CN107026660B - 通信中继装置、通信中继系统以及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的实施方式涉及通信中继装置、通信中继系统以及方法。在现有技术中，例如，在主机中，合成子机台数量的噪声，存在作为光中继器系统整体的总噪声值的合成噪声值恶化的担心。实施方式的通信中继装置在无线基站与便携通信终端装置之间直接地或者间接地进行通信的中继。所述通信中继装置具备判别部、切断部。所述判别部判别是否经由无线通信天线从所述便携通信终端装置接收到上行链路信号。所述切断部在由所述判别部判别为未接收到所述上行链路信号的情况下，切断所述上行链路信号向所述无线基站侧的传送路径。

Description

通信中继装置、通信中继系统以及方法
本发明以日本专利申请2016-015116(申请日：2016/1/29)为基础，从该申请享受优先的权益。本申请通过参照该申请而包括该申请的全部内容。
技术领域
本发明的实施方式涉及通信中继装置、通信中继系统以及方法。
背景技术
以往，已知有用于使得能够在室内使用手机、智能电话等移动通信终端装置的光中继器系统(Optical Repeater System)(通信中继系统)。
在这样的光中继器系统中，对连接于无线基站的1台主机连接多个子机，从而有实效地扩大无线基站的通信区域。由此，覆盖了大规模的商业设施、办公楼这样的宽范围的室内通信区域。
发明内容
但是，在上述现有技术中，作为上行信号(上行链路(Uplink)信号UL)，对针对每个子机所准备的低噪声放大器(LNA：Low Noise Amplifier：低噪声放大器)的输出进行合成。
因此，在主机中，对子机台数量的噪声进行合成，存在作为光中继器系统整体的总噪声值(NF：Noise Figure：噪声系数)的合成噪声值(合成NF)恶化的担心。
实施方式的通信中继装置在无线基站与便携通信终端装置之间直接地或者间接地进行通信的中继。所述通信中继装置具备判别部和切断部。所述判别部判别是否经由无线通信天线从所述便携通信终端装置接收到上行链路信号。所述切断部在由所述判别部判别为未接收到所述上行链路信号的情况下，切断所述上行链路信号的向所述无线基站侧的传送路径。
根据上述结构的通信中继装置，即使在对1台主机连接多个子机而构筑光中继器系统的情况下，也能够提高主机中的合成噪声值，构筑良好的通信环境。
附图说明
图1是示出实施方式的手机通信网络的概要结构的一个例子的框图。
图2是示出实施方式的光中继器系统的概要结构的一个例子的框图。
图3是示出实施方式的子机的概要结构的一个例子的框图。
图4是示出实施方式的子机的处理的一个例子的流程图。
图5是示出实施方式的基于TDD方式的传送信号的一个例子的说明图。
图6是示出实施方式的基于FDD方式的传送信号的一个例子的说明图。
具体实施方式
接下来，参照附图，对实施方式进行说明。
图1是实施方式的手机通信网络的概要结构框图。
手机通信网络10具备：手机核心网络12，经由未图示的网关交换机(Interconnecting Gateway Switch：互连网关交换机)与其它连接运营商通信网络11之间相互连接，进行属于该连接运营商的手机终端的连接控制；多个基站控制装置13，连接于手机核心网络12，进行后述的基站的管理以及控制；多个无线基站(BTS：Base TransceiverStation：基站收发台)14，连接于各基站控制装置13；以及光中继器系统(通信中继系统)15，通过RF电缆连接于对应的基站。
在本实施方式中，光中继器系统15设为被配置于作为所谓的盲区的一种的大厦BLD内以及地下通道UG内。
图2是光中继器系统的概要结构框图。
光中继器系统15具备：主机(MU：Master Unit：主单元)21，与无线基站14通过RF电缆而连接；集线器装置(HU：Hub Unit：集线器单元)22，经由光缆LC连接于主机21，并且还经由光缆LC连接于其它集线器装置；以及多个子机(RU：Remote Unit：远程单元)24，无线连接于手机、智能电话等便携通信终端装置23。此外，在图2中，子机24标记为RU。
图3是子机24的概要结构框图。
