JP2006197191A - 無線中継機 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡易な構成で、消費電力を低減し、かつ、低い装置コストで実現できる無線中継機を提供する。
【解決手段】 時分割複信による無線通信の無線中継機であって、下り方向の信号を受信する第１のアンテナと、第１のアンテナの受信信号を入力信号とする下り回線用装置と、下り回線用装置の出力信号を送信する第２のアンテナと、上り方向の信号を受信する第３のアンテナと、第３のアンテナの受信信号を入力信号とする上り回線用装置と、上り回線用装置の出力信号を送信する第４のアンテナとを有し、下り回線用装置は、入力信号を増幅する第１の増幅器を有し、上り回線用装置は、入力信号を増幅する第２の増幅器を有する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、準ミリ波帯及び／又はミリ波帯の周波数を使用し、時分割複信（ＴＤＤ）により通信を行う通信システムの、基地局と加入者局間に設置される無線中継機に関する。

図１に、従来の技術による、準ミリ波帯及び／又はミリ波帯の周波数を使用し、時分割複信により通信を行う通信システムの無線中継機の概要を示す。

図１によると、無線中継機は、基地局側から加入者局側（以後、下り方向と呼ぶ。）及び加入者局側から基地局側（以後、上り方向と呼ぶ。）のそれぞれに対して、受信した無線周波数帯の信号を増幅する低雑音増幅器（ＬＮＡ）と、受信した無線周波数帯の信号を中間周波数帯（ＩＦ）へと周波数変換するダウンコンバータ（ＤＣ）と、中間周波数帯の信号に対してフィルタと増幅を行うための、ＳＡＷフィルタ及び増幅器と、中間周波数帯の信号を無線周波数帯の信号へと変換し、所要のパワーレベルの信号に変換するための、アップコンバータ（ＵＣ）及びパワー増幅器（ＰＡ）と、を有し、更に、ＴＤＤ通信における信号方向切替のためのスイッチ（ＳＷ）と、スイッチを制御する送受信切替制御部と、基地局側の装置と無線信号の送受信を行うためのアンテナ及び帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）と、加入者局側の装置と無線信号の送受信を行うためのアンテナ及び帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）とを有する。

従来の技術による無線中継機では、受信した無線信号を、一旦、中間周波数帯へと変換し、増幅後、再度、無線周波数帯への信号に変換して送信を行っている。中間周波数帯の信号により、無線中継機は送受信の切替タイミングを認識し、認識した切替タイミングによりスイッチを制御することで、基地局側又は加入者局側に対する信号の送受信を１つのアンテナで行うことを可能としている。また、中間周波数帯ＩＦを経由して、基地局側と加入者局側で異なる周波数に変換することで、同一周波数を使用する場合に生じる周波数干渉を避けることができるという利点がある。

特開２００３−１４３０５０号公報

しかしながら、一旦、中間周波数帯へと変換する構成は、基地局側に対しては加入者局側装置と同等の構成を具備し、加入者局側に対して基地局側装置と同等の構成を具備するものであり、実質、無線中継機が、２装置分の構成を具備するに等しく、装置構成が複雑で、装置コストが高くなり、更に消費電力が大きくなるという欠点がある。

従って、本発明は、従来のＴＤＤ通信用の無線中継機と比べ、簡易な構成で、消費電力を低減し、かつ、低い装置コストで実現できる無線中継機を提供することを目的とする。

本発明における無線中継機によれば、
時分割複信による無線通信の無線中継機であって、下り方向の信号を受信する第１のアンテナと、第１のアンテナの受信信号を入力信号とする下り回線用装置と、下り回線用装置の出力信号を送信する第２のアンテナと、上り方向の信号を受信する第３のアンテナと、第３のアンテナの受信信号を入力信号とする上り回線用装置と、上り回線用装置の出力信号を送信する第４のアンテナとを有し、下り回線用装置は、入力信号を増幅する第１の増幅器を有し、上り回線用装置は、入力信号を増幅する第２の増幅器を有すること、
を特徴とする。

