JP4710967B2

JP4710967B2 - 無線中継装置

Info

Publication number: JP4710967B2
Application number: JP2008318482A
Authority: JP
Inventors: 昌典栗田; 隆之新居; 一弘松本; 昌行松尾
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2008-12-15
Filing date: 2008-12-15
Publication date: 2011-06-29
Anticipated expiration: 2023-04-28
Also published as: JP2009118494A

Description

本発明は、送信チャネル及び受信チャネルで使用する周波数帯が近接する、ＴＤＭＡ方式を用いる無線通信システムにあって、弱電界地域を通信エリアとして補うために使用される無線中継装置に関するものである。

ＴＤＭＡ方式を用いた無線通信システムで電波の中継を行う場合、ＴＤＭＡの無線中継装置１には図８に示すように２系統の無線機部２Ａ，２Ｂを搭載し、一方の無線機部２Ａで基地局３との通信を行うと同時に、他方の無線機部２Ｂで端末機４との通信を行う必要がある。この場合例えば基地局３から基地局向けアンテナ５Ａを介して無線機部２Ａの受信部（図示せず）で受信復調された復調信号は無線機部２Ｂの送信部（図示せず）に送られ、この送信部で送信信号として無線周波数変換された後、端末機向けアンテナ５Ｂを介して端末機４へ送られる。

逆に端末機４から端末機向けアンテナ５Ｂを介して無線機部２Ｂの受信部（図示せず）で受信復調された復調信号は、無線機部２Ａの送信部（図示せず）に送られ、この送信部で送信信号として無線周波数変換された後、基地局向けアンテナ５Ａを介して基地局３に送られるようになっている。

ところでＰＨＳの場合、図９に示すように上りと下りに夫々４つのタイムスロット（以下スロットと略す）を用いて通信を行うようになっており、例えば無線機部４Ａと無線機部４ＢとでスロットＡｔ１とスロットＢｒ１を同時に使用すると、送信スロットＡｔ１での不要輻射によって受信スロットＢｒ１の受信感度抑圧が発生する。

そのため無線中継装置１では、従来、一方の無線機部が発する不要輻射による他方の無線機部への受信感度抑圧を防ぐ目的で、一方の無線機部が送信しているタイミングでは、他方の無線機部では受信しないようにしていた。

また、送信アンテナから受信アンテナに送出出力の一部が廻り込んで異常発振を起こすのを周波数オフセットにより抑圧する機能を備えた無線中継装置も提供されている（例えば特許文献１）。
特開平１１−１１２４０２号公報

一方の無線機部が発する不要輻射による他方の無線機部への受信感度抑圧を防ぐ目的で、一方の無線機部が送信しているタイミングでは、他方の無線機部では受信しないようにしていた従来の無線中継装置では、一方の無線機が送信しているタイミングでは、他方の無線機は待機状態または送信状態にする必要があるが、２系統の無線機を交互に待機状態と通信状態にさせる場合、一つの無線中継装置当たりの収容可能回線数または通信速度が半分になっていた。

また、無線中継装置内に搭載される２系統の無線機の一方が送信するときは他方も送信、一方が受信するときは他方も受信とする従来例では、基地局と端末機間では無線中継装置を介して通信する場合と、無線中継装置を介さずに通信する場合で、送受信のタイミングが反転していた。

更に、上記特許文献１の場合には、ＩＦ信号を抽出し、位相、振幅、遅延時間を制御して合成器で廻り込み成分を億さえるＩＦ操作系と、結合器１４で抽出しＲＦ信号を同様に制御して合成器で抑えるＲＦ操作系を設ける等構成が複雑であった。

本発明は、上述の点に鑑みて為されたもので、その目的とするところは一方の無線機が発する不要輻射による他方の無線機部への受信感度抑圧を軽減し、一つの無線中継装置当たりの収容可能回線数または通信速度を高めることが可能な無線中継装置を提供することにある。

