JP2008211345A - 無線中継装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電波状況に応じて通信速度を変化する適応変調方式の移動通信の基地局と端末局との間に介在されて弱電界地域を通信エリアとして補うために使用される無線中継装置において、基地局から端末局までのトータルでの通信速度を向上させる。
【解決手段】該無線中継装置１１からの距離が近い端末局２側に用いるアンテナ１５を通常ゲインとする場合、距離が遠い基地局１側に用いるアンテナ１３を高ゲインとする。したがって、基地局１からの受信レベルと端末局２からの受信レベルとに差があっても、その差を緩和し、基地局１から端末局２までのトータルでの通信速度を向上させることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、移動通信の基地局と端末局との間に介在されて弱電界地域を通信エリアとして補うために使用される無線中継装置に関し、特に電波状況に応じて通信速度を変化する適応変調方式のものに関する。

たとえばＰＨＳ（Personal Handyphone System）システムにおける前記適応変調方式では、特許文献１などで示されるように、電波状況に応じて変調方式が切換えられ、通信速度が変化される。具体的には、図６で示すように、電波状況が最も悪い状態には、低受信レベルでも通信誤りの少ない低速変調方式であるＢＰＳＫ、良くなる程に、ＱＰＳＫ、８ＰＳＫ、１６ＱＡＭ、３２ＱＡＭの順で変調方式が切換えられ、１６ＱＡＭでは１９２ｋｂｉｔ／ｓｅｃ、最も良好な３２ＱＡＭでは９６０ｋｂｉｔ／ｓｅｃ(共に物理レート)の通信速度となっている。なお、通常、変調方式の決定は、受信レベルだけでなく、受信ＢＥＲや変調精度などの受信品質の尺度も用いられるが、受信品質は受信レベルの高低が主要因となるため、ここでは受信レベルをもとに変調方式を決定する例で説明している。
特開２００４−３４９８７４号公報

上述のような適応変調方式の無線通信システムで通信の中継を行う場合、対基地局（上り）側と対端末局（下り）側とで前記電波状況が異なると、上りと下とりで通信速度が一致しなくなることが起こり得る。このような場合、たとえば、上りがＱＰＳＫ、下りがＢＰＳＫであった場合、上りをＢＰＳＫに切換えるというように、通常、高速変調方式で通信している方の変調方式を、低速変調方式に切換えて通信が行われる。このため、一方で高い受信レベルが得られ、高速通信が可能であったとしても、低速側がボトルネックとなって通信速度の向上を図れないという問題がある。

本発明の目的は、基地局から端末局までのトータルでの通信速度を向上させることができる無線中継装置を提供することである。

本発明の無線中継装置は、通信速度可変で移動通信を行う基地局と端末局との間に介在され、前記基地局および端末局のそれぞれと通信を行う第１および第２の２つの無線通信手段を備える無線中継装置において、前記第１の無線通信手段または第２の無線通信手段の一方に、他方よりも高ゲインの無線通信手段を使用することを特徴とする。

上記の構成によれば、電波状況に応じて通信速度を変化する適応変調方式の移動通信の基地局と端末局との間に介在されて弱電界地域を通信エリアとして補うために使用され、前記基地局および端末局のそれぞれと通信を行うアンテナを含む第１および第２の無線通信手段を備え、前記基地局（または端末局）からの無線信号を受信し復調した後に、送信信号を再作成して前記端末局（または基地局）へ向けて送信する無線中継装置において、前記第１の無線通信手段または第２の無線通信手段の一方に、高ゲインアンテナを用いたり、高ゲインアンプを用いたりして、他方の通常ゲインの無線通信手段よりも高ゲインの無線通信手段を使用する。

したがって、基地局からの受信レベルと端末局からの受信レベルとに差があっても、受信レベルの低い方の局に対しては高ゲインの無線通信手段で対応するようにして（該無線中継装置をそのような向きに設置するなどして）、前記適応変調方式での通信速度の差を緩和することが可能となり（基地局用、端末局用双方の無線通信手段で常に高い受信レベルが得られるようになり）、基地局から端末局までのトータルでの通信速度を向上させることができる。

また、本発明の無線中継装置は、前記高ゲインの無線通信手段を、基地局向けで使用することを特徴とする。

上記の構成によれば、前記高ゲインアンテナや高ゲインアンプを基地局との間の通信で使用し、端末局との間の通信には通常ゲインのアンテナおよびアンプを用いる。

したがって、屋内への中継などでは、通常は該無線中継装置に端末局が圧倒的に近く、基地局が遙かに遠いので、それに適応することができる。

さらにまた、本発明の無線中継装置では、前記２つの無線通信手段はそれぞれアンテナに無線通信回路を備えて成り、一方のアンテナが高ゲインアンテナから成ることで前記高ゲインの無線通信手段が実現され、前記２つの無線通信回路は基地局向けと端末局向けとに予めそれぞれ対応しており、２つのアンテナと２つの無線通信回路との関係を相互に入換えることができる切換え手段と、前記基地局と端末局とのそれぞれの受信レベルに応じて前記切換え手段を制御し、前記高ゲインアンテナを基地局用と端末局用との何れの無線通信回路に接続するかを決定する制御手段とをさらに備えること特徴とする。

