JP2010199784A - ダイバーシチ通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】集中基地局における受信系統の数を削減し、装置構成の簡易化および低コスト化を実現し、さらに高い通信品質を得る。
【解決手段】端末局と無線回線を介して接続される複数の遠隔基地局と、複数の遠隔基地局とそれぞれ光伝送路を介して接続される集中基地局とを備え、集中基地局で複数の遠隔基地局を介して伝送された端末局の送信信号をダイバーシチ合成して受信するダイバーシチ通信装置において、集中基地局は、複数の遠隔基地局から光伝送路を介して伝送された複数系統の光信号を１系統の光信号に検波前合成する受信用光カプラを備え、この１系統の光信号を電気信号に変換して復調処理を行う構成であり、複数の遠隔基地局から集中基地局に接続される上りリンクの光伝送路は、それぞれの光伝送路を介して伝送された同一端末局の送信信号に対応する光信号の検波前合成が可能な程度に遅延時間が調整された構成である。
【選択図】図１

Description

本発明は、集中基地局と互いに異なる位置に配置された複数の遠隔基地局とを光伝送路で接続し、各遠隔基地局が端末局から同一時刻、同一周波数で送信された信号（例えばＴＤＭＡ信号、ＯＦＤＭＡ信号）を集中基地局に転送し、集中基地局で各遠隔基地局からの信号をダイバーシチ合成受信するダイバーシチ通信装置に関する。

近年の無線通信では、利用可能な周波数の逼迫に伴い、より少ない周波数資源で効率的に通信を行う必要がある。一般に、通信可能な領域を面的に拡大するには、図７に示すように領域を区切り、領域ごとに基地局を配置し、各領域に互いに異なる周波数を割り当てることにより、互いに干渉の生じない通信を可能にする方法がある。この例では、各領域を六角形とし、中心の領域で周波数Ｆ１を用い、その周囲の領域では干渉を回避するために周波数Ｆ２〜Ｆ７を用いるために、合計で７種類の周波数が必要になる。しかし、実際の周波数資源は有限であるため、このような面的展開が必ずしも可能であるとは限らない。さらに、端末局が図７の各領域間を移動しても通信を維持するためには、端末局が通信する基地局を変更するハンドオーバ処理が発生し、システム構成が複雑になる。

そこで、単一の周波数で通信可能な領域を面的に拡大するＳＦＮ(Single Frequency Network)が提案されている。ＳＮＦは、図８に示すように、各領域に単一の周波数Ｆ１を用いる遠隔基地局を配置し、光伝送路を介して各遠隔基地局を集中基地局に接続する構成である。本構成において、基地局から端末局へ信号を送信する下りリンクでは、集中基地局からの信号が各遠隔基地局に伝送され、各遠隔基地局から同時に送信されて端末局に到達する。端末局から基地局へ信号を送信する上りリンクでは、端末局から送信された信号が各遠隔基地局に受信され、さらに集中基地局に到達し、集中基地局でダイバーシチ合成される。この結果、単一の周波数を用いて通信可能な領域を面的に拡大することができる。また、遠隔基地局は、上りと下りの各信号を中継するだけの簡易な構成であるので、ＳＦＮは全体の装置コストを低減することができる。さらに、集中基地局では端末局が領域を移動しても、移動を認識せずに通信を維持することができるので、ハンドオーバ処理が不要になる。

図９は、ＳＦＮを実現する従来のダイバーシチ通信装置の構成例を示す。
図において、集中基地局１０と遠隔基地局４０ａ，４０ｂ，４０ｃは、下りリンクの光伝送路３０ａ，３０ｂ，３０ｃおよび上りリンクの光伝送路３１ａ，３１ｂ，３１ｃを介して接続される。端末局６０ａ，６０ｂは、遠隔基地局４０ａ，４０ｂ，４０ｃに接続され、さらに集中基地局１０に接続される。

まず、下りリンクの信号について説明する。
集中基地局１０は、外部のネットワーク１００からのデータをネットワークインタフェース１１で受信し、変調器１２で無線信号に変換する。この無線信号と、制御部１３で生成される遠隔基地局制御用の制御信号が合成器１４で周波数多重される。なお、無線信号と制御信号は周波数が異なり、以下、無線信号周波数および制御信号周波数という。合成器１４で周波数多重された信号は、Ｅ／Ｏ変換器１５で光信号に変換され、送信用光カプラ１６で分配され、それぞれ光伝送路３０ａ，３０ｂ，３０ｃを介して遠隔基地局４０ａ，４０ｂ，４０ｃに到達する。

遠隔基地局４０ａ（遠隔基地局４０ｂ，４０ｃも同様）は、光伝送路３０ａから到達した光信号をＯ／Ｅ変換器４１で電気信号に変換する。この電気信号のうち、無線信号周波数の信号は送信用増幅器４２で増幅された後、スイッチ４３、アンテナ４４を介して無線信号として送信され、端末局６０ａ，６０ｂに受信される。また、制御信号周波数の信号は、スイッチ４３の送受信の切り替え制御を行う（図示せず）。

