無線通信システム、リピータ装置及びその制御方法
【課題】コストの掛かる基地局の設置数を減らす。さらに、設置基地局数の減少に伴い、各基地局の稼働率を稼ぐ。
【解決手段】複数の基地局と、リピータ装置と、を備える無線通信システムにおいて、前記リピータ装置は、前記複数の基地局の少なくとも一つから受信した無線信号を増幅して送信し、前記各基地局のトラフィック量に基づいて、前記無線信号を送信する範囲を制御する。
【解決手段】複数の基地局と、リピータ装置と、を備える無線通信システムにおいて、前記リピータ装置は、前記複数の基地局の少なくとも一つから受信した無線信号を増幅して送信し、前記各基地局のトラフィック量に基づいて、前記無線信号を送信する範囲を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願明細書に開示される技術は、リピータ装置及びリピータ制御装置を構成要素として含む無線通信システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最初に、無線移動通信システムの背景について説明する。
【０００３】
無線通信システムにおいて、バックボーンネットワークに接続されている基地局装置と、無線Ｉ／Ｆのみを有する端末装置とが無線でデータ信号（音声信号も含む）を伝送する。
【０００４】
この無線部分のインターフェース規格として、例えばＵＭＢ（Ultra Mobile Broadband）が挙げられる。ＵＭＢはいわゆる第３．９世代の移動通信方式に属する。規格文書内では、データ信号、制御信号などの送信方法の約束事が基地局、端末毎に規定されている。
【０００５】
ＵＭＢは、データ信号及び制御信号を伝送するために、ＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiple Access）方式、及びＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）方式を採用しているが、ＣＤＭＡ信号はＤＦＴ（Discrete Fourier Transform）を実施後にＯＦＤＭＡのリソースブロックにマッピングされるため、ＯＦＤＭＡベースのシステムと考えて差し支えない。ＵＭＢと同世代の通信方式であるＬＴＥ（Long Term Evolution）でもＯＦＤＭＡ方式を採用しており、ＯＦＤＭＡ方式は第３．９世代以降の主流となっている。
【０００６】
２００８年現在、第４世代と位置づけられるＩＭＴ−Ａｄｖａｎｃｅｄに関する規格の標準化活動が本格化し始めた。第３．９世代を第４世代へのマイグレーション世代と捉えると、通信方式はＯＦＤＭＡになる可能性が高い。
【０００７】
標準化活動に先立ち、２００７年にＷＲＣ０７（World Radiocommunication Conference 2007）で第４世代移動通信向けの周波数帯域割り当てが決定した。目玉は、上り下り双方で１００ＭＨｚの帯域幅を確保できる３．５ＧＨｚ帯である。
【０００８】
第３．９世代も含めた従来の移動通信方式においては、８００ＭＨｚ帯と２ＧＨｚ帯の利用が主流であった。これに対し、３．５ＧＨｚ帯は高い周波数帯であり、電波の伝搬距離が短くなると懸念される。つまり、従来通りの移動通信システムのカバーエリアを確保するためには、基地局を従来の数倍設置する必要がある。
【０００９】
次に、リピータ装置の背景について説明する。
【００１０】
基地局装置を敷き詰めたセルラシステムにおいて、しばしば電波の到達が困難なエリア（不感地帯）が生じる。地下街、屋内、ビル街において不感地帯は発生しやすい。この問題を解消するために、基地局との電波を中継するリピータ装置が設置される。
【００１１】
リピータ装置の実現方法として、原理的には、ディジタル信号処理を実施することによって不要な干渉を取り除く方法、又は、一旦パケットをデコードして送信信号を再構成して送信することによってリピータ装置の性能を高める方法は可能である。しかし、信号のバッファリングや繰り返し処理によって処理時間が長くなるため、基地局と端末が直接通信する信号に対し、数フレームから数十フレーム遅延する。この遅延によって、例えばＨｙｂｒｉｄ ＡＲＱの再送要求が間に合わなくなり、移動通信の無線インターフェース規格（ＵＭＢなど）の要求を達成できなくなる。よって、リピータ装置としては、ＲＦ信号を増幅する方式が一般的である。
【００１２】
特許文献１では、指向性アンテナを具備したリピータ装置が開示されている。リピータ装置に対して、中継増幅すべき所望信号と、増幅すべきでない干渉信号とが到来するが、指向性アンテナによって不要な干渉を抑圧して中継増幅することができる。
【００１３】
非特許文献１には、セル間の干渉を低減する技術が記載されている。
【００１４】
非特許文献２には、セクタ間の干渉を制御する技術が記載されている。
【特許文献１】特開２００５−２５２９３８号公報
【非特許文献１】3GPP2, C30-20060327-023R2, Naga Bhushan, "QUALCOMM Proposal for 3GPP2 Air Interface Evolution Phase 2, Rev. 2", pp.125, 2006/3
【非特許文献２】3GPP2, C.S0084-001-0, Version 2.0, "Physical Layer for Ultra Mobile Broadband (UMB) Air Interface Specification", pp.4-41, 2007/8
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明の最大の目的は、コストの掛かる基地局の設置数を減らすことである。
【００１６】
基地局の設置数を減らすことで生じる問題は、（１）カバーエリアの減少、（２）端末当たりのスループット低下、の２点である。（１）の問題は、リピータ装置を設置することで解消できる。（２）の問題は、さらに２つの問題、すなわち、（Ａ）基地局数の絶対数不足によるスループット低下、（Ｂ）基地局の端末接続数増加に伴うスループット低下、に分類できる。
【００１７】
本発明において（Ａ）の問題解消は範疇外である。（Ａ）の問題を解消するには基地局を増設すればよい。（Ｂ）の問題は、工夫によって解消することができ、本発明が解決しようとする課題である。
【００１８】
（Ｂ）の問題をもう少し詳しく説明する。端末当たりのスループットは、端末が基地局の全通信リソースを占有した場合のスループットを占有率で按分した結果である。占有率は基地局に接続する端末数に反比例する。つまり、基地局に接続する端末数が増加するほど端末当たりのスループットは低下する。
【００１９】
基地局に接続する端末数は基地局間で不均一なので、基地局間で端末数を均一にすれば、元々接続端末数が多かった基地局に接続していた端末のスループットが向上する。その結果、少数の端末はスループットが低下するが、多数の端末はスループットが改善する。
【００２０】
また、基地局に接続する端末数は時間と共に変動するため、接続環境に適応して均一化するよう制御する必要がある。
【００２１】
まとめると、本発明で解決しようとする課題は以下の３点である。
【００２２】
・設置基地局数の減少をカバーするためのリピータ装置活用
・基地局間で接続端末数を均一化すること
・時間変化する接続端末数に適応した均一化の制御を実施すること
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本願で開示する代表的な発明は、複数の基地局と、リピータ装置と、を備える無線通信システムにおいて、前記リピータ装置は、前記複数の基地局の少なくとも一つから受信した無線信号を増幅して送信し、前記各基地局のトラフィック量に基づいて、前記無線信号を送信する範囲を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の一実施形態の無線通信システム及びリピータ装置によれば、基地局間の接続端末数を動的に均一化することができる。その結果、少数の端末のスループット低下は招くものの、多数の端末のスループットを改善できる。また、基地局間で負荷が均一化されるため、無稼動又はそれに近い遊休基地局を減らすことができ、基地局設置費用に対する効果を高めることができる。さらに、リピータ装置の導入によって設置基地局数を減らすことができ、システム構築に要する費用を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
無線通信システムでリピータを用いることで、基地局のカバーエリア増大及び基地局間の負荷分散を実現する方法を提供する。
【００２６】
図１は、本発明の第１の実施形態による無線通信システムの一例を示す説明図である。
【００２７】
基地局（ＢＳ）１０１はセル１０２のエリア（図１の例では、太線で囲まれた領域）をカバーし、セル１０２内は複数のセクタ１０３（図１の例では、基地局１０１の周囲の三つの六角形の領域）に分割されている。基地局１０１は基地局制御装置（ＢＳＣ）１０４及びＰＤＳＮ（Packet Data Serving Node）１０５を経由して他の基地局又は他の通信システムとデータをやり取りする。基地局１０１は、ＩＰネットワーク１０６を介して他の通信システムとデータを交換する。
【００２８】
図２Ａは、従来の無線通信システムの第１の問題点を示す説明図である。
【００２９】
端末（ＭＳ）１０７は、基地局１０１−２（所望基地局）とデータ通信を実施している。端末１０７は、所望基地局がカバーするセクタ１０３−２の端に位置しているため、下り通信において他の基地局１０１−１及び１０１−３からの干渉を、所望基地局からの無線信号とほぼ等電力で受信することになる。その結果、所望電力対干渉電力比（ＤＵＲ：Desired signal to Undesired signal power ratio）が低下し、伝搬減衰による劣化のほかに、干渉によって通信品質が劣化するという問題が生じる。
【００３０】
無線通信システムでは、端末間の通信容量の平等性を考慮する必要があるが、ＤＵＲの低い端末も含めて平等性を確保するために、システム全体の通信容量を犠牲にする必要がある。これは、システムの効率を考えると好ましくない。
【００３１】
なお、この問題は基地局近傍に位置する端末においては問題とならない。あくまでセクタの境界に位置する端末に関する問題である。この問題を解消するためには、セクタ間又は基地局間の干渉を低減する必要がある。
【００３２】
図２Ｂは、従来の無線通信システムの第２の問題点を示す説明図である。
【００３３】
端末１０７−１は、セクタ１０３−２をＳＳ（Serving Sector）として基地局１０１−２と通信する。同様に、３台の端末１０７−２、１０７−３及び１０７−４はセクタ１０３−１をＳＳとして基地局１０１−１と通信し、４台の端末１０７−５、１０７−６、１０７−７及び１０７−８はセクタ１０３−３をＳＳとして基地局１０１−３と通信している。つまり、図２Ｂは、基地局毎に通信する端末数が異なる例を示している。
【００３４】
端末のスループットは、セクタに所属する端末数の逆数と比例する。つまり、端末数が増加するほど端末当たりのスループットは低下する。その結果、接続するセクタによって端末が受けられるサービス（保証帯域）に分散が生じる問題がある。
【００３５】
また、各端末の保証帯域を同一とすると、セクタ間で稼働率に差が生じる。つまり、保証帯域一定の条件下では、セクタに所属する端末数が少ないほどセクタに空き通信リソースが多数生じることになる。空き通信リソースが多いほど稼働率が低下するため、基地局設置コストに対する稼働率（パフォーマンス）が低下する問題がある。
【００３６】
図２Ａ及び図２Ｂで挙げた問題を解消するために、本発明は、セル間干渉の問題を解消し、かつコストパフォーマンスが高い無線通信システムを提供する。
【００３７】
図３Ａは、本発明の第１の実施形態による無線通信システムの説明図である。
【００３８】
リピータ１０８は、セクタ１０３−１、１０３−２及び１０３−３の境界に設置される。リピータ１０８は、基地局１０１−２からの送信信号を指向性アンテナで受信し、基地局１０１−１及び１０１−３からの信号をその指向性アンテナでゲインを下げて受信（すなわち遮断）し、基地局１０１−２からの信号のみを増幅して、リピータ１０８が形成するエリア１０９に放射する。
【００３９】
その結果、リピータのカバーエリア１０９でセクタ１０３−２と同一の信号が放射されている状態となる。つまり、セクタ１０３−２の面積を広げることができる。厳密には、リピータ１０８を経由することで、伝搬路長が延長し、さらに、リピータ内部での処理による遅延が発生する。このため、基地局１０１−２から送信されて端末に直接届く信号に対して、リピータ１０８を経由する信号の端末での受信時刻は遅延する。この遅延時間が、ある条件の下で問題にならないことは、図５の説明で後述する。
【００４０】
また、リピータ１０８がセクタ１０３−２の信号を増幅した結果、元々セクタ境界であった位置でのセル間干渉問題は解消するが、セクタ１０３−２と他セクタ１０３−１及び１０３−３との境界が移動しただけで、本質的に図２Ａで掲げたセクタ間干渉の問題が解消されていない、と捉えることができる。ただし、リピータ１０８がない場合と比較してセクタ境界におけるＳＮＲ（Signal to Noise Ratio）が向上する。言い換えると、より伝搬減衰が少ない位置がセクタ境界となるため、セル間干渉低減技術がより効果を発揮することができる。従来のセル間干渉低減技術としては、ＦＦＲ（Fractional Frequency Reuse、背景技術として引用した非特許文献１参照）がよく知られている。
【００４１】
図３Ｂは、本発明の第１の実施形態による無線通信システムの負荷分散改善の例を示す説明図である。
【００４２】
図３Ａのようにリピータ１０８を用いてセクタ１０３−２のカバーエリア増大を実施することで、図２Ｂの各端末１０７−１、１０７−２、１０７−３、１０７−４、１０７−５、１０７−６、１０７−７及び１０７−８は、図３Ｂに示すように接続先セクタ（ＳＳ）を変更する。
【００４３】
具体的には、３台の端末１０７−１、１０７−４及び１０７−５がセクタ１０３−２を経由して基地局１０１−２と通信し、２台の端末１０７−２及び１０７−３がセクタ１０３−１を経由して基地局１０１−１と通信し、３台の端末１０７−６、１０７−７及び１０７，８がセクタ１０３−３を経由して基地局１０１−３と通信する。
その結果、基地局１０１−１、１０１−２及び１０１−３に接続する端末数は、図２Ｂの例で１：３：４であったのに対し、図３Ｂの例では３：２：３となり、基地局間の負荷分散が為されていることがわかる。
【００４４】
この負荷分散を実現するためには、比較的トラフィックが少ないセクタのカバーエリアを他のセクタと比較して相対的に増大する必要がある。
【００４５】
図４Ａは、本発明の第１の実施形態によるリピータの対基地局指向性ビームの出力例を示す説明図である。
【００４６】
リピータ１０８は、指向性ビーム１１０を用いて基地局からの下り信号を受信する。この指向性ビーム１１０によって、基地局１０１−１及び１０１−３からの下り信号を遮断し、基地局１０１−２の信号を相対的に強調する。その結果、リピータ１０８のカバーエリア１０９内に不要な干渉を増幅することなく、所望の下り信号のみを増幅することができる。
【００４７】
さらに、リピータ１０８は、上記の指向性ビーム１１０を用いて端末からの上り信号を基地局１０１−２へのみ送信する。その結果、基地局１０１−１及び１０１−３に対する余計な干渉を及ぼすことはない。
【００４８】
図４Ｂは、本発明の第１の実施形態によるリピータの対端末指向性ビームの出力例を示す説明図である。
【００４９】
リピータ１０８は、指向性ビーム１１１を用いて基地局からの下り信号を送信する。この指向性ビーム１１１によって、リピータ１０８のカバーエリア１０９全体に、増幅された下り信号が送信される。ここで送信される下り信号は、図４Ａで示されているように対基地局の指向性ビーム１１０に依存する。すなわち、指向性ビーム１１０を用いて受信された信号が、リピータ１０８によって増幅され、指向性ビーム１１１を用いて送信される
一方、上り通信において、リピータ１０８は、指向性ビーム１１１でリピータ１０８から見た全方位の上り信号を受信し、受信した信号を増幅し、増幅した信号を例えば図４Ａの指向性ビーム１１０で基地局１０１−２に対し送信する。
【００５０】
この方法では、上り通信において、例えば基地局１０１−１宛に送信した上り信号がリピータ１０８で増幅されて基地局１０１−２で受信される現象が発生し得る。つまり、上り通信における基地局間干渉又はセクタ間干渉発生が懸念される。この問題は、セクタ間干渉を制御するための信号（Ｆ−ＩＯＴＣＨ、Forward Interference Over Thermal Channel、背景技術として引用した非特許文献２参照）を用いることで、リピータ１０８を介さない通常の基地局・セクタ間干渉と同様に解消される。
【００５１】
以上、図４Ａ及び図４Ｂに示す方法によって、上り通信及び下り通信において、特定基地局及びセクタに関する信号の選択増幅が可能となる。
【００５２】
図５Ａは、本発明の第１の実施形態における無線通信路の一例を示す説明図である。
【００５３】
基地局１０１が送信した信号は、直接端末１０７によって受信される第１の信号と、リピータ１０８を経由して端末１０７によって受信される第２の信号と、を含む。この例は下り通信の例だが、上り通信では、図５Ａの基地局１０１と端末１０７とが入れ替わる点が相違するのみで、上記と同じ現象が発生する。
【００５４】
第１及び第２の信号の受信側（下り通信では端末１０７、上り通信では基地局１０１）への到達時刻は、無線信号の伝搬路長及びリピータ１０８内の処理遅延によって差が生じる。一般的に第１の信号が先に受信される。
【００５５】
図５Ｂは、本発明の第１の実施形態における２種類の受信信号の受信タイミング差について説明する図である。
【００５６】
上記第１の信号が上段のタイミングで受信され、上記第２の信号が下段のタイミングで受信される場合を例として説明する。ＯＦＤＭ（Orthgonal Frequency Division Multiplexing）方式では、各サブキャリアはＯＦＤＭシンボル長が当該サブキャリアの周期の整数倍となるよう多重され、サブキャリア間の直交性を確保している。そのため、各々のＯＦＤＭシンボルの後半一部をＯＦＤＭシンボルの先頭に付与することで、上記周期性を損なうことなく、遅延時間差により生じるＯＦＤＭシンボル間干渉を防いでいる。ここで付与される折り返し信号はＣＰ（Cyclic Prefix）と呼ばれている。
【００５７】
図５Ｂの例の通り、上記第１の信号と第２の信号との受信タイミング差がＣＰの長さ以内であれば、上記第１の信号と第２の信号は互いに干渉にならず、むしろ信号の受信電力を加算することができる。別の角度で考えると、リピータ１０８における内部遅延による第２の信号の受信タイミングと第１の信号の受信タイミングとの差がＣＰを超えないよう、リピータ１０８内での処理をシンプルにする必要がある。
【００５８】
なお、ＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）方式では、上記第１の信号と第２の信号に対し、それぞれの受信タイミングに同期した受信機を用意し、信号間の遅延時間を揃えて合成することで２つの信号を合成受信することができる。この方法はＲＡＫＥ受信と呼ばれる。
【００５９】
図６Ａ及び図６Ｂは、本発明の第１の実施形態の効果を示す説明図である。具体的には、図６Ａ及び図６Ｂは、リピータ導入によって基地局のカバーエリアが増大することを示したシミュレーション結果である。
【００６０】
図６Ａは、図示の通りに基地局１０１−１、１０１−２及び１０１−３が、互いの距離がおおむね等しくなるように配置され、基地局１０１−１を所望基地局としたときのＤＵＲを図示したものである。薄い色がＤＵＲ ０ｄＢ以上で、濃い色がＤＵＲ ０ｄＢ未満であることを示す。縦軸と横軸は端末位置及び基地局位置を表す平面座標（メートル単位）を示す。
【００６１】
図６Ｂの例では、リピータ１０８を図示の通りに設置し、リピータ１０８の対基地局指向性利得は、基地局１０１−１に対して０ｄＢ、基地局１０１−２及び１０１−３に対して−２０ｄＢとした。リピータ１０８の対端末指向性利得は全方位０ｄＢとした。また、リピータ１０８による電力増幅の上限は基地局と同一とした。その他、図６Ｂの形式は図６Ａと同様である。
【００６２】
図６Ａと図６Ｂとの比較によって、リピータ１０８の導入によって所望基地局１０１−１のカバーエリアが増大していることが分かる。
【００６３】
図７は、本発明の第１の実施形態によるカバーエリア増大の定量評価結果の例を示す説明図である。
【００６４】
図７では、（１）リピータがない場合、（２）リピータを設置し、電力増幅の上限を基地局と同一とした場合、（３）リピータを設置し、電力増幅の上限を基地局の１／１０とした場合、の３通りについてＤＵＲの累積密度関数（ＣＤＦ：Cummulative Density Function）を示している。ＤＵＲ＝０［ｄＢ］を達成できる場所率（図６Ａ及び図６Ｂの１０００［ｍ］×２０００［ｍ］のエリアに対する）を比較すると、（１）は約２５％、（２）は約４５％、（３）は約３５％であることがグラフから読み取れる。つまり、リピータ１０８の設置によって所望基地局のカバーエリアを拡大することができる。
