JP2001144668A - 無線中継増幅装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高性能で高価な帯域フィルタや複雑な位相同
期回路を用いることなく、所望の特性が安価な部品を構
成要素にして得ることのできる無線中継増幅装置を提供
する。 【解決手段】 親局４０においては、受信した電波がミ
キサ４３により周波数変換の後、得られた中間周波信号
と、局部周波数発振器４６および温度補償手段４５によ
って生成した局部周波数信号とが合波器４８で合波さ
れ、さらに電気／光変換部４０により光信号に変換され
る。光信号は光ファイバ３０により子局５０へ伝送され
る。子局５０では、光ファイバ３０からの光信号を光／
電気変換部５１で電気信号に変換した後、分波器５２に
より中間周波信号と局部周波数信号に分けられ、夫々の
信号を用いてミキサ５５により周波数変換を行い、増幅
部で増幅した後、送信される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、無線中継増幅装置
に関し、特に、自動車電話、携帯電話、無線呼出機等の
移動通信システムに用いられ、かつ、親局と子局の間の
信号伝送を光ファイバにより行う無線中継増幅装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】図５は従来の無線中継増幅装置の構成を
示すブロック図である。この無線中継増幅装置は、親局
１０と子局２０の間を光ファイバ３０で接続して構成さ
れている。基地局（不図示）からの電波を受信した親局
１０は、その受信信号（高周波信号）を光ファイバ３０
を介して子局２０へ伝送し、子局２０は移動機（携帯電
話機、自動車電話機等）へ電波を発信することにより、
移動通信のための無線中継が行われる。なお、図５にお
いては、上り通信系のみを図示し、下り通信系は省略し
ている。

【０００３】親局１０は、アンテナ１１、このアンテナ
１１に接続された帯域フィルタ１２、この帯域フィルタ
１２に接続された増幅部１３、この増幅部１３および光
ファイバ３０に接続されたＥ／Ｏ（電気／光変換）部１
４を備えて構成されている。また、子局２０は、光ファ
イバ３０に接続されたＯ／Ｅ（光／電気変換）部２１、
このＯ／Ｅ部２１に接続された増幅部２２、この増幅部
２２に接続された帯域フィルタ２３、および帯域フィル
タ２３に接続されたアンテナ２４を備えて構成されてい
る。

【０００４】アンテナ１１は、山の頂上などの基地局か
らの電波を受信できる地点に設置される。帯域フィルタ
１２は、アンテナ１１からの受信信号のうち、希望する
周波数域のみを通過させる。増幅部１３は帯域フィルタ
１２の出力信号を電力増幅する。Ｅ／Ｏ部１９は、レー
ザダイオードを使用して構成され、増幅部１３の出力信
号に対して直接輝度変調を行なって光信号に変換し、光
ファイバ３０へ出力する。

【０００５】Ｏ／Ｅ部２１は、例えば、フォトダイオー
ドを用いて構成されており、光ファイバケーブル３０を
経由してＥ／Ｏ部１４より送出された光信号を電気信号
に変換する。増幅部２２は、Ｏ／Ｅ部２１から送られた
電気信号を電力増幅する。帯域フィルタ２３は増幅部２
２の出力信号を取り込み、高調波成分および帯域外の不
要ノイズ成分を減衰させ、アンテナ２４へ送出するとと
もに、アンテナ２４で受信した電波の不要波を減衰させ
る。アンテナ２４は、帯域フィルタ２３から送られてき
た信号を電波として送出する。アンテナ２４は、電波を
所望の地域（具体的には、サービス不感地帯）へ送出で
きる地点に設置される。このように、親局１０、子局２
０、及び光ファイバケーブル３０で構成される無線中継
増幅装置により、数百ｍから数ｋｍ離れた不感地域が発
生するのを防止することができる。

【０００６】また、特開平６−３５０５３７号公報に
は、光伝送を用いた通信装置が提案されている。この通
信装置は、例えば、中継装置親局と子局の間を光ファイ
バで接続し、親局で受信した無線信号を基準周波数信号
から生成したローカル信号により中間周波信号に変換
し、この中間周波信号と基準周波数信号を合波器で合波
し、さらに光信号に変換して光ファイバへ送出する。子
局では、伝送されてきた光信号を電気信号に戻した後、
分波器で基準周波数信号と中間周波信号に分波し、この
内の基準周波数信号とＶＣＯ（電圧制御発振器）の分周
出力とを位相比較して、中央制御局の局部発振周波数と
基地局の局部発振周波数との同期をとり、送信側のロー
カル信号に同期したローカル信号を生成している。そし
てこの生成したローカル信号で受信した中間周波信号を
もとの無線信号にもどすようにしている。このように、
光伝送路を中間周波信号で変調した光信号で伝送するこ
とにより、発生する歪み成分を低減することができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】複数の移動通信運用会
社のそれぞれは、自社システムのサービス計画に従って
基地局や無線中継増幅装置を配置している。そのため、
各社の基地局と無線中継増幅装置の配置の相互関係によ
り、自社システムの無線中継増幅装置に他社システムの
基地局および移動局からの電波が入力され、自社システ
ムにとって妨害となる問題がある。そのため、図５の無
線中継増幅装置の場合、親局１０の入力段帯域フィルタ
１２を所要通過帯域外の減衰を十分にとった特性にする
必要があり、Ｑ（Quality factor：Ｑ＝共振周波数／帯
域幅）の非常に高い素子を用いたり、次数を多くしたり
する対策がとられていた。しかしこれだけの対策では所
望の特性実現が容易ではなく、また帯域フィルタ１２の
大型化、コストアップが著しくなり、実用性に乏しいと
いう問題があったが、前述の特開平６−３５０５３７号
公報ではこの問題は考慮されていない。

