JP4971332B2 - 無線中継装置 - Google Patents

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無線中継装置に関する。

無線中継装置は、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」と称する場合がある）にするために、基地局装置から送信された信号を受信、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・増幅して基地局装置に送信する装置である。そして、無線中継装置は、増幅するにあたり、基地局装置の報知情報から伝搬損失値を算出し、これを補うように増幅利得の制御（以下、「自動利得制御」という）を行う（非特許文献１、特許文献１、特許文献２参照）。

一般に、無線中継装置の自動利得制御の基本となる式は、無線中継装置の利得（ゲイン）をＧ、基地局と無線中継装置間の伝搬損失値をPathLoss、システムマージンをαとすると、次式（１）で示される。
Ｇ＝PathLoss−α …（１）

上記式（１）は、非特許文献１にも開示されている。但し、非特許文献１では、Ｇ＝Ｌ(PathLoss)＋ＮＦ_ＢＴＳ−ＮＦ_ＴＢ−α （ＮＦ_ＢＴＳは基地局装置の雑音指数、ＮＦ_ＴＢ無線中継装置の雑音指数）と規定されている。

ここで、従来の無線中継装置では、システムマージンαが固定値とされている。その固定値は、劣悪な電波環境でも設定エリアで無線通信可能とするため、フェージングなどの影響により最も受信電力値が下がった場合を基準に設定される。
ＮＴＴ ＤｏＣｏＭｏ テクニカルジャーナル Vol.１３ Ｎｏ３「屋内用ＦＯＭＡブースタ装置の開発」 特開２００１−６９０９１号公報 特開２００３−７８４６３号公報

しかしながら、従来の無線中継装置では、システムマージンαが、最も受信電力値が下がった場合を基準に設定された固定値であることから、受信電力値があまり下がらない場合には、カバーエリアが無駄になってしまうという問題がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、従来よりもカバーエリアを広くすることができる無線中継装置を提供することを目的とする。

本発明の無線中継装置は、基地局装置からの送信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、前記カバーエリア内に位置する通信端末装置からの送信信号を受信および増幅して前記基地局装置に送信する無線中継装置であって、基地局装置の共通制御チャネルの送信電力値および基地局装置からの共通制御チャネルの受信電力値に基づいて伝搬損失値を算出する伝搬損失算出手段と、全受信電力値に対する基地局装置からの共通制御チャネルの受信電力値の比、基地局装置以外の周辺局からの共通制御チャネルの受信電力値、フェージングの大きさ、および、基地局装置の周波数の内の少なくとも一つ
を測定し、その少なくとも一つに基づいてシステムマージンを算出するシステムマージン算出手段と、伝搬損失値からシステムマージンを減算して利得を算出する利得算出手段と、利得を用いて自動利得制御を行う制御手段と、を備え、これにより上記の課題を解決する。

前記利得算出手段は、前記システムマージンが、予め設定された第１閾値以上であり、かつ、予め設定された第２閾値以下である場合に、前記利得を可変利得範囲の中央値に設定してもよい。

本発明によれば、全受信電力値に対する基地局装置からの共通制御チャネルの受信電力値の比、基地局装置以外の周辺局からの共通制御チャネルの受信電力値、フェージングの大きさ、および、基地局装置の周波数の内の少なくとも一つを測定し、その少なくとも一つに基づいてシステムマージンを算出するので、システムマージンαを最適な値に設定することができ、従来よりもカバーエリアの広い無線中継装置を提供することができる。

本発明の一実施形態の無線中継装置は、基地局装置からの送信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の送信信号を受信および増幅して基地局装置に送信する。本発明の一実施形態の無線中継装置は、基地局装置の共通制御チャネルの送信電力値および基地局装置からの共通制御チャネルの受信電力値に基づいて伝搬損失値を算出する伝搬損失算出手段と、全受信電力値に対する基地局装置からの共通制御チャネルの受信電力値の比、基地局装置以外の周辺局からの共通制御チャネルの受信電力値、フェージングの大きさ、および、基地局装置の周波数の内の少なくとも一つを測定し、その少なくとも一つに基づいてシステムマージンを算出するシステムマージン算出手段と、伝搬損失値から前記システムマージンを減算して利得を算出する利得算出手段と、利得を用いて自動利得制御を行う制御手段と、を備える。

