WO2017130298A1

WO2017130298A1 - 中継／通信局装置

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Publication number: WO2017130298A1
Application number: PCT/JP2016/052195
Authority: WO
Inventors: 光彦北島; 隆司岩▲さき▼; 武田　康弘
Original assignee: 株式会社日立国際電気
Priority date: 2016-01-26
Filing date: 2016-01-26
Publication date: 2017-08-03
Also published as: JPWO2017130298A1; JP6526838B2

Abstract

【課題】　中継局としてだけでなく、通信局としても動作し、構成を簡易にすると共に、通信局として動作する場合にリアルタイム性を有し、異なる周波数間のシームレスな通信を実現できる中継／通信局装置を提供する。【解決手段】　第１の高周波部４で第１の周波数Ｆ１を受信すると、周波数変換／多方向変換器６が、直交変復調部９に出力すると共に、第２の周波数Ｆ２に変換して第２の高周波部５に出力し、第２の高周波部５で第２の周波数Ｆ２を受信すると、周波数／多方向変換器６が、第１の周波数Ｆ１に変換して、第１の高周波部４に出力すると共に直交変復調部９に出力し、情報端末８から送信信号が入力されると、ベースバンド信号を直交変復調部９で直交変調し、周波数／多方向変換器６が、直交変調された第１の周波数Ｆ１の信号を第１の高周波部４に出力すると共に、第２の周波数に変換して第２の高周波部５に出力する中継／通信局装置としている。

Description

中継／通信局装置

　本発明は、使用周波数の異なる領域間で通信を行う半２重通信システムで用いられる中継／通信局装置に係り、特に、中継局及び通信局として動作し、リアルタイム性を有し、異なる周波数間のシームレスな通信を実現できる中継／通信局装置に関する。

［従来の技術］
　従来の中継装置は、周波数の異なる半２重の通信システム間での中継において、情報の復調までを行い、復調後の情報から中継に必要な情報の宛先を判別し、その情報を中継先の周波数に変換して送信するようになっている。

　中継先の周波数に変換する処理は、情報を識別し、中継用のデータを変調して送るため、中継のための処理時間が必要となり、場合によってはリアルタイム性に難点がある。
　しかしながら、この場合には、中継局専用ではなく、他の送信局／受信局と同様の動作も可能である。

　他の従来技術として、半２重の通信系で、送信／受信の高周波又は中間周波数をそのまま周波数変換して受信／送信するものがある。
　この場合は、単に中継専用となり、中継局では、送受信機能があり、クライアントになれるような通信局としての機能はないものである。

　以下に、従来の中継通信方式について、同一周波数での一般的な中継通信方式、異なる周波数での中継専用の中継通信方式、異なる周波数での中継と通信局として動作する中継通信方式について図４～６を参照しながら説明する。
　図４は、同一周波数での一般的な中継通信方式を示す概略図であり、図５は、異なる周波数での中継専用の中継通信方式を示す概略図であり、図６は、異なる周波数での中継と通信局として動作する中継通信方式を示す概略図である。

［同一周波数での一般的な中継通信方式：図４］
　同一周波数での一般的な中継通信方式は、図４に示すように、Ａ領域とＢ領域との間で、通信装置１０が同一の無線周波数Ｆ１を使用して中継を行うもので、同一の周波数を使用するため、無線周波数で干渉が発生し、時間的に同時通信は不可能である。
　そこで、この中継通信方式では、通信装置１０が一旦Ａ領域と通信を行った後に、中継宛先と中継内容の情報をＢ領域に送信するものである。
　実際は、中継用の情報が多い場合は、互いの通信をバースト通信で行う方法をとり、分割しながら送受信を行う。

　通信装置１０は、高周波無線信号の送受信を行う高周波部と、受信信号の復調後の信号処理と変調前の送信信号の信号処理を行うベースバンド処理部とを備え、ベースバンド処理部には通信を行うための情報端末（端末）８が接続されている。
　従って、通信装置１０は、単なる中継のみならず、送信／受信を行う通信局としての機能を備えることも可能である。

［異なる周波数での中継専用の中継通信方式：図５］
　異なる周波数での中継専用の中継通信方式は、図５に示すように、Ａ領域で周波数Ｆ１とＢ領域で周波数Ｆ２を使用して、通信装置１０´が中継を行うものである。
　通信装置１０´は、高周波部を備えているが、ベースバンド処理部はなく、単に無線周波数の変換と増幅のみを行う中継専用で、通信局の動作はできないものである。

［異なる周波数での中継と通信局として動作する中継通信方式：図６］
　異なる周波数での中継と通信局として動作する中継通信方式は、図６に示すように、Ａ領域で周波数Ｆ１とＢ領域で周波数Ｆ２を使用して、通信装置１０ａ，１０ｂが中継を行うと共に、通信局として動作する。

　通信装置１０ａ，１０ｂは、高周波部とベースバンド処理部を備え、各ベースバンド処理部が通信を行う情報端末８に接続している。この場合、周波数が異なるので、同時に送受信は可能であるが、情報の復調までを行い、その上で中継の宛先と中継する情報を送信することになっている。

［関連技術］
　尚、関連する先行技術として、特開平０５－２５２１２９号公報「ＴＤＭＡ送信用自動電力制御回路」（国際電気株式会社）［特許文献１］がある。
　特許文献１には、ＡＰＣループによるバースト信号のオーバーシュートによる歪みをなくし、通信立ち上げ時の電力の安定化を必要とする時間を短縮するＴＤＭＡ送信用自動電力制御回路が示されている。

特開平０５－２５２１２９号公報

　しかしながら、上記従来の図４に示した、同一周波数での一般的な中継通信方式では、通信装置が、中継局のみならず通信局として動作するものの、同一周波数を用いるため、干渉のおそれがあり、通信局として動作する場合にリアルタイム性に欠け、異なる周波数間のシームレスな通信を実現できるものとはなっていないという問題点があった。

　また、上記従来の図５に示した、異なる周波数での中継専用の中継通信方式では、異なる周波数を用いるため、干渉のおそれはないが、通信装置が中継専用であるため、通信局として動作できないという問題点があった。

