JPH09130322A

JPH09130322A - 移動体通信用中継増幅システム

Info

Publication number: JPH09130322A
Application number: JP7285869A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Imashiyou; 義弘今荘
Original assignee: Kokusai Electric Corp
Current assignee: Kokusai Electric Corp
Priority date: 1995-11-02
Filing date: 1995-11-02
Publication date: 1997-05-16

Abstract

(57)【要約】【課題】従来の漏洩同軸方式と光伝送方式の欠点、即
ち、漏洩同軸方式では信号の減衰量が大きく、光伝送方
式では不感区域のサービスエリアを広げることができな
いといった相互の欠点を補った移動体通信用中継増幅シ
ステムの提供にある。【解決手段】移動体通信基地局１１のサービスエリア
内に地上中継局１２を設置し、受信アンテナ１３によっ
て受信された高周波電気信号を増幅１４し、アナログ光
変調器１５によって光信号に変換する。トンネル１１３
内に不感地中継局１７を設置し、光ファイバ１６で光信
号を伝送する。伝送された光信号はアナログ光復調器１
８で高周波電気信号に変換され、増幅１９される。不感
地中継局１７にはトンネル内に敷設した漏洩同軸ケーブ
ル１１０が接続され、これにより移動局１１１，１１２
との無線接続が行なえる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、移動体通信用中継
増幅システムに関するものであり、移動体通信に用いら
れる電波の到達しにくい不感区域に存在する移動局と移
動体通信基地局との間の無線通信の確保を可能とする移
動体通信用中継増幅システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車電話とか携帯電話システム，無線
呼び出しシステムなどでは、移動体通信基地局との間を
無線接続し、移動体通信基地局が上位の回線網に接続さ
れている。自動車携帯電話を例にすれば、この移動体通
信基地局は、周波数利用効率の向上の観点から、カバー
エリアが数ｋｍから十数ｋｍ程度のエリアを有する。よ
り広いサービスエリアを確保するためには、この移動体
通信基地局を１単位として細胞のように多数配置したセ
ルラー方式が用いられている。このようなシステムで
は、屋外の地上等では広いエリアに亘って良好な無線通
信が行えるが、移動体通信基地局のカバーエリア内にあ
っても、トンネル・地下街・ビル地階等では電波が到達
しにくいためなんらかの補助的な手段を講じないと、こ
れらの中に存在する移動局との無線通信が行えない。こ
の補助的な手段として、中継ブースタと呼ばれる装置が
用いられている。

【０００３】現在、中継ブースタは、大きく分けて漏洩
同軸方式と光伝送方式の２種類がある。図６に漏洩同軸
方式のシステム概要を示す。ここでは、トンネルへの応
用を例とし、また簡単のため、移動体通信基地局から不
感区域のトンネル内移動局に向かう伝送方向にのみ限定
して説明する。移動体通信基地局６５からの電波を、ト
ンネル外の電波状況の良好な地点に設置されたアンテナ
６１でとらえ、その電波を、増幅器６２によって増幅し
トンネル内に設置された漏洩同軸ケーブル６６から、電
波として再放射し、移動局６３との通信を確保するもの
である。

【０００４】本方式では、トンネル６７のように、不感
区域で必要とされるサービスエリアが線上の場合に適す
る方式であるが、減衰量が大きい。即ち、一般に漏洩同
軸ケーブル方式では、アンテナ６１と増幅器６２の間を
同軸ケーブル６４で接続するが、この場合、アンテナ６
１と増幅器６２の距離が離れる場合、同軸ケーブル６４
の減衰が問題となる。特に、近年、移動体通信に割り当
てられる周波数は、高周波化しており、例えばデジタル
携帯電話では１．５ＧＨｚ帯、簡易携帯電話（ＰＨＳ）
では１．９ＧＨｚ帯が用いられるようになってきてい
る。このように高い周波数では、同軸ケーブル６４の減
衰量は、さらにおおきくなる。このような状況は、例え
ば、大都市の地下街に導入する場合、アンテナ６１をビ
ル屋上に設置し、そこから地下まで同軸ケーブル６４を
引き回す必要があるような場合が相当する。上記の同軸
ケーブル６４の減衰を避けるためには大口径の同軸ケー
ブルを用いなければならず、敷設工事の容易性に問題が
生じる。また、漏洩同軸ケーブル自身も、敷設工事の容
易性を問題として持っている。

【０００５】この漏洩同軸方式に関する公知例として特
公平７−６３１５７号公報がある。これは、列車無線、
無線呼び出し等の無線通信サービスに用いられたもので
ある。

