JPH11122157A - 無線基地局システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 マイクロセル方式の無線基地局を経済的に構
成する。 【解決手段】 中継無線基地局のダイバーシティ用受信
アンテナ１、２で受信した周波数ｆ１の高周波信号の内
の一方を周波数変換器３−１で周波数ｆ２の高周波信号
に変換したのち、２つの高周波信号を電力合成器４で合
成して周波数多重化信号とする。そしてこれを電気／光
変換器５−１、光ファイバ伝送路６−１及び光／電気変
換器７−１からなる１つの光系統で中央無線基地局へ伝
送し、これを多重分離器８で分離したのち、送信側で周
波数変換しなかった方の高周波信号をｆ２とは異なる周
波数ｆ３へ変換し、これと周波数ｆ２の信号とを入力と
してダイバーシティ処理を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明は、移動無線システムの無線基地局
システムに係り、特に周波数有効利用のためにマイクロ
セル方式を用いた移動無線システムに適した、副搬送波
多重アナログ光伝送を用いた無線基地局システムに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】自動車／携帯電話やＰＨＳなどの公衆移
動体通信では、８００ＭＨｚ〜２ＧＨｚ程度の周波数が
使用されている。この周波数帯の電波は、山やビル等の
建造物による反射率が比較的高いため、通常の電波伝搬
環境下では、送信機と受信機を結ぶ電波の伝搬回路が見
通しの直線以外に複数存在するマルチパス現象が観測さ
れる。マルチパスが存在すると、同一送信アンテナから
反射された電波であっても、受信アンテナへの到達に時
間差が生じ、このため受信機へ入力される信号の振幅と
位相が変化するフェージングが発生する。実際の移動体
通信環境下では、伝搬経路は無数に存在し、各々の経路
の電波の反射強度も異なるので、伝搬特性は極めて複雑
になる。このフェージングに対応するため、空間ダイバ
ーシティ受信方式が一般に用いられている。空間ダイバ
ーシティは、アンテナの設置場所がある程度離れている
とフェージングの様子が独立に変化する現象を利用する
ものである。基本的には、複数のアンテナを用意し受信
状態の良好なアンテナの受信信号を利用するものであ
り、たまたま全てのアンテナがフェージングの谷に落ち
ていない限り良好な受信ができる。例えば１本のアンテ
ナの場合で受信状態の劣悪な時間が平均１０％とする
と、アンテナを２本することで受信状態の劣悪な時間比
率は、１％、３本では０．１％に減少する。設置する複
数の受信アンテナの間隔は、１／４波長あればよい。８
００ＭＨｚ帯では１０cm程度の間隔があればよいことに
なる。

【０００３】一方、移動体通信分野では上述のように、
周波数の再利用の観点から１つの無線基地局のカバーす
る範囲（セル）を小さくするマイクロセル化が注目され
ている。このマイクロセル方式では、同一面積をサービ
スするために必要な無線基地局の数が増加する。これに
伴って設置場所についても、重量、サイズについても制
限を受ける。さらにハンドオーバーが頻繁に発生するな
どの課題がある。これらを解決する手段として、アナロ
グ光伝送を用いた無線基地局装置が提案されている（例
えば T.Tsuchiya et al.,"Major Factors affecting F
iber-optic Transmission System Design for Radio Ba
se Stations",IEICE Trans.COMMUN.,Vol.E76-B,NO.9,P
P.1136-1144(1993)を参照）。これは、従来の無線基地
局の無線変復調装置、制御装置等を中央に集中して配置
し（以下、中央無線基地局と記述）、多数配置される無
線基地局（以下中継無線基地局と記述）は、基本的に送
受信アンテナと送受信増幅器のみの構成として、基地局
の小型化、軽量化、経済化を指向したもので、上述の設
置場所の制限を解決するものである。さらに、ハンドオ
ーバーの処理も中央無線基地局で集中して行える。

