JP6729059B2 - 中継装置、中継システム及び中継方法 - Google Patents

Description

本発明は中継装置、中継システム及び中継方法に関し、特に、移動通信システムにおいて基地局から放射される信号を中継する機能を備えた中継装置、中継システム及び中継方法に関する。

地下エリア等では、無線基地局と携帯端末との間で良好な電波環境を確保することが困難な場合がある。このような場合に、無線基地局が放射する電波を受信する中継装置（レピータ装置）を設置し、受信した信号を増幅してレピータ装置に接続されたアンテナから放射させることで、移動通信システムのカバーエリアを拡大する技術が知られている。

例えば、特許文献１には、入力された高周波信号を増幅し、同一周波数の信号として再送出するレピータ装置が記載されている。また、特許文献２には、無線通信システムのカバーエリアを拡張するために用いられる信号エンハンサーが記載されている。

特開平９−２４６８９５号公報 特表２００６−５１４４８８号公報

無線基地局と端末との間に複数のレピータ装置が設置された場合には、それらから放射される電波に加えて、周辺の構造物等による反射波が端末で受信される恐れがある。すなわち、レピータ装置によって複数のカバーエリアが形成される場合に、隣接するカバーエリアの電波の影響で電波環境が複雑なものとなる場合がある。このような場合には、レピータ装置を経由して基地局と通信する端末において干渉が発生し、レピータ装置から放射される電波の受信レベルが安定しなかったり、複数のレピータ装置と端末との間で、頻繁にパスの切替が発生したりすることがある。その結果、端末の通信品質が低下する恐れがあった。

移動通信システムのカバーエリアを拡大するために用いられる一般的なレピータ装置は、基地局又は他のレピータ装置から受信した信号をそのまま増幅して転送する。すなわち、１台の基地局に対して複数のレピータ装置を設置すると、レピータ装置によって新たに形成されたカバーエリアでは、いずれも同一の周波数の電波が放射される。このため、電波干渉が発生しやすい環境にレピータを設置すると、レピータ装置によって新たに隣接して形成されたカバーエリア間で同一周波数の電波の干渉による通信品質の低下が生じやすいという課題がある。

一方、例えば特許文献１及び２に記載されるレピータ装置は、レピータ装置によって新たに形成されるカバーエリアの電波環境がより好ましくなるように、当該カバーエリアのセルの周波数配置を設定することはできなかった。

（発明の目的）
本発明の中継装置、中継システム及び中継方法は、干渉の少ないカバーエリアを形成するための技術を提供することを目的とする。

本発明の中継装置は、相異なる周波数の複数の信号を含む入力信号を、前記周波数毎に分離して出力する分配手段と、前記分配手段から出力される信号を合波し、含まれる信号の周波数が互いに異なる１つ以上の信号群を生成し、１つ以上の前記信号群を出力する合成手段と、を含む。

本発明の中継システムは、無線基地局が送信した相異なる周波数の複数の信号を含む入力信号を、含まれる信号の周波数が互いに異なる前記信号で構成される複数の信号群として出力する第１の中継装置と、前記信号群毎に前記第１の中継装置と縦続接続され、前記信号群を中継する第２の中継装置と、前記第１の中継装置の出力及び前記第２の中継装置の出力のいずれかに接続され、前記出力のいずれかに対応して形成される第１のカバーエリアを形成する前記信号群と、前記第１のカバーエリアに隣接する第２のカバーエリアを形成する前記信号群とが異なるように、前記出力毎に配置されたアンテナと、を含む。

本発明の中継方法は、相異なる周波数の複数の信号を含む入力信号を、前記周波数毎に分離して出力し、前記分離されて出力された信号を合波し、含まれる信号の周波数が互いに異なる１つ以上の信号群を生成し、前記１つ以上の信号群を出力する、手順を含む。

本発明の中継装置、中継システム及び中継方法は、干渉の少ないカバーエリアを形成することができる。

第１の実施形態のレピータ装置１の構成例を示すブロック図である。 増幅部５の構成例を示すブロック図である。 制御部１４の構成例を示すブロック図である。 レピータ装置１の動作手順の例を示すフローチャートである。 第２の実施形態の中継システム２０の構成例を示す図である。 第３の実施形態の中継システム３０の構成例を示す図である。 第４の実施形態のレピータ装置１Ａの構成例を示すブロック図である。 第５の実施形態のレピータ装置１Ｂの構成例を示すブロック図である。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態のレピータ装置１の構成例を示すブロック図である。基地局２は移動通信システムで用いられる無線基地局であり、図示されない端末と通信するための電波を基地局２に備えられたアンテナから放射する。レピータ装置１は、基地局２から受信した電波を中継する機能を備える。レピータ装置１は、アンテナ３を介して基地局２と通信し、基地局２から受信した信号を処理して、出力１１及び１２から出力する。出力１１及び１２は、同軸ケーブルによって外部の機器と接続されてもよい。出力１１及び１２には、端末と通信するためのアンテナ及びさらに他のレピータ装置の少なくとも一方、あるいは分配器、増幅器等の伝送機器を接続できる。なお、基地局２の一般的な構成及び機能はよく知られており、またその詳細な動作は本発明とは直接関係しないので、以降では基地局２の説明は省略する。

レピータ装置１は、分配器４、増幅部５〜８、合成器９及び１０、検波器１３、制御部１４を備える。図１では、アンテナ３はレピータ装置１の外部に設けられている。しかし、アンテナ３はレピータ装置１に含まれてもよい。

アンテナ３は、基地局２が放射する電波を受信して、受信した高周波信号（受信信号）をレピータ装置１に入力する。アンテナ３から入力された受信信号は、分配器４及び検波器１３へ分岐される。分配器４は、受信信号を高周波信号の周波数毎に分配して、増幅部５〜８へ出力する。増幅部５〜８は、分配器４から分配された信号をそれぞれ増幅して合成器９又は１０へ出力する。合成器９は、増幅部５及び６から入力された信号を合成して出力１１から出力する。合成器１０は、増幅部７及び８から入力された信号を合成して出力１２から出力する。