上記の構成によれば、前記２つの無線通信手段がそれぞれアンテナに無線通信回路を備えて成る場合、基地局から送信される同期信号を復調して内部クロックを生成し、また再送信信号のタイミングの制御などを行うにあたって、前記２つの無線通信回路を基地局向けと端末局向けとに予めそれぞれ対応付けておく（すなわち、基地局からの信号に基づいて前記内部クロックを生成する基地局側の無線通信回路をマスターとし、端末局側の無線通信回路をスレーブとする）とともに、前記高ゲインの無線通信手段を実現する高ゲインアンテナと、通常ゲインの無線通信手段を実現する通常ゲインアンテナとを切換え手段によって前記２つの無線通信回路に対して任意に入換えられるようにしておき、制御手段が、基地局と端末局とのそれぞれの受信レベルに応じて、どのアンテナをどの局に対応付けるかを決定し、切換え手段の切換えを行う。

したがって、前記のように予めデフォルトとして設定した状態が実際の設置環境に適合していない場合に高ゲインアンテナを端末局用の無線通信回路に切換えるようなことができ、前記実際の設置環境により適合させることができる。

また、本発明の無線中継装置では、前記制御手段は、前記受信レベルの平均値から、２つのアンテナと２つの無線通信回路との接続態様を決定すること特徴とする。

上記の構成によれば、一定回数や一定時間の通信による受信レベルの平均値から、アンテナと無線通信回路との組合わせの選択を行うので、選択精度を高めることができる。

さらにまた、本発明の無線中継装置では、前記制御手段は、待ち受け中に基地局から受信する制御チャネルの受信レベルが予め定める値以上である場合に、前記切換え手段に、前記高ゲインアンテナを端末局向け無線通信回路に接続させることを特徴とする。

上記の構成によれば、端末局および基地局共に制御チャネルでの信号のやり取りは所定周期で行っているけれども、端末局からの正確な受信レベルは、実際に該端末局が発着信して、通話チャネルでの信号をやり取りしてみないと分らない。そこで、相互の位置関係の変化が殆ど無く、前記受信レベルが安定している基地局との間は、前記制御チャネルの受信レベルから電波状況を推定し、予め定める値以上である場合に、該基地局向け無線通信回路に通常ゲインのアンテナを接続し、前記高ゲインのアンテナを、電波状況がどのようになるか分らない端末局向けの無線通信回路に接続しておく。

したがって、実際に発着信を開始した端末局との間の電波状況が悪くても、可能な限り、基地局から端末局までのトータルでの通信速度を向上させることができる。

また、本発明の無線中継装置では、前記制御手段は、前記端末局の発着信時に、少なくとも該端末局の通話チャネルの受信レベルを含めて、前記２つのアンテナと２つの無線通信回路との接続態様を決定することを特徴とする。

上記の構成によれば、上述のように基地局とは制御チャネルの受信レベルからアンテナの切換え判定を行っていても、端末局が発着信すると、それによる該端末局の通話チャネルの受信レベルを含めて、たとえば高い方を通常ゲインアンテナに接続するなど、前記２つのアンテナと２つの無線通信回路との接続態様を決定する。

したがって、実際に発着信を開始した端末局の通話チャネルの受信レベルを反映してアンテナ選択を行うので、より正確な選択を行うことができる。

さらにまた、本発明の無線中継装置では、前記制御手段は、前記端末局の通話チャネルに対する受信レベルの閾値および前記基地局の通話チャネルに対する受信レベルの閾値を有し、その閾値以下である方に前記高ゲインアンテナを使用し、かつ前記２つの閾値の少なくとも一方が任意に設定可能であることを特徴とする。

上記の構成によれば、基地局側と端末局側とのどちらに高ゲインアンテナを使用するかを判定するにあたって、基地局用と端末局用との２つの閾値の少なくとも一方を調整可能とすることで、実際の電波状況により適応させることができる。

また、本発明の無線中継装置では、前記制御手段は、中継を行った端末局の端末ＩＤと、その端末局に対して選択したアンテナの種類とを相互に対応付けて記憶し、再度、同一の端末ＩＤを持つ端末局の中継を行う際には、記憶している種類のアンテナを端末局用に選択することを特徴とする。

上記の構成によれば、中継を行った端末局に対しては、過去の実績を尊重し、どちらのアンテナを使用したのかを、端末ＩＤに対応付けて記憶しておき、同一の端末局の発着信ときには、前記受信レベルからアンテナを選択するのではなく、その過去の実績に基づいてから選択する。

したがって、パケット通信のように通話チャネルの切断と再接続とを繰返す場合に特に好適に、アンテナ選択を速やかに行うことができる。

さらにまた、本発明の無線中継装置では、前記制御手段は、中継を終了する際のシーケンスが通常の終話シーケンスでない場合には、前記端末ＩＤおよびアンテナの種類の記憶を行わないことを特徴とする。

上記の構成によれば、前記のように端末ＩＤおよびアンテナの種類の記憶を行うにあたって、中継の終了の仕方が正常でなかった、すなわち通話チャネルでの通信は続いているものの、受信レベルの低下などで中継を終了した場合には、前記記憶を行わないようにする。

