(57)【要約】【課題】周辺にビームの干渉が発生することを極力抑制しながら、中継装置からドナー基地局への無線通信におけるビームフォーミングを適切に行える中継装置を提供する。【解決手段】中継装置２０は、ドナー基地局３０から中継装置２０への無線通信の振幅及び位相を測定する振幅及び位相測定部２５と、複数のアンテナの組み合わせを調整してビームフォーミングを行うビーム調整部２７と、基地局を判定する基地局判定部２９と、を備え、ドナー基地局３０に対して相対的に強いビームが指向し、ドナー基地局３０以外の基地局に対して相対的に弱いビームが指向するようにビームフォーミングのための調整を行う。【選択図】図１
2018067852.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
端末装置とドナー基地局との間で通信を中継する中継装置であって、
前記ドナー基地局を含む周辺の基地局から前記中継装置への無線通信の振幅及び位相を測定する振幅及び位相測定部と、
測定された前記振幅及び位相に基づいて前記中継装置で使用する複数のアンテナの組み合わせを調整してビームフォーミングのための調整を行うビーム調整部と、
前記周辺の基地局を判定する基地局判定部と、
を備え、
前記ドナー基地局に対して相対的に強いビームが指向し、前記ドナー基地局以外の基地局に対して相対的に弱いビームが指向するようにビームフォーミングのための調整を行う、中継装置。
【請求項２】
前記周辺の基地局のうちいずれかの基地局が所定の条件に合致する場合には、前記所定の条件に合致した基地局を前記ドナー基地局として選択することを禁止し、前記所定の条件に合致した基地局に対して相対的に電界強度の小さいビームが指向するようにビームフォーミングのための調整を行う、請求項１に記載の中継装置。
【請求項３】
ドナー基地局を含む周辺の基地局から中継装置への無線通信の振幅及び位相を測定する工程と、
測定された前記振幅及び位相に基づいて前記中継装置で使用する複数のアンテナの組み合わせを調整して前記中継装置から前記ドナー基地局への無線通信のビームフォーミングのための調整を行うビーム調整工程と、
前記周辺の基地局を判定する工程と、
を含み、
前記ドナー基地局に対して相対的に強いビームが指向し、前記ドナー基地局以外の基地局に対して相対的に弱いビームが指向するようにビームフォーミングのための調整を行う、中継装置の中継方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、端末装置とドナー基地局との間で通信を中継する中継装置及びその中継方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
移動体通信に関する通信規格には、第３世代携帯電話（３Ｇ）規格やＬＴＥ（Ｌｏｎｇ  Ｔｅｒｍ  Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）等がある。それぞれの通信規格ごとに、使用可能な種々の周波数帯域が設定されており、それぞれの周波数帯域の仕様が厳密に定められている。
【０００３】
従来、端末装置が屋内で使用される場合のカバレッジを改善するために、中継装置が用いられている。中継装置は、端末装置との無線通信であるアクセス無線及びドナー基地局との無線通信であるバックホール無線には通信規格で定められた複数の周波数帯域からいずれかが選択される。
【０００４】
このような中継装置を取り扱う技術は種々提案されている。例えば、特許文献１には、中継装置に設けられた複数のアンテナを使用してバックホール無線に係る信号をビームフォーミング（Ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ）する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２０１５−５２０９９６号公報（請求項２４等）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、複数のアンテナによってビームフォーミングをすると、特定の方角だけに強い振幅及び位相のビームが形成されるだけではなく、それ以外の方角にもある程度の振幅及び位相を持った小ビームが形成される。この周辺に形成された小ビームのいずれかに他の基地局、又は、自らのフェムトセル基地局が配置されていると、そこで干渉が発生してこれら基地局における通信品質を劣化させてしまう。ドナー基地局との通信状態がよくても、周辺の無線通信に悪影響を与えることは避けるべきである。