次に、上りリンクの信号について説明する。
端末局６０ａ，６０ｂの送信信号は、遠隔基地局４０ａ，４０ｂ，４０ｃに到達する。遠隔基地局４０ａ（遠隔基地局４０ｂ，４０ｃも同様）は、アンテナ４４で受信した信号をスイッチ４３を介して受信用増幅器４５ａに入力し、受信用増幅器４５で増幅された信号をＥ／Ｏ変換器４６で光信号に変換し、光伝送路３１ａを介して集中基地局１０に送出する。

集中基地局１０には、遠隔基地局４０ａからの光信号とともに、遠隔基地局４０ｂ，４０ｃからの光信号も到達する。これらの光信号は、それぞれＯ／Ｅ変換器１８ａ，１８ｂ，１８ｃで電気信号に変換され、それぞれ復調器１９ａ，１９ｂ，１９ｃで復調される。復調された各信号は、検波後合成器２４で検波後ダイバーシチ合成した後に符号判定器２０でバイナリデータに変換される。このバイナリデータは、ネットワークインタフェース１１を介して外部のネットワーク１００に送出される。

なお、検波後合成器２４では検波後ダイバーシチ合成法として、非特許文献１に記載されているレベルが高い信号を選択する選択合成や、位相を揃えて合成する等利得合成や、信号雑音比を最大にする最大比合成等が用いられる。

このような従来のダイバーシチ通信装置は、集中基地局１０において、遠隔基地局の数と同数の受信系統を用意する必要があるため、ＳＦＮを用いた場合であってもコスト削減効果が十分でない。また、特許文献１のように、電気信号に変換された複数の遠隔基地局からの信号を合成する方法も提案されているが、この場合でも遠隔基地局と同数のＯ／Ｅ変換器が必要になる。

特開平１１−２５２５１６号公報

斉藤洋一、ディジタル無線通信の変復調、電子情報通信学会、pp.189-193

図９のダイバーシチ通信装置は、集中基地局において遠隔基地局と同数の受信系統が必要となり、装置構成が大規模となり、装置コストが増加する問題があった。

本発明は、集中基地局における受信系統の数を削減し、装置構成の簡易化および低コスト化を実現し、さらに高い通信品質を得ることができるダイバーシチ通信装置を提供することを目的とする。

本発明は、端末局と無線回線を介して接続される複数の遠隔基地局と、複数の遠隔基地局とそれぞれ光伝送路を介して接続される１つの集中基地局とを備え、集中基地局から送信される下りリンクの光信号を複数の遠隔基地局で受信し、複数の遠隔基地局が光信号を無線信号に変換して端末局に送信し、端末局から送信される上りリンクの無線信号を複数の遠隔基地局で受信し、複数の遠隔基地局が無線信号を光信号に変換して集中基地局に送信し、集中基地局で複数の遠隔基地局を介して伝送された端末局の送信信号をダイバーシチ合成して受信する構成であるダイバーシチ通信装置において、集中基地局は、複数の遠隔基地局から光伝送路を介して伝送された複数系統の光信号を１系統の光信号に検波前合成する受信用光カプラを備え、この１系統の光信号を電気信号に変換して復調処理を行う構成であり、複数の遠隔基地局から集中基地局に接続される上りリンクの光伝送路は、それぞれの光伝送路を介して伝送された同一端末局の送信信号に対応する光信号の検波前合成が可能な程度に遅延時間が調整された構成である。

複数の遠隔基地局は、端末局から送信された上りリンクの無線信号を複数の受信系統で受信し、各受信系統の受信信号を周波数変換して周波数多重し、さらに光信号に変換して集中基地局に送信する構成であり、集中基地局は、１系統の光信号を変換した電気信号を周波数分離し、それぞれ遠隔基地局における周波数変換前の周波数に周波数変換して復調処理を行い、復調された複数の受信系統の受信信号を検波後ダイバーシチ合成する構成であってもよい。さらに、集中基地局に周波数変換に用いる発振器信号を発生する発振器を備え、当該発振器信号を下りリンクの光信号に重畳して複数の遠隔基地局に伝送し、複数の遠隔基地局で当該発振器信号を分離して各受信系統の受信信号の周波数変換に供する構成であってもよい。

集中基地局は、複数の遠隔基地局から光伝送路を介して伝送された光信号のうち、隣接しない遠隔基地局からの光信号をそれぞれ１系統の光信号に検波前合成する２以上の受信用光カプラを備え、各系統の光信号を電気信号に変換して復調処理を行い、各復調信号を検波後ダイバーシチ合成する構成であり、各受信用光カプラに接続される光伝送路について、同一端末局の送信信号に対応する光信号の検波前合成が可能な程度に遅延時間が調整された構成であってもよい。

遠隔基地局は、上りリンクの無線信号の受信レベルを検出し、当該受信レベルが所定値を超える場合には集中基地局に対する光信号送信を行い、当該受信レベルが所定値以下場合には集中基地局に対する光信号送信停止を行う制御手段を備えてもよい。