本実施形態において、アンテナ３において受信された受信信号は、受信された電波の搬送波周波数（以下、単に「周波数」という。）がそれぞれｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４である４つの信号を含むことができる。ｆ１〜ｆ４は、互いに異なる周波数である。以下では、周波数がｆ１の信号を「信号ｆ１」と記載する。周波数がｆ２〜ｆ４の信号も同様に、「信号ｆ２」、「信号ｆ３」、「信号ｆ４」と記載する。なお、受信信号には信号ｆ１〜信号ｆ４の全てが含まれる必要はない。

分配器４はフィルタ機能を備え、入力された受信信号を周波数毎に分離して増幅部５〜８のいずれかへ出力する。本実施形態では、信号ｆ１は増幅部５へ出力され、信号ｆ２は増幅部６へ出力され、信号ｆ３は増幅部７へ出力され、信号ｆ４は増幅部８へ出力される。以下、信号ｆ１及び信号ｆ２が含まれうる信号群を「信号ｆａ」、信号ｆ３及び信号ｆ４が含まれうる信号群を「信号ｆｂ」と記載する。すなわち、合成器９は信号ｆ１と信号ｆ２とを合波して信号ｆａとして出力１１から出力し、合成器１０は信号ｆ３と信号ｆ４とを合波して信号ｆｂとして出力１２から出力する。

このように、レピータ装置１は基地局から受信した信号ｆ１〜信号ｆ４を複数の周波数帯群（信号ｆａ及び信号ｆｂ）に分けて出力する構成を備える。そして、出力１１及び出力１２のそれぞれに端末と通信するためのアンテナを接続することで、互いに異なる周波数の信号を含む信号群による、干渉の少ないカバーエリアを構成できる。

検波器１３は、受信信号の周波数毎のレベル（電力）を検出して、その結果を制御部１４へ出力する。すなわち、検波器１３は、信号ｆ１、信号ｆ２、信号ｆ３、信号ｆ４それぞれの、分配器４への入力前のレベルを検出して、検出したレベルを示す信号を制御部１４へ通知する。検波器１３は、例えば、検波用ダイオードと、当該検波用ダイオードで検波された信号を増幅する増幅器と、を備える。制御部１４は、検波器１３から通知されたレベルに基づいて、増幅部５〜８を制御する。

図２は、増幅部５の構成例を示すブロック図である。レピータ装置１が備える増幅部５〜８の構成はいずれも同様であるため、以下の説明は増幅部６〜８にも適用される。増幅部５は、増幅器（Amplifier、ＡＭＰ）２０１と減衰器（Attenuator、ＡＴＴ）２０２とを備える。増幅器２０１は電気信号の増幅器であり、入力された信号（すなわち、増幅部５では信号ｆ１）を増幅する。減衰器２０２は増幅部５の出力レベルを所定の値に調整するために用いられる可変減衰器である。増幅器２０１及び減衰器２０２はいずれも制御部１４に接続されており、制御部１４が出力する制御信号によって制御される。増幅器２０１は、制御部１４によって増幅機能のオンとオフとが制御される。本実施形態では、増幅機能のオン及びオフは、増幅器２０１への電源供給のオン及びオフによって行う。しかし、増幅器２０１の前段又は後段に信号ｆ１〜信号ｆ４の線路を個別に開閉するスイッチを設け、当該スイッチのオン／オフにより、増幅機能のオン及びオフを制御してもよい。

減衰器２０２は、制御部１４によって減衰量が制御される。制御部１４は、減衰器２０２を制御することによって、増幅部５〜８から出力される信号のレベルを制御できる。

図３は、制御部１４の構成例を示すブロック図である。制御部１４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit、中央処理装置）３０１、メモリ３０２、タイマ部３０３を備える。ＣＰＵ３０１は、レピータ装置１の状態監視及び制御のための演算を行う。メモリ３０２は、ＣＰＵ３０１で使用されるプログラムや、受信レベル判定閾値等の設定データを記録する。メモリ３０２は、固定された一時的でない記録媒体であり、例えば半導体不揮発メモリであるが、これには限定されない。タイマ部３０３は、制御部１４を動作させるためのクロック源を備えるとともに、制御部１４の機能の実現に必要な時刻をカウントするタイマを備える。

制御部１４には、検波器１３が検出した、周波数毎のレベルを示す信号が入力される。ＣＰＵ３０１は、検波器１３から入力された信号に基づいて、分配器４に入力される直前の信号ｆ１〜信号ｆ４のレベルをそれぞれ算出する。さらに、制御部１４は、増幅部５〜８が備える減衰器２０２の減衰量を制御することにより、増幅部５〜８の利得あるいは出力レベルを調整できる。さらに、制御部１４は、例えば増幅器２０１の電源のオン／オフによって、増幅器２０１の増幅の開始及び停止を制御できる。なお、図３において、検波器１３及び増幅部５〜８との接続を示す線は簡略に記載される。

（第１の実施形態の動作の説明）
図４は、図１に示したレピータ装置１の動作手順の例を示すフローチャートである。レピータ装置１が起動すると、制御部１４は、レピータ装置１の初期設定を行う（図４のステップＳ０１）。初期設定では、ステップＳ０３〜Ｓ０５において増幅部５〜８を動作／停止させるための閾値がメモリ３０２から読み込まれる。閾値などの、初期設定に用いられる値は、オペレータによってステップＳ０１に先立ってメモリ３０２に書き込まれてもよいし、レピータ装置１の製造時にメモリ３０２に書き込まれてもよい。

検波器１３は、信号ｆ１〜信号ｆ４のそれぞれの受信レベルを測定して、制御部１４へ出力する（ステップＳ０２）。検波器１３の動作は、制御部１４によって制御されてもよい。

