JPH0856203A - 無線測定方法および装置とこれを用いた無線中継装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 中継無線通信の不感地対策を効果的かつ安
価、簡単に行えるようにすること。 【構成】 基地局からの電波を受信する基地局側アンテ
ナ１１で受信した信号に振幅変調を施す変調手段と、振
幅変調後の信号を移動局に電波を送信する移動局側アン
テナ１２に供給する手段と、移動局側アンテナ１２から
送信された振幅変調後の信号電波を基地局側アンテナ１
１で再度受信した後の受信信号の帯域内の所定のチャネ
ルの信号を取り出す手段と、取り出した信号から振幅変
調成分を検出する周期検波回路２３と、検出した振幅変
調成分と送信以前の振幅変調にかかる振幅変調成分とを
比較して基地局側アンテナ１１と移動局側アンテナ１２
との間の結合度を測定する結合度計測回路２４とを具え
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、受信アンテナで受信し
た無線周波数の信号を増幅し、この受信信号と同一の無
線チャネルの信号で送信アンテナから再送信する無線中
継装置の送受アンテナ間結合減衰量を測定する無線測定
方法および装置とこれを用いた無線中継装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】携帯電話および自動車電話等の移動通信
では、サービス地域内であっても周囲の地形（山かげ）
や建物の影響（ビル陰）で無線基地局と移動局との間の
電波の伝搬損失が大きく通信が困難な弱電界領域（不感
地）と呼ばれる場所が存在する。

【０００３】このような不感地対策として、無線中継装
置が用いられる。この場合、無線中継装置の利得をＧ、
同装置の対基地局アンテナ・対移動局アンテナ間、すな
わち、送受アンテナ間の結合減衰量をＬとしたとき、無
線中継装置の利得が送受アンテナ間の結合減衰量よりも
大きい場合（Ｌ＜Ｇ）、系は不安定となり発振を起こ
す。すなわち、無線中継装置において、移動局側アンテ
ナから送信された電波の一部が再度基地局側アンテナに
入り、再度増幅される。これが繰り返されて不要な大出
力の電波が中継装置から送信されてしまい問題となる。
従って、中継装置の送受アンテナ間の結合減衰量が中継
装置の利得よりも十分大きくなるように調整する必要が
ある。

【０００４】また、図５に示すように、山１の頂点にあ
る無線中継装置２における送受アンテナ間減衰量を定期
的に測定することによって、送受アンテナの周辺の変化
（草木３、雨，雪の環境変化、経年経時変化）による送
受アンテナ間の結合減衰量の低下を監視し、無線中継装
置を保守する必要がある。図５中、４は基地局、５は移
動局、６は不感地を示す。

【０００５】以上を考慮した従来技術として、例えば、
特開昭６４−６５９４１号に記載された無線測定装置が
知られている。この無線測定装置は、無線中継装置の受
信アンテナで受信した受信信号の周波数をシフトせしめ
て送信信号として同一の無線チャネルで送信アンテナか
ら送信し、これを受信アンテナで受信して、その信号成
分から該無線中継装置の送受アンテナ間の伝搬減衰量を
測定する測定装置であって全中継周波数帯域を分割し、
分割した帯域ごとに該帯域内で中継しているチャネルを
用いて前記シフトせしめた周波数成分を検出する検出部
と、分割した帯域内に中継チャネルが無い場合に該帯域
内に擬似的にチャネルに相当する信号を生成して入力す
る信号部とを具備し、前記検出部で受信信号に含まれる
周波数シフトされた送信信号成分を検出することにより
全中継帯域における送受アンテナ間伝搬減衰量を測定す
る構成であることを特徴とするものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来のこの種の装置
は、前述したように構成されているので、周波数をシフ
トさせる周波数変換器および送受アンテナ間減衰量を検
出する検出部（リップル検出・レベル検出器と制御器）
を具えなければならず、かなり複雑であり、またこのよ
うな複雑な回路が付随するため、かなりのコスト高にな
る。

