(57)【要約】【課題】気象条件に応じて簡易な制御で無線通信を中継可能な無線中継装置を得ること。【解決手段】無線信号を受信する指向性アンテナと、指向性アンテナで受信された受信信号の受信電力を測定する受信電力測定部２２と、受信信号を増幅する増幅部２１と、増幅部２１から出力された増幅信号またはヌルを出力する信号出力部２４と、受信電力測定部２２で測定された受信電力に基づいて、信号出力部２４の出力を制御する出力制御部２３と、信号出力部２４からの出力信号を無線信号として送信する指向性アンテナと、を備える。【選択図】図２
2015070428.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線信号を受信する第１のアンテナと、
前記第１のアンテナで受信された受信信号の受信電力を測定する受信電力測定手段と、
前記受信信号を増幅する増幅手段と、
前記増幅手段から出力された増幅信号またはヌルを出力する信号出力手段と、
前記受信電力測定手段で測定された前記受信電力に基づいて、前記信号出力手段の出力を制御する出力制御手段と、
前記信号出力手段からの出力信号を無線信号として送信する第２のアンテナと、
を備えることを特徴とする無線中継装置。
【請求項２】
前記出力制御手段は、前記受信電力に基づいて降雨の有無を判定し、降雨有りの場合は前記信号出力手段に対して増幅信号の出力を指示し、降雨無しの場合は前記信号出力手段に対してヌルの出力を指示する、
ことを特徴とする請求項１に記載の無線中継装置。
【請求項３】
前記出力制御手段は、前記受信電力が閾値未満の場合は前記信号出力手段に対して増幅信号の出力を指示し、前記受信電力が閾値以上の場合は前記信号出力手段に対してヌルの出力を指示する、
ことを特徴とする請求項１に記載の無線中継装置。
【請求項４】
無線信号を受信する第１のアンテナと、
前記第１のアンテナで受信された受信信号の受信電力を測定する受信電力測定手段と、
前記受信信号を増幅する増幅手段と、
前記受信電力測定手段で測定された前記受信電力に基づいて、前記増幅手段の増幅量を制御する増幅量制御手段と、
前記増幅手段からの増幅信号を無線信号として送信する第２のアンテナと、
を備えることを特徴とする無線中継装置。
【請求項５】
前記増幅量制御手段は、前記受信電力に基づいて降雨量を推定し、推定した降雨量に応じて前記増幅手段における増幅量を決定する、
ことを特徴とする請求項４に記載の無線中継装置。
【請求項６】
さらに、
前記増幅手段から出力された増幅信号またはヌルを出力する信号出力手段と、
前記受信電力測定手段で測定された前記受信電力に基づいて、前記信号出力手段の出力を制御する出力制御手段と、
を備え、
前記第２のアンテナは、前記増幅手段からの増幅信号に替えて、前記信号出力手段からの出力信号を無線信号として送信する、
ことを特徴とする請求項４または５に記載の無線中継装置。
【請求項７】
無線信号を送受信する第１のアンテナと、
無線信号を送受信する第２のアンテナと、
前記第１のアンテナで受信された受信信号の受信電力を測定する第１の受信電力測定手段と、
前記第１のアンテナで受信された受信信号を増幅する第１の増幅手段と、
前記第１の増幅手段から出力された増幅信号またはヌルを前記第２のアンテナに出力する第１の信号出力手段と、
前記第２のアンテナで受信された受信信号の受信電力を測定する第２の受信電力測定手段と、
前記第２のアンテナで受信された受信信号を増幅する第２の増幅手段と、
前記第２の増幅手段から出力された増幅信号またはヌルを前記第１のアンテナに出力する第２の信号出力手段と、
前記第１の受信電力測定手段で測定された受信電力に基づいて、前記第１及び第２の信号出力手段の出力を制御する第１の出力制御手段と、
前記第２の受信電力測定手段で測定された受信電力に基づいて、前記第１及び第２の信号出力手段の出力を制御する第２の出力制御手段と、
を備え、
前記第１及び第２の信号出力手段は、前記第１及び第２の出力制御手段の双方から増幅信号の出力を指示された場合は増幅信号を出力し、それ以外の場合はヌルを出力する、
ことを特徴とする無線中継装置。
【請求項８】
前記第１の出力制御手段は、前記第１の受信電力測定手段で測定された受信電力に基づいて降雨の有無を判定し、降雨有りの場合は前記第１及び第２の信号出力手段に対して増幅信号の出力を指示し、降雨無しの場合は前記第１及び第２の信号出力手段に対してヌルの出力を指示し、
前記第２の出力制御手段は、前記第２の受信電力測定手段で測定された受信電力が閾値以上の場合は前記第１及び第２の信号出力手段に対して増幅信号の出力を指示し、受信電力が閾値未満の場合は前記第１及び第２の信号出力手段に対してヌルの出力を指示する、
ことを特徴とする請求項７に記載の無線中継装置。
【請求項９】
前記第１の出力制御手段は、前記第１の受信電力測定手段で測定された受信電力が第１の閾値未満の場合は前記第１及び第２の信号出力手段に対して増幅信号の出力を指示し、受信電力が第１の閾値以上の場合は前記第１及び第２の信号出力手段に対してヌルの出力を指示し、
前記第２の出力制御手段は、前記第２の受信電力測定手段で測定された受信電力が第２の閾値以上の場合は前記第１及び第２の信号出力手段に対して増幅信号の出力を指示し、受信電力が第２の閾値未満の場合は前記第１及び第２の信号出力手段に対してヌルの出力を指示する、
ことを特徴とする請求項７に記載の無線中継装置。
【請求項１０】
さらに、
前記第１の受信電力測定手段で測定された受信電力に基づいて、前記第１及び第２の増幅手段の増幅量を制御する増幅量制御手段、
