WO2022014093A1 - 通信中継装置およびコンピュータプログラムを記憶した記憶媒体 - Google Patents

通信中継装置およびコンピュータプログラムを記憶した記憶媒体 Download PDF

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Toshiba Corp
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    • H04W88/08—Access point devices
    • H04W88/085—Access point devices with remote components

Definitions

  • An embodiment of the present invention relates to a communication relay device and a storage medium for storing a computer program.
  • Beamforming is one of the technologies that attracts attention in 5G (5th generation mobile communication system). This is a function that realizes expansion of coverage and expansion of cell capacity by simultaneous communication with multiple users by coordinating multiple antenna elements on one antenna and forming a beam of radio waves in any direction. Generally, it is realized by combining with a super-multi-element antenna (Massive MIMO).
  • Mass MIMO super-multi-element antenna
  • the DAS system relays between the mobile station and the base station, and consists of a master unit and a plurality of distributed slave units.
  • the master unit distributes the signal of one base station to a plurality of slave units, and each slave unit outputs the same downlink signal from each antenna to construct an area as one cell.
  • An object to be solved by the present invention is to provide a communication relay device capable of improving the communication quality with a mobile station and a storage medium for storing a computer program.
  • the communication relay device of the embodiment includes a detection unit and a control unit.
  • the detection unit detects a mobile station located in the cover area formed by a plurality of slave units.
  • the control unit controls the communication resources used by the slave unit for communication with the mobile station for a plurality of slave units based on the detection result of the detection unit.
  • FIG. 1 is a diagram showing a mobile communication system including a communication relay system.
  • FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of the master unit shown in FIG.
  • FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of the UL signal processing unit shown in FIG. 2.
  • FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of the UL MUX SW shown in FIG.
  • FIG. 5 is a diagram showing a configuration example of the DL signal processing unit shown in FIG.
  • FIG. 6 is a diagram showing a configuration example of the DL MUX SW shown in FIG.
  • FIG. 7 is a flowchart for explaining the processing of the master unit shown in FIG.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining an operation example of the distributed antenna system.
  • FIG. 1 shows a part of a 5th generation mobile communication system, so-called 5G.
  • This mobile communication system includes a 5G core network 5GC (5th Generation Core network) and a radio access network NR (New radio).
  • 5GC 5th Generation Core network
  • NR New radio
  • the example of FIG. 1 shows a case where the radio access network NR includes a communication relay system.
  • the 5G core network 5GC controls the radio access network NR, bundles traffic, and exchanges with an external network (Internet IN, external telephone network EN, etc.), and includes a core device C as the center thereof.
  • the core device C performs, for example, authentication / security management, session management, policy control, packet transfer, and the like.
  • the radio access network NR includes a plurality of base station devices (for example, gNB (gNodeB) 1 and gNB 2 in FIG. 1).
  • the base station devices gNB1 and gNB2 are controlled by the core device C, and each form a wireless communication area (so-called cell) capable of communicating with the mobile station UE (User Equipment).
  • the base station device gNB1 wirelessly communicates with the mobile station UE through the antenna device AN provided on the roof of the building or a dedicated steel tower, and connects the mobile station UE to the 5G core network 5GC through the core device C. .. Further, the base station device gNB1 performs beamforming by massive MIMO (Massive MIMO) that controls the phase of signals in a large number of antenna elements on the antenna device AN, and contributes to an increase in communication capacity and the like.
  • massive MIMO massive MIMO
  • the base station device gNB2 has the same function as the base station device gNB1, but wirelessly communicates with the mobile station UE through the distributed antenna system DAS instead of the antenna device AN, and the mobile station UE communicates wirelessly with the mobile station UE through the core device C. Connect to.
  • the distributed antenna system DAS is an emergency location for the antenna device AN in special locations (for example, inside buildings, underground streets, other structures, depopulated or overcrowded areas, areas where tower construction is difficult or restricted, event venues, etc.).
  • Etc. which is used to form a relatively small wireless communication area compared to the antenna device AN, and as shown in FIG. 1, the master unit MU (MasterUnit) and the slave unit RU (RemoteUnit). It is equipped with 1 to RU3 and antennas AN1 to AN3.
  • the master unit MU controls each part of the distributed antenna system DAS in an integrated manner, and communicates the mobile station UE with the base station device gNB2 via the antennas (AN1 to AN3) and the slave units (RU1 to RU3). It plays a role as a communication relay device that enables it.
  • the master unit MU When the master unit MU is connected to the slave units RU1 to RU3 by optical communication lines, the master unit MU may also be generally referred to as an optical repeater.
  • the antennas AN1 to AN3 are connected to the corresponding slave units RU1 to RU3 on a one-to-one basis, and each consists of a large number of antenna elements, and the directivity is controlled (beamforming) by adjusting the phase of the transmitted RF signal and / or the received RF signal. ) Corresponds to Massive MIMO.
  • each antenna AN1 to AN3 will be described as performing beamforming for forming a maximum of four beams in an arbitrary direction at the same time, and will be described in detail later.
  • the MU will also be described as processing (relaying) up to four streams at the same time corresponding to the above four beams.
  • the maximum number is not limited to 4, but may be 3 or less or 5 or more. Further, the number of beams formed by each of the antennas AN1 to AN3 is not fixed, and may be dynamically changed by varying the number of antenna elements to be used.
  • the slave units RU1 to RU3 are connected to the corresponding antennas AN1 to AN3 on a one-to-one basis, and can be connected to the master unit MU via an optical communication line. Further, the slave units RU1 to RU3 can perform beamforming by phase adjustment for the corresponding antennas AN1 to AN3, respectively, and detect the direction in which the mobile station UE exists by measuring the reception intensity and beamforming. You can (search).
  • the slave units RU1 to RU3 perform phase adjustment (beamforming) for each RF signal obtained by the corresponding antennas AN1 to AN3, and correspond to a maximum of four beams, respectively. To obtain the received RF signal.
  • the beamforming in the slave units RU1 to RU3 out of a maximum of four beams, a beam corresponding to the number of streams assigned to each mobile station UE by the master unit MU is formed toward the mobile station UE.
  • the slave units RU1 to RU3 down-convert the received RF signals corresponding to each beam and simultaneously demodulate the received RF signals corresponding to a maximum of four beams into four received signals. Then, the slave units RU1 to RU3 serially bundle the demodulated received signals, convert the electric signal into an optical signal (modulate the optical carrier wave), and transmit the demodulated signal to the master unit MU through the optical communication line.
  • the stream included in the received signal is referred to as a UL stream signal.
  • the slave units RU1 to RU3 convert the optical signal transmitted from the master unit MU through the optical communication line into an electric signal, and simultaneously correspond to a maximum of four streams (hereinafter, DL). Demodulate to a stream signal).
  • the slave units RU1 to RU3 generate a transmission RF signal whose carrier wave is modulated by using the DL stream signal, output the transmission RF signal to the connected antennas AN1 to AN3, and radiate it into space.
  • the slave units RU1 to RU3 can perform beamforming to form a maximum of four beams at the same time, and form a beam for each DL stream signal for transmission. That is, when four DL stream signals are obtained by demodulation, the slave units RU1 to RU3 form four beams, and each beam transmits one DL stream signal.
  • FIG. 2 shows a configuration example of the master unit MU. That is, the master unit MU includes ports P1 to P3, a transmission unit 10, a UL (Up Link) signal processing unit 20, a DL (Down Link) signal processing unit 30, and a control unit 100.
  • the ports P1 to P3 correspond to the slave units RU1 to RU3, respectively, and can be connected to the optical communication line on a one-to-one basis, and are connected to the UL signal processing unit 20 and the DL signal processing unit 30.
  • Uplink Ports P1 to P3 convert optical signals sent from the corresponding slave units RU1 to RU3 into electrical signals, and demodulate up to four received signals corresponding to the beams (slave units RU1 to RU3). It is demodulated to the received signal of each beam) and output in parallel. Each demodulated received signal is output to the UL signal processing unit 20.
  • the ports P1 to P3 function as an information acquisition unit that acquires information sent from the slave units RU1 to RU3 from each received signal, monitors each demodulated received signal, and is a mobile station included in the received signal. It detects a communication start request (PRACH) from the UE and detects a stream ID assigned to each received signal (UL stream signal). Further, the ports P1 to P3 function as a position detection unit, and detect the presence of the mobile station UE located in the cover area formed by the slave units RU1 to RU3 from the detection results and the like. These detection results are notified to the control unit 100.
  • PRACH communication start request
  • UL stream signal UL stream signal
  • up to four DL stream signals are simultaneously input from the DL signal processing unit 30 to the ports P1 to P3. Then, the ports P1 to P3 serially bundle the input DL stream signals, convert the electric signal into an optical signal (modulation of the optical carrier wave), and connect the corresponding slave units RU1 to RU3 through the optical communication line. To transmit.
