JP2015046816A - 中継局および無線中継方法 - Google Patents

Abstract

【課題】中継局のカバーエリアを狭めることなく、無線端末での電波強度表示と、基地局との実際の無線通信における電波強度を一致させることができ、ユーザの利便性の向上を図ることが可能な中継局および無線中継方法を提供する。【解決手段】本発明にかかる中継局１１０の代表的な構成は、基地局１０２と無線端末１０４ａとの無線通信を中継する中継局であって、基地局と無線通信を行う端末部１２０と、無線端末と無線通信を行う基地局部１３０と、基地局部が無線端末と無線通信を行っている周波数帯において干渉波を出力する干渉波出力部１４０と、干渉波出力部を制御する制御部（基地局部側制御部１３６）とを備え、制御部は、端末部における基地局との通信品質に応じて、干渉波出力部の干渉波の出力を調整することを特徴とする。【選択図】図２

Description

本発明は、基地局と無線端末との無線通信を中継する中継局、およびかかる中継局における無線中継方法に関する。

ＰＨＳや携帯電話などの無線端末は、一般に基地局を介してネットワークに接続されているが、電波が届きにくい商業施設または地下道や、基地局用のＩＳＤＮ回線や光回線などを敷設することが難しい山間部などでは、基地局と無線端末との無線通信を中継する中継局を設置する場合がある。中継局は端末部と基地局部を有し、端末部が無線端末として基地局と接続し、基地局部が基地局として無線端末と接続することで、基地局と無線端末との無線通信が中継される（例えば特許文献１）。

特開２０１２−１５８６７号公報

ここで、無線端末では、中継局に近ければ、中継局との無線通信においては良好な通信品質が得られる。したがって、無線端末の表示部に表示されるアンテナピクト表示（電波強度表示）は、「電波強」と示される。しかしながら、特許文献１の中継局に限らず、中継局は、そもそも基地局の電波が届きにくい場所の近くに設置されるため、基地局との無線通信において必ずしも良好な通信品質が得られているとは限らない。上流側である基地局と中継局との間の通信が遅いと、下流側である中継局と無線端末との間の通信が速かったとしても、結局のところ基地局と無線端末との間の通信では高いスループットが得られない。すると、無線端末では高い電波強度が示されているにもかかわらず無線通信を良好に行うことができず、すなわち無線端末での電波強度表示と、基地局との実際の無線通信における電波強度が一致せず、ユーザが不満を感じるおそれがあった。

上述した問題点を解決するためには、中継局が無線端末に対して送信する電波の強度（電波強度）を弱くすることで、無線端末および中継局の無線通信の電波強度と、基地局および中継局の無線通信の電波強度を一致させることが考えられる。しかしながら、この方法であると、中継局のカバーエリアが狭まってしまうため無線端末が接続しづらくなり、中継局を設置した意義が低下してしまう。

本発明は、このような課題に鑑み、中継局のカバーエリアを狭めることなく、無線端末での電波強度表示と、基地局との実際の無線通信における電波強度を一致させることができ、ユーザの利便性の向上を図ることが可能な中継局および無線中継方法を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明にかかる中継局の代表的な構成は、基地局と無線端末との無線通信を中継する中継局であって、基地局と無線通信を行う端末部と、無線端末と無線通信を行う基地局部と、基地局部が無線端末と無線通信を行っている周波数帯において干渉波を出力する干渉波出力部と、干渉波出力部を制御する制御部とを備え、制御部は、端末部における基地局との通信品質に応じて、干渉波出力部の干渉波の出力を調整することを特徴とする。

上記通信品質は、ＲＳＳＩ、ＣＩＮＲ、およびスループットのいずれか１以上であるとよい。

上記干渉波は、無線通信のフレームにおけるプリアンブルにおいて出力されるとよい。

上記課題を解決するために、本発明にかかる無線中継方法の代表的な構成は、基地局と無線端末との無線通信を中継する中継局における無線中継方法であって、基地局および無線端末それぞれとの無線通信を行い、無線端末との無線通信を行っている周波数帯において、基地局との無線通信の通信品質に応じて干渉波を出力することを特徴とする。