　更に、上記従来の図６に示した、異なる周波数での中継と通信局として動作する中継通信方式では、異なる周波数を用いるため、干渉のおそれはないが、中継局と通信局の双方として動作するには、通信装置が２台必要であって構成が複雑になり、通信局として動作する場合にリアルタイム性に欠け、異なる周波数間のシームレスな通信を実現できるものとはなっていないという問題点があった。

　本発明は上記実情に鑑みて為されたもので、中継局としてだけでなく、通信局としても動作し、構成を簡易にすると共に、通信局として動作する場合にリアルタイム性を有し、異なる周波数間のシームレスな通信を実現することができる中継／通信局装置を提供することを目的とする。

　上記従来例の問題点を解決するための本発明は、第１の周波数Ｆ１が用いられる第１の領域と第２の周波数Ｆ２が用いられる第２の領域との間で中継を行うと共に各領域と通信を行う、半２重の通信方式の中継／通信局装置であって、
　第１の周波数Ｆ１の無線信号の送受を行う第１のアンテナと、
　第２の周波数Ｆ２の無線信号の送受を行う第２のアンテナと、
　第１の周波数Ｆ１の信号を第２の周波数Ｆ２の信号に変換し、第２の周波数Ｆ２の信号を第１の周波数Ｆ１の信号に変換する周波数変換器と、
　接続される情報端末から入力されるディジタル信号を、ベースバンド信号に変換すると共に、入力されるベースバンド信号をディジタル信号に変換して情報端末に出力するベースバンド処理部と、
　第１の周波数Ｆ１の信号を直交復調してベースバンド信号を生成してベースバンド処理部に出力し、ベースバンド処理部から入力されるベースバンド信号を直交変調して第１の周波数Ｆ１の信号を生成する直交変復調器と、
　第１のアンテナで受信した第１の周波数Ｆ１の信号を直交変復調器と周波数変換器に出力し、周波数変換器からの第１の周波数Ｆ１の信号を直交変復調器と第１のアンテナ側に出力し、直交変復調器からの第１の周波数Ｆ１の信号を第１のアンテナ側と周波数変換器に出力する多方向変換器と、を有している。

　また、本発明は、上記中継／通信局装置において、多方向変換器は、第１のアンテナ側から入力される第１の周波数Ｆ１の信号を、周波数変換器と直交変復調器に同時に出力し、周波数変換器から入力される第１の周波数Ｆ１の信号を、第１のアンテナ側と直交変復調器に同時に出力し、直交変復調器から入力される第１の周波数Ｆ１の信号を、第１のアンテナ側と周波数変換器に同時に出力する。

　また、本発明は、上記中継通信局装置において、多方向変換器は、周波数変換器への出力として、同時刻に第１のアンテナ側から入力される第１の周波数Ｆ１の信号又は直交変復調器から入力される第１の周波数Ｆ１の信号のいずれかの信号を出力し、第１のアンテナ側への出力として、同時刻に周波数変換器からの第１の周波数Ｆ１の信号又は直交変復調器からの第１の周波数Ｆ１の信号のいずれかの信号を出力し、直交変復調器への出力として、同時刻に第１のアンテナ側からの第１の周波数Ｆ１の信号又は周波数変換器からの第１の周波数Ｆ１の信号のいずれかの信号を出力する。

　また、本発明は、中継／通信装置における中継／通信方法であって、
　第１のアンテナで第１の周波数Ｆ１の無線信号を受信すると、多方向変換器が、受信された第１の周波数Ｆ１の信号を周波数変換器と直交変復調器に出力し、
　周波数変換器が、第１の周波数Ｆ１の信号を第２の周波数Ｆ２の信号に変換して第２のアンテナ側に出力し、第２のアンテナが、第２の周波数Ｆ２の無線信号を出力すると共に、直交変復調器が、入力された第１の周波数Ｆ１の信号を直交復調してベースバンド信号を生成して、ベースバンド処理部に出力し、ベースバンド処理部が、ベースバンド信号をディジタル信号に変換して、接続される情報端末に出力する方法としている。

　また、本発明は、中継／通信装置における中継／通信方法であって、
　第２のアンテナで第２の周波数Ｆ２の無線信号を受信すると、周波数変換器が、第２の周波数Ｆ２の信号を第１の周波数Ｆ１の信号に変換して多方向変換器に出力し、多方向変換器が、第１の周波数Ｆ１の信号を第１のアンテナ側と直交変復調器に出力し、
　第１のアンテナが、第１の周波数Ｆ１の無線信号を出力すると共に、直交変復調器が、入力された第１の周波数Ｆ１の信号を直交復調してベースバンド信号を生成して、ベースバンド処理部に出力し、ベースバンド処理部が、ベースバンド信号をディジタル信号に変換して、接続される情報端末に出力する方法としている。

　また、本発明は、中継／通信装置における通信方法であって、
　接続される情報端末からディジタルデータが入力されると、ベースバンド処理部が、信号処理を行ってベースバンド信号に変換して、直交変復調器に出力し、
　直交変復調器が、ベースバンド信号を直交変調して第１の周波数Ｆ１の信号を生成して、多方向変換器に出力し、多方向変換器が、第１の周波数Ｆ１の信号を第１のアンテナ側と周波数変換器に出力し、
　第１のアンテナが、第１の周波数Ｆ１の無線信号を出力すると共に、周波数変換器が、第１の周波数Ｆ１の信号を第２の周波数Ｆ２の信号に変換して第２のアンテナ側に出力し、第２のアンテナが、第２の周波数Ｆ２の無線信号を出力する方法としている。

　本発明は、第１の周波数Ｆ１が用いられる第１の領域と第２の周波数Ｆ２が用いられる第２の領域との間で中継を行うと共に各領域と通信を行う、半２重の通信方式の中継／通信局装置であって、第１の周波数Ｆ１の無線信号の送受を行う第１のアンテナと、第２の周波数Ｆ２の無線信号の送受を行う第２のアンテナと、第１の周波数Ｆ１の信号を第２の周波数Ｆ２の信号に変換し、第２の周波数Ｆ２の信号を第１の周波数Ｆ１の信号に変換する周波数変換器と、接続される情報端末から入力されるディジタル信号を、ベースバンド信号に変換すると共に、入力されるベースバンド信号をディジタル信号に変換して情報端末に出力するベースバンド処理部と、第１の周波数Ｆ１の信号を直交復調してベースバンド信号を生成してベースバンド処理部に出力し、ベースバンド処理部から入力されるベースバンド信号を直交変調して第１の周波数Ｆ１の信号を生成する直交変復調器と、第１のアンテナで受信した第１の周波数Ｆ１の信号を直交変復調器と周波数変換器に出力し、周波数変換器からの第１の周波数Ｆ１の信号を直交変復調器と第１のアンテナ側に出力し、直交変復調器からの第１の周波数Ｆ１の信号を第１のアンテナ側と周波数変換器に出力する多方向変換器と、を有する中継／通信局装置としているので、第１の周波数Ｆ１を用いる地域と、第２の周波数Ｆ２を用いる地域との通信を中継する中継局として動作すると共に、自身も両地域との送受信を行う通信局として動作し、構成を簡易にすると共に、通信局として動作する場合にリアルタイム性を有し、異なる周波数間のシームレスな通信を実現できる効果がある。

