(57)【要約】【課題】フェムトセル基地局から移動機へのダウンリンク干渉を低減する。【解決手段】移動機４０は、マクロ基地局１００と通信している。無線中継装置１０は、移動機４０とフェムトセル基地局２０との間で送受信されるアップリンク信号及びダウンリンク信号を増幅中継する。無線中継装置１０は、移動機４０からのアップリンク信号の入力電力レベルを検出し、移動機４０からのアップリンク信号の入力電力レベルが高い程、低い電力利得でフェムトセル基地局２０からのダウンリンク信号を電力増幅する。【選択図】図３
2014086769.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動機とフェムトセル基地局との間で送受信されるアップリンク信号及びダウンリンク信号を増幅中継する無線中継装置であって、
前記移動機からのアップリンク信号の入力電力レベルを検出する検出手段と、
前記アップリンク信号の入力電力レベルが高い程、低い電力利得で前記フェムトセル基地局からのダウンリンク信号を電力増幅する第一の可変利得増幅器と、
を備える無線中継装置。
【請求項２】
請求項１に記載の無線中継装置であって、
前記アップリンク信号の入力電力レベルが高い程、低い電力利得で前記アップリンク信号を電力増幅する第二の可変利得増幅器を更に備える、無線中継装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の無線中継装置であって、
前記移動機は、マクロセル基地局と通信しており、
前記第一の可変利得増幅器は、前記ダウンリンク信号が前記移動機と前記マクロ基地局との間の通信を干渉しないように前記ダウンリンク信号を電力増幅する、無線中継装置。
【請求項４】
請求項１又は請求項２に記載の無線中継装置であって、
前記フェムトセル基地局は、他の移動機と通信しており、
前記第二の可変利得増幅器は、前記アップリンク信号が前記他の移動機と前記フェムトセル基地局との間の通信を干渉しないように前記アップリンク信号を電力増幅する、無線中継装置。
【請求項５】
移動機とフェムトセル基地局との間で送受信されるアップリンク信号及びダウンリンク信号を増幅中継する無線中継装置が前記移動機からのアップリンク信号の入力電力レベルを検出するステップと、
前記アップリンク信号の入力電力レベルが高い程、低い電力利得で前記フェムトセル基地局からのダウンリンク信号を前記無線中継装置が電力増幅するステップと、
を備える、無線中継方法。
【請求項６】
移動機とフェムトセル基地局との間で送受信されるアップリンク信号及びダウンリンク信号を増幅中継する無線中継装置に請求項５に記載の無線中継方法を実行させるための無線中継プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は移動機とフェムトセル基地局との間で送受信されるアップリンク信号及びダウンリンク信号を増幅中継するための装置、方法、及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
公衆携帯電話通信網を構成するマクロ基地局は、セル半径が数百mから十数km程度のマクロセルをカバレッジエリアとしているが、マクロセル同士の境界領域や、電波の届き難いビルの奥或いは地下では、電波強度が微弱となり、受信感度が低下する。このような受信感度の低いエリアでの通信を確保するため、セル半径が数１０m程度のフェムトセルをカバレッジエリアとするフェムトセル基地局が運用されている。フェムトセル基地局とマクロ基地局との間の電波干渉を防ぐための対策として、マクロ基地局からのダウンリンク信号の受信電力レベルに応じてフェムトセル基地局からのダウンリンク信号の送信電力を可変制御するネットワークリスニング（ダウンリンク監視モード）が知られている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、フェムトセル基地局をドナー局としてその電波を無線中継することにより形成されたカバレッジエリアは、フェムトセル基地局によるネットワークリスニングが実施されるエリアではないため、そのエリアに所在する移動機がマクロ基地局と通信している場合には、フェムトセル基地局から無線中継装置を介して増幅中継されるダウンリンク信号が当該移動機から見て干渉信号になる場合がある。電波干渉が生じる理由について、図４及び図５を参照しながら説明する。
【０００４】