遠隔基地局と端末局は、ＯＦＤＭＡを用いて同一時刻に複数の端末局が異なるサブキャリアを用いて無線通信を行う構成であり、遠隔基地局は、集中基地局から下りリンクの光信号に重畳して伝送される制御信号に応じて、集中基地局に対する光信号送信または光信号送信停止を行う制御手段を備え、集中基地局は、通信準備段階のときに、複数の遠隔基地局に光信号送信を指示する制御信号を送信し、遠隔基地局ごとに送信された光信号を復調して端末局に対応するサブキャリアごとの受信レベルを検出し、通信段階のときに、当該受信レベルが所定値を超える遠隔基地局に対して光信号送信を指示し、当該受信レベルレベルが所定値以下の遠隔基地局に対して光信号送信停止を指示する制御信号を送信する構成であってもよい。

また、制御手段は、端末局から送信された上りリンクの無線信号を光信号に変換するＥ／Ｏ変換器の電源をオンオフする構成であってもよい。

本発明のダイバーシチ通信装置は、集中基地局で複数またはすべての遠隔基地局からの光信号を検波前合成し、検波前合成された光信号を電気信号に変換して復調する構成により、集中基地局の受信系統を遠隔基地局数より少ない数に集約することができる。これにより、装置構成の簡易化および低コスト化を実現することができる。

本発明のダイバーシチ通信装置は、複数の遠隔基地局でそれぞれ受信した各端末局の受信レベルに基づいて、遠隔基地局からの光信号送信または光信号送信停止を制御する。これにより、信号受信レベルが小さい遠隔基地局で生じる雑音成分が集中基地局に到達せず、十分な信号電力を有する遠隔基地局からの光信号のみを検波前合成することができるので、検波前合成によっても高い通信品質を確保することができる。さらに、検波後ダイバーシチ合成を組合せることにより、さらに高い通信品質を確保することができる。

本発明のダイバーシチ通信装置の実施例１の構成例を示す図である。 本発明のダイバーシチ通信装置の実施例２の構成例を示す図である。 本発明のダイバーシチ通信装置の実施例３の構成例を示す図である。 本発明のダイバーシチ通信装置の実施例４の構成例を示す図である。 本発明のダイバーシチ通信装置の実施例５の構成例を示す図である。 実施例５における上りリンクのサブキャリアごとの信号電力レベルの例を示す図である。 複数の周波数を用いた面的展開の例を示す図である。 ＳＦＮを用いた面的展開の例を示す図である。 ＳＦＮを実現する従来のダイバーシチ通信装置の構成例を示す図である。

図１は、本発明のダイバーシチ通信装置の実施例１の構成例を示す。
図において、集中基地局１０と遠隔基地局４０ａ，４０ｂ，４０ｃは、下りリンクの光伝送路３０ａ，３０ｂ，３０ｃおよび上りリンクの光伝送路３１ａ，３１ｂ，３１ｃを介して接続される。端末局６０ａ，６０ｂは、遠隔基地局４０ａ，４０ｂ，４０ｃを介して集中基地局１０に接続される。

集中基地局１０を構成するネットワークインタフェース１１、変調器１２、制御部１３、合成器１４、Ｅ／Ｏ変換器１５、送信用光カプラ１６、Ｏ／Ｅ変換器１８、復調器１９、符号判定器２０は、図９に示す従来の集中基地局１０と同じ機能を有する。遠隔基地局４０ａ（遠隔基地局４０ｂ，４０ｃも同様）を構成するＯ／Ｅ変換器４１、送信用増幅器４２、スイッチ４３、受信用増幅器４５、Ｅ／Ｏ変換器４６は、図９に示す従来の遠隔基地局４０ａと同じ機能を有する。

本実施例の特徴は、集中基地局１０に受信用光カプラ１７を備え、各遠隔基地局４０ａ，４０ｂ，４０ｃから光伝送路３１ａ，３１ｂ，３１ｃを介して伝送された光信号を検波前合成し、１系統の光信号としてＯ／Ｅ変換器１８に入力する構成にある。なお、光伝送路３１ａ，３１ｂ，３１ｃによる遅延時間は、受信用光カプラ１７で検波前合成される各光信号において、シンボル間干渉が生じない範囲でほぼ等しくなるように調整されている。

下りリンクの信号は従来構成と同様であり、集中基地局１０から光伝送路３０ａ，３０ｂ，３０ｃを介して伝送された光信号は、各遠隔基地局４０ａ，４０ｂ，４０ｃで無線信号に変換して送信され、端末局６０ａ，６０ｂが受信する。

次に、上りリンクの信号について説明する。
端末局６０ａ，６０ｂの送信信号は、従来構成と同様に、遠隔基地局４０ａ，４０ｂ，４０ｃで光信号に変換され、光伝送路３１ａ，３１ｂ，３１ｃを介して集中基地局１０まで伝送される。集中基地局１０は、遠隔基地局４０ａ，４０ｂ，４０ｃからの光信号を受信用光カプラ１７で検波前合成し、１系統の光信号としてＯ／Ｅ変換器１８に入力し、１系統の電気信号に変換して復調器１９に入力する。復調器１９で復調された信号は、符号判定器２０でバイナリデータに変換され、さらにネットワークインタフェース１１を介して外部のネットワーク１００に送出される。