【０００７】そこで本発明の目的は、以上のような問題
を解消し、簡単で安価に送受アンテナ間の結合度を測定
する無線測定方法および装置を提供することにある。

【０００８】さらに本発明の他の目的は、上記測定装置
を用いて送受アンテナ間の結合度を最小にするようにし
た無線中継装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
請求項１にかかる発明は、基地局からの電波を受信する
基地局側アンテナで受信した電波信号に振幅変調を施し
たのち、同一の周波数で、移動局に電波を送信する移動
局側アンテナから送信し、前記送信された電波を前記基
地局側アンテナで再度受信し、前記再度受信された電波
信号の振幅変調成分と、前記送信以前の振幅変調成分と
の比較を行うことにより、前記基地局側アンテナと前記
移動局側アンテナとの間の結合度を測定することを特徴
とする。

【００１０】さらに請求項２にかかる発明は、基地局か
らの電波を受信する基地局側アンテナで受信した信号に
振幅変調を施す変調手段と、前記振幅変調後の信号を、
移動局に電波を送信する移動局側アンテナに供給する手
段と、前記移動局側アンテナから送信された前記振幅変
調後の信号電波を前記基地局側アンテナで再度受信した
後の受信信号の帯域内の所定のチャネルの信号を取り出
す手段と、前記取り出した信号から振幅変調成分を検出
する検出回路と、前記検出した振幅変調成分と前記送信
以前の前記振幅変調にかかる振幅変調成分とを比較して
前記基地局側アンテナと前記移動局側アンテナとの間の
結合度を測定する計測回路とを具えたことを特徴とす
る。

【００１１】さらに請求項３にかかる発明は、前記変調
手段は周波数１００Ｈｚ未満の周波数で振幅変調を施
し、前記検出回路は同期検波方式で振幅変調成分を検出
することを特徴とする。

【００１２】さらに請求項４にかかる発明は、請求項２
または３の無線測定装置と、可変移相回路と可変減衰回
路をもつキャンセル回路と、前記移動局側アンテナから
送信する信号の一部を前記キャンセル回路に入力する手
段と、前記キャンセル回路の出力を前記基地局側アンテ
ナで受信された電波信号と合成する手段と、前記計測回
路の測定結果に基づいて前記結合度が最小になるように
前記可変移相回路と前記可変減衰回路を調整する手段と
を具えたことを特徴とする。

【００１３】

【作用】

（１）本発明の無線測定方法および装置は、基地局側ア
ンテナで受信した電波信号に振幅変調を加えて測定を行
うものである（請求項１，２）。

【００１４】従って、無線中継装置が動作中でも測定可
能であり、測定のために中継装置を止める必要がない。
不感地で通信不能時間が発生することがない。

【００１５】従来技術のように、微小な周波数シフトを
行う必要がないので、周波数コンバータや精密な検出装
置が不要になる。本発明では、かわりに構成の簡単な振
幅変調手段を使うので低価格になるし、検出回路も簡単
になる。

【００１６】（２）請求項３においては、振幅変調は１
００Ｈｚ未満で行う。通常フェージング現象は１００Ｈ
ｚ以内で生じる。このため移動局受信機では１００Ｈｚ
程度までの電波強度変動をキャンセルする回路をもって
いる。本発明のように送信電波に振幅変調を加えても１
００Ｈｚ以内であれば、通信内容には全く影響が生じな
い。

【００１７】また、検出回路としては、振幅変調に使う
信号を参照信号として同期検波方式を用いる。これによ
って感度が高くかつ比較的安価な検出器が実現できる。

【００１８】（３）請求項４においては、結合波を常時
キャンセルすることによって、従来のような保守作業は
不要になる。従来は、測定結果に基づいて中継装置の利
得を下げたりアンテナの設置場所、高さ、方向等を修正
したりしていた。中継装置の利得を下げることは、本来
の中継装置の要求仕様と矛盾する。不感地へ電波を送る
ために、わざわざ中継装置をおいて電波を増幅して送信
しているのに、「利得を下げる」ことは不感地へ送る電
波を弱くすることになってしまう。本発明によれば、不
要な結合波は装置内部で電子的に消去するので、利得を
下げる必要がなく十分に強い電波を送信できる。また、
利得調整に伴うアンテナや装置の保守作業で送信電波を
止めることも不要となる。

