JP2004172734A

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Publication number: JP2004172734A
Application number: JP2002333588A
Authority: JP
Inventors: Masanobu Matsuo; 雅信松生; Satoshi Fukuchi; 敏福地; Shunichi Takashima; 俊一高島; Hikari Yasuda; 光安田
Original assignee: Chubu Electric Power Co Inc; Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Chubu Electric Power Co Inc; Kokusai Denki Electric Inc
Priority date: 2002-11-18
Filing date: 2002-11-18
Publication date: 2004-06-17

Abstract

【課題】単一キャリアの無線通信システムに適用して無電源化によるコスト低減が図れるようにした無線中継システムを提供すること。
【解決手段】移動局１Ａが位置する本来の通信エリアに中継設備２の主中継部２Ａを設置すると共に、離れた位置で別途、通信エリアを設定すべき場所に前進中継部２Ｂを設置し、主中継部２Ａのアンテナ２Ａ５で受信した高周波信号ＣＵは直接変調レーザダイオード２Ａ３でレーザ光信号に変換した上で光ファイバケーブル５で前進中継部２Ｂに伝送し、フォトダイオード２Ｂ２で電気信号に変換してから送信アンテナ２Ｂ４から電波として送信させることにより、移動局１Ｂで受信できるようにすると共に、移動局１Ｂから送信され、前進中継部２Ｂの受信アンテナ２Ｂ３で受信された高周波信号ＣＤは、光外部変調器２Ｂ１で変調レーザ光信号に変換した上で光ファイバケーブル４で主中継部２Ａに伝送し、フォトダイオード２Ａ２で電気信号に変換してから送受信アンテナ２Ａ５から電波として送信させることにより、移動局１Ａで受信できるようにしたもの。
【選択図】図１An object of the present invention is to provide a wireless relay system which can be applied to a single carrier wireless communication system to reduce cost by eliminating power supply.
A main relay unit (2A) of a relay facility (2) is installed in an original communication area where a mobile station (1A) is located, and a forward relay unit (2B) is installed separately at a remote location where a communication area is to be set. The high-frequency signal CU received by the antenna 2A5 of the main relay unit 2A is directly converted into a laser light signal by the modulation laser diode 2A3, transmitted to the forward relay unit 2B by the optical fiber cable 5, and converted into an electric signal by the photodiode 2B2. Then, the radio wave is transmitted from the transmission antenna 2B4 as a radio wave so that the radio signal can be received by the mobile station 1B, and the high-frequency signal CD transmitted from the mobile station 1B and received by the reception antenna 2B3 of the forward relay unit 2B is transmitted to the optical After being converted into a modulated laser light signal by the modulator 2B1, it is transmitted to the main relay section 2A by the optical fiber cable 4, and is converted by the photodiode 2A2 By sending it into a electrical signal as a radio wave from the transmitting and receiving antenna 2A5, those to be received by the mobile station 1A.
[Selection diagram] Fig. 1

Description

Translated fromJapanese

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動通信用の無線通信システムに係り、特に単一キャリアによる移動通信のための無線中継システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
移動通信用の無線システムにおいても、通信エリアの拡大が望まれることがある。そこで、このような要望に応え、本来の通信エリアから離れた場所で更に通信エリアを確保するためのシステムとして、本来の通信エリアの周辺に中継設備を設けると共に、離れた場所にも中継設備を設け、これらの間を伝送線路で結んだ中継システムが従来から知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
ここで、図８は、基地局（ＢＳ）に複数台の移動局（ＭＳ）を割当て、基地局１０と各移動局２０Ａ、２０Ｂの間で、及び各移動局相互間で、それぞれ送受信に異なった周波数のキャリア（搬送波）ＣＡ、ＣＢを使用して通信が行なえるようにした無線通信システムにおいて、通信エリアの拡大のため、中継設備（ＲＳ）３０を設置して無線中継システムを構成した場合の従来例である。
【０００４】
そして、これにより、この図８のシステムでは、一方の移動局、例えば移動局２０Ｂが基地局１０による通信エリアから外れた場合でも、中継設備（ＲＳ）３０を介することにより、基地局１０と各移動局２０Ａ、２０Ｂの間と各移動局相互間で通信が得られるようになっているものである。
【０００５】
このため、中継設備３０は、基地局１０の近傍に設置した基地中継部４０と、本来の通信エリアから離れた場所で更に通信エリアを確保したい場所に設置した前進中継部５０で構成され、これらの間を２本の光ファイバーケーブル４７、５７により接続し、高周波信号ＣＡ及びＣＢで変調された光信号により動作するように構成してある。
【０００６】
そして、基地中継部４０と前進中継部５０は、低雑音増幅器（ＬＮＡ）４１、５１と直接変調方式のレーザダイオード（ＤＭＬＤ）４２、５２、光変調信号の入力により高周波信号を出力するフォトダイオード（ＰＤ）４３、５３、それに高周波電力増幅器（ＰＡ）４４、５４で構成されている。
【０００７】
次に、この図８のシステムの動作について、まず、移動局２０Ａが送信し、移動局２０Ｂが受信する場合について説明する。このとき、移動局２０Ａ、２０Ｂから基地局１０に向う高周波信号（上り信号）についてはＣＡと記し、反対に、基地局１０から移動局２０Ａ、２０Ｂへ向う高周波信号（下り信号）についてはＣＢと記してある。
【０００８】
移動局２０Ａの送信機から出力され、アンテナ２１から電波として送信された高周波信号ＣＡは、基地局１０の受信アンテナ１１により受信され、基地局１０内にある受信機に入力される。
【０００９】
そして、この受信された高周波信号ＣＡは、基地局１０内にある送信機で搬送波（キャリア）周波数が変えられた上で送信アンテナ１２に供給され、ここから電波として送信され、この結果、高周波信号ＣＢが基地中継部４０の受信アンテナ４５に受信され、低雑音増幅器４１により増幅された上でレーザダイオード４２に入力される。
【００１０】
そこで、レーザダイオード４２は、入力された高周波信号ＣＢによって変調された光信号を出力し、出力された変調光信号が光ファイバーケーブル４７を介して前進中継部５０に伝送され、フォトダイオード５３に入力され、ここで光信号から高周波信号ＣＢに復調（変換）される。
【００１１】
そして、復調された高周波信号ＣＢが高周波電力増幅器５４により増幅された後、送信アンテナ５５に供給され、電波として送信される。この結果、高周波信号ＣＢ（電波）が移動局２０Ｂのアンテナ２２で受信され、移動局２０Ｂの受信機に高周波信号ＣＢが入力されることになり、中継動作が得られる。
【００１２】
次に、移動局２０Ｂが送信し、移動局２０Ａが受信する場合について説明すると、まず、移動局２０Ｂの送信機からアンテナ２２を介して送信された高周波信号ＣＡは、前進中継部５０の受信アンテナ５６により受信される。
【００１３】
受信された高周波信号ＣＡは、前進中継部５０の低雑音増幅器５１により増幅され、レーザダイオード５２に入力される。そこで、レーザダイオード５２は、入力された高周波信号ＣＡにより変調された光信号を出力し、出力された変調レーザ光信号が光ファイバケーブル５７を介して基地中継部４０のフォトダイオード４３に供給される。
【００１４】
そこで、フォトダイオード４３は、入力された変調レーザ光を高周波信号ＣＡに復調（変換）し、この高周波信号ＣＡが高周波電力増幅器４４により増幅された上で送信アンテナ４６を介して電波として送信され、この結果、基地局１０の受信アンテナ１１で受信された高周波信号ＣＡが、基地局１０の受信機に入力されることになる。
【００１５】
基地局１０では、受信された高周波信号ＣＡの搬送波周波数を変え、高周波信号ＣＢとした上で、送信機から送信アンテナ１２に供給し、ここから高周波信号ＣＢを電波として送信させ、高周波信号ＣＢが移動局２０Ａのアンテナ２１で受信されるようにするのである。
【００１６】
