JP5411607B2

JP5411607B2 - 無線中継装置、無線中継装置における通信方法、及び無線通信システム

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Publication number: JP5411607B2
Application number: JP2009169582A
Authority: JP
Inventors: 雅樹三田
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd; Sumitomo Electric Networks Inc
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd; Sumitomo Electric Networks Inc
Priority date: 2009-07-17
Filing date: 2009-07-17
Publication date: 2014-02-12
Anticipated expiration: 2029-07-17
Also published as: JP2011024141A

Description

本発明は、基地局と端末局との無線通信を中継する無線中継装置、その通信方法、及びそれを備えた無線通信システムに関し、特に、屋外基地局と屋内端末局との無線通信を中継する再生型屋内レピータに関する。

例えばＷｉＭＡＸを用いた無線通信システムにおいては、基地局からの電波が到達し難いエリア（例えば屋内）に端末局が存在する場合にも、基地局と端末局との間の通信状態を確保すべく、無線中継装置が用いられる。

無線中継装置は、基地局との間で電波の送受信を行うための対基地局アンテナと、端末局との間で電波の送受信を行うための対端末局アンテナとを有している。再生型の無線中継装置は、対基地局アンテナによって受信した基地局からの電波を一旦復調し、必要な信号のみを変調し、その信号を増幅した後に、対端末局アンテナから端末局に向けて送信する。また、再生型の無線中継装置は、対端末局アンテナによって受信した端末局からの電波を一旦復調し、必要な信号のみを変調し、その信号を増幅した後に、対基地局アンテナから基地局に向けて送信する。このように、無線中継装置を経由することによって、基地局と端末局との間の相互通信が確保される。

下記特許文献１には、無線中継装置を備えるＰＨＳ通信システムが開示されている。当該無線中継装置は、対基地局アンテナに接続された対基地局通信部と、対移動局アンテナに接続された対端末局通信部とを備える。そして、対基地局通信部の受信タイミングと対端末局通信部の送信タイミングとを一致させ、かつ、対基地局通信部の通信電波と対端末局通信部の通信電波との相互干渉を抑制すべく、ケーブルを用いた有線接続により対基地局通信部と対端末局通信部とを互いに離間して配置している。

特開２０００−７８０６５号公報

ＷｉＭＡＸに対応する無線中継装置においては、対基地局通信部の送信タイミングと対端末局通信部の受信タイミングとを一致させるとともに、対基地局通信部の受信タイミングと対端末局通信部の送信タイミングとを一致させる通信方式（後述の正転方式）が一般的である。

ところで、一般家庭内に設置される屋内レピータ等において、対基地局アンテナ及び対端末局アンテナを装置筐体に取り付けて一体型構成を実現しようとした場合には、必然的に、対基地局アンテナと対端末局アンテナとが接近する。そのため、対基地局アンテナと対端末局アンテナとの間のアンテナ間アイソレーションがとれなくなる。

従って、この場合には、対基地局アンテナからの送信電波が対端末局アンテナに回り込むことにより、対端末局通信部と端末局との間の通信性能に影響を及ぼすとともに、対端末局アンテナからの送信電波が対基地局アンテナに回り込むことにより、対基地局通信部と基地局との間の通信性能に影響を及ぼすこととなる。

ところで、無線中継装置の通信可能エリアを決定する上では、対基地局アンテナからの送信電波が対端末局通信部と端末局との間の通信性能に及ぼす影響が支配的となる場合が多いため、まずはこの影響への対策をとる必要がある。ここで、対基地局通信部の送信電力は基地局によって制御されるため、無線中継装置において自由に設定することはできない。従って、対基地局アンテナからの送信電波が対端末局通信部と端末局との間の通信性能に及ぼす影響を抑制するためには、特に、電波の干渉に起因する対端末局通信部の受信感度の低下（換言すれば最低受信感度の上昇）を抑制するためには、対端末局通信部において、端末局から送信される電波の受信電力の設定値を上げる必要がある。このことは、端末局の送信電力を上げることにつながる。

一般的に、端末局の送信電力は基地局の制御によって設定される。基地局は、基地局と端末局との間の伝搬損失等を考慮して端末局の送信電力を適正値に設定する。結果として、端末局からの送信電波が、接続対象ではない基地局（周辺基地局）へ与える影響が回避される。

しかしながら、正転方式を採用する無線中継装置と接続している端末局の送信電力は、上記の通り対基地局アンテナからの送信電波が対端末局通信部と端末局との間の通信性能に及ぼす影響を抑制すべく、伝搬損失に応じて設定されるべき適正値に比較して大きな値に設定する必要がある。その結果、端末局の消費電力が大きくなるとともに、無線中継装置の配下の端末局からの送信電波が周辺基地局や周辺端末局に影響を及ぼす可能性が高くなる。

また、対端末局アンテナからの送信電波が対基地局通信部と基地局との間の通信性能に及ぼす影響を抑制するためには、対端末局アンテナから対基地局アンテナへの電波の回り込みを抑制すべく、対端末局通信部の送信電力を下げる必要がある。このことは、無線中継装置の通信可能エリアを狭くする方向に作用する。

これに対して、上記特許文献１に開示された無線中継装置によると、対基地局通信部と対端末局通信部との間の物理的距離を遠ざけて配置することによってアンテナ間アイソレーションをとることができるため、正転方式における上述の課題を抑制することが可能となる。