実施例１の構成では、上りリンクの光伝送路３１ａ，３１ｂ，３１ｃの遅延時間がほぼ等しくなるように調整することにより、遠隔基地局４０ａ，４０ｂ，４０ｃを介して伝送された３系統の光信号は受信用光カプラ１７で検波前合成され、１系統の光信号として電気信号に変換して復調することができる。これにより、集中基地局１０における受信系統のＯ／Ｅ変換器１８および復調器１９を遠隔基地局の数にかかわらず１系統に集約でき、装置構成の簡易化および低コスト化を実現することができる。

図２は、本発明のダイバーシチ通信装置の実施例２の構成例を示す。
図において、集中基地局１０と遠隔基地局４０ａ，４０ｂ，４０ｃは、下りリンクの光伝送路３０ａ，３０ｂ，３０ｃおよび上りリンクの光伝送路３１ａ，３１ｂ，３１ｃを介して接続される。端末局６０ａ，６０ｂは、遠隔基地局４０ａ，４０ｂ，４０ｃを介して集中基地局１０に接続される。

集中基地局１０を構成するネットワークインタフェース１１、変調器１２、制御部１３、合成器１４、Ｅ／Ｏ変換器１５、送信用光カプラ１６、Ｏ／Ｅ変換器１８、復調器１９ａ，１９ｂ、検波後合成器２４、符号判定器２０は、図９に示す従来の集中基地局１０と同じ機能を有する。遠隔基地局４０ａ（遠隔基地局４０ｂ，４０ｃも同様）を構成するＯ／Ｅ変換器４１、送信用増幅器４２、スイッチ４３ａ、アンテナ４４ａ、受信用増幅器４５ａ、Ｅ／Ｏ変換器４６は、図９に示す従来の遠隔基地局４０ａと同じ機能を有する。

本実施例の特徴は、実施例１と同様に、集中基地局１０の受信用光カプラ１７で各遠隔基地局４０ａ，４０ｂ，４０ｃからの光信号を検波前合成し、１系統の光信号としてＯ／Ｅ変換器１８に入力する構成とともに、各遠隔基地局４０ａ，４０ｂ，４０ｃにそれぞれ複数の受信系統を配置し、集中基地局１０で複数の受信系統の信号を検波後ダイバーシチ合成する構成にある。そのために、集中基地局１０に発振器２１、フィルタ２２ａ，２２ｂ、ミキサ２３を備え、遠隔基地局４０ａ（遠隔基地局４０ｂ，４０ｃも同様）にアンテナ４４ｂ、スイッチ４３ｂ、受信用増幅器４５ｂ、フィルタ４７ａ，４７ｂ、ミキサ４８、合成器４９を備える。

まず、下りリンクの信号について説明する。
集中基地局１０では、合成器１４で変調器１２から出力される無線信号と、制御部１３から出力される制御信号と、発振器２１から出力される発振器信号とを周波数多重する。合成器１４で周波数多重された信号は、Ｅ／Ｏ変換器１５で光信号に変換され、送信用光カプラ１６で分配され、それぞれ光伝送路３０ａ，３０ｂ，３０ｃを介して遠隔基地局４０ａ，４０ｂ，４０ｃに到達する。

遠隔基地局４０ａ（遠隔基地局４０ｂ，４０ｃも同様）は、光伝送路３０ａから到達した光信号をＯ／Ｅ変換器４１で電気信号に変換し、この電気信号をフィルタ４７ａ，４７ｂに入力する。フィルタ４７ａ，４７ｂは、無線信号と発振器信号を周波数分離して出力する。なお、制御信号を周波数分離する手段は省略している。フィルタ４７ａを通過した無線信号は、送信用増幅器４２で増幅された後、スイッチ４３ａ、アンテナ４４ａを介して送信され、端末局６０ａ，６０ｂに受信される。

次に、上りリンクの信号について説明する。
端末局６０ａ，６０ｂの送信信号は、遠隔基地局４０ａ，４０ｂ，４０ｃに到達する。遠隔基地局４０ａ（遠隔基地局４０ｂ，４０ｃも同様）は、アンテナ４４ａ，４４ｂで受信した信号をそれぞれスイッチ４３ａ，４３ｂを介して受信用増幅器４５ａ，４５ｂに入力する。受信用増幅器４５ａで増幅された信号は合成器４９に入力する。受信用増幅器４５ｂで増幅された信号は、フィルタ４７ｂを通過した発振器信号とミキサ４８で乗算して合成器４９に入力する。合成器４９は、端末局６０ａ，６０ｂの送信信号と周波数変換された送信信号を周波数多重し、さらにＥ／Ｏ変換器１５で光信号に変換し、光伝送路３１ａを介して集中基地局１０に送出する。

