JP3582484B2 - 無線中継器 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線中継器に関するものであり、特に増幅器の利得制御に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図４に従来から用いられている無線中継器の構成例を示す。この例では、上り下り回線を時分割複信（ＴＤＤ）方式で双方向通信を行う無線システムについて示している。下り回線では無線中継器１００は基地局１から送信された信号をアンテナ３で受信し、切替回路４により下り回線の可変利得増幅器５に入力される。可変利得増幅器５では入力信号を所定のレベルまで増幅した後、切替回路８を通して、アンテナ９により端末２に送信する。このとき受信電力は基地局と中継器間の距離などによって変化して一定ではない。この受信電力に応じて所定の送信電力まで増幅するために、自動利得制御回路（ＡＧＣ）７は可変利得増幅器５の利得を制御している。
【０００３】
次に上り回線では切替回路４及び８をａ−ｂ接続からａ−ｃ接続に切替える。無線中継器１００は端末２から送信された信号をアンテナ９で受信し、切替回路８により上り回線の可変利得増幅器１０に入力される。可変利得増幅器１０では入力信号を所定のレベルまで増幅した後、切替回路４を通して、アンテナ３により基地局１に送信する。このとき端末と中継器間の距離などにより受信電力が端末毎に異なり、ＡＧＣ１２は可変利得増幅器１０の利得を端末毎に制御している。この回路は特開平１０−２２８９５「無線中継増幅装置」に示されている。
【０００４】
なお通常は、入力及び出力電力レベルにより受信側には低雑音増幅器が、送信側には高出力増幅器が接続されているが、この図では省いている。また、無線中継器が周波数変換を行うケースもあるが、この例では省いている。
【０００５】
図５に端末が行う送信電力制御の構成例を示す。これは、ＥＴＳＩ ＢＲＡＮの５ＧＨｚ帯高速無線アクセスシステムＨＩＰＥＲＬＡＮ２の仕様による例を示す。まず端末は基地局が送信する報知信号（ＢＣＨ）を受信する。この報知信号には基地局の送信電力（ＡＰ＿Ｔｘ＿Ｌｅｖｅｌ）と基地局が所望する上り回線の受信電力（ＡＰ＿Ｒｘ＿ＵＬ＿Ｌｅｖｅｌ）の情報が含まれている。端末は報知信号を復調して得られたこれらの情報を送信電力制御回路１８に入力する。次に端末は下り回線の受信電力ＲＳＳＩを検出器１９により検出して送信電力制御回路１８に入力する。送信電力制御回路１８は、端末の送信電力Ｐｔ，ｍｔを以下の（１）式で決定する。
Ｐｔ，ｍｔ＝ｍｉｎ（ＡＰ＿Ｔｘ＿Ｌｅｖｅｌ−ＲＳＳＩ＋ＡＰ＿Ｒｘ＿ＵＬ＿Ｌｅｖｅｌ， ＡＰ＿Ｔｘ＿Ｌｅｖｅｌ） （１）
基地局と端末の間の伝搬損失が小さい場合（ＲＳＳＩ＞ＡＰ＿Ｒｘ＿ＵＬ＿Ｌｅｖｅｌ）は、端末は送信電力をＡＰ＿Ｔｘ＿Ｌｅｖｅｌ以下の値に抑える。このとき、基地局の受信電力Ｐｒ，ａｐはＡＰ＿Ｒｘ＿ＵＬ＿Ｌｅｖｅｌになる。基地局と端末の間の伝搬損失が大きい場合（ＲＳＳＩ＜ＡＰ＿Ｒｘ＿ＵＬ＿Ｌｅｖｅｌ）は、端末は送信電力を最大のＡＰ＿Ｔｘ＿Ｌｅｖｅｌにするが、基地局の受信電力はＡＰ＿Ｒｘ＿ＵＬ＿Ｌｅｖｅｌに達しなくなる。こうして、端末が上り回線に送信電力制御を行うことにより、基地局の受信電力Ｐｒ，ａｐはＡＰ＿Ｒｘ＿ＵＬ＿Ｌｅｖｅｌ以下になる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前述の無線中継器はその増幅器の利得制御を、下り回線と上り回線を独立に制御していた。また、上り回線では端末毎にその利得を制御していた。このため、無線中継器が必要とするダイナミックレンジは、想定される遠近差をカバーするため非常に大きいものであった。