JP2008167049A - 無線中継増幅装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低利得時における性能劣化、また性能劣化を補うために過剰性能となることを防止する無線中継増幅装置を提供する。
【解決手段】信号を中継増幅する下り回線増幅器と上り回線増幅器と、帯域外減衰特性がそれぞれ異なる複数個の基地局側共用器と複数個の移動局側共用器と、下り回線増幅器及び上り回線増幅器に接続される基地局側共用器を切り替える基地局側共用器切替スイッチと、下り回線増幅器及び上り回線増幅器に接続される移動局側共用器を切り替える移動局側共用器切替スイッチと、基地局から送信された信号のレベルに応じて下り回線増幅器と上り回線増幅器の利得を制御すると共に、利得に応じて基地局側共用器切替スイッチと移動局側共用器切替スイッチを制御し、下り回線増幅器及び上り回線増幅器に接続される基地局側共用器と移動局側共用器を切り替える利得制御回路とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は移動体通信システムに用いられる無線中継増幅装置に関し、特に基地局からの電波を中継増幅する下り回線増幅器と移動局からの電波を中継増幅する上り回線増幅器を備えた無線中継増幅装置に関する。

基地局からの無線電波が届かないエリア、特にトンネルや屋内などの閉鎖された空間においても移動局が通信できるように中継増幅が行われている。この中継増幅を行う無線中継増幅装置は、一般に、アンテナ共用器（あるいは送受それぞれ別個のフィルタ）と、利得が可変な増幅器とを備える。（例えば、特許文献１参照）

図４は、従来の無線中継増幅装置の一例について説明している。

基地局１２から発信される電波は、基地局１２に対応したアンテナ１１に誘起され、アンテナ１１に接続された基地局側共用器（アンテナ共用器）１０にて下り回線信号として下り回線増幅器２に入力される。下り回線増幅器２では、利得制御回路５０からの指令に従った利得で増幅動作が行われる。その出力は移動局６２に対応した移動局側共用器（アンテナ共用器）６０を通過し、更に、アンテナ６１を経て所定の電力とされた下り回線信号となり移動局６２へ送信される。これが下り回線信号の中継増幅動作である。

移動局６２から発信される電波は、移動局６２に対応したアンテナ６１に誘起され、アンテナ６１に接続された移動局側共用器６０にて上り回線信号として上り回線増幅器３に入力される。ここで利得制御回路５０の指令に従った利得で上り回線信号が増幅される。その出力は基地局１２に対応した基地局側共用器１０を通過し、更に、アンテナ１１を経て所定の電力の上り回線信号となり基地局１２へ送信される。これが上り回線信号の中継増幅動作である。

基地局側共用器１０と下り回線増幅器２との接続点において下り回線信号を分岐抽出して下り回線信号受信部４に入力され、下り回線信号受信部４は下り回線信号の電力値を測定し、その出力は利得制御回路５０に供給される。利得制御回路５０では、下り回線信号の電力値の経時変化の状況を判定し、その結果に基づいて下り回線増幅器２および上り回線増幅器３の利得制御を行なう。
特開２００１−１４４６７４号公報（図１）

上記中継装置において各回線の基地局側、移動局側に使われるアンテナ共用器（あるいは送受それぞれのフィルタ）の帯域外減衰量は中継装置の利得が大きくなるにつれ、減衰量もその分必要となってくる。よって利得が可変できる中継装置におけるアンテナ共用器の帯域外減衰量は装置の最大利得時にあわせて設定されていた。しかしながら、最大利得に合わせた帯域外利得を確保しようとすると通過帯域における挿入損失も大きくなり、低利得時の性能劣化に繋がっている問題があった。

本発明の目的は、低利得時における性能劣化、また性能劣化を補うために過剰性能となることを防止する無線中継増幅装置を提供することにある。

この目的を達成するために、本発明の無線中継増幅装置は、基地局から送信された信号を中継増幅する下り回線増幅器と、移動局から送信された信号を中継増幅する上り回線増幅器と、前記下り回線増幅器に入力される信号及び前記上り回線増幅器から出力される信号が通過する、帯域外減衰特性の異なる複数個の基地局側共用器と、前記上り回線増幅器に入力される信号及び前記下り回線増幅器から出力される信号が通過する、帯域外減衰特性の異なる複数個の移動局側共用器と、前記複数個の基地局側共用器と前記下り回線増幅器及び前記上り回線増幅器の間に介挿され、前記下り回線増幅器及び前記上り回線増幅器に接続される前記基地局側共用器を切り替える基地局側共用器切替スイッチと、前記複数個の移動局側共用器と前記下り回線増幅器及び前記上り回線増幅器の間に介挿され、前記下り回線増幅器及び前記上り回線増幅器に接続される前記移動局側共用器を切り替える移動局側共用器切替スイッチと、前記基地局から送信された信号のレベルに応じて前記下り回線増幅器と前記上り回線増幅器の利得を制御すると共に、前記利得に応じて前記基地局側共用器切替スイッチと前記移動局側共用器切替スイッチを制御し、前記下り回線増幅器及び前記上り回線増幅器に接続される前記基地局側共用器と前記移動局側共用器を切り替える利得制御回路とを備える。