本発明の無線中継機における他の実施形態によれば、
下り回線用装置は、正弦波を発生する第１の局部発振器と、第１の局部発振器が発生する正弦波により、入力信号を周波数変換して、第１の増幅器に出力する第１の周波数混合器を有し、上り回線用装置は、正弦波を発生する第２の局部発振器と、第２の局部発振器が発生する正弦波により、入力信号を周波数変換して、第２の増幅器に出力する第２の周波数混合器を有することも好ましい。

また、本発明の無線中継機における他の実施形態によれば、
第１のアンテナ、第２のアンテナ、第３のアンテナ及び第４のアンテナ、それぞれは、交換可能な構造を有することも好ましい。

更に、本発明の無線中継機における他の実施形態によれば、
第１のアンテナ及び第４のアンテナは、第１のアンテナ取付用支柱に取り付けられ、第２のアンテナ及び第３のアンテナは、第２のアンテナ取付用支柱に取り付けられ、第１のアンテナ取付用支柱と、第２のアンテナ取付用支柱は、互いに独立して、水平方向及び垂直方向に回動可能であることも好ましい。

更に、本発明の無線中継機における他の実施形態によれば、
第１のアンテナ取付用支柱及び第２のアンテナ取付用支柱は、筒状又は管状の方向調整用治具を取付け可能であることも好ましい。

更に、本発明の無線中継機における他の実施形態によれば、
第１のアンテナ取付用支柱及び第２のアンテナ取付用支柱は、取り付けているアンテナに代えて、受信電力測定用装置を取付け可能であることも好ましい。

受信した無線信号を、中間周波数帯に変換することなく、そのまま増幅する構成とし、また、各方向の処理を、電気的に分離された別装置とすることで、他方向の信号が回りこむことを、特別な装置を用いることなく防止し、従来の無線中継機と比較して、全体として部品点数を減らしている。その結果、諸費電力を低減でき、かつ、低い装置コストで、本無線中継機は実現できる。

また、上記構成に加え、局部発振器と周波数混合器により、受信した無線周波数帯の無線信号を、無線周波数帯で異なる周波数の信号に周波数変換する構成とすることで、従来の無線中継機と比較し、全体的な部品点数を少なくし、かつ、消費電力を低減した上で、基地局側と、加入者局側で異なる周波数の利用を可能としている。

アンテナを、交換を可能な構造とすることで、サービス形態に応じて最適なアンテナを使用でき、柔軟性のあるシステム構築が可能となる。

基地局側及び加入者局側のそれぞれ２つのアンテナを取り付けるアンテナ取付用支柱を、互いに独立して、水平方向及び垂直方向に回動可能であるよう構成することで、基地局側と、加入者局側で、それぞれ、任意の分岐角を取ることが可能となり、基地局及び加入者局の設置位置による、無線中継機の設置位置の制約が減る。

アンテナ取付用支柱に、方向調整治具を取付け可能な構造とすることで、アンテナ方向調整に要する労力を低減することが可能となる。

アンテナ取付用支柱に、アンテナに代えて、受信電力測定用装置を取付け可能とすることで、無線中継機のアンテナ方向調整時に、受信電力を確認しながら方向調整が可能となり、無線中継機で所要の電力が得られていることの確認も簡易に行うことができる。

本発明を実施するための最良の実施形態について、以下では図面を用いて詳細に説明する。

図２は、本発明による無線中継機のブロック図である。図２によると、無線中継機は、下り回線用装置１０と、上り回線用装置２０と、下り基地局側アンテナ１１と、下り加入者局側アンテナ１２と、上り基地局側アンテナ２２と、上り加入者局側アンテナ２１とから構成される。

また、下り回線用装置１０は、帯域フィルタ１３及び１４と、増幅器１５とから構成され、同様に、上り回線用装置２０は、帯域フィルタ２３及び２４と、増幅器２５とから構成される。

