JP5743756B2 - アイソレーション調整装置、アイソレーション調整方法及びコンピュータプログラム - Google Patents

Description

本発明は、アイソレーション調整装置、アイソレーション調整方法及びコンピュータプログラム

従来、直接中継型レピータ装置では、回り込み発振を避けるために、サービスエリア構築向けアンテナ（以下、サービスアンテナという）と親局向けアンテナ（以下、ドナーアンテナという）間のアイソレーションを確保することが行われている。アンテナ間のアイソレーションを確保する技術としては、サービスアンテナとドナーアンテナ間の離隔を十分にとること、アンテナ自体のフロントバック比やサイドローブ比を改善すること、サービスアンテナとドナーアンテナ間の偏波を直交偏波の関係（垂直偏波と水平偏波、右旋円偏波と左旋円偏波など）とすること、などが知られている。サービスアンテナとドナーアンテナが特に背面合わせ（サービスアンテナとドナーアンテナの離角が１８０度）のときに、サービスアンテナとドナーアンテナ間の偏波の関係を直交偏波にすることにより、アイソレーションを特に改善することができる。

しかしながら、サービスアンテナとドナーアンテナ間の離角が小さいとアンテナ間の直接結合の成分が、単純なバックローブ間の結合だけでなく、メインビームによる結合も含まれるので、サービスアンテナとドナーアンテナ間の偏波の直交性が崩れてしまい、アイソレーションが劣化する可能性がある。また、サービスアンテナの周辺に反射物が存在すると、サービスアンテナから放射された電波は反射波となってドナーアンテナに入力される。このとき、送信波の偏波が反射波となっても保存される場合には、ドナーアンテナの偏波がサービスアンテナの偏波と直交関係であれば、ドナーアンテナは反射波を受けにくいためアイソレーションが改善できる。しかし、反射波は一般的に散乱により交差偏波を生じるため、送信波の偏波が完全には保存されず、伝送路において直交性が崩れてしまいアイソレーションが劣化する可能性がある。この崩れた直交性を補正することで、アイソレーションを改善する技術が例えば特許文献１に記載されている。特許文献１に記載の従来技術では、可変位相器を用いて最良の移相量を測定し、可変位相器を用いて最良の移相量だけ位相を補正している。

特開２０１０−０８１３０７号公報

しかし、上述した特許文献１に記載の従来技術では、実際の運用時にも可変位相器を用いて位相を調整しているので、直接中継型レピータ装置には、常時、高価な可変位相器を備えておく必要であり、コストアップの一要因になっている。このため、運用時には、可変位相器の代わりに、安価な位相補正ケーブルを用いて位相を調整したいという要求がある。

ここで問題となるのが、送信と受信とに別々の周波数を割り当てる周波数分割複信（Frequency Division Duplex：ＦＤＤ）方式の場合である。アイソレーション特性は周波数特性を持つので、ＦＤＤ方式の場合には送信帯域と受信帯域とでアイソレーションの周波数特性が異なる。一方、位相補正ケーブルは、ケーブル長によって移相量が決まる。従って、同じ位相補正ケーブルでは、送信と受信の両方の最良の移相量を満たすことは難しい。このため、どのくらいのケーブル長の位相補正ケーブルを使用すればよいのかを判断することが課題である。

本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、ＦＤＤ方式の直接中継型レピータ装置において、サービスアンテナとドナーアンテナ間のアイソレーションを改善するために同じ位相補正ケーブルで送信と受信の両方の位相を調整する際に、どのくらいのケーブル長の位相補正ケーブルを使用すればよいのかを判断することができる、アイソレーション調整装置、アイソレーション調整方法及びコンピュータプログラムを提供することを課題とする。