本発明によれば、中継局のカバーエリアを狭めることなく、無線端末での電波強度表示と、基地局との実際の無線通信における電波強度を一致させることができ、ユーザの利便性の向上を図ることが可能となる。

本実施形態にかかる中継局を含む無線中継システムの概略構成図である。 本実施形態にかかる中継局の構成を示す機能ブロック図である。 無線端末における電波強度表示の例およびその判断例を示す図である。 電波強度および干渉波について説明する図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

図１は、本実施形態にかかる中継局１１０を含む無線中継システム１００の概略構成図である。図１に示すように、本実施形態にかかる無線中継システム１００は、基地局１０２と無線端末１０４ａ・１０４ｂ、および基地局１０２と無線端末１０４ａとの無線通信を中継する中継局１１０を含んで構成される。詳細には、無線中継システム１００において、基地局１０２の通信エリア１００ａ内に位置する無線端末１０４ｂは、かかる基地局１０２と直接無線通信を行う。これに対し、基地局１０２の通信エリア１００ａ外に位置する無線端末１０４ａは、中継局１１０を介して基地局１０２との無線通信を行う。

図２は、本実施形態にかかる中継局１１０の構成を示す機能ブロック図である。以下、本実施形態にかかる中継局１１０について詳述しながら、かかる中継局１１０における無線中継方法についても説明する。図２に示すように、本実施形態の中継局１１０は、基地局１０２と無線通信を行う端末部１２０と、無線端末１０４ａと無線通信を行う基地局部１３０とを備えている。端末部１２０は、ＲＦ回路を含む端末部側無線処理部１２２、所定の変調方式を用いて符号化および復号を行う端末部側デジタル処理部１２４、および端末部側デジタル処理部１２４を含む当該端末部１２０全体を制御する端末部側制御部１２６を備えている。

同様に基地局部１３０も、ＲＦ回路を含む基地局部側無線処理部１３２、所定の変調方式を用いて符号化および復号を行う基地局部側デジタル処理部１３４、基地局部側デジタル処理部１３４を含む当該基地局部１３０全体を制御する基地局部側制御部１３６を備えている。中継局１１０は、端末部側デジタル処理部１２４および基地局部側デジタル処理部１３４によって一方の信号をいったん復号し、ふたたび符号化してから送信する再生型無線中継局である。

ここで、中継局１１０では、無線端末１０４ａとの距離が近ければ、それらの無線通信の速度（対端末速度）は高速となり高いスループットが得られるため、無線端末１０４ａでは、電波強度表示は「電波強」と示される。しかしながら、中継局１１０が、基地局１０２からの電波が届きにくい場所、すなわち弱電界エリアに設置されている場合、それらの無線通信の速度（対基地局速度）は低速であるため、スループットが低くなる。このような場合、中継局１１０を介した無線端末１０４ａと基地局１０２との無線通信では、対端末速度が高速であったとしても対基地局速度を超えるスループットは得られない。このため、無線端末１０４ａでの電波強度表示と、中継局１１０を介した基地局１０２との実際の無線通信における電波強度が一致せず、ユーザが不満を感じるおそれがあった。

図３は、無線端末１０４ａにおける電波強度表示の例およびその判断例を示す図である。図３（ａ）は、無線端末１０４ａにおける電波強度表示を例示していて、電波強度が最も弱い場合には、図３（ａ）の左側に示すように１本のブロック（以下、アンテナ本数と称する）によって表示される。電波強度が高くなるにしたがって、アンテナ本数の数が２本、３本と増え、電波強度が最も強い場合には、図３（ａ）の右側に示すようにアンテナ本数が４本と表示される。

