JP5485819B2 - 無線中継装置及び制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、無線基地局と無線端末との間で送受信されるデータを中継する無線中継装置及び制御方法に関する。

従来、無線基地局と無線端末との間で送受信されるデータを中継する無線中継装置が広く用いられている。無線端末は、無線中継装置を介して無線基地局との通信を行うことで、無線基地局が形成するセル（通信エリア）の範囲外、あるいは、当該セルの周縁部分（いわゆるセルフリンジ）に位置していても、無線基地局と通信できる。

このような無線中継装置は、無線基地局との無線通信を行うように構成された第１無線通信部と、無線端末との無線通信を行うように構成された第２無線通信部と、第１無線通信部及び第２無線通信部を制御する制御部とを有する。

また、無線通信システムにおいて双方向通信を実現する一方式として、時分割複信（ＴＤＤ）方式が知られている。ＴＤＤ方式では、無線基地局から無線端末への通信が行われる下りリンク期間と、無線端末から無線基地局への通信が行われる上りリンク期間とが、通信フレーム内に時分割で設けられる。

ＴＤＤ方式を採用する無線通信システムで無線中継装置を用いる場合、下りリンク期間においては、無線基地局からの無線信号を第１無線通信部が受信するのと同時に、第２無線通信部から無線端末に無線信号を送信するため、第２無線通信部が送信する無線信号によって第１無線通信部が干渉の影響を与える。また、上りリンク期間においては、無線端末からの無線信号を第２無線通信部が受信するのと同時に、第１無線通信部から無線基地局に無線信号を送信するため、第１無線通信部が送信する無線信号によって第２無線通信部が干渉の影響を受ける。

このような問題を解決するために、第２無線通信部から無線端末に無線信号を送信する期間を下りリンク期間から上りリンク期間にシフトし、第２無線通信部が無線端末からの無線信号を受信する期間を上りリンク期間から下りリンク期間にシフトするように構成された無線中継装置が提案されている（特許文献１参照）。

特開２０１０−５６７１１号公報

ところで、無線基地局、及び無線中継装置の第２無線通信部は、下りリンク期間内の所定タイミングで、無線端末によって同期の確立に使用される無線信号である同期信号を送信する。無線端末は、無線通信を開始する際に同期信号を探索し、同期信号を良好に受信できた場合に、同期信号の送信元との同期を確立することで、当該同期信号の送信元に接続する。

しかしながら、特許文献１に記載の無線中継装置は、無線端末に無線信号を送信する期間を上りリンク期間にシフトしているため、無線中継装置に近接する無線端末は、無線基地局からの同期信号（以下、第１同期信号）と無線中継装置からの同期信号（以下、第２同期信号）とを異なるタイミングで受信することになる。

無線中継装置に近接する無線端末は、無線中継装置に接続することで良好な通信状態での無線通信が可能であるが、第１同期信号と第２同期信号とを異なるタイミングで受信することで、無線基地局に接続してしまう、あるいは同期先が不確定になり同期を確立できないことがあり、良好な通信状態での通信が実現できない問題がある。

そこで、本発明は、無線中継装置に近接する無線端末が無線中継装置に接続する確率を高めることができる無線中継装置及び制御方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明は以下のような特徴を有している。まず、本発明に係る無線中継装置の特徴は、無線端末によって同期の確立に使用される無線信号である第１同期信号（基地局プリアンブル信号）を無線基地局（無線基地局２００）が所定タイミング（例えば、下りリンク期間の先頭タイミング）で送信する無線通信システムにおいて用いられる無線中継装置（無線中継装置１００）であって、前記無線基地局との無線通信を行うように構成された第１無線通信部（ドナー側無線通信部１２０Ｄ）と、前記無線端末との無線通信を行うように構成された第２無線通信部（サービス側無線通信部１２０Ｓ）と、前記第１無線通信部及び前記第２無線通信部を制御する制御部（制御部１３０）とを具備し、前記第２無線通信部は、前記所定タイミングと異なるタイミングで、前記無線端末によって同期の確立に使用される無線信号である第２同期信号（中継装置プリアンブル信号）を送信しており、前記制御部は、前記第１同期信号を妨害するための無線信号である妨害信号（プリアンブルマスク信号）を前記所定タイミングで送信するよう前記第２無線通信部を制御することを要旨とする。

このような特徴によれば、無線中継装置は、無線基地局が第１同期信号を送信するタイミング（所定タイミング）で妨害信号を送信することによって、無線中継装置に近接する無線端末による第１同期信号の受信を妨害する。これにより、無線中継装置に近接する無線端末が無線基地局に接続してしまう、あるいは同期先が不確定になり同期を確立できないといった不具合を解消できる。

そして、無線中継装置は、無線基地局が第１同期信号を送信するタイミング（所定タイミング）と異なるタイミングで第２同期信号を送信するため、無線中継装置に近接する無線端末は、第２同期信号を良好に受信でき、無線中継装置との同期を確立して無線中継装置に接続する。よって、無線中継装置に近接する無線端末が無線中継装置に接続する確率を高めることができる。

本発明に係る無線中継装置の他の特徴は、上記の特徴に係る無線中継装置において、前記第１無線通信部は、前記所定タイミングを含む特定期間（下りリンク期間ｔ１）において前記無線基地局からの無線信号を受信し、前記制御部は、前記第１無線通信部への干渉を考慮して制限された送信電力で前記妨害信号を送信するよう前記第２無線通信部を制御することを要旨とする。

本発明に係る無線中継装置の他の特徴は、上記の特徴に係る無線中継装置において、前記制御部は、前記第２無線通信部に対して設定された通信周波数帯と前記第１無線通信部に対して設定された通信周波数帯との間の周波数間隔に応じて、前記妨害信号の送信電力を制御することを要旨とする。

