特許 5763863 ＭＩＭＯ中継装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5763863

(24)【登録日】2015年6月19日

(45)【発行日】2015年8月12日

(54)【発明の名称】ＭＩＭＯ中継装置

(51)【国際特許分類】

   H04B 7/15 20060101AFI20150723BHJP

   H04B 7/04 20060101ALI20150723BHJP

   H04J 99/00 20090101ALI20150723BHJP

【ＦＩ】

   H04B7/15

   H04B7/04

   H04J15/00

【請求項の数】16

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2015-501559(P2015-501559)

(86)(22)【出願日】2012年12月27日

(65)【公表番号】特表2015-513275(P2015-513275A)

(43)【公表日】2015年4月30日

(86)【国際出願番号】KR2012011611

(87)【国際公開番号】WO2014035017

(87)【国際公開日】20140306

【審査請求日】2014年9月17日

(31)【優先権主張番号】10-2012-0095505

(32)【優先日】2012年8月30日

(33)【優先権主張国】KR

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】514236452

【氏名又は名称】エムティーアイ カンパニー リミテッド

(73)【特許権者】

【識別番号】514235824

【氏名又は名称】チョ，ヒョン−シク

(73)【特許権者】

【識別番号】514235813

【氏名又は名称】キサン テレコム カンパニー リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110000338

【氏名又は名称】特許業務法人ＨＡＲＡＫＥＮＺＯ ＷＯＲＬＤ ＰＡＴＥＮＴ ＆ ＴＲＡＤＥＭＡＲＫ

(72)【発明者】

【氏名】チョ，ヒョン−シク

(72)【発明者】

【氏名】イム，キ−ホ

(72)【発明者】

【氏名】パク，ピョン−ギ

【審査官】 川口 貴裕

(56)【参考文献】

【文献】 特表２０１３−５４１２４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００８−５０３９０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１０／０８４５５３（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０４Ｂ ７／０４

Ｈ０４Ｂ ７／１４ − ７／２２

Ｈ０４Ｊ ９９／００

Ｈ０４Ｗ ４／００ − ９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基地局または中継器との独立的なＭＩＭＯ経路に対応設置された複数個の第１入出力端子、単一の同軸ケーブルの一端が連結される第１ケーブル端子、前記複数個の第１入出力端子それぞれに連結されて上向き信号と下向き信号を分離する複数個の第１信号分離部、前記第１ケーブル端子に連結されて上向き信号と下向き信号を分離する第２信号分離部、前記複数個の第１信号分離部のうちで少なくとも一つと前記第２信号分離部との間にそれぞれ連結された第１上向き信号増幅部と第１下向き信号増幅部、及び前記複数個の第１信号分離部のうちで少なくとも他の一つと前記第２信号分離部との間に連結された第２下向き信号増幅部を含む第１中継装置と、
前記単一の同軸ケーブルの他端が連結される第２ケーブル端子、使用者端末との独立的なＭＩＭＯ経路に対応設置された複数個の第２入出力端子、前記第２ケーブル端子に連結されて上向き信号と下向き信号を分離する第３信号分離部、該第３信号分離部と前記複数個の第２入出力端子のうちで少なくとも一つの間を連結するバイパスライン、及び前記第３信号分離部と前記複数個の第２入出力端子のうちで少なくとも他の一つの間に連結された第３下向き信号増幅部を含む第２中継装置とを含み、
前記第１上向き信号増幅部と第１下向き信号増幅部は、それぞれ周波数ダウンコンバータ、フィルター、及び増幅器が順次に直列連結された第１部分と、周波数アップコンバータ、フィルター、増幅器、可変減衰器及び電力増幅器が順次に直列連結された第２部分とを具備し、前記第１部分と前記第２部分とが直列連結されたスーパーヘテロダイン方式の増幅器で構成され、
前記第２下向き信号増幅部は前記スーパーヘテロダイン方式の増幅器の前記第１部分と同一に構成され、前記第３下向き信号増幅部は前記スーパーヘテロダイン方式の増幅器の前記第２部分と同一に構成されていることを特徴とするＭＩＭＯ中継装置。

【請求項2】

前記第１上向き信号増幅部から出力された上向き信号を複数の信号に分配して前記複数個の第１信号分離部にそれぞれ入力する上向き信号分配部をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のＭＩＭＯ中継装置。

【請求項3】

前記バイパスラインを通じて伝送される第１下向き信号に基づいて前記第３下向き信号増幅部から出力された第２下向き信号の出力レベルを調節する出力調節部をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のＭＩＭＯ中継装置。

【請求項4】

前記出力調節部は前記バイパスラインを通じて伝送される第１下向き信号を検出する第１検出部、前記第３下向き信号増幅部から出力された第２下向き信号を検出する第２検出部、及び前記検出された第１下向き信号に基づいて前記第３下向き信号増幅部の可変減衰器を制御して前記第２下向き信号の出力レベルを調整する制御部を含むことを特徴とする請求項３に記載のＭＩＭＯ中継装置。

