JP7025923B2 - 無線システム及び無線装置 - Google Patents

Description

本発明は、無線システム及び無線装置に係り、特に、基地局と時分割型中継機能の中継局とを備える無線システムに関する。

基地局から中継局を経由する無線通信システムにおいて、中継局は、上流側の装置（基地局や上位の中継局等）から下流側の装置（下位の中継装置等）へ伝送時に適切なレベルに増幅する必要がある。そこで、中継局の増幅器に対して、自動利得制御（ＡＧＣ）が施される（例えば特許文献１参照）。

特開２００９－５０９６号公報

一般に、親局動作区間は下位である中継局に対するＡＧＣ値算出・制御が停止し、子局動作区間は上位であるＢＳに対するＡＧＣ値算出・制御が停止する。動作停止区間においては上位・下位両方に対するＡＧＣ値算出・制御が停止する。このため、ＡＧＣ値算出・制御停止時に、移動等により無線環境が変化すると、ＡＧＣの追従が困難になり、接続断になる可能性が高まるという課題があり、新たな技術が求められていた。

本発明は、このような状況に鑑みなされたもので、時分割型中継動作機能を有する中継局におけるＡＧＣ制御値の追従性を向上させることを目的とする。

本発明は、一つの無線機で構成された複数の中継局を有し、前記中継局が親局動作と子局動作を時分割に切り替えて中継動作を行う時分割型中継機能を備える無線システムであって、前記中継局は、子局動作を行っているとき、上位からの通信フレームの下り信号受信区間の先頭シンボルであるプリアンブルシンボルの受信電力からＡＧＣ制御値を算出するＡＧＣ制御値算出部と、前記算出された前記ＡＧＣ制御値を次シンボルで反映するＡＧＣ制御部と、送信動作と受信動作とを制御する通信制御部と、を備え、他の中継局と子局動作を行う場合には、前記通信制御部が、自らの通信区間に切り替わった最初の通信フレームでデータシンボル直前のシンボルに位置する周期レンジングシンボルを含めて送信用の前記通信フレームを生成し、他の中継局と親局動作を行う場合には、前記ＡＧＣ制御値算出部が、受信した周期レンジングシンボルの受信電力からＡＧＣ制御値を算出し、前記ＡＧＣ制御部が、前記算出された前記ＡＧＣ制御値を次シンボルで反映する。
本発明は、一つの無線機で構成された複数の中継局を有し、前記中継局が親局動作と子局動作を時分割に切り替えて中継動作を行う時分割型中継機能を備える無線システムであって、前記中継局は、子局動作を行っているとき、上位からの通信フレームの下り信号受信区間の先頭シンボルであるプリアンブルシンボルの受信電力からＡＧＣ制御値を算出するＡＧＣ制御値算出部と、前記算出された前記ＡＧＣ制御値を次シンボルで反映するＡＧＣ制御部と、送信動作と受信動作とを制御する通信制御部と、を備え、前記中継局が中継動作に新規に参入する場合には、前記通信制御部が、接続対象である上位の中継局に対し、前記通信フレームにおいて上り信号区間の先頭に位置する初期レンジングシンボルを２シンボル連続で含ませ、前記上位の中継局では、前記ＡＧＣ制御部が、親局動作で前記初期レンジングシンボルを２シンボル連続で受信したときに、前記初期レンジングの２シンボル中最初のシンボルの受信電力からＡＧＣ制御値を算出し、前記ＡＧＣ制御部が、前記算出された前記ＡＧＣ制御値を次シンボルで反映する。
また、基地局もしくは一つの前記中継局に対し複数の前記中継局が接続されている１：Ｎ接続時において、前記中継局の前記ＡＧＣ制御値算出部は、他の中継局同士が通信をしている期間において、他の中継局同士の信号から前記ＡＧＣ制御値を算出し、前記ＡＧＣ制御部は、他の中継局同士が通信をしている期間において、前記ＡＧＣ制御値を用いてＡＧＣ追従を行ってもよい。
本発明は、一つの無線機で構成され、親局動作と子局動作を時分割に切り替えて中継動作を行う時分割型中継機能を備える無線装置であって、子局動作を行っているとき、上位からの通信フレームの下り信号受信区間の先頭シンボルであるプリアンブルシンボルの受信電力からＡＧＣ制御値を算出するＡＧＣ制御値算出部と、前記算出された前記ＡＧＣ制御値を次シンボルで反映するＡＧＣ制御部と、送信動作と受信動作とを制御する通信制御部と、を備え、前記通信制御部は、中継局間で子局動作を行っている場合に、自らの通信区間に切り替わった最初の通信フレームでデータシンボル直前のシンボルに位置する周期レンジングシンボルを送信するように制御し、前記ＡＧＣ制御値算出部は、親局動作をしている場合に受信した前記周期レンジングシンボルの受信電力からＡＧＣ制御値を算出し、前記ＡＧＣ制御部は、前記算出された前記ＡＧＣ制御値を次シンボルで反映する。