基地局側から受信する、準ミリ波帯又はミリ波帯の周波数Ｆ１の無線信号は、下り基地局側アンテナ１１で受信され、帯域フィルタ１３を通過後、増幅器１５で増幅され、帯域フィルタ１４を通過後、下り加入者局側アンテナ１２から、周波数Ｆ１で送信される。また、加入者局側から受信する、周波数Ｆ１の無線信号も同様に、上り加入者局側アンテナ２１で受信され、帯域フィルタ２３を通過後、増幅器２５で増幅され、帯域フィルタ２４を通過後、上り加入者局側アンテナ２２から、周波数Ｆ１で送信される。

受信した準ミリ波帯又はミリ波帯の無線信号を、中間周波数帯に変換することなく、準ミリ波帯又はミリ波帯の無線信号のまま増幅する非再生中継とすることで、無線中継機をアンテナと、帯域通過フィルタと、増幅器のみで構成することが可能となる。更に、上り回線方向と下り回線方向の処理を、電気的に分離された別装置とすることで、他方向の信号が回りこむことを、特別な装置を用いることなく防止し、従来の無線中継機と比較して、全体として部品点数を減らしている。その結果、諸費電力を低減でき、かつ、低い装置コストで、本無線中継を実現できる。

図３は、本発明による無線中継機の、他の実施形態のブロック図である。図３によると、無線中継機は、図２の構成から、下り回線用装置１０に、周波数混合器１６と、局部発振器１７とが追加され、上り回線用装置２０に、周波数混合器２６と、局部発振器２７とが追加されている。

基地局側から受信する、周波数Ｆ１の無線信号は、下り基地局側アンテナ１１で受信され、帯域フィルタ１３を通過後、周波数混合器１６で、局部発振器１７からの正弦波と掛け合わされ、周波数Ｆ２に周波数変換される。例えば、Ｆ１＝２５．２８５ＧＨｚを、Ｆ２＝２６．１４０ＧＨｚに変換する場合は、局部発振器１７は、０．８５５ＧＨｚの正弦波を発生して、周波数混合器１６に供給する。周波数Ｆ２に変換された信号は、増幅器１５で増幅され、帯域フィルタ１４を通過後、下り加入者局側アンテナ１２から、周波数Ｆ２で送信される。また、加入者局側から受信する、周波数Ｆ２の無線信号も同様に、上り加入者局側アンテナ２１で受信され、帯域フィルタ２３を通過後、周波数混合器２６で、局部発振器２７からの正弦波と掛け合わされ、周波数Ｆ１に周波数変換される。下り回線の例と同様に、例えば、Ｆ２＝２６．１４０ＧＨｚを、Ｆ１＝２５．２８５ＧＨｚに変換する場合、局部発振器２７が発生する正弦波は、０．８５５ＧＨｚである。周波数Ｆ１に変換された信号は、増幅器２５で増幅され、帯域フィルタ２４を通過後、上り加入者局側アンテナ２２から、周波数Ｆ１で送信される。

本構成により、従来の構成と比較して、全体的な部品点数を少なくし、かつ、消費電力を低減した上で、基地局側と、加入者局側で異なる周波数が利用可能となる。異なる周波数が利用可能となることで、基地局と直接通信を行っている加入者局と、無線中継機及び／又は無線中継機と通信を行っている加入者局間で発生する、周波数干渉を防止するシステム構成をとり得るという効果がある。

図４は、下り回線用装置１０及び上り回線用装置２０と、アンテナとの接続を説明する図である。図４によると、各アンテナにはトランスデューサ３０が取り付けられ、同軸ケーブル４０が、下り回線用装置１０又は上り回線用装置２０と、トランスデューサ３０とを接続している。図４（ａ）は、基地局側にカセグレンアンテナ５１を接続し、加入者局側に９０°ホーンアンテナ５２を接続した例である。また、図４（ｂ）は、基地局側にカセグレンアンテナ５１より、軽量な平面アンテナ５３を接続し、加入者局側に９０°ホーンアンテナ５２より利得の高い３０°ホーンアンテナ５４を接続した例である。

