JP2007060311A - Ｒｏｆシステムの無線装置および周波数変換方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 光ファイバケーブルでの減衰の影響を軽減して信号品質の良い電波を送受信できるＲＯＦシステムの無線装置を提供する。
【解決手段】 基地局に接続される中継処理部１から光ファイバケーブル４を介して伝送される局部発振用の基準信号を、ＲＦ処理部２では、再生出力専用のＰＬＬ２５を用いて再生出力した所要のＣ／Ｎを満たす基準信号を、中継処理部１およびアンテナユニット３との間で送受信されるフォワード、リバースリンクの信号の周波数変換を行うコンバータ２６へのＰＬＬ Ｌｏへ出力する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、携帯電話基地局に接続されるＲＯＦ（Ｒａｄｉｏ ｏｎ Ｆｉｂｅｒ）システムの無線装置および周波数変換方法に関する。

携帯電話システムでは、不感地帯対策などの為に基地局と、アンテナを備えたミニ基地局として動作する無線装置との間を光ファイバケーブルで接続し、アンテナで送受信する電波の信号を光信号で伝送するＲＯＦシステムが導入されている。この様なＲＯＦシステムでは、アンテナから送受信する電波の周波数と、光信号に変換されて伝送されるＩＦ信号の周波数との間の周波数変換を行う局部発振器（以下、ＬＯと称する。）の基準信号が基地局からアンテナ側の無線装置へ同じく光信号に変換されて送信される。

無線装置では、その光信号を電気信号に復調した基準信号から所定の周波数を出力するＰＬＬを用いたＬＯが組み込まれている（例えば、特許文献１に引用。）。しかし、光ファイバケーブル長が長くなり減衰が増える場合には、無線装置で受信する基準信号のＣ／Ｎが劣化し、ＰＬＬを用いたＬＯであっても、例えば、局部発振信号の周波数精度が劣化し、無線装置でアンテナから出力する電波が所定の品質が得られなくなる問題が有り、更にはマルチセクタ対応の無線装置では、各セクタの電波品質を揃えるためのＬＯの調整が複雑になる問題があった。
特開２００３−１６３６３４号公報 （第６頁、第３図）

従来のＲＯＦシステムの無線装置では、光ファイバケーブル長が長くなり減衰が増える場合には、局部発振信号の品質が劣化してアンテナから送受信する電波の品質が劣化する問題が有った。

本発明は上記問題を解決するためになされたもので、光ファイバケーブルでの減衰の影響を軽減して信号品質の良い電波を送受信できるＲＯＦシステムの無線装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のＲＯＦシステムの無線装置は、基地局とアンテナとの間を光ファイバケーブルで接続して前記アンテナが送受信する電波のフォワードリンク及びリバースリンクの信号を光信号に変換して伝送するＲＯＦシステムの無線装置において、前記基地局と前記光ファイバケーブルとの間に設置され、前記基地局との間で入出力する前記電波の周波数を前記光信号で伝送される所定のＩＦ周波数のＩＦ信号に変換する周波数変換手段と、前記周波数変換手段へ局部発振信号用の基準信号を供給する基準信号発振器と、前記フォワードリンクのＩＦ信号と前記基準信号とを周波数多重した多重信号を出力する多重手段と、前記多重信号をＥ／Ｏ変換して前記光ファイバケーブルへ向けて出力するＥ／Ｏ手段と、前記光ファイバからの前記リバースリンクのＩＦ信号の光信号をＯ／Ｅ変換して前記光ファイバケーブルへ向けて出力するＯ／Ｅ手段とを備える中継処理部と、前記アンテナと前記光ファイバケーブルとの間に設置され、前記リバースリンクのＩＦ信号をＥ／Ｏ変換して前記光ファイバケーブルへ向けて出力するＥ／Ｏ手段と、前記光ファイバケーブルを介して受信する前記多重信号の光信号をＯ／Ｅ変換して出力するＯ／Ｅ手段と、前記受信およびＯ／Ｅ変換された前記多重信号が入力され前記フォワードリンクのＩＦ信号と、前記基準信号とに分離して出力する分離手段と、前記分離された前記基準信号が入力され、その入力された前記基準信号を所定のＣ／Ｎの第２の基準信号にして第２の周波数変換手段へ再生出力する第１のＰＬＬ回路と、内蔵する第２のＰＬＬを用いて前記入力される第２の基準信号から第２の局部発振信号を生成することにより、前記フォワードリンクと前記リバースリンクのＩＦ信号を前記アンテナと入出力する前記電波の周波数に変換する第２の周波数変換手段とを備えるＲＦ処理部とを具備することを特徴とする。