【０００７】
本発明は、上記の事情に鑑みて創案されたものであり、周辺にビームの干渉が発生することを抑制しながら、中継装置からドナー基地局への無線通信におけるビームフォーミングを適切に行える中継装置及びその中継方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の一実施形態に係る中継装置は、端末装置とドナー基地局との間で通信を中継する中継装置であって、ドナー基地局を含む周辺の基地局から中継装置への無線通信の振幅及び位相を測定する振幅及び位相測定部と、測定された振幅及び位相に基づいて中継装置で使用する複数のアンテナの組み合わせを調整してビームフォーミングのための調整を行うビーム調整部と、周辺の基地局を判定する基地局判定部と、を備え、前記ドナー基地局に対して相対的に強いビームが指向し、前記ドナー基地局以外の基地局に対して相対的に弱いビームが指向するようにビームフォーミングのための調整を行う。
【０００９】
この態様によれば、中継装置は、ドナー基地局に対して相対的に強いビームが指向し、ドナー基地局以外の基地局に相対的に弱いビームが指向するようにビームフォーミングが調整される。よって、ドナー基地局以外の周辺の基地局においてビームの干渉が発生することを極力抑制しながら、中継装置からドナー基地局への無線通信（上りリンク）におけるビームフォーミングのための調整を適切に行える。
【００１０】
周辺の基地局のうちいずれかの基地局が所定の条件に合致する場合には、所定の条件に合致した基地局をドナー基地局として選択することを禁止し、所定の条件に合致した基地局に対して相対的に電界強度の小さいビームが指向するようにビームフォーミングのための調整を行うようにしてもよい。ここで、「所定の条件」とは、当該基地局がアクセスクラス規制や輻輳規制等の対象となっていることを含む。
【００１１】
本発明の一実施形態に係る中継装置の中継方法は、ドナー基地局を含む周辺の基地局から中継装置への無線通信の振幅及び位相を測定する工程と、測定された振幅及び位相に基づいて中継装置で使用する複数のアンテナの組み合わせを調整して中継装置からドナー基地局への無線通信のビームフォーミングを行うビーム調整工程と、周辺の基地局を判定する工程と、を含み、ドナー基地局に対して相対的に強いビームが指向し、前記ドナー基地局以外の基地局に対して相対的に弱いビームが指向するようにビームフォーミングのための調整を行う。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、周辺の基地局にビームの干渉が発生することを極力抑制しながら、中継装置からドナー基地局への無線通信におけるビームフォーミングを適切に行える中継装置及びその中継方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】移動通信システムの無線ネットワーク構成を示す説明図。
【図２】第１実施形態に係る中継装置のブロック図。
【図３】通常の中継装置の動作のシーケンス図。
【図４】第１実施形態に係る中継装置の中継方法のフローチャート。
【図５】ビームの強さの分布に指向性をもたせた場合の不具合の説明図。
【図６】ビームの強さの分布に指向性が比較的良好な状態の説明図。
【図７】第２実施形態に係る中継装置の中継方法のフローチャート。
【図８】Ｋ素子リニアアンテナの説明図。
【図９】等方性アンテナ素子の指向性パターンの例示であり、（ａ）は６素子半波長間隔、（ｂ）は６素子一波長間隔の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。なお、各図において、同一の符号を付したものは、同一又は同様の構成を有する。
【００１５】
［第１実施形態］
（無線ネットワーク構成）
まず、第１実施形態に係る中継装置を適用する移動通信システムの無線ネットワーク構成について説明する。図１は、移動通信システムの無線ネットワーク構成を示す説明図である。図１に示すように、移動体通信システム１００の無線ネットワークとしては、端末装置１０、中継装置２０、及びドナー基地局３０を備える。
【００１６】
端末装置１０は、スマートフォン、携帯電話等の移動体通信端末である。図１では、端末装置１０は、中継装置２０の通信可能範囲には在圏している様子が示されている。
【００１７】
