(57)【要約】【課題】自局の設置後において周辺環境が変化する場合でもスループット改善効果を高めることができる無線中継局を提供する。【解決手段】無線中継局は、無線基地局と信号を送受信するドナー無線通信部１１０を有する。ドナー無線通信部１１０は、メインローブを向ける方向を変更可能に構成された指向性アンテナ部１２０Ａと、指向性アンテナ部１２０Ａが受信する信号に基づいて、希望波の到来方向にメインローブを向けるように指向性アンテナ部１２０Ａを制御する制御部１３０Ａとを具備する。【選択図】図４
2011228820.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線基地局から信号を受信する第１無線通信部と、
前記第１無線通信部が受信した信号を無線端末に送信する第２無線通信部と
を具備する無線中継局であって、
前記第１無線通信部は、
メインローブを向ける方向を変更可能に構成された指向性アンテナ部と、
前記指向性アンテナ部が受信する信号に基づいて、希望波の到来方向に前記メインローブを向けるように前記指向性アンテナ部を制御する制御部と
を具備する無線中継局。
【請求項２】
前記指向性アンテナ部は、
少なくとも１つの指向性アンテナ素子と、
前記指向性アンテナ素子の状態を変化させる少なくとも１つのアクチュエータと
を具備し、
前記制御部は、前記アクチュエータを制御する請求項１に記載の無線中継局。
【請求項３】
前記指向性アンテナ部は、
複数のアンテナ素子と、
前記複数のアンテナ素子毎に設けられた複数の重み付け部と
を具備し、
前記制御部は、前記複数の重み付け部を制御する請求項１に記載の無線中継局。
【請求項４】
前記第１無線通信部及び記第２無線通信部のそれぞれは、複数のアンテナ素子を有し、
前記無線基地局と前記無線端末との間で行われるＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）伝送を中継可能に構成される請求項１〜３の何れか一項に記載の無線中継局。
【請求項５】
前記制御部は、前記指向性アンテナ部が複数パスの希望波を受信する場合に、最も電力が高い希望波の到来方向に前記メインローブを向けるように前記指向性アンテナ部を制御する請求項１〜４の何れか一項に記載の無線中継局。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線基地局と無線端末との間で中継を行う無線中継局に関する。
【背景技術】
【０００２】
高いシステム容量・スループットを実現する次世代移動体通信方式であるＬＴＥ(Long Term Evolution)は、移動体通信の標準化団体３ＧＰＰ(3rd Generation Partnership Project)において標準化されており、商用サービスが世界各国で続々と開始される予定となっている。
【０００３】
ＬＴＥを高度化したＬＴＥ-Advancedでは、システム容量・カバレッジの拡大、スループットの向上、トラヒック分散および不感エリア解消を目的として、送信電力（セル径）・バックホール・収容ユーザ数等が互いに異なるローカルノードをマクロセルシステム内にオーバーレイ配置するヘテロジーニアスネットワークの検討が行われている。
【０００４】
ヘテロジーニアスネットワークで用いられるローカルノードの一つであるリレーノード（或いはレピータ）は、無線基地局と無線端末との間で中継を行う無線中継局である。そのような無線中継局は、バックホールが無線基地局（以下、適宜「ドナー基地局」と称する）との間の無線回線であるため、光回線のような有線バックホールを構築することがコスト的に難しい場所において特に有望と考えられる（例えば、非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】3GPP, TS36.106 (V8.5.0), “FDD Repeater radio transmission and reception,” Mar. 2010.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、ドナー基地局と信号を送受信するためのアンテナとして指向性アンテナを無線中継局に設け、且つ、無線中継局の設置時に、指向性アンテナのメインローブをドナー基地局の方向に向けることで、無線中継局によるスループット改善効果を高めることができると考えられる。