上記の課題を解決するために、本発明に係るアイソレーション調整装置は、ＦＤＤ方式の直接中継型レピータ装置においてサービスアンテナとドナーアンテナ間のアイソレーションを改善するために同じ位相補正ケーブルで送信と受信の両方の位相を調整する際に、位相補正ケーブルの判定を行うアイソレーション調整装置であり、ケーブル長が異なる複数の位相補正ケーブル毎に移相量のデータを格納する第１のデータベースと、前記直接中継型レピータ装置の受信帯域及び送信帯域に対し、移相量毎に、前記サービスアンテナと前記ドナーアンテナ間のアイソレーション量の受信帯域の測定値と送信帯域の測定値とを格納する第２のデータベースと、前記位相補正ケーブルの移相量に対応する前記アイソレーション量の受信帯域の測定値と送信帯域の測定値とのうち小さい方を当該位相補正ケーブルのアイソレーション量とし、アイソレーション量が最大である位相補正ケーブルを選択する判定部と、を備えたことを特徴とする。

本発明に係るアイソレーション調整装置において、前記判定部は、前記受信帯域のアイソレーション量の測定値と前記送信帯域のアイソレーション量の測定値とを比較する際に、受信帯域と送信帯域の別に重み付けを行う、ことを特徴とする。

本発明に係るアイソレーション調整装置においては、前記サービスアンテナと前記ドナーアンテナ間の信号の位相を変化させる可変位相器と、前記サービスアンテナと前記ドナーアンテナ間のアイソレーション量を測定するネットワークアナライザと、前記可変位相器に移相量を指示し、この指示した移相量に対応するアイソレーション量の測定値を前記ネットワークアナライザから受け取り、移相量とアイソレーション量の測定値との組のデータを前記第２のデータベースに記録する制御部と、を備えたことを特徴とする。

本発明に係るアイソレーション調整方法は、ＦＤＤ方式の直接中継型レピータ装置においてサービスアンテナとドナーアンテナ間のアイソレーションを改善するために同じ位相補正ケーブルで送信と受信の両方の位相を調整する際に、位相補正ケーブルの判定を行うアイソレーション調整方法であり、第１のデータベースが、ケーブル長が異なる複数の位相補正ケーブル毎に移相量のデータを格納するステップと、第２のデータベースが、前記直接中継型レピータ装置の受信帯域及び送信帯域に対し、移相量毎に、前記サービスアンテナと前記ドナーアンテナ間のアイソレーション量の受信帯域の測定値と送信帯域の測定値とを格納するステップと、判定部が、前記位相補正ケーブルの移相量に対応する前記アイソレーション量の受信帯域の測定値と送信帯域の測定値とのうち小さい方を当該位相補正ケーブルのアイソレーション量とし、アイソレーション量が最大である位相補正ケーブルを選択するステップと、
を含むアイソレーション調整方法。

本発明に係るコンピュータプログラムは、ＦＤＤ方式の直接中継型レピータ装置においてサービスアンテナとドナーアンテナ間のアイソレーションを改善するために同じ位相補正ケーブルで送信と受信の両方の位相を調整する際に、位相補正ケーブルの判定を行うアイソレーション調整処理を行うためのコンピュータプログラムであって、第１のデータベースに、ケーブル長が異なる複数の位相補正ケーブル毎に移相量のデータを格納させるステップと、第２のデータベースに、前記直接中継型レピータ装置の受信帯域及び送信帯域に対し、移相量毎に、前記サービスアンテナと前記ドナーアンテナ間のアイソレーション量の受信帯域の測定値と送信帯域の測定値とを格納させるステップと、前記位相補正ケーブルの移相量に対応する前記アイソレーション量の受信帯域の測定値と送信帯域の測定値とのうち小さい方を当該位相補正ケーブルのアイソレーション量とし、アイソレーション量が最大である位相補正ケーブルを選択するステップと、
をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラム。

本発明によれば、ＦＤＤ方式の直接中継型レピータ装置において、サービスアンテナとドナーアンテナ間のアイソレーションを改善するために同じ位相補正ケーブルで送信と受信の両方の位相を調整する際に、どのくらいのケーブル長の位相補正ケーブルを使用すればよいのかを判断することができる。