従って、この図８のシステムによれば、トンネルや山岳地帯などの電波不感地帯に移動していて、基地局１０から送信された高周波信号が直接届かない地域にいる移動局２０Ｂに対しても無線通信を行うことができる。
【００１７】
【特許文献１】
特開平１１−１１２４０９号公報（第２頁、図３）
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術は、中継設備の無電源化と単一キャリア（搬送波）方式のシステムに対する適用について配慮がされておらず、コストの抑圧と適用範囲の拡大に問題があった。
【００１９】
中継設備の前進中継部が設置対象とする場所は、例えばトンネルや山岳地帯といった電波不感地帯となる地域で、必ずしも電源が確保できる場所に限らない。
このため、従来技術では、前進中継部を設置する場所に、通信設備の他にも電源設備が新たに必要になり、従って、コスト高になってしまうのである。
【００２０】
また、従来技術では、送信と受信のキャリア（搬送波）周波数が異なる無線通信システムだけを対象としているため、送受信に同一の無線周波数のキャリア（搬送波）を用いた、いわゆる単一キャリア（搬送波）方式の通信システムには適用できず、このため、適用対象に制約が与えられてしまうのである。
【００２１】
本発明の目的は、単一キャリア（搬送波）方式の無線通信システムに適用して無電源化によるコスト低減が図れるようにした無線中継システムを提供することにある。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、少なくとも２局の移動局を備え、これらの移動局の間で無線通信を行なう無線通信システムにおいて、本来の通信エリアに設置した主中継部と新たに設置すべき通信エリアに設定した前進中継部を設け、これら主中継部と前進中継部の間の信号伝送を光信号で行なうことにより、前記本来の通信エリアと前記新たに設置すべき通信エリアの間での前記少なくとも２局の移動局による中継動作が与えられるようにして達成される。
【００２３】
このとき、前記主中継部１台に対して前記前進中継部が少なくとも２台設けられ、前記新たに設置すべき通信エリアが少なくとも２エリアであるようにしても上記目的が達成され、同じく、このとき、前記少なくとも２台の前進中継部は、ほぼ直線上に所定の距離を隔てて順次並んで設置され、これら少なくとも２台の前進中継部における各アンテナの放射パターンが、前記ほぼ直線上に所定の距離を隔てて順次並んで設置されている前進中継部の配列方向に向う指向特性を備えているようにしても上記目的が達成される。
【００２４】
また、このとき、前記主中継部が切換制御部を備え、該切換制御部により、前記主中継部と前記前進中継部の間の信号伝送方向が、これら主中継部と前進中継部における受信信号により切換えられるようにしても上記目的が達成される。
【００２５】
更に、このとき、前記主中継部は、無変調レーザ光を発生するレーザダイオードと、中継すべき高周波信号で変調されたレーザ光を電気信号に変換するフォトダイオードと、中継すべき高周波信号を当該高周波信号で変調されたレーザ光に変換する直接変調レーザダイオードとを備え、前記前進中継部は、無変調レーザ光を中継すべき高周波信号で光変調して変調レーザ光に変換する光外部変調器と、中継すべき高周波信号で変調されたレーザ光を電気信号に変換するフォトダイオードとを備え、前記主中継部のレーザダイオードは、第１の光ファイバケーブルを介して、前記前進中継部の光外部変調器に無変調レーザ光を供給し、前記光外部変調器は、第２の光ファイバケーブルを介して、前記主中継部のフォトダイオードに変調レーザ光を供給し、前記主中継部の前記直接変調レーザダイオードは、第３の光ファイバケーブルを介して、前記前進中継部の前記フォトダイオードに中継すべき高周波信号で変調されたレーザ光を供給するものとしても、上記目的を達成することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による無線中継システムについて、図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００２７】
まず図１は、本発明の第１の実施形態で、これは、複数台の単一キャリア（搬送波）方式の移動局、例えば移動局１Ａ、１Ｂを備え、予め想定してある通信エリア内でプレストーク方式により相互に通信が行なえるようにした無線通信システムに本発明を適用した場合の一実施形態で、このため、図示のように、中継設備２を設けたものである。
【００２８】
この中継設備２は、図示のように、主中継部２Ａと前進中継部２Ｂ、それに３本の光ファイバーケーブル３、４、５で構成されているが、ここでも説明を簡明にするため、移動局１Ａで送信され、移動局１Ｂに向う高周波信号についてはＣＵとし、反対に移動局１Ｂで送信され、移動局１Ａに向う高周波信号についてはＣＤとする。
【００２９】
図１に戻り、まず、主中継部２Ａは、この無線通信システムに想定してある本来の通信エリアに位置させ、前進中継部２Ｂは、本来の通信エリアから離れた場所に新たに確保すべき通信エリアのほぼ中心に位置させる。そして、これらの間を光ファイバーケーブル３、４、５で接続するのである。
【００３０】
次に、主中継部２Ａと前進中継部２Ｂについて説明する。図１において、まず主中継部２Ａは、レーザダイオード（ＬＤ）２Ａ１とフォトダイオード（ＰＤ）２Ａ２、直接変調方式のレーザダイオード（ＤＭＬＤ）２Ａ３、切換制御器（ＡＮＴ−ＳＷ）２Ａ４、それに送受信アンテナ２Ａ５で構成され、次に、前進中継部２Ｂは、光外部変調器（ＥＯＭ）２Ｂ１とフォトダイオード（ＰＤ）２Ｂ２、受信アンテナ２Ｂ３、それに送信アンテナ２Ｂ４で構成されている。
【００３１】
ここで、まず、主中継部２Ａにおいて、レーザダイオード２Ａ１は、無変調の光信号（レーザ光）を出力する光源として働くもので、発生されたレーザ光は光ファイバーケーブル３により前進中継部２Ｂに伝送され、光外部変調器２Ｂ１に供給される。
【００３２】
次に、フォトダイオード２Ａ２は、光ファイバーケーブル４を介して、前進中継部２Ｂから供給された光変調信号を高周波信号に復調（変換）する働きをし、これから出力される高周波信号ＣＤは切換制御部２Ａ４に供給される。
【００３３】
また、レーザダイオード２Ａ３は、切換制御部２Ａ４から供給される高周波信号ＣＵによって変調されたレーザ光信号を出力する働きをし、出力された変調レーザ光信号は光ファイバーケーブル５を介して前進中継部２Ｂに伝送され、フォトダイオード２Ｂ２に入力される。
【００３４】
そして、切換制御部２Ａ４は、図２に示す構成を備え、送受信アンテナ２Ａ５を中継方向に応じて切換える働きをするもので、詳細は後述する。
【００３５】
次に、前進中継部２Ｂにおいて、まず、光外部変調器２Ｂ１は、主中継部２Ａのレーザダイオード２Ａ１から光ファイバーケーブル３を介して供給される無変調の光信号（レーザ光）を、受信アンテナ２Ｂ３で受信された高周波信号ＣＤにより変調（光変調）し、変調されたレーザ光を発生させる働きをする。
【００３６】
ここで、この光外部変調器２Ｂ１として、マッハ−ツェンダ（Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ）型光導波路変調器を用いることにより、レーザダイオード２Ａ１から供給されたレーザ光をキャリアとするだけで、光変調されたレーザ光信号を得ることができ、無電源で動作させることができる。
【００３７】
そして、この光外部変調器２Ｂ１で変調されたレーザ光による光信号は、光ファイバーケーブル４を介して主中継部２Ａに伝送され、フォトダイオード２Ａ２に入力される。
【００３８】
次に、フォトダイオード２Ｂ２は、光ファイバーケーブル５を介して伝送されてきたレーザ光による高周波信号ＣＵを電気信号に変換し、送信アンテナ２Ｂ４から電波として送信させる働きをするものである。
【００３９】
ここで、このフォトダイオード２Ｂ２には、単一走行キャリアフォトダイオード（ＵＴＣ−ＰＤ）を用いることにより、光を効率よく電気信号に変換でき、無電源で高い高周波出力を得ることができる。
【００４０】
ここで、切換制御部２Ａ４について、図２により説明すると、まず緩衝増幅器６０、６１は、フォトダイオード２Ａ２から入力された高周波信号ＣＤを増幅する働きをする。そして、緩衝増幅器６０の出力は検波回路６２に供給され、緩衝増幅器６１の出力は切換スイッチ６３の固定接点に接続される。
【００４１】
検波回路６２は、入力された高周波信号ＣＤを検波整流して、直流電圧Ｅ_１を出力する働きをする。そして、この直流電圧Ｅ_１は論理回路６４の入力Ｘに入力される。
【００４２】
論理回路６４は、入力Ｘに対して入力Ｙを禁止入力とする禁止（インヒビット）回路で、入力Ｘ＝１でも入力Ｙ＝０のときだけ、出力Ｚ＝１として動作する。そして、その出力Ｚは、一方ではそのまま切換スイッチ６５に切換信号ｓとして供給され、切換スイッチ６３には遅延回路６６を介して、所定の遅れ時間をもって切換信号ｓ’が供給されるようになっている。
【００４３】
ここで、切換スイッチ６３と切換スイッチ６５は、常閉接点ａと常開接点ｂを備え、制御信号Ｓ、Ｓ’により切換動作するものであるが、このとき、制御信号Ｓ、Ｓ’が供給されていないとき閉じている接点が常閉接点ａで、制御信号Ｓ、Ｓ’が供給されたとき閉じるのが常開接点ｂである。
【００４４】
そこで、切換スイッチ６３は、通常は緩衝増幅器６１の出力を終端抵抗６７で終端させていて、制御信号Ｓ’が入力されたときだけ、緩衝増幅器６１の出力を高周波電力増幅器６８に切換える働きをし、切換スイッチ６５は、通常は送受信アンテナ２Ａ５を低雑音増幅器６９の入力に切換えているが、制御信号Ｓが入力されたときは、送受信アンテナ２Ａ５を高周波電力増幅器６８の出力に接続する働きをする。
【００４５】
このとき、高周波電力増幅器６８は、送受信アンテナ２Ａ５から送信される高周波信号ＣＤの利得を稼ぎ、電波出力を所定値にする働きをし、低雑音増幅器６９はレーザダイオード２Ａ３の励振に必要な利得を稼ぐ働きをする。
【００４６】
また、検波回路７０は、低雑音増幅器６９の出力に現われる高周波信号ＣＵを検波整流し、直流電圧Ｅ_２を出力する働きをする。そして、この直流電圧Ｅ_２は論理回路６４の入力Ｙに入力される。
【００４７】
次に、この実施形態の動作について、まず、図１の移動局１Ａが送信し、移動局１Ｂが受信する場合について説明する。ここで、このときは、図２の切換制御部２Ａ４の切換スイッチ６３、６５は何れも常閉接点ａに切換わっているものとする。
【００４８】
