JP5736998B2 - リピータ装置およびリピータ装置の中継制御方法 - Google Patents
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Description
特許文献1ではドップラー周波数を利用して携帯端末の移動速度を求める点について詳細に開示されているが、その目的は飽くまでも携帯端末の移動速度の算出にあり、受信周波数の変化が通信に及ぼす悪影響についての認識は全く認められない。
また、特許文献1に開示される無線通信システムでは通信方式の切り替え制御が携帯端末の内部処理によって行われるようになっているが、携帯端末が標準的に備える機能を利用して切り替え制御を行っているわけではないので、専用のハードウェアやソフトウェアを携帯端末に実装する必要がある。
しかも、個々の携帯端末毎にハードウェアやソフトウェアを実装する必要があるため、無線通信システム全体として見た場合の製造コストが嵩むといった不都合がある。
前記携帯端末の持ち込み先となる電磁遮蔽性の外郭を有する移動体に設置され、
基地局を対象として直交周波数分割多元接続信号および符号分割多重接続信号を送受信する外部用送受信アンテナと、
移動体内の携帯端末を対象として直交周波数分割多元接続信号および符号分割多重接続信号を送受信する内部用送受信アンテナと、
前記外部用送受信アンテナで受信される直交周波数分割多元接続信号の周波数のずれ、および、前記外部用送受信アンテナで受信される符号分割多重接続信号の干渉量を測定する測定部と、
前記測定部で測定された周波数のずれが予め設定された許容範囲を超え、かつ、前記測定部で測定された干渉量が予め設定された許容範囲内にあるか否かを判定する判定部と、
前記周波数のずれが予め設定された許容範囲を超え、かつ、前記干渉量が予め設定された許容範囲内にあると前記判定部が判定した場合に限って前記内部用送受信アンテナからの直交周波数分割多元接続信号の出力を停止させる一方、その他の場合には、前記内部用送受信アンテナからの直交周波数分割多元接続信号の出力および符号分割多重接続信号の出力を共に許容する信号主力制御部を備えたことを特徴とする構成を有する。
前記携帯端末の持ち込み先となる電磁遮蔽性の外郭を有する移動体に基地局を対象として直交周波数分割多元接続信号および符号分割多重接続信号を送受信する外部用送受信アンテナと移動体内の携帯端末を対象として直交周波数分割多元接続信号および符号分割多重接続信号を送受信する内部用送受信アンテナを予め設置しておき、
前記外部用送受信アンテナで受信される直交周波数分割多元接続信号の周波数のずれ、および、前記外部用送受信アンテナで受信される符号分割多重接続信号の干渉量を逐次測定し、
その都度、前記周波数のずれが予め設定された許容範囲を超え、かつ、前記干渉量が予め設定された許容範囲内にあるか否かを判定し、
前記周波数のずれが予め設定された許容範囲を超え、かつ、前記干渉量が予め設定された許容範囲内にある場合に限って前記内部用送受信アンテナからの直交周波数分割多元接続信号の出力を停止させる一方、その他の場合には、前記内部用送受信アンテナからの直交周波数分割多元接続信号の出力および符号分割多重接続信号の出力を共に許容するようにしたことを特徴とする構成を有する。
携帯端末を持ち込んだ移動体は電磁遮蔽性の外郭を備えているので、高速移動中の移動体の内部に直交周波数分割多元接続信号が入り込むことはなく、リピータ装置の内部用送受信アンテナから送出される符号分割多重接続信号のみが携帯端末に伝達されることになるので、携帯端末は、其れ自体が標準的に備える切り替え機能によって自動的かつ容易に符号分割多重接続を選択することができ、しかも、通信に適さない状態となっている直交周波数分割多元接続信号が携帯端末に外乱として伝達されることがないので、安定した環境で符号分割多重接続を実施することができる。