【０００４】図２は、上記した光伝送を用いた無線基地
局装置の構成例を示すもので、移動無線機３３に対し
て、２つの受信アンテナ１、２を設けておく。中継無線
基地局１１では、この２つのアンテナ１、２からの受信
信号を各々増幅器１３−１、１３−２で増幅し、電気／
光変換器５−１、５−２でアナログ光信号に変換する。
この光信号は、光ファイバ伝送路６−１、６−２を介し
て中央基地局２２へ伝送される。中央基地局２２では、
光ファイバ伝送路６ー１、６ー２からの光信号を光／電
気変換器７−１、７−２で電気信号に変換し、増幅器１
３−４、１３−５で増幅し、ダイバーシティ処理回路１
０でダイバーシティ受信を行う。この受信信号は復調器
１２で復調される。一方、無線機３３への送信は、中央
基地局２２の変調器１４で得た高周波変調信号を、増幅
器１３−６で増幅し、電気／光変換器５−３でアナログ
光信号に変換し、光ファイバ伝送路６−３を介して中継
無線基地局１１へ伝送する。中継無線基地局１１では、
光ファイバ伝送路６−３からの光信号を光／電気変換器
７−３で電気信号に変換し、アンテナ共有器１５を介し
てアンテナ２に送り、無線機３３へ送信する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図２の例で示したよう
に、各マイクロセルには送受信のためのアンテナ及び増
幅器と、光／電気変換器及びその逆の変換器だけからな
る中継無線基地局を設置することで、多数配置する必要
がある中継無線基地局の小型・軽量化・経済化が可能で
ある。しかし、各マイクロセルごとにダイバーシティ受
信のためのアンテナの個数だけの電気／光変換器を中継
無線基地局に用い、同数の光／電気変換器を中央無線基
地局に用い、さらにそれらの間を光ファイバ伝送路で接
続する必要がある。ところが、これらの電気／光変換
器、光／電気変換器、光ファイバ伝送路等の光部材は、
電気回路に比べて高価なものであるので、それらの個数
をできるだけ削減する必要がある。

【０００６】この課題を解決するものとして、特開平８
−７９１６２号及び特開平８−１６７８７６号に開示さ
れた技術がある。このうち特開平８−７９６１２号の
「光伝送無線基地局」では、中継無線基地局に於てダイ
バーシティ受信した２つの受信信号の一方または双方を
周波数変換して別の周波数帯域の信号としたのち合成し
て周波数分割された多重化信号とし、これを１つの電気
／光変換器によって光信号とし、１本の光ファイバ伝送
路を介して送出する。そして中央無線基地局では、受信
した光多重信号を１つの光／電気変換器で電気信号に変
換したのち多重分離回路で各周波数の信号を取り出し、
この一方、または双方を周波数変換して２つの信号を同
一周波数帯の信号とし、それからその２つの同一周波数
帯の信号をダイバーシティ合成し復調するようにして光
部材の数を減らす構成としている。また、特開平８−１
６７８７６号に開示された「光伝送無線基地局及び受信
ダイバーシティ方法」においては、中継無線基地局に於
てダイバーシティ受信した２つの受信信号の一方または
双方を周波数変換して別の周波数帯域の信号としたのち
合成して周波数分割された多重化信号とし、これを１つ
の電気／光変換器によって光信号とし、１本の光ファイ
バ伝送路を介して送出する。そして中央無線基地局で
は、受信した光多重信号を１つの光／電気変換器で電気
信号に変換したのち多重分離回路で各周波数の信号を取
り出すところまでは上記特開平８−７９１６２号の場合
と同じである。しかしこの場合には、こうして分離した
周波数の異なる２つの信号をそのままダイバーシティ回
路へ入力している点が異なっている。そしてこの構成に
よって、光部材の使用数を減らすようにしている。しか
し、この後者の特開平８−１６７８７６号に開示された
技術では、中央無線基地局で周波数分離して取り出した
各帯域信号の一方または双方を、さらに互いに異なる周
波数帯域の信号に変換したのちダイバーシティ合成する
構成については述べられていない。

