(57)【要約】【課題】本発明は、移動通信システムの干渉信号除去技術を用いた広帯域無線中継装置に関するものである。【解決手段】広帯域無線装置は一般に送信段及び受信段を備える。送信段は、RFスイッチと；IFを遅延し、バイパスするIF遅延部と；周波数上向変調部と；増幅部と；不要波信号を除去するフィルタリング部と；送信側アンテナを具備する。受信段は、受信側アレイアンテナと；不要波信号を除去する帯域通過フィルタ部と；増幅部と；位相を調節する位相可変部と；周波数下向変調部と；位相比較部と；利得比較部と；最大出力で主信号エラーを減らすベクトル値最適部と；各チャンネル別の出力レベルを検出し、貯蔵する合成モジュールを具備する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
基地局から無線受信された信号を増幅して同一な周波数で中継する移動通信システムの広帯域無線中継装置において、
同一な周波数で無線中継をするための周波数経路を設定するRFスイッチと；干渉信号測定の時には中間周波数（IF）を遅延し、サービス運用の時には中間周波数（IF）をバイパス（BYPASS）するIF遅延部と；送信経路の周波数を上向（UP）して変調する周波数上向変調部と；送信信号を増幅する増幅部と；送信信号以外の要らない帯域の不要波信号を除去するフィルタリング部と；前記した増幅器の出力を受けて電波陰影地域及び都心地域へ電波を送る送信アンテナとを具備した送信段と；
基地局から受信される電波及びアンテナからフィートバックされる干渉信号を受信する受信用アレイアンテナと；前記アレイアンテナから受信される受信信号以外の要らない帯域の不要波信号を除去する帯域通過フィルタ部と；前記アレイアンテナから受信されたRF信号の雑音成分を押さえながら本来の信号のみを増幅して受信信号の感度を高める増幅部と；各チャンネルの位相を調節する位相可変部と；受信経路の周波数を下向（DOWN）して変調する周波数下向変調部と；各チャンネルの振幅を制御し、チャンネル間の位相値を比較する位相比較部と；前記アレイアンテナを通して各チャンネル別に下向周波数変調された信号から得られる位相を１番チャンネルを基準として電力検出して利得差を比較する利得比較部と；前記位相比較部の位相情報を用いて主信号のエラー率の少ないチャンネルの位相値と振幅値とを選択するとか他のチャンネルの位相及び振幅を全部用いて最大出力で主信号エラーを減らすベクトル値最適部と；各チャンネル別の出力レベルを検出し,貯蔵する合成モジュールとを具備する受信段と
を含んで構成されることを特徴とする移動通信システムの干渉信号除去技術を用いた広帯域無線中継装置。
【請求項２】
請求項１において、前記ベクトル値最適化部で最大出力で主信号のエラーを減らすMOD １方式を使用し、受信側干渉信号の利得、位相を基準チャンネル（チャンネル１番）と等しくセッティングする利得補正及び位相補正手段をさらに含むことを特徴とする移動通信システムの干渉信号除去技術を用いた広帯域無線中継装置。
【請求項３】
請求項１において、前記ベクトル値最適化部で最大出力で主信号のエラーを減らすMOD ２方式を使用し、主信号のエラー量をソフトデータによる演算で判断するとか予測された値を適用してマイクロプロセッサーで微細調整する手段をさらに含むことを特徴とする移動通信システムの干渉信号除去技術を用いた広帯域無線中継装置。
【請求項４】
請求項１において、前記周波数上向変調部の出力段と送信側増幅部の入力段の間には一定周期毎に位相を変動させて干渉信号と主信号の区分ができるように応用して、中継器連動の時に初期テストモードに適用されるし、周期毎にモニタリングのために実施する位相移動部と; 前記主信号と干渉信号をモニタリングして干渉信号の除去の可否をスペクトラム分析器を用いてアナログ及びディジタル信号で分析する位相監視部と; 最適のベクトル値が得られるように位相を可変する位相オフセット部と; 最適のベクトル値の主信号エラーの量に従って変化される利得を補償する利得制御部をさらに含むことを特徴とする移動通信システムの干渉信号除去技術を用いた広帯域無線中継装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は移動通信システムの干渉信号除去技術を用いた広帯域無線中継装置に関するものである。特に、移動通信システムで無線受信された周波数と同一な周波数で中継する無線中継装置において、干渉除去技術を用いた発振防止用広帯域無線中継装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来には、送受信アンテナ間分離度の確保が難しいので十分な出力の放射ができなくなり、その結果、カバーリジエリア（COVERAGE AREA)が小さくなるという欠点がある。よって、移動通信システムの国内外の各事業者別にカバーリジエリアの拡大し、また電波の陰影地域を減らすために、大部分中継器と中継器ソルーションを使用している。初期の中継器には、主にRF中継器が地下鉄駅舎やトンネルの電波陰影地域で使用された。現在には、アナログ光中継器だけではなく変波中継器、ディジタル光中継器、RF中継器の容量に従う小型中継器等の使用によって大きな需要が予想される。