一方、外部用送受信アンテナによって受信される直交周波数分割多元接続信号の周波数のずれが予め設定された許容範囲内にある場合には、内部用送受信アンテナからの直交周波数分割多元接続信号の出力および符号分割多重接続信号の出力が共に許容されるので、携帯端末を持ち込んだ移動体の移動速度が遅いために外部用送受信アンテナで受信される直交周波数分割多元接続信号の周波数のずれが小さく、直交周波数分割多元接続を利用した通信が適切に行なえるような状態下では、内部用送受信アンテナからの直交周波数分割多元接続信号の出力および符号分割多重接続信号の出力が共に許容され、携帯端末は、其れ自体が標準的に備える切り替え機能によって優先的に直交周波数分割多元接続を選択して高速の通信を行なうことができる。
しかも、リピータ装置は携帯端末の持ち込み先となる移動体に設置されているので、携帯端末自体に格別な措置を施さなくても、移動体に持ち込まれた携帯端末の移動速度に応じて直交周波数分割多元接続と符号分割多重接続の2方式の内から常に適切な通信方式を自動的に選択して利用することができる。
また、携帯端末が標準的に備える機能を利用して切り替え制御を行うようにしているため、専用のハードウェアやソフトウェアを携帯端末に実装する必要がなく、無線通信システム全体として見た場合の製造コストを低く抑えることができる。
リピータ装置5は、更に、LTE基地局2から送信されて外部用送受信アンテナ8aで受信されるOFDMA信号の周波数のずれや3G基地局3から送信されて外部用送受信アンテナ8bで受信されるCDMA信号の干渉量を測定する測定部、および、測定されたOFDMA信号の周波数のずれが予め設定された許容範囲を超え、かつ、測定されたCDMA信号の干渉量が予め設定された許容範囲内にあるか否かを判定する判定部として機能する信号受信・判定部10を備え、信号受信・判定部10の判定部から出力される判定信号を受け、OFDMA信号の周波数のずれが予め設定された許容範囲を超え、かつ、CDMA信号の干渉量が予め設定された許容範囲内にあることが明らかとなった場合に限って内部用送受信アンテナ9aからのOFDMA信号の出力を停止させる一方、その他の場合には、内部用送受信アンテナ9aからのOFDMA信号の出力および内部用送受信アンテナ9bからのCDMA信号の出力を共に許容する信号主力制御部11を備える。
また、リピータ装置5は、外部用送受信アンテナ8aで受信されて信号受信・判定部10および信号主力制御部11を介して伝送されるOFDMA信号や外部用送受信アンテナ8bで受信されて信号受信・判定部10および信号主力制御部11を介して伝送されるCDMA信号を復調し増幅して内部用送受信アンテナ9aや内部用送受信アンテナ9bから送出する一方、携帯端末4から送信されて内部用送受信アンテナ9aで受信されたOFDMA信号や携帯端末4から送信されて内部用送受信アンテナ9bで受信されたCDMA信号を受信し電力増幅して外部用送受信アンテナ8aや外部用送受信アンテナ8bを介してLTE基地局2や3G基地局3に送信するリピータ本体部12を備える。
また、判定部として機能する信号受信・判定部10によって、時系列上で直近する最新のCDMA信号の干渉量を予め設定されたサンプリング回数n回分だけ逐次更新して一時記憶し、サンプリング周期と同じ所定周期T毎に最新のサンプリング回数n回分の干渉量の平均値S’を求め、この平均値S’と現在の干渉量Sとの偏差ΔSを算出し、この偏差ΔSが設定値βの範囲内にある場合にCDMA信号の干渉量が予め設定された許容範囲内にあるものと判定するようにしている。
なお、OFDMA信号の周波数のずれΔfの異常判定に利用する設定値αの値と、αを超える周波数のずれが連続して発生する回数を許容する設定値mの値は、OFDMA接続による通信が適切に行なわれる範囲の限界値として予め実験的に求め、また、最新のCDMA信号の干渉量を記憶すべきサンプリングの回数nの値,最新のn回分のCDMA信号の干渉量の平均値S’と現在の干渉量Sとの偏差ΔSを許容する判定基準となる設定値βの値も、CDMA接続による通信が適切に行なわれる範囲の限界値として予め実験的に求めておくものとする。