　また、本発明によれば、中継／通信装置における中継／通信方法であって、第１のアンテナで第１の周波数Ｆ１の無線信号を受信すると、多方向変換器が、受信された第１の周波数Ｆ１の信号を周波数変換器と直交変復調器に出力し、周波数変換器が、第１の周波数Ｆ１の信号を第２の周波数Ｆ２の信号に変換して第２のアンテナ側に出力し、第２のアンテナが、第２の周波数Ｆ２の無線信号を出力すると共に、直交変復調器が、入力された第１の周波数Ｆ１の信号を直交復調してベースバンド信号を生成して、ベースバンド処理部に出力し、ベースバンド処理部が、ベースバンド信号をディジタル信号に変換して、接続される情報端末に出力する方法としているので、第１のアンテナで受信した第１の周波数Ｆ１の信号を、第２の周波数Ｆ２に変換して第２のアンテナから送信すると共に、接続される情報端末において受信することができ、中継局及び通信局としての動作を行うことができる効果がある。

　また、本発明は、中継／通信装置における中継／通信方法であって、第２のアンテナで第２の周波数Ｆ２の無線信号を受信すると、周波数変換器が、第２の周波数Ｆ２の信号を第１の周波数Ｆ１の信号に変換して多方向変換器に出力し、多方向変換器が、第１の周波数Ｆ１の信号を第１のアンテナ側と直交変復調器に出力し、第１のアンテナが、第１の周波数Ｆ１の無線信号を出力すると共に、直交変復調器が、入力された第１の周波数Ｆ１の信号を直交復調してベースバンド信号を生成して、ベースバンド処理部に出力し、ベースバンド処理部が、ベースバンド信号をディジタル信号に変換して、接続される情報端末に出力する方法としているので、第１の周波数Ｆ１を用いる領域と、第２の周波数Ｆ２を用いる領域の中継局及び通信局としての動作を行うことができる効果がある。

　また、本発明は、中継／通信装置における通信方法であって、接続される情報端末からディジタルデータが入力されると、ベースバンド処理部が、信号処理を行ってベースバンド信号に変換して、直交変復調器に出力し、直交変復調器が、ベースバンド信号を直交変調して第１の周波数Ｆ１の信号を生成して、多方向変換器に出力し、多方向変換器が、第１の周波数Ｆ１の信号を第１のアンテナ側と周波数変換器に出力し、第１のアンテナが、第１の周波数Ｆ１の無線信号を出力すると共に、周波数変換器が、第１の周波数Ｆ１の信号を第２の周波数Ｆ２の信号に変換して第２のアンテナ側に出力し、第２のアンテナが、第２の周波数Ｆ２の無線信号を出力する方法としているので、自己に接続する情報端末からの送信データを、第１の周波数Ｆ１を用いる領域と、第２の周波数Ｆ２を用いる領域の両方に送信することができる効果がある。

本発明の実施の形態に係る通信システムの概略図である。本発明の実施の形態に係る中継／通信局装置の構成ブロック図である。多方向変換器の内部構成を示す概略図である。同一周波数での一般的な中継通信方式を示す概略図である。異なる周波数での中継専用の中継通信方式を示す概略図である。異なる周波数での中継と通信局として動作する中継通信方式を示す概略図である。

　本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
［実施の形態の概要］
　本発明の実施の形態に係る中継／通信局装置は、第１の周波数Ｆ１が用いられる第１の領域と第２の周波数Ｆ２が用いられる第２の領域との間で中継を行うと共に各領域と通信を行う、半２重の通信方式の中継／通信局装置であり、第１のアンテナで第１の周波数Ｆ１の無線信号の送受を行い、第２のアンテナで第２の周波数Ｆ２の無線信号の送受を行い、第１の高周波部で第１の周波数Ｆ１の無線信号の送受信処理を行い、第２の高周波部で第２の周波数Ｆ２の無線信号の送受信処理を行い、直交変復調部で直交変復調を行い、ベースバンド処理部で受信信号の直交復調後の信号処理及び直交変調前の送信信号の信号処理を行うものであって、第１の高周波部で第１の周波数Ｆ１の無線信号を受信した場合には、周波数変換／多方向変換器が、受信信号を第２の周波数Ｆ２に変換して第２の高周波部に出力すると共に、直交変復調部に出力して、直交変復調部が直交復調し、ベースバンド処理部を介して受信信号を取り出して、接続する情報端末に出力し、第２の高周波部で第２の周波数Ｆ２の無線信号を受信した場合には、周波数変換／多方向変換器が、受信信号を第１の周波数Ｆ１に変換して第１の高周波部に出力すると共に、直交変復調部に出力して、直交変復調部が直交復調し、ベースバンド処理部を介して受信信号を取り出して、接続する情報端末に出力する動作を行い、また、送信時には、情報端末から入力されたディジタル信号を直交変復調器で直交変換して第１の周波数Ｆ１の信号に変換し、周波数変換／多方向変換器が、第１の周波数Ｆ１の信号を第１の高周波部に出力して第１のアンテナから第１の周波数Ｆ１の無線信号を出力すると共に、周波数変換／多方向変換器が、第１の周波数Ｆ１の信号を第２の周波数Ｆ２の信号に変換して、第２の高周波部に出力して第２のアンテナから第２の周波数信号を出力するようにしているので、異なる周波数を用いた領域間の通信を中継する中継局として動作するだけでなく、自身も送受信を行う通信局として動作することができ、構成を簡易にすると共に、通信局として動作する場合にリアルタイム性を有し、異なる周波数間のシームレスな通信を実現できるものである。

