中継装置、５００ ＵＥ、７００ ミリ波ネットワーク、７１０ 電波

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】