【０００３】
特に、RF中継器はアンテナ（ANT)間の分離度の確保のために出力の制限があり、全てのカバーリジエリアで使用できないという問題がある。従って、中継装置は基地局と端末の間に位置され、基地局の信号を他の経路を通して低い受信信号レベルを受信し、良好な通話品質レベルの基地局の信号に増幅し、再放射して良好な通話品質を提供する。中継システムは微弱な電波を受信して増幅した後、このように増幅した信号を再び送信するが、そのために別の受信及び送信アンテナが必要である。
【０００４】
送信アンテナから受信アンテナにフィートバックされて入力される干渉信号をスマートアンテナの技術に用いられる空間信号処理技術を利用して除去することにより、中継器が安定的に動作するとともに送受信アンテナ間の離隔距離を著しく減らすことができ、その結果、中継器の設置及び運用が非常に便利になる。しかしながら、受信アンテナを通して入力される信号の中で、中継器自身の送信信号の増幅によって入った送信信号が再び増幅され、この結果、飽和及び発振等によって中継器が正常的に動作しなくなり、通話品質が低下される問題点がある。
【０００５】
また、受信アンテナを通じて入力される信号の中で、送信信号による干渉信号を除去することは中継装置における必ず解決しなければならない課題である。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１-２６６１８４号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明は、前記問題点を解決しようとするものであり、干渉信号の除去回路を中継器の内部に含めて、セルラー、PCS 及びIMT-2000移動通信網用中継装置に附加したり、他の方式の干渉信号除去回路と連結したりして、干渉信号除去能力を極大化することを目的とする。
【０００８】
本発明の他の目的は、地下や建物内の小型中継器だけではなく陰影地域でもサービスができるようにして広帯域移動通信網のための新しい中継装置を提供することである。本発明の他の目的は、セルラー、ＰＣＳ、ＩＭＴ−２０００等の移動通信ネットワークのための屋内または屋外において効果的に使用することができる移動通信システム用広帯域無線中継装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記の本発明の目的を達成するための技術的思想として、本発明には、移動通信システムの無線中継装置及びスマートアンテナシステムにおいて、チャンネル別に同一な位相を有するように、位相制御及び利得制御を用いて送信側アンテナにフィートバックされる干渉信号を除去するとともに、この技術を用いて陰影地域や都心地域でのサービスができる移動通信システムの干渉信号除去技術を用いた広帯域無線中継装置が提供される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に、添付した図面を参照して本発明の実施例に対する構成及びその作用を詳しく説明する。図１は本発明に係る順方向にリンクされる移動通信システムの干渉信号の除去技術を用いる広帯域無線中継装置を示す全体の構成ブロック図である。
【００１１】
図１によると、送信段には、同一な周波数の無線中継のための周波数経路の設定（オン、オフ）するRFスイッチ（100 ）と；干渉信号の測定時には中間周波数（IF）の遅延を10(sec）くらいと適用し、サービス運用時には中間周波数の遅延をバイパス（BY PASS）するIF遅延部（IF DELAY;102）と;送信経路の周波数を上向（UP）して変調するための周波数上向変調部と;一定周期毎に位相を変動させて干渉信号と主信号の区分ができるように応用して中継器連動の時に初期テストモードに適用され、周期毎にモニタリングのために実施する位相移動部（PHASE