説明

中継装置及び通信制御方法

【課題】効率的に相互干渉の影響を抑えることのできる中継装置及び通信制御方法を提供する。
【解決手段】本発明に係る中継装置101は、基地局と移動局との間で送受信される無線信号を中継する中継装置101であって、基地局側アンテナ115を介して基地局と無線信号を送受信する基地局側通信部117と、移動局側アンテナ122を介して移動局と無線信号を送受信する移動局側通信部123と、基地局側アンテナ115又は移動局側アンテナ122の少なくとも一方の指向性を変更するアンテナ指向性調整部125と、中継装置101の相互干渉度合いを算出し、算出された相互干渉度合いに応じて、アンテナの指向性を変更するようにアンテナ指向性調整部125を制御する制御部121とを備える。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、中継装置及び通信制御方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
移動局が基地局と通信するためには、移動局は基地局からの無線電波が届く範囲(サービスエリア)に位置する必要がある。しかし、山岳地帯や高層ビル等が建ち並ぶ市街地では、障害物が多いため無線電波が届きにくい領域が存在する。また、屋外に設置された基地局からは、電波が届かない領域(例えば、建物の内部や地下)が多く存在する。特に、IEEE標準規格802.16eを基に規格化されたWiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access)(登録商標)等の高速無線通信方式では、2.5GHz以上の高周波数帯の電波が使用されるが、このような電波は直進性が強く、障害物を回りこむ性質が弱い。そのため、WiMAX等は障害物の影響を強く受ける。このような電波が届かない領域をカバーするため、基地局と移動局との間の無線信号を中継する中継装置(レピータ)が必要となる。
【0003】
この中継装置は、サービスエリアを拡充できるという利点がある反面、中継装置が発する電波が他の電波との干渉を引き起こすという欠点がある。中継装置に起因する干渉の一つには、基地局と通信を行うドナーノード(MS(Mobile Station)部)と、移動局と通信を行うサービスノード(BS(Base Station)部)との間における相互干渉(回り込み干渉又は自己干渉)があげられる。例えば、ドナーノードの受信期間とサービスノードの送信期間が重なった場合、基地局からの送信波が、サービスノードの送信波と干渉を起こし、ドナーノードは、品質の劣化した基地局からの送信波を受信することになる。同様にして、ドナーノードの送信期間とサービスノードの受信期間とが重なった場合にも、相互干渉は発生する。
【0004】
相互干渉が発生すると、中継装置のドナーノードやサービスノードにおける受信品質は悪化することになるが、当該受信品質を閾値処理により求める方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1では、UWB(Ultra Wide Band:超広帯域無線)中継装置が、受信した信号(受信信号)のビット誤り率を計測し、当該ビット誤り率を予め定められた閾値と比較する。ビット誤り率が閾値を超える場合、UWB中継装置は、受信品質が良好ではないと判定する。また、ビット誤り率が閾値以下である場合は、受信品質が良好であると判断する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2004−336440号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
受信品質が良好であるか否かという情報は、中継装置の設置位置を決める際にも考慮されることである。特に、ドナーノードとサービスノードとを独立して配置することが可能な中継装置の設置場所を決める場合には、相互干渉の影響が小さくなる配置位置を特定することが重要となる。
【0007】
相互干渉の影響が小さくなる中継装置の位置は、以下のように決定されることが想定される。まず、ドナーノードが、サービスノードが停止している場合、つまり電波を発していない場合に、基地局からの信号を受信し、当該信号のCINR(Carrier to Interference and Noise Ratio:搬送波レベル対干渉雑音比)を算出する。続いて、サービスノードが干渉測定用信号を移動局に送信している場合に、ドナーノードは、基地局からの信号のCINRを算出する。そして、中継装置は、サービスノードが停止時のCINRからサービスノードが信号送信時のCINRを引き、差分を求める。当該差分が大きいほど、サービスノードが信号送信時のCINRの値が小さいので、相互干渉の影響が強いことを意味する。差分が所定の閾値未満であるならば、相互干渉は無いものと判定できる。また、差分が所定の閾値以上であるならば、相互干渉は有るものと判定できる。差分の閾値処理により、相互干渉がないと判定されるドナーノードとサービスノードとの位置関係を特定することができる。