【００６５】
以上で、無線通信システムの課題および本発明による課題解消効果を確認した。以下では本発明の実現方法について説明する。
【００６６】
図８は、本発明の第１の実施形態のネットワーク構成を示す説明図である。
【００６７】
基地局１０１−１、１０１−２及び１０１−３は、基地局制御装置１０４及びＰＤＳＮ（Packet Data Serving Node）１０５を経由して他の基地局又は他の通信システムとデータをやり取りする。基地局１０１−１、１０１−２及び１０１−３は、ＩＰネットワーク１０６を介して他の通信システムとデータを交換する。トラフィックデータを通信するルートは、図８の細線によって示される。
【００６８】
リピータ制御装置（ＲＣＦ）２０１は、基地局１０１−１、１０１−２及び１０１−３からリピータ１０８を制御するのに必要な情報を収集し、リピータ１０８との間でリピータを制御するための情報を交換する。リピータ１０８の制御に使用するルートは、図８の太線によって示される。
【００６９】
なお、リピータ制御装置２０１は、基地局１０１−１、１０１−２、１０１−３及びリピータ１０８と有線又は無線の通信路が確保できる場所であればどこに配置されてもよい。例えば、リピータ制御装置２０１が基地局１０１−１、１０１−２、１０１−３又は基地局制御装置１０４に併設されてもよいし、リピータ１０８に併設されてもよいし、あるいはリピータ制御装置２０１が単独で別の場所に設定されてもよい。いずれの場合でも本発明の効果は変わらない。
【００７０】
図９は、本発明の第１の実施形態による制御シーケンスを示す説明図である。
【００７１】
まずリピータ制御装置２０１は、リピータ１０８に対し、リピータ状態の報告を要求する（ステップ９０１）。この要求を受信したリピータ１０８は、リピータ状態情報をリピータ制御装置２０１に送信する（ステップ９０２）。具体的には、リピータ状態情報は、リピータ固有の識別子（ＩＤ）、リピータのセクタ数、及び各リピータセクタで最も強く受信される基地局セクタのＩＤを含む。送信されるリピータ状態情報のフォーマット例を図１０Ａに示す。報告された結果は図１０Ｂに示す形式で記録される（ステップ９０５）。
【００７２】
なお、リピータセクタとは、リピータ１０８からの指向性ビーム１１０及び１１１によって実現されるセクタである。以下の説明において、リピータセクタをリピータセクタ１１０又はリピータセクタ１１１とも記載する。
【００７３】
リピータセクタは、リピータ１０８と基地局１０１との間の通信に使用される基地局側セクタ、及び、リピータ１０８と端末１０７との間の通信に使用される端末側セクタを含む。図４Ａ及び図４Ｂの例では、指向性ビーム１１０によって基地局側セクタが、指向性ビーム１１１によって端末側セクタが実現される。
【００７４】
一方、基地局１０１が有するセクタは、基地局セクタ１０３（例えば、図４Ａの基地局セクタ１０３−１）と記載される。
【００７５】
また、リピータ制御装置２０１は、基地局１０１にトラフィック情報の送信を要求する（ステップ９０３）。この要求を受信した基地局１０１は、トラフィック情報をリピータ制御装置２０１に送信する（ステップ９０４）。具体的には、トラフィック情報は、セクタ固有のＩＤと、セクタ総スループット又はセクタの稼働率（すなわちリソースの使用率）を含む。送信されるトラフィック情報のフォーマット例を図１１Ａ及び図１１Ｂに示す。
【００７６】
基地局１０１は、複数のセクタを管理している場合、セクタ毎のトラフィック情報を送信する。報告するデータサイズ確定のため、セクタＩＤのフィールドの前にセクタ数が挿入されてもよい。セクタＩＤのフィールド前にセクタ数を挿入した場合のトラフィック情報のフォーマット例を図２７に示す。リピータ制御装置２０１は、図１１Ａ又は図１１Ｂに示すフォーマットによって報告されたトラフィック情報を、図１２Ａ又は図１２Ｂの形式で記録する（ステップ９０５）。
【００７７】
リピータ制御装置２０１は、以上のステップで記録した各基地局のトラフィック情報及び各リピータの状態情報に基づいて、各リピータに送信する制御情報を生成し（ステップ９０６）、各リピータに制御情報を送信する（ステップ９０７）。
【００７８】
基地局１０１は、リピータ制御装置２０１にトラフィック情報を送信した後、データ通信を実行するバックグラウンドでトラフィック情報を集計する（ステップ９０８）。具体的には、セクタスループット又はリソース利用率を更新するための情報が収集される。
【００７９】
リピータ１０８は、リピータ制御装置２０１に状態情報を送信した後、状態を更新する処理を実行する（ステップ９０９）。具体的には、リピータ１０８は、各リピータセクタで最も強く受信される基地局セクタのＩＤを更新する。
【００８０】
リピータ１０８は、ステップ９０７において送信された制御情報を受信すると、その制御情報に従って送受信を制御する（ステップ９１０）。この制御の詳細については後述する（図１５のステップ４０７等参照）。
【００８１】
次に、リピータ１０８は、制御が完了したことを示す通知をリピータ制御装置２０１に送信する（ステップ９１１）。
【００８２】
リピータ制御装置２０１は、ステップ９１１において送信された通知を受信した後、所定のタイミングで（例えば、後述する図１３のステップ３０１の待機時間経過後）、再びトラフィック情報要求を送信する（ステップ９１２）。このステップは、既に説明したステップ９０３と同様である。その後、ステップ９０４〜ステップ９１１と同様の処理が繰り返される。
【００８３】
図１０Ａは、本発明の第１の実施形態において送信されるリピータ状態情報のフォーマットの例を示す説明図である。
【００８４】
図１０Ａは、リピータＩＤ「１０００」によって識別されるリピータ１０８が送信するリピータ状態情報を例として示す。このリピータ情報は、リピータＩＤ「１０００」によって識別されるリピータ１０８が有するリピータセクタの数「３」、各リピータセクタで最も強く受信される基地局セクタのＩＤ「５００」、「３８４」及び「６４」を含む。
【００８５】
図２７は、本発明の第１の実施形態において送信されるリピータ状態情報のフォーマットの別の例を示す説明図である。
【００８６】
具体的には、図２７は、セクタＩＤのフィールドの前にセクタ数が挿入されたフォーマットの例を示す。図１０Ａの例も同様だが、このようにセクタ数を挿入することで、当該情報の受信側であるリピータ制御装置はセクタ数以下に続くデータ量を計算できるため、複数種類のセクタ数を有する基地局が混在したシステムでも本発明を実現することができる。
【００８７】
図１０Ｂは、本発明の第１の実施形態において記録されるリピータ状態情報のフォーマットの例を示す説明図である。
【００８８】
図１０Ｂに示すように、リピータ状態情報を送信したリピータ１０８を識別するリピータＩＤと、そのリピータ状態情報に含まれる基地局セクタのＩＤとが対応付けて記録される。
【００８９】
例えば、リピータ制御装置２０１が図１０Ａに示すリピータ状態情報を受信した場合、そのリピータ状態情報に含まれるリピータＩＤ「１０００」及び各リピータセクタで最も強く受信される基地局セクタのＩＤ「５００」、「３８４」及び「６４」が対応付けて記録される。
【００９０】
同様に、リピータ制御装置２０１が他のリピータ（例えばリピータＩＤ「１００１」によって識別されるリピータ、及び、リピータＩＤ「１００２」によって識別されるリピータ）からリピータ状態情報を受信した場合、受信したリピータ状態情報の内容が記録される。
【００９１】
図１１Ａは、本発明の第１の実施形態において送信されるトラフィック情報のフォーマットの第１の例を示す説明図である。
【００９２】
具体的には、図１１Ａは、トラフィック情報としてスループットが送信される場合の一例を示す。図１１Ａの例は、基地局セクタＩＤ「５００」によって識別される基地局セクタにおいて計測された下りスループット及び上りスループットが、それぞれ、「２０」（Ｍｂｐｓ）及び「１５」（Ｍｂｐｓ）である場合を示す。
【００９３】
図１１Ｂは、本発明の第１の実施形態において送信されるトラフィック情報のフォーマットの第２の例を示す説明図である。
【００９４】
具体的には、図１１Ｂは、トラフィック情報としてリソース利用率が送信される場合の一例を示す。図１１Ｂの例は、基地局セクタＩＤ「５００」によって識別される基地局セクタにおいて計測された下りリソース利用率及び上りリソース利用率が、それぞれ、「３０」（％）及び「２０」（％）である場合を示す。
【００９５】
図１２Ａは、本発明の第１の実施形態において記録されるトラフィック情報のフォーマットの第１の例を示す説明図である。
【００９６】
図１２Ａに示すように、トラフィック情報を送信した基地局１０１の基地局セクタを識別する基地局セクタＩＤと、その基地局セクタにおいて計測されたトラフィック情報とが対応付けて記録される。
【００９７】
図１２Ａは、トラフィック情報としてスループットが送信された場合の例を示す。例えば、リピータ制御装置２０１が図１１Ａに示すトラフィック情報を受信した場合、受信した情報に含まれる基地局セクタＩＤ「５００」、及び、そのＩＤによって識別される基地局セクタにおいて計測された下りスループット「２０」（Ｍｂｐｓ）及び上りスループット「１５」（Ｍｂｐｓ）が対応付けて記録される。
【００９８】
同様に、リピータ制御装置２０１が他の基地局セクタ（例えば、基地局セクタＩＤ「６５２」によって識別される基地局セクタ、及び、基地局セクタＩＤ「８９６」によって識別される基地局セクタ）において計測されたトラフィック情報を受信した場合、受信したトラフィック情報の内容が記録される。
【００９９】
図１２Ｂは、本発明の第１の実施形態において記録されるトラフィック情報のフォーマットの第２の例を示す説明図である。
【０１００】
図１２Ｂは、トラフィック情報としてスループットではなくリソース利用率が送信された場合の例を示す。それ以外の点において、図１２Ｂは図１２Ａと同様である。例えば、リピータ制御装置２０１が図１１Ｂに示すトラフィック情報を受信した場合、受信した情報に含まれる基地局セクタＩＤ「５００」、及び、そのＩＤによって識別される基地局セクタにおいて計測された下りリソース利用率「３０」（％）及び上りリソース利用率「２０」（％）が対応付けて記録される。
【０１０１】
図１３は、本発明の第１の実施形態によるリピータ制御装置の動作を示すフローチャートである。
【０１０２】
リピータ制御装置２０１は、一定周期で動作するため、リピータ制御装置内部のクロックカウンタが一定値になるまで待機する（ステップ３０１）。上記の一定周期は任意に設定可能だが、典型的にはマクロなトラフィック変動に追従するため、１分から１時間程度の周期が適切と考えられる。
【０１０３】
ステップ３０２において、リピータ制御装置２０１は、各リピータ１０８に状態情報送信を要求し、各リピータ１０８から状態情報を収集し、収集した状態情報をリピータ制御装置２０１内に記録する。この段階で、リピータ１０８に対する制御によってカバーエリア増減の影響を受ける基地局セクタのＩＤが、図１０Ｂのように特定される。
【０１０４】
ステップ３０３において、リピータ制御装置２０１は、各基地局１０１にトラフィック情報送信を要求し、各基地局１０１からトラフィック情報を収集し、収集したトラフィック情報をリピータ制御装置２０１内に記録する。システム内全ての基地局１０１からトラフィック情報を収集しても良いが、収集されるデータ量が膨大となるため、ステップ３０２で収集したリピータ状態情報（図１０Ｂ）に基づいて、リピータ状態情報が記録された基地局セクタＩＤを管理する基地局のみにトラフィック情報送信を要求してもよい。
【０１０５】
ステップ３０４において、リピータ制御装置２０１は、全てのリピータ１０８を制御するため、リピータカウンタを初期化する。
【０１０６】
ステップ３０５において、リピータ制御装置２０１は、リピータ毎のリピータ状態情報に記録されている複数の基地局セクタ間で、トラフィックを比較する。評価指標の一例として次の式が挙げられる。
【０１０７】
【数１】
【０１０８】
この数式（１）で、ｒはリピータのインデックス、Ｓはターゲットとなるリピータセクタのインデックス、Ｔｒ（ｒ，ｘ）はリピータｒのリピータセクタｘのトラフィック量（図１２Ａ、図１２Ｂ参照）、Ｎｓはリピータｒのリピータセクタ数を示す。
【０１０９】
この数式（１）によって、リピータｒのリピータセクタＳが最も強く受信する基地局セクタのトラフィックの、リピータｒのリピータセクタＳ以外がそれぞれ最も強く受信する基地局セクタのトラフィック平均に対する比が計算される。つまり、この数式（１）によって計算された値は、リピータセクタＳが最も強く受信する基地局セクタのトラフィックが、リピータ周囲の他の基地局セクタのトラフィックに対しどの程度大きいか、又は小さいかを表す指標となる。
【０１１０】
ステップ３０５において、リピータ制御装置２０１は、例えば、数式（１）によって計算された値が所定のしきい値（０から１の任意の値）より大きいかを判定する。
【０１１１】
数式（１）によって計算された値がしきい値よりも小さい場合（すなわち、図１３のステップ３０５において「Ｙｅｓ」と判定された場合）、リピータセクタＳが最も強く受信する基地局セクタのトラフィックが、その他のリピータセクタが最も強く受信する基地局セクタのトラフィックと比較して、相対的に小さい。この場合、リピータ制御装置２０１は、当該基地局セクタの収容トラフィックを増やすために、当該リピータセクタの出力を増やすようリピータ１０８への制御情報を生成する（ステップ３０６）。
【０１１２】
なお、当該リピータセクタの出力を増やすことは、当該リピータセクタが受信した基地局セクタからの信号を増幅して送信する範囲を拡大することによって実現される。これによって、相対的にトラフィックが小さいと判定された基地局セクタのカバーエリアが送信範囲を拡大したリピータの助けによって拡大され、トラフィックの不均衡が解消される。
【０１１３】
次に、ステップ３０７において、リピータ制御装置２０１は、１つのリピータについて処理が完了しているため、次のリピータを処理するためにリピータカウンタへ１を加算する。
【０１１４】
なお、数式（１）によって計算された値がしきい値以上である場合、リピータ制御装置２０１は、ステップ３０６を実行せずにステップ３０７を実行する。
【０１１５】
ステップ３０８において、リピータ制御装置２０１は、全てのリピータ１０８の処理が完了したか否かを判定し、完了していなければステップ３０５に戻り次のリピータの処理を実行し、完了していればステップ３０９で各リピータ１０８に対して制御情報を送信する。
【０１１６】
図１４Ａ及び図１４Ｂは、本発明の第１の実施形態によるリピータ１０８への制御情報送信フォーマット例を示す説明図である。
【０１１７】
図１４Ａは、リピータ固有のＩＤと、出力を上げるべきリピータセクタの番号と、を通知するためのフォーマットを示す。カバーエリアを拡大すべきリピータセクタとは、図１３のステップ３０５で計算された評価指標が最も低いリピータセクタである。そのリピータセクタのカバーエリアを拡大するために、そのリピータセクタの出力を上げる必要がある。
【０１１８】
図１４Ａの例では、出力を上げるべきリピータセクタとして、リピータＩＤ「１０００」によって識別されるリピータ１０８の、番号「１」によって識別されるリピータセクタ（以下、リピータセクタ＃１と記載する）が通知される。
【０１１９】
例えば、図１３のステップ３０５において、基地局セクタＩＤ「５００」によって識別される基地局セクタのトラフィックが閾値より小さいと判定されたと仮定する。その基地局セクタからの信号を受信するリピータセクタは、リピータＩＤ「１０００」によって識別されるリピータ１０８のリピータセクタ＃１である（図１０Ａ及び図１０Ｂ参照）。この場合、そのリピータセクタ＃１が、出力を上げるべきリピータセクタとして通知される（図１４Ａ参照）。
【０１２０】
図１４Ｂは、リピータ固有のＩＤ、制御情報のデータ個数を確定するためのリピータセクタ数、及び、リピータセクタ毎の出力制御（出力増大、出力維持、出力減少）を通知するためのフォーマットを示す。例えば、図１３のステップ３０５で計算された評価指標が１．５より大きければ出力減少、０．５から１．５であれば出力維持、０．５未満であれば出力増大と判定される。ここで出力減少とは、出力減少を必達とすることが目的ではなく、出力を下げてもよいことを示している。つまり、他のリピータセクタに出力増大がない場合、当該リピータセクタ（すなわち出力減少と判定されたリピータセクタ）の出力を下げる必要はない（しかし下げてもよい）が、他のリピータセクタに出力増大がある場合、当該リピータセクタの出力が最優先で下げられる。
【０１２１】
図１４Ｂの例では、リピータＩＤ「１０００」によって識別されるリピータ１０８は、三つのリピータセクタを有する。それらのリピータセクタのうち、リピータセクタ＃１は出力増大と判定され、リピータセクタ＃２は出力維持と判定されている。すなわち、リピータセクタ＃１の出力は上げられ、リピータセクタ＃２の出力は維持される。一方、リピータセクタ＃３は出力減少と判定されている。この例において、他のリピータセクタ（すなわちリピータセクタ＃１）が出力増大と判定されている。リピータセクタ＃１の出力範囲を拡大するためにリピータセクタ＃３の出力を下げる必要があればリピータセクタ＃３の出力は最優先で（出力維持と判断されたリピータセクタ＃２よりも優先して）下げられるが、その必要が無ければリピータセクタ＃３の出力を下げなくてもよい。
【０１２２】
図１４Ａの例と同様、図１３のステップ３０５において、基地局セクタＩＤ「５００」によって識別される基地局セクタのトラフィックが閾値より小さいと判定された場合、リピータセクタ＃１の出力が上げられるべきであることが通知される。
【０１２３】
なお、上記の制御情報に基づいて実際にリピータセクタの出力を増減する処理は、後述する図１５のステップ４０６において実行される。
【０１２４】
図１５は、本発明の第１の実施形態のリピータ１０８の動作示すフローチャートである。
【０１２５】
まず、リピータ１０８は、起動直後に、ステップ４０１でリピータ１０８の状態を更新する。具体的には、リピータ１０８は、各リピータセクタで最も強く受信される基地局セクタの信号を特定し、リピータセクタ毎にその基地局セクタＩＤを決定する。
【０１２６】
ステップ４０２において、リピータ１０８は、リピータ制御装置２０１からの状態情報送信要求を受信するまで待機する。
【０１２７】
ステップ４０３において、リピータ１０８は、ステップ４０１又は前回のループにおけるステップ４０４（後述）で実行した状態更新結果を、図１０Ａのフォーマットに従ってリピータ制御装置２０１へ送信する。
【０１２８】
ステップ４０４は、ステップ４０１と同じ処理である。
【０１２９】
ステップ４０５において、リピータ１０８は、リピータ制御装置２０１から送信される制御情報を受信するまで待機する。
【０１３０】
ステップ４０６において、リピータ１０８は、リピータ制御装置２０１から送信された制御情報（図１４Ａ又は図１４Ｂ）に基づいて、リピータ１０８の入力及び出力を制御する。この制御の詳細については後述する（図２０参照）。
【０１３１】
ステップ４０７において、リピータ１０８は、ステップ４０６が完了したことをリピータ制御装置２０１へ通知する。
【０１３２】
図１６は、本発明の第１の実施形態におけるリピータ１０８の装置構成を示すブロック図である。
【０１３３】
ネットワークＩ／Ｆ５０１は、リピータ制御装置２０１と制御情報を通信するためのインターフェースであり、有線又は無線のインターフェースデバイスで実現される。
【０１３４】
入出力制御装置５０２は、リピータ制御装置２０１と制御メッセージを交換する機能、及び、リピータ制御装置２０１からの制御情報を元にリピータ１０８の入出力を制御する機能を有する。入出力制御装置５０２は、入出力制御のため、下りスイッチ５０７、下りパワーアンプ５０８、上りスイッチ５１２及び上りパワーアンプ５１３を制御する。入出力制御装置５０２は、演算装置であるため、ＣＰＵ又はＤＳＰによって実現できる。
【０１３５】
対基地局アンテナ５０３は、基地局１０１との間の上り及び下り無線通信をするためのアンテナであり、リピータセクタ毎に１又は複数のアンテナを具備する。リピータセクタ毎に複数のアンテナを具備することで、リピータセクタ内のマルチアンテナ通信にも対応することができる。
【０１３６】
デュプレクサ５０４及び５０９は、上り通信と下り通信とでアンテナを共用化するため、上りの無線信号と下りの無線信号をフィルタによって分配する機能を有する。
【０１３７】
低ノイズアンプ５０５及び５１１は、印加雑音が小さい受信側初段で用いる増幅器である。
【０１３８】
状態測定装置５０６は、ベースバンド処理でリピータセクタ毎に最も強く受信される基地局セクタをサーチするセルサーチを実行する機能を有する。具体的には、状態測定装置５０６は、Ａ／Ｄ変換器と、同期及びセルサーチを実行する論理回路又は演算装置（ＣＰＵ又はＤＳＰ）と、を具備する。
【０１３９】
下りスイッチ５０７は、スイッチ及びマルチプレクサで構成され、基地局側の受信セクタと端末側の送信セクタとの接続を切り替え、スイッチ出力を合成する役割を持つ。スイッチは入出力制御装置５０２によって制御される。
【０１４０】