本発明に係る無線中継装置の他の特徴は、上記の特徴に係る無線中継装置において、前記制御部は、前記周波数間隔が所定間隔を超える場合に、前記周波数間隔が前記所定間隔である場合よりも前記妨害信号の送信電力を大きくするよう制御することを要旨とする。

本発明に係る無線中継装置の他の特徴は、上記の特徴に係る無線中継装置において、前記制御部は、前記第１無線通信部が受信した無線信号の無線品質レベルに応じて、前記妨害信号の送信電力を制御することを要旨とする。

本発明に係る無線中継装置の他の特徴は、上記の特徴に係る無線中継装置において、前記制御部は、前記無線品質レベルが所定レベル未満である場合に、前記無線品質レベルが前記所定レベル以上である場合よりも前記妨害信号の送信電力を小さくするよう制御することを要旨とする。

本発明に係る無線中継装置の他の特徴は、上記の特徴に係る無線中継装置において、前記制御部は、前記無線中継装置が利用可能な複数の通信周波数帯のうち、前記第１無線通信部について測定された無線品質レベルが最も高い通信周波数帯を前記第１無線通信部に対して設定することを要旨とする。

本発明に係る無線中継装置の他の特徴は、上記の特徴に係る無線中継装置において、前記制御部は、前記複数の通信周波数帯のうち、前記第１無線通信部について測定された無線品質レベルが最も低い通信周波数帯を前記第２無線通信部に対して設定することを要旨とする。

本発明に係る制御方法の特徴は、上記の特徴に係る無線中継装置において、無線端末によって同期の確立に使用される無線信号である第１同期信号を無線基地局が所定タイミングで送信する無線通信システムにおいて用いられ、前記無線基地局との無線通信を行うように構成された第１無線通信部と、前記無線端末との無線通信を行うように構成された第２無線通信部とを具備する無線中継装置の制御方法であって、前記第２無線通信部が、前記所定タイミングと異なるタイミングで、前記無線端末によって同期の確立に使用される無線信号である第２同期信号を送信するステップと、前記第２無線通信部が、前記第１同期信号を妨害するための無線信号である妨害信号を前記所定タイミングで送信するステップとを有することを要旨とする。

本発明によれば、無線中継装置に近接する無線端末が無線中継装置に接続する確率を高めることができる無線中継装置及び制御方法を提供できる。

本発明の実施形態に係る無線通信システムの概略構成図である。 サービス側送受信シフト方式を使用した場合に無線端末が受信する無線信号の状態を示すタイムチャートである。 本発明の実施形態に係る無線通信システムで使用される通信フレームの構成を示す通信フレーム構成図である。 本発明の実施形態に係る無線通信システムで利用可能な通信周波数帯の構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る無線中継装置の機能ブロック構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る無線中継装置の実装例を示す概略斜視図である。 本発明の実施形態に係る無線中継装置の概略動作を説明するためのタイムチャートである。 本発明の実施形態に係る無線中継装置の詳細動作を説明するためのタイムチャートである。 本発明の実施形態に係る無線中継装置の動作フローを示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係る送信電力テーブルの構成例を示す図である。

図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。具体的には、（１）無線通信システムの概要、（２）無線中継装置の構成、（３）無線中継装置の動作、（４）作用・効果、（５）その他の実施形態について説明する。以下の実施形態における図面において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付す。

（１）無線通信システムの概要
まず、本実施形態に係る無線通信システムの概要について、（１．１）全体概略構成、（１．２）通信フレームの構成、（１．３）通信周波数帯の構成の順に説明する。

（１．１）全体概略構成
図１は、本実施形態に係る無線通信システム１の概略構成図である。無線通信システム１は、ＷｉＭＡＸ（ＩＥＥＥ８０２．１６）に基づく構成を有する。すなわち、無線通信システム１には、直交周波数分割多重接続（ＯＦＤＭＡ）方式および時分割複信（ＴＤＤ）方式が採用されている。

ＯＦＤＭＡ方式は、互いに直交する多数のサブキャリアを使用して多重接続を実現する。ＴＤＤ方式は、１つの通信フレーム内において上りリンク通信および下りリンク通信を時分割で実行することにより、双方向通信を実現する。なお、上りリンクとは、無線端末から無線基地局への通信方向を意味し、下りリンクとは、無線基地局から無線端末への通信方向を意味する。

無線通信システム１では、１通信フレーム内において、先ず下りリンク通信が実行され、その後上りリンク通信が実行される。以下においては、１通信フレーム内で下りリンク通信が実行される期間を下りリンク期間と称し、１通信フレーム内で上りリンク通信が実行される期間を上りリンク期間と称する。

図１に示すように、無線通信システム１は、無線中継装置１００、無線基地局２００（無線基地局２００Ａ，２００Ｂ）および無線端末３００を有する。

無線基地局２００Ａ，２００Ｂのそれぞれは、大型のセルを形成するマクロセル基地局である。無線基地局２００Ａ，２００Ｂは、互いに同期して動作する。無線中継装置１００は、無線基地局２００Ａに接続している。

無線端末３００は、無線基地局２００Ａ，２００Ｂ、又は無線中継装置１００に未接続の状態である。本実施形態では、無線端末３００は、無線中継装置１００に近接した位置にあるとする。

無線端末３００は、無線中継装置１００に接続すると、無線中継装置１００を介して無線基地局２００Ａとの通信を行う。無線端末３００は、無線基地局２００Ａ又は２００Ｂに接続すると、無線基地局２００Ａ又は２００Ｂと直接的に通信を行う。