【００１９】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。

【００２０】図１に本発明の１実施例にかかる無線中継
装置のブロック図を示す。図１における下り回線を増幅
回路を中心に詳細に示したものが図２である。図３は図
１の測定とキャンセルを行う部分をさらに詳細に示した
ものである。

【００２１】本実施例としては周波数帯は１４９１〜１
５０１ＭＨｚを使う場合を想定する。さらに、この周波
数帯は図６のようにいくつかに分割されており、Ｑ地点
（の無線中継装置）では２ケの部分が割当てられて中継
を行っているとする。分割された周波数帯の各部分はさ
らにいくつかの通信チャネルをもっている。また、基地
局からの下り回線には制御チャンネルと呼ぶチャンネル
が設けられており、周波数帯を分割するときには分割さ
れたどの部分にも、少なくとも一つの制御チャンネルが
入るように構成されている。制御チャンネルの役割は、
常時電波を出して、通信管理等に使われることである。
本発明はこの制御チャンネルを使用する。各地点Ｐ，
Ｑ，Ｒで使用しているそれぞれの周波帯に含まれる制御
チャンネルをＣ₁ 〜Ｃ₄ で示した。

【００２２】本実施例ではＱ地点に無線中継装置を設置
する場合を例にとる。Ｑ地点では、制御チャンネルＣ₁
の付近の周波数を多く使用しているので、一般的にはＣ
₁ を用いて本発明を実行すればよい（Ｑ地点における地
形の影響などによる特別の理由があればＣ₃ を用いても
よい）。

【００２３】図１において、１１は基地局側アンテナで
あって、下り信号電波に対しては受信アンテナとなり、
上り信号に対しては送信アンテナとなる。１２は移動局
側アンテナであって、下り信号に対しては送信アンテナ
となり、上り信号電波に対しては受信アンテナとなる。
基地局側アンテナ１１で受信された信号はサーキュレー
タ（方向性のある伝送回路であって、信号の入出力方向
は以下の説明の通りである）１３を通って下り増幅回路
１４に入力され、後述（図２）するように増幅され、別
のサーキュレータ１５を通して移動局側アンテナ１２か
ら放射される。同様にして、移動局側アンテナ１２で受
信された信号は、サーキュレータ１５、上り増幅回路１
６、サーキュレータ１３を経て基地局側アンテナ１３か
ら放射される。１７は２つの増幅回路１４，１６に周波
数変換のための信号を供給するローカルオシレータであ
る。１８，１９は２つのアンテナ１１，１２に対する伝
送線路に所定の結合度をもたせて各々配置された一方向
にのみ信号を通過させる方向性結合器であって、１８は
アンテナ１１への伝送路にキャンセル回路２０からの信
号を結合度に応じて入力し、１９はアンテナ１２からの
伝送路から結合度に応じて信号を取り出しキャンセル回
路２０に供給する。

【００２４】下り増幅回路１４から分配され取り出され
た中間周波数（ＩＦ）の信号は、前処理回路２１に入力
され、変調回路２２からの信号は下り増幅回路１４に供
給される。前処理回路２１からの信号は同期検波回路２
３に入力され、同期検波回路２３からの信号および変調
回路２２からの信号に基づいて結合度計測回路２４は２
つのアンテナ１１，１２の間の結合度を計測し、その結
果を表示記録回路２５に供給し、表示装置２６に表示す
る。また、結合度計測回路２４の計測結果に基づいてキ
ャンセル回路２０を制御し、前記２つのアンテナ１１，
１２の間の結合をキャンセルするための信号をキャンセ
ル回路２０から方向性結合器１８に供給する。

【００２５】図２に示すように、基地局側アンテナ１１
で受信された（すなわち、基地局から放射された電波）
信号は、サーキュレータ１３を通してローノイズアンプ
部分に入力される。このローノイズアンプ部分では、ま
ず、入力信号を帯域（１４９１〜１５０１ＭＨｚ）通過
フィルタ（以下ＳＡＷフィルタという。ＳＡＷは表面弾
性波の略であり、小型にできる等のメリットがある）２
７に通し、増幅器２８で増幅し、別のＳＡＷフィルタ２
９に通して出力する。