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、端末が送信電力制御を行う無線システムにおいて、無線中継器が端末毎に利得制御を行わず、小さなダイナミックレンジで無線中継を行うことを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の特徴は、端末から無線中継器を介して基地局への上り回線に対して端末が送信電力制御を行う無線システムにおける無線中継器において、基地局が送信する制御信号を受信して、これに含まれる基地局の送信電力と基地局の希望受信電力からシステムの最大利得を得る手段と、基地局から無線中継器を介して端末への下り回線の信号を受信して、所定の送信電力まで増幅する手段と、この下り回線を増幅する手段の利得を下り回線の受信電力に応じて自動的に制御して、これを下り回線利得とする手段と、上り回線の信号を受信して、所定の送信電力まで増幅する手段と、この上り回線を増幅する手段の利得として、前記の最大利得と前記の下り回線利得の小さい方を選択する手段とを備えた無線中継器にある。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。
【００１０】
図１は、第１実施例を示した図である。図１に示すように切替回路４及び８の状態が共にａ−ｂ接続のときに下り回線となり、これとは逆に、両者共にａ−ｃ接続のときに上り回線となる。下り回線では従来例と同様に、無線中継器１００は基地局１から送信された信号をアンテナ３で受信し、可変利得増幅器５により入力信号を所定のレベルＡＰ＿Ｔｘ＿Ｌｅｖｅｌまで増幅した後、アンテナ９により端末１あるいは２に送信する。このとき受信電力に応じてＡＧＣ７は可変利得増幅器５の利得を制御している。
【００１１】
次に無線中継器１０１は基地局１が送信する報知信号（ＢＣＨ）を受信し、復調して得られたＡＰ＿Ｔｘ＿Ｌｅｖｅｌ（基地局の送信電力）とＡＰ＿Ｒｘ＿ＵＬ＿Ｌｅｖｅｌ（基地局の希望受信電力）の情報を上り利得制御回路２３に入力する。さらに無線中継器はＡＧＣ７で得られた下り回線の利得Ｇｄを上り利得制御回路２３に入力する。上り利得制御回路２３は、上り回線の利得Ｇｕを以下の（２）式で決定する。
Ｇｕ＝ｍｉｎ（Ｇｄ，ＡＰ＿Ｔｘ＿Ｌｅｖｅｌ−ＡＰ＿Ｒｘ＿ＵＬ＿Ｌｅｖｅｌ） （２）
ＡＰ＿Ｔｘ＿Ｌｅｖｅｌ−ＡＰ＿Ｒｘ＿ＵＬ＿Ｌｅｖｅｌは基地局の送信電力と基地局の希望受信電力の差であり、このシステムが想定する回線の最大利得、つまり伝搬損失である。基地局と無線中継器の間の伝搬損失が小さい場合は、ＧｕはＧｄとなり、逆にこの伝搬損失が大きい場合は、Ｇｕは最大利得ＡＰ＿Ｔｘ＿Ｌｅｖｅｌ−ＡＰ＿Ｒｘ＿ＵＬ＿Ｌｅｖｅｌになる。
【００１２】
このように、上り回線の利得が下り回線の利得と報知情報の最大利得の値によって決定され、上り回線の伝搬損失にはよらず、端末ごとに制御を行わないことが本発明のひとつで特徴である。
【００１３】
一方、端末１及び２は無線中継器１０１から送信される信号を基準に送信電力制御を行うため、無線中継器の上り回線の受信電力はＡＰ＿Ｒｘ＿ＵＬ＿Ｌｅｖｅｌ以下になる。したがって、無線中継器の上り回線の送信電力は最大でＡＰ＿Ｔｘ＿Ｌｅｖｅｌとなる。
【００１４】
こうして、上り回線の無線中継器と端末の間の伝搬損失は端末の送信電力制御で吸収し、無線中継器はもっぱら基地局と無線中継器の間の伝搬損失をカバーすることになり、これは下り回線の利得制御で得られた情報を用いることができる。
【００１５】
このようにして、第１実施例の無線中継器では、上り回線において端末毎に利得制御を行う必要がない。また小さなダイナミックレンジのため、可変利得増幅器１０の可変幅も小さくすることができる。