【０００８】さらに、特開平６−３５０５３７号公報の
通信装置では、送／受信側でローカル信号を生成するた
めに位相同期回路を用い、送信側には水晶発振子を用い
ているが、このためコストアップは避けられず、その低
価化が考慮されていない。

【０００９】したがって、本発明の目的は、高性能で高
価な帯域フィルタを用いることなく、所望の特性が安価
な部品を構成要素にして得ることのできる無線中継増幅
装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、局部周波数信
号を発生する局部周波数発振器と、この局部周波数発振
器の発振周波数の温度補償を行う温度補償手段と、受信
した電波の増幅後の高周波信号を前記局部周波数により
中間周波数に変換する第１のミキサと、この第１のミキ
サの出力信号から前記中間周波数以外の周波数成分を除
去するフィルタと、このフィルタからの中間周波信号と
前記局部周波数信号とを合成する合波器と、この合波器
からの電気信号を光信号に変換する電気／光変換部とを
備えた親局と、この親局からの信号を伝送する光ファイ
バと、この光ファイバを介して受光した前記親局からの
光信号を電気信号に変換する光／電気変換部と、この光
／電気変換部の出力信号を中間周波信号と局部周波数信
号に分配する分波器と、この分波器からの中間周波信号
と局部周波数信号から前記高周波信号を生成する第２の
ミキサと、この第２のミキサからの出力信号を増幅して
送信用のアンテナに導く増幅部とを備えた子局とを具備
することを特徴とする無線中継増幅装置を開示する。

【００１１】更に本発明は、前記フィルタは、前記中間
周波信号のみがその通過帯域にあるような特性のバンド
パスフィルタであることを特徴とする請求項１記載の無
線中継増幅装置を開示する。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は、本発明の無線中継増幅装
置の構成を示すブロック図である。図１の無線中継増幅
装置は、基地局と通信する親局４０、携帯電話機等の移
動機（又は移動局）と通信する子局５０、親局４０と子
局５０の間を結ぶ光伝送路としての光ファイバ３０を備
えて構成される。親局４０は、帯域フィルタ４１、増幅
部４２、ミキサ４３、ＩＦフィルタ４４、温度補償回路
４５、局部周波数発振器４６、増幅部４７、合波器４
８、およびＥ／Ｏ部４９を備えて構成されている。ま
た、子局５０は、Ｏ／Ｅ部５１、分波器５２、増幅部５
３、増幅部５４、ミキサ５５、帯域フィルタ５６、増幅
部５７、および帯域フィルタ５８を備えて構成されてい
る。

【００１３】帯域フィルタ４１は、アンテナ１１で受信
した基地局よりの高周波信号のうちの使用帯域信号のみ
を選択する。増幅部４２は、帯域フィルタ４１の出力信
号を増幅する。ミキサ４３は、増幅部４２から出力され
る高周波信号を中間周波数に変換する。ＩＦフィルタ４
４は、ミキサ４３から漏れる局部周波数および高調波を
減衰させ、中間周波信号のみを通過させる。温度補償回
路４５は、局部周波数発振器４６の発振周波数が温度に
よらず安定になるように局部周波数発振器４６を制御す
る。この温度補償回路４５は、具体的には、局部周波数
発振器４６の発振部のトランジスタ（又は、ＦＥＴ）の
バイアス回路にサーミスタを用い、或いは水晶振動子に
サーミスタを並列接続することにより実現される。局部
周波数発振器４６は局部周波数を発振する。増幅部４７
は局部周波数発振器４６からの局部周波数信号を増幅し
てミキサ４３へ出力する。合波器４８は、局部周波数発
振器４６の出力信号とＩＦフィルタ４４の出力信号とを
合成する。Ｅ／Ｏ部４９は、レーザダイオードを用いて
構成され、合波器４８からの電気信号によってレーザダ
イオードを直接輝度変調して光信号を得、この光信号を
光ファイバ３０へ送出する。