いま、図１において、移動局１Ａで送信操作（プレストーク操作）がされたとすると、その送信機からアンテナ２０を介して高周波信号ＣＵ（電波）が送信される。そうすると、主中継部２Ａのアンテナ２Ａ５により、この高周波信号ＣＵが受信され、切換制御部２Ａ４を介してレーザダイオード２Ａ３に高周波信号ＣＵが入力され、ここでレーザ光信号に変換される。
【００４９】
そこで、このレーザダイオード２Ａ３から出力されたレーザ光による高周波信号ＣＵは、光ファイバーケーブル５を介して前進中継部２Ｂに伝送され、フォトダイオード２Ｂ２に入力され、高周波信号ＣＵに変換される。
【００５０】
そして、このフォトダイオード２Ｂ２から出力された高周波信号ＣＵが送信アンテナ２Ｂ４に供給され、電波として送信された結果、アンテナ２１を介して移動局１Ｂの受信機により高周波信号ＣＵが受信されることになり、移動局１Ａから移動局１Ｂに対する中継動作が得られることになる。
【００５１】
次に、移動局１Ｂが送信し、移動局１Ａが受信する場合について説明する。なお、このときは、切換制御部２Ａ４の切換スイッチ６３、６５は反対に常開接点ｂに切換わっているものとする。
【００５２】
いま、移動局１Ｂが送信操作されたとすると、今度は前進中継部２Ｂの受信アンテナ２Ｂ３で高周波信号（電波）ＣＤが受信され、光外部変調器２Ｂ１から高周波信号ＣＤにより変調されたレーザ光信号が出力される。そして、このレーザ光信号が光ファイバーケーブル４を介して主中継部２Ａに伝送され、フォトダイオード２Ａ２に入力される。
【００５３】
そこで、このフォトダイオード２Ａ２で電気信号に変換された高周波信号ＣＤが切換制御部２Ａ４を介してアンテナ２Ａ５に供給され、電波として送信された結果、移動局１Ａのアンテナ２０により受信される。
【００５４】
そして、この結果、移動局１Ａの受信機に高周波信号ＣＤが受信されることになり、今度は、移動局１Ｂから移動局１Ａに対する中継動作が得られることになる。
【００５５】
次に、切換制御部２Ａ４の動作について説明する。ここで、今度は、図１の移動局１Ｂが送信し、移動局１Ａで受信する場合について、最初に説明する。
【００５６】
いま、移動局１Ｂが送信したとすると光ファイバーケーブル４を介して、前進中継部２Ｂから高周波信号ＣＤが伝送され、フォトダイオード２Ａ２に入力される。
【００５７】
そこで図２において、このフォトダイオード２Ａ２から高周波信号ＣＤが出力され、緩衝増幅器６０と緩衝増幅器６１に入力され、この結果、検波回路６２に高周波信号ＣＤが入力され、論理回路６４の入力Ｘに直流電圧Ｅ_１が印加される。このとき検波回路７０は、移動局１Ａが高周波信号ＣＵを送信していないため、出力電圧がない。
【００５８】
従って、論理回路６４は、Ｘ＝１、Ｙ＝０→Ｚ＝１の条件が満たされるので、出力Ｚを発生し、この結果、切換スイッチ６５と遅延回路６６に制御信号ｓが供給される。
【００５９】
そこで、このときは、まず切換スイッチ６５が常開接点ｂに切換わり、次いで遅延回路６６により与えられる所定の遅れ時間をもって、切換スイッチ６３が常開接点ｂに切換わる。
【００６０】
この結果、フォトダイオード２Ａ２から出力された高周波信号ＣＤは、緩衝増幅器６１で増幅されたのち、切換スイッチ６３を介して高周波電力増幅器６８に入力され、ここで増幅された後、切換スイッチ６５を介してアンテナ２Ａ５から送信されることになる。
【００６１】
このとき、切換スイッチ６５は、アンテナ２Ａ５を低雑音増幅器６９から切り離しているため、信号の回り込みがなく、前進中継部２Ｂの送信アンテナ２Ｂ４から高周波信号ＣＤが送信されてしまう虞れはない。
【００６２】
次に、図１の移動局１Ａが送信し、移動局１Ｂが受信するときの切換制御部２Ａ４の動作について説明すると、まず移動局１Ａが送信操作されると、主中継部２Ａのアンテナ２Ａ５で高周波信号ＣＵが受信され、図２の切換スイッチ６５の常閉接点ａを介して低雑音増幅器６９に高周波信号ＣＵが入力される。そして、この低雑音増幅器６９に入力された高周波信号ＣＵは増幅したのち出力され、検波回路７０とレーザダイオード２Ａ３に入力される。
【００６３】
ここで、レーザダイオード２Ａ３に入力された高周波信号ＣＵはレーザ光信号に変換され、光ファイバケーブル５を介して前進中継部２Ｂに伝送された上で移動局１Ｂの受信機に受信され、この結果、移動局１Ａから移動局１Ｂに対する中継動作が得られることは、既に説明した通りである。
【００６４】
一方、検波回路７０では、そこに高周波信号ＣＵが入力されたことにより直流電圧Ｅ_２を出力する。そして、この直流電圧Ｅ_２が論理回路６４の入力Ｙに印加される。
【００６５】
既に説明したように、この論理回路６４は、入力Ｙを禁止入力とする禁止回路であり、従って入力Ｙに直流電圧Ｅ_２が印加されている間は、たとえ検波回路６２からどのような信号の入力があっても出力Ｚの電圧はゼロであり、入力Ｘに直流電圧Ｅ_１が印加されたとしても、勿論、出力Ｚが現われる筈もなく、切換スイッチ６５はアンテナ２Ａ５を低雑音増幅器６９に接続したままになる。
【００６６】
また、この結果、遅延回路６６に入力される電圧もゼロのため、その出力電圧もゼロであり、このため切換スイッチ６３は緩衝増幅器６１の出力に終端抵抗６７を接続したままとなる。
【００６７】
この結果、図１の移動局１Ａが送信時、何らかの理由により、たとえ前進中継部２Ｂの送信アンテナ２Ｂ４から高周波信号が送信されてしまい、受信アンテナ２Ｂ３に受信されてしまったとしても、それが主中継部２Ａのアンテナ２Ａ５から送信される虞れはない。
【００６８】
従って、この実施形態によれば、切換制御部２Ａ４の働きにより、主中継部２Ａと前進中継部２Ｂの内、いずれが先に移動局（１Ａ又は１Ｂ）からの電波を受信したかにより中継設備２による高周波信号の伝送方向が決められることになり、この結果、プレストーク方式の移動局１Ａ、１Ｂを用いた単一キャリア方式の無線通信システムにも対応し、正しい中継動作を行なうことができる。
【００６９】
ここで、具体的には、主中継部２Ａが先に移動局１Ａからの電波を受信したときは、主中継部２Ａから前進中継部２Ｂに向う方向の中継動作となり、反対に前進中継部２Ｂが先に移動局１Ｂからの電波を受信したときは、前進中継部２Ｂから主中継部２Ａに向う方向の中継動作となる。
【００７０】
次に、本発明の他の実施形態を図３に示すと、この図３の実施形態は、図１の実施形態における前進中継部２Ｂを、光外部変調器２Ｂ１及び受信アンテナ２Ｂ３からなる部分２ＢＡと、フォトダイオード２Ｂ２及び送信アンテナ２Ｂ４からなる部分２ＢＢに分けたものであり、その他の構成は同じである。
【００７１】
図１で説明した実施形態の場合、前進中継部２Ｂの送信アンテナ２Ｂ４から送信された電波は、移動局１Ｂで受信されるだけではなく、同時にこの前進中継部２Ｂ自身の受信アンテナ２Ｂ３にも受信されてしまうので、いわゆる回り込みが生じてしまう。
【００７２】
ここで、上記実施形態の場合、この回り込みによる中継動作に対する影響は、切換制御部２Ａ４により確実に除かれてはいるが、しかし、とにかく受信アンテナ２Ｂ３に高周波信号ＣＵが入感したときは、少なくとも光外部変調器２Ｂ１に印加されてしまう。
【００７３】
ここで、この図３の実施形態の場合は、前進中継部２Ｂの受信アンテナ２Ｂ３が、送信アンテナ２Ｂ４が設けられている部分２ＢＢとは別になっており、このため、受信アンテナ２Ｂ３を送信アンテナ２Ｂ４から充分に離しておくことができる。
【００７４】
従って、この図３の実施形態によれば、送信アンテナ２Ｂ４から送信された高周波信号ＣＵに対して充分な伝播距離を与え、必要な大きさの減衰を与えるることができ、回り込みによる光外部変調器２Ｂ１の破損の虞れを容易に抑えることができる。
【００７５】
次に、本発明の更に別の実施形態について、図４により説明すると、ここで、この図４の実施形態は、通信エリアを更に拡大するため、図１の実施形態において、１台の主中継部２Ａに対して、複数台の前進中継部２Ｂ−１、２Ｂ−２、２Ｂ−３を設け、各前進中継部２Ｂ−１、２Ｂ−２、２Ｂ−３をそれぞれ異なった場所に設け、各々の場所にそれぞれ通信エリアが確保できるようにしたものである。
【００７６】
そして、このとき、複数台の各前進中継部２Ｂ−１、２Ｂ−２、２Ｂ−３の中にある光外部変調器２Ｂ１−１、２Ｂ１−２、２Ｂ１−３に対しては、まず、光ファイバケーブル３を介して、主中継部２Ａにある１個のレーザダイオード２Ａ１から並列に無変調レーザ光を供給してキャリア光とする。
【００７７】
一方、各光外部変調器２Ｂ１−１、２Ｂ１−２、２Ｂ１−３から出力される高周波信号ＣＤは、各々別の光ファイバケーブル４−１、４−２、４−３を介して個別に取り込み、各フォトダイオード２Ａ２−１、２Ａ２−２、２Ａ２−３により、これも個別に電気信号に変換し、この後、並列に切換制御部２Ａ４に供給するようになっている。
【００７８】
従って、この図４の実施形態によれば、各前進中継部２Ｂ−１、２Ｂ−２、２Ｂ−３毎に、それぞれ通信エリアが確保されるので、移動局１Ｂが、各前進中継部２Ｂ−１、２Ｂ−２、２Ｂ−３の通信エリアのいずれの中に移動した場合でも中継動作を得ることができ、広い通信エリアを容易に得ることができる。
【００７９】
ところで、この図４の実施形態の場合、複数台の各前進中継部２Ｂ−１、２Ｂ−２、２Ｂ−３による各々の通信エリアに重畳部分が存在した場合には、主中継部２Ａ側にある移動局１Ａが送信動作しているとき、いわゆるオーバーリーチによる干渉が発生する虞れがある。
【００８０】
ここで、いま、例えば各前進中継部２Ｂ−１、２Ｂ−２、２Ｂ−３の送信アンテナと受信アンテナを図９に示すように、各１個のアンテナ１３、１５、１７であるとし、且つ、このとき、各アンテナ１３、１５、１７が各々放射パターン１４、１６、１８で示すように、無指向性であったとする。
【００８１】
また、このとき、更に、各前進中継部２Ｂ−１、２Ｂ−２、２Ｂ−３がほぼ一直線上に並んで配置され、前進中継部２Ｂ−１は無指向性アンテナ１３に高周波信号を供給し、無指向性アンテナ１３は放射パターン１４に従って空中に高周波信号を放射し無線通信エリアを作り出すものとする。
【００８２】
同様に、前進中継部２Ｂ−２は無指向性アンテナ１５に高周波信号を供給し、無指向性アンテナ１５は放射パターン１６に従って空中に高周波信号を放射し、前進中継部２Ｂ−３は無指向性アンテナ１７に高周波信号を供給し、無指向性アンテナ１７は放射パターン１８に従って空中に電力を放射し無線通信エリアを作り出すものとすると、各通信エリアに作り出されている受信電界強度が、移動局１Ｂの受信機の受信感度を上回れば、中継による通信が可能になる。
【００８３】
そこで、いま、例えば各前進中継部２Ｂ−１、２Ｂ−２、２Ｂ−３から送信される高周波信号ＣＵのキャリア周波数が４００ＭＨｚで、送信電力が０ｄＢｍ、各無指向性アンテナ１３、１５、１７の絶対利得が＋２．１５ｄＢｉであり、且つ移動局１Ｂの受信機の受信感度が−６０ｄＢｍ以上で、これが絶対利得＋２．１５ｄＢｉの無指向性アンテナに接続され、伝送損失は自由空間伝搬損失のみとする。
