CN1722639A - 中继装置、通信装置及指向性控制方法 - Google Patents

中继装置、通信装置及指向性控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明的目的是提供一种能够抑制从发送天线到接收天线的信号回波，利用接近于全向指向性的天线模式来进行发送的中继装置、通信装置和天线指向性控制方法。为了达到上述目的，本发明的中继装置具有：至少具有1个天线元件的第1天线组；和具有多个天线元件的不同于第1天线组的第2天线组，并且对第2天线组进行调节，使其降低向第1天线组方向的增益。

Description

中继装置、通信装置及指向性控制方法
技术领域
本发明涉及在移动通信中进行无线信号的中继放大的中继装置、通信装置和指向性控制方法。
背景技术
在利用电波的移动电话等的移动通信系统中，存在着在隧道内等电波信号弱的地带不能进行通信的问题。作为其对策，一般使用被称为增强器的无线中继装置。该无线中继装置除了用于电波信号弱的地带的信号增强，还在频率利用效率高的MIMO(多输入多输出)通信中，用于创造多路传输环境，以增加视距传输环境中的通信容量。
下面，参照图1说明无线中继装置的构成。
在图1(a)所示的直接中继方式中，利用低噪声放大器(Low NoiseAmplifier：LNA)和高输出放大器(High Power Amplifier：HPA)把由接收天线接收的信号放大，从发送天线发送。直接中继方式因为是在接收和发送中使用同一频率的方式，所以具有频率利用效率高，构成简单的优点。然而，因从发送天线到接收天线的回波(Loop Interference)可能产生振荡，所以存在着不能充分提高放大器的增益的缺点。
在图1(b)所示的外差式中继方式中，把接收天线接收的频率F1的信号暂时转换为中频，在进行了放大后转换成频率F2进行发送。在外差式中继方式中因为接收发送的频率不同，所以不存在天线间的回波，可以实现充分的放大幅度，但因为使用2个频率，所以频率利用效率差。
接着，对为了增大MIMO通信的视距传输环境中的通信容量而使用无线中继装置的方法(例如，参照专利文献1)进行说明。MIMO通信方式是从i根天线发送不同的数据流，并利用j根天线同时接收这些数据流的空间复用方式(i，j是正整数)，在接收和发送间有多条独立的传输路径的多路传输环境的情况下可增加通信容量。但是，在发送局和接收局是直接视距传输环境下，难于确保独立的传输路线，致使通信容量降低。
下面，参照图2对为了使视距传输环境下的通信容量增大，配置多个无线中继装置人工地创造出多路传输环境的无线通信系统进行说明。
该无线通信系统具有：具有i根天线的第1无线装置(发送局)；多个第2无线装置(中继局)；具有j根天线的第3无线装置(接收局)。
从第1无线装置(发送局)通过i根天线发送的信号在第2无线站(中继局)被接收。中继局把接收信号积蓄在缓存器内，经过一定的规定时间延迟后发送。其结果，积蓄在缓存器内的信号从各中继局被同时发送。从中继局发送的信号在第3无线装置(接收局)被j根天线所接收。接收局进行接收信号的信号分离还原发送来的信号。通过这种方法即使在视距传输环境下也能创造出多路传输路线提高通信容量。然而，中继局在与发送局不同的定时通过时分进行发送。其结果，存在着传送的信号量和不进行时分的情况相比约为其一半，并且发生传送延迟的问题。
在移动通信中，今后通信速度的高速化还要进一步发展，要求频率利用效率高的通信方式。并且，对于发送的信息也要求具有延时小的实时性。即，作为适用于今后的移动通信的无线中继装置的要求条件，要求频率利用效率高传送延迟少。作为满足这些条件的中继方式，虽然可适用图1(a)所示的直接中继方式，但因为如前面所述天线间的回波可能引起振荡，所以不能设定高的放大幅度。
目前为止，在直接通信方式中，通过把一方的天线的指向性朝向基站方向设置，把另一方的天线的指向性朝向终端方向设置，从而减少了相互的天线间的指向性增益。并且，通过增大天线间的距离，增加传输损失，防止了天线间的回波。但是，因为不知道移动终端所存在的位置，作为无线中继装置的移动终端侧的天线指向性优选在水平面内无指向性(全向指向性)。
另外，为了在MIMO通信中使用无线中继装置；来实现多路环境，无线中继装置的基站侧天线也是作为全向指向性而优选增加基站—中继装置间的传输路线的路径数。另外，在MIMO通信中如果只是为了增加视距传输环境下的通信容量，则不必提高放大幅度。然而，在直接中继方式的无线中继装置的情况下，当把收发两方的天线设定成全向指向性时，发送信号将产生至接收天线的回波，可能引起振荡。
[专利文献1]特开2003-198442号公报
然而，上述背景技术存在着以下问题。
作为移动通信中使用的无线中继装置，从频率利用效率和传输延迟的观点来看直接中继方式适合。并且，如果考虑使用在MIMO通信中，并创造多路传输环境的情况，则作为天线的指向性，优选接收和发送均为全向指向性。