図３（ｂ）は、無線端末１０４ａにおける電波強度の判断例を示している。図３（ｂ）に示すように、無線端末１０４ａでは、中継局１１０との無線通信時のＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indication：受信信号強度）およびＣＩＮＲ（Carrier to Interference and Noise Ratio：搬送波レベル対干渉・雑音比）に基づいて、当該無線端末１０４ａに表示する電波強度（アンテナ本数）を判断している。その一例としては、図３（ｂ）に示すように、無線端末１０４ａでは、ＲＳＳＩが−９５ｄＢｍ以下である場合には、ＣＩＮＲの強度にかかわらず「圏外状態（アンテナ０本）」であると判断する。一方、ＲＳＳＩが−９５ｄＢｍよりも高い場合には、かかるＲＳＳＩの強度およびＣＩＮＲの強度が高くなるほど電波強度が強いと判断し、その電波強度に応じて表示するアンテナ本数を増やす。

上述したように、無線端末１０４ａにおける電波強度表示はＲＳＳＩおよびＣＩＮＲに基づいて決定されるため、いずれか一方または両方の強度を低下させれば、それに応じて無線端末１０４ａにおいて表示される電波強度も下がり、無線端末１０４ａでの電波強度表示と、基地局１０２との実際の無線通信における電波強度を近似させることができると考えられる。しかしながら、ＲＳＳＩを低下させるためには、中継局１１０から無線端末１０４ａに対して送信する電波の強度を弱める（送信出力を下げる）必要があり、すると、中継局１１０の通信エリアが狭まってしまう。

そこで本実施形態では、図２に示すように、中継局１１０において、基地局部１３０が無線端末１０４ａと無線通信を行っている周波数帯において干渉波を出力する干渉波出力部１４０を基地局部１３０に設けている。干渉波出力部１４０は、干渉波デジタル処理部１４２および干渉波無線処理部１４４を含んで構成され、それらの動作は基地局部側制御部１３６（制御部）によって制御される。詳細には、干渉波出力部１４０では、干渉波デジタル処理部１４２が基地局部側制御部１３６において決定された干渉波の出力量を参照することによって干渉波として送信するデータ（送信データ）を生成し、干渉波デジタル処理部１４２において生成された送信データに基づいて干渉波無線処理部１４４によって干渉波が出力される。

図４は、電波強度および干渉波について説明する図であり、図４（ａ）は自由空間伝搬モデルによる電波強度およびと距離との関係を説明する図であり、図４（ｂ）は無線通信のフレームを例示する図である。図４（ａ）に示す曲線Ａは、中継局１１０の基地局部１３０が無線端末１０４ａに対して送信した電波の強度（電波強度）と、中継局１１０から無線端末１０４ａまでの距離との関係を示している。図４（ａ）に示すように、中継局１１０の基地局部１３０から無線端末１０４ａに対して送信した電波は、中継局１１０から遠ざかるにしたがって減衰し、その強度が低下する。図４（ａ）に示す曲線Ｂ・Ｃはともに、中継局１１０の干渉波無線処理部１４４が送信した干渉波の強度を示している。図４（ａ）に示す曲線Ｂの干渉波は強度が高く、曲線Ｃの干渉波は強度が低く、これらの干渉波においても中継局１１０から遠ざかるにしたがって強度が低下する。

曲線Ａは、中継局１１０の基地局部１３０が無線端末１０４ａに対して送信した電波の強度の強度、すなわち搬送波の強度であり、曲線Ｂ・Ｃは、干渉波の強度であることから、曲線Ａの値を曲線ＢまたはＣの値で除算することによってＣＩＮＲを算出することができる。したがって、曲線Ｂのように干渉波が強い場合にはＣＩＮＲが低くなり、曲線Ｃのように干渉波が弱い場合にはＣＩＮＲが高くなる。

すなわち、干渉波の強度（出力）を調整すれば、ＣＩＮＲを調節し、ひいてはそれに基づいて決定される無線端末１０４ａにおける電波強度表示を制御することができる。そこで本実施形態の中継局１１０およびその無線中継方法では、基地局１０２および無線端末１０４ａとの無線通信を行い、基地局部側制御部１３６（制御部）は、端末部１２０における基地局１０２との通信品質に応じて、干渉波出力部１４０の干渉波の出力を調整および決定する。そして、干渉波無線処理部１４４は、それに基づいて、無線端末１０４ａとの無線通信を行っている周波数帯において干渉波を出力する。

