專利名稱：中繼裝置、通信裝置及指向性控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在移動通信中進行無線信號的中繼放大的中繼裝置、通 信裝置和指向性控制方法。
背景技術(shù)：
在利用電波的移動電話等的移動通信系統(tǒng)中，存在著在隧道內(nèi)等電 波信號弱的地帶不能進行通信的問題。作為其對策， 一般使用被稱為增 強器的無線中繼裝置。該無線中繼裝置除了用于電波信號弱的地帶的信 號增強，還在頻率利用效率高的MIM0 (多輸入多輸出)通信中，用于創(chuàng) 造多路傳輸環(huán)境，以增加視距傳輸環(huán)境中的通信容量。
下面，參照圖l說明無線中繼裝置的構(gòu)成。
在圖1 (a)所示的直接中繼方式中，利用低噪聲放大器(LowNoise Amplifier: LNA)和高輸出放大器(High Power Amplifier: HPA)把由 接收天線接收的信號放大，從發(fā)送天線發(fā)送。直接中繼方式因為是在接 收和發(fā)送中使用同一頻率的方式，所以具有頻率利用效率高，構(gòu)成簡單 的優(yōu)點。然而，因從發(fā)送天線到接收天線的回波可能產(chǎn)生振蕩，所以存 在著不能充分提高放大器的增益的缺點。
在圖1 (b)所示的外差式中繼方式中，把接收天線接收的頻率Fl 的信號暫時轉(zhuǎn)換為中頻，在進行了放大后轉(zhuǎn)換成頻率F2進行發(fā)送。在外 差式中繼方式中因為接收發(fā)送的頻率不同，所以不存在天線間的回波， 可以實現(xiàn)充分的放大幅度，但因為使用2個頻率，所以頻率利用效率差。
接著，對為了增大MIMO通信的視距傳輸環(huán)境中的通信容量而使用無線中繼裝置的方法(例如，參照專利文獻1)進行說明。MIM0通信方式 是從i根天線發(fā)送不同的數(shù)據(jù)流，并利用j根天線同時接收這些數(shù)據(jù)流 的空間復用方式(i， j是正整數(shù))，在接收和發(fā)送間有多條獨立的傳輸路 徑的多路傳輸環(huán)境的情況下可增加通信容量。但是，在發(fā)送局和接收局 是直接視距傳輸環(huán)境下，難于確保獨立的傳輸路線，致使通信容量降低。
下面，參照圖2對為了使視距傳輸環(huán)境下的通信容量增大，配置多 個無線中繼裝置人工地創(chuàng)造出多路傳輸環(huán)境的無線通信系統(tǒng)進行說明。
該無線通信系統(tǒng)具有具有i根天線的第1無線裝置(發(fā)送局)；多 個第2無線裝置(中繼局)；具有j根天線的第3無線裝置(接收局)。
從第1無線裝置(發(fā)送局)通過i根天線發(fā)送的信號在第2無線站 (中繼局)被接收。中繼局把接收信號積蓄在緩存器內(nèi)，經(jīng)過一定的規(guī) 定時間延遲后發(fā)送。其結(jié)果，積蓄在緩存器內(nèi)的信號從各中繼局被同時 發(fā)送。從中繼局發(fā)送的信號在第3無線裝置(接收局)被j根天線所接 收。接收局進行接收信號的信號分離還原發(fā)送來的信號。通過這種方法 即使在視距傳輸環(huán)境下也能創(chuàng)造出多路傳輸路線提高通信容量。然而， 中繼局在與發(fā)送局不同的定時通過時分進行發(fā)送。其結(jié)果，存在著傳送 的信號量和不進行時分的情況相比約為其一半，并且發(fā)生傳送延遲的問 題。
在移動通信中，今后通信速度的高速化還要進一歩發(fā)展，要求頻率 利用效率高的通信方式。并且，對于發(fā)送的信息也要求具有延時小的實 時性。目卩，作為適用于今后的移動通信的無線中繼裝置的要求條件，要 求頻率利用效率高傳送延遲少。作為滿足這些條件的中繼方式，雖然可 適用圖1 (a)所示的直接中繼方式，但因為如前面所述天線間的回波可 能引起振蕩，所以不能設定高的放大幅度。
目前為止，在直接通信方式中，通過把一方的天線的指向性朝向基 站方向設置，把另一方的天線的指向性朝向終端方向設置，從而減少了 相互的天線間的指向性增益。并且，通過增大天線間的距離，增加傳輸 損失，防止了天線間的回波。但是，因為不知道移動終端所存在的位置， 作為無線中繼裝置的移動終端側(cè)的天線指向性優(yōu)選在水平面內(nèi)無指向性(全向指向性)。
另外，為了在MIMO通信中使用無線中繼裝置；來實現(xiàn)多路環(huán)境，無 線中繼裝置的基站側(cè)天線也是作為全向指向性而優(yōu)選增加基站一中繼裝
置間的傳輸路線的路徑數(shù)。另外，在MIMO通信中如果只是為了增加視距
傳輸環(huán)境下的通信容量，則不必提高放大幅度。然而，在直接中繼方式 的無線中繼裝置的情況下，當把收發(fā)兩方的天線設定成全向指向性時， 發(fā)送信號將產(chǎn)生至接收天線的回波，可能引起振蕩。特開2003 — 198442號公報 然而，上述背景技術(shù)存在著以下問題。
作為移動通信中使用的無線中繼裝置，從頻率利用效率和傳輸延遲 的觀點來看直接中繼方式適合。并且，如果考慮使用在MIMO通信中，并 創(chuàng)造多路傳輸環(huán)境的情況，則作為天線的指向性，優(yōu)選接收和發(fā)送均為 全向指向性。
然而，如果在直接中繼方式的收發(fā)中使用全向天線，則存在著天線 間的信號的回波增強，引起振蕩的問題。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種能夠抑制從發(fā)送天線到接收天線的 信號的回波，以接近于全向指向性的天線模式進行發(fā)送的中繼裝置、通 信裝置和指向性控制方法。
為了解決上述問題，本發(fā)明的中繼裝置具有至少具有1個天線元 件的第1天線組；和具有多個天線元件的不同于第1天線組的第2天線 組，調(diào)節(jié)第2天線組使其降低向第1天線組方向的增益。