制御部１４は、ステップＳ０２で検出された信号ｆ１〜信号ｆ４のそれぞれの受信レベルを、ステップＳ０１でメモリから読み出された閾値と比較する（ステップＳ０３）。受信レベルが閾値を超えている場合には、増幅部５〜８のうち受信レベルが閾値を超えた信号が入力される増幅部を動作させ（ステップＳ０４）、受信レベルが閾値以下の場合には当該増幅部の動作を停止させる（ステップＳ０５）。例えば、信号ｆ１の受信レベルが閾値を超えた場合には、増幅部５の増幅器２０１の電源をオンし、閾値以下の場合には、増幅部５の増幅器２０１の電源をオフとする。

その後、制御部１４は、タイマ部３０３のタイマをスタートさせる（ステップＳ０６）。タイマがタイムアウトするとフローはステップＳ０２に戻り（ステップＳ０７：ＹＥＳ）、受信レベルの測定と増幅部の動作の設定とが繰り返される。タイマのタイムアウトまでの時間は、受信レベルの測定間隔を規定する。

以上の動作により、受信レベルが閾値を上回る周波数の信号のみが増幅され、受信レベルが閾値以下の周波数の信号が入力される増幅器の動作は停止される。例えば信号ｆ１のアンテナ３からの受信レベルが低い場合は、制御部１４は、増幅部５の動作を停止する。その結果、レピータ装置１の低消費電力化を図ることができる。また、必要のない増幅部５を停止することで増幅部５から放射されるノイズが低減されるため、他の周波数の信号により行われる通信の品質低下も抑制される。

（第１の実施形態の効果）
以上説明したように、本実施形態のレピータ装置１は、入力された高周波信号（信号ｆ１〜信号ｆ４）を増幅して出力１１及び１２から再送出する中継装置である。レピータ装置１は、入力された信号を、分配器４にて周波数帯毎に分配し、それぞれの周波数帯を増幅部〜８によって増幅する。そして、レピータ装置１は、増幅された信号ｆ１〜信号ｆ４を合成器９及び１０で合成して、含まれる信号の周波数が互いに異なる２つ以上の信号群（信号ｆａ及び信号ｆｂ）として、それぞれ外部に出力できる。

第１の実施形態のレピータ装置１は、干渉の少ないカバーエリアを形成できる。その理由は、レピータ装置１は基地局から受信した信号を複数の周波数帯群に分けて出力する構成を備えるため、レピータ装置１を中継システムに適用する際に、隣接するカバーエリアの周波数配置を、干渉が少なくなるように配置できるからである。

なお、レピータ装置１の効果は、分配器４、合成器９及び１０のみを備える中継装置によっても得られる。すなわち、分配器４は、相異なる周波数の複数の信号を含む入力信号（例えば信号ｆ１〜信号ｆ４）を、周波数毎に分離して合成器９及び１０へ出力する。合成器９及び１０は、分配器４から出力された信号を合波し、含まれる信号の周波数が互いに異なる１つ以上の信号群（例えば信号ｆａ及び信号ｆｂ）を生成し、１つ以上の信号群を出力する。このような構成を備える中継装置も、基地局から受信した信号を複数の信号群に分けて出力できるため、干渉の少ないカバーエリアを形成できる。

（第２の実施形態）
第１の実施形態のレピータ装置１を、信号群（すなわち信号ｆａ及び信号ｆｂ）毎に異なる空間に放射するようにアンテナを設置することにより、信号群が特定の配置を持つようにカバーエリアを構成できる。また、レピータ装置１を縦続接続することもできる。第２の実施形態では、このような構成により干渉の少ないカバーエリアを形成できる中継システムについて説明する。

第１の実施形態で説明したレピータ装置１を用いた中継システムについて説明する。図５は、本発明の第２の実施形態の中継システム２０の構成例を示す図である。中継システム２０は、レピータ装置１０１〜１０５、分配器１１１〜１１３、アンテナ３、アンテナ１３１〜１３５を備える。レピータ装置１０１〜１０５は、第１の実施形態で説明したレピータ装置１と同様の構成を備える。すなわち、レピータ装置１０１〜１０５は、入力された高周波信号である信号ｆ１〜信号ｆ４に応じて、信号ｆａ又は信号ｆｂ、あるいはこれらの両方を出力する。レピータ装置１０１〜１０５をすべて同一の装置（レピータ装置１）とすることで、中継システムで使用される機器が共通化され、システムの構築費用及び維持費用を削減できる。

基地局２及び端末５００は、それぞれ移動通信システムで用いられる無線基地局及び移動端末である。端末５００は、基地局２からの電波を直接受信できない位置にある。中継システム２０は、基地局２が放射した電波を中継して新たなカバーエリア５０１〜５０５を生成する。カバーエリア５０１〜５０５に在圏することで、基地局２から放射された電波に含まれる信号を受信できる。基地局２及び端末５００は、中継システム２０に含まれてもよい。また、基地局２及び端末５００の一般的な構成及び機能はよく知られているため、説明は省略する。

レピータ装置１０１、１０３、１０５は縦続接続され、レピータ装置１０１、１０２、１０４も縦続接続される。分配器１１１〜１１３は、それぞれ、レピータ装置１０１〜１０３からの信号を、アンテナ１３１〜１３３及び次のレピータ装置１０３〜１０５へと振り分ける。アンテナ１３１〜１３５は、それぞれ、レピータ装置１０１〜１０５が出力した信号を放射するアンテナである。アンテナ１３１〜１３５は、それぞれ、在圏する端末５００が基地局２の信号を受信可能なカバーエリア５０１〜５０５を形成する。

レピータ装置１０１には、アンテナ３が接続される。アンテナ３は、基地局２から、端末５００との通信のための電波を受信して受信信号を生成する。レピータ装置１０１には、アンテナ３で受信された受信信号が入力される。受信信号は、信号ｆ１〜信号ｆ４を含む。レピータ装置１０１は、図１で説明したように、受信信号を周波数毎に増幅して信号ｆａ及び信号ｆｂを出力する。信号ｆａは、分配器１１１で２分岐され、分岐された信号ｆａの一方はアンテナ１３１へ送られる。アンテナ１３１は信号ｆａを電波として放射する。すなわち、アンテナ１３１からは信号ｆ１及び信号ｆ２が放射される。

