(57)【要約】本発明は、移動通信システムにおいて、無線通信された周波数と同一の周波数で中継する無線中継装置に関する。より詳細には、無線受信周波数の大きさ及び位相検出と、これらの合成で逆位相を多段に生成し干渉信号を除去することと合わせて、これを用いて開豁な地域で作用可能なようにする移動通信用無線中継に関する。
2004520781.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線受信された信号を増幅し、同一周波数で中継する広帯域移動通信システムの中継装置において、
同一周波数の無線中継動作のため特定卜一ン信号を発生する第１特定卜一ン発生手段と、
前記第１特定卜一ン発生手段から出力される特定トーン信号を増幅するための第１増幅手段と、
前記第１増幅手段によって増幅された特定卜一ン信号をフィルタリングしデュプレクシングして放射する第１フィルタリング手段と、
前記第１フィルタリング手段によって放射され誘起された信号の大きさ及び位相変化量を検出する第１位相及び大きさ検出手段とを含む送信段と；
前記送信段から放射された特定トーン信号を受信しフィルタリングしてデュプレクシングするための第２フィルタリング手段と、
前記第２フィルタリング手段から出力された特定トーン信号を増幅するための第２増幅手段と、
前記第２増幅手段から出力された特定トーン信号の大きさ及び位相変化量を検出する第２位相及び大きさ検出手段と、
前記第１位相及び大きさ検出手段と第２位相及び大きさ検出手段から出力された位相及び大きさを比較検出する位相及び大きさ比較手段と、
前記位相及び大きさ比較手段から検出された情報を制御し伝達する制御手段と、
前記制御手段の制御により前記位相及び大きさ比較手段から検出された大きさ及び位相変化量の逆位相を合成する大きさ及び逆位相合成手段と、
前記第２位相及び大きさ検出手段から検出された特定卜一ン成分だけを検出する特定トーン検出手段と、
前記制御手段の制御によってパワー出力検査をして、一定レベル以上が検出されれば周波数経路を遮断するＲＦスイッチ手段とを含む受信段と；
を有する移動通信システムの無線中継装置。
【請求項２】
前記第１位相及び大きさ検出手段とフィードバック経路を通じ、内部フィードバックされた信号の大きさ及び位相の補正値を適用して、特定トーン信号を削除する利得減殺およびフィードバック経路手段を更に含むことを特徴とする請求項１に記載された移動通信システムの無線中継装置。
【請求項３】
前記の大きさ及び逆位相合成手段は、
前記利得減殺およびフィードバック経路手段から出力された大きさ及び位相とを分離させるＮ段分配機と；
前記Ｎ段分配機によって分配された第１段の特定トーン信号の大きさと逆位相とを合成する第１段の大きさ及び逆位相合成部と；
前記Ｎ段分配機によって分配された第１段から第Ｎ段までの大きさと逆位相を合成する第Ｎ段の大きさ及び逆位相合成部と；
前記第１段及び第Ｎ段の位相を抽出し合成するＮ段の位相合成部と；を更に含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載された移動通信システムの無線中継装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（技術分野）
本発明は、移動通信システムにおいて、無線通信された周波数と同一の周波数で中継する無線中継装置に関する。より詳細には、無線受信周波数の大きさ及び位相検出と、これらの合成で逆位相を多段に生成し干渉信号を除去することと合わせて、これを用いて開豁な地域で作用可能なようにする移動通信用無線中継に関する。
【０００２】
（背景技術）
一般的に移動通信システムにおいて、電波の陰影地域を解消するために中継装置が用いられる。中継装置は微弱な電波を受信し増幅した後、増幅された信号を再び送信する機能を行なうことから、別の受信アンテナと送信アンテナが必要である。
【０００３】
このような中継装置を通し、同一周波数で送信するとき、強い送信信号が受信アンテナに認可されれば、微弱な本来の受信信号と合わさることにより、中継器が正しく動作しなくなる。すなわち、受信アンテナを通して入ってくる信号のうちで、中継器自体の送信信号増幅により流入される送信信号が再び増幅され中継器発信などで問題が発生するようになる。
