JP2003174393A - 中継増幅装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 中継増幅装置での消費電力を低減し、発熱を
抑制する。 【解決手段】 利得演算部１０で利得制御値を算出し、
これを制御部１３の下り利得制御部１４と上り利得制御
部１５とに供給し、これら利得制御値によって下り通信
の送信増幅部３と上り通信の送信増幅部６との利得制御
を行なうが、制御部１３でのＣＰＵ（図示せず）がタイ
マ１６を監視しながらスタンバイ制御部１７を制御する
ことにより、このスタンバイ制御部１７から開閉スイッ
チ１９をＯＮ／ＯＦＦ制御する制御信号Ｓを発生させ、
所定時間長ずつの動作期間とスタンバイ期間とを交互に
設定する。そして、この動作期間で開閉スイッチ１９を
ＯＮにして利得演算部１０に電源を供給して動作させ、
上記の利得制御値を生成させて制御部１３に送るように
する。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、携帯電話システム
や移動無線システムなどの無線通信システムに用いられ
る中継増幅装置に係わり、特に、その増幅部の利得を制
御する利得制御部に関する。 【０００２】 【従来の技術】無線通信システムでは、トンネル内や地
下街などの電波が届かない地域に有効に電波を送るため
に、基地局からの電波を一旦受信して増幅し、これを再
度送信する中継増幅装置（ブースタ）が設置される。 【０００３】図３は双方向移動通信システムに用いられ
る中継増幅装置の一従来例を示すブロック構成図であっ
て、１はデュプレクサー、２は低雑音増幅部、３は送信
増幅部、４はデュプレクサー、５は低雑音増幅部、６は
送信増幅部、７ａは親局（基地局）側の送受信用アンテ
ナ（以下、単に、アンテナという）、７ｂは子局（移動
局）側の送受信用アンテナ（以下、単に、アンテナとい
う）である。 【０００４】同図において、ここでは、基地局（親局）
から移動局（子局）への通信（これを下り通信という）
と移動局から基地局への通信（これを上り通信という）
とがある。下り通信の場合には、図示しない基地局から
の送信電波がアンテナ７ａで受信され、デュプレクサー
１を介し、低雑音増幅部２と送信増幅部３とで増幅され
た後、デュプレクサー４を介してアンテナ７ｂから図示
しない移動局に送信される。これにより、送信信号は、
充分に増幅されて移動局に送られる。また、上り通信の
場合には、移動局からの送信電波がアンテナ７ｂで受信
され、デュプレクサー４を介し、低雑音増幅部５と送信
増幅部６とで増幅された後、デュプレクサ１を介してア
ンテナ７ａから図示しない移動局に送信される。これに
より、送信信号は、充分に増幅されて基地局に送られ
る。ここで、トンネルの場合、アンテナ７ａはトンネル
外に設置され、アンテナ７ｂはトンネル内に設置され
る。 【０００５】ところで、携帯電話などの移動通信システ
ムでは、複数の移動局が通信回線を分割共有するが、か
かる分割共有する多元接続方式として、ＣＤＭＡ(Code
Division Multiple Access：符号分割多元接続）やＷ(W
ideband)−ＣＤＭＡが知られている。これは、ユーザ毎
にその固有の拡散符号で信号を拡散するスペクトル拡散
変調方式が採られ、このように変調された信号を同一周
波数帯で送信するものであり、符号の違いによって各ユ
ーザの信号を区別できるようにし、これにより、これら
信号が同一の通信回線を共有するものである。受信側
（上り通信では、基地局、下り通信では、移動局）で
は、受信希望の信号をこれに割り当てられている拡散符
号を用いることによって復調することができる。Ｗ−Ｃ
ＤＭＡは、さらに使用周波数帯を広くしたものである。 【０００６】このＣＤＭＡやＷ−ＣＤＭＡでは、セル内
において、基地局周辺やセル境界などいろんな位置に在
る移動局からの信号を受信するが、基地局でのこれら移
動局からの電波の受信強度は基地局から移動局までの距
離に応じて異なり、このような受信信号を一括処理する
のは問題があって（遠近問題）、これを解決するため
に、移動局夫々が基地局からの距離に応じて送信電力を
制御してセル内の全ての移動局からの電波の基地局での
受信強度が均一になるようにしている。 【０００７】このようにして、ＣＤＭＡやＷ−ＣＤＭＡ
による移動通信システムにおいては、遠近問題を解決し