STEP;104）と;前記主信号と干渉信号をモニタリングして干渉信号の除去の可否をスペクトラム分析器を用いてアナログ及びディジタル信号で分析してベクトル値の最適化部（132）に伝達する位相監視部（PHASE MONITOR;106）と；ベクトル値の最適化部（132）で最適のベクトル値が得られるように位相を可変する位相オフセット部（PHASE OFFSET;108）と;ベクトル値の最適化部（132）の主信号エラーの量によって変化される利得を補償する利得制御部（GAIN CONTROL;110）と;送信信号を増幅するための増幅部（HPA;112）と;送信信号の帯域以外の不要波信号を除去するフィルタリング部（BPF;114）と; 前記増幅器（112）の出力を受けて電波陰影地域及び都心地域に電波を放射する送信側アンテナ（116）で構成されている。
【００１２】
ここで、前記RFスイッチ（100）は周波数上向変調部（136）の入力段に位置されているし、位相移動部（104）、位相監視部（106）、位相オフセット部（108）及び利得制御部（110）は送信側の増幅部（112）の入力段と結合されている。
【００１３】
受信段には、基地局から受信される電波及びアンテナからフィードバックされる干渉信号を受信する受信側アレイアンテナ（118）と; 前記アレイアンテナ（118）から受信される受信信号の帯域以外の不要波信号を除去する帯域通過フィルタ部（120）と; 前記アレイアンテナから受信されたRF信号の雑音成分を押さえながら本来の信号だけを増幅して受信信号の感度を高める増幅部（122）と;各チャンネルの位相を調節する位相可変部（124）と;受信経路の周波数を下向して変調する周波数下向変調部（126）と;各チャンネルの振幅を制御し、チャンネル間の位相値を比較する位相比較部（128）と; 前記アレイアンテナ（118）を通して各チャンネル別に下向周波数変調された信号から得られる位相を１番チャンネルを基準として電力検出して利得差を比較する利得比較部（130）と; 前記位相比較部（128）の位相情報を用いて主信号のエラー率の少ないチャンネルの位相値と振幅値を選択するとか他のチャンネルの位相及び振幅を全部用いて最大出力で主信号エラーを減らすベクトル値の最適化部（VECTOR VALUE OPTIMIZER;132）と;各チャンネル別の出力レベルを検出し,貯蔵する合成モジュール（134）で構成されている。
【００１４】
ここで、前記ベクトル値最適化部（132）では最大出力で主信号のエラーを減らすMOD１方式を使用し、受信側干渉信号の利得、位相を基準チャンネル（チャンネル1番）と等しくセッティングする利得補正や位相補正手段が更に含まれている。
【００１５】
また、前記ベクトル値最適化部（132）では最大出力で主信号のエラーを減らすMOD２方式が使用でき、主信号のエラー量をソフトデータによる演算で判断するとか予測された値を適用してマイクロプロセッサーで微細調整する手段が更に含まれている。
【００１６】
続いて、本発明による移動通信システムの干渉信号除去技術を用いた広帯域無線中継装置の各構成要素の動作過程を説明する。
【００１７】
まず、無線中継装置の初期化命令が入力され、初期化命令が伝達されると、アンテナから受信された受信側信号測定のために送信側RFスイッチ（100）が経路を遮断する。
【００１８】
受信側アンテナ（118）から基地局の主信号を受信すると、各チャンネル別の受信側利得及び位相を利得比較部（130）と位相比較部（128）で比較し、マイクロプロセッサーに利得及び位相データが貯蔵される。マイクロプロセッサーでは各チャンネルの利得及び位相補正の演算が行われ、合成モジュールでは各チャンネル別の出力レベルが検出され、マイクロプロセッサーに出力レベルデータが貯蔵される。そして干渉信号の利得、位相及び出力レベルが測定される。
【００１９】
送信側RFスイッチ（100）がオンされて経路が設定されると、利得比較部（130）では各チャンネル別の受信側干渉信号の利得を比較して、マイクロプロセッサーに各チャンネル別の受信側干渉信号の利得データを貯蔵し、位相比較部（128）では各チャンネル別の受信側干渉信号の位相を比較して、マイクロプロセッサーに各チャンネル別の受信側干渉信号の位相データを貯蔵する。
【００２０】
次は、干渉信号を演算する段階であり、各チャンネル別の受信側干渉信号の位相データが貯蔵される。その後、各チャンネルの受信側干渉信号の位相及び利得ベクトル値の最適化部（132）で、最大出力を用いて主信号のエラーを減らすMOD１方式が行われると、受信側干渉信号の利得及び位相を基準チャンネル（チャンネル1番）と等しくセッティングする利得補正及び位相補正をして、利得及び位相のデータを貯蔵し、ベクトル値最適化部（132）で、最大出力を用いて主信号のエラーを減らすMOD２方式が行われると、主信号のエラー量をソフトデータによる演算で判断したり、予測された値を適用したりして、マイクロプロセッサーで微細調整した後、ベクトル値を指定する。
