JPWO2008129680A1 - 中継装置およびその送信制御方法 - Google Patents

Abstract

基地局装置に受信されるノイズを低減することができる中継装置。この中継装置（１００）では、データ解析部（１３１）は、ディジタルフィルタ（１２３）の出力レベルと所定の閾値とを比較し、出力レベルが閾値以上であれば端末信号が含まれていると判断し、出力レベルが閾値未満であれば端末信号が含まれず、ノイズのみであると判断する。無線制御部（１３２）は、データ解析部（１３１）がディジタルフィルタ（１２３）の出力に端末信号が含まれていると判断した場合、上り信号無線部（１２０）と共用器（１０３）を接続するようにアンテナスイッチ（１３３）を制御し、データ解析部（１３１）がディジタルフィルタ（１２３）の出力に端末信号が含まれていないと判断した場合、上り信号無線部（１２０）と終端部（１３４）を接続するようにアンテナスイッチ（１３３）を制御する。

Description

本発明は、移動体通信において、屋内など劣悪な電波環境下における無線通信を可能とする中継装置およびその送信制御方法に関する。

中継装置は、リピータ、またはブースタともいわれ、電波不感帯エリアを簡易に無線通信可能エリア（以下、「カバーエリア」という）にするために、基地局装置から送信された信号を受信、および増幅してカバーエリア内に送信するとともに、カバーエリア内に位置する通信端末装置から送信された信号を受信、および増幅して基地局装置に送信する装置である（特許文献１、特許文献２参照）。

ここで、中継装置から基地局装置に送信される上り回線の信号には、通信端末装置から送信された信号（以下、「端末信号」という）のみならず、ノイズも含まれる。また、通信端末装置が間欠的に信号を送信するため、上り回線の信号に端末信号が含まれないこともある。
特開２００１−６９０９１号公報 特開２００３−７８４６３号公報

しかしながら、従来の中継装置は、常に上り回線の信号を増幅して送信するため、上り回線の信号に端末信号が含まれない場合、干渉となるノイズのみが増幅されて基地局装置に受信されることとなる。基地局装置におけるノイズの増加は、基地局セル内で収容可能な通信端末装置の台数の減少を招いてしまう。特に、近年、中継装置の数が増加していることから、今後、中継装置から送信されるノイズを低減することが重要な課題となると考えられる。

本発明の目的は、基地局装置に受信されるノイズを低減することができる中継装置およびその送信制御方法を提供することである。

本発明の中継装置は、基地局装置から送信された第１信号を受信、および増幅して下り回線で通信端末装置に送信し、前記通信端末装置から送信された第２信号を受信、および増幅して上り回線で前記基地局装置に送信する中継装置であって、上り回線の信号のレベルと閾値との大小関係に基づいて前記上り回線の信号に前記第２信号が含まれているか否かを判断するデータ解析手段と、前記上り回線の信号に前記第２信号が含まれている場合には前記上り回線の信号を前記基地局装置に送信し、前記上り回線の信号に前記第２信号が含まれていない場合には前記上り回線の信号の送信を停止する無線制御手段と、を具備する構成を採る。

本発明の送信制御方法は、基地局装置から送信された第１信号を受信、および増幅して下り回線で通信端末装置に送信し、前記通信端末装置から送信された第２信号を受信、および増幅して上り回線で前記基地局装置に送信する中継装置の送信制御方法であって、上り回線の信号のレベルと閾値との大小関係に基づいて前記上り回線の信号に前記第２信号が含まれているか否かを判断するデータ解析工程と、前記上り回線の信号に前記第２信号が含まれている場合には前記上り回線の信号を前記基地局装置に送信し、前記上り回線の信号に前記第２信号が含まれていない場合には前記上り回線の信号の送信を停止する無線制御工程と、を具備する方法を採る。

本発明によれば、上り回線の信号に端末信号が含まれない場合、上り回線の信号の送信を停止することができるので、基地局装置における干渉を低減することができる。

本発明の実施の形態１に係る中継装置を含む移動体通信システムの全体構成を示す図 本発明の実施の形態１に係る中継装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態１に係る中継装置の送信制御方法の流れを示すフロー図 本発明の実施の形態１に係る中継装置の効果を説明する図 本発明の実施の形態２に係る中継装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態３に係る中継装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態４に係る中継装置を含む移動体通信システムの全体構成を示す図 本発明の実施の形態４に係る中継装置の子機の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態４に係る中継装置の子機から出力される信号のフレーム構成を示す図 本発明の実施の形態５に係る中継装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態５に係る中継装置を含む移動通信システムの全体構成を示す図 本発明の実施の形態５においてノイズ（熱雑音）および電力レベル検出閾値に対する通信端末装置からの送信された信号の受信電力の大きさを説明するための図 本発明の実施の形態６に係る中継装置の親機の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態６に係る中継装置の子機の構成を示すブロック図

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る中継装置を含む移動体通信システムの全体構成を示す図である。図１に示す移動体通信システムは、地下店舗、事務所等の小規模閉空間不感帯エリアである屋内に設置される中継装置１００、屋内で使用される携帯電話機などの通信端末装置２００、屋外に設置される基地局装置４００と、を有する。

中継装置１００は、対通信端末装置用の屋内アンテナ３１０を介して通信端末装置２００と無線通信を行い、ＲＦ同軸ケーブル３２０、屋外アンテナ３３０を介して基地局装置４００と無線通信を行う。具体的には、中継装置１００は、通信端末装置２００から送信され、アンテナ３１０で受信された無線信号を増幅し、ＲＦ同軸ケーブル３２０、屋外アンテナ３３０を介して基地局装置４００に再放射することで基地局装置４００の受信電力値を補う。また、中継装置１００は、基地局装置４００から送信され、屋外アンテナ３３０、ＲＦ同軸ケーブル３２０で受信された無線信号を増幅し、屋内アンテナ３１０を介して通信端末装置２００に再放射することで通信端末装置２００の受信電力値を補う。

図２は、中継装置１００の構成を示すブロック図である。図２において、中継装置１００は、屋外側アンテナ端子１０１と、屋内側アンテナ端子１０２と、共用器１０３と、共用器１０４と、下り信号無線部１１０と、上り信号無線部１２０と、データ解析部１３１と、無線制御部１３２と、アンテナスイッチ１３３と、終端部１３４と、を備える。下り信号無線部１１０は、低雑音増幅器１１１、アナログディジタル変換器（ＡＤＣ）１１２、ディジタルフィルタ１１３、ディジタルアナログ変換器（ＤＡＣ）１１４及び増幅器１１５を備え、上り信号無線部１２０は、低雑音増幅器１２１、アナログディジタル変換器（ＡＤＣ）１２２、ディジタルフィルタ１２３、遅延器１２４、ディジタルアナログ変換器（ＤＡＣ）１２５及び増幅器１２６を備える。

屋外側アンテナ端子１０１は、屋外に設置される基地局装置４００との間で信号の送受信を行う屋外アンテナ３３０のＲＦ同軸ケーブル３２０を接続する。屋内側アンテナ端子１０２は、屋内で使用される通信端末装置２００との間で信号の送受信を行う屋内アンテナ３１０を接続する。

共用器１０３は、屋外側アンテナ端子１０１から入力された下り回線の信号を下り信号無線部１１０へ出力するとともに、上り信号無線部１２０によって増幅された上り回線の信号を屋外側アンテナ端子１０１へ出力する。共用器１０４は、屋内側アンテナ端子１０２から出力された上り回線の信号を上り信号無線部１２０へ出力するとともに、下り信号無線部１１０によって増幅された下り回線の信号を屋内側アンテナ端子１０２へ出力する。

下り信号無線部１１０は、共用器１０３から出力された下り回線の信号を増幅し、共用器１０４へ出力する。低雑音増幅器１１１は、共用器１０３から出力された下り回線の信号を、規定の増幅率により増幅する。アナログディジタル変換器１１２は、低雑音増幅器１１１から出力されたアナログ信号をディジタル信号に変換する。ディジタルフィルタ１１３は、アナログディジタル変換器１１２から出力されたディジタル信号の所定の帯域成分のみを通過させる。ディジタルアナログ変換器１１４は、ディジタルフィルタ１１３から出力されたディジタル信号をアナログ信号に変換する。増幅器１１５は、ディジタルアナログ変換器１１４から出力された信号を、規定の増幅率により増幅する。

上り信号無線部１２０は、共用器１０４から出力された上り回線の信号を増幅し、共用器１０３へ出力する。低雑音増幅器１２１は、共用器１０４から出力された上り回線の信号を、規定の増幅率により増幅する。アナログディジタル変換器１２２は、低雑音増幅器１２１から出力されたアナログ信号をディジタル信号に変換する。ディジタルフィルタ１２３は、アナログディジタル変換器１２２から出力されたディジタル信号の所定の帯域成分のみを通過させる。

