JP2023021652A - レピータ装置及びレピータ装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】設置環境の変化に応じて迅速にゲイン調整が行えるレピータ装置を提供する。【解決手段】レピータ装置は、増幅部と、振幅変動及び同期検波部と、制御部と、を備える。増幅部は、第１のアンテナで受信された無線信号を増幅器で増幅し、減衰器でゲインを調整する。振幅変動及び同期検波部は、減衰器に対する設定値を用いて、ゲイン調整された無線信号を送信する第２のアンテナから送信される無線信号に周期的な振幅変動を起こす。振幅変動及び同期検波部は、第２のアンテナから放射された電波が第１のアンテナに回り込んでいるか否かを検出する。制御部は、同期検波信号に基づき第２のアンテナから放射された電波が第１のアンテナに回り込んでいると判定された場合、減衰器のゲインを下げる。【選択図】図１

Description

本発明は、レピータ装置及びレピータ装置の制御方法に関する。

移動通信システムにおいて、基地局と移動局間で送受信される電波を中継するためのレピータ装置が存在する。

例えば、特許文献１には、受信アンテナで受信した無線周波数信号を増幅器で増幅し、その受信した無線周波数信号と同一周波数で送信アンテナから再送信する無線中継装置が開示されている。

特許文献２には、通信品質を劣化させずに回り込みによる異常発振を検出する、と記載されている。特許文献２のリピータ装置は、増幅器と、検出器と、メモリと、を備える。増幅器は、受信した無線周波数信号を増幅する。検出器は、受信した無線周波数信号の入力レベルを測定する。メモリは、予め設定された過入力しきい値を記憶する。リピータ装置は、増幅器の動作中に検出器が測定した入力レベルが、過入力しきい値以上である場合にのみ増幅器を停止して異常発振か否かの判定を行う。

特許文献３には、回路構成を複雑にすることなく、ユーザに対してサービスの低下を抑制しつつ、発振が起きない最大の利得でサービスを提供する、と記載されている。特許文献３のリピータ装置は、第１及び第２のアンテナを有する。リピータ装置は、第１のアンテナにて受信された信号を増幅し、増幅された信号を第２のアンテナから送信する。また、リピータ装置は、第２のアンテナにて受信された信号を増幅し、増幅された信号を第１のアンテナから送信する。リピータ装置は、第１のアンテナにて受信された信号の電力レベルが予め決められた第１の閾値以下である場合、第２のアンテナにて受信された信号の電力レベルに基づいて発振が起きているかどうかを判定する。リピータ装置は、判定の結果に応じ、第２のアンテナにて受信された信号を増幅する際の新たな利得を決定する。

特開昭６２－１４１８２５号公報 特開２０１１－０１５３５９号公報 特開２０１１－１１４５４５号公報

レピータ装置には、中継のため増幅するゲインを、装置の設置場所の環境（電波伝搬環境）変化に追従できるようにすることで、中継した電波の回り込みの結果生じる不具合、例えば、発振によるサービス停止を防止することが求められる。

例えば、地下エリア等、無線電波が届きづらい空間にレピータ装置を設置し、当該レピータ装置が増幅した電波を放射することで、通信エリアを拡大する事が行われている。しかし、設置環境、例えば、近接する構造物の変化により、反射等の電波環境が変化することで、発振等の不具合が生じうる。より具体的には、基地局との電波の送受信を行う第１のアンテナと、移動局との送受信を行う第２のアンテナ間で電波が回り込み、異常発振が生じることがある。

このような問題の対策として、第１のアンテナに指向性を持たせ、さらに２つのアンテナに離隔距離を設けて２つのアンテナが設置されたりしていた。あるいは、レピータ装置の初期設定時に、ゲイン調整を行い、異常発振が発生しないように調整してからレピータ装置の運用を開始することが行われていた。

あるいは、特許文献２で開示されているように、受信した信号の入力レベルを測定し、且つ、予め過入力しきい値を設定し、増幅器の動作中に検出器が測定した入力レベルが過入力しきい値を超えたか否かで異常発振か検出する対策が行われている。あるいは、特許文献３に開示されているように、基地局から移動局に送信される下り信号のレベルが閾値以下か否か判定され、移動局（ユーザ）が使用していない状況下でゲイン調整を行う等の対策が講じられてきた。

しかし、これらの技術の対策でも不十分であって、例えば、特許文献２の例では、実際に異常発振し過入力となる状態に限り不具合の検出が可能である。また、特許文献３では、移動機が存在しない状況に限りゲイン調整が可能であり、実際の運用中の設置環境の変化には迅速に対応できない。

本発明は、設置環境の変化に応じて迅速にゲイン調整が行えることに寄与する、レピータ装置及びレピータ装置の制御方法を提供することを主たる目的とする。

本発明の第１の視点によれば、第１のアンテナで受信された無線信号を増幅器で増幅し、減衰器でゲインを調整する増幅部と、前記減衰器に対する設定値を用いて、前記ゲイン調整された無線信号を送信する第２のアンテナから送信される無線信号に周期的な振幅変動を起こすと共に、前記第２のアンテナから放射された電波が前記第１のアンテナに回り込んでいるか否かを検出するための同期検波信号を生成する、振幅変動及び同期検波部と、前記同期検波信号に基づき前記第２のアンテナから放射された電波が前記第１のアンテナに回り込んでいると判定された場合、前記減衰器のゲインを下げる、制御部と、を備える、レピータ装置が提供される。

本発明の第２の視点によれば、第１のアンテナで受信された無線信号を増幅器で増幅し、第２のアンテナから送信される無線信号として減衰器でゲインを調整する増幅部を備える、レピータ装置において、前記減衰器に対する設定値を用いて、前記第２のアンテナから送信される無線信号に周期的な振幅変動を起こし、前記第２のアンテナから放射された電波が前記第１のアンテナに回り込んでいるか否かを検出するための同期検波信号を生成し、前記同期検波信号に基づき前記第２のアンテナから放射された電波が前記第１のアンテナに回り込んでいると判定された場合、前記減衰器のゲインを下げる、レピータ装置の制御方法が提供される。