通過這種構(gòu)成，可以把從第2天線組向第1天線組的回波的發(fā)生抑 制得較低，作為合成天線模式實現(xiàn)接近于全向指向性的發(fā)送天線模式。
另外，本發(fā)明的其他的中繼裝置具有至少具有1根天線元件的第 1天線組;第2天線組，其具有多個包括多個天線元件的自適應陣列天線； 接收功率測定單元，其測定通過第1天線組進行接收的情況下的接收功 率；權(quán)值計算單元，其根據(jù)接收功率，針對各自適應陣列天線計算與發(fā)
5送信號相乘的發(fā)送權(quán)值，以便把成為到第1天線組的回波的發(fā)射方向的 輸出抑制得較低，而到發(fā)射方向以外的方向成為均勻的輸出。
根據(jù)這種構(gòu)成，可以把第2天線組向第1天線組的回波的發(fā)生抑制 得較低，作為合成天線模式實現(xiàn)接近于全向指向性的發(fā)送天線模式。
另外，本發(fā)明的通信裝置具有接收信號特性計算單元，其計算接 收信號的特性；決定單元，其根據(jù)接收信號的特性，決定從中繼裝置發(fā) 送的發(fā)送信號的發(fā)送開始和發(fā)送停止。
根據(jù)這種構(gòu)成，可以改善接收局中的信號特性。
另外，本發(fā)明的指向性控制方法，具有如下步驟從具有多個天線
元件的第2天線組的各天線元件發(fā)送用于進行指向性調(diào)整的調(diào)整用信號；
測定在由具有至少1個天線元件的第1天線組接收到調(diào)整用信號的情況
下的接收功率；根據(jù)該接收功率，控制構(gòu)成第2天線的各天線元件的指 向性。
這樣，可以自適應地調(diào)整發(fā)送天線的指向性。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，能夠?qū)崿F(xiàn)可以抑制從發(fā)送天線向接收天線的 信號回波，以接近于全向指向性的天線模式進行發(fā)送的中繼裝置、通信 裝置和指向性控制方法。


圖1是表示無線中繼裝置的構(gòu)成的框圖。
圖2是用于說明MIM0通信用中繼傳送方式的說明圖。
圖3是表示本發(fā)明一實施例的無線中繼裝置的構(gòu)成的框圖。
圖4是表示本發(fā)明一實施例的無線中繼裝置的構(gòu)成的框圖。
圖5是表示本發(fā)明一實施例的無線中繼裝置的構(gòu)成的框圖。
圖6是表示本發(fā)明一實施例的無線中繼裝置的動作的流程圖。
圖7是表示本發(fā)明一實施例的無線中繼裝置的構(gòu)成的框圖。
圖8是表示本發(fā)明一實施例的無線中繼裝置的構(gòu)成的框圖。
圖9是表示本發(fā)明一實施例的無線中繼裝置的動作的流程圖。
圖IO是表示本發(fā)明一實施例的無線中繼裝置的構(gòu)成的框圖。圖11是表示本發(fā)明一實施例的無線中繼裝置的構(gòu)成的框圖。
圖12是表示本發(fā)明一實施例的無線中繼裝置的構(gòu)成的框圖。 圖13是表示本發(fā)明一實施例的無線中繼裝置的構(gòu)成的框圖。 圖14是表示本發(fā)明一實施例的無線中繼裝置的動作的流程圖。 圖15是表示本發(fā)明一實施例的發(fā)送局的構(gòu)成的框圖。 圖16是表示本發(fā)明一實施例的接收局的構(gòu)成的框圖。 圖17是表示本發(fā)明一實施例的無線中繼裝置的構(gòu)成的框圖。 圖18是表示本發(fā)明一實施例的無線通信系統(tǒng)的動作的流程圖。 圖中100、 200、 300、 600:無線中繼裝置；400:發(fā)送局；500:
接收局。
具體實施例方式
下面，參照

本發(fā)明的實施例。并且，在說明實施例的所有 圖中，具有相同功能的部分使用相同符號，并省略重復的說明。
首先，參照圖3說明本發(fā)明第1實施例的無線中繼裝置。 本實施例的無線中繼裝置100是具有2根發(fā)送天線的無線中繼裝置。
無線中繼裝置具有接收天線101;與接收天線101連接的LNA102;
與LNA102連接的HPA103;與HPA103連接的分配器104;與分配器104 連接的發(fā)送天線105、 106。
由具有全向指向性的接收天線101接收的信號被LNA102放大，再被 HPA103放大后，被分配器104分配成2個信號，分別從發(fā)送天線105、 106被發(fā)送。
在本實施例中，作為各發(fā)送天線105、 106，使用被設計成把向接收 天線101方向的發(fā)射輸出抑制得較低，在其之外的方向，成為均勻的發(fā) 射輸出的天線。這種指向性模式可以通過使用例如角形反射器天線來實 現(xiàn)。根據(jù)這種構(gòu)成，可以降低從發(fā)送天線到接收天線的回波的發(fā)生。
另外，把設置在無線中繼裝置上的各發(fā)送天線105、 106配置成使得 由發(fā)送天線105和106形成的合成天線模式成為接近于全向指向性的發(fā) 送天線模式。例如，配置成從接收天線101到發(fā)送天線105的方向和到發(fā)送天線106的方向所成的角度為90度左右。通過這種配置，作為由發(fā) 送天線105和106形成的合成天線模式可以實現(xiàn)接近于全向指向性的發(fā) 送天線模式。
在本實施例中，說明了發(fā)送天線為2根的情況，但即使在發(fā)送天線 的數(shù)目多于2的情況下也可以通過同樣的構(gòu)成，把回波的發(fā)生抑制得較 低，能夠?qū)崿F(xiàn)收發(fā)均具有無指向性的無線中繼裝置。
接著，參照圖4，說明本發(fā)明的第2實施例的無線中繼裝置。 本實施例的無線中繼裝置100是具有2根接收天線和2根發(fā)送天線 的無線中繼裝置。
本實施例的無線中繼裝置100具有接收天線IOI、 107;與接收天 線101、 107連接的LNA102、 108;與LNA102、 108連接的合成器109; 與合成器109連接的HPA103;與HPA103連接的分配器104;與分配器104 連接的發(fā)送天線105、 106。