図４に示すように、二つの屋内空間８１，８２は、パーティション８３によって間仕切りされており、一方の屋内空間８１には、フェムトセル基地局２０と、移動機３０とが配置されている。他方の屋内空間８２には、移動機４０が配置されている。無線中継装置９０は、フェムトセル基地局２０と移動機４０との間で送受信されるアップリンク信号及びダウンリンク信号を増幅中継するためのリピータである。無線中継装置９０はフェムトセル基地局２０と通信するためのドナーアンテナ９１と、移動機４０と通信するためのサービスアンテナ９２とを備えている。
【０００５】
なお、符号５０は、フェムトセル基地局２０が形成するカバレッジエリアを示し、符号６０は、無線中継装置９０のサービスアンテナ９２が形成するカバレッジエリアを示し、符号７０は、マクロ基地局１００のセルエッジを示している。カバレッジエリア５０では、フェムトセル基地局２０によるネットワークリスニングが実施されるが、カバレッジエリア６０では、フェムトセル基地局２０によるネットワークリスニングが実施されない。
【０００６】
移動機３０は、フェムトセル基地局２０に在圏している。一方、移動機４０は、フェムトセル基地局２０及びマクロ基地局１００の何れか一方に在圏することが可能であるが、図４に示す例では、移動機４０がフェムトセル基地局２０に在圏している場合を考察する。
【０００７】
フェムトセル基地局２０の最大出力を＋１０ｄＢｍ、その最低受信感度を−１０７ｄＢｍ、フェムトセル基地局２０と無線中継装置９０との間の結合量を６０ｄＢ、無線中継装置９０の利得を６０ｄＢ、各カバレッジエリア５０，６０の最大パスロスを９０ｄＢ、セルエッジ７０におけるマクロ基地局１００からの電界受信強度を−１０５ｄＢｍとする。フェムトセル基地局２０からのダウンリンク信号の出力電力レベルが＋１０ｄＢｍである場合、無線中継装置９０のダウリンク入力は、＋１０ｄＢｍから結合量６０ｄＢ分減衰して−５０ｄＢｍとなり、そのダウンリンク出力は、−５０ｄＢｍから利得６０ｄＢ分増幅された＋１０ｄＢｍとなる。移動機４０の配置場所がカバレッジエリア６０のエッジ付近であり、且つセルエッジ７０の付近であるとすると、移動機４０のダウンリンク入力は、＋１０ｄＢｍから最大パスロス９０ｄＢ分減衰した−８０ｄＢｍとなる。移動機４０のダウリンク入力−８０ｄＢｍに比較してセルエッジ７０の電界受信強度−１０５ｄＢｍは低いため、マクロ基地局１００からのダウンリンク信号は、干渉信号とならない。
【０００８】
移動機４０からのアップリンク信号の出力電力レベルが−１０ｄＢｍである場合、無線中継装置９０のアップリンク入力は、−１０ｄＢｍから最大パスロス９０ｄＢ分減衰した−１００ｄＢｍとなり、そのアップリンク出力は、−１００ｄＢｍから利得６０ｄＢ分増幅された−４０ｄＢｍとなる。フェムトセル基地局２０のアップリンク入力は、−４０ｄＢｍから結合量６０ｄＢ分減衰して−１００ｄＢｍとなる。移動機３０の配置場所がカバレッジエリア５０のエッジ付近であるとすると、移動機３０のダウンリンク入力は、フェムトセル基地局２０のダウンリンク出力＋１０ｄＢｍから最大パスロス９０ｄＢ分減衰した−８０ｄＢｍとなる。また、移動機３０からのアップリンク信号の出力電力レベルは、フェムトセル基地局２０での受信感度が最低受信感度−１０７ｄＢｍ付近になるように、例えば、−１０ｄＢｍに調整される。このとき、フェムトセル基地局２０のアップリンク入力は、−１０ｄＢｍから最大パスロス９０ｄＢ分減衰した−１００ｄＢｍとなる。
【０００９】
次に、図５に示すように、移動機４０がマクロ基地局１００に在圏している場合を考察する。フェムトセル基地局２０のダウンリンク出力が＋１０ｄＢｍである場合、図４の場合と同様に、移動機４０のダウンリンク入力は、−８０ｄＢｍとなり、セルエッジ７０におけるマクロ基地局１００からの電界受信強度−１０５ｄＢｍより高い。マクロ基地局１００と通信している移動機４０から見て、フェムトセル基地局２０からのダウンリンク信号は干渉信号となる。
【００１０】
また、移動機４０がセルエッジ７０付近に配置されている場合、比較的高出力でないと、マクロ基地局１００と通信できないため、移動機４０からのアップリンク信号の出力電力レベルは、−１０ｄＢｍから＋２０ｄＢｍに引き上げられる。無線中継装置９０のアップリンク入力は、＋２０ｄＢｍから最大パスロス９０ｄＢ分減衰した−７０ｄＢｍとなり、そのアップリンク出力は、−７０ｄＢｍから利得６０ｄＢ分増幅された−１０ｄＢｍとなる。フェムトセル基地局２０のアップリンク入力は、−１０ｄＢｍから結合量６０ｄＢ分減衰して−７０ｄＢｍとなる。フェムトセル基地局２０から見て、マクロ基地局１００と通信する移動機４０からのアップリンク信号は干渉信号となるから、通信品質を所定の基準（例えば、希望信号に対する干渉信号を１５ｄＢ以内に抑える）に維持するためには、移動機３０からのアップリンク信号の出力電力レベルを−１０ｄＢｍから＋５ｄＢｍに引き上げなければならない。