ているが、特に、Ｗ−ＣＤＭＡにおいては、約２ＧＨｚ
帯という高い周波数帯を使用するため、天候などの環境
変化に影響されて伝搬損失が変動し、送信電波強度が変
動し易い。また、このような自然環境ばかりでなく、移
動局の周囲の環境（市街地や田園地，移動局の周囲分
布）により、伝搬損失が変動し、送信電波強度が変動し
易い。例えば、トンネル内で携帯電話機を使用すること
を例に挙げると、トンネル内では、伝搬損失が増大し、
受信レベルが低下する。従って、伝搬損失が増大し、受
信レベルが低下した場合には、基地局、移動局ともに、
送信電波の電力を大きくし、これらが少ない場合には、
基地局、移動局ともに、送信電力を、相手側が受信し易
いように（つまり、受信強度が大きくなり過ぎないよう
に）、小さくする必要がある。 【０００８】また、ＣＤＭＡやＷ−ＣＤＭＡによる移動
通信システムにおいては、上記のように、移動局からの
送信電力は、基地局からの送信電波の受信強度に応じた
値となるように規定されているが、移動局の誤動作など
によってこの規定される値よりも大きな電力で送信する
可能性もある。このような電波に対しては、中継増幅装
置での送信増幅部６に設定されている利得は、大き過ぎ
て最適な利得とはならない。一方、当該移動局の送信と
同じ時間帯には、これと同一周波数帯で他の移動局も送
信を行なっており、中継増幅装置の送信増幅部６以降で
は、当該移動局からの異常に増幅された信号が他の移動
局からの受信信号に対して著しく干渉することになり、
他の移動局からの受信信号にとっては雑音（ブースタ雑
音）が異常に増加することになる。 【０００９】中継増幅装置から送信されるこれら移動局
からの信号は基地局で受信されるが、このようなブース
タ雑音が基地局の受信ＬＮＡ(Low Noise Amplifier）の
雑音よりも高くなると、かかる雑音を持つ信号に対して
大きな負荷がかかることになり、このような信号の正常
な処理ができなくなる。このことは、換言すると、当該
セル内で通信ができない移動局が存在することになる。 【００１０】以上のようなことから、中継増幅装置にＡ
ＧＣ(Automatic Gain Control)機能を持たせ、基地局，
中継増幅装置間の環境変化に対して送信増幅部３，６の
利得を制御したり、異常に大きい送信電力の電波を受信
しても、これに対して送信増幅部３，６の利得を最適に
設定したりすることが知られている。 【００１１】図４はかかるＡＧＣ機能を備えた中継増幅
装置を示すブロック構成図であって、８は受信部、９は
利得制御部であり、図３に対応する部分には同一符号を
付けて重複する説明を省略する。 【００１２】同図において、低雑音増幅部２の出力は、
可変利得の送信増幅部３に供給されるとともに、受信部
８を介して利得制御部９にも供給され、この受信出力に
応じた利得制御信号が生成される。この利得制御信号に
よって送信増幅部３，６の利得が最適となるように制御
される。 【００１３】図５は図４における利得制御部９の一従来
例を受信部８及び送信増幅部３，６とともに示す構成図
であって、１０は利得演算部、１１は止まり木受信部、
１２は演算部、１３は制御部、１４は下り利得制御部、
１５は上り利得制御部であり、図４に対応する部分には
同一符号を付けている。 【００１４】同図において、受信部８からの下り通信の
受信出力は利得演算部１０の止まり木受信部１１（基地
局からは、セル内に存在する移動局を確認するために、
間欠的に信号を送信するが、この様子を止まり木とい
う）に供給され、この受信出力が演算処理されることに
よって基地局からこの中継増幅装置までの無線伝送路に
おける伝搬損失が推定される。演算部１２は、止まり木
受信部１１での推定伝搬損失をもとに演算し、受信部８
からの受信出力でのこの推定伝搬損失をキャンセルする
ような利得を送信増幅部３，６に設定可能とする値の利
得制御値を算出する。この利得制御値は制御部１３の下
り利得制御部１４と上り利得制御部１５とに供給され、
下り利得制御部１４は、この利得制御値に基いて、送信
増幅部３の利得を制御し、上り利得制御部１５は、この
利得制御値に基いて、送信増幅部６の利得を制御する。
これにより、送信増幅部３，６では、伝搬損失がキャン
セルされた受信信号が得られることになる。 【００１５】 【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
