JP4098321B2

JP4098321B2 - 無線中継装置

Info

Publication number: JP4098321B2
Application number: JP2005237472A
Authority: JP
Inventors: 悌伊東; 俊藤本; 誠木島
Original assignee: NTT Docomo Inc
Current assignee: NTT Docomo Inc
Priority date: 2005-08-18
Filing date: 2005-08-18
Publication date: 2008-06-11
Anticipated expiration: 2025-08-18
Also published as: JP2007053607A

Description

本発明は、基地局と移動局との間で送受信される信号の利得を制御する無線中継装置に関する。

従来、無線通信システムにおいて、基地局と無線中継装置（ブースタ）との間の伝搬損（伝搬損失）を測定して、自動的に利得を制御する無線中継装置が存在していた（例えば、特許文献１，２参照）。このような無線中継装置においては、基地局から送信されてくる周辺基地局情報に基づいて当該基地局の周辺に存在する周辺基地局を認識し、これらの基地局の伝搬損のうち最小伝搬損に基づいて利得を制御していた。本来、利得制御を行う目的は、無線中継装置から送信される雑音電力が基地局でなるべく低い電力で受信されるようにして、雑音が基地局に与える影響を抑えることにある。
特開２００１−６９０９１号公報（段落００８５）特開２００３−１８８８０８号公報（段落００６５）

特許文献１，２においては、周辺基地局情報の再読み出しを行うことは特に規定されていない。しかしながら、周辺基地局情報の再読み出しを行わないと、過去に読み出した周辺基地局情報の中に新しく最小伝搬損となった基地局の情報が含まれていない可能性があり、伝搬損測定の対象となる基地局の測定もれが起こる。その結果、無線中継装置は最小伝搬損となる基地局を知らずに利得を設定してしまい、利得制御の精度が低下するという問題が生じる。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、利得制御の精度を高めることが可能な無線中継装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、利得を制御する無線中継装置において、基地局から送信される周辺基地局情報を読み出す周辺基地局情報読出手段と、自装置と前記周辺基地局情報読出手段により読み出された周辺基地局情報に含まれる基地局との伝搬損を測定する伝搬損測定手段と、前記伝搬損測定手段により測定された伝搬損のうち最小の伝搬損に基づいて利得を制御する利得制御手段とを備え、前記周辺基地局情報読出手段は、伝搬損が最小となる基地局が変化した場合に、新たに伝搬損が最小となった基地局の周辺基地局情報を読み出すことを特徴とする無線中継装置を提供する。

この発明によれば、伝搬損が最小となる基地局が変化した場合に新たに最小の伝搬損となった基地局の周辺基地局情報を読み出すことにより、最小伝搬損の基地局を特定する精度を向上させ、利得制御の精度を高めることが可能となる。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の無線中継装置において、前記周辺基地局情報読出手段は、前記変化が所定の閾値以上継続した場合に、新たに伝搬損が最小となった基地局から送信される周辺基地局情報を読み出すことを特徴とする。

この発明によれば、伝搬損が最小となる基地局の変化が所定の閾値以上継続した場合に、新たに伝搬損が最小となった基地局から送信される周辺基地局情報を読み出すようにしたため、周辺基地局情報を読み出す頻度を適切に調整して、伝搬損測定に十分な時間をかけられなくなるのを防ぐことができる。従って、利得の更新頻度の低下を防ぐことができ、利得制御の精度を高めることが可能となる。

請求項３に記載の発明は、請求項２の無線中継装置において、新たに伝搬損が最小となった基地局から送信される周辺基地局情報を読み出すための条件として使用される前記所定の閾値を決定する閾値決定手段をさらに備え、前記閾値決定手段は、自装置に設けられた対基地局用アンテナ高が高くなるほど前記所定の閾値が相対的に小さい値となるように、該所定の閾値を決定することを特徴とする。
この発明によれば、伝搬損の変動幅を左右するアンテナ高に応じて、周辺基地局情報を読み込む頻度が高くなり過ぎないように所定の閾値を調整することにより、伝搬損測定の時間を確保しながら利得制御の更新頻度を高めることが可能となる。

請求項４に記載の発明は、請求項１から３の何れか１項に記載の無線中継装置において、前記周辺基地局情報読出手段は、タイマ値で示される時間毎に周辺基地局情報を読み出すことを特徴とする。
この構成によれば、タイマ値で示される時間毎に周辺基地局情報を読み出すため、最小伝搬損の基地局が変化した場合に、新たに読み出した周辺基地局情報によって最小伝搬損の基地局を認識することが可能となる。