しかしながら、上記特許文献１に開示された無線中継装置によると、有線接続によって対基地局通信部と対端末局通信部とを互いに離間して配置する必要がある。従って、通信電波の相互干渉の度合いを測定しながら対基地局通信部及び対端末局通信部の各々の設置箇所を選定する必要があり、しかも、両通信部の設置箇所間にケーブルを配線する必要があるため、設置作業が煩雑となってユーザの利便性が低い。また、対基地局通信部を格納するための筐体と対端末局通信部を格納するための筐体とが個別に必要になるとともに、ケーブルも必要となるため、コストの上昇を招く。

本発明はかかる問題を解決するために成されたものであり、対基地局通信部と対端末局通信部とを互いに離間して配置することなく、正転方式における課題を抑制することが可能な、無線中継装置、その通信方法、及びそれを備えた無線通信システムを得ることを目的とするものである。

本発明の第１の態様に係る無線中継装置は、基地局との間で電波の送受信を行うための対基地局アンテナと、端末局との間で電波の送受信を行うための対端末局アンテナとが、前記対基地局アンテナから送信された電波が対端末局通信部と前記端末局との間の通信性能に影響を及ぼし、又は、前記対端末局アンテナから送信された電波が対基地局通信部と
前記基地局との間の通信性能に影響を及ぼす位置関係で配置された無線中継装置であって、前記対基地局アンテナに接続された前記対基地局通信部と、前記対端末局アンテナに接続された前記対端末局通信部と、前記対基地局通信部が送信動作を行っている期間及び受信動作を行っている期間を検出し、前記対端末局通信部に対して送信動作を行わせる期間と受信動作を行わせる期間とを制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記対基地局通信部が受信動作を行っている期間内に、前記対端末局通信部に対して、受信動作及び送信動作の双方を行わせることを特徴とするものである。

第１の態様に係る無線中継装置によれば、制御部は、対基地局通信部が受信動作を行っている期間内に、対端末局通信部に対して、受信動作及び送信動作の双方を行わせる。そのため、対基地局通信部が送信動作を行っている期間内に、対端末局通信部に対して受信動作を行わせる必要がない。従って、対端末局アンテナが本来受信したい端末局からの送信電波に対して、対基地局通信部からの送信電波が妨害波となる事態を回避することができる。その結果、対基地局通信部が送信動作を行っている期間内に対端末局通信部に対して受信動作を行わせる場合と比較すると、対基地局アンテナと対端末局アンテナとの間の通信電波の相互干渉の影響が小さくなるため、対基地局通信部と対端末局通信部とを互いに離間して配置する必要がない。また、対基地局通信部から対端末局通信部への電波の干渉の影響が小さいため、対端末局通信部の最低受信感度が上昇することはなく、端末局の送信電力を上げる必要がない。その結果、端末局の消費電力を低減できるとともに、無線中継装置の配下の端末局からの送信電波が周辺基地局や周辺端末局に及ぼす影響を抑制することが可能となる。

また、対基地局通信部が送信動作を行っている期間（つまり基地局が受信動作を行っている期間）内に、端末局が送信動作を行う必要もない。そのため、本来の接続先の基地局ではない周辺基地局に対して、端末局からの送信電波が妨害波となる事態を回避することができる。

また、対基地局通信部が送信動作を行っている期間内に、対端末局通信部に対して送信動作を行わせる必要もない。従って、基地局が本来受信したい対基地局通信部からの送信電波に対して、対端末局通信部からの送信電波が妨害波となる事態を回避することができる。また、逆転方式（後述）とは異なり、対端末局通信部の送信電力を対基地局通信部の送信電力と同等にする必要がない。そのため、対端末局通信部からの送信電波が対基地局通信部と基地局との間の通信性能に及ぼす影響、対端末局通信部からの送信電波が周辺基地局に及ぼす影響、及び無線中継装置に求められる通信可能エリアの広さ等を考慮して、対端末局通信部の送信電力を、対基地局通信部の送信電力に拘わらず任意に設定することが可能となる。

本発明の第２の態様に係る無線中継装置は、第１の態様に係る無線中継装置において特に、前記制御部は、前記対基地局通信部が送信動作を行っている期間内には、前記対端末局通信部に対して、前記端末局との間での受信動作及び送信動作を行わせないことを特徴とするものである。

ここで、対基地局通信部が送信動作を行っている期間内に端末局が何らかの受信動作又は送信動作を行っていても、それが対端末局通信部との間での受信動作又は送信動作でなければ、第２の態様の範疇に含まれる。

第２の態様に係る無線中継装置によれば、制御部は、対基地局通信部が送信動作を行っている期間内には、対端末局通信部に対して、端末局との間での受信動作及び送信動作を行わせない。これにより、第１の態様に係る無線中継装置が企図する上記の効果を確実に得ることが可能となる。

本発明の第３の態様に係る無線中継装置は、基地局との間で電波の送受信を行うための対基地局アンテナと、端末局との間で電波の送受信を行うための対端末局アンテナとが、前記対基地局アンテナから送信された電波が対端末局通信部と前記端末局との間の通信性能に影響を及ぼし、又は、前記対端末局アンテナから送信された電波が対基地局通信部と前記基地局との間の通信性能に影響を及ぼす位置関係で配置された無線中継装置であって、前記対基地局アンテナに接続された前記対基地局通信部と、前記対端末局アンテナに接続された前記対端末局通信部と、前記対基地局通信部が送信動作を行っている期間及び受信動作を行っている期間を検出し、前記対端末局通信部に対して送信動作を行わせる期間と受信動作を行わせる期間とを制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記対基地局通信部が送信動作を行っている期間内には、前記対端末局通信部に対して、前記端末局との間での受信動作及び送信動作を行わせないことを特徴とするものである。