集中基地局１０は、遠隔基地局４０ａ，４０ｂ，４０ｃからの光信号を受信用光カプラ１７で検波前合成し、１系統の光信号をＯ／Ｅ変換器１８に入力して１系統の電気信号に変換し、この電気信号を２分岐してフィルタ２２ａ，２２ｂに入力する。フィルタ２２ａ，２２ｂは、各遠隔基地局のアンテナ４４ａ，４４ｂに受信し、周波数多重された送信信号を分離して出力する。フィルタ２２ａを通過した送信信号は復調器１９ａに入力して復調され、検波後合成器２４に入力する。フィルタ２２ｂを通過した周波数変換された送信信号は、ミキサ２３で発振器２１から出力される発振器信号と乗算して元の周波数に戻され、復調器１９ｂに入力して復調され、検波後合成器２４に入力する。復調器１９ａ，１９ｂでそれぞれ復調された送信信号は、検波後合成器２４で検波後ダイバーシチ合成される。検波後合成器２４の出力信号は、符号判定器２０でバイナリデータに変換され、さらにネットワークインタフェース１１を介して外部のネットワーク１００に送出される。

実施例２の構成では、上りリンクの光伝送路３１ａ，３１ｂ，３１ｃの遅延時間がほぼ等しくなるように調整することにより、遠隔基地局４０ａ，４０ｂ，４０ｃを介して伝送された３系統の光信号は受信用光カプラ１７で検波前合成され、１系統の光信号として電気信号に変換する。さらに、上りリンクの送信信号は、遠隔基地局４０ａ，４０ｂ，４０ｃでそれぞれ複数の受信系統で受信され、かつ各受信系統の信号を周波数多重して集中基地局１０に伝送し、集中基地局１０で各受信系統の信号を周波数分離し、一方の受信系統の信号を元の周波数に変換してそれぞれ復調する。これにより、集中基地局１０における受信系統のＯ／Ｅ変換器１８および復調器１９を遠隔基地局の数にかかわらず１系統および２系統に集約でき、装置構成の簡易化および低コスト化を実現することができる。さらに、それぞれの復調信号を検波後ダイバーシチ合成することにより、上りリンクの通信品質を向上させることができる。

なお、集中基地局１０のミキサ２３と、遠隔基地局４０ａのミキサ４８は、発振器２１から出力される発振器信号を乗算する構成であるので、発振器２１の精度に起因した変動は相殺される。

図３は、本発明のダイバーシチ通信装置の実施例３の構成例を示す。
図において、集中基地局１０と遠隔基地局４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄは、下りリンクの光伝送路３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄおよび上りリンクの光伝送路３１ａ，３１ｂ，３１ｃ３１ｄを介して接続される。端末局６０ａ，６０ｂは、遠隔基地局４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄを介して集中基地局１０に接続される。

集中基地局１０を構成するネットワークインタフェース１１、変調器１２、制御部１３、合成器１４、Ｅ／Ｏ変換器１５、送信用光カプラ１６、Ｏ／Ｅ変換器１８ａ，１８ｂ、復調器１９ａ，１９ｂ、検波後合成器２４、符号判定器２０は、図９に示す従来の集中基地局１０と同じ機能を有する。遠隔基地局４０ａ（遠隔基地局４０ｂ，４０ｃ，４０ｄも同様）を構成するＯ／Ｅ変換器４１、送信用増幅器４２、スイッチ４３、アンテナ４４、受信用増幅器４５、Ｅ／Ｏ変換器４６は、図９に示す従来の遠隔基地局４０ａと同じ機能を有する。

本実施例の特徴は、集中基地局１０に遠隔基地局数未満の受信用光カプラ１７ａ，１７ｂを備え、各遠隔基地局４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄからの光信号のうち、受信用光カプラ１７ａ，１７ｂでそれぞれ隣接しない遠隔基地局からの光信号を検波前合成し、それぞれ別系統の光信号を電気信号に変換し、それぞれ復調後に検波後ダイバーシチ合成する構成にある。なお、ここでは受信用光カプラ１７ａに収容される光伝送路３１ａと光伝送路３１ｃの遅延時間、受信用光カプラ１７ｂに収容される光伝送路３１ｂと光伝送路３１ｄの遅延時間は、それぞれ検波前合成される各光信号において、シンボル間干渉が生じない範囲でほぼ等しくなるように調整されているものとする。

下りリンクの信号は実施例１と同様であり、集中基地局１０から光伝送路３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄを介して伝送された光信号は、各遠隔基地局４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄで無線信号に変換して送信され、端末局６０ａ，６０ｂが受信する。

次に、上りリンクの信号について説明する。
端末局６０ａ，６０ｂの送信信号は、実施例１と同様に、遠隔基地局４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄで光信号に変換され、光伝送路３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄを介して集中基地局１０まで伝送される。集中基地局１０は、遠隔基地局４０ａ，４０ｃからの光信号を受信用光カプラ１７ａで検波前合成し、遠隔基地局４０ｂ，４０ｄからの光信号を受信用光カプラ１７ｂで検波前合成し、それぞれ１系統の光信号としてＯ／Ｅ変換器１８ａ，１８ｂに入力し、それぞれ１系統の電気信号に変換して復調器１９ａ，１９ｂに入力する。復調器１９ａ，１９ｂでそれぞれ復調された送信信号は、検波後合成器２４で検波後ダイバーシチ合成される。検波後合成器２４の出力信号は、符号判定器２０でバイナリデータに変換され、さらにネットワークインタフェース１１を介して外部のネットワーク１００に送出される。

