JP2010135929A - 無線中継装置 - Google Patents

Abstract

【課題】無線中継装置における回り込み波の影響を抑える。
【解決手段】第１受信部、中継信号から中継信号を変化させて生成される回り込み波除去信号を減算した合成信号の電力を最小化した時の比率として算出される重みを生成する第１生成部、第１受信部の受信信号から重みに基づいて中継信号から生成した回り込み波除去信号を除去した信号を出力する第１減算部、第１減算部の出力信号に対して第１通信方式の帯域に対する利得が第２通信方式の帯域に対する利得より大きくなるよう利得調整する第１利得制御部、当該利得調整を行った信号を送信する第１送信部、同様の、第２受信部、第２生成部、第２減算部、第２減算部の出力信号に対して第１通信方式の帯域に対する利得が０になるよう第２通信方式の帯域に対する利得が第１利得制御部が利得調整した第２通信方式の帯域に対する利得と等しくなるよう利得調整する第２利得制御部、第２送信部を備える装置とした。
【選択図】図６

Description

本件は、複数の通信方式による無線信号を中継する無線中継装置に関する。

図１は、無線中継装置の利用形態の例を示す図である。

無線中継装置は、無線基地局から距離が離れたエリアや、建物内や地下街など電波の受信強度が極端に低いエリアに向けて、無線基地局から受信した電波を増幅して送信することで中継を行う。セルラ移動通信において、図１のように、無線中継装置が、無線基地局と端末との間の中継を行う場合は、無線基地局からの信号を受信して端末に向けて送信する場合と、端末からの信号を受信して無線基地局に向けて送信する場合との、双方向の中継を行う。

無線中継装置が増幅して送信した信号が自装置の受信アンテナで受信され、さらに増幅されることにより生じる発振を如何にして防ぐかは、重要な課題である。発振を防ぐには、無線中継装置の送信アンテナと受信アンテナと間のアイソレーションを大きくとる工夫がなされる。具体的には、無線中継装置の送信アンテナと受信アンテナとの間の距離を離すこと、送信アンテナと受信アンテナとの間に遮蔽物を設けること、送信アンテナ及び受信アンテナの指向性や偏波を調整することなどが、挙げられる。

しかしながら、電波は、反射、回折、透過などによって、周辺の環境に応じて、送信アンテナから受信アンテナに回り込んでしまう。そのため、送信アンテナと受信アンテナとの間のアイソレーションを物理的に確保するだけでなく、送信アンテナから受信アンテナに回り込む干渉波を信号処理によって除去する回り込み波除去技術を併用することが一般的である。例えば、無線中継装置の中継利得を７０ｄＢとすると、中継する信号のＳ／Ｎ比（Signal to Noise Ratio）を１０ｄＢ以上確保するためには、送信アンテナと受信ア
ンテナとの間のアイソレーションと回り込み波の抑圧性能との合計で８０ｄＢ以上の回り込み波の減衰を確保するのが好ましい。

このように、無線中継装置では、送信アンテナと受信アンテナとの間のアイソレーションと回り込み波除去技術は非常に重要である。特に、回り込み波除去性能が大きい場合、送信アンテナと受信アンテナとの間のアイソレーションの制限を緩和できる。そのため、無線中継装置の設置方法の制約が少なくなり、無線中継装置の導入を容易にすることができる。

回り込み波除去の具体的な方法として、非特許文献１が挙げられる。

非特許文献１では、送信信号に回り込み波除去ウェイトを乗算した信号を受信信号からキャンセルする構成とし、キャンセル後の信号電力が最小化となるようにアダプティブアルゴリズムによって回り込み波除去ウェイトを算出する方法を使用している。

図２は、従来の無線中継装置の構成例を示す図である。

図２の無線中継装置では、アダプティブアルゴリズムを使用して回り込み波を除去する方法を使用している。受信アンテナには、無線基地局からの信号と回り込み波とが合成された信号が入力される。受信部は、フィルタによる必要な帯域の抽出、ダウンコンバータによるベースバンド信号への変換、ＡＧＣ（Auto Gain Control）による信号レベルの調
整、Ａ／Ｄ（Analog to Digital）変換器によるデジタル信号への変換などの処理を行う
。デジタル信号は、送信部において、Ｄ／Ａ（Digital to Analog）変換器によって再度
アナログベースバンド信号に変換される。アナログベースバンド信号は、アップコンバータでＲＦ（Radio Frequency）信号に変換され、増幅器によって増幅された後、送信アン
テナから送信される。

回り込み波除去ウェイト生成部には、回り込み波キャンセル後の信号と、送信信号を回り込み波に合わせて遅延させた信号とが入力される。回り込み波除去ウェイト生成部では、ＬＭＳ（Least Mean Square）アルゴリズムにより、回り込み波キャンセル後の信号電
力を最小化する回り込み波除去ウェイトＷが生成される。回り込み波除去ウェイトＷに送信信号を遅延させた信号を乗算した値が、受信信号から差し引かれる。差し引かれた結果が、回り込み波キャンセル後の信号である。回り込み波キャンセル後の信号は、送信信号となる。

次世代の移動通信システムでは、ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）と呼ばれる通信方式を用いて、より高速なデータ通信が行われる。ＭＩＭＯ通信方式では、複数の送信アンテナを用いて独立した複数のデータチャネルを同一時刻かつ同一周波数で送信する。受信側では複数の受信アンテナを用いてＭＩＭＯチャネルを形成することで、複数のデータチャネルを分離して復調することができる。

