JP2015091121A - 無線中継システム及びその動作方法 - Google Patents

Abstract

【課題】適応的にデジタル位相制御を行い、無線チャネル環境変化に適応的に動作して帰還干渉信号を除去するための、無線中継装置及びシステムとその方法を提供すること。
【解決手段】無線中継装置であって、下向きリンク中継信号を受信して信号処理するための受信信号処理部と、前記受信信号処理部からの下向きリンク中継信号に混在した基地局を探索して中継対象基地局を選択するための基地局探索部と、前記受信信号処理部からの下向きリンク中継信号から前記基地局の入射方向情報を取得し、前記取得された入射方向情報に基づいて前記中継対象基地局の下向きリンク中継信号に対する位相重み値ベクトルを生成して合成するためのビーム形成制御部と、前記ビーム形成制御部からの下向きリンク中継信号に含まれた帰還干渉信号を除去するための適応型干渉除去部と、前記適応型干渉除去部からの下向きリンク中継信号を信号処理して送信するための送信信号処理部とを備えることを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、無線中継装置及びシステムとその方法に関し、より詳細には、下向きリンク中継信号の中継品質向上のために、混在して受信された種々の基地局信号の中で中継対象基地局信号（目標基地局信号）を強化し、他基地局信号を抑圧して基地局信号間の干渉を緩和し中継するための無線中継装置及びシステムとその方法に関する。

一般に、無線中継システムは、無線基地局で無線端末機方向の下向きリンク信号と無線端末機で無線基地局方向の上向きリンク信号とを受信及び増幅して送信するシステムであって、サービス領域を拡張し、電波陰影地域に円滑なサービスを提供するための目的で無線基地局の伝送区間内に設置される。

このとき、セル外郭地域や、特に、都心の基地局密集地域では、基地局方向に設置された無線中継システムのドナーアンテナに、受信しようとする基地局の信号だけでなく、他基地局の信号も混在して受信されることができる。このような現象は、無線端末機の受信信号でも同様に生じるが、基地局間の信号は、同じ無線資源を使用しつつ生じる電波干渉と各基地局間の周波数誤差とによって端末機の受信信号品質を劣化させる干渉信号として作用するようになる。

図１は、従来の無線中継システムの構成図であって、基地局干渉環境における無線中継システムの運用概念を示している。

図１に示すように、従来の無線中継システムは、基地局と信号を送受信するためのドナーアンテナ１０３と、ドナーアンテナ１０３及びサービスアンテナ１０５を介して入力された基地局信号及び端末機信号を増幅して中継するための無線中継装置１０４と、サービス領域の無線端末機と信号を送受信するためのサービスアンテナ１０５とを備える。

一般に、無線中継システムが設置される位置を考慮して説明すれば、無線中継装置は、基地局信号間の干渉を最も多く受ける位置に設置されるようになり、ドナーアンテナ１０３に、目標基地局Ａ（１００、中継対象基地局）の信号の他にも、他の種々の基地局Ｂ、Ｃ（１０１、１０２）の信号が混在して受信される。このとき、無線中継システムは、受信された目標基地局Ａ（１００）の信号だけでなく、干渉として作用する他基地局Ｂ、Ｃ（１０１、１０２）の信号も共に増幅して送信するようになるので、却って、サービス提供地域の信号品質を悪化させて設置目的を達成できなくなるという問題がある。

また、ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ）信号は、基本的に多重経路環境で互いに異なるチャネルを通過した信号の相関度が低いときに周波数使用効率が増加する。しかし、従来の無線中継システムは、１つのドナーアンテナ１０３と１つのサービスアンテナ１０５とで構成されるＳＩＳＯ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｉｎｐｕｔ Ｓｉｎｇｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ）で動作するので、基地局においてＭＩＭＯでサービスをしても無線中継システムを介して中継された信号は、チャネル環境の異なる、互いに異なる信号を区分できなくなり、その効果を十分発揮し難いという問題がある。

そして、ドナーアンテナ１０３とサービスアンテナ１０５との間の隔離度が十分確保されなければ、無線中継システムのドナーアンテナ１０３にサービスアンテナ１０５の信号が流入する帰還干渉信号が生じて無線中継システムの利得を高めることができず、サービス地域のカバレッジ縮小が不可避なので非効率的であるという問題がある。

韓国公開特許第１０−２０１１−００４０６０２号公報

したがって、上記のような従来技術は、下向きリンク中継信号の中継品質が悪化し、周波数使用効率が劣り、帰還干渉信号のため、無線中継信号の安定性が低下するという問題があり、このような問題点を解決しようとすることが本発明の課題である。

したがって、本発明は、適応的にデジタル位相制御を行い、無線チャネル環境変化に適応的に動作して帰還干渉信号を除去するための、無線中継装置及びその方法を提供することにその目的がある。