無線中継装置１００は、無線基地局２００Ａとの無線通信に通信周波数帯ｆ_Ａを使用し、無線端末３００との無線通信に通信周波数帯ｆ_Ｂを使用する。無線基地局２００Ｂは、無線端末３００との無線通信に通信周波数帯ｆ_Ｂを使用する。

無線基地局２００Ａ，２００Ｂ、及び無線中継装置１００は、無線端末３００によって同期の確立に使用される無線信号であるプリアンブル信号（同期信号）を周期的に送信する。プリアンブル信号は、下りリンク期間の先頭１ＯＦＤＭシンボルによって構成される。以下においては、無線基地局２００Ａ，２００Ｂが送信するプリアンブル信号を「基地局プリアンブル信号（第１同期信号）」と称し、無線中継装置１００が送信するプリアンブル信号を「中継局プリアンブル信号（第２同期信号）」と称する。

無線端末３００は、無線通信を開始する際にプリアンブル信号を探索し、プリアンブル信号を良好に受信できた場合に、プリアンブル信号の送信元との同期を確立することで、当該同期信号の送信元に接続する。

無線中継装置１００は、無線端末３００に無線信号を送信する期間を下りリンク期間から上りリンク期間にシフトし、無線端末３００からの無線信号を受信する期間を上りリンク期間から下りリンク期間にシフトするように構成される（特許文献１参照）。以下においては、このような方式を「サービス側送受信シフト方式」と称する。

無線基地局２００Ａは、下りリンク期間内で、通信周波数帯ｆ_Ａを使用して基地局プリアンブル信号を送信する。無線基地局２００Ｂは、下りリンク期間内で、通信周波数帯ｆ_Ｂを使用して基地局プリアンブル信号を送信する。無線中継装置１００は、上りリンク期間内で、通信周波数帯ｆ_Ｂを使用して中継装置プリアンブル信号を送信する。

図２は、サービス側送受信シフト方式を使用した場合に無線端末３００が受信する無線信号の状態を示すタイムチャートである。

図２に示すように、無線端末３００は、下りリンク期間及び上りリンク期間において、同一の通信周波数帯ｆ_Ｂを使用した基地局プリアンブル信号及び中継装置プリアンブル信号を受信する。無線中継装置１００に近接する無線端末３００は、無線中継装置１００に接続することで良好な通信状態での無線通信が可能であるが、中継装置プリアンブル信号と同一の通信周波数帯ｆ_Ｂを使用した基地局プリアンブル信号を異なるタイミングで受信することで、無線基地局２００Ｂに接続してしまう、あるいは同期先が不確定になり同期を確立できない不具合が生じ得る。

そこで、無線中継装置１００は、無線基地局２００Ｂが基地局プリアンブル信号を送信するタイミング（すなわち下りリンク期間の先頭１ＯＦＤＭシンボルに相当するタイミング）で、基地局プリアンブル信号を妨害するための無線信号であるプリアンブルマスク信号（妨害信号）を送信し、基地局プリアンブル信号と干渉を生じさせる。プリアンブルマスク信号としては、例えば、既知の信号系列からなるパイロット信号が使用できる。プリアンブルマスク信号の送信には、通信周波数帯ｆ_Ｂが使用される。

無線端末３００は、基地局プリアンブル信号とプリアンブルマスク信号とを同時に受信することで、無線基地局２００Ｂからの基地局プリアンブル信号を検出不能になる。その結果、無線中継装置１００に近接する無線端末３００が無線基地局２００Ｂに接続してしまう、あるいは同期先が不確定になり同期を確立できないといった不具合を解消できる。

（１．２）通信フレームの構成
図３は、無線通信システム１で使用される通信フレームの構成を示す通信フレーム構成図である。

図３に示すように、通信フレームは、下りリンク期間に相当する下りサブフレームＳＦＲ１と、上りリンク期間に相当する上りサブフレームＳＦＲ２とを有する。下りリンクでは上りリンクよりも大きな通信容量が要求されるため、下りサブフレームＳＦＲ１が上りサブフレームＳＦＲ２よりも長い上り・下り非対称フレーム構成となっている。下りサブフレームＳＦＲ１および上りサブフレームＳＦＲ２は、それぞれ複数のシンボルから構成される。

下りサブフレームＳＦＲ１の先頭は各種制御データが配置される制御データ領域であり、その後はユーザデータが配置されるバースト領域である。

当該制御データは、上述したプリアンブルと、ＦＣＨ（無線基地局から送信されるヘッダ情報）と、上りリンクおよび下りリンクのユーザデータに関するリソース割り当て情報であるＭＡＰとを含む。

下りサブフレームＳＦＲ１と上りサブフレームＳＦＲ２との間には、ガードタイム（ＴＴＧ）が設けられている。

（１．３）通信周波数帯の構成
図４は、無線通信システム１で利用可能な通信周波数帯の構成を示す図である。

図４に示すように、無線通信システム１においては、例えば３０ＭＨｚのシステム通信周波数帯を利用可能であり、当該システム通信周波数帯は３つの通信周波数帯Ｆ１〜Ｆ３に等分割されている。

通信周波数帯Ｆ１〜Ｆ３の何れかが、上述した通信周波数帯ｆ_Ａに相当する。残る通信周波数帯の何れかが、上述した通信周波数帯ｆ_Ｂに相当する。

無線中継装置１００は、無線基地局２００Ａへの接続時に、通信周波数帯Ｆ１〜Ｆ３の何れかを無線基地局２００Ａとの無線通信に使用する通信周波数帯として設定する。また、無線中継装置１００は、残る通信周波数帯の何れかを無線端末との無線通信に使用する通信周波数帯として設定する。

