(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上り，下り夫々の通信での受信信号から、これら信号を増幅する増幅部の利得を最適に設定するための利得制御値を算出する利得演算部と、該利得演算部で算出された該利得制御値に応じて該増幅部の利得を制御する制御部とを備えた中継増幅装置において、
該利得演算部を、該利得制御値を算出する動作モードと該利得演算部の消費電力を低減する消費電力低減モードとに所定の周期で交互に切り換える手段を設け、
該消費電力低減モードは、環境変化をほぼ一定とみなせる程度以下の時間長であって、その直前の該動作モードで算出された該利得制御値に基づいて該増幅部の利得を制御するモードであることを特徴とする中継増幅装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話システムや移動無線システムなどの無線通信システムに用いられる中継増幅装置に係わり、特に、その増幅部の利得を制御する利得制御部に関する。
【０００２】
【従来の技術】
無線通信システムでは、トンネル内や地下街などの電波が届かない地域に有効に電波を送るために、基地局からの電波を一旦受信して増幅し、これを再度送信する中継増幅装置（ブースタ）が設置される。
【０００３】
図３は双方向移動通信システムに用いられる中継増幅装置の一従来例を示すブロック構成図であって、１はデュプレクサー、２は低雑音増幅部、３は送信増幅部、４はデュプレクサー、５は低雑音増幅部、６は送信増幅部、７ａは親局（基地局）側の送受信用アンテナ（以下、単に、アンテナという）、７ｂは子局（移動局）側の送受信用アンテナ（以下、単に、アンテナという）である。
【０００４】
同図において、ここでは、基地局（親局）から移動局（子局）への通信（これを下り通信という）と移動局から基地局への通信（これを上り通信という）とがある。下り通信の場合には、図示しない基地局からの送信電波がアンテナ７ａで受信され、デュプレクサー１を介し、低雑音増幅部２と送信増幅部３とで増幅された後、デュプレクサー４を介してアンテナ７ｂから図示しない移動局に送信される。これにより、送信信号は、充分に増幅されて移動局に送られる。また、上り通信の場合には、移動局からの送信電波がアンテナ７ｂで受信され、デュプレクサー４を介し、低雑音増幅部５と送信増幅部６とで増幅された後、デュプレクサ１を介してアンテナ７ａから図示しない移動局に送信される。これにより、送信信号は、充分に増幅されて基地局に送られる。ここで、トンネルの場合、アンテナ７ａはトンネル外に設置され、アンテナ７ｂはトンネル内に設置される。
【０００５】
ところで、携帯電話などの移動通信システムでは、複数の移動局が通信回線を分割共有するが、かかる分割共有する多元接続方式として、ＣＤＭＡ(Code Division Multiple Access：符号分割多元接続）やＷ(Wideband)−ＣＤＭＡが知られている。これは、ユーザ毎にその固有の拡散符号で信号を拡散するスペクトル拡散変調方式が採られ、このように変調された信号を同一周波数帯で送信するものであり、符号の違いによって各ユーザの信号を区別できるようにし、これにより、これら信号が同一の通信回線を共有するものである。受信側（上り通信では、基地局、下り通信では、移動局）では、受信希望の信号をこれに割り当てられている拡散符号を用いることによって復調することができる。Ｗ−ＣＤＭＡは、さらに使用周波数帯を広くしたものである。
【０００６】
このＣＤＭＡやＷ−ＣＤＭＡでは、セル内において、基地局周辺やセル境界などいろんな位置に在る移動局からの信号を受信するが、基地局でのこれら移動局からの電波の受信強度は基地局から移動局までの距離に応じて異なり、このような受信信号を一括処理するのは問題があって（遠近問題）、これを解決するために、移動局夫々が基地局からの距離に応じて送信電力を制御してセル内の全ての移動局からの電波の基地局での受信強度が均一になるようにしている。
【０００７】
このようにして、ＣＤＭＡやＷ−ＣＤＭＡによる移動通信システムにおいては、遠近問題を解決しているが、特に、Ｗ−ＣＤＭＡにおいては、約２ＧＨｚ帯という高い周波数帯を使用するため、天候などの環境変化に影響されて伝搬損失が変動し、送信電波強度が変動し易い。また、このような自然環境ばかりでなく、移動局の周囲の環境（市街地や田園地，移動局の周囲分布）により、伝搬損失が変動し、送信電波強度が変動し易い。例えば、トンネル内で携帯電話機を使用することを例に挙げると、トンネル内では、伝搬損失が増大し、受信レベルが低下する。従って、伝搬損失が増大し、受信レベルが低下した場合には、基地局、移動局ともに、送信電波の電力を大きくし、これらが少ない場合には、基地局、移動局ともに、送信電力を、相手側が受信し易いように（つまり、受信強度が大きくなり過ぎないように）、小さくする必要がある。
【０００８】