  • the transmission unit 10 accommodates a communication line connected to the base station device gNB2, and communicates with the base station device gNB2 through this communication line. Specifically, regarding the uplink, the transmission unit 10 transmits UL signals (up to four at the same time) input from the UL signal processing unit 20 to the base station device gNB2. On the other hand, regarding the downlink, the transmission unit 10 receives DL signals (up to four at the same time) transmitted from the base station device gNB2 through the communication line and outputs them to the DL signal processing unit 30.
  • the UL signal processing unit 20 performs signal addition processing for selectively adding the received signals of each beam input from ports P1 to P3 under the control of the control unit 100, and outputs the UL signal to the transmission unit 10.
  • the signal addition process will be described in detail later.
  • the DL signal processing unit 30 performs signal distribution processing for selectively distributing and outputting the DL signal input from the transmission unit 10 to the ports P1 to P3 under the control of the control unit 100.
  • the signal distribution process will be described in detail later.
  • the control unit 100 is a control center that collectively controls each unit of the master unit MU, and executes a memory (not shown) for storing a control program and control data, and processing based on the control program and the control data. It is equipped with a processor (not shown), which realizes various control functions.
  • the control program may be provided by a storage medium other than the memory. The details of the control will be described in detail in the description of the operation described later.
  • the UL signal processing unit 20 includes uplink multiplexer switches (UL MUX SW) 211 to 213 and addition processing units 221 to 224.
  • UL MUX SW uplink multiplexer switches
  • UL MUX SW211 to 213 have a one-to-one correspondence with ports P1 to P3, respectively, and up to four received signals output from ports P1 to P3 are input, and these signals are input to UL from the control unit 100. Output is selectively multiplexed according to the switching signals ⁇ , ⁇ , and ⁇ .
  • the UL MUX SW211 includes a switching control unit 2110, multiplexing 2111 to 2114, and an output switch 2115.
  • the multiplexed devices 2111 to 2114 each have four input terminals, and a maximum of four received signals output from the port P1 are input. Then, according to the instruction from the switching control unit 2110, the input received signal is selectively multiplexed and output to the output switch 2115 as the multiplexed reception signal.
  • the output switch 2115 includes four independent switches corresponding to the multiplexing 2111 to 2114, and the multiplexing reception signal is input to each switch from the corresponding multiplexing 2111 to 2114. Then, according to the instruction from the switching control unit 2110, the multiplexed reception signal is output from the output end of the switch. This output end is the output end of UL MUX SW211.
  • the switching control unit 2110 controls the multiplexing 2111 to 2114 and the output switch 2115 according to the UL switching signal ⁇ from the control unit 100, and controls multiplexing and output. That is, by the control according to the UL switching signal ⁇ , a maximum of four received signals output from the port P1 are selectively multiplexed, and the output and output destination of the multiplexed received signal are controlled.
  • the addition processing units 221 to 224 each have three input ends, and are connected to one of the four output ends of UL MUX SW211 to 213, respectively, and the multiplexed reception signal is connected to the three input ends. Entered. Then, the addition processing units 221 to 224 add (synthesize) up to three multiplexed reception signals, and output the added multiplexed reception signals to the transmission unit 10 as UL signals.
  • the DL signal processing unit 30 includes downlink multiplexer switches (DL MUX SW) 311 to 313.
  • DL MUX SW downlink multiplexer switches
  • the DL MUX SW311 to 313 have a one-to-one correspondence with the ports P1 to P3, respectively, and a maximum of four DL signals output from the transmission unit 10 are input, and these DL signals are input from the control unit 100. It is selectively multiplexed according to the switching signals ⁇ , ⁇ , and ⁇ and output to the corresponding ports P1 to P3.
  • the DL MUX SW311 to 313 can also be output without multiplexing.
  • the DL MUX SW311 includes a switching control unit 3110 and multiplexing units 3111 to 3114.
  • the multiplexing devices 3111 to 3114 each have four input ends, and a maximum of four DL signals output from the transmission unit 10 are distributed and input to each. Then, according to the instruction from the switching control unit 2110, the multiplexing devices 3111 to 3114 selectively multiplex the input DL signal and output it as one signal. Further, the multiplexing devices 3111 to 3114 each have a one-to-one correspondence with any of the four input terminals of the port P1, and output the signal obtained by the multiplexing to the input terminal of the corresponding port P1. ..
  • the switching control unit 3110 controls the multiplexing units 3111 to 3114 according to the DL switching signal ⁇ from the control unit 100, and controls multiplexing and output. That is, a maximum of four DL signals can be selectively multiplexed by the control of the switching control unit 3110 according to the DL switching signal ⁇ , and can be output to any or all of the four input ends of the port P1.
  • FIG. 7 is a flowchart for explaining the control flow of the control unit 100 of the master unit MU.
  • the control unit 100 executes the process shown in FIG. 7, monitors the detection results notified from the ports P1 to P3, and communicates through the slave units RU1 to RU3.
  • Monitor communication start, communication in progress, communication end. That is, the control unit 100 receives a communication start request from the mobile station UE existing in the cover area formed by each slave unit RU1 to RU3, or ends the communication session performed by the mobile station UE in the same cover area. Monitor and wait for.
  • the communication start request is received by the antenna AN1 and the slave unit RU1, and the port of the master unit MU is received through the optical communication line.
  • the communication start request arrives at P1.
  • a signal such as PRACH (Physical Random Access Channel) can be considered.
  • the port P1 to which the communication start request has arrived detects the occurrence of the communication start request and notifies the control unit 100 to that effect. On the other hand, the control unit 100 recognizes that the port that has given the above notification is P1, and proceeds to step 701.
  • the slave unit RU2 (or RU3) is also notified from the port P2 (or P3) by the same operation, and the control unit 100 Recognizes that there was a notification from P2 (or P3).
  • the master unit MU distributes and outputs the DL signal from the base station device gNB2 to the slave units RU1 to RU3 for the downlink stream. Further, the slave units RU1 to RU3 in the initial state form a beam in the same direction according to the same algorithm and transmit the DL signal. However, as an initial setting, it is possible to make different settings for the slave units RU1 to RU3 so as to form a beam in a predetermined direction.
  • step 701 the control unit 100 acquires detection results from all ports P1 to P3, counts the number of mobile station UEs in communication from the detection results for each slave unit RU1 to RU3, and proceeds to step 702.
  • the ports P1 to P3 and the control unit 100 monitor the PRACH transmitted from the mobile station UE to the base station device gNB2, and the number is monitored by the mobile station.
  • the UEs may be distinguished and counted for each slave unit RU1 to RU3.
  • step 702 the control unit 100 executes the stream allocation process and proceeds to step 703. Specifically, the control unit 100 allocates streams ID1 to ID4 to the mobile station UE that has made the communication start request and the mobile station UE that is already communicating according to a predetermined stream allocation algorithm, and steps. Move to 703. The stream ID to be assigned to the mobile station UE during communication will be reviewed, but it may not be changed.
  • the above stream allocation algorithm may consider various factors. For example, the number of streams that can be processed by the master unit MU (4 in this example) and the number of slave units accommodated by the master unit MU (this example). Then, 3 of RU1 to RU3), the number of mobile station UEs existing in the cover area of each slave unit RU1 to RU3 (for example, the number of PRACH recognized by the control unit 100), the master unit MU and each slave unit RU1.
  • the stream ID to be assigned to each mobile station UE is determined based on the type of communication used by the UE, the communication capability of the mobile station UE, and the like.
  • the information about the master unit MU and the slave units RU1 to RU3 may be stored in advance in the storage unit (not shown) of the master unit MU. Further, the information about the slave units RU1 to RU3 and the mobile station UE may be dynamically acquired from the slave units RU1 to RU3 and the mobile station UE by the control unit 100 through the ports P1 to P3.
  • step 703 the control unit 100 notifies each slave unit RU1 to RU3 of the stream ID assigned to the mobile station UE in step 702, and proceeds to step 704. Specifically, the control unit 100 notifies each slave unit RU1 to RU3 in association with, for example, the identification information of the mobile station UE and the assigned stream ID.
  • each of the handset units RU1 to RU3 that received the notification secures communication resources according to the number of stream IDs notified for each mobile station UE, and with each mobile station UE according to a predetermined procedure. Establish a communication link between them.
  • step 704 the control unit 100 performs signal addition processing on the four signals output from each of the ports P1 to P3 based on the stream ID assigned to the mobile station UE in step 702, whereby the four ULs are performed. A signal is generated and the process proceeds to step 705.