【０００７】本発明の目的は、中継無線基地局から中央
無線基地局へ送信されるダイバーシティ受信された複数
の信号を１本の光ファイバ伝送路系で伝送するととも
に、中央無線基地局では分離した各周波数帯の信号の一
方または双方をさらに互いに異なる周波数帯の信号に変
換したのちダイバーシティ合成するようにした無線基地
局システムを実現することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、無線通信の相手となる無線機の電波を
受信するための空間的に分離された複数の受信アンテナ
と、前記複数の受信アンテナにより受信された受信高周
波信号群のうち１つを除いた残りの高周波信号群を各々
異なった周波数へ周波数変換する手段と、これらの周波
数変換された高周波信号群と周波数変換操作を受けてい
ない高周波信号群を合成して周波数多重化する手段と、
この周波数多重化信号を変調信号としてアナログ光変調
を行う手段とを備えた中継無線基地局と、中継無線基地
局に接続されてアナログ光変調された信号を伝送する光
ファイバ伝送路と、光ファイバ伝送路からのアナログ光
変調された信号を電気信号に変換する手段と、電気信号
である周波数多重化信号を分離する手段と、分離された
異なった周波数の高周波信号群のうち前記周波数変換を
受けていない高周波信号群を前記中継無線基地局で周波
数変換された高周波信号群の周波数とは異なる第３の周
波数に変換する手段と、この第３の周波数に変換された
高周波信号群と前記分離する手段から出力された他の高
周波信号群とを入力として受信ダイバーシティ処理を行
う手段とを備えた中央基地局とよりなることを特徴とす
る無線基地局システムを提供する。

【０００９】また、本発明は、無線通信の相手となる無
線機の電波を受信するための空間的に分離された複数の
受信アンテナと、前記複数の受信アンテナにより受信さ
れた高周波信号群をそれぞれ異なった周波数へ周波数変
換する手段と、これらの周波数変換された高周波信号群
を合成し周波数多重化する手段と、この周波数多重化信
号を変調信号としてアナログ光変調を行う手段とを備え
た中継無線基地局と、中継無線基地局に接続されてアナ
ログ光変調した信号を伝送する光ファイバ伝送路と、光
ファイバ伝送路からのアナログ光変調された信号を電気
信号に変換する手段と、電気信号に復調された周波数多
重化信号を分離する手段と、分離された高周波信号群の
うち１つを前記受信アンテナが受信したときの周波数に
戻す周波数変換手段と、この戻された高周波信号群と前
記多重分離手段によって分離された残りの高周波信号群
とを入力として受信ダイバーシティを行う手段とを備え
た中央無線基地局とより成ることを特徴とする無線基地
局システムを提供する。

【００１０】さらに、本発明は、無線通信の相手となる
無線機の電波を受信するための空間的に分離された複数
の受信アンテナと、前記複数の受信アンテナにより受信
された高周波信号群のうち１つを除いた残りの高周波信
号群を各々異なった周波数へ周波数変換する手段と、こ
れらの周波数変換された高周波信号群と周波数変換操作
を受けていない高周波信号群を合成し周波数多重化する
手段と、この周波数多重化信号を変調信号としてアナロ
グ光変調を行う手段とを備えた中継無線基地局と、中継
無線基地局に接続されてアナログ光変調された信号を伝
送する光ファイバ伝送路と、光ファイバ伝送路からのア
ナログ光変調された信号を電気信号に変換する手段と、
電気信号である周波数多重化信号を分離する手段と、分
離された異なった周波数の高周波信号群のうち前記周波
数変換を受けていない高周波信号群を前記中継無線基地
局で周波数変換された高周波信号群の周波数とは異なる
第３の周波数に変換する手段と、それ以外の高周波信号
群を前記受信アンテナが受信したときの周波数に再変換
する周波数変換手段と、この再変換された高周波信号群
と前記第３の周波数に変換された高周波信号群とを入力
として受信ダイバーシティ処理を行う手段とを備えた中
央無線基地局とより成ることを特徴とする無線基地局シ
ステムを提供する。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。但し以下に示す実施の形態では、いづれにおいて
も中継無線基地局では２つのアンテナで無線機からの信
号をダイバーシティ受信するものとする。また、中央無
線基地局から中継無線基地局へ向けての“下り”系統は
図２の従来例と同様であるので、これの図示及び説明は
省略する。図１は、本発明になる無線基地局システムの
一構成例を示すブロック図で、図２と同一部材には同一
符号が付されて図示されている。また、１つの中央無線
基地局１０２に対して複数の中継無線基地局１０１が接
続されているが、ここでは中継無線基地局は１つだけ示
されている。この図１のシステムでは、１つの中継無線
基地局１０１と中央無線基地局１０２とは１本の光ファ
イバ伝送路６−１と１組の電気／光変換器５−１及び光
／電気変換器７−１でその“上り”系統が接続されてお
り、そのために周波数変換器３−１及び電力合成器４が
中継無線基地局１０１に、また多重分離器８、周波数変
換器９−１、ミクサ１５とローカル発振器１６−１、１
６−２及びスイッチ１７が中央無線基地局に備えられて
いる。