を備えることを特徴とする請求項７，８または９に記載の無線中継装置。
【請求項１１】
前記増幅量制御手段は、前記第１の受信電力測定手段で測定された受信電力に基づいて降雨量を推定し、推定した降雨量に応じて前記第１及び第２の増幅手段における増幅量を決定する、
ことを特徴とする請求項１０に記載の無線中継装置。
【請求項１２】
第１の基地局及び第１の移動局と無線信号の送受を行う第１のアンテナと、
第２の基地局及び第２の移動局と無線信号の送受を行う第２のアンテナと、
前記第１のアンテナで受信された前記第１の基地局及び前記第１の移動局からの送信信号の合成波から前記第１の基地局の送信信号を抽出する第１の基地局信号抽出手段と、
前記第１の基地局信号抽出手段で抽出された信号の受信電力を測定する第１の受信電力測定手段と、
前記第１のアンテナで受信された受信信号を増幅する第１の増幅手段と、
前記第１の増幅手段から出力された増幅信号またはヌルを前記第２のアンテナに出力する第１の信号出力手段と、
前記第２のアンテナで受信された前記第２の基地局及び前記第２の移動局からの送信信号の合成波から前記第２の基地局の送信信号を抽出する第２の基地局信号抽出手段と、
前記第２の基地局信号抽出手段で抽出された信号の受信電力を測定する第２の受信電力測定手段と、
前記第２のアンテナで受信された受信信号を増幅する第２の増幅手段と、
前記第２の増幅手段から出力された増幅信号またはヌルを前記第１のアンテナに出力する第２の信号出力手段と、
前記第１の受信電力測定手段で測定された受信電力に基づいて、前記第１及び第２の信号出力手段の出力を制御する第１の出力制御手段と、
前記第２の受信電力測定手段で測定された受信電力に基づいて、前記第１及び第２の信号出力手段の出力を制御する第２の出力制御手段と、
を備え、
前記第１及び第２の信号出力手段は、前記第１及び第２の出力制御手段の双方からヌルの出力を指示された場合はヌルを出力し、それ以外の場合は増幅信号を出力する、
ことを特徴とする無線中継装置。
【請求項１３】
前記第１の出力制御手段は、前記第１の受信電力測定手段で測定された受信電力に基づいて降雨の有無を判定し、降雨有りの場合は前記第１及び第２の信号出力手段に対して増幅信号の出力を指示し、降雨無しの場合は前記第１及び第２の信号出力手段に対してヌルの出力を指示し、
前記第２の出力制御手段は、前記第２の受信電力測定手段で測定された受信電力に基づいて降雨の有無を判定し、降雨有りの場合は前記第１及び第２の信号出力手段に対して増幅信号の出力を指示し、降雨無しの場合は前記第１及び第２の信号出力手段に対してヌルの出力を指示する、
ことを特徴とする請求項１２に記載の無線中継装置。
【請求項１４】
前記第１の出力制御手段は、前記第１の受信電力測定手段で測定された受信電力が第１の閾値未満の場合は前記第１及び第２の信号出力手段に対して増幅信号の出力を指示し、受信電力が第１の閾値以上の場合は前記第１及び第２の信号出力手段に対してヌルの出力を指示し、
前記第２の出力制御手段は、前記第２の受信電力測定手段で測定された受信電力が第２の閾値未満の場合は前記第１及び第２の信号出力手段に対して増幅信号の出力を指示し、受信電力が第２の閾値以上の場合は前記第１及び第２の信号出力手段に対してヌルの出力を指示する、
ことを特徴とする請求項１２に記載の無線中継装置。
【請求項１５】
さらに、
前記第１の受信電力測定手段で測定された受信電力から前記第１の増幅手段の増幅量を制御する第１の増幅量制御手段と、
前記第２の受信電力測定手段で測定された受信電力から前記第２の増幅手段の増幅量を制御する第２の増幅量制御手段と、
を備えることを特徴とする請求項１２，１３または１４に記載の無線中継装置。
【請求項１６】
前記第１の増幅量制御手段は、前記第１の受信電力測定手段で測定された受信電力に基づいて降雨量を推定し、推定した降雨量に応じて前記第１の増幅手段における増幅量を決定し、
前記第２の増幅量制御手段は、前記第２の受信電力測定手段で測定された受信電力に基づいて降雨量を推定し、推定した降雨量に応じて前記第２の増幅手段における増幅量を決定する、
ことを特徴とする請求項１５に記載の無線中継装置。
【請求項１７】
前記第１のアンテナは指向性アンテナであり、前記第２のアンテナは前記第１のアンテナとは異なる向きに設置された指向性アンテナである、
ことを特徴とする請求項１から１６のいずれか１つに記載の無線中継装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線中継装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ミリ波は降雨による減衰量が大きいことから、ミリ波を用いた屋外無線通信では、降雨時の通信距離確保が困難であった。
【０００３】
このような問題に対して、下記特許文献１では、インターネットにより気象情報を取得し、気象条件に応じて通信経路を選択する技術が開示されている。また、記憶部で気象条件と通信経路を記憶し、以後、同じ気象条件となった場合に、記憶している通信経路を用いる。これにより、例えば、降雨により電波の減衰量が大きい場合でも、中継装置を介することで、端末において基地局からの電波を受信可能にしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２３３０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の技術によれば、基地局は、気象条件に応じて送信先端末を変更する。そのため、気象条件が変化するごとにルーティングテーブルを変更し、送信パケットのヘッダ情報も変更するなど、基地局の制御が複雑となる、という問題があった。また、中継を行う端末では復調処理を行うため、中継を行うことで遅延が増大する、という問題があった。