また本発明のＲＯＦシステムの無線装置の周波数変換方法は、基地局とアンテナとの間を光ファイバケーブルで接続し、前記基地局と前記光ファイバケーブルとの間に設置される中継処理部と、前記アンテナと前記光ファイバケーブルとの間に設置されるＲＦ処理部により前記アンテナが送受信するフォワードリンク及びリバースリンクの電波を光信号に変換して伝送するＲＯＦシステムの無線装置の周波数変換方法において、前記中継処理部は、基準信号発振器と、周波数変換手段と、多重手段と、Ｅ／Ｏ手段と、Ｏ／Ｅ手段とを備え前記基準信号発振器は、前記周波数変換手段の局部発振信号用の基準信号を前記周波数変換手段へ出力し、前記Ｏ／Ｅ手段は、前記光ファイバケーブルからの前記リバースリンクのＩＦ信号の光信号をＯ／Ｅ変換して前記周波数変換手段へ出力し、前記周波数変換手段は、前記基地局から入力される所定の周波数のフォワードリンクの電波をフォワードリンク所定のＩＦ周波数のＩＦ信号に変換して前記多重手段へ出力すると共にリバースリンク所定のＩＦ周波数のＩＦ信号を前記基地局へ所定のリバースリンクの周波数の電波に変換して出力し、前記多重手段は、前記フォワードリンクのＩＦ信号と前記基準信号とを周波数多重した多重信号を前記Ｅ／Ｏ手段へ出力し、前記Ｅ／Ｏ手段は、前記出力された前記多重信号をＥ／Ｏ変換した多重信号の光信号を前記光ファイバケーブルへ向けて出力し、前記ＲＦ中継装置は、第２のＥ／Ｏ手段と、第２のＯ／Ｅ手段と、分離手段と、第１のＰＬＬ回路と前記周波数変換する第２の周波数変換手段とを備え、前記第２のＯ／Ｅ手段は、前記光ファイバケーブルを介して入力される前記多重信号の光信号をＯ／Ｅ変換して前記分離手段へ出力し、前記分離手段は、入力された前記多重信号を前記フォワードリンクのＩＦ信号と前記基準信号とに分離して出力し、前記第１のＰＬＬ回路は、前記基準信号を受信して所定のＣ／Ｎの第２の基準信号を再生して前記第２の周波数変換手段へ出力し、前記第２の周波数変換手段は、入力された前記第２の基準信号から第２のＰＬＬ回路で生成した局部発振信号により前記アンテナからの前記リバースリンクの電波を前記リバースリンク所定の周波数のＩＦ信号に変換して前記第２のＥ／Ｏ手段へ出力すると共に、前記分離手段から入力された前記ＩＦ信号を前記フォワードリンク所定の周波数の電波に変換して前記アンテナ部へ向けて出力することを特徴とする。

本発明によれば、光ファイバケーブルでの減衰の影響を避けて高品質の電波を送受信するＲＯＦシステムの無線装置を提供することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

図１は、本発明の実施例に係るＲＯＦシステムの無線装置の機能構成を示すブロック図である。

図１においては、ＲＯＦシステムは、無線装置と光ファイバケーブルを備え、無線装置は、基地局へ接続され、基地局が本来アンテナから送受信する、電波信号をＩＦ（中間周波）信号に周波数変換する中継処理部１、光ファイバケーブル４で中継処理部１と接続され、中継処理部１との間で送受信するＩＦ信号を再び、アンテナユニット３との間で所定の電波信号周波数に変換するＲＦ処理部２、携帯電話端末との間で電波を送受信するアンテナユニット３とを備えている。