【００１６】
図２に本発明の第２実施例を示す。第２実施例の無線中継器１０２では、下り回線の可変利得増幅器５を制御しているＡＧＣ７の出力にホールド回路２４を設置し、可変利得増幅器５の制御信号の値を１フレームの間保持している。このホールド回路２４により、下り回線の制御信号は１フレーム前のＡＧＣ７出力を用いる。
【００１７】
この様子を図３に示す。図中の（ａ）は無線中継器の下り回線の受信バースト信号、（ｂ）は下り回線の送信バースト信号で従来のＡＧＣを用いた場合、（ｃ）は下り回線の送信バースト信号で第２実施例の場合を示す。（ｂ）の場合では、無線中継器が受信したバースト信号を増幅するときに、バースト信号の先頭ではＡＧＣが利得を決定するまでの振幅変動が生じる。無線中継器がこのＡＧＣによる振幅変動をもつ信号をそのまま送信した場合、端末の受信機がうまく受信しなくなることが生じる。しかし（ｃ）では、１フレーム前の利得を用いて増幅し、送信中の利得は固定しており、送信信号にＡＧＣによる振幅変動が生じない。このフレーム中にＡＧＣが決定した増幅器の利得は次フレームの下り回線の中継前に更新される。これにより下り回線の利得制御は１フレーム分遅れるが、基地局も無線中継器も通常は固定して動かないため、一般的な無線システムのフレーム長の時間に急激にレベルが大きく変動することはないと考えられる。さらに、フレーム前の利得の代わりに、過去の複数のフレームのレベルの平均値を用いて利得を決定してもよい。
【００１８】
【発明の効果】
本発明の第１実施例の無線中継器により、上り回線において端末毎に利得制御を行う必要がなく、またダイナミックレンジを小さくすることができる。また第２実施例の無線中継器により、中継中にＡＧＣによる振幅変動を加えることを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例のブロック図である。
【図２】本発明の第２実施例のブロック図である。
【図３】本発明のタイムチャートである。
【図４】従来の無線中継器のブロック図である。
【図５】端末の送信電力制御の構成例である。
【符号の説明】
１ 基地局
２ 端末
３、９、１３ アンテナ
４、８、１４ 切替回路
５、１０ 可変利得増幅器
６、１１ 分配器
７、１２ 自動利得増幅器（ＡＧＣ）
１５ 増幅器
１６ ダウンコンバータ
１７ 復調器
１８ 送信電力制御回路
１９ 検出器
２０ 変調器
２１ アップコンバータ
２２ 可変利得増幅器
２３ 上り利得制御回路
２４ ホールド回路
１００、１０１、１０２ 無線中継器
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線中継器に関するものであり、特に増幅器の利得制御に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図４に従来から用いられている無線中継器の構成例を示す。この例では、上り下り回線を時分割複信（ＴＤＤ）方式で双方向通信を行う無線システムについて示している。下り回線では無線中継器１００は基地局１から送信された信号をアンテナ３で受信し、切替回路４により下り回線の可変利得増幅器５に入力される。可変利得増幅器５では入力信号を所定のレベルまで増幅した後、切替回路８を通して、アンテナ９により端末２に送信する。このとき受信電力は基地局と中継器間の距離などによって変化して一定ではない。この受信電力に応じて所定の送信電力まで増幅するために、自動利得制御回路（ＡＧＣ）７は可変利得増幅器５の利得を制御している。
【０００３】