【請求項5】

前記複数個の第１入出力端子は複数本のドナーアンテナをそれぞれ連結するためのものであることを特徴とする請求項１に記載のＭＩＭＯ中継装置。

【請求項6】

前記複数個の第１入出力端子は基地局または中継器と連結される複数個のケーブルをそれぞれ連結するためのものであることを特徴とする請求項１に記載のＭＩＭＯ中継装置。

【請求項7】

前記複数個の第２入出力端子は複数本のサービスアンテナをそれぞれ連結するためのものであることを特徴とする請求項１に記載のＭＩＭＯ中継装置。

【請求項8】

上向き信号及び下向き信号のうちで少なくとも一つはＭＩＭＯ信号であることを特徴とする請求項１に記載のＭＩＭＯ中継装置。

【請求項9】

基地局または中継器との独立的なＭＩＭＯ経路に対応設置された複数個の第１入出力端子、単一の同軸ケーブルの一端が連結される第１ケーブル端子、前記複数個の第１入出力端子のうちで少なくとも一つに連結されて上向き信号と下向き信号を分離する第１信号分離部、前記第１ケーブル端子に連結されて上向き信号と下向き信号を分離する第２信号分離部、前記複数個の第１入出力端子のうちで少なくとも他の一つと前記第２信号分離部との間を連結する第１バイパスライン、前記第１信号分離部と前記第２信号分離部との間に連結された第１下向き信号増幅部を含む第１中継装置と、
前記単一の同軸ケーブルの他端が連結される第２ケーブル端子、使用者端末との独立的なＭＩＭＯ経路に対応設置された複数個の第２入出力端子、前記第２ケーブル端子に連結されて上向き信号と下向き信号を分離する第３信号分離部、該第３信号分離部と前記複数個の第２入出力端子のうちで少なくとも一つの間を連結する第２バイパスライン、及び前記第３信号分離部と前記複数個の第２入出力端子のうちで少なくとも他の一つの間に連結された第２下向き信号増幅部を含む第２中継装置とを含み、
周波数ダウンコンバータ、フィルター、及び増幅器が順次に直列連結された第１部分と、周波数アップコンバータ、フィルター、増幅器、可変減衰器及び電力増幅器が順次に直列連結された第２部分とを具備するスーパーヘテロダイン方式の増幅器で、前記第１下向き信号増幅部は前記スーパーヘテロダイン方式の増幅器の前記第１部分で構成され、前記第２下向き信号増幅部は前記スーパーヘテロダイン方式の増幅器の前記第２部分で構成されていることを特徴とするＭＩＭＯ中継装置。

【請求項10】

前記第１バイパスラインを通じて伝送される上向き信号を分配して前記第１信号分離部に入力する上向き信号分配部をさらに含むことを特徴とする請求項９に記載のＭＩＭＯ中継装置。

【請求項11】

前記第２バイパスラインを通じて伝送される第１下向き信号に基づいて前記第２下向き信号増幅部から出力された第２下向き信号の出力レベルを調節する出力調節部をさらに含むことを特徴とする請求項９に記載のＭＩＭＯ中継装置。

【請求項12】

前記出力調節部は前記第２バイパスラインを通じて伝送される第１下向き信号を検出する第１検出部、前記第２下向き信号増幅部から出力された第２下向き信号を検出する第２検出部、及び前記検出された第１下向き信号に基づいて前記第２下向き信号増幅部の可変減衰器を制御して第２下向き信号の出力レベルを調整する制御部を含むことを特徴とする請求項１１に記載のＭＩＭＯ中継装置。

【請求項13】

前記複数個の第１入出力端子は複数本のドナーアンテナをそれぞれ連結するためのものであることを特徴とする請求項９に記載のＭＩＭＯ中継装置。

【請求項14】

前記複数個の第１入出力端子は基地局または中継器と連結される複数個のケーブルをそれぞれ連結するためのものであることを特徴とする請求項９に記載のＭＩＭＯ中継装置。

【請求項15】

前記複数個の第２入出力端子は複数本のサービスアンテナをそれぞれ連結するためのものであることを特徴とする請求項９に記載のＭＩＭＯ中継装置。

【請求項16】

上向き信号及び下向き信号のうちで少なくとも一つはＭＩＭＯ信号であることを特徴とする請求項９に記載のＭＩＭＯ中継装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ＬＴＥ(Long Term Evolution)通信システムのような多重接続方式の無線通信システムなどで適用しているＭＩＭＯ(Multiple Input Multiple Outputと、以下、ＭＩＭＯと略称する)方式の信号を効果的に中継するためのＭＩＭＯ中継装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

無線通信システムらは音声、データなどのような多様なタイプの通信コンテンツを提供するために幅広く展開される。このようなシステムらは利用可能なシステムリソースら(例えば、帯域幅、伝送電力)を共有することで複数の使用者らとの通信を支援することができる多重接続システムらであることがある。そのような多重接続システムらは、例えば、コード分割多重接続(ＣＤＭＡ)システム、時分割多重接続(ＴＤＭＡ)システム、周波数分割多重接続(ＦＤＭＡ)システム、３ＧＰＰロングトムエボリューション(ＬＴＥ)システム、及び直交周波数分割多重接続(ＯＦＤＭＡ)システムなどを含む。

【0003】

一般に、無線多重接続通信システムは、複数の無線端末らに対する通信を同時に支援することができる。それぞれの端末は順方向リンク及び逆方向リンク上の伝送らを通じて一つ以上の基地局らと通信する。順方向リンク(または、ダウンリンクや下向きリンクと称する)は、基地局らから端末らへの通信リンクを指称し、逆方向リンク(または、アップリンクや上向きリンクと称する)は、端末らから基地局らへの通信リンクを指称する。このような通信リンクは単一入力単一出力(ＳＩＳＯ)方式、多重入力単一出力(ＭＩＳＯ)方式、または多重入力多重出力(ＭＩＭＯ)方式を通じて設定されることができる。

【0004】

ＭＩＭＯ方式のシステムらは、データ伝送のために複数(ＮＴ)の伝送アンテナ及び複数(ＮＲ)の受信アンテナを利用する。ＮＴ本の伝送アンテナら及びＮＲ本の受信アンテナらによって形成されるＭＩＭＯチャンネルはＮＳ個の独立チャンネルらに分解されることができるし、独立チャンネルらは空間チャンネルとして指称されることができる。ＮＳ個の独立チャンネルらそれぞれはディメンション(dimension)に対応する。複数の伝送及び受信アンテナらによって生成された追加的ディメンションらが利用されたら、ＭＩＭＯシステムは改善された性能(例えば、さらに高い処理量及び/または、さらに大きい信頼性)を提供することができる。

【0005】

一方、上のようなＭＩＭＯ通信方式で電波陰影地域をカバーするか、または基地局の取付費が負担な地域に中継器を構成させる必要がある。

【0006】

しかし、既存の一般な中継器は基地局で使用者端末機の方に通信信号を送る下向き信号に対して基地局から送信された信号を受信する一つの受信アンテナとサービス区域を向ける一つの再送信アンテナを具備し、受信された信号を増幅して再送信する形態でなされているが、このような既存の中継器をＭＩＭＯ方式の通信システムに適用して順方向リンクでＭＩＭＯ方式の信号を中継する場合、使用者端末機でＭＩＭＯ通信方式の信号に対する復元が不可能になる問題点が発生したし、これは使用者端末機から基地局側に信号を送る逆方向リンクに対しても同一な現象が発生する問題点があった。