【０００７】
しかしながら、無線中継局に指向性アンテナを設けることによりスループット改善効果を高めようとする場合、次のような問題がある。
【０００８】
第１に、無線中継局の設置時には指向性アンテナにより特性が改善されていても、無線中継局の設置後において、ドナー基地局と無線中継局との間にビル等が建設された場合には、伝搬経路が変わることでメインローブ方向から到来していた希望波がサイドローブ方向から到来するようになる可能性があり、その結果、無指向性アンテナを用いるケースよりもスループット改善効果が低下する問題がある。
【０００９】
第２に、無線中継局の設置後において、無線中継局の周辺に新たな無線基地局（例えば、ローカルノードの一つであるピコセル基地局）が設置された場合、ドナー基地局を当該新たな無線基地局に切り替えた方がスループット改善効果が高くなる可能性がある。
【００１０】
そこで、本発明は、自局の設置後において周辺環境が変化する場合でもスループット改善効果を高めることができる無線中継局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】
【００１１】
上述した課題を解決するために、本発明は以下のような特徴を有している。まず、本発明に係る無線中継局の特徴は、無線基地局（無線基地局ｅＮＢ）から信号を受信する第１無線通信部（ドナー無線通信部１１０）と、前記第１無線通信部が受信した信号を無線端末（無線端末ＵＥ）に送信する第２無線通信部（カバレッジ無線通信部１５０）とを具備する無線中継局（無線中継局１００）であって、前記第１無線通信部は、メインローブ（メインローブＭＬ）を向ける方向を変更可能に構成された指向性アンテナ部（指向性アンテナ部１２０Ａ又は指向性アンテナ部１２０Ｂ）と、前記指向性アンテナ部が受信する信号に基づいて、希望波の到来方向に前記メインローブを向けるように前記指向性アンテナ部を制御する制御部（制御部１３０Ａ又は制御部１３０Ｂ）とを具備することを要旨とする。
【００１２】
このような無線中継局によれば、自局の設置後において周辺環境が変化する場合でもスループット改善効果を高めることができる。
【００１３】
本発明に係る無線中継局の他の特徴は、上記の特徴に係る無線中継局において、前記指向性アンテナ部は、少なくとも１つの指向性アンテナ素子（指向性アンテナ素子１１１Ａ）と、前記指向性アンテナ素子の状態を変化させる少なくとも１つのアクチュエータ（アクチュエータ１１６）とを具備し、前記制御部は、前記アクチュエータを制御することを要旨とする。
【００１４】
本発明に係る無線中継局の他の特徴は、上記の特徴に係る無線中継局において、前記指向性アンテナ部は、複数のアンテナ素子（アンテナ素子１１１Ｂ）と、前記複数のアンテナ素子毎に設けられた複数の重み付け部（乗算器１１３ａ、乗算器１１３ｂ）とを具備し、前記制御部は、前記複数の重み付け部を制御することを要旨とする。
【００１５】
本発明に係る無線中継局の他の特徴は、上記の特徴に係る無線中継局において、前記第１無線通信部及び記第２無線通信部のそれぞれは、複数のアンテナ素子を有し、前記無線基地局と前記無線端末との間で行われるＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）伝送を中継可能に構成されることを要旨とする。
【００１６】
本発明に係る無線中継局の他の特徴は、上記の特徴に係る無線中継局において、前記制御部は、前記指向性アンテナ部が複数パスの希望波を受信する場合に、最も電力が高い希望波の到来方向に前記メインローブを向けるように前記指向性アンテナ部を制御することを要旨とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、自局の設置後において周辺環境が変化する場合でもスループット改善効果を高めることができる無線中継局を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係る無線通信システムの概略構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係る無線中継局が設置される無線通信環境の一例を示す概略図である。