また、本発明は、無線中継システムにおいて、ドナーアンテナのビーム成形配列アンテナ適用と適応型デジタル位相制御、及び適応型帰還干渉信号除去機能を共有し、中継区間にＭＩＭＯ信号を伝送し、無線チャネル環境変化に適応的に動作して帰還干渉信号を除去するための、無線中継システム及びその方法を提供することに他の目的がある。

本発明の目的は、以上で言及した目的に制限されず、言及されていない本発明の他の目的及び長所は、下記の説明によって理解され得るし、本発明の実施形態によってさらに明らかに分かるであろう。また、本発明の目的及び長所は、特許請求の範囲に表した手段及びその組み合わせにより実現され得ることが容易に分かるであろう。

上記の他の目的を達成するための本発明のシステムは、無線中継システムであって、基地局とＭＩＭＯ信号を送受信するためのＭＩＭＯドナーアンテナと、前記ＭＩＭＯドナーアンテナから受信された中継信号に適応的に位相重み値を適用してビーム形成を制御するためのビーム形成制御部と、ＭＩＭＯサービスアンテナから前記ＭＩＭＯドナーアンテナに流入する帰還干渉信号を予測し分析して適応的に帰還干渉信号を除去するための干渉信号除去部と、サービス領域の無線端末機とＭＩＭＯ信号を送受信するための前記ＭＩＭＯサービスアンテナとを備える。

また、上記の目的を達成するための本発明の装置は、無線中継装置であって、下向きリンク中継信号を受信して信号処理するための受信信号処理部と、前記受信信号処理部からの下向きリンク中継信号に混在した基地局を探索して中継対象基地局を選択するための基地局探索部と、前記受信信号処理部からの下向きリンク中継信号から前記基地局の入射方向情報を取得し、前記取得された入射方向情報に基づいて前記中継対象基地局の下向きリンク中継信号に対する位相重み値ベクトルを生成して合成するためのビーム形成制御部と、前記ビーム形成制御部からの下向きリンク中継信号に含まれた帰還干渉信号を除去するための適応型干渉除去部と、前記適応型干渉除去部からの下向きリンク中継信号を信号処理して送信するための送信信号処理部とを備える。

また、上記の他の目的を達成するための本発明の方法は、無線中継システムの動作方法であって、基地局からＭＩＭＯ信号（中継信号）を受信するステップと、前記受信された中継信号に適応的に位相重み値を適用してビーム形成を制御するステップと、前記受信された中継信号に流入した帰還干渉信号を予測し分析して適応的に帰還干渉信号を除去するステップと、サービス領域の無線端末機にＭＩＭＯ信号を送信するステップとを含む。

また、上記の目的を達成するための本発明の方法は、無線中継装置の動作方法であって、下向きリンク中継信号を受信して信号処理を行うステップと、前記信号処理された下向きリンク中継信号に混在した基地局を探索して中継対象基地局を選択するステップと、前記信号処理された下向きリンク中継信号から前記基地局の入射方向情報を取得し、前記取得された入射方向情報に基づいて前記中継対象基地局の下向きリンク中継信号に対する位相重み値ベクトルを生成して合成するビーム形成制御ステップと、前記位相重み値ベクトルが合成された下向きリンク中継信号に含まれた帰還干渉信号を除去するステップと、前記帰還干渉信号が除去された下向きリンク中継信号を信号処理して送信するステップとを含む。

上記のような本発明は、無線中継システムにおいて、ドナーアンテナのビーム成形配列アンテナ適用と適応型デジタル位相制御、及び適応型帰還干渉信号除去機能を共有することにより、基地局間の干渉を回避して下向きリンク中継信号の中継品質を向上させることができるという効果がある。

また、上記のような本発明は、中継区間にＭＩＭＯ信号を伝送することにより、周波数使用効率を改善できるという効果がある。

また、上記のような本発明は、無線チャネル環境変化に適応的に動作して帰還干渉信号を除去することにより、無線中継信号の安定性を向上させることができるという効果がある。

従来の無線中継装置の構成図である。 本発明の一実施形態に係る無線中継システムの構成図である。 本発明の一実施形態に係る無線中継装置の詳細構成図である。 本発明の一実施形態に係るビーム形成制御部の詳細構成図である。 本発明の一実施形態に係る位相重み値ベクトル合成部の詳細構成図である。 本発明の一実施形態に係る無線中継システムの動作方法に対するフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る無線中継装置の動作方法に対するフローチャートである。

上述した目的、特徴、及び長所は、添付された図面を参照して詳細に後述されている詳細な説明によりさらに明確になるはずであり、それにより、本発明の属する技術分野における通常の知識を有した者が本発明の技術的思想を容易に実施できるであろう。また、本発明を説明するにおいて、本発明と関連した公知技術に対する具体的な説明が本発明の要旨を不要に濁す恐れがあると判断される場合に、その詳細な説明を省略する。以下、添付された図面を参照して本発明に係る好ましい実施形態を詳細に説明する。