【0007】

また、基地局または中継器から複数のアンテナらまでＭＩＭＯ信号を一定距離を拡張するか、または伝達するためにはＭＩＭＯアンテナの数に対応する多数個の伝送ケーブルが必要であるが、その多数個の伝送ケーブルの設置によってケーブル購入費、作業時間及び人力などが増えて施設費が大幅に上昇し、設置空間にも多くの制約が従う問題点があった。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明は、前述した従来の問題点を解決するためのものであり、その目的はＬＴＥ(Long Term Evolution)通信システムのような多重接続方式の無線通信システムなどで適用しているＭＩＭＯ信号を歪曲なしに効果的に中継することができるようにすると共に一つのケーブルを通じて複数のサービスアンテナまで一定距離を拡張して送るようにする、ＭＩＭＯ中継装置を提供するものである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

前述した目的を達成するために本発明の一側面によるＭＩＭＯ中継装置は、基地局または中継器との独立的なＭＩＭＯ経路に対応設置された多数個の第１入出力端子、単一の同軸ケーブルの一端が連結される第１ケーブル端子、前記多数個の第１入出力端子それぞれに連結されて上向き信号と下向き信号を分離する多数個の第１信号分離部、前記第１ケーブル端子に連結されて上向き信号と下向き信号を分離する第２信号分離部、前記多数個の第１信号分離部のうちで少なくとも一つと前記第２信号分離部との間にそれぞれ連結された第１上向き信号増幅部と第１下向き信号増幅部、及び前記多数個の第１信号分離部のうちで少なくとも他の一つと前記第２信号分離部との間に連結された第２下向き信号増幅部を含む第１中継装置と、及び前記単一の同軸ケーブルの他端が連結される第２ケーブル端子、使用者端末との独立的なＭＩＭＯ経路に対応設置された多数個の第２入出力端子、前記第２ケーブル端子に連結されて上向き信号と下向き信号を分離する第３信号分離部、前記第３信号分離部と前記多数個の第２入出力端子のうちで少なくとも一つの間を連結するバイパスライン、及び前記第３信号分離部と前記多数個の第２入出力端子のうちで少なくとも他の一つの間に連結された第３下向き信号増幅部を含む第２中継装置を含んで、前記第１上向き信号増幅部と第１下向き信号増幅部はそれぞれ周波数ダウンコンバータ、フィルター、及び増幅器を含む第１部分と、周波数アップコンバータ、フィルター、増幅器、可変減衰器及び電力増幅器を含む第２部分を具備して信号の選択度と増幅度を高めることができるスーパーヘテロダイン方式の増幅器で構成され、前記第２下向き信号増幅部は前記スーパーヘテロダイン方式の増幅器の前記第１部分と同一に構成され、前記第３下向き信号増幅部は前記スーパーヘテロダイン方式の増幅器の前記第２部分と同一に構成されたことを特徴とする。

【0010】

本発明の他の側面によるＭＩＭＯ中継装置は、前記第１上向き信号増幅部から出力された上向き信号を複数の信号で分配し、前記複数の第１信号分離部でそれぞれ入力する上向き信号分配部をさらに含むことができる。

【0011】

本発明のまた他の側面によるＭＩＭＯ中継装置は、前記バイパスラインを通じて伝送される第１下向き信号を基礎で前記第３下向き信号増幅部から出力された第２下向き信号の出力レベルを調節する出力調節部をさらに含むことができるし、前記出力調節部は前記バイパスラインを通じて伝送される第１下向き信号を検出する第１検出部、前記第３下向き信号増幅部から出力された第２下向き信号を検出する第２検出部、及び前記検出された第１下向き信号を基準で前記第３下向き信号増幅部の可変減衰器を制御して前記第２下向き信号の出力レベルを調整する制御部を含むことができる。

【0012】

本発明のまた他の側面によれば、前記多数個の第１入出力端子は多数本のドナーアンテナをそれぞれ連結するためのものであるか、または基地局または中継器と連結される多数個のケーブルをそれぞれ連結するためのものであることができるし、前記多数個の第２入出力端子は多数本のサービスアンテナをそれぞれ連結するためのものであることができる。

【0013】

前述した目的を達成するために本発明の一側面によるＭＩＭＯ中継装置は、基地局または中継器との独立的なＭＩＭＯ経路に対応設置された多数個の第１入出力端子、単一の同軸ケーブルの一端が連結される第１ケーブル端子、前記多数個の第１入出力端子のうちで少なくとも一つに連結されて上向き信号と下向き信号を分離する第１信号分離部、前記第１ケーブル端子に連結されて上向き信号と下向き信号を分離する第２信号分離部、前記多数個の第１入出力端子のうちで少なくとも他の一つと前記第２信号分離部との間を連結する第１バイパスライン、前記第１信号分離部と前記第２信号分離部との間に連結された第１下向き信号増幅部を含む第１中継装置と、及び前記単一の同軸ケーブルの他端が連結される第２ケーブル端子、使用者端末との独立的なＭＩＭＯ経路に対応設置された多数個の第２入出力端子、前記第２ケーブル端子に連結されて上向き信号と下向き信号を分離する第３信号分離部、前記第３信号分離部と前記多数個の第２入出力端子のうちで少なくとも一つの間を連結する第２バイパスライン、及び前記第３信号分離部と前記多数個の第２入出力端子のうちで少なくとも他の一つの間に連結された第２下向き信号増幅部を含む第２中継装置を含んで、周波数ダウンコンバータ、フィルター、及び増幅器を含む第１部分と、周波数アップコンバータ、フィルター、増幅器、可変減衰器及び電力増幅器を含む第２部分を具備して信号の選択度と増幅度を高めることができるスーパーヘテロダイン方式の増幅器で、前記第１下向き信号増幅部は前記スーパーヘテロダイン方式の増幅器の前記第１部分で構成され、前記第２下向き信号増幅部は前記スーパーヘテロダイン方式の増幅器の前記第２部分で構成されたことを特徴とする。

【0014】

本発明の他の側面によるＭＩＭＯ中継装置は、前記第１バイパスラインを通じて伝送される上向き信号を分配して前記第１信号分離部で入力する上向き信号分配部と、及び前記第２バイパスラインを通じて伝送される第１下向き信号を基礎で前記第２下向き信号増幅部から出力された第２下向き信号の出力レベルを調節する出力調節部のうちで少なくとも一つをさらに含むことができる。