分配器１１１で分岐された信号ｆａの他方は、レピータ装置１０３の入力へ送られる。レピータ装置１０３には信号ｆａのみが入力されるため、レピータ装置１０３は、信号ｆａのみを中継して分配器１１３へ出力する。分配器１１３で分岐された信号ｆａの一方はアンテナ１３３へ送られ、他方はレピータ装置１０５の入力へ送られる。アンテナ１３３は、信号ｆａを電波として放射する。レピータ装置１０５は、レピータ装置１０３と同様に動作し、信号ｆａのみを中継してアンテナ１３５へ出力する。アンテナ１３５は、信号ｆａを電波として放射する。

レピータ装置１０２及び１０４は、信号ｆｂに関して、レピータ装置１０３及び１０５と同様の動作を行う。すなわち、信号ｆｂは、レピータ装置１０１から、レピータ装置１０２に入力される。レピータ装置１０２には信号ｆｂのみが入力されるため、レピータ装置１０２は、信号ｆｂのみを中継して分配器１１２へ出力する。分配器１１２で分岐された信号ｆｂの一方はアンテナ１３２へ送られ、他方はレピータ装置１０４の入力へ送られる。アンテナ１３２は、信号ｆｂを電波として放射する。レピータ装置１０４は、信号ｆｂのみを中継してアンテナ１３４へ出力する。アンテナ１３４は、信号ｆｂを電波として放射する。

アンテナ１３１〜１３５は、入力された信号ｆａ又はｆｂを放射して移動通信システムのセルを形成する。セルのカバーエリアは、図５にカバーエリア５０１〜５０５として概念的に示される。図５に示されるように、信号ｆａを放射するアンテナ１３１、１３３、１３５と信号ｆｂを放射するアンテナ１３２、１３４とが交互に設置される。信号ｆ１〜ｆ４の周波数は互いに異なるため、隣接するセルで信号の周波数が重ならないようにカバーエリア５０１〜５０５が形成される。端末５００は、それぞれのカバーエリア５０１〜５０５において、信号ｆａ又は信号ｆｂを用いて、基地局２からの信号を受信する。図５では、端末５００がカバーエリア５０１、５０３、５０５に在圏する場合は、端末５００は信号ｆａに含まれる信号ｆ１又は信号ｆ２を用いて基地局２からの信号を受信する。端末５００がカバーエリア５０２、５０４に在圏する場合は、端末５００は信号ｆｂに含まれる信号ｆ３又は信号ｆ４を用いて基地局２からの信号を受信する。

レピータ装置１０１〜１０５において、信号ｆ１〜信号ｆ４のいずれかが入力されない場合は、図１に示した検波器１３でその信号のレベルが低いものとして検出される。従って、入力されない信号に対応する増幅部は動作しないため、レピータ装置１０１〜１０５は、入力された信号のレベルが閾値以上である周波数の信号のみを出力する。

中継システム２０において、レピータ装置１０１〜１０５の出力レベルは、基地局と接続されるアンテナ３と、端末５００と接続されるアンテナ１３１〜１３５と、の間の回り込み等による発振がおきない範囲のレベルに設定されることが好ましい。レピータ装置１０１〜１０５の出力レベルは、レピータ装置１０１〜１０５がそれぞれに備える減衰器２０２の減衰量を制御部１４によって制御することで設定できる。このような発振を回避するためのレベル設定手順は広く知られているので、詳細な手順の記載は省略する。

（第２の実施形態の効果）
第２の実施形態の中継システム２０では、基地局２からの信号はレピータ装置１０１において特定の周波数の信号群（信号ｆａ及び信号ｆｂ）に分離される。レピータ装置１０２〜１０５は、入力された信号群の信号を増幅する。そして、レピータ装置１０１〜１０５の出力に接続されたアンテナ１３１〜１３５は、隣接するカバーエリアで放射される信号群が異なるように配置される。その結果、隣接するカバーエリアにおいて同一周波数帯の電波の干渉を減らし、端末５００に安定した通信環境を提供できる。

また、本実施形態では、カバーエリア毎の周波数配置はレピータ装置の仕様により半固定的に決定されるため、カバーエリア毎の周波数配置を動的に制御する構成と比較して、簡単な構成でカバーエリア間の干渉を抑制できる。

このように、第２の実施形態の中継システムは、拡大されたカバーエリアのセルの周波数配置をより好ましくすることによって、干渉の少ないカバーエリアを形成することができる。

（第３の実施形態）
第１及び第２の実施形態においては、基地局２から受信する信号の周波数がｆ１〜ｆ４であり、これらを信号ｆａ及び信号ｆｂの２群の信号群に分割した場合について説明した。しかし、周波数の数及び分割する信号群の数はこれらに限定されない。第３の実施形態では、周波数がｆ１〜ｆ６であり、これらが信号ｆａ、信号ｆｂ、信号ｆｃの３つの信号群に分配された場合について説明する。ｆ１〜ｆ６は、相異なる周波数である。

図６は、本発明の第３の実施形態の中継システム３０の構成例を示す図である。中継システム３０は、レピータ装置１０６〜１１０、分配器１１６〜１１７、アンテナ１３６〜１４０を備える。レピータ装置１０６〜１１０は、第１の実施形態で説明したレピータ装置１と比較して、さらに、信号ｆ５又は信号ｆ６が入力された場合には、それらを信号ｆｃとして出力する機能を備える点で異なる。レピータ装置１０６〜１１０において信号ｆ５、ｆ６が入力された場合に信号ｆｃが生成されて出力される手順は、信号ｆ１、ｆ２、あるいは信号ｆ３、ｆ４から信号ｆａあるいは信号ｆｂが出力される手順と同様である。すなわち、レピータ装置１０６〜１１０は、信号ｆ１〜信号ｆ６が入力された場合に、信号ｆ１と信号ｆ２とを信号ｆａとして出力し、信号ｆ３と信号ｆ４とを信号ｆｂとして出力し、信号ｆ５と信号ｆ６とを信号ｆｃとして出力する機能を備える。