［本システム：図１］
　本発明の実施の形態に係る通信システム（本システム）について図１を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る通信システムの概略図である。
　本システムは、図１に示すように、Ａ領域において第１の周波数Ｆ１（船舶用）を用いて通信を行う複数の送信／受信・局と、Ｂ領域において第２の周波数Ｆ２（陸上用）を用いて通信を行う複数の送信／受信・局と、Ａ領域とＢ領域の境界付近（海岸付近の陸上）に設けられた中継／通信局装置１とを有している。

　中継／通信局装置１は、両領域間の中継を行うと同時に自身も両領域を含めた通信システム内で情報端末を有した局としての機能を有するものである。つまり、中継／通信局装置１は、周波数Ｆ１、Ｆ２の両方で通信を行うことが可能となっている。
　尚、中継／通信局装置１には、先に述べたように、局としての動作を行うために、他の局と同じように、送受信を行うための情報端末８が接続されている。

　［中継／通信局装置１の概略構成］
　中継／通信局装置１は、上述したように、第１の周波数Ｆ１を用いるＡ領域（海上）と、第２の周波数Ｆ２を用いるＢ領域（陸上）の境界周辺の陸上に設置されるもので、Ａ領域からの周波数Ｆ１をＢ領域への周波数Ｆ２に変換し、Ｂ領域からの周波数Ｆ２をＡ領域への周波数Ｆ１に変換し、情報端末８を使用して、Ａ領域、Ｂ領域を含めた通信システムとしての動作を実現することが可能になっている。
　そして、中継／通信局装置１は、第１のアンテナ２と、第２のアンテナ３と、第１の高周波部４と、第２の高周波部５と、周波数変換／多方向変換器６と、直交変復調部９とベースバンド処理部７とを有し、情報端末８に接続されている。

　［中継／通信局装置１の概略構成の各部］
　第１のアンテナ２は、周波数Ｆ１用の無線信号の送受を行うためのアンテナである。
　第２のアンテナ３は、周波数Ｆ２用の無線信号の送受を行うためのアンテナである。
　第１の高周波部４は、周波数Ｆ１の無線信号の送受信の増幅処理を行う。
　第２の高周波部５は、周波数Ｆ２の無線信号の送受信の増幅処理を行う。

　周波数変換／多方向変換器６は、周波数Ｆ１から周波数Ｆ２に、また、周波数Ｆ２から周波数Ｆ１に変換する周波数変換を行う。
　本実施の形態においては、中継／通信局装置１における基本的な動作周波数をＦ１として説明する。すなわち、後述するように、周波数変換／多方向変換器６、直交変復調部９は周波数Ｆ１で動作させるものとする。
　そのため、周波数変換／多方向変換器６は、第１の高周波部４からの周波数Ｆ１の高周波信号はそのまま直交変復調部９に出力し、第２の高周波部５からの周波数Ｆ２の高周波信号は、周波数Ｆ１に変換して、直交変復調部９に出力する。

　周波数変換／多方向変換器６は、本実施の形態の場合、基本的には３つの方向に対する入出力を制御するものであり、一つの方向からの入力を他の二つの異なった方向に同時に出力し、二つの異なった方向からの入力を別の一つの方向に出力するものである。
　ここでの３方向となるのは、第１の高周波部４、第２の高周波部５、そして直交変復調部９である。

　直交変復調部９は、周波数変換／多方向変換器６からの周波数Ｆ１の高周波信号を入力として、高周波復調処理（直交復調処理）を行い、ベースバンド信号に変換する。
　直交復調処理では、周波数Ｆ１の高周波信号を２つに分配し、一方に局部発振器６４からの周波数信号を乗算し、ＬＰＦ（Low Pass Filter）を通してベースバンドのＩ信号（同相成分）とし、他方には９０度位相のずれた周波数信号を乗算し、ＬＰＦを通してベースバンドのＱ信号（直交成分）として、得られたベースバンド信号（Ｉ信号及びＱ信号）をベースバンド処理部７に出力する。

　直交変調処理では、ベースバンド処理部７からのベースバンドのＩ信号とＱ信号を入力し、Ｉ信号に局部発振器６４からの周波数信号を乗算し、Ｑ信号に９０度位相のずれた周波数信号を乗算し、両者を加算して周波数Ｆ１の高周波信号を生成し、周波数変換／多方向変換器６に出力する。
　すなわち、直交変復調部９は、送信の場合、ベースバンド信号を周波数Ｆ１の高周波変調信号へ変換し、受信の場合は、周波数Ｆ１の受信信号（高周波の変調信号）をベースバンド信号に変換する。

　ベースバンド処理部７では、受信処理としては、直交変復調部９からのベースバンド信号を、ディジタル信号に変換して、復調や誤り訂正復号化を行い、情報端末８に受信ディジタル信号を出力する。
　送信処理としては、情報端末８からのディジタル信号に誤り訂正符号化や変調を行って、アナログ信号のベースバンド信号に変換して、直交変復調部９に出力する。

［本装置：図２］
　次に、本発明の実施の形態に係る中継／通信局装置（本装置）について図２を参照しながら説明する。図２は、本発明の実施の形態に係る中継／通信局装置の構成ブロック図である。
　本装置は、図２に示すように、第１のアンテナ２と、第２のアンテナ３と、ベースバンド処理部７と、帯域フィルター４１と、方向性結合器４２と、受信増幅器４３と、送信増幅器４４と、帯域フィルター５１と、方向性結合器５２と、送信増幅器５３と、受信増幅器５４と、周波数変換器６１と、多方向変換器６２と、局部発振器６３，６４と、直交変復調器６５とを有している。
　尚、ベースバンド処理部７には、情報端末８が接続されている。

　ここで、図２の帯域フィルター４１と、方向性結合器４２と、受信増幅器４３と、送信増幅器４４とが、図１の第１の高周波部４に相当し、図２の帯域フィルター５１と、方向性結合器５２と、送信増幅器５３と、受信増幅器５４とが、図１の第２の高周波部５に相当し、図２の周波数変換器６１と、多方向変換器６２と、局部発振器６３とが、図１の周波数変換／多方向変換器６に相当する。