したがって、中継が上手く行かなかった場合の端末局とアンテナの種類との対応を無視することで、再度、同一の端末ＩＤを持つ端末局の中継を行う際に、間違ったアンテナ選択を行う可能性を低くすることができる。

また、本発明の無線中継装置では、前記制御手段は、記憶している端末ＩＤおよびアンテナの種類を、予め定める期間経過後に消去することを特徴とする。

上記の構成によれば、或る程度の長い時間が経過すれば、端末局の位置が大きく変わっている可能性があり、過去の選択の態様を記憶している価値は低くなるので、記憶を消去する。

したがって、アンテナ選択に与える影響を小さくしつつ、必要な記憶容量を小さくすることができる。

さらにまた、本発明の無線中継装置では、前記２つの無線通信回路は前記通信速度が可変で、かつＴＤＭＡ方式で無線通信を行い、前記制御手段は、前記切換え手段におけるアンテナ切換えをスロット毎に行い、基地局向け通信と端末局向け通信とが同一スロットを使用しない場合には、前記切換え手段に、前記基地局用と端末局用との両方の無線通信回路を高ゲインアンテナに接続させることを特徴とする。

上記の構成によれば、基地局と端末局との間の中継を行うにあたって、ＴＤＭＡ方式で無線通信を行う場合には、基地局向け通信と端末局向け通信とで同一のスロットを使用しないとき、それら基地局と端末局との両方の通信に、同じ無線通信回路およびアンテナを使用することができる。ここで、基地局と通信を行う場合は基地局側にスロット選択の権利があり、端末局と通信を行う場合は該無線中継装置側にスロット選択の権利がある。そこで制御手段は、新たに発着信する端末局に対して、基地局向けおよび他の端末局との間で使用していないスロットがあればそのスロットを割当て、前記切換え手段に、高ゲインアンテナを時分割で基地局用の無線通信回路と端末局用の無線通信回路とに接続させる。

したがって、基地局からの受信レベルおよび端末局からの受信レベルの一層の改善を期待できる。

また、本発明の無線中継装置では、前記制御手段は、基地局から新たに割当てられたスロットが高ゲインアンテナを既に使用しているスロットであり、他に使用していない空きスロットが有る場合には、そのスロット割当てを拒否し、異なるスロットを再度割当てるよう基地局に要求することを特徴とする。

上記の構成によれば、基地局との通信では上述のように基地局側にスロット選択の権利があり、そこで制御手段は、基地局から一旦割当てられたスロットが高ゲインアンテナを既に使用しているスロットであり、他に使用していない空きスロットが有る場合には、そのスロット割当てを拒否して異なるスロットを再度割当ててもらい、その空きスロットが割当てられるようにする。

したがって、極力高ゲインアンテナを使用することができる。

本発明の無線中継装置は、以上のように、電波状況に応じて通信速度を変化する適応変調方式の移動通信の基地局と端末局との間に介在されて弱電界地域を通信エリアとして補うために使用され、前記基地局および端末局のそれぞれと通信を行うアンテナを含む第１および第２の無線通信手段を備える無線中継装置において、前記第１の無線通信手段または第２の無線通信手段の一方に、高ゲインアンテナを用いたり、高ゲインアンプを用いたりして、他方の通常ゲインの無線通信手段よりも高ゲインの無線通信手段を使用する。

それゆえ、基地局からの受信レベルと端末局からの受信レベルとに差があっても、受信レベルの低い方の局に対しては高ゲインの無線通信手段で対応するようにして前記適応変調方式での通信速度の差を緩和することが可能となり、基地局から端末局までのトータルでの通信速度を向上させることができる。

また、本発明の無線中継装置は、以上のように、前記高ゲインアンテナや高ゲインアンプを基地局との間の通信で使用し、端末局との間の通信には通常ゲインのアンテナおよびアンプを用いる。

それゆえ、屋内への中継などでは、通常は該無線中継装置に端末局が圧倒的に近く、基地局が遙かに遠いので、それに適応することができる。

さらにまた、本発明の無線中継装置は、以上のように、前記２つの無線通信手段がそれぞれアンテナに無線通信回路を備えて成る場合、基地局から送信される同期信号を復調して内部クロックを生成し、また再送信信号のタイミングの制御などを行うにあたって、前記２つの無線通信回路を基地局向けと端末局向けとに予めそれぞれ対応付けておくとともに、前記高ゲインの無線通信手段を実現する高ゲインアンテナと、通常ゲインの無線通信手段を実現する通常ゲインアンテナとを切換え手段によって前記２つの無線通信回路に対して任意に入換えられるようにしておき、制御手段が、基地局と端末局とのそれぞれの受信レベルに応じて、どのアンテナをどの局に対応付けるかを決定し、切換え手段の切換えを行う。

それゆえ、予めデフォルトとして設定した状態が実際の設置環境に適合していない場合に変更することができ、前記実際の設置環境により適合させることができる。

また、本発明の無線中継装置は、以上のように、一定回数や一定時間の通信による受信レベルの平均値から、アンテナと無線通信回路との組合わせの選択を行う。

それゆえ、選択精度を高めることができる。

さらにまた、本発明の無線中継装置は、以上のように、相互の位置関係の変化が殆ど無く、受信レベルが安定している基地局との間は、制御チャネルの受信レベルから電波状況を推定し、予め定める値以上である場合に、該基地局向け無線通信回路に通常ゲインのアンテナを接続し、前記高ゲインのアンテナを、電波状況がどのようになるか分らない端末局向けの無線通信回路に接続しておく。