本発明によれば、無線中継装置は、伝搬損が最小となる基地局が変化した場合に新たに最小の伝搬損となった基地局の周辺基地局情報を読み出すことにより、最小伝搬損の基地局を特定する精度を向上させ、利得制御の精度を高めることが可能となる。

以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る移動通信システムの構成を示す図である。当該移動通信システムは、携帯電話機やＰＨＳ（Personal Handyphone System）等の移動局３０と、移動局３０の無線通信を中継する基地局２０と、移動局３０と基地局２０との間で送受信される無線信号を増幅する無線中継装置１０とで構成される。

基地局２０から送信される無線信号には報知情報（ＢＣＨ）が含まれており、当該報知情報には、基地局２０及び基地局２０の周辺に存在する基地局(周辺基地局)に関する情報（以下「周辺基地局情報」）が含まれている。この周辺基地局情報には、周辺基地局の数、各周辺基地局の識別子（通信方式がＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）の場合にはスクランブリングコード、ＦＤＭＡ（Frequency Division Multiple Access）の場合には周波数）、送信電力、受信タイミング等の情報が含まれている。

本実施の形態に係る無線中継装置１０には、対基地局用アンテナである第１のアンテナＡ１と、対移動局用アンテナである第２のアンテナＡ２と、第１の利得可変増幅器１１と、第２の利得可変増幅器１２と、受信機１３と、制御部１４とが備えられている。
第１のアンテナＡ１は、基地局２０から受信した信号を受信機１３及び第２の利得可変増幅器１２に出力し、また、第１の利得可変増幅器１１から出力された信号を基地局２０に送信する。

第２のアンテナＡ２は、移動局３０から受信した信号を第１の利得可変増幅器１１に出力し、また、第２の利得可変増幅器１２から出力された信号を移動局３０に送信する。
受信機１３は、第１のアンテナＡ１からの出力信号に基づいて、基地局２０から送信された信号の受信電圧（受信レベル）を測定し、当該測定した受信電圧についての情報を制御部１４に出力する。

制御部１４は、ＲＡＭ、ＲＯＭ等のメモリと、当該メモリに記憶されているプログラムに従って処理を実行するＣＰＵと、時間を計時する内部時計とを備えている。ＣＰＵがプログラムに従って処理を実行することにより、図２に示す機能が制御部１４に実現される。
周辺基地局情報読出部１４１は、基地局２０から送信された信号から周辺基地局情報を読み出す。ここで、周辺基地局情報読出部１４１が周辺基地局情報を読み出す条件及びタイミングとしては、以下のようなものがある。

（１）無線中継装置１０に電源が投入された時に、受信電力最大の基地局が送信する周辺基地局情報の読み出しを行う。
（２）最小伝搬損の基地局が変化した場合に、新たに伝搬損が最小となった基地局が送信する周辺基地局情報を読み出す。
なお、最小伝搬損の基地局が変化した時にすぐ周辺基地局情報を読み出すことも可能であるが、本実施の形態においては、周辺基地局情報の読み出し頻度が増加しないように、最小伝搬損の基地局の変更が所定の閾値以上継続した場合に当該最小伝搬損の基地局が送信する周辺基地局情報を読み出すものとする。なお、所定の閾値は、時間であっても、最小伝搬損の基地局の判定処理を行った回数であってもよい。

（３）周辺基地局情報を読み出してから、基地局情報クリアタイマにより計時されるタイマ値経過後に、再び周辺基地局情報を読み出す。このようにタイマ値で示される時間毎に定期的に周辺基地局情報を読み出すことで、最小伝搬損の基地局に変化があったことの認識漏れを防ぐことができる。

伝搬損測定部１４２は、周辺基地局情報読出部１４１により読み出された周辺基地局情報に含まれる各基地局と、自装置１０との間の伝搬損を測定する。具体的には、伝搬損測定部１４２は、周辺基地局情報から基地局の送信電力を読み出し、また、受信機１３から受信機１３により測定された当該基地局の受信電圧を取得する。そして、送信電力と受信電力との差を当該基地局の伝搬損として算出する。

利得制御部１４３は、伝搬損測定部１４２により測定された基地局の伝搬損のうち、最小の伝搬損に基づいて利得を制御する。具体的には、利得制御部１４３は、最小伝搬損に基づいて最適な利得を算出し、当該算出した利得を第１の利得可変増幅器１１及び第２の利得可変増幅器１２に設定する。

