(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上り増幅手段と、下り増幅手段を備え、基地局からの受信信号を用いて前記上り増幅手段と前記下り増幅手段の利得制御を行う中継増幅器において、
受信した下り信号を検波する検波手段と、該検波した信号を使用してパス検出を行うパス検出手段と、パスが検出された場合にロングコードの同定を行うロングコード同定手段と、該ロングコード同定手段の同定結果に基づいて逆拡散し同期検波を行い同期検波した信号に基づいて受信信号品質の測定を行う受信信号品質測定手段と、前記同期検波した信号に基づいて復号を行い復号結果に基づいて基地局の下り信号の送信電力設定値を取得する送信電力取得手段と、前記受信信号品質と前記送信電力設定値から上り信号増幅手段と下り信号増幅手段の利得を演算する利得演算手段を備え、
前記パス検出手段によりパスが検出された場合は、前記ロングコード同定手段と前記受信信号品質測定手段と前記送信電力取得手段と前記利得演算手段により利得演算の処理を行い、前記パス検出手段によりパスが検出されなかった場合は、前記ロングコード同定手段と前記受信信号品質測定手段と前記送信電力取得手段と前記利得演算手段による利得演算の処理を一定時間中断することを特徴とする中継増幅器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線通信システムの中継増幅器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５は、従来の中継増幅器の一例を示すブロック図である。基地局から送信される下り信号は、下り受信アンテナ１０１で受信され、分配手段１０３で検波手段１０４と下り信号増幅手段１０７へ分配される。分配された一方の下り信号は、検波手段１０４で直交検波され、検波信号として復調手段１０５へ出力される。また、検波手段１０４は、下り信号の受信信号レベル（ＲＳＳＩ）を利得演算手段１０６へ出力する。
【０００３】
検波信号は、復調手段１０５で復調と復号が行われ、データとして利得演算手段１０６へ出力される。また、復調手段１０５は、検波信号に基づいて受信信号品質測定を行い、受信信号品質を利得演算手段１０６へ出力する。受信信号品質測定では、受信信号品質、希望信号レベル、干渉信号レベルの３つの測定を行う。受信信号品質とは、希望信号レベルＳと干渉信号レベルＮの比Ｓ／Ｎにより表される。
【０００４】
ここで、受信信号品質測定について、Ｗ−ＣＤＭＡ通信システムを例に挙げて説明する。Ｗ−ＣＤＭＡの規格である３ＧＰＰ（第３世代携帯電話規格）では、パイロットチャネルが基地局（ＢＴＳ）から送信される。ここで、パイロットチャネルのデータには送信電力設定値が含まれる。まず、復調手段１０５は、パイロットチャネルの同期検波を行う。次に、検波後の信号をＩ，Ｑ相独立に短区間平均し、その平均値の電力が希望信号レベルＳとなる。また、Ｉ，Ｑ相の平均値と検波後のＩ，Ｑ相の信号の差を求め、その差をそれぞれ長区間平均し、その平均値の電力が受信信号に含まれる干渉信号レベルＮとなる。
【０００５】
利得演算手段１０６は、ＲＳＳＩと送信電力設定値と受信信号品質に基づいて下り信号及び上り信号の利得を算出し、下り信号の利得を下り信号増幅手段１０７へ、上り信号の利得を上り信号増幅手段１０８へ出力する。分配手段１０３で分配されたもう一方の下り信号は、下り信号の利得に基づいて下り信号増幅手段１０７で増幅され、下り送信アンテナ１０２で送信される。一方、上り受信アンテナ１１０で受信された上り信号は、上り信号の利得に基づいて上り信号増幅手段１０８で増幅され、上り送信アンテナ１０９で送信される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来、検波手段１０４と復調手段１０５はハードウェアで構成され、利得演算手段１０６はソフトウェアによるディジタル信号処理で構成されるのが一般的である。しかしながら、通常、中継増幅器の設定場所は固定されており、電波伝搬環境は時間的に非常に緩やかな変動であるため、常時伝搬路状態を監視する必要はない。そのため、検波手段１０４と復調手段１０５をハードウェアで構成することは、装置の小型化、低消費電力化にも不利である。また、汎用性も乏しくコストの面でも高価となる。