［本装置の各部］
　本装置の各部について具体的に説明する。
　［帯域フィルター４１］
　帯域フィルター４１は、第１のアンテナ２から入力された信号ａ又は方向性結合器４２から入力された信号ｂに対して、周波数Ｆ１の帯域を通過させるフィルターである。
　［方向性結合器４２］
　方向性結合器４２は、帯域フィルター４１から入力された周波数Ｆ１の信号ｂを受信増幅器４３に出力し、送信増幅器４４から入力された周波数Ｆ１の信号ｏを帯域フィルター４１に出力する。

　［受信増幅器４３］
　受信増幅器４３は、方向性結合器４２から入力された周波数Ｆ１の信号（受信信号）ｃを所要のレベルまで増幅して多方向変換器６２に出力する。
　［送信増幅器４４］
　送信増幅器４４は、多方向変換器６２から入力された周波数Ｆ１の信号（送信信号）ｎを所要の電力まで増幅して方向性結合器４２に出力する。

　［帯域フィルター５１］
　帯域フィルター５１は、第２のアンテナ３から入力された信号ｉ又は方向性結合器５２から入力された信号ｈに対して、周波数Ｆ２の帯域を通過させるフィルターである。
　［方向性結合器５２］
　方向性結合器５２は、帯域フィルター５１から入力された周波数Ｆ２の信号ｈを受信増幅器５４に出力し、送信増幅器５３から入力された周波数Ｆ２の信号ｇを帯域フィルター５１に出力する。

　［送信増幅器５３］
　送信増幅器５３は、周波数変換器６１から入力された周波数Ｆ２の信号（送信信号）ｆを所要の電力まで増幅して方向性結合器５２に出力する。
　［受信増幅器５４］
　受信増幅器５４は、方向性結合器５２から入力された周波数Ｆ２の信号（受信信号）ｊを所要のレベルまで増幅して周波数変換器６１に出力する。

　［周波数変換器６１］
　周波数変換器６１は、多方向変換器６２から入力された周波数Ｆ１の信号ｅを、局部発振器６３からの周波数信号を用いて周波数Ｆ２に変換して送信増幅器５３に出力し、受信増幅器５４から入力された周波数Ｆ２の信号ｋを、局部発振器６３からの周波数信号を用いて周波数Ｆ１に変換して多方向変換器６２に出力する。

　［多方向変換器６２］
　多方向変換器６２は、半２重の通信用で、出力を３方向に変換する機能を持つものである。
　具体的には、多方向変換器６２において、一つの入力信号は同時に異なる方向の２つの出力に出力され、出力は、異なる方向の２つの入力が一つの出力信号として出力される。
　ここで、本システムは半２重通信を前提としているため、異なる方向からの２つの入力は同時刻に入力されることはなく、一方の入力のみが存在する。
　つまり、多方向変換器６２からの出力信号は、別の方向からの２つの入力が時刻の異なった状態で出力されているものである。

　従って、多方向変換器６２は、受信増幅器４３から入力された信号ｄを周波数変換器６１に出力すると共に、直交変復調器６５に出力する。
　また、多方向変換器６２は、周波数変換器６１から入力された信号ｍを送信増幅器４４に出力すると共に、直交変復調器６５に出力する。

　［局部発振器６３］
　局部発振器６３は、周波数変換器６１で周波数Ｆ１から周波数Ｆ２に変換し、周波数Ｆ２から周波数Ｆ１に変換するための基準周波数を発振して、周波数変換器６１に提供する。
　［局部発振器６４］
　局部発振器６４は、直交変復調器６５で直交変調／直交復調を行うための基準周波数を発振して、直交変復調器６５に提供する。

　［直交変復調器６５］
　直交変復調器６５は、図１に示した直交変復調部９に相当し、ベースバンド処理部７からのベースバンド信号ｑを局部発振器６４からの基準周波数に基づいて直交変調して周波数Ｆ１の高周波信号とし、多方向変換器６２に出力する。
　また、直交変復調器６５は、多方向変換器６２からの周波数Ｆ１の信号ｐを局部発振器６４からの基準周波数に基づいて直交復調してベースバンド処理部７に出力する。

　［ベースバンド処理部７］
　ベースバンド処理部７は、送信の場合、情報端末８からのディジタル送信信号をベースバンド信号ｑに変換して直交変復調器６５に出力し、受信の場合、直交変復調器６５からの復調された信号ｑを入力し、ディジタル受信信号に復調（変換）して情報端末８に出力する。
　また、ベースバンド処理部７は、その他、本システムの変復調に必要な変調波形の生成、復調、同期、誤り訂正等の処理を行う。

　［情報端末８］
　情報端末８は、その入力部で必要な情報が入力されて作成され、その表示部に表示させる。
　また、情報端末８は、作成された情報を周波数Ｆ１と周波数Ｆ２で送信するために、ベースバンド処理部７に当該情報を出力する。

［本装置の動作：図２］
　次に、本装置における中継・受信動作、送信動作について図２を参照しながら説明する。
　［中継・受信動作］
　本装置は、周波数Ｆ１で通信を行う地域（Ｆ１地域）から周波数Ｆ１の信号を受信すると、周波数Ｆ２で通信を行う地域（Ｆ２地域）への中継動作を行うと共に、受信復調動作（受信動作）を行って情報端末８に出力する。また、本装置は、Ｆ２地域から周波数Ｆ２の信号を受信すると、Ｆ１地域への中継動作を行うと共に、受信復調動作を行って情報端末８に出力する。
　本装置では、中継・受信動作において、受信した信号の宛先にかかわらず、Ｆ１地域・Ｆ２地域の一方の地域から受信した信号を他方の地域に中継すると共に、受信復調動作を行うようにしている。

　　［周波数Ｆ１から周波数Ｆ２への中継］
　周波数Ｆ１を周波数Ｆ２に変換して中継を行う動作は、第１のアンテナ２で周波数Ｆ１の無線信号が受信されると、帯域フィルター４１で帯域制限され、方向性結合器４２で帯域制限された信号ｂが受信増幅器４３に出力される。
　方向性結合器４２からの信号ｃは、受信増幅器４３で増幅され、多方向変換器６２に出力される。

　受信増幅器４３からの信号ｄは、多方向変換器６２に入力されると、周波数変換器６１に出力されると共に、同時に直交変復調器６５にも出力される。
　多方向変換器６２から二方向に出力された信号のうち、Ｆ２地域に中継される信号ｅは、周波数変換器６１で周波数Ｆ１から周波数Ｆ２に変換され、送信増幅器５３に出力される。