本発明に係る無線中継増幅装置にあっては、増幅器の利得に合わせて最適なアンテナ共用器を使用することができるため、低利得時における性能劣化、また性能劣化を補うために過剰性能となることを防止することができる。

図１に本発明の無線中継増幅装置を実施形態とする一構成例のブロック図を示し説明する。

下り回線増幅器２は、基地局１２から送信された信号を中継増幅する回路である。

上り回線増幅器３は、移動局から送信された信号を中継増幅する回路である。

基地局側共用器（アンテナ共用器）１ａ、１ｂ、１ｃは、下り回線増幅器２に入力される信号及び上り回線増幅器３から出力される信号が通過する帯域外減衰特性の異なる、それぞれの帯域通過フィルタである。

移動局側共用器（アンテナ共用器）６ａ、６ｂ、６ｃは、上り回線増幅器３に入力される信号及び下り回線増幅器２から出力される信号が通過する帯域外減衰特性の異なる、それぞれの帯域通過フィルタである。

基地局側共用器切替スイッチ７は、基地局側共用器１ａ，１ｂ，１ｃと下り回線増幅器２及び上り回線増幅器３の間に接続され、下り回線増幅器２及び上り回線増幅器３に接続される基地局側共用器１ａ，１ｂ，１ｃのいずれか一つを選択して切り替えるスイッチ回路である。

移動局側共用器切替スイッチ８は、移動局側共用器６ａ、６ｂ、６ｃと下り回線増幅器２及び上り回線増幅器３の間に接続され、下り回線増幅器２及び上り回線増幅器３に接続される移動局側共用器６ａ、６ｂ、６ｃのいずれか一つを選択して切り替えるスイッチ回路である。

利得制御回路５は、基地局１２から送信された信号のレベルに応じて下り回線増幅器２と上り回線増幅器３の利得を制御すると共に、利得に応じて基地局側共用器切替スイッチ７と移動局側共用器切替スイッチ８を制御し、下り回線増幅器２及び上り回線増幅器３に接続される基地局側共用器１ａ，１ｂ，１ｃと移動局側共用器６ａ、６ｂ、６ｃを切り替える回路である。

無線中継増幅装置は、以上の各回路を備えた構成である。

図１ブロック図によって無線中継増幅装置の回路動作を説明する。

帯域外減衰特性の異なる複数、例えば３種類の基地局側共用器１ａ、１ｂ、１ｃのそれぞれの一端は、共通端子（Ａ）に接続され、これが基地局に対応したアンテナ１１に接続されている。基地局側共用器１ａ、１ｂ、１ｃのそれぞれの他端は、下り回線信号の出力および上り回線信号の入力の各端子を有する。

基地局側共用器１ａ、１ｂ、１ｃのそれぞれの下り回線信号の出力端は、基地局側共用器切替スイッチ７を構成する切替スイッチ７１の各端子ａ，ｂ，ｃに接続され、また、基地局側共用器１ａ、１ｂ、１ｃのそれぞれの上り回線信号の入力端は、基地局側共用器切替スイッチ７を構成する切替スイッチ７２の各端子ａ，ｂ，ｃに接続されている。

基地局側共用器切替スイッチ７１のコモン端子は、下り回線増幅器２の入力端に接続され、下り回線信号が通される。基地局側共用器切替スイッチ７２のコモン端子は、上り回線増幅器３の出力端に接続され、増幅された上り回線信号が通される。

下り回線増幅器２および上り回線増幅器３は、それぞれ利得制御回路５から出力される利得制御情報に従い増幅度が調整され、最適利得とされるように帯域増幅動作が行われる。

下り回線増幅器２の出力は、移動局側共用器切替スイッチ８１のコモン端子に接続され、上り回線増幅器３の入力は、移動局側共用器切替スイッチ８２のコモン端子に接続されている。