また、次世代の移動通信システムでは、広帯域伝送が行われるため、より高いキャリア周波数が使用される。周波数が高いほど距離減衰が大きくなることから、電波が届きにくいエリアが増えることが予想される。そのため、次世代の移動通信システムにおいては無線中継装置の必要性が増加する。このような背景から、次世代の移動通信システムでは、ＭＩＭＯ信号を中継することにより、高速データ通信を広いエリアで実現する技術が求められる。

図３は、ＭＩＭＯ通信システムの例を示す図である。

ＭＩＭＯ信号を中継するためには、１つの送信アンテナと１つの受信アンテナを用いた無線中継装置１系統では不十分である。ＭＩＭＯ信号を中継するには、図３に示すように複数の中継を行う。図３のＭＩＭＯ中継システムは、無線基地局に２本の送信アンテナを有し、端末に２本の受信アンテナを有する。図３の例では、２系統の無線中継を行うことにより、２×２の独立したＭＩＭＯチャネルの中継を可能にしている。

図３は、無線基地局から端末への下りリンクの中継の様子を示しているが、端末から無線基地局への上りリンクにおいてもＭＩＭＯ伝送を行う場合は、複数の中継を行うことになる。以降の説明では、簡略化のために、片方向の無線中継だけを例にして説明する。

図４は、無線中継装置における電波の回り込みの例を示す図である。

図４に示すように、ＭＩＭＯ中継では、複数の回り込み波が発生する。ＭＩＭＯ中継を行う無線中継装置は複数の送信アンテナから独立した信号を同時に中継するため、無線中継装置の受信アンテナは複数の送信アンテナからの複数の独立した回り込み波を受信する。図２で示した従来の中継装置を２系統並べただけでは、１つの送信アンテナからの回り込み波しか除去することができない。また、図２の回り込み波除去ウェイト生成部において、２つの送信アンテナからの送信信号を入力したとしても、２つの独立した入力信号を基にして、２つの独立した回り込み波による干渉を除去しなければならないため、回り込み波除去ウェイトの演算が難しくなる。アダプティブアルゴリズムによるウェイト計算が収束せずに、最適な回り込み波ウェイトが算出されなければ、回り込み波の除去性能が劣
化するため、十分な中継利得を確保できなくなる。

従来技術として、ＭＩＭＯ中継における回り込み波の影響を低減するために、中継系統毎に異なる偏波特性を有するアンテナを配置する方法がある（例えば、特許文献１参照）。また、回り込み波の影響が少なくなるように、送信アンテナから受信アンテナ方向への利得が低くなるようにアンテナの指向性パターンを調整する方法がある（例えば、特許文献２参照）。
伊藤 和人、外１名、「適応干渉キャンセラを用いた無線呼出し用ブースタ」、信学技報、社団法人 電子情報通信学会、１９９９年８月、ＲＣＳ９９−７８ 特開２００５−１９２１８５号公報 特開２００６−２０２１１号公報

このように、ＭＩＭＯ中継では回り込み波が増大し、中継利得が上げられない問題が存在する。したがって、ＭＩＭＯ中継における回り込み波の発生そのものを抑圧することができれば、その分だけ中継利得を増やすことができる。ここで、複数の通信システムが混在する帯域を一括で中継する無線中継装置を考える。例えば、３ＧＰＰ（Third Generation Partnership Project）で標準化が進められている次世代移動通信システムであるＬＴＥ（Long Term Evolution）では、現在サービスされている第３世代移動通信システム（
３Ｇシステム）に割り当てられている周波数を利用することが決まっている。

図５は、周波数帯域の割り当ての例を示す図である。

図５のように、サービスの過渡期においては、２０ＭＨｚの３Ｇシステム用の周波数帯域をＬＴＥに１０ＭＨｚ、３Ｇシステムに１０ＭＨｚ（５ＭＨｚ×２キャリア）といった割合で配置させることがあり得る。一方、無線中継装置では、２０ＭＨｚのシステム帯域がどのように使われているかに関係なく、２０ＭＨｚ帯域を一括で中継する構成が簡易で望ましい。しかしながら、ＬＴＥの下りリンクでは、ＭＩＭＯ伝送を行うことが決まっており、ほとんどのカテゴリーの端末装置も下りリンクのＭＩＭＯ伝送に対応することになっている。このような場合は、無線中継装置もＭＩＭＯ中継に対応しなければならないため、上述の回り込み波干渉の増大が問題となる。

ＭＩＭＯに対応するＬＴＥとＭＩＭＯに対応していない３Ｇシステムとが混在したシステムの周波数帯域を一括で中継する場合、無線中継装置は、ＭＩＭＯに対応しているＬＴＥに合わせてＭＩＭＯ中継を必ず行わなければならない。そのため、ＭＩＭＯに対応していない３Ｇシステムにおいても回り込み波が増大するという問題が生じる。また、ＬＴＥと３Ｇシステムの混在比率は、ＬＴＥに対応した端末の普及や伝送速度などのサービス需要に応じて、変化させる可能性がある。このようなＬＴＥと３Ｇシステムとの混在比率の変化に応じて、無線中継装置の構成を変えることは装置の保守管理の面でも問題となる。