但し、周波数ずれ状態記憶フラグFfは値0によってOFDMA信号の周波数のずれが許容範囲内にあることを示し、干渉状態記憶フラグFsは値0によってCDMA信号の干渉量が許容範囲を超えていることを示し、サンプリング状態記憶フラグFnは値0によってCDMA信号の干渉量のサンプリング数が必要数nに満たないことを示すものとする。
ステップa1の処理は電源投入時の初期化処理として起動時に1回のみ実行される処理であり、実際に所定周期T毎に繰り返されるのは、ステップa2以降の信号主力制御処理の部分である。
また、これとは逆に、連続回数計数用カウンタCの現在値が設定値mの値を超えていない場合には、判定部として機能する信号受信・判定部10のマイクロプロセッサは、OFDMA信号の周波数のずれが許容範囲内となった状態が維持されていることを示す値0を周波数ずれ状態記憶フラグFfに設定する(ステップa8)。
また、レジスタ特定指標iの現在値がレジスタの個数nを超えている場合には、新たに求められた干渉量Sの記憶先として適切なレジスタが指定されていないことを意味するので、信号受信・判定部10のマイクロプロセッサは、レジスタ特定指標iの値を改めて1に再設定し、当該処理周期のステップa9の処理で新たに測定された干渉量Sの記憶先としてレジスタR1を再指定する(ステップa12)。
なお、電源投入後のサンプリング処理は無制限に繰り返し実行されるので、i=1〜nの範囲でサイクリックにインクリメントされるレジスタ特定指標iの現在値と電源投入後の総サンプリング回数の値とは一般に一致しないが、ステップa15の判定処理は、ステップa13の判定処理からも明らかなように、サンプリング状態記憶フラグFnがセットされていない状況下、つまり、CDMA信号の干渉量のサンプリング数が必要数nを越えていない状況下でのみ実行されるので、この場合、つまり、サンプリング回数≦nの条件下に限っては、レジスタ特定指標iの現在値と電源投入後の総サンプリング回数の値とが完全に一致する。
また、ステップa15の判定結果が真となり、サンプリングを開始してからのCDMA信号の干渉量のサンプリング回数が必要数nに達したことが明らかとなった場合には、信号受信・判定部10のマイクロプロセッサは、CDMA信号の干渉量のサンプリング数が必要数nだけ揃ったことを示す値1をサンプリング状態記憶フラグFnに再設定する(ステップa16)。
そして、これを受けた信号主力制御部11が、外部用送受信アンテナ8aから信号受信・判定部10を介して伝送されるOFDMA信号(共通チャネルを含む)をリピータ本体部12に転送することを停止することによって、内部用送受信アンテナ9aからのOFDMA信号の出力を停止させ、内部用送受信アンテナ9bからのCDMA信号の出力のみを許容する。
そして、これを受けた信号主力制御部11が、内部用送受信アンテナ9aからのOFDMA信号の出力および内部用送受信アンテナ9bからのCDMA信号の出力を共に許容する。
携帯端末4を持ち込んだ移動体6は電磁遮蔽性の外郭7を備えているので、高速移動中の移動体6の内部にOFDMA信号(共通チャネルを含む)が入り込むことはなく、リピータ装置5の内部用送受信アンテナ9bから送出されるCDMA信号のみが携帯端末4に伝達されることになるので、携帯端末4は、其れ自体が標準的に備える切り替え機能つまりLTEの圏外判定機能によって自動的かつ容易にCDMA接続を選択することができ、しかも、移動体6が電磁遮蔽性の外郭7を備えていることから、通信に適さない状態となっているOFDMA信号が携帯端末4に外乱として伝達されることはないので、安定した環境でCDMA接続を実施することができる。