本発明の一実施形態に係るアイソレーション調整装置１の構成を示すブロック図である。 同実施形態に係る運用時の直接中継型レピータ装置１０の構成例である。 本発明の一実施形態に係るアイソレーション調整処理のフローチャートである。 本発明の一実施形態に係るアイソレーション調整処理のフローチャートである。

以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るアイソレーション調整装置１の構成を示すブロック図である。アイソレーション調整装置１は、ＦＤＤ方式の直接中継型レピータ装置１０において、ドナーアンテナ１１とサービスアンテナ１２間のアイソレーションを改善するために、どのくらいの移相量（ケーブル長）の位相補正ケーブルを使用すればよいのかを判断する。図２に、本実施形態に係る運用時の直接中継型レピータ装置１０の構成例を示す。図２に示されるように、運用時には、直接中継型レピータ装置１０において、位相補正ケーブルＣを使用して送信と受信の両方の位相を調整する。無線機２０は、ＦＤＤ方式の直接中継機能を有する。

図１において、アイソレーション調整装置１は、可変位相器２と制御部３とネットワークアナライザ４とデータベース５と判定部６とを備える。可変位相器２は、サービスアンテナ１２の水平偏波ポートＨに接続される端子Ｐと２分配器１４の間に、試験用ケーブルＡ及びＢを用いて接続される。可変位相器２は、制御部３から指示された移相量だけ位相をずらすことにより、サービスアンテナ１２を介した送信信号及び受信信号の位相を補正することができる。

ネットワークアナライザ４は、ドナーアンテナ１１が接続される２分配器１３とサービスアンテナ１２が接続される２分配器１４とに接続される。ネットワークアナライザ４は、ドナーアンテナ１１とサービスアンテナ１２間のアイソレーション量を測定する。ネットワークアナライザ４は、アイソレーション量の測定値を制御部３に出力する。

制御部３は、可変位相器２に対して移相量を指示し、この指示した移相量に対応するアイソレーション量の測定値をネットワークアナライザ４から受け取る。制御部３は、移相量とアイソレーション量の測定値との組のデータをデータベース５に記録する。

データベース５は、制御部３から受け取った、移相量とアイソレーション量の測定値との組のデータを格納する。又、データベース５は、直接中継型レピータ装置１０の運用時に使用可能な位相補正ケーブルのケーブル長ごとに、移相量のデータを有する。例えば、位相補正ケーブルは、移相量が０度から１０度刻みで３５０度まで、合計３６種類が利用可能である。

判定部６は、データベース５内のデータを用いて、運用時に直接中継型レピータ装置１０で使用する位相補正ケーブルＣを判定する。この判定結果である位相補正ケーブルＣは、図２に示されるように、直接中継型レピータ装置１０において、サービスアンテナ１２の水平偏波ポートＨに接続される端子Ｐと２分配器１４の間を接続するケーブルとして使用される。これにより、位相補正ケーブルＣを用いて、サービスアンテナ１２を介した送信信号及び受信信号の位相を補正することができる。

なお、直接中継型レピータ装置１０において、２分配器１３及び１４は、３ｄＢ方向性結合器であってもよい。又、垂直水平偏波（ＶＨ偏波）は、±４５度偏波であってもよく、又は、右旋／左旋偏波であってもよい。

次に、図３、図４を参照して、図１に示すアイソレーション調整装置１の動作を説明する。図３、図４は、本実施形態に係るアイソレーション調整処理のフローチャートである。

まず変数を説明する。
P1[deg]：制御部３が可変位相器２に指示する受信帯域の移相量。
ΔP1[deg]：受信帯域の移相量P1の変更量の単位（ステップ量）。
P2[deg]：制御部３が可変位相器２に指示する送信帯域の移相量。
ΔP2[deg]：送信帯域の移相量P2の変更量の単位（ステップ量）。
P3[deg]：位相補正ケーブルの移相量。
ΔP3[deg]：移相量P3の変更量の単位（ステップ量）。
ISO1：受信帯域におけるアイソレーション量の測定値。
ISO2：送信帯域におけるアイソレーション量の測定値。
ISO3：移相量P3に対応するアイソレーション量。

