JP5798015B2 - 中継増幅装置及び中継方法 - Google Patents

Description

本発明は、携帯電話システムにおいて用いられ、Ｗ−ＣＤＭＡ（Wideband-Code Division Multiple Access）波及びＬＴＥ（Long Term Evolution）波を中継する中継増幅装置に係り、特にＷ−ＣＤＭＡ波とＬＴＥ波の一方の信号が過入力状態となった場合に、装置の故障や破損を防ぐと共に通信サービスの向上を図ることができる中継増幅装置及び中継方法に関する。

［先行技術の説明］
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：図５］
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

そして、基地局から移動局への下り信号を処理する部分として、基地局側信号合成分配器４と移動局側信号合成分配器５との間に、分配器６ａと、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と、分配器６ｂと、下り回線アナログ増幅部１０とを備えている。更に、下り回線アナログ増幅部１０は、下り回線出力検波部１１を備えている。

また、移動局から基地局への上り信号を処理する部分として、移動局側信号合成分配器５と基地局側信号合成分配器４との間に、上り回線デジタル信号処理部９と、上り回線アナログ増幅部１２とを備えている。更に、上り回線アナログ増幅部１２は、上り回線出力検波部１３を備えている。

更に、中継増幅装置は、監視制御部１４と、電源部１５と、無線通信部１６と、無線通信部用アンテナ接続端子１７と、操作部１８を備えている。操作部１８には、電源端子１９と、表示部２０と、装置の電源のＯＮ／ＯＦＦを切り替える図示しない電源スイッチと、装置全体をリセットする図示しない装置リセットスイッチとが設けられている。

［各部］
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。

分配器６ａは、基地局側信号合成分配器４からの下り信号を、下り回線デジタル信号処理部８と下り無線波受信解析部７に分配する。
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。

下り無線波受信解析部７は、分配器６ａからの下り無線波又は分配器６ｂからのデジタル処理された無線波を受信・解析し、下り回線アナログ増幅部１０における最適な利得値を決定し、制御部に出力する。電源投入時には、分配器６ａからの下り無線波を用いて利得値を算出し、中継が開始されると、分配器６ｂからの信号を用いる。
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。

分配部６ｂは、下り回線デジタル信号処理部８からのデジタル処理された無線波を下り回線アナログ増幅部１０と下り無線波受信解析部７とに分配する。
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。

上り回線デジタル信号処理部９は、移動局から受信した上り無線波に対してデジタル信号処理を行い、信号波の品質を確保する。
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。

監視制御部１４は、装置全体の制御を行うものであり、下り回線デジタル信号処理部８及び上り回線デジタル信号処理部９のデジタルフィルタの帯域制御や、下り回線アナログ増幅部１０及び上り回線アナログ増幅部１２における利得制御を行う。また、無線通信部１６を介して監視センタ等との通信を行う。

電源部１５は、装置の各部に電源を供給する。
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：図５］
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。

下り無線波受信解析部７では、下り信号に含まれるＷ−ＣＤＭＡ波の信号を受信・解析し、中継増幅装置が設置された場所において、周辺の基地局に対して影響を与えず、且つ最大となるような装置利得を算出して、利得値を監視制御部１４に出力する。また、解析結果を下り回線デジタル信号処理部８に出力する。

下り回線デジタル信号処理部８では、下り無線波受信解析部７で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、内部のデジタルフィルタを制御し、当該帯域のデジタル信号処理でノイズを除去して、中継すべき信号波のみを通過させる。

そして、下り回線アナログ増幅部１０では、監視制御部１４から指示された利得となるよう入力された信号を増幅し、増幅した信号を下り回線出力検波部１１を介して移動局側信号合成分配器５に出力し、移動局側アンテナから空間に放射する。

下り回線出力検波部１１は、下り回線アナログ増幅部１０から出力される信号全体の信号レベルを測定し、過出力状態か否かを検出する。信号レベルは、中継増幅装置が中継する全帯域の平均値として測定される。
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。