また、帯域外減衰特性の異なる複数、例えば３種類の移動局側共用器６ａ、６ｂ、６ｃのそれぞれの一端は、共通端子（Ｂ）に接続され、これが移動局に対応したアンテナ６１に接続されている。更に、移動局側共用器６ａ、６ｂ、６ｃのそれぞれの他端は、下り回線信号の入力および上り回線信号の出力の各端子を有する。

移動局側共用器６ａ、６ｂ、６ｃのそれぞれの下り回線信号の入力端は移動局側共用器切替スイッチ８を構成する切替スイッチ８１の各端子ａ，ｂ，ｃに接続され、移動局側共用器６ａ、６ｂ、６ｃのそれぞれの上り回線信号の出力端は移動局側共用器切替スイッチ８を構成する切替スイッチ８２の各端子ａ，ｂ，ｃに接続されている。

次に、下り回線増幅器２に入力される下り回線信号は、分岐され下り回線信号受信部４に入力される。ここでは、下り回線信号に含まれる共通制御チャネル信号レベルを検出し、このレベルに比例したＤＣ信号に変換される。このＤＣ信号は受信信号のレベル情報として利得制御回路５に入力される。

このレベル情報を基に利得制御回路５内にて利得制御と使用するアンテナ共用器の判定処理を行い、前者の判定処理結果に従って、下り回線増幅器２および上り回線増幅器３のそれぞれに利得制御を行い、後者の判定処理結果に従って、基地局側共用器１ａ、１ｂ、１ｃおよび移動局側共用器６ａ、６ｂ、６ｃのいずれかのアンテナ共用器を選択する制御を各共用器切替スイッチ７、８に与える。

図２は本発明の基地局側共用器１ａ、１ｂ、１ｃおよび移動局側共用器６ａ、６ｂ、６ｃのフィルタ減衰特性例図である。

特性ａは、基地局側共用器１ａ、移動局側共用器６ａの減衰特性であり、各共用器の中で帯域外の減衰（遮断）特性が一番急峻である。

特性ｂは、基地局側共用器１ｂ、移動局側共用器６ｂの減衰特性であり、共用器１ａ、６ａよりも帯域外遮断特性の急峻さが鈍化している。

特性ｃは、基地局側共用器１ｃ、移動局側共用器６ｃの減衰特性であり、共用器１ｂ、６ｂよりも帯域外遮断特性の急峻さがさらに鈍化している。

縦に示された点線間の周波数範囲が信号通過帯域内であり、それ以外が信号通過帯域外である。

信号通過帯域外の利得においては、信号通過帯域から離調周波数の大小によって、ある利得以下に抑えなければならない。

実施例として、利得４５ｄＢ以下（図５に線（イ）で示す。）となるような減衰特性を持ったフィルタを使用しなければならない。

しかし、信号通過帯域内における利得が最大利得よりも低くなったとき（図５一点鎖線）には、前記図２の特性ｂや特性ｃの減衰特性をもったアンテナ共用器でよい。

通常は、共通制御チャネル信号レベルに対応して、下り回線増幅器２および上り回線増幅器３が最大利得となるような利得制御が利得制御回路５で行われると共に、基地局側共用器１ａ、移動局共用器６ａが選択されるような制御が利得制御回路５で行われるので基地局側共用器切替スイッチ７１、７２、移動局側共用器切替スイッチ８１，８２は、それぞれの端子ａに接続される。ここでのアンテナ共用器のフィルタ特性は帯域外遮断特性の急峻なものとなる。（図２の特性ａ参照）

共通制御チャネル信号レベルが大きくなり、低い利得でよいと判定されたときには、下り回線増幅器２および上り回線増幅器３が低利得となるような利得制御が利得制御回路５で行われると共に、基地局側共用器１ｂ、移動局共用器６ｂが選択されるような制御が利得制御回路５で行われるので基地局側共用器切替スイッチ７１、７２、移動局側共用器切替スイッチ８１，８２は、それぞれの端子ｂに接続される。ここでのアンテナ共用器のフィルタ特性は帯域外遮断特性の中間的な急峻さのものとなる。（図２の特性ｂ参照）

共通制御チャネル信号レベルが更に大きくなり、更に低い利得でよいと判定されたときには、下り回線増幅器２および上り回線増幅器３が更に低利得となるような利得制御が利得制御回路５で行われると共に、基地局側共用器１ｃ、移動局側共用器６ｃが選択されるような制御が利得制御回路５で行われるので基地局側共用器切替スイッチ７１、７２、移動局側共用器切替スイッチ８１，８２は、それぞれの端子ｃに接続される。ここでのアンテナ共用器のフィルタ特性は帯域外遮断特性の緩慢なものとなる。（図２の特性ｃ参照）。