【０００６】一方、光伝送方式のシステム概要を図７に
示す。この方式は、アンテナ７１でとらえた電波を、ア
ナログ光変調器７２によって、光信号に変換し光ファイ
バ７３で伝送する。これをアナログ光復調器７４によっ
て光信号から電気信号に変換し、増幅器７９で増幅し、
再放射アンテナ７５によって、不感区域へ再放射するシ
ステムである。本方式では、不感地中継局７６の再放射
アンテナ７５の電波到達範囲が、法令等による高周波出
力の制限等から、比較的狭くなることが多いため、複数
の不感地中継局７６を設置し、これらに対して地上中継
局７７の光出力を、１対多の光スターカプラ７８で分配
することが多い。

【０００７】本方式では、細く、柔軟でかつ伝送距離１
ｋｍ当たりの減衰量が０．５ｄＢ以下という低損失な光
ファイバ７３を伝送路として用いるため、伝送距離、敷
設工事容易性等の漏洩同軸方式の欠点を克服できる反
面、以下に述べるような欠点も有している。すなわち、
不感地中継局７６からの電波はスポット状に放射される
ため、トンネル、地下道のように線上のサービスエリア
を確保するためには、漏洩同軸方式の方が適することが
ある。また、光伝送方式としてアナログ光伝送方式を用
いるため、再放射する電波の品質を確保するために、ア
ナログ光変調器７２の光源兼変調器として用いられる半
導体レーザの要求特性が厳しいため、結果的に非常に高
価な半導体レーザを用いなければならない。

【０００８】光伝送方式に関しての公知例として、例え
ば、菅沼ほか：「１．５ＧＨｚデジタル移動通信用ト
ンネルブースタ」、ＮＴＴＤｏＣｏＭｏテクニカル・
ジャーナル、ｖｏｌ．２、Ｎｏ．２（１９９４年）があ
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、漏洩
同軸方式では、地上アンテナから地下までの同軸ケーブ
ルの長さが長くなって減衰量が増加し、大口径同軸ケー
ブルを用いれば敷設工事が容易でなくなる欠点がある。
また、光伝送方式では、電波がスポット状に放射される
欠点がある。

【００１０】本発明の目的は、前記２方式の欠点を相互
に補うことができる移動体通信用中継増幅システムの提
供にある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記の目的は、移動体通
信基地局からの電波の状態の良好な地点に設置され、前
記移動体通信基地局との無線接続を行なうアンテナ、送
受信増幅器、及びアナログ光変復調器を有する地上中継
局と、不感区域に設置され、前記地上中継局とアナログ
光変復調された光信号を伝送する光ファイバ伝送路で接
続されたアナログ光変復調器、及び送受信増幅器を有す
る１あるいは複数の不感区域中継局と、該不感区域中継
局に接続され、該不感区域中継局と不感区域に存在する
移動局との間の無線接続を行なう漏洩同軸線路とからな
る双方向伝送を実現する移動体通信用中継増幅システム
によって達成される。

【００１２】また、前記の目的は、移動体通信基地局か
らの電波の状態の良好な地点に設置され、前記移動体通
信基地局との無線接続を行なうアンテナ、受信増幅器、
及びアナログ光変調器を有する地上中継局と、不感区域
に設置され、前記地上中継局とアナログ光変調された光
信号を伝送する光ファイバ伝送路で接続されたアナログ
光復調器、及び送信増幅器を有する１あるいは複数の不
感区域中継局と、該不感区域中継局に接続され、該不感
区域中継局と不感区域に存在する移動局との間の無線接
続を行なう漏洩同軸線路とからなる単方向伝送を実現す
る移動体通信用中継増幅システムによって達成される。

【００１３】前記の手段によると、単方向伝送の場合
は、移動体通信基地局からの電波状況の良好な地点に設
置された地上中継局によって損失のない電波の受信が行
なわれる。アンテナに受信された高周波電気信号は増幅
器で増幅されアナログ光変調器によって光信号に変調さ
れる。得られた光信号は光ファイバで減衰なく不感区域
中継局まで伝送される。不感区域中継局は伝送された光
信号をアナログ光復調器で高周波電気信号に復調し、増
幅器で増幅して不感区域に敷設した漏洩同軸線路に送出
し、その線路に沿ったエリアの移動局との無線接続を実
現する。