すなわち、過出力となると、Ｗ−ＣＤＭＡ波とＬＴＥ波の両方が中継されていた場合には、全ての信号波の中継利得が下がることになる。

下り回線出力検波部１１は、中継利得を低下させたことによって過出力状態が解消されたことを検出した場合には、その旨監視制御部１４に報知する。
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。

監視制御部１４は、下り回線アナログ増幅部１０からの運用停止の要求を受けると、装置状態をアラーム状態として、表示部２０の表示を切り替えると共に、下り回線デジタル信号処理部８及び上り回線デジタル信号処理部９に対して、信号波の中継を停止するよう、内部のデジタルフィルタを全て閉じる指示を出力する。

下り回線デジタル信号処理部８及び上り回線デジタル信号処理部９は、監視制御部１４からの指示に従って、内部のデジタルフィルタを全て閉じ、Ｗ−ＣＤＭＡ波及びＬＴＥ波の中継を上り下りとも全て停止する。

更に、監視制御部１４は、無線通信部１６に対して、装置状態を監視センタや運用管理者に報告するよう指示する。
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。

［上り信号受信時］
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。

上り回線アナログ増幅部１２は、監視制御部１４から指定された利得値となるよう、上り回線の中継波を増幅する。
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。

上り回線出力検波部１３は、過出力状態が解消されたことを検出すると、その旨監視制御部１４に報知する。
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。

監視制御部１４は、上り回線アナログ増幅部１２からの要求を受信すると、装置状態をアラーム状態とし、表示部２０の表示を切り替え、下り回線デジタル信号処理部８及び上り回線デジタル信号処理部９に対して、内部のデジタルフィルタを全て閉じる指示を出力する。
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。

すなわち、従来の中継増幅装置では、上り又は下りの中継信号が、過入力（過出力）状態となった場合にはＷ−ＣＤＭＡ波かＬＴＥ波かにかかわらず全ての中継波を停止させて、装置の故障及び破損を回避するようになっていた。

［関連技術］
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。

特開平１０−３０３８００号公報

しかしながら、従来の中継増幅装置及び中継方法では、Ｗ−ＣＤＭＡ波又はＬＴＥ波のいずれか一方が過入力状態で他方は過入力状態ではない場合でも、全ての中継波を停止させるようにしているため、実際には問題なく中継できる信号も中継しないことになり、十分な通信サービスを提供することができないという問題点があった。

本発明は、上記実状に鑑みて為されたもので、Ｗ−ＣＤＭＡ波とＬＴＥ波のいずれか一方が過入力となった場合に、過入力となった信号波のみ中継を停止し、他方の中継を継続して行って、通信サービスを向上させることができる中継増幅装置及び中継方法を提供することを目的とする。

上記従来例の問題点を解決するための本発明は、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、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、Ｗ−ＣＤＭＡ波とＬＴＥ波の各々の信号の帯域を通過させるノイズ除去手段、通過した各々の信号を増幅する増幅手段、Ｗ−ＣＤＭＡ波と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、増幅手段における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、回線デジタル信号処理部における当該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している。

また、本発明は、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、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、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、通過した各々の信号を増幅して、Ｗ−ＣＤＭＡ波と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、当該一方の信号の増幅利得を低下させ、制御部が、当該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している。

本発明によれば、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、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、Ｗ−ＣＤＭＡ波とＬＴＥ波の各々の信号の帯域を通過させるノイズ除去手段、通過した各々の信号を増幅する増幅手段、Ｗ−ＣＤＭＡ波と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、増幅手段における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、回線デジタル信号処理部における当該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中継増幅装置としているので、過出力状態が解消しない信号波の中継を停止して装置の故障や破損を防ぐことができると共に、過出力状態となっていない他方の信号波の中継はそのまま継続でき、通信サービスの向上を図ることができる効果がある。