本発明の各視点によれば、設置環境の変化に応じて迅速にゲイン調整が行えることに寄与する、レピータ装置及びレピータ装置の制御方法が提供される。なお、本発明の効果は上記に限定されない。本発明により、当該効果の代わりに、又は当該効果と共に、他の効果が奏されてもよい。

図１は、一実施形態の概要を説明するための図である。 図２は、第１の実施形態に係る移動通信システムの概略構成の一例を示す図である。 図３は、第１の実施形態に係るレピータ装置の内部構成を示す図である。 図４Ａ及び図４Ｂは、第１の実施形態に係る増幅部の内部構成の一例を示す図である。 図５は、第１の実施形態に係る振幅変動及び同期検波部の内部構成の一例を示す図である。 図６は、第１の実施形態に係る制御部の内部構成の一例を示す図である。 図７は、第１の実施形態に係る振幅変動及び同期検波部の動作を説明するための図である。 図８は、第１の実施形態に係るレピータ装置の動作の一例を示すフローチャートである。

はじめに、一実施形態の概要について説明する。なお、この概要に付記した図面参照符号は、理解を助けるための一例として各要素に便宜上付記したものであり、この概要の記載はなんらの限定を意図するものではない。また、特段の釈明がない場合には、各図面に記載されたブロックはハードウェア単位の構成ではなく、機能単位の構成を表す。各図におけるブロック間の接続線は、双方向及び単方向の双方を含む。一方向矢印については、主たる信号（データ）の流れを模式的に示すものであり、双方向性を排除するものではない。なお、本明細書及び図面において、同様に説明されることが可能な要素については、同一の符号を付することにより重複説明が省略され得る。

一実施形態に係るレピータ装置１００は、増幅部１０１と、振幅変動及び同期検波部１０２と、制御部１０３と、を備える（図１参照）。増幅部１０１は、第１のアンテナで受信された無線信号を増幅器で増幅し、減衰器でゲインを調整する。振幅変動及び同期検波部１０２は、減衰器に対する設定値を用いて、ゲイン調整された無線信号を送信する第２のアンテナから送信される無線信号に周期的な振幅変動を起こす。振幅変動及び同期検波部１０２は、第２のアンテナから放射された電波が第１のアンテナに回り込んでいるか否かを検出する。制御部１０３は、同期検波信号に基づき第２のアンテナから放射された電波が第１のアンテナに回り込んでいると判定された場合、減衰器のゲインを下げる。

レピータ装置１００は、携帯電話やスマートフォン等のモバイル通信で使用される基地局と移動局間で送受信される無線周波数信号を中継する。レピータ装置１００は、基地局と電波の送受信を行う第１のアンテナと、移動局と電波の送受信を行う第２のアンテナを有する。レピータ装置１００は、移動局に向けた送信波のゲインを周期的に変動（周期的に微少に変動）させる機能を備える。また、レピータ装置１００は、第１のアンテナからの受信レベルを上記変動させた周期で検波（同期検波）を行うことで、第２のアンテナから放射される電波の回り込みレベルを検知する。レピータ装置１００は、検知された回り込みレベルに応じて、レピータ装置１００からの送信ゲインを最適化することで、設置環境の変化に応じて迅速にゲイン調整ができる。即ち、第２のアンテナからの回り込みのないゲインでシステム運用を可能とするレピータ装置１００が提供される。

以下に具体的な実施形態について、図面を参照してさらに詳しく説明する。

［第１の実施形態］
第１の実施形態について、図面を用いてより詳細に説明する。

［システム構成］
図２は、第１の実施形態に係る移動通信システムの概略構成の一例を示す図である。図２を参照すると、移動通信システムには、レピータ装置１０と、基地局３０と、移動局４０と、が含まれる。

レピータ装置１０は、電波が届きにくい建物内部や地下等で移動通信を利用できるようにするため、無線周波数信号を増幅して送信する装置である。レピータ装置１０は、基地局３０から送信される下りの無線周波数信号を増幅して移動局４０へ送信する。レピータ装置１０は、移動局４０から送信される上りの無線周波数信号を増幅して基地局３０へ送信する。

基地局３０は、移動局４０をモバイル回線に接続するための装置である。

移動局４０には、スマートフォン、携帯電話機、ゲーム機、タブレット等の携帯端末装置やコンピュータ（パーソナルコンピュータ、ノートパソコン）等が例示される。あるいは、移動局４０は、電波を発信するＩｏＴ（Internet of Things）端末、ＭＴＣ（Machine Type Communication）端末等であってもよい。但し、送信端末をこれらの例示に限定する趣旨ではない。本願開示における「移動局」は、電波を送信する任意の機器とすることができる。

続いて、第１の実施形態に係る移動通信システムに含まれる装置の詳細について説明する。

［レピータ装置］
図３は、第１の実施形態に係るレピータ装置１０の内部構成を示す図である。レピータ装置１０は、基地局３０との通信のための電波を基地局側のアンテナ１１（第１のアンテナ）で受信する。また、レピータ装置１０は、当該アンテナ１１から基地局３０へ向けた電波を送信する。アンテナ１１は、下りの無線信号を受信する。

アンテナ１１に接続されたデュプレクサ１２は、送受信電波を分離する。送受信電波の分離後、デュプレクサ１２は、基地局３０からの電波（以下、下り信号又は下り無線信号と表記する）を増幅部１３に入力する。

増幅部１３は、下り無線信号の電波を増幅する。増幅部１３は、アンテナ１１で受信された無線信号を後述する増幅器で増幅し、減衰器で全体のゲインを調整する。増幅部１３は、増幅後の下り無線信号をデュプレクサ１４に出力する。

デュプレクサ１４は、移動局４０に向けた電波を出力するアンテナ１５（第２のアンテナ）と接続されている。デュプレクサ１４は、増幅部１３から受信した下り信号をアンテナ１５に対して出力する。アンテナ１５は、増幅部１３によってゲイン調整された当該下り無線信号に対応する電波を送信する。

