説明

無線通信システム、基地局及び中継装置

【課題】中継装置が増幅したキャリアによる通信の妨害を減少させるとを目的とする。
【解決手段】無線通信システムは、端末と、周波数分割多重方式によって前記端末と無線通信する基地局と、前記端末と基地局との通信を中継する中継装置とを具備する無線通信システムであって、前記基地局は、前記端末に割り当てられた周波数の内、直接通信できないと判定した端末に割り当てられた周波数のみ前記中継装置に増幅させる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、無線通信システム、基地局及び中継装置に関する。
【背景技術】
【0002】
携帯電話などの無線通信システムでは、基地局と端末との間の通信を中継する中継装置が用いられている。この中継装置は、端末から信号を受信すると、当該信号を電力増幅して基地局に転送し、また、基地局から信号を受信すると、当該信号を電力増幅して端末に転送する。(下記特許文献1参照)。このように、信号を電力増幅して中継する中継装置が導入されることで、端末は、基地局から信号が届かない場所でも信号を送受信することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2007−60212号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、上記従来技術の中継装置は、周波数分割多重接続方式を採用した無線通信システムに設置された場合に、基地局と直接通信できない端末に割り当てられたキャリア(周波数)だけでなく、基地局と直接通信できる端末に割り当てられたキャリアも増幅する。しかしながら、基地局と直接通信できる端末に割り当てられたキャリアと同じ周波数が隣接基地局において使用されている場合、必要がないにもかかわらず増幅された当該キャリアが強力な妨害波となって隣接基地局の通信を妨害することがある。
【0005】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、中継装置が増幅したキャリアによる通信の妨害を減少させるとを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記目的を達成するために、本発明では、無線通信システムに係る第1の解決手段として、端末と、周波数分割多重方式によって前記端末と無線通信する基地局と、前記端末と基地局との通信を中継する中継装置とを具備する無線通信システムであって、前記基地局は、前記端末に割り当てられた周波数の内、直接通信できないと判定した端末に割り当てられた周波数のみ前記中継装置に増幅させるという手段を採用する。
【0007】
本発明では、無線通信システムに係る第2の解決手段として、上記第1の解決手段において、前記基地局は、前記端末に割り当てられた周波数の内、通信品質が所定のしきい値を下回る周波数のみ前記中継装置に増幅させるという手段を採用する。
【0008】
本発明では、無線通信システムに係る第3の解決手段として、上記第1または第2の解決手段において、前記通信品質は、RSSI(Received Signal Strength Indicator)であるという手段を採用する。
【0009】
本発明では、無線通信システムに係る第4の解決手段として、上記第1〜第3のいずれかの解決手段において、前記基地局は、直交周波数分割多元接続方式によって前記端末と無線通信するという手段を採用する。
【0010】
また、本発明では、基地局に係る第1の解決手段として、周波数分割多重方式によって端末と無線通信し、前記端末との通信が中継装置により中継される基地局であって、前記端末に割り当てられた周波数の内、直接通信できないと判定した端末に割り当てられた周波数のみ前記中継装置に増幅させるという手段を採用する。
【0011】
本発明では、基地局に係る第2の解決手段として、上記第1の解決手段において、前記端末に割り当てられた周波数の内、通信品質が所定のしきい値を下回る周波数のみ前記中継装置に増幅させるという手段を採用する。
【0012】
本発明では、基地局に係る第3の解決手段として、上記第1または第2の解決手段において、前記通信品質は、RSSI(Received Signal Strength Indicator)であるという手段を採用する。
【0013】
