JP5798015B2 - 中継増幅装置及び中継方法 - Google Patents
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Description
携帯電話向けの中継増幅装置(リピータ装置、ブースタ)は、基地局と移動局との通信を中継するものであり、W−CDMA波とLTE波とを中継可能なものがある。
W−CDMA波は、通話とデータ通信の両方に用いられ、LTE波はデータ通信のみに使用される。そのため、W−CDMA波は過入力(過出力)状態になりやすい。
従来の中継増幅装置の構成について図5を用いて説明する。図5は、従来の中継増幅装置の構成ブロック図である。
図5に示すように、従来の中継増幅装置は、基地局に対する送受信を行う部分として、対基地局アンテナ接続端子2と、基地局側信号合成分配器4とを備え、移動局に対する送受信を行う部分として、対移動局アンテナ接続端子3と、移動局側信号合成分配器5とを備えている
従来の中継増幅装置の各部について説明する。
対基地局アンテナ接続端子2は、基地局と通信を行うアンテナを接続する端子である。
基地局側信号合成分配器4は、基地局から受信した下り無線波と、基地局へ送信する上り無線波について、合成・分配を行う。
対移動局アンテナ接続端子3は、移動局と通信を行うアンテナを接続する。
移動局側信号合成分配器5は、移動局から受信した上り無線波と、移動局へ送信する下り無線波について合成・分配する。
下り回線デジタル信号処理部8は、基地局から受信した下り無線波に対して、ノイズ除去及び増幅のデジタル信号処理を行い、信号波の品質を確保する。下り回線デジタル信号処理部8は、下り無線波受信解析部7から取得したW−CDMA波及びLTE波の帯域に合わせてそれぞれデジタル信号処理を行う。
具体的には、下り無線波受信解析部7は、受信信号から周辺のレベル測定を行うと共に、受信信号に含まれる周辺局のリスト情報とに基づいて、損失レベルを算出して利得値を決定する。
下り回線アナログ増幅部10は、デジタル処理された無線波を監視制御部14から指示された利得値で増幅して移動局側信号合成分配器5に出力する。
下り回線出力検波部11は、下り回線アナログ増幅部10からの出力信号の信号レベルに基づいて過出力状態を検出する。
上り回線アナログ増幅部12は、品質を確保された上り無線波を増幅して、基地局側信号合成分配器4に出力する。
上り回線出力検波部13は、上り回線における出力レベルを測定し、過出力状態を検出する。
無線通信部16は、監視センタ等との無線通信を行う。尚、無線通信部16は、電源部15を介さずに監視制御部14と接続してもよい。
無線通信部用アンテナ接続端子17は、無線通信部16の送受信に用いられるアンテナを接続する端子である。
操作部18は、オペレータ等が入力操作を行うものである。
電源端子19は、電力供給線を接続する。
表示部20は、LED等で構成され、装置の動作状態を表示する。
従来の中継増幅装置の動作について図5を用いて説明する。
[下り信号受信時]
基地局用アンテナで受信された下り無線信号は、基地局側信号合成分配器4から出力され、分配器6aによって下り無線波受信解析部7と下り回線デジタル信号処理部8に分配される。
そして、下り回線出力検波部11は、過出力を検出すると、監視制御部14にその旨報知すると共に、下り回線アナログ増幅部10の利得を低下させて、下り回線全体の中継利得を低下させる。
一方、中継利得を低下させても依然として下り回線出力検波部11で過出力状態が検出されている場合、下り回線アナログ増幅部10は、監視制御部14に運用の停止(過入力アラーム状態への移行)を要求する。
無線通信部16は、監視制御部14からの指示に従って、装置状態及びアラームの内容等を監視センタや運用管理者に送信する。アラーム状態の報告にはW−CDMA波のみが用いられる。
このようにして下り信号受信時の動作が行われる。
移動局用アンテナで受信された上り無線信号は、移動局側信号合成分配器5を経て上り回線デジタル信号処理部9に入力される。
上り回線デジタル信号処理部9では、下り無線波受信解析部7の解析結果に基づいて、中継すべきW−CDMA波及びLTE波の帯域に合わせてデジタルフィルタを制御して、所望の帯域の信号波のみについてデジタル信号処理でノイズを除去して、出力する。
上り回線出力検波部13は、上り回線アナログ増幅部12からの出力信号の信号レベルを測定し、過出力か否かを検出する。