本件は、複数の通信方式の無線信号を中継する無線中継装置において、回り込み波の影響を抑制することを課題とする。

開示の無線中継装置は、上記課題を解決するために、以下の手段を採用する。

即ち、第１の態様は、
受信した無線信号を中継して送信する無線中継装置であって、
第１のアンテナを経由して第１の無線信号を受信する第１受信部と、
前記第１の無線信号から、前記第１の無線信号を中継した第１の中継信号を自装置の外部へ送信したときに前記第１受信部に回り込んで受信される回り込み波を除去する回り込み波除去信号であって
中継信号の振幅および位相を設定可能な比率で変化させて生成される回り込み波除去信号を減算することで合成信号を生成したときに、前記合成信号の信号電力を最小化したときの前記比率として算出される回り込み波除去ウェイトを生成する第１生成部と、
前記第１受信部が受信した信号から、前記第１生成部が生成した回り込み波除去ウェイトに基づいて前記中継信号から生成した前記回り込み波除去信号を、除去した信号を出力する第１減算部と、
前記第１減算部の出力信号に対して、第１通信方式の帯域に対する利得が第２通信方式の帯域に対する利得より大きくなるよう利得調整を行う第１利得制御部と、
前記第１利得制御部で利得調整を行った信号を、前記第１の中継信号として送信する第１送信部と、
第２のアンテナを経由して第２の無線信号を受信する第２受信部と、
前記第２の無線信号から、前記第２の無線信号を中継した第２の中継信号を自装置の外部へ送信したときに前記第２受信部に回り込んで受信される回り込み波を除去する回り込み波除去信号であって
前記中継信号の振幅および位相を設定可能な比率で変化させて生成される回り込み波除去信号を減算することで合成信号を生成したときに、前記合成信号の信号電力を最小化したときの前記比率として算出される回り込み波除去ウェイトを生成する第２生成部と、
前記第２受信部が受信した信号から、前記第２生成部が生成した回り込み波除去ウェイトに基づいて前記中継信号から生成した前記回り込み波除去信号を、除去した信号を出力する第２減算部と、
前記第２減算部の出力信号に対して、第１通信方式の帯域に対する利得が０になるよう、第２通信方式の帯域に対する利得が前記第１利得制御部が利得調整した第２通信方式の帯域に対する利得と等しくなるよう利得調整を行う第２利得制御部と、
前記第２利得制御部で利得調整を行った信号を、前記第２の中継信号として送信する第２送信部と、
を備える無線中継装置とした。

第１の態様によると、第１通信方式の帯域の信号は第１送信部から送信され、第２通信帯域の信号は、第１送信部及び第２送信部から送信される。

第２の態様は、
受信した無線信号を中継して送信する無線中継装置であって、
第１のアンテナを経由して第１の無線信号を受信する第１受信部と、
前記第１の無線信号から、前記第１の無線信号を中継した第１の中継信号を自装置の外部へ送信したときに前記第１受信部に回り込んで受信される回り込み波を除去する回り込み波除去信号であって
中継信号の振幅および位相を設定可能な比率で変化させて生成される回り込み波除去信号を減算することで合成信号を生成したときに、前記合成信号の信号電力を最小化したときの前記比率として算出される回り込み波除去ウェイトを生成する第１生成部と、
前記第１受信部が受信した信号から、前記第１生成部が生成した回り込み波除去ウェイトに基づいて前記中継信号から生成した前記回り込み波除去信号を、除去した信号を出力する第１減算部と、
前記第１減算部の出力信号に対して、第１通信方式の帯域に対する利得が第２通信方式の帯域に対する利得と等しくなるよう、利得調整を行う第１利得制御部と、
前記第１利得制御部で利得調整を行った信号を、前記第１の中継信号として送信する第１送信部と、
第２のアンテナを経由して第２の無線信号を受信する第２受信部と、
前記第２の無線信号から、前記第２の無線信号を中継した第２の中継信号を自装置の外部へ送信したときに前記第２受信部に回り込んで受信される回り込み波を除去する回り込み波除去信号であって
前記中継信号の振幅および位相を設定可能な比率で変化させて生成される回り込み波除去信号を減算することで合成信号を生成したときに、前記合成信号の信号電力を最小化したときの前記比率として算出される回り込み波除去ウェイトを生成する第２生成部と、
前記第２受信部が受信した信号から、前記第２生成部が生成した回り込み波除去ウェイトに基づいて前記中継信号から生成した前記回り込み波除去信号を、除去した信号を出力する第２減算部と、
前記第２減算部の出力信号に対して、第１通信方式の帯域に対する利得が０になるよう、第２通信方式の帯域に対する利得が前記第１利得制御部が利得調整した第２通信方式の帯域に対する利得と等しくなるよう、利得調整を行う第２利得制御部と、
前記第２利得制御部で利得調整を行った信号、及び、前記第１利得制御部で利得調整を行った第１通信方式の帯域の信号を、前記第２の中継信号として送信する第２送信部と、を備える無線中継装置とした。

第２の態様によると、第１受信部で受信された第１通信方式の帯域の信号は第１送信部及び第２送信部から送信される。また、第２の態様によると、第１受信部で受信された第２通信方式の帯域の信号は第１送信部から送信され、第２受信部で受信された第２通信方式の帯域の信号は第２送信部から送信される。

開示の態様によれば、複数の通信方式の無線信号を中継する無線中継装置において、回り込み波の影響を抑制することができる。

以下、図面を参照して実施形態について説明する。実施形態の構成は例示であり、開示の実施形態の構成に限定されない。

〔実施形態〕
ここでは、無線基地局からの電波を受信して端末に向けて電波を送信する無線中継装置について説明するが、当該無線中継装置は端末からの電波を受信して無線基地局に向けて電波を送信する無線中継装置に対しても同様に適用できる。