【図３】本発明の実施形態に係る無線中継局の概略構成を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係るドナー無線通信部の構成例１を示すブロック構成図である。
【図５】本発明の実施形態に係るドナー無線通信部の構成例２を示すブロック構成図である。
【図６】本発明の実施形態に係るドナー無線通信部の動作例を説明するための図である。
【図７】本発明の実施形態の比較例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図面を参照して、本発明の無線中継局の実施形態を説明する。具体的には、（１）無線通信システム、（２）無線中継局、（３）実施形態の効果、（４）比較例、（５）その他の実施形態について説明する。以下の実施形態における図面において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付す。
【００２０】
（１）無線通信システム
まず、本実施形態に係る無線通信システムについて、（１．１）概略構成、（１．２）無線通信環境の一例の順に説明する。
【００２１】
（１．１）概略構成
図１は、本実施形態に係る無線通信システムの概略構成図である。当該無線通信システムは、例えば、第４世代（４Ｇ）携帯電話システムとして位置づけられているLTE-Advancedに基づく構成を有する。
【００２２】
図１に示すように、本実施形態に係る無線通信システムは、無線基地局ｅＮＢと、無線端末ＵＥと、無線基地局ｅＮＢと無線端末ＵＥとの間で中継を行う無線中継局１００とを有する。
【００２３】
本実施形態では、無線基地局ｅＮＢは、大型の通信エリアであるマクロセルを形成するマクロセル基地局である。無線基地局ｅＮＢは、バックホールが有線回線で構成される。無線基地局ｅＮＢは、無線中継局１００を介して無線端末ＵＥと間接的に通信を行うと共に、無線中継局１００を介さずに他の無線端末ＵＥと直接的に無線通信を行うことができる。
【００２４】
無線端末ＵＥは、ユーザが所持する無線通信装置であり、ユーザ装置とも称される。無線端末ＵＥは、無線中継局１００によって形成される通信エリア（カバレッジ）内に位置しており、無線中継局１００を介して無線基地局ｅＮＢと間接的に通信を行う。
【００２５】
無線中継局１００は、無線基地局ｅＮＢによって形成されるマクロセル内に位置している。無線中継局１００は、下りリンク（ＤＬ）及び上りリンク（ＵＬ）のそれぞれについて中継を行う。下りリンクとは、無線基地局ｅＮＢから無線端末ＵＥへ向かう方向の通信であり、上りリンクとは、無線端末ＵＥから無線基地局ｅＮＢへ向かう方向の通信である。以下においては、主に下りリンクについて説明する。
【００２６】
無線中継局１００は、無線信号を無線基地局ｅＮＢと送受信するためのドナーアンテナ１１１と、無線信号を無線端末ＵＥと送受信するためのカバレッジアンテナ１５１とを有する。ドナーアンテナ１１１は、ドナー無線通信部１１０（第１無線通信部に相当）の一部を構成し、カバレッジアンテナ１５１は、カバレッジ無線通信部１５０（第２無線通信部に相当）の一部を構成する（図３参照）。
【００２７】
本実施形態では、無線基地局ｅＮＢ及び無線端末ＵＥのそれぞれは、複数のアンテナ素子を有しており、下りリンクにおいてＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）伝送を行うことができる。ＭＩＭＯ伝送は、周波数帯域を効率的に利用するための多重化技術の一つであり、無線基地局ｅＮＢが複数のアンテナ素子を介して同一の周波数帯を用いる通信データ系列（ストリーム）を複数同時に送信するとともに、無線端末ＵＥが複数のアンテナ素子を介して当該通信データ系列を受信し、各通信データ系列に分離するものである。ＭＩＭＯ伝送により、送受信アンテナ間の伝搬路を増やすことによって通信品質や伝送速度を高めることができる。