移動局４０から基地局３０へ向かう電波（以下、上り信号又は上り無線信号と表記する）は、アンテナ１５が受信する。アンテナ１５にて受信された電波（受信電波）に応じた受信信号は、デュプレクサ１４に入力される。デュプレクサ１４は、当該受信電波に対応する上り信号を増幅部１６に対して出力する。

増幅部１６は、当該上り信号を増幅する。増幅部１６は、増幅後の上り信号をデュプレクサ１２に対して出力する。

デュプレクサ１２は、増幅部１６から受信した上り信号に対応する電波を、アンテナ１１から送出する。

ここで、図４Ａ及び図４Ｂを参照して、増幅部１３と増幅部１６の内部構成を説明する。図４Ａ及び図４Ｂは、第１の実施形態に係る増幅部１３、増幅部１６の内部構成の一例を示す図である。

図４Ａに示すように、増幅部１３は、増幅器２０１ａと、減衰器２０２ａと、制御回路２０３ａと、を含む。増幅器２０１ａは、デュプレクサ１２からの下り電波に対応する信号を受信し、所定の増幅率（ゲイン）で増幅する。減衰器２０２ａは、増幅器２０１ａの出力を減衰し、デュプレクサ１４に出力する。制御回路２０３ａは、増幅器２０１ａと減衰器２０２ａの動作を制御する回路である。

制御回路２０３ａは、外部から受信した「増幅部制御信号」に応じて、増幅器２０１ａと減衰器２０２ａを制御する。増幅部制御信号は、増幅部１３の動作を制御するための信号である。

増幅部制御信号には、増幅動作の活性、非活性を制御する情報（ＡＭＰ（Amplifier）制御情報）と、増幅率（ゲイン）に関する情報（ＡＴＴ（Attenuator）設定値）と、が含まれる。

制御回路２０３ａは、ＡＭＰ制御情報を使って増幅器２０１ａの活性（オン）、非活性（オフ）を制御する。制御回路２０３ａは、ＡＴＴ設定値（ＡＴＴ設定信号）を使って減衰器２０２ａにゲインを設定する。なお、ＡＴＴ設定値は、アナログ信号であってもよいしデジタル信号であってもよい。例えば、制御回路２０３ａは、ＡＴＴ設定値に基づいて減衰器２０２ａの内部抵抗等の切り替えを実行する。

図４Ｂは、増幅部１６の内部構成の一例を示す図である。図４Ｂに示すように、増幅部１６は、増幅器２０１ｂと、減衰器２０２ｂと、制御回路２０３ｂと、が含まれる。増幅部１６の動作等は、増幅部１３と同一とすることができるので説明を省略する。

図３に説明を戻す。検波器１７は、下りの信号のレベルを検知する検波器である。検波器１７は、アンテナ１１が受信した無線信号の受信レベルを検知する。検波器１７は、下り信号の受信レベルを含む検波信号を出力する。検波器１７は、制御部１８及び振幅変動及び同期検波部１９に接続されている。

振幅変動及び同期検波部１９は、下り信号の振幅変動、同期検波を行うためのモジュールである。振幅変動及び同期検波部１９は、増幅部１３の減衰器２０２ａに設定する設定値を用いて、アンテナ１５から送信される無線信号に周期的な振幅変動を起こす。また、振幅変動及び同期検波部１９は、アンテナ１５から放射された電波がアンテナ１１に回り込んでいるか否かを検出するための同期検波信号を生成する。

振幅変動及び同期検波部１９は、制御部１８から上記説明した増幅部制御信号を受信する。とりわけ、振幅変動及び同期検波部１９は、下り信号を増幅する増幅部１３に供給される増幅部制御信号を受信する。

振幅変動及び同期検波部１９は、増幅部制御信号に含まれる２つの制御信号（ＡＭＰ制御情報、ＡＴＴ設定値）のうちＡＴＴ設定値を変更（加工、変換）する。より具体的には、振幅変動及び同期検波部１９は、下り信号の電波に微少の振幅変動を与えるようにＡＴＴ設定値を変更する。振幅変動及び同期検波部１９は、制御部１８から供給される「参照信号」を使用して増幅部制御信号に含まれるＡＴＴ変更値を変更する。

なお、以降の説明において、振幅変動及び同期検波部１９により変更された（生成された）ＡＴＴ設定値を「振幅変動ＡＴＴ設定値」と表記する。

振幅変動及び同期検波部１９は、上記下り信号に微少の振幅変動を与える振幅変動ＡＴＴ設定値を含む増幅部制御信号を増幅部１３に出力する。なお、増幅部１３に供給される増幅部制御信号の形式は、制御部１８が出力する増幅部制御信号と同一である。増幅部１３に供給される増幅部制御信号は、設定値が周期的に変化（短時間で変化）するＡＴＴ設定信号を含む点で制御部１８が出力する増幅部制御信号とは異なる。

増幅部１３は、増幅部制御信号に含まれる振幅変動ＡＴＴ設定値に応じて、下り信号に微小の振幅変動をかける。

さらに、振幅変動及び同期検波部１９は、検波器１７の受信レベル（検波出力）と参照信号に同期した同期検波出力（同期検波信号）を制御部１８に出力する。即ち、同期検波出力は、上記ＡＴＴ設定値を変更する際に用いられる参照信号と同期した信号である。

制御部１８は、当該同期検波出力に基づき、増幅部１３において微小に振幅変動された下り信号の電波がアンテナ１５から放射され、アンテナ１１に当該放射された電波が回り込んでいるか否かを検出する。制御部１８のより詳細な説明は後述する。

初期設定部２０は、レピータ装置１０の初期設定値等を記憶する。初期設定部２０は、ＲＯＭ（Read Only Memory）等のデバイスによって構成されている。

表示部２１は、レピータ装置１０の状態表示、各種の設定状態の表示（出力）を行う。表示部２１は、液晶パネル等のデバイス（出力装置）を含んで構成されている。表示部２１は、自装置（レピータ装置１０）の動作状態を出力する「出力部」として機能する。表示部２１は、例えば、タッチパネル式の操作部を含み、その操作部に対するユーザの操作入力を制御部１８に対して出力してもよい。