【０００４】
これを解決するための中継装置として、従来では、送受信アンテナ間に一定距離たとえば、垂直離隔距離約１０ｍまたは水平離隔距離約１００ｍを維持させるか、送受信アンテナの間に存在する地形や地物を利用することによって、送信信号を減少させフィードバック干渉を抑制する方法を利用した。
【０００５】
しかし、このような従来の中継装置構成は、フィードバック干渉現象が最も小さくなるように送受信アンテナを設置するのに必要なアンテナ鉄塔費用が余りにも多く必要になって、鉄塔構造物が巨大化することにより適用環境が制限され、実際に使用するのに非常に難しい問題があった。
【０００６】
また別の方法としては、送受信アンテナを近く（２〜３ｍ）に据え置いて、受信アンテナで受信されるフィードバック干渉信号を除去する干渉除去回路を中継器内部に設置し、干渉信号を抑制させることによって、中継が可能な中継装置を具現することができる。
【０００７】
現在の干渉除去回路を具現する技術は、時間領域信号処理の干渉除去技術であり、これはすでに実用化され国内外で使用されている。しかし、このような技術は狭帯域特性を持っているため、広帯域特性を要求するＣＤＭＡ携帯移動通信網や、ＰＨＳ移動通信網（以上は所要帯域幅がＣＨＬＴＨ１．２５ＭＨｚ以上が要求される）、Ｂ−ＷＬＬ（所要帯域８ＭＨｚ以上所要）及び今後ＩＭＴ−２０００サービス網（所要帯域最小５ＭＨｚ以上要求）にこのような技術を利用して中継装置を具現することは多くの困難が付きまとう。
【０００８】
（発明の開示）
したがって、本発明は上記した問題点に基づいてなされたものであり、本発明の目的は、干渉除去回路を中継器内部に構成し、携帯及びＰＨＳ移動通信網用中継装置に追加するとか、あるいは又他の方式の干渉除去回路と連動させ干渉信号除去能力を極大化させる移動通信網システムの無線中継装置を提供することにある。
【０００９】
本発明の他の目的は、地下又は建物内の中継だけでなく、広い開放地でもサービスが可能であり、今後広帯域移動通信網のための新しい中継装置を提供するところにある。
【００１０】
本発明の別の目的は、新しい無線中継器を具現し、広帯域移動通信網用（携帯、ＰＣＳ、ＩＭＴ２０００）中継装置を広い開放地および屋内サービス用にも使用できるようにするところにある。
【００１１】
前記した目的を達成するための技術的思想として、本発明によれば、無線受信された信号を増幅し、同一周波数で中継する広帯域移動通信システムの中継装置において、同一周波数の無線中継動作のため特定卜一ン信号を発生する第１特定卜一ン発生手段と、前記第１特定卜一ン発生手段から出力される特定トーン信号を増幅するための第１増幅手段と、前記第１増幅手段によって増幅された特定卜一ン信号をフィルタリングしデュプレクシングして放射する第１フィルタリング手段と、前記第１フィルタリング手段によって放射され誘起された信号の大きさ及び位相変化量を検出する第１位相及び大きさ検出手段とを含む送信段と；
前記送信段から放射された特定トーン信号を受信しフィルタリングしてデュプレクシングするための第２フィルタリング手段と、前記第２フィルタリング手段から出力された特定トーン信号を増幅するための第２増幅手段と、前記第２増幅手段から出力された特定トーン信号の大きさ及び位相変化量を検出する第２位相及び大きさ検出手段と、前記第１位相及び大きさ検出手段と第２位相及び大きさ検出手段から出力された位相及び大きさを比較検出する位相及び大きさ比較手段と、前記位相及び大きさ比較手段から検出された情報を制御し伝達する制御手段と、前記制御手段の制御により前記位相及び大きさ比較手段から検出された大きさ及び位相変化量の逆位相を合成する大きさ及び逆位相合成手段と、前記第２位相及び大きさ検出手段から検出された特定卜一ン成分だけを検出する特定トーン検出手段と、前記制御手段の制御によってパワー出力検査をして、一定レベル以上が検出されれば周波数経路を遮断するＲＦスイッチ手段とを含む受信段と；
を有する移動通信システムの無線中継装置が提供される。
【００１２】