【００８４】
そうすると、各前進中継部２Ｂ−１、２Ｂ−２、２Ｂ−３によりカバーできる通信エリアは、それぞれ直径約２００ｍの円となる。
【００８５】
そこで、略直線状に伸びた広い通信エリアを確保すべく、各前進中継部２Ｂ−１、２Ｂ−２、２Ｂ−３を２００ｍ毎に直線状に配置したとすると、このときの距離対電界強度は、図１０に示すようになる。ここで、この図は、前進中継部２Ｂ−１の位置を１００ｍ地点、前進中継部２Ｂ−２の位置を３００ｍ地点、そして、前進中継部２Ｂ−３の位置を５００ｍ地点としたものである。
【００８６】
そして、まず、１３ａは、前進中継部２Ｂ−１の無指向性アンテナ１３によって移動局１Ｂに与えられる距離対受信電界強度特性で、１５ａは、前進中継部２Ｂ−２の無指向性アンテナ１５によって与えられる距離対受信電界強度特性、それに１７ａは、前進中継部２Ｂ−３の無指向性アンテナ１７によって与えられる距離対受信電界強度特性である。
【００８７】
この図１０の特性から明らかなように、この場合、２００ｍ地点で特性１３ａと特性１５ａの受信電界強度の比が極めて小さくなり、同様に４００ｍ地点では特性１５ａと特性１７ａの受信電界強度の比が極めて小さくなっていることが判る。
【００８８】
このとき、前進中継部２Ｂ−１と前進中継部２Ｂ−２、それに前進中継部２Ｂ−３は同一の搬送波周波数で送信しているので、この場合、２００ｍ地点と４００ｍ地点でオーバーリーチによる干渉が発生する虞れがある。
【００８９】
次に、このオーバーリーチによる干渉の度合を、図１１を用いて説明すると、この図１１において、特性２００は、受信電界強度特性１５ａと受信電界強度特性１３ａの比であり、この特性２００による比は、その値が０ｄＢに近づくほどオーバーリーチによる干渉が発生し易くなる。
【００９０】
一例としてＦＭ無線機の場合についてみると、ＦＭ無線機で良好な通話を行うための基準値として１２ｄＢＳＩＮＡＤ感度がある。ここで、この１２ｄＢＳＩＮＡＤ感度とは、希望波と雑音の比が＋７ｄＢのときの値（Ｃ／Ｎ＝７ｄＢ）のことである。
【００９１】
このとき雑音源として考えられるのは、受信機の熱雑音と隣接エリアからの妨害波である。そこで、いま、仮に熱雑音レベルから＋１０ｄＢの希望波が受信機に入力されてきたものとすると、妨害波が熱雑音レベルと同じか、又はそれ以下であれば、希望波と雑音レベルの比を＋７ｄＢ以上、確保できることになる。
【００９２】
よって、希望波に対する妨害波の値が１０ｄＢ以上あれば、１２ｄＢＳＩＮＡＤ感度が確保され、良好な通話が可能となる。言い換えると、ここでは特性２００による比が＋１０ｄＢ以上、又は−１０ｄＢ以下の領域にあれば、良好な通話が可能になることが判る。
【００９３】
しかるに、この図１１の特性２００によれば、＋１０ｄＢ以上、又は−１０ｄＢ以下の領域が１００ｍは確保されるが、−１０ｄＢ〜＋１０ｄＢの領域が１００ｍ生じてしまうことになり、各前進中継部２Ｂ−１と前進中継部２Ｂ−２、それに前進中継部２Ｂ−２と前進中継部２Ｂ−３の間に、それぞれ約１００ｍの範囲の通信不良エリアが現われてしまう。
【００９４】
そこで、図４の実施形態では、図示のように、前進中継部２Ｂ−１と前進中継部２Ｂ−２、それに前進中継部２Ｂ−３のそれぞれのアンテナ、すなわち受信アンテナ２Ｂ３−１、２Ｂ３−２、２Ｂ３−３と、送信アンテナ２Ｂ４−１、２Ｂ４−２、２Ｂ４−３について、それぞれ図示の放射パターンに示されているように、指向特性のアンテナを使用し、且つ、それらの指向方向を各前進中継部２Ｂ−１、２Ｂ−２、２Ｂ−３の配列方向に向けて配置させたものである。
【００９５】
ここで、図５は、例えば各前進中継部２Ｂ−１、２Ｂ−２、２Ｂ−３の送信アンテナと受信アンテナを、図９の場合と同じく説明の簡略化のため、各１個の指向性アンテナ１３Ｓ、１５Ｓ、１７Ｓであるとする。
【００９６】
そして、この図５において、まず、１４ａは、指向性アンテナ１３Ｓの最大放射方向における放射パターンで、１４ｂは、指向性アンテナ１３Ｓの最大放射方向とは１８０°反対方向の放射パターンである。
【００９７】
次に、１６ａは、指向性アンテナ１５Ｓの最大放射方向における放射パターンで、１６ｂは、指向性アンテナ１５Ｓの最大放射方向とは１８０°反対方向の放射パターンであり、更に、１８ａは、指向性アンテナ１７Ｓの最大放射方向における放射パターンで、１８ｂは、指向性アンテナ１７Ｓの最大放射方向とは１８０°反対方向の放射パターンである。
【００９８】
また、ここでも、前進中継部２Ｂ−１と前進中継部２Ｂ−２、それに前進中継部２Ｂ−３は直線に沿って設置され、指向性アンテナ１３Ｓと指向性アンテナ１５Ｓ、それに指向性アンテナ１７Ｓも、最大放射方向は各前進中継部２Ｂ−１〜２Ｂ−３の配列方向に沿って同一の方向に向けられているものである。
【００９９】
そして、このときも、前進中継部２Ｂ−１と前進中継部２Ｂ−２、前進中継部２Ｂ−３による高周波信号の搬送波周波数は４００ＭＨｚで、送信電力は０ｄＢｍであるとし、且つ、ここでも、移動局１Ｂの受信機の受信感度は−６０ｄＢｍ以上で、これが絶対利得＋２．１５ｄＢｉの無指向性アンテナに接続され、伝送損失は自由空間伝搬損失のみとする。
【０１００】
一方、指向性アンテナ１３Ｓと指向性アンテナ１５Ｓ、それに指向性アンテナ１７Ｓは、それらの最大放射方向に対する絶対利得が＋１０ｄＢｉで、最大放射方向の１８０°反対側の絶対利得は−１０ｄＢｉであるとする。
【０１０１】
そうすると、この場合、各前進中継部２Ｂ−１〜２Ｂ−３によりカバーできる無線通信エリアは、指向性アンテナの最大放射方向では２４０ｍで、最大放射方向と１８０°反対側では２５ｍとなり、合計では２７５ｍ程度となる。
【０１０２】
そこで、いま、図５の前進中継部２Ｂ−１と前進中継部２Ｂ−２、それに前進中継部２Ｂ−３を２７０ｍ毎に直線状に配置したとすると、このときの距離対受信電界強度特性は図６に示すようになる。
【０１０３】
ここで、この図６は、図５中、前進中継部２Ｂ−１は２５ｍ付近に設置され、前進中継部２Ｂ−２は２９５ｍ付近に設置され、前進中継部２Ｂ−３は５６５ｍ付近に設置されている場合の特性である。
【０１０４】
そして、１３Ｓａは、前進中継部２Ｂ−１の指向性アンテナ１３Ｓによる距離対受信電界強度特性で、１５Ｓａは、前進中継部２Ｂ−２の指向性アンテナ１５Ｓによる距離対受信電界強度特性、そして１７Ｓａは、前進中継部２Ｂ−３の無指向性アンテナ１７Ｓによる距離対受信電界強度特性である。
【０１０５】
ここで、この図６によると、電界強度特性１３Ｓａと電界強度特性１５Ｓａが交差するのは２７０ｍ付近であり、従って、この地点では、隣接エリア間でオーバーリーチ干渉が発生してしまう可能性がある。
【０１０６】
そこで、このときのオーバーリーチ干渉の度合について、図７により説明すると、この図７において、特性１００は、受信電界強度特性１５Ｓａと受信電界強度特性１３Ｓａの比で、この特性１００による比は、上記したように、その値が０ｄＢに近づくほどオーバーリーチによる干渉が発生し易くなる。
【０１０７】
しかして、この図７に示す比特性１００によれば、その値が＋１０ｄＢ以上、又は−１０ｄＢ以下の領域が２２０ｍもあり、図９〜図１１で説明した無指向性アンテナによる場合に比較して１２０ｍも増加している。
【０１０８】
一方、＋１０ｄＢ〜−１０ｄＢの領域は５０ｍに過ぎず、無指向性アンテナを使用した場合に比較して５０ｍも減少していることが判る。
【０１０９】
従って、この図４の実施形態によれば、オーバーリーチ干渉が最小限に抑えられるので、通信不良エリアが発生する虞れが少なくでき、この結果、中継設備の設置による通信エリアの拡大を充分に図ることができる。
【０１１０】
なお、以上説明した実施の形態では、２つの移動局間の中継について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、基地局と移動局側の中継についても適用できることは明らかである。
【０１１１】
【発明の効果】
本発明によれば、中継設備の設定が無電源で行なえるので、必ずしも電源が確保できないトンネルや山岳地帯といった電波不感地帯にも、送受信周波数が同一の周波数を用いた無線通信システムによる通信エリアを容易に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による無線中継システムの第１の実施の形態を示すブロック構成図である。
【図２】本発明による無線中継システムの第１の実施の形態における切換制御部の一例を示すブロック構成図である。
【図３】本発明による無線中継システムの第２の実施の形態を示すブロック構成図である。
【図４】本発明による無線中継システムの第３の実施の形態を示すブロック構成図である。
【図５】本発明による無線中継システムの第３の実施形態の動作説明用のブロック構成図である。
【図６】本発明による無線中継システムの第３の実施形態の動作を説明するための特性図である。
【図７】本発明による無線中継システムの第３の実施形態の動作を説明するための別の特性図である。
【図８】従来技術による中継設備を備えた無線通信システムの一例を示すブロック構成図である。
【図９】本発明による無線中継システムの第３の実施形態の動作を説明するための比較用となるシステムのブロック構成図である。
【図１０】比較用のシステムの動作を説明するための特性図である。
【図１１】比較用のシステムの動作を説明するための別の特性図である。
【符号の説明】
１Ａ、１Ｂ移動局（ＭＳ）
２中継設備（ＲＳ）
２Ａ主中継部
２Ｂ前進中継部
３、４、５光ファイバーケーブル
２Ａ１レーザダイオード（ＬＤ）
２Ａ２フォトダイオード（ＰＤ）
２Ａ３直接変調レーザダイオード（ＤＭＬＤ）
２Ａ４切換制御部（ＡＮＴＳＷ）
２Ａ５送受信アンテナ
２Ｂ１光外部変調器（ＥＯＭ）
２Ｂ２フォトダイオード（ＰＤ）
２Ｂ３受信アンテナ
２Ｂ４送信アンテナ
２０、２１送受信アンテナ
ＣＵ移動局１Ａから移動局１Ｂに伝送される高周波信号（電波）
ＣＤ移動局１Ｂから移動局１Ａに伝送される高周波信号（電波）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a wireless communication system for mobile communication, and more particularly to a wireless relay system for mobile communication using a single carrier.
