(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のアンテナ素子をアレイ状に配置した受信用アンテナと、前記アンテナ素子に対応して設けられ、対応するアンテナ素子に到来する信号の位相を制御する位相制御回路と、前記位相制御回路に対応して設けられ、対応する位相制御回路から入力された信号の振幅を制御する振幅制御回路と、前記振幅制御回路から入力される信号を合成する合成部と、前記合成部から入力される信号を出力するとともに、当該信号のレベルを受信レベルとして出力する受信部と、前記受信部から入力される信号を特定の利得で増幅する利得可変中継増幅器と、前記利得可変中継増幅器から入力される信号を放射する送信用アンテナと、当初は前記利得可変中継増幅器をオフとして、前記受信用アンテナに到来する信号を希望波のみとし、位相制御回路と振幅制御回路とを制御して、前記受信部から入力される受信レベルが最大となる条件を調べ、希望波の到来する方向を検出し、次に前記利得可変中継増幅器をオンとし、増幅の利得を徐々に上昇させつつ、位相制御回路と振幅制御回路とを制御して、前記受信部から入力される受信レベルが最大となる条件を調べ、干渉波の到来方向を検出して、前記希望波の到来方向と、前記干渉波の到来方向とを基に、干渉波を抑制する前記受信用アンテナの重み付け係数を演算し、当該重み付け係数に従って希望波を受信するように位相制御回路と振幅制御回路とを制御する制御部とを有することを特徴とする無線中継装置。
【請求項２】
受信部は、入力された信号を復調して利得可変中継増幅器に出力する受信部であり、利得可変増幅器は、前記受信部から入力される信号を再変調し、特定の利得で増幅して、送信用アンテナを介して放射する利得可変中継増幅器であることを特徴とする請求項１記載の無線中継装置。
【請求項３】
受信部は、入力された信号を復調せずに利得可変中継増幅器に出力する受信部であり、利得可変増幅器は、前記受信部から入力される信号を特定の利得で増幅してから、そのまま送信用アンテナを介して放射する利得可変中継増幅器であることを特徴とする請求項１記載の無線中継装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話機等の信号の中継を行う無線中継装置に係り、特に廻り込み干渉を抑制できる無線中継装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯電話機等の無線通信システムが普及しているが、周囲の建物等の条件から基地局の電波が直接届かない地帯が各所に点在しており、かかる場所でも携帯電話機を利用したいとの声に応えるべく、基地局の信号を中継する無線中継装置を設置して、上記地帯をカバーするようにしている。
【０００３】
一般に無線中継装置は、２のアンテナと中継増幅器とを備え、基地局から到来した信号を受信用アンテナにより受信し、中継増幅器にて当該信号を増幅し、送信用アンテナから送信出力するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の無線中継装置では、受信用アンテナと送信用アンテナとの間に高周波的な結合が生じることがあり、当該結合が、ある程度以上の強度となると、無線中継装置が送信用アンテナから送信出力する信号が受信用アンテナに廻り込み、発振を起こすという問題点があった。
【０００５】
そこで、受信用アンテナと送信用アンテナとの距離を十分とる等、受信用アンテナに送信出力した信号が廻り込まないようにする対策がとられている。
【０００６】
しかし、都心部等建造物などが密集する地帯においては無線中継装置の設置場所を確保することが困難で、上記２つのアンテナ間の距離を十分にとることは立地条件の制約から難しくなってきているのが現状である。
【０００７】
本発明は上記実情に鑑みて為されたもので、アンテナ間の距離を短くしても、廻り込み干渉波を抑制できる無線中継装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記従来例の問題点を解決するための本発明は、無線中継装置において、複数のアンテナ素子をアレイ状に配置した受信用アンテナと、前記アンテナ素子に対応して設けられ、対応するアンテナ素子に到来する信号の位相を制御する位相制御回路と、前記位相制御回路に対応して設けられ、対応する位相制御回路から入力された信号の振幅を制御する振幅制御回路と、前記振幅制御回路から入力される信号を合成する合成部と、前記合成部から入力される信号を出力するとともに、当該信号のレベルを受信レベルとして出力する受信部と、前記受信部から入力される信号を特定の利得で増幅する利得可変中継増幅器と、前記利得可変中継増幅器から入力される信号を放射する送信用アンテナと、当初は前記利得可変中継増幅器をオフとして、前記受信用アンテナに到来する信号を希望波のみとし、位相制御回路と振幅制御回路とを制御して、前記受信部から入力される受信レベルが最大となる条件を調べ、希望波の到来する方向を検出し、次に前記利得可変中継増幅器をオンとし、増幅の利得を徐々に上昇させつつ、位相制御回路と振幅制御回路とを制御して、前記受信部から入力される受信レベルが最大となる条件を調べ、干渉波の到来方向を検出して、前記希望波の到来方向と、前記干渉波の到来方向とを基に、干渉波を抑制する前記受信用アンテナの重み付け係数を演算し、当該重み付け係数に従って希望波を受信するように位相制御回路と振幅制御回路とを制御する制御部とを有することを特徴としており、アンテナ間の距離を短くしても干渉波を抑制できる。
