(57)【要約】【課題】無線中継区間における減衰レベルが高速に変動したときでも、送信装置に入力された主信号の電力を受信装置にて安定して復元する。【解決手段】自動利得制御回路３１は、ミキサ２６からの中継用信号のトータル電力を一定レベルに保つように制御する。可変利得増幅器３５は、自動利得制御回路３１によりトータル電力が制御された後の中継用信号を増幅して出力端子４０へ出力する。パイロット信号抽出部３８は、中継用信号から検出したパイロット信号の電力に基づいて、出力端子４０から出力する中継用信号の電力を送信装置１０の入力端子１４に入力された主信号の電力に一致させるように、可変利得増幅器３５の利得を制御する。【選択図】図１
2006262412.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力が変動する主信号が入力され、主信号に電力復元用情報を重畳した中継用信号を送信する送信装置と、
送信装置から送信された中継用信号を受信し、中継用信号から検出した電力復元用情報に基づいて、出力する主信号の電力を送信装置に入力された主信号の電力に一致させるように制御する受信装置と、
を備え、送信装置に入力された主信号の電力を受信装置にて復元する無線中継装置であって、
受信装置は、
中継用信号の全体電力を一定レベルに保つように制御する第１利得制御部と、
第１利得制御部により全体電力が制御された後の中継用信号から検出した電力復元用情報に基づいて、出力する主信号の電力を送信装置に入力された主信号の電力に一致させるように制御する第２利得制御部と、
を有することを特徴とする無線中継装置。
【請求項２】
電力が変動する主信号が入力され、主信号に電力復元用情報を重畳した中継用信号を送信する送信装置を備えた無線中継装置にて用いられる受信装置であって、
送信装置から送信された中継用信号を受信し、中継用信号から検出した電力復元用情報に基づいて、出力する主信号の電力を送信装置に入力された主信号の電力に一致させるように制御することで、送信装置に入力された主信号の電力を復元する無線中継装置の受信装置において、
中継用信号の全体電力を一定レベルに保つように制御する第１利得制御部と、
第１利得制御部により全体電力が制御された後の中継用信号から検出した電力復元用情報に基づいて、出力する主信号の電力を送信装置に入力された主信号の電力に一致させるように制御する第２利得制御部と、
を有することを特徴とする無線中継装置の受信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば移動通信用基地局と移動通信端末の間等で信号の中継を行う無線中継装置及びその受信装置に関する。なお、本願中の説明では、本発明をＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）方式に適用する場合を念頭において説明するが、本発明をＣＤＭＡ方式以外に適用しても構わない。
【背景技術】
【０００２】
図３に一般的なＣＤＭＡ方式のセル半径を説明する図を示す。例えばワイドバンドＣＤＭＡ方式においては、基地局１００から各ユーザの携帯端末１０２へ向けて共通パイロットチャネル（ＣＰＩＣＨ）というコードドメイン電力が一定の情報を送信することで、各携帯端末１０２に共通の情報を与えている。基地局１００が送信するＲＦ信号のトータル電力（全体電力）は、図４に示すように、各携帯端末１０２へ送信するユーザ情報チャネル（ＤＰＤＣＨ）等を含めたすべてのコードドメイン電力の合計で決定されるため、基地局１００から過剰な電力を送信することなく回線容量を増大させることができる。基地局１００がカバーするセル半径ｒは共通パイロットチャネルが届く範囲１０４で規定されるが、共通パイロットチャネルのコードドメイン電力は一定であるため、セル半径ｒはほぼ一定である。セル半径ｒは、人口過密地域では小さく、過疎地域では大きく設定することで、回線容量と設備設置コストの最適化を図っている。ただし、例えば途中に山やビル等が存在する場合には、セル半径ｒより小さいエリアでも基地局１００がカバーすることが困難なエリアが存在する。その場合は、基地局１００から無線中継装置を介して各携帯端末１０２へ向けてＲＦ信号を送信することが行われる。
【０００３】