［測定段階］
図３を参照して、アイソレーション量を測定する段階の処理を説明する。

ステップＳ１：制御部３は、可変位相器２、ネットワークアナライザ４、及び、データベース５内の移相量とアイソレーション量の測定値との組のデータの記憶領域を初期化する。又、制御部３は、可変位相器２に対して移相量P1と移相量P2を共に０に設定する。この初期化の段階では、可変位相器２は受信帯域の位相も、送信帯域の位相も、ずらさない（P1=P2=０度）。

ステップＳ２：制御部３は、ネットワークアナライザ４に対して、アイソレーション量の測定を指示する。これにより、ネットワークアナライザ４は、受信帯域のアイソレーション量と、送信帯域のアイソレーション量とを測定する。ネットワークアナライザ４は、測定結果であるアイソレーション量の測定値ISO1及びISO2を制御部３に出力する。制御部３は、受信帯域に係る移相量P1及びアイソレーション量の測定値ISO1と、送信帯域に係る移相量P2とアイソレーション量の測定値ISO2との組のデータをデータベース５に記録する。

ステップＳ３：制御部３は、受信帯域の移相量P1が３６０度以上であるかを判断する。この結果、受信帯域の移相量P1が３６０度以上である場合にはステップＳ５に進む。一方、受信帯域の移相量P1が３６０度未満である場合にはステップＳ４に進む。

ステップＳ４：制御部３は、受信帯域の移相量P1にステップ量ΔP1を加算して、可変位相器２に設定する。これにより、可変位相器２は、受信帯域の位相を移相量P1だけずらし、且つ、送信帯域の位相を移相量P2だけずらす。この後、ステップＳ２に戻る。

ステップＳ５：制御部３は、送信帯域の移相量P2が３６０度以上であるかを判断する。この結果、送信帯域の移相量P2が３６０度以上である場合には図４のステップＳ１１に進む。一方、送信帯域の移相量P2が３６０度未満である場合にはステップＳ６に進む。

ステップＳ６：制御部３は、送信帯域の移相量P2にステップ量ΔP2を加算して、可変位相器２に設定する。これにより、可変位相器２は、受信帯域の位相を移相量P1だけずらし、且つ、送信帯域の位相を移相量P2だけずらす。この後、ステップＳ２に戻る。

上記図３のステップＳ５で送信帯域の移相量P2が３６０度以上である場合には、アイソレーション量を測定する段階の処理が終了する。この結果、データベース５には、受信帯域の移相量P1が０度からステップ量ΔP1刻みで３６０度までの値と、送信帯域の移相量P2が０度からステップ量ΔP2刻みで３６０度までの値との組合せ毎に、移相量P1に対応するアイソレーション量の測定値ISO1と移相量P2に対応するアイソレーション量の測定値ISO2とが格納される。

［判定段階］
図４を参照して、位相補正ケーブルを判定する段階の処理を説明する。

ステップＳ１１：判定部６は、データベース５から、受信帯域の移相量P1が０度かつ送信帯域の移相量P2が０度である組の移相量P1に対応するアイソレーション量の測定値ISO1と移相量P2に対応するアイソレーション量の測定値ISO2とを読み出す。そして、判定部６は、その読み出した「P1＝0、ISO1」を受信帯域の初期データとし、「P2＝0、ISO2」を送信帯域の初期データとする。

ステップＳ１２：判定部６は、データベース５から、各位相補正ケーブルについて、移相量P3のデータを読み出す。そして、判定部６は、その読み出した中で最小の移相量P3を、移相量P3の初期値とする。