  • control unit 100 corresponds to the assigned stream ID among the four signals output from each of the ports P1 to P3 based on the stream ID assigned to the mobile station UE in step 702.
  • the UL switching signals ⁇ , ⁇ , and ⁇ for adding signals are generated to control the signal addition processing of the UL signal processing unit 20.
  • step 705 the control unit 100 controls the UL signal processing unit 20 and the transmission unit 10 to transmit the four UL signals obtained by the signal addition processing of the UL signal processing unit 20 to the base station apparatus gNB2 by the transmission unit 10. It starts to transmit and ends the process.
  • control unit 100 starts the process shown in FIG. 7 again, monitors the detection result notified from the ports P1 to P3, and communicates (communication start, communication in progress, communication end) for each slave unit RU1 to RU3. To monitor.
  • a communication start request is generated from the mobile station UE existing in the cover area formed by each slave unit RU1 to RU3, or when the communication session performed by the mobile station UE in the same cover area ends, the control unit 100 Again executes the processing after step 701.
  • control unit 100 recognizes that the mobile station UE1 exists only in the cover area of the slave unit RU1 from the detection results of the ports P1 to P3 obtained in step 701, and uses the stream allocation algorithm of step 702. , For example, all four streams ID1 to ID4 are assigned to the slave unit RU1, and 0 streams are assigned to the remaining slave units RU2 and RU3.
  • the slave unit RU1 notifies the mobile station UE1 that the streams ID1 to ID4 are assigned in step 703, secures communication resources for the four streams (UL stream signals), and performs the predetermined procedure. Therefore, a communication link for communicating with the mobile station UE1 in four streams is established. More specifically, in order to receive the four UL stream signals, the slave unit RU1 transmits all four beams that can be formed by the antenna AN1, that is, the beams corresponding to the streams ID1 to ID4 of the mobile station UE1. Form in the direction.
  • the control unit 100 assigns the streams ID1 to ID4 assigned to the mobile station UE1 in step 702, so that the streams assigned to the slave unit RU1 are ID1 to ID4, and the remaining slave units RU2 and RU3. Recognizes that the number of streams assigned to is 0, and generates UL switching signals ⁇ , ⁇ , and ⁇ for adding signals corresponding to the assigned stream IDs.
  • the UL switching signal ⁇ is an instruction to the UL MUX SW211 to output four signals corresponding to the four beams of the slave unit RU1 input from the port P1 to the corresponding addition processing units 221 to 224. It is a signal of.
  • the UL switching signal ⁇ outputs a part or all of the four signals corresponding to the four beams of the slave unit RU2 input from the port P2 to the UL MUX SW212 to the addition processing units 221-224. It is a signal of instruction not to let.
  • the UL switching signal ⁇ is input to the UL MUX SW213 from the port P3, and a part or all of the four signals corresponding to the four beams of the slave unit RU3 are added to the addition processing units 221-224. This is an instruction signal not to be output.
  • the addition processing units 221 to 224 add the signals of the four streams ID1 to ID4 of the slave unit RU1 input from the port P1 with little or no signal from the other slave units RU2 and Ru3. , Each is output to the transmission unit 10. In this way, the addition processing units 221 to 224 suppress the addition of signals that are not expected to be used for communication to the signals that are actually used for communication.
  • one mobile station UE (UE1, UE2, UE3) exists in each coverage area of the slave units RU1 to RU3.
  • the mobile stations UE2 and UE3 have moved to the respective cover areas of the slave units RU2 and RU3 from the state shown in FIG. 7A (only the mobile station UE1 exists) (or originally, the slave units RU2) (or originally, the slave units RU2). It may be considered that the mobile stations UE2 and UE3 existing in each cover area of the RU 3 make a communication start request from a state in which communication is not performed.
  • the control unit 100 has one mobile station UE (UE1, UE2, UE3) in each cover area of the slave units RU1 to RU3 from the detection results of the ports P1 to P3 obtained in step 701. Recognize that each of the three mobile stations requires communication. Then, the control unit 100 assigns, for example, two stream IDs 1 and ID 2 to the slave unit RU1 by the stream allocation algorithm of step 702, and one stream ID 3 and ID 4 to the remaining slave units RU2 and RU3, respectively. To assign.
  • the reason why the number of streams allocated to the slave unit RU1 is larger than that of the slave units RU2 and RU3 is, for example, (1) when the mobile station UE1 is already communicating before the mobile stations UE2 and UE3. (2) When the mobile station UE1 is better (or worse) than the mobile station UE2 or UE3 in the wireless transmission line environment, (3) the communication type is the mobile station UE1 rather than the mobile station UE2 or UE3. If more resources are required, (4) if mobile station UE1 is a device that has priority over mobile stations UE2 and UE3 (administrator, user of special service, etc.), (5) move.
  • the station UE1 is a device having higher communication performance than the mobile stations UE2 and UE3 (for example, the mobile stations UE2 and UE3 do not have the ability to use two streams). It is conceivable to weight these conditions with priority and execute the stream allocation process of step 702.
  • the slave unit RU1 notifies that the mobile station UE1 is assigned the stream ID 1 and ID 2 in step 703, secures communication resources for the two streams (UL stream signals), and follows a predetermined procedure.
  • a communication link for communicating with two streams is established with the mobile station UE1. More specifically, in order to receive the two UL stream signals, the slave unit RU1 has two beams out of the four beams that can be formed by the antenna AN1, that is, the beams corresponding to the streams ID1 and ID2, respectively. Is formed toward the mobile station UE1.
  • the slave unit RU2 notifies that the mobile station UE2 is assigned the stream ID 3 in step 703, secures a communication resource for one stream (UL stream signal), and moves according to a predetermined procedure.
  • a communication link for communicating with one stream is established with the station UE2. More specifically, in order to receive one UL stream signal, the slave unit RU2 sets one of the four beams that can be formed by the antenna AN2, that is, the beam corresponding to the stream ID 3 as a mobile station. It is formed toward the direction of UE2.
  • the slave unit RU3 notifies that the mobile station UE3 is assigned the stream ID 4 in step 703, secures a communication resource for one stream (UL stream signal), and moves according to a predetermined procedure.
  • a communication link for communicating with one stream is established with the station UE3. More specifically, in order to receive one UL stream signal, the slave unit RU3 sets one of the four beams that can be formed by the antenna AN3, that is, the beam corresponding to the stream ID 4, as a mobile station. It is formed toward the direction of UE3.
  • the control unit 100 assigns two streams ID1 and ID2 to the mobile station UE1 in step 702, and assigns one stream ID3 and ID4 to the mobile stations UE2 and UE3, respectively. Based on this, UL switching signals ⁇ , ⁇ , and ⁇ are generated.
  • the UL switching signal ⁇ adds the signals corresponding to the streams ID1 and ID2 among the four signals corresponding to the four beams of the slave unit RU1 input from the port P1 to the UL MUX SW211. This is an instruction signal to be output to the processing units 221,222.
  • the UL switching signal ⁇ is always added to the UL MUX SW212 for the signal corresponding to the stream ID 3 among the four signals corresponding to the four beams of the slave unit RU2 input from the port P2.
  • the remaining three signals are output to the unit 223, and some or all of them are instruction signals not to be output to the addition processing units 221 to 224.
  • the UL switching signal ⁇ is always added to the UL MUX SW213 for the signal corresponding to the stream ID 4 among the four signals corresponding to the four beams of the slave unit RU3 input from the port P3.
  • the remaining three signals are output to the processing unit 223, and some or all of them are instruction signals not to be output to the addition processing units 221 to 224. That is, the UL switching signals ⁇ , ⁇ , and ⁇ are signals including an instruction not to output a part or all of the signals not used for communication to the addition processing units 221 to 224.
  • the addition processing units 221,222 add the signals of the two streams ID1 and ID2 of the slave unit RU1 input from the port P1 with little or no signal from the other slave units RU2 and RU3. , Each is output to the transmission unit 10.
  • the addition processing unit 223 adds the signal of one stream ID 3 of the slave unit RU2 input from the port P2 to the transmission unit 10 with almost or no signal from the other slave units RU1 and RU3. Output.
  • the addition processing unit 224 adds the signal of one stream ID 4 of the slave unit RU3 input from the port P3 to the transmission unit 10 with almost or no signal from the other slave units RU1 and RU2. Output. That is, the addition processing units 221 to 224 suppress the addition of signals that are not used for communication (signals for which communication is not expected) to the signals that are actually used for communication.
  • the necessary stream allocation is autonomously performed for each slave unit, and each slave unit is assigned a stream. Beamforming is performed autonomously.
  • the communication relay system having the above configuration, since the communication resources are allocated to each slave unit according to the existence of the mobile station, the communication resources in the distributed antenna system DAS can be efficiently used. As a result, it contributes to the improvement of communication quality.