レピータ装置１０６と１０９は縦続接続され、レピータ装置１０６、１０７、１１０は縦続接続される。さらに、レピータ装置１０８も、レピータ装置１０６と縦続接続される。分配器１１６及び１１７は、レピータ装置１０６及び１０７の出力を、アンテナ１３６〜１３７及び次のレピータ装置１０９〜１１０へと振り分ける。アンテナ１３６〜１４０は、レピータ装置１０６〜１１０が端末５００と通信するためのアンテナである。アンテナ１３６〜１４０は、それぞれ、端末５００と通信可能なカバーエリア５１１〜５１５を形成する。

図６に示す基地局２及び端末５００は、図５と同様に、それぞれ移動通信システムで用いられる無線基地局及び移動端末である。端末５００は中継システム３０が生成した新たなカバーエリア５１１〜５１５に在圏することで、基地局２から放射された電波に含まれる信号を受信できる。基地局２及び端末５００は、中継システム３０に含まれてもよい。

レピータ装置１０６には、アンテナ３が接続される。アンテナ３は、基地局２から、端末５００との通信のための電波を受信する。レピータ装置１０６には、アンテナ３で受信された信号ｆ１〜信号ｆ６を含む受信信号が入力される。レピータ装置１０６は、信号ｆａ、信号ｆｂ及び信号ｆｃを出力する。信号ｆａは、分配器１１６で２分岐され、分岐された信号ｆａの一方はアンテナ１３６へ送られる。アンテナ１３６は信号ｆａを電波として放射する。すなわち、アンテナ１３６からは信号ｆ１及び信号ｆ２が放射される。

分配器１１６で分岐された信号ｆａの他方は、レピータ装置１０９の入力へ送られる。レピータ装置１０９には信号ｆａ（すなわち信号ｆ１及び信号ｆ２）のみが入力されるため、レピータ装置１０９は、信号ｆａのみを中継してアンテナ１３９へ出力する。アンテナ１３９は、信号ｆａを電波として放射する。

レピータ装置１０７は、信号ｆｂに関して、レピータ装置１０９と同様の動作を行う。すなわち、信号ｆｂは、レピータ装置１０６から、レピータ装置１０７に入力される。レピータ装置１０７には信号ｆｂ（すなわち信号ｆ３及び信号ｆ４）のみが入力されるため、レピータ装置１０７は、信号ｆｂのみを中継して分配器１１７へ出力する。分配器１１７で分岐された信号ｆｂの一方はアンテナ１３７へ送られ、分配器１１７で分岐された信号ｆｂの他方はレピータ装置１１０へ送られる。アンテナ１３７は、信号ｆｂを電波として放射する。レピータ装置１１０は、信号ｆｂのみを中継してアンテナ１４０へ出力する。アンテナ１４０は、信号ｆｂを電波として放射する。

レピータ装置１０８は、信号ｆｃに関して、レピータ装置１０９と同様の動作を行う。すなわち、信号ｆｃは、レピータ装置１０６から、レピータ装置１０８に入力される。レピータ装置１０８には信号ｆｃ（すなわち信号ｆ５及び信号ｆ６）のみが入力されるため、レピータ装置１０８は、信号ｆｃのみを中継してアンテナ１３８へ出力する。アンテナ１３８は、信号ｆｃを電波として放射する。

アンテナ１３６〜１４０は、入力された信号ｆａ、ｆｂ又はｆｃのいずれかを放射して移動通信システムのセルを形成する。セルのカバーエリアは、図６にカバーエリア５１１〜５１５として概念的に示される。図６に示されるように、信号ｆａを放射するアンテナ１３６及び１３９と、信号ｆｂを放射するアンテナ１３７及び１４０と、信号ｆｃを放射するアンテナ１３８とが交互に設置される。ｆ１〜ｆ６は互いに異なる周波数であるため、隣接するカバーエリアで信号の周波数が重ならないようにカバーエリアを形成できる。端末５００は、それぞれのカバーエリア５１１〜５１５において、信号ｆａ、ｆｂ又は信号ｆｃを用いて、基地局２からの信号を受信する。図６では、端末５００がカバーエリア５１１又は５１４に在圏する場合は、端末５００は信号ｆａに含まれる信号ｆ１又は信号ｆ２を用いて基地局２からの信号を受信する。端末５００がカバーエリア５１２又は５１５に在圏する場合は、端末５００は信号ｆｂに含まれる信号ｆ３又は信号ｆ４を用いて基地局２からの信号を受信する。端末５００がカバーエリア５１３に在圏する場合は、端末５００は信号ｆｃに含まれる信号ｆ５又は信号ｆ６を用いて基地局２からの信号を受信する。

（第３の実施形態の効果）
このような構成を備える第３の実施形態の中継システム３０も、第２の実施形態の中継システム２０と同様に、干渉の少ないカバーエリアを形成することができる。すなわち、第３の実施形態の中継システム３０では、基地局からの信号はレピータ装置１０６において特定の周波数の信号群（信号ｆａ、信号ｆｂ及び信号ｆｃ）に分離される。レピータ装置１０７〜１１０は、入力された信号群の信号を増幅する。そして、レピータ装置１０６〜１１０の出力に接続されたアンテナ１３６〜１４０は、隣接するカバーエリアで放射される信号群が異なるように配置される。その結果、隣接するカバーエリアにおいて同一周波数帯の電波の干渉を減らし、端末５００に安定した通信環境を提供できる。

なお、第２及び第３の実施形態で説明した中継システムは、以下のようにも記載できる。すなわち、中継システムは、第１及び第２の中継装置と、アンテナとを備える。第１の中継装置はレピータ装置１０１及び１０６に対応し、無線基地局が送信した相異なる周波数の複数の信号を含む入力信号を、含まれる信号の周波数が互いに異なる信号で構成される複数の信号群として出力する。

