CN112956138A - 无线中继装置和无线通信系统 - Google Patents

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Abstract

无线中继装置(20)具备能够形成用于与基站的通信的多个第一波束的第一天线部(21‑1～21‑N+22‑1～22‑N)以及能够形成用于与终端装置的通信的多个第二波束的第二天线部(25‑1～25‑N+27‑1～27‑N)，多个第一波束与多个第二波束分别相关联，使用相关联的第一波束和第二波束对基站与终端装置的通信进行中继。

Description

无线中继装置和无线通信系统
技术领域
本发明涉及一种具有多个天线元件的无线中继装置和具备该无线中继装置的无线通信系统。
背景技术
近年，正在推进蜂窝系统的普及。希望无论场所和时间如何都始终利用通信服务这样的用户需求强烈，确保通信服务的覆盖范围(coverage)是重要的因素。然而，蜂窝系统由使用电波的通信装置构成。因此，导致在室内、地下空间、高架下、城市内部、大楼之间等处产生电波无法到达的非感测区，有时无法确保覆盖范围。为了消除这些非感测区，除了构成蜂窝系统的通信装置以外，以往以来还使用无线中继装置来确保覆盖范围。无线中继装置对室外与室内之间的通信进行中继，由此能够确保覆盖范围。另外，无线中继装置对基站能够通信的范围与被大楼遮挡而基站无法通信的范围之间进行中继，由此能够确保覆盖范围。
另外，在第5代移动通信系统(5G：5th Generation)中，设想使用为了实现MU-MIMO(Multi User-MIMO)而在基站和终端装置中安装大量的天线元件的大规模MIMO(Multiple-Input and Multiple-Output)系统。MU-MIMO是使用窄波束在同一通道和同一时刻向多个终端装置进行空间复用传输的传输方式。设想大规模MIMO系统使用超过10GHz的高频带的电波。在使用高频带的电波时传播衰减成为问题。为了缓解该问题，在大规模MIMO系统中有效利用高增益波束。即，在5G中，预想一般运用利用高增益的窄波束的MU-MIMO。
关于高频带的电波而言，电波的衍射和电波的蔓延小，从室外进入室内时的损失大。因此，在5G中难以实现如使用小于6GHz的低频带的电波的以往的蜂窝系统那样利用室外的宏基站确保位于室内或被大楼遮挡之处的多个终端装置的覆盖范围。针对该问题，考虑在室内或被大楼遮挡之处设置小型基站，但是如果考虑小区的覆盖范围窄，则存在需要的小型基站的数量变多的问题。小区(cell)是小型基站的通信范围。另外，在邻近区中运用大量的基站时，站间的干扰也成为问题，因此在成本上和技术上都有可能难以实现。
另外，在5G中，也与以往同样地，为了确保覆盖范围而考虑有效利用无线中继装置。此时，为了使用在5G中设想的MU-MIMO，无线中继装置需要应对窄波束通信和高阶空间复用。
专利文献1公开了改善基站与难以直接与基站通信的终端装置的传输环境的无线中继装置。专利文献1所记载的无线中继装置具备：施主天线(donor antenna)，用于与基站进行通信；以及覆盖天线(coverage antenna)，用于与终端装置进行通信。专利文献1所记载的无线中继装置所具备的施主天线具有多个天线元件，具有定向性。一般来说，施主天线在设置时使主瓣朝向基站方向，由此与不具有定向性的天线相比能够改善接收质量。并且，专利文献1所记载的无线中继装置在附近建设新的大楼等周边的电波传播环境发生变化的情况下，将波束方向变更为来自基站的电波被新的大楼反射的反射波方向、或其它基站的方向，由此自适应地改善传输环境。专利文献1所记载的无线中继装置所具备的覆盖天线是无定向性天线。在下行链路的通信中，利用施主天线的定向性波束从基站接收到的信号通过覆盖天线被再辐射到终端装置。另外，在上行链路的通信中，利用覆盖天线从终端装置接收到的信号通过施主天线被再辐射到基站。