【0015】

前記出力調節部は、前記第２バイパスラインを通じて伝送される第１下向き信号を検出する第１検出部、前記第２下向き信号増幅部から出力された第２下向き信号を検出する第２検出部、及び前記検出された第１下向き信号を基準で前記第２下向き増幅部の可変減衰器を制御して第２下向き信号の出力レベルを調整する制御部を含むことができる。

【0016】

前記多数個の第１入出力端子は、多数本のドナーアンテナをそれぞれ連結するためのものであるか、基地局または中継器と連結される多数個のケーブルをそれぞれ連結するためのものであることができるし、前記多数個の第２入出力端子は多数本のサービスアンテナをそれぞれ連結するためのものであることができる。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、ＬＴＥ通信システムのような多重接続方式の無線通信システムなどで適用しているＭＩＭＯ方式の信号を歪曲なしに効果的に中継することができる。

【0018】

また、基地局または中継器から複数のアンテナらまでＭＩＭＯ信号を一定距離拡張するか、または伝達する時ＭＩＭＯアンテナの数に対応する多数個の伝送ケーブルを一つの伝送ケーブルに共用化することができるようにして中継装置の施設費用を著しく減らすことができる。

【0019】

また、中継装置内で上向き信号の中継経路を一つで形成して逆方向信号がＭＩＭＯ方式の信号ではない場合にも効率的に信号を中継しながら中継装置の製造費用を著しく減らすことができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】図１は多重接続方式の無線通信システムでＭＩＭＯ信号の送受信体系を説明するための図面である。

【図2】図２は一般的な無線中継器を説明するための図面である。

【図3】図３は本発明の一実施例によるＭＩＭＯ中継装置の構成図である。

【図4】図４は図３の第１下向き信号増幅部の詳細構成図である。

【図5】図５は図３の第１上向き信号増幅部の詳細構成図である。

【図6】図６は図３の第２下向き信号増幅部の詳細構成図である。

【図7】図７は図３の第３下向き信号増幅部の詳細構成図である。

【図8】図８は本発明の他の実施例によるＭＩＭＯ中継装置の構成図である。

【図9】図９は図８の第１下向き信号増幅部の詳細構成図である。

【図10】図１０は図８の第２下向き信号増幅部の詳細構成図である。

【発明を実施するための最良の形態】

【0021】

以下、添付図面を参照して本発明の実施例に対して具体的に説明する。

【0022】

無線信号伝達の区間で一つあるいはその以上の反射波による現象は通信システムの受信性能を低下させる主な要因でもあるが、このような多重反射波現象をよく利用すれば周波数効率を上げることができるが、この技術方式がＭＩＭＯシステムである。ＭＩＭＯはその名称で分かるように送信側と受信側にすべて複数本のアンテナを使って伝送速度、容量増大、カバレッジ増大などの性能向上を図る方法である。

【0023】

簡単に送信側にアンテナが２本、受信側にアンテナが２本ある２×２システムを例えば、図１に示されたように送信アンテナ１番と受信アンテナ１番の間のチャンネルの特性をh₁₁、送信アンテナ２番と受信アンテナ１番との間のチャンネルの特性をh₁₂、送信アンテナ１番と受信アンテナ２番との間のチャンネルの特性をh₂₁、送信アンテナ２番と受信アンテナ２番との間のチャンネルの特性をh₂₂と言って、この場合のチャンネル特性らは一箇所に集めると下記数学式１のようなチャンネル行列が作われる。

【0024】

【数1】

【0025】

この時、x₁とx₂はそれぞれ送信アンテナ１と２で送信される送信信号になって、n₁ とn₂はそれぞれ受信アンテナ１と２に存在する雑音であり、y₁とy₂は受信信号になる。

【0026】

上の基礎的な数式を土台で次の数学式２、３のような二つの例を見られる。

【0027】

【数2】

【0028】

【数3】

【0029】

数学式２の行列の例は分析すれば、６=１x_１+２x_２と１２=２x_１+４x_２で二つの式は情報量がひとつである結局、同じ式であることを分かる。反面に、数学式３の行列は二つの式が異なる式であるので結局行列、あるいは連立方程式を解けばお互いに異なる送信信号x_１とx_２の値を求め出すことができる。線型代数学では 数学式２の２×２行列はランク(rank)が１であると言って、数学式３の行列はランク(rank)が２であると言う。

【0030】

下の数学式４で、２本の送信アンテナと２本の受信アンテナで構成されて２×２のチャンネル行列を有してランク２の条件を維持するシステムでチャンネル行列の逆行列を適用してそれぞれのアンテナで受信される信号で送信信号が抽出される基本的な形態を見せる。

【0031】

【数4】

【0032】

このようなＭＩＭＯ方式をＭＩＭＯ ＳＭ(Spatial Multiplexing:空間多重方式)方式と言って、同時に送ることができるお互いに異なるデータストリームの個数は送信アンテナ本数(Ｍ)と受信アンテナ本数(Ｎ)のうちでさらに小さなものによって制限され、一般的なＭＩＭＯの形態は送受信アンテナの本数が同一な構造を有する。

【0033】

図２は、一般な中継器を説明するための図面であり、同図面に示されたように、一般な無線中継器２１０は２本の送受信アンテナを具備した基地局２２０で２本の送受信アンテナを具備した使用者端末機２３０側にＭＩＭＯ通信信号を送信する下向きＭＩＭＯ信号に対して基地局２２０から伝送された信号を受信する一つの受信アンテナ２１０ａとサービス区域、すなわち、使用者端末機２３０側を向ける一つの再送信アンテナ２１０ｂを接続して、受信された信号を下向き信号増幅部２１３で増幅して再送信する形態で構成されている。

【0034】

この場合は、基地局と中継器との間のリンクで相互接続されるアンテナの数がそれぞれ２本と１本になって(すなわち、２×１)、中継器と端末機との間のリンクで相互接続されるアンテナの数がそれぞれ１本と２本になるので(すなわち１×２)、ＭＩＭＯ信号の伝送及び復元が不可能になる。これは使用者端末機２３０から基地局２２０側に信号を送信する上向き信号がＭＩＭＯ方式である場合に対しても同じ現象が発生する。