中継装置２０は、ドナー基地局３０と端末装置１０とを中継するノードという意味で全体をＲｅＮＢ（Ｒｅｌａｙ  ＮｏｄｅＢ）とも呼ばれている。具体的に、中継装置２０は、ドナー基地局３０とのバックホール無線に係る無線通信を実行するリレーノード（Ｒｅｌａｙ  Ｎｏｄｅ）２２と、端末装置１０とのアクセス無線に係る無線通信を実行するアクセスノード（Ａｃｃｅｓｓ  Ｎｏｄｅ）２４を備える。図１では、リレーノード２２とアクセスノード２４とは独立した別個の装置として構成されているが、双方の機能を集約した一体型の装置として構成されていてもよい。リレーノード２２及びアクセスノード２４は、無線信号としてパケットデータを取り扱う。パケットデータの送受信を可能とすることにより、端末装置１０に対して、パケット通信サービス（例えば音声パケット通信サービス、マルチメディアサービス等）が提供される。
【００１８】
リレーノード２２は、無線ネットワークにおける一つのノードを構成し、ドナー基地局３０との間でバックホール無線通信を確立するノードである。リレーノード２２は、顧客構内機器ＣＰＥ（Ｃｕｓｔｏｍｅｒ  Ｐｒｅｍｉｓｅｓ  Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）とも呼ばれる。リレーノード２２は、通信規格で選択可能に定められている複数の周波数帯域のなかからいずれかの周波数帯域を選択して、ドナー基地局３０と通信を確立することが可能になっている。
【００１９】
リレーノード２２は、アンテナ群２１を備える。アンテナ群２１は、複数個のアンテナ素子の集合体である。リレーノード２２は、各々のアンテナ素子における励振の振幅及び位相を個別に独立して制御するように構成されている。複数のアンテナ素子のうち使用するアンテナ素子の組み合わせによってアンテナ群２１で受信する無線信号について指向性を制御することができる。よって、使用するアンテナ素子を適切に選択することによって、特定の方角からの無線信号についての信号利得を高くすることができる。
【００２０】
アクセスノード２４は、無線ネットワークにおける一つのノードを構成し、端末装置１０との間でアクセス無線通信を確立するノードである。アクセスノード２４は、ＬＴＥ規格ではＨｅＮＢ（Ｈｏｍｅ  ｅＮｏｄｅＢ）やフェムトセル（Ｆｅｍｔｏ  Ｃｅｌｌ）基地局とも呼ばれている。アクセスノード２４が形成するセルサイズは、ドナー基地局３０よりも小規模であり、半径数メートルから数十メートルの通信エリアを構築する。
【００２１】
周波数が同じであれば、ドナー基地局からリレーノード２２への無線通信（下りリンクＤｎ）と、リレーノード２２からドナー基地局への無線通信（上りリンクＵｐ）とで、無線信号が同じ伝搬経路を経由することが判っている。言い換えれば、下りリンクＤｎと上りリンクＵｐとで同じ周波数帯域の信号を利用する場合であれば、リレーノード２２において上りリンクＵｐの振幅及び位相を下りリンクＤｎと同振幅及び逆位相とすれば、下りリンクＤｎにおける無線電波の指向性と上りリンクＵｐにおける無線電波の指向性とは同様なものとなることが判っている。つまり、無線通信で使用する周波数帯域、ドナー基地局３０の位置、及びリレーノード２２の位置が同じ条件では、上りリンクＵｐの振幅及び位相を下りリンクＤｎと同振幅及び逆位相とした場合にドナー基地局３０で最高の合成受信品質で無線通信を提供することができるのである。
【００２２】
よって、下りリンクの無線通信の振幅及び位相を測定し、下りリンクＤｎと同振幅及び逆位相を上りリンクＵｐについて使用すれば、上りリンクＵｐにおいてドナー基地局３０に対する無線通信のビームを整形して集中させて強い電波で送ること、すなわち、好適なビームフォーミングが行えるのである。
【００２３】
図２は、本実施形態に係るリレーノード２２のブロック図である。図２に示すように、リレーノード２２は、無線通信の振幅及び位相を測定する振幅及び位相測定部２５と、ドナー基地局３０に対してビームフォーミングのための調整を行うビーム調整部２７と、ドナー基地局３０を含む周辺の基地局を判定する基地局判定部２９と、を備える。
【００２４】
振幅及び位相測定部２５は、例えば、下りリンクＤｎの無線信号の振幅及び位相を測定するアダプティブアレーである。
【００２５】