図５に周波数変換型の無線中継装置を用いた場合のセル半径を説明する図を示す。基地局１００からの信号は、中継装置１０６により無線送信され、無線中継区間１１０を経て中継装置１０８により受信される。中継装置１０８は、受信したＲＦ信号を各携帯端末１０２へ向けて送信する。中継装置１０６，１０８による無線中継後のセル半径ｒは、無線中継後における共通パイロットチャネルのコードドメイン電力により決定される。ただし、無線中継区間１１０にて発生したフェージングや降雨等によるＲＦ信号の減衰に対して、中継装置１０８がＲＦ信号のトータル電力を一定となるように制御してしまうと、図６に示すように、ユーザ情報チャネル（ＤＰＤＣＨ）数の変動等により共通パイロットチャネルのコードドメイン電力が変化してしまうことになる。すなわち、セル半径ｒが変化してしまうことになる。セル半径ｒの変化は無線中継を行わない場合には発生しなかった問題点であり、回線容量の減少を招いたり、セルの端の方にいるユーザが通話しているときにセル内のユーザ数（携帯端末数）が増えると、通話が途絶えてしまう可能性もある。そこで、従来の無線中継装置では、中継装置１０８は、無線中継区間１１０にて発生したフェージングや降雨等によるＲＦ信号の減衰に対して、中継装置１０６により注入されたパイロット信号の電力が一定となるように制御している。
【０００４】
図７に関連技術に係る無線中継装置の概略構成を示す。図７において、送信装置１０は中継装置１０６内に設けられており、受信装置１２は中継装置１０８内に設けられている。
【０００５】
送信装置１０の入力端子１４には、共通パイロットチャネル及びユーザ情報チャネル等を有する信号（以下主信号とする）が基地局１００から入力される。ここで、主信号におけるユーザ情報チャネル数は変動するため、図８（Ａ）に示すように、入力端子１４に入力される主信号の電力も変動する。増幅器１６は、入力端子１４に入力された主信号を所定の固定利得で増幅して電力合成器２２へ出力する。
【０００６】
パイロット信号発生器１８は、パイロット信号（ＣＷ−Ｐｉｌｏｔ）を増幅器２０へ出力する。増幅器２０は、パイロット信号発生器１８からのパイロット信号を所定の固定利得で増幅して電力合成器２２へ出力する。電力合成器２２は、増幅器１６からの主信号に増幅器２０からのパイロット信号を重畳した中継用信号をミキサ２６へ出力する。ここで、主信号に注入されるパイロット信号の電力は、主信号の電力に比べて十分小さい一定レベルに設定されており、図８（Ｂ）に示すように、主信号の電力の変動に対して主信号とパイロット信号の電力比も変動する。
【０００７】
局部発振信号発生器２４は、局部発振信号をミキサ２６へ出力する。ミキサ２６は、局部発振信号発生器２４からの局部発振信号を用いて、電力合成器２２からの中継用信号を周波数変換する。ミキサ２６により周波数変換された後の中継用信号は、アンテナ（図示せず）から送信され、無線中継区間１１０を経て受信装置１２のアンテナ（図示せず）により受信される。ここで、無線中継区間１１０においては、図８（Ｃ）に示すように、フェージングや降雨等による中継用信号のトータル電力の減衰が発生し、さらに、中継用信号の減衰レベルが変動する。ただし、無線中継区間１１０における減衰レベルの変動に対しては、主信号とパイロット信号の電力比はほぼ一定に保たれる。
【０００８】
局部発振信号発生器２８は、局部発振信号をミキサ３０へ出力する。ここで、局部発振信号発生器２４と局部発振信号発生器２８とで、出力する局部発振信号の周波数が等しく設定されている。ミキサ３０は、局部発振信号発生器２８からの局部発振信号を用いて、受信した中継用信号を周波数変換することで、中継用信号の周波数帯域を送信装置１０のミキサ２６による周波数変換前の帯域に戻す。
【０００９】
可変利得増幅器３２は、ミキサ２６からの中継用信号を増幅して電力分配器３４へ出力する。電力分配器３４は、可変利得増幅器３２からの中継用信号を増幅器３６へ供給するとともに、可変利得増幅器３２からの中継用信号の一部をパイロット信号抽出部３８へ供給する。増幅器３６は、電力分配器３４からの中継用信号を所定の固定利得で増幅して出力端子４０へ出力する。
【００１０】
パイロット信号抽出部３８は、電力分配器３４からの中継用信号からパイロット信号を抽出してパイロット信号の電力を検出する。そして、パイロット信号抽出部３８は、図８（Ｄ）に示すように、検出したパイロット信号の電力を一定レベルに保つよう可変利得増幅器３２の利得を制御する。ここでの一定レベルは、送信装置１０の電力合成器２２にて主信号に注入されるパイロット信号の電力に基づき設定される。この利得制御によって、図８（Ｅ）に示すように、出力端子４０から出力される中継用信号（主信号）の電力を、送信装置１０の入力端子１４に入力された主信号の電力に一致させるように制御する。出力端子４０から出力された中継用信号は、各携帯端末１０２へ向けて送信される。
【００１１】