　周波数変換器６１からの信号ｆは、送信増幅器５３で増幅され、方向性結合器５２に出力される。
　送信増幅器５３からの信号ｇは、方向性結合器５２により帯域フィルター５１に出力され、帯域制限されて第２のアンテナ３から周波数Ｆ２で送信される。これにより、周波数Ｆ１から周波数Ｆ２への中継の動作が為される。

　　［周波数Ｆ１信号の受信動作］
　多方向変換器６２から出力された信号のうち、受信復調される信号ｐは、直交変復調器６５に入力され、直交復調されて、ベースバンド処理部７に出力され、受信信号の処理を施されて、情報端末８へ出力される。これにより、周波数Ｆ１信号の受信動作が為される。

　　［周波数Ｆ２から周波数Ｆ１への中継］
　周波数Ｆ２を周波数Ｆ１に変換して中継を行う動作は、第２のアンテナ３で周波数Ｆ２の無線信号が受信されると、帯域フィルター５１で帯域制限され、方向性結合器５２で帯域制限された信号ｊが受信増幅器５４に出力される。
　方向性結合器５２からの信号ｊは、受信増幅器５４で増幅され、周波数変換器６１に出力される。
　受信増幅器５４で増幅された信号ｋは、周波数変換器６１で周波数Ｆ２から周波数Ｆ１に変換され、多方向変換器６２に出力される。

　多方向変換器６２に入力された周波数変換器６１からの信号ｍは、送信増幅器４４に出力されると共に、同時に直交変復調器６５にも出力される。
　多方向変換器６２から二方向に出力された信号のうち、Ｆ１地域に中継される信号ｎは、送信増幅器４４で増幅され、方向性結合器４２に出力される。
　送信増幅器４４で増幅された信号ｏは、方向性結合器４２により帯域フィルター４１に出力され、帯域制限されて第１のアンテナ２から周波数Ｆ１で送信される。これにより、周波数Ｆ２から周波数Ｆ１への中継の動作が為される。

　　［周波数Ｆ２信号の受信動作］
　上述したように、周波数Ｆ２信号は、周波数変換器６１で周波数Ｆ１に変換されて、多方向変換器６２を介して、直交変復調器６５に出力されている。したがって、周波数Ｆ１信号の受信動作と同様に受信動作が行われる。
　つまり、多方向変換器６２からの信号ｐが、直交変復調器６５で直交復調され、ベースバンド処理部７に出力され、ベースバンド処理部７においてベースバンド復調処理が施され、ディジタル信号に復調される。そして、ディジタルデータは、情報端末８で処理される。
　このようにして、周波数Ｆ２信号の受信動作が為される。

　［送信動作］
　　［周波数Ｆ１への送信動作］
　本装置の送信動作では、宛先がＦ１地域であるかＦ２地域であるかにかかわらず、Ｆ１地域とＦ２地域の両方に向けて送信を行うようにしている。
　情報端末８から情報を送信する場合には、情報端末８からの送信信号ｒ（ディジタル信号）がベースバンド処理部７でベースバンド変調信号として信号ｑに変換されて直交変復調器６５に出力される。
　そして、直交変復調器６５で直交変調され、周波数Ｆ１信号に変換されて、多方向変換器６２に出力される。

　直交変復調器６５からの信号ｐは、多方向変換器６２に入力されると、送信増幅器４４に出力されると共に、同時に周波数変換器６１に出力される。
　多方向変換器６２から二方向に出力された信号のうち、Ｆ１地域に送信される信号ｎが、送信増幅器４４で増幅され、方向性結合器４２に出力される。
　送信増幅器４４で増幅された信号ｏは、方向性結合器４２により帯域フィルター４１に出力され、帯域制限されて第１のアンテナ２から周波数Ｆ１で送信される。これにより、周波数Ｆ１への送信動作が為される。

　　［周波数Ｆ２への送信動作］
　多方向変換器６２から出力された信号のうち、Ｆ２地域に送信される信号ｅは、周波数変換器６１で周波数Ｆ１から周波数Ｆ２に変換され、送信増幅器５３に出力される。
　周波数変換器６１からの信号ｆが、送信増幅器５３で増幅され、方向性結合器５２に出力される。
　送信増幅器５３からの信号ｇは、方向性結合器５２により帯域フィルター５１に出力され、帯域制限されて第２のアンテナ３から周波数Ｆ２で送信される。これにより、周波数Ｆ２への送信動作が為される。
　このようにして、本装置における中継・受信動作及び送信動作が行われるものである。

［多方向変換器の内部構成：図３］
　次に、多方向変換器６２の内部構成について図３を参照しながら説明する。図３は、多方向変換器の内部構成を示す概略図である。
　多方向変換器６２は、図３に示すように、複数の分配器６２ａ１，６２ａ２，６２ａ３と、複数の結合器６２ｂ１，６２ｂ２，６２ｂ３を備えている。

　具体的には、分配器６２ａ１は、受信増幅器４３からの信号ｄを入力し、結合器６２ｂ１と結合器６２ｂ３の両方に出力する。
　分配器６２ａ２は、周波数変換器６１からの信号ｍを入力し、結合器６２ｂ２と結合器６２ｂ３の両方に出力する。
　分配器６２ａ３は、直交変復調器６５からの信号ｐを入力し、結合器６２ｂ１と結合器６２ｂ２の両方に出力する。

　図３には、直交変復調器６５の部分が、局部発振器６３からの発振信号を入力して乗算する２つの乗算器として描画されており、一つはベースバンド処理部７からの信号ｑを直交変調して分配器６２ａ３に出力し、もう一つは結合器６２ｂ３からの信号ｐを直交復調してベースバンド処理部７に出力する。

［多方向変換器の動作］
　多方向変換器６２は、受信増幅器４３からの信号ｄを分配器６２ａ１に入力すると、分配器６２ａ１は、結合器６２ｂ１，６２ｂ３に分配する。
　結合器６２ｂ１は、分配器６２ａ１からの信号と分配器６２ａ３からの信号を結合して周波数変換器６１に出力することになるが、本システムでは、半２重通信方式を用いているため、結合器６２ｂ１には、同時に２つの方向からの信号が入力されることはなく、分配器６２ａ１又は分配器６２ａ３のいずれかの信号しか入力されないため、分配器６２ａ１からの信号が入力されている場合は、その信号を周波数変換器６１に出力する。