  • the received signals from the slave units RU1 to RU3 are added (synthesized) and transmitted to the base station device gNB2.
  • some or all of the signals that are not used for communication are not added.
  • the present invention is not limited to the above embodiment as it is, and at the implementation stage, the components can be modified and embodied within a range that does not deviate from the gist thereof. Further, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the above embodiments. Further, for example, a configuration in which some components are deleted from all the components shown in the embodiment can be considered. Further, the components described in different embodiments may be combined as appropriate.
  • the base station device gNB2 is directly connected to the distributed antenna system DAS has been described as an example, but the number of distributions is increased between the base station device gNB2 and the distributed antenna system DAS.
  • a repeater for this purpose may be provided to connect a plurality of distributed antenna systems DAS to the base station device gNB2.
  • the control unit 100 of the master unit MU determines the stream to be assigned to each slave unit RU1 to RU3, but the present invention is not limited to this.
  • the control unit provided in the slave units RU1 to RU3 determines the number of streams used by the control unit based on the number of mobile station UEs existing in its own coverage area, the number of empty streams notified from the master unit MU, and the like. You may decide.
  • the repeater described above may perform the same processing as that of the control unit 100, and the repeater may allocate a stream to each distributed antenna system DAS.
  • the master unit MU distributes and outputs the DL signal from the base station device gNB2 to the slave units RU1 to RU3 for the downlink stream.
  • the master unit MU selectively selects a maximum of four DL signals sent from the base station device gNB2 according to the DL switching signals ⁇ , ⁇ , and ⁇ from the control unit 100. It has a function to output to ports P1 to P3 of.
  • the same number of slave units (RU1 to RU3) to which the uplink stream is assigned is referred to with reference to the result of this allocation.
  • a downlink stream may be assigned so that the slave units RU1 to RU3 can transmit the downlink stream accordingly.

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Abstract

移動局との通信品質を向上させることが可能な通信中継装置およびコンピュータプログラムを記憶した記憶媒体を提供する。　実施形態の通信中継装置は、検出部と制御部を備える。検出部は、複数の子機の形成するカバーエリア内に位置する移動局を検出する。制御部は、検出部の検出結果に基づいて、複数の子機に対して、子機が移動局との通信に用いる通信リソースを制御する。

Description

通信中継装置およびコンピュータプログラムを記憶した記憶媒体
　この発明の実施形態は、通信中継装置およびコンピュータプログラムを記憶した記憶媒体に関する。
　５Ｇ（第５世代移動通信システム）において注目される技術の１つとしてビームフォーミングがある。これは１つのアンテナ上の複数のアンテナ素子を協調動作させ、任意の方向に電波のビームを形成することで、カバレッジの拡大や複数ユーザとの同時通信によるセル容量拡大を実現する機能であり、一般的には超多素子のアンテナ（Massive MIMO）との組合せにより実現される。
　ところで、５Ｇ以前より、移動通信システムの屋内のカバレッジ対策として、DAS（Distributed Antenna System）システムがある。DASシステムは、移動局と基地局との間を中継するものであって、親機と分散配置された複数の子機からなる。親機は、１つの基地局の信号を複数の子機に分配し、各子機は、それぞれのアンテナから同一の下り信号を出力することで、１つのセルとしてエリアを構築する。
　５Ｇシステムの普及に伴ってDASシステムの需要はさらに高まり、通信品質の安定や向上がいっそう求められることが見込まれる。
日本国特許第６５６７４３８号公報
　本発明が解決しようとする課題は、移動局との通信品質を向上させることが可能な通信中継装置およびコンピュータプログラムを記憶した記憶媒体を提供することである。
　実施形態の通信中継装置は、検出部と制御部を備える。検出部は、複数の子機の形成するカバーエリア内に位置する移動局を検出する。制御部は、検出部の検出結果に基づいて、複数の子機に対して、子機が移動局との通信に用いる通信リソースを制御する。
図１は、通信中継システムを含む移動通信システムを示す図である。 図２は、図１に示した親機の構成例を示す図である。 図３は、図２に示したＵＬ信号処理部の構成例を示す図である。 図４は、図３に示したＵＬ　ＭＵＸ　ＳＷの構成例を示す図である。 図５は、図１に示したＤＬ信号処理部の構成例を示す図である。 図６は、図５に示したＤＬ　ＭＵＸ　ＳＷの構成例を示す図である。 図７は、図１に示した親機の処理を説明するためのフローチャートである。 図８は、分散アンテナシステムの動作例を説明するための図である。
実施形態
　以下、図面を参照して、一実施形態に係わる通信中継システムについて説明する。　
　図１は、第５世代移動通信システム、いわゆる５Ｇの一部を示すものである。この移動通信システムは、５Ｇコアネットワーク５ＧＣ（5th Generation Core network）と、無線アクセスネットワークＮＲ（New radio）を備える。図１の例では、無線アクセスネットワークＮＲに、通信中継システムを含む場合を示している。