第２の中継装置はレピータ装置１０２〜１０５及び１０７〜１１０に対応し、信号群毎に第１の中継装置と縦続接続され、信号群を中継する。

アンテナはアンテナ１３１〜１４０に対応し、第１の中継装置の出力及び第２の中継装置の出力のいずれかに接続される。アンテナは、第１及び第２の中継装置の出力のいずれかに対応して形成される第１のカバーエリアを形成する信号群と、第１のカバーエリアに隣接する第２のカバーエリアを形成する信号群とが異なるように配置される。例えば、図５のカバーエリア５０１、５０３及び５０５が第１のカバーエリアであり、カバーエリア５０２及び５０４が第２のカバーエリアである。このような中継システムによっても、干渉の少ないカバーエリアを形成することができる。

（第４の実施形態）
図７は、本発明の第４の実施形態のレピータ装置１Ａの構成例を示すブロック図である。レピータ装置１Ａは、図１に示した第１の実施形態のレピータ装置１と比較して、合成器９、１０に代えて合成器１５を備え、さらに、制御部１４に接続された外部制御ポート１６を備える点で相違する。レピータ装置１Ａの出力は、合成器１５からの単一の出力１１Ａである。合成器１５は、増幅部５〜８から出力される信号ｆ１〜信号ｆ４を合波して出力１１Ａから出力する。合波される信号の数は２波に限られない。なお、図１のレピータ装置１と共通する構成要素の説明は省略する。

出力１１Ａから出力される信号は、外部制御ポート１６に接続された外部装置（例えば保守者のパーソナルコンピュータ）によって以下の手順で選択される。すなわち、信号ｆ１〜信号ｆ４のうち、出力しようとする周波数の信号に対応する増幅部をオンとする制御信号を生成するように、外部装置から外部制御ポート１６を介して制御部１４に指示する。制御部１４は、指示に基づいて増幅部５〜８のそれぞれを、オン又はオフとする。

例えば、増幅部５及び６をオンとし、増幅部７及び８をオフとする指示を制御部に与えることで、信号ｆａ（信号ｆ１及び信号ｆ２）のみを出力するレピータ装置が実現される。あるいは、増幅部５及び６をオフとし、増幅部７及び８をオンとする指示を制御部に与えることで、信号ｆｂ（信号ｆ３及び信号ｆ４）のみを出力するレピータ装置が実現される。また、第３の実施形態で用いられる信号ｆ１〜信号ｆ６が入力されるレピータ装置においても、出力しようとする周波数の信号を増幅する増幅器のみをオンすることで、レピータ装置１Ａと同様の機能が実現できることは明らかである。すなわち、合成器１５に入力される信号の数は４波に限定されない。

第１の実施形態のレピータ装置１は、信号群（信号ｆａ及び信号ｆｂ）毎に出力端子（出力１１及び出力１２）を持つレピータ装置であった。本実施形態のレピータ装置１Ａは、１個のみの出力端子（出力１１Ａ）を持ち、制御部１４によって増幅する信号（すなわち、増幅する周波数）を選択できる。このような構成を備えるレピータ装置１Ａは、図５に示すレピータ装置１０２〜１０５、及び、図６に示すレピータ装置１０７〜１１０を代替できる。

（第４の実施形態の効果）
このような構成を備える第４の実施形態のレピータ装置１Ａを第２及び第３の実施形態の中継システム２０及び３０のレピータ装置として適用することによっても、干渉の少ないカバーエリアを形成できるという効果が得られる。

（第５の実施形態）
第１〜第４の実施形態では、基地局２から各レピータ装置を経由して端末５００への下り方向の信号の伝送に関して説明した。一方、端末５００から基地局２への上り方向の信号を中継するレピータ装置は、基本的に、図１のレピータ装置１において、逆方向に信号が伝搬可能な構成とすることで実現できる。

図８は、第５の実施形態のレピータ装置１Ｂの構成例を示すブロック図である。レピータ装置１Ｂは、合成器４１、増幅部５１、６１、７１及び８１、分配器９１及び９２を備える。分配器９１は、入力１７から入力された信号群である信号ｆａ’を、信号ｆ１’及び信号ｆ２’に分離して出力する。増幅部５１は信号ｆ１’を増幅して合成器４１へ出力し、増幅部６１は信号ｆ２’を増幅して合成器４１へ出力する。分配器９２は、入力１８から入力された信号群である信号ｆｂ’を、信号ｆ３’及び信号ｆ４’に分離して出力する。増幅部７１は信号ｆ３’を増幅して合成器４１へ出力し、増幅部８１は信号ｆ４’を増幅して合成器４１へ出力する。合成器４１は、信号ｆ１’〜信号ｆ４’を合波してアンテナ３へ出力する。アンテナ３は、信号ｆ１’〜信号ｆ４’を基地局２へ送信する。なお、信号の数は信号ｆ１’〜信号ｆ４’の４波に限定されるものではなく、第３の実施形態のように６波の場合でも上り方向のレピータ装置を同様に構成できることは明らかである。

このような構成を備えるレピータ装置１Ｂにより、例えば、図５に示した中継システム２０において、上り方向の信号の中継も可能となる。さらに、上り方向と下り方向とでアンテナ３を共用するために、例えばレピータ装置１Ｂのアンテナ３と合成器４１との間に送信経路と受信経路とを分離及び合成するデバイスを挿入し、図１のレピータ装置１の分配器４のアンテナ３側と接続させてもよい。このようなデバイスとして、デュプレクサ又はサーキュレータを用いることができる。アンテナ３を共用することで、双方向通信を行う場合でも基地局２側のアンテナを１基のみとすることができる。同様に、レピータ装置１Ｂの分配器９１及び９２の出力側にデュプレクサ等を挿入し、端末５００側のアンテナを送受信で共用できる。なお、上り方向の信号と下り方向の信号とで異なる周波数により通信が行われるＦＤＤ（Frequency Division Duplex）方式が用いられる場合には、信号ｆ１〜ｆ４及び信号ｆ１’〜ｆ４’の周波数は、互いに重複しないように選択される。