【００２６】ローノイズアンプ部分の出力信号は、中間
周波増幅部に入力され、まずミキサ３０においてローカ
ルオシレータ３１（発振周波数１３０５．６ＭＨｚ）か
らの発振出力信号と混合し、１９０ＭＨｚ付近の中間周
波数（すなわち、１４９１〜１５０１−１３０５．６Ｍ
Ｈｚ）に変換する。ミキサ３０からの中間周波数に変換
された信号は、この中間周波数を通過帯域とするバンド
パスフィルタからなるＩＦ（中間周波数）フィルタ３２
を通して分配器３３に入力されて２つに分配される。す
なわち、一方はＡ、すなわち前処理回路２１に入力さ
れ、他方は増幅器３４で増幅し、ＩＦフィルタ３５を通
し、ミキサ３６においてローカルオシレータ３１からの
発振出力と混合して元の帯域（１４９１〜１５０１ＭＨ
ｚ）の信号に変換して出力する。

【００２７】ミキサ３６からの出力信号は、変調部に入
力される。すなわち、１４９１〜１５０１ＭＨｚの帯域
のＳＡＷフィルタ３７を通し、アッテネータ３８で次段
の変調器３９の動作範囲に入るレベルに調節し、変調器
３９で変調回路２２からの変調信号によって振幅変調
し、出力する。

【００２８】変調器３９からの出力信号は電力増幅部に
入力され、まず、中電力増幅器（利得は例えば３０ｄ
Ｂ）４０において増幅される。この増幅器４０は変調器
３９のバッファともなる。ついでアイソレータ４１を介
して大電力増幅器（利得は例えば１０ｄＢ）４２に入力
され、そこで増幅されて低歪大出力が得られ、これがバ
ンドパスフィルタからなるＳＡＷフィルタ４３を通して
サーキュレータ１５に供給される。アイソレータ４１
は、サーキュレータと終端抵抗とからなり、中電力増幅
器４０の出力信号が大電力増幅器４２の入力端で反射し
て中電力増幅器４０の方に戻ることを防止する。なお、
上り増幅回路１６の構成は上記下り増幅回路の構成と同
様であるので、説明は省略する。また、ローカルオシレ
ータ３１からの発振出力が上り増幅回路１６の相当部分
に供給される。

【００２９】図３に示すように、変調回路２２において
は、変調信号源４４からの例えば４０Ｈｚの周波数（た
とえば矩形波または正弦波）の出力信号は、この４０Ｈ
ｚの周波数の信号を通すローパスフィルタを通った後、
ドライバ４６で増幅され、下り増幅器１４の変調器３９
に供給される。変調器３９では、アッテネータ３８から
の信号に対して例えば４０Ｈｚの周波数の変調信号によ
って変調度が例えば約１０％の振幅変調が施される（な
お、変調度１０％であれば電波法による送信電波の出力
変動率の制限以内に抑えることができる）。このように
して変調された信号は、増幅後、移動局側アンテナ１２
から放射され、アンテナ結合がある場合はその一部が基
地局側アンテナ１１に受信され、結合波信号となる。こ
の結合波信号は、ローノイズアンプに入力され、基地局
側アンテナ１１で受信された基地局から放射された電波
信号とともに増幅され、移動局側アンテナ１２から再度
放射されるが、その一部は中間周波増幅部の分配部３３
から取り出されて前処理回路２１に供給される。

【００３０】下り増幅回路１４の分配器３３から前処理
回路２１に供給された信号は、前記中間周波数の通過帯
域のバンドパスフィルタ４７を通った後、増幅器４８で
増幅され、検波器４９で＋側の電圧信号のみが取り出さ
れ（すなわち、検波される）、同期検波回路２３に供給
される。なお、下り増幅器１４の分配器３３と前処理回
路２１との間に、図６で説明したような検波すべき周波
数として使用する各制御チャンネルに対応する周波数の
みを通過させるような狭帯域フィルタ（帯域：２５ｋＨ
ｚ）６２を設ける。