　また、結合器６２ｂ３は、分配器６２ａ１からの信号が入力された状態では、分配器６２ａ２からの信号が同時には入力されないため、結合器６２ｂ３は、分配器６２ａ１からの信号を直交変復調器６５に出力する。
　また、分配器６２ａ２は、周波数変換器６１からの信号を結合器６２ｂ２，６２ｂ３に分配する。
　結合器６２ｂ２は、分配器６２ａ２からの信号が入力された状態では、分配器６２ａ３からの信号が同時には入力されないため、結合器６２ｂ２は、分配器６２ａ２からの信号を送信増幅器４４に出力する。

　分配器６２ａ３は、直交変復調器６５からの信号ｐを結合器６２ｂ１，６２ｂ２に分配する。
　結合器６２ｂ１は、分配器６２ａ３からの信号が入力された状態では、分配器６２ａ１からの信号が同時には入力されないため、結合器６２ｂ１は、分配器６２ａ３からの信号を周波数変換器６１に出力する。
　また、結合器６２ｂ２は、分配器６２ａ３からの信号が入力された状態では、分配器６２ａ２からの信号が同時には入力されないため、結合器６２ｂ２は、分配器６２ａ３からの信号を送信増幅器４４に出力する。

　結合器６２ｂ１から周波数変換器６１に信号ｅが出力されている場合、同時刻（当該時刻、ある瞬間）には受信増幅器４３からの入力信号ｄ又は直交変復調器６５からの入力信号ｐのいずれかの信号が出力される。つまり、結合器６２ｂ１から周波数変換器６１への出力は、受信増幅器４３からの入力信号ｄと直交変復調器６５からの入力信号ｐが、同時ではなく異なる時刻で出力されるものである。

　また、結合器６２ｂ２から送信増幅器４４に信号ｎが出力されている場合には、同時刻には周波数変換器６１からの信号ｍ又は直交変復調器６５からの入力信号ｐのいずれかの信号が出力される。
　また、結合器６２ｂ３から直交変復調器６５に信号ｐが出力されている場合には、同時刻には受信増幅器４３からの入力信号ｄ又は周波数変換器６１からの信号ｍのいずれかの信号が出力される。

　この多方向変換器６２の動作によって、中継局及び通信局として動作する場合に、リアルタイム性を有し、２つの周波数Ｆ１，Ｆ２の間の通信をシームレスに行うことが可能となる。

　尚、Ｆ１領域、Ｆ２領域、及び本装置から成る通信システムにおいては、いずれかの領域の通信装置から送信された信号は、本装置を介して他の領域に中継されると共に本装置に受信され、本装置から送信された信号は、Ｆ１領域及びＦ２領域の両方に向けて送信される。そして、本装置及び各領域の通信装置は、自己宛ではない信号を受信した場合には処理することなく破棄するようになっている。

　また、上述した例では、本装置の高周波信号処理を周波数Ｆ１で行うようにしているが、周波数Ｆ２で行うようにしてもよい。
　この場合には、第１の高周波部側の周波数Ｆ１の信号を、周波数変換器を介して周波数Ｆ２に変換して、多方向変換器に出力し、第２の高周波部及び直交変復調器に出力する。
　また、第２の高周波部及び直交変復調器からの周波数Ｆ２の信号を、周波数変換器を介して周波数Ｆ１に変換して、多方向変換器を介して第１の高周波部に出力する。

　更に、本装置の高周波信号処理を別の周波数Ｆ３で行うように構成してもよい。
　この場合、第１の高周波部及び第２の高周波部と多方向変換器との間に、それぞれ周波数変換部を設け、周波数Ｆ１と周波数Ｆ３との間の周波数変換、周波数Ｆ２と周波数Ｆ３との間の周波数変換を行い、多方向変換器及び直交変復調器は周波数Ｆ３で動作させる。

［実施の形態の効果］
　本装置によれば、第１の周波数が用いられる第１の領域と第２の周波数が用いられる第２の領域との間で中継を行うと共に、情報端末を用いて各領域と通信を行う、半２重の通信方式の中継／通信局装置であり、第１のアンテナ２で第１の周波数Ｆ１の無線信号の送受を行い、第２のアンテナ３で第２の周波数Ｆ２の無線信号の送受を行い、第１の高周波部４で第１の周波数Ｆ１の無線信号の送受信処理を行い、第２の高周波部５で第２の周波数Ｆ２の無線信号の送受信処理を行い、直交変復調部９で直交変復調を行い、ベースバンド処理部７で受信信号の直交復調後の信号処理及び直交変調前の送信信号の信号処理を行い、周波数変換／多方向変換器６で各周波数間の周波数変換を行うと共に、第１の高周波部４、第２の高周波部５、直交変復調部９の間の信号の入出力を制御して、１つの方向からの入力を他の２方向に出力し、２つの異なる方向からの入力を他の１つの方向に出力するようにしているので、中継局及び通信局として動作することができ、構成を簡易にすると共に、リアルタイム性を有し、異なる周波数間のシームレスな通信を実現できる効果がある。

　具体的には、本装置では、第１のアンテナ２で第１の周波数Ｆ１を受信した場合には、周波数変換／多方向変換器６が、受信信号を第２の周波数に変換して第２の高周波部５に出力すると共に、直交変復調部９に出力して、ベースバンド処理部７を介して受信信号を取り出し、第２のアンテナ３で第２の周波数Ｆ２を受信した場合には、周波数変換／多方向変換器６が、受信信号を第１の周波数に変換して第１の高周波部４に出力すると共に、第１の周波数に変換された信号を直交変復調部９に出力して、ベースバンド処理部７を介して受信信号を取り出すようにしているので、使用周波数の異なる２つの領域間の中継を行うと共に、自らも受信復調動作を行って接続する情報端末に出力することができ、簡易な装置構成で、通信のリアルタイム性を向上させることができる効果がある。

　また、本装置から送信を行う場合には、情報端末から入力されたディジタル信号をベースバンド処理部７で信号処理を行って、直交変復調部９で直交変調し、周波数変換／多方向変換器６が、直交変調された第１の周波数Ｆ１の信号を第１の高周波部４に出力すると共に、直交変調された第１の周波数Ｆ１の信号を第２の周波数Ｆ２に変換して第２の高周波部５に出力するようにしているので、簡易な装置構成で使用周波数の異なる２つの領域に対して同時に送信することができ、通信のリアルタイム性を向上させることができる効果がある。