第１の実施形態のレピータ装置１と、本実施形態のレピータ装置１Ｂとを組み合わせることで、レピータ装置１の効果を損なうことなく、基地局２と端末５００との間で双方向通信が可能となる。同様に、第２の実施形態の中継システム２０及び第３の実施形態の中継システム３０において、本実施形態のレピータ装置１Ｂをさらに使用することで、中継システム２０及び３０の効果を維持したまま、基地局２と端末５００との間で双方向通信が可能となる。

レピータ装置１Ｂは、さらに、第１の実施形態のレピータ装置１に類似した、増幅部の制御機能を備えてもよい。すなわち、レピータ装置１Ｂは、増幅部５１、６１、７１、８１の増幅機能を個別に制御可能な制御部及び信号ｆ１〜ｆ４のレベルを測定可能な検波器をさらに備え、制御部は検波器で検出されたレベルが低い信号の増幅器の動作を停止してもよい。

なお、第５の実施形態のレピータ装置１Ｂの機能及び効果は、分配器９１及び９２、並びに合成器４１のみを備える中継装置として、以下のようにも記載できる。分配器９１及び９２は、相異なる周波数の複数の信号で構成された１つ以上の信号群（例えば信号ｆａ及び信号ｆｂ）が入力され、信号群に含まれる信号を周波数毎に分離して出力する。合成器４１は、分配器９１及び９２から出力される信号（例えば信号ｆ１〜信号ｆ４）を合波して出力する。このような構成を備える中継装置も、複数の信号群により形成された複数のカバーエリアから受信した信号群を合波して基地局へ出力できるため、干渉の少ないカバーエリアを形成できる。

（第５の実施形態の効果）
このような構成を備える第５の実施形態のレピータ装置１Ｂと第１の実施形態のレピータ装置１とを組み合わせて、双方向中継装置として第２及び第３の実施形態の中継システム２０及び３０のレピータ装置に適用できる。このような双方向中継装置が用いられた中継システムによっても、干渉の少ないカバーエリアを形成できる。

なお、本発明の実施形態は以下の付記のようにも記載されうるが、これらには限定されない。

（付記１）
相異なる周波数の複数の信号を含む入力信号を、前記周波数毎に分離して出力する分配手段と、
前記分配手段から出力される信号を合波し、含まれる信号の周波数が互いに異なる１つ以上の信号群を生成し、１つ以上の前記信号群を出力する合成手段と、
を含む中継装置。

（付記２）
前記分配手段と前記合成手段との間に配置され、前記分配手段から出力される前記信号のレベルを前記分離された信号毎に変換する変換手段と、
前記変換手段の動作の開始及び停止を前記分離された信号毎に制御する制御信号を生成して前記変換手段に通知する制御手段と、をさらに備え、
前記合成手段は、前記変換手段から出力される信号を合波して前記１つ以上の信号群を生成し、前記信号群毎に出力する、
付記１に記載された中継装置。

（付記３）
前記入力信号の周波数毎のレベルを示す検波信号を出力する検波手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記検波信号に基づいて前記変換手段の動作の開始及び停止を制御する、付記２に記載された中継装置。

（付記４）
前記制御手段は、
前記周波数毎のレベルが所定の閾値以下である信号のレベルの変換を停止し、
前記周波数毎のレベルが所定の閾値を超える信号のレベルの変換を実施する
ように前記変換手段に指示する、付記３に記載された中継装置。

（付記５）
外部装置と前記制御手段とのインタフェースをさらに備え、
前記制御手段は、前記インタフェースを介して前記外部装置から受信した指示に基づいて前記変換手段の動作の開始及び停止を制御する、付記２乃至４のいずれか１項に記載された中継装置。

（付記６）
前記制御手段は、前記１つ以上の信号群から選択された１つの信号群のみが前記合成手段から出力されるように前記変換手段を制御する、付記２乃至５のいずれかに記載された中継装置。

（付記７）
前記合成手段は、前記１つ以上の信号群にそれぞれ対応する出力端子を含む、付記１乃至６のいずれか１項に記載された中継装置。

（付記８）
前記合成手段は、前記選択された１つの信号群を出力する出力端子を１つのみ含む、付記１乃至６のいずれか１項に記載された中継装置。

（付記９）
無線基地局が送信した相異なる周波数の複数の信号を含む入力信号を、含まれる信号の周波数が互いに異なる前記信号で構成される複数の信号群として出力する第１の中継装置と、
前記信号群毎に前記第１の中継装置と縦続接続され、前記信号群を中継する第２の中継装置と、
前記第１の中継装置の出力及び前記第２の中継装置の出力のいずれかに接続され、前記出力のいずれかに対応して形成される第１のカバーエリアを形成する前記信号群と、前記第１のカバーエリアに隣接する第２のカバーエリアを形成する前記信号群とが異なるように、前記出力毎に配置されたアンテナと、
を含む中継システム。

（付記１０）
前記第２の中継装置の出力に、さらに前記第２の中継装置が縦続接続された、付記９に記載された中継システム。

（付記１１）
前記第１の中継装置及び前記第２の中継装置は、付記１乃至７のいずれかに記載された中継装置である、付記９又は１０に記載された中継システム。

（付記１２）
前記第１の中継装置は付記１乃至７のいずれかに記載された中継装置であり、前記第２の中継装置は付記８に記載された中継装置である、付記９又は１０に記載された中継システム。

（付記１３）
相異なる周波数の複数の信号を含む入力信号を、前記周波数毎に分離して出力し、
前記分離されて出力された信号を合波し、
含まれる信号の周波数が互いに異なる１つ以上の信号群を生成し、
前記１つ以上の信号群を出力する、
中継方法。

（付記１４）
さらに、
前記分離されて出力された信号のレベルを前記分離された信号毎に変換し、
前記変換の開始及び停止を前記分離された信号毎に制御する制御信号を生成し、
前記制御信号に基づいて前記変換を制御し、
前記合成手段は、前記変換された信号を合波して前記１つ以上の信号群を生成し、
前記信号群毎に出力する、
付記１３に記載された中継方法。

（付記１５）
さらに、
前記入力信号の周波数毎のレベルを示す検波信号を出力し、
前記検波信号に基づいて前記変換の動作の開始及び停止を制御する、
付記１４に記載された中継方法。