ここで、無線中継装置が中継を行う周波数帯域は、図５のように割り当てられているとする。即ち、ＭＩＭＯ伝送を行うＬＴＥに対して１０ＭＨｚの帯域、ＭＩＭＯ伝送を行わない３Ｇシステムに対して１０ＭＨｚ（５ＭＨｚ幅×２キャリア）の帯域が、割り当てられているとする。この周波数帯域の割り当ては一例であり、以下に説明する構成は、図５とは異なる割り当てに対しても適用することが可能である。

（実施例１）
図６は、無線中継装置の実施例１を示す図である。

無線中継装置１００は、第１受信アンテナ１２１、第２受信アンテナ１２２、いずれかの受信アンテナから信号を受信する受信部１０２、複数の加算部１０８、複数の乗算部１１０を有する。無線中継装置１００は、第１−回り込み波除去ウェイト生成部１４１、第２−回り込み波ウェイト生成部１４２、複数のディレイ（Delay）部１０６を有する。ま
た、無線中継装置１００は、第１送信アンテナ１３１、第２送信アンテナ１３２、いずれかの送信アンテナから信号を送信する送信部１０４を有する。無線中継装置１００は、Ｆ
ＦＴ（Fast Fourier Transfer）部１５１及び１５２、第１帯域選択／ゲイン制御部１６
１、第２帯域選択／ゲイン制御部１６２、ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transfer）
部１７１及び１７２を有する。

これらの処理部のうち、任意の複数を、１つの処理部としてもよい。また、これらの処理部のうち任意の１つが、複数の処理部としての処理を行ってもよい。これらの各処理部は、ハードウェアとしても、ソフトウェアとしても実現され得る。以後に記載される構成要素についても同様である。

第１受信アンテナ１２１と、第１受信アンテナに接続される受信部１０２と、第１−回り込み波除去ウェイト生成部１４１と、ＦＦＴ部１５１と、第１帯域選択／ゲイン制御部１６１と、ＩＦＦＴ部１７１と、第１送信アンテナに接続される送信部１０４と、第１送信アンテナ１３１、及び、これらに付随する構成要素は、第１中継系統を形成する。

同様に、第２受信アンテナ１２２と、第２受信アンテナに接続される受信部１０２と、第２−回り込み波除去ウェイト生成部１４２と、ＦＦＴ部１５２と、第２帯域選択／ゲイン制御部１６２と、ＩＦＦＴ部１７２と、第２送信アンテナに接続される送信部１０４と、第２送信アンテナ１３２、及び、これらに付随する構成要素は、第２中継系統を形成する。

第１−回り込み波除去ウェイト生成部１４１には、第１中継系統の受信信号から中継信号に回り込み波除去ウェイトを乗算して生成した信号を除去した信号と、第１中継系統の送信信号をディレイ部１０６で遅延させた信号と、第２中継系統の送信信号を遅延させた信号と、が入力される。第１−回り込み波除去ウェイト生成部１４１は、アダプティブアルゴリズムにより、入力されたこれらの信号を使用して、第１中継系統の回り込み波除去ウェイトを算出する。第１−回り込み波除去ウェイト生成部１４１は、他のアルゴリズムにより、第１中継系統の回り込み波除去ウェイトを算出してもよい。また、第１−回り込み波除去ウェイト生成部１４１は、ＬＴＥの帯域と３Ｇシステムの帯域とに分けて最適な回り込み波除去ウェイトを算出することで、回り込み波除去の性能を向上させることが可能である。

受信部１０２は、フィルタによる必要な帯域の抽出、ダウンコンバータによるベースバンド信号への変換、ＡＧＣ（Auto Gain Control）による信号レベルの調整、Ａ／Ｄ（Analog to Digital）変換器によるデジタル信号への変換などの処理を行う。

無線中継装置１００は、第１−回り込み波除去ウェイト生成部１４１が生成した回り込み波除去ウェイトと、第１中継系統の送信信号を遅延させた信号及び第２中継形等の送信信号を遅延させた信号の和とを乗算部１１０で乗算する。無線中継装置１００は、乗算した結果を、加算部１０８で、第１中継系統の受信信号（第１受信アンテナ１２１に接続された受信部１０２の出力）から、減算する。当該乗算部１１０と当該加算部１０８とは、１つのユニットとすることができる。

ＦＦＴ部１５１は、加算部１０８の結果をＦＦＴ（Fast Fourier Transfer）により、
時間領域から周波数領域に変換し、第１帯域選択／ゲイン制御部１６１に入力する。

第１帯域選択／ゲイン制御部１６１は、中継する帯域として、ＭＩＭＯ伝送を行うＬＴＥの帯域とＭＩＭＯ伝送を行わない３Ｇシステムの帯域とを選択する。第１帯域選択／ゲイン制御部１６１は、３Ｇシステムの帯域に対するゲインを、ＬＴＥの帯域に対するゲインよりも大きくすることができる。第１帯域選択／ゲイン制御部１６１は、帯域選択及びゲイン調整を行った信号を、ＩＦＦＴ部１７１に入力する。

ＩＦＦＴ部１７１は、第１帯域選択／ゲイン制御部１６１から入力された信号を、時間帯域の信号に変換する。この変換後の信号が、第１中継系統の送信信号となる。

送信部１０４は、ＩＦＦＴ１７１の出力を、アナログ信号に変換し、アップコンバータでＲＦ（Radio Frequency）信号に変換し、増幅し、第１送信アンテナから送信する。