ビーム調整部２７は、複数のアンテナ素子からの振幅及び位相を振幅及び位相測定部２５で測定した下りリンクＤｎと同振幅及び逆位相に調整することにより、上りリンクＵｐにおいて、ドナー基地局３０に対して無線通信のビームを整形して集中させて強い電波で送るビームフォーミングのための調整を行う。アンテナ群２１及びビーム調整部２７としては、例えば、アンテナ群２１の指向性特性の適応制御を行うアダプティブ（適応型）アレーシステムとすることが挙げられる。詳しくは後述する。
【００２６】
基地局判定部２９は、ドナー基地局を含む周辺の基地局を判定する。例えば、通信可能な周辺の基地局から所定の識別情報(例えば、ＥＡＲＦＣＮやＰＣＩを取得して、当該基地局が現時点におけるドナー基地局かそれ以外の基地局か等を判定する。また、既に中継装置２２が把握している情報に基づいて、周辺の基地局を判定してもよい。さらにコアネットワークに問い合わせて、周辺の基地局を判定してもよい。
【００２７】
ドナー基地局３０は、リレーノード２２との間で無線通信を確立する他、端末装置１０との間でも直接アクセス無線通信を確立するように構成されている。ドナー基地局３０は、半径数百メートルから十数キロメートルの通信エリアを構築する。
【００２８】
（無線ネットワークの動作）
図３は、通常の中継装置の動作のシーケンス図である。図３に示すように、中継装置２０のアクセスノード２４にＷｉｆｉ通信のみを行う端末装置１０が在圏している場合には、Ｗｉｆｉ用のセッションが生成され、端末装置１０と中継装置２０のアクセスノード２４との間では、アクセス通信（ＡＣ）が実行される（ＳＴ１０）。
【００２９】
中継装置２０がドナー基地局３０と接続を開始する場合には、リレーノード２２は、ドナー基地局３０から接続先識別情報を取得する（ＳＴ１１）。
【００３０】
リレーノード２２は、接続先識別情報に基づきドナー基地局３０と接続する（ＳＴ１２）。その際、リレーノード２２は、中継装置２０に関する故障管理、品質管理、起動／停止化制御管理を行うフェムト・コアネットワーク（Ｆｅｍｔｏ  ＣＮＷ）５０にメジャーレポートを送信する。
【００３１】
他方、フェムト・コアネットワーク５０は、リレーノード２２からのメジャーレポートに基づき、当該リレーノード２２との通信品質や通信量等を判断する（ＳＴ１３）。そして、リレーノード２２とドナー基地局３０との間で接続が確立され、バックホール通信（ＢＨ）が実行される（ＳＴ１４）。
【００３２】
ドナー基地局３０のフェムト・コアネットワーク５０は、リレーノード２２からのメジャーレポートに基づき、当該リレーノード２２とドナー基地局３０との通信品質や通信量等を判断し続ける。
【００３３】
本実施形態によれば、リレーノード２２がドナー基地局３０との上りリンクＵｐの無線通信時に使用するアンテナ素子からの振幅及び位相が適切に選択されているので、バックホール無線に係る無線通信における合成受信品質が高く維持され、高い通信品質及び好適な通信速度での通信を確保することが可能である。
【００３４】
（アレーアンテナによるビームフォーミングの原理）
第１実施形態では、アンテナ２１として、複数個のアンテナ素子を配列し、各々のアンテナ素子の励振の振幅及び位相を独立に制御するようにしたアレーアンテナを採用している。また、ビーム調整部２７として、例えば、アレーアンテナの指向性特性の適応制御を行うアダプティブアレーシステムを採用している。
【００３５】
ここで、アダプティブアレーシステムの原理について、「アレーアンテナの基礎」（名古屋工業大学大学院  情報工学専攻  菊間信良著）の論文を参照し、アレーアンテナによるビームフォーミングの原理について説明する。
【００３６】
アレーアンテナを構成するためのアンテナ素子の配列法は、直線状、平面状、曲面状などの種々の配列が考えられるが、ここでは基本原理を理解するために、図８に示すようなＫ個の同一アンテナ素子からなるリニア（直線状）アレーを考える。
【００３７】
電波がブロードサイドから測って角度θの方向から１波到来したとする。ベースライン上の基準点での到来信号をＥ0と表し、アンテナ素子の指向性関数をｇ（θ）、アレーに対して到来信号が狭帯域であるとすると、ｋ番目のアンテナ素子に誘起する電圧は式（１）で与えられる。
【数１】
2018067852.tif 000003
【数２】
2018067852.tif 000004
【数３】
2018067852.tif 000005
となる。
【００３８】