　本発明は、中継局としてだけでなく、通信局としても動作し、構成を簡易にすると共に、通信局として動作する場合にリアルタイム性を有し、異なる周波数間のシームレスな通信を実現することができる中継／通信局装置に好適である。

　１　中継／通信局装置
　２　第１のアンテナ
　３　第２のアンテナ
　４　第１の高周波部
　５　第２の高周波部
　６　周波数変換／多方向変換部
　７　ベースバンド処理部
　８　情報端末
　９　直交変復調部
　４１　帯域フィルター
　４２　方向性結合器
　４３　受信増幅器
　４４　送信増幅器
　５１　帯域フィルター
　５２　方向性結合器
　５３　送信増幅器
　５４　受信増幅器
　６１　周波数変換器
　６２　多方向変換器
　６２ａ１，６２ａ２，６２ａ３　分配器
　６２ｂ１，５２ｂ２，６２ｂ３　結合器
　６３，６４　局部発振器　６５　直交変復調器

Claims

　第１の周波数Ｆ１が用いられる第１の領域と第２の周波数Ｆ２が用いられる第２の領域との間で中継を行うと共に前記各領域と通信を行う、半２重の通信方式の中継／通信局装置であって、
　第１の周波数Ｆ１の無線信号の送受を行う第１のアンテナと、
　第２の周波数Ｆ２の無線信号の送受を行う第２のアンテナと、
　第１の周波数Ｆ１の信号を第２の周波数Ｆ２の信号に変換し、第２の周波数Ｆ２の信号を第１の周波数Ｆ１の信号に変換する周波数変換器と、
　接続される情報端末から入力されるディジタル信号を、ベースバンド信号に変換すると共に、入力されるベースバンド信号をディジタル信号に変換して前記情報端末に出力するベースバンド処理部と、
　第１の周波数Ｆ１の信号を直交復調してベースバンド信号を生成して前記ベースバンド処理部に出力し、前記ベースバンド処理部から入力されるベースバンド信号を直交変調して第１の周波数Ｆ１の信号を生成する直交変復調器と、
　前記第１のアンテナで受信した第１の周波数Ｆ１の信号を前記直交変復調器と前記周波数変換器に出力し、前記周波数変換器からの第１の周波数Ｆ１の信号を前記直交変復調器と前記第１のアンテナ側に出力し、前記直交変復調器からの第１の周波数Ｆ１の信号を前記第１のアンテナ側と前記周波数変換器に出力する多方向変換器と、を有する中継／通信局装置。
　多方向変換器は、第１のアンテナ側から入力される第１の周波数Ｆ１の信号を、周波数変換器と直交変復調器に同時に出力し、前記周波数変換器から入力される第１の周波数Ｆ１の信号を、前記第１のアンテナ側と前記直交変復調器に同時に出力し、前記直交変復調器から入力される第１の周波数Ｆ１の信号を、前記第１のアンテナ側と前記周波数変換器に同時に出力する請求項１記載の中継／通信極装置。
　多方向変換器は、周波数変換器への出力として、同時刻に第１のアンテナ側から入力される第１の周波数Ｆ１の信号又は直交変復調器から入力される第１の周波数Ｆ１の信号のいずれかの信号を出力し、前記第１のアンテナ側への出力として、同時刻に前記周波数変換器からの第１の周波数Ｆ１の信号又は前記直交変復調器からの第１の周波数Ｆ１の信号のいずれかの信号を出力し、前記直交変復調器への出力として、同時刻に前記第１のアンテナ側からの第１の周波数Ｆ１の信号又は前記周波数変換器からの第１の周波数Ｆ１の信号のいずれかの信号を出力する請求項１又は２記載の中継／通信局装置。
　中継／通信装置における中継／通信方法であって、
　第１のアンテナで第１の周波数Ｆ１の無線信号を受信すると、多方向変換器が、前記受信された第１の周波数Ｆ１の信号を周波数変換器と直交変復調器に出力し、
　前記周波数変換器が、前記第１の周波数Ｆ１の信号を第２の周波数Ｆ２の信号に変換して第２のアンテナ側に出力し、第２のアンテナが、前記第２の周波数Ｆ２の無線信号を出力すると共に、前記直交変復調器が、入力された第１の周波数Ｆ１の信号を直交復調してベースバンド信号を生成して、ベースバンド処理部に出力し、前記ベースバンド処理部が、前記ベースバンド信号をディジタル信号に変換して、接続される情報端末に出力する中継／通信方法。
　中継／通信装置における中継／通信方法であって、
　第２のアンテナで第２の周波数Ｆ２の無線信号を受信すると、周波数変換器が、前記第２の周波数Ｆ２の信号を第１の周波数Ｆ１の信号に変換して多方向変換器に出力し、
　前記多方向変換器が、前記第１の周波数Ｆ１の信号を第１のアンテナ側と直交変復調器に出力し、
　第１のアンテナが、前記第１の周波数Ｆ１の無線信号を出力すると共に、前記直交変復調器が、入力された第１の周波数Ｆ１の信号を直交復調してベースバンド信号を生成して、ベースバンド処理部に出力し、前記ベースバンド処理部が、前記ベースバンド信号をディジタル信号に変換して、接続される情報端末に出力する中継／通信方法。
　中継／通信装置における通信方法であって、
　接続される情報端末からディジタルデータが入力されると、ベースバンド処理部が、信号処理を行ってベースバンド信号に変換して、直交変復調器に出力し、
　前記直交変復調器が、前記ベースバンド信号を直交変調して第１の周波数Ｆ１の信号を生成して、多方向変換器に出力し、
　前記多方向変換器が、前記第１の周波数Ｆ１の信号を第１のアンテナ側と周波数変換器に出力し、
　第１のアンテナが、前記第１の周波数Ｆ１の無線信号を出力すると共に、前記周波数変換器が、前記第１の周波数Ｆ１の信号を第２の周波数Ｆ２の信号に変換して第２のアンテナ側に出力し、第２のアンテナが、前記第２の周波数Ｆ２の無線信号を出力する通信方法。