（２）無線中継装置の構成
次に、無線中継装置１００の構成について、（２．１）機能ブロック構成、（２．２）実装例の順に説明する。

（２．１）機能ブロック構成
図５は、無線中継装置１００の機能ブロック構成を示すブロック図である。

図５に示すように、無線中継装置１００は、無線基地局２００と通信するためのドナー側通信ユニット１１０Ｄと、無線端末３００と通信するためのサービス側通信ユニット１１０Ｓとを有する。

ドナー側通信ユニット１１０Ｄは無線端末と同等の通信機能を具備し、サービス側通信ユニット１１０Ｓは無線基地局と同等の通信機能を具備する。ドナー側通信ユニット１１０Ｄおよびサービス側通信ユニット１１０Ｓは、イーサネット（登録商標）などを利用して有線接続されている。

ドナー側通信ユニット１１０Ｄは、ドナー側無線通信部１２０Ｄ、ドナー側制御部１３０Ｄ、記憶部１７２、インタフェース（Ｉ／Ｆ）部１７３、およびインジケータ１７４を有する。本実施形態においてドナー側無線通信部１２０Ｄは、第１無線通信部に相当する。

ドナー側無線通信部１２０Ｄは、ＯＦＤＭＡ及びＴＤＤ方式を用いて無線基地局２００との無線通信を行うように構成される。ドナー側無線通信部１２０Ｄは、下りリンク期間において無線基地局２００からの無線信号を受信する。

ドナー側無線通信部１２０Ｄは、ドナーアンテナ１６１ａ，１６１ｂ、送受切り替えスイッチ１６２ａ，１６２ｂ、パワーアンプ（ＰＡ）１６３ａ，１６３ｂ、ローノイズ増幅器（ＬＮＡ）１６４ａ，１６４ｂ、および高周波／ベースバンド（ＲＦ／ＢＢ）部１６５ａ，１６５ｂを有する。このように本実施形態では、ドナー側無線通信部１２０Ｄにおいて送受信系統を２系統設けることによりダイバーシチ効果を得ている。

ドナー側制御部１３０Ｄは、例えばＣＰＵなどによって構成され、ドナー側通信ユニット１１０Ｄが具備する各種機能を制御する。ドナー側制御部１３０Ｄは、ドナー側無線通信部１２０Ｄが受信する無線信号の受信電力レベルを示すＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indicator）と、ドナー側無線通信部１２０Ｄが受信する無線信号の無線品質を示すＳＮＲ（Signal to Noise ratio）とを測定する機能を有する。

記憶部１７２は、例えばメモリによって構成され、ドナー側通信ユニット１１０Ｄにおける制御などに用いられる各種情報を記憶する。Ｉ／Ｆ部１７３は、サービス側通信ユニット１１０Ｓに接続される。インジケータ１７４は、ドナー側制御部１３０Ｄによって制御され、無線基地局２００からの受信電力レベルを示す情報を表示する。

サービス側通信ユニット１１０Ｓは、サービス側無線通信部１２０Ｓ、サービス側制御部１３０Ｓ、記憶部１３２およびＩ／Ｆ部１３３を有する。本実施形態においてサービス側無線通信部１２０Ｓは、第２無線通信部に相当する。

サービス側無線通信部１２０Ｓは、ＯＦＤＭＡ及びＴＤＤ方式を用いて無線端末３００との無線通信を行うように構成される。サービス側無線通信部１２０Ｓは、上述した中継装置プリアンブル信号を送信する。

サービス側無線通信部１２０Ｓは、サービスアンテナ１２１ａ，１２１ｂ、送受切り替えスイッチ１２２ａ，１２２ｂ、ＰＡ１２３ａ，１２３ｂ、ＬＮＡ１２４ａ，１２４ｂ、およびＲＦ／ＢＢ部１２５ａ，１２５ｂを有する。このように本実施形態では、サービス側無線通信部１２０Ｓにおいて送受信系統を２系統設けることによりダイバーシチ効果を得ている。

サービス側制御部１３０Ｓは、例えばＣＰＵなどによって構成され、サービス側通信ユニット１１０Ｓが具備する各種機能を制御する。記憶部１３２は、例えばメモリによって構成され、サービス側通信ユニット１１０Ｓにおける制御などに用いられる各種情報を記憶する。Ｉ／Ｆ部１３３は、ドナー側通信ユニット１１０Ｄに接続される。

本実施形態では、ドナー側制御部１３０Ｄ、サービス側制御部１３０Ｓ、記憶部１７２，１３２、Ｉ／Ｆ部１７３，１３３、及びインジケータ１７４は、ドナー側無線通信部１２０Ｄ及びサービス側無線通信部１２０Ｓを制御する制御部を構成する。

制御部１３０は、無線中継装置１００が利用可能な複数の通信周波数帯のうち、ドナー側無線通信部１２０Ｄについて測定されたＳＮＲ（無線品質）が最も高い通信周波数帯をドナー側無線通信部１２０Ｄに対して設定し、ドナー側無線通信部１２０Ｄについて測定されたＳＮＲが最も低い通信周波数帯をサービス側無線通信部１２０Ｓに対して設定する。

制御部１３０は、プリアンブルマスク信号を、基地局プリアンブル信号の送信タイミング（すなわち下りリンク期間の先頭タイミング）で送信するようサービス側無線通信部１２０Ｓを制御する。

制御部１３０は、ドナー側無線通信部１２０Ｄへの干渉を考慮して制限された送信電力でプリアンブルマスク信号を送信するようサービス側無線通信部１２０Ｓを制御する。例えば、プリアンブルマスク信号の送信電力は、サービス側無線通信部１２０Ｓがユーザデータを送信する際の送信電力よりも小さくなるよう制御される（図８（ｃ）参照）。