（付記１６）
相異なる周波数の複数の信号を含む入力信号を、前記周波数毎に分離して出力する手順、
前記分離されて出力された信号を合波する手順、
含まれる信号の周波数が互いに異なる１つ以上の信号群を生成する手順、
選択された前記信号群を出力する手順、
を中継装置のコンピュータに実行させるための中継装置のプログラム。

（付記１７）
相異なる周波数の複数の信号で構成された１つ以上の信号群が入力され、前記信号群に含まれる信号を周波数毎に分離して出力する分配手段と、
前記分配手段から出力される信号を合波して、出力する合成手段と、
を含む中継装置。

（付記１８）
前記分配手段と前記合成手段との間に配され、前記分配手段から出力される信号のレベルを前記分離された信号毎に変換する変換手段をさらに含む、付記１７に記載された中継装置。

（付記１９）
付記１乃至８のいずれか１項に記載された中継装置と、付記１７又は１８に記載された中継装置と、を含む双方向中継装置。

（付記２０）
相異なる周波数の複数の信号で構成された１つ以上の信号群を入力し、
前記信号群に含まれる信号を周波数毎に分離して出力し、
前記分離された信号を合波して出力する、
中継方法。

以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記の実施形態に限定されない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

また、それぞれの実施形態に記載された構成は、必ずしも互いに排他的なものではない。本発明の作用及び効果は、上述の実施形態の全部又は一部を組み合わせた構成によって実現されてもよい。

１、１Ａ、１Ｂ レピータ装置
２ 基地局
３ アンテナ
４ 分配器
５〜８ 増幅部
９、１０ 合成器
１１、１１Ａ、１２ 出力
１３ 検波器
１４ 制御部
１５ 合成器
１６ 外部制御ポート
１７、１８ 入力
２０、３０ 中継システム
４１ 合成器
５１、６１、７１、８１ 増幅部
９１、９２ 分配器
１０１〜１１０ レピータ装置
１１１〜１１３、１１６、１１７ 分配器
１３１〜１４０ アンテナ
２０１ 増幅器
２０２ 減衰器
３０１ ＣＰＵ
３０２ メモリ
３０３ タイマ部
５００ 端末
５０１〜５０５、５１１〜５１５ カバーエリア

Claims (9)

1. 無線基地局が送信した相異なる周波数の複数の信号を含む入力信号を、含まれる信号の周波数が互いに異なる前記信号で構成される複数の信号群として出力する第１の中継装置と、
   前記信号群毎に前記第１の中継装置と縦続接続され、前記信号群を中継する第２の中継装置と、
   前記第１の中継装置の出力及び前記第２の中継装置の出力のいずれか１つに接続され、前記出力のいずれか１つに対応して形成される第１のカバーエリアを形成する前記信号群と、前記第１のカバーエリアに隣接する第２のカバーエリアを形成する前記信号群とが異なるように、前記出力毎に配置されたアンテナと、
   を備える中継システム。
2. 前記第１の中継装置及び前記第２の中継装置は、いずれも、
   相異なる周波数の複数の信号を含む入力信号を、前記周波数毎に分離して出力する分配手段と、
   前記分配手段から出力される信号を合波し、含まれる信号の周波数が互いに異なる１つ以上の信号群を生成し、１つ以上の前記信号群を出力する合成手段と、
   を備える、
   請求項１に記載された中継システム。
3. 前記第１の中継装置及び前記第２の中継装置は、いずれも、
   前記分配手段と前記合成手段との間に配置され、前記分配手段から出力される前記信号のレベルを前記分離された信号毎に変換する変換手段と、
   前記変換手段の動作の開始及び停止を前記分離された信号毎に制御する制御信号を生成して前記変換手段に通知する制御手段と、をさらに備え、
   前記合成手段は、前記変換手段から出力される信号を合波して前記１つ以上の信号群を生成し、前記信号群毎に出力する、
   請求項２に記載された中継システム。
4. 前記第１の中継装置及び前記第２の中継装置は、いずれも、
   前記入力信号の周波数毎のレベルを示す検波信号を出力する検波手段をさらに備え、
   前記制御手段は、前記検波信号に基づいて前記変換手段の動作の開始及び停止を制御する、
   請求項３に記載された中継システム。
5. 前記制御手段は、
   前記周波数毎のレベルが所定の閾値以下である信号のレベルの変換を停止し、
   前記周波数毎のレベルが所定の閾値を超える信号のレベルの変換を実施する
   ように前記変換手段に指示する、
   請求項４に記載された中継システム。
6. 前記第１の中継装置及び前記第２の中継装置は、いずれも、
   外部装置と前記制御手段とのインタフェースをさらに備え、
   前記制御手段は、前記インタフェースを介して前記外部装置から受信した指示に基づいて前記変換手段の動作の開始及び停止を制御する、
   請求項３乃至５のいずれか１項に記載された中継システム。
7. 前記制御手段は、前記１つ以上の信号群から選択された１つの信号群のみが前記合成手段から出力されるように前記変換手段を制御する、請求項３乃至６のいずれか１項に記載された中継システム。
8. 前記合成手段は、前記１つ以上の信号群にそれぞれ対応する出力端子を備える、請求項２乃至７のいずれか１項に記載された中継システム。
9. 無線基地局が送信した相異なる周波数の複数の信号を含む入力信号を、含まれる信号の周波数が互いに異なる前記信号で構成される複数の信号群である第１の出力信号として出力し、
   前記信号群毎に、前記第１の出力信号を中継し、第２の出力信号として出力し、
   前記第１の出力信号及び前記第２の出力信号のいずれか１つにアンテナを接続し、
   前記第１の出力信号又は前記第２の出力信号に対応して形成される第１のカバーエリアを形成する前記信号群と、前記第１のカバーエリアに隣接する第２のカバーエリアを形成する前記信号群とが異なるように、前記第１の出力信号及び前記第２の出力信号に前記アンテナを接続する、
   中継方法。

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