基地局側共用器１ａ、１ｂ、１ｃおよび移動局側共用器６ａ、６ｂ、６ｃは、フィルタの回路素子で構成されたアンテナフィルタであってもよい。

また個別のアンテナ共用器またはアンテナフィルタの数は、２または４以上であってもよいことはいうまでもない。

図３は本発明の無線中継増幅装置の利得制御動作のフロー図である。

Ｓ１は、本発明の装置へ下り回線信号の入力を行なう動作ステップである。下り回線信号の入力レベルが本発明の装置の利得制御の基準情報となる。

Ｓ２は，Ｓ１の結果を受け、下り回線信号受信部４にて下り回線信号の受信電力の測定を行なう動作ステップである。

Ｓ３は、Ｓ２の結果を受け、利得制御回路５にて下り回線増幅器２および上り回線増幅器３のそれぞれの利得を決定する動作ステップである。

Ｓ４は、Ｓ３の結果を受け、下り回線増幅器２および上り回線増幅器３のそれぞれに既に設定された利得に対して変更の要否を判定する動作ステップである。判定の結果ＮＯ（変更否）であればＳ１に戻り下り回線信号の入力待ちとなる。

Ｓ５は、Ｓ４の判定結果、ＹＥＳ（変更要）であれば本ステップに入り、下り回線増幅器２および上り回線増幅器３のそれぞれの利得設定値の変更を行なう動作ステップである。

Ｓ６は、Ｓ５の結果を受け、基地局側共用器１ａ、１ｂ、１ｃおよび移動局側共用器６ａ、６ｂ、６ｃの特性切替の要否を判定する動作ステップである。判定の結果ＮＯ（切替否）であればＳ１に戻り下り回線信号の入力待ちとなる。

Ｓ７は、Ｓ６の判定結果、ＹＥＳ（切替要）であれば本ステップに入り、基地局側共用器切替スイッチ７、移動局側共用器切替スイッチ８により基地局側共用器１ａ、１ｂ、１ｃおよび移動局側共用器６ａ、６ｂ、６ｃの切替を行なう動作ステップである。最後にループモードに入り、Ｓ１に戻り下り回線信号の入力待ちとなる。

本発明の無線中継増幅装置のブロック図である。 本発明の基地局、移動局側共用器の特性図である。 本発明の無線中継増幅装置の利得制御動作のフロー図である。 従来技術の無線中継のシステム図である。 本発明の基地局、移動局側共用器を説明するための特性図である。

符号の説明

１ａ、１ｂ、１ｃ 基地局側共用器
２ 下り回線増幅器
３ 上り回線増幅器
４ 下り回線信号受信部
５ 利得制御回路
６ａ、６ｂ、６ｃ 移動局側共用器
７ 基地局側共用器切替スイッチ
８ 移動局側共用器切替スイッチ
１１、６１ アンテナ
１２ 基地局
６２ 移動局

Claims (1)

1. 基地局から送信された信号を中継増幅する下り回線増幅器と、
   移動局から送信された信号を中継増幅する上り回線増幅器と、
   前記下り回線増幅器に入力される信号及び前記上り回線増幅器から出力される信号が通過する、帯域外減衰特性の異なる複数個の基地局側共用器と、
   前記上り回線増幅器に入力される信号及び前記下り回線増幅器から出力される信号が通過する、帯域外減衰特性の異なる複数個の移動局側共用器と、
   前記複数個の基地局側共用器と前記下り回線増幅器及び前記上り回線増幅器の間に介挿され、前記下り回線増幅器及び前記上り回線増幅器に接続される前記基地局側共用器を切り替える基地局側共用器切替スイッチと、
   前記複数個の移動局側共用器と前記下り回線増幅器及び前記上り回線増幅器の間に介挿され、前記下り回線増幅器及び前記上り回線増幅器に接続される前記移動局側共用器を切り替える移動局側共用器切替スイッチと、
   前記基地局から送信された信号のレベルに応じて前記下り回線増幅器と前記上り回線増幅器の利得を制御すると共に、前記利得に応じて前記基地局側共用器切替スイッチと前記移動局側共用器切替スイッチを制御し、前記下り回線増幅器及び前記上り回線増幅器に接続される前記基地局側共用器と前記移動局側共用器を切り替える利得制御回路と、
   を備えることを特徴とする無線中継増幅装置。

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