JP5871429B2 - 中継システム - Google Patents

Description

本発明は、中継システムに関するものである。

特許文献１には、光ファイバ伝送装置に関する技術が開示されている。この技術では、送信装置においてＲＦ信号をダウンコンバートによってＩＦ信号に変換し、Ａ／Ｄ変換によってデジタル信号にした後、光信号に変換して受信装置に向けて送信する。受信装置では、受信した光信号を電気信号に変換した後にＤ／Ａ変換してアナログ信号に変換し、アップコンバートによってＲＦ信号に復元する。

図１５は、特許文献１の動作を説明するための図である。送信装置では、図１５（Ａ）に示すように、破線で示すある帯域幅を持つＲＦ信号を、局発信号（実線で示す矢印の信号）によってダウンコンバートする。この結果、図１５（Ａ）に示すように、実線で示すある帯域幅を持つＩＦ信号が生成される。このようにしてダウンコンバートされた信号は、Ａ／Ｄ変換によりデジタル信号に変換された後、光信号に変換されて受信装置に送信される。

受信装置では、受信された光信号が電気信号に変換された後、Ｄ／Ａ変換によってアナログ信号に変換される。その結果、図１５（Ｂ）に示すように、破線で示すある帯域幅をもつＩＦ信号が生成される。このようなＩＦ信号は、図１５（Ｂ）に示すように、局発信号（実線で示す矢印の信号）によってアップコンバートされて元のＲＦ信号（実線で示すある帯域幅を持つ信号）が生成される。

特開平０８−３１６９０８号公報

ところで、このような伝送装置を、例えば、基地局と移動体端末との間における高周波信号の中継に用いる場合、基地局と移動体端末との間の上下回線で異なる周波数の高周波信号が使用されることがある。

図１６（Ａ）に示すように上下回線で周波数が異なるＲＦ信号（上り信号および下り信号）を周波数がＬＯの局発信号でダウンコンバートする場合、図１６（Ｂ）に示すように上り信号と下り信号とで、異なる周波数のＩＦ信号が得られる。

この場合、周波数が高い下り信号では、上り信号と比べて、Ａ／Ｄ変換器におけるサンプリングクロックのジッタによってＳＮＲ（Signal to Noise Ratio）が劣化するという問題点がある。すなわち、ジッタによるＳＮＲは以下の式によって表される。

ここで、ｆｉｎはＡ／Ｄ変換器に入力されるアナログ信号（ＩＦ信号）の周波数であり、Ｊｉｔｔｅｒ_{ｃｌｏｃｋ}はＡ／Ｄ変換器に供給される外部クロックのジッタの実効値であり、Ｊｉｔｔｅｒ_{ａｐｐｅｒｔｕｒｅ}はＡ／Ｄ変換器内部で発生するアパーチャジッタである。この式から、入力されるアナログ信号の周波数が大きくなるほど、クロックのジッタによるＳＮＲが劣化することが分かる。図１７は、周波数ｆｉｎに対するサンプリング時の振幅誤差を示す図である。この図に示すように、サンプリングクロックの時間的なジッタΔｔが存在する場合、周波数が高い場合には周波数が低い場合に比較して電圧の誤差ΔＶが大きくなる。したがって、図１６の例では、より周波数が高い下り信号のＳＮＲが、上り信号と比較して劣化してしまうという問題点がある。

そこで、本発明は、下り信号のジッタノイズが上り信号のジッタノイズよりも大きくなることを抑制することができる中継システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、下り信号の周波数が上り信号の周波数より大きい高周波信号を使用して通信を行う基地局と移動体端末の間で前記高周波信号の中継を行う中継システムであって、前記基地局との間で前記高周波信号を送受信する親局装置と、前記移動体端末との間で前記高周波信号を送受信する子局装置とを有する中継システムにおいて、前記親局装置は、前記基地局から受信した前記高周波信号をダウンコンバートしてデジタル信号化し、前記子局装置に伝送する親局側伝送手段と、前記子局装置から受信したデジタル信号をアナログ信号化してアップコンバートし、前記基地局へ前記高周波信号として送信する親局側送信手段と、を有し、前記子局装置は、前記親局装置から受信したデジタル信号をアナログ信号化してアップコンバートし、前記移動体端末に前記高周波信号として送信する子局側送信手段と、前記移動体端末から受信した前記高周波信号をダウンコンバートしてデジタル信号化し、前記親局装置に伝送する子局側伝送手段と、を有し、前記親局側伝送手段によってダウンコンバートされた信号と、前記子局側伝送手段によってダウンコンバートされた信号の周波数間隔は、これらがダウンコンバートされる前の信号の周波数間隔よりも狭くなるように設定され、且つ前記親局側伝送手段によってダウンコンバートされた信号の周波数を前記子局側伝送手段によってダウンコンバートされた信号の周波数に寄せるように設定されることを特徴とする。
このような構成によれば、下り信号のジッタノイズが上り信号のジッタノイズよりも大きくなることを抑制する中継システムを提供することが可能になる。