【００１４】また移動体通信基地局と移動局との間で双
方向の伝送を行なう場合は、前記の単方向伝送に加え
て、不感区域の移動局から出される電波を漏洩同軸線路
で受信し、受信高周波電気信号を不感区域中継局で増幅
し、アナログ光変調器で光信号に変調する。その光信号
は光ファイバで地上中継局まで伝送され、地上中継局の
アナログ光復調器で高周波電気信号に復調される。復調
された高周波電気信号は増幅器で増幅された後、アンテ
ナによって移動体通信基地局と無線接続され、これによ
り双方向伝送が実現する。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下図面を参照して、本発明の実
施形態を説明する。図１は、本発明の基本的構成を示し
た説明図である。本説明図では、移動体通信基地局１１
のサービスエリア内に存在する不感区域としてトンネル
１１３内を想定している。地上中継局１２は、トンネル
外の電波状況の良好な地点に設置され、受信アンテナ１
３によって移動体通信基地局１１からの電波を高周波電
気信号に変換する。その電気信号を増幅器１４によって
アナログ光変調に適した電力に増幅し、それをアナログ
光変調器１５によってアナログ光信号に変換する。

【００１６】アナログ光変調の変調方式としては、半導
体レーザの直接強度変調方式が一般に用いられる。通
常、移動体通信基地局の発射する電波は、周波数の異な
る電波を複数発射しており、これを一括してアナログ光
変調を行う、副搬送波多重アナログ光伝送方式を用い
る。

【００１７】このアナログ光復調器１５で得られた光信
号を光ファイバ１６で伝送し不感地中継局１７内のアナ
ログ光復調器１８で高周波電気信号に変換し、再送信増
幅器１９によって増幅した後、漏洩同軸ケーブル１１０
に送出し、移動局１１１、１１２等との無線接続を実現
する。本例は、移動体通信基地局から、移動局への単方
向の伝送を示したものである。

【００１８】図２に、携帯電話など移動体通信基地局２
００と移動局２１３，２１４との間で双方向の伝送を行
う必要がある場合のシステム構成の例を示す。地上中継
局２０１は、送受信アンテナ２１、受信高周波信号増幅
器２２、アナログ光変調器２３、アナログ光復調器２
４、対移動体通信基地局送信増幅器２５、アンテナ共用
器２６で構成される。地上中継局２０１のアナログ光変
調器２３は、光ファイバ２７によって、不感地中継局２
０２のアナログ光復調器２８と、また地上中継局２０１
のアナログ光復調器２４は、光ファイバ２９によって不
感地中継局２０２のアナログ光変調器２１０と相互に接
続されている。

【００１９】不感地中継局２０２は、アナログ光復調器
２８、アナログ光変調器２１０のほか、アナログ光復調
器２８によって光信号から復調された高周波電気信号を
漏洩同軸ケーブル２１１に送出する増幅器２１２と、漏
洩同軸ケーブル２１１によって伝送された移動局２１
３、２１４等からの高周波電気信号を増幅しアナログ光
変調器２１０へ送出する増幅器２１６、漏洩同軸ケーブ
ル２１１を送受信同時に用いるための共用器２１５から
なる。

【００２０】なお、以上の２例は、本発明の基本的概念
を述べたものであり、本発明を構成する基本的な構成を
説明するのに必要な最小限の要素のみを示している。例
えば、地上中継局のアンテナで捕らえられた目的外の電
波の不感区域への放射を回避するために、帯域フィルタ
等が必要に応じて挿入される場合があることは言うまで
もない。

【００２１】つぎに、不感地中継局が複数存在する場合
の、システムの構成法について、図３により説明する。
なお図３は、煩雑さを避けるために図１で述べた単方向
伝送型で、不感地中継局が複数存在する場合に限定して
説明する。

【００２２】図３は、地下街が十字状に交差する場合を
念頭に、交差点から４方向に漏洩同軸ケーブルを設置す
る場合の例であり、４つの漏洩同軸ケーブル３０１、３
０２、３０３、３０４それぞれに、不感地中継局３１、
３２、３３、３４が接続されている。中継増幅システム
の場合、移動体通信基地局の放射する電波を各不感地中
継局に分配すればよいため、地上中継局３５からの光出
力を１対４光スターカプラ３６で分配する構成である。
これは、不感区域がある程度面状に広がる場合に有効な
構成方法である。光スターカプラ３６の分配数は、必要
とされる不感地中継局の数に応じたものとすることは言
うまでもない。