パワーアンプ５０８及び５１３は、送信信号を増幅する機能を持つ。入出力制御装置５０２がパワーアンプ５０８を制御することによって、セクタ毎の送信電力が制御される。
【０１４１】
対端末アンテナ５１０は、端末１０７との間の上り及び下り無線通信を実施するためのアンテナであり、リピータセクタ毎にアンテナを具備する。リピータセクタ毎に複数のアンテナを具備することで、リピータセクタ内のマルチアンテナ通信にも対応することができる。
【０１４２】
上りスイッチ５１２は、スイッチ及びマルチプレクサで構成され、端末側の受信セクタと基地局側の送信セクタとの接続を切り替え、スイッチ出力を合成する役割を持つ。上りスイッチ５１２の構成は下りスイッチ５０７と同じであり、入出力制御装置５０２によって制御される。
【０１４３】
図１７は、本発明の第１の実施形態における状態測定装置５０６の構成を示す図である。
【０１４４】
状態測定装置５０６は、基地局１０１からの下り受信信号に対するリピータセクタ毎の低ノイズアンプ５０５出力に対し、各々ＡＤＣ５１４によってアナログデジタル変換を実行した後、同期装置５１５によるマッチドフィルタを用いたフレーム同期処理を実行し、フレーム同期を確立した受信信号をセルサーチ装置５１６に入力する。
【０１４５】
ＣＤＭＡ受信機の場合、セルサーチ装置５１６は、基地局セクタ固有の拡散符号を変えながらマッチドフィルタによる相関演算を実行し、最も計算値が大きかった基地局セクタのＩＤをメモリ５１７に記録する。ＯＦＤＭ受信機の場合、セルサーチ装置５１６は、ＦＦＴ演算によって周波数領域に変換した後、基地局１０１が送信する基地局セクタ内への報知信号から基地局セクタ固有のＩＤを読み出し、メモリ５１７に記録する。以上のマッチドフィルタ及びＦＦＴ演算は、論理回路、ＣＰＵ又はＤＳＰなどで実現できる。
【０１４６】
メモリ５１７への記録の際、例えば図１０Ｂのようにリピータセクタ毎に基地局セクタＩＤが記録される。
【０１４７】
図１８は、本発明の第１の実施形態におけるリピータ１０８内部のスイッチ周辺の構成を示す説明図である。
【０１４８】
具体的には、図１８は、下りスイッチ５０７及び上りスイッチ５１２周辺の構成を示す。
【０１４９】
低ノイズアンプ５０５又は５１１の出力は、各リピータセクタでの受信信号である。
【０１５０】
スイッチ５１８は、受信側リピータセクタと送信側リピータセクタとの接続を切り替える。具体的には、各スイッチ５１８は、各受信側リピータセクタと各送信リピータセクタとの間で通信される信号の通過又は遮断を制御する。各スイッチ５１８は、「ＯＮ」又は「ＯＦＦ」のいずれか一方の状態である。「ＯＮ」状態のスイッチ５１８は信号を通過させるが、「ＯＦＦ」状態のスイッチ５１８は信号を遮断する。
【０１５１】
マルチプレクサ５１９は、複数のスイッチ５１８の出力を合成する。マルチプレクサ５１９各々の出力は、送信側リピータセクタの出力に相当し、リピータセクタ毎のパワーアンプ５０８又は５１３を通して各リピータセクタの送信アンテナから送信される。
【０１５２】
図１９Ａ及び図１９Ｂは、本発明の第１の実施形態のリピータ１０８におけるスイッチ５１８の切替例を示した表である。
【０１５３】
図４Ａ及び図４Ｂで示した例において、下り通信をする場合の例が図１９Ａ、上り通信をする場合の例が図１９Ｂである。
【０１５４】
下り通信の場合、複数のリピータセクタにおける受信信号のうち、増幅出力したい受信信号（基地局送信信号に相当）は１つであるため、図１９Ａに示す通り、不要な受信リピータセクタに関するスイッチをＯＦＦとしている。図１９Ａの通りにスイッチを制御することで、リピータ１０８は、受信側（すなわち基地局側）リピータセクタ＃１で受信した信号を、送信側（すなわち端末側）リピータセクタ全てに分配することによって、全方位に送信することができる。
【０１５５】
上り通信の場合、図１９Ｂに示す通りにスイッチを制御することで、リピータ１０８は、受信側（すなわち端末側）の全てのリピータセクタで受信した信号をマルチプレクサで合成し、送信側（すなわち基地局側）リピータセクタ＃１から送信する。これによって、送信側リピータセクタ＃２及び＃３の方位に位置する基地局に対する不要な干渉放射を防ぐことができる。
【０１５６】
なお、上り通信と下り通信の２通りについて、スイッチの接続方法及びパワーアンプ出力の制御方法を以下で述べる。上り通信と下り通信の主な違いは、前者が出力側である１つの基地局側セクタに対して入力側である複数の端末側セクタが接続する場合があるのに対し、後者は出力側である１つの端末側セクタに対して入力側である基地局側セクタが１つしかない点である。つまり、出力に対する入力の接続数が、上り通信では複数あり得るのに対し、下り通信では１のみである。
【０１５７】
図２０は、本発明の第１の実施形態におけるリピータ入出力制御を示すフローチャートである。
【０１５８】
まず、ステップ６０１において、入出力制御装置５０２は、リピータ制御装置２０１から制御情報を受信するのを待つ。
【０１５９】
次に、ステップ６０２において、入出力制御装置５０２は、受信した制御情報から図１４Ａ又は図１４Ｂに示されているフォーマットに従い、カバーエリア拡大の対象となる基地局側のリピータセクタＡを選択する。図１４Ａの例では、制御情報に示された番号によって識別されるリピータセクタが、そのままリピータセクタＡとして選択される。図１４Ｂの例では、出力増大と明示されたセクタの番号によって識別されるリピータセクタが、リピータセクタＡとして選択される。
【０１６０】
例えば、図１４Ａに示すようにリピータセクタ＃１がリピータセクタＡとして選択される場合、リピータセクタ＃１が最も強く受信する基地局セクタ（図１０Ａの例によれば、ＩＤ「５００」によって識別される基地局セクタ）のカバーエリアが拡大される。具体的には、下り通信において、その基地局セクタからリピータセクタ＃１が受信した信号を、リピータ１０８が増幅して送信する範囲が、拡大される。さらに具体的には、そのように送信範囲が拡大されるように、リピータ内のスイッチ５０７が、切り替えられる（ステップ６０４〜ステップ６０９）。さらに、上記の下り通信と対称の上りの通信が実現されるように、リピータ１０８内のスイッチ５１２が切り替えられる（ステップ６１０〜ステップ６１５）。
【０１６１】
ステップ６０３において、入出力制御装置５０２は、ステップ６０２で決定したリピータセクタＡと新たに接続する端末側のリピータセクタＢを選択する。選択方法については、図２１Ａから図２１Ｄに関する説明で後述する。
【０１６２】
ステップ６０４からステップ６０９において、入出力制御装置５０２は、下り通信を制御する。本実施形態の入出力制御装置５０２から見て、入力が基地局側リピータセクタ、出力が端末側リピータセクタである。
【０１６３】
ステップ６０４において、入出力制御装置５０２は、上記のリピータセクタＢのパワーアンプ出力を下げることができるか否かを判定する。具体的には、次の２点の条件が共に満たされる場合、出力を下げることができると判定される。
【０１６４】
（ａ） パワーアンプ出力が最小値より大きい
（ｂ） リピータセクタＢがリピータセクタＡとの間で未接続
【０１６５】
ステップ６０４の結果がＹｅｓの場合（すなわちパワーアンプ出力を下げることができる場合）、ステップ６０５において、入出力制御装置５０２は、リピータセクタＢのパワーアンプ出力を下げる。ここで、パワーアンプ出力を一度に最大値から最小値に下げると、システムとして破綻することは無いが、リピータを頼りに基地局と接続していた端末が急に接続先の基地局をロストするため、回線が切断される可能性がある。つまり、サービスの品質が低下するため、そのように出力を一度に下げることは好ましくない。一方、徐々に出力を下げて（例えば１秒間に１ｄＢ）自然に端末のハンドオフを誘うのが望ましい実施形態である。
【０１６６】
なお、ステップ６０４の結果がＮｏの場合、入出力制御装置５０２は、ステップ６０５を実行しない。
【０１６７】
ステップ６０６において、入出力制御装置５０２は、リピータセクタＢの出力を下げる余地があるか否かを判定する。判定内容自体はステップ６０４と同じだが、ステップ６０５の結果が反映される点が異なる。具体的には、リピータセクタＢのパワーアンプ出力が最小である場合、それ以上リピータセクタＢの出力を下げる余地がないと判定される。
【０１６８】
ステップ６０６において、リピータセクタＢの出力を下げる余地がないと判定された場合、ステップ６０７において、入出力制御装置５０２は、リピータセクタＢに入力されるスイッチ５０７を、リピータセクタＡとのみ接続するよう切り替える。
【０１６９】
なお、ステップ６０６においてリピータセクタＢの出力を下げる余地があると判定された場合、入出力制御装置５０２は、ステップ６０７を実行しない。
【０１７０】
ステップ６０８において、入出力制御装置５０２は、リピータセクタＢのパワーアンプ５０８の出力を上げることができるか否かを判定する。具体的には、次の２点の条件が共に満たされる場合、出力を上げることができると判定される。
【０１７１】
（ｃ） パワーアンプ出力が最大値より小さい
（ｄ） リピータセクタＢがリピータセクタＡと接続中
【０１７２】
ステップ６０８の結果がＹｅｓの場合、ステップ６０９において、入出力制御装置５０２は、リピータセクタＢのパワーアンプ５０８の出力を上げる。ここで、パワーアンプ出力を一度に最小値から最大値に上げると、リピータ装置周囲の端末にとって急激に干渉が増加して見えるため、急増した干渉に適応するまで通信が不通になる恐れがあり好ましくない。ステップ６０５と同様、徐々に出力を上げて（例えば１秒間に１ｄＢ）自然に端末のハンドオフを誘うのが望ましい実施形態である。
【０１７３】
なお、ステップ６０８の結果がＮｏの場合、入出力制御装置５０２は、ステップ６０９を実行しない。
【０１７４】
ステップ６１０からステップ６１５において、入出力制御装置５０２は、上り通信を制御する。本実施形態の入出力制御装置５０２から見て、入力が端末側リピータセクタ、出力が基地局側リピータセクタである。
【０１７５】
ステップ６１０において、入出力制御装置５０２は、上記のリピータセクタＡのパワーアンプ５１３の出力を下げることができるか否かを判定する。具体的には、次の３点の条件が全て満たされる場合、出力を下げることができると判定される。
【０１７６】
（ｅ） パワーアンプ出力が最小値より大きい
（ｆ） リピータセクタＡがリピータセクタＢと未接続
（ｇ） リピータセクタＡがリピータセクタＢ以外の端末側リピータセクタと未接続
【０１７７】
条件（ｆ）及び（ｇ）は、リピータセクタＡが端末側のリピータセクタと一切接続されていない場合にのみパワーアンプ出力を下げられることを意味する。条件（ｇ）が満たされない状態でパワーアンプ出力を下げると、制御対象（すなわちリピータセクタＡ、リピータセクタＢ、及びリピータセクタＢが元々接続している基地局側リピータセクタＣ）以外のリピータセクタを介した通信を必要以上に不安定にするため望ましくない。
【０１７８】
仮に条件（ｇ）を除外すると、リピータセクタＡの出力電力制御によって、リピータセクタＢ以外の端末側リピータセクタからリピータセクタＡ経由で基地局に到達する伝送路の伝搬減衰が徐々に大きくなるのと等価の状態となる。その結果、リピータセクタＢ以外の端末側リピータセクタを用いて上り通信をしていた端末が一斉にハンドオフをするため、ハンドオフ時間の遅延時間増又は回線切断の可能性が高くなる。よって、条件（ｇ）を除外することは好ましくない。
【０１７９】
ステップ６１０の結果がＹｅｓの場合（すなわち、リピータセクタＡのパワーアンプ５１３の出力を下げることができると判定された場合）、ステップ６１１において、入出力制御装置５０２は、リピータセクタＡのパワーアンプ出力を下げる。ここで、パワーアンプ出力を一度に最大値から最小値に下げると、ステップ６０５と同様、リピータを頼りに基地局と接続していた端末の回線が切断される可能性がある。つまり、サービスの品質が低下するため好ましくない。一方、徐々に出力を下げて（例えば１秒間に１ｄＢ）自然に端末のハンドオフを誘うのが望ましい実施形態である。
【０１８０】
なお、ステップ６１０の結果がＮｏの場合、入出力制御装置５０２は、ステップ６１１を実行しない。
【０１８１】
ステップ６１２において、入出力制御装置５０２は、リピータセクタＡの出力を下げる余地があるか否かを判定する。判定内容自体はステップ６１０と同じだが、ステップ６１１の結果が反映される点が異なる。具体的には、リピータセクタＡのパワーアンプ出力が最小である場合、それ以上リピータセクタＡの出力を下げる余地がないと判定される。
【０１８２】
ステップ６１２においてリピータセクタＡの出力を下げる余地がないと判定された場合、ステップ６１３において、入出力制御装置５０２は、リピータセクタＡに入力されるリピータセクタＢのスイッチ５１２を未接続（すなわちＯＦＦ）から接続（すなわちＯＮ）へ切り替える。
【０１８３】
なお、ステップ６１２においてリピータセクタＡの出力を下げる余地があると判定された場合、入出力制御装置５０２は、ステップ６１３を実行しない。
【０１８４】
ステップ６１４において、入出力制御装置５０２は、リピータセクタＡのパワーアンプ５１３の出力を上げることができるか否かを判定する。具体的には、次の２点の条件が共に満たされる場合、出力を上げることができると判定される。
【０１８５】
（ｈ） パワーアンプ出力が最大値より小さい
（ｊ） リピータセクタＡがリピータセクタＢと接続中
【０１８６】
ステップ６１４の結果がＹｅｓである場合（すなわち、出力を上げることができると判定された場合）、ステップ６１５において、入出力制御装置５０２は、リピータセクタＡのパワーアンプ５１３の出力を上げる。ここで、パワーアンプ出力を一度に最小値から最大値に上げると、基地局にとって急激に干渉が増加して見えるため、増加した干渉に適応するまで通信が不通になる恐れがあり好ましくない。ステップ６１１と同様、徐々に出力を上げて（例えば１秒間に１ｄＢ）自然に端末のハンドオフを誘うのが望ましい実施形態である。
【０１８７】
ステップ６１５が終了すると、処理はステップ６０１に戻る。
【０１８８】
なお、ステップ６１４の判定の結果がＮｏである場合、入出力制御装置５０２は、ステップ６１５を実行せずにステップ６０１に戻る。
【０１８９】
図２１Ａから図２１Ｄは、本発明の第１の実施形態におけるリピータ１０８の下り通信側の入出力制御の例を示す説明図である。
【０１９０】
図２１Ａは、リピータ１０８の各セクタ（リピータセクタ）が、どの基地局セクタからの信号を最も強く受信しているかを示す表であり、すなわち、状態測定装置５０６による測定結果である。
【０１９１】
図２１Ａの例では、基地局側セクタ＃１（すなわち、下り通信の際に基地局１０１からの信号を受信するリピータセクタ＃１）が、ＩＤ「５００」によって識別される基地局セクタからの信号を最も強く受信する。基地局側セクタ＃２及び＃３は、それぞれ、ＩＤ「３８４」及び「６４」によって識別される基地局セクタからの信号を最も強く受信する。
【０１９２】
図２１Ｂは、下り通信の際の、リピータ１０８内の各端末側セクタの出力電力、及び、各端末側セクタと各基地局側セクタとの接続状況を示した表である。この図の例では、全ての端末側セクタの出力電力は１００［ｍＷ］であり、かつ、全ての端末側セクタが基地局側セクタ＃１（基地局セクタＩＤ＝５００）と接続されていることを示す。具体的には、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、リピータ１０８は、１基地局から送信された信号を基地局側セクタ＃１において受信し、その信号を増幅し、増幅された信号を全端末側セクタから全方向に送信する。
【０１９３】
なお、図２１Ｂに記載されたスイッチ５１８の状態は、図１９Ａに記載されたものと一致する。
【０１９４】
図２１Ｃは、基地局側セクタ＃２に関するリピータ出力を増やす場合の制御例を示している。まず、入出力制御装置５０２は、端末側セクタのうち、基地局側セクタ＃２との接続がＯＦＦとなっている端末側セクタを制御候補として選択する。候補が複数ある場合、入出力制御装置５０２は、次の基準に従って端末側セクタを１つに絞り込む。
【０１９５】
・ターゲットとなる基地局側セクタＡと同一方向を向いている端末側セクタ
・ＰＡ（パワーアンプ）出力が、複数の候補の中で最小の端末側セクタ
・図１４Ｂに示す出力制御値が減少を示している基地局セクタＩＤの送信信号を最大電力で受信できる基地局側リピータセクタ（図１０Ａ）と接続されている端末側セクタ
・以上で候補が絞りきれなかった場合はランダムに選択
【０１９６】
第１項は、基地局セクタとリピータセクタＡとが端末を挟み込む状態を実現する。これによって、当該基地局セクタ内における当該基地局セクタの端末での受信電力が向上する。リピータ周辺の基地局セクタ間のトラフィックのバランスが取れている場合、各基地局セクタのセクタ間干渉への耐性が高まるため、本発明における一つの安定形態が実現される（図２２の説明で後述）。
【０１９７】
第２項は、スイッチ切替によるシステムへのインパクトが最も小さいと推定される端末側セクタを制御対象とすることを意味する。下りスイッチ５０７を切り替える際、図２０のフローで示している通り、制御対象のリピータセクタの送信出力を一旦下げるため、元々送信出力が小さいリピータセクタを選択することで、影響を受ける端末の数を最小にする。
【０１９８】
第３項は、リピータ制御装置２０１が、図１４Ｂに示すように出力を減らしてもよい基地局セクタに関する端末側リピータセクタを選択することを意味する。出力を減らしてもよい基地局セクタは、入出力制御装置５０２によって図１０Ａに示す通り基地局側リピータセクタと関連付けられる。「ＯＮ」状態の下りスイッチ５０７によって当該基地局側リピータセクタと接続されている端末側リピータセクタが制御対象となる。
【０１９９】
ここで選択された端末側セクタに関して、入出力制御装置５０２は、以下の手順で入出力を制御する。
【０２００】
(i)当該端末側セクタのＰＡ出力を最小にする
(ii)当該端末側セクタと接続中の基地局側セクタとの接続をＯＦＦにする
(iii)当該端末側セクタと新たに接続する基地局側セクタとの接続をＯＮにする
(iv)当該端末側セクタのＰＡ出力を最大にする。
【０２０１】
以上の制御のうち、(i)から(iii)までが実行された結果が図２１Ｃに、(iv)までが実行された結果が図２１Ｄに示されている。図２１Ａと図２１Ｄを併せて考えると、端末側セクタ＃１と＃３は基地局セクタＩＤ＝５００のリピータとして、端末側セクタ＃２は基地局セクタＩＤ＝３８４のリピータとして動作することになる。
【０２０２】
図２２は、本発明の第１の実施形態におけるリピータ１０８の安定形態の一例を示す説明図である。
【０２０３】
リピータ１０８は、各リピータセクタ１１０−１、１１０−２及び１１０−３において、対向する基地局セクタ（すなわち、基地局セクタ１０３−１、１０３−２及び１０３−３）に関する無線信号を各々増幅する。リピータ１０８で受信される、又は送信される信号は、指向性アンテナによって相互干渉を抑圧しているため、各基地局セクタ又は各基地局セクタと通信している各端末において、他基地局セクタからの干渉を抑えることができる。基地局セクタ間でトラフィックバランスが取れている場合は、図２２の状態とすることが望ましい。
【０２０４】
図２３Ａから図２３Ｄは、本発明の第１の実施形態におけるリピータ１０８の上り通信側の入出力制御の例を示す説明図である。
【０２０５】
図２３Ａは、図２１Ａと同じものであり、リピータの各セクタ（リピータセクタ）が、どの基地局セクタからの信号を最も強く受信しているかを示す表（すなわち、状態測定装置５０６での測定結果）である。
【０２０６】
図２３Ｂは、リピータ内の各基地局側セクタの出力電力と、端末側セクタとの接続状況を示した表である。この図の例では、全ての端末側セクタが基地局側セクタ＃１に接続され、基地局側セクタ＃１の出力電力は１００［ｍＷ］で、他の基地局側セクタの出力は０［ｍＷ］であることを示す。具体的には、図２３Ｂの例は、図４Ａ及び図４Ｂで示している下り方向の例で、通信方向を示す矢印を全て反転させた場合に相当する。すなわち、図２３Ｂは、リピータ１０８が全方向から受信される端末送信信号をリピータ内部で多重化し、１つの基地局へのみ増幅送信する状態を表している。
【０２０７】
なお、図２３Ｂに記載されたスイッチ５１８の状態は、図１９Ｂに記載されたものと一致する。
【０２０８】
図２３Ｃは、基地局側セクタ＃２に関するリピータ出力を増やす場合の制御例を示している。まず、端末側セクタのうち、基地局側セクタ＃２との接続がＯＦＦとなっている端末側セクタを制御候補として選択する。ここでの選択は、上り下りの通信対称性から、図２１Ｃの下り通信側で実施した結果をそのまま採用する。
【０２０９】
ここで選択された端末側セクタに関係する基地局側セクタについて、以下の手順で入出力を制御する。
【０２１０】
(I)当該端末側セクタと接続中の基地局側セクタのＰＡ出力を最小にする
(II)当該端末側セクタと接続中の基地局側セクタとの接続をＯＦＦにする
(III)当該端末側セクタと新たに接続する基地局側セクタとの接続をＯＮにする
(IV)新規接続した基地局側セクタのＰＡ出力を最大にする。
【０２１１】
以上の制御のうち、(I)から(III)までが実行された結果が図２３Ｃに、(IV)までが実行された結果が図２３Ｄに示されている。図２３Ａと図２３Ｄを併せて考えると、端末側セクタ＃１と＃３は基地局側セクタ＃１を介して基地局セクタＩＤ＝５００のリピータとして、端末側セクタ＃２は基地局側セクタ＃２を介して基地局セクタＩＤ＝３８４のリピータとして動作することになる。