【００１０】
尚、中継する信号の周波数が高い場合には、上記無線中継装置において、受信部は、入力された信号を復調して利得可変中継増幅器に出力する受信部とし、利得可変増幅器は、前記受信部から入力される信号を再変調し、特定の利得で増幅して、送信用アンテナを介して放射する利得可変中継増幅器とするのが好適である。
【００１１】
また、中継する信号の周波数がそれほど高くない場合には、上記無線中継装置において、受信部は、入力された信号を復調せずに利得可変中継増幅器に出力する受信部とし、利得可変増幅器は、前記受信部から入力される信号を特定の利得で増幅してから、そのまま送信用アンテナを介して放射する利得可変中継増幅器とするのが好適である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
本発明の実施の形態に係る無線中継装置は、アレイ状の受信用アンテナを備え、基地局からの信号が到来する方向と干渉波が到来する方向と検出し、これらの方向の情報を基にして、演算により、干渉波を抑制するもので、アンテナ間の距離を短くしても、廻り込み干渉波を抑制できるものである。
【００１３】
本発明の実施の形態に係る無線中継装置（本装置）は、図１に示すように、受信用アンテナ１と、位相制御部２と、振幅制御部３と、合成部４と、受信部５と、制御部６と、利得可変中継増幅器７と、送信用アンテナ８とから構成されている。図１は、本装置の構成ブロック図である。
【００１４】
以下、各部を具体的に説明する。
受信用アンテナ１は、複数のアンテナ素子をアレイ状に配置したものである。
【００１５】
ここで、アレイ状とは、具体的には、図３（ａ）に示すように、アンテナ素子を線上に一定の間隔ｄをおいて配列したものと、図３（ｂ）に示すように、円周上に一定の間隔ｄをおいて配列したものとが考えられる。図３は、受信用アンテナ１の具体的な外観を示す斜視図である。
ここで、間隔ｄは、波長の数分の１〜波長の程度と設定するのが一般的である。
【００１６】
位相制御部２は、受信用アンテナ１のアンテナ素子毎に対応する位相制御回路を具備し、各々対応する受信用アンテナ１の各アンテナ素子に到来した信号を受信して、後に説明する制御部６から入力される指示に応じて、当該受信した信号（受信信号）の位相を制御するものである。
【００１７】
振幅制御部３は、位相制御部２の位相制御回路に対応する振幅制御回路を具備し、後に説明する制御部６から入力される指示に応じて、各々対応する位相制御回路から入力される信号の振幅を制御するものである。
【００１８】
合成部４は、振幅制御部３から入力される、各振幅制御回路が出力する信号を合成して出力するものである。
【００１９】
受信部５は、合成部４から入力される信号のレベルを測定し、受信レベル、すなわちＲＳＳＩ（Receiving Signal Strength Indicator ）として制御部６に出力するものである。
【００２０】
制御部６は、受信部５から入力されるＲＳＳＩを基にして、位相制御部２と、振幅制御部３とに指示を出力するものである。
また、制御部６は、利得可変中継増幅器７をＯＮ、又はＯＦＦとするものであり、利得可変中継増幅器７の利得を制御するものである。
制御部６の動作については、後に詳しく説明する。
【００２１】
利得可変中継増幅器７は、受信部５から入力される信号を増幅して出力するものである。
送信用アンテナ８は、利得可変中継増幅器７が出力する信号を外部に放射するものである。
【００２２】
また、受信部５は、復調回路を備え、合成部４から入力される信号復調するものであっても構わない。
この場合の利得可変中継増幅器７は、復調された信号を増幅して、再変調して出力するようになる。
【００２３】
ここで、制御部６の動作について、図２を参照しつつ説明する。図２は、制御部６の具体的な処理を表すフローチャート図である。
【００２４】
制御部６は、まず、利得可変中継増幅器７をＯＦＦとする（Ｓ１）。
そして、制御部６は、位相制御部２と振幅制御部３とを制御しつつ、受信部５から入力されるＲＳＳＩが最大となる条件（各位相制御回路の位相制御の状態及び、各振幅制御回路の振幅制御の状態）を調べ、第１のアンテナ１に到来する信号（希望波）のＲＳＳＩが最大となる方向を検出する（Ｓ２）。
【００２５】
第１のアンテナ１に到来する信号（希望波）のＲＳＳＩが最大となる方向が検出されると、制御部６は、利得可変中継増幅器７をＯＮとする（Ｓ３）。