従来の無線中継装置では、最も受信電力値が下がった場合を基準にして、システムマー
ジンを固定値に設定していたのに対して、本発明の一実施形態の無線中継装置では、システムマージン算出手段が、全受信電力値に対する基地局装置からの共通制御チャネルの受信電力値の比、基地局装置以外の周辺局からの共通制御チャネルの受信電力値、フェージングの大きさ、および、基地局装置の周波数の内の少なくとも一つを測定し、その少なくとも一つに基づいてシステムマージンを算出する。従って、無線中継装置の環境等に応じて適切なシステムマージンαを算出できるので、システムマージンαが無駄に過大な値に設定されるのを回避できる。利得算出手段は、上記式（１）に従って、伝搬損失値からシステムマージンαを減算して利得Ｇを算出し、制御手段は、利得Ｇを用いて自動利得制御を行う。αが無駄に過大な値に設定されないので、利得Ｇを従来よりも増大させることができる。利得Ｇを増大できれば、カバーエリアを増大させることができるので、結果として、本発明の一実施形態の無線中継装置は、従来の無線中継装置よりもカバーエリアを広くすることができる。

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に係る無線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無線中継装置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。

無線中継装置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、無線中継装置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、無線中継装置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、無線中継装置１００の構成を示すブロック図である。図２において、無線中継装置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、分配器１０５と、下り信号無線部１１０と、上り信号無線部１２０と、伝搬損失算出部１３０と、システムマージン算出部１４０と、利得算出部１５０と、利得制御部１６０と、を備える。下り信号無線部１１０は、低雑音増幅器１１１、可変減衰器１１２及び増幅器１１３を備え、上り信号無線部１２０は、低雑音増幅器１２１、可変減衰器１２２及び増幅器１２３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から入力された基地局装置４００からの送信信号を分配器１０５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通信端末装置２００からの送信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から出力された通信端末装置２００からの送信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基地局装置からの送信信号を屋内側アンテナ端子１０２へ出力する。

分配器１０５は、基地局装置４００からの送信信号を共用器１０３から入力し、下り信号無線部１１０、伝搬損失算出部１３０及びシステムマージン算出部１４０へ分配する。

下り信号無線部１１０は、分配器１０５から出力された基地局装置４００からの送信信号を、利得制御部１６０の制御に応じて増幅し、共用器１０４へ出力する。低雑音増幅器１１１は、共用器１０３から出力された基地局装置４００からの送信信号を、規定の増幅率により増幅する。可変減衰器１１２は、低雑音増幅器１１１から出力された信号を、利得制御部１６０の制御に応じて減衰率を可変させて減衰させる。増幅器１１３は、可変減衰器１１２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から出力された通信端末装置２００からの送信信号を、利得制御部１６０の制御に応じて増幅し、共用器１０３へ出力する。低雑音増幅器１２１は、共用器１０４から出力された通信端末装置２００からの送信信号を、規定の増幅率により増幅する。可変減衰器１２２は、低雑音増幅器１２１から出力された信号を、利得制御部１６０の制御に応じて減衰率を可変させて減衰させる。増幅器１２３は、可変減衰器１２２から出力された信号を、規定の増幅率により増幅する。

伝搬損失算出部１３０は、分配器１０５から出力された基地局装置からの送信信号に含まれる報知情報から、基地局装置４００からの共通制御チャネルの送信電力値（Tx_Power）、及び無線中継装置１００の共通制御チャネルの受信電力値（ＲＳＣＰ）を示す情報を抽出し、Tx_Power及びＲＳＣＰに基づいて、以下の式（２）により、伝搬損失値（PathLoss）を算出し、利得算出部１５０に出力する。なお、Tx_Power及びＲＳＣＰは、「３ＧＰＰ規格 ＴＳ ２５.２１５」に規定されている。
PathLoss＝Tx_Power−ＲＳＣＰ …（２）