被接收天線101、 107接收的各信號被LNA102、 108放大，被合成器 109合成。合成的信號被HPA103放大后，被分配器104分配成2個信號， 從發(fā)送天線105、 106被發(fā)送。
各發(fā)送天線105、 106使用被設計成把到接收天線101、 107的方向 的發(fā)射輸出抑制得較低，在其以外的方向，成為均勻的發(fā)射輸出的天線。 這種指向性模式例如可以通過使用角形反射器天線來實現(xiàn)。根據(jù)這種構(gòu) 成，能夠降低從發(fā)送天線到接收天線的回波的發(fā)生。并且，把各發(fā)送天 線配置成使得由發(fā)送天線105、 106形成的合成天線模式具有接近于全向 指向性的發(fā)送天線模式。
同樣在各接收天線IOI、 107中，使用被設計成把從接收天線方向接 收的信號的增益抑制得較低，在其之外的方向(天線設計上可能的范圍 內(nèi))具有均勻的增益的天線。這些接收天線可以通過使用角形反射器天 線等來實現(xiàn)。通過這種構(gòu)成，可以降低來自發(fā)送天線的回波的發(fā)生。另 外，可以把各接收天線配置成使得由接收天線IOI、 107形成的合成天線 模式具有接近于全向指向性的天線模式。
通過使用以上的構(gòu)成，可以實現(xiàn)能夠把回波的影響抑制得較低，發(fā)送天線和接收天線的各合成模式具有接近于無指向性的指向性的無線中 繼裝置。
在本實施例中，示出了具有2根發(fā)送天線和2根接收天線的無線中 繼裝置的示例，但即使在發(fā)送天線數(shù)和接收天線數(shù)多于2的情況下，也 可以通過同樣的構(gòu)成，實現(xiàn)把回波的影響抑制得較低，收發(fā)均具有無指 向性的無線中繼裝置。
接著，參照圖5說明本發(fā)明的第3實施例的無線中繼裝置。
本實施例的無線中繼裝置100具有接收天線101;與接收天線101
連接的LNA102;與LNA102連接的HPA103;與HPA103連接的接收功率測
定部110和分配器104;與接收功率測定部110連接的指向性控制部111;
與指向性控制部111連接的發(fā)送天線105、 106;指向性調(diào)整用信號生成 部112、 113;與發(fā)送天線105連接、并且可切換地連接分配器104或指 向性調(diào)整用信號生成部112的切換部114;與發(fā)送天線106連接、并且可 切換地連接分配器104或指向性調(diào)整用信號生成部113的切換部115。
本實施例的無線中繼裝置100在參照圖3說明的無線中繼裝置上附 加如下單元而構(gòu)成指向性調(diào)整用信號生成部112、 113;接收功率測定 部110;指向性控制部lll;切換部114和115。
另外，作為各發(fā)送天線105、 106，使用能夠根據(jù)從指向性控制部111 得到的信號，進行指向性的控制的天線。
另外，設置能夠與發(fā)送天線105、 106連接的指向性調(diào)整用信號生成 部112和113。指向性調(diào)整用信號生成部112、 113針對每根發(fā)送天線進 行指向性調(diào)整用信號的發(fā)送。該指向性調(diào)整用信號的接收天線101的接 收功率由接收功率測定部110測定。指向性控制部111根據(jù)測定的疾收 功率，控制各發(fā)送天線的指向性。例如，指向性控制部111控制發(fā)送天 線105、 106的指向性以降低在接收功率測定部110測定的指向性調(diào)整用 信號的接收功率。
通過這種構(gòu)成，可以降低成為從發(fā)送天線到接收天線的回波的發(fā)射 方向的輸出。
接著，參照圖6說明控制本實施例的無線中繼裝置100的發(fā)送天線的指向性的情況下的動作。
指向性調(diào)整用信號生成部112通過發(fā)送天線105進行指向性調(diào)整用 信號的發(fā)送(步驟S602)。接收功率測定部IIO測定發(fā)送的指向性調(diào)整用 信號的接收天線101的接收功率(步驟S604)。接著，指向性控制部lll 根據(jù)測定的接收功率，控制發(fā)送天線105的指向性(步驟S606)。例如， 指向性控制部111控制發(fā)送天線105的指向性以降低在接收功率測定部 IIO測定的接收功率。
接著，確認是否已結(jié)束了針對全部發(fā)送天線的指向性的控制(步驟 S608)。當已結(jié)束了針對全部發(fā)送天線的指向性的控制時(步驟S608:是)， 結(jié)束。另一方面，當沒有結(jié)束針對全部發(fā)送天線的指向性的控制時(步 驟S608:否)，返回步驟S602。例如，進行發(fā)送天線106的指向性的控制。
無線中繼裝置100對使用指向性調(diào)整用信號的各發(fā)送天線的指向性
的控制在進行其設置時進行。另外，也可以在來自發(fā)送局的發(fā)送停止的 時候定期地進行。
從各發(fā)送天線向接收天線101回波并被接收的回波的發(fā)射方向因無 線中繼裝置100的設置場所和其周圍的環(huán)境而變化。通過利用本構(gòu)成可
以自適應地調(diào)整發(fā)送天線的指向性，即使在環(huán)境發(fā)生了變化的情況下， 也可以降低回波的發(fā)生。
在本實施例中，例示了具有2根發(fā)送天線的無線中繼裝置，但即使 在發(fā)送天線數(shù)多于2根的情況下，通過同樣的構(gòu)成，也能夠自適應地調(diào) 整發(fā)送天線的指向性，即使在環(huán)境發(fā)生了變化的情況下，也能夠降低回 波的發(fā)生。
接著，參照圖7說明本發(fā)明的第4實施例的無線中繼裝置。 本實施例的無線中繼裝置具有接收天線101;與接收天線101連