子机24具备双工器(DUP，Duplexer)33，该双工器33用于在与便携通信终端装置23之间进行通信的情况下，由下行链路(Downlink)信号(向下信号)DL以及上行链路信号(上行信号)UL共用经由天线端口(Antenna port)31而连接的天线32。
另外，子机24具备：检测器(DET)35，构成为RMS(Root Mean Square：均方根)检波器，经由定向耦合器34耦合于作为从双工器33输出的上行链路信号UL的传送路径的RF电缆，输入分支出的上行链路信号UL，对上行链路信号UL检波而变换为模拟信号；以及A/D变换器36，对检测器35输出的模拟检测信号进行模拟/数字变换而输出为数字检测数据。
子机24例如还具备：信号处理部38，构成为FPGA(现场可编程逻辑门阵列)，对A/D变换器36输出的数字检测数据进行处理，对插入于上行链路信号UL的传送路径的开关37进行控制；通信接口部39，进行与集线器装置22之间的通信接口动作；以及控制部40，进行子机24整体的控制。
在上述结构中，信号处理部38在控制部40的控制下，以预定时间为单位解析数字检测数据。然后，信号处理部38判别是否从双工器33输出了上行链路信号UL，从而控制开关37。
此处，在说实明施方式的动作之前，先研究一下以往的光中继器系统的问题。
在以往的光中继器系统中，对1台主机连接多个子机。因此，在如光中继器系统覆盖了大规模的商业设施、办公楼等宽范围的通信区域那样的情况下，通过对针对每个子机所准备的LNA输出进行合成而得到上行链路信号UL。因此，在主机中，对子机台数量的噪声进行合成，存在系统整体的合成噪声值(合成NF[Noise Figure：噪声系数])恶化的担心。
以下，具体地进行说明。
此处，如果设系统整体的合成噪声值为NFTotal，设各子机的噪声值为NF1RU，设子机的连接台数为NRU，则下式成立。
NFTotal＝NF1RU+10·log(NRU)
因此，例如，如果设NF1RU＝4[dB]、NRU＝50[台]，则
NFTotal＝4+10·log(50)[dB]
＝4+16.9897[dB]
≈21[dB]。
但是，所有的子机并不会同时发出上行链路信号UL。
因此，在本实施方式中，子机24在检测出未包含上行链路信号UL时，切断开关37而停止信号发出。
以下，详细说明本实施方式。
图4是子机的处理流程图。
首先，子机24的检测器35对经由定向耦合器34而输入的上行链路信号UL进行检波。然后，检测器35向A/D变换器36输出作为模拟信号的功率检波信号(步骤S11)。
A/D变换器36进行功率检波信号的模拟/数字变换，作为数字检测数据，输出到信号处理部38(步骤S12)。
信号处理部38进行所输入的数字检测数据的采样以及滤波(步骤S13)，判别所得到的功率是否为预定的阈值以上(步骤S14)。
此处，对预定的阈值的设定进行说明。
图5是基于TDD方式的传送信号的说明图。
TDD(Time-Division-Duplex：时分双工)方式是在上行链路信号UL和下行链路信号DL中频带相同、按照时间进行分割而传送的方式。
图5(a)是上行链路信号UL的传送定时的说明图。另外，图5(b)是与上行链路信号UL对应的参照信号RS的说明图。
如图5(b)所示，在传送上行链路信号UL的传送路径中，总是传送作为用于进行上行链路信号UL的解调的定时信号的参照信号RS。
图6是基于FDD方式的传送信号的说明图。
FDD(Frequency-Division-Duplex：频分双工)方式是在上行链路信号UL和下行链路信号DL中分割频带而进行传送的方式。
图6(a)是上行链路信号UL的传送定时的说明图，图6(b)是与上行链路信号UL对应的参照信号RS的说明图。
如图6(b)所示，与TDD方式的情况同样地，在传送上行链路信号UL的传送路径中，总是传送作为用于进行上行链路信号UL的解调的定时信号的参照信号RS。
也就是说，在TDD方式以及FDD方式这双方中，无论在传送上行链路信号UL的情况以及未传送上行链路信号UL的情况中的哪种情况下，在可传送上行链路信号UL的定时的双工器33的输出信号中，都包含参照信号RS。
因此，如果将至少比设想为在上行链路信号UL传送定时仅传送参照信号RS的情况下的功率高的功率值(功率电平)设定为预定的阈值，就能够容易地识别是否在传送路径上传送上行链路信号UL。