【００１１】
フェムトセル基地局２０から移動機４０へのダウンリンク干渉を防ぐためには、フェムトセル基地局２０のダウンリンク出力を低減させるか、或いは無線中継装置９０の増幅利得を下げればよいが、フェムトセル基地局２０のダウンリンク出力は、カバレッジエリア５０のサイズに影響するため、無線中継装置９０の増幅利得を下げる方が望ましい。ところが、フェムトセル基地局２０から移動機４０へのダウンリンク干渉を考慮して、無線中継装置９０の増幅利得を自動的に調整する手段及び方法は確立されていないため、手動で無線中継装置９０の増幅利得を調整しなければならなかった。
【００１２】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、フェムトセル基地局から移動機へのダウンリンク干渉を低減することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述の課題を解決するため、本発明に係わる無線中継装置は、移動機とフェムトセル基地局との間で送受信されるアップリンク信号及びダウンリンク信号を増幅中継する無線中継装置であって、移動機からのアップリンク信号の入力電力レベルを検出する検出手段と、アップリンク信号の入力電力レベルが高い程、低い電力利得でフェムトセル基地局からのダウンリンク信号を電力増幅する第一の可変利得増幅器と、を備える。
【００１４】
移動機は、フェムトセル基地局と通信するときよりも、マクロ基地局と通信するときの方がアップリンク信号の出力電力レベルが高くなる傾向があることに着目し、移動機からのアップリンク信号の入力電力レベルを検出することにより、移動機がフェムトセル基地局と通信しているのか或いはマクロ基地局と通信しているのかを推定できる。移動機からのアップリンク信号の入力電力レベルが高い程、低い電力利得でフェムトセル基地局からのダウンリンク信号を電力増幅することにより、フェムトセル基地局から移動機へのダウンリンク干渉を低減することができる。
【００１５】
特に、移動機がマクロセル基地局と通信している場合、第一の可変利得増幅器は、フェムトセル基地局からのダウンリンク信号が移動機とマクロ基地局との間の通信を干渉しないようにダウンリンク信号を電力増幅するのが好ましい。
【００１６】
本発明に係わる無線中継装置は、移動機からのアップリンク信号の入力電力レベルが高い程、低い電力利得でそのアップリンク信号を電力増幅する第二の可変利得増幅器を更に備えてもよい。斯かる構成によれば、フェムトセル基地局が他の移動機と通信している場合、当該他の移動機は、電波干渉を防ぐ観点からそのアップリンク出力を上げる必要がないという利点を有する。
【００１７】
特に、フェムトセル基地局が他の移動機と通信している場合、第二の可変利得増幅器は、移動機からのアップリンク信号が当該他の移動機とフェムトセル基地局との間の通信を干渉しないようにアップリンク信号を電力増幅するのが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、フェムトセル基地局から移動機へのダウンリンク干渉を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本実施形態に係わる無線中継装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本実施形態に係わる無線中継方法の手順を示すフローチャートである。
【図３】本実施形態に係わる無線中継装置の作用を説明する説明図である。
【図４】従来の無線中継装置の作用を説明する説明図である。
【図５】従来の無線中継装置の作用を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、各図を参照しながら本発明に係わる実施形態について説明する。同一の機能ブロックには、同一の符号を付すものとし、重複する説明を省略する。
【００２１】