それゆえ、実際に発着信を開始した端末局との間の電波状況が悪くても、可能な限り、基地局から端末局までのトータルでの通信速度を向上させることができる。

また、本発明の無線中継装置は、以上のように、基地局とは制御チャネルの受信レベルからアンテナの切換え判定を行っていても、端末局が発着信すると、それによる該端末局の通話チャネルの受信レベルを含めて、たとえば高い方を通常ゲインアンテナに接続するなど、前記２つのアンテナと２つの無線通信回路との接続態様を決定する。

それゆえ、実際に発着信を開始した端末局の通話チャネルの受信レベルを反映してアンテナ選択を行うので、より正確な選択を行うことができる。

さらにまた、本発明の無線中継装置は、以上のように、基地局側と端末局側とのどちらに高ゲインアンテナを使用するかを判定するにあたって、基地局用と端末局用との２つの閾値の少なくとも一方を調整可能とする。

それゆえ、実際の電波状況により適応させることができる。

また、本発明の無線中継装置は、以上のように、中継を行った端末局に対しては、過去の実績を尊重し、どちらのアンテナを使用したのかを、端末ＩＤに対応付けて記憶しておき、同一の端末局の発着信ときには、前記受信レベルからアンテナを選択するのではなく、その過去の実績に基づいてから選択する。

それゆえ、パケット通信のように通話チャネルの切断と再接続とを繰返す場合に特に好適に、アンテナ選択を速やかに行うことができる。

さらにまた、本発明の無線中継装置は、以上のように、前記のように端末ＩＤおよびアンテナの種類の記憶を行うにあたって、中継の終了の仕方が正常でなかった場合には、前記記憶を行わないようにする。

それゆえ、中継が上手く行かなかった場合の端末局とアンテナの種類との対応を無視することで、再度、同一の端末ＩＤを持つ端末局の中継を行う際に、間違ったアンテナ選択を行う可能性を低くすることができる。

また、本発明の無線中継装置は、以上のように、或る程度の長い時間が経過すれば、端末局の位置が大きく変わっている可能性があり、過去の選択の態様を記憶している価値は低くなるので、記憶を消去する。

それゆえ、アンテナ選択に与える影響を小さくしつつ、必要な記憶容量を小さくすることができる。

さらにまた、本発明の無線中継装置は、以上のように、基地局と端末局との間の中継を行うにあたって、ＴＤＭＡ方式で無線通信を行う場合で、基地局向け通信と端末局向け通信とで同一のスロットを使用しないときには、それら基地局と端末局との両方の通信に、同じ無線通信回路およびアンテナを使用する。

それゆえ、基地局からの受信レベルおよび端末局からの受信レベルの一層の改善を期待できる。

また、本発明の無線中継装置は、以上のように、基地局から一旦割当てられたスロットが高ゲインアンテナを既に使用しているスロットであり、他に使用していない空きスロットが有る場合には、そのスロット割当てを拒否して異なるスロットを再度割当ててもらい、その空きスロットが割当てられるようにする。

それゆえ、極力高ゲインアンテナを使用することができる。

［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の第１の形態に係る移動通信システムの構成を示すブロック図である。この移動通信システムは、１または複数の基地局１と、１または複数の端末局２（図１の例では図面の簡略化のために共に１つずつしか図示していない）と、それらの間に介在されて弱電界地域を通信エリアとして補うために使用される無線中継装置１１とを備えて構成される。前記基地局１は、電話やデータ通信の図示しないネットワークに接続されている。そして、この移動通信システムでは、前記図６で示すように、電波状況に応じて変調方式を切換えることで、通信速度可変で移動通信を行う適応変調方式の移動通信システムである。

無線中継装置１１は、第１の無線通信手段を構成する基地局１側の無線通信回路１２およびアンテナ１３と、第２の無線通信手段を構成する端末局２側の無線通信回路１４およびアンテナ１５とを備えて構成され、前記基地局１（または端末局２）からの無線信号を受信し復調した後に、送信信号を再作成して前記端末局２（または基地局１）へ向けて再送信することで中継動作を行う。そして、無線通信回路１２は、基地局１からの制御信号を受信し、クロックを復調して、送受信のタイムスロットを規定するなどの該無線中継装置１１内のタイミングを制御するマスター側の無線通信回路として機能し、無線通信回路１４はそのクロックに応答して動作するスレーブ側の無線通信回路として機能する。

なお、無線通信回路１２，１４には、受信レベルを測定することができる測定部が設けられており、その測定結果に応答して、上述のように前記図６で示す各変調方式の内、基地局１側の受信レベルに対応した変調方式と、端末局２側の受信レベルに対応した変調方式との通信速度が遅い方の変調方式を共通に採用するようになっている。たとえば、基地局１向けのアンテナ１３での受信レベルがａ〜ｃの範囲で、端末局２向けのアンテナ１５での受信レベルがｂ〜ｃの範囲であれば、基地局１との通信はＱＰＳＫ、端末局２との通信は８ＰＳＫとなるが、上述のように上りと下りとの通信速度を合わせるため、端末局２との通信をＱＰＳＫに落とす。