閾値決定部１４４は、周辺基地局情報の読み出し頻度が最適となるように、所定の閾値を決定する。例えば、基地局２０と無線中継装置１０との伝搬状況によって、基地局２０と無線中継装置１０と間の伝搬損は時間変動が大きい場合と小さい場合とがあり得る。例えば、無線中継装置１０の対基地局用アンテナ高が低い場合には、周辺の反射物などの影響により伝搬損の変動幅が大きくなる。一方、対基地局用アンテナ高が高い場合には、見通し伝搬に近くなるため伝搬損の変動幅は小さくなる。このため、閾値決定部１４４により、伝搬損の変動幅が大きい場合には所定の閾値を大きくし、変動幅が小さい場合には所定の閾値を小さくするように調整することによって、周辺基地局情報を最適な頻度で読み出すことが可能となる。

第１の利得可変増幅器１１は、制御部１４により設定された利得に従って信号を増幅し、第１のアンテナＡ１から出力する。
第２の利得可変増幅器１２は、制御部１４により設定された利得に従って信号を増幅し、第２のアンテナＡ２から出力する。

次に、本実施の形態に係る無線中継装置１０の動作例を説明する。無線中継装置１０の動作は、無線中継装置１０に電源を投入した直後の初期状態の動作と、定常状態の動作とに大別できる。
（初期状態）
図３には、初期状態の動作フローを示す。まず、無線中継装置１０は電源が投入されるとセルサーチを行う（ステップＳ１０１）。周辺基地局情報読出部１４１は、受信電力最大の基地局が送信する周辺基地局情報の読み出しを行い（ステップＳ１０２）、受信電力最大の基地局の周辺に存在する周辺基地局の一覧である周辺セルリストを作成する（ステップＳ１０３）。次いで、周辺セルリスト内の未検出セルのセルサーチを行う（ステップＳ１０４）。

受信機１３は検出セル（検出した周辺基地局）の受信レベルを測定し、伝搬損測定部１４２は周辺基地局と無線中継装置１０と間の伝搬損を計算して（ステップＳ１０５）、伝搬損が最小のセル（基地局）を決定する（ステップＳ１０６）。

次いで、伝搬損最小のセルがステップＳ１０２で周辺基地局情報を読み出したセルであるか否かを判定する（ステップＳ１０７）。伝搬損最小のセルが情報読み出しセルでない場合には（ステップＳ１０７：Ｎｏ）、伝搬損最小のセルを情報読み出しセルとして設定し（ステップＳ１０８）、ステップＳ１０２から処理を繰り返す。

一方、伝搬損最小のセルが情報読み出しセルである場合には（ステップＳ１０７：Ｙｅｓ）、利得制御部１４３は最小伝搬損に基づいて利得を設定する（ステップＳ１０９）。
（定常状態）
次に、図４に示す動作フローを参照して、定常状態での無線中継装置１０の動作を説明する。なお、無線中継装置１０には、予め、基地局情報クリアタイマのタイマ値が設定されており、また、セル変更カウンタと比較すべき所定の閾値が設定されているものとする。

まず、無線中継装置１０は、周辺セルリスト内の未検出セルのセルサーチを行う（ステップＳ２０１）。次いで、検出セルから送信される信号の受信レベルを測定し（ステップＳ２０２）、伝搬損失を計算する（ステップＳ２０３）。そして、伝搬損失順に周辺セルリストに含まれる周辺基地局を並べ替え（ステップＳ２０４）、最小伝搬損に基づいて利得を設定する（ステップＳ２０５）。

次いで、基地局情報クリアタイマのタイマ値が経過したか否かを判定する（ステップＳ２０６）。タイマ値で示される時間が経過したと判定された場合は、初期状態（図３のステップＳ１０１）に戻る（ステップＳ２０６：Ｙｅｓ、ステップＳ２１４）。
一方、タイマ値で示される時間が経過していないと判定された場合には（ステップＳ２０６：Ｎｏ）、無線中継装置１０は伝搬損失最小セルが情報読み出しセルであるか否かを判定する（ステップＳ２０７）。伝搬損失最小セルが情報読み出しセルである場合には（ステップＳ２０７：Ｙｅｓ）、伝搬損失最小セルは変化していないため、ステップＳ２０１に戻り、周辺セルリスト内のうち未検出セルのセルサーチを行う処理を繰り返す。