【０００６】
また、上記従来の技術によれば、端末は固定局であって、基地局では、通信経路の変更を端末から応答信号を受信できないときに行っているが、端末が移動局の場合、フェージングによる電力変動により、晴天時でも基地局が端末からの応答信号を受信できない可能性がある。そのため、基地局では、端末が移動局の場合、気象条件が変化しない場合でも、頻繁に経路変更を行うこととなり、記憶部で過去の履歴を保持しておく効果が低下する。また、不適切な履歴を作成する可能性がある。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、気象条件に応じて簡易な制御で無線通信を中継可能な無線中継装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、無線信号を受信する第１のアンテナと、前記第１のアンテナで受信された受信信号の受信電力を測定する受信電力測定手段と、前記受信信号を増幅する増幅手段と、前記増幅手段から出力された増幅信号またはヌルを出力する信号出力手段と、前記受信電力測定手段で測定された前記受信電力に基づいて、前記信号出力手段の出力を制御する出力制御手段と、前記信号出力手段からの出力信号を無線信号として送信する第２のアンテナと、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、気象条件に応じて簡易な制御で無線通信を中継できる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、実施の形態１〜５の無線通信システムの構成例を示す図である。
【図２】図２は、実施の形態１の無線中継装置の構成例を示す図である。
【図３】図３は、実施の形態２の無線中継装置の構成例を示す図である。
【図４】図４は、実施の形態３の無線中継装置の構成例を示す図である。
【図５】図５は、実施の形態４の無線中継装置の構成例を示す図である。
【図６】図６は、実施の形態５の無線中継装置の構成例を示す図である。
【図７】図７は、実施の形態６，７の無線通信システムの構成例を示す図である。
【図８】図８は、実施の形態６の無線中継装置の構成例を示す図である。
【図９】図９は、実施の形態７の無線中継装置の構成例を示す図である。
【図１０】図１０は、実施の形態１〜７の増幅部または可変増幅部の構成例を示す図である。
【図１１】図１１は、実施の形態１〜７の増幅部または可変増幅部の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明にかかる無線中継装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、本実施の形態における無線通信システムの構成例を示す図である。無線通信システム１は、基地局１１ａ，１１ｂと、中継装置１２と、移動局１３と、から構成される。基地局１１ａは指向性アンテナ１４ａを、基地局１１ｂは指向性アンテナ１４ｅを、移動局１３は指向性アンテナ１４ｄを、それぞれ備える。また、中継装置１２は、２本の指向性アンテナ１４ｂ，１４ｃを備える。
【００１３】
無線通信システム１において、移動局１３は基地局１１ａと基地局１１ｂの間を移動し、中継装置１２は基地局１１ａと基地局１１ｂとの間に設置されるものとする。図１に示す各構成の配置では、中継装置１２の指向性アンテナ１４ｂは、基地局１１ａの指向性アンテナ１４ａと無線信号の送受信を行い、中継装置１２の指向性アンテナ１４ｃは、移動局１３の指向性アンテナ１４ｄと無線信号の送受信を行う。基地局１１ａと移動局１３が直接通信を行うことができる最大通信距離は、基地局１１ａと基地局１１ｂ間の距離と同等とする。そのため、気象条件として降雨時の場合、移動局１３の位置（基地局１１ａからの距離）によっては、基地局１１ａと移動局１３は直接無線通信を行うことができない場合がある。中継装置１２は、このように、基地局１１ａと移動局１３が直接無線通信を行うことができない気象条件の場合に、基地局１１ａと移動局１３との間で無線信号の中継を行う。図１に示すように、晴天時は、基地局１１ａと移動局１３が直接無線通信を行い、雨天時は、中継装置１２を介して基地局１１ａと移動局１３は無線通信を行う。
【００１４】
図２は、本実施の形態における中継装置の構成例を示す図である。中継装置１２は、増幅部２１と、受信電力測定部２２と、出力制御部２３と、信号出力部２４と、を備える。図１，２に基づいて、無線中継装置である中継装置１２の動作を説明する。中継装置１２は、基地局１１ａからの送信信号を、指向性アンテナ１４ｂで受信する。増幅部２１は、指向性アンテナ１４ｂで受信された受信信号を増幅する。受信電力測定部２２は、指向性アンテナ１４ｂで受信された受信信号の受信電力を測定する。出力制御部２３は、受信電力測定部２２で測定された受信電力に基づいて、信号出力部２４の制御信号を生成し、制御信号を信号出力部２４へ出力することで指示を行う。信号出力部２４は、出力制御部２３から受信した制御信号による指示に従い、増幅部２１からの出力信号またはヌルを出力する。指向性アンテナ１４ｃは、信号出力部２４の出力信号を無線信号として出力する。
【００１５】