アンテナユニット３とＲＦ処理部２との間は、後述のＤＵＰ（デュプレクサ）３１を介して接続される場合と、ＲＦ処理部２とアンテナユニット３とは一体化されＤＵＰが省略される場合もある。

アンテナユニット３では、ＲＦ処理部２からＤＵＰ３１を介して入力されたフォワードリンクの信号はＬＰＡ３４を介して増幅後再びＤＵＰ３３を介してアンテナ３５から送信される。またリバースリンクの信号は、反対にアンテナ３５で受信後、ＤＵＰ３３を介してＬＮＡ３２に入力され、更にＤＵＰ３１を介してＲＦ処理部２へ出力される。

さて、ＲＯＦシステムは、図１に示されるように、例えば、３つのセクタに分けられてセクタ毎に割り当てられた周波数で電波を送受信する。

中継処理部１は、セクタ１〜セクタ３で送受信される電波の周波数変換処理を行う各コンバータ１１−１〜コンバータ１１−３、各コンバータ１１−１〜１１−３へ、局部発振用の原信号（以下、ＲＥＦ信号と称する。）を供給するＲＥＦ発振器１２、およびそのＲＥＦ信号の分配器（以下、ＤＩＶと称する。）１２１、各コンバータへ各ダウンリンクの信号を出力するＤＩＶ１３、各コンバータからの各フォワードリンクの信号を合成する合成器（以下、ＣＭＢと称する。）１４、合成されたフォワードリンクのＩＦ信号とＲＥＦ信号を多重するマルチプレクサ１５、ＷＤＭ１８を介して光信号と電気信号を変換するＯ／Ｅ１６、Ｅ／１７、及び光ファイバ４で伝送する光信号を光多重するＷＤＭ１８を備えている。

以下では、説明の頻雑を避けるため、必要の無い限り、図１に於けるセクタ１を代表として取り上げ、無線装置の構成、および動作を説明する。

コンバータ１１−１（以下、各セクタで共通な処理を説明する場合、コンバータ１１と省略する。）は、ＰＬＬ Ｌｏ＃１、ミキサ１１２、ミキサ１１３と、分配器１１１とを備えている。

ＰＬＬ Ｌｏ＃１には、ＲＥＦ発振器１２が出力する５０ＭＨｚのＲＥＦ信号がＤＩＶ１２１を介して入力され、１１０５ＭＨｚの局部発信信号を生成して出力するＬＯである。

分配器１１１は、ＰＬＬ Ｌｏ＃１の出力を２つのミキサへ分配出力する。ミキサ１１３は、分配器１１１を介して入力される局部発振信号と、ＲＦ処理部２からのＯ／Ｅ１６およびＤＩＶ１３を介して受信したリバースリンクの６７０ＭＨｚのＩＦ信号とを混合することにより、本来の電波の周波数１７７５ＭＨｚに変換して基地局へ向けて出力する。

ミキサ１１２は、同じく１１０５ＭＨｚの局部発振信号により基地局から受信する１８７０ＭＨｚの周波数のフォワードリンクの信号を７６５ＭＨｚの周波数のＩＦ信号に変換する。そして、ＩＦ信号は、ＣＭＢ１４へ出力される。

他のセクタに付いても各セクタの局部発振信号とＩＦ信号の周波数に対応するコンバータ１１により同様にＩＦ信号が生成され、ＣＭＢ１４に出力される。ＣＭＢ１４では、各セクタのＩＦ信号が合成され更にマルチプレクサ１５に出力される。