例えば、制御部１８は、表示部２１の表示態様を制御することにより、図７に示す例を参照して後述する各種信号を表すデータの少なくとも一部を利用して、レピータ装置１０の状態表示（動作状態）をユーザに対して提示（出力）してもよい。この場合に表示部２１が表示するレピータ装置１０の状態表示は、例えば、図７に例示する各チャートの如き態様である。

また、制御部１８は、メモリ（例えば後述するメモリ４０２）に係る各種信号を読み出し可能に記録してもよい。この場合、当該メモリは、例えば、当該各種信号を時間と関連付けした状態で記録する。そして制御部１８は、例えば、当該操作部を利用してユーザが指定した期間に対応する当該各種信号の状態を示すデータを当該メモリから読み出してもよい。さらに、制御部１８は、読み出したデータに基づいて、当該指定した期間における当該各種信号の状態を、レピータ装置１０の動作状態として表示部２１に表示してもよい。ここでユーザが指定した期間は、過去の期間であっても将来の期間であってもよい。

次に、図５を参照し、振幅変動及び同期検波部１９の構成について説明する。図５は、第１の実施形態に係る振幅変動及び同期検波部１９の内部構成の一例を示す図である。

振幅変動及び同期検波部１９は、検波器１７が出力する検波信号と参照信号に基づいて、同期検波信号を生成する。より具体的には、振幅変動及び同期検波部１９は加算器３０１を用いて同期検波信号を生成する。

加算器３０１は、制御部１８から増幅部制御信号（増幅部１３に向けて制御部１８から送信される制御信号）と参照信号を受信する。加算器３０１は、下り信号の電波に微少の振幅変動を起こすために、参照信号に基づいて上記ＡＴＴ設定値に信号を加算する。

例えば、加算器３０１は、ＡＴＴ設定値に参照信号を加算する、あるいは、ＡＴＴ設置値に参照信号から生成された信号（例えば、参照信号の電圧が変換された信号）を加算する。振幅変動及び同期検波部１９は、加算器３０１の出力（振幅変動ＡＴＴ設定値）を含む増幅部制御信号を増幅部１３に出力する。

ハイパスフィルター（ＨＰＦ；High Pass Filter）３０２は、検波器１７の出力（復調信号又は検波信号）に適用される。ハイパスフィルター３０２は、検波器１７が出力する検波信号を受信する。ハイパスフィルター３０２は、検波信号の直流成分をカットする。ハイパスフィルター３０２は、直流成分が除去された検波信号（直流成分を含まない受信レベル、検波レベル）を反転増幅器３０３とスイッチ３０４に出力する。

ここで、参照信号を使って生成された振幅変動ＡＴＴ設定値により増幅された電波がアンテナ１５から放射され、当該電波がアンテナ１１に回り込む場合を考える。この場合、参照信号は所定の周期を持った信号であるため、アンテナ１１で受信する電波には交流成分が含まれハイパスフィルター３０２を通過する。

振幅変動及び同期検波部１９は、検波信号と検波信号を反転させた信号を、参照信号に基づいて切り替えて出力することで、同期検波信号を生成する。振幅変動及び同期検波部１９は、当該切り替えを、スイッチ３０４を用いて実現する。

スイッチ３０４は、検波信号又は反転された検波信号をローパスフィルター（ＬＰＦ；Low Pass Filter）３０５に出力する。スイッチ３０４は、参照信号に従って（参照信号のタイミングに従って）、内部を切り替え、検波信号又は反転された検波信号をローパスフィルター３０５に出力する。

ローパスフィルター３０５は、平滑化された同期検波出力を制御部１８に出力する。ローパスフィルター３０５は、平滑化することでスイッチ３０４からの同期検波出力を連続した波形に整形する。

次に、図６を参照し、制御部１８の構成について説明する。図６は、第１の実施形態に係る制御部１８の内部構成の一例を示す図である。

ＣＰＵ（Central Processing Unit）４０１は、レピータ装置１０の状態監視、制御を行うためのデバイスである。ＣＰＵ４０１は、レピータ装置１０の機能を実現するために各種演算を行う。

メモリ４０２は、ＣＰＵ４０１で実行されるプログラムやレピータ装置１０の動作に必要な情報、パラメータ等を記憶する。また、メモリ４０２は、レピータ装置１０の過去の動作に係る各種信号を表すデータを、読み出し可能に記録してもよい。この場合、メモリ４０２或いはその一部は、各種メモリカードのような着脱可能な記録媒体であってもよい。また、例えば、レピータ装置１０は、外部入出力用のインタフェース（不図示）を備え、制御部１８は、メモリ４０２に格納されているデータを外部に出力してもよい。

クロック回路４０３は、ＣＰＵ４０１に必要なクロックやタイミング信号を生成する。

制御部１８（ＣＰＵ４０１）は、増幅部１３に含まれる減衰器２０２ａや増幅部１６に含まれる減衰器２０２ｂの設定を変更することで、増幅部１３及び増幅部１６それぞれの利得（ゲイン）を調整できる。

さらに、ＣＰＵ４０１は、増幅部１３に対し、上記説明した振幅変動及び同期検波部１９を経由した増幅部制御信号を出力することで、増幅部１３から出力される下り信号に微少な振幅変動を起こすことができる。

制御部１８（ＣＰＵ４０１）は、増幅部１３の減衰器２０２ａに設定するＡＴＴ設定値を含む第１の増幅部制御信号を振幅変動及び同期検波部１９に出力する。振幅変動及び同期検波部１９は、当該ＡＴＴ設定値と振幅が周期的に変化する参照信号に基づいて、減衰器２０２ａに設定する設定値が周期的に変化する振幅変動ＡＴＴ設定値を生成する。振幅変動及び同期検波部１９は、当該生成された振幅変動ＡＴＴ設定値を含む第２の増幅部制御信号を増幅部１３に出力する。

