(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基地局から移動局に対する下り回線信号及び移動局から基地局に対する上り回線信号を中継増幅する双方向の無線中継増幅装置において、
対基地局アンテナに接続された対基地局共用器と対移動局アンテナに接続された対移動局共用器との間の下り回線及び上り回線のそれぞれに信号入力側から順次に接続されたＡＧＣ用減衰器，複数の増幅器が並列又は縦続に多段接続された増幅部及び方向性結合器と，
該方向性結合器と前記ＡＧＣ用減衰器との間に接続された回線状況検出部及び回線制御部とから構成され、
前記下り回線又は前記上り回線のそれぞれの前記方向性結合器によって抽出された回線信号から前記各回線状況検出部により回線信号数及び信号レベル等の回線状況情報を検出し、該回線状況情報に基づき前記各回線制御部は、前記各増幅部の前記複数の増幅器の接続組み合わせを切り替えて飽和出力を変化せしめる制御を行うように構成されたことを特徴とする無線中継増幅装置。
【請求項２】
前記各回線制御部は、前記回線状況情報に基づき前記ＡＧＣ用減衰器の減衰量を増減せしめる制御をも行うように構成された請求項１に記載の無線中継増幅装置。
【請求項３】
前記各回線制御部は、前記増幅部の複数の増幅器のうち、接続の組み合わせにより使用しない増幅器の電源を断にするように制御し、消費電力を低減できるように構成された請求項１又は２に記載の無線中継増幅装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話等の移動通信システムに用いられる無線中継増幅装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯電話等の移動通信システムにおいて、基地局からの電波が届かないトンネル，地下街等の不感地帯の対策として、無線中継増幅装置によるサービスが普及しつつある。
【０００３】
図１は本発明を適用しようとする無線中継増幅システムの一構成例図である。
基地局１の基地局送受信アンテナ２から送出された下り回線の電波は、無線中継増幅装置３の対基地局アンテナ４で受信され、無線中継増幅装置３で増幅された後、対移動局アンテナ５から移動局６−１〜Ｎへ送出される。
同様に、移動局６−１〜Ｎから送出された上り回線の電波は、対移動局アンテナ５で受信され、無線中継増幅装置３で増幅された後、対基地局アンテナ４から基地局１へ送出される。
【０００４】
このようなシステムの無線中継増幅装置３は、システム内の多周波の電波を共通に増幅する共通増幅方式が一般的であり、又、無線中継増幅装置３は、装置への入力レベルが高くなったときに、増幅器の半導体を過入力から保護するためと、多周波が入力した際に、その入力レベルによって増幅器で発生する相互変調歪のレベルを抑えて、不要波の出力を防止するために、装置への電波の入力状態によって速やかに利得を低下させる自動利得制御（Automatic Gain Control：ＡＧＣ）機能を具備しているのが一般的である。
【０００５】
図１のシステムにおいて、無線中継増幅装置３のＡＧＣ機能が動作していない通常のサービスエリアは７−２であり、このサービスエリア７−２内にある移動局は通話可能であるが、例えば、対移動局アンテナ５の近傍にある移動局６−１が通話を行ったとき、無線中継増幅装置３の入力レベルが非常に高くなり、ＡＧＣ機能が動作して無線中継増幅装置３の利得が低下するために、このときの無線中継増幅装置３によるサービスエリアは７−１のように狭くなり、このサービスエリア７−１より外側にある移動局６−２〜Ｎは通話不能となる問題がある。
【０００６】
図２に無線中継増幅装置３の従来の一構成例図を示す。図２において、基地局から移動局への下り回線と移動局から基地局への上り回線の構成と動作は、原理的に同じであるので、上り回線について説明する。
【０００７】