また、本発明によれば、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、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、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、通過した各々の信号を増幅して、Ｗ−ＣＤＭＡ波と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、当該一方の信号の増幅利得を低下させ、制御部が、当該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中継方法としているので、過出力状態が解消しない信号波の中継を停止して装置の故障や破損を防ぐことができると共に、過出力状態となっていない他方の信号波の中継はそのまま継続でき、通信サービスの向上を図ることができる効果がある。

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。 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。 利得制御手段の処理を示すフローチャートである。 監視制御部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。 従来の中継増幅装置の構成ブロック図である。

本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
［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。

また、本発明の中継増幅装置及び中継方法は、Ｗ−ＣＤＭＡ波の過出力状態を検出した場合、Ｗ−ＣＤＭＡ波のみ利得を低減し、それでも過出力状態が解消されない場合には、Ｗ−ＣＤＭＡ波の中継を停止し、ＬＴＥ波は利得を低減させずに中継を継続するものであり、装置の故障や破損を防ぐと共に、通信サービスを向上させることができるものである。

［実施の形態の構成：図１］
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。

また、本装置の特徴部分として、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とを備え、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、監視制御部３４の構成及び動作が従来とは一部異なっている。監視制御部３４は、請求項における制御部に相当する。

各構成部分について説明する。
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。

本装置の特徴部分について説明する。
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。

更に、本装置の特徴として、監視制御部３４は、下り回線デジタル信号処理部２８から、特定の通信方式について信号の中継を停止することを要求する過入力アラーム状態への移行要求を受信すると、当該通信方式の中継を過入力アラーム状態へ移行させ、中継動作を停止する。
監視制御部３４の動作については後で詳細に説明する。

本装置の下り回線デジタル信号処理部２８は、内部にデジタルフィルタを備え、従来と同様に、監視制御部３４からの制御信号に基づいて、下り回線のＷ−ＣＤＭＡ波及びＬＴＥ波に用いられている帯域に合わせてデジタルフィルタの通過帯域を設定して、Ｗ−ＣＤＭＡ波とＬＴＥ波のそれぞれについて、必要な帯域のみを通過させるノイズ除去のデジタル信号処理を行う。

また、下り回線デジタル信号処理部２８は、Ｗ−ＣＤＭＡ波とＬＴＥ波のそれぞれについて増幅の利得値を記憶しており、監視制御部３４から入力信号の通信方式が指定されると、当該通信方式に対応する利得値に基づいて入力信号を増幅する処理を行う。つまり、本装置の下り回線デジタル信号処理部２８では、Ｗ−ＣＤＭＡ波とＬＴＥ波のそれぞれについて異なる利得で増幅を行うことが可能となっている。
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。

更に、本装置の特徴として、下り回線デジタル信号処理部２８は、特定の通信方式について過入力アラーム状態に移行した場合には、監視制御部３４の指示に従って、当該通信方式の信号波が入力されると、デジタルフィルタを閉じて当該信号波の帯域を通過させないようにすることにより、当該信号波の中継を停止する。また、本装置の特徴として、一方の通信方式の中継を停止しても、他方の信号波中継はそれまでどおり継続する。

更にまた、本装置の下り回線デジタル信号処理部２８は、下り回線出力検波部２９を備えている。
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、下り回線デジタル信号処理部２８と同様の処理を上り信号について行うものであり、監視制御部３４からの指示に従って、上り回線のＷ−ＣＤＭＡ波及びＬＴＥ波に用いられている帯域に合わせてデジタルフィルタを設定して、ノイズ除去及び増幅のデジタル信号処理を行う。
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。

また、下り回線アナログ増幅部３２は、入力された下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、移動局側信号合成分配器２５に出力する。
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。

［下り回線デジタル信号処理部２８の構成：図２］
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。

ノイズ除去手段４１は、デジタルフィルタで構成され、監視制御部３４から指定された帯域のみを通過させるものである。これにより、ノイズ除去手段４１は、Ｗ−ＣＤＭＡ波又はＬＴＥ波のみを通過させ、設定された帯域以外の信号は除去することが可能となる。