【００３１】同期検波回路２３に供給された信号は、増
幅器５０で増幅され、アナログスイッチ５１に入力され
る。アナログスイッチ５１は、変調回路２２のローパス
フィルタ４５から出力された変調信号を参照信号として
入力したゼロクロスコンパレータ５２からの出力信号電
圧が入力されたときのみ閉じて増幅器５０からの出力信
号を変調信号の周波数を通過させるローパスフィルタ５
３に供給する。すなわち、変調信号波形の発生している
期間の信号のみをローパスフィルタ５３に供給する。ロ
ーパスフィルタ５３からは中間周波数の成分が取り除か
れた、すなわち、変調信号成分のみが取り出され、増幅
器５４で増幅され出力される。すなわち、変調信号のみ
が同期検波され出力される。

【００３２】結合度計測回路２４は、同期検波回路２３
からの出力信号のレベルと、基準信号として用いる変調
回路２２のローパスフィルタ４５からの出力信号のレベ
ルとを比較し、その比較結果に基づいて２つのアンテナ
１１，１２の間の結合度を演算し、この演算結果を表示
記録回路２５に供給する。表示記録回路２５は演算結果
を例えば記録紙、磁気テープ、磁気ディスク等の磁気記
録媒体等に記録し、さらに、演算結果を表示装置（例え
ばＣＲＴ）２６上に表示する。

【００３３】キャンセル回路２０においては、方向性結
合器１９から取り出され、キャンセル回路２０に供給さ
れた信号の経路に当該信号のレベルおよび位相を各々変
更する可変減衰器５５および可変移相回路５６が直列に
挿入され、これら可変減衰器５５および可変移相回路５
６を経た信号が方向性結合器１８に供給される。また、
キャンセル制御回路５７が結合度計測回路２４からの結
合度演算結果に基づいて可変減衰器５５の減衰量および
可変移相回路５６の位相変化量を次のように調整する。
すなわち、方向性結合器１９から取り出された信号（送
信電波の一部）は、キャンセル回路２０を通して、キャ
ンセル信号として方向性結合器１８からサーキュレータ
１３に供給され、基地局側アンテナ１１が受信した信号
と合成される。アンテナ１１が受信した信号波には基地
局から放射された電波と移動局側アンテナ１２から放射
された結合波信号とが混在しており、この結合波と同振
幅かつ逆位相の信号をキャンセル信号としてキャンセル
回路２０から出力し、方向性結合器１８を介して結合波
信号と混合することによって、結合波信号はキャンセル
され、基地局側アンテナ１１と移動局側アンテナ１２と
の間の結合を電子的に解消することができる。したがっ
て、キャンセル制御回路５７は、結合度計測回路２４の
結合度演算結果に基づいて、結合度が最小になるように
可変減衰器５５の減衰量および可変移相回路５６の位相
変化量を調整する。

【００３４】なお、結合波をキャンセルせず、単なる結
合波の測定手段とするならば、表示記録回路２５および
表示装置２６の少なくとも１つがあればよく、キャンセ
ル回路２０は不要である。

【００３５】図４は本発明の他の実施例を示す。前記実
施例では、結合度計測回路２４における基準信号とし
て、変調回路２２からの信号を用いたが、この代りに、
図４に示すように、方向性結合器１９から、移動局側ア
ンテナ１２から放射される信号波を取り出し、これを分
配器５８、ローカルオシレータ１７からの発振出力と混
合して中間周波数帯の信号に変換するミキサ５９、ＩＦ
フィルタ６０、切替器６１、キャンセルすべき周波数に
対応する狭帯域フィルタ６２を介して前処理回路２１に
供給し、同期検波回路２３で同期検波して、基準信号と
して用いる。前処理回路２１には、結合度計測回路２４
からの切替タイミング信号に基づいて例えば１秒毎に切
替える切替器６１を介して、下り増幅回路１４からの中
間周波数帯の信号およびＩＦフィルタ６０からの中間周
波数帯の信号が交互に供給され、その出力が同期検波回
路２３に供給され、同期検波後、結合度計測回路２４に
供給され、そこで上述の実施例と同様に２つのアンテナ
１１，１２の間の結合度計測のための情報として用いら
れ処理される。