以上説明したように、図７に示す無線中継装置においては、送信装置１０は、電力復元用の情報としてパイロット信号を主信号に注入した中継用信号を送信し、受信装置１２は、受信した中継用信号から検出したパイロット信号の電力を一定レベルに保つように制御することで、送信装置１０の入力端子１４に入力された主信号の電力を復元している。これによって、各携帯端末１０２へ向けて送信される共通パイロットチャネルのコードドメイン電力、すなわちセル半径ｒをほぼ一定に保っている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
図７に示す無線中継装置においては、中継用信号から抽出したパイロット信号の電力に基づき可変利得増幅器３２の利得を制御することで、受信した中継用信号の電力を制御している。しかし、中継用信号から微少電力のパイロット信号を検出するためには、狭帯域フィルタを用いたり、平均化処理を行う必要があるので、可変利得増幅器３２の利得制御、すなわち受信した中継用信号の電力制御の応答性を高めることが困難となる。そのため、無線中継区間１１０における減衰レベルが高速に変動したときは、可変利得増幅器３２の利得制御に応答遅れが発生して、受信した中継用信号に歪みが発生してしまうことになる。このように、図７に示す無線中継装置においては、送信装置１０の入力端子１４に入力された主信号の電力を受信装置１２にて安定して復元することが困難となる。
【００１３】
本発明は、無線中継区間における減衰レベルが高速に変動したときでも、送信装置に入力された主信号の電力を安定して復元することができる無線中継装置及びその受信装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明に係る無線中継装置及びその受信装置は、上述の目的を達成するために以下の手段を採った。
【００１５】
本発明に係る無線中継装置は、電力が変動する主信号が入力され、主信号に電力復元用情報を重畳した中継用信号を送信する送信装置と、送信装置から送信された中継用信号を受信し、中継用信号から検出した電力復元用情報に基づいて、出力する主信号の電力を送信装置に入力された主信号の電力に一致させるように制御する受信装置と、を備え、送信装置に入力された主信号の電力を受信装置にて復元する無線中継装置であって、受信装置は、中継用信号の全体電力を一定レベルに保つように制御する第１利得制御部と、第１利得制御部により全体電力が制御された後の中継用信号から検出した電力復元用情報に基づいて、出力する主信号の電力を送信装置に入力された主信号の電力に一致させるように制御する第２利得制御部と、を有することを要旨とする。
【００１６】
また、本発明に係る無線中継装置の受信装置は、電力が変動する主信号が入力され、主信号に電力復元用情報を重畳した中継用信号を送信する送信装置を備えた無線中継装置にて用いられる受信装置であって、送信装置から送信された中継用信号を受信し、中継用信号から検出した電力復元用情報に基づいて、出力する主信号の電力を送信装置に入力された主信号の電力に一致させるように制御することで、送信装置に入力された主信号の電力を復元する無線中継装置の受信装置において、中継用信号の全体電力を一定レベルに保つように制御する第１利得制御部と、第１利得制御部により全体電力が制御された後の中継用信号から検出した電力復元用情報に基づいて、出力する主信号の電力を送信装置に入力された主信号の電力に一致させるように制御する第２利得制御部と、を有することを要旨とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、受信した中継用信号の全体電力を一定レベルに保つように制御してから、出力する主信号の電力を送信装置に入力された主信号の電力に一致させるように制御することで、無線中継区間における減衰レベルが高速に変動したときでも、受信した中継用信号に歪みが発生するのを抑止することができる。その結果、送信装置に入力された主信号の電力を安定して復元することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための形態（以下実施形態という）を図面に従って説明する。ただし、図３〜８に示した関連技術と同様の構成または対応する構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１９】
図１は、本発明の実施形態に係る無線中継装置の概略構成を示す図である。本実施形態に係る無線中継装置においては、以下に説明する自動利得制御回路（ＡＧＣ回路）１５、パイロット電力制御部１７、及び可変利得増幅器１９が送信装置１０内に設けられており、以下に説明する自動利得制御回路（ＡＧＣ回路）３１及び可変利得増幅器３５が受信装置１２内に設けられている。なお、本実施形態に係る無線中継装置も、図７に示した無線中継装置と同様に、周波数変換型の無線中継装置であり、ＣＤＭＡ方式において各携帯端末１０２へ向けて送信される共通パイロットチャネルのコードドメイン電力、すなわちセル半径ｒを一定に保つ目的で用いることができる。