また、制御部１３０は、サービス側無線通信部１２０Ｓに対して設定された通信周波数帯とドナー側無線通信部１２０Ｄに対して設定された通信周波数帯との間の周波数間隔に応じて、プリアンブルマスク信号の送信電力を制御する。

さらに、制御部１３０は、ドナー側無線通信部１２０Ｄが無線基地局２００から受信した無線信号のＲＳＳＩ（受信電力レベル）に応じて、プリアンブルマスク信号の送信電力を制御する。なお、無線信号のＲＳＳＩに応じたプリアンブルマスク信号の送信電力制御は、無線環境の変化を考慮し、無線中継装置１００が中継動作を行っている間、実行してもよい。

（２．２）実装例
図６は、無線中継装置１００の実装例を示す概略斜視図である。

図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、無線中継装置１００の筐体１０５内には、ドナー側通信ユニット１１０Ｄが実装される基板１０１と、サービス側通信ユニット１１０Ｓが実装される基板１０３と、ドナー側通信ユニット１１０Ｄ及びサービス側通信ユニット１１０Ｓ間の中継機構が実装される基板１０２とが配設される。

基板１０１からは、ドナーアンテナ１６１ａ，１６１ｂが筐体１０５の外部まで延びる。サービスアンテナ１２１ａ，１２１ｂは、基板１０３上に配設される。このように無線中継装置１００では、電波遮蔽板を設けることなく、ドナーアンテナ１６１ａ，１６１ｂ及びサービスアンテナ１２１ａ，１２１ｂが互いに近接して配設されている。なお、ドナーアンテナ１６１ａ，１６１ｂは、サービスアンテナ１２１ａ，１２１ｂと同様に、基板１０１上に配設されてもよい。

（３）無線中継装置の動作
次に、無線中継装置１００の動作について、（３．１）概略動作、（３．２）詳細動作、（３．３）動作フローの順に説明する。

（３．１）概略動作
図７は、無線中継装置１００の概略動作を説明するためのタイムチャートである。

図７（ａ）〜図７（ｄ）は、無線基地局２００、無線中継装置１００及び無線端末３００がサービス側送受信シフト方式に従わずに通信する様子を示している。図７（ａ’）〜図７（ｄ’）は、無線基地局２００、無線中継装置１００及び無線端末３００がサービス側送受信シフト方式に従って通信する様子を示している。

なお、図７（ａ）及び図７（ａ’）は無線基地局２００における動作を示し、図７（ｂ）及び図７（ｂ’）は無線中継装置１００のドナー側無線通信部１２０Ｄにおける動作を示し、図７（ｃ）及び図７（ｃ’）は無線中継装置１００のサービス側無線通信部１２０Ｓにおける動作を示し、図７（ｄ）及び図７（ｄ’）は無線端末３００における動作を示している。

図７（ａ）〜図７（ｄ）に示すように、各通信フレーム期間Ｔｎにおいて、下りリンク期間ｔ１及び上りリンク期間ｔ２が時分割で設けられている。図７（ｂ）に示すように、無線中継装置１００のドナー側無線通信部１２０Ｄは、下りリンク期間ｔ１において無線基地局２００から無線信号を受信し、上りリンク期間ｔ２において無線基地局２００に無線信号を送信する。

サービス側送受信シフト方式に従わない方式では図７（ｃ）に示すように、無線中継装置１００のサービス側無線通信部１２０Ｓは、下りリンク期間ｔ１において無線端末３００に無線信号を送信し、上りリンク期間ｔ２において無線端末３００から無線信号を受信する。このため、下りリンク期間ｔ１においてサービス側無線通信部１２０Ｓがドナー側無線通信部１２０Ｄに干渉を与え、上りリンク期間ｔ２においてドナー側無線通信部１２０Ｄがサービス側無線通信部１２０Ｓに干渉を与える。

一方、サービス側送受信シフト方式では図７（ｃ’）に示すように、サービス側通信ユニット１１０Ｓのサービス側制御部１３０Ｓは、サービス側無線通信部１２０Ｓが無線端末３００に無線信号を送信するサービス側送信期間Ｐ１を上りリンク期間ｔ２にシフトして設定する。また、サービス側制御部１３０Ｓは、サービス側無線通信部１２０Ｓが無線端末３００から無線信号を受信するサービス側受信期間Ｐ２を下りリンク期間ｔ１にシフトして設定する。

例えば、無線中継装置１００は、図７（ａ’）〜図７（ｄ’）に示すように、通信フレーム期間Ｔ１の下りリンク期間ｔ１において無線端末３００から受信した無線信号を、通信フレーム期間Ｔ１の上りリンク期間ｔ２において無線基地局２００に送信する。また、無線中継装置１００は、通信フレーム期間Ｔ１の下りリンク期間ｔ１において無線基地局２００から受信した無線信号を、通信フレーム期間Ｔ１の上りリンク期間ｔ２において無線端末３００に送信する。これにより、上記の干渉が回避される。

下りリンク期間ｔ１の時間長は、上りリンク期間ｔ２の時間長よりも長い。よって、サービス側制御部１３０Ｓがサービス側送信期間Ｐ１を上りリンク期間ｔ２に設定したことにより、サービス側送信期間Ｐ１の一部は上りリンク期間ｔ２を超えて下りリンク期間ｔ１の一部と重なる。以下では、下りリンク期間ｔ１と重なるサービス側送信期間Ｐ１の一部分を重複部分Δｔと称する。