本発明では、基地局に係る第4の解決手段として、上記第1〜第3のいずれかの解決手段において、直交周波数分割多元接続方式によって前記端末と無線通信するという手段を採用する。
【0014】
さらに、本発明では、中継装置に係る第1の解決手段として、周波数分割多重方式によって無線通信する端末と基地局との間を中継する中継装置であって、前記基地局より指示のあった周波数のみ増幅するという手段を採用する。
【発明の効果】
【0015】
本発明によれば、基地局は、端末に割り当てられた周波数の内、直接通信できないと判定した端末に割り当てられた周波数のみ前記中継装置に増幅させる。これにより、基地局と直接通信できる端末に割り当てられた周波数が中継装置により増幅されないために、中継装置が増幅した周波数(キャリア)による通信の妨害を減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】本発明の実施形態に係る通信システムSのシステム構成図である。
【図2】本発明の実施形態に係る通信システムSの基地局B1の機能ブロック図である。
【図3】本発明の実施形態に係る通信システムSの中継装置Rの機能ブロック図である。
【図4】本発明の実施形態に係る通信システムSの基地局B1、中継装置R及び端末M1の動作を示すフローチャートである。
【図5】本発明の実施形態に係る通信システムSの中継制御フラグfg10を示す模式図である。
【図6】本発明の実施形態に係る通信システムSの基地局B1及び中継装置Rが送信に用いる周波数を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
無線通信システムSは、OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access:直交周波数分割多元接続)方式が採用されたLTE(Long Term Evolution)に基づく通信システムであり、図1に示すように、基地局B1,B2、端末M1,M2,M3,M4及び中継装置Rから構成されている。
【0018】
基地局B1は、セルCL1を形成し、セルCL1内に位置する端末M1,M2,M3とOFDMA方式によって通信、すなわち端末M1,M2,M3毎に異なる周波数のサブキャリアを割り当て、当該サブキャリアを用いて端末M1,M2,M3それぞれと通信する。
基地局B2は、基地局B1に隣接し、セルCL2を形成し、セルCL2内に位置する端末M4とOFDMA方式によって通信する。
【0019】
端末M1,M2,M3,M4は、音声通信またはデータ通信を行う携帯電話機である。
中継装置Rは、基地局B1と通信エリアCA1内の端末M1との通信を中継するものであり、基地局B1から受信した信号を増幅して端末M1に転送するとともに端末M1から受信した信号を増幅して基地局B1に転送する。
【0020】
続いて、基地局B1の機能構成を、図2を参照して説明する。なお、基地局B2も、基地局B1と同様な内部構成を備えている。
基地局B1は、受信部1、送信部2及び制御部3から構成されている。
受信部1は、端末M1,M2,M3及び中継装置Rからアナログの上り信号を受信し、制御部3の制御の下、当該上り信号に復調処理を施してデジタル上り信号に変換し、当該デジタル上り信号を制御部3に出力する。
送信部2は、制御部3からデジタル下り信号が入力されると、制御部3の制御の下、デジタル下り信号に変調処理を施してアナログの下り信号に変換し、当該下り信号を端末M1,M2,M3及び中継装置Rに送信する。
【0021】
制御部3は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)及び各部との信号の入出力を行うインタフェース回路などから構成されており、上記ROMに記憶された制御プログラム、受信部1が受信した上り信号に基づいて基地局B1の全体動作を制御する。なお、ROMに記憶されている制御プログラムには中継制御プログラムが含まれており、制御部3はこの中継制御プログラムに基づいて中継装置Rによる信号の増幅を制御する。なお、制御部3が実行する処理の詳細については、以下に基地局B1の動作として説明する。
【0022】
続いて、中継装置Rの機能構成を、図3を参照して説明する。
中継装置Rは、基地局側受信部11、下り信号処理部12、端末側送信部13、端末側受信部14、上り信号処理部15、基地局側送信部16及び制御部17から構成されている。