また、他の発明は、上記発明に加えて、前記親局側伝送手段によってダウンコンバートされた信号と、前記子局側伝送手段によってダウンコンバートされた信号はそれぞれ所定の周波数帯域を有し、これらの信号の周波数帯域の少なくとも一部が重複するように設定されることを特徴とする。
このような構成によれば、周波数帯域をより接近させることで、下り信号のジッタノイズが上り信号のジッタノイズよりも大きくなることを更に抑制することができる。

また、他の発明は、上記発明に加えて、前記親局側伝送手段によってダウンコンバートされた信号の周波数帯域は、前記子局側伝送手段によってダウンコンバートされた信号の周波数帯域よりも広く、前記子局側伝送手段によってダウンコンバートされた信号は、前記親局側伝送手段によってダウンコンバートされた信号の周波数帯域内に収まるように設定されていることを特徴とする。
このような構成によれば、周波数帯域を同じにすることにより、下り信号のジッタノイズが上り信号のジッタノイズよりも大きくなることを更に抑制することができるとともに、上りと下りで周波数特性が近い素子を使用することができるため、素子を共通化することで製造コストを低減できる。

また、他の発明は、上記発明に加えて、前記親局側伝送手段によってダウンコンバートされた信号の周波数帯域の下端と、前記子局側伝送手段によってダウンコンバートされた信号の周波数帯域の下端が略一致するように設定されることを特徴とする。
このような構成によれば、周波数帯域の下端が略一致することで、上りと下りで周波数特性が近い素子を使用することができるため、素子を共通化することで製造コストを低減できる。

また、他の発明は、上記発明に加えて、前記親局側伝送手段と前記子局側伝送手段は、周波数が異なる局発信号を用いてダウンコンバートを行うことを特徴とする。
このような構成によれば、局発信号の周波数を上り下り回線でそれぞれ任意に設定することで、ダウンコンバートされた信号が所望の周波数になるように設定することができる。

また、他の発明は、上記発明に加えて、前記親局側伝送手段と前記子局側伝送手段は、同じ周波数の局発信号であって、前記上り回線の信号と前記下り回線の信号の間の周波数の局発信号を用いてダウンコンバートを行うことを特徴とする。
このような構成によれば、単一の周波数の局発信号を使用することで、より単純な構成で上記発明を実現出来る。

また、他の発明は、上記発明に加えて、前記親局装置および前記子局装置におけるダウンコンバートまたはアップコンバートを行うための局発信号は、同一のクロック信号に基づいて生成されることを特徴とする。
このような構成によれば、クロック信号の発生部を共用することで、装置の構成を単純にすることができる。

また、他の発明は、上記発明に加えて、複数の前記子局装置を有し、前記親局装置は、前記複数の子局装置から受信したデジタル信号をアナログ信号化した後であって、アップコンバートする前に合成することを特徴とする。
このような構成によれば、アップコンバートのための構成を共用することができるので、装置の構成を単純にすることができる。

本発明によれば、下り信号のジッタノイズが上り信号のジッタノイズよりも大きくなることを抑制する中継システムを提供することが可能になる。

本発明の第１実施形態に係る中継システムの構成例を示す図である。 図１に示す親局装置の構成例を示す図である。 図１に示す子局装置の構成例を示す図である。 図１に示す第１実施形態の動作を説明するための図である。 本発明の第２実施形態に係る親局装置の構成例を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る子局装置の構成例を示す図である。 第２実施形態の動作を説明するための図である。 本発明の第３実施形態に係る中継システムの構成例を示す図である。 図８に示す親局装置の構成例を示す図である。 クロック信号を同期しない場合の親局装置の構成例である。 クロック信号を同期しない場合の子局装置の構成例である。 ダウンコンバート後の上下信号の関係を示す図である。 局発信号を減衰させるための構成例である。 図１３の動作を説明するための図である。 従来技術の構成を示す図である。 従来技術の構成を示す図である。 周波数によるジッタ雑音の発生の様子を示す図である。

次に、本発明の実施形態について説明する。

（Ａ）第１実施形態の構成の説明
図１は、本発明の第１実施形態に係る中継システムの構成例を示す図である。この図に示すように、中継システム１は、親局装置１０、光ファイバ３０，３１、および、子局装置２０を主要な構成要素としている。図１に示す第１実施形態は、中継システム１は移動体端末である携帯電話の基地局からの電波が届きにくい電波不感地帯に電波を供給するシステム（リピータシステム）として構成される。

ここで、親局装置１０は、図示しない基地局からの電波を受信可能な場所に配置され、基地局からの電波をアンテナ１１によって捕捉する。そして、親局装置１０は、受信信号（高周波信号）をダウンコンバートしてデジタル信号化した後、光信号に変換して光ファイバ３０を介して子局装置２０に伝送する。また、親局装置１０は、子局装置２０から光ファイバ３１を介して受信した光信号を電気信号に変換してアナログ信号に変換した後、アップコンバートして元の高周波信号に復元し、アンテナ１１を介して電波として基地局に向けて送信する。