に、利得制御部を設けて中継増幅装置にＡＧＣ機能を持
たせると、そこでの消費電力が増大化し、また、これに
伴って発熱量も大きくなって回路特性を劣化させること
になる。 【００１６】本発明の目的は、かかる問題を解消し、消
費電力を低減してＡＧＣ機能が効果的に得られるように
した中継増幅装置を提供することにある。 【００１７】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、利得制御部の利得演算部を間欠的に動作
させるようにして、消費電力と熱の発生を低減させるも
のである。 【００１８】 【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
よつて説明する。 【００１９】図１は本発明による中継増幅装置の一実施
形態の要部を示すブロック図であって、１６はタイマ、
１７はスタンバイ制御部、１８は電源装置、１９は開閉
スイッチであり、図５に対応する部分には同一符号を付
けて重複する説明を省略する。 【００２０】この実施形態の中継増幅装置の全体構成
は、図４に示した構成と同様である。 【００２１】同図において、制御部１３はタイマ１６を
備えており、制御部１３でのＣＰＵ(Central Processin
g Unit）がこれを監視している。なお、このタイマ１６
は、このＣＰＵ内蔵のものであってもよいし、別体のも
のであってもよい。また、電源部１８はこの実施形態の
中継増幅装置での受信部８（図４）や送信増幅部３，
６、利得制御部９（図４）の利得演算部１０や制御部１
３などの各部に電力を供給するものであるが、利得演算
部１０には、開閉スイッチ１９を介して電力を供給す
る。また、この開閉スイッチ１９は、機械的なものであ
っても、電子的なものであってもよい。なお、この開閉
スイッチ１９は、制御部１３のスタンバイ制御部１７か
らの制御信号ＳによってＯＮ／ＯＦＦ制御される。 【００２２】次に、図２に示すタイミングチャートを用
いてこの実施形態の動作の一具体例を説明する。但し、
同図（ａ）はスタンバイ制御部１７から出力される制御
信号Ｓを示し、同図（ｂ）はこの制御信号Ｓによる開閉
スイッチ１９の動作（ＯＮ／ＯＦＦ状態）を示すもので
ある。 【００２３】いま、スタンバイ制御部１７から出力され
る制御信号Ｓのレベルが“１”とすると、開閉スイッチ
１９はＯＦＦ状態にあり、利得演算部１０は電源が供給
されずにスタンバイ状態にある。図２に示すＴ_Sがこの
スタンバイ状態にある期間（スタンバイ期間）である。 【００２４】上記のＣＰＵは、タイマ１６を監視してい
て、所定のスタンバイ期間Ｔ_Sが経過すると、スタンバ
イ制御部１７を制御して制御信号Ｓをレベル“０”に反
転させる。これにより、開閉スイッチ１９はＯＮとな
り、利得演算部１０に電源装置１８から電源が投入され
る。利得演算部１０は図２で説明した動作を開始し、利
得演算部１０で算出した利得制御値を夫々制御部１３の
下り利得制御部１４及び上り利得制御部１５に供給す
る。これら下り利得制御部１４及び上り利得制御部１５
では、供給された利得制御値を保持するレジスタなどの
保持手段を備えており、これらに新たに供給された利得
制御値でこれまで保持されていた利得制御値と入れ換え
（更新）がなされる。これら保持手段に保持された利得
制御値によって送信増幅部３，６の利得が制御される。 【００２５】このように、電源投入，利得の再計算が行
なわれ、利得が再設定（更新）されるまでの時間をＴ_M
とし、再設定後、ＣＰＵは、スタンバイ制御部１７を制
御して制御信号Ｓをレベル“１”に反転させる。これに
より、開閉スイッチ１９がＯＦＦ状態に反転して利得演
算部１０への電源供給が停止され、この利得演算部１０
がスタンバイ状態のスタンバイ期間Ｔ_Sに入る。 【００２６】このように、ＣＰＵがタイマ１６を監視し
ながらスタンバイ制御部１７を制御することにより、ス
タンバイ期間Ｔ_Sと動作期間Ｔ_Mとが繰り返し、所定の周
期で繰り返し利得演算部１０が下り通信，上り通信毎に
利得制御値を生成して制御部１３の下り利得制御部１４
と上り利得制御部１５とに送る。 【００２７】ここで、基地局，中継増幅装置間や中継増
幅装置，移動局間の環境はそれほど急激に変化するもの
ではない。このため、スタンバイ期間Ｔ_Sを環境条件を
ほぼ一定とみなせる程度以下の時間長に設定することに
より、送信増幅部３，６の利得を環境変化に応じた最適