[0002]
[Prior art]
In a wireless system for mobile communication, it may be desired to expand a communication area. Therefore, in response to such demands, as a system for further securing a communication area at a place distant from the original communication area, a relay facility is provided around the original communication area, and a relay facility is installed at a remote place. 2. Description of the Related Art A relay system in which a relay line is provided and a transmission line is connected between them is conventionally known (for example, see Patent Literature 1).
[0003]
Here, FIG. 8 shows a case where a plurality of mobile stations (MS) are allocated to the base station (BS), and transmission and reception are different between thebase station 10 and each of themobile stations 20A and 20B and between each of the mobile stations. In a wireless communication system in which communication can be performed using carriers (carriers) CA and CB of different frequencies, a relay equipment (RS) 30 is installed to configure a wireless relay system in order to expand a communication area. This is a conventional example.
[0004]
Thus, in the system of FIG. 8, even when one mobile station, for example, themobile station 20 </ b> B is out of the communication area of thebase station 10, thebase station 10 Communication can be obtained between themobile stations 20A and 20B and between the mobile stations.
[0005]
For this reason, therelay equipment 30 is composed of abase relay unit 40 installed near thebase station 10 and a forward relay unit 50 installed in a place away from the original communication area and where a further communication area is desired to be secured. Are connected by two optical fiber cables 47 and 57, and are configured to operate by optical signals modulated by high-frequency signals CA and CB.
[0006]
Thebase relay unit 40 and the forward relay unit 50 include low-noise amplifiers (LNA) 41 and 51, direct-modulation laser diodes (DMLD) 42 and 52, and a photodiode that outputs a high-frequency signal by inputting an optical modulation signal. PD) 43, 53, and high-frequency power amplifiers (PA) 44, 54.
[0007]
Next, the operation of the system shown in FIG. 8 will be described for the case where the mobile station 20A transmits and themobile station 20B receives. At this time, a high-frequency signal (uplink signal) from themobile stations 20A and 20B to thebase station 10 is denoted by CA, and a high-frequency signal (downlink signal) from thebase station 10 to themobile stations 20A and 20B is denoted by CB. It is written.
[0008]
The high-frequency signal CA output from the transmitter of the mobile station 20A and transmitted as radio waves from theantenna 21 is received by the receiving antenna 11 of thebase station 10 and input to a receiver in thebase station 10.
[0009]
The received high-frequency signal CA is supplied to the transmission antenna 12 after a carrier (carrier) frequency is changed by a transmitter in thebase station 10, and is transmitted therefrom as a radio wave. The CB is received by the receiving antenna 45 of thebase relay unit 40, amplified by thelow noise amplifier 41, and then input to the laser diode 42.
[0010]
Therefore, the laser diode 42 outputs an optical signal modulated by the input high-frequency signal CB, and the output modulated optical signal is transmitted to the forward repeater 50 via the optical fiber cable 47 and input to thephotodiode 53. Here, the optical signal is demodulated (converted) into a high-frequency signal CB.
[0011]
Then, after the demodulated high-frequency signal CB is amplified by the high-frequency power amplifier 54, it is supplied to thetransmission antenna 55 and transmitted as a radio wave. As a result, the high-frequency signal CB (radio wave) is received by the antenna 22 of themobile station 20B, and the high-frequency signal CB is input to the receiver of themobile station 20B, whereby a relay operation is obtained.
[0012]
Next, the case where themobile station 20B transmits and the mobile station 20A receives will be described. First, the high-frequency signal CA transmitted from the transmitter of themobile station 20B via the antenna 22 is received by the receiving antenna of the forward relay section 50. 56.
[0013]
The received high-frequency signal CA is amplified by the low-noise amplifier 51 of the forward repeater 50, and is input to thelaser diode 52. Thus, thelaser diode 52 outputs an optical signal modulated by the input high-frequency signal CA, and the output modulated laser light signal is supplied to thephotodiode 43 of the basestation relay unit 40 via the optical fiber cable 57. .
[0014]
Therefore, thephotodiode 43 demodulates (converts) the input modulated laser light into a high-frequency signal CA, and the high-frequency signal CA is amplified by the high-frequency power amplifier 44 and transmitted as a radio wave via the transmission antenna 46. As a result, the high-frequency signal CA received by the receiving antenna 11 of thebase station 10 is input to the receiver of thebase station 10.
[0015]
In thebase station 10, the carrier frequency of the received high-frequency signal CA is changed to a high-frequency signal CB, and then supplied from the transmitter to the transmission antenna 12, from which the high-frequency signal CB is transmitted as a radio wave. This is to be received by theantenna 21 of the mobile station 20A.
[0016]
Therefore, according to the system shown in FIG. 8, even amobile station 20B which is moving to a radio wave insensitive zone such as a tunnel or a mountainous area and in which the high-frequency signal transmitted from thebase station 10 does not directly reach can be wirelessly transmitted. Communication can be performed.
[0017]
[Patent Document 1]
JP-A-11-112409 (page 2, FIG. 3)
[0018]
[Problems to be solved by the invention]
The above-mentioned prior art does not consider application of power to a relay facility and application to a single carrier (carrier) system, and thus has a problem in cost reduction and expansion of an application range.
[0019]
The place where the forward relay section of the relay equipment is to be installed is not limited to a place where a power source can be secured, for example, in an area where radio waves are insensitive, such as a tunnel or a mountainous area.
For this reason, in the prior art, in addition to the communication equipment, a power supply equipment is newly required at the place where the forward relay section is installed, so that the cost is increased.
[0020]
In addition, since the prior art is intended only for a radio communication system in which transmission and reception carrier (carrier) frequencies are different, a so-called single carrier (carrier) system using the same radio frequency carrier (carrier) for transmission and reception. Therefore, the present invention cannot be applied to the communication system described above, and therefore, there is a restriction on the application target.
[0021]
An object of the present invention is to provide a wireless relay system that can be applied to a single-carrier (carrier) wireless communication system to reduce costs by eliminating power supply.
[0022]
[Means for Solving the Problems]
The object is to set a main relay section installed in an original communication area and a communication area to be newly installed in a wireless communication system including at least two mobile stations and performing wireless communication between these mobile stations. By providing a forward relay section and performing signal transmission between the main relay section and the forward relay section by an optical signal, the communication between the at least two stations between the original communication area and the communication area to be newly installed is performed. This is achieved in that a relay operation by the mobile station is provided.
[0023]
At this time, the above-mentioned object is achieved even if at least two forward relay units are provided for one main relay unit and the communication area to be newly installed is at least two areas. In this case, the at least two forward repeaters are sequentially arranged at a predetermined distance on a substantially straight line at a predetermined distance, and the radiation patterns of the antennas at the at least two forward repeaters are predetermined along the substantially straight line. The above object is also achieved by providing a directivity characteristic in the arrangement direction of the forward relay sections sequentially arranged at a distance of.
[0024]
Also, at this time, the main relay unit includes a switching control unit, and the switching control unit causes a signal transmission direction between the main relay unit and the forward relay unit to change a reception signal in the main relay unit and the forward relay unit. The above-mentioned object is achieved even if the switching is made by the following.
[0025]
Further, at this time, the main relay unit includes a laser diode that generates unmodulated laser light, a photodiode that converts laser light modulated by a high-frequency signal to be relayed into an electric signal, and a high-frequency signal to be relayed. A direct modulation laser diode for converting the laser light modulated by a high-frequency signal into light, and the forward relay unit optically modulates the unmodulated laser light with a high-frequency signal to be relayed and converts the light to a modulated laser light. And a photodiode for converting a laser beam modulated by a high-frequency signal to be relayed into an electric signal, wherein the laser diode of the main relay unit transmits the light of the forward relay unit via a first optical fiber cable. An unmodulated laser beam is supplied to an external modulator, and the optical external modulator transmits the modulated laser beam to a photodiode of the main relay unit via a second optical fiber cable. The direct-modulation laser diode of the main relay unit supplies a laser beam modulated with a high-frequency signal to be relayed to the photodiode of the forward relay unit via a third optical fiber cable. In addition, the above object can be achieved.
[0026]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a wireless relay system according to the present invention will be described in detail with reference to the illustrated embodiments.
[0027]
First, FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention, which includes a plurality of single-carrier (carrier) type mobile stations, for example,mobile stations 1A and 1B, within a communication area assumed in advance. This is an embodiment in which the present invention is applied to a wireless communication system in which communication can be performed by the press-talk system. For this purpose, arelay facility 2 is provided as shown in the figure.
[0028]
As shown in the figure, therelay equipment 2 is composed of amain relay 2A, a forward relay 2B, and threeoptical fiber cables 3, 4, and 5; A high-frequency signal transmitted by the mobile station 1B and directed to the mobile station 1B is referred to as a CU, and a high-frequency signal transmitted by the mobile station 1B and directed to themobile station 1A is referred to as a CD.
[0029]
Returning to FIG. 1, first, themain relay unit 2A should be located in the original communication area assumed for this wireless communication system, and the forward relay unit 2B should be newly secured in a place away from the original communication area. It is located in the center of the communication area. These are connected byoptical fiber cables 3, 4, and 5.
[0030]
Next, themain relay 2A and the forward relay 2B will be described. In FIG. 1, first, amain relay unit 2A includes a laser diode (LD) 2A1, a photodiode (PD) 2A2, a direct modulation type laser diode (DMLD) 2A3, a switching controller (ANT-SW) 2A4, and a transmitting / receiving antenna 2A5. Next, the forward repeater 2B includes an optical external modulator (EOM) 2B1, a photodiode (PD) 2B2, a receiving antenna 2B3, and a transmitting antenna 2B4.
[0031]
Here, first, in themain relay unit 2A, the laser diode 2A1 functions as a light source that outputs an unmodulated optical signal (laser light), and the generated laser light is transmitted to the forward relay unit 2B by theoptical fiber cable 3. The signal is supplied to the external optical modulator 2B1.