【００１４】Ｏ／Ｅ部５１は、光ファイバ３０からの光
信号を電気信号に変換する。分波器５２は、Ｏ／Ｅ部５
１の出力信号を中間周波信号と局部周波数信号とに分離
する。増幅部５３は分波器５２の出力中間周波信号を増
幅する。増幅部５４は分波器５２からの局部周波数信号
を増幅する。ミキサ５５は、増幅部５３からの中間周波
信号を増幅部５４からの局部周波数信号により元の高周
波信号に変換する。帯域フィルタ５６は、ミキサ５５の
出力信号の内の所望の周波数域のみを通過させる。増幅
部５７は帯域フィルタ５６からの信号を電力増幅する。
帯域フィルタ５８は増幅部５７からの高調波成分を減衰
させる。送信アンテナ２４は、帯域フィルタ５８からの
信号を移動機に向けて放射する。

【００１５】図２は、Ｅ／Ｏ部４９のレーザダイオード
の周波数−相対強度雑音特性の一例を示している。ま
た、図３は、レーザダイオードの周波数−相互変調歪特
性の一例を示している。図２および図３から明らかなよ
うに、レーザダイオードの相対強度雑音特特性と相互変
調歪特性は、低い周波数で良い特性を示すことがわか
る。したがって、従来のように、高周波周波数の電気信
号を用いて光信号に変換するよりも、低い周波数の中間
周波数で光変換を行えば、レーザダイオードとして、性
能が低く廉価な汎用型を用いて光変換を行っても、装置
の雑音特性及び相互変調特性を満足することが可能であ
る。

【００１６】無線中継増幅装置は、受信した信号の周波
数と全く同じ周波数で送信する必要がある。そのため、
中間周波数に変換して送信した後、子局にて高周波に戻
すときに同じ局部周波数信号を使用することで、全く同
じ周波数となる。子局で独自に局発信号を生成すると、
オフセットが生じ、要求される非常に精度の高い周波数
確度を実現するのが難しいので、このように親局４０か
ら子局５０へ中間周波信号と同時に局部周波数信号を伝
送することにより、離れた場所にある子局５０でも同じ
局部周波数を使用し、親局４０側の高周波信号と同一の
高周波信号に戻すようにしている。

【００１７】このための子局及び親局における局部周波
数信号の生成は、図１の構成では、温度補償回路４５で
その温度に対する特性が保証された局部周波数発振器４
６を親局に用い、かつ子局側では分波器５２で分離され
た同信号を増幅器５４で増幅するだけである。これは、
前記した特開平６−３５０５３７号公報の技術のよう
に、水晶発振器や位相同期回路を用いた回路構成よりも
簡単で安価に実現できる利点がある。また図１の回路で
は、発振器４６の発振周波数が変化したとき、子局側の
増幅器５４から出力される局部周波数信号の周波数がそ
の変化に追随するには時間遅れを伴い、過渡的にミキサ
５５から出力される無線周波信号の周波数が所定値から
ずれる可能性があるが、温度補償回路４５で発振子周波
数を安定化させることでこの問題を解決している。

【００１８】次に、他局等の干渉波に対するフィルタ特
性について説明する。一般にバンドパス型のフィルタを
構成するには、その通過帯域幅の中心周波数に対する比
（比帯域）が極端に大きかったり小さかったりすると実
現が難しくなり、比帯域が５％〜２０％程度が望まし
い。移動電話システムでは例えば１．５ＧＨｚ帯の信号
の帯域は比帯域にして数％以下であって、このような狭
い帯域通過フィルタを鋭いカットオフ特性をもたせて実
現するのは難しい。しかし、図１のシステムのように中
間周波信号として伝送するときは、その周波数を例えば
１５０ＭＨｚとするとフィルタ４４の比帯域は１０％前
後となり、所望のカットオフ特性を実現するのが容易に
なり、安価に良好な特性の中継装置を実現できる利点が
ある。

【００１９】なお上記した実施の形態においては、無線
中継増幅装置における機能の内、基地局からの情報を親
局４０から子局５０に伝送して送信アンテナ２４から放
射する通信系についてのみ、図示ならびに説明した。し
かし、実際には、図４に示すように、親局４０および子
局５０は図１に示した下り系のほか、逆方向に信号が流
れる上り系が無線中継増幅装置に設けられ、かつ光ファ
イバ３０を２回線分（或いは、多重変調による１回線の
光伝送でもよい）にして、双方向通信が可能な構成にな
っている。上り系は、移動機６０からの信号を、子局５
０→光ファイバ３０→親局４０の経路で伝送し、アンテ
ナ１１からの送信信号を基地局７０で受信する系統であ
る。この上り系の動作は、流れが逆になるだけで図１と
同じ動作であるので、ここでは説明を省略する。