【0008】
しかし、当該方法では、相互干渉が無いものと判定される位置を特定するまでに、何度もドナーノード又はサービスノードを移動させる必要があり、非常に手間と時間がかかる。また、中継装置の設置後に中継装置の周囲の通信環境が変化した場合には、再度、ドナーノード又はサービスノードを人的に移動させて相互干渉が無いものと判定される位置を特定しなければならない。
【0009】
従って、上記のような問題点に鑑みてなされた本発明の目的は、効率的に相互干渉の影響を抑えることのできる中継装置及び通信制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上述した諸課題を解決すべく、第1の観点に係る発明は、
基地局と移動局との間で送受信される無線信号を中継する中継装置であって、
基地局側アンテナを介して前記基地局と無線信号を送受信する基地局側通信部と、
移動局側アンテナを介して前記移動局と無線信号を送受信する移動局側通信部と、
前記基地局側アンテナ又は前記移動局側アンテナの少なくとも一方の指向性を変更するアンテナ指向性調整部と、
前記中継装置の相互干渉度合いを算出し、算出された相互干渉度合いに応じて、前記基地局側アンテナ又は前記移動局側アンテナの少なくとも一方の指向性を変更するようにアンテナ指向性調整部を制御する制御部と
を備えるものである。
【0011】
また、第2の観点に係る発明は、第1の観点に係る中継装置において、前記制御部は、前記移動局側通信部が通信サービス時において移動局からの接続要求信号を受信していない場合に、前記相互干渉度合いを算出することを特徴とするものである。
【0012】
また、第3の観点に係る発明は、第1の観点又は第2の観点に係る中継装置において、
当該中継装置は、表示部を更に備え、
前記制御部は、前記相互干渉度合いに応じて表示態様を変化させるように表示部を制御する
ことを特徴とするものである。
【0013】
上述したように本発明の解決手段を装置として説明してきたが、本発明はこれらに実質的に相当する方法、プログラム、プログラムを記録した記憶媒体としても実現し得るものであり、本発明の範囲にはこれらも包含されるものと理解されたい。
【0014】
例えば、本発明の第1の観点を方法として実現させた通信制御方法は、
基地局と移動局との間で送受信される無線信号を中継する中継装置における通信制御方法において、当該中継装置が、
基地局側アンテナを介して前記基地局と無線信号を送受信するステップと、
移動局側アンテナを介して前記移動局と無線信号を送受信するステップと、
前記中継装置の相互干渉度合いを算出し、算出された相互干渉度合いに応じて、前記基地局側アンテナ又は前記移動局側アンテナの少なくとも一方の指向性を変更するステップと
を含むものである。
【発明の効果】
【0015】
上記のように構成された本発明に係る中継装置及び通信制御方法によれば、アンテナ指向性調整部が、相互干渉度合いに応じて、アンテナの指向性を変更するため、ドナーノード又はサービスノードを人的に移動させることなく、相互干渉の影響を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】図1は、本発明の一実施形態に係る概略的な無線通信システム構成図である。
【図2】図2は、本発明の一実施形態に係る中継装置の概略構成を示す機能ブロック図である。
【図3】図3は、本発明の一実施形態に係る中継装置の処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下、本発明に係る一実施形態について、図面を参照して説明する。
【0018】
図1は、本発明の一実施形態に係る概略的な無線通信システム構成図である。無線通信システム11は、基地局BS(Base Station)と、移動局MS(Mobile Station)と、中継装置101とから構成されている。無線通信システム11の通信方式がWiMAXである場合、無線通信システム11には、例えば時分割複信(TDD:Time Division Duplex)方式が採用される。中継装置101は、WiMAX等の無線通信方式において、基地局BSと移動局MSとの間で送受信される無線信号(データ)を中継する。移動局MSは、基地局BSのセル(通信可能エリア)の範囲外に位置していても、中継装置101を介して基地局BSと無線信号を送受信できる。