下り回線用装置１０／上り回線用装置２０とアンテナの接続を、トランスデューサ３０及び同軸ケーブル４０を用い、アンテナの交換を可能な構造とすることで、異なる利得、指向性を持つアンテナを無線中継機に適用することが可能となる。結果、伝送距離を伸ばすために、利得の高いアンテナを使用する構成や、加入者局の分布に応じて、最適な指向性のアンテナを使用する構成等、伝播環境や、サービス形態に応じて最適なアンテナを使用でき、柔軟性のあるシステム構築が可能となる。

また、図２に示す無線中継機において、下り基地局側アンテナ１１及び上り基地局側アンテナ２２の偏波と、下り加入者局側アンテナ１２及び上り加入者局側アンテナ２１の偏波を異なる偏波とすることで、周波数干渉の影響を低減することが可能となる。

図５は、本発明による無線中継機の構成を示す図である。尚、既に説明したのと同一の要素には同じ符号を使用して、その説明は省略する。図５によると、基地局側の２台のアンテナ及び加入者局側の２台のアンテナは、それぞれ、柱状のアンテナ取付用支柱６１の、長手方向のほぼ中央に対して対象の位置に、同一方向を向いた状態で取付られている。取付用支柱６１は、アンテナ取付用支柱６１の長手方向のほぼ中央で、支柱取付部６２に取付られている。アンテナ取付用支柱６１は、支柱取付部６２に対し、アンテナ取付用支柱６１の長手方向を軸として、回動可能な構造となっている。

更に、支柱取付部６２は、アンテナ構造物取付部６３に取り付けられ、アンテナ構造物取付部６３は、下り回線装置１０及び上り回線装置２０を収容する中継機筐体６０に取り付けられている。アンテナ構造物取付部６３は、アンテナ取付用支柱６１と支柱取付部６２との接続点が、アンテナ取付用支柱６１の長手方向を接線とする円を描くように、中継機筐体６０に対し、回動可能な構造となっている。

図５（ｂ）は、図５（ａ）から、アンテナ構造物取付部６３を回動させて、その取付角度を変更した状態を示し、図５（ｃ）は、図５（ａ）から、アンテナ取付用支柱６１を回動させて、その取付角度を変更した状態を示している。尚、図５（ｃ）は、図５(ａ)を正面図とした場合に、上面又は下面から見た図である。

各アンテナと、中継機筐体６０が収容する下り回線装置１０及び上り回線装置２０との信号線の接続は、トランスデューサ３０及び同軸ケーブル４０により行われているので、アンテナ取付用支柱６１及びアンテナ構造物取付部６３の可能な回転量は、同軸ケーブル長に依存するが、同軸ケーブル長により決定される範囲内でアンテナ方向の調整が可能となる。

上記構造により、アンテナの水平角度及び垂直角度が調整可能であり、よって、基地局側と、加入者局側で、それぞれ、任意の分岐角を取ることが可能となり、基地局及び加入者局の設置位置による、無線中継機の設置位置の制約が減り、柔軟に無線中継機の設置位置を決定することが可能となる。

また、アンテナ取付用支柱６１には、方向調整治具が取付可能な構造となっている。方向調整治具は筒状又は管状の構造物であり、アンテナ取付用支柱６１の方向調整治具の取付部は、方向調整治具を取り付けた場合に、筒状又は管状の中空となった面から、他方の中空となった面への方向が、取り付けられているアンテナの主軸と平行となるような形状となっている。

図６（ａ）は、方向調整用治具を無線中継機に取り付けた状態の正面図であり、（ｂ）は、上面又は下面図である。（ｃ）は、取り付けた方向調整用治具の中空面から、対向するアンテナ方向を見た図であり、方向調整用治具の中空面の中心に、対向するアンテナが位置するようにアンテナ方向を調整する。