【0035】

図２で参照符号２１１〜２１２は、上向き信号と下向き信号を分離するためのデュプレックサーを示して、参照符号２１４は上向き信号増幅部を示す。

【0036】

前述したようにＭＩＭＯの基本的な原理は、空間上の反射波信号を利用して基地局、あるいは中継器から二つ以上の異なる経路(アンテナ包含)を通じてお互いに異なるデータを端末に送って、同じ時間以内に同じ周波数で伝送効率を増加させるものである。このような二つ以上のＭＩＭＯ信号を基地局や中継器から二つ以上のサービスアンテナまで伝達して、サービスアンテナらと端末機との間にＭＩＭＯの効果を有することができるようにするために二つ以上のお互いにまじない経路を作ってくれなければならないが、このために二つ以上のケーブルを施設する場合に費用が大きく増加される。

【0037】

本発明の実施例によれば、数学式１のようにサービス用アンテナらと端末機との間の伝送チャンネル行列を２×２で作りながらＭＩＭＯ方式の基地局、あるいは中継器の信号を一つのケーブルを使ってサービス用アンテナまで送ることができるようにするし、その一つのケーブル内に二つ以上の経路を作るために中継器内に二つ以上のトランシーバ(または下向き/上向き信号増幅部と称する)を具備し、その二つ以上のトランシーバのうちで少なくとも一つのトランシーバの周波数ダウン(down)部分と周波数アップ(up)部分をお互いに分離し、それぞれ基地局や中継器に有線あるいは無線で接続されるドナーとサービスアンテナ側に具現することで、一つのケーブル内に二つ以上の独立的な他の経路を有するようにすることができる。また、本発明の実施例によればＭＩＭＯ経路内の逆方向経路は存在しないように具現することでさらに中継器自体の製造費用も節減することができる。

【0038】

結局、本発明の実施例によればＭＩＭＯ方式の通信をするための基地局や中継器に有線、あるいは無線で接続されるドナーでサービスアンテナの間は完全に分離した二つの独立的なチャンネルを有することで、完璧な空間ＭＩＭＯ信号を中継することができるが、これに対する具体的な実施例の説明は次のようである。

【0039】

図３は、本発明の一実施例によるＭＩＭＯ中継装置の構成図であり、同図面に示されたように、単一の同軸ケーブル５００を媒介でお互いに連結された第１中継装置３００及び第２中継装置４００を含むことができるし、第１中継装置３００は第１入出力端子３１０、第１ケーブル端子３２０、第１信号分離部３３０、第２信号分離部３４０、第１下向き信号増幅部３５０、第１上向き信号増幅部３６０、第２下向き信号増幅部３７０、及び上向き信号分配部３８０を含むことができるし、第２中継装置４００は第２入出力端子４１０、第２ケーブル端子４２０、第３信号分離部４４０、バイパスライン４６０、第３下向き信号増幅部４７０、及び出力調節部４９０を含むことができる。

【0040】

図３に対する説明で下向き信号または上向き信号は、ＭＩＭＯ方式を含む信号であることがあるが、本実施例では下向き信号はＭＩＭＯ方式の信号であり、上向き信号はＭＩＭＯ方式ではない他の方式の信号の場合を例えて説明する。

【0041】

先ず、図３の実施例による第１中継装置３００の構成に対して説明する。

【0042】

第１入出力端子３１０は、基地局または中継器との独立的なＭＩＭＯ経路の数(例えば、対向する基地局または中継器のアンテナ数)に対応するように第１中継装置３００の一側に設置された多数個の端子として、例えば、基地局または中継器のアンテナ数が２本である場合に第１入出力端子３１０は、２個の入出力端子３１１、３１２を含むことができるし、各入出力端子３１１、３１２には一例でドナーアンテナ(図示せず)が連結されるか、または他の例で基地局または中継器の出力と連結されるケーブル(図示せず)が連結されることができる。

【0043】

本実施例による第１ケーブル端子３２０は、単一の同軸ケーブル５００の一端が連結されるように第１中継装置３００の一側に設置された単一の端子を示す。

【0044】

第１信号分離部３３０は周波数別に上向き信号と下向き信号をお互いに分離するためのものであり、例えば、前述した２個の入出力端子３１１、３１２それぞれに連結された２個の信号分離部３３１、３３２を含むことができるし、各信号分離部３３１、３３２はデュプレックサーで構成することができるし、信号分離部３３２は場合によって、例えば、上向き信号分配部３８０を具備しない場合下向き帯域用フィルターで構成することができる。

【0045】

第２信号分離部３４０は第１ケーブル端子３２０に連結され、第１ケーブル端子３２０を通じて入出力される上向き信号と下向き信号を周波数別にお互いに分離するためのものである。

【0046】

第１下向き信号増幅部３５０は、前述した第１信号分離部３３１、３３２のうちで一つ３３１と第２信号分離部３４０との間に連結されて第１順方向増幅経路を形成するためのものであり、例えば、図４に示されたように増幅器(ａ)、局部発振器(ｂ)とミキサ(ｃ)を含む順方向ダウンコンバータ(ｂ、ｃ)、増幅器(ｄ)、フィルター(ｅ)、増幅器(ｆ、ｇ)、局部発振器(ｈ)とミキサ(ｉ)を含む順方向アップコンバータ(ｈ、ｉ)、増幅器(ｊ)、フィルター(ｋ)、増幅器(ｌ)、可変減衰器(ｍ)、及び増幅器(ｎ)が順次に直列連結された伝統的なスーパーヘテロダイン方式の増幅器で構成することができる。

【0047】

第１上向き信号増幅部３６０は、前述した第１信号分離部３３１、３３２のうちで一つ３３１と第２信号分離部３４０との間に連結されて第１逆方向増幅経路を形成するためのものであり、例えば、図５に示されたように増幅器(ａ)、局部発振器(ｂ)とミキサ(ｃ)を含む逆方向ダウンコンバータ(ｂ、ｃ)、増幅器(ｄ)、フィルター(ｅ)、増幅器(ｆ、ｇ)、局部発振器(ｈ)とミキサ(ｉ)を含む逆方向アップコンバータ(ｈ、ｉ)、増幅器(ｊ)、フィルター(ｋ)、増幅器(ｌ)、可変減衰器(ｍ)、及び増幅器(ｎ)が順次に直列連結された伝統的なスーパーヘテロダイン方式の増幅器で構成することができる。