【００１２】この図１の構成例では、受信アンテナ２で
受信された高周波信号を、周波数変換器３−１によって
第２の周波数ｆ２に周波数変換し、受信アンテナ１で受
信された周波数ｆ１の高周波信号とあわせて合成器４に
よって周波数多重化信号としている。この周波数多重化
信号は、電気／光変換器５−１によってアナログ光信号
に変換され、中央無線基地局１０２へ光ファイバ６−１
によって伝送される。中央無線基地局１０２では、光／
電気変換器７−１によってアナログ光信号を電気信号に
戻し、周波数多重化信号を復元する。この周波数多重化
信号を例えば、電力分配器と複数のバンドパスフィルタ
からなる多重分離器８によって、周波数ｆ１とｆ２の成
分に分離する。得られた２つの高周波信号のうち周波数
ｆ１の信号を周波数変換器９−１によって周波数ｆ３の
信号に周波数変換し、この周波数ｆ３の信号と周波数ｆ
２の信号を、空間的に分離されたアンテナで捕らえられ
た同一送信機からの受信信号として、ダイバーシティ処
理回路１０へ入力する。ダイバーシティ処理回路１０で
は、２つの入力高周波信号の電力を検出してより大きい
電力の方の高周波信号を選択出力してミクサ１５へ入力
すると同時に、どちらの高周波信号を選択したかを示す
選択信号Ｓをスイッチ１７へ出力する。スイッチ１７
は、周波数ｆ２の高周波信号が選択されたときはローカ
ル発振器１６−１の出力を、周波数ｆ３の高周波信号が
選択されたときはローカル発振器１６−２の出力をミク
サ１５へ入力する。ここで

【数１】ｆ２−ｆL1＝ｆ３−ｆL2＝ｆ４ となるようにローカル発振器１６−１、１６−２の発振
周波数を定めておけば、ミクサ１５からは常に周波数ｆ
４の信号が出力されるので、復調器１２で受信状態が良
好な方の信号を復調し出力することができる。本構成に
よれば、電気回路に比べて高価な光部材を１系統分用意
するだけで、中継無線基地局から中央無線基地局への
“上り”系統を実現できる。

【００１３】なお、図１では、中央無線基地局における
ダイバーシティ受信を異なる周波数帯の信号で行い、そ
の後それをミクサ１５で常に同一周波数ｆ４の信号とな
るように変換するものとしたが、これは図３に示したよ
うに、周波数ｆ２、ｆ３でそれぞれ動作する復調器１２
−１、１２−２を用意しておき、スイッチ１７でどちら
の復調器を使うかを切り換えるような構成としてもよ
い。

【００１４】図４は、本発明になる無線基地局システム
の別の構成例を示すブロック図で、図１と同一部材には
同一符号が付して図示されている。図１と異なっている
のは、中継無線基地局４０１で２つの受信波をともに周
波数変換器３−２、３−３で周波数ｆ２、ｆ３の高周波
信号に変換している点であり、また“上り”系統受信側
の中央無線基地局４０２で、その一方の高周波信号を周
波数変換器９−２で無線機３３の送信周波数ｆ１と同じ
周波数の信号に変換している点である。中継無線基地局
４０１での２波の合成以後の光変換・光伝送、中央無線
基地局４０２での光受信・光／電気変換器、多重分離
や、ダイバーシティ受信以後の部分は図１と同様であっ
て、やはり光部材を１系統分用意するだけで、中継無線
基地局から中央無線基地局への“上り”系統を実現でき
る。