望ましくは、前記無線中継装置は、前記第１位相及び大きさ検出手段とフィードバック経路を通じ、内部フィードバックされた信号の大きさ及び位相の補正値を適用して、特定トーン信号を削除する利得減殺およびフィードバック経路手段を更に含んでいる。
【００１３】
更に望ましくは、前記無線中継装置は、前記の大きさ及び逆位相合成手段は、前記利得減殺およびフィードバック経路手段から出力された大きさ及び位相とを分離させるＮ段分配機と；前記Ｎ段分配機によって分配された第１段の特定トーン信号の大きさと逆位相とを合成する第１段の大きさ及び逆位相合成部と；前記Ｎ段分配機によって分配された第１段から第Ｎ段までの大きさと逆位相を合成する第Ｎ段の大きさ及び逆位相合成部と；前記第１段及び第Ｎ段の位相を抽出し合成するＮ段の位相合成部と；を更に含んでいる。
【００１４】
（発明を実施するための最良の形態）
本発明の中継装置は、基地局から電波を受信し所望の信号で増幅した後、サービスしようとする陰影地域に信号を放射することを順方向リンクとする。逆に、端末機の微弱電波を受信後、所望の信号で増幅し基地局に信号を送る場合を逆方向リンクという。この場合にも順方向リンクと同一の装置が必要になる。
【００１５】
すなわち、１台の中継機内部に同じ装置が２台必要である。しかし、本発明では、逆方向リンクでの装置は順方向リンクでの動作原理と同じなので、順方向リンクでの動作原理だけを説明することにする。
【００１６】
図１は、本発明による順方向にリンクされる無線中継装置を示す全体構成ブロック図である。
【００１７】
図１を見てみると、送信段には送信側カップリング及び特定トーン発生部１００と、送信側増幅部１０２と、送信側帯域フィルタ（ＢＰＦ）及びデュプレックス（Ｄｕｐ１ｅｘ）部１０４と、カップリング、位相及び大きさ検出部１０６を含んでいる。
【００１８】
この場合、前記カップリング及び特定トーン発生部１００は、送信側増幅部１０２の入力段と結合されている。前記カップリング、位相及び大きさ検出部１０６は送信側増幅部１０２の出力段と結合されている。
【００１９】
受信段は、受信側帯域通過フィルタ及びデュプレックス（Ｄｕｐ１ｅｘ）部１０８と、受信側増幅部１１０と、受信側カップリング、特定トーン位相及び大きさ検出部１１２と、位相及び大きさ比較部１１４と、マイクロプロセッサ部１１６と、内部フィードバック信号用利得減殺機（Ｓｔｅｐ Ａｔｔｅｎｕａｔｏｒ）及びフィードバック経路部１１８と、Ｎ段分配器１２０と、第１段の大きさ及び逆位相合成部１２２と、第Ｎ段の大きさ及び逆位相合成部１２４と、Ｎ段の位相合成部１２６と、受信側特定卜一ン検出部１２８と、ＲＦスイッチ部１３０とを含んでいる。
【００２０】
この場合、前記カップリング、特定卜一ンの位相及び大きさ検出部１１２は受信側増幅部１１０の出力段と結合されている。
【００２１】
引き続いて、本発明による無線中継装置の各構成要素の動作過程を見てみると以下のようになる。
【００２２】
まず、無線中継装置を正常に駆動する前に、中継装置送信側の増幅部１０２の入力段にカップリング及び特定トーン発生部１００が連結される。前記カップリング及び特定トーン発生部１００から出力される特定卜一ン信号は中継装置の順方向増幅器、すなわち帯域通過フィルタ及びデュプレックス部１０４に入力され送信アンテナを通し空間上に放射される。
【００２３】
そして、空間上に放射された特定トーン電波は、受信アンテナで誘起され受信されると、受信側増幅部１１０により増幅され、本来の信号経路であるＮ段位相合成部１２６で認可される。
【００２４】
この時、空間上に放射され受信アンテナで誘起された電波信号の大きさ及び位相変化量が、前記Ｎ段位相合成部１２６の前段階で、受信側カップリング、特定トーンの位相及び大きさ検出部１１２を利用して検出される。位相及び大きさ比較部１１４は、受信側カップリング、特定トーンの位相及び大きさ検出部１１２で検出された値と、カップリング、位相及び大きさ検出部１０６による検出値を比較し、その比較した情報はマイクロプロセッサ部１１６に伝達される。
【００２５】