【0019】
図2は、本発明の一実施形態に係る中継装置の概略構成を示す機能ブロック図である。
【0020】
中継装置101は、基地局BSと通信を行うドナーノード(MS(Mobile Station)部)111と、移動局MSと通信を行うサービスノード(BS(Base Station)部)113とを備えている。中継装置101は、一体型、分離型又は車両型である。一体型の中継装置101は、一つの筐体内にドナーノード111とサービスノード113とを備えるものである。分離型又は車両型の中継装置101では、ドナーノード111とサービスノード113とをそれぞれ独立して配置することが可能である。分離型又は車両型のドナーノード111とサービスノード113とは、LAN(Local Area Network)ケーブル等の信号ケーブルにより接続される。
【0021】
まず、ドナーノード111の機能ブロックについて説明する。ドナーノード111は、基地局側通信部117と、記憶部119と、制御部121とを備えている。基地局側通信部117及び記憶部119は、制御部121に接続されている。
【0022】
基地局側通信部117は、基地局側アンテナ115を介して基地局BSと無線信号を送受信する。基地局側通信部117は、受信した無線信号に対して低雑音での増幅及びダウンコンバート等を行うことによりベースバンド信号を生成し、制御部121に送る。また、基地局側通信部117は、ベースバンド信号に対してアップコンバート及び増幅等を行うことにより、無線信号を生成し、基地局側アンテナ115を介して当該無線信号を基地局BSに送信する。
【0023】
記憶部119は、中継装置101の相互干渉度合いに関する相互干渉閾値など各種情報を記憶するものであり、ワークメモリなどとしても機能する。
【0024】
中継装置101の相互干渉度合いとは、サービスノード113の送信波が、ドナーノード111が受信する基地局BSからの無線信号に与える影響、又はドナーノード111の送信波が、サービスノード113が受信する移動局MSからの無線信号に与える影響である。相互干渉度合いは、例えば、CINR(Carrier to Interference and Noise Ratio:搬送波レベル対干渉雑音比)やSINR(Signal to Interference and Noise Ratio:信号対干渉雑音比)に関する値である。CINRやSINRは、値が大きいほど干渉及び雑音の影響が小さいことを意味する。以下、本実施形態では、相互干渉度合いはCINRであるとする。なお、基地局BSの役割を果たすサービスノード113は、ドナーノード111よりも強い電力で無線信号を送信することが考えられる。よって、サービスノード113の送信波(送信信号)に関する相互干渉度合いは、ドナーノード111の送信波に関する相互干渉度合いよりも大きい。従って、本実施形態では、相互干渉度合いとは、サービスノード113の送信波が、ドナーノード111が受信する基地局BSからの無線信号に与える影響であるとする。
【0025】
相互干渉閾値は、相互干渉の影響を受けた無線信号が、ドナーノード111にとって良好な通信品質を有している否かを示す指標であり、任意に設定できる事項である。ドナーノード111にとって良好な通信品質とは、例えば、ドナーノード111が復調可能な品質である。以下、本実施形態では、相互干渉閾値は、ドナーノード111が復調可能な品質であるか否かを示す指標であるとする。相互干渉度合いが相互干渉閾値未満である場合、ドナーノード111は、基地局BSから受信した無線信号を復調できる。また、相互干渉度合いが相互干渉閾値以上である場合は、ドナーノード111が基地局BSからの無線信号を復調できない可能性が高い。
【0026】
本実施形態では、ドナーノード111のみが、記憶部119を有するが、本発明は、この構成に限定されるものではない。例えば、サービスノード113のみが記憶部を有し、当該記憶部が、ドナーノード111及びサービスノード113の各種情報を記憶することもできる。また、ドナーノード111及びサービスノード113の双方が記憶部を有し、各々の記憶部が関連する各々のユニットの情報を記憶することもできる。
【0027】