ＣＰＵ４０１は、クロック回路４０３により生成されるタイミング信号に基づき、上記振幅変動を発生させるための参照信号を生成する。参照信号は、振幅が周期的に変化する信号である。ＣＰＵ４０１は、当該生成した参照信号を振幅変動及び同期検波部１９に出力する。

［基地局、移動局］
基地局３０及び移動局４０の構成、動作に関する詳細な説明は省略する。これらの装置は、当業者にとって明らかであり、且つ、本願開示とは直接関係しないためである。

［動作の説明］
はじめに、図７を参照し、振幅変動及び同期検波部１９の動作を説明する。

振幅変動及び同期検波部１９は、制御部１８が生成した参照信号５０１を受信する。参照信号５０１は、アンテナ１５から送信される電波に微少な振幅変動を生じさせ、且つ、当該変動に同期した同期検波を行うための信号である。

振幅変動及び同期検波部１９は、参照信号５０１に基づき、下り信号に微少な振幅変動を起こすためのＡＴＴ設定値を生成する。振幅変動及び同期検波部１９は、下り信号用の増幅部１３に供給されるＡＴＴ設定値に、参照信号（下り電波に微少な振幅変動を生じさせるための信号）を加算し、振幅変動ＡＴＴ設定値を生成する。振幅変動及び同期検波部１９は、当該生成した振幅変動ＡＴＴ設定値を含む増幅部制御信号を増幅部１３に出力する。

振幅変動ＡＴＴ設定値により、増幅部１３のゲインは振幅変動５０２を起こす。即ち、微少な振幅変動がかかった下り電波がアンテナ１１から出力される。

振幅変動及び同期検波部１９は、検波器１７からの検波出力（検波信号５０３）を受信する。検波器１７は、アンテナ１１から受信した電波を検波し、受信レベルが変化する検波信号を制御部１８、振幅変動及び同期検波部１９に出力する。

ここで、アンテナ１５から放射された電波がアンテナ１１に回り込むと、図７の検波信号５０３に示すように、微少な振幅変動の基礎となった参照信号に同期した交流成分が現れる。対して、アンテナ１５から放射された電波がアンテナ１１に回り込んでいなければ、図７の検波信号５０３に示すような交流成分は現出しない。

振幅変動及び同期検波部１９は、検波器１７からの検波出力をハイパスフィルター３０２に通して直流成分を除去する。その結果、図７に示すＨＰＦ出力５０４が得られる。

また、振幅変動及び同期検波部１９は、反転増幅器３０３を使って検波信号（直流成分がカットされたＨＰＦ出力５０４）を反転し、反転検波信号５０５を生成する。反転検波信号５０５は、スイッチ３０４に入力される。

振幅変動及び同期検波部１９は、スイッチ３０４を使って、ＨＰＦ出力５０４と反転検波信号５０５を切り替える。スイッチ３０４は、参照信号に基づいて当該切り替えを行う。具体的には、スイッチ３０４は、参照信号５０１が「Ｈ」の場合は上側入力（ＨＰＦ出力５０４）を出力し、参照信号５０１が「Ｌ」の場合に下側入力（反転検波信号５０５）を出力する。

振幅変動及び同期検波部１９は、スイッチ３０４の出力をローパスフィルター３０５に入力し、平滑化する。平滑後の検波出力が同期検波信号（同期検波出力）５０６として振幅変動及び同期検波部１９から出力される。

振幅変動及び同期検波部１９が出力する同期検波信号によって、アンテナ１５から送出された電波がアンテナ１１へ回り込んでいた場合、制御部１８は、当該回り込み量を観測（モニタ）できる。

具体的には、図７に示すように、アンテナ１５から送出された電波がアンテナ１１へ回り込んでいた場合、参照信号５０１が「Ｈ」の期間に得られる検波信号の受信レベルは上昇する。対して、アンテナ１５から送出された電波がアンテナ１１へ回り込んでいなければ、参照信号５０１が「Ｈ」であっても検波信号の受信レベルは上昇しない。その結果、アンテナ１５から送出された電波がアンテナ１１へ回り込むと、同期検波信号５０６の信号レベルは上昇する。対して、アンテナ１５から送出された電波がアンテナ１１へ回り込まなければ、同期検波信号５０６の信号レベルは上昇しない。制御部１８は、このような電波の回り込みが発生しているか否かによって生じる同期検波信号５０６の変化によって当該電波の回り込みを検出する。

続いて、レピータ装置１０の全体動作を説明する。図８は、第１の実施形態に係るレピータ装置１０の動作の一例を示すフローチャートである。

レピータ装置１０は、電源オンの後、装置の動作に必要な初期設定を行う（ステップＳ０１）。具体的には、制御部１８は、各種の設定値を初期設定部２０から読み出す。

例えば、制御部１８は、振幅変動及び同期検波部１９の動作に必要な参照信号に関する設定（例えば、当該信号の振幅や周期等等）を行う。あるいは、制御部１８は、アンテナ１５からアンテナ１１への電波の回り込みの有無を判定する閾値（同期検波出力から当該電波の回り込みを判定する閾値）を初期設定部２０から読み出す。以降の説明において、電波の回りこみを判断する閾値を「回り込み判定閾値」と表記する。

あるいは、制御部１８は、増幅部１３及び増幅部１６の活性、非活性（オン、オフ）の判断に必要な閾値を初期設定部２０から読み出す。以降の説明において、増幅部１３及び増幅部１６の活性、非活性を判断する際の閾値を「活性化閾値」と表記する。あるいは、制御部１８は、増幅部１３及び増幅部１６のゲイン初期設定値（ＡＴＴ初期設定値）や設定可能なゲイン最大値等を初期設定部２０から読み出す。

検波器１７は、アンテナ１１が基地局３０から受信した下り電波（下り信号）を検波し、下り電波の受信レベルを測定可能とする（ステップＳ０２）。

制御部１８は、ステップＳ０２で検出された検波出力（受信レベル）に対して閾値処理を実行する（ステップＳ０３）。具体的には、制御部１８は、検出された受信レベルが増幅部１３等の活性化閾値以上か否か判定する。