システムマージン算出部１４０は、分配器１０５から出力された基地局装置からの送信信号に含まれる報知情報から、希望波１チップ当たりのエネルギー対帯域内受信電力密度比（Ｅｃ／Ｎ０）を抽出し、Ｅｃ／Ｎ０等に基づいてシステムマージンαを算出し、利得算出部１５０に出力する。なお、システムマージンαの算出の具体的な説明は後述する。

利得算出部１５０は、伝搬損失算出部１３０から出力された伝搬損失値、及び、システムマージン算出部１４０から出力されたシステムマージンαに基づいて、上記式（１）により、無線中継装置１００の利得Ｇを算出し、利得制御部１６０に出力する。

利得制御部１６０は、利得制御部１６０で算出された利得の値に基づいて、上り信号無線部１２０及び下り信号無線部１１０の増幅利得を制御する。

次に、システムマージンαの算出について具体的に説明する。システムマージンαは、上り回線及び下り回線のそれぞれの回線設計において、自動利得制御の運用条件を決める重要なファクタである。

システムマージンαを決定するにあたり、検討すべき項目は下り回線と上り回線とでそれぞれ異なる。下り回線では、屋内側で最低カバーしたいエリアの大きさと、無線中継装置１００として最低確保しておきたいマージンとのバランスを検討する必要があり、一方、上り回線では、基地局装置の容量劣化について検討する必要がある。

本発明では、下り回線を考慮してシステムマージンαを算出する。なお、下り回線に加えて上り回線を考慮してシステムマージンαを算出してもよい。下り回線において、基地局装置の共通制御チャネルの送信電力値をＬ（ＢＳ）、無線中継装置の共通制御チャネル
の送信電力値をＬ（ＲＥ）とすると、システムマージンαは、次式（３）で示される。なお、Tx_PowerはＬ（ＢＳ）と等しい値である。
α＝Ｌ（ＢＳ）−Ｌ（ＲＥ） …（３）

したがって、無線中継装置の共通制御チャネルの送信電力値Ｌ（ＲＥ）は、次式（４）で示される。
Ｌ（ＲＥ）＝Ｌ（ＢＳ）−α …（４）

また、運用状態における最大送信電力値に対するマージンＤは、無線中継装置の最大送信電力値をＴ_ｍａｘとすると、次式（５）で示される。
Ｄ＝Ｔ_ｍａｘ−Ｌ（ＲＥ） …（５）

式（４）及び式（５）から、マージンＤとシステムマージンαとの関係は、次式（６）で表される。したがって、αはＤの値により、決まることがわかる。
Ｄ＝Ｔ_ｍａｘ−Ｌ（ＢＳ）＋α
α＝Ｄ＋Ｌ（ＢＳ）−Ｔ_ｍａｘ …（６）

マージンＤを決定する要因として、例えば以下のものが挙げられる。
要素１：希望波１チップ当たりのエネルギー対帯域内受信電力密度比（Ｅｃ／Ｎ０）：Δ１
要素２：基地局装置以外の周辺局からの到来波の電力：Δ２
要素３：フェージングの影響：Δ３
要素４：その他、基地局装置の運用設計値：Δ４

なお、下記の説明では、Δ１、Δ２、Δ３及びΔ４を用いてマージンＤやシステムマージンαを算出する場合を例示するが、本発明はこれに限定されない。Δ１、Δ２、Δ３及びΔ４のうちの少なくとも一つを用いてマージンＤやシステムマージンαを算出すれば本発明と同様の効果は得られる。また、マージンＤやシステムマージンαの算出方法は下記の方法に限定されず、適宜算出することが可能である。

マージンＤは、例えば次式（７）で表すことができる。
Ｄ＝Δ１＋Δ２＋Δ３＋Δ４ …（７）

一般的に、無線中継装置によるエリア範囲を広く取りたい場合には、マージンＤを可能な限り少なくすることが望ましい。本実施の形態は、式（３）のΔ１、Δ２、Δ３及びΔ４のマージン要素を、無線中継装置１００で監視し、これらに基づいて最適なマージンＤ及びシステムマージンαを算出し、最適な自動利得制御を行うことができる。