【００２８】
無線中継局１００のドナーアンテナ１１１及びカバレッジアンテナ１５１のそれぞれを１つのアンテナ素子で構成すると、ＭＩＭＯ伝送を中継することができず、ＳＩＳＯ(Single Input Single Output)伝送しか中継することができない。本実施形態では、ＭＩＭＯ伝送を中継可能とするために、無線中継局１００のドナーアンテナ１１１及びカバレッジアンテナ１５１のそれぞれは、複数のアンテナ素子により構成される（図３参照）。
【００２９】
（１．２）無線通信環境の一例
図２は、無線中継局１００が設置される無線通信環境の一例を示す概略図である。
【００３０】
図２に示すように、無線中継局１００は、無線基地局ｅＮＢからの信号が届きにくい屋内環境において特に有効であり、無線基地局ｅＮＢからの信号を受信するドナーアンテナ１１１を屋外に設置し、受信した信号を再送信するカバレッジアンテナ１５１を屋内に設置する。
【００３１】
ドナーアンテナ１１１は、例えば、無線基地局ｅＮＢの送信点と屋内環境の中心点を結ぶ直線と屋内環境の外周部が交差する点に配置する。ドナーアンテナ１１１に指向性アンテナを用いる場合、例えば、そのメインローブは無線基地局ｅＮＢの送信点と屋内環境の中心点を結ぶ直線方向に向けるものとする。また、カバレッジアンテナ１５１はドナーアンテナ１１１の真下の屋内に設置する。
【００３２】
無線基地局ｅＮＢから無線端末ＵＥまでの下りリンクＭＩＭＯ伝送は、以下のように行われる。まず、無線基地局ｅＮＢは複数のアンテナ素子から送信信号を送信する。マクロセルシステム内の無線中継局１００は、屋外のドナーアンテナ１１１によって無線基地局ｅＮＢから送信された信号を受信し、その信号を再送信処理を行った後に屋内のカバレッジアンテナ１５１から再送信する。
【００３３】
そして、無線端末ＵＥは、複数のアンテナ素子で各無線中継局１００から再送信された信号および無線基地局ｅＮＢから到来する信号を受信する。無線端末ＵＥは、受信信号に対して、受信ウェイト行列を乗算して、無線端末ＵＥが接続する無線基地局ｅＮＢからの希望信号を検出する。
【００３４】
（２）無線中継局
次に、本実施形態に係る無線中継局１００について、（２．１）概略構成、（２．２）ドナー無線通信部の構成例１、（２．３）ドナー無線通信部の構成例２、（２．４）ドナー無線通信部の動作例の順に説明する。
【００３５】
（２．１）概略構成
図３は、無線中継局１００の概略構成を示す図である。
【００３６】
図３に示すように、無線中継局１００は、ドナーアンテナ１１１を有するドナー無線通信部１１０と、カバレッジアンテナ１５１を有するカバレッジ無線通信部１５０とによって構成される。ドナー無線通信部１１０及びカバレッジ無線通信部１５０は相互に通信可能に構成される。
【００３７】
下りリンクについては、ドナー無線通信部１１０は、無線基地局ｅＮＢから信号を受信し、カバレッジ無線通信部１５０は、ドナー無線通信部１１０が受信した信号を無線端末ＵＥに送信する。上りリンクについては、カバレッジ無線通信部１５０は、無線端末ＵＥから信号を受信し、ドナー無線通信部１１０は、カバレッジ無線通信部１５０が受信した信号を無線基地局ｅＮＢに送信する。
【００３８】
ドナー無線通信部１１０のドナーアンテナ１１１は、指向性アンテナとして構成されており、複数のアンテナ素子からなる。カバレッジ無線通信部１５０のカバレッジアンテナ１５１は、無指向性アンテナとして構成されており、複数のアンテナ素子からなる。ここで、ドナーアンテナ１１１及びカバレッジアンテナ１５１のそれぞれのアンテナ素子数は、同じであってもよく、異なっていてもよい。
【００３９】
（２．２）ドナー無線通信部の構成例１
図４は、ドナー無線通信部１１０の構成例１を示すブロック構成図である。
【００４０】
図４に示すように、本構成例に係るドナー無線通信部１１０は、指向性アンテナ部１２０Ａ及び制御部１３０Ａを有する。