そして、上り回線出力検波部13は、過出力を検出すると、監視制御部14にその旨報知すると共に、上り回線アナログ増幅部12の利得を低下させるよう制御して、中継波全体の利得を低下させる。
中継利得を低下させても、上り回線出力検波部13で過出力状態が検出されている場合には、上り回線アナログ増幅部12の上り回線出力検波部13は、監視制御部14に運用の停止(過入力アラーム状態への移行)を要求する。
以降の処理は、下り回線受信時と同様であるため、説明を省略する。
このようにして、上り回線信号受信時の動作が行われるものである。
尚、無線中継増幅装置に関する技術としては、特開平10−303800号公報「無線中継増幅装置」(株式会社国際電気株式会社他、特許文献1)がある。
特許文献1には、移動機の接近によって過入力、過大出力となった場合に増幅動作を停止させる出力異常検出回路が、第1の比較器で送信出力を検波した検波電圧と出力異常しきい値とを比較して、出力異常しきい値を超えたときに出力されるバースト状の出力をピークホールド回路で連続させ、その信号を第2の比較器でアラームしきい値と比較して、連続的なアラーム信号を得る無線中継増幅装置が記載されている。
[実施の形態の概要]
本発明の実施の形態に係る中継増幅装置及び中継方法は、回線デジタル信号処理部が、中継信号のノイズ除去と増幅を行うと共に、W−CDMA波とLTE波とをそれぞれ独立して検波して過出力を検出し、一方が過出力状態となった場合には当該信号波の利得を低下させ、当該一方の信号波の過出力状態が解消しない場合には、制御部が、回線デジタル信号処理部において当該一方の信号波を通過させないよう制御することにより当該一方の信号波の中継を停止し、他方の信号波の中継は継続するよう回線デジタル信号処理部を制御するようにしており、過出力による装置の故障及び破損を防ぐと共に、過出力となっていない信号波についてはそのまま中継を行って、通信サービスを向上させることができるものである。
本発明の実施の形態に係る中継増幅装置の構成について図1を用いて説明する。図1は、本発明の実施の形態に係る中継増幅装置の構成ブロック図である。
図1に示すように、本発明の実施の形態に係る中継増幅装置(本装置)は、基本的な構成は従来と同様であり、従来と同様の部分として、対基地局アンテナ接続端子22と、基地局側信号合成分配器24と、対移動局アンテナ端子23と、移動局側信号合成分配器25と、分配器26aと、下り無線波受信解析部27と、分配器26bと、電源部35と、無線通信部36と、無線通信部用アンテナ端子37と、操作部38と、電源端子39と、表示部40と、電源スイッチ(図示しない)と、装置リセットスイッチ(図示しない)とを備えている。
従来と構成及び動作が同じものについては詳細な説明を省略する。
尚、無線通信部36と無線通信部用アンテナ端子37とを別の装置として構成してもよい。
下り無線波受信解析部27は、従来と同様に、受信信号を解析して、当該信号がW−CDMAとLTEのいずれの通信方式であるかを示す情報と、使用される帯域の情報とを取得し、監視制御部34に出力する。
更に、下り無線波受信解析部27は、受信信号に基づいて中継信号全体の利得値を決定して、監視制御部34に出力する。中継信号全体の利得値は、下り回線アナログ増幅部32と、上り回線アナログ増幅部33における利得となる。
監視制御部34は、従来と同様に、下り無線波受信解析部27から全体の利得値が入力されると、下り回線アナログ増幅部32と、上り回線アナログ増幅部33とに当該利得値を設定する。
それと共に、監視制御部34は、下り無線波受信解析部27から通信方式と帯域とが入力されると、下り回線デジタル信号処理部28及び上り回線デジタル信号処理部30に通信方式と帯域とを指示する。
監視制御部34の動作については後で詳細に説明する。
下り回線デジタル信号処理部28における初期の利得値は、予め記憶されていてもよいし、監視制御部34から設定してもよい。中継動作が開始された後は、後述する下り回線デジタル信号処理部28内部の下り回線出力検波部29によって利得値が設定される。
下り回線出力検波部29は、下り回線デジタル信号処理部28から出力される信号を、中継信号の種類別に検波して出力レベルを測定検出するものである。具体的には、下り回線出力検波部29は、W−CDMA波とLTE波のそれぞれについて、下り回線デジタル信号処理部28の出力レベルを測定し、過出力状態か否かを検出して、過出力となった場合には監視制御部34にその旨報知すると共に、本装置の特徴として、過出力となった信号について下り回線デジタル信号処理部28における増幅利得を低下させる。