以下、具体的な各マージン要素およびその算出例について説明する。

［要素１］
所定の基地局装置のカバーエリア内に存在する通信中の通信端末装置の数を反映する要素である。この要素は、例えば、希望波１チップ当たりのエネルギー対帯域内受信電力密度比（Ｅｃ／Ｎ０）を用いて表される。ここで、Ｅｃは、基地局装置４００からの共通制御チャネル（パイロットチャネル）の受信電力値（ＲＳＣＰと等しい）であり、Ｎ０は無線中継装置が受信する全受信電力値である。なお、Ｅｃ／Ｎ０については、例えば３ＧＰＰの規格書（３ＧＰＰ ＴＳ ２５．１３３ Ｖ３．２２．０（２００５―０９））の第１０頁において、Ｅｃ／Ｉｏとして説明されている。

無線中継装置１００のシステムマージン算出部１４０および伝播損失算出部１３０は、
所定の基地局装置から送信された信号からＥｃ／Ｎ０を測定し、下記式（８）に従ってΔ１を算出する。
Δ１＝−Ｅｃ／Ｎ０ …(８)

以下、図３および図４を用いてより詳細に説明する。図３は、所定の基地局装置のカバーエリア内に通信中の通信端末装置が存在しない場合のＥｃ／Ｎｏの大きさを説明するための図である。図４は、所定の基地局装置のカバーエリア内に４台の通信中の通信端末装置が存在する場合のＥｃ／Ｎｏの大きさを説明するための図である。

所定の基地局装置のカバーエリア内に通信中の通信端末装置が存在しない場合、図３に示すように、基地局装置が送信するエネルギーの大きさは基地局装置４００からの共通制御チャネルの電力値である。この場合、無線中継装置１００は、上記共通制御チャネルおよび、無線中継装置１００自身が有する雑音を受信するので、Ｅｃ／Ｎｏは上記共通制御チャネルの電力値と無線中継装置１００自身が有する雑音との和で表される。

一方、所定の基地局装置のカバーエリア内に４台の通信中の通信端末装置が存在する場合、図４に示すように、基地局装置が送信するエネルギーの大きさは、基地局装置４００からの共通制御チャネルの電力値と、基地局装置４００からの４台の通信端末装置に対する通信のための送信電力との和である。この場合、無線中継装置１００は、上記共通制御チャネルと、４台の通信端末装置に対する通信のための送信信号と、無線中継装置１００自身が有する雑音を受信するので、Ｅｃ／Ｎｏは、上記共通制御チャネルの電力値と４台の通信端末装置に対する通信のための送信電力と無線中継装置１００自身が有する雑音との和で表わされる。

所定の基地局装置のカバーエリア内に通信中の通信端末装置が存在しない場合（図３）と存在する場合（図４）とを比較すると、Ｅｃ／Ｎｏは、通信端末装置が存在しない場合の方が大きくなるので、Δ１は上記式（８）により小さくなる。また、カバーエリア内に存在する通信中の通信端末装置の数が少ないほど、Ｅｃ／Ｎｏは大きくなるので、Δ１は上記式（８）により小さくなる。結果として、システムマージンＤの値を不要に大きな値にすることが無く、最終的に式（１）のゲインＧを十分大きな値にすることができる。

［要素２］
希望基地局装置以外の周辺基地局装置（周辺局）からの到来波の電力による影響を反映する要素である。無線中継装置１００のシステムマージン算出部１４０および伝播損失算出部１３０は、希望基地局装置および周辺局から送信された信号から共通制御チャネルの受信電力値（ＲＳＣＰ）を測定し、希望基地局装置からの共通制御チャネルの受信電力値（ＲＳＣＰ）を差し引いてΔ２を算出する。

以下、具体的なΔ２の算出例を図５を参照しながら説明する。図５は、特定の無線中継装置１００の周辺に３台の基地局装置（Ａ局、Ｂ局、Ｃ局）が配置された場合のΔ２を説明するための図である。ここで、Ａ局、Ｂ局およびＣ局から無線中継装置１００が受信する共通制御チャネルの電力値（ＲＳＣＰ）を、それぞれ、ＡdBm、ＢdBm、ＣdBm（Ａ＞Ｂ＞Ｃ）と仮定する。希望基地局は、共通制御チャネルの受信電力値が一番高い局であるため、希望基地局はＡ局であり、Ｂ局およびＣ局は周辺局である。なお、周辺局は、無線中継装置１００の受信電力限界値以上、かつ、希望基地局Ａ局からの受信電力値未満の基地局装置である。