マルチプレクサ１５では、合成されたＩＦ信号と、ＲＥＦ発振器１２からの信号が入力され、これらのＩＦ信号とＲＥＦ信号とが周波数多重される。

周波数多重された信号はＥ／Ｏ１７へ出力され、更にＷＤＭ１８、光ファイバ４を介してＲＦ処理部２で受信される。

ＲＦ処理部２は、ＷＤＭ２１、ＷＤＭ２１を介して受信したフォワードリンクのＩＦ信号とＲＥＦ信号が多重された信号の光信号を電気信号に変換するＯ／Ｅ２２、リバースリンク信号のＩＦ信号が多重された信号を光信号に変換するＥ／Ｏ２３、Ｏ／Ｅ２２から出力された信号をＩＦ信号と５０ＭＨｚのＲＥＦ信号とに分離するディマルチプレクサ２４、ディマルチプレクサ２４から出力されたＲＥＦ信号を元に５０ＭＨｚの基準信号を再生出力するＰＬＬ２５とそのＤＩＶ２５１、各セクタに対応してＩＦ信号の周波数変換をするコンバータ２６−１〜コンバータ２６−３、フォワードリンクのＩＦ信号を各セクタに分離して各対応する各コンバータに出力するＤＩＶ２７、各コンバータからのＩＦ信号を合成するＣＭＢ２８を備えている。

コンバータ２６―１については、中継処理部１と同様にＰＬＬ Ｌｏ＃１、分配器２６１、ミキサ２６３、ミキサ２６４、およびＤＵＰ（デュプレクサ）２６２を備えている。

コンバータ２６−１については、中継処理部２のそれ対応するコンバータ１１−１に比べ、ＤＵＰ２６２が加わっていること、集半数変換関係が逆の関係になるものの、５０ＭＨｚの基準信号から１１０５ＭＨｚの局部発振周波数を生成して周波数変換処理をする動作は同じである。従って、動作は容易に類推出来るので詳細説明は省略する。

また、コンバータ２６−２、２６−３についての構成、動作等もコンバータ２６−１と同様である。

図２は、本発明の実施例に於けるＲＦ処理部２の基準信号処理に関わる機能構成の詳細ブロック図である。
また、図３は、従来のＲＯＦシステムに於けるＲＦ処理部２の基準信号処理に関わる機能構成の詳細ブロック図である。
図３は、セクタが１つで運用される場合を例にして従来の周波数変換の信号処理を示している。ディマルチプレクサ２４から出力されたＲＥＦ信号は、図２に示されるＰＬＬ２５が無く、ＬＰＦ２４１からそのままコンバータ２６−１へ出力される。

この方法では、コンバータ２６−１のＰＬＬ Ｌｏ＃１は、ＲＥＦ信号に対して１３０ｄＢｃ／Ｈｚ程度のＣ／Ｎが必要であるが、光ファイバケーブルでの損失が２０ｄＢの様に大きくなると、入力されるＲＥＦ信号は、１１５ｄＢｃ／Ｈｚ以下のＣ／Ｎになり携帯電話の通話品質に支障生じる場合がある。

光ファイバケーブルの損失は、距離が長くなるにつれ増加するがそれ以外にも、光ファイバケーブルの仕様が当初想定のものと揃っていない場合には接続損失も発生するなど敷設で大きな損失が発生する。この様な場合であっても、ＲＥＦ信号のＣ／Ｎの確保が必要であるが、コンバータ２６−１の局部発振用のＰＬＬ Ｌｏ＃１は、光ファイバ上の伝搬損失に対して１０ｄＢ程度の少ないマージンしかない。

また、マルチセクタで動作している場合には、ＲＦ処理部２のコンバータ２６の数が多くなり、損失に伴うＲＥＦ信号のＣ／Ｎの変化に対応して、それらのＰＬＬ Ｌｏ＃１〜＃３の調整を行う作業が増える問題があった。

再び、図２において、ディマルチプレクサ２４から出力されたＩＦ信号とＲＥＦ信号は、それぞれＨＰＦ（Ｈｉｇｈ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）２４２、ＬＰＦ（Ｌｏｗ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）２４１を介してミキサ２６４とＰＬＬ２５に入力される。

そしてＲＥＦ信号は、ＰＬＬ２５により５０ＭＨｚの基準信号に再生されてＤＩＶ２５１を介してコンバータ２６−１〜２６−３のＰＬＬ Ｌｏ＃１〜Ｌｏ＃３へ出力される。

図１において各コンバータ（例えば、２６−１）では、この基準信号は、ＰＬＬ Ｌｏ＃１により１１０５ＭＨｚの局部発振信号が生成される。そして、局部発振信号は、ミキサ２６４に入力されて７６５ＭＨｚのＩＦ信号を１８７０ＭＨｚのフォワードリンクの信号にアップコンバートする。アップコンバートされた信号は、セクタ１のアンテナ部３へ向けて出力される。