アンテナスイッチ１３３の制御タイミングを上り回線の信号の送信タイミングに合わせるため、遅延器１２４は、データ解析部１３１および無線制御部１３２の処理に必要な時間だけ、ディジタルフィルタ１２３から出力されたディジタル信号を遅延させる。

ディジタルアナログ変換器１２５は、遅延器１２４から出力されたディジタル信号をアナログ信号に変換する。増幅器１２６は、ディジタルアナログ変換器１２５から出力された信号を、規定の増幅率により増幅する。

データ解析部１３１は、所定の間隔でディジタルフィルタ１２３の出力を解析し、この出力に端末信号が含まれているか否かを判断する。具体的には、データ解析部１３１は、ディジタルフィルタ１２３の出力レベルを測定し、測定した出力レベルと所定の閾値とを比較し、出力レベルが閾値以上であれば端末信号が含まれていると判断し、出力レベルが閾値未満であれば端末信号が含まれず、ノイズのみであると判断する。

無線制御部１３２は、データ解析部１３１の解析結果に基づいてアンテナスイッチ１３３を制御する。具体的には、データ解析部１３１がディジタルフィルタ１２３の出力に端末信号が含まれていると判断した場合、無線制御部１３２は、上り信号無線部１２０と共用器１０３を接続するようにアンテナスイッチ１３３を制御する。一方、データ解析部１３１がディジタルフィルタ１２３の出力に端末信号が含まれていないと判断した場合、無線制御部１３２は、上り信号無線部１２０と終端部１３４を接続するようにアンテナスイッチ１３３を制御する。

アンテナスイッチ１３３は、無線制御部１３２の制御に基づいて、上り信号無線部１２０の出力信号を共用器１０３あるいは終端部１３４に出力する。終端部１３４は、アンテナスイッチ１３３からの出力を終端する。

図３は、本実施の形態に係る中継装置の送信制御方法の流れを示すフロー図である。

まず、データ解析部１３１が、所定の間隔で上り回線の信号（ディジタルフィルタ１２３の出力）を検出し、検出することができた場合には（ＳＴ３０１；ＹＥＳ）、上り回線の信号レベルを測定し（ＳＴ３０２）、信号レベルと所定の閾値とを比較する（ＳＴ３０３）。

そして、信号レベルが閾値以上である場合（ＳＴ３０３；ＹＥＳ）、無線制御部１３２が、上り信号無線部１２０と共用器１０３を接続するようにアンテナスイッチ１３３を制御し（ＳＴ３０４）、一定時間、上り回線の信号を屋外アンテナ３３０から送信させる（ＳＴ３０５）。

一方、信号レベルが閾値未満である場合（ＳＴ３０３；ＮＯ）、無線制御部１３２が、上り信号無線部１２０と共用器１０３を切断するようにアンテナスイッチ１３３を制御し（ＳＴ３０６）、一定時間、上り回線の信号の送信を停止させる（ＳＴ３０７）。

図４は、本実施の形態に係る中継装置の効果を説明する図である。なお、図４Ｂおよび図４ＣのＸ軸は周波数、Ｙ軸は受信レベルを表す。図４Ａでは、基地局装置４００が、３台の中継装置１００−１、１００−２、１００−３と無線通信を行っている例を示す。また、図４Ａにおいて、中継装置１００−１から送信される上り回線の信号には端末信号が含まれ、中継装置１００−２、１００−３から送信される上り回線の信号には端末信号が含まれないものとする。

従来では、各中継装置１００−１、１００−２、１００−３が、常に上り回線の信号を増幅して送信するため、図４Ｂに示すように、基地局装置４００には、中継装置１００−１から送信された希望波Ｓ１００−１およびノイズＮ１００−１、中継装置１００−２から送信されたノイズＮ１００−２、中継装置１００−３から送信されたノイズＮ１００−３が受信される。

ここで、基地局装置４００は、所望の受信品質を維持するために、ＳＩＲ（Signal to Noise Ratio）の低下を防がなければならない。従って、基地局装置４００は、ノイズレベルが増加すれば、中継装置１００−１に送信電力を上げさせ、希望波の受信レベルを高くしなければならない。

この結果、基地局装置４００の総受信電力値は所定の値に決まっていることから、従来の通信システムでは、基地局セル内で収容可能な通信端末装置の台数が減少してしまうことになる。

これに対し、本実施の形態では、端末信号を送信しない中継装置１００−２、１００−３が、上り回線の信号の送信を停止するため、図４Ｃに示すように、基地局装置４００には、中継装置１００−１から送信された希望波Ｓ１００−１およびノイズＮ１００−１のみが受信される。

この結果、本実施の形態では、従来に比べて、基地局装置４００における希望波の受信レベルが低くても所望の受信品質を得ることができるので、基地局セル内で収容可能な通信端末装置の台数を増加させることができる。

このように、本実施の形態によれば、端末信号を送信しない中継装置が上り回線の信号の送信を停止することができるので、基地局装置におけるノイズレベルを抑え、基地局セル内で収容可能な通信端末装置の台数を増加させることができる。

また、ディジタル信号は保存しておくことができることから、本実施の形態のように、アナログディジタル変換器１２２にてアナログ信号をディジタル信号に変換することにより、遅延器１２４でディジタル信号を遅延させることは容易である。したがって、本実施の形態によれば、アンテナスイッチ１３３の制御タイミングを上り回線の信号の送信タイミングに合わせることができ、上り回線の信号を、アンテナスイッチ１３３を切断状態から接続状態に切り換える際に欠落させることなく基地局装置４００に送信することができる。

なお、本実施の形態では、アンテナスイッチ１３３を制御して上り信号無線部１２０と共用器１０３を切断する場合について説明したが、本発明は、上り回線の信号の送信を停止させる方法に制限はなく、例えば、ディジタル部で上り回線の信号をミュートして熱雑音レベルまで下げる方法や、アッテネータ（減衰器）において上り回線の信号の利得を最小値にする方法を用いても良い。

（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２に係る中継装置１００Ａの構成を示すブロック図である。なお、図５に示す中継装置１００Ａにおいて、図２に示した中継装置１００と共通する構成部分については、図２と同一符号を付し、その説明を省略する。

図５に示す中継装置１００Ａでは、データ解析部１３１Ａの作用が、図２のデータ解析部１３１と異なる。また、図５に示す中継装置１００Ａは、図２に示した中継装置１００と比較して、遅延器１２４を削除し、ディジタルフィルタ１２３の出力をディジタルアナログ変換器１２５に入力させる構成を採る。これは、データ解析部１３１Ａおよび無線制御部１３２の処理遅延に対して、ディジタルフィルタ１２３の処理遅延を利用することにより、アンテナスイッチ１３３の制御タイミングを上り回線の信号の送信タイミングに合わせることができるためである。

データ解析部１３１Ａは、所定の間隔でアナログディジタル変換器１２２の出力を解析し、この出力に端末信号が含まれているか否かを判断する。具体的には、データ解析部１３１Ａは、アナログディジタル変換器１２２の出力レベルを測定し、測定した出力レベルと所定の閾値とを比較し、出力レベルが閾値以上であれば端末信号が含まれていると判断し、出力レベルが閾値未満であれば端末信号が含まれず、ノイズのみであると判断する。

ここで、データ解析部１３１Ａに入力される信号は、ディジタルフィルタ１２３により帯域制限されていないため、帯域外の不要な信号を含んでいる可能性が高い。従って、データ解析部１３１Ａは、単純にアナログディジタル変換器１２２の出力レベルと所定の閾値との比較を行うと、判断を誤るおそれがある。

そこで、データ解析部１３１Ａでは、入力信号に対してフーリエ解析を行い、端末信号の帯域の出力レベルについて閾値との比較を行う。これにより、データ解析部１３１Ａは、アナログディジタル変換器１２２の出力に端末信号が含まれているか否かを精度良く判断することができる。

なお、データ解析部１３１Ａは、入力信号に対して逆拡散処理を行い、ピーク電力レベルについて閾値との比較を行っても良い。

このように、本実施の形態によれば、中継装置に遅延器を設けることなく、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

（実施の形態３）
図６は、本発明の実施の形態３に係る中継装置１００Ｂの構成を示すブロック図である。なお、図６に示す中継装置１００Ｂにおいて、図２に示した中継装置１００と共通する構成部分については、図２と同一符号を付し、その説明を省略する。

図６に示す中継装置１００Ｂは、図２に示した中継装置１００に対して、分配器１０５、伝搬損失算出部１４１、端末送信電力推定部１４２、および閾値設定部１４３を追加する構成を採る。これらの追加構成は、上り回線の信号をＯＮ／ＯＦＦさせるための閾値の決定に際して、ＷＣＤＭＡ及びＣＤＭＡ２０００方式のランダムアクセスチャネルの送信電力制御として採用されている開ループ制御方式を取り入れ、閾値設定をより精度良く行うことができるようにするためのものである。