次に、出力制御部２３の動作について説明する。ここで、中継装置１２において、基地局１１ａの送信電力及び基地局１１ａと中継装置１２間の距離、基地局１１ｂと中継装置１２間の距離は既知とする。まず、出力制御部２３は、受信電力測定部２２で測定された受信電力から降雨の有無を判定する。具体的に、出力制御部２３は、基地局１１ａの送信電力をＡ［ｄＢｍ］、基地局１１ａと中継装置１２間の距離減衰量をＢ［ｄＢ］、中継装置１２における受信電力をＣ［ｄＢｍ］とすると、「Ｃ＜Ａ−Ｂ」の場合に降雨有りと判定する。なお、出力制御部２３は、マージンＭ［ｄＢ］を考慮し、「Ｃ＜Ａ−Ｂ−Ｍ」の場合に降雨有りと判定してもよい。そして、出力制御部２３は、降雨有りと判定すると、信号出力部２４に対して増幅部２１からの出力信号を出力するよう指示し、降雨無しと判定すると、信号出力部２４に対してヌルを出力する（０出力とする）よう指示する。
【００１６】
また、他の方法として、中継装置１２では、自装置の設置後、晴天時に基地局１１ａからの送信電力の受信電力Ｄ［ｄＢｍ］を測定しておき、出力制御部２３は、受信電力Ｄ［ｄＢｍ］と現在の中継装置１２における受信電力Ｃ［ｄＢｍ］を比較し、「Ｃ＜Ｄ」または「Ｃ＜Ｄ−Ｍ」の場合に降雨有りと判定してもよい。
【００１７】
このように、出力制御部２３は、「Ａ−Ｂ」、「Ａ−Ｂ−Ｍ」、「Ｄ」および「Ｄ−Ｍ」を、受信電力Ｃ［ｄＢｍ］に対する閾値として用いることができる。なお、閾値は、「Ａ−Ｂ」、「Ａ−Ｂ−Ｍ」、「Ｄ」および「Ｄ−Ｍ」に限定するものではなく、他の指標を用いて設定してもよい。
【００１８】
なお、増幅部２１における増幅量は、移動局１３と中継装置１２との距離が想定される最大距離であって、かつ、降雨の状態が後述の実施の形態２で判定される大雨に相当する場合においても、晴天時の通信距離（基地局１１ａと移動局１３との直接無線通信のときの通信距離）と同等の通信距離を確保できるように設定する。前述のように、基地局１１ａと中継装置１２間および基地局１１ｂと中継装置１２間の距離は既知であるので、中継装置１２では、移動局１３と中継装置１２との最大距離を求めることが可能である。
【００１９】
以上説明したように、本実施の形態によれば、中継装置１２は、基地局１１ａからの無線信号の受信電力に基づいて、降雨有りと判定した場合に中継処理を行う、すなわち、自装置にて信号電力を増幅することとした。これにより、無線通信を行う基地局１１ａと移動局１３の間において、気象条件に応じて簡易な制御で無線通信を中継することができる。
【００２０】
また、降雨時の場合、無線通信システム１では、中継装置１２で信号電力を増幅することにより、基地局１１ａで複雑な制御を行わずに、降雨時の通信距離を晴天時と同等以上とすることができる。また、晴天時は増幅を行わないようにできるため、中継装置１２の消費電力を抑圧することができる。また、晴天時に増幅を行わないことで、同一周波数を使用する他セルに電波が到達するオーバーリーチに起因する他セルへの干渉を抑圧することができる。また、中継装置１２では復調を行わず、電力増幅のみとすることで、中継による遅延を抑圧することができる。
【００２１】
なお、気象条件として降雨の場合について説明しているが、一例であり、降雪、その他の気象条件においても適用可能である。
【００２２】
実施の形態２．
実施の形態１では降雨の有無によって出力をＯＮ／ＯＦＦする機能を備えた中継装置について説明した。本実施の形態では、降雨量によって増幅量を変化させる機能を備えた中継装置について説明する。
【００２３】
本実施の形態では、実施の形態１における中継装置１２と異なる部分について説明する。図３は、本実施の形態における中継装置の構成例を示す図である。中継装置１２ａは、実施の形態１で説明した中継装置１２に対して、増幅量制御部３２を追加し、出力制御部２３及び信号出力部２４を削除し、増幅部２１を可変増幅部３１に置き換えたものである。指向性アンテナ１４ｃは、可変増幅部３１の出力信号を無線信号として出力する。
【００２４】
可変増幅部３１は、後述する増幅量制御部３２から指示された増幅量にて、受信信号を増幅する。増幅量制御部３２は、受信電力測定部２２で測定された受信電力に基づいて、可変増幅部３１の増幅量を決定し、決定した増幅量を可変増幅部３１へ指示する。
【００２５】
次に、増幅量制御部３２の動作について説明する。増幅量制御部３２は、受信電力測定部２２で測定された受信電力から降雨量を推定し、降雨量に応じて可変増幅部３１における増幅量を決定する。増幅量制御部３２は、例えば、閾値をＥ１〜Ｅ３（Ｅ１＜Ｅ２＜Ｅ３）とすると、受信電力Ｃが「Ｃ≦Ｅ１」であれば大雨、「Ｅ１＜Ｃ≦Ｅ２」であれば中程度の雨、「Ｅ２＜Ｃ≦Ｅ３」であれば小雨、「Ｃ＞Ｅ３」であれば降雨無しと判定する。増幅量制御部３２は、降雨量が大きいほど増幅量を大きい値に設定する。すなわち、増幅量制御部３２は、大雨と判定した場合は増幅量をＰ１、中程度の雨と判定した場合は増幅量をＰ２、小雨と判定した場合は増幅量をＰ３、降雨無しと判定した場合は増幅量をＰ４（Ｐ１＞Ｐ２＞Ｐ３＞Ｐ４＝０）とする。
【００２６】
以上説明したように、本実施の形態によれば、中継装置１２ａでは、降雨量によって増幅量を変更する構成とした。これにより、中継装置１２ａにおける増幅量を必要最小限に抑えることができる。また、中継装置１２ａの消費電力及びオーバーリーチによる他セルへの干渉の抑圧効果を、実施の形態１以上に高めることができる。
【００２７】
実施の形態３．