然而，如果在直接中继方式的收发中使用全向天线，则存在着天线间的信号的回波增强，引起振荡的问题。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种能够抑制从发送天线到接收天线的信号的回波，以接近于全向指向性的天线模式进行发送的中继装置、通信装置和指向性控制方法。
为了解决上述问题，本发明的中继装置具有：至少具有1个天线元件的第1天线组；和具有多个天线元件的不同于第1天线组的第2天线组，调节第2天线组使其降低向第1天线组方向的增益。
通过这种构成，可以把从第2天线组向第1天线组的回波的发生抑制得较低，作为合成天线模式实现接近于全向指向性的发送天线模式。
另外，本发明的其他的中继装置具有：至少具有1根天线元件的第1天线组；第2天线组，其具有多个包括多个天线元件的自适应阵列天线；接收功率测定单元，其测定通过第1天线组进行接收的情况下的接收功率；权值计算单元，其根据接收功率，针对各自适应阵列天线计算与发送信号相乘的发送权值，以便把成为到第1天线组的回波的发射方向的输出抑制得较低，而到发射方向以外的方向成为均匀的输出。
根据这种构成，可以把第2天线组向第1天线组的回波的发生抑制得较低，作为合成天线模式实现接近于全向指向性的发送天线模式。
另外，本发明的通信装置具有：接收信号特性计算单元，其计算接收信号的特性；决定单元，其根据接收信号的特性，决定从中继装置发送的发送信号的发送开始和发送停止。
根据这种构成，可以改善接收局中的信号特性。
另外，本发明的指向性控制方法，具有如下步骤：从具有多个天线元件的第2天线组的各天线元件发送用于进行指向性调整的调整用信号；测定在由具有至少1个天线元件的第1天线组接收到调整用信号的情况下的接收功率；根据该接收功率，控制构成第2天线的各天线元件的指向性。
这样，可以自适应地调整发送天线的指向性。
根据本发明的实施例，能够实现可以抑制从发送天线向接收天线的信号回波，以接近于全向指向性的天线模式进行发送的中继装置、通信装置和指向性控制方法。
附图说明
图1是表示无线中继装置的构成的框图。
图2是用于说明MIMO通信用中继传送方式的说明图。
图3是表示本发明一实施例的无线中继装置的构成的框图。
图4是表示本发明一实施例的无线中继装置的构成的框图。
图5是表示本发明一实施例的无线中继装置的构成的框图。
图6是表示本发明一实施例的无线中继装置的动作的流程图。
图7是表示本发明一实施例的无线中继装置的构成的框图。
图8是表示本发明一实施例的无线中继装置的构成的框图。
图9是表示本发明一实施例的无线中继装置的动作的流程图。
图10是表示本发明一实施例的无线中继装置的构成的框图。
图11是表示本发明一实施例的无线中继装置的构成的框图。
图12是表示本发明一实施例的无线中继装置的构成的框图。
图13是表示本发明一实施例的无线中继装置的构成的框图。
图14是表示本发明一实施例的无线中继装置的动作的流程图。
图15是表示本发明一实施例的发送局的构成的框图。
图16是表示本发明一实施例的接收局的构成的框图。
图17是表示本发明一实施例的无线中继装置的构成的框图。
图18是表示本发明一实施例的无线通信系统的动作的流程图。
图中：100、200、300、600：无线中继装置；400：发送局；500：接收局。
具体实施方式
下面，参照附图说明本发明的实施例。并且，在说明实施例的所有图中，具有相同功能的部分使用相同符号，并省略重复的说明。
首先，参照图3说明本发明第1实施例的无线中继装置。
本实施例的无线中继装置100是具有2根发送天线的无线中继装置。
无线中继装置具有：接收天线101；与接收天线101连接的LNA102；与LNA102连接的HPA103；与HPA103连接的分配器104；与分配器104连接的发送天线105、106。
由具有全向指向性的接收天线101接收的信号被LNA102放大，再被HPA103放大后，被分配器104分配成2个信号，分别从发送天线105、106被发送。
在本实施例中，作为各发送天线105、106，使用被设计成把向接收天线101方向的发射输出抑制得较低，在其之外的方向，成为均匀的发射输出的天线。这种指向性模式可以通过使用例如角形反射器天线来实现。根据这种构成，可以降低从发送天线到接收天线的回波的发生。
另外，把设置在无线中继装置上的各发送天线105、106配置成使得由发送天线105和106形成的合成天线模式成为接近于全向指向性的发送天线模式。例如，配置成从接收天线101到发送天线105的方向和到发送天线106的方向所成的角度为90度左右。通过这种配置，作为由发送天线105和106形成的合成天线模式可以实现接近于全向指向性的发送天线模式。
在本实施例中，说明了发送天线为2根的情况，但即使在发送天线的数目多于2的情况下也可以通过同样的构成，把回波的发生抑制得较低，能够实现收发均具有无指向性的无线中继装置。
接着，参照图4，说明本发明的第2实施例的无线中继装置。
本实施例的无线中继装置100是具有2根接收天线和2根发送天线的无线中继装置。
本实施例的无线中继装置100具有：接收天线101、107；与接收天线101、107连接的LNA102、108；与LNA102、108连接的合成器109；与合成器109连接的HPA103；与HPA103连接的分配器104；与分配器104连接的发送天线105、106。