そして、明細書全体において、ある部分が他の部分と「接続」されているとするとき、これは、「直接接続」されている場合のみならず、その中間に他の素子を隔てて「電気的に接続」されている場合も含む。また、ある部分がある構成要素を「含む」または「備える」とするとき、これは、特に反対される記載がない限り、他の構成要素を除くことでなく、他の構成要素をさらに含むか、備えることができるということを意味する。なお、明細書全体の記載において、一部構成要素を単数型で記載したとして、本発明がそれに局限されるものではなく、当該構成要素が複数個からなり得るということが分かるであろう。

図２は、本発明の一実施形態に係る無線中継システムの構成図であって、基地局干渉環境における無線中継システムの運用概念を示している。

図２に示すように、本発明による無線中継システムは、基地局とＭＩＭＯ信号を送受信するためのＭＩＭＯドナーアンテナ２４０、ＭＩＭＯドナーアンテナ２４０から受信された中継信号に適応的に位相重み値を適用してビーム形成を制御するためのビーム形成制御部２５１、ＭＩＭＯサービスアンテナ２６０からＭＩＭＯドナーアンテナ２４０に流入する帰還干渉信号を予測し分析して適応的に帰還干渉信号を除去するための干渉信号除去部２５２、及びサービス領域の無線端末機とＭＩＭＯ信号を送受信するためのＭＩＭＯサービスアンテナ２６０を備える。このとき、無線中継装置２５０は、ビーム形成制御部２５１と干渉信号除去部２５２とを含むことができる。

ここで、ＭＩＭＯドナーアンテナ２４０は、ビーム成形配列アンテナであって、基地局からＭＩＭＯ対応水平偏波及び垂直偏波信号を受信するための複数個（ｎ個、ｎは自然数）の二重偏波配列アンテナを線形に配列して実現することができる。

そして、ビーム形成制御部２５１は、ＭＩＭＯドナーアンテナ２４０を介して受信された下向きリンク中継信号から目標基地局信号を追跡して、目標基地局信号（中継対象基地局信号）が強化され、他基地局信号が抑圧されるように適応的に位相重み値を適用してビーム形成を制御する。

このとき、ＭＩＭＯドナーアンテナ２４０とビーム形成制御部２５１とは一体型で実現することが好ましい。これは、ｎ個（ｎは自然数）の二重偏波配列アンテナのため、給電設備などの規模が増大するにつれて一体型設計を介してその構造的短所を避けるためである。

そして、ＭＩＭＯドナーアンテナ２４０を介して受信される種々の基地局の信号は、図１に示されたような従来の無線中継システムとは異なり、ＭＩＭＯドナーアンテナ２４０とビーム形成制御部２５１との動作により目標基地局信号２１０にビームが形成され、干渉となる他基地局信号２２０、２３０の方向には、ヌル（ｎｕｌｌ）点が形成される効果を得ることができ、これにより、基地局間の干渉の影響を抑制した中継対象基地局の信号を選択的に中継することができる。このとき、ＭＩＭＯドナーアンテナ（２４０、すなわち、複数個の二重偏波配列アンテナ）を介して受信されたそれぞれの水平偏波及び垂直偏波信号はＭＩＭＯ信号に対応し、一連の位相変換過程と帰還干渉成分除去過程とが行われた後、ＭＩＭＯサービスアンテナ２６０を介して送信されるようになる。

このように、本発明は、無線中継システムのＭＩＭＯドナーアンテナに受信される種々の基地局の下向きリンク信号から所望の基地局信号を強化し、干渉となる他基地局信号を抑圧すると同時に、ＭＩＭＯ信号を中継し、ＭＩＭＯサービスアンテナとＭＩＭＯドナーアンテナとの間で生じる帰還干渉信号を除去することができる。

図３は、本発明の一実施形態に係る無線中継装置の詳細構成図であって、一例として、下向きリンク中継信号を例に挙げて説明する。

図３に示すように、本発明の一実施形態に係る無線中継装置は、下向きリンク中継信号を受信して信号処理するための受信信号処理部３１０、受信信号処理部３１０からの下向きリンク中継信号に混在した基地局を探索して中継対象基地局を選択するための基地局探索部３２０、受信信号処理部３１０からの下向きリンク中継信号から基地局の入射方向情報を取得し、入射方向情報に基づいて中継対象基地局の下向きリンク中継信号に対する位相重み値ベクトルを生成して合成するためのビーム形成制御部３３０、ビーム形成制御部３３０からの下向きリンク中継信号に含まれた帰還干渉信号を除去するための適応型干渉除去部３４０、及び適応型干渉除去部３４０からの下向きリンク中継信号を信号処理して送信する送信信号処理部３５０を備える。