一方、伝搬損失最小セルが情報読み出しセルでなかった場合には（ステップＳ２０７：Ｙｅｓ）、伝搬損失最小セルに変化があったことになるため、セル変更カウンタをインクリメントする（ステップＳ２０８）。次いで、セル変更カウンタが所定の閾値に達したか否かを判断し、所定の閾値に達していない場合には（ステップＳ２０８：Ｎｏ）、ステップＳ２０１に戻り、周辺セルリスト内のうち未検出セルのセルサーチを行う処理を繰り返す。

一方、セル変更カウンタが所定の閾値に達した場合には（ステップＳ２０９：Ｙｅｓ）、セル変更カウンタをリセットし（ステップＳ２１０）、伝搬損失最小セルを情報読み出しセルとして設定する（ステップＳ２１１）。
そして、当該情報読み出しセルとして設定されたセルから送信されてくる周辺基地局情報を読み出し（ステップＳ２１２）、読み出した周辺基地局情報に基づいて周辺セルリストを作成し（ステップＳ２１３）、ステップＳ２０１以降の処理を繰り返す。

このように、定常状態においては、無線中継装置１０は、周辺基地局との伝搬損の測定を行い、伝搬損失最小セルの変化が所定の閾値まで継続した場合に、新たに伝搬損失最小となったセルから周辺基地局情報の読み直しを行う。また、伝搬損失最小セルの変化があるか否かに関わらず、基地局情報クリアタイマのタイマ値経過後に周辺基地局情報のリストをクリアし、周辺基地局情報の読み直しを行う。

図５は、時間経過による基地局の伝搬損の測定結果を示すグラフである。同図を参照して、伝搬損測定結果と周辺基地局情報読み出しとの関係を説明する。なお、ここでは、基地局ＡはセルＡと対応し、基地局ＢはセルＢと対応しているものとする。また、所定の閾値はＴ秒（Ｓ）であるものとする。無線中継装置１０の利得は、同図中の点線のグラフで示される最小伝搬損の値により制御される。

グラフに示すように、時間Ａから時間Ｂの間において伝搬損最小の基地局が基地局Ａから基地局Ｂに変化しているが、基地局Ｂが継続して最小伝搬損の基地局となっている時間は閾値Ｔ秒未満であるため、無線中継装置１０は基地局Ｂの周辺基地局情報の読み出しは行わない。

一方、時間Ｃから時間ＤのＴ秒間においては、基地局Ｂが継続して最小伝搬損の基地局となっているので、無線中継装置１０は基地局Ｂの周辺基地局情報の読み出しを行う。すなわち、時間Ｄの時点で、ＢＣＨ読み出し対象セルがセルＡからセルＢに変化する。このように、最小伝搬損の基地局の変化が閾値Ｔ秒以上継続した場合にのみ周辺基地局情報を読み出すようにすることで、周辺基地局情報を読み出す頻度を下げることができる。

図６には基地局の配置例を示す。周辺基地局情報に含まれる基地局の数には制限がある。基地局Ｂと基地局Ｃは互いに隣接しているため、基地局Ｂの周辺基地局情報に基地局Ｃの情報が含まれる率は高いが、基地局Ａと基地局Ｃは互いに隣接していないため、基地局Ａの周辺基地局情報に基地局Ｃの情報が含まれている率は低くなる。このような状態において、図６に示すような位置に無線中継装置１０を設置した場合について図７を参照しながら検討する。なお、無線中継装置１０と基地局Ａの伝搬損はＬａ、基地局Ｂの伝搬損はＬｂ、基地局Ｃの伝搬損はＬｃとし、これらの関係はＬａ＞Ｌｂ＞Ｌｃとする。また、無線中継装置１０での基地局Ａの受信電力はＰｒａ、基地局Ｂの受信電力はＰｒｂ、基地局Ｃの受信電力はＰｒｃとし、これらの関係はＰｒｃ＞Ｐｒａ＞Ｐｒｂとする。また、基地局Ｃは当初設置されていなかったものとする。

無線中継装置１０の電源をＯＮしたときに、無線中継装置１０は受信電力最大の基地局Ａとの伝搬損を測定し、基地局Ａの周辺基地局情報を読み込み、当該周辺基地局情報から基地局Ｂの情報として、ＣＤＭＡの場合ではスクランブリングコード、ＦＤＭＡの場合では周波数、及び送信電力をリストアップする。周辺基地局情報を読み込まなかった場合は、基地局Ｂとの伝搬損を測定するために、まず基地局Ｂが使用しているスクランブリングコードを探すことからはじめなければならなく、基地局の数が多いほど測定に時間がかかる。