ここで、対基地局通信部が送信動作を行っている期間内に端末局が何らかの受信動作又は送信動作を行っていても、それが対端末局通信部との間での受信動作又は送信動作でなければ、第３の態様の範疇に含まれる。

第３の態様に係る無線中継装置によれば、制御部は、前記対基地局通信部が送信動作を行っている期間内には、前記対端末局通信部に対して、前記端末局との間での受信動作及び送信動作を行わせない。従って、対端末局アンテナが本来受信したい端末局からの送信電波に対して、対基地局通信部からの送信電波が妨害波となる事態を回避することができる。その結果、対基地局通信部が送信動作を行っている期間内に対端末局通信部に対して受信動作を行わせる場合と比較すると、対基地局アンテナと対端末局アンテナとの間の通信電波の相互干渉の影響が小さくなるため、対基地局通信部と対端末局通信部とを互いに離間して配置する必要がない。また、対基地局通信部から対端末局通信部への電波の干渉の影響が小さいため、対端末局通信部の最低受信感度が上昇することはなく、端末局の送信電力を上げる必要がない。その結果、端末局の消費電力を低減できるとともに、無線中継装置の配下の端末局からの送信電波が周辺基地局や周辺端末局に及ぼす影響を抑制することが可能となる。

また、対基地局通信部が送信動作を行っている期間（つまり基地局が受信動作を行っている期間）内に、端末局は送信動作を行わない。そのため、本来の接続先の基地局ではない周辺基地局に対して、端末局からの送信電波が妨害波となる事態を回避することができる。

また、対基地局通信部が送信動作を行っている期間内に、対端末局通信部は送信動作を行わない。従って、基地局が本来受信したい対基地局通信部からの送信電波に対して、対端末局通信部からの送信電波が妨害波となる事態を回避することができる。また、いわゆる逆転方式とは異なり、対端末局通信部の送信電力を対基地局通信部の送信電力と同等にする必要がない。そのため、対端末局通信部からの送信電波が対基地局通信部と基地局との間の通信性能に及ぼす影響、対端末局通信部からの送信電波が周辺基地局に及ぼす影響、及び無線中継装置に求められる通信可能エリアの広さ等を考慮して、対端末局通信部の送信電力を、対基地局通信部の送信電力に拘わらず任意に設定することが可能となる。

本発明の第４の態様に係る無線中継装置における通信方法は、基地局との間で電波の送受信を行うための対基地局アンテナと、端末局との間で電波の送受信を行うための対端末局アンテナとが、前記対基地局アンテナから送信された電波が前記対端末局アンテナに接続された対端末局通信部と前記端末局との間の通信性能に影響を及ぼし、又は、前記対端末局アンテナから送信された電波が前記対基地局アンテナに接続された対基地局通信部と前記基地局との間の通信性能に影響を及ぼす位置関係で配置された無線中継装置における
通信方法であって、前記対基地局通信部が受信動作を行っている期間内に、前記対端末局通信部は受信動作及び送信動作の双方を行うことを特徴とするものである。

第４の態様に係る無線中継装置における通信方法によれば、対基地局通信部が受信動作を行っている期間内に、対端末局通信部は受信動作及び送信動作の双方を行う。そのため、対基地局通信部が送信動作を行っている期間内に、対端末局通信部は受信動作を行う必要がない。従って、対端末局アンテナが本来受信したい端末局からの送信電波に対して、対基地局通信部からの送信電波が妨害波となる事態を回避することができる。その結果、対基地局通信部が送信動作を行っている期間内に対端末局通信部が受信動作を行う場合と比較すると、対基地局アンテナと対端末局アンテナとの間の通信電波の相互干渉の影響が小さくなるため、対基地局通信部と対端末局通信部とを互いに離間して配置する必要がない。また、対基地局通信部から対端末局通信部への電波の干渉の影響が小さいため、対端末局通信部の最低受信感度が上昇することはなく、端末局の送信電力を上げる必要がない。その結果、端末局の消費電力を低減できるとともに、無線中継装置の配下の端末局からの送信電波が周辺基地局や周辺端末局に及ぼす影響を抑制することが可能となる。

また、対基地局通信部が送信動作を行っている期間内に、対端末局通信部が送信動作を行う必要もない。従って、基地局が本来受信したい対基地局通信部からの送信電波に対して、対端末局通信部からの送信電波が妨害波となる事態を回避することができる。また、いわゆる逆転方式とは異なり、対端末局通信部の送信電力を対基地局通信部の送信電力と同等にする必要がない。そのため、対端末局通信部からの送信電波が対基地局通信部と基地局との間の通信性能に及ぼす影響、対端末局通信部からの送信電波が周辺基地局に及ぼす影響、及び無線中継装置に求められる通信可能エリアの広さ等を考慮して、対端末局通信部の送信電力を、対基地局通信部の送信電力に拘わらず任意に設定することが可能となる。

本発明の第５の態様に係る無線中継装置における通信方法は、基地局との間で電波の送受信を行うための対基地局アンテナと、端末局との間で電波の送受信を行うための対端末局アンテナとが、前記対基地局アンテナから送信された電波が前記対端末局アンテナに接続された対端末局通信部と前記端末局との間の通信性能に影響を及ぼし、又は、前記対端末局アンテナから送信された電波が前記対基地局アンテナに接続された対基地局通信部と前記基地局との間の通信性能に影響を及ぼす位置関係で配置された無線中継装置における通信方法であって、前記対基地局通信部が送信動作を行っている期間内には、前記対端末局通信部は前記端末局との間での受信動作及び送信動作を行わないことを特徴とするものである。