【００１５】図５は、本発明になる無線基地局システム
のさらに別の構成例を示すブロック図で、図１と同一部
材には同一符号が付して図示されている。図１と異なっ
ているのは、受信側の中央無線基地局５０２で多重分離
した周波数ｆ１、ｆ２の高周波信号を、周波数変換器９
−４、９−５でそれぞれ周波数ｆ３、ｆ１の高周波信号
へ変換したのちダイバーシティ処理を行っている点で、
他は図１と同様で、やはり光部材を１系統分用意するだ
けで、中継無線基地局から中央無線基地局への“上り”
系統を実現できる。なお、図４及び図５のダイバーシテ
ィ処理以後の構成を図３で示したようにしてもよいこと
はいうまでもない。

【００１６】以上の各構成例においては、簡単のため、
無線機３３を１台として説明したが、実際には無線機３
３は多数用いられており、それぞれ異なった周波数を用
いている。従って、図１、図４、図５に示した高周波信
号ｆ１〜ｆ３の各々は、あたかも１つの無線チャネルの
信号を表すようにして説明したが、これは当該無線シス
テムに割り当てられたシステムの周波数帯域全体と考え
ればよい。従って例えば図１の周波数ｆ１の高周波信号
というのは、中心周波数がｆ１のシステムの周波数帯域
全体の中の高周波信号群であり、周波数ｆ２の高周波信
号というのは、中心周波数ｆ２の、システムの周波数帯
域と同じ帯域幅をもつ周波数帯域全体の中の高周波信号
群を指すものと考えればよい。さらに本発明の各構成例
は受信アンテナ２個によるスペースダイバーシティ方式
として説明したが、本発明は３もしくはそれ以上の受信
アンテナを用いた場合にも適用できる。即ち図１の場合
は、１つを除いた残りの受信波をそれぞれ異なる周波数
の高周波信号に変換したのち電力合成し、受信側では送
信側で周波数変換した高周波信号はそのままダイバーシ
ティ処理回路へ入力する。図４の場合は、受信波全てを
それぞれ異なる周波数の高周波信号に変換したのち電力
合成し、受信側では分離した高周波信号の内の１つを中
継無線基地局受信アンテナの受信波と同じ周波数に変換
し、他はそのままとしてダイバーシティ処理回路へ入力
する。さらに図５の構成の場合は、中継無線基地局は第
１図の場合と同じで、中央無線基地局では中継無線基地
局で周波数変換されなかった高周波信号を第３の周波数
ｆ３に変換し、他はすべてアンテナ受信時の周波数ｆ１
に変換する。

【００１７】

【発明の効果】本発明によれば、従来アナログ光伝送無
線基地局において、受信ダイバーシティ信号の数だけ必
要とされてきた、電気／光変換器、光ファイバ、光／電
気変換器を一組に減らすことができ、機器構成が簡単に
なるとともに、電気部品に比べ、大まかにいって１０〜
１００倍程度高価な光部品を削減でき、所要ファイバ心
線数が削減できるなどの効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明になる無線基地局システムの構成例を示
すブロック図である。

【図２】従来の無線基地局システムの構成例を示すブロ
ック図である。

【図３】周波数の異なる高周波信号のダイバーシティ合
成法の別の例を示す図である。

【図４】本発明になる無線基地局システムの別の構成例
を示すブロック図である。

【図５】本発明になる無線基地局システムの別の構成例
を示すブロック図である。

【符号の説明】 ３−１，３−２，３−３ 周波数変換器 ４ 電力合成器 ５−１ 電気／光変換器 ６−１ 光ファイバ伝送路 ７−１ 光／電気変換器 ８ 多重分離器 ９−１，９−２，９−４，９−５ 周波数変換器 １０ ダイバーシティ処理回路 １２ 復調器 １５ ミクサ １６−１，１６−２ ローカル発振器 １７ スイッチ １０１，４０１ 中継無線基地局 １０２，４０２，５０２ 中央無線基地局