接的LNA102;與LNA102連接的HPA103;與HPA103連接的回波消除器114;
與回波消除器114連接的分配器104;與分配器104連接的發(fā)送天線105、
106。
本實施例的無線中繼裝置100在參照圖3說明的無線中繼裝置上附
10加回波消除器114而構(gòu)成。本實施例的無線中繼裝置100和第1實施例
同樣，作為各發(fā)送天線，使用指向性被調(diào)整以降低到接收天線方向的發(fā)
射輸出的天線。并且，在本實施例的無線中繼裝置100，使用回波消除器 114。通過這種構(gòu)成，可以降低回波引起的振蕩。
成為從各發(fā)送天線到接收天線的回波的發(fā)射方向因周圍的環(huán)境而發(fā) 生變化。通過使用回波消除器，可以降低僅通過天線的指向性不能降低 的回波的影響。
在本實施例中，說明了具有2根發(fā)送天線的無線中繼裝置，但即使 在具有多于2根的發(fā)送天線的情況下通過同樣的構(gòu)成，也可以降低僅通 過天線的指向性不能降低的回波的影響。
接著，參照圖8說明本發(fā)明的第5實施例的無線中繼裝置。
本實施例的無線中繼裝置200具有接收天線201;與接收天線201 連接的LNA202;與LNA202連接的接收功率測定部203和合成部205 208; 與接收功率測定部203和合成部205 208連接的天線權(quán)值更新部204; 與合成部205、206、207和208連接的HPA209、210、211和212;與HPA209、 210、 211和212連接的發(fā)送天線213、 214、 215和216。
本實施例的無線中繼裝置200使用發(fā)送自適應陣列天線控制各發(fā)送 天線的指向性。
發(fā)送自適應陣列天線由多個天線橫排而成，通過在從各發(fā)送天線發(fā) 送的信號上乘以被稱為發(fā)送天線權(quán)值的加權(quán)系數(shù)進行發(fā)送，來控制指向 性。在本實施例中，對使用2個發(fā)送自適應陣列天線，各發(fā)送自適應陣 列天線由2個發(fā)送天線構(gòu)成的情況進行說明。
第1發(fā)送自適應陣列天線由發(fā)送天線213和214構(gòu)成，對發(fā)送天線 213和214使用發(fā)送天線權(quán)值W213和W214，控制指向性。同樣，第2發(fā) 送自適應陣列天線由發(fā)送天線215和216構(gòu)成，對發(fā)送天線215和216 使用發(fā)送天線權(quán)值W215和W216，控制指向性。
各發(fā)送自適應陣列天線控制指向性以便把成為回波的發(fā)射方向的輸 出抑制得較低，而對于除此之外的發(fā)射方向，盡可能地成為均勻的發(fā)射 輸出。通過這樣的構(gòu)成，作為在第1和第2發(fā)送自適應陣列天線中形成的 合成發(fā)送天線模式，可以實現(xiàn)接近于全向指向性的天線模式。
另外，通過利用天線權(quán)值更新部204更新發(fā)送天線權(quán)值，可以自適 應地控制指向性。成為回波的來自發(fā)送天線的發(fā)射方向因周圍的環(huán)境、 傳輸環(huán)境而不時地發(fā)生變化，通過根據(jù)該變化控制指向性，可以減輕回 波的影響。
參照圖9說明發(fā)送天線權(quán)值的更新。由接收功率測定部203測定從 接收天線201接收的信號的接收功率(步驟S902)。天線權(quán)值更新部204 更新發(fā)送天線權(quán)值的值以便使該接收功率變小(步驟S904)。這樣，可以 降低成為回波的原因的向發(fā)射方向的輸出。
這里，為了避免全部的發(fā)送天線權(quán)值成為零，必須使用約束條件。 作為約束條件，有如下的方法使全部的發(fā)送天線權(quán)值的平方和為一定 的值的方法；使某個發(fā)送天線權(quán)值為固定值的方法；或使各發(fā)送自適應 陣列天線中的一個天線的發(fā)送天線權(quán)值為固定值的方法。通過使用這些 約束條件，可以形成能減輕回波的影響的指向性，而不會使全部的發(fā)送 天線權(quán)值成為零。
另外，對于發(fā)送天線權(quán)值，也可以使用來自發(fā)送局的被發(fā)送的信號 進行更新。另外，在來自發(fā)送局的信號的發(fā)送停止的時候，如第3實施 例所示通過從無線中繼裝置發(fā)送指向性調(diào)整用信號，可以進行發(fā)送天線 權(quán)值的更新。
參照圖10說明具有指向性調(diào)整用信號生成部的無線中繼裝置。 本實施例的無線中繼裝置200在參照圖8所說明的無線中繼裝置中， 具有指向性調(diào)整用信號生成部217;與合成部205 208連接、并且可 切換地連接LNA202或指向性調(diào)整用信號生成部217地切換部218。
指向性調(diào)整用信號生成部217通過發(fā)送天線213 216發(fā)送指向性調(diào) 整用信號。由接收功率測定部203測定該指向性調(diào)整用信號的接收天線 201的接收功率。天線權(quán)值更新部204根據(jù)測定的接收功率，更新各發(fā)送 天線權(quán)值。例如，天線權(quán)值更新部204更新發(fā)送天線權(quán)值使得接收功率 變小。通過這樣的構(gòu)成，可以從無線中繼裝置發(fā)送指向性調(diào)整用信號，根 據(jù)指向性調(diào)整用信號，可以進行發(fā)送天線權(quán)值的更新。
在本實施例中，說明了使用由2根發(fā)送天線構(gòu)成的2個發(fā)送自適應
陣列天線的無線中繼裝置，但即使在構(gòu)成發(fā)送自適應陣列天線的發(fā)送天
線數(shù)多于2的情況下，或是在發(fā)送自適應陣列天線數(shù)多于2的情況下， 通過同樣的控制，也能夠自適應地控制指向性，能夠減輕隨著時間而變 動的回波的影響。