制御部121は、ドナーノード111及びサービスノード113の各機能ブロックをはじめとしてドナーノード111及びサービスノード113の全体を制御及び管理する。ここで、制御部121は、CPU(中央処理装置)等の任意の好適なプロセッサ上で実行されるソフトウェアとして構成したり、処理ごとに特化した専用のプロセッサ(例えばDSP(デジタルシグナルプロセッサ))によって構成したりすることもできる。なお、本実施形態では、ドナーノード111のみが、制御部121を有するが、本発明は、この構成に限定されるわけではない。例えば、サービスノード113のみが制御部を有し、当該制御部が、ドナーノード111及びサービスノード113の全体を制御及び管理することができる。また、ドナーノード111及びサービスノード113の双方が制御部を有し、各々の制御部が関連する各々のユニットを制御及び管理することもできる。制御部121が行う処理については、後述の図3の説明にて詳述する。
【0028】
続いて、サービスノード113の機能ブロックについて説明する。サービスノード113は、移動局側通信部123と、アンテナ指向性調整部125と、表示部127とを備えている。移動局側通信部123と、アンテナ指向性調整部125と、表示部127とは、制御部121に接続されている。
【0029】
移動局側通信部123は、移動局側アンテナ122を介して移動局MSと無線信号を送受信する。移動局側通信部123は、受信した無線信号に対して低雑音での増幅及びダウンコンバート等を行うことによりベースバンド信号を生成し、制御部121に送る。また、移動局側通信部123は、ベースバンド信号に対してアップコンバート及び増幅等を行うことにより、無線信号を生成し、移動局側アンテナ122を介して当該無線信号を移動局MSに送信する。
【0030】
アンテナ指向性調整部125は、移動局側アンテナ122の指向性を変更するものである。指向性を変更するとは、例えば、指向性の主軸を10度ずつずらすことである。指向性の変更は、相互干渉度合いに応じて行われる。例えば、相互干渉度合いが閾値以上になった場合に、指向性は変更される。また、相互干渉度合いが大きいほど、指向性の変更量を大きくすることもできる。指向性の変更の態様は、相互干渉度合いに応じて任意に設定できる事項である。
【0031】
移動局側アンテナ122を物理的に動かす場合は、アンテナ指向性調整部125を、例えばアンテナローテータにより構成することができる。また、移動局側アンテナ122がアダプティブアレイアンテナとして実現されている場合、アンテナ指向性調整部125を、移動局側アンテナ122の送信電波の位相を調整するソフトウェアとして構成することもできる。この場合、アンテナ指向性調整部125を制御部121の一部として構成することもできる。なお、本発明は、アンテナ指向性調整部125が、移動局側アンテナ122の指向性を変更することに限定されるものではない。例えば、アンテナ指向性調整部125は、基地局側アンテナ115の指向性を変更することもできる。また、この場合、サービスノード113ではなく、ドナーノード111が、アンテナ指向性調整部125を有することもできる。更に、アンテナ指向性調整部125は、基地局側アンテナ115及び移動局側アンテナ122の双方の指向性を変更することもできる。
【0032】
表示部127は、相互干渉度合いをユーザに視覚的に表すもので、例えば液晶表示パネルや有機EL表示パネル、LED(Light Emitting Diode:発光ダイオード)等を用いて構成される。例えば、表示部127は、液晶表示パネルや有機EL表示パネルで構成されている場合、相互干渉度合いが相互干渉閾値未満である旨や、相互干渉度合いが相互干渉閾値以上である旨を文字により示すことができる。また、表示部127は、LEDで構成されている場合、相互干渉度合いが相互干渉閾値未満のときに対応する色や、相互干渉度合いが相互干渉閾値以上であるときに対応する色を点灯させることができる。更に、表示部127は、文字内容や色の種類により、相互干渉度合いが相互干渉閾値未満か否かのみならず、相互干渉度合いを更に細かく段階的に表現することもできる。なお、サービスノード113ではなく、ドナーノード111が、表示部127を有することもできる。
【0033】
続いて、中継装置101が基地局側通信部117と移動局側通信部123との間の相互干渉を抑制する方法について、図3を参照して説明する。図3は、本発明の一実施形態に係る中継装置の処理を示すフローチャートである。
【0034】