また、ＣＤＭＡやＷ−ＣＤＭＡによる移動通信システムにおいては、上記のように、移動局からの送信電力は、基地局からの送信電波の受信強度に応じた値となるように規定されているが、移動局の誤動作などによってこの規定される値よりも大きな電力で送信する可能性もある。このような電波に対しては、中継増幅装置での送信増幅部６に設定されている利得は、大き過ぎて最適な利得とはならない。一方、当該移動局の送信と同じ時間帯には、これと同一周波数帯で他の移動局も送信を行なっており、中継増幅装置の送信増幅部６以降では、当該移動局からの異常に増幅された信号が他の移動局からの受信信号に対して著しく干渉することになり、他の移動局からの受信信号にとっては雑音（ブースタ雑音）が異常に増加することになる。
【０００９】
中継増幅装置から送信されるこれら移動局からの信号は基地局で受信されるが、このようなブースタ雑音が基地局の受信ＬＮＡ(Low Noise Amplifier）の雑音よりも高くなると、かかる雑音を持つ信号に対して大きな負荷がかかることになり、このような信号の正常な処理ができなくなる。このことは、換言すると、当該セル内で通信ができない移動局が存在することになる。
【００１０】
以上のようなことから、中継増幅装置にＡＧＣ(Automatic Gain Control)機能を持たせ、基地局，中継増幅装置間の環境変化に対して送信増幅部３，６の利得を制御したり、異常に大きい送信電力の電波を受信しても、これに対して送信増幅部３，６の利得を最適に設定したりすることが知られている。
【００１１】
図４はかかるＡＧＣ機能を備えた中継増幅装置を示すブロック構成図であって、８は受信部、９は利得制御部であり、図３に対応する部分には同一符号を付けて重複する説明を省略する。
【００１２】
同図において、低雑音増幅部２の出力は、可変利得の送信増幅部３に供給されるとともに、受信部８を介して利得制御部９にも供給され、この受信出力に応じた利得制御信号が生成される。この利得制御信号によって送信増幅部３，６の利得が最適となるように制御される。
【００１３】
図５は図４における利得制御部９の一従来例を受信部８及び送信増幅部３，６とともに示す構成図であって、１０は利得演算部、１１は止まり木受信部、１２は演算部、１３は制御部、１４は下り利得制御部、１５は上り利得制御部であり、図４に対応する部分には同一符号を付けている。
【００１４】
同図において、受信部８からの下り通信の受信出力は利得演算部１０の止まり木受信部１１（基地局からは、セル内に存在する移動局を確認するために、間欠的に信号を送信するが、この様子を止まり木という）に供給され、この受信出力が演算処理されることによって基地局からこの中継増幅装置までの無線伝送路における伝搬損失が推定される。演算部１２は、止まり木受信部１１での推定伝搬損失をもとに演算し、受信部８からの受信出力でのこの推定伝搬損失をキャンセルするような利得を送信増幅部３，６に設定可能とする値の利得制御値を算出する。この利得制御値は制御部１３の下り利得制御部１４と上り利得制御部１５とに供給され、下り利得制御部１４は、この利得制御値に基いて、送信増幅部３の利得を制御し、上り利得制御部１５は、この利得制御値に基いて、送信増幅部６の利得を制御する。これにより、送信増幅部３，６では、伝搬損失がキャンセルされた受信信号が得られることになる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のように、利得制御部を設けて中継増幅装置にＡＧＣ機能を持たせると、そこでの消費電力が増大化し、また、これに伴って発熱量も大きくなって回路特性を劣化させることになる。
【００１６】
本発明の目的は、かかる問題を解消し、消費電力を低減してＡＧＣ機能が効果的に得られるようにした中継増幅装置を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、利得制御部の利得演算部を間欠的に動作させるようにして、消費電力と熱の発生を低減させるものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面によつて説明する。
【００１９】
図１は本発明による中継増幅装置の一実施形態の要部を示すブロック図であって、１６はタイマ、１７はスタンバイ制御部、１８は電源装置、１９は開閉スイッチであり、図５に対応する部分には同一符号を付けて重複する説明を省略する。
【００２０】
この実施形態の中継増幅装置の全体構成は、図４に示した構成と同様である。
【００２１】
同図において、制御部１３はタイマ１６を備えており、制御部１３でのＣＰＵ(Central Processing Unit）がこれを監視している。なお、このタイマ１６は、このＣＰＵ内蔵のものであってもよいし、別体のものであってもよい。また、電源部１８はこの実施形態の中継増幅装置での受信部８（図４）や送信増幅部３，６、利得制御部９（図４）の利得演算部１０や制御部１３などの各部に電力を供給するものであるが、利得演算部１０には、開閉スイッチ１９を介して電力を供給する。また、この開閉スイッチ１９は、機械的なものであっても、電子的なものであってもよい。なお、この開閉スイッチ１９は、制御部１３のスタンバイ制御部１７からの制御信号ＳによってＯＮ／ＯＦＦ制御される。
【００２２】
次に、図２に示すタイミングチャートを用いてこの実施形態の動作の一具体例を説明する。但し、同図（ａ）はスタンバイ制御部１７から出力される制御信号Ｓを示し、同図（ｂ）はこの制御信号Ｓによる開閉スイッチ１９の動作（ＯＮ／ＯＦＦ状態）を示すものである。