基地局Ｃ設置前は基地局Ａ及びＢの周辺基地局情報に基地局Ｃの情報は含まれていないが、上述したように周辺基地局情報の読み出しタイミングを規定し、基地局Ｃ設置前において伝搬損が最小の基地局Ｂの周辺基地局情報の読み出しを定期的に行うことにより、基地局Ｃの新設を認識することができる。
このようにして、無線中継装置１０の近くに最小伝搬損の基地局Ｃが新設された場合にも、基地局Ｃに対応するように無線中継装置１０の利得を下げて、基地局Ｃへの雑音および干渉の影響を少なくすることができる。

以上説明したように、伝搬損が最小となる基地局に変化があった場合に周辺基地局情報を読み出して、当該周辺基地局情報に含まれる基地局と無線中継装置１０との間の伝搬損を測定するようにしたため、伝搬損が最小の基地局を特定する精度を向上させ、利得制御の精度を高めることができる。また、周辺基地局情報を読み出す頻度を調整することにより、利得制御に必要な伝搬損測定になるべく時間を割り当てるようにすることができ、利得制御の更新頻度を高め、利得制御の精度を高めることができる。

また、タイマ値を設けて周期的に周辺基地局情報を再び読み直すことにより、最小伝搬損の基地局に変化があった場合の認識もれを防ぎ、最小伝搬損の基地局を確実に特定することができる。
なお、無線中継装置１０が周辺基地局情報を読み出すタイミング及び条件は上述した実施形態に限定されることはなく、例えば、基地局２０から送信される報知情報に含まれる、周辺局情報が変更されたか否かの情報（変更情報）を読みこんで、周辺基地局情報の内容が変更されたことを検出した場合に周辺基地局情報を読み出すようにしてもよい。

また、利得の制御は、上り信号の増幅と上り信号の増幅とのいずれか一方について行ってもよく、また、両方について行う場合は上り信号の増幅の利得と下り信号との増幅の利得が異なってもよい。

無線中継装置における利得の適切な制御に利用することができる。

本発明の実施の形態に係る移動通信システムの構成を示す図である。同実施の形態に係る無線中継装置の制御部の機能構成を示すブロック図である。同実施の形態に係る初期状態での無線中継装置の動作フローを示す図である。同実施の形態に係る定常状態での無線中継装置の動作フローを示す図である。同実施の形態に係る時間経過による基地局の伝搬損の測定結果を示すグラフである。同実施の形態に係る基地局の配置例を示す図である。同実施の形態に係る無線中継装置の各基地局との伝搬損、受信電力、及び、周辺基地局情報を説明するための図である。

符号の説明

１０無線中継装置
Ａ１第１のアンテナ
Ａ２第２のアンテナ
１１第１の利得可変増幅器
１２第２の利得可変増幅器
１３受信機
１４制御部
２０基地局
３０移動局
１４１周辺基地局情報読出部
１４２伝搬損測定部
１４３利得制御部
１４４閾値決定部

Claims

利得を制御する無線中継装置において、
基地局から送信される周辺基地局情報を読み出す周辺基地局情報読出手段と、
自装置と前記周辺基地局情報読出手段により読み出された周辺基地局情報に含まれる基地局との伝搬損を測定する伝搬損測定手段と、
前記伝搬損測定手段により測定された伝搬損のうち最小の伝搬損に基づいて利得を制御する利得制御手段とを備え、
前記周辺基地局情報読出手段は、
伝搬損が最小となる基地局が変化した場合に、新たに伝搬損が最小となった基地局の周辺基地局情報を読み出すことを特徴とする無線中継装置。
前記周辺基地局情報読出手段は、
前記変化が所定の閾値以上継続した場合に、新たに伝搬損が最小となった基地局から送信される周辺基地局情報を読み出すことを特徴とする
請求項１に記載の無線中継装置。
新たに伝搬損が最小となった基地局から送信される周辺基地局情報を読み出すための条件として使用される前記所定の閾値を決定する閾値決定手段をさらに備え、
前記閾値決定手段は、
自装置に設けられた対基地局用アンテナ高が高くなるほど前記所定の閾値が相対的に小さい値となるように、該所定の閾値を決定することを特徴とする
請求項２に記載の無線中継装置。
前記周辺基地局情報読出手段は、
タイマ値で示される時間毎に周辺基地局情報を読み出すことを特徴とする
請求項１から３の何れか１項に記載の無線中継装置。