なお、図１の例では、親局装置１０と基地局とは無線で情報を授受するようにしているが、これらが有線で情報を授受するようにしてもよい。

子局装置２０は、図示しない基地局からの電波が届きにくい電波不感地帯に配置され、親局装置１０から光ファイバ３０を介して伝送された光信号を受信する。そして、子局装置２０は、受信した光信号を電気信号に変換してアナログ信号に変換した後、アップコンバートして元の高周波信号に復元し、アンテナ２１を介して電波不感地帯に電波を送信する。また、子局装置２０は、図示しない携帯電話からの電波をアンテナ２１によって捕捉し、受信信号（高周波信号）をダウンコンバートしてデジタル化した後、光信号に変換して光ファイバ３１を介して親局装置１０に供給する。なお、第１実施形態では、子局装置２０が１台だけ存在する場合について説明し、複数存在する場合については図８を参照して後述する。

このような中継システム１を用いることにより、携帯電話を有するユーザが電波不感地帯に位置している場合であっても、携帯電話と基地局との間で、第１実施形態の中継システム１を介して電波の授受が可能になるので、通話または通信を実行することができる。

図２は、図１に示す親局装置１０の詳細な構成例を示す図である。図２に示すように、親局装置１０は、ミキサ１０１、ローパスフィルタ１０２、増幅部１０３、ＡＤＣ（Analog to Digital Converter）１０４、信号処理部１０５、光送信部１０８、クロック部１１０、ＰＬＬシンセサイザ（ＰＬＬＳＹＮ）１１２、発振部１１３、受信回路１３０、ミキサ１３１、および、バンドパスフィルタ１３２を有している。

ここで、ミキサ１０１は、アンテナ１１を介して供給される高周波信号（下り信号）と、発振部１１３から供給される局発信号とをミキシングし、中間周波数（ＩＦ）信号を出力する。

ローパスフィルタ１０２は、ミキサ１０１で生成された中間周波数信号を通過させ、それ以外の帯域成分を減衰させるフィルタである。増幅部１０３は、ローパスフィルタ１０２を通過した中間周波数信号を所定のゲインで増幅して出力する。ＡＤＣ１０４は、増幅部１０３によって増幅された中間周波数信号をクロック部１１０から供給されるクロック信号に同期してサンプリングし、デジタル信号に変換して出力する。

信号処理部１０５は、パラレルシリアル変換部（Ｐ／Ｓ）１０６、および、送信部（ＴＸＤ）１０７を有しており、例えば、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等によって構成され、ＡＤＣ１０４から出力されるデジタル信号に対してパラレルシリアル変換その他のエンコード処理を施して出力する。ここで、パラレルシリアル変換部１０６は、クロック部１１０から出力されるクロック信号に基づいて、ＡＤＣ１０４から出力されるパラレル信号をシリアル信号に変換して出力する。送信部１０７は、パラレルシリアル変換部１０６から供給されるシリアル信号を、例えば、８ｂ／１０ｂ変換してクロック信号を重畳して送信信号を生成した後、出力する。

光送信部１０８は、送信部１０７から供給される電気信号を対応する光信号に変換して光ファイバ３０に送出する。

クロック部１１０は、所定の周波数のクロック信号を生成してＡＤＣ１０４、パラレルシリアル変換部１０６、送信部１０７、および、ＰＬＬシンセサイザ１１２，１２０に供給する。なお、クロック部１１０からこれらに直接供給するのではなく、分配器によって分配した後に供給するようにしてもよい。あるいは、必要に応じて途中に逓倍器や分周器を設けても良い。

ＰＬＬシンセサイザ１１２は、クロック部１１０から供給されるクロック信号に基づいて発振部１１３から出力される局発信号が所定の周波数になるように制御する。発振部１１３は、ＰＬＬシンセサイザ１１２から供給される制御電圧に対応した周波数の正弦波信号を発生する電圧制御発振回路（ＶＣＯ：Voltage Control Oscillator）である。ＰＬＬシンセサイザ１２０および発振部１２１も同様の動作を行う。

受信回路１３０は、光受信部（ＲＸ）１２３、信号処理部１２４、ＤＡＣ（Digital to Analog Converter）１２７、ローパスフィルタ１２８、および、波形整形部（Cleaner）１２９を有している。

光受信部１２３は、光ファイバ３１を介して子局装置２０から伝送されてきた光信号を電気信号に変換して信号処理部１２４に供給する。信号処理部１２４は、受信部（ＲＸＤ）１２５およびシリアルパラレル変換部（Ｓ／Ｐ）１２６を有しており、例えば、ＦＰＧＡ等によって構成され、光受信部１２３から出力されるシリアル信号をパラレル信号に変換してＤＡＣ１２７に供給する。より詳細には、受信部１２５は、光受信部１２３から供給される電気信号からデジタル信号を抽出してシリアルパラレル変換部１２６に供給するとともに、クロック信号を抽出して波形整形部１２９に供給する。シリアルパラレル変換部１２６は、受信部１２５から供給されるシリアル信号をパラレル信号に変換し、ＤＡＣ１２７に供給する。波形整形部１２９は、受信部１２５によって抽出されたクロック信号の波形を整形して、シリアルパラレル変換部１２６およびＤＡＣ１２７に供給する。なお、波形整形部１２９は、場合によっては省略可能である。

ＤＡＣ１２７は、シリアルパラレル変換部１２６から供給されるデジタル信号をアナログ信号に変換して出力する。ローパスフィルタ１２８は、ＤＡＣ１２７から出力されるアナログ信号から高周波信号を抽出して出力する。