ここに、Ａk，δkはそれぞれｋ番目の素子に掛けられる重みと移相量である。またＤ（θ）はアレーファクタである。式（２）のように、アレー全体の指向性は素子の指向性ｇ（θ）とアレーファクタＤ（θ）との積で表される。これは指向性相乗の理（ｐａｔｔｅｒｎ  ｍｕｌｔｉｐｌｉｃａｔｉｏｎ）と呼ばれる。従って、全てのアンテナ素子が同一で同じ向きに置かれている場合は、アレーファクタを制御することで効果的にアレー全体の指向性の調整ができる。
【００３９】
例えば、ある角度θ0方向にアレーファクタの大きさを最大にしたい場合は、一般に移相量δkを
【数４】
2018067852.tif 000006
と選ぶ。即ち、所望信号に関して移相器の出力での位相が各素子にわたって揃うように定められる。それ以外の方向では、各素子の出力の位相が一致せず、互いにある程度の相殺が行われる。このようにして、アレーアンテナを用いると、所望信号に対する利得が上がる。ただし、素子間隔が大きい場合には、
【数５】
2018067852.tif 000007
を満足するような角度θgmでも同相になって加算されるので、大きなアレー応答値を生ずる。これはグレーティングローブ（ｇｒａｔｉｎｇ  lｏｂｅ）と呼ばれ（図９参照）、設計の段階で防止策がとられるのが普通である。式（２）の絶対値｜Ｅｓｕｍ｜を角度θの関数として表したものは指向性パターンと呼ばれ、その最大値周辺をメインローブ（メインビーム）と呼ぶ（図９参照）。その他にも局所的に極大値がいくつも存在するが、これらはサイドローブと呼ばれる。また、ローブとローブの間の零点をヌル（ｎｕｌｌ）という。
ヌルの方向をヌルローブが指向する方向ということもできる。
【００４０】
サイドローブ方向に不要波源が存在した場合には、それ相当の受信電圧が誘起される。もし、不要波と所望信号との比がサイドローブとメインローブの比の逆数よりも大きければ、アンテナ系の出力端においてすら、信号が不要波よりも劣勢になる。
【００４１】
アンテナ素子が等間隔に配置されているときには、式（３）のアレーファクタは整次多項式の形となるので、数学的な手段を利用してＡkを適切に選んで、サイドローブを全般的に低くしたり、或いは特定の強力な不要波に対して、その到来方向の応答値を零にしたりすることが可能である。
【００４２】
しかし、その到来方向が未知であったり、または変化したりする場合には、何らかの学習を行って得られた情報をフィードバックし、最適の特性を作り上げることが必要になる。このような思想に基づくシステムがアダプティブ（適応型）アレーである。
【００４３】
上述したように、ビームフォーミングの理論によれば、メインローブが最も強いビームであり、このメインローブが目的とするドナー基地局に指向するようにビームの指向性を調整することが好ましい。
【００４４】
ここで、メインローブがドナー基地局に指向するように調整したとしても、上記理論で言及されているサイドローブのいずれかが他の周辺基地局に指向してしまうと、当該基地局でビームの干渉が生じてしまう。そこで本第１実施形態では、ローブがドナー基地局に指向するように調整しつつも、相対的に弱いビーム、すなわちローブとローブの間を意味するヌルローブが他の周辺基地局に指向するように配慮する点に特徴がある。本第１実施形態では、メインローブがドナー基地局に指向したとしても同時にサイドローブのいずれかが他の周辺基地局に指向してしまう場合には、位相の選択を変更する。そして、他の周辺基地局にヌルローブが指向するようなアンテナ素子の組み合わせを選択する。このことは、他の周辺基地局にヌルローブが指向するような位相を優先する場合には、ドナー基地局にメインローブを指向させずにサイドローブのみを指向させるようなア位相を選択することも許容するものとする。
【００４５】
（本第１実施形態における中継方法の原理）
次に、本第１実施形態に係る中継方法の原理について説明する。図５は、ビームの強さの分布に指向性をもたせた場合の不具合の説明図であり、図６は、ビームの強さの分布に指向性が比較的良好な状態の説明図である。
【００４６】
図５に示すように、通常のビームフォーミングでは、アンテナ群２１からのビームに指向性をもたせることによって形成された最も強いビーム（メインローブ）ＭＢがドナー基地局３０に指向するように複数のアンテナ素子の組み合わせを調整する。しかしながら、ドナー基地局に相対的に強いメインビームＭＢを指向させたとしても、図５に示すように、メインローブの他に必然的に形成されてしまうサイドビームＳＢが、リレーノード２２の周辺に存在する、他の基地局（又は自らのフェムトセル基地局）２４に指向してしまうと、当該基地局２４において、無線信号の干渉が生じてしまう。