专利文献1：日本特开2011-228820号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，专利文献1所记载的无线中继装置的施主天线是能够形成波束的定向性天线，但是专利文献1所记载的无线中继装置的覆盖天线是无定向性天线。因此，天线间的相关性高，在利用覆盖天线与终端装置进行信号的发送接收时，导致产生传播路径退化为1点的针孔效应(pinhole effect)。天线间的相关性高是指，与不同的天线对应的传播路径的电波传播的性质相互类似。由于产生针孔效应，因此MIMO通信中的层间的分离困难，存在传输容量下降这样的问题。
本发明是鉴于上述情况而完成的，目的在于得到一种在MIMO通信中抑制传输容量的下降的无线中继装置。
用于解决问题的方案
为了解决上述问题并达到目的，本发明所涉及的无线中继装置的特征在于，具备：第一天线部，能够形成用于与基站的通信的多个第一波束；以及第二天线部，能够形成用于与终端装置的通信的多个第二波束，多个第一波束与多个第二波束分别相关联，使用相关联的第一波束和第二波束对基站与终端装置的通信进行中继。
发明的效果
本发明所涉及的无线中继装置起到能够在MIMO通信中抑制传输容量的下降这样的效果。
附图说明
图1是表示实施方式1所涉及的无线通信系统的结构的图。
图2是表示实施方式1所涉及的无线中继装置的功能块的图。
图3是表示实施方式1所涉及的控制电路的图。
图4是表示实施方式1所涉及的无线通信系统的动作的流程图。
图5是表示实施方式2所涉及的无线中继装置的功能块的图。
图6是表示实施方式3所涉及的5G的帧格式的一例的图。
图7是表示实施方式3所涉及的基站发送SS Block的动作的图。
图8是表示实施方式3所涉及的无线中继装置的波束的定向性形成的过程的图。
(附图标记说明)
1：无线通信系统；10：基站；20、20a：无线中继装置；21、21-1～21-N：基站侧天线元件部；22、22-1～22-N：基站侧波束形成部；23：基站侧波束控制部；24：终端装置侧波束控制部；25、25-1～25-N：终端装置侧波束形成部；26、26-1～26-N：加法运算部；27、27-1～27-N：终端装置侧天线元件部；28：选择部；30：终端装置；400：控制电路；400a：处理器；400b：存储器。
具体实施方式
以下，基于图详细说明本发明的实施方式所涉及的无线中继装置和无线通信系统。此外，并不是由该实施方式限定本发明。
实施方式1.
图1是表示实施方式1所涉及的无线通信系统的结构的图。无线通信系统1具备基站10、无线中继装置20以及多个终端装置30。基站10形成多个波束并使用MIMO传输方式与无线中继装置20进行通信。无线中继装置20形成与来自基站10的多个波束分别对应的多个接收波束。另外，无线中继装置20针对终端装置30形成多个发送波束，无需按每个接收波束将从基站10接收到的信号进行混合，使用针对终端装置30的发送波束对终端装置30发送信号。因此，无线中继装置20使按每个接收波束从基站10接收到的信号与按每个发送波束向终端装置30发送的信号分别对应起来，按照该对应进行基站10与终端装置30的中继，由此能够在基站10、无线中继装置20与终端装置30之间构建高度隔离的传播路径。
图2是表示实施方式1所涉及的无线中继装置20的功能块的图。无线中继装置20进行按基站10、无线中继装置20、终端装置30的顺序传输数据的下行链路的中继和按终端装置30、无线中继装置20、基站10的顺序传输数据的上行链路的中继这两方。下行链路是从基站10向终端装置30的下行方向的通信。上行链路是从终端装置30向基站10的上行方向的通信。图2是表示无线中继装置20进行下行链路的中继的情况下的功能块的图。图2所示的功能框图是将在基站10中形成的波束的数量设为N、将在终端装置30中形成的波束的数量设为N的情况下的例子。也就是说，图2所示的功能框图是在基站10中形成的波束数与终端装置30形成的波束数相同的情况下的例子。N是2以上的整数。