【０００７】
本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、ハードウェアの構成を簡素化し、低消費電力化が可能で汎用性の高い中継増幅器を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するため、本発明に係る中継増幅器は、受信した下り信号を検波する検波手段と、該検波手段により検波された信号に対して復調処理、復号処理、及び受信信号品質測定を行う復調手段と、該復調手段による復号結果、受信信号品質測定結果及び前記検波手段による受信信号レベルから利得を算出する利得演算手段とを備え、該利得演算結果に基づいて受信した上り信号と前記下り信号を増幅し送信する中継増幅器において、前記復調手段は、前記下り信号の復調処理、復号処理、及び品質測定をソフトウェアを用いたディジタル信号処理により行うことを特徴とするものである。
【０００９】
このような構成によれば、復調手段、または検波手段と復調手段をソフトウェアで実現することにより、より汎用性が高く、低コスト、低消費電力化が可能になる。
【００１０】
なお、上述した手段は、上り信号増幅手段、下り信号増幅手段を備え、受信信号を用いて前記それぞれの増幅手段の利得制御を行う中継増幅器において、パス検出手段、ロングコード同定手段、受信信号品質測定手段、送信電力取得手段、利得演算手段を備え、前記パス検出手段によるパス検出が行われなかった場合は一定時間処理を中止し、パス検出が行われた場合は、前記ロングコード同定手段による同定を行い、該同定結果に基づいて受信信号品質測定手段による受信信号品質の測定、送信電力取得手段により送信電力の取得を行い、該受信信号品質及び送信電力から、前記上り信号増幅手段と前記下り信号増幅手段の利得演算を行うことを特徴とする中継増幅器によっても構成される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
実施の形態１．
図１は、本実施の形態における中継増幅装置の構成の一例を示すブロック図である。図１において、図５と同一符号は図５に示された対象と同一又は相当物を示しており、ここでの説明を省略する。本実施の形態は、比較的低速な汎用ＡＤＣ（アナログ−ディジタル変換手段）２０１を使用し、復調手段と利得演算手段をソフトウェアで構成するものである。
【００１２】
分配手段１０３で分配された一方の下り信号は、検波手段１０４で直交検波され、検波信号として汎用ＡＤＣ２０１へ出力される。また、検波手段１０４は、ＲＳＳＩを利得演算手段２０４へ出力する。検波信号は、汎用ＡＤＣ２０１でＡ／Ｄ変換され、記憶手段２０２で記憶され、ソフトウェア復調手段２０３へ出力される。記憶手段２０２の出力は、ソフトウェア復調手段２０３で復調と復号が行われ、データとして利得演算手段２０４へ出力される。ここで、データには基地局からの送信電力設定値が含まれる。また、ソフトウェア復調手段２０３は、検波信号に基づいて受信信号品質測定を行い、受信信号品質を利得演算手段２０４へ出力する。
【００１３】
利得演算手段２０４は、ＲＳＳＩと送信電力設定値と受信信号品質に基づいて下り信号及び上り信号の利得を算出し、下り信号の利得を下り信号増幅手段１０７へ、上り信号の利得を上り信号増幅手段１０８へ出力する。
【００１４】
次に、本実施の形態におけるソフトウェア復調手段２０３と利得演算手段２０４の動作について図２を用いて説明する。図２は、ソフトウェア復調手段２０３と利得演算手段２０４の動作を示すフローチャートである。このフローチャートは、Ｗ−ＣＤＭＡ通信システムに本実施の形態を適用した場合を示す。
【００１５】
ソフトウェア復調手段２０３は、検波信号を使用してパス検出処理を行い（Ｓ２０１）、パスが検出されたか否かの判断を行う（Ｓ２０２）。パスが検出されなければ（Ｓ２０２，Ｎ）、一定時間、処理を中断し、低消費電力モードに移行し（Ｓ２０３）、処理Ｓ２０１に戻る。処理の中断時間の例として、１０ｍｓ、１００ｍｓ、１０００ｍｓのいずれか１つが用いられる。一方、パスが検出されたら（Ｓ２０２，Ｙ）、検出パスの数をＮとして設定し（Ｓ２０４）、ロングコードの同定処理を行う（Ｓ２０５）。