そして、利得可変中継増幅器７の利得を徐々に上昇させつつ、処理Ｓ２と同様にして、第２のアンテナ８から第１のアンテナ１に廻り込む信号（干渉波）のＲＳＳＩが最大となる方向を検出する（Ｓ４）。
【００２６】
そして、処理Ｓ２で検出した、第１のアンテナ１に到来する希望波の方向（以下、「希望波方向」と称する）と、処理Ｓ４で検出した、第１のアンテナに到来する干渉波の方向（以下、「干渉波方向」と称する）とを基にして、干渉波方向がヌル点となる条件で、再度第１のアンテナ１に到来する希望波のＲＳＳＩが最大になるように位相制御部２と、振幅制御部３とを制御して（Ｓ５）、処理終了する。
【００２７】
ここで、処理Ｓ２〜Ｓ５にて、干渉波方向をヌル点となる条件で、希望波のＲＳＳＩを最大とする処理の具体的内容について説明する。
【００２８】
尚、ここでは、説明を簡略にするため、一例として受信用アンテナの素子数が２の場合について説明する。
また、以下の説明において、第１のアンテナ素子に受信される希望波と廻り込み波の等価ベースバンド複素信号をそれぞれｒ１１、およびｒ１２、第２のアンテナ素子に受信される希望波と干渉波の等価ベースバンド複素信号をそれぞれｒ２１、およびｒ２２とする。ここで、ｒｌｌ、ｒ１２、ｒ２１、ｒ２２の相対位相関係は、処理Ｓ２で得た希望波方向と、処理Ｓ４で得た干渉波方向とを基にして推定できる。以下、推定方法の一例について説明する。
【００２９】
制御部６が、位相制御部２、振幅制御部３を制御する際の各々のアンテナ素子の複素重み付け係数をｗ１、ｗ２とおくと、合成部４の出力での希望波成分ｃ１、干渉波成分ｃ２は、次の［数１］の行列の演算で表わされる関係となる。
【００３０】
【数１】
【００３１】
［数１］において、希望波成分がゼロでなく、干渉波成分がゼロである条件、つまり、ｃ１≠０、ｃ２＝０として、ｗ１、ｗ２について解けば、希望波のみを受信し、干渉波を抑制できる複素重み付け係数（ｗ１、ｗ２）を得ることができる。
【００３２】
ただし、現実には、［数１］に示す行列の要素を直接観測することはできないため、ｃ２＝０となるようなｗ１、ｗ２の組を処理Ｓ２〜Ｓ４の処理によって探索することとする。ここで、ｃ２は、本装置の送信用アンテナ８から放射される信号であるため、相互処理等により、受信用アンテナ１に廻り込んだｃ２のレベルを推定できる。
【００３３】
また、一般には、ｗ１、ｗ２を調整していない段階では、ｃ２のレベルは、ｃ１のレベルを大きく上回っており、つまり、次の［数２］の関係にあると考えられる。
【００３４】
【数２】
【００３５】
従って、処理Ｓ２〜Ｓ４においては、単に受信用アンテナ１に到来する信号のレベルが最小となるようにｗ１、ｗ２の組を探索するようにしてもよい。
【００３６】
アンテナ素子の数がＮの場合にも、この例から容易に類推できる通り、希望波方向と干渉波方向とが異なる場合には、（Ｎ−１）波の干渉波を抑制し希望波のみを受信するように係数ｗ１、ｗ２、…、ｗＮを一意に決定することができる。
【００３７】
本装置によれば、干渉波が受信用アンテナに廻り込んでも、制御部の働きにより、当該干渉波を抑制して、希望波を受信でき、受信用アンテナと送信用アンテナとの間の距離を短くしても、廻り込み干渉波を抑制できる効果がある。
【００３９】
【発明の効果】
本発明によれば、アレイ状に配置した複数のアンテナ素子の各々に到来した信号の位相と振幅とを、それぞれ対応する位相制御回路と振幅制御回路とが制御し、合成部が当該制御された信号を合成し、受信部が当該合成された信号を出力するとともに、当該信号のレベルを受信レベルとして出力し、利得可変中継増幅器が受信部から入力される信号を特定の利得で増幅して、送信用アンテナを介して送信出力し、制御部が、当初は、利得可変中継増幅器をオフとして、位相制御回路と振幅制御回路とを制御し、受信部から入力される受信レベルが最大となる条件を調べて、希望波の到来する方向を検出し、次に利得可変中継増幅器をオンとして、徐々に増幅の利得を上昇させつつ、位相制御回路と振幅制御回路とを制御し、受信部から入力される受信レベルが最大となる条件を調べて、干渉波の到来方向を検出し、それぞれ検出した方向を基に、干渉波を抑制する重み付け係数を演算し、当該重み付け係数に従って、位相制御回路と振幅制御回路とを制御する無線中継装置としているので、受信用アンテナと送信用アンテナとの間の距離を短くしても、受信時の重み付けによって干渉波を抑制できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本装置の構成ブロック図である。
【図２】制御部６の具体的な処理を表すフローチャート図である。
【図３】受信用アンテナ１の具体的な外観を示す斜視図である。
【符号の説明】
１…受信用アンテナ、  ２…位相制御部、  ３…振幅制御部、  ４…合成部、５…受信部、  ６…制御部、  ７…利得可変中継増幅器、  ８…送信用アンテナ
【図１】
0004063385.tif 000002
【図２】
0004063385.tif 000003
【図３】
0004063385.tif 000004