ここで、対基地局通信部が送信動作を行っている期間内に端末局が何らかの受信動作又は送信動作を行っていても、それが対端末局通信部との間での受信動作又は送信動作でなければ、第５の態様の範疇に含まれる。

第５の態様に係る無線中継装置における通信方法によれば、前記対基地局通信部が送信動作を行っている期間内には、前記対端末局通信部は前記端末局との間での受信動作及び送信動作を行わない。従って、対端末局アンテナが本来受信したい端末局からの送信電波に対して、対基地局通信部からの送信電波が妨害波となる事態を回避することができる。その結果、対基地局通信部が送信動作を行っている期間内に対端末局通信部が受信動作を
行う場合と比較すると、対基地局アンテナと対端末局アンテナとの間の通信電波の相互干渉の影響が小さくなるため、対基地局通信部と対端末局通信部とを互いに離間して配置する必要がない。また、対基地局通信部から対端末局通信部への電波の干渉の影響が小さいため、対端末局通信部の最低受信感度が上昇することはなく、端末局の送信電力を上げる必要がない。その結果、端末局の消費電力を低減できるとともに、無線中継装置の配下の端末局からの送信電波が周辺基地局や周辺端末局に及ぼす影響を抑制することが可能となる。

本発明の第６の態様に係る無線通信システムは、基地局と、前記基地局との間で電波の送受信を行うための対基地局アンテナと、端末局との間で電波の送受信を行うための対端末局アンテナとが、前記対基地局アンテナから送信された電波が対端末局通信部と前記端末局との間の通信性能に影響を及ぼし、又は、前記対端末局アンテナから送信された電波が対基地局通信部と前記基地局との間の通信性能に影響を及ぼす位置関係で配置された無線中継装置とを備える無線通信システムであって、前記無線中継装置は、前記対基地局アンテナに接続された前記対基地局通信部と、前記対端末局アンテナに接続された前記対端末局通信部と、前記対基地局通信部が送信動作を行っている期間及び受信動作を行っている期間を検出し、前記対端末局通信部に対して送信動作を行わせる期間と受信動作を行わせる期間とを制御する制御部とを有し、前記制御部は、前記対基地局通信部が受信動作を行っている期間内に、前記対端末局通信部に対して、受信動作及び送信動作の双方を行わせることを特徴とするものである。

第６の態様に係る無線通信システムによれば、制御部は、対基地局通信部が受信動作を行っている期間内に、対端末局通信部に対して、受信動作及び送信動作の双方を行わせる。そのため、対基地局通信部が送信動作を行っている期間内に、対端末局通信部に対して受信動作を行わせる必要がない。従って、対端末局アンテナが本来受信したい端末局からの送信電波に対して、対基地局通信部からの送信電波が妨害波となる事態を回避することができる。その結果、対基地局通信部が送信動作を行っている期間内に対端末局通信部に対して受信動作を行わせる場合と比較すると、対基地局アンテナと対端末局アンテナとの間の通信電波の相互干渉の影響が小さくなるため、対基地局通信部と対端末局通信部とを互いに離間して配置する必要がない。また、対基地局通信部から対端末局通信部への電波の干渉の影響が小さいため、対端末局通信部の最低受信感度が上昇することはなく、端末局の送信電力を上げる必要がない。その結果、端末局の消費電力を低減できるとともに、無線中継装置の配下の端末局からの送信電波が周辺基地局や周辺端末局に及ぼす影響を抑制することが可能となる。

また、対基地局通信部が送信動作を行っている期間（つまり基地局が受信動作を行って
いる期間）内に、端末局が送信動作を行う必要もない。そのため、本来の接続先の基地局ではない周辺基地局に対して、端末局からの送信電波が妨害波となる事態を回避することができる。

また、対基地局通信部が送信動作を行っている期間内に、対端末局通信部に対して送信動作を行わせる必要もない。従って、基地局が本来受信したい対基地局通信部からの送信電波に対して、対端末局通信部からの送信電波が妨害波となる事態を回避することができる。また、いわゆる逆転方式とは異なり、対端末局通信部の送信電力を対基地局通信部の送信電力と同等にする必要がない。そのため、対端末局通信部からの送信電波が対基地局通信部と基地局との間の通信性能に及ぼす影響、対端末局通信部からの送信電波が周辺基地局に及ぼす影響、及び無線中継装置に求められる通信可能エリアの広さ等を考慮して、対端末局通信部の送信電力を、対基地局通信部の送信電力に拘わらず任意に設定することが可能となる。

本発明の第７の態様に係る無線通信システムは、基地局と、前記基地局との間で電波の送受信を行うための対基地局アンテナと、端末局との間で電波の送受信を行うための対端末局アンテナとが、前記対基地局アンテナから送信された電波が対端末局通信部と前記端末局との間の通信性能に影響を及ぼし、又は、前記対端末局アンテナから送信された電波が対基地局通信部と前記基地局との間の通信性能に影響を及ぼす位置関係で配置された無線中継装置とを備える無線通信システムであって、前記無線中継装置は、前記対基地局アンテナに接続された前記対基地局通信部と、前記対端末局アンテナに接続された前記対端末局通信部と、前記対基地局通信部が送信動作を行っている期間及び受信動作を行っている期間を検出し、前記対端末局通信部に対して送信動作を行わせる期間と受信動作を行わせる期間とを制御する制御部とを有し、前記制御部は、前記対基地局通信部が送信動作を行っている期間内には、前記対端末局通信部に対して、前記端末局との間での受信動作及び送信動作を行わせないことを特徴とするものである。