[0032]
Next, the photodiode 2A2 functions to demodulate (convert) the optical modulation signal supplied from the forward repeater 2B into a high-frequency signal via theoptical fiber cable 4, and the high-frequency signal CD output from the photodiode 2A2 switches to the switching control unit. 2A4.
[0033]
The laser diode 2A3 functions to output a laser light signal modulated by the high-frequency signal CU supplied from the switching control unit 2A4, and outputs the modulated laser light signal via theoptical fiber cable 5 to the forward relay unit 2B. And is input to the photodiode 2B2.
[0034]
The switching control unit 2A4 has the configuration shown in FIG. 2 and functions to switch the transmitting / receiving antenna 2A5 according to the relay direction, and will be described later in detail.
[0035]
Next, in the forward relay section 2B, first, the optical external modulator 2B1 converts the unmodulated optical signal (laser light) supplied from the laser diode 2A1 of themain relay section 2A via theoptical fiber cable 3 to the receiving antenna 2B3. And modulates (light-modulates) the received high-frequency signal CD to generate a modulated laser beam.
[0036]
Here, by using a Mach-Zehnder type optical waveguide modulator as the optical external modulator 2B1, the optically modulated laser is obtained only by using the laser beam supplied from the laser diode 2A1 as a carrier. An optical signal can be obtained, and operation can be performed without a power supply.
[0037]
Then, an optical signal by the laser light modulated by the optical external modulator 2B1 is transmitted to themain relay unit 2A via theoptical fiber cable 4, and is input to the photodiode 2A2.
[0038]
Next, the photodiode 2B2 has a function of converting the high-frequency signal CU by the laser light transmitted via theoptical fiber cable 5 into an electric signal and transmitting the electric signal as a radio wave from the transmission antenna 2B4.
[0039]
Here, by using a single traveling carrier photodiode (UTC-PD) as the photodiode 2B2, light can be efficiently converted to an electric signal, and a high-frequency output can be obtained without a power supply.
[0040]
Here, the switching controller 2A4 will be described with reference to FIG. 2. First, thebuffer amplifiers 60 and 61 function to amplify the high frequency signal CD input from the photodiode 2A2. The output of thebuffer amplifier 60 is supplied to adetection circuit 62, and the output of thebuffer amplifier 61 is connected to a fixed contact of achangeover switch 63.
[0041]
Thedetection circuit 62 detects and rectifies the input high-frequency signal CD and outputs a DC voltage E.₁ It serves to output. And this DC voltage E₁ Is input to the input X of thelogic circuit 64.
[0042]
Thelogic circuit 64 is a prohibition (inhibit) circuit that makes the input Y the prohibition input with respect to the input X, and operates as the output Z = 1 only when the input X = 1 and the input Y = 0. On the other hand, the output Z is directly supplied to thechangeover switch 65 as the changeover signal s, and thechangeover signal 63 is supplied to thechangeover switch 63 via the delay circuit 66 with a predetermined delay time. I have.
[0043]
Here, thechangeover switch 63 and thechangeover switch 65 have a normally closed contact a and a normally open contact b, and perform a switching operation by control signals S and S ′. At this time, the control signals S and S ′ are supplied. The normally closed contact a is the contact that is closed when not performed, and the normally open contact b is closed when the control signals S and S ′ are supplied.
[0044]
Therefore, thechangeover switch 63 normally terminates the output of thebuffer amplifier 61 with the terminatingresistor 67 and functions to switch the output of thebuffer amplifier 61 to the high-frequency power amplifier 68 only when the control signal S ′ is input. Thechangeover switch 65 normally switches the transmission / reception antenna 2A5 to the input of thelow noise amplifier 69, but functions to connect the transmission / reception antenna 2A5 to the output of the highfrequency power amplifier 68 when the control signal S is input. .
[0045]
At this time, the high-frequency power amplifier 68 gains the gain of the high-frequency signal CD transmitted from the transmission / reception antenna 2A5 and functions to set the radio wave output to a predetermined value, and the low-noise amplifier 69 sets the gain necessary for exciting the laser diode 2A3. Work to earn.
[0046]
Thedetection circuit 70 detects and rectifies the high frequency signal CU appearing at the output of thelow noise amplifier 69, and₂ It serves to output. And this DC voltage E₂ Is input to the input Y of thelogic circuit 64.
[0047]
Next, the operation of this embodiment will be described with reference to the case where themobile station 1A shown in FIG. 1 transmits and the mobile station 1B receives. At this time, it is assumed that both the changeover switches 63 and 65 of the changeover control unit 2A4 in FIG. 2 have been switched to the normally closed contact a.
[0048]
Now, assuming that a transmission operation (press talk operation) is performed in themobile station 1A in FIG. 1, a high-frequency signal CU (radio wave) is transmitted from the transmitter via theantenna 20. Then, the high-frequency signal CU is received by the antenna 2A5 of themain relay unit 2A, and the high-frequency signal CU is input to the laser diode 2A3 via the switching control unit 2A4, where it is converted into a laser light signal.
[0049]
Therefore, the high-frequency signal CU based on the laser light output from the laser diode 2A3 is transmitted to the forward relay section 2B via theoptical fiber cable 5, is input to the photodiode 2B2, and is converted into the high-frequency signal CU.
[0050]
Then, the high-frequency signal CU output from the photodiode 2B2 is supplied to the transmission antenna 2B4 and transmitted as a radio wave. As a result, the high-frequency signal CU is received by the receiver of the mobile station 1B via theantenna 21. Thus, a relay operation from themobile station 1A to the mobile station 1B can be obtained.
[0051]
Next, a case where the mobile station 1B transmits and themobile station 1A receives will be described. At this time, it is assumed that the changeover switches 63 and 65 of the changeover control unit 2A4 have been switched to the normally open contact b.
[0052]
Now, assuming that the mobile station 1B performs a transmission operation, a high-frequency signal (radio wave) CD is received by the receiving antenna 2B3 of the forward relay section 2B, and a laser light signal modulated by the high-frequency signal CD from the optical external modulator 2B1 is transmitted. Is output. Then, this laser light signal is transmitted to themain relay unit 2A via theoptical fiber cable 4, and is input to the photodiode 2A2.
[0053]
Therefore, the high-frequency signal CD converted into an electric signal by the photodiode 2A2 is supplied to the antenna 2A5 via the switching control unit 2A4, and transmitted as a radio wave, and is received by theantenna 20 of themobile station 1A.
[0054]
As a result, the high-frequency signal CD is received by the receiver of themobile station 1A, and a relay operation from the mobile station 1B to themobile station 1A is obtained.
[0055]
Next, the operation of the switching control unit 2A4 will be described. Here, the case where the mobile station 1B of FIG. 1 transmits and receives at themobile station 1A will be described first.
[0056]
Now, assuming that the mobile station 1B has transmitted, a high-frequency signal CD is transmitted from the forward repeater 2B via theoptical fiber cable 4, and is input to the photodiode 2A2.
[0057]
In FIG. 2, a high-frequency signal CD is output from the photodiode 2A2 and input to thebuffer amplifier 60 and thebuffer amplifier 61. As a result, the high-frequency signal CD is input to thedetection circuit 62, and a direct current is input to the input X of thelogic circuit 64. Voltage E₁ Is applied. At this time, thedetection circuit 70 has no output voltage because themobile station 1A does not transmit the high-frequency signal CU.
[0058]
Accordingly, thelogic circuit 64 satisfies the condition of X = 1, Y = 0 → Z = 1, and generates an output Z. As a result, the control signal s is supplied to thechangeover switch 65 and the delay circuit 66.
[0059]
Therefore, at this time, first, thechangeover switch 65 is switched to the normally open contact b, and then, with a predetermined delay time given by the delay circuit 66, thechangeover switch 63 is switched to the normally open contact b.
[0060]
As a result, the high-frequency signal CD output from the photodiode 2A2 is amplified by thebuffer amplifier 61, and then input to the high-frequency power amplifier 68 via thechangeover switch 63. After being amplified there, the signal is amplified via thechangeover switch 65. And transmitted from the antenna 2A5.
[0061]
At this time, since thechangeover switch 65 separates the antenna 2A5 from thelow noise amplifier 69, there is no signal wraparound, and there is no possibility that the high frequency signal CD is transmitted from the transmission antenna 2B4 of the forward relay unit 2B.
[0062]
Next, the operation of the switching control unit 2A4 when themobile station 1A of FIG. 1 transmits and the mobile station 1B receives will be described. First, when themobile station 1A performs a transmission operation, the antenna 2A5 of themain relay unit 2A operates. The high frequency signal CU is received, and the high frequency signal CU is input to thelow noise amplifier 69 via the normally closed contact a of thechangeover switch 65 in FIG. Then, the high-frequency signal CU input to the low-noise amplifier 69 is output after being amplified, and is input to thedetection circuit 70 and the laser diode 2A3.
[0063]
Here, the high-frequency signal CU input to the laser diode 2A3 is converted into a laser light signal, transmitted to the forward repeater 2B via theoptical fiber cable 5, and received by the receiver of the mobile station 1B. As described above, the relay operation from themobile station 1A to the mobile station 1B can be obtained.
[0064]
On the other hand, in thedetection circuit 70, the DC voltage E₂ Is output. And this DC voltage E₂ Is applied to the input Y of thelogic circuit 64.
[0065]
As described above, thelogic circuit 64 is a prohibition circuit having the input Y as a prohibition input.₂ Is applied, the voltage of the output Z is zero regardless of what signal is input from thedetection circuit 62, and the DC voltage E is applied to the input X.₁ Is applied, the output Z must not appear, and thechangeover switch 65 keeps the antenna 2A5 connected to the low-noise amplifier 69.
[0066]
As a result, since the voltage input to the delay circuit 66 is also zero, the output voltage is also zero, so that theswitch 63 remains connected to the output of thebuffer amplifier 61 with the terminatingresistor 67.
[0067]
As a result, when themobile station 1A in FIG. 1 transmits for some reason, even if a high-frequency signal is transmitted from the transmission antenna 2B4 of the forward relay unit 2B and received by the reception antenna 2B3, this is mainly the case. There is no risk of transmission from the antenna 2A5 of therelay unit 2A.
[0068]
Therefore, according to this embodiment, the switching equipment 2A4 functions to determine whether themain relay unit 2A or the forward relay unit 2B has received the radio wave from the mobile station (1A or 1B) first. 2, the transmission direction of the high-frequency signal is determined. As a result, it is possible to cope with a single-carrier wireless communication system using themobile stations 1A and 1B of the press-talk system, and perform a correct relay operation. .