无线中继装置20具备基站侧天线元件部21-1～21-N、基站侧波束形成部22-1～22-N、基站侧波束控制部23、终端装置侧波束控制部24、终端装置侧波束形成部25-1～25-N、加法运算部26-1～26-N以及终端装置侧天线元件部27-1～27-N。在将各个基站侧天线元件部21-1～21-N不区分地表示时，适当称为基站侧天线元件部21。在将各个基站侧波束形成部22-1～22-N不区分地表示时，适当称为基站侧波束形成部22。在将各个终端装置侧波束形成部25-1～25-N不区分地表示时，适当称为终端装置侧波束形成部25。在将各个加法运算部26-1～26-N不区分地表示时，适当称为加法运算部26。在将各个终端装置侧天线元件部27-1～27-N不区分地表示时，适当称为终端装置侧天线元件部27。将基站侧天线元件部21-1～21-N和基站侧波束形成部22-1～22-N合起来的功能部还被称为第一天线部。将终端装置侧波束形成部25-1～25-N和终端装置侧天线元件部27-1～27-N合起来的功能部还被称为第二天线部。基站侧波束控制部23还被称为第一波束控制部。终端装置侧波束控制部24还被称为第二波束控制部。
基站侧天线元件部21接收由基站10发送的信号。基站侧天线元件部21还仅被称为天线元件。基站侧波束形成部22按照基站侧波束控制部23的指示，对由基站侧天线元件部21接收的模拟信号的电波的振幅和电波的相位进行加权，由此调整电波的振幅和电波的相位。由此，基站侧天线元件部21能够对基站10形成波束。第一天线部能够形成用于与基站10的通信的多个接收波束。由第一天线部形成的用于与基站10的通信的波束还被称为第一波束。另外，基站侧波束形成部22使用按每个波束的方向而不同的多个基站侧天线元件部21，由此能够同时向不同的方向形成多个波束。基站侧波束控制部23控制与各个基站侧天线元件部21对应的权重。例如，基站侧波束控制部23控制各层的波束的天线元件权重。层(layer)是指在MIMO传输中同时传输的信号流。在MIMO传输中，按每个层分配有波束，信号流在基站10与无线中继装置20之间以及无线中继装置20与终端装置30之间被传输。天线元件权重是信号的电波的振幅和电波的相位的权重，是通过对基站10与终端装置30之间的传播路径的状态进行分析并决定预编码矢量(precoding vector)来计算出的。基站侧波束控制部23分别控制多个第一波束的加权。
终端装置侧波束控制部24分别控制多个波束的加权。例如，终端装置侧波束控制部24控制由第二天线部形成的各层的天线元件权重。第二天线部能够形成用于与终端装置30的通信的多个发送波束。由第二天线部形成的用于与终端装置30的通信的波束还被称为第二波束。关于终端装置侧波束的形成方法，与基站侧波束同样地考虑很多方法。作为例子，能够探测来自终端装置30的上行链路信号，并按每个终端装置30估计出到来方向来形成波束。或者，也可以探测来自各终端装置30的上行链路信号并按每个天线进行传输路径估计，以使该信号的接收功率最大的方式决定天线元件权重。加法运算部26对输入的信号进行加法运算。另外，终端装置侧天线元件部27向终端装置30发送信号。
基站侧波束控制部23、终端装置侧波束控制部24以及加法运算部26是通过作为进行各处理的电子电路的处理电路来实现的。
本处理电路既可以是专用的硬件，也可以是具备存储器和执行被保存在存储器中的程序的CPU(Central Processing Unit、中央运算装置)的控制电路。在此，相当于存储器的是例如RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)、ROM(Read Only Memory：只读存储器)、快闪存储器等非易失性或易失性的半导体存储器、磁盘、光盘等。图3是表示实施方式1所涉及的控制电路的图。在本处理电路是具备CPU的控制电路的情况下，该控制电路例如成为图3所示的结构的控制电路400。
如图3所示，控制电路400具备作为CPU的处理器400a和存储器400b。在通过图3所示的控制电路400来实现的情况下，通过由处理器400a读出并执行被存储在存储器400b中的与各处理对应的程序来实现的。另外，存储器400b还被用作由处理器400a实施的各处理中的临时存储器。
说明无线通信系统1的动作。图4是表示实施方式1所涉及的无线通信系统1的动作的流程图。无线中继装置20对基站10与无线中继装置20之间的传播路径进行分析。具体说明无线中继装置20的传播路径的分析方法。在无线中继装置20利用B根接收天线接收从基站10按每个波束传输的A个不同的已知信号的情况下，如果对已知信号的信息进行分析则得到A×B的传输路径矩阵。通过对该传输路径矩阵进行固有值分析等，能够将电波的到来方向按从强到弱的顺序求出。该将电波的到来方向按从强到弱的顺序求出的处理被列举为传播路径的分析方法。另外，无线中继装置20向来自基站10的直接波所照射的方向或功率大的反射波的方向形成波束。无线中继装置20对由基站侧天线元件部21接收的来自基站10的下行链路信号进行分析(步骤S01)。另外，基站侧波束控制部23计算各层的天线元件权重(步骤S02)。