ここで、受信信号処理部３１０は、ＭＩＭＯドナーアンテナ２４０を介して受信される下向きリンク中継信号を帯域フィルタリングするためのｎ個のドナー帯域通過フィルタ３１１、ｎ個のドナー帯域通過フィルタ３１１で帯域フィルタリングされた下向きリンク中継信号を低雑音増幅するためのｎ個の低雑音増幅部３１２、ｎ個の低雑音増幅部３１２で低雑音増幅された下向きリンク中継信号を下向き変換するためのｎ個の下向き変換部３１３、及びｎ個の下向き変換部３１３で下向き変換されたアナログ下向きリンク中継信号をデジタル下向きリンク中継信号に変換するためのｎ個のアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換部３１４を備える。このとき、受信信号処理部３１０は、ＭＩＭＯドナーアンテナ（２４０、二重偏波配列アンテナ）からｎ個の水平偏波及び垂直偏波信号を受信して、帯域フィルタリング、低雑音増幅、下向き変換、及びアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換を行う。

そして、基地局探索部３２０は、受信信号処理部３１０のアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換部３１４からの下向きリンク中継信号に混在した基地局を探索し、探索された基地局のうち、信号対雑音比が最も大きい基地局を中継対象基地局として選択する。

そして、ビーム形成制御部３３０は、受信信号処理部３１０のアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換部３１４からの下向きリンク中継信号から前記基地局探索部３２０で探索された全ての基地局の入射方向情報を取得し、このように取得された入射方向情報に基づいて前記基地局探索部３２０で選択された中継対象基地局の下向きリンク中継信号の信号対雑音比が最大になるように位相重み値ベクトルを計算（生成）して合成する。

そして、適応型干渉除去部３４０は、下向きリンク中継信号の利得及び位相調節によって下向きリンク中継信号に存在する帰還信号成分を除去する。このために、適応型干渉除去部３４０は、ビーム形成制御部３３０で合成された水平偏波信号から帰還干渉信号を検出して除去するための第１の適応型干渉除去部、及びビーム形成制御部３３０で合成された垂直偏波信号から帰還干渉信号を検出して除去するための第２の適応型干渉除去部を備える。一方、適応型干渉除去部３４０は、ビーム形成制御部３３０からの下向きリンク中継信号（帰還干渉成分が含まれている）から帰還干渉信号の位相と大きさとを検出して更新するための帰還干渉信号検出部、前記帰還干渉信号検出部から伝達された帰還干渉信号の位相と大きさとを利用して下向きリンク中継信号内に含まれている帰還干渉信号の逆帰還干渉信号を生成するための逆帰還干渉信号生成部、及び下向きリンク中継信号と前記逆帰還干渉信号生成部で生成された逆帰還干渉信号とを合成して帰還干渉成分が除去された下向きリンク中継信号を送信信号処理部３５０に伝達するための帰還干渉信号除去部を備える（図示せず）。ここで、適応型干渉除去部３４０は、下向きリンク中継信号に含まれた帰還干渉信号だけでなく、上向きリンク中継信号に含まれた帰還干渉信号も共に除去するように実現することもできる。

そして、送信信号処理部３５０は、適応型干渉除去部３４０で帰還干渉成分が除去されたデジタル下向きリンク中継信号をアナログ下向きリンク中継信号に変換するためのデジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）変換部３５１、デジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）変換部３５１でアナログ信号に変換された下向きリンク中継信号を上向き変換するための上向き変換部３５２、上向き変換部３５２で上向き変換された下向きリンク中継信号を増幅するための増幅部３５３、及び増幅部３５３で増幅された下向きリンク中継信号を帯域フィルタリングするためのサービス帯域通過フィルタ３５４を備える。このとき、送信信号処理部３５０は、適応型干渉除去部３４０で帰還干渉成分が除去された水平偏波及び垂直偏波信号に対してデジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）変換、上向き変換、増幅、及び帯域フィルタリングを行う。