なお、端末部１２０における基地局１０２との通信品質としては、端末部１２０において受信した制御信号のＲＳＳＩおよびＣＩＮＲの一方または両方を用いることができる。またそれら以外にも、中継局１１０の端末部１２０と基地局１０２との無線通信時のスループットを通信品質として参照することも可能である。

上記構成によれば、干渉波の出力を調整することによって、無線端末１０４ａにおいて表示する電波強度を決定する際に参照されるＣＩＮＲを制御することで、中継局１１０および無線端末１０４ａ間の通信品質を、中継局１１０および基地局１０２間の通信品質に近づけ、それらをほぼ一致させることができる。これにより、無線端末１０４ａにおいて表示される電波強度が、基地局１０２との実際の無線通信における電波強度と一致するため、無線端末１０４ａにおいて実際の通信状態に即した電波強度を表示することができ、ユーザの利便性の向上をさせることが可能となる。またＲＳＳＩを低下させた場合は中継局１１０のカバーエリアが狭まってしまうという問題が生じるが、ＣＩＮＲであれば、そのような問題を生じさせることなく上述した効果を得ることができる。更に、本実施形態の構成であれば、中継局１１０側の制御であるため、無線端末１０４ａのソフトウェアおよびハードウェアの変更を必要とすることがない。

図４（ｂ）は、中継局１１０における無線通信のフレームを示している。上述した干渉波は、かかるフレームにおけるプリアンブルやマッピングデータ（ＭＡＰ）と同じタイミングにおいて出力してもよい。またそれらに加えまたは替えて、データ部と同じタイミングにおいて干渉波を出力することも可能である。データ部で干渉波を送信する際は、ダミーのデータ（例えば全て０にする）を送信する。すなわち、干渉波を出力するタイミングは、通信方式に応じて適宜設定することが可能である。ただし、無線端末１０４ａがプリアンブルにおいてＲＳＳＩとＣＩＮＲを判断する場合には、プリアンブルのタイミングにおいてのみ干渉波を出力するとよい。なお通常はプリアンブルでは干渉に強い変調方式（ＱＰＳＫやＢＰＳＫなど）が用いられるため、干渉波を加えても通信障害になりにくいという利点がある。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明は、基地局と無線端末との無線通信を中継する中継局、およびかかる中継局における無線中継方法として利用することができる。

１００…無線中継システム、１００ａ…通信エリア、１０２…基地局、１０４ａ…無線端末、１０４ｂ…無線端末、１１０…中継局、１２０…端末部、１２２…端末部側無線処理部、１２４…端末部側デジタル処理部、１２６…端末部側制御部、１３０…基地局部、１３２…基地局部側無線処理部、１３４…基地局部側デジタル処理部、１３６…基地局部側制御部、１４０…干渉波出力部、１４２…干渉波デジタル処理部、１４４…干渉波無線処理部

Claims (4)

1. 基地局と無線端末との無線通信を中継する中継局であって、
   前記基地局と無線通信を行う端末部と、
   前記無線端末と無線通信を行う基地局部と、
   前記基地局部が前記無線端末と無線通信を行っている周波数帯において干渉波を出力する干渉波出力部と、
   前記干渉波出力部を制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、前記端末部における前記基地局との通信品質に応じて、前記干渉波出力部の干渉波の出力を調整することを特徴とする中継局。
2. 前記通信品質は、ＲＳＳＩ、ＣＩＮＲ、およびスループットのいずれか１以上であることを特徴とする請求項１に記載の中継局。
3. 前記干渉波は、前記無線通信のフレームにおけるプリアンブルにおいて出力されることを特徴とする請求項１または２に記載の中継局。
4. 基地局と無線端末との無線通信を中継する中継局における無線中継方法であって、
   前記基地局および前記無線端末それぞれとの無線通信を行い、
   前記無線端末との無線通信を行っている周波数帯において、前記基地局との無線通信の通信品質に応じて干渉波を出力することを特徴とする無線中継方法。

Images