【００４１】
指向性アンテナ部１２０Ａは、ドナーアンテナ１１１を構成する複数の指向性アンテナ素子１１１Ａと、複数の指向性アンテナ素子１１１Ａ毎に設けられた複数のアクチュエータ１１６と、複数の指向性アンテナ素子１１１Ａ毎に設けられた複数のアンテナ共用器１１２とを有する。
【００４２】
複数の指向性アンテナ素子１１１Ａのそれぞれは、例えば単一指向性を持つようなアンテナ構造を有する。複数のアクチュエータ１１６のそれぞれは、対応する指向性アンテナ素子１１１Ａと電気的に絶縁された状態で、対応する指向性アンテナ素子１１１Ａに連結される。複数のアクチュエータ１１６のそれぞれは、対応する指向性アンテナ素子１１１Ａの状態（例えば、チルト角やパン角）を物理的に変化させることによって、ドナーアンテナ１１１のメインローブを向ける方向を変更する。
【００４３】
複数のアンテナ共用器１１２は、送受信でアンテナを共用するためのデュプレクサ又は送受信切り替えスイッチである。アンテナ共用器１１２は、対応する指向性アンテナ素子１１１Ａと電気的に接続される。
【００４４】
制御部１３０Ａは、ドナーアンテナ１１１を構成する指向性アンテナ素子１１１Ａが受信する信号に基づいて、希望波の到来方向にドナーアンテナ１１１（指向性アンテナ素子１１１Ａ）のメインローブを向けるように各アクチュエータ１１６を制御する。
【００４５】
具体的には、制御部１３０Ａは、アンテナ共用器１１２から出力される、ドナーアンテナ１１１（指向性アンテナ素子１１１Ａ）が受信する信号の品質（受信電力、又はＳＮＲ等）を測定し、当該受信品質が良好になるように各アクチュエータ１１６を制御する。
【００４６】
例えば、各アクチュエータ１１６を作動させることによりドナーアンテナ１１１（指向性アンテナ素子１１１Ａ）の状態を変化させつつ受信品質を測定し、最も良好な品質が得られた状態で各アクチュエータ１１６を停止させる。その結果、最も電力が高い希望波の到来方向にドナーアンテナ１１１（指向性アンテナ素子１１１Ａ）のメインローブが向くことなる。
【００４７】
或いは、制御部１３０Ａは、上記のような受信品質に基づくアンテナ状態の再設定に限らず、次のような方法を使用してもよい。例えば、制御部１３０Ａは、受信信号に含まれる既知の信号系列と、予め記憶している参照信号との差分を算出し、当該差分が小さくなるように各アクチュエータ１１６を制御する。このような方法によっても、最も電力が高い希望波の到来方向にドナーアンテナ１１１（指向性アンテナ素子１１１Ａ）のメインローブを向けることができる。
【００４８】
なお、負荷低減のために、制御部１３０Ａは、上記のようなアンテナ状態の再設定を常時行う必要はなく、予め定められた時間間隔で定期的に行えばよい。
【００４９】
（２．３）ドナー無線通信部の構成例２
図５は、ドナー無線通信部１１０の構成例２を示すブロック構成図である。
【００５０】
図５に示すように、本構成例に係るドナー無線通信部１１０は、指向性アンテナ部１２０Ｂ及び制御部１３０Ｂを有する。
【００５１】
指向性アンテナ部１２０Ｂは、ドナーアンテナ１１１を構成する複数のアンテナ素子１１１Ｂと、複数のアンテナ素子１１１Ｂ毎に設けられた複数のアンテナ共用器１１２と、複数のアンテナ素子１１１Ｂ毎に設けられた受信用乗算器１１３ａと、加算器１１４と、複数のアンテナ素子１１１Ｂ毎に設けられた送信用乗算器１１３ｂと、分配器１１５とを有する。
【００５２】
複数のアンテナ素子１１１Ｂのそれぞれは、例えば無指向性である。複数のアンテナ共用器１１２のそれぞれは、送受信でアンテナを共用するためのデュプレクサ又は送受信切り替えスイッチである。複数の乗算器１１３ａのそれぞれは、対応するアンテナ共用器１１２から出力される、対応するアンテナ素子１１１Ｂが受信した信号と、制御部１３０Ｂから入力される複素ウェイト係数とを乗算することで重み付けを行う。重み付け後の各受信信号は、加算器１１４によって合成された後に出力される。
【００５３】