分配部１０５は、共用器１０３から出力された下り回線の信号を、下り信号無線部１１０および伝搬損失算出部１４１に出力する。

伝搬損失算出部１４１は、分配器１０５から出力された基地局装置の送信信号に含まれる報知情報から、基地局装置４００の送信電力値Tx_Power(BS)及び受信電力値ＲＳＣＰを示す情報を抽出し、送信電力値Tx_Power(BS)及び受信電力値ＲＳＣＰに基づいて、以下の式（１）により、基地局装置４００との無線区間の伝搬損失値PathLoss(1)を算出する。なお、送信電力値Tx_Power(BS)及び受信電力値ＲＳＣＰは、「３ＧＰＰ規格 ＴＳ ２５.２１５」に規定されている。
PathLoss(1) = Tx_Power(BS) -ＲＳＣＰ …（１）

端末送信電力推定部１４２は、伝搬損失算出部１４１で算出された伝搬損失値PathLoss(1)、上り基地局干渉波レベルUL interferenceに基づいて、以下の式（２）により、通信端末装置２００の送信電力値Tx_Power(MS)を算出する。なお、以下の式（２）において、Constant Valueは定数である。式（２）は、３ＧＰＰ規格 ＴＳ ２５.３３１に規定されている。
Tx_Power(MS) = PathLoss(1) + UL interference + Constant Value …（２）

閾値設定部１４３は、端末送信電力推定部１４２で算出された通信端末装置２００の送信電力値Tx_Power(MS)および下り信号無線部１１０の増幅率αに基づいて、以下の式（３）により閾値MS_thを設定する。
MS_th = Tx_Power(MS) - α …（３）

データ解析部１３１は、ディジタルフィルタ１２３の出力レベルと閾値設定部１４３で設定された閾値との比較を行う。

このように、本実施の形態によれば、通信端末装置２００の送信電力値Tx_Power(MS)に基づいて閾値を適応的に変化させることができるので、さらに精度良く、上り回線の信号に端末信号が含まれているか否かを判断することができる。

なお、本実施の形態は、実施の形態２と組み合わせ、図５に示した中継装置１００Ａに対して、分配器１０５、伝搬損失算出部１４１、端末送信電力推定部１４２、および閾値設定部１４３を追加することもできる。

また、本実施の形態は、上記式（１）の代わりに、受信電力値ＲＳＣＰと定数βに基づいて、以下の式（４）により、伝搬損失値PathLoss(1)を算出しても良い。
PathLoss(1) = ＲＳＣＰ + β …（４）

（実施の形態４）
中継装置を含む通信システムの一形態として、図７に示すように、１台の親機１００Ｃ−１と複数台の子機１００Ｃ−２とからなる中継装置１００Ｃと、複数の通信端末装置２００と、基地局装置４００と、からなる通信システムがある（携帯電話の不感地帯を解消するＲＯＦリモート基地局；東芝レビュー Vol. 59 No.11 (2004) P43-46、参照）。

この通信システムでは、親機１００Ｃ−１と各子機１００Ｃ−２とが光ファイバーにより有線接続し、親機１００Ｃ−１と基地局装置４００とが同軸ケーブルにより有線接続し、子機１００Ｃ−２と複数の通信端末装置２００とが無線接続する。

実施の形態４では、この通信システムに本発明を適用する場合について説明する。図８は、図７に示した子機１００Ｃ−２の構成を示すブロック図である。なお、図８に示す子機１００Ｃ−２において、図２に示した中継装置１００と共通する構成部分については、図２と同一符号を付し、その説明を省略する。

図８に示す子機１００Ｃ−２は、図２に示した中継装置１００に対して、屋外側アンテナ端子１０１、共用器１０３、低雑音増幅器１１１、アナログディジタル変換器１１２、ディジタルアナログ変換器１２５、増幅器１２６、アンテナスイッチ１３３、および終端部１３４を削除し、光／電気変換器（Ｏ／Ｅ）１１６、フレーマ１１７、データ切替部１２７、フレーマ１２８、電気／光変換器（Ｅ／Ｏ）１２９、ゼロデータ生成部１５１を追加する構成を採る。

光／電気変換器（Ｏ／Ｅ）１１６は、光ファイバーを経由して親機１００Ｃ−１から入力した光信号を電気信号に変換する。フレーマ１１７は、光／電気変換器（Ｏ／Ｅ）１１６から出力されたフレーム構造の電気信号からデータ部の信号を取り出し、ディジタルフィルタ１１３に出力する。ディジタルフィルタ１１３は、フレーマ１１７から出力されたディジタル信号の所定の帯域成分のみを通過させる。

無線制御部１３２は、データ解析部１３１の解析結果に基づいてデータ切替部１２７およびゼロデータ生成部１５１を制御する。具体的には、データ解析部１３１がディジタルフィルタ１２３の出力に端末信号が含まれていると判断した場合、無線制御部１３２は、遅延器１２４の出力信号をフレーマ１２８に出力するようにデータ切替部１２７を制御する。一方、データ解析部１３１がディジタルフィルタ１２３の出力に端末信号が含まれていないと判断した場合、無線制御部１３２は、ゼロデータを生成するようにゼロデータ生成部１５１を制御し、ゼロデータ生成部１５１が生成したゼロデータをフレーマ１２８に出力するようにデータ切替部１２７を制御する。

ゼロデータ生成部１５１は、無線制御部１３２の制御に基づいてゼロデータを生成し、データ切替部１２７に出力する。データ切替部１２７は、無線制御部１３２の制御に基づいて、遅延器１２４の出力信号あるいはゼロデータ生成部１５１が生成したゼロデータをフレーマ１２８に出力する。

フレーマ１２８は、データ切替部１２７から出力されたデータ信号に、フラグ（Ｆ）、アドレス（Ａ）、コマンド（Ｃ）、フレームチェックシーケンス（ＦＣＳ）等の制御信号を時間多重して、図９に示すフレームを構成する。電気／光変換器（Ｅ／Ｏ）１２９は、フレーマ１２８から出力されたフレーム構造の電気信号を光信号に変換し、光ファイバーを経由して親機１００Ｃ−１に出力する。

このように、本実施の形態によれば、親機１００Ｃ−１と子機１００Ｃ−２とが光ファイバーで接続される中継装置１００Ｃにおいて、上り回線信号に端末信号が含まれていない場合、子機１００Ｃ−２が親機１００Ｃ−１にゼロデータを出力することにより、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

なお、本実施の形態は、実施の形態２と組み合わせ、図８に示した子機１００Ｃ−２のデータ解析部１３１の代わりにデータ解析部１３１Ａを追加し、遅延器１２４を削除し、ディジタルフィルタ１２３の出力をデータ切替部１２７に入力させる構成を採ることもできる。また、本実施の形態は、実施の形態３と組み合わせ、図８に示した子機１００Ｃ−２に対して、分配器１０５、伝搬損失算出部１４１、端末送信電力推定部１４２、および閾値設定部１４３を追加することもできる。

（実施の形態５）
図１０は、本発明の実施の形態５に係る中継装置１００Ｄの構成を示すブロック図である。また、図１１は、中継装置１００Ｄを含む移動通信システムの全体構成を示す図である。

図１０に示す中継装置１００Ｄは、図６に示した中継装置１００Ｂに対して、可変アッテネータ（可変ＡＴＴ）１７０、可変アッテネータ（可変ＡＴＴ）１７１、および利得制御部１７２をさらに追加した構成を採り、自動利得設定機能を有する。

利得制御部１７２は、伝播損失値Pathloss(2)に応じて、可変アッテネータ１７０、１７１の利得を設定する。すなわち、基地局装置４００と中継装置１００Ｄとの間の距離が近いほど伝播損失値Pathloss(2)が小さくなるので、利得制御部１７２は、低い利得を設定する。一方、基地局装置４００と中継装置１００Ｄとの間の距離が遠いほど、伝播損失値Pathloss(2)が大きくなるので、利得制御部１７２は、高い利得を設定する。可変アッテネータ１７０は、利得制御部１７２で設定された利得に基づいて分配器１０５の出力信号を増幅／減衰し、低雑音増幅器１１１に出力する。可変アッテネータ１７１は、利得制御部１７２で設定された利得に基づいて増幅器１２６の出力信号を増幅／減衰し、アンテナスイッチ１３３に出力する。

以下、自動利得設定機能について、図１１を用いて説明する。自動利得設定機能とは、中継装置が、以下の式（５）により、伝播損失値Pathloss(2)に応じて自動的に自局の利得GAIN_reを設定するものである。
GAIN_re = Pathloss(2) - α …（５）

ここで、上記式（１）と同様に、伝播損失値Pathloss(2)は、以下の式（６）により算出される。
PathLoss(2) = Tx_Power(BS) -ＲＳＣＰ(2) …（６）