図４は、本発明の一実施形態に係るビーム形成制御部の詳細構成図である。

図４に示すように、本発明の一実施形態に係るビーム形成制御部３３０は、受信信号処理部３１０からの水平偏波信号を収集するための水平偏波収集部４００、水平偏波収集部４００からの水平偏波信号と水平偏波に対応する第１の基準信号との相関値を生成するための第１の基準信号相関器４０２、第１の基準信号相関器４０２からの相関値から探索された基地局の第１の位相ベクトルを推定し、推定された第１の位相ベクトルから中継対象基地局の信号対雑音比が最大になるように位相重み値ベクトルを生成するための第１の位相重み値ベクトル生成部４０４、受信信号処理部３１０からの垂直偏波信号を収集するための垂直偏波収集部４０１、垂直偏波収集部４０１からの垂直偏波信号と垂直偏波に対応する第２の基準信号との相関値を生成するための第２の基準信号相関器４０３、第２の基準信号相関器４０３からの相関値から探索された基地局の第２の位相ベクトルを推定し、推定された第２の位相ベクトルから中継対象基地局の信号対雑音比が最大になるように位相重み値ベクトルを生成するための第２の位相重み値ベクトル生成部４０５、受信信号処理部３１０からのｎ個の水平偏波及び垂直偏波信号と第１及び第２の位相重み値ベクトル生成部４０４、４０５で生成された位相重み値ベクトルを合成するための位相重み値ベクトル合成部４０６、及び水平偏波合成信号のチャネル応答と垂直偏波合成信号のチャネル応答とが独立する位相重み値ベクトルとを生成するようにするために、位相重み値ベクトル合成部４０６から出力される水平偏波及び垂直偏波合成信号のチャネル応答相関値を第１及び第２の位相重み値ベクトル生成部４０４、４０５に提供するチャネル推定部４０７を備える。

図５は、本発明の一実施形態に係る位相重み値ベクトル合成部の詳細構成図である。

図５に示すように、本発明の一実施形態に係る位相重み値ベクトル合成部４０６は、受信信号処理部３１０からのｎ個の水平偏波信号（ｒｘ ａ１ないしｒｘ ａｎ）と第１の位相重み値ベクトル生成部４０４で生成されたｎ個の位相重み値ベクトル（ω ａ１ないしω ａｎ）とを合成するための第１の位相重み値ベクトル合成部５００、及び受信信号処理部３１０からのｎ個の垂直偏波信号（ｒｘ ｂ１ないしｒｘ ｂｎ）と第２の位相重み値ベクトル生成部４０５で生成されたｎ個の位相重み値ベクトル（ω ｂ１ないしω ｂｎ）とを合成するための第２の位相重み値ベクトル合成部５０１を備える。このとき、各位相重み値ベクトル合成部５００、５０１は、複数の乗算器と１つの加算器とを利用して実現することができる。

次に、本発明の実施形態に係る下向きリンク中継信号の中継過程を説明すれば、ＭＩＭＯドナーアンテナ２４０のｎ配列アンテナを介して受信された各ｎ個の水平偏波及び垂直偏波信号は、アンテナの給電部（図示せず）と、図３に示された受信信号処理部３１０のｎ個のドナー帯域通過フィルタ３１１、ｎ個の低雑音増幅部３１２、ｎ個の下向き変換部３１３、及びｎ個のアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換部３１４を介して区分されて処理され、各々ＭＩＭＯ経路信号に対応する。

基地局探索部３２０では、受信信号処理部３１０から出力された各ｎ個の水平偏波及び垂直偏波信号のデジタル変換信号のうち、１つの信号を用いて受信された下向きリンク中継信号に混在した基地局を探索するが、このとき、一般的に無線端末機でなされる基地局探索過程にしたがって受信された基地局のＩＤなどのような情報を利用して基地局を探索することができ、基地局探索過程で信号対雑音比が最も良い基地局を中継対象基地局として選択することができる。ここで、基地局探索過程で取得された基地局のＩＤから基地局毎に異なる基準信号を生成することができ、一般的に基準信号は、ＭＩＭＯ信号経路のチャネル推定を助けるために、基地局ＭＩＭＯ送信アンテナ別に異なる値を付与するが、本発明の実施形態では、第１の基準信号、第２の基準信号としてその値を区分する。

図４に示されたビーム形成制御部３３０の第１の基準信号相関器４０２で各ＭＩＭＯドナーアンテナ２４０に受信されたｎ個の水平偏波信号４００と、探索された基地局基準信号のうち、ＭＩＭＯ信号の水平偏波に対応する各基地局の第１の基準信号とのｎ個の相関値を生成し、第１の位相重み値ベクトル生成部４０４では、ｎ個の相関値から探索された基地局の位相ベクトルを推定し、これから中継対象基地局の信号対雑音比が最大になるように位相重み値ベクトルを生成し（このとき、ＬＭＳ等の適応アルゴリズムを使用することができる）、同じ方式で垂直偏波信号４０１に対しても第２の基準信号相関器４０３を介して各基地局の第２の基準信号との相関値を生成し、第２の位相重み値ベクトル生成部４０５では、垂直偏波信号に対する位相重み値ベクトルを生成する。前記受信されたｎ個の水平偏波及び垂直偏波信号と前記生成された各受信経路に該当する位相重み値ベクトルとは、図５に示すように合成されて、合成された水平偏波信号、合成された垂直偏波信号となる。