受信レベルが活性化閾値以上の場合（ステップＳ０３、Ｙｅｓ分岐）、制御部１８は、基地局３０から下り電波を受信したと判断し、増幅部１３及び増幅部１６を活性化する（ステップＳ０４）。

対して、受信レベルが活性化閾値より小さい場合（ステップＳ０３、Ｎｏ分岐）、制御部１８は、増幅部１３及び増幅部１６を非活性化する（ステップＳ０５）。その後、制御部１８は、ステップＳ０３の判定処理に戻る。

制御部１８は、振幅変動及び同期検波部１９が出力する同期検波出力に対して閾値処理を実行する（ステップＳ０６）。具体的には、同期検波信号のレベル（大きさ）が回り込み判定閾値以上か否か判定する。

同期検波出力のレベルが回り込み判定閾値以上の場合（ステップＳ０６、Ｙｅｓ分岐）、制御部１８は、アンテナ１５からの電波がアンテナ１１に回り込んでいると判断する。この場合、制御部１８は、増幅部１３及び増幅部１６のゲインを下げる（ＡＴＴ設定値を上げる；ステップＳ０７）。

対して、同期検波出力のレベルが回り込み判定閾値より小さい場合（ステップＳ０６、Ｎｏ分岐）、制御部１８は、アンテナ１５からの電波はアンテナ１１に回り込んでいないと判断する。この場合、制御部１８は、増幅部１３及び増幅部１６のゲインを上げる（ＡＴＴ設定値を下げる；ステップＳ０８）。

制御部１８は、所定期間待機する（ステップＳ０９）。制御部１８は、予め定められた適切な待ち時間の経過後、ステップＳ０２に戻り、上記ステップＳ０２からＳ０９までの動作を繰り返す。

このように、制御部１８は、同期検波信号に基づきアンテナ１５から放射された電波がアンテナ１１に回り込んでいると判定された場合、増幅部１３のゲインを下げる（減衰器２０２ａの減衰量を大きくする）。一方、制御部１８は、同期検波信号に基づきアンテナ１５から放射された電波がアンテナ１１に回り込んでいないと判定された場合、増幅部１３のゲインを上げる（減衰器２０２ａの減衰量を小さくする）。

制御部１８は、電波の回り込みが発生しなくなるまで当該処理を繰り返す。当該処理を繰り返すことで、制御部１８は、電波の回り込みが発生しない最大のゲインを増幅部１３及び増幅部１６に設定できる。即ち、制御部１８は、アンテナ１５から放射された電波がアンテナ１１に回り込まない上限のゲイン設定値（ＡＴＴ設定値）を減衰器２０２ａに設定する。

なお、制御部１８は、ゲイン設定に関し、初期設定時にはステップＳ０１のゲイン初期設定値から開始する。その後、２回目以降の処理では、制御部１８は、現設定値から処理を始め、順次、ゲインを上下させる。制御部１８は、当該ゲインの上下によって、回りこみ閾値を超える設定値と超えない設定値を検索することで、回り込み判定閾値を超えない上限のゲイン設定値を求める。または、制御部１８は、ゲイン最大値を設定しても電波の回り込みが発生しないと判断したときは、当該ゲイン最大値を増幅部１３及び増幅部１６に設定すればよい。

あるいは、制御部１８は、ゲイン設定に関し、ゲイン最大値から処理を始め、同期検波出力のレベルが回り込み判定閾値を下回るまで、図８に示す処理を継続してもよい。制御部１８は、回り込み判定閾値を超えない上限のゲイン設定値を求めることができれば、どのような設定値で処理を始めてもよい。

また、制御部１８は、安定した動作のために、上記方法によって決定したゲイン設定値から一定のマージンを差し引いたゲインを増幅部１３及び増幅部１６に設定してもよい。

レピータ装置１０は、図８に示す動作によって、アンテナ１５からの電波がアンテナ１１に回り込む量を適宜監視し、増幅部１３及び増幅部１６のゲインを調整する。当該調整によって、環境変化に応じて迅速にゲイン設定が可能なレピータ装置１０が提供される。

なお、上記実施形態では、上り電波用の増幅部１６も、増幅部１３と連動して動作することを説明した。しかし、上り信号用にアンテナ１５側に検波器等を設けることで、上り信号がない場合には、上りの増幅を停止するスリープ機能等がレピータ装置１０に実装されてもよい。当該スリープ機能によって、レピータ装置１０は、上りの電波がある場合に、下りと同一なゲイン設定となるように増幅部１６を制御してもよい。

さらに、上記実施形態では、上りの電波と下りの電波の周波数が異なり、これらが区別でき、且つ、検波器１７で必要な帯域の検波ができることが前提として説明が行われている。しかし、必要に応じて、適宜、フィルタ等を使用し必要周波数を切り出して検波してもよいことは勿論である。

なお、上記実施形態では、増幅部１３に内蔵された減衰器２０２ａを用いて下り電波に振幅変動を生じさせることを説明した。しかし、当該振幅変動の発生は他の手段によって実現してもよい。例えば、レピータ装置１０は、振幅変調器を用いて振幅変動を発生してもよい。しかし、上記説明したように、減衰器２０２ａを用いて振幅変動を生じさせる方式は、回路規模や簡便さ等の面からメリットが多く、好ましい方式である。

以上のように、第１の実施形態に係るレピータ装置１０は、アンテナ１１からの受信レベルを同期検波することで、アンテナ１５から放射される電波の回り込み発生の有無を判定する。レピータ装置１０は、回り込み発生有無を判定することで、電波の回り込みの発生しない送信ゲインに増幅部１６の利得を最適化できる。その結果、レピータ装置１０の設置環境の変化に応じて、迅速にゲイン調整が完了する。また、レピータ装置１０は、振幅変調器等を用いずに、簡易な構成によって振幅変動を発生させている。即ち、レピータ装置１０は、既存の構成に振幅変動及び同期検波部１９を追加することで実現可能である。