実施の形態１では降雨の有無によって出力をＯＮ／ＯＦＦする機能を備えた中継装置について、実施の形態２では降雨量によって増幅量を変更する機能を備えた中継装置について説明した。本実施の形態では、降雨量によって増幅量を変更し、かつ、降雨のない場合は無出力とする中継装置について説明する。
【００２８】
図４は、本実施の形態における中継装置の構成例を示す図である。中継装置１２ｂは、実施の形態２で示した中継装置１２ａに対して、実施の形態１で示した出力制御部２３及び信号出力部２４を追加したものである。
【００２９】
出力制御部２３は、受信電力測定部２２で測定された受信電力から降雨の有無を判定し、降雨有りと判定すると、信号出力部２４に対して可変増幅部３１からの出力信号を出力するよう指示し、降雨無しと判定すると、信号出力部２４に対してヌルを出力する（０出力とする）よう指示する。
【００３０】
信号出力部２４は、出力制御部２３からの指示に従い、可変増幅部３１からの出力信号又はヌルを出力する。指向性アンテナ１４ｃは、信号出力部２４の出力信号を無線信号として出力する。
【００３１】
以上説明したように、本実施の形態によれば、中継装置１２ｂは、降雨量によって増幅量を変更でき、かつ、降雨無しの場合の中継装置出力を０とすることとした。これにより、実施の形態２と同様、中継装置１２ｂにおける増幅量を必要最小限に抑えることができる。また、中継装置１２ｂの消費電力及びオーバーリーチによる他セルへの干渉の抑圧効果を、実施の形態２以上に高めることができる。
【００３２】
実施の形態４．
実施の形態１〜３では、基地局からの送信信号を増幅して出力する中継装置について説明した。本実施の形態では、基地局及び移動局からの送信信号を増幅して出力する中継装置について説明する。
【００３３】
図５は、本実施の形態における中継装置の構成例を示す図である。中継装置１２ｃは、第１の増幅部５１ａと、第２の増幅部５１ｂと、第１の受信電力測定部５２ａと、第２の受信電力測定部５２ｂと、第１の出力制御部５３ａと、第２の出力制御部５３ｂと、第１の信号出力部５４ａと、第２の信号出力部５４ｂと、を備える。また、中継装置１２ｃは、中継装置１２と同様、指向性アンテナ１４ｂ，１４ｃを備える。
【００３４】
中継装置１２ｃは、基地局１１ａからの送信信号を指向性アンテナ１４ｂで、移動局１３からの送信信号を指向性アンテナ１４ｃで、それぞれ受信する。第１の増幅部５１ａは、指向性アンテナ１４ｂで受信された受信信号を増幅し、第２の増幅部５１ｂは、指向性アンテナ１４ｃで受信された受信信号を増幅する。第１の受信電力測定部５２ａは、指向性アンテナ１４ｂで受信された受信信号の受信電力を測定し、第２の受信電力測定部５２ｂは、指向性アンテナ１４ｃで受信された受信信号の受信電力を測定する。
【００３５】
第１の出力制御部５３ａは、第１の受信電力測定部５２ａで測定された受信電力に基づいて、第１の信号出力部５４ａ及び第２の信号出力部５４ｂの制御信号を生成し、制御信号を第１の信号出力部５４ａ及び第２の信号出力部５４ｂへ出力することで指示を行う。第２の出力制御部５３ｂは、第２の受信電力測定部５２ｂで測定された受信電力に基づいて、第１の信号出力部５４ａ及び第２の信号出力部５４ｂの制御信号を生成し、制御信号を第１の信号出力部５４ａ及び第２の信号出力部５４ｂへ出力することで指示を行う。
【００３６】
第１の信号出力部５４ａは、第１の出力制御部５３ａ及び第２の出力制御部５３ｂから制御信号を受信するとその制御信号による指示に従い、第１の増幅部５１ａからの出力信号またはヌルを出力し、第２の信号出力部５４ｂは、第１の出力制御部５３ａ及び第２の出力制御部５３ｂから制御信号を受信するとその制御信号による指示に従い、第２の増幅部５１ｂからの出力信号またはヌルを出力する。指向性アンテナ１４ｃは、第１の信号出力部５４ａの出力信号を無線信号として出力し、指向性アンテナ１４ｂは、第２の信号出力部５４ｂの出力信号を無線信号として出力する。
【００３７】
第１の出力制御部５３ａの動作は、実施の形態１で説明した出力制御部２３と同様である。第１の出力制御部５３ａは、受信電力測定部２２で測定された受信電力に基づいて制御信号を生成し、制御信号を第１の信号出力部５４ａ及び第２の信号出力部５４ｂの２つへ出力することで指示を行う。第１の出力制御部５３ａは、降雨有りと判定すると、第１の信号出力部５４ａに対して第１の増幅部５１ａからの出力信号を出力するように指示し、第２の信号出力部５４ｂに対して第２の増幅部５１ｂからの出力信号を出力するように指示する。また、第１の出力制御部５３ａは、降雨無しと判定すると、第１の信号出力部５４ａ及び第２の信号出力部５４ｂに対してヌルを出力する（０出力とする）よう指示する。
【００３８】
続いて、第２の出力制御部５３ｂの動作について説明する。まず、第２の出力制御部５３ｂは、第２の受信電力測定部５２ｂで測定された受信電力から移動局１３の有無を判定する。具体的には、第２の出力制御部５３ｂは、第２の受信電力測定部５２ｂで測定された受信電力が閾値以上であれば、指向性アンテナ１４ｃの方向に移動局１３が存在すると判定し、第２の受信電力測定部５２ｂで測定された受信電力が閾値未満であれば、指向性アンテナ１４ｃの方向に移動局１３が存在しないと判定する。すなわち、第２の出力制御部５３ｂにて移動局１３有りと判定された場合、中継装置１２ｃを挟んで、基地局１１ａと移動局１３が存在する。そして、第２の出力制御部５３ｂは、移動局１３有りと判定すると、第１の信号出力部５４ａに対して第１の増幅部５１ａからの出力信号を出力するように指示し、第２の信号出力部５４ｂに対して第２の増幅部５１ｂからの出力信号を出力するように指示する。また、第２の出力制御部５３ｂは、移動局１３無しと判定すると、第１の信号出力部５４ａ及び第２の信号出力部５４ｂに対してヌルを出力する（０出力とする）よう指示する。