また、上り回線デジタル信号処理部30は、上り回線出力検波部31を備えている。上り回線出力検波部31は、上り回線デジタル信号処理部30から出力される信号を、W−CDMA波とLTE波のそれぞれについて検波して過出力状態か否かを検出し、過出力であれば監視制御部34にその旨報知すると共に、本装置の特徴として、過出力となった信号について上り回線デジタル信号処理部30における増幅利得を低下させる。
同様に、上り回線アナログ増幅部33は、上りアナログ信号全体を、監視制御部34から指定された利得値で増幅して、基地局側信号合成分配器24に出力する。
本装置では、下り回線アナログ増幅部32及び上り回線アナログ増幅部33には、検波部は設けられていない。
ここで、本装置の特徴部分である下り回線デジタル信号処理部28の構成について図2を用いて説明する。図2は、本装置の下り回線デジタル信号処理部28の構成ブロック図である。尚、ここでは下り回線デジタル信号処理部28のみについて説明するが、上り回線デジタル信号処理部30も同様の構成となっている。
図2に示すように、下り回線デジタル信号処理部28は、ノイズ除去手段41と、増幅手段42と、分配部43と、利得制御手段44とを備えている。
更に、利得制御手段44は、増幅手段42に対して当該信号の利得値を低下させるよう指示する。利得値は、予め設定されたステップ幅で低下させてもよいし、しきい値からの隔たりに応じた値で低下させてもよい。
監視制御部34は、過入力アラーム状態への移行が要求されると、下り回線デジタル信号処理部28と、上り回線デジタル信号処理部30に当該信号の中継を停止するよう指示する。監視制御部34の動作については後で詳細に説明する。
次に、本装置の動作について、図1及び図2を用いて説明する。尚、ここでは、下り信号受信時について、本装置の特徴部分である下り回線デジタル信号処理部28、監視制御部34の動作を中心に説明する。
尚、上り信号受信時には、下り無線波受信解析部27の処理が行われないが、上り回線デジタル信号処理部30、上り回線アナログ増幅部33の処理は、それぞれ、下り回線デジタル信号処理部28、下り回線アナログ増幅部32の処理と同様である。
本装置では、下り信号を受信すると、図1に示した下り無線波受信解析部27が、受信信号を解析して通信方式と使用帯域の情報を取得し、監視制御部34に出力する。
それと共に、下り無線波受信解析部27は、中継信号全体の利得値を算出して、監視制御部34に出力する。中継信号全体の利得値は、周辺の基地局に影響を与えない最大の利得値とする。下り無線波受信解析部27は、電源投入時には、分配部26aで分配された信号に基づいて利得値を決定し、装置(特に下り回線デジタル信号処理部28)の動作が安定してくると、分配器26bからの信号を用いて利得値を決定する。
また、監視制御部34は、下り無線波受信解析部27から、受信信号の通信方式及び帯域の情報が入力されると、それに基づいて、下り回線デジタル信号処理部28及び上り回線デジタル信号処理部30に制御信号を出力する。
以下、下り信号のみについて具体的に説明すると、監視制御部34は、図2に示した下り回線デジタル信号処理部28のノイズ除去手段41にデジタルフィルタで通過させる帯域を指定し、増幅手段42及び利得制御手段44に通信方式を通知する。
分配部6aで分配された信号は、下り回線デジタル信号処理部28のノイズ除去手段41に入力される。
図2に示したノイズ除去手段41では、監視制御部34で指定された帯域を設定して中継信号を通過させ、帯域以外のノイズを除去する。監視制御部34から指定される帯域は、受信信号中に含まれる情報から読み取った通信方式に応じた帯域であり、これにより、W−CDMA波又はLTE波のいずれかを通過させる。
増幅手段42には、予めW−CDMA波とLTE波のそれぞれに対応して、利得が記憶されている。そして、増幅手段42は、監視制御部34から通信方式が指定されると、入力された信号を当該通信方式に対応する利得で増幅して分配部43に出力する。
分配部26bに入力された中継信号は、対移動局アンテナから空間に放射される。利得制御手段44に入力された中継信号は、増幅手段42の利得制御に用いられる。
利得制御手段44は、分配部43から入力された信号のレベルを測定し、監視制御部34から指定された当該通信方式に対応して予め設定されたしきい値と測定された信号レベルとを比較して、過出力か否かを判断する。
信号レベルがしきい値を超えている場合には、利得制御手段44は、過出力と判断して、監視制御部34に下り中継信号が過出力状態であることを報知する。