【００２３】図４は、非常に長いトンネルなど、線状の
サービスエリアが必要であり、１本の漏洩同軸ケーブル
では減衰によってエリアをカバーできないような場合を
念頭にした例を示す。地上中継局４１から１本の光ファ
イバ４９を敷設し、この光ファイバから、光分岐器４
２、４３、４４等によって、複数の分散設置させた不感
地中継局４５、４６、４７等へ、その近傍で光信号を分
岐する単芯多分岐型光伝送路によってシステムを構成し
たものである。移動体通信用アナログ光ファイバ伝送の
伝送路構成として単芯多分岐型光伝送路を用いるため
の、光分岐器の光分岐比の設定方法等に関しては、例え
ば、垂澤他「自動波長オフセット制御を適用した移
動通信用単芯多分岐型光ファイバリンク」、電子情報通
信学会技術研究報告ＲＣＳ９４−７０（１９９４年９
月）に説明されている通り、単芯多分岐光ファイバリン
クは、上り回線と下り回線をそれぞれ１本の光ファイバ
を使用し、基地局（不感地中継局）を従属接続する。下
り回線は、下り信号をレーザダイオード（ＬＤ）を用い
て光強度変換信号に変換し、それを下り用光ファイバで
伝送する。各不感地中継局は、光カプラで、この光強度
変調信号を分岐してフオットダイオード（ＰＤ）でもと
の下り信号に復調する。

【００２４】上り回線は、各不感地中継局で、無線信号
をＬＤで光強度変調信号に変換し、この光信号を、光カ
プラで上り用光ファイバに結合する。この上り用の光フ
ァイバ上の信号は、各不感地中継局からの光強度変調信
号の合成信号となり、この信号を制御局（地上中継局）
側のＰＤで一括復調する。

【００２５】下り回線の特性は、各不感地中継局のＰＤ
で復調した無線信号レベルを等しくするために、各不感
地中継局の光カプラの結合係数は、ＰＤ受光レベルを等
しくするように決定する。光ファイバの損失をＫ_Lとす
ると、各不感地中継局における受光レベルＰ_rを等しく
するために、ｉ番目の不感地中継局の光カプラの結合係
数Ｋ_iは数１となる。

【００２６】

【数１】

【００２７】ただし、ｉは３以上。地上中継局に最も近
い光カプラの結合係数Ｋ_Nは数２となる。

【００２８】

【数２】

【００２９】また地上中継局ＬＤの発光レベルをＰ_Sと
すると、不感地中継局における受光レベルＰ_rは数３と
なる。

【００３０】

【数３】

【００３１】また、上り回線における光カプラの結合係
数は、地上中継局側での受光レベルは下り回線と同様に
設計できる。

【００３２】図５は、光ファイバ伝送路の構成を光スタ
ーカプラによるスター型と、光分岐器による単芯多分岐
型とを組み合わせて構成した例である。地上中継局５１
の光出力を光スターカプラ５２によって、光ファイバ５
３に分配し、各光ファイバにおいて光分岐器５４によっ
て光信号を分岐し、不感地中継局５５に光信号を伝送
し、漏洩同軸ケーブル５６から電波の放射を行うもので
ある。

【００３３】なお、各不感地中継局からの光信号を合流
して１本の光ファイバに伝送するには光合流器が用いら
れる。

【００３４】

【発明の効果】本発明によれば、漏洩同軸方式と光伝送
方式の相互の欠点を補ない、信号の減衰が少なく、不感
区域のサービスエリアを容易に広げることができる移動
体通信用中継増幅システムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の単方向伝送のシステム構
成図である。