【００４７】
そこで、本第１実施形態では、リレーノード２２の周辺に他の基地局２４が存在する場合には、図６に示すように、ドナー基地局３０にメインローブＭＢが当たらなくとも、ある程度以上の強度を有するサイドローブＳＢが指向すれば良し、として、むしろ、他の基地局２４にヌルビームＮＢ（Ｎｕｌｌ  Ｂｅａｍ）が指向することを優先して複数のアンテナ素子を調整するように処理するものとする。
【００４８】
（中継方法）
次に、図４を参照して、第１実施形態に係る中継装置の中継方法について説明する。図４は、第１実施形態に係る中継装置の中継方法のフローチャートである。
【００４９】
前述したように、ドナー基地局３０からリレーノード２２への無線通信（下りリンクＤｎ）と、リレーノード２２からドナー基地局３０への無線通信（上りリンクＵｐ）とは、同じ伝搬経路を経由することが判っている。
【００５０】
本第１実施形態では、下りリンクＤｎの無線通信の振幅及び位相を測定し、当該下りリンクＤｎと同振幅及び逆位相を上りリンクＵｐについても利用することで、より高い合成受信品質で無線通信を行うこととする。
【００５１】
この際、特に本第１実施形態では、接続先のいずれかが他の基地局である場合には、相対的に弱いビーム（ヌルビーム）ＮＢが指向するようにさらにビームフォーミングのための調整を行う点に特徴を有する。
【００５２】
図４に示すように、図１及び図２に示すリレーノード２２は、図１に示すドナー基地局３０を含む周辺の基地局に関する情報を取得する（ＳＴ２１）。このような情報としては、例えば、ＥＡＲＦＣＮ  及び／又はＰＣＩ等が挙げられる。次に、基地局判定部２９は、識別情報がドナー基地局であることを示すか、他の基地局であることを示すかを判定する（ＳＴ２２）。
【００５３】
識別情報がドナー基地局であることを示す場合は（ＳＴ２２：ドナー基地局）、振幅及び位相測定部２５による振幅及び位相の測定が開始される（ＳＴ２３）。振幅及び位相測定部２５は、ドナー基地局からリレーノード２２への下りリンクＤｎの振幅及び位相を測定する。
【００５４】
他方、識別情報が他の基地局であることを示す場合は（ＳＴ２２：他の基地局）、他の基地局に対し、振幅及び位相測定部２５が振幅及び位相を測定する（ＳＴ２６）。
【００５５】
振幅及び位相測定部２５は、周辺の全基地局に対して測定が完了したか否かを判断する（ＳＴ２７）。当該測定が完了しない場合（Ｎの場合）は、ＳＴ２１に戻る。他方、当該測定が完了した場合（Ｙの場合）は、ＳＴ２８に進む。
【００５６】
振幅及び位相測定部２５は、ドナー基地局へ強いビーム、他の基地局へ弱いビームとなる振幅及び位相を選択する（ＳＴ２８）。ビーム調整部２７は、ドナー基地局からリレーノード２２への下りリンクＤｎの振幅及び位相を測定し、当該下りリンクＤｎと同振幅及び逆位相となるように、複数のアンテナ素子からの上りリンクＵｐを調整する。ビーム調整部２７は、複数のアンテナ素子からの上りリンクＵｐを調整することにより、ドナー基地局に対して上りリンクＵｐのビームを整形して集中させて強い電波で送ることによりビームフォーミング送信を行うことができる（ＳＴ２９）。
【００５７】
また、ビーム調整部２７は、ビームフォーミング送信（ＳＴ２９）において、複数のアンテナの組み合わせを当該他の基地局に対してヌルビームＮＢが指向するように調整する。この際、ドナー基地局３０に対してメインローブＭＢまたはサイドローブＳＢのいずれかが指向するように複数のアンテナ素子からの上りリンクＵｐを調整する。この調整により、少なくとも当該他の基地局の無線通信に対して、リレーノード２２からの無線信号が干渉しないようにする。
【００５８】
以上説明したように、第１実施形態に係る中継装置２０及びその中継方法によれば、リレーノード２２は、その周辺に存在する通信可能な基地局から取得した識別情報がドナー基地局３０であることを示す場合は、振幅及び位相測定部２５がドナー基地局３０から中継装置２０への下りリンクＤｎの振幅及び位相を測定する。他方、識別情報が他の基地局２４であることを示す場合は、当該基地局２４にヌルビームＮＢが指向するように上りリンクＵｐを調整する。よって、第１実施形態に係る中継装置２０及びその中継方法によれば、他の基地局２４に強いビームが当たらないように調整するので、周辺に干渉妨害を与えないようにしながらドナー基地局３０に対するビームフォーミングが適切に行える。
【００５９】
［第２実施形態］