被接收天线101、107接收的各信号被LNA102、108放大，被合成器109合成。合成的信号被HPA103放大后，被分配器104分配成2个信号，从发送天线105、106被发送。
各发送天线105、106使用被设计成把到接收天线101、107的方向的发射输出抑制得较低，在其以外的方向，成为均匀的发射输出的天线。这种指向性模式例如可以通过使用角形反射器天线来实现。根据这种构成，能够降低从发送天线到接收天线的回波的发生。并且，把各发送天线配置成使得由发送天线105、106形成的合成天线模式具有接近于全向指向性的发送天线模式。
同样在各接收天线101、107中，使用被设计成把从接收天线方向接收的信号的增益抑制得较低，在其之外的方向(天线设计上可能的范围内)具有均匀的增益的天线。这些接收天线可以通过使用角形反射器天线等来实现。通过这种构成，可以降低来自发送天线的回波的发生。另外，可以把各接收天线配置成使得由接收天线101、107形成的合成天线模式具有接近于全向指向性的天线模式。
通过使用以上的构成，可以实现能够把回波的影响抑制得较低，发送天线和接收天线的各合成模式具有接近于无指向性的指向性的无线中继装置。
在本实施例中，示出了具有2根发送天线和2根接收天线的无线中继装置的示例，但即使在发送天线数和接收天线数多于2的情况下，也可以通过同样的构成，实现把回波的影响抑制得较低，收发均具有无指向性的无线中继装置。
接着，参照图5说明本发明的第3实施例的无线中继装置。
本实施例的无线中继装置100具有：接收天线101；与接收天线101连接的LNA102；与LNA102连接的HPA103；与HPA103连接的接收功率测定部110和分配器104；与接收功率测定部110连接的指向性控制部111；与指向性控制部111连接的发送天线105、106；指向性调整用信号生成部112、113；与发送天线105连接、并且可切换地连接分配器104或指向性调整用信号生成部112的切换部114；与发送天线106连接、并且可切换地连接分配器104或指向性调整用信号生成部113的切换部115。
本实施例的无线中继装置100在参照图3说明的无线中继装置上附加如下单元而构成：指向性调整用信号生成部112、113；接收功率测定部110；指向性控制部111；切换部114和115。
另外，作为各发送天线105、106，使用能够根据从指向性控制部111得到的信号，进行指向性的控制的天线。
另外，设置能够与发送天线105、106连接的指向性调整用信号生成部112和113。指向性调整用信号生成部112、113针对每根发送天线进行指向性调整用信号的发送。该指向性调整用信号的接收天线101的接收功率由接收功率测定部110测定。指向性控制部111根据测定的接收功率，控制各发送天线的指向性。例如，指向性控制部111控制发送天线105、106的指向性以降低在接收功率测定部110测定的指向性调整用信号的接收功率。
通过这种构成，可以降低成为从发送天线到接收天线的回波的发射方向的输出。
接着，参照图6说明控制本实施例的无线中继装置100的发送天线的指向性的情况下的动作。
指向性调整用信号生成部112通过发送天线105进行指向性调整用信号的发送(步骤S602)。接收功率测定部110测定发送的指向性调整用信号的接收天线101的接收功率(步骤S604)。接着，指向性控制部111根据测定的接收功率，控制发送天线105的指向性(步骤S606)。例如，指向性控制部111控制发送天线105的指向性以降低在接收功率测定部110测定的接收功率。
接着，确认是否已结束了针对全部发送天线的指向性的控制(步骤S608)。当已结束了针对全部发送天线的指向性的控制时(步骤S608：是)，结束。另一方面，当没有结束针对全部发送天线的指向性的控制时(步骤S608：否)，返回步骤S602。例如，进行发送天线106的指向性的控制。
无线中继装置100对使用指向性调整用信号的各发送天线的指向性的控制在进行其设置时进行。另外，也可以在来自发送局的发送停止的时候定期地进行。
从各发送天线向接收天线101回波并被接收的回波的发射方向因无线中继装置100的设置场所和其周围的环境而变化。通过利用本构成可以自适应地调整发送天线的指向性，即使在环境发生了变化的情况下，也可以降低回波的发生。
在本实施例中，例示了具有2根发送天线的无线中继装置，但即使在发送天线数多于2根的情况下，通过同样的构成，也能够自适应地调整发送天线的指向性，即使在环境发生了变化的情况下，也能够降低回波的发生。
接着，参照图7说明本发明的第4实施例的无线中继装置。
本实施例的无线中继装置具有：接收天线101；与接收天线101连接的LNA102；与LNA102连接的HPA103；与HPA103连接的回波消除器114；与回波消除器114连接的分配器104；与分配器104连接的发送天线105、106。
本实施例的无线中继装置100在参照图3说明的无线中继装置上附加回波消除器114而构成。本实施例的无线中继装置100和第1实施例同样，作为各发送天线，使用指向性被调整以降低到接收天线方向的发射输出的天线。并且，在本实施例的无线中继装置100，使用回波消除器114。通过这种构成，可以降低回波引起的振荡。