対移動局アンテナ５から入力した移動局からの電波は、対移動局共用器１２を通り上り回線ＡＧＣ用減衰器１４を経て上り回線増幅部１６で増幅され、上り回線方向性結合器１８を通り、対基地局共用器１１を経て対基地局アンテナ４から基地局へ送出される。又、上り回線方向性結合器１８により抽出された上り回線の信号は、上り回線ＡＧＣ制御部２０に入力され、上り回線ＡＧＣ制御部２０ではその入力レベルが高くなったときに上り回線ＡＧＣ用減衰器１４の減衰量を増加させるように働き、無線中継増幅装置３の利得を低下させ、送信出力を抑えて、あるレベルを越えないようにする。
上り回線ＡＧＣ用減衰器１４は、上り回線増幅部１６の過入力保護と相互変調歪の発生を抑える目的のために、上り回線増幅部１６の入力側の位置に設けられているため、ＡＧＣ機能が動作して上り回線ＡＧＣ用減衰器１４の減衰量が増加することは、無線中継増幅装置３の上り回線の雑音指数がその減衰量の増加分だけ劣化することと同じで、これは、前述したサービスエリアの狭ゾーン化の問題の他に、通話回線品質の劣化という問題も生じる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
これを解決するには、増幅部の線形性を高めるために飽和出力の高い増幅器を使用して、ＡＧＣ動作レベルを高くすることによって、ＡＧＣ機能が動作しにくい増幅部を構成することは一つの方法であるが、無線中継増幅装置３に入力される上り回線数とそのレベルは、常時一定ではなく、設置される場所や時間帯によって回線数が多くなったり少なくなったりし、又、移動局との距離によってレベルが変動するため、上り回線増幅部１６は、入力が最も厳しい条件、即ち、入力回線数が最も多い条件と入力レベルが最も高くなる条件をあわせて考慮し、その規模、即ち、飽和出力を決めた場合、消費電力が大きくなり、その時々の回線状況によっては、非常に無駄な電力を消費する装置になるという欠点がある。
【０００９】
本発明の目的は、従来技術の問題点のＡＧＣ機能動作によるサービスエリアの狭ゾーン化と通話回線品質の劣化を解決し、中継される回線の数やレベル等の状況に応じた経済的な消費電力で不感地帯をサービス可能にできる無線中継増幅装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の無線中継増幅装置は、基地局から移動局に対する下り回線信号及び移動局から基地局に対する上り回線信号を中継増幅する双方向の無線中継増幅装置において、
対基地局アンテナに接続された対基地局共用器と対移動局アンテナに接続された対移動局共用器との間の下り回線及び上り回線のそれぞれに信号入力側から順次に接続されたＡＧＣ用減衰器，複数の増幅器が並列又は縦続に多段接続された増幅部及び方向性結合器と，
該方向性結合器と前記ＡＧＣ用減衰器との間に接続された回線状況検出部及び回線制御部とから構成され、
前記下り回線又は前記上り回線のそれぞれの前記方向性結合器によって抽出された回線信号から前記各回線状況検出部により回線信号数及び信号レベル等の回線状況情報を検出し、該回線状況情報に基づき前記各回線制御部は、前記各増幅部の前記複数の増幅器の接続組み合わせを切り替えて飽和出力を変化せしめる制御を行うように構成されたことを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明の無線中継増幅装置の前記各回線制御部は、前記回線状況情報に基づき前記ＡＧＣ用減衰器の減衰量を増減せしめる制御をも行うように構成されたものである。
さらに、本発明の無線中継増幅装置の前記各回線制御部は、前記増幅部の複数の増幅器のうち、接続の組み合わせにより使用しない増幅器の電源を断にするように制御し、消費電力を低減できるように構成されたものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図３は本発明による無線中継増幅装置の一構成例図である。図において、２１，２２は送受共用器、２３，２４は減衰器、２５，２６は増幅部、２７，２８は方向性結合器である。２９，３０は本発明によって付加した下り，上り回線の回線状況検出部、３１，３２は下り，上り回線制御部である。