[0069]
Here, specifically, when themain relay unit 2A receives the radio wave from themobile station 1A first, the relay operation is performed in the direction from themain relay unit 2A to the forward relay unit 2B, and conversely, the forward relay unit 2B When the first radio wave is received from the mobile station 1B, the relay operation is performed in the direction from the forward relay unit 2B to themain relay unit 2A.
[0070]
Next, FIG. 3 shows another embodiment of the present invention. In the embodiment of FIG. 3, the forward repeater 2B in the embodiment of FIG. 1 is replaced by a portion 2BA comprising an external optical modulator 2B1 and a receiving antenna 2B3. And a portion 2BB composed of a photodiode 2B2 and a transmitting antenna 2B4, and the other configuration is the same.
[0071]
In the embodiment described with reference to FIG. 1, the radio wave transmitted from the transmitting antenna 2B4 of the forward relay unit 2B is not only received by the mobile station 1B, but also received by the receiving antenna 2B3 of the forward relay unit 2B itself. This causes a so-called wraparound.
[0072]
Here, in the case of the above-described embodiment, the influence on the relay operation due to this roundabout is surely removed by the switching control unit 2A4. However, at least when the high-frequency signal CU enters the receiving antenna 2B3, at least It is applied to the optical external modulator 2B1.
[0073]
Here, in the case of the embodiment of FIG. 3, the receiving antenna 2B3 of the forward relay section 2B is separate from the portion 2BB where the transmitting antenna 2B4 is provided. Therefore, the receiving antenna 2B3 is connected to the transmitting antenna 2B4. From the camera.
[0074]
Therefore, according to the embodiment of FIG. 3, it is possible to provide a sufficient propagation distance to the high-frequency signal CU transmitted from the transmission antenna 2B4 and to provide a necessary amount of attenuation, and to perform optical external modulation due to wraparound. The risk of breakage of the container 2B1 can be easily suppressed.
[0075]
Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 4. Here, in order to further expand the communication area, one main relay in the embodiment of FIG. A plurality of forward relay units 2B-1, 2B-2, 2B-3 are provided for theunit 2A, and the forward relay units 2B-1, 2B-2, 2B-3 are provided at different locations, respectively. The communication area can be secured in each location.
[0076]
At this time, first, the optical external modulators 2B1-1, 2B1-2, and 2B1-3 in the plurality of forward relay sections 2B-1, 2B-2, and 2B-3 are optically modulated. Unmodulated laser light is supplied in parallel from one laser diode 2A1 in themain relay section 2A via thefiber cable 3 to be used as carrier light.
[0077]
On the other hand, high-frequency signals CD output from the respective optical external modulators 2B1-1, 2B1-2, and 2B1-3 are individually captured via separate optical fiber cables 4-1, 4-2, and 4-3. Each of the photodiodes 2A2-1, 2A2-2, and 2A2-3 individually converts them into an electric signal, and then supplies the electric signal to the switching control unit 2A4 in parallel.
[0078]
Therefore, according to the embodiment of FIG. 4, a communication area is secured for each of the forward relay sections 2B-1, 2B-2, and 2B-3. The relay operation can be obtained even when the user moves into any of thecommunication areas 1, 2B-2 and 2B-3, and a wide communication area can be easily obtained.
[0079]
By the way, in the case of the embodiment of FIG. 4, when an overlapping portion exists in each communication area of the plurality of forward relay units 2B-1, 2B-2, and 2B-3, themain relay unit 2A side When a certainmobile station 1A is performing a transmission operation, there is a possibility that interference due to so-called overreach may occur.
[0080]
Here, for example, it is assumed that the transmission antenna and the reception antenna of each forward relay unit 2B-1, 2B-2, 2B-3 are oneantenna 13, 15, 17 as shown in FIG. At this time, it is assumed that each of theantennas 13, 15, and 17 is omnidirectional as shown byradiation patterns 14, 16, and 18, respectively.
[0081]
At this time, the forward relay sections 2B-1, 2B-2, and 2B-3 are further arranged substantially in line, and the forward relay section 2B-1 supplies a high-frequency signal to theomnidirectional antenna 13. Theomnidirectional antenna 13 emits a high-frequency signal into the air according to theradiation pattern 14 to create a wireless communication area.
[0082]
Similarly, the forward relay unit 2B-2 supplies a high-frequency signal to theomnidirectional antenna 15, theomnidirectional antenna 15 radiates a high-frequency signal into the air according to theradiation pattern 16, and the forward relay unit 2B-3 transmits the omnidirectional signal. Assuming that a high-frequency signal is supplied to theantenna 17 and theomnidirectional antenna 17 radiates power in the air in accordance with theradiation pattern 18 to create a wireless communication area, the reception electric field strength created in each communication area is equal to the mobile station 1B. If the receiving sensitivity of the receiver is exceeded, communication by relay becomes possible.
[0083]
Therefore, for example, the carrier frequency of the high-frequency signal CU transmitted from each forward relay unit 2B-1, 2B-2, 2B-3 is 400 MHz, the transmission power is 0 dBm, and theomnidirectional antennas 13, 15, 17 When the absolute gain is +2.15 dBi and the receiving sensitivity of the receiver of the mobile station 1B is -60 dBm or more, this is connected to the omnidirectional antenna with the absolute gain of +2.15 dBi, and the transmission loss is only free space propagation loss. .
[0084]
Then, the communication area that can be covered by each forward relay section 2B-1, 2B-2, 2B-3 is a circle having a diameter of about 200 m.
[0085]
Therefore, assuming that the forward relay sections 2B-1, 2B-2 and 2B-3 are linearly arranged every 200 m in order to secure a wide communication area extending substantially linearly, the distance vs. electric field strength at this time is assumed. Is as shown in FIG. In this figure, the position of the forward relay section 2B-1 is 100 m, the position of the forward relay section 2B-2 is 300 m, and the position of the forward relay section 2B-3 is 500 m.
[0086]
First, 13a is a distance-to-received electric field strength characteristic given to the mobile station 1B by theomnidirectional antenna 13 of the forward relay unit 2B-1, and 15a is theomnidirectional antenna 15 of the forward relay unit 2B-2. The given distance-to-received electric field strength characteristics and 17a are the distance-to-received electric field strength characteristics provided by theomnidirectional antenna 17 of the forward repeater 2B-3.
[0087]
As is clear from the characteristics of FIG. 10, in this case, the ratio of the reception electric field strengths of thecharacteristics 13a and 15a becomes extremely small at the point of 200 m, and the ratio of the reception electric field strengths of thecharacteristics 15a and 17a at the point of 400 m. It turns out that it is extremely small.
[0088]
At this time, since the forward relay unit 2B-1, the forward relay unit 2B-2, and the forward relay unit 2B-3 are transmitting at the same carrier frequency, in this case, interference due to overreach occurs at the 200m point and the 400m point. This may occur.
[0089]
Next, the degree of interference due to the overreach will be described with reference to FIG. 11. In FIG. 11, a characteristic 200 is a ratio between the reception electric field intensity characteristic 15a and the reception electric field intensity characteristic 13a. As the value approaches 0 dB, interference due to overreach is more likely to occur.
[0090]
In the case of an FM radio as an example, there is a 12 dBBSINAD sensitivity as a reference value for making a good call with the FM radio. Here, the 12 dB BSINAD sensitivity is a value (C / N = 7 dB) when the ratio between the desired wave and the noise is +7 dB.
[0091]
At this time, thermal noise of the receiver and interference from an adjacent area are considered as noise sources. Therefore, assuming that a desired signal of +10 dB from the thermal noise level is input to the receiver, if the interference wave is equal to or lower than the thermal noise level, the ratio between the desired wave and the noise level is calculated. +7 dB or more can be secured.
[0092]
Therefore, if the value of the interfering wave with respect to the desired wave is 10 dB or more, the 12 dB BSINAD sensitivity is secured, and a good call can be made. In other words, it can be seen here that if the ratio based on the characteristic 200 is in the range of +10 dB or more or -10 dB or less, a good call can be made.
[0093]
However, according to the characteristic 200 of FIG. 11, a region of +10 dB or more or -10 dB or less is secured for 100 m, but a region of -10 dB to +10 dB is created for 100 m, and each forward relay unit 2B- 1 and the forward relay unit 2B-2, and between the forward relay unit 2B-2 and the forward relay unit 2B-3, a communication failure area of about 100 m appears.
[0094]
Therefore, in the embodiment of FIG. 4, as shown, the antennas of the forward relay section 2B-1, the forward relay section 2B-2, and the forward relay section 2B-3, that is, the receiving antennas 2B3-1 and 2B3-2. , 2B3-3 and the transmitting antennas 2B4-1, 2B4-2, and 2B4-3, use antennas having directional characteristics as shown in the radiation patterns shown in FIG. This is arranged in the arrangement direction of the forward relay sections 2B-1, 2B-2 and 2B-3.
[0095]
Here, FIG. 5 illustrates, for example, the transmission antenna and the reception antenna of each forward relay unit 2B-1, 2B-2, and 2B-3, each having one directivity for simplicity of explanation as in FIG. Assume that the antennas are 13S, 15S, and 17S.
[0096]
In FIG. 5, first, 14a is a radiation pattern in the maximum radiation direction of thedirectional antenna 13S, and 14b is a radiation pattern in a direction 180 ° opposite to the maximum radiation direction of the directional antenna 13S.
[0097]
Next, 16a is a radiation pattern in the maximum radiation direction of thedirectional antenna 15S, 16b is a radiation pattern 180 ° opposite to the maximum radiation direction of thedirectional antenna 15S, and 18a is a directional antenna 18b is a radiation pattern in the maximum radiation direction of 17S, and 18b is a radiation pattern in a direction 180 ° opposite to the maximum radiation direction of the directional antenna 17S.
[0098]
Also here, the forward relay section 2B-1, the forward relay section 2B-2, and the forward relay section 2B-3 are installed along a straight line, and the directional antenna 13S, the directional antenna 15S, and the directional antenna 17S are also provided. The maximum radiation direction is directed in the same direction along the arrangement direction of the forward relay portions 2B-1 to 2B-3.
[0099]
Also in this case, the carrier frequency of the high-frequency signal by the forward relay unit 2B-1, the forward relay unit 2B-2, and the forward relay unit 2B-3 is 400 MHz, the transmission power is 0 dBm, and the moving The receiving sensitivity of the receiver of the station 1B is -60 dBm or more, which is connected to an omnidirectional antenna having an absolute gain of +2.15 dBi, and the transmission loss is only free space propagation loss.