成为从各发送天线到接收天线的回波的发射方向因周围的环境而发生变化。通过使用回波消除器，可以降低仅通过天线的指向性不能降低的回波的影响。
在本实施例中，说明了具有2根发送天线的无线中继装置，但即使在具有多于2根的发送天线的情况下通过同样的构成，也可以降低仅通过天线的指向性不能降低的回波的影响。
接着，参照图8说明本发明的第5实施例的无线中继装置。
本实施例的无线中继装置200具有：接收天线201；与接收天线201连接的LNA202；与LNA202连接的接收功率测定部203和合成部205～208；与接收功率测定部203和合成部205～208连接的天线权值更新部204；与合成部205、206、207和208连接的HPA209、210、211和212；与HPA209、210、211和212连接的发送天线213、214、215和216。
本实施例的无线中继装置200使用发送自适应阵列天线控制各发送天线的指向性。
发送自适应阵列天线由多个天线横排而成，通过在从各发送天线发送的信号上乘以被称为发送天线权值的加权系数进行发送，来控制指向性。在本实施例中，对使用2个发送自适应阵列天线，各发送自适应阵列天线由2个发送天线构成的情况进行说明。
第1发送自适应阵列天线由发送天线213和214构成，对发送天线213和214使用发送天线权值W213和W214，控制指向性。同样，第2发送自适应阵列天线由发送天线215和216构成，对发送天线215和216使用发送天线权值W215和W216，控制指向性。
各发送自适应阵列天线控制指向性以便把成为回波的发射方向的输出抑制得较低，而对于除此之外的发射方向，尽可能地成为均匀的发射输出。
通过这样的构成，作为在第1和第2发送自适应阵列天线中形成的合成发送天线模式，可以实现接近于全向指向性的天线模式。
另外，通过利用天线权值更新部204更新发送天线权值，可以自适应地控制指向性。成为回波的来自发送天线的发射方向因周围的环境、传输环境而不时地发生变化，通过根据该变化控制指向性，可以减轻回波的影响。
参照图9说明发送天线权值的更新。由接收功率测定部203测定从接收天线201接收的信号的接收功率(步骤S902)。天线权值更新部204更新发送天线权值的值以便使该接收功率变小(步骤S904)。这样，可以降低成为回波的原因的向发射方向的输出。
这里，为了避免全部的发送天线权值成为零，必须使用约束条件。作为约束条件，有如下的方法：使全部的发送天线权值的平方和为一定的值的方法；使某个发送天线权值为固定值的方法；或使各发送自适应阵列天线中的一个天线的发送天线权值为固定值的方法。通过使用这些约束条件，可以形成能减轻回波的影响的指向性，而不会使全部的发送天线权值成为零。
另外，对于发送天线权值，也可以使用来自发送局的被发送的信号进行更新。另外，在来自发送局的信号的发送停止的时候，如第3实施例所示通过从无线中继装置发送指向性调整用信号，可以进行发送天线权值的更新。
参照图10说明具有指向性调整用信号生成部的无线中继装置。
本实施例的无线中继装置200在参照图8所说明的无线中继装置中，具有：指向性调整用信号生成部217；与合成部205～208连接、并且可切换地连接LNA202或指向性调整用信号生成部217地切换部218。
指向性调整用信号生成部217通过发送天线213～216发送指向性调整用信号。由接收功率测定部203测定该指向性调整用信号的接收天线201的接收功率。天线权值更新部204根据测定的接收功率，更新各发送天线权值。例如，天线权值更新部204更新发送天线权值使得接收功率变小。
通过这样的构成，可以从无线中继装置发送指向性调整用信号，根据指向性调整用信号，可以进行发送天线权值的更新。
在本实施例中，说明了使用由2根发送天线构成的2个发送自适应阵列天线的无线中继装置，但即使在构成发送自适应阵列天线的发送天线数多于2的情况下，或是在发送自适应阵列天线数多于2的情况下，通过同样的控制，也能够自适应地控制指向性，能够减轻随着时间而变动的回波的影响。
接着，参照图11说明本发明的第6实施例的无线中继装置。
本实施例的无线中继装置200具有：接收天线201、218、220和222；与接收天线201、218、220和222连接的LNA202、219、221和223；与LNA202、219、221和223连接的合成部224、225、226和227；与合成部224和225连接的加法部228；与合成部226和227连接的加法部229；与加法部228和229连接的加法部230；与加法部230连接的接收功率测定部203、合成部205、206、207和208；与接收功率测定部203、合成部224、225、226和227、205、206、207和208连接的天线权值更新部204；与合成部205、206、207和208连接的HPA209、210、211和212；与HPA209、210、211和212连接的发送天线213、214、215和216。