請求項１の発明では、送信チャネル及び受信チャネルで使用する周波数帯が近接する、ＴＤＭＡ方式を用いる無線通信システムにあって、弱電界地域を通信エリアとして補うために使用され、基地局若しくは端末機から送信された電波を基地局向けアンテナ若しくは端末機向けアンテナで受信した後に、受信信号を端末機若しくは基地局に向けて端末機向けアンテナ若しくは基地局向けアンテナから送信する無線中継装置において、前記基地局向けアンテナの偏波面の方向と前記端末機向けアンテナの偏波面の方向とを異ならせて設置した第１のアンテナ装置、前記基地局向けアンテナ及び前記端末機向けアンテナを互いにヌル方向となる方向に向けて設置した第２のアンテナ装置、前記基地局向けアンテナとして無指向性アンテナを、前記端末機向けアンテナとして指向性アンテナを夫々用いた第３のアンテナ装置、前記基地局向けアンテナ及び前記端末機向けアンテナとして夫々に指向性アンテナを用いるとともに夫々の指向方向を異ならせて設置した第４のアンテナ装置の何れか一つからなる一のアンテナ装置と、基地局向けアンテナ及び端末機向けアンテナが共に無指向性アンテナからなる他のアンテナ装置と、スロット使用率の監視を行いスロット使用率が５０％以下のときに他のアンテナ装置に、スロットの使用率が５０％を越える場合に一のアンテナ装置に、使用するアンテナを切り替えるアンテナ選択手段とを備えていることを特徴とする。

この発明によれば、設置環境に応じたアンテナ装置に切り替えることで、アイソレーションを高め、自己妨害波による受信感度抑圧を軽減し、一つの無線中継装置当たりの収納可能回線数または通信速度を高めることができる。

本発明は、設置環境に応じたアンテナ装置に切り替えることで、アイソレーションを高め、自己妨害波による受信感度抑圧を軽減し、一つの無線中継装置当たりの収納可能回線数または通信速度を高めることができるという効果を奏する。

（基本形態１）
図２は本基本形態の無線中継装置１の外観を示しており、装置本体１０内には図８に示す無線中継装置１と同様に２系統の無線機部（図示せず）を収納し、装置本体４の両側側面には基地局向けの無線機部のアンテナ給電路に接続されるモノポール型の基地局向けアンテナ５Ａ、端末機向けの無線機部のアンテナ給電路に接続されるモノポール型の端末機向けアンテナ５Ｂを夫々取り付けて無線中継装置１のアンテナ装置としている点に特徴がある。

そして図示例では基地局向けアンテナ５Ａの偏波面を垂直方向に向け、端末機向けアンテナ５Ｂの偏波面を水平方向に向けてある。

而して本基本形態では、基地局向けアンテナ５Ａを垂直偏波、端末機向けアンテナ５Ｂを水平偏波とすることで、両アンテナ５Ａ，５Ｂ間のアイソレーションを高め、自己妨害波による受信感度抑圧を軽減し、一つの無線中継装置１当たりの収容可能回線数または通信速度を高めることを可能としている。

尚基地局向けアンテナ５Ａの偏波面を垂直偏波とした理由は、通常基地局では垂直偏波アンテナが使用され、また無線中継装置１からみて基地局からの電波が端末機からの電波に比べて弱いため、基地局からの電波を受信しやすいようにするためである。

また、本基本形態においては、両アンテナ５Ａ，５Ｂとして直線偏波のアンテナを用いているが、円偏波アンテナを用いてその偏波を変えても同様にアイソレーションを高め、自己妨害波による受信感度抑圧を軽減できる。

（基本形態２）
基本形態１では基地局向けアンテナ５Ａの偏波面と、端末局向けアンテナ５の偏波面とを異ならしたアンテナ装置を用いたが、本基本形態は、図３に示すように装置本体１０の上面の両側に互いにヌル方向に向けて水平配置したモノポール型の基地局向けアンテナ５Ａと端末機向けアンテナ５Ｂとを配置したアンテナ装置を用いている点に特徴がある。