また、中継装置の送信電力Tx_Power(re)は、以下の式（７）により算出される。
Tx_Power(re) = ＲＳＣＰ(2) + GAIN_re …（７）

したがって、上記式（５）、（６）、（７）より、中継装置の送信電力Tx_Power(re)は、以下の式（８）に示すものとなり、Tx_Power(BS)およびαは定数であるため、自動利得設定機能を持つ中継装置の送信電力Tx_Power(re)は一定となる。
Tx_Power(re) = Tx_Power(BS) - α …（８）

すなわち、自動利得設定機能を用いて中継装置１００Ｄの利得を最適値に設定することによって、基地局装置４００と中継装置１００Ｄとの間の距離の変動、すなわち伝播損失値Pathloss(2)の変動を補償することができる。

また、Tx_Power(re)の値がほぼ一定値であれば、通信端末装置２００の送信電力Tx_Power(MS)の変動要因は、上記式（２）より、Pathloss(1)だけとなり、中継装置において、通信端末装置２００から送信された信号の受信電力Rx_Power(MS)は、送信電力Tx_Power(MS)から伝搬損失Pathloss(1)を除いたものとなるので、受信電力Rx_Power(MS)は、以下の式（１０）に示すものとなり、UL interferenceおよびConstant Valueが定数であるため、受信電力Rx_Power(MS)も一定となる。
Rx_Power(MS) = UL interference + Constant Value …（１０）

このように、中継装置１００Ｄにおける通信端末装置２００から送信された信号の受信電力Rx_Power(MS)がほぼ一定値になるので、中継装置１００Ｄの端末送信電力推定部１４２はこの受信電力Rx_Power(MS)を容易に推定することができる。

さらに、中継装置１００Ｄは、この受信電力Rx_Power(MS)を容易に推定することができるため、中継装置１００Ｄ内で設定する閾値MSthを適切に設定することができる。

図１２は、ノイズ（熱雑音）および電力レベル検出閾値MSthに対する通信端末装置からの送信された信号の受信電力Rx_Power(MS)の大きさを説明するための図であり、図１２Ａは従来例を示し、図１２Ｂは本実施の形態の場合を示す。

図１２Ａに示すように、利得が一定値に固定されている中継装置では、下り回線の送信電力Tx_Power(re)が一定にならないため、中継装置が通信端末装置２００から受信する電力レベルRx_Power(MS)が変動し、熱雑音以下になる、あるいは設定された閾値MSth以下になることがある。この場合、中継装置は、上り回線の信号に端末信号が含まれているか否かを正確に検出することが困難になってしまう。

これに対して、本実施の形態によれば、中継装置１００Ｄは、この受信電力Rx_Power(MS)を予め高い精度で推定することができるので、閾値MSth以下の値にならないように設定することができ、上り回線の信号に端末信号が含まれているかを高い精度で判断することができる。

（実施の形態６）
図１３は、本発明の実施の形態６に係る中継装置１００Ｅの親機１００Ｅ−１の構成を示すブロック図であり、図１４は、本発明の実施の形態６に係る中継装置１００Ｅの子機１００Ｅ−２の構成を示すブロック図である。なお、図１３に示す親機１００Ｅ−１、図１４に示す子機１００Ｅ−２において、図６に示した中継装置１００Ｂおよび図８に示した子機１００Ｃ−２と共通する構成部分については、図２及び図６と同一符号を付し、その説明を省略する。ただし、フレーマ、Ｅ／Ｏ、Ｏ／Ｅに関しては、図８と同一番号を付していないが、その機能は同一であるので説明を省略する。

伝搬損失算出部１４１は利得GAIN_reを決定し、端末送信電力推定部１４２は閾値MSthを決定する。データ送信部１５０は、利得GAIN_reおよび閾値MSthをフレーマ１１７に出力する。この結果、利得GAIN_reおよび閾値MSthは、子機１００Ｅ−２に送られる。

子機１００Ｅ−２では、利得GAIN_reおよび閾値MSthが、フレーマ１１７を介して、コマンド受信部１６０に送られる。コマンド受信部１６０は、閾値MSthを無線制御部１３２に送り、利得GAIN_reを利得設定部１６１に送る。利得設定部１６１は、下り信号無線部１１０内の増幅部１１５の利得を設定する。

このように、親機１００Ｅ−１は、伝搬損失算出部１４１を有するので、基地局装置との間のケーブルの伝搬損失値を算出することができ、子機１００Ｅ−２は、この伝搬損失値の大きさに応じて利得を最適値に設定することができる。

子機１００Ｅ−２の利得を最適値に設定することができれば、子機１００Ｅ−２は通信端末装置２００へ送信する信号の送信電力Tx_Power(re)、および、通信端末装置２００から送信された信号の受信電力Rx_Power(MS)を容易に推定することができる。

なお、親機１００Ｅ−１における基地局装置４００に送信する信号の送信電力は、基地局装置４００と親機１００Ｅ−１とが同軸ケーブル（有線）で結ばれ、親機と子機とが光ファイバー（有線）で結ばれているので、ほぼ一定値である。

したがって、子機１００Ｅ−２における通信端末装置２００へ送信する信号の送信電力および子機１００Ｅ−２における通信端末装置２００から送信された信号の受信電力を推定することができれば、中継装置１００Ｅは、実施の形態５と同様に、通信端末装置２００からの受信電力Rx_Power(MS)を閾値MSth以下の値にならないように設定することができるので、上り回線の信号に端末信号が含まれているかをより高い精度で判断することができる。また、中継装置１００Ｅは、受信電力Rx_Power(MS)を予め高い精度で推定することができるので、熱雑音のレベルを考慮して、閾値MSthを熱雑音のレベルから十分に離れた適切な値に設定することができる。

以上の説明は本発明の好適な実施の形態の例証であり、本発明の範囲はこれに限定されることはない。本発明は、無線中継するシステムであればどのような場合にも適用することができる。

また、上記各実施の形態では、中継装置という名称を用いたが、これは説明の便宜上であり、リピータ、ブースタ等でもよい。

２００７年３月３０日出願のＰＣＴ／ＪＰ２００７／０５７２１４の国際出願に含まれる明細書、図面および要約書の開示内容は、すべて本願に援用される。

本発明は、基地局装置から送信された信号を受信、および増幅して通信端末装置に送信するとともに、通信端末装置から送信された信号を受信、および増幅して基地局装置に送信する中継装置に用いるに好適である。

本発明は、移動体通信において、屋内など劣悪な電波環境下における無線通信を可能とする中継装置およびその送信制御方法に関する。

中継装置は、リピータ、またはブースタともいわれ、電波不感帯エリアを簡易に無線通信可能エリア（以下、「カバーエリア」という）にするために、基地局装置から送信された信号を受信、および増幅してカバーエリア内に送信するとともに、カバーエリア内に位置する通信端末装置から送信された信号を受信、および増幅して基地局装置に送信する装置である（特許文献１、特許文献２参照）。

ここで、中継装置から基地局装置に送信される上り回線の信号には、通信端末装置から送信された信号（以下、「端末信号」という）のみならず、ノイズも含まれる。また、通信端末装置が間欠的に信号を送信するため、上り回線の信号に端末信号が含まれないこともある。
特開２００１−６９０９１号公報 特開２００３−７８４６３号公報

しかしながら、従来の中継装置は、常に上り回線の信号を増幅して送信するため、上り回線の信号に端末信号が含まれない場合、干渉となるノイズのみが増幅されて基地局装置に受信されることとなる。基地局装置におけるノイズの増加は、基地局セル内で収容可能な通信端末装置の台数の減少を招いてしまう。特に、近年、中継装置の数が増加していることから、今後、中継装置から送信されるノイズを低減することが重要な課題となると考えられる。

本発明の目的は、基地局装置に受信されるノイズを低減することができる中継装置およびその送信制御方法を提供することである。

本発明の中継装置は、基地局装置から送信された第１信号を受信、および増幅して下り回線で通信端末装置に送信し、前記通信端末装置から送信された第２信号を受信、および増幅して上り回線で前記基地局装置に送信する中継装置であって、上り回線の信号のレベルと閾値との大小関係に基づいて前記上り回線の信号に前記第２信号が含まれているか否かを判断するデータ解析手段と、前記上り回線の信号に前記第２信号が含まれている場合には前記上り回線の信号を前記基地局装置に送信し、前記上り回線の信号に前記第２信号が含まれていない場合には前記上り回線の信号の送信を停止する無線制御手段と、を具備する構成を採る。