（３．２）詳細動作
図８は、無線中継装置１００の詳細動作を説明するためのタイムチャートである。

図８（ａ）及び（ｂ）に示すように、サービス側制御部１３０Ｓは、重複部分Δｔのうち、下りリンク期間ｔ１のプリアンブル信号送信タイミングを除く期間において、サービス側無線通信部１２０Ｓから無線端末３００への送信を停止させる。これにより、重複部分Δｔにおいて、サービス側無線通信部１２０Ｓがドナー側無線通信部１２０Ｄに干渉を与えないようになる。

当該送信停止期間では、データが送信されないことになるが、再送制御などの仕組みを利用することで当該データを無線端末３００に伝達可能となる。重複部分Δｔには、通信遅延が許容されるデータを配置することが好ましく、音声データなどのリアルタイム性及び要求サービス品質（ＱｏＳ）の高いデータは重複部分Δｔに配置しないことが好ましい。

図８（ｃ）に示すように、サービス側制御部１３０Ｓは、重複部分Δｔのうち、下りリンク期間ｔ１のプリアンブル信号送信タイミングにおいて、プリアンブルマスク信号（パイロット信号）を送信するようサービス側無線通信部１２０Ｓを制御する。具体的には、サービス側制御部１３０Ｓは、サービス側無線通信部１２０Ｓからのユーザデータ送信を停止させつつ、パイロット信号の送信を継続させる。

プリアンブルマスク信号は、ドナー側無線通信部１２０Ｄへの干渉にも繋がることから、ドナー側制御部１３０Ｄ及びサービス側制御部１３０Ｓは、ドナー側無線通信部１２０Ｄへの干渉の度合いが許容範囲内になるように、プリアンブルマスク信号の送信電力を設定する。これにより、干渉対策用の機構（遮蔽板等）を筐体に設けなくて済み、ドナー側通信ユニット１１０Ｄ及びサービス側通信ユニット１１０Ｓをより小型化した筐体に収めることができる。

サービス側無線通信部１２０Ｓからドナー側無線通信部１２０Ｄへの干渉の影響を考えた場合、サービス送信周波数とドナー受信周波数との関係（間隔）により干渉の度合いが変化する。具体的には、サービス送信周波数とドナー受信周波数が隣接する場合と、次隣接以上の周波数間隔の場合とで異なる。よって、ドナー側制御部１３０Ｄ及びサービス側制御部１３０Ｓは、そのような周波数関係性に応じて、プリアンブルマスク信号の送信電力を制御する。

また、ドナー側無線通信部１２０Ｄが無線基地局２００から受信する無線信号の状態によりドナー側制御部１３０Ｄがサービス側無線通信部１２０Ｓから受ける干渉の度合い（割合）が変化する。よって、ドナー側制御部１３０Ｄ及びサービス側制御部１３０Ｓは、ドナー側無線通信部１２０ＤにおけるＲＳＳＩに応じて、プリアンブルマスク信号の送信電力を制御する。

（３．３）動作フロー
図９は、無線中継装置１００の動作フローを示すフローチャートである。本動作フローは、無線中継装置１００が無線基地局２００Ａに接続する際に実行されるが、無線中継装置１００が無線基地局２００Ａに接続した後においても定期的に実行可能である。

ステップＳ１１において、ドナー側制御部１３０Ｄは、通信周波数帯Ｆ１〜Ｆ３（図３参照）のそれぞれについて、ドナー側無線通信部１２０Ｄが受信する無線信号のＳＮＲを測定する。

ステップＳ１２において、ドナー側制御部１３０Ｄは、通信周波数帯Ｆ１〜Ｆ３のうちＳＮＲが最も高い通信周波数帯をドナー側無線通信部１２０Ｄに対して設定する。また、ドナー側制御部１３０Ｄは、通信周波数帯Ｆ１〜Ｆ３のうちＳＮＲが最も低い通信周波数帯をサービス側制御部１３０Ｓに通知する。サービス側制御部１３０Ｓは、通信周波数帯Ｆ１〜Ｆ３のうちＳＮＲが最も低い通信周波数帯をサービス側無線通信部１２０Ｓに対して設定する。

ステップＳ１３において、ドナー側制御部１３０Ｄは、ドナー側無線通信部１２０Ｄに対して設定された通信周波数帯において無線基地局２００Ａから受信する無線信号のＲＳＳＩを測定する。

ステップＳ１４において、ドナー側制御部１３０Ｄは、ステップＳ１２で設定された通信周波数帯の周波数間隔と、ステップＳ１３で測定されたＲＳＳＩとに応じて、プリアンブルマスク信号の送信電力を決定する。

本実施形態では、記憶部１７２は、図１０に示すような送信電力テーブルを予め記憶している。ドナー側制御部１３０Ｄは、記憶部１７２が記憶する送信電力テーブルから、上記周波数間隔及びＲＳＳＩに対応する送信電力を取得する。

図１０に示すように、送信電力テーブルは、周波数間隔が略ゼロの関係である「隣接」（例えば、図４に示すＦ１とＦ２の関係）と、周波数間隔が１通信周波数帯以上の関係である「次隣接以上」（例えば、図４に示すＦ１とＦ３の関係）とに区分される。また、「隣接」及び「次隣接以上」のそれぞれは、ＲＳＳＩの範囲毎に区分される。

「隣接」においては、ＲＳＳＩが−９０よりも大きく−８０以下である場合にプリアンブルマスク信号の送信電力が−１４［ｄＢ］とされ、ＲＳＳＩが−８０よりも大きく−７０以下である場合にプリアンブルマスク信号の送信電力が−１１［ｄＢ］とされ、ＲＳＳＩが−７０よりも大きく−６０以下である場合にプリアンブルマスク信号の送信電力が−８［ｄＢ］とされ、ＲＳＳＩが−６０よりも大きい場合にプリアンブルマスク信号の送信電力が−５［ｄＢ］とされている。