【００１３】
下り回線と上り回線の構成と動作は基本的に同じであるので、上り回線について説明する。
移動局から送出されて無線中継増幅装置に入力した上り回線信号は、対移動局送受共用器２２を通り、上り回線ＡＧＣ用減衰器２４を経て上り回線増幅部２６で増幅され、上り回線方向性結合器２８を通り、対基地局送受共用器２１を経て無線中継増幅装置から基地局に対して送出される。
【００１４】
又、上り回線方向性結合器２８で抽出された上り回線信号は、上り回線状況検出部３０に入力され、ここで、上り回線の回線信号数や信号レベル等が検出され、この上り回線の回線状況情報によって、上り回線制御部３２が上り回線増幅部２６に対して増幅器接続切替信号を送出する。増幅部２６は複数（段）の増幅器が並列又は縦続に多段接続されている。上り回線増幅部２６は、この切替信号によって個々の増幅器の接続組合せが切替えられ、上り回線増幅部２６の飽和出力が変えられる。そして、接続の組合せにより、使用しない増幅器の電源を断として無駄な電力の消費を抑える。
【００１５】
上り回線増幅部２６の飽和出力が最大のときでも、あるレベル以上の不要波となる相互変調歪が発生するような回線信号数や信号レベルの入力があったときは、上り回線制御部３２は上り回線ＡＧＣ用減衰器２４の減衰量を増加させて増幅部２６の入力レベルを小さくするように働く。
【００１６】
下り回線についても、動作原理は同じであり、図３では上り回線と下り回路は独立してそれぞれの増幅部２５，２６の飽和出力を変えるように構成されているが、上り回線の回線信号数やレベル等の回線状況情報から、上り回線と下り回線の両方の増幅部の飽和出力を同時に変える構成でもよい。
【００１７】
図３で説明した増幅部の中の複数の増幅器の接続組合せの切替えについて、その具体例で説明する。
図４は本発明に用いられる増幅部２５，２６の詳細回路の一構成例図である。図において、４０は第１の実施例を示す増幅部である。３３，３４，３５は増幅器、３６，３７，３８，３９は線路切替スイッチである。
【００１８】
図４の増幅部４０は、飽和出力の異なる３つの増幅器３３〜３５が飽和出力の順に配置されており、最も飽和出力の高いものが最終段の増幅器３５である。このような構成の増幅部４０において、通常は、線路切替スイッチ３６は接点３６−ｂと接続され、線路切替スイッチ３７は接点３７−ｂと接続されている。又、線路切替信号３８は、接点３８−ａに接続され、線路切替スイッチ３９は接点３９−ａに接続されている。
このとき、増幅部４０に入力された信号は、線路切替スイッチ３６を経て増幅器３３で増幅され、線路切替スイッチ３７を経て増幅器３４で更に増幅され、線路切替スイッチ３８，３９を経て出力される。このとき、信号の通らない増幅器３５は、増幅器接続切替（ＡＭＰ  ＯＮ／ＯＦＦ）信号により電源断としておく。
【００１９】
次に、中継される電波の回線信号数や信号レベルにより、増幅部４０の飽和出力を上げる必要が生じたときに、ＡＭＰ  ＯＮ／ＯＦＦ信号により増幅器３５の電源を入れ、線路切替スイッチ３６〜３９は、切替信号によりそれぞれ接点３６−ａ，３７−ａ，３８−ｂ，３９−ｂに接続され、ＡＭＰ  ＯＮ／ＯＦＦ信号により増幅器３３の電源を断とする。
このとき、増幅部４０に入力された信号は、線路切替スイッチ３６，３７を経て増幅器３４で増幅され、線路切替スイッチ３８を経て、増幅器３５で更に増幅され、線路切替スイッチ３９を経て出力される。
このようにして、増幅器３３〜３５の接続組合せを切替えることにより、増幅部４０の飽和出力を変化させることができる。
【００２０】
図５は本発明に用いられる増幅部２５，２６の他の実施例を示す一構成例図である。図において、５０は第２の実施例の増幅部である。４１，４２は増幅器、４３，４４，４５，４６は線路切替スイッチである。４７は分配器、４８は合成器である。