【００１６】
次に、ソフトウェア復調手段２０３は、ロングコードの同定ができるか否かの判断を行い（Ｓ２０６）、ロングコードの同定ができなかった場合（Ｓ２０６，Ｎ）、処理Ｓ２１４へ移行する。一方、ロングコードの同定ができた場合（Ｓ２０６，Ｙ）、同定結果に基づき逆拡散を行い（Ｓ２０７）、逆拡散信号の同期検波を行い（Ｓ２０８）、同期検波信号に基づいて受信信号品質測定を行い（Ｓ２０９）、同期検波信号に対してビタビ復号処理を行う（Ｓ２１０）。
【００１７】
ここで、ビタビ復号処理は、例えば、生き残りパスを求めるＡＣＳ（Add Compare Select）部と、ＡＣＳ部の結果から生き残りパスを記憶するパスメモリ部と、生き残りパスの中から最も尤度が高いパスを選択し生き残りパスから復号結果を出力する最尤判定部とから構成される。
【００１８】
次に、ビタビ復号結果に基づいてユニット同期処理を行う（Ｓ２１１）。ソフトウェア復調手段２０３は、ユニット同期が確立できるか否かの判断を行い（Ｓ２１２）、ユニット同期が確立しなかった場合（Ｓ２１２，Ｎ）、処理Ｓ２０７に戻る。一方、ユニット同期が確立した場合（Ｓ２１２，Ｙ）、ユニットに含まれるデータを取得する処理を行い、データから基地局の下り信号の送信電力設定値を得る（Ｓ２１３）。
【００１９】
ここで、ユニット同期（Ｓ２１１）について説明する。まず前提条件として、送信データには、ユニット毎（例えば２フレームで１ユニット）に誤り検出符号としてＣＲＣ符号が付加されており、ＣＲＣ符号を含めて畳み込み符号化されている。ユニット同期では、例えば、復号後のデータでＣＲＣ符号のチェックを行い、ＣＲＣ符号がＯＫとなれば次のフレームでは復号処理を行わず、検波後のデータを保存するのみとする。その次のフレームでは、前フレームのデータと今フレームのデータを使用して復号処理を行う。
【００２０】
また、３ＧＰＰの仕様により、基地局の下り信号の送信電力設定値は、止まり木チャネルで報知する数あるデータの中に含まれている。基地局から報知されるデータは、例えば、“フレーム番号（ＳＦＮ）：１２ｂｉｔ”、“基地局送信電力設定値：７ｂｉｔ”、“各種設定値：２２７ｂｉｔ”、“ＣＲＣ符号：１６ｂｉｔ”、“ｔａｉｌ  ｂｉｔ：８ｂｉｔ”等を含めた１ユニットで構成されている。ｔａｉｌ  ｂｉｔとは、畳み込み符号化を行う際に誤り伝搬を少なくするためにある単位で初期化（終端処理）が必要となり、その初期化のために挿入するｂｉｔである。本実施の形態では、１ユニット毎に初期化を行っている。
【００２１】
次に、ソフトウェア復調手段２０３は、検出パスの数Ｎだけ処理が行われたかを確認するため、Ｎ＝Ｎ−１の演算を行い（Ｓ２１４）、Ｎ＜＝０か否かの判断を行う（Ｓ２１５）。Ｎ＞０の場合、すなわちＮ回の処理が終了していない場合（Ｓ２１５，Ｎ）、処理Ｓ２０５に戻る。一方、Ｎ＜＝０、すなわちＮ回の処理が終了した場合（Ｓ２１５，Ｙ）、利得演算手段２０４は、得られた各データを使用して利得演算処理を行う（Ｓ２１６）。
【００２２】
利得演算手段２０４が行う演算式の例としては、まず、希望信号レベルＳが最大である基地局からのデータに含まれる送信電力設定値と、該当する希望信号レベルＳとの差から伝搬損失を求める。ソフトウェア復調手段２０３で求められた受信信号品質であるＳ／ＮをＥb／Ｎ0に換算した値が閾値以上、例えばＥb／Ｎ0≧４ｄＢならば、上り信号の利得の制御値は伝搬損失と同レベルとし、下り信号の利得の制御値は任意の固定値、例えば３０ｄＢとする。
【００２３】
ここで、Ｅb／Ｎ0＜４ｄＢの場合、上り信号及び下り信号共に、増幅率を固定し１倍または回路に損失がある場合はその損失を補う増幅率で増幅する場合と、増幅回路をバイパスして入力信号をそのまま出力する場合のいずれかを採用する。
一方、Ｅb／Ｎ0≧４ｄＢの場合、測定結果が正しいと予想されるため、上り信号の利得を伝搬損失と同レベルとする。Ｅb／Ｎ0≧４ｄＢ以上の場合でも、上り信号または下り信号のいずれか、または両方の増幅後の信号レベルが閾値以上、例えば−１０ｄＢｍ以上と予想される場合、閾値を越えないような利得を出力する。増幅後の信号レベルは、例えば、ＲＳＳＩで入力信号の電力レベルが検出可能であるので、入力信号の電力レベルと設定した利得との単位を合わせて加算することで予想できる。