第２実施形態に係る中継装置２０は、基地局判定部２９が所定の条件をも判定する点が、第１実施形態と異なる。
【００６０】
第２実施形態に係る中継装置の構成について説明する。第２実施形態に係る中継装置は、図２で説明した第１実施形態と同様に構成されている。但し、基地局判定部２９が所定の条件に合致するか否かを判定する点で、第１実施形態と異なる。
【００６１】
次に、第２実施形態に係る中継装置の中継方法について説明する。図７は、第２実施形態に係る中継装置の中継方法のフローチャートである。
【００６２】
図７に示すように、リレーノード２２は、その周辺に存在する基地局から各種情報を取得する（ＳＴ３１）。次に、基地局判定部２９は、各種情報がドナー基地局であることを示すか他の基地局であることを示すかを判定する（ＳＴ３２）。
【００６３】
各種情報が他の基地局であることを示す場合は（ＳＴ３２：他の基地局）、ＳＴ３７の工程に移行する。ＳＴ３７の工程については、後述する。
【００６４】
各種情報がドナー基地局であることを示す場合は（ＳＴ３２：ドナー基地局）、図１に示す中継装置２０は、各種情報に基づいて所定の条件に合致したか記録する（ＳＴ３３）。所定の条件としては、例えば、該当基地局がアクセスクラス規制や輻輳規制の対象となっていることが挙げられる。
【００６５】
振幅及び位相測定部２５による振幅及び位相の測定が開始される（ＳＴ３４）。振幅及び位相測定部２５は、ドナー基地局からリレーノード２２への下りリンクＤｎの振幅及び位相を測定する。
【００６６】
上述したように、各種情報が他の基地局であることを示す場合は、ＳＴ３７の工程に移行する。ＳＴ３７の工程では、振幅及び位相測定部２５が他の基地局との無線通信における振幅及び位相を測定する。
【００６７】
振幅及び位相測定部２５は、周辺の全基地局に対して測定が完了したか否かを判断する（ＳＴ３８）。当該測定が完了しない場合（Ｎの場合）は、ＳＴ３１に戻る。他方、当該測定が完了した場合（Ｙの場合）は、ＳＴ３９に進む。
【００６８】
振幅及び位相測定部２５は、所定の条件に合致しないドナー基地局へ強いビーム、他の基地局へ弱いビームとなる振幅及び位相を選択する（ＳＴ３９）。振幅及び位相測定部２５は、ドナー基地局からリレーノード２２への下りリンクＤｎの振幅及び位相を測定し、ビーム調整部２８は、当該下りリンクＤｎと同振幅及び逆位相となるように、複数のアンテナ素子からの上りリンクＵｐを調整する。ビーム調整部２７は、複数のアンテナ素子からの上りリンクＵｐを調整することにより、ドナー基地局に対して上りリンクＵｐのビームを整形して集中させて強い電波で送って、ビームフォーミング送信を適切に行うことができる（ＳＴ４０）。また、ビーム調整部２７は、ビームフォーミング送信（ＳＴ４０）において複数のアンテナ素子からの上りリンクＵｐを調整し、他の基地局に対してヌルビームＮＢが指向するように調整する。
【００６９】
上記処理により、リレーノード２２との無線通信の接続先が他の基地局である場合のみならず、ドナー基地局である場合であっても、当該ドナー基地局がアクセスクラス規制や輻輳規制等の通信規制中であるなど所定の条件に合致する場合は、複数のアンテナ素子の組み合わせを調整してヌルビームＮＢを形成し、相対的に強いビームが当たらないようにする。
【００７０】
以上説明したように、本第２実施形態に係る中継装置２０及びその中継方法によれば、リレーノード２２は、通信規制情報が含まれている場合にはドナー基地局３０に対してヌルビームが指向するように上りリンクＵｐが調整される。よって、通信規制の対象となったドナー基地局３０に相対的に強いビームが指向することを抑制可能である。
【００７１】
以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。実施形態が備える各要素並びにその配置、材料、条件、形状及びサイズ等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、異なる実施形態で示した構成同士を部分的に置換し又は組み合わせることが可能である。
【００７２】
例えば、上記の実施形態における中継装置２０は、リレーノード２２とアクセスノード２４とを分離した分離型装置を例示して説明したが、リレーノード２２とアクセスノード２４を統合した一体型装置であっても構わない。分離型装置の場合、１基のリレーノードに対して、アクセスノードが複数設けられることもある。
【符号の説明】
【００７３】