特に、最新のサンプリング回数n回分のCDMA信号の干渉量の平均値S’と新たに測定された現在の干渉量Sとの偏差ΔS=|S−S’|を求め、この偏差ΔSが設定値βの範囲内にあって干渉状態記憶フラグFsに値1が設定されている状況下、つまり、CDMA接続が明らかに可能であってステップa17の判定結果が真となった場合に限って内部用送受信アンテナ9aからのOFDMA信号の出力を停止するようにしているので、CDMA接続が不可能な状況下で無闇にCDMA信号の出力が停止されるといった無駄な動作が未然に防止される。
無論、このような状況下にあっては、LTEの圏内判定機能を無視し、携帯端末4の利用者による手動操作によってCDMA接続を強制的に選択するといったことも可能である。
また、携帯端末4が標準的に備える機能であるLTEの圏外判定機能と圏内判定機能を利用して接続方式の切り替え制御を行うようにしているため、専用のハードウェアやソフトウェアを携帯端末4に実装する必要がなく、無線通信システム1全体として見た場合の製造コストを低く抑えることができる。
また、最新のサンプリング回数n回分のCDMA信号の干渉量の平均値S’と新たに測定された現在の干渉量Sとの偏差ΔS=|S−S’|を求め、この偏差ΔSが設定値βの範囲内にあるか否かによってCDMA接続の適否を判定する代わりに、例えば、新たに測定された現在の干渉量Sと判定用の閾値との大小関係を直接的に比較することによってCDMA接続の適否を判定するといった構成を採用することも可能である。但し、CDMA接続に切り替えても問題ないことを確実に判定するためには、適切なサンプリング回数n回分のCDMA信号の干渉量の平均値S’と新たに測定された現在の干渉量Sとの偏差ΔS=|S−S’|を求めて適切な設定値βと比較することが望ましい。
周波数のずれΔfに基くOFDMA接続の適否判定や干渉量Sに基くCDMA接続の適否判定には様々な統計処理の技術を転用することが可能である。
直交周波数分割多元接続と符号分割多重接続の2方式に対応し、かつ、直交周波数分割多元接続および符号分割多重接続が共に利用可能なエリア内においては直交周波数分割多元接続を優先的に使用するようにした携帯端末と基地局との間で直交周波数分割多元接続信号および符号分割多重接続信号を中継するリピータ装置であって、
前記携帯端末の持ち込み先となる電磁遮蔽性の外郭を有する移動体に設置され、
基地局を対象として直交周波数分割多元接続信号および符号分割多重接続信号を送受信する外部用送受信アンテナと、
移動体内の携帯端末を対象として直交周波数分割多元接続信号および符号分割多重接続信号を送受信する内部用送受信アンテナと、
前記外部用送受信アンテナで受信される直交周波数分割多元接続信号の周波数のずれ、および、前記外部用送受信アンテナで受信される符号分割多重接続信号の干渉量を測定する測定部と、
前記測定部で測定された周波数のずれが予め設定された許容範囲を超え、かつ、前記測定部で測定された干渉量が予め設定された許容範囲内にあるか否かを判定する判定部と、
前記周波数のずれが予め設定された許容範囲を超え、かつ、前記干渉量が予め設定された許容範囲内にあると前記判定部が判定した場合に限って前記内部用送受信アンテナからの直交周波数分割多元接続信号の出力を停止させる一方、その他の場合には、前記内部用送受信アンテナからの直交周波数分割多元接続信号の出力および符号分割多重接続信号の出力を共に許容する信号主力制御部を備えたことを特徴とするリピータ装置。
前記測定部は、前記外部用送受信アンテナで受信される直交周波数分割多元接続信号の周波数のずれを所定周期毎に測定し、
前記判定部は、前記周波数のずれが予め設定された回数を超えて連続的に設定値の範囲を超えた場合に周波数のずれが許容範囲を超えていると判定することを特徴とした付記1記載のリピータ装置。
前記測定部は、前記外部用送受信アンテナで受信される符号分割多重接続信号の干渉量を所定周期毎に測定し、
前記判定部は、時系列上で直近する最新の干渉量を予め設定されたサンプリング回数分だけ逐次更新して一時記憶し、前記所定周期毎に、前記サンプリング回数分の干渉量の平均値を求め、この平均値と現在の干渉量との偏差が許容範囲内にあるか否かを判定することを特徴とした付記1記載のリピータ装置。