アンテナ取付用支柱６１に、方向調整治具を取付可能な構造とすることで、アンテナ方向調整に要する労力を低減することが可能となる。

図７は、アンテナ取付用支柱６１からアンテナを取り外して、代わりに、受信電力測定用装置を接続した状態を示す図である。受信電力測定用装置は、無線信号を受信し、その受信電力を測定する装置である。受信電力を測定する場合には、測定を行いたい受信アンテナを取り外し、受信電力測定用装置をアンテナ取付用支柱６１に取り付ける。

受信電力測定用装置を取付け可能とすることで、無線中継機のアンテナ方向調整時に、受信電力を確認しながら方向調整が可能となり、無線中継機で所要の電力が得られていることの確認も簡易に行うことができる。

従来の技術による無線中継機の概要を示す図である。 本発明による無線中継機のブロック図である。 本発明による無線中継機の、他の実施形態のブロック図である。 上り／下り回線用装置とアンテナとの接続を説明する図である。 本発明による無線中継機の構成を示す図である。 方向調整用治具を説明する図である。 アンテナ取付用支柱からアンテナを取り外して、代わりに、受信電力測定用装置を接続した状態を示す図である。

符号の説明

１０ 下り回線用装置
１１ 下り基地局側アンテナ
１２ 下り加入者局側アンテナ
１３、１４、２３、２４ 帯域通過フィルタ
１５、２５ 増幅器
１６、２６ 周波数混合器
１７、２７ 局部発振器
２０ 上り回線用装置
２１ 上り加入者局側アンテナ
２２ 上り基地局側アンテナ
３０ トランスデューサ
４０ 同軸ケーブル
５１ カセグレンアンテナ
５２ ９０°ホーンアンテナ
５３ 平面アンテナ
５４ ３０°ホーンアンテナ
６０ 中継機筐体
６１ アンテナ取付用支柱
６２ 支柱取付部
６３ アンテナ構造物取付部

Claims (6)

1. 時分割複信による無線通信の無線中継機であって、
   下り方向の信号を受信する第１のアンテナと、第１のアンテナの受信信号を入力信号とする下り回線用装置と、下り回線用装置の出力信号を送信する第２のアンテナと、
   上り方向の信号を受信する第３のアンテナと、第３のアンテナの受信信号を入力信号とする上り回線用装置と、上り回線用装置の出力信号を送信する第４のアンテナと、
   を有し、
   下り回線用装置は、入力信号を増幅する第１の増幅器を有し、
   上り回線用装置は、入力信号を増幅する第２の増幅器を有すること、
   を特徴とする無線中継機。
2. 下り回線用装置は、正弦波を発生する第１の局部発振器と、第１の局部発振器が発生する正弦波により、入力信号を周波数変換して、第１の増幅器に出力する第１の周波数混合器を有し、
   上り回線用装置は、正弦波を発生する第２の局部発振器と、第２の局部発振器が発生する正弦波により、入力信号を周波数変換して、第２の増幅器に出力する第２の周波数混合器を有すること、
   を特徴とする請求項１に記載の無線中継機。
3. 第１のアンテナ、第２のアンテナ、第３のアンテナ及び第４のアンテナ、それぞれは、交換可能な構造を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の無線中継機。
4. 第１のアンテナ及び第４のアンテナは、第１のアンテナ取付用支柱に取り付けられ、
   第２のアンテナ及び第３のアンテナは、第２のアンテナ取付用支柱に取り付けられ、
   第１のアンテナ取付用支柱と、第２のアンテナ取付用支柱は、互いに独立して、水平方向及び垂直方向に回動可能であることを特徴とする請求項３に記載の無線中継機。
5. 第１のアンテナ取付用支柱及び第２のアンテナ取付用支柱は、筒状又は管状の方向調整用治具を取付け可能であることを特徴とする請求項４に記載の無線中継機。
6. 第１のアンテナ取付用支柱及び第２のアンテナ取付用支柱は、取り付けているアンテナに代えて、受信電力測定用装置を取付け可能であることを特徴とする請求項４に記載の無線中継機。
   

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