Δ２は、希望基地局Ａ局と、周辺局Ｂ局およびＣ局とからの共通制御チャネルの受信電力値（ＲＳＣＰ）の総和から、希望基地局Ａ局の共通制御チャネルの受信電力値を引いた値であるため、次式（９）であらわされる。なお、総和の計算は、ｄＢｍを真値に変更し
て足し算を行っている。
Δ２＝１０Ｌｏｇ（１０^{（Ａ／１０）}＋１０^{（Ｂ／１０）}＋１０^{（Ｃ／１０）})−Ａ
…（９）

周辺局からの共通制御チャネルの受信電力値の大きさが小さいほど、また、周辺局の数が少ないほど、Δ２は小さくなる。結果として、システムマージンＤの値を不要に大きな値にすることが無く、最終的に式（１）のゲインＧを十分大きな値にすることができる。

［要素３］
フェージング（マルチパスによる影響を含む）による影響を反映する要素である。フェージングはfast fading（短区間変動）とslow fading（長区間変動）との両方があり、slow fadingに注目するかfast fadingに注目するかで、Δ３を決定しても良い。

図６は、fast fadingおよびslow fadingを説明する図である。図６において、横軸は時間、縦軸は利得である。

移動伝搬路では通信端末装置周辺の建物などにより反射、回折され、路上に定在波を形成する。通信端末装置２００がこの定在波の中にいると変動幅が２０ｄＢ以上、変動周波数が数十Ｈｚの激しいフェージングが起きる。この定在波によって起こるフェージングをfast fadingという。一方、伝搬路の途中にある建物などによって減衰され、数十ｍ周期
の比較的ゆっくりしたフェージングをslow fadingという。

例えば、共通制御チャネルの受信電力値が高い場合には、基地局装置が見通せる場所に屋外アンテナを設置できたと考えることができる。この場合、フェージングは少ないと考えslow fadingをΔ３と考える。この場合は、Δ３は数ｄＢになる。一方、共通制御チャネルの受信電力値が低い場合には、基地局装置から離れた場所に屋外アンテナが設置されたと考えることができる。この場合、フェージングの影響があると考え、Δ３の値を増やす。但し、Δ３をfast fadingの影響を考え過ぎて大きくしすぎると利得も小さくなるので配慮が必要である。

次に図７を参照しながら、上記に比べてより精度良くΔ３を決定するための方法を説明する。図７は、Ｔ時間における無線中計装置１００の共通制御チャネルの受信電力値（ＲＳＣＰ）を表す。縦軸が共通制御チャネルの受信電力値（ＲＳＣＰ）を表し、横軸は時間を表す。

無線中継装置１００のシステムマージン算出部１４０および伝播損失算出部１３０は、図７に示すように共通制御チャネルの受信電力値（ＲＳＣＰ）を検出する。次にこの共通制御チャネルの受信電力値の検出結果から、共通制御チャネルの受信電力値の中央値または平均値（R(T)）を算出し、さらに、共通制御チャネルの受信電力値の最大値（MaxR）を検出する。次に下記式（１０）に従ってΔ３を算出する。
Δ３（Ｔ）＝MaxR ―R(T) …（１０）

なお、共通制御チャネルの受信電力値の中央値または平均値（R(T)）を算出する場合、検出した全ての時間の共通制御チャネルの受信電力値（ＲＳＣＰ）のデータを用いる必要は無く、最大または最小の端部データ（全データの数％程度）を用いないで算出してもよい。

R(T) とMaxRとの差が小さいほど、すなわち、フェージングの影響が小さいほど、Δ３は小さくなる。結果として、システムマージンＤの値を不要に大きな値にすることが無く、最終的に式（１）のゲインＧを十分大きな値にすることができる。