【０２１２】
なお、上記(I)の手順において、当該端末側セクタ以外とも上記基地局側セクタが接続している場合、図２０のステップ６１０で説明した通り、ＰＡ出力を最小化できない場合がある。その状態で上記(II)の手順を実施すると、当該端末側セクタを介して通信していた端末が基地局を急にロストするため、回線切断による品質低下が懸念される。
【０２１３】
次に、この懸念を回避するための第２の実施形態について説明する。
【０２１４】
以下に説明する相違点を除いて、第２の実施形態は、第１の実施形態と同じである。
【０２１５】
図２４は、本発明の第２の実施形態におけるリピータ内部のスイッチ周辺の構成を示す説明図である。
【０２１６】
第２の実施形態の基本的な構成は図１８に示す第１の例と似ているが、第２の実施形態のリピータ１０８は、スイッチ５１８の代わりに可変減衰器（アッテネータ）５２０を備える。アッテネータ５２０は、スイッチ５１８が接続をＯＮからＯＦＦ（又はＯＦＦからＯＮ）に切り替えるのに対して、減衰量を連続的に（又は段階的に）変化させることによって、受信側リピータセクタと送信側リピータセクタとの接続を切り替える。これによって、端末１０７による突然の基地局ロストが防止されるため、上記の回線切断による品質低下の懸念は回避される。
【０２１７】
図２５は、本発明の第２の実施形態のリピータ入出力制御を示すフローチャートである。
【０２１８】
第１の実施形態の制御（図２０）との違いは、上り通信側のステップ６１３の代わりにステップ６１６が実行される点である。つまり、上り通信側はアッテネータの構成（図２４）、下り通信側はスイッチの構成（図１８）が採用される。
【０２１９】
ステップ６１６において、入出力制御装置５０２は、ステップ６０３で選択された端末側セクタＢと、それに接続されている基地局側セクタと、を接続しているアッテネータ５２０の減衰量を最大化し、ステップ６０２で選択された基地局側セクタＡと上記端末側セクタＢとを接続するアッテネータ５２０の減衰量を最小化する。これによって、端末側セクタＢは、接続先となる基地局側セクタを切り替える。ここで、減衰量の急激な切替は、既に述べている通り急激な干渉増加または基地局ロストを招くため望ましくない。徐々に減衰量を変化させて（例えば１秒間に１ｄＢ）自然に端末のハンドオフを誘うのが望ましい実施形態である。
【０２２０】
図２６Ａから図２６Ｄは、本発明の第２の実施形態のリピータ１０８の上り通信側の入出力制御の例を示す説明図である。
【０２２１】
図２６Ａは、図２３Ａと同じもので、リピータの各セクタ（リピータセクタ）が、どの基地局セクタからの信号を最も強く受信しているかを示す表であり、状態測定装置５０６での測定結果である。
【０２２２】
図２６Ｂは、リピータ内の各基地局側セクタの出力電力、及び、各基地局側セクタと各端末側セクタとの接続状況を示した表である。この図の例は、全ての端末側セクタが基地局側セクタ＃１に接続され、基地局側セクタ＃１の出力電力は１００［ｍＷ］で、他の基地局側セクタの出力は０［ｍＷ］であることを示す。
【０２２３】
図２６Ｃは、基地局側セクタ＃２に関するリピータ出力を増やす場合の制御例を示している。まず、端末側セクタのうち、基地局側セクタ＃２との接続がアッテネータ５２０の減衰量が最大となっている端末側セクタを制御候補として選択する。ここでの選択は、上り下りの通信対称性から、図２１Ｃの下り通信側で実施した結果をそのまま採用する。
【０２２４】
ここで選択された端末側セクタに関係する基地局側セクタについて、以下の手順で入出力を制御する。この(II),(III)の制御例については、上記(I)から(IV)のタイムラインと併せて図２８に示す。
【０２２５】
(I)当該端末側セクタと接続中の基地局側セクタのＰＡ出力を最小にする
(II)当該端末側セクタと接続中の基地局側セクタとの接続アッテネータの減衰量を最大にする
(III)当該端末側セクタと新たに接続する基地局側セクタとの接続アッテネータの減衰量を最小にする
(IV)新規接続した基地局側セクタのＰＡ出力を最大にする。
【０２２６】
以上の制御のうち、(II)及び(III)が実行された結果が図２６Ｃに、さらに(IV)が実行された結果が図２６Ｄに示されている。結果として、第１の実施例（図２３Ｄ）と同じ結果が得られている。
【０２２７】
図２８は、本発明の第２の実施形態におけるアッテネータの制御の説明図である。
【０２２８】
具体的には、図２８は、図２５のステップ６１６及びその前後におけるアッテネータ５２０の減衰量の変化を示す。入出力制御装置５０２は、減衰量が図２８に示すとおりに変化するように、各アッテネータ５２０を制御する。
【０２２９】
ステップ６１６が開始される前、端末側セクタ＃２と基地局側セクタ＃１とを接続するアッテネータ５２０の減衰量は０ｄＢである。一方、端末側セクタ＃２と基地局側セクタ＃２とを接続するアッテネータ５２０の減衰量は、１００ｄＢである。この状態は、上記の(I)が実行された結果に相当する。
【０２３０】
ステップ６１６が開始されると、入出力制御装置５０２は、端末側セクタ＃２と基地局側セクタ＃１とを接続するアッテネータ５２０の減衰量を、所定の変化率で（例えば、１秒間に１ｄＢずつ）増加させる。この処理は、上記の(II)に相当する。
【０２３１】
端末側セクタ＃２と基地局側セクタ＃１とを接続するアッテネータ５２０の減衰量が１００ｄＢに達すると、入出力制御装置５０２は、その減衰量を維持しつつ、さらに、端末側セクタ＃２と基地局側セクタ＃２とを接続するアッテネータ５２０の減衰量を、所定の変化率で（例えば、１秒間に１ｄＢずつ）減少させる。この処理は、上記の(III)に相当する。
【０２３２】
端末側セクタ＃２と基地局側セクタ＃２とを接続するアッテネータ５２０の減衰量が０ｄＢに達した時点で、ステップ６１６が終了する。その後、入出力制御装置５０２は、各アッテネータ５２０の減衰量を維持する。この状態は、上記の(IV)が実行された結果に相当する。
【産業上の利用可能性】
【０２３３】
本発明を、無線通信システム、特にセルラシステムに利用することによって、少ない基地局配置でサービスの面展開が可能になる。さらに、基地局間のロードバランスを図ることで、端末装置間のサービス満足度を均等化し、かつ基地局設置の投資費用対効果を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【０２３４】
【図１】本発明の第１の実施形態の無線通信システムの一例を示す説明図である。
【図２Ａ】従来の無線通信システムの第１の問題点を示す説明図である。
【図２Ｂ】従来の無線通信システムの第２の問題点を示す説明図である。
【図３Ａ】本発明の第１の実施形態による無線通信システムの説明図である。
【図３Ｂ】本発明の第１の実施形態による無線通信システムの負荷分散改善の例を示す説明図である。
【図４Ａ】本発明の第１の実施形態によるリピータの対基地局指向性ビームの出力例を示す説明図である。
【図４Ｂ】本発明の第１の実施形態によるリピータの対端末指向性ビームの出力例を示す説明図である。
【図５Ａ】本発明の第１の実施形態における無線通信路の一例を示す説明図である。
【図５Ｂ】本発明の第１の実施形態における２種類の受信信号の受信タイミング差について説明する図である。
【図６Ａ】本発明の第１の実施形態の効果を示す説明図である。
【図６Ｂ】本発明の第１の実施形態の効果を示す説明図である。
【図７】本発明の第１の実施形態によるカバーエリア増大の定量評価結果の例を示す説明図である。
【図８】本発明の第１の実施形態のネットワーク構成を示す説明図である。
【図９】本発明の第１の実施形態による制御シーケンスを示す説明図である。
【図１０Ａ】本発明の第１の実施形態において送信されるリピータ状態情報のフォーマットの例を示す説明図である。
【図１０Ｂ】本発明の第１の実施形態において記録されるリピータ状態情報のフォーマットの例を示す説明図である。
【図１１Ａ】本発明の第１の実施形態において送信されるトラフィック情報のフォーマットの第１の例を示す説明図である。
【図１１Ｂ】本発明の第１の実施形態において送信されるトラフィック情報のフォーマットの第２の例を示す説明図である。
【図１２Ａ】本発明の第１の実施形態において記録されるトラフィック情報のフォーマットの第１の例を示す説明図である。
【図１２Ｂ】本発明の第１の実施形態において記録されるトラフィック情報のフォーマットの第２の例を示す説明図である。
【図１３】本発明の第１の実施形態によるリピータ制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図１４Ａ】本発明の第１の実施形態によるリピータへの制御情報送信フォーマット例を示す説明図である。
【図１４Ｂ】本発明の第１の実施形態によるリピータへの制御情報送信フォーマット例を示す説明図である。
【図１５】本発明の第１の実施形態のリピータの動作示すフローチャートである。
【図１６】本発明の第１の実施形態におけるリピータの装置構成を示すブロック図である。
【図１７】本発明の第１の実施形態における状態測定装置の構成を示す図である。
【図１８】本発明の第１の実施形態におけるリピータ内部のスイッチ周辺の構成を示す説明図である。
【図１９Ａ】本発明の第１の実施形態のリピータにおけるスイッチの切替例を示した表である。
【図１９Ｂ】本発明の第１の実施形態のリピータにおけるスイッチの切替例を示した表である。
【図２０】本発明の第１の実施形態におけるリピータ入出力制御を示すフローチャートである。
【図２１Ａ】本発明の第１の実施形態におけるリピータの下り通信側の入出力制御の例を示す説明図である。
【図２１Ｂ】本発明の第１の実施形態におけるリピータの下り通信側の入出力制御の例を示す説明図である。
【図２１Ｃ】本発明の第１の実施形態におけるリピータの下り通信側の入出力制御の例を示す説明図である。
【図２１Ｄ】本発明の第１の実施形態におけるリピータの下り通信側の入出力制御の例を示す説明図である。
【図２２】本発明の第１の実施形態におけるリピータの安定形態の一例を示す説明図である。
【図２３Ａ】本発明の第１の実施形態におけるリピータの上り通信側の入出力制御の例を示す説明図である。
【図２３Ｂ】本発明の第１の実施形態におけるリピータの上り通信側の入出力制御の例を示す説明図である。
【図２３Ｃ】本発明の第１の実施形態におけるリピータの上り通信側の入出力制御の例を示す説明図である。
【図２３Ｄ】本発明の第１の実施形態におけるリピータの上り通信側の入出力制御の例を示す説明図である。
【図２４】本発明の第２の実施形態におけるリピータ内部のスイッチ周辺の構成を示す説明図である。
【図２５】本発明の第２の実施形態のリピータ入出力制御を示すフローチャートである。
【図２６Ａ】本発明の第２の実施形態のリピータの上り通信側の入出力制御の例を示す説明図である。
【図２６Ｂ】本発明の第２の実施形態のリピータの上り通信側の入出力制御の例を示す説明図である。
【図２６Ｃ】本発明の第２の実施形態のリピータの上り通信側の入出力制御の例を示す説明図である。
【図２６Ｄ】本発明の第２の実施形態のリピータの上り通信側の入出力制御の例を示す説明図である。
【図２７】本発明の第１の実施形態において送信されるリピータ状態情報のフォーマットの別の例を示す説明図である。
【図２８】本発明の第２の実施形態におけるアッテネータの制御の説明図である。
【符号の説明】
【０２３５】
１０１ 基地局
１０２ セル
１０３ 基地局のセクタ
１０４ 基地局制御装置
１０５ ＰＤＳＮ（Packet Data Serving Node）
１０６ ＩＰネットワーク
１０７ 端末
１０８ リピータ
１０９ リピータのカバーエリア
１１０ リピータのセクタ（基地局側）
１１１ リピータのセクタ（端末側）
２０１ リピータ制御装置
３０１−３０９ リピータ制御装置の動作フローにおけるステップ
４０１−４０７ リピータ装置の動作フローにおけるステップ
５０１ リピータ装置内のネットワークＩ／Ｆ
５０２ リピータ装置内の入出力制御装置
５０３ リピータ装置内の基地局側セクタアンテナ群
５０４ リピータ装置内の基地局側デュプレクサ
５０５ リピータ装置内の下り通信用低ノイズアンプ
５０６ リピータ装置内の状態測定装置
５０７ リピータ装置内の下り通信用スイッチ部
５０８ リピータ装置内の下り通信用パワーアンプ
５０９ リピータ装置内の端末側デュプレクサ
５１０ リピータ装置内の端末側セクタアンテナ群
５１１ リピータ装置内の上り通信用低ノイズアンプ
５１２ リピータ装置内の上り通信用スイッチ部
５１３ リピータ装置内の上り通信用パワーアンプ
５１４ 状態測定装置５０６内のＡＤコンバータ
５１５ 状態測定装置５０６内のフレーム同期装置
５１６ 状態測定装置５０６内のセルサーチ装置
５１７ 状態測定装置５０６内のメモリ
５１８ リピータ装置内の上り／下り通信用スイッチ
５１９ リピータ装置内の上り／下り通信用マルチプレクサ
５２０ リピータ装置内の上り／下り通信用可変減衰器
６０１−６１６ 入出力制御装置５０２の動作フローにおけるステップ
【技術分野】
【０００１】
本願明細書に開示される技術は、リピータ装置及びリピータ制御装置を構成要素として含む無線通信システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最初に、無線移動通信システムの背景について説明する。
【０００３】
無線通信システムにおいて、バックボーンネットワークに接続されている基地局装置と、無線Ｉ／Ｆのみを有する端末装置とが無線でデータ信号（音声信号も含む）を伝送する。
【０００４】
この無線部分のインターフェース規格として、例えばＵＭＢ（Ultra Mobile Broadband）が挙げられる。ＵＭＢはいわゆる第３．９世代の移動通信方式に属する。規格文書内では、データ信号、制御信号などの送信方法の約束事が基地局、端末毎に規定されている。
【０００５】
ＵＭＢは、データ信号及び制御信号を伝送するために、ＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiple Access）方式、及びＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）方式を採用しているが、ＣＤＭＡ信号はＤＦＴ（Discrete Fourier Transform）を実施後にＯＦＤＭＡのリソースブロックにマッピングされるため、ＯＦＤＭＡベースのシステムと考えて差し支えない。ＵＭＢと同世代の通信方式であるＬＴＥ（Long Term Evolution）でもＯＦＤＭＡ方式を採用しており、ＯＦＤＭＡ方式は第３．９世代以降の主流となっている。
【０００６】
２００８年現在、第４世代と位置づけられるＩＭＴ−Ａｄｖａｎｃｅｄに関する規格の標準化活動が本格化し始めた。第３．９世代を第４世代へのマイグレーション世代と捉えると、通信方式はＯＦＤＭＡになる可能性が高い。
【０００７】
標準化活動に先立ち、２００７年にＷＲＣ０７（World Radiocommunication Conference 2007）で第４世代移動通信向けの周波数帯域割り当てが決定した。目玉は、上り下り双方で１００ＭＨｚの帯域幅を確保できる３．５ＧＨｚ帯である。
【０００８】
第３．９世代も含めた従来の移動通信方式においては、８００ＭＨｚ帯と２ＧＨｚ帯の利用が主流であった。これに対し、３．５ＧＨｚ帯は高い周波数帯であり、電波の伝搬距離が短くなると懸念される。つまり、従来通りの移動通信システムのカバーエリアを確保するためには、基地局を従来の数倍設置する必要がある。
【０００９】
次に、リピータ装置の背景について説明する。
【００１０】
基地局装置を敷き詰めたセルラシステムにおいて、しばしば電波の到達が困難なエリア（不感地帯）が生じる。地下街、屋内、ビル街において不感地帯は発生しやすい。この問題を解消するために、基地局との電波を中継するリピータ装置が設置される。
【００１１】
リピータ装置の実現方法として、原理的には、ディジタル信号処理を実施することによって不要な干渉を取り除く方法、又は、一旦パケットをデコードして送信信号を再構成して送信することによってリピータ装置の性能を高める方法は可能である。しかし、信号のバッファリングや繰り返し処理によって処理時間が長くなるため、基地局と端末が直接通信する信号に対し、数フレームから数十フレーム遅延する。この遅延によって、例えばＨｙｂｒｉｄ ＡＲＱの再送要求が間に合わなくなり、移動通信の無線インターフェース規格（ＵＭＢなど）の要求を達成できなくなる。よって、リピータ装置としては、ＲＦ信号を増幅する方式が一般的である。
【００１２】
特許文献１では、指向性アンテナを具備したリピータ装置が開示されている。リピータ装置に対して、中継増幅すべき所望信号と、増幅すべきでない干渉信号とが到来するが、指向性アンテナによって不要な干渉を抑圧して中継増幅することができる。
【００１３】
非特許文献１には、セル間の干渉を低減する技術が記載されている。
【００１４】
非特許文献２には、セクタ間の干渉を制御する技術が記載されている。
【特許文献１】特開２００５−２５２９３８号公報
【非特許文献１】3GPP2, C30-20060327-023R2, Naga Bhushan, "QUALCOMM Proposal for 3GPP2 Air Interface Evolution Phase 2, Rev. 2", pp.125, 2006/3
【非特許文献２】3GPP2, C.S0084-001-0, Version 2.0, "Physical Layer for Ultra Mobile Broadband (UMB) Air Interface Specification", pp.4-41, 2007/8
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明の最大の目的は、コストの掛かる基地局の設置数を減らすことである。
【００１６】
基地局の設置数を減らすことで生じる問題は、（１）カバーエリアの減少、（２）端末当たりのスループット低下、の２点である。（１）の問題は、リピータ装置を設置することで解消できる。（２）の問題は、さらに２つの問題、すなわち、（Ａ）基地局数の絶対数不足によるスループット低下、（Ｂ）基地局の端末接続数増加に伴うスループット低下、に分類できる。
【００１７】
本発明において（Ａ）の問題解消は範疇外である。（Ａ）の問題を解消するには基地局を増設すればよい。（Ｂ）の問題は、工夫によって解消することができ、本発明が解決しようとする課題である。
【００１８】
（Ｂ）の問題をもう少し詳しく説明する。端末当たりのスループットは、端末が基地局の全通信リソースを占有した場合のスループットを占有率で按分した結果である。占有率は基地局に接続する端末数に反比例する。つまり、基地局に接続する端末数が増加するほど端末当たりのスループットは低下する。
【００１９】
基地局に接続する端末数は基地局間で不均一なので、基地局間で端末数を均一にすれば、元々接続端末数が多かった基地局に接続していた端末のスループットが向上する。その結果、少数の端末はスループットが低下するが、多数の端末はスループットが改善する。
【００２０】
また、基地局に接続する端末数は時間と共に変動するため、接続環境に適応して均一化するよう制御する必要がある。
【００２１】
まとめると、本発明で解決しようとする課題は以下の３点である。
【００２２】
・設置基地局数の減少をカバーするためのリピータ装置活用
・基地局間で接続端末数を均一化すること
・時間変化する接続端末数に適応した均一化の制御を実施すること
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本願で開示する代表的な発明は、複数の基地局と、リピータ装置と、を備える無線通信システムにおいて、前記リピータ装置は、前記複数の基地局の少なくとも一つから受信した無線信号を増幅して送信し、前記各基地局のトラフィック量に基づいて、前記無線信号を送信する範囲を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の一実施形態の無線通信システム及びリピータ装置によれば、基地局間の接続端末数を動的に均一化することができる。その結果、少数の端末のスループット低下は招くものの、多数の端末のスループットを改善できる。また、基地局間で負荷が均一化されるため、無稼動又はそれに近い遊休基地局を減らすことができ、基地局設置費用に対する効果を高めることができる。さらに、リピータ装置の導入によって設置基地局数を減らすことができ、システム構築に要する費用を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
無線通信システムでリピータを用いることで、基地局のカバーエリア増大及び基地局間の負荷分散を実現する方法を提供する。
【００２６】
図１は、本発明の第１の実施形態による無線通信システムの一例を示す説明図である。
【００２７】
基地局（ＢＳ）１０１はセル１０２のエリア（図１の例では、太線で囲まれた領域）をカバーし、セル１０２内は複数のセクタ１０３（図１の例では、基地局１０１の周囲の三つの六角形の領域）に分割されている。基地局１０１は基地局制御装置（ＢＳＣ）１０４及びＰＤＳＮ（Packet Data Serving Node）１０５を経由して他の基地局又は他の通信システムとデータをやり取りする。基地局１０１は、ＩＰネットワーク１０６を介して他の通信システムとデータを交換する。