　５Ｇコアネットワーク５ＧＣは、無線アクセスネットワークＮＲを制御し、トラフィックを束ねて外部のネットワーク（インターネットＩＮ、外部の電話網ＥＮなど）とやりとりを行うものであり、その中枢としてコア装置Ｃを備える。コア装置Ｃは、例えば、認証・セキュリティ管理、セッション管理、ポリシー制御、パケット転送等を行う。
　一方、無線アクセスネットワークＮＲは、複数の基地局装置（例えば、図１のｇＮＢ（gNodeB）１、ｇＮＢ２）を備える。基地局装置ｇＮＢ１、ｇＮＢ２は、コア装置Ｃによって制御され、それぞれ移動局ＵＥ（User Equipment）と通信可能な無線通信エリア（いわゆる、セル）を形成する。
　より具体的には、基地局装置ｇＮＢ１は、ビルの屋上や専用の鉄塔に設けられたアンテナ装置ＡＮを通じて移動局ＵＥと無線通信し、移動局ＵＥをコア装置Ｃを通じて５Ｇコアネットワーク５ＧＣに接続する。また基地局装置ｇＮＢ１は、アンテナ装置ＡＮ上の多数のアンテナ素子における信号の位相を制御するマッシブMIMO（Massive MIMO）によってビームフォーミングを行い、通信容量の増大などに寄与している。
　基地局装置ｇＮＢ２は、基地局装置ｇＮＢ１と同様の機能を備えるが、アンテナ装置ＡＮの代わりに分散アンテナシステムＤＡＳを通じて、移動局ＵＥと無線通信し、移動局ＵＥをコア装置Ｃを通じて５Ｇコアネットワーク５ＧＣに接続する。
　分散アンテナシステムＤＡＳは、特殊な場所（例えば、建造物や地下街、その他構造物の内部、過疎地あるいは過密地、鉄塔建設が困難や制限のある地域、イベント会場などといったアンテナ装置ＡＮの非常設場所など）において、アンテナ装置ＡＮに比して相対的に小規模な無線通信エリアを形成するために用いられ、図１に示すように、親機ＭＵ（Master Unit）、子機ＲＵ（Remote Unit）１～ＲＵ３、アンテナＡＮ１～ＡＮ３を備える。
　親機ＭＵは、当該分散アンテナシステムＤＡＳの各部を統括して制御するものであって、アンテナ（ＡＮ１～ＡＮ３）および子機（ＲＵ１～ＲＵ３）を介して移動局ＵＥを基地局装置ｇＮＢ２と通信可能にする通信中継装置としての役割を担うものである。なお、親機ＭＵは、子機ＲＵ１～ＲＵ３とそれぞれ光通信回線によって接続される場合、一般に、光リピータと称されることもある。
　アンテナＡＮ１～ＡＮ３は、それぞれ対応する子機ＲＵ１～ＲＵ３に１対１で接続され、それぞれ多数のアンテナ素子からなり、送信ＲＦ信号および／または受信ＲＦ信号の位相調整により指向性が制御（ビームフォーミング）されるマッシブMIMO（Massive MIMO）に対応したものである。
　この実施形態では、説明を簡明にするために、各アンテナＡＮ１～ＡＮ３は、同時に最大で４個のビームをそれぞれ任意の方向に形成するビームフォーミングを行うものとして説明し、後に詳述する親機ＭＵについても、説明を簡明にするために、上記４個のビームに対応した同時に最大で４個のストリームを処理（中継）するものとして説明する。
　なお、実際の装置では、最大４個に限定されるものではなく、３以下や５以上でもよい。また各アンテナＡＮ１～ＡＮ３が形成するビーム数は、固定したものでなく、使用するアンテナ素子数を可変するなどして動的に変化させてもよい。
　子機ＲＵ１～ＲＵ３は、それぞれ対応するアンテナＡＮ１～ＡＮ３に１対１で接続されるとともに、親機ＭＵと光通信回線を介して通信できるように接続可能なものである。また子機ＲＵ１～ＲＵ３は、それぞれ対応するアンテナＡＮ１～ＡＮ３に対して位相調整によるビームフォーミングを行うことが可能であるとともに、受信強度の計測とビームフォーミングによって、移動局ＵＥが存在する方向を検出（サーチ）することができる。
　より具体的には、アップリンクについて子機ＲＵ１～ＲＵ３は、それぞれ対応するアンテナＡＮ１～ＡＮ３によって得られた各ＲＦ信号に対して位相調整（ビームフォーミング）を行い、最大４個のビームにそれぞれ対応する受信ＲＦ信号を得る。なお、子機ＲＵ１～ＲＵ３におけるビームフォーミングでは、最大４個のビームのうち、親機ＭＵが各移動局ＵＥに割り当てたストリーム数に応じたビームが移動局ＵＥに向けて形成される。
　そして子機ＲＵ１～ＲＵ３は、各ビームに対応する受信ＲＦ信号をダウンコンバートし、同時に最大で４個のビームにそれぞれ対応する４個の受信信号に復調する。そして、子機ＲＵ１～ＲＵ３は、それぞれ復調した受信信号をシリアルに束ねた後、電気信号から光信号に変換（光搬送波を変調）して、上記光通信回線を通じて親機ＭＵに伝送する。なお、上記受信信号に含まれるストリームをＵＬストリーム信号と称する。
　一方、ダウンリンクについて子機ＲＵ１～ＲＵ３は、上記光通信回線を通じて親機ＭＵから伝送される光信号を電気信号に変換して、同時に最大で４個のストリームにそれぞれ対応する信号（以下、ＤＬストリーム信号と称する）に復調する。
　そして、子機ＲＵ１～ＲＵ３は、上記ＤＬストリーム信号を用いて搬送波を変調した送信ＲＦ信号を生成して、この送信ＲＦ信号をそれぞれ接続されたアンテナＡＮ１～ＡＮ３に出力して空間に放射する。なお、子機ＲＵ１～ＲＵ３は、それぞれ同時に最大で４個のビームを形成するビームフォーミングが可能であり、ＤＬストリーム信号毎にビームを形成して送信を行う。すなわち、復調によって４個のＤＬストリーム信号が得られた場合には、子機ＲＵ１～ＲＵ３は、４つのビームを形成し、各ビームが１つのＤＬストリーム信号を送信する。
　次に、親機ＭＵについて、詳細に説明する。図２は、親機ＭＵの構成例を示すものである。すなわち、親機ＭＵは、ポートＰ１～Ｐ３、伝送部１０、ＵＬ（Up Link）信号処理部２０、ＤＬ（Down Link）信号処理部３０、制御部１００を備える。　
　ポートＰ１～Ｐ３は、それぞれ子機ＲＵ１～ＲＵ３に対応し、１対１で光通信回線に対し接続可能とするものであるとともに、ＵＬ信号処理部２０とＤＬ信号処理部３０に接続される。
　アップリンクについてポートＰ１～Ｐ３は、それぞれ対応する子機ＲＵ１～ＲＵ３から送られる光信号を電気信号に変換して、ビームにそれぞれ対応する最大４個の受信信号（子機ＲＵ１～ＲＵ３にて復調された各ビームの受信信号）に復調してパラレルに出力する。この復調された各受信信号は、ＵＬ信号処理部２０に出力される。
　またポートＰ１～Ｐ３は、各受信信号から子機ＲＵ１～ＲＵ３より送られた情報を取得する情報取得部として機能し、上記復調された各受信信号を監視し、この受信信号に含まれる移動局ＵＥからの通信開始要求（ＰＲＡＣＨ）の検出や、各受信信号（ＵＬストリーム信号）に割り当てられたストリームＩＤの検出を行う。さらにポートＰ１～Ｐ３は、位置検出部として機能し、上記検出結果などから、各子機ＲＵ１～ＲＵ３が形成するカバーエリア内に位置する移動局ＵＥの存在を検出する。これらの検出結果は、制御部１００に通知される。
　一方、ダウンリンクについてポートＰ１～Ｐ３は、ＤＬ信号処理部３０からそれぞれ同時に最大で４個のＤＬストリーム信号が入力される。そして、ポートＰ１～Ｐ３は、入力されたＤＬストリーム信号をシリアルに束ねて、電気信号から光信号に変換（光搬送波の変調）して、上記光通信回線を通じてそれぞれ対応する子機ＲＵ１～ＲＵ３に伝送する。
　伝送部１０は、基地局装置ｇＮＢ２に接続される通信回線を収容し、この通信回線を通じて基地局装置ｇＮＢ２と通信を行うものである。具体的には、アップリンクについて伝送部１０は、ＵＬ信号処理部２０から入力されたＵＬ信号（同時に最大４個）を基地局装置ｇＮＢ２に伝送する。一方、ダウンリンクについて伝送部１０は、上記通信回線を通じて基地局装置ｇＮＢ２から伝送されるＤＬ信号（同時に最大４個）を受信し、ＤＬ信号処理部３０に出力する。
　ＵＬ信号処理部２０は、制御部１００の制御にしたがって、ポートＰ１～Ｐ３から入力される各ビームの受信信号を選択的に加算する信号加算処理を施し、ＵＬ信号として伝送部１０に出力する。上記信号加算処理については、後に詳述する。
　ＤＬ信号処理部３０は、制御部１００の制御にしたがって、伝送部１０から入力されるＤＬ信号を選択的にポートＰ１～Ｐ３に分配出力する信号分配処理を施す。上記信号分配処理については、後に詳述する。
　制御部１００は、親機ＭＵの各部を統括して制御する制御中枢であって、制御プログラムや制御データを記憶するメモリ（図示しない）と、上記制御プログラムおよび上記制御データに基づく処理を実行するプロセッサ（図示しない）を備え、これらにより各種制御機能を実現する。なお、上記制御プログラムは、上記メモリ以外の記憶媒体によって提供され得る。制御の詳細については、後述の動作の説明で詳述する。