分配器１１５は、送信信号を各乗算器１１３ｂに分配する。複数の乗算器１１３ｂのそれぞれは、分配器１１５から分配された信号と、制御部１３０Ｂから入力される複素ウェイト係数とを乗算することで重み付けを行う。重み付け後の各送信信号は、対応するアンテナ共用器１１２及びアンテナ素子１１１Ｂから送出される。
【００５４】
制御部１３０Ｂは、ドナーアンテナ１１１（アンテナ素子１１１Ｂ）が受信する信号の品質（受信電力、又はＳＮＲ等）を測定し、当該品質が良好になるように複素ウェイト係数を算出する。
【００５５】
例えば、複素ウェイト係数を繰り返し算出しつつ受信品質を測定し、最も良好な品質が得られた状態で複素ウェイト係数を確定する。その結果、最も電力が高い希望波の到来方向にドナーアンテナ１１１（アンテナ素子１１１Ｂ）のメインローブが向くことなる。
【００５６】
或いは、制御部１３０Ｂは、上記のような受信品質に基づくアンテナ状態の再設定に限らず、次のような方法を使用してもよい。例えば、制御部１３０Ｂは、受信信号に含まれる既知の信号系列と、予め記憶している参照信号との差分を算出し、当該差分が小さくなるように複素ウェイト係数を繰り返し算出する。このような方法によっても、最も電力が高い希望波の到来方向にドナーアンテナ１１１（アンテナ素子１１１Ｂ）のメインローブを向けることができる。
【００５７】
なお、負荷低減のために、制御部１３０Ｂは、上記のような複素ウェイト係数の算出を常時行う必要はなく、予め定められた時間間隔で定期的に行えばよい。
【００５８】
（２．４）ドナー無線通信部の動作例
次に、図６を用いて、ドナー無線通信部１１０の動作例を説明する。図６（ａ）は、ドナー無線通信部１１０の動作例１を説明するための図であり、図６（ｂ）は、ドナー無線通信部１１０の動作例２を説明するための図である。
【００５９】
図６（ａ）に示すように、無線中継局１００の設置時において、ドナーアンテナ１１１のメインローブＭＬは、無線基地局ｅＮＢ１（マクロセル基地局）の方向に向いており、ドナーアンテナ１１１が無線基地局ｅＮＢ１からの直接波を受信していたとする。その後、無線中継局１００と無線基地局ｅＮＢ１との間の位置にビルＢ１が建設され、ドナーアンテナ１１１が無線基地局ｅＮＢ１からの直接波を受信できなくなったとする。この場合、制御部１３０（制御部１３０Ａ又は制御部１３０Ｂ）は、ドナーアンテナ１１１のメインローブＭＬを向ける方向を変更し、ビルＢ２で反射する反射波の到来方向にドナーアンテナ１１１のメインローブＭＬを向ける。
【００６０】
図６（ｂ）に示すように、無線基地局ｅＮＢ１が形成するマクロセル内に、小出力の無線基地局ｅＮＢ２が新設されたとする。無線基地局ｅＮＢ２は、例えばピコセル基地局である。無線基地局ｅＮＢ２からの直接波の電力が、無線基地局ｅＮＢ１からの反射波の電力よりも高い場合、制御部１３０（制御部１３０Ａ又は制御部１３０Ｂ）は、ドナーアンテナ１１１のメインローブＭＬを向ける方向を変更し、無線基地局ｅＮＢ２からの直接波の到来方向にドナーアンテナ１１１のメインローブＭＬを向ける。
【００６１】
（３）実施形態の効果
以上説明したように、無線中継局１００は、自局の設置後において、自局とドナー基地局との間にビル等が建設された場合でも、希望波の到来方向にメインローブを向けることができるため、スループット改善効果を高めた状態に維持することができる。
【００６２】
また、無線中継局１００は、自局の設置後において、周辺に新たな無線基地局が設置された場合、ドナー基地局を当該新たな無線基地局に切り替えることができるため、スループット改善効果をさらに高めることができる。
【００６３】
（４）比較例
次に、図７を用いて、本実施形態の比較例としてのシミュレーション結果について説明する。図７（ａ）は、マクロセルにある屋内環境内に存在する無線端末ＵＥへリレー伝送を行った場合の屋内の全無線端末ＵＥに対する平均スループット特性を示す図である。図７（ｂ）は、屋外・屋内を含むマクロセルシステム内の全無線端末ＵＥに対する平均スループット特性を示す図である。
【００６４】
図７（ａ）に示すように、無線中継局がＭＩＭＯ、且つ屋外のドナーアンテナが無指向性の場合、最も屋内の無線端末ＵＥのスループットを高めることができ、リレー伝送を行わない場合と比べて約45.7%のスループット改善量となっている。