無線中継装置１００の第２中継系統についても第１中継系統と同様である。但し、第２帯域選択／ゲイン制御部１６２は、中継する帯域として、ＭＩＭＯ伝送を行うＬＴＥの帯域を選択し、ＭＩＭＯ伝送を行わない３Ｇシステムの帯域を選択しない。第２帯域選択／ゲイン制御部１６２は、ＭＩＭＯ伝送を行わない３Ｇシステムの帯域の中継利得を０にする。即ち、ＭＩＭＯ伝送を行わない３Ｇシステムの帯域の信号は、第１中継系統のみで、中継される。

また、第２−回り込み波除去ウェイト生成部１４２は、３Ｇシステムの帯域に対する最適な回り込み波除去ウェイトを算出しなくてもよい。第２中継系統では、３Ｇシステムの帯域の信号に対する中継を行わないからである。即ち、第２−回り込み波除去ウェイト生成部１４２は、ＬＴＥの帯域に対する最適な回り込み波ウェイトを算出する。

ここでは、無線中継装置が２つの中継系統を有する例を示したが、同様の構成により、２以上の中継系統を有する構成とすることも可能である。即ち、無線中継装置１００は、第２中継系統と同等の構成を複数有することができる。

《動作例》
次に、無線中継装置１００の動作例を説明する。無線中継装置１００による帯域選択／ゲイン調整の動作について説明する。

各中継系統は、受信信号を一旦ＦＦＴにより周波数領域の信号に変換し、帯域選択およびゲイン調整を行った後、再びＩＦＦＴにより時間領域の信号に変換した後、中継送信を行う。

図７は、第１中継系統の第１帯域選択／ゲイン制御部による帯域選択／ゲイン調整の例を示す図である。

第１中継系統の第１帯域選択／ゲイン制御部１６１は、ＭＩＭＯ伝送を行うＬＴＥの帯域とＭＩＭＯ伝送を行わない３Ｇシステムの帯域との両方を、中継する帯域として、選択する。また、第１中継系統の第１帯域選択／ゲイン制御部１６１は、３Ｇシステムの帯域に対するゲインを、ＬＴＥの帯域に対するゲインよりも大きくすることができる。第２中継系統は、３Ｇシステムの帯域を中継する帯域として選択しないため、第１中継系統で、ＬＴＥの帯域に対するゲインと、３Ｇシステムの帯域に対するゲインを同じにすると、無線中継装置１００全体で、３Ｇシステムの帯域に対するゲインがＬＴＥの帯域に対するゲインよりも小さくなるからである。第１中継系統で、３Ｇシステムの帯域に対するゲインをＬＴＥの帯域に対するゲインより大きくすることで、無線中継装置１００全体で、３Ｇシステムの帯域に対するゲインとＬＴＥの帯域に対するゲインを等しくすることが可能となる。

図８は、第２中継系統の第２帯域選択／ゲイン制御部による帯域選択／ゲイン調整の例を示す図である。

第２中継系統の第２帯域選択／ゲイン制御部１６２は、ＭＩＭＯ伝送を行うＬＴＥの帯
域を、中継する帯域として、選択する。また、第２中継系統の第２帯域選択／ゲイン制御部１６２は、３Ｇシステムに対する帯域については中継利得を０にすることで中継を行わない。第２中継系統の第２帯域選択／ゲイン制御部１６２は、ＬＴＥの帯域に対するゲインを、第１帯域選択／ゲイン制御部１６１のＬＴＥの帯域に対するゲインと、同じにする。

本実施例によると、ＭＩＭＯ伝送を行うＬＴＥの帯域ではＭＩＭＯ中継を行い、ＭＩＭＯ伝送を行わない３Ｇシステムの帯域ではＭＩＭＯ中継は行わず１つの中継系統での中継にすることが可能になる。本実施例によれば、３Ｇシステムの信号の回り込み波が複数のアンテナから独立に発生することがなくなるため、３Ｇシステムの信号による回り込み波の伝搬路が複雑になることを抑制することができる。

（構成例実施例２）
次に実施例２について説明する。実施例２は、実施例１との共通点を有する。従って、主として相違点について説明する。

図９は、無線中継装置の実施例２を示す図である。

無線中継装置２００は、第１受信アンテナ１２１、第２受信アンテナ１２２、いずれかの受信アンテナから信号を受信する受信部１０２、複数の加算部１０８、複数の乗算部１１０を有する。無線中継装置２００は、第１−回り込み波除去ウェイト生成部１４１、第２−回り込み波ウェイト生成部１４２、複数のディレイ（Delay）部１０６を有する。ま
た、無線中継装置２００は、第１送信アンテナ１３１、第２送信アンテナ１３２、いずれかの送信アンテナから信号を送信する送信部１０４を有する。無線中継装置２００は、ＦＦＴ（Fast Fourier Transfer）部１５１、１５２、第１帯域選択部２６１、第２帯域選
択部２６２、ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transfer）部１７１、１７２を有する。

第１受信アンテナ１２１と、第１受信アンテナに接続される受信部１０２と、第１−回り込み波除去ウェイト生成部１４１と、ＦＦＴ部１５１と、第１帯域選択部２６１と、ＩＦＦＴ部１７１と、第１送信アンテナに接続される送信部１０４と、第１送信アンテナ１３１、及び、これらに付随する構成要素は、第１中継系統を形成する。