本発明の送信制御方法は、基地局装置から送信された第１信号を受信、および増幅して下り回線で通信端末装置に送信し、前記通信端末装置から送信された第２信号を受信、および増幅して上り回線で前記基地局装置に送信する中継装置の送信制御方法であって、上り回線の信号のレベルと閾値との大小関係に基づいて前記上り回線の信号に前記第２信号が含まれているか否かを判断するデータ解析工程と、前記上り回線の信号に前記第２信号が含まれている場合には前記上り回線の信号を前記基地局装置に送信し、前記上り回線の信号に前記第２信号が含まれていない場合には前記上り回線の信号の送信を停止する無線制御工程と、を具備する方法を採る。

本発明によれば、上り回線の信号に端末信号が含まれない場合、上り回線の信号の送信を停止することができるので、基地局装置における干渉を低減することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る中継装置を含む移動体通信システムの全体構成を示す図である。図１に示す移動体通信システムは、地下店舗、事務所等の小規模閉空間不感帯エリアである屋内に設置される中継装置１００、屋内で使用される携帯電話機などの通信端末装置２００、屋外に設置される基地局装置４００と、を有する。

中継装置１００は、対通信端末装置用の屋内アンテナ３１０を介して通信端末装置２００と無線通信を行い、ＲＦ同軸ケーブル３２０、屋外アンテナ３３０を介して基地局装置４００と無線通信を行う。具体的には、中継装置１００は、通信端末装置２００から送信され、アンテナ３１０で受信された無線信号を増幅し、ＲＦ同軸ケーブル３２０、屋外アンテナ３３０を介して基地局装置４００に再放射することで基地局装置４００の受信電力値を補う。また、中継装置１００は、基地局装置４００から送信され、屋外アンテナ３３０、ＲＦ同軸ケーブル３２０で受信された無線信号を増幅し、屋内アンテナ３１０を介して通信端末装置２００に再放射することで通信端末装置２００の受信電力値を補う。

図２は、中継装置１００の構成を示すブロック図である。図２において、中継装置１００は、屋外側アンテナ端子１０１と、屋内側アンテナ端子１０２と、共用器１０３と、共用器１０４と、下り信号無線部１１０と、上り信号無線部１２０と、データ解析部１３１と、無線制御部１３２と、アンテナスイッチ１３３と、終端部１３４と、を備える。下り信号無線部１１０は、低雑音増幅器１１１、アナログディジタル変換器（ＡＤＣ）１１２、ディジタルフィルタ１１３、ディジタルアナログ変換器（ＤＡＣ）１１４及び増幅器１１５を備え、上り信号無線部１２０は、低雑音増幅器１２１、アナログディジタル変換器（ＡＤＣ）１２２、ディジタルフィルタ１２３、遅延器１２４、ディジタルアナログ変換器（ＤＡＣ）１２５及び増幅器１２６を備える。

屋外側アンテナ端子１０１は、屋外に設置される基地局装置４００との間で信号の送受信を行う屋外アンテナ３３０のＲＦ同軸ケーブル３２０を接続する。屋内側アンテナ端子１０２は、屋内で使用される通信端末装置２００との間で信号の送受信を行う屋内アンテナ３１０を接続する。

共用器１０３は、屋外側アンテナ端子１０１から入力された下り回線の信号を下り信号無線部１１０へ出力するとともに、上り信号無線部１２０によって増幅された上り回線の信号を屋外側アンテナ端子１０１へ出力する。共用器１０４は、屋内側アンテナ端子１０２から出力された上り回線の信号を上り信号無線部１２０へ出力するとともに、下り信号無線部１１０によって増幅された下り回線の信号を屋内側アンテナ端子１０２へ出力する。

下り信号無線部１１０は、共用器１０３から出力された下り回線の信号を増幅し、共用器１０４へ出力する。低雑音増幅器１１１は、共用器１０３から出力された下り回線の信号を、規定の増幅率により増幅する。アナログディジタル変換器１１２は、低雑音増幅器１１１から出力されたアナログ信号をディジタル信号に変換する。ディジタルフィルタ１１３は、アナログディジタル変換器１１２から出力されたディジタル信号の所定の帯域成分のみを通過させる。ディジタルアナログ変換器１１４は、ディジタルフィルタ１１３から出力されたディジタル信号をアナログ信号に変換する。増幅器１１５は、ディジタルアナログ変換器１１４から出力された信号を、規定の増幅率により増幅する。

上り信号無線部１２０は、共用器１０４から出力された上り回線の信号を増幅し、共用器１０３へ出力する。低雑音増幅器１２１は、共用器１０４から出力された上り回線の信号を、規定の増幅率により増幅する。アナログディジタル変換器１２２は、低雑音増幅器１２１から出力されたアナログ信号をディジタル信号に変換する。ディジタルフィルタ１２３は、アナログディジタル変換器１２２から出力されたディジタル信号の所定の帯域成分のみを通過させる。

アンテナスイッチ１３３の制御タイミングを上り回線の信号の送信タイミングに合わせるため、遅延器１２４は、データ解析部１３１および無線制御部１３２の処理に必要な時間だけ、ディジタルフィルタ１２３から出力されたディジタル信号を遅延させる。

ディジタルアナログ変換器１２５は、遅延器１２４から出力されたディジタル信号をアナログ信号に変換する。増幅器１２６は、ディジタルアナログ変換器１２５から出力された信号を、規定の増幅率により増幅する。

データ解析部１３１は、所定の間隔でディジタルフィルタ１２３の出力を解析し、この出力に端末信号が含まれているか否かを判断する。具体的には、データ解析部１３１は、ディジタルフィルタ１２３の出力レベルを測定し、測定した出力レベルと所定の閾値とを比較し、出力レベルが閾値以上であれば端末信号が含まれていると判断し、出力レベルが閾値未満であれば端末信号が含まれず、ノイズのみであると判断する。

無線制御部１３２は、データ解析部１３１の解析結果に基づいてアンテナスイッチ１３３を制御する。具体的には、データ解析部１３１がディジタルフィルタ１２３の出力に端末信号が含まれていると判断した場合、無線制御部１３２は、上り信号無線部１２０と共用器１０３を接続するようにアンテナスイッチ１３３を制御する。一方、データ解析部１３１がディジタルフィルタ１２３の出力に端末信号が含まれていないと判断した場合、無線制御部１３２は、上り信号無線部１２０と終端部１３４を接続するようにアンテナスイッチ１３３を制御する。

アンテナスイッチ１３３は、無線制御部１３２の制御に基づいて、上り信号無線部１２０の出力信号を共用器１０３あるいは終端部１３４に出力する。終端部１３４は、アンテナスイッチ１３３からの出力を終端する。

図３は、本実施の形態に係る中継装置の送信制御方法の流れを示すフロー図である。

まず、データ解析部１３１が、所定の間隔で上り回線の信号（ディジタルフィルタ１２３の出力）を検出し、検出することができた場合には（ＳＴ３０１；ＹＥＳ）、上り回線の信号レベルを測定し（ＳＴ３０２）、信号レベルと所定の閾値とを比較する（ＳＴ３０３）。

そして、信号レベルが閾値以上である場合（ＳＴ３０３；ＹＥＳ）、無線制御部１３２が、上り信号無線部１２０と共用器１０３を接続するようにアンテナスイッチ１３３を制御し（ＳＴ３０４）、一定時間、上り回線の信号を屋外アンテナ３３０から送信させる（ＳＴ３０５）。

一方、信号レベルが閾値未満である場合（ＳＴ３０３；ＮＯ）、無線制御部１３２が、上り信号無線部１２０と共用器１０３を切断するようにアンテナスイッチ１３３を制御し（ＳＴ３０６）、一定時間、上り回線の信号の送信を停止させる（ＳＴ３０７）。

図４は、本実施の形態に係る中継装置の効果を説明する図である。なお、図４Ｂおよび図４ＣのＸ軸は周波数、Ｙ軸は受信レベルを表す。図４Ａでは、基地局装置４００が、３台の中継装置１００−１、１００−２、１００−３と無線通信を行っている例を示す。また、図４Ａにおいて、中継装置１００−１から送信される上り回線の信号には端末信号が含まれ、中継装置１００−２、１００−３から送信される上り回線の信号には端末信号が含まれないものとする。

従来では、各中継装置１００−１、１００−２、１００−３が、常に上り回線の信号を増幅して送信するため、図４Ｂに示すように、基地局装置４００には、中継装置１００−１から送信された希望波Ｓ１００−１およびノイズＮ１００−１、中継装置１００−２から送信されたノイズＮ１００−２、中継装置１００−３から送信されたノイズＮ１００−３が受信される。

ここで、基地局装置４００は、所望の受信品質を維持するために、ＳＩＲ（Signal to Noise Ratio）の低下を防がなければならない。従って、基地局装置４００は、ノイズレベルが増加すれば、中継装置１００−１に送信電力を上げさせ、希望波の受信レベルを高くしなければならない。

この結果、基地局装置４００の総受信電力値は所定の値に決まっていることから、従来の通信システムでは、基地局セル内で収容可能な通信端末装置の台数が減少してしまうことになる。