【００３９】
なお、移動局１３は移動可能であるので、中継装置１２ｃと移動局１３との間の距離は一定ではなく変化することになる。そのため、移動局１３の有無を判定するための閾値は、中継装置１２ｃにおいて、移動局１３との距離が想定される最大距離の場合に、実施の形態２で判定される大雨に相当する降雨の状態においても、移動局１３の有無を判定可能な値に設定する。
【００４０】
次に、第１の信号出力部５４ａ及び第２の信号出力部５４ｂの動作を説明する。第１の信号出力部５４ａは、第１の出力制御部５３ａ及び第２の出力制御部５３ｂの双方から、第１の増幅部５１ａからの出力信号を出力するよう指示された場合に、第１の増幅部５１ａからの出力信号を出力し、それ以外の場合（第１の出力制御部５３ａ又は第２の出力制御部５３ｂの少なくとも一方からヌルを出力するよう指示された場合）は、ヌルを出力する。第２の信号出力部５４ｂは、第１の出力制御部５３ａ及び第２の出力制御部５３ｂの双方から、第２の増幅部５１ｂからの出力信号を出力するよう指示された場合に、第２の増幅部５１ｂからの出力信号を出力し、それ以外の場合（第１の出力制御部５３ａ又は第２の出力制御部５３ｂの少なくとも一方からヌルを出力するよう指示された場合）は、ヌルを出力する。
【００４１】
以上説明したように、本実施の形態によれば、中継装置１２ｃは、降雨時かつ自装置を挟んで基地局１１ａと移動局１３が存在する場合に、自装置にて信号電力を増幅することとした。これにより、中継装置１２ｃの対向装置が移動局１３の場合でも、降雨時の通信距離を晴天時と同等以上とすることができる。また、晴天時及び移動局１３が存在しない場合は中継装置１２ｃにおける増幅を行わないため、中継装置１２ｃの消費電力及びオーバーリーチによる他セルへの干渉を抑圧することができる。
【００４２】
実施の形態５．
実施の形態４では、降雨の有無及び移動局の有無によって出力をＯＮ／ＯＦＦする機能を備えた中継装置について説明した。本実施の形態では、さらに降雨量によって増幅量を変更する機能を備えた中継装置について説明する。
【００４３】
図６は、本実施の形態における中継装置の構成例を示す図である。中継装置１２ｄは、実施の形態４で示した中継装置１２ｃに対して、第１の増幅部５１ａを第１の可変増幅部６１ａに、第２の増幅部５１ｂを第２の可変増幅部６１ｂに、それぞれ置き換え、増幅量制御部６２を追加したものである。
【００４４】
第１の可変増幅部６１ａ及び第２の可変増幅部６１ｂは、増幅量制御部６２から指示された増幅量にて、受信信号を増幅する。増幅量制御部６２は、第１の受信電力測定部５２ａで測定された受信電力に基づいて、第１の可変増幅部６１ａ及び第２の可変増幅部６１ｂの増幅量を決定する。なお、増幅量制御部６２は、実施の形態２で示した増幅量制御部３２と同一の機能を持つため、詳細な説明については省略する。
【００４５】
第１の信号出力部５４ａは、第１の出力制御部５３ａ及び第２の出力制御部５３ｂの双方から、第１の可変増幅部６１ａからの出力信号を出力するよう指示された場合に、第１の可変増幅部６１ａからの出力信号を出力し、それ以外の場合（第１の出力制御部５３ａ又は第２の出力制御部５３ｂの少なくとも一方からヌルを出力するよう指示された場合）は、ヌルを出力する。第２の信号出力部５４ｂは、第１の出力制御部５３ａ及び第２の出力制御部５３ｂの双方から、第２の可変増幅部６１ｂからの出力信号を出力するよう指示された場合に、第２の可変増幅部６１ｂからの出力信号を出力し、それ以外の場合（第１の出力制御部５３ａ又は第２の出力制御部５３ｂの少なくとも一方からヌルを出力するよう指示された場合）は、ヌルを出力する。
【００４６】
以上説明したように、本実施の形態によれば、中継装置１２ｄでは、降雨量によって増幅量を変更する構成とした。これにより、中継装置１２ｄにおける増幅量を必要最小限に抑えることができる。また、中継装置１２ｄの消費電力及びオーバーリーチによる他セルへの干渉の抑圧効果を、実施の形態４以上に高めることができる。
【００４７】
実施の形態６．
実施の形態１〜５における無線通信システムでは、基地局及び移動局が備える指向性アンテナ数を１とした。本実施の形態における無線通信システムでは、基地局及び移動局が備える指向性アンテナ数を２とする。なお、本実施の形態では、複信方式をアップリンクとダウンリンクで周波数が異なるＦＤＤ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｄｕｐｌｅｘ）方式として説明する。
【００４８】
図７は、本実施の形態における無線通信システムの構成を示す図である。無線通信システム１ａは、実施の形態１〜５で示した無線通信システム１における基地局１１ａ，１１ｂ、及び移動局１３が備える指向性アンテナの本数を１から２に変更したものである。無線通信システム１ａは、基地局１１ｃ，１１ｄと、中継装置１２ｅと、移動局１３ａと、から構成される。基地局１１ｃは指向性アンテナ１４ａ，１４ｆを備え、移動局１３ａは指向性アンテナ１４ｄ，１４ｇを備え、基地局１１ｄは指向性アンテナ１４ｅ，１４ｈを備える。したがって、移動局１３ａと基地局１１ｄとの間でも無線通信が可能である。また、中継装置１２ｅの指向性アンテナ１４ｃは、移動局１３ａ及び基地局１１ｄと無線信号の送受信を行う。したがって、指向性アンテナ１４ｃにおける受信信号は、移動局１３ａからの送信信号と、基地局１１ｄからの送信信号の合成信号となる。また、基地局１１ｃと中継装置１２ｅとの間に図示しない移動局１３ｂが存在する場合、中継装置１２ｅの指向性アンテナ１４ｂは、基地局１１ｃ及び図示しない移動局１３ｂと無線信号の送受信を行う。したがって、指向性アンテナ１４ｂにおける受信信号は、基地局１１ｃからの送信信号と、図示しない移動局１３ｂからの送信信号の合成信号となる。実施の形態１と同様、図７に示すように、晴天時は、基地局１１ｃと移動局１３ａが直接無線通信を行い、雨天時は、中継装置１２ｅを介して基地局１１ｃと移動局１３ａは無線通信を行う。また、移動局１３ａと基地局１１ｄとの間では、晴天／雨天時において共通の通信経路で無線通信を行う。