「次隣接以上」においては、ＲＳＳＩが−９０よりも大きく−８０以下である場合にプリアンブルマスク信号の送信電力が−９［ｄＢ］とされ、ＲＳＳＩが−８０よりも大きく−７０以下である場合にプリアンブルマスク信号の送信電力が−６［ｄＢ］とされ、ＲＳＳＩが−７０よりも大きく−６０以下である場合にプリアンブルマスク信号の送信電力が−３［ｄＢ］とされ、ＲＳＳＩが−６０よりも大きい場合にプリアンブルマスク信号の送信電力が０［ｄＢ］とされている。

このように、送信電力テーブルでは、「次隣接以上」は「隣接」と比較してプリアンブルマスク信号の送信電力が大きく設定される。また、ＲＳＳＩが高くなるほど、プリアンブルマスク信号の送信電力が大きく設定される。

ドナー側制御部１３０Ｄは、決定したプリアンブルマスク信号の送信電力をサービス側制御部１３０Ｓに通知する。サービス側制御部１３０Ｓは、通知されたプリアンブルマスク信号の送信電力をサービス側無線通信部１２０Ｓに対して設定する。

（４）作用・効果
以上説明したように、無線中継装置１００は、無線基地局２００が基地局プリアンブル信号を送信するタイミングでプリアンブルマスク信号を送信することによって、無線中継装置１００に近接する無線端末３００による基地局プリアンブル信号の受信を妨害する。これにより、無線中継装置１００に近接する無線端末３００が無線基地局２００に接続してしまう、あるいは同期先が不確定になり同期を確立できないといった不具合を解消できる。

そして、無線中継装置１００は、無線基地局２００が基地局プリアンブル信号を送信するタイミングと異なるタイミングで中継装置プリアンブル信号を送信するため、無線中継装置１００に近接する無線端末３００は、中継装置プリアンブル信号を良好に受信でき、無線中継装置１００との同期を確立して無線中継装置１００に接続する。よって、無線中継装置１００に近接する無線端末３００が無線中継装置１００に接続する確率を高めることができる。

本実施形態では、制御部１３０は、ドナー側無線通信部１２０Ｄへの干渉を考慮して制限された送信電力でプリアンブルマスク信号を送信するようサービス側無線通信部１２０Ｓを制御する。これにより、プリアンブルマスク信号がドナー側無線通信部１２０Ｄに与える干渉の影響を低減することができる。

本実施形態では、制御部１３０は、サービス側無線通信部１２０Ｓに対して設定された通信周波数帯とドナー側無線通信部１２０Ｄに対して設定された通信周波数帯との間の周波数間隔に応じて、プリアンブルマスク信号の送信電力を制御する。

当該周波数間隔が広い場合には、プリアンブルマスク信号がドナー側無線通信部１２０Ｄに与える干渉の影響が小さいため、プリアンブルマスク信号の送信電力を大きくすることによって、基地局プリアンブル信号をより確実に妨害することができる。

一方、当該周波数間隔が狭い場合には、プリアンブルマスク信号がドナー側無線通信部１２０Ｄに与える干渉の影響が大きいため、プリアンブルマスク信号の送信電力を小さくすることによって、プリアンブルマスク信号がドナー側無線通信部１２０Ｄに与える干渉の影響を低減することができる。

本実施形態では、制御部１３０は、ドナー側無線通信部１２０Ｄが無線基地局２００から受信した無線信号のＲＳＳＩに応じて、プリアンブルマスク信号の送信電力を制御する。

当該ＲＳＳＩが大きい場合には、プリアンブルマスク信号がドナー側無線通信部１２０Ｄに与える干渉の影響が相対的に小さくなるため、プリアンブルマスク信号の送信電力を大きくすることによって、基地局プリアンブル信号をより確実に妨害することができる。

一方、当該ＲＳＳＩが小さい場合には、プリアンブルマスク信号がドナー側無線通信部１２０Ｄに与える干渉の影響が相対的に大きくなるため、プリアンブルマスク信号の送信電力を小さくすることによって、プリアンブルマスク信号がドナー側無線通信部１２０Ｄに与える干渉の影響を低減することができる。

本実施形態では、制御部１３０は、無線中継装置１００が利用可能な複数の通信周波数帯のうち、ドナー側無線通信部１２０Ｄについて測定されたＳＮＲが最も高い通信周波数帯をドナー側無線通信部１２０Ｄに対して設定する。これにより、プリアンブルマスク信号がドナー側無線通信部１２０Ｄに与える干渉の影響を相対的に小さくすることができる。

本実施形態では、制御部１３０は、無線中継装置１００が利用可能な複数の通信周波数帯のうち、ドナー側無線通信部１２０Ｄについて測定されたＳＮＲが最も低い通信周波数帯をサービス側無線通信部１２０Ｓに設定する。これにより、ドナー側無線通信部１２０Ｄに対して設定する通信周波数帯を切り替える場合に備えて、良好なＳＮＲの通信周波数帯を確保しておくことができる。その結果、ドナー側無線通信部１２０Ｄに対して設定する通信周波数帯を切り替えた後においても、プリアンブルマスク信号がドナー側無線通信部１２０Ｄに与える干渉の影響を相対的に小さくすることができる。