【0048】

説明の便宜のために前述したような図４、５のスーパーヘテロダイン方式の増幅器でａ〜ｆの構成を第１部分でｇ〜ｎの構成を第２部分で区分するようにする。

【0049】

第２下向き信号増幅部３７０は、前述した第１信号分離部３３１、３３２のうちで他の一つ３３２と第２信号分離部３４０との間に連結されて第２順方向増幅経路を形成するためのものであり、例えば、図６に示されたように増幅器(ａ)、局部発振器(ｂ)とミキサ(ｃ)を含む順方向ダウンコンバータ(ｂ、ｃ)、増幅器(ｄ)、フィルター(ｅ)、増幅器(ｆ)が順次に直列連結された伝統的なスーパーヘテロダイン方式の増幅器の第１部分(図４のａ〜ｆ参照)で構成することができる。

【0050】

上向き信号分配部３８０は前述した第１上向き信号増幅部３６０から出力された上向き信号を複数の信号で分配して前述した複数の第１信号分離部３３１、３３２でそれぞれ入力するためのものであり、図３の実施例で選択的に構成することができる。

【0051】

次に、図３の実施例による第２中継装置４００の構成に対して説明する。

【0052】

第２入出力端子４１０は使用者端末との独立的なＭＩＭＯ経路の数(例えば、対向する使用者端末のアンテナ数)に対応するように第２中継装置４００の一側に設置された多数個の端子として、例えば、使用者端末のアンテナ数が２本である場合に第２入出力端子４１０は２個の入出力端子４１１、４１２を含むことができるし、各入出力端子４１１、４１２には一例でサービスアンテナ(図示せず)が連結されることができる。

【0053】

本実施例による第２ケーブル端子４２０は、単一の同軸ケーブル５００の一端が連結されるように第２中継装置４００の一側に設置された単一の端子を示す。

【0054】

第３信号分離部４４０は第２ケーブル端子４２０に連結されて第２ケーブル端子４２０を通じて入出力される下向き信号と上向き信号を周波数別にお互いに分離するためのものである。

【0055】

バイパスライン４６０は第３信号分離部４４０と多数個の第２入出力端子４１１、４１２のうちで一つ４１１の間を連結して上向き信号と下向き信号を信号処理なしにそのままバイパスするためのものである。

【0056】

第３下向き信号増幅部４７０は、前述した第３信号分離部４４０と多数個の第２入出力端子４１１、４１２のうちで他の一つ４１２の間に連結されて順方向増幅経路を形成するためのものであり、例えば、図７に示されたように増幅器(ｇ)、局部発振器(ｈ)とミキサ(ｉ)を含む順方向アップコンバータ(ｈ、ｉ)、増幅器(ｊ)、フィルター(ｋ)、増幅器(ｌ)、可変減衰器(ｍ)、及び増幅器(ｎ)が順次に直列連結された伝統的なスーパーヘテロダイン方式の増幅器の第２部分(図４のｇ〜ｎ参照)で構成することができる。

【0057】

出力調節部４９０はバイパスライン４６０を通じて伝送される第１下向き信号を基礎で第３下向き信号増幅部４７０から出力された第２下向き信号の出力レベルを調節するためのものであり、バイパスライン４６０を通じて伝送される第１下向き信号を検出する第１検出部４９１、第３下向き信号増幅部４７０から出力された第２下向き信号を検出する第２検出部４９２、及び検出された第１下向き信号を基準で第３下向き信号増幅部４７０の可変減衰器(ｍ)を制御して第２下向き信号の出力レベルを調整する制御部４９３を含むことができる。

【0058】

図３の実施例によるＭＩＭＯ中継装置の動作を順方向経路及び逆方向経路で区分して説明する。

【0059】

先ず、図３のＭＩＭＯ中継装置の順方向経路に対して説明する。

【0060】

第１中継装置３００の２個の入出力端子３１１、３１２を通じて入力された基地局または中継器からの２個の高周波下向き信号中の一つ(以下、第１高周波下向き信号と称する)は信号分離部３３１を通じて下向き信号増幅部３５０に入力されて、下向き信号増幅部３５０は入力された第１高周波下向き信号を中間周波数にダウンして(図４のａ〜ｄ)、フィルターを使って選択度を高めた後(図４のｅ〜ｆ)、再び高周波信号にアップして増幅して(図４のｇ〜ｎ)出力して、前述した２個の高周波下向き信号のうちで他の一つ(以下、第２高周波下向き信号と称する)は信号分離部３３２を通じて下向き信号増幅部３７０に入力されて、下向き信号増幅部３７０は入力された第２高周波下向き信号を中間周波数にダウンして(図６のａ〜ｄ)、フィルターを使って選択度を高めた後に増幅して(図６のｅ〜ｆ)出力する。下向き信号増幅部３５０から出力された第１高周波下向き信号と下向き信号増幅部３７０から出力された中間周波下向き信号は信号分離部３４０を通じて順方向に出力されて、信号分離部３４０から出力された第１高周波下向き信号と中間周波下向き信号は単一のケーブル端子３２０を通じて出力されて単一の同軸ケーブル５００を通じて一定距離が延長伝送されて第２中継装置４００に伝達される。

【0061】

第２中継装置４００の単一ケーブル端子４２０を通じて入力された第１高周波下向き信号と中間周波下向き信号は信号分離部４４０に入力され、信号分離部４４０は入力された第１高周波下向き信号と中間周波下向き信号を分離してバイパスライン４６０と下向き信号増幅部４７０にそれぞれ出力する。下向き信号増幅部４７０は入力された中間周波下向き信号を周波数アップして第２高周波下向き信号に復元した後出力する(図７のｇ〜ｎ参照)。