注目すべきは、本実施の形態では、前記アンテナ１３，１５の一方に高ゲインアンテナを用いたり、無線通信回路１２，１４の一方に高ゲインアンプを用いたりして、一方の無線通信手段を他方の通常ゲインの無線通信手段よりも高ゲインとすることである。図１の例では、アンテナ１３に高ゲインアンテナを用いており、かつそれを基地局１向けで使用している。

したがって、上述のように基地局１からの受信レベルと端末局２からの受信レベルとに差があっても、受信レベルの低い方の局に対しては高ゲインの無線通信手段で対応するようにして（該無線中継装置１１をそのような向きに設置するなどして）、前記適応変調方式での通信速度の差を緩和することが可能となり（基地局１用、端末局２用双方の無線通信手段で常に高い受信レベルが得られるようになり）、基地局１から端末局１までのトータルでの通信速度を向上させることができる。

また、屋内への中継などでは、通常は該無線中継装置１１は、端末局２が圧倒的に近く、基地局１が遙かに遠く、基地局１からの電波が届きにくいエリアに設置されるので、前記のように前記高ゲインアンテナ１３を基地局１との間の通信で使用し、端末局２との間の通信には通常ゲインのアンテナ１５を用いることで、予めデフォルトとしてそのような設置環境に適応することができる。

［実施の形態２］
図２は、本発明の実施の第２の形態に係る無線中継装置２１の構成を示すブロック図である。この無線中継装置２１は、前述の無線中継装置１１に類似し、対応する部分には同一の参照符号を付して示し、その説明を省略する。注目すべきは、この無線中継装置２１では、マスター側となる無線通信回路１２と、スレーブ側となる無線通信回路１４とに対して、高ゲインアンテナ１３と通常ゲインアンテナ１５との関係を相互に入換え可能となっていることである。

具体的には、各アンテナ１３，１５および無線通信回路１２，１４は、切換え手段である切換えスイッチ２２に接続されて接続態様が相互に入換え可能となっている。一方、各無線通信回路１２，１４では前述のようにその時点で接続されているアンテナ１３，１５の受信レベルが得られており、その情報が制御手段である切換え判定回路２３に入力される。該切換え判定回路２３は、現在のアンテナ１２，１４の接続態様による受信レベルに、高ゲインアンテナ１３と通常ゲインアンテナ１５とのゲイン差分を考慮して、接続態様を入換えるべきか否か、すなわちどのアンテナをどの局に対応付けるかを決定し、切換えた方がよい場合にはスイッチ２２の切換えを行う。

したがって、前記のように予めデフォルトとして設定した状態が実際の設置環境に適合していない場合に、高ゲインアンテナ１３を端末局２用の無線通信回路１４に切換えるようなことができ、前記実際の設置環境により適合させることができる。

［実施の形態３］
本発明の実施の第３の形態に係る無線中継装置は、前述の図２で示す無線中継装置２１の構成を用いることができ、その説明を省略する。注目すべきは、本実施の形態では、前記切換え判定回路２３は、その切換え判定を、一定回数や一定時間の通信による受信レベルの平均値から行うことである。

したがって、フェージングによる受信レベル変動の影響を小さくでき、アンテナ１３，１５の選択精度を高めることができる。

［実施の形態４］
本発明の実施の第４の形態に係る無線中継装置も、前述の図２で示す無線中継装置２１の構成を用いることができ、その説明を省略する。注目すべきは、本実施の形態では、前記ＰＨＳのようなＴＤＭＡ方式を用いる無線通信システムにおいて、前記切換え判定回路２３は、待ち受け中に基地局１から受信する制御チャネルの受信レベルが予め定める値以上である場合に、前記切換えスイッチ２２に、前記高ゲインアンテナ１３を端末局１向けの無線通信回路１４に接続させることである。

すなわち、端末局２および基地局１共に制御チャネルでの信号のやり取りは所定周期で行っているけれども、端末局２からの正確な受信レベルは、実際に該端末局２が発着信して、通話チャネルでの信号をやり取りしてみないと分らない。一方、相互の位置関係の変化が殆ど無く、前記受信レベルが安定している基地局１との間は、前記制御チャネルの受信レベルから電波状況を推定することができる。そこで、マスター側の無線通信回路１２は、一定間隔で基地局１からの制御チャネルを受信することで、自局宛の通信の有無等の必要な情報の取得を行うとともに、この際の制御チャネルの受信レベルを通常ゲインアンテナ１５を用いて測定し、図６のｄレベル、すなわち最高の通信速度が得られるレベルよりも高い場合には、切換え判定回路２３に、基地局１用のアンテナに該通常ゲインアンテナ１５を使用させる。

こうして基地局１側との電波状況が良好な場合に、該基地局１向け無線通信回路１２に通常ゲインアンテナ１５を接続し、高ゲインアンテナ１３を、電波状況がどのようになるか分らない端末局２向けの無線通信回路１４に接続しておくことによって、端末局２が発着信し、通信の中継を開始した際に端末局２との間の電波状況が悪くても、通常ゲインアンテナ１５が通信速度のボトルネックとなることはなく、基地局１から端末局２までのトータルでの通信速度を向上させることができる。