而して本基本形態では、基地局向けアンテナ５Ａと端末機向けアンテナ５Ｂを互いにヌル方を向けることで、アンテナ５Ａ，５Ｂ間のアイソレーションを高め、自己妨害波による受信感度抑圧を軽減し、一つの無線中継装置当たりの収容可能回線数または通信速度を高めることを可能としている。

尚装置本体１０内には図８で示す場合と同様に基地局向けの無線機部と、端末機向けの無線機部とを収納している。

（基本形態３）
本基本形態は、図４に示すように無線中継装置１の装置本体１０の一方の側面に垂直方向に設けた無指向性のダイポール型の基地局向けアンテナ５Ａと、装置本体１０の他方の側面に設けたパッチアンテナからなる指向性を有する端末機向けアンテナ５Ｂとからなるアンテナ装置を用いている点に特徴がある。

而して本基本形態では、基地局向けアンテナ５Ａを無指向性アンテナ、端末機向けアンテナ５Ｂを指向性アンテナとすることで、両アンテナ５Ａ、５Ｂに無指向性アンテナを用いた無線中継装置と同等の中継可能エリアを保ったまま、アンテナ５Ａ，５Ｂ間のアイソレーションを高め、自己妨害波による受信感度抑圧を軽減し、一つの無線中継装置当たりの収容可能回線数または通信速度を高めることを可能としている。

尚、装置本体１０内には図８で示す場合と同様に基地局向けの無線機部と、端末機向けの無線機部とを収納している。

（基本形態４）
本基本形態は、図５に示すように無線中継装置１の装置本体１０の両側面に夫々設けられた指向性を有するパッチアンテナからなる基地局向けアンテナ５Ａ、端末機向けアンテナ５Ｂにより構成されるアンテナ装置を用いている点に特徴がある。

而して本基本形態では、基地局向けアンテナ５Ａ及び端末機向けアンテナ５Ｂを共に指向性アンテナとすることで、アンテナ５Ａ，５Ｂ間のアイソレーションを高め、自己妨害波による受信感度抑圧を軽減し、一つの無線中継装置当たりの収容可能回線数または通信速度を高めることを可能としている。

（基本形態５）
本基本形態は、図６に示すように基地局向けの無線機部２Ａの受信部２０での受信信号から基地局によって割り当てられたスロットを検出してその使用スロットを端末局向けの無線機部２Ｂへ通知する使用スロット通知部２６と、該使用スロット通知部２６からの通知に基づいて、端末機向けの無線機部２Ｂの送信部２１での使用スロットを決定するスロット制御部２７とを設けた点に特徴があり、基地局向けアンテナ５Ａ，端末機向けアンテナ５Ｂとして共に従来と同様に垂直偏波のモノポール型のアンテナを用いたアンテナ装置を使用している。

而して本基本形態では、図７に示すように基地局によって割り当てられた使用スロット通知部２６から割り当てのスロットが通知されると、スロット制御部２７は、基地局との通信での使用スロット数が３以上若しくは３未満かをチェックする（Ｓ１）。ここで、ＰＨＳで使用されるスロットは図９で説明したように全スロット数が４スロットである。そしてその使用スロット使用が３未満、つまり使用率が５０％以下の場合、スロット制御部２７は使用スロット通知部２６に対して対基地局使用スロットの問い合わせを行い（Ｓ２）、その問い合わせ結果から対基地局未使用スロットを任意に対端末機用に割り当てる（Ｓ３）。そしてスロットを対端末機に使用するか否かの判定（Ｓ４）後、使用しなければ割り当てを完了し、使用する場合には上記未使用スロットを対端末機に使用するスロットとして切り替える（Ｓ５）。一方基地局との通信でスロット使用数が３以上、つまり使用率が５０％を超える場合、対端末機との通信に使用するスロットとして空きスロットを任意に選択し（Ｓ６）、送信部２１に対するスロット割り当てを完了する。