由基站侧波束控制部23计算出的天线元件权重的信息被送到基站侧波束形成部22。另外，第一天线部形成各层的针对基站10的波束(步骤S03)。终端装置侧波束控制部24计算每个终端装置侧天线元件部27的权重。权重的信息被送到终端装置侧波束形成部25，第二天线部使用权重信息形成各层的针对终端装置30的波束(步骤S04)。作为形成针对终端装置30的波束时的权重决定方法，考虑根据朝向各终端装置30存在的方向的情况、朝向按每个波束预先决定的方向的情况、利用壁等反射物朝向各终端装置30能够得到大的接收功率的方向的情况等决定权重的方法。基站侧波束形成部22的输出按每个层连接于终端装置侧波束形成部25。基站侧波束控制部23将多个第一波束与多个第二波束分别按每个层相关联起来。进行关联的动作例如是如下动作：基站侧波束控制部23保持将基站10侧的波束的权重信息与关联于该波束的终端装置30侧的波束的权重信息相对应地保存的表。无线中继装置20使用相关联的第一波束和第二波束对基站10与终端装置30的通信进行中继。
此外，在本实施方式中说明了无线中继装置20在模拟域中形成波束的例子，但是也可以在数字域实现波束的形成。即，无线中继装置20具备AD(Analog Digital)变换器和DA(Digital Analog)变换器，在接收时将各天线的信号变换为数字信号，在发送时将变换得到的数字信号变换为模拟信号。另外，通过数字信号处理来实现基站侧波束形成部22和终端装置侧波束形成部25。另外，基站侧波束控制部23和终端装置侧波束控制部24也可以在数字信号处理中包括快速傅里叶变换(FFT：Fast Fourier Transform)或反快速傅里叶变换(IFFT：Inverse Fast Fourier Transform)。另外，无线中继装置20也可以使用数字信号对第一波束和第二波束进行定向方向的控制。另外，无线中继装置20也可以以子带(subband)为单位进行针对基站10或终端装置30的波束形成和波束的相关联。换言之，无线中继装置20也可以以子带为单位进行预编码权重的计算。通过分析传播路径来得到的传输路径矩阵是以天线为单位来得到的，但是由于具有频率选择性，以子带为单位而值不同。因此，通过以子带为单位进行传输路径矩阵的获取和固有值的分析，能够更详细地进行预编码权重的计算。子带是指将特定的带宽分割为多个频带而得到的。此外，在5G中，特定的带宽是3.6～6GHz带等。
另外，在本实施方式中说明了下行链路的动作，但是关于上行链路也通过同样的动作来实现。此时，关于基站10的天线元件权重和终端装置30的天线元件权重，在下行链路、上行链路中分别使用相同的值。在无线中继装置20使用上行链路和下行链路使用相同的频率的TDD(Time Division Duplex：时分双工)方式对基站10与终端装置30的通信进行中继的情况下，无线中继装置20掌握上行链路与下行链路的切换时机来切换发送接收。在无线中继装置20使用FDD(Frequency Division Duplex：频分双工)方式对基站10与终端装置30的通信进行中继的情况下，不需要无线中继装置20的发送接收的切换，在发送、接收中分别使用相同的定向性。
如以上说明的那样，本实施方式的无线中继装置20具备多个基站侧天线元件部21、多个基站侧波束形成部22、基站侧波束控制部23、终端装置侧波束控制部24、多个终端装置侧波束形成部25、多个加法运算部26以及多个终端装置侧天线元件部27。通过这样，无线中继装置20能够对基站10、终端装置30分别形成窄波束。另外，能够按每个层将基站10的波束与终端装置30的波束相关联。因此，无线中继装置20能够在利用窄波束维持隔离的状态下对层间的信号进行中继。另外，无线中继装置20能够抑制传播路径退化为1点。因此，天线间的相关性变高，传播路径的估计变得容易，能够抑制传输容量的下降。
实施方式2.