【００２３】
いま、スタンバイ制御部１７から出力される制御信号Ｓのレベルが“１”とすると、開閉スイッチ１９はＯＦＦ状態にあり、利得演算部１０は電源が供給されずにスタンバイ状態にある。図２に示すＴSがこのスタンバイ状態にある期間（スタンバイ期間）である。
【００２４】
上記のＣＰＵは、タイマ１６を監視していて、所定のスタンバイ期間ＴSが経過すると、スタンバイ制御部１７を制御して制御信号Ｓをレベル“０”に反転させる。これにより、開閉スイッチ１９はＯＮとなり、利得演算部１０に電源装置１８から電源が投入される。利得演算部１０は図２で説明した動作を開始し、利得演算部１０で算出した利得制御値を夫々制御部１３の下り利得制御部１４及び上り利得制御部１５に供給する。これら下り利得制御部１４及び上り利得制御部１５では、供給された利得制御値を保持するレジスタなどの保持手段を備えており、これらに新たに供給された利得制御値でこれまで保持されていた利得制御値と入れ換え（更新）がなされる。これら保持手段に保持された利得制御値によって送信増幅部３，６の利得が制御される。
【００２５】
このように、電源投入，利得の再計算が行なわれ、利得が再設定（更新）されるまでの時間をＴMとし、再設定後、ＣＰＵは、スタンバイ制御部１７を制御して制御信号Ｓをレベル“１”に反転させる。これにより、開閉スイッチ１９がＯＦＦ状態に反転して利得演算部１０への電源供給が停止され、この利得演算部１０がスタンバイ状態のスタンバイ期間ＴSに入る。
【００２６】
このように、ＣＰＵがタイマ１６を監視しながらスタンバイ制御部１７を制御することにより、スタンバイ期間ＴSと動作期間ＴMとが繰り返し、所定の周期で繰り返し利得演算部１０が下り通信，上り通信毎に利得制御値を生成して制御部１３の下り利得制御部１４と上り利得制御部１５とに送る。
【００２７】
ここで、基地局，中継増幅装置間や中継増幅装置，移動局間の環境はそれほど急激に変化するものではない。このため、スタンバイ期間ＴSを環境条件をほぼ一定とみなせる程度以下の時間長に設定することにより、送信増幅部３，６の利得を環境変化に応じた最適な利得に常に維持することができることになる。
【００２８】
なお、この実施形態では、スタンバイ制御部１７からの制御信号Ｓのレベルを、スタンバイ期間ＴS では“１”とし、動作期間ＴM では“０”としたが、これは説明の都合上このように表現したものに過ぎず、つまり、これら期間ＴS，ＴM間では、レベルが異なることを表わしているものである。勿論、これら期間ＴS，ＴMの内の長い方の期間で制御信号Ｓの電流値が０またはほぼ０となるようにする方が好ましい。
【００２９】
また、この実施形態では、開閉スイッチ１９を設けて利得演算部１０の電源をＯＮ／ＯＦＦするようにしたが、利得演算部１０に電源を供給したまま、スタンバイ期間ＴSでは、消費電力が小さい待機状態とするようにしてもよい。
【００３０】
さらに、この実施形態では、制御部１３のＣＰＵを用いて上記の利得演算部１０の電源制御を行なうようにしたが、制御部１３とは別に電源制御部を設け、これによって開閉スイッチ１９のＯＮ／ＯＦＦ制御、もしくは利得演算部１０の上記動作／待機状態切換制御を行なうようにしてもよい。かかる電源制御部も、タイマを備えたＣＰＵによって動作することはいうまでもない。なお、受信部８についても、利得演算部１０と同期して、電源のＯＮ／ＯＦＦ、もしくは動作／待機状態切換制御を行なうようにしてもよい。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、利得制御部での利得演算部が間欠的に動作するようにするものであるから、消費電力が低減し、発生熱量を抑圧することができる。また、利得演算部の動作によって得られる受信信号の増幅部の利得を最適にするための利得制御値に基いて、該利得演算部が動作しない期間も受信信号の増幅部の利得を制御するものであるから、利得演算部を間欠的に動作させても、かかる増幅部の利得を常に最適な状態に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による中継増幅装置の一実施形態の要部を示す構成図である。
【図２】図１に示す実施形態の動作の一具体例を示すタイミングチャートである。
【図３】中継増幅装置の一従来例を示すブロック図である。
【図４】ＡＧＣ機能を備えた中継増幅装置を示すブロック図である。
【図５】図４における利得制御部の一例を示す構成図である。
【符号の説明】
１  デュプレクサー
２  低雑音増幅部
３  送信増幅部
４  デュプレクサー
５  低雑音増幅部
６  送信増幅部
８  受信部
９  利得制御部
１０  利得演算部
１１  止まり木受信部
１２  演算部
１３  制御部
１４  下り制御部
１５  上り制御部
１６  タイマ
１７  スタンバイ制御部
１８  電源装置
１９  開閉スイッチ
【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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