[0100]
On the other hand, it is assumed that the directional antenna 13S, the directional antenna 15S, and the directional antenna 17S have an absolute gain of +10 dBi in the maximum radiation direction and -10 dBi on the 180 ° opposite side of the maximum radiation direction.
[0101]
Then, in this case, the wireless communication area that can be covered by each of the forward relay sections 2B-1 to 2B-3 is 240 m in the maximum radiation direction of the directional antenna, and 25 m on the side 180 ° opposite to the maximum radiation direction, which is 275 m in total. About.
[0102]
Therefore, if the forward relay section 2B-1, the forward relay section 2B-2, and the forward relay section 2B-3 in FIG. 5 are arranged linearly every 270 m, the distance-to-received electric field strength characteristic at this time is as follows. As shown in FIG.
[0103]
Here, FIG. 6 shows that, in FIG. 5, the forward relay section 2B-1 is installed near 25 m, the forward relay section 2B-2 is installed near 295 m, and the forward relay section 2B-3 is installed near 565 m. It is the characteristic when it is.
[0104]
13Sa is a distance versus reception electric field strength characteristic of the directional antenna 13S of the forward relay unit 2B-1, 15Sa is a distance versus reception electric field intensity characteristic of the directional antenna 15S of the forward relay unit 2B-2, and 17Sa is And the distance versus received electric field strength characteristics of the omnidirectional antenna 17S of the forward repeater 2B-3.
[0105]
Here, according to FIG. 6, the electric field intensity characteristic 13Sa and the electric field intensity characteristic 15Sa intersect at about 270 m. Therefore, at this point, there is a possibility that overreach interference may occur between adjacent areas. .
[0106]
Therefore, the degree of the overreach interference at this time will be described with reference to FIG. 7. In FIG. 7, a characteristic 100 is a ratio between the reception electric field intensity characteristic 15Sa and the reception electric field intensity characteristic 13Sa. As described above, as the value approaches 0 dB, interference due to overreach is more likely to occur.
[0107]
However, according to the ratio characteristic 100 shown in FIG. 7, there is a 220 m area where the value is equal to or more than +10 dB or equal to or less than -10 dB, which is compared with the case of the omnidirectional antenna described with reference to FIGS. It has increased by 120 m.
[0108]
On the other hand, the range from +10 dB to -10 dB is only 50 m, and it can be seen that it is reduced by 50 m as compared with the case where the omnidirectional antenna is used.
[0109]
Therefore, according to the embodiment shown in FIG. 4, overreach interference is minimized, and the possibility of occurrence of a communication failure area can be reduced. As a result, expansion of the communication area due to installation of relay equipment can be sufficiently achieved. Can be planned.
[0110]
In the embodiment described above, the relay between two mobile stations has been described. However, the present invention is not limited to this, and it is apparent that the present invention can be applied to the relay between the base station and the mobile station. .
[0111]
【The invention's effect】
According to the present invention, since the setting of the relay equipment can be performed with no power supply, even in a radio wave insensitive zone such as a tunnel or a mountainous area where power supply cannot always be secured, a communication area of a wireless communication system using the same transmission and reception frequency is used. It can be easily set.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of a wireless relay system according to the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing an example of a switching control unit in the wireless relay system according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a block diagram showing a second embodiment of the wireless relay system according to the present invention;
FIG. 4 is a block diagram showing a third embodiment of the wireless relay system according to the present invention.
FIG. 5 is a block diagram illustrating the operation of a wireless relay system according to a third embodiment of the present invention;
FIG. 6 is a characteristic diagram for explaining the operation of the third embodiment of the wireless relay system according to the present invention.
FIG. 7 is another characteristic diagram for explaining the operation of the third embodiment of the wireless relay system according to the present invention.
FIG. 8 is a block diagram illustrating an example of a wireless communication system including a relay facility according to the related art.
FIG. 9 is a block configuration diagram of a comparative system for explaining the operation of the wireless relay system according to the third embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a characteristic diagram for explaining the operation of the system for comparison.
FIG. 11 is another characteristic diagram for explaining the operation of the system for comparison.
[Explanation of symbols]
1A, 1B mobile station (MS)
2 Relay equipment (RS)
2A main relay
2B Forward relay
3, 4, 5 fiber optic cable
2A1 Laser diode (LD)
2A2 Photodiode (PD)
2A3 Direct modulation laser diode (DMLD)
2A4 Switching control unit (ANTSW)
2A5 transmitting / receiving antenna
2B1 Optical External Modulator (EOM)
2B2 Photodiode (PD)
2B3 receiving antenna
2B4 transmitting antenna
20, 21 transmitting / receiving antenna
CU High-frequency signal (radio wave) transmitted frommobile station 1A to mobile station 1B
CD High frequency signal (radio wave) transmitted from mobile station 1B tomobile station 1A

Claims

Translated fromJapanese

少なくとも２局の移動局を備え、これらの移動局の間で無線通信を行なう無線通信システムにおいて、
本来の通信エリアに設置した主中継部と新たに設置すべき通信エリアに設定した前進中継部を設け、
これら主中継部と前進中継部の間の信号伝送を高周波信号で変調された光信号で行なうことにより、
前記本来の通信エリアと前記新たに設置すべき通信エリアの間での前記少なくとも２局の移動局による中継動作が与えられるように構成したことを特徴とする無線中継システム。In a wireless communication system including at least two mobile stations and performing wireless communication between these mobile stations,
Provide a main relay unit installed in the original communication area and a forward relay unit set in the communication area to be newly installed,
By performing signal transmission between these main relay section and forward relay section with an optical signal modulated with a high-frequency signal,
A wireless relay system, wherein a relay operation by the at least two mobile stations is provided between the original communication area and the communication area to be newly installed.

少なくとも基地局と移動局を備え、これらの基地局と移動局の間で無線通信を行なう無線通信システムにおいて、
本来の通信エリアに設置した主中継部と新たに設置すべき通信エリアに設定した前進中継部を設け、
これら主中継部と前進中継部の間の信号伝送を高周波信号により変調された光信号で行なうことにより、
前記本来の通信エリアと前記新たに設置すべき通信エリアの間での前記少なくとも基地局と移動局の間の中継動作が与えられるように構成したことを特徴とする無線中継システム。In a wireless communication system that includes at least a base station and a mobile station and performs wireless communication between these base stations and the mobile station,
Provide a main relay unit installed in the original communication area and a forward relay unit set in the communication area to be newly installed,
By performing signal transmission between these main relay section and forward relay section with an optical signal modulated by a high-frequency signal,
A wireless relay system, wherein a relay operation between at least the base station and the mobile station between the original communication area and the communication area to be newly installed is provided.

請求項１乃至請求項２に記載の何れかの無線中継システムにおいて、
前記主中継部１台に対して前記前進中継部が少なくとも２台設けられ、前記新たに設置すべき通信エリアが少なくとも２エリアであることを特徴とする無線中継システム。The wireless relay system according to any one of claims 1 and 2,
A wireless relay system, wherein at least two forward relay units are provided for one main relay unit, and the communication area to be newly installed is at least two areas.

請求項３に記載の無線中継システムにおいて、
前記少なくとも２台の前進中継部は、ほぼ直線上に所定の距離を隔てて順次並んで設置され、
これら少なくとも２台の前進中継部における各アンテナの放射パターンが、前記ほぼ直線上に所定の距離を隔てて順次並んで設置されている前進中継部の配列方向に向う指向特性を備えていることを特徴とする無線中継システム。The wireless relay system according to claim 3,
The at least two forward relays are sequentially arranged at a predetermined distance on a substantially straight line,
The radiation pattern of each of the antennas in these at least two forward repeaters has a directivity characteristic in the arrangement direction of the forward repeaters that are sequentially arranged at a predetermined distance on the substantially straight line. Characteristic wireless relay system.

請求項１乃至請求項４に記載の何れかの無線中継システムにおいて、
前記主中継部が切換制御部を備え、該切換制御部により、前記主中継部と前記前進中継部の間の信号伝送方向が、これら主中継部と前進中継部における受信信号により切換えられるように構成したことを特徴とする無線中継システム。The wireless relay system according to any one of claims 1 to 4,
The main relay unit includes a switching control unit, such that the signal transmission direction between the main relay unit and the forward relay unit is switched by a reception signal in the main relay unit and the forward relay unit by the switching control unit. A wireless relay system comprising:

請求項１乃至請求項４の何れかに記載の無線中継システムにおいて、
前記主中継部は、無変調レーザ光を発生するレーザダイオードと、中継すべき高周波信号で変調されたレーザ光を電気信号に変換する単一走行キャリアフォトダイオードと、中継すべき高周波信号を当該高周波信号で変調されたレーザ光に変換する直接変調レーザダイオードとを備え、
前記前進中継部は、無変調レーザ光を中継すべき高周波信号で光変調して変調レーザ光に変換する光外部変調器と、中継すべき高周波信号で変調されたレーザ光を電気信号に変換するフォトダイオードとを備え、
前記主中継部のレーザダイオードは、第１の光ファイバケーブルを介して、前記前進中継部の光外部変調器に無変調レーザ光を供給し、
前記光外部変調器は、第２の光ファイバケーブルを介して、前記主中継部のフォトダイオードに変調レーザ光を供給し、
前記主中継部の前記直接変調レーザダイオードは、第３の光ファイバケーブルを介して、前記前進中継部の前記単一走行キャリアフォトダイオードに中継すべき高周波信号で変調されたレーザ光を供給することによって、前記前進中継部を無給電で中継通信せしめるように構成したことを特徴とする無線中継システム。In the wireless relay system according to any one of claims 1 to 4,
The main relay section includes a laser diode that generates an unmodulated laser beam, a single traveling carrier photodiode that converts a laser beam modulated with a high-frequency signal to be relayed into an electric signal, and a high-frequency signal to be relayed. Direct modulation laser diode to convert to laser light modulated by the signal,
The forward repeater optically modulates the unmodulated laser light with a high-frequency signal to be relayed and converts it into a modulated laser light, and converts the laser light modulated with the high-frequency signal to be relayed into an electric signal. With a photodiode,
The laser diode of the main relay unit supplies unmodulated laser light to an optical external modulator of the forward relay unit via a first optical fiber cable,
The optical external modulator supplies a modulated laser beam to the photodiode of the main relay unit via a second optical fiber cable,
The direct modulation laser diode of the main relay unit supplies a laser beam modulated with a high-frequency signal to be relayed to the single traveling carrier photodiode of the forward relay unit via a third optical fiber cable. Wireless relay system wherein the forward relay unit is configured to perform relay communication without power supply.