レピータ装置１０の機能は、例えば、メモリ４０２に格納されたプログラムをＣＰＵ４０１が実行することで実現される。また、当該プログラムは、コンピュータが読み取り可能な記憶媒体に記録することができる。記憶媒体は、半導体メモリ、ハードディスク、磁気記録媒体、光記録媒体等の非トランジェント（non-transitory）なものとすることができる。即ち、本発明は、コンピュータプログラム製品として具現することも可能である。また、上記プログラムは、ネットワークを介してダウンロードするか、あるいは、プログラムを記憶した記憶媒体を用いて、更新することができる。さらに、上記処理モジュールは、半導体チップにより実現されてもよい。

レピータ装置１０は、コンピュータを搭載し、当該コンピュータにプログラムを実行させることでレピータ装置１０の機能が実現できる。また、レピータ装置１０は、当該プログラムによりレピータ装置１０の制御方法を実行する。

［変形例］
なお、上記実施形態にて説明したレピータ装置１０の構成、動作等は例示であって、その構成等を限定する趣旨ではない。

例えば、上記実施形態では、増幅部１３において、利得を設定するための減衰器と微小な振幅変動を実現するための減衰器は同一のものとして説明している。しかし、増幅部１３は、増幅部１３の利得を設定するための減衰器と、微小な振幅変動を与える減衰器と、をそれぞれ備えていてもよい。

また、上記実施形態では、振幅変動及び同期検波部１９の「同期検波機能」はハードウェアによって実現する構成を説明した。しかし、検波器１７の出力信号（検波出力）に対する信号処理（ソフトウェアによる演算処理）によってフィルタリング等が実行され、同期検波が実現されてもよい。即ち、アナログ回路の振幅変調や二乗検波回路で信号抽出を行うことなく、検波後の演算処理をソフトウェアで実現してもよい。

さらに、レピータ装置１０を複数台、多段に連続して接続する運用も考えられる。この場合、各レピータ装置１０は、同一周期の微小な振幅変動が与えられると、自装置の第２のアンテナ出力からの回り込みか、前段（基地局側に近い）他のレピータ装置１０の第２のアンテナ出力からの変動なのか判別できない。このような場合、レピータ装置１０は、自装置の増幅前に予定する振幅変動の周期で同期検波を行い、検波出力が得られた場合には、振幅変動の周期を変更（例えば、１／２の周期）した後、自装置の増幅器を活性化すればよい。その結果、各レピータ装置１０は、前段のレピータ装置１０からの電波と回り込みの電波が区別可能であり、変更した周期の同期検波信号によって自装置の第２のアンテナからの回りこみ量を検出できる。

上記説明で用いた流れ図（フローチャート、シーケンス図）では、複数の工程（処理）が順番に記載されているが、実施形態で実行される工程の実行順序は、その記載の順番に制限されない。実施形態では、例えば各処理を並行して実行する等、図示される工程の順番を内容的に支障のない範囲で変更することができる。

上記の実施形態は本願開示の理解を容易にするために詳細に説明したものであり、上記説明したすべての構成が必要であることを意図したものではない。また、複数の実施形態について説明した場合には、各実施形態は単独で用いてもよいし、組み合わせて用いてもよい。例えば、実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることや、実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。さらに、実施形態の構成の一部について他の構成の追加、削除、置換が可能である。

上記の説明により、本発明の産業上の利用可能性は明らかであるが、本発明は、電波を中継するレピータ装置に好適に適用可能である。

上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載され得るが、以下には限られない。
［付記１］
第１のアンテナで受信された無線信号を増幅器で増幅し、減衰器でゲインを調整する増幅部と、
前記減衰器に対する設定値を用いて、前記ゲイン調整された無線信号を送信する第２のアンテナから送信される無線信号に周期的な振幅変動を起こすと共に、前記第２のアンテナから放射された電波が前記第１のアンテナに回り込んでいるか否かを検出するための同期検波信号を生成する、振幅変動及び同期検波部と、
前記同期検波信号に基づき前記第２のアンテナから放射された電波が前記第１のアンテナに回り込んでいると判定された場合、前記減衰器のゲインを下げる、制御部と、
を備える、レピータ装置。
［付記２］
前記制御部は、前記同期検波信号に基づき前記第２のアンテナから放射された電波が前記第１のアンテナに回り込んでいないと判定された場合、前記減衰器のゲインを上げる、付記１に記載のレピータ装置。
［付記３］
前記制御部は、前記第２のアンテナから放射された電波が前記第１のアンテナに回り込まない上限のゲイン設定値を前記減衰器に設定する、付記１又は２に記載のレピータ装置。
［付記４］
前記制御部は、前記減衰器に設定するＡＴＴ（Attenuator）設定値を含む第１の増幅部制御信号を前記振幅変動及び同期検波部に出力し、
前記振幅変動及び同期検波部は、前記ＡＴＴ設定値と振幅が周期的に変化する参照信号に基づいて、前記設定値が周期的に変化する振幅変動ＡＴＴ設定値を生成し、前記生成された振幅変動ＡＴＴ設定値を含む第２の増幅部制御信号を前記増幅部に出力する、付記１乃至３のいずれか一項に記載のレピータ装置。
［付記５］
前記制御部は、前記参照信号を生成し、前記生成された参照信号を前記振幅変動及び同期検波部に出力する、付記４に記載のレピータ装置。
［付記６］
前記振幅変動及び同期検波部は、前記ＡＴＴ設定値に前記参照信号を加算することで、前記振幅変動ＡＴＴ設定値を生成する、付記５に記載のレピータ装置。
［付記７］
前記第１のアンテナが受信した無線信号の受信レベルを検知する、検波器をさらに備える、付記１乃至６のいずれか一項に記載のレピータ装置。
［付記８］
前記振幅変動及び同期検波部は、前記検波器が出力する検波信号と前記参照信号に基づいて、前記同期検波信号を生成する、付記４乃至６のいずれか一項に記載のレピータ装置。
［付記９］
前記振幅変動及び同期検波部は、前記検波信号と前記検波信号を反転させた信号を、前記参照信号に基づいて切り替えて出力することで、前記同期検波信号を生成する、付記８に記載のレピータ装置。
［付記１０］
自装置の動作状態を出力する出力部をさらに備える、付記１乃至９のいずれか一項に記載のレピータ装置。
［付記１１］
前記振幅変動及び同期検波部は、前記検波信号にハイパスフィルターを適用する、付記９又は１０に記載のレピータ装置。
［付記１２］
前記無線信号は、基地局から移動局に向かう下りの無線信号である、付記１乃至１１のいずれか一項に記載のレピータ装置。
［付記１３］
第１のアンテナで受信された無線信号を増幅器で増幅し、第２のアンテナから送信される無線信号として減衰器でゲインを調整する増幅部を備える、レピータ装置において、
前記減衰器に対する設定値を用いて、前記第２のアンテナから送信される無線信号に周期的な振幅変動を起こし、
前記第２のアンテナから放射された電波が前記第１のアンテナに回り込んでいるか否かを検出するための同期検波信号を生成し、
前記同期検波信号に基づき前記第２のアンテナから放射された電波が前記第１のアンテナに回り込んでいると判定された場合、前記減衰器のゲインを下げる、レピータ装置の制御方法。