　次に、図３を参照して、ＵＬ信号処理部２０の構成例について説明する。
　ＵＬ信号処理部２０は、アップリンク・マルチプレクサ・スイッチ（ＵＬ　ＭＵＸ　ＳＷ）２１１～２１３と、加算処理部２２１～２２４とを備える。
　ＵＬ　ＭＵＸ　ＳＷ２１１～２１３は、それぞれポートＰ１～Ｐ３に１対１で対応し、ポートＰ１～Ｐ３からそれぞれ出力される、最大４個の受信信号が入力され、これらの信号を制御部１００からのＵＬ切替信号α、β、γにしたがって選択的に多重化して出力を行う。
　ここで、図４を参照して、ＵＬ　ＭＵＸ　ＳＷ２１１の構成例について説明する。なお、ＵＬ　ＭＵＸ　ＳＷ２１２および２１３の構成も同様であることより、説明を省略する。ただし、ＵＬ切替信号α、β、γは、互いに異なりうる。　
　ＵＬ　ＭＵＸ　ＳＷ２１１は、切替制御部２１１０、多重化器２１１１～２１１４、出力用スイッチ２１１５を備える。
　多重化器２１１１～２１１４は、それぞれ４個の入力端を備え、ポートＰ１から出力される、最大４個の受信信号が入力される。そして、切替制御部２１１０からの指示にしたがって、入力された受信信号を選択的に多重化して、多重化受信信号として出力用スイッチ２１１５に出力する。
　出力用スイッチ２１１５は、多重化器２１１１～２１１４に対応する独立した４個のスイッチを備え、各スイッチには、それぞれ対応する多重化器２１１１～２１１４から多重化受信信号が入力される。そして、切替制御部２１１０からの指示にしたがって、多重化受信信号をスイッチの出力端より出力する。この出力端は、ＵＬ　ＭＵＸ　ＳＷ２１１の出力端となっている。
　切替制御部２１１０は、制御部１００からのＵＬ切替信号αにしたがって、多重化器２１１１～２１１４および出力用スイッチ２１１５を制御し、多重化と出力を制御する。すなわち、ＵＬ切替信号αにしたがった制御により、ポートＰ１から出力される最大４個の受信信号が選択的に多重化されるとともに、多重化受信信号の出力と出力先が制御される。
　再び、図３を参照する。加算処理部２２１～２２４は、それぞれ３つの入力端を備え、ＵＬ　ＭＵＸ　ＳＷ２１１～２１３がそれぞれ有する４個の出力端の１つに接続されており、上記３つの入力端に上記多重化受信信号が入力される。そして、加算処理部２２１～２２４は、最大で３つの多重化受信信号を加算（合成）し、この加算した多重化受信信号をＵＬ信号として伝送部１０に出力する。
　次に、図５を参照して、ＤＬ信号処理部３０の構成例について説明する。
　ＤＬ信号処理部３０は、ダウンリンク・マルチプレクサ・スイッチ（ＤＬ　ＭＵＸ　ＳＷ）３１１～３１３を備える。
　ＤＬ　ＭＵＸ　ＳＷ３１１～３１３は、それぞれポートＰ１～Ｐ３に１対１で対応し、伝送部１０から出力される、最大４個のＤＬ信号がそれぞれ入力され、これらのＤＬ信号を制御部１００からのＤＬ切替信号χ、ψ、ωにしたがって選択的に多重化して対応するポートＰ１～Ｐ３に出力する。なお、ＤＬ　ＭＵＸ　ＳＷ３１１～３１３は、多重化せずに、出力することも可能である。
　ここで、図６を参照して、ＤＬ　ＭＵＸ　ＳＷ３１１の構成例について説明する。なお、ＤＬ　ＭＵＸ　ＳＷ３１２および３１３の構成も同様であることより、説明を省略する。ただし、ＤＬ切替信号χ、ψ、ωは、互いに異なりうる。　
　ＤＬ　ＭＵＸ　ＳＷ３１１は、切替制御部３１１０、多重化器３１１１～３１１４を備える。
　多重化器３１１１～３１１４は、それぞれ４個の入力端を備え、伝送部１０から出力される、最大４個のＤＬ信号がそれぞれ分配されて入力される。そして、切替制御部２１１０からの指示にしたがって、多重化器３１１１～３１１４は、入力されたＤＬ信号を選択的に多重化して、１つの信号として出力する。また多重化器３１１１～３１１４は、それぞれポートＰ１が有する４つの入力端のいずれかに１対１で対応しており、上記多重化によって得た信号をそれぞれ対応するポートＰ１の入力端に出力する。
　切替制御部３１１０は、制御部１００からのＤＬ切替信号χにしたがって、多重化器３１１１～３１１４を制御し、多重化と出力を制御する。すなわち、ＤＬ切替信号χにしたがった切替制御部３１１０の制御により、最大４個のＤＬ信号が選択的に多重化され、ポートＰ１が有する４つの入力端のいずれか、または全部に出力できる。
　次に、上記通信中継システムの動作について説明する。以下の説明では特に、分散アンテナシステムＤＡＳの動作について説明する。図７は、親機ＭＵの制御部１００の制御フローを説明するためのフローチャートである。
　分散アンテナシステムＤＡＳの運用が開始されると、制御部１００は、図７に示す処理を実行して、ポートＰ１～Ｐ３から通知される検出結果を監視し、各子機ＲＵ１～ＲＵ３を通じた通信（通信開始、通信中、通信終了）を監視する。すなわち、制御部１００は、各子機ＲＵ１～ＲＵ３が形成するカバーエリアに存在する移動局ＵＥから通信開始要求が発生したり、同カバーエリア内の移動局ＵＥが行っている通信セッションが終了するのを監視および待機する。
　ここで例えば、子機ＲＵ１のカバーエリアに存在する移動局ＵＥが通信開始要求を送信したとすると、アンテナＡＮ１および子機ＲＵ１によって上記通信開始要求が受信され、光通信回線を通じて親機ＭＵのポートＰ１に上記通信開始要求が到達する。上記通信開始要求の例としては、ＰＲＡＣＨ（Physical Random Access Channel）などの信号が考えられる。
　上記通信開始要求が到達したポートＰ１は、上記通信開始要求の発生を検出し、この旨を制御部１００に通知する。これに対して制御部１００は、上記通知を行ったポートがＰ１であることを認識し、ステップ７０１に移行する。
　上記では、子機ＲＵ１を通じた通信開始要求を検出する場合を例に挙げたが、子機ＲＵ２（あるいはＲＵ３）についても同様の動作によりポートＰ２（あるいはＰ３）から通知が行われ、制御部１００は、Ｐ２（あるいはＰ３）から通知があったことを認識する。
　なお、分散アンテナシステムＤＡＳの動作の初期状態では、ダウンリンクストリームについて親機ＭＵは、基地局装置ｇＮＢ２からのＤＬ信号を各子機ＲＵ１～ＲＵ３に分配出力する。また、初期状態の子機ＲＵ１～ＲＵ３は、互いに同じアルゴリズムにしたがって、同じ方向にビームを形成してＤＬ信号の送信を行う。ただし、初期設定として、所定の方向にビームを形成するように、子機ＲＵ１～ＲＵ３に異なる設定を施すことも可能である。
　ステップ７０１において制御部１００は、すべてのポートＰ１～Ｐ３から検出結果を取得し、この検出結果から通信中の移動局ＵＥの数を子機ＲＵ１～ＲＵ３毎にカウントし、ステップ７０２に移行する。
　通信中の移動局ＵＥの数をカウントする方法としては、例えば、移動局ＵＥから基地局装置ｇＮＢ２に向けて送信されるＰＲＡＣＨをポートＰ１～Ｐ３や制御部１００が監視し、その数を移動局ＵＥを区別して子機ＲＵ１～ＲＵ３毎にカウントしておくようにしてもよい。
　ステップ７０２において制御部１００は、ストリーム割り当て処理を実行し、ステップ７０３に移行する。具体的には、制御部１００は、所定のストリーム割り当てアルゴリズムにしたがって、上記通信開始要求を行った移動局ＵＥや既に通信中の移動局ＵＥに対して、ストリームＩＤ１～ＩＤ４の割り当てを行い、ステップ７０３に移行する。なお、既に通信中に移動局ＵＥに対しては、割り当てるストリームＩＤの見直しになるが、変更しないようにしてもよい。
　上記ストリーム割り当てアルゴリズムは、様々な要素を考慮したものが考えられるが、例えば、親機ＭＵが処理できるストリームの数（この例では４個）、親機ＭＵが収容する子機の数（この例では、ＲＵ１～ＲＵ３の３個）、各子機ＲＵ１～ＲＵ３のカバーエリア内に存在する移動局ＵＥの数（例えば、ＰＲＡＣＨを制御部１００が認識した数）、親機ＭＵと各子機ＲＵ１～ＲＵ３との間の最大ストリーム数（この例では４個）、各子機ＲＵ１～ＲＵ３と移動局ＵＥとの間の最大ストリーム数（この例では４個）、各リソースの通信品質、移動局ＵＥが利用する通信の種別、移動局ＵＥの通信能力などに基づいて、各移動局ＵＥに割り当てるストリームＩＤを決定する。
　なお、これらの情報のうち、親機ＭＵや子機ＲＵ１～ＲＵ３に関する情報は、親機ＭＵの記憶部（図示しない）に予め記憶するようにしてもよい。また子機ＲＵ１～ＲＵ３や移動局ＵＥについての情報は、制御部１００がポートＰ１～Ｐ３を通じて、子機ＲＵ１～ＲＵ３や移動局ＵＥから動的に取得するようにしてもよい。
　ステップ７０３において制御部１００は、各子機ＲＵ１～ＲＵ３に対して、ステップ７０２で移動局ＵＥに割り当てたストリームＩＤを通知し、ステップ７０４に移行する。具体的には、制御部１００は、各子機ＲＵ１～ＲＵ３に対して、例えば、移動局ＵＥの識別情報と、割り当てたストリームＩＤとを対応付けて通知する。