な利得に常に維持することができることになる。 【００２８】なお、この実施形態では、スタンバイ制御
部１７からの制御信号Ｓのレベルを、スタンバイ期間Ｔ
_S では“１”とし、動作期間Ｔ_M では“０”としたが、
これは説明の都合上このように表現したものに過ぎず、
つまり、これら期間Ｔ_S，Ｔ_M間では、レベルが異なるこ
とを表わしているものである。勿論、これら期間Ｔ_S，
Ｔ_Mの内の長い方の期間で制御信号Ｓの電流値が０また
はほぼ０となるようにする方が好ましい。 【００２９】また、この実施形態では、開閉スイッチ１
９を設けて利得演算部１０の電源をＯＮ／ＯＦＦするよ
うにしたが、利得演算部１０に電源を供給したまま、ス
タンバイ期間ＴSでは、消費電力が小さい待機状態とす
るようにしてもよい。 【００３０】さらに、この実施形態では、制御部１３の
ＣＰＵを用いて上記の利得演算部１０の電源制御を行な
うようにしたが、制御部１３とは別に電源制御部を設
け、これによって開閉スイッチ１９のＯＮ／ＯＦＦ制
御、もしくは利得演算部１０の上記動作／待機状態切換
制御を行なうようにしてもよい。かかる電源制御部も、
タイマを備えたＣＰＵによって動作することはいうまで
もない。なお、受信部８についても、利得演算部１０と
同期して、電源のＯＮ／ＯＦＦ、もしくは動作／待機状
態切換制御を行なうようにしてもよい。 【００３１】 【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
利得制御部での利得演算部が間欠的に動作するようにす
るものであるから、消費電力が低減し、発生熱量を抑圧
することができる。また、利得演算部の動作によって得
られる受信信号の増幅部の利得を最適にするための利得
制御値に基いて、該利得演算部が動作しない期間も受信
信号の増幅部の利得を制御するものであるから、利得演
算部を間欠的に動作させても、かかる増幅部の利得を常
に最適な状態に維持することができる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明による中継増幅装置の一実施形態の要部
を示す構成図である。 【図２】図１に示す実施形態の動作の一具体例を示すタ
イミングチャートである。 【図３】中継増幅装置の一従来例を示すブロック図であ
る。 【図４】ＡＧＣ機能を備えた中継増幅装置を示すブロッ
ク図である。 【図５】図４における利得制御部の一例を示す構成図で
ある。 【符号の説明】 １ デュプレクサー ２ 低雑音増幅部 ３ 送信増幅部 ４ デュプレクサー ５ 低雑音増幅部 ６ 送信増幅部 ８ 受信部 ９ 利得制御部 １０ 利得演算部 １１ 止まり木受信部 １２ 演算部 １３ 制御部 １４ 下り制御部 １５ 上り制御部 １６ タイマ １７ スタンバイ制御部 １８ 電源装置 １９ 開閉スイッチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊東 悌 東京都千代田区永田町二丁目11番１号 株 式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ内 (72)発明者 高向 秀典 東京都千代田区永田町二丁目11番１号 株 式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ内 Ｆターム(参考） 5K067 AA43 DD27 DD41 EE02 EE06 EE10 GG08 5K072 AA20 AA29 BB13 BB25 BB27 CC31 DD11 DD16 EE19 EE34 GG14 GG25 GG26

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 上り，下り夫々の通信での受信信号か
   ら、これら信号を増幅する増幅部の利得を最適に設定す
   るための利得制御値を算出する利得演算部と、該利得演
   算部で算出された該利得制御値に応じて該増幅部の利得
   を制御する制御部とを備えた中継増幅装置において、 該利得演算部を、該利得制御値を算出する動作モードと
   該利得演算部の消費電力を低減する消費電力低減モード
   とに交互に切り換える手段を設け、 該消費電力低減モードでは、その直前の該動作モードで
   算出された該利得制御値に基いて該増幅部の利得を制御
   することを特徴とする中継増幅装置。