なお、引用した上記の先行技術文献の各開示は、本書に引用をもって繰り込むものとする。以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。これらの実施形態は例示にすぎないということ、及び、本発明のスコープ及び精神から逸脱することなく様々な変形が可能であるということは、当業者に理解されるであろう。即ち、本発明は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得る各種変形、修正を含むことは勿論である。

１０ レピータ装置
１１ アンテナ
１２ デュプレクサ
１３ 増幅部
１４ デュプレクサ
１５ アンテナ
１６ 増幅部
１７ 検波器
１８ 制御部
１９ 振幅変動及び同期検波部
２０ 初期設定部
２１ 表示部
３０ 基地局
４０ 移動局
１００ レピータ装置
１０１ 増幅部
１０２ 振幅変動及び同期検波部
１０３ 制御部
２０１ａ 増幅器
２０１ｂ 増幅器
２０２ａ 減衰器
２０２ｂ 減衰器
２０３ａ 制御回路
２０３ｂ 制御回路
３０１ 加算器
３０２ ハイパスフィルター
３０３ 反転増幅器
３０４ スイッチ
３０５ ローパスフィルター
４０１ ＣＰＵ
４０２ メモリ
４０３ クロック回路
５０１ 参照信号
５０２ 振幅変動
５０３ 検波信号
５０４ ＨＰＦ出力
５０５ 反転検波信号
５０６ 同期検波信号

Claims (11)

1. 第１のアンテナで受信された無線信号を増幅器で増幅し、減衰器でゲインを調整する増幅部と、
   前記減衰器に対する設定値を用いて、前記ゲイン調整された無線信号を送信する第２のアンテナから送信される無線信号に周期的な振幅変動を起こすと共に、前記第２のアンテナから放射された電波が前記第１のアンテナに回り込んでいるか否かを検出するための同期検波信号を生成する、振幅変動及び同期検波部と、
   前記同期検波信号に基づき前記第２のアンテナから放射された電波が前記第１のアンテナに回り込んでいると判定された場合、前記減衰器のゲインを下げる、制御部と、
   を備える、レピータ装置。
2. 前記制御部は、前記同期検波信号に基づき前記第２のアンテナから放射された電波が前記第１のアンテナに回り込んでいないと判定された場合、前記減衰器のゲインを上げる、請求項１に記載のレピータ装置。
3. 前記制御部は、前記第２のアンテナから放射された電波が前記第１のアンテナに回り込まない上限のゲイン設定値を前記減衰器に設定する、請求項１又は２に記載のレピータ装置。
4. 前記制御部は、前記減衰器に設定するＡＴＴ（Attenuator）設定値を含む第１の増幅部制御信号を前記振幅変動及び同期検波部に出力し、
   前記振幅変動及び同期検波部は、前記ＡＴＴ設定値と振幅が周期的に変化する参照信号に基づいて、前記設定値が周期的に変化する振幅変動ＡＴＴ設定値を生成し、前記生成された振幅変動ＡＴＴ設定値を含む第２の増幅部制御信号を前記増幅部に出力する、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のレピータ装置。
5. 前記制御部は、前記参照信号を生成し、前記生成された参照信号を前記振幅変動及び同期検波部に出力する、請求項４に記載のレピータ装置。
6. 前記振幅変動及び同期検波部は、前記ＡＴＴ設定値に前記参照信号を加算することで、前記振幅変動ＡＴＴ設定値を生成する、請求項５に記載のレピータ装置。
7. 前記第１のアンテナが受信した無線信号の受信レベルを検知する、検波器をさらに備える、請求項１乃至６のいずれか一項に記載のレピータ装置。
8. 前記振幅変動及び同期検波部は、前記検波器が出力する検波信号と前記参照信号に基づいて、前記同期検波信号を生成する、請求項４乃至６のいずれか一項に記載のレピータ装置。
9. 前記振幅変動及び同期検波部は、前記検波信号と前記検波信号を反転させた信号を、前記参照信号に基づいて切り替えて出力することで、前記同期検波信号を生成する、請求項８に記載のレピータ装置。
10. 自装置の動作状態を出力する出力部をさらに備える、請求項１乃至９のいずれか一項に記載のレピータ装置。
11. 第１のアンテナで受信された無線信号を増幅器で増幅し、第２のアンテナから送出される無線信号として減衰器でゲインを調整する増幅部を備える、レピータ装置において、
    前記減衰器に対する設定値を用いて、前記第２のアンテナから送信される無線信号に周期的な振幅変動を起こし、
    前記第２のアンテナから放射された電波が前記第１のアンテナに回り込んでいるか否かを検出するための同期検波信号を生成し、
    前記同期検波信号に基づき前記第２のアンテナから放射された電波が前記第１のアンテナに回り込んでいると判定された場合、前記減衰器のゲインを下げる、レピータ装置の制御方法。

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