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 無線通信の相手となる無線機の電波を受
   信するための空間的に分離された複数の受信アンテナ
   と、前記複数の受信アンテナにより受信された受信高周
   波信号群のうち１つを除いた残りの高周波信号群を各々
   異なった周波数へ周波数変換する手段と、これらの周波
   数変換された高周波信号群と周波数変換操作を受けてい
   ない高周波信号群を合成して周波数多重化する手段と、
   この周波数多重化信号を変調信号としてアナログ光変調
   を行う手段とを備えた中継無線基地局と、 中継無線基地局に接続されてアナログ光変調された信号
   を伝送する光ファイバ伝送路と、 光ファイバ伝送路からのアナログ光変調された信号を電
   気信号に変換する手段と、電気信号である周波数多重化
   信号を分離する手段と、分離された異なった周波数の高
   周波信号群のうち前記周波数変換を受けていない高周波
   信号群を前記中継無線基地局で周波数変換された高周波
   信号群の周波数とは異なる第３の周波数に変換する手段
   と、この第３の周波数に変換された高周波信号群と前記
   分離する手段から出力された他の高周波信号群とを入力
   として受信ダイバーシティ処理を行う手段とを備えた中
   央基地局とよりなることを特徴とする無線基地局システ
   ム。
2. 【請求項２】 無線通信の相手となる無線機の電波を受
   信するための空間的に分離された複数の受信アンテナ
   と、前記複数の受信アンテナにより受信された高周波信
   号群をそれぞれ異なった周波数へ周波数変換する手段
   と、これらの周波数変換された高周波信号群を合成し周
   波数多重化する手段と、この周波数多重化信号を変調信
   号としてアナログ光変調を行う手段とを備えた中継無線
   基地局と、 中継無線基地局に接続されてアナログ光変調した信号を
   伝送する光ファイバ伝送路と、 光ファイバ伝送路からのアナログ光変調された信号を電
   気信号に変換する手段と、電気信号に復調された周波数
   多重化信号を分離する手段と、分離された高周波信号群
   のうち１つを前記受信アンテナが受信したときの周波数
   に戻す周波数変換手段と、この戻された高周波信号群と
   前記多重分離手段によって分離された残りの高周波信号
   群とを入力として受信ダイバーシティを行う手段とを備
   えた中央無線基地局とより成ることを特徴とする無線基
   地局システム。
3. 【請求項３】 無線通信の相手となる無線機の電波を受
   信するための空間的に分離された複数の受信アンテナ
   と、前記複数の受信アンテナにより受信された高周波信
   号群のうち１つを除いた残りの高周波信号群を各々異な
   った周波数へ周波数変換する手段と、これらの周波数変
   換された高周波信号群と周波数変換操作を受けていない
   高周波信号群を合成し周波数多重化する手段と、この周
   波数多重化信号を変調信号としてアナログ光変調を行う
   手段とを備えた中継無線基地局と、中継無線基地局に接
   続されてアナログ光変調された信号を伝送する光ファイ
   バ伝送路と、 光ファイバ伝送路からのアナログ光変調された信号を電
   気信号に変換する手段と、電気信号である周波数多重化
   信号を分離する手段と、分離された異なった周波数の高
   周波信号群のうち前記周波数変換を受けていない高周波
   信号群を前記中継無線基地局で周波数変換された高周波
   信号群の周波数とは異なる第３の周波数に変換する手段
   と、それ以外の高周波信号群を前記受信アンテナが受信
   したときの周波数に再変換する周波数変換手段と、この
   再変換された高周波信号群と前記第３の周波数に変換さ
   れた高周波信号群とを入力として受信ダイバーシティ処
   理を行う手段とを備えた中央無線基地局とより成ること
   を特徴とする無線基地局システム。
4. 【請求項４】 前記中継無線基地局が交信する無線機
   は、自動車／携帯電話無線システムの移動機であること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項、第２項もしくは第
   ３項の内の１つに記載の無線基地局システム。