ＰＬＬ２５により再生出力された基準信号出力は、光ファイバケーブル上で生じた光伝搬損失が大きくなっても周波数精度などが安定している。従って、例えば、コンバータ２６のＰＬＬ Ｌｏ＃１が出力する局部発振信号も精度が良いので、基地局とアンテナとの間を中継された信号も高品質に周波数変換される。

図１又は、図２におけるＰＬＬ２５は、光ファイバケーブル伝送中に生じたＣ／Ｎ劣化を改善するために５０ＭＨｚのＲＥＦ信号対して数百Ｈｚ以下のループフィルタ帯域にすることによって、光ファイバケーブルで損失が２０ｄＢ以上生じても再生出力信号のＣ／Ｎを常に１３０ｄＢ以上に保つようにしている。

この再生出力された基準信号を用いて生成されるコンバータのＰＬＬの局部発振信号の周波数精度や安定度も高くなり、ＲＦ処理部のコンバータで周波数変換されるフォワード、及びリバースリンクの信号品質は、従来のように劣化することなく高く保たれる効果がある。

本発明の実施例によれば、光ファイバケーブルを介して伝送される局部発振用の基準信号を、再生出力専用のＰＬＬを用いて所要のＣ／Ｎを満たす基準信号として再生出力しているので、光ファイバケーブルでの減衰の影響を軽減して信号品質の良い電波を送受信できるＲＯＦシステムの無線装置を提供出来る。

本発明の実施例に係わるＲＯＦシステムの無線装置の機能構成を示すブロック図。 本発明の実施例に於けるＲＦ処理部の基準信号処理に関わる機能構成の詳細ブロック図。 従来のＲＯＦシステムに於けるＲＦ処理部の基準信号処理に関わる機能構成の詳細ブロック図。

符号の説明

１ 中継処理部
１１−２、１１―２、１１−３ コンバータ
１２ ＲＥＦ発振器
１１１、１２１、１３、２７、２５１、２６１ ＤＩＶ（分配器）
１１２、１１３、２６３、２６４ ミキサ
１４、２８ ＣＭＢ（合成器）
１５ マルチプレクサ
１６、２２ Ｏ／Ｅ（光電気変換器）
１７、２３ Ｅ／Ｏ（電気−光変換器）
１８、２１ ＷＤＭ
２ ＲＦ処理部
２５、Ｌｏ＃１〜Ｌｏ＃３ ＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ Ｌｏｃｋ Ｌｏｏｐ回路）
２６２、３１、３３ ＤＵＰ（Ｄｕｐｌｅｘｅｒ）
３ アンテナユニット
３２ ＬＮＡ
３４ ＬＰＡ
３５ アンテナ
４ 光ファイバケーブル

Claims (3)