次に上り回線では切替回路４及び８をａ−ｂ接続からａ−ｃ接続に切替える。無線中継器１００は端末２から送信された信号をアンテナ９で受信し、切替回路８により上り回線の可変利得増幅器１０に入力される。可変利得増幅器１０では入力信号を所定のレベルまで増幅した後、切替回路４を通して、アンテナ３により基地局１に送信する。このとき端末と中継器間の距離などにより受信電力が端末毎に異なり、ＡＧＣ１２は可変利得増幅器１０の利得を端末毎に制御している。この回路は特開平１０−２２８９５「無線中継増幅装置」に示されている。
【０００４】
なお通常は、入力及び出力電力レベルにより受信側には低雑音増幅器が、送信側には高出力増幅器が接続されているが、この図では省いている。また、無線中継器が周波数変換を行うケースもあるが、この例では省いている。
【０００５】
図５に端末が行う送信電力制御の構成例を示す。これは、ＥＴＳＩ ＢＲＡＮの５ＧＨｚ帯高速無線アクセスシステムＨＩＰＥＲＬＡＮ２の仕様による例を示す。まず端末は基地局が送信する報知信号（ＢＣＨ）を受信する。この報知信号には基地局の送信電力（ＡＰ＿Ｔｘ＿Ｌｅｖｅｌ）と基地局が所望する上り回線の受信電力（ＡＰ＿Ｒｘ＿ＵＬ＿Ｌｅｖｅｌ）の情報が含まれている。端末は報知信号を復調して得られたこれらの情報を送信電力制御回路１８に入力する。次に端末は下り回線の受信電力ＲＳＳＩを検出器１９により検出して送信電力制御回路１８に入力する。送信電力制御回路１８は、端末の送信電力Ｐｔ，ｍｔを以下の（１）式で決定する。
Ｐｔ，ｍｔ＝ｍｉｎ（ＡＰ＿Ｔｘ＿Ｌｅｖｅｌ−ＲＳＳＩ＋ＡＰ＿Ｒｘ＿ＵＬ＿Ｌｅｖｅｌ， ＡＰ＿Ｔｘ＿Ｌｅｖｅｌ） （１）
基地局と端末の間の伝搬損失が小さい場合（ＲＳＳＩ＞ＡＰ＿Ｒｘ＿ＵＬ＿Ｌｅｖｅｌ）は、端末は送信電力をＡＰ＿Ｔｘ＿Ｌｅｖｅｌ以下の値に抑える。このとき、基地局の受信電力Ｐｒ，ａｐはＡＰ＿Ｒｘ＿ＵＬ＿Ｌｅｖｅｌになる。基地局と端末の間の伝搬損失が大きい場合（ＲＳＳＩ＜ＡＰ＿Ｒｘ＿ＵＬ＿Ｌｅｖｅｌ）は、端末は送信電力を最大のＡＰ＿Ｔｘ＿Ｌｅｖｅｌにするが、基地局の受信電力はＡＰ＿Ｒｘ＿ＵＬ＿Ｌｅｖｅｌに達しなくなる。こうして、端末が上り回線に送信電力制御を行うことにより、基地局の受信電力Ｐｒ，ａｐはＡＰ＿Ｒｘ＿ＵＬ＿Ｌｅｖｅｌ以下になる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前述の無線中継器はその増幅器の利得制御を、下り回線と上り回線を独立に制御していた。また、上り回線では端末毎にその利得を制御していた。このため、無線中継器が必要とするダイナミックレンジは、想定される遠近差をカバーするため非常に大きいものであった。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、端末が送信電力制御を行う無線システムにおいて、無線中継器が端末毎に利得制御を行わず、小さなダイナミックレンジで無線中継を行うことを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の特徴は、端末から無線中継器を介して基地局への上り回線に対して端末が送信電力制御を行う無線システムにおける無線中継器において、基地局が送信する制御信号を受信して、これに含まれる基地局の送信電力と基地局の希望受信電力からシステムの最大利得を得る手段と、基地局から無線中継器を介して端末への下り回線の信号を受信して、所定の送信電力まで増幅する手段と、この下り回線を増幅する手段の利得を下り回線の受信電力に応じて自動的に制御して、これを下り回線利得とする手段と、上り回線の信号を受信して、所定の送信電力まで増幅する手段と、この上り回線を増幅する手段の利得として、前記の最大利得と前記の下り回線利得の小さい方を選択する手段とを備えた無線中継器にある。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。