ここで、対基地局通信部が送信動作を行っている期間内に端末局が何らかの受信動作又は送信動作を行っていても、それが対端末局通信部との間での受信動作又は送信動作でなければ、第７の態様の範疇に含まれる。

第７の態様に係る無線中継装置によれば、制御部は、前記対基地局通信部が送信動作を行っている期間内には、前記対端末局通信部に対して、前記端末局との間での受信動作及び送信動作を行わせない。従って、対端末局アンテナが本来受信したい端末局からの送信電波に対して、対基地局通信部からの送信電波が妨害波となる事態を回避することができる。その結果、対基地局通信部が送信動作を行っている期間内に対端末局通信部に対して受信動作を行わせる場合と比較すると、対基地局アンテナと対端末局アンテナとの間の通信電波の相互干渉の影響が小さくなるため、対基地局通信部と対端末局通信部とを互いに離間して配置する必要がない。また、対基地局通信部から対端末局通信部への電波の干渉の影響が小さいため、対端末局通信部の最低受信感度が上昇することはなく、端末局の送信電力を上げる必要がない。その結果、端末局の消費電力を低減できるとともに、無線中継装置の配下の端末局からの送信電波が周辺基地局や周辺端末局に及ぼす影響を抑制することが可能となる。

また、対基地局通信部が送信動作を行っている期間内に、対端末局通信部は送信動作を
行わない。従って、基地局が本来受信したい対基地局通信部からの送信電波に対して、対端末局通信部からの送信電波が妨害波となる事態を回避することができる。また、いわゆる逆転方式とは異なり、対端末局通信部の送信電力を対基地局通信部の送信電力と同等にする必要がない。そのため、対端末局通信部からの送信電波が対基地局通信部と基地局との間の通信性能に及ぼす影響、対端末局通信部からの送信電波が周辺基地局に及ぼす影響、及び無線中継装置に求められる通信可能エリアの広さ等を考慮して、対端末局通信部の送信電力を、対基地局通信部の送信電力に拘わらず任意に設定することが可能となる。

本発明によれば、対基地局通信部と対端末局通信部とを互いに離間して配置することなく、正転方式における課題を抑制することが可能となる。

本発明の実施の形態に係る無線通信システムの全体構成を概略的に示す図である。無線中継装置の内部構成を概略的に示すブロック図である。送受信の動作期間についての第１の例を示すタイミングチャートである。送受信の動作期間についての第２の例を示すタイミングチャートである。送受信の動作期間についての第３の例を示すタイミングチャートである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、異なる図面において同一の符号を付した要素は、同一又は相応する要素を示すものとする。

図１は、本発明の実施の形態に係る無線通信システム１の全体構成を概略的に示す図である。オフィスやユーザの住宅等の建物２内には、屋内レピータ等の無線中継装置３が設置されている。また、建物２内には、ユーザが使用する端末局（又は移動局）４が位置している。端末局４は、ＷｉＭＡＸの通信規格に対応するモバイル機器又はパソコン等である。また、建物２の外部には、基地局５が設置されている。建物２内に位置する端末局４は、信号の減衰によって基地局５からの送信電波を直接的には受信できておらず、無線中継装置３を介して基地局５との間で通信を行う。

無線中継装置３は、一つの筐体に複数のアンテナが取り付けられた外観構成を有している。図１に示した例では、無線中継装置３は、基地局５のアンテナ８との間で電波の送受信を行うための対基地局アンテナ６Ｘと、端末局４のアンテナ７との間で電波の送受信を行うための対端末局アンテナ６Ｙとを有している。なお、対基地局アンテナ６Ｘ及び対端末局アンテナ６Ｙは、それぞれ複数個存在する場合もある。

再生型の無線中継装置３は、対基地局アンテナ６Ｘによって受信した基地局５からの電波を一旦復調し、必要な信号のみを変調し、その信号を増幅した後に、対端末局アンテナ６Ｙから端末局４に向けて送信する。また、再生型の無線中継装置３は、対端末局アンテナ６Ｙによって受信した端末局４からの電波を一旦復調し、必要な信号のみを変調し、その信号を増幅した後に、対基地局アンテナ６Ｘから基地局５に向けて送信する。このように、無線中継装置３を経由することによって、基地局５と端末局４との間の相互通信が確保される。ＷｉＭＡＸにおいては、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）又はＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiple Access）等の通信方式を用いて、無線中継装置３、端末局４、及び基地局５の間で通信が行われる。

図２は、無線中継装置３の内部構成を概略的に示すブロック図である。無線中継装置３は、対基地局アンテナ６Ｘに接続された対基地局通信部１０と、対端末局アンテナ６Ｙに
接続された対端末局通信部２０と、制御部３０とを備えて構成されている。対基地局通信部１０は、無線処理部１１及びディジタル信号処理部１２を有している。対端末局通信部２０は、無線処理部２１及びディジタル信号処理部２２を有している。

対基地局通信部１０及び対端末局通信部２０はそれぞれ、受信動作及び送信動作を時間的に切り換えて実行することが可能である。具体的に、制御部３０は、基地局５から受信した信号に含まれるフレーム同期信号を参照すること等により、基地局５が送信動作を行っている期間（つまり対基地局通信部１０が受信動作を行っている期間）と、基地局５が受信動作を行っている期間（つまり対基地局通信部１０が送信動作を行っている期間）とを検出する。また、制御部３０は、対端末局通信部２０に対して送信動作を行わせる期間と受信動作を行わせる期間とを制御する。対基地局通信部１０及び対端末局通信部２０はそれぞれ、制御部３０から入力された制御信号Ｓ７に基づいて、受信動作及び送信動作を切り換える。