図１は本実施形態に係わる無線中継装置１０の構成を示すブロック図である。無線中継装置１０は、ドナーアンテナ１１、サービスアンテナ１２、可変利得増幅器１３，１４、及び制御装置１５を備えている。制御装置１５は、ＣＰＵ及びメモリを含む回路基板から構成されており、無線中継プログラムを実装している。図３に示すように、無線中継装置１０は、移動機４０とフェムトセル基地局２０との間で送受信されるアップリンク信号及びダウンリンク信号を増幅中継するリピータである。可変利得増幅器１３はドナーアンテナ１１を介してフェムトセル基地局２０から受信したダウンリンク信号を電力増幅してこれを、サービスアンテナ１２を介して移動機４０に送信する。可変利得増幅器１４はサービスアンテナ１２を介して移動機４０から受信したアップリンク信号を電力増幅してこれを、ドナーアンテナ１１を介してフェムトセル基地局２０に送信する。
【００２２】
図２は本実施形態に係わる無線中継方法の手順を示すフローチャートである。制御装置１５は、サービスアンテナ１２で受信するアップリンク信号の入力電力レベルを検出する（ステップ２０１）。可変利得増幅器１３は、アップリンク信号の入力電力レベルが高い程、低い電力利得でフェムトセル基地局２０からのダウンリンク信号を電力増幅する（ステップ２０２）。可変利得増幅器１４は、アップリンク信号の入力電力レベルが高い程、低い電力利得で移動機４０からのアップリンク信号を電力増幅する（ステップ２０３）。ステップ２０１〜２０３の処理は、制御装置１５が無線制御プログラムを実行することにより、実施されるものである。なお、公知のアッテネータ等を使用することにより、可変利得増幅器１３，１４の電力利得を所望の電力利得に低減できる。
【００２３】
次に、図３を参照しながら無線中継装置１０の作用について説明する。移動機３０はフェムトセル基地局２０に在圏し、移動機４０はマクロ基地局１００に在圏しているものとする。移動機４０がセルエッジ７０付近に配置されている場合、比較的高出力でないと、マクロ基地局１００と通信できないため、移動機４０からのアップリンク信号の出力電力レベルは、−１０ｄＢｍから＋２０ｄＢｍに引き上げられる。無線中継装置１０は、移動機４０からのアップリンク信号の入力電力レベルを検出することにより移動機４０がマクロ基地局１００と通信しているか否かを推定する。例えば、移動機４０からのアップリンク信号の入力電力レベルが所定の閾値を超えたときに、無線中継装置１０は、移動機４０がマクロ基地局１００と通信しているものと推定してもよい。
【００２４】
可変利得増幅器１３は、移動機４０からのアップリンク信号の入力電力レベルの増加に応じて、電力利得を例えば６０ｄＢから５０ｄＢに引き下げて、フェムトセル基地局２０からのダウンリンク信号を電力増幅する。特に、可変利得増幅器１３は、フェムトセル基地局２０からのダウンリンク信号が移動機４０とマクロ基地局１００との間の通信を干渉しないように、フェムトセル基地局２０からのダウンリンク信号を電力増幅するのが好ましい。
【００２５】
フェムトセル基地局２０からのダウンリンク信号の出力電力レベルが＋１０ｄＢｍである場合、無線中継装置９０のダウリンク入力は、＋１０ｄＢｍから結合量６０ｄＢ分減衰して−５０ｄＢｍとなり、そのダウンリンク出力は、−５０ｄＢｍから利得５０ｄＢ分増幅された０ｄＢｍとなる。移動機４０の配置場所がカバレッジエリア６０のエッジ付近であり、且つセルエッジ７０の付近であるとすると、移動機４０のダウンリンク入力は、０ｄＢｍから最大パスロス９０ｄＢ分減衰した−９０ｄＢｍとなる。マクロ基地局１００と通信している移動機４０から見て、フェムトセル基地局２０からのダウンリンク信号は干渉信号となるが、その電力レベルは、−８０ｄＢｍから−９０ｄＢｍへ１０ｄＢ引き下げられているため、通信品質を所定の基準（例えば、希望信号に対する干渉信号を１５ｄＢ以内に抑える）に維持し、電波干渉を低減できる。
【００２６】
可変利得増幅器１４は、移動機４０からのアップリンク信号の入力電力レベルの増加に応じて、電力利得を例えば６０ｄＢから５０ｄＢに引き下げて、移動機４０からのアップリンク信号を電力増幅する。特に、可変利得増幅器１４は、移動機４０からのアップリンク信号が他の移動機３０とフェムトセル基地局２０との間の通信を干渉しないように、移動機４０からのアップリンク信号を電力増幅するのが好ましい。
【００２７】