一方、無線中継装置は、中継対象基地局とＬＯＳ環境である場合が多い。したがって、ＭＩＭＯ信号の経路に対応する合成された水平偏波及び垂直偏波信号は、下向きリンク中継信号の受信過程または位相合成過程中にチャネル応答が同じであるか、似ている場合、下向きリンク中継信号から無線端末機がＭＩＭＯ信号を分離できないので、水平偏波合成信号のチャネル応答と垂直偏波合成信号のチャネル応答とが独立する位相重み値ベクトル生成のために、チャネル推定部４０７では、位相重み値ベクトル合成部４０６からの水平偏波及び垂直偏波合成信号のチャネル応答相関値を第１及び第２の位相重み値ベクトル生成部４０４、４０５に提供する。

そして、位相重み値ベクトル合成部４０６の出力信号は、ＭＩＭＯサービスアンテナ２６０のそれぞれのポートに対応し、それにより、Ｄ／Ａ変換部３５１、上向き変換部３５２、増幅部３５３、及びサービス帯域通過フィルタ３５４を含んで各ポートに対応する形態で送信信号処理部３５０を実現することができる。

一方、ＭＩＭＯサービスアンテナ２６０からＭＩＭＯドナーアンテナ２４０に流入する帰還干渉信号もその大きさと位相とが相違するので、適応型干渉除去部３４０のように、ＭＩＭＯ信号経路に対応するようにそれぞれの適応型干渉除去部を実現することができる。

図６は、本発明の一実施形態に係る無線中継システムの動作方法に対するフローチャートであって、その具体的な実施形態は前述した通りであるから、ここでは動作順序のみを簡略に説明する。

まず、ＭＩＭＯドナーアンテナ２４０が基地局からＭＩＭＯ信号を受信する（６０１）。

次に、ビーム形成制御部２５１がＭＩＭＯドナーアンテナ２４０を介して受信された中継信号に適応的に位相重み値を適用してビーム形成を制御する（６０２）。

次いで、干渉信号除去部２５２がＭＩＭＯサービスアンテナ２６０からＭＩＭＯドナーアンテナ２４０に流入する帰還干渉信号を予測し分析して適応的に帰還干渉信号を除去する（６０３）。

その後、ＭＩＭＯサービスアンテナ２６０がサービス領域の無線端末機にＭＩＭＯ信号を送信する（６０４）。

図７は、本発明の一実施形態に係る無線中継装置の動作方法に対するフローチャートであって、その具体的な実施形態は前述した通りであるから、ここでは動作順序のみを簡略に説明する。

まず、受信信号処理部３１０が下向きリンク中継信号を受信して信号処理を行う（７０１）。

次に、基地局探索部３２０が受信信号処理部３１０からの下向きリンク中継信号に混在した基地局を探索して中継対象基地局を選択する（７０２）。

次いで、ビーム形成制御部３３０が受信信号処理部３１０からの下向きリンク中継信号から基地局の入射方向情報を取得し、入射方向情報に基づいて中継対象基地局の下向きリンク中継信号に対する位相重み値ベクトルを生成して合成する（７０３）。

このとき、ビーム形成制御部３３０は、受信信号処理部３１０からの水平偏波または垂直偏波信号から探索された基地局の位相情報を取得する過程と、前記取得された位相情報から探索された基地局の位相ベクトルを推定し、推定された位相ベクトルから中継対象基地局信号の信号対雑音比が最大になるように位相重み値ベクトルを生成する過程と、受信信号処理部３１０からの水平偏波及び垂直偏波信号と前記生成された位相重み値ベクトルとを合成して水平偏波合成信号と垂直偏波合成信号を出力する過程とを行い、前記位相重み値ベクトルを生成する過程は、水平偏波合成信号と垂直偏波合成信号のチャネル応答が独立するように位相重み値ベクトルを生成する。

その後、適応型干渉除去部３４０がビーム形成制御部３３０からの下向きリンク中継信号に含まれた帰還干渉信号を除去する（７０４）。

続いて、送信信号処理部３５０が適応型干渉除去部３４０からの下向きリンク中継信号を信号処理して送信する（７０５）。

前述したような本発明の実施形態は、帰還干渉除去機能を有する無線中継装置のドナーアンテナに二重偏波配列アンテナの適用でデジタルビーム形成を介して適応的に下向きリンク中継信号に混在している種々の基地局信号のうち、所望の基地局信号を強化し、干渉信号となる中継対象以外の基地局信号を抑圧して、基地局密度の高い都心で中継品質の向上と安定したサービスが可能であり、無線通信システムなどに利用されることができる。

以上のように、本発明は、例え限定された実施形態と図面により説明されたが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の属する技術分野における通常の知識を有した者であれば、このような記載から本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で様々な置換、変形、及び変更が可能である。