１０…端末装置、２０…中継装置、２２…リレーノード、２４…アクセスノード、３０…ドナー基地局、１００…無線ネットワーク
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年2月14日(2018.2.14)
【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】
端末装置とドナー基地局との間で通信を中継する中継装置であって、
前記ドナー基地局を含む周辺の基地局から前記中継装置への無線通信の振幅及び位相を測定する振幅及び位相測定部と、
測定された前記振幅及び位相に基づいて前記中継装置で使用する複数のアンテナの組み合わせを調整してビームフォーミングのための調整を行うビーム調整部と、
前記周辺の基地局を判定する基地局判定部と、
を備え、
前記ビーム調整部は、前記ドナー基地局に対して、アンテナの指向性パターンにおける最大値又は極大値に対応する相対的に強いビームが指向し、前記ドナー基地局以外の基地局に対して、前記指向性パターンにおける最大値及び極大値以外の値に対応する相対的に弱いビームが指向するようにビームフォーミングのための調整を行い、
前記相対的に弱いビームの指向性は、前記相対的に強いビームの指向性よりも優先して調整される、
中継装置。
【請求項２】
前記周辺の基地局のうちいずれかの基地局が所定の条件に合致する場合には、前記所定の条件に合致した基地局を前記ドナー基地局として選択することを禁止し、前記所定の条件に合致した基地局に対して相対的に電界強度の小さいビームが指向するようにビームフォーミングのための調整を行う、請求項１に記載の中継装置。
【請求項３】
ドナー基地局を含む周辺の基地局から中継装置への無線通信の振幅及び位相を測定する工程と、
測定された前記振幅及び位相に基づいて前記中継装置で使用する複数のアンテナの組み合わせを調整して前記中継装置から前記ドナー基地局への無線通信のビームフォーミングのための調整を行うビーム調整工程と、
前記周辺の基地局を判定する工程と、
を含み、
前記ビーム調整工程は、前記ドナー基地局に対して、アンテナの指向性パターンにおける最大値又は極大値に対応する相対的に強いビームが指向し、前記ドナー基地局以外の基地局に対して、前記指向性パターンにおける最大値及び極大値以外の値に対応する相対的に弱いビームが指向するようにビームフォーミングのための調整を行い、
前記相対的に弱いビームの指向性は、前記相対的に強いビームの指向性よりも優先して調整される、
中継装置の中継方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の一実施形態に係る中継装置は、端末装置とドナー基地局との間で通信を中継する中継装置であって、ドナー基地局を含む周辺の基地局から中継装置への無線通信の振幅及び位相を測定する振幅及び位相測定部と、測定された振幅及び位相に基づいて中継装置で使用する複数のアンテナの組み合わせを調整してビームフォーミングのための調整を行うビーム調整部と、周辺の基地局を判定する基地局判定部と、を備え、前記ビーム調整部は、前記ドナー基地局に対して、アンテナの指向性パターンにおける最大値又は極大値に対応する相対的に強いビームが指向し、前記ドナー基地局以外の基地局に対して、前記指向性パターンにおける最大値及び極大値以外の値に対応する相対的に弱いビームが指向するようにビームフォーミングのための調整を行い、前記相対的に弱いビームの指向性は、前記相対的に強いビームの指向性よりも優先して調整される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明の一実施形態に係る中継装置の中継方法は、ドナー基地局を含む周辺の基地局から中継装置への無線通信の振幅及び位相を測定する工程と、測定された振幅及び位相に基づいて中継装置で使用する複数のアンテナの組み合わせを調整して中継装置からドナー基地局への無線通信のビームフォーミングを行うビーム調整工程と、周辺の基地局を判定する工程と、を含み、前記ビーム調整工程は、ドナー基地局に対して、アンテナの指向性パターンにおける最大値又は極大値に対応する相対的に強いビームが指向し、前記ドナー基地局以外の基地局に対して、前記指向性パターンにおける最大値及び極大値以外の値に対応する相対的に弱いビームが指向するようにビームフォーミングのための調整を行い、前記相対的に弱いビームの指向性は、前記相対的に強いビームの指向性よりも優先して調整される。