（５）その他の実施形態
上記のように、本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなる。

上述した実施形態では、サービス側無線通信部１２０Ｓに対して設定された通信周波数帯とドナー側無線通信部１２０Ｄに対して設定された通信周波数帯との間の周波数間隔と、ドナー側無線通信部１２０Ｄが無線基地局２００から受信した無線信号のＲＳＳＩとの両方に基づいてプリアンブルマスク信号の送信電力を制御する一例を説明したが、何れか一方のみに基づいてプリアンブルマスク信号の送信電力を制御してもよい。また、プリアンブルマスク信号の送信電力を適宜変更する場合に限らず、プリアンブルマスク信号の送信電力が予め設定された固定値になるよう制御してもよい。さらに、ＲＳＳＩの代わりに無線信号のＳＮＲを利用してプリアンブルマスク信号の送信電力を制御してもよい。

なお、上述した実施形態では、ＷｉＭＡＸ（ＩＥＥＥ８０２．１６）に基づく無線通信システム１について説明したが、ＷｉＭＡＸに限らず、ＴＤＤ方式を採用する無線通信システムであればよく、例えば3GPP（3^rd Generation Partnership Project）で規格化されているＬＴＥ（Long Term Evolution）のＴＤＤモード（ＴＤＤ−ＬＴＥ）などに対しても本発明を適用可能である。

さらに、無線中継装置１００は、固定型のものに限らず、例えば車両などに搭載される移動型のものであってもよい。

このように本発明は、ここでは記載していない様々な実施形態等を包含するということを理解すべきである。したがって、本発明はこの開示から妥当な特許請求の範囲の発明特定事項によってのみ限定されるものである。

１…無線通信システム、１００…無線中継装置、１０１〜１０３…基板、１０５…筐体、１１０Ｄ…ドナー側通信ユニット、１１０Ｓ…サービス側通信ユニット、１２０Ｄ…ドナー側無線通信部、１２０Ｓ…サービス側無線通信部、１２１ａ，１２１ｂ…サービスアンテナ、１２２ａ，１２２ｂ…スイッチ、１２３ａ，１２３ｂ…ＰＡ、１２４ａ，１２４ｂ…ＬＮＡ、１２５ａ，１２５ｂ…ＲＦ／ＢＢ部、１３０…制御部、１３０Ｄ…ドナー側制御部、１３０Ｓ…サービス側制御部、１３２…記憶部、１３３…Ｉ／Ｆ部、１６１ａ，１６１ｂ…ドナーアンテナ、１６２ａ，１６２ｂ…スイッチ、１６５ａ，１６５ｂ…ＲＦ／ＢＢ部、１７２…記憶部、１７２，１３２…記憶部、１７３，１３３…Ｉ／Ｆ部、１７４…インジケータ、２００…無線基地局、３００…無線端末

Claims (9)

1. 無線端末によって同期の確立に使用される無線信号である第１同期信号を無線基地局が所定タイミングで送信する無線通信システムにおいて用いられる無線中継装置であって、
   前記無線基地局との無線通信を行うように構成された第１無線通信部と、
   前記無線端末との無線通信を行うように構成された第２無線通信部と、
   前記第１無線通信部及び前記第２無線通信部を制御する制御部と
   を具備し、
   前記第２無線通信部は、前記所定タイミングと異なるタイミングで、前記無線端末によって同期の確立に使用される無線信号である第２同期信号を送信しており、
   前記制御部は、前記第１同期信号を妨害するための無線信号である妨害信号を前記所定タイミングで送信するよう前記第２無線通信部を制御する無線中継装置。
2. 前記第１無線通信部は、前記所定タイミングを含む特定期間において前記無線基地局からの無線信号を受信し、
   前記制御部は、前記第１無線通信部への干渉を考慮して制限された送信電力で前記妨害信号を送信するよう前記第２無線通信部を制御する請求項１に記載の無線中継装置。
3. 前記制御部は、前記第２無線通信部に対して設定された通信周波数帯と前記第１無線通信部に対して設定された通信周波数帯との間の周波数間隔に応じて、前記妨害信号の送信電力を制御する請求項２に記載の無線中継装置。
4. 前記制御部は、前記周波数間隔が所定間隔を超える場合に、前記周波数間隔が前記所定間隔である場合よりも前記妨害信号の送信電力を大きくするよう制御する請求項３に記載の無線中継装置。
5. 前記制御部は、前記第１無線通信部が受信した無線信号の無線品質レベルに応じて、前記妨害信号の送信電力を制御する請求項２に記載の無線中継装置。
6. 前記制御部は、前記無線品質レベルが所定レベル未満である場合に、前記無線品質レベルが前記所定レベル以上である場合よりも前記妨害信号の送信電力を小さくするよう制御する請求項５に記載の無線中継装置。
7. 前記制御部は、前記無線中継装置が利用可能な複数の通信周波数帯のうち、前記第１無線通信部について測定された無線品質レベルが最も高い通信周波数帯を前記第１無線通信部に対して設定する請求項１〜６の何れか一項に記載の無線中継装置。
8. 前記制御部は、前記複数の通信周波数帯のうち、前記第１無線通信部について測定された無線品質レベルが最も低い通信周波数帯を前記第２無線通信部に対して設定する請求項７に記載の無線中継装置。
9. 無線端末によって同期の確立に使用される無線信号である第１同期信号を無線基地局が所定タイミングで送信する無線通信システムにおいて用いられ、
   前記無線基地局との無線通信を行うように構成された第１無線通信部と、
   前記無線端末との無線通信を行うように構成された第２無線通信部と
   を具備する無線中継装置の制御方法であって、
   前記第２無線通信部が、前記所定タイミングと異なるタイミングで、前記無線端末によって同期の確立に使用される無線信号である第２同期信号を送信するステップと、
   前記第２無線通信部が、前記第１同期信号を妨害するための無線信号である妨害信号を前記所定タイミングで送信するステップと
   を有する制御方法。

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