同様に、第２受信アンテナ１２２と、第２受信アンテナに接続される受信部１０２と、第２−回り込み波除去ウェイト生成部１４２と、ＦＦＴ部１５２と、第２帯域選択部２６２と、ＩＦＦＴ部１７２と、第２送信アンテナに接続される送信部１０４と、第２送信アンテナ１３２、及び、これらに付随する構成要素は、第２中継系統を形成する。

ＦＦＴ部１５１は、加算部１０８の結果をＦＦＴ（Fast Fourier Transfer）により、
時間領域から周波数領域に変換し、第１帯域選択制御部２６１に入力する。

第１帯域選択部２６１は、中継する帯域として、ＭＩＭＯ伝送を行うＬＴＥの帯域とＭＩＭＯ伝送を行わない３Ｇシステムの帯域とを選択する。第１帯域選択部２６１は、帯域選択した信号を、ＩＦＦＴ部１７１に入力する。また、第１帯域選択部２６１は、ＭＩＭＯ伝送を行わない３Ｇシステムの帯域の信号を、第２中継系統のＩＦＦＴ部１７２に入力する。

第２帯域選択部２６２は、中継する帯域として、ＭＩＭＯ伝送を行うＬＴＥの帯域を選択する。第２帯域選択部２６２は、帯域選択した信号を、ＩＦＦＴ部１７２に入力する。

ＩＦＦＴ部１７２は、第２帯域選択部２６２から入力されたＭＩＭＯ伝送を行うＬＴＥ
の帯域の信号と、第１帯域選択部２６１から入力されたＭＩＭＯ伝送を行わない３Ｇシステムの帯域の信号と、を合わせて、時間領域の信号に変換する。この変換後の信号が、第２中継系統の送信信号となる。

また、第２−回り込み波除去ウェイト生成部１４２は、３Ｇシステムの帯域に対する最適な回り込み波除去ウェイトを算出しなくてもよい。第２中継系統では、第２中継系統の受信部１０２で受信した３Ｇシステムの帯域の信号に対する中継を行わないからである。

ここでは、無線中継装置が２つの中継系統を有する例を示したが、同様の構成により、２以上の中継系統を有する構成とすることも可能である。即ち、無線中継装置２００は、第２中継系統と同等の構成を複数有することができる。

《動作例》
次に、無線中継装置２００の動作例を説明する。無線中継装置２００による帯域選択／ゲイン調整の動作について説明する。

実施例１のような構成では、３Ｇシステムの帯域の信号を第１中継系統のみで中継するため、第１中継系統と第２中継系統で中継利得の偏りが発生する。そのため、第１中継系統の増幅器を第２中継系統の増幅器よりも大きくするなどの実装上の弊害が生じる。

図１０は、第１中継系統の第１帯域選択部による帯域選択の例を示す図である。

図１１は、第１中継系統の第１帯域選択部から第２中継系統のＩＦＦＴ部に入力される帯域の例を示す図である。

第１中継系統の第１帯域選択部２６１は、ＭＩＭＯ伝送を行うＬＴＥの帯域とＭＩＭＯ伝送を行わない３Ｇシステムの帯域との両方を、中継する帯域として、選択する。第１帯域選択部２６１は、帯域選択した信号を、ＩＦＦＴ部１７１に入力する。ＩＦＦＴ部１７１は、入力されたＭＩＭＯ伝送を行うＬＴＥの帯域の信号とＭＩＭＯ伝送を行わない３Ｇシステムの帯域との信号を、時間領域の信号に変換する。また、第１帯域選択部２６１は、ＭＩＭＯ伝送を行わない３Ｇシステムの帯域の信号を、第２中継系統のＩＦＦＴ部１７２に入力する。第１中継系統で受信したＭＩＭＯ伝送を行わない３Ｇシステムの帯域の信号を、第２中継系統でも中継するためである。

図１２は、第２中継系統の第２帯域選択部による帯域選択の例を示す図である。

第２中継系統の第２帯域選択部２６２は、ＭＩＭＯ伝送を行うＬＴＥの帯域を、中継する帯域として、選択する。また、第２中継系統の第２帯域選択部２６２は、３Ｇシステムに対する帯域については、中継する帯域として選択しない。第２帯域選択部２６２は、帯域選択した信号を、ＩＦＦＴ部１７２に入力する。ＩＦＦＴ部１７２は、入力されたＭＩＭＯ伝送を行うＬＴＥの帯域の信号とＭＩＭＯ伝送を行わない３Ｇシステムの帯域との信号を、時間領域の信号に変換する。

本実施例によると、各中継系統は、ＭＩＭＯ伝送を行うＬＴＥの帯域の信号と、ＭＩＭＯ伝送を行わない３Ｇシステムの帯域の信号とを、中継することができる。本実施例によれば、中継系統間での中継利得のアンバランスが発生しないようにすることができる。また、中継する３Ｇシステムの帯域の信号は１つの中継系統で受信された信号である。そのため、複数の中継系統で受信された３Ｇシステムの帯域の信号をそれぞれ中継する場合より、回り込み波の伝搬路が単純になる。よって、無線中継装置は、３Ｇシステムの帯域の信号を中継した際の回り込み波の影響を抑制しやすくなる。