【0062】

バイパスライン４６０を通じた第１高周波下向き信号と下向き信号増幅部４７０から出力された第２高周波下向き信号は第２中継装置４００の２個の入出力端子４１１、４１２に連結された２本のサービスアンテナ(図示せず)を通じてそれぞれ外部に放射出力されるが、この時、出力調節部４９０はバイパスライン４６０を通じて伝送される第１高周波下向き信号に合わせて下向き増幅部４７０から出力された第２高周波下向き信号の出力レベルを調節する。

【0063】

次に図３のＭＩＭＯ中継装置の逆方向経路に対して説明する。

【0064】

第２中継装置４００の２個の入出力端子４１１、４１２のうちで一つ４１１を通じて入力された使用者端末(図示せず)からの逆方向の高周波上向き信号は、バイパスライン４６０を通じて信号分離部４４０に入力されて逆方向に出力され、信号分離部４４０から出力された高周波上向き信号は単一のケーブル端子４２０を通じて出力され、単一の同軸ケーブル５００を通じて一定距離延長伝送されて第１中継装置３００に伝達される。

【0065】

第１中継装置３００の単一ケーブル端子３２０を通じて入力された高周波上向き信号は信号分離部３４０に入力され、信号分離部３４０は入力された高周波上向き信号を分離して単一の上向き信号増幅部３６０に出力する。上向き信号増幅部３６０は入力された高周波上向き信号を中間周波数にダウンして(図５のａ〜ｄ)、フィルターを使って選択度を高めた後(図５のｅ〜ｆ)、再び高周波信号にアップして増幅して(図５のｇ〜ｎ)出力する。

【0066】

上向き信号増幅部３６０から出力された高周波上向き信号は上向き信号分配部３８０に入力され、上向き信号分配部３８０は入力された一つの高周波上向き信号を２個の高周波上向き信号に分配して２個の信号分離部３３１、３３２に伝達する。２個の信号分離部３３１、３３２はそれぞれ入力された２個の高周波上向き信号を２個の入出力端子３１１、３１２を通じて逆方向に出力し、第１中継装置３００の２個の入出力端子３１１、３１２を通じて出力された２個の高周波上向き信号は２本のドナーアンテナまたはケーブルを通じて基地局または中継器側に伝達される。

【0067】

図８は、本発明の他の実施例によるＭＩＭＯ中継装置の構成図であり、同図面に示されたように、単一の同軸ケーブル５００を媒介でお互いに連結された第１中継装置８００及び第２中継装置４００を含むことができるし、第１中継装置８００は第１入出力端子８１０、第１ケーブル端子８２０、第１信号分離部８３０、第２信号分離部８４０、第１バイパスライン８６０、及び第１下向き信号増幅部８７０を含むことができるし、第２中継装置４００は第２入出力端子４１０、第２ケーブル端子４２０、第３信号分離部４４０、第２バイパスライン４６０、第２下向き信号増幅部４７０、及び出力調節部４９０を含むことができる。

【0068】

図８に対する説明で下向き信号または上向き信号はＭＩＭＯ方式を含む信号であることができるし、本実施例で下向き信号はＭＩＭＯ方式の信号であり、上向き信号はＭＩＭＯ方式ではない他の方式の信号の場合を例えて説明するようにする。

【0069】

先ず、図８の実施例による第１中継装置８００の構成に対して説明する。

【0070】

第１入出力端子８１０は基地局または中継器との独立的なＭＩＭＯ経路の数(例えば、基地局または中継器のアンテナ数)に対応するように第１中継装置８００の一側に設置された多数個の端子として、例えば、基地局または中継器のアンテナ数が２本である場合に第１入出力端子８１０は２個の入出力端子８１１、８１２を含むことができるし、各入出力端子８１１、８１２には一例でドナーアンテナ(図示せず)が連結されるか、または他の例で基地局または中継器の出力と連結されるケーブル(図示せず)が連結されることができる。

【0071】

本実施例による第１ケーブル端子８２０は、単一の同軸ケーブル５００の一端が連結されるように第１中継装置８００の一側に設置された単一の端子を示す。

【0072】

第１信号分離部８３０は周波数別に上向き信号と下向き信号をお互いに分離するためのものであり、例えば、前述した２個の入出力端子８１１、８１２のうちで一つ８１２に連結されており、デュプレックサーまたは下向き帯域用フィルターで構成することができる。

【0073】

第２信号分離部８４０は第１ケーブル端子８２０に連結されて第１ケーブル端子８２０を通じて入出力される上向き信号と下向き信号を周波数別にお互いに分離するためのものである。

【0074】

第１バイパスライン８６０は前述した２個の入出力端子８１１、８１２のうちで一つ８１１と前述した第２信号分離部８４０との間を連結して上向き信号と下向き信号を信号処理なしにそのままバイパスするためのものである。

【0075】

第１下向き信号増幅部８７０は前述した第１信号分離部８３０と第２信号分離部８４０との間に連結されて順方向増幅経路を形成するためのものであり、例えば、図９に示されたように増幅器(ａ)、局部発振器(ｂ)とミキサ(ｃ)を含む順方向ダウンコンバータ(ｂ、ｃ)、増幅器(ｄ)、フィルター(ｅ)、及び増幅器(ｆ)が順次に直列連結された伝統的なスーパーヘテロダイン方式の増幅器の第１部分(図４参照)で構成することができる。

【0076】

上向き信号分配部８８０は前述した第１バイパスライン８６０を通じて伝送される上向き信号を分配して前述した第１信号分離部８３０に入力するためのものであり、図８の実施例で選択的に具備することができる。図８の実施例で上向き信号分配部８８０を具備しない場合には前述した第１信号分離部８３０は上向き帯域用フィルターで構成することができる。

【0077】

次に、図８の実施例による第２中継装置４００の構成に対して説明する。

【0078】

第２入出力端子４１０は使用者端末との独立的なＭＩＭＯ経路の数(例えば、使用者端末のアンテナ数)に対応するように第２中継装置４００の一側に設置された多数個の端子であり、例えば、使用者端末のアンテナ数が２本である場合に第２入出力端子４１０は２個の入出力端子４１１、４１２を含むことができるし、各入出力端子４１１、４１２には一例でサービスアンテナ(図示せず)が連結されることができる。