基地局側受信部11は、基地局B1からアナログの下り信号を受信し、制御部17の制御の下、当該下り信号に復調処理を施してデジタル下り信号に変換し、当該デジタル下り信号を下り信号処理部12に出力する。
下り信号処理部12は、制御部17の制御の下、基地局側受信部11から入力されたデジタル下り信号に所定の信号処理を施し、端末側送信部13に出力する。
端末側送信部13は、制御部17の制御の下、下り信号処理部12から入力されたデジタル下り信号に変調処理を施してアナログの下り信号に変換し、当該下り信号を増幅して端末M1,M2,M3に送信する。
【0023】
端末側受信部14は、端末M1,M2,M3からアナログの上り信号を受信し、制御部17の制御の下、当該上り信号に復調処理を施してデジタル上り信号に変換し、当該デジタル上り信号を上り信号処理部15に出力する。
上り信号処理部15は、制御部17の制御の下、端末側受信部14から入力されたデジタル上り信号に所定の信号処理を施し、基地局側送信部16に出力する。
基地局側送信部16は、制御部17の制御の下、上り信号処理部15から入力されたデジタル上り信号に変調処理を施してアナログの上り信号に変換し、当該上り信号を増幅して基地局B1に送信する。
【0024】
制御部17は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)及び各部との信号の入出力を行うインタフェース回路などから構成されており、上記ROMに記憶された制御プログラム、基地局側受信部11が受信した下り信号及び端末側受信部14が受信した上り信号に基づいて中継装置Rの全体動作を制御する。なお、ROMに記憶されている制御プログラムには中継処理プログラムが含まれており、制御部17はこの中継処理プログラムに基づいて中継を行う。なお、制御部17が実行する処理の詳細については、以下に中継装置Rの動作として説明する。
【0025】
次に、上記構成の無線通信システムSの基地局B1、中継装置R及び端末M1の動作について図4を参照して説明する。
まず、基地局B1の制御部3は、端末M1,M2,M3に対する下り信号を生成する際に、端末M1,M2,M3毎のデジタル下り信号を生成し、各下り信号に設けられた中継制御フラグfg10の中継指示fg1フラグに「1」を設定する(ステップS1)。
【0026】
上記中継制御フラグfg10について、図5を参照して説明する。中継制御フラグfg10は、3ビットの領域から構成されたフラグであり、端末M1,M2,M3毎の信号に設定されている。中継制御フラグfg10は、図5に示すように、先頭ビットが中継指示フラグfg1であり、次のビットが上り信号増幅フラグfg2であり、最終ビットが下り信号増幅フラグfg3である。
【0027】
中継指示フラグfg1は、基地局B1で設定されるフラグであり、中継装置Rに増幅させる場合に「1」が設定される。上り信号増幅フラグfg2は、中継装置Rで設定されるフラグであり、中継装置Rにより上り信号が増幅された場合に「1」が設定される。下り信号増幅フラグfg3は、中継装置Rで設定されるフラグであり、中継装置Rで下り信号が増幅された場合に「1」が設定される。なお、端末M1〜M3は、中継制御フラグfg10をそのまま返信する。
【0028】
図4に戻り、基地局B1の制御部3は、ステップS1の後に、送信部2にデジタル下り信号をアナログの下り信号に変換させ、端末M1,M2,M3の下り信号を送信させる(ステップS2)。なお、基地局B1は、端末M1,M2,M3毎に異なる周波数のサブキャリアを割り当て、それぞれのサブキャリアを用いて下り信号を送信する。また、上記ステップS2において送信された下り信号には、図5(1)に示す中継制御フラグfg10が設定されている。
【0029】
ステップS2の後に、中継装置Rの制御部17は、基地局側受信部11が基地局B1から端末M1,M2,M3の下り信号を受信すると、基地局側受信部11に下り信号をデジタル下り信号に変換させた後に下り信号処理部12へ向けて出力させ、下り信号処理部12に入力されたデジタル下り信号に基づいて中継指示フラグfg1に「1」が設定されているか否か端末M1,M2,M3毎に判定する(ステップS3)。
【0030】