【００２１】
図５の増幅部５０は、飽和出力の等しい増幅器４１，４２が並列接続して配置されており、通常は、線路切替スイッチ４３〜４６の接続を、それぞれ、スイッチ４３は▲２▼と▲３▼、スイッチ４４は▲１▼と▲４▼、スイッチ４５は▲２▼と▲３▼、スイッチ４６は▲１▼と▲４▼が接続される状態にしておく。
このとき、増幅部５０に入力された信号は、線路切替スイッチ４３，４４を経て増幅器４１で増幅され、線路切替スイッチ４５，４６を経て出力される。このとき、ＡＭＰ  ＯＮ／ＯＦＦ信号により、増幅器４１の電源を入れ、増幅器４２は電源を断にしておく。
【００２２】
次に、中継する電波の回線信号数や信号レベルにより、増幅部５０の飽和出力を上げる必要が生じたときに、ＡＭＰ  ＯＮ／ＯＦＦ信号により、増幅器４２の電源を入れ、線路切替スイッチ４３〜４６は切替信号によりそれぞれスイッチ４３は▲２▼と▲４▼、スイッチ４４は▲２▼と▲４▼、スイッチ４５は▲２▼と▲４▼、スイッチ４６は▲２▼と▲４▼が接続されるようにする。
このとき、増幅部５０に入力された信号は、線路切替スイッチ４３を経て、分配器４７で分配され、一方は、線路切替スイッチ４４を経て増幅器４１で増幅され、線路切替スイッチ４５を通り合成器４８に入力される。もう一方の信号は、増幅器４２で増幅され合成器４８に入力される。合成器４８で合成された両方の信号は、線路切替スイッチ４６を通り出力される。
こうして、増幅部５０の飽和出力を変化させることができる。
【００２３】
図４のような構成と図５のような構成を種々組み合わせて構成した増幅部についても、飽和出力を変化させることができるのは明らかである。
【００２４】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、中継される回線信号数や回線信号レベル等の状況の変化があっても所要サービスエリアと通話回線品質を確保することができ、更に、その回線状況に応じた必要十分な経済的消費電力で不感地帯をサービスできるため実用上の効果は大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用しようとする無線中継増幅装置システムの構成例図である。
【図２】従来の無線中継増幅装置の構成例図である。
【図３】本発明の無線中継増幅装置の構成例図である。
【図４】本発明の増幅部の第１の実施例を示す構成例図である。
【図５】本発明の増幅部の他の実施例を示す構成例図である。
【符号の説明】
１  基地局
２  基地局アンテナ
３  無線中継増幅装置
４  対基地局アンテナ
５  対移動局アンテナ
６−１〜Ｎ  移動局
７−１〜２  サービスエリア
１１  対基地局送受共用器
１２  対移動局送受共用器
１３  下り回線ＡＧＣ用減衰器
１４  上り回線ＡＧＣ用減衰器
１５  下り回線増幅部
１６  上り回線増幅部
１７  下り回線方向性結合器
１８  上り回線方向性結合器
１９  下り回線ＡＧＣ制御部
２０  上り回線ＡＧＣ制御部
２１  対基地局送受共用器
２２  対移動局送受共用器
２３  下り回線ＡＧＣ用減衰器
２４  上り回線ＡＧＣ用減衰器
２５  下り回線増幅部
２６  上り回線増幅部
２７  下り回線方向性結合器
２８  上り回線方向性結合器
２９  下り回線回線状況検出部
３０  上り回線回線状況検出部
３１  下り回線制御部
３２  上り回線制御部
３３〜３５  増幅器
３６〜３９  線路切替スイッチ
４０  増幅部
４１，４２  増幅器
４３〜４６  線路切替スイッチ
４７  分配器
４８  合成器
５０  増幅部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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