图5是表示实施方式2所涉及的无线中继装置的功能块的图。此外，在本实施方式中，关于具有与实施方式1相同的功能的结构要素附加与实施方式1相同的符号并省略重复的说明。本实施方式中的无线中继装置20a在基站侧波束形成部22的输出与终端装置侧波束形成部25之间具备选择部28。选择部28选择针对基站10的波束与针对终端装置30的波束的组合并进行管理。另外，无线中继装置20a将终端装置侧波束形成部25、加法运算部26、终端装置侧天线元件部27分别具备M个。
说明由无线中继装置20a形成的针对基站10的波束与针对终端装置30的波束的组合的决定方法。在本实施方式中，将下行链路中的基站侧波束i的基站侧波束形成部22的输出信号设为ai(t)。将层j的终端装置侧波束形成部25的输入信号设为bj(t)。另外，将针对基站10的波束数设为N。将针对终端装置30的波束数设为M。M是2以上的整数。i是N以下的整数。j是M以下的整数。
在N＝M的情况下，选择部28决定在下行链路中将bj(t)与ai(t)进行连接(相关联)的(i,j)的组合并进行管理。此外，在上行链路中也使用相同的组合。例如在N＝M＝3的情况下，选择部28将(i,j)的组合决定为(1,1)、(2,2)、(3,3)并进行管理。
在N<M的情况下，选择部28以成为N＝M的方式复制基站侧波束i的信号ai(t)，ai(t)连接(相关联)于多个终端装置侧输入bj1(t)···bjM(t)中的任意输入。另外，选择部28决定(i,j1,···jM)的相关联的组合并进行管理。在上行链路中将层j1、···jM的信息相加并输入到基站侧波束i。例如在N＝3、M＝4的情况下，选择部28复制基站10侧层为1的信号ai1(t)，将(i,j)的组合决定为(1,1)、(1,2)、(2,3)、(3,4)并进行管理。选择部28在上行链路中将层j1和j2的信息相加并输入到基站侧波束i1。
在N>M的情况下，选择部28以成为N＝M的方式将多个基站侧输出ai1(t)···ai2(t)彼此相加并连接到终端装置侧输入bj(t)。例如在N＝4、M＝3的情况下，选择部28将基站10侧层为1的信号ai1(t)与ai2(t)相加，将(i,j)的相关联的组合决定为(1+2,1)、(3,2)、(4,3)并进行管理。在上行链路中复制层j1的信息并输入到基站侧波束i1和基站侧波束i2。
在无线中继装置20a按每个子带形成波束的情况下，关于前述的波束间连接的信息(i,j)，既可以在全部子带中以相同的组合来使用，也可以在各子带中个别地决定、管理。在该情况下，也在上行链路和下行链路中使用相同的波束对。
如以上说明的那样，本实施方式的无线中继装置20a除了实施方式1的效果以外，还能够根据基站10的波束数和终端装置30的波束数决定基站10侧波束与终端装置30侧波束的组合并进行管理。因此，即使在基站10的波束数与终端装置30的波束数不同的情况下，无线中继装置20a也能够对基站10、终端装置30分别形成波束，在利用窄波束维持隔离的状态下进行中继。因此，能够抑制传播路径退化为1点，能够抑制产生针孔效应。另外，能够抑制传输容量的下降。
实施方式3.