その後、前記マイクロプロセッサ部１１６は、大きさと位相変化量の情報をカップリング、位相及び大きさ検出部１０６及び第１段の大きさ及び逆位相合成部１２２に伝達するようになる。そうすると、前記カップリング、位相及び大きさ検出部１０６とフィードバック経路を通し内部フィードバックされた信号は、適切に大きさと位相の補正値が適用され、利得減殺機及びフィードバック経路部１１８とＮ段分配機１２０を経由して特定トーン信号が除去される。
【００２６】
そして、受信側特定卜一ン検出部１２８は、特定卜一ン信号の存在をモニターし、特定トーン信号が一定のレベル以下に減殺される場合、マイクロプロセッサ部１１６に情報を伝達し、今までの動作が終了するようにする。
【００２７】
この場合、広帯域でサービスするには、サービスしようとする周波数を時間的に発生させ、周波数帯域別にくり返し前記の方法を利用し各周波数の領域での大きさ及び位相補正値を導き出す。すなわち、受信側の特定トーン検出部１２８は、カップリング、特定卜一ンの位相及び大きさ検出部１１２を利用し、特定の卜一ン成分だけを検出することに使用することもできる。
【００２８】
さらに、中継装置が正常に駆動されると、前記のトーン発生と検出に関連したカップリング及び特定トーン発生部１００と、受信側カップリング、特定トーンの位相及び大きさ検出部１１２、位相及び大きさ比較部１１４の回路動作が中止される。第１段の大きさ及び逆位相合成部１２２とＮ段の位相合成部１２６は、最適化され導き出された位相及び大きさ補正値だけ使用して干渉信号を除去する。
【００２９】
この時、基地局からの所望信号は、Ｎ段の位相合成部１２６を経由して最小化の信号減殺を通し出力される。以後、干渉信号が除去された信号は、直接中継装置の送信側増幅部１０２に認可され、かつ増幅され、送信アンテナを通し陰影地域に放射される。
【００３０】
このような過程を通し干渉信号は、周波数及び空間上の大きさ及び位相の変化に対し最適値を利用し続けて除去され、中継装置は、発振現象、電波装置の故障なしに中継サービスが可能になる。
【００３１】
この時、カップリング、位相及び大きさ感知部１０６は、続けて出力モニター動作を行なう。そして、一定のレベル（Ｏｖｅｒ Ｐｏｗｅｒ時）以上が検出されれば、マイクロプロセッサ部１１６は、アラームを発生させて、ＲＦスイッチ１３０を通し経路をＯＦＦさせる。そして、再び前記の中継装置正常運用前の初期化動作を実施するようになる。
【００３２】
また、中継装置の具現時には、前記の送信側カップルリング及び特定卜一ン発生部１００、受信側カップルリング、特定卜一ンの位相及び大きさ検出部１１２、位相及び大きさ比較部１１４は、マイクロプロセッサ部１１６、利得減殺機及びフィードバック経路部１１８、Ｎ段分配機１２０、第１段の大きさ及び逆位相合成部１２２、第Ｎ段の大きさ及び逆位相合成部１２４、Ｎ段の位相合成部１２６、受信側特定卜一ン検出部１２８、ＲＦスイッチ部１３０からなる中継器受信段とは別に設計することができる。
【００３３】
従って、前記要素１００，１１２，１１４は中継装置が設置される時のみ使用される。通常は、前記要素１１６〜１３０で構成される中継受信段回路だけを使用してもサービスが可能である。
【００３４】
図２は、本発明による無線中継装置の正常運用前に行なわれるアルゴリズムを示すフローチャートである。
【００３５】
このアルゴリズムは、
無線中継装置の初期化のための命令を入力する段階（Ｓ２００）と、
前記初期化された命令を伝達する段階（Ｓ２０２）と、
送信側によって特定卜一ン信号を発生する段階（Ｓ２０４）と、
送信側からの特定トーン信号の位相及び大きさを検出する段階（Ｓ２０６）と、
受信側からの特定トーン信号の位相及び大きさを検出する段階（Ｓ２０８）と、
前記送信側及び受信側の特定卜一ン信号の位相及び大きさを比較する段階（Ｓ２１０）と、
前記比較検出された特定トーン信号の位相及び大きさ情報を決定し補正値を伝達する段階（Ｓ２１２）と、
前記補正値を可変する段階（Ｓ２１４）と、
前記補正値を用いて受信側からの特定卜一ン信号の大きさ及び逆位相を合成した後、干渉信号を除去する段階（Ｓ２１６）と、
前記干渉信号が除去された受信側の特定トーン信号のレベルを検出する段階（Ｓ２１８）と、
前記特定トーン信号の検出レベルを決定する段階（Ｓ２２０）と、