更に、本装置の特徴として、ノイズ除去手段４１は、監視制御部３４からの指示に従って、過出力状態が継続している信号波が入力された場合には、デジタルフィルタを閉じて信号を通過させないようにする。この動作については後で詳細に説明する。

増幅手段４２は、ノイズ除去された中継信号を所定の利得で増幅する。本装置の増幅手段４２は、Ｗ−ＣＤＭＡ波とＬＴＥ波のそれぞれについて利得値を記憶しておき、監視制御部３４からの制御信号で指定された中継信号の種類に応じて、対応する利得値で増幅を行う。利得値は、Ｗ−ＣＤＭＡ波とＬＴＥ波とで同一であっても異なってもよい。特に、本装置の増幅手段４２は、利得制御手段４４から中継信号の種類を指定した利得低下の指示があった場合には、当該信号について利得を低下させる。

分配部４３は、増幅手段４２から出力された中継信号を、図１に示した分配部２６ｂと利得制御手段４４とに分配する。

利得制御手段４４は、図１に示した下り回線出力検波部２９に相当するものであり、監視制御部３４からの制御信号から取得した中継信号の種類を随時更新して保持すると共に、分配された中継信号について信号レベルを検出し、予め記憶されているしきい値と比較して過出力状態か否かを検出する。

そして、過出力を検出した場合、利得制御手段４４は、保持している中継信号の種類を付して、過出力であることを監視制御部３４に報知する。
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。

また、本装置の特徴として、利得制御手段４４は、過出力となった信号の利得を低下させた後も依然として当該信号の過出力状態が解消されない場合には、監視制御部３４に対して、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する。
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。

［本装置の動作：図１，図２］
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。

［利得値の設定］
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。

監視制御部３４は、下り無線波受信解析部２７から入力された利得値を受信すると、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に利得値を設定し、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は設定された利得値で中継信号全体を増幅する。

［通信方式及び帯域の設定］
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。

［回線デジタル信号処理部での増幅］
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。

ノイズが除去されたＷ−ＣＤＭＡ波又はＬＴＥ波は、増幅手段４２に入力される。
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。

増幅された中継信号は、分配部４３によって図１の分配部２６ｂと図２の利得制御手段４４に分配される。
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。

［過出力状態の検出］
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。

［利得制御］
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。

［過出力状態での増幅］
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。

そして、利得制御手段４４は、利得の低下によって過出力状態が解消されたかどうかを監視する。例えば、一定時間内に過出力状態が解消されたか否かを監視する場合、内部のタイマを起動して一定時間を計時する。タイマで計時している間にも、利得制御手段４４は、随時増幅手段４２からの出力信号レベルを測定して、過出力を検出した場合には増幅手段４２の利得を低下させる制御を行う。
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。

［過出力状態が解消されない場合］
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。

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の要求を受信すると、当該時点での通信方式名を過入力状態信号として内部に記憶する。ここではＷ−ＣＤＭＡが過入力状態信号として記憶される。

［過入力アラーム状態での動作］
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。

一方、監視制御部３４は、下り無線波受信解析部２７から入力信号がＬＴＥ波であることを示す情報が入力された場合には、ＬＴＥ波については過入力状態信号として記憶されていないため、下り無線波受信解析部２７から入力された帯域をノイズ除去手段４１に指示する。これにより、過出力となっていないＬＴＥ波は、それまでと同様に中継動作を行うことができるものである。

更に、監視制御部３４は、無線通信部３６に対して、監視センタや運用管理者に当該通信方式の信号波が過出力となって過入力アラーム状態に移行した旨を報知するよう指示を出力する。その際、監視制御部３４は、過出力となっていない他方の通信方式を用いて送信するように指示する。例えば、Ｗ−ＣＤＭＡ波が過出力状態となっている場合には、監視制御部３４は、ＬＴＥ回線を用いて送信するよう無線通信部３６に指示する。
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。