これに対し、本実施の形態では、端末信号を送信しない中継装置１００−２、１００−３が、上り回線の信号の送信を停止するため、図４Ｃに示すように、基地局装置４００には、中継装置１００−１から送信された希望波Ｓ１００−１およびノイズＮ１００−１のみが受信される。

この結果、本実施の形態では、従来に比べて、基地局装置４００における希望波の受信レベルが低くても所望の受信品質を得ることができるので、基地局セル内で収容可能な通信端末装置の台数を増加させることができる。

このように、本実施の形態によれば、端末信号を送信しない中継装置が上り回線の信号の送信を停止することができるので、基地局装置におけるノイズレベルを抑え、基地局セル内で収容可能な通信端末装置の台数を増加させることができる。

また、ディジタル信号は保存しておくことができることから、本実施の形態のように、アナログディジタル変換器１２２にてアナログ信号をディジタル信号に変換することにより、遅延器１２４でディジタル信号を遅延させることは容易である。したがって、本実施の形態によれば、アンテナスイッチ１３３の制御タイミングを上り回線の信号の送信タイミングに合わせることができ、上り回線の信号を、アンテナスイッチ１３３を切断状態から接続状態に切り換える際に欠落させることなく基地局装置４００に送信することができる。

なお、本実施の形態では、アンテナスイッチ１３３を制御して上り信号無線部１２０と共用器１０３を切断する場合について説明したが、本発明は、上り回線の信号の送信を停止させる方法に制限はなく、例えば、ディジタル部で上り回線の信号をミュートして熱雑音レベルまで下げる方法や、アッテネータ（減衰器）において上り回線の信号の利得を最小値にする方法を用いても良い。

（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２に係る中継装置１００Ａの構成を示すブロック図である。なお、図５に示す中継装置１００Ａにおいて、図２に示した中継装置１００と共通する構成部分については、図２と同一符号を付し、その説明を省略する。

図５に示す中継装置１００Ａでは、データ解析部１３１Ａの作用が、図２のデータ解析部１３１と異なる。また、図５に示す中継装置１００Ａは、図２に示した中継装置１００と比較して、遅延器１２４を削除し、ディジタルフィルタ１２３の出力をディジタルアナログ変換器１２５に入力させる構成を採る。これは、データ解析部１３１Ａおよび無線制御部１３２の処理遅延に対して、ディジタルフィルタ１２３の処理遅延を利用することにより、アンテナスイッチ１３３の制御タイミングを上り回線の信号の送信タイミングに合わせることができるためである。

データ解析部１３１Ａは、所定の間隔でアナログディジタル変換器１２２の出力を解析し、この出力に端末信号が含まれているか否かを判断する。具体的には、データ解析部１３１Ａは、アナログディジタル変換器１２２の出力レベルを測定し、測定した出力レベルと所定の閾値とを比較し、出力レベルが閾値以上であれば端末信号が含まれていると判断し、出力レベルが閾値未満であれば端末信号が含まれず、ノイズのみであると判断する。

ここで、データ解析部１３１Ａに入力される信号は、ディジタルフィルタ１２３により帯域制限されていないため、帯域外の不要な信号を含んでいる可能性が高い。従って、データ解析部１３１Ａは、単純にアナログディジタル変換器１２２の出力レベルと所定の閾値との比較を行うと、判断を誤るおそれがある。

そこで、データ解析部１３１Ａでは、入力信号に対してフーリエ解析を行い、端末信号の帯域の出力レベルについて閾値との比較を行う。これにより、データ解析部１３１Ａは、アナログディジタル変換器１２２の出力に端末信号が含まれているか否かを精度良く判断することができる。

なお、データ解析部１３１Ａは、入力信号に対して逆拡散処理を行い、ピーク電力レベルについて閾値との比較を行っても良い。

このように、本実施の形態によれば、中継装置に遅延器を設けることなく、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

（実施の形態３）
図６は、本発明の実施の形態３に係る中継装置１００Ｂの構成を示すブロック図である。なお、図６に示す中継装置１００Ｂにおいて、図２に示した中継装置１００と共通する構成部分については、図２と同一符号を付し、その説明を省略する。

図６に示す中継装置１００Ｂは、図２に示した中継装置１００に対して、分配器１０５、伝搬損失算出部１４１、端末送信電力推定部１４２、および閾値設定部１４３を追加する構成を採る。これらの追加構成は、上り回線の信号をＯＮ／ＯＦＦさせるための閾値の決定に際して、ＷＣＤＭＡ及びＣＤＭＡ２０００方式のランダムアクセスチャネルの送信電力制御として採用されている開ループ制御方式を取り入れ、閾値設定をより精度良く行うことができるようにするためのものである。

分配部１０５は、共用器１０３から出力された下り回線の信号を、下り信号無線部１１０および伝搬損失算出部１４１に出力する。

伝搬損失算出部１４１は、分配器１０５から出力された基地局装置の送信信号に含まれる報知情報から、基地局装置４００の送信電力値Tx_Power(BS)及び受信電力値ＲＳＣＰを示す情報を抽出し、送信電力値Tx_Power(BS)及び受信電力値ＲＳＣＰに基づいて、以下の式（１）により、基地局装置４００との無線区間の伝搬損失値PathLoss(1)を算出する。なお、送信電力値Tx_Power(BS)及び受信電力値ＲＳＣＰは、「３ＧＰＰ規格 ＴＳ ２５.２１５」に規定されている。
PathLoss(1) = Tx_Power(BS)-ＲＳＣＰ …（１）

端末送信電力推定部１４２は、伝搬損失算出部１４１で算出された伝搬損失値PathLoss(1)、上り基地局干渉波レベルUL interferenceに基づいて、以下の式（２）により、通信端末装置２００の送信電力値Tx_Power(MS)を算出する。なお、以下の式（２）において、Constant Valueは定数である。式（２）は、３ＧＰＰ規格 ＴＳ ２５.３３１に規定されている。
Tx_Power(MS) = PathLoss(1) + UL interference + Constant Value …（２）

閾値設定部１４３は、端末送信電力推定部１４２で算出された通信端末装置２００の送信電力値Tx_Power(MS)および下り信号無線部１１０の増幅率αに基づいて、以下の式（３）により閾値MS_thを設定する。
MS_th = Tx_Power(MS) - α …（３）

データ解析部１３１は、ディジタルフィルタ１２３の出力レベルと閾値設定部１４３で設定された閾値との比較を行う。

このように、本実施の形態によれば、通信端末装置２００の送信電力値Tx_Power(MS)に基づいて閾値を適応的に変化させることができるので、さらに精度良く、上り回線の信号に端末信号が含まれているか否かを判断することができる。

なお、本実施の形態は、実施の形態２と組み合わせ、図５に示した中継装置１００Ａに対して、分配器１０５、伝搬損失算出部１４１、端末送信電力推定部１４２、および閾値設定部１４３を追加することもできる。

また、本実施の形態は、上記式（１）の代わりに、受信電力値ＲＳＣＰと定数βに基づいて、以下の式（４）により、伝搬損失値PathLoss(1)を算出しても良い。
PathLoss(1) = ＲＳＣＰ + β …（４）

（実施の形態４）
中継装置を含む通信システムの一形態として、図７に示すように、１台の親機１００Ｃ−１と複数台の子機１００Ｃ−２とからなる中継装置１００Ｃと、複数の通信端末装置２００と、基地局装置４００と、からなる通信システムがある（携帯電話の不感地帯を解消するＲＯＦリモート基地局；東芝レビュー Vol. 59 No.11 (2004) P43-46、参照）。

この通信システムでは、親機１００Ｃ−１と各子機１００Ｃ−２とが光ファイバーにより有線接続し、親機１００Ｃ−１と基地局装置４００とが同軸ケーブルにより有線接続し、子機１００Ｃ−２と複数の通信端末装置２００とが無線接続する。

実施の形態４では、この通信システムに本発明を適用する場合について説明する。図８は、図７に示した子機１００Ｃ−２の構成を示すブロック図である。なお、図８に示す子機１００Ｃ−２において、図２に示した中継装置１００と共通する構成部分については、図２と同一符号を付し、その説明を省略する。

図８に示す子機１００Ｃ−２は、図２に示した中継装置１００に対して、屋外側アンテナ端子１０１、共用器１０３、低雑音増幅器１１１、アナログディジタル変換器１１２、ディジタルアナログ変換器１２５、増幅器１２６、アンテナスイッチ１３３、および終端部１３４を削除し、光／電気変換器（Ｏ／Ｅ）１１６、フレーマ１１７、データ切替部１２７、フレーマ１２８、電気／光変換器（Ｅ／Ｏ）１２９、ゼロデータ生成部１５１を追加する構成を採る。