　またここで、通知を受けた各子機ＲＵ１～ＲＵ３は、移動局ＵＥ毎に、通知されたストリームＩＤの数に応じた通信リソースを確保し、所定の手順にしたがって、各移動局ＵＥとの間に通信リンクを確立する。
　ステップ７０４において制御部１００は、ステップ７０２で移動局ＵＥに割り当てたストリームＩＤに基づいて、各ポートＰ１～Ｐ３からそれぞれ出力される４個の信号に対する信号加算処理を行い、これにより４個のＵＬ信号を生成してステップ７０５に移行する。
　この信号加算処理では、各ポートＰ１～Ｐ３からそれぞれ出力される４個の信号を選択的に加算して４個のＵＬ信号を生成するものであって、移動局ＵＥから送られたストリームを含まない信号の一部または全部が除外されて加算処理が行われる。これにより、少なくとも移動局ＵＥから送られたストリームを含む信号については、上記４個のＵＬ信号のいずれかに含まれることになる。
　より具体的には、制御部１００は、ステップ７０２で移動局ＵＥに割り当てたストリームＩＤに基づいて、各ポートＰ１～Ｐ３からそれぞれ出力される４個の信号のうち、割り当てたストリームＩＤに対応する信号を加算させるためのＵＬ切替信号α、β、γを生成して、ＵＬ信号処理部２０の信号加算処理を制御する。
　ステップ７０５において制御部１００は、ＵＬ信号処理部２０および伝送部１０を制御して、ＵＬ信号処理部２０の信号加算処理によって得られた４個のＵＬ信号を伝送部１０により基地局装置ｇＮＢ２に伝送させることを開始し、当該処理を終了する。
　以後、制御部１００は、再び図７に示す処理を開始し、ポートＰ１～Ｐ３から通知される検出結果を監視し、各子機ＲＵ１～ＲＵ３について、通信（通信開始、通信中、通信終了）を監視する。各子機ＲＵ１～ＲＵ３が形成するカバーエリアに存在する移動局ＵＥから通信開始要求が発生したり、同カバーエリア内の移動局ＵＥが行っている通信セッションが終了した場合には、制御部１００は、再び、ステップ７０１以降の処理を実行する。
　次に、図８を参照して、具体的な例を挙げて動作を説明する。　
　図８（ａ）に示すように、子機ＲＵ１～ＲＵ３のうち、子機ＲＵ１のカバーエリアにのみ通信を求める移動局ＵＥ１が存在する場合、すなわち、移動局ＵＥ１から通信開始要求が送信され、他の子機ＲＵ２、ＲＵ３のカバーエリアには移動局が存在しない場合を考える。
　この場合、制御部１００は、ステップ７０１で得た各ポートＰ１～Ｐ３の検出結果から、子機ＲＵ１のカバーエリアにのみ移動局ＵＥ１が存在することを認識し、ステップ７０２の上記ストリーム割り当てアルゴリズムにより、子機ＲＵ１に対して、例えば４個すべてのストリームＩＤ１～ＩＤ４を割り当て、残る子機ＲＵ２、ＲＵ３には、０個のストリームを割り当てる。
　これにより子機ＲＵ１は、ステップ７０３にて移動局ＵＥ１にストリームＩＤ１～ＩＤ４を割り当てることを通知し、この４個のストリーム（ＵＬストリーム信号）のための通信リソースを確保するとともに、所定の手順にしたがって移動局ＵＥ１との間に、４個のストリームで通信するための通信リンクを確立する。より具体的には、子機ＲＵ１は、４個のＵＬストリーム信号を受信するために、アンテナＡＮ１で形成可能な４個すべてのビーム、すなわちストリームＩＤ１～ＩＤ４にそれぞれ対応するビームを移動局ＵＥ１の方向に向けて形成する。
　一方、親機ＭＵにおいては、制御部１００は、ステップ７０２で移動局ＵＥ１に割り当てたストリームＩＤ１～ＩＤ４を割り当てたことより、子機ＲＵ１に割り当てたストリームがＩＤ１～ＩＤ４、残る子機ＲＵ２、ＲＵ３に割り当てたストリームが０個であることを認識し、割り当てたストリームＩＤに対応する信号を加算させるためのＵＬ切替信号α、β、γを生成する。
　このとき、ＵＬ切替信号αは、ＵＬ　ＭＵＸ　ＳＷ２１１に対して、ポートＰ１から入力される、子機ＲＵ１の４つのビームにそれぞれ対応する４つの信号を対応する加算処理部２２１～２２４に出力させる指示の信号である。
　一方、ＵＬ切替信号βは、ＵＬ　ＭＵＸ　ＳＷ２１２に対して、ポートＰ２から入力される、子機ＲＵ２の４つのビームにそれぞれ対応する４つの信号の一部または全部を加算処理部２２１～２２４に出力させない指示の信号である。
　同様に、ＵＬ切替信号γは、ＵＬ　ＭＵＸ　ＳＷ２１３に対して、ポートＰ３から入力される、子機ＲＵ３の４つのビームにそれぞれ対応する４つの信号の一部または全部を加算処理部２２１～２２４に出力させない指示の信号である。
　これにより、加算処理部２２１～２２４は、ポートＰ１から入力される子機ＲＵ１の４つのストリームＩＤ１～ＩＤ４の信号を、他の子機ＲＵ２，Ｒｕ３からの信号をほとんど、あるいは全く加算することなく、それぞれ伝送部１０に出力する。このように、加算処理部２２１～２２４では、実際に通信に利用される信号に、通信に利用することが予期されていない信号が加算されることが抑制されている。
　次に、図８（ｂ）に示す例について説明する。　
　この例では、子機ＲＵ１～ＲＵ３の各カバーエリアに、それぞれ１つの移動局ＵＥ（ＵＥ１、ＵＥ２、ＵＥ３）が存在する。あるいは、図７（ａ）に示した状態（移動局ＵＥ１のみが存在）から、子機ＲＵ２、ＲＵ３の各カバーエリアにそれぞれ移動局ＵＥ２、ＵＥ３が移動してきた場合（あるいは、もともと子機ＲＵ２、ＲＵ３の各カバーエリアにそれぞれ存在した移動局ＵＥ２、ＵＥ３が、通信を行っていない状態から通信開始要求を行った場合）と考えてもよい。
　この場合、制御部１００は、ステップ７０１で得た各ポートＰ１～Ｐ３の検出結果から、子機ＲＵ１～ＲＵ３の各カバーエリアに、それぞれ１つの移動局ＵＥ（ＵＥ１、ＵＥ２、ＵＥ３）が存在し、３つの移動局がそれぞれ通信を求めることを認識する。そして制御部１００は、ステップ７０２の上記ストリーム割り当てアルゴリズムにより、子機ＲＵ１に対して、例えば２個のストリームＩＤ１，ＩＤ２を割り当て、残る子機ＲＵ２、ＲＵ３には、それぞれ１個のストリームＩＤ３、ＩＤ４を割り当てる。
　ストリームの割り当て数が、子機ＲＵ２やＲＵ３よりも子機ＲＵ１の方が多い理由としては、例えば、（１）移動局ＵＥ１が移動局ＵＥ２、ＵＥ３よりも先にすでに通信中であった場合、（２）無線伝送路の環境が移動局ＵＥ２やＵＥ３よりも移動局ＵＥ１の方が良好（あるいは劣悪）だった場合、（３）通信の種別が、移動局ＵＥ２やＵＥ３よりも移動局ＵＥ１の方が必要とするリソースが多かった場合、（４）移動局ＵＥ１が移動局ＵＥ２、ＵＥ３よりも優先される機器（管理者、特別なサービスの利用者など）であった場合、（５）移動局ＵＥ１が移動局ＵＥ２、ＵＥ３よりも通信性能が高い機器であった（例えば、移動局ＵＥ２、ＵＥ３に２つのストリームを利用する能力がない）場合などがさまざまな理由が考えられる。これらの諸条件に優先度の重み付けを行って、ステップ７０２のストリーム割り当て処理を実行することが考えられる。
　これにより子機ＲＵ１は、ステップ７０３にて移動局ＵＥ１にストリームＩＤ１，ＩＤ２を割り当てることを通知し、２個のストリーム（ＵＬストリーム信号）のための通信リソースを確保するとともに、所定の手順にしたがって移動局ＵＥ１との間に、２個のストリームで通信するための通信リンクを確立する。より具体的には、２個のＵＬストリーム信号を受信するために、子機ＲＵ１は、アンテナＡＮ１で形成可能な４個のビームのうち２個のビーム、すなわちストリームＩＤ１，ＩＤ２にそれぞれ対応するビームを移動局ＵＥ１の方向に向けて形成する。
　同様に、子機ＲＵ２は、ステップ７０３にて移動局ＵＥ２にストリームＩＤ３を割り当てることを通知し、１個のストリーム（ＵＬストリーム信号）のための通信リソースを確保するとともに、所定の手順にしたがって移動局ＵＥ２との間に、１個のストリームで通信するための通信リンクを確立する。より具体的には、１個のＵＬストリーム信号を受信するために、子機ＲＵ２は、アンテナＡＮ２で形成可能な４個のビームのうち１個のビーム、すなわちストリームＩＤ３に対応するビームを移動局ＵＥ２の方向に向けて形成する。
　同様に、子機ＲＵ３は、ステップ７０３にて移動局ＵＥ３にストリームＩＤ４を割り当てることを通知し、１個のストリーム（ＵＬストリーム信号）のための通信リソースを確保するとともに、所定の手順にしたがって移動局ＵＥ３との間に、１個のストリームで通信するための通信リンクを確立する。より具体的には、１個のＵＬストリーム信号を受信するために、子機ＲＵ３は、アンテナＡＮ３で形成可能な４個のビームのうち１個のビーム、すなわちストリームＩＤ４に対応するビームを移動局ＵＥ３の方向に向けて形成する。
　一方、親機ＭＵにおいては、制御部１００は、ステップ７０２で移動局ＵＥ１に２個のストリームＩＤ１、ＩＤ２を割り当て、移動局ＵＥ２、ＵＥ３にはそれぞれ１個のストリームＩＤ３、ＩＤ４を割り当てたことに基づいて、ＵＬ切替信号α、β、γを生成する。