接著，參照圖11說明本發(fā)明的第6實施例的無線中繼裝置。 本實施例的無線中繼裝置200具有接收天線201、 218、 220和222; 與接收天線201、 218、 220和222連接的LNA202、 219、 221和223;與 LNA202、 219、 221和223連接的合成部224、 225、 226和227;與合成 部224和225連接的加法部228;與合成部226和227連接的加法部229; 與加法部228和229連接的加法部230;與加法部230連接的接收功率測 定部203、合成部205、 206、 207和208;與接收功率測定部203、合成 部224、 225、 226和227、 205、 206、 207和208連接的天線權(quán)值更新部 204;與合成部205、 206、 207和208連接的HPA209、 210、 211和212; 與HPA209、 210、 211和212連接的發(fā)送天線213、 214、 215和216。
本實施例的無線中繼裝置200是在參照圖8所說明的無線中繼裝置 中，由多個自適應陣列天線構(gòu)成接收天線的無線中繼裝置。由多個接收 自適應陣列天線接收的信號被合成后，從各發(fā)送自適應陣列天線被發(fā)送。 和第5實施例同樣，發(fā)送天線由發(fā)送自適應陣列天線構(gòu)成，通過降低回 波到接收天線并被接收的回波的向發(fā)射方向的輸出，把回波的發(fā)生抑制 得較低。
本實施例的無線中繼裝置200，接收天線由第1和第2接收自適應 陣列天線構(gòu)成。第1接收自適應陣列天線由接收天線201和218構(gòu)成， 通過乘以接收天線權(quán)值X201和X218來控制指向性。同樣，第2接收自 適應陣列天線由接收天線220和222構(gòu)成，通過乘以接收天線權(quán)值X220 和X222來控制指向性。
各接收自適應陣列天線控制指向性以便把從各發(fā)送自適應陣列天線回波并被接收的回波的到達方向的增益抑制得較低，而對于從這以外的 方向到達的信號，以盡可能均勻的增益進行接收。通過這樣的構(gòu)成，作 為利用第1和第2接收自適應陣列天線形成的合成接收天線模式能夠?qū)?現(xiàn)接近于全向指向性的天線模式。
另外，更新發(fā)送天線權(quán)值和接收天線權(quán)值使得由各接收自適應陣列 天線接收的信號的合成后的功率變小。這種情況下，為了避免全部的發(fā)
送和接收天線權(quán)值成為零，必須使用約束條件。和在第5實施例中說明
的條件相同，作為約束條件，有如下的方法使全部的發(fā)送和接收天線
權(quán)值的平方和為一定的值的方法；使某個發(fā)送天線權(quán)值和接收天線權(quán)值 為固定值的方法；或使各發(fā)送自適應陣列天線中的一個天線的發(fā)送天線 權(quán)值和各接收自適應陣列天線中的一個天線的接收天線權(quán)值為固定值的 方法。
這樣，可以實現(xiàn)把隨時間而變動的回波的影響抑制得較低，發(fā)送和 接收均具有接近于全向指向性的指向性的無線中繼裝置。
在本實施例中，說明了具有由2根天線構(gòu)成的2個發(fā)送和接收自適 應陣列天線的無線中繼裝置，但即使在構(gòu)成發(fā)送和接收自適應陣列天線 的發(fā)送天線數(shù)多于2的情況下，或是在發(fā)送和接收自適應陣列天線數(shù)多 于2的情況下，通過同樣的控制，也能夠?qū)崿F(xiàn)減輕隨著時間而變動的回 波的影響，發(fā)送和接收均具有接近于全向指向性的指向性的無線中繼裝 置。
接著，參照圖12說明本發(fā)明的第7實施例的無線中繼裝置。
本實施例的無線中繼裝置200在參照圖8所說明的無線中繼裝置中 具有LNA202、接收功率測定部203、與合成部205、 206、 207和208連 接的回波消除器231。
回波消除器231的輸出被輸入到接收功率測定部203。接收功率測 定部203測定輸入的信號的接收功率，把其結(jié)果輸入到天線權(quán)值更新部 204。天線權(quán)值更新部204根據(jù)輸入的結(jié)果，更新發(fā)送天線權(quán)值。
通過這樣的構(gòu)成，可以降低僅通過進行發(fā)送自適應陣列天線的指向 性控制不能減輕的回波的影響。在本實施例中，說明了在接收功率測定部203測定回波消除器231 的輸出，根據(jù)其結(jié)果，在天線權(quán)值更新部204更新發(fā)送天線權(quán)值的情況， 但也可以在接收功率測定部203測定向回波消除器231的輸入，更新發(fā) 送天線權(quán)值。
接著，參照圖13說明本發(fā)明的第8實施例的無線中繼裝置。
本實施例的無線中繼裝置300具有接收天線301;與接收天線301 連接的LNA302;與LNA302連接的HPA307和切換部303;與HPA307連接 的發(fā)送天線308;與切換部303連接的HPA305及發(fā)送天線數(shù)變更通知信 號接收部304;與HPA305連接的發(fā)送天線306。
本實施例的無線中繼裝置300具有發(fā)送天線數(shù)變更通知信號接收部 304以及對發(fā)送天線306的發(fā)送/發(fā)送停止進行切換的切換部303。發(fā)送 天線數(shù)變更通知信號接收部304根據(jù)發(fā)送天線數(shù)變更通知信號對來自各 發(fā)送天線，例如發(fā)送天線306的信號的發(fā)送/發(fā)送停止進行切換。
在上述的無線中繼裝置中，通過使用多個發(fā)送天線，使合成天線模 式為全指向性，多個多路波與接收局的位置無關(guān)地在接收局被接收。然 而，根據(jù)相對于無線中繼裝置的接收局的位置，即使在無線中繼裝置中 使用一個發(fā)送天線進行發(fā)送的情況下，也有多個多路波在接收局被接收 的情況。此時，在無線中繼裝置中停止來自一部分天線的發(fā)送。