本発明によれば、時分割中継動作機能を有する中継局におけるＡＧＣ制御値の追従性を向上させる技術を実現できる。

第１の実施形態に係る、無線システムにおける中継接続構成例を示す図である。 第１の実施形態に係る、中継局の機能ブロック図である。 第１の実施形態に係る、時分割中継方式の無線通信システムのＡＧＣ制御動作例を示す図である。 第１の実施形態に係る、時分割中継方式の無線通信システムのＡＧＣ制御動作例を示す図である。 第２の実施形態に係る、無線システムにおける１：Ｎ接続を含む中継接続構成例を示す図である。 第２の実施形態に係る、時分割中継方式の無線通信システムのＡＧＣ制御動作例を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
本実施形態では、基地局と複数の中継局との間でＯＦＤＭＡ（Orthogonal frequency-division multiple access）通信を行うことを想定する。ここでは、中継局の動作及び通信フレーム構成に特徴を有するため、以下では、主に中継局に着目して説明する。

＜第１の実施形態＞
図１に基地局ＢＳと３台の中継局１００（中継局（１）ＲＳ１、中継局（２）ＲＳ２、中継局（３）ＲＳ３）による通信を行う無線システム１を示す。無線システム１は、時分割中継方式による無線通信を行うもので、基地局ＢＳ－中継局（１）ＲＳ１－中継局（２）ＲＳ２－中継局（３）ＲＳ３という無線区間が３つの構成での中継接続時における中継局（１）ＲＳ１のＡＧＣ動作について説明する。

図２は、中継局（１）ＲＳ１の構成を示す機能ブロック図である。なお、この構成は、中継局１００（中継局（１）ＲＳ１、中継局（２）ＲＳ２、中継局（３）ＲＳ３）で共通である。中継局（１）ＲＳ１は、アンテナ１１０と、系統選択部１１２と、受信系統１２０と、送信系統１３０と、通信制御部１４０と、を備える。

系統選択部１１２は、アンテナ１１０による通信において、通信制御部１４０の制御により、受信系統１２０と送信系統１３０とを選択的に切り替える。具体的には、系統選択部１１２は、上位の装置である基地局ＢＳとの通信時には、ダウンリンク（ＤＬ）時に受信系統１２０に、アップリンク（ＵＬ）時に送信系統１３０に系統を接続する。また、系統選択部１１２は、下位の装置である中継局（２）ＲＳ２との通信時には、アップリンク（ＵＬ）時に受信系統１２０に、ダウンリンク（ＤＬ）時に送信系統１３０に系統を接続する。

受信系統１２０は、無線受信部１２１（ＲＦ部）と、復調・復号部１２２と、ＡＧＣ制御部１２３とを備える。無線受信部１２１は、ＡＧＣ制御部１２３からのＡＧＣゲイン値をもとにＡＧＣ制御による信号増幅処理を行い、復調・復号部１２２へ渡す。

復調・復号部１２２（ベースバンド部）は、無線受信部１２１から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換する機能と、通信フレームの所定の領域を参照して受信電力を特定する受信電力算出機能とを備える。

ＡＧＣ制御部１２３は、フレームの所定の領域の受信電力からＡＧＣゲイン値を算出し、無線受信部１２１（ＲＦ部（ＡＴＴ／ＡＭＰ１２２））へ伝達する。無線受信部１２１は、そのＡＧＣゲイン値をもとに受信ゲインを制御する。

通信制御部１４０は、各構成要素を統括制御するとともに、系統選択部１１２の選択動作や、変調・符号化部１３２へ生成する送信用の通信フレームのフレーム構成を指示する。

送信系統１３０は、無線送信部１３１と、変調・符号化部１３２とを備える。変調・符号化部１３２は、送信用の通信フレームを生成し、デジタル信号である通信フレームをアナログ信号に変換し無線送信部１３１に渡す。無線送信部１３１は、その送信用の通信フレームをアンテナ１１０から基地局ＢＳや中継局（２）ＲＳ２に送信する。

以上の構成の中継局１００による時分割中継方式の無線システム１におけるＡＧＣ制御動作例について、まず図３により基本動作例（動作１）を説明し、つづいて図４により本実施形態で特徴的な動作例（動作２）を説明する。

図３に示すように、動作１では、中継局（１）ＲＳ１は、子局動作区間のＤＬ区間において上位の基地局（ＢＳ）の下り信号を受信し（Ｓ１１１）、最適な上位向けＡＧＣ制御値を算出し（Ｓ１１２）、次フレームＤＬ区間先頭で反映する（Ｓ１１３）。この様な処理によって、毎フレーム、ＡＧＣ制御値を更新する。