［要素４］
基地局装置の運用設計値に依存する要素である。具体的には、例えば基地局装置４００が何種類の異なる周波数の電波を送信するかに依存する。

無線中継装置１００のシステムマージン算出部１４０および伝播損失算出部１３０は、共通制御チャネルの受信電力値（ＲＳＣＰ）を測定し、周波数がいくつ含まれるかを検出する。検出した周波数の数をＮとすると、下記式（１１）より真数をｄＢに変換し、Δ４を算出する。
Δ４＝１０log(N) …（１１）

例えば、基地局装置が２つの異なる周波数の電波を送信する場合、無線中計装置の共通制御チャネルの受信電力は３ｄＢ上がる。

無線中継装置が受信する周波数の数が小さいほど、Δ４は小さくなる。結果として、システムマージンＤの値を不要に大きな値にすることが無く、最終的に式（１）のゲインＧを十分大きな値にすることができる。

上記の方法により、システムマージンαを精度よく求めることができ、適切な自動利得制御が可能になる。

次に、本実施の形態に係る無線中継装置における自動利得制御の動作について図８に示すフロー図を用いて詳細に説明する。図８において、Ｓはフローの各ステップを示す。なお、前提として、無線中継装置１００設置時に、無線中継装置１００によるカバーエリアの決定、無線中継装置１００の共通制御チャネルの送信電力値の決定、基地局装置の共通制御チャネルの送信電力値の決定がそれぞれ行われる。また、自動利得制御を行うタイミングとして、無線中継装置の起動時、又はＲＳＣＰ、Ｅｃ／Ｎ０の所定時間内における変動幅が所定の基準値より大きい時、等が挙げられる。

まず、ステップＳ１で基地局装置から報知情報を受信する。次いで、ステップＳ２で受信した報知情報からTx_Power、ＲＳＣＰ、及びＥｃ／Ｎ０を抽出する。また、基地局装置で運用しているｆ数についても検出する。

次いで、ステップＳ３で、Tx_Power及びＲＳＣＰに基づいて、PathLossを算出する。

次いで、ステップＳ４で、ＲＳＣＰにより、フェージングの影響がどの程度であるか予測し、各要素の値を決定する。次いで、ステップＳ５で、上記各要素の値により上述した方法によりシステムマージンαを算出する。

次いで、ステップＳ６で、PathLoss及びシステムマージンαから無線中継装置１００の利得を算出し、ステップＳ７で、ステップＳ６に基づく利得に応じて信号の増幅を行う。

以上のように、本実施の形態によれば、無線中継装置１００はシステムマージンαを算出するシステムマージン算出部１４０を備えているので、システムマージンαを逐次最適な値に設定することができる。すなわち、従来の無線中継装置では、システムマージンが、最も受信電力値が下がった場合を基準にして設定された固定値であったのに対して、無線中継装置１００では、システムマージンαを最適な値に設定することができる。従って、例えば無線中継装置１００の設置されているエリアの電界強度が変動した場合、システムマージンを無駄に過大な値に設定することなく、電界強度に応じて最適値に設定できるので、上記（１）式の利得Ｇを十分大きな値にすることができる。結果として、無線中継
装置のカバーエリアを従来よりも広くすることができる。

なお、無線中継装置１００は、運用中に、例えば所定の時間毎にシステムマージンαを算出することができ、上記式（１）から所定の時間毎にＧを算出することができる。無線中継装置１００は、システム設計上、システムマージンαの最小限界値および最大限界値を有していてもよい。システムマージンαが最小限界値または最大限界値を超えた場合には、無線中継装置１００を強制的に停止させる。なお、強制的に停止させるか否かは、システムマージンαが最小限界値または最大限界値を所定時間越えたか、あるいは、所定回数超えたかを考慮して決定しても良い。

（実施の形態２）
実施の形態１により、最適なカバーエリアを提供することができた。実施の形態２では、セルブリージング機能が最大限発揮できるように、利得制御パラメータを自動的に調整する機能について説明する。