【００４９】
本実施の形態では、実施の形態４における中継装置１２ｃと異なる部分について説明する。図８は、本実施の形態における中継装置の構成例を示す図である。中継装置１２ｅは、実施の形態４で説明した中継装置１２ｃに対して、第１の基地局信号抽出部８１ａ及び第２の基地局信号抽出部８１ｂを追加し、第２の出力制御部５３ｂを第２の出力制御部８２に、第１の信号出力部５４ａを第１の信号出力部８３ａに、第２の信号出力部５４ｂを第２の信号出力部８３ｂに、それぞれ置き換えたものである。
【００５０】
第１の基地局信号抽出部８１ａは、指向性アンテナ１４ｂで受信された、基地局１１ｃからの送信信号と図示しない移動局１３ｂからの送信信号の合成波から、バンドパスフィルタにて基地局１１ｃからの送信信号を抽出する。第１の受信電力測定部５２ａは、第１の基地局信号抽出部８１ａで抽出された出力信号の電力、すなわち、基地局１１ｃから受信した信号の受信電力を測定する。第２の基地局信号抽出部８１ｂは、指向性アンテナ１４ｃで受信された、基地局１１ｄからの送信信号と移動局１３ａからの送信信号の合成波から、バンドパスフィルタにて基地局１１ｄからの送信信号を抽出する。第２の受信電力測定部５２ｂは、第２の基地局信号抽出部８１ｂで抽出された出力信号の電力、すなわち、基地局１１ｄから受信した信号の受信電力を測定する。なお、中継装置１２ｅでは、基地局１１ｃ，１１ｄからの送信信号の周波数帯は既知とする。
【００５１】
第２の出力制御部８２の動作は、実施の形態１で説明した出力制御部２３と同様である。第２の出力制御部８２は、第２の受信電力測定部５２ｂで測定された受信電力に基づいて制御信号を生成し、制御信号を第１の信号出力部８３ａ及び第２の信号出力部８３ｂの２つへ出力することで指示を行う。
【００５２】
なお、第１の出力制御部５３ａおよび第２の出力制御部８２では、いずれも実施の形態１で説明した出力制御部２３と同様の動作を行うことになるが、各基地局１１ｃ，１１ｄの性能、中継装置１２ｅと各基地局１１ｃ，１１ｄとの間の距離、環境は同じとは限らない。そのため、中継装置１２ｅでは、各基地局１１ｃ，１１ｄについて、送信電力（実施の形態１におけるＡ［ｄＢｍ］に相当）および距離減衰量（実施の形態１におけるＢ［ｄＢ］に相当）は個別に設定する。すなわち、第１の出力制御部５３ａおよび第２の出力制御部８２では、各基地局１１ｃ，１１ｄからの受信信号と比較するための閾値を個別に設定する。
【００５３】
次に、第１の信号出力部８３ａ及び第２の信号出力部８３ｂの動作を説明する。第１の信号出力部８３ａは、第１の出力制御部５３ａ及び第２の出力制御部８２の双方から、ヌルを出力するよう指示された場合に、ヌルを出力し、それ以外の場合（第１の出力制御部５３ａ及び第２の出力制御部８２の少なくとも一方から第１の増幅部５１ａからの出力信号を出力するよう指示された場合）は、第１の増幅部５１ａからの出力信号を出力する。第２の信号出力部８３ｂは、第１の出力制御部５３ａ及び第２の出力制御部８２の双方から、ヌルを出力するよう指示された場合に、ヌルを出力し、それ以外の場合（第１の出力制御部５３ａ及び第２の出力制御部８２の少なくとも一方から第２の増幅部５１ｂからの出力信号を出力するよう指示された場合）は、第２の増幅部５１ｂからの出力信号を出力する。
【００５４】
以上説明したように、本実施の形態によれば、中継装置１２ｅは、基地局送信信号と移動局送信信号の合成波を受信した場合においても、降雨状態の判定が可能となる。これにより、降雨時の通信距離を晴天時と同等以上とすることができる。また、晴天時は中継装置１２ｅにおける増幅を行わないため、中継装置１２ｅの消費電力及びオーバーリーチによる他セルへの干渉を抑圧することができる。
【００５５】
実施の形態７．
実施の形態６では、降雨の有無によって出力をＯＮ／ＯＦＦする機能を備えた中継装置について説明した。本実施の形態では、降雨量によって増幅量を変化させる機能を備えた中継装置について説明する。
【００５６】
本実施の形態では、実施の形態６における中継装置１２ｅと異なる部分について説明する。図９は、本実施の形態における中継装置の構成例を示す図である。中継装置１２ｆは、実施の形態６で説明した中継装置１２ｅに対して、第１の増幅量制御部９１ａ及び第２の増幅量制御部９１ｂを追加し、第１の増幅部５１ａを第１の可変増幅部６１ａに、第２の増幅部５１ｂを第２の可変増幅部６１ｂに、それぞれ置き換えたものである。
【００５７】