親局動作区間および他の中継局通信区間（動作停止区間）は、中継局（１）ＲＳ１は、上位向けＡＧＣ制御値を保持、次の子局動作ＤＬ区間先頭で反映させる（Ｓ１１４）。

親局動作区間においては、中継局（１）ＲＳ１は、下位である中継局（２）ＲＳ２からの上り信号を受信し（Ｓ１２１）、最適なＡＧＣ制御値を算出し（Ｓ１２２）、次フレームＵＬ区間先頭で反映することで毎フレーム制御値を更新する（Ｓ１２３）。

子局動作区間及び他の中継局通信区間（動作停止区間）は、中継局（１）ＲＳ１は、下位向けＡＧＣ制御値を保持、次の親局動作ＵＬ区間先頭で反映させるため、中継局（１）ＲＳ１は親局動作時／子局動作時で別のＡＧＣ制御値で動作する必要がある。

また、親局動作区間は下位である中継局（２）ＲＳ２に対するＡＧＣ値算出・制御が停止し、子局動作区間は上位である基地局ＢＳに対するＡＧＣ値算出・制御が停止する。また、動作停止区間においては上位・下位両方に対するＡＧＣ値算出・制御が停止する。このため、ＡＧＣ値算出・制御停止時に、移動等により無線環境が変化すると、ＡＧＣの追従が困難になり、接続断になる可能性が高まる。

そこで、ＡＧＣ値算出・制御停止時に無線環境が変化した場合であってもＡＧＣの追従を安定させるために、図４に示す動作２のようなＡＧＣ制御動作を行う。

中継局（１）ＲＳ１は子局動作区間のＤＬ区間の先頭に位置する無線タイミング同期用のプリアンブルシンボルに対してＡＧＣ制御値を算出し（Ｓ１１）、次シンボルから開始されるデータシンボル領域に反映する（Ｓ１２）。

このような動作により、ＡＧＣ制御をフレーム内で完結し、かつデータ領域以外でＡＧＣ制御値を算出することにより、ＡＧＣ制御停止区間が長時間存在した場合においてもデータ領域において常に適切なＡＧＣ制御値で動作することが可能となる。

また、中継局（１）ＲＳ１は親局動作区間のデータシンボル直前に位置する周期レンジングシンボルに対してＡＧＣ制御を算出し（Ｓ２１）、次シンボル（データシンボル領域）に反映する（Ｓ２２）。次シンボルで反映することで上り信号受信データ領域において瞬時に適切なＡＧＣ制御値で動作することができる。

なお、図３の動作１と図４の動作２を、移動等による無線環境の変化に応じて切り替えてもよく、例えば中継局１００を構成する中継装置に位置検知手段（ＧＰＳセンサ等）を設け、その検知結果をもとに移動による無線環境の変化が大きい場合に、動作２へ切り替える。

また、例えば、中継局（２）ＲＳ２が新規参入を試みる場合、接続対象上位の中継局１００である中継局（１）ＲＳ１に対して初期レンジングシンボルを送信する。本実施形態では、この初期レンジングシンボルは２シンボルで構成される。中継局（１）ＲＳ１は、最初の初期レンジシンボルでＡＧＣ制御値を算出し（Ｓ３１）、次シンボル（データシンボル領域）で制御値を反映させる（Ｓ３２）。このような処理により１フレームでの初期レンジング受信精度が向上する。

＜第２の実施形態＞
第２の実施形態では、一つの基地局もしくは一つの中継局に対し複数の中継局が接続されている１:Ｎ接続時においてのＡＧＣ制御について説明する。例として、図５に示す無線システム１ａのように、基地局ＢＳに対して中継局（１）ＲＳ１と中継局（３）ＲＳ３が接続され、中継局（１）ＲＳ１に中継局（２）ＲＳ２が接続されている場合における、中継局（１）ＲＳ１についてのＡＧＣ動作について説明する。

図６が、この場合の時分割中継通信システム動作例を示す。基地局ＢＳと中継局（３）ＲＳ３が通信を行っているとき、中継局（１）ＲＳ１は、動作停止区間の最終フレームにおいてプレ子局動作（Ｓ４０）を行う。具体的には、中継局（１）ＲＳ１は、基地局ＢＳが中継局（３）ＲＳ３に対して送信しているプリアンブル、ＦＣＨ、マップなどの必ず挿入されるＤＬ信号をセンシングし（Ｓ４１）、基地局ＢＳの送信波に対するＡＧＣ制御値を算出し（Ｓ４２）、次の子局動作ＤＬ区間先頭で反映させる（Ｓ４３）。このような処理によって、プリアンブルシンボル区間においても最適なＡＧＣ制御値で動作させることができる。