在本实施方式中公开无线中继装置20a的具体的波束形成法。在5G中，为了在基站10与终端装置30之间形成发送接收波束，规定了多种参照信号。在使用窄波束的波束成形系统中，需要通过某些方法使基站10和终端装置30对准波束的方向。但是，发送和接收均使用窄波束来对准方向是不容易的。因此，在5G中采用能够进行如下的多级波束控制的结构：在使用宽波束对准大体的方向的基础上，使用窄波束对准细微的方向。此外，关于此后的波束的组合的控制、波束的定向方向的控制等，设为由选择部28进行，但是不限定于由选择部28进行。
在本实施方式中，公开有效利用基站10的宽波束的无线中继装置20a的波束的定向性的控制的例子。图6是表示实施方式3所涉及的5G的帧格式的一例的图。在图6中，横轴表示时间。基站10周期性地发送同步信号(PSS：Primary Synchronization Signal(主同步信号)、SSS：Secondary Synchronization Signal(辅同步信号))或通知信息(PBCH：Physical Broadcast Channel(物理广播信道))之类的初始同步所需的信息。包含这些信号的区域被称为SS(Synchronization Signal：同步信号)Block(SS块)。
另外，如图6所示，多个SS Block按被称为SS(Synchronization Signal)burstset的单位被配置。基站10在一个SS burst set(SS脉冲集)内完成向基站10的整个服务区的分发。该分发是定期地进行的，定期地分发的周期可变，定期地分发的周期根据被称为SSburst set period(SS脉冲集期间)的每个基站10的常数被变更。SS burst set的最大时间长度小于5ms，SS burst set period是5ms～160ms。需要将SS Block通知给基站10的整个服务区。然而，在使用波束成形的系统中，有时无法同时向服务区进行通知。
图7是表示实施方式3所涉及的基站10发送SS Block的动作的图。在基站10无法同时向服务区进行通知的情况下，如图7所示，基站10一边变更波束方向，一边多次发送SSBlock，由此向整个服务区分发同步信号或通知信息。在图7中，形成A1～A4这四个波束，一边变更波束方向，一边发送SS Block。图7所示的基站10形成A3的波束来发送SS Block。
图8是表示实施方式3所涉及的无线中继装置20a的波束的定向性形成的过程的图。在图8的(a)中，无线中继装置20a使用基站侧天线元件部21向B1的方向形成定向性波束，测定来自基站10的PSS信号或SSS信号。基站10一边切换波束方向，一边进行SS Block的发送。在无线中继装置20a检测出PSS或SSS信号的情况下，记录检测出的信号的接收信号强度和检测出信号时的波束索引(SSB index：Synchronization Signal Block index)。关于波束索引，例如在图8中用A1～A4表示。无线中继装置20a根据接收波束的定向性或周边环境，有时接收来自基站10的多个波束(5ms以内)的信号。因此，期望的是，无线中继装置20a在进行信号检测时进行多个SS burstset period的期间的测定，确保检测精度。
接着，在图8的(b)中，无线中继装置20a变更基站侧天线元件部21的定向性，向B2切换波束。之后，无线中继装置20a与图8的(a)同样地，测定PSS或SSS，记录波束索引和接收信号强度。接着，在图8的(c)中，接着将无线中继装置20a的基站侧天线元件部21的定向性变更为B3并进行同样的测定。进一步地，在图8的(d)中，将基站侧天线元件部21的定向性变更为B4并进行同样的测定。
在能够由无线中继装置20a的基站侧天线元件部21选择的全部的波束、或预先决定为用于基站搜索的波束的测定完成之后，将所记录的无线中继装置20a的波束号(在图8的例子中为B1～B4)与波束索引的对按同步信号的接收信号功率进行分类。无线中继装置20a以固定的SN(Signal Noise：信号噪声)比设定阈值，提取超过所设定的阈值的波束对。作为例子，使用图8的情况，在(A4,B1：功率P1)、(A3,B2：功率P2)、(A2,B2：功率P3)、(A1,B3：功率P4)的对超过阈值的情况下，B1、B2以及B3成为无线中继装置20a的定向性波束的候选。在该情况下，B4由于与A1成对时与B3相比接收信号功率小，因此不被选择为候选。P1～P4是各个对中的最大的接收信号功率的值。