【００２１】
その後、各チャンネルの合成モジュール（134）で干渉信号が適用されると、送信側レベルを検出して貯蔵する。この時、レベル誤差が生じると、位相オフセット部（108）を適用した後、10Hz信号を位相移動部に適用して10Hz信号を検出する。干渉除去状態を波形分析をし、その結果、干渉除去が完了されると、動作を終えるとともにサービスを通報することで定常運用ができる。
【００２２】
図２は、本発明による移動通信システムの干渉信号除去技術を用いた広帯域無線中継装置の受信側信号測定及び干渉信号測定に関するアルゴリズムを詳しく示したものである。
【００２３】
移動通信システムの干渉信号除去技術を用いた広帯域無線中継装置の初期モード実行時のバージョン（VERSION）によって、無線中継装置の初期化命令を入力し（S200）、無線中継装置の初期化命令を伝達した後（S202）、送信側RFスイッチ部（100）をオフして経路を遮断し（S204）、基地局の主信号を受信する（S206）。
【００２４】
この時、利得比較部（130）では、各チャンネル別の受信側利得を比較した後（S208）、マイクロプロセッサーに各チャンネル別の受信側利得データを貯蔵する（S210）。また、位相比較部（128）では各チャンネル別の受信側位相を比較した後（S212）、マイクロプロセッサーに各チャンネル別の受信側位相データを貯蔵し（S214）、各チャンネル別の受信側利得を補正（S216）するとともに、各チャンネル別の受信側位相を補正する（S218）。また合成モジュールでは各チャンネル別の受信側バイパス（BY PASS）モード時の出力レベルを検出した後（S220）マイクロプロセッサーにデータを貯蔵する（S222）。
【００２５】
続いて、干渉信号を測定するために送信側RFスイッチ（100）をオンして経路を設定した後（S224）、利得比較部（130）では各チャンネル別の受信側干渉信号の利得を比較する（S226）。マイクロプロセッサーでは各チャンネル別の受信側干渉信号の利得データを貯蔵した後（S228）、位相比較部（128）では各チャンネル別の受信側干渉信号の位相を監視（S230）及び比較をした後（S232）、各チャンネル別の受信側干渉信号の位相データを貯蔵した後（S234）、位相データを監視する（S236）。この時、送信側RFスイッチ（100）はオフ状態になる（238）。
【００２６】
図３は、本発明による移動通信システムの干渉信号除去技術を用いた広帯域無線中継装置の干渉信号の計算のためのアルゴリズムを詳しく示した図面である。
【００２７】
移動通信システムの干渉信号除去技術を用いた広帯域無線中継装置の干渉信号モードの実行時のバージョン（VERSION）によって無線中継装置の干渉信号モード１の実行時、ベクトル値最適化部（132）では各チャンネル別の受信側干渉信号の利得を基準チャンネル（チャンネル1番）と等しく補正し（S240）、マイクロプロセッサーに各チャンネル別の受信側干渉信号の利得補正データを貯蔵した後（S242）、利得補正データを監視する（S244）。
【００２８】
まず、干渉信号モード1の実行時には、各チャンネルの受信側干渉信号の利得を基準チャンネル（チャンネル1番）と等しくセッティング（位相補正）し（S246）、マイクロプロセッサーに位相補正データを貯蔵した後（S248）、位相補正データを監視する（S250）。
【００２９】
干渉信モード２の実行時には、ベクトル値最適化部（132）で各チャンネル別の受信側干渉信号の利得をマイクロプロセッサーで演算して最適のベクトル値を指定し（S252）、マイクロプロセッサーに最適の利得ベクトル値を貯蔵した後（S254）、最適の利得ベクトル値貯蔵データを監視する（S256）。
【００３０】
再び、干渉信モード２の実行時には、各チャンネルの受信側干渉信号の位相をマイクロプロセッサー（ベクトル値最適化部）で演算して最適のベクトル値を指定（S258）するとともに最適の位相ベクトル値を貯蔵した後（S260）、最適の位相ベクトル値貯蔵データを監視する（S256）。
【００３１】
図４は、本発明による広帯域無線中継装置の定常運用時に駆動されるアルゴリズムを示した図面である。
【００３２】