【００２８】
図２Ａは、従来の無線通信システムの第１の問題点を示す説明図である。
【００２９】
端末（ＭＳ）１０７は、基地局１０１−２（所望基地局）とデータ通信を実施している。端末１０７は、所望基地局がカバーするセクタ１０３−２の端に位置しているため、下り通信において他の基地局１０１−１及び１０１−３からの干渉を、所望基地局からの無線信号とほぼ等電力で受信することになる。その結果、所望電力対干渉電力比（ＤＵＲ：Desired signal to Undesired signal power ratio）が低下し、伝搬減衰による劣化のほかに、干渉によって通信品質が劣化するという問題が生じる。
【００３０】
無線通信システムでは、端末間の通信容量の平等性を考慮する必要があるが、ＤＵＲの低い端末も含めて平等性を確保するために、システム全体の通信容量を犠牲にする必要がある。これは、システムの効率を考えると好ましくない。
【００３１】
なお、この問題は基地局近傍に位置する端末においては問題とならない。あくまでセクタの境界に位置する端末に関する問題である。この問題を解消するためには、セクタ間又は基地局間の干渉を低減する必要がある。
【００３２】
図２Ｂは、従来の無線通信システムの第２の問題点を示す説明図である。
【００３３】
端末１０７−１は、セクタ１０３−２をＳＳ（Serving Sector）として基地局１０１−２と通信する。同様に、３台の端末１０７−２、１０７−３及び１０７−４はセクタ１０３−１をＳＳとして基地局１０１−１と通信し、４台の端末１０７−５、１０７−６、１０７−７及び１０７−８はセクタ１０３−３をＳＳとして基地局１０１−３と通信している。つまり、図２Ｂは、基地局毎に通信する端末数が異なる例を示している。
【００３４】
端末のスループットは、セクタに所属する端末数の逆数と比例する。つまり、端末数が増加するほど端末当たりのスループットは低下する。その結果、接続するセクタによって端末が受けられるサービス（保証帯域）に分散が生じる問題がある。
【００３５】
また、各端末の保証帯域を同一とすると、セクタ間で稼働率に差が生じる。つまり、保証帯域一定の条件下では、セクタに所属する端末数が少ないほどセクタに空き通信リソースが多数生じることになる。空き通信リソースが多いほど稼働率が低下するため、基地局設置コストに対する稼働率（パフォーマンス）が低下する問題がある。
【００３６】
図２Ａ及び図２Ｂで挙げた問題を解消するために、本発明は、セル間干渉の問題を解消し、かつコストパフォーマンスが高い無線通信システムを提供する。
【００３７】
図３Ａは、本発明の第１の実施形態による無線通信システムの説明図である。
【００３８】
リピータ１０８は、セクタ１０３−１、１０３−２及び１０３−３の境界に設置される。リピータ１０８は、基地局１０１−２からの送信信号を指向性アンテナで受信し、基地局１０１−１及び１０１−３からの信号をその指向性アンテナでゲインを下げて受信（すなわち遮断）し、基地局１０１−２からの信号のみを増幅して、リピータ１０８が形成するエリア１０９に放射する。
【００３９】
その結果、リピータのカバーエリア１０９でセクタ１０３−２と同一の信号が放射されている状態となる。つまり、セクタ１０３−２の面積を広げることができる。厳密には、リピータ１０８を経由することで、伝搬路長が延長し、さらに、リピータ内部での処理による遅延が発生する。このため、基地局１０１−２から送信されて端末に直接届く信号に対して、リピータ１０８を経由する信号の端末での受信時刻は遅延する。この遅延時間が、ある条件の下で問題にならないことは、図５の説明で後述する。
【００４０】
また、リピータ１０８がセクタ１０３−２の信号を増幅した結果、元々セクタ境界であった位置でのセル間干渉問題は解消するが、セクタ１０３−２と他セクタ１０３−１及び１０３−３との境界が移動しただけで、本質的に図２Ａで掲げたセクタ間干渉の問題が解消されていない、と捉えることができる。ただし、リピータ１０８がない場合と比較してセクタ境界におけるＳＮＲ（Signal to Noise Ratio）が向上する。言い換えると、より伝搬減衰が少ない位置がセクタ境界となるため、セル間干渉低減技術がより効果を発揮することができる。従来のセル間干渉低減技術としては、ＦＦＲ（Fractional Frequency Reuse、背景技術として引用した非特許文献１参照）がよく知られている。
【００４１】
図３Ｂは、本発明の第１の実施形態による無線通信システムの負荷分散改善の例を示す説明図である。
【００４２】
図３Ａのようにリピータ１０８を用いてセクタ１０３−２のカバーエリア増大を実施することで、図２Ｂの各端末１０７−１、１０７−２、１０７−３、１０７−４、１０７−５、１０７−６、１０７−７及び１０７−８は、図３Ｂに示すように接続先セクタ（ＳＳ）を変更する。
【００４３】
具体的には、３台の端末１０７−１、１０７−４及び１０７−５がセクタ１０３−２を経由して基地局１０１−２と通信し、２台の端末１０７−２及び１０７−３がセクタ１０３−１を経由して基地局１０１−１と通信し、３台の端末１０７−６、１０７−７及び１０７，８がセクタ１０３−３を経由して基地局１０１−３と通信する。
その結果、基地局１０１−１、１０１−２及び１０１−３に接続する端末数は、図２Ｂの例で１：３：４であったのに対し、図３Ｂの例では３：２：３となり、基地局間の負荷分散が為されていることがわかる。
【００４４】
この負荷分散を実現するためには、比較的トラフィックが少ないセクタのカバーエリアを他のセクタと比較して相対的に増大する必要がある。
【００４５】
図４Ａは、本発明の第１の実施形態によるリピータの対基地局指向性ビームの出力例を示す説明図である。
【００４６】
リピータ１０８は、指向性ビーム１１０を用いて基地局からの下り信号を受信する。この指向性ビーム１１０によって、基地局１０１−１及び１０１−３からの下り信号を遮断し、基地局１０１−２の信号を相対的に強調する。その結果、リピータ１０８のカバーエリア１０９内に不要な干渉を増幅することなく、所望の下り信号のみを増幅することができる。
【００４７】
さらに、リピータ１０８は、上記の指向性ビーム１１０を用いて端末からの上り信号を基地局１０１−２へのみ送信する。その結果、基地局１０１−１及び１０１−３に対する余計な干渉を及ぼすことはない。
【００４８】
図４Ｂは、本発明の第１の実施形態によるリピータの対端末指向性ビームの出力例を示す説明図である。
【００４９】
リピータ１０８は、指向性ビーム１１１を用いて基地局からの下り信号を送信する。この指向性ビーム１１１によって、リピータ１０８のカバーエリア１０９全体に、増幅された下り信号が送信される。ここで送信される下り信号は、図４Ａで示されているように対基地局の指向性ビーム１１０に依存する。すなわち、指向性ビーム１１０を用いて受信された信号が、リピータ１０８によって増幅され、指向性ビーム１１１を用いて送信される
一方、上り通信において、リピータ１０８は、指向性ビーム１１１でリピータ１０８から見た全方位の上り信号を受信し、受信した信号を増幅し、増幅した信号を例えば図４Ａの指向性ビーム１１０で基地局１０１−２に対し送信する。
【００５０】
この方法では、上り通信において、例えば基地局１０１−１宛に送信した上り信号がリピータ１０８で増幅されて基地局１０１−２で受信される現象が発生し得る。つまり、上り通信における基地局間干渉又はセクタ間干渉発生が懸念される。この問題は、セクタ間干渉を制御するための信号（Ｆ−ＩＯＴＣＨ、Forward Interference Over Thermal Channel、背景技術として引用した非特許文献２参照）を用いることで、リピータ１０８を介さない通常の基地局・セクタ間干渉と同様に解消される。
【００５１】
以上、図４Ａ及び図４Ｂに示す方法によって、上り通信及び下り通信において、特定基地局及びセクタに関する信号の選択増幅が可能となる。
【００５２】
図５Ａは、本発明の第１の実施形態における無線通信路の一例を示す説明図である。
【００５３】
基地局１０１が送信した信号は、直接端末１０７によって受信される第１の信号と、リピータ１０８を経由して端末１０７によって受信される第２の信号と、を含む。この例は下り通信の例だが、上り通信では、図５Ａの基地局１０１と端末１０７とが入れ替わる点が相違するのみで、上記と同じ現象が発生する。
【００５４】
第１及び第２の信号の受信側（下り通信では端末１０７、上り通信では基地局１０１）への到達時刻は、無線信号の伝搬路長及びリピータ１０８内の処理遅延によって差が生じる。一般的に第１の信号が先に受信される。
【００５５】
図５Ｂは、本発明の第１の実施形態における２種類の受信信号の受信タイミング差について説明する図である。
【００５６】
上記第１の信号が上段のタイミングで受信され、上記第２の信号が下段のタイミングで受信される場合を例として説明する。ＯＦＤＭ（Orthgonal Frequency Division Multiplexing）方式では、各サブキャリアはＯＦＤＭシンボル長が当該サブキャリアの周期の整数倍となるよう多重され、サブキャリア間の直交性を確保している。そのため、各々のＯＦＤＭシンボルの後半一部をＯＦＤＭシンボルの先頭に付与することで、上記周期性を損なうことなく、遅延時間差により生じるＯＦＤＭシンボル間干渉を防いでいる。ここで付与される折り返し信号はＣＰ（Cyclic Prefix）と呼ばれている。
【００５７】
図５Ｂの例の通り、上記第１の信号と第２の信号との受信タイミング差がＣＰの長さ以内であれば、上記第１の信号と第２の信号は互いに干渉にならず、むしろ信号の受信電力を加算することができる。別の角度で考えると、リピータ１０８における内部遅延による第２の信号の受信タイミングと第１の信号の受信タイミングとの差がＣＰを超えないよう、リピータ１０８内での処理をシンプルにする必要がある。
【００５８】
なお、ＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）方式では、上記第１の信号と第２の信号に対し、それぞれの受信タイミングに同期した受信機を用意し、信号間の遅延時間を揃えて合成することで２つの信号を合成受信することができる。この方法はＲＡＫＥ受信と呼ばれる。
【００５９】
図６Ａ及び図６Ｂは、本発明の第１の実施形態の効果を示す説明図である。具体的には、図６Ａ及び図６Ｂは、リピータ導入によって基地局のカバーエリアが増大することを示したシミュレーション結果である。
【００６０】
図６Ａは、図示の通りに基地局１０１−１、１０１−２及び１０１−３が、互いの距離がおおむね等しくなるように配置され、基地局１０１−１を所望基地局としたときのＤＵＲを図示したものである。薄い色がＤＵＲ ０ｄＢ以上で、濃い色がＤＵＲ ０ｄＢ未満であることを示す。縦軸と横軸は端末位置及び基地局位置を表す平面座標（メートル単位）を示す。
【００６１】
図６Ｂの例では、リピータ１０８を図示の通りに設置し、リピータ１０８の対基地局指向性利得は、基地局１０１−１に対して０ｄＢ、基地局１０１−２及び１０１−３に対して−２０ｄＢとした。リピータ１０８の対端末指向性利得は全方位０ｄＢとした。また、リピータ１０８による電力増幅の上限は基地局と同一とした。その他、図６Ｂの形式は図６Ａと同様である。
【００６２】
図６Ａと図６Ｂとの比較によって、リピータ１０８の導入によって所望基地局１０１−１のカバーエリアが増大していることが分かる。
【００６３】
図７は、本発明の第１の実施形態によるカバーエリア増大の定量評価結果の例を示す説明図である。
【００６４】
図７では、（１）リピータがない場合、（２）リピータを設置し、電力増幅の上限を基地局と同一とした場合、（３）リピータを設置し、電力増幅の上限を基地局の１／１０とした場合、の３通りについてＤＵＲの累積密度関数（ＣＤＦ：Cummulative Density Function）を示している。ＤＵＲ＝０［ｄＢ］を達成できる場所率（図６Ａ及び図６Ｂの１０００［ｍ］×２０００［ｍ］のエリアに対する）を比較すると、（１）は約２５％、（２）は約４５％、（３）は約３５％であることがグラフから読み取れる。つまり、リピータ１０８の設置によって所望基地局のカバーエリアを拡大することができる。
【００６５】
以上で、無線通信システムの課題および本発明による課題解消効果を確認した。以下では本発明の実現方法について説明する。
【００６６】
図８は、本発明の第１の実施形態のネットワーク構成を示す説明図である。
【００６７】
基地局１０１−１、１０１−２及び１０１−３は、基地局制御装置１０４及びＰＤＳＮ（Packet Data Serving Node）１０５を経由して他の基地局又は他の通信システムとデータをやり取りする。基地局１０１−１、１０１−２及び１０１−３は、ＩＰネットワーク１０６を介して他の通信システムとデータを交換する。トラフィックデータを通信するルートは、図８の細線によって示される。
【００６８】
リピータ制御装置（ＲＣＦ）２０１は、基地局１０１−１、１０１−２及び１０１−３からリピータ１０８を制御するのに必要な情報を収集し、リピータ１０８との間でリピータを制御するための情報を交換する。リピータ１０８の制御に使用するルートは、図８の太線によって示される。
【００６９】
なお、リピータ制御装置２０１は、基地局１０１−１、１０１−２、１０１−３及びリピータ１０８と有線又は無線の通信路が確保できる場所であればどこに配置されてもよい。例えば、リピータ制御装置２０１が基地局１０１−１、１０１−２、１０１−３又は基地局制御装置１０４に併設されてもよいし、リピータ１０８に併設されてもよいし、あるいはリピータ制御装置２０１が単独で別の場所に設定されてもよい。いずれの場合でも本発明の効果は変わらない。
【００７０】
図９は、本発明の第１の実施形態による制御シーケンスを示す説明図である。
【００７１】
まずリピータ制御装置２０１は、リピータ１０８に対し、リピータ状態の報告を要求する（ステップ９０１）。この要求を受信したリピータ１０８は、リピータ状態情報をリピータ制御装置２０１に送信する（ステップ９０２）。具体的には、リピータ状態情報は、リピータ固有の識別子（ＩＤ）、リピータのセクタ数、及び各リピータセクタで最も強く受信される基地局セクタのＩＤを含む。送信されるリピータ状態情報のフォーマット例を図１０Ａに示す。報告された結果は図１０Ｂに示す形式で記録される（ステップ９０５）。
【００７２】
なお、リピータセクタとは、リピータ１０８からの指向性ビーム１１０及び１１１によって実現されるセクタである。以下の説明において、リピータセクタをリピータセクタ１１０又はリピータセクタ１１１とも記載する。
【００７３】
リピータセクタは、リピータ１０８と基地局１０１との間の通信に使用される基地局側セクタ、及び、リピータ１０８と端末１０７との間の通信に使用される端末側セクタを含む。図４Ａ及び図４Ｂの例では、指向性ビーム１１０によって基地局側セクタが、指向性ビーム１１１によって端末側セクタが実現される。
【００７４】
一方、基地局１０１が有するセクタは、基地局セクタ１０３（例えば、図４Ａの基地局セクタ１０３−１）と記載される。
【００７５】
また、リピータ制御装置２０１は、基地局１０１にトラフィック情報の送信を要求する（ステップ９０３）。この要求を受信した基地局１０１は、トラフィック情報をリピータ制御装置２０１に送信する（ステップ９０４）。具体的には、トラフィック情報は、セクタ固有のＩＤと、セクタ総スループット又はセクタの稼働率（すなわちリソースの使用率）を含む。送信されるトラフィック情報のフォーマット例を図１１Ａ及び図１１Ｂに示す。
【００７６】
基地局１０１は、複数のセクタを管理している場合、セクタ毎のトラフィック情報を送信する。報告するデータサイズ確定のため、セクタＩＤのフィールドの前にセクタ数が挿入されてもよい。セクタＩＤのフィールド前にセクタ数を挿入した場合のトラフィック情報のフォーマット例を図２７に示す。リピータ制御装置２０１は、図１１Ａ又は図１１Ｂに示すフォーマットによって報告されたトラフィック情報を、図１２Ａ又は図１２Ｂの形式で記録する（ステップ９０５）。
【００７７】
リピータ制御装置２０１は、以上のステップで記録した各基地局のトラフィック情報及び各リピータの状態情報に基づいて、各リピータに送信する制御情報を生成し（ステップ９０６）、各リピータに制御情報を送信する（ステップ９０７）。
【００７８】
基地局１０１は、リピータ制御装置２０１にトラフィック情報を送信した後、データ通信を実行するバックグラウンドでトラフィック情報を集計する（ステップ９０８）。具体的には、セクタスループット又はリソース利用率を更新するための情報が収集される。
【００７９】
リピータ１０８は、リピータ制御装置２０１に状態情報を送信した後、状態を更新する処理を実行する（ステップ９０９）。具体的には、リピータ１０８は、各リピータセクタで最も強く受信される基地局セクタのＩＤを更新する。
【００８０】
リピータ１０８は、ステップ９０７において送信された制御情報を受信すると、その制御情報に従って送受信を制御する（ステップ９１０）。この制御の詳細については後述する（図１５のステップ４０７等参照）。
【００８１】
次に、リピータ１０８は、制御が完了したことを示す通知をリピータ制御装置２０１に送信する（ステップ９１１）。
【００８２】
リピータ制御装置２０１は、ステップ９１１において送信された通知を受信した後、所定のタイミングで（例えば、後述する図１３のステップ３０１の待機時間経過後）、再びトラフィック情報要求を送信する（ステップ９１２）。このステップは、既に説明したステップ９０３と同様である。その後、ステップ９０４〜ステップ９１１と同様の処理が繰り返される。
【００８３】
図１０Ａは、本発明の第１の実施形態において送信されるリピータ状態情報のフォーマットの例を示す説明図である。
【００８４】
図１０Ａは、リピータＩＤ「１０００」によって識別されるリピータ１０８が送信するリピータ状態情報を例として示す。このリピータ情報は、リピータＩＤ「１０００」によって識別されるリピータ１０８が有するリピータセクタの数「３」、各リピータセクタで最も強く受信される基地局セクタのＩＤ「５００」、「３８４」及び「６４」を含む。
【００８５】
図２７は、本発明の第１の実施形態において送信されるリピータ状態情報のフォーマットの別の例を示す説明図である。
【００８６】
具体的には、図２７は、セクタＩＤのフィールドの前にセクタ数が挿入されたフォーマットの例を示す。図１０Ａの例も同様だが、このようにセクタ数を挿入することで、当該情報の受信側であるリピータ制御装置はセクタ数以下に続くデータ量を計算できるため、複数種類のセクタ数を有する基地局が混在したシステムでも本発明を実現することができる。
【００８７】
図１０Ｂは、本発明の第１の実施形態において記録されるリピータ状態情報のフォーマットの例を示す説明図である。
【００８８】
図１０Ｂに示すように、リピータ状態情報を送信したリピータ１０８を識別するリピータＩＤと、そのリピータ状態情報に含まれる基地局セクタのＩＤとが対応付けて記録される。
【００８９】
例えば、リピータ制御装置２０１が図１０Ａに示すリピータ状態情報を受信した場合、そのリピータ状態情報に含まれるリピータＩＤ「１０００」及び各リピータセクタで最も強く受信される基地局セクタのＩＤ「５００」、「３８４」及び「６４」が対応付けて記録される。
【００９０】
同様に、リピータ制御装置２０１が他のリピータ（例えばリピータＩＤ「１００１」によって識別されるリピータ、及び、リピータＩＤ「１００２」によって識別されるリピータ）からリピータ状態情報を受信した場合、受信したリピータ状態情報の内容が記録される。
【００９１】
図１１Ａは、本発明の第１の実施形態において送信されるトラフィック情報のフォーマットの第１の例を示す説明図である。
【００９２】
具体的には、図１１Ａは、トラフィック情報としてスループットが送信される場合の一例を示す。図１１Ａの例は、基地局セクタＩＤ「５００」によって識別される基地局セクタにおいて計測された下りスループット及び上りスループットが、それぞれ、「２０」（Ｍｂｐｓ）及び「１５」（Ｍｂｐｓ）である場合を示す。
【００９３】
図１１Ｂは、本発明の第１の実施形態において送信されるトラフィック情報のフォーマットの第２の例を示す説明図である。
【００９４】
具体的には、図１１Ｂは、トラフィック情報としてリソース利用率が送信される場合の一例を示す。図１１Ｂの例は、基地局セクタＩＤ「５００」によって識別される基地局セクタにおいて計測された下りリソース利用率及び上りリソース利用率が、それぞれ、「３０」（％）及び「２０」（％）である場合を示す。
【００９５】
図１２Ａは、本発明の第１の実施形態において記録されるトラフィック情報のフォーマットの第１の例を示す説明図である。
【００９６】
図１２Ａに示すように、トラフィック情報を送信した基地局１０１の基地局セクタを識別する基地局セクタＩＤと、その基地局セクタにおいて計測されたトラフィック情報とが対応付けて記録される。
【００９７】