這樣，在能夠降低對使用同一頻率的其他的接收局的干擾的同時， 可以使與不進行發(fā)送的發(fā)送天線連接的HPA動作停止，可以降低無線中 繼裝置的消耗電力。
另外，在本實施例中，在停止來自發(fā)送天線306的發(fā)送的情況下， 例如，在隨著接收局的移動在接收局中不能得到需要的通信質(zhì)量的情況 下，接收局把發(fā)送天線數(shù)變更通知信號通知給無線中繼裝置，通過開始 來自發(fā)送天線306的發(fā)送，可以改善接收質(zhì)量。
接著，參照圖14說明本實施例的無線通信裝置的動作。
發(fā)送天線數(shù)變更通知信號接收部304接收發(fā)送天線數(shù)變更通知信號 (步驟S1402)。
發(fā)送天線數(shù)變更通知信號接收部304確認發(fā)送天線數(shù)變更通知信號
15是否是請求來自發(fā)送天線306的發(fā)送的信號(步驟S1404)。如果接收的 發(fā)送天線數(shù)變更通知信號是請求來自發(fā)送天線306的發(fā)送的信號(步驟 S1404:是)，則發(fā)送天線數(shù)變更通知信號接收部304確認有沒有進行來 自發(fā)送天線306的發(fā)送。
如果沒有在進行來自發(fā)送天線306的發(fā)送(步驟S1406:是)，則發(fā) 送天線數(shù)變更通知信號接收部304通過切換部303，切換到進行來自發(fā)送 天線306的發(fā)送的接點，開始來自發(fā)送天線306的發(fā)送(步驟S1408)。 另一方面，如果正在進行來自發(fā)送天線306的發(fā)送(步驟S1406:否)， 則不進行任何處理。 .
另一方面，如果接收的發(fā)送天線數(shù)變更通知信號不是請求來自發(fā)送 天線306的發(fā)送的信號(步驟S1404:否)，g卩，是請求來自發(fā)送天線306 的發(fā)送停止的信號，則發(fā)送天線數(shù)變更通知信號接收部304確認是否在 進行來自接收天線306的發(fā)送(步驟S1410)。
如果正在進行來自發(fā)送天線306的發(fā)送(步驟S1410:是)，則發(fā)送 天線數(shù)變更通知信號接收部304通過切換部304，切換到停止來自發(fā)送天 線306的發(fā)送的接點，由此停止來自發(fā)送天線306的發(fā)送(步驟S1412)。 另一方面，如果沒有在進行來自發(fā)送天線306的發(fā)送(步驟S1410:否)， 則不進行任何處理。
在本實施例中，根據(jù)通過發(fā)送天線數(shù)變更通知信號接收部304得到 的發(fā)送天線數(shù)變更通知信號，對來自發(fā)送天線306的發(fā)送/發(fā)送停止進行 切換。
在接收局，測定接收信號功率和接收信號的天線間相關(guān)，發(fā)送表示 增加或減少無線中繼裝置中的使用天線數(shù)的發(fā)送天線數(shù)變更通知信號。 該發(fā)送天線數(shù)變更通知信號通過無線網(wǎng)絡被通知給直接無線中繼裝置， 或使用無線網(wǎng)絡暫時通知給發(fā)送局，從發(fā)送局通過無線或有線網(wǎng)絡通知 給無線中繼裝置。在無線中繼裝置，根據(jù)通知的發(fā)送天線數(shù)變更通知信 號變更進行發(fā)送的天線數(shù)。
通過這種構(gòu)成，如果在接收局接收了功率和相關(guān)等信號特性良好的 接收信號，則通過減少無線中繼裝置的使用天線數(shù)，可以降低對使用同一頻率的其他的接收局的干擾。另外，可以降低無線中繼裝置中的消耗 電力。另外，如果在接收局中不能得到良好的接收信號特性，則通過增 加無線中繼裝置中的使用天線數(shù)，可以改善接收局中的信號特性。
在本實施例中，說明了具有2根發(fā)送天線的無線中繼裝置，但即使 在發(fā)送天線數(shù)多于2的情況下通過同樣的構(gòu)成，也能夠控制各發(fā)送天線 的發(fā)送/發(fā)送停止，變更使用的發(fā)送天線的數(shù)目。其結(jié)果，如果在接收局 接收了功率和相關(guān)等信號特性良好的接收信號，則通過減少無線中繼裝 置的使用天線數(shù)，可以降低對使用同一頻率的其他的接收局的干擾。并 且，可以降低無線中繼裝置中的消耗電力。另外，如果在接收局中不能 得到良好的接收信號特性，則通過增加無線中繼裝置中的使用天線數(shù)， 可以改善接收局中的信號特性。
接著，參照圖15 圖18說明本發(fā)明的第9實施例的無線通信系統(tǒng)。
本實施例的無線通信系統(tǒng)具有發(fā)送局、接收局和中繼局。
最開始參照圖15說明本實施例的發(fā)送局。
本實施例的發(fā)送局400具有發(fā)送信號生成部4501 450M (M是正整 數(shù))以及與發(fā)送信號生成部4501 450M連接的保護間隔長度控制部405， 其用于輸入新的無線中繼裝置的使用/工作期間的無線中繼裝置停止通 知信號。發(fā)送信號生成部4501具有:被輸入有發(fā)送數(shù)據(jù)的串并轉(zhuǎn)換部401; 與串并轉(zhuǎn)換部401連接的逆傅立葉變換部402;與逆傅立葉變換部402連 接的并串轉(zhuǎn)換部403;與并串轉(zhuǎn)換部403及保護間隔長度控制部405連接、 并輸出發(fā)送信號的保護間隔插入部404。發(fā)送信號生成部4502 450M和 發(fā)送信號生成部4501是同樣的結(jié)構(gòu)。
接著，參照圖16說明本實施例的接收局。