ここで、監視制御部34は、当該通信方式の信号が過出力状態になっていることを無線通信部36を介して監視センタに報知してもよい。
尚、利得制御手段44から監視制御部34への報知は、過出力状態を検出する度に行うのではなく、過出力状態が継続して過入力アラーム状態に移行する場合にのみ報知する構成としてもよい。
更に、利得制御手段44は、増幅手段42に対して、当該通信方式の中継信号の利得を低下させるよう指示する。例えば、W−CDMA波が過出力状態となった場合には、利得制御手段44が利得を低下させるよう増幅手段42に指示を出力することにより、増幅手段42は、監視制御部34からの制御信号に基づいて保持している通信方式であるW−CDMA波の利得を低下させる。
増幅手段42は、利得制御手段44からの指示に従って、記憶している当該通信方式の利得を低下させて更新し、監視制御部34からの制御信号で当該通信方式が指定されれば、低下させた利得で増幅を行う。他方の通信方式に対応する利得はそのまま維持する。
例えば、W−CDMA波の利得を低減した場合に、監視制御部34から通信方式としてW−CDMAが指定されれば、入力信号をW−CDMAに対応する利得(低下させた利得)で増幅し、監視制御部34からLTEが指定されれば、LTEに対応する利得(低下させていない利得)で増幅を行う。これにより、過出力となっていない信号については利得を低下させずに中継を行うことができるものである。
利得制御手段44は、利得制御によって過出力状態が解消された場合には、監視制御部34にその旨報知し、タイマをリセットする。
また、タイマがタイムアップしても過出力状態が解消されない場合には、利得制御手段44は、監視制御部34に、当該信号の中継を停止するよう、過入力アラーム状態への移行を要求し、タイマをリセットする。
そして、監視制御部34は、要求を受けてW−CDMA波について過入力アラーム状態に移行し、下り無線波受信解析部27から入力信号がW−CDMA波であることを示す情報が入力されると、下り回線デジタル信号処理部28のノイズ除去手段41にデジタルフィルタを閉じる(通過帯域を設定しない)よう指示を出力し、ノイズ除去手段はそれに従ってフィルタを閉じる。これにより、W−CDMA波の中継は停止され、過出力により装置が破壊されるのを防ぐことができるものである。
それと同時に、監視制御部34は、上り回線デジタル信号処理部30のデジタルフィルタについても閉じるように指示を出力して、当該通信方式の上り信号の中継を停止する。
無線通信部36と無線通信部用アンテナ接続端子37とを本装置から分離して別の装置として構成し、W−CDMA波又はLTE波以外の別の通信方式で監視センタ等に報知するようにしてもよい。
無線通信部36は、監視制御部34からの指示に従って、過出力状態となっていない通信回線を用いて上位装置に過入力アラーム状態であることを報知する。
過入力アラーム状態からの復帰について簡単に説明する。
例えば、監視センタや運用管理者は、過入力アラーム状態の報知を受けると、当該通信回線の通信量を監視し、トラフィックが低減した場合等、アラーム状態の解除が可能と判断される場合に、当該中継増幅装置に対して通信方式名を付してアラーム状態解除の指示を送信する。W−CDMA波とLTE波の両方がアラーム状態となっている場合でもどちらが解除されたか認識可能とするものである。
そして、監視制御部34が、過入力状態信号として内部に記憶されている当該通信方式名を削除して、過入力アラーム状態から通常動作に移行する。これにより、監視制御部34は、下り回線デジタル信号処理部28及び上り回線デジタル信号処理部30に対して、当該通信方式の信号が入力された場合に、デジタルフィルタに通過帯域を指示する動作を再開し、中継が再開される。
このようにして、本装置の動作が行われるものである。
次に、下り回線デジタル信号処理部28の利得制御手段44の処理について図3を用いて説明する。図3は、利得制御手段44の処理を示すフローチャートである。尚、上り回線デジタル信号処理部30の利得制御手段(上り回線出力検波部31)でも同様の処理が行われる。
上述したように、利得制御手段44は、随時、監視制御部34からの制御信号を受信して、本装置に入力される下り信号の通信方式を内部に記憶している。
そして、図3に示すように、利得制御手段44は、中継信号が入力されると、当該信号の信号レベルを測定し(300)、予め記憶されているしきい値と比較して過出力か否かを判断する(302)。