図示は省略するが、無線処理部１１は、対基地局アンテナ６Ｘ側からこの順に接続された、バンドパスフィルタ、低ノイズ増幅器、高周波増幅器、周波数混合器、中間周波増幅器、ＩＱ復調器、及びＡＤコンバータを備えて構成されている。また、無線処理部２１は、ディジタル信号処理部２２側からこの順に接続された、ＤＡコンバータ、ＩＱ変調器、中間周波増幅器、周波数混合器、高周波増幅器、電力増幅器、及びバンドパスフィルタを備えて構成されている。

基地局５から受信した電波を中継して端末局４に送信する場合には、無線処理部１１は、対基地局アンテナ６Ｘから受信した受信電波を増幅し、復調した後にＡＤ変換することにより、ディジタル信号Ｓ１を生成する。ディジタル信号処理部１２は、ディジタル信号Ｓ１から必要な信号を取り出し、所定の信号処理を施すことにより、ディジタル信号Ｓ２を再生する。ディジタル信号処理部２２は、ディジタル信号Ｓ２に対して所定の信号処理を施すことにより、送信信号Ｓ３を生成する。無線処理部２１は、送信信号Ｓ３をＤＡ変換し、変調した後に増幅することにより、送信電波を対端末局アンテナ６Ｙから送信する。

一方、端末局４から受信した電波を中継して基地局５に送信する場合には、無線処理部２１は、対端末局アンテナ６Ｙから受信した受信電波を増幅し、復調した後にＡＤ変換することにより、ディジタル信号Ｓ４を生成する。ディジタル信号処理部２２は、ディジタル信号Ｓ４から必要な信号を取り出し、所定の信号処理を施すことにより、ディジタル信号Ｓ５を再生する。ディジタル信号処理部１２は、ディジタル信号Ｓ５に対して所定の信号処理を施すことにより、送信信号Ｓ６を生成する。無線処理部１１は、送信信号Ｓ６をＤＡ変換し、変調した後に増幅することにより、送信電波を対基地局アンテナ６Ｘから送信する。

図３は、ＯＦＤＭのデータ送受信単位である一つのフレームに関して、基地局５、対基地局通信部１０、対端末局通信部２０、及び端末局４のそれぞれの送受信の動作期間についての第１の例を示すタイミングチャートである。図３には、対基地局通信部１０と対端末局通信部２０とが全時刻において逆の送受信動作を実行する方式を示しており、このような方式を本明細書において「正転方式」と称する。正転方式では、時刻Ｔ１１〜Ｔ１２の期間内において、基地局５は送信動作を行っており、対基地局通信部１０は受信動作を行っており、対端末局通信部２０は送信動作を行っており、端末局４は受信動作を行っている。また、時刻Ｔ１２〜Ｔ１３の期間内において、基地局５は受信動作を行っており、対基地局通信部１０は送信動作を行っており、対端末局通信部２０は受信動作を行っており、端末局４は送信動作を行っている。

上述したように、正転方式においては、対基地局通信部１０の送信動作期間と対端末局通信部２０の受信動作期間とが共通するとともに、対基地局通信部１０の受信動作期間と対端末局通信部２０の送信動作期間とが共通する。従って、対基地局アンテナ６Ｘからの送信電波が対端末局アンテナ６Ｙに回り込むことにより、対端末局通信部２０と端末局４との間の通信性能に影響を及ぼすとともに、対端末局アンテナ６Ｙからの送信電波が対基地局アンテナ６Ｘに回り込むことにより、対基地局通信部１０と基地局５との間の通信性能に影響を及ぼす。そして、無線中継装置３の通信可能エリアを決定する上では、対基地局アンテナ６Ｘからの送信電波が対端末局通信部２０と端末局４との間の通信性能に及ぼす影響が支配的となる場合が多いため、電波の干渉に起因する対端末局通信部２０の受信感度の低下（換言すれば最低受信感度の上昇）を抑制するために、対端末局通信部２０の受信電力を上げるべく端末局４の送信電力を上げる必要がある。その結果、端末局４の消費電力が大きくなるとともに、無線中継装置３の配下の端末局４からの送信電波が周辺基地局や周辺端末局に影響を及ぼす可能性が高くなる。さらに、対端末局アンテナ６Ｙからの送信電波が対基地局通信部１０と基地局５との間の通信性能に及ぼす影響を抑制するためには、対端末局アンテナ６Ｙから対基地局アンテナ６Ｘへの電波の回り込みを抑制すべく、対端末局通信部２０の送信電力を下げる必要がある。このことは、無線中継装置３の通信可能エリアを狭くする方向に作用する。以上のような理由により、正転方式は望ましい方式とはいえない。