直交周波数分割多元接続と符号分割多重接続の2方式に対応し、かつ、直交周波数分割多元接続および符号分割多重接続が共に利用可能なエリア内においては直交周波数分割多元接続を優先的に使用するようにした携帯端末と基地局との間で直交周波数分割多元接続信号および符号分割多重接続信号を中継するリピータ装置の中継制御方法であって、
前記携帯端末の持ち込み先となる電磁遮蔽性の外郭を有する移動体に基地局を対象として直交周波数分割多元接続信号および符号分割多重接続信号を送受信する外部用送受信アンテナと移動体内の携帯端末を対象として直交周波数分割多元接続信号および符号分割多重接続信号を送受信する内部用送受信アンテナを予め設置しておき、
前記外部用送受信アンテナで受信される直交周波数分割多元接続信号の周波数のずれ、および、前記外部用送受信アンテナで受信される符号分割多重接続信号の干渉量を逐次測定し、
その都度、前記周波数のずれが予め設定された許容範囲を超え、かつ、前記干渉量が予め設定された許容範囲内にあるか否かを判定し、
前記周波数のずれが予め設定された許容範囲を超え、かつ、前記干渉量が予め設定された許容範囲内にある場合に限って前記内部用送受信アンテナからの直交周波数分割多元接続信号の出力を停止させる一方、その他の場合には、前記内部用送受信アンテナからの直交周波数分割多元接続信号の出力および符号分割多重接続信号の出力を共に許容するようにしたことを特徴とするリピータ装置の中継制御方法。
前記外部用送受信アンテナで受信される直交周波数分割多元接続信号の周波数のずれを所定周期毎に測定し、
前記周波数のずれが予め設定された回数を超えて連続的に設定値の範囲を超えた場合に周波数のずれが許容範囲を超えていると判定するようにしたことを特徴とする付記4記載のリピータ装置の中継制御方法。
前記外部用送受信アンテナで受信される符号分割多重接続信号の干渉量を所定周期毎に測定し、
時系列上で直近する最新の干渉量を予め設定されたサンプリング回数分だけ逐次更新して一時記憶し、前記所定周期毎に、前記サンプリング回数分の干渉量の平均値を求め、この平均値と現在の干渉量との偏差が許容範囲内にあるか否かを判定するようにしたことを特徴とする付記4記載のリピータ装置の中継制御方法。
2 LTE基地局
3 3G基地局
4 携帯端末
5 リピータ装置
6 移動体
7 外郭
8a,8b 外部用送受信アンテナ
9a,9b 内部用送受信アンテナ
10 信号受信・判定部(測定部,判定部)
11 信号主力制御部
12 リピータ本体部
Δf 周波数のずれ
α 周波数のずれの異常判定に利用される設定値
C 設定値を超える周波数のずれが連続して発生する回数を計数する連続回数計数用カウンタ
m 周波数のずれが連続して発生する回数を許容する設定値
Ff 周波数ずれ状態記憶フラグ
S 干渉量
n 干渉量を記憶すべきサンプリングの回数(レジスタの個数)
R1〜Ri〜Rn レジスタ
i レジスタ特定指標(サンプリング回数≦nの状況下では干渉量のサンプリング回数と同値)
Fn サンプリング状態記憶フラグ
S’ 最新の干渉量の平均値
ΔS 干渉量の平均値と現在の干渉量との偏差
β 干渉量の平均値と現在の干渉量との偏差を許容する判定基準となる設定値
Fs 干渉状態記憶フラグ
Claims (6)
- 直交周波数分割多元接続と符号分割多重接続の2方式に対応し、かつ、直交周波数分割多元接続および符号分割多重接続が共に利用可能なエリア内においては直交周波数分割多元接続を優先的に使用するようにした携帯端末と基地局との間で直交周波数分割多元接続信号および符号分割多重接続信号を中継するリピータ装置であって、
前記携帯端末の持ち込み先となる電磁遮蔽性の外郭を有する移動体に設置され、
基地局を対象として直交周波数分割多元接続信号および符号分割多重接続信号を送受信する外部用送受信アンテナと、
移動体内の携帯端末を対象として直交周波数分割多元接続信号および符号分割多重接続信号を送受信する内部用送受信アンテナと、