処理302で過出力であった場合、利得制御手段44は、内部に記憶している通信方式について、増幅手段43の利得を低下させる制御を行う(304)。
そして、利得制御手段44は、当該通信方式が過出力である旨を監視制御部34に報知する(306)。更に、利得制御手段44は、信号レベルの測定を行い(308)、過出力か否かを判断し(310)、過出力でなければ(Noの場合)、過出力状態の解除を監視制御部34に報知して、処理300に移行する。
このようにして、利得制御手段44における処理が行われる。
次に、本装置の監視制御部34における処理について図4を用いて説明する。図4は、監視制御部34の過入力アラーム状態移行時の処理を示すフローチャートである。
監視制御部34は、利得制御手段44から過入力アラーム状態への移行要求が入力されたか否かを監視し(400)、入力された場合には(Yesの場合)、過入力アラーム状態に移行して当該時点における通信方式を過入力状態信号として内部に記憶する(402)。
このようにして監視制御部34における過入力アラーム状態移行時の処理が行われるものである。
本発明の実施の形態に係る中継増幅装置及び中継方法によれば、下り無線波受信解析部27が、受信信号に基づいて中継信号の利得値を決定すると共に、受信信号の通信方式がW−CDMAであるかLTEであるか、及びその使用帯域を読み取って監視制御部34に出力し、監視制御部34が、利得値を下り回線アナログ増幅部32と上り回線アナログ増幅部33に設定し、通信方式及び帯域を下り回線デジタル信号処理部28及び上り回線デジタル信号処理部30に設定し、下り回線デジタル信号処理部28及び上り回線デジタル信号処理部30のノイズ除去手段が、監視制御部34から設定された帯域のみを通過させ、増幅手段が帯域制限された信号を増幅し、利得制御手段が、増幅された信号の信号レベルを測定して、ある通信方式の信号について過出力を検出した場合には、増幅手段における当該通信方式の信号の利得を低下させるよう制御し、当該通信方式の過出力状態が解消しない場合には、監視制御部34に当該通信方式について過入力アラーム状態に移行するよう要求し、監視制御部34が、過入力アラーム状態に移行すると、当該通信方式を過入力状態信号として記憶し、下り無線波受信解析部27から入力された通信方式が過入力状態信号であれば、下り回線デジタル信号処理部28及び上り回線デジタル信号処理部30に対してノイズ除去手段において信号を通過させないよう指示する中継増幅装置及び中継方法としているので、過出力状態が継続している通信方式の信号については中継を停止して装置が破壊されるのを防ぎ、過出力状態となっていない通信方式の信号についてはそのまま中継を継続して、通信の信頼性及び利便性を向上させることができる効果がある。
Claims (2)
- W−CDMA波及びLTE波を中継する中継増幅装置であって、
無線波を受信し、受信した信号を解析して、受信した信号を中継するための利得値を決定する解析部と、
前記解析部で決定された利得値に従って受信した信号を全体として増幅する増幅部と、
前記W−CDMA波と前記LTE波の各々の信号の帯域を通過させるノイズ除去手段、前記通過した各々の信号を増幅する増幅手段、前記W−CDMA波と前記LTE波の各々の過出力状態を検出し、一方の信号が過出力状態になった場合に、前記増幅手段における前記一方の信号の利得を低下させるよう制御する利得制御手段を備える回線デジタル信号処理部と、
前記回線デジタル信号処理部における前記一方の信号の過出力状態が解消しない場合には、当該信号の帯域を通過させないよう前記ノイズ除去手段を制御して当該信号の中継を停止する制御部とを有することを特徴とする中継増幅装置。 - 受信した信号の信号処理を行う回線デジタル信号処理部と、前記回線デジタル信号処理部を制御する制御部とを備え、W−CDMA波及びLTE波を中継する中継増幅装置における中継方法であって、
前記回線デジタル信号処理部が、受信したW−CDMA波とLTE波の各々の信号の帯域を通過させ、前記通過した各々の信号を増幅して、前記W−CDMA波と前記LTE波の各々の過出力状態を検出し、一方の信号が過出力状態になった場合に、前記一方の信号の増幅利得を低下させ、前記制御部が、前記一方の信号の過出力状態が解消しない場合に、当該信号の帯域を通過させないよう前記回線デジタル信号処理部を制御して当該信号の中継を停止することを特徴とする中継方法。
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