実施例３の構成では、上りリンクの光伝送路３１ａ，３１ｃの遅延時間、光伝送路３１ｂ，３１ｄの遅延時間がそれぞれほぼ等しくなるように調整することにより、遠隔基地局４０ａ，４０ｃを介して伝送された２系統の光信号は受信用光カプラ１７ａで検波前合成され、遠隔基地局４０ｂ，４０ｄを介して伝送された２系統の光信号は受信用光カプラ１７ｂで検波前合成され、それぞれ１系統の光信号として電気信号に変換して復調する。これにより、集中基地局１０における受信系統のＯ／Ｅ変換器１８および復調器１９を遠隔基地局の数未満に集約でき、装置構成の簡易化および低コスト化を実現することができる。さらに、それぞれの復調信号を検波後ダイバーシチ合成することにより、通信品質を向上させることができる。

なお、実施例１の構成では、例えば遠隔基地局４０ａ，４０ｂの中間に端末局６０ａが存在する場合、遠隔基地局４０ａ，４０ｂから集中基地局１０に伝送された光信号が受信用光カプラ１７で検波前合成する際に相殺され、端末局６０ａの送信信号を復元できなくなる可能性があった。実施例３の構成では、隣接する遠隔基地局からの光信号が異なる受信用光カプラに入力される。すなわち、各受信用光カプラでは、隣接しない複数の遠隔基地局からの光信号を検波前合成することになるので、端末局が隣接する遠隔基地局の中間位置にあっても信号は相殺されず、上りリンクの送信信号の伝送が可能になる。また、仮に隣接しない複数の遠隔基地局（４０ａ，４０ｃ）からの光信号が検波前合成する際に相殺される状況でも、その間にある遠隔基地局（４０ｂ）からの光信号が他方の受信用光カプラに入力されるので、検波後ダイバーシチ合成によって上りリンクの送信信号の通信品質を確保することができる。

ところで、実施例１〜３の集中基地局１０の受信用光カプラ１７の検波前合成では、近傍に端末局が存在しない遠隔基地局、すなわち通信に関与しない遠隔基地局からの光信号も含めて合成するため、雑音が増大して通信品質が劣化する恐れがあった。

ここで、光信号の雑音について説明する。一般に光伝送では、Ｅ／Ｏ変換器（レーザダイオードなど）の光出力の揺らぎに起因するレーザノイズ、Ｏ／Ｅ変換器（フォトダイオードなど）で発生する検出電流の揺らぎに起因するショットノイズ、Ｏ／Ｅ変換器の後段の抵抗や増幅器に起因する熱雑音が付加される。一般に、Ｅ／Ｏ変換器から光伝送路を介してＯ／Ｅ変換器までに付加される雑音電力は、無線信号の受信用増幅器として用いられる低雑音増幅器で発生する雑音電力に比べて非常に大きい。このため、端末局から遠い遠隔基地局のＥ／Ｏ変換器の入力において、すでに雑音電力と比較して信号電力が小さい場合には、この遠隔基地局からは主に雑音が光信号として伝送される。集中基地局１０の受信用光カプラ１７では、このような雑音が主体の光信号と、十分な信号電力を有する遠隔基地局からの光信号を検波前合成することになり、本来の通信品質が劣化する。この課題を解決するための構成について以下に説明する。

図４は、本発明のダイバーシチ通信装置の実施例４の構成例を示す。
本実施例の特徴は、図１に示す実施例１の構成において、遠隔基地局４０ａ（遠隔基地局４０ｂ，４０ｃも同様）の受信用増幅器４５から出力される信号電力レベルに応じて、Ｅ／Ｏ変換器４６の電源投入動作を制御する制御部５０を備えたところにある。その他の構成は、実施例１と同様である。

下りリンクの信号は実施例１と同様であるので、上りリンクの信号について説明する。 端末局６０ａ，６０ｂの送信信号は、遠隔基地局４０ａ，４０ｂ，４０ｃに到達する。遠隔基地局４０ａ（遠隔基地局４０ｂ，４０ｃも同様）は、アンテナ４４で受信した信号をスイッチ４３を介して受信用増幅器４５に入力し、受信用増幅器４５で増幅された信号をＥ／Ｏ変換器４６で光信号に変換し、光伝送路３１ａを介して集中基地局１０に送出する。ここで、制御部５０は、受信用増幅器４５の出力信号を検波し、その信号電力レベルを検出する。さらに、制御部５０は、Ｅ／Ｏ変換器４６の雑音電力レベル（既定値）と受信用増幅器４５の信号電力レベルを比較し、信号伝送に必要な信号電力レベルが得られている場合にＥ／Ｏ変換器４６の電源投入を行う。