【００１０】
図１は、第１実施例を示した図である。図１に示すように切替回路４及び８の状態が共にａ−ｂ接続のときに下り回線となり、これとは逆に、両者共にａ−ｃ接続のときに上り回線となる。下り回線では従来例と同様に、無線中継器１００は基地局１から送信された信号をアンテナ３で受信し、可変利得増幅器５により入力信号を所定のレベルＡＰ＿Ｔｘ＿Ｌｅｖｅｌまで増幅した後、アンテナ９により端末１あるいは２に送信する。このとき受信電力に応じてＡＧＣ７は可変利得増幅器５の利得を制御している。
【００１１】
次に無線中継器１０１は基地局１が送信する報知信号（ＢＣＨ）を受信し、復調して得られたＡＰ＿Ｔｘ＿Ｌｅｖｅｌ（基地局の送信電力）とＡＰ＿Ｒｘ＿ＵＬ＿Ｌｅｖｅｌ（基地局の希望受信電力）の情報を上り利得制御回路２３に入力する。さらに無線中継器はＡＧＣ７で得られた下り回線の利得Ｇｄを上り利得制御回路２３に入力する。上り利得制御回路２３は、上り回線の利得Ｇｕを以下の（２）式で決定する。
Ｇｕ＝ｍｉｎ（Ｇｄ，ＡＰ＿Ｔｘ＿Ｌｅｖｅｌ−ＡＰ＿Ｒｘ＿ＵＬ＿Ｌｅｖｅｌ） （２）
ＡＰ＿Ｔｘ＿Ｌｅｖｅｌ−ＡＰ＿Ｒｘ＿ＵＬ＿Ｌｅｖｅｌは基地局の送信電力と基地局の希望受信電力の差であり、このシステムが想定する回線の最大利得、つまり伝搬損失である。基地局と無線中継器の間の伝搬損失が小さい場合は、ＧｕはＧｄとなり、逆にこの伝搬損失が大きい場合は、Ｇｕは最大利得ＡＰ＿Ｔｘ＿Ｌｅｖｅｌ−ＡＰ＿Ｒｘ＿ＵＬ＿Ｌｅｖｅｌになる。
【００１２】
このように、上り回線の利得が下り回線の利得と報知情報の最大利得の値によって決定され、上り回線の伝搬損失にはよらず、端末ごとに制御を行わないことが本発明のひとつで特徴である。
【００１３】
一方、端末１及び２は無線中継器１０１から送信される信号を基準に送信電力制御を行うため、無線中継器の上り回線の受信電力はＡＰ＿Ｒｘ＿ＵＬ＿Ｌｅｖｅｌ以下になる。したがって、無線中継器の上り回線の送信電力は最大でＡＰ＿Ｔｘ＿Ｌｅｖｅｌとなる。
【００１４】
こうして、上り回線の無線中継器と端末の間の伝搬損失は端末の送信電力制御で吸収し、無線中継器はもっぱら基地局と無線中継器の間の伝搬損失をカバーすることになり、これは下り回線の利得制御で得られた情報を用いることができる。
【００１５】
このようにして、第１実施例の無線中継器では、上り回線において端末毎に利得制御を行う必要がない。また小さなダイナミックレンジのため、可変利得増幅器１０の可変幅も小さくすることができる。
【００１６】
図２に本発明の第２実施例を示す。第２実施例の無線中継器１０２では、下り回線の可変利得増幅器５を制御しているＡＧＣ７の出力にホールド回路２４を設置し、可変利得増幅器５の制御信号の値を１フレームの間保持している。このホールド回路２４により、下り回線の制御信号は１フレーム前のＡＧＣ７出力を用いる。
【００１７】
この様子を図３に示す。図中の（ａ）は無線中継器の下り回線の受信バースト信号、（ｂ）は下り回線の送信バースト信号で従来のＡＧＣを用いた場合、（ｃ）は下り回線の送信バースト信号で第２実施例の場合を示す。（ｂ）の場合では、無線中継器が受信したバースト信号を増幅するときに、バースト信号の先頭ではＡＧＣが利得を決定するまでの振幅変動が生じる。無線中継器がこのＡＧＣによる振幅変動をもつ信号をそのまま送信した場合、端末の受信機がうまく受信しなくなることが生じる。しかし（ｃ）では、１フレーム前の利得を用いて増幅し、送信中の利得は固定しており、送信信号にＡＧＣによる振幅変動が生じない。このフレーム中にＡＧＣが決定した増幅器の利得は次フレームの下り回線の中継前に更新される。これにより下り回線の利得制御は１フレーム分遅れるが、基地局も無線中継器も通常は固定して動かないため、一般的な無線システムのフレーム長の時間に急激にレベルが大きく変動することはないと考えられる。さらに、フレーム前の利得の代わりに、過去の複数のフレームのレベルの平均値を用いて利得を決定してもよい。