まず、各チャンネル別の受信側干渉信号を合成モジュール（134）で合成し（S264）、干渉信号の適用時の送信側レベルを検出した後（S266）、図１の合成モジュール（134）で各チャンネル別の受信側バイパスモード時の出力レベル検出値（S268）と前記送信側出力レベル検出値を比較した後、マイクロプロセッサーに比較検出された出力レベルを貯蔵する（S270）。
【００３３】
この時、出力レベル誤差を判断して（S272）発振状態が発生するとか利得が低下される場合にアラーム（ALARM）を発生し（S274）、異常の発生時には送信側RFスイッチをオフして経路を遮断し（S276）、初期化動作状態で行われる（S278）。
【００３４】
また、波形分析器モジュールを装着して遠隔での監視ができるようにモニタリングし（S280）、主信号と干渉信号の間に位相差が生じるように位相を移動させるフェーズオフセット（PHASE OFFSET）を適用する（S282）とともにフェーズステップ（PHASE STEP）（10Hz 信号）を適用する（S284）。
【００３５】
その後、10Hz信号を検出して判断し（S286）、干渉除去状態を波形分析器でモニタリングする段階（S288）を経て動作終了及びサービス通報をした後（S290）、定常的に運用される（S292）。
【００３６】
【発明の効果】
以上のように、本発明による移動通信システムの干渉信号除去技術を用いた広帯域無線中継装置には次のような効果がある。
【００３７】
一番目は、本発明によると、既存の無線中継装置に追加挿入の形態で設置されるので、無線中継装置で十分な送受信アンテナ間の分離度を確保するために要求される、過度な鉄塔の費用を節減することができる。
【００３８】
二番目は、本発明による無線中継装置によると、高出力の放射ができ、もっと大きなカバレッジが確保される。即ち、従来の無線周波数中継器で送受信アンテナ間の分離度を確保するのが難しいので、出力の十分な放射ができなくなり、その結果、カバレッジが小さくなるという欠点があるが、本発明によって、この欠点を克服するのができるので、光中継器の代替用で使用できる。
【００３９】
また、光線路の回線費用の節減ができるし、光中継器の受信段に別に設置して光中継の長所をもっと極大化することができる。また、アパートや密室都心地域の屋上欄干に環境親和的に設置して通話障害がひどい地域の通話品質を改善することもできる。
【００４０】
三番目は、本発明による無線中継装置によると、広帯域的に中継サービスができるので、現在のセルラー網、個人携帯通信網（PCS）及びWLL網、そして向後のIMT−2000網及びスマートアンテナ網に適用すれば、基地局の数を減らして、運用費用を節減するという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明に係る、順方向リンクされた移動通信システムの干渉信号除去技術を用いた広帯域無線中継装置を示す全体構成ブロック図である。
【図２】
本発明に係る、広帯域無線中継装置の受信側信号及び干渉信号の測定に関するアルゴリズムを示す図面である。
【図３】
本発明に係る、広帯域無線中継装置の干渉信号の計算に関するアルゴリズムを示す図面である。
【図４】
本発明に係る、広帯域無線中継装置の定常運用の時、駆動されるアルゴリズムを示す図面である。
【符号の説明】
１００      ＲＦスイッチ
１０２      ＩＦ遅延部
１０４      位相移動部（ＰＨＡＳＥ  ＳＴＥＰ）
１０６      位相監視部（ＰＨＡＳＥ  ＭＯＮＩＴＯＲ）
１０８      位相オフセット部（ＰＨＡＳＥ  ＯＦＦＳＥＴ）
１１０      利得制御部（ＧＡＩＮ  ＣＯＮＴＲＯＬ）
１１２      増幅部（ＨＰＡ）
１１４      フィルタリング部（ＢＰＥ）
１１６      送信側アンテナ
１１８      受信側アンテナ
１２０      帯域通過フィルタ部
１２２      増幅部
１２４      位相可変部
１２６      周波数下向変調部
１２８      位相比較部
１３０      利得比較部（ＧＡＩＮ  ＯＦＦＳＥＴ）
１３２      ベクトル値最適化部（ＶＥＣＴＯＲ  ＶＡＬＵＥ  ＯＰＴＩＭＩＺＥＲ）
１３４      合成モジュール
１３６      周波数上向変調部
【図１】
2005518709.tif 000002
【図２】
2005518709.tif 000003
【図３】
2005518709.tif 000004
【図４】
2005518709.tif 000005
【国際調査報告】
2005518709.tif 000006