したがって、本発明の範囲は、説明された実施形態に局限して決められてはならず、後述する特許請求の範囲だけでなく、この特許請求の範囲と均等なもの等によって決められなければならない。

Claims (17)

1. 無線中継システムであって、
   基地局とＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ）信号を送受信するためのＭＩＭＯドナーアンテナと、
   前記ＭＩＭＯドナーアンテナから受信された中継信号に適応的に位相重み値を適用してビーム形成を制御するためのビーム形成制御部と、
   ＭＩＭＯサービスアンテナから前記ＭＩＭＯドナーアンテナに流入する帰還干渉信号を予測し分析して適応的に帰還干渉信号を除去するための干渉信号除去部と、
   サービス領域の無線端末機とＭＩＭＯ信号を送受信するための前記ＭＩＭＯサービスアンテナと、
   を備えることを特徴とする無線中継システム。
2. 前記ＭＩＭＯドナーアンテナは、
   前記基地局からＭＩＭＯ対応水平偏波及び垂直偏波信号を受信するための複数個の二重偏波配列アンテナを含むことを特徴とする請求項１に記載の無線中継システム。
3. 前記ＭＩＭＯドナーアンテナと前記ビーム形成制御部とは、一体型で実現されたことを特徴とする請求項１に記載の無線中継システム。
4. 前記ビーム形成制御部は、
   前記ＭＩＭＯドナーアンテナを介して受信された下向きリンク中継信号から中継対象基地局信号を追跡して、中継対象基地局信号が強化され、他基地局信号が抑圧されるように適応的に位相重み値を適用してビーム形成を制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の無線中継システム。
5. 無線中継装置であって、
   下向きリンク中継信号を受信して信号処理するための受信信号処理部と、
   前記受信信号処理部からの下向きリンク中継信号に混在した基地局を探索して中継対象基地局を選択するための基地局探索部と、
   前記受信信号処理部からの下向きリンク中継信号から前記基地局の入射方向情報を取得し、前記取得された入射方向情報に基づいて前記中継対象基地局の下向きリンク中継信号に対する位相重み値ベクトルを生成して合成するためのビーム形成制御部と、
   前記ビーム形成制御部からの下向きリンク中継信号に含まれた帰還干渉信号を除去するための適応型干渉除去部と、
   前記適応型干渉除去部からの下向きリンク中継信号を信号処理して送信するための送信信号処理部と、
   を備えることを特徴とする無線中継装置。
6. 前記受信信号処理部は、
   二重偏波配列アンテナから複数個の水平偏波及び垂直偏波信号を受信して、帯域フィルタリング、低雑音増幅、下向き変換、及びアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換を行うことを特徴とする請求項５に記載の無線中継装置。
7. 前記基地局探索部は、
   前記受信信号処理部からの下向きリンク中継信号に混在した前記基地局を探索し、前記探索された基地局のうち、信号対雑音比が最も大きい基地局を前記中継対象基地局として選択することを特徴とする請求項５に記載の無線中継装置。
8. 前記適応型干渉除去部は、
   下向きリンク中継信号の利得及び位相調節を介して下向きリンク中継信号に存在する帰還信号成分を除去することを特徴とする請求項５に記載の無線中継装置。
9. 前記適応型干渉除去部は、
   前記ビーム形成制御部からの下向きリンク中継信号（帰還干渉成分が含まれている）から帰還干渉信号の位相と大きさとを検出して更新するための帰還干渉信号検出部と、
   前記帰還干渉信号検出部から伝達された帰還干渉信号の位相と大きさとを利用して下向きリンク中継信号内に含まれている帰還干渉信号の逆帰還干渉信号を生成するための逆帰還干渉信号生成部と、
   下向きリンク中継信号と前記逆帰還干渉信号生成部で生成された逆帰還干渉信号とを合成して帰還干渉成分が除去された下向きリンク中継信号を前記送信信号処理部に伝達するための帰還干渉信号除去部と、
   を備えることを特徴とする請求項５に記載の無線中継装置。
10. 前記適応型干渉除去部は、
    前記ビーム形成制御部で合成された水平偏波信号から帰還干渉信号を検出して除去するための第１の適応型干渉除去部と、
    前記ビーム形成制御部で合成された垂直偏波信号から帰還干渉信号を検出して除去するための第２の適応型干渉除去部と、
    を備えることを特徴とする請求項５に記載の無線中継装置。
11. 前記送信信号処理部は、
    前記適応型干渉除去部で帰還干渉成分が除去された水平偏波及び垂直偏波信号に対してデジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）変換、上向き変換、増幅、及び帯域フィルタリングを行うことを特徴とする請求項５に記載の無線中継装置。