本発明の実施の形態２に係る無線中継装置の構成は、図１及び図２と同様であるため説明を省略する。

無線中継装置１００により、カバーしたいエリア範囲が決まる場合には、無線中継装置１００の送信電力値を予め設定することも可能である。

この場合、上記式（１）で算出される利得Ｇによって決定される送信電力値が、予め設定された送信電力値の範囲内にある場合には、fast fading／slow fadingを考慮したセルブリージング防止制御、すなわち、無線中継装置１００の利得を可変利得範囲の中央値に近づける制御を実行する。

例えば、無線中継装置１００の仕様が、最大利得「７０ｄＢ」、可変利得「３０ｄＢ」である場合、すなわち、可変利得範囲が「４０ｄＢから７０ｄＢ」である場合、無線中継装置１００は、可変利得範囲の中央値である５５ｄＢに利得を近づける制御を実行する。

図９は、本実施の形態に係る無線中継装置１００の利得を可変利得範囲の中央値に合わせる効果を説明する図であり、横軸に時間、縦軸に利得をとる。

図９に示すように、無線中継装置１００の利得の５５ｄＢラインを、中央線Ａに合わせることにより、長区間変動の＋／−の変動に最も有効に対応可能になる。

例えば、ＲＳＣＰ＝−６４ｄＢｍ、Tx_Power＝３０ｄＢｍの場所で、利得を５５ｄＢとするためには、５５ｄＢ＝（３０ｄＢｍ−（−６４ｄＢｍ））−αとなり、α＝３９ｄＢと決定できる。但し、このシステムマージンαは、無線中継装置１００の過入力状態では、基地局装置４００の干渉を抑えるために利得を下げる必要がある。また、弱電界状態では、無線中継装置１００でカバーするエリア範囲を維持するために利得を上げていく必要がある。このように、無線中継装置１００は、可変利得範囲の中央値に利得を近づけるセルブリージング防止制御を常に実行することができるわけではない。したがって、次式（１２）に示すように、システムマージンαが、過入力から規定される閾値ＴＨ_ｍｉｎ以上、弱電界から規定される閾値ＴＨ_ｍａｘ以下で有る場合に、無線中継装置１００は、可変利得範囲の中央値に利得を近づける制御を実行する。
ＴＨ_ｍｉｎ≦ α ≦ ＴＨ_ｍａｘ …（１２）

次に、実際の適用例について図１０及び図１１を用いて説明する。図１０及び図１１は、無線中継装置１００の利得と受信電力値との関係を示す図である。

無線中継装置１００の最大送信電力値Ｔmaxが２５ｄＢｍ、上記式（３）により規定さ
れるＤが１５ｄＢとすると、上記式（５）により、無線中継装置１００の送信電力値は１０ｄＢｍとなる。

また、基地局装置４００の送信電力値が３０ｄＢｍとすると、上記式（６）より、システムマージンαは２０ｄＢとなる。

しかし、設置エリア的に、無線中継装置１００に求められる送信電力値が０ｄＢｍで良いとすれば、Ｄ＝２５ｄＢで良いことになる。

この場合、図１１に示すように、図１０に示す利得と受信電力値を示したグラフ６０１は、右側にシフトする（図１１の太実線グラフ７０１）。このことは、無線中継装置１００の利得としては、グラフ６０１とグラフ７０１との間であれば良いことを示しており、この範囲において、無線中継装置１００は、可変利得範囲の中央値である５５ｄＢになるように利得を制御する。

次に、本実施の形態に係る無線中継装置における自動利得制御の動作について図１２に示すフロー図を用いて詳細に説明する。図１２において、Ｓはフローの各ステップを示す。なお、前提として、無線中継装置１００設置時に、無線中継装置１００によるカバーエリアの決定、及び、無線中継装置１００の共通制御チャネルの送信電力値の決定が行われる。また、自動利得制御を行うタイミングとして、無線中継装置の起動時、又はＲＳＣＰ、Ｅｃ／Ｎ０の所定時間内における変動幅が所定の基準値より大きい時、等が挙げられる。

まず、ステップＳ１１で基地局装置から報知情報を受信する。次いで、ステップＳ１２で受信した報知情報からTx_Power、ＲＳＣＰ、及びＥｃ／Ｎ０を抽出する。また、基地局装置で運用しているｆ数についても検出する。