ミキサ１３１は、ローパスフィルタ１２８から出力される信号と、発振部１２１から出力される局発信号とをミキシングして出力する。バンドパスフィルタ１３２は、ミキサ１３１から出力される信号から、目的とする高周波信号以外の成分を減衰して出力する。

図３は図１に示す子局装置２０の構成例を示す図である。この図に示すように、子局装置２０は、光受信部（ＲＸ）２０１、信号処理部２０２、ＤＡＣ２０５、ミキサ２０６、バンドパスフィルタ２０７、波形整形部２０８、ＰＬＬシンセサイザ（ＰＬＬＳＹＮ）２０９，２２０、発振部２１０，２２１、ミキサ２２２、ローパスフィルタ２２３、増幅部２２４、ＡＤＣ２２５、信号処理部２２６、光送信部２２９、および、クロック部２３０を有している。

ここで、光受信部２０１は、親局装置１０から伝送された光信号を受信し、電気信号に変換して信号処理部２０２に供給する。信号処理部２０２は、受信部（ＲＸＤ）２０３およびシリアルパラレル変換部２０４を有し、光受信部２０１から出力された電気信号から所望の中間周波数信号を抽出してシリアルパラレル変換部２０４に供給するとともに、クロック信号を抽出して波形整形部２０８に供給する。シリアルパラレル変換部２０４は、受信部２０３から出力されたシリアル信号をパラレル信号に変換して出力する。ＤＡＣ２０５は、信号処理部２０２から供給されたパラレル信号をアナログ信号に変換して出力する。ミキサ２０６は、発振部２１０から出力される局発信号によってＤＡＣ２０５から出力される信号をアップコンバートして出力する。バンドパスフィルタ２０７は、アップコンバートされた信号からもとの高周波信号を抽出し、アンテナ２１を介して移動体端末に送信する。

波形整形部２０８は、受信部２０３によって抽出されたクロック信号の波形を整形して、シリアルパラレル変換部２０４、ＤＡＣ２０５、ＰＬＬシンセサイザ２０９，２２０に供給する。ＰＬＬシンセサイザ２０９は、波形整形部２０８から供給されるクロック信号に基づいて発振部２１０から出力される局発信号が所定の周波数になるように制御する。発振部２１０は、ＰＬＬシンセサイザ２０９から供給される制御電圧に対応した周波数の正弦波信号を発生する。

ミキサ２２２は、アンテナ２１を介して供給される高周波信号（上り信号）と、発振部２２１から供給される局発信号とをミキシングし、中間周波数（ＩＦ）信号を出力する。

ローパスフィルタ２２３は、ミキサ２２２で生成された中間周波数信号を通過させ、それ以外の帯域成分を減衰させる。増幅部２２４は、ローパスフィルタ２２３を通過した中間周波数信号を所定のゲインで増幅して出力する。ＡＤＣ２２５は、増幅部２２４によって増幅された中間周波数信号をクロック部２３０から供給されるクロック信号に同期してサンプリングし、デジタル信号に変換して出力する。

信号処理部２２６は、パラレルシリアル変換部２２７、および、送信部２２８を有しており、例えば、ＦＰＧＡによって構成され、ＡＤＣ２２５から出力されるデジタル信号に対してパラレルシリアル変換その他のエンコード処理を施して出力する。より詳細には、パラレルシリアル変換部２２７は、クロック部２３０から出力されるクロック信号に基づいて、ＡＤＣ２２５から出力されるパラレル信号をシリアル信号に変換して出力する。送信部２２８は、パラレルシリアル変換部２２７から供給されるシリアル信号を、例えば、８ｂ／１０ｂ変換してクロック信号を重畳して送信信号を生成した後、出力する。

光送信部２２９は、送信部２２８から供給される電気信号を対応する光信号に変換して光ファイバ３１に送出する。

（Ｂ）第１実施形態の動作の説明
つぎに、第１実施形態の動作について説明する。図示しない基地局から送信された下り方向の高周波信号は、親局装置１０のアンテナ１１によって捕捉され、ミキサ１０１に供給される。ミキサ１０１は、発振部１１３から供給される局発信号と高周波信号とをミキシングして出力する。図４に示すように、ミキサ１０１には高周波信号ＲＦ１（矩形形状の信号）と、局発信号Ｌｏ１（矢印形状の信号）とが入力され、これらの差の周波数ｄを下端の周波数ｄとする中間周波数信号ＩＦ１を得る。

ミキサ１０１から出力された中間周波数信号ＩＦ１は、ローパスフィルタ１０２に供給され、そこで、中間周波数信号ＩＦ１以外の周波数成分が減衰されて増幅部１０３に出力される。増幅部１０３では、ローパスフィルタ１０２から出力された中間周波数信号ＩＦ１が所定のゲインで増幅されて出力される。

ＡＤＣ１０４は、増幅部１０３から供給される中間周波数信号ＩＦ１を、クロック部１１０から供給されるクロック信号に同期してサンプリングして量子化し、デジタル信号に変換する。