光／電気変換器（Ｏ／Ｅ）１１６は、光ファイバーを経由して親機１００Ｃ−１から入力した光信号を電気信号に変換する。フレーマ１１７は、光／電気変換器（Ｏ／Ｅ）１１６から出力されたフレーム構造の電気信号からデータ部の信号を取り出し、ディジタルフィルタ１１３に出力する。ディジタルフィルタ１１３は、フレーマ１１７から出力されたディジタル信号の所定の帯域成分のみを通過させる。

無線制御部１３２は、データ解析部１３１の解析結果に基づいてデータ切替部１２７およびゼロデータ生成部１５１を制御する。具体的には、データ解析部１３１がディジタルフィルタ１２３の出力に端末信号が含まれていると判断した場合、無線制御部１３２は、遅延器１２４の出力信号をフレーマ１２８に出力するようにデータ切替部１２７を制御する。一方、データ解析部１３１がディジタルフィルタ１２３の出力に端末信号が含まれていないと判断した場合、無線制御部１３２は、ゼロデータを生成するようにゼロデータ生成部１５１を制御し、ゼロデータ生成部１５１が生成したゼロデータをフレーマ１２８に出力するようにデータ切替部１２７を制御する。

ゼロデータ生成部１５１は、無線制御部１３２の制御に基づいてゼロデータを生成し、データ切替部１２７に出力する。データ切替部１２７は、無線制御部１３２の制御に基づいて、遅延器１２４の出力信号あるいはゼロデータ生成部１５１が生成したゼロデータをフレーマ１２８に出力する。

フレーマ１２８は、データ切替部１２７から出力されたデータ信号に、フラグ（Ｆ）、アドレス（Ａ）、コマンド（Ｃ）、フレームチェックシーケンス（ＦＣＳ）等の制御信号を時間多重して、図９に示すフレームを構成する。電気／光変換器（Ｅ／Ｏ）１２９は、フレーマ１２８から出力されたフレーム構造の電気信号を光信号に変換し、光ファイバーを経由して親機１００Ｃ−１に出力する。

このように、本実施の形態によれば、親機１００Ｃ−１と子機１００Ｃ−２とが光ファイバーで接続される中継装置１００Ｃにおいて、上り回線信号に端末信号が含まれていない場合、子機１００Ｃ−２が親機１００Ｃ−１にゼロデータを出力することにより、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

なお、本実施の形態は、実施の形態２と組み合わせ、図８に示した子機１００Ｃ−２のデータ解析部１３１の代わりにデータ解析部１３１Ａを追加し、遅延器１２４を削除し、ディジタルフィルタ１２３の出力をデータ切替部１２７に入力させる構成を採ることもできる。また、本実施の形態は、実施の形態３と組み合わせ、図８に示した子機１００Ｃ−２に対して、分配器１０５、伝搬損失算出部１４１、端末送信電力推定部１４２、および閾値設定部１４３を追加することもできる。

（実施の形態５）
図１０は、本発明の実施の形態５に係る中継装置１００Ｄの構成を示すブロック図である。また、図１１は、中継装置１００Ｄを含む移動通信システムの全体構成を示す図である。

図１０に示す中継装置１００Ｄは、図６に示した中継装置１００Ｂに対して、可変アッテネータ（可変ＡＴＴ）１７０、可変アッテネータ（可変ＡＴＴ）１７１、および利得制御部１７２をさらに追加した構成を採り、自動利得設定機能を有する。

利得制御部１７２は、伝播損失値Pathloss(2)に応じて、可変アッテネータ１７０、１７１の利得を設定する。すなわち、基地局装置４００と中継装置１００Ｄとの間の距離が近いほど伝播損失値Pathloss(2)が小さくなるので、利得制御部１７２は、低い利得を設定する。一方、基地局装置４００と中継装置１００Ｄとの間の距離が遠いほど、伝播損失値Pathloss(2)が大きくなるので、利得制御部１７２は、高い利得を設定する。可変アッテネータ１７０は、利得制御部１７２で設定された利得に基づいて分配器１０５の出力信号を増幅／減衰し、低雑音増幅器１１１に出力する。可変アッテネータ１７１は、利得制御部１７２で設定された利得に基づいて増幅器１２６の出力信号を増幅／減衰し、アンテナスイッチ１３３に出力する。

以下、自動利得設定機能について、図１１を用いて説明する。自動利得設定機能とは、中継装置が、以下の式（５）により、伝播損失値Pathloss(2)に応じて自動的に自局の利得GAIN_reを設定するものである。
GAIN_re = Pathloss(2) - α …（５）

ここで、上記式（１）と同様に、伝播損失値Pathloss(2)は、以下の式（６）により算出される。
PathLoss(2) = Tx_Power(BS) -ＲＳＣＰ(2) …（６）

また、中継装置の送信電力Tx_Power(re)は、以下の式（７）により算出される。
Tx_Power(re) = ＲＳＣＰ(2) + GAIN_re …（７）

したがって、上記式（５）、（６）、（７）より、中継装置の送信電力Tx_Power(re)は、以下の式（８）に示すものとなり、Tx_Power(BS)およびαは定数であるため、自動利得設定機能を持つ中継装置の送信電力Tx_Power(re)は一定となる。
Tx_Power(re) = Tx_Power(BS) - α …（８）

すなわち、自動利得設定機能を用いて中継装置１００Ｄの利得を最適値に設定することによって、基地局装置４００と中継装置１００Ｄとの間の距離の変動、すなわち伝播損失値Pathloss(2)の変動を補償することができる。

また、Tx_Power(re)の値がほぼ一定値であれば、通信端末装置２００の送信電力Tx_Power(MS)の変動要因は、上記式（２）より、Pathloss(1)だけとなり、中継装置において、通信端末装置２００から送信された信号の受信電力Rx_Power(MS)は、送信電力Tx_Power(MS)から伝搬損失Pathloss(1)を除いたものとなるので、受信電力Rx_Power(MS)は、以下の式（１０）に示すものとなり、UL interferenceおよびConstant Valueが定数であるため、受信電力Rx_Power(MS)も一定となる。
Rx_Power(MS) = UL interference + Constant Value …（１０）

このように、中継装置１００Ｄにおける通信端末装置２００から送信された信号の受信電力Rx_Power(MS)がほぼ一定値になるので、中継装置１００Ｄの端末送信電力推定部１４２はこの受信電力Rx_Power(MS)を容易に推定することができる。

さらに、中継装置１００Ｄは、この受信電力Rx_Power(MS)を容易に推定することができるため、中継装置１００Ｄ内で設定する閾値MSthを適切に設定することができる。

図１２は、ノイズ（熱雑音）および電力レベル検出閾値MSthに対する通信端末装置からの送信された信号の受信電力Rx_Power(MS)の大きさを説明するための図であり、図１２Ａは従来例を示し、図１２Ｂは本実施の形態の場合を示す。

図１２Ａに示すように、利得が一定値に固定されている中継装置では、下り回線の送信電力Tx_Power(re)が一定にならないため、中継装置が通信端末装置２００から受信する電力レベルRx_Power(MS)が変動し、熱雑音以下になる、あるいは設定された閾値MSth以下になることがある。この場合、中継装置は、上り回線の信号に端末信号が含まれているか否かを正確に検出することが困難になってしまう。

これに対して、本実施の形態によれば、中継装置１００Ｄは、この受信電力Rx_Power(MS)を予め高い精度で推定することができるので、閾値MSth以下の値にならないように設定することができ、上り回線の信号に端末信号が含まれているかを高い精度で判断することができる。

（実施の形態６）
図１３は、本発明の実施の形態６に係る中継装置１００Ｅの親機１００Ｅ−１の構成を示すブロック図であり、図１４は、本発明の実施の形態６に係る中継装置１００Ｅの子機１００Ｅ−２の構成を示すブロック図である。なお、図１３に示す親機１００Ｅ−１、図１４に示す子機１００Ｅ−２において、図６に示した中継装置１００Ｂおよび図８に示した子機１００Ｃ−２と共通する構成部分については、図２及び図６と同一符号を付し、その説明を省略する。ただし、フレーマ、Ｅ／Ｏ、Ｏ／Ｅに関しては、図８と同一番号を付していないが、その機能は同一であるので説明を省略する。

伝搬損失算出部１４１は利得GAIN_reを決定し、端末送信電力推定部１４２は閾値MSthを決定する。データ送信部１５０は、利得GAIN_reおよび閾値MSthをフレーマ１１７に出力する。この結果、利得GAIN_reおよび閾値MSthは、子機１００Ｅ−２に送られる。

子機１００Ｅ−２では、利得GAIN_reおよび閾値MSthが、フレーマ１１７を介して、コマンド受信部１６０に送られる。コマンド受信部１６０は、閾値MSthを無線制御部１３２に送り、利得GAIN_reを利得設定部１６１に送る。利得設定部１６１は、下り信号無線部１１０内の増幅部１１５の利得を設定する。