【００１８】
【発明の効果】
本発明の第１実施例の無線中継器により、上り回線において端末毎に利得制御を行う必要がなく、またダイナミックレンジを小さくすることができる。また第２実施例の無線中継器により、中継中にＡＧＣによる振幅変動を加えることを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例のブロック図である。
【図２】本発明の第２実施例のブロック図である。
【図３】本発明のタイムチャートである。
【図４】従来の無線中継器のブロック図である。
【図５】端末の送信電力制御の構成例である。
【符号の説明】
１ 基地局
２ 端末
３、９、１３ アンテナ
４、８、１４ 切替回路
５、１０ 可変利得増幅器
６、１１ 分配器
７、１２ 自動利得増幅器（ＡＧＣ）
１５ 増幅器
１６ ダウンコンバータ
１７ 復調器
１８ 送信電力制御回路
１９ 検出器
２０ 変調器
２１ アップコンバータ
２２ 可変利得増幅器
２３ 上り利得制御回路
２４ ホールド回路
１００、１０１、１０２ 無線中継器
Claims (4)
- 端末から無線中継器を介して基地局への上り回線に対して端末が送信電力制御を行う無線システムにおける無線中継器において、
基地局が送信する制御信号を受信して、これに含まれる基地局の送信電力と基地局の希望受信電力からシステムの最大利得を得る手段と、
基地局から無線中継器を介して端末への下り回線の信号を受信して、所定の送信電力まで増幅する手段と、
この下り回線を増幅する手段の利得を下り回線の受信電力に応じて自動的に制御して、これを下り回線利得とする手段と、
上り回線の信号を受信して、所定の送信電力まで増幅する手段と、
この上り回線を増幅する手段の利得として、前記の最大利得と前記の下り回線利得の小さい方を選択する手段とを備えたことを特徴とする無線中継器。 - 下り回線の利得制御において、中継中のフレームの受信電力を用いずに、過去のフレームから決定した下り回線の利得を用いる手段とをさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の無線中継器。
- 下り回線の利得が中継中のフレームの直前のフレームから決定される請求項２記載の無線中継器。
- 下り回線の利得が、中継中のフレームまでの過去の複数のフレームのレベルの平均値から決定される請求項２記載の無線中継器。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000374453A JP3582484B2 (ja) | 2000-12-08 | 2000-12-08 | 無線中継器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2000374453A JP3582484B2 (ja) | 2000-12-08 | 2000-12-08 | 無線中継器 |
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|---|---|
| JP2002185382A JP2002185382A (ja) | 2002-06-28 |
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