移動機４０がセルエッジ７０付近に配置されている場合、比較的高出力でないと、マクロ基地局１００と通信できないため、移動機４０からのアップリンク信号の出力電力レベルは、−１０ｄＢｍから＋２０ｄＢｍに引き上げられる。無線中継装置１０のアップリンク入力は、＋２０ｄＢｍから最大パスロス９０ｄＢ分減衰した−７０ｄＢｍとなり、そのアップリンク出力は、−７０ｄＢｍから利得５０ｄＢ分増幅された−２０ｄＢｍとなる。フェムトセル基地局２０のアップリンク入力は、−２０ｄＢｍから結合量６０ｄＢ分減衰して−８０ｄＢｍとなる。フェムトセル基地局２０から見て、マクロ基地局１００と通信する移動機４０からのアップリンク信号は干渉信号となるから、通信品質を所定の基準（例えば、希望信号に対する干渉信号を１５ｄＢ以内に抑える）に維持するためには、移動機３０からのアップリンク信号の出力電力レベルを＋５ｄＢｍから−５ｄＢｍに引き下げることができる。
【００２８】
本実施形態によれば、フェムトセル基地局２０によるネットワークリスニングが実施されないカバレッジエリア６０におけるフェムトセル基地局２０から移動機４０へのダウンリンク干渉を低減できる。また、無線中継装置１０は、マクロ基地局１００に関する情報を必要とせずに、移動機４０からのアップリンク信号の入力電力レベルに基づいてマクロ基地局１００と通信しているか否かを推定できるため、適応的に利得制御し、フェムトセル基地局２０から移動機４０へのダウンリンク干渉を防ぐことができる。また、斯かるダウンリンク干渉を防ぐ上で、フェムトセル基地局２０の設計変更等は必要なく、従来のものを使用できる。
【符号の説明】
【００２９】
１０…無線中継装置
１１…ドナーアンテナ
１２…サービスアンテナ
１３，１４…可変利得増幅器
１５…制御装置
２０…フェムトセル基地局
３０，４０…移動機
５０，６０…カバレッジエリア
７０…セルエッジ
８１，８２…屋内空間
８３…パーティション
９０…無線中継装置
１００…マクロ基地局
【図１】
2014086769.tif 000003
【図２】
2014086769.tif 000004
【図３】
2014086769.tif 000005
【図４】
2014086769.tif 000006
【図５】
2014086769.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成26年1月10日(2014.1.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動機とフェムトセル基地局との間で送受信されるアップリンク信号及びダウンリンク信号を増幅中継する無線中継装置であって、
前記移動機からのアップリンク信号の入力電力レベルを検出する検出手段と、
前記アップリンク信号の入力電力レベルが高い程、低い電力利得で前記フェムトセル基地局からのダウンリンク信号を電力増幅する第一の可変利得増幅器と、
を備える無線中継装置。
【請求項２】
請求項１に記載の無線中継装置であって、
前記アップリンク信号の入力電力レベルが高い程、低い電力利得で前記アップリンク信号を電力増幅する第二の可変利得増幅器を更に備える、無線中継装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の無線中継装置であって、
前記移動機は、マクロセル基地局と通信しており、
前記第一の可変利得増幅器は、前記ダウンリンク信号が前記移動機と前記マクロ基地局との間の通信を干渉しないように前記ダウンリンク信号を電力増幅する、無線中継装置。
【請求項４】
請求項１又は請求項２に記載の無線中継装置であって、
前記フェムトセル基地局は、他の移動機と通信しており、
前記第二の可変利得増幅器は、前記アップリンク信号が前記他の移動機と前記フェムトセル基地局との間の通信を干渉しないように前記アップリンク信号を電力増幅する、無線中継装置。
【請求項５】
移動機とフェムトセル基地局との間で送受信されるアップリンク信号及びダウンリンク信号を増幅中継する無線中継装置が前記移動機からのアップリンク信号の入力電力レベルを検出するステップと、
前記アップリンク信号の入力電力レベルが高い程、低い電力利得で前記フェムトセル基地局からのダウンリンク信号を前記無線中継装置が電力増幅するステップと、
を備える、無線中継方法。
【請求項６】
移動機とフェムトセル基地局との間で送受信されるアップリンク信号及びダウンリンク信号を増幅中継する無線中継装置に、
前記移動機からのアップリンク信号の入力電力レベルを検出するステップと、
前記アップリンク信号の入力電力レベルが高い程、低い電力利得で前記フェムトセル基地局からのダウンリンク信号を電力増幅するステップと、
を実行させるための無線中継プログラム。