【図２】本発明の他の実施形態の双方向伝送のシステム
構成図である。

【図３】本発明の他の実施形態の光伝送路としてスター
型伝送路を用いた構成図である。

【図４】本発明の他の実施形態の光伝送路として単芯多
分岐型光伝送路を用いた構成図である。

【図５】本発明の他の実施形態の光伝送路としてスター
型と単芯多分岐型を組み合わせた光伝送路を用いた構成
図である。

【図６】従来技術の漏洩同軸方式の概念図である。

【図７】従来技術の光伝送方式の概念図である。

【符号の説明】

１１…移動体通信基地局、１２…地上中継局、１３…受
信アンテナ、１４…増幅器、１５…アナログ光変調器、
１６…光ファイバ、１７…不感地中継局、１８…アナロ
グ光復調器、１９…増幅器、１１０…漏洩同軸ケーブ
ル、１１１，１１２…移動局、１１３…トンネル、２０
０…移動体通信基地局、２０１…地上中継局、２１…ア
ンテナ、２２，２５，２１２，２１６…増幅器、２３，
２１０…アナログ光変調器、２４，２８…アナログ光復
調器、２６，２１５…共用器、２１１…漏洩同軸ケーブ
ル、２１３，２１４…移動局、３１，３２，３３，３４
…不感地中継局、３０１，３０２，３０３，３０４…漏
洩同軸ケーブル、３５…地上中継局、３６…光スターカ
プラ、３７…光ファイバ、４１…地上中継局、４２，４
３，４４…光分岐器、４５，４６，４７…不感地中継
局、４８…漏洩同軸ケーブル、４９…光ファイバ、５１
…地上中継局、５２…光スターカプラ、５３…光ファイ
バ、５４…光分岐器、５５…不感地中継局、５６…漏洩
同軸ケーブル。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】移動体通信基地局のサービスエリア内に
ありながら、前記移動体通信基地局の電波の到達しにく
い不感区域に存在する移動局と前記移動体通信基地局と
の双方向の無線通信を行なうための中継増幅システムで
あって、前記移動体通信基地局からの電波の状態の良好
な地点に設置され、前記移動体通信基地局との無線接続
を行なう、アンテナ、送受信増幅器、及びアナログ光変
復調器を有する地上中継局と、前記不感区域に設置さ
れ、前記地上中継局とアナログ光変復調された光信号を
伝送する光ファイバ伝送路で接続されたアナログ光変復
調器、及び送受信増幅器を有する１あるいは複数の不感
区域中継局と、該不感区域中継局に接続され、該不感区
域中継局と不感区域に存在する移動局との間の無線接続
を行なうための漏洩同軸線路とからなることを特徴とす
る移動体通信用中継増幅システム。
【請求項２】移動体通信基地局のサービスエリア内に
ありながら、前記移動体通信基地局の電波の到達しにく
い不感区域に存在する移動局に対して前記移動体通信基
地局からの単方向の無線通信を行なうための中継増幅シ
ステムであって、前記移動体通信基地局からの電波の状
態の良好な地点に設置され、前記移動体通信基地局との
無線接続を行なう、アンテナ、受信増幅器、及びアナロ
グ光変調器を有する地上中継局と、前記不感区域に設置
され、前記地上中継局とアナログ光変調された光信号を
伝送する光ファイバ伝送路で接続されたアナログ光復調
器、及び送信増幅器を有する１あるいは複数の不感区域
中継局と、該不感区域中継局に接続され、該不感区域中
継局と不感区域に存在する移動局の間との無線接続を行
なうための漏洩同軸線路とからなることを特徴とする移
動体通信用中継増幅システム。
【請求項３】前記複数存在する不感区域中継局と地上
中継局とを接続する光ファイバ伝送路は、不感区域内に
分散設置させた各々の不感区域中継局に１対多光スター
カプラにより分岐するスター型光伝送路であることを特
徴とする請求項１または請求項２記載の移動体通信用中
継増幅システム。
【請求項４】前記複数存在する不感区域中継局と地上
中継局とを接続する光ファイバ伝送路は、不感区域内に
分散設置させた各々の不感区域中継局の設置場所近傍で
１対２光分岐・合流器によって光分岐・合流を行う単芯
多分岐型光伝送路であることを特徴とする請求項１また
は請求項２記載の移動体通信用中継増幅システム。
【請求項５】前記複数存在する不感区域中継局と地上
中継局とを接続する光ファイバ伝送路は、１対多光スタ
ーカプラによるスター型光伝送路と１対２光分岐・合流
器による単芯多分岐型光伝送路の組み合わせであること
を特徴とする請求項１または請求項２記載の移動体通信
用中継増幅システム。
【請求項６】移動体通信基地局は、携帯電話基地局で
あることを特徴とする請求項１記載の移動体通信用中継
増幅システム。
【請求項７】移動体通信基地局は、無線呼び出し基地
局であることを特徴とする請求項２記載の移動体通信用
中継増幅システム。
【請求項８】移動体通信基地局のサービスエリア内に
ありながら、前記移動体通信基地局の電波の到達しにく
い不感区域に存在する移動局と前記移動体通信基地局と
の双方向の無線通信を行なうための中継増幅システムで
あって、前記移動体通信基地局からの電波の状態の良好
な地点に設置され、前記移動体通信基地局との無線接続
を行なう、アンテナ、アンテナ共用器、送受信増幅器、
及びアナログ光変復調器を有する地上中継局と、前記不
感区域に設置され、前記地上中継局とアナログ光変復調
された光信号を伝送する光ファイバ伝送路で接続された
アナログ光変復調器、送受信増幅器、及び漏洩同軸線路
共用器を有する１あるいは複数の不感区域中継局と、該
不感区域中継局に接続され、該不感区域中継局と不感区
域に存在する移動局との間の無線接続を行なうための漏
洩同軸線路とからなることを特徴とする移動体通信用中
継増幅システム。