制御部17は、ステップS3において『YES』と判定した場合には、すなわち中継指示フラグfg1に「1」が設定されている場合には、下り信号処理部12にデジタル下り信号の下り信号増幅フラグfg3に「1」を設定させる(ステップS4)。制御部17は、ステップS4の後に、下り信号処理部12から端末側送信部13にデジタル下り信号を出力させ、当該デジタル下り信号を端末側送信部13にアナログの下り信号に変換させ、当該下り信号を増幅させてから送信させる(ステップS5)。なお、上記ステップS5において送信された下り信号には、図5(2)に示す中継制御フラグfg10が設定されている。
【0031】
制御部17は、ステップS3において『NO』と判定した場合には、すなわち中継指示フラグfg1に「1」が設定されていない場合には、当該デジタル下り信号を下り信号処理部12に削除させ、当該デジタル下り信号に基づくアナログの下り信号を端末側送信部13に送信させない(ステップS6)。例えば、端末M1の下り信号の中継指示フラグfg1に「1」が設定され、端末M2,M3の下り信号の中継指示フラグfg1に「0」が設定されている場合には、基地局B1が、図6に示すように、端末M1に割り当てられた周波数fr1と、端末M2に割り当てられた周波数fr2と、端末M3に割り当てられた周波数fr3とを下り信号として送信したとしても、中継装置Rは、上記ステップS5において周波数fr1のみ下り信号として送信し、ステップS6において周波数fr2,fr3を送信しない。
【0032】
図4に戻り、端末M1は、中継装置Rから下り信号を受信すると、所定の処理後に、下り信号に設定されている中継制御フラグfg10をそのまま上り信号に設定し、当該上り信号を送信する(ステップS7)。なお、ステップS7において送信される上り信号には、図5(3)に示す中継制御フラグfg10が設定されている。また、ステップS7において端末M1から送信された上り信号は、中継装置R及び基地局B1の両方に受信される。
【0033】
ステップS7の後に、中継装置Rの制御部17は、端末側受信部14が端末から上り信号を受信すると、端末側受信部14に上り信号をデジタル上り信号に変換させた後に上り信号処理部15へ向けて出力させ、上り信号処理部15に入力されたデジタル上り信号に基づいて中継指示フラグfg1に「1」が設定されているか否か端末M1,M2,M3毎に判定する(ステップS8)。
【0034】
制御部17は、ステップS8において『YES』と判定した場合には、すなわち中継指示フラグfg1に「1」が設定されている場合には、上り信号処理部15にデジタル上り信号の上り信号増幅フラグfg2に「1」を設定させる(ステップS9)。制御部17は、ステップS9の後に、上り信号処理部15から基地局側送信部16にデジタル上り信号を出力させ、基地局側送信部16にデジタル上り信号をアナログの上り信号に変換させ、当該上り信号を増幅させてから送信させる(ステップS10)。なお、上記ステップS10において送信された上り信号には、図5(4)に示す中継制御フラグfg10が設定されている。
【0035】
制御部17は、ステップS8において『NO』と判定した場合には、すなわち中継指示フラグfg1に「1」が設定されていない場合には、中継指示フラグfg1に「1」が設定されていないデジタル上り信号を上り信号処理部15に削除させ、当該デジタル上り信号に基づくアナログの上り信号を基地局側送信部16に送信させない(ステップS11)。例えば、端末M1の上り信号の中継指示フラグfg1に「1」が設定され、端末M2,M3の上り信号の中継指示フラグfg1に「0」が設定されている場合には、中継装置Rは、ステップS10において周波数fr1のみ上り信号として送信し、ステップS11において周波数fr2,fr3を送信しない。
【0036】
図4に戻り、基地局B1の制御部3は、受信部1が上り信号を受信すると、受信部1に上り信号をデジタル上り信号信号に変換させ、当該デジタル上り信号の上り信号増幅フラグfg2に「1」が設定されているか否か判定する(ステップS12)。制御部3は、ステップS12において『YES』と判定した場合には、すなわち上り信号増幅フラグfg2に「1」が設定されている場合には、上記ステップS1の戻り、次回送信される下り信号の中継指示フラグfg1に「1」を設定する。なお、ステップS1に戻り、次回送信される下り信号には、図5(5)に示す中継制御フラグfg10が設定されている。
【0037】