まず、中継装置101の制御部121は、移動局側通信部123に干渉測定用信号を送信させる(ステップS101)。そして、基地局側通信部117は、移動局側通信部123による干渉測定用信号の送信中に、基地局BSからの無線信号を受信する。つまり、当該無線信号は、干渉測定用信号との相互干渉の影響を受けたものになる。なお、干渉測定用信号は、中継装置101が相互干渉を測定するためのみに送信される信号であることに限定されるものではなく、例えば、移動局MSへ送るための信号であってもよい。
【0035】
制御部121は、相互干渉の影響を受けた無線信号のCINRを算出する(ステップS102)。そして、制御部121は、算出したCINRを記憶部119に記憶させる。
【0036】
続いて、制御部121は、移動局側通信部123に干渉測定用信号の送信を停止させる(ステップS103)。そして、基地局側通信部117は、移動局側通信部123による干渉測定用信号の送信停止中に、基地局BSからの無線信号を受信する。つまり、当該無線信号は、干渉測定用信号との相互干渉の影響を受けていないものになる。
【0037】
制御部121は、相互干渉の影響を受けていない無線信号のCINRを算出する(ステップS104)。そして、制御部121は、干渉測定用信号が送信されたときのCINRを記憶部119から取り出し、相互干渉度合いを算出する(ステップS105)。相互干渉度合いは、干渉測定用信号の送信時のCINRと干渉測定用信号の送信停止時のCINRとの差分により求まる。無線信号が相互干渉の影響を受けると、CINRの値は小さくなるため、相互干渉度合いは、(相互干渉度合い)=(干渉測定用信号の送信時のCINR)−(干渉測定用信号の送信停止時のCINR)により求めることができる。
【0038】
制御部121は、相互干渉度合いを記憶部119に記憶されている相互干渉閾値と比較する(ステップS106)。相互干渉度合いが閾値未満である場合(ステップS106のYes)、制御部121は、基地局BSからの無線信号が相互干渉の影響を受けても、当該無線信号を正しく復調できると判断する。よって、制御部121は、移動局側アンテナ122の指向性を変更せずに維持する。
【0039】
この際、制御部121は、相互干渉度合いに応じて表示部127の表示態様を変化させることができる。例えば、制御部121は、表示部127を制御して、相互干渉度合いが閾値未満である旨に対応する文字を表示したり、当該旨に対応する色を点灯させたりすることができる。
【0040】
相互干渉度合いが閾値以上である場合(ステップS106のNo)、制御部121が相互干渉の影響を受けた無線信号を正しく復調できない可能性が高い。よって、相互干渉の影響が抑制される移動局側アンテナ122の指向性を特定するために、制御部121は、移動局側アンテナ122の指向性を変更するようにアンテナ指向性調整部125を制御する(ステップS107)。
【0041】
この際、制御部121は、表示部127を制御して、相互干渉度合いが閾値以上である旨に対応する文字を表示したり、当該旨に対応する色を点灯させたりすることができる。
【0042】
そして、相互干渉度合いが閾値未満になるまで、ステップS101〜S107が繰り返される。
【0043】
なお、本発明は、移動局側通信部123が移動局MSと通信サービスを開始する前に、中継装置101がステップS101〜S107の処理を行うことに限定されるものではないことに留意すべきである。例えば、中継装置101は、移動局側通信部123が移動局MSと通信サービスを開始した後、つまり移動局側通信部123が通信サービス時において、移動局MSから接続要求信号を受信していない場合に、ステップS101〜S107の処理を行うこともできる。移動局MSから接続要求信号を受信していない場合は、移動局MSに送るべき信号がないため、既存の通信を妨害することなく干渉測定用信号を送信することができる。
【0044】
このように本実施形態では、中継装置101の制御部121は、サービスノード113の干渉測定用信号が基地局BSからの信号と引き起こす相互干渉度合いを算出し、算出された相互干渉度合いに応じて、移動局アンテナ122の指向性を変更するようにアンテナ指向性調整部125を制御する。つまり、相互干渉度合いが、良好な通信品質か否かを示す指標である相互干渉閾値以上の場合は、アンテナ指向性調整部125は、移動局アンテナ122の指向性を変更する。アンテナ指向性調整部125は、相互干渉度合いが相互干渉閾値未満になるまで、移動局アンテナ122の指向性を変更し続けるため、人的にサービスノード113を動かす必要がなく、効率的に相互干渉を抑制することが可能となる。
【0045】