図１２Ａは、トラフィック情報としてスループットが送信された場合の例を示す。例えば、リピータ制御装置２０１が図１１Ａに示すトラフィック情報を受信した場合、受信した情報に含まれる基地局セクタＩＤ「５００」、及び、そのＩＤによって識別される基地局セクタにおいて計測された下りスループット「２０」（Ｍｂｐｓ）及び上りスループット「１５」（Ｍｂｐｓ）が対応付けて記録される。
【００９８】
同様に、リピータ制御装置２０１が他の基地局セクタ（例えば、基地局セクタＩＤ「６５２」によって識別される基地局セクタ、及び、基地局セクタＩＤ「８９６」によって識別される基地局セクタ）において計測されたトラフィック情報を受信した場合、受信したトラフィック情報の内容が記録される。
【００９９】
図１２Ｂは、本発明の第１の実施形態において記録されるトラフィック情報のフォーマットの第２の例を示す説明図である。
【０１００】
図１２Ｂは、トラフィック情報としてスループットではなくリソース利用率が送信された場合の例を示す。それ以外の点において、図１２Ｂは図１２Ａと同様である。例えば、リピータ制御装置２０１が図１１Ｂに示すトラフィック情報を受信した場合、受信した情報に含まれる基地局セクタＩＤ「５００」、及び、そのＩＤによって識別される基地局セクタにおいて計測された下りリソース利用率「３０」（％）及び上りリソース利用率「２０」（％）が対応付けて記録される。
【０１０１】
図１３は、本発明の第１の実施形態によるリピータ制御装置の動作を示すフローチャートである。
【０１０２】
リピータ制御装置２０１は、一定周期で動作するため、リピータ制御装置内部のクロックカウンタが一定値になるまで待機する（ステップ３０１）。上記の一定周期は任意に設定可能だが、典型的にはマクロなトラフィック変動に追従するため、１分から１時間程度の周期が適切と考えられる。
【０１０３】
ステップ３０２において、リピータ制御装置２０１は、各リピータ１０８に状態情報送信を要求し、各リピータ１０８から状態情報を収集し、収集した状態情報をリピータ制御装置２０１内に記録する。この段階で、リピータ１０８に対する制御によってカバーエリア増減の影響を受ける基地局セクタのＩＤが、図１０Ｂのように特定される。
【０１０４】
ステップ３０３において、リピータ制御装置２０１は、各基地局１０１にトラフィック情報送信を要求し、各基地局１０１からトラフィック情報を収集し、収集したトラフィック情報をリピータ制御装置２０１内に記録する。システム内全ての基地局１０１からトラフィック情報を収集しても良いが、収集されるデータ量が膨大となるため、ステップ３０２で収集したリピータ状態情報（図１０Ｂ）に基づいて、リピータ状態情報が記録された基地局セクタＩＤを管理する基地局のみにトラフィック情報送信を要求してもよい。
【０１０５】
ステップ３０４において、リピータ制御装置２０１は、全てのリピータ１０８を制御するため、リピータカウンタを初期化する。
【０１０６】
ステップ３０５において、リピータ制御装置２０１は、リピータ毎のリピータ状態情報に記録されている複数の基地局セクタ間で、トラフィックを比較する。評価指標の一例として次の式が挙げられる。
【０１０７】
【数１】
【０１０８】
この数式（１）で、ｒはリピータのインデックス、Ｓはターゲットとなるリピータセクタのインデックス、Ｔｒ（ｒ，ｘ）はリピータｒのリピータセクタｘのトラフィック量（図１２Ａ、図１２Ｂ参照）、Ｎｓはリピータｒのリピータセクタ数を示す。
【０１０９】
この数式（１）によって、リピータｒのリピータセクタＳが最も強く受信する基地局セクタのトラフィックの、リピータｒのリピータセクタＳ以外がそれぞれ最も強く受信する基地局セクタのトラフィック平均に対する比が計算される。つまり、この数式（１）によって計算された値は、リピータセクタＳが最も強く受信する基地局セクタのトラフィックが、リピータ周囲の他の基地局セクタのトラフィックに対しどの程度大きいか、又は小さいかを表す指標となる。
【０１１０】
ステップ３０５において、リピータ制御装置２０１は、例えば、数式（１）によって計算された値が所定のしきい値（０から１の任意の値）より大きいかを判定する。
【０１１１】
数式（１）によって計算された値がしきい値よりも小さい場合（すなわち、図１３のステップ３０５において「Ｙｅｓ」と判定された場合）、リピータセクタＳが最も強く受信する基地局セクタのトラフィックが、その他のリピータセクタが最も強く受信する基地局セクタのトラフィックと比較して、相対的に小さい。この場合、リピータ制御装置２０１は、当該基地局セクタの収容トラフィックを増やすために、当該リピータセクタの出力を増やすようリピータ１０８への制御情報を生成する（ステップ３０６）。
【０１１２】
なお、当該リピータセクタの出力を増やすことは、当該リピータセクタが受信した基地局セクタからの信号を増幅して送信する範囲を拡大することによって実現される。これによって、相対的にトラフィックが小さいと判定された基地局セクタのカバーエリアが送信範囲を拡大したリピータの助けによって拡大され、トラフィックの不均衡が解消される。
【０１１３】
次に、ステップ３０７において、リピータ制御装置２０１は、１つのリピータについて処理が完了しているため、次のリピータを処理するためにリピータカウンタへ１を加算する。
【０１１４】
なお、数式（１）によって計算された値がしきい値以上である場合、リピータ制御装置２０１は、ステップ３０６を実行せずにステップ３０７を実行する。
【０１１５】
ステップ３０８において、リピータ制御装置２０１は、全てのリピータ１０８の処理が完了したか否かを判定し、完了していなければステップ３０５に戻り次のリピータの処理を実行し、完了していればステップ３０９で各リピータ１０８に対して制御情報を送信する。
【０１１６】
図１４Ａ及び図１４Ｂは、本発明の第１の実施形態によるリピータ１０８への制御情報送信フォーマット例を示す説明図である。
【０１１７】
図１４Ａは、リピータ固有のＩＤと、出力を上げるべきリピータセクタの番号と、を通知するためのフォーマットを示す。カバーエリアを拡大すべきリピータセクタとは、図１３のステップ３０５で計算された評価指標が最も低いリピータセクタである。そのリピータセクタのカバーエリアを拡大するために、そのリピータセクタの出力を上げる必要がある。
【０１１８】
図１４Ａの例では、出力を上げるべきリピータセクタとして、リピータＩＤ「１０００」によって識別されるリピータ１０８の、番号「１」によって識別されるリピータセクタ（以下、リピータセクタ＃１と記載する）が通知される。
【０１１９】
例えば、図１３のステップ３０５において、基地局セクタＩＤ「５００」によって識別される基地局セクタのトラフィックが閾値より小さいと判定されたと仮定する。その基地局セクタからの信号を受信するリピータセクタは、リピータＩＤ「１０００」によって識別されるリピータ１０８のリピータセクタ＃１である（図１０Ａ及び図１０Ｂ参照）。この場合、そのリピータセクタ＃１が、出力を上げるべきリピータセクタとして通知される（図１４Ａ参照）。
【０１２０】
図１４Ｂは、リピータ固有のＩＤ、制御情報のデータ個数を確定するためのリピータセクタ数、及び、リピータセクタ毎の出力制御（出力増大、出力維持、出力減少）を通知するためのフォーマットを示す。例えば、図１３のステップ３０５で計算された評価指標が１．５より大きければ出力減少、０．５から１．５であれば出力維持、０．５未満であれば出力増大と判定される。ここで出力減少とは、出力減少を必達とすることが目的ではなく、出力を下げてもよいことを示している。つまり、他のリピータセクタに出力増大がない場合、当該リピータセクタ（すなわち出力減少と判定されたリピータセクタ）の出力を下げる必要はない（しかし下げてもよい）が、他のリピータセクタに出力増大がある場合、当該リピータセクタの出力が最優先で下げられる。
【０１２１】
図１４Ｂの例では、リピータＩＤ「１０００」によって識別されるリピータ１０８は、三つのリピータセクタを有する。それらのリピータセクタのうち、リピータセクタ＃１は出力増大と判定され、リピータセクタ＃２は出力維持と判定されている。すなわち、リピータセクタ＃１の出力は上げられ、リピータセクタ＃２の出力は維持される。一方、リピータセクタ＃３は出力減少と判定されている。この例において、他のリピータセクタ（すなわちリピータセクタ＃１）が出力増大と判定されている。リピータセクタ＃１の出力範囲を拡大するためにリピータセクタ＃３の出力を下げる必要があればリピータセクタ＃３の出力は最優先で（出力維持と判断されたリピータセクタ＃２よりも優先して）下げられるが、その必要が無ければリピータセクタ＃３の出力を下げなくてもよい。
【０１２２】
図１４Ａの例と同様、図１３のステップ３０５において、基地局セクタＩＤ「５００」によって識別される基地局セクタのトラフィックが閾値より小さいと判定された場合、リピータセクタ＃１の出力が上げられるべきであることが通知される。
【０１２３】
なお、上記の制御情報に基づいて実際にリピータセクタの出力を増減する処理は、後述する図１５のステップ４０６において実行される。
【０１２４】
図１５は、本発明の第１の実施形態のリピータ１０８の動作示すフローチャートである。
【０１２５】
まず、リピータ１０８は、起動直後に、ステップ４０１でリピータ１０８の状態を更新する。具体的には、リピータ１０８は、各リピータセクタで最も強く受信される基地局セクタの信号を特定し、リピータセクタ毎にその基地局セクタＩＤを決定する。
【０１２６】
ステップ４０２において、リピータ１０８は、リピータ制御装置２０１からの状態情報送信要求を受信するまで待機する。
【０１２７】
ステップ４０３において、リピータ１０８は、ステップ４０１又は前回のループにおけるステップ４０４（後述）で実行した状態更新結果を、図１０Ａのフォーマットに従ってリピータ制御装置２０１へ送信する。
【０１２８】
ステップ４０４は、ステップ４０１と同じ処理である。
【０１２９】
ステップ４０５において、リピータ１０８は、リピータ制御装置２０１から送信される制御情報を受信するまで待機する。
【０１３０】
ステップ４０６において、リピータ１０８は、リピータ制御装置２０１から送信された制御情報（図１４Ａ又は図１４Ｂ）に基づいて、リピータ１０８の入力及び出力を制御する。この制御の詳細については後述する（図２０参照）。
【０１３１】
ステップ４０７において、リピータ１０８は、ステップ４０６が完了したことをリピータ制御装置２０１へ通知する。
【０１３２】
図１６は、本発明の第１の実施形態におけるリピータ１０８の装置構成を示すブロック図である。
【０１３３】
ネットワークＩ／Ｆ５０１は、リピータ制御装置２０１と制御情報を通信するためのインターフェースであり、有線又は無線のインターフェースデバイスで実現される。
【０１３４】
入出力制御装置５０２は、リピータ制御装置２０１と制御メッセージを交換する機能、及び、リピータ制御装置２０１からの制御情報を元にリピータ１０８の入出力を制御する機能を有する。入出力制御装置５０２は、入出力制御のため、下りスイッチ５０７、下りパワーアンプ５０８、上りスイッチ５１２及び上りパワーアンプ５１３を制御する。入出力制御装置５０２は、演算装置であるため、ＣＰＵ又はＤＳＰによって実現できる。
【０１３５】
対基地局アンテナ５０３は、基地局１０１との間の上り及び下り無線通信をするためのアンテナであり、リピータセクタ毎に１又は複数のアンテナを具備する。リピータセクタ毎に複数のアンテナを具備することで、リピータセクタ内のマルチアンテナ通信にも対応することができる。
【０１３６】
デュプレクサ５０４及び５０９は、上り通信と下り通信とでアンテナを共用化するため、上りの無線信号と下りの無線信号をフィルタによって分配する機能を有する。
【０１３７】
低ノイズアンプ５０５及び５１１は、印加雑音が小さい受信側初段で用いる増幅器である。
【０１３８】
状態測定装置５０６は、ベースバンド処理でリピータセクタ毎に最も強く受信される基地局セクタをサーチするセルサーチを実行する機能を有する。具体的には、状態測定装置５０６は、Ａ／Ｄ変換器と、同期及びセルサーチを実行する論理回路又は演算装置（ＣＰＵ又はＤＳＰ）と、を具備する。
【０１３９】
下りスイッチ５０７は、スイッチ及びマルチプレクサで構成され、基地局側の受信セクタと端末側の送信セクタとの接続を切り替え、スイッチ出力を合成する役割を持つ。スイッチは入出力制御装置５０２によって制御される。
【０１４０】
パワーアンプ５０８及び５１３は、送信信号を増幅する機能を持つ。入出力制御装置５０２がパワーアンプ５０８を制御することによって、セクタ毎の送信電力が制御される。
【０１４１】
対端末アンテナ５１０は、端末１０７との間の上り及び下り無線通信を実施するためのアンテナであり、リピータセクタ毎にアンテナを具備する。リピータセクタ毎に複数のアンテナを具備することで、リピータセクタ内のマルチアンテナ通信にも対応することができる。
【０１４２】
上りスイッチ５１２は、スイッチ及びマルチプレクサで構成され、端末側の受信セクタと基地局側の送信セクタとの接続を切り替え、スイッチ出力を合成する役割を持つ。上りスイッチ５１２の構成は下りスイッチ５０７と同じであり、入出力制御装置５０２によって制御される。
【０１４３】
図１７は、本発明の第１の実施形態における状態測定装置５０６の構成を示す図である。
【０１４４】
状態測定装置５０６は、基地局１０１からの下り受信信号に対するリピータセクタ毎の低ノイズアンプ５０５出力に対し、各々ＡＤＣ５１４によってアナログデジタル変換を実行した後、同期装置５１５によるマッチドフィルタを用いたフレーム同期処理を実行し、フレーム同期を確立した受信信号をセルサーチ装置５１６に入力する。
【０１４５】
ＣＤＭＡ受信機の場合、セルサーチ装置５１６は、基地局セクタ固有の拡散符号を変えながらマッチドフィルタによる相関演算を実行し、最も計算値が大きかった基地局セクタのＩＤをメモリ５１７に記録する。ＯＦＤＭ受信機の場合、セルサーチ装置５１６は、ＦＦＴ演算によって周波数領域に変換した後、基地局１０１が送信する基地局セクタ内への報知信号から基地局セクタ固有のＩＤを読み出し、メモリ５１７に記録する。以上のマッチドフィルタ及びＦＦＴ演算は、論理回路、ＣＰＵ又はＤＳＰなどで実現できる。
【０１４６】
メモリ５１７への記録の際、例えば図１０Ｂのようにリピータセクタ毎に基地局セクタＩＤが記録される。
【０１４７】
図１８は、本発明の第１の実施形態におけるリピータ１０８内部のスイッチ周辺の構成を示す説明図である。
【０１４８】
具体的には、図１８は、下りスイッチ５０７及び上りスイッチ５１２周辺の構成を示す。
【０１４９】
低ノイズアンプ５０５又は５１１の出力は、各リピータセクタでの受信信号である。
【０１５０】
スイッチ５１８は、受信側リピータセクタと送信側リピータセクタとの接続を切り替える。具体的には、各スイッチ５１８は、各受信側リピータセクタと各送信リピータセクタとの間で通信される信号の通過又は遮断を制御する。各スイッチ５１８は、「ＯＮ」又は「ＯＦＦ」のいずれか一方の状態である。「ＯＮ」状態のスイッチ５１８は信号を通過させるが、「ＯＦＦ」状態のスイッチ５１８は信号を遮断する。
【０１５１】
マルチプレクサ５１９は、複数のスイッチ５１８の出力を合成する。マルチプレクサ５１９各々の出力は、送信側リピータセクタの出力に相当し、リピータセクタ毎のパワーアンプ５０８又は５１３を通して各リピータセクタの送信アンテナから送信される。
【０１５２】
図１９Ａ及び図１９Ｂは、本発明の第１の実施形態のリピータ１０８におけるスイッチ５１８の切替例を示した表である。
【０１５３】
図４Ａ及び図４Ｂで示した例において、下り通信をする場合の例が図１９Ａ、上り通信をする場合の例が図１９Ｂである。
【０１５４】
下り通信の場合、複数のリピータセクタにおける受信信号のうち、増幅出力したい受信信号（基地局送信信号に相当）は１つであるため、図１９Ａに示す通り、不要な受信リピータセクタに関するスイッチをＯＦＦとしている。図１９Ａの通りにスイッチを制御することで、リピータ１０８は、受信側（すなわち基地局側）リピータセクタ＃１で受信した信号を、送信側（すなわち端末側）リピータセクタ全てに分配することによって、全方位に送信することができる。
【０１５５】
上り通信の場合、図１９Ｂに示す通りにスイッチを制御することで、リピータ１０８は、受信側（すなわち端末側）の全てのリピータセクタで受信した信号をマルチプレクサで合成し、送信側（すなわち基地局側）リピータセクタ＃１から送信する。これによって、送信側リピータセクタ＃２及び＃３の方位に位置する基地局に対する不要な干渉放射を防ぐことができる。
【０１５６】
なお、上り通信と下り通信の２通りについて、スイッチの接続方法及びパワーアンプ出力の制御方法を以下で述べる。上り通信と下り通信の主な違いは、前者が出力側である１つの基地局側セクタに対して入力側である複数の端末側セクタが接続する場合があるのに対し、後者は出力側である１つの端末側セクタに対して入力側である基地局側セクタが１つしかない点である。つまり、出力に対する入力の接続数が、上り通信では複数あり得るのに対し、下り通信では１のみである。
【０１５７】
図２０は、本発明の第１の実施形態におけるリピータ入出力制御を示すフローチャートである。
【０１５８】
まず、ステップ６０１において、入出力制御装置５０２は、リピータ制御装置２０１から制御情報を受信するのを待つ。
【０１５９】
次に、ステップ６０２において、入出力制御装置５０２は、受信した制御情報から図１４Ａ又は図１４Ｂに示されているフォーマットに従い、カバーエリア拡大の対象となる基地局側のリピータセクタＡを選択する。図１４Ａの例では、制御情報に示された番号によって識別されるリピータセクタが、そのままリピータセクタＡとして選択される。図１４Ｂの例では、出力増大と明示されたセクタの番号によって識別されるリピータセクタが、リピータセクタＡとして選択される。
【０１６０】
例えば、図１４Ａに示すようにリピータセクタ＃１がリピータセクタＡとして選択される場合、リピータセクタ＃１が最も強く受信する基地局セクタ（図１０Ａの例によれば、ＩＤ「５００」によって識別される基地局セクタ）のカバーエリアが拡大される。具体的には、下り通信において、その基地局セクタからリピータセクタ＃１が受信した信号を、リピータ１０８が増幅して送信する範囲が、拡大される。さらに具体的には、そのように送信範囲が拡大されるように、リピータ内のスイッチ５０７が、切り替えられる（ステップ６０４〜ステップ６０９）。さらに、上記の下り通信と対称の上りの通信が実現されるように、リピータ１０８内のスイッチ５１２が切り替えられる（ステップ６１０〜ステップ６１５）。
【０１６１】
ステップ６０３において、入出力制御装置５０２は、ステップ６０２で決定したリピータセクタＡと新たに接続する端末側のリピータセクタＢを選択する。選択方法については、図２１Ａから図２１Ｄに関する説明で後述する。
【０１６２】
ステップ６０４からステップ６０９において、入出力制御装置５０２は、下り通信を制御する。本実施形態の入出力制御装置５０２から見て、入力が基地局側リピータセクタ、出力が端末側リピータセクタである。
【０１６３】
ステップ６０４において、入出力制御装置５０２は、上記のリピータセクタＢのパワーアンプ出力を下げることができるか否かを判定する。具体的には、次の２点の条件が共に満たされる場合、出力を下げることができると判定される。
【０１６４】
（ａ） パワーアンプ出力が最小値より大きい
（ｂ） リピータセクタＢがリピータセクタＡとの間で未接続
【０１６５】
ステップ６０４の結果がＹｅｓの場合（すなわちパワーアンプ出力を下げることができる場合）、ステップ６０５において、入出力制御装置５０２は、リピータセクタＢのパワーアンプ出力を下げる。ここで、パワーアンプ出力を一度に最大値から最小値に下げると、システムとして破綻することは無いが、リピータを頼りに基地局と接続していた端末が急に接続先の基地局をロストするため、回線が切断される可能性がある。つまり、サービスの品質が低下するため、そのように出力を一度に下げることは好ましくない。一方、徐々に出力を下げて（例えば１秒間に１ｄＢ）自然に端末のハンドオフを誘うのが望ましい実施形態である。
【０１６６】
なお、ステップ６０４の結果がＮｏの場合、入出力制御装置５０２は、ステップ６０５を実行しない。
【０１６７】
ステップ６０６において、入出力制御装置５０２は、リピータセクタＢの出力を下げる余地があるか否かを判定する。判定内容自体はステップ６０４と同じだが、ステップ６０５の結果が反映される点が異なる。具体的には、リピータセクタＢのパワーアンプ出力が最小である場合、それ以上リピータセクタＢの出力を下げる余地がないと判定される。
【０１６８】
ステップ６０６において、リピータセクタＢの出力を下げる余地がないと判定された場合、ステップ６０７において、入出力制御装置５０２は、リピータセクタＢに入力されるスイッチ５０７を、リピータセクタＡとのみ接続するよう切り替える。
【０１６９】
なお、ステップ６０６においてリピータセクタＢの出力を下げる余地があると判定された場合、入出力制御装置５０２は、ステップ６０７を実行しない。
【０１７０】
ステップ６０８において、入出力制御装置５０２は、リピータセクタＢのパワーアンプ５０８の出力を上げることができるか否かを判定する。具体的には、次の２点の条件が共に満たされる場合、出力を上げることができると判定される。
【０１７１】
（ｃ） パワーアンプ出力が最大値より小さい
（ｄ） リピータセクタＢがリピータセクタＡと接続中