12. 前記ビーム形成制御部は、
    前記受信信号処理部からの下向きリンク中継信号から前記基地局探索部で探索された全ての基地局の入射方向情報を取得し、前記取得された入射方向情報に基づいて前記基地局探索部で選択された前記中継対象基地局の下向きリンク中継信号の信号対雑音比が最大になるように位相重み値ベクトルを生成して合成することを特徴とする請求項５〜１１のいずれか１項に記載の無線中継装置。
13. 前記ビーム形成制御部は、
    前記受信信号処理部からの水平偏波信号を収集するための水平偏波収集部と、
    前記水平偏波収集部からの水平偏波信号と水平偏波に対応する第１の基準信号との相関値を生成するための第１の基準信号相関器と、
    前記第１の基準信号相関器からの相関値から前記探索された基地局の第１の位相ベクトルを推定し、前記推定された第１の位相ベクトルから前記中継対象基地局の信号対雑音比が最大になるように位相重み値ベクトルを生成するための第１の位相重み値ベクトル生成部と、
    前記受信信号処理部からの垂直偏波信号を収集するための垂直偏波収集部と、
    前記垂直偏波収集部からの垂直偏波信号と垂直偏波に対応する第２の基準信号との相関値を生成するための第２の基準信号相関器と、
    前記第２の基準信号相関器からの相関値から前記探索された基地局の第２の位相ベクトルを推定し、前記推定された第２の位相ベクトルから前記中継対象基地局の信号対雑音比が最大になるように位相重み値ベクトルを生成するための第２の位相重み値ベクトル生成部と、
    前記受信信号処理部からの水平偏波及び垂直偏波信号と前記第１及び第２の位相重み値ベクトル生成部で生成された位相重み値ベクトルとを合成するための位相重み値ベクトル合成部と、
    水平偏波合成信号のチャネル応答と垂直偏波合成信号のチャネル応答とが独立する位相重み値ベクトルを生成するようにするために、前記位相重み値ベクトル合成部から出力される水平偏波及び垂直偏波合成信号のチャネル応答相関値を前記第１及び第２の位相重み値ベクトル生成部に提供するチャネル推定部と、
    を備えることを特徴とする請求項１２に記載の無線中継装置。
14. 前記位相重み値ベクトル合成部は、
    前記受信信号処理部からの複数個の水平偏波信号と前記第１の位相重み値ベクトル生成部で生成された複数個の位相重み値ベクトルとを合成するための第１の位相重み値ベクトル合成部と、
    前記受信信号処理部からの複数個の垂直偏波信号と前記第２の位相重み値ベクトル生成部で生成された複数個の位相重み値ベクトルとを合成するための第２の位相重み値ベクトル合成部と、
    を備えることを特徴とする請求項１３に記載の無線中継装置。
15. 無線中継システムの動作方法であって、
    基地局からＭＩＭＯ信号（中継信号）を受信するステップと、
    前記受信された中継信号に適応的に位相重み値を適用してビーム形成を制御するステップと、
    前記受信された中継信号に流入した帰還干渉信号を予測し分析して適応的に帰還干渉信号を除去するステップと、
    サービス領域の無線端末機にＭＩＭＯ信号を送信するステップと、
    を含むことを特徴とする無線中継システムの動作方法。
16. 無線中継装置の動作方法であって、
    下向きリンク中継信号を受信して信号処理を行うステップと、
    前記信号処理された下向きリンク中継信号に混在した基地局を探索して中継対象基地局を選択するステップと、
    前記信号処理された下向きリンク中継信号から前記基地局の入射方向情報を取得し、前記取得された入射方向情報に基づいて前記中継対象基地局の下向きリンク中継信号に対する位相重み値ベクトルを生成して合成するビーム形成制御ステップと、
    前記位相重み値ベクトルが合成された下向きリンク中継信号に含まれた帰還干渉信号を除去するステップと、
    前記帰還干渉信号が除去された下向きリンク中継信号を信号処理して送信するステップと、
    を含むことを特徴とする無線中継装置の動作方法。
17. 前記ビーム形成制御ステップは、
    水平偏波または垂直偏波信号から前記探索された基地局の位相情報を取得する過程と、
    前記取得された位相情報から前記探索された基地局の位相ベクトルを推定し、前記推定された位相ベクトルから中継対象基地局信号の信号対雑音比が最大になるように位相重み値ベクトルを生成する過程と、
    前記水平偏波及び垂直偏波信号と前記生成された位相重み値ベクトルとを合成して水平偏波及び垂直偏波合成信号を出力する過程と、
    を含み、
    前記位相重み値ベクトルを生成する過程は、
    前記水平偏波及び垂直偏波合成信号のチャネル応答が独立するように位相重み値ベクトルを生成することを特徴とする請求項１６に記載の無線中継装置の動作方法。

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