【００２０】また、上記の説明では、親局が基地局と通
信を行い、子局が移動機と通信する移動通信システムで
あるとしたが、本発明は移動通信に限定されるものでは
なく、２つの無線設備間の信号伝送を光ファイバを用い
て行うようなシステムであれば、本発明を適用すること
ができることはいうまでもない。

【００２１】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明の無線中継増
幅装置によれば、温度補償された局部周波数信号を発生
し、これを用いて受信高周波数信号を周波数変換して中
間周波信号を生成し、この中間周波信号と局部周波数信
号を合波し、電気／光変換を行って子局へ伝送し、子局
において光／電気変換し、この電気信号を中間周波信号
と局部周波数信号に分波し、送信用の周波数変換を行う
ようにしたので、親局と子局の局部発振周波数を同一に
することができ、入出力周波数にオフセットを生じるこ
とがない。そして、フィルタは、中間周波数のＩＦフィ
ルタで通過帯域を決めることができるので、例えば、高
周波信号を９００ＭＨｚ、中間周波数を９０ＭＨｚとし
て考えると、中間周波数では高周波数のときの１／１０
のＱの素子で所要通過帯域外の減衰特性が得られ、ＩＦ
フィルタのＱのが低くて済むと共に次数の低減が可能に
なる。したがって、Ｑの低い素子で構成した安価なフィ
ルタを用いることができる。また、局部周波数が温度補
償手段によって温度補償されているため、期待通りの特
性のシステムにすることができるほか、１９ＧＨｚ以上
の周波数帯で用いる次世代の移動通信システムにおいて
も、遅延による影響を最小限にとどめることができる。
さらに、親局の局部発振器や子局の局部周波数信号の生
成に水晶や位相同期回路を用いていないので回路構成が
簡単となり、コストダウンが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の無線中継増幅装置の構成を示すブロッ
ク図である。

【図２】図１の電気／光変換部に用いられるレーザダイ
オードの周波数−相対強度雑音特性である。

【図３】レーザダイオードの周波数−相互変調歪特性で
ある。

【図４】上り通信系を含む無線中継増幅装置の概略構成
を示すブロック図である。

【図５】従来の無線中継増幅装置の構成を示すブロック
図である。

【符号の説明】

１１、２４ アンテナ ３０ 光ファイバ ４０ 親局 ４１、５６、５８ 帯域フィルタ ４２、４７、５３、５４、５７ 増幅部 ４３、５５ ミキサ ４４ ＩＦフィルタ ４５ 温度補償回路 ４６ 局部周波数発振器 ４８ 合波器 ４９ Ｅ／Ｏ部 ５０ 子局 ５１ Ｏ／Ｅ部 ５２ 分波器

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｂ 10/00 (72)発明者 須藤 雅樹 東京都中野区東中野三丁目14番20号 国際 電気株式会社内 (72)発明者 内田 貴 東京都中野区東中野三丁目14番20号 国際 電気株式会社内 Ｆターム(参考） 5J092 AA01 AA56 CA13 CA87 FA11 FA15 HA02 HA09 HA19 HA43 HA44 KA00 KA12 KA32 KA44 SA13 SA14 TA01 UL02 5K002 AA01 AA03 AA06 DA21 FA01 5K067 AA41 BB02 DD57 EE02 EE06 EE10 EE37 5K072 AA18 BB13 CC32 DD16 DD17

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 局部周波数信号を発生する局部周波数発
   振器と、この局部周波数発振器の発振周波数の温度補償
   を行う温度補償手段と、受信した電波の増幅後の高周波
   信号を前記局部周波数により中間周波数に変換する第１
   のミキサと、この第１のミキサの出力信号から前記中間
   周波数以外の周波数成分を除去するフィルタと、このフ
   ィルタからの中間周波信号と前記局部周波数信号とを合
   成する合波器と、この合波器からの電気信号を光信号に
   変換する電気／光変換部とを備えた親局と、 この親局からの信号を伝送する光ファイバと、 この光ファイバを介して受光した前記親局からの光信号
   を電気信号に変換する光／電気変換部と、この光／電気
   変換部の出力信号を中間周波信号と局部周波数信号に分
   配する分波器と、この分波器からの中間周波信号と局部
   周波数信号から前記高周波信号を生成する第２のミキサ
   と、この第２のミキサからの出力信号を増幅して送信用
   のアンテナに導く増幅部とを備えた子局とを具備するこ
   とを特徴とする無線中継増幅装置。
2. 【請求項２】 前記フィルタは、前記中間周波信号のみ
   がその通過帯域にあるような特性のバンドパスフィルタ
   であることを特徴とする請求項１記載の無線中継増幅装
   置。