第１の増幅量制御部９１ａ及び第２の増幅量制御部９１ｂの動作は、実施の形態２で説明した増幅量制御部３２と同様である。第１の増幅量制御部９１ａは、第１の受信電力測定部５２ａで測定された受信電力から降雨量を推定し、降雨量に応じて第１の可変増幅部６１ａにおける増幅量を決定する。第１の可変増幅部６１ａは、第１の増幅量制御部９１ａから指示された増幅量にて、受信信号を増幅する。第２の増幅量制御部９１ｂは、第２の受信電力測定部５２ｂで測定された受信電力から降雨量を推定し、降雨量に応じて第２の可変増幅部６１ｂにおける増幅量を決定する。第２の可変増幅部６１ｂは、第２の増幅量制御部９１ｂから指示された増幅量にて、受信信号を増幅する。
【００５８】
第１の信号出力部８３ａは、第１の出力制御部５３ａ及び第２の出力制御部８２の双方から、ヌルを出力するよう指示された場合に、ヌルを出力し、それ以外の場合（第１の出力制御部５３ａ及び第２の出力制御部８２の少なくとも一方から第１の出力制御部５３ａからの出力信号を出力するよう指示された場合）は、第１の可変増幅部６１ａからの出力信号を出力する。第２の信号出力部８３ｂは、第１の出力制御部５３ａ及び第２の出力制御部８２の双方から、ヌルを出力するよう指示された場合に、ヌルを出力し、それ以外の場合（第１の出力制御部５３ａ及び第２の出力制御部８２の少なくとも一方から第２の可変増幅部６１ｂからの出力信号を出力するよう指示された場合）は、第２の可変増幅部６１ｂからの出力信号を出力する。
【００５９】
以上説明したように、本実施の形態によれば、中継装置１２ｆでは、降雨量によって増幅量を変更する構成とした。これにより、中継装置１２ｆにおける増幅量を必要最小限に抑えることができる。また、中継装置１２ｆの消費電力及びオーバーリーチによる他セルへの干渉の抑圧効果を、実施の形態６以上に高めることができる。
【００６０】
なお、以上の説明では、増幅部２１，第１の増幅部５１ａ，第２の増幅部５１ｂ（以下の説明では、上記３つをまとめて増幅部と称する）、可変増幅部３１，第１の可変増幅部６１ａ，第２の可変増幅部６１ｂ（以下の説明では、上記３つをまとめて可変増幅部と称する）は、入力信号を増幅する機能のみを持つものとして説明したが、図１０のような構成としてもよい。
【００６１】
図１０は、増幅部または可変増幅部の構成例を示す図である。図１０において、増幅部または可変増幅部は、基地局信号抽出部１０１と、移動局信号抽出部１０２と、信号増幅部１０３ａ，１０３ｂと、加算部１０４と、を備える。基地局信号抽出部１０１は、バンドパスフィルタにより、受信信号から基地局送信信号を抽出する。移動局信号抽出部１０２は、バンドパスフィルタにより、受信信号から移動局送信信号を抽出する。信号増幅部１０３ａは、基地局信号抽出部１０１から出力された基地局からの送信信号を増幅する。信号増幅部１０３ｂは、移動局信号抽出部１０２から出力された移動局からの送信信号を増幅する。加算部１０４は、信号増幅部１０３ａ及び１０３ｂからの出力信号を加算する。なお、中継装置では、基地局送信信号および移動局送信信号の周波数帯は既知とする。
【００６２】
このように、基地局からの送信信号と移動局からの送信信号をそれぞれ抽出して増幅することで、不要な信号の増幅を抑圧することができ、増幅部または可変増幅部の効率を向上させることができる。また、他セル及び他システムへの干渉を抑圧することができる。
【００６３】
図１１は、増幅部または可変増幅部の変形例を示す図である。図１０に示す増幅部または可変増幅部に対して、信号増幅と加算の順序を入れ替えたものである。図１１において、増幅部または可変増幅部は、基地局信号抽出部１０１と、移動局信号抽出部１０２と、加算部１０４と、信号増幅部１１１と、を備える。信号増幅部１１１は、基地局信号抽出部１０１で抽出された基地局からの送信信号および移動局信号抽出部１０２で抽出された移動局からの送信信号について、加算部１０４で加算された後の信号を増幅する。図１１に示す構成においても、図１０の場合と同様の効果を奏する。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
以上のように、本発明にかかる無線中継装置は、無線通信に有用であり、特に、降雨時に減衰量が大きくなる場合に適している。
【符号の説明】
【００６５】
１，１ａ  無線通信システム、１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ  基地局、１２，１２ａ〜１２ｆ  中継装置、１３，１３ａ  移動局、１４ａ〜１４ｈ  指向性アンテナ、２１  増幅部、２２  受信電力測定部、２３  出力制御部、２４  信号出力部、３１  可変増幅部、３２，６２  増幅量制御部、５１ａ  第１の増幅部、５１ｂ  第２の増幅部、５２ａ  第１の受信電力測定部、５２ｂ  第２の受信電力測定部、５３ａ  第１の出力制御部、５３ｂ，８２  第２の出力制御部、５４ａ，８３ａ  第１の信号出力部、５４ｂ，８３ｂ  第２の信号出力部、６１ａ  第１の可変増幅部、６１ｂ  第２の可変増幅部、８１ａ  第１の基地局信号抽出部、８１ｂ  第２の基地局信号抽出部、９１ａ  第１の増幅量制御部、９１ｂ  第２の増幅量制御部、１０１  基地局信号抽出部、１０２  移動局信号抽出部、１０３ａ，１０３ｂ，１１１  信号増幅部、１０４  加算部。
【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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【図１０】
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【図１１】
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