本實施例的接收局500具有接收信號處理部5501 550N (N是正 整數(shù))；與接收信號處理部5501 550N連接、被輸入有接收信號的接收 信號特性計算部505;與接收信號特性計算部505連接、向發(fā)送局和無線 中繼裝置通知新的無線中繼裝置的使用/工作期間的無線中繼裝置停止 通知信號的新的無線中繼裝置使用/工作期間無線中繼裝置停止決定部 506;與新的無線中繼裝置使用/工作期間無線中繼裝置停止決定部506以及接收信號處理部5501 550N連接的保護間隔長度控制部507。
接收信號處理部5501具有與保護間隔長度控制部507連接、被輸 入有接收信號的保護間隔去除部501;與保護間隔去除部501連接的串并 轉(zhuǎn)換部502;與串并轉(zhuǎn)換部502連接的傅立葉變換部503;與傅立葉變換 部503連接、輸出接收數(shù)據(jù)的并串轉(zhuǎn)換部504。接收信號處理部5502 550N和接收信號處理部5501是同樣的結(jié)構(gòu)。
接著，參照圖17說明本實施例的無線中繼裝置600。 本實施例的無線中繼裝置600具有接收天線601;與接收天線601 連接的切換部607，其用于輸入新的無線中繼裝置的使用/工作期間的無 線中繼裝置停止通知信號、對無線中繼裝置進行發(fā)送/發(fā)送停止控制；與 切換部607連接的LNA602;與LNA602連接的HPA603;與HPA603連接的 分配器604;與分配器604連接的發(fā)送天線605、 606。
本實施例的無線通信系統(tǒng)是OFDM (正交頻分復用)方式的無線通信 系統(tǒng)。
本實施例的無線中繼裝置在進行參照圖3所說明的無線中繼裝置 100的發(fā)送天線指向性控制的基礎(chǔ)上，還對無線中繼裝置進行發(fā)送/發(fā)送 停止的控制。發(fā)送局400和接收局500根據(jù)無線中繼裝置600的控制， 進行保護間隔長度控制。
本實施例的發(fā)送來站400具有M根發(fā)送天線。在各發(fā)送天線發(fā)送數(shù) 據(jù)被串并轉(zhuǎn)換部401進行串并轉(zhuǎn)換，并被逆傅立葉變換部402進行逆傅 立葉變換。之后，被并串轉(zhuǎn)換部403轉(zhuǎn)換成串行的數(shù)據(jù)，被保護間隔插 入部404插入保護間隔。這里，保護間隔長度由保護間隔長度控制部405 根據(jù)新的無線中繼裝置的使用/工作期間的無線中繼裝置停止通知信號 來進行控制。
本實施例的接收局500具有N根接收天線。在各接收天線所接收的 信號被保護間隔去除部501除去相當于接收信號的保護間隔的部分，并 被串并轉(zhuǎn)換部502轉(zhuǎn)換成并行信號。被轉(zhuǎn)換為并行的信號由傅立葉變換 部503進行傅立葉變換，在被并串轉(zhuǎn)換部504轉(zhuǎn)換為串行的信號后，被
進行信號分離等的信號檢測。另外，在接收局500，在接收信號特性計算部505，使用各接收天線 的接收信號，計算接收功率和天線間相關(guān)等信號特性。新的無線中繼裝 置使用/工作期間無線中繼裝置停止決定部506根據(jù)計算出的信號特性， 決定來自無線中繼裝置600的信號的發(fā)送/停止，把該結(jié)果作為新的無線 中繼裝置的使用/工作期間的無線中繼裝置停止通知信號，通知給發(fā)送局 400和無線中繼裝置600。接收局500根據(jù)新的無線中繼裝置的使用/工 作期間的無線中繼裝置停止通知信號，在保護間隔長度控制部507中控 制保護間隔長度。
本實施例的無線中繼裝置600根據(jù)新的無線中繼裝置的使用/工作 期間的無線中繼裝置停止通知信號，在切換部607中進行來自無線中繼 裝置600的發(fā)送/發(fā)送停止的切換。
接著，參照圖18說明本實施例的無線通信系統(tǒng)的處理。
發(fā)送局400和接收局500通過中繼局600進行通信(步驟S1802)。
接收局500利用接收信號特性計算部505來計算接收功率和天線間 相關(guān)等信號特性(步驟S1804)，把該結(jié)果輸入到新的無線中繼裝置使用/ 工作期間無線中繼裝置停止決定部506。新的無線中繼裝置使用/工作期 間無線中繼裝置停止決定部506根據(jù)輸入的信號特性，決定來自無線中 繼裝置600的信號的發(fā)送/停止(步驟S1806)。
例如，新的無線中繼裝置使用/工作期間無線中繼裝置停止決定部 506在接收功率小的情況下，或是在天線間相關(guān)高等情況下，決定從未進 行發(fā)送的無線中繼裝置開始發(fā)送。另一方面，新的無線中繼裝置使用/工 作期間無線中繼裝置停止決定部506在接收功率大的情況下，或是在天 線間相關(guān)低等情況下，決定停止從正在進行發(fā)送的無線中繼裝置發(fā)送。
接著，從接收局500通過無線網(wǎng)絡把表示來自無線中繼裝置600的 信號的發(fā)送/發(fā)送停止的新的無線中繼裝置的使用/工作期間的無線中繼 裝置停止通知信號通知給發(fā)送局400和無線中繼裝置600 (步驟S1808, 步驟S1810)。
并且，新的無線中繼裝置使用/工作期間無線中繼裝置停止決定部 506把新的無線中繼裝置的使用/工作期間的無線中繼裝置停止通知信號輸入到保護間隔長度控制部507。保護間隔長度控制部507根據(jù)輸入的新 的無線中繼裝置的使用/工作期間的無線中繼裝置停止通知信號，控制保 護間隔長度(步驟S1812)。例如，保護間隔長度控制部507把保護間隔 長度設定成與在發(fā)送局400中使用的保護間隔長度相同的長度。
在發(fā)送局400，在接收到了新的無線中繼裝置的使用/工作期間的無 線中繼裝置停止通知信號后，在保護間隔長度控制部405中，進行保護 間隔長度的控制(步驟S1814)。在進行從無線中繼裝置600發(fā)送的情況 下，因為從無線中繼裝置600發(fā)送的信號相對從發(fā)送局400發(fā)送的信號 被延遲接收，所以保護間隔長度控制部405進行延長保護間隔長度的控 制。該延遲是通過無線中繼裝置600內(nèi)的處理而產(chǎn)生的延遲，在不設定 考慮了該延遲的保護間隔長度的情況下，接收局500中的接收信號特性 大幅度劣化。