図4に戻り、制御部3は、ステップS12において『NO』と判定した場合には、すなわち上り信号増幅フラグfg2に「1」が設定されていない場合には、上り信号のRSSI(Received Signal Strength Indicator;受信信号強度)が所定のしきい値を下回っているか否か判定する(ステップS13)。例えば、図5(11)に示す中継制御フラグfg10が設定されている下り信号が、基地局B1から端末M2に送信され、基地局B1が、当該端末M2から中継装置Rを介さずに上り信号を直接受信する場合に、当該上り信号には、上記ステップS12において上り信号増幅フラグfg2に「1」が設定されていないと判定される中継制御フラグfg10(図5(12)参照)が設定されている。
【0038】
図4に戻り、制御部3は、ステップS13において『NO』と判定した場合には、すなわち上り信号のRSSIが所定のしきい値を越えていた場合には、次回送信される下り信号の中継指示フラグfg1に「0」を設定し(ステップS14)、ステップS2に移行する。なお、上記ステップS14における下り信号には、図5(13)に示す中継制御フラグfg10が設定されている。
制御部3は、ステップS13において『YES』と判定した場合には、すなわち上り信号のRSSIが所定のしきい値を下回っている場合には、ステップS1に戻り、次回送信される下り信号の中継指示フラグfg1に「1」を設定する。
【0039】
上記ステップS12,13,14について図6を参照して具体的に説明する。
図6に示すように端末M2,M3が、基地局B1の近傍に位置し、端末M1が基地局B1のCL1のエッジの付近に位置しているとする。
基地局B1は、ステップS12の前の段階で、端末M1,M2、M3からの上り信号として、中継制御フラグfg10が「100」(下り信号及び上り信号が中継装置Rを経由しない場合)の上り信号と、中継制御フラグfg10が「101」(下り信号のみ中継装置Rを経由した場合)の上り信号と、中継制御フラグfg10が「110」(上り信号のみ中継装置Rを経由した場合)の上り信号と、中継制御フラグfg10が「111」(下り信号及び上り信号が中継装置Rを経由した場合)の上り信号とを受信する。すなわち、基地局B1は、4種類の上り信号を受信する。
【0040】
基地局B1は、ステップS12において上り信号増幅フラグfg2に「1」が設定されていない上り信号、すなわち中継制御フラグfg10が「100」、「101」である端末M1,M2,M3から直接受信した上り信号であると判定すると、ステップS13において当該上り信号のRSSIが所定のしきい値を下回るか否か判定する。なお、ステップS13は、必須ではない。
【0041】
基地局B1は、近くに位置する端末M2,M3から直接受信した上り信号はRSSIが所定のしきい値を越えるので、ステップS14において中継指示フラグfg1を「0」に設定する。また、基地局B1は、遠くに位置する端末M1から直接受信した上り信号のRSSIは所定のしきい値を下回るので、ステップS1に戻り、中継指示フラグに「1」を設定したままにする。これ以降、基地局B1から送信される電波には、図6に示すように、端末M1,M2,M3に割り当てられた3種類の周波数(周波数fr1,fr2,fr3)が含まれるが、中継装置Rから送信される電波のうち、端末M1に割り当てられた周波数(周波数fr1)のみが増幅される。
【0042】
これにより、基地局B2が、端末M4に端末M2または端末M3と同じ周波数(周波数fr2またはfr3)を割り当てている場合に、もし端末M2,M3の周波数が中継装置Rに増幅されると、当該周波数が妨害波となって基地局B2の通信が妨害されるが、中継装置Rは周波数fr2,fr3を増幅しないので、基地局B2の通信は妨害されない。
【0043】
以上のように、本実施形態に係る無線通信システムSにおいて基地局B1は、端末M1,M2,M3に割り当てられた周波数の内、直接通信できないと判定した端末M1に割り当てられた周波数fr1、すなわちRSSIが所定のしきい値を下回る周波数fr1のみ中継装置Rに増幅させる。これにより、基地局B1と直接通信できる端末M2,M3に割り当てられた周波数fr2,fr3が中継装置Rにより増幅されないために、中継装置Rが増幅した周波数(サブキャリア)による通信の妨害を減少させることができる。
【0044】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく、例えば以下のような変形が考えられる。
(1)本発明の実施形態では、基地局B1は、RSSI(Received Signal Strength Indicator)を基準に各周波数fr1,fr2,fr3の通信品質を判断したが、本発明はこれに限定されない。