【0079】

本実施例による第２ケーブル端子４２０は、単一の同軸ケーブル５００の一端が連結されるように第２中継装置４００の一側に設置された単一の端子を示す。

【0080】

第３信号分離部４４０は第２ケーブル端子４２０に連結され、第２ケーブル端子４２０を通じて入出力される下向き信号と上向き信号を周波数別にお互いに分離するためのものである。

【0081】

第２バイパスライン４６０は第３信号分離部４４０と多数個の第２入出力端子４１１、４１２のうちで一つ４１１の間を連結して上向き信号と下向き信号を信号処理なしにそのままバイパスするためのものである。

【0082】

第２下向き信号増幅部４７０は前述した第３信号分離部４４０と多数個の第２入出力端子４１１、４１２のうちで他の一つ４１２の間に連結され、順方向増幅経路を形成するためのものであり、例えば、図１０に示されたように増幅器(ｇ)、局部発振器(ｈ)とミキサ(ｉ)を含む順方向アップコンバータ(ｈ、ｉ)、増幅器(ｊ)、フィルター(ｋ)、増幅器(ｌ)、可変減衰器(ｍ)、及び増幅器(ｎ)が順次に直列連結された伝統的なスーパーヘテロダイン方式の増幅器の第２部分(図４参照)で構成することができる。

【0083】

出力調節部４９０はバイパスライン４６０を通じて伝送される第１下向き信号を基礎で第２下向き信号増幅部４７０から出力された第２下向き信号の出力レベルを調節するためのものであり、バイパスライン４６０を通じて伝送される第１下向き信号を検出する第１検出部４９１、第２下向き信号増幅部４７０から出力された第２下向き信号を検出する第２検出部４９２、及び検出された第１下向き信号を基準で第２下向き信号増幅部４７０の可変減衰器(ｍ)を制御して第２下向き信号の出力レベルを調整する制御部４９３を含むことができる。

【0084】

図８の実施例によるＭＩＭＯ中継装置の動作を順方向経路及び逆方向経路で区分して説明する。

【0085】

先ず、図８のＭＩＭＯ中継装置の順方向経路に対して説明する。

【0086】

第１中継装置８００の２個の入出力端子８１１、８１２を通じて入力された基地局または中継器からの２個の高周波下向き信号中の一つ(以下、第１高周波下向き信号と称する)は、バイパスライン８６０を通じて信号分離部８４０に入力され、前述した２個の高周波下向き信号のうちで他の一つ(以下、第２高周波下向き信号と称する)は、信号分離部８３０を通じて下向き信号増幅部８７０に入力され、下向き信号増幅部８７０は入力された第２高周波下向き信号を中間周波数にダウンして(図９のａ〜ｄ)、フィルターを使って選択度を高めた後増幅して(図９のｅ〜ｆ)出力する。バイパスライン８６０を通じて伝達された第１高周波下向き信号と下向き信号増幅部８７０から出力された中間周波下向き信号は信号分離部８４０を通じて順方向に出力され、信号分離部８４０から出力された第１高周波下向き信号と中間周波下向き信号は単一のケーブル端子８２０を通じて出力されて単一の同軸ケーブル５００を通じて一定距離が延長伝送されて第２中継装置４００に伝達される。

【0087】

第２中継装置４００の単一ケーブル端子４２０を通じて入力された第１高周波下向き信号と中間周波下向き信号は信号分離部４４０に入力されて、信号分離部４４０は入力された第１高周波下向き信号と中間周波下向き信号を分離してバイパスライン４６０と下向き信号増幅部４７０にそれぞれ出力する。下向き信号増幅部４７０は入力された中間周波下向き信号を周波数アップして第２高周波下向き信号で復元した後に出力する(図１０のｇ〜ｎ参照)。

【0088】

バイパスライン４６０を通じた第１高周波下向き信号と下向き信号増幅部４７０から出力された第２高周波下向き信号は、第２中継装置４００の２個の入出力端子４１１、４１２に連結された２本のサービスアンテナ(図示せず)を通じてそれぞれ外部に放射出力されるが、この時出力調節部４９０はバイパスライン４６０を通じて伝送される第１高周波下向き信号に合わせて下向き増幅部４７０から出力された第２高周波下向き信号の出力レベルを調節する。

【0089】

次に図８のＭＩＭＯ中継装置の逆方向経路に対して説明する。

【0090】

第２中継装置４００の２個の入出力端子４１１、４１２のうちで一つ４１１を通じて入力された使用者端末(図示せず)からの逆方向の高周波上向き信号は、バイパスライン４６０を通じて信号分離部４４０に入力されて逆方向に出力され、信号分離部４４０から出力された高周波上向き信号は単一のケーブル端子４２０を通じて出力されて単一の同軸ケーブル５００を通じて一定距離が延長伝送されて第１中継装置８００に伝達される。

【0091】

第１中継装置８００の単一ケーブル端子８２０を通じて入力された高周波上向き信号は信号分離部８４０に入力され、信号分離部８４０は入力された高周波上向き信号を分離して単一のバイパスライン８６０を通じて２個の入出力端子８１１、８１２のうちで一つ８１１に送るが、この時上向き信号分配部８８０はバイパスライン８６０を通じて伝送される一つの高周波上向き信号を分配して信号分離部８３０に伝達する。信号分離部８３０は入力された高周波上向き信号を２個の入出力端子３１１、３１のうちで他の一つ８１２を通じて逆方向に出力し、第１中継装置８００の２個の入出力端子８１１、８１２を通じて出力された２個の高周波上向き信号は２本のドナーアンテナまたはケーブルを通じて基地局または中継器側に伝送される。

【産業上の利用可能性】

【0092】

以上で説明したように本発明によれば、ＬＴＥ通信システムのような多重接続方式の無線通信システムなどで適用しているＭＩＭＯ方式の信号を歪曲なしに効果的に中継することができる。

【0093】

また、基地局または中継器から複数のアンテナらまでＭＩＭＯ信号を一定距離拡張するか、または伝達する時ＭＩＭＯアンテナの数に対応する多数個の伝送ケーブルを一つの伝送ケーブルに共用化することができるようにして中継装置の施設費用を著しく減らすことができる。

【0094】

また、中継装置内で上向き信号の中継経路を一つで形成して逆方向信号がＭＩＭＯ方式の信号ではない場合にも効率的に信号を中継しながら中継装置の製造費用を著しく減らすことができる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】