信号処理部１０５のパラレルシリアル変換部１０６は、ＡＤＣ１０４から出力されたデジタル信号をクロック部１１０から供給されるクロック信号に基づいてシリアル信号に変換して送信部１０７に出力する。送信部１０７は、パラレルシリアル変換部１０６から供給されるシリアル信号を、例えば、８ｂ／１０ｂ変換してクロック信号を重畳した後に、光送信部１０８に出力する。

光送信部１０８は、送信部１０７から供給される電気信号を対応する光信号に変換し、光ファイバ３０を介して子局装置２０に送信する。

以上の動作により、アンテナ１１によって捕捉された基地局からの電波が、局発信号Ｌｏ１によってダウンコンバートされて中間周波数信号ＩＦ１とされた後にデジタル化される。そして、デジタル化された信号は、シリアル信号に変換されて光信号に変換され、光ファイバ３０に送出される。

親局装置１０から送信された光信号は、子局装置２０の光受信部２０１によって受信され、対応する電気信号に変換された後、信号処理部２０２に出力される。信号処理部２０２の受信部２０３は、光受信部２０１から供給される信号に含まれているクロック信号を抽出して波形整形部２０８に供給するとともに、デジタル信号をシリアルパラレル変換部２０４に供給する。シリアルパラレル変換部２０４は、受信部２０３から供給されるシリアル信号を、波形整形部２０８から供給されるクロック信号に基づいてパラレル信号に変換し、ＤＡＣ２０５に出力する。

ＤＡＣ２０５は、シリアルパラレル変換部２０４から出力されるデジタル信号を、波形整形部２０８から供給されるクロック信号に同期してアナログ信号に変換し、ミキサ２０６に供給する。ミキサ２０６は、発振部２１０から供給される局発信号と、ＤＡＣ２０５から供給される信号をミキシングして出力する。なお、局発信号は図４に示すＬｏ１であることから、ミキサ２０６からは図４に示す高周波信号ＲＦ１が出力される。ミキサ２０６から出力された高周波信号ＲＦ１は、バンドパスフィルタ２０７によって高周波信号以外の成分が減衰された後、アンテナ２１を介して電波として送信される。子局装置２０の通信エリア内に存在している携帯電話は、基地局から送信され、中継された電波を受信することができる。

一方、子局装置２０の通信エリア内に存在している携帯電話から送信された上り方向の高周波信号ＲＦ２は、図４に示すように下り方向の高周波信号よりも周波数が低く、また、周波数帯域が狭い、または帯域幅が同じ信号によって構成される。このような高周波信号ＲＦ２は、アンテナ２１によって捕捉され、ミキサ２２２に供給される。ミキサ２２２は、図４に示すように、高周波信号ＲＦ２と発振部２２１から供給される局発信号Ｌｏ２とをミキシングして出力する。この結果、高周波信号ＲＦ２と局発信号Ｌｏ２の差分の周波数ｄを下端の周波数とする中間周波数信号ＩＦ２を得る。

このような中間周波数信号ＩＦ２は、ローパスフィルタ２２３に供給され、中間周波数信号以外の成分が減衰されて出力される。増幅部２２４は中間周波数信号ＩＦ２を所定のゲインで増幅して出力する。ＡＤＣ２２５は、増幅部２２４から出力される中間周波数信号ＩＦ２を、クロック部２３０からのクロック信号に同期してサンプリングしてデジタル信号に変換して出力する。

パラレルシリアル変換部２２７は、ＡＤＣ２２５から出力されるパラレル信号をシリアル信号に変換して出力する。送信部２２８は、パラレルシリアル変換部２２７から出力されるシリアル信号を、例えば、８ｂ／１０ｂ変換してクロック信号を重畳した後に、光送信部２２９に出力する。

光送信部２２９は、送信部２２８から供給される電気信号を対応する光信号に変換し、光ファイバ３１を介して親局装置１０に送信する。

子局装置２０から送信された光信号は、親局装置１０の光受信部１２３によって受信され、対応する電気信号に変換された後、信号処理部１２４に出力される。信号処理部１２４の受信部１２５は、光受信部１２３から供給される信号に含まれているクロック信号を抽出して波形整形部１２９に供給するとともに、デジタル信号をシリアルパラレル変換部１２６に供給する。シリアルパラレル変換部１２６は、受信部１２５から供給されるデジタル信号を、波形整形部１２９から供給されるクロック信号に基づいてパラレル信号に変換し、ＤＡＣ１２７に出力する。

ＤＡＣ１２７は、シリアルパラレル変換部１２６から出力されるデジタル信号を、波形整形部１２９から供給されるクロック信号に同期してアナログ信号に変換し、ローパスフィルタ１２８を介してミキサ１３１に供給する。ミキサ１３１は、発振部１２１から供給される局発信号と、ローパスフィルタ１２８から供給される信号をミキシングして出力する。なお、局発信号は図４に示すＬｏ２であることから、ミキサ１３１からは図４に示す高周波信号ＲＦ２が出力される。ミキサ１３１から出力された高周波信号ＲＦ２は、アンテナ１１を介して基地局に送信される。