本实施例的无线中继装置200是在参照图8所说明的无线中继装置中，由多个自适应阵列天线构成接收天线的无线中继装置。由多个接收自适应阵列天线接收的信号被合成后，从各发送自适应阵列天线被发送。和第5实施例同样，发送天线由发送自适应阵列天线构成，通过降低回波到接收天线并被接收的回波的向发射方向的输出，把回波的发生抑制得较低。
本实施例的无线中继装置200，接收天线由第1和第2接收自适应阵列天线构成。第1接收自适应阵列天线由接收天线201和218构成，通过乘以接收天线权值X201和X218来控制指向性。同样，第2接收自适应阵列天线由接收天线220和222构成，通过乘以接收天线权值X220和X222来控制指向性。
各接收自适应阵列天线控制指向性以便把从各发送自适应阵列天线回波并被接收的回波的到达方向的增益抑制得较低，而对于从这以外的方向到达的信号，以尽可能均匀的增益进行接收。通过这样的构成，作为利用第1和第2接收自适应阵列天线形成的合成接收天线模式能够实现接近于全向指向性的天线模式。
另外，更新发送天线权值和接收天线权值使得由各接收自适应阵列天线接收的信号的合成后的功率变小。这种情况下，为了避免全部的发送和接收天线权值成为零，必须使用约束条件。和在第5实施例中说明的条件相同，作为约束条件，有如下的方法：使全部的发送和接收天线权值的平方和为一定的值的方法；使某个发送天线权值和接收天线权值为固定值的方法；或使各发送自适应阵列天线中的一个天线的发送天线权值和各接收自适应阵列天线中的一个天线的接收天线权值为固定值的方法。
这样，可以实现把随时间而变动的回波的影响抑制得较低，发送和接收均具有接近于全向指向性的指向性的无线中继装置。
在本实施例中，说明了具有由2根天线构成的2个发送和接收自适应阵列天线的无线中继装置，但即使在构成发送和接收自适应阵列天线的发送天线数多于2的情况下，或是在发送和接收自适应阵列天线数多于2的情况下，通过同样的控制，也能够实现减轻随着时间而变动的回波的影响，发送和接收均具有接近于全向指向性的指向性的无线中继装置。
接着，参照图12说明本发明的第7实施例的无线中继装置。
本实施例的无线中继装置200在参照图8所说明的无线中继装置中具有LNA202、接收功率测定部203、与合成部205、206、207和208连接的回波消除器231。
回波消除器231的输出被输入到接收功率测定部203。接收功率测定部203测定输入的信号的接收功率，把其结果输入到天线权值更新部204。天线权值更新部204根据输入的结果，更新发送天线权值。
通过这样的构成，可以降低仅通过进行发送自适应阵列天线的指向性控制不能减轻的回波的影响。
在本实施例中，说明了在接收功率测定部203测定回波消除器231的输出，根据其结果，在天线权值更新部204更新发送天线权值的情况，但也可以在接收功率测定部203测定向回波消除器231的输入，更新发送天线权值。
接着，参照图13说明本发明的第8实施例的无线中继装置。
本实施例的无线中继装置300具有：接收天线301；与接收天线301连接的LNA302；与LNA302连接的HPA307和切换部303；与HPA307连接的发送天线308；与切换部303连接的HPA305及发送天线数变更通知信号接收部304；与HPA305连接的发送天线306。
本实施例的无线中继装置300具有发送天线数变更通知信号接收部304以及对发送天线306的发送/发送停止进行切换的切换部303。发送天线数变更通知信号接收部304根据发送天线数变更通知信号对来自各发送天线，例如发送天线306的信号的发送/发送停止进行切换。
在上述的无线中继装置中，通过使用多个发送天线，使合成天线模式为全指向性，多个多路波与接收局的位置无关地在接收局被接收。然而，根据相对于无线中继装置的接收局的位置，即使在无线中继装置中使用一个发送天线进行发送的情况下，也有多个多路波在接收局被接收的情况。此时，在无线中继装置中停止来自一部分天线的发送。
这样，在能够降低对使用同一频率的其他的接收局的干扰的同时，可以使与不进行发送的发送天线连接的HPA动作停止，可以降低无线中继装置的消耗电力。
另外，在本实施例中，在停止来自发送天线306的发送的情况下，例如，在随着接收局的移动在接收局中不能得到需要的通信质量的情况下，接收局把发送天线数变更通知信号通知给无线中继装置，通过开始来自发送天线306的发送，可以改善接收质量。
接着，参照图14说明本实施例的无线通信装置的动作。
发送天线数变更通知信号接收部304接收发送天线数变更通知信号(步骤S1402)。
发送天线数变更通知信号接收部304确认发送天线数变更通知信号是否是请求来自发送天线306的发送的信号(步骤S1404)。如果接收的发送天线数变更通知信号是请求来自发送天线306的发送的信号(步骤S1404：是)，则发送天线数变更通知信号接收部304确认有没有进行来自发送天线306的发送。
如果没有在进行来自发送天线306的发送(步骤S1406：是)，则发送天线数变更通知信号接收部304通过切换部303，切换到进行来自发送天线306的发送的接点，开始来自发送天线306的发送(步骤S1408)。另一方面，如果正在进行来自发送天线306的发送(步骤S1406：否)，则不进行任何处理。