【０１７２】
ステップ６０８の結果がＹｅｓの場合、ステップ６０９において、入出力制御装置５０２は、リピータセクタＢのパワーアンプ５０８の出力を上げる。ここで、パワーアンプ出力を一度に最小値から最大値に上げると、リピータ装置周囲の端末にとって急激に干渉が増加して見えるため、急増した干渉に適応するまで通信が不通になる恐れがあり好ましくない。ステップ６０５と同様、徐々に出力を上げて（例えば１秒間に１ｄＢ）自然に端末のハンドオフを誘うのが望ましい実施形態である。
【０１７３】
なお、ステップ６０８の結果がＮｏの場合、入出力制御装置５０２は、ステップ６０９を実行しない。
【０１７４】
ステップ６１０からステップ６１５において、入出力制御装置５０２は、上り通信を制御する。本実施形態の入出力制御装置５０２から見て、入力が端末側リピータセクタ、出力が基地局側リピータセクタである。
【０１７５】
ステップ６１０において、入出力制御装置５０２は、上記のリピータセクタＡのパワーアンプ５１３の出力を下げることができるか否かを判定する。具体的には、次の３点の条件が全て満たされる場合、出力を下げることができると判定される。
【０１７６】
（ｅ） パワーアンプ出力が最小値より大きい
（ｆ） リピータセクタＡがリピータセクタＢと未接続
（ｇ） リピータセクタＡがリピータセクタＢ以外の端末側リピータセクタと未接続
【０１７７】
条件（ｆ）及び（ｇ）は、リピータセクタＡが端末側のリピータセクタと一切接続されていない場合にのみパワーアンプ出力を下げられることを意味する。条件（ｇ）が満たされない状態でパワーアンプ出力を下げると、制御対象（すなわちリピータセクタＡ、リピータセクタＢ、及びリピータセクタＢが元々接続している基地局側リピータセクタＣ）以外のリピータセクタを介した通信を必要以上に不安定にするため望ましくない。
【０１７８】
仮に条件（ｇ）を除外すると、リピータセクタＡの出力電力制御によって、リピータセクタＢ以外の端末側リピータセクタからリピータセクタＡ経由で基地局に到達する伝送路の伝搬減衰が徐々に大きくなるのと等価の状態となる。その結果、リピータセクタＢ以外の端末側リピータセクタを用いて上り通信をしていた端末が一斉にハンドオフをするため、ハンドオフ時間の遅延時間増又は回線切断の可能性が高くなる。よって、条件（ｇ）を除外することは好ましくない。
【０１７９】
ステップ６１０の結果がＹｅｓの場合（すなわち、リピータセクタＡのパワーアンプ５１３の出力を下げることができると判定された場合）、ステップ６１１において、入出力制御装置５０２は、リピータセクタＡのパワーアンプ出力を下げる。ここで、パワーアンプ出力を一度に最大値から最小値に下げると、ステップ６０５と同様、リピータを頼りに基地局と接続していた端末の回線が切断される可能性がある。つまり、サービスの品質が低下するため好ましくない。一方、徐々に出力を下げて（例えば１秒間に１ｄＢ）自然に端末のハンドオフを誘うのが望ましい実施形態である。
【０１８０】
なお、ステップ６１０の結果がＮｏの場合、入出力制御装置５０２は、ステップ６１１を実行しない。
【０１８１】
ステップ６１２において、入出力制御装置５０２は、リピータセクタＡの出力を下げる余地があるか否かを判定する。判定内容自体はステップ６１０と同じだが、ステップ６１１の結果が反映される点が異なる。具体的には、リピータセクタＡのパワーアンプ出力が最小である場合、それ以上リピータセクタＡの出力を下げる余地がないと判定される。
【０１８２】
ステップ６１２においてリピータセクタＡの出力を下げる余地がないと判定された場合、ステップ６１３において、入出力制御装置５０２は、リピータセクタＡに入力されるリピータセクタＢのスイッチ５１２を未接続（すなわちＯＦＦ）から接続（すなわちＯＮ）へ切り替える。
【０１８３】
なお、ステップ６１２においてリピータセクタＡの出力を下げる余地があると判定された場合、入出力制御装置５０２は、ステップ６１３を実行しない。
【０１８４】
ステップ６１４において、入出力制御装置５０２は、リピータセクタＡのパワーアンプ５１３の出力を上げることができるか否かを判定する。具体的には、次の２点の条件が共に満たされる場合、出力を上げることができると判定される。
【０１８５】
（ｈ） パワーアンプ出力が最大値より小さい
（ｊ） リピータセクタＡがリピータセクタＢと接続中
【０１８６】
ステップ６１４の結果がＹｅｓである場合（すなわち、出力を上げることができると判定された場合）、ステップ６１５において、入出力制御装置５０２は、リピータセクタＡのパワーアンプ５１３の出力を上げる。ここで、パワーアンプ出力を一度に最小値から最大値に上げると、基地局にとって急激に干渉が増加して見えるため、増加した干渉に適応するまで通信が不通になる恐れがあり好ましくない。ステップ６１１と同様、徐々に出力を上げて（例えば１秒間に１ｄＢ）自然に端末のハンドオフを誘うのが望ましい実施形態である。
【０１８７】
ステップ６１５が終了すると、処理はステップ６０１に戻る。
【０１８８】
なお、ステップ６１４の判定の結果がＮｏである場合、入出力制御装置５０２は、ステップ６１５を実行せずにステップ６０１に戻る。
【０１８９】
図２１Ａから図２１Ｄは、本発明の第１の実施形態におけるリピータ１０８の下り通信側の入出力制御の例を示す説明図である。
【０１９０】
図２１Ａは、リピータ１０８の各セクタ（リピータセクタ）が、どの基地局セクタからの信号を最も強く受信しているかを示す表であり、すなわち、状態測定装置５０６による測定結果である。
【０１９１】
図２１Ａの例では、基地局側セクタ＃１（すなわち、下り通信の際に基地局１０１からの信号を受信するリピータセクタ＃１）が、ＩＤ「５００」によって識別される基地局セクタからの信号を最も強く受信する。基地局側セクタ＃２及び＃３は、それぞれ、ＩＤ「３８４」及び「６４」によって識別される基地局セクタからの信号を最も強く受信する。
【０１９２】
図２１Ｂは、下り通信の際の、リピータ１０８内の各端末側セクタの出力電力、及び、各端末側セクタと各基地局側セクタとの接続状況を示した表である。この図の例では、全ての端末側セクタの出力電力は１００［ｍＷ］であり、かつ、全ての端末側セクタが基地局側セクタ＃１（基地局セクタＩＤ＝５００）と接続されていることを示す。具体的には、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、リピータ１０８は、１基地局から送信された信号を基地局側セクタ＃１において受信し、その信号を増幅し、増幅された信号を全端末側セクタから全方向に送信する。
【０１９３】
なお、図２１Ｂに記載されたスイッチ５１８の状態は、図１９Ａに記載されたものと一致する。
【０１９４】
図２１Ｃは、基地局側セクタ＃２に関するリピータ出力を増やす場合の制御例を示している。まず、入出力制御装置５０２は、端末側セクタのうち、基地局側セクタ＃２との接続がＯＦＦとなっている端末側セクタを制御候補として選択する。候補が複数ある場合、入出力制御装置５０２は、次の基準に従って端末側セクタを１つに絞り込む。
【０１９５】
・ターゲットとなる基地局側セクタＡと同一方向を向いている端末側セクタ
・ＰＡ（パワーアンプ）出力が、複数の候補の中で最小の端末側セクタ
・図１４Ｂに示す出力制御値が減少を示している基地局セクタＩＤの送信信号を最大電力で受信できる基地局側リピータセクタ（図１０Ａ）と接続されている端末側セクタ
・以上で候補が絞りきれなかった場合はランダムに選択
【０１９６】
第１項は、基地局セクタとリピータセクタＡとが端末を挟み込む状態を実現する。これによって、当該基地局セクタ内における当該基地局セクタの端末での受信電力が向上する。リピータ周辺の基地局セクタ間のトラフィックのバランスが取れている場合、各基地局セクタのセクタ間干渉への耐性が高まるため、本発明における一つの安定形態が実現される（図２２の説明で後述）。
【０１９７】
第２項は、スイッチ切替によるシステムへのインパクトが最も小さいと推定される端末側セクタを制御対象とすることを意味する。下りスイッチ５０７を切り替える際、図２０のフローで示している通り、制御対象のリピータセクタの送信出力を一旦下げるため、元々送信出力が小さいリピータセクタを選択することで、影響を受ける端末の数を最小にする。
【０１９８】
第３項は、リピータ制御装置２０１が、図１４Ｂに示すように出力を減らしてもよい基地局セクタに関する端末側リピータセクタを選択することを意味する。出力を減らしてもよい基地局セクタは、入出力制御装置５０２によって図１０Ａに示す通り基地局側リピータセクタと関連付けられる。「ＯＮ」状態の下りスイッチ５０７によって当該基地局側リピータセクタと接続されている端末側リピータセクタが制御対象となる。
【０１９９】
ここで選択された端末側セクタに関して、入出力制御装置５０２は、以下の手順で入出力を制御する。
【０２００】
(i)当該端末側セクタのＰＡ出力を最小にする
(ii)当該端末側セクタと接続中の基地局側セクタとの接続をＯＦＦにする
(iii)当該端末側セクタと新たに接続する基地局側セクタとの接続をＯＮにする
(iv)当該端末側セクタのＰＡ出力を最大にする。
【０２０１】
以上の制御のうち、(i)から(iii)までが実行された結果が図２１Ｃに、(iv)までが実行された結果が図２１Ｄに示されている。図２１Ａと図２１Ｄを併せて考えると、端末側セクタ＃１と＃３は基地局セクタＩＤ＝５００のリピータとして、端末側セクタ＃２は基地局セクタＩＤ＝３８４のリピータとして動作することになる。
【０２０２】
図２２は、本発明の第１の実施形態におけるリピータ１０８の安定形態の一例を示す説明図である。
【０２０３】
リピータ１０８は、各リピータセクタ１１０−１、１１０−２及び１１０−３において、対向する基地局セクタ（すなわち、基地局セクタ１０３−１、１０３−２及び１０３−３）に関する無線信号を各々増幅する。リピータ１０８で受信される、又は送信される信号は、指向性アンテナによって相互干渉を抑圧しているため、各基地局セクタ又は各基地局セクタと通信している各端末において、他基地局セクタからの干渉を抑えることができる。基地局セクタ間でトラフィックバランスが取れている場合は、図２２の状態とすることが望ましい。
【０２０４】
図２３Ａから図２３Ｄは、本発明の第１の実施形態におけるリピータ１０８の上り通信側の入出力制御の例を示す説明図である。
【０２０５】
図２３Ａは、図２１Ａと同じものであり、リピータの各セクタ（リピータセクタ）が、どの基地局セクタからの信号を最も強く受信しているかを示す表（すなわち、状態測定装置５０６での測定結果）である。
【０２０６】
図２３Ｂは、リピータ内の各基地局側セクタの出力電力と、端末側セクタとの接続状況を示した表である。この図の例では、全ての端末側セクタが基地局側セクタ＃１に接続され、基地局側セクタ＃１の出力電力は１００［ｍＷ］で、他の基地局側セクタの出力は０［ｍＷ］であることを示す。具体的には、図２３Ｂの例は、図４Ａ及び図４Ｂで示している下り方向の例で、通信方向を示す矢印を全て反転させた場合に相当する。すなわち、図２３Ｂは、リピータ１０８が全方向から受信される端末送信信号をリピータ内部で多重化し、１つの基地局へのみ増幅送信する状態を表している。
【０２０７】
なお、図２３Ｂに記載されたスイッチ５１８の状態は、図１９Ｂに記載されたものと一致する。
【０２０８】
図２３Ｃは、基地局側セクタ＃２に関するリピータ出力を増やす場合の制御例を示している。まず、端末側セクタのうち、基地局側セクタ＃２との接続がＯＦＦとなっている端末側セクタを制御候補として選択する。ここでの選択は、上り下りの通信対称性から、図２１Ｃの下り通信側で実施した結果をそのまま採用する。
【０２０９】
ここで選択された端末側セクタに関係する基地局側セクタについて、以下の手順で入出力を制御する。
【０２１０】
(I)当該端末側セクタと接続中の基地局側セクタのＰＡ出力を最小にする
(II)当該端末側セクタと接続中の基地局側セクタとの接続をＯＦＦにする
(III)当該端末側セクタと新たに接続する基地局側セクタとの接続をＯＮにする
(IV)新規接続した基地局側セクタのＰＡ出力を最大にする。
【０２１１】
以上の制御のうち、(I)から(III)までが実行された結果が図２３Ｃに、(IV)までが実行された結果が図２３Ｄに示されている。図２３Ａと図２３Ｄを併せて考えると、端末側セクタ＃１と＃３は基地局側セクタ＃１を介して基地局セクタＩＤ＝５００のリピータとして、端末側セクタ＃２は基地局側セクタ＃２を介して基地局セクタＩＤ＝３８４のリピータとして動作することになる。
【０２１２】
なお、上記(I)の手順において、当該端末側セクタ以外とも上記基地局側セクタが接続している場合、図２０のステップ６１０で説明した通り、ＰＡ出力を最小化できない場合がある。その状態で上記(II)の手順を実施すると、当該端末側セクタを介して通信していた端末が基地局を急にロストするため、回線切断による品質低下が懸念される。
【０２１３】
次に、この懸念を回避するための第２の実施形態について説明する。
【０２１４】
以下に説明する相違点を除いて、第２の実施形態は、第１の実施形態と同じである。
【０２１５】
図２４は、本発明の第２の実施形態におけるリピータ内部のスイッチ周辺の構成を示す説明図である。
【０２１６】
第２の実施形態の基本的な構成は図１８に示す第１の例と似ているが、第２の実施形態のリピータ１０８は、スイッチ５１８の代わりに可変減衰器（アッテネータ）５２０を備える。アッテネータ５２０は、スイッチ５１８が接続をＯＮからＯＦＦ（又はＯＦＦからＯＮ）に切り替えるのに対して、減衰量を連続的に（又は段階的に）変化させることによって、受信側リピータセクタと送信側リピータセクタとの接続を切り替える。これによって、端末１０７による突然の基地局ロストが防止されるため、上記の回線切断による品質低下の懸念は回避される。
【０２１７】
図２５は、本発明の第２の実施形態のリピータ入出力制御を示すフローチャートである。
【０２１８】
第１の実施形態の制御（図２０）との違いは、上り通信側のステップ６１３の代わりにステップ６１６が実行される点である。つまり、上り通信側はアッテネータの構成（図２４）、下り通信側はスイッチの構成（図１８）が採用される。
【０２１９】
ステップ６１６において、入出力制御装置５０２は、ステップ６０３で選択された端末側セクタＢと、それに接続されている基地局側セクタと、を接続しているアッテネータ５２０の減衰量を最大化し、ステップ６０２で選択された基地局側セクタＡと上記端末側セクタＢとを接続するアッテネータ５２０の減衰量を最小化する。これによって、端末側セクタＢは、接続先となる基地局側セクタを切り替える。ここで、減衰量の急激な切替は、既に述べている通り急激な干渉増加または基地局ロストを招くため望ましくない。徐々に減衰量を変化させて（例えば１秒間に１ｄＢ）自然に端末のハンドオフを誘うのが望ましい実施形態である。
【０２２０】
図２６Ａから図２６Ｄは、本発明の第２の実施形態のリピータ１０８の上り通信側の入出力制御の例を示す説明図である。
【０２２１】
図２６Ａは、図２３Ａと同じもので、リピータの各セクタ（リピータセクタ）が、どの基地局セクタからの信号を最も強く受信しているかを示す表であり、状態測定装置５０６での測定結果である。
【０２２２】
図２６Ｂは、リピータ内の各基地局側セクタの出力電力、及び、各基地局側セクタと各端末側セクタとの接続状況を示した表である。この図の例は、全ての端末側セクタが基地局側セクタ＃１に接続され、基地局側セクタ＃１の出力電力は１００［ｍＷ］で、他の基地局側セクタの出力は０［ｍＷ］であることを示す。
【０２２３】
図２６Ｃは、基地局側セクタ＃２に関するリピータ出力を増やす場合の制御例を示している。まず、端末側セクタのうち、基地局側セクタ＃２との接続がアッテネータ５２０の減衰量が最大となっている端末側セクタを制御候補として選択する。ここでの選択は、上り下りの通信対称性から、図２１Ｃの下り通信側で実施した結果をそのまま採用する。
【０２２４】
ここで選択された端末側セクタに関係する基地局側セクタについて、以下の手順で入出力を制御する。この(II),(III)の制御例については、上記(I)から(IV)のタイムラインと併せて図２８に示す。
【０２２５】
(I)当該端末側セクタと接続中の基地局側セクタのＰＡ出力を最小にする
(II)当該端末側セクタと接続中の基地局側セクタとの接続アッテネータの減衰量を最大にする
(III)当該端末側セクタと新たに接続する基地局側セクタとの接続アッテネータの減衰量を最小にする
(IV)新規接続した基地局側セクタのＰＡ出力を最大にする。
【０２２６】
以上の制御のうち、(II)及び(III)が実行された結果が図２６Ｃに、さらに(IV)が実行された結果が図２６Ｄに示されている。結果として、第１の実施例（図２３Ｄ）と同じ結果が得られている。
【０２２７】
図２８は、本発明の第２の実施形態におけるアッテネータの制御の説明図である。
【０２２８】
具体的には、図２８は、図２５のステップ６１６及びその前後におけるアッテネータ５２０の減衰量の変化を示す。入出力制御装置５０２は、減衰量が図２８に示すとおりに変化するように、各アッテネータ５２０を制御する。
【０２２９】
ステップ６１６が開始される前、端末側セクタ＃２と基地局側セクタ＃１とを接続するアッテネータ５２０の減衰量は０ｄＢである。一方、端末側セクタ＃２と基地局側セクタ＃２とを接続するアッテネータ５２０の減衰量は、１００ｄＢである。この状態は、上記の(I)が実行された結果に相当する。
【０２３０】
ステップ６１６が開始されると、入出力制御装置５０２は、端末側セクタ＃２と基地局側セクタ＃１とを接続するアッテネータ５２０の減衰量を、所定の変化率で（例えば、１秒間に１ｄＢずつ）増加させる。この処理は、上記の(II)に相当する。
【０２３１】
端末側セクタ＃２と基地局側セクタ＃１とを接続するアッテネータ５２０の減衰量が１００ｄＢに達すると、入出力制御装置５０２は、その減衰量を維持しつつ、さらに、端末側セクタ＃２と基地局側セクタ＃２とを接続するアッテネータ５２０の減衰量を、所定の変化率で（例えば、１秒間に１ｄＢずつ）減少させる。この処理は、上記の(III)に相当する。
【０２３２】
端末側セクタ＃２と基地局側セクタ＃２とを接続するアッテネータ５２０の減衰量が０ｄＢに達した時点で、ステップ６１６が終了する。その後、入出力制御装置５０２は、各アッテネータ５２０の減衰量を維持する。この状態は、上記の(IV)が実行された結果に相当する。
【産業上の利用可能性】
【０２３３】
本発明を、無線通信システム、特にセルラシステムに利用することによって、少ない基地局配置でサービスの面展開が可能になる。さらに、基地局間のロードバランスを図ることで、端末装置間のサービス満足度を均等化し、かつ基地局設置の投資費用対効果を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【０２３４】
【図１】本発明の第１の実施形態の無線通信システムの一例を示す説明図である。
【図２Ａ】従来の無線通信システムの第１の問題点を示す説明図である。
【図２Ｂ】従来の無線通信システムの第２の問題点を示す説明図である。
【図３Ａ】本発明の第１の実施形態による無線通信システムの説明図である。
【図３Ｂ】本発明の第１の実施形態による無線通信システムの負荷分散改善の例を示す説明図である。
【図４Ａ】本発明の第１の実施形態によるリピータの対基地局指向性ビームの出力例を示す説明図である。
【図４Ｂ】本発明の第１の実施形態によるリピータの対端末指向性ビームの出力例を示す説明図である。
【図５Ａ】本発明の第１の実施形態における無線通信路の一例を示す説明図である。
【図５Ｂ】本発明の第１の実施形態における２種類の受信信号の受信タイミング差について説明する図である。
【図６Ａ】本発明の第１の実施形態の効果を示す説明図である。
【図６Ｂ】本発明の第１の実施形態の効果を示す説明図である。
【図７】本発明の第１の実施形態によるカバーエリア増大の定量評価結果の例を示す説明図である。
【図８】本発明の第１の実施形態のネットワーク構成を示す説明図である。
【図９】本発明の第１の実施形態による制御シーケンスを示す説明図である。
【図１０Ａ】本発明の第１の実施形態において送信されるリピータ状態情報のフォーマットの例を示す説明図である。
【図１０Ｂ】本発明の第１の実施形態において記録されるリピータ状態情報のフォーマットの例を示す説明図である。
【図１１Ａ】本発明の第１の実施形態において送信されるトラフィック情報のフォーマットの第１の例を示す説明図である。
【図１１Ｂ】本発明の第１の実施形態において送信されるトラフィック情報のフォーマットの第２の例を示す説明図である。
【図１２Ａ】本発明の第１の実施形態において記録されるトラフィック情報のフォーマットの第１の例を示す説明図である。
【図１２Ｂ】本発明の第１の実施形態において記録されるトラフィック情報のフォーマットの第２の例を示す説明図である。
【図１３】本発明の第１の実施形態によるリピータ制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図１４Ａ】本発明の第１の実施形態によるリピータへの制御情報送信フォーマット例を示す説明図である。
【図１４Ｂ】本発明の第１の実施形態によるリピータへの制御情報送信フォーマット例を示す説明図である。
【図１５】本発明の第１の実施形態のリピータの動作示すフローチャートである。