このように、親機１００Ｅ−１は、伝搬損失算出部１４１を有するので、基地局装置との間のケーブルの伝搬損失値を算出することができ、子機１００Ｅ−２は、この伝搬損失値の大きさに応じて利得を最適値に設定することができる。

子機１００Ｅ−２の利得を最適値に設定することができれば、子機１００Ｅ−２は通信端末装置２００へ送信する信号の送信電力Tx_Power(re)、および、通信端末装置２００から送信された信号の受信電力Rx_Power(MS)を容易に推定することができる。

なお、親機１００Ｅ−１における基地局装置４００に送信する信号の送信電力は、基地局装置４００と親機１００Ｅ−１とが同軸ケーブル（有線）で結ばれ、親機と子機とが光ファイバー（有線）で結ばれているので、ほぼ一定値である。

したがって、子機１００Ｅ−２における通信端末装置２００へ送信する信号の送信電力および子機１００Ｅ−２における通信端末装置２００から送信された信号の受信電力を推定することができれば、中継装置１００Ｅは、実施の形態５と同様に、通信端末装置２００からの受信電力Rx_Power(MS)を閾値MSth以下の値にならないように設定することができるので、上り回線の信号に端末信号が含まれているかをより高い精度で判断することができる。また、中継装置１００Ｅは、受信電力Rx_Power(MS)を予め高い精度で推定することができるので、熱雑音のレベルを考慮して、閾値MSthを熱雑音のレベルから十分に離れた適切な値に設定することができる。

以上の説明は本発明の好適な実施の形態の例証であり、本発明の範囲はこれに限定されることはない。本発明は、無線中継するシステムであればどのような場合にも適用することができる。

また、上記各実施の形態では、中継装置という名称を用いたが、これは説明の便宜上であり、リピータ、ブースタ等でもよい。

本発明は、基地局装置から送信された信号を受信、および増幅して通信端末装置に送信するとともに、通信端末装置から送信された信号を受信、および増幅して基地局装置に送信する中継装置に用いるに好適である。

本発明の実施の形態１に係る中継装置を含む移動体通信システムの全体構成を示す図 本発明の実施の形態１に係る中継装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態１に係る中継装置の送信制御方法の流れを示すフロー図 本発明の実施の形態１に係る中継装置の効果を説明する図 本発明の実施の形態２に係る中継装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態３に係る中継装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態４に係る中継装置を含む移動体通信システムの全体構成を示す図 本発明の実施の形態４に係る中継装置の子機の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態４に係る中継装置の子機から出力される信号のフレーム構成を示す図 本発明の実施の形態５に係る中継装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態５に係る中継装置を含む移動通信システムの全体構成を示す図 本発明の実施の形態５においてノイズ（熱雑音）および電力レベル検出閾値に対する通信端末装置からの送信された信号の受信電力の大きさを説明するための図 本発明の実施の形態６に係る中継装置の親機の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態６に係る中継装置の子機の構成を示すブロック図

本発明の中継装置は、基地局装置から送信された第１信号を受信、および増幅して下り回線で通信端末装置に送信し、前記通信端末装置から送信された第２信号を受信、および増幅して上り回線で前記基地局装置に送信する中継装置であって、前記通信端末装置の送信電力値および前記通信端末装置との無線区間の伝搬損失値に基づいて閾値を設定する閾値設定手段と、前記上り回線の信号のレベルが前記閾値を上回る場合、前記上り回線の信号に前記第２信号が含まれると判断し、前記上り回線の信号のレベルが前記閾値を下回る場合、前記上り回線の信号に前記第２信号が含まれないと判断するデータ解析手段と、前記データ解析手段により前記上り回線の信号に前記第２信号が含まれていると判断した場合には前記上り回線の信号を前記基地局装置に送信し、前記データ解析手段により前記上り回線の信号に前記第２信号が含まれていないと判断した場合には前記上り回線の信号の送信を停止する無線制御手段と、を具備する構成を採る。

本発明の送信制御方法は、基地局装置から送信された第１信号を受信、および増幅して下り回線で通信端末装置に送信し、前記通信端末装置から送信された第２信号を受信、および増幅して上り回線で前記基地局装置に送信する中継装置の送信制御方法であって、前記通信端末装置の送信電力値および前記通信端末装置との無線区間の伝搬損失値に基づいて閾値を設定する閾値設定工程と、前記上り回線の信号のレベルが前記閾値を上回る場合、前記上り回線の信号に前記第２信号が含まれると判断し、前記上り回線の信号のレベルが前記閾値を下回る場合、前記上り回線の信号に前記第２信号が含まれないと判断するデータ解析工程と、前記データ解析工程により前記上り回線の信号に前記第２信号が含まれていると判断した場合には前記上り回線の信号を前記基地局装置に送信し、前記データ解析工程により前記上り回線の信号に前記第２信号が含まれていないと判断した場合には前記上り回線の信号の送信を停止する無線制御工程と、を具備する方法を採る。

Claims (11)

1. 基地局装置から送信された第１信号を受信、および増幅して下り回線で通信端末装置に送信し、前記通信端末装置から送信された第２信号を受信、および増幅して上り回線で前記基地局装置に送信する中継装置であって、
   上り回線の信号のレベルと閾値との大小関係に基づいて前記上り回線の信号に前記第２信号が含まれているか否かを判断するデータ解析手段と、
   前記上り回線の信号に前記第２信号が含まれている場合には前記上り回線の信号を前記基地局装置に送信し、前記上り回線の信号に前記第２信号が含まれていない場合には前記上り回線の信号の送信を停止する無線制御手段と、
   を具備する中継装置。
2. 受信したアナログの上り回線の信号をディジタルに変換するアナログディジタル変換手段と、
   前記アナログディジタル変換手段から出力されたディジタルの上り回線の信号に対して所定の帯域成分のみを通過させるディジタルフィルタ手段と、
   前記ディジタルフィルタ手段から出力されたディジタルの上り回線の信号をアナログ信号に変換するディジタルアナログ変換手段と、を具備し、
   前記データ解析手段は、ディジタルの上り回線の信号のレベルと閾値との比較を行う、請求項１記載の中継装置。
3. 前記データ解析手段および無線制御手段の処理に必要な時間、前記ディジタルフィルタ手段から出力されたディジタルの上り回線の信号を遅延させて前記ディジタルアナログ変換手段に出力する遅延手段を具備し、
   前記データ解析手段は、前記ディジタルフィルタ手段から出力されたディジタルの上り回線の信号のレベルと閾値との比較を行う、請求項２記載の中継装置。
4. 前記データ解析手段は、前記アナログディジタル変換手段から出力されたディジタルの上り回線の信号に対してフーリエ解析を行い、前記第２信号の帯域のレベルについて閾値との比較を行う、請求項２記載の中継装置。
5. 前記データ解析手段は、前記上り回線の信号のレベルが前記閾値以上の場合、前記上り回線の信号に前記第２信号が含まれていると判断し、前記上り回線の信号のレベルが前記閾値未満の場合、前記上り回線の信号に前記第２信号が含まれていないと判断する、請求項１記載の中継装置。
6. 前記通信端末装置の送信電力値および前記通信端末装置との無線区間の伝搬損失値に基づいて前記閾値を設定する閾値設定手段を具備し、
   前記データ解析手段は、上り回線の信号のレベルと前記閾値設定手段で設定された閾値との比較を行う、請求項１記載の中継装置。
7. 基地局装置との間の伝搬損失値から定数を減算した値を増幅の利得として設定する自動利得設定手段を具備する請求項６記載の中継装置。
8. １台の親機に複数台の子機が光ファイバーで接続される中継装置であって、
   前記子機に、前記データ解析手段および前記無線制御手段を具備する請求項１記載の中継装置。
9. 前記無線制御手段は、前記上り回線の信号に前記第２信号が含まれていない場合には前記親機に出力するフレーム構造の信号のデータ部にゼロデータを挿入することにより、上り回線の信号の送信を停止する、請求項７記載の中継装置。
10. 基地局装置と前記親機との間の伝播損失値を検出する伝搬損失値検出手段と、
    前記伝搬損失値の大きさに応じて前記閾値を設定する閾値設定手段と、を具備する請求項９記載の中継装置。
11. 基地局装置から送信された第１信号を受信、および増幅して下り回線で通信端末装置に送信し、前記通信端末装置から送信された第２信号を受信、および増幅して上り回線で前記基地局装置に送信する中継装置の送信制御方法であって、
    上り回線の信号のレベルと閾値との大小関係に基づいて前記上り回線の信号に前記第２信号が含まれているか否かを判断するデータ解析工程と、
    前記上り回線の信号に前記第２信号が含まれている場合には前記上り回線の信号を前記基地局装置に送信し、前記上り回線の信号に前記第２信号が含まれていない場合には前記上り回線の信号の送信を停止する無線制御工程と、
    を具備する送信制御方法。
    

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