図４は、ＯＦＤＭのデータ送受信単位である一つのフレームに関して、基地局５、対基地局通信部１０、対端末局通信部２０、及び端末局４のそれぞれの送受信の動作期間についての第２の例を示すタイミングチャートである。図４には、対基地局通信部１０と対端末局通信部２０とが同一の送受信動作を実行する方式を示しており、このような方式を本明細書において「逆転方式」と称する。逆転方式では、時刻Ｔ２１〜Ｔ２２の期間内において、基地局５は送信動作を行っており、対基地局通信部１０は受信動作を行っており、対端末局通信部２０と端末局４とは送信動作も受信動作も行っていない。また、時刻Ｔ２２〜Ｔ２３の期間内において、基地局５は送信動作を行っており、対基地局通信部１０は受信動作を行っており、対端末局通信部２０は受信動作を行っており、端末局４は送信動作を行っている。また、時刻Ｔ２３〜Ｔ２４の期間内において、基地局５は受信動作を行っており、対基地局通信部１０は送信動作を行っており、対端末局通信部２０は送信動作を行っており、端末局４は受信動作を行っている。

逆転方式においては、対基地局通信部１０の送信動作期間と対端末局通信部２０の送信動作期間とが共通する。従って、対基地局アンテナ６Ｘからの送信電波強度に対して対端末局アンテナ６Ｙからの送信電波強度を極端に小さくしたのでは、端末局４において対基地局アンテナ６Ｘからの送信電波が妨害波となるため、電波の干渉によって端末局４の受信感度が低下する。従って、たとえ無線中継装置３の通信エリアが狭くて十分な場合であっても、対端末局アンテナ６Ｙからの送信電波強度を必要以上に大きくする必要があるため、周辺基地局や周辺端末局に与える影響が大きくなる。また、対端末局アンテナ６Ｙからの送信電波強度を極端に大きくしたのでは、基地局５において対端末局アンテナ６Ｙからの送信電波が妨害波となる。従って、たとえ無線中継装置３の通信エリアが広い場合であっても、基地局５からの対基地局アンテナ６Ｘの電波受信レベルが高い場合には対端末局アンテナ６Ｙからの送信電波強度を小さくする必要があるため、無線中継装置３の通信エリアを十分にカバーできない状況が生じ得る。このように逆転方式においては、対基地局通信部１０の送信電力と対端末局通信部２０の送信電力とを同程度に設定しなければならないという制約がある。その結果、対端末局通信部２０からの送信電波が対基地局通信部１０と基地局５との間の通信性能に及ぼす影響、対端末局通信部２０からの送信電波が基地局５や周辺基地局に及ぼす影響、及び無線中継装置３に求められる通信エリアの広さ等を考慮して、対端末局通信部２０の送信電力を、対基地局通信部１０の送信電力に拘わらず所望の値に設定することができないというデメリットがある。また、逆転方式には、
対基地局通信部１０の送信動作期間と対端末局通信部２０の送信動作期間とが重複することに起因して、基地局５及び周辺基地局において、対端末局通信部２０からの送信電波が対基地局通信部１０からの送信電波に対して妨害波になるというデメリットもある。さらに、逆転方式には、対基地局通信部１０の送信動作期間と対端末局通信部２０の送信動作期間とが重複することに起因して、端末局４において、対基地局通信部１０からの送信電波が対端末局通信部２０からの送信電波に対して妨害波になるというデメリットもある。以上のような理由により、逆転方式も望ましい方式とはいえない。

図５は、ＯＦＤＭのデータ送受信単位である一つのフレームに関して、基地局５、対基地局通信部１０、対端末局通信部２０、及び端末局４のそれぞれの送受信の動作期間についての第３の例を示すタイミングチャートである。図５には、対端末局通信部２０の送信動作期間及び受信動作期間の双方が対基地局通信部１０の受信動作期間に対応する方式を示しており、このような方式を本明細書において「準正転方式」と称する。準正転方式では、時刻Ｔ３１〜Ｔ３２の期間内において、基地局５は送信動作を行っており、対基地局通信部１０は受信動作を行っており、対端末局通信部２０は受信動作を行っており、端末局４は送信動作を行っている。また、時刻Ｔ３２〜Ｔ３３の期間内において、基地局５は送信動作を行っており、対基地局通信部１０は受信動作を行っており、対端末局通信部２０は送信動作を行っており、端末局４は受信動作を行っている。また、時刻Ｔ３３〜Ｔ３４の期間内において、基地局５は受信動作を行っており、対基地局通信部１０は送信動作を行っており、対端末局通信部２０と端末局４とは送信動作も受信動作も行っていない。

本実施の形態に係る無線中継装置３においては、この準正転方式を採用する。図５を参照して、時刻Ｔ３１〜Ｔ３２の期間はＯＦＤＭシンボルの例えば１２シンボルに相当し、時刻Ｔ３２〜Ｔ３３の期間は例えば１７シンボルに相当し、時刻Ｔ３３〜Ｔ３４の期間は例えば１８シンボルに相当する。

このように本実施の形態に係る無線中継装置３によれば、準正転方式を採用することにより、制御部３０は、対基地局通信部１０が受信動作を行っている期間内に、対端末局通信部２０に対して、受信動作及び送信動作の双方を行わせる。そのため、対基地局通信部１０が送信動作を行っている期間内に、対端末局通信部２０に対して受信動作を行わせる必要がない。従って、対端末局アンテナ６Ｙが本来受信したい端末局４からの送信電波に対して、対基地局通信部１０からの送信電波が妨害波となる事態を回避することができる。その結果、対基地局通信部１０が送信動作を行っている期間内に対端末局通信部２０に対して受信動作を行わせる場合（つまり正転方式）と比較すると、対基地局アンテナ６Ｘと対端末局アンテナ６Ｙとの間の通信電波の相互干渉の影響が小さくなるため、対基地局通信部１０と対端末局通信部２０とを互いに離間して配置する必要がない。つまり、対基地局通信部１０と対端末局通信部２０とを一つの筐体内に収容して無線中継装置３を構成できるため、設置作業が簡易となってユーザの利便性を向上できるとともに、コストの削減を図ることができる。