【００２４】
ソフトウェア復調手段２０３と利得演算手段２０４は、上述した処理Ｓ２０１から処理Ｓ２１６までの処理サイクルを任意の時間毎に行う。処理Ｓ２０１から処理Ｓ２１６までの処理サイクルの時間の例として、３０ｓ、６０ｓが用いられる。処理Ｓ２０１から処理Ｓ２１６までの合間で処理が行われていない場合は、デバイスの低消費電力モードに移行することで低消費電力化を図る。
【００２５】
本実施の形態は、復調手段と利得演算手段をソフトウェアで構成することにより、高い汎用性を有する。また、伝搬路状態の監視を時間的に間引いて行うことで低消費電力化が可能となる。
【００２６】
実施の形態２．
図３は、本実施の形態における中継増幅装置の構成の一例を示すブロック図である。図３において、図１と同一符号は図１に示された対象と同一又は相当物を示しており、ここでの説明を省略する。本実施の形態は、高速ＡＤＣ３０２を使用し、検波手段と復調手段と利得演算手段をソフトウェアで構成するものである。
【００２７】
分配手段１０３で分配された一方の下り信号は、周波数変換手段３０１で周波数変換され、高速ＡＤＣ３０２へ出力される。また、周波数変換手段３０１は、ＲＳＳＩを利得演算手段２０４へ出力する。周波数変換後の信号は、高速ＡＤＣ２０１でＡ／Ｄ変換され、記憶手段３０３で記憶され、ソフトウェア検波手段３０４へ出力される。記憶手段３０３の出力は、ソフトウェア検波手段３０４で直交検波され、検波信号としてソフトウェア復調手段３０５へ出力される。検波信号は、ソフトウェア復調手段３０５で復調と復号が行われ、データとして利得演算手段２０４へ出力される。また、ソフトウェア復調手段３０５は、検波信号に基づいて受信信号品質測定を行い、受信信号品質を利得演算手段２０４へ出力する。
【００２８】
図４は、ソフトウェア検波手段３０４とソフトウェア復調手段３０５と利得演算手段２０４の動作を示すフローチャートである。このフローチャートは、Ｗ−ＣＤＭＡ通信システムに本実施の形態を適用した場合を示す。図４において、図２と同一符号は図２に示された処理と同様であり、ここでの説明を省略する。ソフトウェア検波手段３０４は、直交検波処理を行い（Ｓ３０１）、処理Ｓ２０１へ移行し、図２と同様の処理を行う。
【００２９】
本実施の形態は、検波手段と復調手段と利得演算手段をソフトウェアで構成することにより、高い汎用性を有する。また、伝搬路状態の監視を時間的に間引いて行うことで低消費電力化が可能となる。また、より高速なＡＤＣが提供された場合は、周波数変換手段３０１は不要となり構成はさらに簡単になる。
【００３０】
【発明の効果】
以上に詳述したように本発明によれば、復調手段、または検波手段と復調手段をソフトウェアで実現することにより、より汎用性が高く、低コスト、低消費電力化が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１における中継増幅器の構成の一例を示すブロック図である。
【図２】ソフトウェア復調手段３０５と利得演算手段２０４の動作を示すフローチャートである。
【図３】実施の形態２における中継増幅器の構成の一例を示すブロック図である。
【図４】ソフトウェア検波手段３０４とソフトウェア復調手段３０５と利得演算手段２０４の動作を示すフローチャートである。
【図５】従来における中継増幅器の構成の一例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０１  下り受信アンテナ、１０２  下り送信アンテナ、１０３  分配手段、１０７  下り信号増幅手段、１０８  上り信号増幅手段、１０９  上り送信アンテナ、１１０  上り受信アンテナ、２０１  汎用ＡＤＣ、２０２，３０３  記憶手段、２０３、３０５  ソフトウェア復調手段、２０４  利得演算手段、３０１周波数変換手段、３０２  高速ＡＤＣ、３０４  ソフトウェア検波手段。
【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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