无线中继装置20a根据基站侧天线元件部21能够形成的波束数N，从成为候选的波束中选择要使用的波束。关于要使用的波束，原则上应该按接收信号功率的顺序选择波束。例如在N＝2、且使用图8的例子的情况下，如果接收信号功率的大小为P1>P2>P3>P4的顺序，则无线中继装置20a选择与P1及P2对应的B1及B2来作为基站10侧波束。然而，在MIMO环境中，被认为选择高度隔离的波束相比于选择接收信号功率大的波束而言传输容量增大。在该情况下，为了使用A4和A1来作为基站10的波束，也可以由无线中继装置20a选择B1和B3。作为选择高度隔离的波束的方法，存在选择基站10的波束索引相互分离的波束的组合的方法、选择基站10的波束的定向方向分离的波束的组合的方法等。但是，关于该选择基准可考虑各种事例，因此在此不进行限定。另外，在超过阈值的波束数低于N的情况下，也可以从候选外的波束中进行选择。
如以上说明的那样，在本实施方式中，在无线中继装置20a中能够在增益高的传播路径上形成波束，无线中继装置20a能够抑制基站10与终端装置30之间的传输容量的下降。
实施方式4.
在本实施方式中，示出无线中继装置20a的终端装置侧天线元件部27的波束定向方向的设定方法的一例。第一种设定方法是重视针对终端装置30的波束的隔离来向预先决定的方向形成终端装置30的波束的方法。认为在设置无线中继装置20a时能够估计终端装置侧天线元件部27的定向方向和形成的波束的隔离。作为定量性地表示隔离的指标，例如列举天线间的相关性。天线间的相关性主要由天线的定向性(天线的定向方向)、天线间的距离、反射波(反射点)的数量、反射波的强度(壁或反射点的材质)以及发送接收的信号的频带决定。因此，能够基于无线中继装置20a的天线的定向性和天线间的距离的设计估计天线间的相关性。另外，关于天线间的相关性，能够由无线中继装置20a的设置者基于无线中继装置20a设置于狭窄的室内、在室外设置于大楼很多的场所等无线中继装置20a的设置场所的条件来进行估计。因此，能够由设置者估计终端装置侧天线元件部27的定向方向和形成的波束的隔离。因此，在设置无线中继装置20a之后，设置者基于估计结果对选择部28设定天线间的相关性低的波束，由此选择部28能够选择天线间的相关性低的终端装置侧波束。因此，选择部28能够与终端装置30的位置无关地固定地选择天线间的相关性低的M个波束。
另外，还能够在运用无线中继装置20a之后通过接收来自基站10和终端装置30的信号并进行传输路径估计来估计天线间的相关性。说明运用后的无线中继装置20a的天线间的相关性的估计方法。例如，说明将从一方的装置的特定的天线发送的信号由另一方的装置的天线x和天线y接收的情况。另一方的装置的天线x和天线y分别从一方的装置在时间方向上连续地获取信号，由此得到天线x的时间序列信号rx(n)和天线y的时间序列信号ry(n)。关于天线x与天线y的相关性，能够通过计算rx(n)与ry(n)的互相关来进行估计，该估计结果是天线间的相关性。此外，关于此后的波束的组合的控制、波束的定向方向的控制、无线中继装置20a的运用后的隔离的估计等，设为由选择部28进行，但是不限定于由选择部28进行。