1. 基地局とアンテナとの間を光ファイバケーブルで接続して前記アンテナが送受信する電波のフォワードリンク及びリバースリンクの信号を光信号に変換して伝送するＲＯＦシステムの無線装置において、
   前記基地局と前記光ファイバケーブルとの間に設置され、
   前記基地局との間で入出力する所定の周波数の前記電波を前記光信号で伝送される所定のＩＦ周波数のＩＦ信号に変換する周波数変換手段と、前記周波数変換手段へ局部発振信号用の基準信号を供給する基準信号発振器と、前記フォワードリンクのＩＦ信号と前記基準信号とを周波数多重した多重信号を出力する多重手段と、前記多重信号をＥ／Ｏ変換して前記光ファイバケーブルへ向けて出力するＥ／Ｏ手段と、前記光ファイバからの前記リバースリンクのＩＦ信号の光信号をＯ／Ｅ変換して前記光ファイバケーブルへ向けて出力するＯ／Ｅ手段とを備える中継処理部と、
   前記アンテナと前記光ファイバケーブルとの間に設置され、
   前記リバースリンクのＩＦ信号をＥ／Ｏ変換して前記光ファイバケーブルへ向けて出力するＥ／Ｏ手段と、前記光ファイバケーブルを介して受信する前記多重信号の光信号をＯ／Ｅ変換して出力するＯ／Ｅ手段と、前記受信およびＯ／Ｅ変換された前記多重信号が入力され前記フォワードリンクのＩＦ信号と前記基準信号とに分離して出力する分離手段と、前記分離された前記基準信号が入力され、その入力された前記基準信号を所定のＣ／Ｎの第２の基準信号にして第２の周波数変換手段へ再生出力する第１のＰＬＬ回路と、内蔵する第２のＰＬＬを用いて前記入力される第２の基準信号から第２の局部発振信号を生成することにより、前記フォワードリンクと前記リバースリンクのＩＦ信号を前記アンテナで入出力する前記所定の電波の周波数に変換する第２の周波数変換手段とを備えるＲＦ処理部とを
   具備することを特徴とするＲＯＦシステムの無線装置。
2. 前記アンテナが、マルチセクタアンテナである場合、
   前記フォワードリンク、及び前記リバースリンクは、各セクタに対応するそれぞれ所定の前記電波周波数、及びＩＦ周波数が設定され、
   それぞれ前記セクタ毎に対応する前記周波数変換部、および前記第２の周波数変換部が設けられる
   ことを特徴とする請求項１記載のＲＯＦシステムの無線装置。
3. 基地局とアンテナとの間が光ファイバケーブルで接続され、前記基地局と前記光ファイバケーブルとの間に設置される中継処理部と、前記アンテナと前記光ファイバケーブルとの間に設置されるＲＦ処理部により前記アンテナが送受信するフォワードリンク及びリバースリンクの電波を光信号に変換して伝送するＲＯＦシステムの無線装置の周波数変換方法において、
   前記中継処理部は、
   基準信号発振器と、周波数変換手段と、多重手段と、Ｅ／Ｏ手段と、Ｏ／Ｅ手段とを備え
   前記基準信号発振器は、前記周波数変換手段の局部発振信号用の基準信号を前記周波数変換手段へ出力し、前記Ｏ／Ｅ手段は、前記光ファイバケーブルからの前記リバースリンクのＩＦ信号の光信号をＯ／Ｅ変換して前記周波数変換手段へ出力し、前記周波数変換手段は、前記基地局から入力される所定の周波数のフォワードリンクの電波をフォワードリンク所定のＩＦ周波数のＩＦ信号に変換して前記多重手段へ出力すると共にリバースリンク所定のＩＦ周波数のＩＦ信号を前記基地局へ所定のリバースリンクの周波数の電波に変換して出力し、前記多重手段は、前記フォワードリンクのＩＦ信号と前記基準信号とを周波数多重した多重信号を前記Ｅ／Ｏ手段へ出力し、前記Ｅ／Ｏ手段は、前記出力された前記多重信号をＥ／Ｏ変換した多重信号の光信号を前記光ファイバケーブルへ向けて出力し、前記ＲＦ中継装置は、
   第２のＥ／Ｏ手段と、第２のＯ／Ｅ手段と、分離手段と、第１のＰＬＬ回路と前記周波数変換する第２の周波数変換手段とを備え、前記第２のＯ／Ｅ手段は、前記光ファイバケーブルを介して入力される前記多重信号の光信号をＯ／Ｅ変換して前記分離手段へ出力し、前記分離手段は、入力された前記多重信号を前記フォワードリンクのＩＦ信号と前記基準信号とに分離して出力し、前記第１のＰＬＬ回路は、前記基準信号を受信して所定のＣ／Ｎの第２の基準信号を再生して前記第２の周波数変換手段へ出力し、前記第２の周波数変換手段は、入力された前記第２の基準信号から第２のＰＬＬ回路で生成した局部発振信号により前記アンテナからの前記リバースリンクの電波を前記リバースリンク所定の周波数のＩＦ信号に変換して前記第２のＥ／Ｏ手段へ出力すると共に、前記分離手段から入力された前記ＩＦ信号を前記フォワードリンク所定の周波数の電波に変換して前記アンテナ部へ向けて出力する
   ことを特徴とするＲＯＦシステムの無線装置の周波数変換方法。

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