次いで、ステップＳ１３で、Tx_Power及びＲＳＣＰに基づいて、PathLossを算出する。

次いで、ステップＳ１４で、ＲＳＣＰにより、フェージングの影響がどの程度であるか予測し、各要素の値を決定する。次いで、ステップＳ１５で、上記各要素の値により上述した方法によりシステムマージンαを算出する。

次いで、ステップＳ１６で、システムマージンαが、閾値ＴＨ_ｍｉｎ以上、閾値ＴＨ_ｍａｘ以下で有るか否かを判断する。システムマージンαが、閾値ＴＨ_ｍｉｎ以上、値ＴＨ_ｍａｘ以下で有る場合（ステップＳ１６；ＹＥＳ）、ステップＳ１７で、可変利得範囲の中央値に近づけるように利得を制御する。一方、システムマージンαが、閾値ＴＨ_ｍｉｎより小さいか、あるいは、閾値ＴＨ_ｍａｘより大きい場合（ステップＳ１６；ＮＯ）、ステップＳ１８で、PathLoss及びシステムマージンαから無線中継装置の利得を算出する。

そして、ステップＳ１９で、ステップＳ１７あるいはステップＳ１８に基づく利得に応じて信号の増幅を行う。

このように、本実施の形態では、利得を可変利得範囲の中央値に設定するセルブリージング防止制御を実行するので、セルブリージング機能が最大限発揮できるように、利得制御パラメータを自動的に調整することができる。

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。無線中継装置を有するシステムであればどのような装置にも適用できる。

また、上記各実施の形態では、無線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。

また、上記無線中継装置を構成する各回路部の種類、数及び接続方法などは前述した実施の形態に限られない。

２００６年８月２９日出願の特願２００６−２３２４２８の日本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、基地局装置と通信端末装置との間で送受信されるべき信号を受信し、増幅し、送信する無線中継装置に用いるに好適である。

本発明の実施の形態１に係る無線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に係る無線中継装置の構成を示すブロック図 基地局装置のカバーエリア内に通信中の通信端末装置が存在しない場合のＥｃ／Ｎｏの大きさを説明するための図 基地局装置のカバーエリア内に４台の通信中の通信端末装置が存在する場合のＥｃ／Ｎｏの大きさを説明するための図 無線中継装置の周辺に３台の基地局装置が配置された場合のΔ２を説明するための図 無線中継装置のfast fading／slow fadingを説明する図 Ｔ時間における無線中計装置の受信電力値を表すグラフ 本発明の実施の形態１に係る無線中継装置における自動利得制御の動作を示すフロー図 本発明の実施の形態２に係る無線中継装置の利得を中央値に合わせる効果を説明する図 本発明の実施の形態２に係る無線中継装置の利得と受信電力値の関係を示す図 本発明の実施の形態２に係る無線中継装置の利得と受信電力値の関係を示す図 本発明の実施の形態２に係る無線中継装置における自動利得制御の動作を示すフロー図

Claims (2)

1. 基地局装置からの送信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、前記カバーエリア内に位置する通信端末装置からの送信信号を受信および増幅して前記基地局装置に送信する無線中継装置であって、
   前記基地局装置の共通制御チャネルの送信電力値および前記基地局装置からの共通制御チャネルの受信電力値に基づいて伝搬損失値を算出する伝搬損失算出手段と、
   全受信電力値に対する前記基地局装置からの共通制御チャネルの受信電力値の比、前記基地局装置以外の周辺局からの共通制御チャネルの受信電力値、フェージングの大きさ、および、前記基地局装置の周波数の内の少なくとも一つを測定し、前記少なくとも一つの測定値に基づいてシステムマージンを算出するシステムマージン算出手段と、
   前記伝搬損失値から前記システムマージンを減算して利得を算出する利得算出手段と、
   前記利得を用いて自動利得制御を行う制御手段と、
   を備える無線中継装置。
2. 前記利得算出手段は、前記システムマージンが、予め設定された第１閾値以上であり、かつ、予め設定された第２閾値以下である場合に、前記利得を可変利得範囲の中央値に設定する請求項１に記載の無線中継装置。

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