例えば、SNR(Signal to Noise Ratio:信号対雑音比)、FER(Frame Error Rate:フレームエラー率)、BER(Bit Error Rate:ビットエラー率)などを基準に上り信号の通信品質を判断し、SNR、FERまたはBERが所定のしきい値を下回る周波数のみ中継装置Rに信号を増幅させるようにすればよい。
【0045】
(2)本発明の実施形態は、OFDMA方式を採用するLTEに基づいた通信システムであるが、本発明はこれに限定されない。周波数分割多元接続方式を含む周波数分割多重方式を採用する無線通信システムであれば、本発明を適用することができる。
【0046】
(3)本発明の実施形態では、中継制御フラグfg10として中継指示フラグfg1、上り信号増幅フラグfg2及び下り信号増幅フラグfg3の3つのフラグから構成されているが、本発明はこれに限定されない。基地局B1は、上り信号を端末から直接受信したものか、または中継装置Rを経由して受信したものかどうか判別できればよいので、下り信号増幅フラグfg3はなくてもよい。
【符号の説明】
【0047】
S…無線通信システム、B1,B2…基地局、M1,M2,M3,M4…端末、R…中継装置、1…受信部、2…送信部、3…制御部、11…基地局側受信部、12…下り信号処理部、13…端末側送信部、14…端末側受信部、15…上り信号処理部、16…基地局側送信部、17…制御部、CL1,CL2…セル、fg10…中継制御フラグ、fg1…中継指示フラグ、fg2…上り信号増幅フラグ、fg3…下り信号増幅フラグ、fr1,fr2,fr3…周波数

【特許請求の範囲】
【請求項1】
端末と、周波数分割多重方式によって前記端末と無線通信する基地局と、前記端末と基地局との通信を中継する中継装置とを具備する無線通信システムであって、
前記基地局は、前記端末に割り当てられた周波数の内、直接通信できないと判定した端末に割り当てられた周波数のみ前記中継装置に増幅させることを特徴とする無線通信システム。
【請求項2】
前記基地局は、前記端末に割り当てられた周波数の内、通信品質が所定のしきい値を下回る周波数のみ前記中継装置に増幅させ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】
前記通信品質は、RSSI(Received Signal Strength Indicator)であ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】
前記基地局は、直交周波数分割多元接続方式によって前記端末と無線通信することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の無線通信システム。
【請求項5】
周波数分割多重方式によって端末と無線通信し、前記端末との通信が中継装置により中継される基地局であって、
前記端末に割り当てられた周波数の内、直接通信できないと判定した端末に割り当てられた周波数のみ前記中継装置に増幅させることを特徴とする基地局。
【請求項6】
前記端末に割り当てられた周波数の内、通信品質が所定のしきい値を下回る周波数のみ前記中継装置に増幅させることを特徴とする請求項5に記載の基地局。
【請求項7】
前記通信品質は、RSSI(Received Signal Strength Indicator)であることを特徴とする請求項6に記載の基地局。
【請求項8】
直交周波数分割多元接続方式によって前記端末と無線通信することを特徴とする請求項5〜7のいずれかに記載の基地局。
【請求項9】
周波数分割多重方式によって無線通信する端末と基地局との間を中継する中継装置であって、
前記基地局より指示のあった周波数のみ増幅することを特徴する中継装置。



【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【公開番号】特開2011−239204(P2011−239204A)
【公開日】平成23年11月24日(2011.11.24)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−109254(P2010−109254)
【出願日】平成22年5月11日(2010.5.11)
【出願人】(000006633)京セラ株式会社 (13,660)
【Fターム(参考)】