すなわち、遠隔基地局４０ａの近傍に端末局６０ａがあって十分な信号電力レベルであれば、Ｅ／Ｏ変換器４６で光信号に変換し、光伝送路３１ａを介して集中基地局１０に送出する。一方、遠隔基地局４０ａの遠方に端末局６０ａがあって信号電力レベルが小さく、相対的に雑音電力レベルが大きい場合には、Ｅ／Ｏ変換器４６は動作せず光信号は送出されない。これにより、通信に関与しない遠隔基地局で生じる雑音成分が集中基地局１０に到達せず、十分な信号電力を有する遠隔基地局からの光信号のみを検波前合成することになるので、高い通信品質を確保することができる。

なお、実施例４の構成は、実施例２および実施例３の構成にも同様に適用することができる。

図５は、本発明のダイバーシチ通信装置の実施例５の構成例を示す。
本実施例の特徴は、図４に示す実施例４の構成において、集中基地局１０の制御部１３で各遠隔基地局４０ａ，４０ｂ，４０ｃにおける端末局ごとの受信レベルを把握し、各遠隔基地局４０ａ，４０ｂ，４０ｃのＥ／Ｏ変換器４６の電源投入動作を制御する制御信号を生成し、各遠隔基地局４０ａ，４０ｂ，４０ｃの制御部５０が当該制御信号を抽出し、それぞれのＥ／Ｏ変換器４６の電源投入動作を制御するところにある。

本実施例では、同一時刻に複数の端末局が異なるサブキャリアを用いて通信を行うＯＦＤＭＡ(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) を用いるものとする。

下りリンクの信号は実施例１と同様であるので、上りリンクの信号について説明する。端末局６０ａは、図６(a) に示すように２本のサブキャリアを用いて信号を送信している。端末局６０ｂは、図６(b) に示すように、端末局６０ａとは異なる２本のサブキャリアを用いて信号を送信している。

まず、通信準備段階では、集中基地局１０の制御部１３は、各遠隔基地局４０ａ，４０ｂ，４０ｃのＥ／Ｏ変換器４６の電源を例えば順番に投入する制御信号を送信し、遠隔基地局ごとに各端末局６０ａ，６０ｂからの受信レベルを把握する。図６(c) は、遠隔基地局４０ａのＥ／Ｏ変換器４６の電源のみを投入した場合の受信レベルを示し、端末局６０ａからの信号電力レベルが十分に得られている状態を示す。図６(d) は、遠隔基地局４０ｂのＥ／Ｏ変換器４６の電源のみを投入した場合の受信レベルを示し、端末局６０ｂからの信号電力レベルが十分に得られている状態を示す。図６(e) は、遠隔基地局４０ｃのＥ／Ｏ変換器４６の電源のみを投入した場合の受信レベルを示し、端末局６０ａ，６０ｂのいずれの信号電力レベルも十分でなく、雑音電力レベルが高くなる状態を示す。以上の状態から、集中基地局１０の制御部１３では、遠隔基地局４０ａの近傍に端末局６０ａがあり、遠隔基地局４０ｂの近傍に端末局６０ｂがあるものと推定できる。

次に通信段階では、集中基地局１０の制御部１３は、遠隔基地局４０ａ，４０ｂのＥ／Ｏ変換器４６の電源を投入する制御信号を送信し、遠隔基地局の４０ｃのＥ／Ｏ変換器４６の電源を断とする制御信号を送信する。これにより、端末局６０ａ，６０ｂの送信信号は、遠隔基地局４０ａ，４０ｂを介して集中基地局１０に到達し、受信用光カプラ１７で検波前合成して電気信号に変換すると、図６(f) のように端末局６０ａ，６０ｂの送信信号を高い受信レベルで得ることができ、かつ雑音の重畳を抑圧することができる。

これにより、集中基地局１０における受信系統のＯ／Ｅ変換器１８および復調器１９を遠隔基地局の数にかかわらず１系統に集約でき、装置構成の簡易化および低コスト化を実現することができる。さらに、雑音が主体となる遠隔基地局からの送信を停止することにより、集中基地局１０で検波前合成しても通信品質の劣化を回避することができる。

なお、実施例５の構成は、実施例２および実施例３の構成にも同様に適用することができる。
また、本発明のダイバーシチ通信装置では、ＯＦＤＭＡを用いて端末局６０ａ，６０ｂの多重、すなわちユーザ多重を行ってもよい。

本発明のダイバーシチ通信装置は、集中基地局の受信系統を遠隔基地局数より少ない数に集約することができ、装置構成の簡易化および低コスト化を実現することができる。

本発明のダイバーシチ通信装置は、十分な信号電力を有する遠隔基地局からの光信号のみを検波前合成することができるので、検波前合成によっても高い通信品質を確保することができる。さらに、検波後ダイバーシチ合成を組合せることにより、さらに高い通信品質を確保することができる。

１０ 集中基地局
１１ ネットワークインタフェース
１２ 変調器
１３ 制御部
１４ 合成器
１５ Ｅ／Ｏ変換器
１６ 送信用光カプラ
１７ 受信用光カプラ
１８ Ｏ／Ｅ変換器
１９ 復調器
２０ 符号判定器
２１ 発振器
２２ フィルタ
２３ ミキサ
２４ 検波後合成器
３０ 下りリンクの光伝送路
３１ 上りリンクの光伝送路
４０ 遠隔基地局
４１ Ｏ／Ｅ変換器
４２ 送信用増幅器
４３ スイッチ
４４ アンテナ
４５ 受信用増幅器
４６ Ｅ／Ｏ変換器
４７ フィルタ
４８ ミキサ
４９ 合成器
５０ 制御部
６０ 端末局
１００ ネットワーク