（実施例３）
次に実施例３について説明する。実施例３は、実施例１、実施例２との共通点を有する。従って、主として相違点について説明する。

図１３は、無線中継装置の実施例３を示す図である。

無線中継装置３００は、第１受信アンテナ１２１、第２受信アンテナ１２２、いずれかの受信アンテナから信号を受信する受信部１０２、複数の加算部１０８、複数の乗算部１１０を有する。無線中継装置３００は、第１−回り込み波除去ウェイト生成部１４１、第２−回り込み波ウェイト生成部１４２、複数のディレイ（Delay）部１０６を有する。ま
た、無線中継装置３００は、第１送信アンテナ１３１、第２送信アンテナ１３２、いずれかの送信アンテナから信号を送信する送信部１０４を有する。無線中継装置３００は、ＦＦＴ（Fast Fourier Transfer）部１５１、１５２、第１帯域選択／ゲイン制御部１６１
、第２帯域選択／ゲイン制御部１６２、ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transfer）部
１７１、１７２を有する。無線中継装置３００は、セルサーチ部３８２、ＢＣＨ（Broadcast Channel）復号部３８４を有する。

無線中継装置３００は、セルサーチ部２７２、ＢＣＨ復号部２７４を有することにより、各中継系統の帯域選択／ゲイン制御部を報知チャネル等の情報により制御することができる。

セルサーチ部３８２は、無線基地局に対して初期同期を行うことができる。セルサーチ部３８２は、受信信号に含まれる同期チャネルの相関演算により、サブフレームのタイミングを検出することができる。また、セルサーチ部３８２は、パイロットチャネルとの相関を取ることで、無線フレーム（Radio Frame）のタイミング及び番号を認識できる。

ＢＣＨ（Broadcast Channel）復号部３８４は、セルサーチで求めたタイミングに応じ
て、受信信号に多重されているＢＣＨを復号して報知チャネルの情報を得ることができる。ＢＣＨ復号部３８４は、報知チャネルに含まれているシステム帯域運用情報を基に、各中継系統の帯域選択／ゲイン制御部での各帯域の中継方法を変更することを指示する。システム帯域運用情報は、ＭＩＭＯに対応した通信帯域と、ＭＩＭＯに対応しない通信帯域の情報を含む。具体的には、ＢＣＨ復号部３８４は、ＭＩＭＯに対応した通信帯域については、すべての中継系統からの中継を行うように、各帯域選択／ゲイン制御部を制御する。また、ＢＣＨ復号部３８４は、ＭＩＭＯに対応していない通信帯域については、１つの中継系統からのみの中継を行う（実施例１のようにする）、または、１つの中継系統の中継信号（受信信号）を他の中継系統にコピーして中継を行う（実施例２のようにする）ように、各帯域選択／ゲイン制御部を制御する。

すなわち、ＢＣＨ復号部３８４は、システム帯域運用情報を、各帯域選択／ゲイン制御部に通知することができ、各帯域選択／ゲイン制御部は、システム帯域運用情報を基に、帯域選択／ゲイン調整を行うことができる。

ここでは、無線中継装置が２つの中継系統を有する例を示したが、同様の構成により、２以上の中継系統を有する構成とすることも可能である。即ち、無線中継装置３００は、第２中継系統と同等の構成を複数有することができる。

（実施形態の効果）
本実施形態の無線中継装置は、不要な回り込み波を発生させない。そのため、本実施形態の無線中継装置は、回り込み波の干渉による中継性能の劣化を抑えることができる。そ
の結果、無線中継装置の設置条件を緩和することや、無線中継装置の中継利得を向上することができる。本実施形態によれば、システムの運用形態に応じて、中継方法（中継系統数）を柔軟にかつ自動で変更することで、無線中継装置の保守管理の負担を低減できる。

図１は、無線中継装置の利用形態の例を示す図である。 図２は、従来の無線中継装置の実施例を示す図である。 図３は、ＭＩＭＯ通信システムの例を示す図である。 図４は、無線中継装置における電波の回り込みの例を示す図である。 図５は、周波数帯域の割り当ての例を示す図である。 図６は、無線中継装置の１を示す図である。 図７は、第１中継系統の第１帯域選択／ゲイン制御部による帯域選択／ゲイン調整の例を示す図である。 図８は、第２中継系統の第２帯域選択／ゲイン制御部による帯域選択／ゲイン調整の例を示す図である。 図９は、無線中継装置の２を示す図である。 図１０は、第１中継系統の第１帯域選択部による帯域選択の例を示す図である。 図１１は、第１中継系統の第１帯域選択部から第２中継系統のＩＦＦＴ部に入力される帯域の例を示す図である。 図１２は、第２中継系統の第２帯域選択部による帯域選択の例を示す図である。 図１３は、無線中継装置の実施例３を示す図である。

符号の説明

１００ 無線中継装置
１０２ 受信部
１０４ 送信部
１０６ ディレイ部
１０８ 加算部
１１０ 乗算部
１２１ 第１受信アンテナ
１２２ 第２受信アンテナ
１３１ 第１送信アンテナ
１３２ 第２送信アンテナ
１４１ 第１−回り込み波除去ウェイト生成部
１４２ 第２−回り込み波除去ウェイト生成部
１５１ ＦＦＴ部
１５２ ＦＦＴ部
１６１ 第１帯域選択／ゲイン制御部
１６２ 第２帯域選択／ゲイン制御部
１７１ ＩＦＦＴ部
１７２ ＩＦＦＴ部
２００ 無線中継装置
２６１ 第１帯域選択部
２６２ 第２帯域選択部
３００ 無線中継装置
３８２ セルサーチ部
３８４ ＢＣＨ（Broadcast Channel）復号部