以上に説明したように、本発明の第１実施形態では、下り信号である高周波信号ＲＦ１に対しては周波数の差分がｄである局発信号Ｌｏ１を用いてダウンコンバートを行い、上り信号である高周波信号ＲＦ２に対しては周波数の差分がｄである局発信号Ｌｏ２を用いてダウンコンバートを行うようにした。このような構成によれば、ダウンコンバート後の中間周波数信号ＩＦ１，ＩＦ２の下端の周波数が略同じになる。このため、中間周波数信号ＩＦ１，ＩＦ２をＡＤＣ１０４，２２５でデジタル信号化した場合に含まれるジッタノイズが略同じとなることから、図１６に示す従来例のように、上り信号よりも下り信号のジッタノイズが大きくなることを防止できる。

また、中間周波数信号ＩＦ１の周波数を図１６に示す従来例に比較して低くすることにより、サンプリング周波数が高くないＡＤＣを使用することが可能となり、ＦＰＧＡの演算クロックを低減することができ、送信の伝送レート低減が出来るため、製造コストを低減することができる。

（Ｃ）第２実施形態の構成の説明
図５，６は第２実施形態の構成例を示す図である。なお、これらの図において、図３，４と対応する部分には同一の符号を付してその説明を省略する。ここで、図５に示す親局装置１０Ａでは、図２と比較すると、ＰＬＬシンセサイザ１２０と発振部１２１が除外され、発振部１１３の出力がミキサ１０１のみならず、ミキサ１３１にも入力されている。それ以外の構成は、図２の場合と同様である。また、図６に示す子局装置２０Ａでは、図３と比較すると、ＰＬＬシンセサイザ２２０と発振部２２１が除外され、発振部２１０の出力がミキサ２０６のみならず、ミキサ２２２にも入力されている。それ以外の構成は、図３の場合と同様である。

（Ｄ）第２実施形態の動作の説明
つぎに、図７を参照して、第２実施形態の動作について説明する。第２実施形態では、図７に示すように、下り方向の高周波信号ＲＦ１と、上り方向の高周波信号ＲＦ２は、同じ周波数の局発信号Ｌｏによってダウンコンバートされる。なお、局発信号Ｌｏの周波数は、高周波信号ＲＦ２の帯域の上端との差ｄと、高周波信号ＲＦ１の帯域の下端との差ｄとが等しくなるように設定されている。

これにより、ダウンコンバート後の中間周波数信号ＩＦ１，ＩＦ２は、図７に示すように、周波数帯域の下端が略同じ周波数となる。このため、中間周波数信号ＩＦ１，ＩＦ２をＡＤＣ１０４，２２５でデジタル信号化した場合に含まれるジッタノイズが略同じとなることから、図１６に示す従来例のように、上り信号よりも下り信号のジッタノイズが多くなることを防止できる。

また、中間周波数信号ＩＦ１の周波数を低くすることにより、図１６に示す従来例に比較してサンプリング周波数が高くないＡＤＣを使用することが可能となり、ＦＰＧＡの演算クロックを低減でき、送信レートを下げることが可能となるため、製造コストを低減することができる。

（Ｅ）第３実施形態の構成の説明
つぎに、図８〜１１を参照して、本発明の第３実施形態について説明する。図８は第３実施形態に係る中継システム１Ａの構成例を示す図である。この図に示すように、第３実施形態では、親局装置１０Ｂに対して複数の子局装置２０−１〜２０−ｎ（但し、ｎは２以上の自然数）が光ファイバ３０−１〜３０−ｎおよび光ファイバ３１−１〜３１−ｎによって接続されている。

図９は、図８に示す親局装置１０Ｂの詳細な構成例を示す図である。なお、この図において、図２と対応する部分には同一の符号を付してその説明は省略する。図９の例では、図２に比較すると、光分配器１０９が新たに設けられて、この光分配器１０９に光ファイバ３０−１〜３０−ｎが接続されている。また、受信回路１３０−１〜１３０−ｎと合成回路１３３が新たに設けられている。

ここで、光分配器１０９は、光送信部１０８から出力される光信号をｎ分配して光ファイバ３０−１〜３０−ｎにそれぞれ送出する。

受信回路１３０−１〜１３０−ｎは、図２に示す実線で囲んだ受信回路１３０と同様の構成を有している。また、合成回路１３３は、受信回路１３０−１〜１３０−ｎから出力されるアナログ信号（中間周波数信号）を合成し、ミキサ１３１に出力する。

なお、子局装置２０−１〜２０−ｎは、図３と同様の構成を有している。

（Ｆ）第３実施形態の動作の説明
第３実施形態では、子局装置２０−１〜２０−ｎは、親局装置１０Ｂのクロック部１１０によって生成され、送信部１０７によって送信信号から復元されたクロック信号に基づいて発振部２２１が局発信号を生成し、この局発信号に基づいてダウンコンバートを行う。このように、子局装置２０−１〜２０−ｎの全てにおいて、親局装置１０Ｂと同期した局発信号によってダウンコンバートが行われるので、親局装置１０Ｂでは、アップコンバート前の中間周波数信号を合成回路１３３によって合成することが可能になる。