【００２０】
まず送信装置１０側の構成について説明する。自動利得制御回路１５は、入力端子１４に入力された主信号の電力を一定レベルに保つように制御して電力合成器２２へ出力する。可変利得増幅器１９は、パイロット信号発生器１８からのパイロット信号（ＣＷ−Ｐｉｌｏｔ）を増幅して電力合成器２２へ出力する。電力合成器２２は、自動利得制御回路１５により電力が制御された後の主信号に可変利得増幅器１９からのパイロット信号を重畳した中継用信号をミキサ２６へ出力する。
【００２１】
パイロット電力制御部１７は、可変利得増幅器１９の利得を例えばディジタル信号処理により制御することで、電力合成器２２にて主信号に注入されるパイロット信号の電力を制御する。ここでのパイロット電力制御部１７は、送信装置１０の入力端子１４に入力された主信号の検出電力または推定電力に応じて、可変利得増幅器１９の利得を変更することで、主信号に注入するパイロット信号の電力を変更する。例えば自動利得制御回路１５がその入力における主信号の検出電力に基づいて利得制御信号を生成することで主信号の電力を制御する場合には、パイロット電力制御部１７は、自動利得制御回路１５の入力における主信号の検出電力に応じて可変利得増幅器１９の利得を変更する。また、自動利得制御回路１５がその出力における主信号の検出電力に基づいて利得制御信号を生成することで主信号の電力を制御する場合には、パイロット電力制御部１７は、この利得制御信号から入力端子１４に入力された主信号の電力を推定し、この推定電力に応じて可変利得増幅器１９の利得を変更する。
【００２２】
本実施形態では、入力端子１４に入力される主信号の電力が図２（Ａ）に示すように変動しても、自動利得制御回路１５の利得制御によって、自動利得制御回路１５から出力される主信号の電力が一定レベルに保たれる。したがって、図２（Ｂ）に示すように、送信装置１０が送信する中継用信号の電力を略一定レベルに保つことができる。そして、パイロット電力制御部１７による可変利得増幅器１９の利得制御によって、図２（Ｂ）に示すように、入力端子１４に入力される主信号の電力の変動に対して、電力合成器２２からの中継用信号における主信号とパイロット信号の電力比も変動する。
【００２３】
次に、受信装置１２側の構成について説明する。自動利得制御回路３１は、ミキサ２６からの中継用信号のトータル電力（全体電力）を一定レベルに保つように制御して電力分配器３４へ出力する。可変利得増幅器３５は、電力分配器３４からの中継用信号、すなわち自動利得制御回路３１によりトータル電力が制御された後の中継用信号を増幅して出力端子４０へ出力する。
【００２４】
パイロット信号抽出部３８は、電力分配器３４からの中継用信号、すなわち自動利得制御回路３１によりトータル電力が制御された後の中継用信号からパイロット信号を抽出してパイロット信号の電力を検出する。そして、パイロット信号抽出部３８は、検出したパイロット信号の電力に基づいて、出力端子４０から出力する中継用信号（主信号が主として含まれる）の電力を送信装置１０の入力端子１４に入力された主信号の電力に一致させるように、可変利得増幅器３５の利得を例えばディジタル信号処理により制御する。
【００２５】
本実施形態では、図２（Ｃ）に示すように、無線中継区間１１０にてフェージングや降雨等による中継用信号のトータル電力の減衰が発生し、さらに、中継用信号の減衰レベルが変動する。ただし、無線中継区間１１０における減衰レベルの変動に対しては、主信号とパイロット信号の電力比はほぼ一定に保たれる。そして、自動利得制御回路３１の利得制御によって、自動利得制御回路３１から出力される中継用信号のトータル電力は、図２（Ｄ）に示すように、無線中継区間１１０における中継用信号の減衰レベルが変動しても一定レベルに保たれる。ここでの自動利得制御回路３１による中継用信号の電力制御については、全体電力を制御するだけでよいので、電力制御の応答性を高めることができる。そのため、無線中継区間１１０における減衰レベルが高速に変動しても、中継用信号に歪みが発生することなく可変利得増幅器３５にほぼ一定電力の中継用信号を供給することができる。
【００２６】