Claims (4)

1. 受信した無線信号を中継して送信する無線中継装置であって、
   第１のアンテナを経由して第１の無線信号を受信する第１受信部と、
   前記第１の無線信号から、前記第１の無線信号を中継した第１の中継信号を自装置の外部へ送信したときに前記第１受信部に回り込んで受信される回り込み波を除去する回り込み波除去信号であって
   中継信号の振幅および位相を設定可能な比率で変化させて生成される回り込み波除去信号を減算することで合成信号を生成したときに、前記合成信号の信号電力を最小化したときの前記比率として算出される回り込み波除去ウェイトを生成する第１生成部と、
   前記第１受信部が受信した信号から、前記第１生成部が生成した回り込み波除去ウェイトに基づいて前記中継信号から生成した前記回り込み波除去信号を、除去した信号を出力する第１減算部と、
   前記第１減算部の出力信号に対して、第１通信方式の帯域に対する利得が第２通信方式の帯域に対する利得より大きくなるよう利得調整を行う第１利得制御部と、
   前記第１利得制御部で利得調整を行った信号を、前記第１の中継信号として送信する第１送信部と、
   第２のアンテナを経由して第２の無線信号を受信する第２受信部と、
   前記第２の無線信号から、前記第２の無線信号を中継した第２の中継信号を自装置の外部へ送信したときに前記第２受信部に回り込んで受信される回り込み波を除去する回り込み波除去信号であって
   前記中継信号の振幅および位相を設定可能な比率で変化させて生成される回り込み波除去信号を減算することで合成信号を生成したときに、前記合成信号の信号電力を最小化したときの前記比率として算出される回り込み波除去ウェイトを生成する第２生成部と、
   前記第２受信部が受信した信号から、前記第２生成部が生成した回り込み波除去ウェイトに基づいて前記中継信号から生成した前記回り込み波除去信号を、除去した信号を出力する第２減算部と、
   前記第２減算部の出力信号に対して、第１通信方式の帯域に対する利得が０になるよう、第２通信方式の帯域に対する利得が前記第１利得制御部が利得調整した第２通信方式の帯域に対する利得と等しくなるよう利得調整を行う第２利得制御部と、
   前記第２利得制御部で利得調整を行った信号を、前記第２の中継信号として送信する第２送信部と、
   を備える無線中継装置。
2. 受信した無線信号を中継して送信する無線中継装置であって、
   第１のアンテナを経由して第１の無線信号を受信する第１受信部と、
   前記第１の無線信号から、前記第１の無線信号を中継した第１の中継信号を自装置の外部へ送信したときに前記第１受信部に回り込んで受信される回り込み波を除去する回り込み波除去信号であって
   中継信号の振幅および位相を設定可能な比率で変化させて生成される回り込み波除去信号を減算することで合成信号を生成したときに、前記合成信号の信号電力を最小化したときの前記比率として算出される回り込み波除去ウェイトを生成する第１生成部と、
   前記第１受信部が受信した信号から、前記第１生成部が生成した回り込み波除去ウェイトに基づいて前記中継信号から生成した前記回り込み波除去信号を、除去した信号を出力する第１減算部と、
   前記第１減算部の出力信号に対して、第１通信方式の帯域に対する利得が第２通信方式の帯域に対する利得と等しく、利得調整第１利得制御部と、
   前記第１利得制御部で利得調整を行った信号を、無線信号前記第１の中継信号として送信する第１送信部と、
   第２のアンテナを経由して第２の無線信号を受信する第２受信部と、
   前記第２の無線信号から、前記第２の無線信号を中継した第２の中継信号を自装置の外部へ送信したときに前記第２受信部に回り込んで受信される回り込み波を除去する回り込み波除去信号であって
   前記中継信号の振幅および位相を設定可能な比率で変化させて生成される回り込み波除去信号を減算することで合成信号を生成したときに、前記合成信号の信号電力を最小化したときの前記比率として算出される回り込み波除去ウェイトを生成する第２生成部と、
   前記第２受信部が受信した信号から、前記第２生成部が生成した回り込み波除去ウェイトに基づいて前記中継信号から生成した前記回り込み波除去信号を、除去した信号を出力する第２減算部と、
   前記第２減算部の出力信号に対して、第１通信方式の帯域に対する利得が０になるよう、第２通信方式の帯域に対する利得が前記第１利得制御部が利得調整した第２通信方式の帯域に対する利得と等しくなるよう、利得調整を行う第２利得制御部と、
   前記第２利得制御部で利得調整を行った信号、及び、前記第１利得制御部で利得調整を行った第１通信方式の帯域の信号を、前記第２の中継信号として送信する第２送信部と、を備える無線中継装置。
3. 他の無線装置が送信する、第１通信方式の帯域と第２の通信方式の帯域との割り当ての情報を受信し、当該割当情報を、前記第１利得制御部及び前記第２利得制御部に通知する、割当情報受信部を、さらに備え、
   前記第１利得制御部及び前記第２利得制御部は、前記割当情報に基づいて、利得調整を行う、
   請求項１または２に記載の無線中継装置。
4. 前記第１通信方式は非多入力多出力通信方式であり、前記第２通信方式は多入力多出力通信方式である、
   請求項１乃至３のいずれか１項に記載の無線中継装置。

Images