　このとき、ＵＬ切替信号αは、ＵＬ　ＭＵＸ　ＳＷ２１１に対して、ポートＰ１から入力される、子機ＲＵ１の４つのビームにそれぞれ対応する４つの信号のうち、ストリームＩＤ１、ＩＤ２に対応する信号を加算処理部２２１，２２２に出力させる指示の信号である。
　一方、ＵＬ切替信号βは、ＵＬ　ＭＵＸ　ＳＷ２１２に対して、ポートＰ２から入力される、子機ＲＵ２の４つのビームにそれぞれ対応する４つの信号のうち、ストリームＩＤ３に対応する信号については必ず加算処理部２２３に出力させ、残る３つの信号については、一部または全部を加算処理部２２１～２２４に出力させない指示信号である。
　同様に、ＵＬ切替信号γは、ＵＬ　ＭＵＸ　ＳＷ２１３に対して、ポートＰ３から入力される、子機ＲＵ３の４つのビームにそれぞれ対応する４つの信号のうち、ストリームＩＤ４に対応する信号については必ず加算処理部２２３に出力させ、残る３つの信号については、一部または全部を加算処理部２２１～２２４に出力させない指示信号である。　
　すなわち、ＵＬ切替信号α、β、γは、通信に使用されていない信号の一部または全部を加算処理部２２１～２２４に出力させない指示を含む信号である。
　これにより、加算処理部２２１，２２２は、ポートＰ１から入力される子機ＲＵ１の２つのストリームＩＤ１、ＩＤ２の信号を、他の子機ＲＵ２，ＲＵ３からの信号をほとんど、あるいは全く加算することなく、それぞれ伝送部１０に出力する。
　同様に、加算処理部２２３は、ポートＰ２から入力される子機ＲＵ２の１つストリームＩＤ３の信号を、他の子機ＲＵ１、ＲＵ３からの信号をほとんど、あるいは全く加算することなく伝送部１０に出力する。
　同様に、加算処理部２２４は、ポートＰ３から入力される子機ＲＵ３の１つストリームＩＤ４の信号を、他の子機ＲＵ１、ＲＵ２からの信号をほとんど、あるいは全く加算することなく伝送部１０に出力する。　
　すなわち、加算処理部２２１～２２４では、実際に通信に利用される信号に、通信に使用されていない信号（通信が予期されていない信号）が加算されることが抑制されている。
　以上のように、上記構成の通信中継システムでは、複数の子機ＲＵ１～ＲＵ３を備える分散アンテナシステムＤＡＳにおいて、自律的に子機毎に必要なストリーム割り当てを行い、各子機は割り当てられたストリームについて自律的にビームフォーミングを行うようにしている。
　したがって、上記構成の通信中継システムによれば、移動局の存在に応じて各子機に通信リソースを割り当てるようにしているので、分散アンテナシステムＤＡＳにおける通信リソースを効率的に利用することができ、ひいては、通信品質の向上に寄与する。
　また上記構成の通信中継システムでは、複数の子機ＲＵ１～ＲＵ３を基地局装置ｇＮＢ２に接続する親機ＭＵにおいて、子機ＲＵ１～ＲＵ３による受信信号を加算（合成）して基地局装置ｇＮＢ２に伝送する際に、通信に使用されていない信号（通信が予期されていない信号）については一部または全部を加算しないようにしている。
　したがって、上記構成の通信中継システムによれば、親機ＭＵから基地局装置ｇＮＢ２に伝送される信号に不要な信号成分が加算されることが抑制されるので、ＮＦの劣化を改善し、通信品質の向上に寄与する。
　なお、この発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また上記実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって種々の発明を形成できる。また例えば、実施形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除した構成も考えられる。さらに、異なる実施形態に記載した構成要素を適宜組み合わせてもよい。
　例えば、上記実施の形態では、基地局装置ｇＮＢ２が、分散アンテナシステムＤＡＳに直接接続されている場合を例に説明したが、基地局装置ｇＮＢ２と分散アンテナシステムＤＡＳとの間に、分配数を増やすための中継器を設け、複数の分散アンテナシステムＤＡＳを基地局装置ｇＮＢ２に接続するようにしてもよい。
　また、上記実施の形態では、親機ＭＵの制御部１００が、各子機ＲＵ１～ＲＵ３に割り当てるストリームを決定したが、これに限定されるものではない。例えば、子機ＲＵ１～ＲＵ３が備える制御部が、自らのカバーエリアに存在する移動局ＵＥの数や、親機ＭＵから通知される空きのストリーム数などに基づいて、自らが使用するストリーム数を決定するようにしてもよい。あるいは、制御部１００と同様の処理を、前述した中継器が行い、この中継器が各分散アンテナシステムＤＡＳに対して、ストリームを割り当てるようにしてもよい。
　また、上記実施の形態では、図７に示した制御の初期状態において、ダウンリンクストリームについて親機ＭＵは、基地局装置ｇＮＢ２からのＤＬ信号を各子機ＲＵ１～ＲＵ３に分配出力すると説明したが、図５および図６に示したように、親機ＭＵは、基地局装置ｇＮＢ２から送られる最大４個のＤＬ信号を制御部１００からのＤＬ切替信号χ、ψ、ωにしたがって選択的に任意のポートＰ１～Ｐ３に出力する機能を備えている。
　このため、例えば、ステップ７０２のストリーム割り当て処理によるアップリンクストリーム割り当てが行われた後は、この割り当ての結果を参照し、アップリンクストリームを割り当てた子機（ＲＵ１～ＲＵ３）に対して、同数のダウンリンクストリームを割り当てて、それに応じたダウンリンクストリームの送信を各子機ＲＵ１～ＲＵ３に行わせるようにしてもよい。　
　その他、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を施しても同様に実施可能であることはいうまでもない。
　本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

Claims (6)

  1. 　移動局と無線通信する複数の子機が接続可能であり、前記移動局から前記子機を通じて送信された信号を基地局に伝送する通信中継装置において、
    　前記子機の形成するカバーエリア内に位置する移動局を検出する検出部と、
    　この検出部の検出結果に基づいて、前記子機に対して、前記子機が前記移動局との通信に用いる通信リソースを制御する制御部と、
    　を具備した通信中継装置。
  2. 　さらに、前記子機から情報を取得する取得部を備え、
    　前記制御部は、前記取得部が取得した情報と、前記検出部の検出結果に基づいて、前記複数の子機に対して、前記子機が前記移動局との通信に用いる通信リソースを制御する、請求項１に記載の通信中継装置。
  3. 　移動局と無線通信する複数の子機が接続可能であり、前記移動局から前記子機を通じて送信された信号を基地局に伝送する通信中継装置において、
    　前記複数の子機からそれぞれ送信される信号を受信する受信部と、
    　この受信部が受信した信号を加算して、前記基地局に伝送する信号を生成する加算部と、
    　前記受信部が受信した信号のうち、通信に使用されていない信号を前記加算部が加算しないように制御する制御部と、
    　を具備した通信中継装置。
  4. 　さらに、前記子機から情報を取得する取得部を備え、
    　前記制御部は、前記取得部が取得した情報に基づいて、前記受信部が受信した信号のうち、通信に使用されていない信号を前記加算部が加算しないように制御する、請求項３に記載の通信中継装置。
  5. 　移動局と無線通信する複数の子機が接続可能であり、前記移動局から前記子機を通じて送信された信号を基地局に伝送する通信中継装置で用いられるコンピュータを、
    　前記子機の形成するカバーエリア内に位置する移動局を検出する検出部と、
    　この検出部の検出結果に基づいて、前記子機に対して、前記子機が前記移動局との通信に用いる通信リソースを制御する制御部と、
    　して機能させるコンピュータプログラムを記憶した記憶媒体。
  6. 　移動局と無線通信する子機が複数接続可能であり、前記移動局から前記子機を通じて送信された信号を基地局に伝送する通信中継装置で用いられるコンピュータを、
    　複数の子機からそれぞれ送信される信号を受信する受信部と、
    　この受信部が受信した信号を加算して、前記基地局に伝送する信号を生成する加算部と、
    　前記受信部が受信した信号のうち、通信に使用されていない信号を前記加算部が加算しないように制御する制御部と、
    　して機能させるコンピュータプログラムを記憶した記憶媒体。
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