そして、自動利得制御回路３１によりトータル電力が一定レベルに制御された後の中継用信号からパイロット信号の電力を検出することで、主信号とパイロット信号の電力比を検出することができ、入力端子１４に入力された主信号の電力を検出することができる。そこで、出力端子４０から出力される中継用信号の電力（主信号の電力にほぼ等しい）が入力端子１４に入力された主信号の電力に一致するよう可変利得増幅器３５の利得を制御することで、図２（Ｅ）に示すように、送信装置１０の入力端子１４に入力された主信号の電力を受信装置１２の出力端子４０にて歪みが発生することなく復元することができる。これによって、ＣＤＭＡ方式において各携帯端末１０２へ向けて送信される共通パイロットチャネルのコードドメイン電力、すなわちセル半径ｒをほぼ一定に保つことができる。
【００２７】
以上説明したように、本実施形態においては、受信した中継用信号のトータル電力を一定レベルに保つように制御してから、出力端子４０から出力する中継用信号（主信号）の電力を入力端子１４に入力された主信号の電力に一致させるように制御することで、無線中継区間１１０における減衰レベルが高速に変動したときでも、受信した中継用信号に歪みが発生するのを抑止することができる。したがって、送信装置１０の入力端子１４に入力された主信号の電力を受信装置１２にて安定して復元することができる。
【００２８】
また、本実施形態においては、送信装置１０の入力端子１４に入力される主信号の電力が変動しても、送信装置１０が送信する中継用信号の電力を略一定にすることができ、中継用信号の送信電力を常に略最大にすることができる。したがって、無線中継区間１１０の距離を延ばすことができ、中継装置の設置箇所の自由度を高めることができる。
【００２９】
以上の説明においては、送信装置１０は、電力復元用の情報としてパイロット信号を主信号に注入した中継用信号を送信し、受信装置１２は、受信した中継用信号から検出したパイロット信号の電力に基づいて、出力端子４０から出力する中継用信号の電力を制御する場合について説明した。ただし、本実施形態においては、送信装置１０は、電力復元用の情報としてディジタルデータを主信号に重畳した中継用信号を送信することもできる。その場合は、パイロット電力制御部１７の代わりに、送信装置１０の入力端子１４に入力された主信号の検出電力または推定電力に応じて、主信号に重畳するディジタルデータを変更するデータ制御部を設ける。そして、受信装置１２は、受信した中継用信号を復調することでディジタルデータを検出し、この検出したディジタルデータに基づいて、出力端子４０から出力する中継用信号の電力を制御する。また、本実施形態で用いられるパイロット信号については、主信号の電力の復元だけでなく、送信装置１０と受信装置１２の周波数同期にも併用することができる。
【００３０】
また、以上の説明においては、送信装置１０が送信する中継用信号の電力を自動利得制御回路１５の利得制御により一定レベルに保つ場合について説明した。ただし、本実施形態においては、送信装置１０が送信する中継用信号の電力を一定レベルに制御しなくても構わない。
【００３１】
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施形態に係る無線中継装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る無線中継装置の動作を説明する図である。
【図３】ＣＤＭＡ方式のセル半径を説明する図である。
【図４】ＣＤＭＡ方式において基地局が送信するＲＦ信号を説明する図である。
【図５】ＣＤＭＡ方式において周波数変換型の無線中継装置を用いた場合のセル半径を説明する図である。
【図６】無線中継装置がＲＦ信号のトータル電力を一定にするように制御した場合の基地局が送信するＲＦ信号を説明する図である。
【図７】関連技術に係る無線中継装置の概略構成を示す図である。
【図８】関連技術に係る無線中継装置の動作を説明する図である。
【符号の説明】
【００３３】
１０  送信装置、１２  受信装置、１４  入力端子、１５，３１  自動利得制御回路、１７  パイロット電力制御部、１８  パイロット信号発生器、１９，３５  可変利得増幅器、２２  電力合成器、２４，２８  局部発振信号発生器、２６，３０  ミキサ、３４  電力分配器、３８  パイロット信号抽出部、４０  出力端子、１００  基地局、１０２  携帯端末、１０６，１０８  中継装置、１１０  無線中継区間。
【図１】
2006262412.tif 000003
【図２】
2006262412.tif 000004
【図３】
2006262412.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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