これにより、基地局との通信でのスロット使用率が５０％以下であれば端末機側での送信による受信感度抑圧が発生しなくなり、通信速度を高めることが可能となる。

（実施形態）
基本形態５では対端末機で使用するスロットを、基地局との通信でのスロット使用率で割り当て制御するようにしているが、本実施形態は基本形態５の構成に加えて、図１に示すようにスロット使用率が５０％以下の場合は、アンテナ装置（他のアンテナ装置）としては無指向性のアンテナ５Ａ、５Ｂを使用するように切り替えスイッチ２８Ａ，２８Ｂを駆動して切り替え、スロット使用率が５０％を超える場合には、同軸ケーブル６Ａ，６Ｂ付きのアンテナ５Ａ、５Ｂからなるアンテナ装置（一のアンテナ装置）を使用するように切り替えスイッチ２８Ａ，２８Ｂを駆動する構成（アンテナ選択手段）を加えた点に特徴がある。ここで同軸ケーブル６Ａ，６Ｂ付きのアンテナ５Ａ，５Ｂとしては指向性のパッチアンテナを用いる。勿論基本形態１乃至４のいずれか１つのアンテナ装置を用いても良い。

而して本実施形態では、スロット使用率が５０％以下であれば、従来の無指向性のアンテナ５Ａ，５Ｂを用いた無線中継装置と同様の中継可能エリアを保つことができ、スロット使用率が５０％を越える場合であれば、自己妨害波の受信感度抑圧を軽減し、一つの無線中継装置当たりの収容可能回線数または通信速度を高めることが可能となる。

本発明の一実施形態の無線中継装置の回路構成図である。本発明の基本形態１の無線中継装置の斜視図である。本発明の基本形態２の無線中継装置の斜視図である。本発明の基本形態３の無線中継装置の斜視図である。本発明の基本形態４の無線中継装置の斜視図である。本発明の基本形態５の無線中継装置の回路構成図である。同上の動作説明用フローチャートである。無線中継装置を用いた通信システム図である。同上の通信システムに用いるタイムスロットのタイミングチャートである。

符号の説明

１無線中継装置
５Ａ基地局向けアンテナ
５Ｂ端末機向けアンテナ
６Ａ，６Ｂ同軸ケーブル
２８Ａ，２８Ｂ切り替えスイッチ

Claims

送信チャネル及び受信チャネルで使用する周波数帯が近接する、ＴＤＭＡ方式を用いる無線通信システムにあって、弱電界地域を通信エリアとして補うために使用され、基地局若しくは端末機から送信された電波を基地局向けアンテナ若しくは端末機向けアンテナで受信した後に、受信信号を端末機若しくは基地局に向けて端末機向けアンテナ若しくは基地局向けアンテナから送信する無線中継装置において、
前記基地局向けアンテナの偏波面の方向と前記端末機向けアンテナの偏波面の方向とを異ならせて設置した第１のアンテナ装置、前記基地局向けアンテナ及び前記端末機向けアンテナを互いにヌル方向となる方向に向けて設置した第２のアンテナ装置、前記基地局向けアンテナとして無指向性アンテナを、前記端末機向けアンテナとして指向性アンテナを夫々用いた第３のアンテナ装置、前記基地局向けアンテナ及び前記端末機向けアンテナとして夫々に指向性アンテナを用いるとともに夫々の指向方向を異ならせて設置した第４のアンテナ装置の何れか一つからなる一のアンテナ装置と、基地局向けアンテナ及び端末機向けアンテナが共に無指向性アンテナからなる他のアンテナ装置と、スロット使用率の監視を行いスロット使用率が５０％以下のときに他のアンテナ装置に、スロットの使用率が５０％を越える場合に一のアンテナ装置に、使用するアンテナを切り替えるアンテナ選択手段とを備えていることを特徴とする無線中継装置。