第二种设定方法是测量从终端装置30发送的信号的接收信号功率并向接收信号功率值高的方向设定波束的定向方向的方法。虽然能够保证从基站10进行稳定的信号的发送，但是无法保证从终端装置30进行稳定的信号的发送。因此，无线中继装置20a所具备的选择部28以固定时间进行接收信号功率的测定，测量来自终端装置30的信号的接收信号功率，记录瞬时功率的最大值。在此，瞬时功率是指得到终端装置30的平均发送功率的最小单位，在5G中，OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing：正交频分复用)码元长度相当于此。在5G中，在副载波宽度为15kHz的情况下，OFDM码元长度相当于约70微秒，但是根据基站10的副载波宽度设定而变动。因此，期望用100微秒左右的平均功率来评价瞬时功率的最大值。在测量来自终端装置30的信号的接收信号功率时，在无线中继装置20a中无法对信号的内容进行分析。因此，难以使用接收到的信号来识别终端装置30。因此，例如考虑无线中继装置20a在定向性设定模式中每隔固定时间、例如每隔1秒变更终端装置30波束的定向方向，记录各波束的接收信号功率(瞬时功率的最大值)。另外，可考虑根据全部方向的测定结果按接收信号功率从大到小的顺序选择M个波束。
如以上说明的那样，通过本实施方式，在无线中继装置20a中能够选择对终端装置30也增益高的波束，无线中继装置20a能够抑制基站10与终端装置30之间的传输容量的下降。
以上的实施方式所示的结构表示本发明的内容的一例，既能够与其它公知的技术进行组合，也能够在不脱离本发明的主旨的范围省略、变更结构的一部分。

Claims (10)

1.一种无线中继装置，其特征在于，具备：
第一天线部，能够形成用于与基站的通信的多个第一波束；以及
第二天线部，能够形成用于与终端装置的通信的多个第二波束，
多个所述第一波束与多个所述第二波束分别相关联，使用相关联的所述第一波束和所述第二波束对所述基站与所述终端装置的通信进行中继。
2.根据权利要求1所述的无线中继装置，其特征在于，
按每个子带形成所述第一波束和所述第二波束，
所述第一波束和所述第二波束按每个所述子带相关联。
3.根据权利要求1或2所述的无线中继装置，其特征在于，
具备选择部，该选择部选择所述第一波束与所述第二波束的关联的组合，
在所述第一波束的数量少于所述第二波束的数量的情况下，所述选择部复制利用多个所述第一波束发送接收的信号中的任意信号，使用进行了所述复制的信号进行波束的关联。
4.根据权利要求3所述的无线中继装置，其特征在于，
在所述第一波束的数量多于所述第二波束的数量的情况下，所述选择部将利用所述第二波束发送接收的信号彼此相加，使用进行所述相加得到的信号进行波束的关联。
5.根据权利要求3所述的无线中继装置，其特征在于，
所述选择部按每个所述第一波束接收由所述基站发送的同步信号，按所述同步信号的接收信号功率从大到小的顺序决定由所述基站形成的波束与所述第一波束的组合。
6.根据权利要求3至5中的任一项所述的无线中继装置，其特征在于，
所述选择部按每个所述第一波束接收由所述基站发送的同步信号，提取所述同步信号的接收信号功率超过阈值的由所述基站形成的波束与所述第一波束的组合，从该组合中选择由所述基站形成的波束的波束索引相互分离的组合。
7.根据权利要求3至5中的任一项所述的无线中继装置，其特征在于，
所述选择部按每个所述第一波束接收由所述基站发送的同步信号，提取所述同步信号的接收信号功率超过阈值的由所述基站形成的波束与所述第一波束的组合，从该组合中选择由所述基站形成的波束的定向方向相互分离的组合。
8.根据权利要求3至7中的任一项所述的无线中继装置，其特征在于，
基于向所述终端装置发送信号的天线元件的定向方向选择用于与所述终端装置的通信的所述第二波束。
9.根据权利要求3至8中的任一项所述的无线中继装置，其特征在于，
所述选择部每隔固定时间变更所述第二波束的定向方向，按利用各个所述第二波束接收到的第二信号的接收信号功率从大到小的顺序选择用于与所述终端装置的通信的第二波束。
10.一种无线通信系统，其特征在于，具备：
权利要求1至9中的任一项所述的无线中继装置；
基站，与所述无线中继装置进行通信；以及
终端装置，与所述无线中继装置进行通信，
所述无线中继装置使用为了进行与所述基站的通信而形成的多个第一波束来与所述基站进行通信，
所述无线中继装置使用为了进行与所述终端装置的通信而形成的多个第二波束来与所述终端装置进行通信，
所述多个第一波束与所述多个第二波束分别相关联。
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