【００３６】なお、本発明の装置は、言うまでもないが
他の周波帯でも使用できる。たとえば、携帯電話の例で
は１４７７ＭＨ_Z 〜１４９１ＭＨ_Z の帯域や８１０〜８
２６ＭＨ_Z の帯域で使用する事も可能である。このとき
には、図１〜図４の回路で各々の部分に使用したフィル
タ回路等の周波数は所定の変更を加えて使用する事にな
る。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明により無線
通信の不感地対策が効果的かつ安価、簡単に行えるよう
になる。さらに本発明によれば次のような効果が得られ
る。

【００３８】（１）無線中継装置の価格が安くなる。

【００３９】（２）無線中継装置の保守測定作業中も電
波を中断する必要がなく通信不能時間を生じない。

【００４０】（３）無線中継装置の保守（ゲイン調整や
アンテナの再配置等）が不要になる。

【００４１】（４）無線中継装置のゲインを下げる必要
がなくなり、不感地へ十分な強度の電波をいつでも送り
込める。

【００４２】（５）無線中継装置の状態を基地局や管理
センタからリモートセンシング、リモートコントロール
するのに非常に好都合である。

【００４３】（６）周波帯を分割して計測しているの
で、各無線中継局に最適の周波数を用いて適切な結合度
測定ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例のブロック図である。

【図２】同実施例の一部の細部のブロック図である。

【図３】同実施例の他の一部の細部のブロック図であ
る。

【図４】本発明の他の実施例のブロック図である。

【図５】無線中継装置の説明図である。

【図６】周波数帯の説明図である。

【符号の説明】

１１ 基地局側アンテナ １２ 移動局側アンテナ １４ 下り増幅回路 ２３ 同期検波回路 ２４ 結合度計測回路

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基地局からの電波を受信する基地局側ア
   ンテナで受信した電波信号に振幅変調を施したのち、同
   一の周波数で、移動局に電波を送信する移動局側アンテ
   ナから送信し、 前記送信された電波を前記基地局側アンテナで再度受信
   し、 前記再度受信された電波信号の振幅変調成分と、前記送
   信以前の振幅変調成分との比較を行うことにより、前記
   基地局側アンテナと前記移動局側アンテナとの間の結合
   度を測定することを特徴とする無線測定方法。
2. 【請求項２】 基地局からの電波を受信する基地局側ア
   ンテナで受信した信号に振幅変調を施す変調手段と、 前記振幅変調後の信号を、移動局に電波を送信する移動
   局側アンテナに供給する手段と、 前記移動局側アンテナから送信された前記振幅変調後の
   信号電波を前記基地局側アンテナで再度受信した後の受
   信信号の帯域内の所定のチャネルの信号を取り出す手段
   と、 前記取り出した信号から振幅変調成分を検出する検出回
   路と、 前記検出した振幅変調成分と前記送信以前の前記振幅変
   調にかかる振幅変調成分とを比較して前記基地局側アン
   テナと前記移動局側アンテナとの間の結合度を測定する
   計測回路とを具えたことを特徴とする無線測定装置。
3. 【請求項３】 請求項２において、 前記変調手段は周波数１００Ｈｚ未満の周波数で振幅変
   調を施し、前記検出回路は同期検波方式で振幅変調成分
   を検出することを特徴とする無線測定装置。
4. 【請求項４】 請求項２または３の無線測定装置と、 可変移相回路と可変減衰回路をもつキャンセル回路と、 前記移動局側アンテナから送信する信号の一部を前記キ
   ャンセル回路に入力する手段と、 前記キャンセル回路の出力を前記基地局側アンテナで受
   信された電波信号と合成する手段と、 前記計測回路の測定結果に基づいて前記結合度が最小に
   なるように前記可変移相回路と前記可変減衰回路を調整
   する手段とを具えたことを特徴とする無線中継装置。