另一方面，當停止來自正在進行發(fā)送的無線中繼裝置600的發(fā)送時， 保護間隔長度控制部405進行縮短保護間隔長度的控制。其目的是，在 接收局500中未接收到來自有延遲的無線中繼裝置600的信號的情況下， 通過縮短保護間隔長度來提高傳送效率。
在無線中繼裝置600，根據(jù)新的無線中繼裝置的使用/工作期間的無 線中繼裝置停止通知信號，進行來自無線中繼裝置的信號的發(fā)送/發(fā)送停 止的切換(步驟S1816)。當在接收局500中獲得良好的接收特性時，通 過停止來自無線中繼裝置600的信號的發(fā)送，可以降低無線中繼裝置600 中的消耗電力，并且可降低對使用同一頻率的其他的接收局的干擾。
發(fā)送局400利用變更后的保護間隔長度進行發(fā)送信號的發(fā)送(步驟 S1818)。
在本實施例中示出了由接收局500根據(jù)接收信號特性來決定來自無 線中繼裝置600的發(fā)送/發(fā)送停止的方法，但也可以由發(fā)送局400或無線 中繼裝置600來決定。
在由發(fā)送局400來決定的情況下，例如在使用ARQ(Automatic R印eat Request:自動重發(fā)請求)等的分組通信中，如果請求同一分組的重發(fā)的 次數(shù)多，則判斷為接收局400中的信號特性差，決定使用新的無線中繼
20裝置。這種情況下，新的無線中繼裝置使用通知信號通過無線網(wǎng)絡被通
知給接收局500，并通過有線網(wǎng)絡或無線網(wǎng)絡被通知給無線中繼裝置600。 另外，以無線中繼裝置600自身來決定發(fā)送/發(fā)送停止的情況為例， 進行如下等的控制，使得在無線中繼裝置中所接收的信號的接收功率大 時停止發(fā)送，當接收功率小時進行發(fā)送。在這種情況下，新的無線中繼 裝置的使用/工作期間的無線中繼裝置停止通知信號通過無線網(wǎng)絡被通 知給接收局，通過無線網(wǎng)絡或有線網(wǎng)絡被通知給發(fā)送局。
如上所述，在本實施例中控制無線中繼裝置600的發(fā)送/發(fā)送停止和 發(fā)送時的指向性，基于此在發(fā)送局400和接收局500中控制保護間隔長 度。這樣，在從無線中繼裝置600進行發(fā)送的情況下，可以降低無線中 繼裝置中的回波的影響，通過保護間隔長度的控制防止接收局中的接收 質(zhì)量的劣化。
另外，在停止無線中繼裝置的發(fā)送的情況下，通過進行縮短保護間 隔長度的控制可以提高傳送效率，降低對使用同一頻率的其他的接收局 的干擾。
如上所述，根據(jù)本實施例，可以把無線中繼裝置中的回波的影響抑 制得較低，利用接近于全向指向性的天線模式進行發(fā)送。
本發(fā)明的中繼裝置、通信裝置和指向性控制方法能夠適用于移動通 信系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1. 一種通信裝置，其特征在于，包括接收信號特性計算單元，其計算接收信號的特性；決定單元，其根據(jù)上述接收信號的特性，決定從中繼裝置發(fā)送的發(fā)送信號的發(fā)送開始和發(fā)送停止。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的通信裝置，其特征在于， 上述接收信號特性計算單元利用由接收天線接收的信號，作為接收信號的特性而計算出接收功率和天線相關(guān)中的至少一個。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的通信裝置，其特征在于，還包括保護間隔長度控制單元，其根據(jù)上述決定單元的結(jié)果控制保護間隔 長度。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任意一項所述的通信裝置，其特征在于，還包括發(fā)送保護間隔長度控制單元，其根據(jù)表示開始或停止從其他的通信 裝置發(fā)送的以及從中繼裝置發(fā)送的發(fā)送信號的發(fā)送的信號，控制針對發(fā) 送數(shù)據(jù)的保護間隔長度。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的通信裝置，其特征在于，上述發(fā)送保護間 隔長度控制單元根據(jù)在上述中繼裝置中的處理延遲控制保護間隔長度。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任意一項所述的通信裝置，其特征在于，還包括發(fā)送天線元件數(shù)決定單元，其根據(jù)通信質(zhì)量決定是否要變更由中繼 裝置使用的天線元件的數(shù)量。
全文摘要
本發(fā)明的目的是提供一種能夠抑制從發(fā)送天線到接收天線的信號回波，利用接近于全向指向性的天線模式來進行發(fā)送的中繼裝置、通信裝置和天線指向性控制方法。為了達到上述目的，本發(fā)明的中繼裝置具有至少具有1個天線元件的第1天線組；和具有多個天線元件的不同于第1天線組的第2天線組，并且對第2天線組進行調(diào)節(jié)，使其降低向第1天線組方向的增益。
文檔編號H04B7/155GK101431360SQ200810183019
公開日2009年5月13日 申請日期2005年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月5日
發(fā)明者古野辰男, 淺井孝浩, 田中哲, 須田博人 申請人:株式會社Ntt都科摩