図１０，１１は、第３実施形態とは対象的に、子局装置２０−１〜２０−ｎがそれぞれ異なるクロック信号を用いてダウンコンバートを行う場合の構成例を示している。図１１に示す子局装置２０Ｂでは、図１０に示す親局装置１０Ｃとは異なるクロック部２３０からのクロックに基づいてダウンコンバートが実行される。このため、親局装置１０Ｃでは、各子局装置２０Ｂと同期したクロック信号に基づいてアップコンバートする必要が生じるので、図１０に示すように波形整形部１２９−１〜１２９−ｎによって波形整形されたクロック信号に基づいてアップコンバートを行い、得られた信号をバンドパスフィルタ１４４−１〜１４４−ｎを通過させた後に合成回路１４５で合成する必要がある。

一方、本発明の第３実施形態によれば、図９に示すように、アップコンバート前の中間周波数信号を合成回路１３３によって合成した後に、ミキサ１３１によってアップコンバートすることができる。このように、本発明の第３実施形態によれば、ＰＬＬシンセサイザ１４１−１〜１４１−ｎ、発振部１４２−１〜１４２−ｎ、ミキサ１４３−１〜１４３−ｎ、および、バンドパスフィルタ１４４−１〜１４４−ｎが不要となるので、装置の構成を簡略化し、製造コストを低減することが可能となる。

なお、以上の第３実施形態では、図４に示す態様でダウンコンバートおよびアップコンバートを行う構成としたが、図７に示す態様でダウンコンバートおよびアップコンバートを行う構成としてもよい。そのような場合でも、前述の場合と同様に、部品の個数を減らすことで製造コストを低減することができる。

（Ｇ）変形実施形態の説明
以上の実施形態は一例であって、本発明が上述したような場合のみに限定されるものでないことはいうまでもない。例えば、以上の各実施形態では、上り方向と下り方向のダウンコンバート後の中間周波数信号の周波数帯域の下端が同じになるように局発信号を設定するようにしたが、これは一例であってこのような場合のみに本発明が限定されるものではない。すなわち、本発明では、ダウンコンバートによって得られた中間周波数信号の周波数間隔が、ダウンコンバート前の信号の周波数間隔よりも狭くなるように設定されればよい。このような構成によれば、上下方向の信号の周波数差を小さくすることにより、周波数が高い側の信号のジッタノイズの発生を抑制することができる。

なお、ダウンコンバート後の中間周波数信号の配置としては、例えば、図１２（Ａ）に示すように周波数帯域の上端が同じになるように配置したり、図１２（Ｂ）に示すように周波数帯域の中心周波数が同じになるように配置したり、図１２（Ｃ）に示すように下りの周波数帯域内に収まるように配置したり、図１２（Ｄ）に示すように上りと下りの周波数帯域の一部が重複するように配置したり、図１２（Ｅ）に示すように上りと下りの周波数帯域の帯域幅が略同じであってもよい。もちろん、前述のように、これらの周波数帯域が重複しない配置であってもよい。

また、以上の各実施形態では、図１に示すように親局装置１０はアンテナ１１にて基地局との間で無線にて情報を授受するようにしたが、基地局と有線接続して情報を授受するようにしてもよい。

また、以上の各実施形態では、親局装置および子局装置において、アップコンバートした信号はフィルタを通して出力するようにしたが、局発信号の位相を１８０度ずらした信号を付加することにより、ミキサから出力される局発信号の電力を減少させ、フィルタに要求される特性を緩和することも可能である。具体的には、前述した各実施形態では、図１３（Ａ）に示すように、アップコンバート後の信号はバンドパスフィルタ２０７を介して出力される構成とした。しかしながら、図１３（Ｂ）に示すように、発振部２１０から出力される局発信号を方向性結合器（方結）４００によって分配して一方をミキサ２０６に入力し、他方を移相器４０１に入力する。移相器４０１では、局発信号の位相を１８０度ずらしてレベル調節器４０２に入力する。レベル調節器４０２では、ミキサ２０６から出力される局発信号が相殺されて最小となるようにレベルを調整する。方結４０３はミキサ２０６から出力される信号とレベル調節器４０２から出力される信号を加算し、バンドパスフィルタ２０７に供給する。

図１４は、図１３に示す構成の動作を説明するための図である。図１４に示すように、ＩＦ信号を局発信号Ｌｏによってアップコンバートすると、図１４（Ａ）に示すように、目的とするＲＦ信号と、イメージ信号と、局発信号Ｌｏの一部が出力される。図１３（Ａ）に示す構成例では、バンドパスフィルタ２０７は、ＲＦ信号を通過させるとともに、それに隣接する局発信号Ｌｏを減衰させる必要が生じるので、遮断特性が急峻なフィルタを用いる必要がある。特に、ＩＦ信号がＤＣに近づく程、ＩＦ信号と局発信号Ｌｏとの間隔が狭くなるので、急峻な特性が要求される。一方、図１３（Ｂ）に示す構成例では、位相が反転された局発信号Ｌｏによって、ミキサ２０６から出力される局発信号Ｌｏが相殺され、図１４（Ｂ）に示すように信号レベルが小さくなる。このため、バンドパスフィルタ２０７としては、図１３（Ａ）に比較すると、遮断特性が急峻ではないフィルタを使用することができるため、安価なフィルタを使用することで製造コストを低減することができる。