また、対基地局通信部１０から対端末局通信部２０への電波の干渉の影響が小さいため、対端末局通信部２０の最低受信感度が上昇することはなく、端末局４の送信電力を上げる必要がない。その結果、端末局４の消費電力を低減できるとともに、無線中継装置３の配下の端末局４からの送信電波が周辺基地局や周辺端末局に及ぼす影響を抑制することが可能となる。

また、対基地局通信部１０が送信動作を行っている期間（つまり基地局５が受信動作を行っている期間）内に端末局４が送信動作を行う必要もないため、本来の接続先の基地局５ではない周辺基地局に対して、端末局４からの送信電波が妨害波となる事態を回避することができる。

また、対基地局通信部１０が送信動作を行っている期間内に、対端末局通信部２０に対して送信動作を行わせる必要もない。従って、基地局５が本来受信したい対基地局通信部１０からの送信電波に対して、対端末局通信部２０からの送信電波が妨害波となる事態を回避することができる。また、逆転方式とは異なり対基地局通信部１０の送信動作期間と対端末局通信部２０の送信動作期間とが重ならないため、対端末局通信部２０の送信電力を対基地局通信部１０の送信電力と同等にする必要がない。そのため、対端末局通信部２０からの送信電波が対基地局通信部１０と基地局５との間の通信性能に及ぼす影響、対端末局通信部２０からの送信電波が周辺基地局に及ぼす影響、及び無線中継装置３に求められる通信可能エリアの広さ等を考慮して、対端末局通信部２０の送信電力を、対基地局通信部１０の送信電力に拘わらず任意に設定することが可能となる。しかも、逆転方式とは異なり基地局５の受信動作期間と対端末局通信部２０の送信動作期間とが重ならないため、対端末局通信部２０からの送信電波が基地局５に対して妨害波となる事態を回避できる。その結果、無線中継装置３がカバーすべき通信エリアが広い場合には、それに応じて対端末局アンテナ６Ｙからの送信電波強度を大きく設定することが可能となる。

なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

１無線通信システム
３無線中継装置
４端末局
５基地局
６Ｘ対基地局アンテナ
６Ｙ対端末局アンテナ
１０対基地局通信部
２０対端末局通信部
３０制御部

Claims

基地局との間で電波の送受信を行うための対基地局アンテナと、端末局との間で電波の送受信を行うための対端末局アンテナとが、前記対基地局アンテナから送信された電波が対端末局通信部と前記端末局との間の通信性能に影響を及ぼし、又は、前記対端末局アンテナから送信された電波が対基地局通信部と前記基地局との間の通信性能に影響を及ぼす位置関係で配置された無線中継装置であって、
前記対基地局アンテナに接続された前記対基地局通信部と、
前記対端末局アンテナに接続された前記対端末局通信部と、
前記対基地局通信部が送信動作を行っている期間及び受信動作を行っている期間を検出し、前記対端末局通信部に対して送信動作を行わせる期間と受信動作を行わせる期間とを制御する制御部と
を備え、
前記制御部は、前記対基地局通信部が受信動作を行っている期間内に、前記対端末局通信部に対して、受信動作及び送信動作の双方を行わせ、前記対基地局通信部が送信動作を行っている期間内には、前記対端末局通信部に対して、前記端末局との間での受信動作及び送信動作を行わせないことを特徴とする、無線中継装置。
基地局との間で電波の送受信を行うための対基地局アンテナと、端末局との間で電波の送受信を行うための対端末局アンテナとが、前記対基地局アンテナから送信された電波が前記対端末局アンテナに接続された対端末局通信部と前記端末局との間の通信性能に影響を及ぼし、又は、前記対端末局アンテナから送信された電波が前記対基地局アンテナに接続された対基地局通信部と前記基地局との間の通信性能に影響を及ぼす位置関係で配置された無線中継装置における通信方法であって、
前記対基地局通信部が受信動作を行っている期間内に、前記対端末局通信部は受信動作及び送信動作の双方を行い、前記対基地局通信部が送信動作を行っている期間内には、前記対端末局通信部は前記端末局との間での受信動作及び送信動作を行わないことを特徴とする、無線中継装置における通信方法。
基地局と、
前記基地局との間で電波の送受信を行うための対基地局アンテナと、端末局との間で電波の送受信を行うための対端末局アンテナとが、前記対基地局アンテナから送信された電波が対端末局通信部と前記端末局との間の通信性能に影響を及ぼし、又は、前記対端末局アンテナから送信された電波が対基地局通信部と前記基地局との間の通信性能に影響を及ぼす位置関係で配置された無線中継装置と
を備える無線通信システムであって、
前記無線中継装置は、
前記対基地局アンテナに接続された前記対基地局通信部と、
前記対端末局アンテナに接続された前記対端末局通信部と、
前記対基地局通信部が送信動作を行っている期間及び受信動作を行っている期間を検出し、前記対端末局通信部に対して送信動作を行わせる期間と受信動作を行わせる期間とを制御する制御部と
を有し、
前記制御部は、前記対基地局通信部が受信動作を行っている期間内に、前記対端末局通信部に対して、受信動作及び送信動作の双方を行わせ、前記対基地局通信部が送信動作を行っている期間内には、前記対端末局通信部に対して、前記端末局との間での受信動作及び送信動作を行わせないことを特徴とする、無線通信システム。