以上、本発明を実施形態をもとに説明した。この実施形態は例示であり、それらの各構成要素の組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

１、１ａ 無線システム
１００ 中継局
１１０ アンテナ
１１２ 系統選択部
１２０ 受信系統
１２１ 無線受信部
１２２ 復調・復号部
１２３ ＡＧＣ制御部
１３０ 送信系統
１３１ 無線送信部
１３２ 変調・符号化部
１４０ 通信制御部
ＢＳ 基地局
ＲＳ１ 中継局（１）
ＲＳ２ 中継局（２）
ＲＳ３ 中継局（３）

Claims (4)

1. 一つの無線機で構成された複数の中継局を有し、前記中継局が親局動作と子局動作を時分割に切り替えて中継動作を行う時分割型中継機能を備える無線システムであって、
   前記中継局は、
   子局動作を行っているとき、上位からの通信フレームの下り信号受信区間の先頭シンボルであるプリアンブルシンボルの受信電力からＡＧＣ制御値を算出するＡＧＣ制御値算出部と、
   前記算出された前記ＡＧＣ制御値を次シンボルで反映するＡＧＣ制御部と、
   送信動作と受信動作とを制御する通信制御部と、
   を備え、
   他の中継局と子局動作を行う場合には、
   前記通信制御部が、自らの通信区間に切り替わった最初の通信フレームでデータシンボル直前のシンボルに位置する周期レンジングシンボルを含めて送信用の前記通信フレームを生成し、
   他の中継局と親局動作を行う場合には、
   前記ＡＧＣ制御値算出部が、受信した周期レンジングシンボルの受信電力からＡＧＣ制御値を算出し、前記ＡＧＣ制御部が、前記算出された前記ＡＧＣ制御値を次シンボルで反映する
   ことを特徴とする無線システム。
2. 一つの無線機で構成された複数の中継局を有し、前記中継局が親局動作と子局動作を時分割に切り替えて中継動作を行う時分割型中継機能を備える無線システムであって、
   前記中継局は、
   子局動作を行っているとき、上位からの通信フレームの下り信号受信区間の先頭シンボルであるプリアンブルシンボルの受信電力からＡＧＣ制御値を算出するＡＧＣ制御値算出部と、
   前記算出された前記ＡＧＣ制御値を次シンボルで反映するＡＧＣ制御部と、
   送信動作と受信動作とを制御する通信制御部と、
   を備え、
   前記中継局が中継動作に新規に参入する場合には、
   前記通信制御部が、接続対象である上位の中継局に対し、前記通信フレームにおいて上り信号区間の先頭に位置する初期レンジングシンボルを２シンボル連続で含ませ、
   前記上位の中継局では、前記ＡＧＣ制御部が、親局動作で前記初期レンジングシンボルを２シンボル連続で受信したときに、前記初期レンジングの２シンボル中最初のシンボルの受信電力からＡＧＣ制御値を算出し、前記ＡＧＣ制御部が、前記算出された前記ＡＧＣ制御値を次シンボルで反映する
   ことを特徴とする無線システム。
3. 基地局もしくは一つの前記中継局に対し複数の前記中継局が接続されている１：Ｎ接続時において、
   前記中継局の前記ＡＧＣ制御値算出部は、他の中継局同士が通信をしている期間において、他の中継局同士の信号から前記ＡＧＣ制御値を算出し、
   前記ＡＧＣ制御部は、他の中継局同士が通信をしている期間において、前記ＡＧＣ制御値を用いてＡＧＣ追従を行うことを特徴とした請求項１又は２に記載の無線システム。
4. 一つの無線機で構成され、親局動作と子局動作を時分割に切り替えて中継動作を行う時分割型中継機能を備える無線装置であって、
   子局動作を行っているとき、上位からの通信フレームの下り信号受信区間の先頭シンボルであるプリアンブルシンボルの受信電力からＡＧＣ制御値を算出するＡＧＣ制御値算出部と、
   前記算出された前記ＡＧＣ制御値を次シンボルで反映するＡＧＣ制御部と、
   送信動作と受信動作とを制御する通信制御部と、
   を備え、
   前記通信制御部は、中継局間で子局動作を行っている場合に、自らの通信区間に切り替わった最初の通信フレームでデータシンボル直前のシンボルに位置する周期レンジングシンボルを送信するように制御し、
   前記ＡＧＣ制御値算出部は、親局動作をしている場合に受信した前記周期レンジングシンボルの受信電力からＡＧＣ制御値を算出し、
   前記ＡＧＣ制御部は、前記算出された前記ＡＧＣ制御値を次シンボルで反映する
   ことを特徴とする無線装置。

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