ステップＳ１３：判定部６は、移相量P3が３６０度以上であるかを判断する。この結果、移相量P3が３６０度以上である場合にはステップＳ１８に進む。一方、移相量P3が３６０度未満である場合にはステップＳ１４に進む。

ステップＳ１４：判定部６は、データベース５から、移相量P3に対応する「受信帯域におけるアイソレーション量の測定値ISO1と、送信帯域におけるアイソレーション量の測定値ISO2の組」を読み出す。具体的には、データベース５において、「P1＝P3、P2＝P3」に関連付けられている「アイソレーション量の測定値ISO1、アイソレーション量の測定値ISO2」を検索して読み出す。

ステップＳ１５：判定部６は、ステップＳ１４で取得した「アイソレーション量の測定値ISO1」と「アイソレーション量の測定値ISO2」のうち、小さい方のアイソレーション量の測定値を、移相量P3に対応するアイソレーション量ISO3とする。

ステップＳ１６：判定部６は、受信帯域の初期データ「P1＝0、ISO1」と送信帯域の初期データ「P2＝0、ISO2」においてアイソレーション量の測定値ISO1及びISO2のうち小さい方のアイソレーション量の測定値と、ステップＳ１５で求めたアイソレーション量ISO3との差分を計算する。判定部６は、この差分を、移相量P3に対応するアイソレーション量の改善量ΔISOとする。そして、判定部６は、「移相量P3」と「アイソレーション量ISO3」と「アイソレーション量の改善量ΔISO」とを関連付けてデータベース５に格納する。

ステップＳ１７：判定部６は、移相量P3にステップ量ΔP3を加算する。この後、ステップＳ１３に戻る。移相量P3のステップ量ΔP3は、位相補正ケーブル間の移相量P3の変更量の単位に対応する。例えば、位相補正ケーブルは、移相量P3が０度から１０度（ΔP3＝１０度）刻みで３５０度まで、合計３６種類が利用可能である。

ステップＳ１８：ステップＳ１３で移相量P3が３６０度以上である場合、全ての位相補正ケーブルについて、「移相量P3」と「アイソレーション量ISO3」と「アイソレーション量の改善量ΔISO」とが関連付けてデータベース５に格納されている。判定部６は、データベース５から、アイソレーション量ISO3が最大である「移相量P3」及び「アイソレーション量の改善量ΔISO」を読み出す。そして、判定部６は、その読み出した「移相量P3」及び「アイソレーション量の改善量ΔISO」を出力する。この出力された「移相量P3」に対応するケーブル長の位相補正ケーブルが、図２の位相補正ケーブルＣとして使用される。

上述したように本実施形態によれば、ＦＤＤ方式の直接中継型レピータ装置において、サービスアンテナとドナーアンテナ間のアイソレーションを改善するために同じ位相補正ケーブルで送信と受信の両方の位相を調整する際に、どのくらいのケーブル長の位相補正ケーブルを使用すればよいのかを判断することができる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、送信帯域と受信帯域の各優先度に応じて、送信帯域と受信帯域の別にアイソレーション量の目標値を設定するようにしてもよい。又、受信帯域のアイソレーション量の測定値ISO1と送信帯域のアイソレーション量の測定値ISO2とを比較する際に、受信帯域と送信帯域の別に重み付けを行って、受信帯域のアイソレーション改善量と送信帯域のアイソレーション改善量とで差をつけるようにしてもよい。これにより、送信帯域及び受信帯域の各々の運用条件に合わせたアイソレーションの改善が可能となる。

また、図３、図４に示す各ステップを実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより、アイソレーション調整処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものであってもよい。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等の書き込み可能な不揮発性メモリ、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。

さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（例えばＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory））のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。

１…アイソレーション調整装置、２…可変位相器、３…制御部、４…ネットワークアナライザ、５…データベース、６…判定部、１０…ＦＤＤ方式の直接中継型レピータ装置、１１…ドナーアンテナ、１２…サービスアンテナ、１３，１４…２分配器、Ｃ…位相補正ケーブル