另一方面，如果接收的发送天线数变更通知信号不是请求来自发送天线306的发送的信号(步骤S1404：否)，即，是请求来自发送天线306的发送停止的信号，则发送天线数变更通知信号接收部304确认是否在进行来自接收天线306的发送(步骤S1410)。
如果正在进行来自发送天线306的发送(步骤S1410：是)，则发送天线数变更通知信号接收部304通过切换部304，切换到停止来自发送天线306的发送的接点，由此停止来自发送天线306的发送(步骤S1412)。另一方面，如果没有在进行来自发送天线306的发送(步骤S1410：否)，则不进行任何处理。
在本实施例中，根据通过发送天线数变更通知信号接收部304得到的发送天线数变更通知信号，对来自发送天线306的发送/发送停止进行切换。
在接收局，测定接收信号功率和接收信号的天线间相关，发送表示增加或减少无线中继装置中的使用天线数的发送天线数变更通知信号。该发送天线数变更通知信号通过无线网络被通知给直接无线中继装置，或使用无线网络暂时通知给发送局，从发送局通过无线或有线网络通知给无线中继装置。在无线中继装置，根据通知的发送天线数变更通知信号变更进行发送的天线数。
通过这种构成，如果在接收局接收了功率和相关等信号特性良好的接收信号，则通过减少无线中继装置的使用天线数，可以降低对使用同一频率的其他的接收局的干扰。另外，可以降低无线中继装置中的消耗电力。另外，如果在接收局中不能得到良好的接收信号特性，则通过增加无线中继装置中的使用天线数，可以改善接收局中的信号特性。
在本实施例中，说明了具有2根发送天线的无线中继装置，但即使在发送天线数多于2的情况下通过同样的构成，也能够控制各发送天线的发送/发送停止，变更使用的发送天线的数目。其结果，如果在接收局接收了功率和相关等信号特性良好的接收信号，则通过减少无线中继装置的使用天线数，可以降低对使用同一频率的其他的接收局的干扰。并且，可以降低无线中继装置中的消耗电力。另外，如果在接收局中不能得到良好的接收信号特性，则通过增加无线中继装置中的使用天线数，可以改善接收局中的信号特性。
接着，参照图15～图18说明本发明的第9实施例的无线通信系统。
本实施例的无线通信系统具有发送局、接收局和中继局。
最开始参照图15说明本实施例的发送局。
本实施例的发送局400具有发送信号生成部4501～450M(M是正整数)以及与发送信号生成部4501～450M连接的保护间隔长度控制部405，其用于输入新的无线中继装置的使用/工作期间的无线中继装置停止通知信号。发送信号生成部4501具有：被输入有发送数据的串并转换部401；与串并转换部401连接的逆傅立叶变换部402；与逆傅立叶变换部402连接的并串转换部403；与并串转换部403及保护间隔长度控制部405连接、并输出发送信号的保护间隔插入部404。发送信号生成部4502～450M和发送信号生成部4501是同样的结构。
接着，参照图16说明本实施例的接收局。
本实施例的接收局500具有：接收信号处理部5501～550N(N是正整数)；与接收信号处理部5501～550N连接、被输入有接收信号的接收信号特性计算部505；与接收信号特性计算部505连接、向发送局和无线中继装置通知新的无线中继装置的使用/工作期间的无线中继装置停止通知信号的新的无线中继装置使用/工作期间无线中继装置停止决定部506；与新的无线中继装置使用/工作期间无线中继装置停止决定部506以及接收信号处理部5501～550N连接的保护间隔长度控制部507。
接收信号处理部5501具有：与保护间隔长度控制部507连接、被输入有接收信号的保护间隔去除部501；与保护间隔去除部501连接的串并转换部502；与串并转换部502连接的傅立叶变换部503；与傅立叶变换部503连接、输出接收数据的并串转换部504。接收信号处理部5502～550N和接收信号处理部5501是同样的结构。
接着，参照图17说明本实施例的无线中继装置600。
本实施例的无线中继装置600具有：接收天线601；与接收天线601连接的切换部607，其用于输入新的无线中继装置的使用/工作期间的无线中继装置停止通知信号、对无线中继装置进行发送/发送停止控制；与切换部607连接的LNA602；与LNA602连接的HPA603；与HPA603连接的分配器604；与分配器604连接的发送天线605、606。
本实施例的无线通信系统是OFDM(正交频分复用)方式的无线通信系统。
本实施例的无线中继装置在进行参照图3所说明的无线中继装置100的发送天线指向性控制的基础上，还对无线中继装置进行发送/发送停止的控制。发送局400和接收局500根据无线中继装置600的控制，进行保护间隔长度控制。
本实施例的发送来站400具有M根发送天线。在各发送天线发送数据被串并转换部401进行串并转换，并被逆傅立叶变换部402进行逆傅立叶变换。之后，被并串转换部403转换成串行的数据，被保护间隔插入部404插入保护间隔。这里，保护间隔长度由保护间隔长度控制部405根据新的无线中继装置的使用/工作期间的无线中继装置停止通知信号来进行控制。