换言之，只要将至少比设想为仅传送参照信号RS的情况下的最高功率值高、且比设想为传送上行链路信号UL以及参照信号RS的情况下的最小功率值低的功率值(功率电平)设定为阈值即可。
然后，在步骤S14的判别中，在判别为在传送路径上传送上行链路信号UL的情况下(步骤S14；是)，使开关37成为接通(ON)状态(或者接通状态维持：传送路径维持)(步骤S15)。
其结果是，从便携通信终端装置23侧发送的上行链路信号UL经由通信接口部39被传送到集线器装置22侧。
另一方面，在步骤S14的判别中，在判别为在传送路径上未传送上行链路信号UL即仅传送参照信号RS的情况下(步骤S14；否)，使开关37成为关断(OFF)状态(传送路径切断)(步骤S16)。
其结果是，不从没有必要传送上行链路信号UL的子机24向集线器装置22传送信号(实际为参照信号RS)。
因此，在仅传送来参照信号RS的情况下，也不会向主机21传送噪声并合成噪声。
其结果可知，根据本实施方式，有实效地连接于主机的子机的数量是需要同时发送上行链路信号UL的子机24的数量，能够提高主机21中的合成NF。
进而，通过提高、改善合成NF，能够扩大子机24的通信区域。其结果是在子机24的设置中应该考虑的设计条件发生变化，能够减少构成光中继器系统15所需要的子机24的数量，能够实现设置成本的减少。
另外，通过合成NF提高，从而实质上提高便携通信终端装置23的吞吐量(throughput)。
进而，通过合成NF提高，从而改善了上行链路信号UL的SNR(Signal Noise Ratio：信噪比)。因此，能够抑制便携通信终端装置23的发送输出功率，能够抑制便携通信终端装置23的电池的消耗，所以能够延长可使用时间。进而，能够改善电池寿命。
进而，伴随能够抑制便携通信终端装置23的发送输出功率，能够抑制从便携通信终端装置23向子机24发送的上行链路信号UL的相互干扰，能够进行良好的通信。
另外，通过求出可通信期间的使开关关断的比率，能够测量子机24的通信业务量(上行链路信号UL的使用率)。因此，能够掌握通信业务的增减即便携通信终端装置23的用户数的增减。由此，能够可靠地进行子机24的增设、区段分割、新波段(新频带)的追加增设等的判断，能够迅速地进行对应的处理。
根据本实施方式，能够实现如以上那样的效果，所以还能够减少光中继器系统15整体的系统成本。
特别是，如果是对应于LTE(Long Term Evolution：长期演进技术)的通信标准的光中继器系统15，在存在具有传送数据的便携通信终端装置23的情况下，对该便携通信终端装置23较多地分配业务信道(traffic channel)而进行动作，以使得短时间地完成数据传送。因此，实际发送上行链路信号UL的便携通信终端装置23的数量以及实质的发送时间不是那么多。因此，在对应于LTE的通信标准的光中继器系统15中，能够更多地获得本实施方式的效果。
在以上的说明中，作为检测器35而使用了RMS检波器。
但是，也可以不使用RMS检波器，而使用在将RF信号直接或者暂时变换为中频信号(IF信号)后，通过A/D变换器36变换为数字信号，并通过数字电路来检波的方法。
或者，也可以构成为不使用RMS检波器，而使用对上行链路信号UL进行解调，对实际数据(PUSCH)信号进行分析的方法之类的方法。
也就是说，也可以构成为通过判别是否包含实质上的数据，来判别是否处于提供针对便携通信终端装置23的服务的状况。
另外，也可以构成为通过分析包含于下行链路信号DL的控制信号，来判别是否处于进行了上行链路信号UL的分配的状态。
在以上的说明中，以用于通信的频带(波段)是一个的情况为例进行了说明。
但是，近来，通过光中继器系统15处理的频带变为多个(例如，800MHz频段以及2.1GHz频段)，被输入到子机24的上行链路信号UL的频带也为多个。因此，通过构成为对每个频带进行与上述处理相同的处理，并对每个频带也独立地进行开关的控制，从而能够实现每个频带的独立的控制，能够进行灵活的资源分配。
另外，在可利用的多个频带中的、基于便携通信终端装置23的频带未利用的情况下等，通过关于该频带同步而使子机24侧也为关断状态，能够减少子机24的消耗功率。