尚、上述した例では、下り回線デジタル信号処理部２８の利得制御手段において過出力を検出した場合について説明したが、上り信号受信時に、上り回線デジタル信号処理部３０の利得制御手段がＷ−ＣＤＭＡ波又はＬＴＥ波の過出力を検出した場合にも、監視制御部３４に過入力アラーム状態への移行を要求し、監視制御部３４は過入力アラーム状態に移行して同様の処理を行う。

［過入力アラーム状態からの復帰］
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。

本装置の無線通信部３６は、アラーム状態解除の指示を受信すると、監視制御部３４に通知する。
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。

［利得制御手段４４の処理：図３］
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）。

過出力ではない場合（Yesの場合）、利得制御手段４４は、処理３００に戻って信号レベルの測定を続ける。
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。

また、処理３１０で、過出力であった場合には、利得制御手段４４は、処理３０４から一定時間が経過したか否かを判断し（３２０）、まだ経過していない場合には（Noの場合）、処理３０４に移行して更に利得を低下させる。

処理３２０で、一定時間が経過していた場合には、利得制御手段４４は、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、監視制御部３４に要求し（３２２）、処理３００に戻る。
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。

［過入力アラーム状態移行時の監視制御部３４の処理：図４］
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）。

そして、監視制御部３４は、無線通信部３６に監視センタに当該通信方式の信号が過入力アラーム状態になっていることを報告するよう指示する（４０４）。その際、監視制御部３４は、過入力状態信号となっていない通信回線を用いて送信するように指示する。例えば、Ｗ−ＣＤＭＡ波が過入力状態信号であれば、ＬＴＥ波を用いて送信するよう指示する。

監視制御部３４は、下り無線波受信解析部２７から、本装置に入力される下り信号の通信方式及び帯域の情報が入力されると（４０６）、入力された通信方式が過入力状態信号として内部に記憶されている通信方式であるかどうかを判断し（４０８）、過入力状態信号でない場合には（Noの場合）、通常動作として、入力された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に設定する（４１２）。そして、処理４０６に移行する。

また、処理４０８において、入力された通信方式が過入力状態信号として記憶されている場合には（Yesの場合）、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、入力された通信方式を設定し、内部のデジタルフィルタ（ノイズ除去手段４１）を閉じるよう指示を出力し（４１０）、処理４０６に移行する。デジタルフィルタを閉じる指示は、通過帯域を設定しないか、「無し」として設定することにより行われる。
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。

［実施の形態の効果］
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。

また、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、監視制御部３４が、過入力アラーム状態に移行した場合には、無線通信部３６に、当該通信方式が過入力アラーム状態にあることを別の通信方式を用いて監視センタ等に報知するよう指示を出力するようにしているので、過入力アラーム状態となっていることを確実に監視センタ等に報知することができる効果がある。

本発明は、Ｗ−ＣＤＭＡ波とＬＴＥ波の一方の信号が過入力状態となった場合に、装置の破損を防ぐと共に通信サービスを向上させることができる中継増幅装置及び中継方法に適している。

１，２１...中継増幅装置、 ２，２２...対基地局アンテナ接続端子、 ３，２３...対移動局アンテナ接続端子、 ４，２４...基地局側信号合成分配器、 ５，２５...移動局側信号合成分配器、 ６，２６...分配器、 ７，２７...下り無線波受信解析部、 ８，２８...下り回線デジタル信号処理部、 ９，２９...上り回線デジタル信号処理部、 １０，３２...下り回線アナログ増幅部、 １１，２９...下り回線出力検波部、 １２，３６...上り回線アナログ増幅部、 １３，３１...上り回線出力検波部、 １４，３４...制御部、 １５，３５...電源部、 １６，３６...無線通信部、 １７，３７...無線通信部用アンテナ接続端子、 １８，３８...操作部、 １９，３９...電源端子、 ２０，４０...表示部

Claims (2)

1. 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。
2. 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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