本实施例的接收局500具有N根接收天线。在各接收天线所接收的信号被保护间隔去除部501除去相当于接收信号的保护间隔的部分，并被串并转换部502转换成并行信号。被转换为并行的信号由傅立叶变换部503进行傅立叶变换，在被并串转换部504转换为串行的信号后，被进行信号分离等的信号检测。
另外，在接收局500，在接收信号特性计算部505，使用各接收天线的接收信号，计算接收功率和天线间相关等信号特性。新的无线中继装置使用/工作期间无线中继装置停止决定部506根据计算出的信号特性，决定来自无线中继装置600的信号的发送/停止，把该结果作为新的无线中继装置的使用/工作期间的无线中继装置停止通知信号，通知给发送局400和无线中继装置600。接收局500根据新的无线中继装置的使用/工作期间的无线中继装置停止通知信号，在保护间隔长度控制部507中控制保护间隔长度。
本实施例的无线中继装置600根据新的无线中继装置的使用/工作期间的无线中继装置停止通知信号，在切换部607中进行来自无线中继装置600的发送/发送停止的切换。
接着，参照图18说明本实施例的无线通信系统的处理。
发送局400和接收局500通过中继局600进行通信(步骤S1802)。
接收局500利用接收信号特性计算部505来计算接收功率和天线间相关等信号特性(步骤S1804)，把该结果输入到新的无线中继装置使用/工作期间无线中继装置停止决定部506。新的无线中继装置使用/工作期间无线中继装置停止决定部506根据输入的信号特性，决定来自无线中继装置600的信号的发送/停止(步骤S1806)。
例如，新的无线中继装置使用/工作期间无线中继装置停止决定部506在接收功率小的情况下，或是在天线间相关高等情况下，决定从未进行发送的无线中继装置开始发送。另一方面，新的无线中继装置使用/工作期间无线中继装置停止决定部506在接收功率大的情况下，或是在天线间相关低等情况下，决定停止从正在进行发送的无线中继装置发送。
接着，从接收局500通过无线网络把表示来自无线中继装置600的信号的发送/发送停止的新的无线中继装置的使用/工作期间的无线中继装置停止通知信号通知给发送局400和无线中继装置600(步骤S1808，步骤S1810)。
并且，新的无线中继装置使用/工作期间无线中继装置停止决定部506把新的无线中继装置的使用/工作期间的无线中继装置停止通知信号输入到保护间隔长度控制部507。保护间隔长度控制部507根据输入的新的无线中继装置的使用/工作期间的无线中继装置停止通知信号，控制保护间隔长度(步骤S1812)。例如，保护间隔长度控制部507把保护间隔长度设定成与在发送局400中使用的保护间隔长度相同的长度。
在发送局400，在接收到了新的无线中继装置的使用/工作期间的无线中继装置停止通知信号后，在保护间隔长度控制部405中，进行保护间隔长度的控制(步骤S1814)。在进行从无线中继装置600发送的情况下，因为从无线中继装置600发送的信号相对从发送局400发送的信号被延迟接收，所以保护间隔长度控制部405进行延长保护间隔长度的控制。该延迟是通过无线中继装置600内的处理而产生的延迟，在不设定考虑了该延迟的保护间隔长度的情况下，接收局500中的接收信号特性大幅度劣化。
另一方面，当停止来自正在进行发送的无线中继装置600的发送时，保护间隔长度控制部405进行缩短保护间隔长度的控制。其目的是，在接收局500中未接收到来自有延迟的无线中继装置600的信号的情况下，通过缩短保护间隔长度来提高传送效率。
在无线中继装置600，根据新的无线中继装置的使用/工作期间的无线中继装置停止通知信号，进行来自无线中继装置的信号的发送/发送停止的切换(步骤S1816)。当在接收局500中获得良好的接收特性时，通过停止来自无线中继装置600的信号的发送，可以降低无线中继装置600中的消耗电力，并且可降低对使用同一频率的其他的接收局的干扰。
发送局400利用变更后的保护间隔长度进行发送信号的发送(步骤S1818)。
在本实施例中示出了由接收局500根据接收信号特性来决定来自无线中继装置600的发送/发送停止的方法，但也可以由发送局400或无线中继装置600来决定。
在由发送局400来决定的情况下，例如在使用ARQ(Automatic RepeatRequest：自动重发请求)等的分组通信中，如果请求同一分组的重发的次数多，则判断为接收局400中的信号特性差，决定使用新的无线中继装置。这种情况下，新的无线中继装置使用通知信号通过无线网络被通知给接收局500，并通过有线网络或无线网络被通知给无线中继装置600。
另外，以无线中继装置600自身来决定发送/发送停止的情况为例，进行如下等的控制，使得在无线中继装置中所接收的信号的接收功率大时停止发送，当接收功率小时进行发送。在这种情况下，新的无线中继装置的使用/工作期间的无线中继装置停止通知信号通过无线网络被通知给接收局，通过无线网络或有线网络被通知给发送局。