なお、中継を行っておらず、前記制御チャネル受信に高ゲインアンテナ１３を用いている場合でも、高ゲインアンテナ１３と通常ゲインアンテナ１５とのゲイン差分を補正して、図６のｄレベル以上の場合に、通常ゲインアンテナ１５を使用するようにすればよい。

［実施の形態５］
本発明の実施の第５の形態に係る無線中継装置も、前述の図２で示す無線中継装置２１の構成を用いることができる。注目すべきは、本実施の形態では、前記ＰＨＳのようなＴＤＭＡ方式を用いる無線通信システムにおいて、前記切換え判定回路２３は、前記端末局２の発着信時に、少なくとも該端末局２の通話チャネルの受信レベルを含めて、前記２つのアンテナ１３，１５と２つの無線通信回路１２，１４との接続態様を決定することである。

具体的には該無線中継装置２１が中継を開始する際に、基地局１と端末局２との両方の制御チャネルまたは通話チャネルの受信レベルを、それぞれ任意のアンテナ組合わせで測定し、基地局１用と端末局２用とのどちらか一方が図６のｄレベル、すなわち最高の通信速度が得られるレベルよりも大きい場合には、切換え判定回路２３は、そのｄレベルを超えた方を通常ゲインアンテナ１５とするようにする。なお、判定にあたっては、前述のようにアンテナ１３，１５間のゲイン差の補正が行われる。また、前述の第４の実施の形態のように、中継開始前は、基地局１からの制御チャネルの受信レベルから予めアンテナの切換え判定を行っていることが好ましい。

したがって、実際に発着信を開始した端末局２の通話チャネルの受信レベルを反映してアンテナ１３，１５の選択を行うので、より正確な選択を行うことができる。

［実施の形態６］
本発明の実施の第６の形態に係る無線中継装置も、前述の図２で示す無線中継装置２１の構成を用いることができ、第５の実施形態に類似している。前記切換え判定回路２３は、前記端末局２の発着信時に、基地局１側と端末局２側とのどちらに高ゲインアンテナ１３を使用するかを判定するにあたって、端末局２の通話チャネルに対する受信レベルの閾値および基地局１の通話チャネルに対する受信レベルの閾値をそれぞれ有し、その閾値以下である方に前記高ゲインアンテナ１３を使用し、かつ前記２つの閾値の少なくとも一方が任意に設定可能であることである。

一般に無線通信の場合、基地局１および無線中継装置２１は共に固定設置され、端末局２のみが移動するので、基地局１と無線中継装置２１との間に比べ、端末局２と無線中継装置２１との間の方がフェージングが大きくなり、受信レベル変動が大きい。そこで、端末局２用の閾値を（ｄ＋１０）ｄＢ、基地局１用の閾値を（ｄ）ｄＢとすれば、前記レベル変動による変調方式（通信速度）の切換えや、アンテナ１３，１５の切換えが頻繁に生じる（ハンチング）ことを防止することができる。これによって、実際の電波状況により適応させることができる。

［実施の形態７］
図３は、本発明の実施の第７の形態に係る無線中継装置３１の構成を示すブロック図である。この無線中継装置３１は、前述の無線中継装置２１に類似し、対応する部分には同一の参照符号を付して示し、その説明を省略する。注目すべきは、この無線中継装置３１では、無線中継の際に前記の第２〜第６の実施形態のいずれかでアンテナ切換えを行い、切換え判定回路３３は、端末局２側の無線通信回路３４が中継を行った端末局２の端末ＩＤを記憶回路３２に送信させ、また自身からその端末局２に対して選択したアンテナの種類を送信してそれらを相互に対応付けて記憶させておき、新たに中継を行う際に取得した端末ＩＤが前記記憶回路３２に記憶されているものであれば、その端末ＩＤに対応付けて記憶されている種類のアンテナを再度端末局２用に選択し、中継を開始することである。

すなわち、中継を行った端末局に対しては、過去の実績を尊重し、アンテナ１３，１３のどちらを使用したのかを端末ＩＤに対応付けて記憶回路３２に記憶しておき、同一の端末局の発着信ときには、前記受信レベルからアンテナ１３，１５を選択するのではなく、その過去の実績に基づいてから選択する。

したがって、パケット通信のように通話チャネルの切断と再接続とを繰返す場合に特に好適に、アンテナ選択を速やかに行うことができる。また、本実施の形態は、端末局２固定設置されて使用される端末の場合に、特に有効となる。

［実施の形態８］
本発明の実施の第８の形態に係る無線中継装置も、前述の図３で示す無線中継装置３１の構成を用いることができる。注目すべきは、本実施の形態では、前記切換え判定回路３３は、中継を終了する際のシーケンスが通常の終話シーケンスでない場合には、前記記憶回路３２に、前記端末ＩＤおよびアンテナの種類の記憶を行わせないことである。

具体的には、終話操作やハンドオーバなどによる正常な通信の終了時には記憶を行わせ、通話チャネルでの通信は続いているものの、受信レベルの低下などの電波環境の変化によって中継を終了した場合には、前記記憶を行わないようにする。