本实施方式的通信中继装置具备：CPU等控制装置；ROM(Read Only Memory：只读存储器)、RAM等存储装置；HDD、CD驱动器装置等外部存储装置；显示器(display)装置等显示装置；以及键盘、鼠标等输入装置，该通信中继装置为利用通常的计算机的硬件结构。
在本实施方式的通信中继装置中执行的控制程序以可安装的形式或者可执行的形式的文件(file)，被记录于CD-ROM、软盘(FD，Flexible disk)、CD-R、DVD(DigitalVersatile Disk：数字通用光盘)等能够由计算机读取的记录介质来提供。
另外，也可以构成为将在本实施方式的通信中继装置中执行的控制程序保存在连接于互联网等网络的计算机上，通过经由网络下载来提供该控制程序。另外，也可以构成为将在本实施方式的通信中继装置中执行的程序经由互联网等网络来提供或者分发。
另外，也可以构成为将本实施方式的通信中继装置的控制程序预先嵌入到ROM等来提供。
在本实施方式的通信中继装置中执行的控制程序为包括上述的各部(判别部、切断部)的模块结构，作为实际的硬件，CPU(processor：处理器)通过从上述存储介质读出程序并执行，从而将上述各部加载到主存储装置上，在主存储装置上生成判别部、切断部。
说明了本发明的几个实施方式，但这些实施方式是作为例子而提示的，并不意图限定发明的范围。这些新的实施方式能够以其它各种方式来实施，在不脱离发明的主旨的范围内，能够进行各种省略、置换、变更。这些实施方式及其变形，包含于发明的范围、主旨中，并且包含于权利要求书中记载的发明及其均等的范围内。

Claims (6)

1.一种通信中继装置，具有主机和能够与所述主机连接的多个子机，将多个所述子机的输出在所述主机中合成而在无线基站与便携通信终端装置之间直接地或者间接地以TDD方式进行通信的中继，所述通信中继装置具备：
判别部，判别所述子机是否经由无线通信天线从所述便携通信终端装置接收到上行链路信号；以及
切断部，在由所述判别部判别为未接收到所述上行链路信号的情况下，切断所述上行链路信号从所述便携通信终端装置向位于所述无线基站侧的所述主机的传送路径。
2.根据权利要求1所述的通信中继装置，其特征在于，
所述子机具有所述判别部，
所述判别部具备：
检波部，进行经由所述无线通信天线而输入的接收信号的检波；以及
信号处理部，将由所述检波部检波出的接收信号的功率电平与预定的阈值进行比较，判别是否接收到所述上行链路信号。
3.根据权利要求2所述的通信中继装置，其特征在于，
仅在能够发送下行链路信号的定时以及能够发送所述上行链路信号的定时中的能够发送所述上行链路信号的定时，在所述传送路径中，作为用于进行所述上行链路信号的解调的定时信号的参照信号被发送到所述无线基站侧，
所述预定的阈值被设定为至少比仅发送所述参照信号时的最高功率电平高的功率电平。
4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的通信中继装置，其特征在于，
所述切断部被插入于所述传送路径，具备切断该传送路径的开关。
5.一种通信中继系统，在无线基站与便携通信终端装置之间进行通信的中继，所述通信中继系统具备：
多个子机，能够经由无线通信天线接收来自便携通信终端装置的上行链路信号，并中继接收到的所述上行链路信号；以及
主机，构成为能够与所述多个子机进行通信，对从所述子机中继的上行链路信号进行合成，并传送到所述无线基站，
所述子机具备：
判别部，判别是否经由所述无线通信天线从便携通信终端装置接收到上行链路信号；以及
切断部，在由所述判别部判别为未接收到所述上行链路信号的情况下，切断所述上行链路信号的向所述主机侧的传送路径。
6.一种在通信中继装置中执行的方法，所述通信中继装置具有主机和能够与所述主机连接的多个子机，将多个所述子机的输出在所述主机中合成而在无线基站与便携通信终端装置之间直接地或者间接地以TDD方式进行通信的中继，所述方法包括：
判别所述子机是否经由无线通信天线从所述便携通信终端装置接收到上行链路信号的过程；以及
在判别为未接收到所述上行链路信号的情况下，切断所述上行链路信号从所述便携通信终端装置向位于所述无线基站侧的所述主机的传送路径的过程。
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