また、以上の各実施形態では、親局装置と子局装置とを光ファイバで接続するようにしたが、これ以外の伝送媒体（例えば、伝送ケーブル）等によって接続するようにしてもよいことは言うまでもない。

また、以上の各実施形態では、本発明を基地局と移動体端末間の通信の中継に適用する場合を例に挙げて説明したが、これ以外の分野に適用することも可能である。

また、以上の各実施形態では、波形整形部を用いてクロック信号の波形を整えるようにしたが、場合によっては波形整形部を用いないようにすることも可能である。また、以上の各実施形態では、クロック部からの出力を各部に直接供給するようにしたが、例えば、分配器によって分配した後に各部に分配するようにしてもよい。

１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ 親局装置
１１ アンテナ
２０，２０Ａ，２０Ｂ 子局装置
２１ アンテナ
３０，３１ 光ファイバ
１０１，１３１，２０６，２２２ ミキサ
１０２，１２８，２２３ ローパスフィルタ
１０３，２２４ 増幅部
１０４，２２５ ＡＤＣ
１０５，１２４，２０２，２２６ 信号処理部
１０６，２２７ パラレルシリアル変換部
１０７，２２８ 送信部
１０８，２２９ 光送信部
１０９ 光分配部
１１０，２３０ クロック部
１１２，１２０，２０９，２２０ ＰＬＬシンセサイザ
１１３，１２１，２１０，２２１ 発振部
１２３，２０１ 光受信部
１２５，２０３ 受信部
１２６，２０４ シリアルパラレル変換部
１２７，２０５ ＤＡＣ
１２９，２０８ 波形整形部
１３２，２０７ バンドパスフィルタ

Claims (9)

1. 下り信号の周波数が上り信号の周波数より高い高周波信号を使用して通信を行う基地局と移動体端末の間で前記高周波信号の中継を行う中継システムであって、前記基地局との間で前記高周波信号を送受信する親局装置と、前記移動体端末との間で前記高周波信号を送受信する子局装置とを有する中継システムにおいて、
   前記親局装置は、
   前記基地局から受信した前記高周波信号をダウンコンバートしてデジタル信号化し、前記子局装置に伝送する親局側伝送手段と、
   前記子局装置から受信したデジタル信号をアナログ信号化してアップコンバートし、前記基地局へ前記高周波信号として送信する親局側送信手段と、を有し、
   前記子局装置は、
   前記親局装置から受信したデジタル信号をアナログ信号化してアップコンバートし、前記移動体端末に前記高周波信号として送信する子局側送信手段と、
   前記移動体端末から受信した前記高周波信号をダウンコンバートしてデジタル信号化し、前記親局装置に伝送する子局側伝送手段と、を有し、
   前記親局側伝送手段によってダウンコンバートされた信号と、前記子局側伝送手段によってダウンコンバートされた信号の周波数間隔は、これらがダウンコンバートされる前の信号の周波数間隔よりも狭くなるように設定され、且つ前記親局側伝送手段によってダウンコンバートされた信号の周波数を前記子局側伝送手段によってダウンコンバートされた信号の周波数に寄せるように設定される、
   ことを特徴とする中継システム。
2. 前記親局側伝送手段によってダウンコンバートされた信号と、前記子局側伝送手段によってダウンコンバートされた信号はそれぞれ所定の周波数帯域を有し、前記子局側伝送手段によってダウンコンバートされた信号これらの信号の周波数帯域の少なくとも一部が重複するように設定されることを特徴とする請求項１に記載の中継システム。
3. 前記親局側伝送手段によってダウンコンバートされた信号の周波数帯域は、前記子局側伝送手段によってダウンコンバートされた信号の周波数帯域と同じ帯域幅であることを特徴とする請求項２に記載の中継システム。
4. 前記親局側伝送手段によってダウンコンバートされた信号の周波数帯域は、前記子局側伝送手段によってダウンコンバートされた信号の周波数帯域よりも広く、前記子局側伝送手段によってダウンコンバートされた信号は、前記親局側伝送手段によってダウンコンバートされた信号の周波数帯域内に収まるように設定されていることを特徴とする請求項２に記載の中継システム。
5. 前記親局側伝送手段によってダウンコンバートされた信号の周波数帯域の下端と、前記子局側伝送手段によってダウンコンバートされた信号の周波数帯域の下端が略一致するように設定されることを特徴とする請求項４に記載の中継システム。
6. 前記親局側伝送手段と前記子局側伝送手段は、周波数が異なる局発信号を用いてダウンコンバートを行うことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の中継システム。
7. 前記親局側伝送手段と前記子局側伝送手段は、同じ周波数の局発信号であって、前記上り回線の信号と前記下り回線の信号の間の周波数の局発信号を用いてダウンコンバートを行うことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の中継システム。
8. 前記親局装置および前記子局装置におけるダウンコンバートまたはアップコンバートを行うための局発信号は、同一のクロック信号に基づいて生成されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の中継システム。
9. 複数の前記子局装置を有し、
   前記親局装置は、前記複数の子局装置から受信したデジタル信号をアナログ信号化した後であって、アップコンバートする前に合成することを特徴とする請求項８に記載の中継システム。