したがって、中継が上手く行かなかった場合の端末局とアンテナの種類との対応を無視することで、再度、同一の端末ＩＤを持つ端末局の中継を行う際に、間違ったアンテナ選択を行う可能性を低くすることができる。

［実施の形態９］
本発明の実施の第９の形態に係る無線中継装置も、前述の図３で示す無線中継装置３１の構成を用いることができる。注目すべきは、本実施の形態では、前記切換え判定回路３３は、前記記憶回路３２の記憶内容を、記憶から予め定める期間経過後に消去することである。これは、固定設置された端末局であっても、或る程度の長い時間が経過すれば、設置場所が移動したり、電波環境が変化したりして、前回記憶したアンテナの組合わせが最適でなくなる可能性があり、過去の選択の態様を記憶している価値は低くなるためである。前記予め定める期間は、端末局２の種類や無線システムの特性に合わせて決定されればよいが、たとえば固定設置される端末局が多いシステムでは２４時間〜１週間程度の長期間でよく、端末局が頻繁に移動するようなシステムでは数秒〜数分でよい。また、ＰＨＳのパケット通信時に行われる一時的な中継終了の場合であれば、数秒程度でよい。

したがって、中継開始時の通信速度の不所望な低下を防ぐことができるとともに、アンテナ選択に与える影響を小さくしつつ、記憶回路３２に必要な記憶容量を小さくすることができる。

［実施の形態１０］
本発明の実施の第１０の形態に係る無線中継装置は、前述の図２で示す無線中継装置２１の構成を用いることができる。注目すべきは、本実施の形態では、前記２つの無線通信回路１２，１４は前記通信速度が可変で、かつＴＤＭＡ方式で無線通信を行い、前記切換え判定回路２３は、前記切換えスイッチ２２におけるアンテナ切換えをスロット毎に行い、基地局１向け通信と端末局２向け通信とが同一スロットを使用しない場合には、前記切換えスイッチ２２に、前記基地局１用と端末局２用との両方の無線通信回路１２，１４を高ゲインアンテナ１３に接続させることである。

図４は、本実施の形態で１回線の中継を行う場合のスロット構成を表した図である。１フレーム６２５μｓｅｃ当り、この図４で示すように、８つスロット１〜８に分割されており、前半のスロット１〜４が下りチャネル用であり、後半のスロット５〜８が上りチャネル用である。そして、通常、無線通信回路１２は、スロット１を基地局１からの制御チャネルの受信用に使用している。このため、１回線の中継を行う場合、下りの通話チャネルはスロット２で基地局１から送られる。

ここで、基地局１と通信を行う場合は基地局１側にスロット選択の権利があり、端末局２と通信を行う場合は該無線中継装置２１側にスロット選択の権利がある。そこで、前記切換え判定回路２３は、新たに発着信する端末局に対して、基地局１向けおよび他の端末局２との間で使用していないスロットがあればそのスロットで通信を行うように端末局２用の無線通信回路１４のスロット割当てを行うとともに、前記切換えスイッチ２２に、高ゲインアンテナ１３を、時分割で基地局１用の無線通信回路１２と端末局２用の無線通信回路１４とに接続させる。したがって、図４の例では、前記切換え判定回路２３は、端末局２側の無線通信回路１４に、スロット３または４（図４の例では３）で端末局２に中継を行わせる。これに応答して、上りの通話チャネルは同じ３スロット目のスロット７で端末局２から送られ、無線通信回路１２は下りと同じ２スロット目のスロット６で基地局１に中継を行う。

このように構成することで、図４の場合、スロット１，２、６では基地局１側の無線通信回路１２は動作をしているが、端末局２側の無線通信回路１４は何も動作しておらず、またスロット３、７では端末局２側の無線通信回路１４は動作をしているが、基地局１側の無線通信回路１２は何も動作しておらず、何れのスロット１，２，３，６，７にも高ゲインアンテナ１３を用いることができる。

したがって、高ゲインアンテナ１３を使用する機会が多くなり、基地局１からの受信レベルおよび端末局２からの受信レベルの一層の改善を期待できる。

［実施の形態１１］
本発明の実施の第１１の形態に係る無線中継装置は、前述の図２で示す無線中継装置２１の構成を用いることができ、図４で示す中継動作に類似している。注目すべきは、本実施の形態では、図５で示すように、前記切換え判定回路２３は、基地局１から新たに割当てられたスロットが高ゲインアンテナ１３を既に使用しているスロットであり、他に使用していない空きスロットが有る場合には、そのスロット割当てを拒否し、異なるスロットを再度割当てるよう、無線通信回路１２から基地局１に要求させることである。

図５の例では、１回線目の端末局のために、スロット２，６を使用して基地局１との間の通信を行い、スロット３，７を使用して端末局２との通信を行っている状況で、２回線目の端末局の発着信が発生している。この場合、基地局１は、自身は空きスロットと認識しているスロット３または４を指定するが、図５で示すように既に使用されているスロット３が指定されると、切換え判定回路２３は、そのスロット割当てを拒否して異なるスロットを再度割当ててもらい、空きスロット４が割当てられるようにする。空きスロット４が割当てられると、データ量の少ない制御チャネルのスロット１の受信を通常ゲインアンテナ１５で行うようにし、該スロット１で高ゲインアンテナ１３を端末局２側への送信に使用する。