前記検出されたレベルが一定レベル以上だと検出されれば、微細補正値を伝達する段階（Ｓ２２２）と、
前記検出されたレベルが一定レベル以下だと検出されれば、中継装置の動作を終了すると共にこれを通報する段階（Ｓ２２４）と、
前記検出された最終最適値を記憶する段階（Ｓ２２６）とを備えている。
【００３６】
図３は、本発明による無線中継装置の正常運用時に行なわれるアルゴリズムを示すフローチャートである。
【００３７】
このアルゴリズムは、
無線中継装置の正常運用のための命令を入力する段階（Ｓ３００）と、
無線中継装置の運用前に得られた最適値情報を伝達する段階（Ｓ３０２）と、
前記最適値の情報を大きさ及び逆位相化する段階（Ｓ３０４）と、
位相を合成する段階（Ｓ３０６）と、
送信側からのパワーをモニターする段階（Ｓ３０８）と、
前記モニターによる結果が最適パワーと決定されれば、正常運用する段階（Ｓ３１０，Ｓ３１２）と、
前記モニター結果がオーバーパワーだと決定されれば、警報音を発生する段階（Ｓ３１４）と、
送信経路遮断のためのＲＦスイッチをオフさせる段階（Ｓ３１６）と、
中継装置の正常運用前の初期化の動作を行なう段階（Ｓ３１８）とを備えている。
【００３８】
（産業上の利用可能性）
以上のように、本発明による移動通信システムの無線中継装置によれば次のような利点がある。
【００３９】
第１に、本発明によれば、既存の無線中継装置に追加挿入され設置されることで、無線中継装置で要求される送受信アンテナ間分離度を確保するために要求される過度な鉄塔費用を節減できる。
【００４０】
第２に、本発明による無線中継装置によれば、高出力の放射が可能で、はるかに大きなカバーリッチを確保できる。
すなわち、従来の無線周波数中継器で送受信アンテナの分離度を確保するのが難しく出力を好きなだけ放射できずカバーリッチが少ない欠点を克服できるので、広中継器代替用としても作用できる。さらに、広線路の回線費用も節減可能である。
【００４１】
第３に、本発明による無線中継装置によれば、広帯域で中継をサービスができるので、現在の携帯網、ＰＨＳ網、ＷＬＬ網及び今後のＩＭＴ−２０００綱に適用し、基地局数を減らし運用費を節減できるという効果がある。
【００４２】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、請求の範囲に記載された発明の範囲及び精神から逸脱することなく、当業者によって適切で様々な置換、付加、変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明による順方向にリンクされる無線中継装置を示す全体構成ブロック図。
【図２】
本発明による無線中継装置の正常運用前に行なわれるアルゴリズムを示すフローチャート。
【図３】
本発明による無線中継装置の正常運用時に行なわれるアルゴリズムを示すフローチャート。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際公開パンフレット】
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2004520781.tif 000007
2004520781.tif 000008
2004520781.tif 000009
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2004520781.tif 000013
2004520781.tif 000014
2004520781.tif 000015
2004520781.tif 000016
2004520781.tif 000017
2004520781.tif 000018
2004520781.tif 000019
2004520781.tif 000020
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2004520781.tif 000026
2004520781.tif 000027
2004520781.tif 000028
2004520781.tif 000029
【国際調査報告】
2004520781.tif 000030