Claims (5)

1. ＦＤＤ方式の直接中継型レピータ装置においてサービスアンテナとドナーアンテナ間のアイソレーションを改善するために同じ位相補正ケーブルで送信と受信の両方の位相を調整する際に、位相補正ケーブルの判定を行うアイソレーション調整装置であり、
   ケーブル長が異なる複数の位相補正ケーブル毎に移相量のデータを格納する第１のデータベースと、
   前記直接中継型レピータ装置の受信帯域及び送信帯域に対し、移相量毎に、前記サービスアンテナと前記ドナーアンテナ間のアイソレーション量の受信帯域の測定値と送信帯域の測定値とを格納する第２のデータベースと、
   前記位相補正ケーブルの移相量に対応する前記アイソレーション量の受信帯域の測定値と送信帯域の測定値とのうち小さい方を当該位相補正ケーブルのアイソレーション量とし、アイソレーション量が最大である位相補正ケーブルを選択する判定部と、
   を備えたことを特徴とするアイソレーション調整装置。
2. 前記判定部は、前記受信帯域のアイソレーション量の測定値と前記送信帯域のアイソレーション量の測定値とを比較する際に、受信帯域と送信帯域の別に重み付けを行う、
   ことを特徴とする請求項１に記載のアイソレーション調整装置。
3. 前記サービスアンテナと前記ドナーアンテナ間の信号の位相を変化させる可変位相器と、
   前記サービスアンテナと前記ドナーアンテナ間のアイソレーション量を測定するネットワークアナライザと、
   前記可変位相器に移相量を指示し、この指示した移相量に対応するアイソレーション量の測定値を前記ネットワークアナライザから受け取り、移相量とアイソレーション量の測定値との組のデータを前記第２のデータベースに記録する制御部と、
   を備えたことを特徴とする請求項１又は２のいずれか１項に記載のアイソレーション調整装置。
4. ＦＤＤ方式の直接中継型レピータ装置においてサービスアンテナとドナーアンテナ間のアイソレーションを改善するために同じ位相補正ケーブルで送信と受信の両方の位相を調整する際に、位相補正ケーブルの判定を行うアイソレーション調整方法であり、
   第１のデータベースが、ケーブル長が異なる複数の位相補正ケーブル毎に移相量のデータを格納するステップと、
   第２のデータベースが、前記直接中継型レピータ装置の受信帯域及び送信帯域に対し、移相量毎に、前記サービスアンテナと前記ドナーアンテナ間のアイソレーション量の受信帯域の測定値と送信帯域の測定値とを格納するステップと、
   判定部が、前記位相補正ケーブルの移相量に対応する前記アイソレーション量の受信帯域の測定値と送信帯域の測定値とのうち小さい方を当該位相補正ケーブルのアイソレーション量とし、アイソレーション量が最大である位相補正ケーブルを選択するステップと、
   を含むアイソレーション調整方法。
5. ＦＤＤ方式の直接中継型レピータ装置においてサービスアンテナとドナーアンテナ間のアイソレーションを改善するために同じ位相補正ケーブルで送信と受信の両方の位相を調整する際に、位相補正ケーブルの判定を行うアイソレーション調整処理を行うためのコンピュータプログラムであって、
   第１のデータベースに、ケーブル長が異なる複数の位相補正ケーブル毎に移相量のデータを格納させるステップと、
   第２のデータベースに、前記直接中継型レピータ装置の受信帯域及び送信帯域に対し、移相量毎に、前記サービスアンテナと前記ドナーアンテナ間のアイソレーション量の受信帯域の測定値と送信帯域の測定値とを格納させるステップと、
   前記位相補正ケーブルの移相量に対応する前記アイソレーション量の受信帯域の測定値と送信帯域の測定値とのうち小さい方を当該位相補正ケーブルのアイソレーション量とし、アイソレーション量が最大である位相補正ケーブルを選択するステップと、
   をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラム。

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