前記外部用送受信アンテナで受信される直交周波数分割多元接続信号の周波数のずれ、および、前記外部用送受信アンテナで受信される符号分割多重接続信号の干渉量を測定する測定部と、
前記測定部で測定された周波数のずれが予め設定された許容範囲を超え、かつ、前記測定部で測定された干渉量が予め設定された許容範囲内にあるか否かを判定する判定部と、
前記周波数のずれが予め設定された許容範囲を超え、かつ、前記干渉量が予め設定された許容範囲内にあると前記判定部が判定した場合に限って前記内部用送受信アンテナからの直交周波数分割多元接続信号の出力を停止させる一方、その他の場合には、前記内部用送受信アンテナからの直交周波数分割多元接続信号の出力および符号分割多重接続信号の出力を共に許容する信号主力制御部を備えたことを特徴とするリピータ装置。 - 前記測定部は、前記外部用送受信アンテナで受信される直交周波数分割多元接続信号の周波数のずれを所定周期毎に測定し、
前記判定部は、前記周波数のずれが予め設定された回数を超えて連続的に設定値の範囲を超えた場合に周波数のずれが許容範囲を超えていると判定することを特徴とした請求項1記載のリピータ装置。 - 前記測定部は、前記外部用送受信アンテナで受信される符号分割多重接続信号の干渉量を所定周期毎に測定し、
前記判定部は、時系列上で直近する最新の干渉量を予め設定されたサンプリング回数分だけ逐次更新して一時記憶し、前記所定周期毎に、前記サンプリング回数分の干渉量の平均値を求め、この平均値と現在の干渉量との偏差が許容範囲内にあるか否かを判定することを特徴とした請求項1記載のリピータ装置。 - 直交周波数分割多元接続と符号分割多重接続の2方式に対応し、かつ、直交周波数分割多元接続および符号分割多重接続が共に利用可能なエリア内においては直交周波数分割多元接続を優先的に使用するようにした携帯端末と基地局との間で直交周波数分割多元接続信号および符号分割多重接続信号を中継するリピータ装置の中継制御方法であって、
前記携帯端末の持ち込み先となる電磁遮蔽性の外郭を有する移動体に基地局を対象として直交周波数分割多元接続信号および符号分割多重接続信号を送受信する外部用送受信アンテナと移動体内の携帯端末を対象として直交周波数分割多元接続信号および符号分割多重接続信号を送受信する内部用送受信アンテナを予め設置しておき、
前記外部用送受信アンテナで受信される直交周波数分割多元接続信号の周波数のずれ、および、前記外部用送受信アンテナで受信される符号分割多重接続信号の干渉量を逐次測定し、
その都度、前記周波数のずれが予め設定された許容範囲を超え、かつ、前記干渉量が予め設定された許容範囲内にあるか否かを判定し、
前記周波数のずれが予め設定された許容範囲を超え、かつ、前記干渉量が予め設定された許容範囲内にある場合に限って前記内部用送受信アンテナからの直交周波数分割多元接続信号の出力を停止させる一方、その他の場合には、前記内部用送受信アンテナからの直交周波数分割多元接続信号の出力および符号分割多重接続信号の出力を共に許容するようにしたことを特徴とするリピータ装置の中継制御方法。 - 前記外部用送受信アンテナで受信される直交周波数分割多元接続信号の周波数のずれを所定周期毎に測定し、
前記周波数のずれが予め設定された回数を超えて連続的に設定値の範囲を超えた場合に周波数のずれが許容範囲を超えていると判定するようにしたことを特徴とする請求項4記載のリピータ装置の中継制御方法。 - 前記外部用送受信アンテナで受信される符号分割多重接続信号の干渉量を所定周期毎に測定し、
時系列上で直近する最新の干渉量を予め設定されたサンプリング回数分だけ逐次更新して一時記憶し、前記所定周期毎に、前記サンプリング回数分の干渉量の平均値を求め、この平均値と現在の干渉量との偏差が許容範囲内にあるか否かを判定するようにしたことを特徴とする請求項4記載のリピータ装置の中継制御方法。
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