【図１６】本発明の第１の実施形態におけるリピータの装置構成を示すブロック図である。
【図１７】本発明の第１の実施形態における状態測定装置の構成を示す図である。
【図１８】本発明の第１の実施形態におけるリピータ内部のスイッチ周辺の構成を示す説明図である。
【図１９Ａ】本発明の第１の実施形態のリピータにおけるスイッチの切替例を示した表である。
【図１９Ｂ】本発明の第１の実施形態のリピータにおけるスイッチの切替例を示した表である。
【図２０】本発明の第１の実施形態におけるリピータ入出力制御を示すフローチャートである。
【図２１Ａ】本発明の第１の実施形態におけるリピータの下り通信側の入出力制御の例を示す説明図である。
【図２１Ｂ】本発明の第１の実施形態におけるリピータの下り通信側の入出力制御の例を示す説明図である。
【図２１Ｃ】本発明の第１の実施形態におけるリピータの下り通信側の入出力制御の例を示す説明図である。
【図２１Ｄ】本発明の第１の実施形態におけるリピータの下り通信側の入出力制御の例を示す説明図である。
【図２２】本発明の第１の実施形態におけるリピータの安定形態の一例を示す説明図である。
【図２３Ａ】本発明の第１の実施形態におけるリピータの上り通信側の入出力制御の例を示す説明図である。
【図２３Ｂ】本発明の第１の実施形態におけるリピータの上り通信側の入出力制御の例を示す説明図である。
【図２３Ｃ】本発明の第１の実施形態におけるリピータの上り通信側の入出力制御の例を示す説明図である。
【図２３Ｄ】本発明の第１の実施形態におけるリピータの上り通信側の入出力制御の例を示す説明図である。
【図２４】本発明の第２の実施形態におけるリピータ内部のスイッチ周辺の構成を示す説明図である。
【図２５】本発明の第２の実施形態のリピータ入出力制御を示すフローチャートである。
【図２６Ａ】本発明の第２の実施形態のリピータの上り通信側の入出力制御の例を示す説明図である。
【図２６Ｂ】本発明の第２の実施形態のリピータの上り通信側の入出力制御の例を示す説明図である。
【図２６Ｃ】本発明の第２の実施形態のリピータの上り通信側の入出力制御の例を示す説明図である。
【図２６Ｄ】本発明の第２の実施形態のリピータの上り通信側の入出力制御の例を示す説明図である。
【図２７】本発明の第１の実施形態において送信されるリピータ状態情報のフォーマットの別の例を示す説明図である。
【図２８】本発明の第２の実施形態におけるアッテネータの制御の説明図である。
【符号の説明】
【０２３５】
１０１ 基地局
１０２ セル
１０３ 基地局のセクタ
１０４ 基地局制御装置
１０５ ＰＤＳＮ（Packet Data Serving Node）
１０６ ＩＰネットワーク
１０７ 端末
１０８ リピータ
１０９ リピータのカバーエリア
１１０ リピータのセクタ（基地局側）
１１１ リピータのセクタ（端末側）
２０１ リピータ制御装置
３０１−３０９ リピータ制御装置の動作フローにおけるステップ
４０１−４０７ リピータ装置の動作フローにおけるステップ
５０１ リピータ装置内のネットワークＩ／Ｆ
５０２ リピータ装置内の入出力制御装置
５０３ リピータ装置内の基地局側セクタアンテナ群
５０４ リピータ装置内の基地局側デュプレクサ
５０５ リピータ装置内の下り通信用低ノイズアンプ
５０６ リピータ装置内の状態測定装置
５０７ リピータ装置内の下り通信用スイッチ部
５０８ リピータ装置内の下り通信用パワーアンプ
５０９ リピータ装置内の端末側デュプレクサ
５１０ リピータ装置内の端末側セクタアンテナ群
５１１ リピータ装置内の上り通信用低ノイズアンプ
５１２ リピータ装置内の上り通信用スイッチ部
５１３ リピータ装置内の上り通信用パワーアンプ
５１４ 状態測定装置５０６内のＡＤコンバータ
５１５ 状態測定装置５０６内のフレーム同期装置
５１６ 状態測定装置５０６内のセルサーチ装置
５１７ 状態測定装置５０６内のメモリ
５１８ リピータ装置内の上り／下り通信用スイッチ
５１９ リピータ装置内の上り／下り通信用マルチプレクサ
５２０ リピータ装置内の上り／下り通信用可変減衰器
６０１−６１６ 入出力制御装置５０２の動作フローにおけるステップ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の基地局と、リピータ装置と、を備える無線通信システムにおいて、
前記リピータ装置は、
前記複数の基地局の少なくとも一つから受信した無線信号を増幅して送信し、
前記各基地局のトラフィック量に基づいて、前記無線信号を送信する範囲を制御することを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
前記リピータ装置は、
複数のリピータセクタアンテナを備え、
前記各基地局のトラフィック量に基づいて、前記無線信号を受信した前記各リピータセクタアンテナと、前記受信した無線信号を送信する前記各リピータセクタアンテナとの間の接続を制御することによって、前記無線信号を送信する範囲を制御することを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記無線通信システムは、さらに、前記複数の基地局及び前記リピータ装置と通信するリピータ制御部を備え、
前記リピータ制御部は、
前記各基地局のトラフィック量を示す情報を前記各基地局から取得し、
前記取得したトラフィック量に基づいて、前記送信する無線信号の強度及び前記リピータセクタアンテナ間の接続の少なくとも一方を制御する制御信号を生成し、
前記生成した制御信号を前記リピータ装置に送信し、
前記リピータ装置は、前記リピータ制御部から受信した制御信号に基づいて、前記送信する無線信号の強度及び前記リピータセクタアンテナ間の接続の少なくとも一方を制御することを特徴とする請求項２に記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記各基地局は、複数の基地局セクタを有し、
前記リピータ装置は、
前記各リピータセクタアンテナが最も強く受信する無線信号の送信元である前記基地局セクタを特定し、
前記特定された基地局セクタを識別する情報を前記リピータ制御部に送信し、
前記リピータ制御部は、前記特定された基地局セクタを識別する情報及び前記取得したトラフィック量に基づいて、前記制御信号を生成することを特徴とする請求項３に記載の無線通信システム。
【請求項５】
前記リピータ制御部は、
前記取得したトラフィック量に基づいて、前記複数の基地局の一つを特定し、
前記特定された基地局から受信した無線信号を送信する範囲を拡大または縮小させるように制御する信号を生成することを特徴とする請求項４に記載の無線通信システム。
【請求項６】
前記リピータ制御部は、前記複数の基地局のうち、前記取得したトラフィック量が相対的に小さい基地局を特定することを特徴とする請求項５に記載の無線通信システム。
【請求項７】
前記複数の基地局は、少なくとも第１基地局と、それ以外の複数の基地局と、を含み、
前記リピータ制御部は、前記第１基地局以外の複数の基地局のトラフィック量の平均値に対する前記第１基地局のトラフィック量の比率が所定の閾値より小さい場合、前記第１基地局を、前記取得したトラフィック量が相対的に小さい基地局として特定することを特徴とする請求項６に記載の無線通信システム。
【請求項８】
複数のアンテナを備え、少なくとも一つの基地局と少なくとも一つの端末との間の無線信号による通信を中継するリピータ装置であって、
前記複数のアンテナのうち少なくとも一つは、前記少なくとも一つの基地局との間で無線信号を送受信する基地局側リピータセクタアンテナであり、前記複数のアンテナのうち少なくとも一つは、前記少なくとも一つの端末との間で無線信号を送受信する端末側リピータセクタアンテナであり、
前記リピータ装置は、前記無線信号を受信するアンテナと前記アンテナが受信した信号を送信するアンテナとの間の接続を切り替える一つ以上の切替器と、前記アンテナから送信される信号を増幅する一つ以上の増幅器と、前記切替器及び前記増幅器を制御する入出力制御部と、を備えることを特徴とするリピータ装置。
【請求項９】
前記リピータ装置は、さらに、状態測定部を備え、
前記状態測定部は、
前記各アンテナが最も強く受信する無線信号を送信した前記基地局の基地局セクタを特定し、
前記特定された基地局セクタを識別する情報を出力することを特徴とする請求項８に記載のリピータ装置。
【請求項１０】
前記状態測定部は、前記アンテナが受信した信号をディジタルデータに変換するＡＤ変換器と、フレーム同期をとるための同期部と、前記受信した信号を送信した基地局セクタを特定するセルサーチ部と、を備えることを特徴とする請求項９に記載のリピータ装置。
【請求項１１】
前記リピータ装置は、前記基地局から前記端末への下り通信の信号のための一つ以上の前記スイッチ及び一つ以上の前記増幅器と、前記端末から前記基地局への上り通信の信号のための一つ以上の前記切替器及び一つ以上の前記増幅器と、を備え、
前記入出力制御部は、前記下り通信のための切替器及び増幅器、並びに、前記上り通信のための切替器及び増幅器を制御することを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか一つに記載のリピータ装置。
【請求項１２】
前記リピータ装置は、カバーエリアを拡大すべき前記基地局セクタを特定する情報を受信すると、その情報に基づいて、前記複数のアンテナのうち、前記特定された基地局セクタからの無線信号を最も強く受信する基地局側リピータセクタアンテナと、前記基地局側リピータセクタ受信アンテナが受信した信号を送信すべき端末側リピータセクタアンテナと、を特定することを特徴とする請求項１１に記載のリピータ装置。
【請求項１３】
前記リピータ装置は、
前記特定された端末側リピータセクタアンテナが送信する信号を増幅する前記増幅器の出力を減少させ、
前記特定された基地局側リピータセクタアンテナが受信した信号が前記特定された端末側リピータセクタアンテナから送信されるように前記切替器による接続を制御し、
その後、前記特定された端末側リピータセクタアンテナが送信する信号を増幅する前記増幅器の出力を増加させることを特徴とする請求項１２に記載のリピータ装置。
【請求項１４】
前記リピータ装置は、
前記特定された基地局側リピータセクタアンテナが送信する信号を増幅する前記増幅器の出力を減少させ、
前記特定された端末側リピータセクタアンテナが受信した信号が前記特定された基地局側リピータセクタアンテナから送信されるように前記切替器による接続を制御し、
その後、前記特定された基地局側リピータセクタアンテナが送信する信号を増幅する前記増幅器の出力を増加させることを特徴とする請求項１２に記載のリピータ装置。
【請求項１５】
前記切替器は、前記アンテナの間でやり取りされる信号の通過及び遮断を制御することによって前記接続を実行することを特徴とする請求項８乃至１４のいずれか一つに記載のリピータ装置。
【請求項１６】
前記切替器は、前記アンテナの間でやり取りされる信号の減衰量を制御することによって前記接続を実行することを特徴とする請求項８乃至１４のいずれか一つに記載のリピータ装置。
【請求項１７】
複数の基地局と、リピータ装置と、を備える無線通信システムにおいて前記リピータ装置を制御する方法であって、
前記方法は、
前記リピータ装置が、前記複数の基地局の少なくとも一つから受信した無線信号を増幅して送信する手順と、
前記各基地局のトラフィック量に基づいて、前記無線信号を送信する範囲又は強度の少なくとも一方を制御する手順と、を含むことを特徴とする方法。
【請求項１】
複数の基地局と、リピータ装置と、を備える無線通信システムにおいて、
前記リピータ装置は、
前記複数の基地局の少なくとも一つから受信した無線信号を増幅して送信し、
前記各基地局のトラフィック量に基づいて、前記無線信号を送信する範囲を制御することを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
前記リピータ装置は、
複数のリピータセクタアンテナを備え、
前記各基地局のトラフィック量に基づいて、前記無線信号を受信した前記各リピータセクタアンテナと、前記受信した無線信号を送信する前記各リピータセクタアンテナとの間の接続を制御することによって、前記無線信号を送信する範囲を制御することを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記無線通信システムは、さらに、前記複数の基地局及び前記リピータ装置と通信するリピータ制御部を備え、
前記リピータ制御部は、
前記各基地局のトラフィック量を示す情報を前記各基地局から取得し、
前記取得したトラフィック量に基づいて、前記送信する無線信号の強度及び前記リピータセクタアンテナ間の接続の少なくとも一方を制御する制御信号を生成し、
前記生成した制御信号を前記リピータ装置に送信し、
前記リピータ装置は、前記リピータ制御部から受信した制御信号に基づいて、前記送信する無線信号の強度及び前記リピータセクタアンテナ間の接続の少なくとも一方を制御することを特徴とする請求項２に記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記各基地局は、複数の基地局セクタを有し、
前記リピータ装置は、
前記各リピータセクタアンテナが最も強く受信する無線信号の送信元である前記基地局セクタを特定し、
前記特定された基地局セクタを識別する情報を前記リピータ制御部に送信し、
前記リピータ制御部は、前記特定された基地局セクタを識別する情報及び前記取得したトラフィック量に基づいて、前記制御信号を生成することを特徴とする請求項３に記載の無線通信システム。
【請求項５】
前記リピータ制御部は、
前記取得したトラフィック量に基づいて、前記複数の基地局の一つを特定し、
前記特定された基地局から受信した無線信号を送信する範囲を拡大または縮小させるように制御する信号を生成することを特徴とする請求項４に記載の無線通信システム。
【請求項６】
前記リピータ制御部は、前記複数の基地局のうち、前記取得したトラフィック量が相対的に小さい基地局を特定することを特徴とする請求項５に記載の無線通信システム。
【請求項７】
前記複数の基地局は、少なくとも第１基地局と、それ以外の複数の基地局と、を含み、
前記リピータ制御部は、前記第１基地局以外の複数の基地局のトラフィック量の平均値に対する前記第１基地局のトラフィック量の比率が所定の閾値より小さい場合、前記第１基地局を、前記取得したトラフィック量が相対的に小さい基地局として特定することを特徴とする請求項６に記載の無線通信システム。
【請求項８】
複数のアンテナを備え、少なくとも一つの基地局と少なくとも一つの端末との間の無線信号による通信を中継するリピータ装置であって、
前記複数のアンテナのうち少なくとも一つは、前記少なくとも一つの基地局との間で無線信号を送受信する基地局側リピータセクタアンテナであり、前記複数のアンテナのうち少なくとも一つは、前記少なくとも一つの端末との間で無線信号を送受信する端末側リピータセクタアンテナであり、
前記リピータ装置は、前記無線信号を受信するアンテナと前記アンテナが受信した信号を送信するアンテナとの間の接続を切り替える一つ以上の切替器と、前記アンテナから送信される信号を増幅する一つ以上の増幅器と、前記切替器及び前記増幅器を制御する入出力制御部と、を備えることを特徴とするリピータ装置。
【請求項９】
前記リピータ装置は、さらに、状態測定部を備え、
前記状態測定部は、
前記各アンテナが最も強く受信する無線信号を送信した前記基地局の基地局セクタを特定し、
前記特定された基地局セクタを識別する情報を出力することを特徴とする請求項８に記載のリピータ装置。
【請求項１０】
前記状態測定部は、前記アンテナが受信した信号をディジタルデータに変換するＡＤ変換器と、フレーム同期をとるための同期部と、前記受信した信号を送信した基地局セクタを特定するセルサーチ部と、を備えることを特徴とする請求項９に記載のリピータ装置。
【請求項１１】
前記リピータ装置は、前記基地局から前記端末への下り通信の信号のための一つ以上の前記スイッチ及び一つ以上の前記増幅器と、前記端末から前記基地局への上り通信の信号のための一つ以上の前記切替器及び一つ以上の前記増幅器と、を備え、
前記入出力制御部は、前記下り通信のための切替器及び増幅器、並びに、前記上り通信のための切替器及び増幅器を制御することを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか一つに記載のリピータ装置。
【請求項１２】
前記リピータ装置は、カバーエリアを拡大すべき前記基地局セクタを特定する情報を受信すると、その情報に基づいて、前記複数のアンテナのうち、前記特定された基地局セクタからの無線信号を最も強く受信する基地局側リピータセクタアンテナと、前記基地局側リピータセクタ受信アンテナが受信した信号を送信すべき端末側リピータセクタアンテナと、を特定することを特徴とする請求項１１に記載のリピータ装置。
【請求項１３】
前記リピータ装置は、
前記特定された端末側リピータセクタアンテナが送信する信号を増幅する前記増幅器の出力を減少させ、
前記特定された基地局側リピータセクタアンテナが受信した信号が前記特定された端末側リピータセクタアンテナから送信されるように前記切替器による接続を制御し、
その後、前記特定された端末側リピータセクタアンテナが送信する信号を増幅する前記増幅器の出力を増加させることを特徴とする請求項１２に記載のリピータ装置。
【請求項１４】
前記リピータ装置は、
前記特定された基地局側リピータセクタアンテナが送信する信号を増幅する前記増幅器の出力を減少させ、
前記特定された端末側リピータセクタアンテナが受信した信号が前記特定された基地局側リピータセクタアンテナから送信されるように前記切替器による接続を制御し、
その後、前記特定された基地局側リピータセクタアンテナが送信する信号を増幅する前記増幅器の出力を増加させることを特徴とする請求項１２に記載のリピータ装置。
【請求項１５】
前記切替器は、前記アンテナの間でやり取りされる信号の通過及び遮断を制御することによって前記接続を実行することを特徴とする請求項８乃至１４のいずれか一つに記載のリピータ装置。
【請求項１６】
前記切替器は、前記アンテナの間でやり取りされる信号の減衰量を制御することによって前記接続を実行することを特徴とする請求項８乃至１４のいずれか一つに記載のリピータ装置。
【請求項１７】
複数の基地局と、リピータ装置と、を備える無線通信システムにおいて前記リピータ装置を制御する方法であって、
前記方法は、
前記リピータ装置が、前記複数の基地局の少なくとも一つから受信した無線信号を増幅して送信する手順と、
前記各基地局のトラフィック量に基づいて、前記無線信号を送信する範囲又は強度の少なくとも一方を制御する手順と、を含むことを特徴とする方法。
【図１】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図８】
【図９】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図１２Ａ】
【図１２Ｂ】
【図１３】
【図１４Ａ】
【図１４Ｂ】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９Ａ】
【図１９Ｂ】
【図２０】
【図２１Ａ】
【図２１Ｂ】
【図２１Ｃ】
【図２１Ｄ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７】
【図２２】
【図２３Ａ】
【図２３Ｂ】
【図２３Ｃ】
【図２３Ｄ】
【図２４】
【図２５】
【図２６Ａ】
【図２６Ｂ】
【図２６Ｃ】
【図２６Ｄ】
【図２７】
【図２８】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図８】
【図９】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図１２Ａ】
【図１２Ｂ】
【図１３】
【図１４Ａ】
【図１４Ｂ】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９Ａ】
【図１９Ｂ】
【図２０】
【図２１Ａ】
【図２１Ｂ】
【図２１Ｃ】
【図２１Ｄ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７】
【図２２】
【図２３Ａ】
【図２３Ｂ】
【図２３Ｃ】
【図２３Ｄ】
【図２４】
【図２５】
【図２６Ａ】
【図２６Ｂ】
【図２６Ｃ】
【図２６Ｄ】
【図２７】
【図２８】
【公開番号】特開２０１０−４１６８５（Ｐ２０１０−４１６８５Ａ）
【公開日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２０５７６０（Ｐ２００８−２０５７６０）
【出願日】平成２０年８月８日（２００８．８．８）
【出願人】（０００１５３４６５）株式会社日立コミュニケーションテクノロジー (770)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月８日（２００８．８．８）
【出願人】（０００１５３４６５）株式会社日立コミュニケーションテクノロジー (770)
【Ｆターム（参考）】
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