また、本実施形態では、制御部121は、移動局側通信部123がサービス時において移動局MSからの接続要求を受信していない場合に、相互干渉度合いを算出することができる。つまり、移動局側通信部123がサービス時においても、制御部121は、相互干渉度合いに応じて、アンテナ指向性調整部125に移動局アンテナ122の指向性を変更させることができる。よって、中継装置101の周囲の通信環境の変化により、相互干渉が大きく発生した場合にも、移動局アンテナ122の指向性の変更により、相互干渉を小さくすることが可能となる。
【0046】
また、本実施形態では、制御部121は、相互干渉度合いに応じて表示態様を変化させるように表示部127を制御することができる。これにより、制御部121は、現在発生している相互干渉の度合いをユーザに認識させることができる。
【0047】
本発明を諸図面や実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。
【0048】
例えば、各部材、各手段、各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の手段やステップなどを1つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。
【0049】
上述の本発明の実施形態の説明において、例えば、相互干渉閾値「以上」または相互干渉閾値「未満」のような表現の技術的思想が意味する内容は必ずしも厳密な意味ではなく、中継装置の仕様に応じて、基準となる値を含む場合又は含まない場合の意味を包含するものとする。例えば、相互干渉閾値「以上」とは、相互干渉度合いが相互干渉閾値に達した場合のみならず、相互干渉閾値を超えた場合も含意し得るものとする。また、例えば相互干渉閾値「未満」とは、相互干渉度合いが相互干渉閾値を下回った場合のみならず、相互干渉閾値に達した場合、つまり相互干渉閾値以下になった場合も含意し得るものとする。
【符号の説明】
【0050】
11 無線通信システム
101 中継装置
111 ドナーノード
113 サービスノード
115 基地局側アンテナ
117 基地局側通信部
119 記憶部
121 制御部
122 移動局側アンテナ
123 移動局側通信部
125 アンテナ指向性調整部
127 表示部
BS 基地局
MS 移動局

【特許請求の範囲】
【請求項1】
基地局と移動局との間で送受信される無線信号を中継する中継装置であって、
基地局側アンテナを介して前記基地局と無線信号を送受信する基地局側通信部と、
移動局側アンテナを介して前記移動局と無線信号を送受信する移動局側通信部と、
前記基地局側アンテナ又は前記移動局側アンテナの少なくとも一方の指向性を変更するアンテナ指向性調整部と、
前記中継装置の相互干渉度合いを算出し、算出された相互干渉度合いに応じて、前記基地局側アンテナ又は前記移動局側アンテナの少なくとも一方を変更するようにアンテナ指向性調整部を制御する制御部と
を備える中継装置。
【請求項2】
請求項1に記載の中継装置において、前記制御部は、
前記移動局側通信部が通信サービス時において移動局からの接続要求信号を受信していない場合に、前記相互干渉度合いを算出する
ことを特徴とする中継装置。
【請求項3】
請求項1又は2に記載の中継装置において、
当該中継装置は、表示部を更に備え、
前記制御部は、前記相互干渉度合いに応じて表示態様を変化させるように表示部を制御する
ことを特徴とする中継装置。
【請求項4】
基地局と移動局との間で送受信される無線信号を中継する中継装置における通信制御方法において、当該中継装置が、
基地局側アンテナを介して前記基地局と無線信号を送受信するステップと、
移動局側アンテナを介して前記移動局と無線信号を送受信するステップと、
前記中継装置の相互干渉度合いを算出し、算出された相互干渉度合いに応じて、前記基地局側アンテナ又は前記移動局側アンテナの少なくとも一方の指向性を変更するステップと
を含む通信制御方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【公開番号】特開2013−74399(P2013−74399A)
【公開日】平成25年4月22日(2013.4.22)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−210930(P2011−210930)
【出願日】平成23年9月27日(2011.9.27)
【出願人】(000006633)京セラ株式会社 (13,660)
【Fターム(参考)】