如上所述，在本实施例中控制无线中继装置600的发送/发送停止和发送时的指向性，基于此在发送局400和接收局500中控制保护间隔长度。这样，在从无线中继装置600进行发送的情况下，可以降低无线中继装置中的回波的影响，通过保护间隔长度的控制防止接收局中的接收质量的劣化。
另外，在停止无线中继装置的发送的情况下，通过进行缩短保护间隔长度的控制可以提高传送效率，降低对使用同一频率的其他的接收局的干扰。
如上所述，根据本实施例，可以把无线中继装置中的回波的影响抑制得较低，利用接近于全向指向性的天线模式进行发送。
本发明的中继装置、通信装置和指向性控制方法能够适用于移动通信系统。

Claims (18)

1.一种中继装置，其特征在于，
第1天线组，其至少具有1个天线元件；
第2天线组，其不同于上述第1天线组，具有多个天线元件，
调节上述第2天线组以降低在上述第1天线组方向的发射功率。
2.根据权利要求1所述的中继装置，其特征在于，构成上述第2天线组的天线元件被配置成由上述天线元件合成形成的天线模式具有全向指向性。
3.根据权利要求1或2所述的中继装置，其特征在于，还包括：
信号生成单元，其生成通过上述第2天线组的每个上述天线元件发送的指向性调整信号；
接收功率测定单元，其测定在上述第1天线组所接收的上述指向性调整信号的接收功率；
指向性控制单元，其根据上述接收功率控制构成上述第2天线组的每个上述天线元件的指向性。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的中继装置，其特征在于，还包括：
发送天线元件数变更单元，其根据表示要变更使用的天线元件数的信号，变更所述天线元件中要使用的天线元件的数量。
5.根据权利要求1所述的中继装置，其特征在于，还包括：
接收功率测定单元，其测定由上述第2天线组发送且被上述第1天线组接收的信号的发射功率；
权值计算单元，其计算与对应的从上述第2天线组的上述天线元件发送的信号相乘的发送权值，该发送权值使在对上述第1天线组产生回波干扰的方向上的发射功率降低，并使得在其他方向上的发射功率一致，
根据上述权值进行上述调整。
6.根据权利要求5所述的中继装置，其特征在于，还包括：
信号生成单元，其生成从上述第2天线组的每个上述天线元件发送的指向性调整信号。
7.根据权利要求5或6所述的中继装置，其特征在于，
上述权值计算单元根据以下条件中的至少一个计算上述发送权值：
使全部发送权值的平方和为定值；
使某个特定的发送权值为定值；
使上述第2天线组所包括的多个自适应天线阵的每一个自适应天线阵的一个天线元件的发送权值为定值。
8.根据权利要求5至7中任意一项所述的中继装置，其特征在于，
上述第1天线组包括多个自适应天线阵，每个自适应天线阵包括多个天线元件，
上述权值计算单元根据上述接收功率，计算出与对应的接收信号相乘的接收权值，该接收权值使来自上述第2天线组的回波干扰在到达方向上的增益降低，并使得在其他方向上的增益一致。
9.根据权利要求8所述的中继装置，其特征在于，上述权值计算单元根据以下条件中的至少一个计算上述接收权值：
使全部接收权值的平方和为定值；
使某个特定的接收权值为定值；
使上述各自适应天线阵的一个天线元件的接收权值为定值。
10.根据权利要求1至9中任意一项所述所述的中继装置，其特征在于，还包括：
回波干扰消除单元，其用于消除从上述第2天线组反馈到上述第1天线组的信号。
11.根据权利要求1至10中任意一项所述的中继装置，其特征在于，还包括：
发送开始/停止控制单元，其根据表示发送信号的发送开始和发送停止的信号，进行发送开始和发送停止的控制。
12.一种通信装置，其特征在于，包括：
接收信号特性计算单元，其计算接收信号的特性；
决定单元，其根据上述接收信号的特性，决定从中继装置发送的发送信号的发送开始和发送停止。
13.根据权利要求12所述的通信装置，其特征在于，
上述接收信号特性计算单元利用由接收天线接收的信号，作为接收信号的特性而计算出接收功率和天线相关中的至少一个。
14.根据权利要求12或13所述的通信装置，其特征在于，还包括：
保护间隔长度控制单元，其根据上述决定单元的结果控制保护间隔长度。
15.根据权利要求12至14中的任意一项所述的通信装置，其特征在于，还包括：
发送保护间隔长度控制单元，其根据表示开始或停止从其他的通信装置发送的以及从中继装置发送的发送信号的发送的信号，控制针对发送数据的保护间隔长度。
16.根据权利要求15所述的通信装置，其特征在于，上述发送保护间隔长度控制单元根据在上述中继装置中的处理延迟控制保护间隔长度。
17.根据权利要求12至16中任意一项所述的通信装置，其特征在于，还包括：
发送天线元件数决定单元，其根据通信质量决定是否要变更由中继装置使用的天线元件的数量。
18.一种中继装置的指向性控制方法，其特征在于，包括：
从包括多个天线元件的第2天线组的各天线元件发送指向性调整信号的步骤；
测定由至少包括一个天线元件的第1天线组接收的上述指向性调整信号的接收功率的步骤；和
根据上述接收功率控制构成上述第2天线组的每个天线元件的指向性的步骤。
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