【００６５】
無線中継局がＭＩＭＯ、且つ屋外のドナーアンテナが固定指向性の場合、リレー伝送を行わない場合と比べて約14%スループットが改善しているが、無線中継局がＭＩＭＯで屋外ドナーアンテナが無指向性の場合と比べると約20%減少している。
【００６６】
ドナーアンテナとして指向性アンテナを用いると、無指向性アンテナを用いるよりもスループット改善量が小さくなるのは、本シミュレーションにおける指向性アンテナのメインローブはドナー基地局の方へ常に向いていて、メインローブの方向以外から到来してくる強い電力の希望波パスも低い電力で受信されるからであると考えられる。
【００６７】
この特性差はＳＩＳＯ無線中継局においても現れている。ドナーアンテナが無指向性のＭＩＭＯ無線中継局とＳＩＳＯ無線中継局を比較すると、ＳＩＳＯ無線中継局ではチャネルのランクが２（２ストリーム伝送）となる確率が11.7%であるのに対して、ＭＩＭＯ無線中継局では14.3%と上昇していて、これによりＭＩＭＯ無線中継局を用いることでＳＩＳＯ無線中継局よりも屋内ユーザのスループットを向上できることがわかる。
【００６８】
一方、図７（ｂ）に示すように、全無線端末ＵＥの平均スループットで比較すると、屋外ドナーアンテナが指向性アンテナのＭＩＭＯ無線中継局の場合以外はリレー伝送を行わない場合からのスループット改善は見られない。これは、リレー伝送を行ったことによる屋内無線端末ＵＥのスループット改善よりも無線中継局から屋外無線端末ＵＥへの干渉によるスループット劣化が大きいためと考えられる。
【００６９】
無線中継局のドナーアンテナに指向性アンテナを用いると、無線中継局による屋内無線端末ＵＥへのスループット改善効果が低減している。しかし、指向性ドナーアンテナでもそのメインローブを強い電力を持つパスの方へ向けることで、他セルや他無線中継局からの干渉を低減すると同時に十分な希望波電力を得ることができ、屋内無線端末ＵＥへのスループット改善効果を向上させることが可能である。
【００７０】
（５）その他の実施形態
上記のように、本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなる。
【００７１】
上述した実施形態においては、主に下りリンクについて主に説明したが、上りリンクについても同様に本発明を適用可能である。また、無線中継局１００は、無線基地局ｅＮＢと無線端末ＵＥとの間で行われるＭＩＭＯ伝送を中継していたが、ＳＩＳＯ伝送を中継してもよい。
【００７２】
上述したドナー無線通信部１１０の構成例１においては、指向性アンテナ部１２０Ａが、複数の指向性アンテナ素子１１１Ａ及び複数のアクチュエータ１１６を有していたが、このような構成に限らず、指向性アンテナ素子１１１Ａが１つであり、且つアクチュエータ１１６が１つであってもよい。
【００７３】
上述した実施形態では、ＬＴＥシステムについて説明したが、ＷｉＭＡＸ（ＩＥＥＥ ８０２．１６）に基づく無線通信システム等、他の無線通信システムに対して本発明を適用してもよい。
【００７４】
このように本発明は、ここでは記載していない様々な実施形態等を包含するということを理解すべきである。したがって、本発明はこの開示から妥当な特許請求の範囲の発明特定事項によってのみ限定されるものである。
【符号の説明】
【００７５】
ＵＥ…無線端末、ｅＮＢ…無線基地局、１００…無線中継局、１１０…ドナー無線通信部、１１１…ドナーアンテナ、１１１Ａ…指向性アンテナ素子、１１１Ｂ…アンテナ素子、１１２…アンテナ共用器、１１３ａ，１１３ｂ…乗算器、１１４…加算器、１１５…分配器、１１６…アクチュエータ、１２０Ａ，１２０Ｂ…指向性アンテナ部、１３０Ａ，１３０Ｂ…制御部、１５０…カバレッジ無線通信部、１５１…カバレッジアンテナ
【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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