Claims (7)

1. 端末局と無線回線を介して接続される複数の遠隔基地局と、
   前記複数の遠隔基地局とそれぞれ光伝送路を介して接続される１つの集中基地局とを備え、
   前記集中基地局から送信される下りリンクの光信号を前記複数の遠隔基地局で受信し、前記複数の遠隔基地局が光信号を無線信号に変換して前記端末局に送信し、前記端末局から送信される上りリンクの無線信号を前記複数の遠隔基地局で受信し、前記複数の遠隔基地局が無線信号を光信号に変換して前記集中基地局に送信し、前記集中基地局で前記複数の遠隔基地局を介して伝送された前記端末局の送信信号をダイバーシチ合成して受信する構成であるダイバーシチ通信装置において、
   前記集中基地局は、前記複数の遠隔基地局から前記光伝送路を介して伝送された複数系統の光信号を１系統の光信号に検波前合成する受信用光カプラを備え、この１系統の光信号を電気信号に変換して復調処理を行う構成であり、
   前記複数の遠隔基地局から前記集中基地局に接続される上りリンクの光伝送路は、それぞれの光伝送路を介して伝送された同一端末局の送信信号に対応する光信号の検波前合成が可能な程度に遅延時間が調整された構成である
   ことを特徴とするダイバーシチ通信装置。
2. 請求項１に記載のダイバーシチ通信装置において、
   前記複数の遠隔基地局は、前記端末局から送信された上りリンクの無線信号を複数の受信系統で受信し、各受信系統の受信信号を周波数変換して周波数多重し、さらに光信号に変換して前記集中基地局に送信する構成であり、
   前記集中基地局は、前記１系統の光信号を変換した電気信号を周波数分離し、それぞれ前記遠隔基地局における周波数変換前の周波数に周波数変換して復調処理を行い、復調された前記複数の受信系統の受信信号を検波後ダイバーシチ合成する構成である
   ことを特徴とするダイバーシチ通信装置。
3. 請求項２に記載のダイバーシチ通信装置において、
   前記集中基地局に前記周波数変換に用いる発振器信号を発生する発振器を備え、当該発振器信号を前記下りリンクの光信号に重畳して前記複数の遠隔基地局に伝送し、前記複数の遠隔基地局で当該発振器信号を分離して前記各受信系統の受信信号の周波数変換に供する構成である
   ことを特徴とするダイバーシチ通信装置。
4. 請求項１に記載のダイバーシチ通信装置において、
   前記集中基地局は、前記複数の遠隔基地局から前記光伝送路を介して伝送された光信号のうち、隣接しない前記遠隔基地局からの光信号をそれぞれ１系統の光信号に検波前合成する２以上の受信用光カプラを備え、各系統の光信号を電気信号に変換して復調処理を行い、各復調信号を検波後ダイバーシチ合成する構成であり、
   前記各受信用光カプラに接続される光伝送路について、同一端末局の送信信号に対応する光信号の検波前合成が可能な程度に遅延時間が調整された構成である
   ことを特徴とするダイバーシチ通信装置。
5. 請求項１に記載のダイバーシチ通信装置において、
   前記遠隔基地局は、前記上りリンクの無線信号の受信レベルを検出し、当該受信レベルが所定値を超える場合には前記集中基地局に対する光信号送信を行い、当該受信レベルが所定値以下場合には前記集中基地局に対する光信号送信停止を行う制御手段を備えた
   ことを特徴とするダイバーシチ通信装置。
6. 請求項１に記載のダイバーシチ通信装置において、
   前記遠隔基地局と前記端末局は、ＯＦＤＭＡ(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) を用いて同一時刻に前記複数の端末局が異なるサブキャリアを用いて無線通信を行う構成であり、
   前記遠隔基地局は、前記集中基地局から前記下りリンクの光信号に重畳して伝送される制御信号に応じて、前記集中基地局に対する光信号送信または光信号送信停止を行う制御手段を備え、
   前記集中基地局は、通信準備段階のときに、前記複数の遠隔基地局に光信号送信を指示する制御信号を送信し、前記遠隔基地局ごとに送信された光信号を復調して前記端末局に対応するサブキャリアごとの受信レベルを検出し、通信段階のときに、当該受信レベルが所定値を超える遠隔基地局に対して光信号送信を指示し、当該受信レベルレベルが所定値以下の遠隔基地局に対して光信号送信停止を指示する制御信号を送信する構成である
   ことを特徴とするダイバーシチ通信装置。
7. 請求項５または請求項６に記載のダイバーシチ通信装置において、
   前記制御手段は、前記端末局から送信された上りリンクの無線信号を光信号に変換するＥ／Ｏ変換器の電源をオンオフする構成である
   ことを特徴とするダイバーシチ通信装置。

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