このように構成することで、極力高ゲインアンテナ１３を通話チャネルに使用することができる。

ここで、特許第３２８１１９３号公報には、パッシブ（受動型）の無線中継装置ではあるものの、基地局側には指向性のある高ゲインのアンテナを対向させ、端末局側には指向性の緩い低ゲインのアンテナを対向させることが記載されているが、それは単に上述のように基地局が遠く、端末局が近くにあるためと思われるだけで、本件のように通信速度が可変でなく、基地局から端末局までのトータルでの通信速度を考慮したものではない。

本発明の実施の第１の形態に係る移動通信システムの構成を示すブロック図である。 本発明の実施の第２の形態に係る無線中継装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の第７の形態に係る無線中継装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の第１０の形態に係る無線中継装置において、１回線の中継を行う場合のスロット構成を表した図である。 本発明の実施の第１１の形態に係る無線中継装置において、２回線の中継を行う場合のスロット構成を表した図である。 ＰＨＳにおける適応変調方式での変調方式の切換えを説明するための図である。

符号の説明

１ 基地局
２ 端末局
１１，２１，３１ 無線中継装置
１２，１４，３４ 無線通信回路
１３ 高ゲインアンテナ
１５ 通常ゲインアンテナ
２２ 切換えスイッチ
２３，３３ 切換え判定回路
３２ 記憶回路

Claims (12)

1. 通信速度可変で移動通信を行う基地局と端末局との間に介在され、前記基地局および端末局のそれぞれと通信を行う第１および第２の２つの無線通信手段を備える無線中継装置において、
   前記第１の無線通信手段または第２の無線通信手段の一方に、他方よりも高ゲインの無線通信手段を使用することを特徴とする無線中継装置。
2. 前記高ゲインの無線通信手段を、基地局向けで使用することを特徴とする請求項１記載の無線中継装置。
3. 前記２つの無線通信手段はそれぞれアンテナに無線通信回路を備えて成り、一方のアンテナが高ゲインアンテナから成ることで前記高ゲインの無線通信手段が実現され、前記２つの無線通信回路は基地局向けと端末局向けとに予めそれぞれ対応しており、
   ２つのアンテナと２つの無線通信回路との関係を相互に入換えることができる切換え手段と、
   前記基地局と端末局とのそれぞれの受信レベルに応じて前記切換え手段を制御し、前記高ゲインアンテナを基地局用と端末局用との何れの無線通信回路に接続するかを決定する制御手段とをさらに備えること特徴とする請求項１記載の無線中継装置。
4. 前記制御手段は、前記受信レベルの平均値から、２つのアンテナと２つの無線通信回路との接続態様を決定すること特徴とする請求項３記載の無線中継装置。
5. 前記制御手段は、待ち受け中に基地局から受信する制御チャネルの受信レベルが予め定める値以上である場合に、前記切換え手段に、前記高ゲインアンテナを端末局向け無線通信回路に接続させることを特徴とする請求項３または４記載の無線中継装置。
6. 前記制御手段は、前記端末局の発着信時に、少なくとも該端末局の通話チャネルの受信レベルを含めて、前記２つのアンテナと２つの無線通信回路との接続態様を決定することを特徴とする請求項３〜５のいずれか１項に記載の無線中継装置。
7. 前記制御手段は、前記端末局の通話チャネルに対する受信レベルの閾値および前記基地局の通話チャネルに対する受信レベルの閾値を有し、その閾値以下である方に前記高ゲインアンテナを使用し、かつ前記２つの閾値の少なくとも一方が任意に設定可能であることを特徴とする請求項６記載の無線中継装置。
8. 前記制御手段は、中継を行った端末局の端末ＩＤと、その端末局に対して選択したアンテナの種類とを相互に対応付けて記憶し、再度、同一の端末ＩＤを持つ端末局の中継を行う際には、記憶している種類のアンテナを端末局用に選択することを特徴とする請求項３〜６のいずれか１項に記載の無線中継装置。
9. 前記制御手段は、中継を終了する際のシーケンスが通常の終話シーケンスでない場合には、前記端末ＩＤおよびアンテナの種類の記憶を行わないことを特徴とする請求項８記載の無線中継装置。
10. 前記制御手段は、記憶している端末ＩＤおよびアンテナの種類を、予め定める期間経過後に消去することを特徴とする請求項８または９記載の無線中継装置。
11. 前記２つの無線通信回路は前記通信速度が可変で、かつＴＤＭＡ方式で無線通信を行い、
    前記制御手段は、前記切換え手段におけるアンテナ切換えをスロット毎に行い、基地局向け通信と端末局向け通信とが同一スロットを使用しない場合には、前記切換え手段に、前記基地局用と端末局用との両方の無線通信回路を高ゲインアンテナに接続させることを特徴とする請求項３記載の無線中継装置。
12. 前記制御手段は、基地局から新たに割当てられたスロットが高ゲインアンテナを既に使用しているスロットであり、他に使用していない空きスロットが有る場合には、そのスロット割当てを拒否し、異なるスロットを再度割当てるよう基地局に要求することを特徴とする請求項１１記載の無線中継装置。

Images